JP4225192B2 - Truing device and truing method - Google Patents
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Description
本発明は、回転する砥石を修正するツルーイング方法に関する。 The present invention relates to Ruth Ruingu method to correct the grinding wheel to rotate.
近年、レンズ等の光学部品の金型を超精密加工することのできるNC工作機械が開発されている。この種の超精密加工用のNC工作機械では、小径砥石を用いてワークである金型の凹凸面を高精度に研削加工することができる。ワークの直径が略10mm以下のものでは、ワークの凹面の外縁部と砥石の取付いている砥石軸との干渉を避けつつ、できるだけ剛性の高い太い砥石軸が使用できるように、砥石軸を斜めにした斜軸形NC工作機械がある。この斜軸形NC工作機械は、小径円筒砥石を使用し砥石先端のエッジ部によりワークの凹面を研削加工する(特許文献1、図6(b)参照)。 In recent years, NC machine tools capable of ultra-precision machining of molds for optical components such as lenses have been developed. In this type of NC machine tool for ultra-precision machining, it is possible to grind the uneven surface of a mold as a work with high accuracy using a small-diameter grindstone. If the workpiece diameter is approximately 10 mm or less, the grinding wheel shaft should be tilted so that a thick grinding wheel shaft with the highest possible rigidity can be used while avoiding interference between the outer edge of the concave surface of the workpiece and the grinding wheel shaft attached to the grinding wheel. There is an oblique axis NC machine tool. This oblique axis NC machine tool uses a small-diameter cylindrical grindstone to grind the concave surface of the workpiece by the edge portion of the grindstone tip (see Patent Document 1, FIG. 6B).
この斜軸形NC工作機械では、前記エッジ部をツルーイングする場合、砥石軸が斜めの状態から垂直となるように砥石軸の姿勢を変更し、ワークを回転させるワーク軸に首振り式のツルアを取付けてワーク軸の揺動運動によりエッジ部に所望の曲率を形成していた(特許文献2、図2(a)、(b)参照)。砥石軸が斜めの姿勢の状態でツルーイングする場合は、スティック砥石を用いて作業者が手作業により行なっていた。
In this oblique axis NC machine tool, when the edge portion is trued, the posture of the grindstone shaft is changed so that the grindstone shaft is vertical from an oblique state, and a swing-type truer is provided on the work shaft for rotating the workpiece. A desired curvature was formed at the edge portion by mounting and swinging movement of the work shaft (see
従来の問題点として、特許文献2に示された首振り式のツルアをワーク軸に取付けてツルーイングする方法であれば、斜めの砥石軸を垂直な姿勢に変更する旋回装置が必要となりコストがアップする。また、首振り式のツルアをワーク軸に取付けてツルーイングする方法では、ツルアの旋回半径として一定の値が必要となるので、この値より小さい曲率半径は形成できない。つまりシャープエッジが形成できない。また、首振り式のツルアは単石により構成されているためツルアの摩耗が大きい。
As a conventional problem, if the swinging-type truer shown in
シャープエッジを形成するため、スティック砥石を用いて砥石の先端面と円筒部を手作業にてツルーイングすることも可能であるが、作業者の技量によりエッジ部の形状にばらつきが生じる。ばらついた形状のエッジ部で研削加工した場合、加工面の品質、特に形状誤差のばらつきが大きくなる。 In order to form a sharp edge, it is possible to manually truing the front end surface of the grindstone and the cylindrical portion using a stick grindstone, but the shape of the edge portion varies depending on the skill of the operator. When grinding is performed on the edge portion having a variation, the quality of the processed surface, particularly the variation in shape error, increases.
本発明は、係る従来の問題点を解消するためになされたもので、斜軸研削用砥石を精度良く修正できるツルーイング方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the conventional problems relating to provide a Ruth Ruingu method can accurately correct the oblique grinding wheel.
請求項1に記載したツルーイング方法は、砥石回転軸線回りに回転する円筒状の砥石を、直交2軸がなす平面内で前記砥石回転軸線と斜交するツルア回転軸線回りに回転する算盤球状のツルアによって、前記砥石回転軸線と前記ツルア回転軸線とが交差して鋭角を構成する側において修正するように前記ツルアと前記砥石とを前記平面内で同期制御するツルーイング方法において、前記ツルアと前記砥石とを前記直交2軸方向に相対移動させて前記ツルアのツルーイング点と前記砥石の研削点とを接触させ、前記ツルーイング点と前記研削点とが接触したときの前記ツルアと前記砥石との前記直交2軸方向の相対位置を記憶し、前記記憶された直交2軸方向の相対位置を基にツルーイングの切込み量となるように前記ツルアと前記砥石との前記直交2軸方向の相対移動経路を設定し、前記相対移動経路に沿って前記ツルーイング点が前記砥石の外周から回転軸中心に向かって相対移動され前記砥石の前端面を前記ツルアの後部円錐面で修正し、前記相対移動経路に沿って前記ツルーイング点が前記砥石の外周先端から後端まで前記砥石回転軸線方向に相対移動され前記砥石の円筒面を前記ツルアの前部円錐面で修正することを特徴とする。
The truing method according to claim 1, wherein a cylindrical grindstone that rotates about a grindstone rotation axis rotates a spherical grinder that rotates about a truer rotation axis that obliquely intersects the grindstone rotation axis within a plane formed by two orthogonal axes. In the truing method for synchronously controlling the truer and the grindstone in the plane so that the grindstone rotation axis and the truer rotation axis intersect and correct on the side forming an acute angle , the truer and the grindstone Are moved relative to each other in the two orthogonal directions to bring the true point of the truer into contact with the grinding point of the grindstone, and the
請求項2に記載したツルーイング方法は、請求項1において、前記ツルアと前記砥石の先端部を前記平面内で拡大して測定する顕微鏡の画像に基いて前記ツルアのツルーイング点と前記砥石の研削点とがピントずれなく前記顕微鏡の画像に結像するように前記ツルアと前記砥石とを前記平面と直角な軸方向に相対移動させ、前記ツルアと前記砥石とを前記顕微鏡の画像に基いて前記直交2軸方向に相対移動させて、前記ツルーイング点と前記研削点とを接触させることを特徴とする。
The truing method according to
請求項1に係る発明のツルーイング方法によれば、算盤球状のツルアと砥石とを直交2軸方向に相対移動させることにより前記ツルアのツルーイング点と前記砥石の研削点とが接触したときの前記ツルアと前記砥石との前記直交2軸方向の相対位置を記憶し、この相対位置を基にツルーイングの切込み量となるように前記砥石と前記ツルアとの直交2軸方向の相対移動経路を設定し、互いに交差する回転軸線の鋭角を構成する側で回転する砥石とツルアを同期制御して相対移動させるので、斜めの砥石軸を垂直な姿勢に変更することなく斜軸研削用砥石を精度良くツルーイングができる。砥石先端のエッジ部を所望の曲率に形成でき、シャープエッジを形成することも可能となる。算盤球状のツルアを回転させて回転する砥石をツルーイングするためツルアの摩耗を少くできる。また、砥石とツルアが接近して配置されるので設置スペースが少なくできるという効果がある。
請求項2に係る発明のツルーイング方法によれば、ツルア回転軸線が砥石回転軸線と斜交する平面内でツルアと砥石の先端部を拡大して測定する顕微鏡の画像に基いて前記ツルアのツルーイング点と前記砥石の研削点とがピントずれなく前記顕微鏡の画像に結像するように前記ツルアと前記砥石とを前記平面と直角な軸方向に相対移動させる。そして、前記ツルーイング点と前記研削点とが接触するように前記ツルアと前記砥石とを前記顕微鏡の画像に基いて前記平面内で直交2軸方向に相対移動させる。これにより、請求項1に係る発明の効果に加え、前記ツルーイング点と前記研削点とが接触したときの前記ツルアと前記砥石との前記直交2軸方向の相対位置を高精度に検出し、ツルーイングの切込み量を正確に設定することができる。 According to the truing method of the invention of claim 1, the truer when the truing point of the truer and the grinding point of the grindstone are brought into contact with each other by moving the abacus spherical truer and the grindstone relative to each other in two orthogonal axes. And the relative position in the orthogonal biaxial direction between the grindstone and the grindstone are set, and a relative movement path in the orthogonal biaxial direction between the grindstone and the truer is set so that the cutting amount of truing is based on the relative position. Since the grindstone rotating on the side that forms the acute angle of the intersecting rotation axis and the truer are synchronously moved relative to each other , the grindstone for oblique axis grinding can be accurately trued without changing the oblique grindstone axis to a vertical posture. it can. The edge portion of the grindstone tip can be formed with a desired curvature, and a sharp edge can be formed. Since the rotating grindstone is trued by rotating the abacus-shaped spherical truer, wear of the truer can be reduced. Further, since the grindstone and the truer are arranged close to each other, there is an effect that the installation space can be reduced.
According to the truing method of the invention according to
以下、本発明に係るツルーイング装置およびツルーイング方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1において、ベッド1はベース2上に除振台3を介して設置されている。ベッド1の前面にはY軸スライドテーブル4が案内機構5により上下のY軸方向に直線移動可能に装架されている。Y軸スライドテーブル4は図示しないリニアモータによりY軸方向に直線移動され、図示しないリニアスケールにより移動量が検出されてフィードバックされ位置制御される。
Embodiments of a truing device and a truing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, a bed 1 is installed on a
ベッド1の水平上面にはX軸スライドテーブル6が案内機構7により左右のX軸方向に直線移動可能に装架されている。X軸スライドテーブル6はリニアモータ8によりX軸方向に直線移動されリニアスケール9により移動量が検出されてフィードバックされ位置制御される。
An X-axis slide table 6 is mounted on the horizontal upper surface of the bed 1 so as to be linearly movable in the left and right X-axis directions by a
X軸スライドテーブル6には工作物支持台10が案内機構11により前後のZ軸方向に直線移動可能に装架されている。工作物支持台10は図示しないリニアモータによりZ軸方向に直線移動されリニアスケール12により移動量が検出されてフィードバックされ位置制御される。
A
このようにY軸スライドテーブル4、X軸スライドテーブル6および工作物支持台10は、案内機構5、7、11リニアモータおよびリニアスケール等で夫々構成されるX軸、Y軸およびZ軸用直線移動装置13〜15により直交3軸方向に相対的に直線移動される。
As described above, the Y-axis slide table 4, the X-axis slide table 6 and the
Y軸スライドテーブル4には回転テーブル16がY軸と平行なB軸回りに回転可能に装架され、回転テーブル16に直結されたダイレクトドライブモータ(図示省略)により回転駆動されロータリーエンコーダ(図示省略)により回転量が検出されてフィードバックされ位置制御される。 A rotary table 16 is mounted on the Y-axis slide table 4 so as to be rotatable about a B-axis parallel to the Y-axis, and is rotated by a direct drive motor (not shown) directly connected to the rotary table 16. ) Is detected and fed back to control the position.
回転テーブル16の上面には公知の直角2方向微細移動装置51が載置され、この直角2方向微細移動装置51の上面の調整テーブル52は直交する水平2方向に移動可能となっている。直角2方向微細移動装置51の前記直角2方向はX軸とY軸にそれぞれ平行となるように回転テーブル16の回転原位置が調整されている。
A known right-angled two-way
調整テーブル52の上面には回転テーブル16の水平な上面に対し傾斜角45度の傾斜面が形成された傾斜台53が載置され、傾斜面には静圧空気軸受(図示省略)で回転可能に支持されエアータービン(図示省略)で駆動される砥石軸61を有する砥石台62が配設されている。図2に示すように、砥石軸61は傾斜台53の傾斜面に平行、すなわち水平面に対し45度傾斜し、かつ、砥石軸61の先端部(鉛直方向で下側)には円筒状の砥石Tが着脱可能に装着され、砥石Tの先端上部がワークWを研削する研削点Tgとなっている。
On the upper surface of the adjustment table 52, an inclined table 53 having an inclined surface with an inclination angle of 45 degrees with respect to the horizontal upper surface of the rotary table 16 is placed. The inclined surface can be rotated by a hydrostatic air bearing (not shown). A
なお、前記直角2方向微細移動装置51は、ワークWを研削する場合に、研削点Tgが回転テーブルの回転中心であるB軸に一致させるように調整するものである。これにより、回転テーブルがどのような角度で旋回しても、砥石Tの先端の研削点Tgの位置は、ほとんどずれることなくB軸旋回軸線上(B軸上)に留まっていることができる。
The right-angled two-way
ワーク軸37の右方で工作物支持台10の前面にはツルーイング装置71が、図3に示すように、ツルア軸72の回転軸をY軸と平行(鉛直)になるように配設されている。ツルーイング装置71にはツルア軸72が静圧空気軸受(図示省略)で回転可能に支持され、エアータービン(図示省略)により駆動される。ツルア軸72の先端部(鉛直方向で下側)には頂角が90度の頭を切った2つの円錐を互いの底面を合わせた形状(算盤球形状)のツルア73が着脱可能に装着されている。
A
したがって、ツルーイング時には、ツルーイング装置71は砥石Tの頭上空間に位置し、ツルア軸72と砥石軸61が図3に示すように45度で鋭角に交差する。このように、ツルーイング装置71が工作物支持台10の前面で、砥石Tの頭上空間に配置されるので、工作機械全体をコンパクトにすることができる。
Therefore, during truing, the truing
ベッド1の前面左部には砥石Tとツルア73の先端部を照射可能なようにストロボ81が固定されている。ベッド1の前面右部にはブラケットを介してスライドベース84が載置されている。スライドベース84にはスライダ82が案内されており、スライダ82は送りシリンダ(図示省略)によりスライドベース84上をX軸方向に往復移動可能である。スライダ82の上面には砥石Tとツルア73の先端部を拡大して測定する顕微鏡83が載置されている。この顕微鏡83には接眼レンズ側にCCDカメラ(図示省略)が取付けてある。図4に示すように、CCDカメラには水平軸線103と垂直軸線104を表示できるモニタ101が接続されており、このモニタ101の画面102には砥石Tの先端部及びツルア73の先端部等が拡大表示され正確に目視できるようになっている。
A strobe 81 is fixed to the left front portion of the bed 1 so that the tip of the grindstone T and the truer 73 can be irradiated. A
図5において、91は数値制御装置(以下CNCという)であり、インターフェース(図示省略)を介して駆動回路DUX、DUY、DUZ、DUBにつながっており、それぞれのX、Y、Z軸駆動用のリニアモータおよび回転テーブル16のダイレクトドライブモータを駆動するようになっている。また、CNC91にはインターフェースを介してメモリ(図示省略)を有するプログラム記憶装置92が接続されている。このプログラム記憶装置92には、ワークWの研削を行う研削プログラムと、砥石Tのツルーイングを行うツルーイングプログラムが記憶されている。
In FIG. 5,
また、CNC91には、自動・手動切替えスイッチ、各軸操作ボタン、制御軸切替えスイッチ、ツルーイングサイクルボタン、研削サイクルボタン、手動パルス発生器95、前記モニタ等を備えた入力装置93が接続されている。さらに、CNC91には公知のパルス分配回路(図示省略)が接続され、このパルス分配回路により、X軸、Y軸、Z軸、B軸の相互の同期駆動が可能となっている。
The
ツルーイングの条件としては、例えば、砥石Tとしての直径5mmの砥石、回転速度30,000rpm、ツルア73としてのダイヤモンドをメタルボンドで結合した直径10mmのダイアモンドロール、回転数70,000rpm、ツルア送り速度5mm/min、切込み量2μmである。 The conditions for truing are, for example, a grinding wheel having a diameter of 5 mm as a grinding stone T, a rotational speed of 30,000 rpm, a diamond roll having diamond as a truer 73 bonded by metal bond, a rotational speed of 70,000 rpm, and a true feed speed of 5 mm. / Min, the depth of cut is 2 μm.
上記のように構成された本発明の実施の形態の動作を以下に説明する。 The operation of the embodiment of the present invention configured as described above will be described below.
入力手段93の自動・手動切替えスイッチ(図示省略)を手動に切替える。X軸操作ボタンを操作し、ツルア73が回転テーブル16のB軸とX軸方向において略同じ位置となるように予め機械に設定されている量だけX軸スライドテーブル6を移動させる。砥石台62が回転テーブル16を介して配設されたY軸スライドテーブル4とツルーイング装置71が配設されたZ軸スライドテーブル5とは、砥石Tとツルアが干渉しないようにYZ方向の間隙をあけるように、Y軸スライドテーブル4は下方にZ軸スライドテーブル5は後方に位置させてある。
An automatic / manual switch (not shown) of the input means 93 is switched to manual. By operating the X-axis operation button, the X-axis slide table 6 is moved by an amount set in advance in the machine so that the truer 73 is substantially in the same position in the X-axis direction as the B-axis of the rotary table 16. The Y-axis slide table 4 in which the grindstone table 62 is disposed via the rotary table 16 and the Z-axis slide table 5 in which the
ストロボ81を発光させ顕微鏡送りシリンダを作動させて、砥石Tの先端の研削点Tgの画像がモニタ画面102に映し出されるようにスライダ82を回転テーブル16に近づける。回転している砥石Tと回転しているツルア73がモニタ画面102で静止したように視認できる。次に、入力装置93の図示しない手動切替えスイッチを手動送りモードに、図4に示すように制御軸切替えスイッチ94をX軸に切替える。手動パルス発生器95のハンドル96を回してパルスを発生させ、リニアモータを駆動させ、モニタ画面に写し出されたツルア73のツルーイング点73tがピントずれなく視野に結像する位置までX軸スライドテーブル6を微動させる。これよりツルーイング点73tはB軸とX軸方向で正確に一致する。つまり、ツルーイング点73tは研削点TgとX軸方向において一致する。次に、モニタ101の水平線位置調整デジタルスイッチ(図示省略)を調整してモニタ画面の水平線103をツルーイング点73tに一致させる。
The strobe 81 is caused to emit light and the microscope feed cylinder is operated to bring the
制御軸切替えスイッチをY軸に切替え、手動パルス発生器95により摩耗している研削点Tgをモニタ画面に水平線103とY軸方向で一致する位置までY軸スライドテーブル4を微動上昇させ、このときのY軸スライドテーブル4の位置Y1を記憶しておく。制御軸切替えスイッチをZ軸に切替え、手動パルス発生器95によりツルーイング点73tが研削点Tgに僅かに接触するまで、Z軸スライドテーブル5を微動前進させ、このときのZ軸スライドテーブル5の位置Z1を記憶しておく(図4のモニタ画面の状態)。この前記接触位置Y1、Z1を基に上記ツルーイングの切込み量tとなるように、ツルーイングプログラムのY軸スライドテーブル4とZ軸スライドテーブル5の移動経路を設定する。
The control axis changeover switch is changed over to the Y axis, and the grinding point Tg worn by the
次に、本発明のツルーイングサイクルの動作を説明する。入力装置13のツルーイングサイクルボタンが作業者により押されると、CNC装置によりツルーイングプログラムが開始される。図3(a)に示すように、Y軸テーブル4とZ軸テーブル5は同期駆動され、砥石Tの前端面Taを所定の切込み量tとなるようにツルーイング点73tは砥石Tの外周方向から回転軸中心に向かって移動される。ツルーイング点73tが砥石回転軸中心付近に到達した位置で砥石Tとツルア73による前端面Taのツルーイングは完了する。砥石Tの前端面Taは算盤球状のツルア73の後部円錐面73aによりツルーイングされることになる。
Next, the operation of the truing cycle of the present invention will be described. When the truing cycle button of the
次に、Y軸テーブル4とZ軸テーブル5は同期駆動され、砥石Tの円筒面Tbを所定の切込み量tとなるようにツルーイング点73tは砥石Tの外周先端から後端まで回転軸方向に沿って移動される。砥石Tの円筒面Tbは算盤球状のツルア73の前部円錐面73bによりツルーイングされることになる。
Next, the Y-axis table 4 and the Z-axis table 5 are driven synchronously so that the truing point 73t extends in the direction of the rotation axis from the outer peripheral front end to the rear end of the grindstone T so that the cylindrical surface Tb of the grindstone T has a predetermined cut amount t. Moved along. The cylindrical surface Tb of the grindstone T is trued by the front
砥石Tの前端面Taと円筒面Tbのツルーイングが共に完了すると砥石Tの円筒面先端Tgはシャープエッジに形成される。以上の通り、ツルーイングプログラムによる砥石Tのツルーイングについて説明した。なお、1回の工程で砥石Tの修正が不完全な場合は同様に前記ツルーイングプログラムを繰返せばよい。 When the truing of the front end surface Ta and the cylindrical surface Tb of the grindstone T is completed, the cylindrical surface tip Tg of the grindstone T is formed with a sharp edge. As described above, the truing of the grindstone T by the truing program has been described. If the correction of the grindstone T is incomplete in one process, the truing program may be repeated in the same manner.
上記実施の形態ではシャープエッジを形成する方法を説明したが、図6に示すように砥石Tとツルアを所望の曲率半径で相対移動させるようにプログラムすることにより、エッジ部に所望の曲率形状を形成させることが可能である。 In the above embodiment, a method for forming a sharp edge has been described. However, by programming the grindstone T and the truer to move relative to each other with a desired radius of curvature as shown in FIG. It is possible to form.
また、上記実施の形態では、作業者がモニタの画面を視認して砥石Tとツルア73の接触を検知する方法を示したが、例えば、アコースティックエミッション等の接触検知装置を設けて、予め設定した接触動作プログラムを動作させて接触を自動検知する自動方法であっても良い。 Moreover, in the said embodiment, although the operator visually recognized the screen of a monitor and the method of detecting the contact of the grindstone T and the truer 73 was shown, for example, a contact detection apparatus, such as acoustic emission, was provided and preset. An automatic method of automatically detecting contact by operating a contact operation program may be used.
1…ベッド、4…Y軸スライドテーブル、5…Z軸スライドテーブル、
6…X軸スライドテーブル、10…工作物支持台、16…回転テーブル
71…ツルーイング装置、51…直角2方向微細移動装置、29…砥石台
35…光源、36…顕微鏡、37…主軸、W…工作物、T…砥石、73…ツルア
1 ... bed, 4 ... Y-axis slide table, 5 ... Z-axis slide table,
6 ... X-axis slide table, 10 ... workpiece support table, 16 ... rotary table 71 ... truing device, 51 ... right-angle two-way fine movement device, 29 ... grinding stone table 35 ... light source, 36 ... microscope, 37 ... main shaft, W ... Workpiece, T ... Whetstone, 73 ... Trua
Claims (2)
前記ツルアと前記砥石とを前記直交2軸方向に相対移動させて前記ツルアのツルーイング点と前記砥石の研削点とを接触させ、
前記ツルーイング点と前記研削点とが接触したときの前記ツルアと前記砥石との前記直交2軸方向の相対位置を記憶し、
前記記憶された直交2軸方向の相対位置を基にツルーイングの切込み量となるように前記ツルアと前記砥石との前記直交2軸方向の相対移動経路を設定し、
前記相対移動経路に沿って前記ツルーイング点が前記砥石の外周から回転軸中心に向かって相対移動され前記砥石の前端面を前記ツルアの後部円錐面で修正し、
前記相対移動経路に沿って前記ツルーイング点が前記砥石の外周先端から後端まで前記砥石回転軸線方向に相対移動され前記砥石の円筒面を前記ツルアの前部円錐面で修正することを特徴とするツルーイング方法。 The grindstone rotation axis and the truer rotation of a cylindrical grindstone that rotates around the grindstone rotation axis by an abacus spherical truer that rotates around a truer rotation axis that is oblique to the grindstone rotation axis in a plane formed by two orthogonal axes. In the truing method for synchronously controlling the truer and the grindstone in the plane so as to correct on the side where the axis intersects and forms an acute angle ,
The truer and the grindstone are moved relative to each other in the two orthogonal directions to bring the truer point of the truer into contact with the grinding point of the grindstone.
Storing the relative positions of the truer and the grindstone in the orthogonal biaxial direction when the truing point and the grinding point are in contact with each other;
Based on the stored relative position in the orthogonal biaxial direction, a relative movement path in the orthogonal biaxial direction between the truer and the grindstone is set so as to be the cutting amount of truing.
The truing point is relatively moved from the outer periphery of the grindstone toward the rotational axis center along the relative movement path, and the front end surface of the grindstone is corrected by the rear conical surface of the truer.
The truing point is relatively moved along the relative movement path from the front end to the rear end of the grindstone in the direction of the grindstone rotation axis , and the cylindrical surface of the grindstone is corrected by the front conical surface of the truer. Truing method .
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