JPH04354672A - 研削盤の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研削盤における研削条件
の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】研削加工を行う際には、あらかじめ工作
物の材質、研削砥石の種類、要求精度などを勘案して研
削条件を決定する。最近の人手不足や熟練者不足を反映
して、このような研削条件の決定過程を自動化するため
の技術開発も行われている。例えば特開昭６３−２９５
１７７号公報には、内面研削において研削抵抗を測定し
、研削抵抗が一定になるように切込み速度を制御すると
いう、切込み速度の自動決定方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内面研削盤や円筒研削
盤でプランジ研削を行う時のように、研削作業が連続で
、研削抵抗を連続的に測定できる場合、上記した従来技
術により切込み速度を制御できる。しかしながら、平面
研削盤での平面研削作業の場合、図７に示すように加工
は断続的であり、切込みもステップ状であるから、研削
抵抗も断続的に発生する。このため、上記した従来技術
のように連続的に研削抵抗を測定して切込み量を制御す
ることはできない。なお、通常は固定した研削砥石６に
対し工作物１３が移動するが、同図においては説明の便
宜上、研削砥石６が移動するように示してある。ところ
で、平面研削作業における実質切込み量が常に一定であ
れば、直前の切込み工程で測定した研削抵抗を許容研削
抵抗と比較し、その結果に基づいて次の切込み工程にお
ける切込み量が決定でき、平面研削盤においても従来技
術のような研削抵抗一定の制御を行うことができる。 しかしながら、図８に示すように、平面研削では一般に
最初に研削砥石６と工作物１３とが接触するときの切込
み量は空研削を含むため、最初の実質切込み量は設定切
込み量よりも小さい。したがって、このときに測定され
る研削抵抗は正規の設定切込み量で研削したときの値よ
りも小さくなり、この研削抵抗に基づいて次の切込み量
を決定すると、次の切込み工程における切込み量が過大
になるという問題があった。

【０００４】また、研削抵抗は一般に図９に示すように
変化する。すなわち、初期切込み量が過大であると同図
の点線ａで示すように研削抵抗が大きくなり、研削焼け
や研削砥石の異常摩耗が生じる。また、同図の点線ｂで
示すように初期切込み量が過小であると能率が低くなる
。したがって、同図の実線ｃで示すように、精度と能率
の両面からみて適正な研削抵抗になるように切込み量を
決定することが重要である。さらに、研削開始後の数回
のいわゆる過渡状態の切込み工程では、設定切込み量が
一定であっても、研削砥石と工作物間の弾性変位によっ
て切残し量が生じるため、実切込み量は設定切込み量よ
りも小さくなる。そして、切込み回数の増加とともに実
切込み量が設定切込み量に近づいていくので、研削抵抗
は図９に示すように漸増していく。このため、上記過渡
状態において直前の切込み工程の研削抵抗を基準として
次の切込み量を決定すると、やはり切込み量が過大にな
るという問題があった。本発明の目的は、上記した従来
技術の課題を解決し、平面研削盤における平面研削のよ
うに断続研削を行う場合にも、適切な切込み量を決定で
きる研削盤の制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、第１の発明は、研削抵抗もしくは研削抵抗の大き
さに対応して変化する物理的な量を検出量とする。また
、予め検出量の許容値と、相前後する切込み工程におけ
る検出量の比の許容範囲を定めておく。そして、上記検
出量の比が予め設定した許容範囲となるまでは切込み量
を一定とし、検出量が予め設定した上記許容値を越える
か、または、上記検出量の比が上記許容範囲になったと
き上記検出量と上記許容値の比に応じて切込み量を制御
する。また、第２の発明は、研削抵抗もしくは研削抵抗
の大きさに対応して変化する物理的な検出量の許容値を
予め定めておき、最初に検出した切込み工程の検出量は
無視し、２回目以降の検出量に基づき３回目以降の切込
み量として許容研削抵抗における切残し量δｓと現切込
み工程における切残し量δｉとの差Δδを現切込み量に
加算した値とするように制御する。なお、差Δδ、切残
し量δｓ、δｉは下記の式１〜式３で表わされる。 Δδ＝δｓ−δｉ＝（Ｆ０−Ｆｉ）／ｋ　　　　　　　
　　　式１δｓ＝Ｆ０／ｋ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　式２δｉ＝Ｆｉ／
ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　式３ここで、Ｆ０：許容研削抵抗 Ｆｉ：各切込み工程における研削抵抗 δｓ：許容研削抵抗Ｆ０における切残し量δｉ：各切込
み工程における切残し量 ｋ：研削砥石と工作物間のばね定数 さらに、第３の発明は、上記第１ないし第２の発明にお
いて、切込み量が予め設定した許容値以下になったら、
ドレッシングを行うようにしたものである。

【０００６】

【作用】第１の発明では、図４に示すように、初期切込
み量が過小な場合、相前後する切込み工程における研削
抵抗の比を比較し、この比が所定の値よりも小さくなる
定常状態になるまで切込み量は一定であるが、定常状態
になると矢印ロのように切込み量を増す。一方、初期切
込み量が過大な場合、研削抵抗が予め設定した許容値よ
りも大きくなったら切込み量を変更するようにしたから
、過渡状態であっても研削抵抗が適正値を超過すると、
ただちに矢印イのように研削抵抗を軽減する方向に切込
み量を変更する。したがって、初期切込み量が過大ある
いは過小の場合でも、定常状態における切込み量は研削
抵抗が適正値になるように変更される。また、第２の発
明では、各切込み工程における研削抵抗がＦｉであると
き発生した切残し量δｉと許容研削抵抗がＦ０であると
きの切残し量δｓとの差Δδを、現切込み量に加えた値
を次の切込み工程の切込み量として研削するから、図６
に示すように、速やかに許容研削抵抗に到達させること
ができる。さらに、いずれの方法においても切込み量が
許容値以下になったときにはドレッシングを行うから、
さらに精度と能率を向上させることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施するための装置の構成例
を、図１ないし図２により説明する。図１は本発明を平
面研削盤に適用した場合の構成例を示す側面図で、図２
は正面図である。１はベッド。２はコラムで、ベッド１
に矢印Ｙの方向に摺動自在に保持され、モータ３により
駆動される。４はスピンドルヘッドで、コラム２に矢印
Ｚの方向に摺動自在に保持され、モータ５により駆動さ
れる。６は研削砥石で、スピンドルヘッド４に回転自在
に保持された砥石軸７の先端に取り付けられている。８
はテーブルで、ベッド１に矢印Ｘの方向に摺動自在に保
持され、図示しない油圧シリンダにより駆動される。９
はチャックで、力検出器１０を介してテーブル８に取り
付けられている。力検出器１０は、増幅器１１を経由し
て数値制御装置１２に接続されている。１３は工作物で
、チャック９に取り付けられている。１４ａ、１４ｂは
近接センサで、ベッド１に取り付けられている。１５は
ドッグで、テーブル８に取り付けられている。なお、ド
ッグ１５が近接センサ１４ａ、１４ｂに対向すると、近
接センサ１４ａ、１４ｂの信号が数値制御装置１２に入
力されると同時にテーブル８の移動方向が切り替わるよ
うになっている。以下、工作物１３を両端切込みのプラ
ンジ研削で加工する場合を例にとり、動作について説明
する。図３は本発明の第１の実施例を示す切込み量制御
のフローチャートである。なお、以下、図３におけるス
テップ１１０〜２００をまとめて「過渡状態の制御」と
呼ぶ。また、ステップ３００〜３６０をまとめて「定常
状態の制御」と呼ぶ。予め数値制御装置１２に入力され
たプログラムにより、モータ３、モータ５及び図示しな
い油圧シリンダが制御されて、工作物９が研削砥石６に
より加工される。ここで、研削抵抗は、近接センサ１４
ａの信号をトリガとして測定され、近接センサ１４ｂの
信号でリセットされるようになっており、アップカット
研削における研削抵抗のみが測定されるようになってい
る。研削砥石６は工作物１３の近傍まで早送りで下降し
、その後、近接センサ１４ａ、１４ｂの信号を受けるご
とに切込み量ｔだけ下降して研削が行われ、同時に力検
出器１０により研削抵抗Ｆが測定される（ステップ１２
０）。最初に研削抵抗Ｆが測定された切込み工程では切
込み量の変更は行われず、次の切込み工程へ進む。ただ
し、研削抵抗Ｆが許容研削抵抗Ｆ０よりも大きい場合に
は後述する「定常状態の制御」の工程へ移る（ステップ
１５０）。２回目以降に測定された研削抵抗Ｆｉは先ず
、許容研削抵抗Ｆ０と比較され、許容研削抵抗Ｆ０より
も大きくなると後述する「定常状態の制御」に移行する
（ステップ１９０）。また、測定された研削抵抗Ｆｉが
許容研削抵抗Ｆ０よりも小さい場合、引き続き直前にお
ける切込み工程の研削抵抗Ｆｉ−１との比が計算され、
これが許容値αよりも大きい間は切込み量の変更は行わ
れず、研削が続行される（ステップ２００）。そして、
Ｆｉ／Ｆｉ−１≦αになると、「定常状態の制御」の工
程へ移り、研削抵抗Ｆｉと許容研削抵抗Ｆ０との比によ
り切込み量が（Ｆ０／Ｆｉ）・ｔに変更されて（ステッ
プ３００）研削が行われ、この操作が定寸になるまで続
けられて研削が終了する。なお、途中で切込み量が許容
値βよりも小さくなると（ステップ３１０）、研削砥石
６の切れ味が悪くなったものと判断してドレッシングが
行われる（ステップ３２０）。本実施例では以上の構成
としたので、図４に示すように、初期切込み量が小さい
場合、過渡状態では切込量は一定であるが、定常状態に
なってから切込み量が変更されて所定の研削抵抗Ｆ０の
もとで研削が行われる。また、初期切込み量が大きい場
合は、過渡状態においても研削抵抗Ｆｉが許容研削抵抗
Ｆ０を超過した時点で直ちに切込み量が変更されて許容
研削抵抗Ｆ０になるように制御されるので、切込み量が
過大に変更されることがなく、研削焼けや研削砥石の異
常摩耗が防止されるという効果がある。さらに、切込み
量が許容値β以下になったときにドレッシングをして研
削砥石の切れ味を回復するようにしたので、過小な切込
み量で研削が続けられることがなく、能率のよい研削が
できるという効果がある。

【０００８】図５は、本発明の第２の実施例を示すフロ
ーチャートである。なお、最初に研削抵抗が測定される
までの工程は上記実施例と同じであるので省略する。２
回目以降に測定される研削抵抗Ｆは許容研削抵抗Ｆ０と
比較され、次の切込み量、すなわち３回目以降の切込み
量がｔ＋（Ｆ０−Ｆ）／ｋに変更されて次の切込みが行
われる。以下、定寸に達するまでこの操作が繰り返され
る。途中で切込み量が許容値βよりも小さくなると研削
砥石の切れ味が悪くなったものと判断し、ドレッシング
が行われる。本実施例では以上の構成としたので、図６
に示すように、切残し量を考慮して切込み量の変更が行
われ、切込み開始後短時間に定常状態になるので、上記
した第１の実施例の効果の他に、能率のよい加工ができ
るという効果がある。

【０００９】なお、上記２つの実施例では、一般にアッ
プカット研削とダウンカット研削では研削抵抗が異なる
ため、アップカット研削における研削抵抗だけで制御す
るようにしたが、許容研削抵抗を別々に設けることによ
り、アップカット研削とダウンカット研削の両方の研削
抵抗で制御するようにしても良いし、ダウンカット研削
の研削抵抗だけで制御するようにしてもよい。また、上
記２つの実施例では、両端切込みのプランジ研削の場合
について示したが、片端切込みの場合も同様に制御でき
るし、トラバース研削の場合にも、各トラバース工程ご
との研削抵抗を用いることにより同様の制御を行うこと
ができる。さらに、上記２つの実施例では、いずれも研
削抵抗を検出量としたが、研削抵抗により生じるモータ
の電流変化、各部の弾性変位や振動の変化など研削抵抗
に対応する物理量を検出量としてもよい。

【００１０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
平面研削盤における平面研削のように断続研削を行う場
合にも、適切な切込み量を決定でき、切込み量が過酷に
なって研削焼けや研削砥石の異常摩耗が発生することが
防止されるとともに、初期切込みが過大あるいは過小で
あっても、最適な切込み量に設定できる。すなわち、最
適な切込み量を自動的に設定できるから、精度および作
業能率を向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した場合の構成例を示す平面研削
盤の側面図。

【図２】本発明を適用した場合の構成例を示す平面研削
盤の正面図。

【図３】第１の発明の制御方法を示すフローチャート。

【図４】第１の発明における切込み工程数と、研削抵抗
および切込み量の関係を示す説明図である。

【図５】第２の発明の制御方法を示すフローチャート。

【図６】第２の発明における切込み工程数と、研削抵抗
および切込み量の関係を示す説明図である。

【図７】平面研削盤における研削砥石と工作物との相対
移動様式を示す説明図。

【図８】平面研削盤における研削砥石と工作物との相対
移動様式を示す説明図。

【図９】平面研削盤における研削砥石と工作物との相対
移動様式を示す説明図。

【符号の説明】

６　　　　研削砥石 １０　　　　力検出器 １２　　　　数値制御装置 １３　　　　工作物 １４ａ、１４ｂ　　　　近接センサ １５　　　　ドッグ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研削抵抗もしくは研削抵抗の大きさに対応
   して変化する物理的な検出量の許容値と、相前後する切
   込み工程における検出量の比の許容範囲とを予め定めて
   おき、上記検出量の比が予め設定した許容範囲となるま
   では切込み量を一定とし、検出量が上記許容値を越える
   かまたは、検出量の比が上記許容範囲になったとき上記
   検出量と上記許容値の比に応じて切込み量を制御するよ
   うに構成したことを特徴とする研削盤の制御方法。
2. 【請求項２】研削抵抗もしくは研削抵抗の大きさに対応
   して変化する物理的な検出量の許容値を予め定めておき
   、最初に検出した切込み工程の検出量は無視し、２回目
   以降の検出量に基づき３回目以降の切込み量として許容
   研削抵抗における切残し量と現切込み工程における切残
   し量との差を現切込み量に加算した値とするように制御
   することを特徴とする研削盤の制御方法。
3. 【請求項３】切込み量が予め設定した許容値以下になっ
   たときにドレッシングを行うようにしたことを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の研削盤の制御方法。