JPH01240266A - Grinder - Google Patents
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- JPH01240266A JPH01240266A JP6437588A JP6437588A JPH01240266A JP H01240266 A JPH01240266 A JP H01240266A JP 6437588 A JP6437588 A JP 6437588A JP 6437588 A JP6437588 A JP 6437588A JP H01240266 A JPH01240266 A JP H01240266A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は研削盤、特に磁気軸受スピンドルを備えた研削
盤に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a grinding machine, in particular a grinding machine with a magnetic bearing spindle.
本発明は、磁気軸受スピンドルの電磁石の磁気力を電気
的に制御してロータ軸を軸方向に振動させながら研削加
工を行うようにすることにより、ワーク加工面の面粗度
を向上させようとするものである。The present invention attempts to improve the surface roughness of the machined surface of a workpiece by electrically controlling the magnetic force of the electromagnet of the magnetic bearing spindle to perform grinding while vibrating the rotor shaft in the axial direction. It is something to do.
従来の研削盤において、研削するワーク加工面に高い面
粗度が要求される場合は、研削加工後にラップ液を用い
たラップ仕上げ、あるいは砥粒を介して微振動で研磨す
る超仕上げ等を行っていた。このため、加工工程が増加
しなり、ラップ仕上げにおいてはラップ液の管理、処分
等が傾雑であるとともに、加工端部の面がダレる（摩滅
する）等の問題点があった。If a high surface roughness is required for the surface of the workpiece to be ground using a conventional grinder, lapping with lapping liquid after grinding, or super-finishing using micro-vibration through abrasive grains, etc. are performed. was. For this reason, the number of processing steps increases, and in lapping finishing, the management and disposal of the lapping liquid is complicated, and there are problems such as the surface of the processed end becoming sagging (wearing out).
そこで、本発明による研削盤は前記問題点を解決するた
め、電磁石により浮上して軸受支持されるロータ軸を有
する磁気軸受スピンドルを備え、前記ロータ軸の端部に
砥石を設けた研削盤において、前記電磁石の磁気力を電
気的に制御することにより前記ロータ軸を軸方向に振動
させる加振手段を設ζすな構成としたものである。Therefore, in order to solve the above problems, the grinding machine according to the present invention is equipped with a magnetic bearing spindle having a rotor shaft that is floated by an electromagnet and supported by a bearing, and a grinding wheel is provided at the end of the rotor shaft. The rotor shaft is configured without providing a vibrating means for vibrating the rotor shaft in the axial direction by electrically controlling the magnetic force of the electromagnet.
このような構成の研削盤によれば、加振手段を設けたこ
とにより、磁気軸受スピンドルの電磁石の磁気力を電気
的に制御することにより、ロータ軸を軸方向に高周波数
て振動させることが可能となり、このことにより研削後
にラップ仕上け。According to the grinding machine having such a configuration, by providing the vibrating means and electrically controlling the magnetic force of the electromagnet of the magnetic bearing spindle, it is possible to vibrate the rotor shaft in the axial direction at a high frequency. This makes it possible to finish lapping after grinding.
あるいは超仕上げ等を行なわなくとも、ワーク加工面を
高い面粗度で加工（仕上げ）することができる。Alternatively, the workpiece surface can be processed (finished) with high surface roughness without performing superfinishing or the like.
以千、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第１〜５図は本発明による研削盤の一実施例を示す図
である。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 to 5 are diagrams showing an embodiment of a grinding machine according to the present invention.
第１図に示す内面研削盤１０において、１１は磁気軸受
スピンドルであり、この磁気軸受スピンドル１１は砥石
テーブル１４の上に固定支持されている。砥石テーブル
１４はベツドフレーム１９上のレール１７に沿ってモー
タ２３により軸線方向に摺動可能となっている。２０は
ワーク２１を回転可能に保持するヂャックを有するワー
クスピンドル装置であり、このワークスピンドル装置２
０に保持されたワーク２１はモータ２４により回転駆動
され、ワークスピンドル装置２０はワークテーブル２２
の」二に固定支持されている。In the internal grinding machine 10 shown in FIG. 1, 11 is a magnetic bearing spindle, and this magnetic bearing spindle 11 is fixedly supported on a grindstone table 14. As shown in FIG. The grindstone table 14 can be slid along a rail 17 on a bed frame 19 in the axial direction by a motor 23. 20 is a work spindle device having a jack that rotatably holds a work 21;
The work 21 held at zero is rotated by the motor 24, and the work spindle device 20 is rotated by the work table 22.
It is fixedly supported on the second side.
ワークテーブル２２はベツドフレーム１つ上のレール１
８に沿ってモータ２５により砥石テーブル１４と直角方
向に活動可能となっている。The work table 22 is on the rail 1 above the bed frame.
8, it is movable by a motor 25 in a direction perpendicular to the grindstone table 14.
次に、第２図に示す磁気軸受スピンドル１１において、
１２はその外形を構成する本体であり、この本体１２の
軸線部にはロータｆｉｌｌ １３が配置されている。ロ
ータ軸１３の両端部周囲には、このロータ軸１３を磁気
浮上させて軸受支持するラジアル電磁石１５．１６が、
本体１２側に設けられている。ロータ軸１３の長さ方向
中間部には、ロータ軸１３を回転駆動するモータ２８と
、ロータ軸１３のフランジ部３０を介してロータ軸１３
の軸方向の変位を規制する一対のアキシャル電磁石３１
．３２が、本体１２側に設けられている。Next, in the magnetic bearing spindle 11 shown in FIG.
Reference numeral 12 denotes a main body forming the outer shape of the rotor, and a rotor fill 13 is disposed on the axis of the main body 12. Radial electromagnets 15 and 16 are arranged around both ends of the rotor shaft 13 to magnetically levitate the rotor shaft 13 and support it with bearings.
It is provided on the main body 12 side. A motor 28 for rotationally driving the rotor shaft 13 is provided at an intermediate portion in the length direction of the rotor shaft 13, and a motor 28 for rotating the rotor shaft 13 is connected to the rotor shaft 13 via a flange portion 30 of the rotor shaft 13.
A pair of axial electromagnets 31 that regulate the axial displacement of
．． 32 is provided on the main body 12 side.
ラジアル電磁石１５の近傍にはロータ＠１３の半径方向
の位置を検知する位置センサ３４が本体１２側に設けら
れ、ラジアル電磁石１６の近傍にはやはりロータ軸１３
の半径方向の位置を検知する位置センサ３５が本体１２
側に設けられている。また、ロータ軸１３の一端側（図
中左端側）に形成された段部１３ａの近傍には、ロータ
軸１３の軸方向の位置を検知する位置センサ３６が本体
１２側に設けられている。A position sensor 34 that detects the radial position of the rotor @ 13 is provided on the main body 12 near the radial electromagnet 15 , and a position sensor 34 that detects the radial position of the rotor @ 13 is provided near the radial electromagnet 16 .
A position sensor 35 that detects the radial position of the main body 12
It is located on the side. Further, a position sensor 36 for detecting the axial position of the rotor shaft 13 is provided on the main body 12 near a stepped portion 13a formed on one end side (the left end side in the figure) of the rotor shaft 13.
ロータ軸１３の一端側の小径部１３ｂおよび他端側の小
径部１３ｃの周囲にはそれぞれ、ラジアル電磁石１５，
１．６か通電を０１” Ｆされてロータ軸１３の磁気浮
上刃を失ったときに小径部１３ｂ、］、３ｃを介してロ
ータ軸１３を直接、軸受支持する保護ベアリンク３８．
３９が本体１２側に設けられている。回転スピンドル１
３の小径部１３ｂの先端部には、ロータ軸１３が回転す
ることによりワーク２１を研削加工する円柱状の砥石４
１が設けられている。A radial electromagnet 15, a radial electromagnet 15,
When the rotor shaft 13 loses its magnetically levitated blade due to energization at 01" F, the protective bearing link 38 directly supports the rotor shaft 13 via the small diameter portions 13b, 3c.
39 is provided on the main body 12 side. Rotating spindle 1
At the tip of the small diameter portion 13b of No. 3, there is a cylindrical grindstone 4 that grinds the workpiece 21 by rotating the rotor shaft 13.
1 is provided.
同図に示すように、フランジ部３０とアキシャル電磁石
３１との間には隙間Ｔ１が形成され、フランジ部３０と
アキシャル電磁石３２との間には隙間Ｔ２が形成されて
おり、これらの隙間Ｔ１と′■゛２との大小関係が交互
に替わるようアキシャル電磁石３１と３２の電流値を制
御することにより、ロータ軸１３を軸方向に振動させる
ことができる。すなわち、第３図に示すように、所定の
信号が入力されることにより内面研削盤１０全体を制御
する研削盤コントローラ５０は、磁気軸受スピンドル１
１のアキシャル電磁石３１と３２を制御するスラスト制
御部４７のオシレータ（発振回路）５１（加振手段）に
指令信号を入力させて、後述するようにロータ軸１３を
軸方向に振動させるようになっている。As shown in the figure, a gap T1 is formed between the flange portion 30 and the axial electromagnet 31, and a gap T2 is formed between the flange portion 30 and the axial electromagnet 32. The rotor shaft 13 can be vibrated in the axial direction by controlling the current values of the axial electromagnets 31 and 32 so that the magnitude relationship with ``■''2 is alternately changed. That is, as shown in FIG. 3, the grinding machine controller 50, which controls the entire internal grinding machine 10 by inputting a predetermined signal, controls the magnetic bearing spindle 1.
A command signal is input to the oscillator (oscillation circuit) 51 (excitation means) of the thrust control unit 47 that controls the axial electromagnets 31 and 32 of the rotor shaft 13 in the axial direction as described later. ing.
このような磁気軸受スピンドル１１を用いた研削盤の作
用について説明する。まずモータ２４によりワークスピ
ンドル装ｆｆ２０に保持されなワ−ク２１を回転させる
とともに、磁気軸受スピンドル１１のロータ軸１３を介
して砥石４１を回転させ、モータ２３により磁気軸受ス
ピンドル１】を介して砥石４１をワーク２１の内周面の
内側に進入させる。次にＣＰＵ５０はサーボドライバ（
図示せず）を介してモータ２５を回転させ、ワークスピ
ンドル装置２０のワーク２１をその径方向に移動させて
、砥石４１に対してワーク２１の切込みを行うとともに
研削作業に入る。The operation of a grinding machine using such a magnetic bearing spindle 11 will be explained. First, the motor 24 rotates the workpiece 21 held on the workpiece spindle ff20, and the grindstone 41 is rotated via the rotor shaft 13 of the magnetic bearing spindle 11. 41 is entered inside the inner peripheral surface of the workpiece 21. Next, the CPU 50 is a servo driver (
The motor 25 is rotated via a motor (not shown) to move the workpiece 21 of the workpiece spindle device 20 in its radial direction, and the workpiece 21 is cut into the grinding wheel 41 and a grinding operation is started.
モータ２５の回転をエンコーダ（図示せず）が検出し、
このエンコータからの出力信号により切り込み位置が演
算され、それによって研削盤コントローラ５０は現在粗
研送り範囲か、精研送り範囲か、あるいはスパークアウ
ト範囲かを判別する（第５図のＰＬ）。スパークアラ１
〜範囲に入ったことを判別したときは、前述のように、
研削盤コントローラ５０はスラスト制御部４７のオシレ
ータ５１に指令信号を入力させる（第５図のＰ２＞。こ
のことによりオシレータ５１は、スラスト制御部４７の
基準信号ｉ（第４図（ａ））に発振信号■（同図（ｂ）
）を加算させて制御信号Ｓ（同図（Ｃ））を作って比較
器５３に入力する（第５図のＰ３）。An encoder (not shown) detects the rotation of the motor 25,
The cutting position is calculated based on the output signal from this encoder, and the grinding machine controller 50 determines whether the current position is in the rough grinding feed range, fine grinding feed range, or spark-out range (PL in FIG. 5). Spark Ala 1
~ When it is determined that it is within the range, as mentioned above,
The grinding machine controller 50 inputs a command signal to the oscillator 51 of the thrust control section 47 (P2 in FIG. Oscillation signal ■ ((b) in the same figure)
) is added to produce a control signal S ((C) in the same figure) and input to the comparator 53 (P3 in FIG. 5).
一方、位置センサ３６からはロータ軸１３の軸方向の位
置を検出する信号が比較器５３に入力され、比較器５３
はフランジ部３０とアキシャル電磁石３１および３２と
の間の隙間′Ｆ１とＴ２が等しくなったときの基準値ｉ
と比較して、信号処理回路５４および増幅器５６．５７
を介してアキシャル電磁石３１．３２のそれぞれに制御
信号（制御電流）を出力して、隙間Ｔ１とＴ２か等しく
なるようスラスト制御部４７はアキシャル電磁石３１．
３２を制御する。他方、前述のように比較器５３に入力
された制御信号Ｓはそれに加算された発振信号■により
発振しているのて、アキシャル電磁石：３１．３２も発
振するよう制御され、隙間Ｔ１と′ｆ゛２との大小関係
が交互に替わることになってロータ軸１３は軸方向に振
動する（第５図のＰ４）。On the other hand, a signal for detecting the axial position of the rotor shaft 13 is input from the position sensor 36 to the comparator 53.
is the reference value i when the clearance 'F1 and T2 between the flange part 30 and the axial electromagnets 31 and 32 are equal.
compared to signal processing circuit 54 and amplifier 56.57
The thrust control unit 47 outputs a control signal (control current) to each of the axial electromagnets 31.32 via the axial electromagnets 31.32 so that the gaps T1 and T2 are equal.
32. On the other hand, since the control signal S input to the comparator 53 is oscillated by the oscillation signal ■ added thereto as described above, the axial electromagnet 31, 32 is also controlled to oscillate, and the gap T1 and 'f The magnitude relationship with ``2'' alternates, causing the rotor shaft 13 to vibrate in the axial direction (P4 in FIG. 5).
このときの振動周波数は最高２００ｆｌｚにまで高める
ことがてきるため、砥石４１はこのような高い周波数で
振動しながらワーク２１を加工することができ、ワーク
２１加工面の面粗度を大きく向上さぜることがてきる。The vibration frequency at this time can be increased to a maximum of 200flz, so the grindstone 41 can machine the workpiece 21 while vibrating at such a high frequency, greatly improving the surface roughness of the machined surface of the workpiece 21. You can do it.
たとえ砥石テーブル１４をカム等により機械的に振動さ
せて磁気軸受スピンドル１１を軸方向に振動させること
ができたとしても、砥石テーブル１４、磁気軸受スピン
ドル１１等の質量や慣性が大きいために応答性か悪く、
せいぜい１０１１ｚ位でしか振動させることができず、
本発明で得られるような面粗度を得ることはできない。Even if it is possible to vibrate the magnetic bearing spindle 11 in the axial direction by mechanically vibrating the grinding wheel table 14 with a cam or the like, the responsiveness will be low due to the large mass and inertia of the grinding wheel table 14, magnetic bearing spindle 11, etc. It's bad,
It can only vibrate at around 1011z at most,
Surface roughness as obtained with the present invention cannot be obtained.
なお上記実施例においては、ワークテーブルを送り移動
させるモータの回転を検出するエンコータからの切込み
位置信号により、研削盤コントローラがスラスト制御部
のオシレータに指令信号を入力させていたが、研削盤に
ワークの加工寸法 ゛を検出する定寸装置を設けて、こ
の定寸装置からの定寸信号により研削盤コントローラは
オシレータに指令信号を入力させるようにしてもよい。In the above embodiment, the grinding machine controller inputs a command signal to the oscillator of the thrust control section based on the cutting position signal from the encoder that detects the rotation of the motor that feeds and moves the work table. A sizing device for detecting the machining dimension ゛ may be provided, and the grinding machine controller may input a command signal to the oscillator in response to a sizing signal from the sizing device.
また上記実施例においては、加工時期かスパークアウト
範囲に入ったときにロータ軸を軸方向゛に振動さぜるよ
うになっていたが、粗研送り範囲、精研送り範囲の時期
からロータ軸を軸方向に振動させるようにしてもよい。In addition, in the above embodiment, the rotor shaft was vibrated in the axial direction when the machining period or the spark-out range was entered, but the rotor shaft was vibrated in the axial direction when the machining period or the spark-out range was reached. may be made to vibrate in the axial direction.
このことにより加工能率を向上させて、加工時間の短縮
、加工コストの低減を図る効果を得ることができる。As a result, it is possible to improve machining efficiency, shorten machining time, and reduce machining costs.
また、上記実施例は特にワークの大きさについては言及
してないが、ワークの長さが砥石より短くて砥石は単に
切込方向に送るたけでよい場合（いわゆるプランジ加工
）たけでなく、ワークの長さか砥石より長くて砥石は切
込方向に送るたけでなく軸方向にも送り移動しながら研
削する場合でも同様の効果を得ることができる。In addition, although the above embodiments do not specifically mention the size of the workpiece, in cases where the length of the workpiece is shorter than the grindstone and the grindstone only needs to be fed in the cutting direction (so-called plunge machining), the workpiece The same effect can be obtained even when the grindstone is longer than the grindstone and the grindstone is fed not only in the cutting direction but also in the axial direction while grinding.
さらに、上記実施例は本発明を内面研削盤に用いた場合
について説明したが、本発明を外面研削盤に用いてもよ
い。Further, in the above embodiments, the present invention is applied to an internal grinder, but the present invention may also be applied to an external grinder.
以」二説明したように本発明の研削盤によれば、磁気軸
受スピンドルの電磁石の磁気力を電気的に制御すること
により、ロータ軸を軸方向に高周波数で振動させること
か可能となり、このことにより研削後にラップ仕上け、
あるいは超仕上げ等を行なわなくとも、ワーク加工面を
高い面粗度て加工（仕上け）することができる。As explained below, according to the grinding machine of the present invention, by electrically controlling the magnetic force of the electromagnet of the magnetic bearing spindle, it is possible to vibrate the rotor shaft in the axial direction at a high frequency. Lap finish after grinding,
Alternatively, the workpiece surface can be processed (finished) with high surface roughness without performing superfinishing or the like.
第１〜５図は本発明による研削盤の一実施例を示す図で
あり、第１図は内面研削盤の斜視図、第２図は磁気軸受
スピンドルの側面断面図、第３図はその制御ブロック図
、第４図は各信号の波形図である、第Ｘ図はフローチャ
ート図である。
１０・・・・・・内面研削盤
１１・・・・・・磁気軸受スピンドル
１２・・・・・・木 体
１３・・・・・・ロータ軸
１、３ ａ・・・段 部
１３ｂ、１３ｃ・・・小径部
１４・・・・・・砥石テーブル
１５．１６・・・・・・ラジアル電磁石１７．１８・・
・・・・レール
１９・・・・・・ベツドフレーム
２０・・・・・・ワークスピンドル装置２１・・・・・
・ワーク
２２・・・・・・ワークテーブル
２３〜２５．２８・旧・・モータ
３０・・・・・・フランジ部
３１．３２・・・・・・アキシャル電磁石３４〜３６・
・・・・・位置センサ
３８．３９・・・・・・保護ベアリング４１・・・・・
・砥石
４７・・・・・・スラストｍ制御部
５０・・・・・・研削盤コントローラ
５１・・・・・・オシレータ（加振手段）５３・・・・
・・比較器
５４・・・・・・信号処理回路
５６．５７・・・・・・増幅器
４畠号の５皮才式図
第４図
７０−子へ・−ト
第 ５ 四口1 to 5 are views showing an embodiment of a grinding machine according to the present invention, in which FIG. 1 is a perspective view of an internal grinder, FIG. 2 is a side sectional view of a magnetic bearing spindle, and FIG. 3 is a control thereof. The block diagram, FIG. 4 is a waveform diagram of each signal, and FIG. X is a flowchart diagram. 10... Internal grinder 11... Magnetic bearing spindle 12... Wooden body 13... Rotor shafts 1, 3 a... Step portions 13b, 13c ... Small diameter part 14 ... Grinding wheel table 15.16 ... Radial electromagnet 17.18 ...
...Rail 19...Bed frame 20...Work spindle device 21...
・Work 22...Work table 23-25.28 Old...Motor 30...Flange part 31.32...Axial electromagnet 34-36
...Position sensor 38.39...Protection bearing 41...
- Grinding wheel 47... Thrust m control unit 50... Grinding machine controller 51... Oscillator (excitation means) 53...
... Comparator 54 ... Signal processing circuit 56.57 ... Amplifier 4 Hatake No.
Claims (1)
磁気軸受スピンドルを備え、前記ロータ軸の端部に砥石
を設けた研削盤において、前記電磁石の磁気力を電気的
に制御することにより前記ロータ軸を軸方向に振動させ
る加振手段を設けたことを特徴とする研削盤。In a grinding machine equipped with a magnetic bearing spindle having a rotor shaft that is floated and supported by an electromagnet, and a grinding wheel is provided at an end of the rotor shaft, the rotor shaft can be adjusted by electrically controlling the magnetic force of the electromagnet. A grinding machine characterized by being provided with an excitation means for vibrating in the axial direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63064375A JP2657815B2 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Grinder |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP63064375A JP2657815B2 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Grinder |
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| JPH01240266A true JPH01240266A (en) | 1989-09-25 |
| JP2657815B2 JP2657815B2 (en) | 1997-09-30 |
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ID=13256489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63064375A Expired - Lifetime JP2657815B2 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Grinder |
Country Status (1)
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