JP4871648B2 - Workpiece manufacturing method and grinding apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、測定手段を加工装置に一体的に設けた加工装置に関し、さらに詳しくは加工中には加工位置から退避し、加工中断時には加工位置近傍に位置してワークの寸法を測定する測定手段を有する加工方法及び加工装置に関する。 The present invention relates to a machining apparatus in which a measuring means is provided integrally with a machining apparatus. More specifically, the measuring means retracts from a machining position during machining and is positioned near the machining position when machining is interrupted to measure a workpiece dimension. The present invention relates to a processing method and a processing apparatus.
従来から研削機によって、砥石とワーク位置をNCにより制御し、砥石を上下方向に移動させワークに近づけ、研削液を供給しながら砥石を回転しつつワークを平行移動させることで、ワークを平面に研削する方法はよく知られている。 Conventionally, the grindstone controls the position of the grindstone and the workpiece with NC, moves the grindstone up and down, moves it closer to the work, and rotates the grindstone while supplying the grinding fluid, thereby moving the work to a flat surface. Grinding methods are well known.
加工されたワークはタッチプローブで形状を測定するが、タッチプローブに耐水性がない為ワーク表面の研削液を拭き取る作業を行う。更に、耐水性が無いタッチプローブは研削屑や研削液による汚染の影響を無くす為、防水性の高い個所へ退避させている。精度の良い測定を行う為に、タッチプローブを取り付けるアームに低熱膨張材料を用いるといった工夫を行っている。
従来、研削盤においては変位センサやタッチプローブに耐水性がないため、研削盤のテーブルの運動基準で加工面の形状を機上で計測する場合は、加工後のワーク表面に残る研削液を作業者が除去しなければならなかった。 Conventionally, since displacement sensors and touch probes are not water-resistant in a grinding machine, when measuring the shape of the machined surface on the machine based on the motion standard of the table of the grinding machine, work the grinding fluid remaining on the workpiece surface after machining. Had to be removed.
また、砥石に隣接してプローブを配置しているため、加工位置と同じ位置を測ることができなかった。 Moreover, since the probe is disposed adjacent to the grindstone, the same position as the processing position cannot be measured.
さらに、加工面に対して変位センサを平行に走査することで加工面の形状を計測する場合、研削液がなくワーク表面が乾燥していると、接触式の変位センサではセンサプローブ先端が磨耗しやすく、また接触点の温度が上昇してしまい、精度のよい計測ができなかった。 Furthermore, when measuring the shape of the machined surface by scanning the displacement sensor parallel to the machined surface, if there is no grinding fluid and the workpiece surface is dry, the contact-type displacement sensor wears the tip of the sensor probe. It was easy, and the temperature at the contact point increased, and accurate measurement could not be performed.
加えて、研削液を除去すると、気化熱により加工対象物及び変位センサ及び変位センサを取り付けるアームの表面温度が降下し、結果熱変形が生じやすいため、精度がよい計測を行うためには研削液除去後に、加工対象物の温度を安定させる時間が必要であった。 In addition, if the grinding fluid is removed, the surface temperature of the workpiece, the displacement sensor, and the arm to which the displacement sensor is attached decreases due to the heat of vaporization, and as a result, thermal deformation tends to occur. After removal, time was required to stabilize the temperature of the workpiece.
よって、加工後の形状情報取得に長時間を要するため、その情報を砥石切り込み量、テーブル送り速度等の次の加工条件にフィードバックをかける周期も長かった。 Therefore, since it takes a long time to obtain the shape information after processing, the period of applying the information to the next processing conditions such as the cutting amount of the grindstone and the table feed speed is also long.
上記の課題を解決するために、本発明のワークの製造方法は、ワークを搭載したステージを移動させながら、回転軸周りに回転させた砥石によって前記ワークを加工する工程と、
前記砥石を上昇させ、アームに固定された変位センサを前記砥石の加工位置の真下に移動させた後、前記アームに固定された変位センサを下降させ、前記ワークに接触させて前記ワークの高さ方向の値を測定する工程と、を有し、前記加工する工程では、前記アームに固定された変位センサを前記砥石の回転軸周りに旋回させて、前記アームに固定された変位センサを前記砥石の加工位置より上方に退避させた後、前記砥石を下降させて前記ワークを加工することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a workpiece according to the present invention includes a step of processing the workpiece with a grindstone rotated around a rotation axis while moving a stage on which the workpiece is mounted.
After raising the grindstone and moving the displacement sensor fixed to the arm directly below the processing position of the grindstone, the displacement sensor fixed to the arm is lowered and brought into contact with the workpiece to raise the height of the workpiece Measuring the value of the direction, and in the processing step, the displacement sensor fixed to the arm is turned around the rotation axis of the grindstone, and the displacement sensor fixed to the arm is moved to the grindstone The workpiece is processed by lowering the grindstone after retreating upward from the machining position.
上記の課題を解決するために、本発明の切削装置は、ワークを移動させるためのステージと、上下方向に移動するステージと、前記上下方向に移動するステージに取り付けられ、回転軸周りに回転可能な砥石と、前記上下方向に移動するステージに取り付けられ、前記回転軸周りに旋回可能な、アームに固定された変位センサと、を有し、前記アームに固定された変位センサは、前記回転軸周りの旋回により、前記砥石の加工位置より上方の退避位置から前記砥石の加工位置の真下の測定位置への移動を行なうことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the cutting apparatus of the present invention is attached to a stage for moving a workpiece, a stage that moves in the vertical direction, and a stage that moves in the vertical direction, and is rotatable around a rotation axis. And a displacement sensor fixed to the arm, which is attached to the stage moving in the up-and-down direction and can be turned around the rotation axis. The displacement sensor fixed to the arm has the rotation axis By turning around, the movement is performed from the retreat position above the processing position of the grindstone to the measurement position directly below the processing position of the grindstone.
本発明は、測定手段を加工手段とワークの間に移動することで測定位置と加工位置をほぼ同じにでき、装置のシステムエラーによる影響を減少させることができる。測定位置と加工位置をほぼ同じにすることに加えて、ワーク及び変位センサ、変位センサの取り付けアームに研削液をかけながら計測することで、加工プロセスと同じ条件によって測定することができるため、高精度な加工を実現できる。 In the present invention, the measurement position and the machining position can be made substantially the same by moving the measurement means between the machining means and the workpiece, and the influence of the system error of the apparatus can be reduced. In addition to making the measurement position and machining position almost the same, it is possible to measure under the same conditions as the machining process by measuring while applying grinding fluid to the workpiece, displacement sensor, and displacement sensor mounting arm. Accurate machining can be realized.
以下、図を参照して本発明の1実施の形態を説明する。図1は、本発明の1実施の形態である加工装置の断面図、図2は、本発明の1実施の形態である測定装置を示す概略図、図3は、退避位置にある測定装置を示す概略図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a processing apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a measuring apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a measuring apparatus in a retracted position. FIG.
図中、2はワーク、3はX方向(左右方向)に往復移動を行うステージ、4はステージ3を駆動するモータ、5は耐水性の変位センサ、6は変位センサを固定するアーム、7は砥石、8は砥石カバー、9はワークに研削液を供給する第一の温調液供給手段であるノズル、10はY方向(上下方向)に往復移動を行うステージ、11はステージ15を駆動するモータ、12はZスライダを指示する門方コラム、13は砥石軸を上下駆動するモータ、14は砥石を回転するモータ、15はZ方向(奥手前方向)に駆動するスライダ、16はアームに研削液を供給する第二の温調液供給手段であるノズル、17はスピンドルを取り付けるベースとなる。
In the figure, 2 is a workpiece, 3 is a stage that reciprocates in the X direction (left-right direction), 4 is a motor that drives the stage 3, 5 is a water-resistant displacement sensor, 6 is an arm that fixes the displacement sensor, and 7 is A grindstone, 8 is a grindstone cover, 9 is a nozzle which is a first temperature adjusting liquid supply means for supplying a grinding liquid to a workpiece, 10 is a stage which reciprocates in the Y direction (vertical direction), and 11 is for driving the
まず、本発明の加工装置に用いられる測定手段及び加工手段について説明する。 First, measurement means and processing means used in the processing apparatus of the present invention will be described.
本実施形態においては、加工手段は、砥石7、砥石カバー8、回転モータ14から構成され、ベース17を介してステージ10に取り付けられている。測定手段は、アーム6の一端に変位センサ5が固定され、もう一端は、砥石カバー8と回転モータ14の間に旋回可能に取り付けられている。測定手段は、加工手段と同期して移動することができればよく、加工手段が取り付けられているステージと同一ステージ10上に直接取り付けてもよい。加工時には図3に示す通りアーム6が旋回することで変位センサ5が退避位置に移動し、測定時には図2に示すように変位センサ5が砥石7の加工位置の真下に位置し、加工位置と測定位置を同じ位置とすることができる機構になっている。アーム6は、変位センサ5を取り付けた状態で、測定時、変位センサ5が砥石7の加工位置の真下に位置するように予めアーム6の形状を調整しておく。
In the present embodiment, the processing means includes a grindstone 7, a grindstone cover 8, and a rotary motor 14, and is attached to the
次に砥石によるワークの加工を中断して測定を行う方法について説明する。加工を中断すると、まずY方向(上下方向)に往復移動を行うステージ10が上昇し、砥石7は予め決められた位置で停止する。次にアーム6が旋回し変位センサ5が砥石7の加工位置の真下の測定位置に移動する。次にステージ10が下降し、変位センサ5がワークに接触した時の位置を記憶する。これを繰り返し、ステージ3とステージ15を移動させワーク上面を変位センサが平行に移動することで、マトリックス状の各測定位置でワーク2の表面の高さ方向の値を測定し、平面形状を算出する。測定中は加工中と同様、研削液供給ノズル9、ノズル16から常に温度調整された研削液を流しながらワーク2、変位センサ5、変位センサ取り付けアーム6にかけることで、測定誤差となりうる個所の温度変形を抑制する。
Next, a method for measuring by interrupting the processing of the workpiece by the grindstone will be described. When the machining is interrupted, the
加工直後にワークを移動すること無く研削盤上で計測を行うことで、取り置きによるワークの形状変化を無くし、更に加工点とほぼ同じ位置で計測することで、加工状態と同プロセスによる高精度計測が可能となる。 By measuring on the grinding machine without moving the workpiece immediately after machining, there is no change in the shape of the workpiece due to holding, and by measuring at almost the same position as the machining point, high-precision measurement based on the machining state and the same process Is possible.
加工途中に測定を行い随時ワーク2の形状を把握することで、ワーク2を加工しすぎる事無く加工時間の短縮が可能となる。 By measuring during machining and grasping the shape of the workpiece 2 as needed, the machining time can be shortened without overworking the workpiece 2.
測定誤差となりうる個所の熱変形を抑制し、耐水性の変位センサを用いることで研削加工後に研削液を拭き取らず、すぐに研削盤のテーブルの運動基準による加工面の形状計測を行うことが可能になる。また点−点の形状データだけでなく、連続した形状測定データの取得が可能となる。特に、ワークの全面に研削液をかけながら計測することで、ワークの熱変形はより抑制される。また、計測データとワークの設計値を比較して残りの加工量を算出することで、加工条件だし時間の短縮を可能にし、さらに、加工途中に計測を割り込ませることで形状の検査を行い、早期に加工工程を完了させることができるようになる。 Suppresses thermal deformation at locations that can cause measurement errors, and by using a water-resistant displacement sensor, it is possible to immediately measure the shape of the machined surface based on the motion reference of the grinding machine table without wiping off the grinding fluid after grinding. It becomes possible. In addition to point-to-point shape data, continuous shape measurement data can be acquired. In particular, the thermal deformation of the workpiece is further suppressed by performing measurement while applying a grinding liquid to the entire surface of the workpiece. In addition, by comparing the measurement data with the design value of the workpiece and calculating the remaining machining amount, it is possible to reduce the machining condition calculation time, and further, the shape is inspected by interrupting the measurement during machining, The machining process can be completed at an early stage.
2 ワーク
3 Xステージ
4 X軸駆動モータ
5 耐水性変位センサ
6 変位センサ取り付けアーム
7 砥石
8 砥石カバー
9 研削液供給ノズル
10 Yスライダ
11 Z軸駆動モータ
12 Zスライダ指示コラム
13 Y軸駆動モータ
14 スピンドルモータ
15 Zスライダ
16 アーム方向研削液供給ノズル
17 スピンドル取り付けベース
2 Workpiece 3 X stage 4 X axis drive motor 5 Water resistant displacement sensor 6 Displacement sensor mounting arm 7 Grinding stone 8 Grinding stone cover 9 Grinding fluid supply nozzle 10 Y slider 11 Z axis drive motor 12 Z slider indication column 13 Y axis drive motor 14 Spindle Motor 15
Claims (6)
前記砥石を上昇させ、アームに固定された変位センサを前記砥石の加工位置の真下に移動させた後、前記アームに固定された変位センサを下降させ、前記ワークに接触させて前記ワークの高さ方向の値を測定する工程と、を有し、After raising the grindstone and moving the displacement sensor fixed to the arm directly below the processing position of the grindstone, the displacement sensor fixed to the arm is lowered and brought into contact with the workpiece to raise the height of the workpiece Measuring the value of the direction,
前記加工する工程では、前記アームに固定された変位センサを前記砥石の回転軸周りに旋回させて、前記アームに固定された変位センサを前記砥石の加工位置より上方に退避させた後、前記砥石を下降させて前記ワークを加工することを特徴とするワークの製造方法。In the processing step, the displacement sensor fixed to the arm is turned around the rotation axis of the grindstone, and the displacement sensor fixed to the arm is retracted upward from the processing position of the grindstone, and then the grindstone The workpiece manufacturing method, wherein the workpiece is machined by lowering the workpiece.
前記アームに温調液を供給する第二の温調液供給手段と、を有し、
測定時、前記第一の温調液供給手段及び前記第二の温調液供給手段から前記温調液を流しながら測定することを特徴とする請求項1に記載のワークの製造方法。 First temperature adjustment liquid supply means for supplying a temperature adjustment liquid to the workpiece;
Second temperature adjusting liquid supply means for supplying temperature adjusting liquid to the arm ,
The method for manufacturing a workpiece according to claim 1, wherein the measurement is performed while flowing the temperature adjustment liquid from the first temperature adjustment liquid supply unit and the second temperature adjustment liquid supply unit.
上下方向に移動するステージと、
前記上下方向に移動するステージに取り付けられ、回転軸周りに回転可能な砥石と、
前記上下方向に移動するステージに取り付けられ、前記回転軸周りに旋回可能な、アームに固定された変位センサと、を有し、前記アームに固定された変位センサは、前記回転軸周りの旋回により、前記砥石の加工位置より上方の退避位置から前記砥石の加工位置の真下の測定位置への移動を行なうことを特徴とする研削装置。 A stage for moving the workpiece,
A stage that moves up and down,
A grindstone that is attached to the stage that moves in the vertical direction and is rotatable about a rotation axis;
A displacement sensor fixed to the arm, which is attached to the stage moving in the up-down direction and can be turned around the rotation axis, and the displacement sensor fixed to the arm is rotated by turning around the rotation axis. A grinding apparatus that moves from a retracted position above a processing position of the grindstone to a measurement position directly below the processing position of the grindstone .
前記アームに温調液を供給する第二の温調液供給手段と、を有し、前記ワークに供給される温調液と、前記アームに供給される温調液は同じ研削液であることを特徴とする請求項5に記載の研削装置。 First temperature adjustment liquid supply means for supplying a temperature adjustment liquid to the workpiece;
Said arm includes a second temperature control fluid supply means for supplying a temperature control fluid, and a temperature control liquid supplied to the workpiece, temperature control liquid supplied to the arm is the same grinding fluid The grinding apparatus according to claim 5 .
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