(57)【要約】【課題】加工効率を高め、不良品の派生やバイトの破損を防止しながら、真直度精度の良い加工が可能な旋削加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、バイトと共に被加工物を挟んで対向する位置付近に、被加工物の表面に当接して被加工物を支持する被加工物当接支持部、バイトの軸方向の移動に従って、バイトと同方向に被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えたときにバイトの被加工物への突き出しを後退させるバイト突き出し量調整手段が備えられている旋削加工装置。【選択図】図１
2009220242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状または円筒状の被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、
前記バイトと共に前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、
前記バイトの前記軸方向の移動に従って、該バイトと同方向に前記被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、
前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、
前記振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記バイトの被加工物への突き出しを後退させるバイト突き出し量調整手段
が備えられていることを特徴とする旋削加工装置。
【請求項２】
円柱状または円筒状の被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、
前記バイトと共に前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、
前記バイトの前記軸方向の移動に従って、該バイトと同方向に前記被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、
前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、
上記記振動検出手段により検出された前記振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記回転を停止させる回転制御手段
が備えられていることを特徴とする旋削加工装置。
【請求項３】
前記被加工物が、前記被加工物当接支持部に設けられた円弧状の凹面の一部へ当接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の旋削加工装置。
【請求項４】
前記被加工物当接支持部を前記被加工物に対して前後方向に進退可能に保持する進退可能保持部と、前記被加工物当接支持部を前記被加工物側に付勢する付勢手段と、が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の旋削加工装置。
【請求項５】
前記被加工物当接支持部が、ダイアモンドライクカーボン、フッ素樹脂、銅、及び、銅合金から選ばれる１つから構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の旋削加工装置。
【請求項６】
前記被加工物当接支持部の前記被加工物に当接する部分に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋削加工装置。
【請求項７】
前記被加工物当接支持部が、前記被加工物の加工済み面へ当接するものであり、かつ、前記被加工物当接支持部の表面粗さが、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の表面粗さより小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の旋削加工装置。
【請求項８】
前記被加工物当接支持部が、前記被加工物の加工済み面へ当接するものであり、かつ、前記被加工物当接支持部の被加工物への当接面の摩擦係数が、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の摩擦係数より小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の旋削加工装置。
【請求項９】
前記被加工物の両端付近に該被加工物を回転駆動するための駆動部がそれぞれ備えられ、前記両端の保持部が、同一の方向、位置、位相をもって回転されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の旋削加工装置。
【請求項１０】
前記バイトと、前記被加工物当接支持部移動手段とがそれぞれ独立してＮＣ制御で駆動されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の旋削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の軸物部品(電子写真用のロール部材など)の外形形状を精密に加工することのできる旋削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローラ、シャフトなどの、部品特性の中で高精度な回転精度を求められる部品については、素材の外径を機械加工（切削、研削）することが必要となる。特に複写機、印刷機などの作像機能を有する機器の搬送部品などでは要求されるフレ精度としてはすでに０．０１ｍｍレベルの極めて高いものとなっている。
【０００３】
また、これらのローラやシャフト部品が組み合わせて使用される場合には、各部品の干渉、当接位置、隙間（ギャップ）のばらつきにも所定の高い精度も求められるために、軸幅全域の外径差（円筒度）も高精度が求められ、精度レベルとしては０．０１０ｍｍ以下、計測単位としては０．１μｍ単位まで必要なものとなっている。
【０００４】
また、高精度化だけではなく、同時に省スペース化と軽量化とが求められているが、これら部品の大きさのうち、その軸長は機能上変えられないために、結果として、小径化と薄肉化とが求められることとなっている。
【０００５】
従って、これらのローラや、シャフト部品の外径加工に対しては、高精度化と小径、薄肉化が課題となっており、さらに量産工程においては、ばらつきの低減、高効率生産（生産タクトの短縮）、自動化が求められている。
【０００６】
これらの課題に対応するために、加工機は、ワーク（被加工物）の両端を保持（チャッキング）する際に発生するワーク変形を極力小さくする、いわゆるチャック変形によるワーク精度の悪化を小さくすることや、切削加工であれば、交換バイトの固体差を小さくする等の検討が行われている。
【０００７】
しかし、小径化、薄肉化により以下の課題がある。
（１）チャック変形が生じ易くなる。
（２）ワークに対して、加工力（抵抗）が作用した際、ワーク中央部では加工力に対してのワーク剛性が、つりあいが取れず、その結果、ワークの変形が大きくなり、両端部の外径に対して中央の外径が大きくなる(真直精度が大きくなる)、びびり、フレの増加などの加工精度の悪化が懸念される。
（３）加工回転に対してねじれ剛性も小さくなり、ねじれ変形、若しくは保持部でのスリップによるキズ発生などの不具合がある。
【０００８】
これらはすべてワークの剛性の低下による不具合であり、加工方法の検討が必要となっている。
【０００９】
ここで、特開平５−２４５７０１号公報記載の技術では、バイトを対向させて切削力のバランスを取ることでふれ精度、円筒度精度の向上が図れるものであったが、使用するバイトが複数であるためにバイトの劣化や摩耗などによる切削力に対応するのが困難であると云う欠点があった。
【００１０】
さらに、特開２００７−４７３２２公報に記載の技術では、旋削加工装置において振れ止めを用いて、面精度の向上、ばりの除去、ふれ精度の向上を図っているが、ワークの剛性の低下により、バイトとの接触が大きくなった被加工物がふれ止めに強く押しつけられてしまうために不良品の発生が多くなって生産効率が低くなり、また、加工中の被加工物が装置から外れて、その際にバイトが折れてしまうなどの問題があった。
【特許文献１】特開平５−２４５７０１号公報
【特許文献２】特開２００７−４７３２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、特開平５−２４５７０１号公報や特開２００７−４７３２２公報などの従来技術の問題点を有さず、加工効率を高め、不良品の多発やバイトの破損を防止しながら、真直度精度の良い加工が可能な旋削加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の旋削加工装置は上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、円柱状または円筒状の被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、前記バイトと共に前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、前記バイトの前記軸方向の移動に従って、該バイトと同方向に前記被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、前記振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記バイトの被加工物への突き出しを後退させるバイト突き出し量調整手段が備えられていることを特徴とする旋削加工装置である。
【００１３】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項２に記載の通り、円柱状または円筒状の被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、前記バイトと共に前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、前記バイトの前記軸方向の移動に従って、該バイトと同方向に前記被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、上記記振動検出手段により検出された前記振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記回転を停止させる回転制御手段が備えられていることを特徴とする旋削加工装置である。
【００１４】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の旋削加工装置において、前記被加工物が、前記被加工物当接支持部に設けられた円弧状の凹面の一部へ当接することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の旋削加工装置において、前記被加工物当接支持部を前記被加工物に対して前後方向に進退可能に保持する進退可能保持部と、前記被加工物当接支持部を前記被加工物側に付勢する付勢手段と、が備えられていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の旋削加工装置において、前記被加工物当接支持部が、ダイアモンドライクカーボン、フッ素樹脂、銅、及び、銅合金から選ばれる１つから構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項６に記載の通り、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋削加工装置において、前記被加工物当接支持部の前記被加工物に当接する部分に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部が備えられている。
【００１８】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項７に記載の通り、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の旋削加工装置において、前記被加工物当接支持部が、前記被加工物の加工済み面へ当接するものであり、かつ、前記被加工物当接支持部の表面粗さが、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の表面粗さより小さいことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項８に記載の通り、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の旋削加工装置において、前記被加工物当接支持部が、前記被加工物の加工済み面へ当接するものであり、かつ、前記被加工物当接支持部の被加工物への当接面の摩擦係数が、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の摩擦係数より小さいことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項９に記載の通り、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の旋削加工装置において、前記被加工物の両端付近に該被加工物を回転駆動するための駆動部がそれぞれ備えられ、前記両端の保持部が、同一の方向、位置、位相をもって回転されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の旋削加工装置は、請求項１０に記載の通り、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の旋削加工装置において、前記バイトと、前記被加工物当接支持部移動手段とがそれぞれ独立してＮＣ制御で駆動されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の旋削加工装置によれば、円柱状または円筒状の被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、前記バイトと共に前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、前記バイトの前記軸方向の移動に従って、該バイトと同方向に前記被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、前記振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記バイトの被加工物への突き出しを後退させるバイト突き出し量調整手段が備えられている。
【００２３】
この構成により、被加工物の変形を抑えることができ、その結果、真直度精度の良い加工が可能となるとともに、加工効率を高め、不良品の多発やバイトの破損を防止しながら、真直度精度の良い加工が可能となる。
【００２４】
請求項２に記載の旋削加工装置によれば、円柱状または円筒状の被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、前記バイトと共に前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、前記バイトの前記軸方向の移動に従って、該バイトと同方向に前記被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、上記記振動検出手段により検出された前記振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記回転を停止させる回転制御手段が備えられている。
【００２５】
この構成により、被加工物の変形を抑えることができ、その結果、真直度精度の良い加工が可能となるとともに、加工効率を高め、不良品の多発やバイトの破損を防止しながら、真直度精度の良い加工が可能となる。
【００２６】
請求項３に記載の旋削加工装置によれば、前記被加工物が、前記被加工物当接支持部に設けられた円弧状の凹面の一部へ当接、すなわち面接触的な当接をおこなうために、切削力に対するサポートの抗力が分散され、点接触の場合に生じるような集中荷重は生じないので、切削力のベクトルの変動に対しても容易に追従し、力学的なバランスをとることが可能となり、その結果、より真直度精度の良い加工が可能となる。
【００２７】
請求項４に記載の旋削加工装置によれば、前記被加工物当接支持部を前記被加工物に対して前後方向に進退可能に保持する進退可能保持部と、前記被加工物当接支持部を前記被加工物側に付勢する付勢手段と、が備えられているために、突発的な被加工物との当接力や切削力の増大または変化に対応でき、バイト等の工具の損傷を抑えることができる。
【００２８】
請求項５に記載の旋削加工装置によれば、前記被加工物当接支持部が、ダイアモンドライクカーボン、フッ素樹脂、銅、及び、銅合金から選ばれる１つから構成されているために、被加工物当接支持部で生じる負荷や発熱を効果的に防止することができる。
【００２９】
請求項６に記載の旋削加工装置によれば、前記被加工物当接支持部の前記被加工物に当接する部分に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部が備えられているために、被加工物当接支持部で生じる負荷や発熱を効果的に防止することができる。
【００３０】
請求項７に記載の旋削加工装置によれば、前記被加工物当接支持部が、前記被加工物の加工済み面へ当接するものであり、かつ、前記被加工物当接支持部の表面粗さが、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の表面粗さより小さいために、加工面にきずや、ばりなどの不具合を生じさせない。
【００３１】
請求項８記載の旋削加工装置によれば、前記被加工物当接支持部が、前記被加工物の加工済み面へ当接するものであり、かつ、前記被加工物当接支持部の被加工物への当接面の摩擦係数が、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の摩擦係数より小さいために、加工されて得られる加工面への被加工物当接支持部への抵抗力が減少し、安定した加工が可能となる。
【００３２】
また、請求項９に記載の旋削加工装置によれば、前記被加工物の両端付近に該被加工物を回転駆動するための駆動部がそれぞれ備えられ、前記両端の保持部が、同一の方向、位置、位相をもって回転されるために、被加工物に対して、ねじれ変形及び、保持部でのスリップを効果的に防止させることができ、結果としてより高い精度の加工が可能となる。
【００３３】
また、請求項１０に記載の旋削加工装置によれば、前記バイトと、前記被加工物当接支持部移動手段とがそれぞれ独立してＮＣ制御で駆動されている。
【００３４】
このような構成によりバイトと被加工物当接支持部とを独立して、例えばＮＣ制御などにより駆動させることが可能となり、このとき、段付き形状の軸部材、仕上範囲が特定される部材など様々な加工に対して対応させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の旋削加工装置は上述のように、円柱状または円筒状の被加工物を、その両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、その軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、前記バイトと共に前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、前記バイトの前記軸方向の移動に従って、該バイトと同方向に前記被加工物当接支持部を移動させる被加工物当接支持部移動手段、前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、上記記振動検出手段により検出された前記振動の大きさが前記所定の範囲を超えたときに前記回転を停止させる回転制御手段が備えられている。
【００３６】
ここで、図１に本発明の旋削加工装置の一例Ａのモデル図を図１（ａ）（正面図）及び図１（ｂ）（バイト３付近での断面図）に示す。
【００３７】
円柱状の被加工物１を、その両端１ａをそれぞれ保持部としてチャック装置２等で保持しながら、被加工物１の軸を中心に図示しないモータなどで回転駆動させながら、被加工物１の表面にバイト３を当接させて旋削加工する旋削加工装置Ａであり、バイト３と共に被加工物１を挟んで対向する位置付近に、この例では被加工物１の旋削加工済み部分の表面（加工済み面）１ｂに接して被加工物１を支持する被加工物当接支持部４と、バイト３の軸方向の移動（図中左矢印）に従って、バイト３と同方向（図中左矢印）に前記被加工物当接支持部４を移動させる被加工物当接支持部移動手段（図示しないアクチュエータ等）と、を備えている。
【００３８】
ここで、図２（ａ）（正面図）及び図２（ｂ）（バイト３付近での断面図）にモデル的に示したように、長尺小径軸物切削においては、切削力が作用することで被加工物では切屑切断と被加工物の変形とが生じる。切削力が被加工物の両端付近に作用している場合には、その部分の被加工物の剛性が大きいので切削力による変化量は小さいが、被加工物での中央部での加工ではその部分の被加工物の剛性が小さく、その結果、被加工物の変形(たわみ)が生じ、切屑切断力が減少する。この場合の切削力は、主分力と背分力の合力のことを指す(図２（ｂ）参照)。
【００３９】
その際、上記被加工物当接支持部をバイト３と共に被加工物を挟んで対向する位置に備えられた補助支持手段により、被加工物の変形を抑えることができ、真直度精度の良い加工が可能となる。
【００４０】
ここで、被加工物の未加工部分は形状精度(円筒度、真円度、フレ)のばらつきが大きく、被加工物当接支持部４との安定した当接状態は得られにくい。このために、上記例のように被加工物当接支持部４は被加工物１の旋削加工済み部分の表面１ｂに当接するものであることが安定した当接状態が得られるために好ましい。
【００４１】
図２（ｂ）に示されたように、切削力は主分力と背分力との合力(ベクトル)であり、切削代、送り、バイト仕様、バイトの劣化、被加工物のばらつきなどにより、これら主分力と背分力とは変動することがある。よって、被加工物１の被加工物当接支持部４への当接は図３（ａ）に示したようなＶ字溝面４ｂ有する被加工物当接支持部４による２箇所での当接より、図３（ｂ）に示したような、被加工物当接支持部４に設けられた、当接する部分の被加工物の径よりも若干大きい径の、被加工物を９０〜１８０°の範囲でカバーする円弧状の凹面４ａの一部への当接である方が、好ましい（このとき円弧状の凹面の軸が被加工物の軸とほぼ同軸となるように配置される）。すなわち後者では、いわば面接触的な当接による被加工物の支持が行われるために、切削力に対する抗力が分散され、前者の点接触的な集中荷重ではないために、切削力のベクトルの変動に対しても容易に追従し、力学的なバランスをとることが可能である。
【００４２】
ここで、被加工物の加工外径と被加工物当接支持部の円弧状の凹面との隙間が、大きすぎると面接触的効果が得られず、切削力による被加工物の変形をサポートできなくなる。このために上記被加工物当接支持部の円弧状の凹面は、被加工物の表面に対して、フレ０．０２ｍｍ以下の加工に対しても隙間０．１ｍｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００４３】
被加工物当接支持部は切削力に対応し、被加工物の変形を拘束するため、被加工物の加工面に対し位置制御されて当接し、かつ、被加工物の軸方向に移動することが必要であるが、突発的な当接力、切削力の増大などの変化に対応して、被加工物の加工面突き出し方向に対して逃げる方向にバネ機構を有することで工具の損傷を抑えることができるように、被加工物当接支持部を被加工物に対して前後方向に進退可能に保持する進退可能保持部と、この被加工物当接支持部を前記被加工物側に付勢するばねやエアーシリンダなどの付勢手段と、が備えられていることが好ましい。
【００４４】
このような、突発的な被加工物当接支持部に対する被加工物の当接圧の変化は、切屑が加工面と被加工物当接支持部とに食込む場合が考えられ、切削力の変化とは、バイトの磨耗による切削力の増加、加工段取り時の設定ミス時の事故未然防止が挙げられる。
【００４５】
被加工物は高速で回転しているために、被加工物当接支持部との当接（接触）箇所では負荷発生や、発熱が生じる。このために被加工物当接支持部の当接部分に緩衝材を介し、被加工物の加工面との当接を安定させる機構が必要となる。このような機構の例として、表面に潤滑性の高いコーティング(ＤＬＣコーティング、フッ素コーティング)、熱伝道性の高い銅やその合金のメッキを施したり、被加工物当接支持部の被加工物に当接する部分に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部が備えることも有効である。このような潤滑剤としては一般的に金属の切削加工で使用される非水溶性、または水溶性の切削油などが挙げられ、潤滑剤はポンプや、あるいは重力によって必要箇所に供給される。
【００４６】
ここで、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の表面粗さより、前記被加工物当接支持部の表面粗さが小さいことが好ましい。ここで、粗さは表面粗さ計などで測定できる。
【００４７】
すなわち、被加工物当接支持部は被加工物の加工面に当接させるが、加工面にきず、ばりなどの不具合を生じさせない必要がある。その為には被加工物当接支持部の加工精度は加工面より高く、ラップ仕上げなどにより、切削加工面の粗さの１／５〜１／２０程度とすることが好ましい。被加工物は回転駆動されており、その加工面は被加工物当接支持部の当接面によって擦られて、面の凹凸の凸が削られ、被加工物の粗さが切削状態のみの場合より少なくなり、結果として高精度な加工面を得ることができる。
【００４８】
さらに、前記旋削加工装置により前記被加工物が加工されて得られる加工面の摩擦係数より、前記被加工物当接支持部の被加工物への当接面の摩擦係数が小さいことが好ましい。ここで摩擦係数は、静摩擦計などで測定できる。ただし、円弧内面となる当接面の場合には、被加工物当接支持部の被加工物への当接面を形成するものと同じ材料を用い、被加工物当接支持部の被加工物への当接面と同等の粗さ面を持つ平面を作製し、その摩擦係数を測定し、代替する。
【００４９】
加工面の摩擦係数より被加工物当接支持部の摩擦係数を小さくすることで、被加工物当接支持部面と被加工物の当接における被加工物当接支持部からの抵抗力が減少し、安定した加工が可能となる。被加工物は駆動されて回転しており、加工面と被加工当接部との摩擦により生じた摩擦熱により、被加工物、及び、被加工物当接支持部の熱膨張による加工精度劣化が懸念される。ここで摩擦係数低減には前記サポート治具へのコーティング、被加工物当接支持部の当接面粗さの低減が挙げられるが、被加工物に被加工物当接支持部が食い込まないように被加工物当接支持部の位置を調整することが必要である。
【００５０】
さらに、被加工物の前記回転のために、前記被加工物の両端付近に駆動部がそれぞれ備えられていることが好ましい。このようにすることで、被加工物の両端に同一な方向、位置、位相をもって回転させることが可能となり、このとき、被加工物にねじれ変形の発生や、保持部でのスリップを防止することができる。
【００５１】
このような被加工物の両端に同一な方向、位置、位相をもって回転させる手段としては、回転位置をポジションコーダ−で検知し、被加工物の両端の位置のふれを修正するように駆動モータのインバータにフィードバックする制御等が挙げられる。
【００５２】
ここで、小径の被加工物の場合にはたわみ剛性の他にねじれ剛性の低下も加工精度低下の要因となる。ここで、ねじれ剛性は外径の３乗に反比例するため、主軸回転開始時、バイト切り込み時、主軸停止時などで大きなねじれのストレスが作用することになる。
【００５３】
また、被加工物の両端における保持部においても作用するねじれ剛性以上の保持力で保持しないと保持部でスリップする場合が考えられるので、充分な力で保持できるようにすることが必要である。
【００５４】
また、バイトと、前記被加工物当接支持部移動手段とがそれぞれ独立してＮＣ制御で駆動されていることが好ましい。このとき、段付き形状の軸部材、仕上範囲が特定される部材などの様々な加工に対して対応させることもできる。ここで上記のＮＣ制御とは、具体的には被加工物に加工不要部分がある場合などで、その部分での加工を行わないように、バイトと被加工物当接支持部移動手段とを被加工物表面から退避させたり、加工が必要な部分へこれらバイトと被加工物当接支持部移動手段とを移動させた後にバイトと被加工物当接支持部移動手段とを被加工物に対してつきだして加工処理を可能とさせる、バイトと被加工物当接支持部移動手段とに対する連携した制御であり、このようなＮＣ制御を可能にする手段としては、バイト側のＸＺの二軸、被加工物当接支持部移動手段のＸＺの２軸、計４軸を個別にプログラムできるＮＣ装置が挙げられる。
【００５５】
ここで、本発明の旋削加工装置（第１態様）は、被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、前記振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記バイトの被加工物への突き出しを後退させるバイト突き出し量調整手段が備えられている。被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段としては図５に示すように振動センサ５を、例えば被加工物当接支持部の背面部付近に取り付ける。振動センサ５からの振動信号はマイクロコンピュータ６及び、バイト３の突き出し量を調整するアクチュエータ７とから構成されたバイト突き出し量調整手段に入力され、その振動の大きさがマイクロコンピュータ６の図示しないメモリー格納された所定の範囲を超えたときにマイクロコンピュータ６はアクチュエータ７に信号を送り、アクチュエータ７はバイト３の被加工物１への突き出しを後退させる。
【００５６】
このように、振動センサ５は振動検出手段として、マイクロコンピュータ６とアクチュエータ７とはバイト突き出し量調整手段を構成する。
【００５７】
この構成により、被加工物の変形を抑えることができ、その結果、真直度精度の良い加工が可能となるとともに、加工効率を高め、不良品の多発やバイトの破損を防止しながら、真直度精度の良い加工が可能となる。
【００５８】
また、本発明の旋削加工装置の他の態様（第２態様）では、前記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、上記記振動検出手段により検出された前記振動の大きさが所定の範囲を超えたときに前記回転を停止させる回転制御手段が備えられている。被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段としては図６に示すように振動センサ５を、例えば被加工物当接支持部の背面部付近に取り付ける。振動センサ４からの振動信号はマイクロコンピュータ６’、及び、被加工物を回転させるモータとその制御機構８とから構成される回転制御手段に入力され、その振動の大きさがマイクロコンピュータ６’の図示しないメモリー格納された所定の範囲を超えたときにマイクロコンピュータ６’は回転制御手段８に信号を送り、回転制御手段８は被加工物１の回転を停止させる。このために不良品が発生した場合に直ちに加工を停止することができるので、無駄な時間を省くことができるので効率が上がるうえに、その後、例えばバイトの突き出し量を調節して再び加工を行うにより、再度の不良品の発生を防止することができる。またバイトの折損などの不良品による二次被害を予め防止することができる。
【００５９】
このように、振動センサ５は振動検出手段として、マイクロコンピュータ６’とモータとその制御機構８とは回転制御手段を構成する。
【００６０】
このような構成により被加工物の変形を抑えることができ、その結果、真直度精度の良い加工が可能となるとともに、不良品の発生を低く抑えることができる。
【００６１】
この構成により、被加工物の変形を抑えることができ、その結果、真直度精度の良い加工が可能となるとともに、加工効率を高め、不良品の多発やバイトの破損を防止しながら、真直度精度の良い加工が可能となる。
【実施例】
【００６２】
以下に本発明の実施例、及び、比較例について説明する。
加工ワーク（被加工物）は複写機内作像用部品の帯電ローラである。
被加工物は金属性のシャフト（＝芯金）に帯電機能を有する電気抵抗調整層としての樹脂材料が被覆されている。芯金はＳＵＭ（Ｎｉめっき）（ステンレススチールからなる母材にニッケルめっきが施されている）からなる芯軸（外径：φ１０ｍｍ、形層段部領域φ（直径）８ｍｍ、両端のジャーナル部φ６ｍｍ、全長３５０ｍｍ）上にこの芯軸をインサートとして、上記形層段部領域に、射出成形により円筒形状（φ１４ｍｍ）の電気抵抗調整層を成形した。次に切削加工によって電気抵抗調整層の外径部を切削加工した。電気抵抗調整層部の外径を１４ｍｍからφ１２．６ｍｍになるように仕上げを行った(図４参照)。
【００６３】
電気抵抗調整層成形に用いた樹脂組成物は、ＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ  ＧＲ−３０００、電気化学工業社製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％、ポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体（モディパーＣＬ４４０−Ｇ、日本油脂社製）をポリエーテルエステルアミドとＡＢＳ樹脂の合計１００重量部に対して５重量部を混合の後、溶融混練してなる樹脂組成物である。
【００６４】
上記被加工物の剛性は、両端ジャーナル部を支持し中央部に集中加重５００ｇｆ（約４．６Ｎ）を作用させた際にたわみ量が０．０４ｍｍとなるものであり、低加工力においても変形（弾性変形）し易い被加工物であった。
【００６５】
また、この帯電ローラは全長に亘る樹脂材料の両端部に幅８ｍｍ程の絶縁性の樹脂材料からなる鍔状材をそれぞれ配置し、この鍔状材により画像潜像機能ローラである感光体と上記電気抵抗調整層表面との隙間を常時一定幅に保つ必要があり、ローラの電気抵抗調整層表面の全フレ精度としては０．０２ｍｍ以内であることが要求される。
【００６６】
また、射出成形部分（被削材）の全フレ精度は０．１〜０．３ｍｍのために、切削加工は次のように荒加工、仕上げ加工の２工程に分けた。なお、本例では上記被加工物当接支持部の振動を検出する振動検出手段、及び、振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えたときにバイトの被加工物への突き出しを後退させるバイト突き出し量調整手段が備えられている旋削加工装置を用いた。また、上記所定の範囲は加工を繰り返して最適な値に設定した。
【００６７】
（１）荒加工
回転数：５０００ｒｐｍ、送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、切削代：φ０．７ｍｍ。被加工物当接支持部の使用：なし
（２）仕上げ加工
回転数：３０００ｒｐｍ、送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、切削代φ０．７ｍｍ。被加工物当接支持部の使用：あり（被加工物の加工済み面への当接）
【００６８】
バイトは焼結ダイヤモンド材で、ｒ３、すくい角２５°の形状のものを用いた。
被加工物当接支持部は仕上げ切削工程のみバイトの対向側からその円弧状の凹面加工済み面に当接し、バイトと同じ送り速度で移動させた。
【００６９】
この、被加工物当接支持部の円弧状の凹面の形状はｒ６．３５の半円（１８０°）とし、被加工物の仕上げ外径に対して外径でφ０．１ｍｍ太い曲面とし、片側それぞれに０．０５ｍｍずつの隙間を設けた。円弧状の凹面の半円の軸と被加工物の軸とは、一致させた。また円弧状の凹面の被加工物軸方向の長さは８ｍｍである。円弧状の凹面は仕上げをラッピング処理することで半鏡面状態の面精度まで仕上げ、当接による摩擦負荷を低減し、当接による発熱を抑制させた。なお、円弧状の凹面を形成する材質は熱間金型用工具鋼ＳＫＤ６である。
【００７０】
被加工物当接支持部、バイトはそれぞれＮＣ制御により、各軸単独に起動、ＮＣ制御により、被加工物当接支持部については、バイト対向側のＮＣ軸の上にエアーテーブル、その上に被加工物当接支持部を設置し、エアーシリンダテーブルを前進させた状態で加工面に当接する位置にサポート面を位置制御させた。被加工物当接支持部はエアーシリンダテーブルを介在している、過負荷の場合にはエアーシリンダが緩衝の役割となる構造となるために被加工物当接支持部を被加工物に対して前後方向に進退可能に保持する進退可能保持部と、被加工物当接支持部を被加工物側に付勢する付勢手段とが設けられている。
【００７１】
旋削加工装置は被加工物の両端のジャーナルに対して保持部としてそれぞれφ６ｍｍ内径チャックのバルーンチャックによる保持を用い、被加工物の回転駆動はビルトインモータのインバータ制御で、被加工物の両端の回転角位置をポジションメータで検知し、両端の位置差を小さくするフィードバック制御によって両軸同期回転する機構（両端は同一の方向、位置、位相をもって回転される）になっている。
【００７２】
ここで、仕上げ加工で被加工物当接支持部を用いた加工を３回（実施例１〜３）及び被加工物当接支持部を用いない加工を３回（比較例１〜３）、それぞれ行い、得られたこれら６種類のサンプルについて、一方の端部a、中央部ｂ及び、他方の端部ｂについて加工精度として外径、円筒度、及び、振れについて、透過型のレーザーセンサにより調べたところ、表１に示した結果となった。
【００７３】
【表１】
2009220242.tif 000003
【００７４】
表１に示す結果により、被加工物当接支持部なしの結果（比較例）に対して、実施例（被加工物当接支持部あり）の場合、円筒度、ふれ精度の向上が確認できた。特に円筒度の精度向上、ふれに関しては両端部での精度の差は見られなかったが、中央部で被加工物当接支持部の当接による精度向上が確認され、実施例では電気抵抗調整層表面の全フレ精度として求められる０．０２ｍｍを外れたサンプルは１つもなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の旋削加工装置の一例Ａのモデル図である。図１（ａ）正面図、図１（ｂ）バイト３付近での断面図。
【図２】従来の旋削加工装置でのバイトによる被加工物への影響をモデル的に示した図である。図２（ａ）正面図、図２（ｂ）バイト３付近での断面図。
【図３】図３（ａ）Ｖ字溝形状の被加工物当接支持部による被加工物への２箇所での当接をモデル的に示した図である。図３（ｂ）被加工物当接支持部による被加工物へ被加工物当接支持部に設けられた円弧状の凹面での当接をモデル的に示した図である。
【図４】実施例で作製した複写機内作像用部品の帯電ローラの断面をモデル的に示す図である。
【図５】本発明の実施の態様１の旋削加工装置における振動検出手段、とバイト突き出し量調整手段と、の関係を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の態様２の旋削加工装置における振動検出手段、及び、回転制御手段と、の関係を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７６】
１    被加工物
１ａ  両端
１ｂ  加工済み面
２    チャック装置
３    バイト
４    被加工物当接支持部
４ａ  円弧状の凹面
【図１】
2009220242.tif 000004
【図２】
2009220242.tif 000005
【図３】
2009220242.tif 000006
【図４】
2009220242.tif 000007
【図５】
2009220242.tif 000008
【図６】
2009220242.tif 000009