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JP3819530B2 - Ultra-precision truing equipment for grinding wheels - Google Patents

Ultra-precision truing equipment for grinding wheels Download PDF

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JP3819530B2
JP3819530B2 JP12314997A JP12314997A JP3819530B2 JP 3819530 B2 JP3819530 B2 JP 3819530B2 JP 12314997 A JP12314997 A JP 12314997A JP 12314997 A JP12314997 A JP 12314997A JP 3819530 B2 JP3819530 B2 JP 3819530B2
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隆三 真崎
次郎 久田
浩 永田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は研削ホイール用超精密ツルーイング装置に関する。
超精密加工技術は、レンズなどの光学部品やシリコンウエハ等の半導体部品の製造技術を中心に発達してきたが、近年は精密機械部品はもちろんベアリングや歯車に代表される動力伝達部品にまで拡大しつつある。
【0002】
歯車はあらゆる産業機械に使用されており、昨今ではその要求精度も厳しくなってきており、さらに、歯面粗さを向上すればヘルツ応力で3倍も伝達負荷許容値が増大するとの研究成果が発表され、それを実現させる理想の歯面粗さはRmaxで約 0.1μmであることが確認されている。
【0003】
産業界では上記の認識も踏まえて積極的に仕上げ精度の良好な研削歯車を採用したいという機運があるが、量産ベース歯車の形状誤差と面粗さは、普通砥石によりRmax約 2.0μm、生産性の高いCBNホイールの場合Rmax約 5.0μm程度が限界となっているのが実情である。
【0004】
現在、歯車研削にはCBNホイールが多く使用されているが、このホイールの形状精度ならびに砥粒高さの不揃いが、当然に歯車の加工精度や面粗さに大きく影響するので、CBNホイールの形状精度と砥粒高さを揃えるツルーイング装置も性能向上が望まれている。本発明はかかるツルーイング装置に関するものである。
【0005】
【従来の技術】
CBNやダイヤモンド等の超砥粒は硬脆材料であるが、これら硬脆材料の微小切り込み切削には、破壊力学に基づき脆性モード(脆性破壊型材料除去)と延性モード(塑性変形型材料除去)のあることが知られている。
【0006】
脆性モードの場合、図10に示すように、材料にクラックが発生しクラックの集積によって材料が除去されるので、加工精度が悪くなる。これに対し、延性モードの場合、図9に示すように、クラックが発生せず連続形切屑が出るので加工精度が高くなる。そして、硬脆材料の切削加工における材料除去は、通常脆性モードとなるが、高い切削速度と微小切込みの制御により延性モードに上る塑性変形による切削が得られることが知られている(「精密加工の最先端技術」、 133〜141 頁 1996年3月25日初版第1刷 株式会社工業調査会刊)。
【0007】
さらに、図11に示すように、ツルーイング装置の剛性が不足し、切削工具に運動誤差が生ずると、クラックが散在し、仕上精度が低くなることも知られている。
【0008】
しかるに、従来、微小切込み(例えば、 0.1μm以下の送り精度)の可能なツルーイング装置はなく、また剛性の不足や各部のガタによって延性モード切削による サブミクロンの形状誤差及び面粗さの高精度ホイールを製作できる能力のツルーイング装置は存在しなかった。
また、ホイール台金と砥粒を同一機上で超精密ツルーイングできる装置も存在しなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑み、鋼製のホイール台金並びに脆性材料であるCBN砥粒の微少切り込みによる延性モードにおけるツルーイングを可能とし、ホイール台金と台金上に電着された、又は、別途制作された超砥粒ホイールを同一機上でツルーイングできる超精密ツルーイング装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1のツルーイング装置は、ベースと、前記ベース上でX軸方向に往復動するホイール駆動テーブルと、前記ベース上で、前記X軸に直交するZ軸方向に往復動するドレッサー駆動テーブルと、前記ホイール駆動テーブル上に搭載されたホイール軸受と、該ホイール軸受に回転自在に支持され、ツルーイングされる台金またはホイールが取付けられるホイール主軸と、該ホイール主軸を回転させるホイール駆動モータからなるホイール駆動部と、前記ドレッサー駆動テーブル上に搭載されたドレッサー軸受と、該ドレッサー軸受に回転自在に支持され、ツルーイング工具であるドレッサーを取付けるドレッサー主軸と、該ドレッサー主軸を回転させるドレッサー駆動モータからなるドレッサー駆動部とからなり、前記ベースが低熱膨張鋳鉄製であり、前記ドレッサー軸受が静圧油軸受であり、前記ホイール駆動テーブルおよび前記ドレッサー駆動テーブルがいずれも、その下部摺動面が、ベースに形成したV−V案内面およびV−V案内面との間に配置されたニードルローラベアリングでガイドされ、かつ上部摺動面がベースに形成された静圧案内面に接触しており、前記ホイール駆動テーブル往復動用および前記ドレッサー駆動テーブルの往復動用の各送りネジに螺合した各ナットの各ナットホルダーが、前記ベース上のリニアボールガイドに案内されており、かつ静圧カップリングを介して、前記ホイール駆動テーブルおよび前記ドレッサー駆動テーブルのそれぞれに結合されていることを特徴とする。
【0011】
請求項1の発明において、ベースを制振台上に設置するか否かは任意であるが、請求項2のツルーイング装置は、前記ベースが制振台上に設置されていることを特徴とする。
【0012】
請求項3のツルーイング装置は、請求項1または2の発明において、前記ホイール駆動テーブルおよび前記ドレッサー駆動テーブルの各駆動モータがダイレクトドライブ型サーボモータであり、前記各駆動モータの制御装置が、制御分解能0.01μm以下の数値制御装置であり、前記両駆動テーブルのフィードバックセンサが最小分解能0.01μmのリニアレーザスケールであることを特徴とする。
【0013】
請求項4のツルーイング装置は、請求項1、2または3の発明において前記ドレッサー軸受上にAEセンサを設置したことを特徴とする。
【0014】
請求項5のツルーイング装置は、請求項1、2、3または4の発明において、ツルーイングされる台金またはホイールを取付けるアーバの把持機構が、該アーバに固着したプルスタッドと、前記ホイール主軸に内蔵し外部から開閉操作できるコレットであることを特徴とする。
【0015】
請求項1の発明によれば、ベースに低熱膨張鋳鉄を使用し、加工時の発熱による歪等を抑制して変形による加工精度の低下を防止し、加工反力に抗して超精密研削加工を可能とし、駆動テーブルの案内構造にV−V案内面とニードルローラベアリングを採用して、低い摩擦抵抗と水平方向に高剛性なテーブル移動を可能とし、静圧案内面で上下方向にも高剛性とし、ドレッサー軸受を静圧油軸受とすることにより静剛性と回転精度を高め、リニアボールガイドと静圧カップリングにより送りネジのナットの振れ回りと摩擦抵抗を抑制して、上記の相乗効果により、ツルーイング装置の剛性を十分に高くし、切削工具の運動誤差やクラックの散在が発生しないようにすることができる。
【0016】
請求項2の発明によれば、制振台によって外部振動の伝播を遮断でき、外部振動による加工精度の低下を防止できる。
【0017】
請求項3の発明によれば、高トルク高精度なダイレクトドライブ型サーボアクチュエータと制御分解能0.01μmの数値制御装置と最小分解能0.01μmのリニアレーザスケールにより延性モードに必要な0.1 μm以下の微少切込みを可能とし、これによって超精密ツルーイングを可能とすることができる。
【0018】
請求項4の発明によれば、砥粒の破砕の際のAE波を確実に検知し、ツルーイング時のエアカットとサイクルタイムの短縮ならびに切込みすぎを防止することができる。
【0019】
請求項5の発明によれば、コレットを外部から開閉することで簡単にアーバを交換することができ、種々の台金およびホイールの交換が容易となり、台金とホイールの同一機上でのツルーイングを可能とすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るツルーイング装置の斜視図であり、本図に基づき概略構成を説明する。
【0021】
同図において、1は制振台であり、その上面にベース2が設置されている。ベース2上にはホイール駆動テーブル3とドレッサー駆動テーブル4がL字型に配置され、ホイール駆動テーブル3がX軸方向に往復動し、ホイール駆動テーブル4が前記X軸に直交するZ軸方向に往復するようになっている。つまり、2軸の研削盤系を構成している。なお、制振台を用いるかどうかは任意であるが、用いた場合は、外部振動の伝播を抑制できるので好ましい。
各駆動テーブル3、4のテーブル案内構造は、V−V案内面40などで構成されるが、詳細は後述する。
【0022】
前記ホイール駆動テーブル3上には、ホイール軸受10と、このホイール軸受10に回転自在に支持されたホイール主軸11と、このホイール主軸11を回転させるホイール駆動モータ12からなるホイール駆動部が搭載されている。ホイール主軸11と駆動モータ12とは、ベルト伝動機構等で連結されている。また前記ベース3の端部には門型のセンサ支持部5が取付けられ、このセンサ支持部5にレーザリニヤスケール7の固定部7aが、テーブル3上にはレーザリニヤスケール7の可動部7bが取付けられている。
【0023】
前記ドレッサー駆動テーブル4上には、ドレッサー軸受20と、このドレッサー軸受20に回転自在に支持されたドレッサー主軸21と、このドレッサー主軸21を回転させるドレッサー駆動モータ22とからなるドレッサー駆動部が搭載されている。ドレッサー主軸21と駆動モータ22とは、直結されている。また、前記ベース4の端部には門型のセンサ支持部6が取付けられ、このセンサ支持部6にレーザリニヤスケール8の固定部8aが、テーブル4上にはレーザリニヤスケール8の可動部8bが取付けられている。
【0024】
前記ベース2およびセンサ支持部5、6には低熱膨張鋳鉄を使用し、加工時の発熱による歪等を極力防止している。
【0025】
つぎに、前記駆動テーブル3、4の案内構造の詳細を説明する。図2はテーブル案内構造の正面図、図3はテーブル案内構造の側面図である。なお、両駆動テーブル3、4の案内構造は、実質的に同一である。
【0026】
駆動テーブル3、4はベース2に対し2列の山形状のスライド溝、すなわちV−V案内面40で往復動自在に案内されている。すなわち、図2において、駆動テーブル3、4の左右両端部の下面には、それぞれ断面三角形の摺動部材41、41が取付けられ、その山形状の下表面が下部摺動面42、42となっている。
【0027】
一方、ベース2には一対のV形溝を形成したレール部材46、46がV形ガイド面47、47を上向きにして設けられ、駆動テーブル4の摺動部材41、41を受け入れている。そして、V形ガイド面47、47と下部摺動面42、42の間にはニードルローラベアリング48、48が設けられている。
【0028】
このV−V案内面40によると、駆動テーブル3、4の往復動方向に直交する方向の姿勢拘束が極めて高精度に行えるという利点があり、ニードルローラベアリング48により低い摩擦抵抗による高い位置決め精度を実現している。
【0029】
また、前記駆動テーブル3、4の左右両端部の上面には、それぞれ平坦な上部摺動面43、43が形成され、この上部摺動面43、43には圧油を導くための圧油溜り44が形成され、駆動テーブル4の肉厚内には、送油路45が形成されている。そして、ベース2の両端部には連結部材51、51を介して断面四角形の上部摺動部52、52が取付けられ、その下面は、前記上部摺動面43、43と接触する上部摺動面53、53となっている。この上部摺動面53、53と前記上部摺動面43、43とは、静圧油を介して接触する静圧案内面を構成している。
【0030】
この静圧案内面により、駆動テーブル3、4の上下方向の姿勢拘束を行い、ベース2と駆動テーブル3、4間の圧力分布を均一化している。
【0031】
図2〜3に示すように、駆動テーブル3、4を往復動させる送りネジ61は、ベース2上のブラケット62、62にベアリング63を介して回転自在に支持されている。この送りネジ61にナット60が螺合され、そのナット60をナットホルダー64が回転不能に拘束している。このナットホルダー64の下面にはスライドシュー65が取付けられ、上面には、静圧カップリングを構成するカップリングハーフ66が形成されている。このカップリングハーフ66には送りネジ61の送り方向に直角であり垂直に形成された静圧接触面67、67が往面と復面に形成されている。
【0032】
前記カップリングハーフ66は駆動テーブル3、4に固定された一対のカップリング部材72、72で挟まれており、各カップリング部材72の内側垂直面73は前記カップリングハーフ66の静圧接触面67に対面しており、カップリング部材72および駆動テーブル4の肉厚内には静圧油を内側垂直面73に導入する油路74が形成されている。この静圧カップリングにより、ナット64と駆動テーブル3、4間の運動誤差を阻止している。
【0033】
前記スライドシュー65はベース2上に固定されたリニアボールガイド71に摺動自在に嵌合してナット64の連れ廻りを防止して、ナット64の往復動を生じさせている。このリニアボールガイド71は、転動体が循環する転がり案内であって、転がり面での摩擦係数は非常に小さい利点がある。
【0034】
上記のテーブル案内構造により、ホイール駆動テーブル3の真直度は、水平 0.1μm(10mmストローク走行当り)、垂直 0.1μm(10mmストローク走行当り)であり、ドレッサー駆動テーブル4の真直度は、水平 0.1μm(10mmストローク走行当り)、垂直 0.2μm(10mmストローク走行当り)を実現している。
【0035】
図4はホイール軸受10とホイール主軸11を示す断面図である。ホイール主軸11は精密アンギュラ玉軸受13と複列円筒コロ軸受14でホイール軸受10に回転自在に支持されている。また、ホイール主軸11の内部前方にはテーパ孔15と、このテーパ孔15から後端にかけて貫通孔16が、同軸に形成されている。なお、ホイール主軸11の後端部には平ベルトプーリ36が取付けられている。
【0036】
前記貫通孔16にはドローバー17が挿入して固定されるようになっており、その先端にはコレット18が取付けられている。一方、ツルーイング加工される台金WbまたはホイールWの取付金具であるアーバ31も軸方向両端部がテーパ状に形成され、挿入側テーパ部32の先端にはプルスタッド33が固定され、突出側テーパ部34には台金WbまたはホイールWがナット35で締め付けて着脱自在に固定されるようになっている。
【0037】
上記のコレットチャック構造によれば、ドローバー17のナット19を緩めて先端側へ押し込むと、コレット18がプルスタッド33を解放するので、アーバ31がホイール主軸11から取外される。逆にアーバ31を挿入し、ドローバー17を挿入してコレット18をプルスタッド33に引掛けて、後端方向に引き付け、ナット19を締め付けると、アーバ31をホイール主軸11に固定することができる。このため、台金WbまたはホイールWのアーバ31への着脱はナット35を締め付けたり緩めることで自由に行える。
【0038】
上記により、ホイール主軸11に対する台金Wb、およびCBN砥粒を電着したホイールWの着脱が極めて容易に行え、両者を同一機上でツルーイングすることを可能にしている。
【0039】
図5はドレッサー軸受20の断面図である。ドレッサー主軸21は、ラジアル/スラスト複合静圧油軸受23とラジアル静圧油軸受24でドレッサー軸受20に回転自在に支持されている。いずれの静圧油軸受23、24も、ドレッサー主軸21の外表面に対し静圧油を溜める圧油溜りとこの圧油溜りに圧油を送る送油路が形成され、静圧油を介してドレッサー主軸21を支持するようになっている。この静圧油軸受により、ドレッサー主軸21の前部軸端に30kgf の荷重をかけた場合の静剛性は、ラジアル方向で2μm、アキシヤル方向で1μmであって、加工反力に十分に抗して超精密研削加工を可能としている。また、ドレッサー主軸21の先端には、ドレッサーホイールDがナット37で着脱自在に取付けられるようになっている。
【0040】
上記のホイール軸受10とドレッサー軸受20の構成は、マイクロツルーイングに必要な、▲1▼ツルーイング時の法線抵抗が大きい場合、ロータリドレッサーを取り付ける軸は研削盤主軸と同程度の剛性を有すること、▲2▼ドレッサー主軸の振れを極力抑えること、▲3▼駆動モータのトルク変動と振動によるツルーイング時の加工転写誤差を極力少なくすること、に大きく役立っている。
【0041】
前記駆動モータ12、22は、共に振動等級CLASS3であって、インバータ制御によりMax 3,000rpmまで任意回転数の設定を可能にしている。これにより、マイクロツルーイング時のホイールWとドレッサDの周速比を変えることで、切れ味と仕上げ面粗さを制御できるようにしている。
【0042】
前記駆動テーブル3、4の駆動モータ、すなわち、送りネジ61に連結されるモータは高トルク高精度なダイレクトドライブ型サーボモータである。前記駆動テーブル3、4の制御装置は、制御分解能0.01μm以下の数値制御装置であり、前記両駆動テーブル3、4のフィードバックセンサであるレーザリニヤスケール7、8は最小分解能0.01μmである。前記レーザリニヤスケール7の固定部7aと可動部7bおよび前記レーザリニヤスケール8の固定部8aと可動部8bは、いずれもアッベの原理にしたがった位置に配置している。すなわち、被測定物の測定すべき部分を物差しとして用いる標準尺(変位センサ)の延長上に置く、という原理に従っており、この場合、ベッドに真直度の誤差があっても、そのために生ずる幾何学的誤差は、極めて小さく抑えられる。前記両駆動テーブルの送り量すなわち、ホイールWに対するドレッサーDの切込み量はレーザリニヤスケール7、8で数値制御装置にフィードバックされ、クローズドループ制御されるようになっている。
【0043】
本実施形態においては、熱変位対策として、温度制御装置にて静圧油そして研削液の温度を± 0.1℃の幅で制御している。研削液はさらにマグネットセパレータを使用して常に清浄なクーラントの供給を可能にしている。
【0044】
本実施形態では、AEセンサ25をドレッサー軸受20上に設置している。これは、微小切り込みでのツルーイングを実現させるためには、ドレッサーDとホイールとの微小接触の感知を可能にする必要があるからである。このAEセンサ25は、AE波(アコースティックエミッション波・破壊時に生じる衝撃波)を確実に検知して、ドレッサーDが台金WbまたはホイールWに当っている(切込んでいる)か当っていないかを確実に検知でき、マイクロツルーイング時のエアカット(空切り込み)とサイクルタイムの短縮ならびに切込みすぎの防止を可能としている。
【0045】
さらに、ドレッサー主軸21を始め各回転駆動部の動バランスは振動変位± 0.001μm(1,200rpmで)の分解能を持つフィールドバランサにより残留アンバランス量を分解能下1桁に調整後駆動を行うようにしている。
【0046】
上記構成の装置について、レーザー測長機により機械NC装置からの微小ステップ送り指令における運動応答性能を測定した。その結果、図6に示すように、ステップ応答性は最小0.05μm(50nm)/STEPまで良好なデータを得ることができた。
【0047】
「宮下政和、“超精密加工原理”超精密生産技術大系 第1巻 基本技術 フジフクノシステム、1995」によれば、多刃工具としての研削砥石を用いて延性モード研削を実現するには、砥粒切れ刃高さのばらつきが延性・脆性遷移点Dc より小さくなければならないとしている。また、脆性材料といわれるダイヤモンド、シリコン等の延性・脆性遷移点Dc は概ね 0.1μm前後という。したがって、ダイヤモンド砥石の超精密ツルーイングにおいて、砥粒切り込み深さを制御し、延性モード研削条件を満足させ、かつ、運動転写原理に従って超精密研削精度を実現するには、砥粒切れ刃高さのばらつきを100 nm(0.1 μm)以下に、ダイヤモンド砥石の回転振れおよび母線形状も100 nmに修正加工する超精密ツルーイング技術が不可欠であると提唱している。
【0048】
本実施形態の装置によれば、構造面での剛性の向上と制御系で微小送りを可能としたことにより、図9に示す切込み量Dp ≦Dc を実現し、運動転写原理に基づいたナノメータオーダの運動精度を実現し、図10に示す切込み量Dp >Dc の状態で生ずるクラックの集積による材料除去や、図11に示す装置剛性の不足による運動誤差(ガタ)により生ずる切込み量Dp の不安定によるクラックの散在といった研削状態を排し、延性モード研削に必要な 0.1μm以下の高精度な位置決め精度を達成している。
【0049】
つぎに、上記ツルーイング装置によるマイクロツルーイング作業を説明する。
本発明のツルーイング装置では、▲1▼形状誤差1μm以下の歯車成型用CBN電着ホイールの台金Wbを製作する、▲2▼台金WbにCBN砥粒を一層だけ電着したCBN電着ホイールWをマイクロツルーイングし、サブミクロンレベルの形状誤差&面粗さを実現する、という手順で、高精度で高性能なCBN電着ホイールを得るようにしている。
【0050】
図7は前記▲1▼の台金Wbのツルーイング作業の説明図である。同図に示す台金Wbは図1および図4に示すホイール主軸11に取付け、台金WbとCBNロータリードレッサーDを回転させながら、ホイール駆動テーブル3をX軸方向に移動させ、ドレッサー駆動テーブル4をZ軸方向に移動させる。
この作業によって、所望の形状誤差の台金Wbが得られる。
【0051】
図8は前記▲2▼のホイール台金WbにCBN砥粒Wgを電着したホイールWのツルーイング作業の説明図である。CBN砥粒Wgを電着したホイールWも図1および図4に示すホイール主軸11に取付け、ホイールWとダイヤモンドロータリードレッサーDを回転させながら、ホイール駆動テーブル3をX軸方向に移動させ、ドレッサー駆動テーブル4をZ軸方向に移動させる。この作業によって、サブミクロンレベルの形状誤差および面粗さを有するホイールWが得られる。
【0052】
なお、本発明では、任意歯車諸元、修正、電着砥粒径のオフセット等をパソコンにて自動計算させ、加工NCプログラムを生成、当該機械NC装置に転送する制御糸を備えることにより、種々の歯車成形研削用ホイールをマイクロツルーイングすることができる。また、超砥粒ホイール(CBN砥粒やダイヤモンド砥粒)だけでなく、普通砥石のマイクロツルーイングも可能である。
【0053】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、ベースの発熱による歪等を抑制して変形による加工精度の低下を防止し、各駆動テーブルの案内構造に低い摩擦抵抗と水平方向および上下方向の高剛性送りネジのナットの振れ回りと摩擦抵抗を抑制して、ドレッサー軸受を静圧油軸受とすることにより静剛性と回転精度を高め、ツルーイング装置の剛性を十分に高くし、切削工具の運動誤差やクラックの散在が発生しないようにして、主として剛性の面から超精密研削加工を可能としている。
【0054】
請求項2の発明によれば、制振台によって外部振動の伝播を遮断でき、外部振動による加工精度の低下を防止できる。
【0055】
請求項3の発明によれば、高トルク高精度なテーブル駆動用アクチュエータと高分解能の数値計測制御装置とリニアレーザスケールにより延性モードに必要な0.1 μm以下の微少切込みを可能とし、これによって超精密ツルーイングを可能としている。
【0056】
請求項4の発明によれば、砥粒の破砕の際のAE波を確実に検知し、ツルーイング時のエアカットとサイクルタイムの短縮ならびに切込みすぎを防止することができる。
【0057】
請求項5の発明によれば、簡単にアーバを交換することができ、種々の台金およびホイールのツルーイング、さらには台金とホイールの同一機上でのツルーイングを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るツルーイング装置の斜視図である。
【図2】駆動テーブル3、4の案内構造の正面図である。
【図3】駆動テーブル3、4の案内構造の側面図である。
【図4】ホイール軸受10とホイール主軸11を示す断面図である。
【図5】ドレッサー軸受20とドレッサー主軸21を示す断面図である。
【図6】ドレッサー主軸21の送り分解能を示すグラフである。
【図7】台金Wbのツルーイング作業の説明図である。
【図8】ホイールWのツルーイング作業の説明図である。
【図9】延性モード研削の説明図である。
【図10】脆性モード研削の説明図である。
【図11】装置剛性が不足する研削の説明図である。
【符号の説明】
2 ベース
3 ホイール駆動テーブル
4 ドレッサー駆動テーブル
7 レーザリニヤスケール
8 レーザリニヤスケール
10 ホイール軸受
11 ホイール主軸
20 ドレッサー軸受
21 ドレッサー主軸
40 V−V案内面
D ドレッサー
W ホイール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultra-precision truing device for grinding wheels.
Ultra-precision machining technology has been developed mainly for the production of optical parts such as lenses and semiconductor parts such as silicon wafers, but in recent years it has expanded to power transmission parts represented by bearings and gears as well as precision machine parts. It's getting on.
[0002]
Gears are used in all industrial machines, and the required accuracy has become stricter in recent years. Further, if the tooth surface roughness is improved, the transmission load tolerance increases by a factor of 3 with Hertz stress. It has been announced that it has been confirmed that the ideal tooth surface roughness to achieve this is about 0.1 μm in Rmax.
[0003]
In the industry, based on the above recognition, there is a move to actively adopt grinding gears with good finishing accuracy, but the shape error and surface roughness of mass-produced base gears are Rmax of about 2.0μm due to ordinary grinding wheels, productivity In the case of a high CBN wheel, the actual condition is that Rmax is about 5.0 μm.
[0004]
Currently, many CBN wheels are used for gear grinding, but the irregular shape accuracy and abrasive height of this wheel naturally affect the machining accuracy and surface roughness of the gear. There is also a demand for improved performance of truing devices that have the same precision and abrasive height. The present invention relates to such a truing device.
[0005]
[Prior art]
Super-abrasive grains such as CBN and diamond are hard and brittle materials. However, micro-cutting of these hard and brittle materials is based on fracture mechanics based on brittle mode (brittle fracture type material removal) and ductile mode (plastic deformation type material removal). It is known that there is.
[0006]
In the brittle mode, as shown in FIG. 10, cracks are generated in the material, and the material is removed by the accumulation of cracks, so that the processing accuracy is deteriorated. On the other hand, in the ductility mode, as shown in FIG. 9, cracks do not occur and continuous chips are produced, so that the machining accuracy is increased. Material removal in the cutting of hard and brittle materials is normally in brittle mode, but it is known that cutting by plastic deformation that goes up to ductility mode can be obtained by controlling high cutting speed and fine cutting (“precision machining”). "The most advanced technology", pages 133-141, first published on March 25, 1996, published by Industrial Research Co., Ltd.).
[0007]
Furthermore, as shown in FIG. 11, it is also known that if the truing device has insufficient rigidity and a movement error occurs in the cutting tool, cracks are scattered and finishing accuracy is lowered.
[0008]
However, there is no conventional truing device capable of micro-cutting (for example, feed accuracy of 0.1 μm or less), and high precision wheels with submicron shape error and surface roughness due to ductility mode cutting due to lack of rigidity or backlash of each part. There was no truing device capable of producing
In addition, there was no device capable of super-precision truing the wheel base metal and abrasive grains on the same machine.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, the present invention enables truing in a ductile mode by fine cutting of a steel wheel base metal and a brittle CBN abrasive grain, and is electrodeposited on the wheel base metal and the base metal. An object is to provide an ultra-precision truing device capable of truing the produced superabrasive wheel on the same machine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The truing device according to claim 1, a base, a wheel drive table that reciprocates in the X-axis direction on the base, a dresser drive table that reciprocates in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis on the base, A wheel drive comprising a wheel bearing mounted on the wheel drive table, a wheel spindle that is rotatably supported by the wheel bearing and is attached to a truing base or a wheel, and a wheel drive motor that rotates the wheel spindle. , A dresser bearing mounted on the dresser drive table, a dresser spindle that is rotatably supported by the dresser bearing and attaches a dresser that is a truing tool, and a dresser drive motor that rotates the dresser spindle The base is made of low thermal expansion casting. The dresser bearing is a hydrostatic oil bearing, and both the wheel drive table and the dresser drive table have V-V guide surfaces and V-V guide surfaces formed on the lower sliding surfaces thereof. And the upper sliding surface is in contact with a static pressure guide surface formed on the base, for reciprocating the wheel drive table and for reciprocating the dresser drive table. Each nut holder of each nut screwed to each feed screw is guided by a linear ball guide on the base, and is coupled to each of the wheel drive table and the dresser drive table via a static pressure coupling. It is characterized by being.
[0011]
In the invention of claim 1, whether or not to install the base on the damping table is arbitrary, but the truing device of claim 2 is characterized in that the base is installed on the damping table. .
[0012]
The truing device according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein each drive motor of the wheel drive table and the dresser drive table is a direct drive type servo motor, and the control device of each drive motor has a control resolution. A numerical controller of 0.01 μm or less, wherein the feedback sensors of the two drive tables are linear laser scales with a minimum resolution of 0.01 μm.
[0013]
A truing device according to a fourth aspect is characterized in that, in the invention according to the first, second or third aspect, an AE sensor is installed on the dresser bearing.
[0014]
The truing device according to claim 5 is the invention according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the arbor gripping mechanism for attaching the metal base or wheel to be trued is incorporated in the pull stud fixed to the arbor and the wheel main shaft. However, it is a collet that can be opened and closed from the outside.
[0015]
According to the first aspect of the present invention, low thermal expansion cast iron is used for the base, distortion caused by heat generation during processing is suppressed to prevent a decrease in processing accuracy due to deformation, and ultra-precision grinding is performed against processing reaction force. Adopting VV guide surface and needle roller bearing for guide structure of drive table, enabling high friction table movement with low frictional resistance and horizontal direction, and high pressure in the vertical direction with static pressure guide surface. Stiffness, the static pressure oil bearing is used as the dresser bearing to improve static rigidity and rotational accuracy, and the linear ball guide and static pressure coupling suppress the runout and frictional resistance of the nut of the feed screw. Thus, the rigidity of the truing device can be made sufficiently high so that the movement error of the cutting tool and the scattering of cracks can be prevented.
[0016]
According to invention of Claim 2, propagation of an external vibration can be interrupted | blocked by a damping table, and the fall of the processing precision by an external vibration can be prevented.
[0017]
According to the invention of claim 3, a fine cut of 0.1 μm or less necessary for the ductility mode is achieved by a high-torque high-accuracy direct drive servo actuator, a numerical controller with a control resolution of 0.01 μm and a linear laser scale with a minimum resolution of 0.01 μm This allows for ultra-precision truing.
[0018]
According to invention of Claim 4, the AE wave at the time of crushing of an abrasive grain can be detected reliably, and the air cut at the time of truing, shortening of cycle time, and excessive cutting can be prevented.
[0019]
According to the invention of claim 5, the arbor can be easily exchanged by opening and closing the collet from the outside, and various base metals and wheels can be easily exchanged. Truing of the base metal and the wheel on the same machine Can be made possible.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a truing device according to an embodiment of the present invention, and a schematic configuration will be described based on this drawing.
[0021]
In the figure, reference numeral 1 denotes a vibration control table, and a base 2 is installed on the upper surface thereof. A wheel drive table 3 and a dresser drive table 4 are arranged in an L shape on the base 2, the wheel drive table 3 reciprocates in the X axis direction, and the wheel drive table 4 moves in the Z axis direction orthogonal to the X axis. It is designed to reciprocate. That is, a two-axis grinding machine system is configured. Whether or not to use a damping table is arbitrary, but using it is preferable because it can suppress propagation of external vibration.
The table guide structure of each of the drive tables 3 and 4 is composed of a VV guide surface 40 and the like, details of which will be described later.
[0022]
Mounted on the wheel drive table 3 is a wheel drive unit including a wheel bearing 10, a wheel main shaft 11 rotatably supported by the wheel bearing 10, and a wheel drive motor 12 that rotates the wheel main shaft 11. Yes. The wheel main shaft 11 and the drive motor 12 are connected by a belt transmission mechanism or the like. A gate-shaped sensor support 5 is attached to the end of the base 3, a fixed portion 7 a of the laser linear scale 7 is attached to the sensor support 5, and a movable portion 7 b of the laser linear scale 7 is provided on the table 3. Installed.
[0023]
On the dresser drive table 4, a dresser drive unit comprising a dresser bearing 20, a dresser main shaft 21 rotatably supported by the dresser bearing 20, and a dresser drive motor 22 that rotates the dresser main shaft 21 is mounted. ing. The dresser main shaft 21 and the drive motor 22 are directly connected. A gate-shaped sensor support 6 is attached to the end of the base 4, a fixed portion 8 a of the laser linear scale 8 is attached to the sensor support 6, and a movable portion 8 b of the laser linear scale 8 is placed on the table 4. Is installed.
[0024]
The base 2 and the sensor support portions 5 and 6 are made of low thermal expansion cast iron to prevent distortion caused by heat generation during processing as much as possible.
[0025]
Next, details of the guide structure of the drive tables 3 and 4 will be described. FIG. 2 is a front view of the table guide structure, and FIG. 3 is a side view of the table guide structure. The guide structures of both drive tables 3 and 4 are substantially the same.
[0026]
The drive tables 3 and 4 are guided to the base 2 in a reciprocating manner by two rows of mountain-shaped slide grooves, that is, VV guide surfaces 40. That is, in FIG. 2, sliding members 41 and 41 having triangular cross sections are attached to the lower surfaces of the left and right ends of the drive tables 3 and 4, respectively, and the lower surfaces of the mountain shapes become the lower sliding surfaces 42 and 42. ing.
[0027]
On the other hand, rail members 46, 46 having a pair of V-shaped grooves are provided on the base 2 with the V-shaped guide surfaces 47, 47 facing upward, and receive the sliding members 41, 41 of the drive table 4. Needle roller bearings 48 and 48 are provided between the V-shaped guide surfaces 47 and 47 and the lower sliding surfaces 42 and 42.
[0028]
The VV guide surface 40 has the advantage that the posture restraint in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the drive tables 3 and 4 can be performed with extremely high accuracy, and the needle roller bearing 48 provides high positioning accuracy due to low frictional resistance. Realized.
[0029]
Further, flat upper sliding surfaces 43, 43 are formed on the upper surfaces of the left and right ends of the drive tables 3, 4, respectively, and a pressure oil reservoir for introducing pressure oil to the upper sliding surfaces 43, 43. 44 is formed, and an oil feed passage 45 is formed in the wall thickness of the drive table 4. Then, upper sliding portions 52, 52 having a square cross section are attached to both ends of the base 2 via connecting members 51, 51, and the lower surfaces of the upper sliding surfaces are in contact with the upper sliding surfaces 43, 43. 53, 53. The upper sliding surfaces 53, 53 and the upper sliding surfaces 43, 43 constitute a static pressure guide surface that is in contact with each other via static pressure oil.
[0030]
This static pressure guide surface restricts the vertical orientation of the drive tables 3 and 4 to make the pressure distribution between the base 2 and the drive tables 3 and 4 uniform.
[0031]
As shown in FIGS. 2 to 3, the feed screw 61 that reciprocates the drive tables 3 and 4 is rotatably supported by brackets 62 and 62 on the base 2 via a bearing 63. A nut 60 is screwed onto the feed screw 61, and the nut holder 64 restrains the nut 60 from rotating. A slide shoe 65 is attached to the lower surface of the nut holder 64, and a coupling half 66 constituting a static pressure coupling is formed on the upper surface. The coupling half 66 is formed with static pressure contact surfaces 67 and 67 formed at right angles to and perpendicular to the feed direction of the feed screw 61 on the forward surface and the reverse surface.
[0032]
The coupling half 66 is sandwiched between a pair of coupling members 72, 72 fixed to the drive tables 3, 4, and the inner vertical surface 73 of each coupling member 72 is a static pressure contact surface of the coupling half 66. The oil passage 74 is formed in the wall thickness of the coupling member 72 and the drive table 4 to introduce the hydrostatic oil into the inner vertical surface 73. This static pressure coupling prevents movement errors between the nut 64 and the drive tables 3 and 4.
[0033]
The slide shoe 65 is slidably fitted to a linear ball guide 71 fixed on the base 2 so as to prevent the nut 64 from rotating, thereby causing the nut 64 to reciprocate. The linear ball guide 71 is a rolling guide through which rolling elements circulate, and has an advantage that the friction coefficient on the rolling surface is very small.
[0034]
Due to the above table guide structure, the straightness of the wheel drive table 3 is 0.1 μm horizontal (per 10 mm stroke travel) and 0.1 μm vertical (per 10 mm stroke travel), and the straightness of the dresser drive table 4 is horizontal 0 0.1μm (per 10mm stroke) and vertical 0.2μm (per 10mm stroke) are realized.
[0035]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the wheel bearing 10 and the wheel main shaft 11. The wheel spindle 11 is rotatably supported on the wheel bearing 10 by a precision angular ball bearing 13 and a double row cylindrical roller bearing 14. Further, a tapered hole 15 and a through hole 16 are formed coaxially from the tapered hole 15 to the rear end at the front inside the wheel main shaft 11. A flat belt pulley 36 is attached to the rear end portion of the wheel main shaft 11.
[0036]
A draw bar 17 is inserted into and fixed to the through hole 16, and a collet 18 is attached to the tip thereof. On the other hand, the arbor 31 which is a base metal Wb to be processed for truing or a fitting for the wheel W is also tapered at both ends in the axial direction, and a pull stud 33 is fixed to the tip of the insertion side taper portion 32, and the protrusion side taper. A metal base Wb or a wheel W is fastened to the portion 34 by a nut 35 and is detachably fixed.
[0037]
According to the collet chuck structure described above, when the nut 19 of the draw bar 17 is loosened and pushed into the distal end side, the collet 18 releases the pull stud 33, so that the arbor 31 is removed from the wheel main shaft 11. Conversely, when the arbor 31 is inserted, the draw bar 17 is inserted, the collet 18 is hooked on the pull stud 33 and pulled toward the rear end, and the nut 19 is tightened, the arbor 31 can be fixed to the wheel main shaft 11. For this reason, the base metal Wb or the wheel W can be freely attached to and detached from the arbor 31 by tightening or loosening the nut 35.
[0038]
As described above, the base metal Wb and the wheel W electrodeposited with the CBN abrasive grains can be attached and detached with respect to the wheel main shaft 11 extremely easily, and both of them can be trued on the same machine.
[0039]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the dresser bearing 20. The dresser main shaft 21 is rotatably supported on the dresser bearing 20 by a radial / thrust composite hydrostatic oil bearing 23 and a radial hydrostatic oil bearing 24. Each of the hydrostatic bearings 23 and 24 is formed with a hydraulic oil reservoir for collecting the hydrostatic oil with respect to the outer surface of the dresser main shaft 21 and an oil feed passage for sending the hydraulic oil to the hydraulic oil reservoir. The dresser main shaft 21 is supported. With this hydrostatic oil bearing, the static rigidity when a load of 30 kgf is applied to the front shaft end of the dresser main shaft 21 is 2 μm in the radial direction and 1 μm in the axial direction, sufficiently resisting the machining reaction force. Enables ultra-precision grinding. A dresser wheel D is detachably attached to the tip of the dresser main shaft 21 with a nut 37.
[0040]
The configuration of the wheel bearing 10 and the dresser bearing 20 described above is required for micro truing. (1) When the normal resistance during truing is large, the shaft on which the rotary dresser is attached has the same degree of rigidity as the main spindle of the grinding machine, (2) It greatly helps to suppress the runout of the dresser main shaft as much as possible, and (3) to minimize the processing transfer error during truing due to torque fluctuation and vibration of the drive motor.
[0041]
The drive motors 12 and 22 are both of vibration class CLASS3 and can be set to an arbitrary rotational speed up to 3,000 rpm by inverter control. Thereby, by changing the peripheral speed ratio between the wheel W and the dresser D at the time of micro truing, the sharpness and the finished surface roughness can be controlled.
[0042]
The drive motors of the drive tables 3 and 4, that is, the motor connected to the feed screw 61 is a direct drive servo motor with high torque and high accuracy. The control devices for the drive tables 3 and 4 are numerical control devices having a control resolution of 0.01 μm or less, and the laser linear scales 7 and 8 which are feedback sensors of the drive tables 3 and 4 have a minimum resolution of 0.01 μm. The fixed part 7a and the movable part 7b of the laser linear scale 7 and the fixed part 8a and the movable part 8b of the laser linear scale 8 are all arranged at positions according to the Abbe principle. In other words, it follows the principle that the part to be measured is placed on the extension of a standard scale (displacement sensor) that is used as a ruler. In this case, even if there is an error in the straightness of the bed, the resulting geometry The error is very small. The feed amount of the both drive tables, that is, the cut amount of the dresser D with respect to the wheel W is fed back to the numerical control device by the laser linear scales 7 and 8 and is subjected to closed loop control.
[0043]
In the present embodiment, as a measure against thermal displacement, the temperature of the hydrostatic oil and the grinding fluid is controlled within a range of ± 0.1 ° C. by a temperature control device. The grinding fluid also uses a magnetic separator to always provide a clean coolant supply.
[0044]
In the present embodiment, the AE sensor 25 is installed on the dresser bearing 20. This is because in order to realize truing with a minute notch, it is necessary to enable detection of minute contact between the dresser D and the wheel. The AE sensor 25 reliably detects AE waves (acoustic emission waves / shock waves generated at the time of destruction), and determines whether the dresser D hits the base metal Wb or the wheel W (cuts in) or not. It can be detected reliably, and it makes it possible to cut air during microtruing (empty cutting), shorten cycle time, and prevent overcutting.
[0045]
In addition, the dynamic balance of each rotary drive unit including the dresser spindle 21 is adjusted by a field balancer with a resolution of vibration displacement ± 0.001 μm (at 1,200 rpm), and the drive is performed after adjusting the residual unbalance amount to the last digit of the resolution. Yes.
[0046]
About the apparatus of the said structure, the motion response performance in the micro step feed command from a machine NC apparatus was measured with the laser length measuring machine. As a result, as shown in FIG. 6, good data could be obtained up to a minimum step response of 0.05 μm (50 nm) / STEP.
[0047]
According to “Miyashita Masakazu,“ Ultraprecision Machining Principle ”, Superprecision Production Technology, Volume 1, Basic Technology Fujifukuno System, 1995”, to achieve ductile mode grinding using a grinding wheel as a multi-blade tool The variation of the abrasive cutting edge height must be smaller than the ductile / brittle transition point Dc. The ductile / brittle transition point Dc of diamond, silicon, etc., which is said to be a brittle material, is about 0.1 μm. Therefore, in the ultra-precision truing of a diamond wheel, in order to control the abrasive cutting depth, satisfy the ductile mode grinding conditions, and achieve ultra-precise grinding accuracy according to the motion transfer principle, It proposes that ultra-precision truing technology that corrects the variation to 100 nm (0.1 μm) or less and the rotational runout and bus bar shape of the diamond wheel to 100 nm is indispensable.
[0048]
According to the apparatus of the present embodiment, by improving the rigidity on the structural surface and enabling fine feed by the control system, the cutting amount Dp ≦ Dc shown in FIG. 9 is realized, and the nanometer order based on the motion transfer principle Instability of cutting depth Dp caused by movement error (backlash) due to lack of device rigidity shown in FIG. 11 or material removal due to accumulation of cracks generated in the state of cutting depth Dp> Dc shown in FIG. This eliminates the grinding condition such as the cracks caused by grinding and achieves the high positioning accuracy of 0.1 μm or less necessary for ductile mode grinding.
[0049]
Next, the micro truing operation by the truing device will be described.
In the truing apparatus of the present invention, (1) a base metal Wb of a CBN electrodeposition wheel for forming a gear with a shape error of 1 μm or less is manufactured. (2) a CBN electrodeposition wheel in which only one layer of CBN abrasive grains is electrodeposited on the base metal Wb. A high precision and high performance CBN electrodeposition wheel is obtained by the procedure of micro-truing W and realizing submicron level shape error and surface roughness.
[0050]
FIG. 7 is an explanatory view of the truing work of the base metal Wb of (1). The base metal Wb shown in the figure is attached to the wheel main shaft 11 shown in FIGS. 1 and 4, while the base metal Wb and the CBN rotary dresser D are rotated, the wheel drive table 3 is moved in the X-axis direction, and the dresser drive table 4 Is moved in the Z-axis direction.
By this operation, a base metal Wb having a desired shape error is obtained.
[0051]
FIG. 8 is an explanatory view of the truing operation of the wheel W in which the CBN abrasive grains Wg are electrodeposited on the wheel base metal Wb of (2). The wheel W electrodeposited with CBN abrasive grains Wg is also attached to the wheel spindle 11 shown in FIGS. 1 and 4, and the wheel drive table 3 is moved in the X-axis direction while the wheel W and the diamond rotary dresser D are rotated, so that the dresser is driven. The table 4 is moved in the Z-axis direction. By this operation, a wheel W having a shape error and surface roughness on the submicron level is obtained.
[0052]
In the present invention, various gear specifications, corrections, electrodeposition abrasive grain size offsets, etc. are automatically calculated on a personal computer, and a machining NC program is generated and provided with a control thread for transferring to the machine NC device. It is possible to perform micro-truing of a gear forming grinding wheel. Further, not only superabrasive wheels (CBN abrasive grains and diamond abrasive grains) but also microtruing of ordinary grindstones are possible.
[0053]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, distortion due to heat generation of the base is suppressed to prevent a reduction in machining accuracy due to deformation, and a low friction resistance and a horizontal and vertical high-rigidity feed screw are provided in the guide structure of each drive table. Suppresses the nut swing and frictional resistance of the nut, and makes the dresser bearing a hydrostatic oil bearing to increase static rigidity and rotational accuracy, sufficiently increase the rigidity of the truing device, and reduce the movement errors and cracks of the cutting tool. It is possible to perform super-precision grinding mainly from a rigid surface so that no scattering occurs.
[0054]
According to invention of Claim 2, propagation of an external vibration can be interrupted | blocked by a damping table, and the fall of the processing precision by an external vibration can be prevented.
[0055]
According to the third aspect of the invention, the fine torque of 0.1 μm or less necessary for the ductility mode is enabled by the high torque high precision table driving actuator, the high resolution numerical measurement control device and the linear laser scale. Truing is possible.
[0056]
According to invention of Claim 4, the AE wave at the time of crushing of an abrasive grain can be detected reliably, and the air cut at the time of truing, shortening of cycle time, and excessive cutting can be prevented.
[0057]
According to the fifth aspect of the present invention, the arbor can be easily replaced, and truing of various base metals and wheels, and further, truing of the base metal and the wheels on the same machine is enabled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a truing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a guide structure for drive tables 3 and 4;
FIG. 3 is a side view of a guide structure for drive tables 3 and 4;
4 is a cross-sectional view showing a wheel bearing 10 and a wheel main shaft 11. FIG.
5 is a cross-sectional view showing a dresser bearing 20 and a dresser main shaft 21. FIG.
6 is a graph showing the feed resolution of the dresser spindle 21. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a truing operation of the base metal Wb.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a truing operation of the wheel W.
FIG. 9 is an explanatory diagram of ductile mode grinding.
FIG. 10 is an explanatory diagram of brittle mode grinding.
FIG. 11 is an explanatory diagram of grinding with insufficient apparatus rigidity.
[Explanation of symbols]
2 Base 3 Wheel drive table 4 Dresser drive table 7 Laser linear scale 8 Laser linear scale 10 Wheel bearing 11 Wheel spindle 20 Dresser bearing 21 Dresser spindle 40 V-V guide surface D Dresser W Wheel

Claims (5)

ベースと、
前記ベース上でX軸方向に往復動するホイール駆動テーブルと、
前記ベース上で、前記X軸に直交するZ軸方向に往復動するドレッサー駆動テーブルと、
前記ホイール駆動テーブル上に搭載されたホイール軸受と、該ホイール軸受に回転自在に支持され、ツルーイングされる台金またはホイールが取付けられるホイール主軸と、該ホイール主軸を回転させるホイール駆動モータからなるホイール駆動部と、
前記ドレッサー駆動テーブル上に搭載されたドレッサー軸受と、該ドレッサー軸受に回転自在に支持され、ツルーイング工具であるドレッサーを取付けるドレッサー主軸と、該ドレッサー主軸を回転させるドレッサー駆動モータからなるドレッサー駆動部とからなり、
前記ベースが低熱膨張鋳鉄製であり、
前記ドレッサー軸受が静圧油軸受であり、
前記ホイール駆動テーブルおよび前記ドレッサー駆動テーブルがいずれも、その下部摺動面が、ベースに形成したV−V案内面およびV−V案内面との間に配置されたニードルローラベアリングでガイドされ、かつ上部摺動面がベースに形成された静圧案内面に接触しており、
前記ホイール駆動テーブル往復動用および前記ドレッサー駆動テーブルの往復動用の各送りネジに螺合した各ナットの各ナットホルダーが、前記ベース上のリニアボールガイドに案内されており、かつ静圧カップリングを介して、前記ホイール駆動テーブルおよび前記ドレッサー駆動テーブルのそれぞれに結合されていることを特徴とする研削ホイール用超精密ツルーイング装置。
Base and
A wheel drive table that reciprocates in the X-axis direction on the base;
A dresser drive table that reciprocates in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis on the base;
A wheel drive comprising a wheel bearing mounted on the wheel drive table, a wheel spindle that is rotatably supported by the wheel bearing and is attached to a truing base or a wheel, and a wheel drive motor that rotates the wheel spindle. And
A dresser bearing mounted on the dresser drive table; a dresser main shaft that is rotatably supported by the dresser bearing and attaches a dresser that is a truing tool; and a dresser drive section that includes a dresser drive motor that rotates the dresser main shaft. Become
The base is made of low thermal expansion cast iron;
The dresser bearing is a hydrostatic oil bearing;
Both the wheel drive table and the dresser drive table are guided at their lower sliding surfaces by a needle roller bearing disposed between a VV guide surface and a VV guide surface formed on the base, and The upper sliding surface is in contact with the static pressure guide surface formed on the base,
Each nut holder of each nut screwed to each feed screw for reciprocating movement of the wheel driving table and reciprocating movement of the dresser driving table is guided by a linear ball guide on the base, and via a static pressure coupling. An ultra-precision truing device for a grinding wheel, wherein the device is coupled to each of the wheel drive table and the dresser drive table.
前記ベースが制振台に設置されていることを特徴とする請求項1記載の研削ホイール用超精密ツルーイング装置。The ultra-precision truing device for a grinding wheel according to claim 1, wherein the base is installed on a vibration damping table. 前記ホイール駆動テーブルおよび前記ドレッサー駆動テーブルの各駆動モータがダイレクトドライブ型サーボモータであり、
前記各駆動モータの制御装置が、制御分解能0.01μm以下の数値制御装置であり、
前記両駆動テーブルのフィードバックセンサが最小分解能0.01μmのリニアレーザスケールである
ことを特徴とする請求項1または2記載の研削ホイール用超精密ツルーイング装置。
Each drive motor of the wheel drive table and the dresser drive table is a direct drive servomotor,
The control device of each drive motor is a numerical control device having a control resolution of 0.01 μm or less,
3. The ultra-precision truing device for a grinding wheel according to claim 1, wherein the feedback sensors of both the drive tables are linear laser scales having a minimum resolution of 0.01 [mu] m.
前記ドレッサ一軸受上にAEセンサを設置したしたことを特徴とする請求項1、2または3記載の研削ホイール用超精密ツルーイング装置。4. An ultra-precision truing device for a grinding wheel according to claim 1, wherein an AE sensor is installed on the dresser bearing. ツルーイングされる台金またはホイールを取付けるアーバの把持機構が、該アーバに固着したプルスタッドと、前記ホイール主軸に内蔵し外部から開閉操作できるコレットであることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の研削ホイール用超精密ツルーイング装置。An arbor gripping mechanism for mounting a metal base or a wheel to be trued is a pull stud fixed to the arbor and a collet that is built in the wheel main shaft and can be opened and closed from the outside. Or the super precision truing apparatus for grinding wheels of 4.
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