JP7595929B2 - 加工用砥石の研削面の修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転される加工用砥石の外周における研削面の修正（ドレッシングやツルーイング）を行うようにした加工用砥石の研削面の修正方法に関するものである。ここで、ドレッシングは、前記研削面の目立てを指し、ツルーイングは研削面の整形を指す。そして、ドレッシングとツルーイングとを総称して、修正と称する。

特許文献１には、修正用砥石（ドレッシング砥石）により加工用砥石の研削面を修正する方法が開示されている。すなわち、特許文献１においては、図１７（ａ）～（ｃ）に示すように、軸線αを中心に回転される修正用砥石１００の上面の修正面１１０に対して加工用砥石１０１の外周の研削面１０２が回転されながら当てられる。加工用砥石１０１の軸線βは前記修正用砥石１００の軸線αに対して直角方向に延びる。そして、加工用砥石１０１が修正用砥石１００の修正面１１０の内径側と外径側との間において移動されて、修正（ドレッシング）される。

特開昭６４－２７８５８号公報

特許文献１の修正方法においては、図１８に示すように、修正用砥石１００の修正面１１０及び加工用砥石１０１の研削面１０２が傾斜状に偏摩耗される。これは、修正用砥石１００の上面の修正面１１０の周速度が外径側ほど速くなるために、その外径側ほど削り取り量が多くなるためである。

このように、加工用砥石１０１の研削面１０２の形状が変形してしまうと、加工用砥石１０１を用いた研削加工を高精度に行うことが困難になる。

本発明においては、第１軸線を中心に回転されるとともに、前記第１軸線と直交する面内に位置する修正面を有した回転修正体を用い、前記第１軸線と直交する方向に延びる第２軸線を中心に回転する砥石の外周面に設けられた研削面を前記修正面に当てて、その研削面を修正する砥石の研削面の修正方法であって、前記第１軸線に沿う方向から見たときに、前記第２軸線が前記回転修正体の直径に重なるとともに、前記砥石の幅方向の中心を通る中心線が前記回転修正体の直径以外の弦に重なるように前記砥石を配置し、前記研削面の修正を、前記修正面のうちの互いに異なる２箇所でそれぞれ行うとともに、前記砥石の幅方向の一側及び他側と、前記修正面のうち前記研削面が当てられる部分における外周側及び内周側と、の関係を、前記２箇所において互いに逆にすることを特徴とした。

本発明は、互いに平行な第１軸線を中心に互いに逆同方向に回転されるとともに、前記第１軸線と直交する面内に位置する修正面をそれぞれ有した一対の回転修正体を用い、前記第１軸線と直交する方向に延びる第２軸線を中心に回転する砥石の外周面に設けられた研削面を前記修正面に当てて、その研削面を修正する砥石の研削面の修正方法であって、前記第１軸線に沿う方向から見たときに、前記第２軸線が、前記回転修正体の双方の直径に重なるとともに、前記砥石の幅方向の中心を通る中心線が前記回転修正体の直径以外の弦に重なるように前記砥石を配置し、前記研削面の修正を、一対の前記回転修正体の前記修正面でそれぞれ行うとともに、前記砥石の幅方向の一側及び他側と、当該回転修正体の前記修正面のうち前記研削面が当てられる部分における外周側及び内周側と、の関係を、一対の前記回転修正体の前記修正面において互いに逆にすることを特徴とした。

以上の方法によれば、砥石に偏摩耗が生じることはなく、研削面をその軸線を中心とした円筒面形状に修正できる。

本発明によれば、砥石の外周の研削面を円筒形状に修正できるため、高精度加工を達成可能にした加工用の砥石を得ることができるという効果を発揮する。

研削盤の正面図。 加工用砥石の断面図。 第１実施形態に用いる修正装置の斜視図。 修正用砥石の側面図。 第１実施形態の修正状態を示す平面図。 第２実施形態に用いる修正装置の斜視図。 修正用砥石の側面図。 修正用砥石に対する動力の伝達系を示す断面図。 第２実施形態の修正状態を示す平面図。 修正システムの電気的構成を示すブロック図。 変更例の修正状態を示す平面図。 変更例の修正状態を示す側面図。 第２の変更例を示す平面図。 第３の変更例を示す平面図。 第４の変更例を示す平面図。 第５の変更例を示す平面図。 従来の修正方法を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は正面図。 従来の修正方法における結果を示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図１０に示すように、本実施形態において、研削盤１１と修正装置２１とは修正システム１を構成している。なお、本実施形態において、修正を示すドレッシングとツルーイングとは、修正システム１を用いて実行されるものである。この場合、後述の加工用砥石１０１の結合材１０５の硬度や修正用砥石１００の砥粒１０６の硬度、あるいは修正のための切り込み量など、各種の条件に応じて加工態様が決定される。すなわち、これらの条件の相違により、砥粒１０６の目立てであるドレッシングであるか、加工用砥石１０１の研削面１０２の整形であるツルーイングであるかが決定される。

（研削盤１１）
図１及び図１０に示すように、研削盤１１のベッド１２の上面にはテーブル１３がＸ軸モータ１３１により左右方向であるＸ軸方向に移動可能に支持されている。このテーブル１３の上面にワーク２００が支持される。ベッド１２上にはコラム１４がＺ軸モータ１４１により前後方向であるＺ軸方向に移動可能に支持されている。このコラム１４上には、回転駆動モータ１６１により、Ｚ軸方向に延びる軸線βを中心として回転される回転軸１６が支持されている。回転軸１６には加工用砥石１０１が固定支持されている。加工用砥石１０１は、回転軸１６とともにＹ軸モータ１６１により上下方向であるＹ軸方向に移動される。

図２に示すように、加工用砥石１０１においては、円盤状の本体１０３の外周に砥粒層１０４が一体化されている。この砥粒層１０４は、金属製の結合材１０５によって砥粒１０６を保持することによって構成されている。

図１０に示すように、研削盤１１の前記各モータ１３１，１４１，１５１，１６１の動作は、研削盤１１の制御装置１７によって制御される。キーボードなどの操作部１８は、手動操作されて、制御のための信号を制御装置１７に送る。

（修正装置２１）
修正装置２１は前記テーブル１３上に設置される。
図１，図３及び図４に示すように、修正装置２１のケーシング２２には軸２４によりカップ状の砥石よりなる回転修正体としての修正用砥石１００が配置されている。前記軸２４の軸線（第１軸線）αは、修正装置２１がテーブル１３上に設置された状態においてＹ軸方向に延びる。この状態において、修正用砥石１００の上面がＸ軸方向及びＺ軸方向に平行な面内に位置する修正面１１０になっている。修正用砥石１００は、図１０に示すモータ２５によって回転される。モータ２５は制御装置２６によって回転数などの動作が制御される。操作盤などの操作部２７は手動操作されて、制御装置２６に対して制御のための信号を出力する。

修正装置２１は、その底面にマグネット（図示しない）を有し、そのマグネットの磁気力によって修正装置２１はテーブル１３の上面に固着される。修正装置２１の固着位置は任意であって、例えば、ワーク２００の設置位置の後部側の位置が選ばれる。

（第１実施形態の作用）
次に、本実施形態の研削面１０２の修正方法を説明する。
図５は加工用砥石１０１の研削面１０２の修正工程の状態を示すものである。

加工用砥石１０１の外周面である研削面１０２の修正に際しては、加工用砥石１０１が第１位置３０１に配置される。すなわち、この状態では、修正用砥石１００の軸線αの方向の上方から見て、加工用砥石１０１の軸線（第２軸線）βが修正用砥石１００の修正面１１０の径方向を指向するようにする。図５に実線で示すように、この第１位置３０１は修正用砥石１００のＺ軸方向の後端部側に位置する。従って、軸線αと軸線βとは直交し、直角をなす。この状態において、加工用砥石１０１が一方向Ｐに回転されるとともに、修正用砥石１００が第１位置３０１において加工用砥石１０１と同方向Ｑに回転される。この場合における同方向とは、加工用砥石１０１の研削面１０２と修正用砥石１００の修正面１１０とが接した場合、それらの接触部がほぼ同方向に移動することを指す。

また、この場合、初期は、加工用砥石１０１の研削面１０２の速度と、修正用砥石１００の修正面１１０における研削面１０２との接触部の速度とが同速度で回転されるようにする。この場合、修正用砥石１００のモータ駆動は、前記のように初期のみでよい。そして、モータ駆動を停止すれば、修正用砥石１００は、加工用砥石１０１との接触を介して、加工用砥石１０１に追随回転される。そして、加工用砥石１０１を実線及び２点鎖線で示すように、Ｚ軸方向に適当回数往復移動させる。この場合、研削面１０２のＺ軸方向の移動により、研削面１０２に対して引き剥がし力が生じる。この引き剥がし力により、研削面１０２の修正が行われる。また、修正用砥石１００の追随回転状態においては、研削面１０２の幅方向の中心線γから離れた部分においては、修正面１１０と研削面１０２との間に速度差が生じる。そして、この速度差は、中心線γから離れるにつれて、大きくなる。この速度差により、研削面１０２に対してねじれ方向の引き剥がし力が生じる。従って、この引き剥がし力によっても、研削面１０２の修正が行われる。

次いで、加工用砥石１０１を修正用砥石１００の修正面において第１位置３０１から１８０度離れた反対側の第２位置３０２へ軸線βがＺ軸上に位置した状態でＺ軸に沿って移動させる。この場合、第２位置３０２に移動した修正初期に、モータ駆動により、修正用砥石１００の回転方向を加工用砥石１０１の回転方向である逆の方向Ｒに切り換える。この場合も、前記と同様に加工用砥石１０１と修正用砥石１００との接触初期にその接触部の回転速度を同速度とする。その後は、修正用砥石１００のモータ駆動を停止する。そして、その修正面における第２位置３０２において同様に加工用砥石１０１を回転させながらＺ軸方向に往復動させる。従って、第２位置３０２において第１位置３０１と同様な修正が行われる。なお、研削面１０２の修正量が少ないのであれば、第１位置及び第２位置におけるＺ軸方向における移動は、往復でなくてもよい。また、研削面１０２の移動方向が図５の場合の逆方向であれば、修正用砥石１００の回転方向Ｑ，Ｒも図５とは逆方向になる。

なお、修正用砥石１００と加工用砥石１０１との双方を連続してモータ駆動してもよい。この場合、両者の速度差がそれほど大きくないことが好ましい。
このようにすれば、第１位置３０１及び第２位置３０２において研削面１０２に対する修正面１１０との位置関係が逆転する。このため、第１位置３０１の修正において、研削面１０２に傾斜による偏摩耗が生じたとしても、第２位置３０２の修正においてその偏摩耗が修正される。従って、研削面１０２は、軸線βを中心とした高精度な円筒面となるように修正（ドレッシングまたはツルーイング）される。

（第１実施形態の効果）
本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）加工用砥石１０１の研削面１０２をその軸線βを中心とした円筒面に修正できて、偏摩耗を回避できる。このため、この加工用砥石１０１を用いたワーク２００の研削加工を高精度に実行できる。

（２）修正用砥石１００により、加工用砥石１０１の研削面１０２のツルーイングやドレッシングなどの修正を行うことができる。このため、従来の研削装置とは異なり、ツルーイング専用の装置及びドレッシング専用の装置が不要になる。

（３）回転される修正用砥石１００の修正面１１０における広い面積においてドレッシングなどの修正が実行される。このため、先鋭状の単一のドレッサによってピンポイント的にドレッシングを行う場合と比較して、ドレッシングを短時間で効率よく行うことが可能になる。

（４）ツルーイングとドレッシングとを連続して行う場合、ツルーイング装置とドレッシング装置とが離隔して単独で装備されている研削盤と比較して、同じ位置において両作業を行うことができる。このため、両作業間のタイムラグを小さくできて、連続作業を能率よく行うことができる。

（５）加工用砥石１０１の研削面１０２は、ねじられて引き剥がされるようにして修正される。従って、加工用砥石１０１の砥粒結合材１０５が金属のような高硬度のものであっても、研削面１０２を効率よく、かつ高精度に修正できる。

（６）修正用砥石１００の回転初期にその修正用砥石１００を加工用砥石１０１の回転速度とほぼ同じ速度となるように、モータ駆動した後に、モータ駆動を停止するようにした。このため、修正用砥石１００は、加工用砥石１０１の回転に追随して回転される。従って、修正用砥石１００の回転速度をインバータ制御するように構成した場合、インバータに不具合が生じることを未然に防止できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の第２実施形態及び変更例においては、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態においては、修正用砥石１００が一対配置されている。すなわち、図６～図８に示すように、ケーシング２２には、１基のモータ２５によって回転される一対の修正用砥石１００が設けられている。モータ２５の軸２６１及び修正用砥石１００の軸２４にはそれぞれプーリ３０が設けられている。ケーシング２２には軸３３によりアイドルプーリ３２が設けられている。そして、図７及び図８に示すように、モータ２５のプーリ３０から両修正用砥石１００のプーリ３０及びアイドルプーリ３２を周回するように、環状索としてのベルト３１が掛装されている。このため、修正用砥石１００が互いの逆方向に回転される。この構成において、一対の修正用砥石１００は、近接して配置されている。この近接間隔は、修正用砥石１００どうしが接触していなければ狭いほうが好ましく、加工用砥石１０１の幅より狭いことが好ましい。両修正用砥石１００の軸線αは、Ｚ軸方向線上に配置されている。

（第２実施形態の作用）
次に、第２実施形態の作用を説明する。
本実施形態において、修正動作を行うための第１位置３０１は一方の修正用砥石１００において他方の修正用砥石１００側におけるＺ軸方向の端部に設定される。第２位置３０２は、他方の修正用砥石１００の前記第１位置３０１と近接した位置に設定される。つまり、第１位置３０１及び第２位置３０２は、両修正面１１０の軸線α上に位置し、両軸線α間の２箇所の位置において、修正面１１０の互いの反対側に位置する。

図９に示すように、加工用砥石１０１の研削面１０２の修正に際しては、第１位置３０１及び第２位置３０２において両修正用砥石１００を加工用砥石１０１の回転方向を同方向となるように回転させる。この状態で、加工用砥石１０１を軸線βを通るＺ軸線上における第１位置３０１と第２位置３０２において、修正用砥石１００の径方向に往復動させる。修正量が少ない場合は、往復させる必要はない。このようにすれば、前記実施形態と同様に加工用砥石１０１の研削面１０２を修正できる。つまり、研削面１０２に対して、両修正用砥石１００の修正面１１０の外径側が研削面１０２の幅方向反対側に位置するため、研削面１０２の偏摩耗を防ぐことができる。

この場合においても、修正初期に両修正用砥石１００をモータ駆動させ、その後、モータ駆動を停止させれば、修正用砥石１００は追随回転される。そして、一方の修正用砥石１００の駆動回転や追随回転がベルト３１を介して他方の修正用砥石１００に伝達される。このため、両修正用砥石１００を同時に同速度で回転させることができる。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態においては、前記第１実施形態の効果に加えて、以下の効果がある。
（７）一対の修正用砥石１００を第１，第２位置３０１，３０２において同時に逆方向に回転させるため、加工用砥石１０１を第１，第２位置３０１，３０２間において移動させる際、修正用砥石１００の回転方向を切り換える必要がない。従って、修正作業を短時間で能率よく遂行できる。

（８）両修正用砥石１００の最接近部の外周の間隔が加工用砥石１０１の幅より狭いため、加工用砥石１０１が修正用砥石１００間に位置しても、少なくとも一方の修正用砥石１００に接触し続ける。しかも、両修正用砥石１００はベルト３１を介して一体的に回転される。このため、修正用砥石１００のモータ駆動が停止されていても、加工用砥石１０１が回転している一方の修正用砥石１００から同速度で回転している他方の修正用砥石１００に円滑に移行する。

（変更例）
前記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。そして、各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図１１及び図１２に示すように、前記第１実施形態の構成において、加工用砥石１０１をその中心線γが修正用砥石１００の軸線αを通る修正面１１０の半径線上に位置するように配置する。そして、図１２に示すように、実線及び２点鎖線で示すように、加工用砥石１０１を前記半径線に沿って往復移動させる。この場合、修正用砥石１００の回転方向は、切り換えることなく、Ｑ方向またはＲ方向に継続回転させる。また、この場合、図１３に実線及び２点鎖線で示すように、加工用砥石１０１を軸線αを跨いで移動させてもよい。さらに、この場合、修正用砥石１００のモータ駆動を停止することなく、継続し、回転方向は切り換えることは、必ずしも必要ない。この方法においても、研削面１０２の偏摩耗を回避できる。

・図１４に示すように、加工用砥石１０１を軸線αを跨いだ第１位置３０１と第２位置３０２との間を中心線γの延長方向に移動させて修正動作させること。すなわち、この場合、第１及び第２位置３０１，３０２において、加工用砥石１０１はその中心線γが修正面１１０の半径線上に位置することなく、半径線と平行な線上に位置する。この場合も、修正用砥石１００のモータ駆動を停止することなく、そのモータ駆動を継続し、回転方向は切り換えることは、必ずしも必要ない。なお、修正用砥石１００及び加工用砥石１０１が図１４の位置関係に配置された状態において、加工用砥石１０１を第１位置３０１及び第２位置３０２の双方において中心線γと平行に移動させてもよい。この場合は、修正用砥石１００のモータ駆動を停止することなく、継続し、第１位置３０１及び第２位置３０２において回転方向を切り換えることが好ましい。この方法においても、研削面１０２の偏摩耗を回避できる。

・図１５に示すように、前記第２実施形態の構成において、加工用砥石１０１の中心線γが一対の修正用砥石１００の軸線αを通る半径線上に位置するように配置する。そして、実線及び２点鎖線で示すように、加工用砥石１０１を両修正用砥石１００の軸線αを跨いで、第１位置３０１と第２位置３０２との間において移動させる。この場合においても、修正用砥石１００の回転方向は、切り換えることなく、Ｑ方向またはＲ方向に継続回転させる。この方法においても、研削面１０２の偏摩耗を回避できる。

・図１６に示すように、加工用砥石１０１を両修正用砥石１００の軸線α間の位置の外側に第１位置３０１及び第２位置３０２に設定する。そして、加工用砥石１０１を両修正用砥石１００間の間隔部分を介して第１位置３０１及び第２位置３０２の間において図１６の斜め方向に移動させること。この場合、第１及び第２位置３０１，３０２において、加工用砥石１０１はその中心線γが修正面１１０の半径線上に位置することなく、半径線と平行な線上に位置する。この場合も、修正用砥石１００のモータ駆動を停止することなく、継続し、回転方向は切り換えることは、必ずしも必要ない。この方法においても、研削面１０２の偏摩耗を回避できる。

・修正後の加工用砥石１０１の研削面１０２をカメラで撮影して画像を取得し、その画像とあらかじめ設定された基準画像と比較して、研削面１０２の状況を自動的に評価すること。そして、研削面１０２の修正が所定にレベルに達したときに、修正が終了されるようにすること。

・両修正用砥石１００間の間隔を加工用砥石１０１の幅より広くすること。この場合は、修正用砥石１００の回転においてモータ駆動を停止することなく、継続することが好ましい。

・第２実施形態において、ベルト３１を用いた回転連動構成を省略すること。この構成において、両修正用砥石１００の最接近部の外周の間隔が加工用砥石１０１の幅より狭ければ、加工用砥石１０１が修正用砥石１００間に位置しても、少なくとも一方の修正用砥石１００に接触し続ける。このため、加工用砥石１０１が一方の修正用砥石１００から他方の修正用砥石１００に移行する際に、他方の修正用砥石１００の加工用砥石１０１の追随回転が開始される。

・第２実施形態において、第１位置３０１及び第２位置３０２を、両修正用砥石１００の修正面１１０の軸線α上に位置において、両軸線α間の位置の外側２箇所において互いの反対側に位置するようにすること。言い換えれば、第１位置３０１及び第２位置３０２を、両軸線α間の部分の外側に位置させること。

・加工用砥石１０１を第１位置３０１及び第２位置３０２などの位置において、動かすことなく、定位置に保持すること。このようにしても、研削面１０２の偏摩耗を回避できる。ただし、この場合は、修正用砥石１００として、摩耗しにくいものを用いることが好ましい。

・前記第１，第２実施形態においては、修正初期にのみ修正用砥石１００をモータ駆動としたが、修正初期から修正終期までモータ駆動とすること。
・回転修正体として、修正用砥石１００に代えて、修正面１１０にローレットや多数の放射方向に延びる溝が形成された金属製の円盤を用いること。

・回転修正体として、ステンレススチールの生材などの粘性に富んだ金属を用いること。
（他の技術的思想）
前記第１，第２実施形態及び変更例から把握される技術的思想は以下のとおりである。

（Ａ）加工用砥石を有する研削盤と、その研削盤に装着され、前記加工用砥石の研削面を修正する回転修正体を有する修正装置とを有する加工用砥石の研削面の修正システムにおいて、前記加工用砥石の研削面の周速度と、前記回転修正体の修正面の周速度とを同方向に同速度で回転させる制御手段を設けた加工用砥石の研削面の修正システム。

（Ｂ）前記回転修正体が一対設けられ、その両回転修正体は環状索を介して連動される前記（Ａ）項に記載の修正装置。
（Ｃ）前記回転修正体間の間隔を前記両加工用砥石間の幅より狭くした前記（Ｂ）項に記載の修正装置。

１１…研削盤
１００…修正用砥石
１０１…加工用砥石
１０２…研削面
１１０…修正面
α…軸線
β…軸線
γ…中心線
Ｑ…回転方向
Ｒ…回転方向

Claims (6)

1. 第１軸線を中心に回転されるとともに、前記第１軸線と直交する面内に位置する修正面を有した回転修正体を用い、前記第１軸線と直交する方向に延びる第２軸線を中心に回転する砥石の外周面に設けられた研削面を前記修正面に当てて、その研削面を修正する砥石の研削面の修正方法であって、
   前記第１軸線に沿う方向から見たときに、前記第２軸線が前記回転修正体の直径に重なるとともに、前記砥石の幅方向の中心を通る中心線が前記回転修正体の直径以外の弦に重なるように前記砥石を配置し、
   前記研削面の修正を、前記修正面のうちの互いに異なる２箇所でそれぞれ行うとともに、前記砥石の幅方向の一側及び他側と、前記修正面のうち前記研削面が当てられる部分における外周側及び内周側と、の関係を、前記２箇所において互いに逆にする砥石の研削面の修正方法。
2. 前記２箇所の一方と他方とで前記回転修正体の回転方向が逆方向となるように、前記回転修正体の回転方向を切り換える請求項１に記載の砥石の研削面の修正方法。
3. 前記回転修正体を前記砥石に追随回転させる請求項１または２に記載の砥石の研削面の修正方法。
4. 互いに平行な第１軸線を中心に互いに逆同方向に回転されるとともに、前記第１軸線と直交する面内に位置する修正面をそれぞれ有した一対の回転修正体を用い、前記第１軸線と直交する方向に延びる第２軸線を中心に回転する砥石の外周面に設けられた研削面を前記修正面に当てて、その研削面を修正する砥石の研削面の修正方法であって、
   前記第１軸線に沿う方向から見たときに、前記第２軸線が、前記回転修正体の双方の直径に重なるとともに、前記砥石の幅方向の中心を通る中心線が前記回転修正体の直径以外の弦に重なるように前記砥石を配置し、
   前記研削面の修正を、一対の前記回転修正体の前記修正面でそれぞれ行うとともに、前記砥石の幅方向の一側及び他側と、当該回転修正体の前記修正面のうち前記研削面が当てられる部分における外周側及び内周側と、の関係を、一対の前記回転修正体の前記修正面において互いに逆にする砥石の研削面の修正方法。
5. 前記修正を前記第１軸線同士の間の位置で行う請求項４に記載の砥石の研削面の修正方法。
6. 一対の前記回転修正体は、互いに駆動連結されており、
   前記回転修正体の双方を前記砥石に追随回転させる請求項４または請求項５に記載の砥石の研削面の修正方法。