JP4333468B2 - 研削盤およびクーラント供給方法 - Google Patents

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Description

本発明は、研削盤およびクーラント供給方法に関する。
従来、工作物を砥石車で研削するときには、工作物と砥石車との研削点にクーラントを供給して冷却及び潤滑することにより研削熱による工作物の研削焼け、熱歪み等を防止している。
近時、少量のクーラントでも工作物と砥石車とを十分に冷却および潤滑が可能なように特許文献1に記載されるようなクーラント供給方法が開発されている。この特許文献1に記載されているクーラントの供給方法は、特許文献1の図6に示されるように、研削点より砥石回転方向の上流側位置でエアジェットをクーラントの供給の開始と同時に、砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付け、エアジェットにより砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断することによって、少量のクーラントでも砥石車の研削面に良好に付着させて研削点に十分に供給できるようにしている。
特開2004−17265号公報(第5頁段落番号[0019]から第6頁段落番号[0021]、図6)
工作物の研削加工は、砥石車を送り速度の異なる粗研削送り、仕上げ研削送りして研削し、前進端で一時停止してスパークアウト研削している。研削加工では、切込み量が多くなるにつれて発熱量が多くなるが、この研削による発熱を冷却するには、発熱量に応じた流量のクーラントの供給が必要となる。このため、切込み量の大きい粗研削送りでは、発熱量が多く高温になるので、多量のクーラントを供給する必要がある。
ところで、特許文献1に記載されているクーラント供給方法では、クーラントの供給を開始すると同時にエアジェットの供給を開始し、クーラントの供給を停止すると同時にエアジェットの供給を停止するよう、すなわち、研削加工の開始から終了までエアジェットを供給している。
しかしながら、粗研削送りでは、冷却のために多量のクーラントを必要とし、この多量のクーラントを供給しているときに砥石面に向かってエアジェットを供給した場合、多量のクーラントがミスト状になって研削盤のカバー内を多量に浮遊することとなる。このため、大量のミスト状のクーラントは研削加工が終了した時点においてもカバー内を浮遊し続け、工作物の搬出搬入のためにカバーを開閉した際に外部に流出し、研削盤が設置されている工場内の環境を悪化させる恐れがあった。また、エアジェットの供給によって研削盤のカバー内の内圧が上昇している場合、多量のミスト状のクーラントが浮遊すると、通常では浸入することがない研削盤内部にまでクーラントが浸入する可能性があり、研削盤のメンテナンスを頻繁に行わなければならない問題があった。
本出願人の発明者は、粗研削送り時に多量のミスト状クーラントが発生することを防止すべく精査実験を重ねた結果、多量のクーラントを供給した場合は、クーラントは砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を貫通して研削点に到達することを見い出だした。
本発明の目的は、砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するための流体ジェットの供給の有無を制御することにより、クーラントによって研削点に発生する動圧を低下し、切欠き等の影響により動圧が大きく変化して真円度が低下することを防止することである。
上述の問題を解決するための請求項1の特徴は、砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤におけるクーラント供給方法において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止するようにしたことである。
上述の問題を解決するための請求項2の特徴は、請求項1において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削では、前記クーラントを多量に供給するとともに、前記流体ジェットの供給を停止し、前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削では、前記クーラントを少量供給するとともに、前記流体ジェットを供給するようにしたことである。
上述の問題を解決するための請求項3の特徴は、砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止する最終研削送り工程制御手段を設けたことである。
上述の問題を解決するための請求項4の特徴は、請求項3において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削時に、前記クーラントの供給を多量にするとともに、前記流体ジェットの供給を停止する重研削制御手段を設け、 前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削時に、前記クーラントの供給を少量にするとともに、前記流体ジェットを供給する軽研削制御手段を設けたことである。
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、軽研削送りのうちでも切込み量が最も小さい精研削送りまたはスパークアウトなどの最終研削送り工程では、切込み量が非常に少ないことから、研削点に到達するクーラント量が減少しても冷却できるため、流体ジェットの供給を停止するようにした。これにより、砥石随伴空気層を研削点に到達するようにして、クーラント流を工作物側に偏向し、研削点に供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物に掛けられるクーラント量の割合を増加させた。従って、クーラントによって研削点に発生する動圧が低下し、工作物の研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物に掛けられるクーラント量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。
また、上記のように構成した請求項2に係る発明においては、砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削では、発熱量が多く高温になるため、これを冷却するためにクーラントを多量に供給する。多量のクーラントが供給されていることから、流体ジェットによって砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するまでもなく、クーラントは砥石随伴空気層を貫通して研削点に到達するので、流体ジェットの供給を停止する。これにより、重研削時に多量のクーラントが流体ジェットによってミスト状になって浮遊することを防止できる。また、砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削では、発熱量が小さいため、クーラントが確実に研削点に供給されていれば、少量のクーラントであっても冷却が可能なため、クーラントを少量供給するとともに、流体ジェットを供給して砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断して少量のクーラントが確実に研削点に到達されるようにした。これにより、クーラントの使用量を減少させることができる。なお、本発明における重研削は、砥石随伴空気層を貫通するだけのクーラントの流量以上にクーラントを供給しないと、研削による発熱が冷却できない程の大きい切込み量を付与する研削と定義され、軽研削は、砥石随伴空気層を貫通するだけのクーラントの流量以下のクーラントで研削による発熱が冷却可能な小さい切込み量を付与する研削が軽研削と定義される。
また、上記のように構成した請求項3に係る発明においては、最終研削送り工程にて流体ジェット供給を停止するようにしたことにより、クーラントによって研削点に発生する動圧が低下し、工作物の研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物に掛けられるクーラント量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができ、高研削精度の研削盤とすることができる。
請求項4に係る発明のように、切込み量に応じてクーラントの流量と流体ジェットの供給の有無を制御するようにすれば、ミスト状に飛散するクーラントの量を少量にすることができ、研削盤が設置された工場等の環境の悪化を防止できる。また少量のミストしか飛散しないため、通常では進入することがない研削盤内部にまでクーラントが浸入することがなくなり、メインテナンスが簡単な研削盤とすることができる。さらに、流体ジェットを必要なときにのみ供給するようにしたことにより、流体ジェットの使用量を低減でき、ランニングコストの低い研削盤とすることができる。

以下本発明の第1の実施形態に係る研削装置について図1乃至図7に基づいて説明する。ベッド10上には、図1に示すように、砥石台11が摺動可能に載置され、サーボモータ12により図略のボールネジ機構を介してワークWに接近離間するX軸方向に進退移動される。サーボモータ12の回転量は、サーボモータ12の後端に取り付けられたエンコーダ12aにより検出される。砥石台11には、一端に砥石車Gが取り付けられた砥石軸13が回転可能に軸承され電気モータ29により回転駆動される。砥石車Gは鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状の基体の外周面に複数の砥石チップが接着されて構成されている。ベッド10上にはテーブル14が摺動可能に装架され、サーボモータ15によりボールネジ機構16を介してX軸と直角なZ軸方向に移動される。サーボモータ15の回転量は図2に示されるように、サーボモータ15に取り付けられたエンコーダ15aにより検出される。テーブル14上には、ワーク支持装置17を構成する主軸台(図略)及び心押台18が取り付けられ、ワークWは主軸台と心押台18との両センタ間に挟持され回転駆動される。ワークWは、図3に示すように、主軸台と心押台18との両センタに支持される円筒棒状のシャフト部Wsと、ワークWの回転軸線方向にシャフト部Ws上に等間隔に円筒状に形成された第1研削部W1〜第4研削部W4とから構成されている。
砥石台11には砥石車Gを覆う砥石ガード19が固定されている。砥石ガード19の上面には、クーラントノズル21が取り付けられ、クーラントノズル21からは、砥石車GがワークWを研削加工する研削点Pに向けてクーラントが供給される。このクーラント流22は研削点P近傍の到達点Gdで研削面Gaに到達する。クーラントノズル21は、クーラントを貯蔵するクーラントタンク32にクーラント供給管33によって接続され、このクーラント供給管33の途中には、クーラント供給装置20のポンプ34が取り付けられている。このポンプ34は、モータ35によって回転され、クーラントタンク32からクーラントをくみ上げて所定流量のクーラント流22をクーラントノズル21に供給する。
砥石ガード19の側板19bには、図4に示すようにクーラント流22が砥石車Gの研削面Gaに到達する到達点Gdより僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石車Gの一側面Gbの前端縁に向かって水平方向に開口するエアジェットノズル(流体ジェットノズル)23が取り付けられている。該エアジェットノズル23は例えば電磁駆動式の開閉弁24を介して工場エア等の加圧エア源25に接続され、図5に示すように、エアジェット26を砥石車Gの外周研削面Gaに沿って一側面側Gbから他側面側Gcに向かって横断するように噴き付け、砥石車Gに連れ回りする砥石随伴空気層27を遮断する。
エアジェットノズル23の開口断面は、砥石車Gの径がドレッシングにより減少してもエアジェット26が砥石車Gの前端縁に噴き付けられるように砥石車Gの半径方向に細長く形成されている。
なお、本実施の形態では、エアジェットノズル23に加圧エア源28から「エア」を供給するが、砥石随伴空気層27を遮断するために用いられる流体としては「エア」に限られず、エアに少量のクーラントを含んだ「ミスト」や「エア」以外の他の気体でもよい。
28は、エアジェットノズル23に一体的に固定された板状の整流部材で、エアジェット26がクーラント流22に干渉することを防止するために、クーラント流22とエアジェット26との間にエアジェット26と平行に外周研削面Gaに接近して配置されている。
砥石ガード19の天井板19aには、遮風板30が固定されている。遮風板30には開口溝31が形成され、開口溝31の溝端縁31aは、砥石車Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27を遮断するために、エアジェット26より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石車Gの外周研削面Gaと微小隙間を持って対向して砥石車Gの外周研削面Gaを横切る方向に延在している。開口溝31の両側縁31b,31cは砥石車Gの両側面Gb,Gcと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Pより下方位置まで延在している。なお、遮風板30は開口溝31の溝端縁31aと砥石車Gの外周研削面Gaとの間の微小隙間を一定に保つために、砥石車Gのドレッシングによる砥石径の減少に連れて自動的に位置補正されるように位置補正機構を介して砥石ガード19に取り付けてもよい。
サーボモータ12には、図2に示すようにデジタルサーボ制御装置40aが接続されている。このデジタルサーボ制御装置40aは機械全体を制御するCNC装置41に接続され、CNC装置41からの送り指令とエンコーダ12aからの砥石台11の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ12を回転制御し、砥石台11の送り速度および移動位置を制御する。サーボモータ15にはデジタルサーボ制御装置40bが接続され、このデジタルサーボ制御装置40bはCNC装置41に接続されている。デジタルサーボ制御装置40bは、CNC装置41からの送り指令とエンコーダ15aからのテーブル14の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ15を回転制御し、テーブル14の送り速度および移動位置を制御する。
CNC装置41には、デジタルサーボ制御装置40a、40bの他に、CNC装置41からの指令に基づいて電磁開閉弁24の開閉やクーラント供給装置20の制御を行うシーケンスコントローラ(以下「PLC」いう)42、および各種情報の入出力を行う入出力装置43が接続されている。
クーラント供給装置20は、ポンプ34、モータ35およびモータ35の回転を制御するインバータ回路36から構成される。インバータ回路36は、PLC42に接続され、PLC42を介してCNC装置から指令されるポンプ34の回転開始、回転停止の指令および回転数に基づいてモータ35の回転を制御してクーラントノズル21に対してポンプ34の回転数に応じた流量のクーラントを供給する。
CNC装置41は、CPU44とROM45と入力データ等を記憶するRAM46とを備えている。ROM45は、NCプログラムとして図6に示す手順の研削サイクルを制御する研削プログラムを記憶している。
研削サイクルは、図3に示す工作物Wの第1研削部W1から第4研削部W4に砥石車Gの外周研削面Gaが対向するようテーブル14を順次移動させ、研削送り工程を実行する。第1研削部W1から第4研削部W4において実行される研削送り工程は、外周研削面Gaを工作物Wの回転中心に向かって切り込みを与えて研削するプランジ研削であって、図7に示すように、砥石台13を、早送り前進工程、粗研削送り工程、精研削送り工程、微研削送り工程に段階的に送り速度を遅くするように切り替えて前進させ、前進端でスパークアウトのために一定時間停止させたのち、早送り後退するようになっている。粗研削送り工程から精研削送り工程、精研削送り工程から微研削送り工程、微研削送り工程からスパークアウトへの切り替えは、砥石台11が各工程の切り替え位置に到達したときに行われる。また、各研削送り工程の切り替えは、寸法測定装置を備え、測定された工作物Wの加工径に基づいて行ってもよい。
研削プログラムには、各研削送り工程において供給されるクーラントの流量に相当するポンプ35の回転数および電磁開閉弁24の開閉指令が記憶されている。
ここで、各研削送り工程において供給されるクーラントの流量および、エアジェット26の供給タイミングの決定方法について説明する。各研削送り工程における砥石車Gの砥粒一個あたりの切込み量は、工作物Wの回転速度と砥石台11の送り速度および砥石車Gの研削面の周速度によって決定される。この砥粒一個あたりの切込み量によって各研削送り工程において供給されるクーラントの流量が、図7に示すようにQ1からQ4に決定される。また、エアジェット26の供給の有無はクーラントの流量によって決定され、クーラントの流量が砥石車Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27を貫通する流量以上供給されている研削送り工程についてエアジェット26の供給を必要なしとし、クーラントの流量が砥石車Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27を貫通できない流量の研削送り工程についてはエアジェット26を供給する。従って、図7において砥石車Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27を貫通するクーラントの流量をQpとすると、流量Qp以上のクーラントを供給する粗研削送り工程では、エアジェット26を供給せず、流量Qp以上のクーラントを供給する精研削送り工程および微研削送り工程ではエアジット26を供給する。また、最終研削送り工程であるスパークアウトでは、エアジェット26を供給せずに、砥石随伴空気層27を研削点Pに到達するようにして、クーラント流を工作物W側に偏向し、研削点Pに供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物Wに掛けられるクーラント量の割合を増加させる。この結果、クーラントによって研削点Pに発生する動圧が低下し、工作物Wの研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止する。以上のことから明らかなように本実施の形態においては、粗研削送り工程が重研削に相当し、精研削送り工程および微研削送り工程が軽研削に相当し、スパークアウトが最終研削送り工程に相当する。なお、重研削と軽研削は、研削による発熱を冷却するクーラントの流量、すなわち切込み量の大きさによって分けられるものである。例えば、図5に示す精研削送り工程における砥粒一個あたりの切込み量が大きく、発熱を冷却するためにクーラントの流量が流量Qp以上必要ならば、微研削送り工程は重研削と見なすこととなる。また、スパークアウトが存在しない研削送り工程では、最終研削送り工程を微研削工程と見なすことになる。
以上のような構成で、CNC装置41の動作について、図6の研削サイクルに従って説明する。はじめに、作業者が主軸台と心押台18との両センタ間にワークを挟持させ、入出力装置43の研削実行開始ボタン(図略)を押すことにより、NCプログラムが実行され、図6の研削サイクルが開始される。研削サイクルが開始されると、CNC装置41の指令によって、サーボモータ15によりボールネジ機構16が回転駆動され、テーブル14が移動されて工作物Wの第1研削部W1が砥石車Gに対向するように位置決めされる(S100)。サーボモータ12により図略のボールネジ機構が回転駆動され、砥石車Gが工作物Wに接触する直前の研削開始位置まで砥石台11が早送りされる(S101)。
次に、NC装置41からクーラント供給装置20のインバータ回路36にPLC42を介し、ポンプ34の回転開始指令と回転数が出力される。インバータ回路36は、ポンプ34の回転開始指令と回転数が指令されると、モータ35が指令された回転数で回転し、ポンプ34は、クーラントタンクから流量Q1なる大流量のクーラントをクーラントノズル21に供給し、クーラント流22がクーラントノズル21から到達点Gbに向かって噴出される(S102)。
粗研削送り工程においては、砥石車Gによる工作物Wの1回転あたりの切込み量が大きいので、第1研削部W1の研削焼けや熱歪みを防止するために大流量(Q1)のクーラントが到達点Gbに向かって供給される。引き続き、砥石台13の送り速度を、粗研削送り速度に切り替える指令をデジタルサーボ制御装置40aに出力し、工作物Wの第1研削部W1は砥石車Gにより粗研削される(S103)。このように、大流量(Q1)のクーラントが供給されると、砥石車Gに連れ回りする砥石随伴空気層27を貫通して研削点Pまでクーラント流22が到達する。このため、粗研削送り工程では大流量Q1のクーラント流22のみで工作物Wの第1研削部W1が冷却され、研削焼けや熱歪みの発生を防止できる。
粗研削送り工程が完了する加工径まで研削が完了したことが、砥石台11の現在位置から検出されると、CNC装置41からPLC42を介し、クーラント供給装置20のインバータ回路36にポンプ34の微研削送り工程における回転数が出力される。インバータ回路36は、ポンプ34の微研削送り工程における回転数が指令されると、モータ35が指令された回転数で回転し、ポンプ34は、クーラントタンクから流量Q2なる中流量のクーラントをクーラントノズル21に供給し、クーラントノズル21からクーラント流22を砥石車Gの到達点Gdに向かって供給する(S104)。このとき、高速回転される砥石車Gの周りには、空気が連れ回りする砥石随伴空気層27が形成されている。このため、到達点Gbに向かって供給されたクーラントは砥石随伴空気層27に阻まれ、到達点Gbまで到達できない。
そこで、ステップ105においてCNC装置41は、PLC42を介して開閉弁24を開く指令を出力する。開閉弁24が開かれると、加圧エア源25から開状態の開閉弁24を介してエアジェット26がエアジェットノズル23に供給され、クーラント流22が外周研削面Gaに到達する到達点Gdより僅かに砥石回転方向上流側位置で、エアジェット26が砥石車Gの一側面側から他側面側に向かって横断するように研削面Gaに沿って吹き付けられる。このエアジェット26の噴流により、高速回転する砥石車Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27が遮断され、砥石随伴空気層27が到達点Gdに到達しないので、クーラントノズル21から供給されたクーラント流22は、砥石随伴空気層27に邪魔されることなく外周研削面Gaに密着して研削点Pに確実に供給される。なお、エアジェット26は到達点Gdより僅かに砥石回転方向上流側位置で外周研削面Gaに沿って横断するので、エアジェット26と到達点Gdとの間で砥石随伴空気層27が外周研削面Gaに発生することはない。そして、CNC装置41は、砥石台13の送り速度を、微研削送り速度に切り替える指令をデジタルサーボ制御装置40aに出力し、工作物Wの第1研削部W1は、砥石車Gにより微研削される(S106)。
微研削送り工程が完了する加工径まで研削が完了したことが、砥石台11の現在位置から検出されると、CNC装置41からPLC42を介し、クーラント供給装置20のインバータ回路36にポンプ34の精研削送り工程における回転数が出力される。インバータ回路36は、ポンプ34の精研削送り工程における回転数が指令されると、モータ35が指令された回転数で回転し、ポンプ34は、クーラントタンク32から流量Q3なる小流量のクーラントをクーラントノズル21に供給し、クーラントノズル21からクーラント流22を砥石車Gの到達点Gdに向かって供給する(S107)。このとき、エアジェット26がエアジェットノズル23に供給され、クーラント流22が外周研削面Gaに到達する到達点Gdより僅かに砥石回転方向上流側位置で、エアジェット26が砥石車Gの一側面側から他側面側に向かって横断するように研削面Gaに沿って吹き付けられている。このエアジェット26の噴流により、高速回転する砥石車Gの外周研削面Gaに連れ回りする砥石随伴空気層27が遮断され、砥石随伴空気層27が到達点Gdに到達しないので、クーラントノズル21から供給されたクーラント流22は、引き続き、砥石随伴空気層27に邪魔されることなく外周研削面Gaに密着して研削点Pに確実に供給される。そして、CNC装置41は、砥石台13の送り速度を、精研削送り速度に切り替える指令をデジタルサーボ制御装置40aに出力し、工作物Wの第1研削部W1は、砥石車Gにより精研削される(S108)。
精削送り工程が完了する加工径まで研削が完了したことが、砥石台11の現在位置から検出されると、CNC装置41からPLC42を介し、クーラント供給装置20のインバータ回路36にポンプ34のスパークアウトにおける回転数が出力される。インバータ回路36は、ポンプ34のスパークアウトにおける回転数が指令されると、モータ35が指令された回転数で回転し、ポンプ34は、クーラントタンクから流量Q4なる極小流量のクーラントをクーラントノズル21に供給し、クーラントノズル21からクーラント流22を砥石車Gの到達点Gdに向かって供給する(S109)。引き続き、ステップ110では、CNC装置36からの指令により、PLC42を介して開閉弁24を閉じる指令を出力する。開閉弁24が閉じられると、加圧エア源25からのエアジェット26が開閉弁24閉状態によりエアジェットノズル23に供給されなくなる。これにより、エアジェット26による砥石随伴空気層27の遮断がなくなり、砥石随伴空気層27が研削点Pに到達するようなり、クーラント流22は流量が極小量であることから、砥石随伴空気層27によって工作物W側に偏向する。砥石随伴空気層27によって工作物W側に偏向すると研削点Pに供給されるクーラント量が減少し、工作物に掛けられるクーラント量の割合を増加させる。そして、CNC装置41は、砥石台13の送りを停止する指令をデジタルサーボ制御装置40aに出力し、工作物Wの第1研削部W1は、砥石車Gによりスパークアウトされる(S111)。このとき、クーラント流22によって研削点Pに発生する動圧が低下し、工作物Wの研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物Wに掛けられるクーラントの流量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。
スパークアウト研削が所定時間行われると、CNC装置40は、ステップ112において砥石台13が早送り速度で後退し、CNC装置40はポンプ34を停止し、第1研削部W1の研削工程を完了する。
第1研削部W1の研削工程が完了すると、サーボモータ15によりボールネジ機構16が回転駆動され、テーブル14が移動されて工作物Wの第2研削部W2が砥石車Gに対向するように位置決めされる(S114)。そして、ステップ115において、ステップ101からステップ113に示す研削工程が実行され、第2研削部W1の研削工程を完了する。
さらに、ステップ116では、工作物Wの第2研削部W2が砥石車Gに対向するように位置決めされ、ステップ117において、ステップ101からステップ113に示す研削工程が実行され、第3研削部W3の研削工程を完了する。
そして、ステップ118では、工作物Wの第4研削部W4が砥石車Gに対向するように位置決めされ、ステップ119において、ステップ101からステップ113に示す研削工程が実行され、第4研削部W4の研削工程を完了すると、砥石台11を原点位置(後退端)に後退させ、(ステップ120)、工作物Wの研削サイクルを終了する。
なお、本発明における重研削制御手段は、上記研削サイクルのステップ102にて実行されるCNC装置40の動作に相当し、軽研削制御手段は、上記研削サイクルのステップ104およびに105にて実行されるCNC装置40の動作に相当する。また、最終送り工程制御手段は、上記研削サイクルのステップ110にて実行されるCNC装置40の動作に相当する。
以上のように切込み量が大きい粗研削送り工程では、発熱量が多く高温になるため、これを冷却するためにクーラントを多量に供給する。多量のクーラントが供給されていることから、エアジェット26によって砥石車Gに連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するまでもなく、クーラントは砥石随伴空気層を貫通して研削点に到達するので、エアジェット26の供給を停止する。これにより、多量のクーラントの供給時に、クーラント流22がエアジェット26によってミスト状になって浮遊することを防止できる。また、切込み量が小さい精研削送り工程および微研削送り工程では、発熱量が小さいため、クーラントが確実に研削点Pに供給されていれば、少量のクーラントであっても冷却が可能なため、クーラントを少量供給するとともに、エアジェット26を供給して砥石車Gに連れ回りする砥石随伴空気層27を遮断して少量のクーラントが確実に研削点Pに到達されるようにした。これにより、精研削送り工程および微研削送り工程では、クーラントの使用量を減少させることができる。
このように、切込み量(=クーラントの流量)に応じてエアジェット26の供給の有無を制御するようにすれば、ミスト状に飛散するクーラントの量を少量にすることができ、研削盤が設置された工場等の環境の悪化を防止できる。また少量のミストしか飛散しないため、通常では進入することがない研削盤内部にまでクーラントが浸入することがなくなり、研削盤のメインテナンスを簡単にすることができる。さらに、エアジェット26を必要なときにのみ供給するようにしたことにより、エアジェット26の使用量を低減でき、研削盤のランニングコストを低減できる。
さらに、スパークアウトでは、スプリングバックによる非常に少ない切込みであることから、研削点Pにクーラントを到達させるまでもなく冷却できるため、エアジェット26の供給を停止するようにした。これにより、砥石随伴空気層27を研削点Pに到達するようにして、クーラント流を工作物側に偏向し、研削点Pに供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物に掛けられるクーラントの流量の割合を増加させた。従って、クーラントによって研削点に発生する動圧が低下し、工作物の研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物に掛けられるクーラントの流量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。
なお、上記実施の形態において、研削送り工程の切り替えと同時にクーラントの流量を変更するようにしたが、切込み量が多い場合、例えば砥石車Gの送り速度が粗研削送り速度から精研削送り速度に切り替わり送り速度が低下しても、暫くの間は工作物Wのスプリングバックにより砥石車Gの切込み量が多いので、その間はクーラントの流量を減少させることなく、送り速度の低下通りに切込み量が減少した時点でクーラントの流量を減少させるようにしてもよい。
また、ポンプ34の回転を一定にし、供給管33の途中に電磁駆動式の可変流量制御弁を設け、この流量制御弁の開度を制御してクーラントノズル21に供給されるクーラント流22の流量を制御するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、工作物Wの研削部の研削面に向かって砥石車Gを切り込んでゆくプランジ研削を一例としたが、工作物Wの研削部の研削面の両端で切り込みを与えたのち、研削面に沿って砥石車Gを平行にさせて研削するトラバース研削にも用いることができる。
本発明に係る研削盤を示す側面図。 CNC装置のブロック図。 工作物の一例を示す図。 研削装置の要部を示す図。 整流部材が固定されたエアジェットノズル部分を示す拡大図。 CNC装置の研削サイクルを示すフローチャート。 研削サイクルとクーラント流量およびエアジェットの関係を説明するタイムチャート。
符号の説明
10…ベッド、11…砥石台、12,15…サーボモータ、14…テーブル、17…ワーク支持装置、19…砥石ガード、20…クーラント供給装置、21…クーラントノズル、22…クーラント流、23…エアジェットノズル、26…エアジット、27…砥石随伴空気層、28…整流部材、29…電気モータ、30…遮風板、36…インバータ回路、40a、40b…デジタルサーボ制御装置、41…CNC装置、42…PLC装置、43…入手出力装置、G…砥石、Ga…外周研削面、Gd…到達点、P…研削点、W…ワーク。

Claims (4)

  1. 砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤におけるクーラント供給方法において、
    前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、
    前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止するようにしたことを特徴とするクーラント供給方法。
  2. 請求項1において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削では、前記クーラントを多量に供給するとともに、前記流体ジェットの供給を停止し、
    前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削では、前記クーラントを少量供給するとともに、前記流体ジェットを供給するようにしたことを特徴とするクーラント供給方法。
  3. 砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤において、
    前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、
    前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止する最終研削送り工程制御手段を設けたことを特徴とする研削盤。
  4. 請求項3において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削時に、前記クーラントの供給を多量にするとともに、前記流体ジェットの供給を停止する重研削制御手段を設け、
    前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削時に、前記クーラントの供給を少量にするとともに、前記流体ジェットを供給する軽研削制御手段を設けたことを特徴とする研削盤。
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