JP2012115987A - Grinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークを支持し特定中心線回りへ回転させるワーク支持回転手段と、砥石軸回りへ回転されワークに対しワーク回転半径方向へ相対変位される研削砥石とを備えた研削盤に関する。 The present invention relates to a grinding machine provided with a workpiece support rotating means for supporting a workpiece and rotating it around a specific center line, and a grinding wheel that is rotated around a grinding wheel axis and is relatively displaced in the workpiece rotation radial direction with respect to the workpiece.
ワーク研削中の被研削箇所の外径を計測する定寸装置を設けた研削盤として、例えば特許文献1〜3に示すようなものが存在している。 As a grinding machine provided with a sizing device for measuring the outer diameter of a portion to be ground during workpiece grinding, for example, those shown in Patent Documents 1 to 3 exist.
この種の研削盤上での直接定寸研削では、ワークの寸法を定寸装置で計測しながら研削を実施するのであり、定寸装置から出力される寸法情報からワークの外径が目標寸法になった時点で研削を停止する。このように実施される直接定寸研削において、たとえ定寸装置の測定誤差がゼロであったとしても加工後のワークに寸法誤差が出ることがある。その要因は、ワークの温度変化による熱膨張や熱収縮にあることが最近の研究によってわかってきた。 In direct sizing grinding on this type of grinding machine, grinding is performed while measuring the workpiece dimensions with a sizing device, and the outer diameter of the workpiece becomes the target dimension based on the dimensional information output from the sizing device. Stop grinding at the point. In direct sizing grinding performed in this way, even if the measurement error of the sizing device is zero, a dimensional error may appear in the workpiece after processing. Recent research has revealed that this is due to thermal expansion and contraction caused by temperature changes in the workpiece.
即ち、研削終了時のワークは研削熱により膨張している。このワークを研削盤から取り外して外径寸法を計測する時にはワークは冷えて収縮した状態となる。したがって、定寸装置による研削サイクル中の計測と研削終了後のポスト計測ではそれらの計測結果としてのワーク外径寸法は異なったものとなるのである。 That is, the workpiece at the end of grinding is expanded by grinding heat. When the workpiece is removed from the grinding machine and the outer diameter is measured, the workpiece is cooled and contracted. Accordingly, the workpiece outer diameter as a result of the measurement differs between the measurement during the grinding cycle by the sizing device and the post measurement after the completion of grinding.
このさい、各ワークの熱収縮量が一定であれば研削された複数のワークにおけるワーク外径寸法のばらつきは生じないが、実際の研削では研削砥石の切れ味が研削時間の経過に関連して変化するため研削終了時のワークの温度はワーク間で異なったものとなり、ワークの熱収縮量は一定とならずワーク外径寸法のばらつきが生じる。 At this time, if the heat shrinkage of each workpiece is constant, there will be no variation in the workpiece outer diameter of the multiple workpieces that have been ground, but in actual grinding, the sharpness of the grinding wheel will change in relation to the elapsed grinding time. For this reason, the temperature of the workpiece at the end of grinding differs between workpieces, the amount of thermal shrinkage of the workpiece is not constant, and the workpiece outer diameter varies.
また研削盤によるワーク研削加工の最終段階であるスパークアウト過程に入ると、砥石台の切込み送りが停止されて発熱作用が大幅に減少すると共にワークの蓄積熱量が研削液で除去されるためにワークは熱収縮を始める。このスパークアウト過程では研削砥石は前記熱収縮に対応した速度で研削砥石から離れるワーク表面に、該研削砥石の研削背分力により弾性曲げ変形されたワークなどの弾性復元変形により該変形に対応した力(かつぎ量)で接触した状態に保持され、この接触中に、ワークの外径寸法を生成させながら表面粗さを改善していくという研削が実行される。このとき熱収縮が急激に行われるとワークの寸法生成は短時間に終了してしまい、寸法生成に伴って進行される表面粗さの改善処理が十分に実行されない事態が生じる。 In addition, when entering the spark-out process, which is the final stage of workpiece grinding by the grinding machine, the cutting feed of the wheel head is stopped, the heat generation effect is greatly reduced, and the accumulated heat of the workpiece is removed by the grinding fluid, so that the workpiece is removed. Begins heat shrinking. In this spark-out process, the grinding wheel responds to the deformation by elastic restoring deformation of the workpiece, which is elastically bent and deformed by the grinding back force of the grinding wheel, on the surface of the workpiece separated from the grinding wheel at a speed corresponding to the heat shrinkage. Grinding is performed by improving the surface roughness while generating the outer diameter dimension of the workpiece during the contact while being held in contact with force (or a secondary amount). At this time, if the thermal contraction is abruptly performed, the dimension generation of the workpiece is completed in a short time, and there is a situation in which the surface roughness improvement process that proceeds along with the dimension generation is not sufficiently performed.
一方、アコースティックエミッションシグナル(周波数が例えば100kHz〜1000kz程度の超音波領域である振動波或いは音波)を検出するAEセンサは既に公知となっており、例えば特許文献4に開示されているように、研削砥石とワークの接触開始時点を検出するものなどとして使用されている。 On the other hand, an AE sensor that detects an acoustic emission signal (vibration wave or sound wave in an ultrasonic region having a frequency of, for example, about 100 kHz to 1000 kHz) is already known. For example, as disclosed in Patent Document 4, grinding is performed. It is used to detect the contact start time of a grindstone and a workpiece.
本発明者等は研削盤上でのAEセンサの特性を実験により確認する過程で、研削盤のシステム系に変化がなければ、つまりワークの形状及び寸法や、加工条件に変化がなければ、研削盤上に固定されたAEセンサはワークの研削中における研削抵抗(研削主分力又は研削背分力であってもよい。)に比例した出力を正確に発生するという事実を知るに至ったのである。これにより研削加工中の研削砥石とワークとの間に発生する研削抵抗を高精度に検出することが可能となった。 In the process of confirming the characteristics of the AE sensor on the grinding machine by experiments, the inventors have performed grinding if there is no change in the system system of the grinding machine, that is, if there is no change in the shape and dimensions of the workpiece and the processing conditions. I came to know the fact that the AE sensor fixed on the board accurately generates an output proportional to the grinding resistance during grinding of the workpiece (which may be the main grinding force or the grinding back component force). is there. As a result, the grinding resistance generated between the grinding wheel and the workpiece during grinding can be detected with high accuracy.
また本発明者等は研削盤上での研削加工中、ワークの形状及び寸法や加工条件が変化しなければ、ワークの熱変形量と研削主分力との間には比例関係が存在することを確認した。 In addition, the present inventors have found that there is a proportional relationship between the amount of thermal deformation of the workpiece and the main component force of grinding unless the shape, dimensions, and processing conditions of the workpiece change during grinding on the grinding machine. It was confirmed.
さらに研削盤上での研削加工中において、精研終了直前で研削砥石がワークから離れた状態でのワークの熱変形量の時間経過に伴う変化と、スパークアウト過程でのワークの熱変形量の時間経過に伴う変化は実質的に同一視できることが確認された。ただし、両者何れの変化の場合にもワークはワーク支持回転手段により同一回転速度で回転され且つ研削液は同一流動状況でワークに注がれることが条件である。 Furthermore, during grinding on the grinder, the change in the amount of thermal deformation of the workpiece over time when the grinding wheel is separated from the workpiece immediately before the end of the fine grinding and the amount of thermal deformation of the workpiece during the spark-out process It was confirmed that changes over time can be identified substantially. However, in both cases, the condition is that the work is rotated at the same rotational speed by the work support rotating means, and the grinding fluid is poured into the work in the same flow condition.
本発明は、これらの知見に基づいて創案されたものであって、即ち、研削加工中のワークの熱変形によってワーク被研削箇所の寸法精度や被研削面の表面粗さの品質低下が発生するのを阻止することにより高精度、高品質な加工が行えるものとした研削盤を提供することを目的としている。 The present invention was devised based on these findings. That is, due to thermal deformation of the workpiece during grinding, the dimensional accuracy of the workpiece grinding position and the surface roughness of the surface to be ground are degraded. It is an object of the present invention to provide a grinding machine that can perform high-precision and high-quality machining by preventing this.
上記目的を達成するため本発明の研削盤は、ワークを支持し特定中心線回りへ回転させるワーク支持回転手段と、砥石軸回りへ回転されワークに対しワーク回転半径方向へ相対変位される研削砥石とを備えた研削盤において、ワークに回転を与えかつ研削液を注ぎ続けた状態でワークから研削砥石を離反させ、当該離反状態の下で時間経過に伴ってワークの外径を継続測定して、経過時間とワークの熱変形量との間の関係を取得する熱変形量検出機能部と、スパークアウト開始点以降に経過する各時刻位置において前記取得した関係により推測される当該時刻位置での熱変形量よりも小さい切り込み量だけ、一定時間の間、ワークに切り込むように研削砥石を相対変位させる表面粗さ改善研削機能部を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the grinding machine of the present invention includes a workpiece support rotating means for supporting a workpiece and rotating it around a specific center line, and a grinding wheel that is rotated around a grinding wheel axis and is relatively displaced in the workpiece rotation radial direction. In a grinding machine equipped with the above, the grinding wheel is separated from the workpiece while the workpiece is rotated and the grinding fluid is continuously poured, and the outer diameter of the workpiece is continuously measured over time under the separated state. The thermal deformation amount detection function unit for acquiring the relationship between the elapsed time and the thermal deformation amount of the workpiece, and the time position estimated by the acquired relationship at each time position after the spark-out start point A surface roughness-improving grinding function unit is provided that relatively displaces the grinding wheel so as to cut into the work by a cutting amount smaller than the thermal deformation amount for a predetermined time.
また、前記一定時間経過後、該相対変位を停止させた状態以降、各時刻位置で計測されるワークの外径と前記取得した関係により推測される当該各時刻位置での熱変形量とを合わせて得られるワークの実寸法が目標寸法となったときに研削砥石の後退開始を制御する。 Further, after the fixed time has elapsed, after the relative displacement is stopped, the outer diameter of the workpiece measured at each time position is combined with the thermal deformation amount at each time position estimated from the acquired relationship. When the actual dimension of the workpiece obtained in this way reaches the target dimension, the retreat start of the grinding wheel is controlled.
一方、前記小さい切り込み量だけワークに切り込むように研削砥石を相対変位させたことにより、各時刻位置で計測されるワークの外径と前記取得した関係により推測される当該各時刻位置での熱変形量とを合わせて得られるワークの実寸法が目標寸法となったら研削砥石の後退を開始する。 On the other hand, by relatively displacing the grinding wheel so as to cut into the work by the small cutting amount, the outer diameter of the work measured at each time position and the thermal deformation at each time position estimated from the acquired relationship When the actual dimension of the workpiece obtained by combining the quantity reaches the target dimension, the grinding wheel starts to retract.
上記した本発明によれば、そのスパークアウト過程において研削砥石をワークに対して、該ワークの被研削面の表面粗さを飛躍的に改善できるような極微少切込み速度(具体的には、ワークの発熱が加工精度上無視できる程度の大きさ)で送り込むことができて、表面粗さの品質を飛躍的に向上させることが可能となるのである。 According to the present invention described above, a very small cutting speed (specifically, the workpiece can be sharply improved so that the surface roughness of the surface to be ground of the workpiece can be drastically improved with respect to the workpiece during the spark-out process). Can be sent in a size that can be ignored in terms of machining accuracy), and the quality of the surface roughness can be dramatically improved.
また、極微少切込み速度で一定時間切り込んだ後は、研削砥石を停止させてワークの熱変形量を考慮して目標寸法にまで研削砥石の停止状態を維持することから、ワークの熱変形量が収束した後の寸法である実寸法が正確に目標寸法となるような研削加工をも実行させることができる。 In addition, after cutting for a certain period of time at a very small cutting speed, the grinding wheel is stopped and the grinding wheel is stopped until the target dimension is taken into account, taking into account the amount of thermal deformation of the workpiece. It is also possible to execute grinding so that the actual dimension, which is the dimension after convergence, becomes the target dimension accurately.
一方、極微少切込み速度で切り込む間も、ワークの熱変形量が収束した後の寸法である実寸法が正確に目標寸法位させ次に該相対変位の停止された状態でのスパークアウトをワークの実寸法が目標寸法となるように監視しているので、これに達したら研削砥石を後退させることができる。 On the other hand, even during cutting at a very small cutting speed, the actual dimension, which is the dimension after the thermal deformation of the workpiece has converged, is accurately set to the target dimension, and then the spark-out with the relative displacement stopped is performed. Since the actual dimension is monitored so as to become the target dimension, when this is reached, the grinding wheel can be retracted.
本発明に係る研削盤の実施例を図1〜図21を参照して説明する。
図1は円筒体やカムなどを研削するさいに使用される一般的なCNC研削盤を示し、1はベッド、2はベッド1上に左右方向(Z軸方向)の移動自在に設けられたワーク支持テーブル、3はベッド1上に前後方向(X軸方向)の移動自在に設けられた砥石台である。
An embodiment of a grinding machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a general CNC grinder used for grinding cylindrical bodies and cams, 1 is a bed, 2 is a workpiece provided on the bed 1 so as to be movable in the left-right direction (Z-axis direction). A support table 3 is a grindstone table provided on the bed 1 so as to be movable in the front-rear direction (X-axis direction).
4はベッド1と同体部位に設けられたワーク支持テーブル2送り用のサーボモータで、ワーク支持テーブル2を図示しないネジ送り機構を介してZ軸方向へ送り移動させるようになされている。5はベッド1と同体部位に設けられた砥石台3送り用のサーボモータで、砥石台3を図示しないネジ送り機構を介してX軸方向へ送り移動させるようになされている。 4 is a servo motor for feeding the work support table 2 provided in the same body as the bed 1, and feeds and moves the work support table 2 in the Z-axis direction via a screw feed mechanism (not shown). Reference numeral 5 denotes a servomotor for feeding the grinding wheel base 3 provided in the same body as the bed 1, and feeds and moves the grinding wheel base 3 in the X-axis direction via a screw feeding mechanism (not shown).
ワーク支持テーブル2上には主軸台6及び心押し台7を備えたワーク支持回転手段が形成されている。8は主軸台6上に設けられた主軸9を駆動するためのサーボモータ、10は砥石台3上の砥石軸11に固定された研削砥石、12は砥石軸11を回転させるためのモータである。主軸台6には主軸9と同心状に配置された主軸センタ13a及びケレ回し13が設けられ、また心押し台7には主軸9と同心状に配置された心押しセンタ14が設けられる。このさい、心押し台7の代わりに右主軸台を設け、これに主軸センタ13aと同様の部材を主軸9と同心状の同期回転可能に設けることもできる。またワーク支持テーブル2上にはワークwの研削中にこれの直径を測定するものとした定寸装置15が設けられている。この定寸装置15はワークwの周面に当接される接触子を具備したものとなされる。 On the work support table 2, work support rotating means including a headstock 6 and a tailstock 7 are formed. 8 is a servo motor for driving the spindle 9 provided on the spindle head 6, 10 is a grinding wheel fixed to the grinding wheel shaft 11 on the grinding wheel base 3, and 12 is a motor for rotating the grinding wheel shaft 11. . The spindle stock 6 is provided with a spindle center 13 a and a screw turning 13 arranged concentrically with the spindle 9, and the tailstock 7 is provided with a centering center 14 arranged concentrically with the spindle 9. At this time, a right spindle stock can be provided instead of the tailstock 7, and a member similar to the spindle center 13 a can be provided concentrically with the spindle 9 so as to be capable of synchronous rotation. A sizing device 15 is provided on the work support table 2 to measure the diameter of the work w during grinding. The sizing device 15 is provided with a contact that is in contact with the peripheral surface of the workpiece w.
図2において、16は研削抵抗検出手段としてのAEセンサで、砥石軸11の中心部で研削砥石10の近傍に固定状に埋設されている。AEセンサ16の出力部は砥石軸11の反砥石側の軸端に固定された送信部17と電気的に結合されている。18は送信部17から送信された信号を非接触状態で受信する受信部で、砥石軸11を回転自在に支持する軸受19と同体状に固定された支持片20に固定されている。この受信部18は各部を制御するための数値制御装置21と電気的に結合されている。22は研削砥石10の外周を覆う砥石カバーである。 In FIG. 2, reference numeral 16 denotes an AE sensor as a grinding resistance detecting means, which is fixedly embedded in the vicinity of the grinding wheel 10 at the center of the grinding wheel shaft 11. An output portion of the AE sensor 16 is electrically coupled to a transmission portion 17 fixed to the shaft end of the grindstone shaft 11 on the side opposite to the grindstone. Reference numeral 18 denotes a receiving unit that receives a signal transmitted from the transmitting unit 17 in a non-contact state, and is fixed to a support piece 20 that is fixed to the bearing 19 that rotatably supports the grindstone shaft 11. The receiving unit 18 is electrically coupled to a numerical controller 21 for controlling each unit. Reference numeral 22 denotes a grindstone cover that covers the outer periphery of the grinding wheel 10.
AEセンサ16周辺の構成は図3に示すように変形することもできるのであって、この例では、AEセンサ16は砥石軸11の砥石側の軸端に固定状に埋設され、送信部17はAEセンサ16を覆うようにAEセンサ16の外側に砥石軸11と同体状に固定され、受信部18は砥石カバー22に支持片20を介して固定されている。図2中の各部に対応する箇所には同一符号が付してある。 The configuration around the AE sensor 16 can be modified as shown in FIG. 3. In this example, the AE sensor 16 is fixedly embedded in the shaft end of the grindstone shaft 11 on the grindstone side. The AE sensor 16 is covered with the grindstone shaft 11 so as to cover the AE sensor 16, and the receiving unit 18 is secured to the grindstone cover 22 via a support piece 20. Parts corresponding to the respective parts in FIG.
上記したCNC研削盤の使用にさいしては、数値制御装置21に組み込まれたコンピュータに自動的な研削を実行させるためのプログラムを記憶させる。そして、主軸センタ13a及び心押しセンタ14との間に、ワークwを位置させ、これの各端部をこれら主軸センタ13a及び心押しセンタ14に固定状に把持させる。このさい、ワークwの中心は主軸9の回転中心に合致される。この後、各部を作動状態となして、自動的な研削を開始させる。 When using the CNC grinder described above, a program for causing the computer incorporated in the numerical controller 21 to perform automatic grinding is stored. Then, the workpiece w is positioned between the spindle center 13a and the tailstock center 14, and each end of the work w is fixedly gripped by the spindle center 13a and the tailstock center 14. At this time, the center of the workpiece w coincides with the center of rotation of the main shaft 9. Thereafter, each part is brought into an operating state, and automatic grinding is started.
この自動的な研削における各部の作動を順に説明する。
先ず、モータ12が回転され、研削砥石10が回転駆動される。また、必要に応じサーボモータ4が回転され、ワーク支持テーブル2がZ軸方向へ移動される。これによりワークwが主軸台6などと共に移動され、研削すべきワークwはX軸方向上で研削砥石10と対向した状態となされる。続いて、砥石台3はX軸方向の機械座標上で、図4に示すように、予めプログラムで特定されている基準位置である座標位置p1に位置される。
The operation of each part in this automatic grinding will be described in order.
First, the motor 12 is rotated, and the grinding wheel 10 is rotationally driven. Further, the servo motor 4 is rotated as necessary, and the work support table 2 is moved in the Z-axis direction. As a result, the workpiece w is moved together with the headstock 6 and the like, and the workpiece w to be ground is brought into a state facing the grinding wheel 10 in the X-axis direction. Subsequently, as shown in FIG. 4, the grindstone platform 3 is positioned at a coordinate position p <b> 1 that is a reference position specified in advance by a program on the machine coordinates in the X-axis direction.
この後、数値制御装置21に組み込まれた高速前進機能部23が次のように作動する。
即ち、研削砥石10を前進させる前にAEセンサ16を作動状態とする。このとき、研削砥石10はワークwに接触していないため空転していて空気を研削している状態となる。したがってAEセンサ16は研削砥石10の研削抵抗(研削抵抗と研削主分力qsの比は研削条件が同一であれば定数となるため、研削主分力qsでもよい。ここに、研削主分力qsとは研削点に作用する研削抵抗の分力の一つで研削点を通る砥石半径方向に直交した砥石接線方向の力を言うものである。)が殆どゼロであることを示すゼロ出力を発し、このゼロ出力が送信部17及び受信部18を経て数値制御装置21に伝達される。
Thereafter, the high-speed forward function unit 23 incorporated in the numerical controller 21 operates as follows.
That is, the AE sensor 16 is activated before the grinding wheel 10 is advanced. At this time, since the grinding wheel 10 is not in contact with the workpiece w, the grinding wheel 10 is idling and grinding air. Therefore, since the AE sensor 16 has a grinding resistance of the grinding wheel 10 (the ratio of the grinding resistance and the principal grinding force qs is constant if the grinding conditions are the same, the grinding principal component force qs may be used. qs is one of the component forces of the grinding resistance acting on the grinding point and refers to the force in the tangential direction of the grinding wheel perpendicular to the radial direction of the grinding wheel passing through the grinding point. The zero output is transmitted to the numerical controller 21 via the transmitter 17 and the receiver 18.
上記ゼロ出力が数値制御装置21により確認されたことにより、数値制御装置21に組み込まれた砥石台送り制御手段24が砥石台3を図4に示すようにワークwへ近づけるべく特定速度Vkで高速前進させる。この高速前進中にもAEセンサ16は研削抵抗を検出するべく出力を発し続けるのであり、数値制御装置21はこの出力を比較的短い時間間隔Δtでサンプリングし、各サンプリング時点での研削抵抗を即時的に検出する。 As the zero output is confirmed by the numerical control device 21, the grinding wheel base feed control means 24 incorporated in the numerical control device 21 increases at a specific speed Vk so as to bring the grinding wheel base 3 closer to the workpiece w as shown in FIG. Move forward. Even during this high speed advance, the AE sensor 16 continues to generate an output to detect the grinding resistance, and the numerical controller 21 samples this output at a relatively short time interval Δt, and immediately calculates the grinding resistance at each sampling time point. Detect.
こうして特定された研削抵抗が、予め設定された特定値を超えたとき、砥石台送り制御手段24は研削砥石10の切込み速度が予め決定されている粗研時の切込み速度(砥石台送り速度)Vp1に合致するように砥石台3の前進速度を低下させる。 When the grinding resistance specified in this way exceeds a preset specific value, the grindstone feed control means 24 has a cutting speed (grinding stone feed speed) at the time of rough grinding in which the cutting speed of the grinding wheel 10 is determined in advance. The forward speed of the grindstone table 3 is reduced so as to match Vp1.
即ち、例えば、図5Aに示すようにプランジカット研削を実行するときは砥石台送りを速度を粗送り速度に低下させるのであり、また図5Bに示すようにトラバースカット研削を実行するときはワーク支持テーブル2の送り方向を切り替えるときの砥石台3のX軸方向の送り量を粗研に対応した大きさとなすことで砥石台送り速度が粗送り速度となされる。 That is, for example, when plunge cut grinding is performed as shown in FIG. 5A, the wheel head feed is reduced to the coarse feed speed, and when traverse cut grinding is performed as shown in FIG. By setting the feed amount in the X-axis direction of the grindstone table 3 when switching the feed direction of the table 2 to a size corresponding to the coarse grinding, the grindstone table feed speed becomes the coarse feed speed.
以上のような高速前進機能の作動が行われた後は、図4に示すように粗研又は中粗研を行った後、必要に応じバックオフを実行して、最後にスパークアウトを実行する。なお粗研と中粗研に分けないで中粗研の段階をも粗研として粗研時の砥石台送り速度で研削することも差し支えない。図4中、Vp11は中粗研時の砥石台送り速度であり、Vp2は精研時の砥石台送り速度である。 After the operation of the high-speed forward function as described above is performed, as shown in FIG. 4, after performing rough grinding or medium roughening, back-off is executed as necessary, and finally spark out is executed. . It is also possible to grind at the grinding wheel feed rate at the time of rough grinding by using the rough grinding as the rough grinding stage instead of dividing it into rough grinding and middle grinding. In FIG. 4, Vp11 is the wheel head feed speed at the time of medium roughing, and Vp2 is the wheel head feed speed at the time of fine grinding.
上記した数値制御装置21には熱変形量検出機能部25、1個目のワークwの寸法誤差最小化研削機能部26、2個目以降のワークwの寸法誤差最小化研削機能部27、及び、表面粗さ改善研削機能部28が組み込まれている。次にこれら各機能部の作動について説明する。 The numerical control device 21 includes a thermal deformation amount detection function unit 25, a dimension error minimizing grinding function unit 26 for the first workpiece w, a dimension error minimizing grinding function unit 27 for the second and subsequent workpieces w, and The surface roughness improving grinding function unit 28 is incorporated. Next, the operation of each functional unit will be described.
〈熱変形量検出機能部25〉
先ず熱変形量検出機能部25の作動について図6及び図7を参照して説明する。
即ち、図6のステップ(1)に示すように、例えば図4に示すような研削条件でワークwを精研終了直前(スパークアウト直前)まで切込み,そのときの研削抵抗(研削主分力qs又は研削背分力でもよい)に対応した力データをAEセンサ16による測定により取得しておき、次に図6のステップ(2)に移行し、精研終了後に砥石台3を極微小量(20μm程度)急速後退させて、ワークwから研削砥石10を離反させる。その状態でワークwに回転を与えたまま研削液をこれまで同様に注ぎ続ける作動を維持させる。
<Thermal deformation detection function unit 25>
First, the operation of the thermal deformation amount detection function unit 25 will be described with reference to FIGS.
That is, as shown in step (1) of FIG. 6, for example, the workpiece w is cut under the grinding conditions as shown in FIG. Force data corresponding to the grinding back component force may be acquired by measurement with the AE sensor 16, and then the process proceeds to step (2) in FIG. The grinding wheel 10 is moved away from the workpiece w by rapid retreat. In this state, the operation of continuing to pour the grinding fluid as before is maintained while rotating the workpiece w.
一方では、図6のステップ(3)に示すように、砥石台3の急速後退直後の時点から、ワークwの被研削箇所の外径を測定している定寸装置15の出力する寸法信号データにより特定されるワークwの熱変形量dθwを微少時間間隔△tで検出する。いま仮に例えば60秒以上の時間が経過するまで検出を継続すると、時間経過に伴って得られる熱変形量dθwの変化についてのデータである熱変形量データは図7の(a)に示すようなものとなる。図6のステップ(4)では各検出時点ごとの熱変形量dθwを適当な特定長さの判定間隔n
・△tで平均化することを繰り返す。
On the other hand, as shown in step (3) of FIG. 6, the dimension signal data output from the sizing device 15 that measures the outer diameter of the part to be ground of the workpiece w from the time immediately after the rapid retraction of the grindstone table 3. The thermal deformation amount dθw of the work w specified by is detected at a minute time interval Δt. If the detection is continued until, for example, a time of 60 seconds or more elapses, the thermal deformation amount data, which is data about the change in the thermal deformation amount dθw obtained with the passage of time, is as shown in FIG. It will be a thing. In step (4) of FIG. 6, the amount of thermal deformation dθw at each detection time is set to a determination interval n of an appropriate specific length.
Repeat the averaging at Δt.
次に図6のステップ(5)ではこの平均化処理が、予め定められた測定時間Tkまで繰り返されたかを判定し、繰り返されたときは図6のステップ(6)へ移行する。 Next, in step (5) of FIG. 6, it is determined whether this averaging process has been repeated until a predetermined measurement time Tk, and when it has been repeated, the process proceeds to step (6) of FIG.
図7(a)から判断されるように、図6のステップ(2)の砥石台急速後退直後の時点から60秒程度で熱変形量dθwはdθkに収束するが,研削能率の観点からは,この長い収束のための時間を待つことはできない。そこで、図6のステップ(6)においては、図7(b)中の比較的短い待ち時間である時点Tk(凡そ10秒程度)まで検出した熱変形量データを用いて、時間Tk以後の図7(a)中の各検出時点ごとの熱変形量dθwを図6のステップ(3)により平均化したものと等価なものとなる外挿推測データを作成する。こうして作成された外挿推測データは図7(b)中の時間Tk以後の曲線で示すようなものとなる。ここで、熱変形量dθwと砥石台急速後退した時点からの経過時間Tとの関係は次式、即ち、dθw=f(T)で表すものとする。 As judged from FIG. 7A, the thermal deformation amount dθw converges to dθk in about 60 seconds from the time point immediately after the rapid retreat of the grinding wheel head in step (2) of FIG. 6, but from the viewpoint of grinding efficiency, You cannot wait for this long convergence. Therefore, in the step (6) of FIG. 6, the figure after the time Tk is used by using the thermal deformation amount data detected until the time Tk (about 10 seconds) which is a relatively short waiting time in FIG. 7B. Extrapolation estimation data that is equivalent to that obtained by averaging the thermal deformation amount dθw at each detection time point in FIG. 7A by step (3) in FIG. 6 is created. The extrapolation estimation data created in this way is as shown by the curve after time Tk in FIG. Here, the relationship between the thermal deformation amount dθw and the elapsed time T from the time of rapid retreat of the grinding wheel head is expressed by the following equation, that is, dθw = f (T).
そして最後に図6のステップ(7)に移行するのであり、このステップ(7)では図7(b)に示す曲線を図7(c)に示すように上下逆転させて、時間Tの経過に対して現象する実際の熱変形量、即ち熱変形量の演算値d′θwを確定するのである。 Finally, the process proceeds to step (7) in FIG. 6. In this step (7), the curve shown in FIG. 7 (b) is turned upside down as shown in FIG. On the other hand, the actual thermal deformation amount that occurs, that is, the calculated value d′ θw of the thermal deformation amount is determined.
この確定は次のように行われる。
即ち、実際の熱変形量d′θwと、砥石台3が急速後退した後からの時間Tの経過との関係は図7(c)に示すように次式、即ちd′θw=dθk−f(T)で表される。図7(c)中の実際の熱変形量d′θwを表す曲線の形状から判断すると、それは明らかに指数関数である。
This determination is performed as follows.
That is, the relationship between the actual thermal deformation amount d′ θw and the passage of time T after the grindstone table 3 has rapidly retracted is as shown in FIG. 7C, that is, d′ θw = dθk−f. It is represented by (T). Judging from the shape of the curve representing the actual thermal deformation amount d′ θw in FIG. 7C, it is clearly an exponential function.
したがって、次式(s1)が成立すると想定される。
d′θw=dθk−f(T)=dθk・αT
・・・(s1)
ただし、0<α<1である。
式(s1)から次式、即ち、f(T)=dθk(1−αT)が得られる。
Therefore, it is assumed that the following equation (s1) is established.
d′ θw = dθk−f (T) = dθk · αT
... (s1)
However, 0 <α <1.
From the formula (s1), the following formula, that is, f (T) = dθk (1−αT) is obtained.
この式から図7(b)における測定中の熱変形量dθwを表す次式(s2)が得られる。
dθw=f(T)=dθk(1−αT) ・・・(s2)
From this equation, the following equation (s2) representing the amount of thermal deformation dθw during measurement in FIG. 7B is obtained.
dθw = f (T) = dθk (1−αT) (s2)
この式が実際の場合において正確に適合することは既に実験により確認されている。
したがって、この熱変形量検出機能部25は式(s2)を使用して、この式(s2)中のαとdθkの値(定数)を図7(b)中の、0<T<Tkの領域の、既に測定された熱変形量dθwから得られた曲線に基づいて、最小自乗法により算出するのである。
It has already been confirmed experimentally that this equation fits exactly in the actual case.
Therefore, the thermal deformation amount detection function unit 25 uses the equation (s2) to set the values (constants) of α and dθk in the equation (s2) as 0 <T <Tk in FIG. It is calculated by the method of least squares based on the curve obtained from the already measured thermal deformation amount dθw of the region.
こうして確定された熱変形量d′θwの変化過程は、砥石台3を急速後退させて研削砥石10をワークwから離した状態での変化過程であるが、実際に研削砥石10をワークwに接触させるスパークアウト過程で研削させたときの熱変形量d′θwの変化過程と殆ど変わらないのである。その理由は、スパークアウト過程では研削抵抗(研削主分力qs)が急速に減衰し熱変形量の変化に殆ど影響しないからであると考えられる。 The change process of the thermal deformation amount d′ θw thus determined is a change process in a state in which the grinding wheel base 3 is rapidly retracted and the grinding wheel 10 is separated from the work w, but the grinding wheel 10 is actually used as the work w. This is almost the same as the process of changing the amount of thermal deformation d′ θw when grinding in the spark-out process. The reason is considered that the grinding resistance (grinding main component qs) is rapidly attenuated during the spark-out process and hardly affects the change in the amount of thermal deformation.
〈1個目のワークwの寸法誤差を最小化するための寸法誤差最小化研削機能部26〉
次に寸法誤差最小化研削機能部26の作動について図8及び図9を参照して説明する。
この機能部26は先の熱変形量検出機能部25により熱変形量を測定された後のワークwを寸法誤差の最小化されるように研削するためのものであって、熱変形量検出機能部25の測定した熱変形量d′θwに基づいて寸法誤差最小化研削を実行するものである。
<Dimension Error Minimizing Grinding Function Unit 26 for Minimizing the Dimensional Error of the First Work w>
Next, the operation of the dimension error minimizing grinding function section 26 will be described with reference to FIGS.
This functional unit 26 is for grinding the workpiece w after the thermal deformation amount is measured by the previous thermal deformation amount detection function unit 25 so as to minimize the dimensional error. The dimensional error minimizing grinding is executed based on the measured thermal deformation amount d′ θw of the section 25.
砥石台3を急速後退させた後の時間Tに対する熱変形量の演算値d′θwを表す関数は上記式(s1)に示すとおりであり、この演算値d′θwの変化過程が、図8(a)に示されている。 The function representing the calculated value d′ θw of the thermal deformation amount with respect to time T after the grindstone table 3 is rapidly retracted is as shown in the above equation (s1), and the changing process of the calculated value d′ θw is shown in FIG. It is shown in (a).
この機能26の作動が開始された直後では、図9のステップ(1)に示すように、上記式(s1)の関数を用いて、再研削開始時間Tgとそのときのプランジ速度Vpsを自動的に決定する。具体的には、図8(a)において、例えば関数d′θw=dθk−f(T)=dθk・αTを使用して、熱変形量の演算値d′θwの大きさに関連したプランジ速度Vps決定処理上の再研削開始時間Tgを任意な適当大きさに特定し、このTgからプランジ速度Vpsを決定する。ここに再研削開始時間Tgは、図7の熱変形量測定時間Tkに種々の演算時間を加え、さらに時間Tがゼロのときの位置にある研削砥石がプランジ速度Vpsでの切込み移動を開始してからワークwに接触するまでの砥石移動時間を加えたものとなる。 Immediately after the operation of the function 26 is started, as shown in step (1) of FIG. 9, the regrind start time Tg and the plunge speed Vps at that time are automatically set using the function of the above formula (s1). To decide. Specifically, in FIG. 8A, for example, the function d′ θw = dθk−f (T) = dθk · αT is used, and the plunge speed related to the magnitude of the calculated thermal deformation amount d′ θw. The regrind start time Tg in the Vps determination process is specified to an arbitrary appropriate size, and the plunge speed Vps is determined from this Tg. Here, the re-grinding start time Tg is obtained by adding various calculation times to the thermal deformation amount measuring time Tk in FIG. 7, and the grinding wheel at the position when the time T is zero starts the infeed movement at the plunge speed Vps. The grinding wheel moving time from when the workpiece is touched to the workpiece w is added.
そして図9のステップ(2)では、実際に研削砥石10が再度ワークwに接触して該ワークwを研削し始めた実際上の再研削開始時間(=Tg)から、再切込み時間tの計時を開始する。これと同時に、図9のステップ(3)では定寸装置15から出力される信号によりワークwの被研削箇所の外径Rの測定を開始する(それ以前から測定していてもよい)。 In step (2) in FIG. 9, the re-cut time t is counted from the actual regrind start time (= Tg) at which the grinding wheel 10 actually contacts the work w again and starts grinding the work w. To start. At the same time, in step (3) of FIG. 9, measurement of the outer diameter R of the part to be ground of the workpiece w is started by a signal output from the sizing device 15 (may be measured before that).
そして図9のステップ(4)では、熱変形量の演算値d′θwの計算を行う。
この演算値d′θwは図8(b)中に記載された式、即ち、
d′θw=dθk − f(Tg+t)=dθk
・αTg+t ・・・(s3)
により演算される。ここでのTgは実際上の最研削開始時間である。
In step (4) of FIG. 9, the calculation value d′ θw of the thermal deformation amount is calculated.
The calculated value d′ θw is an expression described in FIG.
d′ θw = dθk−f (Tg + t) = dθk
.Alpha.Tg + t (s3)
Is calculated by Here, Tg is an actual grinding start time.
熱変形量検出機能部25による砥石台急速後退の時点(T=0の時点)から図8中の再切込み開始時点(T=Tgの時点)まで、ワークwは適当速度で回転していて、しかも研削液が一定条件の下で注がれているので、熱変形量d′θwは上記式(s1)に対応した図8(a)に示す曲線上を経るように砥石台後退後の時間Tに対し減少する。したがって図8(a)中に示す時間T軸上のTgの位置が図8(a)中の再切込み時間t軸上でt=0となるように,両者の時間を一致させることが、再切込み時間tについての熱変形量を誤差なく演算するための必要十分条件となる。このような理由から、上記式(s3)は図7中の式、即ちd′θw=dθk−f(T)における「T」を、「Tg+t」で置き換えたものとしたのである。この式(s3)により再切込み過程でのワークwの熱変形量d′θwの変化過程が定量的に推測されたのである。 The workpiece w is rotating at an appropriate speed from the time point of rapid retraction of the grinding wheel head (time point of T = 0) by the thermal deformation amount detection function unit 25 to the time point of re-cutting (time point of T = Tg) in FIG. In addition, since the grinding fluid is poured under a certain condition, the amount of thermal deformation d′ θw is the time after the wheel head retreats so as to pass on the curve shown in FIG. 8A corresponding to the above formula (s1). Decrease with respect to T. Accordingly, it is possible to match both times so that the position of Tg on the time T-axis shown in FIG. 8A becomes t = 0 on the re-cut time t-axis in FIG. 8A. This is a necessary and sufficient condition for calculating the amount of thermal deformation with respect to the cutting time t without error. For this reason, the above equation (s3) is obtained by replacing “T” in the equation in FIG. 7, that is, d′ θw = dθk−f (T) with “Tg + t”. From this equation (s3), the changing process of the thermal deformation amount d′ θw of the workpiece w in the re-cutting process is quantitatively estimated.
図9のステップ(5)では、この演算熱変形量d′θwと定寸装置信号Rから、実寸法Rrを次式(s4)のように加算する。
Rr=R十d′θw ・・・(s4)
この式(s4)を用いることで熱変形量d′θwが収束した状態のワークwの寸法(実寸法Rr)、即ち熱変形量d′θwを考慮した研削砥石10の切込み位置が定量的に精度よく推則される。
In step (5) of FIG. 9, the actual dimension Rr is added from the calculated thermal deformation amount d′ θw and the sizing device signal R as shown in the following equation (s4).
Rr = R + d′ θw (s4)
By using this formula (s4), the cutting position of the grinding wheel 10 in consideration of the dimension (actual dimension Rr) of the workpiece w with the thermal deformation amount d′ θw converged, that is, the thermal deformation amount d′ θw, is quantitatively determined. Inferred with high accuracy.
次に図9のステップ(6)で目標寸法Rkと実寸法Rrを比較することを繰り返して、Rr>Rkとなった時点、即ち、図8(b)で再切込み時間tがt1となった時点で、図9のステップ(7)へ移行し、ここで砥石台後退信号を発信させる。その後も、図8(b)に示すように、定寸装置信号Rは増加するが、熱変形量を考慮した実寸法Rrは一定のまま推移することになり、ワークwが冷却した状態では、その被研削箇所の径は目標値Rkに合致したものとなる。 Next, the comparison between the target dimension Rk and the actual dimension Rr is repeated in step (6) of FIG. 9, and when Rr> Rk is satisfied, that is, the re-cut time t is t1 in FIG. 8B. At the time, the process proceeds to step (7) in FIG. 9, where a grinding wheel base retreat signal is transmitted. After that, as shown in FIG. 8B, the sizing device signal R increases, but the actual dimension Rr considering the amount of thermal deformation remains constant, and in a state where the workpiece w is cooled, The diameter of the portion to be ground matches the target value Rk.
〈2個目以降のワークwの寸法誤差を最小化するための寸法誤差最小化研削機能部27〉
次に2個目以降であるi個目のワークwについての寸法誤差最小化研削機能部27の作動について図10〜図15を参照して説明する。
先ず、この機能の前提となる関係、即ち熱変形量dθkと、研削抵抗(研削主分力qs又は研削背分力でもよい。)との関係について説明する。
<Dimension Error Minimizing Grinding Function Unit 27 for Minimizing Dimensional Error of Second and Later Work w>
Next, the operation of the dimensional error minimizing grinding function unit 27 for the i-th workpiece w, which is the second and subsequent ones, will be described with reference to FIGS.
First, the precondition of this function, that is, the relationship between the thermal deformation amount dθk and the grinding resistance (may be the grinding main component force qs or the grinding back component force) will be described.
図10は図6のステップ(2)において砥石台3を急速後退させるときの研削主分力qs(図6のステップ(1)で測定されたもの)とそのときワークwが持つ熱変形量dθk(図7の(a)参照)との関係を示したものである。図10から明らかなように、プランジ速度Vp、と速度比Kv(=ワークw周速度/砥石周速度)を広範囲に変化させても、熱変形量dθkと研削主分力qsの両者間には比例関係が存在する。ここで、図10中の中央のデータ(qs(1)、dθk(1))が、1個目のワークwのスパークアウト開始点での、研削主分力qs(1)と熱変形量dθk(1)である。この場合、i個目のワークwのスパークアウト開始点の研削抵抗qs(i)を測定することで、そのときの熱変形量dθk(i)は次式(s5)で定量的に推測できることになる。 FIG. 10 shows the main grinding force qs (measured in step (1) in FIG. 6) when the wheel head 3 is rapidly retracted in step (2) in FIG. 6 and the thermal deformation amount dθk of the workpiece w at that time. This shows the relationship with (see (a) of FIG. 7). As is apparent from FIG. 10, even if the plunge speed Vp and the speed ratio Kv (= work w peripheral speed / grinding wheel peripheral speed) are changed over a wide range, there is a difference between the thermal deformation amount dθk and the grinding principal component force qs. A proportional relationship exists. Here, the central data (qs (1), dθk (1)) in FIG. 10 indicates the principal grinding force qs (1) and the amount of thermal deformation dθk at the spark-out start point of the first workpiece w. (1). In this case, by measuring the grinding resistance qs (i) at the spark-out start point of the i-th workpiece w, the thermal deformation amount dθk (i) at that time can be quantitatively estimated by the following equation (s5). Become.
dθk(i)=dθk(1)・ qs(i)/qs(1) ・・・(s5)
この式(s5)が意味するところは、1個目のワークwと比較して、研削抵抗が大きければ、スパークアウト開始点の熱変形量dθkが比例関係に大きくなることである。実際の変化過程とは異なっているのである。
即ち、実際の熱変形量d′θwの変化過程は図12に示すとおりとなる。
図12(a)においては、切込み研削過程のプランジ速度Vpが大きいほどスパークアウト開始点の熱変形量d′θwは大きくなるのであるが、図11(b)に示す場合のように単純に縦方向へ拡大した形態ではない。図12(b)は図12(a)のスパークアウト過程だけの熱変形量d′θwを示す各曲線を横方向(時間軸)に対し平行に移動させて重ねた図を示しており、明確に1本の曲線にすべて重なる。
この事実は、図12(a)のスパークアウト過程だけの熱変形量d′θwを示す各曲線はいずれも式dθk(1)・ατで表されてその曲がり形状は変化せずに、スパークアウト開始点がそれぞれ移動したものになることを意味するものである。
dθk (i) = dθk (1) · qs (i) / qs (1) (s5)
This expression (s5) means that the thermal deformation amount dθk at the spark-out start point increases in proportion to the grinding resistance as compared with the first workpiece w. It is different from the actual change process.
That is, the actual change process of the thermal deformation amount d′ θw is as shown in FIG.
In FIG. 12A, the thermal deformation amount d′ θw at the spark-out starting point increases as the plunge speed Vp in the incision grinding process increases. However, as shown in FIG. It is not a form expanded in the direction. FIG. 12B shows a diagram in which the curves showing the thermal deformation amount d′ θw of only the spark-out process of FIG. 12A are moved in parallel to the horizontal direction (time axis) and overlapped. All overlap one curve.
The fact is that each curve showing the thermal deformation amount d′ θw only in the spark-out process of FIG. 12A is expressed by the equation dθk (1) · ατ, and the curved shape does not change, and the spark-out It means that the starting point will be the one moved.
これが成立する条件としては同一の材質・形状・寸法のワークwを同じ研削砥石10で研削したときだけであり、ワークwの寸法や研削盤などが変化したときには成立しない。ただし、加工条件のプランジ速度Vpと速度比Kvの変化には十分対応すると考えられる。 This condition is satisfied only when the workpiece w having the same material, shape and dimensions is ground with the same grinding wheel 10, and is not satisfied when the dimension of the workpiece w, the grinding machine, or the like is changed. However, it is considered that the change of the plunge speed Vp and the speed ratio Kv in the processing conditions can be sufficiently handled.
このような前提において、スパークアウト過程におけるi個目のワークwの熱変形量の演算値d′θw(i)は次のように推測される。即ち、スパークアウト過程の熱変形量の演算値d′θw(1)は、1個目のワークwについての熱変形量検出機能部25の作動における式(s1)において、時間Tの代わりにスパークアウト時間τを使用した次式(s6)で与えられる。
d′θw(1)= dθk(1)・ατ ・・・(s6)
Under such a premise, the calculated value d′ θw (i) of the thermal deformation amount of the i-th workpiece w in the spark-out process is estimated as follows. That is, the calculated value d′ θw (1) of the thermal deformation amount in the spark-out process is the spark instead of the time T in the equation (s1) in the operation of the thermal deformation amount detection function unit 25 for the first workpiece w. It is given by the following equation (s6) using the out time τ.
d′ θw (1) = dθk (1) · ατ (s6)
この式(s7)を表す曲線の形状は変化しないのだから、次式(s7)で与えられるi個目のスパークアウト開始点の熱変形量dθk(i)は式(s5)と同じになる。
dθk(i)=dθk(1)・qs(i)/qs(1)
・・・(s7)
Since the shape of the curve representing the equation (s7) does not change, the thermal deformation amount dθk (i) at the i-th spark-out start point given by the following equation (s7) is the same as that in the equation (s5).
dθk (i) = dθk (1) · qs (i) / qs (1)
... (s7)
いま、qs(i)>qs(1)で考察してみる。このdθk(i)の値を式(s6)上で決定すると、スパークアウト開始点が図13に示すように左へτk(i)だけ移動した点から時間経過に伴って熱変形量d′θw(i)が変化することがわかる。
このτk(i)(<0)の解は数学的には、式(s6)の左辺がdθk(1)・qs(i)/qs(1)となるτの値となり、次式(s8)で表される。
τk(i)=logα(qs(i)/qs(1))
・・・(s8)
Now consider qs (i)> qs (1). When the value of this dθk (i) is determined on the equation (s6), the amount of thermal deformation d′ θw with the passage of time from the point where the spark-out start point has moved to the left by τk (i) as shown in FIG. It can be seen that (i) changes.
Mathematically, the solution of τk (i) (<0) is a value of τ such that the left side of the equation (s6) is dθk (1) · qs (i) / qs (1), and the following equation (s8) It is represented by
τk (i) = logα (qs (i) / qs (1))
... (s8)
以上から,結局求めようとするi個目のスパークアウト過程における熱変形量の演算値d′θw(i)は図13(a)の曲線をτk(i)が原点となるように右方向へ平行移動させた次式(s9)で表される関数となる。
d′θw(i)=dθk(1)・ατ+τk(i)
(s9)
この式(s9)が図13(b)の曲線となる。以上で寸法誤差最小化研削機能のすべての定式化が完了した。
From the above, the calculated value d′ θw (i) of the amount of thermal deformation in the i-th spark-out process to be obtained after all goes to the right in the curve of FIG. 13A so that τk (i) is the origin. The translated function is expressed by the following equation (s9).
d′ θw (i) = dθk (1) · ατ + τk (i)
(S9)
This equation (s9) becomes the curve of FIG. This completes the formulation of the dimensional error minimizing grinding function.
以上の定式化はqs(i)>qs(1)で考えたから、i個目のワークwのスパークアウト開始点の熱変形量d′θw(i)はτ=0を代入すればわかるようにατk(i)からスタートするのであるが、τk(i)<0だから開始点の熱変形量は確かに大きくなる。
逆に、qs(i)<qs(1)の場合も、各式はそのまま満足して、解析結果はτk(i)>0となることから、スパークアウト開始点の熱変形量d′θw(i)は間違いなく小さくなる。
Since the above formulation was considered as qs (i)> qs (1), the thermal deformation amount d′ θw (i) at the spark-out start point of the i-th workpiece w can be understood by substituting τ = 0. Starting from ατk (i), since τk (i) <0, the amount of thermal deformation at the starting point is certainly large.
Conversely, when qs (i) <qs (1), the equations are satisfied as they are, and the analysis result is τk (i)> 0. Therefore, the amount of thermal deformation d′ θw ( i) will definitely be smaller.
図14は2個目以降であるi個目のワークについての寸法誤差最小化研削機能部27の作動フローを示しているが、次にこれについて説明する。先ず、図14のステップ(1)でスパークアウト開始点の研削抵抗(研削主分力qs(i)又は研削背分力でもよい。)をAEセンサ16により測定する。次に図14のステップ(2)において、この測定値から式(s7)でスパークアウト開始点の熱変形量dθk(i)を計算し、さらに図14のステップ(3)で式(s8)、(s9)を用いて、熱変形量d′θw(i)の曲線を決定するのであり、これによりスパークアウト開始後の時間経過に伴うワークwの熱変形量d′θw(i)の推測が終了した。 FIG. 14 shows an operation flow of the dimension error minimizing grinding function unit 27 for the i-th workpiece after the second one, which will be described next. First, in step (1) of FIG. 14, the grinding resistance at the spark-out start point (may be the grinding main component force qs (i) or the grinding back component force) is measured by the AE sensor 16. Next, in step (2) of FIG. 14, the thermal deformation amount dθk (i) at the spark-out start point is calculated from this measured value by equation (s7), and further, in step (3) of FIG. (S9) is used to determine the curve of the amount of thermal deformation d′ θw (i), whereby the amount of thermal deformation d′ θw (i) of the workpiece w over time after the start of spark-out is estimated. finished.
図14のステップ(4)では、この演算熱変形量d′θw(i)と定寸装置15の出力から特定される研削中のワークwの被研削箇所の寸法Rとから、熱変形量d′θw(i)の収束した状態になったとしたときのワークの実寸法Rrを次式(s10)で算出する。
Rr=R十d′θw(i) ・・・(s10)
この式(s10)を用いることで熱変形量d′θw(i)が収束した状態になったとしたときのワークwの被研削箇所の外径寸法である実寸法Rr、即ち熱変形量d′θw(i)を考慮したワークwの寸法が図15に曲線で示すように定量的に精度よく推則される。
In step (4) of FIG. 14, the thermal deformation amount d ′ is calculated from the calculated thermal deformation amount d′ θw (i) and the dimension R of the portion to be ground of the workpiece w being ground specified from the output of the sizing device 15. The actual dimension Rr of the workpiece when 'θw (i) is converged is calculated by the following equation (s10).
Rr = R + d'θw (i) (s10)
By using this equation (s10), when the thermal deformation amount d′ θw (i) is converged, the actual dimension Rr which is the outer diameter of the portion to be ground of the workpiece w, that is, the thermal deformation amount d ′. The dimension of the workpiece w considering θw (i) is estimated quantitatively and accurately as shown by a curve in FIG.
次に図14のステップ(5)で目標寸法Rkと実寸法Rrを比較することを繰り返して、Rr>Rkとなった時点、即ち、図15で再切込み時間がτ1となった時点で、図14のステップ(6)へ移行し、ここで砥石台後退信号を発信させる。この後も、図15に示すように定寸装置15の出力から特定されるワークwの被研削箇所の外径寸法Rは増加するが、熱変形量d′θw(i)が収束した状態になったとしたときのワークwの被研削箇所の外径寸法である実寸法Rrは一定のまま推移することになり、ワークwの被研削箇所の外径は目標値Rkに合致したものとなる。 Next, the comparison between the target dimension Rk and the actual dimension Rr is repeated in step (5) of FIG. 14, and when Rr> Rk, that is, when the re-cut time becomes τ1 in FIG. Then, the process proceeds to step (6) of FIG. 14 where a whetstone stand backward signal is transmitted. Thereafter, as shown in FIG. 15, the outer diameter R of the portion to be ground of the workpiece w specified from the output of the sizing device 15 increases, but the thermal deformation amount d′ θw (i) converges. The actual dimension Rr, which is the outer diameter of the part to be ground of the workpiece w at that time, remains constant, and the outer diameter of the part to be ground of the workpiece w matches the target value Rk.
上記した熱変形量検出機能部25、1個目のワークwの寸法誤差最小化研削機能部26、2個目以降のワークwの寸法誤差最小化研削機能部27を備えた研削盤を使用して、同一種類(同一の形状及び寸法)のワークの多数を繰り返し研削する場合には、図16に示す作動フローを実行させるのがよい。 A grinding machine equipped with the above-described thermal deformation amount detection function unit 25, the first workpiece w dimension error minimizing grinding function unit 26, and the second and subsequent workpiece w dimension error minimizing grinding function unit 27 is used. When many workpieces of the same type (same shape and size) are ground repeatedly, the operation flow shown in FIG. 16 is preferably executed.
図16において、ステップ(1)〜(4)で熱変形量検出機能部による作動フローが行われる。このさい、ステップ(1)では精研終了直前の研削抵抗(研削主分力qs)をAEセンサ16の出力により測定する。ステップ(2)では精研終了時に砥石台3を20μm程度急速後退させて研削砥石10をワークwから離反させる。ステップ(3)でワークwの回転とワークwへの研削液の供給を精研過程と同様に維持させた状態の下で、ワークwの熱変形量dθwを定寸装置15の出力により検出する。ステップ(4)で図7に示すように熱変形量の演算値d′θw(1)などのデータを得る。そして、ステップ(5)で1個目のワークwの寸法誤差最小化研削機能部26の作動により1個目のワークの研削が自動的に実行される。 In FIG. 16, the operation flow by the thermal deformation amount detection function unit is performed in steps (1) to (4). At this time, in step (1), the grinding resistance (grinding main component qs) immediately before the end of the fine polishing is measured by the output of the AE sensor 16. In step (2), the grindstone base 3 is rapidly retracted by about 20 μm at the end of the fine polishing to separate the grinding grindstone 10 from the workpiece w. In step (3), the thermal deformation amount dθw of the workpiece w is detected by the output of the sizing device 15 under the condition that the rotation of the workpiece w and the supply of the grinding fluid to the workpiece w are maintained in the same manner as in the fine grinding process. . In step (4), as shown in FIG. 7, data such as the calculated value d′ θw (1) of the thermal deformation amount is obtained. In step (5), grinding of the first workpiece w is automatically executed by the operation of the dimensional error minimizing grinding function unit 26 of the first workpiece w.
次にステップ(6)に移行し、2個目のワークの粗研及び精研が実行されるのであり、精研が終了すると、砥石台3は後退することなくその送り込みを停止されてスパークアウトが開始される。このスパークアウト過程で、2個目以降(i個目)のワークwの寸法誤差最小化研削機能部27の作動による2個目のワークの自動的な研削がステップ(7)〜(11)に示すように実行される。このさい、ステップ(7)では精研終了直前(スパークアウト開始直前)の研削抵抗(研削主分力qs)をAEセンサにより測定する。ステップ(8)ではスパークアウト過程での熱変形量d′θw(i)が推測される。ステップ(9)では定寸装置の信号位置Rに熱変形量d′θw(i)を加えるシフト処理が行われる状態とする。この状態でステップ(10)に示すようにスパークアウトが実行され、ワークwが目標寸法Rkになったことが定寸装置により検出されたときに、ステップ(11)に移行して加工完了となる。 Next, the process proceeds to step (6), where the roughing and fine polishing of the second workpiece is performed. When the fine polishing is completed, the grinding wheel table 3 is stopped to move back and the feed is stopped and sparked out. Is started. In this spark-out process, automatic grinding of the second workpiece by the operation of the dimension error minimizing grinding function unit 27 of the second and subsequent (i-th) workpiece w is performed in steps (7) to (11). Run as shown. At this time, in step (7), the grinding resistance (grinding main component qs) immediately before the end of the fine polishing (just before the start of spark-out) is measured by the AE sensor. In step (8), the amount of thermal deformation d′ θw (i) in the spark-out process is estimated. In step (9), a shift process is performed in which the thermal deformation amount d′ θw (i) is added to the signal position R of the sizing device. In this state, as shown in step (10), when the spark-out is executed and it is detected by the sizing device that the workpiece w has reached the target dimension Rk, the process proceeds to step (11) and the machining is completed. .
次にステップ(6)に移行し、3個目のワークの研削がステップ(6)〜(11)で実行され、以後は各ワークについてステップ(6)〜(11)が繰り返される。 Next, the process proceeds to step (6), and grinding of the third workpiece is executed in steps (6) to (11), and thereafter steps (6) to (11) are repeated for each workpiece.
〈表面粗さ改善研削機能部28〉
次に表面粗さ改善研削機能部28の作動について図17〜図21を参照して説明する。
一般のスパークアウト過程では砥石台3の送り移動を停止させるが、これとは異なって、スパークアウト過程で砥石台3を停止させずに、極微小切込み速度で送り込むことで、表面粗さの劇的な改善が可能となることは発明者等により確認されている。
<Surface roughness improving grinding function part 28>
Next, the operation of the surface roughness improving grinding function unit 28 will be described with reference to FIGS.
In the general spark-out process, the feed movement of the grindstone table 3 is stopped. Unlike this, the grindstone table 3 is not stopped in the spark-out process, and it is fed at an extremely fine cutting speed, so that the surface roughness plays. It has been confirmed by the inventor and the like that a practical improvement is possible.
具体的には例えば図6のステップ(2)において砥石台3が急速後退した時点から研削液の流量Qを低下させるように変化させることで、図17に示すようにワークwのスパークアウト過程での熱変形速度は小さくなる。図17中、下側の曲線は砥石台3の送りがゼロであるスパークアウト過程において研削液の流量Qが15L/minであるときのスパークアウト時間τとワークの熱変形量dθwとの関係を示しており、上側の曲線は砥石台3の送りが停止されるスパークアウト過程において研削液の流量Qが3L/minであるときのスパークアウト時間τとワークの熱変形量dθwとの関係を示している。 Specifically, for example, by changing the grinding fluid flow rate Q so as to decrease from the time when the grindstone table 3 is rapidly retracted in step (2) of FIG. 6, in the spark-out process of the workpiece w as shown in FIG. The thermal deformation rate of becomes small. In FIG. 17, the lower curve shows the relationship between the spark-out time τ and the thermal deformation amount dθw of the workpiece when the flow rate Q of the grinding fluid is 15 L / min in the spark-out process in which the feed of the grindstone table 3 is zero. The upper curve shows the relationship between the spark-out time τ and the thermal deformation amount dθw of the workpiece when the flow rate Q of the grinding fluid is 3 L / min in the spark-out process in which the feed of the grindstone table 3 is stopped. ing.
図17中の両曲線の差だけ、研削液の流量Qを変化させない状態の下で砥石台3を極微小切込み速度で送り込んでやると、ワークの被研削箇所の表面粗さは劇的に改善されることは発明者等の実験により既に確認されているのであり、図18はその実験の結果を他の加工条件のものと比較して示している。 If the grinding wheel base 3 is fed at a very fine cutting speed under the condition that the flow rate Q of the grinding fluid is not changed by the difference between the two curves in FIG. 17, the surface roughness of the workpiece to be ground is dramatically improved. This has already been confirmed by the inventors' experiments, and FIG. 18 shows the results of the experiments compared with those under other processing conditions.
図18(a)では被研削面の長さ0.8mmの範囲における凹凸状態を図示したものであり、この図中の右半分範囲には一般のスパークアウト研削を2.5秒間実行した場合のものが示されていて高低差が2μmを大幅に超えている段差箇所が多数存在したものとなっており、一方、左半分範囲には極微少切込み速度研削を2.5秒間実行した場合のものが示されていて高低差が2μmを超える段差箇所は存在しなくなってこれを大幅に下回る段差箇所が多数存在した状態となっている。 FIG. 18A illustrates the uneven state in the range of the length of the surface to be ground of 0.8 mm, and the right half range in this figure shows a case where general spark-out grinding is performed for 2.5 seconds. There are many steps where the difference in height is significantly greater than 2 μm, while the left half range is obtained when ultra-fine cutting speed grinding is performed for 2.5 seconds. In other words, there are no stepped portions where the height difference exceeds 2 μm, and there are many stepped portions significantly lower than this.
また図18(b)では、極微少切込み速度研削を実施した場合の、極微少切込み時間tと表面粗さRyとの関係を示す曲線が示されているほか、砥石台が停止された一般のスパークアウト研削を実施した場合であって研削液の流量Qが15L/minである場合のスパークアウト時間τと表面粗さRyとの関係を示す曲線と、砥石台3が停止された一般のスパークアウト研削を実施した場合であって研削液の流量Qが3L/minに低下された状態の熱変形速度制御研削を実施した場合のスパークアウト時間τと表面粗さRyとの関係を示す曲線が示されている。 Further, FIG. 18B shows a curve showing the relationship between the very small cutting time t and the surface roughness Ry when the very small cutting speed grinding is performed, and a general grindstone table is stopped. When spark-out grinding is performed and the grinding fluid flow rate Q is 15 L / min, a curve indicating the relationship between the spark-out time τ and the surface roughness Ry, and a general spark in which the grindstone table 3 is stopped A curve showing the relationship between the spark-out time τ and the surface roughness Ry when performing thermal deformation rate control grinding in the state where the grinding fluid flow rate Q is reduced to 3 L / min when out grinding is performed. It is shown.
ここでの表面粗さ改善研削機能部28は上記した極微少切込み速度研削による表面粗さ改善効果を狙ったものである。
この表面粗さ改善研削機能部28の改善機能を有効に実現するために必要な要件は、どれだけの切込み量をどれくらいの時間で送り込むかということである。
Here, the surface roughness improving grinding function unit 28 aims at the effect of improving the surface roughness by the above-described extremely small cutting speed grinding.
The requirement necessary to effectively realize the improvement function of the surface roughness improvement grinding function section 28 is how much cutting amount is fed in how long.
図18に示した極微小切込み速度研削の場合の加工条件は、前記式(s2)で算出された図19に示すワークwの熱変形量(熱収縮量)dθw(i)を縦方向へ縮小させた量だけ砥石台3を極微小切込み時間τに対して送り込んでいる。ここにdθw(i)はi個目のワークwの熱変形量dθwを意味する。このような送り込みを採用した理由はそれが表面粗さ改善にとって効果的であることが既に確認されているからである。 The processing conditions in the case of the ultra-fine cutting speed grinding shown in FIG. 18 are such that the thermal deformation amount (thermal shrinkage amount) dθw (i) of the workpiece w shown in FIG. 19 calculated by the above equation (s2) is reduced in the vertical direction. The grindstone table 3 is fed with respect to the extremely fine cutting time τ by the amount of the amount. Here, dθw (i) means the amount of thermal deformation dθw of the i-th workpiece w. The reason for adopting such feeding is that it has already been confirmed that it is effective for improving the surface roughness.
このような極微小切込み速度研削をスパークアウト開始後に実施するには、それに先行してスパークアウト開始後の時間経過τに伴うワークwの熱収縮量dθw(i)及び熱収縮速度が推測されていなければならないが、このさいの熱収縮量dθw(i)は、熱変形量検出機能部25の作動において説明した1個目のワークwについてのスパークアウト過程のワークwの熱変形量dθwに対応するものである。したがって上記の熱収縮量dθw(i)及び熱収縮速度は、既述したように、式(s2)、即ちdθw=f(T)=dθk(1−αT)中の定数α、dθkをこのワーク研削の加工条件に適合するように決定し、これら定数の決定された式(s2)により推測される。 In order to carry out such ultra-fine cutting speed grinding after the start of spark-out, the amount of thermal contraction dθw (i) of the workpiece w and the thermal contraction speed with the passage of time τ after the start of spark-out has been estimated. In this case, the thermal contraction amount dθw (i) corresponds to the thermal deformation amount dθw of the workpiece w in the spark-out process for the first workpiece w described in the operation of the thermal deformation amount detection function unit 25. To do. Therefore, as described above, the heat shrinkage dθw (i) and the heat shrinkage rate are expressed by the constants α and dθk in the equation (s2), that is, dθw = f (T) = dθk (1−αT). It is determined so as to meet the processing conditions of grinding, and is estimated by the determined equation (s2) of these constants.
図19中の熱収縮量(熱変形量)dθw(i)の曲線は図6(b)の熱変形量dθwの曲線に対応するものである。 The curve of the amount of heat shrinkage (heat deformation amount) dθw (i) in FIG. 19 corresponds to the curve of the heat deformation amount dθw in FIG.
i個目のワークの極微小切込み速度研削における砥石台3の送り込み量である極微少切込み量duは、そのワークwの熱変形量(熱収縮量)dθw(i)に比例係数k(<1)を掛けた量k・dθw(i)として決定されるのであり、スパークアウト開始後の時間経過に伴うその変化は図19に示すようなものとなる。このように特定された極微少切込み速度研削はスパークアウト開始後から予め決定された時間τg(例えば2.5秒)が経過するまで実行される。 The extremely small cutting amount du, which is the feed amount of the grindstone table 3 in the extremely small cutting speed grinding of the i-th workpiece, is proportional to the thermal deformation amount (thermal shrinkage amount) dθw (i) of the workpiece w (<1 ) Multiplied by k · dθw (i), and its change with the passage of time after the start of spark-out is as shown in FIG. The extremely fine cutting speed grinding specified in this way is executed until a predetermined time τg (for example, 2.5 seconds) elapses after the spark-out starts.
以上により、スパークアウト研削過程での極微少切込みによる表面粗さ改善機能の実現が可能となる。この表面粗さ改善研削機能部によるワークwの高精度研削を実施するには、この表面粗さ改善研削機能部の固有の機能と、先の寸法誤差最小化研削機能部の寸法誤差最小化研削機能とを同時に進行させなければならないのであり、この場合の作動流れについて図20を参照して説明する。 As described above, it is possible to realize a surface roughness improving function by making a very small cut in the spark-out grinding process. In order to perform high-precision grinding of the workpiece w by the surface roughness improving grinding function unit, the inherent function of the surface roughness improving grinding function unit and the dimension error minimizing grinding of the previous dimension error minimizing grinding function unit The functions must be advanced simultaneously, and the operation flow in this case will be described with reference to FIG.
図20において、ステップ(0−1)(0−2)は前述の熱変形量検出機能部25の作動流れの大部分の処理と同じものであり、ここでは1個目(i=1)のワークwの精研終了直前の研削抵抗(研削主分力qs(1))を測定すると共に熱変形量dθw(1)のデータを取得する。ステップ(1)(2)(3)(4)(5)及び(6)はi個目のワークwの寸法誤差最小化研削機能部27の作動流れ上の各処理と同じものである。このさい、ステップ(1)ではi個目のワークwのスパークアウト開始時の研削抵抗(研削主分力qs(i)を測定し、ステップ(2)では式(s7)によりスパークアウト開始時の熱変形量dθk(i)を計算し、ステップ(3)では式(s8)(s9)により熱変形量d′θw(i)の曲線を決定し、さらに式(s1)から熱変形量(熱収縮量)dθw(i)を決定する。熱変形量(熱収縮量)dθw(i)は式(s1)から類推して、式dθw(i)=dθk(i)−d′θw(i)で算出されるのであり、これによりi個目のワークwのスパークアウト過程での熱変形量(熱収縮量)dθw(i)及び熱収縮速度が予測されるのである。またステップ(3−1)(3−2)及び(5−1)は表面粗さ改善研削機能部28に固有の処理を示すものである。 In FIG. 20, steps (0-1) and (0-2) are the same as most processes in the operation flow of the thermal deformation amount detection function unit 25 described above. Here, the first (i = 1) Grinding resistance (grinding principal component force qs (1)) immediately before finishing the work w is measured, and data on the amount of thermal deformation dθw (1) is acquired. Steps (1), (2), (3), (4), (5), and (6) are the same as the processes on the operational flow of the dimensional error minimizing grinding function unit 27 of the i-th workpiece w. At this time, in step (1), the grinding resistance (grinding principal component force qs (i) at the start of spark-out of the i-th workpiece w is measured, and in step (2), the spark-out start time is calculated according to equation (s7). The thermal deformation amount dθk (i) is calculated, and in step (3), the curve of the thermal deformation amount d′ θw (i) is determined by the equations (s8) and (s9), and the thermal deformation amount (heat (Shrinkage amount) dθw (i) The thermal deformation amount (thermal shrinkage amount) dθw (i) is inferred from the equation (s1), and the equation dθw (i) = dθk (i) −d′θw (i) Thus, the heat deformation amount (heat shrinkage amount) dθw (i) and the heat shrinkage rate in the spark-out process of the i-th workpiece w are predicted, and step (3-1) is calculated. ) (3-2) and (5-1) indicate processing unique to the surface roughness improving grinding function section 28. Is.
ステップ(3)の次にステップ(3−1)に移行するが、ここでは、標準設定値として比例係数kと極微小切込み時間τgが決定される。これらの設定値は実験的に妥当な値を予め固定的に設定したものであっても、或いはオペレーターによる表面粗さの測定をポストプロセスで実行し、その測定結果をフィードバックして、比例定数kと極微少切込み時間τgを測定結果に応じて適当に変化させたものであってもよいのであり、後者の場合はニューラルネットワークを使用すればよい。 After step (3), the process proceeds to step (3-1). Here, a proportional coefficient k and an extremely small cutting time τg are determined as standard set values. These set values may be experimentally valid values fixedly set in advance, or the surface roughness measurement by the operator is performed in a post process, and the measurement results are fed back to obtain a proportional constant k And the very small cutting time τg may be appropriately changed according to the measurement result. In the latter case, a neural network may be used.
次にステップ(3−2)に移行し、ここではステップ(3)で推測した熱変形量(熱収縮量)dθw(i)に基づいて砥石台3の極微少切込み量duを算出し、この切込み量による研削(極微少切込み速度研削)を実行する。 Next, the process proceeds to step (3-2). Here, based on the thermal deformation amount (heat shrinkage amount) dθw (i) estimated in step (3), a very small cutting amount du of the grindstone table 3 is calculated. Execute grinding by the cutting depth (very small cutting speed grinding).
次にステップ(4)を経てステップ(5)に移行する。ステップ(5)では、実寸法Rrが目標寸法Rkを超えているか否かを判定する。超えていないときはステップ(5−1)に移行し、超えているときはステップ(6)に移行する。 Next, the process proceeds to step (5) through step (4). In step (5), it is determined whether or not the actual dimension Rr exceeds the target dimension Rk. When it does not exceed, it moves to step (5-1), and when it exceeds, it moves to step (6).
ステップ(5−1)では、極微少切込み時間(スパークアウト時間の下位概念である。)τが設定時間τgを超えているか否かを判定する。超えていないときはステップ(3−2)へ戻り、超えているときは砥石台3の送り込みが停止されてステップ(4)へ移行するのであり、この後は、砥石台3の送りが停止された状態でのスパークアウトが実行され、ステップ(5)で実寸法Rrが目標寸法Rkを超えていない限りステップ(5−1)に移行し、ここでは当然に極微少切込み時間τが設定時間τgを超えている判定が行われて、砥石台3の送りが停止されたままステップ(4)に戻ることが繰り返される。 In step (5-1), it is determined whether or not the very small cutting time (which is a subordinate concept of the spark-out time) τ exceeds the set time τg. When not exceeding, the process returns to step (3-2), and when exceeding, the feeding of the grinding wheel base 3 is stopped and the process proceeds to step (4). Thereafter, the feeding of the grinding wheel base 3 is stopped. As long as the actual dimension Rr does not exceed the target dimension Rk in step (5), the process proceeds to step (5-1). In this case, the micro cut time τ is naturally set to the set time τg. Is repeated, and the process of returning to step (4) is repeated while the feed of the grindstone table 3 is stopped.
こうしてスパークアウト研削が進行するのであり、この後、ステップ(5)において実寸法Rrが目標寸法Rkを超えていると判定されたときにステップ(6)へ移行して、砥石台3が後退してワークwから離れた状態となり、研削が終了する。その他の作動は既述したところに準じて実行される。 Thus, the spark-out grinding proceeds. Thereafter, when it is determined in step (5) that the actual dimension Rr exceeds the target dimension Rk, the process proceeds to step (6), and the grindstone table 3 moves backward. Thus, the workpiece is separated from the workpiece w and the grinding is finished. Other operations are performed in accordance with the above-described operations.
図20の作動流れにおいて、ステップ(5−1)で極微少切込み時間τが設定時間τgを超えていると判断される前に、ステップ(5)で実寸法Rrが目標寸法Rkを超えていると判定されることが生じ得る。即ち、表面粗さ改善研削機能部28の機能が目的を達成した程度まで実行されていない段階で、実寸法Rrが目標寸法Rkを超過して、研削が終了してしまうことが起こり得る。このような事態は回避されなければならないが、それには、表面粗さ改善研削機能部の目的達成に必要な設定時間τgの値と、砥石台3の停止した状態でのスパークアウト(寸法誤差最小化研削機能部26、27の作動)が実行されるべき期間とをある程度調整しておくことが必要である。表面粗さを高品質に保持して能率的な研削を行う上では、砥石台の停止したスパークアウトの期間は可能な限り短いのが好ましい。なお、適当な設定時間τgの確保が困難な場合はスパークアウト過程の研削代を少し大きくすることも差し支えない。 In the operation flow of FIG. 20, the actual dimension Rr exceeds the target dimension Rk in step (5) before it is determined in step (5-1) that the micro cut time τ exceeds the set time τg. May occur. That is, it is possible that the actual dimension Rr exceeds the target dimension Rk and the grinding is finished at the stage where the function of the surface roughness improving grinding function unit 28 is not performed to the extent that the purpose is achieved. Such a situation must be avoided. For this purpose, the value of the set time τg required to achieve the purpose of the surface roughness improving grinding function section and the spark-out (minimum dimensional error) when the grindstone table 3 is stopped. It is necessary to adjust to some extent the period during which the combined grinding function portions 26 and 27 are to be executed. In order to perform efficient grinding while maintaining the surface roughness with high quality, it is preferable that the period of the spark-out in which the grindstone is stopped is as short as possible. If it is difficult to secure an appropriate set time τg, the grinding allowance in the spark-out process may be slightly increased.
この表面粗さ改善研削機能部の表面粗さ改善機能をさらに安定した状態で定量的に向上させるには、ワークwの表面粗さが、精研過程において、ある程度まで改善されていることが必要となるのであり、これを実現させるには、例えば、適当な研削抵抗と、この研削抵抗での研削継続時間とを予め実験的に確認しておき、数値制御装置に、この確認された条件での精研を実行させるようにする。 In order to quantitatively improve the surface roughness improvement function of this surface roughness improvement grinding function part in a more stable state, it is necessary that the surface roughness of the workpiece w has been improved to some extent during the fine grinding process. In order to realize this, for example, an appropriate grinding resistance and a grinding continuation time with this grinding resistance are experimentally confirmed in advance, and the numerical controller is used under the confirmed conditions. Let's perform the fine study.
上記のような表面粗さ改善研削機能部28を備えた研削盤を使用して、同一種類(同一の形状及び寸法)のワークwの多数を繰り返し研削する場合には、図21に示す作動フローを自動的に実行させるのがよい。 When a grinding machine having the surface roughness improving grinding function section 28 as described above is used to grind many workpieces w of the same type (same shape and size) repeatedly, the operation flow shown in FIG. Should be executed automatically.
図21において、1個目のワークについて、ステップ(1)〜(3)で熱変形量検出機能部25の一部の機能による作動が行われる。これらの各ステップ(1)〜(3)は図16の(1)〜(3)と同じものであり、このさいステップ(3)ではワークwの熱変形量dθwが特定される。そして、ステップ(4)では先の熱変形量dθwはワークwの熱収縮量と等価であり、この熱収縮量dθwか熱収縮速度のデータを把握する。 In FIG. 21, the first workpiece is actuated by some functions of the thermal deformation amount detection function unit 25 in steps (1) to (3). Each of these steps (1) to (3) is the same as (1) to (3) in FIG. 16, and in this step (3), the thermal deformation amount dθw of the workpiece w is specified. In step (4), the amount of thermal deformation dθw is equivalent to the amount of thermal contraction of the workpiece w, and the data of the thermal contraction amount dθw or the thermal contraction speed is obtained.
この後、ステップ5に移行して砥石台3の送り込みが行われる。そして、ステップ(6)でスパークアウト開始時の研削抵抗(研削主分力qs(i=1))をAEセンサで測定する。ステップ(7)で研削主分力の測定値qs(i=1)からスパークアウト開始時の熱変形量(熱収縮量)dθk(i=1)を算出し、この算出値を使用して、スパークアウト過程でのワークwの熱変形量(熱収縮量)d′θw(i=1)を特定し、これに対応した図19中の熱変形量(熱収縮量)dθw(i=1)を決定する。これによりスパークアウト過程の熱変形量(熱収縮量)dθw(i=1)及び熱変形速度が推測されたのである。次にステップ(8)でスパークアウト過程での極微少切り込み量duを決定し、極微少切込み速度研削を実行する。そして、ワークが目標寸法になったことを定寸装置15が検出したとき1個目のワークの加工が完了する。 Thereafter, the process proceeds to step 5 where the grindstone table 3 is fed. In step (6), the grinding resistance (grinding main component qs (i = 1)) at the start of spark-out is measured by the AE sensor. In step (7), a thermal deformation amount (thermal shrinkage amount) dθk (i = 1) at the start of spark-out is calculated from the measured value qs (i = 1) of the main grinding force, and this calculated value is used. The thermal deformation amount (thermal shrinkage amount) d′ θw (i = 1) of the workpiece w in the spark-out process is specified, and the thermal deformation amount (thermal shrinkage amount) dθw (i = 1) in FIG. 19 corresponding thereto is specified. To decide. As a result, the amount of heat deformation (heat shrinkage amount) dθw (i = 1) and the heat deformation rate in the spark-out process were estimated. Next, in step (8), an extremely small cutting amount du in the spark-out process is determined, and extremely small cutting speed grinding is executed. When the sizing device 15 detects that the workpiece has reached the target dimension, the machining of the first workpiece is completed.
この後、再びステップ(5)に移行し、2個目のワークについて、ステップ(5)〜(9)までの作動が実行される。このさい、ステップ(6)でスパークアウト開始時の研削抵抗(研削主分力qs(i=2))をAEセンサで測定する。ステップ(7)で研削主分力の測定値qs(i=2)から式(s7)を使用してスパークアウト開始時の熱変形量(熱収縮量)dθk(i=2)を算出し、この算出値から式(s8)(s9)を使用して、スパークアウト過程でのワークwの熱変形量(熱収縮量)d′θw(i=2)を特定し、これに対応した図19中の熱変形量(熱収縮量)dθw(i=2)を既述したところに準じて決定する。これによりスパークアウト過程の熱変形量(熱収縮量)dθw(i=2)及び熱変形速度が推測されたのである。次にステップ(8)で熱変形量(熱収縮量)dθw(i=2)からスパークアウト過程での極微少切り込み量duを決定し、極微少切込み速度研削を実行する。そして、ワークが目標寸法になったことを定寸装置15が検出したとき2個目のワークの加工が完了する。
以後は各ワークwについてステップ(5)〜(9)が繰り返される。
Thereafter, the process proceeds to step (5) again, and the operations from steps (5) to (9) are executed for the second workpiece. At this time, in step (6), the grinding resistance (grinding main component qs (i = 2)) at the start of spark-out is measured by the AE sensor. In step (7), the amount of thermal deformation (heat shrinkage amount) dθk (i = 2) at the start of spark-out is calculated from the measured value qs (i = 2) of the main grinding force using equation (s7). From the calculated values, using equations (s8) and (s9), the thermal deformation amount (thermal contraction amount) d′ θw (i = 2) of the workpiece w in the spark-out process is specified, and FIG. The amount of heat deformation (heat shrinkage) dθw (i = 2) is determined according to the above description. As a result, the amount of heat deformation (heat shrinkage amount) dθw (i = 2) and the heat deformation rate in the spark-out process were estimated. Next, in step (8), an extremely small cutting amount du in the spark-out process is determined from the thermal deformation amount (thermal shrinkage amount) dθw (i = 2), and extremely small cutting speed grinding is executed. Then, when the sizing device 15 detects that the workpiece has reached the target dimension, the machining of the second workpiece is completed.
Thereafter, steps (5) to (9) are repeated for each workpiece w.
6 主軸台(ワーク支持回転手段)
7 心押し台(ワーク支持手段)
9 主軸(ワーク支持回転手段)
10 研削砥石
11 砥石軸
13a 主軸センタ(ワーク支持手段)
14 心押しセンタ(ワーク支持手段)
16 研削抵抗検出手段(AEセンサ)
25 熱変形量検出機能部
26 寸法誤差最小化研削機能部
27 寸法誤差最小化研削機能部
28 表面粗さ改善研削機能部
τg 設定時間(時間データ)
dθw 熱変形量(熱収縮量)
d′θw 熱変形量
qs 研削主分力
Rk 目標寸法
Rr 実寸法
w ワーク
6 Headstock (work support rotation means)
7 Tailstock (work support means)
9 Spindle (work support rotation means)
10 Grinding wheel 11 Grinding wheel shaft 13a Spindle center (work support means)
14 Tailstock center (work support means)
16 Grinding resistance detection means (AE sensor)
25 Thermal deformation amount detection function unit 26 Dimensional error minimizing grinding function unit 27 Dimensional error minimizing grinding function unit 28 Surface roughness improving grinding function unit τg Set time (time data)
dθw Thermal deformation (thermal shrinkage)
d′ θw Thermal deformation qs Grinding principal component force Rk Target dimension Rr Actual dimension w Workpiece
Claims (3)
ワークに回転を与えかつ研削液を注ぎ続けた状態でワークから研削砥石を離反させ、当該離反状態の下で時間経過に伴ってワークの外径を継続測定して、経過時間とワークの熱変形量との間の関係を取得する熱変形量検出機能部と、
スパークアウト開始点以降に経過する各時刻位置において前記取得した関係により推測される当該時刻位置での熱変形量よりも小さい切り込み量だけ、一定時間の間、ワークに切り込むように研削砥石を相対変位させる表面粗さ改善研削機能部を備えたことを特徴とする研削盤。
In a grinding machine comprising a workpiece support rotating means for supporting a workpiece and rotating around a specific center line, and a grinding wheel rotated around a grinding wheel axis and relatively displaced in the workpiece rotation radial direction with respect to the workpiece,
The grinding wheel is separated from the workpiece while the workpiece is rotated and the grinding fluid is continuously poured, and the outer diameter of the workpiece is continuously measured over time under the separated state, and the elapsed time and thermal deformation of the workpiece. A thermal deformation amount detection function unit for acquiring a relationship between the amount;
Relative displacement of the grinding wheel so as to cut into the workpiece for a certain period of time by a cutting amount smaller than the amount of thermal deformation at the time position estimated from the acquired relationship at each time position after the spark out start point. A grinding machine comprising a surface roughness improving grinding function section.
ワークに回転を与えかつ研削液を注ぎ続けた状態でワークから研削砥石を離反させ、当該離反状態の下で時間経過に伴ってワークの外径を継続測定して、経過時間とワークの熱変形量との間の関係を取得する熱変形量検出機能部と、
スパークアウト開始点以降に経過する各時刻位置において前記取得した関係により推測される当該時刻位置での熱変形量よりも小さい切り込み量だけ、一定時間の間、ワークに切り込むように研削砥石を相対変位させ、その後、該相対変位を停止させた状態以降、各時刻位置で計測されるワークの外径と前記取得した関係により推測される当該各時刻位置での熱変形量とを合わせて得られるワークの実寸法が目標寸法となったときに研削砥石の後退開始を制御する表面粗さ改善研削機能部を備えたことを特徴とする研削盤。
In a grinding machine comprising a workpiece support rotating means for supporting a workpiece and rotating around a specific center line, and a grinding wheel rotated around a grinding wheel axis and relatively displaced in the workpiece rotation radial direction with respect to the workpiece,
The grinding wheel is separated from the workpiece while the workpiece is rotated and the grinding fluid is continuously poured, and the outer diameter of the workpiece is continuously measured over time under the separated state, and the elapsed time and thermal deformation of the workpiece. A thermal deformation amount detection function unit for acquiring a relationship between the amount;
Relative displacement of the grinding wheel so as to cut into the workpiece for a certain period of time by a cutting amount smaller than the amount of thermal deformation at the time position estimated from the acquired relationship at each time position after the spark out start point. After that, after the relative displacement is stopped, the workpiece obtained by combining the outer diameter of the workpiece measured at each time position and the thermal deformation amount at each time position estimated from the acquired relationship A grinding machine comprising a surface roughness improving grinding function unit for controlling the start of retreat of the grinding wheel when the actual dimension of the grinding wheel becomes a target dimension.
ワークに回転を与えかつ研削液を注ぎ続けた状態でワークから研削砥石を離反させ、当該離反状態の下で時間経過に伴ってワークの外径を継続測定して、経過時間とワークの熱変形量との間の関係を取得する熱変形量検出機能部と、
スパークアウト開始点以降に経過する各時刻位置において前記取得した関係により推測される当該時刻位置での熱変形量よりも小さい切り込み量だけ、ワークに切り込むように研削砥石を相対変位させ、各時刻位置で計測されるワークの外径と前記取得した関係により推測される当該各時刻位置での熱変形量とを合わせて得られるワークの実寸法が目標寸法となったときに研削砥石の後退開始を制御する表面粗さ改善研削機能部を備えたことを特徴とする研削盤。 In a grinding machine comprising a workpiece support rotating means for supporting a workpiece and rotating around a specific center line, and a grinding wheel rotated around a grinding wheel axis and relatively displaced in the workpiece rotation radial direction with respect to the workpiece,
The grinding wheel is separated from the workpiece while the workpiece is rotated and the grinding fluid is continuously poured, and the outer diameter of the workpiece is continuously measured over time under the separated state, and the elapsed time and thermal deformation of the workpiece. A thermal deformation amount detection function unit for acquiring a relationship between the amount;
At each time position after the spark-out start point, the grinding wheel is relatively displaced so as to cut into the workpiece by a cutting amount smaller than the thermal deformation amount at the time position estimated from the acquired relationship. When the actual dimension of the workpiece obtained by combining the outer diameter of the workpiece measured in step 1 and the amount of thermal deformation at each time position estimated from the acquired relationship becomes the target dimension, the grinding wheel starts to retract. A grinding machine comprising a surface roughness improving grinding function section to be controlled.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06320419A (en) * | 1993-05-19 | 1994-11-22 | Ntn Corp | Work dimension control method and device in grinding |
JPH0957617A (en) * | 1995-08-15 | 1997-03-04 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Processing prediction control method and processing prediction device |
JP2006102879A (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Shigiya Machinery Works Ltd | Workpiece measuring method on grinder and its device |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06320419A (en) * | 1993-05-19 | 1994-11-22 | Ntn Corp | Work dimension control method and device in grinding |
JPH0957617A (en) * | 1995-08-15 | 1997-03-04 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Processing prediction control method and processing prediction device |
JP2006102879A (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Shigiya Machinery Works Ltd | Workpiece measuring method on grinder and its device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020163547A (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社小松製作所 | Industrial machine, dimension estimation device, and dimension estimation method |
WO2020203817A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社小松製作所 | Industrial machine, dimension estimation device, and dimension estimation method |
KR20210118177A (en) * | 2019-03-29 | 2021-09-29 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | Industrial Machinery, Dimension Estimation Device, and Dimension Estimation Method |
JP7184697B2 (en) | 2019-03-29 | 2022-12-06 | 株式会社小松製作所 | Industrial machine, dimension estimation device, and dimension estimation method |
KR102629252B1 (en) | 2019-03-29 | 2024-01-25 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | Industrial machines, dimension estimation devices, and dimension estimation methods |
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