JPH10138134A - コンタリング研削加工方法、同加工における送り速度設定方法及び装置 - Google Patents

コンタリング研削加工方法、同加工における送り速度設定方法及び装置

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JPH10138134A
JPH10138134A JP29891296A JP29891296A JPH10138134A JP H10138134 A JPH10138134 A JP H10138134A JP 29891296 A JP29891296 A JP 29891296A JP 29891296 A JP29891296 A JP 29891296A JP H10138134 A JPH10138134 A JP H10138134A
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JP
Japan
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grinding
grinding wheel
calculating
displacement
processing
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JP29891296A
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Toshiya Takakuwa
俊也 高桑
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Amada Wasino Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥石車への研削反力を演算し、最適な送り速
度を演算して、要求加工精度を維持しつつ能率の良い研
削加工を行う加工方法を提供することである。 【解決手段】 コンタリング研削加工方法において、予
め与えられる加工条件に基いて当該加工条件時の加工誤
差を演算し、この演算した加工誤差と要求加工精度とを
比較して、演算した加工誤差が要求加工精度と等しく又
は小さくなるように砥石車の送り速度を制御してコンタ
リング研削を行うコンタリング研削方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光倣い研削
盤のごとき研削盤によるコンタリング研削加工方法、同
加工における送り速度設定方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光倣い研削盤のごとき研削盤1は、図1
に概念的、概略的に示すように、ベース(図示省略)上
にY軸方向へ移動可能に設けたYベッド3上にXベッド
5をX軸方向へ移動可能に設け、このXベッド5に立設
したコラム7に傾斜ガイド9が傾斜角調節可能に設けら
れている。そして、上記傾斜ガイド9のスライド面に
は、砥石車11を回転自在に支持したスライダ13が上
下動自在に支持されている。
【0003】さらに、前記砥石車11に対向した位置に
は、上記砥石車11によって研削加工されるワークWを
支持するワーク支持テーブル15が設けられている。こ
のワーク支持テーブル15は、サーボモータMX ,MY
によってX,Y軸方向へ移動されるX,Yテーブルより
なるものであり、ワークWの形状によっては回転割出し
を行うことのできるターンテーブルを備えることもあ
る。
【0004】上記構成のごとき研削盤1においては、砥
石車11を回転しかつ上下動すると共にワーク支持テー
ブル15をX,Y軸方向へ移動制御してワークWの研削
加工を行うものである。なお、上述のごとき研削盤1は
公知であるから、より詳細な構成および作用の説明は省
略する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図7に示す
ようにワークWの加工を行うに際し、砥石車11の回転
軸の軸心方向を一定に保持して砥石車11を回転し上下
方向(図7においては紙面に垂直な方向)へ往復動し乍
ら加工面WYに沿ってY軸方向に移動して、Y方向加工
を行い、次に円弧状の加工面WRに沿ってR加工を行
い、さらに加工面WXに沿ってX方向加工を行うとき、
図8に示すように、仕上げ代δを一定に設定して加工を
行っても、各加工面WY,WR,WXによって研削反力
Fが異なり、砥石車11の先端部(砥石車11の周縁で
あって研削加工を行っている部分)の変位方向および変
位量αが異なり、加工誤差Eが異なることになる。
【0006】前記X方向加工時の加工誤差とY方向加工
時の加工誤差とを比較すると、Y方向加工時の方が加工
面に対する法線方向への砥石車の変位量が大きく、Y方
向加工時の加工誤差が大きくなることが知られている。
したがって、加工誤差を小さく抑えるために、Y方向加
工に合わせて全ての工程における加工送り速度を低く設
定することがある。この場合には、加工誤差は小さくな
るものの全加工時間が長くなるという問題がある。
【0007】また、加工方向の動作を作業者が監視し
て、送り速度オーバーライド調整を行うことも考えられ
るが、この場合には自動化することができないという問
題がある。
【0008】さらに、加工プログラムを編集にて修正し
て、加工方向に対応した加工プログラムに書き換えるこ
とも考えられるが、この場合にはプログラミングに多く
の時間を要すという問題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述のごとき
従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項1に係る発
明は、コンタリング研削加工方法において、予め与えら
れる加工条件に基いて当該加工条件時の加工誤差を演算
し、この演算した加工誤差と要求加工精度とを比較し
て、演算した加工誤差が要求加工精度と等しく又は小さ
くなるように砥石車の送り速度を制御してコンタリング
研削を行うコンタリング研削加工方法である。
【0010】請求項2に係る発明は、コンタリング研削
加工においてワークに対する砥石車の相対的な送り速度
を設定する方法において、ワークに対する砥石車の相対
的な送りピッチと砥石車の先端半径とに基いて演算され
る面粗度が要求加工面粗度より小さくなる条件を満す相
対的な送り速度の最高送り速度を演算する(a)工程
と、ワークに対する砥石車の1ピッチ当りの研削代断面
積を演算すると共に、そのときの研削反力を演算する
(b)工程と、演算した研削反力に基いて砥石車の径方
向および軸方向の変位を演算する(c)工程と、砥石車
の径方向および軸方向の変位に基いてワークの加工面の
加工方向に対する接線方向及び法線方向の変位を演算す
る(d)工程と、演算した法線方向の変位と要求加工精
度とを比較し、法線方向の変位が要求加工精度以下の場
合の送り速度を適正速度として設定する(e)工程、の
各工程よりなるコンタリング研削加工における送り速度
設定方法である。
【0011】請求項3に係る発明は、ワークに対する砥
石車の相対的な送りピッチと、砥石車の先端半径と、要
求加工面粗度と、砥石車の単位時間当りの昇降数とに基
いて最高送り速度を演算する最高速度演算部と、ワーク
に対する砥石車の1ピッチ当りの研削代断面積を演算す
ると共に、そのときの研削反力を演算する研削反力演算
部と、研削反力に基いて砥石車の径方向および軸方向の
変位を演算する第1の変位演算部と、砥石車の径方向お
よび軸方向の変位に基いてワークの加工面の加工方向に
対する接線方向および法線方向の変位を演算する第2の
変位演算部と、法線方向の変位と要求加工精度とを比較
して法線方向の変位が要求加工精度以下の場合の送り速
度を適正速度として演算する速度演算部と、を備えてな
るコンタリング研削加工における送り速度設定装置であ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】図1を参照するに、本例に係る研
削盤の機械的構成は前述した従来の研削盤1の構成と同
一であり、前記サーボモータMX ,MY を制御するため
の制御装置21を備えており、この制御装置21には例
えばキーボードなどのごとき適宜の入力手段23が接続
してある。
【0013】上記制御装置21は例えばCNC装置より
なるものであって、図2に示すように、砥石車11の先
端部の断面形状の半径r(以下先端rと称す)と、ワー
クWに対する砥石車11の相対的な送りのピッチPとに
基いて、前記先端rに応じて発生する切り残し部Cの高
さEを演算する演算部を備えている。
【0014】上記切り残し部Cの高さEは、研削反力に
よる砥石車11の変位を考慮せずに幾何学的に演算され
たものであり、ワークWの加工面の面粗度に相当するも
のである。したがって、以後は加工面粗度Eと称す。
【0015】ところで、前記ピッチPは砥石車11の1
回の上下動あたりのワークWの相対的な移動量であり、
式(1) で表わされる。
【0016】P=t・f …(1) なお、fはワークWに対する砥石車11の相対的な送り
速度、tは単位時間当りにおける砥石車11の上下動回
数である。
【0017】前記加工面粗度Eは、前記先端rとピッチ
Pとの関係において式(2) で表わされる。
【0018】E=√(r2 −P2 /4)−r …(2) ここで、要求される加工面粗度をE0 とすると、ワーク
Wの加工時にはE0 >Eの関係を満す送り速度fでもっ
てワークWの研削加工を行うことになり、上記関係を満
す送り速度を最高送り速度fmax とする。この最高送り
速度fmax は、式(2) において加工面粗度Eに代えて要
求加工面粗度E0 を代入し、式(1) ,(2) の関係におい
て演算することができ、この最高速度fmax の演算を行
う最高速度演算部が前記制御装置21に備えられてい
る。
【0019】次に、砥石車11のピッチPと仕上げ代δ
とに基いて、図3に示すように、1ピッチあたりで研削
する研削代断面積Sが幾何学的に演算されると共に、研
削代断面積Sの重心Gの位置及びそのときの研削反力F
が演算される。上記研削反力Fは式(3) で表わされる。
【0020】 F=k・S …(3) k:比例定数 上記研削反力Fは研削抵抗背分力を意味し、その方向
は、研削代断面積Sの重心Gと砥石車11の先端rの中
心を結ぶ方向で表わすことができる。なお、前記比例定
数kは実験データベースにより予め求めておくものであ
り、砥石車11の切れ味に相当する指標であって、使用
する砥石種類とワーク材質の影響を受けるものである。
【0021】次に、ワークWに対する砥石車11の相対
的な送り方向Vに対する砥石車11の姿勢角(傾斜角)
θV を考慮して、図4に示すように、前記研削反力Fを
ラジアル方向の分力Fr 、スラスト方向の分力Fs に分
解すると、それぞれ次式で表わされる。
【0022】 Fr =−F・ cos(θV +θg ) …(4) Fs =F sin(θV +θg ) …(5) ただし、θg は前記重心Gと先端rの中心とを結ぶ直線
と送り方向Vとのなす角度である。
【0023】前記分力Fr ,Fs に基いて、砥石車11
の径方向および軸方向の変位Xr ,Xs は Xr =λr ・Fr …(6) Xs =λs ・Fs …(7) によって表わされる。ただし、上記λr ,λs はそれぞ
れ比例定数である。そして、上記変位Xr ,Xs を演算
するための第1の変位演算部が前記制御装置21に備え
られている。
【0024】次に、砥石車11の前記変位Xs ,X
r を、図5に示すように合成して合成変位Xを演算し、
この合成変位Xを、ワークWに対する砥石車11の加工
方向(送り方向V)の接線方向(送り方向Vに平行な方
向)の変化Xt とワークWの加工面に対する法線方向の
変位Xn に再分解すると、上記法線方向の変位Xn が加
工誤差eに相当することになる。上記変位Xt ,Xn
演算して加工誤差eを演算するための第2の変位演算部
が前記制御装置21に備えられている。
【0025】さらに、前記制御装置21には、前記加工
誤差eと要求加工精度e0 とを比較して、加工誤差eが
要求加工精度e0 以下の場合の送り速度fを適正速度と
して演算する速度演算部が備えられている。
【0026】次に、前記構成における作用について、図
6のフローチャートを用いて説明する。
【0027】まず、例えば加工精度、面粗度、砥石種
類、ワーク材質、仕上げ代、砥石車の単位時間当りの上
下回数、砥石車の周速等の加工条件が入力手段23から
制御装置21に入力されると、制御装置21において
は、加工形状パス(X方向加工、Y方向加工、R加工等
の加工方向)に応じて最適な送り速度を設定する。
【0028】すなわち、ステップS1においては前述し
た式(1) ,(2) により、最高速度演算部において最高送
り速度fmax を演算し、ステップS2において送り速度
fをfmax に設定し、この最高送り速度fmax でもって
ワークWに対して砥石車11の相対的な送りを行ってワ
ークWの研削加工を開始する。
【0029】ステップS3においては、最高送り速度f
max を定める基礎になったピッチPおよび仕上げ代δに
基いて1ピッチあたりで研削する研削代断面積Sが研削
反力演算部において演算されると共に研削代断面積Sの
重心Gの位置が演算される。そして、ステップS4にお
いては、前記研削代断面積Sと比例定数kによって研削
反力Fが演算される。
【0030】ステップS5においては、ワークWを研削
加工するための加工プログラムに基いて加工位置の加工
方向Vを演算する。例えばワークWに対する砥石車11
の相対的な送りによってY方向加工が行われる場合に
は、前記加工方向VはY方向として算出される。なお、
R加工の場合には、円弧補間時のX,Yのパルス分配に
基づく微小直線ブロックに分割して加工方向を算出す
る。
【0031】ステップS6においては、研削反力Fに基
き前記式(4) 〜(7) 等によって砥石車11の変位が第1
の変位演算部において演算されると共に第2の変位演算
部において加工誤差eの演算が行われる。そして、ステ
ップS7においては、速度演算部において加工誤差eと
要求加工精度e0 との比較が行われ、e≦e0 の場合に
はステップS8へ移行して送り速度を適正速度として設
定する。すなわち初期の最高送り速度fmax が維持され
る。
【0032】ステップS7においてe>e0 の場合には
ステップS9へ移行し、ステップS9においては送り速
度fを低速化する処理を行い、前記ステップS3に戻り
再びステップS3〜S7の処理を繰り返す。そして、e
≦e0 の条件を満す送り速度になった場合に、この送り
速度を適正速度として設定してワークWの研削加工を続
行する。
【0033】すなわち、本例によれば、砥石車11の1
ピッチ当りで除去する研削代断面積Sを演算し、この研
削代断面積Sに基いて研削反力Fを演算し、そしてこの
研削反力Fに基いて砥石車11の先端部の変位を演算し
て加工誤差eを求め、この加工誤差eが要求加工精度e
0 に等しくなるように、ワークWに対する砥石車11の
相対的な送り速度を演算して研削加工を行うものである
から、全体として要求加工精度e0 の加工精度を維持し
つつ最適送り速度で研削加工ができ、全体としての加工
時間を少なくすることができる。
【0034】
【発明の効果】以上のごとき説明より理解されるよう
に、請求項1に係る発明は、コンタリング研削加工方法
において、予め与えられる加工条件に基いて当該加工条
件時の加工誤差を演算し、この演算した加工誤差と要求
加工精度とを比較して、演算した加工誤差が要求加工精
度と等しく又は小さくなるように砥石車の送り速度を制
御してコンタリング研削を行うコンタリング研削方法で
あるから、要求加工精度を維持しつつ最適送り速度で研
削加工ができる。
【0035】すなわち、全体としての加工時間を短くし
たにも拘らず要求加工精度を維持することができ、加工
物の品質安定化と加工能率向上に効果を奏するものであ
る。
【0036】請求項2に係る発明は、コンタリング研削
加工においてワークに対する砥石車の相対的な送り速度
を設定する方法において、ワークに対する砥石車の相対
的な送りピッチと砥石車の先端半径とに基いて演算され
る面粗度が要求加工面粗度より小さくなる条件を満す相
対的な送り速度の最高送り速度を演算する(a)工程
と、ワークに対する砥石車の1ピッチ当りの研削代断面
積を演算すると共に、そのときの研削反力を演算する
(b)工程と、演算した研削反力に基いて砥石車の径方
向および軸方向の変位を演算する(c)工程と、砥石車
の径方向および軸方向の変位に基いてワークの加工面の
加工方向に対する接線方向及び法線方向の変位を演算す
る(d)工程と、演算した法線方向の変位と要求加工精
度とを比較し、法線方向の変位が要求加工精度以下の場
合の送り速度を適正速度として設定する(e)工程と、
の各工程よりなるコンタリング研削加工における送り速
度設定方法であるから、要求加工精度に対応しての最適
送り速度の設定が容易であり、全体としての加工時間を
少なくして要求加工精度を維持することができる。換言
すれば、要求加工精度を維持しての研削加工を能率良く
行うことができるものである。
【0037】請求項3に係る発明は、ワークに対する砥
石車の相対的な送りピッチと、砥石車の先端半径と、要
求加工面粗度と、砥石車の単位時間当りの昇降数とに基
いて最高送り速度を演算する最高速度演算部と、ワーク
に対する砥石車の1ピッチ当りの研削代断面積を演算す
ると共に、そのときの研削反力を演算する研削反力演算
部と、研削反力に基いて砥石車の径方向および軸方向の
変位を演算する第1の変位演算部と、砥石車の径方向お
よび軸方向の変位に基いてワークの加工面の加工方向に
対する接線方向および法線方向の変位を演算する第2の
変位演算部と、法線方向の変位と要求加工精度とを比較
して法線方向の変位が要求加工精度以下の場合の送り速
度を適正速度として演算する速度演算部と、を備えてな
るコンタリング研削加工における送り速度設定装置であ
るから、前記請求項2に係る発明の実施を容易に行い得
ると共に同様の効果を奏し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】研削盤の概略的な構成を概念的に示した説明図
である。
【図2】ワークの加工面の加工面粗度の説明図である。
【図3】砥石車の1ピッチ当りに除去する研削代断面積
の説明図である。
【図4】研削反力の分力による砥石車の先端部の変位の
説明図である。
【図5】砥石車の先端部の変位に基く加工誤差の説明図
である。
【図6】フローチャートである。
【図7】ワークに対する砥石車の送り方向(加工方向)
の説明図である。
【図8】加工誤差の原因の説明図である。
【符号の説明】
11 砥石車 21 制御装置 W ワーク E 面粗度 F 研削反力 S 研削代断面積

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンタリング研削加工方法において、予
    め与えられる加工条件に基いて当該加工条件時の加工誤
    差を演算し、この演算した加工誤差と要求加工精度とを
    比較して、演算した加工誤差が要求加工精度と等しく又
    は小さくなるように砥石車の送り速度を制御してコンタ
    リング研削を行うことを特徴とするコンタリング研削加
    工方法。
  2. 【請求項2】 コンタリング研削加工においてワークに
    対する砥石車の相対的な送り速度を設定する方法におい
    て、 (a)ワークに対する砥石車の相対的な送りピッチと砥
    石車の先端半径とに基いて演算される面粗度が要求加工
    面粗度より小さくなる条件を満す相対的な送り速度の最
    高送り速度を演算する工程、 (b)ワークに対する砥石車の1ピッチ当りの研削代断
    面積を演算すると共に、そのときの研削反力を演算する
    工程、 (c)演算した研削反力に基いて砥石車の径方向および
    軸方向の変位を演算する工程、 (d)砥石車の径方向および軸方向の変位に基いてワー
    クの加工面の加工方向に対する接線方向及び法線方向の
    変位を演算する工程、 (e)演算した法線方向の変位と要求加工精度とを比較
    し、法線方向の変位が要求加工精度以下の場合の送り速
    度を適正速度として設定する工程、 の各工程よりなることを特徴とするコンタリング研削加
    工における送り速度設定方法。
  3. 【請求項3】 ワークに対する砥石車の相対的な送りピ
    ッチと、砥石車の先端半径と、要求加工面粗度と、砥石
    車の単位時間当りの昇降数とに基いて最高送り速度を演
    算する最高速度演算部と、 ワークに対する砥石車の1ピッチ当りの研削代断面積を
    演算すると共に、そのときの研削反力を演算する研削反
    力演算部と、 研削反力に基いて砥石車の径方向および軸方向の変位を
    演算する第1の変位演算部と、 砥石車の径方向および軸方向の変位に基いてワークの加
    工面の加工方向に対する接線方向および法線方向の変位
    を演算する第2の変位演算部と、 法線方向の変位と要求加工精度とを比較して法線方向の
    変位が要求加工精度以下の場合の送り速度を適正速度と
    して演算する速度演算部と、 を備えてなることを特徴とするコンタリング研削加工に
    おける送り速度設定装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007164228A (ja) * 2005-12-09 2007-06-28 Okuma Corp 加工面方向を考慮した送り軸加減速機能を有する数値制御装置
CN110531709A (zh) * 2019-08-15 2019-12-03 华中科技大学 一种分析曲面零件加工误差与进给率关系的方法

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