JP2005059141A - Grinding method and controller of grinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,円筒またはカム等の回転工作物の外周面または内面を研削するための方法及び研削盤の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a method for grinding an outer peripheral surface or an inner surface of a rotating workpiece such as a cylinder or a cam, and a control device for a grinding machine.
一般に回転する工作物を砥石で研削する際の方法は、工作物に対して砥石に所定の速度で切込み送りを与え、砥石の相対的な切込み位置が目標とする地点に達したこと、あるいは工作物の寸法をインプロセスで計測し、その計測結果から求めた工作物の寸法が目標とする寸法に到達したことを検知して砥石の切込み送りを停止させ、そのまま砥石と工作物を所定の時間、接触させ続けて研削を終了している。この場合の工作物の表面粗さは、最終的な砥石と工作物の接触状態ならびに工作物と接触する砥石の表面部分における砥粒などの状態に依存し決定される。 In general, the method of grinding a rotating workpiece with a grindstone is such that a cutting feed is given to the grindstone at a predetermined speed with respect to the workpiece, and the relative incision position of the grindstone has reached a target point, or the workpiece is ground. Measure the dimensions of the workpiece in-process, detect that the workpiece dimension obtained from the measurement result has reached the target dimension, stop the cutting feed of the grinding wheel, and continue the grinding stone and workpiece for a predetermined time Continue to contact, and finish grinding. In this case, the surface roughness of the workpiece is determined depending on the final contact state between the grindstone and the workpiece and the state of the abrasive grains on the surface portion of the grindstone in contact with the workpiece.
従って、研削終了後に目標とする表面粗さが得られなければ、砥石をより細かい砥粒の砥石に交換したり、砥石の切込み運動条件等を変えたり、砥石の切込み送りを停止させた後の砥石と工作物の接触時間を延長させること等によって目標を達成しようとしているのが現状である。さらに他の方法としては、上記研削工程を行った後に、より細かい砥粒の砥石を用いた同様な研削工程を加えることが挙げられる。 Therefore, if the target surface roughness cannot be obtained after the grinding is completed, the grinding wheel is replaced with a grinding wheel with finer abrasive grains, the grinding motion condition of the grinding stone is changed, or the grinding stone cutting feed is stopped. The current situation is to achieve the target by extending the contact time between the grindstone and the workpiece. Still another method includes adding a similar grinding step using a grindstone with finer abrasive grains after the above grinding step.
砥石の工作物と接触する表面部分が研削によって劣化しやすいレジノイド系などの砥粒保持強度の小さい結合剤を使用した砥石で研削加工する場合は、研削の最中に砥石の工作物と接触する表面部分において砥粒の脱落等によって表面状態が劣化しやすく、このような場合には研削前の砥石が持ちあわせている工作物の表面粗さを改善する能力が低下してしまう。
前記方法の場合に発生する砥石の表面状態の劣化は、回転する砥石に切込み送りが与えられ、砥石が工作物と接触を開始してから切込み送りが継続されるに従って砥石に作用する抵抗が徐々に大きくなり、これに伴ってやがて砥石表面の工作物に接触する砥粒に作用する抵抗が各々の砥粒を支持している結合剤の支持強度を超えることに起因する砥粒の脱落によって引き起こされる。つまり、研削開始後に砥粒に作用する加工抵抗が、結合剤の砥粒支持強度を上回っても砥石の切込み送りを継続させるため、砥粒の脱落が発生して、研削前の砥石が持ちあわせていた工作物の表面粗さを改善する能力を低下させてしまう。 The deterioration of the surface condition of the grindstone that occurs in the case of the above-described method is that a cutting feed is given to the rotating grindstone, and the resistance acting on the grindstone gradually increases as the cutting feed continues after the grindstone starts to contact the workpiece. Along with this, the resistance acting on the abrasive grains coming into contact with the workpiece on the surface of the grindstone is eventually caused by dropping off of the abrasive grains resulting from exceeding the support strength of the binder supporting each abrasive grain. It is. In other words, even if the processing resistance acting on the abrasive grains after the start of grinding exceeds the abrasive grain support strength of the binder, the incision feeding of the grindstone is continued, so that the abrasive grains fall off and the grindstone before grinding is held This reduces the ability to improve the surface roughness of the workpiece.
本発明は、このような状況に鑑み、ドレッシングした砥石が工作物と接触した後も切込み送りを継続させることによって砥石表面の砥粒が脱落し、研削前の砥石が工作物の表面粗さを改善する能力を低下させることを回避しながら工作物の表面粗さを改善する研削方法及び研削装置を提供することを課題とする。 In the present invention, in view of such a situation, by continuing the cutting feed even after the dressed grindstone comes into contact with the workpiece, the abrasive grains on the grindstone surface fall off, and the grindstone before grinding reduces the surface roughness of the workpiece. It is an object of the present invention to provide a grinding method and a grinding apparatus that improve the surface roughness of a workpiece while avoiding a reduction in the ability to improve.
以上の課題を解決するために、請求項1の発明は、砥石と工作物を各々回転させながら砥石を工作物に対して相対運動させることにより、砥石により工作物を研削する加工方法において、砥石を切込み送りさせて研削を開始した後、工作物の表面粗さが減少した時点あるいは砥石の工作物と接触する表面部分の状態が急激に変化して砥石の工作物への干渉状態が変化した時点で切込み送りを停止させ、そのまま砥石の切込み方向の相対位置を維持したままで設定した時間研削状態を続けることによって工作物の表面粗さを改善する研削方法ならびに研削盤の制御装置である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
請求項2の研削方法は、請求項1の研削方法において、研削開始後の研削工程の初期において、工作物の表面粗さあるいは表面粗さに相当する値を計測し、工作物の表面粗さが一旦減少して再び増加し始める、工作物の表面粗さが極小となる時点の前記砥石の切込み方向相対位置において砥石の切込み送りを停止させ、スパークアウト研削を行う研削方法である。
The grinding method according to
請求項3の研削方法は、請求項1の研削方法において、例えば微粉砥石やレジノイド砥石等の砥粒保持強度が比較的弱く研削の過程において工作物と接触する砥石表面部分の状態が大きく変化しやすい砥石を使用する場合、ドレッシングによって砥石表面における砥粒切れ刃密度を大きくした砥石による研削開始後の研削工程の初期において、砥石の工作物への干渉状態を表徴する加工抵抗、寸法生成量あるいは砥石摩耗量等の研削現象量を計測することによって、研削砥石が工作物の表面粗さを改善する能力が急激に低下する直前の時点における砥石の切込み方向相対位置に置いて砥石の切込み送りを停止させ、スパークアウト研削を行う研削方法。すなわち、研削開始後に加工抵抗がピークに達する時点、工作物の寸法が減少し始める時点、あるいは砥石の寸法が減少し始める時点においてスパークアウト研削を行う研削方法である。
The grinding method according to
請求項4の研削盤の制御装置は、請求項2の研削方法を可能にするため、工作物の表面粗さあるいは工作物の表面粗さを表徴する現象量を、研削過程においてインプロセス計測する計測手段と、砥石の切込み送りを停止させる切込み運動制御手段を備え、かつ、この切込み運動制御手段は、工作物の表面粗さが極小になる時点あるいは工作物の表面粗さを表徴する現象量が工作物の表面粗さを極小とみなす値となる時点を基準として、砥石の切込み送りを停止させるタイミングを制御する研削盤の制御装置である。
In order to enable the grinding method of
請求項5の研削盤の制御装置は、請求項3の研削方法を可能にするため、研削過程における砥石の工作物への干渉状態の変化を表徴する値、例えば加工抵抗、工作物の寸法あるいは砥石の寸法を研削過程においてインプロセス計測する計測手段と砥石の切込み送りを停止させる切込み運動制御手段を備え、かつ、この切込み運動制御手段は、例えば加工抵抗がピークに達する時点、工作物の寸法が減少し始める時点、あるいは砥石の寸法が減少し始める時点を基準として、砥石の切込み送りを停止させるタイミングを制御する研削盤の制御装置である。
In order to enable the grinding method of
請求項6の研削方法は、請求項4あるいは請求項5の研削盤の制御装置を用いて、基準とする砥石の切込み方向の相対位置において砥石の切込み送りを停止させた後、所定の時間砥石と工作物の接触状態を継続させることによって工作物の表面粗さを改善する研削方法である。
The grinding method according to
以上のように本発明は、ドレッシングした砥石に切込み送り運動を与えて工作物を研削する過程において、研削開始後における加工抵抗の増大によって前記砥石の表面における砥粒が脱落を開始することによる前記砥石表面状態の劣化を表徴する値を検出し、それらの値の変動傾向が急激に変化する時点を基準にして前記砥石の切込み送りを停止させるタイミングを決定することにより前記砥石に作用する加工抵抗を低減させ、それ以降砥石の切込み送りを継続する場合に発生する砥石表面状態の劣化を抑制させるようにしたものであるので、砥石の摩耗が低減されることによって、ドレッシングの間隔が延長されるとともに砥石寿命をも延長させることが可能になり、これにより、前記砥石の切込み送り停止のタイミング以降も切込み送りを継続する場合と比較して前記工作物の表面粗さをより小さくすることができる効果がある。 As described above, according to the present invention, in the process of grinding the workpiece by applying a cutting feed motion to the dressed grindstone, the abrasive grains on the surface of the grindstone start to fall off due to an increase in processing resistance after the start of grinding. Processing resistance acting on the grindstone by detecting the values representing the deterioration of the grindstone surface condition and determining the timing for stopping the cutting feed of the grindstone on the basis of the time when the fluctuation tendency of those values changes rapidly And the deterioration of the grindstone surface state that occurs when the cutting feed of the grindstone is continued thereafter is suppressed, so that the dressing interval is extended by reducing the wear of the grindstone. In addition, it is possible to extend the life of the grinding wheel as well. There is an effect that it is possible to further reduce the surface roughness of the workpiece as compared with the case to continue.
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示す研削盤は、ベッド10を備え、その上に工作物支持用のテーブル11が水平方向(Y方向)に移動可能に案内支持されている。テーブル11上には主軸台12と心押台13が対向して設置され、工作物Wはその一端を主軸台12に設置されたセンタ14によって支持され、また工作物Wの他端は心押台13に設置されたセンタ15によって支持され、工作物Wが両センタ軸を中心に回転可能に設置されている。
The grinding machine shown in FIG. 1 includes a
これら主軸台12と心押台13によって工作物Wの回転軸線がテーブル11の水平移動方向Yと平行になるように工作物Wが両端支持され、図略の主軸駆動モータの回転により工作物Wが回転運動するようになっている。
The spindle W and the
前記ベッド10上には、固定テーブル28が設置され、この固定テーブル28上に所定の切込み方向(X方向)に延びるガイドレール29が敷設されており、このガイドレール29に沿ってスライド可能となるように切込みテーブル32が設けられている。この切込みテーブル32は、固定テーブル28に設置されたサーボモータ31および送りねじ機構30によって前記切込み送り方向にスライド駆動される。
A fixed table 28 is installed on the
切込みテーブル32上には砥石台21が設置され、この砥石台21に、前記切込み方向と直行する水平方向(Y方向)に延びる砥石軸22が回転可能に支持されており、この砥石軸22の端部に円盤状の砥石Sが固定されている。前記砥石軸22には従動プーリ24が固定される一方、前記切込みテーブル32上には砥石駆動モータ27が設置され、その出力軸に原動プーリ26が固定されており、この原動プーリ26と前記従動プーリ24との間に伝動ベルト25が掛け渡されている。
A
従って、この研削盤では、前記砥石駆動モータ27の作動により砥石Sが高速回転駆動されるとともに、サーボモータ31の作動により、前記主軸台12及び心押台13間に支持された工作物Wに対して砥石Sが切込み送りされるようになっている。
Therefore, in this grinding machine, the grindstone S is driven to rotate at a high speed by the operation of the
さらに、この研削盤においては、前記心押台13に設置されたセンタ15に、研削に伴って工作物Wの表面の研削点に対して砥石の切込み方向(X方向)に発生する加工抵抗ならびに前記研削点における表面の接線方向(紙面に垂直方向)に発生する加工抵抗を検出する力センサ(検出手段)40が設置され、研削過程における加工抵抗の変化をインプロセスで計測できるようになっている。
Further, in this grinding machine, the machining resistance generated in the cutting direction (X direction) of the grindstone with respect to the grinding point on the surface of the workpiece W along with grinding at the
この力センサ40によって検出された信号は、増幅器40aを介して研削盤の制御装置61に入力されるようになっている。制御装置61は、信号判定部61a及びモータ制御部61bを有している。信号判定部(判定手段)61aは、後述のように、力センサ40により検出された加工抵抗の信号が、研削開始後に漸次増大してピークに達する時点で判定信号を出力するものであり、モータ制御部(切込み送り制御部)61bは、前記判定信号に基づくタイミングで前記サーボモータ31の回転運動ひいては砥石Sの切込み運動を停止させるものである。
The signal detected by the
次に、この制御装置61により実際に行われる制御動作及びこれに伴う装置全体の作用を図2のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, the control operation actually performed by the
まず、ドレッシングによって表面の砥粒切れ刃密度を調整した前記砥石Sと工作物Wが接触していない状態で、砥石駆動モータ27を作動させて砥石Sを高速で回転駆動させるとともに、工作物Wも両支持センタ14および15を支点として主軸駆動モータにより所定の速度で回転させる(ステップS11)。そして、高速回転する前記砥石Sを前記サーボモータ31を作動させて、回転する工作物Wに対して所定の速度で切込み運動させ、砥石Sで工作物Wを研削する。
First, in the state where the grinding wheel S whose surface abrasive grain cutting edge density has been adjusted by dressing is not in contact with the workpiece W, the grinding
このとき、力センサ40は、砥石Sと工作物Wの接触開始時点から砥石の切込み量が増加するに従って大きくなる加工抵抗をインプロセスで検出し、増幅器42aを介して前記制御装置61内の信号判定部61aに加工抵抗の信号を送信する。力センサ40により検出される加工抵抗すなわち増幅器42aから出力される電圧信号は、砥石Sと工作物Wの接触時点から、所定の速度で切込み送りする砥石台21に取り付けられた砥石Sの工作物Wに対する切込み量が増加するに従って増大する。
At this time, the
ところが、砥石Sの工作物Wに対する切込み量の増加に伴って増大する加工抵抗が,砥石Wの表面における砥粒の保持強度を超えると、砥石Wの表面から砥粒が脱落し、砥石Wの表面における砥粒切れ刃の密度は低下する。このとき、加工抵抗はピークに達することになり、これ以降は砥石Wの切込み量が増加しても加工抵抗は減少する。従って、信号判定部61aに入力される電圧信号も、このときピークとなる。 However, when the processing resistance that increases as the cutting depth of the grindstone S increases with respect to the workpiece W exceeds the holding strength of the abrasive grains on the surface of the grindstone W, the abrasive grains fall off from the surface of the grindstone W, and The density of the abrasive cutting edge on the surface decreases. At this time, the machining resistance reaches a peak, and thereafter the machining resistance decreases even if the cutting amount of the grindstone W increases. Therefore, the voltage signal input to the signal determination unit 61a also peaks at this time.
このように変化する電圧信号を制御装置61は監視しており、同制御装置は研削開始から電圧信号が増大し、その変化が滞って減少に転じる、すなわちピークに達した時点を基準として(ステップS13)モータ制御部61bに信号を発し、同モータ制御部は砥石切込み送り用サーボモータ31に回転停止信号を送信する。
The
制御装置61から回転停止信号を受けたサーボモータ31は、直ちに回転を停止し、砥石台をその時点での位置に停止かつ保持し、その状態のままで研削を継続させ(ステップS14)、所定の時間が経過した後に研削を終了する。換言すれば、研削開始時点から砥石Sの切込み量の増加によって増大する加工抵抗が、前記砥石Sの表面における砥粒の保持強度を超えることによって切れ刃として作用する砥粒が激しく脱落を開始する直前の時点、すなわち砥石Sの表面における砥粒の密度が低下する直線の時点において、砥石Sの切込み送りを停止させ、そのままの前記砥石Sの切込み方向相対位置において、研削の終了まで砥石Sの表面における砥粒の密度が高い状態を維持することによって、工作物Wの表面粗さをより良好な状態に仕上げることができる。
Upon receiving the rotation stop signal from the
しかも、砥粒の著しい脱落が始まってしまう以前の時点において砥石Sの切込み送りを停止させることによって、同時点からは砥石Sに作用する加工抵抗が減少し、砥粒の脱落に伴う必要以上の砥石Sの摩耗は防止され、砥石Sで研削するに際して砥石表面の砥粒切れ刃密度を回復させるドレッシングの必要回数が低減する、ひいては砥石の寿命の向上を図ることができる。 Moreover, by stopping the cutting feed of the grindstone S at a time before the sharp drop of the abrasive grains begins, the processing resistance acting on the grindstone S is reduced from the same point, and more than necessary due to the drop of the abrasive grains. Wear of the grindstone S is prevented, and when the grindstone S is ground, the required number of dressings for restoring the abrasive cutting edge density on the grindstone surface is reduced, and the life of the grindstone can be improved.
なお、本発明の最良の実施形態はこれに限られず、例えば次のような形態をとることも可能である。 The best embodiment of the present invention is not limited to this, and can take the following form, for example.
(1)前記実施形態では、工作物支持センタ15に設置された力センサ40によって加工抵抗を検出しているが、砥石駆動モータ27の電源供給ケーブルに設置された電流センサ41によって加工抵抗に相当する供給電流を検出して、その信号を制御の基準としてもよい。
(1) In the above embodiment, the machining resistance is detected by the
(2)前記実施形態では、研削の進行によって変化する加工抵抗をセンサによってインプロセス計測し、加工抵抗がピークに達した時点を基準として砥石の切込み送りを停止させるようにしているが、例えば、図1に示すように、研削過程における研削量(工作物Wの半径減少量)の変化をインプロセスで計測する寸法検出センサ(検出手段)42を、工作物保持用テーブル11を土台として設置し、同センサにより検出される工作物Wの半径減少量あるはその速度があるしきい値まで増加した時点から直ちに砥石の切込み送りを停止させるようにしてもよい。この場合、同寸法検出センサの取付け位置は、工作物Wの研削面におけるできるだけ研削点に近い点で工作物Wの寸法が検出可能な位置とし、研削による工作物の寸法の変化を即座に検出することが望ましい。寸法検出センサ(検出手段)42の検出方式は、接触方式あるいは非接触方式である。 (2) In the above embodiment, the machining resistance that changes with the progress of grinding is measured in-process by a sensor, and the cutting feed of the grindstone is stopped on the basis of the time when the machining resistance reaches the peak. As shown in FIG. 1, a dimension detection sensor (detection means) 42 for measuring a change in the grinding amount (radius reduction amount of the workpiece W) in the grinding process in-process is installed using the workpiece holding table 11 as a base. Further, the cutting feed of the grindstone may be stopped immediately after the radius reduction amount of the workpiece W detected by the sensor or the speed thereof increases to a certain threshold value. In this case, the mounting position of the same dimension detection sensor is a position where the dimension of the workpiece W can be detected as close as possible to the grinding point on the grinding surface of the workpiece W, and a change in the dimension of the workpiece due to grinding is immediately detected. It is desirable to do. The detection method of the dimension detection sensor (detection means) 42 is a contact method or a non-contact method.
この場合の、制御装置67により実際に行われる制御動作及びこれに伴う装置全体の作用を図3のフローチャートに示す。加工抵抗を判定の対象とした図2の場合と同様に、ドレッシングによって表面の砥粒切れ刃密度を調整した前記砥石Sを工作物Wに対して所定の速度で切込み送りさせ、砥石Sで工作物Wを研削する。この場合、後述のように、工作物Wの寸法が減少し始める時点を判定することによって(ステップS23)、前述のような研削による砥石表面の変化を把握し、直ちに砥石の切込み送りを停止させ(ステップS24)、スパークアウト研削を行う。 The control operation actually performed by the control device 67 in this case and the operation of the entire device associated therewith are shown in the flowchart of FIG. As in the case of FIG. 2 in which the machining resistance is determined, the grindstone S whose surface abrasive grain cutting edge density is adjusted by dressing is cut and fed to the workpiece W at a predetermined speed. The object W is ground. In this case, as will be described later, by determining when the dimension of the workpiece W starts to decrease (step S23), the change in the surface of the grindstone due to grinding as described above is grasped, and the cutting feed of the grindstone is immediately stopped. (Step S24), spark out grinding is performed.
(3)前記実施形態では、研削の進行に伴う工作物Wにおける物理量の変化をインプロセス計測し、その検出信号を対象として砥石Sの切込み運動を停止させるタイミングを判定しているが、砥石Sにおける物理量の変化をインプロセス計測することによって出力される信号を前記切込み送り停止のタイミングを判定する対象としてもよい。例えば、図1に示すように、研削過程における砥石Sの半径減少量(摩耗量)の変化をインプロセス計測する寸法検出センサ(検出手段)43を、砥石台21を基礎として設置し、同センサにより検出される砥石Sの半径減少量あるいはその速度があるしきい値に達し、急激な砥石摩耗の兆候が確認された時点から直ちに砥石の切込み送りを停止させるようにしてもよい。
(3) In the above embodiment, the change in the physical quantity in the workpiece W accompanying the progress of grinding is measured in-process, and the timing for stopping the cutting motion of the grindstone S is determined based on the detection signal. A signal output by in-process measurement of a change in physical quantity in the above may be used as an object for determining the timing of the cut feed stop. For example, as shown in FIG. 1, a dimension detection sensor (detection means) 43 for measuring a change in radius reduction amount (wear amount) of the grinding wheel S in the grinding process is installed on the basis of the
(4)前記までの実施形態では、研削過程において生じる研削現象に伴う物理量を対象として砥石Sの切込み運動制御を行っているが、本発明で改善の対象とする工作物表面粗さを直接インプロセス計測し、その出力信号を前記切込み送り停止のタイミングを判定する対象としてもよい。例えば、図1に示すように、研削過程における工作物Wの表面粗さの変化をインプロセスで計測する表面粗さ検出センサあるいは微小変位センサ(検出手段)44等を、工作物保持用テーブル11を基礎として設置し、同センサにより検出される工作物Wの表面粗さあるは表面粗さ変化速度があるしきい値まで増加した時点から直ちに砥石の切込み運動を停止させるようにしてもよい。 (4) In the above-described embodiments, the cutting motion control of the grindstone S is performed for the physical quantity associated with the grinding phenomenon that occurs in the grinding process. However, the surface roughness of the workpiece to be improved in the present invention is directly input. The process may be measured, and the output signal may be used as a target for determining the timing of stopping the cutting feed. For example, as shown in FIG. 1, a surface roughness detection sensor or a micro displacement sensor (detection means) 44 for measuring a change in the surface roughness of the workpiece W in the grinding process in-process is provided with a workpiece holding table 11. And the cutting motion of the grindstone may be stopped immediately after the surface roughness of the workpiece W detected by the sensor or the surface roughness change speed increases to a certain threshold value.
(5)以上の実施形態は、内面研削あるいは心なし研削においても同様に適用することができる。 (5) The above embodiment can be similarly applied to internal grinding or centerless grinding.
図4は、前記図1に示した装置において、次の諸条件で表面粗さ約2.5μmRyの工作物を研削したときの前記工作物の表面粗さRy、加工抵抗p、q、砥石切込み量dならびに工作物の半径減少量Rの時間変化をグラフに示したものである。 FIG. 4 shows the surface roughness Ry, machining resistance p, q, and grindstone cutting when the workpiece having a surface roughness of about 2.5 μm Ry is ground under the following conditions in the apparatus shown in FIG. The time variation of the amount d and the radius reduction amount R of the workpiece is shown in the graph.
研削砥石:GC320N5M13B(φ400×50mm)
工作物:SUS304(φ100×10mm)
砥石周速度:31.8m/s
工作物周速度:0.6m/s
砥石切込み送り速度:1.0μm/s
研削システム剛性: 11.14N/μm
研 削 液:W2種1号(80倍希釈)
ドレッシング工具:インプリドレッサ
ドレッシング条件:切込み5μmで3パスの後,0μmで2パス実施
Grinding wheel: GC320N5M13B (φ400 × 50mm)
Workpiece: SUS304 (φ100 × 10mm)
Wheel peripheral speed: 31.8m / s
Workpiece peripheral speed: 0.6m / s
Grinding wheel cutting feed rate: 1.0 μm / s
Grinding system rigidity: 11.14 N / μm
Polishing fluid: W2 type 1 (80 times dilution)
Dressing tool: Impreza Dressing condition: After 3 passes at 5μm depth, 2 passes at 0μm
図4を参照して明らかなように、研削前に約2.5μmRyである工作物Wの表面粗さは、研削開始から急激に小さくなり、研削開始後約7sの時点において極小となった後に一転して急増する。その後、工作物Wの表面粗さが一定になった時点で砥石の切込み送りを停止させたまま研削を継続(スパークアウト研削)すると、工作物Wの最終的な表面粗さは1.4μmRy程度まで改善されるが、研削開始後約7sの時点において極小となった工作物Wの表面粗さ1.1μmRyまでには及ばない。なお,工作物Wの表面粗さが極小となる時点において砥石Sの切込み送りを停止させてスパークアウト研削を行うと、工作物Wの表面粗さはさらに小さくなり、最終的に1.0μmRyにまで改善される。 As apparent from FIG. 4, the surface roughness of the workpiece W, which is about 2.5 μm Ry before grinding, suddenly decreases from the start of grinding, and reaches a minimum at about 7 s after grinding starts. It turns around and increases rapidly. After that, when the surface roughness of the workpiece W becomes constant, if grinding is continued (spark-out grinding) with the cutting feed of the grindstone stopped, the final surface roughness of the workpiece W is about 1.4 μmRy. However, it does not reach the surface roughness 1.1 μm Ry of the workpiece W that has become minimum at about 7 s after the start of grinding. In addition, if the cutting feed of the grindstone S is stopped and the spark-out grinding is performed when the surface roughness of the workpiece W becomes the minimum, the surface roughness of the workpiece W becomes further smaller and finally becomes 1.0 μmRy. Will be improved.
一方、加工抵抗は、研削開始後砥石Sの切込み量の増加に従って急増し、やがてその値がピークに達すると砥石Sの切込み量が増加を続けるにも関わらず、一転して減少すし、前記工作物Wの表面粗さが極小となる時点は、加工抵抗がピーク値をとる時点に一致している。 On the other hand, the machining resistance rapidly increases as the cutting amount of the grindstone S increases after the grinding starts. When the value reaches a peak, the cutting resistance of the grindstone S continues to increase and then decreases. The time when the surface roughness of the object W is minimized coincides with the time when the machining resistance takes a peak value.
図5は、図4に示した研削過程における研削開始から、工作物Wの表面粗さが極小値をとる時点を経て15sまで研削する場合の前記砥石Sの切込み量d、前記工作物Wの半径減少量R、及び前記砥石Sの摩耗量doの変化過程をグラフに示したものである。図中の黒いプロットの時点が、工作物Wの表面粗さが極小となる時点を示す。研削開始直後は、前記工作物Wの半径減少量R及び前記砥石Sの摩耗量doともにほとんどゼロであるが、図中の黒プロットで示す工作物Wの表面粗さが極小になる時点が近付くと、工作物Wの半径減少量R及び砥石Sの摩耗量doの双方が徐々に増加し始め、砥石Sの摩耗量doは工作物Wの表面粗さが極小に達すると急激に増大する。なお、この砥石Sの摩耗量doの急激な増大は、前記砥石Sの表面における砥粒切れ刃が突如脱落することが原因であると予測できる。 FIG. 5 shows the cutting amount d of the grindstone S in the case of grinding up to 15 s after the time when the surface roughness of the workpiece W takes the minimum value from the start of grinding in the grinding process shown in FIG. The change process of the radius reduction amount R and the wear amount do of the grindstone S is shown in the graph. The time point of the black plot in the figure indicates the time point when the surface roughness of the workpiece W is minimized. Immediately after the start of grinding, both the radius reduction amount R of the workpiece W and the wear amount do of the grindstone S are almost zero, but the point in time when the surface roughness of the workpiece W indicated by the black plot in the figure becomes minimum is approaching. Then, both the radius reduction amount R of the workpiece W and the wear amount do of the grindstone S begin to gradually increase, and the wear amount do of the grindstone S increases rapidly when the surface roughness of the workpiece W reaches a minimum. In addition, it can be predicted that the sharp increase in the wear amount do of the grindstone S is caused by a sudden drop of the abrasive cutting edge on the surface of the grindstone S.
また、図6は、前記工作物Wの表面粗さが1.8μmRyの場合に、図4と同様に前記砥石Sで研削した場合の前記工作物Wの表面粗さRyの時間変化と、白丸プロットの各研削時点において前記砥石Sの切込み送りを停止させて所定の時間スパークアウト研削を行った後の前記工作物Wの表面粗さRyfの値をグラフに示したものである。この図から明らかなように、前記砥石Sの切込み送りを停止させてスパークアウト研削を行うことで前記工作物Wの表面粗さが最も改善されるのは、研削過程において前記工作物Wの表面粗さが極小となった時点においてスパークアウト研削に切り換えた場合である。 Further, FIG. 6 shows the time change of the surface roughness Ry of the workpiece W when it is ground with the grindstone S as in FIG. The graph shows the value of the surface roughness Ryf of the workpiece W after the cutting feed of the grindstone S is stopped and the spark-out grinding is performed for a predetermined time at each grinding point of the plot. As is apparent from this drawing, the surface roughness of the workpiece W is most improved by performing the spark-out grinding by stopping the cutting feed of the grindstone S during the grinding process. This is a case where switching to spark-out grinding is performed when the roughness becomes minimum.
従って、例えば前記工作物Wの表面粗さが極小値をとる時点、加工抵抗がピークに達した時点、前記工作物Wの半径減少量が増加を開始した時点、あるいは前記砥石Sの摩耗量が増大する時点などを、それぞれの値を監視して基準とし、前記砥石の切込み送りを停止させることにより、ドレッシング後の比較的高い砥粒密度の前記砥石Sの表面の劣化を抑制しながら、前記砥石の有する最大の表面仕上げ能力を発揮させて前記工作物Wの表面粗さを改善することが可能になる。 Therefore, for example, when the surface roughness of the workpiece W takes a minimum value, when the machining resistance reaches a peak, when the radius reduction amount of the workpiece W starts to increase, or when the wear amount of the grindstone S increases. While increasing the time point, etc., by monitoring the respective values and stopping the cutting feed of the grindstone, while suppressing deterioration of the surface of the grindstone S having a relatively high abrasive density after dressing, It is possible to improve the surface roughness of the workpiece W by exerting the maximum surface finishing capability of the grindstone.
本発明は、表面粗さの改善を主な目的とする精密円筒面あるいは精密穴を有する機械部品の製造過程およびその製造を実現する研削盤に利用の可能性を有する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a possibility of being used in a manufacturing process of a machine part having a precision cylindrical surface or a precision hole whose main purpose is to improve surface roughness and a grinding machine that realizes the manufacture.
S 砥石
W 工作物
21 砥石台
27 砥石駆動モータ
31 切込み送り用サーボモータ
40 力センサ(検出手段)
41 電流センサ(検出手段)
42 変位センサ(検出手段)
43 変位センサ(検出手段)
44 表面粗さ検出センサ(検出手段)
61a 信号判定部(判定手段)
61b モータ制御部(切込み送り停止手段)
S
41 Current sensor (detection means)
42 Displacement sensor (detection means)
43 Displacement sensor (detection means)
44 Surface roughness detection sensor (detection means)
61a Signal determination unit (determination means)
61b Motor controller (cutting feed stop means)
Claims (6)
Using the grinder control device according to claim 4 or 5, the grindstone and the workpiece of the workpiece for a predetermined time while the cutting feed of the grindstone is stopped at a relative position in the cutting direction of the grindstone as a reference. A grinding method characterized in that the surface roughness of the workpiece is improved by continuing the contact state.
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