JP5178447B2 - 研削品質評価方法、評価マップ作成方法、及び評価マップ - Google Patents

Description

本発明は、研削加工の品質を評価する方法に関する。

また、回転砥石を用いて行う研削加工の加工品質を表すマップ、及びそのマップの作成方法に関する。

更に、回転砥石を用いて行う研削加工の加工条件を設定する方法、及び加工条件の設定に用いられるプログラムに関する。

また、回転砥石を用いて行う研削加工の方法に関する。

図１８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、従来の研削加工技術の概略について説明する。

図１８（Ａ）は、研削装置を示す一部概略図である。ワーク２０が、ステージ３０にチャックされる。ステージ３０は、ワーク２０をｘ軸方向と平行な方向（図の左右方向）に移動可能に保持する。

円筒状の砥石１０が、ｙ軸方向（紙面垂直方向）に延在する回転軸１０ａの周囲に回転可能に保持される。砥石１０は、回転軸１０ａを介してモータにより、たとえばｙ軸負方向（紙面手前方向）から見たとき、反時計回りに７９０ｒｐｍの回転速度で、回転軸１０ａの周囲を回転（自転）する。

回転する砥石１０の円筒側面（作用面）をワーク２０の被研削面２０ａに接触させ、ステージ３０でワーク２０をｘ軸負方向（図の左方向）に送りながら、被研削面２０ａの研削が行われる。ワーク２０をｘ軸負方向に送りながら行う研削が終了したら、ワーク２０はステージ３０によりｘ軸正方向（図の右方向）に送られ、被研削面２０ａの同じ箇所が反対方向から研削される（往復研削）。ステージ３０によるワーク２０の送り速度は、ｘ軸正方向、ｘ軸負方向ともに、たとえば０．５ｍ／ｓｅｃである。砥石１０の回転方向、及び回転速度は、往路と復路で変化しない。

なお、砥石１０は、回転軸１０を介して、ｚ軸方向（図の上下方向）に移動させることができる。

図１８（Ｂ）に砥石１０の平面図及び側面図を示す。砥石１０の平面形状は、たとえば直径６００ｍｍの円形であり、作用面１０ｂの幅は、たとえば１００ｍｍである。

図１８（Ｃ）を参照する。砥石１０を用いた研削加工を長時間行うと、砥石１０の作用面１０ｂにたとえば目詰まりが生じ、研削効率の低下等の問題が生じる。

そこで、目詰まり等の不具合を解消するために、砥石１０のドレッシング（目直し）が行われる。ドレッシングとは、たとえば切れ刃の鋭利化とチップポケットの創成のため、ワークを研削する前に、ダイヤモンドで形成されたドレッサーで砥石１０を削る作業をいう。

ドレッシングに当たっては、たとえばｙ軸を回転中心としてその周囲を一方向（図のθ方向）に回転する砥石１０の作用面１０ｂに、固定的に配置されたドレッサー４０を接触させる。そして、砥石１０を、まずｙ軸負方向へ移動させて、ドレッサー４０により作用面１０ｂをドレッシングする。続いて、砥石１０を、ｙ軸正方向へ移動させて反対方向にドレッシングを行う（往復ドレス）。たとえばドレッシングにおいて、砥石１０の回転方向と回転速度は一定である。また、ｙ軸正負方向への砥石１０の移動速さは等しい一定値をとる。

ワークを一方向に研削（片側研削）することで、毛羽立ちを抑止し、表面均一性に優れた、高い光沢の加工ワークを得る研削方法の発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、ワーク２０の研削においては、被研削面２０ａの加工方向（図１８（Ａ）においてはｘ軸方向）と直交する方向に、縞、いわゆる「びびり模様」が、砥石１０の振動に起因して現れることが知られている。

特開２００２−３４６８８８号公報

本発明の目的は、研削加工への応用が容易な研削品質評価方法を提供することである。

また、研削加工への応用が容易な評価マップ、更にその評価マップの作成方法を提供することである。

更に、良好な品質で研削加工を行う研削条件を設定する方法、及び研削条件の設定に用いられるプログラムを提供することである。

また、高効率で研削加工を行う研削条件を設定する方法、及び研削条件の設定に用いられるプログラムを提供することである。

更に、良好な品質で研削加工を行うことができる研削方法を提供することである。

また、高効率で研削加工を行うことができる研削方法を提供することである。

本発明の一観点によれば、
（ａ）回転する砥石の作用面にドレッサーを接触させた状態で、前記砥石の作用面内で前記ドレッサーを移動させて、前記砥石をドレスするときのドレス深さ、または、前記ドレスされた砥石で被研削物を研削するときの研削切り込み量ｓ、及び、前記ドレスにより砥石に形成される溝の最大深さの値ｔを決定する工程と、
（ｂ）前記ｓ及びｔを用いて、前記被研削物の研削品質を評価する評価値を求める工程と
を有し、
前記工程（ｂ）において、前記評価値を、（ｔ−ｓ）／ｔ として求める研削品質評価方法が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、（ａ）回転する砥石の作用面にドレッサーを接触させた状態で、前記砥石の作用面内で前記ドレッサーを移動させて、前記砥石をドレスするときのドレス深さ、または、前記ドレスされた砥石で被研削物を研削するときの研削切り込み量を示す第１のパラメータ、前記ドレッサーの先端角を示す第２のパラメータ、前記ドレッサーの先端部の曲率半径を示す第３のパラメータ、前記回転する砥石の回転数を示す第４のパラメータ、及び、前記砥石の作用面上における前記ドレッサーの移動速度を示す第５のパラメータを変化させて、前記砥石で研削される前記被研削物の研削品質を評価する値を求める工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で求められた研削品質を評価する値と、前記第１〜第５のパラメータの組み合わせとを対応づけて示す評価マップを作成する工程とを有する評価マップ作成方法が提供される。

更に、本発明の他の観点によれば、回転する砥石の作用面にドレッサーを接触させた状態で、前記砥石の作用面上で前記ドレッサーを移動させて、前記砥石をドレスし、前記ドレスした砥石で被研削物を研削するときの研削品質を表す評価マップであって、前記砥石をドレスするときのドレス深さ、または、前記ドレスされた砥石で被研削物を研削するときの研削切り込み量を示す第１のパラメータ、前記ドレッサーの先端角を示す第２のパラメータ、前記ドレッサーの先端部の曲率半径を示す第３のパラメータ、前記回転する砥石の回転数を示す第４のパラメータ、及び、前記砥石の作用面上における前記ドレッサーの移動速度を示す第５のパラメータの組み合わせと、研削品質を評価する値とを対応づけて示す評価マップが提供される。

本発明によれば、研削加工への応用が容易な研削品質評価方法を提供することができる。

また、研削加工への応用が容易な評価マップ、更にその評価マップの作成方法を提供することができる。

本願発明者らは、先の出願（特願２００８−２３８８３１号）において、良好な品質で研削加工を行うことのできる研削方法の提案を行った。

以下、先の出願について述べる。

図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、本願発明者らの予備的考察について説明する。

本願発明者らは、従来の研削方法（往復ドレスされた砥石１０で往復研削する研削方法）で研削加工されたワーク２０の被研削面２０ａに、図１（Ａ）に示すような、多くの菱形を画定するクロス模様の研削痕を発見し、これを砥石１０の作用面１０ｂとの関係において考察した。

図１（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して、図１８（Ｃ）を用いて概説した砥石１０のドレッシング（往復ドレス）について詳細に説明する。

図１（Ｂ）は、砥石１０の作用面１０ｂを、ｙ軸方向とθ方向に関して示す概略図である。固定的に配置されたドレッサー４０を砥石１０の作用面１０ｂに接触させ、砥石１０をθ方向に回転させるとともに、ｙ軸負方向に移動させる。ドレッサー４０は、作用面１０ｂ上を、相対的にｙ軸正方向に移動する。

この方向へ移動させながら行うドレッシングによって、砥石１０の作用面１０ｂ上には、本図においては、右下がりの斜線で示されるドレッシング痕が形成される。

図１（Ｃ）を参照する。続いて、砥石１０の回転方向はそのままθ方向とし、ドレッサー４０を作用面１０ｂに接触させたまま、砥石１０をｙ軸正方向に移動させる。ドレッサー４０は、作用面１０ｂ上を、相対的にｙ軸負方向に移動する。

この方向へ移動させながら行うドレッシングによって、砥石１０の作用面１０ｂ上には、新たに、右上がりの斜線で示されるドレッシング痕が形成される。

このため、砥石１０を一往復させた後には、往復ドレスの結果として、本図に示すようなクロス模様のドレッシング痕が形成される。

本願発明者らは、往復ドレスされた砥石１０で往復研削する従来の研削方法で加工されたワーク２０の被研削面２０ａに現れるクロス模様の研削痕は、往復ドレスにより、砥石１０の作用面１０ｂ上に形成されたクロス模様のドレッシング痕が転写されたものである場合と、往復研削によって被研削面２０ａに形成されたクロス模様である場合とがあることを見出した。

図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、往復ドレスした砥石１０で、ワーク２０を一方向に研削（片側研削）した場合の研削痕について説明する。

図２（Ａ）に、往復ドレスした砥石１０の作用面１０ｂの概略を示す。往復ドレスの結果、作用面１０ｂには、クロス模様のドレッシング痕が形成される。このようなドレッシング痕の形成された作用面１０ｂを備える砥石１０を用いて、ワーク２０の片側研削を行う。

図１８（Ａ）を参照して説明した往復研削においては、回転する砥石１０の作用面をワーク２０の被研削面２０ａに接触させ、ステージ３０でワーク２０をｘ軸負方向に送りながら被研削面２０ａの研削を行い、その後、ステージ３０でワーク２０を反対方向（ｘ軸正方向）に送って、被研削面２０ａの同じ箇所を反対向きに研削した。

片側研削においては、回転する砥石１０の作用面をワーク２０の被研削面２０ａに接触させ、ステージ３０でワーク２０をｘ軸負方向に送りながら被研削面２０ａの研削を行うのみで、往復研削のように、反対方向からの研削は行わない。

図２（Ｂ）を参照する。往復ドレスした砥石１０でワーク２０を片側研削した場合にも、砥石１０の作用面１０ｂに形成されたクロス模様のドレッシング痕が、ワーク２０の被研削面２０ａに転写される結果、本図に示すようなクロス模様の研削痕が、ワーク２０の被研削面２０ａに形成される。

図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、片側ドレスした砥石１０で、ワーク２０を往復研削した場合の研削痕について説明する。

図３（Ａ）に、片側ドレスした砥石１０の作用面１０ｂの概略を示す。片側ドレスとは、砥石１０の作用面１０ｂを一方向にドレッシングすることをいい、たとえば、図１（Ｂ）を参照して説明したように、固定的に配置されたドレッサー４０を砥石１０の作用面１０ｂに接触させ、砥石１０をθ方向に回転させるとともに、ｙ軸負方向のみに移動させて行うドレッシングである。図１（Ｃ）を参照して説明したような、反対方向へのドレッシングは行わない。

片側ドレスした砥石１０の作用面１０ｂには、たとえば本図においては、右下がりの斜線で示されるドレッシング痕が形成される。クロス模様のドレッシング痕は形成されない。

図３（Ｂ）を参照する。片側ドレスした砥石１０でワーク２０を往復研削した場合、たとえば往路研削においては、図３（Ａ）に示すドレッシング痕が転写されて、ワーク２０の被研削面２０ａに右下がりの直線で示される研削痕が形成される。複路研削においては、図３（Ａ）に示すドレッシング痕が反対方向に転写されて、ワーク２０の被研削面２０ａに右上がりの直線で示される研削痕が形成される。

この結果、片側ドレスした砥石１０でワーク２０を往復研削した場合にも、本図に示すようなクロス模様の研削痕が、ワーク２０の被研削面２０ａに形成される。

本願発明者らは、片側ドレスした砥石１０で、ワーク２０を往復研削した場合の研削痕につき、シミュレーション、及び実験による検証を行った。その結果を図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。

図４（Ａ）には、片側ドレスした砥石１０を回転させながら、位相ずれがない状態で、ワーク２０の往復研削を行ったときの、ワーク２０の被研削面２０ａに形成された研削痕のシミュレーション結果を示す。ここで位相ずれとは、往復する砥石の作用面が被研削面のある位置に接触する場合における、前回接触時の砥石の回転角度と、今回接触時の砥石の回転角度との差を意味する。

図中にＬで示す範囲が、砥石１０の往路方向への一回転と復路方向への一回転とで形成された研削痕である。ワーク２０の被研削面２０ａには、クロス模様の研削痕が形成され、その結果、加工方向（図の左右方向）と直交する方向（図の上下方向）に走る垂直縞Ｓが、加工方向に沿って、Ｌ／２の周期で現れているのが認められる。

図４（Ｂ）には、片側ドレスした砥石１０を回転させながら、位相ずれを１８０°として、ワーク２０の往復研削を行ったときの、ワーク２０の被研削面２０ａに形成された研削痕のシミュレーション結果を示す。

１８０°の位相のずれがある場合には、垂直縞Ｓが、加工方向に沿って、Ｌ／４の周期で現れる。

図４（Ｃ）は、実際に、片側ドレスした砥石１０を回転させながら、往復研削したワーク２０の被研削面２０ａを掏り取りし、加工方向（研削方向）と直交する方向に引き伸ばした画像である。

図の左右方向が加工方向である。ワーク２０の被研削面２０ａにクロス模様の研削痕が形成され、加工方向に直交する方向（図の上下方向）に、縞が現れているのがわかる。

図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、先の出願の実施例による研削方法について説明する。先の出願の実施例による研削方法は、片側ドレスした砥石１０で、ワーク２０を片側研削する研削方法である。

図５（Ａ）は、砥石１０の作用面１０ｂを、ｙ軸方向とθ方向に関して示す概略図である。固定的に配置されたドレッサー４０を砥石１０の作用面１０ｂに接触させ、砥石１０をθ方向に回転させるとともに、ｙ軸負方向に移動させる。ドレッサー４０は、作用面１０ｂ上を、相対的にｙ軸正方向に移動する。

図５（Ｂ）に、砥石１０の作用面１０ｂ上に形成されるドレッシング痕を示す。砥石１０の作用面１０ｂ上には、ドレッシング痕が一定の方向にらせん状に形成される。らせん状のドレッシング痕は、本図においては、右下がりの斜線で示される。片側ドレスであるため、ドレッシング痕は交差しない。

図５（Ｃ）を参照する。砥石１０の作用面１０ｂをワーク２０の被研削面２０ａに接触させ、砥石１０を回転軸１０ａの周囲に回転させるとともに、ステージ３０でワーク２０をｘ軸負方向（図の矢印方向）に送って、被研削面２０ａの研削を行う。砥石１０の回転方向は、たとえば図のθ方向であり、回転速度は、たとえば７９０ｒｐｍである。また、ステージ３０によるワーク２０の送り速度は、たとえば０．５ｍ／ｓｅｃである。

図５（Ｄ）は、ワーク２０の被研削面２０ａを示す概略的な平面図である。被研削面２０ａには、一方向に沿った、相互に平行な直線群で表される研削痕が形成される。これらは、図５（Ｂ）に示すドレッシング痕が転写された結果である。

砥石１０の作用面１０ｂに形成されるドレッシング痕がクロスしていないので、ワーク２０の被研削面２０ａに形成される研削痕もクロスしない。このため、被研削面２０ａには、たとえば図４（Ａ）及び（Ｂ）に示したような垂直縞も現れない。したがって、実施例による研削方法によれば、良好な加工品質で研削加工を行うことができる。

なお、ワーク２０をｘ軸負方向に移動させて一方向への研削が終了したら、砥石１０をｚ軸正方向に浮かし、その間にワーク２０をステージ３０でｘ軸正方向に移動させる。その後、再び、砥石１０の作用面１０ｂをワーク２０の被研削面２０ａに接触させ、砥石１０を回転軸１０ａの周囲にθ方向に回転させるとともに、ステージ３０でワーク２０をｘ軸負方向に送って、被研削面２０ａの同一領域の研削を行う。

図６（Ａ）に、先の出願の実施例による研削方法で研削したワークの写真を示す。

また、図６（Ｂ）に、従来技術（往復ドレス、往復研削）で研削されたワークの写真を示す。

それぞれ６枚のワークが撮影されている。これらは砥石を異なる回転数で回転させて研削したワークである。

両写真を比較すると、従来技術で研削されたワーク（図６（Ｂ））の研削面には、主に幅方向の端部に沿って、垂直縞が明瞭に認められるのに対して、先の出願の実施例による研削方法で研削されたワーク（図６（Ａ））の被研削面には垂直縞が見られない。先の出願の実施例による研削方法によると、垂直縞の生じない、均一な研削加工面が得られることがわかる。

先の出願の実施例においては、ワーク２０を一方向へ送って研削した後、砥石１０をワークの被研削面から浮かし、その間にワーク２０をステージ３０で逆方向に移動させて、再び、ワーク２０上の同じ方向に研削（片側研削）を行った。この際、砥石１０の回転方向は一定方向であった。

たとえば、図７（Ａ）に示すように、ワーク２０をｘ軸負方向に送って、被研削面２０ａの研削を行った後、砥石１０を逆向き（θ方向と反対方向）に回転させて、ワーク２０をｘ軸正方向に送り、被研削面２０ａの研削を行ってもよい。往復研削になるが、往路と復路で砥石１０の回転方向が反対であるため、良好な品質で研削加工を行うことができる。

また、図７（Ｂ）に示すように、ワーク２０をｘ軸負方向に送って、被研削面２０ａの研削を行った後、砥石１０をｚ軸に平行な軸の周囲に１８０°自転させて、ワーク２０をｘ軸正方向に送り、被研削面２０ａの研削を行ってもよい。砥石１０自体の回転方向は変化させないが、砥石１０をｚ軸に平行な軸の周囲に１８０°自転させるため、図７（Ａ）に示した例と同じ加工を行うことができる。

更に、図７（Ｃ）に示すように、ワーク２０をｘ軸負方向に送って、被研削面２０ａの研削を行った後、ｚ軸に平行な軸の周囲に１８０°自転させたワーク２０をｘ軸正方向に送り、被研削面２０ａの研削を行ってもよい。この場合、砥石１０の回転方向を逆向きとする。この例においても、図７（Ａ）に示した例と同じ加工を行うことができる。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、先の出願の実施例及び変形例についてまとめた表である。

図８（Ａ）の「実施例（図５（Ｃ））」の欄を参照する。

図５（Ｃ）に示す先の出願の実施例において、砥石１０の作用面１０ｂ上に、周方向に沿って固定的に画定された第１の方向を、たとえば図５（Ｃ）の反時計方向であるとする。先の出願の実施例における砥石の回転方向はθ方向（反時計回り方向）であるため、「砥石の回転方向」は「第１の方向」である。

また、図５（Ｃ）に示す先の出願の実施例において、ワーク２０の被研削面２０ａ上に、ｘ軸正方向に固定的に第２の方向が画定されているとする。先の出願の実施例による研削方法では、砥石１０は、ワーク２０の被研削面２０ａ上を、相対的にｘ軸正方向に移動するため、「ワーク上における砥石の移動方向」は「第２の方向」である。

更に、「砥石とワークが接触する位置における第１の方向と、第２の方向との関係」は、接触位置における第１の方向は第２の方向と等しいため、「同じ方向」となる。

図８（Ａ）の「変形例（図７（Ａ））」の欄を参照する。

図７（Ａ）に示す先の出願の変形例においては、砥石１０を逆回転させて、ワーク２０をｘ軸正方向に送り、被研削面２０ａの復路研削を行う。このため、「砥石の回転方向」は「第１の方向と反対方向」であり、「ワーク上における砥石の移動方向」は「第２の方向と反対方向」である。

なお、砥石の回転方向を変化させても、砥石１０の作用面１０ｂ上に周方向に沿って固定的に画定された第１の方向に変化はないため、砥石１０とワーク２０の接触位置における第１の方向は、変わらずｘ軸正方向である。したがって、「砥石とワークが接触する位置における第１の方向と、第２の方向との関係」は「同じ方向」となる。

図８（Ａ）の「変形例（図７（Ｂ））」の欄を参照する。

図７（Ｂ）に示す先の出願の変形例においては、砥石１０をｚ軸に平行な軸の周囲に１８０°自転させて、ワーク２０をｘ軸正方向に送り、被研削面２０ａの復路研削を行う。砥石１０は、変わらず「第１の方向」に回転している。「ワーク上における砥石の移動方向」は「第２の方向と反対方向」である。砥石１０はｚ軸に平行な軸の周囲に１８０°自転されているので、砥石とワークが接触する位置における第１の方向はｘ軸負方向となる。これは、ワーク２０の被研削面２０ａ上に固定的に画定された第２の方向とは「反対方向」である。

図８（Ａ）の「変形例（図７（Ｃ））」の欄を参照する。

図７（Ｃ）に示す先の出願の変形例においては、砥石１０の回転方向を逆向きとするので、「砥石の回転方向」は「第１の方向と反対方向」である。また、ワーク２０をｚ軸に平行な軸の周囲に１８０°自転させるため、ワーク２０上に固定された第２の方向は、ｘ軸負方向になる。このため、「ワーク上における砥石の移動方向」は「第２の方向」である。

更に、砥石１０の回転方向を逆向きとしても、砥石１０とワーク２０の接触位置における第１の方向は、変わらずｘ軸正方向である。したがって「砥石とワークが接触する位置における第１の方向と、第２の方向との関係」は「反対方向」となる。

図８（Ａ）に示す４つの方法の一つ、または複数の組み合わせにより研削を行うことで、クロス模様の研削痕、及びそれに起因する垂直縞の発生しない、良質の研削加工を行うことができる。

図８（Ｂ）を参照する。本図にパターン１〜４として示した研削方法を、図８（Ａ）に示した研削方法と組み合わせた場合、クロス模様の研削痕や、それに起因する垂直縞の発生が見られる。しかし、パターン１〜４の４つの方法の一つで、または複数を組み合わせて研削を行うことで、クロス模様の研削痕、及びそれに起因する垂直縞の発生しない、良質の研削加工を行うことができる。

図９（Ａ）及び（Ｂ）に砥石の別例を示す。回転砥石は、円筒形状のものに限らず、様々な形状のものを使用することができる。図９（Ａ）及び（Ｂ）に図示した砥石の作用面１０ｂを被研削面に接触させ、砥石を一点鎖線で示した回転中心の周囲に回転させることで研削を行うことができる。

以上、本願発明者らが行った先の出願に係る研削方法の発明について説明した。

しかしながら、たとえば先の出願の片側ドレス、片側研削による研削加工は、従来の往復ドレス、往復研削の研削加工に比べ、加工効率が低くなる場合がある。

そこで本願発明者らは、たとえ往復ドレス、往復研削で加工を行った場合であっても、良好な加工品質が得られる研削方法等について鋭意研究した。

先に、本願発明者らが、往復ドレスされた砥石１０で往復研削する従来の研削方法で加工されたワーク２０の被研削面２０ａに現れるクロス模様の研削痕は、往復ドレスにより、砥石１０の作用面１０ｂ上に形成されたクロス模様のドレッシング痕が転写されたものである場合と、往復研削によって被研削面２０ａに形成されたクロス模様である場合とがあることを見出したことについて述べたが、更に、本願発明者は、この２つのクロス模様形成メカニズム（往復ドレスに起因するクロス模様形成メカニズム、及び、往復研削に起因するクロス模様形成メカニズム）で形成されるクロス模様が、同様な指標で整理できることを見出した。

すなわち本願発明者らは、クロス模様が往復ドレスに基づく場合には、ドレス深さΔと砥石１０の作用面１０ｂの最大溝深さｈ_０を用いた式で表される評価値で、また、クロス模様が往復研削に基づく場合には、研削切り込み量Δと砥石１０の作用面１０ｂの最大溝深さｈ_０を用いた式で表される評価値で、被研削面２０ａに形成されたクロス模様の評価を行うことができることを見出した。

クロス模様が往復ドレスに基づく場合も、往復研削に基づく場合も、ドレス深さまたは研削切り込み量Δと最大溝深さｈ_０の比率により評価が可能である。たとえば以下の式（１）で求められる評価値を使用することができる。

（評価値）＝（ｈ_０−Δ）／ｈ_０ ・・・ （１）

ここで、ドレッシングで砥石１０に形成される最大溝深さｈ_０は、ドレッサー４０の先端角、ドレッサー４０の先端部の曲率半径、ドレス時の砥石１０の回転数、及びドレス速度の関数である。なお、式（１）によって求まる評価値が負の値となるときは、評価値は０とする。

式（１）で表される評価値を用いた場合、被研削面２０ａの垂直縞は、評価値が１に近いほど目立ち、０に近いほど目立たない。

なお、式（１）で求められる評価値を用いた研削品質の評価方法は、ドレス、研削のいずれの場合においても、過去の研削痕がクロスすることが縞の発生原因となるため、過去の研削痕をより早く更新することによって縞を目立たなくすることができるという発想から案出されたものである。

ドレス深さまたは研削切り込み量Δと最大溝深さｈ_０の値を決定して、式（１）に代入し、研削品質を評価する評価値を算出する。最大溝深さｈ_０の値は、ドレッサー４０の先端角、ドレッサー４０の先端部の曲率半径、ドレス時の砥石１０の回転数、及びドレス速度から決定する。

ここでドレス速度とは、回転する砥石１０の回転軸に平行な方向に沿う、ドレッサー４０の相対移動速度をいう。

算出された評価値を用いて、研削品質を簡易、適正に評価することができる。この評価値は、研削加工への応用が容易である。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ドレス深さΔ、研削切り込み量Δ、及び最大溝深さｈ_０等の諸量について説明する。

図１０（Ａ）に、ドレッサー４０の例を写真で示す。右から順に先端角が６０°、９０°、及び１２０°のドレッサーである。ドレッサー４０のうち、砥石１０の作用面１０ｂのドレッシングを行う部分は、頂点が丸みを帯びた円錐形状をしている。

図１０（Ｂ）は、ドレッサー４０を用いて行う砥石１０のドレッシングについて示す概略図である。砥石１０のドレッシングは、たとえば図１８（Ｃ）を参照して説明した往復ドレスにて行う。たとえばドレッサー４０の先端部を、砥石１０の作用面１０ｂに垂直に接触させた状態で、砥石１０を、ｙ軸と平行な方向（図の左右方向）に画定された回転中心の周囲に回転させるとともに、砥石作用面１０ｂの幅方向（ｙ軸方向と平行な方向）に移動させる。

なお、図１０（Ｂ）のドレッサー４０には、ドレッサー４０の先端角、及びドレッサー４０の先端部の曲率半径Ｒを図示した。ドレッサー４０の先端角は、円錐形の側面のなす角（円錐の中心角の２倍の大きさの角）である。また、ドレッサー４０の先端部の曲率半径Ｒは、丸みを帯びた円錐の頂点の曲率半径のことである。

まず、ドレッサー４０を砥石作用面１０ｂに押し込めながら、砥石１０を、たとえば８００ｒｐｍの回転数で回転させつつ、ｙ軸負方向（図の左側）に移動させる。ドレス速度（砥石１０のｙ軸方向への移動速度）は、たとえば２００ｍｍ／ｍｉｎである。ドレッサー４０は、砥石１０の作用面１０ｂ上を、相対的にｙ軸正方向（図の右側）に移動する。砥石１０の作用面１０ｂには、たとえば図１（Ｂ）に示されるらせん状のドレッシング痕が形成される（往路ドレス）。らせんのピッチは、砥石１０の回転数とドレス速度とで定まる。

次に、ドレッサー４０を押し込めるようにして、砥石１０を回転させながら、ｙ軸正方向（図の右側）に移動させる。砥石１０の回転方向、回転数及びｙ軸方向への移動速さは、往路ドレスの場合と等しい。ドレッサー４０は、砥石作用面１０ｂ上を、相対的にｙ軸負方向（図の左側）に移動し、砥石１０の作用面１０ｂには、たとえば図１（Ｃ）に右上がりの斜線で示されるドレッシング痕が形成される（復路ドレス）。

図１０（Ｂ）には、ドレス深さΔ、及び最大溝深さｈ_０を視覚的に示した。ドレス深さとは、前回ドレッシングの押し当て位置と今回ドレッシングの押し当て位置の砥石作用面の垂直方向に沿う差をいう。また、最大溝深さとは、連続体として構成されているとした砥石をドレッシングした場合に、砥石に形成されるであろう幾何学的な溝深さをいう。

図１０（Ｃ）を参照する。上述のように往復ドレスされた砥石１０を、ｙ軸に平行な回転中心の周囲に回転させながら、作用面１０ｂをワーク２０の被研削面２０ａに押し込めるように接触させ、ステージでワーク２０をｘ軸負方向（図の左方向）に送って、被研削面２０ａの研削を行う（往路研削）。

往路研削が終了したら、回転する砥石１０の作用面１０ｂをワーク２０の被研削面２０ａに押し込めるように接触させ、ワーク２０をｘ軸正方向（図の右方向）に送って、被研削面２０ａの研削を行う（復路研削）。往復研削により、ワーク２０の被研削面２０ａには、たとえば図１（Ａ）に示したクロス模様の研削痕が形成される。

図１０（Ｃ）には、研削切り込み量Δを視覚的に示した。研削切込み量とは、前回砥石押し当て位置と今回砥石押し当て位置のワーク被研削面の垂直方向に沿う差をいう。

本願発明者らは、式（１）で示される評価値による被研削面２０ａの加工品質評価の妥当性を、人間の目視による感応検査によって検証した（１０段階評価）。

図１１は、評価値の妥当性の検証結果を示すグラフである。検証は往復ドレスした砥石１０で片側研削加工したワーク２０の被研削面２０ａを対象として行った。

グラフの横軸は、ドレッサーの先端角を単位「°」で示す。また、縦軸は、数値化された目視評価を示す。目視評価の数値の大小と垂直縞の目立ちにくさとは対応しており、目視評価の数値が大きくなるほど、垂直縞が目立たない関係にある。

黒丸で、評価値が０．５となる条件で加工を行った被研削面２０ａの目視評価を示す。また、黒四角で、評価値が０．９となる条件で加工を行った場合の目視評価を示す。

グラフより、ドレッサーの先端角が６０°、９０°、１２０°のいずれの場合においても、評価値を０．５とする条件で行った加工の品質は、評価値を０．９とする条件で行った加工の品質よりも、良好だと視認されたことがわかる。

本願発明者らは、同様の妥当性評価を他の評価値についても行い、式（１）で表される評価値が、１に近いほど垂直縞が目立ち、０に近いほど目立たないことを示す指標として、好適に使用されることを確認した。

更に、本願発明者らは、評価値による加工品質評価の妥当性をシミュレーションによっても検証した。

図１２（Ａ）〜（Ｆ）を参照する。

図１２（Ａ）〜（Ｃ）に、評価値を０．２とする条件で研削加工を行った場合の被研削面２０ａを示すシミュレーション結果を示す。

図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すのは、ドレッサーの先端角を９０°、ドレッサー先端部の曲率半径を０．２ｍｍとし、ドレス深さΔを最大溝深さｈ_０に合わせてドレスを行い、位相ずれのない条件で研削を行ったときに被研削面２０ａに形成される研削痕である。

ただし、図１２（Ａ）に示す結果は、ドレス速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、研削切り込み量Δを８．０μｍ、最大溝深さｈ_０を１０．０μｍとして得た。また、図１２（Ｂ）及び（Ｃ）に示す結果は、それぞれドレス速度を２００ｍｍ／ｍｉｎ、４００ｍｍ／ｍｉｎ、研削切り込み量Δを３５．０μｍ、１３０．０μｍ、最大溝深さｈ_０を４４．０μｍ、１６７．０μｍとして得たものである。

図１２（Ｄ）〜（Ｆ）に、評価値を０．８とする条件で研削加工を行った場合の被研削面２０ａを示すシミュレーション結果を示す。

図１２（Ｄ）〜（Ｆ）に示すのは、ドレッサーの先端角を９０°、ドレッサー先端部の曲率半径を０．２ｍｍとし、ドレス深さΔを最大溝深さｈ_０に合わせてドレスを行い、位相ずれのない条件で研削を行ったときに被研削面２０ａに形成される研削痕である。

ただし、図１２（Ｄ）に示す結果は、ドレス速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、研削切り込み量Δを１．９μｍ、最大溝深さｈ_０を１０．０μｍとして得た。また、図１２（Ｅ）及び（Ｆ）に示す結果は、それぞれドレス速度を２００ｍｍ／ｍｉｎ、４００ｍｍ／ｍｉｎ、研削切り込み量Δを８．５μｍ、３３．０μｍ、最大溝深さｈ_０を４４．０μｍ、１６７．０μｍとして得たものである。

図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示す、評価値を０．２としたシミュレーション結果と、図１２（Ｄ）〜（Ｆ）に示す、評価値を０．８としたそれとを比較すると、評価値が０．２の場合の方が、明らかに垂直縞が目立たない。

シミュレーション結果からも、式（１）で表される評価値が、１に近いほど垂直縞が目立ち、０に近いほど目立たないことを示す指標として、好適に使用されることが確認された。

続いて、本願発明者らは、縞の目立ちやすさを評価値の一定範囲ごとにマップ化した。図１３（Ａ）〜（Ｉ）、及び図１４（Ａ）〜（Ｉ）にその例を示す。

これらのマップは、ドレス深さまたは研削切り込み量、ドレッサーの先端角、ドレッサーの先端部の曲率半径、砥石の回転数、及び、ドレス速度の５つのパラメータを変化させて、式（１）で示される評価値を求め、求められた評価値と、５つのパラメータの組み合わせとを対応づけて示すことで作成したものである。

図１３（Ａ）〜（Ｉ）、及び、図１４（Ａ）〜（Ｉ）のすべてのグラフにおいて、横軸は、ドレス深さまたは研削切り込み量Δを単位「μｍ」で示し、縦軸は、ドレス速度を単位「ｍｍ／ｍｉｎ」で示す。図１３（Ａ）〜（Ｉ）は、ドレス深さまたは研削切り込み量Δが浅めの場合の計算例、図１４（Ａ）〜（Ｉ）は、ドレス深さまたは研削切り込み量Δが深めの場合の計算例である。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）及び図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、ドレッサー先端部の曲率半径を０．０５ｍｍとした場合、図１３（Ｄ）〜（Ｆ）及び図１４（Ｄ）〜（Ｆ）は、０．２ｍｍとした場合、図１３（Ｇ）〜（Ｉ）及び図１４（Ｇ）〜（Ｉ）は、１．０ｍｍとした場合の評価マップである。

また、図１３（Ａ）、（Ｄ）、（Ｇ）及び図１４（Ａ）、（Ｄ）、（Ｇ）は、ドレッサー先端角が６０°である場合、図１３（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｈ）及び図１４（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｈ）は、９０°である場合、図１３（Ｃ）、（Ｆ）、（Ｉ）及び図１４（Ｃ）、（Ｆ）、（Ｉ）は、１２０°である場合の評価マップである。なお、すべての評価マップの作成において、ドレス時の砥石の回転数は、８００ｒｐｍとした。

各評価マップにおいて、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、及びｊは、それぞれ評価値が、０〜０．１、０．１〜０．２、０．２〜０．３、０．３〜０．４、０．４〜０．５、０．５〜０．６、０．６〜０．７、０．７〜０．８、０．８〜０．９、及び０．９〜１である範囲を示す。

図１３（Ａ）〜（Ｉ）、及び図１４（Ａ）〜（Ｉ）に示すように、研削切り込み量またはドレス深さΔ、ドレス速度Ｖｄ、ドレッサーの先端角、ドレッサー先端部の曲率半径、及びドレス時の砥石回転数を計算パラメータとして、縞の目立ちやすさを表す評価マップを作成することができる。

また、図１３（Ａ）〜（Ｉ）、及び図１４（Ａ）〜（Ｉ）に示される評価マップから、たとえば以下のことが理解される。

まず、すべての評価マップから、ドレス速度を小さくすることによって、研削品質を向上させることができることがわかる。

更に、図１３（Ａ）、（Ｄ）、及び（Ｇ）に示される評価マップの比較等、図１４（Ａ）、（Ｄ）、及び（Ｇ）に示される評価マップの比較等から、ドレッサー先端部の曲率半径を大きくすることによっても、研削品質を向上させることができることがわかる。

なお、次図を用いて説明するように、図１３（Ａ）〜（Ｉ）や図１４（Ａ）〜（Ｉ）に示した評価マップは、研削加工に容易に応用が可能である。

図１５は、実施例による研削条件設定方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、たとえば図１３（Ａ）〜（Ｉ）や図１４（Ａ）〜（Ｉ）に示した評価マップを準備する。

次に、ステップＳ１０２において、実施しようとする研削の品質を評価値によって決定する。たとえば、評価値０．０５の研削品質で研削を行うと決定する。

続いて、ステップＳ１０３において、決定した評価値を評価マップ上の領域で探索し、探索された領域を与えるパラメータの値を研削条件として設定する。たとえば、図１４（Ｃ）を参照する。評価値０．０５が属するのは領域ａであるため、領域ａを与えるパラメータの値を研削条件として設定する。

図１４（Ｃ）は、ドレッサー先端部の曲率半径を０．０５ｍｍ、ドレッサーの先端角を１２０°、砥石の回転数を８００ｒｐｍとして作成された評価マップである。領域ａを参照すると、たとえばドレス深さまたは研削切り込み量が３０μｍで、ドレス速度が１００ｍｍ／ｍｉｎであれば、評価値が０〜０．１の範囲を表す領域ａに属することがわかる。

そこで、先端角１２０°、先端部の曲率半径０．０５ｍｍのドレッサーを用い、砥石を８００ｒｐｍで回転させながら、ドレス速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、ドレス深さ３０μｍでドレスした砥石を使って研削することを研削条件として設定する。そして、設定された研削条件で研削を行う。

実施例による研削条件設定方法で設定された研削条件で研削を行うと、容易に良質の加工を実現可能な研削条件を把握することができ、優れた研削品質で研削を行うことができる。また、往復ドレス、往復研削の方法で研削を行うことができるため、高効率で研削加工を行うことが可能となる。

なお、ステップＳ１０２において、実施しようとする研削の品質とともに、ドレス深さまたは研削切り込み量、ドレス速度、ドレッサーの先端角、ドレッサー先端部の曲率半径、及びドレス時の砥石回転数のうちの少なくとも一つを決定してもよい。

たとえば評価値０．０５の研削品質で研削を行うことに加えて、ドレス深さまたは研削切り込み量を４μｍ、ドレッサーの先端角を６０°、ドレッサー先端部の曲率半径を１．０ｍｍとすることを決定する。

この場合、ステップＳ１０３において、図１３（Ｇ）を参照し、領域ａを与えるパラメータの値を研削条件として設定することになる。ステップＳ１０３においては、ステップＳ１０２であらかじめ決定されたドレス深さまたは研削切り込み量、ドレッサーの先端角、ドレッサー先端部の曲率半径の値のほかに、ドレス速度をたとえば１００ｍｍ／ｍｉｎ、砥石の回転数を８００ｒｐｍとする設定がなされる。

研削条件の設定はコンピュータを用いて行うことも可能である。

図１６（Ａ）は、研削条件設定方法を実行する実行装置のシステム構成図であり、図１６（Ｂ）は、当該装置により実行される処理のフローである。

まず、ステップＳ２０１において、キーボードなどの入力装置から、実施しようとする研削の品質を評価値として入力する。たとえば０．０５という数値を入力する。

ここでファイル装置のデータファイルには、ドレス深さ、または、研削切り込み量を示す第１のパラメータ、ドレッサーの先端角を示す第２のパラメータ、ドレッサー先端部の曲率半径を示す第３のパラメータ、砥石の回転数を示す第４のパラメータ、及び、ドレス速度を示す第５のパラメータの値または範囲の組み合わせが、評価値、またはその範囲に対応づけて、記憶されている。この点、データファイルは、図１３（Ａ）〜（Ｉ）、図１４（Ａ）〜（Ｉ）に示した評価マップと同様の機能を有する。

ステップＳ２０２においては、このデータファイルが参照され、入力された評価値で示される研削品質で研削するための条件が探索される。

たとえば中央処理装置が、メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け、データファイルから、０．０５という評価値に対応づけられている研削条件を探索する。

たとえば、先端角１２０°、先端部の曲率半径０．０５ｍｍのドレッサーを用い、砥石を８００ｒｐｍで回転させながら、ドレス速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、ドレス深さ３０μｍでドレスした砥石を使って研削することが研削条件として探索される。この場合、たとえばドレス深さ「３０μｍ以上」等、研削条件は範囲として探索されてもよい。

最後に、ステップＳ２０３において、中央処理装置は、メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け、ディスプレイなどの出力装置から、入力された評価値（０．０５）で示される品質で研削を行うための研削条件（ステップＳ２０２で探索された研削条件）を出力する。

図１７は、実施例による研削方法を示すフローチャートである。本図を参照して、実施例による研削方法について説明する。

実施例による研削方法においては、まずステップＳ３０１で、既に実施された研削加工において加工方向と直交する方向に発生した縞模様に対し、片側ドレス片側研削で縞模様が低減されるか否かを判定する。ステップＳ３０１で行われる片側ドレス片側研削の加工効率をａとする。加工効率とは、単位時間当たりの研削量をいう。

縞模様が低減されると判定された場合、ステップＳ３０２において、あらかじめ決定された加工効率の基準値ｂと、ステップＳ３０１における片側ドレス片側研削の加工効率ａとを比較して、それらの高低を判定する。

ステップＳ３０２において、ａ≧ｂと判定された場合は、ステップＳ３０３において、片側ドレス片側研削を含む、本願発明者らが先の出願で提案した研削方法で研削を行う。

ステップＳ３０２において、ａ＜ｂと判定された場合は、ステップＳ３０４において、たとえば式（１）で表されるびびり目立ち評価値を用いて研削条件を設定し、研削加工を行う。研削条件の設定は、図１５を参照して説明した研削条件設定方法を用いてもよいし、図１６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明した研削条件設定プログラムを利用してもよい。たとえば、びびり目立ち評価値がなるべく小さくなるような研削条件で研削する。

なお、本フローチャートでは、ステップＳ３０２においてａ＝ｂとなる場合は、ステップＳ３０３に示される研削を行ったが、ステップＳ３０４のステップに示される研削を行うようにしてもよい。

ステップＳ３０１において、発生した縞模様が片側ドレス片側研削で低減されないと判定された場合は、当該縞模様は砥石の振動に起因するものであると考えられる。そこでこの場合は、ステップＳ３０５において実験モード解析を行う。実験モード解析において、縞模様の発生に影響を与えている振動モードを特定する。

そしてステップＳ３０６において、特定されたモードによる振動を制振装置にて抑制し、研削加工を行う。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

砥石を用いて行う研削加工に利用することができる。

（Ａ）〜（Ｃ）は、本願発明者らの予備的考察について説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、往復ドレスした砥石１０で、ワーク２０を一方向に研削（片側研削）した場合の研削痕について説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、片側ドレスした砥石１０で、ワーク２０を往復研削した場合の研削痕について説明するための図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、片側ドレスした砥石１０で、ワーク２０を往復研削した場合の研削痕について行った、シミュレーションの結果、及び実験による検証の結果を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、先の出願の実施例による研削方法について説明するための図である。 （Ａ）は、先の出願の実施例による研削方法で研削されたワークの写真であり、（Ｂ）は、従来技術で研削されたワークの写真である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、先の出願の実施例の変形例を説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、先の出願の実施例及び変形例についてまとめた表である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、砥石の別例を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ドレス深さΔ、研削切り込み量Δ、及び最大溝深さｈ_０等の諸量について説明するための図である。 評価値の妥当性の検証結果を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、評価値を０．２とする条件で研削加工を行った場合の被研削面２０ａを示すシミュレーション結果を示し、（Ｄ）〜（Ｆ）は、評価値を０．８とする条件で研削加工を行った場合の被研削面２０ａを示すシミュレーション結果を示す。 （Ａ）〜（Ｉ）は、縞の目立ちやすさを評価値の一定範囲ごとにマップ化した評価マップである。 （Ａ）〜（Ｉ）は、縞の目立ちやすさを評価値の一定範囲ごとにマップ化した評価マップである。 実施例による研削条件設定方法を示すフローチャートである。 （Ａ）は、研削条件設定方法を実行する実行装置のシステム構成図であり、（Ｂ）は、当該装置により実行される処理のフローである。 実施例による研削方法を示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、従来の研削加工技術の概略について説明するための図である。

符号の説明

１０ 砥石
１０ａ 回転軸
１０ｂ 作用面
２０ ワーク
２０ａ 被研削面
３０ ステージ
４０ ドレッサー

Claims (5)

1. （ａ）回転する砥石の作用面にドレッサーを接触させた状態で、前記砥石の作用面内で前記ドレッサーを移動させて、前記砥石をドレスするときのドレス深さ、または、前記ドレスされた砥石で被研削物を研削するときの研削切り込み量ｓ、及び、前記ドレスにより砥石に形成される溝の最大深さの値ｔを決定する工程と、
   （ｂ）前記ｓ及びｔを用いて、前記被研削物の研削品質を評価する評価値を求める工程と
   を有し、
   前記工程（ｂ）において、前記評価値を、（ｔ−ｓ）／ｔ として求める研削品質評価方法。
2. 前記工程（ａ）において、前記溝の最大深さの値ｔを、前記ドレッサーの先端角、前記ドレッサーの先端部の曲率半径、前記回転する砥石の回転数、及び、前記砥石の作用面上における前記ドレッサーの移動速度に基づいて決定する請求項１に記載の研削品質評価方法。
3. （ａ）回転する砥石の作用面にドレッサーを接触させた状態で、前記砥石の作用面内で前記ドレッサーを移動させて、前記砥石をドレスするときのドレス深さ、または、前記ドレスされた砥石で被研削物を研削するときの研削切り込み量を示す第１のパラメータ、前記ドレッサーの先端角を示す第２のパラメータ、前記ドレッサーの先端部の曲率半径を示す第３のパラメータ、前記回転する砥石の回転数を示す第４のパラメータ、及び、前記砥石の作用面上における前記ドレッサーの移動速度を示す第５のパラメータを変化させて、前記砥石で研削される前記被研削物の研削品質を評価する値を求める工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）で求められた研削品質を評価する値と、前記第１〜第５のパラメータの組み合わせとを対応づけて示す評価マップを作成する工程と
   を有する評価マップ作成方法。
4. 前記第１のパラメータの値をｓ、前記第２〜第５のパラメータで決定される、前記ドレスにより砥石に形成される溝の最大深さの値をｔとするとき、前記工程（ａ）において、
   前記研削品質を評価する値を、（ｔ−ｓ）／ｔ として求める請求項３に記載の評価マップ作成方法。
5. 回転する砥石の作用面にドレッサーを接触させた状態で、前記砥石の作用面上で前記ドレッサーを移動させて、前記砥石をドレスし、前記ドレスした砥石で被研削物を研削するときの研削品質を表す評価マップであって、
   前記砥石をドレスするときのドレス深さ、または、前記ドレスされた砥石で被研削物を研削するときの研削切り込み量を示す第１のパラメータ、前記ドレッサーの先端角を示す第２のパラメータ、前記ドレッサーの先端部の曲率半径を示す第３のパラメータ、前記回転する砥石の回転数を示す第４のパラメータ、及び、前記砥石の作用面上における前記ドレッサーの移動速度を示す第５のパラメータの組み合わせと、研削品質を評価する値とを対応づけて示す評価マップ。