WO2006011353A1

WO2006011353A1 - ねじ溝加工方法

Info

Publication number: WO2006011353A1
Application number: PCT/JP2005/012752
Authority: WO
Inventors: Katsuhito Imai; Takeki Shirai; Chandra Shekhar Sharma
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2007-01-30

Abstract

　ねじ溝２０を回転工具であるボールエンドミル１５によって加工する。たとえば、まずバイトによってワーク１０の周面にねじ溝を粗加工し、そのねじ溝に焼き入れを施し、最終的にボールエンドミル１５によってねじ溝を仕上加工する。このとき、ねじ溝幅よりも小さい切れ刃径のボールエンドミル１５を用い、ボールエンドミル１５の切削位置を段階的に変化させてねじ溝を仕上加工する。これにより、一般的なねじ溝はもちろんのこと、大径の送りねじ装置のねじ溝や、複雑な形状のねじ溝をも高精度に加工することができる。また、砥石による研削を省略することが可能となる。

Description

ねじ溝加工方法

技術分野

[0001] 本発明は、送りねじ装置のねじ軸またはナットのねじ溝加工方法に関する。

背景技術

[0002] 送りねじ装置は、ねじ溝が設けられた 2つの部材（ねじ軸とナット）と、両部材のねじ溝で構成された転走路内に挿入される複数の転動体とを有し、転動体の転がり若しくは滑りによりねじ軸とナットの間に滑らかな送り運動を実現するものである。

[0003] ねじ軸およびナットのねじ溝は、通常、総型バイトを用いてねじ溝を粗加工し、その表面に焼き入れを施し、最終的に総型砲石で研削仕上げする、という工程によりカロェされる。小径の送りねじ装置の場合は、焼き入れしたワークに対して、総型砲石で直接ねじ溝を加工する場合もある。

[0004] また、特許文献 1では、総型バイトではなく小型の汎用ノイトを用いた加工方法が提案されている。その方法では、汎用バイトをねじ溝の断面形状の円弧方向に順次ずらせて切削を繰り返すことにより、ねじ溝力卩ェの精度を向上させている。

特許文献 1 :特開平 6— 249317号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、従来の加工方法には次のような問題があった。

[0006] (1)送りねじ装置が大径になるほど、ねじ溝の研削が困難となる。

総型砲石による研削では、砲石の形状がそのままねじ溝に転写される。よって、砥石の形状歪みや摩耗が、ねじ溝の加工精度に大きく影響を及ぼす。砥石の形状歪み等の問題は、送りねじ装置が大径ィ匕するほど、つまり砲石が大型化するほど顕著に現れ、ねじ溝の加工精度を低下させる要因となる。最近では、ねじ軸径が φ 250〜 350mm,ねじ溝幅（ボール径）が約 25mmとなる大径の送りねじ装置も登場している力このようなサイズのねじ溝を総型砲石で研削するのは現実的とは言い難い。また、砥石の大型化は、いわゆる「びびり」の発生や、研削装置の大型化'コストアップを招くという弊害もある。

[0007] なお、特許文献 1では、砲石による研削を省略できる旨記載されて、るが、汎用バイトでは切削速度をそれ程速くすることができず、また切削抵抗による摩耗が激しいことから、実際には、汎用バイトのみで送りねじ装置に要求される加工面粗さを達成することは難し、。

[0008] (2)複雑な形状を有するねじ溝の加工が困難である。

すなわち、バイトの切れ刃は一方にしかないため、切削時にはバイトを一方向にしか送ることができない。これは総型バイトの場合も汎用バイトの場合も同様である。よつて、ノイトによる切削では螺旋状の単純な形状し力カ卩ェすることができず、たとえばねじ溝の途中に屈曲部が設けられているような複雑な形状は加工が困難である。また、総型砲石による研削も、そのような複雑な形状に対応することができない。

[0009] 本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、大径の送りねじ装置のねじ溝や、複雑な形状のねじ溝をも高精度に加工することのできるねじ溝加工方法を提供することにある。

[0010] 本発明の他の目的は、砲石による研削を行うことなぐねじ溝を高精度に加工することのできるねじ溝加工方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 上記目的を達成するために本発明では、送りねじ装置のねじ溝を、ねじ溝が加工されるワークの軸線に略直交する軸を中心に回転する回転工具によってカ卩ェする。ここで、「送りねじ装置」は、ボールねじとローラねじの両者を含み、「ねじ溝」は、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝の両者を含む。

[0012] この種の回転工具は、バイトに比べて切削速度が非常に速ぐかつ、摩耗が小さいので、高精度な力卩ェが可能である。また、砲石による仕上げを行うまでもなぐ十分な加工面粗さを達成できる。し力も、この種の回転工具は、従来のバイトや総型砲石と異なり、切れ刃の当て方を選ばず、その切削位置も柔軟に制御できるため、小径のものから大径のねじ溝まで自由に加工できるとともに、複雑な形状の加工も容易となる

[0013] 回転工具としては、エンドミルやフェイスミルなどのミーリング工具であることが好ましく、中でもボールエンドミルが特に好ましい。あるいは、回転工具として研削工具を用いることも好ましい。本発明における回転工具は、回転工具とワークとを相対的に送ることによりねじ溝を加工するものであり、回転軸方向にし力切削を行えないドリリング工具は含まれない。また、本発明における回転工具には、ワークの軸線に略平行な軸を中心に回転する従来の総型砥石も含まれなヽ。

[0014] 回転工具は超硬質材料からなる工具であることが好ましぐ特に CBN (Cubic Boron

Nitride)工具であることが好まし!/、。

[0015] これにより、数万 rpmといった超高速回転による切削が可能となり、加工時間の短縮と加工精度の向上を図ることができるとともに、ドライ力卩ェも可能となる。さらに、 CB N工具であれば、焼き入れ後の切削も可能になる、という利点もある。

[0016] ねじ溝カ卩ェ方法の一態様としては、切削工具によってワークの周面にねじ溝を粗加工する第 1切削工程と、粗加工されたねじ溝を焼き入れする焼入工程と、焼き入れされたねじ溝を回転工具 (ボールエンドミル等）によって仕上加工する第 2切削工程と、を含む方法が考えられる。すなわち、従来の砥石による研削工程の代わりに、回転工具による第 2切削工程を設けたものである。

[0017] 上記第 2切削工程では、ねじ溝幅よりも小さい切れ刃径の回転工具を用い、その回転工具による切削位置を段階的に変化させてねじ溝の仕上加工を行うとよい。

[0018] この方法によれば、小型の回転工具によって大径の送りねじ装置のねじ溝を加工することができ、加工装置の大型化'コストアップ等の問題を招くことがない。また上記方法によれば、同一の回転工具にて、大径の送りねじ装置はもちろんのこと小径〜中径の送りねじ装置のねじ溝加工も可能となり、加工装置の汎用性が向上する。

[0019] 上記第 2切削工程では、ねじ溝の一端において、ねじ溝中心に対する溝幅方向のオフセット量とそのオフセット量に応じた切り込み量とを回転工具に設定し、ワークを回転させつつ、ワークと回転工具とをねじ溝のリードに応じた送り量で相対的に移動させて、一定のオフセット量と切り込み量でねじ溝の他端まで螺旋状に切削を行うェ程を含み、オフセット量と切り込み量の設定値を段階的に変化させて前記螺旋切削を繰り返すことによってねじ溝の仕上力卩ェを行うことが好ましい。

[0020] 力かる方法により、加工装置の制御を単純ィ匕できるとともに、効率的に切削を行うことができる。また、一回の螺旋切削において、一定の切り込み量でねじ溝の一端から他端まで切削するため、加工精度が安定するという利点もある。

[0021] ねじ溝の第 1の端力第 2の端に至る往路において前記螺旋切削を行った後、ヮークの回転方向、および、ワークと回転工具の送り方向を逆転させて、第 2の端力第 1 の端に至る復路においても前記螺旋切削を行うと、さらに好ましい。

[0022] 往路と復路のそれぞれで螺旋切削を行えば、加工効率が向上し、加工時間の短縮を図ることができる。

[0023] 前記第 2の端にぉ、て回転工具の切り込み量を保持したままオフセット量を反転させることにより、往路と復路でねじ溝中心に対し対称な位置を切削するとよい。

[0024] これにより、ねじ溝の両壁の対称位置での切り込み量が同じになり、ねじ溝の形状精度が向上する。またエアカットを最小限にできるので工数削減の効果も得られる。

[0025] 前記切削工具を支持するヘッド、焼き入れを行うヘッド、および、前記ボールエンドミルを支持するヘッドを具備する加工装置にワークを装着し、前記第 1切削工程、前記焼入工程、および、前記第 2切削工程を連続して行うことが好ましい。

[0026] これにより、工程間での段取り時間を短縮またはゼロにでき、加工時間の短縮を図ることがでさる。

[0027] ねじ溝加工の他の態様としては、ワークの周面を焼き入れする焼入工程と、回転ェ具を用いて、焼き入れされたワークの周面に焼入深さよりも浅、ねじ溝を加ェする切削工程と、を含む方法が考えられる。すなわち、回転工具による 1回の切削だけで最終カロェまで行うものである。

[0028] 力かる方法により、少ない工程で精度良くねじ溝カ卩ェができる。この方法は、小径の送りねじ装置のねじ溝力卩ェに有効である。

[0029] ねじ溝自体が小さい場合、前記切削工程では、ねじ溝形状に対応した総型の回転工具を用いるとよい。これにより加工時間の短縮を図ることができるとともに、加工精度およびカ卩工面粗さを向上することができる。

[0030] 前記ねじ溝は、螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸に組み付けられるナットの内周面に形成されるものであり、前記切削工程は、前記ねじ軸のねじ溝とともに転動体の転走路を構成する転走溝を、ナット内周の一周未満の長さに形成する工程と、前記転走路内の転動体を循環させるための循環溝を、前記転走溝の一端から他端にかけて形成する工程と、を含むとよい。

発明の効果

[0031] 本発明によれば、一般的なねじ溝はもちろんのこと、大径の送りねじ装置のねじ溝や、複雑な形状のねじ溝をも高精度に加工することができる。また、砲石による研削を省略することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

[0032] 以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する

[0033] <第 1実施形態 >

第 1実施形態は、本発明に係るねじ溝加工方法を、大径のボールねじのねじ溝カロェに適用した例である。

[0034] (ボールねじの構成）

図 1は、ボールねじの概略構成を示す斜視図である。同図に示すように、ボールねじは、相対移動自在に組み付けられたねじ軸 1とナット 2とを有して構成される。ねじ軸 1の外周面とナット 2の内周面には同一のリードで螺旋状のねじ溝 3, 4が形成されており、ナット 2の内部において両ねじ溝 3, 4が合わさってトンネル状の転走路を構成する。この転走路には、複数の転動体 5が挿入されている。本例では、転動体 5としてボールを用い、それぞれのボールの間隙にスぺーサー 6を介在させている。また、転動体 5の循環方式としては、リターンパイプ方式を採用している。

[0035] 上記構成のボールねじにおいて、ねじ軸 1 (もしくはナット 2)を軸心周りに回転させると、ナット 2 (もしくはねじ軸 1)が軸方向に直線移動する。このとき、転動体 5が転走路内で転がり運動を行うため、滑らかな送り運動が実現される。また逆に、ナット 2もしくはねじ軸 1に直線運動を与えて、それを回転運動に変換することもできる。

[0036] 製品化されてヽる一般的なボールねじでは、ねじ軸径は φ数 mn！〜 100mmであり、ボール径（ねじ溝幅）は大きくても φ 10mm程度である。これに対して、本実施形態では、ねじ軸径が φ 100mm以上（たとえば、約 φ 250〜350mm)、ボール径が約 φ 10〜25mmとなる極めて大径のボールねじを想定して!/、る。 [0037] これほどの大径になると、砲石の形状歪み、砲石のびびり、加工装置の大型化等の問題が無視できなくなり、一般的なボールねじと同じ方法でねじ溝を加工することは難しい。そこで本実施形態では、以下に述べる方法によりねじ溝の加工を行う。なお、ここではねじ軸のねじ溝力卩ェを例に挙げて説明する力ナットのねじ溝についても同様の方法にてカ卩ェ可能である。

[0038] (ねじ溝加工方法）

図 2および図 3に、ねじ溝カ卩ェ用の加工装置の構成を示す。図 2は加工装置をねじ軸の軸方向にみた図であり、図 3は加工装置のヘッド構成を模式的に示す図である

[0039] 加工装置は、概略、ワーク (加工対象物） 10を支持するワーク支持ユニット 11と、ェ具等を支持するヘッド 12が設けられた加工ユニット 13と、を有している。本加工装置は、独立に制御可能な 3つの加工ユニット 13を備えており、各カ卩ェユニット 13にはそれぞれ、粗加工用のノイト 14を支持する第 1切削ヘッド 12a、高周波焼き入れ用の焼入ヘッド 12b、仕上げカ卩ェ用のボールエンドミル 15を支持する第 2切削ヘッド 12c が取り付けられている。それぞれのヘッド 12a〜12cは CNCにより制御される。

[0040] 加工の際は、ワーク支持ユニット 11のチャック 16に生素材のワーク 10を装着し、ヮーク 10を水平に保った状態で軸心周りに回転させる。そして、ノイト 14によってヮーク 10の周面にねじ溝を ft¾卩ェする糊卩ェ工程 (第 1切削工程）、焼入ヘッド 12bによつてねじ溝を焼き入れする焼入工程、および、ねじ溝を回転工具であるボールエンドミル 15によって仕上加工する仕上工程 (第 2切削工程)を順次実施する。これ〖こより、ワンチャックでェ〜焼入〜仕上げまで連続して行えるので、工程間での段取り時間を短縮またはゼロにでき、加工時間の短縮を図ることができる。

[0041] では、各工程の詳細について説明する。

[0042] (簡ェ工程）

図 4は、バイト 14による粗加工の様子を示している。本実施形態では、ねじ溝幅 W よりも小型のバイト 14を用いる。そして、バイト 14のオフセット量と切り込み量を適宜切り替えながら旋削を繰り返すことで、ワーク 10の外周面に断面円弧状 (ゴシックァーチ形状)のねじ溝 20を加工する。 [0043] なお、ここでは切削工具として小型のバイト 14を用いている力総型のバイトあるいはボールエンドミルを用いてねじ溝の卩ェを行うことも好まし、。

[0044] (焼入工程）

ねじ溝 20の卩ェが終了したら、焼入ヘッド 12bを用いてワーク 10の表面に高周波焼き入れを施す。本実施形態では、図 5の一点鎖線で示すように、ねじ溝 20の表面だけを浅く焼き入れる (数 mm程度)。なお、高周波以外の手段 (たとえばレーザー )を用いてねじ溝 20の表面硬化処理を行ってもょ、。

[0045] (仕上工程）

続いて、ボールエンドミル 15により、ねじ溝 20を仕上加工する。ここでは、切れ刃に超硬質材料の CBNを含むボールエンドミル 15を用いて、高速回転切削によるドライ加工を実施する。また、その切れ刃径としては、図 6に示すように、ねじ溝幅 Wよりも小さなもの（たとえば φ 4〜5mm)を選択し、ボールエンドミル 15による切削位置 (ォフセット量および切り込み量)を段階的に変化させて、ねじ溝 20の仕上加工を行う。なお、オフセット量とは、ねじ溝 20の中心に対する溝幅方向の変位をいい（図 6に Ol , 02, · · ·で示す）、切り込み量とは、径方向の変位をいう（図 6に CI, C2, · · ·で示す)。

[0046] 具体的には、次のような切削制御を行う。まず、ボールエンドミル 15を初期位置にセットし、数万 rpmで高速回転させる。初期位置は、螺旋状のねじ溝 20の一端 (第 1 の端）における溝中心から、さらにオフセット量「01」だけ軸方向外側にあたる位置とする。そして、そのオフセット量「01」に応じた切り込み量「C1」に設定し、ボールェンドミル 15の切れ刃をねじ溝面に進入させる。本実施形態では、ねじ溝面に対する進入量が約 50〜60ミクロンになるように切り込み量を制御する。なお、ボールエンドミル 15は、進入方向に平行な軸、つまりワークの軸線に略直交する軸を中心に回転する

[0047] 次に、図 7に示すように、ワーク 10を矢印 RA方向に一定速度で正転させ、それと共に、ボールエンドミル 15をねじ溝 20のリードに応じた送り量で図中左方向に移動させる。これにより、ねじ溝 20の片側の縁に沿うようにボールエンドミル 15が送られ (矢印 A参照）、一定のオフセット量「01」と切り込み量「C1」を保ったまま、ねじ溝 20の他端 (第 2の端)まで螺旋状に切削が行われる（以下、この工程を螺旋切削とよぶ)。

[0048] ボールエンドミル 15が第 2の端に到達したら、切り込み量「C1」を保持したままオフセット量を徐々に小さくするとともに、ワーク 10の回転も減速させる。このときのボールエンドミル 15の軌跡は矢印で示すようなカーブを描く。そして、ボールエンドミル 15のオフセット量がマイナスの値に転じるタイミングで、ワーク 10の逆回転 (矢印 RB 方向）を開始し、矢印で示すカーブを描くようにボールエンドミル 15を制御する。かかる制御により、ねじ溝 20の端部が弧状に加工される。図 8は、図 7の D— D断面を示す。

[0049] オフセット量の値が「一 01」になったら、ワーク 10を一定速度で逆転させつつ、ボールエンドミル 15をねじ溝 20のリードに応じた送り量で図中右方向に移動させる。したがって、復路においては往路と反対側の縁に沿うようにボールエンドミル 15が送られ (矢印 B参照）、一定のオフセット量「一 01」と切り込み量「C1」により、ねじ溝 20の第 1の端まで螺旋切削が行われる。

[0050] ボールエンドミル 15が第 1の端に到達したら、第 2の端の場合と同様、溝端部を弧状に加工する。以上の一連の制御により、ねじ溝 20内の同一深さの部分についての切削が行われたことになる。

[0051] その後、ボールエンドミル 15のオフセット量を「02」に、切り込み量を「C2」に設定して、上記と同様の制御を行えば、ねじ溝 20のやや内側の部分を切削できる。このようにして、段階的にオフセット量と切り込み量を切り替えながら、ねじ溝 20の中心部分まで順次切削制御を繰り返すことにより、ねじ溝の仕上加工が完了する。

[0052] 以上述べた本実施形態のねじ溝加工方法によれば、次のような利点がある。

[0053] ボールエンドミル 15は、ノイトに比べて切削速度が非常に速ぐかつ、摩耗が少ないので、高精度な加工が可能である。また、十分な加工面粗さを達成できるので、砥石による研削が不要になる。なお、ボールエンドミル 15による加工では、切れ刃径とピックフィードによって加工面粗さが決まる。換言すれば、ボールエンドミル 15の切れ刃径と上述したオフセット量とを適宜選択することにより、ボールねじに要求される加工面粗さを容易に達成することができる。

[0054] また、ボールエンドミル 15は、バイトや砲石と異なり、切れ刃の当て方を選ばず、その切削位置も柔軟に制御可能である。したがって、加工の自由度が高まり、上述したような往復での切削や溝端部の加工が容易に行える。これにより、小型のボールェンドミル 15を用いて、小径〜大径のいずれのボールねじでも加工でき、加工装置の汎用性が増す。従来方法では、ねじ軸径やねじ溝幅が大きくなるほど加工装置に剛性が要求されるため、加工装置の大型化やコストアップを招いていた力本実施形態の加工方法によればそのような問題が生じない。

[0055] また、本実施形態では CBNのボールエンドミル 15を用いたので、数万 rpmと!、つた高速回転による切削が可能となり、加工時間の短縮と加工精度の向上を図ることができる。カロえて、切削油を必要としないドライ加工であり、環境問題上好ましい。

[0056] また、上記螺旋切削を採用したことにより、加工装置の制御を単純ィ匕できるとともに、効率的に切削を行うことができる。さらに、一定の切り込み量でねじ溝 20の一端から他端まで切削するため、加工精度が安定する。し力も、往路と復路のそれぞれで螺旋切削を行うため、加工効率の向上と加工時間の短縮を図ることもできる。

[0057] また、ねじ溝 20の端において切り込み量を保持したままオフセット量を反転させ、往路と復路でねじ溝中心に対し対称な位置を切削するようにしたので、ねじ溝 20の両壁の対称位置での切り込み量が同じになり、ねじ溝 20の形状精度が向上する（つまり、ねじ溝形状が左右対称になる)。また切り込み量一定で往復の切削を行うので、エアカットを最小限にでき、工数削減の効果も得られる。

[0058] また、ねじ溝の端部を弧状に加工し、し力も図 8に示すように切り上げの形態としたことで、ボールエンドミル 15への負担が軽減される。

[0059] なお、本実施形態ではねじ軸 1のねじ溝を形成する場合を示した力ナット 2のねじ溝についても同様の加工方法にて形成することができる。

[0060] <第 2実施形態 >

第 2実施形態は、本発明に係るねじ溝加工方法を、複雑な形状のねじ溝加工に適用した例である。

[0061] (ナットの構成）

図 9は、ナットのねじ溝を示す斜視図である。このナット 30は単一のリング力もなり、その内周面には無端状のねじ溝 (以下、「一巻き溝」という） 31が形成されている。一巻き溝 31は、ねじ軸のねじ溝とともにボール (転動体)の転走路を構成する転走溝 3 2と、転走路内のボールを循環させるための循環溝 33との 2つの部分力構成される。転走溝 32は、ねじ軸のねじ溝と同一のリードで、ナット内周の一周未満の長さをもつ。一方、循環溝 33は、転走溝 32とは逆方向のリードを有し、転走溝 32の一端と他端とを接続して、る。循環溝 33の部分はボール径よりも大きな溝深さを有して、る。

[0062] 図 10は、ナット 30をねじ軸に組みつけた状態を示している。一巻き溝 31のうち転走溝 32の部分は、ねじ軸 40のねじ溝 41に対向してボールの転走路を構成する力循環溝 33の部分は、ねじ軸 40のねじ山 42をまたぐようなかたちとなる。

[0063] この循環溝 33は、第 1実施形態のナットにおけるリターンノイブに対応する部分である。すなわち、ナット 30とねじ軸 40が相対的に回転すると、ナット 30の転走溝 32とねじ軸 40のねじ溝 41の間の転走路内でボールが負荷を受けながら転がり運動する。そして、転走溝 32の端に到達したボールは、無負荷の状態で循環溝 33を通り、ねじ山 42を乗りこえ、転走溝 32の他端に戻されるのである。

[0064] このような一巻き溝 31によれば、リターンパイプ、デフレクタ、エンドキャップなどの循環用部材を追加することなぐ簡単な構成でボールの循環を行うことができる。

[0065] し力しながら、一巻き溝 31は単純な螺旋状ではなぐ途中に屈曲部を有する複雑な形状を有するため、バイトによる切削や砥石による研削が難しい。そこで本実施形態では、以下に述べる方法によりねじ溝の加工を行う。

[0066] (ねじ溝加工方法）

図 11〜図 15に、ねじ溝カ卩ェ用の加工装置の構成を示す。図 11は、加工装置の斜視図、図 12は平面図、図 13は正面図、図 14は側面図である。図 15は、ボールェンドミルのヘッド構成を示す断面図である。

[0067] 加工装置は、概略、ワークを支持するワーク支持ユニット 51と、工具を支持するへッド 53が設けられたカ卩ェユニット 52とを備える。ワーク支持ユニット 51は、ワークを把持するチャック 54を有する。加工ユニット 52は Υ, Zの 2軸方向に移動可能であり、 CN Cによって制御される。

[0068] ヘッド 53の先端には、図 15に示すように、ボールエンドミル 55と、ボールエンドミル 55を回転自在に支持する動圧軸受 56と、ボールエンドミル 55の基端に連結されたタービン 57とが設けられている。高圧流体をタービン 57に吹き付けることで、ボールエンドミル 55を高速回転 (たとえば数万 rpm)させることができる。なお、ボールエンドミル 55の駆動は、動圧スピンドル以外にもモータやベルトで行ってもよ!、。

[0069] ボールエンドミル 55としては、切れ刃に超硬質材料の CBNを含む CBN工具を用い、またその切れ刃径は一巻き溝 31の溝幅と同一のものが選択される。つまり、本実施形態では、ねじ溝形状に対応した総型のボールエンドミル 55を用いる。 CBN工具を用いたことにより、焼き入れ後の表面切削が容易になる。

[0070] そこで本実施形態では、ねじ溝の加工に先立ち、生素材力もなる円筒形状のヮークの内周面に所定深さの焼き入れを施す (焼入工程)。この状態ではワークの内周面は円筒面のままであり、ねじ溝は形成されて、な、。

[0071] 次に、焼き入れ後のワークをワーク支持ユニット 51のチャック 54に装着した後、ボールエンドミル 55を初期位置にセットし、数万 rpmで高速回転させる。ここでの初期位置 (Z軸方向）は、転走溝 32の始端に対応する位置である。そして、転走溝 32の溝深さに応じた切り込み量 (Y軸方向）に設定し、ボールエンドミル 55の切れ刃をワークの内周面に進入させる。このときの進入量 (溝深さ）は焼入深さよりも浅くする。また本実施形態でもドライ加工を行う。

[0072] 続いて、ワークを所定の速度で回転させながら、ボールエンドミル 55を転走溝 32のリードに応じた送り量で Z軸方向に送り、転走溝 32の加工を行う。ワークが所定角（1 周未満)だけ回転し、ボールエンドミル 55が転走溝 32の終端まで到達したら、送り方向を反転させるとともに切り込み量を増大する。そして、転走溝 32の終端から始端にかけて循環溝 33を加工する。以上で、一巻き溝 31の加工が完了する。

[0073] 上記方法によれば、 CBNのボールエンドミル 55を用いたことにより、焼き入れ後のねじ溝加工が可能となり、第 1実施形態のようなロェ工程を省略できる。しカゝも、高精度な加工が可能であり、かつ、十分な加工面粗さを達成できるので、砲石による研削仕上げも不要となる。したがって、焼入工程および切削工程という 2工程だけで精度良くねじ溝を加工できる。

[0074] また、ボールエンドミル 55によれば、一巻き溝 31のように、途中に屈曲部が存在するような複雑な形状のねじ溝も簡単かつ高精度に加工することができる。さらに本実施形態では、総型のボールエンドミル 55を用いたので、一度の送りでねじ溝全部の加工ができ加工時間の短縮を図ることができる。またカ卩ェ精度およびカ卩工面粗さも向上する。

[0075] 以上、第 1および第 2実施形態を挙げて本発明を詳細に説明したが、これらはあくまでも本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなぐその技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

[0076] たとえば、上記実施形態では、大径ボールねじのねじ溝や一巻き溝等の特殊なねじ溝の加工について例示した力本発明に係るねじ溝加工方法は、一般的な送りねじ装置 (ボールねじ、ローラねじ等）のねじ溝加工にも好ましく適用することができる。

[0077] また、ボールエンドミルの制御方法は上記実施形態のものに限らず、適宜変形可能である。たとえば、第 1実施形態では、ねじ溝の縁から工具を当て始めて順次ねじ溝中心に移動させているが、反対に、ねじ溝の中心から工具を当て始めて順次縁に移動させる手法としたり、あるいは、ねじ溝の一方の縁から順番に他方の縁まで切削を行う手法としてもよい。また、往路のみで切削を行うようにしてもよいし、ねじ軸の端部形状も弧状に加工しなくともよい。

[0078] また、第 2実施形態では、ワークを水平に保持した力ナットの重量がある場合にはワークをテーブル上に載置し、上方から工具を送るようにしてもょ、。

[0079] また、上記実施形態では、回転工具として CBNのボールエンドミルを用いた力他の回転工具を用いても同様のねじ溝力卩ェを行うことができる。たとえば、フライスカロェに利用されるミーリング工具 (エンドミルやフェイスミル)を用いることも可能であるし、小型の回転研削工具を用いることも可能である。上記実施形態のようにゴシックァーチ形状の断面をもつねじ溝の加工であれば、工具先端が丸みをもつボールエンドミルゃ研削工具が適してヽる。ねじ溝が角溝や V溝のような直線状の断面形状をもつ場合には、ストレートエンドミルやフェイスミルなどの回転工具が適している。どのような回転工具を選択するかは、ねじ溝の断面形状や回転工具の制御方法 (送り方法）などに応じて決定すればょ、。

図面の簡単な説明

[0080] [図 1]第 1実施形態に係るボールねじの概略構成を示す斜視図。 [図 2]第 1実施形態に係る加工装置の構成を示す図。

[図 3]図 2の加工装置のヘッド構成を模式的に示す図。

[図 4]ノイトによるロェの様子を示す図。

[図 5]焼き入れを施したねじ溝を示す図。

[図 6]ボールエンドミルによる仕上力卩ェの様子を示す図。

[図 7]ボールエンドミルの切削制御を説明するための図。

[図 8]図 7の D— D断面図。

[図 9]第 2実施形態に係るナットのねじ溝を示す図。

[図 10]図 9のナットをねじ軸に組み付けた状態を示す図。

[図 11]第 2実施形態に係る加工装置の構成を示す斜視図。

[図 12]図 11の加工装置の平面図。

[図 13]図 11の加工装置の正面図。

[図 14]図 11の加工装置の側面図。

[図 15]ボールエンドミルのヘッド構成を示す断面図。

符号の説明

1 ねじ軸

2 ナット

3, 4 ねじ溝

5 転動体

6 スぺーサー

10 ワーク

11 ワーク支持ユニット

12 ヘッド、

12a 第 1切削ヘッド

12b 焼入ヘッド

12c 第 2切削ヘッド

13 カロェユニットボーノレエンドミノレチャックねじ溝

ナット

一巻き溝 (ねじ溝）転走溝

循環溝

ねじ軸

ねじ溝

ねじ山

ワーク支持ユニット加工ユニットヘッド、

チャックボーノレエンドミノレ動圧軸受タービン

Claims

請求の範囲

[1] 送りねじ装置のねじ溝を、ねじ溝が加工されるワークの軸線に略直交する軸を中心に回転する回転工具によって加工することを特徴とするねじ溝加工方法。

[2] 前記回転工具がボールエンドミルであることを特徴とする請求項 1記載のねじ溝カロェ方法。

[3] 前記回転工具は CBN工具であることを特徴とする請求項 1または 2記載のねじ溝加工方法。

[4] 切削工具によってワークの周面にねじ溝を粗加工する第 1切削工程と、

ロェされたねじ溝を焼き入れする焼入工程と、

焼き入れされたねじ溝を前記回転工具によって仕上加工する第 2切削工程と、を含むことを特徴とする請求項 1〜3のうちいずれか 1項記載のねじ溝加工方法。

[5] 第 2切削工程では、ねじ溝幅よりも小さい切れ刃径の回転工具を用い、その回転ェ具による切削位置を段階的に変化させてねじ溝の仕上加工を行うことを特徴とする請求項 4記載のねじ溝加工方法。

[6] 第 2切削工程では、

ねじ溝の一端にお、て、ねじ溝中心に対する溝幅方向のオフセット量とそのオフセット量に応じた切り込み量とを前記回転工具に設定し、

ワークを回転させつつ、ワークと前記回転工具とをねじ溝のリードに応じた送り量で相対的に移動させて、一定のオフセット量と切り込み量でねじ溝の他端まで螺旋状に切削を行う工程を含み、

オフセット量と切り込み量の設定値を段階的に変化させて前記螺旋切削を繰り返すことによってねじ溝の仕上力卩ェを行うことを特徴とする請求項 5記載のねじ溝力卩ェ方法。

[7] ねじ溝の第 1の端力第 2の端に至る往路において前記螺旋切削を行った後、ワークの回転方向、および、ワークと前記回転工具の送り方向を逆転させて、第 2の端力第 1の端に至る復路においても前記螺旋切削を行うことを特徴とする請求項 6 記載のねじ溝加工方法。

[8] 前記第 2の端にぉ、て前記回転工具の切り込み量を保持したままオフセット量を反転させることにより、往路と復路でねじ溝中心に対し対称な位置を切削することを特徴とする請求項 7記載のねじ溝加工方法。

[9] 前記切削工具を支持するヘッド、焼き入れを行うヘッド、および、前記回転工具を支持するヘッドを具備する加工装置にワークを装着し、

前記第 1切削工程、前記焼入工程、および、前記第 2切削工程を連続して行うことを特徴とする請求項 4〜8のうちいずれか 1項記載のねじ溝加工方法。

[10] ワークの周面を焼き入れする焼入工程と、

前記回転工具を用いて、焼き入れされたワークの周面に焼入深さよりも浅いねじ溝を加工する切削工程と、を含むことを特徴とする請求項 1〜3のうちいずれか 1項記載のねじ溝加工方法。

[11] 前記切削工程では、ねじ溝形状に対応した総型の回転工具を用いることを特徴とする請求項 10記載のねじ溝加工方法。

[12] 前記ねじ溝は、螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸に組み付けられるナットの内周面に形成されるものであり、

前記切削工程は、

前記ねじ軸のねじ溝とともに転動体の転走路を構成する転走溝を、ナット内周の一周未満の長さに形成する工程と、

前記転走路内の転動体を循環させるための循環溝を、前記転走溝の一端から他端にかけて形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項 10または 11記載のねじ溝加工方法。