JPH05162069A - 研削装置 - Google Patents

研削装置

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Publication number
JPH05162069A
JPH05162069A JP32717191A JP32717191A JPH05162069A JP H05162069 A JPH05162069 A JP H05162069A JP 32717191 A JP32717191 A JP 32717191A JP 32717191 A JP32717191 A JP 32717191A JP H05162069 A JPH05162069 A JP H05162069A
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JP
Japan
Prior art keywords
grindstone
workpiece
spindle
grinding
displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP32717191A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Takahashi
正行 高橋
Toru Nakagawa
亨 中川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP32717191A priority Critical patent/JPH05162069A/ja
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い研削能率で、高精度に仕上げられる研削
装置を提供することを目的としている。 【構成】 被加工物1を保持して回転する研削装置主軸
4と、砥石3を保持して回転する砥石スピンドル2と、
被加工物1と砥石3との相対運動を制御する制御部6と
を有する研削装置において、砥石スピンドル2の軸受又
は研削装置主軸4の軸受を砥石の加工抵抗を検出する磁
気軸受7とし、砥石3が被加工物1を研削する場合に被
加工物1上の各位置での加工抵抗の夫々の大きさと被加
工物1の剛性とによって決まる被加工物1の弾性変形に
よる被加工物1上の各位置の変位量Δtを示す変位情報
を予め記憶するか又は計算する変位情報処理手段10を
設け、磁気軸受7で測定された加工抵抗値及び変位情報
処理手段10からの変位情報に基づいて、測定される加
工抵抗値が常に一定となる変位量Δtを求め、研削装置
主軸4又は被加工物1と砥石スピンドル2の回転軸との
間隔をこの変位量Δtに合わせるように制御する磁気軸
受制御部9を設けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属、プラスチック、
ガラス、セラミックス等の加工装置に関し、特に、金
属、プラスチック、ガラス、セラミックス等を精密に研
削する研削装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、機械部品や光学部品は、材料の如
何を問わず、その寸法精度、形状精度の向上が求められ
ている。これらの部品を高精度に仕上げるためには、粗
加工、中仕上げ加工、仕上げ加工の順に行い、特に、最
終仕上げの研削加工では、被加工物に加工誤差の原因に
なる弾性変形が起こらないような非常に少ない加工量で
長時間をかけて加工し、被加工物に或る限度以上の加工
抵抗がかからず、加工抵抗による被加工物の弾性変形を
無視できるようにしなければならない。
【0003】図6は、研削装置の従来例の構成を示し、
従来例の研削装置は、被加工物1を保持して回転する研
削装置主軸4及び心押台5と、被加工物1との相対位置
を変えながら砥石3を保持して回転する砥石スピンドル
2と、被加工物1を研削するために、砥石3を被加工物
1に対して、砥石3の研削面が被加工物1の設計形状上
を通るように移動させる制御部6とを有する。
【0004】次に、この従来例の研削装置の動作を図6
から図8に基づいて説明する。
【0005】図6において、研削装置主軸4と心押台5
が円柱形状の被加工物1を保持して主軸回転軸bを軸に
して回転する。砥石スピンドル2が砥石3を保持して砥
石回転軸aを軸にして回転しながら、砥石3の研削面が
被加工物1の設計形状上を通るようにして砥石送り方向
fに移動し研削を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来例の
構成では、砥石3が円柱形状の被加工物1の中央付近を
加工する時に、加工抵抗(加工抵抗は、砥石3が被加工
物1を研削するための摩擦抵抗である主分力FH 、砥石
3を被加工物1に押し付ける力である背分力FV 、砥石
3の送り分力FT とからなり、夫々の大きさには相関関
係がある。)の背分力FV によって、円柱形状の被加工
物1が図6の点線1′で示すように弓なりに弾性変形す
る。この弾性変形量は、図6の点線1′に示すように、
被加工物の両端では小さく、中央部で大きくなる。従っ
て、砥石3の研削面が被加工物1の設計形状上を通るよ
うにして砥石送り方向fに移動し研削を行うと、図8に
示すように、加工開始端と加工終了端とは背分力FV
大きく、中央部ほど、加工抵抗の背分力FV が小さくな
る。加工抵抗の背分力FV が小さくなった中央部では、
研削能率が小さくなり、その結果、実質研削量が減少
し、被加工物1は、側面の断面が平行な円柱に加工され
るべきものが、図7に示すように、断面の中央が膨らん
だ樽型形状1″となり、形状誤差が生じる。これを防ぐ
ためには、背分力FV を小さくする必要があるが、背分
力FV を小さくすると研削能率が低下する。結局、従来
例では、形状誤差が発生し、形状誤差を防げば研削能率
が低下するという相反する2つの問題点があった。
【0007】本発明は、上記の相反する2つの問題点を
解決して、金属、プラスチック、ガラス、セラミックス
等の材料を、高い研削能率で、高精度に仕上げられる研
削装置を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の研削装置は、上
記の課題を解決するために、被加工物を保持して回転す
る研削装置主軸と、砥石を保持して回転する砥石スピン
ドルと、被加工物と砥石との相対運動を制御する制御部
とを有する研削装置において、砥石スピンドルの軸受又
は研削装置主軸の軸受を砥石の加工抵抗を検出する磁気
軸受とし、砥石が被加工物を研削する場合に被加工物上
の各位置での加工抵抗の夫々の大きさと被加工物の剛性
とによって決まる被加工物の弾性変形による被加工物上
の各位置の変位量を示す変位情報を予め記憶するか又は
計算する変位情報処理手段を設け、磁気軸受で測定され
た加工抵抗値及び変位情報処理手段からの変位情報に基
づいて、測定される加工抵抗値が常に一定となる変位量
を求め、研削装置主軸又は被加工物と砥石スピンドルの
回転軸との間隔をこの変位量に合わせるように制御する
磁気軸受制御部を設けることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の研削装置は、砥石スピンドルの軸受又
は研削装置主軸の軸受を砥石と被加工物との加工抵抗を
検出する磁気軸受とし、砥石が被加工物を研削する場合
に被加工物上の各位置での加工抵抗の夫々の大きさと被
加工物の剛性とによって決まる被加工物の弾性変形によ
る被加工物上の各位置の変位量を示す変位情報を予め記
憶するか又は計算する変位情報処理手段を設け、磁気軸
受で測定された加工抵抗値及び変位情報処理手段からの
変位情報に基づいて、測定される加工抵抗値が常に一定
となる変位量を求め、研削装置主軸又は被加工物と砥石
スピンドルの回転軸との間隔をこの変位量に合わせるよ
うに制御する磁気軸受制御部を設けることによって、加
工抵抗を大きくして研削能率を高くしても、加工抵抗に
よる被加工物の弾性変形を補正して加工するので、加工
後に弾性変形が回復した状態の形状精度、寸法精度を高
くすることができる。
【0010】
【実施例】本発明の第1実施例を図1から図3に基づい
て説明する。
【0011】図1は、第1実施例の研削装置の構成を示
し、第1実施例の研削装置は、被加工物1を保持して回
転する研削装置主軸4及び心押台5と、被加工物1と砥
石3との相対運動を制御する制御部6と、被加工物1と
の相対位置を変えながら砥石3を保持して回転すると共
に砥石3の加工抵抗を検出する磁気軸受7を軸受とする
砥石スピンドル2と、制御部6内にあり、砥石3が被加
工物1を研削する場合に被加工物1上の各位置での加工
抵抗の夫々の大きさと被加工物1の剛性とによって決ま
る被加工物1の弾性変形による被加工物1上の各位置の
変位量Δtを示す変位情報を予め記憶するか又は計算す
る変位情報処理手段10と、砥石スピンドル2の磁気軸
受7からの加工抵抗値及び変位情報処理手段10からの
変位情報に基づいて、測定される加工抵抗値が常に一定
となる変位量Δtを求め、研削装置主軸4と砥石スピン
ドル2の回転軸との間隔をこの変位量Δtに合わせるよ
うに制御する磁気軸受制御部9とを有する。
【0012】次に、第1実施例の動作を図1から図3に
基づいて説明する。
【0013】図1において、研削装置主軸4と心押台5
が円柱形状の被加工物1を保持して主軸回転軸bを軸に
して回転する。磁気軸受7を有する砥石スピンドル2は
砥石3を保持して砥石回転軸aを軸にして回転し、砥石
3の加工抵抗(加工抵抗は、砥石3が被加工物1を研削
するための摩擦抵抗である主分力FH、砥石3を被加工
物1に押し付ける力である背分力FV 、砥石3の送り分
力FT とからなり、相互に相関関係があるので、予めそ
の相関関係を求めておけば、加工抵抗から、各分力を推
定できる。)を検出しながら送り方向fに移動する。砥
石3は被加工物1に切り込み、研削を行う。磁気軸受制
御部9は、砥石スピンドル2の磁気軸受7からの加工抵
抗値及び変位情報処理手段10からの変位情報に基づい
て、測定される加工抵抗値が常に一定となる変位量Δt
を求め、研削装置主軸4と砥石スピンドル2の回転軸と
の間隔をこの変位量Δtに合わせるように制御する。
【0014】このようにして加工抵抗が常に一定に保た
れると、図3に示すように、加工抵抗の背分力FV が、
加工開始端から加工終了端まで一定値に保たれるので、
砥石3の研削効率も加工開始端から加工終了端まで一定
値に保たれ、被加工物1は加工誤差なく加工され、図2
に示すように正確な円柱形状に仕上げられる。
【0015】本発明の第2実施例を図4、図5に基づい
て説明する。
【0016】図4は、第2実施例の研削装置の構成を示
し、第2実施例の研削装置は、非球面レンズ(被加工
物)11を保持するチャック8を先端に取り付けた研削
装置主軸4と、磁気軸受7を有する砥石スピンドル2に
取り付けられた砥石3とを有する。これ以外に、図示さ
れていないが、第1実施例と同じ制御部6、磁気軸受制
御部9、変位情報処理手段10とが設けられている。
【0017】次に、第2実施例の動作を図4、図5に基
づいて説明する。
【0018】図4において、研削装置主軸4がチャック
8をを介して非球面レンズ11を保持し、レンズ回転軸
cを軸にして回転する。磁気軸受7を有する砥石スピン
ドル2が砥石3を保持して砥石回転軸aを軸にして砥石
回転方向ωに回転すると共に、非球面レンズ11を研削
するために砥石送り方向fに移動する。
【0019】図5は、この砥石の運動状態の詳細を示す
拡大図で、非球面レンズ11はレンズ回転軸cを軸にし
て回転し、砥石3は砥石回転軸aを軸にして回転しなが
ら非球面レンズ11を研削するように移動する。この場
合、図4に示すように、砥石スピンドル2の磁気軸受7
は砥石3の加工抵抗を検出しながら送り方向fに移動
し、砥石3は被加工物1に切り込み、研削を行う。又、
第1実施例と同様にして、制御部6と磁気軸受制御部9
と変位情報処理手段10との作用によって、磁気軸受制
御部9は、砥石スピンドル2の磁気軸受7からの加工抵
抗値及び変位情報処理手段10からの変位情報に基づい
て、測定される加工抵抗値が常に一定となる変位量Δs
を求め、非球面レンズ11の表面と磁気軸受7を有する
砥石スピンドル2の砥石回転軸aとの間隔をこの変位量
Δsに合わせるように制御する。この結果、砥石3の砥
石回転軸aは、変形量Δsだけ変位して弾性変形補正後
の砥石回転軸a′に移動し、被加工物である非球面レン
ズ11は、非球面レンズの設計形状11Aから変形量Δ
sだけ変位した弾性変形形状11Bとして研削され、研
削作業が終了し、弾性変形が回復した後の形状は、研削
誤差が含まれ無い形状精度、寸法精度が高い非球面レン
ズ11となる。
【0020】これに対して、従来技術の場合には、砥石
3の砥石回転軸aの上記の移動が無いので、砥石3の研
削面が非球面レンズ11の設計形状11A上を正しく通
るように制御しても、被加工物の非球面レンズ11の剛
性が非球面レンズ11上の位置によって異なるために、
弾性変形による非球面レンズ11上の各位置の変位が異
なり(図5の設計形状11Aと弾性変形形状11Bとの
差)、この変位の差に対応して研削能率が異なり、実質
研削量に位置による差異が生じるので、研削作業が終了
し、弾性変形が回復した後の形状に、研削誤差が発生す
る。
【0021】本発明の研削装置は、上記の実施例に限ら
ず種々の態様が可能である。例えば、実施例では、砥石
スピンドル2の軸受を磁気軸受7にしたが、研削装置主
軸4の軸受を磁気軸受7にしても良い。又、研削装置主
軸4と砥石スピンドル2の回転軸との距離を変えるの
に、実施例では、砥石スピンドル2の回転軸を移動した
が、研削装置主軸4を移動しても良い。又、本発明の研
削装置に必要な作用は、制御部6、磁気軸受7、磁気軸
受制御部9、変位情報処理手段10等に自由に配分で
き、その配置も自由である。
【0022】
【発明の効果】本発明の研削装置は、被加工物に加えら
れる加工抵抗による被加工物の弾性変形量を補正するよ
うに砥石の移動を制御するので、比較的大きな加工抵抗
で研削しても、この加工抵抗によって生じる被加工物の
弾性変形が加工精度に影響せず、大きな加工抵抗で高能
率に研削しても、高い形状精度と寸法精度の被加工物が
得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成図である。
【図2】図1による被加工物の側面図である。
【図3】図1による加工抵抗の背分力の分布図である。
【図4】本発明の第2実施例の構成図である。
【図5】図4の一部詳細図である。
【図6】従来例の構成図である。
【図7】図6による被加工物の側面図である。
【図8】図6による加工抵抗の背分力の分布図である。
【符号の説明】
1 被加工物 2 砥石スピンドル 3 砥石 4 研削装置主軸 6 制御部 7 磁気軸受 8 チャック 9 磁気軸受制御部 10 変位情報処理部 11 非球面レンズ(被加工物) 11A 非球面レンズの設計形状 11B 非球面レンズの弾性変形形状 a 砥石回転軸 a′補正後の砥石回転軸 b 主軸回転軸 c レンズ回転軸(主軸回転軸) f 砥石送り方向 ω 砥石回転方向 FH 主分力 FV 背分力 FT 送り分力 Δt 変位量 Δs 変位量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物を保持して回転する研削装置主
    軸と、砥石を保持して回転する砥石スピンドルと、被加
    工物と砥石との相対運動を制御する制御部とを有する研
    削装置において、砥石スピンドルの軸受又は研削装置主
    軸の軸受を砥石の加工抵抗を検出する磁気軸受とし、砥
    石が被加工物を研削する場合に被加工物上の各位置での
    加工抵抗の夫々の大きさと被加工物の剛性とによって決
    まる被加工物の弾性変形による被加工物上の各位置の変
    位量を示す変位情報を予め記憶するか又は計算する変位
    情報処理手段を設け、磁気軸受で測定された加工抵抗値
    及び変位情報処理手段からの変位情報に基づいて、測定
    される加工抵抗値が常に一定となる変位量を求め、研削
    装置主軸又は被加工物と砥石スピンドルの回転軸との間
    隔をこの変位量に合わせるように制御する磁気軸受制御
    部を設けることを特徴とする研削装置。
JP32717191A 1991-12-11 1991-12-11 研削装置 Pending JPH05162069A (ja)

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JP32717191A JPH05162069A (ja) 1991-12-11 1991-12-11 研削装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008023682A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Jtekt Corp 工作機械
CN111843622A (zh) * 2019-04-23 2020-10-30 株式会社捷太格特 磨削方法以及磨削机

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JP2020179432A (ja) * 2019-04-23 2020-11-05 株式会社ジェイテクト 研削方法及び研削盤
CN111843622B (zh) * 2019-04-23 2024-07-02 株式会社捷太格特 磨削方法以及磨削机

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