(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石を揺動させつつゴシックアーク溝の長手方向に相対移動させて該ゴシックアーク溝の左右のフランクを同時に超仕上げ加工する方法であって、
前記砥石の揺動軸線を前記ゴシックアーク溝の長手方向に対して該ゴシックアーク溝の幅方向に前記砥石のまたぎ幅寸法を長くし、且つ傾斜配置して前記砥石のまたぎ幅の一方の半部を前記ゴシックアーク溝の一方のフランクに接触させ、前記他方の半部を前記ゴシックアーク溝の他方のフランクに接触させ、且つ、前記砥石のまたぎ幅の一方の半部および他方の半部の双方で、最大振れ角に達するまでの各揺動角において、前記ゴシックアーク溝の長手方向に分布する該ゴシックアーク溝と前記砥石との接触加工点の集合が前記ゴシックアーク溝の溝肩から溝底又は溝底近傍までの間で連続した線接触加工線となるように、前記砥石の揺動軸線の傾斜角および該砥石の揺動中心から前記溝底までの距離を設定したことを特徴とするゴシックアーク溝の超仕上げ方法。
【請求項２】
前記ゴシックアーク溝は軸受内輪の外径面に形成された内輪軌道溝であることを特徴とする請求項１記載のゴシックアーク溝の超仕上げ方法。
【請求項３】
前記ゴシックアーク溝はボールねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝であることを特徴とする請求項１記載のゴシックアーク溝の超仕上げ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば４点接触玉軸受の内輪軌道溝、ボールねじ軸のボールねじ溝或いはリニアガイド装置のボール転動溝等に採用されるゴシックアーク溝の超仕上げ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば４点接触玉軸受の内輪軌道溝のゴシックアーク溝を精度よく加工するには溝面の左右のフランクを片側ずつ砥石によって超仕上げ加工していたが、この方法だと作業性が悪くコスト高になる。ボールねじに関しては、ゴシックアーク溝の左右のフランクを同時に超仕上げ加工する方法が特許第２８８１８５５号公報に開示されている。
【０００３】
特許第２８８１８５５号公報では、ボールねじ溝の超仕上げ方法が例として開示されており、この超仕上げ方法は、ゴシックアーク溝からなるボールねじ溝の溝直角断面に対してある角度傾斜させた溝断面形状を単一円弧にみなし、砥石を揺動させつつゴシックアーク溝の長手方向に相対移動させることにより左右のフランクを同時に超仕上げ加工するようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許第２８８１８５５号公報に記載の方法では、ゴシックアーク溝の溝直角断面に対してある角度傾斜させた溝断面形状がボールの接触角近傍では単一円弧に精度よく近似するが、全体をカバーできていない。また、砥石の揺動中心を溝面に対して大きく傾斜させているため、溝と砥石の干渉が生じて砥石のまたぎ幅寸法に制限が生じ、このため、ボールねじ溝面の真円度誤差を超仕上げ加工により除去しにくい場合がある。
【０００５】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、左右のフランクを同時に超仕上げ加工できるようにしてコスト低減を図ることができるのは勿論のこと、溝断面形状の精度向上を図ることができるゴシックアーク溝の超仕上げ方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、砥石を揺動させつつゴシックアーク溝の長手方向に相対移動させて該ゴシックアーク溝の左右のフランクを同時に超仕上げ加工する方法であって、
前記砥石の揺動軸線を前記ゴシックアーク溝の長手方向に対して該ゴシックアーク溝の幅方向に前記砥石のまたぎ幅寸法を長くし、且つ傾斜配置して前記砥石のまたぎ幅の一方の半部を前記ゴシックアーク溝の一方のフランクに接触させ、前記他方の半部を前記ゴシックアーク溝の他方のフランクに接触させ、且つ、前記砥石のまたぎ幅の一方の半部および他方の半部の双方で、最大振れ角に達するまでの各揺動角において、前記ゴシックアーク溝の長手方向に分布する該ゴシックアーク溝と前記砥石との接触加工点の集合が前記ゴシックアーク溝の溝肩から溝底又は溝底近傍までの間で連続した線接触加工線となるように、前記砥石の揺動軸線の傾斜角および該砥石の揺動中心から前記溝底までの距離を設定したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ゴシックアーク溝は軸受内輪の外径面に形成された内輪軌道溝であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１において、前記ゴシックアーク溝はボールねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態であるゴシックアーク溝の超仕上げ方法を説明するための説明図、図２は図１の上方から見た図、図３（ａ）は砥石の揺動角θにおける図２のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は砥石の揺動角θにおける図２のＢ−Ｂ線断面図、図４および図５は砥石とゴシックアーク溝との幾何学的関係を説明するための説明図、図６および図７はゴシックアーク溝面における砥石のまたぎ方向距離と溝底からの距離との関係を芯高Ｈt および傾斜角γ毎に表示したグラフ図である。なお、本発明の第１の実施の形態では、玉軸受の内輪軌道溝にゴシックアーク溝を採用して本発明を適用した場合を例に採る。また、図３においては、砥石と溝との接触状態を明確にするために、砥石の形状を誇張して描いている。
【０００９】
まず、本発明の第１の実施の形態であるゴシックアーク溝の超仕上げ方法から説明すると、図１および図２に示すように、砥石１は内輪２の軌道溝であるゴシックアーク溝３に上方から接触し、ゴシックアーク溝３の長手方向に対して該ゴシックアーク溝３の幅方向に傾斜角γ傾いた（内輪２の回転軸線Ｃ−Ｃに対して９０°−γ傾いた）揺動軸線Ｏ−Ｏを中心にしてゴシックアーク溝３内で±θ0 の範囲で揺動する。
【００１０】
図２のＡ−Ａ線断面である図３（ａ）では砥石１は最大振れ角端±θ0 に達する途中の角度θに位置しており、この位置では砥石１とゴシックアーク溝３はＰR で点接触している。この点ＰR は、砥石１が±θ0 で揺動する間に常に接触する接触加工点とされている。
図３（ｃ）は図２のＢ−Ｂ線断面での砥石１とゴシックアーク溝３との接触状態を示しており、この位置では砥石１とゴシックアーク溝３とはＰL で点接触している。この点ＰL は砥石１が±θ0 揺動する間に常に接触する接触加工点とされている。
【００１１】
図２に、砥石１が±θ0 揺動する間に砥石１とゴシックアーク溝３とがゴシックアーク溝３の長手方向で常に接触する接触加工点を連ねた連続的線接触加工線４を示す。
超仕上げ加工はこの連続的線接触の他に、砥石１の最大振れ角±θ0 のみに接触する断続的面接触により行われるが、ここでは形状精度に支配的な連続的線接触を論じる。
【００１２】
連続的線接触加工線は以下のようにして計算される。
図４および図５において、Ｘ軸にワーク円周方向距離（溝の長手方向）、Ｙ軸に半径方向距離、Ｚ軸にワーク幅方向距離をとる。
ゴシックアーク溝３の長手方向のＸ軸に対して該ゴシックアーク溝３の幅方向に傾斜角γ傾いた軸をＸ′軸（砥石１の揺動軸線Ｏ−Ｏ）とした場合に、Ｘ′＝Ｋ断面での右半面（右フランク側）の方程式は次式（１）で表され、（１）式を変形すると次式（２）となる。
【００１３】
【数１】
0003890962.tif 000002
【００１４】
【数２】
0003890962.tif 000003
【００１５】
但し、Ｒi ＝Ｒb ＋√（ｒi 2 −ｅ2 ）：ゴシックアーク溝Ｒ中心半径
ｒi ：ゴシックアーク溝Ｒ半径
ｅ：ゴシックアーク溝Ｒの中心間距離×１／２
Ｒb ：ゴシックアーク溝底半径
上式（２）は軸方向位置Ｚに対するゴシックアーク溝３の高さを表している。また、砥石１の揺動中心Ｏから溝面までの距離Ｒは次式（３）で表され、式（３）に上式（２）を代入すると次式（４）となる。
【００１６】
【数３】
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【００１７】
【数４】
0003890962.tif 000005
【００１８】
但し、ηt ＝Ｒb ＋Ｈt 
Ｚ′＝Ｋｔａｎγ＋Ｚ／ｃｏｓγ
Ｈt ：砥石１の揺動中心Ｏから溝底までの距離（芯高）
有芯式超仕上げ加工においては、砥石１が±θ0 の間で揺動するとき、揺動中心Ｏから溝面までの距離Ｒが最小になる点で、砥石１は溝と常に接触する。それは揺動中心Ｏからの最短接触半径で砥石１が規制、成形されるからである。
【００１９】
ゴシックアーク溝３の左半面（左フランク側）に対しても同様な計算を行い、各またぎ方向距離Ｋに対し揺動中心Ｏから溝面までの距離Ｒが最小となるＺとの関係をプロットすることにより、図２で示した連続的線接触加工線４が得られる。そして、この連続的線接触加工線４はゴシックアーク溝３の溝肩から溝底まで均一に分布すると超仕上げ加工で取り代分布が均一となって望ましい。
図６および図７は、横軸にまたぎ方向距離Ｋ（Ｘ′軸方向）、縦軸に溝底からの距離をとって芯高Ｈt （砥石の揺動中心Ｏから溝底までの距離）および傾斜角γを変化させた場合の連続的線接触加工線４を軌道面を展開して表示したものである。
【００２０】
但し、Ｒb ＝１８．９６４５ｍｍ、ｒi ＝３．１１ｍｍ、ｅ＝０．０９１５ｍｍとしている。
図６において、Ｈt ＝２．０ｍｍ、γ＝０°では、溝底から０．２〜０．３ｍｍ付近で連続的線接触加工線の分布が多く、取り代がこの付近で偏在しているのが判る。
一方、Ｈt ＝２．０ｍｍ，２．５ｍｍ，２．７ｍｍ、γ＝５°では溝肩から溝底に向かって連続的線接触加工線が線形に近づいて均一に分布し、取り代分布が格段に改善されるのが判る。
【００２１】
図７はγ＝１０°として芯高Ｈt を２．０ｍｍと０．５ｍｍに変化させた場合を示している。
γ＝１０°とすると芯高Ｈt ＝２．０ｍｍでの連続的線接触加工線の線形性が図６のγ＝５°と比べて更に改善されているのが判る。また、ここまでの例では溝底まで砥石が接触していないので、溝底に形状誤差が生じ、溝底までの加工精度を要求される高精度品に対しては対応することができない。このような場合は、芯高Ｈt を０に近づけることで砥石を溝底近くまで接触させることが可能になり、図７からγ＝１０°、芯高Ｈt ＝０．５ｍｍとすることにより、砥石が溝底のごく近くまで接触しているのが判る。なお、砥石のまたぎ幅寸法は連続的線接触加工線がゴシックアーク溝の左右の溝肩と交叉する２点間の距離以上が効果的である。
【００２２】
次に、図８および図９を参照して、本発明の第２の実施の形態であるゴシックアーク溝の超仕上げ方法を説明する。なお、この実施の形態では、ボールねじ装置のボールねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝をゴシックアーク溝として本発明を適用した場合を例にとる。
この実施の形態は、ボールねじ軸２０の近傍に配置された揺動スピンドル２１の揺動軸２２を該揺動軸２２に揺動アーム２３を介して取り付けられた砥石１の揺動軸線Ｏ−Ｏに一致させ、且つ、砥石１の揺動軸線Ｏ−Ｏの向きをボールねじ軸２０の外周面に形成されたゴシックアーク溝３の長手方向に対して該ゴシックアーク溝３の幅方向に５〜１０°の傾斜角γ傾けている。ボールねじ軸２０は軸線回りに回転し、これに同期してボールねじ軸２０の１回転につき１リード分だけ揺動スピンドル２１が揺動アーム２３および砥石１と一体となってボールねじ軸２０の軸線と平行に移動する。なお、砥石１は、揺動アーム２３に設けられた図示しない砥石押付け機構により、ボールねじ軸２０のゴシックアーク溝３に押し付けられるようになっている。
【００２３】
そして、ボールねじ軸２０が軸線回りに回転し、これに同期して揺動スピンドル２１が揺動軸回りに揺動しつつ揺動アーム２３および砥石１と一体となってボールねじ軸２０の軸線と平行に移動すると、砥石１が前記押付け機構によりボールねじ軸２０のゴシックアーク溝３に押し付けられながら、揺動軸線Ｏ−Ｏを中心として揺動し、これにより、ゴシックアーク溝３の表面の左右のフランクが同時に超仕上げ加工される。
【００２４】
ここで、この実施の形態では、ボールねじ軸２０のゴシックアーク溝３の長手方向に対する砥石１の揺動軸線Ｏ−Ｏの傾斜角γが５〜１０°と小さいので、特許第２８８１８５５号公報に比べて、砥石１のまたぎ幅寸法を長くとることができ、この結果、超仕上げ加工後のボールねじ溝面の真円度の向上を図ることができる。なお、芯高Ｈt の設定方法は上記第１の実施の形態と同様である。
【００２５】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、またぎ幅寸法を長くし、且つ砥石の揺動軸線をゴシックアーク溝の長手方向に対してゴシックアーク溝の幅方向に傾斜配置し、砥石のまたぎ幅の中央から一端側および他端側の双方で、ゴシックアーク溝の左右のフランクに個別に接触させて、左右のフランクを同時に超仕上げ加工できるのでコスト低減を図ることができると共に、砥石のまたぎ幅寸法を長くして各揺動角において、ゴシックアーク溝の略全面に砥石を接触させることができるので溝断面形状の精度向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるゴシックアーク溝の超仕上げ方法を説明するための説明図である。
【図２】図１の上方から見た図で、連続的線接触加工線を示した図である。
【図３】（ａ）は砥石の揺動角θにおける図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は砥石の揺動角θにおける図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】砥石とゴシックアーク溝との幾何学的関係を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）は図４の上方から見た図、（ｂ）はＸ′＝Ｋ平面でのゴシックアーク溝を示す断面図である。
【図６】ゴシックアーク溝面における砥石のまたぎ方向距離と溝底からの距離との関係を芯高Ｈt および傾斜角γ毎に表示したグラフ図である。
【図７】ゴシックアーク溝面における砥石のまたぎ方向距離と溝底からの距離との関係を芯高Ｈt および傾斜角γ毎に表示したグラフ図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態であるゴシックアーク溝の超仕上げ方法を説明するための説明図である。
【図９】図８の右側面図である。
【符号の説明】
１…砥石
２…内輪
３…ゴシックアーク溝
４…連続的線接触加工線
２０…ボールねじ軸
２１…揺動スピンドル
２２…揺動軸
２３…揺動アーム
Ｏ…砥石の揺動中心
ＰR ，ＰL …接触加工点
Ｈt …砥石の揺動中心から溝底までの距離（芯高）
γ…傾斜角
【図１】
0003890962.tif 000006
【図２】
0003890962.tif 000007
【図３】
0003890962.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003890962.tif 000012
【図８】
0003890962.tif 000013
【図９】
0003890962.tif 000014