JP2626748B2 - 自由曲面の創成研削方法 - Google Patents
自由曲面の創成研削方法Info
- Publication number
- JP2626748B2 JP2626748B2 JP62007606A JP760687A JP2626748B2 JP 2626748 B2 JP2626748 B2 JP 2626748B2 JP 62007606 A JP62007606 A JP 62007606A JP 760687 A JP760687 A JP 760687A JP 2626748 B2 JP2626748 B2 JP 2626748B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grinding
- grindstone
- workpiece
- free
- grinding wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械部品の加工方法に係わり、特に研削砥
石による自由曲面の創成研削方法に関する。
石による自由曲面の創成研削方法に関する。
ボールエンドミルによる３軸切削加工や、正面フライ
スによる５軸切削加工により、機械部品等に自由曲面を
創成しようとするとき、切削加工面は、工具の投影形状
を被加工物に転写した多面体の集合となる。切削工具の
送り方向と直角方向の切削工具の移動ピッチ（ピックフ
ィード）を小さくする、つまりNC制御による円弧補間の
間隔を小さくすることにより、多面体をより細かくする
ことで切削加工面を自由曲面に近づけることは可能であ
るが、微小直線の連続からなる多面体の域を脱すること
はできない。従って現状ではこの多面体化された切削加
工面を、熟練作業者が自由研削方法で仕上げて目標の自
由曲面に対して寸法差が許容値内にある自由曲面として
いる。
スによる５軸切削加工により、機械部品等に自由曲面を
創成しようとするとき、切削加工面は、工具の投影形状
を被加工物に転写した多面体の集合となる。切削工具の
送り方向と直角方向の切削工具の移動ピッチ（ピックフ
ィード）を小さくする、つまりNC制御による円弧補間の
間隔を小さくすることにより、多面体をより細かくする
ことで切削加工面を自由曲面に近づけることは可能であ
るが、微小直線の連続からなる多面体の域を脱すること
はできない。従って現状ではこの多面体化された切削加
工面を、熟練作業者が自由研削方法で仕上げて目標の自
由曲面に対して寸法差が許容値内にある自由曲面として
いる。
切削加工を行う時のピックフィードを細かくすれば、
機械加工時間は増えるが自由研削により自由曲面化する
のに必要な時間は減るので、機械切削時間と熟練作業者
による自由研削時間の和が最小となるようにピックフィ
ードを選定して切削加工を実施している。
機械加工時間は増えるが自由研削により自由曲面化する
のに必要な時間は減るので、機械切削時間と熟練作業者
による自由研削時間の和が最小となるようにピックフィ
ードを選定して切削加工を実施している。
上述の従来の方法では、自由曲面を創成するのに、機
械による切削加工や研削加工と熟練作業者による加工の
二つの工程を要し、生産工程の短縮、生産費用の低減の
障害となるほか、熟練作業者の能力により生産が左右さ
れるという問題があった。
械による切削加工や研削加工と熟練作業者による加工の
二つの工程を要し、生産工程の短縮、生産費用の低減の
障害となるほか、熟練作業者の能力により生産が左右さ
れるという問題があった。
本発明の課題は、切削加工により自由曲面に近似され
た面に加工された被加工物に対して適用する熟練作業者
による自由研削を要せずして所望の自由曲面を創成しう
る機械研削の方法を提供するにある。
た面に加工された被加工物に対して適用する熟練作業者
による自由研削を要せずして所望の自由曲面を創成しう
る機械研削の方法を提供するにある。
上記の課題は、切削加工により自由曲面に近似された
面に加工された被加工物を、砥石の切り込み位置を直接
制御しないで回転する砥石で加工を行う研削方法であっ
て、前記被加工物の目標形状と前記被加工物の原形状と
から必要研削量の分布を算出する工程と、求められた必
要研削量の分布に応じて、接触面圧と相対移動速度に関
する研削条件を構成する、砥石を被加工物に押し付ける
押付力、砥石と被加工物との相対往復動速度及び相対回
転速度を被加工物の各位置ごとに定めて加工データとす
る工程と、得られた加工データにより砥石を制御し研削
を行う工程と、を含んでなる自由曲面の創成研削方法に
より達成される。
面に加工された被加工物を、砥石の切り込み位置を直接
制御しないで回転する砥石で加工を行う研削方法であっ
て、前記被加工物の目標形状と前記被加工物の原形状と
から必要研削量の分布を算出する工程と、求められた必
要研削量の分布に応じて、接触面圧と相対移動速度に関
する研削条件を構成する、砥石を被加工物に押し付ける
押付力、砥石と被加工物との相対往復動速度及び相対回
転速度を被加工物の各位置ごとに定めて加工データとす
る工程と、得られた加工データにより砥石を制御し研削
を行う工程と、を含んでなる自由曲面の創成研削方法に
より達成される。
砥石による研削量は、砥石と被加工物の接触面圧と相
対移動速度に比例する。そこで、被加工物を回転する砥
石により研削して自由曲面を創成する場合に、接触面圧
と相対移動速度に関する研削条件を構成する、砥石を被
加工物に押し付ける押付力と、砥石と被加工物との相対
往復動速度及び相対回転速度を必要研削量の分布に応じ
て設定して加工データを作成する。この加工データによ
り砥石を制御し駆動するので、被加工物の各位置の必要
研削量に対応した接触面圧、相対移動速度が被研削面に
加えられ、切削加工により自由曲面に近似された面に加
工された被加工物を目標形状に創成することができる。
対移動速度に比例する。そこで、被加工物を回転する砥
石により研削して自由曲面を創成する場合に、接触面圧
と相対移動速度に関する研削条件を構成する、砥石を被
加工物に押し付ける押付力と、砥石と被加工物との相対
往復動速度及び相対回転速度を必要研削量の分布に応じ
て設定して加工データを作成する。この加工データによ
り砥石を制御し駆動するので、被加工物の各位置の必要
研削量に対応した接触面圧、相対移動速度が被研削面に
加えられ、切削加工により自由曲面に近似された面に加
工された被加工物を目標形状に創成することができる。
（ａ）砥石の回転速度（回転数）： 押し付け力一定ならば、回転数を大きくすれば研削量
が大きくなり、回転数を少なくすれば研削量は小さくな
る。
が大きくなり、回転数を少なくすれば研削量は小さくな
る。
（ｂ）砥石の相対往復動速度： 砥石の相対往復動の速度を変えると、砥石と被研削面
の接触時間が変化する。砥石を押し付ける力が一定なら
ば、相対往復動速度の高い領域では接触時間が短くなっ
て研削量は小さくなり、相対往復動速度の低い領域では
接触時間が長くなって研削量は大きくなる。
の接触時間が変化する。砥石を押し付ける力が一定なら
ば、相対往復動速度の高い領域では接触時間が短くなっ
て研削量は小さくなり、相対往復動速度の低い領域では
接触時間が長くなって研削量は大きくなる。
（ｃ）砥石の押付力： 押し付ける力を大きくすると接触面圧が大きくなり、
研削量が増す。逆の場合は、接触面圧が小さくなり、研
削量が減る。
研削量が増す。逆の場合は、接触面圧が小さくなり、研
削量が減る。
本発明の実施例を第１〜５図を用いて説明する。切削
加工完了後の切削加工面２が加工残りのため多面体をな
しており、加工目標が自由曲面３である被加工物を研削
加工するときの本発明の実施例について説明する。
加工完了後の切削加工面２が加工残りのため多面体をな
しており、加工目標が自由曲面３である被加工物を研削
加工するときの本発明の実施例について説明する。
多面体中の辺2aを被研削面として回転する研削砥石１
により研削する。研削砥石は、回転軸４のまわりに回転
しており、被研削面2aにＦなる力で押しつけられている
と同時に、回転軸４と平行の方向に往復動しつつ被研削
面を研削する。辺2aの幅をＰ、研削砥石の外周面の直線
部の幅をW0、砥石の往復動の両端での被研削面と砥石の
接触幅をＡ、砥石の往復動の速度をｕ、とする。砥石の
往復動の基準位置を砥石と被研削面の接触幅がＡである
位置とし、この位置から往復動を開始してからの経過時
間をｔとする。実際の研削においては、研削砥石１は研
削の進行に伴い、被研削面に対し、紙面に垂直の方向に
相対的に移動するがここでは辺2aの幅方向の研削につい
てのみ説明する。
により研削する。研削砥石は、回転軸４のまわりに回転
しており、被研削面2aにＦなる力で押しつけられている
と同時に、回転軸４と平行の方向に往復動しつつ被研削
面を研削する。辺2aの幅をＰ、研削砥石の外周面の直線
部の幅をW0、砥石の往復動の両端での被研削面と砥石の
接触幅をＡ、砥石の往復動の速度をｕ、とする。砥石の
往復動の基準位置を砥石と被研削面の接触幅がＡである
位置とし、この位置から往復動を開始してからの経過時
間をｔとする。実際の研削においては、研削砥石１は研
削の進行に伴い、被研削面に対し、紙面に垂直の方向に
相対的に移動するがここでは辺2aの幅方向の研削につい
てのみ説明する。
研削砥石１が、辺2a上を第2a図の状態から第2d図の状
態まで動くとき（半周期）、研削に参加している砥石幅
ｌは、第2a図に示す状態ａから第2d図に示す状態ｄの間
で次の通りである。
態まで動くとき（半周期）、研削に参加している砥石幅
ｌは、第2a図に示す状態ａから第2d図に示す状態ｄの間
で次の通りである。
砥石の単位幅当りの押付力ｆは砥石全押付力Ｆを研削に
参加している砥石巾ｌで割った値で上述の区分に対応し
て、下記の式で示される。
参加している砥石巾ｌで割った値で上述の区分に対応し
て、下記の式で示される。
研削砥石による研削量は、砥石単位幅当りの被研削面
への押付力と、押付時間の積に比例する。
への押付力と、押付時間の積に比例する。
ここで第１図に示す基準位置０点（辺2aの端部）から
ｘ離れた位置での辺2aの単位長さの幅の部分が砥石の半
周期の振動（状態ａから状態ｄへの移動）で受ける押付
力×押付時間の総和を fxとすると、Ａ＜W0＜Ｐとしたとき、（１）〜（６）式
を用いて 砥石の半周期の研削によるｘ位置での研削量をhxとす
ると、hxは前述の如くfxに比例するから、 hx＝kfx が成立する。ｋは砥石の材質、回転数、および被加工物
の材質により定まる定数である。（７）〜（11）式を用
いてhxを図示したものが第３図である。被加工物の目標
形状と原形状とから、研削加工による被加工物の位置に
対応した必要研削量の分布を算出し、砥石幅W0、砥石移
動速度ｕ、砥石押付力Ｆ、振動両端での接触幅Ａを必要
により選定して、前述の必要研削量の分布に近似したhx
を作成する。
ｘ離れた位置での辺2aの単位長さの幅の部分が砥石の半
周期の振動（状態ａから状態ｄへの移動）で受ける押付
力×押付時間の総和を fxとすると、Ａ＜W0＜Ｐとしたとき、（１）〜（６）式
を用いて 砥石の半周期の研削によるｘ位置での研削量をhxとす
ると、hxは前述の如くfxに比例するから、 hx＝kfx が成立する。ｋは砥石の材質、回転数、および被加工物
の材質により定まる定数である。（７）〜（11）式を用
いてhxを図示したものが第３図である。被加工物の目標
形状と原形状とから、研削加工による被加工物の位置に
対応した必要研削量の分布を算出し、砥石幅W0、砥石移
動速度ｕ、砥石押付力Ｆ、振動両端での接触幅Ａを必要
により選定して、前述の必要研削量の分布に近似したhx
を作成する。
目標曲面の曲率半径がＲであり、被研削面中央での研
削量がＳであると、第１図の場合、被研削量の分布Hxは
下記の式で示される。
削量がＳであると、第１図の場合、被研削量の分布Hxは
下記の式で示される。
研削後の曲面が許容範囲内にあるかどうかは、Hxとhxの
差Δhxにより算出される。例えば、０≦ｘ≦Ａの範囲で
は、（７）式を用いて であり、この数値を算出して。許容値以上であればW0,
u,F,Aを修正して、Δhxが許容値以下となる数値を選定
すればよい。この数値の選定にあたっては、理論式だけ
でなく、実験により得られるデータを用いてもよい。
差Δhxにより算出される。例えば、０≦ｘ≦Ａの範囲で
は、（７）式を用いて であり、この数値を算出して。許容値以上であればW0,
u,F,Aを修正して、Δhxが許容値以下となる数値を選定
すればよい。この数値の選定にあたっては、理論式だけ
でなく、実験により得られるデータを用いてもよい。
第４図は、砥石の振幅の両端での接触幅Ａと、砥石の
幅W0を等しくした場合の研削量hxを示す図であり、第５
図は、砥石幅W0を被研削面の幅Ｐの1/2とした場合のhx
の形状を示す例である。
幅W0を等しくした場合の研削量hxを示す図であり、第５
図は、砥石幅W0を被研削面の幅Ｐの1/2とした場合のhx
の形状を示す例である。
第６図及び第７図は本発明の第２の実施例を示すもの
である。幅Ａなる研削砥石１は一端が辺2aに丁度触れた
状態から、ｘ方向へ等速ｕで移動し、振幅Ｐ＋Ａで振幅
する。砥石１が辺2aに押付けられる力Ｆは辺2a上の位置
によって変えられ、次の式で示される。
である。幅Ａなる研削砥石１は一端が辺2aに丁度触れた
状態から、ｘ方向へ等速ｕで移動し、振幅Ｐ＋Ａで振幅
する。砥石１が辺2aに押付けられる力Ｆは辺2a上の位置
によって変えられ、次の式で示される。
（12）〜（14）式をもとに算出したhxを第７図に示
す。
す。
以上述べたように、砥石幅W0、振動の両端での砥石と
被研削面の接触幅Ａ、砥石の被研削面への押付力Ｆ、砥
石の移動速度および砥石の回転速度を必要研削量の分布
に応じて設定して数値加工データを作成し、この数値加
工データにより研削砥石を数値制御して駆動すれば、被
研削面のそれぞれの位置の必要研削量に対応した砥石接
触面圧、および接触時間が被研削面に加えられ、研削残
りにより凹凸が許容範囲内である曲面が、熟練作業者に
よる自由研削を行うことなく、得られる。
被研削面の接触幅Ａ、砥石の被研削面への押付力Ｆ、砥
石の移動速度および砥石の回転速度を必要研削量の分布
に応じて設定して数値加工データを作成し、この数値加
工データにより研削砥石を数値制御して駆動すれば、被
研削面のそれぞれの位置の必要研削量に対応した砥石接
触面圧、および接触時間が被研削面に加えられ、研削残
りにより凹凸が許容範囲内である曲面が、熟練作業者に
よる自由研削を行うことなく、得られる。
同一部品を複数個製作する場合は、一度条件設定を行
えばよいので加工の能率が向上し、熟練作業者に依存す
る割合を減少することが可能となる。
えばよいので加工の能率が向上し、熟練作業者に依存す
る割合を減少することが可能となる。
又、本実施例においては、研削砥石の振幅を多面体の
一つの面内にとどめているが、これに限定されず更に振
幅を拡大することも当然可能であり、砥石の外周面と側
面のなすＲ部を研削に参加させることも可能である。
一つの面内にとどめているが、これに限定されず更に振
幅を拡大することも当然可能であり、砥石の外周面と側
面のなすＲ部を研削に参加させることも可能である。
本発明によれば、被加工物を回転する砥石により研削
して自由曲面を創成する場合に、接触面圧と相対移動速
度に関する研削条件を構成する、砥石を被加工物に押し
つける押付力と、砥石と被加工物との相対往復動速度及
び相対回転速度を必要研削量の分布に応じて設定して加
工データを作成し、これにより砥石を制御し駆動するの
で、被加工物の各位置の必要研削量に対応した接触面
圧、相対移動速度が被研削面に加えられ、切削加工によ
り自由曲面に近似された面に加工された被加工物を目標
形状に加工できる。さらに砥石と被加工物の接触面圧と
相対移動速度を管理して加工を行うため、通常のNC研削
による微小直線の連続からなる曲面形状でなく、任意の
曲線からからなる曲面形状を研削できる。
して自由曲面を創成する場合に、接触面圧と相対移動速
度に関する研削条件を構成する、砥石を被加工物に押し
つける押付力と、砥石と被加工物との相対往復動速度及
び相対回転速度を必要研削量の分布に応じて設定して加
工データを作成し、これにより砥石を制御し駆動するの
で、被加工物の各位置の必要研削量に対応した接触面
圧、相対移動速度が被研削面に加えられ、切削加工によ
り自由曲面に近似された面に加工された被加工物を目標
形状に加工できる。さらに砥石と被加工物の接触面圧と
相対移動速度を管理して加工を行うため、通常のNC研削
による微小直線の連続からなる曲面形状でなく、任意の
曲線からからなる曲面形状を研削できる。
第１図は本発明の実施例を示す図、第２図および第３図
は第１図に示す実施例の内容を説明する図、第４図およ
び第５図は第１図に示す実施例を一部変更した例を示す
図、第６図は本発明の他の実施例を示す図であり、第７
図は第６図に示す実施例の内容を示す図である。 １……研削砥石、２……切削加工面（被研削面）、３…
…自由曲面、４……回転軸、５……接触面。
は第１図に示す実施例の内容を説明する図、第４図およ
び第５図は第１図に示す実施例を一部変更した例を示す
図、第６図は本発明の他の実施例を示す図であり、第７
図は第６図に示す実施例の内容を示す図である。 １……研削砥石、２……切削加工面（被研削面）、３…
…自由曲面、４……回転軸、５……接触面。
Claims (1)
- 【請求項１】切削加工により自由曲面に近似された面に
加工された被加工物を、砥石の切り込み位置を直接制御
しないで回転する砥石で加工を行う研削方法であって、
前記被加工物の目標形状と前記被加工物の原形状とから
必要研削量の分布を算出する工程と、求められた必要研
削量の分布に応じて、接触面圧と相対移動速度に関する
研削条件を構成する、砥石を被加工物に押し付ける押付
力、砥石と被加工物との相対往復動速度及び相対回転速
度を被加工物の各位置ごとに定めて加工データとする工
程と、得られた加工データにより砥石を制御し研削を行
う工程と、を含んでなる自由曲面の創成研削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62007606A JP2626748B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 自由曲面の創成研削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62007606A JP2626748B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 自由曲面の創成研削方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63174863A JPS63174863A (ja) | 1988-07-19 |
| JP2626748B2 true JP2626748B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=11670461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62007606A Expired - Lifetime JP2626748B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 自由曲面の創成研削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626748B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5973272A (ja) * | 1982-10-18 | 1984-04-25 | Inoue Japax Res Inc | 数値制御研磨装置 |
-
1987
- 1987-01-16 JP JP62007606A patent/JP2626748B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63174863A (ja) | 1988-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |