磨削加工方法以及磨削装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供利用外圆磨床在轴的推力面形成任意的连续的微小曲面形状的磨削加工方法以及磨削装置。本发明所涉及的磨削加工方法使用外圆磨床，该外圆磨床具备：主轴，其保持筒形状的被磨削物并使其旋转；外圆磨削砂轮，其对被磨削物进行磨削；以及外圆磨削砂轮输送轴，其使外圆磨削砂轮平行移动，在该外圆磨床中，外圆磨削砂轮输送轴配置为其与主轴的旋转轴交叉的角度超过90°并在100°以下，所述磨削加工方法具有使主轴的旋转运动与外圆磨削砂轮的往复运动同步而在推力面形成任意的连续的微小曲面形状的工序。
【专利说明】
磨削加工方法以及磨削装置
技术领域
[0001]本发明涉及磨削加工方法以及该磨削方法所使用的磨削装置。
【背景技术】
[0002]作为基于外圆磨削加工的轴状工件(被磨削物)的平面加工法，存在如下两种方法。第一种方法是:将轴状工件保持于主轴并使之旋转，使具有与主轴平行的旋转轴的外圆磨削砂轮的端面部与工件接触。并且，第二种方法是:在将轴状工件保持于主轴并使之旋转，使角向磨削砂轮的端面部与工件接触，其中，角向磨削砂轮具有以与主轴交叉的角度配置的旋转轴。后者存在如下情况，即:使用构成为使外圆磨床的磨削砂轮轴的角度旋转的角向头形式的外圆磨床的情况；以及使用构成为使磨削砂轮输送轴(X轴)的角度旋转的角向磨床的情况。
[0003]另外，作为外圆磨床的一种，存在被称为凸轮磨床或偏心销磨床的设备。主要将凸轮轴、偏心销、六角形轴等的工件加工作为重点，通过使主轴旋转轴(C轴)的旋转运动与外圆磨削砂轮输送轴(X轴)的往复运动同步，从而能够在任意的工件的外周形成任意的轮廓形状。作为附加有高精度地控制两轴同步的NC装置以及能够实现高速往复运动的X轴输送装置的结构的外圆磨床的一种，当然也能够进行通常的外圆磨削加工及端面磨削加工。
[0004]以往，作为制冷空调用压缩机，如专利文献I以及2所公开的那样，将马达与多个旋转压缩元件收纳在密闭容器内，作为承担从马达向旋转压缩元件传递动力的主要构成部件而具备曲轴，该曲轴具有偏心部以及推力面，该推力面承受与马达的旋转轴垂直的方向上的载荷。使用上述那样的外圆磨床对上述曲轴进行加工。
[0005]根据专利文献I所公开的旋转式压缩机，通过将曲轴的推力面的一部分形成为凹状，从而能够形成油膜来减少摩擦损失。
[0006]另外，根据专利文献2所公开的往复式压缩机，通过在曲轴的推力面形成非滑动面，从而能够减少滑动损失。
[0007]专利文献1:日本特开2011 —196372号公报
[0008]专利文献2:日本特开2009 — 085125号公报
[0009]然而，以往，当使用上述的外圆磨床并在外圆磨床的主轴夹紧压缩机的曲轴，从而对曲轴的推力面进行外圆磨削加工或者角向磨削加工的情况下，仅能够在推力面形成“单纯平面形状”、“中凸平面形状”、以及“中凹平面形状”这三种图案。或者通过将砂轮整形为任意的形状并转印给曲轴，从而能够形成与磨床的主轴旋转轴同心圆状的“圆周槽形状”。但是，在仅对外圆磨床使用通常的卡盘装置的情况下，不能够形成其他的推力面形状。
[0010]另外，当通过使用特殊的卡盘装置而使工件的旋转轴与主轴旋转轴形成为所需的倾斜角度，从而对推力面进行外圆磨削加工或者角向磨削加工的情况下，能够形成不与曲轴的旋转轴成直角而相对于它倾斜的“斜面平面形状”。然而，由于形成为与工件的旋转轴不同轴的形状，所以存在无法在同一设备下进行工件外径部分的外圆磨削的问题。并且，由于需要将工件旋转轴与主轴旋转轴构成为所需的倾斜角度，所以产生如下问题，即:作为轴状工件的保持方法而无法使用一般的中心孔顶尖轴。
[0011]在专利文献I所公开的技术中，将曲轴的推力面的一部分加工为凹状，但在该加工时，除了需要推力面的加工设备，还需要使用对凹状部分进行加工的另外的加工设备，从而存在因工序间的工件的定位偏差而产生精度不良的问题，并且也产生因增加了对设备、工序、品质进行确认而使制造成本增大的问题。即使为了避免上述问题而在将曲轴的推力面的一部分加工为凹状时利用同一工序设备进行推力面的加工与凹状部分的加工，也需要使用工具更换或输送轨迹的自由度高的加工中心等切削加工机，从而产生与磨削加工相比推力面的表面粗糙度增大的问题。其结果是，压缩机恐怕会产生磨损或烧结而不能进行顺利的旋转。
[0012]另外，在专利文献2所公开的技术中，推力面的凹状部或非滑动部成为与平面部不连续的面，因而导致作为推力面所必需的油膜的形成被中断，这样恐怕会引起不稳定的曲轴的振动而产生异常的噪声。此外，由于推力面形成为单纯平面，所以由滑动摩擦或油膜搅拌引起的机械损失增大，这样恐怕会导致伴随马达输入的增加而产生压缩机性能的降低。
【发明内容】
[0013]本发明是为了解决上述的课题而形成的，其提供利用外圆磨床在轴的推力面形成任意的连续的微小曲面形状的磨削加工方法以及磨削装置。
[0014]本发明所涉及的磨削加工方法使用外圆磨床，该外圆磨床具备:主轴，其保持被磨削物并使该被磨削物旋转;磨削砂轮，其对上述被磨削物进行磨削；砂轮轴，其保持该磨削砂轮并使该磨削砂轮旋转；以及磨削砂轮输送轴，其使上述磨削砂轮沿相对于该砂轮轴的中心轴成直角的方向移动，上述主轴以及上述砂轮轴各自的旋转中心配置在同一平面内，上述磨削砂轮输送轴以如下方式配置，即:使该磨削砂轮输送轴的输送方向与上述主轴的旋转轴所成的角度从上述主轴的旋转轴开始在顺时针超过90°并在100°以下的角度范围摆动，在上述磨削加工方法中具有如下工序，即:将圆柱形状的上述被磨削物保持于上述主轴，使磨削砂轮的外周部的圆锥面与上述被磨削物的同上述主轴的旋转轴交叉的面接触，从而在上述面形成连续的微小曲面形状。
[0015]并且，优选为，上述被磨削物是轴，该轴具备:相互同心的圆柱状的长轴部和短轴部；以及偏心部，其为圆柱状，形成在该长轴部与短轴部之间，并具备相对于上述长轴部以及短轴部的中心偏移的中心，上述磨削加工方法具有利用上述磨削砂轮的外周部对上述长轴部的外周部以及上述偏心部的外周部进行磨削加工的工序。
[0016]并且，优选为，在形成所述连续的微小曲面形状的工序中，上述磨削砂轮输送轴与上述主轴旋转一周的旋转运动相配合地进行往复运动，该往复运动具有如下振幅，即:以与上述主轴的旋转运动周期相同的周期、或者以将上述主轴的旋转运动周期进行分割而成的周期，来与上述被磨削物的磨削部分相配合的振幅。
[0017]并且，优选为，上述磨削砂轮的外周部具有以所述砂轮轴为中心的两个圆锥面，两个上述圆锥面中的一方对上述被磨削物的同所述主轴的旋转轴交叉的面进行磨削，两个上述圆锥面中的另一方以使母线与上述主轴的旋转轴平行的方式成形。
[0018]根据本发明，由于利用一台外圆磨床进行轴的推力面的连续的微小曲面形状加工，所以不产生因工序间的工件的定位偏差而引起的精度不良，并且也能够减少制造成本。
[0019]另外，由于通过磨削加工进行推力面的加工，所以降低推力面的表面粗糙度，并使其形成连续的平面形状，从而能够提供推力面所必需的油膜的形成难以被中断、且抑制产生磨损或烧结的部件。
【附图说明】
[0020]图1是表示实施方式I所涉及的外圆磨床的结构的俯视图。
[0021]图2是基于现有的外圆磨床的利用外圆磨削砂轮进行的轴状工件的平面加工法的图。
[0022I图3是表示现有的凸轮磨床的图。
[0023]图4是表示现有的凸轮磨床的C轴与X轴的同步控制加工法的图。
[0024]图5是表示图1的外圆磨床的磨削砂轮与推力面的接触部的放大图。
[0025]图6(a)至图6(f)是表示对现有的推力面进行外圆磨削加工或角向磨削加工的情况下的平面形状的一个例子的图。
[0026]图7(a)、图7(b)是表示对现有的推力面进行外圆磨削加工或角向磨削加工的情况下的平面形状的一个例子的图。
[0027]图8(a)至图8(c)是表示对现有的推力面进行外圆磨削加工或角向磨削加工的情况下的平面形状的一个例子的图。
[0028]图9是表示实施方式I所涉及的砂轮的输送运动的移动轨迹的图。
[0029]图10是表示实施方式I所涉及的推力面的加工工序循环中的砂轮的移动的一个例子的图。
[0030]图11是表示基于图10所示的工序的推力面的形状的一个例子的图。
[0031]图12(a)、图12(b)是表示实施方式I所涉及的推力面的形状的一个例子的图。
[0032]图13(a)至图13(d)是对现有的外圆磨床以及实施方式I所涉及的外圆磨床中的砂轮的加工纹路与旋转轨迹进行比较的图。
[0033]图14是表示实施方式2所涉及的外圆磨床的加工工序的图。
[0034]图15是表示基于现有的外圆磨床的利用角向磨削砂轮进行的轴状工件的平面加工法的图。
[0035]图16是表示现有的角向头形式的外圆磨床的图。
[0036]图17是表示现有的角向滑动形式的角向磨床的图。
[0037]图18(a)、图18(b)是现有技术以及本实施方式中的利用角向磨削砂轮进行的偏心部加工时的真圆形状的变化的说明图。
[0038]图19是表示实施方式3所涉及的使用曲轴的旋转式压缩机的结构的纵剖视图。
[0039]图20是表示实施方式3所涉及的旋转式压缩机的压缩室的机构的剖视图。
[0040]图21(a)、图21(b)是表示实施方式3所涉及的曲轴的推力面的形状的图。
[0041]图22(a)、图22(b)是表示实施方式3所涉及的曲轴的推力面的形状的图。
[0042]附图标记的说明
[0043]1...床身;2...X轴工作台；3...Z轴工作台；4...磨削砂轮输送装置;5...Z轴输送装置;6...砂轮轴;6a...旋转轴;7...砂轮驱动马达;8...主轴;9...卡盘;9a...旋转轴；
10..?顶尖座；11...砂轮；12..?推力面；13.…偏心部；13a.??中心；14..?密闭容器；15...压缩机构部；16...马达部；17...冷冻机油；18...固定件；19...旋转件;20...曲轴;20a...长轴部;20b...短轴部；21...缸体;22...上轴承;23...下轴承;24...旋转活塞;25...叶片；26...叶片弹簧；29...吸入管；30...排出管；50...旋转式压缩机；100...外圆磨床；200...(现有的)凸轮磨床;300...(角向头形式的)外圆磨床;400...角向磨床;GA...接触点;GB...接触点。
【具体实施方式】
[0044]以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
[0045]实施方式1.
[0046][外圆磨床100的结构]
[0047]图1是表示本实施方式所涉及的外圆磨床100的结构的俯视图。此外，外圆磨床100相当于本申请发明的“磨削装置”。
[0048]基于图1对本实施方式所涉及的外圆磨床100的结构进行说明。在构成外圆磨床100的基座的床身I配置有:对磨削砂轮的输送(X轴)进行引导的X轴工作台2和磨削砂轮输送装置4;以及对主轴8的输送(Z轴)进行引导的Z轴工作台3和Z轴输送装置5。在床身I上的引导面进行移动的X轴工作台2以及Z轴工作台3，作为输送驱动机构而安装有伺服马达与滚珠丝杠的组合装置或者线性马达装置。在X轴工作台2上搭载有砂轮轴6与砂轮驱动马达7。在Z轴工作台3上配置有主轴8的旋转轴(C轴)，并且安装有用于对工件(被磨削物)进行把持的卡盘9。另外，在为长尺寸的轴状工件的情况下，由顶尖座10支承中心孔，从而能够实现工件保持刚性的增大与工件安装时的定位精度的提高。砂轮轴6的旋转轴6a配置在与主轴8的旋转轴9a相同的平面内。此外，在图1中，作为工件而示出了装入在后述的旋转式压缩机50的曲轴20。曲轴20具备:相互同心的圆柱状的长轴部20a和短轴部20b;以及圆柱状的偏心部13，偏心部13形成在长轴部20a与短轴部20b之间，并具备相对于长轴部20a及短轴部20b的中心偏移的中心13a。
[0049 ][现有技术中的外圆磨床的X轴与C轴所成的角度]
[0050]图2是表示基于现有的外圆磨床的、利用外圆磨削砂轮11进行的轴状工件的平面加工法的图。
[0051 ]在通常的外圆磨床中，以使X轴与C轴所成的角度形成为尽可能准确的“直角”的方式进行组装调整。如图2所示，存在如下方法，S卩:将加工工件保持于主轴8的卡盘9而使加工工件旋转，并使外圆磨削砂轮的端面部与加工工件接触，而在JIS标准的“JIS B 6212工作台移动型外圆磨床以及万能磨床的检查条件一精度检查”中，“砂轮轴头鞍座的X轴方向运动与工作台鞍座的Z轴方向运动的直角度”的允许值被规定为“相对于300mm的长度，为
0.02mm” (以角度计量时为0.004°)。另外，“工作主轴的旋转中心线与工作台的Z轴方向运动的平行度”的允许值被规定为“相对于300mm的长度，为0.012_”(以角度计量时为0.002°)。由此，对于X轴与C轴所成的角度，将两者相加从而以角度计量为90 ±0.006°。
[0052]图3是表示现有的凸轮磨床200的图。
[0053]图4是表示现有的凸轮磨床200的C轴与X轴的同步控制加工法的图。
[0054]另外，在图3以及图4所示的凸轮磨床200中，也以使其X轴与砂轮旋转轴所成的角度形成为尽可能准确的直角的方式进行组装调整。例如在JIS规格的“JIS B 6212工作台移动型外圆磨床以及万能磨床的检查条件一精度检查”中，“砂轮轴头鞍座的X轴方向运动与工作台鞍座的Z轴方向运动的直角度”的允许值被规定为“相对于300mm的长度，为0.02mm”(以角度计量时为0.004°)。另外，“砂轮轴中心线与工作台的Z轴方向运动的平行度”的允许值被规定为“相对于300mm的长度，为0.03mm” (以角度计量时为0.006°)。由此，对于X轴与C轴所成的角度，将两者相加从而以角度计量为90±0.010°。
[0055]但是，在本实施方式中，如图1所示，X轴与C轴所成的角度构成为超过90°并在100°以下(以从直角为准开始进行角度计量时，为超过0°并在10°以下)。具体而言，在图1中，对于X轴与C轴正交的配置，使X轴工作台2的配置角度以顺时针旋转的方式摆动从而进行组装，或者使C轴以逆时针旋转的方式摆动从而进行组装。
[0056][推力面磨削加工的动作]
[0057]图5是表示图1的外圆磨床100中的砂轮11与推力面12的接触部的放大图。基于图5对砂轮11与推力面12的接触部进行说明。在平面磨削加工中，除了振动输送等特殊的磨削循环动作之外，最终经过被称为无火花磨削的使砂轮11的输送停止一定时间的工序，因此砂轮11的形状被转印而决定推力面12的形状。和所需的推力面12的形状相配合地利用修整器对与推力面12接触的砂轮11的端面进行整形。一般来说，在推力面12形成平面。砂轮11形成为在外周面具有两个圆锥面的形状，砂轮11与工件的推力面12线接触。此时，砂轮11与工件的推力面12的接触部(直线)相对于主轴8的旋转轴9a成直角。此外，也存在推力面12被加工为中凸、中凹、圆周槽的形状等的情况。
[0058]图6(a)至(f)、图7(a)、(b)以及图8(a)至(C)是表示对现有的推力面12进行外圆磨削加工或角向磨削加工的情况下的平面形状的一个例子的图。在图6中，如图6(a)所示，在使推力面12为单纯平面的情况下，如图6(b)所示那样，以使砂轮11与推力面12的接触部相对于主轴8的旋转轴9a成直角的方式对砂轮11进行整形。在图6中，在为如图6(c)所示的中凸或者图6(e)所示的中凹的情况下，分别如图6(d)或者图6(f)所示那样，将砂轮11与推力面12的接触部整形为相对于主轴8的旋转轴9a具有所需的倾斜角度。
[0059]另外，在图7(a)、(b)中，如图7(a)所示，为了在推力面12形成圆周槽形状，将砂轮11如图7(b)所示那样设置为凸形状。在图8中，为了形成图8(a)的推力面12所示的斜面平面形状而使用特殊的卡盘，并如图8(b)以及图8(c)所示那样将工件的中心轴与主轴8的旋转轴9a构成为所需的倾角向度。
[0060]接下来，对轴状工件的推力面12加工的动作进行说明。利用图1中的卡盘9来保持轴状工件(在图1中为曲轴20 )，另外利用顶尖座10来支承中心孔。接着使C轴旋转而对工件赋予旋转运动。接着使砂轮驱动马达7旋转而赋予砂轮11适于磨削的规定的旋转速度。砂轮11借助磨削砂轮输送装置4而从远离推力面12的位置接近，并以规定的输送速度进行除去余量的磨削加工。最终利用被称为无火花磨削的使砂轮11的输送停止一定时间的工序，从而释放机器与砂轮11的应变，从而使尺寸精度、表面粗度稳定或者提高。在加工完成时，使砂轮11向原位置返回，从而结束一系列的动作。
[0061 ][偏心磨削加工的动作]
[0062]虽然对一般的外圆磨床100的推力面加工的动作进行了叙述，但在本实施方式中，除了上述动作之外，也配合有偏心磨削加工的动作来进行实施。
[0063]图9是表示本实施方式中的砂轮11的输送运动的移动轨迹的图。
[0064]本实施方式的外圆磨床100构成为X轴与C轴所成的角度超过90°并在100°以下，因此对X轴工作台2赋予图9所示那样的使X轴的位置XA点与XB点周期性地往复移动的动作，从而使砂轮11移动。另外，利用NC装置，将X轴的往复移动周期高精度地控制为与C轴的旋转同步。如上所述，C轴与X轴所成的角度超过90°并在100°以下，而在本实施方式中，例如设定为95°。另外，C轴与Z轴被设定为平行。这里，设想在考虑将与C轴平行的轴作为Zl轴、将与Z轴正交的轴作为Xl轴的Zl — Xl正交坐标的情况下，能够将X轴的动作轨迹分割为Zl与Xl这两个成分。如图9所示，在从XA点朝向XB点的移动量为0.200mm的情况下，朝向Xl轴方向的移动量为0.199mm，朝向Zl轴方向的移动量为0.017mm。
[0065][实施方式I所涉及的磨削加工方法所带来的效果]
[0066]以下，对本实施方式所涉及的外圆磨床100的C轴与X轴所成的角度所带来的第一效果进行说明。
[0067]在通常的外圆磨床100中，X轴与Z轴正交，因此在使砂轮11向推力面12方向移动的情况下，进行沿Z轴方向输送工件的动作。然而，在本实施方式中，通过使砂轮11沿X轴方向移动，结果产生Z轴方向的移动。
[0068]图10是表示本实施方式所涉及的推力面12的加工工序循环中砂轮11的移动的一个例子的图。
[0069]图11是表示基于图10所示的工序的推力面12的形状的一个例子的图。
[0070 ]如图1O所示，若以与C轴的旋转同步的方式赋予砂轮11使X轴的位置XA点与XB点周期性地往复移动的动作，则砂轮11的端面沿Z轴方向周期性地往复移动。作为一个例子而如图10所示，如果每当C轴旋转一周而使X轴往复移动四次，则如图11所示那样得到具有四处凸部与四处凹部的连续的微小曲面形状。通过根据所需的轮廓形状数据而被编程的NC装置所进行的C轴与X轴的同步控制，能够自由自在地形成利用图10所示的工序而形成的曲面的形状。
[0071]此外，“面”“平面”之类的表现并不意味着理论上的完全平面。也将具有一定的倾斜或凸凹、起伏的形状看作“面” “平面”。现实中的工件的“平面”必定具有一定的倾斜或凸凹、起伏，若其为较大值，则能够在目视观察下清楚地辨别为“斜面”、“圆锥面”、“凸凹面”，而不是“平面”。但是，若其为微小值，则在通常目视观察的辨别中看作是“平面”。微小值是指例如以平面度计量时为0.5mm以下的情况。连续的微小曲面形状的“微小”的含义也同样，是指在以平面度计量时为0.5mm以下的情况，如后述那样，根据本申请发明，能够加工以平面度计量时为20μπι左右的连续的微小曲面形状。
[0072]图12(a)、(b)是表示本实施方式所涉及的推力面12的形状的一个例子的图。此外，连续的微小曲面形状能够以与现有的单纯平面、中凸平面、中凹平面、圆周槽形状、斜面平面等形状重叠的形态形成，但在图12(a)、(b)中为了容易理解而不使现有的形状重叠。
[0073]以下，对本实施方式所涉及的外圆磨床100的C轴与X轴所成的角度所带来的第二效果进行说明。
[0074]如上述那样，在本实施方式中，相对于砂轮11的X轴的移动量，Z轴方向的移动量极其微小。由此，意味着将X轴的输送的位移量转换为更加微小的Z轴的位移量。在X轴的移动量为0.2mm且与此相对Z轴方向的移动量为0.017mm的情况下，转换率为8.5/100。即，在作为X轴的输送装置的性能而最小移动量为0.0Olmm的情况下，作为Z轴的移动量而得到0.000085mm这样的极其微小的Z方向的最小移动量。因此，能够精密且准确地进行推力面12的连续的微小曲面形状的磨削加工。
[0075]以下，对本实施方式所涉及的外圆磨床100的C轴与X轴所成的角度所带来的第三效果进行说明。
[0076]图13(a)至(d)是对现有的外圆磨床以及本实施方式所涉及的外圆磨床100的砂轮11的加工纹路与旋转轨迹进行比较的图。
[0077]如图13(a)所示，在通常的外圆磨床中，C轴与X轴所成的角度为直角，因此砂轮11的端面与推力面12成为面接触的状态。砂轮11的无数磨粒所描绘出的轨迹的痕迹、亦即磨削纹路成为斜纹图案。
[0078]但是，在本实施方式中，如上述那样，C轴与X轴所成的角度超过90°并在100°以下，因此砂轮11的端面与推力面12成为线接触的状态。该情况下的磨削纹路为同心圆图案。即，若关注砂轮11的端面的某一点，则在通常的外圆磨削中，一边在推力平面上描绘圆弧，一边通过该平面，而与此相对，在本实施方式中，描绘如下轨迹:从远离推力平面的位置缓缓接近，并在最下点与推力平面接触，之后缓缓离开。
[0079]如图13(a)所示，在砂轮11与推力面12面接触的情况下，当使砂轮11以沿图1的Z方向切入的方式移动时，会在被标注了阴影线的面接触面的整体对推力面12进行磨削，因此无法形成连续的微小曲面形状。
[0080]如图13(b)所示，在砂轮11与推力面12线接触的情况下，砂轮11的磨削线以外远离推力面12，因此砂轮11的Z轴方向的移动与曲面形状形成一致的关系，从而能够形成连续的微小曲面形状。
[0081][基于实施方式I所涉及的磨削加工方法的连续的微小曲面形状的规格]
[0082]一般的外圆磨削砂轮11的外径较大，为150mm?1065mm，因此推力面12的磨削磨粒所描绘的轨迹的圆弧也较大。因此，所得的曲面在C轴的旋转方向的形状中不可能成为阶梯差、角部、陡峭的斜面，而成为顺滑平缓的连续的曲面。
[0083]具体而言，形成于推力面12的凹部的曲面尺寸不会低于砂轮11的半径尺寸，而成为较大的圆弧。若换为推力面12的曲面的凸部与凹部的阶梯差(外圆磨床100的主轴8的轴向的尺寸差)这一表现，则形成为具有0.5_以下的微小的阶梯差的曲面。
[0084]如上述那样，根据本实施方式，能够与现有的单纯平面、中凸平面、中凹平面、圆周槽形状、斜面平面等形状重叠，而在C轴的旋转方向上形成连续的微小曲面形状。
[0085]另外，即便不使用特别的装置或特别的砂轮，而仅针对现有的外圆磨床100的结构变更X轴以及C轴所成的角度，也能够实现本实施方式。
[0086]另外，由于能够以通常的主轴8的转速与砂轮11的输送速度来进行加工，所以在C轴的旋转方向上形成连续的微小曲面形状时，完全不会延长加工时间。
[0087]以上，根据本实施方式，能够形成在现有的方法中不可能形成的推力面12的连续的微小曲面形状，并且设备投资成本以及加工成本廉价，能够进行极其精密且准确的磨削加工。
[0088]实施方式2.
[0089]图14是表示本实施方式所涉及的外圆磨床100的加工工序的图。
[0090]如图14所示，利用外圆磨床100来进行曲轴的加工，该曲轴具备:相互同心的圆柱状的长轴部20a和短轴部20b;以及圆柱状的偏心部13，偏心部13形成在长轴部20a与短轴部20b之间，并具备相对于长轴部20a以及短轴部20b的中心偏移的中心。此外，在图14中未显示短轴部20b。外圆磨床100以同时加工的方式进行偏心部13的外径的磨削加工、推力面12的连续的微小曲面加工、以及长轴部的外圆横向磨削加工。这里所说的“同时加工”是指“利用同一加工设备的同一卡盘夹具来保持加工工件，并利用同一砂轮11对偏心部外径、推力面12以及长轴部20a进行连续的加工”。
[0091]在本实施方式中，外圆磨床100的X轴与C轴所成的角度构成为超过90°并在100°以下(以从直角开始进行角度计量时，为超过0°并在10°以下)。首先，在加工之前利用修整器对砂轮11进行整形。砂轮11在外周部具备以旋转轴6a为中心的两个圆锥面，一方的圆锥面对作为被磨削物的曲轴2 O的推力面12进行磨削，另一方的圆锥面对曲轴2 O的偏心部13、长轴部20a以及短轴部20b的外周部进行磨削。关于砂轮11的外周部的两个圆锥面中的对偏心部13、长轴部20a以及短轴部20b进行磨削的圆锥面，以使圆锥面的母线与旋转轴9a平行的方式进行砂轮11的整形，以便在偏心部13、长轴部20a以及短轴部20b的外周部得到所需的圆筒形状。另外，关于砂轮11的对推力面12进行磨削的圆锥面，对其进行整形，以便能够得到所需的连续的微小曲面形状。例如，以使砂轮11的对推力面12进行磨削的圆锥面的母线相对于旋转轴9a成直角的方式，对砂轮11进行整形。
[0092]接下来使砂轮11高速旋转，并同样地对卡盘9赋予旋转运动而使砂轮11向旋转的工件的偏心销外径移动，并利用C轴与X轴的同步控制来进行偏心部13的磨削加工。接着，使砂轮11向工件的推力面12移动，并利用C轴与X轴的同步控制来进行连续的微小曲面加工。最后使砂轮11向长轴部20a移动，从而进行外圆磨削加工。
[0093]图15是表示基于现有的外圆磨床的利用角向磨削砂轮11进行的轴状工件的平面加工法的图。
[0094]图16是表示现有的角向头形式的外圆磨床300的图。
[0095]图17是表示现有的角向滑动形式的角向磨床400的图。
[0096]以往，在外圆磨床100中使用角向磨削砂轮11对曲轴20那样的工件进行加工，在这样的情况下，推力面12的加工采取如下方法，S卩:如图15所示，将角向磨削砂轮11的砂轮轴6与主轴8所成的角度构成为较小，主轴8保持加工工件而使加工工件旋转，使角向磨削砂轮11的端面部与加工工件接触。此时，存在如下情况，即:如图16所示那样，使用构成为使外圆磨床300的砂轮轴6的角度旋转的角向头形式的外圆磨床300的情况；以及如图17所示那样，使用构成为使磨削砂轮输送装置4(X轴)的角度旋转的角向磨床400的情况。
[0097]图18(a)、(b)是表示现有技术以及本实施方式的利用角向磨削砂轮执行的偏心部加工时的真圆形状的变化的说明图。这里，在图18(a)、(b)中，对利用角向磨削砂轮11执行的偏心销加工时的真圆形状的变化进行说明。图18(a)、(b)是使角向磨削砂轮11与加工工件的偏心销接触的图，其与外圆磨床100相同，通过C轴-X轴的同步控制来进行加工。这里，将砂轮11的左侧的接触点作为接触点GA，将右侧的接触点作为接触点GB。如图18 (a)所示，在接触点GA与接触点GB，砂轮11的外周的圆弧R尺寸不同，在接触点GA，圆弧R尺寸较大，在接触点GB，圆弧R尺寸较小。这里，在从工件的轴向进行观察的图(图18(a)的右侧的图)中，在C轴的旋转角度为0°的位置时，接触点GA与接触点GB的位置一致，这意味着距曲轴的偏心部中心的砂轮11的接触点GA与接触点GB的距离一致。接下来，如图18 (b)所示，在C轴旋转了90°的位置，如从工件的轴向进行观察的图(图18(b)的右侧的图)所示，接触点GA与接触点GB的位置不一致。相对于接触点GB，接触点GA上的砂轮11的圆弧较大，从而接触点GA与之相应地鼓起，而成为咬入曲轴20的偏心部13的状态。这意味着从曲轴20的偏心部13中心到接触点GA以及接触点GB各自的距离不一致。即，在利用角向磨削砂轮11执行的C轴-X轴的同步控制的加工中，由于砂轮11的圆弧不同，所以会因C轴的旋转角度的不同而在磨削点产生偏差。因曲轴20的偏心部13的位置的不同，从而引起真圆形状不相同进而走形的现象。
[0098]基于上述理由，在现有的角向磨削中，无法通过C轴-X轴的同步控制来进行偏心部13的磨削。基于相同的理由，对于凸轮轴或六边形的工件也是相同的。但是，在本实施方式中，将外圆磨床100的X轴与C轴所成的角度构成为超过90°并在100°以下(以从直角开始进行角度计量时，为超过0°并在10°以下)。由此，图18(a)、(b)所示的砂轮11的倾斜非常小，因此砂轮11的圆弧R尺寸之差微小，从而与通常的角向磨削相比，成为图18(b)所示的状态时的真圆形状的走形较少。因此，能够与通常的外圆磨削相同地进行曲轴的偏心部13的外周部的磨削，并且，还能够不替换卡盘9且不使用另外的磨削装置来进行推力面12的连续的微小曲面磨削。
[0099]在本实施方式中，将因残余应力的影响而容易产生加工应变的曲轴20的偏心部13的磨削作为第一工序，因此能够在第二、第三工序进行不精度降低的磨削加工。然而，由于以同时加工为主要目的，所以工序顺序也可以不同。另外，根据工件的形状的不同，并不限定于上述三个工序。也可以进行同时使用砂轮11的外周部的两个圆锥面的加工。
[0100]这样，通过使用同一加工设备的同一卡盘夹具来保持加工工件，并利用同一砂轮11对偏心部13、推力面12以及长轴部20a进行连续的加工，从而完全不存在通常用两台设备以两个工序进行加工的情况下所产生的夹紧时的工件的偏心或位置偏移，因此，能够极其精密地对各轴的同轴度、平行度、直角度、以及偏心量进行加工。
[0101]另外，由于无需使用多台加工设备，所以能够削减设备、工序、加工时间、以及品质确认，从而减少制造成本。
[0102]实施方式3.
[0103]图19是表示本实施方式所涉及的使用曲轴20的制冷空调用旋转式压缩机50的结构的纵剖视图。
[0104]图20是表示本实施方式所涉及的旋转式压缩机50的压缩室的机构的剖视图。
[0105][旋转式压缩机的结构]
[0106]首先，基于图19、图20对作为冰箱或冰柜、自动售货机、空调装置、制冷装置、热水器等所使用的制冷循环装置的主要部件的旋转式压缩机50的结构以及动作进行说明。
[0107]旋转式压缩机50吸入流体(例如在制冷循环中循环的制冷剂)，并对该流体进行压缩，从而使流体成为高温高压的状态并将其排出。如图19所示，旋转式压缩机50在密闭容器14内收纳有压缩机构部15、以及驱动该压缩机构部15的马达部16，在密闭容器14的底部存积有冷冻机油17。马达部16由定子18与转子19构成，在转子19嵌入有曲轴20。在曲轴20形成有偏心的偏心部13，在偏心部13的下端面形成有对轴向载荷进行支承的推力面12。
[0108]压缩机构部15由如下部分构成，S卩:缸体21，其具有成为压缩室的圆筒内径部;上轴承22及下轴承23，它们配置于缸体21的两端，并兼作为压缩室侧壁；曲轴20，其以可旋转的方式插入上轴承22以及下轴承23;旋转活塞24，其嵌入于曲轴的偏心部13;以及叶片25，其将缸体的内侧分隔为压缩室与吸入室。
[0109]在缸体21的叶片槽插入有叶片25，且叶片25能够滑动。叶片25通过由盘簧构成的叶片弹簧26而始终压接于旋转活塞24。
[0110][旋转式压缩机的动作]
[0111]对于这样构成的旋转式压缩机50，通过转子19进行旋转，从而嵌入于转子19的曲轴20旋转，由此偏心部13旋转。通过偏心部13的旋转，使得旋转活塞24在缸体21的内部进行旋转滑动。即，旋转活塞24沿着缸体21内壁进行旋转。
[0112]由此，从吸入管29将制冷剂气体吸引至压缩室，并使由旋转活塞24、缸体21、以及叶片25所分隔的空间(压缩室)的容积渐渐减少，从而对制冷剂气体进行压缩。压缩了的高压制冷剂气体向密闭容器14内排出，并从排出管30向密闭容器14的外部排出。
[0113][旋转式压缩机的供油机构]
[0114]为了进行旋转式压缩机50的机械元部件的润滑，在密闭容器14内存积有冷冻机油17。冷冻机油17发挥如下重要的作用，其防止旋转式压缩机50的滑动部件的磨损、烧结，减少摩擦而使可动部件顺利地进行动作，且防止制冷剂气体从压缩室的缝隙泄漏等。
[0115]接下来，对冷冻机油17的循环机构进行说明。存积于密闭容器14的底部的冷冻机油17从设置于曲轴20的供油栗孔被吸起，并借助离心力从供油横孔向曲轴20的各轴的外周以及推力面12供油。因此，在成为供油横孔的出口的部位成形有圆周方向或者垂直方向的油槽，由此构成被供给的油的储油部。
[0116][曲轴20的功能]
[0117]曲轴20除了具有将马达部16的动力传递至压缩机构部15的功能之外，还作为轴承具有承担与各滑动部的润滑的功能，其是担负压缩机构部15的顺利的旋转与长寿命的重要部件。长轴部20a嵌入固定于转子19，并负责马达动力的传递。长轴部20a以能够旋转的方式插入上轴承22，短轴部20b以能够旋转的方式插入下轴承23，从而形成轴承。偏心部13形成为从长轴部20a偏心所需的偏心量的圆筒形状，并且是压缩机构部15的构成元件。另外，偏心部13的下端面与下轴承23的端面接触而被称为推力面12。对于轴承的功能，根据载荷的方向不同而区分为支承径向载荷的轴颈轴承、以及支承轴向载荷的推力轴承这两个元件。
[0118]作为沿曲轴20的轴向作用的载荷，第一，存在由曲轴20与转子19合在一起的自重而产生的力，第二，存在由马达部16的磁推进力所产生的力，两者均朝下。借助该载荷，将曲轴20的推力面12按压于下轴承23的端面。推力轴承由曲轴20的推力面12与下轴承23的端面构成，并具有如下功能，即:通过使上述冷冻机油17介于其中，从而利用油膜来发挥减少磨损效果与减少滑动摩擦效果。
[0119][推力面的形状]
[0120]图21(a)、(b)以及图22(a)、(b)是表示本实施方式的曲轴20的推力面12的形状的图。以使曲轴20的推力面12朝上的方式进行图示，并且模仿时钟的表盘而对偏心部13的相位角度进行记述。将偏心方向设为6点，将偏心方向的反方向设为12点。另外，为了表现推力面12的微小曲面，图示出了各点的“高度”尺寸的一个例子。
[0121]这样，在曲轴20的推力面12进行基于实施方式I或者实施方式2的外圆磨床100的加工，从而形成有连续的微小曲面形状。图21(b)是仅选取图21(a)所示的曲轴20的偏心部13来显示的图。在图21(a)、(b)的曲轴20中，形成为使推力面12的6点方向凸出并且随着趋向3点以及9点方向而凹下的形状，若将12点方向的高度设为O，则6点为+20μπι，并且在3点以及9点设置有+ΙΟμπι的阶梯差。
[0122]图22(b)是仅选取图22(a)所示的曲轴20的偏心部13来显示的图。另外，在图22(a)、(b)的曲轴20中，形成为使推力面12的6点方向凸出并且随着趋向3点以及9点方向而凹下的形状，并且还形成为使推力面12的外周侧凸出并且随着趋向内周侧而凹下的形状。若将12点方向的外周侧高度设为O，则6点为+20μπι，并且在3点以及9点设置有+1 Oym的阶梯差。另外，与外周侧相比，在内周侧设置有一ΙΟμπι的阶梯差。
[0123]根据该形状，对于曲轴20的推力面12以及与其进行滑动的下轴承23的端面，在最为凸出的6点方向两者接触，在凹下的3点、9点方向产生缝隙。而且，在压缩机运转时，若曲轴20旋转而向推力面12供给润滑油，则基于推力面12的凹凸而产生的斜面与下轴承23的端面的缝隙会形成楔形空间，从而润滑油随着推力面12的旋转而被导入该楔形空间。这样，会引起滑动轴承的被称为楔形效应的油膜压力的增大，从而发挥作用使得曲轴20的推力面12浮起。因此，两者的部件被油膜支撑而进行旋转，因此能够完全不接触地进行顺利的运转。
[0124]在图21(a)、(b)以及图22(a)、(b)中示出了各点的高度尺寸的一个例子，但因曲轴20的尺寸、载荷的大小的不同而存在与该尺寸不同的情况。另外，最高点也可以不是6点，并且3点与9点的高度也可以不相同。与6点相比3点和9点凹下即可。
[0125]另外，在本实施方式中，示出了旋转式压缩机50的例子，但也可以是具有其他构造的涡旋式、往复式、蜗杆式压缩机。所有的压缩机都具有曲轴或者轴，并具备支承轴向载荷的推力面12。根据本实施方式，即使曲轴20或推力面12的形状不同，也能够应用基于连续的微小曲面形状所产生的油膜的楔形效应。
[0126]由于进行了基于实施方式I或实施方式2的外圆磨床100的加工，所以本实施方式的推力面12成为顺滑平缓的连续的曲面。从油膜形成的观点考虑，不使推力面12存在阶梯差、角部、或陡峭的斜面。这是因为，上述不连续的平面会引起因油膜压力的变动而产生的负压，由此会减少推力轴承的负载容量。
[0127]由于进行了基于实施方式I或实施方式2的外圆磨床100的加工，所以本实施方式的推力面12具有表面粗糙度小的微小且高品质的表面性状。从油膜形成的观点考虑，不通过车削或立铣加工等利用切削工具实现的加工来对推力面12进行精加工。这是因为，上述加工会因表面粗糙度的增大或刀具痕而引起油膜破裂或部件彼此的接触，由此会减少推力轴承的负载容量。
[0128]由于进行了基于实施方式I或实施方式2的外圆磨床100的加工，所以本实施方式的推力面12形成为使推力面12的6点方向凸出并随着趋向3点以及9点方向而凹下的形状。因此，推力轴承的负载容量增大从而设计的自由度扩大，由此能够使推力轴承面积的缩小及润滑油粘度的降低。这样能够实现减少轴承的滑动损失，并实现旋转式压缩机50的效率改善，进而实现制冷空调设备的效率改善。
[0129]由于进行了基于实施方式I或实施方式2的外圆磨床100的加工，所以本实施方式的推力面12形成为使推力面12的6点方向凸出并且随着趋向3点以及9点方向而凹下的形状。因此，能够使推力轴承的负载容量增大，从而能够实现没有磨损以及烧结等故障的、可靠性较高的旋转式压缩机50。
[0130]由于进行了基于实施方式I或实施方式2的外圆磨床100的加工，所以本实施方式的推力面12形成为使推力面12的6点方向凸出并且随着趋向3点以及9点方向而凹下的形状。因此，能够使推力轴承的负载容量增大，从而能够实现不产生因不稳定的曲轴20的振动而引起的异常的噪声的、可靠性较高的压缩机。
【主权项】
1.一种磨削加工方法，其使用外圆磨床，该外圆磨床具备: 主轴，其保持被磨削物并使该被磨削物旋转； 磨削砂轮，其对所述被磨削物进行磨削； 砂轮轴，其保持该磨削砂轮并使该磨削砂轮旋转；以及 磨削砂轮输送轴，其使所述磨削砂轮沿相对于该砂轮轴的中心轴成直角的方向移动， 所述主轴以及所述砂轮轴各自的旋转中心配置在同一平面内， 所述磨削砂轮输送轴以如下方式配置，即:使该磨削砂轮输送轴的输送方向与所述主轴的旋转轴所成的角度从所述主轴的旋转轴开始在顺时针超过90°并在100°以下的角度范围摆动， 所述磨削加工方法的特征在于，具有如下工序，即: 将圆柱形状的所述被磨削物保持于所述主轴， 使磨削砂轮的外周部的圆锥面与所述被磨削物的同所述主轴的旋转轴交叉的面接触，从而在所述面形成连续的微小曲面形状。2.根据权利要求1所述的磨削加工方法，其特征在于， 所述被磨削物是轴，该轴具备: 相互同心的圆柱状的长轴部和短轴部；以及 偏心部，其为圆柱状，形成在该长轴部与短轴部之间，并具备相对于所述长轴部以及短轴部的中心偏移的中心， 所述磨削加工方法具有利用所述磨削砂轮的外周部对所述长轴部的外周部以及所述偏心部的外周部进行磨削加工的工序。3.根据权利要求1或2所述的磨削加工方法，其特征在于， 在形成所述连续的微小曲面形状的工序中，所述磨削砂轮输送轴与所述主轴旋转一周的旋转运动相配合地进行往复运动， 该往复运动具有如下振幅，即:以与所述主轴的旋转运动周期相同的周期、或者以将所述主轴的旋转运动周期进行分割而成的周期，来与所述被磨削物的磨削部分相配合的振巾畐O4.一种磨削装置，其特征在于，具备: 主轴，其保持被磨削物并使该被磨削物旋转； 磨削砂轮，其对所述被磨削物进行磨削； 砂轮轴，其保持该磨削砂轮并使该磨削砂轮旋转；以及 磨削砂轮输送轴，其使所述磨削砂轮沿相对于该砂轮轴的中心轴成直角的方向移动， 所述主轴以及所述砂轮轴各自的旋转中心配置在同一平面内， 所述磨削砂轮输送轴以如下方式配置，即:使该磨削砂轮输送轴的输送方向与所述主轴的旋转轴所成的角度从所述主轴的旋转轴开始在顺时针超过90°并在100°以下的角度范围摆动。5.根据权利要求4所述的磨削装置，其特征在于， 所述磨削砂轮的外周部具有以所述砂轮轴为中心的两个圆锥面， 两个所述圆锥面中的一方对所述被磨削物的同所述主轴的旋转轴交叉的面进行磨削， 两个所述圆锥面中的另一方以使母线与所述主轴的旋转轴平行的方式成形。6.根据权利要求4或5所述的磨削装置，其特征在于， 所述磨削砂轮输送轴与所述主轴旋转一周的旋转运动相配合地进行往复运动， 该往复运动具有如下振幅，即:以与所述主轴的旋转运动周期相同的周期、或者以将所述主轴的旋转运动周期进行分割而成的周期，来与所述被磨削物的磨削部分相配合的振巾畐O
【文档编号】B24B5/35GK106041649SQ201610132708
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月9日 公开号201610132708.1, CN 106041649 A, CN 106041649A, CN 201610132708, CN-A-106041649, CN106041649 A, CN106041649A, CN201610132708, CN201610132708.1
【发明人】井沢毅司, 朴木继雄
【申请人】三菱电机株式会社