JP2883706B2 - 円筒研削盤 - Google Patents

円筒研削盤

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JP2883706B2
JP2883706B2 JP25360290A JP25360290A JP2883706B2 JP 2883706 B2 JP2883706 B2 JP 2883706B2 JP 25360290 A JP25360290 A JP 25360290A JP 25360290 A JP25360290 A JP 25360290A JP 2883706 B2 JP2883706 B2 JP 2883706B2
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隆雄 須原
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は円筒形加工物にクラウニングを付して研削加
工を行なう円筒研削盤に関する。
「従来の技術」 第6図に示すような外周にクラウニングを付された加
工物Wは軸方向の中央部の直径D1から左右に行くに従っ
て直径は次第に減少し端部ではD2となる。D1−D2=ΔD
は微小量であるのが通常である。このようなクラウニン
グを付される加工物Wを加工するには第7図に示すよう
な2軸制御の円筒研削盤が用いられる。
第7図においてテーブル1上に配した加工物主軸台2
と心押台3に夫々に備えたセンサ5,6に加工物Wは支持
され、加工物Wは加工物主軸台2から図示されない回転
駆動部材により回転する。テーブル1はベッド4上にお
いてZ軸方向にZ軸サーボモータ7によって駆動され
る。ベット4上においてテーブル1と直角方向に運動す
るように砥石台8が設けられ、砥石台8はX軸方向にX
軸サーボモータ21によって運動する。
砥石台8にはZ軸に平異な回転軸により円筒形砥石11
が回転駆動されるように支持されている。
クラウニング加工を行なう場合Z軸サーボモータ7、
X軸サーボモータ21をCNC制御装置19により関連して駆
動して所要のクラウニングの母線方向に加工物Wへの砥
石作用部を移動させる。
「発明が解決しようとする課題」 砥石11が円筒形であると第6図の左側に示すように砥
石11の角部で加工物Wを研削することによって加工物W
に送りマークが発生し、表面形状がうまく創成されな
い。又、第6図に説明のため併せて画いた右側の砥石11
のように半径方向断面が突形の円弧形状の外周を持つよ
うにしても、加工物Wに作用する切刃が少ないので研削
量も少なく加工物Wの表面に送りマークが発生する。
本発明は上記従来のようにクラウニングを付される加
工物を研削する円筒研削盤の課題を解消し、送りマーク
が発生せず、研削能率の良い円筒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」 本発明は加工物主軸台と心押台を備え、該加工物主軸
台と心押台で支持した加工物の外周にその外周が作用す
る砥石を備えた砥石台を設け、砥石台を加工物の軸方向
と直交する方向に進退する砥石送り装置を有し、加工物
と砥石を加工物の軸方向に相対移動するZ軸送り装置を
備えた円筒研削盤において、砥石送り方向と加工物の軸
方向とでなす平面上で、砥石の加工物と接触する研削作
用位置を中心として回転可能に上スライドが砥石送り装
置上に取付けられると共に上スライドの旋回駆動装置を
設け、砥石送り装置、Z軸送り装置および旋回駆動装置
を関連動作させる制御装置を備えた円筒研削盤である。
「実 施 例」 以下、本発明の実施例について図面に従って説明す
る。第1図は平面図、第2図は第1図の正面図、第3図
は第1図の側面図である。テーブル1上に固定した加工
物主軸台2とテーブル1の長手方向に位置を調節可能に
固定された心押台3.に夫々備えたセンタ5,6は加工物W
の両端面に設けたセンタ穴に挿入押圧され加工物Wは両
センタ5,6により支持されている。加工物主軸台2に回
転駆動されるように支持された加工物主軸13には加工物
駆動具14が設けてあり、加工物Wに回転力を与える。テ
ーブル1はベッド4上でZ軸方向に案内されるようにベ
ッド4のV−平案内15に係合している。ベッド4に固定
されたZ軸サーボモータ7はベッド4に回転自在に支持
されるキャレージボールスクリュー16に連結してある。
該スクリュー16はテーブル1に固定したキャレージボー
ルスクリューナット17に係合している。
以上のテーブル1、Z軸サーボモータ7、キャレージ
ボールスクリュー16、キャレージボールスクリューナッ
ト17により加工物のZ軸送り装置を構成してある。尚、
テーブル固定で砥石台を軸方向に送る形式の研削盤の場
合は砥石台を担持する全部材が加工物長手方向に移動す
るスライド上に構成される。
ベッド4上にはZ軸と直角方向の案内を備えたスライ
ドベース18が設けられ、該スライドベース18の案内には
砥石送りスライド19が進退自在に係合している。該スラ
イドベース18に固定された砥石送りサーボモータ21は該
スライドベース18に回転自在に支持される砥石送りボー
ルスクリュー22に連結されている。砥石送りボールスク
リュー22は砥石送りスライド19に固定された砥石送りボ
ールスクリューナット23にねじ込まれている。
砥石送りスライド19は加工物Wへ突出部24を備え、突
出部24に固定した枢軸25には上スライド26の突出部26a
が枢着されている。砥石送りスライド19には枢軸25を中
心とする円弧形案内27が設けられ、上スライド26は該円
弧形案内27に案内されている。枢軸25は砥石11の加工物
Wと接触する研削作用位置Pに一致するように設定され
ている。砥石送りスライド19に取付けた砥石台旋回サー
ボモータ28は砥石台旋回ボールスクリュー29を一体に備
え、該ボールスクリュー29は上スライド26に取付けた砥
石台旋回ボールスクリューナット31にねじ込まれてい
る。第4図に示すように砥石台旋回サーボモータ28は砥
石送りスライド19に設けたブラケット20にピン32により
枢着され、砥石台旋回ボールスクリューナット31はピン
33により上スライド26に枢着されている。
砥石台8は旋回角0゜の状態で砥石軸10を加工物Wの
軸方向と平行にして回転自在に支持し、上スライド26に
設けた加工物Wの軸方向と直交する方向の案内35に係合
していて加工物Wに向って進退可能となっている。上ス
ライド26に固定された砥石修正補正サーボモータ36は上
スライド26に回転自在に支持される砥石修正補正ボール
スクリュー37に連結され、砥石修正補正ボールスクリュ
ー37は砥石台8に固定した砥石修正補正ボールスクリュ
ーナット38にねじ込まれている。
以上においてスライドベース18、砥石送りスライド1
9、砥石送りサーボモータ21、砥石送りボールスクリュ
ー22、砥石送りボールスクリューナット23により砥石台
送り装置を構成しており、枢軸25、上スライド26、円弧
形案内27、砥石台旋回サーボモータ28、砥石台旋回ボー
ルスクリュー29、砥石旋回ボールスクリューナット21、
ピン32,33によって砥石台旋回駆動装置を構成してい
る。又、砥石台8と上スライド26間に設けた案内35、砥
石修正補正サーボモータ36、砥石修正補正ボールスクリ
ュー37、砥石修正補正ボールスクリューナット38により
砥石修正補正送り装置を構成している。
Z軸サーボモータ7、砥石送りサーボモータ21、砥石
台旋回サーボモータ28、砥石修正補正サーボモータ36は
CNC制御装置39により後述の関連動作を行なうようにな
っている。
加工物Wの母線の曲率中心をCとすると、該母線が円
の場合は曲率中心Cは不動であり、他の二次曲線では次
第に変化する。又、該母線が半径の異なる円の組合せの
場合は円の接する位置の左右で曲率中心Cの位置が変更
される。
今第1図の加工物Wの左端から研削を始めるとすると
砥石11の研削作用位置Pが加工物Wと接触する点におけ
る加工物Wの母線に対し砥石11の砥石軸10が平行に向い
ており、砥石台8は第1図において砥石送り装置の進退
方向のX軸に対して角θ傾いている。
すなわち、砥石11は加工物Wの母線に立てた法線PCの
延長線上に位置される。
加工物主軸台2が付勢され、駆動具14の回転により、
加工物Wは回転し、砥石11が回転した状態でZ軸サーボ
モータ7はキャレージボールスクリュー16を回転してキ
ャレージボールスクリューナット17を送り、テーブル1
を第1図において左行させる。CNC制御装置39には砥石1
1外周の加工物Wに接触する研削作用位置Pの軌跡とな
る曲線がプログラム入力されていると共に該作用位置P
における加工物Wの母線と砥石11の砥石軸10が常に平行
になるようにプログラム入力されている。加工物Wの母
線が幾何学的に数式化できる場合には該数式によりCNC
制御装置39は上記砥石11の加工物Wへの研削作用位置P
の軌跡および該軌跡上における砥石軸10の上記傾斜角θ
を計算し、砥石送りサーボモータ21、砥石台旋回サーボ
モータ28を制御する。これによって、テーブル1の左行
につれて砥石送りサーボモータ21は砥石送りボールスク
リュー22を逆転して加工物Wの研削径の増大に合せて砥
石作用位置Pの位置を変えると共に砥石旋回サーボモー
タ28は砥石旋回ボールスクリェー29を逆転して上スライ
ド26を枢軸25を中心に時計回りに回転し、砥石11の砥石
軸10と砥石11の加工物Wへの研削作用位置Pにおいて加
工物Wの母線と平行に保つ。テーブル1が左行して加工
物Wの最大直径部に砥石11が作用する位置では加工物W
の母線は加工物Wの軸方向と平行になるため、砥石11の
砥石軸10は加工物Wの軸方向と平行になる。加工物Wの
最大直径部を過ぎてテーブル1が左行するとZ軸サーボ
モータ7の回転角度に併せて砥石送りサーボモータ21は
正転して砥石11と加工物Wの研削作用位置Pを所望の加
工物Wの母線に沿って移動させると共にZ軸サーボモー
タ7の回転角に応じて砥石旋回サーボモータ28は逆転を
続行して砥石11の砥石軸10と砥石11の加工物Wへの研削
作用位置Pにおける加工物Wの母線と平行に保つ。
このようにして砥石11は常に砥石11の幅の中間部で加
工物Wの母線に接しているので加工物Wに対する切屑除
去(ストックリムーブ)面積の加工物Wの軸方向長さが
大きい。即ち、砥石11が正確な円筒形であっても、通常
クラウニング量は小さいのでほぼ全幅にわたり加工物W
に砥石11の外周が作用する。そして砥石11の外周の半径
方向断面を凹形の曲率にすると尚一層加工物Wに作用す
る砥粒が増大する。この凹形とする場合、クラウニング
形状が円弧である場合は該円弧と一致させるが、該円弧
より半径の大きな円弧としてもよい。又クラウニングが
円以外の二次曲線又は創作した曲線である場合例えば異
なる半径の円弧の組合せのような場合は砥石11の外周を
クラウニングの最大曲率と等しくするが、該曲率より大
きい曲率の円又は曲線としてもよい。
以上の結果加工物Wの全長にわたり、砥石11は広い幅
で加工物Wに切込まれ、且つ砥石幅全幅にわたり、切込
み量に大きな差がないので送りマークは出ない。尚、砥
石11の幅で重研削可能なため研削能率が良く短時間で加
工物に正確で面粗度のすぐれたクラウニング研削加工を
施すことが可能である。
第5図は他の実施例であり、この実施例では砥石旋回
駆動装置にウォーム歯車装置を用いている。砥石送りス
ライド19には砥石旋回サーボモータ28が固定され、該モ
ータ28は砥石送りスライド19に固設した軸受41に軸方向
移動しないように軸承したウォーム42に連結されてい
る。ウォーム42はウォームホイルセグメント43にかみ合
っている。ウォームホイルセグメント43は枢軸25の中心
を中心としており、上スライド26に固定されている。
砥石台旋回サーボモータ28が回転すると連結したウォ
ーム42が回転し、ウォームホイルセグメント43を回転す
るので上スライド26は枢軸25を中心に回転し、砥石台8
を傾動し、砥石11を加工物Wと接触する研削作用位置P
を中心に回転させる。
砥石11の修正について述べる。心押台3には砥石修正
工具として砥石修正ダイヤモンド44が固定される。砥石
修正時は砥石11は砥石軸10を加工物Wの軸方向に平行と
し、加工物Wの最大径部から、Xr後退させる。該後退に
より、砥石修正ダイヤモンド44と砥石11の研削作用面の
加工物Wの中心からの半径方向寸法は一致する。Z軸サ
ーボモータ7を駆動してテーブル1を左行して砥石修正
ダイヤモンド44に送りを与えて、該砥石11の外周を修正
する。該砥石11の外周が既に述べたように凹形の場合は
Z軸サーボモータ7と砥石送りサーボモータ21をCNC制
御装置39で関係づけて動作して砥石修正ダイヤモンド44
と砥石11の砥石修正作用位置が所望の曲線となるように
制御する。砥石11の砥石修正の際の切込みは砥石修正補
正サーボモータ36を駆動すると砥石修正補正ボールスク
リュー37が回転して砥石修正補正ボールスクリューナッ
ト38を送り、砥石台8を上スライド26上で送ることによ
り与えられる。砥石修正後、Z軸サーボモータ7を駆動
してテーブル1を右行し、砥石11と加工物Wの最大径部
を対向させると砥石11と加工物Wの間はXr離れており、
砥石11の研削作用面は砥石修正前後を通じて一定位置と
なる。
何故に砥石修正補正装置を上記のように設けるかとい
う砥石修正補正装置を設けないようにした場合には砥石
修正後に上スライド26と砥石送りスライド19を枢着して
いる枢軸25と砥石の加工物Wへの研削作用位置Pは不一
致となる。そこでZ軸サーボモータ、砥石送り(X軸)
サーボモータおよび砥石台旋回サーボモータを関連づけ
て、補正を行なうとすれば理論上できないことはない
が、極めて複雑なプログラムとなり、プログラム作成の
時間と経費が実用上耐えられないものとなるからであ
る。
本発明では砥石11の加工物Wと接触する研削作用位置
Pを中心に砥石11が旋回でき、この状態を保てるように
砥石修正補正送り装置を設けたため、制御が簡単となっ
ている。
〔発明の効果〕
本発明は砥石送り装置上に砥石の加工物と接触する研
削作用位置を中心に旋回できるように上スライドを取付
け、上スライドの旋回駆動装置を設け、砥石と加工物の
軸方向の送り装置のZ軸サーボモータと砥石台送りサー
ボモータと砥石台旋回サーボモータを関連づけて駆動す
る制御装置を設けたため、砥石外周の幅方向の全幅で加
工物の母線と接することができ、切込みの加工物母線方
向幅が大きくとれるため、砥石の砥粒が多く加工物に作
用し重研削ができ、加工物表面に送りマークがでない。
上スライドに砥石台を備えて砥石修正補正送り装置を
設けたため、砥石は加工物への研削作用位置を砥石の旋
回中心と容易に合致させることができる。これによって
砥石修正後の補正のための複雑な制御が不要となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は平面研削盤の平面図、第2図は第1図の正面
図、第3図は第1図の側面図、第4図は第1図のA−A
断面図、第5図は他の実施例の平面図、第6図、第7図
は従来例の平面図である。 W……加工物、P……研削作用位置、1……テーブル、
2……加工物主軸台、3……心押台、4……ベッド、5,
6……センタ、7……Z軸サーボモータ、8……砥石
台、10……砥石軸、11……円筒形砥石、13……加工物主
軸、14……駆動具、15……案内、16……キャレージボー
ルスクリュー、17……キャレージボールスクリューナッ
ト、18……スライドベース、19……砥石送りスライド、
21……砥石送りサーボモータ、22……砥石送りボールス
クリュー、23……砥石送りボールスクリューナット、24
……突出部、25……枢軸、26……上スライド、27……円
弧形案内、28……砥石台旋回サーボモータ、29……砥石
台旋回ボールスクリュー、31……砥石旋回ボールスクリ
ューナット、32,33……ピン、35……案内、36……砥石
修正補正サーボモータ、37……砥石修正補正ボールスク
リュー、38……砥石修正補正ボールスクリューナット、
39……CNC制御装置、41……軸受、42……ウォーム、43
……ウォームホイルセグメント、44……砥石修正ダイヤ
モンド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 5/04 B24B 41/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工物主軸台と心押台を備え、該加工物主
    軸台と心押台で支持した加工物の外周にその外周が作用
    する砥石を備えた砥石台を設け、砥石台を加工物の軸方
    向と直交する方向に進退する砥石送り装置を有し、加工
    物と砥石を加工物の軸方向に相対移動するZ軸送り装置
    を備えた円筒研削盤において、砥石送り方向と加工物の
    軸方向とでなす平面上で、砥石の加工物と接触する研削
    作用位置を中心として回転可能に上スライドが砥石送り
    装置上に取付けられると共に上スライドの旋回駆動装置
    を設け、砥石送り装置、Z軸送り装置および旋回駆動装
    置を関連動作させる制御装置を備えた円筒研削盤。
  2. 【請求項2】上スライドに砥石台を砥石軸と直交する方
    向に加工物に向って進退可能に取付け、該砥石台を加工
    物に向って位置調整を行なう砥石修正補正送り装置を設
    けた請求項1に記載の円筒研削盤。
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