JP2020044607A - Grinding machine - Google Patents

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郷 阿部田
Go Abeta
郷 阿部田
宏之 久保寺
Hiroyuki Kubodera
宏之 久保寺
涼 吉村
Ryo Yoshimura
涼 吉村
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Abstract

To provide a grinding machine that can grind an eccentric part of a workpiece with a high degree of accuracy by suppressing influence of a mechanical assembling error.SOLUTION: A grinding machine 1 comprises a height error memorizing part 32 that registers a height error h showing amplitude of errors in a height direction between a rotary shaft center Wc and a grindstone shaft center Tc, and a profile calculating part 34 calculates profile data in which a movement position (an inter-center distance x) is corrected based on the height error h, so that working accuracy of an eccentric part Wa can be improved. Further, work time required for assembling the grinding machine 1 can be reduced since matching accuracy in the height position between the rotary shaft center Wc and the grindstone shaft center Tc is relaxed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、研削盤に関する。   The present invention relates to a grinding machine.

従来、ワークとしてのクランクシャフトを、ジャーナル中心と一致する回転軸心回りに回転させ、回転角に応じて砥石をワークに対する切り込み方向に相対移動させて、回転軸心から偏心したクランクピンを研削する研削盤が用いられている。   Conventionally, a crankshaft as a work is rotated around a rotation axis that coincides with the center of a journal, and a grindstone is relatively moved in a cutting direction with respect to the work according to the rotation angle to grind a crankpin eccentric from the rotation axis. A grinder is used.

この種の公知の研削盤では、ワークの回転軸心の回転角(例えば、1度毎の角度位置)における砥石の移動位置を定義するプロフィールデータを演算し、そのプロフィールデータに従って研削加工が行われる(例えば、特許文献1等参照。)。   In a known grinding machine of this type, profile data that defines a moving position of a grindstone at a rotation angle of a rotation axis of a work (for example, an angular position every one degree) is calculated, and grinding is performed according to the profile data. (See, for example, Patent Document 1).

特許第3821345号公報Japanese Patent No. 3821345

上述したプロフィールデータは、ワークの回転軸心と砥石軸心とが、互いの高さ位置が一致する水平な位置関係にあることを前提として、砥石の切り込み方向における移動位置が計算されている。しかしながら、実際には研削盤の機械的な組み付け誤差が発生するため、回転軸心と砥石軸心とが高さ方向に完全に一致した水平な位置関係とはなっていない。このため、プロフィールデータに基づいて研削加工を行った場合、回転軸心と砥石軸心との高さ位置の誤差に起因して、ピン形状の加工精度すなわち真円度の低下が生じるという問題がある。   In the profile data described above, the movement position of the grindstone in the cutting direction is calculated on the assumption that the rotational axis of the workpiece and the grindstone axis are in a horizontal positional relationship where the height positions coincide with each other. However, in actuality, since a mechanical assembly error of the grinding machine occurs, a horizontal positional relationship in which the rotation axis and the grinding wheel axis completely coincide with each other in the height direction is not obtained. For this reason, when grinding is performed based on profile data, there is a problem that the processing accuracy of the pin shape, that is, the roundness is reduced due to an error in the height position between the rotation axis and the grinding wheel axis. is there.

本発明は、機械的な組み付け誤差の影響を抑制してワークの偏心部を高精度に研削加工することができる研削盤を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a grinding machine capable of grinding an eccentric portion of a work with high accuracy while suppressing the influence of a mechanical assembly error.

本発明に係る研削盤は、回転軸心から偏心した偏心部を有するワークについて前記回転軸心の回転角と砥石の移動位置とを定義するプロフィールデータを演算するプロフィール演算部と、前記プロフィールデータに従って砥石軸心回りに回転する前記砥石を前記ワークに対する切り込み方向へ相対移動させる制御を行う制御部と、を備え、前記ワークの前記偏心部を研削する。   The grinding machine according to the present invention is configured such that, for a work having an eccentric portion eccentric from the rotation axis, a profile calculation unit that calculates profile data defining a rotation angle of the rotation axis and a movement position of the grindstone, and according to the profile data. A control unit that controls the relative movement of the grindstone rotating about the grindstone axis in the cutting direction with respect to the work, and grinding the eccentric part of the work.

さらに、研削盤は、前記回転軸心と前記砥石軸心との高さ方向の誤差の大きさを表すハイト誤差量を登録するハイト誤差量登録部を備え、前記プロフィール演算部は、前記ハイト誤差量に基づいて前記移動位置を補正した前記プロフィールデータを演算する。   Further, the grinding machine includes a height error amount registration unit that registers a height error amount indicating a magnitude of an error in a height direction between the rotation axis and the grinding wheel axis, and the profile calculation unit includes the height error. The profile data in which the movement position is corrected based on the amount is calculated.

この構成によれば、回転軸心と砥石軸心との高さ方向の誤差の大きさを表すハイト誤差量に基づいて砥石の移動位置を補正するので、偏心部の加工精度を向上させることができる。また、回転軸心と砥石軸心との高さ位置の一致精度に対する要求が緩和されるので、研削盤の組み付けに要する作業時間の短縮を図ることができる。よって、機械的な組み付け誤差の影響を抑制してワークの偏心部を高精度に研削加工することができるという効果を奏する。   According to this configuration, since the moving position of the grindstone is corrected based on the height error amount indicating the magnitude of the error in the height direction between the rotation axis and the grindstone axis, the processing accuracy of the eccentric portion can be improved. it can. Further, since the requirement for the accuracy of matching the height position between the rotating shaft center and the grinding wheel shaft center is relaxed, the work time required for assembling the grinding machine can be reduced. Therefore, there is an effect that the eccentric portion of the work can be ground with high accuracy while suppressing the influence of the mechanical assembly error.

第1実施形態に係る研削盤の全体構成を示す平面図である。It is a top view showing the whole composition of the grinding machine concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係るCNC装置を示すブロック図である。It is a block diagram showing a CNC device concerning a 1st embodiment. ワークと砥石との理想的な位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the ideal positional relationship between a workpiece and a grindstone. ワークと砥石との実際の位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the actual positional relationship between a workpiece and a grindstone. ワークと砥石との位置関係とプロフィールデータの演算とを説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a positional relationship between a work and a grindstone and calculation of profile data. 第2実施形態に係るCNC装置を示すブロック図である。It is a block diagram showing a CNC device concerning a 2nd embodiment. ワークと砥石との位置関係と理論プロフィールデータ及び補正プロフィールデータの演算とを説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a positional relationship between a work and a grindstone, and calculation of theoretical profile data and correction profile data.

以下、本発明を具体化した研削盤の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of a grinding machine embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
(1.研削盤1の全体構成)
第1実施形態の研削盤1の構成について、図1を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る研削盤1の全体構成を示す平面図である。研削盤1は、ワークWを加工するための研削盤である。ワークWは、軸状部材であって、偏心部Waを有する。偏心部Waは、ワークWの回転軸線に対して偏心した軸線を中心とした部位である。特に、偏心部Waは、円筒状外周面を有し、偏心部Waの中心軸線が、ワークの回転軸線に対して偏心している。
<First embodiment>
(1. Overall configuration of grinding machine 1)
The configuration of the grinding machine 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the grinding machine 1 according to the first embodiment. The grinder 1 is a grinder for processing the work W. The work W is a shaft-shaped member and has an eccentric portion Wa. The eccentric portion Wa is a portion centered on an axis eccentric to the rotation axis of the workpiece W. In particular, the eccentric portion Wa has a cylindrical outer peripheral surface, and the center axis of the eccentric portion Wa is eccentric with respect to the rotation axis of the work.

本実施形態においては、ワークWとして、クランクシャフトを例に挙げる。ただし、ワークWは、クランクシャフトに限られるものではない。クランクシャフトであるワークWは、偏心部Waとしてクランクピンを備える。図1においては、例えば、クランクシャフト(ワークW)は、4個のクランクピン(偏心部Wa)を備える。クランクシャフトの回転軸線は、クランクジャーナルの中心軸線に一致する。研削盤1は、ワークWを回転軸線であるC軸回りに回転しながら、偏心部Waであるクランクピンの外周面を研削加工する。   In the present embodiment, a crankshaft is taken as an example of the work W. However, the work W is not limited to the crankshaft. The workpiece W, which is a crankshaft, includes a crankpin as an eccentric portion Wa. In FIG. 1, for example, a crankshaft (work W) includes four crank pins (eccentric portions Wa). The axis of rotation of the crankshaft coincides with the center axis of the crank journal. The grinder 1 grinds the outer peripheral surface of the crankpin, which is the eccentric portion Wa, while rotating the work W about the C axis, which is the rotation axis.

研削盤1は、砥石台トラバース型を例示する。ただし、研削盤1は、テーブルトラバース型を適用することもできる。研削盤1は、円板状の砥石17を1個だけ備える構成を例示するが、2個の砥石17を備える構成を適用することもできる。   The grinding machine 1 exemplifies a grindstone traverse type. However, a table traverse type can also be applied to the grinding machine 1. The grinding machine 1 has a configuration in which only one disc-shaped grindstone 17 is provided, but a configuration in which two grindstones 17 are provided can also be applied.

研削盤1は、ベッド11、主軸台12、チャック13、心押台14、トラバースベース15、砥石台16、砥石17、駆動部20、及び、CNC装置30を備えて構成される。   The grinding machine 1 includes a bed 11, a headstock 12, a chuck 13, a tailstock 14, a traverse base 15, a grindstone 16, a grindstone 17, a drive unit 20, and a CNC device 30.

ベッド11は、設置面上に固定されている。ベッド11の上面には、Z軸方向に延びるガイドレール11aが形成されている。ベッド11の上面には、Z軸方向に平行な方向に延びるボールねじ11b、及び、ボールねじ11bを回転駆動するZ軸送り用モータ11cが設けられている。   The bed 11 is fixed on the installation surface. On the upper surface of the bed 11, a guide rail 11a extending in the Z-axis direction is formed. On the upper surface of the bed 11, a ball screw 11b extending in a direction parallel to the Z-axis direction, and a Z-axis feed motor 11c that rotationally drives the ball screw 11b are provided.

主軸台12は、ワークWを回転可能に支持する支持装置として機能する。主軸台12は、は、ベッド11の上面において、X軸方向の手前側且つZ軸方向の一端側(前端側)に設けられている。主軸台12は、C軸回りに回転可能な主軸センタ12a、及び、主軸センタ12aを回転駆動する主軸モータ12bを備える。主軸センタ12aは、ワークWの一端の中心を支持する。   The headstock 12 functions as a support device that rotatably supports the work W. The headstock 12 is provided on the upper surface of the bed 11 on the near side in the X-axis direction and on one end side (front end side) in the Z-axis direction. The headstock 12 includes a spindle center 12a rotatable around the C axis, and a spindle motor 12b that drives the spindle center 12a to rotate. The spindle center 12a supports the center of one end of the work W.

チャック13は、主軸台12の端面に設けられており、主軸モータ12bによって回転駆動される。チャック13は、ワークWの一端の外周面を把持する。つまり、チャック13は、主軸センタ12aと共に、ワークWを回転可能に支持した状態で回転する。   The chuck 13 is provided on an end face of the headstock 12, and is driven to rotate by a spindle motor 12b. The chuck 13 grips the outer peripheral surface of one end of the work W. That is, the chuck 13 rotates together with the spindle center 12a while rotatably supporting the work W.

心押台14は、ベッド11の上面において、主軸台12に対してZ軸方向に対向する位置、すなわち、X軸方向の手前側(図1の下側)且つZ軸方向の他端側(図1の左側)に設けられている。心押台14は、ワークWの他端の中心を支持する心押センタ14aを備える。なお、心押センタ14aは、ワークWと共に回転するように設けられてもよいし、回転せずにワークWに対して滑るように設けられてもよい。   The tailstock 14 is located on the upper surface of the bed 11 at a position facing the headstock 12 in the Z-axis direction, that is, the near side in the X-axis direction (the lower side in FIG. 1) and the other end in the Z-axis direction ( 1 (left side in FIG. 1). The tailstock 14 includes a tailstock center 14a that supports the center of the other end of the work W. Note that the tailstock center 14a may be provided so as to rotate with the work W, or may be provided so as to slide on the work W without rotating.

トラバースベース15は、ガイドレール11a上にZ軸方向に移動可能に設けられる。トラバースベース15は、ボールねじ11bのナットに固定されており、Z軸送り用モータ11cの駆動によりZ軸方向に移動する。トラバースベース15の上面には、Z軸方向に直交するX軸方向に延びるガイドレール15aが形成されている。トラバースベース15の上面には、X軸方向に平行な方向に延びるボールねじ15b、及び、ボールねじ15bを回転駆動するX軸送り用モータ15cが設けられている。また、トラバースベース15は、X軸方向のボールねじ15b及びX軸送り用モータ15cによる駆動に換えて、リニアモータによる駆動としてもよい。   The traverse base 15 is provided on the guide rail 11a so as to be movable in the Z-axis direction. The traverse base 15 is fixed to a nut of the ball screw 11b, and moves in the Z-axis direction by driving a Z-axis feed motor 11c. On the upper surface of the traverse base 15, a guide rail 15a extending in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction is formed. On the upper surface of the traverse base 15, a ball screw 15b extending in a direction parallel to the X-axis direction, and an X-axis feed motor 15c for rotating and driving the ball screw 15b are provided. The traverse base 15 may be driven by a linear motor instead of being driven by the ball screw 15b and the X-axis feed motor 15c in the X-axis direction.

砥石台16は、トラバースベース15のガイドレール15a上に、ワークWに対する砥石17の切り込み方向であるX軸方向に直線移動可能に設けられる。砥石台16は、X軸送り用モータ15cの回転駆動によりX軸方向に移動する。砥石台16は、工具としての円板状の砥石17を、Z軸回りに回転可能に支持する。砥石台16は、砥石17における研削部位を露出させつつ、他の部位を被覆するカバー16aを備える。さらに、砥石台16は、砥石17を回転駆動する砥石回転用モータ16bを備える。   The grindstone table 16 is provided on the guide rail 15a of the traverse base 15 so as to be linearly movable in the X-axis direction which is the cutting direction of the grindstone 17 with respect to the work W. The wheel head 16 moves in the X-axis direction by the rotation of the X-axis feed motor 15c. The grindstone table 16 supports a disc-shaped grindstone 17 as a tool so as to be rotatable around the Z axis. The grindstone table 16 is provided with a cover 16a for covering the other parts while exposing the grinding part of the grindstone 17. Further, the grindstone table 16 includes a grindstone rotation motor 16b that drives the grindstone 17 to rotate.

駆動部20は、CNC装置30からの制御指令に基づいて、上述した各モータを駆動する駆動回路であり、砥石回転用モータ駆動回路21と、X軸送り用モータ駆動回路22と、Z軸送り用モータ駆動回路23と、主軸モータ駆動回路24とを備える。   The drive unit 20 is a drive circuit that drives each of the above-described motors based on a control command from the CNC device 30. The drive unit 20 includes a motor drive circuit 21 for rotating a grindstone, a motor drive circuit 22 for X-axis feed, and a Z-axis feed And a main shaft motor drive circuit 24.

砥石回転用モータ駆動回路21は、砥石回転用モータ16bを回転駆動し、砥石17を回転させる。X軸送り用モータ駆動回路22は、X軸送り用モータ15cを回転駆動し、砥石台16を砥石17のワークWに対する切り込み方向であるX軸方向に移動させる。Z軸送り用モータ駆動回路23は、Z軸送り用モータ11cを回転駆動し、トラバースベース15をZ軸方向に移動させる。主軸モータ駆動回路24は、主軸モータ12bを回転駆動し、主軸センタ12aと共にワークWをC軸回りに回転させる。   The grindstone rotation motor drive circuit 21 rotates the grindstone rotation motor 16b to rotate the grindstone 17. The X-axis feed motor drive circuit 22 rotationally drives the X-axis feed motor 15c to move the grindstone table 16 in the X-axis direction, which is the cutting direction of the grindstone 17 with respect to the work W. The Z-axis feed motor drive circuit 23 rotates the Z-axis feed motor 11c to move the traverse base 15 in the Z-axis direction. The spindle motor drive circuit 24 drives the spindle motor 12b to rotate, and rotates the work W about the C axis together with the spindle center 12a.

(2.CNC装置30の構成)
次に、CNC装置30の構成について、図2を参照しつつ説明する。図2は、第1実施形態に係るCNC装置30を示すブロック図である。CNC装置30は、駆動部20へ制御指令を行うコンピュータ数値制御装置であって、図2に示すように、NCプログラム記憶部31と、ハイト誤差記憶部32と、各種データ記憶部33と、プロフィール演算部34と、制御部35とを備えて構成される。
(2. Configuration of CNC device 30)
Next, the configuration of the CNC device 30 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating the CNC device 30 according to the first embodiment. The CNC device 30 is a computer numerical control device that issues a control command to the drive unit 20, and as shown in FIG. 2, an NC program storage unit 31, a height error storage unit 32, various data storage units 33, a profile It comprises an arithmetic unit 34 and a control unit 35.

NCプログラム記憶部31は、NCプログラムを記憶する記憶領域であって、ワークWを加工するためのNCプログラムを外部から入力して登録、すなわち記憶する。NCプログラムは、一文字のアルファベットと、それに続く数字とからなるコードを含むものであり、主軸の移動や座標系の設定などを処理するためのGコードがコードの一つとして含まれる。Gコードには、早送りを示すコードG00、加工送りを示すコードG01や、プロフィール演算を示すG106等が含まれる。   The NC program storage unit 31 is a storage area for storing the NC program, and externally inputs and registers, that is, stores, the NC program for processing the work W. The NC program includes a code consisting of a single letter alphabet followed by a numeral, and includes a G code for processing the movement of the spindle, setting of the coordinate system, and the like as one of the codes. The G code includes a code G00 indicating fast-forward, a code G01 indicating processing feed, a G106 indicating profile calculation, and the like.

ハイト誤差記憶部32は、外部から入力されたハイト誤差を登録、すなわち記憶する記憶領域である。ここで、ハイト誤差について、図3及び図4を参照しつつ説明する。図3はワークWと砥石17との理想的な位置関係を示しており、図4はワークWと砥石17との実際の位置関係を示している。   The height error storage unit 32 is a storage area for registering, that is, storing a height error input from the outside. Here, the height error will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows an ideal positional relationship between the work W and the grindstone 17, and FIG. 4 shows an actual positional relationship between the work W and the grindstone 17.

図3に示すように、理想的な位置関係では、ワークWの回転軸心Wcと砥石17の砥石軸心Tcとは高さ位置が一致する水平な位置関係となっている。しかしながら、実際には機械的な組み付け誤差に起因して、図4に示すように、ワークWの回転軸心Wcと砥石17の砥石軸心Tcとは高さ位置に、数10μm程度のずれ生じていることが一般的である。本明細書では、回転軸心Wcと砥石軸心Tcとの高さ位置のずれをハイト誤差と称する。ハイト誤差は、個々の研削盤1の組み付け製造時に測定装置を用いて測定され、その測定値が当該研削盤固有のハイト誤差としてハイト誤差記憶部32に登録、すなわち記憶される。各種データ記憶部33は、加工制御に用いる各種のデータを記憶する記憶領域である。   As shown in FIG. 3, in an ideal positional relationship, the rotational axis Wc of the work W and the grindstone axis Tc of the grindstone 17 have a horizontal positional relationship in which the height positions coincide. However, actually, due to a mechanical assembly error, as shown in FIG. 4, the rotational axis Wc of the workpiece W and the grindstone axis Tc of the grindstone 17 are displaced by about several tens of μm in the height position. That is common. In this specification, the deviation of the height position between the rotation axis Wc and the grinding wheel axis Tc is referred to as a height error. The height error is measured using a measuring device at the time of assembling and manufacturing the individual grinding machines 1, and the measured value is registered, that is, stored in the height error storage unit 32 as a height error unique to the grinding machine. The various data storage unit 33 is a storage area that stores various data used for processing control.

プロフィール演算部34は、NCプログラムに基づき、ハイト誤差量hを用いてプロフィールデータを演算する。プロフィールデータは、ワークWの回転軸心Wcの回転角θ(例えば、1度毎の角度位置)と、各回転角に対応する砥石17の移動位置(回転軸心Wcと砥石軸心Tcとの心間距離x)とを定義する点群データである。以下、プロフィール演算部34における心間距離xの演算方法について、図5を参照しつつ説明する。図5は、ワークWと砥石17との位置関係とプロフィールデータの演算とを説明する説明図である。   The profile calculator 34 calculates profile data using the height error amount h based on the NC program. The profile data includes the rotation angle θ of the rotation axis Wc of the work W (for example, an angular position every one degree) and the movement position of the grindstone 17 corresponding to each rotation angle (the rotation axis Wc and the grinding wheel axis Tc). This is point cloud data that defines an inter-center distance x). Hereinafter, a method of calculating the distance between centers x in the profile calculation unit 34 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the positional relationship between the workpiece W and the grindstone 17 and the calculation of the profile data.

偏心部中心Wacであるクランクピン軸心の回転軌跡の半径(ピンストロークの1/2)をL、砥石17の半径(直径である砥石径の1/2)をR、偏心部Waであるクランクピンの半径(直径であるピン径の1/2)をr、ハイト誤差量をh、ワークWの回転軸心Wcの回転角をθとしたとき、幾何学的に以下の関係式が成り立つ。
α=tan-1(h/x)
2=x2+h2
2+L2−2Lycos(π−θ+α)=(r+R)2
The radius (1/2 of the pin stroke) of the rotation trajectory of the crankpin axis which is the eccentric portion center Wac is L, the radius of the grindstone 17 (1/2 of the grindstone diameter) is R, and the crank which is the eccentric portion Wa. Assuming that the radius of the pin (直径 of the diameter of the pin) is h, the height error amount is h, and the rotation angle of the rotation axis Wc of the workpiece W is θ, the following relational expression is established geometrically.
α = tan -1 (h / x)
y 2 = x 2 + h 2
y 2 + L 2 -2Lycos (π−θ + α) = (r + R) 2

そして、上記関係式より導かれる以下の数式により、心間距離xを演算する。
A=(r+R)2−(Lsinθ)2
x=−Lcosθ+√A
このようにして、ワークWと砥石17との幾何学的関係に基づいて、回転軸心Wcの回転角θ0,θ1,θ2・・・に対する心間距離x0,x1,x2・・・を表すプロフィールデータを演算により求めることができる。
このようにして、回転軸心Wcの回転角θ0,θ1,θ2・・・に対する心間距離x0,x1,x2・・・を表すプロフィールデータが得られる。
Then, the center distance x is calculated by the following equation derived from the above relational equation.
A = (r + R) 2 − (L sin θ) 2
x = −Lcos θ + √A
In this manner, based on the geometric relationship between the workpiece W and the grinding wheel 17, the rotation angle theta 0 axis of rotation Wc, theta 1, between heart against theta 2 · · · distance x 0, x 1, x 2 Can be obtained by calculation.
In this manner, profile data representing the center-to-center distances x 0 , x 1 , x 2 ... With respect to the rotation angles θ 0 , θ 1 , θ 2 .

そして、制御部35は、プロフィールデータに基づいて駆動部20の各駆動回路を制御する。すなわち、Z軸送り用モータ駆動回路23によりZ軸送り用モータ11cを回転駆動してトラバースベース15をZ軸方向に移動させ、砥石17を偏心部Waであるクランクピンに対向させる。また、主軸モータ駆動回路24により主軸モータ12bを回転駆動して主軸センタ12aと共にワークWをC軸回りに回転させる。また、ワークWの回転軸心である主軸センタ12aの回転角度に応じて、X軸送り用モータ駆動回路22によりX軸送り用モータ15cを回転駆動して砥石台16をX軸方向へ移動させる。そして、砥石回転用モータ駆動回路21により砥石回転用モータ16bを回転駆動して砥石17を回転させることにより偏心部Waであるクランクピンの研削加工が行われる。   Then, the control unit 35 controls each drive circuit of the drive unit 20 based on the profile data. That is, the Z-axis feed motor drive circuit 23 rotates the Z-axis feed motor 11c to move the traverse base 15 in the Z-axis direction, so that the grindstone 17 faces the crankpin, which is the eccentric portion Wa. The spindle motor 12b is driven to rotate by the spindle motor drive circuit 24 to rotate the work W about the C axis together with the spindle center 12a. Further, the X-axis feed motor drive circuit 22 drives the X-axis feed motor 15c to rotate the X-axis feed motor 15c in the X-axis direction in accordance with the rotation angle of the spindle center 12a which is the rotation axis of the work W. . Then, the grindstone rotating motor drive circuit 21 rotates and drives the grindstone rotating motor 16b to rotate the grindstone 17, whereby the crankpin as the eccentric portion Wa is ground.

(3.まとめ)
上述したように、研削盤1は、回転軸心Wcと砥石軸心Tcとの高さ方向の誤差の大きさを表すハイト誤差量hを登録するハイト誤差記憶部32を備え、プロフィール演算部34は、ハイト誤差量hに基づいて移動位置(心間距離x)を補正したプロフィールデータを演算するので、偏心部Waの加工精度を向上させることができる。また、回転軸心Wcと砥石軸心Tcとの高さ位置の一致精度に対する要求が緩和されるので、研削盤1の組み付けに要する作業時間の短縮を図ることができる。よって、機械的な組み付け誤差の影響を抑制してワークWの偏心部Waを高精度に研削加工することができるという効果を奏する。
(3. Summary)
As described above, the grinding machine 1 includes the height error storage unit 32 that registers the height error amount h indicating the magnitude of the error in the height direction between the rotation axis Wc and the grinding wheel axis Tc, and the profile calculation unit 34 Calculates profile data in which the moving position (center-to-center distance x) is corrected based on the height error amount h, so that the processing accuracy of the eccentric portion Wa can be improved. Further, since the requirement for the accuracy of matching the height position between the rotation axis Wc and the grinding wheel axis Tc is relaxed, the working time required for assembling the grinding machine 1 can be reduced. Therefore, there is an effect that the eccentric portion Wa of the work W can be ground with high accuracy while suppressing the influence of the mechanical assembly error.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態の研削盤1について図6及び図7を参照しつつ説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。図6は、第2実施形態に係るCNC装置30を示すブロック図であり、図7はワークWと砥石17との位置関係と理論プロフィールデータ及び補正プロフィールデータの演算とを説明する説明図である。尚、第1実施形態と同一部材には同一の符号を付し、それらについての詳細な説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, a grinding machine 1 according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, the description will focus on the differences from the first embodiment. FIG. 6 is a block diagram illustrating the CNC device 30 according to the second embodiment, and FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the positional relationship between the workpiece W and the grindstone 17 and the calculation of the theoretical profile data and the correction profile data. . The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第2実施形態では、上述したハイト誤差量に加えて、試し研削したワークWを測定器で測定して得られた測定誤差データを用いてプロフィール演算を行うものである。具体的には、第2実施形態の研削盤1のCNC装置30は、図6に示すように、NCプログラム記憶部31と、ハイト誤差記憶部32と、各種データ記憶部33と、理論プロフィール演算部34と、制御部35とに加え、測定誤差記憶部36と、補正プロフィール演算部37と、を備えて構成される。   In the second embodiment, in addition to the above-described height error amount, profile calculation is performed using measurement error data obtained by measuring a test-ground workpiece W with a measuring device. Specifically, as shown in FIG. 6, the CNC device 30 of the grinding machine 1 according to the second embodiment includes an NC program storage unit 31, a height error storage unit 32, various data storage units 33, and a theoretical profile calculation. A measurement error storage unit 36 and a correction profile calculation unit 37 are provided in addition to the unit 34 and the control unit 35.

測定誤差記憶部36は、試し研削したワークWを測定器40で測定して得られた測定誤差データを記憶する記憶領域である。すなわち、ワークWの偏心部Waであるクランクピンの研削においては、上述した機械的な組み付け誤差以外に、研削部分に供給されるクーラントの動圧によっても砥石の移動量に誤差が生じ、偏心部Waであるクランクピンの真円度に影響を及ぼす場合がある。本実施形態のCNC装置30では、研削盤1で試し研削したワークWの偏心部Waであるクランクピンのピン径を測定器40で測定し、その結果得られた測定誤差データを測定誤差記憶部36に予め登録、すなわち記憶しておく。測定誤差データは、偏心部中心Wacの回転角(ピン角度)βに対するピン半径の誤差Δrのデータであって、ピン角度β0,β1,β2・・・に対する誤差r0,r1,r2・・・のデータからなる。 The measurement error storage unit 36 is a storage area for storing measurement error data obtained by measuring the test-ground workpiece W with the measuring device 40. That is, in the grinding of the crank pin, which is the eccentric portion Wa of the work W, in addition to the above-described mechanical assembly error, an error occurs in the moving amount of the grindstone due to the dynamic pressure of the coolant supplied to the grinding portion. This may affect the roundness of the crankpin, which is Wa. In the CNC device 30 of the present embodiment, the pin diameter of the crankpin, which is the eccentric portion Wa of the work W that has been trial-ground by the grinding machine 1, is measured by the measuring device 40, and the resulting measurement error data is stored in the measurement error storage unit. 36, that is, stored in advance. The measurement error data is data of the error Δr of the pin radius with respect to the rotation angle (pin angle) β of the center Wac of the eccentric part, and the errors r 0 , r 1 , and r 2 with respect to the pin angles β 0 , β 1 , β 2 . consisting of r 2 ··· of data.

理論プロフィール演算部34は、NCプログラムに基づき、ハイト誤差量hを用いてプロフィールデータを演算する。理論プロフィール演算部34は、第1実施形態におけるプロフィール演算部34と同一の演算を行うものであり、詳細な説明を省略する。   The theoretical profile calculation unit 34 calculates profile data using the height error amount h based on the NC program. The theoretical profile calculation unit 34 performs the same calculation as the profile calculation unit 34 in the first embodiment, and a detailed description is omitted.

補正プロフィール演算部37は、測定誤差記憶部36に記憶された測定誤差データに基づいて、理論プロフィール演算部34で演算された理論プロフィールデータを補正することにより、補正プロフィールデータを演算する。演算の概略は、誤差Δrのデータをxの補正量、すなわち、回転角θ0,θ1,θ2・・・に対する補正量Δx0,Δx1,Δx2・・・を表す測定誤差データに変換し、これを用いて理論プロフィールデータを補正して回転角θ0,θ1,θ2・・・に対する心間距離x0−Δx0,x1−Δx1,x2−Δx2・・・を表す補正プロフィールデータを作成する。 The correction profile calculation unit 37 calculates correction profile data by correcting the theoretical profile data calculated by the theoretical profile calculation unit 34 based on the measurement error data stored in the measurement error storage unit 36. The outline of the calculation is that the data of the error Δr is converted into the correction amount of x, that is, the measurement error data representing the correction amounts Δx 0 , Δx 1 , Δx 2 ... For the rotation angles θ 0 , θ 1 , θ 2. Are converted, and the theoretical profile data is corrected using the converted values. The center distances x 0 −Δx 0 , x 1 −Δx 1 , x 2 −Δx 2 ... With respect to the rotation angles θ 0 , θ 1 , θ 2. Create correction profile data representing

具体的には、以下の演算を行う。まず、目的の演算角度βnを以下の数式により求める。
L≧0.000001の場合、
αn=cos-1[{L2+(r+R)2−(x2+h2)}/2L(r+R)]
2=sin-1[−h/{L+(r+R)}
3=sin-1[−h/{L−(r+R)}
3>0
・・・0≦θn<K3 → βn=−αn
・・・K3≦θn<180−K2 → βn=αn
・・・180−K2≦θn≦360 → βn=360−αn
3≦0
・・・0≦θn<180−K2 → βn=αn
・・・180−K2≦θn<360+K3 → βn=360−αn
・・・360+K3≦θn≦360 → βn=360+αn
尚、L<0.000001の場合、0での除算を防止するため、以下の通りとする。
βn=tan-1{h/(r+R)}+θn
Specifically, the following calculation is performed. First, the target calculation angle β n is obtained by the following equation.
When L ≧ 0.000001,
α n = cos −1 [{L 2 + (r + R) 2 − (x 2 + h 2 )} / 2L (r + R)]
K 2 = sin -1 [-h / {L + (r + R)}
K 3 = sin -1 [-h / {L- (r + R)}
K 3 > 0
... 0 ≦ θ n <K 3 → β n = −α n
... K 3 ≦ θ n <180−K 2 → β n = α n
... 180−K 2 ≦ θ n ≦ 360 → β n = 360−α n
K 3 ≦ 0
... 0 ≦ θ n <180−K 2 → β n = α n
... 180−K 2 ≦ θ n <360 + K 3 → β n = 360−α n
... 360 + K 3 ≤θ n ≤360 → β n = 360 + α n
When L <0.000001, the following is performed to prevent division by 0.
β n = tan -1 {h / (r + R)} + θ n

次に、以下の数式により、補正心間距離xを演算する。尚、rRevisは偏心部中心Wacの回転角(図7の回転角βに相当)、pGosaは回転角rRevisでの測定誤差(図7の誤差Δrに相当)である。
C={(r+R)−pGosa}
x=√{L2+C2−2LCcos(rRevis)−h2
このようにして、ワークWと砥石17との幾何学的関係に基づいて、回転軸心Wcの回転角θ0,θ1,θ2・・・に対する心間距離x0,x1,x2・・・を表す補正プロフィールデータを演算により求めることができる。
Next, the corrected center distance x is calculated by the following equation. Note that rRevis is the rotation angle of the eccentric portion center Wac (corresponding to the rotation angle β in FIG. 7), and pGosa is the measurement error at the rotation angle rRevis (corresponding to the error Δr in FIG. 7).
C = {(r + R) -pGosa}
x = {L 2 + C 2 -2LCcos (rRevis) -h 2 }
In this manner, based on the geometric relationship between the workpiece W and the grinding wheel 17, the rotation angle theta 0 axis of rotation Wc, theta 1, between heart against theta 2 · · · distance x 0, x 1, x 2 .. Can be obtained by calculation.

そして、制御部35は、補正プロフィールデータに基づいて駆動部20の各駆動回路を制御する。すなわち、Z軸送り用モータ駆動回路23によりZ軸送り用モータ11cを回転駆動してトラバースベース15をZ軸方向に移動させ、砥石17を偏心部Waであるクランクピンに対向させる。また、主軸モータ駆動回路24により主軸モータ12bを回転駆動して主軸センタ12aと共にワークWをC軸回りに回転させる。また、ワークWの回転軸心である主軸センタ12aの回転角度に応じて、X軸送り用モータ駆動回路22によりX軸送り用モータ15cを回転駆動して砥石台16をX軸方向へ移動させる。そして、砥石回転用モータ駆動回路21により砥石回転用モータ16bを回転駆動して砥石17を回転させることにより偏心部Waであるクランクピンの研削加工が行われる。   Then, the control unit 35 controls each drive circuit of the drive unit 20 based on the correction profile data. That is, the Z-axis feed motor drive circuit 23 rotates the Z-axis feed motor 11c to move the traverse base 15 in the Z-axis direction, so that the grindstone 17 faces the crankpin, which is the eccentric portion Wa. The spindle motor 12b is driven to rotate by the spindle motor drive circuit 24 to rotate the work W about the C axis together with the spindle center 12a. Further, the X-axis feed motor drive circuit 22 rotates the X-axis feed motor 15c according to the rotation angle of the spindle center 12a, which is the rotation axis of the workpiece W, to move the grindstone table 16 in the X-axis direction. . Then, the grindstone rotating motor drive circuit 21 rotates the grindstone rotating motor 16b to rotate the grindstone 17, whereby the crankpin as the eccentric portion Wa is ground.

本実施形態の研削盤1によれば、ハイト誤差量hに加えて、試し研削したワークWの偏心部Waの径を測定器で測定して得られた測定誤差データを用いて、理論プロフィールデータを補正した補正プロフィールデータを演算する。よって、機械的な組み付け誤差に加えて、クーラントの動圧等に起因する砥石17の位置ずれをも補正して、偏心部Waの加工精度をより一層向上させることができるという効果を奏する。   According to the grinding machine 1 of the present embodiment, in addition to the height error amount h, the theoretical profile data is obtained by using the measurement error data obtained by measuring the diameter of the eccentric portion Wa of the test-ground workpiece W with the measuring device. Is calculated. Therefore, in addition to the mechanical assembling error, the positional deviation of the grindstone 17 due to the dynamic pressure of the coolant and the like is corrected, and the effect that the processing accuracy of the eccentric portion Wa can be further improved.

<変形例>
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。上記実施形態では、本発明をクランクシャフトのクランクピンを研削加工する研削盤に適用した例を示したが、これには限られない。例えば、カムシャフトを研削するカム研削盤にも適用可能である。要するに、本発明は、回転軸心から偏心した偏心部を有するワークを研削する研削盤に適用することができる。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. In the above embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to a grinding machine for grinding a crankpin of a crankshaft, but the invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to a cam grinder for grinding a camshaft. In short, the present invention can be applied to a grinding machine for grinding a work having an eccentric portion eccentric from the rotation axis.

W…ワーク、Wc…回転軸心、Wa…偏心部、Wac…偏心部中心、Tc…砥石軸心、1…研削盤、17…砥石、32…ハイト誤差記憶部、34…プロフィール演算部,理論プロフィール演算部、35…制御部、36…測定誤差記憶部、37…補正プロフィール演算部。 W: Work, Wc: Rotation axis, Wa: Eccentric part, Wac: Eccentric part center, Tc: Grinding wheel axis, 1: Grinding machine, 17: Grinding stone, 32: Height error storage unit, 34: Profile calculation unit, theory Profile calculation unit, 35: control unit, 36: measurement error storage unit, 37: correction profile calculation unit

Claims (4)

回転軸心から偏心した偏心部を有するワークについて前記回転軸心の回転角と砥石の移動位置とを定義するプロフィールデータを演算するプロフィール演算部と、前記プロフィールデータに従って砥石軸心回りに回転する前記砥石を前記ワークに対する切り込み方向へ相対移動させる制御を行う制御部と、を備え、前記ワークの前記偏心部を研削する研削盤であって、
前記回転軸心と前記砥石軸心との高さ方向の誤差の大きさを表すハイト誤差量を記憶するハイト誤差記憶部を備え、
前記プロフィール演算部は、前記ハイト誤差量に基づいて前記移動位置を補正した前記プロフィールデータを演算する、研削盤。
A profile calculation unit configured to calculate profile data defining a rotation angle of the rotation axis and a movement position of the grinding wheel with respect to a work having an eccentric part eccentric from the rotation axis, and rotating around the grinding wheel axis according to the profile data. A control unit that performs control to relatively move the grindstone in the cutting direction with respect to the work, a grinding machine that grinds the eccentric part of the work,
A height error storage unit that stores a height error amount indicating a magnitude of an error in a height direction between the rotation axis and the grinding wheel axis,
The grinding machine, wherein the profile calculation unit calculates the profile data in which the movement position is corrected based on the height error amount.
前記プロフィール演算部は、前記回転軸心と前記砥石軸心との心間距離xを下記の数式で演算する、請求項1に記載の研削盤。
A=(r+R)2−(Lsinθ)2
x=−Lcosθ+√A
但し、Lは前記偏心部中心の回転軌跡の半径、Rは前記砥石の半径、rは前記偏心部の半径、θは前記回転軸心の回転角(0≦θ≦2π)、hはハイト誤差量であって前記砥石軸心が理想位置より上の場合を正の値、下の場合を負の値とする。
2. The grinding machine according to claim 1, wherein the profile calculation unit calculates a center distance x between the rotation axis and the grinding wheel axis by the following equation. 3.
A = (r + R) 2 − (L sin θ) 2
x = −Lcos θ + √A
Here, L is the radius of the rotation locus of the center of the eccentric portion, R is the radius of the grinding wheel, r is the radius of the eccentric portion, θ is the rotation angle of the rotation axis (0 ≦ θ ≦ 2π), and h is the height error. The value is a positive value when the wheel axis is above the ideal position, and a negative value when it is below the ideal position.
試し研削した前記ワークの前記偏心部を測定器で測定して得られた測定誤差データを記憶する測定誤差記憶部をさらに備え、
前記プロフィール演算部は、前記ハイト誤差量に基づいて前記移動位置を補正した理論プロフィールデータを演算する理論プロフィール演算部と、前記測定誤差データに基づいて前記理論プロフィールデータを補正した補正プロフィールデータを演算する補正プロフィール演算部と、を備える請求項1又は2に記載の研削盤。
A measurement error storage unit that stores measurement error data obtained by measuring the eccentric portion of the test-ground workpiece with a measuring device,
The profile calculation unit calculates a theoretical profile data in which the moving position is corrected based on the height error amount, and a corrected profile data in which the theoretical profile data is corrected based on the measurement error data. The grinding machine according to claim 1, further comprising a correction profile calculation unit that performs the correction profile calculation.
前記補正プロフィール演算部は、前記測定誤差データに基づいて前記回転軸心と前記砥石軸心との心間距離xを下記の数式で演算する、請求項3に記載の研削盤。
C={(r+R)−pGosa}
x=√{L2+C2−2LCcos(rRevis)−h2
但し、Lは前記偏心部中心の回転軌跡の半径、Rは前記砥石の半径、rは前記偏心部の半径、rRevisは前記偏心部中心の回転角、pGosaは回転角rRevisでの測定誤差、hは前記ハイト誤差量であって前記砥石軸心が理想位置より上の場合を正の値、下の場合を負の値とする。
4. The grinding machine according to claim 3, wherein the correction profile calculator calculates a center distance x between the rotation axis and the grinding wheel axis based on the measurement error data using the following equation.
C = {(r + R) -pGosa}
x = {L 2 + C 2 -2LCcos (rRevis) -h 2 }
Here, L is the radius of the rotation locus of the center of the eccentric part, R is the radius of the grinding wheel, r is the radius of the eccentric part, rRevis is the rotation angle of the center of the eccentric part, pGosa is the measurement error at the rotation angle rRevis, h Is the height error amount, where the value when the grinding wheel axis is above the ideal position is a positive value, and the value when it is below the ideal position is a negative value.
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