JP2018153907A - 研削加工シミュレーション装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削加工における工作物の研削焼け深さを、より正確に算出できる研削加工シミュレーション装置及び方法を提供する。
【解決手段】研削加工シミュレーション装置１は、算出した研削熱エネルギ、工作物Ｗと砥石車２１との接触弧長、及び、工作物Ｗの加工深さに基づいて、工作物Ｗの加工深さにおける温度を算出し、算出した工作物Ｗの加工深さの温度に基づいて、工作物Ｗの研削焼け深さを算出する研削焼け深さ算出部１１４と、前研削において算出した研削焼け深さ、及び、現研削において算出した除去量に基づいて、現研削における研削焼け残り深さを算出し、算出した現研削における研削焼け残り深さ、及び、現研削において算出した研削焼け深さに基づいて、現研削における新研削焼け深さを算出する新研削焼け深さ算出部１１５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、研削加工シミュレーション装置及び方法に関するものである。

研削加工は、例えば、高速に回転する砥石車と、回転する工作物とを接触させて行われる。このような研削加工おいては、砥石車と工作物の摩擦等により熱エネルギが発生する。そして、この熱エネルギによって工作物の温度は上昇する。この結果、工作物に研削焼けが生じ、研削加工後の工作物（製品）に研削焼けが残ってしまう虞がある。

そこで、特許文献１では、全研削熱エネルギ、分配割合、及び、工作物の深さに基づいて、工作物の各深さにおける温度を算出し、算出した工作物の各深さの温度に基づいて、研削焼け深さを算出する。これにより、研削焼けを残さない研削加工条件を決定できる。

特許第５２６２０４９号公報

特許文献１では、現研削加工による研削焼け深さを算出しており、現研削加工より前に行われる前研削加工による研削焼け深さを考慮したものとなっていない。よって、研削加工における工作物の研削焼け深さをより正確に算出できる研削加工シミュレーションが望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削加工における工作物の研削焼け深さを、より正確に算出できる研削加工シミュレーション装置及び方法を提供することを目的とする。

本手段に係る研削加工シミュレーション装置は、回転駆動される砥石車と回転駆動される工作物とを相対移動させて、前記工作物の周面に前記砥石車の周面を接触させ、前記工作物の周面を研削する研削加工において、前記工作物の研削状態をシミュレーションする研削加工シミュレーション装置であって、前記砥石車と前記工作物との相対移動方向における前記砥石車と前記工作物との相対位置、前記砥石車の形状、及び、前記工作物の形状に基づいて、前記砥石車による前記工作物の除去量を算出する除去量算出部と、算出した前記除去量に基づいて、前記研削加工における研削抵抗を算出する研削抵抗算出部と、算出した前記研削抵抗、及び、研削点における前記工作物に対する前記砥石車の相対速度に基づいて、研削熱エネルギを算出する熱エネルギ算出部と、を備える。

さらに、算出した前記研削熱エネルギ、前記工作物と前記砥石車との接触弧長、及び、前記工作物の加工深さに基づいて、前記工作物の加工深さにおける温度を算出し、算出した前記工作物の加工深さの温度に基づいて、前記工作物の研削焼け深さを算出する研削焼け深さ算出部と、前研削において算出した前記研削焼け深さ、及び、現研削において算出した前記除去量に基づいて、前記現研削における研削焼け残り深さを算出し、算出した前記現研削における研削焼け残り深さ、及び、前記現研削において算出した前記研削焼け深さに基づいて、前記現研削における新研削焼け深さを算出する新研削焼け深さ算出部と、を備える。

この研削加工シミュレーション装置では、前研削において算出した研削焼け深さ、及び、現研削において算出した除去量に基づいて、現研削における研削焼け残り深さを算出する。そして、算出した現研削における研削焼け残り深さ、及び、現研削において算出した研削焼け深さに基づいて、現研削における新研削焼け深さを算出する。これにより、前研削における研削焼けが現研削で除去しきれずに残っている場合であっても、現研削における研削焼け残り深さを考慮して現研削における新たな研削焼け深さを算出するので、研削加工における工作物の研削焼け深さを、より正確に算出できる。

本手段に係る研削加工シミュレーション方法は、回転駆動される砥石車と回転駆動される工作物とを相対移動させて、前記工作物の周面に前記砥石車の周面を接触させ、前記工作物の周面を研削する研削加工において、前記工作物の研削状態をシミュレーションする研削加工シミュレーション方法であって、前記砥石車と前記工作物との相対移動方向における前記砥石車と前記工作物との相対位置、前記砥石車の形状、及び、前記工作物の形状に基づいて、前記砥石車による前記工作物の除去量を算出する除去量算出工程と、算出した前記除去量に基づいて、前記研削加工における研削抵抗を算出する研削抵抗算出工程と、を備える。

さらに、算出した前記研削抵抗、及び、研削点における前記工作物に対する前記砥石車の相対速度に基づいて、研削熱エネルギを算出する熱エネルギ算出工程と、算出した前記研削熱エネルギ、前記工作物と前記砥石車との接触弧長、及び、前記工作物の加工深さに基づいて、前記工作物の加工深さにおける温度を算出する温度算出工程と、算出した前記工作物の加工深さの温度に基づいて、前研削における前記工作物の研削焼け深さを算出し、算出した前研削における前記研削焼け深さ、及び、現研削において算出した前記除去量に基づいて、前記現研削における研削焼け残り深さを算出し、算出した前記現研削における研削焼け残り深さ、及び、前記現研削において算出した前記研削焼け深さに基づいて、前記現研削における新研削焼け深さを算出する新研削焼け深さ算出工程と、を備える。これにより、上述の研削加工シミュレーション装置の効果と同様の効果が得られる。

本実施形態の研削加工シミュレーション装置及び研削装置を示す図である。 研削加工シミュレーション装置のブロック構成図である。 研削焼け深さ算出のシミュレーション方法を示すフローチャートである。 びびり判定のシミュレーション方法を示すフローチャートである。 砥石車と工作物を示す模式図である。 線分で表された工作物と砥石車の外縁線を示す図である。 研削加工における研削点の微視的模式図である。 シミュレーションした工作物の最高温度と工作物の表面からの深さとの関係を示す図である。 現研削の研削焼け残りが研削焼けよりも大きく、研削焼け残りの再硬化層が研削焼けの再硬化層よりも大きいときの新研削焼けを示す図である。 現研削の研削焼け残りが研削焼けよりも大きく、研削焼け残りの再硬化層が研削焼けの再硬化層よりも小さいときの新研削焼けを示す図である。 現研削の研削焼け残りが研削焼けよりも小さく、研削焼け残りの再硬化層が研削焼けの再硬化層よりも小さいときの新研削焼けを示す図である。 現研削の研削焼け残りが研削焼けよりも小さく、研削焼け残りの再硬化層が研削焼けの再硬化層よりも小さいときの新研削焼けを示す図である。 現研削の除去量が前研削の研削焼けより小さく、前研削の研削焼けの再硬化層がよりも大きいときの現研削の研削焼け残りを示す図である。 現研削の除去量が前研削の研削焼けより大きいときの図である。 現研削の新研削焼けを工作物に重畳させたときの表示例を示す図である。 びびりを工作物に重畳させたときの表示例を示す図である。

（１．研削加工シミュレーション装置及び研削装置の構成）
本実施形態の研削加工シミュレーション装置及び研削装置について、図面を参照して説明する。図１に示すように、研削加工シミュレーション装置１は、研削装置２とは別個の装置であり、図示点線で示すように、制御装置２４と通信可能に接続されている。なお、研削加工シミュレーション装置１は、制御装置２４に内蔵されていてもよい。また、研削加工シミュレーション装置１は、PLC(Programmable Logic Controller)やCNC(Computer Numerical Control)装置などの組み込みシステムとすることもでき、パーソナルコンピュータやサーバなどとすることもできる。

研削装置２は、砥石車２１と、砥石台２２と、主軸台２３と、制御装置２４とを備える。なお、図示しないが、研削装置２には、研削点Ｐ周辺をクーラントにより冷却する冷却装置が備えられる。研削装置２は、主軸台２３により回転駆動される工作物Ｗの周面に、砥石台２２により回転駆動される砥石車２１の周面を接触させて、工作物Ｗの周面を研削する研削加工を行う。

砥石車２１は、大量の砥粒により円盤状に形成され、砥石台２２に砥石軸線Ｃｇ回りに回転可能に支持される。砥石台２２は、制御装置２４からの指令により、砥石車２１を砥石軸線Ｃｇ回りに回転させる。また、砥石台２２は、制御装置２４からの指令により砥石車２１をその砥石軸線Ｃｇ方向及び送り方向（Ｘ軸線方向）に移動させる。なお、砥石台２２に対し主軸台２３を送り方向（Ｘ軸線方向）に移動させるようにしてもよい。

主軸台２３は、円柱状の工作物Ｗを主軸線Ｃｗ回りに回転可能に支持し、制御装置２４からの指令により工作物Ｗを主軸線Ｃｗ回りに回転させる。制御装置２４は、砥石台２２及び主軸台２３に指令し、砥石車２１と工作物Ｗとの相対位置や砥石車２１及び工作物Ｗの各回転速度を制御する。なお、工作物Ｗがカム形状や偏心形状の場合には、制御装置２４は、工作物Ｗの回転角制御も行う。

図２に示すように、研削加工シミュレーション装置１は、工作物形状記憶部１０１と、砥石形状記憶部１０２と、指令値記憶部１０３と、相対位置算出部１０４と、除去量算出部１０５と、工作物形状変更部１０６と、研削抵抗算出部１０７と、剛性記憶部１０８と、変位量算出部１０９と、相対位置補正部１１０と、加工条件記憶部１１１と、熱エネルギ算出部１１２と、分配割合算出部１１３と、研削焼け深さ算出部１１４と、新研削焼け深さ算出部１１５と、びびり判定部１１６と、表示制御部１１７と、表示装置１１８とを備える。

工作物形状記憶部１０１には、工作物Ｗの周面形状が記憶される。つまり、シミュレーション開始直前にあっては、研削加工されていない状態の工作物Ｗの周面形状が記憶される。例えば、工作物径から分かる円形状が記憶される。砥石形状記憶部１０２には、砥石車２１の周面形状が記憶される。例えば、研削加工開始直前の砥石径から分かる円形状が記憶される。

指令値記憶部１０３には、研削加工における研削装置２に対する指令値が記憶される。指令値とは、図１に示すように、ある時間における工作物Ｗの主軸線Ｃｗ（回転中心（軸心））と砥石車２１の砥石軸線Ｃｇ（回転中心（軸心））とのＸ軸線方向の離間距離を指令する値であるＸ軸値と、ある時間における工作物Ｗの回転角を指令する値であるＣ軸値（Ｃ＝ωｔ）である。なお、ωは、工作物Ｗの角速度である。指令値は、加工条件記憶部１１１に記憶される工作物回転数、砥石車回転数、及び、砥石車２１の送り量（送り速度）等の研削加工条件に基づいて算出される。

相対位置算出部１０４は、指令値記憶部１０３に記憶される指令値に基づいて、工作物Ｗの回転中心Ｃｗと砥石車２１の回転中心ＣｇとのＸ軸線方向の離間距離を算出する。つまり、Ｘ軸離間距離Ｘは、式（１）に示すように算出される。

Ｘｏは加工開始位置におけるＸ軸値であり、Ｖｘは砥石車送り速度であり、Ａｉは偏心などに起因する振動片振幅であり、Ｎは考慮する最大次数であり、ｆは振動周波数である。

式（１）において、第３項を除いた値は、時間ｔにおける指令値（Ｘ軸値）に相当する。そして、式（１）の第３項は、砥石車２１又は工作物Ｗの偏心等による周期的な振動を考慮するために加えられている。後述するが、相対位置算出部１０４は、相対位置補正部１１０によって式（１）にさらに変位量Ｘｎが加減算され、Ｘ軸離間距離を算出する。

除去量算出部１０５は、工作物形状記憶部１０１に記憶される工作物Ｗの周面形状、砥石形状記憶部１０２に記憶される砥石車２１の周面形状、及び、相対位置算出部１０４で算出されるＸ軸離間距離に基づいて、砥石車２１による工作物Ｗの除去量を算出する。除去量は、図５に示すように、砥石車２１と工作物Ｗとが干渉する部分（図５の斜線部分）の体積である。

除去量算出部１０５は、当該除去量を演算処理によって幾何学的に算出している。すなわち、図６に示すように、工作物形状記憶部１０１には、工作物Ｗの回転中心Ｃｗを原点Ｏとした極座標上において、工作物Ｗを複数の線分群で形状認識している。つまり、工作物形状記憶部１０１には、工作物Ｗを等角（α）分割した周縁上の分割点（図示白色点）と工作物Ｗの回転中心Ｃｗ（原点Ｏ）とを結ぶ複数の線分群を、工作物Ｗの周面形状として記憶している。そして、分割点（図示白色点）を砥石車２１による工作物Ｗの除去前の線分の端点として認識する。

そして、除去量算出部１０５は、Ｘ軸離間距離と砥石車２１の周面形状から、工作物Ｗの線分と砥石車２１の外縁線２１Ａとの交点（図示黒色点）を決定し、交点（図示黒色点）を砥石車２１による工作物Ｗの除去後の線分の端点として認識する。そして、除去量算出部１０５は、除去前の端点のうち隣り合う端点ａ１、ａ２と原点Ｏとからなる三角形△Ｏａ１ａ２の面積から、端点ａ１，ａ２をもつ線分の除去後の端点ｂ１，ｂ２と原点Ｏとからなる三角形△Ｏｂ１ｂ２の面積を引く。

そして、除去量算出部１０５は、当該面積の差分を各線分で積算し、その積算値に工作物Ｗの厚みを掛けて除去量を算出する。上記演算は、三角形の面積（辺×辺×ｓｉｎα）を利用することで負荷を小さく高速に行うことができる。そして角度αを小さくすることでより正確に計算することができる。ただし、四角形ａ１ａ２ｂ１ｂ２を直接求めてもよい。

工作物形状変更部１０６は、除去量算出部１０５で算出する除去量に基づいて、工作物形状記憶部１０１に記憶される工作物Ｗの周面形状を変更する。つまり、工作物形状記憶部１０１に記憶される工作物Ｗの周面形状を、除去後の形状に更新する。すなわち、工作物形状変更部１０６は、除去量算出部１０５で算出した除去量の部分が全て研削加工により削り取られたと仮定して、削り取られた後の工作物Ｗの周面形状を更新する。

この工作物形状の更新は、次の除去量算出に反映される。つまり、図５の斜線部分には、研削加工開始直後（ｔ１）の除去量が模式的に示されているが、次の瞬間ｔ１＋Δｔにおける除去量は、除去後（斜線部分を除いた）の工作物形状に基づいて算出される。

研削抵抗算出部１０７は、除去量算出部１０５で算出した除去量に基づいて、研削加工におけるＸ軸線方向の研削抵抗Ｆｎを算出する。まず、研削抵抗算出部１０７は、除去量に基づいて単位時間当たりの除去量Ｊを算出する。そして、単位時間当たりの除去量Ｊと、工作物Ｗの材料及び砥石車２１の周面の状態に基づいて決定されるＸ軸線方向の研削特性ｋｃとを乗算して、Ｘ軸線方向の研削抵抗Ｆｎを算出する（Ｆｎ＝ｋｃ・Ｊ）。ここで、Ｘ軸線方向の研削特性ｋｃは、実験や解析などにより予め記憶しておく。

なお、単位時間当たりの除去量Ｊは、研削能率ともいわれる。研削特性ｋｃは、単位時間当たりの除去量Ｊが大きくなるほどＸ軸線方向の研削抵抗Ｆｎが大きくなるような、ほぼ線形の関係を有する。そして、この研削特性ｋｃは、例えば、砥石車２１が摩耗した場合には、両者の関係が変化する。具体的には、砥石車２１が摩耗した場合には、単位時間当たりの除去量Ｊに対して、Ｘ軸線方向の研削抵抗Ｆｎが大きくなるように変化する。

剛性記憶部１０８は、工作物剛性及び砥石車剛性を記憶している。工作物剛性は、研削装置２の主軸台２３に支持された状態の工作物Ｗに対して、Ｘ軸線方向の力を与えた場合における工作物ＷのＸ軸線方向の変位量に応じたものである。例えば、工作物剛性は、当該工作物ＷのＸ軸線方向の変位量の逆数である。この工作物剛性は、実測によって予め算出される。例えば、工作物Ｗを主軸台２３に取り付け、工作物ＷのＸ軸線方向の一方側に測定器（加速度計）を配置し、Ｘ軸線方向の他方側から工作物Ｗをハンマリングすることにより工作物剛性を求めることができる。

そして、実測を基に、工作物剛性を伝達関数ｆ１として表現することができる。つまり、剛性記憶部１０８は、工作物剛性を伝達関数ｆ１として記憶する。なお、研削装置２にレスト（ワークレスト）が備わっている場合、上記実測は、工作物Ｗがさらにレストにより支持された状態で行うとよい。工作物Ｗがレストにより支持されている場合には、工作物Ｗに対してＸ軸線方向の力を与えた場合における工作物ＷのＸ軸線方向の変位量は小さくなる。つまり、工作物Ｗがレストにより支持されている場合には、工作物剛性が大きくなる。

また、砥石車剛性は、研削装置２の砥石台２２に支持された状態の砥石車２１に対して、Ｘ軸線方向の力を与えた場合における砥石車２１のＸ軸線方向の変位量に応じたものである。例えば、砥石車剛性は、当該砥石車２１のＸ軸線方向の変位量の逆数である。砥石車剛性は、上記同様の実測に基づいて、伝達関数ｆ２として表現される。従って、剛性記憶部１０８は、砥石車剛性を伝達関数ｆ２として記憶する。

なお、砥石車剛性の実測において、砥石車剛性は、砥石車２１を砥石台２２から外した状態で、砥石台２２の砥石軸をハンマリングすることにより求めてもよい。これにより、砥石車２１の周面を損傷させることなく、砥石車剛性として近似できる。

変位量算出部１０９は、研削抵抗Ｆｎに起因して砥石車２１と工作物ＷとがＸ軸線方向に相対変位する変位量Ｘｎを、剛性記憶部１０８に記憶される工作物剛性及び砥石車剛性に基づいて算出する。変位は、剛性と抵抗から求めることができる。従って、変位量Ｘｎは、研削抵抗Ｆｎと、工作物剛性（伝達関数ｆ１）と、砥石車剛性（伝達関数ｆ２）とから算出することができる。

例えば、工作物変位量Ｘ１は、Ｘ１＝Ｆｎ／ｆ１で求まり、砥石変位量Ｘ２は、Ｘ２＝Ｆｎ／ｆ２で求まる。なお、一般に、砥石車剛性は工作物剛性に比べて非常に高いため、砥石車剛性を考慮せずに変位量Ｘｎを求めてもよい。ただし、上記のように、砥石車剛性を考慮した方が、より高精度に変位量Ｘｎを算出できる。

相対位置補正部１１０は、変位量算出部１０９で算出した変位量Ｘｎに基づいて、相対位置算出部１０４におけるＸ軸離間距離を補正する。つまり、相対位置補正部１１０は、式（１）にさらに変位量Ｘｎを加える。そして、相対位置算出部１０４は、相対位置補正部１１０により変位量Ｘｎが加えられた式（１）を用いて、次の瞬間ｔ１＋ΔｔにおけるＸ軸離間距離を算出する。Ｘ軸離間距離は、式（１）だけでは研削抵抗Ｆｎに起因する変位量Ｘｎが考慮されていないが、相対位置補正部１１０が式（１）に変位量Ｘｎを加えることにより、変位量Ｘｎを考慮した値に補正される。

熱エネルギ算出部１１２は、式（２）に示すように、研削点Ｐにおける工作物Ｗに対する砥石車２１の相対速度と、研削抵抗算出部１０７で算出した接線方向（Ｚ軸線方向）の研削抵抗Ｆｔとを乗算し、研削加工による全研削熱エネルギＱを算出する。ここで、Ｖは研削点Ｐにおける砥石車２１の周速度であり、ｖは研削点Ｐにおける工作物Ｗの周速度である。周速度は、径と回転数に基づいて算出できる。なお、式（２）は、アップカットの場合であり、ダウンカットの場合、相対速度は（Ｖ−ｖ）となる。

研削抵抗Ｆｔは、作業者等が入力（設定）する値であってもよく、又は演算により算出される値であってもよい。本実施形態では、指令値から予め演算された研削抵抗Ｆｔをデータベースとして備えている。そして、入力された指令値から、データベースを用いて研削抵抗Ｆｔを算出する。

ここで、図７に示すように、研削加工を微視的に見ると、研削加工により発生する研削熱エネルギは、せん断面Ｗａにおける塑性変形、すくい面Ｗｂにおける砥粒２１ａと切粉Ｗｐの摩擦、及び、逃げ面Ｗｃにおける砥粒２１ａと工作物Ｗの摩擦により生じるといえる。つまり、熱エネルギ算出部１１２は、せん断面Ｗａ、すくい面Ｗｂ、及び、逃げ面Ｗｃで発生する研削熱エネルギの合計である全研削熱エネルギＱを算出している。

分配割合算出部１１３は、熱エネルギ算出部１１２で算出した全研削熱エネルギＱのうち、工作物Ｗが受ける熱エネルギの分配割合Ｒｗを算出する。図７に示すように、せん断面Ｗａで発生する研削熱エネルギは工作物Ｗと切粉Ｗｐに分配され、すくい面Ｗｂで発生する研削熱エネルギは砥粒２１ａと切粉Ｗｐに分配され、逃げ面Ｗｃで発生する研削熱エネルギは工作物Ｗと砥粒２１ａに分配される。従って、工作物Ｗは、すくい面Ｗｂを除いて、せん断面Ｗａ及び逃げ面Ｗｃから、熱エネルギを分配される。

そこで、工作物Ｗが受ける熱エネルギの分配割合Ｒｗは、式（３）に示すように、せん断面Ｗａにおける研削熱エネルギのうち工作物Ｗが受ける熱エネルギの分配割合Ｒｗａと、逃げ面Ｗｃにおける研削熱エネルギのうち工作物Ｗが受ける熱エネルギの分配割合Ｒｗｃとを用いて表すことができる。

ここで、Ｆｔｃは切粉Ｗｐにおける接線抵抗であり、Ｆｎｃは切粉Ｗｐにおける法線抵抗であり、βは砥粒すくい角であり、φはせん断角であり、Ｆｔｓｌは逃げ面Ｗｃにおける接線抵抗であり、Ｆｎｓｌは、逃げ面Ｗｃにおける法線抵抗である。図７では、Ｆｔ＝Ｆｔｃ＋Ｆｔｓｌ、Ｆｎ＝Ｆｎｃ＋Ｆｎｓｌとなる。

ｆａ（Ｆｔｃ，Ｆｎｃ，β，φ）は、せん断面Ｗａにおいて生じる、相対速度（Ｖ＋ｖ）に対する抵抗成分を表す関数である。つまり、ｆａ（Ｆｔｃ，Ｆｎｃ，β，φ）は、せん断面Ｗａにおける研削熱エネルギ（せん断速度×せん断抵抗）を、相対速度（Ｖ＋ｖ）と抵抗成分との乗算で表したときの当該抵抗成分を表す関数である。

せん断抵抗及びせん断速度は、切粉Ｗｐにおける接線抵抗Ｆｔｃ、切粉Ｗｐにおける法線抵抗Ｆｎｃ、砥粒すくい角β、及び、せん断角φを用いて表すことができる。分配割合算出部１１３は、式（３）により、分配割合Ｒｗを算出する。なお、分配割合Ｒｗａ及びＲｗｃは、Ｊａｅｇｅｒの移動熱源の理論(J.C.Jaeger:Proceedings of Royal Society of New South Wales,vol.76,(1942)203)を用いて式（４）、（５）で表すことができる。

ここで、ｇ_ｍは最大砥粒切り込み深さであり、ｆａ（β，φ）は、「せん断速度」に対する「相対速度（Ｖ＋ｖ）のせん断面Ｗａ法線方向成分」の割合を表す関数であり、ｋｗは工作物Ｗの熱伝導率であり、ｌｇは逃げ面Ｗｃの長さであり、ｋｇは砥粒２１ａの熱伝導率である。なお、砥粒すくい角β、せん断角φ、及び、逃げ面Ｗｃの長さｌｇなどは、砥石車２１表面の観測結果等に基づいて見積もられた値を用いている。

研削焼け深さ算出部１１４は、まず、熱エネルギ算出部１１２で算出した全研削熱エネルギＱ及び分配割合算出部１１３で算出した分配割合Ｒｗに基づいて、工作物Ｗの温度を算出する。すなわち、全研削熱エネルギＱと分配割合Ｒｗとを乗算することにより、研削加工により工作物Ｗが受ける全熱エネルギ（Ｒｗ×Ｑ）を求めることができる。

そして、式（６）に示すように、この全熱エネルギ（Ｒｗ×Ｑ）から、工作物Ｗに対する熱流束ｑ_ｗ（単位接触面積当たりの熱エネルギ）が求まる。ｌｃは接触弧長であり、ｂは工作物Ｗの幅（主軸方向の長さ）である。

ここで、上記移動熱源の理論を用いると、式（７）に示すように、工作物Ｗの位置（Ｘ，Ｚ）における温度θｗ（Ｘ，Ｚ）を求めることができる。なお、座標Ｘは、工作物Ｗの研削点Ｐと、工作物Ｗの中心点とを通る直線上の位置を示している。つまり、座標Ｘは、工作物Ｗの表面からの深さを示している。また、座標Ｚは、工作物Ｗの研削点Ｐの接線上の位置を示している。

ここで、Ｋoは第２種０次の修正ベッセル関数であり、ｅｒｆは誤差関数であり、ｅｒｆｃは補誤差関数である。

式（７）の第一項では、工作物Ｗが受ける全熱エネルギによる工作物Ｗの各位置における上昇温度を算出している。式（７）の第二項では、クーラントの冷却効果により低下する工作物Ｗの各位置における低下温度を算出している。式（７）の第三項、すなわち、θｗｏ（Ｘ，Ｚ）は、工作物Ｗの各位置における初期温度である。

なお、工作物温度の理論設定においては、高温、微小である研削点温度が瞬時に周囲に伝導されて巨視的温度分布を形成すると考え、接触弧内の温度分布として検討している。また、Ｘ、Ｚ、Ｌ、及び、対流熱伝達係数Ｈは、式（８）に示すように、無次元量である。なお、ｈは、クーラントの対流熱伝達係数である。

このように、研削焼け深さ算出部１１４は、式（７）により、まず、工作物Ｗの各位置（Ｘ，Ｚ）における温度θｗ（Ｘ，Ｚ）を算出する。これにより、工作物Ｗの温度分布が算出される。そして、算出した温度θｗ（Ｘ，Ｚ）に基づいて、工作物Ｗの各深さにおける最高温度θｗ，ｍａｘ（Ｘ）を算出する。

工作物Ｗの深さＸにおける温度θｗ（Ｘ）は、工作物Ｗの周方向において均一とは限らない。そこで、各深さにおける最高温度θｗ，ｍａｘ（Ｘ）を求める。ここで、上記最高温度算出結果は、一例として、図８に示すようになる。図８は、研削焼け深さ算出部１１４において算出された工作物Ｗの最高温度と工作物Ｗの表面からの深さの関係を示す図である。縦軸が最高温度であり、横軸が工作物表面からの深さである。

ここで、研削焼け深さ算出部１１４には、工作物Ｗの金属組織特性に基づいて研削焼けを判定するための第一、第二温度しきい値θ１、θ２が設定される。第一温度しきい値θ１は、研削焼けのうち「焼き戻し（軟化層）」を判定する温度に設定される。第二温度しきい値θ２は、研削焼けのうち「再焼入れ（再硬化層（白層））」を判定する温度に設定される。

研削焼け深さ算出部１１４は、第一温度しきい値θ１より大きく第二温度しきい値θ２（＞θ１）より小さい最高温度θｗ，ｍａｘ（Ｘ）を示す工作物Ｗの表面からの深さＸのうち、最も深い工作物Ｗの表面からの深さＸ１を算出する。つまり、ここで求められる工作物Ｗの表面からの深さＸ１は、式（９）に示す条件を満たす最大のＸである。

次に、研削焼け深さ算出部１１４は、第二温度しきい値θ２より大きい最高温度θｗ，ｍａｘ（Ｘ）を示す工作物Ｗの表面からの深さＸのうち、最も深い工作物Ｗの表面からの深さＸ２を算出する。つまり、ここで求められる工作物Ｗの表面からの深さＸ２は、式（１０）に示す条件を満たす最大のＸである。

新研削焼け深さ算出部１１５は、研削焼け深さ算出部１１４で算出した前研削における研削焼け深さ、及び、除去量算出部１０５で算出した現研削における除去量に基づいて、現研削における研削焼け残り深さを算出する。そして、算出した現研削における研削焼け残り深さ、及び、研削焼け深さ算出部１１４で算出した現研削における研削焼け深さに基づいて、現研削における新研削焼け深さを算出する。

前研削とは、ある加工点を現在研削している場合、例えば工作物Ｗの１回転前における同一の加工点の研削のことである。例えば、図９Ａに示すように、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）は、前研削における研削焼け深さ（ｄ８）と現研削における除去量（工作物Ｗの表面からの深さに換算した値（ｄ１））との差で表される。

ここで、現研削における新研削焼けは、現研削における研削焼け残りの部分に、現研削における研削焼けが重畳されて生じる。発明者は、この現研削における新研削焼け深さが、現研削における研削焼け残り深さと、現研削における研削焼け深さに大きく関わることを見い出した。

すなわち、前研削における研削焼け深さが、現研削における除去量よりも大きいか小さいか、さらに前研削における研削焼け深さのうち再硬化層（白層）の深さが、現研削における除去量よりも大きいか否かによって、現研削における研削焼け残り深さが変化する。

そして、現研削における研削焼け深さが、現研削における研削焼け残り深さよりも大きいか小さいか、また、現研削における研削焼け深さのうち再硬化層（白層）の深さが、現研削における研削焼け残り深さのうち再硬化層（白層）の深さよりも大きいか小さいかによって、現研削における新研削焼け深さが変化する。

例えば、図９Ａ−図９Ｄは、前研削における研削焼け深さ（ｄ８）が、現研削における除去量（ｄ１）よりも大きく、さらに前研削における研削焼け深さのうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ３）が、現研削における除去量（ｄ１）よりも大きい場合である。

そして、図９Ａは、現研削における研削焼け深さ（ｄ７−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）よりも小さく、且つ、現研削における研削焼け深さ（ｄ７−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ２−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ３−ｄ１）よりも小さい場合である。

この場合、現研削における新研削焼け深さ（ｄ８−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ２−ｄ１）は、現研削における研削焼け深さ（ｄ７−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ２−ｄ１）に依存して同一となる。そして、現研削における新研削焼け深さ（ｄ８−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ８−ｄ２）は、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ８−ｄ３）、及び、現研削における研削焼け深さ（ｄ７−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ７−ｄ２）に依存して決まる。

また、図９Ｂは、現研削における研削焼け深さ（ｄ６−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）よりも小さく、且つ、現研削における研削焼け深さ（ｄ６−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ５−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ３−ｄ１）よりも大きい場合である。

この場合、現研削における新研削焼け深さ（ｄ８−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ５−ｄ１）は、現研削における研削焼け深さ（ｄ６−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ５−ｄ１）に依存して同一となる。そして、現研削における新研削焼け深さ（ｄ８−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ８−ｄ５）は、現研削における研削焼け残り深さのうち軟化層の深さ（ｄ８−ｄ３）、及び、現研削における研削焼け深さ（ｄ６−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ６−ｄ５）に依存して決まる。

また、図９Ｃは、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）よりも大きく、且つ、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ４−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ３−ｄ１）よりも大きい場合である。

この場合、現研削における新研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ４−ｄ１）は、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ４−ｄ１）に依存して同一となる。そして、現研削における新研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ９−ｄ４）は、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ９−ｄ４）に依存して同一となる。

また、図９Ｄは、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）よりも大きく、且つ、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ２−ｄ１）が、現研削における研削焼け残り深さ（ｄ８−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ３−ｄ１）よりも小さい場合である。

この場合、現研削における新研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ２−ｄ１）は、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ２−ｄ１）に依存して同一となる。そして、現研削における新研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ９−ｄ２）は、現研削における研削焼け深さ（ｄ９−ｄ１）のうち軟化層の深さ（ｄ９−ｄ２）に依存して同一となる。

なお、図１０Ａに示すように、前研削における研削焼け深さ（ｄ８）が、現研削における除去量（ｄ１）よりも大きく、さらに前研削における研削焼け深さのうち再硬化層（白層）の深さ（ｄ３）が、現研削における除去量（ｄ１０）よりも小さい場合は、前研削における研削焼けのうち再硬化層（白層）が除去されて軟化層のみが残る。また、図１０Ｂに示すように、前研削における研削焼け深さ（ｄ８）が、現研削における除去量（ｄ１）よりも小さい場合は、前研削における研削焼けが全て除去される。

びびり判定部１１６は、工作物形状記憶部１０１に記憶される変更後の工作物Ｗの周面形状（加工形状）に基づいて、びびりの有無を判定する。びびり判定部１１６には、研削加工により得ようとする工作物Ｗの周面形状、すなわち、作業者等が意図する理想の工作物Ｗの周面形状（理想形状）が記憶される。びびり判定部１１６は、加工形状と理想形状とを比較することで、加工形状における研削加工面の面粗さが分かる。

びびり判定部１１６は、加工形状と理想形状とが一致しない場合、びびりが有ると判定する。判定は、工作物Ｗの１回転（１周期）毎に行ってもよく、加工途中のあるタイミング、あるいは、最終形状（研削加工後の形状）で行ってもよい。びびり判定部１１６は、びびりが有ると判定した場合、さらに、びびり量を算出する。びびり量は、加工形状における研削加工面の面粗さから算出できる。びびり量は、周面全体におけるびびりの数、又は、びびりの突出長（径方向外方への突出量）で表すことができる。本実施形態では、びびりの最高突出長をびびり量として算出している。

表示制御部１１７は、新研削焼け深さ算出部１１５で算出した新研削焼け深さを表示装置１１８に表示する。また、びびり判定部１１６で算出したびびり量を表示装置１１８に表示する。例えば図１１及び図１２に示すように、表示装置１１８には、工作物Ｗの周面形状が、工作物Ｗを等角（α）分割した周縁上の分割点（図示黒色点）と工作物Ｗの回転中心Ｃｗ（原点Ｏ）とを結ぶ複数の線分群で表されている。なお、本例では、工作物Ｗの一部を表示した場合であるが、工作物Ｗ全体を表示するようにしてもよい。

図１１に示すように、表示制御部１１７は、工作物Ｗの周面形状に新研削焼け深さを重畳して表示する。すなわち、周縁上の分割点（図示黒色点）と図示白色点との間が再硬化層（白層）Ｔａを示し、図示白色点と図示灰色点との間が軟化層Ｔｂを示す。表示制御部１１７は、研削加工工程における任意の時点の新研削焼け深さを表示できる。また、図１２に示すように、表示制御部１１７は、工作物Ｗの周面形状にびびり量Ｓを重畳して表示する。

（２．研削加工シミュレーション装置の動作）
次に、研削加工シミュレーション装置１による研削焼けシミュレーション動作について図を参照して説明する。除去量算出部１０５は、工作物形状記憶部１０１に記憶される工作物Ｗの周面形状、砥石形状記憶部１０２に記憶される砥石車２１の周面形状、及び、相対位置算出部１０４で算出されるＸ軸離間距離に基づいて、砥石車２１による工作物Ｗの除去量を算出する（図３のステップＳ１、除去量算出工程）。

そして、研削抵抗算出部１０７は、除去量算出部１０５で算出した除去量に基づいて、研削加工におけるＸ軸線方向の研削抵抗Ｆｎを算出する（図３のステップＳ２、研削抵抗算出工程）。熱エネルギ算出部１１２は、研削点Ｐにおける工作物Ｗに対する砥石車２１の相対速度と、研削抵抗算出部１０７で算出した研削抵抗Ｆｎとを乗算し、研削加工による全研削熱エネルギＱを算出する（図３のステップＳ３、熱エネルギ算出工程）。

そして、研削焼け深さ算出部１１４は、熱エネルギ算出部１１２で算出した研削熱エネルギ、工作物Ｗと砥石車２１との接触弧長ｌｃ、及び、工作物Ｗの深さに基づいて、工作物Ｗの表面からの深さにおける温度を算出する（図３のステップＳ４、温度算出工程）。そして、研削焼け深さ算出部１１４は、算出した工作物Ｗの表面からの深さの温度に基づいて、工作物Ｗの研削焼け深さを算出するが、先ず、前研削における研削焼け深さを算出し、この前研削における研削焼け深さ、及び、現研削において除去量算出部１０５で算出した除去量に基づいて、現研削における研削焼け残り深さを算出する（図３のステップＳ５、新研削焼け深さ算出工程）。

そして、現研削における工作物Ｗの研削焼け深さを算出し（図３のステップＳ６、新研削焼け深さ算出工程）、算出した現研削における研削焼け残り深さ、及び、算出した現研削における研削焼け深さに基づいて、現研削における新研削焼け深さを算出する（図３のステップＳ７、新研削焼け深さ算出工程）。

そして、研削加工が終了したか否かを判断し（図３のステップＳ８）、研削加工が終了していない場合はステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ８において、研削加工が終了した場合は、表示制御部１１７は、表示装置１１８に新研削焼け深さを表示し（図３のステップＳ９）、全ての処理を終了する。

次に、研削加工シミュレーション装置１によるびびりシミュレーション動作について図を参照して説明する。除去量算出部１０５は、工作物形状記憶部１０１に記憶される工作物Ｗの周面形状、砥石形状記憶部１０２に記憶される砥石車２１の周面形状、及び、相対位置算出部１０４で算出されるＸ軸離間距離に基づいて、砥石車２１による工作物Ｗの除去量を算出する（図４のステップＳ１１）。

工作物形状変更部１０６は、砥石車２１の位置を補正したために、算出した除去量に基づいて工作物の形状を変更するか否かを判断し（図４のステップＳ１２）、工作物の形状を変更しない場合は、研削抵抗算出部１０７は、除去量算出部１０５で算出した除去量に基づいて、研削加工におけるＸ軸線方向の研削抵抗Ｆｎを算出する（図４のステップＳ１３）。

そして、変位量算出部１０９は、研削抵抗算出部１０７で算出した研削抵抗に起因して、砥石車２１と工作物Ｗとが相対移動方向に相対変位する変位量Ｘｎを算出する（図４のステップＳ１４）。相対位置補正部１１０は、変位量算出部１０９で算出した変位量Ｘｎに基づいて、相対位置算出部１０４におけるＸ軸離間距離を補正する（図４のステップＳ１５）。

そして、ステップＳ１１に戻って、除去量算出部１０５は、工作物形状記憶部１０１に記憶される工作物Ｗの周面形状、砥石形状記憶部１０２に記憶される砥石車２１の周面形状、及び、補正したＸ軸離間距離に基づいて、砥石車２１による工作物Ｗの除去量を算出する。

工作物形状変更部１０６は、砥石車２１の位置を補正したために、算出した除去量に基づいて工作物Ｗの形状を変更し（図４のステップＳ１２）、びびり判定部１１６は、変更した工作物Ｗの形状に基づいて、びびりの有無を判定、すなわち工作物Ｗの真円度は規格内であるか否かを判断する（図４のステップＳ１６）。ここで、真円度とは、円形形体を２つの同心の幾何学的円で挟んだときの同心二円の間隙が最小となる場合における２つの円の半径差をいう。

びびり判定部１１６は、びびりが無いと判断した場合は、ステップＳ１１に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１６において、びびり判定部１１６は、びびりが有ると判断した場合は、周波数分析を工作物Ｗの形状に対し行い、当該形状の周期的変化からびびりの有無を判定する（周波数ピーク有無）。すなわち、工作物Ｗの形状に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの周波数分析を行い（図４のステップＳ１７）、山数（次数）と振幅との関係を求める。そして、表示制御部１１７は、表示装置１１８に山数（次数）と振幅との関係を表示する（図４のステップＳ１８）。

びびり判定部１１６は、山数（次数）の指定の有無を判断し（図４のステップＳ１９）、山数（次数）の指定が無いと判断した場合はステップＳ２１に進み、山数（次数）の指定が有ると判断した場合は、表示制御部１１７は、表示装置１１８に指定山数（指定次数）の主軸回転毎の振幅を表示する（図４のステップＳ２０）。そして、研削加工が終了したか否かを判断し（図４のステップＳ２１）、研削加工が終了していない場合はステップＳ１１に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ２１において、研削加工が終了した場合は、全ての処理を終了する。

また、制御装置２４に接続されているネットワーク（無線や有線ＬＡＮなど）経由で、研削加工シミュレーション装置１の送受信部１１９は、研削装置２の加工条件（工作物Ｗの回転数、砥石車２１の回転数、砥石車２１の送り量（送り速度））などやセンサ（工作物Ｗや砥石車２１の回転駆動用モータの電流や電圧や温度（赤外線センサを含む）や振動（歪センサや振動検出センサやＡＥセンサなど）など）の情報を受信してシミュレーションを行い、その結果（研削焼けにならない、びびりが無い）から加工条件情報などを研削装置２に送信して、この加工条件で加工することで、工作物Ｗの研削焼け、びびりが発生しない加工が可能となる。

（３．実施形態の効果）
本実施形態の研削加工シミュレーション装置１は、回転駆動される砥石車２１と回転駆動される工作物Ｗとを相対移動させて、工作物Ｗの周面に砥石車２１の周面を接触させ、工作物Ｗの周面を研削する研削加工において、工作物Ｗの研削状態のシミュレーションを行う研削加工シミュレーション装置１であって、砥石車２１と工作物Ｗとの相対移動方向における砥石車２１と工作物Ｗとの相対位置、砥石車２１の形状、及び、工作物Ｗの形状に基づいて、砥石車２１による工作物Ｗの除去量を算出する除去量算出部１０５と、算出した除去量に基づいて、研削加工における研削抵抗を算出する研削抵抗算出部１０７と、を備える。

さらに、算出した研削抵抗、及び、研削点における工作物Ｗに対する砥石車２１の相対速度に基づいて、研削熱エネルギを算出する熱エネルギ算出部１１２と、算出した研削熱エネルギ、工作物Ｗと砥石車２１との接触弧長、及び、工作物Ｗの加工深さに基づいて、工作物Ｗの加工深さにおける温度を算出し、算出した工作物Ｗの加工深さの温度に基づいて、工作物Ｗの研削焼け深さを算出する研削焼け深さ算出部１１４と、前研削において算出した研削焼け深さ、及び、現研削において算出した除去量に基づいて、現研削における研削焼け残り深さを算出し、算出した現研削における研削焼け残り深さ、及び、現研削において算出した研削焼け深さに基づいて、現研削における新研削焼け深さを算出する新研削焼け深さ算出部１１５と、を備える。

この研削加工シミュレーション装置１では、前研削において算出した研削焼け深さ、及び、現研削において算出した除去量に基づいて、現研削における研削焼け残り深さを算出する。そして、算出した現研削における研削焼け残り深さ、及び、現研削において算出した研削焼け深さに基づいて、現研削における新研削焼け深さを算出する。これにより、前研削における研削焼けが現研削で除去しきれずに残っている場合であっても、現研削における研削焼け残り深さを考慮して現研削における新たな研削焼け深さを算出するので、研削加工における工作物Ｗの研削焼け深さを、より正確に算出できる。また、工作物Ｗの１回転毎の研削焼けを算出しているので、加工状態がより正確に把握できる。

また、新研削焼け深さ算出部１１５は、工作物Ｗの研削加工の開始から終了まで算出処理を継続するので、研削加工中における研削焼けの状況を把握できる（工作物Ｗの研削加工の開始から終了までの任意の加工点）。
また、除去量算出部１０５は、工作物Ｗの周面形状を、工作物Ｗを分割した周縁上の分割点と工作物Ｗの軸心とを結ぶ複数の線分群で表し、各線分と砥石車２１の外縁線との交点、及び、砥石車２１の相対移動方向における砥石車２１の軸心と工作物Ｗの軸心との離間距離に基づいて、除去量を算出するので、除去量を容易に算出できる。

また、新研削焼け深さ算出部１１５は、現研削における研削焼け残り深さ、及び、現研削における研削焼け深さにおいて再硬化層及び軟化層の各深さをそれぞれ把握し、現研削における研削焼け深さにおいて再硬化層の深さを優先して、新研削焼け深さにおける再硬化層及び軟化層の各深さを把握するので、研削加工条件をより高精度に変更可能となる。

また、研削加工シミュレーション装置１は、算出した除去量に基づいて、工作物Ｗの形状を変更する工作物形状変更部１０６、を備えるので、新研削焼け深さの算出精度をより高めることができる。

また、研削加工シミュレーション装置１は、算出した研削抵抗に起因して砥石車２１と工作物Ｗとが相対移動方向に相対変位する変位量を算出する変位量算出部１０９と、算出した変位量に基づいて、次研削における砥石車２１と工作物Ｗとの相対位置を補正する相対位置補正部１１０と、変更した工作物Ｗの形状に基づいて、びびりの有無を判定するびびり判定部１１６と、を備えるので、びびりの有無を研削加工前に把握でき、生産効率を向上できる。また、研削焼けとびびりの加工状態を同時にシミュレーションできるので、一度に、研削焼けとびびりに対して最適な加工条件を得ることができる。

また、研削加工シミュレーション装置１は、シミュレーションを行うために、研削装置２から加工条件情報を受信し、シミュレーションの結果に基づいて、研削装置２へ加工条件を送信する送受信部１１９を備える。この加工条件で加工することで、工作物Ｗの研削焼け、びびりが発生しない加工が可能となる。

本実施形態の研削加工シミュレーション方法は、回転駆動される砥石車２１と回転駆動される工作物Ｗとを相対移動させて、工作物Ｗの周面に砥石車２１の周面を接触させ、工作物Ｗの周面を研削する研削加工において、工作物Ｗの研削状態をシミュレーションする研削加工シミュレーション方法であって、砥石車２１と工作物Ｗとの相対移動方向における砥石車２１と工作物Ｗとの相対位置、砥石車２１の形状、及び、工作物Ｗの形状に基づいて、砥石車２１による工作物Ｗの除去量を算出する除去量算出工程と、算出した除去量に基づいて、研削加工における研削抵抗を算出する研削抵抗算出工程と、を備える。

さらに、算出した研削抵抗、及び、研削点における工作物Ｗに対する砥石車２１の相対速度に基づいて、研削熱エネルギを算出する熱エネルギ算出工程と、算出した研削熱エネルギ、工作物Ｗと砥石車２１との接触弧長、及び、工作物Ｗの加工深さに基づいて、工作物Ｗの加工深さにおける温度を算出する温度算出工程と、算出した工作物Ｗの加工深さの温度に基づいて、前研削における工作物Ｗの研削焼け深さを算出し、算出した前研削における研削焼け深さ、及び、現研削において算出した除去量に基づいて、現研削における研削焼け残り深さを算出し、算出した現研削における研削焼け残り深さ、及び、現研削において算出した研削焼け深さに基づいて、現研削における新研削焼け深さを算出する新研削焼け深さ算出工程と、を備える。これにより、上述の研削加工シミュレーション装置１の効果と同様の効果が得られる。

１：研削加工シミュレーション装置、１０１：工作物形状記憶部、１０２：砥石形状記憶部、１０３：指令値記憶部、１０４：相対位置算出部、１０５：除去量算出部、１０６：工作物形状変更部、１０７：研削抵抗算出部、１０８：剛性記憶部、１０９：変位量算出部、１１０：相対位置補正部、１１１：加工条件記憶部、１１２：熱エネルギ算出部、１１３：分配割合算出部、１１４：研削焼け深さ算出部、１１５：新研削焼け深さ算出部、１１６：びびり判定部、１１７：表示制御部、１１８：表示装置、１１９：送受信部、２：研削装置、２１：砥石車、２２：砥石台、２３：主軸台、２４：制御装置、Ｗ：工作物、Ｐ：研削点

Claims (8)

1. 回転駆動される砥石車と回転駆動される工作物とを相対移動させて、前記工作物の周面に前記砥石車の周面を接触させ、前記工作物の周面を研削する研削加工において、前記工作物の研削状態のシミュレーションを行う研削加工シミュレーション装置であって、
   前記砥石車と前記工作物との相対移動方向における前記砥石車と前記工作物との相対位置、前記砥石車の形状、及び、前記工作物の形状に基づいて、前記砥石車による前記工作物の除去量を算出する除去量算出部と、
   算出した前記除去量に基づいて、前記研削加工における研削抵抗を算出する研削抵抗算出部と、
   算出した前記研削抵抗、及び、研削点における前記工作物に対する前記砥石車の相対速度に基づいて、研削熱エネルギを算出する熱エネルギ算出部と、
   算出した前記研削熱エネルギ、前記工作物と前記砥石車との接触弧長、及び、前記工作物の加工深さに基づいて、前記工作物の加工深さにおける温度を算出し、算出した前記工作物の加工深さの温度に基づいて、前記工作物の研削焼け深さを算出する研削焼け深さ算出部と、
   前研削において算出した前記研削焼け深さ、及び、現研削において算出した前記除去量に基づいて、前記現研削における研削焼け残り深さを算出し、算出した前記現研削における研削焼け残り深さ、及び、前記現研削において算出した前記研削焼け深さに基づいて、前記現研削における新研削焼け深さを算出する新研削焼け深さ算出部と、
   を備える、研削加工シミュレーション装置。
2. 前記新研削焼け深さ算出部は、前記工作物の研削加工の開始から終了まで算出処理を継続する、請求項１に記載の研削加工シミュレーション装置。
3. 前記除去量算出部は、前記工作物の周面形状を、前記工作物を分割した周縁上の分割点と前記工作物の軸心とを結ぶ複数の線分群で表し、各前記線分と前記砥石車の外縁線との交点、及び、前記砥石車の相対移動方向における前記砥石車の軸心と前記工作物の軸心との離間距離に基づいて、前記除去量を算出する、請求項１又は２に記載の研削加工シミュレーション装置。
4. 前記新研削焼け深さ算出部は、前記現研削における前記研削焼け残り深さ、及び、前記現研削における前記研削焼け深さにおいて再硬化層及び軟化層の各深さをそれぞれ把握し、前記現研削における前記研削焼け深さにおいて前記再硬化層の深さを優先して、前記新研削焼け深さにおける前記再硬化層及び前記軟化層の各深さを把握する、請求項１−３の何れか一項に記載の研削加工シミュレーション装置。
5. 前記研削加工シミュレーション装置は、
   算出した前記除去量に基づいて、前記工作物の形状を変更する工作物形状変更部、
   を備える、請求項１−４の何れか一項に記載の研削加工シミュレーション装置。
6. 前記研削加工シミュレーション装置は、
   算出した前記研削抵抗に起因して前記砥石車と前記工作物とが前記相対移動方向に相対変位する変位量を算出する変位量算出部と、
   算出した前記変位量に基づいて、次研削における前記砥石車と前記工作物との相対位置を補正する相対位置補正部と、
   変更した前記工作物の形状に基づいて、びびりの有無を判定するびびり判定部と、
   を備える、請求項１−５の何れか一項に記載の研削加工シミュレーション装置。
7. 前記研削加工シミュレーション装置は、
   前記シミュレーションを行うために、研削装置から加工条件情報を受信し、前記シミュレーションの結果に基づいて、前記研削装置へ加工条件を送信する送受信部を備える、請求項１−６の何れか一項に記載の研削加工シミュレーション装置。
8. 回転駆動される砥石車と回転駆動される工作物とを相対移動させて、前記工作物の周面に前記砥石車の周面を接触させ、前記工作物の周面を研削する研削加工において、前記工作物の研削状態をシミュレーションする研削加工シミュレーション方法であって、
   前記砥石車と前記工作物との相対移動方向における前記砥石車と前記工作物との相対位置、前記砥石車の形状、及び、前記工作物の形状に基づいて、前記砥石車による前記工作物の除去量を算出する除去量算出工程と、
   算出した前記除去量に基づいて、前記研削加工における研削抵抗を算出する研削抵抗算出工程と、
   算出した前記研削抵抗、及び、研削点における前記工作物に対する前記砥石車の相対速度に基づいて、研削熱エネルギを算出する熱エネルギ算出工程と、
   算出した前記研削熱エネルギ、前記工作物と前記砥石車との接触弧長、及び、前記工作物の加工深さに基づいて、前記工作物の加工深さにおける温度を算出する温度算出工程と、
   算出した前記工作物の加工深さの温度に基づいて、前研削における前記工作物の研削焼け深さを算出し、算出した前研削における前記研削焼け深さ、及び、現研削において算出した前記除去量に基づいて、前記現研削における研削焼け残り深さを算出し、算出した前記現研削における研削焼け残り深さ、及び、前記現研削において算出した前記研削焼け深さに基づいて、前記現研削における新研削焼け深さを算出する新研削焼け深さ算出工程と、
   を備える、研削加工シミュレーション方法。

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