JP5021278B2

JP5021278B2 - 平面研削装置を用いるワークの表面研削方法

Info

Publication number: JP5021278B2
Application number: JP2006308001A
Authority: JP
Inventors: 悦男藤田
Original assignee: 株式会社岡本工作機械製作所
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: JP2008119797A

Description

本発明は、自動車部品、電気・電子機器部品、金型部材等のワークの表面を平面研削（成型研削、溝研削も含む）装置を用い、この平面研削装置のワークテーブル上に備えられた電磁チャックおよび該電磁チャック上に載置されたワークの温度変化を微少に管理しながらワークを寸法精度よく研削加工するワークの表面研削方法に関する。

左右方向に往復移動可能なワークテーブル上に備えられた電磁チャック上に載置されたワークの表面を回転する砥石車で研削加工する研削装置は平面研削装置として実用化されている。ワークの平面研削加工の場合、ワークと砥石車の相対的な移動によりワーク表面は研削加工され。この際、ワーク表面と砥石車とが接する作用点に向けて砥石車の側面に設置された研削液供給ノズルより研削液が噴き出され、ワークと電磁チャックを冷却する。

ワークの平面研削加工において、研削加工されたワークの熱歪による反りやへこみを防止するため、平面研削装置部材のワークテーブルやコラム、電磁チャック等に種々の温度管理機構が設けられている。

例えば、砥石車の下方に配置したワークテーブルが移動してこのワークテーブル上に載置した電磁チャックが研削砥石車から離れた位置に退避又は待機している間でも、研削用の冷却水（研削液）の研削液供給ノズルとは別に継続して電磁チャックを冷却する冷却水ノズルヘッドとワークを冷却するノズルヘッドを電磁チャックに沿わせて設け、このノズルヘッドに配列した多数の噴射孔から冷却水を電磁チャックの広い領域に浴びせ、電磁チャックをある温度範囲内に抑えて電磁チャックの熱膨張や収縮を防ぎ、研削加工を高精度で行う方法である（例えば、特許文献１参照。）。

また、ベッド上に左右方向往復移動可能なワークテーブルを設け、このワークテーブル上にワークを載置し、上下方向もしくは前後方向に移動可能なコラムに砥石軸廻りを回転する砥石車を設けた研削盤を用いて、ワークに砥石車の近傍に設けたノズルより研削液を供給しつつ砥石によりワークを研削する際の研削盤のコラムの両側面内、上下および前後送りネジ内、砥石頭内の主軸回り、およびベッドのフレーム内を冷却するために循環される潤滑油の温度を潤滑油温度調整器により管理方法であって、潤滑油温度調整器の制御コントローラに接続された一方のサーミスタＴ_１をコラム壁に埋め込み、他方のサーミスタＴ₂を前記コラム上部の油溜りに設置し、サーミスタＴ_１で検出された温度にサーミスタＴ₂で検出される温度が追従するように循環する潤滑油を潤滑油温度調整器のタンク内に戻し、このタンク内で潤滑油を加熱または冷却し、潤滑油を研削盤に戻すことを特徴とする、研削装置における潤滑油の温度管理方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

更に、研削装置を用いて、ワークにノズルより研削液を供給しつつ砥石車によりワークを研削するのに用いられた研削液をタンク内に戻し、タンク内の研削液の温度を温度調整器により所望の温度に調整し、これをポンプでノズルに循環して研削液を再利用するとともに、研削液は、研削装置のコラムの両側面内、上下および前後送りネジ内、砥石ヘッド内の主軸回り、およびフレ−ム内を冷却するために循環される研削装置の温度管理方法も知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開平５−２７７９４０号公報特開２００２−３３１２４４１号公報特開２０００−２７１８６６号公報

前記特許文献１に記載の待機位置にある電磁チャックおよびワークを冷却する冷却ノズルヘッド２本を研削液供給ノズルとは別に用いる冷却方法は、研削液供給ノズル単独では冷却できない電磁チャック部分を冷却することができるので温度管理には優れている。しかし、水道水や工業用水等を冷却液として用いるため、研削液貯蔵タンクとは別の冷却液貯蔵タンクが必要であり、研削装置の補助部材の設置面積が増加する。また、冷却ノズルヘッド２本とも冷却液を下方向に向けて電磁チャックへ冷却水を放出するため、冷却液の飛散面積が小さく、電磁チャックのある部分、特に待機位置の右側端近傍においては冷却水がかからない欠点がある。

更に、左右反転するワークテーブルと砥石車の位置関係において、砥石車の中心鉛直軸下位置にあるワークテーブル右側端、ワークテーブル前面側および後側面においては研削液による冷却効率が悪い。

本発明者は、ワークテ−ブルの前記特許文献１記載の電磁チャック冷却方法において、冷却液として研削液を用いて１個の研削液貯蔵タンクで済むようにし、研削液供給ノズルとは別に用いる冷却液供給ノズルとして研削液が下方向に噴出される孔を複数底部に穿ち、かつ、ワークテ−ブルが反転して往復する左右２方向に向けてノズル側面に研削液噴出口を設けた３方向噴出供給ノズルを用いることにより電磁チャックの温度管理をより向上することができることを見出した。

さらに、左右反転するワークテーブルと砥石車の位置関係において、砥石車の中心鉛直軸下位置にあるワークテーブル右側端、ワークテーブル前面側および後側面においては研削液による冷却効率が悪かったのを、ワークテーブルの右側面、および前後面に研削液ガイド板を設置することにより研削液のワークテ−ブル冷却効率を高めることを見出し、本発明に到った。

請求項目１の発明は、左右方向に往復移動可能なワークテーブル（４）上に備えられた電磁チャック（６）上に載置されたワーク（２）の表面を回転する砥石車（３）で研削加工する平面研削装置（１）であって、
前記ワークテーブル（４）の上面は、そのワークテーブルの右側面に設けられた研削液ガイド右側板（４１）と、前記ワークテーブル（４）の前後面に設けた研削液ガイド板（４２，４３）とにより囲繞されており、
前記砥石車（３）の右側傍にはワーク（２）表面と砥石車（３）とが接する作用点に向けて研削液を噴き出す研削液供給ノズル（１８）が設けられ、該研削液供給ノズル（１８）の右面側に研削液噴出孔（２５１）を複数底部に穿ち、かつ、反転して往復する前記ワークテーブル（４）の上面左右２方向に向けてノズル側面に研削液右噴出口（２５２）および左噴出口（２５３）を備える三方向噴出供給ノズル（２５）を設けた平面研削装置（１）を用い、
前記反転して往復するワークテーブル（４）上に備えられた電磁チャック（６）上に載置されたワーク（２）の表面を回転する砥石車（３）の外周研削面で前記ワーク（２）表面を研削加工するとともに、前記ワーク（２）表面と前記砥石車（３）の外周研削面とが接する作用点に向けて研削液供給ノズル（１８）より研削液を噴き出しながらワーク表面を研削加工するとともに、この研削加工中、前記三方向噴出供給ノズル（２５）の研削液噴出孔（２５１）、研削液右噴出口（２５２）および左噴出口（２５３）より研削液を前記ワークテーブル（４）の上面および前記研削液ガイド右側板（４１）上面と研削液ガイド板（４２，４３）上面ならびに電磁チャック（６）上に供給することを特徴とするワークの表面研削方法を提供するものである。

作用点に向けて研削液を供給する従来の研削液供給ノズル１８とは別に、更に、待機位置の電磁チャック６、ワーク２を冷却する冷却液を供給する三方向噴出供給ノズル２５を設けることにより、電磁チャック６、ワーク２およびワークテーブル４に満遍なく研削液が供給されるので、温度変化がより小さくなった。

ワークテーブル４の上面は、ワークテーブル４の右側面に設けられた研削液ガイド右側板４１と、前記ワークテーブル４の前後面に設けた研削液ガイド板４２，４３とにより囲繞されることにより、三方向噴出供給ノズル２５の研削液右噴出口２５２および左噴出口２５３より供給された研削液の研削液ガイド板４２，４３上に滞留する研削液の存在、および、前記三方向噴出供給ノズル２５の研削液噴出孔２５１より供給された研削液の研削液ガイド右側板４１上に滞留する研削液の存在がワークテーブル４の右側端、前側端および後側端を冷却することとなるので、ワーク２や電磁チャック６とワークテーブル４間の温度差をより小さく管理できる。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。図１は本発明の平面研削装置の斜視図、図２は平面研削装置の側面図、図３は砥石車と研削液供給ノズルの位置関係を示す正面図、図４は砥石車と研削液供給ノズルの位置関係を示す側面図、図５は砥石車と研削液供給ノズルの位置関係を示す平面図、図６はワークテーブルの平面図、図７はワークテーブルの正面図、および図８はワークテーブルの側面図である。

図１および図２に示す平面研削装置１において、２はワーク、３は砥石車、４は左右方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能な摺動テーブル、５は作業台部
、６は電磁チャック、７は前後方向（Ｚ軸方向）に往復移動可能なサドル、８は操作盤、８ｂは砥石上下切り込み手動パルス発生器ボタン、９はコラム、１０は砥石軸頭、１１は砥石軸、１２は砥石車を垂直方向（Ｙ軸方向）に移動する昇降機構、１３はモーター、１４は螺合体、１５はネジ軸、１６は軸受、１７は砥石車保護カバー、１８は研削液供給ノズル、１９はベッド、２０はタンク、２１はフィルター、２２はポンプ、２４は制御ユニット部、２５は三方向噴出供給ノズル、および２６は砥石軸回転モーターである。

ワークテーブル４上に電磁チャック６が載置され、その上に加工されるワークが載せられ、ワーク表面に回転する砥石車３が接し、ワーク表面は研削加工される。加工の間、ワークを載せるワークテーブル４は左右方向に、サドル７は前後方向に移動する。

ワークが金属であるときのチャックとしては、一般に電磁チャック６が用いられ、ワークが非金属である場合は、ワークをテーブル上に固定するテンプレートや治具が用いられる。かかる電磁チャックとしては、例えば、磁極用鋼材に巻いたコイルに電流を通して磁石とし、電流を切って磁力をなくす原理を応用したもので、多数の電磁石をＳ極とＮ極が交互となるように並べてその間を非磁性体で囲んだ角テーブル型チャックや、鋳鉄の底箱体内に磁極用鋼材に巻いたコイルを並べ、この底箱体の上部をＵ状の絶縁セパレータで分離、絶縁された磁極材が電磁石のＳ極、Ｎ極にそれぞれ接触して各磁極を形成している上蓋で覆った構造のもの、鋳鉄の底箱体内に永久磁石または磁極用鋼材に巻いたコイルを並べ、この底箱体の上部を面板の上面の一部に非磁性体で形成された仕切板を介して埋め込んだ磁性部材とによって平坦な保持面を構成した上蓋で覆った構造のもの等が使用できる。

これら電磁チャック６は、ステンレス製ワークテーブル４上に設けられた取り付け台に固定されて使用される。また、電磁チャック６の電磁石は直流で使用されるので、通常、金属工作機械は交流を直流とする整流器を備えている。

ワークを電磁チャック６に固定するときは、底箱体の内部に配置されたコイルに通電し、または永久磁石を外部から動作位置に移動させると、磁極部材は交互にＮ極、Ｓ極となり、磁力によりワ−クを強固に吸着・固定する。ワークの加工が終了したらコイルの通電を切り、または永久磁石を移動させ、磁力を解除する。

研削液供給ノズル１８は砥石車３を保護する砥石車保護カバー１７の右側面に設けられ、図示されていない研削液貯蔵タンクよりポンプで供給パイプ１８ａに供給された研削液が作用点に吹き付けられる。前記研削液供給ノズル１８の右面側には、研削液噴出孔２５１を複数底部に穿ち、かつ、ワークテーブルが反転して往復する左右２方向に向けてノズル側面に研削液右噴出口２５２および左噴出口２５３を備える三方向噴出供給ノズル２５が備えられている。図示されていない前記研削液貯蔵タンクよりポンプで供給される研削液は途中で分岐管を経由して研削液三方向噴出供給ノズル２５に供給され、三方向噴出供給ノズル２５より噴き出される研削液は電磁チャック６やワークテーブル４の右側端を冷却する。

砥石車３は、その径方向がワークテーブル４の左右方向に幅方向がワークテーブル４の前後方向に向くよう砥石頭１０に設けられた砥石軸１１に回転自在にフランジを介して取り付けられている。砥石軸１１はベッド１９上に設けられたコラム９に垂直方向（Ｙ軸方向）に移動する昇降機構１２に取り付けられ、モーター１３の回転駆動を螺合体１４が受けネジ軸１５を回転させることにより上下に昇降可能となっている。１６は軸受である。砥石車３は、砥石軸１１をモータ２６により回転駆動することにより回転される。

ワークテーブル４は、図示されていないリニアモータとボ−ルネジ、ボールネジとサーボモータ、あるいは油圧シリンダにより左右方向に移動される。

前記ワークテーブル４は、ワークテーブルの右側面、および前後面に研削液ガイド板４１，４２，４３をワークテーブル上面位置より１〜５ｍｍ高い位置に備える。研削液ガイド右側板４１は、研削液供給ノズル１８または三方向噴出供給ノズル２５の研削液噴出孔２５１、研削液右噴出口２５２および左噴出口２５３より供給される研削液を研削液ガイド右側板４１上で滞留させ加工熱発生によるワークテーブル４の温度上昇を抑制する。研削液ガイド右側板４１の幅は、砥石車３が待機位置にあるとき、またはワークテーブル４が左方向へ進行し、右反転するときに研削液供給ノズル１８または三方向噴出供給ノズル２５の左噴出口２５３より供給される研削液が右側ガイド板４１表面に届き滞留する３０〜１００ｍｍ幅で十分である。研削液ガイド右側板４１の表面は、ワークテーブル上面位置より１〜５ｍｍ高い位置に備える。ガイド前側板４２およびガイド後側板４３の幅は、砥石車３幅の１／２から１倍幅で十分である。研削液ガイド前側板４２および研削液ガイド後側板４３の表面は、ワークテーブル上面位置より１〜５ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍ高い位置に備える。研削液ガイド板４１，４２，４３の素材としてはステンレスが好ましい。

本発明の研削装置は、市販の平面研削装置に新たに三方向噴出供給ノズル２５を取り付け、ワークテーブル４に研削液ガイド板４１，４２，４３を取り付けることによりアセンブリすることができる。

金属製ワ−クの研削加工は、次ぎの工程を経て実施される。研削装置の砥石軸１１に成型砥石車３を取り付け、ワークテーブル４上に電磁チャック６を載置し、その上にワーク２を固定する。

ワークの研削加工開始前に操作盤８の電源を入れ、操作パネルを見ながら加工ソフトを選択し、加工条件を入力する。

研削加工機開始ボタンを押し、ワークの研削を開始する。左右反転するワークテーブル４の左右移動と、砥石軸１１の上下昇降、前後移動の相対的な動きによりワークは研削される。研削加工の間、図示されていない研削液貯蔵タンクよりポンプで供給パイプ１８ａに供給された研削液が研削液供給ノズル１８より作用点に吹き付けられる。また、研削液貯蔵タンクよりポンプで供給される研削液は途中で分岐管を経由して研削液三方向噴出供給ノズル２５に供給され、三方向噴出供給ノズル２５より噴き出される研削液は電磁チャック６やワークテーブル４の右側端を冷却する。

作用点に向けて研削液を供給する従来の研削液供給ノズルとは別に、更に、待機位置の電磁チャック、ワークを冷却する冷却液を供給する三方向噴出供給ノズルを設けることにより、電磁チャック、ワークおよびワークテーブルに満遍なく研削液が供給されるので、温度変化がより小さくなった。

本発明の平面研削装置の斜視図である。平面研削装置の側面図である。砥石車と研削液供給ノズルの位置関係を示す正面図である。砥石車と研削液供給ノズルの位置関係を示す側面図である。砥石車と研削液供給ノズルの位置関係を示す平面図である。ワークテーブルの平面図である。ワークテーブルの正面図である。ワークテーブルの側面図である。

符号の説明

１平面研削装置２ワーク３砥石車４ワークテーブル４１研削液ガイド右側板４２研削液ガイド前側板４３研削液ガイド後側板６電磁チャック７サドル１７砥石車保護カバー１８研削液供給ノズル２５三方向噴出供給ノズル

Claims

左右方向に往復移動可能なワークテーブル（４）上に備えられた電磁チャック（６）上に載置されたワーク（２）の表面を回転する砥石車（３）で研削加工する平面研削装置（１）であって、
前記ワークテーブル（４）の上面は、そのワークテーブルの右側面に設けられた研削液ガイド右側板（４１）と、前記ワークテーブル（４）の前後面に設けた研削液ガイド板（４２，４３）とにより囲繞されており、
前記砥石車（３）の右側傍にはワーク（２）表面と砥石車（３）とが接する作用点に向けて研削液を噴き出す研削液供給ノズル（１８）が設けられ、該研削液供給ノズル（１８）の右面側に研削液噴出孔（２５１）を複数底部に穿ち、かつ、反転して往復する前記ワークテーブル（４）の上面左右２方向に向けてノズル側面に研削液右噴出口（２５２）および左噴出口（２５３）を備える三方向噴出供給ノズル（２５）を設けた平面研削装置（１）を用い、
前記反転して往復するワークテーブル（４）上に備えられた電磁チャック（６）上に載置されたワーク（２）の表面を回転する砥石車（３）の外周研削面で前記ワーク（２）表面を研削加工するとともに、前記ワーク（２）表面と前記砥石車（３）の外周研削面とが接する作用点に向けて研削液供給ノズル（１８）より研削液を噴き出しながらワーク表面を研削加工するとともに、この研削加工中、前記三方向噴出供給ノズル（２５）の研削液噴出孔（２５１）、研削液右噴出口（２５２）および左噴出口（２５３）より研削液を前記ワークテーブル（４）の上面および前記研削液ガイド右側板（４１）上面と研削液ガイド板（４２，４３）上面ならびに電磁チャック（６）上に供給することを特徴とするワークの表面研削方法。