JP2020044618A - Grinding machine and grinding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研削盤及び研削方法に関する。 The present invention relates to a grinding machine and a grinding method.
研削盤による研削加工時において、工作物は、軸線方向における両側を支持される。この点に関し、特許文献1には、主軸台センタにより工作物の一端を支持し、心押台センタにより工作物の他端を支持する技術が開示されている。また、特許文献1には、仕上研削時における心押台のセンタ押付力を、粗研削時における心押台のセンタ押付力よりも小さくすることで、センタ押付力に起因する工作物の撓みを抑制する技術が開示されている。
During the grinding by the grinder, the workpiece is supported on both sides in the axial direction. In this regard,
ここで、工作物の表面を研削すると、工作物の内部に残留した応力が解放される。これに対し、研削盤において工作物の端部がチャックによりクランプされている場合、工作物の応力解放に起因する曲がりが抑制され、チャックをアンクランプすることにより、工作物に曲がりが発生する。 Here, when the surface of the workpiece is ground, the stress remaining inside the workpiece is released. On the other hand, when the edge of the workpiece is clamped by the chuck in the grinding machine, bending caused by stress release of the workpiece is suppressed, and the workpiece is bent by unclamping the chuck.
この点に関し、従来の研削加工において、研削盤は、荒加工終了後に一旦チャックのアンクランプを行い、工作物の応力解放に起因する工作物の曲がりを発生させる。その後、研削盤は、工作物に曲がりが発生した状態で工作物が支持されるように、荒加工時よりも小さな圧力でチャックによる工作物の再クランプし、仕上加工を行うことで、加工後の工作物に対する加工精度の向上を図っている。しかしながらこの場合、チャックのアンクランプ及び再クランプを行う間、研削加工を止める必要があるため、サイクルタイムが低下する。 In this regard, in the conventional grinding, the grinder once performs unclamping of the chuck after the roughing is completed, thereby causing bending of the workpiece due to stress release of the workpiece. Then, the grinding machine re-clamps the workpiece with a chuck with a smaller pressure than during roughing, and performs finishing processing so that the workpiece is supported in the state where bending has occurred in the workpiece, after finishing The aim is to improve the machining accuracy of the workpiece. However, in this case, it is necessary to stop the grinding process during unclamping and re-clamping of the chuck, so that the cycle time is reduced.
本発明は、工作物に対する加工精度を維持しつつ、サイクルタイムの向上を図ることが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。 An object of the present invention is to provide a grinding machine and a grinding method that can improve the cycle time while maintaining the processing accuracy for a workpiece.
本発明に係る研削盤は、工作物の一端部をクランプするチャックと前記工作物の他端部を支持する支持部とを有し、前記工作物を軸線周りに回転させる工作物支持装置と、前記工作物を研削する砥石車と、前記砥石車及び前記工作物支持装置の少なくとも一方を、前記砥石車と前記工作物支持装置とを相対的に接近又は離間する方向へ送る送り駆動装置と、前記送り駆動装置を制御し、前記砥石車による研削の進行状況に応じて前記砥石車及び前記工作物支持装置の前記少なくとも一方の送り速度を低下させる送り制御部と、前記チャックによる前記工作物のクランプ力を制御し、前記送り速度を低下させた時又は前記送り速度を低下させた後に、前記クランプ力を第一圧力から前記第一圧力よりも小さい第二圧力へ低下させるチャック制御部とを備える。 A grinding machine according to the present invention has a chuck that clamps one end of a workpiece and a support that supports the other end of the workpiece, and a workpiece support device that rotates the workpiece about an axis. A grinding wheel for grinding the workpiece, and at least one of the grinding wheel and the workpiece support device, a feed driving device that sends the grinding wheel and the workpiece support device in a direction to relatively approach or separate, A feed control unit that controls the feed drive device and reduces the feed speed of at least one of the grinding wheel and the workpiece support device according to the progress of grinding by the grinding wheel, and A chuck control for controlling a clamping force and reducing the clamping force from a first pressure to a second pressure smaller than the first pressure when the feeding speed is reduced or after the feeding speed is reduced. Provided with a door.
また、本発明に係る研削方法は、工作物の一端部をクランプするチャックと前記工作物の他端部を支持する支持部とを有し、前記工作物を軸線周りに回転させる工作物支持装置と、前記工作物を研削する砥石車と、前記砥石車及び前記工作物支持装置の少なくとも一方を、前記砥石車と前記工作物支持装置とを相対的に接近又は離間する方向へ送る送り駆動装置とを備えた研削盤を用いる。前記研削方法は、前記工作物に対し、前記砥石車による荒研削を行う荒加工工程と、前記砥石車及び前記工作物支持装置の前記少なくとも一方の送り速度を前記荒加工工程によりも低速にした状態で、前記荒研削が行われた前記工作物に対し、前記砥石車による仕上加工を行う仕上加工工程と、前記荒加工工程の終了時に、又は、前記仕上加工工程において、前記チャックによる前記工作物のクランプ力を第一圧力から前記第一圧力よりも小さい第二圧力へ低下させる第一クランプ力低下工程とを備える。 In addition, a grinding method according to the present invention has a chuck that clamps one end of a workpiece and a support that supports the other end of the workpiece, and a workpiece support device that rotates the workpiece about an axis. A grinding wheel for grinding the workpiece, and a feed drive device for sending at least one of the grinding wheel and the workpiece support device in a direction in which the grinding wheel and the workpiece support device are relatively approached or separated from each other. Is used. In the grinding method, a rough processing step of performing rough grinding on the workpiece by the grinding wheel, and the feed speed of the at least one of the grinding wheel and the workpiece support device is set lower than the rough processing step. In the state, on the workpiece on which the rough grinding has been performed, a finishing processing step of performing finishing processing by the grinding wheel, and at the end of the rough processing step, or in the finishing processing step, the machining by the chuck A first clamping force decreasing step of decreasing a clamping force of the object from the first pressure to a second pressure smaller than the first pressure.
本発明の研削盤及び研削方法によれば、チャック制御部は、送り速度を低下させた時又は送り速度を低下させた後に、クランプ力を低下させる。これにより、工作物支持装置に支持された工作物には、応力解放に起因する曲がりが発生する。そして、研削盤は、曲がりを発生させた状態で工作物支持装置に支持された工作物を研削することにより、加工後の工作物に対する加工精度の向上を図ることができる。 According to the grinding machine and the grinding method of the present invention, the chuck control unit reduces the clamping force when the feed speed is reduced or after the feed speed is reduced. As a result, the workpiece supported by the workpiece support device bends due to stress release. The grinding machine can improve the processing accuracy of the processed workpiece by grinding the workpiece supported by the workpiece support device in a state where the bending has occurred.
つまり、研削盤及び研削方法は、チャックによる工作物のアンクランプ及び再クランプを行うことを回避しつつ、応力解放に起因する曲がりを発生させた状態で工作物支持装置に支持された工作物に対し、研削を行うことができる。よって、研削盤及び研削方法は、工作物に対する加工精度を維持しつつ、サイクルタイムの向上を図ることができる。 In other words, the grinding machine and the grinding method avoid the need to perform unclamping and re-clamping of a workpiece by a chuck, and apply a method to a workpiece supported by a workpiece support device in a state in which bending due to stress release occurs. On the other hand, grinding can be performed. Therefore, the grinding machine and the grinding method can improve the cycle time while maintaining the processing accuracy for the workpiece.
以下、本発明に係る研削盤及び研削方法を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態である研削盤1の概略を説明する。
Hereinafter, embodiments to which a grinding machine and a grinding method according to the present invention are applied will be described with reference to the drawings. First, an outline of a
(1.研削盤1の構成)
図1に示すように、研削盤1は、円筒状の工作物Wを回転させながら研削加工を行う砥石台トラバース型の研削盤である。研削盤1は、ベッド2と、工作物支持装置10と、砥石車20と、砥石台30と、テーブル40と、テーブル駆動装置50と、送り駆動装置60と、クーラント供給装置70と、定寸装置80と、制御装置100(図2参照)とを主に備える。
(1. Configuration of grinding machine 1)
As shown in FIG. 1, the
ベッド2は、研削盤1の基台となる部位である。ベッド2には、研削条件等に関する各種パラメータが入力される操作盤3が設けられ、操作盤3は、作業者により操作される。工作物支持装置10は、円筒状に形成された長尺の工作物Wの軸線方向(図1左右方向)両端部を支持しつつ、工作物Wを軸線周りに回転させる。工作物支持装置10は、主軸台11と、心押台12とを主に備える。
The
主軸台11は、工作物Wの軸線方向一端側(図1右側の端部)を回転可能に支持する。主軸台11は、ハウジングとしての主軸台本体13と、主軸台本体13に回転可能に、且つ、Z軸方向へ移動可能に支持されるマスタ主軸14と、マスタ主軸14をZ軸方向へ移動させるマスタ移動装置15とを備える。なお、主軸台11には、マスタ主軸14を回転駆動するマスタモータ11aが設けられる。また、マスタ主軸14には、工作物Wの軸線方向一端側の端面を支持する支持部としての主軸センタ14aと、工作物Wの軸線方向一端側における外周面をクランプするチャック14bとが設けられる。チャック14bは、マスタ主軸14に取り付けられるチャック本体と、チャック本体に旋回可能又はスライド可能に設けられる複数の爪と、複数の爪を開閉させるシリンダ装置とを備える。チャック14bは、複数の爪の先端を径方向へ移動させることで、工作物Wのクランプ又はアンクランプを行う。
The
マスタ移動装置15は、スライダ15aと、スライダ駆動装置15bと、フローティングジョイント15cとを備える。スライダ15aは、ベッド2に対し、Z軸方向へ移動可能に設けられる。そして、ベッド2の上面には、Z軸方向へ延びるガイド15dが設けられ、スライダ15aは、ガイド15dに案内されながらZ軸方向へ移動する。スライダ駆動装置15bは、スライダ15aをZ軸方向へ送るねじ送り装置である。フローティングジョイント15cは、スライダ15aとマスタ主軸14とを連結し、マスタ主軸14は、スライダ15aのZ軸方向への移動に伴ってZ軸方向へ移動し、ジョイント15cに対するマスタ主軸14の回転を許容する。
The
心押台12は、ハウジングとしての心押台本体16と、心押台本体16に回転可能に、且つ、Z軸方向へ移動可能に支持されるスレーブ主軸17と、スレーブ主軸17をZ軸方向へ移動させるスレーブ移動装置18とを主に備える。なお、心押台12には、スレーブ主軸17を回転させるスレーブモータ12aが設けられる。さらに、スレーブ主軸17には、工作物Wの軸線方向他端側(図1左側の端部)の端面を支持する支持部としての心押センタ17aが設けられる。
The
スレーブ移動装置18は、スライダ18aと、スライダ駆動装置18bと、スプリング18cとを備える。スライダ18aは、ベッド2に対し、Z軸方向へ移動可能に設けられる。そして、ベッド2の上面には、Z軸方向へ延びるガイド18dが設けられ、スライダ18aは、ガイド18dに案内されながらZ軸方向へ移動する。スライダ駆動装置18bは、ベッド2に対してスライダ18aをZ軸方向へ送るねじ送り装置である。
The
スプリング18cは、スライダ18aとジョイント18eとの間に設けられる。スレーブ移動装置18は、スライダ18aを工作物Wに対して近づく方向へ移動させると、スプリング18cを圧縮させながらスレーブ主軸17を工作物Wに近づく方向へ移動させる。なお、スレーブ移動装置18には、スライダ18aとジョイント18eとを連結するストッパロッド18fが設けられ、スライダ18aが工作物Wから離れる方向へ移動すると、ジョイント18eは、スレーブ主軸17の回転を許容しつつ、スライダ18aに追従しながらスレーブ主軸17と共に工作物Wから離れる方向(Z軸方向)へ移動する。
The
そして、工作物支持装置10は、マスタ移動装置15及びスレーブ移動装置18を用いて主軸センタ14a及び心押センタ17aによるセンタ支持力を調整することにより、センタ支持力に起因する工作物Wの撓みの発生を抑制できる。
The
砥石車20は、工作物支持装置10に支持された工作物Wを研削する。砥石台30には、砥石軸部材31と、砥石車モータ32とが設けられる。砥石軸部材31は、砥石台30に対し、Z軸に平行な回転軸線回りに回転可能に支持され、砥石車20は、砥石軸部材31の一端に対し、砥石軸部材31と一体回転可能に設けられる。砥石車モータ32は、ベルト・プーリ機構33を介して砥石軸部材31を回転駆動し、砥石車20を回転させる。
The grinding
さらに、砥石台30の上面には、砥石車20を覆う砥石覆い34が設けられる。砥石覆い34は、クーラント供給装置70から砥石車20へ向けて供給されるクーラントの飛散を防止する。また、研削盤1には、砥石車モータ32の電流値を検出する研削負荷検出器35が設けられる。つまり、研削盤1は、砥石車モータ32の電流値を研削負荷とみなして検出することにより、砥石車20による工作物Wの研削加工時に発生する研削負荷を検出する。
Further, a
テーブル40は、砥石台30を支持する。テーブル駆動装置50は、ベッド2に対し、テーブル40をZ軸方向へ送るねじ送り装置である。送り駆動装置60は、テーブル40に対し、砥石台30をX軸方向へ送るねじ送り装置である。研削盤1は、テーブル40に対して砥石台30をX軸方向へ送ることにより、工作物支持装置10に支持された工作物Wと砥石車20とを相対的に接近又は離間させることができる。また、送り駆動装置60には、X軸方向における砥石台30の位置を検出するエンコーダ61(図2参照)が設けられている。
The table 40 supports the
クーラント供給装置70は、クーラント貯留槽71と、ポンプ72と、クーラント用ノズル73とを備える。クーラント貯留槽71及びポンプ72は、ベッド2上に設置され、クーラント用ノズル73は、砥石覆い34に取り付けられる。クーラント供給装置70は、クーラント貯留槽71に貯留されたクーラントをポンプ72で汲み出し、ポンプ72に配管接続されたクーラント用ノズル73にクーラントを送出する。定寸装置80は、ベッド2の上面に設けられる。定寸装置80は、工作物Wの外径を測定する際に用いる。
The
制御装置100は、工作物回転制御部110と、砥石車回転制御部120と、トラバース制御部130と、送り制御部140と、チャック制御部150と、センタ支持制御部160とを備える。
The
工作物回転制御部110は、マスタモータ11a及びスレーブモータ12aを駆動制御し、工作物支持装置10に支持された工作物Wの回転及び回転停止を行う。砥石車回転制御部120は、砥石車モータ32を駆動制御し、砥石車20の回転及び回転停止を行う。トラバース制御部130は、テーブル駆動装置50に設けられたテーブルモータ51を駆動制御し、テーブル40をZ軸方向へ移動させる。
The workpiece rotation control unit 110 controls the driving of the
送り制御部140は、送り駆動装置60に設けられた送りモータ62を駆動制御し、砥石台30及び砥石車20をX軸方向へ送る。また、送り制御部140は、速度指令部141と、速度算出部142とを備える。速度指令部141には、目標とする砥石台30の送り速度(以下「目標送り速度」と称する)が設定される。また、速度算出部142は、エンコーダ61から出力された位置信号を微分することで、所定時間内で砥石台30が移動した距離を求め、砥石台30の送り速度を算出する。そして、送り制御部140は、送り速度が目標送り速度と一致するように送り速度のフィードバック制御を行いながら、送りモータ62の速度制御を行う。
The
チャック制御部150は、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を制御する。具体的に、チャック14bには、圧油を吐出するポンプと、圧油をシリンダ装置のクランプ室又はアンプランプ室へ選択的に供給する切替弁と、圧油の圧力を制御する減圧弁とが設けられ、チャック制御部150は、減圧弁の圧力を制御することにより、クランプ力を制御する。そして、後述するように、チャック制御部150は、砥石台30の送り速度に応じてチャック14bによるクランプ力を変化させる。センタ支持制御部160は、マスタ移動装置15のスライダ駆動装置15b及びスレーブ移動装置18のスライダ駆動装置18bを駆動制御し、主軸センタ14a及び心押センタ17aによるセンタ支持力を制御する。
The
(2.研削加工処理について)
次に、図3を参照して、制御装置100により実行される研削加工処理について説明する。この研削加工処理は、研削盤1による工作物Wの研削加工を行う際に実行される処理であり、送り制御部140は、砥石車20による研削の進行状況に応じて砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させる。
(2. Grinding process)
Next, a grinding process performed by the
図3に示すように、研削盤1は、研削加工処理での最初の処理として、予め焼入れ処理が施された工作物Wに対して荒研削を行う荒加工工程(S1)を実行する。なお、研削盤1は、定寸装置80により工作物Wの外径を測定しながら研削加工を行い、荒加工工程(S1)は、工作物Wの外径が予め設定された精研径に到達するまで実行される。
As shown in FIG. 3, the grinding
そして、工作物Wの外径が精研径に到達すると、研削盤1は、工作物Wに対して精研削を行う第一仕上加工工程(S2)へ移行する。第一仕上加工工程(S2)において、送り制御部140は、も砥石台30の目標送り速度を、荒加工工程(S1)での目標送り速度より低下させる。その結果、第一仕上加工工程(S2)において、砥石台30の送り速度は、荒加工工程(S1)よりも低下し、切込量は、荒加工工程(S1)よりも小さくなる。続けて、研削盤1は、工作物Wの外径が予め設定された微研径に到達するまで第一仕上加工工程(S2)を実行する。
When the outer diameter of the workpiece W reaches the fine grinding diameter, the grinding
そして、工作物Wの外径が微研径に到達すると、研削盤1は、工作物Wに対して微研削を行う第二仕上加工工程(S3)へ移行する。第二仕上加工工程(S3)において、送り制御部140は、砥石台30の目標送り速度を、第一仕上加工工程(S2)での目標送り速度よりも低下させる。その結果、第二仕上加工工程(S3)において、砥石台30の送り速度は、第一仕上加工工程(S2)よりも低下し、切込量は、第一仕上加工工程(S2)よりも小さくなる。そして、研削盤1は、工作物Wの外径が予め設定された仕上径に到達するまで第二仕上加工工程(S3)を実行する。
Then, when the outer diameter of the workpiece W reaches the fine grinding diameter, the grinding
そして、工作物Wの外径が仕上径に到達すると、研削盤1は、工作物Wに対してスパークアウトを行うスパークアウト工程(S4)へ移行する。なお、スパークアウト工程(S4)において、研削盤1は、砥石台30の送りを停止させた状態で砥石車20を回転させる。
When the outer diameter of the workpiece W reaches the finish diameter, the grinding
ここで、工作物支持装置10は、主軸センタ14a及び心押センタ17aにより工作物Wの軸線方向両側の端面を支持しつつ、チャック14bにより工作物Wの軸線方向一端側における外周面を支持する。この点に関し、主軸センタ14a及び心押センタ17aは、工作物Wの両端面を単純支持するものであるため、砥石車20を工作物Wに押し当てながら研削加工を行う際に、工作物Wの撓みを十分に抑制することができない。
Here, the
これに対し、チャック14bは、主軸センタ14a及び心押センタ17aと比べて、工作物Wに対する接触面積が大きく、工作物Wを外周面から固定支持するものである。よって、工作物Wは、少なくともチャック14bにより外周面を支持された範囲において、工作物Wの変位が抑制される。そして、チャック14bは、工作物Wを強固に支持することにより、工作物Wが撓むことを抑制できる。その結果、研削盤1は、砥石車20を工作物Wに強く押し当てながら研削加工を行う際に工作物Wが撓むことを抑制できるので、工作物Wに対する加工精度の向上を図ることができる。
In contrast, the
なお、予め焼入れ処理が施された工作物Wに研削加工を行う場合、工作物Wの表面を研削することにより、工作物Wの内部に残留する応力が解放される。この点に関して、工作物Wは、内部応力が解放されることで曲がりが発生しやすくなるのに対し、工作物Wがチャック14bによって強固に支持された状態では、応力解放に起因する工作物Wの曲がりが抑制される。よって、研削盤1は、応力解放に起因する曲がりが発生した状態で研削加工を行い、加工後の工作物Wに対する加工精度を維持する必要がある。
In the case where the workpiece W that has been subjected to the quenching process is subjected to grinding, the stress remaining inside the workpiece W is released by grinding the surface of the workpiece W. In this regard, the workpiece W is likely to bend when the internal stress is released, while the workpiece W caused by the stress release is held in a state where the workpiece W is firmly supported by the
これに対し、チャック制御部150は、砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させた時に、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。これにより、工作物支持装置10に支持された工作物Wには、荒研削により解放された内部応力に起因する曲がりが発生する。そして、研削盤1は、工作物支持装置10に対し、曲がりが発生した状態で支持された工作物Wを研削する。これにより、研削盤1は、研削加工後の工作物Wに対する加工精度の向上を図ることができる。
On the other hand, the
(3.砥石台30の送り速度とチャック14bによる工作物Wのクランプ力との関係)
ここで、図4を参照しながら、砥石車20(砥石台30)の送り速度と、チャック14bのクランプ力との関係について説明する。なお、図4に示すグラフにおいて、荒加工工程(S1)が終了した時間をt1、第一仕上加工工程(S2)が終了した時間をt2、第二仕上加工工程(S3)が終了した時間をt3とし、荒加工工程(S1)におけるチャック14bのクランプ力を第一圧力P1とする。
(3. Relationship between the feed speed of the
Here, the relationship between the feed speed of the grinding wheel 20 (grinding wheel base 30) and the clamping force of the
図4に示すように、送り制御部140は、荒加工工程(S1)において、工作物Wの外径が精研径に到達すると、荒加工工程から第一仕上加工工程に移行すべく、砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させる。これに伴い、チャック制御部150は、砥石台30の送り速度の低下に伴い、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を、第一圧力P1から第二圧力P2(P1>P2)へ低下させる(第一クランプ力低下工程)。
As shown in FIG. 4, in the roughing step (S1), when the outer diameter of the workpiece W reaches the fine grinding diameter, the
ここで、荒研削を行った工作物Wには、内部応力の解放に起因する曲がりが発生する。つまり、研削加工の前処理として焼入れ処理を行った工作物Wは、研削加工が行われることで工作物Wの内部の残留する応力が解放される。しかしながら、一定以上のクランプ力で工作物Wがチャック14bにクランプされた状態では、内部応力の解放に起因する工作物Wの曲がりが抑制される。
Here, the workpiece W subjected to the rough grinding is bent due to the release of the internal stress. In other words, the workpiece W that has been subjected to the quenching process as a pre-process of the grinding process releases the residual stress inside the workpiece W by performing the grinding process. However, in a state where the workpiece W is clamped on the
また、研削盤1は、荒加工工程における切込量が大きい分、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を大きくする必要がある。一方、第一仕上加工工程(S2)における切込量は、荒加工工程(S1)における切込量よりも小さく、工作物Wに加わる研削負荷が軽減される。そこで、チャック制御部150は、第一仕上加工工程において、第一仕上加工工程(S2)で必要とされるクランプ力を維持しつつ、荒加工工程(S1)よりもチャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。そして、研削盤1は、曲がりが生じた状態で工作物支持装置10に支持された工作物Wに対し、精研削を行う。
Further, in the grinding
また、送り制御部140は、第一仕上加工工程(S2)において、工作物Wの外径が微研径に到達すると、第一仕上加工工程(S2)から第二仕上加工工程(S3)に移行すべく、砥石車20(砥石台30)の送り速度を、第二圧力P2から第三圧力P3(P2>P3)へ低下させる(第二クランプ力低下工程)。そして、チャック制御部150は、砥石車20の送り速度の低下に伴い、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。また、送り制御部140は、工作物Wの外径が仕上径に到達すると、スパークアウト工程(S4)に移行すべく、砥石台30の送りを停止させる。これに伴い、そして、チャック制御部150は、砥石台30の送り速度の低下に伴い、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を更に低下させる。
In the first finishing step (S2), when the outer diameter of the workpiece W reaches the fine grinding diameter, the
このように、研削盤1は、チャック14bによるクランプ力を複数回に分けてステップ状に低下させる。これにより、研削盤1は、一回あたりのクランプ力の低下量を小さくすることができるので、クランプ力の低下に伴う研削加工への悪影響(研削焼けの発生等)を抑制できる。
Thus, the grinding
以上説明したように、チャック制御部150は、砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させた時に、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。これにより、研削盤1は、工作物支持装置10に支持された工作物Wにおいて、応力解放に起因する曲がりを発生させることができる。そして、研削盤1は、曲がりを発生させた状態で工作物支持装置10に支持された工作物Wを研削することにより、加工後の工作物Wに対する加工精度の向上を図ることができる。
As described above, the
つまり、研削盤1は、チャック14bによる工作物Wのアンクランプ及び再クランプを行うことを回避しつつ、応力解放に起因する曲がりを発生させた状態で工作物支持装置10に支持された工作物Wに対し、研削を行うことができる。よって、研削盤1は、工作物Wに対する加工精度を維持しつつ、サイクルタイムの向上を図ることができる。
That is, the grinding
また、本実施形態において、研削盤1は、焼入れ処理を施した工作物Wに対し、研削加工を行う。焼入れ処理が施された工作物Wは、内部に残留する内部応力が大きく、応力解放された際に工作物Wに発生する曲がりが大きくなる可能性がある。これに対し、研削盤1は、砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させた時に、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。よって、研削盤1は、工作物Wに対する加工精度を向上させることができる。なお、鍛造により成形された工作物Wにおいても、内部に残留する応力が大きいことから、研削盤1は、鍛造により成形された工作物Wに対して研削加工を行う場合においても、工作物Wに対する加工精度を向上させることができる。
In the present embodiment, the grinding
<4.変形例>
次に、チャック14bによるクランプ力を低下させるタイミングについての変形例を説明する。最初に、図5を参照しながら、第一変形例について説明する。
<4. Modification>
Next, a modified example of the timing at which the clamping force by the
図5に示すように、第一変形例において、チャック制御部150は、砥石台30の送り速度を低下させてから所定時間経過後に、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。即ち、工作物支持装置10に支持された工作物Wに加わる研削負荷は、砥石台30の送り速度を低下させた直後に上昇するおそれがある。
As shown in FIG. 5, in the first modification, the
これに対し、研削盤1は、荒加工工程(S1)を終了してから所定時間経過後、即ち、第一仕上加工工程(S2)において、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を第一圧力P1から第二圧力P2に低下させる。同様に、研削盤1は、第一仕上加工工程(S2)を終了してから所定時間経過後、つまり、第二仕上加工工程(S3)において、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を第二圧力P2から第三圧力P3に低下させる。
On the other hand, after a lapse of a predetermined time from the end of the roughing step (S1), that is, in the first finishing step (S2), the grinding
このように、研削盤1は、砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させた後、研削負荷が確実に低下するのを待ってから工作物Wのクランプ力を低下させることで、工作物Wを安定的に保持することができる。その結果、研削盤1は、クランプ力の低下に伴う研削加工への悪影響を抑制できる。
In this way, the grinding
続いて、図6を参照して、第二変形例について説明する。図6に示すように、研削盤1は、荒加工工程(S1)を終了し、砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させた時に、チャック14bによるクランプ力を第一圧力P1から第二圧力P2へ徐々に低下させる。具体的に、チャック制御部150は、第一仕上加工工程(S2)を開始してから第二仕上加工工程(S3)を終了するまでの間、チャック14bによる工作物Wを徐々に低下させる。この場合、研削盤1は、クランプ力の低下に伴う研削加工への悪影響を抑制できるので、工作物Wに対する加工精度の向上を図ることができる。
Subsequently, a second modification will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, when the roughing step (S1) is completed and the feed speed of the grinding wheel 20 (the grinding wheel base 30) is reduced, the grinding
なお、上記第二変形例において、チャック制御部150は、チャック14bによるクランプ力を一定の割合で低下させているが、これに限られるものではなく、時間の経過と共にクランプ力の低下率を変化させてもよい。
In the second modified example, the
次に、図7を参照して、第三変形例について説明する。第三変形例において、研削盤1は、研削加工中に発生する研削負荷を検出し、砥石車20(砥石台30)の送り速度の低下に伴って研削負荷が低下した時に、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。ここで、研削負荷の検出方法としては、第三変形例では、研削負荷検出器35(図2参照)が検出する砥石車モータ32の電流値を研削負荷とみなし、チャック制御部150は、研削負荷検出器35が検出した研削負荷の値(電流値)が低下した時に、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。なお、研削負荷を検出する他の方法としては、マスタモータ11aや送りモータ62の電流値を検出し、その検出値を研削負荷とみなす方法が例示される。
Next, a third modification will be described with reference to FIG. In the third modified example, the grinding
具体的に、送り制御部140は、荒加工工程(S1)において、工作物Wの外径が精研径に到達すると、荒加工工程から第一仕上加工工程に移行すべく、砥石車20(砥石台30)の送り速度を低下させる。これに伴い、チャック制御部150は、砥石台30の送り速度の低下に伴って研削負荷が低下すると、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を、第一圧力P1から第二圧力P2へ低下させる。
Specifically, in the roughing process (S1), when the outer diameter of the workpiece W reaches the fine grinding diameter in the roughing process (S1), the
また、送り制御部140は、第一仕上加工工程(S2)において、工作物Wの外径が微研径に到達すると、第一仕上加工工程(S2)から第二仕上加工工程(S3)に移行すべく、砥石車20(砥石台30)の送り速度を、第二圧力P2から第三圧力P3へ低下させる。そして、チャック制御部150は、砥石車20の送り速度の低下に伴って研削負荷が低下すると、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を低下させる。また、送り制御部140は、工作物Wの外径が仕上径に到達すると、スパークアウト工程(S4)に移行すべく、砥石台30の送りを停止させる。これに伴い、そして、チャック制御部150は、砥石台30の送り速度の低下に伴って研削負荷が低下すると、チャック14bによる工作物Wのクランプ力を更に低下させる。
In the first finishing step (S2), when the outer diameter of the workpiece W reaches the fine grinding diameter, the
このように、研削盤1は、研削負荷の低下に伴い、チャック14bによるクランプ力を複数回に分けてステップ状に低下させる。これにより、研削盤1は、一回あたりのクランプ力の低下量を小さくすることができるので、クランプ力の低下に伴う研削加工への悪影響(研削焼けの発生等)を抑制できる。
As described above, the grinding
また、研削盤1は、研削負荷の低下に伴ってチャック14bによるクランプ力を低下させるので、チャック14bによるクランプ力の低下に伴う研削加工への悪影響を抑制できる。よって、研削盤1は、工作物Wに対する加工精度の向上を図ることができる。
Further, since the grinding
なお、上記した第三変形例において、チャック制御部150が、研削負荷が低下したときにクランプ力を低下させる場合について説明したが、チャック制御部150は、研削負荷が低下してから所定時間経過後に、クランプ力を低下させてもよい。この場合、研削盤1は、研削負荷が確実に低下するのを待ってから工作物Wのクランプ力を低下させることで、工作物Wを安定的に保持することができる。その結果、研削盤1は、クランプ力の低下に伴う研削加工への悪影響を抑制できる。
In the third modification, the case where the
さらに、上記した第三変形例において、チャック制御部150が、研削負荷が低下したときにクランプ力をステップ状に低下させる場合について説明したが、チャック制御部150は、研削負荷が低下した時に、チャック14bによるクランプ力を第一圧力P1から第二圧力P2へ徐々に低下させてもよい。この場合、研削盤1は、クランプ力の低下に伴う研削加工への悪影響を抑制できるので、工作物Wに対する加工精度の向上を図ることができる。
Further, in the third modification described above, the case where the
なお、研削加工時に発生する研削負荷は、砥石車20(砥石台30)の送り速度の変化に応じて変化するだけでなく、クーラント用ノズル73からのクーラントの流量に応じて変化する。よって、研削盤1は、クーラント供給装置70がクーラントの供給量を減らす時に、チャック14bによるクランプ力を低下させてもよい。
The grinding load generated during the grinding process changes not only according to the change in the feed speed of the grinding wheel 20 (the grinding wheel base 30), but also according to the flow rate of the coolant from the
<5.その他>
以上、上記実施形態及び各変形例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び各変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施形態において、チャック14bが主軸台11にのみ設けられる場合を例に挙げて説明したが、主軸台11及び心押台12の双方にチャック14bを設けてもよい。
<5. Others>
As described above, the present invention has been described based on the above-described embodiment and each modified example. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and each modified example, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. It is easy to guess that improvements are possible. For example, in the above embodiment, the case where the
上記実施形態では、定寸装置80で工作物Wの外径を計測しながら研削加工を行い、工作物Wの外径が所定値に到達した場合に、砥石台30の送り速度を低下させる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、研削盤1は、工作物支持装置10に対する砥石車20(砥石台30)の相対位置をエンコーダ61で検出しながら研削加工を行い、工作物支持装置10に対する砥石車20の相対位置が所定位置(工作物Wの外径が精研径、微研径又は仕上径となる位置)に到達した場合に、砥石台30の送り速度を低下させてもよい。
In the above embodiment, the grinding process is performed while measuring the outer diameter of the workpiece W with the sizing
なお、本変形例において、研削盤1は、送り駆動装置60の電流値を研削抵抗とみなす場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、研削盤1は、研削抵抗に応じて変動する送り駆動装置60の動力値であれば、電流値以外の動力値を研削抵抗とみなし、その動力値に基づく送り駆動装置60の駆動制御を行ってもよい。なお、電流値以外の動力値としては、電圧値、電力等が例示される。
In this modification, the case where the grinding
上記した実施形態では、工作物支持装置10がベッド2に対し、X軸方向へのみ移動する場合について説明したが、研削盤1は、工作物支持装置10をベッド2に対してX軸方向へ案内する案内装置を設け、工作物支持装置10を砥石車20に対して相対的に接近及び離間する方向へ移動可能な構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、テーブル駆動装置50及び送り駆動装置がねじ送り装置である場合について説明したが、ねじ送り装置の代わりにシャフトモータを用いてもよい。また、上記実施形態において、研削盤1が砥石台トラバース型の研削盤である場合を例に挙げて説明したが、テーブルトラバース型の研削盤に本発明を適用することも可能である。
Further, in the above embodiment, the case where the
本実施形態において、チャック14bが、工作物Wの一端部を外周面からクランプする場合について説明したが、チャック14bは、筒状に形成された工作物Wの一端部を内周面からクランプするものであってもよい。この場合においても、工作物Wは、チャック14bにクランプされた範囲において、固定的に支持されるので、荒加工時に工作物Wの内部応力が解放されたとしても、工作物Wに曲がりが発生することを抑制できる。
In the present embodiment, the case where the
1:研削盤、 10:工作物支持装置、 14a:主軸センタ(支持部)、 14b:チャック、 17a:心押センタ、 20:砥石車、 60:送り駆動装置、 140:送り制御部、 150:チャック制御部、 P1:第一圧力、 P2:第二圧力、 P3:第三圧力、 W:工作物 1: grinding machine, 10: workpiece support device, 14a: spindle center (support portion), 14b: chuck, 17a: tailstock center, 20: grinding wheel, 60: feed drive unit, 140: feed control unit, 150: Chuck control unit, P1: first pressure, P2: second pressure, P3: third pressure, W: workpiece
送り制御部140は、送り駆動装置60に設けられた送りモータ62を駆動制御し、砥石台30及び砥石車20をX軸方向へ送る。また、送り制御部140は、速度指令部141と、速度算出部142とを備える。速度指令部141には、目標とする砥石台30の送り速度(以下「目標送り速度」と称する)が設定される。また、速度算出部142は、エンコーダ61から出力された位置信号を微分することで、砥石台30の送り速度を算出する。そして、送り制御部140は、送り速度が目標送り速度と一致するように送り速度のフィードバック制御を行いながら、送りモータ62の速度制御を行う。
The
Claims (16)
前記工作物を研削する砥石車と、
前記砥石車及び前記工作物支持装置の少なくとも一方を、前記砥石車と前記工作物支持装置とを相対的に接近又は離間する方向へ送る送り駆動装置と、
前記送り駆動装置を制御し、前記砥石車による研削の進行状況に応じて前記砥石車及び前記工作物支持装置の前記少なくとも一方の送り速度を低下させる送り制御部と、
前記チャックによる前記工作物のクランプ力を制御し、前記送り速度を低下させた時又は前記送り速度を低下させた後に、前記クランプ力を第一圧力から前記第一圧力よりも小さい第二圧力へ低下させるチャック制御部と、
を備える研削盤。 A workpiece support device having a chuck for clamping one end of the workpiece and a support for supporting the other end of the workpiece, and rotating the workpiece about an axis;
A grinding wheel for grinding the workpiece,
A feed drive device that sends at least one of the grinding wheel and the workpiece support device in a direction in which the grinding wheel and the workpiece support device are relatively approached or separated,
A feed control unit that controls the feed drive device, and reduces the feed speed of the at least one of the grinding wheel and the workpiece support device according to the progress of grinding by the grinding wheel,
Controlling the clamping force of the workpiece by the chuck, when reducing the feed speed or after reducing the feed speed, the clamp force from the first pressure to a second pressure smaller than the first pressure A chuck control unit for lowering;
Grinder equipped with.
前記チャック制御部は、前記送り速度の低下に伴って前記研削負荷が低下した時、或いは、前記研削負荷が低下した後に、前記クランプ力を前記第一圧力から前記第二圧力へ低下させる、請求項1に記載の研削盤。 The grinding machine includes a grinding load detector that detects a grinding load generated by grinding the workpiece by the grinding wheel,
The chuck control unit, when the grinding load is reduced with a decrease in the feed speed, or after the grinding load is reduced, reduces the clamping force from the first pressure to the second pressure, Item 2. The grinding machine according to Item 1.
前記工作物を研削する砥石車と、
前記砥石車及び前記工作物支持装置の少なくとも一方を、前記砥石車と前記工作物支持装置とを相対的に接近又は離間する方向へ送る送り駆動装置と、
を備えた研削盤を用いた研削方法であって、
前記工作物に対し、前記砥石車による荒研削を行う荒加工工程と、
前記砥石車及び前記工作物支持装置の前記少なくとも一方の送り速度を前記荒加工工程によりも低速にした状態で、前記荒研削が行われた前記工作物に対し、前記砥石車による仕上加工を行う仕上加工工程と、
前記荒加工工程の終了時に、又は、前記仕上加工工程において、前記チャックによる前記工作物のクランプ力を第一圧力から前記第一圧力よりも小さい第二圧力へ低下させる第一クランプ力低下工程と、
を備える、研削方法。 A workpiece support device having a chuck for clamping one end of the workpiece and a support for supporting the other end of the workpiece, and rotating the workpiece about an axis;
A grinding wheel for grinding the workpiece,
A feed drive device that sends at least one of the grinding wheel and the workpiece support device in a direction in which the grinding wheel and the workpiece support device are relatively approached or separated,
Grinding method using a grinding machine provided with,
Rough processing step of performing rough grinding on the workpiece by the grinding wheel,
In a state where the feed speed of the at least one of the grinding wheel and the workpiece support device is set to be lower than that of the rough machining step, the workpiece subjected to the rough grinding is subjected to finishing by the grinding wheel. Finishing process,
At the end of the roughing step, or in the finishing step, a first clamping force lowering step of reducing a clamping force of the workpiece by the chuck from a first pressure to a second pressure smaller than the first pressure. ,
A grinding method comprising:
前記荒加工工程よりも前記送り速度を低速した状態で精研削を行う第一仕上加工工程と、
前記第一仕上加工工程よりも前記送り速度を低速にした状態で微研削を行う第二仕上加工工程と、
を備え、
前記研削方法は、前記第一仕上加工工程の終了時に、又は、前記第二仕上加工工程において、前記チャックによるクランプ力を低下させる第二クランプ力低下工程と、
を備える、請求項14に記載の研削方法。 The finish processing step,
A first finish processing step of performing fine grinding in a state where the feed speed is lower than the rough processing step,
A second finish processing step of performing fine grinding in a state where the feed speed is lower than the first finish processing step,
With
The grinding method, at the end of the first finishing processing step, or, in the second finishing processing step, a second clamping force lowering step of reducing the clamping force by the chuck,
The grinding method according to claim 14, comprising:
前記第一クランプ力低下工程は、前記送り速度の低下に伴って前記研削負荷が低下した時、或いは、前記研削負荷が低下した後に、前記クランプ力を前記第一圧力から前記第二圧力へ低下させる、請求項14又は15に記載の研削方法。
The grinding machine includes a grinding load detector that detects a grinding load generated by grinding the workpiece by the grinding wheel,
In the first clamping force lowering step, when the grinding load is reduced with a decrease in the feed speed, or after the grinding load is reduced, the clamping force is reduced from the first pressure to the second pressure. The grinding method according to claim 14, wherein the grinding is performed.
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