CN114161238A - 圆筒磨削装置以及平面磨削装置 - Google Patents

Abstract

圆筒磨削装置以及平面磨削装置具备圆盘状的砂轮。砂轮的外周面包含在纵向进给方向呈阶梯状连续的环状的M个磨削面，M为2以上的整数，M个磨削面的宽度均与工件旋转1圈时的砂轮向纵向进给方向的相对移动量相等，M个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于纵向进给磨削的向工件的进刀方向的进刀量而被预先决定的设定量的1/M相等。

Description

圆筒磨削装置以及平面磨削装置

技术领域

本发明涉及磨削装置。

背景技术

以往，为了磨削比砂轮的宽度长的圆筒状的工件的外周面，使用纵向进给磨削方法(参照日本特开昭48－70991号公报以及日本特开昭55－58972号公报)。在纵向进给磨削方法中，使工件旋转并且一边使砂轮沿着工件的旋转轴相对移动一边磨削工件的表面。而且，若到达至工件的端部，则一边使砂轮向相反方向相对移动一边磨削工件的表面，或者不进行磨削而仅进行向相反方向的相对移动，之后再次一边相对移动一边磨削。

在以往的纵向进给磨削方法中，需要根据要磨削的厚度来使砂轮往复非常多的次数，从而存在磨削加工时间非常长的问题。另外，由于磨削的负荷集中于砂轮的外周的磨削面中的、砂轮的相对移动方向的端部侧的区域，即相当于砂轮的在工件旋转1圈时的沿着旋转轴方向的移动量(以下，称为“导程”)的宽度的区域，所以存在作为砂轮整体的寿命(能够维持砂轮表面的形状的期间)较短的问题。因此，期望能够抑制砂轮的寿命变短，并且缩短磨削加工时间的技术。

发明内容

本发明能够作为以下的方式而实现。

(1)作为本发明的一个方式，提供一种圆筒磨削装置，其具备圆盘状的砂轮，在与圆筒状的工件的旋转轴线交叉的进刀方向使上述砂轮与上述工件相对移动，在沿着上述旋转轴线的纵向进给方向使上述砂轮与上述工件相对移动，由此进行纵向进给磨削。在该圆筒磨削装置中，上述砂轮的外周面包含在上述纵向进给方向呈阶梯状连续的环状的M(M为2以上的整数)个磨削面，即位于上述纵向进给方向的后方的磨削面的直径比位于前方的磨削面的直径大的M个磨削面，上述M个磨削面的宽度均与上述工件旋转1圈时的上述砂轮向上述纵向进给方向的相对移动量相等，上述M个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于上述纵向进给磨削的向上述工件的上述进刀方向的进刀量而被预先决定的设定量的1/M相等。

根据该方式的圆筒磨削装置，形成于砂轮的外周面的M个磨削面的宽度均与工件旋转1圈时的砂轮向纵向进给方向的相对移动量相等，另外，M个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于纵向进给磨削的向工件的进刀方向的进刀量而被预先决定的设定量的1/M相等，因此针对在工件旋转1圈的期间被某磨削面磨削掉预先决定的设定量的1/M的区域，能够在接下来的旋转1圈的期间通过邻接的磨削面磨削掉预先决定的设定量的1/M。这样，能够在砂轮相对移动至到达工件的端部的期间，将工件磨削掉预先设定的进刀量。另外，作为合计的磨削面，利用具有工件旋转1圈时的砂轮向纵向进给方向的相对移动量的M倍的宽度的磨削面来磨削工件，因此与作为磨削面而利用具有与工件旋转1圈时的砂轮向纵向进给方向的相对移动量相同的大小的宽度的磨削面进行磨削的现有结构相比，能够使砂轮中的磨削区域分散，从而能够抑制砂轮的寿命变短。这样，根据该方式的圆筒磨削装置，能够抑制砂轮的寿命变短，并且缩短磨削加工时间。

(2)在上述方式的圆筒磨削装置的基础上，上述外周面也可以进一步包含执行无火花磨削的无火花磨削部，上述无火花磨削部相对于上述M个磨削面中的位于上述纵向进给方向的最后方的第M个磨削面在上述纵向进给方向的后方邻接，直径与上述第M个磨削面相等。

根据该方式的圆筒磨削装置，形成有相对于第M个磨削面在纵向进给方向的后方邻接，直径与第M个磨削面相等，且执行无火花磨削的无火花磨削部，因此即便在工件的中心轴线与旋转轴线偏移的情况下，也能够在基于M个磨削面的磨削后执行无火花磨削，而将工件的截面形状形成为更接近真圆的形状。

(3)在上述方式的圆筒磨削装置的基础上，上述砂轮也可以在上述纵向进给方向的移动的往路与回路的任一个中均对上述工件进行上述纵向进给磨削，上述M个磨削面在上述往路中磨削上述工件，上述外周面进一步包含在上述纵向进给方向呈阶梯状连续并在上述回路中磨削上述工件的环状的N(N为2以上的整数)个磨削面，即位于上述回路的后方的磨削面的直径比位于前方的磨削面的直径大的N个磨削面，上述N个磨削面的宽度均与上述相对移动量相等，上述N个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与上述设定量的1/N相等。

根据该方式的圆筒磨削装置，在砂轮的外周面进一步形成有N个磨削面，在纵向进给方向的移动的往路与回路的任一个中均对工件进行纵向进给磨削，因此能够缩短磨削加工时间，另外，能够使磨削面更加宽广(能够更加分散)，因此能够更加抑制砂轮的寿命变短。

(4)作为本发明的其他的方式，提供一种平面磨削装置，其具备圆盘状的砂轮，在沿着平板状的工件的表面的相互正交的第1方向以及第2方向使上述砂轮与上述工件中的至少一方移动，由此进行磨削。在该平面磨削装置中，上述第2方向与上述砂轮的旋转轴线平行，上述砂轮的外周面包含在上述第2方向呈阶梯状连续的环状的P(P为2以上的整数)个磨削面，即位于上述第2方向的后方的磨削面的直径比位于前方的磨削面的直径大的P个磨削面，上述P个磨削面的宽度相互相等，上述砂轮在上述第1方向的移动的往路与回路的任一个中均对上述工件进行平面磨削，在上述往路以及上述回路的端部分别向上述第2方向相对移动相当于上述P个磨削面的宽度的长度大小，上述P个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于上述平面磨削的向上述工件的进刀量而被预先决定的设定量的1/P相等。

根据该方式的平面磨削装置，形成于砂轮的外周面的P个磨削面的宽度均与砂轮在第1方向的移动的往路与回路的端部向第2方向相对移动时的移动量相等，另外，P个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于平面磨削的向工件的进刀量而被预先决定的设定量的1/P相等，因此针对在砂轮的往路中被某磨削面磨削掉预先决定的设定量的1/P的区域，能够在回路中通过邻接的磨削面磨削掉预先决定的设定量的1/P。这样，能够在砂轮到达第2方向的端部的期间，将工件磨削掉预先设定的进刀量。另外，作为合计的磨削面，能够利用具有在砂轮的第1方向的移动的往路与回路的端部向第2方向相对移动时的移动量的P倍的宽度的磨削面来磨削工件，因此与作为磨削面而利用具有与在砂轮的第1方向的移动的往路与回路的端部向第2方向相对移动时的移动量相同的大小的宽度的磨削面进行磨削的结构相比，能够使砂轮中的磨削区域分散，从而能够抑制砂轮的寿命变短。这样，根据该方式的平面磨削装置，能够抑制砂轮的寿命变短，并且缩短磨削加工时间。

本发明也能够通过各种方式而实现。例如，能够以使用于圆筒磨削装置或者平面磨削装置的砂轮、圆筒磨削装置或者平面磨削装置的控制方法、工件的磨削方法等的方式而实现。

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施方式的磨削装置的简要结构的框图。

图2是示意性地表示成为磨削装置的切削加工的对象的工件的外观形状的俯视图。

图3是表示砂轮的径向的端部的详细结构的局部剖视图。

图4是示意性地表示磨削执行时的砂轮的相对移动的样子的俯视图。

图5是示意性地表示往路时的砂轮的磨削动作的详细的说明图。

图6是示意性地表示第2实施方式的磨削装置中的砂轮的详细结构的局部剖视图。

图7是示意性地表示第2实施方式中的磨削执行时的砂轮的相对移动的样子的俯视图。

图8是表示第3实施方式的磨削装置的简要结构的一部分的框图。

图9是示意性地表示第3实施方式的磨削装置中的砂轮的详细结构的局部外观图。

图10是示意性地表示第4实施方式中的砂轮以及工件的立体图。

图11是示意性地表示第4实施方式中的磨削执行时的砂轮的相对移动的样子的立体图。

具体实施方式

A.第1实施方式：

A1.磨削装置的整体结构：

图1是表示作为本发明的一个实施方式的磨削装置100的简要结构的框图。在图1中，示出了相互正交的X1轴、Y1轴以及Z1轴。X1－Y1平面相当于水平面。Z1轴与铅垂方向平行。在本实施方式中，将图1中的下方，具体而言，沿着Y1轴从后述的砂轮座48朝向后述的工作台40的方向称为“近前侧”，将沿着Y1轴从工作台40朝向砂轮座48的方向称为“进深侧”。另外，将图1中的右侧，具体而言，沿着X1轴从后述的主轴箱30朝向后述的尾座42的方向称为“右侧”，将从尾座42朝向主轴箱30的方向称为“左侧”。

磨削装置100对工件W1的外周面进行磨削。此时，磨削装置100在与工件W1的旋转轴线(后述的旋转轴线CX)交叉的进刀方向使砂轮(后述的砂轮46)与工件W1相对移动，在沿着旋转轴线CX的纵向进给方向使砂轮46与工件W1相对移动，由此进行纵向进给磨削。在本实施方式中，上述的旋转轴线与X1轴平行，进刀方向与旋转轴线正交，且与Y1轴平行。磨削装置100也被称为“圆筒磨削装置”。另外，如后所述，砂轮座(后述的砂轮座48)向与工件W1的旋转轴(后述的旋转轴线CX)正交的方向进退，因此也被称为“径向磨床”。磨削装置100具备：台座36、工作台40、砂轮座48、主轴箱30、尾座42以及定尺寸装置70。

在台座36的上表面(Z1轴方向的上方端面)安装有工作台40、砂轮座48以及定尺寸装置70。此外，在台座36安装有马达24、54。马达24用于使工作台40沿着X1轴方向移动。马达24的旋转量由编码器22检测。马达24以及编码器22与工作台移动马达驱动电路19电连接。工作台移动马达驱动电路19取得由编码器22检测的旋转量，利用该旋转量对马达24的旋转进行控制。马达54用于使砂轮座48沿着Y1轴移动。马达54的旋转量由编码器52检测。马达54以及编码器52与砂轮座移动马达驱动电路18电连接。砂轮座移动马达驱动电路18取得由编码器52检测的转速，利用该旋转量对马达54的旋转进行控制。此外，在台座36的上表面形成有用于供工作台40沿着X1轴移动的滑动面。相同地，在台座36的上表面形成有用于供砂轮座48沿着Y1轴移动的滑动面。

在工作台40安装有用于支承工件W1并且使其旋转以及移动的构成要素。具体而言，在工作台40安装有主轴箱30与尾座42。

砂轮座48执行砂轮46的移动以及旋转。在砂轮座48具备：砂轮46、供砂轮46安装的安装轴44、马达50、环形带51以及旋转轴53。砂轮46具有圆盘状的外观形状，遍布安装轴44的外周面的整周设置。砂轮46的详细结构后述。此外，在图1中，为了有助理解，将后述的砂轮46的外周面中的特征的形状放大表示。环形带51遍布马达50的输出轴与旋转轴53进行架设。旋转轴53以中心轴线与砂轮46一致的状态被连接。因此，马达50旋转，由此砂轮46经由环形带51以及旋转轴53旋转。马达50的旋转被未图示的驱动电路控制。

主轴箱30具备：主轴31、卡盘32、修整装置33、马达28以及编码器26。主轴31作为使工件W1旋转时的轴发挥功能。因此，主轴31的中心轴线A0与工件W1的旋转轴线(后述的旋转轴线CX)一致。卡盘32将工件W1的一方的端部把持为能够旋转。卡盘的一端把持工件W1的端部，另一端与主轴31连接。修整装置33配置于主轴箱30的外周面中的接近砂轮座48的一侧。修整装置33将砂轮46中的表面形状(后述的磨削面BS1～BS3的形状)成型为规定的形状。马达28使主轴31旋转。马达28的旋转量由编码器26检测。马达28以及编码器26与主轴马达驱动电路20电连接。

尾座42在X1轴方向与主轴箱30对置，将工件W1中的与被卡盘32把持的端部相反一侧的端部支承为能够旋转。尾座42具备沿着X1轴向左侧突出的顶尖38。顶尖38与工件W1的右侧的端面抵接而支承工件W1，构成为能够与工件W1的旋转一并进行旋转。

定尺寸装置70与砂轮46的外周面对置配置。定尺寸装置70构成为能够沿Y1轴方向移动，使用于工件W1的圆筒部分的外径等的测定。

磨削装置100的动作由数值控制装置10控制。数值控制装置10具备：存储器1、CPU2、第1接口部3以及第2接口部4。在存储器1预先存储有控制程序，CPU2通过执行该控制程序，而作为用于控制磨削装置100的功能部执行各种处理。第1接口部3对可编程逻辑控制器(PLC)14、放大器16、砂轮座移动马达驱动电路18、工作台移动马达驱动电路19以及主轴马达驱动电路20与CPU2的数据的收发进行中介。第2接口部4对由键盘、显示器等构成的输入输出装置12与CPU2的数据的收发进行中介。可编程逻辑控制器14进行定尺寸装置70的控制。放大器16将定尺寸装置70的输出放大，并且进行模拟/数字转换(A/D转换)。

砂轮座移动马达驱动电路18根据从CPU2接收的控制指示，使驱动控制信号放大并输出至马达54，另外，利用编码器52的检测结果对马达54进行伺服控制。相同地，工作台移动马达驱动电路19将驱动控制信号输出至马达24，另外，利用编码器22的检测结果对马达24进行伺服控制。相同地，主轴马达驱动电路20将驱动控制信号输出至马达28，另外，利用编码器26的检测结果对马达28进行伺服控制。

在磨削装置100中，马达24旋转而使工作台40沿X1轴方向移动，由此能够使砂轮46相对于工件W1沿X1轴方向相对移动。

A2.加工物的结构：

图2是示意性地表示成为磨削装置100的切削加工的对象的工件W1的外观形状的俯视图。工件W1具有带阶的圆筒状(圆柱状)的外观形状。工件W1具备第1圆柱部R1、隔着第1圆柱部R1配置的2个第2圆柱部R2以及在各第2圆柱部R2中与和第1圆柱部R1接触的一侧相反一侧的面接触的2个第3圆柱部R3。各圆柱部R1、R2、R3的中心轴线相互一致，并且与作为工件W1整体的中心轴线A1一致。

第1圆柱部R1的直径最大，第2圆柱部R2的直径第二大，第3圆柱部R3的直径最小。因此，在第1圆柱部R1与第2圆柱部R2之间形成有径向的阶梯差ST。相同地，在第2圆柱部R2与第3圆柱部R3之间也形成有径向的阶梯差。

具有上述结构的工件W1例如在基于磨削装置100的切削加工等的各种处理后，被使用为在报纸等的大片印刷物的轮转机中使用的辊的芯材。在如上被使用为辊的芯材的情况下，例如，被使用为用于填充金属制的圆筒部件的中央的轴孔部分的圆柱部件。

在上述的辊中，根据高速旋转的要求而被要求工件W1轻型。因此，工件W1例如通过CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics：碳纤维增强塑料)的挤压成型以及烧制而被形成。在经由这样的材料以及形成过程而获得的工件W1中，形成精度较低，因此以与金属制的圆筒部件的内径一致的方式对表面进行磨削时的磨削量(进刀量)非常大。但是，在本实施方式的磨削装置100中，使用后述的砂轮46，由此能够缩短工件W1的外周面的磨削所需的时间。另外，能够抑制砂轮46的寿命变短。此外，工件W1不局限于CFRP，也可以由SUS(不锈钢)、钛(Ti)之类的金属等任意的材料形成。另外，工件W1不局限于在轮转机中使用的辊的芯材，也可以是在任意的用途中被使用的圆筒部件。

A3.砂轮46的详细结构：

图3是表示砂轮46的径向的端部的详细结构的局部剖视图。在砂轮46的外周面形成有在X1轴方向呈阶梯状连续的多个环状的磨削面。此外，X1轴与纵向进给方向平行，因此也能够称为在砂轮46的外周面形成有在纵向进给方向呈阶梯状连续的多个磨削面。具体而言，多个环状的磨削面相当于第1磨削面BS1、第2磨削面BS2以及第3磨削面BS3。这3个磨削面BS1～BS3与工件W1接触，对工件W1的外周面进行磨削。

第1磨削面BS1在纵向进给方向位于最前方，直径最小。第2磨削面BS2相对于第1磨削面BS1在纵向进给方向的后方邻接，直径第二小。第3磨削面BS3相对于第2磨削面BS2在纵向进给方向的后方邻接，直径最大。

在3个磨削面BS1～BS3中，X1轴方向的宽度(换言之，纵向进给方向的宽度)相互相等，且与工件W1旋转1圈时的砂轮46向纵向进给方向的相对移动量1L(以下，也称为“导程1L”)相等。导程1L例如也可以形成10～20mm(毫米)的范围的任意的值。此外，导程1L不局限于该范围的值，也可以形成任意的值。

在砂轮46的外周面中，除了上述的3个磨削面BS1～BS3之外，还形成有第1无火花磨削部SP1。第1无火花磨削部SP1相对于第3磨削面BS3位于纵向进给方向的后方。第1无火花磨削部SP1的直径与第3磨削面BS3的直径相等。第1无火花磨削部SP1的纵向进给方向的宽度是导程1L的2倍(2L)。第1无火花磨削部SP1通过自身旋转而执行所谓的“无火花磨削”。“无火花磨削”也被称为零切割。此外，在第3磨削面BS3与第1无火花磨削部SP1中没有结构的不同。通过第3磨削面BS3进行规定的进刀量的磨削(进刀)，通过在纵向进给方向位于更靠后方的相当于2个导程1L大小的第1无火花磨削部SP1进行2个导程(2L)大小的无火花磨削。

第1磨削面BS1与第2磨削面BS2之间的径向的阶梯差的大小及第2磨削面BS2与第3磨削面BS3之间的径向的阶梯差的大小相互相等。在本实施方式中，该阶梯差的大小与作为基于纵向进给磨削的向工件W1的进刀方向的进刀量而被预先设定的设定量的1/3相等。在本实施方式中，上述的“预先设定的设定量”是“3Δ”。因此，阶梯差的大小成为3Δ的1/3的“1Δ”。该1Δ相当于3个磨削面BS1～BS3分别向进刀方向进刀时的进刀量。此外，在图3中，将各磨削面BS1～BS3的进刀量1Δ表示在砂轮46的右侧。作为进刀量1Δ，例如也可以形成10～20μm(微米)的范围的任意的值。此外，进刀量1Δ不局限于该范围的值，也可以形成任意的值。

上述的砂轮46的外周面的各磨削面BS1～BS3被修整装置33每当在纵向进给磨削结束时，成型为成为上述的形状。

A4.磨削动作：

图4是示意性地表示磨削执行时的砂轮46的相对移动的样子的俯视图。通过工作台40沿着X1轴从右向左以规定的速度移动，砂轮46相对于工件W1沿着X1轴从左向右以规定的速度相对移动。另外，与此相反，通过工作台40沿着X1轴从左向右以规定的速度移动，砂轮46相对于工件W1沿着X1轴从右向左以规定的速度相对移动。

在图4中由较粗的实线表示的砂轮46在工件W1的左侧的端部，以各磨削面BS1～BS3位于阶梯差ST的方式进行Y1轴方向的定位。之后，砂轮46如由点划线的箭头表示的往路m11那样，一边相对于工件W1沿着X1轴从左向右相对移动一边磨削工件W1的外周面。若磨削到工件W1的右侧的端部结束，则砂轮46如由点划线的箭头表示的回路m12那样，相对于工件W1沿着X1轴从右向左相对移动直至工件W1的左侧的端部。在本实施方式中，在该回路m12中，不磨削工件W1。之后，砂轮座48沿着Y1轴向近前侧移动，由此如较细的点划线的箭头表示的那样，砂轮46向近前侧移动。之后，与此前相同地，砂轮46如由较细的虚线表示的往路m21那样一边相对于工件W1沿着X1轴从左向右相对移动一边磨削工件W1的外周面，如由较细的虚线的箭头表示的回路m22那样相对于工件W1沿着X1轴从右向左移动。反复进行这样的往路中的磨削与通过回路返回原来的位置并进一步向近前侧移动，由此能够将工件W1的外周面磨削掉所希望的厚度。

图5是示意性地表示往路时的砂轮46的磨削动作的详细的说明图。如上述那样，在工件W1以旋转轴线CX为中心进行旋转的状态下，砂轮46向X1轴方向相对移动，由此工件W1的外周面被磨削。若开始磨削，则首先，通过位于右侧的端部的第1磨削面BS1，对工件W1的第1表层部WL1进行磨削。第1表层部WL1的厚度(Y1轴方向的长度)与进刀量1Δ相等。若砂轮46磨削掉导程1L大小并向右侧相对移动，则这次，第2磨削面BS2与工件W1的表面，即被磨削掉第1表层部WL1由此出现的第2表层部WL2抵接，对该第2表层部WL2进行磨削。此时，第1磨削面BS1也将第1表层部WL1磨削掉导程1L大小。此外，第2表层部WL2的厚度(Y1轴方向的长度)与进刀量1Δ相等。若通过第1磨削面BS1以及第2磨削面BS2分别磨削掉导程1L大小，则这次，第3磨削面BS3与工件W1的表面，即被磨削掉第2表层部WL2由此出现的第3表层部WL3抵接，对该第3表层部WL3进行磨削。此时，第1磨削面BS1以及第2磨削面BS2将分别接触的表层部(第1表层部WL1以及第2表层部WL2)磨削掉导程1L大小。此外，第3表层部WL3的厚度(Y1轴方向的长度)与进刀量1Δ相等。之后，第1磨削面BS1对第1表层部WL1的磨削、第2磨削面BS2对第2表层部WL2的磨削以及第3磨削面BS3对第3表层部WL3的磨削同时进行。此外，被第3磨削面BS3磨削掉的第3表层部WL3在接下来的2个导程1L大小(2L)的相对移动的期间，被第1无火花磨削部SP1实施无火花磨削。

如上述那样，若1个往路部分的磨削结束，则通过3个磨削面BS1～BS3将工件W1的外周面磨削掉作为进刀方向的进刀量而被预先决定的设定量(3Δ)。此外，若1个往路部分的磨削结束，则通过第1无火花磨削部SP1，相对于各区域实施旋转2圈大小的无火花磨削。例如，在仅以砂轮的外周面中的右端部的导程1L大小进行磨削的比较例的结构中，在1个往路部分的磨削结束的时刻，工件W1只不过被磨削掉进刀量1Δ。另外，在该比较例的结构中，仅以砂轮的外周面中的右端部的导程1L大小进行磨削，因此导致磨削的负荷作用于该部分。与此相对，在第1实施方式的磨削装置100中，能够通过1个往路部分的磨削而磨削掉与比较例相比为3倍的进刀量，另外，与比较例相比在X1轴方向将3倍的长度的部分使用为磨削面，因此能够使磨削的负荷作用于更加宽广的部分。因此，能够更加抑制作为砂轮46整体的寿命(能够维持砂轮表面的形状的期间)变短。

根据以上说明的第1实施方式的磨削装置100，在砂轮46的外周面形成有在旋转轴线CX方向呈阶梯状连续的第1磨削面BS1、第2磨削面BS2以及第3磨削面BS3，3个磨削面BS1～BS3的旋转轴线CX方向的宽度均与工件W1旋转1圈时的砂轮46向纵向进给方向的相对移动量(导程1L)相等，另外，第1磨削面BS1与第2磨削面BS2之间的径向的阶梯差的大小以及第2磨削面BS2与第3磨削面BS3之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于纵向进给磨削的向工件W1的进刀方向的进刀量而被预先设定的设定量(3Δ)的1/3相等，因此在工件W1旋转1圈的期间通过第1磨削面BS1磨削掉进刀量1Δ，针对相同的区域，在接下来的旋转1圈的期间通过第2磨削面BS2磨削掉进刀量1Δ，另外，针对相同的区域，在接下来的旋转1圈的期间通过第3磨削面BS3磨削掉进刀量1Δ。因此，在砂轮46相对移动至到达工件W1的端部的期间，能够将工件W1磨削掉预先决定的设定量(3Δ)。另外，能够在外周面利用右端部的第1磨削面BS1的旋转轴方向的宽度的3倍的宽度的磨削面对工件W1进行磨削，因此在砂轮46中能够使磨削区域分散，能够抑制砂轮46的寿命变短。这样，根据第1实施方式的磨削装置100，能够抑制砂轮46的寿命变短，并且缩短磨削加工时间。

另外，形成有相对于作为纵向进给方向的最后方的磨削面的第3磨削面BS3在纵向进给方向的后方邻接，直径与第3磨削面BS3相等，且执行无火花磨削的第1无火花磨削部SP1，因此即便在工件W1的中心轴线A1与旋转轴线CX偏移的情况下，也能够在基于3个磨削面BS1～BS3的磨削之后，执行无火花磨削，而将工件W1的截面形状形成为更接近真圆的形状。

B.第2实施方式：

图6是示意性地表示第2实施方式的磨削装置100中的砂轮146的详细结构的局部剖视图。第2实施方式的磨削装置100在代替砂轮46而具备图6所示的砂轮146这点与除了纵向进给方向的移动的往路之外在回路也对工件W1的外周面进行磨削这点，与第1实施方式的磨削装置100不同。第2实施方式的磨削装置100中的其他的结构与第1实施方式的磨削装置100相同，因此对相同的构成要素标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。

第2实施方式的砂轮146在代替第1无火花磨削部SP1而具备第2无火花磨削部SP2这点与追加具备第4磨削面BS4、第5磨削面BS5以及第6磨削面BS6这点，与第1实施方式的砂轮46不同。砂轮146中的其他的结构与第1实施方式的砂轮46相同，因此对相同的构成要素标注相同的附图标记，省略其详细的说明。

第2无火花磨削部SP2与第1实施方式的第1无火花磨削部SP1相同地执行无火花磨削。第2无火花磨削部SP2位于沿着X1轴隔着第3磨削面BS3与第2磨削面BS2相反的一侧，与第3磨削面BS3邻接。第2无火花磨削部SP2的直径与第3磨削面BS3的直径相等。第2无火花磨削部SP2的纵向进给方向的宽度与导程1L一致。第2无火花磨削部SP2的直径与第3磨削面BS3的直径相等。

3个磨削面BS4～BS6具有隔着第2无火花磨削部SP2与3个磨削面BS1～BS3对称的形状。因此，3个磨削面BS4～BS6与3个磨削面BS1～BS3相同地，沿X1轴方向呈阶梯状连续。具体而言，第4磨削面BS4位于隔着第2无火花磨削部SP2与第3磨削面BS3相反的一侧，与第2无火花磨削部SP2邻接。第5磨削面BS5位于隔着第4磨削面BS4与第2无火花磨削部SP2相反的一侧，与第4磨削面BS4邻接。第6磨削面BS6位于隔着第5磨削面BS5与第4磨削面BS4相反的一侧，与第5磨削面BS5邻接。第4磨削面BS4的直径与第3磨削面BS3的直径相等。相同地，第5磨削面BS5的直径与第2磨削面BS2的直径相等，第6磨削面BS6的直径与第1磨削面BS1的直径相等。因此，第4磨削面BS4与第5磨削面BS5之间的径向的阶梯差的大小及第5磨削面BS5与第6磨削面BS6之间的径向的阶梯差的大小均为上述的设定量(3Δ)的1/3(1Δ)通用。另外，3个磨削面BS4～BS6的旋转轴线CX方向的宽度(X1轴方向的宽度)在为导程1L这点通用。3个磨削面BS4～BS6在砂轮46的纵向进给方向的移动的回路中，对工件W1进行磨削。此外，3个磨削面BS1～BS3在砂轮46的纵向进给方向的移动的往路中，对工件W1进行磨削。

图7是示意性地表示第2实施方式中的磨削执行时的砂轮146的相对移动的样子的俯视图。如上述那样，在第2实施方式的磨削装置100中，在磨削动作时在回路中也对工件W1的外周面进行磨削。因此，在第2实施方式中，沿着X1轴从左至右的方向与从右至左的方向的任意的方向均相当于“纵向进给方向”。

在图7中由较粗的实线表示的砂轮146如由点划线的箭头表示的往路m31那样，一边相对于工件W1沿着X1轴从左向右相对移动一边磨削工件W1的外周面。此时，通过第1磨削面BS1、第2磨削面BS2以及第3磨削面BS3对工件W1进行磨削，因此其磨削量(进刀量)成为上述的设定量(3Δ)。另外，在第2实施方式中，在通过第3磨削面BS3磨削掉导程1L大小的接下来的旋转1圈中，通过第2无火花磨削部SP2实施无火花磨削，另外，第4磨削面BS4作为无火花磨削作用另1个导程1L大小。

若砂轮146直至工件W1的右侧的端部，则与第1实施方式不同，砂轮146保持X1轴的位置不变地，沿着Y1轴向近前侧移动进刀量3Δ大小。之后，工作台40从左向右移动，由此砂轮146相对于工件W1从右向左相对移动而执行回路中的磨削。

在回路中的磨削时，首先，通过砂轮146中的位于最左侧的第6磨削面BS6对工件W1的外周面进行磨削，即对被第3磨削面BS3磨削并被第2无火花磨削部SP2实施了无火花磨削的面进行磨削。之后，若砂轮146磨削掉导程1L大小并向左侧相对移动，则这次，第5磨削面BS5对工件W1的表面，即通过基于第6磨削面BS6的磨削而出现的表面进行磨削。另外，若砂轮146磨削掉导程1L大小并向左侧相对移动，则这次，第4磨削面BS4对工件W1的表面，即通过基于第5磨削面BS5的磨削而出现的表面进行磨削。之后，通过第2无火花磨削部SP2执行与导程1L(旋转1圈大小)对应的无火花磨削，另外，第3磨削面BS3作为无火花磨削作用另1个导程1L大小。该回路中的基于第6磨削面BS6、第5磨削面BS5以及第4磨削面BS4的磨削动作与基于第2无火花磨削部SP2的无火花磨削动作与往路中的基于第1磨削面BS1、第2磨削面BS2以及第3磨削面BS3的磨削动作及基于第2无火花磨削部SP2的无火花磨削动作相同。这样，若砂轮146直至工件W1的左侧的端部，则往路中的磨削动作结束。通过该往路中的磨削动作，工件W1的表面被磨削掉上述的设定量(3Δ)。因此，根据第2实施方式的磨削装置100，通过砂轮146的1次的往复而执行上述的设定量的2倍(6Δ)的磨削(进刀)。

以上说明的第2实施方式的磨削装置100具有与第1实施方式的磨削装置100相同的效果。此外，在砂轮146的外周面形成有第4磨削面BS4、第5磨削面BS5以及第6磨削面BS6，因此在砂轮146从左向右相对移动时，能够通过第1磨削面BS1、第2磨削面BS2以及第3磨削面BS3对工件W1进行磨削，在砂轮从右向左相对移动时，能够通过第4磨削面BS4、第5磨削面BS5以及第6磨削面BS6对工件W1进行磨削。因此，在纵向进给方向的往路与回路的任一个中，均对工件W1进行纵向进给磨削，因此能够更加缩短磨削加工时间。另外，能够使磨削面更加宽广(能够更加分散)，因此能够更加抑制砂轮146的寿命变短。

C.第3实施方式：

图8是表示第3实施方式的磨削装置200的简要结构的一部分的框图。第3实施方式的磨削装置200使砂轮座(后述的砂轮座248)在与工件W1的旋转轴线A2以作为锐角的角度θ交叉的方向进行进退。磨削装置200也被称为所谓的“角接触磨床”。第3实施方式的磨削装置200与第1实施方式的磨削装置100相同，分别具备：台座236、工作台240、砂轮座248、主轴箱230、尾座242以及修整装置243。另外，除此之外，第3实施方式的磨削装置200与第1实施方式的磨削装置100相同地，具备定尺寸装置70、马达24、54以及编码器22、52等。另外，各马达24、54与第1实施方式相同，经由未图示的各驱动电路18、19、20由数值控制装置10控制。

台座236具有与第1实施方式的台座36相同的功能。相同地，工作台240具有与第1实施方式的工作台40相同的功能，砂轮座248具有与第1实施方式的砂轮座48相同的功能，主轴箱230具有与第1实施方式的主轴箱30相同的功能，尾座242具有与第1实施方式的尾座42相同的功能，修整装置243具有与第1实施方式的修整装置33相同的功能。此外，在本实施方式中，修整装置243不是设置于主轴箱230，而是设置于尾座242。

砂轮座248构成为能够通过未图示的马达沿着移动轴线A3进行进退。砂轮座248具有马达250。马达250具有与第1实施方式的马达50相同的功能。即，使砂轮246旋转驱动。砂轮246的旋转轴线A4与砂轮座248的移动轴线A3正交。

工作台240与第1实施方式的工作台40相同，构成为能够沿X1轴方向移动。工件W1的旋转轴线A2与工件W1的未图示的中心轴线一致。砂轮座248的移动轴线A3与旋转轴线A2所成的角度θ如上述那样为锐角。

图9是示意性地表示第3实施方式的磨削装置200中的砂轮246的详细结构的局部外观图。砂轮246在外周面具备第7磨削面BS7、第8磨削面BS8、第9磨削面BS9以及第3无火花磨削部SP3。3个磨削面BS7～BS9均具有环状的外观形状。第7磨削面BS7、第8磨削面BS8以及第9磨削面BS9的X1轴方向(旋转轴线CX方向)的宽度均与导程1L一致。3个磨削面BS7～BS9对工件W1的外周面进行磨削。第7磨削面BS7在砂轮246的外周面中沿着X1轴位于最左侧。第8磨削面BS8相对于第7磨削面BS7沿着X1轴在右侧邻接。第9磨削面BS9相对于第8磨削面BS8沿着X1轴在右侧邻接。第8磨削面BS8的直径(沿着移动轴线A3的直径的平均值)比第7磨削面BS7的直径(沿着移动轴线A3的直径的平均值)大。第9磨削面BS9的直径(沿着移动轴线A3的直径的平均值)比第8磨削面BS8的直径(沿着移动轴线A3的直径的平均值)大。

第3无火花磨削部SP3与第1实施方式的第1无火花磨削部SP1以及第2实施方式的第2无火花磨削部SP2相同地执行无火花磨削。第3无火花磨削部SP3具有环状的外观形状，位于隔着第9磨削面BS9与第8磨削面BS8相反的一侧，与第9磨削面BS9邻接。第3无火花磨削部SP3的直径与第9磨削面BS9的直径相等。第3无火花磨削部SP3的X1轴方向的宽度与导程1L的2倍(2L)一致。

具有上述结构的砂轮246与第1实施方式的磨削装置100不同，一边相对于工件W1沿着X1轴从右向左相对移动一边磨削工件W1的外周面。

以上说明的第3实施方式的磨削装置200具有与第1实施方式的磨削装置100相同的效果。

D.第4实施方式：

图10是示意性地表示第4实施方式中的砂轮46以及工件W2的立体图。在图10中，示出了相互正交的X2轴、Y2轴以及Z2轴。X2－Y2平面相当于水平面。Z2轴与铅垂方向平行。图11是示意性地表示第4实施方式中的磨削执行时的砂轮46的相对移动的样子的立体图。在图11中，为了便于图示，省略砂轮46。

第4实施方式中的未图示的磨削装置也被称为所谓的平面磨削装置，执行工件W2的上部表面S1的平面磨削。本实施方式的工件W2具有平板状的形状，以其厚度方向与Z2轴方向平行的方式且以上部表面S1与X2－Y2平面平行的方式固定于未图示的工作台。未图示的工作台构成为能够与第1实施方式的工作台40相同地移动。具体而言，构成为能够向X2轴方向以及Y2轴方向分别移动。在第4实施方式中，将沿着X2轴从图11所示的端面S2朝向端面S3的方向称为“沿着X2轴的进深侧”，将沿着X2轴从端面S4朝向端面S5的方向称为“沿着Y2轴的进深侧”。另外，在第4实施方式中，将沿着X2轴从端面S3朝向端面S2的方向称为“沿着X2轴的近前侧”，将沿着Y2轴从端面S5朝向端面S4的方向称为“沿着Y2轴的近前侧”。

第4实施方式中的沿着X2轴的方向相当于本发明中的“第1方向”，沿着Y2轴的方向相当于本发明中的“第2方向”。

第4实施方式的砂轮46具有与第1实施方式的砂轮46相同的结构。因此，在第4实施方式的砂轮46中，对与第1实施方式的砂轮46相同的结构标注相同的附图标记，省略其详细的说明。第4实施方式的砂轮46配置为图10所示的中心轴线A5与Y2轴方向平行。工件W2向X2轴方向以及Y2轴方向移动，由此砂轮46相对于工件W2向X2轴方向以及Y2轴方向相对移动。

如图11所示，在磨削开始前，砂轮46配置为在工件W2的沿着X轴比近前侧的端面S2靠近前侧的位置，在Z2轴方向与工件W2重叠导程1L大小。从该状态起，砂轮46如由点划线的箭头表示的往路m51那样，沿着X2轴从近前侧向进深侧相对移动。此时，砂轮46的第1磨削面BS1执行进刀量1Δ的进刀。若砂轮46直至工件W2的沿着X2轴的进深侧的端部，则砂轮46沿着Y2轴从进深侧向近前侧执行相对移动m61。该相对移动m61的长度是与导程1L相同的长度。之后，砂轮46如由点划线的箭头表示的回路m52那样，沿着X2轴从进深侧向近前侧相对移动。此时，在往路m51中被磨削掉的部分这次被第2磨削面BS2磨削掉进刀量1Δ大小。另外，通过第1磨削面BS1将新的部分磨削掉进刀量1Δ。若砂轮46直至工件W2的近前侧的端部，则砂轮46沿着Y2轴从进深侧向近前侧执行相对移动m62。该相对移动m62的长度是与导程1L相同的长度。从该状态起，砂轮46如由点划线的箭头表示的往路m53那样，再次沿着X2轴从近前侧向进深侧移动。此时，在回路m52中被第2磨削面BS2磨削掉的部分这次被第3磨削面BS3磨削掉进刀量1Δ。因此，在往路m51中被第1磨削面BS1磨削掉的部分，即Y2轴方向的长度为导程1L大小的区域被磨削(进刀)作为进刀量而被预先决定的设定量(3Δ)。另外，在回路m52中被第1磨削面BS1磨削掉的部分这次被第2磨削面BS2磨削掉进刀量(1Δ)。这样，反复执行一边进行X2轴方向的往复移动，一边在往路以及回路的端部分别沿着Y轴从进深侧向近前侧相对移动导程1L大小，由此上部表面S1的全部的区域在Z2轴方向被磨削掉设定量(3Δ)。

根据以上说明的第4实施方式的磨削装置，在砂轮46的外周面形成有在Y2轴方向呈阶梯状连续的3个磨削面BS1～BS3，第1磨削面BS1、第2磨削面BS2以及第3磨削面BS3的中心轴线A5方向的宽度均与砂轮46向Y2轴方向的相对移动量(导程1L)相等，另外，第1磨削面BS1与第2磨削面BS2之间的径向的阶梯差的大小以及第2磨削面BS2与第3磨削面BS3的径向的阶梯差的大小均与作为基于平面磨削的向工件W2进刀的进刀量而被预先决定的设定量(3Δ)的1/3相等，因此能够在砂轮沿着X2轴从近前向进深侧相对移动的期间通过第1磨削面BS1磨削掉进刀量1Δ，针对相同的区域，在砂轮46沿着X2轴从进深侧向近前侧相对移动的期间通过第2磨削面BS2磨削掉进刀量1Δ。相同地，能够在砂轮沿着X2轴从近前侧向进深侧相对移动的期间通过第2磨削面BS2磨削掉进刀量1Δ，针对相同的区域，在砂轮46沿着X2轴从进深侧向近前侧相对移动的期间通过第3磨削面BS3磨削掉进刀量1Δ。因此，在砂轮46到达工件W2的Y2轴方向的近前侧的端部的期间，能够将工件W2的上部表面S1磨削掉预先设定的设定量(3Δ)，因此能够缩短磨削加工时间。另外，能够利用第1磨削面B1的Y2轴方向的宽度的3倍的宽度的磨削面对工件W2进行磨削，因此能够在砂轮46使磨削区域分散，能够抑制砂轮46的寿命变短。这样，根据第4实施方式的磨削装置，能够与第1实施方式的磨削装置100相同地，抑制砂轮46的寿命变短，并且缩短磨削加工时间。

E.其他的实施方式：

(E1)在各实施方式中，砂轮46、146、246的相对移动通过工作台40、240移动而被实现，但本发明不限定于此。也可以代替工作台40、240，或者在工作台40、240的基础上，通过砂轮座48、248移动而实现。在该结构中，第1实施方式～第4实施方式的砂轮座48、248构成为能够沿与工件W1的旋转轴平行的方向移动。另外，第5实施方式的砂轮座构成为能够沿X2轴方向以及Y2轴方向移动。

(E2)在各实施方式中，在砂轮46的相对移动与相对移动之间，也可以进行修整(整形)。例如，在各实施方式中，也可以在往路与回路之间进行修整。

(E3)在各实施方式中，砂轮46、146具有的磨削面的数量均为3个以上，但本发明不限定于此。也可以为2以上的任意的整数。例如，在磨削面的数量为4个的结构中，将邻接的磨削面彼此的径向的阶梯差的大小形成作为进刀方向的进刀量而被预先决定的设定量的1/4，由此具有与各实施方式相同的效果。即，通常，在第1实施方式～第3实施方式中，也可以采用在砂轮46、146、246的外周面形成有在纵向进给方向呈阶梯状连续的环状的M个(M为2以上的整数)磨削面的结构。此外，在第2实施方式中，也可以在往路中将对工件W1进行磨削的磨削面设置M个(M为2以上的整数)，并且在回路中将对工件W1进行磨削的磨削面设为N个(N为2以上的整数)。另外，在第4实施方式中，也可以采用在砂轮46的外周面形成有在第2方向(Y2轴方向)呈阶梯状连续的环状的P(P为2以上的整数)个磨削面的结构。即使在这些结构中，也具有与各实施方式相同的效果。

(E4)在各实施方式中，磨削装置100、200也可以具备：3个驱动电路18～20、可编程逻辑控制器14、放大器16、数值控制装置10以及输入输出装置12中的至少一个。

(E5)各实施方式中的无火花磨削部的宽度始终为例示，不限定于各实施方式所示的大小。例如，在第1实施方式、第4实施方式中，第1无火花磨削部SP1的宽度是2个导程(2L)的大小，但可以是1个导程(1L)大小、3个导程(3L)大小等的任意的导程的大小，或者也可以是将第1无火花磨削部SP1的宽度设为0(零)、即省略第1无火花磨削部SP1。相同地，在第2实施方式中，第2无火花磨削部SP2的宽度可以是任意的导程的大小，或者也可以省略第2无火花磨削部SP2。另外，在第3实施方式中，第3无火花磨削部SP3的宽度可以是任意的导程的大小，或者也可以省略第3无火花磨削部SP3。

本发明不限定于上述各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或者全部，或者为了实现上述的效果的一部分或者全部，与在发明内容一栏记载的各方式中的技术特征对应的各实施方式中的技术特征能够适当地替换、组合。另外，只要未将该技术特征说明为在本说明书中为必须的，则能够适当地删除。

Claims (4)

1.一种圆筒磨削装置，其具备圆盘状的砂轮，在与圆筒状的工件的旋转轴线交叉的进刀方向使所述砂轮与所述工件相对移动，在沿着所述旋转轴线的纵向进给方向使所述砂轮与所述工件相对移动，由此进行纵向进给磨削，

所述圆筒磨削装置的特征在于，

所述砂轮的外周面包含在所述纵向进给方向呈阶梯状连续的环状的M个磨削面，即位于所述纵向进给方向的后方的磨削面的直径比位于前方的磨削面的直径大的M个磨削面，其中，M为2以上的整数，

所述M个磨削面的宽度均与所述工件旋转1圈时的所述砂轮向所述纵向进给方向的相对移动量相等，

所述M个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于所述纵向进给磨削的向所述工件的所述进刀方向的进刀量而被预先决定的设定量的1/M相等。

2.根据权利要求1所述的圆筒磨削装置，其特征在于，

所述外周面进一步包含执行无火花磨削的无火花磨削部，

所述无火花磨削部相对于所述M个磨削面中的位于所述纵向进给方向的最后方的第M个磨削面在所述纵向进给方向的后方邻接，直径与所述第M个磨削面相等。

3.根据权利要求1或2所述的圆筒磨削装置，其特征在于，

所述砂轮在所述纵向进给方向的移动的往路与回路的任一个中均对所述工件进行所述纵向进给磨削，

所述M个磨削面在所述往路中磨削所述工件，

所述外周面进一步包含在所述纵向进给方向呈阶梯状连续并在所述回路中磨削所述工件的环状的N个磨削面，即位于所述回路的后方的磨削面的直径比位于前方的磨削面的直径大的N个磨削面，其中，N为2以上的整数，

所述N个磨削面的宽度均与所述相对移动量相等，

所述N个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与所述设定量的1/N相等。

4.一种平面磨削装置，其具备圆盘状的砂轮，在沿着平板状的工件的表面的相互正交的第1方向以及第2方向使所述砂轮与所述工件中的至少一方移动，由此进行磨削，

所述平面磨削装置的特征在于，

所述第2方向与所述砂轮的旋转轴线平行，

所述砂轮的外周面包含在所述第2方向呈阶梯状连续的环状的P个磨削面，即位于所述第2方向的后方的磨削面的直径比位于前方的磨削面的直径大的P个磨削面，其中，P为2以上的整数，

所述P个磨削面的宽度相互相等，

所述砂轮在所述第1方向的移动的往路与回路的任一个中均对所述工件进行平面磨削，在所述往路以及所述回路的端部分别向所述第2方向相对移动相当于所述P个磨削面的宽度的长度大小，

所述P个磨削面中的相互邻接的磨削面之间的径向的阶梯差的大小均与作为基于所述平面磨削的向所述工件的进刀量而被预先决定的设定量的1/P相等。

Images