JPH0760640A - 円筒研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】研削異常を生じることなく研削能率を向上させ
た円筒研削盤を提供する。 【構成】砥石６の研削抵抗を検出する手段１４と、その
検出値を設定値と比較し、当該比較値に応じて砥石６と
被加工物５との相対横送り駆動速度を変更する制御手段
１３とを備えた構成とした。設定値は、被加工物５に研
削焼けとかビビリ等の研削異常の生じない研削抵抗値と
して、この設定値と研削抵抗との比較値が常に零になる
ように砥石６と被加工物５との相対横送り速度（トラバ
ース速度）を制御する。これにより、研削抵抗の高い研
削位置ではトラバース速度が下がり、研削抵抗が低い研
削位置では上記設定値を限度にトラバース速度が上昇す
る。そのため、研削抵抗が過大とならないで極めて能率
のよい研削が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、長尺の軸を被加工物
としてその外面を研削する円筒研削盤に関し、特に、軸
の両端をセンタ支持すると共に軸の中間部を振れ止めの
シューで支えて研削する円筒研削盤の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】軸の径に対して軸の長さが長い被加工物
の外面を研削する場合は、一般に円筒研削盤が用いられ
る。そして図４に示すように、その被加工物５（以下、
単に軸ともいう）の両端をセンタ１，２のそれぞれによ
り支持し、軸中間部を振れ止め（シュー）３，４により
支えて自重や研削抵抗により軸５が撓まないようにし
て、砥石６に対して加工する軸５側を一定の速度で横送
り（トラバース）させて研削を行うものである。

【０００３】その研削におけるシュー３，４のセット状
態としては、軸５の中心線が一直線となるようにセット
しておくと、砥石６により軸５が研削された場合、軸径
が少し細くなるのでシュー３，４との接触状態が変化す
る。すなわち、図で砥石６の下側のシュー３は軸５の自
重による撓みを受けているので接触状態は殆ど変わらな
いが、砥石６の反対側にあるシュー４では軸５が細くな
った分、軸５との間にすき間が生じることになって軸５
の支持が不安定となり、精度の良い研削ができなくなっ
てしまう。

【０００４】軸５を精度よく研削するためにはシュー
３，４の調整をしばしば行わなければならず、又その調
整は非常に熟練のいる作業であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
研削におけるシュー３，４のセット状態を、図５（ａ）
に示すように予め取り代を見込んでオフセットさせるこ
とにより、シュー３，４の調整を頻繁に行わなくてもよ
くした研削方式を本出願人は以前に提案している。この
オフセット量のことを「かつぎ量」７といい、このよう
な研削のことを「かつぎ研削」といっている。このかつ
ぎ研削の場合、研削砥石６にかかる研削抵抗は、軸５が
シュー３，４に支持された部分と軸端のセンタ１，２で
支持された部分とでは一般に異なる。

【０００６】すなわち、図５（ｂ）に示すように、シュ
ー３，４に支持された部分では砥石６の切り込み量８が
径寸法の減少量になるのに対して、センタ１，２で支持
された軸５の両端部では砥石６の切り込み量８の二倍が
径寸法の減少量になるという関係にある。通常、軸の研
削においては、砥石の切り込み量８に比べて上述のかつ
ぎ量７が大きく選定され、シューの調整を頻繁に行わな
くてもよいようにしている。この場合、シュー３，４に
支持された部分は上記図５（ａ）に示したように軸５が
かつぎ量７分だけ砥石６側に出っ張っているため、まず
シュー３，４に支持された部分から研削が始まることに
なる。この状態で軸５をトラバース研削する際の研削抵
抗は、図５（ｃ）に示すように、軸中央部分で大きくな
っている。

【０００７】そして、研削が進み「かつぎ量」７が無く
なると、図６（ａ）に示すように軸中央部分は平らにな
り軸５の端部までの研削が行われるが、今度はシュー
３，４で支持される部分よりもセンタ１，２で支持され
た両端の部分の研削量が大きくなるから、研削の終わり
近くでの研削抵抗は図６（ｂ）に示すように軸５の両端
部が軸中央部分より大きくなる。軸５が例えば図７
（ａ）のように左軸端部にストレート部９があるボール
ねじ軸であれば、図７（ｂ）のように研削の終わり近く
での研削抵抗の変動は左端部においてより一層大きくな
る。

【０００８】このように研削抵抗が変化するかつぎ研削
においては、研削能率を向上させるためにトラバース速
度を早くすると、研削抵抗の変動のために砥石寿命が
短くなる。また、研削の初めでは軸中央部分に、研削
の終わり近くでは軸端部分に、それぞれ研削焼けとかビ
ビリ等の研削異常を生じてしまうという問題があった。
特に、研削砥石としてＣＢＮ砥石を使用する場合は、
ＣＢＮ砥石は高価であるため、小さな切り込み量及び／
又は安全を見込んだ遅いトラバース速度で加工しなけれ
ばならず、研削能率が非常に悪かった。

【０００９】そこでこの発明は、研削抵抗が所定値を越
えないようにトラバース速度を制御することによって、
研削異常を生じることなく研削能率を向上させた円筒研
削盤を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、長尺の被加
工物の端部をセンタ支持すると共に中間部をシューによ
り支持して被加工物を砥石に対して軸方向に相対的に横
送りしながら被加工物を外面研削する円筒研削盤におい
て、前記砥石の研削抵抗を検出する手段と、該検出手段
の検出値を設定値と比較し、当該比較値に応じて砥石と
被加工物との相対横送り駆動速度を変更する制御手段と
を備えた構成とすることによって前記目的を達成したも
のである。

【００１１】

【作用】この発明は、被加工物の研削において研削焼け
とかビビリ等の研削異常の生じない研削抵抗を予め設定
値として制御装置に設定しておき、この設定値と研削時
に検出された研削抵抗とを比較して、その比較値が常に
零になるように砥石と被加工物との相対横送り速度（ト
ラバース速度）を制御する。これにより、研削抵抗の高
い研削位置ではトラバース速度が下がり、研削抵抗が低
い研削位置では上記設定値を限度にトラバース速度が上
昇する。そのため、研削抵抗が過大とならないで極めて
能率のよい研削が行われる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例の円筒研削盤の装置
構成の要部を模式的に表した概念図である。この円筒研
削盤は、テーブル１０上に、長尺の被加工物であるボー
ルねじ５（以下ワークという）の両端部をそれぞれ支持
するワーク支持用センタ１及び２と共に、ワーク５の中
間部を支持するシュー３及び４を備えている。この実施
例の場合、テーブル１０はテーブル横送りモータ１１に
より砥石６に対して横送り可能とされ、一方砥石６はテ
ーブル１０の横送り方向に対しては固定されて砥石軸回
転駆動モータ１２により回転駆動されるようにしてい
る。

【００１３】１３はテーブル横送りモータ１１の駆動速
度、すなわち砥石６に対するワーク５のトラバース速度
を後述するように変更する制御手段としての制御装置、
１４は砥石６の研削抵抗を検出する手段である。前記制
御装置１３は、テーブル横送りモータ１１によるテーブ
ル１０の横送り駆動速度を研削抵抗検出手段１４の出力
に応じて変更する機能を有する。この実施例では、砥石
６の研削抵抗値として、砥石軸回転駆動モータ１２の消
費電力を利用する。そこで、前記研削抵抗検出手段１４
として、砥石軸回転駆動モータ１２の消費電力をセンサ
で検出しその検出値に応じたアナログ電圧を出力するア
ナログ電圧出力機能付き電力計を用いている。

【００１４】図２はテーブル横送りモータの制御装置１
３の基本構成を示すブロック図で、研削抵抗限界値設定
部１６と、該設定部１６の設定値と研削抵抗検出手段１
４の検出値とを比較する比較部１７と、該比較部１７の
比較値に基づいてテーブル横送りモータ１１の駆動速度
（横送り速度）指令信号をテーブル横送りモータ１１の
駆動回路に出力する横送り速度指令部１８とを備えてい
る。

【００１５】研削抵抗限界値設定部１６には、予め、ワ
ーク５の寸法に応じた、研削焼けとかビビリ等の研削異
常が生じない程度の大きさの砥石軸回転駆動モータ１２
の消費電力（砥石１６の研削抵抗に比例する）限界値が
設定してある。次に作用について説明する。いま、例え
ば図６と同様の左軸端部にストレート部９があるボール
ねじ軸をワーク５とし、円筒研削盤のテーブル１０上の
センタ１，２で両端を支持すると共に、ワーク中央部付
近をシュー３，４で支持し、テーブル横送りモータ１１
を駆動してテーブル１０を横送りしつつ「かつぎ研削」
するものとする。

【００１６】はじめはシュー３，４に支持されたワーク
中央部付近の部分から研削が始まり、その研削時の砥石
軸回転駆動モータ１２の消費電力が研削抵抗検出手段で
ある電力計１４で測定されて、その消費電力に応じた大
きさのアナログ電圧信号が出力される。そのアナログ電
圧信号は図示しないＡ／Ｄ変換器にてデジタルに変換さ
れてテーブル横送りモータ１１の制御装置１３の比較部
１７に入力される。同時に制御装置１３の研削抵抗限界
値設定部１６からはワーク５の寸法に見合う大きさの研
削抵抗限界設定値信号が出力されて比較部１７に送られ
る。比較部１７ではこの設定値と前記電力計１４からの
入力値とができるだけ短い時間間隔で比較され、両値の
差信号が横送り速度指令部１８に送られる。横送り速度
指令部１８からは両値の差を零とする大きさの横送り速
度指令値信号がテーブル横送りモータ１１の駆動回路１
５に出力されて、テーブル１０の横送り速度はその指令
に見合う大きさにフィードバック制御される。この最初
の横送り研削工程につづいて、研削砥石６の切り込み量
を次第に増しながら以後の研削が同様に繰り返される。
このようにして、研削抵抗が高いかつぎ量の部分では低
いトラバース速度での研削が行われる。

【００１７】研削が進み「かつぎ量」が無くなると、研
削量が大きくなる端部までの研削が行われる。この場
合、既にかつぎ量だけ研削済のワーク中央部分は研削抵
抗が研削抵抗限界値よりかなり低くなっており、したが
ってトラバース速度が上昇して能率の良い研削が行われ
る。これに対して、センタ１，２で支持されたワーク端
（特に、ストレート部分９がある端部）は研削抵抗が高
くて研削抵抗限界値に研削抵抗が達すると、トラバース
速度は下がる。したがって研削抵抗が過大になることは
なく、研削異常が発生しない。

【００１８】このように、本発明によれば、検出される
研削抵抗に応じて研削異常を生じない限度でトラバース
速度を常に最高速に自動制御する。そのため長尺なワー
クのかつぎ研削や、又は端部にストレート部があるボー
ルねじ軸の研削のように、研削中に研削抵抗が変化する
場合でも、研削異常を生じることなく極めて能率の良い
研削加工が行われる。

【００１９】図３に、本発明の効果を具体的に説明する
ため、テーブル送り速度を研削抵抗の変動に応じて制御
した場合（本発明）とテーブル送り速度を一定にした場
合（比較例）との研削比較データを示す。被研削試料は
直径４０ｍｍ，長さ１０８１ｍｍのボールねじ軸で、そ
の外径研削加工を次の条件で行った。

【００２０】同図（ａ）は、砥石軸回転駆動モータ１２
の消費電力の設定値を3.4 ｋｗ、最大テーブル送り速度
１０ｍ／ｍｉｎの範囲に速度制御した。同図（ｂ）は、
砥石軸回転駆動モータ１２の消費電力の最大値を上記3.
4 ｋｗとほぼ同等に保つように、テーブル送り速度を６
ｍ／ｍｉｎに固定した。図３から明らかなように、テー
ブル送り速度固定の比較例の場合は、砥石軸回転駆動モ
ータの消費電力が一定ではなく、最大値でほぼ3.4 ｋｗ
に合わせるため、その他は消費電力の増大ができない。
そのため各研削量が小さくなった分はトラバース数で補
うことになり、全体加工時間が長くなっている。

【００２１】これに対し、本発明の場合は、研削の消費
電力のピーク値がスタート時を除きほぼ一定する。各回
毎の研削量が大きくなるので全体のトラバース数が減少
し、全体の加工時間は送り速度固定の場合の７５％に短
縮されている。なお、上記実施例では、砥石の位置を固
定してテーブルをトラバースさせる場合について説明し
たが、逆にテーブル（したがってワーク）の方が固定さ
れ、砥石の方を横にトラバースさせるものであっても適
用できる。

【００２２】また、トラバース速度の調整方法は、円筒
研削盤がＮＣ研削盤の場合は、ＮＣの付属機能であるオ
ーバーライド設定機能を利用し、研削抵抗検出器（電力
計）で検出した研削抵抗値と設定値との差に応じたオー
バーライド値をコンピュータで算出し、所定の出力仕様
にてオーバーライド調整用セレクタスイッチを自動調整
することで実現できる。そのトラバース速度調整段階は
ＮＣのオーバーライド設定機能の能力によるが通常１％
または１０％単位で調整可能である。

【００２３】また、油圧装置でテーブル送りを行うタイ
プの汎用の円筒研削盤の場合であれば、その油圧駆動圧
力媒体経路に可変バルブを設置して、そのバルブを研削
抵抗検出器で検出した研削抵抗値と設定値との差に応じ
て制御することで実現できる。すなわち、本発明によれ
ば、円筒研削盤のタイプの如何にかかわらず容易に適用
することができ、応用範囲も広い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にれば、
長尺の被加工物の端部をセンタ支持すると共に中間部を
シューにより支持して被加工物を砥石に対して軸方向に
相対的に横送りしながら被加工物を外面研削する円筒研
削盤において、前記砥石の研削抵抗を検出する手段と、
該検出手段の検出値を設定値と比較し当該比較値に応じ
て砥石と被加工物との相対横送り駆動速度を変更する手
段とを備えた構成としたため、研削焼けとかビビリ等の
研削異常の生じない研削抵抗を予め設定値として制御装
置に設定しておけば、その設定値と研削時に検出された
研削抵抗とに応じて砥石と被加工物との相対横送り速度
を自動制御することができて、研削異常を生じることな
く極めて能率のよい研削が行えるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の装置構成の要部を模式的
に表した概念図である。

【図２】図１の制御装置のブロック図である。

【図３】この発明の効果を説明するための研削消費電力
−加工時間グラフで、（ａ）はこの発明のもの、（ｂ）
は比較例のものである。

【図４】一般に円筒研削盤で長尺のワークをかつぎ研削
加工する場合の説明図である。

【図５】（ａ）はかつぎ研削におけるワークの変形を説
明する図、（ｂ）はかつぎ研削におけるワーク端部と中
央部との研削状態を比較した説明図、（ｃ）はかつぎ研
削におけるワークの部位別研削抵抗の変動を示すグラフ
である。

【図６】（ａ）はかつぎ研削の終わり近くでのワークの
研削状態を示す図、（ｂ）はそのときのワークの部位別
研削抵抗の変動を示すグラフである。

【図７】（ａ）はストレート部を持つボールねじ軸のか
つぎ研削状態を示す図、（ｂ）はそのときのワークの部
位別研削抵抗の変動を示すグラフである。

【符号の説明】

１ センタ ２ センタ ３ シュー ４ シュー ５ ワーク １３ 制御手段 １４ 研削抵抗検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺の被加工物の端部をセンタ支持する
   と共に中間部をシューにより支持して被加工物をその軸
   方向に砥石に対して相対的に横送りしながら被加工物を
   外面研削する円筒研削盤において、 前記砥石の研削抵抗を検出する手段と、該検出手段の検
   出値を設定値と比較し、当該比較値に応じて砥石と被加
   工物との相対横送り駆動速度を変更する制御手段とを備
   えたことを特徴とする円筒研削盤。