JP2023138881A - Contact dynamic stiffness calculation system and processing system - Google Patents

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Hisanobu Kobayashi
淳司 久原
Junji Kuhara
知也 森
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Abstract

To provide a contact dynamic stiffness calculation system that is capable of calculating contact dynamic stiffness with high accuracy by taking into account contact states between a workpiece and workpiece support members.SOLUTION: A contact dynamic stiffness calculation system 130 acquires basic information related to a workpiece W containing information of a processing position I on the workpiece W supported by workpiece support members 34, 41. Further, the contact dynamic stiffness calculation system 130 calculates a difference bending angle that is a difference between a workpiece bending angle and a support member bending angle at a contact part of the workpiece W and the workpiece support members 34, 41, at the time an initial state in which acting force is not applied by an abrasive wheel T to the workpiece W supported by the workpiece support members 34, 41, changes to an acting state in which the acting force is applied. In addition, a spring constant and an attenuation coefficient at the contact part of the workpiece W and the workpiece support members 34, 41 are calculated on the basis of, the basic information and the difference bending angle, in order to calculate contact dynamic stiffness.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、接触動剛性算出システム及び加工システムに関する。 The present invention relates to a contact dynamic stiffness calculation system and a processing system.

従来、砥石車等の工具により工作物を加工したときの加工結果を推定する構成が種々提案されている。例えば、特許文献1には、工作物を砥石車により研削加工する場合に、工作物と砥石車との間の接触静剛性を加味して、工作物の研削痕深さを推定することが記載されている。ここで用いられる接触静剛性は、砥石車を静止しているときに測定した値ではなく、研削時における理論接触静剛性を用いて算出している。接触静剛性は、工作物と砥石車との間のばね定数Kにより表される。 Conventionally, various configurations have been proposed for estimating the machining result when a workpiece is machined with a tool such as a grinding wheel. For example, Patent Document 1 describes that when a workpiece is ground by a grinding wheel, the depth of grinding marks on the workpiece is estimated by taking into consideration the contact static rigidity between the workpiece and the grinding wheel. has been done. The contact static rigidity used here is not a value measured when the grinding wheel is stationary, but is calculated using the theoretical contact static rigidity during grinding. The contact static stiffness is represented by the spring constant K between the workpiece and the grinding wheel.

特開2015-208812号公報JP2015-208812A

特許文献1に開示の構成では、砥石や工作物を支持する工作物支持部材に関する支持剛性を考慮して、工作物の研削痕深さを推定している。当該支持剛性は、工作物を支持する支持部材としての剛性のみならず、工作物と工作物支持部材との間の接触状態によっても変化する。しかしながら、特許文献1に開示の構成では当該接触状態の変化を考慮していないため、工作物側の動剛性の算出結果に誤差が生じて推定精度が低下している。そのため、工作物の加工結果を高精度に推定するには、工作物と工作物支持部材との間の接触状態を考慮して、工作物における加工点の動剛性を高精度に算出することが求められている。 In the configuration disclosed in Patent Document 1, the depth of grinding marks on the workpiece is estimated in consideration of the support rigidity of the grindstone and the workpiece support member that supports the workpiece. The support rigidity changes not only by the rigidity of the support member that supports the workpiece, but also by the state of contact between the workpiece and the workpiece support member. However, since the configuration disclosed in Patent Document 1 does not take into account the change in the contact state, an error occurs in the calculation result of the dynamic stiffness of the workpiece, and the estimation accuracy decreases. Therefore, in order to estimate the machining results of a workpiece with high accuracy, it is necessary to calculate the dynamic stiffness of the machining point on the workpiece with high accuracy, taking into account the contact state between the workpiece and the workpiece support member. It has been demanded.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、工作物と工作物支持部材との間の接触状態を考慮して、接触動剛性を高精度に算出することができる接触動剛性算出システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and is a contact dynamic stiffness calculation system that can calculate contact dynamic stiffness with high accuracy by considering the contact state between a workpiece and a workpiece support member. This is what we are trying to provide.

本発明の一態様は、工作物支持部材により支持された工作物を工具により加工する際の工作物と工作物支持部材との接触部における接触動剛性を算出する接触動剛性算出システムであって、
上記工作物における加工位置の情報を含む工作物に関する基本情報を取得する基本情報取得部と、
上記工作物支持部材により支持された上記工作物に上記工具から作用力が加わっていない初期状態から上記工具から上記工作物に作用力が加わった作用状態に変化したときの、上記工作物と上記工作物支持部材との接触部における上記工作物の曲げ角度である工作物曲げ角度と上記工作物支持部材の曲げ角度である支持部材曲げ角度との差分である差分曲げ角度を算出する差分曲げ角度算出部と、
上記基本情報取得部が取得した上記基本情報と、上記差分曲げ角度算出部が算出した上記差分曲げ角度とに基づいて上記工作物と上記工作物支持部材との接触部におけるばね定数及び減衰係数を算出し、該ばね定数及び該減衰係数に基づいて上記工作物の接触動剛性を算出する接触動剛性算出部と、
を備える、接触動剛性算出システムにある。
One aspect of the present invention is a contact dynamic stiffness calculation system that calculates contact dynamic stiffness at a contact portion between a workpiece and a workpiece support member when processing the workpiece supported by the workpiece support member with a tool. ,
a basic information acquisition unit that acquires basic information about the workpiece including information on the machining position on the workpiece;
When the workpiece supported by the workpiece support member changes from an initial state in which no acting force is applied from the tool to an operating state in which an acting force is applied to the workpiece from the tool, the workpiece and the above-mentioned A differential bending angle for calculating a differential bending angle that is the difference between the workpiece bending angle that is the bending angle of the workpiece at the contact portion with the workpiece support member and the support member bending angle that is the bending angle of the workpiece support member. A calculation section,
The spring constant and damping coefficient at the contact portion between the workpiece and the workpiece support member are calculated based on the basic information acquired by the basic information acquisition unit and the differential bending angle calculated by the differential bending angle calculation unit. a contact dynamic stiffness calculation unit that calculates the contact dynamic stiffness of the workpiece based on the spring constant and the damping coefficient;
A contact dynamic stiffness calculation system is provided.

上記態様によれば、接触動剛性算出部は、加工位置の情報を含む基本情報と、差分曲げ角度算出部が算出した差分曲げ角度とに基づいて、工作物と工作物支持部材との接触部におけるばね定数及び減衰係数を算出し、該ばね定数及び該減衰係数に基づいて、接触部における動剛性である接触動剛性を算出する。これにより、接触動剛性は、工作物の曲げ角度である工作物曲げ角度と工作物支持部材の曲げ角度である支持部材曲げ角度との間に生じるズレを考慮して算出されることとなる。その結果、工作物と工作物支持部材との間の接触状態を考慮して、接触動剛性を高精度に算出することができる。 According to the above aspect, the contact dynamic stiffness calculation section calculates the contact portion between the workpiece and the workpiece support member based on the basic information including information on the machining position and the differential bending angle calculated by the differential bending angle calculation section. A spring constant and a damping coefficient are calculated, and a contact dynamic stiffness, which is a dynamic stiffness at the contact portion, is calculated based on the spring constant and damping coefficient. As a result, the contact dynamic rigidity is calculated by taking into account the deviation that occurs between the workpiece bending angle, which is the bending angle of the workpiece, and the support member bending angle, which is the bending angle of the workpiece support member. As a result, the contact dynamic stiffness can be calculated with high accuracy by taking into account the contact state between the workpiece and the workpiece support member.

以上のごとく、上記態様によれば、工作物と工作物支持部材との間の接触状態を考慮して、接触動剛性を高精度に算出することができる接触動剛性算出システムを提供することができる。 As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a contact dynamic stiffness calculation system that can calculate the contact dynamic stiffness with high accuracy by considering the contact state between the workpiece and the workpiece support member. can.

実施形態1における加工システムを示す図。1 is a diagram showing a processing system in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における接触動剛性算出システムを含む加工推定装置の機能ブロック図。1 is a functional block diagram of a machining estimation device including a contact dynamic stiffness calculation system in Embodiment 1. FIG. 研削加工時の工作物と砥石車との干渉状態を示す模式図。A schematic diagram showing the state of interference between a workpiece and a grinding wheel during grinding. 研削加工シミュレーションにおける工作物の形状を径方向の線分群にて表した図であり、研削加工時において径方向の線分で表した工作物が砥石車の外周線に干渉する状態を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the shape of a workpiece in a grinding simulation using a group of radial line segments, and shows a state in which the workpiece represented by radial line segments interferes with the outer circumferential line of a grinding wheel during grinding. 実施形態1の接触動剛性算出システムにおける加工位置と差分曲げ角度との対応関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the correspondence between machining positions and differential bending angles in the contact dynamic stiffness calculation system of Embodiment 1. (a)工作物支持部材に支持した工作物の初期状態を示す断面図、(b)工作物に砥石から作用力を加えた状態を示す断面図。(a) A sectional view showing an initial state of a workpiece supported on a workpiece support member, and (b) a sectional view showing a state in which an acting force from a grindstone is applied to the workpiece. 実施形態1における研削加工での工作物側動剛性、工具側動剛性を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing the workpiece side dynamic rigidity and tool side dynamic rigidity during grinding in Embodiment 1. 実施形態2の加工システムを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a processing system according to a second embodiment. 実施形態1における接触動剛性算出システムを含む動剛性決定部の機能ブロック図。FIG. 2 is a functional block diagram of a dynamic stiffness determination unit including a contact dynamic stiffness calculation system in Embodiment 1. FIG. 実施形態3の加工システムを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a processing system according to a third embodiment. 実施形態3における切削加工での工作物側動剛性、工具側動剛性を示す模式図。FIG. 7 is a schematic diagram showing the workpiece side dynamic rigidity and tool side dynamic rigidity during cutting in Embodiment 3.

(実施形態1)
1.加工システム1の構成
本実施形態1における加工システム1について図1を参照して説明する。加工システム1は、研削加工を行う加工装置を対象とする。加工システム1は、加工装置としての研削盤2と、処理部3とを備える。
(Embodiment 1)
1. Configuration of Processing System 1 The processing system 1 in the first embodiment will be described with reference to FIG. 1. The machining system 1 is intended for a machining device that performs grinding. The processing system 1 includes a grinder 2 as a processing device and a processing section 3.

研削盤2は、工作物Wを回転させ、回転体である工具としての砥石車Tを回転させ、かつ、砥石車Tを工作物Wに対して工作物Wの軸線に交差する方向に相対的に接近させることにより、工作物Wの外周面または内周面を研削する。研削盤2は、テーブルトラバース型の研削盤、砥石台トラバース型の研削盤などを適用可能である。また、研削盤2は、円筒研削盤、カム研削盤等を適用可能である。 The grinding machine 2 rotates a workpiece W, rotates a grinding wheel T as a tool that is a rotating body, and rotates the grinding wheel T relative to the workpiece W in a direction intersecting the axis of the workpiece W. By approaching the workpiece W, the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the workpiece W is ground. As the grinding machine 2, a table traverse type grinding machine, a grinding wheel head traverse type grinding machine, etc. can be applied. Further, the grinding machine 2 can be a cylindrical grinding machine, a cam grinding machine, or the like.

本実施形態においては、図1に示すように、工作物Wは、例えば、軸状に形成された部材を例にあげる。ただし、工作物Wの形状は、軸状に限られず、任意の形状とすることができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the workpiece W is, for example, a member formed in the shape of a shaft. However, the shape of the workpiece W is not limited to the axial shape, but can be any shape.

本実施形態においては、工作物Wは、略棒状であって両端に位置する被支持部WR、WLを備える。ただし、図1に示す工作物Wは、一例であって、研削盤2は、種々の形状を有する工作物を研削加工の対象とすることができる。本実施形態では、一方の被支持部WLは軸方向一端面に位置して、後述する工作物支持部材としての主軸センタ34が挿入されるセンタ穴を構成している。被支持部WLを構成するセンタ穴は、主軸センタ34の先端形状に沿って円錐形状をなしている。 In this embodiment, the workpiece W is substantially rod-shaped and includes supported portions WR and WL located at both ends. However, the workpiece W shown in FIG. 1 is only an example, and the grinding machine 2 can grind workpieces having various shapes. In this embodiment, one of the supported parts WL is located on one end surface in the axial direction, and forms a center hole into which a spindle center 34 as a workpiece support member to be described later is inserted. The center hole constituting the supported portion WL has a conical shape along the tip shape of the main shaft center 34.

また、他方の被支持部WRは軸方向他端面に位置して、後述する工作物支持部材としての主軸センタ34が挿入されるセンタ穴を構成している。被支持部WRは構成するセンタ穴は、主軸センタ34の先端形状に沿って円錐形状をなしている。そして、工作物Wにおいて、砥石車Tが接する位置が加工位置Iとなる。 The other supported portion WR is located on the other end surface in the axial direction and forms a center hole into which a spindle center 34 as a workpiece support member to be described later is inserted. The center hole constituting the supported portion WR has a conical shape along the tip shape of the main shaft center 34. Then, in the workpiece W, the position where the grinding wheel T contacts becomes the processing position I.

処理部3は、研削盤2を制御する制御装置3a、および、加工結果を推定する加工推定装置3bを備える。制御装置3aは、研削盤2を制御することにより、研削加工を制御することができる。加工推定装置3bは、後述する接触動剛性算出システム130を有しており、当該接触動剛性算出システム130によって算出された接触動剛性(Cwc,Kwc)を含む工作物側動剛性(Cw,Kw)を利用して研削加工のシミュレーションを行うことにより、工作物Wにおける加工結果を推定する処理を行う。 The processing unit 3 includes a control device 3a that controls the grinding machine 2, and a machining estimation device 3b that estimates machining results. The control device 3a can control the grinding process by controlling the grinder 2. The machining estimation device 3b has a contact dynamic stiffness calculation system 130, which will be described later, and calculates the workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) including the contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc) calculated by the contact dynamic stiffness calculation system 130. ) is used to simulate the grinding process, thereby performing a process of estimating the machining result on the workpiece W.

加工推定装置3bは、研削盤2および制御装置3aとは独立したシミュレーション装置として機能させることもできるし、研削盤2および制御装置3aと連動して動作するシミュレーション装置として機能させることもできる。前者の場合には、加工推定装置3bは、例えば、実際の工作物Wの研削加工を行うことなく、最適な研削加工条件を決定することができる。後者の場合には、加工推定装置3bは、研削盤2による工作物Wの研削加工と並行して処理することにより、例えば、研削加工条件を補正したり、各種制御に影響を及ぼすように動作したりすることができる。また、加工推定装置3bは、研削盤2および制御装置3aの組込みシステムとすることもできる。 The processing estimation device 3b can function as a simulation device independent of the grinding machine 2 and the control device 3a, or can function as a simulation device that operates in conjunction with the grinding machine 2 and the control device 3a. In the former case, the machining estimation device 3b can determine optimal grinding conditions without actually grinding the workpiece W, for example. In the latter case, the machining estimation device 3b operates in parallel with the grinding of the workpiece W by the grinding machine 2, for example, to correct the grinding conditions or to affect various controls. You can do it. Further, the machining estimation device 3b can also be a built-in system of the grinding machine 2 and the control device 3a.

2.研削盤2および制御装置3aの構成
研削盤2および制御装置3aの構成の一例について、図1を参照して詳細に説明する。研削盤2は、テーブルトラバース型の円筒研削盤を例にあげる。つまり、当該研削盤2は、工作物Wを工作物Wの軸線方向に移動させ、かつ、砥石車Tを工作物Wの軸線に交差する方向に移動させる構成である。また、本実施形態においては、研削盤2は、砥石車Tにより工作物Wの円筒外周面を研削する場合を例にあげる。
2. Configuration of Grinding Machine 2 and Control Device 3a An example of the configuration of the grinding machine 2 and control device 3a will be described in detail with reference to FIG. 1. The grinding machine 2 is, for example, a table traverse type cylindrical grinding machine. That is, the grinding machine 2 is configured to move the workpiece W in the axial direction of the workpiece W, and move the grinding wheel T in a direction intersecting the axis of the workpiece W. Moreover, in this embodiment, the case where the grinding machine 2 grinds the cylindrical outer peripheral surface of the workpiece W with the grinding wheel T is given as an example.

研削盤2は、ベッド10、テーブル20、主軸装置30、心押装置40、砥石台50を備える。テーブル20上に設けられた主軸装置30および心押装置40は、工作物Wを支持する工作物支持部材として機能する。砥石台50は、砥石車Tを支持する工具支持部材として機能する。つまり、研削盤2は、工作物支持部材に支持された工作物Wを、工具支持部材に支持された砥石車Tにより研削加工する。なお、研削盤2は、さらに、工作物Wの外形寸法を取得する図示しない定寸装置を備えることもできる。以下に、研削盤2の構成要素について詳細に説明する。 The grinding machine 2 includes a bed 10, a table 20, a spindle device 30, a tailstock device 40, and a grindstone head 50. The spindle device 30 and tailstock device 40 provided on the table 20 function as workpiece support members that support the workpiece W. The grindstone head 50 functions as a tool support member that supports the grindstone T. That is, the grinding machine 2 grinds the workpiece W supported by the workpiece support member using the grinding wheel T supported by the tool support member. Note that the grinding machine 2 may further include a sizing device (not shown) that obtains the external dimensions of the workpiece W. Below, the components of the grinding machine 2 will be explained in detail.

ベッド10は、設置面上に設置されている。ベッド10は、X軸方向の正面側(図1の下側)の幅(Z軸方向長さ)が長く形成されており、X軸方向の背面側(図1の上側)の幅が短く形成されている。 The bed 10 is installed on an installation surface. The bed 10 is formed to have a long width (length in the Z-axis direction) on the front side in the X-axis direction (bottom side in FIG. 1), and a short width on the back side in the X-axis direction (top side in FIG. 1). has been done.

ベッド10は、X軸方向の正面側の上面に、Z軸方向に延在するZ軸案内面11を備える。さらに、ベッド10には、Z軸案内面11に沿って駆動するZ軸駆動機構12を備える。本実施形態1では、Z軸駆動機構12は、ボールねじ機構12aとZ軸用モータ12bとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構12aが、Z軸案内面11に平行に延在し、Z軸用モータ12bが、ボールねじ機構12aを駆動する。 The bed 10 includes a Z-axis guide surface 11 extending in the Z-axis direction on the upper surface on the front side in the X-axis direction. Furthermore, the bed 10 is equipped with a Z-axis drive mechanism 12 that drives along the Z-axis guide surface 11. In the first embodiment, an example is given in which the Z-axis drive mechanism 12 includes a ball screw mechanism 12a and a Z-axis motor 12b. A ball screw mechanism 12a extends parallel to the Z-axis guide surface 11, and a Z-axis motor 12b drives the ball screw mechanism 12a.

Z軸駆動機構12を駆動するために、図示しないZ軸用駆動回路およびZ軸用検出器12cが設けられる。Z軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、Z軸用モータ12bを駆動する。Z軸用検出器12cは、本実施形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、Z軸用モータ12bの回転軸の角度を検出する。なお、Z軸駆動機構12は、上記のボールねじ機構12aを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。 In order to drive the Z-axis drive mechanism 12, a Z-axis drive circuit and a Z-axis detector 12c (not shown) are provided. The Z-axis drive circuit includes an amplifier circuit and drives the Z-axis motor 12b. In this embodiment, the Z-axis detector 12c is, for example, an angle detector such as an encoder, and detects the angle of the rotation axis of the Z-axis motor 12b. In addition, the Z-axis drive mechanism 12 can be replaced with the above-mentioned structure provided with the ball screw mechanism 12a, and can also apply a linear motor etc.

また、ベッド10は、X軸方向の背面側の上面に、Z軸方向に交差する方向に延在する案内面13を備える。本実施形態においては、案内面13は、Z軸に直交するX軸方向に延在するX軸案内面である。さらに、ベッド10には、X軸案内面13に沿って駆動するX軸駆動機構14を備える。本実施形態では、X軸駆動機構14は、ボールねじ機構14aとX軸用モータ14bとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構14aが、X軸案内面13に平行に延在し、X軸用モータ14bが、ボールねじ機構14aを駆動する。 The bed 10 also includes a guide surface 13 extending in a direction intersecting the Z-axis direction on the upper surface of the back side in the X-axis direction. In this embodiment, the guide surface 13 is an X-axis guide surface extending in the X-axis direction perpendicular to the Z-axis. Furthermore, the bed 10 is equipped with an X-axis drive mechanism 14 that drives along the X-axis guide surface 13. In this embodiment, an example is given in which the X-axis drive mechanism 14 includes a ball screw mechanism 14a and an X-axis motor 14b. A ball screw mechanism 14a extends parallel to the X-axis guide surface 13, and an X-axis motor 14b drives the ball screw mechanism 14a.

X軸駆動機構14を駆動するために、図示しないX軸用駆動回路およびX軸用検出器14cが設けられる。X軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、X軸用モータ14bを駆動する。X軸用検出器14cは、本実施形態1においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、X軸用モータ14bの回転軸の回転角度を検出する。なお、X軸駆動機構14は、上記のボールねじ機構14aを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。 In order to drive the X-axis drive mechanism 14, an X-axis drive circuit and an X-axis detector 14c (not shown) are provided. The X-axis drive circuit includes an amplifier circuit and drives the X-axis motor 14b. In the first embodiment, the X-axis detector 14c is, for example, an angle detector such as an encoder, and detects the rotation angle of the rotation axis of the X-axis motor 14b. In addition, the X-axis drive mechanism 14 can also be replaced with the configuration provided with the above-mentioned ball screw mechanism 14a, and a linear motor or the like can also be applied.

テーブル20は、長尺状に形成されており、ベッド10のZ軸案内面11にZ軸方向(水平左右方向)に移動可能に支持されている。また、テーブル20は、Z軸ボールねじ機構12aのボールねじナットに固定されており、Z軸用モータ12bの回転駆動によってZ軸方向に移動する。 The table 20 is formed in an elongated shape and is supported by the Z-axis guide surface 11 of the bed 10 so as to be movable in the Z-axis direction (horizontal left-right direction). Further, the table 20 is fixed to a ball screw nut of the Z-axis ball screw mechanism 12a, and is moved in the Z-axis direction by the rotational drive of the Z-axis motor 12b.

主軸装置30は、工作物Wを支持し、工作物Wを回転駆動する。主軸装置30は、テーブル20上のZ軸方向の一端側に配置されている。主軸装置30は、主軸ハウジング31、主軸32、主軸用モータ33、主軸センタ34、主軸用検出器35および図示しない主軸用駆動回路を備える。 The spindle device 30 supports the workpiece W and rotationally drives the workpiece W. The spindle device 30 is arranged at one end of the table 20 in the Z-axis direction. The spindle device 30 includes a spindle housing 31, a spindle 32, a spindle motor 33, a spindle center 34, a spindle detector 35, and a spindle drive circuit (not shown).

主軸ハウジング31は、テーブル20上に固定されている。主軸32は、主軸ハウジング31に軸受を介して回転可能に支持される。主軸用モータ33は、主軸32を回転駆動する。 The spindle housing 31 is fixed on the table 20. The main shaft 32 is rotatably supported by the main shaft housing 31 via a bearing. The main shaft motor 33 rotates the main shaft 32 .

主軸センタ34(支持センタに相当する)は、工作物Wの軸方向一端(図1の左端)の端面を支持する工作物支持部材を構成している。詳細には、主軸センタ34は、工作物Wの軸方向一端の端面に形成された被支持部WRを構成する主軸側のセンタ穴(以下、「センタ穴WR」ともいう)に対して、工作物Wの軸方向に押圧した状態で支持する。 The spindle center 34 (corresponding to a support center) constitutes a workpiece support member that supports the end surface of the workpiece W at one end in the axial direction (the left end in FIG. 1). Specifically, the spindle center 34 is configured to perform machining with respect to a center hole (hereinafter also referred to as "center hole WR") on the spindle side that constitutes the supported portion WR formed on the end surface of one end in the axial direction of the workpiece W. The object W is supported while being pressed in the axial direction.

主軸センタ34は、主軸32に固定されて、主軸ハウジング31に対して回転可能に設けられる。ただし、主軸装置30が、図示しないケレなどの回し部材を備える場合には、主軸センタ34は、主軸ハウジング31に固定されて、主軸ハウジング31に対して回転不能となるように設けられるようにしても良い。また、主軸装置30は、主軸センタ34に代えて、工作物支持部材として工作物Wを把持するチャックを備えるようにしても良い。なお、チャックは、主軸32に連結されることで回転駆動される。 The spindle center 34 is fixed to the spindle 32 and rotatably provided with respect to the spindle housing 31. However, if the spindle device 30 is provided with a rotating member (not shown), such as a turning member, the spindle center 34 is fixed to the spindle housing 31 and is provided so as to be unrotatable relative to the spindle housing 31. Also good. Moreover, the spindle device 30 may be provided with a chuck that grips the workpiece W as a workpiece support member instead of the spindle center 34. Note that the chuck is rotationally driven by being connected to the main shaft 32.

主軸用検出器35および主軸用駆動回路は、主軸用モータ33を駆動するために設けられている。主軸用検出器35は、本実施形態1においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、主軸用モータ33の回転軸の回転角度を検出する。主軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、主軸用モータ33を駆動する。 The spindle detector 35 and the spindle drive circuit are provided to drive the spindle motor 33. In the first embodiment, the spindle detector 35 is, for example, an angle detector such as an encoder, and detects the rotation angle of the rotating shaft of the spindle motor 33. The spindle drive circuit includes an amplifier circuit and drives the spindle motor 33.

心押装置40は、主軸装置30と共に、工作物Wを支持する。心押装置40は、テーブル20上のZ軸方向の他端側に配置されている。心押装置40は、テーブル20上をZ軸方向に移動可能に設けられている。心押装置40は、心押センタ41および調整機構42を備える。なお、研削盤2が、工作物Wの内周面を研削加工する場合には、心押装置40は不要である。 The tailstock device 40 supports the workpiece W together with the spindle device 30. The tailstock device 40 is arranged on the other end side of the table 20 in the Z-axis direction. The tailstock device 40 is provided so as to be movable on the table 20 in the Z-axis direction. The tailstock device 40 includes a tailstock center 41 and an adjustment mechanism 42. Note that when the grinding machine 2 grinds the inner circumferential surface of the workpiece W, the tailstock device 40 is not necessary.

心押センタ41(支持センタに相当する)は、工作物Wの軸方向他端(図1の右端)の端面を支持する工作物支持部材を構成している。詳細には、心押センタ41は、工作物Wの軸方向他端の端面に形成された被支持部WLを構成する心押側のセンタ穴(以下、「センタ穴WL」ともいう)に対して、工作物Wの軸方向に押圧した状態で支持する。心押センタ41は、回転不能に設けられるようにしても良いし、回転可能に設けられるようにしても良い。 The tailstock center 41 (corresponding to a support center) constitutes a workpiece support member that supports the end surface of the other axial end (the right end in FIG. 1) of the workpiece W. Specifically, the tailstock center 41 is connected to a center hole (hereinafter also referred to as "center hole WL") on the tailstock side that constitutes the supported part WL formed on the end surface of the other end in the axial direction of the workpiece W. , supports the workpiece W in a pressed state in the axial direction. The tailstock center 41 may be provided in a non-rotatable manner or may be provided in a rotatable manner.

また、心押センタ41は、工作物Wに対して固定された位置に位置決めされるようにしても良いし、工作物Wに対して工作物Wの軸方向に動作可能に設けられるようにしても良い。後者において、心押センタ41は、工作物Wに対して工作物Wの軸方向への押圧力を調整可能に構成されるようにしても良い。押圧力は、スプリング力を調整する手段、流体圧を調整する手段などにより制御可能とすることができる。 Further, the tailstock center 41 may be positioned at a fixed position relative to the workpiece W, or may be provided so as to be movable relative to the workpiece W in the axial direction of the workpiece W. Also good. In the latter case, the tailstock center 41 may be configured to be able to adjust the pressing force applied to the workpiece W in the axial direction of the workpiece W. The pressing force can be controlled by means for adjusting spring force, means for adjusting fluid pressure, etc.

本実施形態1においては、心押装置40は、調整機構42を備えており、調整機構42は、例えばスプリングにより構成され、心押センタ41が押圧力を発揮するように構成されている。ここで、心押センタ41が工作物Wに対して押圧力を生じる状態において、反作用として、主軸センタ34も工作物Wに対して押圧力を発揮する。詳細には、調整機構42によって、心押センタ41および主軸センタ34は、工作物Wに対して工作物Wの軸方向への押圧力を調整可能に構成されている。つまり、調整機構42によって、心押センタ41および主軸センタ34は、工作物Wの支持力を調整可能に構成されている。ここで、心押センタ41および主軸センタ34による工作物Wに対する押圧力は、アクチュエータにより調整可能とすることもできるし、作業者により調整可能とすることもできる。 In the first embodiment, the tailstock device 40 includes an adjustment mechanism 42, and the adjustment mechanism 42 is configured, for example, by a spring, so that the tailstock center 41 exerts a pressing force. Here, in a state where the tailstock center 41 exerts a pressing force on the workpiece W, the spindle center 34 also exerts a pressing force on the workpiece W as a reaction. Specifically, the adjustment mechanism 42 allows the tailstock center 41 and the spindle center 34 to adjust the pressing force applied to the workpiece W in the axial direction of the workpiece W. That is, the adjustment mechanism 42 allows the tailstock center 41 and the spindle center 34 to adjust the supporting force of the workpiece W. Here, the pressing force against the workpiece W by the tailstock center 41 and the spindle center 34 can be adjusted by an actuator or by an operator.

砥石台50は、砥石車Tを備え、砥石車Tを回転駆動する。砥石台50は、砥石車Tの他に、砥石台本体51、砥石軸52、砥石車用モータ53及び図示しない砥石車用駆動回路を備える。 The grinding wheel head 50 includes a grinding wheel T, and drives the grinding wheel T to rotate. In addition to the grinding wheel T, the grinding wheel head 50 includes a grinding wheel head main body 51, a grinding wheel shaft 52, a grinding wheel motor 53, and a grinding wheel drive circuit (not shown).

砥石車Tは、円盤状に形成されている。砥石車Tは、工作物Wの外周面または内周面を研削するために用いられる。砥石車Tは、複数の砥粒を結合剤により固定されて構成されている。砥粒には、アルミナや炭化ケイ素などのセラミックス質の材料などにより形成される一般砥粒、ダイヤモンドやCBNなどの超砥粒などが適用される。 The grinding wheel T is formed into a disk shape. The grinding wheel T is used to grind the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the workpiece W. The grinding wheel T is configured by fixing a plurality of abrasive grains with a binder. As the abrasive grains, general abrasive grains made of ceramic materials such as alumina and silicon carbide, and superabrasive grains such as diamond and CBN are used.

結合剤には、ビトリファイド(V)、レジノイド(B)、ラバー(R)、シリケート(S)、シェラック(E)、メタル(M)、電着(P)、マグネシアセメント(Mg)などが存在する。さらに、砥石車Tは、気孔を有する構成と、気孔を有しない構成とがある。砥石車Tは、結合剤の種類や気孔の有無によって、弾性変形可能な構成である場合と、ほぼ弾性変形しない構成である場合とが存在する。弾性変形可能な砥石車Tにおいて、結合剤の種類、気孔の有無、気孔率などによって、弾性率が異なる。 Binders include vitrified (V), resinoid (B), rubber (R), silicate (S), shellac (E), metal (M), electrodeposition (P), magnesia cement (Mg), etc. . Furthermore, the grinding wheel T has a configuration with pores and a configuration without pores. Depending on the type of binder and the presence or absence of pores, the grinding wheel T may have a structure that can be elastically deformed or a structure that can hardly be elastically deformed. The elastic modulus of the elastically deformable grinding wheel T varies depending on the type of binder, the presence or absence of pores, the porosity, and the like.

砥石台本体51は、例えば平面視にて矩形状に形成されており、ベッド10のX軸案内面13にX軸方向(水平前後方向)に移動可能に支持されている。また、砥石台本体51は、X軸ボールねじ機構14aのボールねじナットに固定されており、X軸用モータ14bの回転駆動によってX軸方向に移動する。砥石台本体51は、砥石車Tを支持する工具支持部材を構成する。 The grindstone head main body 51 is formed, for example, in a rectangular shape in plan view, and is supported by the X-axis guide surface 13 of the bed 10 so as to be movable in the X-axis direction (horizontal front-rear direction). Further, the grindstone head main body 51 is fixed to a ball screw nut of the X-axis ball screw mechanism 14a, and is moved in the X-axis direction by the rotational drive of the X-axis motor 14b. The grindstone head main body 51 constitutes a tool support member that supports the grindstone wheel T.

砥石軸52は、砥石台本体51に軸受を介して回転可能に支持される。砥石軸52の先端に砥石車Tが固定されており、砥石軸52の回転によって砥石車Tが回転する。砥石車用モータ53は、砥石軸52を回転駆動する。軸受には、静圧軸受や転がり軸受などが用いられる。 The whetstone shaft 52 is rotatably supported by the whetstone head main body 51 via a bearing. A grinding wheel T is fixed to the tip of the grinding wheel shaft 52, and as the grinding wheel shaft 52 rotates, the grinding wheel T rotates. The grinding wheel motor 53 rotates the grinding wheel shaft 52 . As the bearing, a static pressure bearing, a rolling bearing, etc. are used.

砥石車用モータ53は、例えば、ベルトを介して砥石軸52に回転駆動力を伝達する。ただし、砥石車用モータ53は、砥石軸52と同軸に配置しても良い。一般に、砥石車用モータ53の駆動による砥石車Tの回転速度は、主軸用モータ33の駆動による工作物Wの回転速度に比べて高速である。砥石車用駆動回路は、砥石車用モータ53を駆動するために設けられている。砥石車用駆動回路は、アンプ回路を含み、砥石車用モータ53を駆動する。 The grinding wheel motor 53 transmits rotational driving force to the grinding wheel shaft 52 via a belt, for example. However, the grinding wheel motor 53 may be arranged coaxially with the grinding wheel shaft 52. Generally, the rotational speed of the grinding wheel T driven by the grinding wheel motor 53 is higher than the rotational speed of the workpiece W driven by the spindle motor 33. The grinding wheel drive circuit is provided to drive the grinding wheel motor 53. The grinding wheel drive circuit includes an amplifier circuit and drives the grinding wheel motor 53.

制御装置3aは、加工制御を実行するCNC(Computer Numerical Control)装置およびPLC(Programmable Logic Controller)装置である。つまり、制御装置3aは、研削加工プログラムに基づいて、移動装置としてのZ軸駆動機構12およびX軸駆動機構14を駆動して、テーブル20および砥石台50の位置制御を行う。つまり、制御装置3aは、テーブル20および砥石台50などの位置制御を行うことで、工作物Wと砥石車Tとを相対的に接近および離間させる。さらに、制御装置3aは、主軸装置30および砥石台50の制御を行う。つまり、制御装置3aは、主軸32の回転制御および砥石車Tの回転制御を行う。 The control device 3a is a CNC (Computer Numerical Control) device and a PLC (Programmable Logic Controller) device that execute processing control. That is, the control device 3a controls the positions of the table 20 and the grindstone head 50 by driving the Z-axis drive mechanism 12 and the X-axis drive mechanism 14 as moving devices based on the grinding program. That is, the control device 3a controls the positions of the table 20, the grindstone head 50, etc., thereby causing the workpiece W and the grinding wheel T to approach and separate from each other relatively. Further, the control device 3a controls the spindle device 30 and the grindstone head 50. That is, the control device 3a controls the rotation of the main shaft 32 and the grinding wheel T.

また、心押センタ41および主軸センタ34による工作物Wに対する軸方向の押圧力がアクチュエータにより調整可能である場合には、制御装置3aは、当該アクチュエータを制御することにより、当該軸方向の押圧力を調整することができる。 Further, when the axial pressing force on the workpiece W by the tailstock center 41 and the spindle center 34 can be adjusted by an actuator, the control device 3a controls the axial pressing force by controlling the actuator. can be adjusted.

3.加工推定装置3bの構成
加工推定装置3bの構成について図2を参照して説明する。加工推定装置3bは、指令値取得部101、推定部102、工作物側動剛性テーブル記憶部103、工具側動剛性テーブル記憶部104、動剛性決定条件取得部105、動剛性決定部106、補正量算出部107及び出力部108を備える。
3. Configuration of Processing Estimation Device 3b The configuration of the processing estimation device 3b will be described with reference to FIG. 2. The machining estimation device 3b includes a command value acquisition section 101, an estimation section 102, a workpiece side dynamic stiffness table storage section 103, a tool side dynamic stiffness table storage section 104, a dynamic stiffness determination condition acquisition section 105, a dynamic stiffness determination section 106, and a correction section. It includes a quantity calculation section 107 and an output section 108.

指令値取得部101は、研削加工において研削盤2を制御するための指令値を取得する。加工推定装置3bが、研削盤2および制御装置3aとは独立したシミュレーション装置である場合には、指令値取得部101は、研削加工プログラムおよび研削盤2の構成情報を入力することにより、研削盤2の各部を制御するための指令値を演算により生成する。また、加工推定装置3bが、研削盤2および制御装置3aによる研削加工と連動して動作するシミュレーション装置として機能する場合には、指令値取得部101は、制御装置3aから直接指令値を取得することができる。 The command value acquisition unit 101 acquires command values for controlling the grinding machine 2 during grinding. When the machining estimation device 3b is a simulation device independent of the grinding machine 2 and the control device 3a, the command value acquisition unit 101 inputs the grinding program and the configuration information of the grinding machine 2, A command value for controlling each part of 2 is generated by calculation. Further, when the machining estimation device 3b functions as a simulation device that operates in conjunction with the grinding process by the grinding machine 2 and the control device 3a, the command value acquisition unit 101 acquires the command value directly from the control device 3a. be able to.

推定部102は、指令値取得部101が取得した指令値を用いて、研削加工シミュレーションを実行することにより、研削加工時における工作物Wまたは砥石車Tの状態、工作物Wの形状、砥石車Tの形状、および、研削盤2の機械状態の少なくとも1つを推定する。 The estimation unit 102 executes a grinding simulation using the command value acquired by the command value acquisition unit 101, thereby determining the state of the workpiece W or the grinding wheel T during the grinding process, the shape of the workpiece W, and the grinding wheel. At least one of the shape of T and the mechanical state of the grinding machine 2 is estimated.

工作物Wの状態は、例えば、工作物Wの振動状態や温度状態などを含む。砥石車Tの状態は、例えば、砥石車Tの振動状態や温度状態、砥石車Tの外周面の部位毎に生じた研削抵抗、砥石車Tの切れ味、砥石車Tを構成する砥粒の状態などを含む。砥粒の状態は、例えば、砥粒の平均突き出し量や砥粒分布などを含む。工作物Wの形状は、研削加工の途中段階の形状、研削加工の終了段階の形状を含む。砥石車Tの形状は、研削加工の途中段階の形状、研削加工の終了段階の形状を含む。研削盤2の機械状態は、研削盤2を構成する部位の振動状態や温度状態などを含む。 The state of the workpiece W includes, for example, the vibration state and temperature state of the workpiece W. The condition of the grinding wheel T includes, for example, the vibration condition and temperature condition of the grinding wheel T, the grinding resistance generated in each part of the outer peripheral surface of the grinding wheel T, the sharpness of the grinding wheel T, and the condition of the abrasive grains forming the grinding wheel T. Including. The condition of the abrasive grains includes, for example, the average protrusion amount of the abrasive grains, the abrasive grain distribution, and the like. The shape of the workpiece W includes a shape in the middle of the grinding process and a shape in the final stage of the grinding process. The shape of the grinding wheel T includes a shape in the middle of the grinding process and a shape in the final stage of the grinding process. The mechanical state of the grinding machine 2 includes the vibration state, temperature state, etc. of the parts that make up the grinding machine 2.

本実施形態においては、推定部102は、研削加工シミュレーションにより、工作物Wの形状が逐次変化する処理を行うことで、工作物Wの形状、工作物Wの状態、研削盤2の機械状態を推定対象とする場合を例にあげる。本実施形態においては、砥石車Tは変形しないものとして、研削加工シミュレーションを行う。なお、推定部102は、上記推定対象に加えて、砥石車Tの外周面の部位毎に生じた研削抵抗を推定することもできる。 In this embodiment, the estimation unit 102 estimates the shape of the workpiece W, the state of the workpiece W, and the mechanical state of the grinding machine 2 by performing a process in which the shape of the workpiece W changes sequentially through a grinding simulation. Let us take as an example the case of estimation. In this embodiment, the grinding process simulation is performed assuming that the grinding wheel T does not deform. In addition to the above-mentioned estimation target, the estimating unit 102 can also estimate the grinding resistance generated for each part of the outer circumferential surface of the grinding wheel T.

推定部102は、干渉量算出部111、研削能率算出部112、研削特性決定部113、研削抵抗算出部114を備える。 The estimation section 102 includes an interference amount calculation section 111, a grinding efficiency calculation section 112, a grinding characteristic determination section 113, and a grinding resistance calculation section 114.

干渉量算出部111は、指令値取得部101が取得した指令値を用いて得られた工作物Wと砥石車Tとの相対位置、工作物Wの外周面形状、および、砥石車Tの外周面形状に基づいて、工作物Wと砥石車Tとの干渉量を算出する。干渉量は、工作物Wの周方向の各部位における工作物Wの径方向の研削量に相当する。換言すると、干渉量は、砥石車Tにより研削される工作物Wの除去量、詳細には、工作物Wの周方向の各部位における工作物Wの径方向の除去量である。干渉量は、図3に示すように、工作物Wと砥石車Tとが干渉する部分(図3の斜線部分:干渉領域)の体積である。 The interference amount calculation unit 111 calculates the relative position of the workpiece W and the grinding wheel T, the shape of the outer peripheral surface of the workpiece W, and the outer circumference of the grinding wheel T, which are obtained using the command value acquired by the command value acquisition unit 101. The amount of interference between the workpiece W and the grinding wheel T is calculated based on the surface shape. The amount of interference corresponds to the amount of grinding in the radial direction of the workpiece W at each location in the circumferential direction of the workpiece W. In other words, the amount of interference is the amount of removal of the workpiece W ground by the grinding wheel T, specifically, the amount of removal of the workpiece W in the radial direction at each location in the circumferential direction of the workpiece W. As shown in FIG. 3, the amount of interference is the volume of the portion where the workpiece W and the grinding wheel T interfere (the shaded portion in FIG. 3: interference region).

干渉量算出部111は、当該干渉量を演算処理によって幾何学的に算出する。ここで、干渉量算出部111は、工作物Wの外周面形状、および、砥石車Tの外周面形状を記憶している。図4の右側部分に示すように、工作物Wの外周面形状は、工作物Wの回転中心Owを原点とした極座標上において、複数の径方向の線分群で表現されている。つまり、干渉量算出部111は、工作物Wを等角(p)に分割した外周面上の分割点(図4の白色点)と工作物Wの回転中心Ow(原点)とを結ぶ複数の線分群を、工作物Wの外周面形状として記憶している。図4における白色点にて示す分割点が、砥石車Tによる除去される前の工作物Wの外周面形状として記憶される。 The interference amount calculation unit 111 geometrically calculates the amount of interference by arithmetic processing. Here, the interference amount calculation unit 111 stores the outer peripheral surface shape of the workpiece W and the outer peripheral surface shape of the grinding wheel T. As shown on the right side of FIG. 4, the shape of the outer circumferential surface of the workpiece W is expressed by a plurality of radial line segments on polar coordinates with the rotation center Ow of the workpiece W as the origin. In other words, the interference amount calculation unit 111 calculates a plurality of points that connect the division points (white points in FIG. 4) on the outer peripheral surface of the workpiece W divided into equal angles (p) and the rotation center Ow (origin) of the workpiece W. The group of line segments is stored as the shape of the outer peripheral surface of the workpiece W. The dividing points indicated by white points in FIG. 4 are stored as the shape of the outer peripheral surface of the workpiece W before being removed by the grinding wheel T.

干渉量算出部111は、工作物Wと砥石車Tとの相対位置(軸間距離)および砥石車Tの外周面形状から、工作物Wの各線分と砥石車Tの外周面形状を表す線との交点(図4の黒色点)を決定する。干渉量算出部111は、決定された交点(図4の黒色点)を、砥石車Tにより工作物Wの除去された後の工作物Wの外周面形状として記憶する。つまり、干渉量算出部111は、記憶している工作物Wの外周面形状を変更する。 The interference amount calculation unit 111 calculates a line representing each line segment of the workpiece W and the shape of the outer circumferential surface of the grinding wheel T based on the relative position (distance between axes) between the workpiece W and the grinding wheel T and the outer circumferential surface shape of the grinding wheel T. Determine the intersection point (black point in Figure 4) with The interference amount calculation unit 111 stores the determined intersection point (black point in FIG. 4) as the shape of the outer peripheral surface of the workpiece W after the workpiece W has been removed by the grinding wheel T. In other words, the interference amount calculation unit 111 changes the stored outer peripheral surface shape of the workpiece W.

そして、干渉量算出部111は、除去前の工作物Wの外周面形状を定義する点のうち隣り合う点a1、a2と原点Owとからなる三角形△Ow-a1-a2の面積から、除去後の点b1,b2(砥石車Tとの交点)と原点Owとからなる三角形△Ow-b1-b2の面積を減算する。減算後の面積を、工作物Wの外周面形状を定義する全ての隣り合う点について算出する。 Then, the interference amount calculation unit 111 calculates the area of the triangle △Ow-a1-a2 formed by the origin Ow and adjacent points a1 and a2 among the points that define the outer peripheral surface shape of the workpiece W before removal, from the area of the triangle △Ow-a1-a2. The area of a triangle ΔOw-b1-b2 formed by points b1 and b2 (intersection with the grinding wheel T) and the origin Ow is subtracted. The area after the subtraction is calculated for all adjacent points that define the outer peripheral surface shape of the workpiece W.

そして、干渉量算出部111は、各減算後の面積を積算し、積算した総和面積に工作物Wの厚みを掛けて干渉量(除去量)を算出する。なお、上記においては、2種類の三角形の面積を算出して、その面積の差分を算出することにより、除去される部分の面積を算出した。この他に、四角形a1-a2-b1-b2を直接算出することにより、除去される部分の面積を算出してもよい。 Then, the interference amount calculation unit 111 integrates the areas after each subtraction, and multiplies the integrated total area by the thickness of the workpiece W to calculate the interference amount (removal amount). Note that in the above, the area of the portion to be removed was calculated by calculating the areas of two types of triangles and calculating the difference between the areas. Alternatively, the area of the removed portion may be calculated by directly calculating the rectangle a1-a2-b1-b2.

図2に示す研削能率算出部112は、干渉量算出部111により算出された干渉量に基づいて、研削能率Z’を算出する。研削能率Z’は、単位時間当たりの干渉量、すなわち、単位時間において砥石車Tにより研削される工作物Wの体積を算出する。 The grinding efficiency calculation section 112 shown in FIG. 2 calculates the grinding efficiency Z' based on the amount of interference calculated by the interference amount calculation section 111. The grinding efficiency Z' is calculated by calculating the amount of interference per unit time, that is, the volume of the workpiece W ground by the grinding wheel T in a unit time.

研削特性決定部113は、工作物Wの材質、砥石車Tの砥粒や結合剤の種類、および、砥石車Tの外周面の状態などに基づいて、研削特性kcを決定する。砥石車Tの外周面の状態は、例えば、砥石車Tの砥粒の摩耗状態や切れ味を表す指標を用いて表現される。ここで、研削特性決定部113は、予め実験や解析などにより各状態における研削特性を記憶しておく。 The grinding characteristic determining unit 113 determines the grinding characteristic kc based on the material of the workpiece W, the type of abrasive grains and binder of the grinding wheel T, the state of the outer peripheral surface of the grinding wheel T, and the like. The state of the outer circumferential surface of the grinding wheel T is expressed using, for example, an index representing the wear state of the abrasive grains of the grinding wheel T or the sharpness. Here, the grinding characteristic determination unit 113 stores the grinding characteristics in each state in advance through experiments, analysis, etc.

研削抵抗算出部114は、研削能率Z’および研削特性kcに基づいて、工作物Wの外周面の法線方向(X軸方向)における研削抵抗Fnを算出する。研削抵抗Fnは、研削能率Z’に研削特性kcを乗算することにより得られる(Fn=kc×Z’)。 The grinding resistance calculation unit 114 calculates the grinding resistance Fn in the normal direction (X-axis direction) to the outer peripheral surface of the workpiece W based on the grinding efficiency Z' and the grinding characteristics kc. The grinding resistance Fn is obtained by multiplying the grinding efficiency Z' by the grinding characteristic kc (Fn=kc×Z').

なお、研削特性kcは、研削能率Z’が大きくなるほど法線方向(X軸線方向)の研削抵抗Fnが大きくなるようなほぼ線形の関係を有する。そして、研削特性kcは、例えば、砥石車Tが摩耗した場合には、当該関係が変化する。例えば、砥石車Tが摩耗した場合には、研削能率Z’に対して、法線方向の研削抵抗Fnが大きくなるように変化する。 The grinding characteristics kc have a substantially linear relationship such that the grinding resistance Fn in the normal direction (X-axis direction) increases as the grinding efficiency Z' increases. The relationship of the grinding characteristics kc changes, for example, when the grinding wheel T wears out. For example, when the grinding wheel T is worn out, the grinding resistance Fn in the normal direction changes to become larger with respect to the grinding efficiency Z'.

工作物側動剛性テーブル記憶部103は、加工部位を境界として工作物W側と砥石車T側とで分けた場合に、工作物W側に関する動剛性データCw,Kw(以下、工作物側動剛性データと称する)を記憶する。工作物側動剛性テーブル記憶部103は、工作物Wに関する動剛性テーブル記憶部103a、工作物支持部材を構成する各装置20,30,40に関する動剛性テーブル記憶部103b、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触部の動剛性である接触動剛性を算出するための対応関係記憶部103cを含む。 The workpiece side dynamic stiffness table storage unit 103 stores dynamic stiffness data Cw, Kw (hereinafter referred to as workpiece side dynamic stiffness data) regarding the workpiece W side when the workpiece W side and the grinding wheel T side are divided with the machining region as a boundary. (referred to as stiffness data). The workpiece side dynamic stiffness table storage section 103 includes a dynamic stiffness table storage section 103a relating to the workpiece W, a dynamic stiffness table storage section 103b relating to each device 20, 30, and 40 constituting the workpiece support member, and a dynamic stiffness table storage section 103b relating to the workpiece W and the workpiece. It includes a correspondence storage unit 103c for calculating the contact dynamic rigidity, which is the dynamic rigidity of the contact portion with the support member (spindle center 34, tailstock center 41).

工作物Wに関する動剛性テーブル記憶部103aは、工作物Wの動剛性データCwa,Kwa(以下、工作物動剛性データと称する)を記憶する。工作物動剛性データCwa,Kwaは、例えば、工作物Wに対する公知のハンマリングやFEM解析などにより取得することができる。研削対象の工作物Wが複数種類存在する場合には、当該動剛性テーブル記憶部103aは、複数種類の工作物Wのそれぞれについての工作物動剛性データCwa,Kwaを記憶する。 The dynamic stiffness table storage unit 103a regarding the workpiece W stores dynamic stiffness data Cwa, Kwa of the workpiece W (hereinafter referred to as workpiece dynamic stiffness data). The workpiece dynamic stiffness data Cwa, Kwa can be obtained by, for example, known hammering or FEM analysis of the workpiece W. When there are multiple types of workpieces W to be ground, the dynamic stiffness table storage unit 103a stores workpiece dynamic rigidity data Cwa and Kwa for each of the multiple types of workpieces W.

工作物支持部材を構成する各装置20,30,40に関する動剛性テーブル記憶部103bは、工作物支持部材を構成する各装置20,30,40の動剛性データCwb,Kwb(以下、支持部材動剛性データと称する)を記憶する。支持部材動剛性データCwb,Kwbは、工作物支持部材を構成する各装置20,30,40のそれぞれに対するハンマリングやFEM解析などにより取得することができる。 The dynamic stiffness table storage unit 103b regarding each device 20, 30, 40 forming a workpiece support member stores dynamic stiffness data Cwb, Kwb (hereinafter referred to as support member movement) of each device 20, 30, 40 forming a workpiece support member. (referred to as stiffness data). The supporting member dynamic stiffness data Cwb and Kwb can be obtained by hammering, FEM analysis, etc. for each of the devices 20, 30, and 40 that constitute the workpiece supporting member.

研削盤2が、複数種類の工作物支持部材を構成する各装置20,30,40を段取り替え可能な場合には、当該動剛性テーブル記憶部103bは、複数種類の工作物支持部材を構成する各装置20,30,40のそれぞれについての支持部材動剛性データCwb,Kwbを記憶する。また、支持部材動剛性データCwb,Kwbが加工条件などに応じて変化する場合には、当該動剛性テーブル記憶部103bは、加工条件などと支持部材動剛性データCwb,Kwbとの対応関係を記憶する。 When the grinding machine 2 is capable of changing the setup of each device 20, 30, 40 that configures multiple types of workpiece support members, the dynamic stiffness table storage unit 103b configures multiple types of workpiece support members. Support member dynamic stiffness data Cwb and Kwb for each device 20, 30, and 40 are stored. Further, when the support member dynamic stiffness data Cwb, Kwb changes depending on processing conditions, the dynamic stiffness table storage unit 103b stores the correspondence between the processing conditions and the support member dynamic stiffness data Cwb, Kwb. do.

対応関係記憶部103cは、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触部における動剛性データCwc,Kwc(以下、接触動剛性データと称する)を算出するための対応関係を記憶する。そして、本実施形態1では、対応関係記憶部103cは、後述するように、図5に示す加工位置Iと後述する差分曲げ角度ΔθL、ΔθRとの対応関係を記憶する。 The correspondence storage unit 103c is used to calculate dynamic stiffness data Cwc and Kwc (hereinafter referred to as contact dynamic stiffness data) at the contact portion between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41). memorize the correspondence relationship. In the first embodiment, the correspondence storage unit 103c stores the correspondence between the processing position I shown in FIG. 5 and the differential bending angles ΔθL and ΔθR, which will be described later.

3-1.加工位置Iと差分曲げ角度ΔθL、ΔθRとの対応関係
図5に示す加工位置Iと後述する差分曲げ角度ΔθL、ΔθRとの対応関係について、図6(a)及び図6(b)を用いて以下に説明する。
3-1. Correspondence between machining position I and differential bending angles ΔθL and ΔθR The correspondence between machining position I shown in FIG. This will be explained below.

まず、図6(a)に示す初期状態は、工作物Wに砥石車Tから作用力が加えられる前の状態である。そして、砥石車Tにより工作物Wが研削される際には、図6(b)に示すように工作物Wの加工位置Iに砥石車Tから作用力が加えられることにより、工作物Wは砥石車Tと反対側に逃げるように撓む。そして、工作物Wの被支持部であるセンタ穴WR、WLが位置する両端部はそれぞれ、初期状態における工作物Wの軸線S0に対して傾斜するように変化する。工作物Wの一方のセンタ穴WRにおける初期状態に対する変化量は、初期状態における工作物Wの軸線S0とセンタ穴WRが位置する端部における軸線SWRとのなす角θWRとして表すことができる。同様に、工作物Wの他方のセンタ穴WLにおける初期状態に対する変化量は、初期状態における工作物Wの軸線S0とセンタ穴WLが位置する端部における軸線SWLとのなす角θWLとして表すことができる。 First, the initial state shown in FIG. 6(a) is a state before any force is applied to the workpiece W from the grinding wheel T. When the workpiece W is ground by the grinding wheel T, the working force is applied from the grinding wheel T to the processing position I of the workpiece W, as shown in FIG. 6(b). It bends to escape to the opposite side of the grinding wheel T. Then, both ends of the workpiece W where the center holes WR and WL, which are the supported parts, are located change to be inclined with respect to the axis S0 of the workpiece W in the initial state. The amount of change in one center hole WR of the workpiece W with respect to the initial state can be expressed as an angle θWR between the axis S0 of the workpiece W in the initial state and the axis SWR at the end where the center hole WR is located. Similarly, the amount of change in the other center hole WL of the workpiece W with respect to the initial state can be expressed as the angle θWL between the axis S0 of the workpiece W in the initial state and the axis SWL at the end where the center hole WL is located. can.

また、図6(b)に示すように、砥石車Tにより工作物Wが研削される際には、工作物Wが撓むのに伴って、工作物支持部材としての主軸センタ34及び心押センタ41も撓むこととなる。これにより、主軸センタ34及び心押センタ41もそれぞれ、初期状態における工作物Wの軸線S0に対して傾斜するように変化する。そして、心押センタ41における初期状態に対する変化量は、初期状態における工作物Wの軸線S0と変化後の心押センタ41における軸線SCRとのなす角θCRとして表すことができる。同様に、主軸センタ34における初期状態に対する変化量は、初期状態における工作物Wの軸線S0と変化後の主軸センタ34における軸線SCLとのなす角θCLとして表すことができる。 Further, as shown in FIG. 6(b), when the workpiece W is ground by the grinding wheel T, as the workpiece W is bent, the spindle center 34 and the tailstock, which serve as workpiece support members, are The center 41 also bends. As a result, the spindle center 34 and the tailstock center 41 also change to be inclined with respect to the axis S0 of the workpiece W in the initial state. The amount of change in the tailstock center 41 from the initial state can be expressed as an angle θCR between the axis S0 of the workpiece W in the initial state and the axis SCR in the tailstock center 41 after the change. Similarly, the amount of change in the spindle center 34 from the initial state can be expressed as the angle θCL between the axis S0 of the workpiece W in the initial state and the axis SCL in the spindle center 34 after the change.

そして、図6(b)に示すように、工作物Wのセンタ穴WRの変化量θWRと心押センタ41の変化量θCRとにはズレが生じている。当該変化量のズレの絶対値を差分曲げ角度ΔθRとする。同様に、工作物Wのセンタ穴WLの変化量θWLと主軸センタ34の変化量θCLとにはズレが生じている。当該変化量のズレの絶対値を差分曲げ角度ΔθLとする。 As shown in FIG. 6(b), there is a deviation between the amount of change θWR of the center hole WR of the workpiece W and the amount of change θCR of the tailstock center 41. The absolute value of the deviation of the amount of change is defined as the differential bending angle ΔθR. Similarly, there is a deviation between the amount of change θWL of the center hole WL of the workpiece W and the amount of change θCL of the spindle center 34. The absolute value of the deviation of the amount of change is defined as the differential bending angle ΔθL.

当該差分曲げ角度ΔθR、ΔθLはそれぞれ、加工位置Iに基づいて変化する。本実施形態では、工作物Wに1Nの圧力Fを作用させた位置を仮想加工位置として、当該仮想加工位置を軸方向において一方のセンタ穴WRの位置から他方のセンタ穴WLの位置まで移動させたときの差分曲げ角度ΔθR、ΔθLの実測値を取得し、図5に示す加工位置Iと差分曲げ角度Δθとの対応関係を作成した。そして、上述のように、当該対応関係を対応関係記憶部103cに記憶させた。なお、当該対応関係は、差分曲げ角度ΔθR、ΔθLの実測値を取得して作成することに替えて、加工位置Iと変化量θWR、θWL、θCR、θCLとの関係を理論的に算出することにより、加工位置Iと差分曲げ角度ΔθR、ΔθLの対応関係を作成することとしてもよい。 The differential bending angles ΔθR and ΔθL each change based on the processing position I. In this embodiment, the position where a pressure F of 1N is applied to the workpiece W is defined as a virtual machining position, and the virtual machining position is moved in the axial direction from the position of one center hole WR to the position of the other center hole WL. The actual measured values of the differential bending angles ΔθR and ΔθL were obtained, and the correspondence relationship between the processing position I and the differential bending angle Δθ shown in FIG. 5 was created. Then, as described above, the correspondence relationship is stored in the correspondence relationship storage section 103c. In addition, instead of creating the corresponding relationship by obtaining the actual measured values of the differential bending angles ΔθR and ΔθL, it is possible to theoretically calculate the relationship between the machining position I and the changes θWR, θWL, θCR, and θCL. Accordingly, a correspondence relationship between the processing position I and the differential bending angles ΔθR and ΔθL may be created.

図2に示す工具側動剛性テーブル記憶部104は、加工部位を境界として工作物W側と砥石車T側とで分けた場合に、砥石車T側に関する動剛性データCt,Kt(以下、工具側動剛性データと称する)を記憶する。つまり、工具側動剛性テーブル記憶部104は、砥石車Tを含む砥石台50における工具側動剛性データCt,Ktを記憶する。工具側動剛性テーブル記憶部104は、例えば、砥石車Tの種類毎に、工具側動剛性データCt,Ktを記憶する。 The tool side dynamic stiffness table storage unit 104 shown in FIG. 2 stores dynamic stiffness data Ct, Kt (hereinafter referred to as tool (referred to as lateral dynamic stiffness data). That is, the tool side dynamic stiffness table storage section 104 stores tool side dynamic stiffness data Ct, Kt in the grindstone head 50 including the grinding wheel T. The tool side dynamic stiffness table storage unit 104 stores tool side dynamic stiffness data Ct, Kt for each type of grinding wheel T, for example.

また、砥石車Tが静圧軸受により支持される構成であって、静圧軸受の圧力を制御可能な場合においては、工具側動剛性データCt,Ktは、静圧軸受の圧力に応じて変化するデータとなる場合がある。そこで、工具側動剛性テーブル記憶部104は、加工条件として静圧軸受の圧力に応じて、減衰係数Ct、ばね定数Ktを記憶するようにしても良い。工具側動剛性データCt,Ktが加工条件などに応じて変化する場合には、工具側動剛性テーブル記憶部104は、加工条件などと工具側動剛性データCt,Ktとの対応関係を記憶する。 In addition, if the grinding wheel T is supported by a hydrostatic bearing and the pressure of the hydrostatic bearing can be controlled, the tool side dynamic rigidity data Ct, Kt will change depending on the pressure of the hydrostatic bearing. The data may be Therefore, the tool-side dynamic stiffness table storage section 104 may store the damping coefficient Ct and the spring constant Kt according to the pressure of the hydrostatic bearing as the machining conditions. When the tool-side dynamic stiffness data Ct, Kt changes depending on machining conditions, etc., the tool-side dynamic stiffness table storage unit 104 stores the correspondence between the machining conditions, etc. and the tool-side dynamic stiffness data Ct, Kt. .

4.動剛性決定条件の取得
図2に示すように、動剛性決定条件取得部105は、研削盤2にて研削加工を行う際の動剛性決定条件を取得する。詳細には、動剛性決定条件取得部105は、推定部102による推定時(処理対象時)の動剛性決定条件を取得する。動剛性決定条件取得部105が取得する動剛性決定条件は、動剛性決定部106が各動剛性を算出するために用いる情報である。取得する動剛性決定条件は、例えば、工作物Wの種類、工作物支持部材の種類、砥石車Tの種類、主軸センタ34及び心押センタ41による押圧力などである。
4. Acquisition of Dynamic Rigidity Determination Conditions As shown in FIG. 2, the dynamic rigidity determination condition acquisition unit 105 acquires dynamic rigidity determination conditions when performing grinding with the grinder 2. Specifically, the dynamic stiffness determination condition acquisition unit 105 acquires the dynamic stiffness determination condition at the time of estimation by the estimation unit 102 (when being processed). The dynamic stiffness determining condition acquired by the dynamic stiffness determining condition acquisition unit 105 is information used by the dynamic rigidity determining unit 106 to calculate each dynamic stiffness. The dynamic rigidity determining conditions to be acquired include, for example, the type of workpiece W, the type of workpiece support member, the type of grinding wheel T, the pressing force by the spindle center 34 and the tailstock center 41, and the like.

加工推定装置3bが、研削盤2とは独立したシミュレーション装置である場合には、動剛性決定条件取得部105は、研削盤2の機械構成および研削加工プログラムを入力することにより、動剛性を決定するための条件を取得する。また、加工推定装置3bが、研削盤2による研削加工と連動して動作するシミュレーション装置として機能する場合には、動剛性決定条件取得部105は、制御装置3aから研削盤2の機械構成および研削加工プログラムを入力することにより動剛性を決定するための条件を取得しても良いし、研削盤2の制御装置3aから直接条件に関する情報を取得しても良い。 If the machining estimation device 3b is a simulation device independent of the grinding machine 2, the dynamic stiffness determination condition acquisition unit 105 determines the dynamic stiffness by inputting the mechanical configuration of the grinding machine 2 and the grinding program. Get the conditions for In addition, when the machining estimation device 3b functions as a simulation device that operates in conjunction with the grinding process by the grinding machine 2, the dynamic stiffness determination condition acquisition unit 105 acquires the mechanical configuration of the grinding machine 2 and the grinding process from the control device 3a. The conditions for determining the dynamic stiffness may be acquired by inputting a machining program, or information regarding the conditions may be acquired directly from the control device 3a of the grinding machine 2.

5.動剛性決定部106の構成
動剛性決定部106は、研削加工に影響を及ぼす動剛性データを決定する。動剛性決定部106は、図7に示す工作物側動剛性データCw,Kwおよび工具側動剛性データCt,Ktを、それぞれ別々に決定する。つまり、動剛性決定部106は、工作物側動剛性決定部121、および、工具側動剛性決定部125を備える。
5. Configuration of Dynamic Rigidity Determination Unit 106 The dynamic rigidity determination unit 106 determines dynamic rigidity data that affects the grinding process. The dynamic stiffness determination unit 106 separately determines workpiece side dynamic stiffness data Cw, Kw and tool side dynamic stiffness data Ct, Kt shown in FIG. That is, the dynamic stiffness determination section 106 includes a workpiece side dynamic stiffness determination section 121 and a tool side dynamic rigidity determination section 125.

工作物側動剛性(Cw,Kw)および工具側動剛性(Ct,Kt)について、図7を参照して説明する。工作物側動剛性(Cw,Kw)は、工作物Wを含み、テーブル20、主軸装置30及び装置40に関する工作物W側の動剛性である。一方、工具側動剛性(Ct,Kt)は、砥石車Tを含み、砥石台50に関する動剛性である。以下、それぞれについて詳述する。 The workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) and the tool side dynamic rigidity (Ct, Kt) will be explained with reference to FIG. 7. The workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) is the dynamic rigidity of the workpiece W side including the workpiece W and relating to the table 20, the spindle device 30, and the device 40. On the other hand, the tool side dynamic rigidity (Ct, Kt) includes the grinding wheel T and is the dynamic rigidity related to the grinding wheel head 50. Each will be explained in detail below.

5-1.工作物側動剛性(Cw,Kw)
工作物側動剛性(Cw,Kw)は、研削盤2を構成する工作物支持部材としての主軸装置30及び装置40により工作物Wを支持した状態において発揮する動剛性である。工作物側動剛性(Cw,Kw)は、減衰係数Cwおよびばね定数Kwにより定義される。減衰係数Cwは、研削盤2の基準位置に対する工作物Wの相対速度と、工作物Wが受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Kwは、研削盤2の基準位置に対する工作物Wの相対位置と、工作物Wが受ける外力との関係を表す値である。なお、いずれの動剛性も減衰係数およびばね定数に加えて、質量項Mwを含んでいてもよい。
5-1. Workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw)
The workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) is the dynamic rigidity exhibited when the workpiece W is supported by the spindle device 30 and the device 40 as workpiece support members constituting the grinding machine 2. The workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) is defined by the damping coefficient Cw and the spring constant Kw. The damping coefficient Cw is a value representing the relationship between the relative speed of the workpiece W with respect to the reference position of the grinding machine 2 and the external force that the workpiece W receives. The spring constant Kw is a value representing the relationship between the relative position of the workpiece W with respect to the reference position of the grinding machine 2 and the external force that the workpiece W receives. Note that any dynamic stiffness may include a mass term Mw in addition to the damping coefficient and spring constant.

図7に示すように、工作物側動剛性(Cw,Kw)は、工作物動剛性(Cwa,Kwa)と、支持部材動剛性(Cwb,Kwb)と、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との間の接触動剛性(Cwc,Kwc)とに分解することができる。 As shown in FIG. 7, the workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) is calculated by the workpiece dynamic rigidity (Cwa, Kwa), the support member dynamic rigidity (Cwb, Kwb), the workpiece W and the workpiece support member ( The contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc) between the spindle center 34 and the tailstock center 41) can be broken down into contact dynamic rigidity (Cwc, Kwc).

そして、工作物側動剛性決定部121は、工作物動剛性算出部122、支持部材動剛性算出部123及び接触動剛性算出部133を有する。工作物動剛性算出部122は、工作物Wに関する動剛性テーブル記憶部103aに記憶された動剛性テーブルの中から、動剛性決定条件取得部105にて取得した工作物Wの種類に対応する工作物動剛性データCwa,Kwaを算出する。さらに、支持部材動剛性算出部123は、工作物支持部材を構成する各装置20,30,40に関する動剛性テーブル記憶部103bに記憶された動剛性テーブルの中から、動剛性決定条件取得部105にて取得した工作物支持部材の種類に対応する支持部材動剛性データCwb,Kwbを算出する。 The workpiece-side dynamic rigidity determination unit 121 includes a workpiece dynamic rigidity calculation unit 122 , a support member dynamic rigidity calculation unit 123 , and a contact dynamic rigidity calculation unit 133 . The workpiece dynamic stiffness calculating section 122 selects a workpiece corresponding to the type of the workpiece W obtained by the dynamic stiffness determination condition obtaining section 105 from among the dynamic stiffness tables related to the workpiece W stored in the dynamic stiffness table storage section 103a. Calculate object stiffness data Cwa, Kwa. Further, the support member dynamic stiffness calculation section 123 selects the dynamic stiffness determination condition acquisition section 105 from among the dynamic stiffness tables stored in the dynamic stiffness table storage section 103b regarding each device 20, 30, 40 constituting the workpiece support member. Support member dynamic stiffness data Cwb and Kwb corresponding to the type of workpiece support member obtained in .

接触動剛性(Cwc,Kwc)は、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との間の動剛性であって、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触により発揮する動剛性である。そして、上述のように、接触動剛性(Cwc,Kwc)は、加工位置Iに依存して変化する。接触動剛性(Cwc,Kwc)は、減衰係数Cwcおよびばね定数Kwcにより定義される。減衰係数Cwcは、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との相対速度と、工作物Wが受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Kwcは、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との相対位置と、工作物Wが受ける外力との関係を表す値である。そして、接触動剛性(Cwc,Kwc)は、図2に示す接触動剛性算出システム130により算出する。 The contact dynamic rigidity (Cwc, Kwc) is the dynamic rigidity between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41), and is the dynamic rigidity between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41). , the dynamic rigidity exhibited by contact with the tailstock center 41). As described above, the contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc) changes depending on the processing position I. The contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc) is defined by the damping coefficient Cwc and the spring constant Kwc. The damping coefficient Cwc is a value representing the relationship between the relative speed of the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41) and the external force that the workpiece W receives. The spring constant Kwc is a value representing the relationship between the relative position of the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41) and the external force that the workpiece W receives. The contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc) is calculated by the contact dynamic stiffness calculation system 130 shown in FIG.

5-1-1.接触動剛性算出システム130の構成
図7に示す接触動剛性算出システム130の構成について説明する。接触動剛性算出システム130は、工作物側動剛性決定部121に含まれる基本情報取得部131、差分曲げ角度算出部132及び接触動剛性算出部133と、工作物側動剛性テーブル記憶部103に含まれる対応関係記憶部103cとにより構成される。
5-1-1. Configuration of contact dynamic stiffness calculation system 130 The configuration of the contact dynamic stiffness calculation system 130 shown in FIG. 7 will be described. The contact dynamic stiffness calculation system 130 includes a basic information acquisition section 131, a differential bending angle calculation section 132, and a contact dynamic stiffness calculation section 133 included in the workpiece side dynamic stiffness determination section 121, and the workpiece side dynamic stiffness table storage section 103. It is configured by the included correspondence relationship storage unit 103c.

基本情報取得部131は、工作物Wに関する基本情報を取得する。当該基本情報は、少なくとも、工作物Wにおける加工位置Iの位置情報を含む。さらに、基本情報は、図6(a)に示す工作物Wにおけるセンタ穴WR、WLの最大支持径dR、dLを含んでいてもよい。また、基本情報は、工作物Wの形状に関する情報を含んでいてもよい。本実施形態では、基本情報は、加工位置Iとともに、最大支持径dR、dLと工作物Wの形状に関する情報を含んでいる。 The basic information acquisition unit 131 acquires basic information regarding the workpiece W. The basic information includes at least position information of the processing position I on the workpiece W. Furthermore, the basic information may include the maximum support diameters dR and dL of the center hole WR and WL in the workpiece W shown in FIG. 6(a). Further, the basic information may include information regarding the shape of the workpiece W. In this embodiment, the basic information includes information regarding the maximum support diameters dR, dL, and the shape of the workpiece W, as well as the machining position I.

図2に示す差分曲げ角度算出部132は、基本情報取得部131により取得された基本情報に含まれる加工位置Iと、対応関係記憶部103cに記憶された上記対応関係とに基づいて、当該工作物Wにおける加工位置Iに対応する差分曲げ角度ΔθR、ΔθLを算出する。 The differential bending angle calculation unit 132 shown in FIG. Differential bending angles ΔθR and ΔθL corresponding to the processing position I on the object W are calculated.

接触動剛性算出部133は、差分曲げ角度ΔθR、ΔθLを利用して接触動剛性Cwc、Kwcを算出する。本実施形態では、基本情報取得部131により取得された工作物Wにおける被支持部であるセンタ穴WR、WLのセンタ穴サイズ、すなわち、最大支持径dR、dLを差分曲げ角度ΔθR、ΔθLとともに用いて、接触動剛性Cwc、Kwcを算出する。接触動剛性(Cwc、Kwc)は、工作物Wの一方のセンタ穴WRと心押センタ41との間の接触動剛性(Cwcr、Kwcr)と、工作物Wの他方のセンタ穴WLと主軸センタ34との間の接触動剛性(Cwcl、Kwcl)とを含む。そして、接触動剛性データCwcr、Kwcr)及び接触動剛性データCwcl、Kwclは次のように定義できる。 The contact dynamic stiffness calculation unit 133 calculates the contact dynamic stiffnesses Cwc and Kwc using the differential bending angles ΔθR and ΔθL. In this embodiment, the center hole sizes of the center holes WR and WL, which are the supported parts in the workpiece W acquired by the basic information acquisition unit 131, that is, the maximum support diameters dR and dL are used together with the differential bending angles ΔθR and ΔθL. Then, the contact dynamic stiffness Cwc and Kwc are calculated. The contact dynamic rigidity (Cwc, Kwc) is the contact dynamic rigidity (Cwcr, Kwcr) between one center hole WR of the workpiece W and the tailstock center 41, and the contact dynamic rigidity (Cwcr, Kwcr) between the other center hole WL of the workpiece W and the spindle center. 34 and the contact dynamic stiffness (Cwcl, Kwcl). The contact dynamic stiffness data Cwcr, Kwcr) and the contact dynamic stiffness data Cwcl, Kwcl can be defined as follows.

まず、図6(b)に示すように、差分曲がり角度ΔθR,ΔθLが大きくなると工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触部において曲がりが大きくなり、差分曲がり角度ΔθR,ΔθLが小さくなると工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触部において曲がりが小さくなる。また、最大支持径dR、dLが大きくなるとセンタ穴WR,WLが深くなって、主軸センタ34及び心押センタ41がセンタ穴WR,WLにより深く入り込むため、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)の接触部が大きくなる。逆に最大支持径dR、dLが小さくなるとセンタ穴WR,WLが浅くなって、主軸センタ34及び心押センタ41がセンタ穴WR,WLにより浅く入り込むため、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触部が小さくなる。その結果、接触動剛性におけるばね定数Kwcr、Kwclはそれぞれ、差分曲がり角度ΔθR,ΔθLに反比例し、最大支持径dR、dLに比例する。 First, as shown in FIG. 6(b), when the differential bending angles ΔθR and ΔθL become large, the bending becomes large at the contact portion between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41), and the difference When the bending angles ΔθR and ΔθL become smaller, the bending becomes smaller at the contact portion between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41). Furthermore, as the maximum support diameters dR and dL increase, the center holes WR and WL become deeper, and the spindle center 34 and tailstock center 41 enter deeper into the center holes WR and WL. The contact portions of the center 34 and tailstock center 41) become larger. Conversely, when the maximum support diameters dR, dL become smaller, the center holes WR, WL become shallower, and the spindle center 34 and tailstock center 41 enter more shallowly into the center holes WR, WL. The contact area with the center 34 and tailstock center 41) becomes smaller. As a result, the spring constants Kwcr and Kwcl in contact dynamic stiffness are inversely proportional to the differential bending angles ΔθR and ΔθL, and proportional to the maximum support diameters dR and dL, respectively.

従って、接触動剛性におけるばね定数Kwcr、Kwclはそれぞれ、下記の関係式(式1、式2)の通り定義できる。
Kwcr=α/ΔθR・dR (式1)
Kwcl=β/ΔθL・dL (式2)
なお、α、βは係数であって、予め実測して取得した所定の差分曲げ角度ΔθR、ΔθL及び所定の最大支持径dR、dLから算出される実測ばね定数Kwcr、Kwclと、上記式1、式2により算出されるばね定数Kwcr、Kwclとが一致する値に定めることができる。
Therefore, the spring constants Kwcr and Kwcl in the contact dynamic stiffness can be defined according to the following relational expressions (Equations 1 and 2), respectively.
Kwcr=α/ΔθR・dR (Formula 1)
Kwcl=β/ΔθL・dL (Formula 2)
Note that α and β are coefficients, and are calculated from the predetermined differential bending angles ΔθR and ΔθL and the predetermined maximum support diameters dR and dL obtained by actual measurement in advance, and the measured spring constants Kwcr and Kwcl, and the above formula 1, The spring constants Kwcr and Kwcl calculated by Equation 2 can be set to match values.

一方、接触動剛性における減衰係数Cwcr、Cwclは、摩擦減衰が主であることから、摩擦減衰にのみ着目すると、差分曲げ角度ΔθR、ΔθLは減衰エネルギーに比例する。また、最大支持径dR、dLが大きくなると摩擦は増加し、最大支持径dR、dLが小さくなると摩擦は減少する。 On the other hand, since the damping coefficients Cwcr and Cwcl in contact dynamic stiffness are mainly caused by frictional damping, when focusing only on frictional damping, the differential bending angles ΔθR and ΔθL are proportional to the damping energy. Further, as the maximum support diameters dR, dL increase, the friction increases, and as the maximum support diameters dR, dL decrease, the friction decreases.

従って、接触動剛性における減衰係数Cwcr、Cwclはそれぞれ、下記の関係式(式3、式4)の通り定義できる。
Cwcr=γ・ΔθR・dR (式3)
Cwcl=δ・ΔθL・dL (式4)
なお、γ、δは係数であって、α及びβと同様の方法で定めることができる。
Therefore, the damping coefficients Cwcr and Cwcl in the contact dynamic stiffness can be defined as the following relational expressions (Equations 3 and 4), respectively.
Cwcr=γ・ΔθR・dR (Formula 3)
Cwcl=δ・ΔθL・dL (Formula 4)
Note that γ and δ are coefficients, and can be determined in the same manner as α and β.

以上のように、接触動剛性算出部133は、上記式1~4の関係式に基づいて、ΔθR、ΔθL及びdR、dLから接触動剛性Cwc(Cwcr及びCwcl)及びKwc(Kwcr及びKwcl)を算出することができる。 As described above, the contact dynamic stiffness calculation unit 133 calculates the contact dynamic stiffness Cwc (Cwcr and Cwcl) and Kwc (Kwcr and Kwcl) from ΔθR, ΔθL, dR, and dL based on the relational expressions 1 to 4 above. It can be calculated.

5-2.工具側動剛性
図7に示すように工具側動剛性(Ct,Kt)は、砥石車Tを含み、砥石台50に関する動剛性である。工具側動剛性(Ct,Kt)は、減衰係数Ctおよびばね定数Ktにより定義される。減衰係数Ctは、砥石台50における基準位置に対する砥石車Tの相対速度と、砥石車Tが受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Ktは、砥石台50における基準位置に対する砥石車Tの相対位置と、砥石車Tが受ける外力との関係を表す値である。そして、工具側動剛性(Ct,Kt)は、砥石車Tの動剛性(Cta,Kta)と、砥石台本体51により砥石車Tを支持する際に発揮する動剛性(Ctb,Ktb)とを含む。なお、いずれの動剛性も減衰係数およびばね定数に加えて、質量項を含んでいてもよい。
5-2. Tool Side Dynamic Rigidity As shown in FIG. 7, the tool side dynamic rigidity (Ct, Kt) includes the grinding wheel T and is the dynamic stiffness related to the grinding wheel head 50. The tool side dynamic stiffness (Ct, Kt) is defined by the damping coefficient Ct and the spring constant Kt. The damping coefficient Ct is a value representing the relationship between the relative speed of the grinding wheel T with respect to the reference position on the grinding wheel head 50 and the external force that the grinding wheel T receives. The spring constant Kt is a value representing the relationship between the relative position of the grinding wheel T with respect to the reference position on the grinding wheel head 50 and the external force that the grinding wheel T receives. The tool side dynamic rigidity (Ct, Kt) is the dynamic rigidity (Cta, Kta) of the grinding wheel T and the dynamic rigidity (Ctb, Ktb) exerted when the grinding wheel T is supported by the grinding wheel head body 51. include. Note that any dynamic stiffness may include a mass term in addition to the damping coefficient and spring constant.

工具側動剛性(Ct,Kt)は、図2に示す工具側動剛性決定部125により、動剛性決定条件取得部105が取得する動剛性決定条件と、工具側動剛性テーブル記憶部104に記憶された動剛性決定条件と工具側動剛性データCt,Ktとの対応関係とに基づいて算出することができる。 The tool-side dynamic stiffness (Ct, Kt) is determined by the tool-side dynamic stiffness determination unit 125 shown in FIG. It can be calculated based on the correspondence between the dynamic stiffness determination conditions and the tool side dynamic stiffness data Ct, Kt.

6.補正量算出部107
補正量算出部107は、研削抵抗に起因して砥石車Tおよび工作物WがX軸線方向に相対変位する補正量を、動剛性決定部106にて決定された各動剛性データに基づいて算出する。変位に関する補正量は、各動剛性データと研削抵抗から求めることができる。つまり、変位に関する補正量は、研削抵抗、工作物側動剛性データCw,Kw、工具側動剛性データCt,Ktから算出することができる。
6. Correction amount calculation unit 107
The correction amount calculation unit 107 calculates the correction amount for the relative displacement of the grinding wheel T and the workpiece W in the X-axis direction due to the grinding resistance, based on each dynamic stiffness data determined by the dynamic stiffness determination unit 106. do. The amount of correction regarding displacement can be determined from each dynamic stiffness data and grinding resistance. That is, the correction amount regarding displacement can be calculated from the grinding resistance, the workpiece side dynamic rigidity data Cw, Kw, and the tool side dynamic rigidity data Ct, Kt.

ただし、本実施形態においては、工作物側動剛性データCw,Kwは、工作物動剛性データCwa,Kwa、支持部材動剛性データCwb,Kwb、接触動剛性データCwc,Kwcのそれぞれを含む。つまり、変位に関する補正量は、研削抵抗、工作物側動剛性データCwa,Kwa,Cwb,Kwb,Cwc,Kwc、工具側動剛性データCt,Ktから算出する。 However, in the present embodiment, the workpiece side dynamic stiffness data Cw, Kw includes workpiece dynamic stiffness data Cwa, Kwa, support member dynamic stiffness data Cwb, Kwb, and contact dynamic stiffness data Cwc, Kwc, respectively. That is, the correction amount regarding the displacement is calculated from the grinding resistance, the workpiece side dynamic rigidity data Cwa, Kwa, Cwb, Kwb, Cwc, Kwc, and the tool side dynamic rigidity data Ct, Kt.

補正量算出部107は、算出した補正量を、推定部102へ出力する。推定部102は、上述したように、指令値取得部101が取得した工作物Wと砥石車Tとの相対位置、工作物Wの外周面形状、および、砥石車Tの外周面形状に基づいて、推定対象を推定する。ただし、研削抵抗により、工作物Wと砥石車Tとの相対位置は、指令値による相対位置とは異なる位置となる。 The correction amount calculation unit 107 outputs the calculated correction amount to the estimation unit 102. As described above, the estimation unit 102 calculates the estimation based on the relative position of the workpiece W and the grinding wheel T, the outer peripheral surface shape of the workpiece W, and the outer peripheral surface shape of the grinding wheel T acquired by the command value acquisition unit 101. , estimate the estimation target. However, due to the grinding resistance, the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T is different from the relative position based on the command value.

そこで、推定部102、推定対象の推定の際に、工作物Wと砥石車Tとの相対位置として、指令値取得部101が取得した相対位置に加えて、補正量算出部107により算出された補正量を加えた相対位置を用いる。つまり、推定部102は、指令値による相対位置と、各動剛性データを用いて算出された補正量とに基づいて、推定対象を推定する。 Therefore, when the estimation unit 102 estimates the estimation target, the correction amount calculation unit 107 calculates the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T in addition to the relative position acquired by the command value acquisition unit 101. Use the relative position plus the correction amount. That is, the estimation unit 102 estimates the estimation target based on the relative position based on the command value and the correction amount calculated using each dynamic stiffness data.

特に、本実施形態1においては、補正量算出部107は、算出した補正量を、推定部102の干渉量算出部111へ出力する。干渉量算出部111は、上述したように、指令値取得部101が取得した工作物Wと砥石車Tとの相対位置、工作物Wの外周面形状、および、砥石車Tの外周面形状に基づいて、工作物Wと砥石車Tとの干渉量を算出する。ただし、研削抵抗により、工作物Wと砥石車Tとの相対位置は、指令値による相対位置とは異なる位置となる。 In particular, in the first embodiment, the correction amount calculation unit 107 outputs the calculated correction amount to the interference amount calculation unit 111 of the estimation unit 102. As described above, the interference amount calculation unit 111 calculates the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T, the outer peripheral surface shape of the workpiece W, and the outer peripheral surface shape of the grinding wheel T acquired by the command value acquisition unit 101. Based on this, the amount of interference between the workpiece W and the grinding wheel T is calculated. However, due to the grinding resistance, the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T is different from the relative position based on the command value.

そこで、干渉量算出部111は、干渉量の算出に用いる工作物Wと砥石車Tとの相対位置として、指令値取得部101が取得した相対位置に加えて、補正量算出部107により算出された補正量を加えた相対位置を用いる。つまり、干渉量算出部111は、指令値による相対位置と、各動剛性データを用いて算出された補正量とに基づいて、干渉量を算出する。 Therefore, in addition to the relative position acquired by the command value acquisition unit 101, the interference amount calculation unit 111 calculates the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T used for calculating the interference amount by the correction amount calculation unit 107. The relative position with the corrected amount added is used. That is, the interference amount calculation unit 111 calculates the interference amount based on the relative position based on the command value and the correction amount calculated using each dynamic stiffness data.

干渉量算出部111が、補正量を考慮した干渉量を算出するため、研削能率算出部112、研削特性決定部113、研削抵抗算出部114は、補正量を考慮した干渉量に基づき得られた研削能率Z’、研削特性kc、研削抵抗Fnを得る。 Since the interference amount calculation section 111 calculates the amount of interference considering the correction amount, the grinding efficiency calculation section 112, the grinding characteristic determination section 113, and the grinding resistance calculation section 114 calculate the amount of interference obtained based on the amount of interference considering the correction amount. Grinding efficiency Z', grinding characteristics kc, and grinding resistance Fn are obtained.

出力部108は、推定部102により推定された推定対象を出力する。つまり、出力部108は、研削加工時における工作物Wまたは砥石車Tの状態、工作物Wの形状、砥石車Tの形状、および、加工システム1の機械状態(研削盤2の機械状態に相当)の少なくとも1つを推定する。出力部108は、例えば、図示しない教示装置に推定結果を教示するようにしても良い。また、出力部108は、推定結果を研削盤2の制御装置3aに出力することもできる。この場合、制御装置3aが、推定結果を用いて、例えば、研削加工条件を補正することができる。つまり、制御装置3aは、推定結果を用いて研削加工を制御することができる。 The output unit 108 outputs the estimation target estimated by the estimation unit 102. In other words, the output unit 108 outputs the state of the workpiece W or grinding wheel T during grinding, the shape of the workpiece W, the shape of the grinding wheel T, and the mechanical state of the processing system 1 (corresponding to the mechanical state of the grinding machine 2). ). The output unit 108 may, for example, teach the estimation result to a teaching device (not shown). Further, the output unit 108 can also output the estimation result to the control device 3a of the grinding machine 2. In this case, the control device 3a can correct the grinding conditions, for example, using the estimation results. That is, the control device 3a can control the grinding process using the estimation result.

また、制御装置3aは、推定結果を用いて、心押装置40の調整機構42を制御して、主軸センタ34および心押センタ41による押圧力の調整を行うこともできる。また、研削盤2がチャックを備える場合には、制御装置3aは、推定結果を用いて、チャックの把持力の調整を行うこともできる。なお、制御装置3aは、推定結果を用いた制御対象を適宜選択することができる。 Further, the control device 3a can also control the adjustment mechanism 42 of the tailstock device 40 using the estimation result to adjust the pressing force by the spindle center 34 and the tailstock center 41. Further, when the grinding machine 2 includes a chuck, the control device 3a can also adjust the gripping force of the chuck using the estimation result. Note that the control device 3a can appropriately select a control target using the estimation result.

また、制御装置3aは、推定結果を用いて、上記の種々の処理を行うこととした。この他に、制御装置3aは、推定結果によらず、動剛性決定部106により決定された各種の動剛性を用いて、加工の制御を行うこともできる。例えば、制御装置3aは、推定結果によらず、動剛性決定部106により決定された各種の動剛性を用いて、主軸センタ34および心押センタ41による押圧力の調整、チャックの把持力の調整などを行うこともできる。 Furthermore, the control device 3a performs the various processes described above using the estimation results. In addition, the control device 3a can also control machining using various types of dynamic stiffness determined by the dynamic stiffness determination unit 106, regardless of the estimation results. For example, the control device 3a uses various types of dynamic stiffness determined by the dynamic stiffness determination unit 106, regardless of the estimation results, to adjust the pressing force by the spindle center 34 and the tailstock center 41, and adjust the gripping force of the chuck. You can also do things like:

7.作用効果
本実施形態によれば、接触動剛性算出部133は、加工位置Iの情報を含む基本情報と、差分曲げ角度算出部132が算出した差分曲げ角度ΔθR,ΔθLとに基づいて、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触部におけるばね定数Kwc及び減衰係数Cwcを算出し、該ばね定数Kwc及び該減衰係数Cwcに基づいて、接触部における動剛性である接触動剛性(Kwc、Cwc)を算出する。これにより、接触動剛性(Kwc、Cwc)は、工作物Wの曲げ角度である工作物曲げ角度θWR、θWLと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)の曲げ角度である支持部材曲げ角度θCR、θCLとの間に生じるズレを考慮して算出されることとなる。その結果、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との間の接触状態を考慮して、接触動剛性を高精度に算出することができる。
7. Effects According to the present embodiment, the contact dynamic stiffness calculation unit 133 calculates the workpiece to Calculate the spring constant Kwc and damping coefficient Cwc at the contact part between W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41), and calculate the dynamic rigidity at the contact part based on the spring constant Kwc and the damping coefficient Cwc. The contact dynamic stiffness (Kwc, Cwc) is calculated. As a result, the contact dynamic rigidity (Kwc, Cwc) is determined by the workpiece bending angles θWR, θWL, which are the bending angles of the workpiece W, and the support member, which is the bending angle of the workpiece support members (spindle center 34, tailstock center 41). It is calculated by taking into consideration the deviation that occurs between the bending angles θCR and θCL. As a result, the contact dynamic rigidity can be calculated with high accuracy by taking into consideration the contact state between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41).

また、本実施形態1では、加工位置Iと差分曲げ角度ΔθR,ΔθLとの対応関係が予め記憶された対応関係記憶部103cを有する。そして、差分曲げ角度算出部132は、対応関係記憶部103cに記憶された対応関係と基本情報に含まれた加工位置Iとに基づいて差分曲げ角度ΔθR,ΔθLを算出する。これにより、加工位置Iに基づいて差分曲げ角度ΔθR,ΔθLを容易に取得することができ、演算処理を高速に行うことができる。 In addition, the first embodiment includes a correspondence storage section 103c in which the correspondence between the processing position I and the differential bending angles ΔθR and ΔθL is stored in advance. Then, the differential bending angle calculation unit 132 calculates the differential bending angles ΔθR and ΔθL based on the correspondence relationship stored in the correspondence storage unit 103c and the processing position I included in the basic information. Thereby, the differential bending angles ΔθR and ΔθL can be easily obtained based on the processing position I, and calculation processing can be performed at high speed.

また、本実施形態1では、基本情報取得部131は、工作物Wにおける工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)により支持される被支持部であるセンタ穴WR、WLの最大支持径dR,dLを上記基本情報としてさらに取得する。そして、接触動剛性算出部133において、ばね定数Kwcr,Kwcl及び減衰係数Cwcr,Cwclは、少なくとも基本情報取得部131が取得した最大支持径dR,dLと、差分曲げ角度算出部132が算出した差分曲げ角度ΔθR,ΔθLとに基づいて算出される。これにより、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との接触状態をより正確に考慮できるため、動剛性をさらに高精度に算出することができる。 Further, in the first embodiment, the basic information acquisition unit 131 is configured to obtain the maximum support of the center holes WR and WL, which are supported parts of the workpiece W by the workpiece support members (spindle center 34 and tailstock center 41). The diameters dR and dL are further acquired as the basic information. Then, in the contact dynamic stiffness calculation unit 133, the spring constants Kwcr, Kwcl and the damping coefficients Cwcr, Cwcl are calculated by at least the maximum support diameters dR, dL acquired by the basic information acquisition unit 131 and the difference calculated by the differential bending angle calculation unit 132. It is calculated based on the bending angles ΔθR and ΔθL. As a result, the contact state between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41) can be considered more accurately, so that the dynamic rigidity can be calculated with higher accuracy.

また、本実施形態1における加工システム1は、接触動剛性算出システム130と、工作物Wを加工する加工装置2と、加工装置2による加工を制御する制御装置3aと、接触動剛性算出システム130により算出された接触動剛性(Cwc,Kwc)を含む工作物側動剛性(Cw、Kw)に基づいて加工装置2による工作物Wにおける加工結果を推定する推定部102とを備える。そして、制御装置3aは、推定部102による推定された加工結果に基づいて加工装置2による加工を制御する。これにより、接触動剛性(Cwc,Kwc)を含む工作物側動剛性(Cw、Kw)に基づいて推定された加工結果を反映させて工作物Wを加工することができるため、工作物Wをより高精度に目的形状に成形することができる。 Further, the machining system 1 in the first embodiment includes a contact dynamic rigidity calculation system 130, a machining device 2 that processes the workpiece W, a control device 3a that controls machining by the machining device 2, and a contact dynamic rigidity calculation system 130. The estimation unit 102 estimates the machining result of the workpiece W by the machining device 2 based on the workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) including the contact dynamic rigidity (Cwc, Kwc) calculated by the above. Then, the control device 3a controls the machining by the machining device 2 based on the machining result estimated by the estimation unit 102. As a result, the workpiece W can be machined by reflecting the machining results estimated based on the workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) including the contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc). It can be molded into the desired shape with higher precision.

また、本実施形態1における加工システム1では、加工装置2における工具は砥石車Tであって、加工装置2は研削盤である。これにより、研削盤において加工される工作物Wをより高精度に目的形状に成形することができる。 Further, in the processing system 1 according to the first embodiment, the tool in the processing device 2 is a grinding wheel T, and the processing device 2 is a grinder. Thereby, the workpiece W processed by the grinder can be formed into the desired shape with higher precision.

また、本実施形態1では、工作物側動剛性(Cw、Kw)を工作物動剛性(Cwa,Kwa)、支持部材動剛性(Cwb,Kwb)、および、接触動剛性(Cwc,Kwc)に分離した。このように、それぞれの動剛性データを分離することにより、それぞれの動剛性データの決定が容易になる。例えば、工作物Wおよび工作物支持部材を構成する各装置20,30,40が同一であっても、主軸センタ34及び心押センタ41による押圧力のみを調整した場合に、接触動剛性データCwc,Kwcのみが変更される。従って、演算処理が容易となる。例えば、加工推定装置3bによる推定処理と、制御装置3aによる研削加工の制御とを同時に行うような場合には、演算処理を高速に行うことにより、高精度な研削加工を実現できる。 In addition, in the first embodiment, the workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) is divided into the workpiece dynamic rigidity (Cwa, Kwa), the support member dynamic rigidity (Cwb, Kwb), and the contact dynamic rigidity (Cwc, Kwc). separated. By separating each dynamic stiffness data in this way, it becomes easy to determine each dynamic stiffness data. For example, even if the devices 20, 30, and 40 constituting the workpiece W and the workpiece support member are the same, when only the pressing force by the spindle center 34 and the tailstock center 41 is adjusted, the contact dynamic stiffness data Cwc , Kwc are changed. Therefore, calculation processing becomes easy. For example, in a case where estimation processing by the processing estimation device 3b and control of grinding processing by the control device 3a are performed simultaneously, highly accurate grinding processing can be realized by performing calculation processing at high speed.

以上のごとく、本実施形態1によれば、工作物Wと工作物支持部材(主軸センタ34、心押センタ41)との間の接触状態を考慮して、接触動剛性(Cwc,Kwc)を高精度に算出することができる接触動剛性算出システム130を提供することができる。 As described above, according to the first embodiment, the contact dynamic rigidity (Cwc, Kwc) is determined by considering the contact state between the workpiece W and the workpiece support member (spindle center 34, tailstock center 41). It is possible to provide a contact dynamic stiffness calculation system 130 that can calculate with high accuracy.

(実施形態2)
上記実施形態1では、図1に示すように処理部3は制御装置3aと加工推定装置3bとを備えることとしたが、図8に示す実施形態2では、処理部3は制御装置3aと動剛性決定部106を備え、加工推定装置3bを備えていない。図9に示すように、動剛性決定部106の構成は上記実施形態1の場合と同様である。なお、実施形態1の場合と同等の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment described above, the processing section 3 includes the control device 3a and the machining estimation device 3b as shown in FIG. 1, but in the second embodiment shown in FIG. The rigidity determination unit 106 is provided, but the processing estimation device 3b is not provided. As shown in FIG. 9, the configuration of the dynamic stiffness determining section 106 is the same as in the first embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図9に示すように、実施形態2では、動剛性決定部106において決定された工作物側動剛性(Cw,Kw)を制御装置3aに指令値とともに入力する。当該工作物側動剛性(Cw,Kw)は、接触動剛性算出システム130により算出された接触動剛性(Cwc,Kwc)を含む。制御装置3aはこれらに基づいて加工装置2による加工を制御する。 As shown in FIG. 9, in the second embodiment, the workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) determined by the dynamic stiffness determination unit 106 is inputted to the control device 3a together with the command value. The workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) includes the contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc) calculated by the contact dynamic stiffness calculation system 130. The control device 3a controls the processing by the processing device 2 based on these.

すなわち、本実施形態2の加工システム1は、接触動剛性算出システム130と、工作物Wを加工する加工装置2と、加工装置2による加工を制御する制御装置3aとを備える。そして、制御装置3aは、接触動剛性算出システム130により算出された接触動剛性(Cwc,Kwc)を含む工作物側動剛性(Cw,Kw)に基づいて加工装置2による加工を制御する。これにより、実施形態1の推定部102による推定結果を用いることなく、加工装置2による加工を制御することができるため、演算処理をより高速に行うことができ、高精度な研削加工を実現できる。 That is, the processing system 1 of the second embodiment includes a contact dynamic stiffness calculation system 130, a processing device 2 that processes the workpiece W, and a control device 3a that controls processing by the processing device 2. Then, the control device 3a controls the processing by the processing device 2 based on the workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) including the contact dynamic stiffness (Cwc, Kwc) calculated by the contact dynamic stiffness calculation system 130. As a result, processing by the processing device 2 can be controlled without using the estimation result by the estimation unit 102 of Embodiment 1, so calculation processing can be performed faster and highly accurate grinding can be achieved. .

(実施形態3)
本実施形態3の加工システム201について図10を参照して説明する。加工システム201は、切削加工を行う加工システムを対象とする。加工システム201は、加工装置としての旋盤202と、処理部203とを備える。
(Embodiment 3)
A processing system 201 according to the third embodiment will be explained with reference to FIG. 10. The processing system 201 is intended for a processing system that performs cutting. The processing system 201 includes a lathe 202 as a processing device and a processing section 203.

旋盤202は、工作物Wを回転させ、切削工具T2を工作物Wに対して相対移動させることにより、工作物Wを旋削する。処理部203は、旋盤202を制御する制御装置203a、および、加工に関する推定対象を推定する加工推定装置203bを備える。制御装置203aは、旋盤202を制御することにより、切削加工を制御することができる。加工推定装置203bは、旋盤202での切削加工時における工作物Wまたは切削工具T2の状態、工作物Wの形状、切削工具T2の形状、および、加工システム201の機械状態(旋盤202の機械状態に相当する)の少なくとも1つを推定する。加工推定装置203bは、切削加工に用いる情報を入力してシミュレーションを行うことにより、上記の推定対象の推定処理を行う。 The lathe 202 rotates the workpiece W and moves the cutting tool T2 relative to the workpiece W, thereby turning the workpiece W. The processing unit 203 includes a control device 203a that controls the lathe 202, and a processing estimation device 203b that estimates an estimation target related to processing. The control device 203a can control cutting by controlling the lathe 202. The machining estimation device 203b estimates the state of the workpiece W or cutting tool T2 during cutting with the lathe 202, the shape of the workpiece W, the shape of the cutting tool T2, and the mechanical state of the machining system 201 (the mechanical state of the lathe 202). ). The machining estimation device 203b performs the estimation process of the estimation target described above by inputting information used for cutting and performing a simulation.

旋盤202は、例えば、ベッド210、主軸装置220、心押装置230と、工具台250を備える。主軸装置220、心押装置230は、工作物支持部材として機能する。主軸装置220は、ベッド210の上面に固定されており、工作物Wの一端WLを支持し、工作物Wを回転駆動する。主軸装置220は、主軸ハウジング221、主軸222、主軸用モータ223、チャック224及び主軸用検出器225と図示しない主軸用駆動回路とを備える。 The lathe 202 includes, for example, a bed 210, a spindle device 220, a tailstock device 230, and a tool stand 250. The main spindle device 220 and the tailstock device 230 function as workpiece supporting members. The spindle device 220 is fixed to the upper surface of the bed 210, supports one end WL of the workpiece W, and rotates the workpiece W. The spindle device 220 includes a spindle housing 221, a spindle 222, a spindle motor 223, a chuck 224, a spindle detector 225, and a spindle drive circuit (not shown).

主軸ハウジング221は、ベッド210上に固定されている。主軸222は、主軸ハウジング221に軸受を介して回転可能に支持される。主軸用モータ223は、主軸222を回転駆動する。チャック224は、主軸222に固定され、工作物Wの一端を把持する。主軸用検出器225および主軸用駆動回路は、主軸用モータ223を駆動するために設けられている。なお、詳細には、チャック224が工作物支持部材を構成するとともに、チャック224が把持する工作物Wの一端が被支持部WLを構成する。そして、当該被支持部WLにおける最大支持径dLはチャック224の爪が当接する被支持部WLの外周面の径に相当する。 The main shaft housing 221 is fixed on the bed 210. The main shaft 222 is rotatably supported by the main shaft housing 221 via a bearing. The main shaft motor 223 rotates the main shaft 222 . The chuck 224 is fixed to the main shaft 222 and grips one end of the workpiece W. The spindle detector 225 and the spindle drive circuit are provided to drive the spindle motor 223. In detail, the chuck 224 constitutes a workpiece support member, and one end of the workpiece W held by the chuck 224 constitutes a supported portion WL. The maximum support diameter dL of the supported portion WL corresponds to the diameter of the outer peripheral surface of the supported portion WL that the claws of the chuck 224 contact.

心押装置230は、ベッド210上であって、主軸装置220に対してZ軸方向に対向するように配置されている。心押装置230は、ベッド210上において、Z軸方向に移動可能に設けられている。心押装置230は、工作物Wの他端を支持する心押センタ231を備える。なお、詳細には、心押センタ231が工作物Wの他端のセンタ穴WRに入り込んで工作物Wを支持する工作物支持部材を構成する。 The tailstock device 230 is disposed on the bed 210 so as to face the main spindle device 220 in the Z-axis direction. The tailstock device 230 is provided on the bed 210 so as to be movable in the Z-axis direction. The tailstock device 230 includes a tailstock center 231 that supports the other end of the workpiece W. In addition, in detail, the tailstock center 231 enters into the center hole WR at the other end of the workpiece W and constitutes a workpiece support member that supports the workpiece W.

工具台250は、Z軸スライド台251と、X軸スライド台252と、タレット(旋回式の刃物台)253と、複数の切削工具T2とを備える。Z軸スライド台251は、ベッド210のZ軸案内面211にZ軸方向に移動可能に支持されており、ベッド210に設けられたZ軸駆動機構212によりZ軸方向に移動する。 The tool stand 250 includes a Z-axis slide stand 251, an X-axis slide stand 252, a turret (swivel-type tool rest) 253, and a plurality of cutting tools T2. The Z-axis slide table 251 is supported movably in the Z-axis direction by the Z-axis guide surface 211 of the bed 210, and is moved in the Z-axis direction by a Z-axis drive mechanism 212 provided on the bed 210.

X軸スライド台252は、Z軸スライド台251上のX軸案内面251aにX軸方向に移動可能に支持されており、Z軸スライド台251に設けられたX軸駆動機構251bによりX軸方向に移動する。タレット253は、X軸スライド台252にZ軸方向に平行な軸回りに回転可能に設けられている。複数の切削工具T2は、タレット253の外周面に固定されている。複数の切削工具T2は、異なる種類の工具とすることができる。 The X-axis slide base 252 is supported movably in the X-axis direction by an X-axis guide surface 251a on the Z-axis slide base 251, and is moved in the X-axis direction by an X-axis drive mechanism 251b provided on the Z-axis slide base 251. Move to. The turret 253 is provided on the X-axis slide base 252 so as to be rotatable around an axis parallel to the Z-axis direction. The plurality of cutting tools T2 are fixed to the outer peripheral surface of the turret 253. The plurality of cutting tools T2 can be different types of tools.

制御装置203aは、加工制御を実行するCNC(Computer Numerical Control)装置およびPLC(Programmable Logic Controller)装置である。つまり、制御装置203aは、切削加工プログラムに基づいて、移動装置としてのZ軸駆動機構212およびX軸駆動機構251bを駆動して、切削工具T2の位置制御を行う。つまり、制御装置203aは、切削工具T2などの位置制御を行うことで、工作物Wと切削工具T2とを相対的に移動させる。さらに、制御装置203aは、主軸222の回転制御およびタレット253の回転制御を行う。 The control device 203a is a CNC (Computer Numerical Control) device and a PLC (Programmable Logic Controller) device that execute processing control. That is, the control device 203a controls the position of the cutting tool T2 by driving the Z-axis drive mechanism 212 and the X-axis drive mechanism 251b as moving devices based on the cutting program. That is, the control device 203a relatively moves the workpiece W and the cutting tool T2 by controlling the position of the cutting tool T2 and the like. Further, the control device 203a controls the rotation of the main shaft 222 and the turret 253.

本実施形態の加工推定装置203bは、図2に示す実施形態1の加工推定装置3bの構成と同様である。ただし、実施形態1における研削を切削に変更し、砥石車Tを切削工具T2に変更する。 The machining estimation device 203b of this embodiment has the same configuration as the machining estimation device 3b of Embodiment 1 shown in FIG. However, the grinding in the first embodiment is changed to cutting, and the grinding wheel T is changed to a cutting tool T2.

次に、本実施形態において、工作物側動剛性(Cw,Kw)および工具側動剛性(Ct,Kt)について、図11を参照して説明する。工作物側動剛性(Cw,Kw)は、旋盤202を構成する工作物支持部材としてのチャック224及び心押センタ231により工作物Wを支持した状態において発揮する動剛性である。工作物側動剛性(Cw,Kw)は、減衰係数Cwおよびばね定数Kwにより定義される。減衰係数Cwは、主軸装置220および心押装置230の基準位置に対する工作物Wの相対速度と、工作物Wが受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Kwは、主軸装置220および心押装置230の基準位置に対する工作物Wの相対位置と、工作物Wが受ける外力との関係を表す値である。 Next, in this embodiment, the workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) and the tool side dynamic rigidity (Ct, Kt) will be described with reference to FIG. 11. The workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) is the dynamic rigidity exhibited when the workpiece W is supported by the chuck 224 and the tailstock center 231, which are workpiece support members that constitute the lathe 202. The workpiece side dynamic stiffness (Cw, Kw) is defined by the damping coefficient Cw and the spring constant Kw. The damping coefficient Cw is a value representing the relationship between the relative speed of the workpiece W with respect to the reference positions of the spindle device 220 and the tailstock device 230 and the external force that the workpiece W receives. The spring constant Kw is a value representing the relationship between the relative position of the workpiece W with respect to the reference positions of the spindle device 220 and the tailstock device 230 and the external force that the workpiece W receives.

そして、実施形態1と同様に、工作物側動剛性(Cw,Kw)は、工作物動剛性(Cwa,Kwa)と、支持部材動剛性(Cwb,Kwb)と、工作物Wと工作物支持部材(チャック224、心押センタ231)との間の接触動剛性(Cwc,Kwc)とに分解することができる。 As in Embodiment 1, the workpiece side dynamic rigidity (Cw, Kw) is the workpiece dynamic rigidity (Cwa, Kwa), the support member dynamic rigidity (Cwb, Kwb), the workpiece W and the workpiece support. It can be broken down into contact dynamic rigidity (Cwc, Kwc) between the members (chuck 224, tailstock center 231).

工具側動剛性(Ct,Kt)は、切削工具T2を含み、工具台250に関する動剛性である。工具側動剛性(Ct,Kt)は、減衰係数Ctおよびばね定数Ktにより定義される。減衰係数Ctは、工具台250における基準位置に対する切削工具T2の相対速度と、切削工具T2が受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Ktは、工具台250における基準位置に対する切削工具T2の相対位置と、切削工具T2が受ける外力との関係を表す値である。 The tool-side dynamic rigidity (Ct, Kt) is the dynamic rigidity regarding the tool stand 250, including the cutting tool T2. The tool side dynamic stiffness (Ct, Kt) is defined by the damping coefficient Ct and the spring constant Kt. The damping coefficient Ct is a value representing the relationship between the relative speed of the cutting tool T2 with respect to the reference position on the tool stand 250 and the external force that the cutting tool T2 receives. The spring constant Kt is a value representing the relationship between the relative position of the cutting tool T2 with respect to the reference position on the tool stand 250 and the external force that the cutting tool T2 receives.

本実施形態3における加工システム201は、実施形態1における加工システム1と同様の効果を奏する。 The processing system 201 in the third embodiment has the same effects as the processing system 1 in the first embodiment.

(その他)
上記実施形態1~3においては、研削盤2を用いた研削加工と、旋盤202を用いた切削加工とについて例をあげて説明した。これらの他に、マシニングセンタを用いた切削加工についても同様に適用可能である。
(others)
In the first to third embodiments described above, the grinding process using the grinding machine 2 and the cutting process using the lathe 202 were explained by giving examples. In addition to these, cutting using a machining center is also applicable.

1、201 加工システム
130 接触動剛性算出システム
2 研削盤(加工装置)
202 旋盤(加工装置)
3a 制御装置
3b 加工推定装置
34 主軸センタ(工作物支持部材)
41、231 心押センタ(工作物支持部材)
203a 制御装置
203b 加工推定装置
224 チャック(工作物支持部材)
1, 201 Processing system 130 Contact dynamic stiffness calculation system 2 Grinding machine (processing equipment)
202 Lathe (processing equipment)
3a Control device 3b Machining estimation device 34 Spindle center (workpiece support member)
41, 231 Tailstock center (workpiece support member)
203a Control device 203b Machining estimation device 224 Chuck (workpiece support member)

Claims (6)

工作物支持部材により支持された工作物を工具により加工する際の工作物と工作物支持部材との接触部における接触動剛性を算出する接触動剛性算出システムであって、
上記工作物における加工位置の情報を含む工作物に関する基本情報を取得する基本情報取得部と、
上記工作物支持部材により支持された上記工作物に上記工具から作用力が加わっていない初期状態から上記工具から上記工作物に作用力が加わった作用状態に変化したときの、上記工作物と上記工作物支持部材との接触部における上記工作物の曲げ角度である工作物曲げ角度と上記工作物支持部材の曲げ角度である支持部材曲げ角度との差分である差分曲げ角度を算出する差分曲げ角度算出部と、
上記基本情報取得部が取得した上記基本情報と、上記差分曲げ角度算出部が算出した上記差分曲げ角度とに基づいて上記工作物と上記工作物支持部材との接触部におけるばね定数及び減衰係数を算出し、該ばね定数及び該減衰係数に基づいて上記工作物の接触動剛性を算出する接触動剛性算出部と、
を備える、接触動剛性算出システム。
A contact dynamic rigidity calculation system that calculates contact dynamic rigidity at a contact portion between a workpiece and a workpiece support member when processing a workpiece supported by the workpiece support member with a tool, the system comprising:
a basic information acquisition unit that acquires basic information about the workpiece including information on the machining position on the workpiece;
When the workpiece supported by the workpiece support member changes from an initial state in which no acting force is applied from the tool to an operating state in which an acting force is applied to the workpiece from the tool, the workpiece and the above-mentioned A differential bending angle for calculating a differential bending angle that is the difference between the workpiece bending angle that is the bending angle of the workpiece at the contact portion with the workpiece support member and the support member bending angle that is the bending angle of the workpiece support member. A calculation section,
The spring constant and damping coefficient at the contact portion between the workpiece and the workpiece support member are calculated based on the basic information acquired by the basic information acquisition unit and the differential bending angle calculated by the differential bending angle calculation unit. a contact dynamic stiffness calculation unit that calculates the contact dynamic stiffness of the workpiece based on the spring constant and the damping coefficient;
Contact dynamic stiffness calculation system.
上記加工位置と上記差分曲げ角度との対応関係が予め記憶された対応関係記憶部を有し、
上記差分曲げ角度算出部は、上記対応関係記憶部に記憶された上記対応関係と上記基本情報に含まれた上記加工位置とに基づいて上記差分曲げ角度を算出する、請求項1に記載の接触動剛性算出システム。
a correspondence storage unit in which a correspondence between the processing position and the differential bending angle is stored in advance;
The contact according to claim 1, wherein the differential bending angle calculation unit calculates the differential bending angle based on the correspondence relationship stored in the correspondence storage unit and the processing position included in the basic information. Dynamic stiffness calculation system.
上記基本情報取得部は、上記工作物における上記工作物支持部材により支持される被支持部の最大支持径を上記基本情報としてさらに取得し、
上記接触動剛性算出部は、少なくとも上記基本情報取得部が取得した上記最大支持径と、上記差分曲げ角度算出部が算出した上記差分曲げ角度とに基づいて上記ばね定数及び上記減衰係数を算出する、請求項1又は2に記載の接触動剛性算出システム。
The basic information acquisition unit further acquires, as the basic information, a maximum support diameter of a supported part of the workpiece supported by the workpiece support member;
The contact dynamic stiffness calculation section calculates the spring constant and the damping coefficient based on at least the maximum support diameter acquired by the basic information acquisition section and the differential bending angle calculated by the differential bending angle calculation section. The contact dynamic stiffness calculation system according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載の接触動剛性算出システムと、上記工作物を加工する加工装置と、上記加工装置による加工を制御する制御装置とを備える加工システムであって、
上記制御装置は、上記接触動剛性算出システムにより算出された上記接触動剛性を含む上記工作物側の動剛性に基づいて上記加工装置による加工を制御する、加工システム。
A processing system comprising the contact dynamic stiffness calculation system according to any one of claims 1 to 3, a processing device that processes the workpiece, and a control device that controls processing by the processing device,
The control device is a machining system that controls machining by the machining device based on the dynamic rigidity of the workpiece including the contact dynamic rigidity calculated by the contact dynamic rigidity calculation system.
請求項1~3のいずれか一項に記載の接触動剛性算出システムと、上記工作物を加工する加工装置と、上記加工装置による加工を制御する制御装置と、上記接触動剛性算出システムにより算出された上記接触動剛性を含む上記工作物側の動剛性に基づいて上記加工装置による上記工作物における加工結果を推定する推定部とを備える加工システムであって、
上記制御装置は、上記推定部による推定された上記加工結果に基づいて上記加工装置による加工を制御する、加工システム。
Calculated by the contact dynamic stiffness calculation system according to any one of claims 1 to 3, a processing device that processes the workpiece, a control device that controls processing by the processing device, and the contact dynamic stiffness calculation system. and an estimator that estimates a machining result on the workpiece by the machining device based on the dynamic stiffness of the workpiece including the contact dynamic rigidity obtained,
The control device is a machining system that controls machining by the machining device based on the machining result estimated by the estimator.
上記工具は砥石であって、上記加工装置は研削盤である、請求項4又は5に記載の加工システム。
The processing system according to claim 4 or 5, wherein the tool is a grindstone and the processing device is a grinder.
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