JP2019076961A - Grinding machine and grinding method - Google Patents

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Abstract

To provide a grinding machine and a grinding method which can improve grinding processing accuracy.SOLUTION: A control device 31 of a grinding machine 1 determines an eccentricity amount d of a shaft line of a work-piece W to be grinding-processed corresponding to deformation force F applied in a radial direction of the inputted work-piece W to be grinding-processed while referring to a correlation between the predetermined deformation force F applied in the radial direction of the work-piece W and the eccentricity amount d of the shaft line of the work-piece W, and controls feed motion of feeding devices 24 and 25 while adding the eccentricity amount d, so that the work-piece W to be grinding-processed is grinding-processed with a grinding wheel 28.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、研削盤及び研削方法に関するものである。   The present invention relates to a grinding machine and a grinding method.

特許文献1,2には、工作物をクランプして研削加工を行う研削盤が記載されている。この研削盤は、工作物の回転軸線の偏心量等を計測し、この偏心量等に基づいて工作物の研削加工を行う。   Patent documents 1 and 2 describe a grinder which clamps a work and performs grinding. This grinding machine measures the eccentricity etc. of the rotation axis of the workpiece, and performs the grinding process of the workpiece based on this eccentricity etc.

特許第4637106号公報Patent No. 4637106 特許第3559924号公報Patent No. 3559924 gazette

上述の研削盤では、工作物をクランプして研削加工を行う。すなわち、工作物の両端を主軸台のセンタ及び心押台のセンタで加圧支持し、工作物の一端をチャックで把持して研削加工を行う。ところが、工作物が傾いた状態でチャックに把持されると、工作物はセンタで加圧支持されるときに曲がって変形し、工作物の回転軸線が偏心する。   In the above-mentioned grinder, a workpiece is clamped and grinding processing is performed. That is, both ends of the workpiece are pressurized and supported by the center of the spindle stock and the center of the tailstock, and one end of the workpiece is held by a chuck to perform grinding. However, when the workpiece is gripped by the chuck in an inclined state, the workpiece is bent and deformed when it is pressure-supported at the center, and the rotation axis of the workpiece is eccentric.

そして、工作物の回転軸線が偏心したまま当該工作物の研削加工を行うと、高精度に研削加工を行っても、研削加工後にセンタの加圧支持を開放したとき変形応力が開放され、工作物の回転軸線の偏心が戻るため、研削加工精度が悪化する。   Then, if the workpiece is ground while the rotational axis of the workpiece is eccentric, the deformation stress is released when the pressure support of the center is released after the grinding, even if grinding is performed with high accuracy. Since the eccentricity of the rotation axis of the object is returned, the grinding processing accuracy is deteriorated.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削加工精度を向上できる研削盤及び研削方法を提供することを目的とする。   This invention is made in view of such a situation, and an object of this invention is to provide the grinder and grinding method which can improve grinding processing precision.

(研削盤)
本発明の研削盤は、砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、工作物の一端をチャックで把持して回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、前記工作物の他端をセンタで加圧支持する心押台と、前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記工作物の研削加工を行う制御装置と、を備える。
(Grinder)
The grinding machine of the present invention rotatably supports a grinding wheel, holds a grinding wheel head having a grinding wheel drive motor for rotating the grinding wheel, and holds one end of a workpiece by a chuck and rotatably supports it. A headstock having a workpiece drive motor for rotationally driving a workpiece, a tailstock for pressing and supporting the other end of the workpiece at a center, and the workpiece in a direction intersecting the rotational axis of the workpiece The grinding apparatus further includes: a feeding device relatively moving the grinding wheel closer to and away from each other; and a control device configured to grind the workpiece with the grinding wheel by controlling a feeding operation of the feeding device.

前記制御装置は、記憶装置と、前記工作物の形状を入力して前記記憶装置に記憶する入力装置と、前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を前記記憶装置に記憶する第一演算装置と、前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力を求めて前記記憶装置に記憶し、もしくは前記現研削加工対象の工作物に設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持による前記現研削加工対象の工作物の径方向の移動量を求めて前記記憶装置に記憶する第二演算装置と、前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の軸線の偏心量を求め、もしくは前記移動量を前記現研削加工対象の工作物の軸線の偏心量として求めて前記記憶装置に記憶する第三演算装置と、を備え、前記現研削加工対象の工作物の軸線の前記偏心量を加味して前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う。   The control device includes a storage device, an input device for inputting the shape of the workpiece and storing the shape in the storage device, and the pressure direction of the workpiece by pressure support of the center based on the shape of the workpiece. A first computing device for determining the amount of eccentricity of the axis of the workpiece due to the deformation force applied to the surface and the deformation force, and storing the correlation between the deformation force and the amount of eccentricity in the storage device; Based on the measurement value from the measuring device, the deformation force applied in the radial direction of the workpiece to be ground by the pressure support of the center is determined by pressure support of the center and stored in the storage device. A second calculation device for determining the radial movement amount of the workpiece to be ground by the pressure support of the center based on the measurement value from the measurement device provided on the object and storing the movement amount in the storage device; The deformation force and the front With reference to the correlation with the amount of eccentricity, the amount of eccentricity of the axis line of the workpiece for the current grinding process corresponding to the input deformation force applied in the radial direction of the workpiece for the current grinding processing is obtained, or And a third computing device for obtaining the movement amount as an eccentricity of the axis of the workpiece to be ground and to store it in the storage device, and adding the eccentricity of the axis of the workpiece to be ground. By controlling the feed operation of the feed device, the grinding wheel is used to grind the workpiece to be ground.

(研削方法)
本発明の研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法は、前記工作物の形状を入力する入力工程と、前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を求める第一演算工程と、前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力を求め、もしくは前記現研削加工対象の工作物に設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持による前記現研削加工対象の工作物の径方向の移動量を求める第二演算工程と、前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の軸線の偏心量を求め、もしくは前記移動量を前記工作物の軸線の偏心量として求める第三演算工程と、前記現研削加工対象の工作物の軸線の前記偏心量を加味して前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う加工工程と、を備える。
(Grinding method)
The grinding method for grinding a workpiece with the grinder according to the present invention includes the step of inputting the shape of the workpiece and the diameter of the workpiece by the pressure support of the center based on the shape of the workpiece. The first calculation process of determining the amount of eccentricity of the axis of the workpiece due to the deformation force applied in the direction and the deformation force, and determining the correlation between the deformation force and the amount of eccentricity, and the measuring device provided at the center Based on the measured value, the deformation force applied to the radial direction of the workpiece to be ground by the pressure support of the center is determined by the pressure support of the center, or to the measurement value from the measuring device provided on the workpiece to be ground by the current grinding Based on the second operation process for determining the radial movement amount of the workpiece to be ground by the pressure support of the center based on the center, and the correlation between the deformation force and the eccentricity, the second calculation step is input. Subject to grinding A third operation step of determining the eccentricity of the axis of the workpiece to be ground corresponding to the deformation force applied in the radial direction of the workpiece, or determining the movement as the eccentricity of the axis of the workpiece; A processing step of grinding the workpiece to be subjected to the current grinding process by the grinding wheel by controlling the feed operation of the feed device in consideration of the eccentricity of the axis line of the workpiece to be subjected to the current grinding process; Equipped with

本発明の研削盤及び研削方法によれば、砥石車の送り動作は、工作物の径方向に掛かる変形力から求まる工作物の軸線の偏心量に基づいて制御されるので、当該変形力により変形した工作物に対し的確な研削加工を行うことができ、研削加工精度を向上できる。   According to the grinding machine and the grinding method of the present invention, the feed operation of the grinding wheel is controlled based on the eccentricity of the axis of the workpiece obtained from the deformation force applied in the radial direction of the workpiece. It is possible to perform accurate grinding on the machined workpiece and to improve the grinding accuracy.

本発明の実施形態における研削盤の平面図である。It is a top view of a grinding machine in an embodiment of the present invention. 研削加工対象のクランクシャフトを径方向から見た図である。It is the figure which looked at the crankshaft of grinding object from the radial direction. 図1の研削盤の制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus of the grinding machine of FIG. 図3の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement of the control apparatus of FIG. クランクシャフトの研削方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the grinding method of a crankshaft. クランクシャフトをセンタで加圧保持した状態を径方向から見た図である。It is the figure which looked at the state which pressed and held the crankshaft by the center from the radial direction. クランクシャフトをチャックで把持して変形した状態を径方向から見た図である。It is the figure which looked at the state which hold | gripped and deformed the crankshaft with the chuck | zipper from the radial direction. クランクシャフトをチャックで把持して変形したときのクランクピンの偏心状態をクランクシャフトの軸線方向から見た図である。It is the figure which looked at the eccentric state of the crank pin when holding and deforming a crankshaft with a chuck | zipper from the axial direction of a crankshaft. クランクシャフトに対する変形力及び位相を変化させたときの各研削加工部位の偏心量を対応させたテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table which matched the eccentricity amount of each grinding process site | part when changing the deformation force with respect to a crankshaft, and a phase. 図8のテーブルを横軸に変形力、縦軸に偏心量を取ってスプライン曲線で表したグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which took the deformation | transformation force on the horizontal axis, and took the eccentricity on the vertical axis | shaft and represented the table of FIG. 8 by the spline curve. センタの歪から求まる研削加工対象のクランクシャフトに掛かる変形力と当該変形力の位相を示す図である。クランクシャフトの軸線方向から見た図である。It is a figure which shows the deformation force concerning the crankshaft of grinding object calculated | required from distortion of a center, and the phase of the said deformation force. It is the figure seen from the axial direction of the crankshaft. クランクジャーナルの位相が0°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。When the phase of a crank journal is 0 degree, it is a figure which shows the positional relationship of the rotation center of a crank journal, the center of a crank pin, and the rotation center of a grinding wheel. クランクジャーナルの位相が90°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。When the phase of a crank journal is 90 degrees, it is a figure which shows the positional relationship of the rotation center of a crank journal, the center of a crank pin, and the rotation center of a grinding wheel. クランクジャーナルの位相が180°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。When the phase of a crank journal is 180 degrees, it is a figure which shows the positional relationship of the rotation center of a crank journal, the center of a crank pin, and the rotation center of a grinding wheel. クランクジャーナルの位相が270°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。When the phase of a crank journal is 270 degrees, it is a figure which shows the positional relationship of the rotation center of a crank journal, the center of a crank pin, and the rotation center of a grinding wheel. 研削加工中の砥石車の送り位置の算出方法を説明するため、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。In order to explain the method of calculating the feed position of the grinding wheel during grinding, it is a diagram showing the positional relationship between the rotation center of the crank journal, the center of the crank pin, and the rotation center of the grinding wheel. 現研削加工対象のクランクシャフトのクランクピンのX軸線方向の移動量及びY軸線方向の移動量を計測する渦電流式の距離センサの配置図である。FIG. 5 is a layout diagram of an eddy current distance sensor that measures the amount of movement of the crank pin in the X-axis direction and the amount of movement in the Y-axis direction of the crankshaft currently subjected to grinding processing.

(1.研削盤の構成)
本実施形態の研削盤の一例として、ツインヘッド研削盤を例に挙げて図を参照して説明する。以下の説明では、図2に示すように、当該研削盤1の研削加工対象の工作物は、直列4気筒のシングルプレーンのクランクシャフトWを例に挙げ、その研削加工部位は、クランクピンP1−P4及びクランクジャーナルJ1−J5とする。
(1. Configuration of grinding machine)
A twin head grinder will be described as an example of the grinder according to the present embodiment with reference to the drawings. In the following description, as shown in FIG. 2, a workpiece to be ground by the grinding machine 1 is exemplified by a single plane crankshaft W of four cylinders in series, and the ground portion is a crank pin P1- P4 and crank journal J1-J5.

クランクピンP1−P4は、円筒形状のクランクジャーナルJ1−J5の中心軸線Ljから径方向にオフセットした中心軸線Lpを有する円筒形状に形成される。
図1に示すように、研削盤1は、床上にベッド11が固定され、ベッド11には、クランクシャフトWを回転可能に両端支持する主軸台12及び心押台13が取り付けられる。
The crank pins P1 to P4 are formed in a cylindrical shape having a central axis Lp radially offset from the central axis Lj of the cylindrical crank journal J1 to J5.
As shown in FIG. 1, in the grinding machine 1, a bed 11 is fixed on the floor, and a headstock 12 and a tailstock 13 supporting both ends of a crankshaft W rotatably are attached to the bed 11.

主軸台12には、マスタ主軸Cm(C軸)が回転可能に支持され、マスタ主軸Cmの先端にクランクシャフトWの一端を支持するセンタ14及び3爪のチャック15が取付けられる。マスタ主軸Cmは、進退駆動装置16によってZ軸線と平行な軸線方向に進退されるとともに、エンコーダ17aを有するマスタサーボモータ17(工作物駆動モータ)によってZ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。   A master spindle Cm (C-axis) is rotatably supported on the spindle stock 12, and a center 14 for supporting one end of the crankshaft W and a chuck 15 with three claws are attached to the tip of the master spindle Cm. The master spindle Cm is advanced and retracted in an axial direction parallel to the Z axis by an advancing and retracting drive device 16, and is rotationally driven about an axis parallel to the Z axis by a master servomotor 17 (workpiece driving motor) having an encoder 17a. .

心押台13には、マスタ主軸Cmと同軸上にスレーブ主軸Cs(C軸)が回転可能に支持され、スレーブ主軸Csの先端にクランクシャフトWの他端を支持するセンタ18が取付けられる。このセンタ18には、X軸線方向及びY軸線方向の歪(計測値)を計測する歪ゲージSG(図3参照、計測装置)が装着される。   On the tailstock 13 a slave main shaft Cs (C axis) is rotatably supported coaxially with the master main shaft Cm, and a center 18 supporting the other end of the crankshaft W is attached to the tip of the slave main shaft Cs. A strain gauge SG (see FIG. 3, a measuring device) for measuring strain (measurement value) in the X-axis direction and the Y-axis direction is attached to the center 18.

スレーブ主軸Csは、センタ加圧装置19によってZ軸線と平行な軸線方向に進退されるとともに、エンコーダ20aを有するスレーブサーボモータ20によってマスタ主軸Cmと同期してZ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。   The slave spindle Cs is advanced and retracted in the axial direction parallel to the Z axis by the center pressing device 19, and is rotationally driven about an axis parallel to the Z axis in synchronization with the master spindle Cm by the slave servomotor 20 having the encoder 20a. Be done.

進退駆動装置16は、マスタ移動モータ16aと、送りねじ16bと、ガイド16cと、スライダ16dと、フローティングジョイント16eを備える。マスタ移動モータ16aのモータ軸には、送りねじ16bが連結される。ガイド16cは、送りねじ16bと並列且つ平行に配置される。   The advancing and retracting drive device 16 includes a master moving motor 16a, a feed screw 16b, a guide 16c, a slider 16d, and a floating joint 16e. A feed screw 16b is connected to the motor shaft of the master movement motor 16a. The guide 16c is disposed parallel to and in parallel with the feed screw 16b.

スライダ16dには、送りねじ16bが螺合されるとともに、ガイド16cが貫通される。さらに、スライダ16dには、フローティングジョイント16eを介してマスタ主軸Cmが連結される。マスタ主軸Cmは、マスタ移動モータ16aの駆動による送りねじ16bの回転で、スライダ16dがガイド16cに沿って移動することで、Z軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。   The feed screw 16b is screwed into the slider 16d, and the guide 16c is penetrated. Furthermore, the master main axis Cm is connected to the slider 16d via the floating joint 16e. The master main spindle Cm is advanced and retracted in the axial direction parallel to the Z-axis by the movement of the slider 16d along the guide 16c by the rotation of the feed screw 16b by the driving of the master moving motor 16a.

センタ加圧装置19は、スレーブ移動モータ19aと、送りねじ19bと、ガイド19cと、スライダ19dと、スプリング19eを備える。スレーブ移動モータ19aのモータ軸には、送りねじ19bが連結される。ガイド19cは、送りねじ19bと並列且つ平行に配置される。   The center pressure device 19 includes a slave movement motor 19a, a feed screw 19b, a guide 19c, a slider 19d, and a spring 19e. A feed screw 19 b is connected to the motor shaft of the slave movement motor 19 a. The guide 19c is disposed parallel to and in parallel with the feed screw 19b.

スライダ19dには、送りねじ19bが螺合されるとともに、ガイド19cが貫通される。さらに、スライダ19dは、スプリング19eを介してスレーブ主軸Csを工作物W側へ押圧し、図略のストッパロッドを介して工作物Wとは反対側へスレーブ主軸Csを移動可能に連結する。   The feed screw 19b is screwed into the slider 19d, and the guide 19c is penetrated. Further, the slider 19d presses the slave main spindle Cs toward the workpiece W via the spring 19e, and movably connects the slave main spindle Cs to the opposite side of the workpiece W via the stopper rod (not shown).

スレーブ主軸Csは、スレーブ移動モータ19aの駆動による送りねじ19bの回転で、スライダ19dがガイド19cに沿って移動することで、Z軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。クランクシャフトWの両端は、チャック15で把持されるとともに、進退駆動装置16及びセンタ加圧装置19によるマスタ主軸Cm及びスレーブ主軸CsのZ軸線と平行な軸線方向の移動により、センタ14,18で挟み込まれて支持される。   The slave main shaft Cs is advanced and retracted in the axial direction parallel to the Z-axis by the movement of the slider 19d along the guide 19c by the rotation of the feed screw 19b by the drive of the slave movement motor 19a. Both ends of the crankshaft W are gripped by the chuck 15 and are moved at the centers 14 and 18 by axial movement parallel to the Z axis of the master main spindle Cm and the slave main spindle Cs by the forward / backward driving device 16 and the center pressing device 19. It is sandwiched and supported.

そして、マスタ主軸Cmがフローティングジョイント16eによりスライダ16dに対しZ軸線と平行な軸線方向に移動しないように固定されているので、スプリング19eを圧縮するようにセンタ加圧装置19によりスレーブ主軸CsをZ軸線と平行な軸線方向に移動させることで、スプリング19eの圧縮量に応じた加圧力をクランクシャフトWに与えることができる。   Then, since the master main shaft Cm is fixed by the floating joint 16e so as not to move in the axial direction parallel to the Z axis with respect to the slider 16d, the slave main shaft Cs is Z by the center pressure device 19 so as to compress the spring 19e. By moving in the axial direction parallel to the axis, it is possible to apply a pressing force to the crankshaft W in accordance with the amount of compression of the spring 19 e.

さらに、ベッド11には、エンコーダ21aを有するZ軸サーボモータ21及び送りねじ22によりZ軸方向にそれぞれ移動可能な2つのテーブル23がZ軸線と平行な軸線方向に並べて設けられる。   Further, in the bed 11, two tables 23 movable in the Z-axis direction by the Z-axis servomotor 21 having the encoder 21a and the feed screw 22 are provided side by side in the axial direction parallel to the Z-axis.

そして、各テーブル23には、エンコーダ24aを有するX軸サーボモータ24(送り装置)及び送りねじ25(送り装置)によりX軸線と平行な軸線方向(クランクシャフトWの回転軸線と交差する方向)に移動(クランクシャフトWに対し接近離間)可能な2つの砥石台26がZ軸線と平行な軸線方向に並べて設けられる。   Then, in each of the tables 23, an X-axis servomotor 24 (feed device) having an encoder 24 a and a feed screw 25 (feed device) in an axial direction parallel to the X-axis (a direction intersecting the rotation axis of the crankshaft W) Two movable grinding heads 26 capable of moving (approaching and moving away from the crankshaft W) are provided side by side in the axial direction parallel to the Z axis.

各砥石台26には、砥石車駆動モータ27により砥石車28がZ軸線と平行な軸線回りに回転可能に支持されると共に、クーラントを研削点に向かって供給するためのクーラントノズル29(図11Aに示す)が設けられる。さらに、ベッド11には、クランクシャフトW(クランクピンP1−P4、クランクジャーナルJ1−J5)の径を計測する定寸装置30が設けられる。   A grinding wheel drive motor 27 rotatably supports the grinding wheel 28 on an axis parallel to the Z axis on each grinding wheel head 26, and a coolant nozzle 29 (FIG. 11A) for supplying coolant toward the grinding point Is provided). Further, the bed 11 is provided with a sizing device 30 that measures the diameter of the crankshaft W (crank pins P1-P4 and crank journals J1-J5).

さらに、研削盤1には、マスタ主軸Cm、スレーブ主軸Cs及び砥石車28を回転しかつクランクシャフトWに対する砥石車28の送り動作を制御する制御装置31が設けられる。この制御装置31の構成は、次に説明する研削方法の概要で詳述する。   Furthermore, the grinding machine 1 is provided with a control device 31 that rotates the master main spindle Cm, the slave main spindle Cs and the grinding wheel 28 and controls the feeding operation of the grinding wheel 28 relative to the crankshaft W. The configuration of the control device 31 will be described in detail in the outline of the grinding method described below.

(2.研削方法の概要)
背景技術で述べたように、研削盤1では、クランクシャフトWをクランプして研削加工を行う。すなわち、クランクシャフトWの両端を主軸台12のセンタ14及び心押台13のセンタ18で加圧支持し、クランクシャフトWの片端をチャック15で把持して研削加工を行う。
(2. Outline of grinding method)
As described in the background art, in the grinding machine 1, the crankshaft W is clamped for grinding. That is, both ends of the crankshaft W are pressure-supported by the center 14 of the headstock 12 and the center 18 of the tailstock 13, and one end of the crankshaft W is gripped by the chuck 15 for grinding.

ところが、クランクシャフトWが傾いた状態でチャック15に把持されると、クランクシャフトWはセンタ14,18で加圧支持されるときに曲がって変形し、クランクピンP1−P4の中心軸線やクランクジャーナルJ1−J5の回転軸線が偏心する。そして、この偏心が生じたまま研削加工を行うと、高精度に研削加工を行っても、研削加工後にセンタ14,18の加圧支持を開放したとき変形応力が開放され、上述の偏心が戻るため、研削加工精度が悪化する。   However, when the crankshaft W is held by the chuck 15 in a tilted state, the crankshaft W bends and is deformed when it is pressure-supported by the centers 14 and 18, and the central axis of the crank pins P1-P4 and the crank journal The rotation axis of J1-J5 is decentered. Then, if grinding is performed with this eccentricity occurring, even if grinding is performed with high accuracy, the deformation stress is released when the pressure support of the centers 14 and 18 is released after grinding, and the above-mentioned eccentricity returns Therefore, the grinding process accuracy is deteriorated.

そこで、本実施形態の研削盤1の制御装置31では、研削加工対象のクランクシャフトWに掛かる変形力及び当該変形力の位相に応じたクランクピンP1−P4の中心軸線やクランクジャーナルJ1−J5の回転軸線の偏心量(以下、単に「偏心量」という)及び当該偏心量の位相(変形力の位相と同等)を求め、求めた各研削加工部位P1−P4,J1−J5の偏心量を加味して各研削加工部位P1−P4,J1−J5の研削加工を行う。   Therefore, in the control device 31 of the grinding machine 1 of the present embodiment, the deformation force applied to the crankshaft W to be ground and the center axis of the crank pin P1-P4 and the crank journal J1-J5 according to the phase of the deformation force. The amount of eccentricity of the rotation axis (hereinafter simply referred to as "the amount of eccentricity") and the phase of the amount of eccentricity (equivalent to the phase of the deformation force) are obtained, and the obtained amounts of eccentricity of the ground parts P1-P4 and J1-J5 are added. And grinding processing of each grinding process site | part P1-P4, J1-J5 is performed.

(3.制御装置の構成及び動作)
次に、制御装置31の構成及び動作について図を参照して詳述する。図3に示すように、制御装置31には、入力装置32と、第一演算装置33と、第二演算装置34と、第三演算装置35と、記憶装置36とを備える。
(3. Configuration and operation of control device)
Next, the configuration and operation of the control device 31 will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 3, the control device 31 includes an input device 32, a first arithmetic device 33, a second arithmetic device 34, a third arithmetic device 35, and a storage device 36.

入力装置32は、クランクシャフトWの形状を入力して記憶装置36に記憶する(図4のステップS1、入力工程)。クランクシャフトWの形状としては、例えば、クランクシャフトWの軸長、クランクピンP1−P4の軸長、軸径、偏心量、クランクジャーナルJ1−J5の軸長、軸径等がある。   The input device 32 inputs the shape of the crankshaft W and stores it in the storage device 36 (step S1 in FIG. 4, input step). The shape of the crankshaft W includes, for example, the axial length of the crankshaft W, the axial length of the crankpins P1 to P4, the shaft diameter, the eccentricity, the axial length of the crank journals J1 to J5, and the like.

第一演算装置33は、入力装置32から入力されるクランクシャフトWの形状及びセンタ加圧装置19から入力されるセンタ18に掛かる加圧力に基づいて、クランクシャフトWに掛かる変形力と当該変形力の位相を求め(図4のステップS2、第一演算工程)、求めた変形力及び位相に応じた各研削加工部位P1−P4,J1−J5の偏心量を既知の3次元解析により求める(図4のステップS3、第一演算工程)。   The first arithmetic unit 33 is based on the shape of the crankshaft W input from the input device 32 and the pressure applied to the center 18 input from the center pressure device 19, the deformation force applied to the crankshaft W and the deformation force Phase (step S2 in FIG. 4, first operation step), and the amount of eccentricity of each ground portion P1-P4, J1-J5 according to the determined deformation force and phase is determined by known three-dimensional analysis (FIG. Step S3 of 4, first operation step).

具体的には、クランクシャフトWは、図6Aに示すように、センタ14,18で支持され、図6Bに示すように、チャック15で把持されると、クランクシャフトWの回転軸線Lwと交差する方向に曲がって変形する。なお、クランクピンP1−P4は、図示省略している。   Specifically, as shown in FIG. 6A, the crankshaft W is supported by the centers 14 and 18, and as shown in FIG. 6B, when held by the chuck 15, the crankshaft W intersects with the rotational axis Lw of the crankshaft W. It bends in the direction and deforms. The crank pins P1 to P4 are not shown.

そして、図7に示すように、変形前の図示二点鎖線で示すクランクピンPb1の中心Opb1に対し、変形後の図示実線で示すクランクピンPa1の中心Opa1の偏心量dは、センタ18に掛かる加圧力に基づいて求めたクランクシャフトWに掛かる変形力Fと当該変形力Fの位相φに応じて3次元解析により求めることができる。なお、他のクランクピンP2−P4の偏心量やクランクジャーナルJ1−J5の偏心量も同様に求めることができる。   Then, as shown in FIG. 7, the eccentricity d of the center Opa1 of the crank pin Pa1 shown by the solid line after the deformation is applied to the center 18 with respect to the center Opb1 of the crank pin Pb1 shown by the two dotted chain line before the deformation. According to the deformation force F applied to the crankshaft W obtained based on the pressure and the phase φ of the deformation force F, it can be obtained by three-dimensional analysis. The amount of eccentricity of the other crank pins P2-P4 and the amount of eccentricity of the crank journals J1-J5 can be determined in the same manner.

そして、第一演算装置33は、変形力と偏心量のテーブルを作成し(図4のステップS4、第一演算工程)、テーブルを元にスプライン曲線で成る関係式(相関関係)を作成して記憶装置36に記憶する(図4のステップS5、第一演算工程)。   Then, the first computing device 33 creates a table of deformation force and eccentricity (step S4 in FIG. 4, first computing step), and creates a relational expression (correlation) consisting of spline curves based on the table. It memorize | stores in the memory | storage device 36 (FIG. 4 S5, 1st calculation process).

具体的には、図8に示すように、変形力F及び位相φを変化させたときの各研削加工部位P1−P4,J1−J5の偏心量を対応させたテーブル(相関関係)を作成する。そして、図9に示すように、横軸を変形力F、縦軸を偏心量dとしたグラフを作成してスプライン曲線で成る関係式(相関関係)を各研削加工部位P1−P4,J1−J5について導く。   Specifically, as shown in FIG. 8, a table (correlation) is created in which the amounts of eccentricity of the ground parts P1-P4 and J1-J5 are made to correspond when the deformation force F and the phase φ are changed. . Then, as shown in FIG. 9, a graph is created with the horizontal axis representing the deformation force F and the vertical axis representing the eccentricity d, and the relational expression (correlation) consisting of spline curves is calculated for each grinding site P1-P4, J1-. Lead about J5.

第二演算装置34は、歪ゲージSGから入力されるセンタ18の歪に基づいて、研削加工対象のクランクシャフトWに掛かる変形力と当該変形力の位相を求めて記憶装置36に記憶する(図4のステップS6、第二演算工程)。   The second arithmetic unit 34 obtains the deformation force applied to the crankshaft W to be ground and the phase of the deformation force based on the strain of the center 18 input from the strain gauge SG and stores it in the storage device 36 (see FIG. Step S6 of 4, second operation step).

具体的には、図10に示すように、センタ18のX軸線方向の歪及びY軸線方向の歪とセンタ18の剛性からX軸線方向の変形力Fx及びY軸線方向の変形力Fyを求め、X軸線方向の変形力FxとY軸線方向の変形力Fyを合成して研削加工対象のクランクシャフトWに掛かる変形力Fと当該変形力Fの位相φを求める。   Specifically, as shown in FIG. 10, the deformation force Fx in the X axis direction and the deformation force Fy in the Y axis direction are determined from the strain in the X axis direction of the center 18 and the strain in the Y axis direction and the rigidity of the center 18 The deformation force F applied to the crankshaft W to be ground and the phase φ of the deformation force F are determined by combining the deformation force Fx in the X-axis direction and the deformation force Fy in the Y-axis direction.

第三演算装置35は、第一演算装置33で求めた変形力と偏心量の関係式と、第二演算装置34で求めた変形力に基づいて、各研削加工部位P1−P4,J1−J5の偏心量を求めて記憶装置36に記憶する(図4のステップS7、第三演算工程)。   The third arithmetic unit 35 calculates ground portions P1-P4 and J1-J5 based on the relational expression of the deforming force and the eccentricity calculated by the first arithmetic unit 33 and the deforming force calculated by the second arithmetic unit 34. The amount of eccentricity is calculated and stored in the storage unit 36 (step S7 in FIG. 4, third operation step).

具体的には、記憶装置36から第二演算装置34で求めた研削加工対象のクランクシャフトWに掛かる変形力Fを読み込み、この変形力Fを記憶装置36に記憶されている第一演算装置33で求めた各研削加工部位P1−P4,J1−J5の変形力Fと偏心量dの関係式に代入することで、各研削加工部位P1−P4,J1−J5の偏心量dを求める。   Specifically, the deformation force F applied to the crankshaft W to be ground, which is obtained by the second calculation device 34, is read from the storage device 36, and the deformation force F is stored in the storage device 36. The eccentricity d of each of the ground parts P1-P4 and J1-J5 is determined by substituting the relationship between the deformation force F and the eccentricity d of the ground parts P1-P4 and J1-J5 obtained in the above.

制御装置31は、記憶装置36から第三演算装置35で求めた各研削加工部位P1−P4,J1−J5の偏心量を加味して砥石車28の送り動作を制御することで、砥石車28で各研削加工部位P1−P4,J1−J5の研削加工を行う(図4のステップS8)。   The control device 31 controls the feed operation of the grinding wheel 28 in consideration of the amount of eccentricity of each of the ground parts P1-P4 and J1-J5 obtained from the storage device 36 by the third arithmetic unit 35, thereby the grinding wheel 28 The grinding process is performed on each of the ground parts P1-P4 and J1-J5 (step S8 in FIG. 4).

ここで、クランクシャフトWの研削加工におけるクランクピンP1と砥石車28との位置について図11A−図11Dを参照して説明する。ただし、図11A−図11Dにおいては、クランクシャフトWは変形していないものとして図示する。また、図11A−図11Dにおいては、クランクジャーナルJ3は、図示省略する。   Here, the positions of the crank pin P1 and the grinding wheel 28 in the grinding process of the crankshaft W will be described with reference to FIGS. 11A to 11D. However, in FIGS. 11A to 11D, the crankshaft W is illustrated as being not deformed. Further, in FIGS. 11A to 11D, the crank journal J3 is not shown.

以下の説明では、図示左方向を砥石車28の前進送り方向、図示右方向を砥石車28の後退送り方向と称する。また、クランクジャーナルJ3の回転位相α(以下、クランクジャーナルJ3の位相αと称する)とは、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と砥石車28の回転中心Ogを結ぶ直線に対し、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3とクランクピンP1の中心Op1を結ぶ直線が成す角度をいう。   In the following description, the illustrated left direction is referred to as the forward feed direction of the grinding wheel 28, and the illustrated right direction is referred to as the backward feed direction of the grinding wheel 28. The rotation phase α of the crank journal J3 (hereinafter referred to as the phase α of the crank journal J3) is the rotation of the crank journal J3 relative to a straight line connecting the rotation center Oj3 of the crank journal J3 and the rotation center Og of the grinding wheel 28. The angle formed by the straight line connecting the center Oj3 and the center Op1 of the crankpin P1.

図11Aに示すように、クランクジャーナルJ3の位相αが0°のときは、クランクピンP1の中心Op1は、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と砥石車28の回転中心Ogを結ぶ直線上の位置にあり、砥石車28の回転中心Ogは、後退送り方向に最も後退した位置にある。   As shown in FIG. 11A, when the phase α of the crank journal J3 is 0 °, the center Op1 of the crankpin P1 is at a position on a straight line connecting the rotation center Oj3 of the crank journal J3 and the rotation center Og of the grinding wheel 28. The rotation center Og of the grinding wheel 28 is at the most retracted position in the reverse feed direction.

すなわち、クランクピンP1と砥石車28との研削点Qは、クランクピンP1の中心Op1とクランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と砥石車28の回転中心Ogを結ぶ直線上に位置する。クーラントノズル29から供給されるクーラントは、砥石車28の上側から研削点Qに向かって供給される。   That is, the grinding point Q of the crank pin P1 and the grinding wheel 28 is located on a straight line connecting the center Op1 of the crank pin P1, the rotation center Oj3 of the crank journal J3 and the rotation center Og of the grinding wheel 28. The coolant supplied from the coolant nozzle 29 is supplied from the upper side of the grinding wheel 28 toward the grinding point Q.

図11Bに示すように、クランクジャーナルJ3の位相αが90°のときは、クランクピンP1の中心Op1は、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3に対して最上方に偏心した位置にあり、砥石車28の回転中心Ogは、クランクジャーナルJ3の位相αが0°のときの位置から前進送り方向に前進した位置にある。   As shown in FIG. 11B, when the phase α of the crank journal J3 is 90 °, the center Op1 of the crank pin P1 is eccentrically positioned uppermost with respect to the rotation center Oj3 of the crank journal J3. The rotation center Og of the crank journal J3 is a position advanced in the forward feed direction from the position when the phase α of the crank journal J3 is 0 °.

図11Cに示すように、クランクジャーナルJ3の位相αが180°のときは、クランクピンP1の中心Op1は、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj2と砥石車28の回転中心Ogを結ぶ直線の延長線上の位置にあり、砥石車28の回転中心Ogは、クランクジャーナルJ3の位相αが90°のときの位置から前進送り方向に最も前進した位置にある。   As shown in FIG. 11C, when the phase α of the crank journal J3 is 180 °, the center Op1 of the crankpin P1 is on the extension of a straight line connecting the rotation center Oj2 of the crank journal J3 and the rotation center Og of the grinding wheel 28. In the position, the rotation center Og of the grinding wheel 28 is at the most advanced position in the forward feed direction from the position when the phase α of the crank journal J3 is 90 °.

図11Dに示すように、クランクジャーナルJ3の位相αが270°のときは、クランクピンP1の中心Op1は、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3に対して最下方に偏心した位置にあり、砥石車28の回転中心Ogは、クランクジャーナルJ3の位相αが180°のときの位置から後退送り方向に後退した位置にある。クランクピンP1の研削加工においては、図6A−図6Dの動作が繰り返される。他のクランクピンP2−P4も同様である。   As shown in FIG. 11D, when the phase α of the crank journal J3 is 270 °, the center Op1 of the crank pin P1 is at the lowermost eccentric position with respect to the rotation center Oj3 of the crank journal J3. The rotation center Og of the crank journal J3 is located at a position retracted in the reverse feed direction from the position when the phase α of the crank journal J3 is 180 °. In the grinding process of the crank pin P1, the operations of FIGS. 6A to 6D are repeated. The other crank pins P2-P4 are similar.

ただし、本実施形態の研削盤1では、クランクシャフトWは変形するので、クランクピンP1の研削加工においては、クランクピンP1の偏心量を加味して砥石車28の送り動作を制御する必要がある。なお、他のクランクピンP2−P4やクランクジャーナルJ1−J5に対しても同様に研削加工可能である。   However, in the grinding machine 1 of the present embodiment, since the crankshaft W is deformed, it is necessary to control the feed operation of the grinding wheel 28 in consideration of the eccentricity of the crankpin P1 in the grinding process of the crankpin P1. . The other crank pins P2-P4 and crank journals J1-J5 can be similarly ground and machined.

(4.砥石車の送り動作)
次に、砥石車28の送り動作の制御について図を参照して説明する。図12に示すように、この研削加工制御では、クランクジャーナルJ3の位相αに応じて、砥石車28の送り位置、すなわちクランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と砥石車28の回転中心Ogとの距離Xを変動させる必要がある。
(4. Grinding wheel feed operation)
Next, control of the feed operation of the grinding wheel 28 will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 12, in this grinding processing control, according to the phase α of the crank journal J3, the feed position of the grinding wheel 28, ie, the distance X between the rotation center Oj3 of the crank journal J3 and the rotation center Og of the grinding wheel 28. Needs to fluctuate.

なお、砥石車28の半径をR、図示実線で示す研削加工前のクランクピンPa1の半径をrとする。また、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と図示一点鎖線で示す研削加工後のクランクピンP1の中心Op1との距離をS、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と研削加工前のクランクピンPa1の中心Opa1との距離をS1とする。   The radius of the grinding wheel 28 is R, and the radius of the crank pin Pa1 before grinding shown by the solid line is r. A distance S between a rotation center Oj3 of the crank journal J3 and a center Op1 of the crank pin P1 after grinding shown by a dashed dotted line in the figure is a rotation center Oj3 of the crank journal J3 and a center Opa1 of the crank pin Pa1 before grinding. The distance of is S1.

また、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と砥石車28の回転中心Ogとを結ぶ直線M1に対し、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と研削加工前のクランクピンPa1の中心Opa1とを結ぶ直線M2が成す角度をα1とする。また、直線M1に対し、砥石車28の回転中心Ogと研削加工前のクランクピンPa1の中心Opa1とを結ぶ直線M3が成す角度をβ1とする。   Further, a straight line M2 connecting the rotation center Oj3 of the crank journal J3 and the center Opa1 of the crank pin Pa1 before grinding is formed on the straight line M1 connecting the rotation center Oj3 of the crank journal J3 and the rotation center Og of the grinding wheel 28. Let the angle be α1. Further, an angle formed by a straight line M3 connecting the rotation center Og of the grinding wheel 28 and the center Opa1 of the crank pin Pa1 before grinding is defined as β1 relative to the straight line M1.

そして、研削加工前のクランクピンPa1の中心Opa1は、研削加工後のクランクピンP1の中心Op1に対し偏心量d分ずれ、かつ、クランクジャーナルJ3の回転中心Oj3と研削加工後のクランクピンP1の中心Op1とを結ぶ直線M4に対し位相φ分ずれているとする。   The center Opa1 of the crank pin Pa1 before grinding is offset by an eccentricity d with respect to the center Op1 of the crank pin P1 after grinding, and the rotation center Oj3 of the crank journal J3 and the crank pin P1 after grinding It is assumed that a phase φ is deviated with respect to a straight line M4 connecting the center Op1.

以上のように設定した場合、次式(1)の関係が導かれる。式(1)において、S,d,α,φは既知の値であるので、式(2)で表されるS1・sinα1を求めることができる。よって、S1・sinα1,r,Rが既知の値であるので、Xは、次式(3)で求めることができる。そして、αとXの関係を示すテーブルを作成し、このテーブルに従って砥石車28の送り動作を制御する。   When set as described above, the relationship of the following equation (1) is derived. Since S, d, α, and φ are known values in the equation (1), S1 · sin α1 represented by the equation (2) can be obtained. Therefore, since S1 · sin α1, r and R are known values, X can be obtained by the following equation (3). Then, a table indicating the relationship between α and X is created, and the feed operation of the grinding wheel 28 is controlled in accordance with this table.

Figure 2019076961
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(5.研削加工の詳細動作)
次に、研削加工(加工工程)の詳細動作を図を参照して説明する。ここで、研削盤1は、クランクシャフトWの切削加工を、2つの砥石車28により、先ず、クランクピンP1及びクランクジャーナルJ3、次に、クランクピンP2及びクランクジャーナルJ4、次に、クランクピンP3及びクランクジャーナルJ5を行い、次に、1つの砥石車28により、クランクピンP4、次に、クランクジャーナルJ2、最後に、クランクジャーナルJ1を行う。
(5. Detailed operation of grinding process)
Next, the detailed operation of the grinding process (machining process) will be described with reference to the drawings. Here, the grinding machine 1 first performs cutting of the crankshaft W with the two grinding wheels 28, first the crank pin P1 and the crank journal J3, then the crank pin P2 and the crank journal J4, and then the crank pin P3. And the crank journal J5, and then, with one grinding wheel 28, the crank pin P4, then the crank journal J2, and finally the crank journal J1.

制御装置31は、マスタ主軸Cm(センタ14)及びスレーブ主軸Cs(センタ18)を互いに接近する方向に前進させてクランクシャフトWを加圧支持する(図5のステップS11)。そして、制御装置31は、チャック15でクランクシャフトWを把持し、マスタサーボモータ17、スレーブサーボモータ20及び砥石車駆動モータ27の各動作を制御して、クランクシャフトW及び砥石車28を回転開始する(図5のステップS12)。   The controller 31 advances the master main shaft Cm (center 14) and the slave main shaft Cs (center 18) in the direction in which they approach each other to pressure-support the crankshaft W (step S11 in FIG. 5). Then, the control device 31 grips the crankshaft W with the chuck 15 and controls the operations of the master servo motor 17, the slave servo motor 20 and the grinding wheel drive motor 27 to start rotating the crankshaft W and the grinding wheel 28. (Step S12 of FIG. 5).

制御装置31は、X軸サーボモータ25の動作を制御して、クランクシャフトWに対して砥石車28をX軸方向に粗研削送り速度で前進送りして空研を開始する(図5のステップS13)。この間に、制御装置31は、研削加工対象のクランクシャフトWに該当するクランクジャーナルJ3の位相αと砥石車28の送り位置Xの関係を示すテーブルを読み込む(図5のステップS14)。   The controller 31 controls the operation of the X-axis servomotor 25 to forward-feed the grinding wheel 28 in the X-axis direction with respect to the crankshaft W at the rough grinding feed speed to start the air-grinding (step in FIG. 5) S13). During this time, the control device 31 reads a table indicating the relationship between the phase α of the crank journal J3 corresponding to the crankshaft W to be ground and the feed position X of the grinding wheel 28 (step S14 in FIG. 5).

制御装置31は、図略の接触検知センサ(AEセンサ)で砥石車28が発生するAE波を検出し、クランクピンPa1と接触したか否かを判断する(図5のステップS15)。そして、制御装置31は、砥石車28がクランクピンPa1と接触したと判断したら、読み込んだテーブルに従って砥石車28の送り動作を制御して粗研削加工を行い(図5のステップS16)、続いて仕上げ研削加工を行い(図5のステップS17)、さらにスパークアウトを行う(図5のステップS18)。   The control device 31 detects an AE wave generated by the grinding wheel 28 with a contact detection sensor (AE sensor) (not shown) and determines whether or not the contact with the crank pin Pa1 (step S15 in FIG. 5). Then, when the control device 31 determines that the grinding wheel 28 contacts the crank pin Pa1, the control device 31 controls the feed operation of the grinding wheel 28 according to the read table to perform rough grinding (step S16 in FIG. 5). The finish grinding process is performed (step S17 in FIG. 5), and the spark out is further performed (step S18 in FIG. 5).

制御装置31は、スパークアウトが完了したら、X軸サーボモータ25の動作を制御して、クランクシャフトWに対して砥石車28をX軸方向に後退送りを開始する(図5のステップS19)。そして、制御装置31は、マスタサーボモータ17、スレーブサーボモータ20及び砥石車駆動モータ27の各動作を制御して、クランクシャフトW及び砥石車28を回転停止する(図5のステップS20)。   When the spark out is completed, the control device 31 controls the operation of the X-axis servomotor 25 to start backward feeding of the grinding wheel 28 in the X-axis direction with respect to the crankshaft W (step S19 in FIG. 5). Then, the control device 31 controls the operations of the master servomotor 17, the slave servomotor 20, and the grinding wheel drive motor 27 to stop the rotation of the crankshaft W and the grinding wheel 28 (step S20 in FIG. 5).

そして、制御装置31は、チャック15を把持解除し、マスタ主軸Cm(センタ14)及びスレーブ主軸Cs(センタ18)を互いに離間する方向に後退させてクランクシャフトWを取り外す(図5のステップS21)。そして、次の研削加工対象のクランクシャフトWの有無を確認し(図5のステップS22)、次の研削加工対象のクランクシャフトWが有る場合は、ステップS11に戻って上述の処理を繰り返し、次の研削加工対象のクランクシャフトWが無い場合は、全ての処理を終了する。   Then, the control device 31 releases the gripping of the chuck 15 and retracts the master main shaft Cm (center 14) and the slave main shaft Cs (center 18) in the direction away from each other to remove the crankshaft W (step S21 in FIG. 5). . Then, the presence or absence of a crankshaft W to be ground next is checked (step S22 in FIG. 5), and if there is a crankshaft W to be ground next, the process returns to step S11 to repeat the above processing. If there is no crankshaft W to be ground for grinding, all processing ends.

本実施形態の研削盤1によれば、砥石車28の送り動作は、クランクシャフトWに掛かる径方向の変形力F及び当該変形力Fの位相φから求まるクランクピンP1−P4やクランクジャーナルJ1−J5の軸線の偏心量dに基づいて制御されるので、変形力Fにより変形したクランクシャフトWのクランクピンP1−P4やクランクジャーナルJ1−J5に対し的確な研削加工を行うことができ、研削加工精度を向上できる。   According to the grinding machine 1 of the present embodiment, the feeding operation of the grinding wheel 28 is performed by the crank pin P1-P4 and the crank journal J1- obtained from the deformation force F in the radial direction applied to the crankshaft W and the phase φ of the deformation force F. Since control is performed based on the eccentricity d of the axis of J5, accurate grinding can be performed on the crank pins P1-P4 of the crankshaft W deformed by the deformation force F and the crank journals J1-J5. Accuracy can be improved.

(6.別例の制御装置の構成及び動作)
次に、別例の制御装置は、図3に示す制御装置31と同一構成であるが、第二演算装置34及び第三演算装置35の機能が異なる。すなわち、センサ18に装着される歪ゲージSGの代わりに、図13に示す渦電流式の距離センサDS(計測装置)及び距離センサDSを移動させる油圧シリンダOS(計測装置)が現研削加工対象のクランクシャフトWに配置される。
(6. Configuration and operation of another control device)
Next, although the control device of another example has the same configuration as the control device 31 shown in FIG. 3, the functions of the second arithmetic device 34 and the third arithmetic device 35 are different. That is, instead of the strain gauges SG attached to the sensor 18, an eddy current distance sensor DS (measuring device) shown in FIG. 13 and a hydraulic cylinder OS (measuring device) for moving the distance sensor DS It is disposed on the crankshaft W.

この距離センサDSは、現研削加工対象のクランクシャフトWのクランクピンP1−P4やクランクシャフトJ1−J5のうち、計測対象として選択した1つのクランクピン又はクランクシャフトに配置され、当該計測対象のX軸線方向の移動量(計測値)及びY軸線方向の移動量(計測値)を計測する。第二演算装置34は、距離センサDSから入力される計測対象のX軸線方向の移動量及びY軸線方向の移動量に基づいて、計測対象の偏心量を求めて記憶装置36に記憶する。   The distance sensor DS is disposed on one crank pin or crankshaft selected as an object to be measured among the crank pins P1-P4 and crankshafts J1-J5 of the crankshaft W currently to be ground, and the distance X The amount of movement in the axial direction (measurement value) and the amount of movement in the Y axis direction (measurement value) are measured. The second arithmetic unit 34 obtains the amount of eccentricity of the measurement object based on the movement amount of the measurement object in the X-axis direction and the movement amount of the Y-axis direction input from the distance sensor DS, and stores it in the storage device 36.

具体的には、図13に示すように、図示一点鎖線で示す変形前のクランクシャフトWの例えばクランクピンPb1のX軸線方向の位置及びY軸線方向の位置を0点として、図示二点鎖線で示す変形後のクランクピンPa1のX軸線方向の移動量x2及びY軸線方向の移動量y2を計測する。そして、図示実線で示す研削加工後のクランクピンP1のX軸線方向の移動量x1及びY軸線方向の移動量y1を計測し、クランクピンP1の偏心量d及び位相φを次式(4)及び(5)で求める。   Specifically, as shown in FIG. 13, with the position of the crank pin Pb1 in the X-axis direction and the position in the Y-axis direction of the crankshaft W before deformation shown by the one-dot chain line in the figure as zero, The amount of movement x2 in the X-axis direction and the amount of movement y2 in the Y-axis direction of the crankpin Pa1 after deformation are measured. Then, the amount of movement x1 in the X-axis direction and the amount of movement y1 in the Y-axis direction of the crankpin P1 after grinding shown in solid line are measured, and the eccentricity d and phase φ of the crankpin P1 are expressed by It asks by (5).

Figure 2019076961
Figure 2019076961

Figure 2019076961
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第三演算装置35は、第一演算装置33で求めた変形力と偏心量のテーブル、及び第二演算装置34で求めた計測対象の偏心量に基づいて、計測対象以外の他のクランクピンP1−P4やクランクシャフトJ1−J5の偏心量を求めて記憶装置36に記憶する。   The third arithmetic unit 35 is a crankpin P1 other than the measurement target based on the table of the deformation force and the eccentricity calculated by the first arithmetic unit 33 and the eccentricity of the measurement target calculated by the second arithmetic unit 34. The eccentricity amounts of P4 and crankshafts J1-J5 are determined and stored in the storage unit 36.

具体的には、第二演算装置34で求めたクランクピンP1の偏心量d及び位相φを、第一演算装置33で求めた変形力Fと偏心量dのテーブルに当て嵌めることで、クランクピンP1以外のクランクピンP2−P4やジャーナルピンJ1−J5の偏心量dを求める。そして、以降の処理は、前述した制御装置31と同様である。   Specifically, the eccentricity d and the phase φ of the crankpin P1 determined by the second arithmetic unit 34 are applied to the table of the deformation force F and the eccentricity d determined by the first arithmetic unit 33, whereby the crankpin is obtained. The amount of eccentricity d of crank pins P2-P4 other than P1 and journal pins J1-J5 is determined. The subsequent processing is the same as that of the control device 31 described above.

(7.その他)
上述した実施形態では、工作物として直列4気筒のシングルプレーンのクランクシャフトWを例に説明したが、ダブルプレーンのクランクシャフトや直列6気筒のクランクシャフト等、もしくはクランクシャフトW以外の円筒状のシャフトやカムシャフト等にも適用可能である。
(7. Other)
In the embodiment described above, the crankshaft W of a single plane in series 4 cylinders is described as an example of a workpiece, but a double plane crankshaft, a crankshaft in series 6 cylinders, etc., or a cylindrical shaft other than the crankshaft W The invention is also applicable to a cam shaft and the like.

また、研削盤1として、マスタ主軸Cmにチャック15を備える構成としたが、スレーブ主軸Csにもチャックを備える研削盤でもよい。また、3爪のチャック15を備える構成としたが、フローティングチャックを備える研削盤でもよい。また、マスタ主軸Cm及びスレーブ主軸Csが回転駆動する構成としたが、マスタ主軸Cmのみが回転駆動する研削盤でもよい。また、シングルヘッド研削盤でもよい。   Further, although the grinding machine 1 is configured to include the chuck 15 on the master main spindle Cm, it may be a grinding machine including the chuck on the slave main spindle Cs. Further, although the chuck 15 having three claws is provided, it may be a grinding machine provided with a floating chuck. In addition, although the master spindle Cm and the slave spindle Cs are configured to be rotationally driven, a grinding machine may be used in which only the master spindle Cm is rotationally driven. In addition, a single head grinding machine may be used.

1:研削盤、 12:主軸台、 13:心押台、 14,18:センタ、 15:チャック、 17:マスタサーボモータ(工作物駆動モータ)、 19:センタ加圧装置、 24:X軸サーボモータ(送り装置)、 25:送りねじ(送り装置)、 26:砥石台、 27:砥石車駆動モータ、 28:砥石車、 31:制御装置、 32:入力装置、 33:第一演算装置、 34:第二演算装置、 35:第三演算装置、 36:記憶装置、 W:クランクシャフト、 P1−P4:クランクピン、 J1−J5:クランクジャーナル、 SG:歪ゲージ(計測装置)、 DS:距離センサ(計測装置) 1: Grinding machine, 12: Headstock, 13: Endstock, 14, 18: Center, 15: Chuck, 17: Master servomotor (workpiece drive motor), 19: Center pressure device, 24: X axis servo Motor (feeder), 25: Feed screw (feeder), 26: Wheel head, 27: Wheel drive motor, 28: Wheel, 31: Controller, 32: Input device, 33: First arithmetic unit, 34 : Second computing device 35: Third computing device 36: Storage device W: Crankshaft P1-P4: Crank pin J1-J5: Crank journal SG: Strain gauge (measuring device) DS: Distance sensor (Measurement device)

Claims (5)

砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物の一端をチャックで把持して回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の他端をセンタで加圧支持する心押台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記工作物の研削加工を行う制御装置と、
を備える研削盤であって、
前記制御装置は、
記憶装置と、
前記工作物の形状を入力して前記記憶装置に記憶する入力装置と、
前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を前記記憶装置に記憶する第一演算装置と、
前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力を求めて前記記憶装置に記憶し、もしくは前記現研削加工対象の工作物に設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持による前記現研削加工対象の工作物の径方向の移動量を求めて前記記憶装置に記憶する第二演算装置と、
前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の軸線の偏心量を求め、もしくは前記移動量を前記現研削加工対象の工作物の軸線の偏心量として求めて前記記憶装置に記憶する第三演算装置と、を備え、
前記現研削加工対象の工作物の軸線の前記偏心量を加味して前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う、研削盤。
A grinding wheel head rotatably supporting a grinding wheel and having a grinding wheel drive motor for rotationally driving the grinding wheel;
A headstock having a workpiece drive motor that holds one end of a workpiece by a chuck and rotatably supports it, and rotationally drives the workpiece;
A tailstock for pressing and supporting the other end of the workpiece at a center;
A feeding device for relatively moving the grinding wheel closer to or away from the workpiece in a direction intersecting the rotation axis of the workpiece;
A control device for grinding the workpiece with the grinding wheel by controlling the feeding operation of the feeding device;
A grinding machine comprising
The controller is
Storage device,
An input device for inputting the shape of the workpiece and storing it in the storage device;
Based on the shape of the workpiece, the deformation force applied in the radial direction of the workpiece by the pressure support of the center and the eccentricity of the axis of the workpiece due to the deformation force are determined, and the deformation force and the eccentricity A first computing device that stores the correlation with the above in the storage device;
Based on the measurement value from the measuring device provided in the center, the deformation force applied in the radial direction of the workpiece to be ground by the pressure support of the center is determined by the pressure support of the center and stored in the storage device or The radial movement amount of the workpiece to be ground processed by the pressure support of the center is determined based on the measurement value from the measuring device provided on the workpiece to be ground and stored in the storage device. Two arithmetic units,
An offset amount of the axis line of the workpiece of the current grinding object corresponding to the deformation force applied in the radial direction of the workpiece of the current grinding object input with reference to the correlation between the deformation force and the eccentricity amount And a third arithmetic unit for storing the movement amount as an eccentricity amount of the axis line of the workpiece to be ground and to store the movement amount in the storage device,
A grinding machine which grinds the workpiece of the current grinding object by the grinding wheel by controlling the feed operation of the feeding device in consideration of the eccentricity of the axis line of the workpiece of the current grinding object. .
前記センタに設けられる計測装置は、前記工作物の径方向の直交二軸の歪を計測するセンサである、請求項1に記載の研削盤。   The grinding machine according to claim 1, wherein the measurement device provided at the center is a sensor that measures distortion of two orthogonal axes in the radial direction of the workpiece. 前記制御装置は、クランクジャーナル及び前記クランクジャーナルの回転軸線から径方向にオフセットした中心軸線を有するクランクピンを備えるクランクシャフトを研削加工対象とする、請求項1又は2に記載の研削盤。   The grinding machine according to claim 1 or 2, wherein the control device is a grinding target of a crankshaft having a crank journal and a crank pin having a central axis offset from the rotation axis of the crank journal in the radial direction. 前記制御装置は、研削加工前の前記クランクピンの中心軸線と前記砥石車の回転軸線との距離に基づいて、前記クランクジャーナルの回転軸線と前記砥石車の回転軸線との距離を求めて前記送り装置の送り動作を制御する、請求項3に記載の研削盤。   The control device determines the distance between the rotation axis of the crank journal and the rotation axis of the grinding wheel based on the distance between the central axis of the crank pin before grinding and the rotation axis of the grinding wheel, and feeds the feed A grinding machine according to claim 3, which controls the feed operation of the device. 研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法であって、
前記研削盤は、
砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物の一端をチャックで把持して回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の他端をセンタで加圧支持する心押台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記工作物の研削加工を行う制御装置と、
を備え、
前記研削方法は、
前記工作物の形状を入力する入力工程と、
前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を求める第一演算工程と、
前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力を求め、もしくは前記現研削加工対象の工作物に設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持による前記現研削加工対象の工作物の径方向の移動量を求める第二演算工程と、
前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の軸線の偏心量を求め、もしくは前記移動量を前記工作物の軸線の偏心量として求める第三演算工程と、
前記現研削加工対象の工作物の軸線の前記偏心量を加味して前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う加工工程と、
を備える研削方法。
A grinding method for grinding a workpiece with a grinder
The grinder is
A grinding wheel head rotatably supporting a grinding wheel and having a grinding wheel drive motor for rotationally driving the grinding wheel;
A headstock having a workpiece drive motor that holds one end of a workpiece by a chuck and rotatably supports it, and rotationally drives the workpiece;
A tailstock for pressing and supporting the other end of the workpiece at a center;
A feeding device for relatively moving the grinding wheel closer to or away from the workpiece in a direction intersecting the rotation axis of the workpiece;
A control device for grinding the workpiece with the grinding wheel by controlling the feeding operation of the feeding device;
Equipped with
The grinding method is
An input step of inputting the shape of the workpiece;
Based on the shape of the workpiece, the deformation force applied in the radial direction of the workpiece by the pressure support of the center and the eccentricity of the axis of the workpiece due to the deformation force are determined, and the deformation force and the eccentricity The first operation process for determining the correlation with
Based on the measurement value from the measuring device provided in the center, the deformation force applied in the radial direction of the workpiece to be ground by the pressure support of the center is determined by the pressure support of the center, or to the workpiece to be ground by grinding A second operation step of obtaining a radial movement amount of the workpiece to be ground by the pressure support of the center based on the measurement value from the provided measuring device;
An offset amount of the axis line of the workpiece of the current grinding object corresponding to the deformation force applied in the radial direction of the workpiece of the current grinding object input with reference to the correlation between the deformation force and the eccentricity amount A third operation step of determining the movement amount as an eccentricity amount of the axial line of the workpiece, or
A processing step of grinding the workpiece to be ground by the grinding wheel by controlling the feed operation of the feed device in consideration of the eccentricity of the axis line of the workpiece to be ground by grinding; ,
Grinding method comprising:
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