JPH06304862A - 研削力制御による研削方法 - Google Patents

研削力制御による研削方法

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JPH06304862A
JPH06304862A JP5119122A JP11912293A JPH06304862A JP H06304862 A JPH06304862 A JP H06304862A JP 5119122 A JP5119122 A JP 5119122A JP 11912293 A JP11912293 A JP 11912293A JP H06304862 A JPH06304862 A JP H06304862A
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JP
Japan
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grinding
grinding force
time
force
command value
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Application number
JP5119122A
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English (en)
Inventor
Arihiro Kamamura
有宏 鎌村
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06304862A publication Critical patent/JPH06304862A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削力指令値のハンチング等を防止し、簡単
な構成でサイクルタイムの安定化を図る。 【構成】 研削時間Tmを測定し、砥石整形後研削時間
の安定期において、研削時間Tmが上限値T2と下限値T
1の範囲内にあるときには、研削力指令値の変更は行わ
ない((a))。Tm値がT1値より小さくなったときに
は、研削力指令値を所定量だけ減少させ((b))、T
m値がT2値より大きくなったときには、研削力指令値を
所定量だけ増加させる((c))。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、研削盤の研削力制御に
よる研削方法に関し、特に1つのワークの研削に要する
時間(サイクルタイム)の安定化を図った研削方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に超砥粒砥石を用いてワークの研削
を行うと、砥石の尖鋭度が増加するため、所定の間隔で
砥石の整形が行われる。図7は、超砥粒砥石の一種のC
BNを用いてワークを一定の研削力で研削した場合の、
研削時間の推移の一例を示している。この図から明らか
なように、まず砥石整形後悪化した砥石切れ味がワーク
研削に従って徐々に回復して来るという傾向があり、そ
れに併う研削時間の減少がある。さらに研削時間には個
々のワーク間でのばらつき、砥石整形毎のばらつきがあ
る。
【0003】これらをすべて重ね合わせると砥石整形後
のワーク研削個数に対する研削時間は、図8(a)に斜
線で示した範囲に入るようになる。また、砥石径、ツル
アーの状態、砥石の個体差等で砥石切れ味が変化すると
上述した傾向及びばらつきを含んだまま研削時間が変化
し、例えば切れ味が悪化した場合には図8(b)に示す
ようになり、良くなり過ぎた場合には図8(c)に示す
ようになる。
【0004】このように研削時間変動の要因は砥石整形
後のワーク研削個数によるものと、ばらつきや長期的な
ツルアーの切れ味変化によるものとが複雑にからみあっ
ている。
【0005】このような研削時間の変動を抑制するた
め、砥石の切れ味の変化に応じて研削力を制御し、サイ
クルタイムの安定化を図った研削方法が従来より提案さ
れている(特開平3−166055号公報)。
【0006】この研削方法は、研削中の粗研削速度及び
粗研削力と、仕上研削速度及び仕上研削力とを測定し、
これらの実測値に基づいてスレッショルドフォースF0
及び切れ味係数Kを算出し、F0値及びK値に応じて研
削力指令値を決定するものである。
【0007】他の従来技術として、研削プロセス及び砥
石整形の最適化等を目的として、砥石尖鋭度をモニタ
し、その尖鋭度に応じて決定した研削力を維持すべく、
送り速度の制御を行う研削方法が知られている(特開平
2−76678号公報)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の研削方法のうち特開平3−166055号公報に開
示されたものは、以下のような不具合がある。
【0009】図7に示すように研削時間には個々のワ
ーク間のばらつきや砥石整形毎のばらつきがあるため、
過剰制御となることがあり、研削力指令値がハンチング
し、サイクルタイムも増減をくり返す、あるいはハンチ
ング防止のため制御ゲインを下げると応答性が悪くなり
サイクルタイムが長すぎる状態若しくは短すぎる状態が
長期間継続する。
【0010】研削速度及び研削力を実測し、スレッシ
ョルドフォースF0及び切れ味係数Kを算出するため、
演算時間が長くなる、制御装置の構成が複雑化する、計
算誤差が大きいといった不具合を生じる。
【0011】スレッショルドフォースF0及び切れ味
係数Kを算出するためには、粗研削及び仕上研削といっ
た2段階の研削が必要となる。
【0012】また、特開平2−76678号公報に開示
された研削方法は、砥石整形の最適化及び被研削物の真
円度向上等を目的としたものであり、砥石整形インター
バルを越えるような長期の範囲でサイクルタイムの適正
化を図るものではない。
【0013】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、研削力のハンチング等を防止し、比較的簡単な構
成でサイクルタイムの安定化を図ることができる研削方
法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、砥石を用いて研削力制御を行って研削する研
削方法において、研削時間を測定し、該測定した研削時
間を所定上限値及び所定下限値と比較し、前記測定した
研削時間が前記所定上限値より長いときには研削力指令
値を第1の所定量だけ増加させ、前記測定した研削時間
が前記所定下限値より短いときには研削力指令値を第2
の所定量だけ減少させるようにしたものである。
【0015】なお、同じ目的を達成するため、砥石を用
いて研削力制御を行って研削する研削装置において、研
削時間を測定する測定手段と、該測定した研削時間を所
定上限値及び所定下限値と比較する比較手段と、前記測
定した研削時間が前記所定上限値より長いときには研削
力指令値を第1の所定量だけ増加させ、前記測定した研
削時間が前記所定下限値より短いときには研削力指令値
を第2の所定量だけ減少させる補正手段とを設けるよう
にしてもよい。
【0016】
【作用】測定した研削時間が所定上限値より長いときに
は、研削力指令値が第1の所定量だけ増加され、測定し
た研削時間が所定下限値より短いときには、研削力指令
値が第2の所定量だけ減少される。
【0017】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【0018】図1は本発明の研削方法を適用した研削装
置の一実施例の構成を示すブロック図である。この研削
装置は、研削時間限界値設定部11と、研削力演算指令
部12と、研削力検出部13と、研削力変更量設定部1
8と、研削時間測定部17と、差信号演算部19と、切
込制御部14と、切込送り制御モータ15と、研削部1
6とを主たる構成要素とする。
【0019】研削時間限界値設定部11は、適正サイク
ルタイムを得るために必要な研削時間値T1,T2を設定
して、研削力演算指令部12に入力する。
【0020】研削時間測定部17は、研削部16におけ
る研削時間Tmを測定し、その測定結果を研削力演算指
令部12に入力する。研削力変更量設定部18は、研削
力の変更量を設定し、研削力演算指令部12に入力す
る。
【0021】ここで研削時間Tmは、図4に示すように
一定の研削力で一定の設定取代Lm1 を除去するのに要す
る研削時間Tm1 、又はTm2 として又は一定の研削力で一
定の設定取代Lm2 を除去するのに要する研削時間Tm3
はTm4 として測定される。
【0022】なお、同図(b)のAの部分は粗研削に対
応し、Bの部分は仕上げ、研削に対応する。
【0023】研削力演算指令部12は、測定した研削時
間Tmを限界値T1,T2と比較し、研削力の変更を行う
か否かを判断する。研削力を変更する場合は前回の研削
力指令値Fcに研削力変更量設定部18で設定された変
更量ΔFcを加算又は減算することにより研削力指令値
Fcを算出して差信号演算部19に入力する。
【0024】研削力検出部13は、研削部16における
実際の研削力Fsを検出し、この実測研削力Fsを差信号
演算部19に入力する。差信号演算部19は、差信号F
d(=Fc−Fs)を演算してその結果を切込制御部14
に入力する。切込制御部14は、差信号Fdに基づき研
削力を一定とすべく切込送り制御モータ15を制御す
る。
【0025】図2及び図3は、研削力検出部13、切込
送り制御モータ15及び研削部16の具体的な構成例を
示す図であり、上述した図1の研削時間限界値設定部1
1、研削力演算指令部12、研削時間測定部17、研削
力変更量設定部18、差信号演算部19及び切込制御部
14は、図2の制御装置40の一部を構成している。
【0026】図2において、研削装置のベッド26上に
は砥石送りテーブル21を介して砥石スピンドル装置2
0が設けられ、砥石(超砥粒砥石)25は砥石スピンド
ル23の先端に支持されて回転する。ワーク切込スライ
ド28上にはスイベルプレート29がピボット30を中
心として旋回可能に配置され、該スイベルプレート29
上にワーク24の主軸台31,主軸モータ32が設けら
れている。さらにワーク切込スライド28を駆動する切
込送り制御モータ15がベッド26に固定されている。
【0027】さらにワーク切込スライド側部にスイベル
調整モータ34が設けられ、その出力軸にボールねじ軸
37が連結され、該ねじ軸37と螺合するボールナット
を含む作動部材35がスイベルプレート29の側部に固
着されている。スイベル調整モータ34の駆動により作
動部材35を介してスイベルプレート29および主軸台
31がピボット30を中心に旋回し、ワーク24のスイ
ベル角調整がなされる。なお、36は砥石送りテーブル
21の駆動モータである。
【0028】また、研削力検出部13は図3に示すよう
に砥石スピンドル装置20と砥石送りテーブル21との
間に設置された4個の法線方向力を検出する圧電形フォ
ースゲージ22を有しており、各フォースゲージ22の
和により法線研削力を検出するように構成されている。
【0029】研削力検出部13、切込送り制御モータ1
5、砥石スピンドル装置20、主軸モータ32、砥石送
りテーブル駆動モータ36及びスイベル調整モータ34
は、制御装置40に接続されている。制御装置40は、
各モータ及びスピンドル装置の駆動制御を行う。
【0030】次に上述したように構成される研削装置の
動作について図5及び図6を参照して説明する。
【0031】一般に、砥石整形直後は研削時間が長く、
研削動作が進むにつれて研削時間が短くなる傾向にある
ので(図5の「過渡期」参照)、本実施例では、複数個
のワークを研削し、砥石切れ味が安定した状態(図5の
安定期)において実測される研削時間Tmが、限界値
1,T2の範囲内にあるか否かを判別する。
【0032】その結果Tm値が上限値T2より長い場合
(図5(c))には、研削力が不足していると判定し、
研削力指令値Fcを、研削力変更量設定部18で設定さ
れる第1の変更量ΔFc1だけ増加させる。
【0033】一方、Tm値が下限値T1より短い場合(図
5(b))には、研削力が大きすぎると判定し、研削力
指令値Fcを第2の変更量ΔFc2だけ減少させる。な
お、第1及び第2の変更量ΔFc1,ΔFc2は同一の値と
してもよい。
【0034】また、Tm値が上下限値の範囲内にある場
合(図5(a))には、研削力指令値FCの変更は行わ
ない。
【0035】なお、砥石切れ味が安定か否かの判定は、
例えば、1個前のワーク研削時の研削時間と今回のワー
ク研削時の研削時間の差が所定値以下となったか否か、
あるいは実験的に予め求めた所定個数のワークを研削し
たか否かによって行う。
【0036】さらに、砥石整形直後の研削時間変化が大
きい過渡期に対して上述した限界値T1,T2とは異なる
限界値T3(T3>T2)を設定し、研削時間Tmが限界値
T3より長い場合(図6(b))には、研削力が不足し
ていると判定し、研削力指令値Fcを第3の変更量ΔFc
3だけ増加させるようにしてもよい。なお、Tm<T3
成立する場合には、研削力指令値Fcの変更は行わな
い。
【0037】このように過渡期においても研削力指令値
Fcの変更を行うのは、研削動作が進んで切味が定常状
態になったときにサイクルタイムが目標値近くなればよ
いとする考えによるものであり、砥石整形後の研削時間
変化を或る程度予測し、砥石整形直後は多少サイクルタ
イムが長くても可とし、平均的にサイクルタイム適正化
させるためである。
【0038】上述したように研削時間Tmに応じて研削
力指令値Fcを変更して研削を行うと、砥石軸のたわみ
によるワークのテーパ誤差が問題となるので、この問題
を避けるため本実施例ではスイベル調整モータ34、ス
イベルプレート29等から成るスイベル角調整機構を設
けている。
【0039】即ち、スイベル角調整機構により、研削力
指令値FCを変更するときには同時にワーク24のスイ
ベル角θをΔθだけ変更するようにしている。この場
合、調整角度Δθは砥石スピンドル剛性及び研削力指令
値の変更量ΔFcの関数として算出する。
【0040】なお、スイベル角の調整は砥石スピンドル
23の支持側で行ってもよい。またテーパ誤差がワーク
の品質許容範囲内であれば、スイベル角調整は行わなく
てもよい。
【0041】以上のように、本実施例では、研削時間を
監視し、それに対応して研削力指令値を変えるようにし
たので、比較的簡単な手法でサイクルタイムを適正化さ
せることができ、また研削速度が速すぎるときに生じる
ワークの真円度不良、砥石摩耗、軸方向形状誤差を低減
できる。さらにワークまたは砥石のスイベル角調整によ
ってテーパ誤差の発生を防止でき、品質向上、砥石寿
命、生産性の向上をもたらすことができる。
【0042】なお、上述した実施例では、研削力指令値
の変更量ΔFcは予め設定した一定量としたが、これに
限るものではなく、例えば、変更前の研削指令値Fc0
所定の割合a(<1.0)を乗算したものをΔFc値と
してもよい。
【0043】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、測
定した研削時間が所定上限値より長いときには、研削力
指令値が第1の所定量だけ増加され、測定した研削時間
が所定下限値より短いときには、研削力指令値が第2の
所定量だけ減少されるので、比較的簡単な手法でサイク
ルタイムを適正化させることができ、さらに研削速度が
速すぎるときに生じるワークの真円度不良、砥石摩耗、
軸方向献上誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る研削装置の要部の構成
を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例に係る研削装置の全体構成を
示す図である。
【図3】図1の研削力検出部の具体的構成を示す斜視図
である。
【図4】研削時間の測定手法を説明するための図であ
る。
【図5】研削力指令値の設定手法を説明するための図で
ある。
【図6】研削力指令値の設定手法を説明するための図で
ある。
【図7】砥石整形後のワーク研削個数と研削時間の関係
を示す図である。
【図8】砥石整形後のワーク研削個数と研削時間の関係
を示す図である。
【符号の説明】
11 研削時間限界値設定部 12 研削力演算指令部 13 研削力検出部 17 研削時間測定部 18 研削力変更量設定部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 砥石を用いて研削力制御を行って研削す
    る研削方法において、研削時間を測定し、該測定した研
    削時間を所定上限値及び所定下限値と比較し、前記測定
    した研削時間が前記所定上限値より長いときには研削力
    指令値を第1の所定量だけ増加させ、前記測定した研削
    時間が前記所定下限値より短いときには研削力指令値を
    第2の所定量だけ減少させることを特徴とする研削力制
    御による研削方法。
JP5119122A 1993-04-22 1993-04-22 研削力制御による研削方法 Pending JPH06304862A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104759950A (zh) * 2015-04-24 2015-07-08 南京理工大学 超声振动辅助磨削脆性材料沿进给方向切削力预测方法
CN111266990A (zh) * 2020-03-16 2020-06-12 上海华力微电子有限公司 一种设置研磨时间上限和研磨时间下限的方法及装置

Cited By (3)

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