JP3939682B2 - 非真円形状ワークの研削方法及び研削装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを研削する研削方法及び研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、カム形状等の非真円形状のワークの研削は、ワークを装着した主軸と砥石をそれぞれ回転させると共に、主軸（Ｃ軸）の回転角に同期して主軸軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に砥石を移動させることにより行われている。また、主軸の回転速度を一定にして研削を行う場合には、ワークの研削位置によって研削抵抗が変動する。研削抵抗が著しく変動すると、ワークの加工精度が悪化することになる。そこで、研削抵抗の変動を抑制するために、主軸の回転速度は、主軸の回転角に応じて変化させている。例えば、カム形状は、ベース円部分（半円部分）とその他の突出部分とからなる。そして、突出部分における主軸の回転速度は、ベース円部分における主軸の回転速度より低くしている。これは、突出部分における研削抵抗が、ベース円部分における研削抵抗より大きいからである。なお、研削において、一般に、砥石は一定の回転速度の指令値に従って回転している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３７１６３号公報
【特許文献２】
特開平９−２２５８０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加工精度に影響がない程度に主軸の回転速度を変化させた場合であっても、砥石の回転速度が変動する場合がある。すなわち、砥石の回転速度の指令値が一定であったとしても、研削中の実際の砥石の実回転速度は一定とはならず変動することになる。例えば、カム形状の場合、ベース円部分における砥石の実回転速度はほぼ一定となるが、突出部分における砥石の実回転速度は変動する。そして、特に砥石の実回転速度を低下させることは、局所的に砥石にかかる負荷ｇ／ａが大きくなり、その結果として砥石の寿命が短縮することになる。
【０００５】
そこで、砥石の実回転速度の低下を防止するために、砥石の実回転速度が低下する研削位置にて、主軸の回転速度をさらに低下させることが考えられる。しかし、主軸の回転速度をさらに低下させることは、研削時間を延長することになる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、研削時間を延長することなく、砥石の寿命を延長することができる研削方法及び研削装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の非真円形状ワークの研削方法は、非真円形状のワークと砥石とをそれぞれ回転させると共に、砥石をワークに対してワークの回転軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に相対移動させることにより、ワークを研削する非真円形状ワークの研削方法において、研削中の砥石の実回転速度を略一定とするワークの回転角に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値を予め算出し、補正指令値に基づき、砥石を回転させてワークを研削することを特徴とする。
【０００８】
つまり、補正指令値は、所定のワークの回転角毎の砥石の指令回転速度のデータである。そして、この補正指令値は、従来のような一定の指令回転速度とするのではなく、ワークの回転角に応じて変化させた値である。例えば、カム形状のワークの場合には、ベース円部における補正指令値は一定値とするが、接線部等のベース円部を除く部分における補正指令値はワークの回転角に応じて変化させる。すなわち、砥石の回転速度の指令値を積極的に変化させることにより、実回転速度を略一定とすることができる。これにより、砥石の実回転速度を低下させることがなく、砥石にかかる負荷ｇ／ａをほぼ一定に保つことができる。すなわち、砥石の寿命を延長させることができる。また、砥石の実回転速度が低下しないので、従来のように主軸の回転速度をさらに低くする必要がない。つまり、研削時間が延長しない。
【０００９】
また、本発明の研削中の非真円形状ワークの研削方法は、非真円形状のワークと砥石とをそれぞれ回転させると共に、砥石をワークに対してワークの回転軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に相対移動させることにより、ワークを研削する非真円形状ワークの研削方法において、砥石の実回転速度を略一定とする砥石のワークに対する相対位置（Ｘ軸位置）及び切込量に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値に基づき、砥石を回転させてワークを研削することを特徴とする。
【００１０】
つまり、補正指令値は、砥石のＸ軸位置とＸ軸方向の切込量と砥石の指令回転速度との関係を示すデータに基づいて算出される砥石の回転速度の指令値である。すなわち、現在の砥石のＸ軸位置とＸ軸方向の切込量とから砥石の指令回転速度である補正指令値が算出される。この場合も、上述のワークの回転角毎の砥石の指令回転速度を補正指令値とした場合と同様の効果を奏する。すなわち、砥石の寿命を延長させることができ、研削時間が延長しない。
【００１１】
また、補正指令値の算出は、研削工程と、実回転速度検出工程と、差分量算出工程と、補正指令値算出工程とからなるようにしてもよい。ここで、研削工程は、回転角若しくは相対位置及び切込量に応じた現在の砥石の指令回転速度である現指令値に基づき、砥石を回転させてワークを研削する工程である。実回転速度検出工程は、研削工程中の回転角若しくは相対位置及び切込量に応じた砥石の実回転速度を検出する工程である。差分量算出工程は、所望の砥石の実回転速度と検出された実回転速度との差であるワークの回転角に応じた回転差分量を算出する工程である。若しくは、差分量算出工程は、所望の砥石の実回転速度と検出された実回転速度との差である砥石のワークに対する相対位置（Ｘ軸位置）及び切込量に応じた回転差分量を算出する工程である。補正指令値算出工程は、現指令値と回転差分量とに応じて算出される補正指令値を算出する工程である。
【００１２】
まず、所望の砥石の実回転速度を決定しておく。そして、ある砥石の回転速度の指令値に基づき砥石を回転させて、ワークを少なくとも１回転させて研削することにより、ワークの回転角毎に砥石の実回転速度を検出する。この場合の砥石の回転速度の指令値は、一定であっても、一定でなくてもよい。そして、検出された実回転速度と予め決定した所望の砥石の実回転速度とを比較して、その差分量である回転差分量を算出する。例えば、補正指令値を現指令値に回転差分量を加算したもの等とする。すなわち、このようにして算出された補正指令値により砥石を回転させることで、砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１３】
また、補正指令値の算出は、ワーク毎に行うようにしてもよい。研削が進むに従って砥石は摩耗する。砥石が摩耗すると、回転差分量が変化する。そこで、複数のワークを研削する場合に、ワーク毎に補正指令値を算出して、その補正指令値に基づいて研削することで、確実に砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１４】
また、補正指令値の算出は、前記ワークの研削量が所定研削量に達した場合に行うようにしてもよい。また、補正指令値の算出は、前記砥石の摩耗量が所定摩耗量に達した場合に行うようにしてもよい。例えば、研削量が多いワークの場合には、研削が進むに従って回転差分量が変化する。また、上述のとおり、砥石が摩耗することにより、回転差分量が変化する。そこで、予め所定研削量を設定しておき、ワークの研削量が所定研削量に達した場合に補正指令値を算出することで、確実に砥石の実回転速度を略一定にすることができる。なお、ワークの研削量は、切込量から判断することもできる。また、予め所定摩耗量を設定しておき、砥石の摩耗量が所定摩耗量に達した場合に、補正指令値を算出することでも、確実に砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１５】
また、上述の研削工程で研削されるワークは、テストピースを用いてもよい。通常、製品の研削を行う前には、主軸回転速度や切込量等の研削条件を決定するためにテストピースの研削を行う。そこで、テストピースの研削の際に、併せて、砥石の補正指令値を算出することができる。ワークの研削量が少ない場合には、テストピースを用いて一度だけ補正指令値を設定することで、その後の研削においても砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１６】
また、補正指令値の算出は、関係式記憶工程と、研削量算出工程と、補正指令値算出工程とからなるようにしてもよい。ここで、関係式記憶工程は、単位時間当たりの研削量と、砥石の指令回転速度と、砥石の実回転速度との関係を示す関係式を記憶する工程である。研削量算出工程は、ワークの形状と、砥石の径と、主軸の回転速度に基づきワークの研削位置における単位時間当たりの研削量を算出する工程である。補正指令値算出工程は、算出した単位時間当たりの研削量と、所望の砥石の実回転速度と、関係式に基づき、補正指令値となる指令回転速度を算出する工程である。
【００１７】
つまり、ワークを研削することなく補正指令値の算出を行うことができる。ただし、関係式は、実際の研削のデータを用いて決定するとよい。なお、関係式は、単位時間当たりの研削量と、砥石の指令回転速度と、砥石の実回転速度との関係を示す関係式テーブルであってもよい。関係式テーブルを用いることで、より迅速に処理することができる。
【００１８】
また、本発明の非真円形状ワークの研削装置は、主軸と、主軸回転モータと、砥石と、砥石回転モータと、砥石軸移動モータと、主軸回転砥石軸制御手段と、砥石回転制御手段とを有することを特徴とする。ここで、主軸は、非真円形状のワークを装着し回転自在なものである。主軸回転モータは、主軸を回転させるモータである。砥石回転モータは、砥石を回転させるモータである。砥石軸移動モータは、砥石をワークに対して主軸の軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に相対移動させるモータである。主軸回転砥石軸制御手段は、主軸の回転角と砥石のワークに対する相対移動量との関係を示すリフトデータに基づいて、主軸回転モータ及び砥石軸移動モータを制御する手段である。砥石回転制御手段は、研削中の実際の砥石の実回転速度を略一定とする主軸の回転角に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値に基づき、砥石回転モータを制御する手段である。若しくは、砥石回転制御手段は、研削中の実際の砥石の実回転速度を略一定とする砥石のワークに対する相対位置及び切込量に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値を予め算出し、補正指令値に基づき、砥石回転モータを制御する手段である。
【００１９】
これにより、非真円形状ワークを研削する場合に、砥石の寿命を延長させることができ、研削時間が延長しない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２１】
本発明の数値制御研削盤（研削装置）１の構成を図１に示す。すなわち、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は、サーボモータ８によりボールネジ９を介して駆動される。テーブル１１上には主軸１３を軸支した主軸台１２が配設され、その主軸１３はサーボモータ（主軸回転モータ）１４により回転駆動される。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とによってカムシャフトであるワークＷが挟持されている。ワークＷは、主軸１３に突設された位置決めピン１８に嵌合され、ワークＷの回転位相は主軸１３の回転位相に一致させている。
【００２２】
ベッド１０の後方には、Ｚ軸に直交するＸ軸方向にワークＷに向かって進退可能な砥石台２０が配設されている。砥石台２０は、サーボモータ１９によりボールネジ２３を介して駆動される。砥石台２０には、サーボモータ（砥石回転モータ）２１によって回転駆動される砥石Ｇが支承されている。サーボモータ８、１４、１９、２１は、制御装置３０に接続され、制御される。また、制御装置３０は、主軸１３の回転制御、テーブル１１及び砥石Ｇの送り制御、砥石Ｇの回転制御等の演算処理等を行う。また、制御装置３０は、主軸回転砥石軸制御手段及び砥石回転制御手段に相当する。
【００２３】
次に、数値制御研削盤１により研削されるワークＷの断面形状が、図２に示すカム形状の場合について説明する。なお、図２は、主軸１３を９０°右回転させた状態を示す図である。また、図２に示すカム形状は研削後の形状を示す。ここで、図２の下側、すなわち、主軸１３の回転角θが−９０°〜９０°の範囲におけるカム形状は、半径Ｒの円弧形状である。また、図２の上側、すなわち、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲におけるカム形状は、半径Ｒの円弧に比べて凸形状である。なお、半径Ｒの円をベース円３１という。また、以下、主軸１３の回転角θが−９０°〜９０°の範囲をベース円部３２といい、回転角θが９０°〜約１６０°と約２００°〜２７０°の範囲を接線部３３といい、回転角θが約１６０°〜約２００°の範囲を頂点部３４という。
【００２４】
（第１実施形態）
第１実施形態おける研削方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２５】
まず、ワークＷの研削後の形状（プロフィール形状）を示すリフトデータ、Ｘ軸方向の取り代、主軸１３の回転速度（主軸オーバーライド）、砥石Ｇの径を入力する（ステップＳ１）。
【００２６】
リフトデータとは、上述のとおりワークＷの研削後の形状を示すデータであるが、具体的には、ベース円３１の半径Ｒと、主軸１３の回転角θにおけるベース円３１とワークＷの研削後の形状との差Ｌ１（＝Ｌ−Ｒ）とからなるデータである。なお、主軸１３の回転角１°毎にリフトデータを有する。すなわち、リフトデータは、主軸１３の回転角θに応じた砥石ＧのＸ軸方向の位置を示すデータである。
【００２７】
また、主軸１３の回転速度Ｖｓは、リフトデータに基づき、研削抵抗や研削能率等を考慮して決定される。ここで、主軸１３の回転角θに対する主軸１３の回転速度Ｖｓを図４に示す。図４に示すように、主軸１３の回転角θが０°〜９０°の範囲内と２７０°〜３６０°の範囲内（図２に示すベース円部３２）では、主軸１３の回転速度Ｖｓは一定としている。これは、ベース円部３２は円弧形状であるので、主軸１３の回転速度Ｖｓを一定にすることで常に研削抵抗が一定となるからである。また、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲内（図２に示す接線部３３及び頂点部３４）では、ベース円部３２における主軸１３の回転速度Ｖｓに比べて低くしている。特に、接線部３３のうち、回転角θが１３５°付近と２２５°付近で最も回転速度Ｖｓを低くしている。これは、主軸１３の回転速度Ｖｓを一定にすると、ベース円部３２に比べて、接線部３３や頂点部３４では研削抵抗が大きくなる。研削抵抗が大きい状態で研削を行うと加工精度が悪化するおそれが生じる。そこで、研削抵抗を低下させるため、研削抵抗が大きい部分を研削する際には主軸１３の回転速度Ｖｓを低くしている。例えば、主軸１３の回転速度Ｖａは、最大値が３００ｍｉｎ-1で、最小値が６０ｍｉｎ-1等とする。
【００２８】
続いて、砥石Ｇの指令回転速度（現指令値）Ｖ１及び砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖを設定する（ステップＳ２）。砥石Ｇの現指令値Ｖ１は、一定の所望の回転速度Ｖとしておく。例えば、主軸１３の回転角θに関わらず２００ｍ／ｓｅｃとする。なお、後述するように、研削中における砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は、現指令値Ｖ１とは異なる。なお、この現指令値Ｖ１に基づいて、制御装置３０によりサーボモータ２１が制御され、砥石Ｇが回転する。また、砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖは、砥石Ｇの実際の回転速度（実回転速度）の理想値である。
【００２９】
続いて、リフトデータ、Ｘ軸方向の取り代、主軸１３の回転速度及び砥石Ｇの径等のデータに基づいて、ＮＣデータを生成する（ステップＳ３）。このＮＣデータに基づいて、制御装置３０によりサーボモータ８、１４、１９が制御される。なお、入力された砥石Ｇの現指令値Ｖ１に基づいて、制御装置３０によりサーボモータ２１が制御されて砥石Ｇが回転する。
【００３０】
次に、ＮＣデータに基づいて、ワークＷを主軸１３の１回転分だけ研削する（研削工程）（ステップＳ４）。すなわち、主軸１３の回転角θが０°〜３６０°の範囲内を１回研削する。そして、この研削工程の際に、主軸１３の回転角θに応じた砥石Ｇの実回転速度Ｖ２を検出する（実回転速度検出工程）（ステップＳ５）。この実回転速度Ｖ２の検出は、サーボモータ２１に取付けられた検出器により行われる。なお、実回転速度Ｖ２は、主軸１３の回転角１°毎に検出された砥石Ｇの実際の回転速度である。
【００３１】
そして、主軸１３の回転角θ毎に、所望の実回転速度Ｖから検出された実回転速度Ｖ２を差引いた値である回転差分量Ｖａ（＝Ｖ−Ｖ２）を算出する（差分量算出工程）（ステップＳ６）。回転差分量Ｖａも、実回転速度Ｖ２と同様に、主軸１３の回転角１°毎に有する。
【００３２】
ここで、図４に示す主軸１３の回転速度Ｖａで図２に示すワークＷを研削した場合の主軸１３の回転角θに対する現指令値Ｖ１と実回転速度Ｖ２を図５に示す。すなわち、現指令値Ｖ１を一定値Ｖとした場合には、主軸１３の回転角θが０°〜９０°の範囲内と２７０°〜３６０°の範囲内（図２に示すベース円部３２）では、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は一定となっている。また、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲内（図２に示す接線部３３及び頂点部３４）では、変動している。特に、接線部３３のうち、回転角θが１３５°付近と２２５°付近では、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は最も低下している。一方、回転角θが１８０°付近、すなわち頂点部３４付近では、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は最も高くなっている。そして、頂点部３４付近における実回転速度Ｖ２は、現指令値Ｖ１とほぼ一致している。従って、現指令値Ｖ１を所望の実回転速度Ｖとしているので、回転差分量Ｖａは、現指令値Ｖ１と実回転速度Ｖ２との差、すなわち現指令値Ｖ１から実回転速度Ｖ２を差引いた値である。従って、回転差分量Ｖａは、接線部３３付近が最も大きく、頂点部３４付近が最も小さい。
【００３３】
続いて、主軸１３の２回転目以降にワークＷを研削する際における砥石Ｇの指令回転速度とする補正指令値Ｖ３を算出する（補正指令値算出工程）（ステップＳ７）。補正指令値Ｖ３は、現指令値Ｖ１に回転差分量Ｖａを加算した値である。主軸１３の回転角θに対する補正指令値Ｖ３を図６に示す。つまり、補正指令値Ｖ３は、図５に示す実回転速度Ｖ２を現指令値Ｖ１（＝Ｖ）に対して対称とした値である。すなわち、主軸１３の回転角θが０°〜９０°の範囲内と２７０°〜３６０°の範囲内（図２に示すベース円部３２）では、補正指令値Ｖ３は一定である。また、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲内（図２に示す接線部３３及び頂点部３４）では、補正指令値Ｖ３は変動している。特に、接線部３３のうち、回転角θが１３５°付近と２２５°付近では、補正指令値Ｖ３は最も高くなっている。一方、回転角θが１８０°付近、すなわち頂点部３４付近では、補正指令値Ｖ３は最も低くなっている。
【００３４】
そして、現指令値Ｖ１を算出された補正指令値Ｖ３に変更する（ステップＳ８）。続いて、変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）に基づいて砥石Ｇを回転させてワークＷを研削する（ステップＳ９）。すなわち、まず主軸１３の回転角θをサーボモータ８に取付けられている位置検出器により検出する。検出された主軸１３の回転角θと主軸１３の回転角θに対する変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）とに基づき、制御装置３０からサーボモータ２１へ制御信号が出力される。
【００３５】
次に、ワークＷの研削が終了したか否かを判定し、ワークＷの研削が終了していれば、研削を終了する（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）。まだ、終了していなければ（ステップＳ１０：Ｎｏ）、変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）に基づき砥石Ｇを制御して行った研削による切込量が、予め設定した所定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、その切込量が所定値を超えていない場合には、ステップＳ１０に戻る。すなわち、変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）に基づき研削を継続する。一方、切込量が所定値を超えている場合には、ステップＳ１に戻り、研削が終了するまで繰り返す。すなわち、新たな補正指令値Ｖ３’を算出し、現指令値Ｖ１が再び変更されて、その現指令値Ｖ１（＝Ｖ３’）に基づき研削が行われる。
【００３６】
このように、補正指令値Ｖ３に基づき砥石Ｇを回転制御してワークＷを研削することにより、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は、略一定にすることができる。図６に示すように、変更された指令値Ｖ１が補正指令値Ｖ３とすると、実回転速度Ｖ２は、主軸１３の回転角θに関わらずほぼ所望の回転速度Ｖとなる。その結果、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２を低下させないので、砥石Ｇにかかる負荷ｇ／ａをほぼ一定にすることができる。その結果、砥石Ｇの寿命を延長させることができる。また、主軸１３の回転速度Ｖｓを低下することなく、砥石Ｇの回転速度Ｖ２を略一定にすることができるので、主軸１３の回転速度Ｖｓを低下させる場合に比べると研削時間が短い。すなわち、研削時間を延長することがない。さらに、補正指令値Ｖ３を逐次算出して、現指令値Ｖ１を逐次変更することにより、研削が進むにつれて研削抵抗が変動する場合にも対応できる。
【００３７】
なお、上記研削方法においては、最初の補正指令値Ｖ３の算出は、製品となるワークＷを研削することにより行っているが、製品ではないテストピースを用いてもよい。
【００３８】
また、ステップＳ１０における判定条件は、所定の切込量としているが、これに限られるものではない。例えば、大量生産する場合等は、研削したワークＷの個数を判定条件としてもよい。また、砥石Ｇの摩耗量を判定条件としてもよい。
【００３９】
（第２実施形態）
第２実施形態における研削方法は、第１実施形態と異なる部分についてのみ図７のフローチャートを参照して説明する。第１実施形態を示す図３のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステップＳ６と、ステップＳ９〜ステップＳ１１は共通する。すなわち、第２実施形態が第１実施形態と異なる部分は、図３のフローチャートにおけるステップＳ７及びステップＳ８である。
【００４０】
まず、第１実施形態と同様の方法により回転差分量Ｖａを算出する（図３のステップＳ６）。続いて、算出された回転差分量Ｖａが、予め設定された下しきい値Ｖａ１以上、かつ、上しきい値Ｖａ２以下であるか否かが判断される（ステップＳ２１）。この条件を満たさない場合に（ステップＳ２１：Ｎｏ）、補正指令値Ｖ３を算出する（補正指令値算出工程）（ステップＳ２２）。この補正指令値Ｖ３は、第１実施形態における補正指令値Ｖ３と同様である。そして、現指令値Ｖ１を算出された補正指令値Ｖ３に変更する（ステップＳ２１）。その後、図３におけるステップＳ９へ進む。
【００４１】
一方、上述の条件を満たす場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、補正指令値Ｖ３の算出は行われず、そのまま図３におけるステップＳ９へ進む。すなわち、現指令値Ｖ１は変更されない。
【００４２】
これにより、常に補正指令値Ｖ３の算出処理を行う必要がなく、演算処理の効率化を図ることができる。なお、下しきい値Ｖａ１及び上しきい値Ｖａ２は、例えば、砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖの±数％の値等とする。
【００４３】
（第３実施形態）
上記研削方法において、現指令値Ｖ１、補正指令値Ｖ３、回転差分量Ｖａ、回転差分量の下しきい値Ｖａ１及び上しきい値Ｖａ２は、主軸１３の回転角θに対する値としているが、これに限られるものではない。すなわち、現指令値Ｖ１、補正指令値Ｖ３、回転差分量Ｖａ、回転差分量の下しきい値Ｖａ１及び上しきい値Ｖａ２を、砥石ＧのＸ軸位置及びＸ軸方向の切込量に対する値とすることもできる。例えば、主軸１３を同一の切込量で１回転させた場合には、砥石ＧのＸ軸位置のみによりワークＷの研削位置を確定することができる。さらに、切込量が増加していくに従って、その切込量に応じた砥石ＧのＸ軸位置によりワークＷの研削位置を確定することができる。すなわち、砥石ＧのＸ軸位置及びＸ軸方向の切込量を用いた場合にも、主軸１３の回転角θを用いた場合と同様に、ワークＷの研削位置を確定することができる。つまり、この場合も、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２を略一定とすることができる。その結果として、研削時間を延長することなく、砥石Ｇの寿命を延長させることができる。なお、砥石ＧのＸ軸位置の検出は、サーボモータ１１に取付けられた位置検出器や砥石台２０のＸ軸方向の摺動部分に取付けられたリニアスケール等により行われる。Ｘ軸方向の切込量は、ワークＷを研削した部分のＸ軸方向の距離である。
【００４４】
（第４実施形態）
第４実施形態における研削方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
まず、関係式を制御装置３０に入力する（関係式記憶工程）（ステップＳ３１）。関係式とは、単位当たりの研削量と、砥石Ｇの指令回転速度Ｖ１と、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２との関係を示す式である。この関係式は、過去に実際に研削を行った際のデータを用いて決定するとよい。
【００４６】
次に、ワークＷの研削後の形状（プロフィール形状）を示すリフトデータ、Ｘ軸方向の取り代、主軸１３の回転速度（主軸オーバーライド）Ｖｓ及び砥石Ｇの径を制御装置３０に入力する（ステップＳ３２）。リフトデータ、主軸１３の回転速度等は、第１実施形態に示したものと同様である。
【００４７】
入力されたリフトデータ、主軸１３の回転速度Ｖｓ、取り代及び砥石Ｇの径に基づいて、ワークＷの研削位置における単位時間当たりの研削量を算出する（研削量算出工程）（ステップＳ３３）。続いて、砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖを入力する（ステップＳ３４）。この所望の実回転速度Ｖは、第１実施形態に示したものと同様である。
【００４８】
そして、算出された単位時間当たりの研削量と、入力された砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖと、関係式とに基づいて、ワークＷの研削位置における指令回転速度Ｖ３を算出する（補正指令値算出工程）（ステップＳ３５）。この指令回転速度Ｖ３は、第１実施形態における補正指令値Ｖ３に相当する。
【００４９】
そして、リフトデータと、取り代と、主軸１３の回転速度Ｖｓと、砥石Ｇの径等に基づき、ＮＣデータを作成する（ステップＳ３６）。作成されたＮＣデータに基づいてサーボモータ８、１４、１９を制御すると共に、指令回転速度（補正指令値）Ｖ３に基づいてサーボモータ２１を制御して、研削終了するまで研削を行う（ステップＳ３７）。
【００５０】
このように、算出された指令回転速度（補正指令値）Ｖ３に基づき砥石Ｇを回転制御してワークＷを研削することにより、砥石Ｇの実回転速度を所望の実回転速度Ｖとすることができる。すなわち、砥石Ｇの実回転速度は、略一定にすることができる。その結果、砥石Ｇの寿命を延長させることができる。また、研削時間を延長することなく研削することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の非真円形状ワークの研削方法及び研削装置によれば、研削時間を延長することなく、砥石の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削装置の概略図である。
【図２】ワークのリフトデータを説明する図である。
【図３】第１実施形態の研削方法を示すフローチャートである。
【図４】主軸の回転角に対する主軸の回転速度を示す図である。
【図５】主軸の回転角に対する砥石の回転速度を示す図である。
【図６】主軸の回転角に対する砥石の回転速度を示す図である。
【図７】第２実施形態の研削方法を示すフローチャートである。
【図８】第４実施形態の研削方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ・・・ ベッド
１１ ・・・ テーブル
１２ ・・・ 主軸台
１３ ・・・ 主軸
１４ ・・・ サーボモータ（主軸回転モータ）
１５ ・・・ 心押台
１６、１７ ・・・ センタ
１８ ・・・ 位置決めピン
１９ ・・・ サーボモータ（砥石軸移動モータ）
２０ ・・・ 砥石台
２１ ・・・ サーボモータ（砥石回転モータ）
３０ ・・・ 制御装置（主軸回転砥石軸制御手段、砥石回転制御手段）
Ｇ ・・・ 砥石
Ｗ ・・・ ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを研削する研削方法及び研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、カム形状等の非真円形状のワークの研削は、ワークを装着した主軸と砥石をそれぞれ回転させると共に、主軸（Ｃ軸）の回転角に同期して主軸軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に砥石を移動させることにより行われている。また、主軸の回転速度を一定にして研削を行う場合には、ワークの研削位置によって研削抵抗が変動する。研削抵抗が著しく変動すると、ワークの加工精度が悪化することになる。そこで、研削抵抗の変動を抑制するために、主軸の回転速度は、主軸の回転角に応じて変化させている。例えば、カム形状は、ベース円部分（半円部分）とその他の突出部分とからなる。そして、突出部分における主軸の回転速度は、ベース円部分における主軸の回転速度より低くしている。これは、突出部分における研削抵抗が、ベース円部分における研削抵抗より大きいからである。なお、研削において、一般に、砥石は一定の回転速度の指令値に従って回転している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３７１６３号公報
【特許文献２】
特開平９−２２５８０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加工精度に影響がない程度に主軸の回転速度を変化させた場合であっても、砥石の回転速度が変動する場合がある。すなわち、砥石の回転速度の指令値が一定であったとしても、研削中の実際の砥石の実回転速度は一定とはならず変動することになる。例えば、カム形状の場合、ベース円部分における砥石の実回転速度はほぼ一定となるが、突出部分における砥石の実回転速度は変動する。そして、特に砥石の実回転速度を低下させることは、局所的に砥石にかかる負荷ｇ／ａが大きくなり、その結果として砥石の寿命が短縮することになる。
【０００５】
そこで、砥石の実回転速度の低下を防止するために、砥石の実回転速度が低下する研削位置にて、主軸の回転速度をさらに低下させることが考えられる。しかし、主軸の回転速度をさらに低下させることは、研削時間を延長することになる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、研削時間を延長することなく、砥石の寿命を延長することができる研削方法及び研削装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の非真円形状ワークの研削方法は、非真円形状のワークと砥石とをそれぞれ回転させると共に、砥石をワークに対してワークの回転軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に相対移動させることにより、ワークを研削する非真円形状ワークの研削方法において、研削中の砥石の実回転速度を略一定とするワークの回転角に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値を予め算出し、補正指令値に基づき、砥石を回転させてワークを研削することを特徴とする。
【０００８】
つまり、補正指令値は、所定のワークの回転角毎の砥石の指令回転速度のデータである。そして、この補正指令値は、従来のような一定の指令回転速度とするのではなく、ワークの回転角に応じて変化させた値である。例えば、カム形状のワークの場合には、ベース円部における補正指令値は一定値とするが、接線部等のベース円部を除く部分における補正指令値はワークの回転角に応じて変化させる。すなわち、砥石の回転速度の指令値を積極的に変化させることにより、実回転速度を略一定とすることができる。これにより、砥石の実回転速度を低下させることがなく、砥石にかかる負荷ｇ／ａをほぼ一定に保つことができる。すなわち、砥石の寿命を延長させることができる。また、砥石の実回転速度が低下しないので、従来のように主軸の回転速度をさらに低くする必要がない。つまり、研削時間が延長しない。
【０００９】
また、本発明の研削中の非真円形状ワークの研削方法は、非真円形状のワークと砥石とをそれぞれ回転させると共に、砥石をワークに対してワークの回転軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に相対移動させることにより、ワークを研削する非真円形状ワークの研削方法において、砥石の実回転速度を略一定とする砥石のワークに対する相対位置（Ｘ軸位置）及び切込量に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値に基づき、砥石を回転させてワークを研削することを特徴とする。
【００１０】
つまり、補正指令値は、砥石のＸ軸位置とＸ軸方向の切込量と砥石の指令回転速度との関係を示すデータに基づいて算出される砥石の回転速度の指令値である。すなわち、現在の砥石のＸ軸位置とＸ軸方向の切込量とから砥石の指令回転速度である補正指令値が算出される。この場合も、上述のワークの回転角毎の砥石の指令回転速度を補正指令値とした場合と同様の効果を奏する。すなわち、砥石の寿命を延長させることができ、研削時間が延長しない。
【００１１】
また、補正指令値の算出は、研削工程と、実回転速度検出工程と、差分量算出工程と、補正指令値算出工程とからなるようにしてもよい。ここで、研削工程は、回転角若しくは相対位置及び切込量に応じた現在の砥石の指令回転速度である現指令値に基づき、砥石を回転させてワークを研削する工程である。実回転速度検出工程は、研削工程中の回転角若しくは相対位置及び切込量に応じた砥石の実回転速度を検出する工程である。差分量算出工程は、所望の砥石の実回転速度と検出された実回転速度との差であるワークの回転角に応じた回転差分量を算出する工程である。若しくは、差分量算出工程は、所望の砥石の実回転速度と検出された実回転速度との差である砥石のワークに対する相対位置（Ｘ軸位置）及び切込量に応じた回転差分量を算出する工程である。補正指令値算出工程は、現指令値と回転差分量とに応じて算出される補正指令値を算出する工程である。
【００１２】
まず、所望の砥石の実回転速度を決定しておく。そして、ある砥石の回転速度の指令値に基づき砥石を回転させて、ワークを少なくとも１回転させて研削することにより、ワークの回転角毎に砥石の実回転速度を検出する。この場合の砥石の回転速度の指令値は、一定であっても、一定でなくてもよい。そして、検出された実回転速度と予め決定した所望の砥石の実回転速度とを比較して、その差分量である回転差分量を算出する。例えば、補正指令値を現指令値に回転差分量を加算したもの等とする。すなわち、このようにして算出された補正指令値により砥石を回転させることで、砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１３】
また、補正指令値の算出は、ワーク毎に行うようにしてもよい。研削が進むに従って砥石は摩耗する。砥石が摩耗すると、回転差分量が変化する。そこで、複数のワークを研削する場合に、ワーク毎に補正指令値を算出して、その補正指令値に基づいて研削することで、確実に砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１４】
また、補正指令値の算出は、前記ワークの研削量が所定研削量に達した場合に行うようにしてもよい。また、補正指令値の算出は、前記砥石の摩耗量が所定摩耗量に達した場合に行うようにしてもよい。例えば、研削量が多いワークの場合には、研削が進むに従って回転差分量が変化する。また、上述のとおり、砥石が摩耗することにより、回転差分量が変化する。そこで、予め所定研削量を設定しておき、ワークの研削量が所定研削量に達した場合に補正指令値を算出することで、確実に砥石の実回転速度を略一定にすることができる。なお、ワークの研削量は、切込量から判断することもできる。また、予め所定摩耗量を設定しておき、砥石の摩耗量が所定摩耗量に達した場合に、補正指令値を算出することでも、確実に砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１５】
また、上述の研削工程で研削されるワークは、テストピースを用いてもよい。通常、製品の研削を行う前には、主軸回転速度や切込量等の研削条件を決定するためにテストピースの研削を行う。そこで、テストピースの研削の際に、併せて、砥石の補正指令値を算出することができる。ワークの研削量が少ない場合には、テストピースを用いて一度だけ補正指令値を設定することで、その後の研削においても砥石の実回転速度を略一定にすることができる。
【００１６】
また、補正指令値の算出は、関係式記憶工程と、研削量算出工程と、補正指令値算出工程とからなるようにしてもよい。ここで、関係式記憶工程は、単位時間当たりの研削量と、砥石の指令回転速度と、砥石の実回転速度との関係を示す関係式を記憶する工程である。研削量算出工程は、ワークの形状と、砥石の径と、主軸の回転速度に基づきワークの研削位置における単位時間当たりの研削量を算出する工程である。補正指令値算出工程は、算出した単位時間当たりの研削量と、所望の砥石の実回転速度と、関係式に基づき、補正指令値となる指令回転速度を算出する工程である。
【００１７】
つまり、ワークを研削することなく補正指令値の算出を行うことができる。ただし、関係式は、実際の研削のデータを用いて決定するとよい。なお、関係式は、単位時間当たりの研削量と、砥石の指令回転速度と、砥石の実回転速度との関係を示す関係式テーブルであってもよい。関係式テーブルを用いることで、より迅速に処理することができる。
【００１８】
また、本発明の非真円形状ワークの研削装置は、主軸と、主軸回転モータと、砥石と、砥石回転モータと、砥石軸移動モータと、主軸回転砥石軸制御手段と、砥石回転制御手段とを有することを特徴とする。ここで、主軸は、非真円形状のワークを装着し回転自在なものである。主軸回転モータは、主軸を回転させるモータである。砥石回転モータは、砥石を回転させるモータである。砥石軸移動モータは、砥石をワークに対して主軸の軸線（Ｚ軸）に直交する方向（Ｘ軸方向）に相対移動させるモータである。主軸回転砥石軸制御手段は、主軸の回転角と砥石のワークに対する相対移動量との関係を示すリフトデータに基づいて、主軸回転モータ及び砥石軸移動モータを制御する手段である。砥石回転制御手段は、研削中の実際の砥石の実回転速度を略一定とする主軸の回転角に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値に基づき、砥石回転モータを制御する手段である。若しくは、砥石回転制御手段は、研削中の実際の砥石の実回転速度を略一定とする砥石のワークに対する相対位置及び切込量に応じた砥石の指令回転速度である補正指令値を予め算出し、補正指令値に基づき、砥石回転モータを制御する手段である。
【００１９】
これにより、非真円形状ワークを研削する場合に、砥石の寿命を延長させることができ、研削時間が延長しない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２１】
本発明の数値制御研削盤（研削装置）１の構成を図１に示す。すなわち、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は、サーボモータ８によりボールネジ９を介して駆動される。テーブル１１上には主軸１３を軸支した主軸台１２が配設され、その主軸１３はサーボモータ（主軸回転モータ）１４により回転駆動される。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とによってカムシャフトであるワークＷが挟持されている。ワークＷは、主軸１３に突設された位置決めピン１８に嵌合され、ワークＷの回転位相は主軸１３の回転位相に一致させている。
【００２２】
ベッド１０の後方には、Ｚ軸に直交するＸ軸方向にワークＷに向かって進退可能な砥石台２０が配設されている。砥石台２０は、サーボモータ１９によりボールネジ２３を介して駆動される。砥石台２０には、サーボモータ（砥石回転モータ）２１によって回転駆動される砥石Ｇが支承されている。サーボモータ８、１４、１９、２１は、制御装置３０に接続され、制御される。また、制御装置３０は、主軸１３の回転制御、テーブル１１及び砥石Ｇの送り制御、砥石Ｇの回転制御等の演算処理等を行う。また、制御装置３０は、主軸回転砥石軸制御手段及び砥石回転制御手段に相当する。
【００２３】
次に、数値制御研削盤１により研削されるワークＷの断面形状が、図２に示すカム形状の場合について説明する。なお、図２は、主軸１３を９０°右回転させた状態を示す図である。また、図２に示すカム形状は研削後の形状を示す。ここで、図２の下側、すなわち、主軸１３の回転角θが−９０°〜９０°の範囲におけるカム形状は、半径Ｒの円弧形状である。また、図２の上側、すなわち、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲におけるカム形状は、半径Ｒの円弧に比べて凸形状である。なお、半径Ｒの円をベース円３１という。また、以下、主軸１３の回転角θが−９０°〜９０°の範囲をベース円部３２といい、回転角θが９０°〜約１６０°と約２００°〜２７０°の範囲を接線部３３といい、回転角θが約１６０°〜約２００°の範囲を頂点部３４という。
【００２４】
（第１実施形態）
第１実施形態おける研削方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２５】
まず、ワークＷの研削後の形状（プロフィール形状）を示すリフトデータ、Ｘ軸方向の取り代、主軸１３の回転速度（主軸オーバーライド）、砥石Ｇの径を入力する（ステップＳ１）。
【００２６】
リフトデータとは、上述のとおりワークＷの研削後の形状を示すデータであるが、具体的には、ベース円３１の半径Ｒと、主軸１３の回転角θにおけるベース円３１とワークＷの研削後の形状との差Ｌ１（＝Ｌ−Ｒ）とからなるデータである。なお、主軸１３の回転角１°毎にリフトデータを有する。すなわち、リフトデータは、主軸１３の回転角θに応じた砥石ＧのＸ軸方向の位置を示すデータである。
【００２７】
また、主軸１３の回転速度Ｖｓは、リフトデータに基づき、研削抵抗や研削能率等を考慮して決定される。ここで、主軸１３の回転角θに対する主軸１３の回転速度Ｖｓを図４に示す。図４に示すように、主軸１３の回転角θが０°〜９０°の範囲内と２７０°〜３６０°の範囲内（図２に示すベース円部３２）では、主軸１３の回転速度Ｖｓは一定としている。これは、ベース円部３２は円弧形状であるので、主軸１３の回転速度Ｖｓを一定にすることで常に研削抵抗が一定となるからである。また、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲内（図２に示す接線部３３及び頂点部３４）では、ベース円部３２における主軸１３の回転速度Ｖｓに比べて低くしている。特に、接線部３３のうち、回転角θが１３５°付近と２２５°付近で最も回転速度Ｖｓを低くしている。これは、主軸１３の回転速度Ｖｓを一定にすると、ベース円部３２に比べて、接線部３３や頂点部３４では研削抵抗が大きくなる。研削抵抗が大きい状態で研削を行うと加工精度が悪化するおそれが生じる。そこで、研削抵抗を低下させるため、研削抵抗が大きい部分を研削する際には主軸１３の回転速度Ｖｓを低くしている。例えば、主軸１３の回転速度Ｖａは、最大値が３００ｍｉｎ-1で、最小値が６０ｍｉｎ-1等とする。
【００２８】
続いて、砥石Ｇの指令回転速度（現指令値）Ｖ１及び砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖを設定する（ステップＳ２）。砥石Ｇの現指令値Ｖ１は、一定の所望の回転速度Ｖとしておく。例えば、主軸１３の回転角θに関わらず２００ｍ／ｓｅｃとする。なお、後述するように、研削中における砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は、現指令値Ｖ１とは異なる。なお、この現指令値Ｖ１に基づいて、制御装置３０によりサーボモータ２１が制御され、砥石Ｇが回転する。また、砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖは、砥石Ｇの実際の回転速度（実回転速度）の理想値である。
【００２９】
続いて、リフトデータ、Ｘ軸方向の取り代、主軸１３の回転速度及び砥石Ｇの径等のデータに基づいて、ＮＣデータを生成する（ステップＳ３）。このＮＣデータに基づいて、制御装置３０によりサーボモータ８、１４、１９が制御される。なお、入力された砥石Ｇの現指令値Ｖ１に基づいて、制御装置３０によりサーボモータ２１が制御されて砥石Ｇが回転する。
【００３０】
次に、ＮＣデータに基づいて、ワークＷを主軸１３の１回転分だけ研削する（研削工程）（ステップＳ４）。すなわち、主軸１３の回転角θが０°〜３６０°の範囲内を１回研削する。そして、この研削工程の際に、主軸１３の回転角θに応じた砥石Ｇの実回転速度Ｖ２を検出する（実回転速度検出工程）（ステップＳ５）。この実回転速度Ｖ２の検出は、サーボモータ２１に取付けられた検出器により行われる。なお、実回転速度Ｖ２は、主軸１３の回転角１°毎に検出された砥石Ｇの実際の回転速度である。
【００３１】
そして、主軸１３の回転角θ毎に、所望の実回転速度Ｖから検出された実回転速度Ｖ２を差引いた値である回転差分量Ｖａ（＝Ｖ−Ｖ２）を算出する（差分量算出工程）（ステップＳ６）。回転差分量Ｖａも、実回転速度Ｖ２と同様に、主軸１３の回転角１°毎に有する。
【００３２】
ここで、図４に示す主軸１３の回転速度Ｖａで図２に示すワークＷを研削した場合の主軸１３の回転角θに対する現指令値Ｖ１と実回転速度Ｖ２を図５に示す。すなわち、現指令値Ｖ１を一定値Ｖとした場合には、主軸１３の回転角θが０°〜９０°の範囲内と２７０°〜３６０°の範囲内（図２に示すベース円部３２）では、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は一定となっている。また、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲内（図２に示す接線部３３及び頂点部３４）では、変動している。特に、接線部３３のうち、回転角θが１３５°付近と２２５°付近では、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は最も低下している。一方、回転角θが１８０°付近、すなわち頂点部３４付近では、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は最も高くなっている。そして、頂点部３４付近における実回転速度Ｖ２は、現指令値Ｖ１とほぼ一致している。従って、現指令値Ｖ１を所望の実回転速度Ｖとしているので、回転差分量Ｖａは、現指令値Ｖ１と実回転速度Ｖ２との差、すなわち現指令値Ｖ１から実回転速度Ｖ２を差引いた値である。従って、回転差分量Ｖａは、接線部３３付近が最も大きく、頂点部３４付近が最も小さい。
【００３３】
続いて、主軸１３の２回転目以降にワークＷを研削する際における砥石Ｇの指令回転速度とする補正指令値Ｖ３を算出する（補正指令値算出工程）（ステップＳ７）。補正指令値Ｖ３は、現指令値Ｖ１に回転差分量Ｖａを加算した値である。主軸１３の回転角θに対する補正指令値Ｖ３を図６に示す。つまり、補正指令値Ｖ３は、図５に示す実回転速度Ｖ２を現指令値Ｖ１（＝Ｖ）に対して対称とした値である。すなわち、主軸１３の回転角θが０°〜９０°の範囲内と２７０°〜３６０°の範囲内（図２に示すベース円部３２）では、補正指令値Ｖ３は一定である。また、主軸１３の回転角θが９０°〜２７０°の範囲内（図２に示す接線部３３及び頂点部３４）では、補正指令値Ｖ３は変動している。特に、接線部３３のうち、回転角θが１３５°付近と２２５°付近では、補正指令値Ｖ３は最も高くなっている。一方、回転角θが１８０°付近、すなわち頂点部３４付近では、補正指令値Ｖ３は最も低くなっている。
【００３４】
そして、現指令値Ｖ１を算出された補正指令値Ｖ３に変更する（ステップＳ８）。続いて、変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）に基づいて砥石Ｇを回転させてワークＷを研削する（ステップＳ９）。すなわち、まず主軸１３の回転角θをサーボモータ８に取付けられている位置検出器により検出する。検出された主軸１３の回転角θと主軸１３の回転角θに対する変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）とに基づき、制御装置３０からサーボモータ２１へ制御信号が出力される。
【００３５】
次に、ワークＷの研削が終了したか否かを判定し、ワークＷの研削が終了していれば、研削を終了する（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）。まだ、終了していなければ（ステップＳ１０：Ｎｏ）、変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）に基づき砥石Ｇを制御して行った研削による切込量が、予め設定した所定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、その切込量が所定値を超えていない場合には、ステップＳ１０に戻る。すなわち、変更された現指令値Ｖ１（＝Ｖ３）に基づき研削を継続する。一方、切込量が所定値を超えている場合には、ステップＳ１に戻り、研削が終了するまで繰り返す。すなわち、新たな補正指令値Ｖ３’を算出し、現指令値Ｖ１が再び変更されて、その現指令値Ｖ１（＝Ｖ３’）に基づき研削が行われる。
【００３６】
このように、補正指令値Ｖ３に基づき砥石Ｇを回転制御してワークＷを研削することにより、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２は、略一定にすることができる。図６に示すように、変更された指令値Ｖ１が補正指令値Ｖ３とすると、実回転速度Ｖ２は、主軸１３の回転角θに関わらずほぼ所望の回転速度Ｖとなる。その結果、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２を低下させないので、砥石Ｇにかかる負荷ｇ／ａをほぼ一定にすることができる。その結果、砥石Ｇの寿命を延長させることができる。また、主軸１３の回転速度Ｖｓを低下することなく、砥石Ｇの回転速度Ｖ２を略一定にすることができるので、主軸１３の回転速度Ｖｓを低下させる場合に比べると研削時間が短い。すなわち、研削時間を延長することがない。さらに、補正指令値Ｖ３を逐次算出して、現指令値Ｖ１を逐次変更することにより、研削が進むにつれて研削抵抗が変動する場合にも対応できる。
【００３７】
なお、上記研削方法においては、最初の補正指令値Ｖ３の算出は、製品となるワークＷを研削することにより行っているが、製品ではないテストピースを用いてもよい。
【００３８】
また、ステップＳ１０における判定条件は、所定の切込量としているが、これに限られるものではない。例えば、大量生産する場合等は、研削したワークＷの個数を判定条件としてもよい。また、砥石Ｇの摩耗量を判定条件としてもよい。
【００３９】
（第２実施形態）
第２実施形態における研削方法は、第１実施形態と異なる部分についてのみ図７のフローチャートを参照して説明する。第１実施形態を示す図３のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステップＳ６と、ステップＳ９〜ステップＳ１１は共通する。すなわち、第２実施形態が第１実施形態と異なる部分は、図３のフローチャートにおけるステップＳ７及びステップＳ８である。
【００４０】
まず、第１実施形態と同様の方法により回転差分量Ｖａを算出する（図３のステップＳ６）。続いて、算出された回転差分量Ｖａが、予め設定された下しきい値Ｖａ１以上、かつ、上しきい値Ｖａ２以下であるか否かが判断される（ステップＳ２１）。この条件を満たさない場合に（ステップＳ２１：Ｎｏ）、補正指令値Ｖ３を算出する（補正指令値算出工程）（ステップＳ２２）。この補正指令値Ｖ３は、第１実施形態における補正指令値Ｖ３と同様である。そして、現指令値Ｖ１を算出された補正指令値Ｖ３に変更する（ステップＳ２１）。その後、図３におけるステップＳ９へ進む。
【００４１】
一方、上述の条件を満たす場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、補正指令値Ｖ３の算出は行われず、そのまま図３におけるステップＳ９へ進む。すなわち、現指令値Ｖ１は変更されない。
【００４２】
これにより、常に補正指令値Ｖ３の算出処理を行う必要がなく、演算処理の効率化を図ることができる。なお、下しきい値Ｖａ１及び上しきい値Ｖａ２は、例えば、砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖの±数％の値等とする。
【００４３】
（第３実施形態）
上記研削方法において、現指令値Ｖ１、補正指令値Ｖ３、回転差分量Ｖａ、回転差分量の下しきい値Ｖａ１及び上しきい値Ｖａ２は、主軸１３の回転角θに対する値としているが、これに限られるものではない。すなわち、現指令値Ｖ１、補正指令値Ｖ３、回転差分量Ｖａ、回転差分量の下しきい値Ｖａ１及び上しきい値Ｖａ２を、砥石ＧのＸ軸位置及びＸ軸方向の切込量に対する値とすることもできる。例えば、主軸１３を同一の切込量で１回転させた場合には、砥石ＧのＸ軸位置のみによりワークＷの研削位置を確定することができる。さらに、切込量が増加していくに従って、その切込量に応じた砥石ＧのＸ軸位置によりワークＷの研削位置を確定することができる。すなわち、砥石ＧのＸ軸位置及びＸ軸方向の切込量を用いた場合にも、主軸１３の回転角θを用いた場合と同様に、ワークＷの研削位置を確定することができる。つまり、この場合も、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２を略一定とすることができる。その結果として、研削時間を延長することなく、砥石Ｇの寿命を延長させることができる。なお、砥石ＧのＸ軸位置の検出は、サーボモータ１１に取付けられた位置検出器や砥石台２０のＸ軸方向の摺動部分に取付けられたリニアスケール等により行われる。Ｘ軸方向の切込量は、ワークＷを研削した部分のＸ軸方向の距離である。
【００４４】
（第４実施形態）
第４実施形態における研削方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
まず、関係式を制御装置３０に入力する（関係式記憶工程）（ステップＳ３１）。関係式とは、単位当たりの研削量と、砥石Ｇの指令回転速度Ｖ１と、砥石Ｇの実回転速度Ｖ２との関係を示す式である。この関係式は、過去に実際に研削を行った際のデータを用いて決定するとよい。
【００４６】
次に、ワークＷの研削後の形状（プロフィール形状）を示すリフトデータ、Ｘ軸方向の取り代、主軸１３の回転速度（主軸オーバーライド）Ｖｓ及び砥石Ｇの径を制御装置３０に入力する（ステップＳ３２）。リフトデータ、主軸１３の回転速度等は、第１実施形態に示したものと同様である。
【００４７】
入力されたリフトデータ、主軸１３の回転速度Ｖｓ、取り代及び砥石Ｇの径に基づいて、ワークＷの研削位置における単位時間当たりの研削量を算出する（研削量算出工程）（ステップＳ３３）。続いて、砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖを入力する（ステップＳ３４）。この所望の実回転速度Ｖは、第１実施形態に示したものと同様である。
【００４８】
そして、算出された単位時間当たりの研削量と、入力された砥石Ｇの所望の実回転速度Ｖと、関係式とに基づいて、ワークＷの研削位置における指令回転速度Ｖ３を算出する（補正指令値算出工程）（ステップＳ３５）。この指令回転速度Ｖ３は、第１実施形態における補正指令値Ｖ３に相当する。
【００４９】
そして、リフトデータと、取り代と、主軸１３の回転速度Ｖｓと、砥石Ｇの径等に基づき、ＮＣデータを作成する（ステップＳ３６）。作成されたＮＣデータに基づいてサーボモータ８、１４、１９を制御すると共に、指令回転速度（補正指令値）Ｖ３に基づいてサーボモータ２１を制御して、研削終了するまで研削を行う（ステップＳ３７）。
【００５０】
このように、算出された指令回転速度（補正指令値）Ｖ３に基づき砥石Ｇを回転制御してワークＷを研削することにより、砥石Ｇの実回転速度を所望の実回転速度Ｖとすることができる。すなわち、砥石Ｇの実回転速度は、略一定にすることができる。その結果、砥石Ｇの寿命を延長させることができる。また、研削時間を延長することなく研削することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の非真円形状ワークの研削方法及び研削装置によれば、研削時間を延長することなく、砥石の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削装置の概略図である。
【図２】ワークのリフトデータを説明する図である。
【図３】第１実施形態の研削方法を示すフローチャートである。
【図４】主軸の回転角に対する主軸の回転速度を示す図である。
【図５】主軸の回転角に対する砥石の回転速度を示す図である。
【図６】主軸の回転角に対する砥石の回転速度を示す図である。
【図７】第２実施形態の研削方法を示すフローチャートである。
【図８】第４実施形態の研削方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ・・・ ベッド
１１ ・・・ テーブル
１２ ・・・ 主軸台
１３ ・・・ 主軸
１４ ・・・ サーボモータ（主軸回転モータ）
１５ ・・・ 心押台
１６、１７ ・・・ センタ
１８ ・・・ 位置決めピン
１９ ・・・ サーボモータ（砥石軸移動モータ）
２０ ・・・ 砥石台
２１ ・・・ サーボモータ（砥石回転モータ）
３０ ・・・ 制御装置（主軸回転砥石軸制御手段、砥石回転制御手段）
Ｇ ・・・ 砥石
Ｗ ・・・ ワーク
Claims (7)
- 非真円形状のワークと砥石とをそれぞれ回転させると共に、前記砥石を前記ワークに対して前記ワークの回転軸線に直交する方向に相対移動させることにより前記ワークを研削する非真円形状ワークの研削方法において、
研削中の前記砥石の実回転速度を略一定とする前記ワークの回転角若しくは前記砥石の前記ワークに対する相対位置及び切込量に応じた前記砥石の指令回転速度である補正指令値を予め算出し、前記補正指令値に基づき前記砥石を回転させて前記ワークを研削することを特徴とする非真円形状ワークの研削方法。 - 前記補正指令値の算出は、
前記回転角若しくは前記相対位置及び切込量に応じた現在の前記砥石の指令回転速度である現指令値に基づき前記砥石を回転させて前記ワークを研削する研削工程と、
前記研削工程中の前記回転角若しくは前記相対位置及び切込量に応じた前記砥石の実回転速度を検出する実回転速度検出工程と、
所望の前記砥石の実回転速度と検出された前記実回転速度との差である前記回転角若しくは前記相対位置及び切込量に応じた回転差分量を算出する差分量算出工程と、
前記現指令値と前記回転差分量とに応じて算出される前記補正指令値を算出する補正指令値算出工程と、
からなることを特徴とする請求項１記載の非真円形状ワークの研削方法。 - 前記補正指令値算出工程は、
算出された前記回転差分量が予め記憶された前記回転差分量の上しきい値より大きい場合若しくは下しきい値より小さい場合に前記補正指令値を算出し、算出された前記回転差分量が前記上しきい値以下かつ下しきい値以上の場合に前記補正指令値を算出しないことを特徴とする請求項２記載の非真円形状ワークの研削方法。 - 前記補正指令値の算出は、前記ワーク毎に行うことを特徴とする請求項２記載の非真円形状ワークの研削方法。
- 前記補正指令値の算出は、前記ワークの研削量が所定研削量に達した場合および／または前記砥石の摩耗量が所定摩耗量に達した場合に行うことを特徴とする請求項２記載の非真円形状ワークの研削方法。
- 前記補正指令値の算出は、
単位時間当たりの研削量と前記砥石の指令回転速度と前記砥石の実回転速度との関係を示す関係式を記憶する関係式記憶工程と、
前記ワークの形状と前記砥石の径と前記主軸の回転速度に基づきワークの研削位置における単位時間当たりの研削量を算出する研削量算出工程と、
算出した前記単位時間当たりの研削量と所望の前記砥石の実回転速度と前記関係式に基づき前記補正指令値となる前記指令回転速度を算出する補正指令値算出工程と、
からなることを特徴とする請求項１記載の非真円形状ワークの研削方法。 - 非真円形状のワークを装着し回転自在な主軸と、
前記主軸を回転させる主軸回転モータと、
砥石と、
前記砥石を回転させる砥石回転モータと、
前記砥石を前記ワークに対して前記主軸の軸線に直交する方向に相対移動させる砥石軸移動モータと、
前記主軸の回転角と前記砥石の前記ワークに対する相対移動量との関係を示すリフトデータに基づいて前記主軸回転モータ及び前記砥石軸移動モータを制御する主軸回転砥石軸制御手段と、
研削中の実際の前記砥石の実回転速度を略一定とする前記主軸の回転角若しくは前記砥石の前記ワークに対する相対位置及び切込量に応じた前記砥石の指令回転速度である補正指令値を予め算出し、前記補正指令値に基づき前記砥石回転モータを制御する砥石回転制御手段と、
を有することを特徴とする非真円形状ワークの研削装置。
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| JP2003209098A JP3939682B2 (ja) | 2003-08-27 | 2003-08-27 | 非真円形状ワークの研削方法及び研削装置 |
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