(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物と一つの砥石を各々回転させながら前記砥石を前記工作物に対して相対移動させることにより前記砥石により前記工作物を目標寸法に研削加工した後に前記工作物の表面に潤滑用の油溜まり溝を形成する研削加工方法において、前記目標寸法までプランジ研削した後、前記砥石と前記工作物との切り込み方向の相対位置を維持した状態にて前記砥石を前記工作物の加工面に対して平行に相対移動させて工作物の面精度を向上し、その後、前記砥石を前記維持した相対位置から所望の範囲の前記油溜まり溝深さ分だけ前記工作物に対して相対的に極めて微小に前進移動させることにより前記工作物の表面に前記油溜まり溝を切り込み形成することを特徴とする研削加工方法。
【請求項２】
前記砥石を前記工作物の加工面に対して平行に相対移動させる際には、少なくとも工作物の加工面から外れる位置にまで前記砥石を往復移動させることを特徴とする請求項１に記載の研削加工方法。
【請求項３】
工作物と一つの砥石を各々回転させながら前記砥石を前記工作物に対して相対移動させることにより前記砥石により前記工作物を目標寸法に研削加工した後に前記工作物の表面に潤滑用の油溜まり溝を形成する研削加工方法において、前記目標寸法までトラバース研削若しくはオシレーション研削した後、前記砥石を所望の範囲の前記油溜まり溝深さ分だけ前記工作物に対して相対的に極めて微小に前進移動させることにより前記工作物の表面に前記油溜まり溝を切り込み形成することを特徴とする研削加工方法。
【請求項４】
前記砥石の幅を前記工作物に油溜まり溝を形成すべき箇所の幅以上とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の研削加工方法。
【請求項５】
前記工作物に対する前記砥石の位置を測定するリニアスケールを設け、少なくとも前記工作物表面に潤滑用の油溜まり溝を形成するために前記砥石を所望の範囲の前記油溜まり溝深さ分だけ前記工作物に対して相対的に前進移動させる際には、このリニアスケールにより測定された砥石の工作物に対する相対的位置を基に前進移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の研削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒またはカム等の回転工作物の外周または内周面を研削する研削盤、特にラップ盤と同程度の表面あらさが要求される工作物の研削加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、加工後の工作物の表面あらさを向上させる手段として、研削盤を用いた仕上げ研削工程後に、ラップ盤を用いたラップ工程を行い、所定の表面あらさに仕上げている。従って、研削盤とラップ盤との少なくとも２台の加工機が必要となり、設備費用がかかるだけでなく、研削盤からラップ盤に工作物を移動させるため、各機械間の芯ずれにより工作物の真円度等の精度が劣化してしまうほか、加工時間が長くなるという問題がある。
【０００３】
そのような問題点を解決する手段として、以下の方法により加工表面あらさを向上させることにより、研削盤のみでラップ盤と同程度の表面あらさを得るだけでなく、真円度精度の向上も図ることが考えられる。
【０００４】
（１）砥粒の細粒化。
（２）砥粒密度の高密度化。
（３）ツルーイング速度の低速化及びツルーイング切り込み量を小さくして砥粒先端を平坦化する。
（４）砥石車を工作物の回転軸線に対して平行に往復移動させながら研削するオシレーション研削。
【０００５】
摺動部品などの潤滑性を要する工作物、特に自動車関連に用いられる工作物においては、加工後の表面あらさを評価する手法として、図５に示すようなアボットの負荷曲線（ベアリング比）を用いた潤滑性評価を行う場合がある。
左側のあらさ曲線のグラフは、触針式測定器等で測定したデータをフィルタ処理した工作物の加工表面の断面形状であり、縦軸が工作物表面のあらさ高さを表し、横軸が測定長さＬを表す。
【０００６】
右側のグラフはアボットの負荷曲線（ベアリング比）であり、縦軸はあらさ曲線と同じく工作物表面のあらさ高さを示し、横軸は、あらさ曲線を横軸に平行な直線で切断した際の切り口の線分長さの総和と全長Ｌとの比（相対負荷長さｔｐ）を百分率で表したものである。
【０００７】
例えば、あらさ高さａにおける相対負荷長さｔｐは以下の式のようになる。
【数１】
0003888850.tif 000002
【０００８】
従って、あらさ高さが最も高い部分での切断部分長さは０に等しいため相対負荷長さｔｐは０％に近似し、あらさ高さが最も低い部分では、切断部分の長さが全長Ｌとほぼ等しくなるため、相対負荷長さｔｐは１００％に近似した値を示す。
【０００９】
このアボットの負荷曲線を用いた評価手法として、ドイツ工業標準規格（ＤＩＮ（Deutsche Industrie Normenausschuss））が知られている。
このＤＩＮ規格による各パラメータＲｐｋ，Ｒｋ，Ｒｖｋ，Ｍｒ１，Ｍｒ２について以下に簡単に説明します。（詳細は「トライボロジスト」第３７巻第１号（１９９２年）第４２頁〜第４５頁を参照）
【００１０】
アボットの負荷曲線上の２点の高さの差（傾き）が最小となる直線（最小傾斜直線）と０％と１００％の限界線との交点ａ，ｂを求め、この交点ａ，ｂからの水平線とアボットの負荷曲線との交点ｃ，ｄを求める。そして、辺ａｃと０％限界線と負荷曲線とにより囲まれる部分の面積と等しい直角三角形（斜線部分）を求めた際の０％限界線上の高さをＲｐｋとし、同様に谷側でＲｖｋ求め、ｃ，ｄ間の高さがＲｋとなる。
【００１１】
これらのパラメータのうち、Ｒｐｋは初期段階で摩耗してしまう部分（初期摩耗分高さ）、Ｒｋは長期間摩耗に耐えうる部分（長期間の耐摩耗部高さ）、Ｒｖｋは実質的に殆ど摩耗しない谷部分（油溜まり部）である。
【００１２】
上記した摺動部品などの潤滑性を要する工作物では、組み付け精度向上のため、初期摩耗分高さＲｐｋは極力小さくし、且つ、潤滑性能を得るため、油溜まり部Ｒｖｋは所定の割合以上（摺動部品の使用目的により要求値が異なる）とすることが要求されている。例えば、ある摺動部品においては、表面あらさ形状が図４（ｃ）の形となることが要求される場合がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
研削盤とラップ盤を用いた従来の加工方法においては、砥石車の表面あらさがそのまま工作物の表面あらさに転写されて、図４（ａ）のように表面あらさ形状に凹凸が形成される。そして、ラップ盤によるラップ工程を行うことにより、図４（ｃ）に示すように初期摩耗分高さＲｐｋが除去されるため、油溜まり部Ｒｖｋを残した理想的な表面あらさ形状を得ることができる。
【００１４】
しかしながら、研削盤のみによりラップ盤と同程度の表面あらさを得る上記手段（１）〜（３）では、砥粒の突き出し量が小さく、且つ揃ってしまうため、図４、（ｂ）に示すように工作物表面の全体的な表面あらさは向上されて初期摩耗分高さＲｐｋを小さくすることはできるが、十分な深さの油溜まり部Ｒｖｋを形成することができないという問題がある。
【００１５】
上記手段（４）では、最も突出した砥粒先端部により、工作物表面の高さが一様に揃ってしまうため、上記手段と同様に油溜まり部Ｒｖｋが形成されないという問題が生じる。
【００１６】
また、砥粒を細粒化、高密度化すれば、その分研削抵抗が増大することとなり、研削焼けや目詰まり等を起こし易くなってしまう。従って、砥石車の送り速度を遅くしたり、ツルーイングインターバルを短くしなければならず、サイクルタイムが長くなってしまう。
【００１７】
これらのことから、潤滑性を要求される摺動部品等の加工においては、研削盤による研削加工のみでは実現することが出来なかった。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、請求項１に記載の研削方法は、目標寸法までプランジ研削した後に、砥石と工作物との切り込み方向の相対位置を維持した状態のまま砥石を工作物の加工面に対して平行に相対移動、即ち、実質的な砥石の切り込み送り量は零の状態でトラバース研削若しくはオシレーション研削をすることにより工作物の面精度を向上させる。その後、前記砥石を前記維持した相対位置から所望の範囲の油溜まり溝深さ分だけ前記工作物に対して相対的に極めて微小に前進移動させることにより工作物の表面に潤滑用の油溜まり溝を切り込み形成する研削加工方法である。
【００１９】
請求項２に記載の研削加工方法は、砥石を工作物の加工面に対して平行に相対移動させる際に、少なくとも工作物の加工面から外れる位置にまで砥石を往復移動させることにより、砥石の表面あらさにおける最頂部Ｔ（図４（ｂ）を参照）により工作物表面全体が加工されるため、より工作物表面の面精度を向上することができ、その後の油溜まり溝形成により、初期摩耗分高さＲｐｋが除去された理想的な表面あらさ形状を得ることができる。
【００２０】
請求項３に記載の研削加工方法は、最初にトラバース研削若しくはオシレーション研削により前記目標寸法にまで研削加工した後、砥石を所望の範囲の油溜まり溝深さ分だけ工作物に対して相対的に極めて微小に前進移動させることにより前記工作物の表面に潤滑用の油溜まり溝を切り込み形成する加工方法である。
【００２１】
請求項４に記載の研削加工方法は、前記砥石の幅を前記工作物に油溜まり溝を形成すべき箇所の幅以上とすることにより、油溜まり溝が必要な箇所に１度に精度良く油溜まり溝を形成することができる。
【００２２】
請求項５に記載の研削加工方法は、より高精度に油溜まり溝を形成するため、工作物に対する砥石の位置を測定するリニアスケールを設け、少なくとも前記工作物表面に潤滑用の油溜まり溝を形成するために砥石を所望の範囲の油溜まり溝深さ分だけ前記工作物に対して相対的に前進移動させる際には、このリニアスケールにより測定された砥石の工作物に対する相対的位置を基に前進移動させるようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１において、１０はベッドであり、このベッド１０にテーブル１１が水平方向（Ｙ方向）に移動可能に案内支持されている。テーブル１１上には主軸台１３と心押台１４が対向して設置され、主軸台１３にはワークＷの一端を支持する図略のセンタ及びワークの同一端を把持するチャック１３ｂを支持した主軸１３ａが主軸駆動モータ１３ｃにより回転可能に設けられているとともに、心押台１４にはワークＷの他端をセンタ支持するセンタ１４ａが設けられている。
【００２４】
これら主軸台１３と心押台１４によってワークＷの回転軸線がテーブル１１の水平移動方向Ｙと平行になるようにワークＷが両端支持され、主軸駆動モータ１３ｃの回転によりワークＷが回転駆動されるようになっている。
【００２５】
また、このベッド１０上には、ワークＷの直径寸法を測定し、その測定信号を出力する定寸装置２４が砥石車１６に対向した位置に取り付けられている。この定寸装置２４は一対の接触子２４ａを有し、ベッド１０上に固定されたブラケット２４ｂ上にワークＷの旋回軸線Ｏ（Ｙ軸線方向）に直交したＸ軸線方向に前進後退可能に支持されている。定寸装置２４から出力された測定信号は、アンプ２０に入力され、アンプ２０で増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換器２１を介して数値制御措置４０に出力される。
【００２６】
ベッド１０上には、砥石台１５がテーブル１０の移動方向と直交する水平方向（Ｘ方向）にガイド１８の沿って案内支持されている。また、このガイド１８に沿ってその近傍にリニアスケール１９が固定されており、それに対向するように砥石台にはスケール読取りヘッド１９ａが設けられている。これにより、特に後述する砥石台１５の微少前進送り動作時の砥石台位置をより高精度に行うことが出来る。
【００２７】
砥石台１５には砥石車１６がテーブル１１の移動方向と平行な軸線回りに回転可能に軸承されており、この砥石車１６は砥石駆動モータ１７によって図略のプーリ、ベルトを介して回転駆動されるようになっている。
【００２８】
上述したテーブル１１の移動は、ベッド１０に設けられたサーボモータ２２によってなされ、砥石台１５の移動はベッド１０に設けられたサーボモータ２３によってなされるようになっている。ＥＮはそれぞれの位置検出を行うためのエンコーダである。
【００２９】
砥石車１６は、円盤状の砥石コアの外周に砥石層を設けたものであり、この砥石層はＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合したものが用いられている。
【００３０】
次に数値制御装置４０について説明する。数値制御装置４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）４５、メモリ４４、およびインタフェース（Ｉ／Ｆ）４６，４７より構成されている。インタフェース（Ｉ／Ｆ）４６にはＮＣ制御に必要な制御パラメータや、ＮＣプログラムを入力する入出力装置５０と、上述した定寸装置２４のＡ／Ｄ変換器２１とが接続されている。
【００３１】
また、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４７にはサーボモータ駆動回路（ＤＵＹ、ＤＵＸ）４１，４２及び主軸駆動回路（ＤＵＣ）４３が接続されている。このサーボモータ駆動回路（ＤＵＹ、ＤＵＸ、ＤＵＣ）４１，４２、主軸駆動回路（ＤＵＣ）４３は中央処理装置４５からの指令を入力してサーボモータ２１，２２及び主軸駆動モータ１３ｃを駆動する回路である。
【００３２】
メモリ４４には、入出力装置５０から入力された制御パラメータとＮＣプログラムがそれぞれ記憶されたパラメータエリアとＮＣプログラムエリアが設けられている。
【００３３】
以上の構成に基づき本実施の形態の作用を図２、３を用いて説明する。
なお、図２は工作物に対する砥石車の相対移動軌跡の説明を分かり易くするため誇張して表現してあり、砥石車１６の移動軌跡を示す矢印は、早送り及び粗研削送りの初期段階以外は工作物に接触して切り込みを与えている。
【００３４】
最初にテーブル１１を移動させて、工作物Ｗの加工すべき箇所を砥石車１６に対向する位置に位置決めする。そして砥石台を早送り速度にて前進させて、砥石車１６の外径端が工作物Ｗの径よりも若干量の離間した位置に位置決めされる（ｓｔｅｐ１００）。この砥石台１５の移動とともに、図略の油圧シリンダを作動させ、定寸装置２４をワークＷ側に前進させる（ｓｔｅｐ１０２）。これにより定寸装置２４の測定子２４ａがワークＷの円筒面に係合し、ワークＷの寸法測定が開始される。
【００３５】
その後、定寸装置２４からの定寸信号（粗研完了目標径ＡＳ１，精研完了目標径ＡＳ２，微研完了目標径ＡＳ３）を判別しながら、粗研削（ｓｔｅｐ１０４、ｓｔｅｐ１０６），精研削（ｓｔｅｐ１０８、ｓｔｅｐ１１０），微研削（ｓｔｅｐ１１２、ｓｔｅｐ１１４）の順番でプランジ研削を行って目標の仕上げ寸法まで加工を行う。仕上げ寸法まで加工が完了した際のワークＷの表面あらさは図４（ａ）の状態となる。
【００３６】
次に、ワークＷと砥石車１６の切り込み方向Ｘの相対位置を維持した状態にて、任意の回数Ｎｎだけテーブル１１を左右に移動、即ちトラバース研削若しくはオシレーション研削を実施する（ｓｔｅｐ１１６、ｓｔｅｐ１１８）。トラバース研削若しくはオシレーション研削後のワークＷの表面あらさは図４（ｂ）に示すように、砥石車１６の表面あらさにおける最先端部ＴによりワークＷ表面が全体的に加工されるため、ワークの表面あらさが向上される。
【００３７】
そして、要求される所定の油溜まり溝深さ分（例えばφ０．０１μｍ）だけ砥石台を微少前進させる（ｓｔｅｐ１２２）ことにより、図４（ｂ）の表面あらさが向上したワークＷの加工面に砥石車１６の表面あらさにおける先端部分により油溜まり溝Ｑが形成される。なお、微少前進させる際には、リニアスケール１９及びスケール読取装置１９ａを用いて、トラバース研削後（ｓｔｅｐ１１６）の砥石位置を正確に読み取り（ｓｔｅｐ１２０）、その読み取り値を基にしてｓｔｅｐ１２２にて砥石台の微少前進を行うことで、送り系の誤差や熱変位に影響されず、より高精度な油溜まり溝の深さ管理を行うことが可能となる。
【００３８】
上記実施の形態においては、円筒研削盤の外周面研削を例示したが、カム形状、内周面加工においても適応することができる。
【００３９】
また、砥石幅よりもワーク幅が広い場合には、最初にトラバース研削（図７（ア））若しくは複数回のプランジ研削を行った後に全体をトラバース研削することにより、所望の目標寸法まで加工を行い、次に所望する油溜まり溝をワーク幅全体に形成するため、砥石台をワーク幅全体に複数回の微少前進を行う。この際、最初の微少前進ではトラバース研削に引き続き砥石台の微少前進を行うため、ボールネジ等の送り系にバックラッシが起こらないので高精度に油溜まり溝を形成することが可能であるが、２回目移行の微少前進では、一端砥石台を後退させなければならないため、送り系のバックラッシにより油溜まり溝の深さを精度良く管理することができない。
【００４０】
そこで、上述のようにリニアスケール１９及びリニアスケール読取装置１９ａを設け、少なくとも油溜まり溝を形成する微少前進加工時にはこのリニアスケールにより砥石台位置を管理することにより、送り系にバックラッシが起きても所望する深さの油溜まり溝を高精度に管理することが可能となる。
【００４１】
また、図７（イ）に示すように、工作物Ｗの幅と同等若しくはそれ以上の幅の砥石車を用いて、始めに所望する目標寸法までトラバース研削を行った後、砥石車と工作物との相対位置を維持したまま（イ）右図に示すように微少前進を行って所望する深さの油溜まり溝を形成するようにしても良い。この際、少なくとも最後のトラバース時には、工作物から砥石車が外れる位置までトラバースを行うと良い。即ち、図４（ｂ）に示すように砥石車の表面あらさにおける最頂部Ｔにて工作物表面全体が加工されるため、より工作物表面の面精度を向上することができるからである。
【００４２】
図７（ウ）は、工作物の加工面と平行なストレート部とこのストレート部に交差するテーパ部を有した砥石車を用いた場合である。
【００４３】
砥石車のテーパ面により粗研削加工を行い、ストレート部により仕上げ加工を行うことができるため、上記（イ）のように複数回のトラバースを必要とせず、１パスでトラバース研削を可能とする砥石車である。この際、砥石車のストレート部を工作物加工面の幅と同等、若しくはそれ以上とすることで、トラバース研削終了後、引き続き砥石台の微少前進により所望する深さの油溜まり溝を形成することができる。
【００４４】
この場合、粗研をテーパ部、仕上げをストレート部で分担して加工を行うため、油溜まり溝加工を行うストレート部の磨耗が少ない、即ち、砥石の表面あらさにおける凹凸の変化が少ないため、高精度に所望する深さの油溜まり溝を形成することができる。
【００４５】
なお、この加工においても、工作物から砥石車が外れる位置にまでトラバースを実施することで、工作物の面精度をより高精度に加工することができる。
【００４６】
また、図８に示すように、左右一対の砥石台１５ａ，１５ｂを有したツインヘッド研削盤を用いて、一方の砥石車１６ａにより所定の寸法までの研削加工を行った後に、他方の砥石車１６ｂにより、トラバース若しくはオシレーションを行って面精度を向上した後に、この他方の砥石車１６ｂの表面あらさの範囲内で微少前進を行って油溜まり溝を形成するようにしても良い。
【００４７】
この際、左右一対の砥石台１５ａ，１５ｂの位置精度に誤差が生じると、高精度な油溜まり溝を形成することができないため、上述のようにリニアスケールを設けたり、例えば一方の砥石車１６ａでは粗研、精研までの研削加工を行い、他方の砥石車１６ｂにより仕上げ研削とトラバース若しくはオシレーション研削と油溜まり溝加工のための微少量前進を行うようにしても良い。
【００４８】
【発明の効果】
この発明の研削加工方法によれば、ラップ工程無しで１台の研削盤により、加工後の工作物にラップ加工後と同程度の潤滑性を考慮した表面あらさ形状を短時間に且つ容易に形成することができる。従って、設備費用の減少が図れるだけでなく、ラップ盤への工作物移動による芯ずれが無くなり、真円度、加工精度の向上、さらには加工時間の短縮が図れる。
【００４９】
また、リニアスケールを設け、少なくとも油溜まり溝形成のために砥石を工作物に対して微少前進させる際にはこのリニアスケールにより測定された砥石位置を基に微少前進させることにより、高精度な油溜まり溝を形成することができる。
【００５０】
さらに、砥石幅を工作物に油溜まり溝を形成すべき箇所と同程度若しくはそれ以上とすることで、油溜まり溝形成を一度の微少前進送りで形成できる、即ち砥石台を後退させる必要がないため、バックラッシ等を起こすことが無く高精度に油溜まり溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削方法を実施する研削盤における平面図である。
【図２】本発明の研削方法を説明する模式図である。
【図３】本発明の研削方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の研削方法における各工程での砥石車および工作物の表面あらさを模式的に表した図である。
【図５】潤滑性評価に用いられるあらさ曲線とアボット負荷曲線である。
【図６】工作物の表面あらさ形状を模式的に表した図である。
【図７】他の実施の形態を説明する図である。
【図８】他の実施の形態を説明する図である。
【符号の説明】
１０・・・ベッド、１１・・・テーブル、１３・・・主軸台、１３ａ・・・主軸、１３ｂ・・・チャック、１３ｃ・・・主軸駆動モータ、１４・・・心押台、１４ａ・・・センタ、１５・・・砥石台、１６・・・砥石車、１７・・・砥石駆動モータ、２０・・・アンプ、２２、２３・・・サーボモータ、２４・・・定寸装置、２４ａ・・・接触子、２４ｂ・・・ブラケット、４０・・・数値制御装置、５０・・・入出力装置
【図１】
0003888850.tif 000003
【図２】
0003888850.tif 000004
【図３】
0003888850.tif 000005
【図４】
0003888850.tif 000006
【図５】
0003888850.tif 000007
【図６】
0003888850.tif 000008
【図７】
0003888850.tif 000009
【図８】
0003888850.tif 000010