JP2020179431A - 砥石車のドレッシング方法及び砥石車修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレッシングに伴うドレッサの摩耗の影響を排除して、砥石幅方向に平行な研削面を再生することができる砥石車のドレッシング方法及び砥石車修正装置を提供する。【解決手段】砥石車１１のドレッシング方法は、砥石車１１の砥石幅に対するドレッサ３０の摩耗量を測定する摩耗量測定工程Ｓ１と、ドレッサ摩耗量を切込み量として用いて、砥石車１１とドレッサ３０との砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより砥石車１１をドレッシングするドレッシング工程Ｓ３とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、砥石車のドレッシング方法及び砥石車修正装置に関する。

従来、研削盤では、加工刃具として砥石車が用いられている。砥石車は、工作物の加工に伴って研削面が摩耗したり変形したりするため、所定数の工作物を加工した後等に、ダイヤモンドドレッサ等のドレッサでドレッシングすることにより、研削面の再生が行われる（例えば、特許文献１等参照。）。

特開２００７−１７５８１５号公報

しかしながら、ダイヤモンドドレッサで砥石車を砥石幅方向にドレッシングする過程でダイヤモンドが徐々に摩耗して短くなることに起因して、砥石車の研削面が幅方向に傾斜して一方側の角部が他方側の角部よりも径方向に高くなる場合がある。そして、傾斜した研削面を有する砥石車を使って工作物の研削を行うと、一方側の角部が工作物に強く当接することで、工作物の表面に送りマークが発生するという問題がある。

本発明は、ドレッシングに伴うドレッサの摩耗の影響を排除して、砥石幅方向に平行な研削面を再生することができる砥石車のドレッシング方法及び砥石車修正装置を提供することを目的とする。

本発明に係る砥石車のドレッシング方法は、砥石車を回転させた状態で外周の研削面をドレッサに当接させると共に、前記砥石車と前記ドレッサとを砥石幅方向に相対移動させることにより、前記砥石車をドレッシングする方法である。

そして、本発明に係る砥石車のドレッシング方法は、前記砥石車の前記砥石幅に対する前記ドレッサの摩耗量を測定する摩耗量測定工程と、前記ドレッサ摩耗量を切込み量として用いて、前記砥石車と前記ドレッサとの前記砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより前記砥石車をドレッシングするドレッシング工程とを有する。

この方法によれば、砥石車の砥石幅に対するドレッサの摩耗量を測定し、ドレッサ摩耗量を切込み量として用いて、砥石車とドレッサとの砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより、ドレッシングに伴うドレッサの摩耗の影響を排除して、砥石幅方向に平行な研削面を再生することができるという効果を奏する。

本発明に係る砥石車修正装置は、回転可能に設けられる砥石車と、ドレッサとを備え、前記砥石車を回転させた状態で外周の研削面を前記ドレッサに当接させると共に、前記砥石車と前記ドレッサとを砥石幅方向に相対移動させることにより、前記砥石車をドレッシングする装置である。

そして、本発明に係る砥石車修正装置は、前記砥石車の前記砥石幅に対する前記ドレッサの摩耗量であるドレッサ摩耗量を切込み量として用いて、前記砥石車と前記ドレッサとの前記砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより前記砥石車をドレッシングする制御部を備える。

この構成によれば、砥石車の砥石幅に対するドレッサの摩耗量であるドレッサ摩耗量を切込み量として用いて、砥石車とドレッサとの砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより、ドレッシングに伴うドレッサの摩耗の影響を排除して、砥石幅方向に平行な研削面を再生することができるという効果を奏する。

実施形態に係る研削盤の全体構成を示す平面図である。 実施形態に係る砥石車修正方法の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係るダイヤモンド摩耗量測定方法の流れを示すフローチャートである。 従来方法によるドレッシング工程を示す模式図である。 基準面加工工程を示す模式図である。 砥石形状転写工程を示す模式図である。 工作物の表面に形成された砥石形状の転写溝を拡大して示す模式図である。 ドレッシング開始時及びドレッシング終了時の砥石車の様子を示す模式図である。

以下、本発明の砥石車のドレッシング方法及び砥石車修正装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（１．研削盤の全体構成）
本発明の実施形態に係る研削盤１の全体構成について、図１を参照しつつ説明する。研削盤１は、本発明の砥石車のドレッシング方法が実行される砥石車修正装置である。図１は、研削盤１の全体構成を示す平面図である。研削盤１は、ベッド２に支持された工作物Ｗに対して砥石車１１を相対移動させて研削加工を行う工作機械である。研削盤１は、砥石台１０と、Ｚ軸送り装置５０と、工作物支持装置２０と、Ｘ軸送り装置６０と、ドレッサ３０と、制御装置４０とを備えて構成される。

砥石台１０は、砥石車１１と、砥石軸１２とを有する。砥石台１０には、工作物Ｗを研削する砥石車１１を回転駆動させる砥石回転駆動装置１５が設けられている。砥石軸１２は、砥石台１０に軸受を介して回転可能に支持され、上記の砥石回転駆動装置１５によって所定の回転数で回転駆動される砥石車１１の回転軸である。また、砥石車１１は、コア１１１および砥石層１１２により構成される。コア１１１は、本実施形態においては、円盤状に形成された鉄などの金属コアであって砥石軸１２にボルト等により着脱可能に連結されている。砥石層１１２は、研削加工の際に工作物Ｗと接触する研削面１１２ａを外周に形成する部位であって、例えば、コア１１１の外周にアルミナや炭化ケイ素等の砥粒がビトリファイドボンドやレジンボンド等の結合剤（ボンド）により結合されて構成される。

また、砥石台１０は、ベッド２の上面に配置され砥石車１１の中心軸ＡＷに直交する方向に延びる図示しないガイドレール上に案内支持されている。Ｚ軸モータ５１と、図略のＺ軸ボールねじとからなるＺ軸送り装置５０により、砥石車１１は、ベッド２の上面と平行で且つ工作物Ｗの径方向であるＺ軸方向（図１の上下方向）に移動可能となっている。また、Ｚ軸モータ５１及び砥石回転駆動装置１５は、制御装置４０により砥石車１１のＺ軸方向への移動および砥石車１１の回転数などを制御される。

工作物支持装置２０は、工作物Ｗの中心軸の回りに回転可能となるように、工作物Ｗの両端を支持する。工作物支持装置２０は、テーブル２１と、主軸台２２と、心押台２３と、チャック２４と、センタ２５とを有する。テーブル２１は、研削盤１のベッド２の上面に配置され砥石車１１の中心軸ＡＷの方向に延びる図示しないガイドレール上に案内支持されている。Ｘ軸モータ６１と、図略のＸ軸ボールねじとからなるＸ軸送り装置６０により、テーブル２１は、ベッド２の上面と平行で且つ工作物Ｗの軸方向であるＸ軸方向（図１の左右方向）に移動するようになっている。

主軸台２２および心押台２３は、テーブル２１の上面に対向して配置され工作物Ｗの一端または他端をそれぞれ支持している。主軸台２２には、主軸回転駆動装置２６により回転する主軸２７が備えられており、主軸２７が回転駆動されることにより工作物Ｗが回転するように構成されている。また、主軸回転駆動装置２６は、制御装置４０により主軸２７の回転数や回転位相などを制御される。主軸２７には工作物Ｗの一端を把持するためのチャック２４が設けられ、心押台２３には工作物Ｗの他端を支持するセンタ２５が設けられている。よって、工作物Ｗは、チャック２４とセンタ２５とによってテーブル２１の移動方向（Ｘ軸方向）と平行な軸回りに回転可能に両端を支持されるとともに、主軸回転駆動装置２６により回転駆動される。

ドレッサ３０は、公知のダイヤモンド単石ドレッサであり、主軸台２２の砥石台１０側の側面のドレッサ保持部２２ａに固定保持され、砥石車１１の外周の研削面１１２ａをドレッシングする工具である。ドレッサ３０は、円柱状のシャンク３１と、シャンク３１の先端に固定保持されたダイヤモンド単石３２とを備えて構成される。

制御装置４０は、本発明の制御部に相当し、加工プログラムの実行によって数値制御することで工作物Ｗの研削加工や砥石車１１のドレッシングをすることができ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等を有するコンピュータを用いて構成されたＣＮＣ制御装置である。制御装置４０は、Ｘ軸送り装置６０やＺ軸送り装置５０、砥石軸１２を回転駆動させる砥石回転駆動装置１５、主軸２７を回転駆動させる主軸回転駆動装置２６が接続されていると共に、各種センサが接続されており、各センサからの信号を処理すると共に各部を制御するものである。尚、制御装置４０は、加工プログラム等を入力するための入力手段や、処理内容や処理状況等を出力するための出力手段（ともに図示せず）を更に備えている。

（２．砥石車のドレッシング方法）
次に、本実施形態の砥石車のドレッシング方法について、図２を参照しつつ説明する。図２は、砥石車のドレッシング方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態に係る砥石車のドレッシング方法は、図２に示すように、摩耗量測定工程Ｓ１（Ｓはステップを表す。他のステップも同様。）と、切込み速度算出工程Ｓ２と、ドレッシング工程Ｓ３とを有する。

摩耗量測定工程Ｓ１は、ドレッサ３０により砥石車１１を砥石幅方向にドレッシングを１回行った際に生じるダイヤモンド単石３２の摩耗量を測定する工程である。具体的には、摩耗量測定工程Ｓ１は、図３に示すように、予備ドレッシング工程Ｓ１１と、基準面加工工程Ｓ１２と、砥石形状転写工程Ｓ１３と、真直度測定工程Ｓ１４とを有する。

まず、予備ドレッシング工程Ｓ１１で、従来方法により砥石車１１を回転させながら砥石車１１のドレッシングを行う。すなわち、予備ドレッシング工程Ｓ１１では、図４に示すように、ドレッサ３０と砥石車１１との切込み方向（Ｚ軸方向）における相対位置を変化させることなく、Ｘ軸送り装置６０により砥石幅方向（Ｘ軸方向）に相対移動させる。これにより、研削面１１２ａは、砥石幅方向におけるドレッシング開始側の端部からドレッシング終了側の端部に向かうに従って徐々に径方向高さが増大する傾斜面として形成される。このため、ドレッシング終了後の研削面１１２ａは、図４右側に図示するように、ドレッシング開始側（左側）の角部が低く（径が小さく）、ドレッシング終了側（右側）の角部が高く（径が大きく）なっている。

次に、基準面加工工程Ｓ１２で、工作物Ｗと砥石車１１をそれぞれ回転させ、工作物Ｗに砥石幅方向と平行な基準面を加工する。すなわち、図５に示すように、予備ドレッシング工程Ｓ１１が終了した砥石車１１を、Ｚ軸送り装置５０によりＺ軸方向に所定の切込み位置まで移動させ、テーブル２１を介して工作物Ｗを砥石車に対して一端から他端までＸ軸方向に相対移動させることにより工作物Ｗの外周に基準面を加工する。

次に、砥石形状転写工程Ｓ１３で、工作物Ｗの基準面に砥石車１１の砥石形状を転写する。具体的には、図６に示すように、砥石車１１を工作物Ｗの軸方向中間位置に対向させ、この位置で砥石車をＸ軸方向にΔＸだけ切り込みを行う。ΔＸは、ダイヤモンド摩耗量よりも十分大きい値とする。砥石形状転写工程Ｓ１３の結果、図７に示すように、工作物Ｗの基準面に砥石形状が転写されて転写溝が形成される。

次に、真直度測定工程Ｓ１４で、砥石形状転写工程Ｓ１３で形成された転写溝Ｇの真直度を測定する。真直度の測定には、公知の真直度計や粗さ計を用いることができる。具体的には、基準面から転写溝ＧのＸ軸方向に順次位置決めを行い、それぞれの位置でのＺ軸方向変位長さと基準面との差を測定し、図７に示すように測定値の始点Ｐを通り且つ基準面に平行な直線Ｌからの変位の最大差ａを真直度とする。以後の工程では、この真直度の値ａをダイヤモンド摩耗量ａとして用いる。

摩耗量測定工程Ｓ１の後、切込み速度算出工程Ｓ２で砥石車の切り込み速度を算出する。後述するドレッシング工程Ｓ３では、図８に示すように、ドレッサ３０が砥石車１１に対してＸ軸方向へ砥石幅ｄだけ相対移動する間に、砥石車１１はダイヤモンド摩耗量ａだけ切込みを行う。よって、ドレッサ３０のＸ軸方向移動速度をＶ１としたとき、砥石車１１の切込み速度Ｖ２は、Ｖ２＝Ｖ１×ａ／ｄと算出することができる。ドレッサ３０のＸ軸方向移動速度Ｖ１は、砥石車１１の種類に基づいて予め定められた値である。尚、制御装置４０が切込み速度算出工程Ｓ２を実行することにより、本発明の切込み速度算出部を構成する。

切込み速度算出工程Ｓ２の後、砥石車１１を回転させてドレッシング工程Ｓ３を実行する。ドレッシング工程Ｓ３では、制御装置４０に、砥石車１１の回転速度、ドレッシング開始位置のＸ軸位置情報、Ｘ軸方向移動速度Ｖ１、Ｚ軸方向移動速度（砥石車１１の切込み速度）Ｖ２を設定し、ドレッシングを実行する。図８左図は、ドレッシング開始時の様子を示し、右図はドレッシング終了時の様子を示しており、砥石車１１の切込み開始前の位置を破線にて示している。ドレッシング終了時、ダイヤモンド単石３２は摩耗によりドレッシング開始時よりも短くなっているが、Ｘ軸送り装置６０によりドレッサ３０が速度Ｖ１でＸ軸方向に移動するのと同時にＺ軸送り装置５０により砥石車１１が速度Ｖ１で切込まれることにより、摩耗の影響を排除して、砥石幅方向に平行な研削面１１２ａを再生することができる。

そして、上述した本実施形態の方法でドレッシングされた、傾斜の無い研削面１１２ａを有する砥石車１１を用いることで、送りマークが低減された研削加工を工作物Ｗに対して施すことが可能となる。

（３．まとめ）
上述したように、本実施形態によれば、砥石幅に対するドレッサ３０の摩耗量を測定し、砥石幅に対するドレッサ３０の摩耗量を切込み量として用いて、砥石車１１とドレッサ３０との砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより、ドレッシングに伴うドレッサ３０の摩耗の影響を排除して、砥石幅方向に平行な研削面１１２ａを再生することができるという効果を奏する。

また、本実施形態では、ダイヤモンド摩耗量ａと、予め定められた砥石幅方向の相対移動速度である幅方向速度Ｖ１とに基づいて、切込み方向の相対移動速度である切込み速度Ｖ２を算出する切込み速度算出工程Ｓ２を有し、ドレッシング工程Ｓ３は、砥石車１１とドレッサ３０とを、Ｘ軸送り装置６０により幅方向速度Ｖ１で砥石幅方向に相対移動させると共にＺ軸送り装置５０により切込み速度Ｖ２で切込み方向に相対移動させる。よって、制御装置４０に幅方向速度Ｖ１と切込み速度Ｖ２とを入力し、幅方向速度Ｖ１でテーブル２１をＸ軸方向に移動させると共に、切込み速度Ｖ２で砥石台１０をＺ軸方向にドレッサ３０側へ移動させることにより、砥石幅方向に平行な研削面１１２ａを再生することができる。

また、本実施形態では、摩耗量測定工程Ｓ１は、砥石車１１とドレッサ３０とを切込み方向（Ｚ軸方向）に相対移動させることなく、砥石車１１をドレッシングする予備ドレッシング工程Ｓ１１と、工作物Ｗに砥石幅方向と平行な基準面を加工する基準面加工工程Ｓ１２と、工作物Ｗの基準面に砥石車１１の砥石形状を転写して転写溝を形成する砥石形状転写工程Ｓ１３と、砥石形状転写工程Ｓ１３で形成された転写溝の真直度を測定する真直度測定工程Ｓ１４とを有し、真直度測定工程Ｓ１４で得られた真直度をダイヤモンド摩耗量とする。よって、真直度計や粗さ計を用いて転写溝の真直度を測定することを通じて、ダイヤモンド摩耗量を正確に測定することができる。尚、ドレッサ３０は、先端にダイヤモンド単石３２を固定保持してなるダイヤモンド単石ドレッサであり、本実施形態の方法によれば、ドレッシングによって連続的に摩耗するダイヤモンド単石３２の摩耗量をドレッサ摩耗量として測定することができる。

（４．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、ダイヤモンド摩耗量を測定するために、工作物Ｗに砥石形状を転写した転写溝の真直度を測定する例を示したが、これには限られない。

例えば、摩耗量測定工程Ｓ１は、砥石車１１とドレッサ３０とを切込み方向に相対移動させることなく、砥石車１１をドレッシングする予備ドレッシング工程Ｓ１１の後、Ｓ１２〜Ｓ１４の工程に代えて、砥石車１１の研削面１１２ａにおける砥石幅方向の両端でそれぞれ径方向高さを測定する高さ測定工程を実施し、高さ測定工程で得られた砥石幅方向両端の径方向高さどうしの差分をダイヤモンド摩耗量とするようにしてもよい。高さ測定工程は、例えば、タッチセンサを研削面１１２ａの複数箇所に接触させ、それぞれ接触した時の機械座標を制御装置４０から取得して、各機械座標の差分の最大値をダイヤモンド摩耗量としてもよい。

また、ドレッサ３０としてダイヤモンド単石ドレッサの例を示したが、上記実施形態と同様にドレッサが摩耗する場合は、円盤状の全周に粒状のダイヤモンドやＣＢＮを焼結してなるロータリドレッサを用いる場合にも本発明を適用可能である。

Ｗ…工作物、１…研削盤、１１…砥石車、１１２ａ…研削面、３０…ドレッサ、４０…制御装置（制御部、切込み速度算出部）、Ｓ１…摩耗量測定工程、Ｓ２…切込み速度算出工程、Ｓ３…ドレッシング工程、Ｓ１１…予備ドレッシング工程、Ｓ１２…基準面加工工程、Ｓ１３…砥石形状転写工程、Ｓ１４…真直度測定工程。

Claims (8)

1. 砥石車を回転させた状態で外周の研削面をドレッサに当接させると共に、前記砥石車と前記ドレッサとを砥石幅方向に相対移動させることにより、前記砥石車をドレッシングする方法であって、
   前記砥石車の前記砥石幅に対する前記ドレッサの摩耗量を測定する摩耗量測定工程と、
   前記ドレッサ摩耗量を切込み量として用いて、前記砥石車と前記ドレッサとの前記砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより前記砥石車をドレッシングするドレッシング工程と
   を有する、砥石車のドレッシング方法。
2. 前記ドレッサ摩耗量と、予め定められた前記砥石幅方向の相対移動速度である幅方向速度とに基づいて、前記切込み方向の相対移動速度である切込み速度を算出する切込み速度算出工程を有し、
   前記ドレッシング工程は、前記砥石車と前記ドレッサとを、前記幅方向速度で前記砥石幅方向に相対移動させると共に前記切込み速度で前記切込み方向に相対移動させる、請求項１に記載の砥石車のドレッシング方法。
3. 前記摩耗量測定工程は、
   前記砥石車と前記ドレッサとを前記切込み方向に相対移動させることなく、前記砥石車をドレッシングする予備ドレッシング工程と、
   工作物に前記砥石幅方向と平行な基準面を加工する基準面加工工程と、
   前記工作物の前記基準面に前記砥石車の砥石形状を転写して転写溝を形成する砥石形状転写工程と、
   前記砥石形状転写工程で形成された前記転写溝の真直度を測定する真直度測定工程と、を有し、
   前記真直度測定工程で得られた前記真直度を前記ドレッサ摩耗量とする、請求項１又は２に記載の砥石車のドレッシング方法。
4. 前記摩耗量測定工程は
   前記砥石車と前記ドレッサとを前記切込み方向に相対移動させることなく、前記砥石車をドレッシングする予備ドレッシング工程と、
   前記予備ドレッシング工程の後、前記砥石車の前記研削面における前記砥石幅方向の両端でそれぞれ径方向高さを測定する高さ測定工程と、
   を有し、
   前記高さ測定工程で得られた前記砥石幅方向両端の前記径方向高さどうしの差分を前記ドレッサ摩耗量とする、請求項１又は２に記載の砥石車のドレッシング方法。
5. 前記ドレッサは、先端にダイヤモンド単石を固定保持してなるダイヤモンド単石ドレッサであり、
   前記ドレッサ摩耗量は、前記ダイヤモンド単石の摩耗量である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の砥石車のドレッシング方法。
6. 回転可能に設けられる砥石車と、ドレッサとを備え、前記砥石車を回転させた状態で外周の研削面を前記ドレッサに当接させると共に、前記砥石車と前記ドレッサとを砥石幅方向に相対移動させることにより、前記砥石車をドレッシングする砥石車修正装置であって、
   前記砥石車の前記砥石幅に対する前記ドレッサの摩耗量であるドレッサ摩耗量を切込み量として用いて、前記砥石車と前記ドレッサとの前記砥石幅方向の相対移動に対応して切込み方向に相対移動させることにより前記砥石車をドレッシングする制御部を備える、砥石車修正装置。
7. 前記ドレッサ摩耗量と、予め定められた前記砥石幅方向の相対移動速度である幅方向速度とに基づいて、前記切込み方向の相対移動速度である切込み速度を算出する切込み速度算出部を有し、
   前記制御部は、前記砥石車と前記ドレッサとを、前記幅方向速度で前記砥石幅方向に相対移動させると共に前記切込み速度で前記切込み方向に相対移動させる、請求項６に記載の砥石車修正装置。
8. 前記ドレッサは、先端にダイヤモンド単石を固定保持してなるダイヤモンド単石ドレッサであり、
   前記ドレッサ摩耗量は、前記ダイヤモンド単石の摩耗量である、請求項６又は７に記載の砥石車修正装置。

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