JP2005349523A - Grinding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、砥石の研削面の外周を連れ回りする砥石随伴空気層を遮断し、クーラント流を確実に研削面に付着させるようにして研削加工を行う研削装置に関するものである。 The present invention relates to a grinding apparatus that performs grinding work by blocking an air layer associated with a grinding wheel that rotates around the outer periphery of a grinding surface of a grinding wheel and reliably attaching a coolant flow to the grinding surface.
近年、加工の高速化に伴い、ダイヤモンドやCBNなどの高硬度の超砥粒を用いた砥石が開発されている。この超砥粒砥石を用いた場合、砥石の周速を100m/s以上にまで上げることが可能となる。また、ワークを砥石で研削するときには、ワークと砥石車との研削点にクーラントを供給して冷却および潤滑することにより研削熱によるワークの研削焼け、熱歪み等を防止することが必要となる。 In recent years, with the increase in processing speed, grindstones using high-hardness superabrasive grains such as diamond and CBN have been developed. When this superabrasive grindstone is used, the peripheral speed of the grindstone can be increased to 100 m / s or more. Further, when grinding a workpiece with a grindstone, it is necessary to prevent grinding burn, thermal distortion, etc. of the workpiece due to grinding heat by supplying a coolant to the grinding point between the workpiece and the grinding wheel to cool and lubricate.
ところで、砥石が回転すると、砥石周りの空気が連れ回りして砥石随伴空気層を形成され、この砥石随伴空気層は砥石の周速が上昇するにつれ、強固になることが知られている。上述したように超砥粒砥石を高速で回転した場合、強固な砥石随伴空気層が砥石周囲に発生するため、外部から供給されるクーラントの浸入を砥石随伴空気層が阻止し、クーラントを研削点に十分供給することができなかった。このため、クーラントを研削点に十分に供給できるようにするために従来では、特許文献1に記載されるような技術が開発された。 By the way, it is known that when the grindstone rotates, air around the grindstone is rotated to form an air layer associated with the grindstone, and this grindstone-associated air layer becomes stronger as the peripheral speed of the grindstone increases. As described above, when a superabrasive grindstone is rotated at a high speed, a strong grindstone-associated air layer is generated around the grindstone, so that the grindstone-associated air layer prevents entry of coolant supplied from the outside and the coolant is ground. Could not supply enough. For this reason, in order to sufficiently supply the coolant to the grinding point, a technique as described in Patent Document 1 has been conventionally developed.
この特許文献1に記載されている技術は、特許文献1の図1に示されるように、流体ノズル(第1ノズル)38がクーラントを供給する供給点より、砥石14の回転方向上流側位置に、砥石随伴空気層を遮断するための空気遮蔽板50を設け、クーラントの供給点付近の砥石随伴空気層を排除し、ワークと砥石車との研削点にクーラントが確実に到達するようにしている。また、特許文献1に記載されているように、砥石随伴空気層を遮断するためには、空気遮蔽板50の先端と砥石14の外周面との隙間を0.2ミリ以下に維持することが必要である。
砥石径は、使用とともに減少し、この砥石径の減少とともに空気遮蔽板と砥石外周との間の隙間を調整する必要がある。このため、特許文献1では、空気遮蔽板50と砥石外周の接触状態を検出するAEセンサ70を空気遮蔽板50に装着し、空気遮蔽板50の位置を移動させるためのパルスモータ64を設け、AEセンサ70からの接触信号が所定の値になるように空気遮蔽板50の位置をパルスモータ64によって移動させるようにしている。
The grindstone diameter decreases with use, and it is necessary to adjust the gap between the air shielding plate and the grindstone outer periphery as the grindstone diameter decreases. For this reason, in Patent Document 1, an AE sensor 70 for detecting the contact state between the
しかしながら、特許文献1のように構成した場合、AEセンサ70、パルスモータ64、およびこれらを制御するコントローラ72が必要となり、装置が大型化してしまう問題があった。一般的に砥石は砥石ガードによって包囲されているが、近年、研削装置全体のコンパクト化のため、砥石ガードの大きさも縮小される傾向にあり、特許文献1に示されるような装置を砥石カバー内に収納することが困難となってきた。また、AEセンサは、ワークを研削するときの振動等、周囲の振動を検出して誤動作する恐れがある。 However, when configured as in Patent Document 1, the AE sensor 70, the pulse motor 64, and the controller 72 that controls them are required, and there is a problem that the apparatus becomes large. In general, the grindstone is surrounded by a grindstone guard. However, in recent years, the size of the grindstone guard tends to be reduced in order to make the entire grinding apparatus compact. It has become difficult to store. Further, the AE sensor may malfunction due to detection of ambient vibration such as vibration when grinding a workpiece.
従って、本発明は、砥石の径の変化に関わりなく、簡単な構成によって空気遮蔽板と砥石の研削面の間に適正な隙間を形成できるようにし、砥石随伴空気層を確実に遮断できるようにすることを目的とする。 Therefore, according to the present invention, an appropriate gap can be formed between the air shielding plate and the grinding surface of the grindstone with a simple configuration regardless of changes in the diameter of the grindstone, and the air layer associated with the grindstone can be reliably blocked. The purpose is to do.
上記の課題を解決するための請求項1に記載の発明の構成上の特徴は、砥石台に砥石を回転可能に軸承し、ワークを回転駆動可能に支承するワーク支持装置と砥石台とを相対移動させ、流体供給装置により流体を供給しながらワークを研削面によって研削加工する研削装置において、砥石とワークが接触する研削点より砥石回転方向上流側位置に、砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するための空気遮蔽板を設け、砥石の研削面と接離する方向に空気遮蔽板を移動可能に保持する保持手段を設け、研削面と接近する方向に空気遮蔽板を付勢する接触付勢手段を設け、砥石随伴空気層の空気の流れによって空気遮蔽板に浮力を付与して接触付勢手段の付勢力に抗して該空気遮蔽板と砥石面との間に微小隙間を形成する浮力付与部を砥石の研削面と対向する空気遮蔽板の部位に設けたことにある。 The structural feature of the invention described in claim 1 for solving the above-described problem is that a grindstone is rotatably supported on a grindstone table, and a workpiece support device and a grindstone table are supported relative to each other so that the workpiece can be rotationally driven. In a grinding device that moves and grinds a workpiece with a grinding surface while supplying fluid by a fluid supply device, a grinding wheel-associated air layer that rotates with the grinding wheel at a position upstream of the grinding point where the grinding wheel contacts the workpiece in the grinding wheel rotation direction Air shield plate is provided to shut off the air, and a holding means is provided to hold the air shield plate so that it can move in the direction of contact with and away from the grinding surface of the grindstone, and the air shield plate is biased in the direction of approaching the grinding surface. An urging means is provided, and a buoyancy is imparted to the air shielding plate by the air flow in the air layer accompanying the grindstone to form a minute gap between the air shielding plate and the grindstone surface against the urging force of the contact urging means. The buoyancy imparting part In the provision on the site of Kezumen facing the air shield.
請求項2に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1において、保持部材は、研削面と平行に形成された支持軸回りに空気遮蔽板を旋回可能に軸承し、接触付勢手段は、砥石随伴空気層の流れに抗して浮力付与部を砥石の研削面に接近させるように支持軸を中心とする回転力を空気遮蔽板に付勢することにある。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the holding member supports the air shielding plate so as to be pivotable around a support shaft formed in parallel with the grinding surface, and the contact biasing means is In addition, the rotational force about the support shaft is urged to the air shielding plate so that the buoyancy imparting portion approaches the grinding surface of the grindstone against the flow of the air layer accompanying the grindstone.
請求項3に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、空気遮蔽板の浮力付与部が砥石の研削面に対向する位置より僅かに砥石回転方向上流側に空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴出装置を設け、砥石車の回転開始、および回転停止の際に流体ジェット噴出装置から空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴射制御手段を設けたことにある。 The structural feature of the invention described in claim 3 is that, in claim 1 or 2, the air shield plate is slightly upstream of the position where the buoyancy imparting portion of the air shield plate faces the grinding surface of the grindstone. A fluid jet ejecting device that sprays a fluid jet toward the air is provided, and a fluid jet ejecting control unit that sprays the fluid jet from the fluid jet ejecting device toward the air shielding plate when the grinding wheel starts and stops rotating is provided. is there.
請求項4に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、砥石の研削面に接離する方向へ空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、砥石の回転停止中は空気遮蔽板の移動を規制し、砥石の回転中の少なくとも一時期は空気遮蔽板の移動を許容するように移動規制装置を制御する規制制御装置を設けたことにある。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a movement restricting device for restricting the movement of the air shielding plate in the direction of contacting or separating from the grinding surface of the grindstone according to the first or second aspect. The movement of the air shielding plate is restricted during the stop, and a restriction control device is provided for controlling the movement restricting device so as to allow the movement of the air shielding plate at least during the rotation of the grindstone.
請求項5に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、砥石の研削面に接離する方向へ空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、砥石の研削面を修正するときのみ移動規制装置を操作して空気遮蔽板の移動を許容する規制制御装置を備えたことにある。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a movement restricting device for restricting the movement of the air shielding plate in a direction contacting or separating from the grinding surface of the grindstone. It is provided with a restriction control device that operates the movement restriction device only when the surface is corrected to allow the movement of the air shielding plate.
請求項6に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1乃至5のいづれか1つにおいて、流体供給装置の流体ノズルを空気遮蔽板に一体的に形成したことにある。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the fluid nozzle of the fluid supply device is formed integrally with the air shielding plate.
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、空気遮蔽板の砥石の外周研削面と、この外周研削面に対向する浮力付与部との間に砥石随伴空気層の空気の流れを作用させて動圧を発生させ、この動圧によって空気遮蔽板に浮力を発生させることにより、砥石の径に関わりなく簡単な構成により外周研削面と空気遮蔽板との間に適正な数値(0.2ミリ以下)の微小隙間を形成することができる。 In the invention according to claim 1 configured as described above, the air flow in the air layer associated with the grindstone acts between the outer peripheral grinding surface of the grindstone of the air shielding plate and the buoyancy imparting portion facing the outer peripheral grinding surface. By generating dynamic pressure and generating buoyancy in the air shielding plate by this dynamic pressure, an appropriate numerical value (0...) Is obtained between the outer peripheral grinding surface and the air shielding plate with a simple configuration regardless of the diameter of the grindstone. 2 mm or less) can be formed.
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、空気遮蔽板を支持軸の回りで旋回するようにすれば、空気遮蔽板の研削面に接近する方向に移動を簡単な構成で抵抗なく行わせることができる。 In the invention according to claim 2 configured as described above, if the air shielding plate is swiveled around the support shaft, the movement in the direction approaching the grinding surface of the air shielding plate can be achieved with a simple configuration and without resistance. Can be done.
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、砥石の回転開始、および回転停止において、外周研削面と浮力付与部との間にエアジェットを供給することにより、砥石の回転が遅くて砥石随伴空気層による十分な浮力が得られない場合に砥石と空気遮蔽板の接触が防止される。これによって空気遮蔽板は砥石の回転開始、および回転停止時に砥石に接触して削られることを防止できる。 In the invention which concerns on Claim 3 comprised as mentioned above, rotation of a grindstone is slow by supplying an air jet between an outer periphery grinding surface and a buoyancy provision part in rotation start of a grindstone, and a rotation stop. When sufficient buoyancy due to the air layer associated with the grindstone cannot be obtained, contact between the grindstone and the air shielding plate is prevented. As a result, the air shielding plate can be prevented from being scraped in contact with the grindstone when the grindstone starts and stops rotating.
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、砥石の回転が停止しても、移動規制装置が外周研削面と浮力付与部の間の微小隙間を維持するので、空気遮蔽板が砥石の回転開始、および回転停止に砥石に接触して削られることを防止できる。また、研削加工中における砥石の径の変化は、研削面と浮力付与部の間の適正な微小隙間に影響を及ぼす程ではない。従って、砥石の回転が一定速度回転になった一時期に空気遮断板の移動の規制を解除し、再び、空気遮断板の移動を規制することにより、前記微小隙間を適正な量に調整することができる。 In the invention according to claim 4 configured as described above, even if the rotation of the grindstone is stopped, the movement restricting device maintains a minute gap between the outer peripheral grinding surface and the buoyancy imparting portion. It is possible to prevent scraping by contacting the grindstone at the start and stop of rotation. Further, the change in the diameter of the grindstone during grinding does not affect the appropriate minute gap between the grinding surface and the buoyancy imparting portion. Therefore, it is possible to adjust the minute gap to an appropriate amount by releasing the restriction of the movement of the air blocking plate at a time when the rotation of the grindstone becomes a constant speed rotation and again restricting the movement of the air blocking plate. it can.
上記のように構成した請求項5に係る発明においては、削加工中における砥石の径の変化は、研削面と浮力付与部の間の適正な微小隙間に影響を及ぼす程ではないので、砥石修正時に空気遮断板の移動の規制を解除し、再び、砥石修正後に空気遮断板の移動を規制することにより、砥石修正によって砥石径が大きく変化しても微小隙間を適正な量に調整することができる。 In the invention according to claim 5 configured as described above, since the change in the diameter of the grindstone during machining does not affect the appropriate minute gap between the grinding surface and the buoyancy imparting portion, the grindstone correction Sometimes it is possible to adjust the minute gap to an appropriate amount even if the grindstone diameter changes greatly by correcting the movement of the air blocking plate after the correction of the grindstone, and again restricting the movement of the air blocking plate after the grindstone correction. it can.
上記のように構成した請求項6に係る発明においては、流体ノズルを砥石の径が変化しても研削点に流体を確実に供給できるようにすることが必要である。従って空気遮断板に流体ノズルを形成することにより、特に駆動源を設けることなく、流体ノズルを砥石の径に追従して移動させることができる。 In the invention according to claim 6 configured as described above, it is necessary to allow the fluid nozzle to reliably supply the fluid to the grinding point even if the diameter of the grindstone changes. Therefore, by forming the fluid nozzle on the air blocking plate, the fluid nozzle can be moved following the diameter of the grindstone without providing a driving source.
以下本発明の第1の実施形態に係る研削装置について図1乃至図7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ワークWに接近離間するX軸方向に進退移動される。砥石台11には、一端に砥石Gが取り付けられた砥石軸13が回転可能に軸承され電気モータ29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の外周面にダイヤモンド又はCBNの砥粒を含有した複数の砥石チップが接着されて構成されている。ベッド10上にはテーブル14が摺動可能に装架され、サーボモータ15によりボールネジ機構16を介してX軸と直角なZ軸方向に移動される。テーブル14上には、ワーク支持装置17を構成する主軸台(図略)および心押台18が取り付けられ、ワークWは主軸台と心押台18との両センタ間に挟持され回転駆動される。
A grinding apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. A
砥石台11には砥石Gを覆う砥石ガード19が固定されている。砥石ガード19は砥石Gの上面を覆う天板19aと、側面を覆う側板19bを備えている。
A
天板19aの上面には、流体供給装置20の流体ノズル21が取り付けられ、流体ノズル21からは、砥石GがワークWを研削加工する研削点Pに向けてクーラントが供給され、このクーラント流は研削点P近傍の到達点Gdで研削面Gaに到達する。なお、本実施の形態において、クーラントは、砥石GおよびワークWの冷却、潤滑を行うために使用される流体全般を意味し、例えば、潤滑油等の液体、冷却用の気体(冷風)、および、これらの液体と気体を混合したミスト状の流体が挙げられる。
A
砥石ガード19の天井板19aには、図2および図3に示すように砥石随伴空気層27を遮断するための遮蔽機構30が取り付けられている。この遮蔽機構30は、保持部材31および空気遮蔽板32を備え、保持部材31は、外周研削面Gaの幅方向に細長い筒状体をなしている。保持部材31は、長手方向の一端が天井19aの開口端側に取り付けられ、他端が砥石Gの回転中心に向かう方向に延在している。保持部材31内にはスライドベアリング33を介して空気遮蔽板32が砥石Gの回転軸線に向かう径方向に摺動可能に保持されている。この空気遮蔽板32は所定の板厚を供えた平板状であって、天井版19aと空気遮蔽板32の間には、空気遮蔽板32を砥石Gの外周研削面Gaに押し付けようとする押圧力F1を付与するスプリング34が介在されている。砥石Gの研削面Ga側の空気遮蔽板32の端面には、クーラント流が外周研削面Gaに到達する到達点Gdより僅かに砥石回転方向上流側位置において、砥石Gの外周研削面Gaおよび両側面Gb,Gcを包囲する開口溝35が形成されている。開口溝35の溝端部35aは、砥石Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27を遮断するために、砥石Gの外周研削面Gaと対向して砥石Gの外周研削面Gaを横切る方向に延在し、浮力付与部である溝端部35aは、空気遮蔽板32の板厚によって形成される外周研削面Gaと平行な溝端面Laと、砥石Gaの回転方向逆側の一辺に形成された面取りLbから構成される。また、開口溝35の両側縁35b,35cは砥石Gの両側面Gb,Gcと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Pより下方位置まで延在している。
On the
溝端面Laおよび面取りLbより構成される溝端部35aは、砥石随伴空気層27が砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間に侵入することによって生じる動圧を利用し、外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間を広げる方向、すなわち空気遮蔽板32を砥石Gの放射方向に移動させる浮力F2を得るために利用される。
The
ここで、押圧力F1と浮力F2の関係について、図4、図5を用いて説明する。溝端部35aの溝端面Laと外周研削面Gaとの間に形成される微小隙間は、押圧力F1=浮力F2となる空気遮蔽板32の位置で決定される。浮力F2は、上述したように、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間に砥石随伴空気層27が侵入することによって生じる動圧を利用するものである。図4は微小隙間と動圧によって生じる浮力F2の関係を示している。図4に示される如く、浮力F2は、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間が所定以下になると急激に大きくなる。また、浮力F2は、微小隙間の距離に依存して砥石Gの径に関わらず常に一定であることから、押圧力F1を調整することにより、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間の大きさを調整できる。また、浮力F2は、砥石Gの径に依存しないから常に一定の押圧力を発生する手段、例えば本実施の形態におけるスプリング34を用いることができる。また、空気遮蔽板32自体も自重があることから、この空気遮蔽板32の自重による押圧力を利用してもよい。さらに、図5に示すように、動圧による浮力F2は、溝端面Laの面積を大きくすることで大きくなることから、溝端面Laの面積、すなわち空気遮蔽板32の板厚を調整し、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間の大きさを調整できる。また、面取りLbを形成し、この面取りLbの傾斜を調整することによっても動圧による浮力F2を調整できる。空気遮蔽板32によって砥石随伴空気層27を遮断するためには、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間の大きさを0.2ミリ以下になるように調整する必要がある。本実施の形態では、空気遮蔽板32の自重およびスプリング34によって押圧力F1を調整し、溝端面Laの面積および面取りLbの傾斜によって浮力F2を調整してある。なお、砥石随伴空気層27は砥石Gの周速によって変化することから、これら、空気遮蔽板32の自重およびスプリング34による押圧力F1の調整、溝端面Laの面積および面取りLbの傾斜による浮力F2の調整は、研削時における砥石Gの周速に応じて調整することが必要となる。
Here, the relationship between the pressing force F1 and the buoyancy F2 will be described with reference to FIGS. The minute gap formed between the groove end surface La of the
再び、図1に戻り、遮蔽機構30より砥石回転方向上流側位置にはエアジェットノズル36が天井板19aから装架されている。このエアジェットノズル36は例えば電磁駆動式の開閉弁37を介して工場エア等の加圧エア源に接続され、エアジェットを砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間に向かって噴射し、空気遮蔽板32に浮力を付与する。
1 again, an
サーボモータ12には、図6に示すようにデジタルサーボ制御装置40aが接続されている。このデジタルサーボ装置40aは機械全体を制御するCNC装置41に接続され、CNC装置41からの送り指令とエンコーダ12aからの砥石台11の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ12を回転制御し、砥石台11の送り速度および移動位置を制御する。サーボモータ15にはデジタルサーボ制御装置40bが接続され、このデジタルサーボ装置40bはCNC装置41に接続されている。デジタルサーボ装置40bは、CNC装置41からの送り指令とエンコーダ15aからのテーブル14の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ15を回転制御し、テーブル14の送り速度および移動位置を制御する。
A digital
CNC装置41には、デジタルサーボ装置40a、40bの他に、CNC装置41からの指令に基づいて開閉弁37の開閉や流体供給装置20の制御を行うシーケンスコントローラ(以下「PLC」いう)42、および各種情報の入出力を行う入出力装置43が接続されている。
In addition to the
流体供給装置20は、ポンプ22、モータ23およびモータ23の回転を制御するインバータ回路24から構成される。インバータ回路24は、PLC42に接続され、PLC42を介してCNC装置から指令されるポンプ22の回転開始、回転停止の指令および回転数に基づいてモータ23の回転を制御して流体ノズル21に対してポンプ22の回転数に応じた流量のクーラントを供給する。
The
CNC装置41は、CPU44とROM45と入力データ等を記憶するRAM46とを備えている。ROM45は、NCプログラムとして研削サイクルを制御する研削プログラムを記憶している。
The
次に、上記のように構成された研削装置の研削開始時の動作を図7のフローチャートに基づいて説明する。この図7のフローチャートはCNC装置41のROM45に記憶されたNCプログラムの動作を示すもので、入出力装置43からCNC装置41に加工開始が指令されたときに実行される。始めに砥石Gが停止状態においては、砥石随伴空気層27が発生しておらず、空気遮蔽板32は、スプリング34の押圧力F1によって砥石Gの外周砥石面Gaに接触した状態にある。
Next, the operation at the start of grinding of the grinding apparatus configured as described above will be described based on the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 7 shows the operation of the NC program stored in the
プログラムが開始されると、はじめにステップ100においてCNC装置41は、PLC42を介して開閉弁37を開く指令を出力する。開閉弁37が開かれると、加圧エア源25から開状態の開閉弁37を介してエアジェットがエアジェットノズルに供給され、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に向かって噴射される。エアジェットが砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に噴射されると、エアジェットによる動圧が発生し、空気遮蔽板32に浮力F2が作用する。浮力F2が空気遮蔽板32に作用すると、空気遮蔽板32はスプリング34の押圧力F1に抗して天板19a側に移動し、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に微小隙間が形成される。そして、ステップ101において、開閉弁37を開いてから1秒経過後に、ステップ102に移行し、電気モータ29に回転指令が出され、砥石Gが回転を開始する。このように、砥石Gの回転開始時に空気遮蔽板32を外周研削面Gaから離しておくことにより、溝端部31が外周研削面Gaに削られることを防止できる。
When the program starts, first, in
砥石Gが回転を開始すると、回転の上昇とともに外周砥石面Gaの外周に砥石Gに空気が連れ回りして空気随伴空気層27が徐々に発生する。すると、砥石随伴空気層27の発生とともに、空気遮蔽板32は砥石随伴空気層27を到達点Gdに到達する前に遮蔽する。このとき、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間にエアジェットと砥石随伴空気層27の空気の流れの両方が作用する。エアジェットと砥石随伴空気層27の空気の流れの両方が外周研削面Gaと溝端面Laの間の作用により、空気遮蔽板32には、さらに浮力F2が作用して砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間を広げることになる。この状態において、ステップ103でCNC装置41は、電気モータ29が定速回転になったかを検出し、電気モータ29が定速回転になっていれば、次のステップ104に進み、PLC42を介して開閉弁37を閉じる指令を出力され、エアジェットの供給が停止される。このエアジェットが停止されると、外周研削面Gaと溝端面Laの間には、砥石随伴空気層27の空気の流れのみが作用するようになり、浮力F2が弱まる。浮力F2が弱まるとスプリング34の押圧力F1の作用によって空気遮蔽板32が外周砥石面側に押し戻され、外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間は、当初予定していた0.2ミリ付近で安定する。これによって空気遮蔽板32は、砥石随伴空気層27によって外周研削面Gaと溝端面Laの間に0.2ミリ程度の微小隙間を形成しつつ、研削点P側へ進行しようとする砥石随伴空気層27を遮断することになる。そして、ステップ105に進むと、ワークWの回転指令が出され、ワークWが主軸台と心押台18との両センタ間に挟持されて回転され、砥石台11がサーボモータ12により前進される。ステップ106ではCNC装置41からPLC42を介して流体供給装置20にクーラントの供給指令が出力される。クーラントの供給指令が出力されると流体供給装置20は、流体ノズル21からクーラント流を砥石Gの到達点Gdに向かって供給する。このとき、砥石随伴空気層27は空気遮蔽板32により到達点Gdに到達しないので、流体ノズル21から供給されたクーラント流は、砥石随伴空気層27に邪魔されることなく外周研削面Gaに密着して研削点Pに確実に供給される。その後、ステップ107において、砥石GによるワークWの研削加工が行われる。そして、ステップ107におけるワークWの研削加工が完了するとステップ108に移行する。ステップ108に移行すると、CNC装置41は、PLC42を介して開閉弁37を開く指令を出力する。開閉弁37が開かれると、加圧エア源から開状態の開閉弁37を介してエアジェットがエアジェットノズル36に供給され、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間に向かって噴射される。エアジェットが微小隙間に向かって噴射されると、砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間にエアジェットと砥石随伴空気層27の空気の流れの両方が作用し、エアジェットと砥石随伴空気層27の空気の流れの両方が外周研削面Gaと溝端面Laの間の作用により、空気遮蔽板32には、さらに浮力F2が作用して砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間を広げることになる。この状態でステップ109に進行して電気モータ29の回転停止指令が指令されると、砥石Gの回転が徐々に遅くなる。これによって砥石Gの外周を空気が連れ回りしなくなって砥石随伴空気層27が消滅する。このとき、空気遮蔽板32には、ジェットノズル36からのエアジェットが作用していることから、外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間が維持される。このように、砥石Gの回転停止時に空気遮蔽板32を外周研削面Gaから離しておくことにより、溝端部31が外周研削面Gaに削られることを防止できる。そして、ステップ110において、CNC装置41は電気モータ29が停止したかを検出し、電気モータ29が停止していれば、次のステップ111に進み、PLC42を介して開閉弁37を閉じる指令を出力され、エアジェットの供給が停止される。
When the grindstone G starts to rotate, air is accompanied by the grindstone G around the outer periphery of the outer peripheral grindstone surface Ga as the rotation increases, and the air-associated
以上のように、空気遮蔽板32の砥石Gの外周研削面Gaと、この外周研削面Gaに対向する溝端部35aとの間に砥石随伴空気層27の空気の流れを作用させて動圧を発生させ、この動圧によって空気遮蔽板32に浮力F2を発生させることにより、砥石Gの径に関わりなく簡単な構成により外周研削面Gaと溝端部35aとの間に適正な数値(0.2ミリ以下)の微小隙間を形成することができる。また、砥石Gの回転開始、および回転停止において、外周研削面Gaと溝端部35aとの間にエアジェットを供給することにより、砥石Gの回転が遅く砥石随伴空気層27によるて十分な浮力F2が得られない場合に砥石Gと空気遮蔽板32の接触を防止できる。これによって空気遮蔽板32は砥石Gの回転開始、および回転停止に砥石Gに接触して削られることを防止できる。
As described above, the air flow of the grinding wheel-associated
なお、空気遮蔽板32は砥石Gの回転開始、および回転停止に砥石Gに削られることを前提に製作されているのであれば、エアジェットを供給する必要はない。この場合、空気遮蔽板32はケミカルウッド等の快削性の材料で形成すればよい。
If the
次に第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態は、空気遮蔽板32が砥石Gの回転開始、および回転停止時に砥石Gに削られることを防止するために、第1の実施の形態におけるエアジェットノズル36に代えて、砥石Gが停止するときは、空気遮蔽板32の移動を規制する移動規制装置を設ける点にある。
Next, a second embodiment will be described. This second embodiment replaces the
なお、この第2の実施形態は、エアジェットノズル36、開閉弁37に代えて移動規制装置を設けた以外は、第1の実施形態と構成が同じであることから同一符号を付して説明を省略する。
The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that a movement restricting device is provided instead of the
この移動規制装置は、図8に示すように保持部材31の側面に装着された電磁ソレノイド50である。この電磁ソレノイド50は、空気遮蔽板32の側面に当接するプランジャ51と、ハウジング52と、コイルばね53、および電磁石54を備えている。ハウジング52は保持部材31の側面に固定され、このハウジング52には空気遮蔽板32の移動方向と直交する方向に内孔55が形成され、この内孔55の外周に円筒状の電磁石54が配置されている。内孔55には、フランジャ51が摺動自在に挿入され、プランジャ51が空気遮蔽板32の側面に当接したとき空気遮蔽板32の外周研削面Gaの方向への移動を規制する。プランジャ51の後端にはコイルばね53が挿入され、プランジャ51を空気遮蔽板32の側面に押し付けるようにしている。電磁石54は電磁力によってプランジャ51を空気遮蔽板32の側面から離間させる方向に吸引する。以上のように構成された研削装置の動作について説明する。砥石Gの回転停止時にはコイルばね53の押圧力によってプランジャ51が空気遮蔽板32の側面に押し付けられ、空気遮蔽板32は移動を規制されている。このとき、空気遮蔽板32の外周研削面Gaと溝端面Laの間には微小隙間が維持されている。この状態で砥石Gが回転されて砥石随伴空気層27が発生した時点で電磁石54をオンとしてプランジャ51による空気遮蔽板32の移動を解除する。これによって外周研削面Gaと溝端面Laの間には、砥石随伴空気層27の空気の流れが作用するようになり、浮力F2と押圧力F1の作用によって空気遮蔽板32が移動し、外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間は、当初予定していた0.2ミリ付近で安定する。この後、研削加工を実行する。また、砥石Gの回転停止が指令されると、電磁石54をオフにしてプランジャ51による空気遮蔽板32の移動を規制する。これによって砥石Gの回転が停止しても、外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間は維持され、空気遮蔽板32は砥石Gの回転開始、および回転停止に砥石Gに接触して削られることがなくなる。なお、研削加工中における砥石Gの径の変化は、外周研削面Gaと溝端面Laの間の適正な微小隙間に影響を及ぼす程ではない。従って、砥石Gの回転が一定速度回転になった一時期に空気遮断板32の移動の規制を解除し、再び、空気遮蔽板32の移動を規制するようにすれば、外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間が適正な量に調整される。
The movement restricting device is an
さらに、砥石Gの径は、砥石Gの外周研削面Gaを修正するときに大きく減少する。従って砥石Gの径の変化の大きい外周研削面Gaの修正時に空気遮蔽板32の移動の規制を解除し、外周研削面Gaの修正完了後に空気遮蔽板32の移動を規制すれば、外周研削面Gaと溝端面Laの間の微小隙間が適正な量に調整される。
Furthermore, the diameter of the grindstone G is greatly reduced when the outer peripheral grinding surface Ga of the grindstone G is corrected. Therefore, if the restriction of the movement of the
次に第3の実施の形態について説明する。この第3の実施の形態は、第1の実施の形態における空気遮蔽板32の移動方向が直線であったのに対し、空気遮蔽板32を揺動するよう支持したことに特徴がある。具体的には、図9に示すように空気遮蔽板32が略L字状に形成され、この空気遮蔽板32の中央付近が外周研削面Gaと平行に延在された支持軸60に旋回可能に軸承される。空気遮蔽板32の外周研削面Ga側の先端には、クーラント流が研削面に到達する到達点より僅かに砥石回転方向上流側位置において、砥石Gの研削面Gaおよび両側面Gb,Gcを包囲する開口溝35が形成されている。開口溝35の溝端部35aは、砥石Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27を遮断するために、砥石Gの外周研削面Gaと対向して砥石Gの外周研削面Gaを横切る方向に延在し、溝端部35aは、空気遮蔽板32の板厚によって形成される外周研削面Gaと平行な溝端面Laと、砥石Gaの回転方向逆側の一辺に形成された面取りLbから構成される。溝端面Laおよび面取りLbより構成される溝端部35aは、砥石随伴空気層27が砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間に侵入することによって生じる動圧を利用し、外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間を広げる方向、すなわち空気遮蔽板32を砥石Gの放射方向に移動させる浮力F2を得るために利用される。空気遮蔽板32の開口溝35が形成された側とは逆側の後端には、スプリング61の一端が固定されている。このスプリング61の他端は、砥石ガード19の側板19bに取り付けられた固定板61に固定され、空気遮蔽板32はスプリング61の押圧力F1によって空気遮蔽板32を砥石Gの外周研削面Gaに押し付けようとする方向の旋回力、すなわち、図9における時計方向の回転が付与される。
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment is characterized in that the
以上のように構成された研削装置の動作について説明する。砥石Gの回転により砥石随伴空気層27が発生すると、外周研削面Gaと溝端面Laの間に動圧が発生して、空気遮蔽板に浮力F2を作用する。この浮力F2によって空気遮蔽板32を支持軸の回りでスプリング61の押圧力F1に抗して旋回(図9では反時計回りに)させ、押圧力F1と浮力F2が釣り合う位置に停止させて外周研削面Gaと溝端面Laの間に微小隙間(0.2ミリ以下)が形成される。このとき、砥石随伴空気層27は空気遮蔽板32により到達点Gdに到達しない。このため、流体ノズル21から供給されたクーラント流は、砥石随伴空気層27に邪魔されることなく外周研削面Gaに密着して研削点Pに確実に供給される。
The operation of the grinding apparatus configured as described above will be described. When the grindstone-associated
なお、砥石Gの回転開始時および回転停止時には、第1の実施の形態におけるエアジェットノズル36、開閉弁37を用い、エアジェットを砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に吹き付けることにより、外周研削面Gaと溝端面Laの間に動圧を発生させ、空気遮蔽板32に浮力F2を作用させるようにすればよい。このように、空気遮蔽板32を支持軸60の回りで旋回するようにすれば、空気遮蔽板32を可動させるための可動抵抗を少なくできる。
At the start and stop of rotation of the grindstone G, the air jet is blown between the outer peripheral grinding surface Ga and the groove end surface La of the grindstone G by using the
次に、第4の実施の形態について説明する。この第4の実施の形態は、空気遮蔽板32の動きを利用して流体ノズル21を動かして、砥石Gの径が変化しても研削点Pにクーラントを確実に供給できるようにしたことを特徴とする。
Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the
具体的な構成を図10に示す。図10において砥石ガード19の天板19aの上面には、流体供給装置20の流体ノズル21が取り付けられている。流体ノズル21は、天板19aの上面において旋回中心Oにて旋回可能に取り付けられるとともに、天板19aから砥石GとワークWの研削点Pに向かって垂下し、先端が砥石Gの径方向に移動するよう構成されている。流体ノズル21の途中には砥石Gの外周研削面Gaの方向に延在する板状の空気遮蔽板32が形成されている。この空気遮蔽板32は、クーラント流が研削面Gaに到達する到達点Gdより僅かに砥石回転方向上流側位置において、砥石Gの研削面Gaおよび両側面Gb,Gcを包囲する開口溝35が形成されている。開口溝35の溝端部35aは、砥石Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27を遮断するために、砥石Gの外周研削面Gaと対向して砥石Gの外周研削面Gaを横切る方向に延在し、溝端部35aは、空気遮蔽板32の板厚によって形成される外周研削面Gaと平行な溝端面Laと、砥石Gaの回転方向逆側の一辺に形成された面取りLbから構成される。溝端面Laおよび面取りLbより構成される溝端部35aは、砥石随伴空気層27が砥石Gの外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間に侵入することによって生じる動圧を利用し、外周研削面Gaと溝端面Laの間に形成される微小隙間を広げる方向、すなわち空気遮蔽板32を砥石Gの放射方向に移動させる浮力F2を得るために利用される。流体ノズル21の旋回中心に近い基端には、流体ノズル21を砥石Gの外周研削面Gaに接触させる方向の力(圧縮力)を作用させるスプリング65の一端が連結されている。このスプリング65は他端が砥石ガード19に固定され、このスプリング65の圧縮力によって流体ノズル21に砥石Gの外周研削面Gaに接触させる方向の力を作用させ、この結果、空気遮蔽板にはスプリング65の圧縮力によって空気遮蔽板32を砥石Gの外周研削面Gaに押し付けられることになる。すなわち、空気遮蔽板32には外周研削面Gaに押し付けられる押圧力F1がスプリング65の圧縮力によって作用することになる。
A specific configuration is shown in FIG. In FIG. 10, the
以上のように構成された研削装置の動作について説明する。砥石Gの回転により砥石随伴空気層27が発生すると、外周研削面Gaと溝端面Laの間に動圧が発生して、空気遮蔽板32に浮力F2を作用させる。この浮力F2は、スプリング65によって作用する空気遮蔽板32への押圧力F1に抗して流体ノズル21を旋回中心O回りに旋回(図10では反時計回りに)させ、押圧力F1と浮力F2が釣り合う位置に空気遮蔽板32を停止させる。すると、外周研削面Gaと溝端面Laの間に微小隙間(0.2ミリ以下)が形成される。このとき、流体ノズル21の先端からは、砥石GがワークWを研削加工する研削点Pに向けてクーラントが供給され、このクーラント流は研削点P近傍の到達点Gdで外周研削面Gaに到達する。そして、砥石随伴空気層27は空気遮蔽板により遮断され到達点Gdに到達しないため、流体ノズル21から供給されたクーラント流は、砥石随伴空気層27に邪魔されることなく外周研削面Gaに密着して研削点Pに確実に供給される。
The operation of the grinding apparatus configured as described above will be described. When the grindstone-associated
さらに、砥石Gの回転中に径が変化すると、微小隙間が広がって浮力F2が小さくなり、空気遮蔽板32は押圧力F1と浮力F2とを釣り合わせるべく、微小隙間を維持するように、スプリング65の作用により外周研削面Gaに押し付けられる方向に移動する。このとき、流体ノズル21の先端も同様に砥石Gの中心方向に旋回するため、クーラント流は研削点P近傍の到達点Gdで外周研削面Gaに掛けられることになる。
Further, if the diameter changes during the rotation of the grindstone G, the minute gap widens and the buoyancy F2 decreases, and the
このように、空気遮蔽板32の動きに追従して流体ノズル21が移動することにより、特に流体ノズル21に駆動源を設けることなく、流体ノズルを砥石Gの径に追従して移動させることができる。従って流体ノズル21は砥石Gの径に関わりなく、研削点Pにクーラントを確実に供給できる。
As described above, the
10…ベッド、11…砥石台、12,15…サーボモータ、14…テーブル、17…ワーク支持装置、19…砥石ガード、20…流体供給装置、21…流体ノズル、27…砥石随伴空気層、29…電気モータ、30…遮蔽機構、31…保持部材、32…空気遮蔽板、34…スプリング、35…開口溝、35a…溝端部、36…エアジェットノズル、37…開閉弁、40a,40b…デジタルサーボ制御装置、41…CNC装置、42…PLC装置、43…入手出力装置、50…電磁ソレノイド、60…支持軸、La…溝端面、Lb…面取り、G…砥石、Ga…外周研削面、Gd…到達点、P…研削点、W…ワーク。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記砥石の研削面と接離する方向に前記空気遮蔽板を移動可能に保持する保持部材を設け、
前記研削面と接近する方向に前記空気遮蔽板を付勢する接触付勢手段を設け、
前記砥石随伴空気層の空気の流れによって前記空気遮蔽板に浮力を付与して前記接触付勢手段の付勢力に抗して該空気遮蔽板と前記砥石面との間に微小隙間を形成する浮力付与部を前記砥石の研削面と対向する前記空気遮蔽板の部位に設けたことを特徴とする研削装置。 A grindstone is rotatably supported on a grindstone table, a work support device that rotatably supports a workpiece and the grindstone table are relatively moved, and the fluid is fed to the grinding surface of the grindstone by a fluid supply device. In the grinding apparatus for grinding by the grinding surface, an air shielding plate is provided at a position upstream of the grinding point where the grindstone and the workpiece are in contact with each other in the grindstone rotation direction to block the air layer associated with the grindstone that rotates with the grindstone.
A holding member is provided for holding the air shielding plate so as to be movable in a direction in contact with and away from the grinding surface of the grindstone.
Contact urging means for urging the air shielding plate in a direction approaching the grinding surface is provided,
The buoyancy that forms buoyancy on the air shield plate by the air flow in the air layer accompanying the grindstone and forms a minute gap between the air shield plate and the grindstone surface against the bias force of the contact biasing means. A grinding apparatus, wherein an imparting portion is provided at a portion of the air shielding plate facing the grinding surface of the grindstone.
前記保持部材は、前記研削面と平行に形成された支持軸回りに前記空気遮蔽板を旋回可能に軸承し、
前記接触付勢手段は、前記支持軸を中心にして前記砥石随伴空気層の流れに抗して前記浮力付与部を前記砥石の研削面に接近させる回転力を前記空気遮蔽板に付勢することを特徴とする研削装置。 In claim 1,
The holding member is supported so that the air shielding plate can pivot about a support shaft formed in parallel with the grinding surface,
The contact biasing means biases the air shielding plate with a rotational force that causes the buoyancy imparting portion to approach the grinding surface of the grindstone against the flow of the grindstone-associated air layer around the support shaft. A grinding device characterized by the above.
前記空気遮蔽板の浮力付与部が前記砥石の研削面に対向する位置より僅かに砥石回転方向上流側に該空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴出装置を設け、前記砥石車の回転開始、および回転停止の際に前記流体ジェット噴出装置から該空気遮蔽板に向かって流体ジェットを吹き付ける流体ジェット噴射制御手段を設けたことを特徴とする研削装置。 In claim 1 or 2,
A fluid jet spraying device that blows a fluid jet toward the air shielding plate is provided slightly upstream from the position where the buoyancy imparting portion of the air shielding plate faces the grinding surface of the grinding wheel, and the grinding wheel rotates. A grinding apparatus, comprising: a fluid jet ejection control unit that sprays a fluid jet from the fluid jet ejection device toward the air shielding plate when starting and stopping rotation.
前記砥石の研削面に接離する方向へ前記空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、
前記砥石の回転停止中は前記空気遮蔽板の移動を規制し、前記砥石の回転中の少なくとも一時期は前記空気遮蔽板の移動を許容するように前記移動規制装置を制御する規制制御装置を設けたことを特徴とする研削装置。 In claim 1 or 2,
A movement restricting device for restricting movement of the air shielding plate in a direction contacting and separating from the grinding surface of the grindstone;
A restriction control device is provided for controlling the movement restricting device so as to restrict the movement of the air shielding plate while stopping the rotation of the grindstone and permit the movement of the air shielding plate at least during the rotation of the grindstone. A grinding apparatus characterized by that.
前記砥石の研削面に接離する方向へ前記空気遮蔽板が移動することを規制する移動規制装置を設け、
前記砥石の研削面を修正するときのみ前記移動規制装置を操作して前記空気遮蔽板の移動を許容する規制制御装置を備えたことを特徴とする研削装置。 In claim 1 or 2,
A movement restricting device for restricting movement of the air shielding plate in a direction contacting and separating from the grinding surface of the grindstone;
A grinding apparatus comprising a restriction control device that operates the movement restricting device only to correct the grinding surface of the grindstone and allows the air shielding plate to move.
前記流体供給装置の流体ノズルを前記空気遮蔽板に一体的に形成したことを特徴とする研削装置。 In any one of claims 1 to 5,
A grinding apparatus, wherein a fluid nozzle of the fluid supply device is formed integrally with the air shielding plate.
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