JPH06320419A - 研削加工におけるワークの寸法制御方法および装置 - Google Patents

研削加工におけるワークの寸法制御方法および装置

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JPH06320419A
JPH06320419A JP11681393A JP11681393A JPH06320419A JP H06320419 A JPH06320419 A JP H06320419A JP 11681393 A JP11681393 A JP 11681393A JP 11681393 A JP11681393 A JP 11681393A JP H06320419 A JPH06320419 A JP H06320419A
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JP
Japan
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work
thermal expansion
coefficient
grinding
heat
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Application number
JP11681393A
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Inventor
Makoto Onoda
誠 小野田
Ikuo Yamada
郁夫 山田
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一時遅れ遅れ要素の関係式における熱流入係
数αおよび熱流出係数βを簡易迅速に、かつ、実際の加
工状況に即して求める。 【構成】 加工終了時点(te)以降のワークWの熱収
縮による寸法変化をインプロセスゲージ8により計測
し、熱収縮曲線G’を求める。加工終了時点(te)の
計測寸法DLとワークWが一定値に収縮した時点の計測
寸法DMとの差により、加工終了時点(te)における
ワークWの熱膨張量δL(=DL−DM)を求める。加工
終了後の任意の時間txにおける計測寸法DXより、その
時点(tx)の熱膨張量δX(=DX−DM)と寸法変化速
度(dDX/dt)とを求める。熱膨張量δXと寸法変化
速度(dDX/dt)とにより、熱流出係数β{=−
(dDX/dt)/δX}を求める。この熱流出係数βの
値を用いて、一時遅れ遅れ要素の関係式よりδ=δLと
なる熱流入係数αの値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、研削加工におけるワー
クの寸法制御において、研削熱によるワークの熱膨張に
起因する加工誤差を抑制するための制御方法および装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】自動定寸装置を装備した研削盤では、加
工中のワークの寸法をインプロセスゲージで連続的に計
測し、その計測値を研削盤の制御装置にフィードバック
して、研削砥石の切込送りを自動的に制御するようにし
ている。その際、研削熱による影響分を考慮し、ワーク
の熱膨張量を適宜の手段で検出・演算し、この演算値に
基づいてインプロセスゲージの設定値を補正するといっ
た寸法制御方法が従来より採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、一時遅れ
要素の関係式dθ/dt=α・P−β・θを用いてワー
クの熱膨張量を逐次演算し、この熱膨張量に相当する寸
法分だけインプロセスゲージの設定値を補正することと
した補正方法について既に提案している(特願平3−2
19728号)。ここで、t:時間、θ:ワークの温度
上昇量、P:研削動力、α:熱流入係数、β:熱流出係
数であり、α・Pがワークへの熱流入量、β・θがワー
ク表面からの熱流出量になる。研削動力Pは砥石軸駆動
モータの動力を測定することにより求める。熱流入係数
αはワークや加工条件により、熱流出係数βはワークや
クーラントにより決まる。この補正方法によれば、ワー
クへの熱流入量のみならず、クーラントによるワーク表
面からの熱流出量をも考慮されるので、より正確な熱膨
張量補正を行なうことができ、研削加工における加工精
度の向上を図ることができた。
【0004】ところで、上記一時遅れ要素の関係式dθ
/dt=α・P−β・θにおける熱流入係数αおよび熱
流出係数βは理論的に算出することも可能であるが、そ
のためには、かなりの手間と時間がかかる。しかも、砥
石の切れ味、切込送り速度、周囲温度、クラーント温度
等には微妙なバラツキあるいは変動があり、実際の加工
が必ずしも理論通りに進行するとは限らないという実状
もある。一方、これらの不確定要因をすべて考慮して理
論計算するのは困難である。
【0005】本発明は、上記熱流入係数αおよび熱流出
係数βを簡易迅速に、かつ、実際の加工状況に即して求
めることにより、ワークの寸法制御を簡易にしかも実際
の加工状況に即したものとすることを目的とするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の寸法制御方法
は、加工終了後のワークの熱収縮による寸法変化をイン
プロセスゲージで計測し、
【0007】加工終了時点の計測寸法DLと加工終了後
一定値に達した時点の計測寸法DMとの差より、加工終
了時点の熱膨張量δL(=DL−DM)を求め、
【0008】加工終了後の任意の時間txにおける計測
寸法DXより、その時点の熱膨張量δX(=DX−DM)と
寸法変化速度dDX/dtとを求め、
【0009】この熱膨張量δXと寸法変化速度dDX/d
tとにより、熱流出係数β{=−(dDX/dt)/δ
X}を求め、
【0010】この熱流出係数βを用いて一時遅れ要素の
関係式dθ/dt=α・P−β・θより、δ=δLとな
る熱流入係数αを求め、
【0011】このようにして求めた熱流入係数αおよび
熱流出係数βを用いて、上記関係式より加工中のワーク
の熱膨張量δを逐次演算することを特徴とする。
【0012】本発明の寸法制御装置は、上記制御方法を
実施するためのものであって、加工中のワークの寸法を
連続的に計測するインプロセスゲージと、砥石を回転駆
動する砥石軸駆動モータの動力から研削動力Pを測定す
る研削動力測定部と、インプロセスゲージおよび研削動
力測定部から出力された信号をA/D変換するA/Dコ
ンバータと、A/Dコンバータを介して入力された研削
動力Pから、上記制御方法における演算手法により、加
工中のワークの熱膨張量δを逐次演算する熱膨張量演算
部と、A/Dコンバータを介して入力されたその時点に
おけるワークの計測寸法と熱膨張量演算部により演算さ
れた熱膨張量δとからワークの補正寸法を逐次演算する
補正量演算部と、補正量演算部により演算された補正寸
法とシュミット設定値とを逐次比較判断する判断部とを
備えたものである。
【0013】
【作用】本発明は、加工終了後のワークの熱収縮曲線か
ら熱流出係数βを求めると共に、この熱流出係数βと一
時遅れ遅れ要素の関係式とより、δ=δLとなる熱流入
係数αを求め、このようにした求めた熱流入係数αおよ
び熱流出係数βを用いてワークの寸法制御を行なうこと
としたものである。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0015】まず、本実施例に係わる寸法制御方法を実
施するための装置について、図1に示すブロック線図を
参照しながら説明する。砥石1は機械ベッド2上をスラ
イド可能な砥石台3に装着され、砥石軸駆動モータ4に
より回転駆動される。そして、制御装置5からの送り駆
動制御信号Aで制御される切込送り駆動部6によって切
込送り動作を与えられる。ワークWの研削が開始される
と、研削動力信号Pが、砥石軸駆動モータ4から研削動
力測定部7、A/Dコンバータ9を介して制御装置5の
熱膨張量演算部5aに入力される。熱膨張量演算部5a
は、この研削動力信号Pに基づいて、一時遅れ遅れ要素
の関係式dθ/dt=α・P−β・θよりワークWの熱
膨張量δを逐次演算し、この演算結果を制御装置5の補
正量演算部5bへ送る。
【0016】一方、加工中のワークWの寸法はインプロ
セスゲージ8によって連続的に計測され、寸法検出信号
G(=G1+G2)としてA/Dコンバータ9を介して
補正量演算部5bに入力される。補正量演算部5bは、
熱膨張量演算部5aにて演算した熱膨張量δと、インプ
ロセスゲージ8による計測寸法Gとから補正寸法De
(=G−δ)を逐次演算する。この演算結果は、制御装
置5の判断部5cに送られる。
【0017】判断部5cは、ワークWの補正寸法De
と、各工程ごとに設定されたシュミット設定値SCHr
(粗研削)、SCHf(仕上げ研削)、SCHso(スパ
ークアウト)とを常時にらみながら、De≦SCHr、
De≦SCHf、De≦SCHsoとなった時点(これは
外面研削の場合で、内面研削の場合は、De≧SCH
r、De≧SCHf、De≧SCHsoとなった時点)で各
工程の終了を逐次判断し、切込送り駆動部6に送り駆動
制御信号Aを出力し、砥石1の切込送りを切り換えさせ
る。また、補正寸法Deが未だシュミット設定値に達し
ていないと判断した場合は、その結果を熱膨張量演算部
5aにフィードバックし、以上の過程を反復させる。
【0018】次に、ワークWの熱膨張量δの演算手法に
ついて、図2を参照しながら、演算のプロセスに従って
説明する。尚、図2は、同種のワーク群の中から任意に
抜き出した1つのワークWについて実際に研削加工(テ
スト加工)を行い、研削動力P、計測寸法Gの経時変化
を求めたものである。
【0019】(1)加工終了時点(te)以降のワーク
Wの熱収縮による寸法変化をインプロセスゲージ8によ
り計測し、熱収縮曲線G’を求める。尚、計測中は、ク
ーラントを加工中と同様の条件でワークWに作用させ
る。したがって、加工終了時点(te)以降は研削動力
P=0となるので、ワークWの熱収支はクーラントによ
る熱流出分のみになる。
【0020】(2)加工終了時点(te)の計測寸法D
LとワークWが一定値に収縮した時点 の計測寸法DMと
の差により、加工終了時点(te)におけるワークWの
熱膨張 量δL(=DL−DM)を求める。
【0021】(3)加工終了後の任意の時間txにおけ
る計測寸法DXより、その時点(tx) の熱膨張量δX
(=DX−DM)と寸法変化速度(dDX/dt)とを求
める。
【0022】(4)熱膨張量δXと寸法変化速度(dDX
/dt)とにより、熱流出係数β{=−(dDX/d
t)/δX}を求める。ここで、熱流出係数βがこのよ
うな手法で算出される理由について説明しておく。加工
終了時点(te)以降は研削動力P=0となるので、一
時遅れ遅れ要素の関係式dθ/dt=α・P−β・θに
おいて研削動力P=0とおくと、
【0023】dθ/dt=−β・θ
【0024】β=−(dθ/dt)/θとなる。これに
【0025】θ=δ/D0・ρ(D0:ワークの基準径、
ρ:線膨張係数)を代入すると、β=−(dDX/d
t)/δXとして求めることができる。
【0026】(5)(4)で求めた熱流出係数βの値を
用いて、上記一時遅れ遅れ要素の関係式よりδ=δLと
なる熱流出係数αの値を求める。
【0027】(6)(4)(5)で求めた熱流入係数
α、熱流出係数βの値は、テスト加工を行なったワーク
Wと同種のワークWについて適用する。種類の異なるワ
ークWについては、上記と同様にして、熱流入係数α、
熱流出係数βを別途求める。
【0028】(7)(4)(5)で求めた熱流入係数
α、熱流出係数βの値を用いて、上記一時遅れ遅れ要素
の関係式より加工中のワークWの熱膨張量δを演算す
る。尚、熱膨張量δは、下記式を用いて、コンピュータ
によりリアルタイムで演算する。
【0029】 Δθ(ti)/Δt=α・P(ti)−βθ(ti-1
【0030】t=0 で θ(0)=0
【0031】 例えば、ti−ti-1=Δt=0.01sec
【0032】θ(ti)=θ(ti-1)+(Δθ(ti
/Δt)・Δt
【0033】δ(ti)=D0・ρ・θ(ti
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、加工終
了後のワークの熱収縮曲線から熱流出係数βを求めると
共に、この熱流出係数βと一時遅れ遅れ要素の関係式と
より、δ=δLとなる熱流入係数αを求め、このように
した求めた熱流入係数αおよび熱流出係数βを用いてワ
ークの寸法制御を行なうこととしたものである。従っ
て、本発明によれば、熱流入係数αおよび熱流出係数β
を簡易に、かつ、実際の加工に即して求めることができ
るので、研削加工における加工精度のより一層の向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係わる制御装置を示すブロック線図で
ある。
【図2】同種のワーク群の中から任意に抜き出した1つ
のワークWについて実際に研削加工(テスト加工)を行
い、研削動力P、計測寸法Gの経時変化を求めた線図で
ある。
【符号の説明】
1 砥石 4 砥石駆動軸モータ 5 制御装置 5a 熱膨張量演算部 5b 補正量演算部 5c 判断部 7 研削動力測定部 8 インプロセスゲージ 9 A/Dコンバータ W ワーク P 研削動力 G 計測寸法

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研削加工中の研削動力Pと熱流入係数α
    および熱流出係数βとから、下記の一時遅れ要素の関係
    式を用いて、加工中のワークの熱膨張量δを逐次演算
    し、その時点におけるワークの計測寸法からこの熱膨張
    量δをマイナスした補正寸法にてワークの寸法制御を行
    なう寸法制御方法であって、 加工終了後のワークの熱収縮による寸法変化をインプロ
    セスゲージで計測し、加工終了時点の計測寸法DLと加
    工終了後一定値に達した時点の計測寸法DMとの差よ
    り、加工終了時点の熱膨張量δL(=DL−DM)を求
    め、 加工終了後の任意の時間txにおける計測寸法DXより、
    その時点の熱膨張量δX(=DX−DM)と寸法変化速度
    dDX/dtとを求め、 この熱膨張量δXと寸法変化速度dDX/dtとにより、
    熱流出係数β{=−(dDX/dt)/δX}を求め、 この熱流出係数βを用いて下記関係式より、δ=δL
    となる熱流入係数αを求め、 このようにして求めた熱流入係数αおよび熱流出係数β
    を用いて、下記関係式より加工中のワークの熱膨張量
    δを逐次演算することを特徴とする研削加工におけるワ
    ークの寸法制御方法。 (一時遅れ要素の関係式) dθ/dt = α・P−β・θ ・・・ ここで、t:時間、 θ:ワークの温度上昇量 P:研削動力 α:熱流入係数、 β:熱流出係数 δ:ワークの熱膨張量(=ρ・D0・θ) ρ:ワークの線膨張係数 D0:ワークの基準径
  2. 【請求項2】 加工中のワークの寸法を連続的に計測す
    るインプロセスゲージと、砥石を回転駆動する砥石軸駆
    動モータの動力から研削動力Pを測定する研削動力測定
    部と、インプロセスゲージおよび研削動力測定部から出
    力された信号をA/D変換するA/Dコンバータと、A
    /Dコンバータを介して入力された研削動力Pから、請
    求項1記載の演算手法により、加工中のワークの熱膨張
    量δを逐次演算する熱膨張量演算部と、A/Dコンバー
    タを介して入力されたその時点におけるワークの計測寸
    法と熱膨張量演算部により演算された熱膨張量δとから
    ワークの補正寸法を逐次演算する補正量演算部と、補正
    量演算部により演算された補正寸法とシュミット設定値
    とを逐次比較判断する判断部とを備えた研削加工におけ
    るワークの寸法制御装置。
JP11681393A 1993-05-19 1993-05-19 研削加工におけるワークの寸法制御方法および装置 Pending JPH06320419A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10128661A (ja) * 1996-10-25 1998-05-19 Ntn Corp 研削盤の研削制御方法および装置
JP2008093789A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Shigiya Machinery Works Ltd 研削盤
JP2012115987A (ja) * 2012-02-16 2012-06-21 Shigiya Machinery Works Ltd 研削盤
CN106078509A (zh) * 2016-06-03 2016-11-09 上海理工大学 用于外圆切入磨削工件圆度误差实时计算方法

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030626