JP2022046298A - Grinder and grinding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非真円断面を有する工作物を効率良く高精度に研削する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 for efficiently and accurately grinding a workpiece having a non-circular cross section.
工作物の研削においては、研削熱による研削焼けを防止するために、研削点に研削液を吐出して研削点の温度を低下させることが行われている。この場合、粗研削に続く精研削においても、多量の研削液を研削点に注入すると、研削液の動圧による工作物の撓みにより工作物の形状精度の悪化を招く可能性がある。このため、多量の研削熱が発生する粗研削中においては、研削点の温度を下げるために多量の研削液を供給し、粗研削以降は研削熱が少量であるため、動圧の発生を抑制するために少量の研削液を供給するという研削液流量切り替え方法が提案されていた。 In the grinding of a workpiece, in order to prevent grinding burn due to grinding heat, a grinding liquid is discharged to the grinding point to lower the temperature of the grinding point. In this case, even in the fine grinding following the rough grinding, if a large amount of the grinding fluid is injected into the grinding point, the shape accuracy of the workpiece may be deteriorated due to the bending of the workpiece due to the dynamic pressure of the grinding fluid. Therefore, during rough grinding where a large amount of grinding heat is generated, a large amount of grinding fluid is supplied in order to lower the temperature at the grinding point, and since the grinding heat is small after rough grinding, the generation of dynamic pressure is suppressed. A method of switching the flow rate of the grinding fluid by supplying a small amount of the grinding fluid has been proposed.
また、研削液流量切り替え方法の問題を解決する各種技術も提案されている。特許文献1に記載の研削液供給方法は、研削加工中に工作物の加工径を測定し、測定された加工径の減少率が所定値以下になったとき、研削液の流量を減少させるというものである。このことにより、砥石の送り速度が切り替わっても研削量が多い間は研削液の流量を減少させないようにして、研削液の流量不足による研削焼け及び熱歪みを防止するようにしている。
In addition, various techniques for solving the problem of the grinding fluid flow rate switching method have been proposed. The grinding fluid supply method described in
特許文献2に記載の研削盤では、粗研削終了後であってかつクーラント流量が大流量から小流量に切替えられる前に砥石台をバックオフさせるバックオフ実行手段とを備えることにより、クーラントの小流量への切替え時の動圧の低下による工作物の撓みの開放を、砥石台のバックオフ状態、すなわち、工作物が砥石より離れた状態で行うことができ、動圧変化による砥石の切込みを生じないようにしている。
The grinding machine described in
しかしながら、特許文献1及び2に開示されている技術は、いずれも精研削において研削液を少量に切替えて、多量の研削液の動圧による工作物の撓みを防止することを前提とした技術であった。一方、非真円断面を有する工作物の研削においては、回転中の工作物剛性の変化で研削液の動圧による工作物の撓み量が変化することによる工作物の形状精度の悪化も問題となる。
However, the techniques disclosed in
このため、非真円断面を有する工作物の研削においては、主軸の回転速度とともに切り込み速度も低下させて研削を行っていたが、このような研削では研削のサイクルタイムが長くなるという問題があった。特許文献1及び2に開示されている技術は、研削のサイクルタイムの短縮を図る技術ではなかった。
For this reason, in the grinding of a workpiece having a non-circular cross section, the cutting speed is reduced as well as the rotation speed of the spindle, but such grinding has a problem that the grinding cycle time becomes long. rice field. The techniques disclosed in
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、非真円断面を有する工作物の研削に関し、研削のサイクルタイムの短縮を図りつつ、高精度な研削が可能な研削盤及び研削方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is a grinding machine capable of high-precision grinding while shortening the grinding cycle time for grinding a workpiece having a non-perfect circular cross section. It is an object of the present invention to provide a grinding method.
前記目的を達成するために、本発明の研削盤は、非真円断面を有する工作物を研削する研削盤であって、前記工作物を回転させるための主軸と、回転駆動される砥石と、研削点に研削液を吐出するノズルと、前記研削液の吐出量を調整する研削液可変装置と、前記研削液可変装置を制御する制御手段とを備えており、前記制御は、前記主軸の回転位相角度に前記研削液の吐出量を同期させる制御であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the grinding machine of the present invention is a grinding machine that grinds a workpiece having a non-perfect circular cross section, and includes a spindle for rotating the workpiece, a grindstone that is driven to rotate, and the grindstone. It is provided with a nozzle for discharging the grinding liquid to the grinding point, a grinding liquid variable device for adjusting the discharge amount of the grinding liquid, and a control means for controlling the grinding liquid variable device, and the control is the rotation of the spindle. The control is characterized in that the discharge amount of the grinding fluid is synchronized with the phase angle.
本発明の研削方法は、非真円断面を有する工作物を研削する研削盤の研削方法であって、前記研削盤は、前記工作物を回転させるための主軸と、回転駆動される砥石と、研削点に研削液を吐出するノズルと、前記研削液の吐出量を調整する研削液可変装置とを備えており、前記主軸の回転位相角度に、前記研削液の吐出量を同期させることを特徴とする。 The grinding method of the present invention is a grinding method for a grinding machine that grinds a workpiece having a non-perfect circular cross section, wherein the grinding machine includes a spindle for rotating the workpiece, a grinding machine that is driven to rotate, and the grinding machine. It is equipped with a nozzle that discharges the grinding liquid to the grinding point and a grinding liquid variable device that adjusts the discharge amount of the grinding liquid, and is characterized in that the discharge amount of the grinding liquid is synchronized with the rotation phase angle of the spindle. And.
前記本発明の研削盤及び研削方法によれば、主軸の回転位相角度に応じて研削液吐出量を調整することにより、研削液の動圧による工作物の撓みにより、形状精度の悪化の生じやすい部分においては、研削液吐出量を減少させたり、研削焼けが起き易い部分においては、研削液吐出量を増加させることができるので、主軸の回転速度や砥石の切り込み速度を低下させることは不要又は最小限で足り、研削のサイクルタイムの短縮を図りつつ、高精度な研削が可能になる。 According to the grinding machine and the grinding method of the present invention, by adjusting the discharge amount of the grinding fluid according to the rotation phase angle of the spindle, the shape accuracy is likely to deteriorate due to the bending of the workpiece due to the dynamic pressure of the grinding fluid. In the part, the amount of grinding liquid discharged can be reduced, and in the part where grinding burn is likely to occur, the amount of grinding liquid discharged can be increased, so it is not necessary to reduce the rotation speed of the spindle or the cutting speed of the grindstone. The minimum is sufficient, and high-precision grinding is possible while shortening the grinding cycle time.
前記本発明の研削盤においては、前記同期させる研削液の吐出量は、工作物の仕上げ形状・寸法に基づいて求めたものであることが好ましく、前記本発明の研削方法においては、前記同期させる研削液の吐出量は、工作物の仕上げ形状・寸法に基づいて求めることが好ましい。この構成によれば、工作物の仕上げ形状・寸法に応じた適切な吐出量の決定が容易になる。 In the grinding machine of the present invention, the discharge amount of the grinding liquid to be synchronized is preferably obtained based on the finished shape and dimensions of the workpiece, and in the grinding method of the present invention, the synchronization is performed. It is preferable to determine the discharge amount of the grinding fluid based on the finished shape and dimensions of the workpiece. According to this configuration, it becomes easy to determine an appropriate discharge amount according to the finish shape and dimensions of the workpiece.
また、前記本発明の研削盤においては、前記同期させる研削液の吐出量は、予め工作物を研削して求めたものであることが好ましく、前記本発明の研削方法においては、前記同期させる研削液の吐出量は、予め工作物を研削して求めることが好ましい。この構成によれば、実際の研削と同一条件での予備研削により研削液の吐出量を求めるので、適切な吐出量の決定に有利になる。 Further, in the grinding machine of the present invention, the discharge amount of the grinding liquid to be synchronized is preferably obtained by grinding the workpiece in advance, and in the grinding method of the present invention, the synchronized grinding is performed. The amount of liquid discharged is preferably obtained by grinding the workpiece in advance. According to this configuration, the discharge amount of the grinding fluid is obtained by preliminary grinding under the same conditions as the actual grinding, which is advantageous in determining an appropriate discharge amount.
本発明の効果は前記のとおりであり、本発明によれば、主軸の回転位相角度に応じて研削液吐出量を調整することにより、研削液の動圧による工作物の撓みにより、形状精度の悪化の生じやすい部分においては、研削液吐出量を減少させたり、研削焼けが起き易い部分においては、研削液吐出量を増加させることができるので、主軸の回転速度や砥石の切り込み速度を低下させることは不要又は最小限で足り、研削のサイクルタイムの短縮を図りつつ、高精度な研削が可能になる。 The effects of the present invention are as described above, and according to the present invention, by adjusting the discharge amount of the grinding fluid according to the rotation phase angle of the spindle, the shape accuracy is increased by the bending of the workpiece due to the dynamic pressure of the grinding fluid. In the part where deterioration is likely to occur, the amount of grinding liquid discharged can be reduced, and in the part where grinding burn is likely to occur, the amount of grinding liquid discharged can be increased, so that the rotation speed of the spindle and the cutting speed of the grindstone are reduced. This is unnecessary or minimal, and high-precision grinding is possible while shortening the grinding cycle time.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る研削盤1の外観斜視図を示している。図2は研削機構10の要部を示す斜視図に信号のやり取りを示すブロック図を追加した図である。図1において、研削盤1は本体カバー2で外観部分を構成しており、本体カバー2に設けた前扉3の内側に図2に示した主軸12、砥石11といった主要部品を有する研削機構10を備えている。図2に示した研削機構10は、制御手段30で制御され、図1に示した操作盤5により各種操作・設定が可能である。制御手段30は、本実施形態ではNC(数値制御)装置である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an external perspective view of a
図2において、砥石11は砥石駆動モータ33でR軸を中心として回転駆動される。砥石11は砥石台(図示せず)に設けられており、砥石台送りモータ34により、砥石11は砥石台の送りと一体にR軸と直交するX軸方向(前後方向)に移動する。主軸12は主軸台(図示せず)に設けられており、主軸サーボモータ31によりC軸を中心として回転駆動される。
In FIG. 2, the
砥石11に隣接して研削液吐出ノズル16が配置されている。研削液吐出ノズル16の先端から、工作物20と砥石11とが接する研削点に向けて研削液が吐出され、研削熱による研削焼けを防止することができる。研削液吐出ノズル16には、ポンプ(図示せず)から研削液可変装置35を経て流動する研削液が供給される。制御手段30は、回転位相角度検出手段32(エンコーダ)で検出された主軸12の回転位相角度に、研削液吐出ノズル16からの研削液の吐出量(流量)を同期させるよう研削液可変装置35を制御する。この制御の詳細は後に説明する。
A grinding
図3は図2における工作物20の支持状態を示す正面図である。図3は便宜のため、工作物20のうち研削部位に斜線を付している。図3に示したように、工作物20は、左右一対の主軸センタ13と心押軸センタ14との間に挟まれており、さらに工作物20の軸部に支持具15の一端が係合している。支持具15の他端は主軸12に固定されている。この構成によれば、主軸12のC軸を中心とした回転と一体に支持具15が回転し、これと一体に工作物20も回転する。
FIG. 3 is a front view showing a support state of the
図2は砥石11のR軸を中心とした回転により工作物20を研削している状態を示している。図2では、工作物20のうち直方体部分(図3の斜線部参照)が研削部位である。以下、説明の便宜のため、研削部位である直方体部分のことを工作物20という。図2の状態では、工作物20のうち面20aが研削されている。主軸12を360°回転させることにより、これと一体に工作物20も360度回転し、工作物20の4面(面20a~面20d)が研削される。
FIG. 2 shows a state in which the
図4は図2の状態から、主軸12が90°回転した状態を示している。主軸12の90°の回転と一体に工作物20も90°回転し、工作物20は垂直状態になっている。工作物20が90°回転している間、砥石11の工作物20への当接が保たれるように、砥石11はX軸方向において前進している。X軸方向は砥石台の送り方向であるが、砥石11の工作物20への切り込み方向でもある。
FIG. 4 shows a state in which the
図2~図4に示した工作物20の支持方式は一例であり適宜変更したものでもよく、図2~図4の例のように、工作物20を両側から支持する方式に限るものではなく、バイスチャックを用いて片側で支持する方式であってもよい。
The support method of the
以下、本実施形態に係る研削について、より具体的に説明する。図5は研削中における砥石11と工作物20との関係を示している。研削点21においては、工作物20の角bが砥石11に当接している。この状態では、砥石11と工作物20との間に、側面視で楔形状の楔空間30が形成されており、楔空間30に研削液吐出ノズル16から吐出した研削液17が流入する。研削液17は絶えず吐出しているので、楔空間30に流入した研削液17には動圧が発生する。
Hereinafter, the grinding according to the present embodiment will be described more specifically. FIG. 5 shows the relationship between the grindstone 11 and the
図5において、工作物20のうち、砥石11に対向する面の長さを楔長さLとすると、工作物20のC軸を中心とした回転に伴い、楔長さLは変化する。すなわち、主軸12(図2参照)の回転位相角度の変化に連動して、楔長さLは刻々と変化し、これに伴い楔空間30の大きさも刻々と変化する。このため、研削液17の吐出量が同じであっても、研削液17に発生する動圧は変化する。以下、楔長さLが変化する様子について、図6及び図7を参照しながら説明する。
In FIG. 5, assuming that the length of the surface of the
図6及び図7は、主軸12の回転位相角度の変化に伴う砥石11と工作物20との関係を示した側面図である。図6(a)は工作物20が垂直状態になっている。このときの主軸12の回転位相角度を0°とする。主軸12がC軸を中心に1回転すると(矢印r)、回転位相角度は0°から360°まで変化し、工作物20は再び図6(a)の垂直状態に戻ることになる。以後、1回転する度に同じ動作が繰り返され、回転位相角度が0°から360°まで変化するときの時間が1周期である。1周期の間、主軸12のC軸の位置は固定されており、砥石11のR軸は工作物20の回転に伴ってX軸方向に移動する。
6 and 7 are side views showing the relationship between the grindstone 11 and the
図6(b)の状態(回転位相角度15°)では、図6(a)の状態に比べ研削点21は上昇し、楔長さLはゼロになっている。図6(c)の状態(回転位相角度80°)では、図6(b)の状態に比べ研削点21は下降し、楔長さLは大きくなっている。図7(d)の状態(回転位相角度90°)では、図6(c)の状態に比べ、研削点21は上昇し、楔長さLは小さくなっている。図7(e)の状態(回転位相角度165°)では、図7(d)の状態に比べ研削点21は下降し、楔長さLは大きくなっている。図7(f)の状態(回転位相角度180°)では、図7(e)の状態に比べ研削点21は上昇し、楔長さLは小さくなっている。
In the state of FIG. 6B (rotational phase angle of 15 °), the grinding
図7(f)の状態(回転位相角度180°)で、半周期分の回転が終了し、工作物20の4面のうち、面20bの半分、面20aの全て、面20dの半分が研削され、工作物20の4面の半分の面積が研削されている。図7(f)の状態から工作物20がさらに180°回転することにより、1周期分360°の回転が終了し、未研削の面が研削され、4面全体(面20a~面20d)が研削されて、図6(a)の状態に戻ることになる。すなわち、1周期の間、研削点21は上下に位置を変え、楔長さLが変化しながら工作物20の4面が研削されることになる。
In the state of FIG. 7 (f) (rotation phase angle 180 °), the rotation for half a cycle is completed, and of the four surfaces of the
この間、研削液の吐出量が同じであっても、楔長さLの変化に応じて研削液に発生する動圧は変化する。また、工作物20の回転中、切り込み方向であるX軸方向において、楔長さLの変化に応じて工作物の工作物剛性が変化する。本実施形態においては、詳細は後に説明するとおり、主軸12の回転位相角度に研削液吐出量を同期させることにより、研削液の動圧変化や工作物剛性の変化による工作物の撓みを防止して工作物を高精度に研削できるようにしている。
During this period, even if the discharge amount of the grinding fluid is the same, the dynamic pressure generated in the grinding fluid changes according to the change in the wedge length L. Further, during the rotation of the
また、図6及び図7を用いて、研削液の動圧による工作物の撓みを防止する観点から、主軸の回転位相角度に応じて研削液吐出量を調整することについて説明したが、これに限るものではない。具体的には、非真円断面を有する工作物の研削においては、工作物の回転に伴う接触弧長さや工作物径の変化により、研削焼けが起き易い部分がある場合がある。当該部分の位置は、工作物の形状から算出可能である。このため、当該部分に対応する主軸の回転位相角度において、研削液吐出量を増加させれば、研削焼けを防止することができる。このような制御は、多量の研削熱が発生する粗研削において特に有効であり、続く精研削において研削液の動圧による工作物の撓みを防止する観点から、主軸の回転位相角度に応じて研削液吐出量を調整する制御を行ってもよい。 Further, with reference to FIGS. 6 and 7, it has been described that the discharge amount of the grinding fluid is adjusted according to the rotation phase angle of the spindle from the viewpoint of preventing the workpiece from bending due to the dynamic pressure of the grinding fluid. Not limited. Specifically, in the grinding of a work piece having a non-circular cross section, there may be a portion where grinding burn is likely to occur due to a change in the contact arc length or the work piece diameter due to the rotation of the work piece. The position of the portion can be calculated from the shape of the workpiece. Therefore, if the amount of grinding liquid discharged is increased at the rotation phase angle of the spindle corresponding to the portion, grinding burn can be prevented. Such control is particularly effective in rough grinding where a large amount of grinding heat is generated, and from the viewpoint of preventing the work piece from bending due to the dynamic pressure of the grinding fluid in the subsequent fine grinding, grinding is performed according to the rotation phase angle of the spindle. Control may be performed to adjust the liquid discharge amount.
以下、研削盤1による研削工程について、図8のフローチャートを参照しながら説明する。研削工程においては、最初に工作物の仕上げ形状・寸法を決定する(ステップ100)。本実施形態に係る研削盤1は、図9(a)~図9(l)に示した形状が登録されており、作業者が所望の形状を選択し、必要寸法を入力すればよい。所望の形状が登録されていない場合は、図9(m)又は図9(n)を選択し、作業者が所望の形状を入力できるようになっている。図9(b)の真円以外は、非真円断面である。
Hereinafter, the grinding process by the grinding
工作物の仕上げ形状・寸法が決定されると、これに応じた加工条件が自動決定される(ステップ101)。加工条件は、工作物回転速度、切込量、切込速度等である。より具体的には、工作物の仕上げ形状・寸法に応じて、図2に示した主軸サーボモータ31及び砥石台送りモータ34を制御する制御プログラムが作成される。図6及び図7を用いて説明したとおり、工作物20のように非真円断面を有する場合は、研削点21が刻々と上下に移動する。このため、一定速度で工作物20を回転させると、研削抵抗が変化し、工作物20の撓み量も変化するので、形状精度の確保が困難になる。このため、本実施形態に係る研削盤1は、工作物の1回転中の研削抵抗がほぼ一定になるように工作物回転速度が自動決定されるようになっている。
When the finish shape and dimensions of the workpiece are determined, the machining conditions corresponding to them are automatically determined (step 101). Machining conditions are the rotation speed of the workpiece, the cutting amount, the cutting speed, and the like. More specifically, a control program for controlling the
加工条件決定後は、研削液可変装置35を制御するための制御パラメータを決定する(ステップ102)。本実施形態における制御パラメータは、制御による動作を決定するための設定値のことである。研削液可変装置35の制御は、図2において、主軸12の回転位相角度に、研削液吐出ノズル16からの研削液吐出量を同期させる制御である。同期させる研削液吐出量は、工作物の形状・寸法に応じて異なるので、工作物の形状・寸法が異なるものに切り替わる度に、新たな制御パラメータが必要となる。
After the machining conditions are determined, the control parameters for controlling the grinding fluid
以下、図10を参照しながら制御パラメータの決定について説明する。図10は、制御パラメータの決定プロセスを示したフローチャートである。制御パラメータの決定方法は、特に限定はないが、大別すると予備研削を実施する場合と実施しない場合の2通りの方法があり、これらを併用したものであってもよい。本実施形態では、予備研削を実施する場合と実施しない場合の2通りの各方法について一例を説明する。最初に予備研削を実施する場合について説明する。 Hereinafter, the determination of the control parameters will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing a control parameter determination process. The method for determining the control parameters is not particularly limited, but can be roughly classified into two methods, one in which preliminary grinding is performed and the other in which preliminary grinding is not performed, and these may be used in combination. In this embodiment, an example will be described for each of the two methods, one in which preliminary grinding is performed and the other in which preliminary grinding is not performed. First, a case where preliminary grinding is performed will be described.
予備研削を実施する場合は、研削盤1に工作物を設置する(ステップ200)。続いて、研削液吐出ノズル16(図2参照)からの研削液吐出量を変化させることなく研削を行い(ステップ201)、予備研削を終了する(ステップ202)。予備研削は最終仕上げ寸法に達しない範囲の研削に留めておけば、予備研削に用いた工作物は、再度の研削により最終仕上げ寸法にすることにより、製品として取り扱うことができる。 When performing preliminary grinding, a workpiece is installed on the grinding machine 1 (step 200). Subsequently, grinding is performed without changing the amount of grinding liquid discharged from the grinding liquid discharge nozzle 16 (see FIG. 2) (step 201), and preliminary grinding is completed (step 202). If the preliminary grinding is limited to the grinding within the range that does not reach the final finish size, the workpiece used for the preliminary grinding can be handled as a product by making the final finish size by regrinding.
予備研削後は、予備研削後の工作物について、形状精度の測定又は主軸サーボモータ31(図2参照)の電力値(以下、単に「電力値」という。)の出力傾向を検出する(ステップ203)。工作物の形状精度は、予備研削における目標寸法と予備研削後の工作物の寸法差から求めることができ、この寸法差が形状精度の悪化の程度を表している。また、電力値の出力傾向は、研削中における電力値をモニタしておくことで検出可能であり、電力値の変化は研削抵抗の変化や研削液の動圧の影響によるものとみなすことができ、電力値の変化量が形状精度の悪化の程度を表している。 After the pre-grinding, the shape accuracy of the workpiece after the pre-grinding is measured or the output tendency of the power value (hereinafter, simply referred to as “power value”) of the spindle servomotor 31 (see FIG. 2) is detected (step 203). ). The shape accuracy of the workpiece can be obtained from the target dimension in the preliminary grinding and the dimensional difference of the workpiece after the preliminary grinding, and this dimensional difference indicates the degree of deterioration of the shape accuracy. In addition, the output tendency of the electric power value can be detected by monitoring the electric power value during grinding, and the change in the electric power value can be regarded as the influence of the change in the grinding resistance and the dynamic pressure of the grinding fluid. , The amount of change in the power value indicates the degree of deterioration of the shape accuracy.
以下、工作物の形状精度の悪化について、具体的に説明する。図6及び図7を用いて説明したとおり、工作物20が非真円断面の場合は、研削点21は上下に位置を変え、楔長さLが変化しながら工作物20が研削される。このため、研削液17の吐出量が同じであっても、研削液17に発生する動圧が変化し、工作物20の撓み量も変化し、このことは工作物20の形状精度悪化の原因となる。また、工作物20の回転中、切り込み方向であるX軸方向において、楔長さLの変化に応じて工作物の工作物剛性が変化する。工作物剛性の変化に伴い研削液の動圧による工作物20の撓み量も変化し、このことも工作物20の形状精度悪化の原因となる。
Hereinafter, the deterioration of the shape accuracy of the workpiece will be specifically described. As described with reference to FIGS. 6 and 7, when the
前記の研削液の動圧変化や工作物剛性の変化による形状精度悪化は、いずれも研削液の動圧が関係している。一方、本実施形態においては、前記のとおり、工作物の1回転中の研削抵抗がほぼ一定になるように工作物回転速度が決定されている。このため、予備研削後の工作物について形状精度が悪化している部分は、研削液の動圧により工作物が撓むことにより、形状精度が悪化した部分であるとみなすことができる。 The deterioration of shape accuracy due to the change in the dynamic pressure of the grinding fluid and the change in the rigidity of the workpiece are all related to the dynamic pressure of the grinding fluid. On the other hand, in the present embodiment, as described above, the rotation speed of the workpiece is determined so that the grinding resistance during one rotation of the workpiece becomes substantially constant. Therefore, the portion of the workpiece after preliminary grinding whose shape accuracy has deteriorated can be regarded as the portion where the shape accuracy has deteriorated due to the bending of the workpiece due to the dynamic pressure of the grinding fluid.
また、図8のステップ100において、工作物の仕上げ形状・寸法は決定されているので、工作物の外周における任意の位置と主軸サーボモータ31の回転位相角度との関係は決定可能である。さらに、図2において、主軸サーボモータ31の回転位相角度は、回転位相角度検出手段32(エンコーダ)により検出可能であるので、電力値の変化と主軸サーボモータ31の回転位相角度との関係も決定可能である。
Further, since the finished shape and dimensions of the workpiece are determined in
以上によれば、研削液の動圧による工作物の形状精度の悪化の程度は導出可能であり、形状精度の悪化している部位に対応する主軸サーボモータ31の回転位相角度も決定可能である。このため、ステップ203に続いて、主軸12の回転位相角度と工作物の形状精度の悪化の程度との関係を導出する(ステップ204)。
Based on the above, the degree of deterioration of the shape accuracy of the workpiece due to the dynamic pressure of the grinding fluid can be derived, and the rotation phase angle of the
続いて、制御手段30はこの導出結果を反映した制御パラメータを決定する(ステップ205)。ステップ204において、主軸12の回転位相角度と、研削液の動圧による工作物の形状精度の悪化の程度との関係を導出しているが、動圧変化の影響の程度は、寸法誤差の程度又は電力値の変化量の程度に連動しているとみなすことができる。このため、寸法誤差の程度又は電力値の変化量の程度を研削液の吐出量の加減値に換算する換算基準を予め試験等の結果から作成しておけば、主軸の回転位相角度に応じた研削液吐出量を求めることができ制御パラメータを決定することができる。
Subsequently, the control means 30 determines a control parameter that reflects this derivation result (step 205). In
前記の例では、研削液吐出量を寸法誤差又は電力値の変化量から求めているが、これらは一例であり、適宜変更したものであってもよい。例えば、研削抵抗を測定し、研削抵抗の値から研削液吐出量を求めてもよい。また、前記の例では、主軸サーボモータ31の電力値の変化量から研削液吐出量を求めているが、砥石駆動モータ33(図2参照)の電力値の変化量から研削液吐出量を求めてもよい。
In the above example, the discharge amount of the grinding fluid is obtained from the dimensional error or the change amount of the electric power value, but these are examples and may be appropriately changed. For example, the grinding resistance may be measured and the amount of the grinding fluid discharged may be obtained from the value of the grinding resistance. Further, in the above example, the grinding fluid discharge amount is obtained from the change amount of the electric power value of the
次に、制御パラメータの決定について、予備研削を実施しない場合について説明する。図10の例では、工作物の仕上げ形状・寸法に基づいて制御パラメータを決定する(図10のステップ206)。工作物の仕上げ形状や仕上げ寸法は、前記のとおり研削工程の開始時に決定されている(図8のステップ100)。制御パラメータの決定の際には、制御手段30(図2参照)に予め格納されている既存データを適宜活用すればよい。
Next, regarding the determination of the control parameters, the case where the preliminary grinding is not performed will be described. In the example of FIG. 10, the control parameters are determined based on the finished shape and dimensions of the workpiece (step 206 of FIG. 10). The finish shape and finish dimensions of the workpiece are determined at the start of the grinding process as described above (
制御手段30に予め格納されているデータとしては、工作物の形状毎に事前に(研削盤の納品前に)主軸の回転位相角度と研削液吐出量との関係を工作物の形状毎に導出したデータが挙げられる。このデータと図8のステップ100で決定された工作物の仕上げ形状・寸法に基づいて、適宜演算処理を行なうことにより、工作物の仕上げ形状・寸法に応じた研削液吐出量を求めて、制御パラメータを決定することができる。前記の事前に導出したデータは、実際に研削を実施して測定結果から導出したものでもよく、解析により導出したものでもよく、これらを併用して導出したものでもよい。
As the data stored in advance in the control means 30, the relationship between the rotation phase angle of the spindle and the discharge amount of the grinding fluid is derived for each shape of the workpiece in advance (before delivery of the grinding machine). The data that was used can be mentioned. Based on this data and the finish shape / dimensions of the workpiece determined in
また、予備研削を実施せず制御パラメータを決定する場合は、前記の制御プログラム作成時(図8のステップ101)に生成された制御プログラム用のデータを活用してもよい。このようなデータは、主軸サーボモータ31の回転数に関するデータや砥石台送りモータ34の移動速度等に関するデータである。主軸サーボモータ31の回転数等は、研削抵抗等に関係し研削液吐出量にも関係するので、予め主軸サーボモータ31の回転数等と研削液吐出量の関係を求めておけば、制御パラメータを決定することができる。
Further, when the control parameter is determined without performing the preliminary grinding, the data for the control program generated at the time of creating the control program (
さらに、予備研削を実施せず制御パラメータを決定する場合は、楔長さL(図5~図7参照)から研削液吐出量を求めてもよい。楔長さLは、工作物の仕上げ形状・寸法が決定されると(図8のステップ100)、算出可能である。一方、前記のとおり、楔長さLの変化に応じて研削液に発生する動圧は変化し、工作物剛性も変化するので、予め楔長さLと研削液吐出量の関係を求めておけば、制御パラメータを決定することができる。
Further, when the control parameter is determined without performing preliminary grinding, the grinding fluid discharge amount may be obtained from the wedge length L (see FIGS. 5 to 7). The wedge length L can be calculated once the finish shape and dimensions of the workpiece are determined (
制御パラメータを決定した後は、この制御パラメータに従って、主軸の回転位相角度に研削液の吐出量を同期させて研削を実施する(図8のステップ103)。この間、図2において、制御手段30は、制御パラメータに従って、回転位相角度検出手段32で検出される主軸12の回転位相角度に応じて吐出ノズル16からの吐出量を調整するように研削液可変装置35を制御する。その後、工作物が目標寸法に仕上がると、砥石と工作物とを離間させて(図8のステップ104)、研削が終了する。
After the control parameter is determined, grinding is performed by synchronizing the discharge amount of the grinding fluid with the rotation phase angle of the spindle according to this control parameter (
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明によれば、主軸の回転位相角度に応じて研削液吐出量を調整することにより、形状精度の悪化や研削焼けを防止することができる。このような効果は、主軸の回転速度と共に砥石の切り込み速度を低下させて研削を行うことによっても得られる場合があるが、この場合は研削のサイクルタイムが長くなってしまう。 Although one embodiment of the present invention has been described above, according to the present invention, it is possible to prevent deterioration of shape accuracy and grinding burn by adjusting the amount of grinding liquid discharged according to the rotation phase angle of the spindle. .. Such an effect may be obtained by reducing the cutting speed of the grindstone together with the rotation speed of the spindle to perform grinding, but in this case, the grinding cycle time becomes long.
本発明では主軸の回転位相角度に応じて研削液吐出量を調整することにより、研削液の動圧による工作物の撓みにより、形状精度の悪化の生じやすい部分においては、研削液吐出量を減少させたり、研削焼けが起き易い部分においては、研削液吐出量を増加させることができるので、主軸の回転速度や砥石の切り込み速度を低下させることは不要又は最小限で足り、研削のサイクルタイムの短縮を図りつつ、高精度な研削が可能になる。 In the present invention, the discharge amount of the grinding fluid is adjusted according to the rotation phase angle of the spindle, so that the discharge amount of the grinding fluid is reduced in the portion where the shape accuracy is likely to deteriorate due to the bending of the workpiece due to the dynamic pressure of the grinding fluid. Since it is possible to increase the discharge amount of the grinding fluid in the part where grinding burns are likely to occur, it is not necessary or sufficient to reduce the rotation speed of the spindle and the cutting speed of the grindstone, and the grinding cycle time can be increased. High-precision grinding is possible while shortening the time.
また、本発明に係る研削対象は、非真円断面を有する工作物であるが、非真円断面には、スプライン、キー溝、油穴等を有することにより、部分的に非真円断面が形成されているものも含んでいる。 Further, the object to be ground according to the present invention is a workpiece having a non-round cross section, but the non-round cross section has a spline, a keyway, an oil hole, etc., so that the non-round cross section is partially formed. It also includes those that have been formed.
1 研削盤
11 砥石
12 主軸
16 吐出ノズル
17 研削液
20 工作物
30 制御手段
31 主軸サーボモータ
32 回転位相角度検出手段
35 研削液可変手段
1 Grinding
Claims (6)
前記工作物を回転させるための主軸と、
回転駆動される砥石と、
研削点に研削液を吐出するノズルと、
前記研削液の吐出量を調整する研削液可変装置と、
前記研削液可変装置を制御する制御手段とを備えており、
前記制御は、前記主軸の回転位相角度に前記研削液の吐出量を同期させる制御であることを特徴とする研削盤。 A grinding machine that grinds workpieces with a non-circular cross section.
The spindle for rotating the work and
A grindstone that is driven to rotate,
A nozzle that discharges the grinding fluid to the grinding point and
A grinding fluid variable device that adjusts the discharge rate of the grinding fluid, and
It is provided with a control means for controlling the grinding fluid variable device.
The control is a grinding machine characterized in that the discharge amount of the grinding fluid is synchronized with the rotation phase angle of the spindle.
前記研削盤は、
前記工作物を回転させるための主軸と、
回転駆動される砥石と、
研削点に研削液を吐出するノズルと、
前記研削液の吐出量を調整する研削液可変装置とを備えており、
前記主軸の回転位相角度に、前記研削液の吐出量を同期させることを特徴とする研削方法。 A grinding machine for grinding workpieces with a non-circular cross section.
The grinding machine
The spindle for rotating the work and
A grindstone that is driven to rotate,
A nozzle that discharges the grinding fluid to the grinding point and
It is equipped with a grinding fluid variable device that adjusts the discharge amount of the grinding fluid.
A grinding method characterized in that the discharge amount of the grinding fluid is synchronized with the rotation phase angle of the spindle.
The grinding method according to claim 4, wherein the discharge amount of the grinding liquid to be synchronized is obtained by grinding the workpiece in advance.
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