(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物をチャックを介して主軸に取り付け回転させると共に、加工ツールによりリング状被加工物の内周面を加工するリング状被加工物の回転加工装置において、
外周部に環状壁を形成し、前記チャックにより主軸に把持されるインロー型ハウジングと、前記インロー型ハウジングの環状壁内側に収納された前記被加工物に対し、その外周面を主軸中心方向に押圧する外周加圧ロールと、前記被加工物の前記インロー型ハウジングとは反対側の側面を該インロー型ハウジング側に押圧する側面加圧ロールと、を備え、
前記被加工物の前記外周加圧ロールが当接する位置の内周面側の位置で前記加工ツールにより加工することを特徴とするリング状被加工物の回転加工装置。
【請求項２】
被加工物をチャックを介して主軸に取り付け回転させると共に、加工ツールによりリング状被加工物の内周面を加工するリング状被加工物の回転加工方法において、
外周部に環状壁を形成したインロー型ハウジングを前記チャックにより主軸に把持させ、前記インロー型ハウジングの環状壁内側に前記被加工物を収納させ、その外周面を外周加圧ロールにより主軸中心方向に押圧するとともに、前記被加工物の前記インロー型ハウジングとは反対側の側面を側面加圧ロールにより該インロー型ハウジング側に押圧させた状態で、前記被加工物の前記外周加圧ロールが当接する位置の内周面側の位置を前記加工ツールにより加工することを特徴とするリング状被加工物の回転加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄肉軸受等の被加工物を旋盤装置等を用いて旋削加工、或いは研削加工する薄肉被加工物の回転加工装置及び回転加工方法に関し、特に薄肉の被削物を高精度で加工する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、リング状の被加工物に対して旋削加工や研削加工を行うには、例えば図８及び図９に示す回転加工装置５１が用いられる。図８の回転加工装置５１は一般的な普通旋盤であり、ベッド５２上に設けられた主軸台５３と、刃物台５５と、芯押台５６とを備えている。主軸台５３にはコレットチャックであるチャック５４が取り付けられ、リング状の被加工物５８をチャック爪５７によりチャッキングしている。
刃物台５５は、工具５９を図９に示す矢印Ｘ，Ｙ方向に位置制御可能に構成されており、被加工物５８を旋削するバイト５９が装着される。尚、研削加工を行う場合はバイト５９の代わりに図示しない砥石等が装着された構成となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の回転加工装置５１にあっては、被加工物を把持、解放する際、チャック爪５７を手動により、又は油圧、空圧等を駆動源としてチャック径方向に収縮・拡径動作させて行っている。
そのため、被加工物が中実形状、若しくは十分に剛性を有した厚肉のリング状である被加工物に対しては、チャッキングによる被加工物の変形は特に問題にならないが、チャッキングに対して剛性が十分でない薄肉のリング状の被加工物５８に対しては、チャック爪５７による押圧力によって被加工物５８が図１０に示すように変形する。即ち、チャック爪５７の当接位置では内側に変形し、チャック爪５７間では外側に変形する。
図示の被加工物５８を旋削加工する場合は、被加工物５８の内側面にバイト５９を当接させて旋削することになるが、前述のように変形すると、加工後の形状が肉圧不均一となり、所謂、偏肉となってしまう。
そこで、被加工物の変形を少なくするためにチャッキング力を弱めたり、収縮ヤトイ等を用いて加工する必要があった。
【０００４】
しかしながら、このような従来の加工方法では、主軸回転中心と外径間距離と加工ツール（バイト）の位置により偏肉精度が決定されるため、被加工物の変形と偏心による影響が大きくなる。また、チャック爪、収縮ヤトイの収縮力を弱めても変形と偏心の影響を押さえることは困難であり、且つ、チャッキング力が小さいためにチャック爪５５と被加工物５８とがスリップ（ワークスリップ）して、被加工物に十分な回転トルクを伝達できなくなる。このことは、研削加工についても同様である。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、薄肉のリング状被加工物であっても偏肉させることなく精度良く加工できるリング状被加工物の回転加工装置及び回転加工方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のための本発明に係るリング状被加工物の回転加工装置は、被加工物をチャックを介して主軸に取り付け回転させると共に、加工ツールによりリング状被加工物の内周面を加工するリング状被加工物の回転加工装置において、外周部に環状壁を形成し、前記チャックにより主軸に把持されるインロー型ハウジングと、前記インロー型ハウジングの環状壁内側に収納された前記被加工物に対し、その外周面を主軸中心方向に押圧する外周加圧ロールと、前記被加工物の前記インロー型ハウジングとは反対側の側面を該インロー型ハウジング側に押圧する側面加圧ロールと、を備え、前記被加工物の前記外周加圧ロールが当接する位置の内周面側の位置で前記加工ツールにより加工することを特徴とする。
また、本発明に係るリング状被加工物の回転加工方法は、被加工物をチャックを介して主軸に取り付け回転させると共に、加工ツールによりリング状被加工物の内周面を加工するリング状被加工物の回転加工方法において、外周部に環状壁を形成したインロー型ハウジングを前記チャックにより主軸に把持させ、前記インロー型ハウジングの環状壁内側に前記被加工物を収納させ、その外周面を外周加圧ロールにより主軸中心方向に押圧するとともに、前記被加工物の前記インロー型ハウジングとは反対側の側面を側面加圧ロールにより該インロー型ハウジング側に押圧させた状態で、前記被加工物の前記外周加圧ロールが当接する位置の内周面側の位置を前記加工ツールにより加工することを特徴とする。
【０００７】
このリング状被加工物の回転加工装置では、チャックによって被加工物を直にチャッキングするのではなく、インロー型ハウジング内に被加工物を収納して、外周加圧ロールによって被加工物をインロー型ハウジングの一方の内壁面に押し付けると共に、側面加圧ロールによって被加工物をインロー型ハウジング側に弾性的に押し付けて、この状態で加工ツールにより加工する。
この構成によれば、被加工物は局所的に押圧されて掴まれことがなくなり、インロー型ハウジングの内壁面に沿って押し付けらるため、被加工物のリング状がいびつに変形されることを防止しつつ、外周加圧ロールの押圧によりチャックと一体に回転させることができる。従って、外周加圧ロールと加工ツールとの間隔を一定に保ったまま加工することでき、被加工物の偏肉発生を防止して高い真円度を保ちつつ精度良く加工することができる。
【０００８】
また、前記側面加圧ロールは加工中常に前記被加工物がインロー型ハウジング側に圧接されるように予圧スプリングによって付勢することが好ましい。
これにより、被加工物がインロー型ハウジング内で確実に保持され、主軸回転に伴うがたつき等の振動を低減できる。
【０００９】
さらに、前記側面加圧ロールは、被加工物への押し付け箇所を増加させることで、被加工物をより安定して保持することができ、加工精度をより向上させることができる。
【００１０】
そして、前記加工ツールとしてバイトを用いることで、偏肉の極めて少なく、良好な真円度となる高精度の旋削が行え、研削砥石を用いることで更に高精度の旋削が行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄肉リング状加工物の回転加工装置及び回転加工方法に対する実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は回転加工装置の構成を示す側面図で、図２は回転加工装置の加工状態における平面図である。本実施形態における回転加工装置１は、図１及び図２に示すように、ベッド３上に主軸台４、外周加圧台５、刃物台６、及び芯押台７を搭載した構成になっており、主軸台４にはチャック爪９を備えたチャック１０が装着されて、後述するインロー型ハウジング１１をチャッキングしている。このチャック１０は、図３に示すように１２０°間隔でチャック爪９が設けられている。
【００１２】
一方、芯押台７は、ベッド３上をＸ方向に往復動可能な台座１５と、台座１５上に設けられ主軸４側に進退自在に突出したスライド軸１６と、スライド軸１６の先端部に設けられ、被加工物１２の端面に転動面が当接可能に離間して支持された１対の側面加圧ロール１７と、側面加圧ロール１７を弾性的に主軸台４側に付勢する与圧スプリング１８により構成されている。
【００１３】
刃物台６は、図２に示すＸ，Ｙ方向に移動可能であり、取り付けられたバイト２０に対し、送りや切込みを与えるものである。
【００１４】
チャック１０と刃物台６との間には、被加工物１２を主軸方向に直交する方向に付勢する外周加圧台５が設けられている。この外周加圧台５は、ベッド３上に固設された取付台２１と、取付台２１上で送りレバー２３を回転することでＹ方向に移動可能とし、所望の位置で位置決め固定される送りスライド２４と、送りスライド２４の上部に固定されたロール支持部材２５と、支持部材２５に回転自在に支持された１組の外周加圧ロール２６とを備えている。
【００１５】
即ち、被加工物１２は、図３に示すようにインロー型ハウジング１１の内側面に側面加圧ロール１７によって例えば上下２箇所の端面が押し付けられ、インロー型ハウジング１１内に保持されている。
【００１６】
このインロー型ハウジング１１は、図４に示すように、外周部に環状の壁部１１ａを形成した環状板であり、壁部１１ａの内径と被加工物１２の外径との間に隙間ｔを有する大きさに形成されている。
【００１７】
次に、上記構成の回転加工装置１により被加工物を旋削する手順を説明する。
回転加工装置１により薄肉リング状の被加工物１２を旋削加工するには、まず、図３に示すようにチャック爪９によりインロー型ハウジング１１をチャッキングして、インロー型ハウジング１１内周側に被加工物１２を挿入する。
【００１８】
次いで、図２に示すように、芯押台７を主軸台４側に移動して、側面加圧ロール１７が被加工物１２の端面に近接又は当接する位置で芯押台７を固定する。そして、スライド軸１６を主軸台４側に突出する方向に移動・押圧し、側面加圧ロール１７に所定の押圧力を加えて被加工物１２をインロー型ハウジング１１内に支持させる。このとき、予圧スプリング１８によって側面加圧ロール１７から被加工物１２に常に所定の押圧力が負荷されることになり、主軸回転時に被加工物１２が振動によりがたつくことなく、被加工物１２をインロー型ハウジング１１内でより確実に保持されるようになる。
【００１９】
次に、送りスライド２４を主軸中心方向に移動してインロー型ハウジング１１から突出した被加工物１２の外周面に外周加圧ロール２６を押し当てる。このときの外周加圧ロール２６の押圧力により、被加工物１２は、図５に示すように外周加圧ロール２６の反対側のインロー型ハウジング１１内壁面に押し付けられ、被加工物１２外周面の一部がインロー型ハウジング１１の内壁面に当接して弾性変形する。このとき、水平軸から例えば６０゜をなす角度位置に、被加工物１２に当接するように補助ロール１３を設け、バイト２０による被加工物の内径面加工時の浮き上がりを防止する。この補助ロール１３は、外周加圧ロール２６と同様に、加工時は位置が固定され、加工終了後にアンローディングするときは退避するようになっている。
【００２０】
この状態で主軸を回転させると、チャック１０に把持されたインロー型ハウジング１１の回転に伴い、被加工物１２はインロー型ハウジング１１との当接面における摩擦により共に回転駆動され、外周加圧ロール２６及び補助ロール１３を回転させつつインロー型ハウジング１１と共に回転する。
【００２１】
そして、刃物台６の移動操作により、バイト２０を被加工物１２の内周面で、外周加圧ロール２６に対面する位置に移動させ、切削を行う。ここで、外周加圧ロール２６が被加工物１２と接する接点における面法線上にバイト２０による加工点を設けることで、外周加圧ロール２６とバイト２０との間隔を被加工物１２の回転偏心等によらずに一定に保つことができ、被加工物１２の肉厚が高い精度で均一化され、偏肉の発生を防止することができる。
【００２２】
このとき、外周加圧ロール２６及び補助ロール１３による被加工物１２の押圧が強すぎた場合、被加工物１２がいびつに変形して均一な円環状に旋削できなくなり、弱すぎる場合は、バイト２０との抵抗力によってスリップが発生することになる。
そこで、旋削に際しては、外周加圧ロール２６及び補助ロール１３の押圧力を調整しつつ試し加工することで、偏肉が最少となる押圧力を予め求めておき、実加工時には、求められた押圧力に対する偏肉の特性から最適な押圧力を適宜選択して設定する。このときの押圧力としては、被加工物１２の外周面の約１／２がインロー型ハウジング１１の内壁面に当接する程度が好ましく、このように設定することが目安となる。
【００２３】
尚、上述の実施形態では被加工物１２を上下方向に２個の側面加圧ロール１７によって押圧しているが、これに限定されることなく、例えば、図６に示すように被加工物１３の側面の３か所について側面加圧ロール１７により押圧するように構成してもよい。この構成は、芯押台７側に設けられる側面加圧ロール１７を増設するだけでよい。
【００２４】
この構成によれば、被加工物１２がインロー型ハウジング１１内により均等に且つより大きな力で押圧されるので、被加工物１２の摩擦駆動力を増加させ安定した回転力が得られることになり、インロー型ハウジング１１に伝達される主軸回転をスリップなく確実に被加工物１２に伝達することができ、スリップによる回転力の減少、がたつき等の振動を防止でき、加工精度をより一層向上させることができる。
【００２５】
尚、上述の実施形態ではバイト２０による旋削を示したが、図７に示すようにバイト１２に代えて研削砥石３０を適用し、研削加工を行うように構成しても良い。この場合においても同様な効果を得ることができる。
このように、本発明の回転加工装置によれば、弾性変形しやすい薄肉リング状の被加工物を切削、研削加工する際に特に注意が必要なる、被加工物のチャッキングによる変形を別段考慮することなく、また、芯出し作業を行うことなく高精度で加工が行えるようになり、作業効率が向上し、高品位な製品を容易に製造することができる。
【００２６】
以上説明した回転加工装置１により、被加工物を旋削加工した実施例を以下に説明する。  まず、回転加工装置１による加工条件としては、以下のように設定した。
（１）被加工物
材質：ＳＵＪ２（硬度ＨＲＣ６２〜６３）
寸法：外径φ２７６ｍｍ、内径φ２５３ｍｍ、高さ（幅）１５ｍｍ
（２）加工ツール（バイト）
スローアウェイチップ（黒セラミック）サンドビックＣＣ６００
（３）インロー型ハウジング
材質：Ｓ４５Ｃ
寸法：内径φ２８０ｍｍ
（４）旋削条件
主軸回転数      １２５ｒｐｍ
ワーク周速      １００ｍ／ｍｉｎ
切り込み量      １〜１．２ｍｍφ（取代）
送り速度        ０．１ｍｍ／ｒｅｖ
ロール加圧力    １０ｋｇｆ
外周加圧ロール  ３等配  押圧力２．０ｋｇｆ
【００２７】
上記条件で、本発明の回転加工装置１と、被加工物を直接チャッキングする従来方法による装置構成とにより、合計３０個の被加工物をそれぞれ旋削した。その結果、以下に示す結果を得た。
0003918894.tif 000002
【００２８】
上記結果から明らかなように、本発明の回転加工装置１によれば、偏肉に対しては、１／３程度にまで大きく低減させることができ、偏肉改善に特に顕著な効果があることが判明した。尚、真円度に対しては従来方法による比較例と略同等の低いレベルで、研削加工で十分に矯正できる範囲に収まっている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るリング状被加工物の回転加工装置及び回転加工方法は、チャック爪によってインロー型ハウジングをチャッキングし、このインロー型ハウジング内に被加工物を収納すると共に、外周加圧ロールによってインロー型ハウジングの一方の内壁面に押し付け、且つ側面加圧ロールによってインロー型ハウジング内壁面に弾性的に押し付けて加工が行われる。従って、被加工物をチャック爪によって直にチャッキングされず、いびつに変形させることなく、加工ツールによって偏肉を発生させること無く、高い真円度を保ちつつ高精度で加工することができる。
また、被加工物は外周加圧ロールによってインロー型ハウジング側に押し付けられると共に、側面加圧ロールによりインロー型ハウジング内壁面に弾性的に押さえ付けられるので、回転加工時の回転トルクが確実に伝達され、且つ被加工物をスリップさせることなく、加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転加工装置の一実施形態における構成を示す正面図である。
【図２】図１の回転加工装置の構成を示す平面図である。
【図３】インロー型ハウジングに被加工物を取り付ける様子を示す斜視図である。
【図４】インロー型ハウジングの形状を示す説明図である。
【図５】インロー型ハウジング内に収納された被加工物が外周予圧ロールにより押圧される様子を示す説明図である。
【図６】側面加圧ロールを３本で形成した他の構成を示す図である。
【図７】加工ツールとして研削砥石を用いて研削加工を行う様子を示す説明図である。
【図８】従来の旋盤装置の構成を示す正面図である。
【図９】従来の旋盤装置の構成を示す平面図である。
【図１０】被加工物の把持状況を示す説明図である。
【符号の説明】
１  回転加工装置
１０  チャック
１１  インロー型ハウジング
１２  被加工物
１７  側面加圧ロール
２０  バイト
２６  外周加圧ロール
３０  研削砥石
【図１】
0003918894.tif 000003
【図２】
0003918894.tif 000004
【図３】
0003918894.tif 000005
【図４】
0003918894.tif 000006
【図５】
0003918894.tif 000007
【図６】
0003918894.tif 000008
【図７】
0003918894.tif 000009
【図８】
0003918894.tif 000010
【図９】
0003918894.tif 000011
【図１０】
0003918894.tif 000012