JPS6017660B2 - 砥石摩耗補正装置を有する研削盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はドレッシング、あるいはワーク研削による砥
石の摩耗によって生じた砥石の切れ味の劣化及び研削抵
抗の変化を檎ぱするようにした研削盤の砥石摩耗補正菱
贋に関するのである。

例えば、ベアリングの内輪、外輪などを研削する加工機
として、円筒研削盤、内面研削盤などがあり、前者の円
筒研削盤に使用される砥石はＪＩＳ規定で云う１号平形
などと称してワーク径より充分に大きくできる。このた
め砥石の周遊度は大きくなり、かつ研削抵抗、砥石の摩
耗量も極めて４・さく、ワーク数個研削する程度では、
砥石の摩耗に伴う砥石切れ味の劣化及び研削抵抗の変化
は極めて微少である。しかし、内面研削盤のように研削
されるワークの内蓬で砥石の大きさ、すなわち径に制約
を受けるものでは、外周円筒面を研削する砥石に比し砥
石、すなわち砥粒の喰い込み角が大きくなり、しかも周
速度が小さいため、研削抵抗が増大し、砥石の摩耗量が
大きくなり、ワークの加工精度に影響を及ぼし、特に小
径ワークにおいてはその影響は顕著となる。すなわち、
切込台最終位鷹を一定とする研削において砥石１回のド
レッシングで、数個のワークを連続して研削した場合、
ワクの仕上寸法は砥石の摩耗量に比例して段階的に小さ
く（研削不足）なってしまう。そこでワーク１個研削す
る毎に砥石をドレッシングすれば常に同じ寸法のワーク
を加工することが可能である。しかし、この方式にあっ
てもドレツサの摩耗などのより砥石摩耗量が変化し、そ
の結果ドレッシング誤差が生じるため、砥石摩耗量もそ
れに応じて少なくなり、その結果、ワーク仕上寸法に彰
蟹を与えることになる。また、上述の砥石ドレッシング
においては、ワークの研削によって生じた砥石摩耗量＋
Ｑ（通常は２０ミクロン程度）の一定量ドレスをして鯵
正するのであるが、砥石性能のバラツキ、工作物の取付
の変化、材質等により砥石の摩耗量が変化するため、実
質のドレス塁にはバラツキがあり、砥石の修正が充分に
行い得ないと同時に砥石の切れ味が変化してしまう原因
となっている。

さらにまた、切込み台の切込位置信号をワークの加工寸
法信号との差（以下単に切残し基という）を制御してワ
ーク研削を行う研削機においては、砥石使用面がワーク
研削の基準になるため、この使用面が上述するような種
々の要因により変化することは、研削サイクルにおける
切込み台の最終位置が変化することになり、その制御量
も砥石の摩耗分だけ変化し精度高いワーク研削が不可能
となる。

そこで〜この発明はドレス後の切込み台に対する砥石面
の位置をセンサにより測定し、そしてワークを研削する
毎に砥石の摩耗量をセンサにより検側せしめると共に、
この検側値と上記ドレス直後の測定値との演算結果を切
込み台の位置補正量を変換して切込み台の前進端位置を
補正させ「砥石摩耗によって生じた砥石の切れ味の劣化
及び研削抵抗の変化を補償し得るようにした研削滋の砥
石摩耗補正装置を提供するにある。

以下、この発明の実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明装置をセンターレス内面研削盤に通用
した場合のブロック図を示すもので、１は略図的に示す
センターレス内面研削盤である。この内面研削盤１は脚
２上の一側部にスライド台３を介して設置した砥石スピ
ンドルヘッド＆と「同じく脚２上の池側部に固定テーブ
ル５を介して設置した切込み台６とを備え「そして上記
切込み台６は砥石スピンドルヘッド４の移動方向と直角
の方向に移動できるようになっていると共に、胸２には
切込み台６に切込み送りを与えるサーボモータ７が取付
けられている。また「上記功込み台６上には図示しない
ワ−クスピンドルヘツド！こよって把持されるワークＷ
がセットされる。鼠ま切込み台６上に設燈したインブロ
セス定寸装置で「 この定寸装層８はワークＷの加工寸
法を連続的に測定するよになっている。また９は固定テ
ーブル５上に設置した切込み台６の切込み位置を検出す
る位置検出装置であり、さらに１０‘ま砥石４ａを修正
するドレッシング装置を示し「 このドレッシング装置
１０‘ま切込み台６に設臆され〜砥石４ａがドレッシン
グされる毎に切込み台６を送込んで砥石面に対するダイ
ヤモンド先端の絶対位置を補正するようになっている。
１１はワーク研削時の切残し塁を算出するための演算回
路で、この演算回路１１には上記ィンプロセスブ定寸袋
瞳８から出力される加工寸法信号と、舷魔検出装置９か
ら出力される切込み位置信号とが導入され、この両者の
差信号（切残し量）軸を算出して比較回路１２に導入す
るよになっていると共に、この比較回路１２には切襖回
路１３を介して粗研時および糟研時の切残し空母，ｇ２
を設定する設定回路１４が接続されている。

また、１５は上記インプロセス定寸装置８の出力側に接
続されたシュミット回路で「 このシュミット回路１５
は、ワークＷの加工寸法が目標寸法からできるだけ小さ
い一定の研削しろを残す値、すなわち櫨研から糟研に切
換わる時第１の信号Ｐｓ，を、また目嬢寸法になった時
第２の信号Ｐｓ２をそれぞれ送出するようになっており
、そしてこの各信号は切換回路１３を動作ごせて設定回
路亀４からの各設定値を比較回路１２に各別に導入する
ようになっている。

また、上記比較回路１２から取出される偏差信号は切込
み制御回路１６に供給され、これにより制御回路１６を
動作させて上記切込み送り用サーボモータ７を制御して
切込み台６を動かし、比較回路１２からの偏差出力が零
となるよう、すなわち設定した切残し豊紬あるいは＆が
保持できるように切込み台６の切込み速度を制御するよ
うにしてある。富？‘ま砥石４ａに摩耗量を検出する非
接触式のセンサで、このセンサ翼７は第２図に示すよう
にドレッシング袋贋１０に設置されたシリンダ１８のピ
ストンロッド翼８ａに連結され〜停止状態トあるいは回
転状態にある砥石４ａの研削面に対しセンサも？を近接
させてダイヤモンドドレツサＩＱａによりドレッシング
された砥石摩耗量、あるも、はワーク研削によって生じ
た砥石摩耗量を測定するようになっており、さらにこの
センサ鶴を‘こは第軍図に示すように増幅器１９を介し
てＡ一Ｄ変換器２０が接続され、そしてこの変換器２０
でＡ−Ｄ変換された信号はしジスターを含む第２の演算
回路２１に導入されると共に、この第２の演算回路２１
では上記砥石ドレス直後の検波『値とワーク研削後の検
側値との間で減算して砥石摩耗量を算出している。

そしてこの砥石摩耗量は切込み台の切込み前進端位置の
補正値信号として使用される。また、第２の演算回路２
１から出力される補正値信号はＤ−Ａ変換器２２により
アナログ量に変換され、切込み制御回路１６に切込み台
６の補正値信号として入力され、切込み台６の前進端位
置を電気的に処理して切込み台６の前進端位鷹をワ−ク
研削に伴う砥石摩耗に応じた量だけ変位させるようにし
てある。２３は上記第２の演算回賂２１に接続した加算
回路で、この加算回路２３はワーク研削時の砥石摩耗量
を瓶次加算するようになっており、そしてこの砥石摩耗
の累積値は摩耗量設定回路２４からの設定値と比較回路
２５において比較され、その両者の値が一致した時〜ド
レッシング装燈１０１こドレス指令を与えるようになっ
ている。

次に上記のように構成されたこの発明装置の動作につい
て説明する。まず、粗研時、および糟研時における各切
残し量ｇ，，ｇ２（ｇ，》ｇ２）を所定の塁、すなわち
第１段の粗研時の８はワーク取り代を能率良く研削し、
かつ形状精度の向上を実現できる値に、また第２段の糟
研時における軸は、できるだけ少ない取り代を短時間で
研削し、かつ表面あらさ、および形状精度を整え「円筒
度をよくする値にそれぞれ設定する。

位置検出菱瞳出力ゼロ点の定め方は次の様に行なう。仕
上り寸法まで研削加工されたワークを第１図の研削盤に
装着し、これに砥石４ａがワークに接触するまで切込み
テーブルを移動させる。砥石４ａと、このワークが接舷
する点を求め、この位置に精研量、粗研量及び、急送送
り量を加えた値をゼロ点とする。ヘッド４をワークＷ方
向に前進させ、その砥石４ａがワークＷの研削穴内に挿
入された段階で功込み台６のサーボモ−夕７に切込み指
令を与え、切込み台６を急速でィンフイ÷ドさせる。切
込み台が切込まれ「砥石がワー外こ接触し、なお且つ切
込みが進むと、切込み量とそれにプラスされる砥石「
ワーク、砥石軸、ワークチャックの弾性変形の復元力に
よって研削が行なわれる。

籾込みが停止しても砥石、ワーク、砥石鞠、ワークチャ
ックの弾性復元力によって研削が行なわれ、切残し量が
切削力と対応関係を示す。第３図に切込み量「 ワーク
径と研削力の関係を示し、これは同時に切込み鷺、ワー
ク径と切残し量の関係をも表わしている。切込み台６が
一定のギャップェリミネート速度Ｖで切込まれ、そして
ワークＷと砥石４ａとが接触し、かつ砥石軸にある程度
の孫みが生じてワークＷに対する研削が開始されると、
これによる研削力が第３図１のように生じる。この次点
でギャップェリミネート速度Ｖが変化せず一定なら、砥
石藤のたわみが増加し、切残し量は増加を続ける。また
速度Ｖが小さくなると砥石軸のたわみは減少し功残し量
も減少する。従って、籾込み速度を制御することにより
切残し量が制御できることとなる。所定の功残し量にな
ると、インプロセス定寸装置８がワークＷの寸法測定を
開始する。そして、定寸装置８から連続的に送出される
加工寸法信号は演算回路１川こ導入され、同時に切込み
位置検出装置９から導入される切込み位瞳信号とによっ
て両者は減算され「その偏差信号＆は比較回路１２に供
給される。この比較回路１２では切換回路１３を介して
切残し登設定回路１４から入力される第１設定詔蟹，と
偏差信号軟とが比較され、両者の差が舞ｔすなわち＆＝
＆となるように切込み制御回路１６およびサーボモータ
７を作動させて切込み台６の速度を制御する。

これによりワークＷは設定回路１４で設定された切残し
量を維持しながら研削されることになる。この状態でワ
ークの加工寸法が所定値、すなわち目標寸法からできる
だけ４・さし、一定の研削しろ（数１０ミクロン）を残
す値となってィンプロセス定寸装置８から第１の定寸信
号Ｐｓ，が発生すると、ミュミット回路１５が動作して
切換回路１３に信号Ｐｓ，を導入し、切換回路１３を動
作させて比較回路１２に対し第２の切残し設定値＆を設
定回路１４から供Ｖ給する。この時、切込み台６は粗研
時の大きな功残し量のためにオーバフィードされている
ので、その切込み台６は急Ｑ敵こリトラクションし〜切
残し量が第２の設定値選２になる位置まで後退し、あら
ためて第２の設定切残し量を保持する速度で切込み台６
を制御するように切込み制御回路１６が動作される。そ
して定寸綾瞳８から技終寸法の到達信号Ｐｓ２が出ると
、切込み台Ｓは急技磯こ原位檀に復帰し、ワークの研削
サイクルは完了するのである。なおト第３図において曲
線Ｄ‘ま切込み台６のポジショニング信号であり、曲線
町はィンプロセス定寸借号を示す。一方ｔ砥石４３の摩
耗量を測定して切込み台６の前進機位置を補正するに際
しては、まず〜ドレス後の砥石面にセンサ１７を近接さ
せて切込み台に対する砥石位置を測定し、この測定信号
を増幅器１９により増幅した後、Ａ−○変換器２０‘こ
よりディジタル信号に変換し、この値を第２の演算回路
２１のレジスタ部に記億させる。次に、この状態にある
砥石４ａを用いて上述するワーク研削を行い、その研削
サイクルが完了した段階でワーク研削に供された砥石４
８にセンサ８７を近接させ、そのワーク研削によって生
じた砥石冬ａの摩耗量を測定する。

この測定値は上記と同様にＡ−○変換器２０でディジタ
ル量に変換され、第２の演算回路２１‘こ導入される。
この演算回路２１ではそのレジス夕部に記憶されている
ドレス直後の測定値Ａからワーク研削により砥石摩耗量
の測定値Ｂを差引いた億Ｃを算出し、そして砥石の摩耗
量Ｃを切込み台６の前進端位置の補正量に変換して切込
み制御回路竃６に麹入する。このため「次のワーク研削
サイクルにおいてはワーク研削に伴う砥石摩耗量だけ切
込み台６の前進端位置が手前、すなわちワークＷがドレ
ス後の砥石に対するよりも多く砥石亀ａ方向に移動し「
砥石４ａと切込み台６との相対位置関係を不変にする。
以下同様にしてワークＷを研削する毎に砥石亀ａの摩耗
量が検翻され、その摩耗量に応じて切込み台６の前進様
位櫨が補正され「砥石が摩耗してもこれによるワークの
仕上寸法には何等の変化も生じないのである。

また、検側毎の上記砥石摩耗量は加算回賂２３によって
順次積算され、その累積値が摩耗量設定回路２４の設定
値と一致、あるいはオバーした時、比較回路２５からド
レス指令信号を発生させてドレッシング装置亀０を作動
させ、砥石亀ａを所定量ドレッシングする。

この時のドレス切込みは切込み台６を切込み方向に動作
させることによって行われる。以上のようにこの発明装
置によれば、ドレス直後の功込み台に対する砥石面の位
置をセンサにより測定してこれを記憶しておき、そして
ワークが研削される毎にその砥石の摩耗量をセンサによ
り検側せしめると共に、この検側値と上記ドレス直ふ後
の測定値との演算結果を切込み台の位置補正量に変換し
、切込み台の前進端位置を砥石摩耗量に応じて補正する
ようにしたので〜砥石の摩耗がワークの仕上寸法に影響
を与えることがなく、ワ−クの位上寸法を一定した目標
寸法に総特でき「高０精度のワーク研削が可能となるほ
か、ダイヤモンドドレツサの摩耗による研削現象の補正
も可能となる。

さらにこの発明の実施例に示すようにワーク研削による
砥石摩耗量を設定値と常に比較し〜設定ふ値より大きく
なった時もドレス没入指令を出しドレスサイクルに移行
させるよにすれば「ドレス補正豊から砥石摩耗量を差引
し、たドレス残りしろを一定にでき、このため砥石のド
レス条件は常に変化せずドレス直後の砥石の切れ味もほ
ぼ一定となりり、品質の一定した研削が可能となる。

又、切残し量＆，段は常に補正された正しい値の最適条
件にて行なわれ、従来の様に砥石の摩耗により実質切残
し量が小さくなり〜研削時間がのびるか、最悪の場合、
即ち制御量が小さい糟研時夕にワークと砥石が接触せず
、研削が完了しないということはなくなる。

【図面の簡単な説明】

第亀図はこの発明の研削盤における砥石摩耗補正装置の
ブロック図、第２図はこの発明装置におひげる要部の説
明図、第３図はこの発明にかかる研削時間と切込み量、
ワーク径および功残し量との関係を示す図である。 Ｗ……ワーク、４……砥石スピンドル、亀ａ……砥石、
６……切込み台、１小・…・ドレッシングタ装置、１６
・…・・切込み制御回路、亀７・…・・センサ、２８…
・・・Ａ−○変換器、２亀…・・・演算回路、２２…・
・・Ｄ−Ａ変換器。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 切込み台の位置を検出する切込み位置検出装置と、
   切削加工されるワークの寸法を検出するためのインプロ
   セス定寸装置と、前記切込み位置検出装置の検出出力と
   インプロセス定寸装置の検出出力を入力しその差を演算
   し出力する演算回路と、前記演算回路の出力と研削切残
   し量を予じめ設定した切残し量設定回路の出力を入力す
   る比較回路と、前記比較回路で比較し前記設定量が大の
   ときは切残し量を大、設定量が小のときは切残し量を減
   少させるよう前記切込み台の送り用モータを駆動制御す
   る制御回路とを備えた研削盤において、ワーク研削後砥
   石をドレスするドレツシング装置と砥石面位置を検出す
   るセンサとを有し、前記センサによる研削前の砥石面位
   置の検出信号を入力し、かつ予じめメモリされた砥石面
   位置の値との差を演算し砥石摩耗量を算出し、前記切込
   み台位置を補正するように前記駆動モータの制御回路に
   補正信号を出力する第２の演算回路を設けたことを特徴
   とする砥石摩耗補正装置。