JP2013193154A

JP2013193154A - 研削盤

Info

Publication number: JP2013193154A
Application number: JP2012061590A
Authority: JP
Inventors: Hisanobu Kobayashi; 久修小林; Yoshio Wakazono; 賀生若園; Masayuki Takeshima; 雅之竹島
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30

Abstract

【課題】ツルーイング工具の摩耗量を正確に計測できる研削盤を提供する。
【解決手段】
砥石車７と、ツルーイング工具８と、ツルーイング時の砥石車７とツルーイング工具８の相対的な撓み量Ｔを計測する撓み計測手段と、砥石車７の径を測定する砥石車径測定手段を備え、
ツルーイングにより生じるツルーイング工具８の摩耗量ｍを、ツルーイングの前の砥石車７の径Ｄ_１とツルーイング時に計測された撓み量Ｔの和から、ツルーイング後の砥石車７の径Ｄ_２とツルーイング時の砥石車７に対するツルーイング工具８の指令切り込み量Ｓを、差引くことで演算する。
【選択図】図２

Description

本発明は、研削盤の砥石車のツルーイング方法に関するものであり、詳しくはツルーイング工具の摩耗量を把握できる研削盤に関するものである。

ツルーイング時の砥石車に対するツルーイング工具の切込み量を必要最小限の値とすることは、砥石車の切れ味確保、砥石寿命の点から重要である。一方、ツルーイングを行うとツルーイング工具が摩耗して、ツルーイング作用位置が変化する。そのため、ツルーイング工具の摩耗量を知りツルーイング作用位置を常に正確に計測して、ツルーイング工具の切込み量を正確に管理することが重要となる。
ツルーイング工具の摩耗量ｍを、ツルーイング前にツルーイング工具と直径Ｄ_１の砥石車が接触した時の砥石車の回転中心の送り位置の値をＸ_１とし、ツルーイング後にツルーイング工具と直径Ｄ_２の砥石車が接触した時の砥石車の回転中心の送り位置の値をＸ_２としたとき、式ｍ＝Ｘ_１−Ｘ_２−（Ｄ_１−Ｄ_２）／２を用いて演算する。この場合、ツルーイング工具と砥石車が接触したことの判定は、接触時の振動をＡＥ（アコースティックエミッション）センサなどセンサを用いて検出することで行われる（例えば、特許文献１）。

特開平２０００−２８０１６８号公報

従来技術では、ツルーイング工具と砥石車の接触の検出を、接触時の振動をＡＥセンサなどで検出することで行われる。しかし、ツルーイング工具として回転させながら使用するツルーイングロールを使用した場合には、回転によるノイズの発生があり、さらにＡＥセンサを接触点から離れた位置に設置せざるを得ないため検出感度が低下する。このため、ツルーイングロールが砥石車にある程度切込まれて、ＡＥの出力がノイズとの判別が可能な大さとなった状態で接触したと判定することになり、切込み分の誤差が発生する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ツルーイング工具の摩耗量を接触検出用のセンサを用いないで、正確に計測できる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、回転駆動される砥石車と、
ツルーイング工具を保持するツルーイング装置と、
ツルーイング工程を制御する制御装置と、
前記砥石車の径方向に、前記ツルーイング装置と前記砥石車を相対的に前記制御装置の指令切込み量だけ切込み送りする切込み送り装置と、
ツルーイング時の前記砥石車と前記ツルーイング工具の相対的な撓み量を計測する撓み計測手段と、
前記砥石車の径を測定する砥石車径測定手段と、
前記所定のツルーイングの前の前記砥石車の径と前記所定のツルーイング時に前記撓み計測手段で計測された撓み量の和から、前記所定のツルーイング後の前記砥石車の径と前記所定のツルーイング時の前記砥石車に対する前記ツルーイング工具の指令切り込み量を差引くことで、前記所定のツルーイングにより生じる前記ツルーイング工具の摩耗量を演算する摩耗量演算手段を備えることである。

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、ツルーイング時に前記砥石車と前記ツルーイング工具の接触部に働く法線力を計測するツルーイング力計測手段を備え、
前記撓み計測手段は、前記ツルーイング力計測手段が計測した法線力の値を、前記砥石車と前記ツルーイング工具間の剛性の値で除して、前記相対撓み量を演算することである。

請求項1に係る発明によれば、ツルーイング工具の摩耗を、ツルーイング前後の砥石車の直径値とツルーイング時のツルーイング工具と砥石車間の相対撓みを測定することで演算できる。接触検出用のセンサを用いないでツルーイング工具の消耗量を演算できるので、センサの検出誤差を排除した正確なツルーイング工具の摩耗を把握でき、ツルーイング工具の交換時期を正確に指示可能な研削盤を提供できる。

請求項２に係る発明によれば、相対撓みの量を直接計測する特別な計測装置を用いることなく、計測の容易な、ツルーイング時に砥石車とツルーイング工具の接触部に働く法線力から、相対撓み量を演算することが可能な研削盤を提供できる。

本実施形態の研削盤の全体構成を示す概略図である。本実施形態のツルーイングロールの摩耗量を演算する工程のフローチャート図である。本実施形態の砥石車径を測定する概念を示す図である。ツルーイング時の砥石車とツルーイングロールの関係の概念を示す図である。本実施形態のツルーイング工程のフローチャート図である。

以下、本発明の研削盤の実施の形態を、ツルーイング工具として回転するツルーイングロールを用いた円筒研削盤の実施例に基づき説明する。
図１示すように、円筒研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能にガイドされ送りモータ１２により送られ、その送り位置が図示しないＸ軸位置検出装置により計測される砥石台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を回転させる回転モータ（図示省略する）を備えている。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。さらに、テーブル上の工作物の加工部に対向する位置に定寸装置１１が設置され、研削中に加工部の直径を測定することができる。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ツルーイング装置９が、主軸５に付設されている。

この円筒研削盤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ツルーイング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軸制御部３１、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御部３２、ツルーイング装置９を制御するツルーイング制御部３３、砥石車７の回転を制御する砥石軸制御部３４などを具備している。また、Ｘ軸制御部３１の内部に砥石台３の送り力を送りモータ１２の電流値から検出する送り力計測部３１１（ツルーイング力計測手段）を備え、ツルーイング制御部３３にはツルーイング時の砥石車７とツルーイングロール８との相対撓みと、ツルーイングロール８の摩耗を予め設定した演算式に基づき演算する演算・記録部３３１（摩耗量演算手段）を備えている。

ツルーイングロール８の摩耗量からツルーイングロール８の径を演算する工程を図２のフローチャートに基づき説明する。
はじめに、ツルーイングを実施する直前の研削工程を実施し、工作物Ｗの研削部が仕上径ｄｗに達した時の砥石台３の送り位置Ｘ_１を記録する。この時の砥石車７と工作物Ｗの位置関係を図３に示す。砥石台３の送り位置Ｘは工作物Ｗの回転中心から砥石車７の回転中心までの距離でありＸ軸位置検出装置により計測され、研削中の工作物径は定寸装置１１により連続して計測することができ、工作物径がｄｗに達した時のＸの値をＸ_１として演算・記録部３３１に記録する（Ｓ１）。ツルーイング工程（詳細は後に説明）を実施し、ツルーイング中の砥石台３の送り力Ｐを演算・記録部３３１に記録する（Ｓ２）。ツルーイング終了直後の研削工程を実施し、工作物Ｗの研削部が仕上径ｄｗに達した時の砥石台３の送り位置Ｘ_２を演算・記録部３３１に記録する（Ｓ３）。ツルーイング時のツルーイングロール８と砥石車７の相対的な撓み量Ｔを式Ｔ＝Ｐ／ｋ_１により演算・記録部３３１で演算し記録する。ここで、ｋ_１はツルーイングロール８と砥石車７の相対的な剛性であり、あらかじめ測定して演算・記録部３３１に記録しておく（Ｓ４）。

ツルーイング前後の砥石車７の径を演算する。図３から明らかなように、Ｄ＝２・Ｘ−ｄｗの関係が有り、ツルーイング前の砥石車７の径Ｄ_１はＤ_１＝２・Ｘ_１−ｄｗ、ツルーイング後の砥石車７の径Ｄ_２はＤ_２＝２・Ｘ_２−ｄｗで演算し演算・記録部３３１に記録する（Ｓ５）。ツルーイングロール８の摩耗量ｍを演算する。具体的には、図４において、ツルーイング終了時の砥石台３の送り位置をＸ_２とすると、砥石車７とツルーイングロール８間の相対的な撓みのない場合は砥石車７ａの回転中心位置もＸ_２にある。この時の、ツルーイングロール８の砥石車７ａに対する指令切込み量をＳとする。ツルーイングを実施した場合は、ツルーイングロール８と接触した砥石車７は撓み量Ｔだけ撓み（実際はツルーイングロールも撓み両者が相対的にＴ撓むが、結果は同じなので簡略化のため砥石車のみがＴ撓んだとしている）７ｂで示す位置となる。ツルーイングを実施することによる実際に砥石車７が除去された量をｊとすると、Ｓ＝Ｔ＋ｍ＋ｊとなる。２ｊ＝Ｄ_１−Ｄ_２なので、ツルーイングロール８の摩耗量ｍはｍ＝Ｓ−Ｔ−ｊ＝Ｓ−Ｔ−（Ｄ_１−Ｄ_２）／２で演算できる（Ｓ６）。ツルーイングロール直径ｄを変更する。具体的には演算・記録部３３１に記録されているｄ（ｄ_１）の値から２ｍを引いた値を新たなｄ（ｄ_２）として演算・記録部３３１に記録する（Ｓ７）。

つぎに、前記ツルーイング工程（Ｓ２）を図５のフローチャートに基づき説明する。
砥石車７とツルーイングロール８を回転させた状態で、ツルーイング装置９をＺ軸方向にテーブル４により移動させ、ツルーイングロール８をツルーイング開始位置へ割出す（Ｓ１１）。砥石台３を早送りで前進し、砥石車７とツルーイングロール８が接触するツルーイング開始位置へ位置決めする（Ｓ１２）。砥石車７を所定の指令切込み量ＳだけＸ軸方向に前進させることにより、ツルーイングロール８を砥石車７に切込む（Ｓ１３）。砥石台送りモータ１２の電流値Ａを送り力計測部３１１に記録する（Ｓ１４）。ツルーイング開始位置へ砥石台３を後退させる（Ｓ１５）。砥石台送り力Ｐを式Ｐ＝ｋ_３・Ａにより力計測部３１１で演算し、記録する。ここで、ｋ_３はモータの推力定数である（Ｓ１６）。

以上のように、本発明によれば、ツルーイング時のツルーイングロール８の摩耗量ｍを、ツルーイング前後の砥石車７の径とツルーイング時の相対撓み量Ｔと指令切込み量Ｓから演算できる。結果として、接触検出用のセンサを用いないでツルーイングロール８の摩耗量を演算できるので、センサの検出誤差を排除した正確なツルーイングロール８の摩耗を把握でき、ツルーイングロール８の正確な径も演算できる。結果として、ツルーイング時に正確な切込み量を設定でき、ツルーイングロールの交換時期を正確に知ることができる研削盤を提供できる。

なお、本実施例ではツルーイング工具をツルーイングロールとしたが、単石ダイヤモンドツルアやブレードツルアなどの固定型のツルーイング工具を用いてもよい。
また、ツルーイング時の砥石車７とツルーイングロール８との相対撓みをツルーイング時の法線力を用いて演算したが、ツルーイング工具と砥石車の撓みを変位測定器により直接計測しても良い。
さらに、砥石車７の径を研削時の工作物Ｗの径と砥石台３の位置から求めたが、砥石車の径を基準ピンを研削して求めるなど他の方法を用いてもよい。

Ｗ：工作物３：砥石台４：テーブル７：砥石車８：ツルーイングロール９：ツルーイング装置１０：ツルーイングモータ１１：定寸装置１２：砥石台送りモータ３０：制御装置３１：Ｘ軸制御部３３：ツルーイング制御部３１１：送り力計測部３３１：演算・記録部

Claims

回転駆動される砥石車と、
ツルーイング工具を保持するツルーイング装置と、
ツルーイング工程を制御する制御装置と、
前記砥石車の径方向に、前記ツルーイング装置と前記砥石車を相対的に前記制御装置の指令切込み量だけ切込み送りする切込み送り装置と、
ツルーイング時の前記砥石車と前記ツルーイング工具の相対的な撓み量を計測する撓み計測手段と、
前記砥石車の径を測定する砥石車径測定手段と、
前記所定のツルーイングの前の前記砥石車の径と前記所定のツルーイング時に前記撓み計測手段で計測された撓み量の和から、前記所定のツルーイング後の前記砥石車の径と前記所定のツルーイング時の前記砥石車に対する前記ツルーイング工具の指令切り込み量を差引くことで、前記所定のツルーイングにより生じる前記ツルーイング工具の摩耗量を演算する摩耗量演算手段を備える研削盤。
ツルーイング時に前記砥石車と前記ツルーイング工具の接触部に働く法線力を計測するツルーイング力計測手段を備え、
前記撓み計測手段は、前記ツルーイング力計測手段が計測した法線力の値を、前記砥石車と前記ツルーイング工具間の剛性の値で除して、前記相対撓み量を演算する請求項１記載の研削盤。