JP2009285781A - 複合加工機におけるワークの内径加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの内径加工寸法が小さくなっても、研削加工時間を長くすることなく高精度の研削加工を可能とする。
【解決手段】旋削工具１２で旋削加工を行った後、計測装置７によってワークＷの内径寸法を測定し、その測定寸法ｂと研削仕上げ寸法ｃとを比較して研削加工の取り代ｃ−ｂを算出し、算出した取り代ｃ−ｂに基づいて研削加工条件を補正して砥石１１による研削加工を行うようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋削工具と研削工具と、ワークの内径寸法を測定する計測装置とを備えたＮＣ研削盤等の複合加工機において、ワークの内径を加工する方法に関する。

複合加工機は、例えば特許文献１に示すように、主軸にワークを把持するチャックを備えてＸ軸方向へ移動可能な主軸台と、Ｚ軸方向に移動可能なテーブルと、そのテーブル上で、砥石軸（研削工具）と、バイト（旋削工具）と、計測器（計測装置）とを夫々旋回割り出し可能なタレット砥石台とを備えて、研削加工、切削加工、計測作業を選択して可能としたものが知られている。ここでは、チャックに把持させたワークをバイトによって切削加工した後、砥石軸によってワークの内径を研削加工し、最後に計測器によってワークの内径等を計測する手順を開示している。この内径加工方法では、計測器による計測結果が次のワークの内径加工に反映されることになる。

特許第２５９７２１９号公報

しかし、ワークの内径加工寸法が小さくなると、これに伴って旋削工具や研削工具も細くなる。よって、加工抵抗による工具のたわみ量が、仕上げ寸法公差に対して無視できないほど大きくなってしまう。このたわみ量を少なくするために、切込量を減らしたり、工具刃先のノーズのＲを小さくしたりする対策も考えられるが、加工個数が多くなると刃先の摩耗やそれに伴うたわみ量の変化が生じて、結局旋削加工後の内径寸法にばらつきが発生することになる。
よって、この旋削加工後の内径寸法のばらつきがそのまま研削加工取り代のばらつきとなり、加工精度の低下に繋がる。研削加工の精度を維持するためには、研削加工取り代のばらつきの最大値を見込んだ内径寸法から加工する対策も採られているが、この場合研削加工時間が長くなってしまう。

そこで、本発明は、ワークの内径加工寸法が小さくなっても、研削加工時間が長くなることなく高精度の研削加工が可能となる複合加工機におけるワークの内径加工方法を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、旋削工具で旋削加工を行った後、計測装置によって内径寸法を測定し、その測定寸法と研削仕上げ寸法とを比較して研削加工の取り代を算出し、算出した取り代に基づいて研削加工条件を補正して研削工具による研削加工を行うことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、より効率の良い研削加工を行うために、研削加工条件の補正は、予め設定した最大研削取り代を、取り代が少なくなるに従って段階的に密研削となる複数の研削範囲に区分しておき、算出した取り代が含まれる研削範囲から該当する研削を開始して、研削仕上げ寸法まで前記区分に従って段階的に研削を行うものであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、旋削加工後の内径寸法から最適な加工条件を選択して研削加工が行える。よって、ムダなエアカット動作がなくなる上、刃先の摩耗やそれに伴うたわみ量の変化で旋削加工後の内径寸法にばらつきが発生することがあっても、研削加工時間が最小限になると共に、高精度の研削加工が可能となる。また、旋削工具の切れ味変化に対応できる幅が広がるので、１工具当たりの加工個数を増加させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、取り代に応じた適切な研削が選択でき、効率の良い研削加工が可能となる。

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は、複合加工機の一例であるＮＣ研削盤の平面図で、ＮＣ研削盤１は、ベッド２上の正面側（図１の左側を正面とする）に、Ｘ軸方向へ移動可能な切込台３を備え、この切込台３上に、Ｘ軸方向と直交するＺ軸方向へ移動可能なテーブル４を備えている。このテーブル４上には、軸線がＺ軸と平行となる主軸を備えた主軸台５が搭載されており、主軸の後端に設けたチャック６により、ワークＷを把持可能となっている。また、切込台３の後端には、旋回式の計測装置７が設けられている。この計測装置７は、先端にワークＷの内径を測定する計測子８を備えて、二点鎖線で示す退避位置と、実線で示す計測位置との間を旋回可能となっている。

一方、ベッド２上の後方には、Ｘ軸から所定の角度傾斜したＳ軸方向へ移動可能な斜行砥石台９が設けられ、その斜行砥石台９上に、Ｚ軸と平行な回転軸の前端に研削工具となる砥石１１を突設した一対の内研軸１０，１０が平行に並設されている。また、斜行砥石台９上で左側の内研軸１０の側方には、Ｚ軸と平行な旋削工具１２が、内研軸１０と一体に移動可能に設けられている。
さらに、ベッド２上において、斜行砥石台９の左側には、主軸台６との間でワークＷの交換をするローディング装置１３が設けられている。
これらの切込台３、テーブル４、主軸台５、計測装置７、斜行砥石台９、内研軸１０、ローディング装置１３は、夫々図示しないＮＣ装置により、モータやボールねじ等の駆動手段を介してスライドや回転等の制御がなされる。

このように構成されたＮＣ研削盤１において、ワークＷの内面を加工する場合、切込台３をＸ軸方向へ、テーブル４をＺ軸方向へ夫々スライドさせて、主軸台５を斜行砥石台９の旋削工具１２の正面側へ位置させ、主軸台５のＸ軸及びＺ軸方向へのスライドと、斜行砥石台９のＳ軸方向へのスライドとを制御すると共に、ワークＷの回転制御により、まずワークＷの内面を旋削加工する。
次に、計測装置７を計測位置まで旋回させて、旋削加工したワークＷの内径寸法を測定する。
そして、同様に切込台３及びテーブル４のＸ軸及びＺ軸方向へのスライドによって、主軸台５を斜行砥石台９の一方の内研軸１０の正面側へ位置させ、主軸台５のＸ軸及びＺ軸方向へのスライドと、斜行砥石台９のＳ軸方向へのスライドとを制御すると共に、ワークＷ及び砥石１１の回転制御により、ワークＷの内径を研削加工する。

こうして旋削加工、測定、研削加工の順番でワークＷの内径加工を行うものであるが、旋削加工において、旋削工具１２の刃先の摩耗や工具のたわみによりワークＷの内径寸法にばらつきが生じるおそれがあることから、ここでは計測装置７で測定した内径寸法に基づいて研削加工条件を補正し、その補正後の研削加工プログラムによって研削加工を実行するようにしている。以下、この計測に基づいた研削加工制御を図２のフローチャートに基づいて説明する。
なお、図３は、図２の研削加工制御で用いるパラメータの説明図で、ここではｃが研削仕上げ寸法、ｄが最低研削取り代、ｅが最大研削取り代で、最大研削取り代ｅは、取り代が少なくなるに従って段階的に密研削となる荒研削範囲ｇ、粗研削範囲ｈ、密研削範囲ｉに区分されている。これらのパラメータは、後述するエアカット量ｆと共に予め設定される。

図２において、まずＳ１では、加工指令寸法ａでワークＷ内面の旋削加工を行い、旋削加工が終了すると、Ｓ２で、計測装置７によりワークＷ内径寸法の測定を行う。この測定寸法をｂとして、Ｓ３ではｃ−ｂによって研削加工の取り代を算出し、この取り代の値により測定値の判定を行う。
Ｓ３において、まずｃ−ｂ＞２ｅの場合は、取り代が最大研削取り代よりも大きいので、再びＳ１で旋削加工を行うことになり、ｃ−ｂ＜２ｄの場合は、取り代が最低研削取り代よりも小さいので、不良品としてその後の研削加工を行わず、Ｓ４で排出される。

一方、Ｓ３において、２ｅ≧ｃ−ｂ＞２（ｈ＋ｉ）の場合は、取り代が荒研削範囲内にあるため、エアカット量をｆとすると、Ｓ５でｂ−２ｆからエアカットを行った後、Ｓ６でｂから荒研を行う。荒研によって内径寸法がｃ−２（ｈ＋ｉ）になると（Ｓ７）、取り代が粗研削範囲に達するため、Ｓ８で粗研を行う。粗研によって内径寸法がｃ−２ｉになると（Ｓ９）、取り代が密研削範囲に達するため、Ｓ１０で密研を行い、内径寸法がｃになると（Ｓ１１）、研削を終了する（Ｓ１２）。

次に、Ｓ３において、２（ｈ＋ｉ）≧ｃ−ｂ＞２ｉの場合は、取り代が粗研削範囲内にあるため、Ｓ１３でｂ−２ｆからエアカットを行った後、Ｓ１４でｂから粗研を行う。粗研によって内径寸法がｃ−２ｉになると（Ｓ１５）、取り代が密研削範囲に達するため、Ｓ１６で密研を行い、内径寸法がｃになると（Ｓ１７）、研削を終了する（Ｓ１２）。
そして、Ｓ３において、２ｉ≧ｃ−ｂ≧２ｄの場合は、取り代が密研削範囲内にあるため、Ｓ１８でｂ−２ｆからエアカットを行った後、Ｓ１９でｂから密研を行って、内径寸法がｃになると（Ｓ２０）、研削を終了する（Ｓ１２）。

このように、上記形態の内径加工方法によれば、旋削工具１２で旋削加工を行った後、計測装置７によって内径寸法を測定し、その測定寸法ｂと研削仕上げ寸法ｃとを比較して研削加工の取り代ｃ−ｂを算出し、算出した取り代ｃ−ｂに基づいて研削加工条件を補正して砥石１１による研削加工を行うことで、旋削加工後の内径寸法から最適な加工条件を選択して研削加工が行える。よって、ムダなエアカット動作がなくなる上、刃先の摩耗やそれに伴うたわみ量の変化で旋削加工後の内径寸法にばらつきが発生することがあっても、研削加工時間が短縮化すると共に、高精度の研削加工が可能となる。また、旋削工具の切れ味変化に対応できる幅が広がるので、１工具当たりの加工個数を増加させることができる。

特にここでは、研削加工条件の補正を、予め設定した最大研削取り代ｅを、取り代が少なくなるに従って段階的に密研削となる複数の研削範囲（ここでは荒研削範囲ｇと粗研削範囲ｈと密研削範囲ｉ）に区分しておき、算出した取り代ｃ−ｂが含まれる研削範囲から該当する研削を開始して、研削仕上げ寸法ｃまで当該区分に従って段階的に研削を行うものとしているので、取り代ｃ−ｂに応じた適切な研削が選択でき、効率の良い研削加工が可能となる。

なお、上記形態では、研削範囲の区分を荒研と粗研と密研との３つにしているが、砥石等の研削工具の種類や形状等によっては適宜増減可能である。
また、研削盤の主軸台や計測装置、内研軸等の構成も上記形態に限らず、スライド方向を変えたり等、適宜設計変更して差し支えない。勿論本発明は研削盤に限らず、他の複合加工機にも適用可能である。

ＮＣ研削盤の平面図である。 研削加工制御のフローチャートである。 研削加工のパラメータを示す説明図である。

符号の説明

１・・ＮＣ研削盤、２・・ベッド、３・・切込台、４・・テーブル、５・・主軸台、６・・チャック、７・・計測装置、９・・斜行砥石台、１０・・内研軸、１１・・砥石、１２・・旋削工具。

Claims (2)

1. ワークの内径を旋削する旋削工具と、前記内径を研削する研削工具と、前記内径寸法を測定する計測装置とを備えた複合加工機において、前記ワークの内径を加工する方法であって、
   前記旋削工具で旋削加工を行った後、前記計測装置によって前記内径寸法を測定し、その測定寸法と研削仕上げ寸法とを比較して研削加工の取り代を算出し、算出した取り代に基づいて研削加工条件を補正して前記研削工具による研削加工を行うことを特徴とする複合加工機におけるワークの内径加工方法。
2. 研削加工条件の補正は、予め設定した最大研削取り代を、取り代が少なくなるに従って段階的に密研削となる複数の研削範囲に区分しておき、算出した取り代が含まれる研削範囲から該当する研削を開始して、研削仕上げ寸法まで前記区分に従って段階的に研削を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の複合加工機におけるワークの内径加工方法。

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