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JP5481870B2 - Grinding machine and grinding method - Google Patents
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

本発明は、工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成する研削盤および研削方法に関するものである。 The present invention relates to a grinding machine and a grinding method for forming a screw by grinding a screw groove on an inner peripheral surface of a workpiece.

従来、円筒状の工作物の内周面にねじ溝を研削して雌ねじを形成する研削盤は、工作物を工作物の軸周りに回転可能に保持する主軸装置と、主軸装置に対して工作物の軸方向および軸直交方向に相対移動可能であって、砥石軸周りに回転可能な砥石車とを備えている。そして、砥石車は、砥石軸に直交する軸周りに旋回可能とし、ねじ軸(工作物の軸)に対する砥石車の軸の傾き角をねじのリード角に一致するように、砥石車を旋回させて、研削を行っている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a grinding machine that forms a female thread by grinding a screw groove on an inner peripheral surface of a cylindrical workpiece has a spindle device that holds the workpiece rotatably around the axis of the workpiece, and a workpiece with respect to the spindle device. A grinding wheel that is relatively movable in the axial direction and the direction orthogonal to the axis of the article and is rotatable around the grinding wheel axis. The grinding wheel can be turned around an axis orthogonal to the grinding wheel axis, and the grinding wheel is turned so that the inclination angle of the grinding wheel shaft with respect to the screw shaft (workpiece axis) matches the lead angle of the screw. And grinding.

しかし、上述したような研削盤においては、雌ねじのリード角や深さが大きい場合や、雌ねじの内径が小さい場合には、砥石車または砥石車を支持する支持軸部材が工作物の口元と干渉するおそれがある。そこで、この干渉を避けるために、砥石車や支持軸部材を小径にすることが考えられる。しかし、砥石車の支持剛性、すなわち支持軸部材の曲げ剛性が低下する。その結果、支持軸部材の撓みによって加工精度を高められないという問題が生じていた。さらに、支持軸部材の曲げ剛性の低下により、十分な研削力を付与できないことから研削時間の短縮を図ることができなかった。   However, in the grinding machine as described above, when the lead angle or depth of the female screw is large or when the internal diameter of the female screw is small, the grinding wheel or the support shaft member that supports the grinding wheel interferes with the mouth of the workpiece. There is a risk. In order to avoid this interference, it is conceivable to reduce the diameter of the grinding wheel and the support shaft member. However, the support rigidity of the grinding wheel, that is, the bending rigidity of the support shaft member is lowered. As a result, there has been a problem that the processing accuracy cannot be increased due to the bending of the support shaft member. Furthermore, the grinding time cannot be shortened because a sufficient grinding force cannot be applied due to a decrease in the bending rigidity of the support shaft member.

そこで、雌ねじのリード角と砥石車の軸の傾き角を一致させない研削盤として、例えば、特公平8−11329号公報(特許文献1)、特開2003−11022号公報(特許文献2)に記載されたものがある。特許文献1には、工作物の軸と砥石車の軸が平行の状態で雌ねじを研削する加工方法が開示されている。また、特許文献2には、雌ねじのリード角よりも小さく砥石車を傾けた状態で雌ねじを研削する加工方法が開示されている。   Therefore, as a grinding machine in which the lead angle of the female screw and the inclination angle of the grinding wheel shaft do not coincide with each other, for example, Japanese Patent Publication No. 8-11329 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-11022 (Patent Document 2) describe. There is something that was done. Patent Document 1 discloses a processing method for grinding a female screw in a state in which the axis of a workpiece and the axis of a grinding wheel are parallel to each other. Patent Document 2 discloses a processing method for grinding a female screw in a state where the grinding wheel is inclined smaller than the lead angle of the female screw.

ここで、特許文献1,2に記載の砥石車はいずれも円盤状となしている。これに対し、例えば、特開平10−43943号公報(特許文献3)に記載されたものがある。特許文献3には、雌ねじのピッチに合わせた複数の円盤状突起を有する砥石車が開示されている。この砥石車を螺旋運動させることにより、高速に研削加工できると共に、砥石車の工具寿命を長くすることができるとされている。   Here, each of the grinding wheels described in Patent Documents 1 and 2 has a disk shape. On the other hand, for example, there is one described in JP-A-10-43943 (Patent Document 3). Patent Document 3 discloses a grinding wheel having a plurality of disk-shaped protrusions that match the pitch of the female screw. It is said that by grinding this grinding wheel, grinding can be performed at high speed and the tool life of the grinding wheel can be extended.

また、円筒状または円柱状の工作物の外周面にねじ溝を研削して雄ねじを形成する研削盤としては、例えば、特開2004−90215号公報(特許文献4)に記載されたものがある。特許文献4には、雄ねじのねじ軸に対する砥石車の軸の傾き角を雄ねじのリード角に一致するように、砥石車を旋回させて、研削を行っていることが記載されている。   An example of a grinding machine that forms a male thread by grinding a thread groove on the outer peripheral surface of a cylindrical or columnar workpiece is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-90215 (Patent Document 4). . Patent Document 4 describes that grinding is performed by turning the grinding wheel so that the inclination angle of the shaft of the grinding wheel with respect to the screw shaft of the male screw matches the lead angle of the male screw.

特公平8−11329号公報Japanese Patent Publication No. 8-11329 特開2003−11022号公報JP 2003-11022 A 特開平10−43943号公報JP 10-43943 A 特開2004−90215号公報JP 2004-90215 A

しかしながら、特許文献1〜3に記載の砥石車は、いずれも円盤状をなしているため、雌ねじのリード角や深さが大きい場合や、雌ねじの内径が小さい場合には、研削加工できないことがあった。   However, since the grinding wheels described in Patent Documents 1 to 3 are all disk-shaped, grinding may not be possible when the lead angle or depth of the female screw is large or when the internal diameter of the female screw is small. there were.

また、工作物の外周面に雄ねじを形成する場合には、研削盤の構成上、砥石車の軸を旋回させることができれば、内周面に雌ねじを形成する場合のように、研削加工できないことはない。しかし、砥石車を工作物の軸に直交する軸周りに旋回させるためのスペースや旋回機構が必要となる。その結果、研削盤が大型化するとともに、コスト高となる。従って、工作物の外周面に雄ねじを形成する場合にも、雌ねじの形成する場合と同様に、砥石車をリード角に一致させない研削方法が要請される。そうすると、上記と同様に、雄ねじのリード角や深さが大きい場合には、研削加工できないことがあった。   Also, when forming the external thread on the outer peripheral surface of the workpiece, if the grinding wheel shaft can be turned due to the configuration of the grinding machine, it cannot be ground as in the case of forming the internal thread on the inner peripheral surface. There is no. However, a space for turning the grinding wheel around an axis orthogonal to the axis of the workpiece and a turning mechanism are required. As a result, the grinding machine becomes larger and the cost becomes higher. Therefore, when a male screw is formed on the outer peripheral surface of the workpiece, a grinding method in which the grinding wheel is not made to coincide with the lead angle is required as in the case of forming the female screw. Then, as described above, when the lead angle and depth of the male screw are large, grinding may not be possible.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ねじのリード角や深さが大きい場合であっても、特に雌ねじの形成に際しては雌ねじの内径が小さい場合にも、工作物の内周面にねじを形成する研削加工が可能な研削盤および研削方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. Even when the lead angle and depth of the screw are large, the inner peripheral surface of the workpiece is formed even when the inner diameter of the female screw is small particularly when forming the female screw. An object of the present invention is to provide a grinding machine and a grinding method capable of grinding to form a screw.

上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明の構成上の特徴は、
軸状の工作物を保持する工作物保持手段と、
前記工作物の軸に平行な砥石軸周りに回転可能であり、前記工作物に対して前記工作物の軸方向および軸直交方向に相対的に移動可能であり、且つ、前記砥石軸を前記工作物に対して前記工作物の軸周りに相対的に回転可能な砥石車と、
を備え、
前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成する研削盤において、
前記砥石車は、
基部と、
前記基部の外周面に前記砥石軸方向に螺旋状に形成され、前記ねじのリード角と異なるリード角に設定された凸条と、
を備え
前記工作物の軸と前記砥石軸とを平行とし、前記工作物の軸方向に前記砥石車を相対的に移動することにより前記ねじ溝を研削することである。
In order to solve the above problems, the structural features of the invention described in claim 1 are:
A workpiece holding means for holding a shaft-shaped workpiece;
It is rotatable around a grindstone axis parallel to the axis of the workpiece, is movable relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece, and the grindstone axis is moved to the workpiece A grinding wheel that is rotatable relative to the workpiece about the axis of the workpiece;
With
In a grinding machine that forms a screw by grinding a screw groove on the inner peripheral surface of the workpiece,
The grinding wheel is
The base,
A ridge formed in a spiral shape in the grinding wheel axis direction on the outer peripheral surface of the base, and set at a lead angle different from the lead angle of the screw;
Equipped with a,
Wherein the parallel axis of the workpiece and said grinding wheel shaft, a grinding to Rukoto the thread groove by relatively moving the grinding wheel in the axial direction of the workpiece.

請求項2に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1において、
前記工作物の内周面に雌ねじを形成する場合において、
前記凸条の最外径が前記雌ねじの谷径よりも小さく設定されていることである。
The structural feature of the invention described in claim 2 is that in claim 1,
In the case of forming an internal thread on the inner peripheral surface of the workpiece,
The outermost diameter of the ridge is set smaller than the root diameter of the female screw.

請求項3に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1または2において、
前記砥石車を前記砥石軸周りに回転駆動する砥石車回転手段と、
前記工作物を前記工作物の軸周りに回転駆動する工作物回転手段と、
前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向および軸直交方向に移動する軸移動手段と、
前記砥石車回転手段、前記工作物回転手段、および、前記軸移動手段を制御する制御手段と、
を備えることである。
The structural feature of the invention described in claim 3 is that in claim 1 or 2,
Grinding wheel rotating means for rotating the grinding wheel around the grinding wheel axis;
Workpiece rotation means for rotating the workpiece around the axis of the workpiece;
Axis moving means for moving the grinding wheel relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece;
Control means for controlling the grinding wheel rotating means, the workpiece rotating means, and the axis moving means;
It is to provide.

請求項4に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1または2において、
ベッドと、
前記砥石車を前記砥石軸周りに回転駆動する砥石車回転手段と、
前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向および軸直交方向に移動する軸移動手段と、
前記砥石軸を前記工作物の軸周りに相対的に回転駆動する公転手段と、
前記砥石車回転手段、前記軸移動手段、および、前記公転手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記工作物保持手段は、前記工作物を前記ベッドに対して回転不能に固定することである。
The constitutional feature of the invention described in claim 4 is that in claim 1 or 2,
Bed and
Grinding wheel rotating means for rotating the grinding wheel around the grinding wheel axis;
Axis moving means for moving the grinding wheel relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece;
Revolving means for relatively rotating and driving the grindstone shaft around the workpiece axis;
Control means for controlling the grinding wheel rotating means, the shaft moving means, and the revolution means;
With
The workpiece holding means fixes the workpiece to the bed so as not to rotate.

請求項5に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1〜4のいずれか一項において、
前記凸条は、前記砥石軸周りに複数周に亘るように螺旋状に形成されていることである。
請求項6に記載の発明の構成上の特徴は、請求項5において、
前記凸条は、前記ねじのリード角より大きなリード角に設定されることである。
The structural feature of the invention according to claim 5 is the structure according to any one of claims 1 to 4,
The ridges are formed in a spiral shape so as to extend over a plurality of circumferences around the grindstone axis.
The structural feature of the invention according to claim 6 is that in claim 5,
The ridge is set to a lead angle larger than the lead angle of the screw.

請求項7に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1〜4のいずれか一項において、
前記凸条は、前記砥石軸周りに一周未満となるように螺旋状に形成されていることである。
請求項8に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1〜7のいずれか一項において、
前記凸条は、多条に形成されていることである。
The structural feature of the invention according to claim 7 is the structure according to any one of claims 1 to 4,
The ridges are formed in a spiral shape so as to be less than one turn around the grindstone axis.
The structural feature of the invention according to claim 8 is the structure according to any one of claims 1 to 7,
The ridges are formed in multiple stripes.

請求項9に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1〜8のいずれか一項において、
前記研削盤は、
研削目標の前記ねじ溝のねじ溝面と前記砥石車との接触線を算出し、前記接触線を前記砥石車の中心軸周りに回転させることにより面形状を取得する面形状取得手段と、
前記面形状取得手段により取得される前記面形状に前記砥石車の外周面を成形する砥石成形手段と、
を備えることである。
The structural feature of the invention according to claim 9 is the structure according to any one of claims 1 to 8,
The grinding machine
A surface shape acquisition means for calculating a contact line between a thread groove surface of the thread groove of a grinding target and the grinding wheel, and acquiring a surface shape by rotating the contact line around a central axis of the grinding wheel;
Grinding wheel forming means for forming the outer peripheral surface of the grinding wheel into the surface shape acquired by the surface shape acquisition means;
It is to provide.

請求項10に記載の発明の構成上の特徴は、請求項9において、
前記砥石成形手段は、NC制御により前記砥石車の外周面を形成するNCツルーイング装置であることである。
The structural feature of the invention described in claim 10 is that in claim 9,
The grinding wheel forming means is an NC truing device that forms an outer peripheral surface of the grinding wheel by NC control.

請求項11に記載の発明の構成上の特徴は、
前記工作物の軸に平行な砥石車を砥石軸周りに回転し、前記工作物に対して前記工作物の軸方向および軸直交方向に相対的に移動し、且つ、前記砥石軸を前記工作物に対して前記工作物の軸周りに相対的に回転させることにより、前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成する研削方法において、
前記砥石車は、
基部と、
前記基部の外周面に前記砥石軸方向に螺旋状に形成され、前記ねじのリード角と異なるリード角に設定された凸条と、
を備え、
前記工作物の軸と前記砥石軸とを平行とし、前記工作物の軸方向に前記砥石車を相対的に移動することにより、前記凸条によって前記ねじ溝を研削することである。
The constitutional feature of the invention according to claim 11 is that
A grinding wheel parallel to the axis of the workpiece is rotated around the grinding wheel axis, moved relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece, and the grinding wheel axis is moved to the workpiece. In a grinding method for forming a screw by grinding a screw groove on an inner peripheral surface of the workpiece by rotating the workpiece relatively around an axis of the workpiece,
The grinding wheel is
The base,
A ridge formed in a spiral shape in the grinding wheel axis direction on the outer peripheral surface of the base, and set at a lead angle different from the lead angle of the screw;
With
And parallel with said wheel spindle and the axis of the workpiece, by relatively moving the grinding wheel in the axial direction of the workpiece, is to grind the thread groove I by prior Kitotsujo .

請求項12に記載の発明の構成上の特徴は、請求項11において、
前記砥石車を前記砥石軸周りに回転させ、前記工作物を前記工作物の軸周りに回転させ、前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向におよび軸直交方向に相対移動させることにより、前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成することである。
The structural feature of the invention according to claim 12 is that
The grinding wheel is rotated about the grinding wheel axis, the workpiece is rotated about the axis of the workpiece, and the grinding wheel is relative to the workpiece in an axial direction and an axis orthogonal direction. The screw groove is formed by grinding the thread groove on the inner peripheral surface of the workpiece.

請求項13に記載の発明の構成上の特徴は、請求項11において、
前記工作物をベッドに対して回転不能に固定し、前記砥石車を前記砥石軸周りに回転し、前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向および軸直交方向に移動し、前記砥石軸を前記工作物の軸周りに相対的に回転駆動することにより、前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成することである。
The structural feature of the invention according to claim 13 is that
The workpiece is fixed to the bed in a non-rotatable manner, the grinding wheel is rotated about the grinding wheel axis, and the grinding wheel is moved relative to the workpiece in an axial direction and an axis orthogonal direction of the workpiece. By moving and rotating the grindstone shaft relatively around the workpiece axis , the thread groove is ground on the inner peripheral surface of the workpiece to form a screw.

請求項1に係る発明によると、砥石車における螺旋状の凸条が、工作物の内周面にねじ溝を形成することができる。特に、砥石車を工作物の軸直交方向に旋回させることなく、リード角やねじ深さが大きなねじを研削加工できる。つまり、従来の円盤状の砥石車では研削加工できなかったねじを、本発明の研削盤は研削加工できる。さらに、従来のような円盤状の砥石車によって研削加工できるねじにおいて、従来の円盤状の砥石車に比べて、本発明の砥石車は外径を大きくできる。従って、砥石車の剛性を高くでき、且つ、砥石車の寿命の長期化を図ることができる。ここで、本発明のように、螺旋状の凸条によりねじ溝を研削できるのは、実施形態の欄にて後述する理由による。 According to the invention which concerns on Claim 1, the spiral protruding item | line in a grinding wheel can form a screw groove in the internal peripheral surface of a workpiece. In particular, a screw having a large lead angle and thread depth can be ground without turning the grinding wheel in the direction perpendicular to the axis of the workpiece. That is, the grinding machine of the present invention can grind the screw that could not be ground by the conventional disc-shaped grinding wheel. Further, in a screw that can be ground by a conventional disk-shaped grinding wheel, the outer diameter of the grinding wheel of the present invention can be increased as compared with a conventional disk-shaped grinding wheel. Therefore, the rigidity of the grinding wheel can be increased, and the life of the grinding wheel can be prolonged. Here, like the present invention, the thread groove can be ground by the spiral ridges for the reason described later in the column of the embodiment.

また、砥石車の軸を工作物の軸に対して傾ける必要がない。そのため、雌ねじの内径が小さい場合であっても、工作物と砥石車または砥石車を支持する支持軸部材とが干渉することなく、研削加工できる。さらに、砥石車を支持する支持軸部材の曲げ剛性を低下させることなく、砥石車に十分な研削力を付与することができる。従って、研削時間の短縮を図ることができる。   Moreover, it is not necessary to incline the axis of the grinding wheel with respect to the axis of the workpiece. Therefore, even if the internal diameter of the female screw is small, grinding can be performed without interference between the workpiece and the grinding wheel or the support shaft member that supports the grinding wheel. Furthermore, a sufficient grinding force can be applied to the grinding wheel without lowering the bending rigidity of the support shaft member that supports the grinding wheel. Therefore, the grinding time can be shortened.

請求項2に係る発明によると、特に工作物の内周面に雌ねじを形成する場合において、工作物の内周面と砥石車の外周面との間に非接触の隙間ができる。この隙間により切り屑を排出しやすくなり、隙間にクーラントを挿入することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, a non-contact gap is formed between the inner peripheral surface of the workpiece and the outer peripheral surface of the grinding wheel, particularly when an internal thread is formed on the inner peripheral surface of the workpiece. This gap makes it easier to discharge chips and allows coolant to be inserted into the gap.

請求項3に係る発明によると、工作物と砥石車とが共に回転し、砥石車が工作物に対して工作物の径方向に相対移動することで、研削加工の加工点を変更することができる。従来の研削盤に本発明を適用することができ、また、研削加工の加工点が工作物の回転方向において同一位置(同一位相)とすることができる。よって、クーラントを加工点に確実に供給することが可能となり、効率よく確実にねじ溝を形成する研削加工ができる。   According to the third aspect of the invention, the workpiece and the grinding wheel rotate together, and the grinding wheel moves relative to the workpiece in the radial direction of the workpiece, thereby changing the processing point of the grinding process. it can. The present invention can be applied to a conventional grinding machine, and the processing points of grinding can be at the same position (same phase) in the rotation direction of the workpiece. Therefore, it is possible to reliably supply the coolant to the processing point, and it is possible to perform grinding to efficiently and reliably form the thread groove.

請求項4に係る発明によると、工作物を固定した状態で、砥石車のみを自転および公転することで、研削加工の加工点を工作物の周方向に移動させることができる。これにより、工作物の支持剛性を高くすることができるため、高精度な研削加工が可能となる。また、工作物および砥石車の双方を回転させることによる誤差が生じることを防ぐことができる。   According to the invention which concerns on Claim 4, the processing point of grinding can be moved to the circumferential direction of a workpiece by rotating and revolving only a grinding wheel in the state which fixed the workpiece. Thereby, since the support rigidity of a workpiece can be made high, a highly accurate grinding process is attained. Further, it is possible to prevent an error caused by rotating both the workpiece and the grinding wheel.

請求項5に係る発明によると、砥石車における複数周回された螺旋状の凸条により、同時に複数箇所を研削加工することができるので、研削加工の高速化を図ることができる。また、研削加工が可能な凸条の部位を多く設けることで、砥石車の寿命を延ばすことができる。この場合、螺旋状の凸条のリードは、ねじのリードに一致させることが必要となる。
請求項6に係る発明によると、複数周回された螺旋状の凸状により、確実に雌ねじを研削加工することができる。
請求項7に係る発明によると、螺旋状の凸条のリードをねじのリードと一致させる必要がないので、リード角など凸条の設計自由度を向上させることができる。また、複数巻きの砥石車に比べて軽量となり、撓みが生じにくく、高精度の仕上げ加工が可能となる。
請求項8に係る発明によると、工作物に多条ねじを形成する場合でも同様の効果を奏し、ねじ溝を形成することができる。
請求項9に係る発明によると、砥石車の外周面は、接触線により得られた面形状となるように形成されるため、確実に研削目標のねじ溝を研削することができ、非常に高精度にねじを形成できる。
According to the fifth aspect of the present invention, since a plurality of locations can be ground at the same time by a plurality of spiral ridges in the grinding wheel, the grinding speed can be increased. Moreover, the lifetime of a grinding wheel can be extended by providing many convex parts which can be ground. In this case, it is necessary that the spiral ridge lead matches the lead of the screw.
According to the invention which concerns on Claim 6, a female screw can be reliably grind-processed by the helical convex shape by which the circumference | surroundings were carried out in multiple times.
According to the invention which concerns on Claim 7, since it is not necessary to make the lead of a spiral protruding item | line coincide with the lead of a screw, the design freedom degree of protruding item | lines, such as a lead angle, can be improved. Moreover, it is lighter than a multiple-turn grinding wheel, is less likely to bend, and enables high-precision finishing.
According to the invention which concerns on Claim 8, even when forming a multi-thread screw in a workpiece, there exists the same effect and it can form a screw groove.
According to the ninth aspect of the invention, since the outer peripheral surface of the grinding wheel is formed to have a surface shape obtained by the contact line, it is possible to reliably grind the thread groove of the grinding target, which is extremely high. Screws can be formed with high accuracy.

ここで、研削目標のねじ溝のねじ溝面とは、砥石車により研削される部位の理想状態のねじ溝面であって、円柱の螺旋面の方程式として表わすことができる。そして、ある研削の瞬間において考えると、ねじ溝面と砥石車とが接触する部位は、線状になる。この線が上記した接触線である。そして、この接触線は、ねじ軸や砥石車の軸に平行であるとは限らない。工作物の軸と砥石車の軸がなす角度とねじのリード角とを異なる角度に設定した場合には、通常、接触線は、ねじ軸および砥石車の軸に対して平行ではない。   Here, the thread groove surface of the target thread groove for grinding is an ideal thread groove surface of a portion to be ground by a grinding wheel, and can be expressed as an equation of a cylindrical spiral surface. Then, when considering a certain moment of grinding, a portion where the thread groove surface and the grinding wheel come into contact is linear. This line is the contact line described above. And this contact line is not necessarily parallel to the axis of a screw shaft or a grinding wheel. When the angle formed by the workpiece axis and the grinding wheel axis is different from the lead angle of the screw, the contact line is usually not parallel to the screw axis and the grinding wheel axis.

そして、面形状取得手段において、接触線を砥石車の軸周りに回転させることにより面形状を取得している。砥石成形手段において、この面形状となるように、砥石車の外周面を成形している。従って、砥石車の外周面は、接触線により得られた面形状となる。   In the surface shape acquisition means, the surface shape is acquired by rotating the contact line around the axis of the grinding wheel. In the grinding wheel forming means, the outer peripheral surface of the grinding wheel is formed so as to have this surface shape. Therefore, the outer peripheral surface of the grinding wheel has a surface shape obtained by the contact line.

ここで、ねじ軸とは、工作物の回転中心軸に相当する。リードとは、ねじ軸を中心として一周した場合に、ねじ軸方向に進む距離である。また、リード角とは、ねじ円筒の円周を底辺とし、リードを高さにとった直角三角形を考えた時に三角形の斜辺と底辺とがなす角である。
請求項10に係る発明によると、任意の砥石車の外周面を成形できる。NCツルーイング装置のツルアとしては、ロータリドレッサや、単石のドレッサを用いることができる。
Here, the screw shaft corresponds to the rotation center axis of the workpiece. The lead is a distance that travels in the screw axis direction when it makes a round around the screw axis. Further, the lead angle is an angle formed by the hypotenuse and the base of the triangle when considering a right triangle with the circumference of the screw cylinder as the base and the lead as the height.
According to the invention which concerns on Claim 10, the outer peripheral surface of arbitrary grinding wheels can be shape | molded. As a truer of the NC truing apparatus, a rotary dresser or a single stone dresser can be used.

請求項11に係る発明によると、上記研削盤としての効果と同様の効果を奏する。すなわち、本発明の研削方法によれば、砥石車における螺旋状の凸条が、工作物の内周面にねじ溝を形成することができる。特に、砥石車を工作物の軸直交方向に旋回させることなく、リード角やねじ深さが大きなねじを研削加工できる。つまり、従来の円盤状の砥石車では研削加工できなかったねじを、本発明の研削盤は研削加工できる。さらに、従来のような円盤状の砥石車によって研削加工できるねじにおいて、従来の円盤状の砥石車に比べて、本発明の砥石車は外径を大きくできる。従って、砥石車の剛性を高くでき、且つ、砥石車の寿命の長期化を図ることができる。

According to the invention which concerns on Claim 11, there exists an effect similar to the effect as the said grinding machine. That is, according to the grinding method of the present invention, the spiral ridges in the grinding wheel can form thread grooves on the inner peripheral surface of the workpiece. In particular, a screw having a large lead angle and thread depth can be ground without turning the grinding wheel in the direction perpendicular to the axis of the workpiece. That is, the grinding machine of the present invention can grind the screw that could not be ground by the conventional disc-shaped grinding wheel. Further, in a screw that can be ground by a conventional disk-shaped grinding wheel, the outer diameter of the grinding wheel of the present invention can be increased as compared with a conventional disk-shaped grinding wheel. Therefore, the rigidity of the grinding wheel can be increased, and the life of the grinding wheel can be prolonged.

また、砥石車の軸を工作物の軸に対して傾ける必要がない。そのため、雌ねじの内径が小さい場合であっても、工作物と砥石車または砥石車を支持する支持軸部材とが干渉することなく、研削加工できる。さらに、砥石車を支持する支持軸部材の曲げ剛性を低下させることなく、砥石車に十分な研削力を付与することができる。従って、研削時間の短縮を図ることができる。   Moreover, it is not necessary to incline the axis of the grinding wheel with respect to the axis of the workpiece. Therefore, even if the internal diameter of the female screw is small, grinding can be performed without interference between the workpiece and the grinding wheel or the support shaft member that supports the grinding wheel. Furthermore, a sufficient grinding force can be applied to the grinding wheel without lowering the bending rigidity of the support shaft member that supports the grinding wheel. Therefore, the grinding time can be shortened.

請求項12に係る発明によると、工作物と砥石車とを共に回転させ、且つ、砥石車を工作物に対して工作物の径方向に相対移動させて研削加工を行うことにより研削加工の加工点を変更している。従来の研削盤で本発明を実施することができ、また、研削加工の加工点が工作物の回転方向において同一位置(同一位相)となる。これにより、クーラントを加工点に確実に供給することが可能となり、高効率でより確実なねじ溝を形成することができる。   According to the twelfth aspect of the present invention, grinding is performed by rotating the workpiece and the grinding wheel together and performing grinding by moving the grinding wheel relative to the workpiece in the radial direction of the workpiece. The point has changed. The present invention can be implemented with a conventional grinding machine, and the processing point of the grinding process is the same position (same phase) in the rotation direction of the workpiece. As a result, the coolant can be reliably supplied to the machining point, and a more efficient and more reliable screw groove can be formed.

請求項13に係る発明によると、工作物を固定した状態で、砥石車のみを自転および公転することで、研削加工の加工点を工作物の周方向に移動させている。これにより、工作物の支持剛性を高くすることができるため、高精度な研削加工が可能となる。また、工作物および砥石車の双方を回転させることによる誤差が生じることを防ぐことができる。   According to the invention which concerns on Claim 13, the processing point of a grinding process is moved to the circumferential direction of a workpiece by rotating and revolving only a grinding wheel in the state which fixed the workpiece. Thereby, since the support rigidity of a workpiece can be made high, a highly accurate grinding process is attained. Further, it is possible to prevent an error caused by rotating both the workpiece and the grinding wheel.

また、本発明の研削盤としての他の特徴部分について、本発明の研削方法に同様に適用可能である。そして、この場合における効果についても、上記研削盤としての効果と同様の効果を奏する。なお、本発明の研削盤における各「手段」は、「ステップ」と置き換えることで、本発明の研削方法として把握することができる。   Further, other characteristic portions as the grinding machine of the present invention can be similarly applied to the grinding method of the present invention. And also about the effect in this case, there exists an effect similar to the effect as the said grinding machine. In addition, each "means" in the grinding machine of this invention can be grasped | ascertained as the grinding method of this invention by replacing with a "step".

第一実施形態:(a)工作物100の内周面を透視して示す側面図である。(b)A−A断面拡大図である。1st embodiment: (a) It is a side view which sees through and shows the internal peripheral surface of the workpiece 100. FIG. (B) It is an AA cross-sectional enlarged view. 研削盤1の平面図である。1 is a plan view of a grinding machine 1. FIG. 制御装置50の制御ブロック図である。3 is a control block diagram of a control device 50. FIG. 砥石車33を軸直交方向から見た側面図である。It is the side view which looked at the grinding wheel 33 from the axis orthogonal direction. (a)基準位置(位相0度)において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図である。(b)位相0度における軸方向から見た図である。(A) It is an axial sectional view of the state where the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at the reference position (phase 0 degree). (B) It is the figure seen from the axial direction in phase 0 degree. (a)位相90度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図である。(b)位相90度における軸方向から見た図である。(A) It is an axial sectional view of the state where the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 90 degrees. (B) It is the figure seen from the axial direction in 90 degrees of phases. (a)位相180度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図である。(b)位相180度における軸方向から見た図である。(A) It is an axial sectional view of the state where the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 180 degrees. (B) It is the figure seen from the axial direction in 180 degrees of phases. (a)位相270度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図である。(b)位相270度における軸方向から見た図である。(A) It is an axial sectional view of the state where the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 270 degrees. (B) It is the figure seen from the axial direction in phase 270 degree | times. (a)位相360度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図である。(b)位相360度における軸方向から見た図である。(A) It is an axial sectional view of the state where the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 360 degrees. (B) It is the figure seen from the axial direction in 360 degrees of phases. 砥石車60の外径によって砥石車60の外周面形状が異なることの説明図(傾き角Σとリード角γが一致する場合)である。It is explanatory drawing (when inclination angle (SIGMA) and lead angle (gamma) correspond) that the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 60 changes with the outer diameter of the grinding wheel 60. FIG. 砥石車60の外径によって砥石車60の外周面形状が異なることの説明図(傾き角Σとリード角γが異なる場合)である。It is explanatory drawing (when inclination angle (SIGMA) and lead angle (gamma) differ) that the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 60 changes with the outer diameter of the grinding wheel 60. FIG. 螺旋方程式の説明図である。It is explanatory drawing of a helical equation. 螺旋方程式の説明図である。It is explanatory drawing of a helical equation. 工作物100としてのボールねじのナット部材を砥石車60により研削するある状態を示す図であって、各座標系を示す図である。It is a figure which shows a certain state which grinds the nut member of the ball screw as the workpiece 100 with the grinding wheel 60, Comprising: It is a figure which shows each coordinate system. 接触線と凸条33bとの示す図である。It is a figure which shows a contact line and the protruding item | line 33b. 第二実施形態:砥石車33の動作を示す断面図である。2nd embodiment: It is sectional drawing which shows operation | movement of the grinding wheel 33. FIG.

以下、本発明の研削盤および研削方法を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
<第一実施形態>
(1)工作物の説明
まず、本発明の研削盤による研削対象である工作物100(「雌ねじ」とも称する)について、図1を参照して説明する。図1(a)は、工作物100の軸方向断面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A部分断面拡大図である。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a grinding machine and a grinding method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<First embodiment>
(1) Description of Workpiece First, a work piece 100 (also referred to as “internal thread”) to be ground by the grinding machine of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is an axial sectional view of the workpiece 100, and FIG. 1B is an AA partial sectional enlarged view of FIG.

図1(a)に示すように、工作物100は、ボールねじのナット部材である。つまり、図示しないボールが転動可能なボール溝からなるねじ溝101が工作物100の内周面に螺旋状に形成されている。すなわち、工作物100は、円筒状からなり、その内周面にねじ溝101が形成されている。このねじ溝101のねじ溝面は、図1(b)に示すように、ゴシックアーク形状をなしている。もちろん、サーキュラアーク形状とすることもできる。   As shown in FIG. 1A, the workpiece 100 is a nut member of a ball screw. That is, a screw groove 101 formed of a ball groove on which a ball (not shown) can roll is formed in a spiral shape on the inner peripheral surface of the workpiece 100. That is, the workpiece 100 has a cylindrical shape, and a thread groove 101 is formed on the inner peripheral surface thereof. The thread groove surface of the thread groove 101 has a Gothic arc shape as shown in FIG. Of course, it can also be a circular arc shape.

そして、このねじ溝101は、ピッチPの1条ねじからなる。また、リード角はγである。ここで、リードとは、雌ねじ100のねじ軸102を中心として一周した場合に、ねじ軸102方向に進む距離である。雌ねじ100のねじ軸102とは、工作物100の回転中心軸、後述する主軸軸に相当する。そして、リード角γとは、ねじ円筒内周面の円周を底辺とし、リードを高さにとった直角三角形を考えた時に三角形の斜辺と底辺とがなす角である。   The thread groove 101 is a single thread having a pitch P. The lead angle is γ. Here, the lead is a distance traveled in the direction of the screw shaft 102 when it makes a round around the screw shaft 102 of the female screw 100. The screw shaft 102 of the female screw 100 corresponds to a rotation center axis of the workpiece 100 and a spindle shaft described later. The lead angle γ is an angle formed by the hypotenuse and the base of the triangle when considering a right triangle with the circumference of the inner circumferential surface of the screw cylinder as the base and the lead as the height.

ねじ溝101のねじ溝面は、上述したようにゴシックアーク形状である。具体的には、ねじ溝面の溝底部103から一方側(図1(b)の右側)が、中心をCとし、半径rの円弧形状である。ねじ溝面の溝底部103から他方側(図1(b)の左側)が、中心をCとし、半径rの円弧形状である。このように、ねじ溝面は、2種の円弧をつなぎ合わせた形状となる。 The thread groove surface of the thread groove 101 has a Gothic arc shape as described above. Specifically, one side from the groove bottom portion 103 of the screw groove surface (right side in FIG. 1 (b)), the central and C R, a circular arc shape having a radius r C. The other side from the groove bottom portion 103 of the screw groove surface (the left side in FIG. 1 (b)), the central and C L, which is a circular arc shape having a radius r C. Thus, the thread groove surface has a shape obtained by connecting two kinds of arcs.

(2)研削盤の構成
次に、本実施形態の研削盤の機械構成について、図2を参照して説明する。図2は、研削盤1の平面図である。図2に示すように、研削盤1は、ベッド10と、主軸装置20と、砥石支持装置30と、NCツルーイング装置40と、制御装置50から構成される。
(2) Configuration of Grinding Machine Next, the mechanical configuration of the grinding machine of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a plan view of the grinding machine 1. As shown in FIG. 2, the grinding machine 1 includes a bed 10, a spindle device 20, a grindstone support device 30, an NC truing device 40, and a control device 50.

ベッド10は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド10の上面には、砥石支持装置30を構成する砥石台トラバースベース31が摺動可能な砥石台用ガイドレール11、12が、図2の上側であって、図2の左右方向(Z軸方向)に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド10の上面のうち、砥石台用ガイドレール11,12より図2の下側には、主軸装置20を構成する主軸台21が摺動可能な主軸台用ガイドレール13,14が、図2の左右方向(Z軸方向)に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。
また、ベッド10には、砥石台用ガイドレール11,12の間に、砥石台トラバースベース31を図2の左右方向に駆動するための、砥石台用Z軸ボールねじ16が配置され、この砥石台用Z軸ボールねじ16を回転駆動する砥石台用Z軸モータ15が配置されている。さらに、ベッド10には、主軸台用ガイドレール13,14の間に、主軸台21を図2の左右方向に駆動するための、主軸台用Z軸ボールねじ(図示せず)が配置され、この主軸台用Z軸ボールねじを回転駆動する主軸台用Z軸モータ17が配置されている。
The bed 10 has a substantially rectangular shape and is disposed on the floor. On the upper surface of the bed 10, the grinding wheel head guide rails 11 and 12 on which the grinding wheel base traverse base 31 constituting the grinding wheel support device 30 is slidable are on the upper side of FIG. (Axial direction) and are formed in parallel to each other. Further, on the upper surface of the bed 10, below the grinding wheel guide rails 11 and 12, below the FIG. 2 are spindle head guide rails 13 and 14 on which the head stock 21 constituting the spindle device 20 can slide. They extend in the left-right direction (Z-axis direction) in FIG. 2 and are parallel to each other.
Further, on the bed 10, a grinding wheel base Z-axis ball screw 16 for driving the grinding wheel base traverse base 31 in the left-right direction in FIG. 2 is disposed between the grinding wheel base guide rails 11, 12. A grinding wheel base Z-axis motor 15 for rotating the base Z-axis ball screw 16 is disposed. Further, a Z-axis ball screw (not shown) for the headstock for driving the headstock 21 in the left-right direction in FIG. 2 is disposed between the guide rails 13 and 14 for the headstock in the bed 10. A headstock Z-axis motor 17 for rotating the headstock Z-axis ball screw is disposed.

主軸装置20は、主軸台21と、主軸22(本発明の「工作物回転手段」に相当する)と、チャック23(本発明の「工作物保持手段」に相当する)とを備えている。主軸台21は、ベッド10の上面のうち、主軸台用ガイドレール13,14上を摺動可能に配置されている。そして、主軸台21は、主軸台用Z軸ボールねじのナット部材に連結されており、主軸台用Z軸モータ17の駆動により主軸台用ガイドレール13,14に沿って移動する。この主軸台21は、図2の左右方向に貫通する穴が形成されている。この主軸台21の貫通孔に、主軸22が主軸軸周り(図2のZ軸周り)に回転可能に挿通支持されている。この主軸22の右端に、工作物100の軸方向一端を保持するチャック23が取り付けられている。また、主軸台21は、主軸22を介してチャック23で保持した工作物100を工作物回転用モータ(図示せず)により回転駆動している。   The spindle device 20 includes a headstock 21, a spindle 22 (corresponding to “workpiece rotating means” of the present invention), and a chuck 23 (corresponding to “workpiece holding means” of the present invention). The head stock 21 is slidably disposed on the head stock guide rails 13 and 14 on the upper surface of the bed 10. The headstock 21 is coupled to the nut member of the headstock Z-axis ball screw, and moves along the headstock guide rails 13 and 14 by driving the headstock Z-axis motor 17. The headstock 21 is formed with a hole penetrating in the left-right direction in FIG. The main shaft 22 is inserted into and supported by the through hole of the main shaft base 21 so as to be rotatable around the main shaft axis (around the Z axis in FIG. 2). A chuck 23 that holds one end of the workpiece 100 in the axial direction is attached to the right end of the main shaft 22. The headstock 21 rotates the workpiece 100 held by the chuck 23 via the spindle 22 by a workpiece rotating motor (not shown).

砥石支持装置30は、砥石台トラバースベース31と、砥石台32と、砥石車33と、砥石回転用モータ34と、支持軸部材35とを備えている。砥石台トラバースベース31は、矩形の平板状に形成されており、ベッド10の上面のうち、砥石台用ガイドレール11,12上を摺動可能に配置されている。砥石台トラバースベース31は、砥石台用Z軸ボールねじ16のナット部材に連結されており、砥石台用Z軸モータ15の駆動により砥石台用ガイドレール11,12に沿って移動する。この砥石台トラバースベース31の上面には、砥石台32が摺動可能なX軸ガイドレール31a,31bが、図2の上下方向(X軸方向)に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、砥石台トラバースベース31には、X軸ガイドレール31a、31bの間に、砥石台32を図2の上下方向に駆動するための、X軸ボールねじ31cが配置され、このX軸ボールねじ31cを回転駆動するX軸モータ31dが配置されている。   The grinding wheel support device 30 includes a grinding wheel base traverse base 31, a grinding wheel base 32, a grinding wheel 33, a grinding wheel rotation motor 34, and a support shaft member 35. The grinding wheel base traverse base 31 is formed in a rectangular flat plate shape, and is slidably disposed on the grinding wheel head guide rails 11 and 12 on the upper surface of the bed 10. The wheel head traverse base 31 is connected to a nut member of the wheel head Z-axis ball screw 16 and moves along the wheel head guide rails 11 and 12 by driving the wheel head Z-axis motor 15. X-axis guide rails 31a and 31b on which the grindstone table 32 can slide are formed on the upper surface of the traverse base 31 so as to extend in the vertical direction (X-axis direction) in FIG. 2 and to be parallel to each other. Has been. Further, an X-axis ball screw 31c for driving the grinding wheel base 32 in the vertical direction in FIG. 2 is disposed between the X-axis guide rails 31a and 31b on the grinding wheel base traverse base 31. An X-axis motor 31d that rotates 31c is disposed.

砥石台32は、砥石台トラバースベース31の上面のうち、X軸ガイドレール31a,31b上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台32は、X軸ボールねじ31cのナット部材に連結されており、X軸モータ31dの駆動によりX軸ガイドレール31a,31bに沿って移動する。つまり、砥石台32は、ベッド10および主軸装置20に対して、X軸方向およびZ軸方向に相対移動可能となる。   The grinding wheel base 32 is slidably disposed on the X-axis guide rails 31 a and 31 b in the upper surface of the grinding wheel base traverse base 31. The grinding wheel base 32 is connected to the nut member of the X-axis ball screw 31c, and moves along the X-axis guide rails 31a and 31b by driving the X-axis motor 31d. That is, the grindstone base 32 can move relative to the bed 10 and the spindle device 20 in the X-axis direction and the Z-axis direction.

そして、この砥石台32のうち図2の下側部分には、図2の左右方向に貫通する穴が形成されている。この砥石台32の貫通孔に、砥石車回転軸部材である支持軸部材35が、砥石中心軸周り(Z軸周り)に回転可能に支持されている。この支持軸部材35の一端(図2の左端)に、砥石車33が同軸的に取り付けられている。また、支持軸部材35の他端側には、砥石回転用モータ34が固定されている。つまり、砥石回転用モータ34の駆動により、砥石車33が砥石軸周りに回転する。砥石車33の形状および研削方法については後述する。   And the hole penetrated in the left-right direction of FIG. 2 is formed in the lower part of FIG. A support shaft member 35, which is a grinding wheel rotating shaft member, is supported in the through hole of the grinding wheel base 32 so as to be rotatable around the grinding wheel center axis (around the Z axis). A grinding wheel 33 is coaxially attached to one end of the support shaft member 35 (left end in FIG. 2). A grindstone rotating motor 34 is fixed to the other end side of the support shaft member 35. That is, the grinding wheel 33 rotates around the grinding wheel axis by driving the grinding wheel rotating motor 34. The shape and grinding method of the grinding wheel 33 will be described later.

ここで、砥石車33の詳細について、図4を参照して説明する。図4は、砥石車33を軸直交方向から見た側面拡大図である。砥石車33は、図4に示すように、円柱状の基部33aと、螺旋状の凸条33bとからなる。基部33aは、砥石車33の本体を形成するもので、支持軸部材35などの砥石車用回転軸部材を介して、砥石回転モータ34からの動力を受けて回転駆動する。   Here, the details of the grinding wheel 33 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged side view of the grinding wheel 33 viewed from the direction perpendicular to the axis. As shown in FIG. 4, the grinding wheel 33 includes a columnar base portion 33a and a spiral ridge 33b. The base 33a forms the main body of the grinding wheel 33, and is rotationally driven by receiving power from the grinding wheel rotation motor 34 via a grinding wheel rotary shaft member such as the support shaft member 35.

凸条33bは、砥石車33が工作物100に対して相対的に回転し、工作物100のねじ溝101(図1に示す)を研削する部位である。この凸条33bは、基部33aの外周面に、砥石軸方向に螺旋状となるように形成されている。凸条33bは、工作物100のねじ溝101のピッチと同一のピッチとなるように、1条で、砥石軸の周方向に約3周巻回されている。さらに、凸条33bの最外径は、工作物100のねじ溝101の谷径よりも小さく設定されている。凸条33bの軸方向断面形状は、ねじ溝101を反転させた円弧凸状に近似した形状をなしている。この凸条33bは、多数の砥粒により成形されている。また、この凸条33bの螺旋面形状の取得については後述する。   The ridge 33b is a part where the grinding wheel 33 rotates relative to the workpiece 100 and grinds the thread groove 101 (shown in FIG. 1) of the workpiece 100. The ridge 33b is formed on the outer peripheral surface of the base 33a so as to be spiral in the direction of the grindstone axis. The protrusions 33b are wound by about 3 turns in the circumferential direction of the grindstone shaft so as to have the same pitch as the pitch of the thread grooves 101 of the workpiece 100. Furthermore, the outermost diameter of the ridge 33 b is set smaller than the root diameter of the thread groove 101 of the workpiece 100. The cross-sectional shape in the axial direction of the ridge 33b has a shape that approximates an arcuate convex shape in which the thread groove 101 is inverted. The ridge 33b is formed by a large number of abrasive grains. Further, acquisition of the spiral surface shape of the ridge 33b will be described later.

図2に戻り説明する。NCツルーイング装置40は、ベッド10上のうち、主軸装置20の図2の上側に配置されている。NCツルーイング装置40は、ベッド10に対して垂直軸(Y軸)周り(B軸)に旋回可能となるように、ベッド10に支持された支持部材41と、支持部材41に水平軸周り(A軸)に回転可能に支持されたロータリドレッサ42とを備えている。ロータリドレッサ42は、円盤状からなり、砥石車33の外周面を成形するために用いられる。ロータリドレッサ42の外周縁は、鋭角状に形成されている。つまり、ロータリドレッサ42をB軸旋回させながら、砥石台32をX軸方向およびZ軸方向に適宜移動させることで、砥石車33の外周面形状を任意の形状に成形できる。   Returning to FIG. The NC truing device 40 is arranged on the bed 10 above the spindle device 20 in FIG. The NC truing device 40 is supported by the bed 10 so as to be pivotable about the vertical axis (Y axis) (B axis) with respect to the bed 10 and the horizontal axis (A And a rotary dresser 42 supported rotatably on the shaft). The rotary dresser 42 has a disk shape and is used for forming the outer peripheral surface of the grinding wheel 33. The outer peripheral edge of the rotary dresser 42 is formed in an acute angle shape. That is, the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 33 can be formed into an arbitrary shape by appropriately moving the grinding wheel base 32 in the X axis direction and the Z axis direction while rotating the rotary dresser 42 on the B axis.

制御装置50は、主軸装置20の回転、並びに、砥石台32の回転、X軸位置およびZ軸位置をNC制御している。さらに、NCツルーイング装置40のB軸角度についてもNC制御されている。   The control device 50 performs NC control of the rotation of the spindle device 20 and the rotation of the grinding wheel base 32, the X-axis position, and the Z-axis position. Furthermore, NC control is also performed for the B-axis angle of the NC truing device 40.

この制御装置50は、砥石車33の外径に応じた外周面形状となるように砥石車33の外周面を成形している。この点に関しての制御装置50の制御ブロック図を図3に示す。図3に示すように、制御装置50は、外径検出部51と、面形状取得部52と、砥石成形処理部53とから構成される。   The control device 50 shapes the outer peripheral surface of the grinding wheel 33 so as to have an outer peripheral surface shape corresponding to the outer diameter of the grinding wheel 33. A control block diagram of the control device 50 in this regard is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the control device 50 includes an outer diameter detection unit 51, a surface shape acquisition unit 52, and a grindstone forming processing unit 53.

外径検出部51は、砥石車33の外径を検出する。本実施形態においては、外径検出部は、以下の手段などがある。例えば、NCツルーイング装置40のロータリドレッサ42によりドレッシングした回数に基づいて砥石車33の外径を検出する手段がある。   The outer diameter detection unit 51 detects the outer diameter of the grinding wheel 33. In the present embodiment, the outer diameter detection unit includes the following means. For example, there is means for detecting the outer diameter of the grinding wheel 33 based on the number of times dressed by the rotary dresser 42 of the NC truing device 40.

また、ロータリドレッサ42と砥石車33とを僅かに当接させて、両者の当接時における砥石台32の位置に基づいて、砥石車33の外径を検出する手段とすることもできる。ロータリドレッサ42と砥石車33との接触は、例えば、アコースティックエミッションセンサ(AEセンサ)や、砥石車33を駆動するための砥石回転用モータ34の抵抗の変化などにより検出できる。なお、AEセンサは、ロータリドレッサ42と砥石車33とが接触したときの弾性波を検出するセンサである。そして、このAEセンサは、砥石台32に設けることもできるし、ロータリドレッサ42を支持する支持部材41に設けることができる。   Further, the rotary dresser 42 and the grinding wheel 33 can be slightly brought into contact with each other, and the outer diameter of the grinding wheel 33 can be detected based on the position of the grinding wheel base 32 at the time of contact between the rotary dresser 42 and the grinding wheel 33. The contact between the rotary dresser 42 and the grinding wheel 33 can be detected by, for example, an acoustic emission sensor (AE sensor) or a change in the resistance of the grinding wheel rotation motor 34 for driving the grinding wheel 33. The AE sensor is a sensor that detects an elastic wave when the rotary dresser 42 and the grinding wheel 33 come into contact with each other. The AE sensor can be provided on the grinding wheel base 32 or can be provided on the support member 41 that supports the rotary dresser 42.

上記の他に、工作物100の外径と砥石台32の位置に基づいて、砥石車33の外径を算出する手段とすることもできる。このときの工作物100の外径は、公知の定寸装置などにより得ることができる。   In addition to the above, it is possible to use a means for calculating the outer diameter of the grinding wheel 33 based on the outer diameter of the workpiece 100 and the position of the grinding wheel base 32. The outer diameter of the workpiece 100 at this time can be obtained by a known sizing device or the like.

こうすることで、別途、砥石車33の外径を検出するための専用の装置を設けることなく、既設のロータリドレッサ42を利用して砥石車33の外径を検出できる。   In this way, it is possible to detect the outer diameter of the grinding wheel 33 using the existing rotary dresser 42 without separately providing a dedicated device for detecting the outer diameter of the grinding wheel 33.

面形状取得部52は、外径検出部51により検出された砥石車33の外径および後述する砥石成形処理部53による砥石車33の成形による減少径に基づいて、成形後の砥石車33の外径を算出する。そして、面形状取得部52は、算出された成形後の砥石車33の外径、および、雌ねじ100のねじ溝101のリードに応じた砥石車33の外周面形状を取得する。この外周面形状は、砥石車33の外径に応じた多数の形状を予め計算により決定しておき、予めマップや関数式などとして記憶させておく。この計算方法については、後述する。   The surface shape acquisition unit 52 determines the grinding wheel 33 after molding based on the outer diameter of the grinding wheel 33 detected by the outer diameter detection unit 51 and the reduced diameter of the grinding wheel 33 formed by the grinding wheel molding processing unit 53 described later. Calculate the outer diameter. Then, the surface shape acquisition unit 52 acquires the outer diameter of the grinding wheel 33 according to the calculated outer diameter of the grinding wheel 33 after molding and the lead of the thread groove 101 of the female screw 100. As the outer peripheral surface shape, a large number of shapes corresponding to the outer diameter of the grinding wheel 33 are determined in advance and stored in advance as a map, a function expression, or the like. This calculation method will be described later.

砥石成形処理部53は、面形状取得部52により取得された砥石車33の外周面形状に基づいて、NCツルーイング装置40をNC制御することにより砥石車33を成形する。つまり、本発明における砥石成形手段は、本実施形態における砥石成形処理部53およびNCツルーイング装置40に相当する。   The grinding wheel molding processing unit 53 forms the grinding wheel 33 by performing NC control of the NC truing device 40 based on the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 33 acquired by the surface shape acquisition unit 52. That is, the grindstone forming means in the present invention corresponds to the grindstone forming processing unit 53 and the NC truing device 40 in the present embodiment.

(3)砥石車33による研削方法
本実施形態の研削盤において、砥石車33を用いて、工作物100の内周面にねじ溝101を研削して雌ねじを形成する研削方法について図5〜図9を参照して説明する。図5(a)は、基準位置(位相0度)において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図であり、図5(b)は、位相0度における軸方向から見た図である。図6(a)は、位相90度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図であり、図6(b)は、位相90度における軸方向から見た図である。図7(a)は、位相180度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図であり、図7(b)は、位相180度における軸方向から見た図である。図8(a)は、位相270度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図であり、図8(b)は、位相270度における軸方向から見た図である。図9(a)は、位相360度において工作物100の内周面を研削している状態の軸方向断面図であり、図9(b)は、位相360度における軸方向から見た図である。
(3) Grinding Method Using Grinding Wheel 33 In the grinding machine of the present embodiment, a grinding method for grinding the thread groove 101 on the inner peripheral surface of the workpiece 100 to form an internal thread using the grinding wheel 33 is shown in FIGS. This will be described with reference to FIG. FIG. 5A is an axial cross-sectional view in a state where the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at the reference position (phase 0 degree), and FIG. 5B is an axial direction at phase 0 degree. FIG. FIG. 6A is an axial cross-sectional view showing a state in which the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 90 degrees, and FIG. 6B is a diagram viewed from the axial direction at a phase of 90 degrees. is there. FIG. 7A is an axial cross-sectional view of the state in which the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 180 degrees, and FIG. 7B is a diagram viewed from the axial direction at a phase of 180 degrees. is there. FIG. 8A is an axial sectional view of the state in which the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 270 degrees, and FIG. 8B is a diagram viewed from the axial direction at the phase of 270 degrees. is there. FIG. 9A is an axial sectional view of the state in which the inner peripheral surface of the workpiece 100 is ground at a phase of 360 degrees, and FIG. 9B is a diagram viewed from the axial direction at a phase of 360 degrees. is there.

まず、砥石車33を砥石軸周りに回転駆動すると共に、工作物100を軸周りに回転駆動する。ここで、砥石車33の自転方向(砥石軸周りの回転方向)と、砥石軸が工作物100に対して相対的に公転する方向は、同方向としている。この時、制御装置50により砥石車33および工作物100の回転駆動と同期して、砥石車33を工作物100の軸方向に移動させる。そして、砥石車33に形成された螺旋状の凸条33bが工作物100の内周面に接触することで、ねじ溝101が研削される。   First, the grinding wheel 33 is rotationally driven around the grinding wheel axis, and the workpiece 100 is rotationally driven around the axis. Here, the rotation direction of the grinding wheel 33 (the rotation direction around the grinding wheel shaft) and the direction in which the grinding wheel shaft revolves relative to the workpiece 100 are the same direction. At this time, the grinding wheel 33 is moved in the axial direction of the workpiece 100 in synchronization with the rotational driving of the grinding wheel 33 and the workpiece 100 by the control device 50. Then, when the spiral ridge 33 b formed on the grinding wheel 33 contacts the inner peripheral surface of the workpiece 100, the screw groove 101 is ground.

本実施形態では、砥石車33の1回転に対し、工作物100が砥石車33とは逆回りに1回転し、且つ、砥石車33が工作物100の軸方向に1リード分移動するように同期制御されている。また、螺旋状の凸条33bは、基部33aの外周面において砥石軸周りに複数周に亘って螺旋状に形成されているので、工作物100の内周面では、同時に複数箇所が研削される。   In the present embodiment, the workpiece 100 rotates once in the reverse direction of the grinding wheel 33 with respect to one rotation of the grinding wheel 33, and the grinding wheel 33 moves by one lead in the axial direction of the workpiece 100. It is controlled synchronously. Further, since the spiral ridge 33b is formed in a spiral shape around the grindstone axis on the outer peripheral surface of the base portion 33a, a plurality of locations are ground simultaneously on the inner peripheral surface of the workpiece 100. .

このねじ溝101を研削している状態について説明する。図5(a),(b)に示すように、砥石車33は、工作物100の内周面におけるねじ溝101を加工点104にて研削している。ここで、実際の加工点は線状をなしており、当該研削方法の説明においては、説明を容易にするために、加工点を1点として説明する。また、砥石車基準点33cと、工作物基準点103が同位相にあるこの状態を基準状態(位相0度)とする。また、図5(b)の反時計回りを正とし、時計回りを負とする。そして、この時の加工点104は、位置P0にある。なお、砥石車基準点33cは、砥石車33に位置決めされた点であり、工作物基準点103は、工作物100に位置決めされた点である。   A state where the thread groove 101 is ground will be described. As shown in FIGS. 5A and 5B, the grinding wheel 33 grinds the thread groove 101 on the inner peripheral surface of the workpiece 100 at a machining point 104. Here, the actual machining points are linear, and in the description of the grinding method, the machining points will be described as one point for easy explanation. Further, this state in which the grinding wheel reference point 33c and the workpiece reference point 103 are in the same phase is defined as a reference state (phase 0 degree). Further, counterclockwise in FIG. 5B is positive, and clockwise is negative. The processing point 104 at this time is at the position P0. The grinding wheel reference point 33 c is a point positioned on the grinding wheel 33, and the workpiece reference point 103 is a point positioned on the workpiece 100.

次に、図5(b)において、砥石車33は反時計回りに90度回転し、工作物100は時計回りに90度回転する。この時、工作物100のねじ溝101のうち、加工される点は図5(a)の左方向にずれる。そのため、上記回転に同期して、砥石車33は加工点104が位置P1になるように左方向へ移動する。そして、図6(a),(b)に示すように、加工点104は工作物100の内周面における最下点あり、且つ、位置P1にある。このとき、砥石車基準点33cは、位相90度の位置に移動し、工作物基準点103は、位相−90度(270度に等しい)の位置に移動する。つまり、砥石車基準点33cと工作物基準点103は、互いに離間する方向に位置している。   Next, in FIG. 5B, the grinding wheel 33 rotates 90 degrees counterclockwise, and the workpiece 100 rotates 90 degrees clockwise. At this time, the point to be machined out of the thread groove 101 of the workpiece 100 is shifted to the left in FIG. Therefore, in synchronization with the rotation, the grinding wheel 33 moves to the left so that the processing point 104 is at the position P1. Then, as shown in FIGS. 6A and 6B, the processing point 104 is at the lowest point on the inner peripheral surface of the workpiece 100 and is at the position P1. At this time, the grinding wheel reference point 33c moves to a position of 90 degrees phase, and the workpiece reference point 103 moves to a position of -90 degrees phase (equal to 270 degrees). That is, the grinding wheel reference point 33c and the workpiece reference point 103 are located in directions away from each other.

さらに、図6(b)において、砥石車33は反時計回りに90度回転し、工作物100は時計回りに90度回転する。この時、工作物100のねじ溝101のうち、加工される点は図6(a)の左方向にずれる。そのため、上記回転に同期して、砥石車33は加工点104が位置P2になるように左方向へ移動する。そして、図7(a),(b)に示すように、加工点104は工作物100の内周面における最下点にあり、且つ、位置P2にある。このとき、砥石車基準点33cは、位相180度の位置に移動し、工作物基準点103は、位相−180度(180度に等しい)の位置に移動する。つまり、砥石車基準点33cと工作物基準点103は、同位相の位置にある。   Further, in FIG. 6B, the grinding wheel 33 rotates 90 degrees counterclockwise, and the workpiece 100 rotates 90 degrees clockwise. At this time, the point to be machined out of the thread groove 101 of the workpiece 100 is shifted to the left in FIG. Therefore, in synchronization with the rotation, the grinding wheel 33 moves to the left so that the processing point 104 is at the position P2. 7A and 7B, the processing point 104 is at the lowest point on the inner peripheral surface of the workpiece 100, and is at the position P2. At this time, the grinding wheel reference point 33c moves to a position of 180 degrees in phase, and the workpiece reference point 103 moves to a position of phase -180 degrees (equal to 180 degrees). That is, the grinding wheel reference point 33c and the workpiece reference point 103 are in the same phase.

そして、図7(b)において、砥石車33は反時計回りに90度回転し、工作物100は時計回りに90度回転する。この時、工作物100のねじ溝101のうち、加工される点は図7(a)の左方向にずれる。そのため、上記回転に同期して、砥石車33は加工点104が位置P3になるように左方向へ移動する。そして、図8(a),(b)に示すように、加工点104は工作物100の内周面における最下点あり、且つ、位置P3にある。このとき、砥石車基準点33cは、位相270度の位置に移動し、工作物基準点103は、位相−270度(90度に等しい)の位置に移動する。   In FIG. 7B, the grinding wheel 33 rotates 90 degrees counterclockwise, and the workpiece 100 rotates 90 degrees clockwise. At this time, the point to be machined out of the thread groove 101 of the workpiece 100 is shifted to the left in FIG. Therefore, in synchronization with the rotation, the grinding wheel 33 moves to the left so that the processing point 104 is at the position P3. Then, as shown in FIGS. 8A and 8B, the machining point 104 is at the lowest point on the inner peripheral surface of the workpiece 100 and at the position P3. At this time, the grinding wheel reference point 33c moves to the position of phase 270 degrees, and the workpiece reference point 103 moves to the position of phase -270 degrees (equal to 90 degrees).

最後に、図8(b)において、砥石車33は反時計回りに90度回転し、工作物100は時計回りに90度回転する。この時、工作物100のねじ溝101のうち、加工される点は図8(a)の左方向にずれる。そのため、上記回転に同期して、砥石車33は加工点104が位置P4になるように左方向へ移動する。そして、図9(a),(b)に示すように、加工点104は工作物100の内周面における最下点にあり、且つ、位置P4にある。砥石車基準点33cは、位相360度(0度に等しい)の位置に移動し、工作物基準点103は、位相−360度(0度に等しい)に移動する。つまり、砥石車基準点33cと工作物基準点103は、同位相の位置にある。   Finally, in FIG. 8B, the grinding wheel 33 rotates 90 degrees counterclockwise, and the workpiece 100 rotates 90 degrees clockwise. At this time, the point to be machined out of the thread groove 101 of the workpiece 100 is shifted to the left in FIG. Therefore, in synchronization with the rotation, the grinding wheel 33 moves to the left so that the processing point 104 is at the position P4. 9A and 9B, the machining point 104 is at the lowest point on the inner peripheral surface of the workpiece 100 and at the position P4. The grinding wheel reference point 33c moves to a position of phase 360 degrees (equal to 0 degrees), and the workpiece reference point 103 moves to a phase of -360 degrees (equal to 0 degrees). That is, the grinding wheel reference point 33c and the workpiece reference point 103 are in the same phase.

このようにして、砥石車33と工作物100とが1回転すると、砥石車33が工作物100の軸方向に1リード分移動する。これを繰り返すことにより、工作物100の内周面にねじ溝101を研削してねじを形成する。   Thus, when the grinding wheel 33 and the workpiece 100 make one rotation, the grinding wheel 33 moves by one lead in the axial direction of the workpiece 100. By repeating this, the thread groove 101 is ground on the inner peripheral surface of the workpiece 100 to form a screw.

(4)砥石車33の外周面形状取得の概念説明
砥石車33の螺旋状の凸条33bにおける適正な螺旋面形状を算出する上で、必要となる概念について説明する。ここで、工作物100のねじ溝101が同一径であっても、螺旋状の凸条33bの外径が異なる場合には、螺旋状の凸条33bの形状が異なる。この理由について以下に説明する。ただし、説明を容易化するために、螺旋状の凸条33bについて説明するのではなく、円盤状の凸条について説明する。螺旋状の凸条33bにおけるリードを0とした場合には、凸条33bは円盤状となる。つまり、上記のように螺旋状の凸条33bの形状が異なる理由は、円盤状の凸条の場合と同様の理由による。
(4) Description of concept of acquisition of outer peripheral surface shape of grinding wheel 33 A concept necessary for calculating an appropriate spiral surface shape of the spiral ridge 33b of the grinding wheel 33 will be described. Here, even if the thread groove 101 of the workpiece 100 has the same diameter, when the outer diameter of the spiral ridge 33b is different, the shape of the spiral ridge 33b is different. The reason for this will be described below. However, in order to facilitate the explanation, not the spiral ridge 33b but the disk-like ridge will be described. When the lead on the spiral ridge 33b is set to 0, the ridge 33b has a disk shape. That is, the reason why the shape of the spiral ridge 33b is different as described above is the same as the case of the disk-like ridge.

砥石車60の外径が異なる場合であって、雌ねじ100のねじ軸102に対する砥石車60の中心軸(砥石軸)の傾き角Σとリード角γとが一致する場合と、傾き角Σが0°の場合とにおいて、図10および図11を参照して、砥石車60の外周面形状について説明する。   When the outer diameter of the grinding wheel 60 is different, the inclination angle Σ of the central axis (grinding wheel axis) of the grinding wheel 60 with respect to the screw shaft 102 of the female screw 100 coincides with the lead angle γ, and the inclination angle Σ is 0. With reference to FIG. 10 and FIG. 11, the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 60 will be described.

図10は、傾き角Σがリード角γに一致する場合について示し、図11は、傾き角Σが0°の場合について示す。また、図10および図11において、(a)研削時における工作物100と砥石車60の位置を示す。(b1)は、砥石車60の外径が相対的に大きい場合において、研削時における砥石軸方向から見た状態の図であり、(b2)は、(b1)のC−C断面図、または、F−F断面図における、砥石車60の外周面形状を示す。(c1)は、砥石車60の外径が相対的に小さい場合において、研削時における砥石軸方向から見た状態の図であり、(c2)は、(c1)のD−D断面図、または、G−G断面図における、砥石車60の外周面形状を示す。   FIG. 10 shows the case where the inclination angle Σ coincides with the lead angle γ, and FIG. 11 shows the case where the inclination angle Σ is 0 °. 10 and 11, (a) the positions of the workpiece 100 and the grinding wheel 60 during grinding are shown. (B1) is a view of the grinding wheel 60 as viewed from the grinding wheel axis direction when the outer diameter of the grinding wheel 60 is relatively large, and (b2) is a cross-sectional view taken along the line CC in (b1), or The outer peripheral surface shape of the grinding wheel 60 in FF sectional drawing is shown. (C1) is a diagram of a state seen from the grinding wheel axis direction during grinding when the outer diameter of the grinding wheel 60 is relatively small, and (c2) is a sectional view taken along the line DD of (c1), or The outer peripheral surface shape of the grinding wheel 60 in GG sectional drawing is shown.

図10(b2)(c2)に示すように、傾き角Σをリード角γに一致させる場合には、砥石車60の外径に関わりなく、砥石車60の軸方向断面における外周面形状は同一である。一方、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、砥石車60の外径に応じて砥石車60の軸方向断面における外周面形状が異なることになる。   As shown in FIGS. 10B2 and 10C2, when the inclination angle Σ is made to coincide with the lead angle γ, the outer peripheral surface shape in the axial cross section of the grinding wheel 60 is the same regardless of the outer diameter of the grinding wheel 60. It is. On the other hand, when the inclination angle Σ is different from the lead angle γ, the outer peripheral surface shape in the axial section of the grinding wheel 60 differs depending on the outer diameter of the grinding wheel 60.

例えば、図11(b2)(c2)に示すように、砥石車60の軸方向断面における外周面形状の幅W3、W4が変化する。なお、図10(b2)(c2)においては、砥石車60の軸方向断面における外周面形状の幅Wが同一であることを示している。これに対して、図11(b2)(c2)に示すように、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、砥石車60の外径が大きい方、すなわち図11(b1)(b2)に示す状態の方が、砥石車60の軸方向断面における外周面形状の幅W3が小さくなる。一方、砥石車60の外径が小さい方、すなわち図11(c1)(c2)に示す状態の方が、砥石車60の軸方向断面における外周面形状の幅W4が大きくなる。つまり、ねじ溝101の径およびリードが同一であっても、螺旋状の凸条33bの外径が異なることで、螺旋状の凸条33bの幅が変化する。   For example, as shown in FIGS. 11 (b2) and 11 (c2), the widths W3 and W4 of the outer peripheral surface shape in the axial section of the grinding wheel 60 change. 10B2 and 10C2 show that the width W of the outer peripheral surface shape in the axial section of the grinding wheel 60 is the same. On the other hand, as shown in FIGS. 11 (b2) and (c2), when the inclination angle Σ is different from the lead angle γ, the grinding wheel 60 has a larger outer diameter, that is, FIGS. 11 (b1) and (b2). The width W3 of the outer peripheral surface shape in the axial cross section of the grinding wheel 60 is smaller in the state shown in FIG. On the other hand, the smaller the outer diameter of the grinding wheel 60, that is, the state shown in FIGS. 11C1 and 11C2, the width W4 of the outer peripheral surface shape in the axial cross section of the grinding wheel 60 becomes larger. That is, even if the diameter of the screw groove 101 and the lead are the same, the width of the spiral ridge 33b changes due to the different outer diameter of the spiral ridge 33b.

本実施形態の螺旋状の凸条33bは、凸条33bの最外径が雌ねじ100の谷径よりも小さく設定されている。よって、砥石車33の基部33aの円周長と、雌ねじ100のねじ溝における円周長とが異なる。そして、凸条33bのリード角を雌ねじのリード角より大きく設定し、凸条33bのピッチと雌ねじ100のピッチを等しくなるようにしている。ここで、砥石車60は研削を継続するにつれて、摩耗していく。そのため、上記(4−1)のように、傾き角Σを0°に設定するときには、砥石車60の外径が変化することによって、砥石車60の外周面形状が異なることになる。つまり、本実施形態においては、砥石車60の外周面形状を、砥石車60の外径に応じて計算により決定している。この点については、次の項において詳細に説明する。   In the spiral ridge 33 b of the present embodiment, the outermost diameter of the ridge 33 b is set smaller than the valley diameter of the female screw 100. Therefore, the circumferential length of the base portion 33a of the grinding wheel 33 and the circumferential length of the thread groove of the female screw 100 are different. The lead angle of the ridge 33b is set larger than the lead angle of the female screw so that the pitch of the ridge 33b is equal to the pitch of the female screw 100. Here, the grinding wheel 60 wears as grinding continues. Therefore, as described in (4-1) above, when the inclination angle Σ is set to 0 °, the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 60 changes due to the change in the outer diameter of the grinding wheel 60. That is, in the present embodiment, the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 60 is determined by calculation according to the outer diameter of the grinding wheel 60. This will be described in detail in the next section.

(5)砥石車33の外周面形状取得の詳細説明
(5−1)概要
上述したように、円盤状の砥石車60の外周面形状は、砥石車60の外径によって異なる。そこで、研削により得られるねじ溝面に相当する螺旋面の方程式を導き出し、その後に、砥石車60と螺旋面(ねじ溝面)との接触線を算出する。そして、砥石車33の基部33aの外周面において、接触線をリード分だけ軸方向に移動しながら、中心軸周りに回転させることにより、螺旋状の凸条33bが形成された砥石車33の外周面形状に相当する面形状が得られる。以下に、それぞれの計算工程について詳細に説明する。
(5) Detailed description of acquisition of outer peripheral surface shape of grinding wheel 33 (5-1) Outline As described above, the outer peripheral surface shape of the disc-shaped grinding wheel 60 varies depending on the outer diameter of the grinding wheel 60. Therefore, an equation of a spiral surface corresponding to the thread groove surface obtained by grinding is derived, and thereafter, a contact line between the grinding wheel 60 and the spiral surface (thread groove surface) is calculated. Then, on the outer peripheral surface of the base portion 33a of the grinding wheel 33, the contact line is rotated around the central axis while moving in the axial direction by the lead amount, whereby the outer circumference of the grinding wheel 33 formed with the spiral ridges 33b. A surface shape corresponding to the surface shape is obtained. Below, each calculation process is demonstrated in detail.

(5−2)螺旋面方程式の導出
螺旋面方程式の導出について、図12および図13を参照して説明する。ここでは、図12に示すような、ボールねじのナット部材のように、円筒状部材200の内周面に円弧断面形状の螺旋面201を考える。図13(b)は、図12の螺旋面201の進行方向に直交する断面図であって、図13(a)は、図13(b)の座標系の平面図である。ここで、図12に示すように、空間の座標系(o−xyz)における単位ベクトルをそれぞれ式(1)のように定義する。
(5-2) Derivation of the helical surface equation Derivation of the helical surface equation will be described with reference to FIGS. Here, a spiral surface 201 having an arc cross-sectional shape is considered on the inner peripheral surface of a cylindrical member 200, such as a ball screw nut member as shown in FIG. 13B is a cross-sectional view orthogonal to the traveling direction of the spiral surface 201 of FIG. 12, and FIG. 13A is a plan view of the coordinate system of FIG. 13B. Here, as shown in FIG. 12, each unit vector in the spatial coordinate system (o-xyz) is defined as shown in Expression (1).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

また、座標系(o−u,v)は、図12および図13に示すように、螺旋面(ねじ溝)201の直角断面に定義された平面座標系である。vは、図12および図13に示すように、図12の円筒状部材200の径方向の座標軸である。すなわち、vは、x−y平面上に位置し、z軸を通る。ただし、図12および図13においては、vは、x軸と一致する状態で示している。uは、vを通り、且つ、螺旋面201の進行方向に直交する座標軸である。つまり、図13(b)に示すような、図12の螺旋面201の進行方向に直交する断面図は、(o−u,v)平面座標系で表わすことができる。   Further, the coordinate system (ou, v) is a plane coordinate system defined in a right-angle cross section of the spiral surface (thread groove) 201 as shown in FIGS. 12 and 13. As shown in FIGS. 12 and 13, v is a radial coordinate axis of the cylindrical member 200 of FIG. 12. That is, v is located on the xy plane and passes through the z axis. However, in FIG. 12 and FIG. 13, v is shown in a state that coincides with the x-axis. u is a coordinate axis that passes through v and is orthogonal to the traveling direction of the spiral surface 201. That is, a cross-sectional view orthogonal to the traveling direction of the spiral surface 201 in FIG. 12 as shown in FIG. 13B can be expressed in the (ou, v) plane coordinate system.

ここで、図13に示すように、螺旋面201の形状は、ゴシックアーク形状としている。すなわち、図13の螺旋面201の右側が、中心をCとし、半径rの円弧形状である。螺旋面201の左側が、中心をCとし、半径rの円弧形状である。この螺旋面201の断面形状は、螺旋面201に配置するボール202の直径daと、ボール202中心のピッチ円半径(P.C.R)、ボール202と螺旋面201との接触角α、半径r、リード、および、ねじ外径が決定されれば、螺旋面201が決定する。 Here, as shown in FIG. 13, the shape of the spiral surface 201 is a Gothic arc shape. That is, the right-hand helical surface 201 in FIG. 13, the central and C R, a circular arc shape having a radius r C. It left helical surface 201, the central and C L, which is a circular arc shape having a radius r C. The cross-sectional shape of the spiral surface 201 includes a diameter da of the ball 202 arranged on the spiral surface 201, a pitch circle radius (PCR) at the center of the ball 202, a contact angle α 0 between the ball 202 and the spiral surface 201, If the radius r C , the lead, and the screw outer diameter are determined, the spiral surface 201 is determined.

そして、図12に示すように、空間中の任意の曲線Γのベクトル方程式(ベクトルrの方程式)は式(2)で表される。つまり、任意の曲線Γは、補助関数τの関数として表される。 Then, as shown in FIG. 12, (equation of the vector r 0) vector equation of any curve Γ in space is expressed by Equation (2). That is, the arbitrary curve Γ is expressed as a function of the auxiliary function τ.

Figure 0005481870
Figure 0005481870

これを、座標系(o−xyz)で表わすと、式(3)のように表わすことができる。つまり、任意のx、y、zの点は、τが決まれば決まる値である。なお、τは、(o−u,v)平面座標系において中心C、Cを中心とした角度である。τ=0は、v軸に平行な時の角度である。 When this is expressed in the coordinate system (o-xyz), it can be expressed as in Expression (3). That is, arbitrary points x, y, and z are values determined when τ is determined. Note that τ is an angle around the centers C R and C L in the (ou, v) plane coordinate system. τ = 0 is an angle when parallel to the v-axis.

Figure 0005481870
Figure 0005481870

ここで、曲線Γをz軸の周りに等速で回転させると同時に、z軸に対して平行に等速で移動させる運動は、均一螺旋運動である。この均一螺旋運動において、曲線Γの軌跡は、z軸を中心軸とした螺旋面201となる。ここで、この曲線Γを螺旋面201の母線と呼ぶことにする。   Here, the movement of rotating the curve Γ around the z axis at a constant speed and simultaneously moving the curve Γ at a constant speed parallel to the z axis is a uniform spiral movement. In this uniform spiral motion, the locus of the curve Γ becomes a spiral surface 201 with the z axis as the central axis. Here, this curve Γ is referred to as a generatrix of the spiral surface 201.

そうすると、右周りの円柱の螺旋面201の方程式(ベクトルrの方程式)は、式(4)のように表される。このとき、pは、式(5)のように表わすことができる。   Then, the equation of the spiral surface 201 of the right-hand cylinder (vector r) is expressed as in equation (4). At this time, p can be expressed as shown in Equation (5).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

Figure 0005481870
Figure 0005481870

以上より、母線Γのベクトルr(τ)とリードが分かれば、式(4)よりベクトルrから形成される螺旋面201を求めることができる。なお、上記は、ボールねじのナット部材を例示しているが、螺旋面方程式は、他の雌ねじにも同様に適用できる。また、雄ねじにも実質的に同様に適用できる。 From the above, if the vector r 0 (τ) of the bus Γ and the lead are known, the spiral surface 201 formed from the vector r 0 can be obtained from the equation (4). In addition, although the above has illustrated the nut member of the ball screw, the helical surface equation can be similarly applied to other female screws. Further, the present invention can be applied to the male screw substantially in the same manner.

(5−3)接触線の算出
次に、砥石車60と螺旋面(ねじ溝面)201(101)との接触線の算出について、図14を参照して説明する。図14は、工作物100としてのボールねじのナット部材を砥石車60により研削するある状態を示す図であって、各座標系を示している。この座標系のうち、図12および図13の座標系と同記号は、同一座標系を示している。
ここで、上記した研削盤1において、砥石車60によりボールねじのナット部材100のねじ溝101の研削を考えるとき、両者の接触線は、空間中に1本だけ存在することに着目する。つまり、この接触線をボールねじのナット部材100の中心軸102(ねじ軸)の周りに螺旋運動させると、ねじ溝101が得られる。一方、この接触線を、砥石車60の中心軸の周りに螺旋運動させると、砥石車60の外周面が得られる。ここでは、まず、接触線の導出について説明する。
(5-3) Calculation of Contact Line Next, calculation of the contact line between the grinding wheel 60 and the spiral surface (thread groove surface) 201 (101) will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram showing a state in which a nut member of a ball screw as the workpiece 100 is ground by the grinding wheel 60, and shows each coordinate system. Among the coordinate systems, the same symbols as those in FIGS. 12 and 13 indicate the same coordinate system.
Here, in the grinding machine 1 described above, when grinding the screw groove 101 of the nut member 100 of the ball screw by the grinding wheel 60, attention is paid to the fact that there is only one contact line in the space. That is, when this contact line is spirally moved around the center axis 102 (screw axis) of the nut member 100 of the ball screw, the thread groove 101 is obtained. On the other hand, when this contact line is spirally moved around the central axis of the grinding wheel 60, the outer peripheral surface of the grinding wheel 60 is obtained. Here, first, derivation of the contact line will be described.

図14に示すように、ボールねじのナット部材100の座標系(o−xyz)および砥石車60の座標系(o’−XYZ)を定義する。ここで、Z軸は、砥石車60の中心軸に一致し、z軸は、工作物100の中心軸に一致する。また、x軸とX軸とは、常に同軸上にあり、同じ向きの関係である。ここで、砥石車60の中心軸(Z軸)は、工作物100の中心軸(z軸)に平行である。また、砥石車60の座標中心o’と工作物100の座標中心oとの離間距離はaとする。この中心間距離aは、工作物形状が同じであれば、砥石車60の外径が異なることで変化する。具体的には、砥石車60の外径が小さくなると、中心間距離aは大きくなる。このとき、両者の座標系の関係は、式(6)のように表される。   As shown in FIG. 14, a coordinate system (o-xyz) of the nut member 100 of the ball screw and a coordinate system (o′-XYZ) of the grinding wheel 60 are defined. Here, the Z axis coincides with the central axis of the grinding wheel 60, and the z axis coincides with the central axis of the workpiece 100. The x axis and the X axis are always coaxial and have the same orientation. Here, the central axis (Z axis) of the grinding wheel 60 is parallel to the central axis (z axis) of the workpiece 100. The distance between the coordinate center o ′ of the grinding wheel 60 and the coordinate center o of the workpiece 100 is a. This center-to-center distance a varies depending on the outer diameter of the grinding wheel 60 if the workpiece shape is the same. Specifically, as the outer diameter of the grinding wheel 60 decreases, the center distance a increases. At this time, the relationship between both coordinate systems is expressed as shown in Equation (6).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

ここで、図14において、工作物100の座標系(o−xyz)における単位ベクトルをそれぞれ上述した式(1)のように定義する。また、砥石車60の座標系(o’−XYZ)における単位ベクトルをそれぞれ式(7)のように定義する。   Here, in FIG. 14, unit vectors in the coordinate system (o-xyz) of the workpiece 100 are respectively defined as the above-described equation (1). Further, each unit vector in the coordinate system (o′-XYZ) of the grinding wheel 60 is defined as shown in Expression (7).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

そうすると、両座標系における空間中の任意の点Mのベクトルは、それぞれ式(8)(9)で表される。なお、(x、y、z)は、それぞれ、τとθを変数とする値である。さらには、砥石車60の外径に影響する中心間距離aも変数とする。   Then, vectors of an arbitrary point M in the space in both coordinate systems are expressed by equations (8) and (9), respectively. Note that (x, y, z) are values having τ and θ as variables, respectively. Furthermore, the center distance a that affects the outer diameter of the grinding wheel 60 is also a variable.

Figure 0005481870
Figure 0005481870

次に、砥石車60の回転角速度をω、螺旋面(ねじ溝)の回転角速度をω’として、上記の点Mにおける砥石車60と螺旋面(ねじ溝)201のそれぞれの速度および相対速度を算出する。点Mが螺旋面201に沿って運動するときの速度ベクトルvは、式(10)で表される。一方、点Mが砥石車60の回転面に沿って運動するときの速度ベクトルvは、式(11)で表される。また、砥石車60と螺旋面(ねじ溝)201の相対速度ベクトルv12は、式(10)(11)より、式(12)で表される。 Next, assuming that the rotational angular velocity of the grinding wheel 60 is ω and the rotational angular velocity of the spiral surface (thread groove) is ω ′, the speed and relative speed of the grinding wheel 60 and the spiral surface (thread groove) 201 at the above point M are calculate. A velocity vector v 1 when the point M moves along the spiral surface 201 is expressed by Expression (10). On the other hand, the velocity vector v 2 when the point M is movement along the plane of rotation of the grinding wheel 60 is expressed by equation (11). The relative velocity vector v 12 of the grinding wheel 60 and the spiral surface (thread groove) 201, the equation (10) (11), the formula (12).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

そして、速度ベクトルvを示す式(10)と、式(4)から求められた法線ベクトルnを用いて、式(13)の第一の関係式を導き出すことができる。 The first relational expression of Expression (13) can be derived using Expression (10) indicating the velocity vector v 1 and the normal vector n obtained from Expression (4).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

第一の関係式(13)を導き出す手順について説明する。まず、速度ベクトルvを示す式(10)は、式(9)を代入して変換すると、式(14)のように表される。 A procedure for deriving the first relational expression (13) will be described. First, equation (10) indicating the velocity vector v 1 is expressed as equation (14) when equation (9) is substituted and converted.

Figure 0005481870
Figure 0005481870

ここで、式(4)をθで偏微分した場合には、式(15)のように表される。   Here, when Equation (4) is partially differentiated by θ, it is expressed as Equation (15).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

式(14)と式(15)とより、両者は同一線上に位置することが分かる。つまり、螺旋面201上の任意の点Mの速度は、その点の接線方向にあり、曲面r上の任意の点M(x、y、z)の法線ベクトルnと直交している。このことから、式(13)を導き出すことができる。   From Expression (14) and Expression (15), it can be seen that both are located on the same line. That is, the velocity of an arbitrary point M on the spiral surface 201 is in the tangential direction of the point, and is orthogonal to the normal vector n of the arbitrary point M (x, y, z) on the curved surface r. From this, equation (13) can be derived.

ここで、法線ベクトルnは、式(16)のように表わすことができるため、式(13)を座標式で表わすと、式(17)のように表される。   Here, since the normal vector n can be expressed as in Expression (16), when Expression (13) is expressed as a coordinate expression, it is expressed as Expression (17).

Figure 0005481870
Figure 0005481870

次に、第一の関係式(13)と、砥石車60と螺旋面(ねじ面)201との接触条件に基づいて、螺旋面201上の接触線の条件式が式(18)のように表される。   Next, based on the first relational expression (13) and the contact condition between the grinding wheel 60 and the spiral surface (thread surface) 201, the conditional expression of the contact line on the spiral surface 201 is expressed by the following expression (18). expressed.

Figure 0005481870
Figure 0005481870

このように、接触線の条件式(18)より、中心間距離aが決定していれば、それぞれのτに対するθが求まり、砥石車60とボールねじのナット部材100との接触線(x、y、z)を導き出すことができる。なお、中心間距離aは、上述したように、砥石車60の外径により変化する値である。   Thus, if the center-to-center distance a is determined from the contact line conditional expression (18), θ for each τ can be obtained, and the contact lines (x, y, z) can be derived. The center-to-center distance a is a value that varies depending on the outer diameter of the grinding wheel 60 as described above.

(5−4)砥石車の螺旋面形状の取得
算出した砥石車33と工作物100のねじ溝101と接触線(x、y、z)は、図15(a)に示すような線状となる。そして、この接触線を、砥石車33の中心軸(Z軸)の周りに螺旋運動させることにより、砥石車33の螺旋面形状からなる凸条33bが得られる。具体的には、式(6)の関係に基づいて接触線を工作物100の座標系(o−xyz)から砥石車60の座標系(o’−XYZ)に変換する。
(5-4) Acquisition of the spiral surface shape of the grinding wheel The calculated grinding wheel 33, the thread groove 101 of the workpiece 100, and the contact lines (x, y, z) are linear as shown in FIG. Become. Then, by causing this contact line to spirally move around the central axis (Z axis) of the grinding wheel 33, the ridge 33b having the spiral surface shape of the grinding wheel 33 is obtained. Specifically, the contact line is converted from the coordinate system (o-xyz) of the workpiece 100 to the coordinate system (o′-XYZ) of the grinding wheel 60 based on the relationship of the expression (6).

次に、X−Z平面における接触線の各点のX軸からの回転角φを、式(19)に従って算出する。回転角φは、図15(b)に示す。そして、砥石車60の凸条33bのX−Z平面における接触線の座標(U、W)を算出する。Uは、砥石車60の座標系(o’−XYZ)のX軸値であり、Wは、砥石車60の座標系(o’−XYZ)のZ軸値である。(U、W)は、式(20)のように表され、凸条33bにおける砥石車60の軸方向断面形状を表している。従って、この(U、W)を、砥石車60の軸周り1回転に1リード進むように、螺旋運動させることにより、凸条33bの形状が得られる。   Next, the rotation angle φ from the X axis of each point of the contact line in the XZ plane is calculated according to the equation (19). The rotation angle φ is shown in FIG. And the coordinate (U, W) of the contact line in the XZ plane of the protruding item | line 33b of the grinding wheel 60 is calculated. U is the X-axis value of the coordinate system (o'-XYZ) of the grinding wheel 60, and W is the Z-axis value of the coordinate system (o'-XYZ) of the grinding wheel 60. (U, W) is expressed as in Expression (20), and represents the cross-sectional shape in the axial direction of the grinding wheel 60 on the ridge 33b. Therefore, the shape of the ridge 33b is obtained by spirally moving this (U, W) so as to advance one lead per rotation around the axis of the grinding wheel 60.

Figure 0005481870
Figure 0005481870

以上説明したように、本実施形態においては、砥石車33の凸条33bを、砥石車33の外径によって計算により決定している。この計算による決定は、上述した面形状取得部62にて、砥石車33の外周面形状を決定する際に行う。なお、上記計算においては、砥石車60の外径によって変化する中心間距離aは、成形する前の砥石車60の外径ではなく、成形後の砥石車33の外径により得られる。従って、予め、中心間距離aは、砥石車33の成形による減少径を考慮した上で、成形後の砥石車33の外径を推定して算出している。
(6)効果
以上説明した計算方法を適用することにより、工作物100のねじ溝101を研削することが可能な砥石車33の凸条33bの形状を決定することができる。また、砥石車33の外径に応じて砥石車33の螺旋面形状が変化することを考慮しているため、より高精度に研削可能な砥石車33の凸条33bを形成できる。
As described above, in the present embodiment, the ridge 33b of the grinding wheel 33 is determined by calculation based on the outer diameter of the grinding wheel 33. The determination by this calculation is performed when the surface shape acquisition unit 62 described above determines the outer peripheral surface shape of the grinding wheel 33. In the above calculation, the center-to-center distance a that varies depending on the outer diameter of the grinding wheel 60 is obtained not by the outer diameter of the grinding wheel 60 before molding, but by the outer diameter of the grinding wheel 33 after molding. Accordingly, the center-to-center distance a is calculated by estimating the outer diameter of the grinding wheel 33 after molding in consideration of the reduced diameter due to molding of the grinding wheel 33.
(6) Effect By applying the calculation method described above, the shape of the ridge 33b of the grinding wheel 33 capable of grinding the thread groove 101 of the workpiece 100 can be determined. Moreover, since it considers that the helical surface shape of the grinding wheel 33 changes according to the outer diameter of the grinding wheel 33, the protruding item | line 33b of the grinding wheel 33 which can be ground with higher precision can be formed.

また、工作物100の雌ねじを形成する場合において、工作物100の内周面と砥石車33の外周面との間に非接触の隙間ができる。この隙間により切り屑を排出しやすくなり、隙間にクーラントを挿入することが可能となる。   Further, when forming the female thread of the workpiece 100, a non-contact gap is formed between the inner peripheral surface of the workpiece 100 and the outer peripheral surface of the grinding wheel 33. This gap makes it easier to discharge chips and allows coolant to be inserted into the gap.

また、砥石車33を工作物100の軸直交方向に旋回させることなく、リード角やねじ深さが大きなねじを研削加工できる。つまり、従来の円盤状の砥石車では研削加工できなかったねじを、本発明の研削盤1は研削加工できる。さらに、従来のような円盤状の砥石車によって研削加工できるねじにおいて、従来の円盤状の砥石車に比べて、本発明の砥石車33は外径を大きくできる。従って、砥石車33の剛性を高くでき、且つ、砥石車33の寿命の長期化を図ることができる。   Further, a screw having a large lead angle and screw depth can be ground without turning the grinding wheel 33 in the direction orthogonal to the axis of the workpiece 100. In other words, the grinding machine 1 of the present invention can grind the screws that could not be ground by the conventional disc-shaped grinding wheel. Further, in a screw that can be ground by a conventional disk-shaped grinding wheel, the outer diameter of the grinding wheel 33 of the present invention can be made larger than that of a conventional disk-shaped grinding wheel. Therefore, the rigidity of the grinding wheel 33 can be increased and the life of the grinding wheel 33 can be extended.

また、砥石車33の軸を工作物100の軸に対して傾ける必要がない。そのため、雌ねじ101の内径が小さい場合であっても、工作物100と砥石車33または支持軸部材35とが干渉することなく、研削加工できる。さらに、支持軸部材35の曲げ剛性を低下させることなく、砥石車33に十分な研削力を付与することができる。従って、研削時間の短縮を図ることができる。   Further, it is not necessary to incline the axis of the grinding wheel 33 with respect to the axis of the workpiece 100. Therefore, even if the internal diameter of the internal thread 101 is small, the workpiece 100 and the grinding wheel 33 or the support shaft member 35 can be ground without interference. Furthermore, a sufficient grinding force can be applied to the grinding wheel 33 without reducing the bending rigidity of the support shaft member 35. Therefore, the grinding time can be shortened.

さらに、凸条33bを複数周回しているため、同時に複数箇所を研削加工することができる。その結果、研削加工の高速化を図ることができる。また、研削加工が可能な凸条33bの部位を多く設けることで、砥石車33の寿命を延ばすことができる。   Furthermore, since a plurality of ridges 33b are circulated, a plurality of locations can be ground simultaneously. As a result, the grinding process can be speeded up. Moreover, the lifetime of the grinding wheel 33 can be extended by providing many parts of the protrusion 33b which can be ground.

また、上述したように、砥石車33の外径が変化することに伴って、成形すべき砥石車33の螺旋面形状が変化する。そこで、NCツルーイング装置50を用いて砥石車33の凸条33bを成形することで、砥石車33の外径の変化にきめ細かく対応でき、結果としてねじ溝101を高精度に研削できる。   Further, as described above, as the outer diameter of the grinding wheel 33 changes, the spiral surface shape of the grinding wheel 33 to be formed changes. Therefore, by forming the ridge 33b of the grinding wheel 33 using the NC truing device 50, it is possible to finely cope with changes in the outer diameter of the grinding wheel 33, and as a result, the screw groove 101 can be ground with high accuracy.

また、第一実施形態の研削方法は、工作物100と砥石車33とが共に回転し、砥石車33が工作物100に対して工作物100の径方向に相対移動することで、ねじ溝101を研削加工している。従って、研削加工の加工点が工作物100の回転方向において同一位置(同一位相)とすることができる。よって、クーラントを加工点に確実に供給することが可能となり、効率よく確実にねじ溝101を形成する研削加工ができる。   In the grinding method of the first embodiment, the workpiece 100 and the grinding wheel 33 rotate together, and the grinding wheel 33 moves relative to the workpiece 100 in the radial direction of the workpiece 100, so that the thread groove 101 is obtained. Is grinding. Therefore, the processing point of grinding can be set at the same position (same phase) in the rotation direction of the workpiece 100. Therefore, it becomes possible to reliably supply the coolant to the processing point, and it is possible to perform grinding to efficiently and reliably form the thread groove 101.

<第二実施形態>
次に、第二実施形態の研削盤による研削方法ついて図16を参照して説明する。図16は、第二実施形態の研削方法を示す図である。ここで、第二実施形態の研削盤は、第一実施形態の研削盤に対して、以下の点が相違する。第一に、工作物100はベッド10に対して回転不能に固定されている。第一実施形態における主軸装置20は、工作物100を単に保持するためのものとなる。第二に、砥石車33の軸が、工作物100の軸周りに公転するように動作する。具体的には、砥石台32が、ベッド10に対してさらにY軸方向に移動可能な構成となる。
<Second embodiment>
Next, the grinding method by the grinding machine of 2nd embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 16 is a diagram illustrating a grinding method according to the second embodiment. Here, the grinding machine of the second embodiment is different from the grinding machine of the first embodiment in the following points. First, the workpiece 100 is fixed to the bed 10 so as not to rotate. The spindle device 20 in the first embodiment is for simply holding the workpiece 100. Second, the axis of the grinding wheel 33 operates so as to revolve around the axis of the workpiece 100. Specifically, the grindstone base 32 is configured to be further movable in the Y-axis direction with respect to the bed 10.

このような構成からなる研削盤を用いて、次のように工作物100のねじ溝101を研削加工する。工作物100を固定した状態で、砥石車33を砥石軸周りに自転しながら、砥石軸が工作物100の軸周りに公転するように、同時3軸制御を行う。
つまり、第一実施形態の研削方法は、工作物100と砥石車33を自転していたのに対して、第二実施形態の研削方法は、工作物100を固定した状態で砥石車33を自転且つ公転している。ただし、工作物100と砥石車33の相対的な位置は、第一実施形態の研削方法と第二実施形態の研削方法とで一致する。つまり、第二実施形態の研削方法においても、第一実施形態と同様の効果を奏する。
Using the grinding machine having such a configuration, the thread groove 101 of the workpiece 100 is ground as follows. Simultaneously three-axis control is performed so that the grinding wheel shaft revolves around the axis of the workpiece 100 while the grinding wheel 33 rotates around the grinding wheel axis while the workpiece 100 is fixed.
That is, the grinding method of the first embodiment rotates the workpiece 100 and the grinding wheel 33, whereas the grinding method of the second embodiment rotates the grinding wheel 33 with the workpiece 100 fixed. And it is revolving. However, the relative positions of the workpiece 100 and the grinding wheel 33 match between the grinding method of the first embodiment and the grinding method of the second embodiment. That is, also in the grinding method of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained.

ただし、機械構成の相違により、第二実施形態の研削方法によれば、以下の効果をさらに奏する。工作物100を固定した状態で研削加工を行うため、工作物100の支持剛性を高くすることができる。これにより、高精度な研削加工が可能となる。また、工作物100および砥石車33の双方を回転させることによる誤差が生じることを防ぐことができる。   However, according to the grinding method of the second embodiment, the following effects are further achieved due to the difference in the machine configuration. Since grinding is performed with the workpiece 100 fixed, the support rigidity of the workpiece 100 can be increased. Thereby, highly accurate grinding can be performed. Moreover, it can prevent that the error by rotating both the workpiece 100 and the grinding wheel 33 arises.

<その他>
上記実施形態においては、凸条33bを1条ねじとして、工作物100の1条のねじ溝101を研削加工した。この他に、凸条33bを多条とすることで、工作物100に多条ねじを形成することができる。また、凸条33bを砥石車33の軸周りに1周未満となるように螺旋状に形成してもよい。この場合には、螺旋状の凸条33bのリードをねじのリードと一致させる必要がないので、リード角など凸条33bの設計自由度を向上させることができる。また、複数巻きの砥石車33に比べて軽量となり、撓みが生じにくく、高精度の仕上げ加工が可能となる。
<Others>
In the above embodiment, the single thread groove 101 of the workpiece 100 is ground by using the protrusion 33b as a single thread. In addition to this, a multi-thread can be formed on the workpiece 100 by making the ridges 33b into multi-strands. Moreover, you may form the protruding item | line 33b in a spiral shape so that it may become less than 1 round around the axis | shaft of the grinding wheel 33. FIG. In this case, since it is not necessary to match the lead of the spiral ridge 33b with the lead of the screw, the degree of freedom in designing the ridge 33b such as the lead angle can be improved. Further, it is lighter than the multiple-turn grinding wheel 33, is less likely to be bent, and enables high-precision finishing.

1:研削盤、 10:ベッド、 11,12:砥石台用ガイドレール
13,14:主軸台用ガイドレール、 15:砥石台用Z軸モータ
16:砥石台用Z軸ボールねじ、 17:主軸台用Z軸モータ
20:主軸装置、 21:主軸台(工作物回転手段)、 22:主軸
23:チャック(工作物保持手段)
30:砥石支持装置、 31:砥石台トラバースベース
31a,b:X軸ガイドレール、 31c:X軸ボールねじ
31d:X軸モータ
32:砥石台、
33:砥石車、 33a:基部、 33b:凸条、 33c:砥石車基準点
34:砥石回転用モータ(砥石車回転手段)、 35:支持軸部材
40:NCツルーイング装置、 41:支持部材、 42:ロータリドレッサ
50:制御装置(制御手段)、 51:外径検出部、 52:面形状取得部
53:砥石成形処理部
60:砥石車(円盤状)
100:工作物(雌ねじ)、 101:ねじ溝、 102:ねじ軸
103:工作物基準点、 104:加工点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Grinding machine, 10: Bed, 11, 12: Grinding wheel guide rail 13, 14: Spindle head guide rail, 15: Grinding wheel Z-axis motor 16: Grinding wheel Z-axis ball screw, 17: Spindle head Z-axis motor 20: Spindle device, 21: Spindle base (workpiece rotating means), 22: Spindle 23: Chuck (workpiece holding means)
30: Whetstone support device 31: Whetstone traverse base 31a, b: X-axis guide rail 31c: X-axis ball screw 31d: X-axis motor 32: Whetstone base
33: Grinding wheel, 33a: Base, 33b: Projection, 33c: Grinding wheel reference point 34: Grinding wheel motor (grinding wheel rotating means), 35: Support shaft member 40: NC truing device, 41: Support member, 42 : Rotary dresser 50: Control device (control means) 51: Outer diameter detection unit 52: Surface shape acquisition unit 53: Grinding wheel forming processing unit 60: Grinding wheel (disk shape)
100: Workpiece (internal thread) 101: Screw groove 102: Screw shaft 103: Workpiece reference point 104: Machining point

Claims (13)

軸状の工作物を保持する工作物保持手段と、
前記工作物の軸に平行な砥石軸周りに回転可能であり、前記工作物に対して前記工作物の軸方向および軸直交方向に相対的に移動可能であり、且つ、前記砥石軸を前記工作物に対して前記工作物の軸周りに相対的に回転可能な砥石車と、
を備え、
前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成する研削盤において、
前記砥石車は、
基部と、
前記基部の外周面に前記砥石軸方向に螺旋状に形成され、前記ねじのリード角と異なるリード角に設定された凸条と、
を備え
前記工作物の軸と前記砥石軸とを平行とし、前記工作物の軸方向に前記砥石車を相対的に移動することにより前記ねじ溝を研削することを特徴とする研削盤。
A workpiece holding means for holding a shaft-shaped workpiece;
It is rotatable around a grindstone axis parallel to the axis of the workpiece, is movable relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece, and the grindstone axis is moved to the workpiece A grinding wheel that is rotatable relative to the workpiece about the axis of the workpiece;
With
In a grinding machine that forms a screw by grinding a screw groove on the inner peripheral surface of the workpiece,
The grinding wheel is
The base,
A ridge formed in a spiral shape in the grinding wheel axis direction on the outer peripheral surface of the base, and set at a lead angle different from the lead angle of the screw;
Equipped with a,
Grinder said to parallel the axis of the workpiece and said grinding wheel shaft and the screw groove, wherein the grinding to Rukoto by relatively moving the grinding wheel in the axial direction of the workpiece.
請求項1において、
前記工作物の内周面に雌ねじを形成する場合において、
前記凸条の最外径が前記雌ねじの谷径よりも小さく設定されていることを特徴とする研削盤。
In claim 1,
In the case of forming an internal thread on the inner peripheral surface of the workpiece,
A grinding machine, wherein an outermost diameter of the ridge is set smaller than a root diameter of the female screw.
請求項1または2において、
前記砥石車を前記砥石軸周りに回転駆動する砥石車回転手段と、
前記工作物を前記工作物の軸周りに回転駆動する工作物回転手段と、
前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向および軸直交方向に移動する軸移動手段と、
前記砥石車回転手段、前記工作物回転手段、および、前記軸移動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする研削盤。
In claim 1 or 2,
Grinding wheel rotating means for rotating the grinding wheel around the grinding wheel axis;
Workpiece rotation means for rotating the workpiece around the axis of the workpiece;
Axis moving means for moving the grinding wheel relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece;
Control means for controlling the grinding wheel rotating means, the workpiece rotating means, and the axis moving means;
A grinding machine comprising:
請求項1または2において、
ベッドと、
前記砥石車を前記砥石軸周りに回転駆動する砥石車回転手段と、
前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向および軸直交方向に移動する軸移動手段と、
前記砥石軸を前記工作物の軸周りに相対的に回転駆動する公転手段と、
前記砥石車回転手段、前記軸移動手段、および、前記公転手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記工作物保持手段は、前記工作物を前記ベッドに対して回転不能に固定することを特徴とする研削盤。
In claim 1 or 2,
Bed and
Grinding wheel rotating means for rotating the grinding wheel around the grinding wheel axis;
Axis moving means for moving the grinding wheel relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece;
Revolving means for relatively rotating and driving the grindstone shaft around the workpiece axis;
Control means for controlling the grinding wheel rotating means, the shaft moving means, and the revolution means;
With
The workpiece holding means fixes the workpiece so as not to rotate with respect to the bed.
請求項1〜4のいずれか一項において、
前記凸条は、前記砥石軸周りに複数周に亘るように螺旋状に形成されていることを特徴とする研削盤。
In any one of Claims 1-4,
The ridge is formed in a spiral shape so as to extend over a plurality of circumferences around the grindstone axis.
請求項5において、
前記凸条は、前記ねじのリード角より大きなリード角に設定されることを特徴とする研削盤。
In claim 5,
The grinding machine according to claim 1, wherein the protrusion is set to a lead angle larger than a lead angle of the screw.
請求項1〜4のいずれか一項において、
前記凸条は、前記砥石軸周りに一周未満となるように螺旋状に形成されていることを特徴とする研削盤。
In any one of Claims 1-4,
The grinding machine is characterized in that the ridge is formed in a spiral shape so as to be less than one turn around the grindstone axis.
請求項1〜7のいずれか一項において、
前記凸条は、多条に形成されていることを特徴とする研削盤。
In any one of Claims 1-7,
The grinding machine according to claim 1, wherein the protrusions are formed in multiple lines.
請求項1〜8のいずれか一項において、
前記研削盤は、
研削目標の前記ねじ溝のねじ溝面と前記砥石車との接触線を算出し、前記接触線を前記砥石車の中心軸周りに回転させることにより面形状を取得する面形状取得手段と、
前記面形状取得手段により取得される前記面形状に前記砥石車の外周面を成形する砥石成形手段と、
を備えることを特徴とする研削盤。
In any one of Claims 1-8,
The grinding machine
A surface shape acquisition means for calculating a contact line between a thread groove surface of the thread groove of a grinding target and the grinding wheel, and acquiring a surface shape by rotating the contact line around a central axis of the grinding wheel;
Grinding wheel forming means for forming the outer peripheral surface of the grinding wheel into the surface shape acquired by the surface shape acquisition means;
A grinding machine comprising:
請求項9において、
前記砥石成形手段は、NC制御により前記砥石車の外周面を形成するNCツルーイング装置であることを特徴とする研削盤。
In claim 9,
The grinding machine according to claim 1, wherein the grinding wheel forming means is an NC truing device that forms an outer peripheral surface of the grinding wheel by NC control.
軸状の工作物の軸に平行な砥石車を砥石軸周りに回転し、前記工作物に対して前記工作物の軸方向および軸直交方向に相対的に移動し、且つ、前記砥石軸を前記工作物に対して前記工作物の軸周りに相対的に回転させることにより、前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成する研削方法において、
前記砥石車は、
基部と、
前記基部の外周面に前記砥石軸方向に螺旋状に形成され、前記ねじのリード角と異なるリード角に設定された凸条と、
を備え、
前記工作物の軸と前記砥石軸とを平行とし、前記工作物の軸方向に前記砥石車を相対的に移動することにより、前記凸条によって前記ねじ溝を研削することを特徴とする研削方法。
A grinding wheel parallel to the axis of the axial workpiece is rotated around the grinding wheel axis, moved relative to the workpiece in the axial direction and the axis orthogonal direction of the workpiece, and the grinding wheel shaft is In a grinding method for forming a screw by grinding a screw groove on an inner peripheral surface of the workpiece by rotating the workpiece relative to the workpiece about the axis of the workpiece,
The grinding wheel is
The base,
A ridge formed in a spiral shape in the grinding wheel axis direction on the outer peripheral surface of the base, and set at a lead angle different from the lead angle of the screw;
With
Wherein the shaft of the workpiece and the said wheel spindle and parallel, by relatively moving the grinding wheel in the axial direction of the workpiece, grinding the said screw groove I by prior Kitotsujo Grinding method.
請求項11において、
前記砥石車を前記砥石軸周りに回転させ、前記工作物を前記工作物の軸周りに回転させ、前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向におよび軸直交方向に相対移動させることにより、前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成することを特徴とする研削方法。
In claim 11,
The grinding wheel is rotated about the grinding wheel axis, the workpiece is rotated about the axis of the workpiece, and the grinding wheel is relative to the workpiece in an axial direction and an axis orthogonal direction. A grinding method characterized in that a screw groove is formed by grinding a screw groove on the inner peripheral surface of the workpiece by relative movement.
請求項11において、
前記工作物をベッドに対して回転不能に固定し、前記砥石車を前記砥石軸周りに回転し、前記砥石車を前記工作物に対して相対的に前記工作物の軸方向および軸直交方向に移動し、前記砥石軸を前記工作物の軸周りに相対的に回転駆動することにより、前記工作物の内周面にねじ溝を研削してねじを形成することを特徴とする研削方法。
In claim 11,
The workpiece is fixed to the bed in a non-rotatable manner, the grinding wheel is rotated about the grinding wheel axis, and the grinding wheel is moved relative to the workpiece in an axial direction and an axis orthogonal direction of the workpiece. A grinding method characterized in that a screw is formed by grinding a thread groove on an inner peripheral surface of the workpiece by moving and rotating the grindstone shaft relatively around the axis of the workpiece.
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