JPS63174863A - 自由曲面の創成研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械部品の加工方法に係わり、特に研削砥石
による自由曲面の創成研削方法に関する。

〔従来の技術〕

ボールエンドミルによる３軸切削加工や、正面フライス
による５軸切削加工により１機械部品等に自由曲面を創
成しようとするとき、切削加工面は、工具の投影形状を
被加工物に転写した多面体の集合となる。切削工具の送
り方向と直角方向の切削工具の移動ピッチ（ビックフィ
ード）を小さくすることにより、多面体をより細かくす
ることで切削加工面を自由曲面に近づけることは可能で
あるが、多面体の域を脱することはできない。従って現
状ではこの多面体化された切削加工面を、熟練作業者が
自由研削方法で仕上げて目標の自由曲面に対して寸法差
が許容値内にある自由曲面としている。

切削加工を行う時のビックフィードを細かくすれば、機
械加工時間は増えるが自由研削により自由曲面化するの
に必要な時間は減るので、機械切削時間と熟練作業者に
よる自由研削時間の和が最小となるようにビックフィー
ドを選定して切削加工を実施している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来の方法では、自由曲面を創成するのに、機械
による切削加工と熟練作業者による加工の二つの工程を
要し、生産工程の短縮、生産費用の低減の障害となるほ
か、熟練作業者の能力により生産が左右されるという問
題があった。

本発明のｍ題は、切削完了後の多面体に対して適用する
熟練作業者による自由研削を要せずして所望の自由曲面
を創成しうる機械研削の方法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の課題は、研削砥石の回転軸方向の振動と、研削砥
石と被研削面の接触面積と、前記研削砥石と被研削面と
の接触面圧とを数値制御して機械研削することにより達
成される。

〔作用〕

研削砥石による研削量は、研削砥石と被研削面の接触面
積、接触面圧、接触時間に比例する。研削砥石の回転軸
方向の振動と、研削砥石と被研削面の接触面積および接
触面圧とを数値制御するので、被研削面の各位置におけ
る研削量を、自由曲面を創成すべくあらかじめ定めた量
に制御することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１〜５図を用いて説明する。

切削加工完了後の切削加工面２が多面体をなしえており
、加工目標が自由曲面３である被加工物を研削加工する
ときの本発明の実施例について説明する。

多面体中の辺２ａを被研削面として回転する研削砥石１
により研削する。研削砥石は、回転軸４のまわりに回転
しており、被研削面２ａにＦなる力で押しつけられてい
ると同時に、回転軸４と平行の方向に振動しつつ被研削
面を研削する６辺２ａの幅をＰ、研削砥石の外周面の直
線部の幅をＷ　ｏ　、砥石の振動の両端での被研削面と
砥石の接触幅をＡ、砥石の振動方向の速度をｎ、とする
。

砥石の振動の基準位置を砥石と被研削面の接触幅がＡで
ある位置とし、この位置から振動を開始してからの経過
時間をｔとする。実際の研削においては、研削砥石１は
研削の進行に伴い、被研削面に対し、紙面に垂直の方向
に相対的に移動するがここでは辺２ａの幅方向の研削に
ついてのみ説明する。

研削砥石１が１辺２ａ上を第２ａ図の状態から第２ｄ図
の状態まで動くとき（半周期）、研削に参加している砥
石幅Ｑは、第２ａ図に示す状態ａから第２ｄ図に示す状
態ｄの間で次の通りである。

ｕ　　　　　　　　　　　　　ｕ 砥石の単位幅当りの押付力ｆは砥石全押付力Ｆを研削に
参加している砥石中Ｑで割った値で上述の区分に対応し
て、下記の式で示される。

研削砥石による研削量は、砥石単位幅当りの被研削面へ
の押付力と、押付時間の積に比例する。

ここで第１図に示す基準位置０点（辺２ａの端部）から
χ離れた位置での辺２ａの単位長さの幅の部分が砥石の
半周期の振動（状態ａから状態ｄへの移動）で受ける押
付力×押付時間の総和をｆ、とすると、Ａ＜Ｗ、＜Ｐと
したとき、（１）〜（６）式を用いて ＝佃（Ｑｏｇ沁十部　　　　　　・・・（７）＝−Ｆ−
（１２０ｇ児十Ｌ）　　　　　　　・・・（８）Ｕ　　
χ　Ｗ。

＝８（Ｑ＋”　０ｇ４）　　　　　　””の＝　　（Ｗ
十〇　Ｏｇ＋）　　　　　　　　”’０１）砥石の半周
期の研削によるχ位置での研削量をｈＸとすると、ｈｘ
は前述の如＜ｆｘに比例するから、 ｈ、＝ｋｆ。

が成立する。ｋは砥石の材質１回転数、および被加工物
の材質により定まる定数である。（７）〜（１１）式を
用いてｈＸを図示したものが第３図である。

被加工物の加工目標曲面形状と切削加工条件とから、切
削加工後の被研削面の位置に対応した必要研削量の分布
を算出し、砥石幅Ｗ０、砥石移動速度Ｕ、砥石押付力Ｆ
、振動両端での接触幅Ａを必要により選定して、前述の
必要研削量の分布に近似したｈＸを作成する。

目標曲面の曲率半径がＲであり、被研削面中央での研削
量がＳであると、第１図の場合、被研削量の分布Ｈ，は
下記の式で示される。研削後の曲面が許容範囲内にある
かどうかは、Ｈ，とｈＸの差ΔｈＸにより算出される１
例えば、０≦χ≦Ａの範囲では、（７）式を用いて ΔｈＸ＝Ｈ，−ｈ。

であり、この数値を算出して、許容値以上であればＷ、
、ｕ、Ｆ、Ａを修正して、ΔｈＸが許容値以下となる数
値を選定すればよい、この数値の選定にあたっては、理
論式だけでなく、実験により得られるデータを用いても
よい。

第４図は、砥石の振幅の両端での接触幅Ａと、砥石の幅
Ｗ０を等しくした場合の研削量り、を示す図であり、第
５図は、砥石幅Ｗ、を被研削面の幅Ｐの１／２とした場
合のｈＸの形状を示す例である。

第６図及び第７図は本発明の第２の実施例を示すもので
ある。幅Ａなる研削砥石１は一端が辺２ａに丁度触れた
状態から、χ方向へ等”速Ｕで移動し、振幅Ｐ＋Ａで振
動する。砥石１が辺２ａに押付けられる力Ｆは辺２ａ上
の位置によって変えられ、次の式で示される。

ｕ　　　　　　Ａ （１２）〜（１４）式をもとに算出したｈＸを第７図に
示す。

以上述べたように、砥石幅Ｗ０、振動の両端での砥石と
被研削面の接触幅Ａ、砥石の被研削面への押付力Ｆ、砥
石の移動速度および砥石の回転速度を必要研削量の分布
に応じて設定して数値加工データを作成し、この数値加
工データにより研削砥石を数値制御して駆動すれば、被
研削面のそれぞれの位置の必要研削量に対応した砥石接
触面圧、および接触時間が被研削面に加えられ、研削量
りにより凹凸が許容範囲内である曲面が、熟練作業者に
よる自由研削を行うことなく、得られる。

同一部品を複数個製作する場合は、一度条件設定を行え
ばよいので加工の能率が向上し、熟練作業者に依存する
割合を減少することが可能となる。

又、本実施例においては、研削砥石の振幅を多面体の一
つの面内にとどめているが、これに限定されず更に振幅
を拡大することも当然可能であり、砥石の外周面と側面
のなすＲ部を研削に参加させることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、研削砥石と被研削面の接触面における
接触面積と接触時間を数値制御により変化させることに
より、必要研削量に基いて定めた量に研削量が制御され
、被研削面に目標自由曲面との差が許容範囲内にある曲
面を創成することができるので、熟練作業者による加工
を要することなく、機械による研削仕上加工が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図および第３図
は第１図に示す実施例の内容を説明する図、第４図およ
び第５図は第１図に示す実施例を一部変更した例を示す
図、第６図は本発明の他の実施例を示す図であり、第７
図は第６図に示す実施例の内容を示す図である。 １・・・研削砥石、　２・・・切削加工面（被研削面）
３・・・自由曲面、　　４・・・回転軸、　５・・・接
触面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転する研削砥石を被研削面に押しあてつつ被研削
   面上を移動させて研削し自由曲面を創成する方法におい
   て、前記研削砥石の回転軸と平行方向の振動と、前記研
   削砥石と前記被研削面の接触面積と、前記研削砥石と前
   記被研削面の接触面圧とを、数値制御して研削すること
   を特徴とする自由曲面の創成研削方法。 ２、研削砥石の回転数と、研削砥石の回転軸と平行方向
   の振動の振幅および速度と、前記研削砥石を被研削面へ
   押しつける力とのうちのいずれか一つ以上を数値制御し
   て研削することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の自由曲面の創成研削方法。