JP2015077650A - ツルーイング方法及びツルーイング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】砥石端面の精度、及び砥石端面の近傍の砥石円弧面の精度が要求される加工対象物を適切に加工するための砥石のツルーイング方法、及びツルーイング装置を提供する。
【解決手段】第1ツルアと第2ツルアを用い、砥石回転軸XJに平行な砥石外周面51Gと、砥石回転軸に直交する砥石端面51TR、51TLと、砥石外周面と砥石端面との境界部の砥石円弧面51ER、51ELと、をツルーイングする方法であって、第1ツルアを用いて、第1ツルア回転軸を砥石回転軸に対して平行に維持した状態にて、砥石外周面と、砥石円弧面の一部の面であって砥石外周面と連続している外周側円弧面51FR、51FLと、をツルーイングし、第2ツルアを用いて、第2ツルア回転軸を砥石回転軸に対して直交する方向に維持した状態にて、砥石端面と、砥石円弧面の残りの面であって砥石端面と連続している端面側円弧面51SR、51SLと、をツルーイングする。
【選択図】図5

Description

本発明は、研削盤等に用いる円筒状の砥石のツルーイング方法、及び当該ツルーイング方法を実現するためのツルーイング装置に関する。
従来より、研削盤等に用いる円筒状の砥石は、研削面の振れの除去や、加工物の形状に合致させる等の目的で、ツルーイングされる。そしてツルーイングの際は、砥石よりも硬度の高いダイアモンドロール等を備えたツルアを用いて砥石の形状を整えている。
なお一般的には、砥石の形状を整える作業をツルーイング、砥石の砥粒の露出や破砕を行って切れ味を回復させる作業をドレッシング、と呼んでいるが、本願では、砥石の形状を整える作業と、砥石の形状を整えるとともに砥粒の露出や破砕を行う作業と、のどちらの作業もツルーイングと呼ぶ。
また、ツルーイング装置の例として、例えば特許文献1には、円筒状の砥石の砥石回転軸と平行なツルア回転軸回りに回転するツルアを、砥石の外周面、及び砥石の外周面の両側の砥石円弧面に沿って相対移動させてツルーイングする、ツルーイング装置が記載されている。
特許文献1に記載のツルーイング装置では、円筒状の砥石の外周面と、砥石における外周面と端面との境界部の円弧面と、でクランクシャフトのピン部を研削しており、砥石の端面を利用していない(加工対象物が、砥石の端面を必要としていない)。
そのため図9に示すように、砥石回転軸XJに平行なツルア回転軸TJ1回りに回転するロール170Dを有するツルア170を用い、ツルア回転軸TJ1を砥石回転軸XJと平行に維持した状態で、砥石151に対してツルア170を相対的に移動させている。
そしてツルーイングの際は、図9に示すように、砥石151の一方の砥石円弧面151ER上における一方の砥石端面151TRの近傍の位置PDRから、砥石外周面151Gに向かって一方の外周側円弧面151VRをツルーイングし、続いて他方の砥石円弧面151ELに向かって砥石外周面151Gをツルーイングし、続いて他方の外周側円弧面151VLをツルーイングしている。そして、ツルア170が他方の砥石円弧面151EL上における他方の砥石端面151TLの近傍の位置PDLに達した後、ツルア170を砥石151から離間させている。
特開平3−277468号公報
特許文献1に記載のツルーイング装置では、図9に示す位置PDRから端面終端位置PZRまでの領域(砥石端面151TRを含む領域)、及び位置PDLから端面終端位置PZLまでの領域(砥石端面151TLを含む領域)をツルーイングしていないので、砥石の端面の精度を必要とする加工対象物を加工する場合に対応できない。図9に示すように、ツルア170のロール170Dは、内径側がツルア回転軸TJ1の方向に張り出しているので、ツルア回転軸TJ1を砥石回転軸XJと平行に維持した状態では、図9に示す砥石端面151TR、151TL、及び砥石端面の近傍の砥石円弧面(図9における端面側円弧面151UR、151UL)をツルーイングしようとした場合、ロール170Dから張り出している個所が砥石151と干渉してしまうので、ツルーイングすることができない。なお、図9に示す端面側円弧面151UR、151ULの範囲を示す角度θ1、θ2は、例えば10度程度である。
従って、特許文献1に記載されたツルーイング装置では、図9に示す砥石端面151TR、151TL、及び当該砥石端面の近傍の端面側円弧面151UR、151ULの精度が要求される加工対象物を加工することができない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、砥石端面の精度、及び砥石端面の近傍の砥石円弧面の精度が要求される加工対象物を適切に加工するための砥石のツルーイング方法、及びツルーイング装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明に係るツルーイング方法及びツルーイング装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第1の発明は、砥石回転軸回りに回転してワークを研削する円筒状の砥石をツルーイングする第1ツルア及び第2ツルアと、前記第1ツルアと前記砥石との相対的な位置、及び前記第2ツルアと前記砥石との相対的な位置、を変更する移動手段と、前記移動手段を制御する制御手段と、を用いてツルーイングするツルーイング方法であって、前記第1ツルアは、前記砥石回転軸に平行な第1ツルア回転軸回りに回転する第1ロールを有しており、前記第2ツルアは、前記砥石回転軸に直交する第2ツルア回転軸回りに回転する第2ロールを有しており、前記砥石は、前記砥石回転軸に平行な面である砥石外周面と、前記砥石回転軸に直交する面である砥石端面と、前記砥石外周面と前記砥石端面との境界部の面であって円弧状に形成された砥石円弧面と、を有しており、前記制御手段にて前記移動手段を制御して、前記第1ツルアを用いて、前記第1ツルア回転軸を前記砥石回転軸に対して平行に維持した状態にて、前記砥石外周面と、前記砥石円弧面の一部の面であって前記砥石外周面と連続している外周側円弧面と、をツルーイングし、前記制御手段にて前記移動手段を制御して、前記第2ツルアを用いて、前記第2ツルア回転軸を前記砥石回転軸に対して直交する方向に維持した状態にて、前記砥石端面と、前記砥石円弧面の残りの面であって前記砥石端面と連続している端面側円弧面と、をツルーイングする、ツルーイング方法である。
この第1の発明では、砥石回転軸に平行な第1ツルア回転軸回りに回転する第1ロールを有する第1ツルアと、砥石回転軸に直交する第2ツルア回転軸回りに回転する第2ロールを有する第2ツルアと、の2つのツルアを用いてツルーイングする。更に、砥石円弧面を、砥石外周面に近い側の外周側円弧面と、砥石端面に近い側の端面側円弧面と、に分割し、砥石外周面と外周側円弧面を第1ツルアにてツルーイングし、砥石端面と端面側円弧面を第2ツルアにてツルーイングする。
これにより、砥石と第1ツルア、砥石と第2ツルア、を干渉させることなく、砥石外周面と砥石端面と砥石円弧面とを適切にツルーイングすることができるので、砥石端面の精度、及び砥石端面の近傍の砥石円弧面の精度が要求される加工対象物を適切に加工することができる。
次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係るツルーイング方法であって、前記第1ツルアを用いてツルーイングする際、一方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面から最も遠い位置から一方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面に最も近い位置に向かって一方の前記外周側円弧面をツルーイングし、続いて前記砥石外周面における一方の前記外周側円弧面に最も近い位置から前記砥石外周面における他方の前記外周側円弧面に最も近い位置に向かって前記砥石外周面をツルーイングし、続いて他方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面に最も近い位置から他方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面から最も遠い位置に向かって他方の前記外周側円弧面をツルーイングする。
また、前記第2ツルアを用いてツルーイングする際、一方の前記端面側円弧面における一方の前記砥石端面から最も遠い位置から一方の前記端面側円弧面における一方の前記砥石端面に最も近い位置に向かって一方の前記端面側円弧面をツルーイングし、続いて一方の前記砥石端面における一方の前記端面側円弧面に最も近い位置から一方の前記砥石端面における一方の前記端面側円弧面から最も遠い位置に向かってツルーイングし、他方の前記端面側円弧面における他方の前記砥石端面から最も遠い位置から他方の前記端面側円弧面における他方の前記砥石端面に最も近い位置に向かって他方の前記端面側円弧面をツルーイングし、続いて他方の前記砥石端面における他方の前記端面側円弧面に最も近い位置から他方の前記砥石端面における他方の前記端面側円弧面から最も遠い位置に向かってツルーイングする。
この第2の発明では、第1ツルアを用いて、一方の外周側円弧面、砥石外周面、他方の外周側円弧面、の順にツルーイングし、第2ツルアを用いて、一方の端面側円弧面から一方の砥石端面の順にツルーイングし、他方の端面側円弧面から他方の砥石端面の順にツルーイングする。
これにより、砥石外周面、一方の砥石端面、他方の砥石端面、一方の外周側円弧面、他方の外周側円弧面、一方の端面側円弧面、他方の端面側円弧面、のツルーイングするべきすべての面に対して、適切な方向からツルーイングすることができるとともに、より短時間にツルーイングを行うことができる。
次に、本発明の第3の発明は、上記第2の発明に係るツルーイング方法であって、一方の前記外周側円弧面のツルーイング開始時において、前記第1ツルアを、一方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面から最も遠い位置に向かって前記砥石に対して相対的に接近させる際、前記砥石円弧面の凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって一方の前記外周側円弧面と一方の前記端面側円弧面との境界位置にて前記砥石円弧面と接する第1径を有する第1仮想円弧に沿うように一方の前記端面側円弧面の側から相対的に移動させる。
また、一方の前記端面側円弧面のツルーイング開始時において、前記第2ツルアを、一方の前記端面側円弧面における前記砥石端面から最も遠い位置に向かって前記砥石に対して相対的に接近させる際、前記砥石円弧面の凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって一方の前記外周側円弧面と一方の前記端面側円弧面との境界位置にて前記砥石円弧面と接する第2径を有する第2仮想円弧に沿うように一方の前記外周側円弧面の側から相対的に移動させる。
また、他方の前記端面側円弧面のツルーイング開始時において、前記第2ツルアを、他方の前記端面側円弧面における前記砥石端面から最も遠い位置に向かって前記砥石に対して相対的に接近させる際、前記砥石円弧面の凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって他方の前記外周側円弧面と他方の前記端面側円弧面との境界位置にて前記砥石円弧面と接する第3径を有する第3仮想円弧に沿うように他方の前記外周側円弧面の側から相対的に移動させる。
この第3の発明では、第1ツルアで一方の外周側円弧面のツルーイングを開始する際、第1ツルアを、第1仮想円弧に沿うように相対的に移動させ、第2ツルアで一方の端面側円弧面のツルーイングを開始する際、第2ツルアを、第2仮想円弧に沿うように相対的に移動させ、第2ツルアで他方の端面側円弧面のツルーイングを開始する際、第2ツルアを、第3仮想円弧に沿うように相対的に移動させる。
これにより、第1ツルアによるツルーイング個所と、第2ツルアによるツルーイング個所とのつなぎの個所となる一方の外周側円弧面と一方の端面側円弧面との境界位置、及び他方の外周側円弧面と他方の端面側円弧面との境界位置を、より滑らかに、より均一にツルーイングすることができる。
次に、本発明の第4の発明は、上記第1の発明〜第3の発明のいずれか1つに係るツルーイング方法であって、前記砥石円弧面における前記外周側円弧面と前記端面側円弧面との境界位置は、ツルーイング前の前記砥石円弧面の円弧の中心を通って前記砥石回転軸に対して45度の角度を有する第1仮想直線と、前記砥石円弧面と、の交点となる位置である。
この第4の発明では、外周側円弧面と端面側円弧面との境界位置を、適切な位置に設定することができる。
また、第1ツルアと第2ツルアとの円弧部(砥石円弧面)のツルーイング量(円弧方向の量)が同じであるため、砥石の円弧部(砥石円弧面)の良好な精度が得られる。
次に、本発明の第5の発明は、上記第1の発明〜第3の発明のいずれか1つに係るツルーイング方法であって、前記砥石円弧面における前記外周側円弧面と前記端面側円弧面との境界位置は、前記砥石外周面をツルーイングする深さをΔD、前記砥石端面をツルーイングする深さをΔWと設定した場合、ツルーイング前の前記砥石円弧面の円弧の中心と、前記ツルーイング前の円弧の中心から前記砥石外周面から離れる方向にΔDだけ移動した位置から更に前記砥石端面から離れる方向にΔWだけ移動した位置であるツルーイング後の円弧の中心と、を通る第2仮想直線と、前記砥石円弧面と、の交点となる位置である。
この第5の発明では、外周側円弧面と端面側円弧面との境界位置を、ツルーイングによる取り代に応じた適切な位置に設定することができる。
また、第1ツルアと第2ツルアとの円弧部(砥石円弧面)のツルーイング量(円弧方向の量)を、第1ツルアと第2ツルアのそれぞれのツルーイング深さに応じた値とすることで、砥石の円弧部(砥石円弧面)の良好な精度が得られる。
次に、本発明の第6の発明は、砥石回転軸回りに回転してワークを研削する円筒状の砥石をツルーイングするために設けられて前記砥石回転軸に平行な第1ツルア回転軸回りに回転する第1ロールを有する第1ツルアと、前記砥石をツルーイングするために設けられて前記砥石回転軸に直交する第2ツルア回転軸回りに回転する第2ロールを有する第2ツルアと、前記第1ツルアと前記砥石との相対的な位置、及び前記第2ツルアと前記砥石との相対的な位置を変更する移動手段と、前記移動手段を制御する制御手段と、を備え、前記移動手段と前記制御手段を用いて、上記第1の発明〜第5の発明のいずれか1つのツルーイング方法に基づいて、前記砥石における前記砥石外周面と前記砥石端面と前記砥石円弧面とをツルーイングする、ツルーイング装置である。
この第6の発明では、砥石とツルアを干渉させることなく、砥石外周面と砥石端面と砥石円弧面とを適切にツルーイングすることができるツルーイング装置を、適切に実現することができる。
(A)は本発明のツルーイング装置を備えた研削盤の全体構成の例を説明する平面図であり、(B)は当該研削盤の側面図(心押台を省略した図)である。 砥石(一部断面図)と第1ツルアと第2ツルアの概略形状と位置関係を説明する斜視図である。 砥石における砥石外周面、砥石端面、砥石円弧面(外周側円弧面と端面側円弧面)、の各面を説明する断面図である。 第1の実施の形態のツルーイング方法を説明する図である。 第1の実施の形態のツルーイング方法を説明する図である。 第2の実施の形態のツルーイング方法を説明する図である。 第2の実施の形態のツルーイング方法を説明する図である。 外周側円弧面と端面側円弧面との境界となる円弧境界位置の設定方法の例を説明する図である。 従来のツルーイング方法の例を説明する図である。
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお各図において、X軸、Y軸、Z軸の記載がある場合、X軸とY軸とZ軸は互いに直交しており、ワークWの回転軸であるワーク回転軸WJに平行な水平方向がX軸方向であり、ワークWに砥石50を切り込む水平方向がZ軸方向であり、鉛直上向き方向がY軸方向である。
●[研削盤1の全体構成(図1)と、砥石50と第1ツルア70と第2ツルア80の概略形状と位置関係(図2)]
図1(A)に示す研削盤1の平面図、及び図1(B)に示す研削盤1の側面図に示すように、本発明のツルーイング装置を備えた研削盤1は、ベッド2、主軸台40、心押台46、X軸方向移動テーブル10、X軸方向駆動手段10M、Z軸方向移動テーブル20、Z軸方向駆動手段20M、砥石回転駆動手段50M、砥石50、制御手段60、第1ツルア70、第2ツルア80等を有している。なお図1(B)では心押台46の記載を省略している。
主軸台40は、ベッド2上に固定されており、主軸41を備えている。
主軸41は、制御手段60(例えば数値制御装置)からの制御信号に基づいてワーク回転軸WJ回りに回転駆動し、ワークWの把持と開放が可能なチャック42を備えている。
心押台46は、ベッド2上に固定されており、センタ47を備えている。
センタ47は、ワーク回転軸WJ回りに回転自在に設けられ、主軸41の方向(X軸方向)に沿って移動可能であるとともに主軸41に向かう方向に付勢されている。
ワークWは例えば車両のクランクシャフトであり、主軸41のチャック42にて把持され、センタ47にて主軸41の方向に押し付けられて支持され、主軸41の回転駆動によって、X軸に平行なワーク回転軸WJ回りに回転される。
X軸方向移動テーブル10は、ベッド2上においてX軸方向に沿って設けられた案内レール10Lに沿って、ベッド2に対してX軸方向に往復移動する。
X軸方向駆動手段10M(例えば電動モータ)は、制御手段60からの制御信号に基づいて、図示省略したボールねじを回転駆動し、当該ボールねじに連結されたX軸方向移動テーブル10をX軸方向に往復移動させる。なお移動量は、X軸方向駆動手段10Mに設けられたエンコーダ10Eからの検出信号に基づいて制御される。
Z軸方向移動テーブル20は、X軸方向移動テーブル10上においてZ軸方向に沿って設けられた案内レール20Lに沿って、X軸方向移動テーブル10に対してZ軸方向に往復移動する。
Z軸方向駆動手段20M(例えば電動モータ)は、制御手段60からの制御信号に基づいて、図示省略したボールねじを回転駆動し、当該ボールねじに連結されたZ軸方向移動テーブル20をZ軸方向に往復移動させる。なお移動量は、Z軸方向駆動手段20Mに設けられたエンコーダ20Eからの検出信号に基づいて制御される。
なお、X軸方向駆動手段10M、Z軸方向駆動手段20Mは、砥石50とワークWとの相対的な位置、及び砥石50と第1ツルア70との相対的な位置、及び砥石50と第2ツルア80との相対的な位置、を変更する移動手段に相当している。
砥石回転駆動手段50M(例えば電動モータ)は、砥石の回転駆動力を発生させ、発生された回転駆動力は、プーリやベルト等の動力伝達手段を介して砥石50に伝達される。
砥石50は、X軸に平行な砥石回転軸XJ回りに回転可能に支持されている。そして、ワーク回転軸WJを含むXZ平面である仮想平面VM上に、砥石回転軸XJも位置している(図1(B)参照)。
そして制御手段60は、上記に説明したように、エンコーダ10E、20Eからの検出信号や、主軸41の回転角度信号等が入力され、主軸41を回転駆動する制御信号やX軸方向駆動手段10Mを駆動する制御信号やZ軸方向駆動手段20Mを駆動する制御信号を出力する。
第1ツルア70は、砥石回転軸XJと平行な第1ツルア回転軸TJ1回りに回転する第1ロール70D(ダイアモンドロール等)、第1ロール70Dを回転駆動するロール駆動手段70M(例えば電動モータであり、図2参照)を有しており、例えば主軸台40に固定されている。
第2ツルア80は、砥石回転軸XJと直交する第2ツルア回転軸TJ2回りに回転する第2ロール80D(ダイアモンドロール等)、第2ロール80Dを回転駆動するロール駆動手段80M(例えば電動モータであり、図2参照)を有しており、例えば案内レール80Lに沿ってベッド2に対してZ軸方向に移動可能となるように設けられている。ワークWが主軸41とセンタ47との間に支持されている場合、第2ツルア80は制御手段60によってワークWと干渉しないように砥石50から離れる方向に移動され、ワークWが主軸41とセンタ47との間に支持されていない場合であって砥石50をツルーイングする場合、第2ツルア80は制御手段60によって砥石50に近づく方向に移動される。
そして図1(B)及び図2に示すように、ワーク回転軸WJを含むXZ平面である仮想平面VM上に、第1ツルア回転軸TJ1及び第2ツルア回転軸TJ2が位置している。
従って、ワーク回転軸WJと砥石回転軸XJと第1ツルア回転軸TJ1と第2ツルア回転軸TJ2は、いずれも仮想平面VM(X軸及びZ軸に平行な仮想的な平面)上に有り、ワーク回転軸WJと砥石回転軸XJと第1ツルア回転軸TJ1はいずれもX軸と平行であり、第2ツルア回転軸TJ2はZ軸と平行である(X軸と直交している)。
なお図2において、砥石50は、ボンド部と砥粒を含んで円筒状に形成された砥石部51と、砥石部51を保持する円板状のベース部52と、にて構成されている。
そして砥石50の外周面と仮想平面VMとの接触個所であって第1ツルア70を用いてツルーイングする個所を被ツルーイング個所T70として、砥石50の端面と仮想平面VMとの接触個所であって第2ツルア80を用いてツルーイングする個所であって図2中において右側に相当する個所を被ツルーイング個所T80Rとして、砥石50の端面と仮想平面VMとの接触個所であって第2ツルア80を用いてツルーイングする個所であって図2中において左側に相当する個所を被ツルーイング個所T80Lとする。
このとき、砥石50の回転方向が、図2中に示す回転方向50Kである場合、被ツルーイング個所T70をツルーイングする際は第1ロール70Dを回転方向70Kの方向に回転させ、被ツルーイング個所T80Rをツルーイングする際は第2ロール80Dを回転方向80KRの方向に回転させ、被ツルーイング個所T80Lをツルーイングする際は第2ロール80Dを回転方向80KLの方向に回転させる。
従って、ツルーイングの際は、砥石50の回転方向と第1ロールの回転方向は同じであり、砥石50の回転方向と第2ロールの回転方向は同じであり、回転差によって砥石50をツルーイングする。
●[砥石50の被ツルーイング個所を含む断面の形状(図3)]
次に図3を用いて、砥石50の被ツルーイング個所を含む断面の形状等について説明する。図3は、砥石50を、砥石回転軸XJを含むXZ平面にて切断した断面図を示している。
図3において、砥石50(砥石部51)の外面(ワークWと接触する面)であって、砥石回転軸XJと平行な面を砥石外周面51Gとする。また、砥石回転軸XJと直交する面であって図3中における右側の面を砥石端面51TRとし、砥石回転軸XJと直交する面であって図3中における左側の面を砥石端面51TLとする。また、砥石外周面51Gと砥石端面51TRとの境界部の面であって図3において円弧状に形成されている面を砥石円弧面51ERとし、砥石外周面51Gと砥石端面51TLとの境界部の面であって図3において円弧状に形成されている面を砥石円弧面51ELとする。
また、砥石円弧面51ERの円弧の中心を円弧中心ORとし、砥石円弧面51ELの円弧の中心を円弧中心OLとする。
そして、砥石端面51TRと砥石円弧面51ERとの境界位置を端面境界位置PTRとし、砥石外周面51Gと砥石円弧面51ERとの境界位置を外周境界位置PGRとする。
同様に、砥石端面51TLと砥石円弧面51ELとの境界位置を端面境界位置PTLとし、砥石外周面51Gと砥石円弧面51ELとの境界位置を外周境界位置PGLとする。
また、砥石端面51TRにおける砥石円弧面51ERから最も遠い位置を端面終端位置PZRとする。
同様に、砥石端面51TLにおける砥石円弧面51ELから最も遠い位置を端面終端位置PZLとする。
そして図3において、砥石回転軸XJに対して角度θR(所定角度)を有して円弧中心ORを通る第1仮想直線VTRと砥石円弧面51ERとの交点を円弧境界位置PERとし、砥石回転軸XJに対して角度θL(所定角度)を有して円弧中心OLを通る第1仮想直線VTLと砥石円弧面51ELとの交点を円弧境界位置PELとする。なお角度θR、θLは、適宜設定される角度であり、例えば45度である。
そして、砥石円弧面51ERの一部の面であって、砥石外周面51Gと連続している面であり且つ外周境界位置PGRから円弧境界位置PERまでの面を外周側円弧面51FRとする。また、砥石円弧面51ERの残りの面であって、砥石端面51TRと連続している面であって、端面境界位置PTRから円弧境界位置PERまでの面を端面側円弧面51SRとする。つまり、砥石円弧面51ERを、円弧境界位置PERにて外周側円弧面51FRと端面側円弧面51SRに分割する。
同様に、砥石円弧面51ELの一部の面であって、砥石外周面51Gと連続している面であり且つ外周境界位置PGLから円弧境界位置PELまでの面を外周側円弧面51FLとする。また、砥石円弧面51ELの残りの面であって、砥石端面51TLと連続している面であって、端面境界位置PTLから円弧境界位置PELまでの面を端面側円弧面51SLとする。つまり、砥石円弧面51ELを、円弧境界位置PELにて外周側円弧面51FLと端面側円弧面51SLに分割する。
●[第1の実施の形態のツルーイング方法(図4、図5)]
次に図4及び図5を用いて、第1の実施の形態のツルーイング方法について説明する。
砥石50のツルーイングが指示されると、制御手段は、砥石回転駆動手段50Mを制御して砥石50を回転させ、第1ツルア70を制御して第1ロール70Dを回転させ、移動手段(X軸方向駆動手段10M、Z軸方向駆動手段20M等)を制御し、砥石50に対する第1ツルア70の相対的な位置を移動して第1ツルアによるツルーイングを開始する。
そして制御手段は、第1ツルア70によるツルーイングが終了すると、第2ツルア80を制御して第2ロール80Dを回転させ、移動手段(X軸方向駆動手段10M、Z軸方向駆動手段20M等)を制御し、砥石50に対する第1ツルア70の相対的な位置を移動して第2ツルアによるツルーイングを開始する。
図4に示すように、砥石外周面51Gをツルーイングする際、制御手段は、移動手段を制御して、第1ツルア回転軸TJ1を砥石回転軸XJに対して平行に維持した状態にて、第1ツルア70を砥石50に対して相対的に移動させ、砥石円弧面51ERの一部の面であって砥石外周面51Gに連続している外周側円弧面51FRと、砥石外周面51Gと、砥石円弧面51ELの一部の面であって砥石外周面51Gに連続している外周側円弧面51FLと、をツルーイングする。
また図5に示すように、砥石端面51TRをツルーイングする際、制御手段は、移動手段を制御して、第2ツルア回転軸TJ2を砥石回転軸XJに対して直交する方向に維持した状態にて、第2ツルア80を砥石50に対して相対的に移動させ、砥石円弧面51ERの残りの面であって砥石端面51TRと連続している端面側円弧面51SRと、砥石端面51TRと、をツルーイングする。
また図5に示すように、砥石端面51TLをツルーイングする際、制御手段は、移動手段を制御して、第2ツルア回転軸TJ2を砥石回転軸XJに対して直交する方向に維持した状態にて、第2ツルア80を砥石50に対して相対的に移動させ、砥石円弧面51ELの残りの面であって砥石端面51TLと連続している端面側円弧面51SLと、砥石端面51TLと、をツルーイングする。
また、第1ツルア70を用いてツルーイングする位置と順番を、より正確に説明すると、図4に示すように、制御手段は、外周側円弧面51FR(一方の外周側円弧面に相当)における砥石外周面51Gから最も遠い位置である円弧境界位置PERから、外周側円弧面51FRにおける砥石外周面51Gに最も近い位置である外周境界位置PGRに向かって、外周側円弧面51FRをツルーイングする。
続いて、制御手段は、砥石外周面51Gにおける外周側円弧面51FRに最も近い位置である外周境界位置PGRから、砥石外周面51Gにおける外周側円弧面51FL(他方の外周側円弧面に相当)に最も近い位置である外周境界位置PGLに向かって、砥石外周面51Gをツルーイングする。
続いて、制御手段は、外周側円弧面51FLにおける砥石外周面51Gに最も近い位置である外周境界位置PGLから、外周側円弧面51FLにおける砥石外周面51Gから最も遠い位置である円弧境界位置PELに向かって、外周側円弧面51FLをツルーイングする。
また、第2ツルア80を用いてツルーイングする位置と順番を、より正確に説明すると、図5に示すように、制御手段は、端面側円弧面51SR(一方の端面側円弧面に相当)における砥石端面51TR(一方の砥石端面に相当)から最も遠い位置である円弧境界位置PERから、端面側円弧面51SRにおける砥石端面51TRに最も近い位置である端面境界位置PTRに向かって、端面側円弧面51SRをツルーイングする。
続いて、制御手段は、砥石端面51TRにおける端面側円弧面51SRに最も近い位置である端面境界位置PTRから、砥石端面51TRにおける端面側円弧面51SRから最も遠い位置である端面終端位置PZRに向かって、砥石端面51TRをツルーイングする。
同様に、図5に示すように、制御手段は、端面側円弧面51SL(他方の端面側円弧面に相当)における砥石端面51TL(他方の砥石端面に相当)から最も遠い位置である円弧境界位置PELから、端面側円弧面51SLにおける砥石端面51TLに最も近い位置である端面境界位置PTLに向かって、端面側円弧面51SLをツルーイングする。
続いて、制御手段は、砥石端面51TLにおける端面側円弧面51SLに最も近い位置である端面境界位置PTLから、砥石端面51TLにおける端面側円弧面51SLから最も遠い位置である端面終端位置PZLに向かって、砥石端面51TLをツルーイングする。
また図4に示すように、外周側円弧面51FRのツルーイング開始時において、第1ツルア70を、円弧境界位置PERに向かって砥石50に対して相対的に接近させる際、砥石円弧面51ERの凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって円弧境界位置PERにて砥石円弧面51ERと接する第1径を有する第1仮想円弧VE1に沿うように、端面側円弧面51SRの側から相対的に移動させると、円弧境界位置PERからのツルーイングを、より滑らかに開始することができるので、より好ましい。なお第1径の値は、適宜設定される。
また、外周側円弧面51FLのツルーイング終了時において、第1ツルア70を、円弧境界位置PELから砥石50に対して相対的に離間させる際、砥石円弧面51ELの凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって円弧境界位置PELにて砥石円弧面51ELと接する第4径を有する第4仮想円弧VEZに沿うように、端面側円弧面51SLの側に相対的に移動させると、円弧境界位置PELにおけるツルーイングを、より滑らかに終了させることができるので、より好ましい。なお第4径の値は、適宜設定される。
また図5に示すように、端面側円弧面51SRのツルーイング開始時において、第2ツルア80を、円弧境界位置PERに向かって砥石50に対して相対的に接近させる際、砥石円弧面51ERの凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって円弧境界位置PERにて砥石円弧面51ERと接する第2径を有する第2仮想円弧VE2に沿うように、外周側円弧面51FRの側から相対的に移動させると、円弧境界位置PERからのツルーイングを、より滑らかに開始することができるので、より好ましい。なお第2径の値は、適宜設定される。
また図5に示すように、端面側円弧面51SLのツルーイング開始時において、第2ツルア80を、円弧境界位置PELに向かって砥石50に対して相対的に接近させる際、砥石円弧面51ELの凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって円弧境界位置PELにて砥石円弧面51ELと接する第3径を有する第3仮想円弧VE3に沿うように、外周側円弧面51FLの側から相対的に移動させると、円弧境界位置PELからのツルーイングを、より滑らかに開始することができるので、より好ましい。なお第3径の値は、適宜設定される。
●[第2の実施の形態のツルーイング方法(図6、図7)]
次に図6及び図7を用いて、第2の実施の形態のツルーイング方法について説明する。
図6に示す第2の実施の形態のツルーイング方法は、図4に示す第1の実施の形態のツルーイング方法に対して、第1ツルア70を、円弧境界位置PERに接近させる際の経路と、円弧境界位置PELから離間させる際の経路とを、仮想円弧に沿った経路でなく、砥石回転軸XJに平行な仮想直線に沿った経路としている点が異なる。
また、図7に示す第2の実施の形態のツルーイング方法は、図5に示す第1の実施の形態のツルーイング方法に対して、第2ツルア70を、円弧境界位置PERに接近させる際の経路と、円弧境界位置PELに接近させる際の経路とを、仮想円弧に沿った経路でなく、砥石回転軸XJに直交する仮想直線に沿った経路としている点が異なる。
以下、これらの相違点について主に説明する。
図6に示すように、外周側円弧面51FRのツルーイング開始時において、第1ツルア70を、円弧境界位置PERに向かって砥石50に対して相対的に接近させる際、砥石回転軸XJに平行な仮想的な直線であって円弧境界位置PERを通る仮想直線VTAに沿うように、砥石50に対して第1ツルア70を相対的に移動させる。これにより、シンプルな経路で第1ツルア70を、砥石50に対して相対的に接近させることができる。
また図6に示すように、外周側円弧面51FLのツルーイング終了時において、第1ツルア70を、円弧境界位置PELから砥石50に対して相対的に離間させる際、砥石回転軸XJに平行な仮想的な直線であって円弧境界位置PELを通る仮想直線VTBに沿うように、砥石50に対して第1ツルア70を相対的に移動させる。これにより、シンプルな経路で第1ツルア70を、砥石50に対して相対的に離間させることができる。
また図7に示すように、端面側円弧面51SRのツルーイング開始時において、第2ツルア80を、円弧境界位置PERに向かって砥石50に対して相対的に接近させる際、砥石回転軸XJに直交する仮想的な直線であって円弧境界位置PERを通る仮想直線VTCに沿うように、砥石50に対して第2ツルア80を相対的に移動させる。これにより、シンプルな経路で第2ツルア80を、砥石50に対して相対的に接近させることができる。
また図7に示すように、端面側円弧面51SLのツルーイング開始時において、第2ツルア80を、円弧境界位置PELに向かって砥石50に対して相対的に接近させる際、砥石回転軸XJに直交する仮想的な直線であって円弧境界位置PELを通る仮想直線VTDに沿うように、砥石50に対して第2ツルア80を相対的に移動させる。これにより、シンプルな経路で第2ツルア80を、砥石50に対して相対的に接近させることができる。
●[外周側円弧面と端面側円弧面との境界位置(円弧境界位置PER、PEL)の設定方法の例(図8)]
図3では、円弧境界位置PER、PELを設定する際の第1仮想直線VTR、VTLにおける砥石回転軸XJに対する角度θR、θL(所定角度)を、例えば45度にすると説明したが、以降のように図8に示す角度θR´、θL´(所定角度)を設定すると、より好ましい。
図8に示すように、ツルーイング前の砥石50(砥石部51)の形状に対するツルーイング後の砥石50(砥石部51)の形状において、砥石回転軸XJに直交する方向のツルーイング深さ(ツルーイングによる取り代)をΔDに設定し、砥石回転軸XJに平行な方向のツルーイング深さ(ツルーイングによる取り代)をΔWに設定する。
そして図8に示すように、ツルーイング前における右側の砥石円弧面の円弧の中心を円弧中心OR、ツルーイング前における左側の砥石円弧面の円弧の中心を円弧中心OLとする。
そして、円弧中心ORの位置から、砥石外周面から離れる方向にΔDだけ移動した位置から更に右側の砥石端面から離れる方向にΔWだけ移動した位置を、ツルーイング後の右側の砥石円弧面の円弧の中心である新たな円弧中心OR´に設定する。
そして、円弧中心ORと、円弧中心OR´を通る第2仮想直線VTR2と、ツルーイング前の右側の砥石円弧面との交点を、ツルーイング前の円弧境界位置PERと設定し、第2仮想直線VTR2と、ツルーイング後の右側の砥石円弧面との交点を、ツルーイング後の円弧境界位置PER´と設定する。
以上より、第2仮想直線VTR2における砥石回転軸XJに対する角度θR´は、下式で与えられる。
角度θR´=tan-1(ΔD/ΔW)
同様に、円弧中心OLの位置から、砥石外周面から離れる方向にΔDだけ移動した位置から更に左側の砥石端面から離れる方向にΔWだけ移動した位置を、ツルーイング後の左側の砥石円弧面の円弧の中心である新たな円弧中心OL´に設定する。
そして、円弧中心OLと、円弧中心OL´を通る第2仮想直線VTL2と、ツルーイング前の右側の砥石円弧面との交点を、ツルーイング前の円弧境界位置PELと設定し、第2仮想直線VTL2と、ツルーイング後の右側の砥石円弧面との交点を、ツルーイング後の円弧境界位置PEL´と設定する。
なお、角度θL´は、角度θR´と同じであるので説明を省略する。
以上、本実施の形態の説明にて、第1ツルアと第2ツルアを用いて、砥石をツルーイングするツルーイング方法について説明したが、砥石回転軸XJに平行な第1ツルア回転軸回りに回転する第1ロールを有する第1ツルアと、砥石回転軸XJと直交する第2ツルア回転軸回りに回転する第2ロールを有する第2ツルアと、移動手段と、制御手段と、を備え、本実施の形態にて説明したツルーイング方法に基づいて、砥石の砥石外周面と砥石端面と砥石円弧面とをツルーイングするツルーイング装置を実現することも可能である。
以上、本実施の形態にて説明したツルーイング方法は、砥石端面、及び砥石端面に連続している砥石円弧面(端面側円弧面)とを適切にツルーイングすることが可能であり、砥粒の破砕性が向上し、砥石の切れ味が向上する。そして切れ味が向上することで研削焼けを適切に防止し、コスト低減に貢献することができる。
また、適切な順序、適切な経路でツルーイングしているので、より短時間でツルーイングすることが可能であり、加工時間の短縮化、及び省エネに貢献することができる。
また、砥石端面の精度が必要な、特殊な車両のクランクシャフト等の加工に対応することが可能となり、当該クランクシャフトの摩擦抵抗を低減させ、当該車両の燃費向上に貢献することができる。
本発明のツルーイング方法は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また本発明のツルーイング装置の構成、構造、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態で説明した研削盤1の構成、構造、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
1 研削盤
2 ベッド
10 X軸方向移動テーブル
10M X軸方向駆動手段
20 Z軸方向移動テーブル
20M Z軸方向駆動手段
40 主軸台
41 主軸
46 心押台
47 センタ
50 砥石
51 砥石部
51ER、51EL 砥石円弧面
51FR、51FL 外周側円弧面
51G 砥石外周面
51SR、51SL 端面側円弧面
51TR、51TL 砥石端面
60 制御手段
70 第1ツルア
70D 第1ロール
80 第2ツルア
80D 第2ロール
OR、OL 円弧中心
PER、PEL 円弧境界位置
PGR、PGL 外周境界位置
PTR、PTL 端面境界位置
PZR、PZL 端面終端位置
TJ1 第1ツルア回転軸
TJ2 第2ツルア回転軸
VE1 第1仮想円弧
VE2 第2仮想円弧
VE3 第3仮想円弧
VM 仮想平面
VTR、VTL 第1仮想直線
VTR2、VTL2 第2仮想直線
W ワーク
WJ ワーク回転軸
XJ 砥石回転軸

Claims (6)

  1. 砥石回転軸回りに回転してワークを研削する円筒状の砥石をツルーイングする第1ツルア及び第2ツルアと、
    前記第1ツルアと前記砥石との相対的な位置、及び前記第2ツルアと前記砥石との相対的な位置、を変更する移動手段と、
    前記移動手段を制御する制御手段と、を用いてツルーイングするツルーイング方法であって、
    前記第1ツルアは、前記砥石回転軸に平行な第1ツルア回転軸回りに回転する第1ロールを有しており、
    前記第2ツルアは、前記砥石回転軸に直交する第2ツルア回転軸回りに回転する第2ロールを有しており、
    前記砥石は、前記砥石回転軸に平行な面である砥石外周面と、前記砥石回転軸に直交する面である砥石端面と、前記砥石外周面と前記砥石端面との境界部の面であって円弧状に形成された砥石円弧面と、を有しており、
    前記制御手段にて前記移動手段を制御して、前記第1ツルアを用いて、前記第1ツルア回転軸を前記砥石回転軸に対して平行に維持した状態にて、前記砥石外周面と、前記砥石円弧面の一部の面であって前記砥石外周面と連続している外周側円弧面と、をツルーイングし、
    前記制御手段にて前記移動手段を制御して、前記第2ツルアを用いて、前記第2ツルア回転軸を前記砥石回転軸に対して直交する方向に維持した状態にて、前記砥石端面と、前記砥石円弧面の残りの面であって前記砥石端面と連続している端面側円弧面と、をツルーイングする、
    ツルーイング方法。
  2. 請求項1に記載のツルーイング方法であって、
    前記第1ツルアを用いてツルーイングする際、
    一方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面から最も遠い位置から一方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面に最も近い位置に向かって一方の前記外周側円弧面をツルーイングし、続いて前記砥石外周面における一方の前記外周側円弧面に最も近い位置から前記砥石外周面における他方の前記外周側円弧面に最も近い位置に向かって前記砥石外周面をツルーイングし、続いて他方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面に最も近い位置から他方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面から最も遠い位置に向かって他方の前記外周側円弧面をツルーイングし、
    前記第2ツルアを用いてツルーイングする際、
    一方の前記端面側円弧面における一方の前記砥石端面から最も遠い位置から一方の前記端面側円弧面における一方の前記砥石端面に最も近い位置に向かって一方の前記端面側円弧面をツルーイングし、続いて一方の前記砥石端面における一方の前記端面側円弧面に最も近い位置から一方の前記砥石端面における一方の前記端面側円弧面から最も遠い位置に向かってツルーイングし、
    他方の前記端面側円弧面における他方の前記砥石端面から最も遠い位置から他方の前記端面側円弧面における他方の前記砥石端面に最も近い位置に向かって他方の前記端面側円弧面をツルーイングし、続いて他方の前記砥石端面における他方の前記端面側円弧面に最も近い位置から他方の前記砥石端面における他方の前記端面側円弧面から最も遠い位置に向かってツルーイングする、
    ツルーイング方法。
  3. 請求項2に記載のツルーイング方法であって、
    一方の前記外周側円弧面のツルーイング開始時において、前記第1ツルアを、一方の前記外周側円弧面における前記砥石外周面から最も遠い位置に向かって前記砥石に対して相対的に接近させる際、前記砥石円弧面の凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって一方の前記外周側円弧面と一方の前記端面側円弧面との境界位置にて前記砥石円弧面と接する第1径を有する第1仮想円弧に沿うように一方の前記端面側円弧面の側から相対的に移動させ、
    一方の前記端面側円弧面のツルーイング開始時において、前記第2ツルアを、一方の前記端面側円弧面における前記砥石端面から最も遠い位置に向かって前記砥石に対して相対的に接近させる際、前記砥石円弧面の凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって一方の前記外周側円弧面と一方の前記端面側円弧面との境界位置にて前記砥石円弧面と接する第2径を有する第2仮想円弧に沿うように一方の前記外周側円弧面の側から相対的に移動させ、
    他方の前記端面側円弧面のツルーイング開始時において、前記第2ツルアを、他方の前記端面側円弧面における前記砥石端面から最も遠い位置に向かって前記砥石に対して相対的に接近させる際、前記砥石円弧面の凸方向とは逆の凸方向を有する仮想的な円弧であって他方の前記外周側円弧面と他方の前記端面側円弧面との境界位置にて前記砥石円弧面と接する第3径を有する第3仮想円弧に沿うように他方の前記外周側円弧面の側から相対的に移動させる、
    ツルーイング方法。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のツルーイング方法であって、
    前記砥石円弧面における前記外周側円弧面と前記端面側円弧面との境界位置は、ツルーイング前の前記砥石円弧面の円弧の中心を通って前記砥石回転軸に対して45度の角度を有する第1仮想直線と、前記砥石円弧面と、の交点となる位置である、
    ツルーイング方法。
  5. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のツルーイング方法であって、
    前記砥石円弧面における前記外周側円弧面と前記端面側円弧面との境界位置は、
    前記砥石外周面をツルーイングする深さをΔD、前記砥石端面をツルーイングする深さをΔWと設定した場合、
    ツルーイング前の前記砥石円弧面の円弧の中心と、前記ツルーイング前の円弧の中心から前記砥石外周面から離れる方向にΔDだけ移動した位置から更に前記砥石端面から離れる方向にΔWだけ移動した位置であるツルーイング後の円弧の中心と、を通る第2仮想直線と、前記砥石円弧面と、の交点となる位置である、
    ツルーイング方法。
  6. 砥石回転軸回りに回転してワークを研削する円筒状の砥石をツルーイングするために設けられて前記砥石回転軸に平行な第1ツルア回転軸回りに回転する第1ロールを有する第1ツルアと、
    前記砥石をツルーイングするために設けられて前記砥石回転軸に直交する第2ツルア回転軸回りに回転する第2ロールを有する第2ツルアと、
    前記第1ツルアと前記砥石との相対的な位置、及び前記第2ツルアと前記砥石との相対的な位置を変更する移動手段と、
    前記移動手段を制御する制御手段と、を備え、
    前記移動手段と前記制御手段を用いて、請求項1〜5のいずれか一項に記載のツルーイング方法に基づいて、前記砥石における前記砥石外周面と前記砥石端面と前記砥石円弧面とをツルーイングする、
    ツルーイング装置。

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