JP2011245592A - 研削方法および研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】研削面の加工変質状態を検出し、砥石車を適正な状態で無駄なく使用し、不良工作物を製造しない研削方法および研削盤。
【解決手段】研削加工中に工作物Ｗの研削面の加工変質状態を検出できる加工変質検出装置９を砥石台３に設け、工作物Ｗの研削加工面の加工変質層の厚みを仕上げ研削工程の前に渦電流サンサ１２で計測し、加工変質層の厚みが仕上げ研削工程の半径研削量に達する前に、砥石車７の整形工程を実施し砥石車７の切れ味を復元させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削盤の研削作動の制御に関するものであり、詳しくは研削作用面の加工変質状態を検出し変質の状態に応じて砥石車の整形の要否判定をする研削方法および研削盤に関するものである。

高能率な研削を行うと、発生する熱の影響で工作物の加工面に加工変質を生じることがある。熱の発生は一定の研削能率の設定でも砥石車の切れ味により異なる。砥石車の切れ味は研削に伴う砥石車の砥粒の磨耗や脱落で研削量の増加に伴い低下する。このため、発熱は研削量と共に増加していき所定以上に達すると加工変質が発生し、加工不良を発生する。これを防止するため、加工変質の発生する前に余裕を見た加工量で砥石車を整形して切れ味の復元向上を図っている。また、研削中に加工変質の発生状況を監視し、その状況に対応して研削条件を変更する従来技術（例えば、特許文献１参照）がある。

特公平０５−２１７０５号公報

従来は、加工変質の発生する前に余裕を見た加工量で砥石車の整形を実施するため砥石車を無駄に消耗していた。
また、参考文献の技術では検出した加工変質の状態に応じて研削条件を変更することで加工変質を防止している、したがって、研削時間の変動を伴い一定の研削サイクル時間を維持することができない。そのため、工作物を多工程に分割して加工する加工ラインを構成する場合、当該研削盤の最長のサイクルタイムがラインサイクルタイムとなりラインとしての加工能率が低下する恐れがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、砥石を無駄なく使用し、サイクルタイムが一定で不良工作物を製造しない研削方法および研削盤を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、工作物を支持する工作物支持手段と、砥石車を支持し回転駆動させる砥石車支持手段と、前記砥石車の研削作用面を整形する砥石車整形手段と、工作物加工面の加工変質を検出する加工変質検出手段とを備えた研削盤を用いた研削方法において、
前記工作物支持手段と前記砥石車支持手段とを複数の送り速度と複数の送り量で相対移動させて前記工作物を研削する複数の研削工程と、
前記複数の研削工程の内の最終の研削工程の前に、前記加工変質を検出する加工変質検出工程と、
前記加工変質検出工程で検出した加工変質量が、所定の量である所定変質量に達したかどうかを判定する判定工程と、
前記判定工程で前記加工変質量が前記所定変質量に達したと判定された場合に、所定の時期に前記砥石車整形手段により前記砥石車の整形をする砥石車整形工程を備えたことである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、最終の研削工程の直前に前記加工変質検出工程を備えたことである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２に係る発明において、前記最終研削工程における半径研削深さ以下の加工変質層の厚みを前記所定変質量とすることである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記加工変質検出手段を渦電流検出センサとすることである。

請求項５に係る発明の特徴は、工作物を支持する工作物支持手段と、
砥石車を支持し回転駆動させる砥石車支持手段と、
前記工作物支持手段と前記砥石車支持手段とを相対移動させ、前記砥石車で前記工作物を研削する駆動手段と、
前記砥石車の研削作用面を整形する砥石車整形手段と、
研削作用中の工作物加工面の加工変質を検出する加工変質検出手段と、
研削工程の最終工程の前の工程において、前記加工変質検出手段で検出した加工変質層が、所定の厚みに達したかどうかを判定する判定手段と、
所定の厚みに達した場合に前記砥石車整形手段により前記砥石車を整形する制御手段を備えたことである。

請求項1と請求項２に係る発明によれば、研削終了後の加工変質層の厚みが所定の厚みに達するまで砥石車を使用し、所定の厚みを超えたときに砥石車整形手段により砥石車の整形をすることが可能となる。そのため、砥石車を無駄なく使用し、研削サイクルタイムが一定で、不良工作物を製造しない研削加工を実現できる

請求項３に係る発明によれば、研削工程終了後に加工変質層が残らない限界まで砥石車を使用し、加工変質層が残る直前で砥石車整形手段により砥石車の整形をすることが可能となる。そのため、砥石車を無駄なく使用し、研削サイクルタイムが一定で、不良工作物を製造しない研削加工を実現できる。

請求項４に係る発明によれば、渦電流検出センサで研削面の焼け、割れ、白層、軟化を加工変質として検出できる。

請求項５に係る発明によれば、研削終了後の加工変質層の厚みが所定の厚みに達するまで砥石車を使用し、所定の厚みを超えたときに、砥石車整形手段により砥石車の整形をすることが可能となる。このため、砥石車を無駄なく使用し、研削サイクルタイムが一定で、不良工作物を製造しない研削盤を実現できる。

本実施形態の研削盤の全体構成を示す概略図である。 図１の側面図である。 本実施形態の研削作用時の工作物と加工変質検出装置を示す側面図である。 本実施形態の研削方法のフローチャート。

以下、本発明の実施の形態を円筒状の工作物を回転駆動させながら研削する円筒研削盤の実施事例に基づき、図１〜図４を参照しつつ説明する。
図１に示すように、研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能な砥石台３と、Ｘ軸に直交するＺ軸方向に往復可能なテーブル４を備えている。砥石台３は砥石車７を回転自在に支持し、砥石車７を回転させる砥石軸回転モータ（図示省略する）を備えており、砥石車７は回転駆動される。テーブル４上には、工作物Ｗの一端を把持して回転自在に支持し主軸モータ（図示省略する）により回転駆動される主軸５と、工作物Ｗの他端を回転自在に支持する心押し台６を備えており、工作物Ｗは主軸５と心押し台６により支持されて、研削加工時に回転駆動される。ツルーイングモータ１０により回転駆動されるツルーイングロール８を回転自在に支持した砥石車整形装置９が、主軸５に付設されている。工作物Ｗの研削面の加工変質を検出する加工変質検出装置１１が砥石台３の上面に設置されており、加工変質検出装置１１の先端に検出ヘッド１２が研削中に工作物Ｗの研削面に接触し加工変質を検出可能となるように配置されている。
加工変質検出装置１１としては一般に知られている渦電流検出センサやバルクハウゼンノイズ検出センサなどを用いればよい。

この研削盤１は、所定のプログラムを実行することで自動化された研削加工や砥石車整形を実行する制御装置３０を備えている。制御装置３０の機能的構成として、砥石台３の送りを制御するＸ軸制御手段３１、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御手段３２、砥石車整形装置９を制御する砥石車整形装置制御手段３３、砥石車７の回転を制御する砥石軸制御手段３４、加工変質検出装置１１を制御する加工変質検出装置制御手段３５、加工変質検出データを判定する判定手段３６などを具備している。

１サイクルの研削は砥石車７と工作物Ｗを回転させながら、図４に示すフローチャートのように行う。
砥石車７が工作物Ｗの研削位置に対向する位置へテーブル４を割出す（ＳＴＰ１）。砥石台３を速送りで前進させ砥石車７を工作物Ｗに接近した研削開始位置に送る（ＳＴＰ２）。次に、加工変質検出装置１１により検出ヘッド１２が工作物加工面に接触する位置まで送る（ＳＴＰ３）。次に、荒研削工程で研削切込み速度Ｖ１で砥石車７を所定量切込む（ＳＴＰ４）。次に、中仕上げ研削工程で荒研削より小さな研削切込み速度Ｖ２で砥石車７を所定量切込む（ＳＴＰ１）、このとき、加工変質検出装置１１により研削面の加工変質層の厚みＴ_１を検出し加工変質検出制御手段に加工変質層厚みＴとして格納する（ＳＴＰ６）。次に、仕上げ研削工程で中仕上げ研削より小さな研削切込み速度Ｖ３で砥石車７を所定量切込み（ＳＴＰ７）、一連の研削工程を終了する。砥石台を研削盤源位置まで後退させる（ＳＴＰ８）。次に、変質層の厚みＴとあらかじめ格納されている基準値Ｈを判定手段３６で比較し（ＳＴＰ９）、Ｔ＜Ｈならば研削の１サイクルを終了する。Ｔ≧Ｈならば砥石車整形が必要と判定され、砥石車整形サイクルを実行し（ＳＴＰ１０）、砥石車整形サイクル終了後研削の１サイクルを終了する。
ここで、最終研削工程の直前に加工変質検出工程を実施するとは加工変質検出工程と最終研削工程の間に研削を伴わない別の工程を挿入した場合も含み、上記の仕上げ研削工程の直前に加工変質検出工程を実施したのと同等の効果がある。

上記の研削サイクルで研削された工作物の加工変質層の厚みＥは、仕上げ研削工程での半径研削深さをＳとするとＥ＝Ｔ−Ｓとなる。Ｔ≦Ｓに設定しておくと、中仕上げ工程で残っていた加工変質層は仕上げ工程で除去されることになる。つまり、基準値Ｈの値を仕上げ研削工程での半径研削深さＳに対してＳ≧Ｈと設定することで、砥石車７の切れ味が研削に連れて低下してＴが増加してＳ≧Ｔの状態になると砥石整形サイクルを実施する。このため、加工終了後に加工変質層が残る状態に達する以前に砥石整形サイクルを実施して砥石車の切れ味を復元向上させることができる。
以上の結果、工作物の不良品を製造することなく、砥石を寿命限界まで有効利用できる。

＜本実施形態の変形態様＞
上記の実施形態では、加工変質検出装置１１を砥石台３に設置したが、テーブル４上に設置してもよい。
砥石車の送りを停止したスパークアウト工程を仕上げ研削工程の後に付加した研削サイクルの場合は、スパークアウト工程における半径研削深さをＰとするとＳ＋Ｐ≧Ｈと設定してもよい。
また、仕上げ研削工程での半径研削深さＳに代えて、仕上げ研削工程での切込み量の値を用いてもよい。
また、研削終了後にある程度の加工変質層が残ってもよい場合は、許容変質層の厚みをＲとすると、Ｓ＋Ｒ≧Ｈと設定してもよい。

Ｗ：工作物 ３：砥石台 ４：テーブル ５：主軸 ６：心押代 ７：砥石車 ９：砥石車整形装置 １１：加工変質検出装置 １２：加工変質検出ヘッド ３０：制御装置 ３５：加工変質検出装置制御手段 ３６：判定手段

Claims (5)

1. 工作物を支持する工作物支持手段と、砥石車を支持し回転駆動させる砥石車支持手段と、前記砥石車の研削作用面を整形する砥石車整形手段と、工作物加工面の加工変質を検出する加工変質検出手段とを備えた研削盤を用いた研削方法において、
   前記工作物支持手段と前記砥石車支持手段とを複数の送り速度と複数の送り量で相対移動させて前記工作物を研削する複数の研削工程と、
   前記複数の研削工程の内の最終の研削工程の前に、前記加工変質を検出する加工変質検出工程と、
   前記加工変質検出工程で検出した加工変質量が、所定の量である所定変質量に達したかどうかを判定する判定工程と、
   前記判定工程で前記加工変質量が前記所定変質量に達したと判定された場合に、所定の時期に前記砥石車整形手段により前記砥石車の整形をする砥石車整形工程を備えた研削方法。
2. 最終の研削工程の直前に前記加工変質検出工程を備えた請求項１に記載の研削方法。
3. 前記最終研削工程における半径研削深さ以下の加工変質層の厚みを前記所定変質量とする請求項１または請求項２に記載の研削方法。
4. 前記加工変質検出手段を渦電流検出センサとする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の研削方法。
5. 工作物を支持する工作物支持手段と、
   砥石車を支持し回転駆動させる砥石車支持手段と、
   前記工作物支持手段と前記砥石車支持手段とを相対移動させ、前記砥石車で前記工作物を研削する駆動手段と、
   前記砥石車の研削作用面を整形する砥石車整形手段と、
   研削作用中の工作物加工面の加工変質を検出する加工変質検出手段と、
   研削工程の最終工程の前の工程において、前記加工変質検出手段で検出した加工変質層が、所定の厚みに達したかどうかを判定する判定手段と、
   所定の厚みに達した場合に前記砥石車整形手段により前記砥石車を整形する制御手段を備えた研削盤。

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