JP7069634B2 - 研削盤及び研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、研削盤及び研削方法に関するものである。

特許文献１－３には、工作物の研削加工を行う研削盤が記載されている。特許文献１に記載の研削盤は、定寸装置で測定した工作物の寸法変化に基づいて砥石車の実切込速度を求め、実切込速度に基づいて目標切込速度を修正して工作物の研削加工を行う。

特許文献２に記載の研削盤は、定寸装置で測定した工作物の寸法変化に基づいて砥石車の実切込速度を求め、実切込速度を目標切込速度と等しくなるように制御して工作物の研削加工を行う。

特許文献３に記載の研削盤は、定寸装置で測定した工作物の寸法変化から寸法変化率を求め、寸法変化率と設定寸法変化率の差が零となるように砥石車の送り動作を制御して工作物の研削加工を行う。そして、研削抵抗が一定範囲を超えたら設定寸法変化率を変化させて、上述の砥石車の送り動作を制御して工作物の研削加工を行う。

特開平７－６８４４９号公報 特開昭４９－２３３７８号公報 特公昭５８－３０１１０号公報

上述の研削盤では、粗研削時には発熱を抑制するためクーラント流量を大きくし、仕上研削時には研削加工精度の悪化を抑制するためクーラント流量を小さくする。従って、粗研削中はクーラント動圧により工作物にたわみが発生しているので、粗研削が終了したら砥石車を工作物から後退送りさせてクーラント動圧による工作物のたわみを無くす。

その後、仕上研削の開始時にクーラント流量を切り替えて仕上研削を行う。このように、研削盤では、粗研削から仕上研削に移行するときに、砥石車を工作物から後退送りさせる必要があり、全研削時間が長くなる傾向にある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、全研削時間を短縮できる研削盤及び研削方法を提供することを目的とする。

本発明の一の態様は、砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
を備える研削盤であって、
前記クーラント供給装置は、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が粗研削用流量Ｑ１となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力し、所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて前記粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、供給される前記クーラントの流量が、求めた前記クーラントの流量となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるように、前記クーラント流量制御装置に指令を出す、研削盤にある。
また、本発明の他の態様は、砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
前記主軸台に対する前記砥石台の接近離間方向の位置を検知する位置検知装置と、
前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
を備える研削盤であって、
前記クーラント供給装置は、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置を備え、
前記制御装置は、記憶工程と、処理工程とを実行し、
前記制御装置は、前記記憶工程において、
前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力するとともに、前記位置検知装置により検知される前記位置を入力し、
所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、
前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、
求めた前記クーラントの流量と前記位置検知装置により検知される前記位置との関係を記憶部に記憶し、
前記制御装置は、前記処理工程において、
前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が前記粗研削用流量Ｑ１となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、前記位置検知装置から前記位置を入力し、入力した前記位置と前記記憶部に記憶した前記関係とに基づいて、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１から前記仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように決定された前記クーラントの流量となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるように、前記クーラント流量制御装置に指令を出す、研削盤にある。

また、本発明の他の態様は、研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法であって、
前記研削盤は、
砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
前記クーラント供給装置に設けられ、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置と、
を備え、
前記研削方法は、
前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が粗研削用流量Ｑ１となるようにし、
前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力し、所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて前記粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、供給される前記クーラントの流量が、求めた前記クーラントの流量となるようにし、
前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるようにする、研削方法にある。
また、本発明の他の態様は、研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法であって、
前記研削盤は、
砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
前記主軸台に対する前記砥石台の接近離間方向の位置を検知する位置検知装置と、
前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
前記クーラント供給装置に設けられ、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力するとともに、前記位置検知装置により検知される前記位置を入力し、
所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、
前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、
求めた前記クーラントの流量と前記位置検知装置により検知される前記位置との関係を記憶部に記憶し、
前記研削方法は、
前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が前記粗研削用流量Ｑ１となるようにし、
前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、前記位置検知装置から前記位置を入力し、入力した前記位置と前記記憶部に記憶した前記関係とに基づいて、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１から前記仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように決定された前記クーラントの流量となるようにし、
前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるようにする、研削方法にある。

本発明の研削盤及び研削方法によれば、工作物に対し砥石車を接近させる速度を切り替えたときに、クーラント流量を漸減させている。つまり、クーラント流量を無段階で減少させている間も研削を行っており、後退送りを行わないため、全研削時間の短縮を図ることができる。

本発明の実施形態における研削盤の平面図である。 クーラント供給装置と定寸装置と制御装置の詳細を示す図である。 工作物の研削方法を説明するためのフローチャートである。 工作物の研削方法のうち粗研削を説明するためのフローチャートである。 工作物の研削方法のうち仕上研削を説明するためのフローチャートである。 粗研削、仕上研削及びスパークアウトにおける砥石切込位置、工作物の実測外径、クーラント流量、工作物のたわみ量についての時間変化を示す図である。 図６の時刻ｔ２における工作物と砥石車を示す図である。 図６の時刻ｔ３における工作物と砥石車を示す図である。 図６の時刻ｔ５における工作物と砥石車を示す図である。 図６の時刻ｔ８における工作物と砥石車を示す図である。 クーラント流量と実切込速度との関係を示すグラフである。 工作物の別形態の研削方法のうち１本目の工作物の仕上研削を説明するためのフローチャートである。 工作物の別形態の研削方法のうち２本目以降の工作物の仕上研削を説明するためのフローチャートである。 砥石切込位置とクーラント流量との関係を示すテーブルである。 粗研削、精研削、微研削及びスパークアウトにおける砥石切込位置、工作物の実測外径、クーラント流量、工作物のたわみ量についての時間変化を示す図である。

（１．研削盤の構成）
本実施形態の研削盤の一例として、ツインヘッド研削盤を例に挙げて図を参照して説明する。図１に示すように、研削盤１は、床上にベッド１１が固定され、ベッド１１には、工作物Ｗを回転可能に両端支持する主軸台１２及び心押台１３が取り付けられる。

主軸台１２には、マスタ主軸Ｃｍ（Ｃ軸）が回転可能に支持され、マスタ主軸Ｃｍの先端に工作物Ｗの一端を支持するセンタ１４及び３爪のチャック１５が取付けられる。マスタ主軸Ｃｍは、進退駆動装置１６によってＺ軸線と平行な軸線方向に進退されるとともに、エンコーダ１７ａを有するマスタサーボモータ１７（工作物駆動モータ）によってＺ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。

心押台１３には、マスタ主軸Ｃｍと同軸上にスレーブ主軸Ｃｓ（Ｃ軸）が回転可能に支持され、スレーブ主軸Ｃｓの先端に工作物Ｗの他端を支持するセンタ１８が取付けられる。スレーブ主軸Ｃｓは、センタ加圧装置１９によってＺ軸線と平行な軸線方向に進退されるとともに、エンコーダ２０ａを有するスレーブサーボモータ２０によってマスタ主軸Ｃｍと同期してＺ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。

進退駆動装置１６は、マスタ移動モータ１６ａと、送りねじ１６ｂと、ガイド１６ｃと、スライダ１６ｄと、フローティングジョイント１６ｅを備える。マスタ移動モータ１６ａのモータ軸には、送りねじ１６ｂが連結される。ガイド１６ｃは、送りねじ１６ｂと並列且つ平行に配置される。

スライダ１６ｄには、送りねじ１６ｂが螺合されるとともに、ガイド１６ｃが貫通される。さらに、スライダ１６ｄには、フローティングジョイント１６ｅを介してマスタ主軸Ｃｍが連結される。マスタ主軸Ｃｍは、マスタ移動モータ１６ａの駆動による送りねじ１６ｂの回転で、スライダ１６ｄがガイド１６ｃに沿って移動することで、Ｚ軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。

センタ加圧装置１９は、スレーブ移動モータ１９ａと、送りねじ１９ｂと、ガイド１９ｃと、スライダ１９ｄと、スプリング１９ｅを備える。スレーブ移動モータ１９ａのモータ軸には、送りねじ１９ｂが連結される。ガイド１９ｃは、送りねじ１９ｂと並列且つ平行に配置される。

スライダ１９ｄには、送りねじ１９ｂが螺合されるとともに、ガイド１９ｃが貫通される。さらに、スライダ１９ｄは、スプリング１９ｅを介してスレーブ主軸Ｃｓを工作物Ｗ側へ押圧し、図略のストッパロッドを介して工作物Ｗとは反対側へスレーブ主軸Ｃｓを移動可能に連結する。

スレーブ主軸Ｃｓは、スレーブ移動モータ１９ａの駆動による送りねじ１９ｂの回転で、スライダ１９ｄがガイド１９ｃに沿って移動することで、Ｚ軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。工作物Ｗの両端は、チャック１５で把持されるとともに、進退駆動装置１６及びセンタ加圧装置１９によるマスタ主軸Ｃｍ及びスレーブ主軸ＣｓのＺ軸線と平行な軸線方向の移動により、センタ１４，１８で挟み込まれて支持される。

そして、マスタ主軸Ｃｍがフローティングジョイント１６ｅによりスライダ１６ｄに対しＺ軸線と平行な軸線方向に移動しないように固定されているので、スプリング１９ｅを圧縮するようにセンタ加圧装置１９によりスレーブ主軸ＣｓをＺ軸線と平行な軸線方向に移動させることで、スプリング１９ｅの圧縮量に応じた加圧力を工作物Ｗに与えることができる。

さらに、ベッド１１には、エンコーダ２１ａを有するＺ軸サーボモータ２１及び送りねじ２２によりＺ軸方向にそれぞれ移動可能な２つのテーブル２３がＺ軸線と平行な軸線方向に並べて設けられる。

そして、各テーブル２３には、エンコーダ２４ａを有するＸ軸サーボモータ２４（送り装置）及び送りねじ２５（送り装置）によりＸ軸線と平行な軸線方向（工作物Ｗの回転軸線と交差する方向）に移動（工作物Ｗに対し接近離間）可能な２つの砥石台２６がＺ軸線と平行な軸線方向に並べて設けられる。

各砥石台２６には、砥石車駆動モータ２７により砥石車２８がＺ軸線と平行な軸線回りに回転可能に支持されると共に、クーラントを研削点に向かって供給するためのクーラントノズル３０（図２に示す、クーラント供給装置）が設けられる。

さらに、ベッド１１には、工作物Ｗの径を計測する定寸装置４０が設けられる。さらに、研削盤１には、マスタ主軸Ｃｍ、スレーブ主軸Ｃｓ及び砥石車２８の回転動作を制御し、工作物Ｗに対する砥石車２８の送り動作を制御する制御装置５０が設けられる。

図２に示すように、クーラントノズル３０には、ソレノイド式の流量制御弁３１（クーラント流量制御装置（クーラント供給装置））が接続され、流量制御弁３１には、油圧ポンプ３２（クーラント供給装置）が接続される。流量制御弁３１は、駆動回路３１ａ（クーラント流量制御装置（クーラント供給装置））によりクーラント流量が可変制御される。

クーラントは、油圧ポンプ３２で図略のクーラントタンク（クーラント供給装置）から流量制御弁３１に送液される。そして、所定のクーラント流量のクーラントが、クーラントノズル３０に送液されて砥石車２８と工作物Ｗの研削点に供給される。

定寸装置４０は、Ｙ軸線方向に移動可能な一対のプローブ４１を備える。定寸装置４０は、一対のプローブ４１で研削加工中の工作物Ｗの外周をＹ軸線方向に挟持することで、工作物Ｗの外径を計測する。

制御装置５０は、作業者が研削加工条件等を入力する入力部５１と、研削加工状態等を表示する表示部５２と、研削加工に関する計測値やデータ等を入力して処理し、工作物Ｗの研削を制御する処理部５３と、入力部５１に入力される研削加工条件等や処理部５３に入力される計測値やデータ等を記憶する記憶部５４等を備える。

処理部５３は、Ｘ軸サーボモータ２４の駆動回路２４ｂを介して砥石台２６の工作物Ｗに対する送り動作を制御する。また、処理部５３は、定寸装置４０から工作物Ｗの実測外径を入力し、当該実測外径に基づいて、粗研削工程、仕上研削工程及びスパークアウト工程の継続や、粗研削工程から仕上研削工程への切替及び仕上研削工程からスパークアウト工程への切替を制御する。

また、処理部５３は、定寸装置４０から工作物Ｗの実測外径を入力し、当該実測外径から砥石車２８の実切込速度を求める。そして、記憶部５４に記憶されている実切込速度とクーラント流量との関係（図８参照）に基づいて、流量制御弁３１の駆動回路３１ａを介して流量制御弁３１のプランジャを位置制御して、クーラントノズル３０から吐出するクーラントが所定のクーラント流量となるように流量制御する。

（２．研削方法）
次に、本実施形態における研削方法について図を参照して説明する。本実施形態においては、粗研削工程（図６の時刻ｔ１－時刻ｔ４）→仕上研削工程（図６の時刻ｔ４－時刻ｔ６）→スパークアウト工程（図６の時刻ｔ６－時刻ｔ８）の順に実行する。ここで、工作物Ｗは、マスタ主軸Ｃｍ（センタ１４）及びスレーブ主軸Ｃｓ（センタ１８）で加圧支持され、チャック１５で把持されているとする。

制御装置５０は、マスタサーボモータ１７、スレーブサーボモータ２０及び砥石車駆動モータ２７の各動作を制御して、工作物Ｗ及び砥石車２８を回転開始する。そして、流量制御弁３１の動作を制御して、クーラントノズル３０からクーラントを吐出させるとともに、Ｘ軸サーボモータ２５の動作を制御して、工作物Ｗに対して砥石車２８を早送りで前進送りさせる（図３のステップＳ１、図６の時刻ｔ０－時刻ｔ１）。

制御装置５０は、図略のＡＥセンサで砥石車２８が発生するＡＥ波を検出したら、粗研削を開始する（図３のステップＳ２、図６の時刻ｔ１）。すなわち、制御装置５０は、クーラントノズル３０から吐出するクーラントのクーラント流量がＱ１となるように流量制御するとともに（図４のステップＳ１１、図６の時刻ｔ１－時刻ｔ４）、砥石車２８を粗研削の切込速度となるように速度制御して前進送りさせる（図４のステップＳ１２、図６の時刻ｔ１－時刻ｔ４）。

ここで、粗研削の切込速度は、単位時間当たりの研削量（研削能率）を大きくするために、仕上研削の切込速度よりも切込速度を大きくする。つまり、粗研削工程における砥石車２８の砥石切込位置Ｘの時間変化（Ｘ３－Ｘ１）／（ｔ４－ｔ１）は、仕上研削工程における砥石車２８の砥石切込位置Ｘの時間変化（Ｘ４－Ｘ３）／（ｔ６－ｔ４）よりも大きい。

そして、粗研削工程において砥石車２８を砥石切込位置Ｘ１から砥石切込位置Ｘ２へ前進送りさせていくと、クーラント動圧により工作物Ｗにはたわみ量Δε１のたわみが発生する（図６の時刻ｔ１－時刻ｔ２）。つまり、図７Ａに示すように、工作物Ｗの回転中心Ｏｗは、マスタ主軸Ｃｍの回転中心Ｏｍに対し、たわみ量Δε１だけずれている。

この状態から砥石車２８をさらに前進送りさせていくと、工作物Ｗは砥石車２８によって実際に研削されることになり、工作物Ｗには研削抵抗が生じる。そして、この研削抵抗により工作物Ｗにはたわみ量Δε２のたわみが発生する（図６の時刻ｔ２－時刻ｔ３）。つまり、図７Ｂに示すように、工作物Ｗの回転中心Ｏｗは、マスタ主軸Ｃｍの回転中心Ｏｍに対し、たわみ量Δε１＋Δε２だけずれている。

制御装置５０は、粗研削を行っている間、定寸装置４０によって計測される工作物Ｗの実測外径Ｄが、予め設定された粗研削完了径Ｄ１に達したか否かを判定する（図４のステップＳ１３）。制御装置５０は、工作物Ｗの実測外径Ｄが、粗研削完了径Ｄ１に達していなければ（図４のステップＳ１３：Ｎ）、ステップＳ１２に戻って粗研削を継続する。

一方、制御装置５０は、工作物Ｗの実測外径Ｄが、粗研削完了径Ｄ１に達した場合には（図４のステップＳ１３：Ｙ、図６の時刻ｔ４）、粗研削工程から仕上研削工程に切り替える（図３のステップＳ３、図６の時刻ｔ４）。すなわち、制御装置５０は、砥石車２８を粗研削の切込速度から仕上研削の切込速度となるように速度制御して前進送りさせる（図５のステップＳ２１、図６の時刻ｔ４－時刻ｔ６）。

そして、制御装置５０は、砥石切込位置Ｘから求まる切込速度とたわみ量εの変化速度との差で表される実切込速度を求める（図５のステップＳ２２、流量制御工程）。具体的には、定寸装置４０から工作物Ｗの実測外径Ｄを入力し、所定時間における実測外径Ｄの変化量から砥石車２８の実切込速度を求める。

粗研削から仕上研削に移行すると、実測外径Ｄ（実切込速度）は、１次遅れで変化し（図６の時刻ｔ４－時刻ｔ５）、その後は略リニアに変化していく（図６の時刻ｔ５－時刻ｔ６）。つまり、実切込速度は漸減していき、研削抵抗も漸減するので、たわみ量εも漸減し（図６の時刻ｔ４－時刻ｔ５）、所定の実切込速度以下になると、一定のたわみ量Δε２１となる（図６の時刻ｔ５－時刻ｔ６）。

制御装置５０は、図８に示すように、実切込速度の変化に応じたクーラント流量Ｑを求めて設定する（図５のステップＳ２３，Ｓ２４、流量制御工程）。実切込速度は容易に求められるので、クーラント流量Ｑを高精度に制御できる。このときのクーラント流量Ｑは、Ｑ１から漸減するように変化する（図６の時刻ｔ４－時刻ｔ６）。実切込速度が遅くなると、実切込量が減少して発熱が抑制されるので、クーラント流量Ｑを低下させることができる。

クーラント流量Ｑを漸減させると、クーラント動圧も漸減するので、たわみ量εも漸減し（図６の時刻ｔ４－時刻ｔ５）、所定のクーラント流量Ｑ１１以下になると、一定のたわみ量Δε１１となる（図６の時刻ｔ５－時刻ｔ６）。つまり、図７Ｃに示すように、工作物Ｗの回転中心Ｏｗは、マスタ主軸Ｃｍの回転中心Ｏｍに対し、たわみ量Δε１１＋Δε２１だけずれている。

制御装置５０は、砥石車２８の実切込速度が仕上研削の切込速度になったか否かを判断し（図５のステップＳ２５、流量制御工程）、砥石車２８の実切込速度が仕上研削の切込速度になっていないときはステップＳ２２に戻って上述の処理を繰り返す。一方、制御装置５０は、砥石車２８の実切込速度が仕上研削の切込速度になったら、クーラント流量ＱをＱ２に設定する（図５のステップＳ２６、流量制御工程）。

ここで、クーラント流量Ｑを漸減させる理由について説明する。粗研削時には、高い研削能率とするため、発熱を抑制する必要があり、クーラント流量Ｑを多く要する。一方、仕上研削時には、粗研削に比べて研削能率を低くする。従って、仕上研削では、多量のクーラントを必要としない。

ただし、本実施形態では、粗研削工程の後の後退送り工程を行わないので、クーラント流量ＱをＱ１からＱ２に一気に低下させると、クーラント動圧も一気に低下してしまう。そうすると、クーラント動圧によるたわみが一気に戻って切込量が多くなる結果、研削精度が悪化するおそれがある。そこで、仕上研削時には、クーラント流量Ｑを漸減させてクーラント動圧も漸減させることにより、研削精度への影響を小さくする。

制御装置５０は、仕上研削を行っている間、定寸装置４０によって計測される工作物Ｗの実測外径Ｄが、予め設定された仕上研削完了径Ｄ２に達したか否かを判定する（図５のステップＳ２７）。制御装置５０は、工作物Ｗの実測外径Ｄが、仕上研削完了径Ｄ２に達していなければ（図５のステップＳ２７：Ｎ）、クーラント流量ＱをＱ２に設定したまま仕上研削を継続する（図５のステップＳ２６）。

一方、制御装置５０は、工作物Ｗの実測外径Ｄが、仕上研削完了径Ｄ２に達した場合には（図５のステップＳ２７：Ｙ、図６の時刻ｔ６）、仕上研削工程からスパークアウト工程に切り替える（図３のステップＳ４、図６の時刻ｔ６）。すなわち、制御装置５０は、砥石車２８を停止させて仕上研削において研削残しの分を研削する（図６の時刻ｔ６－時刻ｔ８）。

このときの研削抵抗は漸減するので、たわみ量Δε２１も漸減し（図６の時刻ｔ６－時刻ｔ７）、研削抵抗によるたわみ量εは最終的にゼロとなる（図６の時刻ｔ７－時刻ｔ８）。そして、クーラント動圧も漸減するので、たわみ量Δε１１も漸減し（図６の時刻ｔ６－時刻ｔ７）、クーラント動圧によるたわみ量εは最終的にゼロとなる（図６の時刻ｔ７－時刻ｔ８）。

制御装置５０は、スパークアウトを予め設定された工作物Ｗの回転数だけ行ったら、スパークアウトを終了し（図６の時刻ｔ８）、Ｘ軸サーボモータ２５の動作を制御して、工作物Ｗに対して砥石車２８をＸ軸方向に早送りで後退送りさせる（図３のステップＳ５）。

このとき、図７Ｄに示すように、工作物Ｗの回転中心Ｏｗは、マスタ主軸Ｃｍの回転中心Ｏｍと一致している。そして、制御装置５０は、マスタサーボモータ１７、スレーブサーボモータ２０及び砥石車駆動モータ２７の各動作を制御して、工作物Ｗ及び砥石車２８を回転停止し、全ての処理を終了する。

一般的に、粗研削が終了したら砥石車を工作物から後退送りさせてクーラント動圧による工作物のたわみを無くした後、仕上研削の開始時にクーラント流量を切り替えて仕上研削を行うため、全研削時間が長くなる傾向にある。

しかし、本実施形態の加工方法では、図６の時刻ｔ４－ｔ６に示すように、粗研削から仕上研削の際に、実切込速度に応じてクーラント流量Ｑを漸減させている。つまり、クーラント流量Ｑを無段階で減少させている間も研削を行っており、後退送りを行わないため、全研削時間の短縮を図ることができる。

また、本実施形態における仕上研削では、工作物Ｗのたわみ量εを漸減させながら（たわみを徐々に開放しながら）研削量を漸減させつつ研削しているため、必要なクーラント流量を漸減しても研削焼けの発生を抑えた研削加工が可能となる。

（３．別形態の研削方法）
上述の実施形態では、クーラント流量Ｑを仕上研削の実切込速度に応じて漸減させる構成としたが、同じような工作物Ｗを繰り返し研削する場合、クーラント流量Ｑを砥石切込位置Ｘに応じて漸減させる構成としてもよい。仕上研削においては砥石切込位置Ｘと実切込速度（実切込量）との対応付けが可能であるので、砥石切込位置Ｘにより実切込速度（実切込量）の減少を判断し、クーラント流量Ｑを低下させることができる。砥石切込位置Ｘは容易に求められるので、クーラント流量Ｑを高精度に制御できる。

この場合、上述の実施形態では、制御装置５０の処理部５３は、仕上研削の実切込速度とクーラント流量Ｑとの関係（図８参照）を求めて記憶部５４に記憶する構成としたが、砥石切込位置Ｘとクーラント流量Ｑとの関係（図１１参照）を求めて記憶部５４に記憶する構成とする。

制御装置５０の処理部５３は、１本目の工作物Ｗで、砥石切込位置Ｘとクーラント流量Ｑのデータを収集して図１１に示すテーブルとして記憶部５４に記憶する。２本目以降の工作物Ｗで、記憶した砥石切込位置Ｘとクーラント流量Ｑのテーブルを呼び出してクーラント流量Ｑを流量制御する。

この別形態の研削方法について図を参照して説明する。粗研削工程は、図４で説明した動作と同様であるので、説明は省略する。仕上研削工程は、図５に対応させて示す図９及び図１０を参照して説明するが、同一動作は同一ステップ番号を付して詳細な説明は省略する。

制御装置５０は、１本目の工作物Ｗで、砥石車２８を粗研削の切込速度から仕上研削の切込速度となるように速度制御して前進送りさせる（図９のステップＳ２１）。砥石切込位置Ｘから求まる切込速度とたわみ量εの変化速度との差で表される実切込速度を求める（図９のステップＳ２２）。実切込速度の変化に応じたクーラント流量Ｑを求めて設定する（図９のステップＳ２３，Ｓ２４）。

制御装置５０は、Ｘ軸サーボモータ２４のエンコーダ２４ａからの信号により、砥石車２８の砥石切込位置Ｘを検知し（図９のステップＳ３１）、検知した砥石車２８の砥石切込位置Ｘと、求めたクーラント流量Ｑを記憶する（図９のステップＳ３２）。

制御装置５０は、砥石車２８の実切込速度が仕上研削の切込速度になったら、クーラント流量ＱをＱ２に設定する（図９のステップＳ２５，Ｓ２６）。工作物Ｗの実測外径Ｄが、仕上研削完了径Ｄ２に達した場合には（図９のステップＳ２７）、仕上研削を終了する。

制御装置５０は、２本目の工作物Ｗで、砥石車２８を粗研削の切込速度から仕上研削の切込速度となるように速度制御して前進送りさせる（図１０のステップＳ２１）。Ｘ軸サーボモータ２４のエンコーダ２４ａからの信号により、砥石車２８の砥石切込位置Ｘを検知する（図１０のステップＳ３３）。

そして、検知した砥石車２８の砥石切込位置Ｘに対応するクーラント流量Ｑを呼び出し（図１０のステップＳ３４）、呼び出したクーラント流量Ｑを設定する（図１０のステップＳ３５）。

制御装置５０は、砥石車２８の実切込速度が仕上研削の切込速度になったら、クーラント流量ＱをＱ２に設定する（図１０のステップＳ２５，Ｓ２６）。工作物Ｗの実測外径Ｄが、仕上研削完了径Ｄ２に達した場合には（図１０のステップＳ２７）、仕上研削を終了する。以降の工作物Ｗに対しては、図１０のステップで研削を行う。

この加工方法でも、粗研削から仕上研削の際に、砥石車２８の砥石切込位置Ｘに応じてクーラント流量Ｑを漸減させている。つまり、クーラント流量Ｑを無段階で減少させている間も研削を行っており、後退送りを行わないため、全研削時間の短縮を図ることができる。

（４．その他）
上述の実施形態では、粗研削工程（図６の時刻ｔ１－時刻ｔ４）→仕上研削工程（図６の時刻ｔ４－時刻ｔ６）→スパークアウト工程（図６の時刻ｔ６－時刻ｔ８）の順に実行する場合を説明した。

しかし、粗研削工程（図１２の時刻ｔ１－時刻ｔ４）→精研削工程（図１２の時刻ｔ４－時刻ｔ６）→微研削工程（図１２の時刻ｔ６－時刻ｔ８）→スパークアウト工程（図１２の時刻ｔ８－時刻ｔ９）の順に実行する場合も本発明を適用できる。

この場合、クーラント流量Ｑを漸減させるタイミングとしては、粗研削工程から精研削工程へ移行するとき、精研削工程から微研削工程へ移行するとき、微研削工程からスパークアウト工程へ移行するときである。

また、粗研削工程と仕上研削工程の間、又は粗研削工程と精研削工程の間及び精研削工程と微研削工程の間に、クーラント流量Ｑを漸減させながらスパークアウト工程を行うようにしてもよい。

また、研削盤１として、マスタ主軸Ｃｍ及びスレーブ主軸Ｃｓが回転駆動する構成としたが、マスタ主軸Ｃｍのみが回転駆動する研削盤でもよい。また、シングルヘッド研削盤でもよい。

１：研削盤、 １２：主軸台、 １３：心押台、 １４，１８：センタ、 １５：チャック、 １７：マスタサーボモータ（工作物駆動モータ）、 ２４：Ｘ軸サーボモータ（送り装置）、 ２５：送りねじ（送り装置）、 ２６：砥石台、 ２７：砥石車駆動モータ、 ２８：砥石車、 ３０：クーラントノズル（クーラント供給装置）、 ３１：流量制御弁（クーラント流量制御装置（クーラント供給装置））、 ３１ａ：駆動回路（クーラント流量制御装置（クーラント供給装置））、 ３２：油圧ポンプ（クーラント供給装置）、 ４０：定寸装置、 ５０：制御装置、 ５３：処理部、 ５４：記憶部、 Ｗ：工作物

Claims (5)

1. 砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
   工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
   前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
   前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
   前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
   前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
   を備える研削盤であって、
   前記クーラント供給装置は、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が粗研削用流量Ｑ１となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
   前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力し、所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて前記粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、供給される前記クーラントの流量が、求めた前記クーラントの流量となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
   前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるように、前記クーラント流量制御装置に指令を出す、研削盤。
2. 砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
   工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
   前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
   前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
   前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
   前記主軸台に対する前記砥石台の接近離間方向の位置を検知する位置検知装置と、
   前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
   を備える研削盤であって、
   前記クーラント供給装置は、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置を備え、
   前記制御装置は、記憶工程と、処理工程とを実行し、
   前記制御装置は、前記記憶工程において、
   前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力するとともに、前記位置検知装置により検知される前記位置を入力し、
   所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、
   前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、
   求めた前記クーラントの流量と前記位置検知装置により検知される前記位置との関係を記憶部に記憶し、
   前記制御装置は、前記処理工程において、
   前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が前記粗研削用流量Ｑ１となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
   前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、前記位置検知装置から前記位置を入力し、入力した前記位置と前記記憶部に記憶した前記関係とに基づいて、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１から前記仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように決定された前記クーラントの流量となるように前記クーラント流量制御装置に指令を出し、
   前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるように、前記クーラント流量制御装置に指令を出す、研削盤。
3. 前記制御装置は、前記仕上研削工程としての精研削工程と、前記精研削工程に続いて実行される微研削工程とを実行する、請求項１又は２に記載の研削盤。
4. 研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法であって、
   前記研削盤は、
   砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
   工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
   前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
   前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
   前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
   前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
   前記クーラント供給装置に設けられ、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置と、
   を備え、
   前記研削方法は、
   前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が粗研削用流量Ｑ１となるようにし、
   前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力し、所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて前記粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、供給される前記クーラントの流量が、求めた前記クーラントの流量となるようにし、
   前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるようにする、研削方法。
5. 研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法であって、
   前記研削盤は、
   砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
   工作物を回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
   前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
   前記砥石車及び前記工作物の間にクーラントを供給するクーラント供給装置と、
   前記工作物の実測外径を計測する定寸装置と、
   前記主軸台に対する前記砥石台の接近離間方向の位置を検知する位置検知装置と、
   前記主軸台に対し前記砥石台を粗研削切込速度で接近させて研削を行う粗研削工程、及び、前記粗研削工程に続いて、前記主軸台に対し前記砥石台を前記粗研削切込速度より低速の仕上研削切込速度で接近させて研削を行う仕上研削工程を実行する制御装置と、
   前記クーラント供給装置に設けられ、前記制御装置からの指令に応じて前記クーラントの流量を制御するクーラント流量制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記定寸装置から前記実測外径を入力するとともに、前記位置検知装置により検知される前記位置を入力し、
   所定時間における前記実測外径の変化量から前記砥石車による実切込速度を求め、
   前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、漸減する前記実切込速度の変化に応じて粗研削用流量Ｑ１から仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように前記クーラントの流量を求め、
   求めた前記クーラントの流量と前記位置検知装置により検知される前記位置との関係を記憶部に記憶し、
   前記研削方法は、
   前記粗研削工程を実行しているときに、供給される前記クーラントの流量が前記粗研削用流量Ｑ１となるようにし、
   前記粗研削工程から前記仕上研削工程に切り替えたときに、前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達するまでの間、前記位置検知装置から前記位置を入力し、入力した前記位置と前記記憶部に記憶した前記関係とに基づいて、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１から前記仕上研削用流量Ｑ２に漸減するように決定された前記クーラントの流量となるようにし、
   前記仕上研削工程において前記実切込速度が前記仕上研削切込速度に到達した後に、供給される前記クーラントの流量が、前記粗研削用流量Ｑ１より少ない前記仕上研削用流量Ｑ２となるようにする、研削方法。

Images