[发明专利]金属制环状构件的磨削加工方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用旋转磨具对作为被加工物的金属制环状构件的周面进行磨削加工的方法及装置。

背景技术

对构成向心滚子轴承的轨道轮构件的轨道面、圆筒状的嵌合面等金属制环状构件的周面，实施磨削加工，以提高表面精度、表面粗糙度。如图1的（A）和图1的（B）中概略所示，使用磨削加工装置进行该磨削加工。磨削加工装置通常包括：旋转驱动轴（未图示）；背板2，其固定在该旋转驱动轴的顶端部，将环状的被加工物（工件）1磁吸附于该背板2的端面；至少两个闸瓦（日文：シュー）3，它们用于沿径向定位被加工物1；旋转磨具4，其对被加工物1的外周面或内周面进行磨削；至少两个测头5，且该磨削加工装置包括：接触传感器或非接触传感器（未图示），其用于测量被加工物1的外径D；控制器（未图示），其用于根据获得的测定结果控制磨具4的进给量。在将被加工物1支承固定于背板2，且使闸瓦3与被加工物1的外周面滑动接触而实现了被加工物1的径向的定位的状态下，进行磨削加工。同时，利用传感器在加工过程中测量磨削加工中的被加工物1的外周面中位于径向相反侧的两处位置的外径D，将该测定结果反馈给控制器，从而适当地控制磨具4的进给量。

更详细而言，按照粗磨削、精加工（日文：仕上げ）磨削和无火花磨削（日文：スパークアウト）的顺序，进行金属制环状构件的磨削加工。在粗磨削和精加工磨削中，使磨具4的进给速度（进给量/时间）阶段性减小。并且，当根据由测头5获得的测量值算出的被加工物1的外径D达到目标尺寸时，使磨具4的进给速度为0，开始进行无火花磨削。无火花磨削是如下工序：在使磨具的进给速度为0的状态下，仅利用被加工物1的弹性的复原将被加工物1的周面推压于磨具4的表面，从而对被加工物1的周面进行磨削。并且，在经过了规定时间（足以不再自被加工物1的外周面与磨具4的表面相接触的接触部产生火花、发出磨削声音且使被加工物1的外周面变得平滑的时间）后，使磨具4沿离开被加工物1的外周面的方向位移，结束磨削加工。

在这种磨削加工中，通过在粗磨削工序中向磨具4推压被加工物1，使被加工物1自图7的（A）的状态如图7的（B）中夸张所示，弹性变形为椭圆形，且在随后的工序（精加工磨削和无火花磨削）中，被加工物1弹性地复原。被加工物1的刚性越低，被加工物1的弹性变形越明显。这里，关于测头5的设置位置，为了避免测头5与磨具4的干涉，通常使测头5相对于被加工物1与磨具4相接触的接触位置沿周向错开大致90度。因而，利用测头5测量的被加工物1的外径D比自由状态（未利用闸瓦3和磨具4推压被加工物1的外周面的、弹性变形释放的状态）下的外径大。结果，当在将被加工物1的外径D加工至目标尺寸后实施无火花磨削时，磨削量过多，获得的被加工物1的在自由状态下的外径比目标尺寸小。

为了解决上述问题，可以考虑在利用测头5测量的被加工物1的外径D比本来的目标尺寸大的状态下，使磨具4的进给速度为0，以规定时间实施无火花磨削，而使被加工物1的自由状态下的外径成为目标尺寸。但是，被加工物1的弹性变形量根据磨具4的锋利度等的不同而变动。即，磨具4的锋利度越差，被加工物1的弹性变形量越大，磨具4的锋利度越佳，被加工物1的弹性变形量越小。

因而，即使自被加工物1的外径D比目标尺寸大的状态以规定时间实施无火花磨削，若磨具4的锋利度比设定值差，被加工物1的弹性变形量比设定值大，则被加工物1弹性复原的量增大，由无火花磨削进行的磨削量过多，被加工物1的外径D仍会比目标尺寸小。相反，在磨具4的锋利度比设定值佳的情况下，在进行无火花磨削时，被加工物1弹性复原的量比设定值小，且利用无火花磨削对被加工物1的外周面进行磨削的量比设定值少，被加工物1的在磨削加工完成的状态下的外径D仍会比目标尺寸大。另外，在被加工物1的无火花磨削结束时的外径D比目标尺寸大的情况下，也考虑如图8所示，通过进一步对被加工物1实施使磨具4的进给速度和切深微小化的单步进给磨削，来使被加工物1的外径成为目标尺寸。但是，追加该工序可能使加工的劳力和制造成本增加。

另外，在被加工物1的弹性变形量比设定值小，且在进行无火花磨削时被加工物1弹性复原的量较小的情况下，在进行无火花磨削时，被加工物1的弹性变形的释放所需的时间较短即可。但是，在以往构造的情况下，无火花磨削的实施时间以磨具4的锋利度的设定值为基准，设定为足以不再自被加工物1的外周面与磨具4的表面相接触的接触部产生火花、发出磨削声音且使被加工物1的外周面平滑的时间。因此，在磨具4的锋利度比设定值佳的情况下，无火花磨削的实施时间乃至整个磨削加工的实施时间会不必要地增长。