JP3840389B2 - Processing method and processing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物の一端を把持し、他端を自由端として片持ち支持の状態で加工を行う加工方法及び加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
加工時の回転軸から偏心した円筒ピンを備えた工作物を研削加工する場合、工作物が回転する回転軸(以下、「C軸」と言う場合がある。)周りの回転運動と、C軸に対して垂直なX軸方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させることにより、偏心した円筒ピンを高精度の真円に研削加工している。例えば、エアコン用コンプレッサのクランク軸の偏心円筒等を研削加工する場合、偏心円筒部(円筒ピン)に対する仕上げの工程において、最後に残された約50〜500μm程度の研削取代を上記の方法で研削加工することがある。
【0003】
これらの偏心円筒研削において、工作物は、例えば軸線方向に長い長軸ジャーナル部と短い短軸ジャーナル部が同一線上に配設され、これらジャーナル部の間に偏心円筒部を有している。この工作物を研削加工する場合、Vブロック等の把持基準を有するチャックを用いて長軸ジャーナル部を片持で把持し、短軸ジャーナル部を自由端として、このチャックを上記C軸の周りに回転させて研削加工を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような研削加工の場合には、偏心円筒部の加工による応力開放の影響を受け、把持された基準となる長軸ジャーナル部に対して、前工程で同軸に加工された自由端側の短軸ジャーナル部が振れてしまうことがある。即ち、長軸ジャーナル部と短軸ジャーナル部との同軸性に誤差が生じてしまう。
【0005】
そこで、短軸ジャーナル部の振れが生じないように、偏心円筒部の加工条件は負荷をかけないように制限したり、応力開放を防止するように材料の熱処理を工夫するなどの手段が考えられる。また、短軸部が振れてしまった場合は、別途修正加工する工程を設ける手段が考えられる。
【0006】
しかしながら、上記のように加工条件を限定すれば、加工時間が長くなり生産性が低下する。また振れの修正するための別工程を設けた場合、システムコストと製造コストが高くなるなどの問題がある。
【0007】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、片持ち支持によって工作物を加工しても支持端側と自由端側の同軸性を維持することを低コスト、或いは短時間で、高精度に行うことができる加工方法および加工装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段は以下の通りである。
【0009】
請求項1の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、前記主加工部を加工した後に前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する加工方法である。
【0010】
この請求項1の加工方法により、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、偏心量に基づいたプロフィルデータによって、自由端部を修正加工することができる。
【0011】
請求項2の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、前記主加工部を加工した際に前記自由端部に振れが生じたか否かを検出し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じた場合には、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し該プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じない場合には、前記自由端部を加工しない加工方法である。
【0012】
この請求項2の加工方法は、自由端部に所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。
【0013】
請求項3の手段は、請求項1または請求項2の加工方法において、前記偏心量は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離であることを特徴とする。
【0014】
この請求項3の加工方法は、把持される固定端部側を基準として自由端部の修正加工を行うことができる。従って、固定端部と自由端部の同軸性の精度が高くなる。
【0015】
請求項4の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する自由端部加工手段とを備えたことを特徴とする加工装置である。
【0016】
この請求項4の加工装置において、偏心量検出手段は角度検出器により検出される角度位置における主軸の回転中心から工作物の中心軸までの偏心量を位置検出器からの検出結果に基づいて求める。この偏心量に基づきプロフィルデータ作成手段によって自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成する。そして、主加工部加工手段により主加工部の加工が行われると、作成したプロフィルデータに基づいて自由端部加工手段により自由端部を修正加工する。従って、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、偏心量に基づいたプロフィルデータによって、自由端部を修正加工することができる。
【0017】
請求項5の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、前記主加工部加工手段により前記主加工部を加工した際に前記自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出する振れ判別手段と、前記振れ判別手段により前記自由端部に所定値以上の振れが生じたことを検出した場合には前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、所定値以上の振れが生じたことを検出しない場合には前記自由端部を加工しない自由端部加工手段とを備えたことを特徴とする加工装置である。
【0018】
この請求項5の加工装置は、振れ判別手段により主加工部を加工した際に自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出し、所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。
【0019】
請求項6の手段は、請求項4または請求項5の加工装置において、前記偏心量検出手段は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離を検出するものである。
【0020】
この請求項6の加工装置は、偏心量検出手段により把持される固定端部側の偏心量が検出され、これを基準として自由端部の修正加工を行うことができる。従って、固定端部と自由端部の同軸性の精度が高くなる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【0022】
図1は、本実施例の研削盤100(加工装置)のハードウェア構成図である。図2は、研削盤100によって研削加工される工作物Wを示している。
【0023】
工作物Wは、円筒状の部材であり、軸線方向に長い長軸ジャーナル部A(固定端部)と短い短軸ジャーナル部B(自由端部)が同一線上に配設され、これらジャーナルA,Bの間に偏心円筒部Wb1,Wb2(主加工部)を有している。偏心円筒部Wb1,Wb2の中心線はそれぞれ所定の量だけジャーナル部A,Bの中心軸より変位している。ここで長軸ジャーナル部Aと短軸ジャーナル部Bの半径は同じである。長軸ジャーナル部Aは後述する主軸31に把持される部分であり、短軸ジャーナル部Bを自由端として工作物Wは支持されて研削加工される。
【0024】
また、偏心円筒部Wb1,Wb2は研削盤100による公知の研削方法によって従来と同様に研削加工される個所である。長軸ジャーナル部Aと短い短軸ジャーナル部Bの中心軸の同心性は、研削盤100に搬入される前工程の段階では精度良く保たれている。本実施例の研削盤100は、偏心円筒部Wb1,Wb2の加工後に短軸ジャーナル部Bに修正を施すことにより、研削加工後にもジャーナル部A,Bの同心性を維持するものである。
【0025】
図1において、研削盤100の座標系は、図1紙面に鉛直方向上向きをy軸方向の正の向きとする右手系の直交座標系を用いている。従って、xz平面は水平面となっている。
【0026】
水平な床面上に設置された研削盤100のベッド36上には、モータ24の駆動によりZ軸方向に移動する砥石台テーブル(以下テーブルと呼ぶ)40が設けられている。モータ24の回転量はエンコーダ22により検出される。
【0027】
テーブル40上には、モータ54の駆動によりX軸方向に移動する砥石台48が設けられている。モータ54の回転量はエンコーダ52により検出される。砥石台48の前面には砥石軸頭44が設けられており、モータ50の駆動によりこの砥石軸頭44に設けられた円板状の砥石46(工具)が回転するようになっている。
【0028】
ベッド36上でテーブル40に対向する位置には、主軸31を有する主軸台30が設けられている。主軸31の先端には、チャック32が設けられ、工作物Wが主軸中心を回転軸(C軸)として回転自在に取付けられるようになっている。主軸31は、モータ28の駆動によりチャック32を介して工作物Wを回転させる。モータ28の回転量はエンコーダ26(角度検出器)により検出される。
【0029】
またベッド36上のチャック32近傍には、定寸装置70(位置検出器)が設けられている。定寸装置70は図略の駆動装置により、X軸およびZ軸方向に移動し、工作物Wの各個所の測定に用いられる。
【0030】
数値制御装置10は、メモリ1(記憶手段)と、CPU2(演算手段)と、インタフェース(I/F)3、4とから構成されている。I/F3は、キーボードやディスプレイ等から成る入出力装置12とCPU2とのデータの送受信を仲介する。
【0031】
I/F4は、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)14、アンプ16、砥石台移動モータ駆動回路18、テーブル移動モータ駆動回路19、及び主軸モータ駆動回路20とのデータの送受信を仲介する。PLC14は、定寸装置70の制御を行う。アンプ16は、定寸装置70の出力を増幅し、A/D変換する。
【0032】
砥石台移動モータ駆動回路18、テーブル移動モータ駆動回路19、及び主軸モータ駆動回路20は、各々X軸、Z軸、C軸(回転軸)の各駆動信号を増幅、或いは、サーボ制御する。これらの駆動回路は、CPUを内蔵したサーボ制御装置により構成しても良い。
【0033】
この様に研削盤100を構成し、C軸(主軸)周りの回転運動と、C軸に対して垂直なX軸方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させることにより、工作物Wの研削加工を行う。
【0034】
図3及び図4に、本実施例のチャック32のXY平面上、及びXZ平面上の断面図を示す。主軸31の端面に支持されたチャック32には、面板32aを介して略U字型のブラケット61が取り付けられており、このブラケット61の凹部61aには、Vブロック62がZ軸方向に直列に2つ並べて取り付けられている。このVブロック62の互いに向かい合う把持基準面62aの挟み角はα〔ラジアン〕である(図6参照)。このVブロック62よりも主軸31側には、工作物Wの端部に当接してZ軸方向の位置決めを行うブロック62bが取り付けられている。
【0035】
Vブロック62の側方には、旋回ピン63によって回動可能に支持されたL字型のクランプアーム64が取り付けられている。クランプアーム64の一端には、シリンダ65のシリンダロッド66が、長穴67を介して円筒66aにより取り付けられており、シリンダロッド66は、ピストン68に固定されている。
【0036】
クランプアーム64の他端には、Vブロック62に対向して工作物Wに当接する当接面69aを有するクランプブロック69が設けられている。
【0037】
上記の構成において、このシリンダ65を作動(図3中右進)させると、クランプアーム64が旋回ピン63を中心に反時計回りに回旋され、
クランプブロック69が工作物WをVブロックの把持基準面62aに押し付けて把持し、工作物Wを主軸と共に回転軸Cを中心に回転させるようになっている。
【0038】
図5に定寸装置70のXY平面上の断面図を示す。この定寸装置70は、差動トランス機構を用いて定寸動作を行うものであり、図略の駆動装置によりX軸またはZ軸方向に進退可能にベッド36上に支持されている。符号71は定寸装置70の本体を示し、この内部には、コ形をした支持部材71aが一体的に支持されている。
【0039】
支持部材71aには、ブロック75が昇降可能に直動ベアリング76を介してパイロットバー77に支持されている。ブロック75の下部には、支持部材71a、本体71を貫通して連結シャフト78が支持されており、この連結シャフト78には、工作物Wの測位点に接触する測位面79を有するフィーラ80が固定されている。
【0040】
フィーラ80は、工作物Wを測定する際に、C軸回りに回転する測位点(測定対象である工作物Wの最上位点P)が測位面79から外れてしまわない様にX軸方向に幅広に形成されている。
【0041】
前記ブロック75の略中央には、貫通穴81を通して連結棒82が遊嵌され、この連結棒82の下端にはフランジ83が形成されている。また、連結棒82の上端は、本体71の上部に設けられたエアーシリンダ72内のピストン84に連結されている。
【0042】
ブロック75と支持部材71aとの間には、ブロック75に支持された磁性体から成るコア74aと、コア74aの外周を取り巻くように支持部材71aに固定された差動コイル74bとを備えた差動トランス74が設けられている。
【0043】
定寸装置70は、これらの構成(差動トランス機構)に基づいたコア74aと差動コイル74bとの相対変位により長軸ジャーナル部A等のC軸からの最上位点Pの高さ(図6における点Cから長軸ジャーナルAの高さY)を検出することができる。即ち、定寸装置70は基準工作物のC軸から最上位点Pの高さY0を予め記憶しているため、実際の工作物Wと基準工作物の高さの変位をフィーラ80の上下動の量として検出することにより、工作物Wの最上位点Pの高さを検出することができる。
【0044】
尚、上記の定寸装置70に、更に、下部フィーラ85(図5の破線部)を備えれば、定寸装置70により円筒の直径などを測定することも可能となる。
【0045】
以上の構成に基づいて実施例の作用を説明する。
【0046】
図6は長軸ジャーナルAの中心軸OAの点C(C軸)からの高さ(偏心量)εを求める方法を表す、長軸ジャーナルAとVブロック62の断面図である。長軸ジャーナルAの中心軸OA と点Cとは実際には極めて近い接近した位置にあるが、図6では理解し易いように点Cの位置を誇張して図示している。
【0047】
ここで点CからVブロック62の基準点Gまでの距離をd、長軸ジャーナルAの半径をD、把持基準面62aの挟み角をαとする。この時、図6のように点Cからの長軸ジャーナルAの高さYを定寸装置70により測定すれば、工作物Wの回転中心であるC軸から長軸ジャーナルAの中心軸OAまでの偏心量εは次式(1)の通りに求めることができる。
【0048】
ε=Y−D=(Y−d)/{1+sin(α/2)}+d (1)
尚、dは必ずしも整数である必要はなく、この値はチャック60の具体的な構成に依存する。例えば点CをVブロック62の基準点Gと一致するように設計すれば、この時「d=0」となり、式(1)は簡潔になる。また、例えば基準工作物の基準ジャーナルMをVブロック62で把持した際の中心点OM(中心軸)と点C(C軸)とが一致する様に点Cを配設すれば、この時「d=−|GOM|=−D0/sin(α/2)」となる。ただし、ここでD0は基準ジャーナルMの半径である。従って、この時、△D≡(D−D0)とおけば、ε=△D/sin(α/2)となり、式(1)より簡潔に書くことができる。尚、この場合は長軸ジャーナルAの高さYではなく、長軸ジャーナルAの半径Dを定寸装置70で測定する必要がある。
【0049】
上記のように得られる長軸ジャーナル部AのC軸からの偏心量εに基づいて、短軸ジャーナル部Bの研削データを作成し、短軸ジャーナル部Bの振れを除去するように研削加工する方法を以下に例示する。
【0050】
図7は本実施例における、短軸ジャーナル部Bの研削データを作成する手順を示すフローチャートである。本フローチャートは、図1の数値制御装置10により実行するものである。
【0051】
まず、ステップ710では、Vブロック62の中心線L(図6参照)をY軸に一致させ、主軸31(C軸)の回転角θを0に初期化する。例えば、この回転角θは、X軸方向の正の向きより左まわりに計る角度とする。
【0052】
ステップ715では、工作物Wを搬入して長軸ジャーナル部Aの外周面をVブロック62の把持基準面62aに当接させ、クランプアーム64により把持固定する。
【0053】
ステップ720では、定寸装置70を所定量前進させることにより、定寸装置70の測位面79を長軸ジャーナル部Aの上部に位置決めし、測定の準備をする(図2実線参照)。
【0054】
ステップ725では、定寸装置70により、長軸ジャーナル部AのC軸からの高さYを測定する。
【0055】
ステップ730では、ステップ725で測定したYと上記式(1)より、長軸ジャーナル部Aの中心OAのC軸からの偏心量εの値を求める。上記したようにステップ710で主軸31(C軸)の回転角θは初期化されている。従って、ここで偏心量εと回転角θは対応して記憶されたことになる(偏心量検出手段)。
【0056】
ステップ735では、砥石46の回転半径DGを入力する。この砥石46の回転半径DGは、通常所定の測定データ等から演算により求められるが、入出力装置12から入力することもできる。
【0057】
ステップ740では、以上のステップで求まっている長軸ジャーナル部Aの中心OAのC軸からの偏心量ε、砥石46の回転半径DG、短軸ジャーナル部Bの半径D(長軸ジャーナル部Aの半径と同じ)等より短軸ジャーナル部Bの研削データ(C−Xプロフィールデータ)を作成する(プロフィルデータ作成手段)。このデータの作成方法は公知であり、主軸31(C軸)の回転角θに対する砥石46の送り量Xの関係を算出するものである。即ち、図8に示す様に、回転角θと送り量Xの関係は、偏心量ε、砥石46の回転半径DG、短軸ジャーナル部Bの半径Dから幾何学的に算出できる。このため主軸31(C軸)の一回転を分割数Nで分割して、回転角θ(0)からθ(N)にそれぞれ対応する送り量X(0)からX(N)を算出し、C−Xプロフィールデータとするのである。
【0058】
ステップ745では、予め記憶されている偏心円筒部Wb1,Wb2のプロフィルデータに基づき、偏心円筒部Wb1,Wb2の研削加工を順次行う(主加工部加工手段)。この偏心円筒部Wb1,Wb2の研削加工は公知の方法で行われるものであり、特に限定されない。
【0059】
ステップ750では、砥石46が短軸ジャーナル部Bに対向するように砥石台48を位置決めする。そして、ステップ740にて演算されたプロフィールデータにより短軸ジャーナル部Bの振れをC−X同期研削により修正する(自由端部加工手段)。
【0060】
上記ステップ745にて偏心円筒部Wb1,Wb2の研削加工した際に、短軸ジャーナル部Bに振れが生じていないならば、短軸ジャーナル部Bの中心OB は、長軸ジャーナル部Aの中心OAと一致しており、C軸からの偏心量はεとなる。しかし、偏心円筒部Wb1,Wb2の研削加工時の振れによって両ジャーナル部の同心性には変化が生じている。このためステップ740にて演算されたプロフィールデータにより短軸ジャーナル部Bを研削することで、振れ量が研削によって除去され、短軸ジャーナル部Bの中心OB は、長軸ジャーナル部Aの中心OAと一致する。即ち、短軸ジャーナル部Bの中心OBのC軸からの偏心量がεとなるよう修正される。
【0061】
以上の手順に従えば、短軸ジャーナル部Bの振れを高い精度で修正することができる。また、本実施例の手順に従って、長軸ジャーナル部AをVブロック62で一旦把持すれば、工作物を把持し直す必要が無い。これにより、加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。
【0062】
また、振れを修正するための工程を別途設ける必要が無く、システム全体のコストを低く抑えることができる。
【0063】
図9は他の実施例を示したフローチャートである。図7の実施例では、毎回短軸ジャーナル部Bの修正研削を行っていたが、図9に示す実施例では、短軸ジャーナル部Bの振れが所定値以上の場合のみ修正研削を実行する。
【0064】
図9に示すステップ810からステップ830は、それぞれ図7のステップ710からステップ730と同じであるため、説明を省略する。
【0065】
ステップ835では、定寸装置70を図略の駆動装置によりZ軸方向に移動させ、測位面79を短軸ジャーナル部Bに位置させる(図2破線参照)。
【0066】
ステップ840では、図7のステップ745と同様に予め記憶されている偏心円筒部Wb1,Wb2のプロフィルデータに基づき、偏心円筒部Wb1,Wb2の研削加工を順次行う。この時、定寸装置70により回転する短軸ジャーナル部Bの変位量をリアルタイムで計測し、記憶する。
【0067】
偏心円筒部Wb1,Wb2の研削加工が終了した後、ステップ845で短軸ジャーナル部Bの振れが所定値以内か否かを判断する(振れ判別手段)。偏心円筒部Wb1,Wb2の研削加工中に過大な負荷が工作物Wに作用しておらず、短軸ジャーナル部Bの振れが小さいならば、短軸ジャーナル部Bの中心OBのC軸からの偏心量は、ステップ830で求めた長軸ジャーナル部Aの中心OAのC軸からの偏心量εとほぼ一致し、その差は所定値以内となる。即ち、短軸ジャーナル部Bの振れが所定値以内ならば(Yes)、過大な振れは生じていないため、全工程を終了する。一方、短軸ジャーナル部Bの振れが所定値より大きいならば(No)、短軸ジャーナル部Bに修正研削を施すべく、ステップ850に移行する。
【0068】
短軸ジャーナル部Bのプロフィルデータを作成し、修正研削を行うステップ850,855,860は、それぞれ図7におけるステップ735,740,750と実質的に同じであるため説明を省略する。
【0069】
このように短軸ジャーナル部Bの修正研削が必要な場合のみ、短軸ジャーナル部Bのプロフィルデータを作成して修正研削を行うため、不要な修正加工が排除でき、精度の高い研削加工と生産性の向上を両立することができる。
【0070】
以上述べた実施例では、主軸台30に把持され基準となる長軸ジャーナル部Aの中心OAのC軸からの偏心量εを求め、これに基づき自由端側の短軸ジャーナル部B側を修正研削するようにしている。しかし、偏心円筒部Wb1,Wbを加工する前に短軸ジャーナル部Bの中心OBのC軸からの偏心量を求めておき、この値に基づいて修正研削用の短軸ジャーナル部Bのプロフィルデータを作成しても良い。
【0071】
上記の実施例において、研削盤100の定寸装置70は差動トランス機構を用いているが、これら定寸装置の測定原理や制御方式等、研削盤の具体的な構成は、特に上記の実施例に限定されるものではない。即ち、研削盤は、上記の実施例とは異なる公知の定寸装置、センサ等を任意に組み合わせて構成しても良い。
【0072】
例えば、上記の実施例においては、Vブロック62を用いた三点接触方式のチャック32により、式(1)から長軸ジャーナル部Aの中心軸の偏心量εを求めたが、必ずしもこのような三点接触方を用いる必要は無い。
【0073】
定寸装置の代わりに図10に示すように非接触式のセンサS1を長軸ジャーナル部Aの近傍に設けて偏心量εを求めることもできる。例えば、工作物Wを一回転させたときのセンサS1の出力と主軸(C軸)の回転角度を対応させて記憶した後、センサS1からの出力の最大値と最小値より偏心量εを算出する方法等が考えられる。
【0074】
また、上記の第2実施例のように短軸ジャーナル部Bの振れまたは偏心量を求めるために非接触式のセンサS2を短軸ジャーナル部Bの近傍に設けることもできる。
【0075】
以上述べた実施例では、ジャーナル部A,Bの間の加工箇所がジャーナル部A,Bの中心軸より変位した偏心円筒部Wb1,Wb2となっている。しかし、加工箇所は偏心したものに限られるものでは無く、ジャーナル部A,Bと同軸の円筒部またはカム形状等、特に限定されるものでは無い。
【0076】
さらに、本実施例の加工装置は研削盤に限られるものではなく、工作物を片持ち支持して加工する旋盤等にも用いることができる。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1または請求項4の発明は、工作物の偏心量を検出して自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、このプロフィルデータに基づいて自由端部を加工するようにした。このため、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、自由端部の加工により加工精度を向上させることができる。また、主加工部の加工から自由端部の加工へ移行する際に、工作物を把持し直す必要が無い。従って、精度が向上すると共に、加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。
【0078】
また、振れを修正するための工程を別途設ける必要が無く、システム全体のコストを低く抑えることができる。
【0079】
請求項2または請求項5の発明は、自由端部に所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。従って、修正が必要な場合に加工は実行され、不要な場合は行われないので加工精度と生産性の両者が向上する。
【0080】
請求項3または請求項6の発明は、主軸に把持される固定端部側を基準として自由端部の加工を行うため、固定端部と自由端部の同軸性の精度がより向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における研削盤の全体構成図である。
【図2】本発明の実施の形態における工作物の外形図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるチャックのXY平面図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるチャックのXZ平面図である。
【図5】本発明の実施の形態における定寸装置のXY平面図である。
【図6】本発明の実施の形態における偏心量εの求める方法を表す図である。
【図7】本発明の実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
【図8】本発明の実施の形態における短軸ジャーナル部Bのプロフィールデータ作成方法を説明するための図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
【図10】本発明の他の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
10 数値制御装置
26 エンコーダ
70 定寸装置
100 研削盤
A 長軸ジャーナル部
B 短軸ジャーナル部
S1,S2 センサ
W 工作物
Wb1,Wb2 偏心円筒部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing method and a processing apparatus for gripping one end of a workpiece and performing processing in a cantilevered state with the other end being a free end.
[0002]
[Prior art]
When grinding a workpiece having a cylindrical pin that is eccentric from the rotation axis at the time of machining, rotational movement around a rotation axis (hereinafter also referred to as “C axis”) around which the workpiece rotates, and C axis By accurately synchronizing the reciprocating motion of the wheel head perpendicular to the X axis direction, the eccentric cylindrical pin is ground into a highly accurate perfect circle. For example, when grinding the eccentric cylinder of the crankshaft of an air conditioner compressor, the last remaining grinding allowance of about 50 to 500 μm is ground by the above method in the finishing process for the eccentric cylinder (cylindrical pin). May be processed.
[0003]
In these eccentric cylindrical grindings, for example, a long-axis journal portion and a short short-axis journal portion that are long in the axial direction are arranged on the same line, and the workpiece has an eccentric cylindrical portion between these journal portions. When grinding this workpiece, the long-axis journal part is held in a cantilever manner using a chuck having a gripping standard such as a V-block, the short-axis journal part is used as a free end, and the chuck is moved around the C-axis. It was rotated and ground.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a grinding process, the short end on the free end side, which is processed coaxially with the long axis journal part as a reference, is affected by the release of stress due to the machining of the eccentric cylindrical part in the preceding process. The shaft journal may swing. That is, an error occurs in the coaxiality between the long axis journal part and the short axis journal part.
[0005]
Therefore, in order to prevent the short-axis journal portion from wobbling, it is conceivable to limit the machining conditions of the eccentric cylindrical portion so as not to apply a load or to devise heat treatment of the material so as to prevent stress release. . In addition, when the short shaft portion is swung, a means for providing a process for performing another correction process can be considered.
[0006]
However, if the processing conditions are limited as described above, the processing time becomes long and the productivity decreases. Further, when a separate process for correcting the shake is provided, there are problems such as an increase in system cost and manufacturing cost.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to maintain the coaxiality of the support end side and the free end side even when a workpiece is processed by cantilever support. The object is to provide a processing method and a processing apparatus which can be performed with high accuracy in a cost or in a short time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the above problems are as follows.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the machining is performed in a state where the fixed end portion of the workpiece having the main processing portion between the fixed end portion gripped by the main shaft and the free end portion not gripped is cantilevered. A method for detecting an eccentric amount from a rotation center of the main shaft to a central axis of the workpiece, creating profile data for processing the free end portion based on the eccentric amount, and Is a processing method for processing the free end portion based on the profile data.
[0010]
According to the processing method of the first aspect, even if a swing occurs on the free end side during the processing of the main processing portion, the free end portion can be corrected by the profile data based on the amount of eccentricity.
[0011]
The means of claim 2A machining method in which machining is performed in a state where the fixed end portion of a workpiece having a main machining portion between a fixed end portion gripped by a main shaft and a free end portion not gripped is cantilevered, and the main shaft The amount of eccentricity from the rotation center of the workpiece to the center axis of the workpiece is detected, whether or not the free end portion is shaken when the main machining portion is machined is detected, and the free end portion is more than a predetermined value If the runout occurs, profile data for processing the free end portion is created based on the amount of eccentricity, the free end portion is processed based on the profile data, and a predetermined value is applied to the free end portion. A machining method in which the free end is not machined when the above deflection does not occurIt is.
[0012]
The processing method of
[0013]
The means of claim 3 is the processing method of
[0014]
The processing method of claim 3 is:The free end portion can be corrected based on the gripped fixed end side. Therefore, the accuracy of the coaxiality between the fixed end and the free end is increased.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, the machining is performed in a state where the fixed end portion of the workpiece having the main processing portion between the fixed end portion gripped by the main shaft and the free end portion not gripped is cantilevered. In the apparatus, an angle detector that detects a rotation angle of the main shaft, a position detector that detects a positional relationship between the main shaft and the workpiece, and a rotation center of the main shaft at an angular position detected by the angle detector. Eccentricity detecting means for obtaining the amount of eccentricity to the center axis of the workpiece based on the detection result from the position detector, and a profile for machining the free end portion based on the detection result of the eccentricity detecting means Profile data creation means for creating data, main processing portion processing means for processing the main processing portion,Based on the profile dataA processing apparatus comprising: free end processing means for processing the free end.
[0016]
In the machining apparatus according to claim 4, the eccentricity detection means obtains the eccentricity from the rotation center of the main shaft to the central axis of the workpiece at the angular position detected by the angle detector based on the detection result from the position detector. . Based on the amount of eccentricity, profile data for processing the free end is created by profile data creation means. When the main processing portion is processed by the main processing portion processing means, the free end portion is corrected by the free end processing means based on the created profile data. Therefore, even if a vibration occurs on the free end side during processing of the main processing portion, the free end portion can be corrected by the profile data based on the amount of eccentricity.
[0017]
The means of claim 5Rotation of the spindle in a machining apparatus that performs machining in a state where the fixed end of a workpiece having a main machining portion is cantilevered between a fixed end that is gripped by the spindle and a free end that is not gripped. An angle detector that detects an angle, a position detector that detects a positional relationship between the main shaft and the workpiece, and a rotation center of the main shaft at an angular position detected by the angle detector to a central axis of the workpiece Eccentricity detection means for obtaining the amount of eccentricity based on the detection result from the position detector, and profile data creation for creating profile data for processing the free end based on the detection result of the eccentricity detection means And a main machining part machining means for machining the main machining part, and detecting whether or not the free end portion is shaken over a predetermined value when the main machining part is machined by the main machining part machining means. You When it is detected by the shake determining means and the shake determining means that a shake of a predetermined value or more has occurred at the free end, the free end is processed based on the profile data, and the shake of a predetermined value or more is detected. A processing apparatus comprising: free end processing means that does not process the free end when it does not detect the occurrenceIt is.
[0018]
The processing device according to claim 5 is:When the main processing portion is processed by the shake discriminating means, it is detected whether or not the free end portion has a predetermined value or more, and the correction of the free end portion is performed only when the predetermined value or more has occurred.
[0019]
The means of claim 6 is the processing apparatus of claim 4 or claim 5, whereinThe eccentricity detecting means detects a distance from a rotation center of the main shaft to a central axis of the fixed end portion.Is.
[0020]
The processing apparatus according to claim 6 is:The eccentric amount on the fixed end side gripped by the eccentric amount detecting means is detected, and the correction processing of the free end can be performed based on this. Therefore, the accuracy of the coaxiality between the fixed end and the free end is increased.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
[0022]
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a grinding machine 100 (processing apparatus) according to the present embodiment. FIG. 2 shows a workpiece W that is ground by the grinding machine 100.
[0023]
The workpiece W is a cylindrical member, and a long-axis journal portion A (fixed end portion) long in the axial direction and a short short-axis journal portion B (free end portion) are arranged on the same line. B has eccentric cylindrical portions Wb1 and Wb2 (main processing portions). The center lines of the eccentric cylindrical portions Wb1 and Wb2 are displaced from the central axes of the journal portions A and B by a predetermined amount, respectively. Here, the radii of the long axis journal part A and the short axis journal part B are the same. The long-axis journal portion A is a portion that is gripped by a
[0024]
The eccentric cylindrical portions Wb1 and Wb2 are portions that are ground by a known grinding method using the grinding machine 100 as in the conventional case. The concentricity of the central axis of the long-axis journal portion A and the short short-axis journal portion B is maintained with high accuracy at the stage of the previous process that is carried into the grinding machine 100. The grinding machine 100 of the present embodiment maintains the concentricity of the journal parts A and B even after grinding by modifying the short axis journal part B after machining the eccentric cylindrical parts Wb1 and Wb2.
[0025]
1, the coordinate system of the grinding machine 100 uses a right-handed orthogonal coordinate system in which the upward direction in the vertical direction is a positive direction in the y-axis direction on the paper surface of FIG. Therefore, the xz plane is a horizontal plane.
[0026]
On a
[0027]
On the table 40, a grindstone table 48 that moves in the X-axis direction by driving a
[0028]
A
[0029]
A sizing device 70 (position detector) is provided near the
[0030]
The
[0031]
The I / F 4 mediates data transmission / reception with a PLC (programmable logic controller) 14, an
[0032]
The wheel head moving
[0033]
In this way, the grinding machine 100 is configured, and the rotational movement around the C axis (main axis) and the reciprocating movement of the grindstone table in the X axis direction perpendicular to the C axis are accurately synchronized, so that the workpiece W Grinding is performed.
[0034]
3 and 4 are sectional views of the
[0035]
On the side of the
[0036]
At the other end of the
[0037]
In the above configuration, when the
The clamp block 69 presses and grips the workpiece W against the gripping
[0038]
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the sizing
[0039]
The
[0040]
When measuring the workpiece W, the
[0041]
A connecting
[0042]
A difference between the
[0043]
The sizing
[0044]
If the sizing
[0045]
The operation of the embodiment will be described based on the above configuration.
[0046]
FIG. 6 shows the central axis O of the long journal AA6 is a cross-sectional view of a long-axis journal A and a
[0047]
Here, the distance from the point C to the reference point G of the
[0048]
ε = Y−D = (Y−d) / {1 + sin (α / 2)} + d (1)
Note that d is not necessarily an integer, and this value depends on the specific configuration of the chuck 60. For example, if the point C is designed to coincide with the reference point G of the
[0049]
Based on the amount of eccentricity ε from the C axis of the long-axis journal portion A obtained as described above, grinding data for the short-axis journal portion B is created, and grinding is performed so as to remove runout of the short-axis journal portion B The method is illustrated below.
[0050]
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for creating grinding data of the short-axis journal portion B in the present embodiment. This flowchart is executed by the
[0051]
First, in
[0052]
In
[0053]
In
[0054]
In
[0055]
In
[0056]
In
[0057]
In
[0058]
In
[0059]
In
[0060]
When the eccentric cylindrical portions Wb1 and Wb2 are ground in
[0061]
If the above procedure is followed, the shake of the short-axis journal part B can be corrected with high accuracy. Further, once the long-axis journal portion A is gripped by the
[0062]
In addition, it is not necessary to provide a separate process for correcting shake, and the cost of the entire system can be kept low.
[0063]
FIG. 9 is a flowchart showing another embodiment. In the embodiment of FIG. 7, the correction grinding of the short-axis journal portion B is performed every time. However, in the embodiment shown in FIG. 9, the correction grinding is executed only when the deflection of the short-axis journal portion B is a predetermined value or more.
[0064]
[0065]
In
[0066]
In
[0067]
After the grinding of the eccentric cylindrical portions Wb1 and Wb2 is completed, it is determined in
[0068]
[0069]
Only when it is necessary to correct grinding of the short axis journal B, the profile data of the short axis journal B is created and corrective grinding is performed, so unnecessary correction can be eliminated, and high-precision grinding and production are possible. It is possible to simultaneously improve the property.
[0070]
In the embodiment described above, the center O of the long-axis journal portion A that is gripped by the
[0071]
In the above embodiment, the sizing
[0072]
For example, in the above-described embodiment, the eccentric amount ε of the central axis of the long-axis journal portion A is obtained from the equation (1) by the three-
[0073]
Instead of the sizing device, a non-contact type sensor S1 can be provided in the vicinity of the long-axis journal portion A as shown in FIG. For example, after storing the output of the sensor S1 and the rotation angle of the main shaft (C axis) when the workpiece W is rotated once, the eccentric amount ε is calculated from the maximum value and the minimum value of the output from the sensor S1. The method of doing etc. can be considered.
[0074]
Further, a non-contact type sensor S2 can be provided in the vicinity of the short axis journal part B in order to obtain the deflection or eccentricity of the short axis journal part B as in the second embodiment.
[0075]
In the embodiment described above, the machining locations between the journal portions A and B are the eccentric cylindrical portions Wb1 and Wb2 displaced from the central axes of the journal portions A and B. However, the machining location is not limited to an eccentric one, and is not particularly limited, such as a cylindrical portion or a cam shape coaxial with the journal portions A and B.
[0076]
Furthermore, the processing apparatus of the present embodiment is not limited to a grinding machine, and can also be used for a lathe or the like that processes a workpiece by cantilevering it.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, the invention of
[0078]
In addition, it is not necessary to provide a separate process for correcting shake, and the cost of the entire system can be kept low.
[0079]
The invention of
[0080]
The invention of claim 3 or claim 6Since the free end is processed with the fixed end held by the main shaft as a reference, the accuracy of coaxiality between the fixed end and the free end is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a grinding machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external view of a workpiece in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an XY plan view of a chuck according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an XZ plan view of the chuck according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an XY plan view of the sizing device in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of obtaining an eccentricity amount ε in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of creating profile data of a short-axis journal part B in an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining another modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Numerical controller
26 Encoder
70 Sizing device
100 grinding machine
A Long axis journal
B Short axis journal
S1, S2 sensor
W Workpiece
Wb1, Wb2 Eccentric cylindrical part
Claims (6)
前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、
前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、
前記主加工部を加工した後に前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する加工方法。A processing method for performing processing in a state where the fixed end portion of a workpiece having a main processing portion between a fixed end portion gripped by a main shaft and a free end portion not gripped is cantilevered,
Detecting the amount of eccentricity from the center of rotation of the spindle to the center axis of the workpiece;
Create profile data for processing the free end based on the amount of eccentricity,
A processing method of processing the free end portion based on the profile data after processing the main processing portion.
前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、
前記主加工部を加工した際に前記自由端部に振れが生じたか否かを検出し、
前記自由端部に所定値以上の振れが生じた場合には、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し該プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じない場合には、前記自由端部を加工しない加工方法。 A processing method for performing processing in a state where the fixed end portion of a workpiece having a main processing portion between a fixed end portion gripped by a main shaft and a free end portion not gripped is cantilevered,
Detecting the amount of eccentricity from the center of rotation of the spindle to the center axis of the workpiece;
Detecting whether or not the free end has shaken when processing the main processing portion,
When the free end is shaken more than a predetermined value, profile data for processing the free end is created based on the amount of eccentricity, and the free end is processed based on the profile data. A processing method in which the free end portion is not processed when the free end portion does not shake more than a predetermined value .
前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、
前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、
前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、
この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、
前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、
前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する自由端部加工手段と
を備えたことを特徴とする加工装置。In a processing apparatus that performs processing while cantilevering the fixed end of a workpiece having a main processing portion between a fixed end gripped by a main shaft and a free end not gripped,
An angle detector for detecting the rotation angle of the spindle;
A position detector for detecting a positional relationship between the spindle and the workpiece;
Eccentricity detection means for obtaining an eccentricity from the rotation center of the main shaft to the central axis of the workpiece at an angular position detected by the angle detector based on a detection result from the position detector;
Profile data creating means for creating profile data for processing the free end based on the detection result of the eccentricity detecting means,
A main processing portion processing means for processing the main processing portion;
A processing device comprising: free end processing means for processing the free end based on the profile data .
前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、
前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、
前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、
この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、
前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、
前記主加工部加工手段により前記主加工部を加工した際に前記自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出する振れ判別手段と、
前記振れ判別手段により前記自由端部に所定値以上の振れが生じたことを検出した場合には前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、所定値以上の振れが生じたことを検出しない場合には前記自由端部を加工しない自由端部加工手段と
を備えたことを特徴とする加工装置。 In a processing apparatus that performs processing while cantilevering the fixed end of a workpiece having a main processing portion between a fixed end gripped by a main shaft and a free end not gripped,
An angle detector for detecting the rotation angle of the spindle;
A position detector for detecting a positional relationship between the spindle and the workpiece;
Eccentricity detection means for obtaining an eccentricity from the rotation center of the main shaft to the central axis of the workpiece at an angular position detected by the angle detector based on a detection result from the position detector;
Profile data creating means for creating profile data for processing the free end based on the detection result of the eccentricity detecting means,
A main processing portion processing means for processing the main processing portion;
A shake discriminating means for detecting whether or not a shake of a predetermined value or more has occurred in the free end when the main machining portion is machined by the main machining portion machining means;
When it is detected by the shake discriminating means that a shake of a predetermined value or more has occurred at the free end, the free end is processed based on the profile data to detect that a shake of a predetermined value or more has occurred. If not, free end machining means not machining the free end
A processing apparatus comprising:
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