JP3669075B2 - Coolant supply device for grinding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、クランクシャフトのクランクピンを研削する研削盤において、砥石車とクランクピンの接触点にクーラントを供給するクーラント供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、研削盤においては、工作物と砥石車の接触点(研削点)にクーラントを供給し、研削による熱の発生及び切粉の除去を行うことで、工作物の研削焼け等を防止するようにしていた。
円筒研削を行うとき、前述の接触点は砥石車の固定位置となり、クーラントを供給するクーラントノズルも、この固定位置にクーラントを供給するだけでよいため、固定となっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開昭53−115986号に開示されるように、クランクシャフトのジャーナルを主軸に保持し、この主軸上でジャーナルを回転させたときに主軸軸線回りで旋回するクランクピンの旋回軌跡に沿って、主軸軸線と交差する方向に砥石車を送り制御して研削加工する場合、砥石車とクランクピンの接触点、つまり研削点が砥石車の外周に沿って移動することになる。
【0004】
このため、従来のように固定位置にクーラントを供給するだけでは、クーラントが十分に研削点に供給されず、研削焼け等を発生させる恐れがあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、研削点が移動しても常に研削点へ確実にクーラントを供給できるようにしたもので、請求項1の発明は、クーラントを吐出するクーラントノズルと、前記クーラントノズルを砥石車の外周に沿って移動させるクーラントノズル移動手段と、前記クーラントノズル移動手段は前記砥石車が支承される前記砥石台に備えられ、前記クーラントノズルから吐出されるクーラントが前記砥石車とクランクピンの接触点に供給されるように前記プロフィルデータによる砥石車のプロフィル創成運動に同期して前記クーラントノズル移動手段を制御する揺動制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【0006】
また、請求項2の発明は、一端がクーラントノズルを保持し他端が砥石車の回転軸線上に回転可能に取付けられた揺動アームと、この揺動アームを揺動させる駆動手段とでクーラントノズル移動手段を構成したことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施例の形態】
以下、本発明を具体的な実施の形態に基づいて説明する。図1は数値制御研削盤を示した構成図である。10は数値制御研削盤のベッドで、このベッド10上には、テーブル11が主軸軸線に平行なZ軸方向に摺動可能に配設されている。テーブル11上には、主軸13を軸架した主軸台12が配設され、その主軸13はサーボモータ14により回転される。また、テーブル11上の右端には心押台15が載置され、心押台15のセンタ16と主軸13のセンタ17とによってジャナールJおよびクランクピンPから成るクランクシャフトWが挟持されている。工作物Wは、主軸13に突設された位置決めピン18に嵌合し、工作物Wの回転位相は主軸13の回転位相に一致している。
【0008】
ベッド10の後方には、工具送り軸(X軸)に沿って進退可能な砥石台20が案内され、砥石台20には、モータ21によって回転駆動される砥石車Gが支承されている。この砥石台20は、図略の送り螺子を介してサーボモータ23に連結され、サーボモータ23の正逆転により前進後退される。
砥石車Gの外周には、砥石カバー24が取付られ、この砥石カバー24上には、後述するクーラントノズル25を移動するためのサーボモータ26が取付けられている。
【0009】
クーラントノズル25は揺動アーム27の一端に結合され、このクーラントノズル25にはポンプ29からクーラントが供給される。
揺動アーム27の他端は、砥石カバー24の砥石車Gの回転軸線O上に回転自在に取付けられている。この揺動アーム27を揺動させることにより、一端に取り付けられたクーラントノズル25が砥石車Gの外径に沿って移動する。
【0010】
なお、この揺動アーム27の回転中心からクーラントノズル25の取付け位置までの長さを適宜調整することにより、砥石車Gの径の変化に対応することが可能である。
前記サーボモータ26の回転軸には、第1アーム28aの一端が揺動可能に結合され、この第1アーム28aの他端には、第2アーム28bが揺動可能に結合されている。
【0011】
第2アーム28bの他端は、揺動アーム27の略中央に形成された長穴27aを介して揺動アーム27に揺動可能に固定結合されている。
長穴27aは、揺動アーム27上の第2アーム28bの結合位置を移動可能とするもので、この揺動アーム27上の第2アーム28bの結合位置を移動させることにより、クラントノズル25の揺動量を適宜調整することができる。
【0012】
第1,第2アーム28a,28bは、クランク機構28を構成しており、サーボモータ26が回転することにより、揺動アーム27が砥石車Gの回転軸線Oを支点として旋回し、揺動アーム27の一端に取り付けられたクーラントノズル25が砥石車Gの外周に沿って砥石車Gの外周と一定距離を保ちながら移動する。ドライブユニット40、41は、図3に示すように数値制御装置30から指令値を入力し、それぞれサーボモータ23、14を駆動する回路である。ドライブユニット40は、図3に図示するように数値制御装置30から指令値とロータリエンコーダ52からの帰還信号を入力する偏差カウンタ401と、その出力をDA変換するDA変換器402と、その出力に速度ジェネレータ53の出力を減算して増幅してサーボモータに駆動電圧を印加する増幅器403とからなる。なお、ドライブユニット41については構成が同様であるので説明を省略する。
【0013】
また、ドライブユニット42は、数値制御装置30から指令値を入力し、サーボモータ26を駆動する回路であり、数値制御装置30からの指令値をDA変換するDA変換器421と、その出力を増幅しサーボモータ26に駆動電圧を印加する増幅器422とからなる。
数値制御装置30は主としてサーボモータ23、14、26の回転を数値制御し、工作物Wの研削加工を制御する装置である。その数値制御装置30には、制御データ等の入力を行うキーボード43と、各種の情報を表示するCRT表示装置44と、各種の制御信号を出力する制御盤45が接続されている。
【0014】
数値制御装置30は、図3に示すように、研削盤を制御するためのメインCPU31と、制御プログラムを記憶したROM33と、入力データ等を記憶するRAM32と、入出力インタフェース34とで主として構成されている。RAM32上には、NCデータを記憶するNCデータ領域321と、クランクピンの旋回軌跡から決定されるプロフィルデータを記憶するプロフィルデータ領域322が設けられている。その他、各種のモードを設定する送りモード設定領域324、工作物モード設定領域326が設けられている。
【0015】
前記プロフィルデータ領域322には、図4に示すように主軸13の単位角度毎に砥石車13の位置と、クーラントノズル25の先端位置を決定するサーボモータ25の回転角度位置を1ブロックとし、ジャーナル一周分のデータがプロフィルデータとして記憶されている。
数値制御装置30は、その他サーボモータ23、14の駆動系とし、ドライブCPU36とRAM35が設けられている。RAM35は、メインCPU31から砥石車Gの位置決めデータを入力する記憶装置である。ドライブCPU36は、主軸13と砥石台20を数値制御し、スローアップ、スローダウン、目標点の補間等の演算を行い、補間点の位置決めデータを一定周期で出力する装置である。
【0016】
次に作用を説明する。
RAM32には、加工サイクルデータを含むNCデータが記憶されており、その加工サイクルデータが図5に示されている。制御盤45のボタン452が押下されると、加工サイクルデータが起動される。このNCデータは、CPU31により図6のフローチャートに示す手順に従って解読される。
【0017】
ステップ100でNCデータは1ブロック読出され、次のステップ102でデータエンドか否かが判定される。データエンドの場合には、本プログラムは終了される。データエンドでない場合には、ステップ104以下へ移行し、命令語のコード判定が行われる。ステップ104で命令語がGコードであると判定された場合には、さらに詳細な命令コードを判定するため、CPUの処理はステップ106へ移行する。
【0018】
ステップ106〜112で、命令コードに応じてモードが設定が行われる。ステップ106でG01コードと判定されたときは、ステップ108で送りモード設定領域323にフラグがセットされ、送りモードは研削送りモードに設定される。また、ステップ110でG51コードと判定されたときは、ステップ112で工作物モード設定領域324にフラグがセットされ、工作物モードはピン研削モードに設定される。
【0019】
上記のモード設定が完了すると、ステップ114に移行し、Mコードの有無が判定される。ステップ114で読み出したブロックにMコード有りと判定されると、ステップ116へ移行しMコードがM08コードであるか否かが判定される。M08コードであればステップ118に移行し、ポンプ29が駆動され、クーラントノズル25からクーラントが吐出される。
【0020】
ステップ116でM08コードなしと判定されると、ステップ120に移行してM09コードであるか否かが判定される。
ここでM09コードであれば、ステップ122に移行してポンプ29が停止され、クーラントノズル25からクーラントの供給が停止され、ステップ124に移行する。また、M09コードでなければ、ステップ124に移行する。
【0021】
ステップ124で読出しブロックにXコード有りと判定されると、ステップ136へ移行し、モード設定がピン研削モードかつ研削送りモード(以下、「ピン・研削モード」という)か否かが判定される。ピン・研削モードのときには、ステップ128でピン創成のための分配処理が行われる。一方、ピン・研削モードでないときは、ステップ130で通常の主軸の回転と同期しない分配処理が行われる。
【0022】
<加工処理>
制御盤45のボタン452が押下されると、図5に示す加工サイクルデータが図6のフローチャートに従って1ブロックずつ解読される。まず、図略のブロックにより、砥石車Gが回転されて砥石台20が所定位置まで早送り前進されるとともに、テーブル11の移動されて研削加工を行うクランクピンPが砥石車Gと対向する位置に割り出される。
【0023】
次にブロックN010のG51コードにより、工作物モードがピン研削モードに設定され、使用されるプロフィルデータが番号P1234で指定される。次のブロックのN020のMO8コードにより、クーラントの供給が開始される。
ブロックN030のG01コードにより研削送りモードに設定され、Xコードの存在によりX−0.1だけピン研削の処理が行われる。Fコードは主軸1回転当たりの研削量を、Rコードは主軸1回転当たりの研削速度を示している。Sコードは主軸の回転速度を表している。
【0024】
図5のNCデータでは、FコードとRコードの指定数値が等しいため、主軸の回転に対し連続的に一定速度で切り込むことを指令している。
プロフィル創成は図7のフローチャートに従って実行される。まず、ステップ200で、与えられたFコードから主軸の単位回転角0.5°ごとの切込量が演算される。次にステップ202において、主軸の指令角の原点に対するプロフィルデータが記憶されているアドレスの先頭アドレスが、読出しアドレスIの初期値として設定される。次にステップ204でドライブCPU36から出力完了信号を入力し、前サイクルでの出力が完了したか否かが判定され、完了したと判定されれば、ステップ206へ移行してプロフィルデータD(I)が読み出され、ステップ208で主軸1回転当たりの切り込みが完了したか否かが判定される。この判定はFコードにより指定された数値データで行われる。この場合には、0.1mm分の切り込みが行われたか否かで判定される。主軸1回転当たりの切り込みが完了していないときには、ステップ210で、読み出されたプロフィルデータD(I)に単位角当たりの切込量が加算されて移動量データが生成され、ステップ212で、その移動量データと速度データを組みとする位置決めデータがドライブユニット40に出力され、砥石台20が移動される。また、これと同時に対応する主軸13の回転角度およびサーボモータ26の回転角度がそれぞれドライブユニット40,41に出力される。
【0025】
なお、主軸1回転当たりの切り込みが完了しているときは、ステップ213で読み出された実行プロフィルデータD(I)が、そのまま砥石台の移動量データとされる。
次にステップ214で、読出しアドレスIが実行プロフィルデータの終端アドレスImax以上か否かが判定される。I≧Imaxのとき、ステップ216で読出しアドレスIは、テーブルの先頭に戻すため初期値に設定され、そうでないときは、ステップ218で読出しアドレスIが1だけ更新され、ステップ220へ移行して全切り込みが完了したか否かが判定される。
【0026】
この判定は、Xコードにより指定された数値データから判定される。全切り込みが未完了のときは、ステップ204へ移行し、次の制御サイクルへ進む。一方、全切り込みが終了した場合には、ブロックNO30で指令されたピン研削の処理が終了され、ブロックNO40で指令されるM09コードによりクラーントの供給が停止した後、図略のブロックにより砥石台が所定位置まで早送り後退される。
【0027】
以上のように主軸13回転に同期して砥石台20を移動させることで、図8の(a)〜(d)に示すように主軸軸心回りで旋回するクランクピンを研削することができる。
さらに砥石車Gの移動に同期してクーラントノズルが移動し、常にクランクピンと砥石車Gの接触点に確実にクーラントを供給し、砥石車G及びクランクピンPの冷却と切粉の除去を行うことで、クランクピンPの研削焼けや加工不良を防止することができる。
【0028】
また、上記実施例では揺動アーム27を移動するのに、第1,第2アーム28a,28bにより構成されるクランク機構28を用いて、サーボモータの回転運動を直線運動に変換していたが、これに限られるものでなく、油圧シリンダ等のシリンダ装置やリニヤモータなどの直線運動をする駆動源を用いて揺動アーム27を移動してもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上のように請求項1の発明は、クランクピンの旋回軌跡に沿って砥石車をプロフィル創成運動させるためのプロフィルデータに基づいてクーラントノズルを移動し、クーラントを砥石車とクランクピンの接触点に供給するようにしたので、常に砥石車とクランクピンの接触点にクーラントを供給でき、研削焼け等の発生を防止できる効果がある。
【0030】
また、請求項2の発明は、砥石車の回転軸線上で旋回する揺動アームの先端にクーラントノズルを取り付けたので、クーラントノズルが砥石車の外周に沿った軌跡を描かせることができる。これによりクーラントノズルと砥石車外周の距離を一定にでき、さらに安定したクーラントを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる数値制御研削盤の構成図
【図2】本発明の実施の形態にかかる数値制御研削盤の構成図
【図3】数値制御装置の電気的構成を示したブロックダイヤグラム
【図4】プロフィルデータの一部を示す図
【図5】加工サイクルデータの一部を示す図
【図6】CPUの処理手順を示したフローチャート図
【図7】CPUの処理手順を示したフローチャート図
【図8】砥石台の移動とクーラントノズルの移動を示す動作説明図
【符号の説明】
10 ベッド
11 テーブル
13 主軸
14 サーボモータ
15 心押台
20 砥石台
25 クーラントノズル
26 サーボモータ
30 数値制御装置
G 砥石車
W 工作物[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a coolant supply device for supplying coolant to a contact point between a grinding wheel and a crankpin in a grinding machine for grinding a crankpin of a crankshaft.
[0002]
[Prior art]
In general, in a grinding machine, coolant is supplied to the contact point (grinding point) between the workpiece and the grinding wheel to generate heat and remove chips from grinding, thereby preventing grinding burn of the workpiece. I was doing.
When performing cylindrical grinding, the aforementioned contact point is a fixed position of the grinding wheel, and the coolant nozzle for supplying the coolant is also fixed because it is only necessary to supply the coolant to this fixed position.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-115986, the journal of the crankshaft is held on the main shaft, and when the journal is rotated on this main shaft, it follows the turning trajectory of the crankpin that turns around the main shaft axis. When the grinding wheel is fed and controlled in a direction crossing the spindle axis, the contact point between the grinding wheel and the crank pin, that is, the grinding point moves along the outer periphery of the grinding wheel.
[0004]
For this reason, if the coolant is simply supplied to the fixed position as in the prior art, the coolant is not sufficiently supplied to the grinding point, and there is a risk of causing grinding burn or the like.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the purpose thereof is to ensure that coolant can be supplied to the grinding point reliably even if the grinding point moves. The invention according to
[0006]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a coolant comprising a swing arm having one end holding a coolant nozzle and the other end rotatably mounted on the rotation axis of the grinding wheel, and a driving means for swinging the swing arm. The nozzle moving means is configured.
[0007]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing a numerically controlled grinding machine.
[0008]
Behind the
A
[0009]
The
The other end of the
[0010]
It is possible to cope with a change in the diameter of the grinding wheel G by appropriately adjusting the length from the rotation center of the
One end of a
[0011]
The other end of the
The
[0012]
The first and
[0013]
The
The
[0014]
As shown in FIG. 3, the
[0015]
In the
The
[0016]
Next, the operation will be described.
The
[0017]
In
[0018]
In
[0019]
When the above mode setting is completed, the routine proceeds to step 114, where it is determined whether or not there is an M code. If it is determined in
[0020]
If it is determined in
If it is M09 code here, it will transfer to step 122, the
[0021]
If it is determined in
[0022]
<Processing>
When the button 452 on the
[0023]
Next, the workpiece mode is set to the pin grinding mode by the G51 code of the block N010, and the profile data to be used is designated by the number P1234. The coolant supply is started by the N020 MO8 code of the next block.
The grinding feed mode is set by the G01 code of block N030, and the pin grinding process is performed by X-0.1 due to the presence of the X code. The F code indicates the grinding amount per rotation of the main shaft, and the R code indicates the grinding speed per rotation of the main shaft. The S code represents the rotational speed of the main shaft.
[0024]
In the NC data of FIG. 5, since the designated numerical values of the F code and the R code are equal, it is instructed to continuously cut at a constant speed with respect to the rotation of the spindle.
Profile creation is performed according to the flowchart of FIG. First, in
[0025]
When the cutting per spindle rotation is completed, the execution profile data D (I) read in
Next, in
[0026]
This determination is made from numerical data designated by the X code. When all the cuts are not completed, the process proceeds to step 204 and proceeds to the next control cycle. On the other hand, when all the cuts have been completed, the pin grinding process commanded in block NO30 is terminated, and the supply of the clant is stopped by the M09 code commanded in block NO40. Fast forward to the predetermined position.
[0027]
By moving the
Further, the coolant nozzle moves in synchronization with the movement of the grinding wheel G, always supplies the coolant to the contact point between the crank pin and the grinding wheel G, and cools the grinding wheel G and the crank pin P and removes chips. Thus, grinding burn and processing failure of the crank pin P can be prevented.
[0028]
In the above-described embodiment, the rotary motion of the servo motor is converted into a linear motion using the
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the coolant nozzle is moved based on the profile data for causing the grinding wheel to generate a profile along the turning trajectory of the crank pin, and the coolant is moved to the contact point between the grinding wheel and the crank pin. Since it is supplied, it is possible to always supply the coolant to the contact point between the grinding wheel and the crankpin, and to prevent the occurrence of grinding burn.
[0030]
In the invention of claim 2, since the coolant nozzle is attached to the tip of the swing arm that turns on the rotation axis of the grinding wheel, the coolant nozzle can draw a locus along the outer periphery of the grinding wheel. Thus, the distance between the coolant nozzle and the outer periphery of the grinding wheel can be made constant, and more stable coolant can be supplied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a numerically controlled grinder according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a numerically controlled grinder according to an embodiment of the present invention. Fig. 4 shows a part of profile data. Fig. 5 shows a part of machining cycle data. Fig. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU. Fig. 7 is a processing procedure of the CPU. FIG. 8 is an operation explanatory diagram showing the movement of the grinding wheel base and the movement of the coolant nozzle.
10
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