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JP2015024471A - Processing tool and processing method for nut for ball screw - Google Patents

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JP2015024471A
JP2015024471A JP2013155908A JP2013155908A JP2015024471A JP 2015024471 A JP2015024471 A JP 2015024471A JP 2013155908 A JP2013155908 A JP 2013155908A JP 2013155908 A JP2013155908 A JP 2013155908A JP 2015024471 A JP2015024471 A JP 2015024471A
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Japan
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nut
rolling groove
cutting tool
peripheral surface
groove
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JP2013155908A
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将司 横山
Shoji Yokoyama
将司 横山
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Abstract

【課題】ヘリカル加工によってナットの内周面に転動溝を形成するには、切削工具の回転軸もしくはナットのどちらかをリード角の分だけ傾ける必要があり、装置が複雑、高価になるという課題があった。【解決手段】切削工具の回転軸をナットの中心軸と平行に保持した状態で、切削工具を回転軸回りに回転させつつ、ナットの内周面を螺旋状に移動させ、切削工具の刃先の任意の一点が描く軌跡の転動溝に直角な平面における包絡線が、転動溝に直角な平面における転動溝の正規の断面形状に略等しいことを特徴とするボールねじ用ナットの加工方法。【選択図】図1[PROBLEMS] To form a rolling groove on the inner peripheral surface of a nut by helical machining, it is necessary to incline either the rotating shaft of the cutting tool or the nut by the lead angle, and the device is complicated and expensive. There was a problem. With the rotation axis of the cutting tool held parallel to the central axis of the nut, the inner peripheral surface of the nut is moved spirally while rotating the cutting tool around the rotation axis, and the cutting edge of the cutting tool is moved. A ball screw nut processing method, wherein an envelope in a plane perpendicular to the rolling groove of a locus drawn by an arbitrary point is substantially equal to a normal sectional shape of the rolling groove in a plane perpendicular to the rolling groove . [Selection] Figure 1

Description

本発明は、一般産業用機械において用いられ、或いは自動車、船舶等に使用されるボールねじ機構に関するものである。   The present invention relates to a ball screw mechanism used in general industrial machines or used in automobiles, ships, and the like.

近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で直線運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。   In recent years, labor saving of vehicles and the like has progressed, and for example, a system has been developed in which a transmission, a parking brake, and the like of an automobile are performed not by hand but by the power of an electric motor. An electric actuator used for such an application may use a ball screw mechanism in order to convert a rotary motion transmitted from the electric motor into a linear motion with high efficiency.

通常、ボールねじ機構は、ねじ軸と、ナットと、両者間に形成された転動溝内を転動するボールとからなり、ねじ軸とナットが相対回転すると転動溝内をボールが移動することで非常に小さな摩擦で回転運動を直線運動に変換する。ナットにはボールを転動溝の始点に戻す循環機構が設けられており、この循環機構の種類は大きく分類すると、ナット以外に別部品を用いるコマ式やチューブ式、塑性加工により循環溝がナット内周面に一体的に形成されている循環溝一体型などがある。この内、循環溝一体型は別部品が不要なためコストが低く、また別部品が破損や脱落する可能性が無いことから近年になって普及が進んでいる。   Usually, the ball screw mechanism is composed of a screw shaft, a nut, and a ball that rolls in a rolling groove formed between them, and the ball moves in the rolling groove when the screw shaft and the nut rotate relative to each other. Therefore, the rotational motion is converted into linear motion with very little friction. The nut is provided with a circulation mechanism that returns the ball to the starting point of the rolling groove. The types of circulation mechanism can be broadly classified. There is a circulation groove integrated type that is integrally formed on the inner peripheral surface. Among them, the circulation groove integrated type is low in cost because it does not require a separate part, and since there is no possibility that the separate part will be damaged or dropped, it has become popular in recent years.

ナットの内周面にボールの転動溝を形成する方法は通常、切削加工や研削加工が用いられる。転動溝の切削加工には、ナットを中心軸回りに回転させ、回転に同期させて切削工具をナットの軸方向に移動させることで転動溝を形成する方法(旋削加工)や、回転する切削工具がナット内周面を螺旋状に移動することで転動溝を形成する(ヘリカル加工)等の方法がある(特許文献1)。   As a method of forming a ball rolling groove on the inner peripheral surface of the nut, cutting or grinding is usually used. The rolling groove is cut by rotating the nut around the central axis and moving the cutting tool in the axial direction of the nut in synchronism with the rotation (rotation) or by rotating the nut. There is a method of forming a rolling groove (helical machining) by a cutting tool moving spirally on the inner peripheral surface of a nut (Patent Document 1).

循環溝一体型のナットでは転動溝と循環溝が一体となっているため(図2参照)、転動溝の形成において周方向の一部で加工を止める必要があるのに対し、前記旋削加工では転動溝がナットの一方の軸方向端面から他方の端面まで途切れなく形成されるので、循環溝一体型のナットを製造することはできない。そのため循環溝一体型ナットの製造には後者のヘリカル加工を用いるのが一般的である。   Since the rolling groove and the circulation groove are integrated in the circulation groove integrated nut (see FIG. 2), it is necessary to stop the machining in a part of the circumferential direction in forming the rolling groove. In the processing, the rolling groove is formed without interruption from one axial end surface to the other end surface of the nut, so that a nut integrated with a circulation groove cannot be manufactured. Therefore, the latter helical machining is generally used for the production of the circulation groove integrated nut.

特願2010−175802号Japanese Patent Application No. 2010-175802

しかしながら、ヘリカル加工によってナットの内周面に転動溝を形成するには、切削工具の回転軸もしくはナットのどちらかを転動溝のリード角分だけ傾ける必要があり、装置が複雑、高価になるという課題があった。また、内径の小さいナットでは切削工具の回転軸を傾斜させる余地が小さいので加工可能なリード角に制限があった。さらに、転動溝を構成する軌道面、逃げ部、面取り部(図3参照)を一つの切削工具で加工することができる総形工具を用いれば部位毎に工具を交換する必要が無く、加工時間を短縮できるが、従来のヘリカル加工において総形工具を用いる場合は上述のように切削工具またはナットの何れかをリード角分だけ傾ける必要があった。   However, in order to form a rolling groove on the inner peripheral surface of the nut by helical machining, it is necessary to incline either the rotating shaft of the cutting tool or the nut by the lead angle of the rolling groove, making the device complicated and expensive. There was a problem of becoming. In addition, a nut having a small inner diameter has a small room for inclining the rotation axis of the cutting tool, so that the lead angle that can be processed is limited. Furthermore, if a complete tool that can process the raceway surface, relief part, and chamfered part (see Fig. 3) constituting the rolling groove with one cutting tool is used, there is no need to change the tool for each part. Although the time can be shortened, in the case of using a general tool in conventional helical machining, it is necessary to incline either the cutting tool or the nut by the lead angle as described above.

本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、その目的は切削工具の回転軸とナットの中心軸とを平行に保ちつつ、特殊な形状の切削工具を用いることで部位毎に切削工具を交換することなく軌道面、逃げ部、面取り部を形成することができるボールねじ用ナットの加工方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to cut each part by using a cutting tool having a special shape while keeping the rotation axis of the cutting tool and the central axis of the nut parallel to each other. An object of the present invention is to provide a ball screw nut processing method capable of forming a raceway surface, a relief portion, and a chamfered portion without exchanging a tool.

本発明の目的は、以下の構成により達成される。
(1)外周面に螺旋状の転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記転動溝に対向する転動溝を形成したナットとを有し、前記ねじ溝の前記転動溝と前記ナットの前記転動溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置の前記ナットを1本の切削工具で加工するボールねじ用ナットの転動溝の加工において、前記切削工具の回転軸と前記ナットの中心軸とを平行に保持した状態で、前記切削工具を前記回転軸回りに回転させつつ、前記ナットの内周面に沿って螺旋状に1回または複数回移動させた時に、前記切削工具の刃先の任意の一点が描く軌跡の前記転動溝に直角な平面における包絡線が、前記転動溝に直角な平面における前記転動溝の正規の断面形状に略等しいことを特徴とする、ボールねじ用ナットの加工方法。
(2)外周面に螺旋状の転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記転動溝に対向する転動溝を形成したナットとを有し、前記ねじ溝の前記転動溝と前記ナットの前記転動溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置の前記ナットを1本の切削工具で加工するボールねじ用ナットの転動溝の加工において、前記切削工具の回転軸と前記ナットの中心軸とを平行に保持した状態で、前記切削工具を前記回転軸回りに回転させつつ、前記ナットの内周面に沿って螺旋状に移動させた時に、前記切削工具の刃先の任意の一点が描く軌跡の前記転動溝に直角な平面における包絡線が、前記転動溝に直角な平面における前記転動溝の正規の断面形状に略等しいことを特徴とする、ボールねじ用ナットの切削工具。
(3)前記包絡線が前記転動溝の軌道面と、逃げ部と、面取り部とを含む、(2)に記載のボールねじ用ナットの切削工具。
The object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A screw shaft having a spiral rolling groove formed on the outer peripheral surface, and a nut formed with a rolling groove facing the rolling groove of the screw shaft on the inner peripheral surface, In processing a rolling groove of a ball screw nut in which the nut of a ball screw device in which the rolling groove and the rolling groove of the nut are screwed together via a plurality of balls is processed with a single cutting tool. In a state where the rotation axis of the cutting tool and the central axis of the nut are held in parallel, while rotating the cutting tool around the rotation axis, spirally once along the inner peripheral surface of the nut or When moved multiple times, the envelope in the plane perpendicular to the rolling groove of the locus drawn by any one point of the cutting edge of the cutting tool is a normal cross section of the rolling groove in the plane perpendicular to the rolling groove A method of processing a nut for a ball screw, characterized by being substantially equal to a shape.
(2) a screw shaft having a spiral rolling groove formed on the outer peripheral surface, and a nut having a rolling groove opposed to the rolling groove of the screw shaft on the inner peripheral surface; In processing a rolling groove of a ball screw nut in which the nut of a ball screw device in which the rolling groove and the rolling groove of the nut are screwed together via a plurality of balls is processed with a single cutting tool. The cutting tool is rotated around the rotation axis in a state where the rotation axis of the cutting tool and the central axis of the nut are held in parallel, and is moved spirally along the inner peripheral surface of the nut. Sometimes, the envelope in the plane perpendicular to the rolling groove of the locus drawn by any one point of the cutting edge of the cutting tool is substantially equal to the normal cross-sectional shape of the rolling groove in the plane perpendicular to the rolling groove. A ball screw nut cutting tool characterized by
(3) The ball screw nut cutting tool according to (2), wherein the envelope includes a raceway surface of the rolling groove, a relief portion, and a chamfered portion.

切削工具の回転軸とナットの中心軸とを平行な状態として転動溝を加工するので従来のヘリカル加工と比べて装置を簡略化でき、装置コストを低減させることができる。また、1本の切削工具で転動溝を構成する軌道面、逃げ部、面取り部を加工できるので加工の途中で切削工具を交換する必要がなく、加工時間の短縮と工具コストの低減を実現することができる。   Since the rolling groove is machined with the rotation axis of the cutting tool and the central axis of the nut being parallel, the apparatus can be simplified and the apparatus cost can be reduced as compared with conventional helical machining. In addition, since the raceway surface, relief part, and chamfered part that make up the rolling groove can be machined with a single cutting tool, there is no need to replace the cutting tool during machining, reducing machining time and tool costs. can do.

本発明の実施の様態をしめす模式図である。It is a schematic diagram which shows the aspect of implementation of this invention. 循環溝一体型ナットの断面を含む斜視図である。It is a perspective view containing the cross section of a circulation groove | channel integrated nut. 転動溝の断面図である。It is sectional drawing of a rolling groove. ブランクの加工形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the processing form of a blank. 第1中間素材の加工形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the processing form of a 1st intermediate material. 転動溝の加工形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the processing form of a rolling groove. 刃先の断面形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-sectional shape of a blade edge | tip. (a)は切削加工中のナットの回転軸に直角な断面を示す図である。(b)は複数の刃先の軌跡の包絡線が転動溝を形成する過程を示す模式図である。(A) is a figure which shows the cross section orthogonal to the rotating shaft of the nut in cutting. (B) is a schematic diagram which shows the process in which the envelope of the locus | trajectory of several blade edges forms a rolling groove. 複数の刃先の軌跡の包絡線が軌道面、逃げ部、面取り部を含む転動溝を形成する過程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the process in which the envelope of the locus | trajectory of a some blade edge | tip forms the rolling groove containing a track surface, a relief part, and a chamfering part. 複数回の切削加工によって転動溝が形成される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a rolling groove is formed by multiple times of cutting.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明は、図1に示すように切削工具20の回転軸Ckをナット1の中心軸Cwと平行に保持した状態で、切削工具20を回転軸Ck回りに回転させつつ、ナット1の内周面4に沿って螺旋状に移動させた時に、切削工具20の刃先21の任意の一点が描く軌跡の転動溝8に直角な平面における包絡線が、転動溝8に直角な平面における転動溝8の正規の断面形状に略等しくなるよう、切削工具20の刃先21の形状や直径を設定するものである。   In the present invention, the inner periphery of the nut 1 is rotated while the cutting tool 20 is rotated about the rotation axis Ck while the rotation axis Ck of the cutting tool 20 is held in parallel with the central axis Cw of the nut 1 as shown in FIG. When moved spirally along the surface 4, the envelope in the plane perpendicular to the rolling groove 8 of the locus drawn by an arbitrary point of the cutting edge 21 of the cutting tool 20 is rolled in the plane perpendicular to the rolling groove 8. The shape and diameter of the cutting edge 21 of the cutting tool 20 are set so as to be approximately equal to the regular cross-sectional shape of the moving groove 8.

以下、ナット1の加工を工程毎に分けて説明する。先ず、鋼製のナット用素材から、軸方向の一端にフランジ11を有する円筒体(ブランク10)を通常の精度で作製する。次に、図4に示すように、チャック30により、このブランク10のフランジ11とは反対側の端面12と、外周面の軸方向で端面12側の半分を保持し、ブランク10の内周面4と、フランジ11の端面11aおよび外周面11bを、連続的に(ブランク10をチャック30から外さずに)切削加工または研削加工する。これにより、ブランク10の内周面4とフランジ11の外周面11bとの同軸度を小さく(例えば0.01mm以下に)できる。また、ブランク10の内周面4に対するフランジ11の端面11aの直角度を小さくすることができる。ナット1の素材としては炭素鋼、ステンレス鋼、軸受鋼などを用いることができる。   Hereinafter, the processing of the nut 1 will be described separately for each process. First, a cylindrical body (blank 10) having a flange 11 at one end in the axial direction is produced from a steel nut material with normal accuracy. Next, as shown in FIG. 4, the chuck 30 holds the end face 12 opposite to the flange 11 of the blank 10 and a half on the end face 12 side in the axial direction of the outer peripheral face, and the inner peripheral face of the blank 10. 4 and the end surface 11a and the outer peripheral surface 11b of the flange 11 are continuously cut or ground (without removing the blank 10 from the chuck 30). Thereby, the coaxial degree of the inner peripheral surface 4 of the blank 10 and the outer peripheral surface 11b of the flange 11 can be made small (for example, 0.01 mm or less). Further, the perpendicularity of the end surface 11a of the flange 11 with respect to the inner peripheral surface 4 of the blank 10 can be reduced. As the material of the nut 1, carbon steel, stainless steel, bearing steel, or the like can be used.

次の工程として、フランジ11の端面11aを軸方向基準とし、フランジ11の外周面11bを径方向基準として、ブランク10の内周面4に循環溝3を塑性加工で形成し、第1中間素材100とする。循環溝の形成は、例えば図5に示す方法で行う。図5の方法では、ブランク10の内周面4に対応する外周面6aを有する加工ヘッド6と、ブランク10を保持する保持部材5を備えた金型を用いる。加工ヘッド6の外周面6aに、循環溝3の形状に対応するS字状の凸部61が形成されている。保持部材5によって固定されたブランク10の内周面4に向かって加工ヘッド6を押し付けると凸部61が内周面4の一部を塑性変形させ、循環溝3が形成される。   As a next step, the circulation groove 3 is formed by plastic working on the inner peripheral surface 4 of the blank 10 with the end surface 11a of the flange 11 as an axial reference and the outer peripheral surface 11b of the flange 11 as a radial reference. 100. For example, the circulation groove is formed by the method shown in FIG. In the method of FIG. 5, a die having a machining head 6 having an outer peripheral surface 6 a corresponding to the inner peripheral surface 4 of the blank 10 and a holding member 5 that holds the blank 10 is used. An S-shaped convex portion 61 corresponding to the shape of the circulation groove 3 is formed on the outer peripheral surface 6 a of the processing head 6. When the machining head 6 is pressed toward the inner peripheral surface 4 of the blank 10 fixed by the holding member 5, the convex portion 61 plastically deforms a part of the inner peripheral surface 4 to form the circulation groove 3.

さらに、図6に示すようにフランジ11の端面11aを軸方向基準とし、フランジ11の外周面11bを径方向基準として、第1中間素材100の内周面4に転動溝8をヘリカル加工で形成する。すなわち、第1中間素材100の保持部材9は、例えば周方向の三等分された位置に配置された3つの爪9a〜9cからなる3爪チャックであり、全ての爪9a〜9cに、フランジ11の端面11aを受ける座面92と、フランジ11の外周面11bを受ける内周面93が形成されている。保持部材9の座面92が軸方向基準設定面であり、内周面93が径方向基準設定面である。   Further, as shown in FIG. 6, the rolling groove 8 is formed on the inner peripheral surface 4 of the first intermediate material 100 by helical machining with the end surface 11 a of the flange 11 as an axial reference and the outer peripheral surface 11 b of the flange 11 as a radial reference. Form. That is, the holding member 9 of the first intermediate material 100 is a three-claw chuck including, for example, three claws 9a to 9c arranged at a position divided into three equal parts in the circumferential direction, and all the claws 9a to 9c are provided with flanges. 11 is formed with a seating surface 92 for receiving the end surface 11a and an inner peripheral surface 93 for receiving the outer peripheral surface 11b of the flange 11. The seating surface 92 of the holding member 9 is an axial reference setting surface, and the inner peripheral surface 93 is a radial reference setting surface.

そして、図6に示すように、第1中間素材100を保持部材9で保持する。その際に、フランジ11の外周面11bと第1〜第3の爪9a〜9cの内周面93との接触により、第1中間素材100の径方向の位置決めがなされる。さらに、フランジ11の端面11aと第1〜第3の爪9a〜9cの座面92との接触により、第1中間素材100の軸方向の位置決めがなされる。この状態で、切削工具20を第1中間素材100の内部の空間に挿入し、その刃先の軸方向位置が循環溝3の一端近傍となる位置(切削開始点)に配置させる。   Then, as shown in FIG. 6, the first intermediate material 100 is held by the holding member 9. At that time, the first intermediate material 100 is positioned in the radial direction by contact between the outer peripheral surface 11b of the flange 11 and the inner peripheral surfaces 93 of the first to third claws 9a to 9c. Further, the first intermediate material 100 is axially positioned by the contact between the end surface 11a of the flange 11 and the seating surfaces 92 of the first to third claws 9a to 9c. In this state, the cutting tool 20 is inserted into the space inside the first intermediate material 100 and is arranged at a position (cutting start point) where the axial position of the cutting edge is near one end of the circulation groove 3.

次に切削工具20を回転軸Ck回りに回転させつつ、径方向外側に一定量移動させて切削を開始する。前記の径方向移動量は一般的な切削加工における「切り込み量」に相当し、この量はナット1の素材、切削工具20の加工能力に応じて決定する。次に切り込み量を一定としつつ切削工具20をナット1の内周面4に沿って螺旋状に移動させる。刃先21が循環溝3の他端に到達すると切削工具20を径方向内側に移動させる。これにより、螺旋状の転動溝8を、その両端部が循環溝3と接続されるように形成する。このときの螺旋ωwのピッチ(1周当たりの軸方向移動量)は形成すべき転動溝8のリードと等しい。   Next, while rotating the cutting tool 20 about the rotation axis Ck, the cutting tool 20 is moved by a fixed amount radially outward to start cutting. The amount of movement in the radial direction corresponds to a “cut amount” in general cutting, and this amount is determined according to the material of the nut 1 and the processing capability of the cutting tool 20. Next, the cutting tool 20 is moved spirally along the inner peripheral surface 4 of the nut 1 while keeping the cutting depth constant. When the cutting edge 21 reaches the other end of the circulation groove 3, the cutting tool 20 is moved radially inward. Thereby, the spiral rolling groove 8 is formed so that both ends thereof are connected to the circulation groove 3. At this time, the pitch of the spiral ωw (the amount of axial movement per circumference) is equal to the lead of the rolling groove 8 to be formed.

本発明に係るナットの切削加工においては、切削工具20の回転軸Ckがナット1の中心軸Cwと平行であることを特徴とするので、刃先21は転動溝8をリード角分だけ斜めに横切るように移動する。そのため刃先21の断面形状は図7に示すよう転動溝8の軸方向断面を基本形状として、リード方向に転動溝8と切削工具20が干渉しないよう前記基本形状を軸方向に圧縮した形状とし、かつ、転動溝8と切削工具20が干渉しない直径とする。さらに、1回または複数回の切削加工により刃先21の任意の一点が描く軌跡の転動溝8に直角な平面における包絡線が、転動溝8に直角な平面における転動溝8の正規の断面形状に略等しくなるよう、切削工具20の形状を設定する。   The nut cutting according to the present invention is characterized in that the rotation axis Ck of the cutting tool 20 is parallel to the central axis Cw of the nut 1, so that the blade edge 21 is inclined at the rolling groove 8 by the lead angle. Move across. Therefore, the cross-sectional shape of the cutting edge 21 is a shape obtained by compressing the basic shape in the axial direction so that the rolling groove 8 and the cutting tool 20 do not interfere in the lead direction, with the axial cross section of the rolling groove 8 as shown in FIG. The diameter is such that the rolling groove 8 and the cutting tool 20 do not interfere with each other. Further, the envelope in the plane perpendicular to the rolling groove 8 of the locus drawn by any one point of the cutting edge 21 by one or a plurality of times of cutting is the regularity of the rolling groove 8 in the plane perpendicular to the rolling groove 8. The shape of the cutting tool 20 is set so as to be substantially equal to the cross-sectional shape.

次に、本発明に係る切削加工によって転動溝8が形成される過程を詳細に説明する。図8(a)は切削加工中におけるナット1の中心軸Cwに直角な断面を、図8(b)はナット1のA−A断面における切削工具20の刃先21が通過する軌跡を示している。図8(a)のようにX軸、Y軸及びθを設定した場合、θ=0の位置における転動溝8の形成に関与する切削工具20の位置はφ1からφ2までとなる。φ1からφ2の範囲における任意の時点での切削工具20の位置を例えばθ1からθ4とすると、θ1の位置では切削工具20の先端付近がθ=0の位置における転動溝8の最も内径寄りの領域の形成に関与している。ナット1の転動溝8が右ねじの場合、θ1における切削工具20はX−Y平面よりも紙面上方にあるので、この時の切削工具20の刃先21は図8(b)に示すように転動溝8の最終形状における中心線よりも上方、かつナット1の中心寄りを通過する。   Next, the process in which the rolling groove 8 is formed by cutting according to the present invention will be described in detail. FIG. 8A shows a cross section perpendicular to the central axis Cw of the nut 1 during cutting, and FIG. 8B shows a trajectory through which the cutting edge 21 of the cutting tool 20 passes through the AA cross section of the nut 1. . When the X axis, the Y axis, and θ are set as shown in FIG. 8A, the position of the cutting tool 20 involved in forming the rolling groove 8 at the position θ = 0 is from φ1 to φ2. If the position of the cutting tool 20 at an arbitrary time in the range of φ1 to φ2 is, for example, θ1 to θ4, the vicinity of the tip of the cutting tool 20 is closest to the inner diameter of the rolling groove 8 at the position of θ = 0 at the position of θ1. Involved in the formation of regions. When the rolling groove 8 of the nut 1 is a right-hand thread, the cutting tool 20 at θ1 is above the XY plane, and the cutting edge 21 of the cutting tool 20 at this time is as shown in FIG. It passes above the center line in the final shape of the rolling groove 8 and near the center of the nut 1.

θ2における刃先21の軌跡はθ1の時よりもθ=0の位置における転動溝8の中心線に接近し、ナット1の径方向外側に移動する。切削工具20がθ=0の位置に来ると刃先21の軌跡は軸方向位置が転動溝8の最終形状に一致し、軌跡の先端の径方向位置が転動溝8の最終形状と一致する。θ=0の位置を通過後、θ3、θ4に移動するにつれて刃先21の軌跡は転動溝8の最終形状における中心線より下方に移動し、またナット1の径方向内側に移動する。このように、φ1からφ2の範囲を切削工具20が移動する過程で任意の位置での刃先21の軌跡がθ=0の位置における転動溝8の断面形状の一部を形成し、それが集成されて転動溝8の正規の断面形状となる。   The locus of the blade edge 21 at θ2 is closer to the center line of the rolling groove 8 at the position θ = 0 than at θ1, and moves to the outside in the radial direction of the nut 1. When the cutting tool 20 comes to a position of θ = 0, the locus of the cutting edge 21 has an axial position that matches the final shape of the rolling groove 8, and a radial position at the tip of the locus matches the final shape of the rolling groove 8. . After passing through the position of θ = 0, the locus of the blade edge 21 moves downward from the center line in the final shape of the rolling groove 8 and moves radially inward of the nut 1 as it moves to θ3 and θ4. Thus, in the process of moving the cutting tool 20 in the range of φ1 to φ2, the locus of the blade edge 21 at an arbitrary position forms a part of the cross-sectional shape of the rolling groove 8 at the position of θ = 0. As a result, the rolling groove 8 has a regular cross-sectional shape.

また、本発明は転動溝8の形成において軌道面81、逃げ部82、面取り部83を一つの切削工具で形成することを特徴とする。具体的には、図9に示すように、刃先21の移動範囲によって形成される包絡線が軌道面81、逃げ部82、面取り部83を含む転動溝8の正規の断面形状と略等しくなるよう、切削工具20の断面形状及び直径を設定する。   Further, the present invention is characterized in that the raceway surface 81, the relief portion 82, and the chamfered portion 83 are formed by one cutting tool in the formation of the rolling groove 8. Specifically, as shown in FIG. 9, the envelope formed by the movement range of the cutting edge 21 is substantially equal to the normal cross-sectional shape of the rolling groove 8 including the raceway surface 81, the relief portion 82, and the chamfered portion 83. Thus, the cross-sectional shape and diameter of the cutting tool 20 are set.

さらに、転動溝8の切削加工は転動溝8の大きさやナット1の素材に応じて1回または複数回行う。転動溝8が小さい場合は1回の切削加工で形成することが可能だが、ナット1の素材が切削加工し難い材料である場合や、転動溝8が比較的大きい場合は複数回に分けて加工する必要がある。切削加工を複数回に分けて行う場合は、1回の切削加工毎に螺旋ωwの直径を大きくし、ナット1の径方向の切り込みが大きくなるように加工する。   Further, the cutting of the rolling groove 8 is performed once or a plurality of times depending on the size of the rolling groove 8 and the material of the nut 1. When the rolling groove 8 is small, it can be formed by a single cutting process. However, when the material of the nut 1 is difficult to cut, or when the rolling groove 8 is relatively large, it is divided into a plurality of times. Need to be processed. In the case of performing the cutting process in a plurality of times, the diameter of the spiral ωw is increased for each cutting process, and the nut 1 is processed so that the radial cut becomes larger.

図10は例として2回の切削加工によって転動溝8の形成を行う様子を示している。図10(a)は切削工具20が有する複数の刃先21の内の一つの断面を示しており、図10(b)は切削工具20の回転に伴って複数の刃先21が通過する軌跡の包絡線C1が1回目の切削加工における転動溝8の中間形状を形成する様子を示している。   FIG. 10 shows a state where the rolling groove 8 is formed by two cuttings as an example. FIG. 10A shows a cross section of one of the plurality of cutting edges 21 of the cutting tool 20, and FIG. 10B shows an envelope of a trajectory through which the plurality of cutting edges 21 pass as the cutting tool 20 rotates. Line C1 shows a state of forming an intermediate shape of the rolling groove 8 in the first cutting.

次に切削工具20を切削開始点に移動させ、切り込み量を1回目の加工から僅かに大きくした状態で螺旋状に移動させ、2回目の切削を行う。この時の切削工具の軌跡である前記螺旋ωwは前回の加工と比べてピッチは等しく、直径は大きい。図10(c)は2回目の切削加工の過程で複数の刃先21が通過する軌跡の包絡線C2が転動溝8の最終形状を形成する様子を示している。このように複数回の切削加工の完了時には図2に示すように、1リード未満の転動溝8の両端が循環溝3で接続された状態となる。   Next, the cutting tool 20 is moved to the cutting start point, moved in a spiral shape with the cutting amount slightly increased from the first processing, and the second cutting is performed. The spiral ωw, which is the locus of the cutting tool at this time, has the same pitch and a larger diameter than the previous machining. FIG. 10C shows a state where the envelope C2 of the trajectory through which the plurality of cutting edges 21 pass forms the final shape of the rolling groove 8 in the process of the second cutting. In this way, when a plurality of cutting operations are completed, both ends of the rolling groove 8 having less than one lead are connected by the circulation groove 3 as shown in FIG.

以上、説明したような加工を行うことにより、切削工具20の回転軸Ckとナット1の中心軸Cwとを平行な状態として転動溝8を加工するので従来のヘリカル加工と比べて装置を簡略化でき、コストを低減させることができる。また、1本の切削工具20で転動溝8の軌道面81、逃げ部82、面取り部83とを加工できるので加工の途中で切削工具20を交換する必要がなく、加工時間の短縮と工具コストの低減を実現することができる。   By performing the above-described machining, the rolling groove 8 is machined with the rotation axis Ck of the cutting tool 20 and the central axis Cw of the nut 1 in parallel, so the apparatus is simplified compared to conventional helical machining. And cost can be reduced. Further, since the raceway surface 81, the relief portion 82, and the chamfered portion 83 of the rolling groove 8 can be machined with a single cutting tool 20, there is no need to replace the cutting tool 20 during the machining, shortening the machining time and the tool. Cost reduction can be realized.

尚、本発明はコマ式、チューブ式ナットにおいても適用可能である。コマ式のナットを加工する場合は予め形成されたコマ挿入孔の位置を測定し、転動溝8の切削開始点とする。また、チューブ式のナットを加工する場合は予め形成されたチューブ挿入孔の位置を測定し、転動溝8の切削開始点とすれば良い。また、本発明に係る切削加工を行った後、転動溝に研削加工を施すことも可能である。   The present invention can also be applied to a top type and a tube type nut. When machining a top nut, the position of a previously formed top insertion hole is measured and used as the cutting start point of the rolling groove 8. Further, when processing a tube-type nut, the position of a previously formed tube insertion hole may be measured and used as the cutting start point of the rolling groove 8. In addition, after the cutting process according to the present invention is performed, the rolling groove can be ground.

1 ナット
3 循環溝
4 内周面
5 保持部材
6 加工ヘッド
61 凸部
8 転動溝
81 軌道面
82 逃げ部
83 面取り部
9 保持部材
10 ブランク
11 フランジ
20 切削工具
21 刃先の外形形状
100 第1中間素材
Ck 切削工具の回転軸
Cw ナットの中心軸
ωk 工具の回転方向
ωw 螺旋
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nut 3 Circulation groove 4 Inner peripheral surface 5 Holding member 6 Processing head 61 Protruding part 8 Rolling groove 81 Track surface 82 Escape part 83 Chamfering part 9 Holding member 10 Blank 11 Flange 20 Cutting tool 21 Edge shape 100 1st middle Material Ck Rotating axis of cutting tool Cw Center axis of nut ωk Rotating direction of tool ωw Spiral

Claims (3)

外周面に螺旋状の転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記転動溝に対向する転動溝を形成したナットとを有し、前記ねじ溝の前記転動溝と前記ナットの前記転動溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置の前記ナットを1本の切削工具で加工するボールねじ用ナットの転動溝の加工において、前記切削工具の回転軸を前記ナットの中心軸と平行に保持した状態で、前記切削工具を前記回転軸回りに回転させつつ、前記ナットの前記内周面に沿って螺旋状に移動させた時に、前記切削工具の刃先の任意の一点が描く軌跡の前記転動溝に直角な平面における包絡線が、前記転動溝に直角な平面における前記転動溝の正規の断面形状に略等しいことを特徴とする、ボールねじ用ナットの加工方法。   A screw shaft having a spiral rolling groove formed on the outer peripheral surface; and a nut having a rolling groove facing the rolling groove of the screw shaft on the inner peripheral surface, the rolling of the screw groove In the processing of the rolling groove of a ball screw nut in which the nut of a ball screw device in which the groove and the rolling groove of the nut are screwed together via a plurality of balls is processed by the cutting tool. When the cutting tool is rotated around the rotation axis while the rotation axis of the tool is held in parallel with the central axis of the nut, the tool is moved spirally along the inner peripheral surface of the nut. An envelope in a plane perpendicular to the rolling groove of a locus drawn by an arbitrary point on the cutting edge of the cutting tool is substantially equal to a normal cross-sectional shape of the rolling groove in a plane perpendicular to the rolling groove. A ball screw nut processing method. 外周面に螺旋状の転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記転動溝に対向する転動溝を形成したナットとを有し、前記ねじ溝の前記転動溝と前記ナットの前記転動溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置の前記ナットを1本の切削工具で加工するボールねじ用ナットの転動溝の加工において、前記切削工具の回転軸と前記ナットの中心軸とを平行に保持した状態で、前記切削工具を前記回転軸回りに回転させつつ、前記ナットの前記内周面に沿って螺旋状に移動させた時に、前記切削工具の刃先の任意の一点が描く軌跡の前記転動溝に直角な平面における包絡線が、前記転動溝に直角な平面における前記転動溝の正規の断面形状に略等しいことを特徴とする、ボールねじ用ナットの切削工具。   A screw shaft having a spiral rolling groove formed on the outer peripheral surface; and a nut having a rolling groove facing the rolling groove of the screw shaft on the inner peripheral surface, the rolling of the screw groove In the processing of the rolling groove of a ball screw nut in which the nut of a ball screw device in which the groove and the rolling groove of the nut are screwed together via a plurality of balls is processed by the cutting tool. When the cutting tool is rotated around the rotation axis while the rotation axis of the tool and the central axis of the nut are held in parallel, and is moved spirally along the inner peripheral surface of the nut, An envelope in a plane perpendicular to the rolling groove of a locus drawn by an arbitrary point on the cutting edge of the cutting tool is substantially equal to a normal cross-sectional shape of the rolling groove in a plane perpendicular to the rolling groove. And a ball screw nut cutting tool. 前記包絡線が前記転動溝の軌道面と、逃げ部と、面取り部とを含む、請求項2に記載のボールねじ用ナットの切削工具。
The ball screw nut cutting tool according to claim 2, wherein the envelope includes a raceway surface of the rolling groove, a relief portion, and a chamfered portion.
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