JP2009241174A - 研削砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】 砥石層の摩耗過程の高精度な検出が可能な研削砥石を提供する。
【解決手段】 工作物を砥石層６２の研削面６２ａにより研削加工する研削砥石６０は、前記砥石層の研削方向厚さに応じて研削面の面性状が変化するように砥石層を形成して該砥石層の摩耗過程を検出可能に構成されている。このため、砥石層の研削面の面性状の変化を例えばツルーイング毎に検出することにより、砥石層の摩耗過程を検出して砥石層の研削方向厚さを高精度に補正することができる。よって、研削砥石の研削先端位置を常に正確に求めることができ、研削砥石を早送り速度から研削送り速度に切り替えた後、研削開始までのエアーカット量を減少させて研削加工時間を短縮させることができる。さらに、研削砥石を早送りする際に工作物との砥石衝突を未然に防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作物を砥石層の研削面により研削加工する研削砥石に関し、特に砥石層の摩耗過程の検出が可能な研削砥石に関する。

研削盤に用いられる研削砥石は、繰り返し使用によって砥石層が摩耗するので、砥石層厚さが使用限界に達したときは交換する必要がある。特許文献１に記載された研削砥石では、砥石層の外周面から使用限界厚みだけ内周側に位置する部分であって周方向の一部に、使用限界表示部を設けている。そして、研削時等において研削砥石から発せられるＡＥ(Acoustic Emission)信号を検出している。これにより、ＡＥ信号のレベル変化に基づいて使用限界表示部が出現したか否かを自動的に判定することができる。

また、特許文献２に記載された研削砥石では、砥粒に異なる色の結合材をそれぞれ混入して複数色の着色砥粒を作成し、各着色砥粒で砥石層を積層形成している。これにより、研削砥石の摩耗状態によって砥石表面の色を適宜変化させることができるので、実測することなく砥石表面の色変化を目視することで砥石層厚さを把握することができる。
特開２０００−２８８９４７号公報（段落〔０００７〕、図１） 特開平６−３０４８７２号公報（段落〔００１０〕、図１）

特許文献１に記載されたものにおいては、砥石層厚さが最終的な使用限界に達したことを判定することはできるが、使用限界に達するまでの砥石層の摩耗過程を検出することができない。また、特許文献２に記載されたものにおいては、各積層部分の砥石層の厚さを薄くすることに限界があるため、使用限界に達するまでの砥石層の摩耗経過は概略検出しかできない。

また、初期に設定した砥石層厚さから予め設定されているツルーイング量を減算した値で砥石層厚さを管理することにより、使用限界に達するまでの砥石層の摩耗経過を検出することができる。ところが、ツルーイング時に発生する熱変位、ツルーイング工具の摩耗等により、砥石層厚さの減少量が設定ツルーイング量と異なる場合があり、砥石層厚さが正確な値で管理されていないおそれがある。このため、研削砥石の研削先端位置にずれが生じるおそれがあり、研削砥石を早送り速度から研削送り速度に切り替えた後、研削開始までのエアーカット量が増加して研削加工時間が長くなる場合がある。

本発明は、砥石層の摩耗過程の高精度な検出が可能な研削砥石を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、工作物を砥石層の研削面により研削加工する研削砥石において、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように前記砥石層を形成し、前記砥石層をツルーイング中にツルーイング状態検出手段によって検出される検出信号に基づいて該砥石層の摩耗過程を検出可能とすることである。

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、前記砥石層の端面が前記研削面に形成されており、前記研削面の面性状を変化させるために、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面に異なる組成部分が異なる割合で出現するように、前記砥石層が異なる組成部分で構成されていることである。
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記砥石層の周面が前記研削面に形成されており、前記研削面の面性状を変化させるために、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面に異なる組成部分が異なる割合で出現するように、前記砥石層が異なる組成部分で構成されていることである。

請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記砥石層の端面が前記研削面に形成されており、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように、該研削面側に砥石回転方向側面が斜面の溝が形成されていることである。
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記砥石層の周面が前記研削面に形成されており、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように、該研削面側に砥石回転方向側面が斜面の溝が形成されていることである。
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記砥石層の端面が前記研削面に形成されており、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように、該研削面側に底面が斜面であって深さの異なる複数の斜め溝が形成されていることである。

請求項１に係る発明によれば、研削砥石の砥石層の研削方向厚さの漸減、すなわち研削砥石の砥石層の摩耗が進行するに従って、研削面の面性状が次第に変化するように砥石層を形成している。このため、砥石層の研削面の面性状の変化をツルーイング中にツルーイング状態検出手段によって検出される検出信号に基づいて検出することにより、砥石層の摩耗過程を検出して砥石層の研削方向厚さを高精度に補正することができる。よって、研削砥石の研削先端位置を常に正確に求めることができ、研削送り速度に切り替えられてから研削開始までのエアーカット量を減少させて研削加工時間を短縮させることができる。さらに、研削砥石を早送りする際に工作物との砥石衝突を未然に防止することができる。

請求項２又は３に係る発明によれば、砥石層の研削方向厚さに応じて研削面に異なる組成部分が異なる割合で出現するように、前記砥石層が異なる組成部分で構成されている。異なる組成部分においては、ツルーイング時におけるツルーイング状態検出手段によって検出される検出信号も異なる。よって、ツルーイング状態検出手段の検出信号の変化から砥石層の摩耗過程を検出して砥石層の研削方向厚さを高精度に補正し、研削砥石の研削先端位置を常に正確に求めることができる。これにより、エアーカット量を減少させて研削加工時間を短縮させることができる。さらに、研削砥石を早送りする際に工作物との砥石衝突を未然に防止することができる。

請求項４又は５に係る発明によれば、砥石層の研削面側に形成された溝の部分と該溝の無い部分におけるツルーイング時のツルーイング状態検出手段によって検出される検出信号が異なる。そして、該溝は側面が斜面に形成されているため、砥石層の研削方向厚さの漸減に伴って、研削面に占める溝の部分の面積と該溝の無い部分の面積が次第に変化する。よって、ツルーイング状態検出手段の検出信号も変化するので、該変化から砥石層の摩耗過程を検出して砥石層の研削方向厚さを高精度に補正し、研削砥石の研削先端位置を常に正確に求めることができる。これにより、エアーカット量を減少させて研削加工時間を短縮させることができる。さらに、研削砥石を早送りする際に工作物との砥石衝突を未然に防止することができる。

請求項６に係る発明によれば、砥石層の研削面側に形成された溝の部分と該溝の無い部分におけるツルーイング時のツルーイング状態検出手段によって検出される検出信号が異なる。そして、該溝は、底面が斜面となるように、かつ深さが異なるように複数形成されているため、砥石層の研削方向厚さの漸減に伴って、研削面に占める溝の部分と該溝の無い部分の面積が次第に変化する。よって、ツルーイング状態検出手段の検出信号も砥石層の研削方向厚さに応じて変化するので、該変化から砥石層の摩耗過程を検出して砥石層の研削方向厚さを高精度に補正し、研削砥石の研削先端位置を常に正確に求めることができる。これにより、エアーカット量を減少させて研削加工時間を短縮させることができる。さらに、研削砥石を早送りする際に工作物との砥石衝突を未然に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）は、研削砥石の第１の実施形態を示す断面図、同図（Ｂ）は、図１（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。

研削砥石６０は、図１（Ａ）に示すように、円盤状の金属製のコア６１の両端面外周に、種類が異なる砥粒で夫々構成された異なる組成部分からなる円弧状の砥石チップ６２０が複数個環状に貼付され、砥石層６２が形成された構成となっている。すなわち、各砥石チップ６２０は、一方の砥粒で成る第１組成部分６２１が矩形を傾斜面で切断した台形となるように断面形状が形成され、他方の砥粒で成る第２組成部分６２２が前記矩形を同じ傾斜面で切断した直角三角形の断面形状となるように形成され、それらが同じ傾斜面で組み合わされた矩形の断面形状となるように形成されている。

第１組成部分６２１は、例えば超砥粒であるＣＢＮ(Cubic Boron Nitride)砥粒をビトリファイドボンドで結合して構成され、第２組成部分６２２は、例えばアルミナ系砥粒であるＷＡ(White Alumina)砥粒をビトリファイドボンドで結合して第１組成部分６２１と一体に形成されている。そして、砥石チップ６２０は、第１組成部分６２１でコア６１の側面に貼付され、円環状の砥石層６２を形成している。なお、コア６１は、ＣＦＲＰ(Carbon Fiber Reinforced Plastic)で形成しても良い。

このように構成された研削砥石６０は、図略の研削盤の砥石軸に円盤状コア６１に穿設された中心穴を嵌合させて固定される。研削砥石６０は高速回転され、研削盤の工作物支持装置に回転可能に支承された工作物のショルダ面と対向する状態で、工作物の軸線方向に研削送りされることにより、工作物のショルダ面を研削面６２ａで端面研削する。従って、第１組成部分６２１と第２組成部分６２２の境界をなす傾斜面６２３は研削面６２ａに対して傾斜した斜面となる。このため、砥石層６２の研削方向厚さ（研削面６２ａに垂直な方向の厚さ）に応じて、研削面６２ａに占める第１組成部分６２１の面積と第２組成部分６２２の面積が変化する。すなわち、砥石層６２の摩耗が進行し、砥石層６２の研削方向厚さが漸減するに従って、研削面６２ａに占める第１組成部分６２１の面積が次第に増加して第２組成部分６２２の面積が次第に減少する。このように、研削面６２ａが砥石層６２の端面に形成されており、砥石層６２の研削方向厚さに応じて研削面６２ａの面性状が変化するように砥石層６２が形成されている。

上述のように、第１砥石層６２１と第２砥石層６２２は組成が異なるので、例えば研削面６２ａのツルーイング時にツルーイング抵抗を後述するツルーイング抵抗検出装置で検出すると、第１組成部分６２１での検出抵抗値と第２組成部分６２２での検出抵抗値には差が生じる。例えば図１（Ｂ）に示すように、研削面６２ａを研削砥石６０の外周側から内周側にツルーイングしたときのツルーイング抵抗Ｐの実測抵抗値を信号処理した検出抵抗値は、第１組成部分６２１では第１検出抵抗値ｐ１１となり、第２組成部分６２２では第２検出抵抗値ｐ１２（＜ｐ１１）となる。従って、ツルーイング検出装置は、砥石層６２の研削面６２ａの面性状の変化をツルーイング中に検出して検出信号として出力するツルーイング状態検出手段として機能する。

以上から、第１検出抵抗値ｐ１１の第１検出時間（ｔ１１−ｔ１０）、第２検出抵抗値ｐ１２の第２検出時間（ｔ１２−ｔ１１）に基づいて、研削面６２ａに出現する第１組成部分６２１と第２組成部分６２２との割合が分かるので、この処理をツルーイング毎に実行することにより、砥石層６２の摩耗過程、即ち、研削面６２ａに異なる組成部分が異なる割合で出現することに基づいて砥石層６２の研削方向厚さの減少を検出することができる。よって、砥石層６２の研削方向厚さを高精度に補正することができるので、研削砥石６０の研削先端位置を常に正確に求めることができる。そして、研削先端位置の精度が高まることから、砥石割出しから研削開始までのエアーカット量を減少させて研削加工時間を短縮させることができ、また研削砥石６０を早送りする際に工作物との砥石衝突を未然に防止することができる。

図２（Ａ）は、研削砥石の第２の実施形態を示す断面図、同図（Ｂ）は、図２（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。

この研削砥石７０は、工作物の外周円筒面を研削する外周円筒面研削用砥石である。研削砥石７０は、図２（Ａ）に示すように、円盤状の金属製のコア７１の外周に、種類が異なる砥粒で夫々構成された異なる組成部分からなる円弧状の砥石チップ７２０が複数個貼付され、砥石層７２が形成された構成となっている。すなわち、各砥石チップ７２０は、一方の砥粒で成る第１組成部分７２１が矩形の両端を傾斜面で切断した台形の断面形状となるように形成され、他方の砥粒で成る第２組成部分７２２が前記矩形の両端を同じ傾斜面で切断した２個の直角三角形の断面形状となるように形成され、それらが同じ傾斜面で組み合わされた矩形の断面形状となるように形成されている。

第１組成部分７２１は、例えば超砥粒であるＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合して構成され、第２組成部分７２２は、例えばアルミナ系砥粒であるＷＡ砥粒をビトリファイドボンドで結合して第１組成部分７２１と一体に形成されている。そして、砥石チップ７２０は、第１組成部分７２１でコア７１の外周面に貼付され、円環状の砥石層７２を形成している。なお、コア７１は、ＣＦＲＰで形成しても良い。

このように構成された研削砥石７０は、高速回転され、工作物の外周面を研削面７２ａで研削する。従って、第１組成部分７２１と第２組成部分７２２の境界をなす傾斜面７２３は研削面７２ａに対して傾斜した斜面となる。このため、砥石層７２の研削方向厚さ（研削面７２ａに垂直な方向の厚さ）に応じて、研削面７２ａに占める第１組成部分７２１の面積と第２組成部分７２２の面積が変化する。すなわち、砥石層７２の摩耗が進行し、砥石層７２の研削方向厚さが漸減するに従って、研削面７２ａに占める第１組成部分７２１の面積が次第に増加して第２組成部分７２２の面積が次第に減少する。このように、研削面７２ａが砥石層７２の周面に形成されており、砥石層７２の研削方向厚さに応じて研削面７２ａの面性状が変化するように砥石層７２が形成されている。

上述のように、第１砥石層７２１と第２砥石層７２２は組成が異なるので、例えば研削面７２ａのツルーイング時にツルーイング抵抗をツルーイング抵抗検出装置で検出すると、第１組成部分７２１での検出抵抗値と第２組成部分７２２での検出抵抗値には差が生じる。例えば図２（Ｂ）に示すように、研削面７２ａをツルーイングしたときのツルーイング抵抗Ｐの実測抵抗値を信号処理した検出抵抗値は、第１組成部分７２１では第１検出抵抗値ｐ２１となり、第２組成部分７２２では第２検出抵抗値ｐ２２（＜ｐ２１）となる。

以上から、第１検出抵抗値ｐ２１の第１検出時間（ｔ２２−ｔ２１）、第２検出抵抗値ｐ２２の第２検出時間（ｔ２１−ｔ２０）及び（ｔ２３−ｔ２２）に基づいて、研削面７２ａに出現する第１組成部分７２１と第２組成部分７２２との割合が分かるので、この処理をツルーイング毎に実行することにより、砥石層７２の摩耗過程、即ち、研削面７２ａに異なる組成部分が異なる割合で出現することに基づいて砥石層７２の研削方向厚さの減少を検出することができる。よって、砥石層７２の研削方向厚さを高精度に補正することができるので、研削砥石７０の研削先端位置を常に正確に求めることができ、第１の実施形態の研削砥石６０と同様の効果を得ることができる。なお、図３に示すように、第１組成部分７２１を断面形状の台形の上辺側の面がコア７１の外周と当接するように形成し、２つの第２組成部分７２２を第１組成部分７２１と傾斜面を一致させて一体となるように矩形の断面形状となるように形成しても同様に検出可能である。

図４（Ａ）は、（ａ）が研削砥石の第３の実施形態を示す平面図、（ｂ）がそのＡ−Ａ線断面図、同図（Ｂ）は、図４（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。

研削砥石８０は、高速回転され、回転駆動される工作物のショルダ面と対向する状態で、工作物の軸線方向に研削送りされることにより、工作物のショルダ面を研削面８２ａで端面研削する端面研削用砥石である。研削砥石８０は、図４（Ａ）に示すように、円盤状の金属製のコア８１の両端面外周に、外側面にＶ字溝８２１が形成された円弧状の砥石チップ８２０が複数個環状に貼付され、砥石層８２が形成された構成となっている。すなわち、この砥石層８２は、断面形状が矩形状となるように形成され、研削面８２ａの略中央に幅方向の断面形状がＶ字形状に形成された複数のＶ字溝８２１が形成されている。該Ｖ字溝８２１は、研削面８２ａの円周方向に一定間隔で形成されている。砥石チップ８２０は、例えば超砥粒であるＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合して形成され、コア８１の両側面外周から突出するように両側面に環状に貼付されている。なお、コア８１は、ＣＦＲＰで形成しても良い。

このように構成された研削砥石８０は、高速回転され、回転駆動される工作物のショルダ面と対向する状態で、工作物の軸線方向に研削送りされることにより、工作物のショルダ面を研削面８２ａで端面研削する。従って、砥石層８２のＶ字溝８２１は研削面８２ａに対して傾斜した斜面となる。このため、砥石層８２の研削方向厚さ（研削面８２ａに垂直な方向の厚さ）に応じて、研削面８２ａに占める砥石層８２のＶ字溝８２１の無い部分の面積とＶ字溝８２１部分の面積が変化する。すなわち、砥石層８２の摩耗が進行し、砥石層８２の研削方向厚さが漸減するに従って、研削面８２ａに占める砥石層８２のＶ字溝８２１の無い部分の面積が次第に増加してＶ字溝８２１部分の面積が次第に減少する。このように、研削面８２ａが砥石層８２の端面に形成されており、砥石層８２の研削方向厚さに応じて研削面８２ａの面性状が変化するように砥石層８２が形成されている。

従って、例えば研削面８２ａのツルーイング時にツルーイング抵抗をツルーイング抵抗検出装置で検出すると、砥石層８２のＶ字溝８２１が無い部分での検出抵抗値とＶ字溝８２１部分での検出抵抗値には差が生じる。例えば図４（Ｂ）に示すように、研削面８２ａを外周側から内周側にツルーイングしたときのツルーイング抵抗Ｐの実測抵抗値を信号処理した検出抵抗値は、砥石層８２のＶ字溝８２１が無い部分では第１検出抵抗値ｐ３１となり、Ｖ字溝８２１の部分では第２検出抵抗値ｐ３２（＜ｐ３１）となる。

以上から、第１検出抵抗値ｐ３１の第１検出時間（ｔ３１−ｔ３０）、（t３３−t３２）、第２検出抵抗値ｐ３２の第２検出時間（ｔ３２−ｔ３１）に基づいて、砥石層８２のＶ字溝８２１が無い部分とＶ字溝８２１部分との割合が分かるので、この処理をツルーイング毎に実行することにより、砥石層８２の摩耗過程、即ち、研削面２ａに異なる面性状が異なる割合で出現することに基づいて砥石層８２の研削方向厚さの減少を検出することができる。よって、砥石層８２の研削方向厚さを高精度に補正することができるので、研削砥石８０の研削先端位置を常に正確に求めることができ、第１の実施形態の研削砥石６０と同様の効果を得ることができる。なお、研削砥石８０は外側面にＶ字溝８２１を形成したが、外周面にＶ字溝を形成した外周円筒面研削用砥石としても良い。

図５（Ａ）は、（ａ）が研削砥石の第４の実施形態を示す平面図、（ｂ）がそのＡ−Ａ線断面図、同図（Ｂ）は、図５（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。

研削砥石９０は、高速回転され、回転駆動される工作物のショルダ面と対向する状態で、工作物の軸線方向に研削送りされることにより、工作物のショルダ面を研削面９２ａで端面研削する端面研削用砥石である。研削砥石９０は、図５（Ａ）に示すように、円盤状の金属製のコア９１の両端面外周に、底面が傾斜した第１〜第３斜め溝９２１，９２２，９２３が形成された円弧状の砥石チップ９２０が複数個環状に貼付され、砥石層９２が形成された構成となっている。すなわち、この砥石層９２は、断面形状が矩形状となるように形成され、研削面９２ａの外周側から内周側に向かって深さが深くなるように形成された第１〜第３斜め溝９２１，９２２，９２３が形成されている。

第１〜第３斜め溝９２１，９２２，９２３は、この順で研削面９２ａの円周方向に一定間隔で繰り返し形成されている。第１斜め溝９２１は、研削面９２ａの最外周端から内周側に向かって深さが最も深くなるように形成され、第２斜め溝９２２は、研削面９２ａの最外周端から所定距離だけ内側に入った位置から内周側に向かって深さが２番目に深くなるように形成され、第３斜め溝９２３は、研削面９２ａの最外周端から上記所定距離の位置よりさらに内側に入った位置から内周側に向かって深さが最も浅くなるように形成されている。砥石層９２は、例えば超砥粒であるＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合してコア９１の両端面外周から突出するように形成されている。なお、コア９１は、ＣＦＲＰで形成しても良い。

このように構成された研削砥石９０は、高速回転され、回転駆動される工作物のショルダ面と対向する状態で、工作物の軸線方向に研削送りされることにより、工作物のショルダ面を研削面９２ａで端面研削する。砥石層９２の第１〜第３斜め溝９２１，９２２，９２３は研削面９２ａに対して傾斜した斜面となる。このため、砥石層９２の研削方向厚さ（研削面９２ａに垂直な方向の厚さ）に応じて、研削面９２ａに占める砥石層９２の斜め溝の無い部分の面積と、斜め溝部分の面積が変化する。すなわち、砥石層９２の摩耗が進行するに従って、研削面９２ａに占める砥石層９２の斜め溝の無い部分の面積が次第に増加し、一方、最初に第１〜第３斜め溝９２１，９２２，９２３部分の面積が次第に減少し、次に、第３斜め溝９３３が消失した後、第１及び第２斜め溝９２１，９２２部分の面積が次第に減少し、最後に、第２斜め溝９２２が消失した後、第１斜め溝９２１部分の面積が次第に減少する。このように、研削面９２ａが砥石層９２の端面に形成されており、砥石層９２の研削方向厚さに応じて研削面９２ａの面性状が変化するように砥石層９２が形成されている。

従って、例えば研削面９２ａのツルーイング時にツルーイング抵抗をツルーイング抵抗検出装置で検出すると、円周方向において斜め溝が無い研削面９２ａ部分での検出抵抗値と、円周方向において第１斜め溝９２１のみが存在する研削面９２ａ部分での検出抵抗値と、円周方向において第１及び第２斜め溝９２１，９２２が存在する研削面９２ａ部分での検出抵抗値と、円周方向において第１乃至第３斜め溝９２１〜９２３が存在する研削面９２ａ部分での検出抵抗値には差が生じる。例えば図５（Ｂ）に示すように、研削面９２ａを外周側から内周側にツルーイングしたときのツルーイング抵抗Ｐの実測抵抗値を信号処理した検出抵抗値は、円周方向において傾斜溝が無い研削面９２ａ部分では第１検出抵抗値ｐ４１となり、第１斜め溝９２１のみが存在する研削面９２ａ部分では第２検出抵抗値ｐ４２（＜ｐ４１）となり、第１及び第２斜め溝９２１，９２２が存在する研削面９２ａ部分では第３検出抵抗値ｐ４３（＜ｐ４２）となり、第１乃至第３斜め溝９２１〜９２３が存在する研削面９２ａ部分では第４検出抵抗値ｐ４４（＜ｐ４３）となる。

さらに詳しく説明すると、図６に示すように、検出抵抗値は、図示矢印ａ−ｂ間のツルーイングのときは、同図（ａ）に示すように、円周方向において斜め溝が無い研削面９２ａ部分（イ）では第１検出抵抗値ｐ４１となり、第１斜め溝９２１が存在する研削面９２ａ部分（ロ）では第２検出抵抗値ｐ４２（＜ｐ４１）となり、第１及び第２斜め溝９２１，９２２が存在する研削面９２ａ部分（ハ）では第３検出抵抗値ｐ４３（＜ｐ４２）となり、第１乃至第３斜め溝９２１〜９２３が存在する研削面９２ａ部分（ニ）では第４検出抵抗値ｐ４４（＜ｐ４３）となる。

そして、図示矢印ｂ−ｃ間のツルーイングのときは、研削抵抗値は、同図（ｂ）に示すように、斜め溝が無い研削面９２ａ部分（イ）で第１検出抵抗値ｐ４１、第１斜め溝９２１が存在する研削面９２ａ部分（ロ）で第２検出抵抗値ｐ４２、第１及び第２斜め溝９２１，９２２が存在する研削面９２ａ部分（ハ）で第３検出抵抗値ｐ４３となる。第１〜第３斜め溝９２１，９２２，９２３が存在する研削面９２ａ部分（ニ）は消滅する。

図示矢印ｃ−ｄ間のツルーイングのときは、研削抵抗値は、同図（ｃ）に示すように、斜め溝が無い研削面９２ａ部分（イ）で第１検出抵抗値ｐ４１、第１斜め溝９２１が存在する研削面９２ａ部分（ロ）で第２検出抵抗値ｐ４２となる。第１及び第２斜め溝９２１，９２２が存在する研削面９２ａ部分（ハ）は消滅する。そして、図示矢印ｄのツルーイングのときは、同図（ｄ）に示すように斜め溝が無い研削面９２ａ部分（イ）のみとなり、砥石使用限界深さに達する。

以上から、図５（Ｂ）に示す第１検出抵抗値ｐ４１の第１検出時間（ｔ４１−ｔ４０）、第２検出抵抗値ｐ４２の第２検出時間（ｔ４２−ｔ４１）、第３検出抵抗値ｐ４３の第３検出時間（ｔ４３−ｔ４２）の検出時間、第４検出抵抗値ｐ４４の第４検出時間（ｔ４４−ｔ４３）の検出時間に基づいて、研削面９２ａに出現する斜め溝が無い研削面９２ａ部分（イ）と、第１斜め溝９２１のみが存在する研削面９２ａ部分（ロ）と、第１及び第２斜め溝９２１，９２２が存在する研削面９２ａ部分（ハ）と、第１乃至第３斜め溝９２１〜９２３が存在する研削面９２ａ部分（ニ）との割合が分かるので、この処理をツルーイング毎に実行することにより砥石層９２の摩耗過程、即ち、研削面２ａに異なる面性状が異なる割合で出現することに基づいて砥石層９２の研削方向厚さの減少を検出することができる。よって、砥石層９２の研削方向厚さを高精度に補正することができるので、研削砥石９０の研削先端位置を常に正確に求めることができ、第１の実施形態の研削砥石６０と同様の効果を得ることができる。

図７は、上述した研削砥石が使用可能な研削盤の全体を示す平面図である。
この研削盤１０のベッド１１上には、テーブル１２が水平なＸ軸方向に移動可能に案内支持されている。テーブル１２上には、主軸台１３と心押台１４とが対向して配置されている。主軸台１３には、工作物Ｗの一端を把持するチャック１５が設けられ、心押台１４には、工作物Ｗの他端を支持するセンタ１６が設けられている。工作物Ｗは、チャック１５とセンタ１６とによってＸ軸方向と平行な軸線の回りに回転できるように両端を支持され、チャック１５によって回転駆動されるようになっている。

また、ベッド１１上には、砥石台２０がＸ軸方向と直交する水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持されている。砥石台２０には、砥石車（研削砥石）２１がＸ軸方向と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。砥石車２１は砥石駆動モータ２２によってベルト伝動機構を介して回転駆動されるようになっている。

主軸台１３には、砥石車２１をツルーイングするためのツルーイング装置３０が設けられている。ツルーイング装置３０は、回転可能なツルア軸３１の一端に取り付けられた薄幅のツルーイングロール３２を備えている。ツルーイングロール３２の外周面には、円筒状のツルーイング面３２ａが設けられている。ツルア軸３１は、ビルトインモータ３５によって回転駆動されるようになっている。ツルア軸３１には、ツルーイングロール３２によるツルーイング時のツルーイング抵抗を検出するツルーイング抵抗検出装置３３が取り付けられている。このツルーイング抵抗検出装置３３は、ビルトインモータ３５の動力からツルーイング抵抗を検出する。

研削盤１０を制御する数値制御装置４０は、中央処理装置４１と、種々の制御値及びプログラムを記憶するメモリ４２と、インターフェィス４３、４４から主に構成されている。メモリ４２には、研削加工プログラム、ツルーイングプログラム、ツルーイング切込み量データ、ツルーイング抵抗テーブルデータ並びに砥石径データ、砥石幅データ、砥石層厚さデータ、研削面に出現する各性状部分の面積データ等、研削加工サイクル及びツルーイングサイクルを実行するに必要な種々のデータが記憶されている。数値制御装置４０には、インターフェース４３、４４を介して種々のデータが入出力されるようになっている。入出力装置４５として、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行うＣＲＴ等の表示装置を備えている。また、数値制御装置４０には、ツルーイング抵抗検出装置３３からの検出信号が増幅器４６を介して入力されるようになっている。

数値制御装置４０は、Ｚ軸モータ駆動ユニット５０を介して砥石台２０をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ５１に駆動信号を与えるようになっており、Ｚ軸サーボモータ５１に取り付けられたエンコーダ５２がＺ軸サーボモータ５１の回転位置、すなわち砥石台２０の位置をＺ軸モータ駆動ユニット５０及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置４０は、Ｘ軸モータ駆動ユニット５４を介してテーブル１２をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ５５に駆動信号を与えるようになっており、Ｘ軸サーボモータ５５に取り付けられたエンコーダ５６がＸ軸サーボモータ５５の回転位置、すなわちテーブル１２の位置をＸ軸モータ駆動ユニット５４及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。

数値制御装置４０は、メモリ４２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ５２、５６からの現在位置信号との偏差により、サーボモータ５１、５５をそれぞれ駆動し、テーブル１２及び砥石台２０をそれぞれ目標位置に位置決め制御する。数値制御装置４０は、砥石車２１による工作物Ｗの加工本数をカウントし、加工本数が予め定められた値に達するとツルーイング動作を指令する。なお、本実施例では、工作物の外周円筒面研削用の研削砥石をツルーイングするツルア軸が砥石軸と平行な円筒面ツルーイング装置のみを備えた実施例としているが、工作物の端面研削用の研削砥石をツルーイングする場合には、例えばツルア軸が砥石軸と直交している端面ツルーイング装置を備える。このような構成の数値制御装置４０によるツルーイング動作の処理について図８に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、砥石車２１として、図２に示す外周円筒面研削用の研削砥石７０が取り付けられている場合を説明する。

まず、数値制御装置４０の中央処理装置４１は、ステップ１００において、ツルーイングのトラバース回数をカウントするカウンタＮの内容を０にクリヤする。ステップ１０２において、Ｘ軸及びＺ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び砥石台２０をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動制御し、研削砥石７０の研削面７２ａがツルーイング装置３０のツルーイングロール３２のツルーイング面３２ａに対応する位置に位置決めする。

次いで、ステップ１０４において、ツルーイングロール３２及び研削砥石７０を回転駆動するとともに、Ｚ軸サーボモータ５１を駆動して砥石台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。ステップ１０６において、研削砥石７０の研削面７２ａがツルーイングロール３２のツルーイング面３２ａと接触したことを検知したら、ステップ１０６における判断結果がＹＥＳになり、次のステップ１０８に移行する。

ステップ１０８において、トラバース回数カウント用のカウンタＮの内容が設定回数ＮＡに達したか否かを判断し、未だ設定回数に達していない場合（判断結果がＮ０の場合）には、ステップ１１０で、砥石台２０を接触検知位置からメモリ４２に記憶されたツルーイング切込み量だけ前進する。これにより、研削砥石７０の砥石層７２がツルーイングロール３２に対して上記切込み量だけ切込まれる。次に、ステップ１１２において、テーブル１２がＸ軸サーボモータ５５によって所定量トラバースする。これにより、研削砥石７０の研削面７２ａがツルーイングロール３２によって上記切込み量でツルーイングされ、１回目のトラバースが終了する。次に、ステップ１１４において、トラバース回数カウント用のカウンタＮに１を加算し、ステップ１０８に戻って、カウンタＮの内容が設定回数ＮＡに達したか否かを判断し、未だ設定回数に達していない場合には、ステップ１１０〜１１４を繰り返して、研削砥石７０をツルーイングする。

カウンタＮの内容が設定回数ＮＡに達してステップ１０８でＹＥＳと判定されると、砥石台２０がツルーイング切込み量だけ前進され、研削砥石７０の砥石層７２がツルーイングロール３２に対して切込み量だけ切込まれ（ステップ１１６）、テーブル１２がＸ軸方向にトラバースされ（ステップ１１８）、研削砥石７０がツルーイングされるとともに、ツルーイング抵抗検出装置３３により測定されたツルーイング中のツルーイング抵抗の実測抵抗値が数値制御装置４０に入力される。

数値制御装置４０は、ステップ１２０において、該実測抵抗値を信号処理して検出抵抗値を求めて第１組成部分７２１の第１検出抵抗値ｐ２１が検出された第１検出時間（ｔ２２−ｔ２１）、第２組成部分７２２の第２検出抵抗値ｐ２２が検出された第２検出時間（ｔ２１−ｔ２０）及び（ｔ２３−ｔ２２）を得る。上記第１検出時間及び第２検出時間に基づいて、ツルーイング後に研削面７２ａに出現した第１組成部分７２１と第２組成部分７２２との割合を演算する。そして、初期の砥石層厚さデータ、初期の研削面７２ａにおける第１組成部分７２１と第２組成部分７２２との割合データ、傾斜面７２３の傾斜角度データ、及びツルーイング後に研削面７２ａに出現した第１組成部分７２１と第２組成部分７２２との割合から砥石層７２の研削方向厚さを補正し、研削砥石７０の研削先端位置を求める。そして、研削砥石７０のツルーイング及び研削砥石７０の研削先端位置の補正を終了する。

なお、ツルーイング時のテーブル１２のトラバース速度が所定値で変更されない場合、第１検出抵抗値ｐ２１が検出された第１検出時間（ｔ２２−ｔ２１）によって、ツルーイング後に研削面７２ａに出現した第１組成部分７２１の面積を求めることができるので、第１組成部分７２１と第２組成部分７２２との割合として、第１組成部分７２１の第１時間を用い、初期の砥石層厚さデータ、初期の研削面７２ａにおける第１組成部分７２１の面積データ、傾斜面７２３の傾斜角度データ、及びツルーイング後に研削面７２ａに出現した第１組成部分７２１の面積から砥石層７２の研削方向厚さを補正してもよい。

以上のように、研削砥石７０の砥石層７２の研削面７２ａに占める第１組成部分７２１の面積と第２組成部分７２２の面積の割合変化に基づいて砥石層７２の研削方向厚さをツルーイング毎に検出しているので、研削砥石７０の研削先端位置を常に正確に求めることができる。よって、研削砥石を早送り速度から研削送り速度に切り替えた後、研削開始までのエアーカット量を減少させて研削加工時間を短縮させることができ、また研削砥石７０を早送りする際に工作物Ｗとの砥石衝突を未然に防止することができる。

また、従来は初期に設定した砥石層７２の厚さから予め設定されているツルーイング量を減算した値で砥石層７２の厚さを管理しているため、図９に示すように、その砥石層７２の厚さの演算値（図示点線）は実際値（図示実線）よりも小さくなる。このため、研削砥石７０が使用可能であるにも拘わらず交換指令がなされ、ツールコスト高となっていた。しかし、本実施形態では砥石層７２の摩耗過程を検出していることから砥石層７２の研削方向厚さをツルーイング毎に補正できるため、図９に示すように、その砥石層７２の厚さの補正値（図示一点鎖線）は実際値（図示実線）に近づけることができる。このため、研削砥石７０は使用限界まで使用可能となり、ツールコストを抑えることができる。

なお、上記した実施の形態においては、研削砥石６０，７０の砥石層６２，７２は２種類の砥粒で構成したが、３種類以上の砥粒で構成しても良い。また、第１砥石層６２１，７２１の断面形状が台形状、第２砥石層６２２，７２２の断面形状が三角形状となるように形成したが、第１砥石層６２１，７２１の面積と第２砥石層６２２，７２２の面積が変化する形状であれば任意の形状で良い。

研削砥石８０のＶ字溝８２１は、研削面８２ａの円周方向に一定間隔で複数形成したが、それらを連続させて円環状のＶ字溝としても良く、また、研削面８２ａの径方向に一定間隔で複数形成しても良い。また、Ｖ字形状に限定されるものではなく、レ形状のように斜面を有する形状であれば良い。研削砥石９０には３本の第１〜第３斜め溝９２１，９２２，９２３を形成したが、２本もしくは４本以上の斜め溝としても良い。

砥石層６２の研削面６２ａの面性状の変化をツルーイング中に検出して検出信号として出力するツルーイング状態検出手段としてツルーイング検出装置を用い、砥石層６２，７２，８２，９２の摩耗過程を検出するために、ツルーイング抵抗を検出したが、ツルーイング状態検出手段として、ＡＥセンサを用い、研削砥石とツルーイングロール３２とが接触したときに発生するＡＥ信号の振れ幅（音響エネルギ）又は周波数帯域を検出しても良い。また、ツルーイング抵抗検出装置３３はツルーイング装置３０のツルア軸３１に取り付けたが、砥石台２０の砥石駆動モータ２２に取り付けても良い。ＡＥ信号検出器も同様である。

（Ａ）は、研削砥石の第１の実施形態を示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。 （Ａ）は、研削砥石の第２の実施形態を示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。 図２の研削砥石の第２の実施形態の変形例を示す断面図である。 （Ａ）は、（ａ）が研削砥石の第３の実施形態を示す平面図、（ｂ）がそのＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。 （Ａ）は、（ａ）が研削砥石の第４の実施形態を示す平面図、（ｂ）がそのＡ−Ａ線断面図、同図（Ｂ）は、図５（Ａ）の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化を示す図である。 図５の砥石層の研削面をツルーイングしたときのツルーイング抵抗の変化の詳細を示す図である。 研削砥石が使用可能な研削盤の全体を示す平面図である。 図７の研削盤を制御する数値制御装置によるツルーイング動作を示すフローチャートである。 図７の研削盤のツルーイング動作による作用効果を示す図である。

符号の説明

３０…ツルーイング装置、３３…ツルーイング抵抗検出装置、６０，７０，８０，９０…研削砥石、６２，７２，８２，９２…砥石層、６２ａ，７２ａ，８２ａ，９２ａ…研削面、６２１，７２１…第１砥石層、６２２，７２２…第２砥石層、８２１…Ｖ字溝、９２１，９２２，９２３…第１〜第３斜め溝。

Claims (6)

1. 工作物を砥石層の研削面により研削加工する研削砥石において、
   前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように前記砥石層を形成し、前記砥石層をツルーイング中にツルーイング状態検出手段によって検出される検出信号に基づいて該砥石層の摩耗過程を検出可能とすることを特徴とする研削砥石。
2. 請求項１において、前記砥石層の端面が前記研削面に形成されており、前記研削面の面性状を変化させるために、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面に異なる組成部分が異なる割合で出現するように、前記砥石層が異なる組成部分で構成されていることを特徴とする研削砥石。
3. 請求項１において、前記砥石層の周面が前記研削面に形成されており、前記研削面の面性状を変化させるために、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面に異なる組成部分が異なる割合で出現するように、前記砥石層が異なる組成部分で構成されていることを特徴とする研削砥石。
4. 請求項１において、前記砥石層の端面が前記研削面に形成されており、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように、該研削面側に砥石回転方向側面が斜面の溝が形成されていることを特徴とする研削砥石。
5. 請求項１において、前記砥石層の周面が前記研削面に形成されており、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように、該研削面側に砥石回転方向側面が斜面の溝が形成されていることを特徴とする研削砥石。
6. 請求項１において、前記砥石層の端面が前記研削面に形成されており、前記砥石層の研削方向厚さに応じて前記研削面の面性状が変化するように、該研削面側に底面が斜面であって深さの異なる複数の斜め溝が形成されていることを特徴とする研削砥石。

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