JPH0622787B2 - 内面研削条件設定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内面研削条件設定方法に関する。

従来の技術 一般に、内面研削盤においては、円筒形のワークに砥石
を挿入するために砥石軸は細長く、かつ、剛性が低い。
これにより、研削時に砥石軸の弾性変形を無視すること
ができず、設定された切り込み速度（切り込み量）と実
際の切り込み速度（切り込み量）との差が生じる。この
ため、実際の切り込み速度は、砥石とワークとが接触し
た瞬間から次第に増加する状態を経てある時間経過した
時点で設定された切り込み速度に等しくなる状態とな
る。

そこで、第１４図に示すように、縦軸に切り込み量をと
り横軸に時間をとり、点線Ａで示すように切り込み速度
を設定し、研削工程を粗研削と精研削とに分け、粗研削
においては実線Ｂで示すように速い切り込み速度でワー
クを研削して加工精度を重視せずに研削能率を高め、そ
の後に切り込み速度を遅くして加工精度を高め、さら
に、零研削と称して切り込み量を零にし研削面を整えて
いる。

また、特公昭６２−１９９８６号公報に記載されている
ように、間歇的に測定されたワークの寸法と、切込台の
位置とにより、切り込み速度を補正する発明が存する。

発明が解決しようとする問題点 ワークへの砥石の切り込みにより砥石軸が変形するた
め、第１４図に実線Ｂで示すように、粗研削と精研削と
の初期においては実際の切り込み速度が遅い状態から定
常状態に移行する過渡状態がある。また、正確な寸法精
度を得るには複数回研削工程を経なければならず、さら
に、精研削においては切り込み速度が遅くワークに砥石
を接触させるまでに空研削の時間が存在し、しかも、零
研削工程を経なければならないので、研削時間が長くな
る。

また、特公昭６２−１９９８６号公報に記載された発明
は、ワークの寸法を測定し切込台の位置を検出し切り込
み速度を補正する制御を常時行なわなければならない。

問題点を解決するための手段 砥石軸モータに連結された砥石とモータに連結された円
筒形のワークとの一方を両者の軸心と直交する方向に切
り込み用モータにより変位させて内面研削を行う内面研
削盤において、最終的なワークの真円度及び表面粗さに
対応する粗研削仮切り込み速度Ｖcrと精研削仮切り込み
速度Ｖcfと精研削取り代Ｘｆとを仮設定し、前記粗研削
仮切り込み速度Ｖcrをもつて前記切り込み用モータを駆
動して粗研削作業を開始し、実際に回転する前記主軸の
切り込み速度Ｖcsと実際に研削される前記ワークの実切
り込み速度Ｖasとを所定のサイクルをもつて測定し、こ
れらの主軸の切り込み速度Ｖcsと実切り込み速度Ｖasと
の比率により粗研削に必要な切れ味評価基準として有用
なパラメータとしての時定数Ｔを演算し、前記切り込み
速度Ｖcsの初期速度Ｖｃinitと前記実切り込み速度Ｖas
の初期速度Ｖａinitとを演算し、これらの初期速度Ｖｃ
initと初期速度Ｖａinitの差ΔＶinitが一定値以上の期
間は前記時定数Ｔに基づいて前記ワークに対する前記砥
石の切り込み量を大きく補正し、この補正された研削デ
ータを記憶し、この研削データにより粗研削を遂行し、
この粗研削作業の終了後に前記精研削仮切り込み速度Ｖ
cfをもつて前記切り込み用モータを駆動して精研削作業
を開始し、実際に回転する前記主軸の切り込み速度Ｖcs
と実際に研削される前記ワークの実切り込み速度Ｖasと
を所定のサイクルをもつて測定し、これらの主軸の切り
込み速度Ｖcsと実切り込み速度Ｖasとの比率により研削
に必要な切れ味評価基準として有用なパラメータとして
の時定数Ｔを演算し、前記切り込み速度Ｖcsの初期速度
Ｖｃinitと前記実切り込み速度Ｖasの初期速度Ｖａinit
とを演算し、これらの初期速度Ｖｃinitと初期速度Ｖａ
initの差ΔＶinitが一定値以上の期間は前記時定数Ｔに
基づいて前記ワークに対する前記砥石の切り込み量を大
きく補正し、この補正された研削データを記憶し、この
研削データにより精研削を遂行し、二度目からは研削経
過中に記憶した前記研削データを呼び出してこの研削デ
ータにより粗研削と精研削とを行うようにした。

作用 研削は粗研削と精研削とに分けて行い、この時に、粗研
削及び精研削において、切り込み用モータの主軸の切り
込み速度Ｖcsとワークに対する実切り込み速度Ｖasとを
測定し、両者の比率により研削に必要な切れ味評価基準
として有用なパラメータとしての時定数Ｔとし、主軸の
切り込み速度Ｖcsの初期速度Ｖｃinitとワークと実切り
込み速度Ｖasの初期速度Ｖａinitとを演算し、これらの
初期速度Ｖｃinitと初期速度Ｖａinitとの差ΔＶinitが
一定値以上の期間は前記時定数Ｔに基づく切り込み速度
を補正することができ、これにより、粗研削及び精研削
においては急速切り込み量を調整して過渡状態の発生を
抑制することができ、また、精研削時の切り込み速度を
高めるとともにワークに対する実切り込み量と精研削取
り代とが一致した状態を検出して精研削を中止すること
ができ、これにより、精研削の時間を短縮するとともに
従来行われていた零研削を省略することができ、さら
に、二度目からは研削経過中に記憶した研削データを呼
び出してこの研削データにより粗研削と精研削とを行う
ことができ、これにより、研削時間を大幅に短縮するこ
とができる。

実施例 本発明の一実施例を第１図ないし第１３図に基づいて説
明する。まず、第１２図に内面研削盤の構造を示す。１
はワーク取付台で、このワーク取付台１にはモータ（図
示せず）に駆動されるチヤツク２が回転自在に保持され
ている。このチヤツク２は円筒形のワーク３を保持する
ものである。また、切り込み用モータ４に直結されたス
クリユー５が前記ワーク取付台１の一部に螺合されてい
る。切り込み用モータ４はＡＣサーボモータが使用さ
れ、この切り込み用モータ４の主軸の回転角を検出する
エンコーダ６は増幅器７とＡ／Ｄコンバータ８とを介し
てマイクロコンピユータ９に接続されている。砥石１０
が取付けられた砥石軸１１を駆動する砥石軸モータ１２
はトランスデユーサ１３とパワーモニタ１４とを介して
前記Ａ／Ｄコンバータ８に接続されている。内径測定器
１５は前記ワーク３の内周面に接触する一対の測定子１
６とこれらの測定子１６の機械的変位動作を電気信号に
変換する検出器（図示せず）とを有し、その出力側が増
幅器１７を介して前記Ａ／Ｄコンバータ８に接続されて
いる。

したがつて、チヤツク２によりワーク３を回転させ、砥
石軸モータ１２により砥石１０を回転させ、切り込み用
モータ４を回転させてワーク取付台１を砥石軸１１の軸
心と直交する方向に移動させることにより、ワーク３の
内周面に砥石１０が切り込まれる。この時、エンコーダ
６は切り込み用モータ４の主軸の回転角を検出し、この
検出信号はＡ／Ｄコンバータ８によりデジタル信号に変
換されてマイクロコンピユータ９に入力され切り込み用
モータの主軸の切り込み速度Ｖcsとして測定される。ま
た、ワーク３の寸法の変化は測定子１６の動きとして検
出され、この測定子１６の機械的変位量はＡ／Ｄコンバ
ータ８によりデジタル信号に変換されてマイクロコンピ
ユータ９に入力される。これにより、ワーク３の寸法及
びワーク３に対する砥石１０の実際の切り込み速度Ｖas
が測定される。さらに、砥石軸モータ１２は負荷により
電圧及び電流が変化するが、この変化する出力はトラン
スデユーサ１３に変換されてパワーモニタ１４に検出さ
れる。

ここで、第１図のフローチヤートを参照して内面研削条
件設定の手順を示す。まず、第１ステツプの研削準備に
おいて、研削データベースから、切り込み用モータ４の
主軸の精研削仮切り込み速度Ｖcfと粗研削仮切り込み速
度Ｖcrと精研削取り代Ｘｆとを設定する。この第１図に
おける第１ステツプのサブルーチンを第２図及び第３図
に示す。第２図では、ワーク３の最終的な真円度Ｒ及び
表面粗さＲmaxとをマイクロコンピユータ９に入力し、
研削データベースを元に精研削仮切り込み速度Ｖcfと消
費電力限界とを設定し、消費電力の限界を越えない範囲
で最高速度の粗研削仮切り込み速度Ｖcrを設定する。第
３図では、設定した粗研削仮切り込み速度Ｖcrに対応す
る最大表面粗さＲ′maxｒと、設定した精研削仮切り込
み速度Ｖcfに対応する最大表面粗さＲ′maxｆとを研削
データベースから予想し、設定した粗研削仮切り込み速
度Ｖcrに対応する真円度Ｒ′ｒと、設定した精研削仮切
り込み速度Ｖcfに対応する真円度Ｒ′ｆとを研削データ
ベースから予想し、 ΔＲ′max＝Ｒ′maxｒ−Ｒ′maxｆ並びに ΔＲ′＝Ｒ′ｒ−Ｒ′ｆ を演算し、ΔＲ′max≦ΔＲ′ならば精研削取り代Ｘｆ
＝ΔＲ′とし、ΔＲ′max＞ΔＲ′ならばＸｆ＝ΔＲ′m
axとする。

このようにして研削準備を完了したら、切り込み用モー
タ４の主軸を粗研削仮切り込み速度Ｖcrをもつて駆動
し、第１図の第２ステツプに示すように、粗研削実行に
移行し、続いて、第３ステツプに示すように、切り込み
用モータ４の主軸の実際の切り込み速度Ｖcsとワーク３
に対する砥石１０の実切り込み速度Ｖasとを測定する。
この第３ステツプの主軸の実際の切り込み速度Ｖcsを測
定するサブルーチンを第４図に示し、ワーク３に対する
砥石１０の実切り込み速度Ｖasを測定するサブルーチン
を第５図に示す。第４図のサブルーチンでは、切り込み
用モータ４の主軸の回転により出力されるエンコーダ６
のパルスを主軸位置のデータとして変換し、この主軸位
置のアナログ信号を0.1秒毎にサンプリングしＡ／Ｄコ
ンバータ８によりデジタル信号に変換し、これを主軸の
切り込み量Ｉｃの時系列データとしてマイクロコンピユ
ータ９のメモリに記憶し、この切り込み量Ｉｃを差分す
ることにより変換された主軸の切り込み速度Ｖｃを記憶
し、この切り込み速度Ｖｃにデジタルフイルタをかける
ことにより、平滑された主軸切り込み速度Ｖcsを求め、
このＶcsを主軸の切り込みデータとしてマイクロコンピ
ユータ９のメモリに記憶する。第５図のサブルーチンで
は、内径測定器１５から出力された信号を0.1秒毎にサ
ンプリングしＡ／Ｄコンバータ８によりデジタル信号に
変換し、このデジタル信号をワーク３に対する砥石１０
の実切り込み量Ｉａの時系列データとしてマイクロコン
ピユータ９のメモリに記憶し、この砥石１０の実切り込
み量Ｉａを差分することにより変換された実切り込み速
度Ｖａを記憶し、このＶａにデジタルフイルタをかける
ことにより、平滑された実切り込み速度Ｖasを求め、こ
のＶasをマイクロコンピユータ９のメモリに記憶する。

このように、第１図の第３ステツプにおいて、切り込み
用モータ４の主軸の実際の切り込み速度Ｖcsとワーク３
に対する砥石１０の実切り込み速度Ｖasとを測定した後
に、求められたこれらの切り込み速度Ｖcsと実切り込み
速度Ｖasとに基づき第４ステツプにおいて時定数Ｔを演
算する。この時定数Ｔは、前記切り込み速度Ｖcsと前記
実切り込み速度Ｖasとの比率により研削に必要な切れ味
評価基準として有用なパラメータを示すもので、この時
定数Ｔを求めるサブルーチンを第６図に示す。まず、マ
イクロコンピユータ９のメモリから主軸の切り込み速度
Ｖcsと実切り込み速度Ｖasとを呼び出し、ＶcsとＶasと
が一致しない過渡状態の研削時間の開始時間ｔｓと終了
時間ｔｅとを推定し、この過渡状態の期間におけるＶcs
とＶasとの差の対数計算を行い、ここで計算された時系
列の対数値を直線回帰して傾きＢを計算し、この傾きＢ
の逆数を時定数Ｔとし、この時定数Ｔをマイクロコンピ
ユータ９のメモリに記憶する。ここで、過渡状態の研削
時間の開始時間ｔｓと終了時間ｔｅとを推定するサブル
ーチンを第７図に示す。すなわち、マイクロコンピユー
タ９のカウンタにｋ＝１０をセツトし、一定の期間ｋ毎
にＶas／Ｖcsを計算する。ここでは、ｋの値１は0.1秒
に相当する。Ｖasは過渡状態の初期はＶcsに対して極め
て小さいが次第に近づく。その比率が９９％未満の期間
と９９％に等しくなつた期間とでそれぞれｋに１を加算
し、９９％を越えた時点をもつて過渡状態の終了時間ｔ
ｅとする。遡つてＶas／Ｖcsを計算し、その比率が４％
以上の時に期間毎にｋから１を引き４％未満になつた時
点をもつて過渡状態の開始時間ｔｓとする。第８図は過
渡状態の期間における対数計算のサブルーチンを示すも
ので、このサブルーチンでは、過渡状態の開始時間から
終了時間まで、期間毎に logＶ(k)＝−log｛Ｖas(k)−Ｖcs(k)｝ を計算する。

このように、第１図の第３，４ステツプにおいて、実際
に回転する主軸の切り込み速度Ｖcsと実際に研削される
ワーク３の実切り込み速度Ｖasとを0.1秒のサイクルを
もつて測定し両データに基づき時定数Ｔを演算するが、
これとは平行して次の動作が行われる。すなわち、第５
ステツプにおいて、測定された前記切り込み速度Ｖcsの
初期速度Ｖｃinit及び前記実切り込み速度Ｖasの初期速
度Ｖａinitとを演算し、この初期速度Ｖｃinitに対する
初期速度Ｖａinitの差ΔＶinitを演算する。この差は時
間の経過とともに減少する筈である。この演算は第９図
のサブルーチンで示すように、研削開始信号により研削
開始時間ｔｂを決定し、マイクロコンピユータ９のメモ
リから主軸の実際の切り込み速度Ｖcsとワーク３の実切
り込み速度Ｖasとを呼び出し、研削開始時間ｔｂから１
秒間における切り込み速度Ｖcsの平均及び実切り込み速
度Ｖasの平均を、それぞれ切り込み速度Ｖcsの初期速度
Ｖｃinit及び実切り込み速度Ｖasの初期速度Ｖａinitと
し、 研削初期速度差ΔＶinit＝Ｖｃinit−Ｖａinitを演算
し、この研削初期速度差ΔＶinitをマイクロコンピユー
タ９のメモリに記憶する。

第１図の第６ステツプでは、ΔＶinitに応じて急速切り
込み量に対する補正の有無を判断する。この判断のサブ
ルーチンを第１０図に示す。すなわち、マイクロコンピ
ユータ９のメモリから、切り込み速度Ｖcsの初期速度Ｖ
ｃinit及び研削初期速度差ΔＶinitを呼び出し、 Ｐ＝｜ΔＶinit／Ｖｃinit｜ を計算し、Ｐ＝１０％以上ならば補正し、否ならば補正
しない。

第１図の第７ステツプでは、切り込み速度Ｖcsの初期速
度Ｖｃinitに対する実切り込み速度Ｖasの初期速度Ｖａ
initの差ΔＶinitに応じ前記時定数Ｔに基づいてワーク
３に対する砥石１０の切り込み量を大きく補正する。す
なわち、第６ステツプで補正するとの判断がなされた時
は、マイクロコンピユータ９のメモリから、時定数Ｔと
研削初期速度差ΔＶinitとを呼び出し、前の切り込み量
ＲｉにＴとΔＶinitとの積を加えた値を切り込み量Ｒｉ
とする。この第１図における第７ステツプの動作は、第
１１図に示すサブルーチンにより実行される。

第１図の第６ステツプで急速切り込み量の補正の必要な
しと判断された時は粗研削が終了する。

続いて、前記切り込み用モータ４の主軸を精研削仮切り
込み速度Ｖcfをもつて回転させ、第１図の第８ステツプ
に示すように、精研削実行に移行し、続いて、第９ステ
ツプに示すように、切り込み用モータ４の主軸の実際の
切り込み速度Ｖcsとワーク３に対する砥石１０の実切り
込み速度Ｖasとを測定した後に、求められたこれらの切
り込み速度Ｖcsと実切り込み速度Ｖasとに基づき第１０
ステツプにおいて時定数Ｔを演算するが、これとは平行
して次の動作が行われる。すなわち、第１１ステツプに
おいて、測定された前記切り込み速度Ｖcsの初期速度Ｖ
ｃinit及び前記実切り込み速度Ｖasの初期速度Ｖａinit
とを演算し、この初期速度Ｖｃinitに対する初期速度Ｖ
ａinitの差ΔＶinitを演算する。続いて、第１２ステツ
プでは、ΔＶinitに応じて急速切り込み量に対する補正
の有無を判断し、 Ｐ＝｜ΔＶinit／Ｖｃinit｜ を計算し、Ｐ＝１０％以上ならば急速切り込み量の補正
要として判断する。この時は、第１３ステツプにおい
て、前の切り込み量ＲｉにＴとΔＶinitとの積を加えた
値を切り込み量Ｒｉとし、第１２ステツプで補正の必要
なしと判断した時は精研削作業を終了する。なお、第１
図において粗研削に伴う第３ステツプないし第７ステツ
プの動作と、精研削に伴う第９ステツプないし第１３ス
テツプの動作とは同一であるので説明を省略する。

以上のように、研削は粗研削と精研削とに分けて行われ
るが、このダイヤグラムを第１３図に示す。図中、点線
Ｃは切り込み用モータ４の主軸の切り込み速度、すなわ
ち指令値で、実線Ｄはワーク３に対する砥石１０の実切
り込み速度である。

発明の効果 本発明は上述のように構成したので、粗研削及び精研削
において、切り込み用モータの主軸の切り込み速度Ｖcs
とワークに対する実切り込み速度Ｖasとを測定し、両者
の比率により研削に必要な切れ味評価基準として有用な
パラメータとしての時定数Ｔとし、主軸の切り込み速度
Ｖcsの初期速度Ｖｃinitとワークと実切り込み速度Ｖas
の初期速度Ｖａinitとを演算し、これらの初期速度Ｖｃ
initと初期速度Ｖａinitとの差ΔＶinitが一定値以上の
期間は前記時定数Ｔに基づく切り込み速度を補正するこ
とができ、これにより、粗研削及び精研削においては急
速切り込み量を調整して過渡状態の発生を抑制すること
ができ、また、精研削時の切り込み速度を高めるととも
にワークに対する実切り込み量と精研削取り代とが一致
した状態を検出して精研削を中止することができ、これ
により、精研削の時間を短縮するとともに従来行われて
いた零研削を省略することができ、さらに、二度目から
は研削経過中に記憶した研削データを呼び出してこの研
削データにより粗研削と精研削とを行うことができ、こ
れにより、研削時間を大幅に短縮することができる効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はメイン
のフローチヤート、第２図ないし第１１図はサブルーチ
ンを示すフローチヤート、第１２図はブロツク図、第１
３図は切り込み量と研削時間との関係を示すグラフ、第
１４図は従来の切り込み量と研削時間との関係を示すグ
ラフである。 ３……ワーク、４……切り込み用モータ、１０……砥
石、１２……砥石軸モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥石軸モータに連結された砥石とモータに
   連結された円筒形のワークとの一方を両者の軸心と直交
   する方向に切り込み用モータにより変位させて内面研削
   を行う内面研削盤において、最終的なワークの真円度及
   び表面粗さに対応する粗研削仮切り込み速度Ｖcrと精研
   削仮切り込み速度Ｖcfと精研削取り代Ｘｆとを仮設定
   し、前記粗研削仮切り込み速度Ｖcrをもつて前記切り込
   み用モータを駆動して粗研削作業を開始し、実際に回転
   する前記主軸の切り込み速度Ｖcsと実際に研削される前
   記ワークの実切り込み速度Ｖasとを所定のサイクルをも
   つて測定し、これらの主軸の切り込み速度Ｖcsと実切り
   込み速度Ｖasとの比率により粗研削に必要な切れ味評価
   基準として有用なパラメータとしての時定数Ｔを演算
   し、前記切り込み速度Ｖcsの初期速度Ｖｃinitと前記実
   切り込み速度Ｖasの初期速度Ｖａinitとを演算し、これ
   らの初期速度Ｖｃinitと初期速度Ｖａinitの差ΔＶinit
   が一定値以上の期間は前記時定数Ｔに基づいて前記ワー
   クに対する前記砥石の切り込み量を大きく補正し、この
   補正された研削データを記憶し、この研削データにより
   粗研削を遂行し、この粗研削作業の終了後に前記精研削
   仮切り込み速度Ｖcfをもつて前記切り込み用モータを駆
   動して精研削作業を開始し、実際に回転する前記主軸の
   切り込み速度Ｖcsと実際に研削される前記ワークの実切
   り込み速度Ｖasとを所定のサイクルをもつて測定し、こ
   れらの主軸の切り込み速度Ｖcsと実切り込み速度Ｖasと
   の比率により研削に必要な切れ味評価基準として有用な
   パラメータとしての時定数Ｔを演算し、前記切り込み速
   度Ｖcsの初期速度Ｖｃinitと前記実切り込み速度Ｖasの
   初期速度Ｖａinitとを演算し、これらの初期速度Ｖｃin
   itと初期速度Ｖａinitの差ΔＶinitが一定値以上の期間
   は前記時定数Ｔに基づいて前記ワークに対する前記砥石
   の切り込み量を大きく補正し、この補正された研削デー
   タを記憶し、この研削データにより精研削を遂行し、二
   度目からは研削経過中に記憶した前記研削データを呼び
   出してこの研削データにより粗研削と精研削とを行うよ
   うにしたことを特徴とする内面研削条件設定方法。