JP2010023164A - ワークの加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの円筒状の内面を所定の異形状に低コストにしかも高精度に加工する。
【解決手段】ワークＷを回転装置１により回転させるとともに、ワークＷの内径より小径のダイヤモンド砥石２０を回転装置２によりワークＷの軸芯上所定の位置で高速回転させ、光学式倣い制御装置を用いて、ワークＷの内面加工形状を示すチャートフィルム４４とダイヤモンド砥石２０の画像を表示装置４１上で重ね合わせ、この表示装置４１上でダイヤモンド砥石２０の画像を内面加工形状になぞって移動することにより、ダイヤモンド砥石２０を駆動して、ワークＷの内面を倣い研削する。
【選択図】図１

Description

本発明はワークの加工方法及び装置に関し、特に、円筒部品その他のワークの円筒状の内面又は端面を異形状に加工するワークの内面加工方法及び装置に関する。

円筒部品その他のワークの円筒状の内面を研削加工するために、一般に、内面研削盤が使用される。従来、内面研削盤は、ワークを保持し、ワークの軸芯を中心にして回転駆動するワーク回転装置と、砥石を回転駆動する砥石回転装置と、砥石回転装置を移動して、砥石をワークの内面に接触させる移動装置とを備えて構成される。かかる内面研削盤を使用して研削加工する場合、ワークをワーク回転装置に取り付け固定して回転させるとともに、砥石を回転させながらワークに向けて移動し、ワークの内面に接触させることによって、ワークの内面を研削加工する。この種のワークの内面研削方法及び装置は特許文献１などに記載されている。
特開２００２−３６１５４３公報

しかしながら、上記従来のワークの内面研削方法及び装置では、ワークの内面の形状寸法が取れないため、円筒状の内面をストレート形状に研削することができるが、異形状に研削することはできないことが、当業者間に一般に知られている。そこで、ワークの円筒状の内面を異形状に加工する場合には、内面研削盤によらず、電極を用いる放電加工に頼らざるを得ないのが、実情である。しかしながら、この放電加工の場合、ワークの内面の加工形状に合わせて、複数の電極を製作する必要があり、さらに電極の消耗に備えて予備の電極も考慮すると、多くの電極を準備しなければならず、これらの電極の製作に要する時間と費用は増大せざるを得ない。また、ワークの内面を所定の加工形状に加工するには、電極の消耗を考慮した煩雑な手法と多くの工数が必要で、加工精度を簡易に上げることは極めて難しい。また、この円筒部品の内面加工ばかりでなく、円筒部品の端面を段差形状、凹凸形状などの異形状に加工する場合に放電加工が用いられており、この場合にも、上記と同様の技術的不利益が指摘されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、円筒部品その他のワークの円筒状の内面又は端面を所定の異形状に、簡易かつ少ない工数で、低コストに、しかも高精度に加工することのできるワークの加工方法及び装置を提供することを、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ワークの円筒状の内面又は端面を異形状に加工するワークの加工方法において、ワークを当該ワークの軸芯を中心にして回転させるとともに、当該ワークの内径より小径のダイヤモンド砥石を当該ワークの軸芯上所定の位置で高速に回転させる一方、当該ワークの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石を相対的に移動させる光学式倣い制御により、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークの内面又は端面に対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して、当該ワークの内面又は端面を異形状に研削する、ことを要旨とする。この場合、表示手段上に、加工形状情報とダイヤモンド砥石の画像を、同じ割合で拡大又は縮小して表示することが好ましい。また、表示手段上に、加工形状情報とワーク及びダイヤモンド砥石の画像とを重ねて表示し、これを参照して前記表示手段上の前記加工形状情報の位置と当該ワークの画像の位置とを対応させるとともに、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して所定の位置に位置決めすることが好ましい。

本発明はまた、ワークの端面を異形状に加工するワークの加工方法において、ワークを周方向に所定角度回転可能に固定するとともに、ダイヤモンド砥石を当該ワークの軸芯上又は軸芯から外れた所定の位置で高速に回転させる一方、当該ワークの端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石を相対的に移動させる光学式倣い制御により、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークの端面に対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して、当該ワークの端面を異形状に研削し、必要に応じ、当該ワークを周方向に所定角度回転させて、前記倣い制御により同様に研削を行う、ことを要旨とする。この場合、表示手段上に、加工形状情報とダイヤモンド砥石の画像を、同じ割合で拡大又は縮小して表示することが好ましい。また、表示手段上に、加工形状情報とワーク及びダイヤモンド砥石の画像とを重ねて表示し、これを参照して前記表示手段上の前記加工形状情報の位置と当該ワークの画像の位置とを対応させるとともに、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して所定の位置に位置決めすることが好ましい。

また、上記目的を達成するために、本発明は、ワークの円筒状の内面又は端面を異形状に加工するワークの加工装置において、ワークを保持し当該ワークの軸芯を中心にして回転駆動するワーク回転手段と、当該ワークの内径よりも小径のダイヤモンド砥石を高速に回転駆動するダイヤモンド砥石高速回転手段と、前記ワーク回転手段又は前記ダイヤモンド砥石高速回転手段の一方、又はその両方を所定方向に移動可能に支持し、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動する送り手段を有し、当該ワークの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、前記送り手段を制御して、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石とを相対移動する光学式倣い制御手段と、を備え、当該ワークを回転し、当該ワークの軸芯上所定の位置で前記ダイヤモンド砥石を高速回転するとともに、光学式倣い制御により、前記加工形状情報に基いて、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して当該ワークの内面又は端面を異形状に研削する、ことを要旨とする。

本発明はまた、ワークの円筒状の端面を異形状に加工するワークの加工装置において、ワークを所定角度回転可能に固定保持するワーク固定手段と、ダイヤモンド砥石を高速に回転駆動するダイヤモンド砥石高速回転手段と、前記ワーク固定手段又は前記ダイヤモンド砥石高速回転手段の一方、又はその両方を所定方向に移動可能に支持し、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動する送り手段を有し、当該ワークの端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、前記送り手段を制御して、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石とを相対移動する光学式倣い制御手段と、を備え、当該ワークを固定し、当該ワークの軸芯上又は軸芯から外れた所定の位置で前記ダイヤモンド砥石を高速回転するとともに、光学式倣い制御により、前記加工形状情報に基いて、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して当該ワークの端面を異形状に研削し、必要に応じ、当該ワークを周方向に所定角度回転させて、前記倣い制御により同様に研削を行う、ことを要旨とする。

本発明のワークの加工方法及び装置によれば、ワークの円筒状の内面又はワークの端面を所定の異形状に、簡易かつ少ない工数で、低コストに、しかも高精度に加工することができる。

この発明を実施するための最良の形態について図を用いて説明する。まず、ワークの円筒状の内面又は端面を異形状に加工するワークの加工方法について説明する。この加工方法では、ワークを当該ワークの軸芯を中心にして回転させるとともに、当該ワークの内径より小径のダイヤモンド砥石を当該ワークの軸芯上所定の位置で高速に回転させる一方、当該ワークの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報とダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、この表示手段上で加工形状情報に対してダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、当該ワークとダイヤモンド砥石を相対的に移動させる光学式倣い制御により、ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して、当該ワークの内面又は端面を異形状に研削する。

この加工方法は、図１に示す加工装置により実現される。この加工装置は、ワーク回転装置１と、ダイヤモンド砥石高速回転装置２と、送り装置３及び制御系装置４からなる光学式倣い制御装置とを備える。

ワーク回転装置１は、ワークを保持し、当該ワークの軸芯を中心にして回転駆動する手段で、この場合、ワークＷの外周面を固定するチャック１０と、チャック１０を回転駆動する駆動モータを有する本体部１１とにより構成される。このワーク回転装置１は回転軸芯を水平方向に向けて研削ベースＢ上に設置、固定される。なお、このワーク回転装置１は、高さ調整が必要な場合に、高さ調整手段や昇降手段などを介して研削ベースＢ上に設置、固定される。

ダイヤモンド砥石高速回転装置２は、ダイヤモンド砥石を高速に回転駆動する手段で、この場合、ワークＷの内径よりも小径のダイヤモンド砥石２０と、このダイヤモンド砥石２０を高速に回転駆動する高速スピンドル２１とにより構成される。なお、ダイヤモンド砥石２０は、図２に示すように、（１）、（２）の円筒型、（３）の砲弾型、（４）、（５）の逆三角型など各種の形状、大きさがあり、ワークの内面に対する加工形状、加工寸法に応じて適宜のものが使用される。このダイヤモンド砥石高速回転装置２はダイヤモンド砥石２０（の先端）をワーク回転装置１（のチャック１０）に向けて水平に、送り装置３を介して、研削ベースＢ上に設置される。

送り装置３は、ワーク回転手段又はダイヤモンド砥石高速回転手段の一方、又はその両方を所定方向に移動可能に支持し、ダイヤモンド砥石をワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又はワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動する手段で、この場合、ワーク回転装置１が研削ベースＢ上に固定されるので、送り装置３はダイヤモンド砥石高速回転装置２を移動する手段として設けられる。この送り装置３は、研削ベースＢ上に敷設される一対のレールからなるＹ軸方向ガイド３１と、このＹ軸方向ガイド３１上に移動可能に設置される平板状のＹ軸方向テーブル３２と、Ｙ軸方向ガイド３１の一端３１１に固定され、Ｙ軸方向テーブル３２に作動連結されて、Ｙ軸方向テーブル３２をＹ軸方向ガイド３１に沿って進退駆動するＹ軸方向テーブル駆動装置３３と、Ｙ軸方向テーブル３２上にＹ軸方向ガイド３１の延びる方向に対して水平方向直角に敷設される一対のレールからなるＸ軸方向ガイド３４と、このＸ軸方向ガイド３４上に移動可能に設置される平板状のＸ軸方向テーブル３５と、Ｘ軸方向ガイド３４の一端に固定され、Ｘ軸方向テーブル３５に作動連結されて、Ｘ軸方向テーブル３５をＸ軸方向ガイド３４に沿って進退駆動するＸ軸方向テーブル駆動装置３６とにより構成される。なお、ここでは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各テーブル駆動装置３３、３６にモータ駆動の送りねじ機構が採用されるが、油圧シリンダなど他の駆動手段に代えても勿論かまわない。また、この送り装置３には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各テーブル３５、３２をＸ軸方向及びＹ軸方向の各ガイド３４、３１上で任意の位置に移動させるための手動式のハンドル又は自動式の操作ボタンなどが併せて設けられる。このようにして送り装置３は研削ベースＢ上に、Ｙ軸方向ガイド３１が他端３１２（Ｙ軸方向テーブル駆動装置３３側の端部３１１とは反対側の端部）をワーク回転装置１の正面（チャック１０を有する面）に近接してワーク回転装置１の正面の前方にワーク回転装置１の回転軸芯と平行に敷設されて、ワーク回転装置１に対向して設置、固定される。そして、この送り装置３のＸ軸方向テーブル３５上にダイヤモンド砥石高速回転装置２（の高速スピンドル２１）がダイヤモンド砥石２０をワーク回転装置１のチャック１０に向けて設置、固定され、研削ベースＢ上でワーク回転装置１（のチャック１０）とダイヤモンド砥石高速回転装置２（のダイヤモンド砥石２０の先端）が対向配置される。なお、ダイヤモンド砥石高速回転装置２を高さ方向（Ｚ軸方向）に駆動する必要がある場合は、送り装置３のＸ軸方向テーブル３５に代えて、又はＸ軸方向テーブル３５上に昇降装置（Ｚ軸方向ガイド装置）が搭載され、この昇降装置上にダイヤモンド砥石高速回転装置２が取り付けられる。

制御系装置４はワークの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報とダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、この表示手段上で加工形状情報に対してダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、送り手段を倣い制御して、ワークとダイヤモンド砥石とを相対移動する手段で、この場合、ワークＷとダイヤモンド砥石２０を撮像するカメラ４０と、カメラ４０で撮像されたワークＷの画像及びダイヤモンド砥石２０の画像を同じ割合で拡大して又は縮小して表示する表示装置４１と、表示装置４１上でダイヤモンド砥石２０の画像を移動させるための操作部４２と、これらカメラ４０、表示装置４１、操作部４２を制御するとともに、操作部４２の操作に基いて送り装置３を制御する制御装置４３とにより構成される。

この加工装置でワークＷの円筒状の内面又は端面を異形状に研削する場合、まず、ワークＷをワーク回転装置１のチャック１０に取り付け固定し、ワークＷの軸芯上所定の位置にダイヤモンド砥石２０の先端中心を位置合せする。この場合、送り装置３の手動式のハンドル又は自動式の操作ボタンなどの操作で、Ｘ軸方向ガイド３４上でＸ軸方向テーブル３５を移動し、Ｙ軸方向ガイド３１上でＹ軸方向テーブル３２を移動することにより、ワークＷに対してダイヤモンド砥石２０を位置決めする。なお、ワークＷとダイヤモンド砥石２０の高さを調整したり、ワークＷとダイヤモンド砥石２０を高さ方向に駆動したりする必要がある場合は、ワーク回転装置１の高さを既述の高さ調整手段又は昇降装置により調整したり、また、送り装置３の既述のＺ軸方向ガイド装置により、ダイヤモンド砥石高速回転装置２を高さ方向に駆動したりすればよい。このようにしてカメラ４０でワークＷとダイヤモンド砥石２０を撮像し、これらワークＷとダイヤモンド砥石２０の画像を表示装置４１の表示画面に所定の倍率に拡大して表示する。そして、表示装置４１の表示画面にワークＷの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報４４をワークの画像ＷＰの上に重ね合わせて表示する。この場合、加工形状情報４４はワークＷの加工形状を線で示す、ワークＷの画像と同じ倍率に拡大された倣い用のチャートフィルムで、このチャートフィルムを表示画面上にワークＷの画像の上から張り付ける。このようにして表示装置４１上に、倣い用のチャートフィルム４４とワークＷ及びダイヤモンド砥石２０の画像ＷＰ、２０Ｐを重ねて表示し、これを参照して表示装置４１上のチャートフイルム４４の位置とワークの画像ＷＰの位置とを確認するとともに、ワークＷに対するダイヤモンド砥石２０の位置を確認し、ワークＷとチャートフィルム４４との間に位置ずれがあれば、表示装置４１上でワークＷとチャートフィルム４４とを対応させ、ワークの画像ＷＰの軸芯上所定の位置にダイヤモンド砥石の画像２０Ｐの先端中心が合っていなければ、研削ベースＢ上であらためてダイヤモンド砥石２０の先端中心をワークＷの軸芯上所定の位置に位置決めする。

この状態から、ワークＷを回転させる。この場合、ワークＷはダイヤモンド砥石２０の回転方向と反対の方向に回転される。次いで、ダイヤモンド砥石２０をワークＷの軸芯上所定の位置で高速に回転させる。そして、作業者による操作部４２の操作により、表示装置４１上でダイヤモンド砥石の画像２０Ｐをチャートフィルム４４上の内面又は端面加工形状を示す線になぞって移動することにより、このダイヤモンド砥石２０の画像の動きに基づいて、送り装置３が制御され、Ｙ軸方向ガイド３１上のＹ軸方向テーブル３２の移動とＸ軸方向ガイド３４上のＸ軸方向テーブル３５の移動とにより、ダイヤモンド砥石高速回転装置２が送り駆動され、ワークＷの円筒状の内面又は端面はダイヤモンド砥石２０により倣い研削される。すなわち、光学式倣い制御装置の倣い制御により、ダイヤモンド砥石２０はワークＷの円筒状の内面内に挿入されて、又はワークＷの端面に接触して、ワークＷの内面内又はワークＷの端面上でワークＷの軸芯上をダイヤモンド砥石２０の回転中心が直動する動作（前進後退する動作）とワークＷの内面又は端面における加工部分毎にワークＷの軸芯に対してダイヤモンド砥石２０の回転中心が所定量だけ偏心する動作とこれらの動作を組み合せた動作により、ダイヤモンド砥石２０の研削面がワークＷの内面又は端面に順次所定量だけ接触して研削する。そして、ワークＷの内面又は端面の加工形状、加工角度が変わる段階で、必要に応じ、ダイヤモンド砥石２０を、ワークＷの内面又は端面の加工形状、加工角度に適するものに代えて、同様に研削を続ける。このようにしてワークＷの内面又は端面を所定の異形状に研削する。図３に、この加工方法及び装置によりワークＷの円筒状の内面に加工可能な形状の一例を示す。この加工方法及び装置では、ワークＷの内面を任意の加工寸法及び加工角度に研削でき、任意の加工形状に研削加工することができる。また、図４に、この加工方法及び装置によりワークＷの端面に加工可能な形状の一例を示す。これは、円筒部品の端面にリング形状で内周にテーパを付けた突状部を研削したもので、このような加工形状は、従来、放電加工により加工していたが、この種の加工形状も、この加工方法及び装置によれば、研削で加工することができる。

以上説明したように、この加工方法及び装置によれば、ワークＷをワーク回転装置１によりワークＷの軸芯を中心にして回転させるとともに、ワークＷの内径より小径のダイヤモンド砥石２０をダイヤモンド砥石高速回転装置２によりワークＷの軸芯上所定の位置で高速に回転させ、光学式倣い制御装置を用いて、ワークＷの内面に対して加工しようとする所定の異形状（内面又は端面加工形状）を示すチャートフィルム４４とダイヤモンド砥石２０の画像を表示装置４１上で重ね合わせ、この表示装置４１上で操作部４２によりダイヤモンド砥石２０の画像を内面又は端面加工形状になぞって移動することにより、このダイヤモンド砥石２０の画像の動きに基づいて、送り装置３を制御し、ダイヤモンド砥石２０をワークＷに対してワークＷの軸芯方向及び／又はワークＷの軸芯方向と直角の方向に所定量だけ移動して、ワークＷの内面又は端面を倣い研削するので、ワークＷの内面又は端面において任意の形状及び寸法取りが可能で、ワークＷの内面又は端面を所定の異形状に高精度に研削することができる。また、このようにワークの内面又は端面を内面研削により加工することで、従来の放電加工では加工できないセラミックなどの非導電材料のワークでも、内面又は端面を異形状に高精度に加工することができる。

そして、この加工方法及び装置では、作業者は研削ベースＢ上でダイヤモンド砥石２０をワークＷの軸芯上所定の位置に位置決めし、表示装置４１上でダイヤモンド砥石２０の画像をチャートフィルム４４に示された内面又は端面の加工形状になぞる操作を行えばよく、ワークＷの内面又は端面に対する異形状研削を簡易かつ少ない工数で行うことができる。さらに、この加工方法及び装置では、ダイヤモンド砥石２０が高速スピンドル２１により高速に回転され、この高速回転のダイヤモンド砥石２０で、ワークＷの内面又は端面を研削するので、ワークＷの内面又は端面を高速に、しかも鏡面加工することができ、ワークＷの内面又は端面に対する異形状研削を高速に効率よく行うことができる。したがって、全体としてコストを大幅に低減することができる。

次に、ワークの端面を異形状に加工する、上記とは若干異なるワークの加工方法について説明する。この加工方法では、ワークを周方向に所定角度回転可能に固定するとともに、ダイヤモンド砥石を当該ワークの軸芯上又は軸芯から外れた所定の位置で高速に回転させる一方、当該ワークの端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報とダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、表示手段上で加工形状情報に対してダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、当該ワークとダイヤモンド砥石を相対的に移動させる光学式倣い制御により、ダイヤモンド砥石を当該ワークの端面に対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して、当該ワークの端面を異形状に研削し、そして、必要に応じ、当該ワークを周方向に所定角度回転させて、同様に倣い研削を繰り返す。

この加工方法は、図５に示す加工装置により実現される。この加工装置は、ワーク固定装置５と、ダイヤモンド砥石高速回転装置２と、送り装置３及び制御系装置４からなる光学式倣い制御装置とを備える。なお、この加工装置が、図１に示す加工装置と異なるのは、ワーク回転装置１に代えてワーク固定装置５を備えた点で、ここではワーク固定装置５についてのみ説明し、他の装置２、３、４については図１に示す加工装置と同じ符号を付してその重複した説明を省略することにする。

この加工装置のワーク固定装置５は、ワークを周方向に所定角度回転可能に固定する手段で、この場合、ワークＷの外周面を固定するチャック５０を有する割り出し装置５１と、割り出し装置５１を回転駆動する駆動モータを有する本体部５２とにより構成される。このワーク固定装置５は回転軸芯を水平方向に向けて研削ベースＢ上に設置、固定される。なお、このワーク固定装置５は、高さ調整が必要な場合に、高さ調整手段や昇降手段などを介して研削ベースＢ上に設置、固定される。

この加工装置でワークＷの端面を異形状に研削する場合、まず、ワークＷをワーク回転装置５のチャック５０に取り付け固定し、ワークＷの軸芯上又は軸芯から外れた所定の位置にダイヤモンド砥石２０の先端中心を位置合せする。この場合、送り装置３の手動式のハンドル又は自動式の操作ボタンなどの操作で、Ｘ軸方向ガイド３４上でＸ軸方向テーブル３５を移動し、Ｙ軸方向ガイド３１上でＹ軸方向テーブル３２を移動することにより、ワークＷに対してダイヤモンド砥石２０を位置決めする。なお、ワークＷとダイヤモンド砥石２０の高さを調整したり、ワークＷとダイヤモンド砥石２０を高さ方向に駆動したりする必要がある場合は、ワーク回転装置５の高さを既述の高さ調整手段又は昇降装置により調整したり、また、送り装置３の既述のＺ軸方向ガイド装置により、ダイヤモンド砥石高速回転装置２を高さ方向に駆動したりすればよい。このようにしてカメラ４０でワークＷとダイヤモンド砥石２０を撮像し、これらワークＷとダイヤモンド砥石２０の画像を表示装置４１の表示画面に所定の倍率に拡大して表示する。そして、表示装置４１の表示画面にワークＷの端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報４４をワークの画像ＷＰの上に重ね合わせて表示する。この場合、加工形状情報４４はワークＷの端面加工形状を線で示す、ワークＷの画像と同じ倍率に拡大された倣い用のチャートフィルムで、このチャートフィルムを表示画面上にワークＷの画像の上から張り付ける。このようにして表示装置４１上に、倣い用のチャートフィルム４４とワークＷ及びダイヤモンド砥石２０の画像ＷＰ、２０Ｐを重ねて表示し、これを参照して表示装置４１上のチャートフイルム４４の位置とワークの画像ＷＰの位置とを確認するとともに、ワークＷに対するダイヤモンド砥石２０の位置を確認し、ワークＷとチャートフィルム４４との間に位置ずれがあれば、表示装置４１上でワークＷとチャートフィルム４４とを対応させ、ワークの画像ＷＰに対する所定の位置にダイヤモンド砥石の画像２０Ｐの先端中心が合っていなければ、研削ベースＢ上であらためてダイヤモンド砥石２０の先端中心をワークＷに対して所定の位置に位置決めする。

この状態から、ダイヤモンド砥石２０をワークＷの所定の位置で高速に回転させる。そして、作業者による操作部４２の操作により、表示装置４１上でダイヤモンド砥石の画像２０Ｐをチャートフィルム４４上の端面加工形状を示す線になぞって移動することにより、このダイヤモンド砥石２０の画像の動きに基づいて、送り装置３が制御され、Ｙ軸方向ガイド３１上のＹ軸方向テーブル３２の移動とＸ軸方向ガイド３４上のＸ軸方向テーブル３５の移動とにより、ダイヤモンド砥石高速回転装置２が送り駆動され、ワークＷの端面はダイヤモンド砥石２０により倣い研削される。すなわち、光学式倣い制御装置の倣い制御により、ダイヤモンド砥石２０はワークＷの端面に対して前進又は後退する動作と、この端面に対して左右方向に移動する動作と、これらを組み合わせた動作により、ダイヤモンド砥石２０の回転研削面がワークＷの端面に所定量だけ接触し、所定の異形状に研削する。そして、必要に応じ、ワークＷをワーク固定装置５（の割り出し装置５１）により円周方向に所定角度回転させて、同様に倣い研削を繰り返す。図６に、この加工方法及び装置によりワークＷの端面に加工可能な形状の一例を示す。これは、円筒部品の端面に９０°間隔で形成した４つの五角形の凸状部に一つずつ、５つの縁部に傾斜状のエッジを付けたもので、このような加工形状は、従来、放電加工により加工していたが、この種の加工形状も、この加工方法及び装置によれば、研削で加工することができる。

以上説明したように、この加工方法及び装置によれば、ワークＷをワーク固定装置５を使用して円周方向に所定角度回転可能に固定するとともに、ダイヤモンド砥石２０をダイヤモンド砥石高速回転装置２によりワークＷの軸芯上又は軸芯から外れた所定の位置で高速に回転させ、光学式倣い制御装置を用いて、ワークＷの端面に対して加工しようとする所定の異形状（端面加工形状）を示すチャートフィルム４４とダイヤモンド砥石２０の画像を表示装置４１上で重ね合わせ、この表示装置４１上で操作部４２によりダイヤモンド砥石２０の画像を端面加工形状になぞって移動することにより、このダイヤモンド砥石２０の画像の動きに基づいて、送り装置３を制御し、ダイヤモンド砥石２０をワークＷに対してワークＷの軸芯方向及び／又はワークＷの軸芯方向と直角の方向に所定量だけ移動して、ワークＷの端面を倣い研削するので、ワークＷの端面において任意の形状及び寸法取りが可能で、ワークＷの端面を所定の異形状に高精度に研削することができる。また、このようにワークの端面を研削により加工することで、従来の放電加工では加工できないセラミックなどの非導電材料のワークでも、端面を異形状に高精度に加工することができる。

そして、この加工方法及び装置では、作業者は研削ベースＢ上でダイヤモンド砥石２０をワークＷに対して所定の位置に位置決めし、表示装置４１上でダイヤモンド砥石２０の画像をチャートフィルム４４に示された端面加工形状になぞる操作を行えばよく、ワークＷの端面に対する異形状研削を簡易かつ少ない工数で行うことができる。さらに、この加工方法及び装置では、ダイヤモンド砥石２０が高速スピンドル２１により高速に回転され、この高速回転のダイヤモンド砥石２０で、ワークＷの端面を研削するので、ワークＷの端面を高速に、しかも鏡面加工することができ、ワークＷの端面に対する異形状研削を高速に効率よく行うことができる。したがって、全体としてコストを大幅に低減することができる。

なお、上記各実施の形態では、ダイヤモンド砥石高速回転装置２が研削ベースＢ上に送り装置３を介して移動可能に設置されているが、送り装置３はワーク回転装置１又はワーク固定装置５に設けられてもよく、またワーク回転装置１又はワーク固定装置５及びダイヤモンド砥石高速回転装置２の両方に設けられてもよい。そして、この送り装置３は、ダイヤモンド砥石２０をワークＷに対してワークＷの軸芯方向及び／又はワークＷの軸芯方向と直角の方向（水平方向に直角と垂直方向に直角のいずれの方向も含む。）に相対移動するものであれば、その形式は任意である。

また、この実施の形態では、加工形状情報４４に倣い用のチャートフィルムを使用し、表示装置４１の表示画面上にチャートフィルム４４を張り付けて、この表示画面上にカメラ４０で撮像したワークＷ及びダイヤモンド砥石２０の画像を重ねて表示するようにしたが、制御装置４３に、ワークＷの加工形状データを格納する加工形状データメモリと、カメラ４０で撮像したワーク及びダイヤモンド砥石の画像データを格納する画像データメモリと、これらのメモリに格納された各データに基いて、表示装置４１にワークＷの加工形状とワークＷ及びダイヤモンド砥石２０の画像を表示するための表示制御装置とを備えることで、ワークＷの加工形状情報４４にワークＷの加工形状データを使用し、表示装置４１の表示画面上にワークＷの加工形状とワークＷ及びダイヤモンド砥石２０の画像を重ねて表示するようにしてもよい。さらに、制御装置４３に、ワークの加工形状情報４４に対してダイヤモンド砥石２０を順次接触させたときの教示位置のデータを格納する教示位置データメモリと、この教示位置データメモリに格納された教示位置のデータに基いて、ワークＷに対するダイヤモンド砥石２０の移動経路を求めてＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム生成手段と、この生成されたＮＣプログラムによって送り装置３を制御するためのＮＣ制御手段とを備えることで、ワークＷの内面又は端面を任意の異形状に自動研削することができる。

本発明の一実施の形態におけるワークの加工装置の概略構成を示す図 同装置に使用される各種のダイヤモンド砥石を示す図 同装置によるワークの円筒状の内面における加工例を示す図 同装置によるワークの端面における加工例を示す図（（ａ）ワークの端面の側面図（ｂ）ワークの端面の正面図） 本発明の別の実施の形態におけるワークの加工装置の概略構成を示す図 同装置によるワークの端面における加工例を示す図（（ａ）ワークの端面の側面図（ｂ）ワークの端面の正面図）

符号の説明

Ｗ ワーク
Ｂ 研削ベース
１ ワーク回転装置
１０ チャック
１１ 本体部
２ ダイヤモンド砥石高速回転装置
２０ ダイヤモンド砥石
２１ 高速スピンドル
３ 送り装置（光学式倣い制御装置）
３１ Ｙ軸方向ガイド
３１１ 一端
３１２ 他端
３２ Ｙ軸方向テーブル
３３ Ｙ軸方向テーブル駆動装置
３４ Ｘ軸方向ガイド
３５ Ｘ軸方向テーブル
３６ Ｘ軸方向テーブル駆動装置
４ 制御系装置（光学式倣い制御装置）
４０ カメラ
４１ 表示装置
４２ 操作部
４３ 制御装置
４４ 内面加工形状情報（倣い用のチャートフィルム）
５ ワーク固定装置
５０ チャック
５１ 割り出し装置
５２ 本体部

Claims (6)

1. ワークの円筒状の内面又は端面を異形状に加工するワークの加工方法において、
   ワークを当該ワークの軸芯を中心にして回転させるとともに、当該ワークの内径より小径のダイヤモンド砥石を当該ワークの軸芯上所定の位置で高速に回転させる一方、
   当該ワークの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石を相対的に移動させる光学式倣い制御により、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークの内面又は端面に対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して、
   当該ワークの内面又は端面を異形状に研削する、
   ことを特徴とするワークの加工方法。
2. ワークの端面を異形状に加工するワークの加工方法において、
   ワークを周方向に所定角度回転可能に固定するとともに、ダイヤモンド砥石を当該ワークの軸芯上又は軸芯から外れた所定の位置で高速に回転させる一方、
   当該ワークの端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石を相対的に移動させる光学式倣い制御により、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークの端面に対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して、
   当該ワークの端面を異形状に研削し、
   必要に応じ、当該ワークを周方向に所定角度回転させて、前記倣い制御により同様に研削を行う、
   ことを特徴とするワークの加工方法。
3. 表示手段上に、加工形状情報とダイヤモンド砥石の画像を、同じ割合で拡大又は縮小して表示する請求項１又は２に記載のワークの加工方法。
4. 表示手段上に、加工形状情報とワーク及びダイヤモンド砥石の画像とを重ねて表示し、これを参照して前記表示手段上の前記加工形状情報の位置と当該ワークの画像の位置とを対応させるとともに、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して所定の位置に位置決めする請求項１乃至３のいずれかに記載のワークの加工方法。
5. ワークの円筒状の内面又は端面を異形状に加工するワークの加工装置において、
   ワークを保持し当該ワークの軸芯を中心にして回転駆動するワーク回転手段と、
   当該ワークの内径よりも小径のダイヤモンド砥石を高速に回転駆動するダイヤモンド砥石高速回転手段と、
   前記ワーク回転手段又は前記ダイヤモンド砥石高速回転手段の一方、又はその両方を所定方向に移動可能に支持し、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動する送り手段を有し、当該ワークの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、前記送り手段を制御して、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石とを相対移動する光学式倣い制御手段と、
   を備え、
   当該ワークを回転し、当該ワークの軸芯上所定の位置で前記ダイヤモンド砥石を高速回転するとともに、光学式倣い制御により、前記加工形状情報に基いて、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して当該ワークの内面又は端面を異形状に研削する、
   ことを特徴とするワークの加工装置。
6. ワークの円筒状の端面を異形状に加工するワークの加工装置において、
   ワークを所定角度回転可能に固定保持するワーク固定手段と、
   ダイヤモンド砥石を高速に回転駆動するダイヤモンド砥石高速回転手段と、
   前記ワーク固定手段又は前記ダイヤモンド砥石高速回転手段の一方、又はその両方を所定方向に移動可能に支持し、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動する送り手段を有し、当該ワークの端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報と前記ダイヤモンド砥石の画像を表示手段上に重ね合わせ、前記表示手段上で前記加工形状情報に対して前記ダイヤモンド砥石の画像を相対的に移動することにより、前記送り手段を制御して、当該ワークと前記ダイヤモンド砥石とを相対移動する光学式倣い制御手段と、
   を備え、
   当該ワークを固定し、当該ワークの軸芯上又は軸芯から外れた所定の位置で前記ダイヤモンド砥石を高速回転するとともに、光学式倣い制御により、前記加工形状情報に基いて、前記ダイヤモンド砥石を当該ワークに対して当該ワークの軸芯方向及び／又は当該ワークの軸芯方向と直角の方向に相対移動して当該ワークの端面を異形状に研削し、
   必要に応じ、当該ワークを周方向に所定角度回転させて、前記倣い制御により同様に研削を行う、
   ことを特徴とするワークの加工装置。

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