JP2839684B2 - 数値制御研削盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はNCプログラムに基づいて工作機械を制御し、
加工を実行させる数値制御研削盤に関する。

＜従来の技術＞ 従来、研削加工を行う場合において加工箇所１カ所に
ついて空研削、粗研削、精研削、微研削からなる砥石の
送り速度の異なった加工工程を設定し、これを１加工サ
イクルとして加工工程が進む毎に順次精度の高い加工を
行うようにしている。

しかし、加工を行う砥石の種類、工作物の加工取り代
（加工によって除去される部分）および仕上げ面精度等
によっては、加工箇所１ヵ所について加工サイクルを一
度に完了せず、１加工サイクルを加工工程によって２つ
に分割してこの分割された加工サイクルの間に砥石のド
レスを行う場合がある。

また、多段スピンドルのように１つ工作物当たりに複
数の加工箇所が存在する場合においても、加工箇所ごと
にトラバース研削、プランジ研削等の加工パターンが相
違することや、加工箇所の増加による研削量の増大によ
って、１つの加工箇所の加工が終了し、次の加工箇所の
加工に移行する間に砥石のドレスを行う場合がある。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上述したような１加工サイクルを加工工程によって２
つに分割し、この分割された加工サイクルの間に砥石の
ドレスを行う場合や、加工箇所が移行する間に砥石のド
レスを行う場合の判断基準は、特に明確にされておらず
作業者の経験によるところが大きいため、作業者によっ
て砥石のドレス回数が相違して加工に要する時間や、工
作物の仕上がり具合に違いが発生するという問題点があ
った。

本発明はこのような問題点を解決するためになされた
ものであり、工作物を研削加工する場合において、その
加工途中に砥石のドレスが必要か否かの判断基準を設定
し、この判断基準に応じて砥石のドレスを自動的に行う
数値制御研削盤を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は上述した目的を達成するために、あらかじめ
入力された加工に必要な各種データから研削条件を決定
し、この研削条件に基づいて複数の研削工程よりなる加
工サイクルによって工作物の加工を行う数値制御研削盤
において、 前記加工に必要な各種データおよび前記研削条件から
前記加工サイクルの実行時に予想される砥石の負荷の大
小を判別する負荷判別手段と、この負荷判別手段によっ
て砥石の負荷が所定値より大きいと判断された時に前記
加工サイクルを前記研削工程に基づいて２つ以上の小サ
イクルに分割することを決定するサイクル分割手段と、
このサイクル分割手段によって分割された小サイクルが
終了する毎に砥石のドレスを行うドレス実行手段とを備
えたものである。

また、複数の加工箇所よりなる工作物の各加工箇所毎
の加工に必要な各種データをあらかじめ入力することに
よって、各加工箇所毎の研削条件と各加工箇所の研削順
序を決定し、工作物の加工を行う数値制御研削盤におい
て、前記加工に必要な各種データおよび研削条件に基づ
いて前記加工箇所の加工時に予想される砥石の負荷を前
記加工箇所の研削順序で累積する砥石負荷算出手段と、
この砥石負荷算出手段によって累積された砥石負荷が所
定値を越えた時、この時累積された加工箇所を加工した
後に、砥石のドレスを行うことを決定するアドレス決定
手段とを備えたものである。

＜作用＞ １加工サイクルを加工工程に基づいて複数の小サイク
ルに分割し、この小サイクル毎に砥石のドレスを行う。

また、研削順序に従って複数の加工箇所の加工を行う
に当たって、あらかじめ加工箇所毎に予想される砥石の
負荷を加工順序に従って累積していき、所定の値を越え
た加工箇所の前もしくは後に砥石のドレスを行う。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図において10は研削盤、20は数値制御装置である。研削
盤10は砥石Ｇを有する砥石台11と工作物Ｗを載置するテ
ーブル13とを備えている。工作物Ｗは複数の段（加工箇
所）を有しており、砥石台11およびテーブル13は、駆動
回路16,17によりそれぞれ回転駆動されるサーボモータ1
2,14によってＸ軸およびＺ軸方向に移動されるようにな
っている。テーブル13には、工作物Ｗの両端を支持する
ための主軸台50と心押台51が対向配置され、工作物Ｗは
主軸台22によって回転駆動される。心押台51には砥石修
正工具52が突設され、テーブル13と砥石台11の相対運動
により、砥石Ｇの研削面は所望形状に研削される。な
お、15は工作物Ｗの軸方向位置決めを行うための端面定
寸装置である。

前記数値制御装置20は中央演算装置21、記憶装置22、
パルス発生回路23、インターフェース26,27,28によって
構成され、パルス発生回路23から送出される指令パルス
が駆動回路16,17に供給されるようになっている。

前記記憶装置22には、NCプログラムを記憶するプログ
ラム記憶エリアPMEと、このNCプログラムを解析処理し
てパルス発生回路23に送信するデータを記憶する数値デ
ータ記憶エリアNDEと、NCデータおよび研削条件を記憶
した加工データエリアMDEと、本発明を実施するドレス
実行の判断を行うプログラム等を記憶した解析データプ
ログラエリアAPEが設けられている。

一方、インターフェース26には、表示制御回路37が接
続され、この表示制御回路37によってCRT38が作動され
る。またインターフェース27には、データを記憶装置22
に入力するためのデータ書込装置36とNCプログラムを記
憶したバブルカセット入出力装置34が接続されている。

以上のような構成で、数値制御装置20の動作について
説明する。

第４図に示すフローチャートは、本実施例の数値制御
研削盤が加工に必要な全ての条件を順次決定していく全
体の過程を示したものである。

ステップ100では、作業者によって工作物Ｗの加工に
必要なNCデータが入力され、加工データエリアMDEに記
憶される。ここにおけるNCデータとは、工作物Ｗの各段
の形状、仕上げ寸法、取り代、要求する仕上げ精度およ
び砥石の材質等である。

ステップ102では、ステップ100において入力されたNC
データに基づいて研削サイクルが決定され、加工データ
エリアMDEに記憶される。即ち、各段の形状からトラバ
ース、プランジ等の加工パターンが選択されるととも
に、各段の形状に応じた砥石Ｇの移動経路が選択され
る。

ステップ104では、ステップ100,102において加工デー
タエリアMDEに記憶されたNCデータおよび研削サイクル
に基づいて研削条件を計算し、加工データエリアMDEに
記憶する。研削条件には空研削、粗研削、精研削、微研
削の開始位置、送り速度、工作物Ｗの回転速度、各段の
剛性等がある。

ステップ106では、後述するサイクル分割の有無の決
定を行う。即ち、ステップ104で算出した研削条件から
ステップ102で決定した研削サイクル中に砥石Ｇのドレ
スを行う必要があるか否かを判断する。

ステップ108では、加工データエリアMDEに記憶された
NCデータ、研削サイクルおよび研削条件に基づいて工作
物Ｗの各段の研削順序を決定する。この研削順序はあら
かじめ設定されたアルゴリズムにより決定される。例え
ばトラバース研削を行う段が複数存在する場合は、剛性
が所定の値以下の箇所を値の小さい箇所から順に研削
し、剛性が所定の値以上の箇所は、研削幅の広い箇所か
ら順に研削する。

ステップ110では、後述する各段間の中間ドレスの有
無の決定を行う。即ち、ステップ108で決められた研削
順序に従って加工を行った場合の砥石Ｇの負荷を推定し
て、全ての段の加工を行う間に砥石Ｇのドレスが必要
か、またアドレスが必要ならばどの段の加工後が適当で
あるかを決定する。

ステップ112では、ステップ106および110において、
砥石Ｇのドレスが必要と判断された場合の砥石Ｇのドレ
ス方法を決定する。ドレス方法は、研削サイクル、各段
の仕上げ精度、砥石の材質を考慮して決定され、ドレス
回数、切込み量およびドレス速度の項目から成り立って
いる。

ステップ114では、以上のステップで決定された項目
に従って工作物Ｗの加工を開始する。

次に第５図に示すフローチャートによって、上述した
ステップ106に示したサイクル分割の有無の決定の過程
を説明する。本実施例においてサイクル分割とは、研削
サイクル中に砥石Ｇのドレスを行う必要があるか否かを
判断を行い、ドレスを行う必要があると判断された場合
には、空研削、粗研削、精研削、微研削と移行する加工
サイクルを空研削、粗研削からなる荒工程サイクルと精
研削、微研削からなる仕上げ工程サイクルの２つの小サ
イクルに分割し、荒工程サイクル終了後に一度砥石Ｇの
送りを停止して、砥石Ｇを砥石修正工具52によってドレ
スを行った後、仕上げ工程サイクルを実行しようという
ものである。以下のステップは、工作物Ｗの１つの段に
対するサイクル分割の有無の決定過程を示したものであ
る。

ステップ200では、加工データエリアMDEに記憶された
NCデータの中から現在対象となっている段の取り代を読
み出し、この値があらかじめ定められた値より大きいか
否かを判断する。もし、この値より小さい時はステップ
214に移行して、取り代が十分小さいのでこの段を加工
においてはサイクル分割を行うほど砥石Ｇの負荷は大き
くないと判断する。また、前記した値より大きい時はス
テップ202に移行する。

ステップ202では、現在対象となっている段を加工し
た場合に推定される研削量である実研削量Vcの計算を行
った後、ステップ204に移行する。実研削量Vcは、NCデ
ータとして加工データエリアMDEに記憶された仕上げ径
Ｄ、取り代ｔおよび円周率πより以下のように算出され
る。

Vc＝π×Ｄ×ｔ ステップ204では、現在対象となっている段の許容研
削能率Ｚを加工データエリアMDEより読み出す。

許容研削能率Ｚは工作物Ｗの材質と砥石Ｇの材質から
経験的に導き出すことができる。このため、加工データ
エリアMDEには工作物Ｗの材質と砥石Ｇの材質の組み合
わせから求められる許容研削能率Ｚがマップ状に記憶さ
れており、このマップとNCデータとして入力された工作
物Ｗの材質と砥石Ｇの材質から許容研削能率Ｚを読み出
すことができる。

ステップ206では、許容研削量Vaの計算を行う。許容
研削量Vaは許容研削能率Ｚと定数α，βより以下のよう
に近似して求めることができる。

Va＝β/Z^α ここにおける定数α，βは砥石の種類及び仕上げ面の
精度により決定される値であり、許容研削能率同様加工
データエリアMDEにマップ状に記憶されている。

ステップ208では、ステップ202および206で求めた実
研削量Vcと許容研削量Vaを比較する。この結果、Vc≧Va
の関係にあるならば（YES）、許容研削量に比べ実際の
研削量が大きいので砥石Ｇの負荷が大きくなると判断さ
れステップ216に移行し、サイクル分割を行うことが決
定される。そして、ステップ220に移行して、荒工程終
了後、砥石Ｇの送りを停止するように加工サイクルを変
更する。また、Vc≧Vaの関係にないならば（NO）、ステ
ップ210に移行する。

ステップ210では、NCデータとして記憶されている段
の仕上げ面精度（粗さ）より、サイクル分割を行うか否
かを判断する。即ち、あらかじめ設定された値よりも、
仕上げ面精度が高いならば、より高い砥石面精度が要求
されるため、ステップ218に移行してサイクル分割を行
うことが決定される。そして、ステップ220に移行して
荒工程終了後に砥石Ｇの送りを停止するように加工サイ
クルを変更する。また、段の仕上げ面精度が前述の設定
値よりも低いならばステップ212に移行してサイクル分
割を行わないことが決定される。

以上述べた過程によって、サイクル分割を行うか否か
の決定が行われる。

次に第６図に示すフローチャートによって、上述した
ステップ110に示した中間ドレスの有無の決定の過程を
説明する。本実施例において中間ドレスとは、ステップ
108で決められた研削順序に従って加工を行った場合、
全ての段の加工を行う間に砥石Ｇのドレスが必要か、ま
た必要ならばどの段の加工後が適当かを決定するもので
ある。以下のステップは、第２図に示したような工作物
Ｗに対する中間ドレスの有無の決定過程を示したもので
ある。この工作物ＷはW1からW5の５つの加工箇所である
段を有しており、上述したステップ108においてW1からW
5順番で加工順序が決定されている。

ステップ300では、加工データエリアMDEに記憶された
加工順序を読み出す。以下はこの加工順序の順に段Wk
（１≦ｋ≦５）のデータを読み出す。

ステップ302では、Wk段の加工パターンを読み出して
この加工パターンがＲ研削またはテーパ研削であるか否
かを判別する。もし、加工パターンがＲ研削である場合
は第３図（ｃ）に示すＲ部のように砥石Ｇの形状をＲ状
に修正しなければならない。また、テーパ研削である場
合は第３図（ｂ）に示すように砥石Ｇの形状をテーパの
角度θに合わせて修正しなければならない。従って、加
工パターンがＲ研削またはテーパ研削である場合は、ス
テップ306に移行してWk段の加工を行う前に加工パター
ンに応じた中間ドレスを行うことを決定する。一方、加
工パターンがＲ研削またはテーパ研削以外の場合は、ス
テップ304に移行する。本実施例においてはW4段とW5段
がステップ306に移行するものに相当する。

ステップ304では、Wk段の加工パターンと研削順序がW
k段の１つ前であるWk−１段の加工パターンを比較してW
k−１段からWk段に加工が移行する時において、加工パ
ターンがトラバース研削からプランジ研削に移行するか
否かを判断する。これはトラバース研削を行うことによ
って砥石Ｇは第３図（ａ）に示すように階段状に摩耗す
るため、そのままの状態でプランジ研削を行うと仕上げ
精度に大きな影響を与えるためである。従って、加工パ
ターンがトラバース研削からプランジ研削に移行する場
合は、ステップ306に移行してWk段の加工を行う前に中
間アドレスを行ことを決定する。一方、加工パターンが
トラバース研削からプランジ研削に移行しない場合は、
ステップ308に移行する。本実施例においてはW2段がト
ラバース研削からプランジ研削に移行する場合に相当す
る。

なお、ステップ306に移行した後はステップ308に移行
する。

ステップ308では、Wk段を加工した場合に推定される
研削量である実研削量Vc（ｋ）の計算を行った後、ステ
ップ310に移行する。実研削量Vc（ｋ）の算出は、前述
したサイクル分割の有無の決定過程におけるステップ20
2の計算と同様である。

ステップ310では、前述のステップ204と同様にWk段の
許容研削能率Ｚ（ｋ）の計算を行いステップ312に移行
する。

ステップ312では、前述のステップ206と同様に許容研
削能率Ｚ（ｋ）よりWk段の許容研削量Va（ｋ）を求めス
テップ314に移行する。

ステップ314では、砥石Ｇの負荷率Da（ｋ）を算出す
る。負荷率Da（ｋ）は実研削量Vc（ｋ）、許容研削量Va
（ｋ）およびWk段より前までの加工工程で累積された負
荷率Da（ｋ−１）から以下のように求められる。

Da（ｋ）＝Vc（ｋ）/Va（ｋ）＋Da（ｋ−１） ステップ316では、ステップ314で求めた負荷率Da
（ｋ）によりWk段加工後の砥石Ｇの負荷の多少を推定し
て中間ドレスが必要かどうかを判断する。即ち、Da
（ｋ）≧１ならば（YES）、許容研削能量Va（ｋ）に対
して実研削量Vc（ｋ）が大きいため、Wk段加工後の砥石
Ｇの負荷が大きいと判断されてステップ318に移行し、W
k段加工後に砥石Ｇのドレスを実行することを決定す
る。また、Da≧１でないならば（NO）、Wk段加工後も砥
石Ｇの負荷は小さく、次の段の加工も可能であると判断
されてステップ324に移行し、Wk段加工後に砥石Ｇのド
レスを実行しないことを決定する。

ステップ318によってドレスの実行が決定された後は
ステップ320に移行し、ドレスの実行のためドレスの負
荷率を０に戻した後、ステップ322に移行する。

ステップ324によってドレスを実行しないことが決定
さた後は、負荷率Da（ｋ）を加工データエリアMDAに記
憶した後、ステップ322に移行する。

ステップ322では、Wk段が研削順序最後の工程であるW
5段であるか否かを判断する。もし、W5段であるならば
（YES）、中間ドレスの有無の決定を行う過程を終了す
る。また、W5段でないならば（NO）、ｋの値に１を加算
して次に加工する段において上記の過程を実行するため
にステップ302に移行する。

以上述べた過程によって、中間ドレスの有無の決定が
行われる。

第７図に示すフローチャートは、研削順序に従って実
際に工作物Ｗの加工を行う場合において、サイクル分割
と中間アドレスがどのよう実行されるかを示したもので
ある。

ステップ400では、工作物ＷのWk段の加工を開始す
る。即ち、荒工程サイクルである空研削および粗研削を
実行する。このステップにおいて荒工程サイクルによる
加工を終了すると、ステップ402に移行する。

ステップ402では、Wk段についてサイクル分割の決定
がされているかを判断する。もし、サイクル分割の決定
がされているならば（YES）、ステップ404に移行して、
砥石Ｇのドレスを行った後、ステップ406に移行する。
また、サイクル分割の決定がされていないならば（N
O）、直接ステップ406に移行する。

ステップ406では、Wk段の加工を続行し、仕上げ工程
サイクルである精研削および微研削を実行する。このス
テップにおいて仕上げ工程サイクルによる加工を終了す
るとWk段の加工が完了し、ステップ408に移行する。

ステップ408では、現在加工を完了したWk段が最終加
工箇所であるW5段であるかを判断する。W5段であるなら
ば（YES）、工作物Ｗの全ての加工箇所を加工したこと
になるので加工を終了する。また、W5段でないならば
（NO）、ステップ410に移行する。

ステップ410では、Wk段の加工終了後に中間ドレスの
決定がなされているかを判断する。中間ドレスの決定が
なされているならば（YES）、ステップ412に移行して砥
石Ｇのドレスを実行した後、ステップ414に移行する。
また、中間ドレスの決定がなされていないならば（N
O）、直接ステップ414に移行する。

ステップ414では、ｋ＝ｋ＋１としてWk段の設定を現
在加工終了した段から次に加工する段に変更した後、ス
テップ400に戻り次の段の加工を開始する。

以上述べたように本実施例の数値制御研削盤は、サイ
クル分割の有無の決定機能と中間ドレスの有無の決定機
能を備えているために、工作物Ｗの加工に必要なドレス
回数を自動的に判断することができる。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明においては、砥石の負荷を推
定する基準を設定して、この基準より工作物の加工途中
に砥石のドレスが必要か否かを決定するようにしたため
に、工作物に対して必要かつ十分なドレス回数を決定す
ることができる。従って、作業者の違いによる加工時間
や仕上がり具合の違いを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図は本発明による実施例を示し、第１図
は数値制御研削盤の構成を説明するための図、第２図は
工作物Ｗを説明するための図、第３図は砥石Ｇの形状を
説明するための図、第４図は全加工条件を決定していく
過程を示したフローチャート、第５図はサイクル分割の
有無を決定していく過程を示したフローチャート、第６
図は中間ドレスの有無を決定していく過程を示したフロ
ーチャート、第７図は工作物Ｗの加工過程を説明するた
めのフローチャートである。 10……研削盤、20……数値制御装置、52……砥石修正工
具、Ｗ……工作物、Ｇ……砥石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 守 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 山中 将 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 審査官 森川 元嗣 (56)参考文献 特開 昭49−118095（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−199359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−27763（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24B 49/16,49/18 B23Q 17/09

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらかじめ入力された加工に必要な各種デ
   ータから研削条件を決定し、この研削条件に基づいて複
   数の研削工程よりなる加工サイクルによって工作物の加
   工を行う数値制御研削盤において、 前記加工に必要な各種データおよび前記研削条件から前
   記加工サイクルの実行時に予想される砥石の負荷の大小
   を判別する負荷判別手段と、 この負荷判別手段によって砥石の負荷が所定値より大き
   いと判断された時に前記加工サイクルを前記研削工程に
   基づいて２つ以上の小サイクルに分割することを決定す
   るサイクル分割手段と、 このサイクル分割手段によって分割された小サイクルが
   終了する毎に砥石のドレスを行うドレス実行手段と を備えたことを特徴とする数値制御研削盤。
2. 【請求項２】複数の加工箇所よりなる工作物の各加工箇
   所毎の加工に必要な各種データをあらかじめ入力するこ
   とによって、各加工箇所毎の研削条件と各加工箇所の研
   削順序を決定し、工作物の加工を行う数値制御研削盤に
   おいて、 前記加工に必要な各種データおよび研削条件に基づいて
   前記加工箇所の加工時に予想される砥石の負荷を前記加
   工箇所の研削順序で累積する砥石負荷算出手段と、 この砥石負荷算出手段によって累積された砥石負荷が所
   定値を越えた時、この時累積した加工箇所を加工した後
   に砥石のドレスを行うことを決定するドレス決定手段と を備えたことを特徴とする数値制御研削盤。