JP2001138234A - 総型砥石形状の成形方法 - Google Patents

総型砥石形状の成形方法

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JP2001138234A
JP2001138234A JP32992099A JP32992099A JP2001138234A JP 2001138234 A JP2001138234 A JP 2001138234A JP 32992099 A JP32992099 A JP 32992099A JP 32992099 A JP32992099 A JP 32992099A JP 2001138234 A JP2001138234 A JP 2001138234A
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裕之 池田
Masami Tanaka
正美 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、CBN砥石に対するたとえ小さなド
レス切込み量であっても全面当たりを確実になし,ドレ
ス精度の向上によるCBN砥石の長寿命化と、高効率研
削化を得られる総型砥石形状の成形方法を提供する。 【解決手段】総型ロータリードレッサ3を用いて、CB
N(立方晶窒化ホウ素材)砥石5に対する総型形状の成
形を行う成形方法において、前記ロータリドレッサに対
する前記CNB砥石の位置ズレを、接触検知により測定
・補正してドレスをなす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CBN砥石に対す
るドレスをなすための、総型砥石形状の成形方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】研削盤に用いられるCBN(立方晶窒化
ホウ素材)砥石は、長期の使用にともなって研削効率が
低下するため、適宜、総型ロータリドレッサを用いて総
型形状のドレス成形を行う必要がある。
【0003】このようなドレス成形をなす際に、砥石ス
ピンドルの熱変形やドレススピンドルの熱変形等によ
り、所定の切込みを行っても砥石に対する全面当たりが
得られないことが多い。
【0004】従来、上述の問題を解決する方法として、
たとえば特開平3−19770号公報には、非接触セン
サによる砥石の軸方向の変位を検出し、位置ズレ分を調
整した後ドレスする技術が開示されている。
【0005】また、ロータリドレッサと砥石の接触検知
の検出方法として、実開昭61−169564号公報に
は、ロータリードレッサ用超音波振動検出装置が開示さ
れている。特開平6−8138号公報には、砥石とロー
タリドレッサの接触検知方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開平3−19770
号公報のように、非接触センサーによる砥石軸方向の変
位を検出し、位置ズレ分を調整した後ドレスする方法の
場合は、内面研削用の小径砥石の場合に有効であるが、
外径研削用の径の大きい砥石や、ペンシル型の砥石の場
合はドレスできない。
【0007】また、ロータリドレッサと砥石の接触検知
の検出方法として、実開昭61−169564号公報の
ように、液体を媒体とし超音波振動を伝達してAEセン
サーで検出する方法があるが、媒体である液体の管理が
必要となる。
【0008】特開平6−8138号公報のように、ドレ
ッサ軸端に設けられるボールにAEセンサーの検出板を
接触させ当たりを伝播する検出方法は、ボールと検出板
の接触部からノイズの発生がある。そして、微小な接触
信号を使った処理が必要な場合は、SN比を大きく上げ
なければならず、実質的に採用は困難である。
【0009】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、CBN砥石に対する
たとえ小さなドレス切込み量であっても全面当たりを確
実になし、ドレス精度の向上によるCBN砥石の長寿命
化と、高効率研削化を得られる総型砥石形状の成形方法
を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を満足するた
め、本発明の総型砥石形状の成形方法は、請求項1とし
て、総型ロータリードレッサを用いて、CBN(立方晶
窒化ホウ素材)砥石に対する総型形状の成形を行う成形
方法において、前記ロータリドレッサに対する前記CN
B砥石の位置ズレを、接触検知により測定・補正してド
レスをなすことを特徴とする。
【0011】請求項2として、請求項1記載の総型砥石
形状の成形方法において前記総型ロータリドレッサの中
心を求める方法として、前記CBN砥石をドレス切込み
位置から所定量逃がした位置で、総型ロータリドレッサ
の左右肩部に順次接触させて当たりを検出するととも
に、その座標を記憶し、互いの座標の中央値をロータリ
ドレッサの中心位置座標と判断することを特徴とする。
【0012】請求項3として、請求項1記載の総型砥石
形状の成形方法において前記接触検知のときに移動する
テーブルの軸方向固有振動数を100HZ以上とし、か
つ位置ループゲインを50sec−1以上で、100s
ec−1以下に設定したことを特徴とする。
【0013】以上の課題を解決する手段を採用すること
により、請求項1および請求項2の発明によれば、CB
N砥石に対するたとえ小さなドレス切込み量であっても
全面当たりを確実になし、ドレス精度の向上によるCB
N砥石の長寿命化と、高効率研削化を得られる。
【0014】請求項3の発明によれば、接触検出信号が
テーブル側に入力されたあと、テーブル停止までの時間
遅れが小さくなって、砥石部へのドレッサ食い込み量が
小さくてすむ。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明するに、ドレッサユニットをNC
1軸テーブル上に搭載し、CBN(立方晶窒化ホウ素
材)砥石に対するドレスを行う前もしくは定期的に砥石
スピンドル中心とドレッサ中心位置を合せる操作を行う
ものである。
【0016】図1に、加工機テーブル1に搭載される1
軸ドレッサユニット2を示す。図中3は、総型ロータリ
ードレッサ(以下、単にロータリードレッサと呼ぶ)で
ある。このロータリドレッサ3の周面に沿って、断面略
円弧状のドレス溝4が設けられていて、後述するように
CBN砥石(以下、砥石と呼ぶ)5の先端をドレス溝4
に当接することにより、前記砥石5のドレスをなすよう
設定されている。
【0017】図中6は、内部に図示しない駆動モータを
収容するロータリドレッサスピンドルであり、この回転
軸にテーパ体7が取付けられる。前記テーパ体7に、円
板状の前記ロータリドレッサ3が嵌め込まれ、適宜な手
段で取付け固定される。したがって、ロータリードレッ
サ3はテーパ体7とともに一体に回転駆動されるように
なっている。
【0018】上記ロータリードレッサ3の先端部に、A
Eセンサーとトランスミッタからなる第1のAEセンサ
ー8が取付けられる。ロータリドレッサスピンドル6を
支持するスピンドルブラケット9には、一端部にセンサ
ブラケット10を介してAEセンサのレシーバである第
2のAEセンサー11が取付けられる。第2のAEセン
サー11は前記第1のAEセンサー8とごく狭小のエア
ーギャップsを介して対向していて、図示しないNCテ
ーブルに接続される。
【0019】図2(a),(b),(c)は、ドレス中
心とスピンドル中心の位置合わせを順に説明している。
すなわち、ドレス切込み位置から所定量逃がした状態で
片側ずつテーブルを送り、ドレッサ肩部へ接触させる操
作を示す。最終的には中央値からその分ずらした位置で
ドレスを行う。
【0020】なお説明すると、図2(a)に示すよう
に、砥石5に対してロータリドレッサ3をY軸に沿って
移動し、ドレッサ3の左肩部である左フランクへ当たっ
たら停止する。この当たった位置を、位置A呼ぶ。
【0021】つぎに、図2(b)に示すように、砥石5
に対してロータリドレッサ3をY軸に沿って移動し、ド
レッサ3の右肩部である右フランクへ当たったら停止す
る。当たった位置を、位置Bと呼ぶ。
【0022】図2(c)において、再び砥石5に対して
ロータリドレッサ3を移動して、Y座標を位置Aと位置
Bの中央の位置に合わせる。そして、砥石5をロータリ
ードレッサ3のドレス溝4に当て、この位置で通しドレ
スをなす。
【0023】このように、砥石5をドレス切込み位置か
ら所定量を逃がした位置で1軸ドレッサユニット2を送
る。ロータリドレッサ3の左右肩部に砥石5が接触する
まで送り、この当たりは第1,第2のAEセンサー8,
11で検出する。
【0024】砥石5とロータリードレッサ3との接触検
知には、非接触タイプのAEセンサー(例えば、マーポ
スE20N)を使用している。信号の伝播は、ドレッサ
シャフトであるスピンドル体7の軸端部に取付けた第1
のAEセンサー8から第2のAEセンサー11へエアー
ギャップsを介して伝播される。この種の信号伝播方式
によれば、ノイズが小さくなり、ゲインを高く設定でき
て砥石5とロータリードレッサ3との当たりを点接触の
状態で拾うことができる。
【0025】図示しないNCテーブルは停止信号を受け
たあと、加減速時定数=0としたスキップ機能で停止を
行う。このとき、位置ループゲイン・テーブル送り速度
をパラメータとするテーブル流れ量分だけ流れたあとに
停止する。
【0026】たとえば、流れ量分が所定量以上あると砥
石面に傷が付き易く、砥石の形状を崩す虞れがある。す
なわち、流れ量が大き過ぎると1回のドレスサイクルで
形状の崩れ分を修正できなくなり、ドレス回数を数回重
ねないと修正できない。
【0027】流れ量を小さくするには位置ループゲイン
を高めるか、テーブル送り速度を低くする方法がある。
テーブル速度を極端に低下させるとサイクルタイムを伸
ばす原因となるので現実的でない。
【0028】この実施の形態では、流れ量の狙い値を1
〜2μm以下に抑えるように設定している。この程度の
値では、たとえ砥石面にある程度の傷が付くようなこと
があっても、ほぼ1回程度のドレス修正で回復できる。
【0029】上記1軸ドレッサユニット2はコンパクト
に設計されているため、送りねじ12と、ねじの取付け
およびカップリング13に注意するだけで、高い軸方向
固有振動数が得られる。
【0030】加工機テーブル1の軸方向固有振動数が低
い場合、速度ループゲインを高めるとテーブルに振動が
発生して制御不能になる。本テーブルの場合、目標位置
ループゲインが70sec−1であるため、速度ループ
は100HZ程度であり、そのためにテーブル本体の軸
方向固有振動数は100HZ以上が求められる。したが
って、速度ループゲインと位置ループゲインを高めるこ
とが可能となり、信号を受けたあとの流れ量を小さくで
きる。
【0031】なお説明すると、位置ループゲイン目標を
70sec−1とすると、位置ループゲインのカットオ
フ周波数は 70/(2π)=11.1HZ となる。
このときの速度ループの特性は、カットオフ周波数が約
100HZ(10倍)となる。テーブル側ではこの領域
まで機械的共振領域がないことが要求されるため、軸方
向固有振動数100HZのテーブルが必要となる。
【0032】図3に、位置ループゲインの設定差によ
る、流れの量の差を示す。
【0033】なお説明すれば、同図は送り速度3mm/
minで砥石5をロータリードレッサ3に接触させたと
きの流れの量の差を示していて、1回ドレスを施した
後、連続回数ドレッサに接触させたときのトータルの流
れの量の差である。
【0034】グラフが2次曲線になっているのは、連続
接触させたときに砥石5への接触状態が点接触から線接
触に変化していることを表し、1回当たりの流れ量が小
さくなっている。
【0035】位置ループゲイン70sec−1と30s
ec−1では、1回目・2回目の接触では3倍以上の流
れの量の差が見られており、流れ量が70sec−1
とき1〜2μmであるのに対し、30sec−1のとき
10μmあって、70sec −1の効果がよく分かる。
【0036】繰り返し述べるに、ロータリードレッサ3
をコンパクトなNC1軸の加工機テーブル1上に搭載
し、ドレスを行う前、もしくは定期的に砥石スピンドル
中心とロータリードレッサ3の中心位置を合せる操作が
行われる。
【0037】ロータリードレッサ3の中心位置を求める
具体的な方法は、砥石5をドレス切込み位置から所定の
量を逃がした位置でロータリドレッサ3の左右肩部に順
番に接触させ、その当たりを第1,第2のAEセンサー
8,11で検出する。検出信号を受けるとNC側のテー
ブル送りを停止させ、停止した座標を記憶しておく。こ
の座標は信号を受けたときの座標値であってもよい。い
ずれにしても、左右肩部に接触したときの座標を記憶
し、それらの中央値をドレッサ中心位置の座標としてド
レス操作を行う。
【0038】ロータリードレッサ3と砥石5との接触検
出手段として、非接触タイプのAEセンサー8,11を
使用している。非接触であるため、回転しているロータ
リードレッサ3から加工機テーブル1上に固定した検出
装置への信号伝播は液体を介したり、板ばねとボールを
接触させる必要もない。
【0039】AE信号の伝播は非接触のためノイズが小
さく、ゲインアップが可能で小径砥石の微小な接触状態
でも検出可能である。そのため、高いゲインで伝播可能
であり砥石5とロータリドレッサ3との接触が点接触状
態の微小な信号でも接触を判断できる。
【0040】接触検出信号がNC側に入力されたあと、
加工機テーブル1の停止までに時間遅れが発生する。遅
れの影響で、砥石5へロータリードレッサ3が食い込み
易く、形状を崩すことになる。
【0041】この量を小さくするため、ロータリードレ
ッサ3を加工機テーブル1にレイアウトされたコンパク
トな1軸テーブル9上にセットする。そして、軸方向固
有振動数100HZ以上に製作し、その結果、位置ルー
プゲインを70sec−1まで高めて流れ量を2μm以
下に納めている。
【0042】すなわち、移動する1軸ドレッサユニット
2が停止信号を受けたあと、少ない流れ量で停止できる
ように、速度ループゲインと位置ループゲインを高い設
定値に設定可能にしてある。
【0043】上記動作を行う1軸ドレッサユニット2
は、加工機テーブル1とは別のドレッサ用1軸テーブル
(すなわち、スピンドルブラケット9)に設けている。
この1軸テーブル9はコンパクトな設計で、テーブル単
体の軸方向固有振動数を高め、1軸テーブル9の位置決
め精度と、繰り返し精度の向上が達成される。
【0044】なお、接触検知のときに移動する加工機テ
ーブル1の軸方向固有振動数を100HZ以上とするこ
とは先に説明した通りだが、位置ループゲインは50s
ec −1以上で、100sec−1以下に設定すること
により、接触検出信号が加工機テーブル1側に入力され
たあと、テーブル停止までの時間遅れが小さくなって、
砥石部へのドレッサ食い込み量が小さくてすむ。
【0045】すなわち、加工機のなかで連続的に使用す
る場合にサイクルタイムを考慮すると、総型ドレッサの
中心位置を求めるこの方法では加工機テーブル1の送り
速度は少なくとも3mm/min以上が望まれる。そし
て、1回当たりのドレスでの修正量から、テーブル流れ
量による砥石への食い込み量は少なくとも5μm以下が
必要となる。
【0046】このようにテーブル送り速度3mm/mi
nと、流れ量5μm以下の条件をもとに、先に示した図
3から判断すると、必要となる位置ループゲインの値は
おそそ50sec−1以上となる。また、最大値を10
0sec−1以下としたのは、100sec−1以上は
現実的に無理であるとの理由による。
【0047】なお、図1では外面研削用砥石を示してい
るが、砥石は内面研削用もしくはペンシルタイプであっ
ても何ら支障がない。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、C
BN砥石をロータリドレッサを使用して総型形状の成形
を行うとき、砥石スピンドルの熱変形や、ドレススピン
ドルの熱変形が生じても1回のドレスで全面当たりを得
ることができ、たとえ小さなドレス切込み量であっても
全面当たりを確実になし、ドレス精度の向上によるCB
N砥石の長寿命化と、高効率研削化を得られるなどの効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の、加工機テーブル上にセ
ットした1軸テーブルの構成図。
【図2】同実施の形態に係わる、研削砥石のドレス方法
を順に説明する図。
【図3】同実施の形態に係わる、接触させたときの流れ
の差を表す特性図。
【符号の説明】
1…加工機テーブル、 2…1軸ドレッサユニット、 5…CBN砥石、 3…ロータリードレッサ、 8…第1のAEセンサー、 11…第2のAEセンサー、 s…エアーギャップ、 9…スピンドルブラケット(ドレッサ用1軸テーブ
ル)。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】総型ロータリードレッサを用いて、CBN
    (立方晶窒化ホウ素材)砥石に対する総型形状の成形を
    行う成形方法において、前記ロータリドレッサに対する
    前記CNB砥石の位置ズレを、接触検知により測定・補
    正してドレスをなすことを特徴とする総型砥石形状の成
    形方法。
  2. 【請求項2】前記総型ロータリドレッサの中心を求める
    方法として、前記CBN砥石をドレス切込み位置から所
    定量逃がした位置で、総型ロータリドレッサの左右肩部
    に順次接触させて当たりを検出するとともに、その座標
    を記憶し、互いの座標の中央値をロータリドレッサの中
    心位置座標と判断することを特徴とする請求項1記載の
    総型砥石形状の成形方法。
  3. 【請求項3】上記接触検知のときに移動するテーブルの
    軸方向固有振動数を100HZ以上とし、かつ位置ルー
    プゲインを50sec−1以上で、100sec−1
    下に設定したことを特徴とする請求項1記載の総型砥石
    形状の成形方法。
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JP2015174188A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 株式会社ジェイテクト 研削盤の砥石のツルーイング方法及び研削盤

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