JP5857692B2 - 研削方法および研削盤 - Google Patents
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Description
2本目以降に研削する前記工作物の研削サイクルである後続研削サイクルが、
所定の前記砥石車の切込み速度を備えた第2研削工程と、
前記第2研削工程の直前に実施される、前記砥石車が前記工作物から離れる方向へ後退しながら研削する後退研削工程と、
前記後退研削工程の直前に実施され、前記第2研削工程における前記砥石車の切込み速度より大きな前記砥石車の切込み速度を備える第1研削工程と、
前記後退研削工程の後退量を、当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程における研削剛性、当工作物の前記第1研削工程で測定された法線研削抵抗力または当工作物の前記第1研削工程の前記砥石車の切込み速度から演算された法線研削抵抗力のいずれかである第1法線研削抵抗力、機械剛性、および当工作物の前記第2研削工程の目標研削量から演算する後退量演算工程と、
当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程において第2実切込み量と第2法線研削抵抗力を測定し、前記第2実切込み量と前記第2法線研削抵抗力を用いて前記第2研削工程における前記研削剛性を演算する研削剛性測定工程を備えることである。
前記砥石車を前記円筒の半径方向に移動させる砥石車切込み装置と、
前記加工部の直径寸法を測定する工作物径測定装置と、
研削中の法線研削抵抗力を測定する法線力測定手段と、
当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程において、前記工作物径測定装置により測定した第2実切込み量および前記法線力測定手段により測定した第2法線研削抵抗力を用いて、研削剛性を演算する研削剛性演算手段と、
前記研削剛性演算手段で演算した前記研削剛性、当工作物の前記第1研削工程で測定された法線研削抵抗力または当工作物の前記第1研削工程の前記砥石車の切込み速度から演算された法線研削抵抗力のいずれかである第1法線研削抵抗力、機械剛性、および当工作物の前記第2研削工程の目標研削量を用いて後退量を演算する後退量演算手段と、
2本目以降に研削する前記工作物の研削サイクルである後続研削サイクルが、
所定の前記砥石車の切込み速度を備えた前記第2研削工程と、
前記第2研削工程の直前に実施される、前記砥石車が前記工作物から離れる方向へ前記後退量で後退しながら研削する後退研削工程と、
前記後退研削工程の直前に実施され、前記第2研削工程における前記砥石車の切込み速度より大きな前記砥石車の切込み速度を備える前記第1研削工程と、
前記後退研削工程の後退量を、前記後退量演算手段によって演算する後退量演算工程と、
当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程において、前記第2実切込み量と前記第2法線研削抵抗力を前記工作物径測定装置と前記法線力測定手段によって測定し、前記研削剛性を前記研削剛性演算手段によって演算する研削剛性測定工程と
を備え、
前記後続研削サイクルを実行すべく、前記砥石車切込み装置、前記工作物径測定装置、前記法線力測定手段、前記研削剛性演算手段、および前記後退量演算手段を制御する制御装置と、
を備えることである。
図1に示すように、円筒研削盤1は、ベッド2を備え、ベッド2上にX軸方向に往復可能に支持され送り用のモータ(砥石車切込み装置)8により駆動される砥石台(砥石車切込み装置)3と、X軸に直交するZ軸方向に往復可能なテーブル4を備えている。砥石台3は砥石車7を回転自在に支持し、砥石車7は砥石軸回転モータ(図示省略する)により回転駆動される。テーブル4上には、工作物Wの一端を把持して回転自在に支持し主軸モータ(図示省略する)により回転駆動され、主軸の回転位相を検出する位相検出器9を備えた主軸5と、工作物Wの他端を回転自在に支持する心押し台6が設置されている。工作物Wは主軸5と心押し台6により支持されて、研削加工時に回転駆動される。工作物Wの加工部の直径を測定する工作物径測定装置10がテーブル上に設置されている。
図2に示すように、工作物径測定装置10は、テーブルに固定されたベース11に保持された直径測定装置本体101と、直径測定装置本体101に係合し工作物Wの軸心に対して180°対向して配置された接触子102a、102bで構成される。ここでは、接触子102a、102bの対向方向はX軸とΦの角度で交差するように配置されている。
一方、破線bで示す研削剛性が大きい場合は、初期の実切込み量U2が指令切込み量ΔVより小さいため、工作物の回転につれて撓みと法線研削抵抗が増加しながら、工作物が4回転し撓みがT2に達して法線抵抗力がF2になった時に、砥石車7の指令切込み量ΔVと等しい実切込み量U1になる。その後は、工作物の1回転あたり同じ量が研削され2回転した後に仕上げ寸法に到達する。
このように、研削剛性が異なると所定の工作物径にするために必要な工作物回転数が異なることになる。研削剛性が大きいと回転数が多くなるため研削時間が長くなり、研削剛性が小さすぎると必要な回転数になる前に仕上げ寸法に到達してしまい、表面粗さや真円度を確保できない恐れがある。
本発明は、仕上研削(第2研削工程)の直前に実施される後退研削(後退研削工程)における砥石車7の後退量を、その時の研削剛性に応じた量とすることで、仕上研削開始時の撓み量T1を適正な法線抵抗が発生する値とし、仕上研削時の実切込み量U1と、仕上工作物径に到達するのに必要な工作物回転数を所望の値とするものである。
図4(a)に粗研削(第1研削工程)終了時の工作物Wと砥石車7の位置関係を示す、ここで点Oは撓み(撓みは工作物Wと砥石車7の双方に生じその和が相対撓みとなるが、砥石車7に撓みが無く工作物Wのみが相対撓み分だけ撓むとしても効果は同じであるので、以下の説明では工作物Wのみが撓むとして記述する)の無いときの工作物Wの回転中心であり、点Otは研削時の工作物Wの回転中心である。点Oと点Otの距離が撓み量T1であり、点Oと砥石車7の表面位置の距離が砥石車7の指令切込み位置V1である。この時に作用する法線研削抵抗力がF1であり、この時の実切込み量がU1である。撓みT1と法線研削抵抗力F1の関係は工作物Wと砥石車7の間のばね定数である機械剛性kmを用いてT1=F1/kmと表せる。図8(b)に後退研削終了時(第2研削工程開始時)の工作物Wと砥石車7の位置関係を示す、撓み量がT2、砥石車7の指令切込み位置がV2、法線研削抵抗力がF2、実切込み量がU2である。
以上より、粗研削終了時から仕上研削開始時までの後退研削工程における砥石車7の後退量Vbは、Vb=V2−V1=T1−T2−U2となる。ここで、研削剛性kgにおける実切込み量がU2となる法線抵抗力F2は、F2=U2×kg=T2×kmであるから、T2=U2×kg/kmとなる、又、T1=F1/kmである。T1、T2を置き換えると、Vb=V2−V1=T1−T2−U2=F1/km−U2×kg/km−U2となる。
結局、後退量Vbは、粗研削終了時における法線研削抵抗力F1、機械剛性km、仕上研削における実切込み量U2、および仕上研削時の研削剛性kgから求めることができる。法線研削抵抗力F1は粗研削終了時に測定し、機械剛性kmはあらかじめ試験により測定しておき、実切込み量U2は所望値を入力すればよい。仕上研削における研削剛性kgは事前に求めることはできないが、工作物を1本研削したことによる変化量は少ないので、1本前の仕上研削における研削剛性kgの値を用いればよい。
あらかじめ、機械剛性km、工作物回転速度、粗研削終了径、中仕上研削終了径、仕上研削終了径、仕上研削時の実切込み量U2などを記録部353へ入力しておく。
はじめに、メイン工程について図5のフローチャートに基づき説明する。砥石車7を回転させる(S1)。連続サイクルの終了か否か判定する。終了であればステップS10へ移動し、終了しない場合はステップS3へ移動する(S2)。未研削の工作物Wを搬入する(S3)。砥石修正直後か判定する。修正直後であればステップS5へ移動し、そうでなければステップS6へ移動する(S4)。初期研削サイクル(詳細は後に説明)を実施後、ステップS7へ移動する(S5)。後続研削サイクル(詳細は後に説明)を実施する(S6)。研削終了した工作物を搬出する(S7)。砥石修正の要否を判定する。砥石修正が必要ならばステップS9へ移動し、不要であればステップS2へ移動する(S8)。砥石修正サイクルを実施後ステップS2へ移動する(S9)。連続研削サイクルの終了処理を実施し、連続サイクルを終了する(S10)。
砥石車7を粗研削開始位置まで早送りで切込む(S20)。粗研削切込み速度で砥石車7を切込み、工作物Wの直径が第1粗研削終直径に達して、工作物径測定装置10から第1粗研削終了信号が出力されたら粗研削切込みを終了する(S21)。中仕上研削切込み速度で砥石車7を切込み、工作物Wの直径が中仕上研削終了直径に達して、工作物径測定装置10から中仕上研削終了信号が出力されたら中仕上研削切込みを終了する(S22)。仕上研削工程を開始する。仕上研削切込み速度で砥石車7を切込む(S23)。研削剛性測定工程(詳細は後に説明)を実施する(S24)。工作物Wの直径が仕上直径に達して工作物径測定装置10から、仕上研削終了信号が出力されたら仕上研削工程を終了する(S25)。砥石車7を早送り後退させる(S26)。
砥石車7を早送りで前進させる(S30)。粗研削(第1研削工程)切込み速度で砥石車7を切込む(S31)。工作物Wの直径が法線抵抗測定開始直径に達して工作物径測定装置10から法線抵抗測定開始信号が出力されたら、法線研削抵抗力F1をモータ8の電流値から法線抵抗測定部311で測定し、記録部353に記録する(S32)。後退研削工程における砥石車7の後退量Vbを式Vb=F1/km−U2×(kg/km+1)を用いて後退量演算手段352で演算し、記録部353に記録する(S33)。工作物Wの直径が研削終了直径に達して工作物径測定装置10から、粗研削終了信号が出力されたら粗研削工程(第1研削工程)を終了する(S34)。後退研削を実施する。工作物が1回転する間に砥石車7をVb後退させる(S35)。仕上研削(第2研削工程)を開始し、仕上研削切込み速度で砥石車7を切込む(S36)。研削剛性測定工程(詳細は後に説明)を実施する(S37)。工作物Wの直径が仕上直径に達して工作物径測定装置10から、仕上研削終了信号が出力されたら仕上研削を終了する(S38)。砥石車7を早送り後退させる(S39)。
図9(a)に示すように、工作物径測定装置10の接触子102aと接触する点Aと、点Aに対して工作物回転軸心に対して180度対向する点Bの間の工作物直径D1を、工作物径測定装置10により測定し記録部353に記録する(S50)。点Aが研削作用部に位置するように工作物WをΦ°回転させる(S51)。図9(b)に示すように、点Aが研削作用部において研削される時の法線研削抵抗F2を測定し記録部353に記録する。法線研削抵抗F2はモータ8の推力定数Cとこの時に流れる電流値Amの積で算出される(S52)。工作物Wを(180−Φ)°回転させる(S53)。図8(c)に示すように、工作物径測定装置10の接触子102aと点Bが接触する位置で、工作物直径D2を工作物径測定装置10により測定し記録部353に記録する(S54)。
以上の一連の測定により、点Aを研削する前の工作物直径D1と研削後の工作物直径D2を測定でき、工作物直径D1の値から工作物直径D2の値を差引くことで、点Aが研削された量、すなわち砥石車7の工作物Wに対する実切込み量Uの測定ができ、U=D1−D2となる。また、ステップS52で点Aを研削中の法線研削抵抗力F2を測定できる。研削剛性kgは、実切込み量と法線研削力の比であり式Kg=F2/Uにより求めることができる。
研削剛性演算手段351で研削剛性kgを式kg=F2/(D1−D2)により演算し、記録部353内の研削剛性値の値を上書きする。(S55)。
上記事例では本発明を円筒外径の研削に適用した例について説明したが、内面研削にも適用できる。
また、後退研削工程における後退量を、直前の粗研削工程において測定した法線研削抵抗力F1の値を用いて演算したが、1本前の工作物の粗研削工程において測定した法線研削抵抗力F1を用いて演算してもよいし、1本前に測定した研削剛性と粗研削における工作物1回転当りの砥石車7の切込み量の積で求めた法線研削抵抗力F1を用いて演算してもよい。こうすることで、研削サイクル中に後退量を演算する時間を要しないで、本連続研削方法を実施できる。
Claims (2)
- 円筒の加工部を備えた工作物を前記円筒の軸心の周りに回転支持して砥石車を前記円筒の半径方向に切込む研削盤を用いて、同一形状の前記工作物を連続して研削する研削方法において、
2本目以降に研削する前記工作物の研削サイクルである後続研削サイクルが、
所定の前記砥石車の切込み速度を備えた第2研削工程と、
前記第2研削工程の直前に実施される、前記砥石車が前記工作物から離れる方向へ後退しながら研削する後退研削工程と、
前記後退研削工程の直前に実施され、前記第2研削工程における前記砥石車の切込み速度より大きな前記砥石車の切込み速度を備える第1研削工程と、
前記後退研削工程の後退量を、当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程における研削剛性、当工作物の前記第1研削工程で測定された法線研削抵抗力または当工作物の前記第1研削工程の前記砥石車の切込み速度から演算された法線研削抵抗力のいずれかである第1法線研削抵抗力、機械剛性、および当工作物の前記第2研削工程の目標研削量から演算する後退量演算工程と、
当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程において第2実切込み量と第2法線研削抵抗力を測定し、前記第2実切込み量と前記第2法線研削抵抗力を用いて前記第2研削工程における前記研削剛性を演算する研削剛性測定工程を備える研削方法。 - 円筒の加工部を備えた工作物を前記円筒の軸心の周りに回転支持して砥石車を前記円筒の半径方向に切込み、同一形状の前記工作物を連続して研削するとともに、一つの工作物に対し第1研削工程、第2研削工程を順に行う研削盤において、
前記砥石車を前記円筒の半径方向に移動させる砥石車切込み装置と、
前記加工部の直径寸法を測定する工作物径測定装置と、
研削中の法線研削抵抗力を測定する法線力測定手段と、
当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程において、前記工作物径測定装置により測定した第2実切込み量および前記法線力測定手段により測定した第2法線研削抵抗力を用いて、研削剛性を演算する研削剛性演算手段と、
前記研削剛性演算手段で演算した前記研削剛性、当工作物の前記第1研削工程で測定された法線研削抵抗力または当工作物の前記第1研削工程の前記砥石車の切込み速度から演算された法線研削抵抗力のいずれかである第1法線研削抵抗力、機械剛性、および当工作物の前記第2研削工程の目標研削量を用いて後退量を演算する後退量演算手段と、
2本目以降に研削する前記工作物の研削サイクルである後続研削サイクルが、
所定の前記砥石車の切込み速度を備えた前記第2研削工程と、
前記第2研削工程の直前に実施される、前記砥石車が前記工作物から離れる方向へ前記後退量で後退しながら研削する後退研削工程と、
前記後退研削工程の直前に実施され、前記第2研削工程における前記砥石車の切込み速度より大きな前記砥石車の切込み速度を備える前記第1研削工程と、
前記後退研削工程の後退量を、前記後退量演算手段によって演算する後退量演算工程と、
当工作物の前に研削された工作物の前記第2研削工程において、前記第2実切込み量と前記第2法線研削抵抗力を前記工作物径測定装置と前記法線力測定手段によって測定し、前記研削剛性を前記研削剛性演算手段によって演算する研削剛性測定工程と
を備え、
前記後続研削サイクルを実行すべく、前記砥石車切込み装置、前記工作物径測定装置、前記法線力測定手段、前記研削剛性演算手段、および前記後退量演算手段を制御する制御装置と、
を備える研削盤。
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