JP6972555B2 - 研削加工装置及び研削加工方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の態様の研削加工装置は、主軸に保持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工装置において、前記工作物の回転位相を検出する第一検出部と、前記砥石車と前記工作物との研削加工点における接線研削抵抗に前記研削加工点における前記砥石車の半径を乗じた研削抵抗モーメント、又は、前記工作物の回転駆動部もしくは前記砥石車の回転駆動部の駆動電流を検出する第二検出部と、現在の前記回転位相における前記研削抵抗モーメント又は駆動電流と、前記現在の回転位相と同位相の前回の前記研削抵抗モーメント又は前記駆動電流とに基づいて、前記現在において前記工作物と前記主軸との間にスリップが発生しているか否かを判定する判定部と、前記スリップが発生していると判定された場合に、前記砥石車と前記工作物とを離れさせる、又は、前記砥石車と前記主軸の相対移動の速度を低速にして研削加工を継続する制御部と、を備え、前記判定部は、前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流に1未満の定数を乗算した修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流を算出し、前記砥石車と前記主軸との相対移動が一定速である場合、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流と前記修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流とを比較し、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流が前記修正研削抵抗モーメント又は前記修正駆動電流よりも低下している場合、前記現在において前記工作物と前記主軸との間に前記スリップが発生していると判定し、前記定数は、前記工作物が1回転の研削にて小径となることに伴い前記研削抵抗モーメント又は駆動電流の低下分に対応する定数である。
本発明の他の態様の研削加工方法は、主軸に保持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工方法において、制御装置により、前記工作物の回転位相を検出する第一検出工程と、前記制御装置により、前記砥石車と前記工作物との研削加工点における接線研削抵抗に前記研削加工点における前記砥石車の半径を乗じた研削抵抗モーメント、又は、前記工作物の回転駆動部もしくは前記砥石車の回転駆動部の駆動電流を検出する第二検出工程と、前記制御装置により、現在の前記回転位相における前記研削抵抗モーメント又は駆動電流と、前記現在の回転位相と同位相の前回の前記研削抵抗モーメント又は前記駆動電流とに基づいて、前記現在において前記工作物と前記主軸との間にスリップが発生しているか否かを判定する判定工程と、前記制御装置により、前記スリップが発生していると判定された場合に、前記砥石車と前記工作物とを離れさせる、又は、前記砥石車と前記主軸の相対移動の速度を低速にして研削加工を継続する制御工程と、を備え、前記判定工程は、前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流に1未満の定数を乗算した修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流を算出し、前記砥石車と前記主軸との相対移動が一定速である場合、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流と前記修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流とを比較し、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流が前記修正研削抵抗モーメント又は前記修正駆動電流よりも低下している場合、前記現在において前記工作物と前記主軸との間に前記スリップが発生していると判定し、前記定数は、前記工作物が1回転の研削にて小径となることに伴い前記研削抵抗モーメント又は駆動電流の低下分に対応する定数である。
本実施形態の研削加工装置の一例として、砥石台トラバース型円筒研削加工装置を例に挙げて説明する。図1に示すように、研削加工装置1は、ベッド10、テーブル11、主軸台13、心押台17、砥石台21及び制御装置30等を備える。
第一検出部31は、マスタサーボモータ16に備えられているロータリーエンコーダ16aからの位相検出信号に基づいて、工作物Wの回転位相を検出する。
記憶部33は、第二検出部32で求めた研削抵抗モーメント(又は駆動電流信号)を、第一検出部31で検出した工作物Wの回転位相と関連付けして記憶する。
加工制御部35は、Z軸サーボモータ12、進退駆動装置15、マスタサーボモータ16、サーボモータ19、スレーブサーボモータ20、X軸サーボモータ22及び砥石軸駆動モータ25の各動作を制御して、工作物Wの研削加工を行う。
次に、工作物Wとマスタ主軸Cm(センタ14)との間に発生するスリップ(以下、単に「スリップ」という)の判定方法について説明する。ここで、スリップは、背景技術でも述べたように、研削抵抗モーメントMnが摩擦力モーメントMmを上回ると発生するので、研削加工工程における研削抵抗モーメントMnの経時変化について検討する。このときの研削加工工程は、図3Aに示すように、端面が円形状の工作物Wをスパイラルサイクル、すなわち図3Bに示すように砥石車23の送り(X軸方向)位置と工作物Wの回転位相(角度)が比例関係にあるサイクルで行われる場合である。
次に、本実施形態における研削加工装置1の動作について、図を参照して説明する。まず、制御装置30は、工作物W及び砥石車23を回転開始し(図2AのステップS1)、空研を開始する(図2AのステップS2)。すなわち、制御装置30は、工作物Wに対して砥石車23をX軸方向に前進させる(図2BのステップS11)。
そして、制御装置30は、スパークアウトが完了したと判断したときは、工作物Wに対して砥石車23をX軸方向に後退開始し(図2AのステップS7)、工作物W及び砥石車23を回転停止し(図2AのステップS8)、全ての処理を終了する。
上述した実施形態では、制御装置30は、現在の研削抵抗モーメントMnが1回転前の研削抵抗モーメントMnよりも低下していると判断したときは、スリップが発生したと判定する。しかし、工作物Wは、研削加工により小径になるにつれて研削量が減少するので、研削抵抗モーメントMnは低下する。そこで、制御装置30は、この研削抵抗モーメントMnの低下分を考慮してスリップの発生を判定するようにしてもよい。
上述した実施形態では、研削加工装置1は、工作物Wをセンタ14,18で回転を伝達する構成としたが、工作物Wを摩擦力で回転を伝達する保持部であれば、例えば3つ爪で工作物Wの外周を把持するチャックや挿入した工作物Wの外周にセットネジを当接させるケレで回転を伝達する構成としてもスリップの発生を判定できる。
本実施形態の研削加工装置1は、主軸Cm,Csに保持される工作物W及び砥石軸24に保持される砥石車23をそれぞれ回転させ、工作物Wに対して砥石車23を相対的に接近離間させることで、工作物Wの研削加工を行う研削加工装置1において、工作物Wの回転位相を検出する第一検出部31と、砥石車23と工作物Wとの研削加工点における研削抵抗モーメントMn又は工作物Wの回転駆動部(マスタサーボモータ16又はスレーブサーボモータ20)もしくは砥石車23の回転駆動部(砥石軸駆動モータ25)の駆動電流を検出する第二検出部32と、研削抵抗モーメントMn又は駆動電流を回転位相と関連付けして記憶する記憶部33と、現在の回転位相における研削抵抗モーメントMn又は駆動電流、及び現在の回転位相と同位相の前回の研削抵抗モーメントMn又は駆動電流に基づいて、工作物Wと主軸Cm,Csとの間のスリップを判定する判定部34と、を備える。
Claims (9)
- 主軸に保持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工装置において、
前記工作物の回転位相を検出する第一検出部と、
前記砥石車と前記工作物との研削加工点における接線研削抵抗に前記研削加工点における前記砥石車の半径を乗じた研削抵抗モーメント、又は、前記工作物の回転駆動部もしくは前記砥石車の回転駆動部の駆動電流を検出する第二検出部と、
現在の前記回転位相における前記研削抵抗モーメント又は駆動電流と、前記現在の回転位相と同位相の前回の前記研削抵抗モーメント又は前記駆動電流とに基づいて、前記現在において前記工作物と前記主軸との間にスリップが発生しているか否かを判定する判定部と、
前記スリップが発生していると判定された場合に、前記砥石車と前記工作物とを離れさせる、又は、前記砥石車と前記主軸の相対移動の速度を低速にして研削加工を継続する制御部と、
を備え、
前記判定部は、
前記砥石車と前記主軸との相対移動が一定速である場合、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流と前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流とを比較し、
前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流が前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流よりも低下している場合、前記現在において前記工作物と前記主軸との間に前記スリップが発生していると判定する、研削加工装置。 - 主軸に保持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工装置において、
前記工作物の回転位相を検出する第一検出部と、
前記砥石車と前記工作物との研削加工点における接線研削抵抗に前記研削加工点における前記砥石車の半径を乗じた研削抵抗モーメント、又は、前記工作物の回転駆動部もしくは前記砥石車の回転駆動部の駆動電流を検出する第二検出部と、
現在の前記回転位相における前記研削抵抗モーメント又は駆動電流と、前記現在の回転位相と同位相の前回の前記研削抵抗モーメント又は前記駆動電流とに基づいて、前記現在において前記工作物と前記主軸との間にスリップが発生しているか否かを判定する判定部と、
前記スリップが発生していると判定された場合に、前記砥石車と前記工作物とを離れさせる、又は、前記砥石車と前記主軸の相対移動の速度を低速にして研削加工を継続する制御部と、
を備え、
前記判定部は、
前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流に1未満の定数を乗算した修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流を算出し、
前記砥石車と前記主軸との相対移動が一定速である場合、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流と前記修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流とを比較し、
前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流が前記修正研削抵抗モーメント又は前記修正駆動電流よりも低下している場合、前記現在において前記工作物と前記主軸との間に前記スリップが発生していると判定し、
前記定数は、前記工作物が1回転の研削にて小径となることに伴い前記研削抵抗モーメント又は駆動電流の低下分に対応する定数である、研削加工装置。 - 前記判定部は、研削加工を開始して整定するまでの間に、前記スリップが発生しているか否かを判定する、請求項1又は2に記載の研削加工装置。
- 前記工作物の外周研削面は、回転振れを有しており、
前記研削抵抗モーメント又は駆動電流は、前記工作物の回転に伴って周期的に変動する、請求項1−3の何れか一項に記載の研削加工装置。 - 前記第二検出部は、前記工作物を保持する保持部の歪を検出し、検出した前記歪に基づいて前記研削抵抗モーメントを検出する、請求項1−4の何れか一項に記載の研削加工装置。
- 前記研削加工装置は、前記工作物を保持して摩擦力で回転を伝える保持部を備える、請求項1−5の何れか一項に記載の研削加工装置。
- 前記研削加工装置は、前記工作物の1回転における所定の回転位相範囲で前記工作物に対して前記砥石車を切込み送りし、前記所定の回転位相以外の回転位相範囲で前記工作物に対して前記砥石車の切込み送りを停止させることで、前記工作物の研削加工を行う、請求項1−6の何れか一項に記載の研削加工装置。
- 主軸に保持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工方法において、
制御装置により、前記工作物の回転位相を検出する第一検出工程と、
前記制御装置により、前記砥石車と前記工作物との研削加工点における接線研削抵抗に前記研削加工点における前記砥石車の半径を乗じた研削抵抗モーメント、又は、前記工作物の回転駆動部もしくは前記砥石車の回転駆動部の駆動電流を検出する第二検出工程と、
前記制御装置により、現在の前記回転位相における前記研削抵抗モーメント又は駆動電流と、前記現在の回転位相と同位相の前回の前記研削抵抗モーメント又は前記駆動電流とに基づいて、前記現在において前記工作物と前記主軸との間にスリップが発生しているか否かを判定する判定工程と、
前記制御装置により、前記スリップが発生していると判定された場合に、前記砥石車と前記工作物とを離れさせる、又は、前記砥石車と前記主軸の相対移動の速度を低速にして研削加工を継続する制御工程と、
を備え、
前記判定工程は、
前記砥石車と前記主軸との相対移動が一定速である場合、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流と前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流とを比較し、
前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流が前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流よりも低下している場合、前記現在において前記工作物と前記主軸との間に前記スリップが発生していると判定する、研削加工方法。 - 主軸に保持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工方法において、
制御装置により、前記工作物の回転位相を検出する第一検出工程と、
前記制御装置により、前記砥石車と前記工作物との研削加工点における接線研削抵抗に前記研削加工点における前記砥石車の半径を乗じた研削抵抗モーメント、又は、前記工作物の回転駆動部もしくは前記砥石車の回転駆動部の駆動電流を検出する第二検出工程と、
前記制御装置により、現在の前記回転位相における前記研削抵抗モーメント又は駆動電流と、前記現在の回転位相と同位相の前回の前記研削抵抗モーメント又は前記駆動電流とに基づいて、前記現在において前記工作物と前記主軸との間にスリップが発生しているか否かを判定する判定工程と、
前記制御装置により、前記スリップが発生していると判定された場合に、前記砥石車と前記工作物とを離れさせる、又は、前記砥石車と前記主軸の相対移動の速度を低速にして研削加工を継続する制御工程と、
を備え、
前記判定工程は、
前記前回の研削抵抗モーメント又は駆動電流に1未満の定数を乗算した修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流を算出し、
前記砥石車と前記主軸との相対移動が一定速である場合、前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流と前記修正研削抵抗モーメント又は修正駆動電流とを比較し、
前記現在の研削抵抗モーメント又は駆動電流が前記修正研削抵抗モーメント又は前記修正駆動電流よりも低下している場合、前記現在において前記工作物と前記主軸との間に前記スリップが発生していると判定し、
前記定数は、前記工作物が1回転の研削にて小径となることに伴い前記研削抵抗モーメント又は駆動電流の低下分に対応する定数である、研削加工方法。
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