JP6163916B2

JP6163916B2 - 砥石摩耗測定方法

Info

Publication number: JP6163916B2
Application number: JP2013136108A
Authority: JP
Inventors: 友和山下
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP2015009312A

Description

本発明は、砥石車の研削による摩耗量を計測する砥石摩耗測定方法に関するものである。

研削においては、研削に伴い砥石車の研削作用面の摩耗や、研削作用面の形状乱れが発生する。この研削作用面の摩耗量や形状乱れが所定の値に達すると正常な研削ができないのでドレスを行い正常な研削作用面に修復することが行われている。
研削作用面の摩耗測定方法として、非接触の距離センサを用いて研削作用面の表面位置を計測する従来技術（例えば、特許文献１参照）がある。

特開平８−２４３９０５号公報

特許文献１では、研削作用面と距離センサの距離の変動で砥石車の摩耗量を測定するので、距離センサの設置位置と砥石車の回転中心位置の距離の変動も摩耗量の変動に含まれて測定誤差を発生する。特に温度変化による構成部材の熱膨張による距離変動を低減するのは困難である。また、測定箇所は距離センサの測定できる特定の範囲のみであるため、研削作用面の摩耗量の差を測定するためには、研削作用面の各場所に距離センサを移動させて測定することが必要で、さらに誤差が大きくなる恐れがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、砥石車の研削作用面全体の摩耗状況を、熱膨張の影響を受けないで計測可能な砥石摩耗測定方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、砥石車を自らの回転軸線に直角な方向に切込むことで、固定された被研削部材を研削した後に、前記被研削部材の研削除去された部分の形状の形状測定により、前記砥石車の工作物を研削する表面である研削作用面の摩耗量を測定する砥石摩耗測定方法において、前記砥石車は、工作物を研削しない表面である半径Ｒ _０の非研削作用面と、工作物を研削する表面である前記研削作用面を有し、前記被研削部材の研削前の研削部位が半径ｒの円筒面であり、前記研削部位は前記回転軸線に平行に固定され、前記形状が輪郭形状であり、前記輪郭形状の前記第1の部位は前記研削作用面により研削された部位であり、前記輪郭形状の前記第２の部位は前記非研削作用面により研削された部位であり、前記形状測定は、前記輪郭形状の前記第1の部位の前記砥石車回転方向における幅ｆと、前記輪郭形状の前記第２の部位の前記砥石車回転方向における幅ｅを測定し、前記被研削部材の前記円筒面の中心から前記砥石車の回転中心までの距離Ｌと、前記半径ｒと、前記半径Ｒ _０と、前記幅ｆと、前記幅ｅとを用いて、幾何学形状関係にもとづき、前記研削作用面の摩耗量を演算することである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記研削作用面の前記摩耗量ｄは、前記幾何学形状関係を表す式
ｄ＝Ｌ・（（ｒ ^２ -ｆ ^２／４） ^０．５ −(ｒ ^２ −ｅ ^２／４） ^０．５）／Ｒ _０で求めることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記砥石車の工作物を研削しない表面である非研削作用面と前記研削作用面を用いて前記被研削部材を研削し、前記輪郭形状の前記第1の部位は前記研削作用面により研削された部位であり、前記輪郭形状の前記第２の部位は前記非研削作用面により研削された部位であることである。

請求項1に係る発明によれば、被研削部材の研削除去された部分の輪郭形状において、同時に研削されて形成される第1の部位の前記砥石車回転方向における幅の値ｆと、第２の部位の前記砥石車回転方向における幅ｅの値を用いた演算により砥石車の研削作用面の摩耗量を測定できるので、測定時の熱変位に影響されない。また、砥石車の半径方向の寸法差が拡大転写される輪郭形状を用いて摩耗量を測定するのでより正確に計測ができる。

請求項２に係る発明によれば、前記幾何学形状関係を表す式
ｄ＝Ｌ・（（ｒ ^２ -ｆ ^２／４） ^０．５ −(ｒ ^２ −ｅ ^２／４） ^０．５）／Ｒ _０を使って前記研削作用面の前記摩耗量ｄを求めるとき、前記被研削部材の前記円筒面の中心から前記砥石車の回転中心までの距離Ｌと、前記被研削部材の前記円筒面の前記半径ｒと、前記砥石車の前記非研削作用面の前記半径Ｒ _０のような熱膨張に比べて比較的大きな値を使用するので、測定時の熱変位に影響されない。

本実施形態の研削盤の全体構成を示す平面図である。図１のＡ矢視図である。工作物の研削状態を示す概略図である。転写部材の研削状態を示す概略図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。転写部材に転写された研削除去部の輪郭形状を示す図（図５のＣ矢視図）である。本実施形態の摩耗測定工程を示すフローチャート図ある。本実施形態の砥石車の研削作用面の表面粗さを示す図である。転写部材に転写された研削除去部の輪郭形状を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を円筒研削盤の実施事例に基づき説明する。
図１に示すように、研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能な砥石台３と、Ｘ軸に直交するＺ軸方向に往復可能なテーブル４を備えている。砥石台３は砥石車７を回転自在に支持し、砥石車７を回転させる砥石軸モータ（図示省略する）を備えている。テーブル４上には、転写用部材Ｔ（被研削部材）の一端を把持して支持し主軸モータ（図示省略する）により回転駆動される主軸５と、転写用部材Ｔの他端を回転自在に支持する心押台６を備えており、転写用部材Ｔは主軸５と心押台６により支持されて、転写加工時には所定の回転位相で固定される。また、研削加工時には、この主軸５と心押台６は、転写用部材Ｔに換えて工作物Ｗ（図示省略する）を回転自在に保持することが可能である。ベッド２上の砥石車７と対向する位置には定寸装置９を備え定寸装置９により研削中の工作物Ｗの直径が測定可能である。ベッド２上の定寸装置９の横にカメラ１０を備えている。図２に示すように、カメラ１０は主軸の回転中心と同じ高さに水平に保持され、レンズ部１０ａが主軸の回転中心方向を向いている、このため、転写用部材Ｔを研削後に１８０度反転させることで、転写用部材Ｔの研削部位の画像を垂直な方向から撮影可能となる。

この研削盤１は、所定のプログラムを実行することで自動化された研削工程や砥石磨耗測定工程を実行する制御装置３０を備えている。制御装置３０の機能的構成として、砥石台３の送りを制御するＸ軸制御部３１、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御部３２、主軸５の回転を制御する主軸制御部３３、カメラ１０を制御するとともに撮影した画像の寸法を測定できるカメラ制御部３４、各種のデータの記録をする記録部３５、各種の演算を行う演算部３６、各種の表示を行う表示部３７などを具備している。

上記の研削盤１で砥石車７の摩耗量を測定する方法について説明する。
図３に示すように砥石車７を用いて工作物Ｗを研削する場合、工作物の削り残し防止するため工作物の幅より砥石車の幅を広くする。このため、研削に使用される研削作用面７ａの両端に研削に使用されない非研削作用面７ｂが発生する。研削作用面７ａは研削中に砥粒の脱落や破砕が発生し摩耗するので、非研削作用面７ｂの半径Ｒ_０より研削作用面７ａの半径Ｒ_１が減少する。研削作用面７ａの摩耗量ｄは非研削作用面７ｂと研削作用面７ａの半径方向の段差量となる。
図４、図５に示すように、摩耗量ｄの生じた砥石車７を用いて、砥石車７の幅より広い円筒面を備えた転写用部材Ｔを、円筒面が砥石車７の回転軸線と平行になるように固定し、砥石車７を砥石車７の回転軸線に直交する円筒面の方向へ切込みながら研削すると、図６に示すような研削部位が転写用部材Ｔに転写される。研削部位の輪郭形状Ｆｔにおいて、砥石車７の回転方向における、非研削作用面７ｂにより研削された輪郭の幅はｅであり、研削作用面７ａにより研削された輪郭の幅はｆである。摩耗量ｄは、輪郭形状Ｆｔにおいては（ｅ−ｆ）／２として表示される。砥石車７の円筒面への切込み量を小さくすると、斜め切断法による拡大作用によりｄ＜（ｅ−ｆ）／２となり、転写用部材Ｔの円筒面の半径ｒと切込み量を適切に設定することで、（ｅ−ｆ）／２をｄの数十倍に拡大することができる。
この輪郭形状Ｆｔを、カメラ１０で撮影し、その画像から実測したｅ、ｆを用いて摩耗量ｄを演算することで、正確な摩耗量ｄを測定することができる。

具体的な摩耗量測定方法を図７のフローチャートに基づき説明する。
転写用部材Ｔを取り付ける（Ｓ１）。砥石車７を転写用部材Ｔに切込む。Ｘ軸を送り、非研削作用面７ｂが転写用部材Ｔの表面からｕ切込まれる位置に砥石車７を位置決めする（Ｓ２）。砥石車７を後退させる（Ｓ３）。転写用部材Ｔを撮影位置に位置決めする。Ｚ軸を送り、転写用部材Ｔがカメラ１０に正対する位置にテーブル４を位置決めする（Ｓ４）。主軸５を１８０度回転させて、研削部位がカメラ１０に正対する位置に転写用部材Ｔを割出す（Ｓ５）。カメラ制御部３４により、カメラ１０で研削部位を撮影し、その画像からｅ、ｆを実測し記録部３５に記録する（Ｓ６）。演算部３６で、摩耗量ｄを演算式ｄ＝Ｌ・（(ｒ^２-ｆ^２／４）^０．５−(ｒ^２−ｅ^２／４）^０．５）／Ｒ_０を用いて演算する。ここで、Ｒ_０は砥石車７の非研削作用面７ｂの半径であり、ドレス時にドレス後の値が記録部３５に記録されている。また、Ｌは転写用部材Ｔの円筒中心から砥石車７の回転中心までの距離であり、Ｘ軸の送り位置として記録部に記録されている（Ｓ７）。演算された摩耗量ｄを表示部３７に表示する（Ｓ８）。

以上のように、磨耗量を転写用部材Ｔに転写された輪郭形状Ｆｔを用いて、非研削作用面７ｂと研削作用面７ａの拡大された幅の差を用いて算出するので、研削盤１の各部の熱変位に影響されない摩耗量の正確な測定ができる。

上記の実施事例では、円筒形状の転写部材を用いたが、平面の転写部材を用いてもよい。この場合、摩耗量ｄを演算する演算式はｄ＝(ｅ^２／４-ｆ^２／４）／（２・Ｒ_０）を用いて演算する。
また、研削作用面７ａ内の幅方向の位置による摩耗量の差により、工作物の研削面の表面粗さが決まるので、この摩耗量の差を測定することで、工作物の研削部の表面粗さを評価することもできる。この場合、砥石車７が図８に示すような摩耗をしていると、図９に示すような輪郭形状Ｆｔａが転写用部材Ｔに転写される。研削作用面７ａにより形成された輪郭の最大幅ｆ_１と最小幅ｆ_２を用いて、研削作用面７ａ内の摩耗量の最大差ｄ_１を演算することができる。例えば、平面の転写部材を用いた場合は、演算式ｄ_１＝(ｆ_１ ^２／４-ｆ_２ ^２／４）／（２・Ｒ_０）を用いて演算する。

Ｔ：転写部材Ｗ：工作物３：砥石台４：テーブル５：主軸６：心押台７：砥石車９：定寸装置１０：カメラ３０：制御装置３１：Ｘ軸制御部３２：Ｚ軸制御部３３：主軸制御部３４：カメラ制御部３５：記録部３６：演算部３７：表示部

Claims

砥石車を自らの回転軸線に直角な方向に切込むことで、固定された被研削部材を研削した後に、前記被研削部材の研削除去された部分の形状の形状測定により、前記砥石車の工作物を研削する表面である研削作用面の摩耗量を測定する砥石摩耗測定方法において、
前記砥石車は、工作物を研削しない表面である半径Ｒ _０の非研削作用面と、工作物を研削する表面である前記研削作用面を有し、
前記被研削部材の研削前の研削部位が半径ｒの円筒面であり、前記研削部位は前記回転軸線に平行に固定され、
前記形状が輪郭形状であり、前記輪郭形状の前記第1の部位は前記研削作用面により研削された部位であり、前記輪郭形状の前記第２の部位は前記非研削作用面により研削された部位であり、
前記形状測定は、前記輪郭形状の前記第1の部位の前記砥石車回転方向における幅ｆと、前記輪郭形状の前記第２の部位の前記砥石車回転方向における幅ｅを測定し、
前記被研削部材の前記円筒面の中心から前記砥石車の回転中心までの距離Ｌと、前記半径ｒと、前記半径Ｒ _０と、前記幅ｆと、前記幅ｅとを用いて、幾何学形状関係にもとづき、前記研削作用面の摩耗量を演算する砥石摩耗測定方法。
前記研削作用面の前記摩耗量ｄは、前記幾何学形状関係を表す式
ｄ＝Ｌ・（（ｒ ^２ -ｆ ^２／４） ^０．５ −(ｒ ^２ −ｅ ^２／４） ^０．５）／Ｒ _０で求める請求項１に記載の砥石摩耗測定方法。