JP2021171887A - 砥粒突き出し量計測装置、研削盤及び砥粒突き出し量計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削性能の安定させる砥粒の突き出し量の計測が可能な砥粒突き出し量計測装置、研削盤及び砥粒突き出し量計測方法を提供すること。【解決手段】砥粒突き出し量計測装置３０は、制御装置３３を備える。制御装置３３は、研削盤に設けられた砥粒及び複数の砥粒を互いに結合するボンドを有する砥石車の表面形状を取得する表面形状取得部３３ａと、基準から砥石車の内方に向けて所定距離毎に分割する表面形状分割部３３ｃと、分割された所定距離毎に、切れ刃領域を抽出して切れ刃領域の数を計数する領域計数部３３ｄと、計数された切れ刃領域の数が増加から減少に転じる場合の、所定距離を砥粒の突き出し量として決定する突き出し量決定部３３ｅと、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、砥粒突き出し量計測装置、研削盤及び砥粒突き出し量計測方法に関する。

研削加工において、砥石車の砥粒の突き出し量は、切れ味や研削量等の研削性能に影響を及ぼす。即ち、突き出し量が砥粒径に対して適切な突き出し量よりも大きい場合には、砥粒の脱落や破砕が生じることによって工具寿命が短くなる。一方、突き出し量が砥粒径に対して適切な突き出し量よりも小さい場合には、チップポケットとしてのクリアランスが不足することによって、切くずとの干渉が生じて研削焼け等の加工不良が発生しやすくなる。従って、安定した研削性能を維持するためには、突き出し量を適正に計測して管理する必要がある。このため、従来から、例えば、特許文献１に開示されているように、砥石成形中に砥粒の突き出し量を計測できる技術が提案されている。

特開２０１３−１７３１９８号公報

ところで、例えば、ビトリファイドボンド砥石のような有気孔組織によって結合された砥粒の突き出しは、砥石車の成形時に生じる自然気孔による突き出しと、研削加工の切くずによりボンドが削り取られることによる突き出しとが存在する。ここで、自然気孔による突き出しは、砥粒の周りに気孔が存在するために、砥粒のボンドに埋没した部分が相対的に少ない状態での突き出しになる。一方、ボンドが削り取られることによる突き出しは、砥粒の周りにボンドが存在するために、砥粒のボンドに埋没した部分が相対的に多い状態での突き出しになる

従って、砥粒の脱落や破砕を防止して研削性能に影響を与える突き出し量は、ボンドが削り取られることによる砥粒の突き出し量である。この点に関し、特許文献１に開示された技術では、自然気孔による砥粒の突き出し量と、ボンドが削り取られることによる砥粒の突き出し量とを区別して計測することが困難である。

本発明は、研削性能の安定させる砥粒の突き出し量の計測が可能な砥粒突き出し量計測装置、研削盤及び砥粒突き出し量計測方法を提供することを目的とする。

本発明に係る砥粒突き出し量計測装置は、砥粒及び複数の砥粒を互いに結合するボンドを有する砥石車の表面形状を取得する表面形状取得部と、砥石車の径方向において、表面形状のうち砥石車の外方に向けて最も突出した砥粒の先端を基準とし、基準から砥石車の内方に向けて所定距離毎に分割する表面形状分割部と、分割された所定距離毎に、砥石車の切れ刃である砥粒のみ、砥粒及び砥粒に結合したボンド部、又は、複数の砥粒及び複数の砥粒を結合するボンドを切れ刃領域として抽出することにより、切れ刃領域の数を計数する領域計数部と、計数された切れ刃領域の数が増加から減少に転じる場合の所定距離を砥粒の突き出し量として決定する突き出し量決定部と、を備える。

又、本発明に係る研削盤は、砥粒及び複数の砥粒を互いに結合するボンドを有する砥石車を備えて工作物に研削加工を行う研削盤であって、上記砥粒突き出し量計測装置を備える。

又、本発明に係る砥粒突き出し量計測方法は、砥粒及び複数の砥粒を互いに結合するボンドを有する砥石車の表面形状を取得する砥石表面形状取得工程と、砥石の径方向において、表面形状のうち砥石車の外方に向けて最も突出した砥粒の先端を基準とし、基準から砥石車の内方に向けて所定距離毎に分割する表面形状分割工程と、分割された所定距離毎に、砥石車の切れ刃である砥粒のみ、砥粒及び砥粒に結合したボンド部、又は、複数の砥粒及び複数の記砥粒を結合するボンドを切れ刃領域として抽出する領域抽出工程と、抽出された切れ刃領域の数を計数する領域計数工程と、計数された切れ刃領域の数が増加から減少に転じる場合の所定距離を砥粒の突き出し量として決定する突き出し量決定工程と、を備える。

これらによれば、切れ刃領域として、切れ刃である砥粒のみ、砥粒及び砥粒に結合したボンド部、又は、複数の砥粒及び複数の砥粒を結合するボンドを切れ刃領域として抽出し、切れ刃領域の数が増加から減少に転じる場合の所定距離を砥粒の突き出し量として決定することができる。これにより、自然気孔による砥粒の突き出し量と区別して、ボンドが削り取られることによる砥粒の突き出し量を計測することができる。従って、ボンドが削り取られることによる砥粒の突き出し量を計測して管理することができ、砥粒の脱落や破砕を防止して研削性能を安定させることが可能となる。

砥粒突き出し量計測装置を有する研削盤の構成を示す図である。 図１の砥石車における砥粒層の構成を示す断面である。 砥粒突き出し量計測装置の構成を示す図である。 図３の制御装置の構成を示すブロック図である。 砥粒の突き出し量の計測を説明するための図である。 砥粒突き出し量計測方法を示すフローチャートである。 所定距離にて抽出した切れ刃領域の計数を説明するための図である。 図７の所定距離よりも大きい所定距離にて抽出した切れ刃領域の計数を説明するための図である。 図８の所定距離よりも大きい所定距離にて抽出した切れ刃領域の計数を説明するための図である。 図９の所定距離よりも大きい所定距離にて抽出した切れ刃領域の計数を説明するための図である。 突き出し量の決定を説明するための図である。 研削量と接線研削抵抗との関係を示すグラフである。

（１．砥粒突き出し量計測装置の適用対象の研削盤）
砥粒突き出し量計測装置は、砥石車の表面における砥粒の突き出し量のうち、研削加工により発生した切くずによってボンドが削り取られることによる砥粒の突き出し量を計測する。砥粒突き出し量計測装置は、ビトリファイドボンド砥石等の有気孔組織のボンドによって砥粒を結合する砥石車を備えた研削盤に適用される。研削盤としては、円筒研削盤、カム研削盤、平面研削盤等、種々の構成の研削盤を例に挙げることができる。

（２．例示する研削盤の構成）
本例においては、研削盤として、図１に示すように、砥石台トラバース型の円筒研削盤１０を例に挙げる。尚、円筒研削盤１０は、テーブルトラバース型を用いることもできる。円筒研削盤１０は、円柱状又は円筒状の工作物Ｗを研削するための機械である。円筒研削盤１０は、主として、ベッド１１、主軸台１２、心押台１３、トラバースベース１４、砥石台１５、砥石車１６、定寸装置１７、砥石車修正装置１８、及び、クーラント装置１９を備える。

ベッド１１は、設置面上に固定されている。主軸台１２は、ベッド１１の上面において、Ｘ軸方向の手前側（図１の下側）且つＺ軸方向の一端側（図１の左側）に設けられている。主軸台１２は、工作物ＷをＺ軸回りに回転可能に支持する。工作物Ｗは、主軸台１２に設けられたモータ１２ａの駆動により回転される。心押台１３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、即ち、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の右側）に設けられている。これにより、工作物Ｗは、主軸台１２及び心押台１３によって回転可能に両端支持される。

トラバースベース１４は、ベッド１１の上面において、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。トラバースベース１４は、ベッド１１に設けられたモータ１４ａの駆動により移動する。砥石台１５は、トラバースベース１４の上面において、Ｘ軸方向に移動可能に設けられている。砥石台１５は、トラバースベース１４に設けられたモータ１５ａの駆動により移動する。砥石車１６は、モータを備えた駆動機構Ｍに連結されており、砥石台１５に回転可能に支持されている。尚、砥石車１６の構成については、後に詳述する。

定寸装置１７は、工作物Ｗの寸法（径）を測定する。砥石車修正装置１８は、砥石車１６の形状を修正する。即ち、砥石車修正装置１８は、砥石車１６のツルーイングを行う装置である。砥石車修正装置１８は、ツルーイングに加えて又は代えて、砥石車１６のドレッシングを行う装置としても良い。クーラント装置１９は、砥石車１６による工作物Ｗの研削点にクーラントを供給する。クーラント装置１９は、回収したクーラントを、所定温度に冷却して、再度研削点に供給する。

又、円筒研削盤１０には、制御装置２０が設けられる。制御装置２０は、工作物Ｗの形状、加工条件、砥石車１６の形状、クーラントの供給タイミング情報等の作動指令データに基づいて生成されたＮＣプログラムに基づいて、各駆動装置を制御する。即ち、制御装置２０は、動作指令データを入力し、動作指令データに基づいてＮＣプログラムを生成する。そして、制御装置２０は、ＮＣプログラムに基づいて各モータ１２ａ，１４ａ，１５ａ及びクーラント装置１９等を制御することにより、工作物Ｗの研削加工を行う。

具体的に、制御装置２０は、定寸装置１７により測定される工作物Ｗの径に基づいて、工作物Ｗが仕上げ形状となるまで研削加工を行う。又、制御装置２０は、砥石車１６を修正するタイミングにおいて、各モータ１２ａ，１４ａ，１５ａ、及び、砥石車修正装置１８等を制御することにより、砥石車１６のツルーイングを行う。

（２−１．砥石車１６の構成の詳細）
上述したように、砥石車１６は、砥粒をボンドによってブリッジ状に結合する有気孔組織を有し、本例ではビトリファイドボンド砥石を例示する。砥石車１６は、図２に示すように、母材（図示省略）の表面に形成された砥粒層１６ａを有している。

砥粒層１６ａは、砥粒１６ｂ（ダイヤモンド、ＣＢＮ（キュービックボロンナイトライド）等であって、図２にて太実線により示す）と、有気孔組織のビトリファイドボンド１６ｃ（図２にて梨地により示す）とを含む。砥粒１６ｂは、ビトリファイドボンド１６ｃから砥石車１６の外方に向けて突出して工作物Ｗを研削することにより、切れ刃となる。ビトリファイドボンド１６ｃは、例えば、長石、陶石、粘度、フリット等を主に含み、高温で焼成することにより形成される。

又、砥粒層１６ａには、ビトリファイドボンド１６ｃに存在する自然気孔１６ｄが含まれる。自然気孔１６ｄは、砥石原料粉体を混合して発生する間隙にビトリファイドボンド砥石の内部に自然発生的に生じる。尚、自然気孔１６ｄは、通常、砥粒１６ｂの周囲に生じるため、自然気孔１６ｄが存在する場合には砥粒１６ｂに付着するビトリファイドボンド１６ｃが少ない。

（３．砥粒突き出し量計測装置３０の構成）
砥粒突き出し量計測装置３０の構成について図３を参照しながら説明する。砥粒突き出し量計測装置３０は、砥石車１６の砥粒層１６ａを計測し、砥粒層１６ａにおいてビトリファイドボンド１６ｃから突き出した砥粒１６ｂの突き出し量を計測する装置である。このため、本例の砥粒突き出し量計測装置３０は、図３に示すように、砥石台１５に固定された支持部材３１、支持部材３１に支持されたセンサ３２、及び、制御装置３３を主に備える。

センサ３２は、砥石車１６の表面から径方向に離間して設けられ、センサ３２の固定位置を基準として砥石車１６の表面即ち砥粒層１６ａまでの距離を計測する。センサ３２は、砥粒１６ｂ、ビトリファイドボンド１６ｃ及び自然気孔１６ｄを区別することなく、砥粒層１６ａまでの距離を計測する。ここで、センサ３２としては、光（例えば、レーザ光等）や電磁波、又は画像等を利用して非接触により距離の計測が可能なセンサが用いられる。

制御装置３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース等を主要構成部品とするマイクロコンピュータであり、砥粒突き出し量計測装置３０の作動を統括して制御するものである。制御装置３３は、図４に示すように、表面形状取得部３３ａ、頂点検出部３３ｂ、表面形状分割部３３ｃ、領域計数部３３ｄ、突き出し量決定部３３ｅ、及び、出力部３３ｆを主に備える。

表面形状取得部３３ａは、砥石車１６の表面形状として、センサ３２から出力される砥石車１６の表面までの距離を表す距離情報を取得する。ここで、表面形状取得部３３ａは、センサ３２が砥石車１６の周方向の一部領域について計測した距離の距離情報を砥石車１６の表面形状として取得する。この場合、表面形状取得部３３ａは、距離情報を取得する際に、駆動機構Ｍに対して所定の回転角（回転量）だけ回転するように指示することができる。これにより、表面形状取得部３３ａが取得する距離情報については、センサ３２が計測した距離に対する砥石車１６の曲率の影響を排除することができる。

頂点検出部３３ｂは、表面形状取得部３３ａが取得した距離情報に基づいて、砥石車１６の外周側への距離が最も大きい、換言すれば、センサ３２との距離が最も小さい砥粒１６ｂの先端を頂点Ｐとして設定する。そして、頂点検出部３３ｂは、図５に示すように、砥粒１６ｂの頂点Ｐを通る仮想線Ｃを設定する。尚、以降の説明においては、砥粒１６ｂの頂点Ｐ即ち仮想線Ｃを基準とし、仮想線Ｃ（頂点Ｐ）から砥石車１６の中心に向かう径方向を「深さ方向」と称すると共に「深さ方向」にて仮想線Ｃ（頂点Ｐ）からの距離を「突き出し量」と称する。

表面形状分割部３３ｃは、図５に示すように、表面形状取得部３３ａから取得した距離情報即ち砥石車１６の表面形状を仮想線Ｃから深さ方向（径方向）にて砥石車１６の内方に向けて所定の距離毎に分割する。本例においては、表面形状分割部３３ｃは、仮想線Ｃを「０」とし、砥石車１６の内方（中心）に向けた深さ方向にて、等間隔に距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４となるように距離情報（砥石車１６の表面形状）を分割する。

領域計数部３３ｄは、表面形状分割部３３ｃが所定距離毎に分割した距離情報（砥石車１６の表面形状）おいて、砥粒１６ｂのみの数、及び、２つ以上の砥粒１６ｂがビトリファイドボンド１６ｃによって結合された部分（以下、この部分を「島」と称呼する。）の数を計数する。ここで、砥石車１６が工作物Ｗを研削加工すると、工作物Ｗから生じた切くずが砥粒層１６ａを通過することにより、ビトリファイドボンド１６ｃは削り取られる。これにより、ビトリファイドボンド１６ｃは、砥石車１６による研削量（加工数）が増加する程、削り取られるため、仮想線Ｃからの距離が深くなっていく。

ところで、ビトリファイドボンド１６ｃが砥粒１６ｂを結合している、換言すれば、砥粒１６ｂの一部がビトリファイドボンド１６ｃに埋没している場合において、切くずによって削り取られても、ビトリファイドボンド１６ｃは、図５に示すように、砥粒１６ｂに付着して砥粒１６ｂ同士を結合している。一方、ビトリファイドボンド１６ｃに自然気孔１６ｄが存在した場合、砥粒１６ｂの周りに自然気孔１６ｄが存在しているため、仮想線Ｃからの距離（深さ）はより大きくなる。

このため、深さ方向にて距離を分割して観察することにより、ビトリファイドボンド１６ｃによって砥粒１６ｂ同士が結合されている場合には、仮想線Ｃからの距離が小さい場合には砥粒１６ｂのみが観察され、その後、距離が大きくなると徐々に島を形成するようになる。一方、砥粒１６ｂの周りに自然気孔１６ｄが存在する場合には、仮想線Ｃからの距離が大きくなるため、深さ方向にて距離を分割して観察した場合には、砥粒１６ｂ同士及び島同士の間に自然気孔１６ｄが存在する。従って、深さ方向において、砥粒１６ｂの数、及び、島の数の変化を捉えることにより、自然気孔１６ｄによる砥粒１６ｂの突き出し量と、ビトリファイドボンド１６ｃが削り取られることによる砥粒１６ｂの突き出し量とを区別することが可能となる。ここで、砥粒１６ｂのみ、及び、砥粒１６ｂとビトリファイドボンド１６ｃとからなる島を合わせて、「切れ刃領域」と称呼する。

突き出し量決定部３３ｅは、領域計数部３３ｄによって計数された砥粒１６ｂ及び島の数、即ち、切れ刃領域の数が増加から減少に転じるときの仮想線Ｃ（頂点Ｐ）からの距離を砥粒１６ｂの突き出し量として決定する。深さ方向において、切れ刃領域の数が増加している状況は、個々の砥粒１６ｂが、ビトリファイドボンド１６ｃに結合されることなく、換言すれば、切くずの通過によってビトリファイドボンド１６ｃが削り取られた場合である。一方、深さ方向において、切れ刃領域の数が減少している状況は、切くずの通過によってビトリファイドボンド１６ｃが削り取られておらず、個々の砥粒１６ｂがビトリファイドボンド１６ｃによって結合されて島が形成される場合、及び、個々の島がビトリファイドボンド１６ｃによって結合されてより大きな島が形成される場合である。

従って、切れ刃領域の数が増加から減少に転じる状況は、個々に存在した砥粒１６ｂ及び島が、通過する切くずによって削り取られたビトリファイドボンド１６ｃによって結合されている、換言すれば、砥粒１６ｂの一部がビトリファイドボンド１６ｃに埋没している場合である。このため、切れ刃領域の数が増加から減少に転じるときの距離は、切れ刃である砥粒１６ｂの先端からビトリファイドボンド１６ｃが削り取られて砥粒１６ｂの周りにビドリファイドボンド１６ｃがほぼ存在しなくなるまで距離であり、砥粒１６ｂの最大の突き出し量に相当する。

出力部３３ｆは、突き出し量決定部３３ｅによって決定された砥粒１６ｂの突き出し量を外部、例えば、図示省略の表示装置等に出力する。これにより、作業者は、砥石車１６の砥粒層１６ａの状態を把握することができる。従って、作業者は、例えば、加工条件や砥石車１６の仕様を選定する場合、加工後の砥粒層１６ａの状態を勘案することにより、加工条件に対する適切な砥石車１６の仕様を選定したり、砥石車１６の仕様に対する最適な加工条件を選定したりすることができる。或いは、作業者は、加工後の砥粒層１６ａの状態を勘案することにより、例えば、最適なツルーイングのタイミングを判断することができる。

（３．砥粒突き出し量計測方法）
次に、砥粒突き出し量計測装置３０による砥粒１６ｂの突き出し量の計測方法について説明する。本例においては、砥石車１６がツルーイングされた後における砥粒１６ｂの突き出し量を計測する場合を例示する。センサ３２は、支持部材３１によって固定された部分を基準とし、この基準から、例えば、レーザ光を照射し、砥石車１６の表面にて反射した反射光を受光する。そして、センサ３２は、例えば、レーザ光の照射から反射光を受光するまでの時間に基づいて、砥石車１６の砥粒層１６ａまでの距離を算出して計測する。

この場合、センサ３２は、砥石車１６の曲率の影響が出ない範囲、即ち、砥石車１６の全周の面積うち、例えば、周方向にて１５％程度の面積、好ましくは１０％程度の面積、より好ましくは５％程度の面積について、砥石車１６の表面までの距離を計測する。ここで、センサ３２が距離を計測する際には、表面形状取得部３３ａが駆動機構Ｍに対して所定の回転量（回転角）だけ回転させるように指示する。尚、センサ３２は、砥石車１６の全周について、砥石車１６の表面までの距離を計測しても良い。

制御装置３３は、図６に示す砥粒突き出し量計測プログラムの実行をステップＳ１０にて開始する。そして、制御装置３３の表面形状取得部３３ａは、続くステップＳ１１にて、砥石車１６の表面形状を表すセンサ３２から算出された距離情報を砥石車１６の表面形状として取得する（砥石表面形状取得工程）。制御装置３３は、砥石車１６の表面形状を表す距離情報を取得すると、ステップＳ１２のステップ処理を実行する。

ステップＳ１２においては、制御装置３３の頂点検出部３３ｂは、砥粒１６ｂの頂点を設定する（表面形状分割工程）。即ち、頂点検出部３３ｂは、センサ３２から取得した距離情報に基づいて、図５に示すように、センサ３２との距離が最も小さい、換言すれば、砥石車１６の外周側に最も突出した砥粒１６ｂの先端を頂点Ｐとして設定する。そして、頂点検出部３３ｂは、基準である頂点Ｐを通る仮想線Ｃを設定する。制御装置３３は、基準である頂点Ｐを設定すると共に仮想線Ｃを設定すると、ステップＳ１３のステップ処理を実行する。

ステップＳ１３においては、制御装置３３の表面形状分割部３３ｃは、前記ステップＳ１２にて設定した仮想線Ｃから深さ方向（径方向）に向けて、前記ステップＳ１１にて取得した距離情報即ち砥石車１６の表面形状を所定距離毎に分割する（表面形状分割工程）。即ち、表面形状分割部３３ｃは、仮想線Ｃ（頂点Ｐ）を基準とする深さ方向（径方向）において、砥粒層１６ａの等高線が形成されるように、距離情報を所定距離毎に分割する。本例においては、図５に示すように、仮想線Ｃから深さ方向にて数マイクロメートルごとに距離Ｌ１〜Ｌ４に分割する。そして、制御装置３３は、仮想線Ｃから深さ方向に向けて距離情報を距離Ｌ１〜Ｌ４に分割すると、ステップＳ１４のステップ処理を実行する。

ステップＳ１４においては、制御装置３３の領域計数部３３ｄは、砥粒層１６ａ（表面形状）において砥粒１６ｂ及び島即ち切れ刃領域を抽出し（領域抽出工程）、抽出した切れ刃領域の数を計数する（領域計数工程）。以下、領域計数部３３ｄによる切れ刃領域の抽出、及び、切れ刃領域の数の計数について具体的に説明する。

領域計数部３３ｄは、図５に示した距離Ｌ１〜Ｌ４の各々について、砥粒１６ｂ又は島を切れ刃領域として抽出し、抽出した切れ刃領域の数を計数する。具体的に、距離Ｌ１における等高線は、図７に示すように、８個の砥粒１６ｂを示す。従って、領域計数部３３ｄは、距離Ｌ１における８個の砥粒１６ｂの各々を切れ刃領域として抽出し、切れ刃領域の数を８個として計数する。又、距離Ｌ１よりも数マイクロメートルだけ大きい距離Ｌ２における等高線は、図８に示すように、１５個の砥粒１６ｂを示す。従って、領域計数部３３ｄは、距離Ｌ２における１５個の砥粒１６ｂの各々を切れ刃領域として抽出し、切れ刃領域の数を１５個として計数する。

又、距離Ｌ２よりも数マイクロメートルだけ大きい距離Ｌ３における等高線は、図９に示すように、複数個の砥粒１６ｂがビトリファイドボンド１６ｃによって結合された５個の島及び３個の砥粒１６ｂの各々の周りに結合したビドリファイドボンド１６ｃを示す。従って、領域計数部３３ｄは、距離Ｌ３における５個の島と３個の砥粒１６ｂ及びビドリファイドボンド１６ｃとを合計した８個を切れ刃領域として抽出し、切れ刃領域の数を８個として計数する。ここで、距離Ｌ３にて砥粒１６ｂを結合するビトリファイドボンド１６ｃは、研削加工によって生じた工作物Ｗの切くずが通過することにより削り取られている。尚、２つの切れ刃領域（島）の間には、図９にて破線により示すように、自然気孔１６ｄが存在する。

更に、距離Ｌ３よりも数マイクロメートルだけ大きい距離Ｌ４における等高線は、図１０に示すように、複数個の砥粒１６ｂがビトリファイドボンド１６ｃによって結合された４個の島及び２個の砥粒１６ｂの各々の周りに結合したビドリファイドボンド１６ｃを示す。従って、領域計数部３３ｄは、距離Ｌ４における４個の島と２個の砥粒１６ｂ及びビドリファイドボンド１６ｃとを合計した６個を切れ刃領域として抽出し、切れ刃領域の数を６個として計測する。

ところで、距離Ｌ１及び距離Ｌ２においては、図７及び図８に示すように、砥粒１６ｂのみの等高線が得られる。これにより、距離Ｌ１及び距離Ｌ２では、研削加工において砥粒１６ｂの間を通過する切くずによって削り取られたビトリファイドボンド１６ｃに埋没することなく、ビトリファイドボンド１６ｃから砥石車１６の外方に向けて突出した砥粒１６ｂの数が切れ刃領域の数として計数される。

一方、距離Ｌ３及び距離Ｌ４においては、図９及び図１０に示すように、砥粒１６ｂが研削加工において砥粒１６ｂの間を通過する切くずによって削り取られたビトリファイドボンド１６ｃによって結合された島及び砥粒１６ｂの周りに結合したビドリファイドボンド１６ｃの等高線が得られる。これにより、距離Ｌ３及び距離Ｌ４においては、砥粒１６ｂの一部がビトリファイドボンド１６ｃに埋没して形成される島の数が含まれて切れ刃領域の数として計数される。そして、制御装置３３は、各々の距離Ｌ１〜Ｌ４について、切れ刃領域の数を計数すると、ステップＳ１５のステップ処理を実行する。

ステップＳ１５においては、制御装置３３の突き出し量決定部３３ｅは、前記ステップＳ１４における領域計数部３３ｄによる計数結果に基づき、砥粒１６ｂの突き出し量を決定する（突き出し量決定工程）。即ち、突き出し量決定部３３ｅは、図１１に示すように、領域計数部３３ｄによって計数された距離Ｌ１〜Ｌ４の各々に対応する切れ刃領域の数の関係に基づいて、砥粒１６ｂの突き出し量を決定する。

ところで、上述したように、島は２つ以上の砥粒１６ｂがビトリファイドボンド１６ｃによって結合されて形成される。このため、領域計数部３３ｄによる計数は、砥粒１６ｂがビトリファイドボンド１６ｃから突出している場合には増加し、砥粒１６ｂがビトリファイドボンド１６ｃによって結合されて島を形成する場合には減少する。即ち、島の数が計数される仮想線Ｃ（頂点Ｐ）からの距離は、砥粒１６ｂの一部がビトリファイドボンド１６ｃに埋没して結合されている距離を表す。換言すれば、島の数が切れ刃領域の数として計数される直前の距離は、砥粒１６ｂの一部がビトリファイドボンド１６ｃから突出した最大の距離、即ち、砥粒１６ｂの突き出し量を表すことになる。

このことに基づき、突き出し量決定部３３ｅは、図１１に示す関係に基づき、島の数が切れ刃領域の数として計数される直前の距離である距離Ｌ２を砥粒１６ｂの突き出し量として決定する。そして、制御装置３３は、突き出し量を決定すると、ステップＳ１６のステップ処理を実行する。

ステップＳ１６においては、制御装置３３の出力部３３ｆは、突き出し量決定部３３ｅによって決定された突き出し量を外部の表示装置等に出力する。そして、制御装置３３は、突き出し量を出力すると、ステップＳ１７にて砥粒突き出し量計測プログラムの実行を終了する。

以上の説明からも理解できるように、砥粒突き出し量計測装置３０によれば、切れ刃領域として、切れ刃である砥粒１６ｂのみ、又は、複数の砥粒１６ｂ及び砥粒１６ｂを結合するビトリファイドボンド１６ｃを抽出し、切れ刃領域の数が増加から減少に転じる場合の所定距離Ｌ２を砥粒１６ｂの突き出し量として決定することができる。これにより、自然気孔１６ｄによる砥粒１６ｂの突き出し量と区別して、ビトリファイドボンド１６ｃが削り取られることによる砥粒１６ｂの突き出し量を計測することができる。従って、ビトリファイドボンド１６ｃが削り取られることによる砥粒１６ｂの突き出し量を計測して管理することができ、砥粒１６ｂの脱落や破砕を防止して研削性能を安定させることが可能となる。

ところで、ツルーイング後の砥石車１６においては、ビトリファイドボンド１６ｃの自然気孔１６ｄを除き、砥粒１６ｂの突き出し量は小さい。そして、砥石車１６による研削量が増大するにつれて、発生する切り屑が砥粒１６ｂの間を通り抜け、その結果、ビトリファイドボンド１６ｃが削り取られることによって砥粒１６ｂの突き出し量が大きくなる。砥粒１６ｂの突き出し量が大きくなる程、研削加工によって砥石車１６に発生する接線研削抵抗が小さくなり、研削加工時の良好な切れ味が得られる。

即ち、図１２に示すように、ツルーイング後の研削量が小さい場合、接線研削抵抗が大きい。このため、研削量が小さい場合において砥石車１６に大きな負荷を急激に付与すると、砥粒１６ｂが脱落したり破砕したりする可能性が大きくなる。従って、砥粒１６ｂの突き出し量が正確に計測できない場合には、予め設定された所定の研削量となるまで、換言すれば、接線研削抵抗が小さくなったと推定される研削量となるまで、一様に負荷を抑えて研削加工する必要がある。このため、負荷を抑えて研削加工する研削量（加工数）が無駄に多くなる虞がある。

これに対し、砥粒突き出し量計測装置３０は、砥粒１６ｂの突き出し量を正確に計測することができる。従って、例えば、図１２に示す接線研削抵抗が小さくなる研削量（加工数）を正確に判別することができ、その結果、早期に、負荷を大きくした通常の研削加工が可能となる。

（４．その他）
上述した本例においては、砥粒突き出し量計測装置３０を円筒研削盤１０等の研削盤に組み付けて配置するようにした。しかしながら、砥粒突き出し量計測装置３０の配置については、研削盤に組み付けて配置することに限定されず、研削盤とは別体として砥粒突き出し量計測装置３０を配置することも可能である。

これによれば、例えば、円筒研削盤１０から砥石車１６を取り外した状態で、砥粒１６ｂの突き出し量を正確に計測することができる。このため、作業者は、例えば、研削加工前に加工条件や砥石車１６の仕様を選定する場合、取り外された砥石車１６の砥粒層１６ａの状態を確認することが可能になる。これにより、作業者は、例えば、加工条件に対する適切な砥石車１６の仕様を選定したり、砥石車１６の仕様に対する最適な加工条件を選定したりすることが容易にできる。

１０…円筒研削盤、１１…ベッド、１２…主軸台、１２ａ…モータ、１３…心押台、１４…トラバースベース、１４ａ…モータ、１５…砥石台、１５ａ…モータ、１６…砥石車、１６ａ…砥粒層、１６ｂ…砥粒、１６ｃ…ビトリファイドボンド（ボンド）、１６ｄ…自然気孔、１７…定寸装置、１８…砥石車修正装置、１９…クーラント装置、２０…制御装置、３０…砥粒突き出し量計測装置、３１…支持部材、３２…センサ、３３…制御装置、３３ａ…表面形状取得部、３３ｂ…頂点検出部、３３ｃ…表面形状分割部、３３ｄ…領域計数部、３３ｅ…突き出し量決定部、３３ｆ…出力部、Ｃ…仮想線（基準）、Ｌ１〜Ｌ４…距離（所定距離）、Ｍ…駆動機構、Ｐ…頂点（基準）、Ｗ…工作物

Claims (5)

1. 砥粒及び複数の前記砥粒を互いに結合するボンドを有する砥石車の表面形状を取得する表面形状取得部と、
   前記砥石車の径方向において、前記表面形状のうち前記砥石車の外方に向けて最も突出した前記砥粒の先端を基準とし、前記基準から前記砥石車の内方に向けて所定距離毎に分割する表面形状分割部と、
   分割された前記所定距離毎に、前記砥石車の切れ刃である前記砥粒のみ、前記砥粒及び前記砥粒に結合した前記ボンド部、又は、複数の前記砥粒及び複数の前記砥粒を結合する前記ボンドを切れ刃領域として抽出することにより、前記切れ刃領域の数を計数する領域計数部と、
   計数された前記切れ刃領域の数が増加から減少に転じる場合の前記所定距離を前記砥粒の突き出し量として決定する突き出し量決定部と、
   を備える、砥粒突き出し量計測装置。
2. 前記表面形状取得部は、
   前記砥石車の周方向における所定の範囲の前記表面形状を取得する、請求項１に記載の砥粒突き出し量計測装置。
3. 前記ボンドは、有気孔組織を有する、請求項１又は２に記載の砥粒突き出し量計測装置。
4. 砥粒及び複数の前記砥粒を互いに結合するボンドを有する砥石車を備えて工作物に研削加工を行う研削盤であって、
   請求項１−３のうちの何れか一項に記載の前記砥粒突き出し量計測装置を備えた、研削盤。
5. 砥粒及び複数の前記砥粒を互いに結合するボンドを有する砥石車の表面形状を取得する砥石表面形状取得工程と、
   前記砥石車の径方向において、前記表面形状のうち前記砥石車の外方に向けて最も突出した前記砥粒の先端を基準とし、前記基準から前記砥石車の内方に向けて所定距離毎に分割する表面形状分割工程と、
   分割された前記所定距離毎に、前記砥石車の切れ刃である前記砥粒のみ、前記砥粒及び前記砥粒に結合した前記ボンド部、又は、複数の前記砥粒及び複数の前記砥粒を結合する前記ボンドを切れ刃領域として抽出する領域抽出工程と、
   抽出された前記切れ刃領域の数を計数する領域計数工程と、
   計数された前記切れ刃領域の数が増加から減少に転じる場合の前記所定距離を前記砥粒の突き出し量として決定する突き出し量決定工程と、
   を備える、砥粒突き出し量計測方法。

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