JP7114926B2 - Machine tool with swivel table and processing method using the machine tool - Google Patents
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Description
本発明は、旋回テーブルを備える工作機械及び当該工作機械による加工方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a machine tool having a swivel table and a machining method using the machine tool.
特許文献1,2には、旋回テーブルを備える工作機械として円筒研削盤が記載されている。このような円筒研削盤では、円筒状の工作物の研削のみならず、旋回テーブルを旋回させることにより、円筒部の端部にテーパ部を有する工作物の研削が可能である。
旋回テーブルを備える円筒研削盤では、工作物の研削時に発生するたわみや熱変位、主軸台及び心押台で工作物の両端を支持する際の主軸台及び心押台の段取移動による再現性等により、工作物の外径やテーパ角度の精度が低下するおそれがある。工作物の外径やテーパ角度の精度を確保するためには、作業者が工作物の外周位置を検出して工作物の芯出しを行う必要があるが、高精度な芯出し作業には時間が掛かるという問題がある。 In a cylindrical grinder equipped with a swivel table, reproducibility due to deflection and thermal displacement that occur when grinding a workpiece, and setup movement of the headstock and tailstock when both ends of the workpiece are supported by the headstock and tailstock. For these reasons, there is a risk that the accuracy of the outer diameter of the workpiece and the taper angle will decrease. In order to ensure the accuracy of the outer diameter and taper angle of the workpiece, it is necessary for the operator to detect the outer peripheral position of the workpiece and perform centering of the workpiece. There is a problem that the
本発明は、工作物の高精度な芯出しの自動化が可能な旋回テーブルを備える工作機械及び当該工作機械による加工方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a machine tool equipped with a turning table capable of automating highly accurate centering of a workpiece, and a machining method using the machine tool.
本発明の一態様は、ベッドと、
前記ベッドの上面に設けられ、工作物の外周の研削が可能な砥石車を当該砥石車の中心軸線回りに回転可能に支持する砥石台と、
前記ベッドの上面に設けられ、ガイドレールに沿って移動可能なテーブル又は前記砥石台と、
前記テーブルの上面に設けられ、当該上面に対し垂直な旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブルと、
前記旋回テーブルの上面に設けられ、前記工作物の両端をそれぞれ支持し、両支持点を通る回転軸線回りに当該工作物を回転させる主軸台及び心押台と、
前記工作物の外周に向けて移動可能に設けられ、前記工作物の外周位置の検出が可能な2つの検出プローブを有する位置検出装置と、
前記テーブル又は前記砥石台、並びに前記旋回テーブル、前記主軸台及び前記位置検出装置の各動作を制御して、前記工作物の外周の加工を行う制御装置と、
を備え、
前記2つの検出プローブは、前記ガイドレールと平行な回転軸線回りに所定角度の範囲でそれぞれ回転可能な2つのアームの自由端側にそれぞれ配置され、前記アームが前記所定角度の一方側の角度に回転したとき、前記工作物の外周位置の検出が可能な位置に位置決めされ、前記アームが前記所定角度の他方側の角度に回転したとき、前記工作物から退避した位置に位置決めされ、
前記制御装置は、
前記2つの検出プローブで検出される前記工作物の外周位置に基づいて、前記工作物の中心軸線を求める中心軸線演算部と、
前記工作物の中心軸線が前記ガイドレールと平行になるように、前記旋回テーブルを旋回させる旋回テーブル旋回部と、
を備える、旋回テーブルを備える工作機械にある。
One aspect of the present invention provides a bed,
a grinding wheel stand provided on the upper surface of the bed for supporting a grinding wheel capable of grinding the outer circumference of a workpiece so as to be rotatable about the central axis of the grinding wheel;
a table or the wheelhead provided on the upper surface of the bed and movable along a guide rail;
a turning table provided on the top surface of the table and capable of turning around a turning axis perpendicular to the top surface;
a headstock and a tailstock provided on the upper surface of the turning table, supporting both ends of the workpiece and rotating the workpiece around a rotation axis passing through both support points;
a position detection device provided movably toward the outer circumference of the workpiece and having two detection probes capable of detecting the outer circumference position of the workpiece;
a control device that controls each operation of the table or the wheelhead, the swivel table, the headstock, and the position detection device to machine the outer circumference of the workpiece;
with
The two detection probes are arranged on free end sides of two arms that are rotatable within a range of a predetermined angle about a rotation axis parallel to the guide rail, and the arms are rotated at one side of the predetermined angle. When the arm rotates, it is positioned at a position where the outer peripheral position of the workpiece can be detected, and when the arm rotates to an angle on the other side of the predetermined angle, it is positioned at a position retracted from the workpiece,
The control device is
a central axis calculation unit that obtains a central axis of the workpiece based on the outer peripheral position of the workpiece detected by the two detection probes;
a turning table turning part for turning the turning table so that the central axis of the workpiece is parallel to the guide rail;
In a machine tool with a swivel table, comprising:
本発明の他の態様は、ベッドと、前記ベッドの上面に設けられ、最終形状が円筒部及びテーパ部を備える形状である工作物の外周の研削が可能な砥石車を当該砥石車の中心軸線回りに回転可能に支持する砥石台と、前記ベッドの上面に設けられ、前記ベッドの上面に設けられ、ガイドレールに沿って移動可能なテーブル又は前記砥石台と、前記テーブルの上面に設けられ、当該上面に対し垂直な旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブルと、前記旋回テーブルの上面に設けられ、前記工作物の両端をそれぞれ支持し、両支持点を通る回転軸線回りに当該工作物を回転させる主軸台及び心押台と、前記工作物の外周に向けて移動可能に設けられ、前記工作物の外周位置の検出が可能な検出プローブを有する位置検出装置と、を備える工作機械による加工方法であって、
前記検出プローブで検出される前記工作物の外周位置に基づいて、前記工作物の中心軸線を求める中心軸線演算工程と、
前記工作物の中心軸線が前記ガイドレールと平行になるように、前記旋回テーブルを旋回させる第一旋回テーブル旋回工程と、
前記工作物の前記円筒部の外周を研削する加工工程と、
前記中心軸線演算工程、前記第一旋回テーブル旋回工程及び前記加工工程を繰り返すことで、前記円筒部の外径が目標径となったとき、前記テーパ部の目標テーパ角度まで前記旋回テーブルを旋回させる第二旋回テーブル旋回工程と、
前記工作物の前記テーパ部を研削するテーパ加工工程と、
前記テーパ部の加工完了後、前記第二旋回テーブル旋回工程を行う前の状態まで前記旋回テーブルを旋回させる第三旋回テーブル旋回工程と、
前記検出プローブで検出される前記テーパ部の外周位置に基づいて、前記テーパ部のテーパ角度を求めるテーパ角度演算工程と、
を備え、
前記テーパ部のテーパ角度が前記目標テーパ角度となるまで前記第二旋回テーブル旋回工程、前記テーパ加工工程、前記テーパ角度演算工程及び前記第三旋回テーブル旋回工程を繰り返す、旋回テーブルを備える工作機械による加工方法にある。
Another aspect of the present invention is a bed, and a grinding wheel provided on the upper surface of the bed and capable of grinding the outer periphery of a workpiece whose final shape has a cylindrical portion and a tapered portion. a whetstone base that is rotatably supported; a table or the whetstone base that is provided on the upper surface of the bed and is movable along a guide rail; a turning table that can turn around a turning axis perpendicular to the upper surface; and a turning table that is provided on the upper surface of the turning table, supports both ends of the workpiece, and rotates the workpiece around a rotation axis that passes through both support points. and a position detection device provided movably toward the outer periphery of the workpiece and having a detection probe capable of detecting the outer peripheral position of the workpiece. and
a central axis calculation step of obtaining a central axis of the workpiece based on the outer peripheral position of the workpiece detected by the detection probe;
a first turning table turning step of turning the turning table so that the central axis of the workpiece is parallel to the guide rail;
a processing step of grinding the outer circumference of the cylindrical portion of the workpiece;
By repeating the central axis calculating step, the first rotating table rotating step, and the machining step, when the outer diameter of the cylindrical portion reaches the target diameter, the rotating table is rotated to the target taper angle of the tapered portion. a second turning table turning process;
a tapering step of grinding the tapered portion of the workpiece;
a third turning table turning step of turning the turning table to a state before performing the second turning table turning step after the machining of the taper portion is completed;
a taper angle calculation step of obtaining a taper angle of the tapered portion based on the outer peripheral position of the tapered portion detected by the detection probe;
with
A machine comprising a turning table, wherein the second turning table turning step, the taper processing step, the taper angle calculating step, and the third turning table turning step are repeated until the taper angle of the taper portion reaches the target taper angle. It is in the processing method by machine.
本発明によれば、工作物の外周位置の検出、工作物の中心軸線の演算、及び旋回テーブルの旋回による工作物の芯出しは、工作機械において自動的に高精度に実行可能である。これにより、工作機械は、工作物の搬入状態や加工状態において高精度な芯出しが可能となる。そして、工作機械は、テーブル又は砥石台のガイドレールに沿った移動により円筒状の工作物の外周を加工する。よって、加工後の工作物の外径やテーパ角度の精度を向上できる。 According to the present invention, the detection of the outer peripheral position of the workpiece, the calculation of the center axis of the workpiece, and the centering of the workpiece by turning the turntable can be automatically executed with high accuracy in the machine tool. As a result, the machine tool can perform high-precision centering when the workpiece is loaded or processed. Then, the machine tool processes the outer circumference of the cylindrical workpiece by moving the table or the wheelhead along the guide rails. Therefore, the accuracy of the outer diameter and taper angle of the machined workpiece can be improved.
(1.円筒研削盤の構成)
本実施形態に係る旋回テーブルを備える工作機械としてテーブルトラバース型の円筒研削盤を一例として、図1を参照して説明する。なお、図1においては、後述するトラバーステーブル20の移動方向を直交三軸のうちのZ軸線方向とし、砥石台15の移動方向を直交三軸のうちのX軸線方向とし、Z軸線方向及びX軸線方向に直角な方向を直交三軸のうちのY軸線方向とする。
(1. Configuration of Cylindrical Grinding Machine)
A table traverse type cylindrical grinder will be described as an example of a machine tool having a swivel table according to the present embodiment with reference to FIG. In FIG. 1, the moving direction of the traverse table 20, which will be described later, is the Z-axis direction of the three orthogonal axes, and the moving direction of the
図1に示すように、円筒研削盤10は、床面に載置されるベッド11と、ベッド11の上面に設けられるテーブルユニット12と、テーブルユニット12の上面に設けられる主軸台13及び心押台14と、ベッド11の上面に設けられ、砥石車16を有する砥石台15と、砥石台15に設けられる位置検出装置50と、ベッド11の側面に設けられる制御装置17とを備える。
As shown in FIG. 1, a
テーブルユニット12は、ベッド11の上面に設けられるトラバーステーブル20と、トラバーステーブル20の上面に設けられる旋回テーブル30と、トラバーステーブル20の上面において旋回テーブル30を旋回させるアクチュエータ40とを備える。
The
トラバーステーブル20は、上面視が長尺状の矩形状に形成される。トラバーステーブル20は、図略のアクチュエータ(リニアモータ等)の駆動によって、ベッド11上にてZ軸線方向に敷設されるガイドレール21に沿って移動可能である。トラバーステーブル20の上面は、旋回テーブル30の下面が摺動可能となるように、きさげ加工等が施されている。
The traverse table 20 is formed in an elongated rectangular shape when viewed from above. The traverse table 20 is movable along a
旋回テーブル30は、上面視が扁平の六角形状に形成される。旋回テーブル30は、トラバーステーブル20の上面を摺動しながら、旋回軸30aを中心にY軸線回りに旋回可能に支持される。図1には、旋回テーブル30がZ軸線に対して旋回角度θをとった状態が示されている。旋回テーブル30の下面は、トラバーステーブル20の上面と同様に、きさげ加工等が施されている。
The swivel table 30 is formed in a flat hexagonal shape when viewed from above. The turning table 30 is supported so as to be able to turn about the Y-axis around a turning
アクチュエータ40は、旋回テーブル30の旋回角度θを調整する。アクチュエータ40は、トラバーステーブル20の上面の一端側に設けられ、トラバーステーブル20に対する旋回テーブル30の一端側の位置を移動させる。より詳細には、アクチュエータ40は、トラバーステーブル20の上面の一端側に設けられるモータ41と、モータ41に連結されるボールねじ42と、旋回テーブル30の一端側に設けられるボールねじナット43とを備える。
The
アクチュエータ40は、モータ41の駆動よりボールねじ42が回転し、ボールねじナット43の位置がX-Z平面上において移動することで、旋回テーブル30を旋回させる。そして、旋回テーブル30が旋回した状態において、旋回テーブル30をトラバーステーブル20に固定するため、旋回テーブル30の長手方向の両端側にはクランプ装置31a,31bが設けられる。
The
ここで、旋回テーブル30を旋回させると、トラバーステーブル20の上面には三角形の面が露出するが、この露出面にクーラントや切削油、研削屑や砥粒等が付着すると、旋回テーブル30の旋回時に摩耗やこじれが発生し、旋回角度の精度が低下するおそれがある。そこで、トラバーステーブル20と旋回テーブル30の間には、図6A及び図6Bに示すように、トラバーステーブル20の上面を保護するカバー60が配置される。なお、このカバー60の詳細については後述する。
Here, when the turn table 30 is turned, a triangular surface is exposed on the upper surface of the traverse table 20. If coolant, cutting oil, grinding dust, abrasive grains, etc. adhere to this exposed surface, the turning table 30 may not turn. Occasionally, wear and tear occur, which may reduce the accuracy of the turning angle. Therefore, a
主軸台13及び心押台14は、センタ13a及びセンタ14aをそれぞれ備え、テーブルユニット12の上面に固定される。主軸台13のセンタ13a及び心押台14のセンタ14aは、円筒状の工作物Wの両端をそれぞれ支持する。主軸台13には、工作物Wをセンタ13a,14aの両支持点を通る中心軸線回りに回転させるための主軸モータ13bが内蔵される。
The
ここで、主軸台13には、図8に示すように、センタ13aを支持するベアリング13cが内蔵される。工作物Wの回転時には、主軸モータ13bやベアリング13cの発熱等で主軸台13は高温になる。この状態で例えば非常停止等で主軸モータ13bの駆動を停止した場合、主軸台13の内部が冷却していくに従って内部圧力が低下し、主軸台13の外装に付着したクーラントや切削油等を吸い込んでしまうおそれがある。
Here, as shown in FIG. 8, the
そこで、主軸台13には、クーラントや切削油等が主軸台13の隙間からセンタ13aを支持するベアリング13cへ浸入することを抑制するため、高圧のエアを主軸台13の外部から内部へ供給するためのエアパージ経路130(13d,13e,13f,13g)が設けられる。なお、エアパージ経路130(13d,13e,13f,13g)の詳細については後述する。
Therefore, high-pressure air is supplied from the outside of the
砥石台15は、研削加工に用いられる工具(砥石車16)を保持し、図略のアクチュエータ(リニアモータ等)の駆動によって、ベッド11上にてX軸線方向に敷設されるガイドレール15aに沿って移動可能である。砥石台15は、工作物Wの外周の研削が可能な砥石車16の中心軸線16aがZ軸線方向を向くようにして、当該砥石車16を中心軸線16a回りに回転可能に支持する。なお、ベッド11上にて砥石台15をZ軸線方向へ移動可能とするように、Z軸線方向にガイドレールを敷設してもよい。
The grinding
位置検出装置50は、砥石台15に設けられ、2つの独立動作可能な第一、第二検出プローブ51,52で工作物Wの外周位置や端面位置を検出する。1つの検出プローブで検出する場合は、検出範囲が砥石台15のX軸線方向のストロークに制限されるが、位置検出装置50は、2つの独立動作可能な第一、第二検出プローブ51,52で検出するので、検出範囲は砥石台15のX軸線方向のストロークの制限を受け難くなる。
The
また、円筒研削盤10で円筒状の工作物Wを研削する場合、工作物Wに振れがあるときや、旋回テーブル30の旋回角度を0度に設定しても、工作物Wの中心軸線がトラバーステーブル20のガイドレール21に対し傾いているとき等は、工作物Wの両端側の外周位置をそれぞれ検出し、検出した外周位置に基づいて工作物Wの芯出しを行う必要がある。配置間隔が固定された2つの検出プローブで検出する場合は、小径の工作物Wの検出動作時間が長くなる傾向にあるが、位置検出装置50は、2つの独立動作可能な第一、第二検出プローブ51,52で検出するので、上記検出動作時間を短縮できる。なお、位置検出装置50の詳細については後述する。
Further, when grinding a cylindrical work W with the
制御装置17は、工作物Wの回転及び砥石車16の回転を制御すると共に、工作物Wと砥石車16との相対移動(直交三軸のうちのZ軸線方向及びX軸線方向の移動)を制御することにより工作物Wの外周を研削する。また、制御装置17は、位置検出装置50の動作を制御し、検出した工作物Wの外周位置に基づいて、工作物Wの中心軸線や外径等を算出し、またテーパ部を有する工作物Wのテーパ角度を算出する。
The
(2.位置検出装置の構成)
図2A-図2Cに示すように、位置検出装置50は、砥石台15の上面に設けられ、砥石台15とともにベッド11上にてX軸線方向に移動可能である。これにより、位置検出装置50専用の移動装置は不要となり、コスト低減が図れる。位置検出装置50は、工作物Wの外周位置をそれぞれ検出する第一検出プローブ51及び第二検出プローブ52と、第一、第二検出プローブ51,52がそれぞれ取り付けられる第一アーム53及び第二アーム54と、第一、第二アーム53,54をそれぞれ回転させる第一油圧シリンダ55及び第二油圧シリンダ56とを備える。
(2. Configuration of position detection device)
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
第一検出プローブ51及び第一アーム53は、砥石台15の上面前側(工作物W側)において、第一油圧シリンダ55で回転軸50aを中心にZ軸線回りに回転可能に支持され、第二検出プローブ52及び第二アーム54は、砥石台15の上面前側において、第二油圧シリンダ56で回転軸50aを中心にZ軸線回りに回転可能に支持される。図2A-図2Cにおいては、第一、第二検出プローブ51,52は、砥石台15に対し上方の退避位置に位置決めされた状態を示す。
The
第一、第二検出プローブ51,52は、一般的な接触式のプローブであり、先端の接触子51a,52aで接触した位置をそれぞれ検出する。なお、第一、第二検出プローブ51,52は、光やレーザ等の非接触式のプローブでもよい。
第一、第二アーム53,54は、L字状にそれぞれ形成され、図2A-図2Cにおいては、X軸線方向に見たときに同一方向を向く逆L字となるようにして、Z軸線方向に並べて配置される。ここで、第一、第二アーム53,54におけるZ軸線方向に延びる上部を折れ曲がり部53a,54aと称し、折れ曲がり部53a,54aよりも下部を基部53b,54bと称する。
The first and second detection probes 51 and 52 are general contact-type probes, and detect the positions of contact with the
The first and
第一、第二アーム53,54の基部53b,54bの下端側は、砥石台15の上面前側において、同一の回転軸50aを中心にZ軸線回りに自由回転可能にそれぞれ支持される。第一、第二アーム53,54の折れ曲がり部53a,54aの自由端部側には、第一、第二検出プローブ51,52の接触子51a,52aが工作物W側を向くようにして、第一、第二検出プローブ51,52が折れ曲がり部53a,54aの自由端から突出するようにそれぞれ取り付けられる。
The lower end sides of the
第一アーム53の基部53bの略中央部には、第一油圧シリンダ55のロッド55aの先端が自由回転可能に取り付けられ、第一油圧シリンダ55の後端は、砥石台15の上面後側(工作物Wとは逆側)において自由回転可能に取り付けられる。第二アーム54の基部54bの上部には、第二油圧シリンダ56のロッド56aの先端が自由回転可能に取り付けられる。第二油圧シリンダ56の後端は、砥石台15の上面後側において自由回転可能に取り付けられる。
The tip of the
第一、第二アーム53,54の折れ曲がり部53a,54aは、折れ曲がり部53a,54aの自由端側にそれぞれ取り付けられる第一、第二検出プローブ51,52が同一XY平面上において平行になる長さに形成される。これにより、第一、第二検出プローブ51,52は、工作物Wの同一外円周上の外周位置をそれぞれ検出できる。
The
また、第一、第二アーム53,54の折れ曲がり部53a,54aは、第一、第二検出プローブ51,52の接触子51a,52aにおける工作物Wの中心軸線C方向の位置(図2Cの点Q)が一致する長さに形成される。これにより、接触子51a,52aは、工作物Wの中心軸線C方向の位置が一致して固定されることになるので、第一、第二アーム53,54がそれぞれ別の動作をしても、接触子51a,52aの位置決めにおいて、工作物Wの形状や工作物Wの支持などによる誤差の影響を抑制でき、精度良く測定することができる。また、第一、第二アーム53,54の折れ曲がり部53a,54aの長さを調整することで、第一、第二アーム53,54を回転させる駆動部などと干渉しないで、加工部に近い位置で測定することができる。
Further, the
また、第一アーム53の基部53bは、円筒研削盤10で加工可能な最大径の工作物Wの砥石車16と反対側(作業者側)の外周位置を検出する際、当該工作物Wと第一検出プローブ51とが干渉しない長さに形成される。なお、第一、第二アーム53,54の回転軸50aは、同一の回転軸としたが、回転軸50aを異なるものにしても良い。また、第一油圧シリンダ55や第二油圧シリンダ56は、油圧シリンダとしたが、モータやその他の駆動アクチュエータでも良い。
Further, the
(3.位置検出装置の動作)
図3に示すように、第一、第二油圧シリンダ55,56のロッド55a,56aが伸縮することにより、第一、第二アーム53,54は、第一、第二検出プローブ51,52とともに所定角度φの範囲内で回転軸50aを中心にZ軸線回りに回転する。すなわち、図3の実線で示すように、第一、第二油圧シリンダ55,56のロッド55a,56aの伸長により、第一、第二アーム53,54が所定角度φの一方側(工作物W側)の角度に回転したとき、第一、第二検出プローブ51,52は、工作物Wの外周位置の検出が可能な検出開始位置に位置決めされる。
(3. Operation of position detection device)
As shown in FIG. 3, the first and
そして、第一、第二検出プローブ51,52は、工作物Wの中心軸線Cを挟んで180度隔てた外周位置、すなわち工作物Wの外周円CCと工作物Wの中心軸線C及び砥石車16の中心軸線16aを通るX軸線に平行な直線Sとの2つの交点P1,P2(以下、「第一、第二検出位置P1,P2」という)の位置のXZ座標値を検出する。
The first and second detection probes 51 and 52 are located at outer peripheral positions 180 degrees apart across the central axis C of the workpiece W, that is, the outer peripheral circle CC of the workpiece W, the central axis C of the workpiece W, and the grinding wheel. The XZ coordinate values of the positions of two intersections P1 and P2 (hereinafter referred to as "first and second detection positions P1 and P2") with a straight line S parallel to the X-axis passing through the
また、図3の一点鎖線で示すように、第一、第二油圧シリンダ55,56のロッド55a,56aの縮小により、第一、第二アーム53,54が所定角度φの他方側の角度に回転したとき、第一、第二検出プローブ51,52は、上述の検出開始位置から上方(Y軸線方向)へ退避した退避位置に位置決めされる。このように、第一、第二検出プローブ51,52は、それぞれ独立して検出開始位置と退避位置の間を移動できるので、一方の検出プローブの検出時のときに他方の検出プローブが工作物W等と干渉する場合は、他方の検出プローブは退避して当該干渉を回避できる。
Also, as shown by the dashed line in FIG. 3, contraction of the
例えば、図4Aに示すように、第一、第二検出プローブ51,52における工作物Wの径方向の配置間隔Hよりも小径d(<H)の工作物Wの第一、第二検出位置P1,P2を検出する場合を説明する。なお、位置検出装置50は、第一、第二アーム53,54を回転する際に、第一、第二検出プローブ51,52が当該工作物Wと干渉しない位置に位置決めされているものとする。
For example, as shown in FIG. 4A, the first and second detection positions of the workpiece W having a smaller diameter d (<H) than the radial arrangement interval H of the workpiece W in the first and second detection probes 51 and 52 A case of detecting P1 and P2 will be described. It should be noted that the
先ず、図4Bに示すように、図略の第一、第二油圧シリンダ55,56のロッド55a,56aを伸長させて第一、第二アーム53,54を同時に回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を検出開始位置に位置決めする。このとき、第一、第二検出プローブ51,52の接触子51a,52aは、工作物Wの外周からそれぞれ離間している。
First, as shown in FIG. 4B, the
次に、図4Cに示すように、位置検出装置50(砥石台15)をX軸線方向の工作物Wから離間する方向に移動させ、第一検出プローブ51の接触子51aを工作物Wの外周に接触させて第一検出位置P1を検出する。次に、図4Dに示すように、位置検出装置50(砥石台15)をX軸線方向の工作物Wに接近する方向に移動させ、第二検出プローブ52の接触子52aを工作物Wの外周に接触させて第二検出位置P2を検出する。
Next, as shown in FIG. 4C, the position detection device 50 (grindstone head 15) is moved away from the workpiece W in the X-axis direction, and the
その後、位置検出装置50(砥石台15)をX軸線方向の工作物Wから離間する方向に移動させ、第一、第二検出プローブ51,52を検出開始位置に戻す。そして、図4Eに示すように、第一、第二油圧シリンダ55,56のロッド55a,56aを縮小させて第一、第二アーム53,54を同時に回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を検出開始位置から上方の退避位置に位置決めする。以上により、当該工作物Wの第一、第二検出位置P1,P2の検出が完了する。
After that, the position detection device 50 (grindstone head 15) is moved in the direction away from the workpiece W in the X-axis direction, and the first and second detection probes 51 and 52 are returned to the detection start positions. Then, as shown in FIG. 4E, the
また、例えば、図5Aに示すように、第一、第二検出プローブ51,52における工作物Wの径方向の配置間隔Hよりも大径D(>H)の工作物Wの第一、第二検出位置P1,P2を検出する場合を説明する。なお、位置検出装置50は、第一アーム53を回転する際に、第一検出プローブ51が当該工作物Wと干渉しない位置に位置決めされているものとする。
Further, for example, as shown in FIG. 5A, the first and second detection probes 51 and 52 of the first and second detection probes 51 and 52 have a larger diameter D (>H) than the radial arrangement interval H of the workpiece W. A case of detecting two detection positions P1 and P2 will be described. It is assumed that the
先ず、図5Bに示すように、図略の第一油圧シリンダ55のロッド55aを伸長させて第一アーム53を回転させ、第一検出プローブ51を検出開始位置に位置決めする。このとき、第一検出プローブ51の接触子51aは、工作物Wの外周から離間している。
First, as shown in FIG. 5B, the
次に、図5Cに示すように、位置検出装置50(砥石台15)をX軸線方向の工作物Wから離間する方向に移動させ、第一検出プローブ51の接触子51aを工作物Wの外周に接触させて第一検出位置P1を検出する。その後、位置検出装置50(砥石台15)をX軸線方向の工作物Wに接近する方向に移動させ、第一検出プローブ51を検出開始位置に戻す。
Next, as shown in FIG. 5C, the position detection device 50 (grindstone head 15) is moved away from the workpiece W in the X-axis direction, and the
そして、図5Dに示すように、第一油圧シリンダ55のロッド55aを縮小させて第一アーム53を回転させ、第一検出プローブ51を検出開始位置から上方の退避位置に位置決めする。
Then, as shown in FIG. 5D, the
次に、図5Eに示すように、図略の第二油圧シリンダ56のロッド56aを伸長させて第二アーム54を回転させ、第二検出プローブ52を検出開始位置に位置決めする。このとき、第二検出プローブ52の接触子52aは、工作物Wの外周から離間している。
Next, as shown in FIG. 5E, the
次に、図5Fに示すように、位置検出装置50(砥石台15)をX軸線方向の工作物Wに接近する方向に移動させ、第二検出プローブ52の接触子52aを工作物Wの外周に接触させて第二検出位置P2を検出する。その後、位置検出装置50(砥石台15)をX軸線方向の工作物Wから離間する方向に移動させ、第二検出プローブ52を検出開始位置に戻す。
Next, as shown in FIG. 5F, the position detection device 50 (grindstone head 15) is moved in a direction approaching the workpiece W in the X-axis direction, and the
そして、図5Gに示すように、第二油圧シリンダ56のロッド56aを縮小させて第二アーム54を回転させ、第二検出プローブ52を検出開始位置から上方の退避位置に位置決めする。以上により、当該工作物Wの第一、第二検出位置P1,P2の検出が完了する。
Then, as shown in FIG. 5G, the
(4.カバーの構成)
従来の円筒研削盤は、砥石台の両側にカバーを設けてテーブル上面におけるクーラントや切削油、研削屑や砥粒等の付着を防止するもの(特許第3923769号公報、特許第3065536号公報参照)があるが、円筒研削盤が大型化する問題がある。
(4. Configuration of cover)
Conventional cylindrical grinders are equipped with covers on both sides of the grindstone table to prevent the adhesion of coolant, cutting oil, grinding dust, abrasive grains, etc. to the top surface of the table (see Japanese Patent No. 3923769 and Japanese Patent No. 3065536). However, there is a problem that the size of the cylindrical grinder increases.
本実施形態の円筒研削盤10では、図6A及び図6Bに示すように、カバー60は、プラスチックシート等で旋回テーブル30の長手方向の長さと略同一であって旋回テーブル30の短手方向にジャバラとなる構造に形成される。ジャバラを閉じたときのカバー60の長手方向中央部は、旋回テーブル30の図6Aの上側(砥石台15側)の長手側面中央に突出して設けられる取着部32に取着される。
In the
ジャバラを閉じたときのカバー60の長手方向中央部は、取着箇所からクーラントや切削油等が浸入しないように取着部32に取着される。そして、カバー60の図6Aの上側(砥石台15側)の長手側面は、ガイド部材33の長手側面に密着され、カバー60の図6Aの下側(砥石台15とは反対側)の長手側面は、旋回テーブル30の図6Aの上側(砥石台15側)の長手側面に密着される。
The central portion of the
取着部32は、長尺の直方体状のガイド部材33の中央に設けられる回転軸33aに自由回転可能に支持される。そして、ガイド部材33は、トラバーステーブル20の図6Aの上側(砥石台15側)の長手側面に設けられる溝部22内にガタを持った状態でZ軸線方向に摺動可能に配置される。
The
(5.カバーの動作)
図7Aに示すように、旋回テーブル30が旋回軸30aを中心にY軸線回りに反時計回りに旋回すると、ガイド部材33は溝部22内でZ軸線方向(図示左方向)に摺動する。また、図7Bに示すように、旋回テーブル30が旋回軸30aを中心にY軸線回りに時計回りに旋回すると、ガイド部材33は溝部22内でZ軸線方向(図示右方向)に摺動する。
(5. Operation of the cover)
As shown in FIG. 7A, when the swivel table 30 swivels about the Y-axis counterclockwise around the
この状態では、旋回テーブル30の旋回軸30aとカバー60の長手中央部がオフセットしているため、旋回角度が大きくなるにつれて、カバー60に摺動方向への内部荷重が発生し、カバー60が損傷するおそれがある。しかし、ガイド部材33は、溝部22内においてガタがあるので、カバー60には摺動方向への内部荷重は発生しないか、発生しても小さい。よって、カバー60の損傷を抑制できる。
In this state, since the
また、トラバーステーブル20における旋回面(上面)は、カバー60によりクーラントや切削油、研削屑や砥粒等の付着を防止できるので、旋回面の平坦度を長期に維持でき、旋回テーブル30の高精度な位置決めによる加工精度の向上が可能となる。また、カバー60は、旋回テーブル30の旋回時にベッド11から飛び出さない構造であるので、円筒研削盤10のコンパクト化により装置コストの低減を図ることができ、また作業性を高めて加工品の信頼性を向上できる。
In addition, since the
(6.エアパージ経路の構成)
従来の円筒研削盤は、高圧のエアを主軸台の外部から内部へ供給してクーラントや切削油等の浸入を防止するもの(特許第4867277号公報、特許第5931103号公報参照)がある。しかし、研削時に砥石車の回転で加速されてエアの圧力に打ち勝つクーラントや切削油等が発生すると、クーラントや切削油等が主軸台の隙間から浸入する問題がある。
(6. Configuration of Air Purge Route)
Some conventional cylindrical grinders supply high-pressure air from the outside to the inside of the headstock to prevent coolant, cutting oil, etc. from entering (see Japanese Patent No. 4867277 and Japanese Patent No. 5931103). However, if coolant, cutting oil, etc., which is accelerated by the rotation of the grinding wheel during grinding and overcomes the pressure of the air is produced, there is a problem that the coolant, cutting oil, etc., enter through the gaps in the headstock.
本実施形態の円筒研削盤10では、図8A-図8Cに示すように、エアパージ経路130(13d,13e,13f,13g,13h,13i)は、ベアリング13cに対し工作物W側に設けられる前側エアパージ室13dと、ベアリング13cに対し主軸モータ13b側に設けられる後側エアパージ室13eと、前側エアパージ室13dと後側エアパージ室13eの間に設けられる大気圧室13fと、大気圧室13fの底部から外部に連通する排出穴13gとを備える。なお、排出穴13gは、図略のパイプにより主軸台13から離れた位置に導かれている。
In the
図示矢印で示すように、エアは、前側エアパージ室13dから工作物W側へ向けて噴出される。また同時に大気圧室13fに向けて供給されるとともに、後側エアパージ室13eから大気圧室13fに向けて供給される。そして、大気圧室13fに供給されるエアは、排出穴13gを通って外部に排気される。大気圧室13f内は外気圧につながっているため、恒に大気圧に保たれる。このため、後側エアパージ室13eは、恒に大気圧室13fより高い気圧となる。
Air is jetted toward the workpiece W side from the front
前述したように非常停止等により主軸台13の内部が冷却された場合、外部のエアが排出穴13gから大気圧室13fを通って主軸台13の内部に供給される。大気圧室13fは、通常はクーラントや切削油等が直接供給される箇所ではないため、クーラントや切削油等が主軸台13の内部に浸入する可能性は低い。また、大気圧室13fと工作物W側は同じ大気圧であるため、冷却によるエアの移動は発生しない。
As described above, when the inside of the
また、上述したようにエアの圧力に打ち勝つクーラントや切削油等が発生し、クーラントや切削油等が大気圧室13fに浸入したとしても、クーラントや切削油等は大気圧室13fで圧力が低下するので、さらに奥のベアリング13cまで浸入する可能性は低い。
Also, as described above, even if coolant, cutting oil, etc., which overcomes the air pressure is generated and penetrates into the
また、エアに混じってクーラントや切削油等が大気圧室13f内に浸入しても、エアとともにクーラントや切削油等は大気圧室13fの底部の排出穴13gから外部に自然に排出される。なお、排出穴13gは、大気圧室13fの底部に設けられているため、外部からのクーラントや切削油等の浸入は防止される。
Also, even if coolant, cutting oil, etc. mixed with air enters the
(7.制御装置の動作)
7-1.円筒状の工作物の研削動作
制御装置17における円筒状の工作物Wの研削動作(加工方法)について図9A、図9B及び図10-図13を参照して説明する。なお、図4Aに示すように、研削前の工作物Wの外径dは、第一、第二検出プローブ51,52における工作物Wの径方向の配置間隔Hよりも小さい(d<H)とする。ただし、研削前の工作物Wの外径dが、第一、第二検出プローブ51,52における工作物Wの径方向の配置間隔Hよりも大きい場合(d>H)も同様に適用できる。
(7. Operation of control device)
7-1. Grinding Operation of Cylindrical Workpiece The grinding operation (processing method) of the cylindrical work piece W in the
また、図10に示すように、工作物Wは、一点鎖線で示す目標径がddの円筒形状に研削するものとする。また、通常の研削は、空研削、粗研削、精研削、微研削、スパークアウトの各工程を行うが、以下の説明では、便宜上、粗研削及び精研削を行う場合について説明する。 Also, as shown in FIG. 10, the workpiece W is to be ground into a cylindrical shape with a target diameter dd indicated by a dashed line. In addition, normal grinding includes steps of empty grinding, rough grinding, fine grinding, fine grinding, and spark-out.
制御装置17は、位置検出装置50が工作物Wの一端側(主軸台13側)の外周に接近するように、砥石台15及びトラバーステーブル20をX軸線方向及びZ軸線方向に移動する(図9AのステップS1)。なお、第一、第二検出プローブ51,52は、退避位置に位置決めされているものとする。
The
制御装置17は、位置検出装置50で図10に示す工作物Wの一端側(主軸台13側)における第一外周円CC1上の第一、第二検出位置P1f,P2fの検出が可能なように、予め入力されている砥石台15に対する第一、第二検出プローブ51,52の位置座標及び工作物Wの外径等に基づいて、砥石台15及びトラバーステーブル20を位置決めする(図9AのステップS2)。
The
制御装置17は、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を検出位置に位置決めする(図9AのステップS3)。そして、砥石台15を工作物Wの外周から離間する方向に移動し、第一検出プローブ51を工作物Wの第一外周円CC1上の第一検出位置P1fに接触させ、検出した工作物Wの第一検出位置P1fのXZ座標値(X1f,Z1f)を記憶する(図9AのステップS4、図11参照)。
The
次に、制御装置17は、砥石台15を工作物Wの外周に接近する方向に移動し、第二検出プローブ52を工作物Wの第一外周円CC1上の第二検出位置P2fに接触させ、検出した工作物Wの第二検出位置P2fのXZ座標値(X2f,Z2f)を記憶する(図9AのステップS5、図11参照)。そして、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を退避位置に位置決めする(図9AのステップS6)。
Next, the
制御装置17は、位置検出装置50で図10に示す工作物Wの他端側(心押し台14側)における第二外周円CC2上の第一、第二検出位置P1b,P2bの検出が可能なように、予め入力されている砥石台15に対する第一、第二検出プローブ51,52の位置座標及び工作物Wの外径等に基づいて、砥石台15及びトラバーステーブル20を位置決めする(図9AのステップS7)。
The
制御装置17は、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を検出位置に位置決めする(図9AのステップS8)。そして、砥石台15を工作物Wの外周から離間する方向に移動し、第一検出プローブ51を工作物Wの第二外周円CC2上の第一検出位置P1bに接触させ、検出した工作物Wの第一検出位置P1bのXZ座標値(X1b,Z1b)を記憶する(図9AのステップS9、図11参照)。
The
次に、制御装置17は、砥石台15を工作物Wの外周に接近する方向に移動し、第二検出プローブ52を工作物Wの第二外周円CC2上の第二検出位置P2bに接触させ、検出した工作物Wの第二検出位置P2bのXZ座標値(X2b,Z2b)を記憶する(図9AのステップS10、図11参照)。そして、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を退避位置に位置決めする(図9AのステップS11)。そして、工作物Wの研削は完了したか否かを判断する(図9AのステップS12)。
Next, the
制御装置17は、工作物Wの研削が完了していないときは、記憶した第一外周円CC1上の第一、第二検出位置P1f,P2fのXZ座標値(X1f,Z1f),(X2f,Z2f)及び第二外周円CC2上の第一、第二検出位置P1b,P2bのXZ座標値(X1b,Z1b),(X2b,Z2b)に基づいて、工作物Wの第一、第二外周円CC1,CC2の中心位置Cpf,Cpb(一端側中心位置、他端側中心位置)のXZ座標値(Xcf,Zcf),(Xcp,Zcp)を算出する(図9BのステップS13、図11参照)。
When the grinding of the workpiece W is not completed, the
すなわち、図11に示すように、第一外周円CC1上の第一検出位置P1fのX座標値X1fと第一外周円CC1の中心位置CpfのX座標値XcfとのX軸線方向の距離aは、第一外周円CC1上の第二検出位置P2fのX座標値X2fと第一外周円CC1の中心位置CpfのX座標値XcfとのX軸線方向の距離aと等しい。よって、距離aは、式(1)で表され、中心位置CpfのX座標値Xcfは、式(2)で表される。なお、Z座標値も同様に表される。また、第二外周円CC2も同様に表される。以上から、式(3)及び式(4)が求まるので、工作物Wの第一、第二外周円CC1,CC2の中心位置Cpf,Cpb(一端側中心位置、他端側中心位置)のXZ座標値(Xcf,Zcf),(Xcp,Zcp)を算出できる。 That is, as shown in FIG. 11, the distance a in the X-axis direction between the X-coordinate value X1f of the first detection position P1f on the first outer circle CC1 and the X-coordinate value Xcf of the center position Cpf of the first outer circle CC1 is , the distance a in the X-axis direction between the X-coordinate value X2f of the second detection position P2f on the first outer circle CC1 and the X-coordinate value Xcf of the center position Cpf of the first outer circle CC1. Therefore, the distance a is represented by Formula (1), and the X-coordinate value Xcf of the center position Cpf is represented by Formula (2). Note that the Z coordinate value is similarly represented. Also, the second outer circumference circle CC2 is similarly represented. From the above, the equations (3) and (4) are obtained, so the XZ of the center positions Cpf and Cpb (one end side center position, other end side center position) of the first and second outer circumference circles CC1 and CC2 of the workpiece W Coordinate values (Xcf, Zcf) and (Xcp, Zcp) can be calculated.
そして、工作物Wの第一、第二外周円CC1,CC2の中心位置Cpf,Cpbを通る直線を工作物Wの中心軸線Cとして算出する(図9BのステップS14、図11参照)。これにより、工作物Wの中心軸線Cは自動的に容易に求められる。なお、ステップS1-S14は、本発明の「中心軸線演算部」、「中心軸線演算工程」に相当する。 Then, a straight line passing through the center positions Cpf and Cpb of the first and second outer circles CC1 and CC2 of the workpiece W is calculated as the center axis line C of the workpiece W (see step S14 in FIG. 9B and FIG. 11). As a result, the central axis C of the workpiece W can be easily obtained automatically. It should be noted that steps S1 to S14 correspond to the "center axis line calculation section" and the "center axis line calculation step" of the present invention.
制御装置17は、第一外周円CC1の中心位置CpfのX座標値Xcfと第二外周円CC2の中心位置CpbのX座標値Xcbが同一であるか否かを判断する(図9BのステップS15)。そして、第一外周円CC1の中心位置CpfのX座標値Xcfと第二外周円CC2の中心位置CpbのX座標値Xcbが同一でないときは、工作物Wの中心軸線Cが第一外周円CC1の中心位置Cpfから第二外周円CC2の中心位置Cpbに向かって正に傾斜(図10において右肩上がり)しているか否かを判断する(図9BのステップS16)。
The
制御装置17は、工作物Wの中心軸線Cが第一外周円CC1の中心位置Cpfから第二外周円CC2の中心位置Cpbに向かって正に傾斜しているとき(本例の場合)は、旋回テーブル30を図10の時計回りに式(5)で表される旋回角度θcだけ旋回し(図9BのステップS17、図12参照)、工作物Wの中心軸線Cをトラバーステーブル20のガイドレール21と平行にすることで工作物Wの芯出しを行い、ステップS19へ進む。
When the center axis C of the workpiece W is positively inclined from the center position Cpf of the first outer circle CC1 toward the center position Cpb of the second outer circle CC2 (in this example), the
一方、制御装置17は、工作物Wの中心軸線Cが第一外周円CC1の中心位置Cpfから第二外周円CC2の中心位置Cpbに向かって負に傾斜(図10において左肩上がり)しているときは、旋回テーブル30を図10の反時計回りに式(6)で表される旋回角度θuだけ旋回し(図9BのステップS18)、工作物Wの中心軸線Cをトラバーステーブル20のガイドレール21と平行にすることで工作物Wの芯出しを行い、ステップS19へ進む。なお、ステップS15-ステップS18は、本発明の「旋回テーブル旋回部」、「旋回テーブル旋回工程」、「第一旋回テーブル旋回工程」に相当する。
On the other hand, the
制御装置17は、芯出しを行った工作物Wを回転させるとともに砥石車16を回転させ(図9BのステップS19)、砥石車16が工作物Wの一端側(主軸台13側)の外周に接近するように、砥石台15及びトラバーステーブル20をX軸線方向及びZ軸線方向に移動する(図9BのステップS20)。
The
制御装置17は、砥石台15を工作物Wに向けて移動し、砥石車16が工作物Wの外周に接触してから粗研削時の切込量まで切り込んだら、砥石台15の移動を停止する。そして、トラバーステーブル20を砥石車16に対し工作物Wの一端側(主軸台13側)から他端側(心押し台14側)に向かうように移動し、砥石車16で工作物Wを粗研削する(図9BのステップS21)。
The
制御装置17は、粗研削が完了したか否かを判断し(図9BのステップS22)、粗研削が完了していないときは、ステップS20に戻って上述の処理を繰り返す。一方、粗研削が完了したときは、砥石車16が工作物Wの一端側(主軸台13側)の外周に接近するように、砥石台15及びトラバーステーブル20をX軸線方向及びZ軸線方向に移動する(図9BのステップS23)。
The
制御装置17は、砥石台15を工作物Wに向けて移動し、砥石車16が工作物Wの外周に接触してから精研削時の切込量まで切り込んだら、砥石台15の移動を停止する。そして、トラバーステーブル20を砥石車16に対し工作物Wの一端側(主軸台13側)から他端側(心押し台14側)に向かうように移動し、砥石車16で工作物Wを精研削する(図9BのステップS24)。そして、精研削が完了したか否かを判断し(図9BのステップS25)、精研削が完了していないときは、ステップS23に戻って上述の処理を繰り返す。なお、ステップS19-S25は、本発明の「加工工程」に相当する。
The
一方、制御装置17は、ステップS25において、精研削が完了したときは、ステップS1に戻って上述した位置検出装置50による処理(図9AのステップS1-11)を行う。そして、ステップS12において、工作物Wの研削は完了したか否かを判断し、この場合は工作物Wの研削は完了しているので、ステップS26に進んで第一外周円CC1上の第一、第二検出位置P1f,P2fのX座標値X1f,X2f及び第二外周円CC2上の第一、第二検出位置P1b,P2bのX座標値X1b,X2bを式(7)及び式(8)に代入し、第一、第二外周円CC1,CC2の外径d1,d2を算出する(図9BのステップS26)。
On the other hand, when the fine grinding is completed in step S25, the
そして、制御装置17は、第一、第二外周円CC1,CC2の外径d1,d2が目標径ddと同一であるか否かを判断し(図9BのステップS27)、第一、第二外周円CC1,CC2の外径d1,d2が目標径ddと同一でないときは、ステップS23に戻って上述の処理を繰り返す。一方、制御装置17は、ステップS27において、第一、第二外周円CC1,CC2の外径d1,d2が目標径ddと同一であるときは、全ての処理を終了する。以上により、工作物Wの最終形状は、図13に示すように、外径が目標径ddの高精度な円筒状に研削される。
Then, the
7-2.テーパ部を有する工作物の研削動作
次に、上述の研削が完了した工作物Wの円筒部の他端側(心押し台14側)にテーパ部を研削するときの動作について図14A-図14C及び図15-図19を参照して説明する。なお、図15に示すように、工作物Wには、工作物Wの他端側(心押し台14側)の端面から中心軸線C方向にLだけ離間した位置までの間の部分に、二点鎖線で示す目標テーパ角度がΨのテーパ部Tを付けるものとする。ただし、工作物Wの一端側(主軸台13側)にテーパ部Tを付ける場合も同様に適用できる。本例も、便宜上、粗研削及び精研削を行う場合について説明する。
7-2. 14A to 14C for grinding the tapered portion on the other end side (
制御装置17は、旋回テーブル30を図15の反時計回りに旋回角度Ψ/2だけ旋回する(図14AのステップS31、図16参照、本発明の「第二旋回テーブル旋回工程」に相当)。そして、工作物Wを回転させるとともに砥石車16を回転させ(図14AのステップS32)、砥石車16が工作物Wのテーパ部Tの大径側の外周に接近するように、砥石台15及びトラバーステーブル20をX軸線方向及びZ軸線方向に移動する(図14AのステップS33)。
The
制御装置17は、工作物Wのテーパ部Tを加工する位置へ移動し、砥石台15の移動を停止する。そして、トラバーステーブル20を砥石車16に対し工作物Wのテーパ部Tの大径側から小径側に向かうように移動し、砥石車16で工作物Wを粗研削する(図14AのステップS34)。
The
制御装置17は、粗研削が完了したか否かを判断し(図14AのステップS35)、粗研削が完了していないときは、ステップS33に戻って上述の処理を繰り返す。一方、粗研削が完了したときは、砥石車16が工作物Wのテーパ部Tの大径側の外周に接近するように、砥石台15及びトラバーステーブル20をX軸線方向及びZ軸線方向に移動する(図14AのステップS36)。
The
制御装置17は、工作物Wのテーパ部Tを加工する位置へ移動し、砥石台15の移動を停止する。そして、トラバーステーブル20を砥石車16に対し工作物Wのテーパ部Tの大径側から小径側に向かうように移動し、砥石車16で工作物Wを精研削する(図14AのステップS37)。そして、精研削が完了したか否かを判断し(図14AのステップS38)、精研削が完了していないときは、ステップS36に戻って上述の処理を繰り返す。なお、ステップS32-S38は、本発明の「テーパ加工工程」に相当する。
The
一方、制御装置17は、精研削が完了したときは、旋回テーブル30を図16の時計回りに旋回角度Ψ/2だけ旋回する(図14AのステップS39、図17参照、本発明の「第三旋回テーブル旋回工程」に相当)。そして、位置検出装置50が工作物Wのテーパ部Tの大径側の外周に接近するように、砥石台15及びトラバーステーブル20をX軸線方向及びZ軸線方向に移動する(図14BのステップS40)。なお、第一、第二検出プローブ51,52は、退避位置に位置決めされているものとする。
On the other hand, when the fine grinding is completed, the
制御装置17は、位置検出装置50で図17に示す工作物Wのテーパ部Tの大径側の外周円(以下、「大径外周円」という)CL上の第一、第二検出位置P1l,P2lの検出が可能なように、予め入力されている砥石台15に対する第一、第二検出プローブ51,52の位置座標及び工作物Wのテーパ部Tの大径dd等に基づいて、砥石台15及びトラバーステーブル20を位置決めする(図14BのステップS41)。
The
制御装置17は、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を検出位置に位置決めする(図14BのステップS42)。そして、砥石台15を工作物Wの外周から離間する方向に移動し、第一検出プローブ51を工作物Wの大径外周円CL上の第一検出位置P1lに接触させ、検出した工作物Wの第一検出位置P1lのXZ座標値(X1l,Z1l)を記憶する(図14BのステップS43、図17参照)。
The
次に、制御装置17は、砥石台15を工作物Wの外周に接近する方向に移動し、第二検出プローブ52を工作物Wの大径外周円CL上の第二検出位置P2lに接触させ、検出した工作物Wの第二検出位置P2lのXZ座標値(X2l,Z2l)を記憶する(図14BのステップS44、図17参照)。
Next, the
制御装置17は、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を退避位置に位置決めする(図14BのステップS45)。そして、位置検出装置50が工作物Wのテーパ部Tの小径側の外周に接近するように、砥石台15及びトラバーステーブル20をX軸線方向及びZ軸線方向に移動する(図14BのステップS46)。
The
制御装置17は、位置検出装置50で図17に示す工作物Wのテーパ部Tの小径側の外周円(以下、「小径外周円」という)CS上の第一、第二検出位置P1s,P2sの検出が可能なように、予め入力されている砥石台15に対する第一、第二検出プローブ51,52の位置座標及び工作物Wのテーパ部Tの小径等に基づいて、砥石台15及びトラバーステーブル20を位置決めする(図14BのステップS47)。
The
制御装置17は、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を検出位置に位置決めする(図14BのステップS48)。そして、砥石台15を工作物Wの外周から離間する方向に移動し、第一検出プローブ51を工作物Wの小径外周円CS上の第一検出位置P1sに接触させ、検出した工作物Wの第一検出位置P1sのXZ座標値(X1s,Z1s)を記憶する(図14BのステップS49、図17参照)。
The
次に、制御装置17は、砥石台15を工作物Wの外周に接近する方向に移動し、第二検出プローブ52を工作物Wの小径外周円CS上の第二検出位置P2sに接触させ、検出した工作物Wの第二検出位置P2sのXZ座標値(X2s,Z2s)を記憶する(図14BのステップS50、図17参照)。そして、第一、第二油圧シリンダ55,56を作動させて第一、第二アーム53,54を回転させ、第一、第二検出プローブ51,52を退避位置に位置決めする(図14BのステップS51)。
Next, the
制御装置17は、図17に示すように、記憶した大径外周円CL上の第一、第二検出位置P1l,P2lのXZ座標値(X1l,Z1l),(X2l,Z2l)を式(9)に代入し、テーパ部Tのテーパ角度σを算出する(図14CのステップS52、図17参照)。これにより、テーパ角度σは自動的に容易に求められる。なお、ステップS40-S52は、本発明の「テーパ角度演算工程」に相当する。
As shown in FIG. 17, the
制御装置17は、テーパ角度σと目標テーパ角度Ψが同一であるか否かを判断する(図14CのステップS53、図17参照)。そして、テーパ角度σと目標テーパ角度Ψが同一でないときは、修正旋回角度を算出し(図14CのステップS54)、旋回テーブル30を図18の反時計回りに修正旋回角度だけ旋回し(図14AのステップS55)、ステップS36に戻って工作物Wの精研削及びテーパ部Tの位置検出を再度行う(ステップS36-S52)。
The
制御装置17は、テーパ角度σが目標テーパ角度Ψより小さいとき(本例の場合)は、目標テーパ角度Ψに目標テーパ角度Ψとテーパ角度σとの差の2分の1の角度(Ψ-σ)/2を加算した修正旋回角度Ψ+(Ψ-σ)/2を算出する。一方、制御装置17は、テーパ角度σが目標テーパ角度Ψより大きいときは、目標テーパ角度からテーパ角度σと目標テーパ角度Ψの差の2分の1の角度(σ-Ψ)/2を減算した修正旋回角度Ψ-(σ-Ψ)/2を算出する。
When the taper angle .sigma. σ)/2 is added to calculate the corrected turning angle ψ+(ψ−σ)/2. On the other hand, when the taper angle σ is larger than the target taper angle Ψ, the
そして、制御装置17は、ステップS53において、テーパ角度σと目標テーパ角度Ψが同一であるときは、全ての処理を終了する。以上により、工作物Wの最終形状は、図19に示すように、工作物Wの他端側(心押し台14側)の端面から中心軸線C方向にLだけ離間した位置までの間の部分に、テーパ角度がΨの高精度なテーパ部Tを有する円筒状に研削される。
Then, in step S53, when the taper angle σ and the target taper angle Ψ are the same, the
本実施形態によれば、工作物Wの外周位置の検出、工作物Wの中心軸線Cの演算、及び旋回テーブル30の旋回による工作物Wの芯出しは、円筒研削盤10において自動的に高精度に実行可能である。これにより、円筒研削盤10は、工作物Wの搬入状態や加工状態において高精度な芯出しが可能となる。そして、円筒研削盤10は、トラバーステーブル20のガイドレール21に沿った移動により円筒状の工作物Wの外周を加工する。よって、加工後の工作物Wの外径やテーパ角度の精度を向上できる。
According to this embodiment, the detection of the outer peripheral position of the workpiece W, the calculation of the center axis C of the workpiece W, and the centering of the workpiece W by the rotation of the rotation table 30 are automatically performed by the
つまり、テーパ部Tを有する工作物Wを加工する場合、円筒部に対してテーパ部Tを高精度に加工する必要があるが、工作物Wを搬入した状態では、工作物Wの形状が整っていない(円筒部の直径が均一でない)状態であり、旋回テーブル30の傾き(旋回)も調整されていないときもあり、旋回テーブル30の傾き(旋回)などを調整する必要がある。そして、円筒部の加工後のテーパ部Tを高精度に加工するために、旋回テーブル30の傾き(旋回)と砥石台15の工作物Wへの移動量などを調整する必要もある。
In other words, when machining a workpiece W having a tapered portion T, it is necessary to machine the tapered portion T with high accuracy with respect to the cylindrical portion. (the diameter of the cylindrical portion is not uniform), and the tilt (turning) of the turning table 30 may not be adjusted. In addition, in order to machine the tapered portion T after machining the cylindrical portion with high accuracy, it is also necessary to adjust the inclination (rotation) of the rotary table 30 and the amount of movement of the
そのため、工作物Wが搬入されたときに工作物WのZ軸線方向の外側位置(Z軸線方向2点、X軸線方向2点)を測定することで、工作物Wの形状、傾きなどを正確に測定でき、旋回テーブル30の傾き(旋回)を調整することができる。さらに、加工途中で工作物WのZ軸線方向の外側位置(Z軸線方向2点、X軸線方向2点)を測定することで、テーパ部Tの形状(テーパ角度など)を把握でき、さらに正確に加工することができる。さらに、これらの測定と加工を制御装置17によって自動的に行うことで、人による測定と調整を必要としない加工となり、加工効率が向上し、高精度加工が可能になる。
Therefore, by measuring the outer position of the workpiece W in the Z-axis direction (2 points in the Z-axis direction and 2 points in the X-axis direction) when the workpiece W is carried in, the shape, inclination, etc. of the workpiece W can be accurately determined. can be measured, and the tilt (turning) of the turning table 30 can be adjusted. Furthermore, by measuring the outer position of the workpiece W in the Z-axis direction (two points in the Z-axis direction and two points in the X-axis direction) during machining, the shape of the tapered portion T (taper angle, etc.) can be grasped, resulting in even more accurate measurement. can be processed into Furthermore, by automatically performing these measurements and machining by the
(8.その他)
上記実施形態においては、位置検出装置50による工作物Wの外周位置の検出は、粗研削及び精研削の完了後に行うようにしたが、粗研削の完了後及び精研削の完了後にそれぞれ行うようにしてもよい。これにより、工作物Wの加工精度をさらに向上できる。
また、位置検出装置50は、砥石台15と共に移動可能に設けられるが、位置検出装置50の専用の移動装置で単独移動可能に設けるように構成してもよい。
(8. Others)
In the above embodiment, the
Further, the
また、位置検出装置50は、砥石台15の上面に設けられるので、第一、第二アーム53,54の回転軸線は砥石車16の回転軸線と異なる位置となっている。しかし、第一、第二アーム53,54の回転軸線と砥石車16の回転軸線とが同軸となるように第一、第二アーム53,54を設けるようにしてもよい。これにより、位置検出装置50は、砥石車16の回転軸線、すなわち中心を基準に位置検出できるので、熱変位の影響を受け難く、高精度な位置検出を維持できる。
Further, since the
また、工作機械としてテーブルトラバース型の円筒研削盤を例にあげたが、砥石台トラバース型の円筒研削盤に適用可能である。また、本発明は、円筒研削盤に限らず、他の工作機械にも適用可能である。また、位置検出装置50による工作物Wの外周位置の検出は、旋回テーブル30の旋回動作において実施してもよい。
In addition, although a table traverse type cylindrical grinder is taken as an example of a machine tool, the present invention can be applied to a wheelhead traverse type cylindrical grinder. Moreover, the present invention is applicable not only to cylindrical grinders but also to other machine tools. Further, the detection of the outer peripheral position of the workpiece W by the
10:円筒研削盤、 11:ベッド、 13:主軸台、 14:心押台、 17:制御装置、 20:トラバーステーブル、 30:旋回テーブル、 50:位置検出装置、 51:第一検出プローブ、 52:第二検出プローブ、 53:第一アーム、 54:第二アーム、 W:工作物、 T:テーパ部 10: Cylindrical Grinding Machine, 11: Bed, 13: Headstock, 14: Tailstock, 17: Control Device, 20: Traverse Table, 30: Turning Table, 50: Position Detector, 51: First Detection Probe, 52 : second detection probe 53: first arm 54: second arm W: workpiece T: tapered portion
Claims (6)
前記ベッドの上面に設けられ、工作物の外周の研削が可能な砥石車を当該砥石車の中心軸線回りに回転可能に支持する砥石台と、
前記ベッドの上面に設けられ、ガイドレールに沿って移動可能なテーブル又は前記砥石台と、
前記テーブルの上面に設けられ、当該上面に対し垂直な旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブルと、
前記旋回テーブルの上面に設けられ、前記工作物の両端をそれぞれ支持し、両支持点を通る回転軸線回りに当該工作物を回転させる主軸台及び心押台と、
前記工作物の外周に向けて移動可能に設けられ、前記工作物の外周位置の検出が可能な2つの検出プローブを有する位置検出装置と、
前記テーブル又は前記砥石台、並びに前記旋回テーブル、前記主軸台及び前記位置検出装置の各動作を制御して、前記工作物の外周の加工を行う制御装置と、
を備え、
前記2つの検出プローブは、前記ガイドレールと平行な回転軸線回りに所定角度の範囲でそれぞれ回転可能な2つのアームの自由端側にそれぞれ配置され、前記アームが前記所定角度の一方側の角度に回転したとき、前記工作物の外周位置の検出が可能な位置に位置決めされ、前記アームが前記所定角度の他方側の角度に回転したとき、前記工作物から退避した位置に位置決めされ、
前記制御装置は、
前記2つの検出プローブで検出される前記工作物の外周位置に基づいて、前記工作物の中心軸線を求める中心軸線演算部と、
前記工作物の中心軸線が前記ガイドレールと平行になるように、前記旋回テーブルを旋回させる旋回テーブル旋回部と、
を備える、旋回テーブルを備える工作機械。 bed and
a grinding wheel stand provided on the upper surface of the bed for supporting a grinding wheel capable of grinding the outer circumference of a workpiece so as to be rotatable about the central axis of the grinding wheel;
a table or the wheelhead provided on the upper surface of the bed and movable along a guide rail;
a turning table provided on the top surface of the table and capable of turning around a turning axis perpendicular to the top surface;
a headstock and a tailstock provided on the upper surface of the turning table, supporting both ends of the workpiece and rotating the workpiece around a rotation axis passing through both support points;
a position detection device provided movably toward the outer circumference of the workpiece and having two detection probes capable of detecting the outer circumference position of the workpiece;
a control device that controls each operation of the table or the wheelhead, the swivel table, the headstock, and the position detection device to machine the outer circumference of the workpiece;
with
The two detection probes are arranged on free end sides of two arms that are rotatable within a range of a predetermined angle about a rotation axis parallel to the guide rail, and the arms are rotated at one side of the predetermined angle. When the arm rotates, it is positioned at a position where the outer peripheral position of the workpiece can be detected, and when the arm rotates to an angle on the other side of the predetermined angle, it is positioned at a position retracted from the workpiece,
The control device is
a central axis calculating unit that obtains a central axis of the workpiece based on the outer peripheral position of the workpiece detected by the two detection probes;
a turning table turning part for turning the turning table so that the center axis of the workpiece is parallel to the guide rail;
A machine tool with a swivel table.
前記検出プローブで検出される前記工作物の外周位置に基づいて、前記工作物の中心軸線を求める中心軸線演算工程と、
前記工作物の中心軸線が前記ガイドレールと平行になるように、前記旋回テーブルを旋回させる第一旋回テーブル旋回工程と、
前記工作物の前記円筒部の外周を研削する加工工程と、
前記中心軸線演算工程、前記第一旋回テーブル旋回工程及び前記加工工程を繰り返すことで、前記円筒部の外径が目標径となったとき、前記テーパ部の目標テーパ角度まで前記旋回テーブルを旋回させる第二旋回テーブル旋回工程と、
前記工作物の前記テーパ部を研削するテーパ加工工程と、
前記テーパ部の加工完了後、前記第二旋回テーブル旋回工程を行う前の状態まで前記旋回テーブルを旋回させる第三旋回テーブル旋回工程と、
前記検出プローブで検出される前記テーパ部の外周位置に基づいて、前記テーパ部のテーパ角度を求めるテーパ角度演算工程と、
を備え、
前記テーパ部のテーパ角度が前記目標テーパ角度となるまで前記第二旋回テーブル旋回工程、前記テーパ加工工程、前記テーパ角度演算工程及び前記第三旋回テーブル旋回工程を繰り返す、旋回テーブルを備える工作機械による加工方法。 A bed and a grinding wheel that supports a grinding wheel that is provided on the upper surface of the bed and that can grind the outer periphery of a workpiece whose final shape has a cylindrical portion and a tapered portion so as to be rotatable around the central axis of the grinding wheel. a table, which is provided on the upper surface of the bed and which is movable along a guide rail; a swivel table that can swivel around; a headstock and a tailstock that are provided on the upper surface of the swivel table, support both ends of the workpiece, and rotate the workpiece about a rotation axis passing through both support points; and a position detection device provided movably toward the outer periphery of the workpiece and having a detection probe capable of detecting the outer peripheral position of the workpiece, wherein
a central axis calculation step of obtaining a central axis of the workpiece based on the outer peripheral position of the workpiece detected by the detection probe;
a first turning table turning step of turning the turning table so that the central axis of the workpiece is parallel to the guide rail;
a processing step of grinding the outer circumference of the cylindrical portion of the workpiece;
By repeating the central axis calculating step, the first rotating table rotating step, and the machining step, when the outer diameter of the cylindrical portion reaches the target diameter, the rotating table is rotated to the target taper angle of the tapered portion. a second turning table turning process;
a tapering step of grinding the tapered portion of the workpiece;
a third turning table turning step of turning the turning table to a state before performing the second turning table turning step after the machining of the taper portion is completed;
a taper angle calculation step of obtaining a taper angle of the tapered portion based on the outer peripheral position of the tapered portion detected by the detection probe;
with
A machine comprising a turning table, wherein the second turning table turning step, the taper processing step, the taper angle calculating step, and the third turning table turning step are repeated until the taper angle of the taper portion reaches the target taper angle. Machining method.
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