JPH09251311A - 非真円体の研削装置 - Google Patents
非真円体の研削装置Info
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- JPH09251311A JPH09251311A JP6127596A JP6127596A JPH09251311A JP H09251311 A JPH09251311 A JP H09251311A JP 6127596 A JP6127596 A JP 6127596A JP 6127596 A JP6127596 A JP 6127596A JP H09251311 A JPH09251311 A JP H09251311A
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
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Abstract
て、加工品位の低下を防ぐことができる非真円体の研削
装置を提供する。 【解決手段】 被加工物Waに対応するリフトデータr
(Ai)に基づき、被加工物角度Aiに対する曲率半径
ρ(Ai)が算出され、これより、主軸4の回転角度θ
iに対する曲率半径ρiが算出される。そして、主軸4
の回転速度ωiが、前記算出された曲率半径ρiの値に
応じて変化するように主軸4の単位回転角度毎に設定さ
れる。研削加工時には、主軸用モータ5が前記設定され
た主軸回転速度ωiに基づいて回転制御される。
Description
状をなす被加工物を回転させながら、その外周面を回転
砥石によって研削加工する非真円体の研削装置に係わ
り、特に被加工物を装着した主軸の回転速度を制御する
ための装置に関するものである。
せながら、その主軸と直交する方向へ回転砥石を相対移
動させて、被加工物の外周を非真円形状に研削する装置
としては、例えば車両用エンジンにおけるカムを研削す
るためのカム研削盤が知られている。
転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定したプロフ
ィールデータが、予め数値制御装置(以下、NC装置と
いう)に制御データとして記憶されている。そして、そ
のプロフィールデータに基づいて、NC装置により主軸
の回転角度に応じて回転砥石の移動位置が制御されるこ
とにより、被加工物が予め設定された所定の切り込み量
で研削されて、非真円体としてのカムが形成される。
被加工物Waを回転砥石12により所定の切り込み量△
Hで研削する場合には、被加工物Wa及び回転砥石12
に研削抵抗が作用する。ところが、カムは非真円形状を
なしているため、被加工物Waの回転に伴って、その被
加工物Waの曲率半径ρiが変化する。この研削加工時
における曲率半径ρiの変化は、前記研削抵抗のうちの
摩擦抵抗の変化となって表れる。そして、この曲率半径
ρiが大きい部分では摩擦抵抗が大きくなるため、被加
工物Waの仕上げ面に熱的損傷を与え、研削焼けや研削
割れが発生して加工品位の低下を招くという問題があっ
た。
されたものであって、その目的は、研削加工時における
摩擦抵抗の増大を抑制して、加工品位の低下を防ぐこと
ができる非真円体の研削装置を提供することにある。
めに、請求項1の発明では、被加工物を装着した主軸を
回転させる回転手段と、被加工物の外周面を研削する回
転砥石を前記主軸に対して交差する方向へ相対移動させ
る移動手段とを備え、主軸を回転させながら、主軸の回
転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定した制御デ
ータに基づいて移動手段を制御して、被加工物を所定の
非真円形状に研削する非真円体の研削装置において、被
加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に対する
被加工物の曲率半径を算出する第1の算出手段と、主軸
の回転速度が上記算出された曲率半径に応じて変化する
ように上記回転手段を制御する制御手段とを備えた構成
としている。
被加工物角度に対する被加工物の曲率半径をρとし、主
軸回転速度をωとしたときに、制御手段は主軸回転速度
ωが1/ρに比例して変化するように回転手段を制御す
る構成としている。
主軸を回転させる回転手段と、被加工物の外周面を研削
する回転砥石を前記主軸に対して交差する方向へ相対移
動させる移動手段とを備え、主軸を回転させながら、主
軸の回転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定した
制御データに基づいて移動手段を制御して、被加工物を
所定の非真円形状に研削する非真円体の研削装置におい
て、被加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に
対する被加工物の曲率半径を算出する第1の算出手段
と、非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された
基準主軸回転速度と上記算出された曲率半径とに基づい
て主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第2の
算出手段と、上記算出された主軸回転速度と上記制御デ
ータとに基づいて時間変化に対する回転砥石の移動位置
を算出する第3の算出手段と、上記算出された移動位置
に基づいて時間変化に対する回転砥石の移動加速度を算
出する第4の算出手段と、上記算出された移動加速度が
予め設定された規定値以内か否かを判定する判定手段
と、上記判定の結果に基づいて、移動加速度に規定値を
越えたものがあるときには上記基準回転速度を下げるよ
うに修正し、再び第2の算出手段ないし第4の算出手段
に算出を行わせる基準主軸回転速度修正手段と、上記判
定の結果に基づいて移動加速度が規定値以内のときには
最新の基準主軸回転速度とこれに基づく最新の主軸回転
角度に対する主軸回転速度とを主軸回転制御データとし
て決定する主軸回転制御データ決定手段と、研削加工時
には上記決定された主軸回転制御データに基づいて上記
回転手段を制御する制御手段とを備え、主軸の回転速度
が被加工物の曲率半径に応じて変化するように、かつこ
れに伴う回転砥石の移動加速度が規定値以内になるよう
に主軸の回転速度を設定する構成としている。
被加工物角度に対する被加工物の曲率半径をρとし、主
軸回転速度をωとしたときに、制御手段は主軸回転速度
ωが1/ρに比例して変化するように回転手段を制御す
る構成としている。
おいて、上記第2の算出手段は、第1の算出手段による
算出結果から主軸回転角度に対する曲率半径を算出する
手段を有する構成としている。
おいて、上記第2の算出手段は、第1の算出手段による
算出結果から被加工物角度に対する主軸回転速度を算出
する手段を有する構成としている。
いずれかにおいて、上記基準主軸回転速度修正手段は、
基準主軸回転速度の修正量を回転砥石の移動加速度の最
高値と上記規定値との差に応じて算出する手段を有する
構成としている。
主軸を回転させる回転手段と、被加工物の外周面を研削
する回転砥石を前記主軸に対して交差する方向へ相対移
動させる移動手段とを備え、主軸を回転させながら、主
軸の回転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定した
制御データに基づいて移動手段を制御して、被加工物を
所定の非真円形状に研削する非真円体の研削装置におい
て、被加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に
対する被加工物の曲率半径を算出する第1の算出手段
と、非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された
基準主軸回転速度と上記算出された曲率半径とに基づい
て主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第2の
算出手段と、上記算出された主軸回転速度に基づいて主
軸回転角度に対する主軸単位回転角度間の回転速度変化
量を算出する回転速度変化量算出手段と、上記算出され
た回転速度変化量が予め設定された規定範囲内か否かを
判定する判定手段と、上記判定の結果に基づいて回転速
度変化量に規定範囲を越えたものがあるときには上記第
2の算出手段による主軸回転速度に対して非真円形状の
リフト部分における最小回転速度幅を広げるように主軸
回転速度を修正する主軸回転速度修正手段と、上記修正
された主軸回転角度に対する主軸回転速度と上記基準主
軸回転速度とを主軸回転制御データとして決定し、もし
くは上記判定の結果に基づいて回転速度変化量が規定範
囲内のときには上記第2の算出手段による主軸回転角度
に対する主軸回転速度と上記基準主軸回転速度とを主軸
回転制御データとして決定する主軸回転制御データ決定
手段と、研削加工時には上記決定された主軸回転制御デ
ータに基づいて上記回転手段を制御する制御手段とを備
え、主軸の回転速度が被加工物の曲率半径に応じて変化
するように、かつこれに伴う単位回転角度間の回転速度
変化量が大きい部分でのデータが低くなるように主軸回
転速度を設定する構成としている。
被加工物角度に対する被加工物の曲率半径をρとし、主
軸回転速度をωとしたときに、制御手段は主軸回転速度
ωが1/ρに比例して変化するように回転手段を制御す
る構成としている。
において、上記主軸回転速度修正手段は、リフト部分に
おいて回転速度変化量が規定範囲を越えている角度を修
正開始点または修正終点として主軸回転速度を修正する
構成としている。
の算出手段により、被加工物の曲率半径が算出される。
そして、主軸の回転速度が上記算出された曲率半径に応
じて変化するように、制御手段によって回転手段が制御
される。すなわち、曲率半径が大きくなると、加工部分
で発生する摩擦抵抗が大きくなる。従って、このような
場合には、主軸の回転速度を遅くして、摩擦抵抗の増大
を抑制する。一方、曲率半径が小さいと、加工部分で発
生する摩擦抵抗が小さくなるので、このような場合に
は、主軸の回転速度を速くする。その結果、被加工物の
回転に伴って曲率半径が変化したとしても、被加工物に
対する熱的影響が均一化され、仕上げ面の高品位化が図
られることとなる。
例して変化する。言い換えれば、主軸回転速度ωは、曲
率半径ρが大きくなるのに従って遅くなり、曲率半径ρ
が小さくなるのに従って速くなる。
により、被加工物の曲率半径が算出される。そして、第
2の算出手段により、上記算出された曲率半径に基づい
て主軸の回転角度に対する主軸回転速度が算出される。
すなわち、曲率半径が大きくなると、加工部分で発生す
る摩擦抵抗が大きくなる。従って、このような場合に
は、主軸の回転速度を遅くして、摩擦抵抗の増大を抑制
する。一方、曲率半径が小さいと、加工部分で発生する
摩擦抵抗が小さくなるので、このような場合には、主軸
の回転速度を速くする。その結果、被加工物の回転に伴
って曲率半径が変化したとしても、被加工物に対する熱
的影響が均一化され、仕上げ面の高品位化が実現するこ
ととなる。
ら第3の算出手段により、時間変化に対する回転砥石の
移動位置を求め、第4の算出手段により、回転砥石の移
動加速度が算出され、この算出の結果、判定手段によ
り、移動加速度が規定値を越えていた場合には、基準主
軸回転速度修正手段により、主軸回転速度算出の基準と
なる基準主軸回転速度が修正され、第2、第3、第4の
算出手段を経て、判定手段により規定値以内と判定され
たときに、主軸回転制御データ決定手段により、最新の
基準主軸回転速度およびこれに基づく主軸回転角度に対
する主軸回転速度が主軸回転制御データとして決定され
る。そして、研削加工時には、この決定された主軸回転
制御データに基づいて回転手段が制御される。
回転砥石の移動手段の能力を越えない範囲で主軸の回転
速度を適正に設定することにより、回転手段および移動
手段のスムーズな制御がなされることとなる。
例して変化する。言い換えれば主軸回転速度ωは、曲率
半径ρが大きくなるのに従って遅くなり、曲率半径ρが
小さくなるのに従って速くなる。
は、第1の算出手段による算出結果から曲率半径を主軸
回転角度に対応するデータに変換したのち、このデータ
をもとに主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する
ため、算出が容易になされる。
は、第1の算出手段による算出結果をもとに被加工物角
度に対する主軸回転速度を算出したのち、この主軸回転
速度を主軸回転角度に対応するデータに変換するため、
算出が容易になされる。
度修正手段は、基準主軸回転速度の修正量を回転砥石の
移動加速度の最高値と規定値との差に応じて算出し、適
正な修正量が与えられるため、基準主軸回転速度の修正
および回転速度の算出が短時間でなされる。
により、被加工物の曲率半径が算出される。そして、第
2の算出手段により、上記算出された曲率半径に基づい
て主軸の回転角度に対する主軸回転速度が算出される。
すなわち、曲率半径が大きくなると、加工部分で発生す
る摩擦抵抗が大きくなる。従って、このような場合に
は、主軸の回転速度を遅くして、摩擦抵抗の増大を抑制
する。一方、曲率半径が小さいと、加工部分で発生する
摩擦抵抗が小さくなるので、このような場合には、主軸
の回転速度を速くする。その結果、被加工物の回転に伴
って曲率半径が変化したとしても、被加工物に対する熱
的影響が均一化され、仕上げ面の高品位化が図られるこ
ととなる。
ら第3の算出手段により、主軸回転角度に対する主軸単
位回転角度間の回転速度変化量が算出され、この算出の
結果、判定手段により、回転速度変化量が規定範囲を越
えていた場合には、主軸回転速度修正手段により、第2
の算出手段で算出された主軸回転角度に対する主軸回転
速度に対してリフト部分の最小回転度幅を広げるように
主軸回転速度が修正され、主軸回転制御データ決定手段
により、修正後の主軸回転速度と基準主軸回転速度が主
軸回転制御データとして決定される。もしくは、判定手
段により規定範囲内と判定されたときに、主軸回転制御
データ決定手段により、第2の算出手段により算出され
た主軸回転角度に対する主軸回転速度と基準主軸回転速
度が主軸回転制御データとして決定される。そして、研
削加工時には、この決定された主軸回転制御データに基
づいて回転手段が制御される。
大きい部分でのデータが低くなるように主軸回転速度が
修正されるため、研削加工時、主軸の回転速度がこの回
転速度制御データによって制御されるとき、多少の速度
の時間ずれがあったとしても異常加工は回避されること
になる。
例して変化する。言い換えれば、主軸回転速度ωは、曲
率半径ρが大きくなるのに従って遅くなり、曲率半径ρ
が小さくなるのに従って速くなる。
修正手段は、リフト部分において回転速度変化量が規定
範囲を越えている角度を修正開始点または修正終点とし
て主軸回転速度を修正するため、適正な角度位置でデー
タ修正がなされ、これにより、微小な速度変更があった
としても良好な加工がなされる。
1実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。
に示すように、ワーク支持台1は基台2の一方の側部上
面に移動機構(図示省略)により水平方向(図2Z方
向)へ移動可能に支持されている。主軸台3はワーク支
持台1の上面に配設され、カムシャフトWの一端を着脱
可能に支持するための主軸4及びその主軸4を回転させ
るための回転手段としてのサーボモータよりなる主軸用
モータ5を備えている。また、カムシャフトWにはカム
形状の複数の被加工物Waが軸線方向へ所定の間隔をお
いて形成され、これらの被加工物Waの外周面が被研削
面Wbとなっている。そして、被加工物Waはその被研
削面Wbを研削されることにより、非真円体としてのカ
ム23として形成される。
ーク支持台1の上面に配設され、前記カムシャフトWが
主軸4とこのホルダ6との間においてZ方向へ延びるよ
うに回転可能にかつ着脱可能に支持される。そして、カ
ムシャフトWは、この支持状態で主軸用モータ5の駆動
に伴い所定の方向へ回転する。エンコーダ7は主軸用モ
ータ5に取り付けられ、このエンコーダ7からの検出信
号が後述するNC装置18に入力される。
の軸線と直交する水平方向(図2X方向)へ移動可能に
支持されている。サーボモータよりなる移動用モータ9
は基台2の他方の側部に取り付けられ、この移動用モー
タ9によりボールスクリュー10が回転して、砥石台8
をカムシャフトWと接近又は離間する方向へ移動させ
る。本実施の形態では、移動用モータ9及びボールスク
リュー10等により、移動手段が構成されている。エン
コーダ11は移動用モータ9に取り付けられ、このエン
コーダ11からの検出信号が後述するNC装置18に入
力される。回転砥石12は、その研削面がカムシャフト
Wと対向するように砥石台8の一端に支軸13により回
転可能に支持されている。砥石用モータ14は砥石台8
上に配設され、この砥石用モータ14の出力をプーリ1
5、16及びベルト17を介して砥石12に伝達して一
方向へ回転させる。
算出手段、第4の算出手段、判定手段、基準主軸回転速
度修正手段、主軸回転制御データ決定手段および制御手
段を構成するNC装置18は、装置全体の動作を制御す
るためのものである。このNC装置18は、各種演算処
理を行うCPU(中央処理装置)19、装置全体の動作
を制御するためのプログラム等を記憶したROM(リー
ドオンリーメモリ)20、及び各種情報を一時的に記憶
するRAM(ランダムアクセスメモリ)21を有してい
る。
の被加工物Waにそれぞれ対応して、仕上げ後の最終カ
ム形状に基づくリフトデータが予め記憶されている。図
3および図4(a)に示すように、このリフトデータ
は、最終的に得られるカム23(図3に2点鎖線で示
す)の回転中心Oから外周面までの半径方向における長
さr(Ai)を、被加工物Waの単位角度毎に設定した
ものである。尚、被加工物Waの角度Aiとは、被加工
物Waをその半径方向に沿って延びる直線によって単位
角度毎に分割したときに、各半径方向線が0度を示す所
定の半径方向線に対してなす角度を表すものである。そ
して、ここでは、図3に示すように、カム23の基礎円
部分23a(半径方向における長さr(Ai)が一定の
部分)の中間位置をP1としたとき、その位置P1と被
加工物Waの回転中心Oとを結ぶ半径方向線が、0度
(=角度A1)を示す半径方向線として設定されてい
る。
チャートに示すように、ステップS1において、ワーク
の種類によってリフトデータr(Ai)を決定し、ステ
ップS2において、被加工物Waに対する砥石12の切
り込み量△Hを決定する。切り込み量△Hとは、被加工
物Waが1回転するとき、砥石12を被加工物Waの外
周面からどの程度の深さまで切り込ませるかを、被加工
物Waの外周面に接する接線と直交する方向に長さで表
したものである。
の半径Rが決定されると、NC装置18は、ステップS
4において、被加工物Waが各角度Aiの位置において
砥石12と接触するときの主軸回転角度θ(Ai)を算
出して、RAM21に記憶する。
に対する砥石12の研削点Qiが被加工物Waの各角度
Aiの位置と対応しているときの主軸回転角度θ(A
i)を求める。この主軸回転角度θ(Ai)は、研削点
Qiが被加工物Wa上の前記位置P1と対応していると
きの角度θ(A1)を0度として設定してある。
iが、被加工物Waの回転中心Oと砥石12の回転中心
Piとを結ぶ直線上に常に位置していれば、被加工物W
aの角度Aiとそれに対応する主軸回転角度θ(Ai)
とは常に同一の値となる。しかし、図3に示すように、
非真円形状をなす被加工物Waを所定の半径Rを有する
砥石12で研削する場合には、前記研削点Qiが両回転
中心O、Piを結ぶ直線に対して上下にシフトする。従
って、被加工物Waの角度Aiとそれに対応する主軸回
転角度θ(Ai)とは、常に同一の値にはならない。そ
の結果、等角度毎に設定されている被加工物Waの角度
Aiに対して、主軸回転角度θ(Ai)は等角度毎の値
として算出されない。
ステップS5において、主軸4の回転角度θiと砥石1
2の移動位置すなわち砥石台8の移動位置Xとの関係を
設定した制御データとしてのプロフィールデータXiを
算出し、RAM21に記憶する。図4(b)に示すよう
に、このプロフィールデータXiは、主軸4が1回転す
る間における砥石台8のX方向の移動位置Xを、主軸4
の単位回転角度毎に設定したものである。
θ(Ai)に対応するリフトデータr(Ai)を、図4
(b)に示すように、等角度毎の主軸回転角度θiに対
応する被加工物Waの回転中心Oと研削点Qiとの間の
距離riに変換して、この距離riと砥石半径Rとに基
づいて、プロフィールデータXiを算出する。
いて、リフトデータr(Ai)に基づいて、被加工物W
aの研削点Qiにおける曲率半径ρ(Ai)を、被加工
物Waの角度Aiにそれぞれ対応して算出して,RAM
21に記憶する。つまり、図3に示すように、研削点Q
iが被加工物Wa上の各角度Aiの位置と対応している
ときの曲率半径ρ(Ai)を求める。続いて、NC装置
18は、ステップS7において、ステップS4にて算出
された関係をもとにして、曲率半径ρ(Ai)を、所定
の補間式を用いた補間演算(例えばスプライン補間演
算)により、等角度毎の主軸回転角度θiに対応する曲
率半径ρiに変換し、RAM21に記憶する。
ρiとの関係を表わすグラフである。同図より明らかな
ように、主軸4の回転に伴い、被加工物Waに対する砥
石12の曲率半径ρiは大きく変化する。
軸回転角度θiに対する主軸回転速度ωiの算出が行わ
れる。まず、ステップS8において、基礎円部分23a
の基準主軸回転速度ω0が設定される。この基準主軸回
転速度ω0はカム23の基礎円部分23aが砥石12に
接触している時の主軸回転速度であり、最初は予め設定
されているこの基準主軸回転速度ω0が用いられる。そ
して、ステップS9において、図4(b)に示すよう
に、NC装置18は、主軸4の回転速度ωiが前記算出
された曲率半径ρiの値に応じて変化するように、その
主軸回転速度ωiを主軸4の単位回転角度毎に算出し
て、RAM21に記憶する。
(1)を用いて主軸4の回転速度ωiを算出する。
径である。K1は装置固有の補正係数であり、各装置毎
に予め設定されている。
の突出部分23bにおいては、前述のように曲率半径ρ
iが変化する。従って、カム23の基礎円部分23aが
砥石12に接触しているときの主軸回転速度ω0を基準
の回転速度としたとき、主軸4の回転速度ωiが、その
基準回転速度ω0に対して前記曲率半径ρiに反比例し
て変化するように、主軸回転速度ωiを前記式(1)に
従って主軸4の単位回転角度毎に算出する。言い換えれ
ば、主軸回転速度ωiは1/ρiに比例して変化するよ
うに設定される。その結果、主軸回転速度ωiは、曲率
半径ρiが大きくなるに従って小さく設定され、曲率半
径ρiが小さくなるに従って大きく設定される。
5rpmに設定した場合において、上記式(1)より算
出されたデータに基づいて主軸回転角度θiと主軸回転
速度ωiの関係を表したグラフである。
ωiを研削加工時の主軸回転制御データとして用いた場
合、この制御データに基づいて主軸4が回転制御され、
この主軸4の回転に追従してプロフィールデータXiを
もとにして、砥石台8が移動制御される。移動用モータ
9には、通常、その性能に応じて移動加速度αの最大限
を示す規定値αaが予め設定されている。この規定値α
aを越えないように運転するために、算出された制御デ
ータに対し、砥石台8の移動加速度αを考慮する必要が
ある。
しステップS12によって、時間tの変化に対する砥石
台移動加速度αの算出を行う。ステップS10におい
て、ステップS9で算出された主軸回転角度θiに対す
る主軸回転速度ωiとステップS5で算出されたプロフ
ィールデータXiとに基づいて、時間tの変化に対する
砥石台位置Xを算出する。図8はこの算出されたデータ
に基づいて時間tと砥石台位置Xの関係を表わしたグラ
フである。次に、ステップS11において、上記砥石台
位置Xのデータより砥石台移動速度vを算出する。図9
はこの算出されたデータに基づいて時間tと砥石台移動
速度vの関係を表わしたグラフである。さらに、ステッ
プS12において、上記砥石台移動速度vのデータより
砥石台移動加速度αを算出する。図10はこの算出され
たデータに基づいて時間tと砥石台移動加速度αの変化
を表わしたグラフである。
テップS13において、規定値αaとの比較がなされ
る。図10に示すようにカム23の突出部分23bにお
ける2箇所のリフト部分23c、23dに対応して加速
度αの特に高い部分が見られる。この点の最高値αhが
規定値αa以内にあるか否かが判定される、図10にお
いては明らかに規定値αaを越えており、このような場
合、ステップS14において、ステップS8で設定され
た基準主軸回転速度ω0に対しその値を小さくするよう
に修正する。修正量△ω0は予め設定された所定量ずつ
行う。或いは、演算により最高値αhと規定値αaとの
差に応じた修正量△ω0を求めることも可能である。こ
の修正によって、再びステップS8ないしS13を繰り
返す。
正された後の基準主軸回転速度ω0が設定され、ステッ
プS9によって同様にして主軸回転速度ωiの算出が行
われる。図11は、図7に対し基準主軸回転速度ω0を
例えば40rpmに修正したときの主軸回転角度θiと
主軸回転速度ωiとの関係を表わしたグラフである。
12によって、同様にして砥石移動加速度αの算出が行
われる。その結果、時間tと砥石台移動加速度αとの関
係を表わしたグラフが図12である。
比較され、図12で明らかなように、砥石台移動加速度
αの最高値αhは規定値αa以内に下がっており、ここ
で規定値αa以内であると判定される。この判定によ
り、ステップS15において、主軸回転の制御データが
決定される。すなわち、直前のステップS8およびステ
ップS9にて設定および算出された最新の基準主軸回転
速度ω0および主軸回転角度θiに対する主軸回転速度
ωiが主軸回転制御データとして決定され、RAM21
に記憶される。
手段に相当し、ステップS7、S8、S9が第2の算出
手段に相当し、ステップS10が第3の算出手段に相当
し、ステップS11、S12が第4の算出手段に相当
し、ステップS13が判定手段に相当し、ステップS1
4が基準主軸回転速度修正手段に相当し、そして、ステ
ップS15が主軸回転制御データ決定手段に相当してい
る。
0、ωiとプロフィールデータXiとに基づいて、被加
工物Waの研削加工が行われる。
ーダ7,11からの検出信号に基づいて、主軸4の回転
角度θに対する回転速度ωを演算するとともに、砥石台
8のX方向における移動位置X等を演算する。そして、
制御手段としてのNC装置18は、これら演算結果、前
記設定した主軸回転速度ωiおよびプロフィールデータ
Xiに基づき、主軸用モータ5および移動用モータ9を
回転制御して、主軸4をその回転角度θiに応じた速度
で回転させるとともに、その主軸4の回転角度θiに応
じて砥石台8をX方向へ移動させる。また、NC装置1
8は、前記ワーク支持台1のZ方向への移動制御を行っ
て、所定の被加工物Waを砥石12と対向配置させる。
これらの結果、所定の被加工物Waがリフトデータr
(Ai)に対応した非真円形状に研削されて、図3に2
点鎖線で示すようなカム23が形成される。
においては、被加工物Waに対応するリフトデータr
(Ai)に基づいて、被加工物角度Aiに対する曲率半
径ρ(Ai)が算出され、これより、主軸4の回転角度
θiに対する曲率半径ρiが算出される。そして、主軸
4の回転速度ωiが前記算出された曲率半径ρiの値に
応じて変化するように、その主軸回転速度ωiが主軸4
の単位回転角度毎に設定される。そして、研削加工時に
は、主軸用モータ5が前記設定された主軸回転速度ωi
に基づいて主軸4の単位回転角度毎に回転制御される。
いるため、被加工物Waの回転に伴って、前記曲率半径
ρi、言い換えれば加工部分で発生する摩擦抵抗が変化
する。そして、曲率半径ρi(摩擦抵抗)が大きくなる
と、被加工物Waに与える熱的影響が大きくなる。しか
し、このような場合には、主軸4の回転速度ωiが遅く
なるように主軸用モータ5が回転制御され、加工負荷が
抑制される。一方、曲率半径ρi(摩擦抵抗)が小さく
なると、主軸4の回転速度ωiが速くなるように主軸用
モータ5が回転制御される。
効果を奏する。
径ρiが変化したとしても、加工部分で発生する摩擦抵
抗が均一化され、研削焼けや研削割れなどの熱的損傷を
与えることなく、高品位な仕上げ面を得ることが可能と
なる。
石12に対する回転抵抗も比例して変化する。しかし、
この場合も、前述のように曲率半径ρiの変化に応じて
主軸4の回転速度ωiが変化するように主軸用モータ5
が回転制御されるので、砥石12を回転させるための砥
石用モータ14に対する負荷の変動が抑制され、砥石1
2が微振動を発生することなくスムーズに回転して、高
精度な加工が可能となる。
が主軸4の単位回転角度毎に算出されるとともに、それ
らに基づき、主軸4の回転速度ωiが主軸4の単位回転
角度毎に予め設定される。そして、研削加工時には、主
軸用モータ5が前記設定された主軸回転速度ωiに基づ
いて主軸4の単位回転角度毎に回転制御される。このよ
うに、主軸4の回転速度ωiを研削加工前に予め設定し
ておくことにより、主軸用モータ5をスムーズに制御で
きる。また、主軸用モータ5を主軸4の単位回転角度毎
に正確かつ確実に制御できる。
軸回転速度ωiに対し、これに追従する砥石台8の移動
加速度αが算出され、この加速度αが規定値αa以内に
なるように、基準主軸回転速度ω0を修正することによ
り、これに基づいて主軸回転角度θiに対する主軸回転
速度ωiを修正するようにしたため、砥石台8の移動用
モータに無理をかけることのない、スムーズな運転が可
能となり、その結果、加工精度の向上を実現できる。
第2実施形態を図13および図14に基づいて説明す
る。
ートに示すように、ステップS1〜ステップS6および
ステップS10〜ステップS15については前記第1実
施形態と同様な手順で行なわれるが、ステップS6とス
テップS10との間における主軸回転角度θiに対する
主軸回転速度ωiの算出の手順が前記第1実施形態とは
異なっている。
(a)に示すように、被加工物Waの角度Aiに対応し
てリフトデータr(Ai)および曲率半径ρ(Ai)が
RAM21に設定された後、NC装置18は、ステップ
S8において基礎円部分23aの基準主軸回転速度ω0
が設定されると、次にステップS16において、上記基
準主軸回転速度ω0に基づいて、曲率半径ρ(Ai)の
値に応じて変化する主軸回転速度ω(Ai)を、下記の
式(2)に従って求める。
i)は、被加工物角度Aiに対応しており、すなわち等
角度毎ではない主軸回転角度θ(Ai)に対応するもの
である。そのため、次に、ステップS9において、上記
主軸回転角度θ(Ai)に対応する主軸回転速度ω(A
i)を、図13(b)に示すように、等角度毎の主軸回
転角度θiに対応する主軸回転速度ωiに変換する。す
なわち、主軸回転角度θ(Ai)およびそれに対応する
主軸回転速度ω(Ai)に基づいて、所定の補間式を用
いた補間演算(例えばスプライン補間演算)により、等
角度毎の主軸回転角度θiに対応する主軸回転速度ωi
を算出する。
1の算出手段に相当し、ステップS8、S16,S9が
第2の算出手段に相当し、ステップS10が第3の算出
手段に相当し、ステップS11、S12が第4の算出手
段に相当し、ステップS13が判定手段に相当し、ステ
ップS14が基準主軸回転速度修正手段に相当し、そし
てステップS15が主軸回転制御データ決定手段に相当
する。
に、制御手段としてのNC装置18は、主軸4の回転速
度ωiが曲率半径ρiに応じて変化するように、主軸用
モータ5を主軸4の単位回転角度毎に制御できる。その
他の作用効果は、前記第1実施態様と同様である。
た第3実施形態を図15〜図17に基づいて説明する。
ートに示すように、ステップS1〜ステップS9までは
前述した第1実施形態と同様であるので、その説明は省
略する。第3実施形態では、ステップS9にて、曲率半
径ρiに応じて変化する主軸回転速度ωiが算出された
後における主軸回転制御データ決定の方法が第1実施形
態と異なっている。
iに対する主軸回転速度ωiが算出された後、ステップ
S17において、上記算出された主軸回転速度ωiに基
づいて主軸回転角度θiに対する主軸単位回転角度間の
回転速度変化量dω/dθを算出する。図16はステッ
プS9の算出結果に基づいて主軸回転角度θiと主軸回
転速度ωiとの関係を表わしたグラフであり、図17は
この主軸回転速度ωiの算出データに基づいてステップ
S17にて算出された主軸回転角度θiと主軸単位回転
角度間の主軸回転速度変化量dω/dθとの関係を表わ
したグラフである。
算出されると、次にステップS18において、この速度
変化量dω/dθが規定範囲内か否かが判定される。図
17に示すようにカム23の両リフト部分23c,23
dの始点付近と終点付近において特に速度変化量dω/
dθが大きく変化する角度位置θa、θb、θc、θd
がある。
軸回転速度ωiのデータを主軸回転制御データとして研
削加工を行ったとき、例えば主軸4の回転に僅かでも速
度の時間ずれが生じた場合すなわち角度ずれが生じた場
合には、被加工物Waの研削点Qiに対し適応する回転
速度ωiとは全く相反した回転速度で研削が行われてし
まうため、その位置で異常加工が起こる可能性がある。
このような事態を防止するために、ステップS18、S
19を設けている。
dω/dθが規定範囲Eを越えているか否かが判定され
る。図17においては明らかに規定範囲Eを越えたもの
があり、このような場合、ステップS19において、ス
テップS9で算出された主軸回転速度ωiのデータに対
し、主にリフト部分23c、23dについて修正を行
う。この修正は図16で実線で示す算出値のうちの各最
小回転速度ωL1、ωL2に合わせて同図二点鎖線で示
すように角度θ方向に各最小回転速度ωL1、ωL2の
幅をそれぞれ広げるようにデータ修正する。この方法
は、単に予め設定された所定幅に修正してもよいが、こ
こでは速度変化量dω/dθが規定範囲Eを越えた箇所
の角度位置θa、θbを修正の始点或いは終点に決めて
最小回転速度の線を延設するように修正を行う。このよ
うに修正することにより、理論計算に基づく主軸回転速
度ωiの変化量dω/dθが大きい部分でのデータが低
く設定されるので、良好な加工ができる。
主軸回転角度θiに対する主軸回転速度ωiと上記基準
主軸回転速度ω0とを主軸回転制御データとして決定
し、もしくはステップS18での判定の結果、回転速度
変化量dω/dθが規定範囲E以内のときには上記ステ
ップS9で算出された主軸回転角度θiに対する主軸回
転速度ωiと上記基準主軸回転速度ωiとを主軸回転制
御データとして決定し、RAM21に記憶する。
手段に相当し、ステップS7、S8、S9が第3の算出
手段に相当し、ステップS17が回転速度変化量算出手
段に相当し、ステップS18が判定手段に相当し、ステ
ップS19が主軸回転速度修正手段に相当し、そしてス
テップS20が主軸回転制御データ決定手段に相当す
る。
のNC装置18により、上記設定された主軸回転制御デ
ータω0、ωiとプロフィールデータXiに基づいて主
軸用モータ5および砥石台8の移動用モータ9が制御さ
れる。
工物Waと砥石12との曲率半径ρiに応じて変化する
ように、かつこれに伴う単位回転角度間の回転速度変化
量dω/dθが大きい部分でのデータが低くなるように
主軸回転速度ωiが設定される。
効果を奏する。
径ρiが変化したとしても、加工部分で発生する摩擦抵
抗が均一化され、研削焼けや研削割れなどの熱的損傷を
あたえることなく、高品位な仕上げ面を得ることができ
る。
石12に対する回転抵抗も比例して変化する。しかし、
この場合も、前述のように曲率半径ρiの変化に応じて
主軸4の回転速度ωiが変化するように主軸用モータ5
が回転制御されるので、砥石12を回転させるための砥
石用モータ14に対する負荷の変動が抑制され、砥石1
2が微振動を発生することなくスムーズに回転して、高
精度な加工が可能となる。
が主軸4の単位回転角度毎に算出されるとともに、それ
らに基づき、主軸4の回転速度ρiが主軸4の単位回転
角度毎に予め設定される。そして、研削加工時には、主
軸用モータ5が前記設定された主軸回転速度ωiに基づ
き主軸4の単位回転角度毎に回転制御される。このよう
に、主軸4の回転速度ωiを研削加工前に予め設定して
おくことにより、主軸用モータ5をスムーズに制御でき
る。また、主軸用モータ5を主軸4の単位回転角度毎に
正確かつ確実に制御できる。
データω0、ωiに基づいて主軸回転が制御されると
き、多少の速度の時間ずれがあったとしても、異常加工
を回避することができ、円滑かつ良好な研削加工を行う
ことができる。
おいて回転速度変化量dω/dθが規定範囲Eを越えて
いる角度位置を修正開始点または修正終点として主軸回
転速度ωiを修正することにより、適正な角度位置でデ
ータ修正が行え、これにより、微小な速度変更があって
も良好な加工が行える。
次のような優れた効果を奏する。
が、被加工物の曲率半径に応じて変化するように、回転
手段が制御されるので、研削加工時における摩擦抵抗の
増大を抑制して、加工品位の低下を防ぐことができると
いう優れた効果を奏する。
を、曲率半径ρが大きくなるのにしたがって遅くでき、
曲率半径ρが小さくなるのに従って速くできる。
が、被加工物の曲率半径に応じて変化するように、回転
手段が制御されるので、研削加工時における摩擦抵抗の
増大を制御して、加工品位の低下を防ぐことができると
いう優れた効果を奏する。また、回転手段をスムーズに
制御できるとともに、主軸の単位回転角度毎に正確かつ
確実に制御できる。
砥石の移動手段の能力を越えない範囲で主軸の回転速度
を適正に設定することにより、回転手段および移動手段
をスムーズに制御できる。
を、曲率半径ρが大きくなるのに従って遅くでき、曲率
半径ρが小さくなるのに従って速くできる。
回転角度に対応するデータに変換したのち、このデータ
をもとに主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する
ため、算出を容易に行うことができる。
対する主軸回転速度を算出したのち、この主軸回転速度
を主軸回転角度に対応するデータに変換するため、算出
を容易に行うことができる。
度の修正量を回転砥石の移動加速度の最高値と規定値と
の差に応じて算出し、適正な修正量が与えられるため、
基準回転速度の修正および回転速度の算出が短時間でで
きる。
が、被加工物の曲率半径に応じて変化するように、回転
手段が制御されるので、研削加工時における摩擦抵抗の
増大を抑制して、加工品位の低下を防ぐことができると
いう優れた効果を奏する。また、回転手段をスムーズに
制御できるとともに、主軸の単位回転角度毎に正確かつ
確実に制御できる。
度にあるリフト部分に対し最小回転速度が与えられる角
度幅を広げるように主軸回転速度を修正を行うため、主
軸の回転速度がこの回転速度制御データによって制御さ
れるときには、多少の速度の時間ずれがあったとしても
異常加工が生じるのを防ぐことができる。
を、曲率半径ρが大きくなるのに従って遅くでき、曲率
半径ρが小さくなるのに従って速くできる。
修正手段は、リフト部分において回転速度変化量が規定
範囲を越えている角度を修正開始点または修正終点とし
て主軸回転速度を修正するため、適正な角度位置でデー
タ修正を行うことができ、これにより、微小な速度変更
があったとしても良好な加工を行うことが可能である。
態を示す本発明を具体化した研削盤の一部を破断した側
面図である。
の概略図である。
角度Aiに対応するリフトデータr(Ai),曲率半径
ρ(Ai)および主軸回転角度θ(Ai)を示す説明
図、(b)は等角度毎の主軸回転角度θiに対応する距
離ri,プロフィールデータXi,曲率半径ρiおよび
主軸回転速度θiを示す説明図である。
実施形態のフローチャートである。
すグラフである。
軸回転速度ωiとの関係を示すグラフである。
ある。
フである。
グラフである。
iとの関係を示すグラフである。
砥石台移動加速度αとの関係を示すグラフである。
の角度Aiに対応するリフトデータr(Ai),曲率半
径ρ(Ai),主軸回転速度ω(Ai)および主軸回転
角度θ(Ai)を示す説明図、(b)は等角度毎の主軸
回転角度θiに対応する距離ri,プロフィールデータ
Xiおよび主軸回転速度ωiを示す説明図である。
2実施形態のフローチャートである。
3実施形態のフローチャートである。
θiと曲率半径ρiに対応した主軸回転速度ωiとの関
係を示すグラフである。
θiと主軸単位回転角度間の主軸回転速度変化量dω/
dθとの関係を示すグラフである。
めの概略図である。
段,第4の算出手段,判定手段,回転速度修正手段,主
軸回転制御データ決定手段および制御手段等を含むNC
装置 23 カム Wa 被加工物 O 回転中心 θi 主軸回転角度 ρi 曲率半径 Qi 研削点 ri 回転中心と研削点との間の距離 ω0 基準主軸回転速度 ωi 主軸回転速度 x 砥石台移動位置 α 砥石台移動加速度 αa 規定値 △ω0 修正量 dω/dθ 主軸回転速度変化量 E 規定範囲
Claims (10)
- 【請求項1】 被加工物を装着した主軸を回転させる回
転手段と、被加工物の外周面を研削する回転砥石を前記
主軸に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段と
を備え、主軸を回転させながら、主軸の回転角度と回転
砥石の移動位置との関係を設定した制御データに基づい
て移動手段を制御して、被加工物を所定の非真円形状に
研削する非真円体の研削装置において、 被加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に対す
る被加工物の曲率半径を算出する第1の算出手段と、 主軸の回転速度が上記算出された曲率半径に応じて変化
するように上記回転手段を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする非真円体の研削装置。 - 【請求項2】 被加工物角度に対する被加工物の曲率半
径をρとし、主軸回転速度をωとしたときに、制御手段
は主軸回転速度ωが1/ρに比例して変化するように回
転手段を制御する請求項1記載の非真円体の研削装置。 - 【請求項3】 被加工物を装着した主軸を回転させる回
転手段と、被加工物の外周面を研削する回転砥石を前記
主軸に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段と
を備え、主軸を回転させながら、主軸の回転角度と回転
砥石の移動位置との関係を設定した制御データに基づい
て移動手段を制御して、被加工物を所定の非真円形状に
研削する非真円体の研削装置において、 被加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に対す
る被加工物の曲率半径を算出する第1の算出手段と、 非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された基準
主軸回転速度と上記算出された曲率半径とに基づいて主
軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第2の算出
手段と、 上記算出された主軸回転速度と上記制御データとに基づ
いて時間変化に対する回転砥石の移動位置を算出する第
3の算出手段と、 上記算出された移動位置に基づいて時間変化に対する回
転砥石の移動加速度を算出する第4の算出手段と、 上記算出された移動加速度が予め設定された規定値以内
か否かを判定する判定手段と、 上記判定の結果に基づいて、移動加速度に規定値を越え
たものがあるときには上記基準回転速度を下げるように
修正し、再び第2の算出手段ないし第4の算出手段に算
出を行わせる基準主軸回転速度修正手段と、 上記判定の結果に基づいて、移動加速度が規定値以内の
ときには最新の基準主軸回転速度とこれに基づく最新の
主軸回転角度に対する主軸回転速度とを主軸回転制御デ
ータとして決定する主軸回転制御データ決定手段と、 研削加工時には上記決定された主軸回転制御データに基
づいて上記回転手段を制御する制御手段とを備え、主軸
の回転速度が被加工物の曲率半径に応じて変化するよう
に、かつこれに伴う回転砥石の移動加速度が規定値以内
になるように主軸の回転速度を設定することを特徴とす
る非真円体の研削装置。 - 【請求項4】 被加工物角度に対する被加工物の曲率半
径をρとし、主軸回転速度をωとしたときに、制御手段
は主軸回転速度ωが1/ρに比例して変化するように回
転手段を制御する請求項3記載の非真円体の研削装置。 - 【請求項5】 上記第2の算出手段は、第1の算出手段
による算出結果から主軸回転角度に対する曲率半径を算
出する手段を有する請求項3または4記載の非真円体の
研削装置。 - 【請求項6】 上記第2の算出手段は、第1の算出手段
による算出結果から被加工物角度に対する主軸回転速度
を算出する手段を有する請求項3または4記載の非真円
体の研削装置。 - 【請求項7】 上記基準主軸回転速度修正手段は、基準
主軸回転速度の修正量を回転砥石の移動加速度の最高値
と上記規定値との差に応じて算出する手段を有する請求
項3ないし6のいずれかに記載の非真円体の研削装置。 - 【請求項8】 被加工物を装着した主軸を回転させる回
転手段と、被加工物の外周面を研削する回転砥石を前記
主軸に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段と
を備え、主軸を回転させながら、主軸の回転角度と回転
砥石の移動位置との関係を設定した制御データに基づい
て移動手段を制御して、被加工物を所定の非真円形状に
研削する非真円体の研削装置において、 被加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に対す
る被加工物の曲率半径を算出する第1の算出手段と、 非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された基準
主軸回転速度と上記算出された曲率半径とに基づいて主
軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第2の算出
手段と、 上記算出された主軸回転速度に基づいて主軸回転角度に
対する主軸単位回転角度間の回転速度変化量を算出する
回転速度変化量算出手段と、 上記算出された回転速度変化量が予め設定された規定範
囲内か否かを判定する判定手段と、 上記判定の結果に基づいて、回転速度変化量に規定範囲
を越えたものがあるときには上記第2の算出手段による
主軸回転速度に対して非真円形状のリフト部分における
最小回転速度幅を広げるように主軸回転速度を修正する
主軸回転速度修正手段と、 上記修正された主軸回転角度に対する主軸回転速度と上
記基準主軸回転速度とを主軸回転制御データとして決定
し、もしくは上記判定の結果に基づいて回転速度変化量
が規定範囲内のときには上記第2の算出手段による主軸
回転角度に対する主軸回転速度と上記基準主軸回転速度
とを主軸回転制御データとして決定する主軸回転制御デ
ータ決定手段と、 研削加工時には上記決定された主軸回転制御データに基
づいて上記回転手段を制御する制御手段とを備え、主軸
の回転速度が被加工物の曲率半径に応じて変化するよう
に、かつこれに伴う単位回転角度間の回転速度変化量が
大きい部分でのデータが低くなるように主軸回転速度を
設定することを特徴とする非真円体の研削装置。 - 【請求項9】 被加工物角度に対する被加工物の曲率半
径をρとし、主軸回転速度をωとしたときに、制御手段
は主軸回転速度ωが1/ρに比例して変化するように回
転手段を制御する請求項8記載の非真円体の研削装置 - 【請求項10】 上記主軸回転速度修正手段は、リフト
部分において回転速度変化量が規定範囲を越えている角
度を修正開始点または修正終点として主軸回転速度を修
正する請求項8または9記載の非真円体の研削装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06127596A JP3574262B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 非真円体の研削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06127596A JP3574262B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 非真円体の研削装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09251311A true JPH09251311A (ja) | 1997-09-22 |
JP3574262B2 JP3574262B2 (ja) | 2004-10-06 |
Family
ID=13166503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06127596A Expired - Fee Related JP3574262B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 非真円体の研削装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3574262B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1095418C (zh) * | 1999-05-07 | 2002-12-04 | 北京市机电研究院 | 变直径变螺距变牙型角螺旋的四轴联动导轮数控磨床 |
US6999844B2 (en) | 2002-09-24 | 2006-02-14 | Fanuc Ltd. | Numerical controller |
CN114603404A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-10 | 西门子(中国)有限公司 | 工件的磨削方法、装置和计算机可读介质 |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP06127596A patent/JP3574262B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1095418C (zh) * | 1999-05-07 | 2002-12-04 | 北京市机电研究院 | 变直径变螺距变牙型角螺旋的四轴联动导轮数控磨床 |
US6999844B2 (en) | 2002-09-24 | 2006-02-14 | Fanuc Ltd. | Numerical controller |
CN114603404A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-10 | 西门子(中国)有限公司 | 工件的磨削方法、装置和计算机可读介质 |
CN114603404B (zh) * | 2022-03-18 | 2024-02-06 | 西门子(中国)有限公司 | 工件的磨削方法、装置和计算机可读介质 |
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---|---|
JP3574262B2 (ja) | 2004-10-06 |
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