JP2023046520A - Surface grinding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状のワークの表面を研削する表面研削方法に関する。 The present invention relates to a surface grinding method for grinding the surface of a cylindrical work.
従来から、ワークの歪やワークの表面の酸化皮膜(黒皮)を除去するために、本研削よりも切込み速度を遅くして表面研削(黒皮研削)を行っている。その後、所定時間が経過したら、表面研削用の切込み速度を本研削用(粗加工用)切込み速度に切換え、本研削を行う。 Conventionally, in order to remove the distortion of the workpiece and the oxide film (black scale) on the surface of the workpiece, surface grinding (black scale grinding) is performed at a slower cutting speed than the main grinding. Thereafter, after a predetermined time has passed, the cutting speed for surface grinding is switched to the cutting speed for main grinding (rough machining), and main grinding is performed.
しかしながら、ワーク加工面の歪の大きさにはばらつきがある。このため、表面研削加工時間として、歪の大きいワークを想定して十分長い時間を設定すると、表面研削に長い時間を費やす必要がない歪の小さいワークであっても、歪が大きいワークと同様に長い表面研削時間が与えられることになる。その結果、歪の小さいワークについては無駄な表面研削時間が設定されることになり、サイクルタイムの長時間化を招いてしまう。 However, there are variations in the magnitude of distortion on the work surface to be machined. For this reason, if a sufficiently long time is set as the surface grinding time assuming a work with large distortion, even a work with small distortion that does not need to spend a long time for surface grinding can be ground in the same way as a work with large distortion. A long surface grinding time will be provided. As a result, a useless surface grinding time is set for a work having a small distortion, resulting in an increase in cycle time.
そこで例えば特許文献1の研削加工方法では、表面研削加工時にその研削抵抗に相当する値(電力)を検出して検出値の変動を監視し、この検出値の変動の振幅が一定以下になったと判定した時点で切込み送り速度を表面研削用切込み送り速度から本研削用切込み送り速度に切換えている。特許文献1によれば、かかる方法によって、サイクルタイムの短縮を図りながら、研削開始時に砥石が受けるダメージを有効に抑止することができるとしている。 Therefore, for example, in the grinding method of Patent Document 1, a value (electric power) corresponding to the grinding resistance is detected during surface grinding, and fluctuations in the detected value are monitored. At the time of determination, the cutting feed speed is switched from the cutting feed speed for surface grinding to the cutting feed speed for main grinding. According to Patent Literature 1, such a method can effectively suppress damage to the grindstone at the start of grinding while shortening the cycle time.
特許文献1のように研削抵抗に相当する検出値として電力を用いる場合、電力値が極端に小さいと、検出値の変動の振幅が一定以下になったと判定することが難しい。例えば、軌道面研削(R形状)の場合、砥石接触直後の電力変動が小さいため判定が難しくなる。 When electric power is used as the detected value corresponding to the grinding resistance as in Patent Document 1, if the electric power value is extremely small, it is difficult to determine that the amplitude of the fluctuation of the detected value has fallen below a certain level. For example, in the case of raceway surface grinding (R shape), the determination is difficult because the power fluctuation immediately after contact with the grindstone is small.
また特許文献1では、表面研削加工時に記憶した検出値の最大値と更新後の検出値との差を逐次演算する。そして、その差(電力差)が予め設定された許容値以下となる状態が所定の判定時間以上続いたときに検出値の変動の振幅が一定以下になったと判定している。しかしこのような構成であると、電力値にノイズがのった場合に最大値が不正確に増大する。その後は最大値が更新されなくなるため、検出値の変動の振幅が一定以下になったか否かを判定することができなくなってしまう。 Further, in Patent Document 1, the difference between the maximum detected value stored during surface grinding and the updated detected value is sequentially calculated. Then, when the difference (power difference) is equal to or less than a preset allowable value for a predetermined determination time or longer, it is determined that the amplitude of the variation in the detected value has become equal to or less than a certain value. However, with such a configuration, the maximum value increases incorrectly when the power value is noisy. Since the maximum value is no longer updated after that, it becomes impossible to determine whether or not the amplitude of the variation in the detected value has become equal to or less than a certain value.
本発明は、このような課題に鑑み、電力値を判定の基準値とした際に生じる電力値の大小やノイズに起因する判定困難な事例を除外し、ワークの表面(黒皮)を研削する表面研削の完了を正確に判定することが可能な表面研削方法を提供することを目的としている。 In view of such problems, the present invention excludes cases where determination is difficult due to the magnitude of the power value and noise that occur when the power value is used as a reference value for determination, and grinds the surface (black scale) of the work. It is an object of the present invention to provide a surface grinding method capable of accurately judging completion of surface grinding.
上記課題を解決するために、本発明にかかる表面研削方法の代表的な構成は、円筒状のワークの表面を研削する表面研削方法であって、砥石によってワークの表面を研削しつつ、研削している表面に寸法計測装置のプローブを接触させて表面の寸法の振れを検出し、ワークの表面を研削しているときの表面の寸法の振れが第1所定値以内になったときに表面研削が完了したと判定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a representative configuration of the surface grinding method according to the present invention is a surface grinding method for grinding the surface of a cylindrical work, wherein the surface of the work is ground with a grindstone while grinding. The probe of the dimension measuring device is brought into contact with the surface of the workpiece to detect the deviation of the dimension of the surface, and when the deviation of the dimension of the surface during grinding of the surface of the work falls within the first predetermined value, the surface is ground. is completed.
上記寸法計測装置のプローブは、円筒状のワークの軸対称の2箇所でワークの表面に接触していて、2箇所の変位を加算して表面の寸法の振れを検出するとよい。 It is preferable that the probe of the dimension measuring device is in contact with the surface of the cylindrical workpiece at two axially symmetrical locations, and the deviation of the dimension of the surface is detected by adding the displacements at the two locations.
上記砥石による研削前に、ワークを回転させながら寸法計測装置によって表面の寸法の振れを検出し、表面の寸法の振れが第2所定値以上であったら不適合品であると判定するとよい。 Before grinding with the grindstone, it is preferable to detect the dimensional deviation of the surface with a dimension measuring device while rotating the work, and to determine that the product is nonconforming if the dimensional deviation of the surface is equal to or greater than a second predetermined value.
上記砥石による研削前に、ワークを回転させながら寸法計測装置によって表面の寸法の振れを検出し、表面の寸法の振れに応じて、振れが大きいほど砥石による切込速度を小さくするとよい。 Before grinding with the grindstone, it is preferable to detect the dimensional deviation of the surface with a dimension measuring device while rotating the work, and reduce the cutting speed of the grindstone as the deviation of the surface dimension increases.
上記表面研削が完了したら、表面研削よりも切込速度が大きい本研削を施し、本研削より切込速度が小さい仕上研削を施した後に、寸法計測装置によって表面の寸法の振れを検出し、表面の寸法の振れが第3所定値以上であった場合に不適合品であると判定するとよい。 After the surface grinding is completed, main grinding is performed with a higher cutting speed than surface grinding, and finish grinding is performed with a lower cutting speed than main grinding. is determined to be a nonconforming product when the deviation of the dimension of is equal to or greater than a third predetermined value.
本発明によれば、電力値を判定の基準値とした際に生じる電力値の大小やノイズに起因する判定困難な事例を除外し、ワークの表面を研削する表面研削の完了を正確に判定することが可能な表面研削方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately determine the completion of surface grinding for grinding the surface of the workpiece by excluding cases where determination is difficult due to the magnitude of the power value or noise that occurs when the power value is used as the reference value for determination. It is possible to provide a surface grinding method capable of
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in these embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are given the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present invention are omitted from the drawings. do.
図1は、本実施形態に表面研削方法(黒皮研削方法)の模式的な使用態様図である。図1(a)は、円筒状のワーク100の外側の表面100aを研削する場合を例示している。図1(b)は、円筒状のワーク100の内側の表面100bを研削する場合を例示している。本実施形態の表面研削方法では、図1(a)および(b)に示すような円筒状のワーク100の表面を研削する。
FIG. 1 is a schematic diagram of a usage of a surface grinding method (black scale grinding method) in this embodiment. FIG. 1(a) illustrates the case of grinding an
円筒状のワーク100の外側の表面100aを研削する場合には、図1(a)に示すように、ワーク100の表面を研削する砥石120、およびワーク100の表面の寸法の振れを検出する寸法計測装置130・140のプローブ132・142をワーク100の外側の表面100aに配置する。円筒状のワーク100の内側の表面100bを研削する場合には、図1(b)に示すように、ワーク100の表面を研削する砥石、およびワーク100の表面の寸法の振れを検出する寸法計測装置130・140のプローブ132・142をワーク100の内側の表面100bに配置する。
When grinding the
寸法計測装置としては、いわゆる定寸装置を利用することができる。また「表面の寸法の振れ」とは、本発明においては、「表面の位置の振れ」または「表面の位置の変動幅」と同義である。 A so-called sizing device can be used as the dimension measuring device. In the present invention, the term "fluctuation of surface dimensions" is synonymous with "fluctuation of surface position" or "fluctuation width of surface position".
本実施形態の表面研削方法では、砥石120によってワーク100の表面(図1(a)および(b)参照)を研削しつつ、研削している表面(外側の表面100aまたは内側の表面100b)に寸法計測装置130・140のプローブ132・142を接触させて表面の寸法の振れを検出する。そして、ワーク100の表面を研削しているときの表面の寸法の振れが第1所定値以内になったときに表面研削が完了したと判定する。
In the surface grinding method of the present embodiment, while grinding the surface of the workpiece 100 (see FIGS. 1A and 1B) with the
特に本実施形態では、ワーク100に対して2つの寸法計測装置130・140を配置し、寸法計測装置130・140のプローブ132・142は、円筒状のワーク100の軸対称の2箇所でワーク100の表面に接触した状態とし、2箇所の変位を加算してワーク100の表面の寸法の振れを検出する。これにより表面の寸法の振れを確実に検出することが可能となる。
Particularly in this embodiment, two
図2、図3および図4は、表面研削を行う際のワーク100の表面の寸法の振れと時間との関係を例示するグラフである。なお、表面研削の対象となるワーク100は、外径φ62.8mm、内径φ55.0mm、幅24.0mmである。また図2-図4に示す例では、表面研削の設定時間(t1-t2)を2秒とし、表面研削の完了を判定する表面の寸法の振れの第1所定値を10μmとしている。
FIGS. 2, 3, and 4 are graphs illustrating the relationship between the dimensional deviation of the surface of the
図2-図4では、時間t1-t2の間(2秒間)は表面研削を行っている。そして、時間t2において表面研削用の切込速度を本研削用の切込速度に切り替え、時間t3まで本研削を行っている。本研削が終わったら、本研削用の切込速度を仕上げ用の切込速度に切り替えて時間t3-t4の間、仕上研削を行う。仕上研削が終わったら、時間t4-t5の間にゼロカット処理を行っている。 In FIGS. 2-4, the surface grinding is performed during the time t1-t2 (2 seconds). Then, at time t2, the cutting speed for surface grinding is switched to the cutting speed for main grinding, and main grinding is performed until time t3. When the main grinding is finished, the cutting speed for main grinding is switched to the cutting speed for finishing, and finish grinding is performed during time t3-t4. After finish grinding is completed, zero cut processing is performed during time t4-t5.
図2は、表面研削前の表面の寸法の振れが17μmのワーク100を表面研削した例である。表面研削前の表面の寸法の振れが17μmのワーク100、すなわち表面の寸法の振れが小さいワーク100では、図2に示すように表面研削を開始し(t1)、その直後の時間tAにワーク100の表面の寸法の振れが第1所定値以下となっている。したがって、表面研削前の表面の寸法の振れが17μmのワークでは、表面研削は時間「t1-tA」で完了する。このため、「tA-t2」の間の時間は削減可能であることがわかる。
FIG. 2 shows an example of surface grinding of a
図3は、表面研削前の表面の寸法の振れが35μmのワークを表面研削した例である。表面研削前の表面の寸法の振れが35μmのワーク100、すなわち表面の寸法の振れをある程度有するワーク100では、図3に示すように表面研削を開始し(t1)、その後、設定された表面研削の終了時間t2よりも早い時間tBでワーク100の表面の寸法の振れが第1所定値以下となっている。したがって、表面研削前の表面の寸法の振れが35μmのワークでは、表面研削は時間「t1-tB」で完了する。このため、「tB-t2」の間の時間は削減可能であることが理解できる。
FIG. 3 shows an example of surface grinding of a workpiece having a surface dimensional deviation of 35 μm before surface grinding. For the
図4は、表面研削前の表面の寸法の振れが50μmのワークを表面研削した例である。表面研削前の表面の寸法の振れが50μmのワーク100、すなわち表面の寸法の振れが大きいワーク100では、図4に示すように表面研削を開始し(t1)、設定された表面研削の終了時間t2を経過した後の時間tC、すなわち本研削中にワーク100の表面の寸法の振れが第1所定値以下となる。このため、表面研削前の表面の寸法の振れが50μmのワーク100では、設定時間(t1-t2:例えば2秒)よりも長い時間、表面研削を行う必要がある(不足している)ことがわかる。
FIG. 4 shows an example of surface grinding of a workpiece having a surface dimensional deviation of 50 μm before surface grinding. For the
図5は、ワーク100の表面の寸法の振れ測定値と表面研削完了時間との関係を例示するグラフである。図5には、いくつかのサンプルについて、その表面の寸法の振れと、本発明を適用した場合の表面研削が完了する時間をプロットしている。図5において、理想線は研削速度を15μmとした場合の線である。
FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between the measured runout value of the surface dimension of the
図5に示すように、本実験におけるサンプルの振れの平均値は29.6μmであった。そして研削完了時間の近似曲線と振れの平均値29.6μmとの交点は1.5秒であるから、研削完了時間の平均値は1.5秒であるということができる。すると表面研削の設定時間を固定の2秒で行う場合よりも、全体的に0.5秒の短縮ができることがわかる。一日に処理するワークの数は非常に多いため、サイクルタイムが0.5秒短縮できると、処理可能なワークの数を大幅に増やすことができる。 As shown in FIG. 5, the average deflection of the samples in this experiment was 29.6 μm. Since the intersection of the approximation curve of the grinding completion time and the runout average value of 29.6 μm is 1.5 seconds, it can be said that the average grinding completion time is 1.5 seconds. As a result, it can be seen that the total time can be shortened by 0.5 seconds compared to the case where the set time for surface grinding is fixed at 2 seconds. Since the number of works to be processed in one day is extremely large, if the cycle time can be shortened by 0.5 seconds, the number of work that can be processed can be greatly increased.
また、振れが大きい場合には研削完了時間を大きくできることも、次の本研削の精度を向上させるために有意義である。すなわち、表面の寸法の振れに応じて表面研削に要する時間を最適化し、製造効率の向上を図ることができる。 In addition, it is significant for improving the accuracy of the next main grinding to be able to lengthen the grinding completion time when the deflection is large. That is, it is possible to optimize the time required for surface grinding according to the fluctuation of the surface dimension, and to improve the manufacturing efficiency.
上記説明したように本実施形態の表面研削方法によれば、従来のような電力値すなわちデジタル値ではなく、寸法計測装置130・140によって検出した表面の寸法の振れすなわちアナログ値を用いてワーク100の表面の寸法の振れを検出し、その値に基づいて表面処理が完了したか否かを判定する。したがって、電力値を判定の基準値とした際に生じる電力値の大小やノイズに起因する判定困難な事例を除外し、ワーク100の表面を研削する表面研削の完了を正確に判定することが可能となる。
As described above, according to the surface grinding method of the present embodiment, the
また本実施形態の表面研削方法によれば、表面研削前のワーク100の表面の寸法の振れに応じた表面研削の所要時間を把握することができる。これにより、従来ではワークの表面の寸法の振れに大小にかかわることなく一様に設定されていた表面研削時間を、ワーク100の表面の寸法の振れに応じて設定することが可能となる。したがって、表面研削に要する時間を最適化し、製造効率の向上を図ることができる。
Further, according to the surface grinding method of the present embodiment, it is possible to grasp the time required for surface grinding according to the dimensional deviation of the surface of the
好ましくは、砥石120による研削前、すなわち表面研削を開始する時間t1より前に、ワーク100を回転させながら寸法計測装置130・140によって表面の寸法の振れを検出し、表面の寸法の振れが第2所定値以上であったら不適合品であると判定するとよい。これにより、表面の寸法の振れが著しく大きいワーク100を加工対象からあらかじめ除外することができる。
Preferably, before grinding by the
また、砥石による研削前、すなわち表面研削を開始する時間t1より前に、ワーク100を回転させながら寸法計測装置130・140によって表面の寸法の振れを検出し、表面の寸法の振れに応じて、振れが大きいほど砥石による切込速度を小さくするとよい。ワーク100の表面の寸法の振れが大きい場合、切込速度が大きいと砥石の損傷が大きくなってしまう。そこで上記構成のように表面の寸法の振れが大きいほど砥石120による切込速度を小さくすることにより、その後の研削工程時における砥石120の消耗や破損を好適に防ぐことが可能となる。
In addition, before grinding with a grindstone, that is, before the time t1 at which surface grinding is started, while rotating the
更に上記説明したように本実施形態の表面研削方法では、表面研削が完了したら(時間t2)、表面研削よりも切込速度が大きい本研削を施し(時間t2-t3)、本研削より切込速度が小さい仕上研削を施す(時間t3-t4)。そして好ましくは、仕上研削を施した後(時間t3-t4)に、寸法計測装置130・140によって表面の寸法の振れを検出し、表面の寸法の振れが第3所定値以上であった場合に不適合品であると判定するとよい。これにより、仕上研削後に所望の規格を満たしていない製造品を除外することができる。
Furthermore, as described above, in the surface grinding method of the present embodiment, when surface grinding is completed (time t2), main grinding is performed at a higher cutting speed than surface grinding (time t2-t3). Finish grinding is performed at a slow speed (time t3-t4). Preferably, after finish grinding (time t3-t4), the dimensional deviation of the surface is detected by the
すなわち、特許文献1のように研削抵抗(電力)を検出する場合には研削時の変動しか観察することができないが、本発明のように寸法を取得する場合には研削の前後にも表面の状態を知ることができる。これにより、研削前の不適合品および研削後の不適合品を除外したり、寸法の振れに応じて切込速度を変えたりすることができるため、製造効率をさらに向上させることができる。 That is, when the grinding resistance (electric power) is detected as in Patent Document 1, only the variation during grinding can be observed, but when the dimensions are obtained as in the present invention, the surface changes before and after grinding. can know the status. As a result, it is possible to exclude nonconforming products before grinding and nonconforming products after grinding, and to change the cutting speed in accordance with dimensional deviation, so that manufacturing efficiency can be further improved.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, and these also belong to the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、円筒状のワークの表面を研削する表面研削方法として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a surface grinding method for grinding the surface of a cylindrical work.
100…ワーク、100a…表面、100b…表面、120…砥石、130…寸法計測装置、132…プローブ、140…寸法計測装置、142…プローブ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
砥石によって前記ワークの表面を研削しつつ、研削している該表面に寸法計測装置のプローブを接触させて該表面の寸法の振れを検出し、
前記ワークの表面を研削しているときの該表面の寸法の振れが第1所定値以内になったときに表面研削が完了したと判定することを特徴とする表面研削方法。 A surface grinding method for grinding the surface of a cylindrical work,
While grinding the surface of the work with a grindstone, contacting a probe of a dimension measuring device to the ground surface to detect dimensional deviation of the surface,
A surface grinding method, wherein it is determined that the surface grinding is completed when the dimensional deviation of the surface during grinding of the surface of the workpiece is within a first predetermined value.
前記2箇所の変位を加算して前記表面の寸法の振れを検出することを特徴とする請求項1に記載の表面研削方法。 The probe of the dimension measuring device is in contact with the surface of the cylindrical work at two axially symmetrical points,
2. A surface grinding method according to claim 1, wherein the deviation of said surface dimension is detected by adding said two displacements.
前記表面の寸法の振れが第2所定値以上であったら不適合品であると判定することを特徴とする請求項1または2に記載の表面研削方法。 Before grinding with the grindstone, while rotating the workpiece, the dimension measuring device detects the deviation of the dimension of the surface,
3. A surface grinding method according to claim 1 or 2, wherein the product is determined to be a nonconforming product if the dimensional deviation of the surface is greater than or equal to a second predetermined value.
前記表面の寸法の振れに応じて、該振れが大きいほど前記砥石による切込速度を小さくすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表面研削方法。 Before grinding with the grindstone, while rotating the workpiece, the dimension measuring device detects the deviation of the dimension of the surface,
4. The surface grinding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the cutting speed of the grindstone is reduced as the deviation of the dimension of the surface increases.
前記表面研削よりも切込速度が大きい本研削を施し、
前記本研削より切込速度が小さい仕上研削を施した後に、前記寸法計測装置によって該表面の寸法の振れを検出し、
前記表面の寸法の振れが第3所定値以上であった場合に不適合品であると判定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の表面研削方法。 After the surface grinding is completed,
Performing main grinding with a higher cutting speed than the surface grinding,
After performing finish grinding with a lower cutting speed than the main grinding, the dimension measuring device detects the dimensional deviation of the surface,
5. The surface grinding method according to any one of claims 1 to 4, wherein the product is determined to be nonconforming when the dimensional deviation of the surface is equal to or greater than a third predetermined value.
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Legal Events
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A521 | Request for written amendment filed |
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