JP2004017265A - 砥石連れ回り空気層遮断装置及び同装置を用いた研削装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工作物を砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工するとき、研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む小円弧部分の弦に沿って流体が流れるように流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付ける。これにより砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が研削点に到達するのが遮断され、クーラントが研削点に良好に供給される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石により工作物を研削する研削装置において、研削点にクーラントを確実に供給するために、回転する砥石に連れ回りする空気層を遮断する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、高速で回転する砥石により工作物を研削加工する研削装置において、砥石に連れ回りする空気層を遮断して研削点にクーラントを確実に供給するために、クーランの圧力を高圧にし、ノズル40からクーランントを砥石Gが工作物Wを研削加工する研削点に高速で供給する図10に示す高圧クーラント方式、ノズル41の噴出口を砥石Gの外周面に直角に対向させ、クーラントを砥石外周面に直角に噴き付ける図11に示す直角ノズル方式が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
回転する砥石の外周面に連れ回りする空気層の流れは、砥石の側面に連れ回りされて中心部から外周に向けて砥石の側面に沿って流れる空気層の一部が砥石外周面に伝わって流速が速くなり、クーラントの研削点への到達を邪魔していることを発明者は見出した。特に、研削能率を上げるために砥石周速を120m/sec以上の高速にした場合、また砥石の幅が薄い場合、砥石側面からの空気層の流れが、砥石外周面に大きく伝わり、クーラントが研削点に到達することが困難であった。砥石外周面に連れ回りする空気層をクーラントで遮断し、クーラントを砥石外周面に巻き付けて研削点に導く直角ノズル方式では、砥石幅が薄くなる程、砥石側面からの空気層の流れの影響が大きくなり、クーラントが砥石外周面に巻き付き難くなって研削点に到達することが困難となる。また、高圧クーラント方式では、高い圧力で研削点にクーラントを供給するため、クーラント供給量が多くなり、高圧ポンプやクーラントタンクが大型化して設備コストが高くなり、クーラント消費量、使用電力等が多くなり維持管理コストがアップする不具合があった。
本発明は、かかる従来の不具合を解消するためになされたもので、砥石の回転に連れ回りされる空気層に邪魔されること無くクーラントを研削点に確実に供給できる低コストで簡単な構成の装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明の構成上の特徴は、砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工する研削装置における砥石連れ回り空気層遮断装置にして、前記研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む砥石前方の小円弧部分の弦に沿って流れる流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付ける流体ジェット吐出装置を設けたことである。
【0005】
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記小円弧部分の弦より僅かに前記砥石の回転中心側で前記弦と平行に前記研削点を含む砥石半径を横切った位置まで前記上流点側から延在して前記砥石の両側面と僅かな隙間を持って夫々対向する遮風板を設けたことである。
【0006】
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、前記研削点と前記上流側の点との間で前記砥石の一側面側から他側面側に向かって前記砥石の外周面に沿って流れる流体ジェットを噴出する流体ジェット噴出装置を設けたことである。
【0007】
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削加工する研削装置において、請求項1乃至3のいずれかに記載の砥石連れ回り空気層遮断装置を前記砥石台に取り付け、前記研削点より砥石回転方向上流側から前記研削点又は工作物に向けてクーラントを供給するクーラント供給装置を設けたことである。
【0008】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、工作物を砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工するとき、研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む砥石前方の小円弧部分の弦に沿って流れるように流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付けるので、砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が小円弧部分に流入するのを遮断することができ、クーラントを研削点に確実に供給することができる。また、流体ジェットを砥石の両側面に噴き付ける簡単な構造であるので、設備費用を削減し、且つクーラントの使用量、消費電力等を低減して維持管理費用を削減することができる。
【0009】
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む小円弧部分の弦に沿って流れるように流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付けるとともに、遮風板を前記弦より僅かに砥石の回転中心側で弦と平行に、研削点を含む砥石半径を横切った位置まで上流側から延在したので、砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が、砥石の両側面と僅かな隙間を持って対向する遮風板と流体ジェットにより2段階で遮断され、クーラントが砥石連れ回り空気層に邪魔されることなく研削点に一層確実に供給される。
【0010】
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、流体ジェットが研削点と前記上流側の点との間で砥石の一側面側から他側面側に向けて砥石の外周面に沿って流れるので、請求項1に記載の発明の効果に加え、砥石外周面に連れ回りする空気層が研削点に到達するのを直接遮断し、クーラントを砥石連れ回り空気層に邪魔されることなく研削点に更に確実に供給できる。
【0011】
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて工作物を砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工する研削装置において、砥石の回転に連れて砥石の中心部から外周に向けて砥石側面に沿って流れる砥石連れ回り空気層が請求項1乃至3のいずれかに記載の砥石連れ回り空気層遮断装置から噴出される流体ジェットにより遮断される。これにより構造が簡単で、低コストの砥石連れ回り空気層遮断装置を研削装置に装備するだけで、クーラントを砥石連れ回り空気層に邪魔されることなく研削点に確実に供給することができ、高能率、高精度な研削加工が可能な砥石連れ回り空気層遮断装置を用いた研削盤を提供することができる。
【0012】
【実施の形態】
以下本発明の第1の実施形態に係る砥石連れ回り空気層遮断装置及び同装置を備えた研削装置について図1〜3に基づいて説明する。ベッド10上には、砥石台11が摺動可能に載置され、サーボモータ12によりボールネジ機構を介してX軸方向に進退移動される。砥石台11には、先端に砥石Gが取り付けられた砥石軸13が回転可能に軸承されモータにより回転駆動される。砥石Gは鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状の基体15の外周面に複数の砥石チップ16が接着されて構成されている。ベッド10上にはテーブル17が摺動可能に装架され、サーボモータ14によりボールネジ機構18を介してX軸と直角なY軸方向に移動される。テーブル17上には、工作物支持装置19を構成する主軸台20及び心押台が取り付けられ、工作物Wは主軸台20と心押台との両センタ間に挟持され回転駆動される。
【0013】
砥石台11には砥石Gを覆う砥石カバー22が固定され、砥石カバー22に取り付けられた後述する遮風板31に、砥石Gの両側面23a,23bの前端部分に向かって斜め下方に開口する流体ジェット吐出装置24の側面用ノズル25a,25bが取り付けられている。側面用ノズル25a,25bからは、エアジェット29が砥石の両側面23a,23bに傾斜して夫々噴き付けられ、該エアジェット29は、研削点Pより砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点26から研削点Pを含む砥石前方の小円弧部分27の弦28に沿って流れる。また、側面用ノズル25a,25bから側面23a,23bに噴き付けられるエアジェット29が側面23a,23bに沿って研削点Pに向かって流れるのを防止するために、側面用ノズル25a,25bは開口部が砥石Gの後方を向くように若干後方に傾斜して取り付けられている。これにより、砥石Gの回転に連れて砥石Gの中心部から外周に向けて砥石Gの両側面23a,23bに沿って流れる砥石連れ回り空気層30が小円弧部分27に流入するのが遮断される。流体ジェット吐出装置24は、工場エアをバルブを介して側面用ノズル25a,25bに供給して構成するとよい。
【0014】
小円弧部分27の弦28より僅かに砥石Gの回転中心側には、遮風板31が研削点Pより砥石回転方向の上流側から弦28と平行に配置され、砥石台11に固定された砥石カバー22に取り付けられている。遮風板31には開口溝32が形成され、開口溝32の両側面32a,32bは砥石Gの両側面23a,23bと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Pを含む砥石半径を横切った位置まで延在している。開口溝32の溝端面32cは、砥石外周面23cに連れ回りする空気層33が研削点Pに到達するのを遮断するために、研削点Pより砥石回転方向の上流側で砥石Gの外周面と僅かな隙間を持って対向されている。遮風板31は溝端面32cと砥石Gの外周面との間の僅かな隙間を一定に保つために、砥石Gのドレッシングによる砥石径の減少に連れて自動的に位置補正されるように位置補正機構を介して砥石カバー22に取り付けてもよい。
【0015】
砥石カバー22には、クーラント供給装置37のクーラントノズル38が取り付けられ、クーラントノズル38から砥石Gが工作物Wを研削加工する研削点P又は工作物Wに向けてクーラントが供給される。
【0016】
上記のように構成した第1の実施形態の作動を説明する。工作物Wが主軸台20と心押台との両センタ間に挟持されて回転される。砥石台11がサーボモータ12により前進され、高速回転される砥石Gにより、例えば、砥石周速が160m/secで工作物Wが研削加工される。砥石Gが、砥石周速160m/secで回転し、遮風板31及び側面用ノズル25a,25bが装備されていない場合、砥石外周面23cに連れ回りする空気層30の流れに、砥石Gの両側面23a,23bに連れ回りされ砥石中心部から外周に向けて砥石側面23a,23bに沿って流れる空気層30の一部が砥石外周面23cに伝わって流速が速くなり、砥石外周面23cに連れ回りされる空気層33の速度は、ピトー管で測定した結果、図4の破線45に示すように砥石外周面23cの両端部分の方が中央部分より高くなる。
【0017】
本実施形態では、遮風板31及び側面用ノズル25a,25bを装備したので、砥石側面23a,23bに沿って流れる空気層30及び該空気層30の一部が伝わって流速が速くなった砥石外周面23cに連れ回りする空気層33は、先ず、遮風板31の開口溝32の両側面32a,32b及び溝端面32cにより遮断される。次に、側面用ノズル25a,25bからエアジェット29が砥石Gの両側面23a,23bに傾斜して夫々噴き付けられ、研削点Pより砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点26から研削点Pを含む砥石前方の小円弧部分27の弦28に沿って流れ、砥石側面23a,23bに沿って流れる砥石連れ回り空気層30が小円弧部分27に流入するのを遮断する。遮風板31により遮断されて流速が減少し砥石外周面23cに連れ回りされて研削点Pに向かう空気層33の流速は、砥石側面に連れ回りする空気層30を遮断するエアジェット29の作用により減速され、砥石外周面23cに連れ回りされる空気層33の研削点P近傍での流速は、図4の実線46で示すように著しく低下される。これにより、クーラントノズル38から供給されるクーラントは研削点に確実に供給される。
【0018】
従来では、砥石周速が120〜160m/secの場合、毎分当りのクーラントの供給量は30〜50リッター必要であったのが、砥石連れ回り空気層遮断装置を用いることにより15〜25リッター程度に半減することができる。この場合、側面用ノズル25a,25bから側面23a,23bに噴き付けられるエアジェットは、砥石Gの回転方向に向けられているので、エアジェットが砥石Gの回転に対して抵抗になり消費電力が増大することはない。環境に配慮してワークに向けたクーラントの供給量を300cc/min程度にし、且つ砥石外周面には微量の植物油等の潤滑油を供給するようにした所謂エコ研削が試用されてきつつある。このエコ研削の場合においても、本発明による空気層遮断装置を用いることにより、砥石外周面23cに連れ回りされる空気層33により邪魔されることなくクーラントが工作物に、潤滑油が砥石外周面23cに確実に供給される。
【0019】
次に、研削点Pと砥石回転方向上流側の点26との間で砥石Gの外周面23cに沿ってエアが砥石Gの一側面23a側から他側面側23bに向かって流れるようにエアジェットを噴出する流体ジェット噴出装置34を第1の実施形態に組み込んだ第2の実施形態を図5,6に基づいて説明する。
【0020】
砥石カバー22には、研削点Pと砥石回転方向上流側の点26との間で、砥石Gの一側面23aの前端縁に向かって水平方向に開口する流体ジェット噴出装置34の外周面用ノズル35が取り付けられている。外周面用ノズル35からは、砥石Gの外周面に沿ってエアが砥石Gの一側面23a側から他側面23b側に向かって流れるようにエアジェット36が砥石Gの一側面23aの前端縁に噴き付けられる。砥石Gの径がドレッシングにより減少してもエアジェット36が砥石Gの前端縁に噴き付けられるように外周面用ノズル35の開口は砥石Gの半径方向に細長く形成されている。流体ジェット吐出装置34は、工場エアをバルブを介して外周面用ノズル35に供給して構成するとよい。
【0021】
第2の実施形態では、送風板31及び側面用ノズル25a,25bから噴出されるエアジェット29の作用により十分流速が減速された砥石外周面23cに沿って流れる砥石連れ回り空気層33の流速は、外周面用ノズル35から砥石Gの側面23aの前端縁部に噴き付けられ、砥石Gの外周面に沿って一側面23a側から他側面23b側に向かって流れるエアジェットにより一層効果的に減速される。砥石外周面23cに連れ回りされる空気層33の研削点P近傍での流速は、図4の破線47で示すよう更に低くなり、クーラントノズル38から供給されるクーラントを研削点Pに砥石連れ回り空気層の影響を殆ど受けること無く供給することができる。
【0022】
図7,8は、テーブル17をサーボモータ18によりY軸方向に移動し、工作物Wの端面39を砥石Gの側面23bにより研削加工している状態を示す図である。この場合、側面23bに連れ回りされる空気層30は、遮風板31の開口溝32の側面32bにより遮断された後に、側面用ノズル25bから側面23bに噴き付けられるエアジェットにより研削点Pに到達するのを遮断される。これにより、砥石Gの側面23bが工作物Wの端面39を研削加工する研削点にクーラントが良好に供給される。
【0023】
遮風板31、側面用ノズル23a,23bからなる砥石連れ回り層遮断装置は、図9に示す平面研削装置や、スライシングマシン等の切断装置や、さらには溝研削装置に取り付けてもよい。
【0024】
上記実施形態では、側面用ノズル25a,25b及び外周面用ノズル35からエアジェットを噴出しているが、クーラントやミスト等を噴出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る砥石連れ回り空気層遮断装置を備えた研削装置の一部断面にした側面図。
【図2】砥石連れ回り空気層遮断装置の正面図。
【図3】砥石連れ回り空気層遮断装置を上方から見た部分図。
【図4】砥石外周面に連れ回る空気層の流速を示す図。
【図5】第2の実施形態を示す部分側面図。
【図6】第2の実施形態を示す部分正面図。
【図7】端面研削する状態を正面から見た部分図。
【図8】端面研削する状態を側面から見た部分図。
【図9】砥石連れ回り空気層遮断装置を平面研削装置に適用した状態を示す図。
【図10】高圧クーラント方式を示す図。
【図11】直角クーラント方式を示す図。
【符号の説明】
10…ベッド、11…砥石台、12,14…サーボモータ、13…砥石軸、17…テーブル、19…工作物支持装置、22…砥石カバー、23a,23b…砥石の両側面、24,34…流体ジェット吐出装置、25a,25b…側面用ノズル、26…砥石回転方向上流側の点、27…小円弧部分、28…弦、29,36…エアジェット(流体ジェット)、30,33…砥石連れ回り空気層、31…遮風板、32…開口溝、35…外周面用ノズル、37…クーラント供給装置、38…クーラントノズル、G…砥石、W…工作物。
Claims (4)
- 砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削点にクーラントを供給しながら研削加工する研削装置における砥石連れ回り空気層遮断装置にして、前記研削点より砥石回転方向上流側の砥石外周縁の点から研削点を含む砥石前方の小円弧部分の弦に沿って流れる流体ジェットを砥石の両側面に傾斜して夫々噴き付ける流体ジェット吐出装置を設けたことを特徴とする砥石連れ回り空気層遮断装置。
- 請求項1において、前記小円弧部分の弦より僅かに前記砥石の回転中心側で前記弦と平行に前記研削点を含む砥石半径を横切った位置まで前記上流点側から延在して前記砥石の両側面と僅かな隙間を持って夫々対向する遮風板を設けたことを特徴とする砥石連れ回り空気層遮断装置。
- 請求項1又は2において、前記研削点と前記上流側の点との間で前記砥石の一側面側から他側面側に向かって前記砥石の外周面に沿って流れる流体ジェットを噴出する流体ジェット噴出装置を設けたことを特徴とする砥石連れ回り空気層遮断装置。
- 砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて前記工作物を前記砥石により研削加工する研削装置において、請求項1乃至3のいずれかに記載の砥石連れ回り空気層遮断装置を前記砥石台に取り付け、前記研削点より砥石回転方向上流側から前記研削点又は工作物に向けてクーラントを供給するクーラント供給装置を設けたことを特徴とする研削装置。
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