JPWO2014103806A1 - 金属製環状部材の研削加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

砥石４の切れ味変化などに基づく被加工物１の弾性変形量の変化に拘らず、研削加工完了時における被加工物１の外径がばらつくことを防止できる研削方法を提供する。研削加工中の被加工物１の外径Ｄを、測定子５によりインプロセスで計測する。被加工物１の外径Ｄに関して、互いに異なる複数の目標値Ｄｉを定め、これらの目標値Ｄｉごとに、被加工物１の外径Ｄの変化率に関する第１の閾値を定める。そして、被加工物１の外径Ｄが、目標値Ｄｉになった場合に変化率ｖの絶対値が、この目標値Ｄｉに対応する第１の閾値を上回った場合に、スパークアウトを開始する。

Description

本発明は、被加工物である金属製環状部材の周面を回転砥石により研削加工する方法および装置に関する。

ラジアル転がり軸受を構成する軌道輪部材の軌道面や円筒状の嵌合面などの金属製環状部材の周面には、面精度や表面粗さを向上させるために、研削加工が施される。この研削加工は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に概略を示すように、研削加工装置を用いて行われる。研削加工装置は、通常、回転駆動軸（図示せず）と、この回転駆動軸の先端部に固定され、環状の被加工物（ワーク）１をその端面に磁気吸着させるバッキングプレート２と、被加工物１の径方向の位置決めを図るための少なくとも２つのシュー３と、被加工物１の外周面または内周面を研削する回転砥石４と、少なくとも２つの測定子５を備え、被加工物１の外径Ｄを計測するための接触センサあるいは非接触センサ（図示せず）と、得られた測定結果に基づいて砥石４の送り量を制御するための制御器（図示せず）とを備える。研削加工は、被加工物１をバッキングプレート２に支持固定し、かつ、被加工物１の外周面にシュー３を摺接させて、被加工物１の径方向の位置決めを図った状態で行われる。同時に、センサにより、研削加工中の被加工物１の外周面のうち径方向反対側の２箇所位置の外径Ｄをインプロセスで計測し、その測定結果を制御器にフィードバックすることにより、砥石４の送り量を適切に制御する。

より具体的には、金属製環状部材の研削加工は、粗研削、仕上げ研削、スパークアウトの順に行われる。粗研削および仕上げ研削では、砥石４の送り速度（送り量／時間）を段階的に減少させる。そして、測定子５による計測値に基づいて算出される被加工物１の外径Ｄが目標寸法になると、砥石４の送り速度を０とし、スパークアウトを開始する。スパークアウトは、砥石の送り速度を０にした状態で、被加工物１の弾性的な復元により、被加工物１の周面が、砥石４の表面に押し付けられることのみによって、被加工物１の周面を研削する工程である。そして、所定時間（被加工物１の外周面と砥石４の表面との接触部から火花や研削音が発生しなくなり、被加工物１の外周面が滑らかになるのに十分な時間）が経過した後、砥石４を被加工物１の外周面から離れる方向に変位させ、研削加工を終了する。

このような研削加工では、粗研削工程における被加工物１への砥石４の押し付けにより、被加工物１が、図７（Ａ）の状態から、図７（Ｂ）に誇張して示すように楕円形に弾性変形し、かつ、その後の工程（仕上げ研削およびスパークアウト）において、被加工物１が弾性的に復元する。被加工物１の弾性変形は、被加工物１の剛性が低いほど顕著になる。ここで、測定子５の設置位置は、砥石４との干渉を避けるために、通常、被加工物１と砥石４との接触位置から円周方向に略９０度ずれている。したがって、測定子５により計測される被加工物１の外径Ｄは、自由状態（外周面をシュー３および砥石４により押圧されていない、弾性変形が解放された状態）の外径よりも大きくなる。この結果、被加工物１の外径Ｄが目標寸法となるまで加工した後、スパークアウトを実施すると、研削量が過剰になって、得られる被加工物１の自由状態における外径が目標寸法よりも小さくなる。

そこで、測定子５により計測される被加工物１の外径Ｄが本来の目標寸法よりも大きい状態で、砥石４の送り速度を０にし、スパークアウトを所定時間だけ実施して、被加工物１の自由状態における外径を目標寸法にすることが考えられる。ただし、被加工物１の弾性変形量は、砥石４の切れ味などにより変動する。すなわち、砥石４の切れ味が劣化するほど、被加工物１の弾性変形量は大きくなり、砥石４の切れ味が良好であるほど、被加工物１の弾性変形量は小さくなる。

したがって、被加工物１の外径Ｄが目標寸法よりも大きい状態からスパークアウトを所定時間だけ実施しても、砥石４の切れ味が設定値よりも悪く、被加工物１の弾性変形量が設定値よりも大きいと、被加工物１が弾性的に復元する量が大きくなって、スパークアウトによる研削量が過剰となり、被加工物１の外径Ｄが目標寸法よりも小さくなってしまう。逆に、砥石４の切れ味が設定値よりも良好な場合には、スパークアウトの際に被加工物１が弾性的に復元する量が設定値よりも小さくなり、かつ、スパークアウトにより被加工物１の外周面を研削する量が設定値よりも少なくって、被加工物１の研削加工完了状態における外径Ｄが目標寸法よりも大きくなってしまう。なお、被加工物１のスパークアウト終了時の外径Ｄが目標寸法よりも大きい場合には、図８に示すように、被加工物１に、砥石４の送り速度および切り込み量を微小とした、ステップ送り研削をさらに施すことで、被加工物１の外径を目標寸法とすることも考えられる。しかしながら、この工程の追加により、加工の手間および製造コストが増大する可能性がある。

また、被加工物１の弾性変形量が設定値よりも小さく、スパークアウト時に被加工物１が弾性的に復元する量が小さい場合、スパークアウトの際に、被加工物１の弾性変形の解放に要する時間は短くて済む。ただし、従来構造の場合、スパークアウトの実施時間は、砥石４の切れ味の設定値を基準として、被加工物１の外周面と、砥石４の表面との接触部から火花や研削音が発生しなくなり、被加工物１の外周面が滑らかになるのに十分な時間が設定される。このため、砥石４の切れ味が設定値よりも良好な場合には、スパークアウトの実施時間、ひいては、研削加工全体の実施時間がいたずらに長くなってしまう。

これに対し、特開２０００−３４３４２５号公報には、スパークアウト終了時の被加工物の１回転当たりの外径の変化量から、スパークアウトの開始点（仕上げ研削からスパークアウトへの切り換えのタイミング）を学習し、この学習完了後に行われる次の研削加工におけるスパークアウトの開始点を調整する方法が記載されている。また、特開２０１２−１４３８４３号公報には、被加工物の外径を目標寸法とするために要した時間に基づいて、その後に行われる次の研削加工における砥石の送り速度を調整する方法が記載されている。しかしながら、これらの文献に記載された方法の場合、砥石の切れ味の変化などにより研削加工にばらつきが生じると、学習が収束しない可能性がある。

特開２０００−３４３４２５号公報 特開２０１２−１４３８４３号公報

本発明は、上述のような事情に鑑みて、砥石の切れ味の変化などに基づく被加工物の弾性変形量の変化に拘らず、スパークアウト完了時における、被加工物の径方向寸法がばらついたり、研削加工の実施時間がいたずらに長くなったりすることを防止できる研削加工方法を提供することを目的とする。

本発明の金属製環状部材の研削加工方法は、金属製で環状の被加工物の周面を、該被加工物の径方向寸法をインプロセスで計測しつつ、回転砥石により研削することで、該被加工物の周面に研削加工を施すもので、粗研削工程の後、該回転砥石の送り速度を遅くして仕上げ研削工程を行い、次いで、該回転砥石の送り速度を０にしてスパークアウト工程を行う。

特に、本発明の金属製環状部材の研削加工方法は、前記被加工物の、単位時間当たり、あるいは、該被加工物の１回転当たりの径方向寸法の変化量である、径方向寸法の変化率に基づいて、前記スパークアウトの開始（前記仕上げ研削から前記スパークアウトへの切り換え）と終了とのうちの少なくとも一方の条件を定める。

好ましくは、前記仕上げ研削工程時における、前記被加工物の径方向寸法に関する、それぞれが予め設定された互いに異なる複数の目標値ごとに、該被加工物の径方向寸法の変化率に関する第１の閾値を定めておく。そして、該被加工物の径方向寸法が、前記複数の目標値のうちの何れかの目標値になった場合に、該被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、該何れかの目標値に対応する第１の閾値を上回ったことを条件に、前記スパークアウトを開始する（前記仕上げ研削から前記スパークアウトへと切り換える）。

好ましくは、前記スパークアウト工程中における、前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、予め設定した第２の閾値を下回ったことを条件に、該スパークアウトを終了する。

また、本発明の金属製環状部材の研削加工装置は、被加工物を支持固定し、かつ、回転させる手段と、前記被加工物の径方向の位置決めを図る手段と、前記被加工物の周面を研削する回転砥石と、前記被加工物の外径を計測するセンサと、該センサにより計測された測定結果に基づき、前記回転砥石の回転を制御する制御器とを備え、本発明の金属製環状部材の研削加工方法を実行する。

すなわち、本発明の金属製環状部材の研削加工装置において、前記制御器は、前記被加工物の径方向寸法の変化率に基づいて、前記スパークアウトの開始のタイミングと前記スパークアウトの終了のタイミングとのうちの少なくとも一方を判定する。好ましくは、前記制御器は、前記被加工物の径方向寸法が、該被加工物の径方向寸法に関して予め設定された互いに異なる複数の目標値のうちの何れかの目標値になった場合に、前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、前記目標値のそれぞれに対応して予め設定された該被加工物の径方向寸法の変化率に関する第１の閾値のうち、その時点の前記目標値に対応する第１の閾値と比較し、前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、その時点の前記目標値に対応する第１の閾値を上回ったことを条件に、前記スパークアウトを開始する。また、好ましくは、前記制御器は、前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、予め設定した第２の閾値を下回った場合に、前記スパークアウトを終了する。

本発明の金属製環状部材の研削加工方法および研削加工装置によれば、砥石の切れ味変化などに基づく被加工物の弾性変形量の変化に拘らず、この被加工物の径方向寸法がばらついたり、研削加工の実施時間がいたずらに長くなったりすることを防止することができる。すなわち、本発明では、研削加工工程のうち、スパークアウトの開始と終了とのうちの少なくとも一方の条件を、前記被加工物の、単位時間当たり、あるいは、前記被加工物の１回転当たりの径方向寸法の変化量である、径方向寸法の変化率に基づいて定める。このため、前記被加工物の弾性変形量を考慮した上で、スパークアウトを実施することが可能となる。

図１（Ａ）は、本発明が適用される研削加工装置の１例により被加工物に研削加工を施す状態を示す側面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の状態について図１（Ａ）の右方から見た端面図である。 図２は、本発明の実施の形態の１例における、研削加工中の被加工物の外径変化の１例を示す線図である。 図３は、本例における、スパークアウトの開始タイミングを判定するための処理を示す、フローチャートである。 図４は、本例における、スパークアウトの終了タイミングを判定するための処理を示す、フローチャートである。 図５は、図２のＸ部拡大図に相当する図である。 図６は、本例における、研削加工中における、砥石の送り量、被加工物の外径Ｄ、外径Ｄの変化率ｖの変化の１例を示す線図である。 図７（Ａ）は、従来技術における、研削加工装置に支持された被加工物について、この被加工物に砥石を押し付ける以前の状態で示す側面図であり、図７（Ｂ）は、この被加工物に砥石を押し付けた状態を誇張して示す側面図である。 図８は、従来技術における、研削加工による被加工物の外径変化の１例を示す線図である。

図１〜図６は、本発明の実施の形態の１例を示している。なお、本例の特徴は、研削加工工程のうち、スパークアウトの開始（仕上げ研削からスパークアウトへの切り換え）および終了のタイミングを適切に決定することにより、砥石４の切れ味変化などに基づく被加工物１の弾性変形量の変化に拘らず、被加工物（ワーク）１の外径Ｄが、加工完了時の状態でばらついてしまうことを抑制し、かつ、研削加工にかかる時間がいたずらに長くなってしまうことを防止する点にある。本例の研削加工装置は、基本的には従来の装置の構成と同様に、被加工物を支持固定し、かつ、回転させる手段である、回転駆動軸（図示せず）、および、この回転駆動軸の先端部に固定され、環状の被加工物（ワーク）１をその端面に磁気吸着させるバッキングプレート２と、被加工物１の径方向の位置決めを図る手段である、２つのシュー３と、被加工物１の外周面を研削する回転砥石４と、少なくとも２つの測定子５を備え、被加工物１の外径Ｄを計測するセンサ（図示せず）と、このセンサにより計測された測定結果に基づき、回転砥石４の回転を制御する制御器（図示せず）とを備える。被加工物１を支持固定し、かつ、回転させる手段としては、回転駆動軸と、回転駆動軸に取り付け可能で、かつ、この回転駆動軸に被加工物１を支持固定可能である、メカニカルチャック、マグネットチャックなどの公知のチャック装置などとの組み合わせを用いることができる。また、被加工物１の径方向の位置決めを図る手段としては、ローラなどの手段も用いることができ、任意の数のローラとシューを組み合わせて用いることも可能である。被加工物１の外径Ｄを計測するセンサとしては、計測子５として接触子を用いた接触変位センサや計測子５としてレーザ光を用いた非接触変位センサなどを用いることができる。

本例の研削加工方法についても、被加工物１を砥石４により研削する方法を含め、基本的な工程は従来の方法と同様である。すなわち、本例の研削加工方法では、被加工物１の外周面を、被加工物１の径方向寸法をインプロセスで計測しつつ、回転砥石４により研削し、被加工物１の外周面に、粗研削、仕上げ研削、スパークアウトの順で研削加工を施している。より具体的には、被加工物１の外径Ｄは、２つの測定子５によりインプロセスで計測可能となっており、これらの測定子５により計測した被加工物１の外径Ｄが所定値となった時に、粗研削から仕上げ研削への切り換えが、制御器により行われる。

本例の場合、制御器は、測定子５により測定した被加工物１の外径Ｄの、単位時間当たりの変化量である、変化率ｖ（μｍ／ｓ）に基づいて、スパークアウトの開始と終了の両方を判断する点に特徴がある。具体的には、スパークアウトの開始タイミング（仕上げ研削からスパークアウトへの切り換えのタイミング）を制御器が判定するために、被加工物１の外径Ｄに関して、予め複数（たとえば５〜６個）の目標値Ｄｉを設定している。なお、目標値の数が５個である場合、値ｉは１以上５以下の自然数（１≦ｉ≦５）をとり、かつ、目標値Ｄｉは、Ｄ１＞Ｄ２＞・・・＞Ｄ５となるように設定される。さらに、これらの目標値Ｄｉごとに、被加工物１の外径Ｄの変化率ｖについて、第１の閾値ｖｉが定められる。このような目標値Ｄｉおよび第１の閾値ｖｉは、被加工物１の形状や材質に応じて、予め実験ないし計算により求められる。すなわち、目標値Ｄｉおよび第１の閾値ｖｉは、被加工物１の形状や材質に応じて変化する。

被加工物１の外径Ｄや外径Ｄの変化率ｖに基づいて、スパークアウトの開始タイミングを、制御器が判定する方法について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、このフローチャートに示した作業は、仕上げ研削を開始した後からスパークアウトが開始されるまでの間、あるいは、適切なスパークアウトの開始タイミングを判定できず、研削加工を終了するまでの間、制御器により実行される。

まず、ステップ１で、測定子５により計測した、その時点の被加工物１の外径Ｄが、目標値Ｄｉと同じであるか否か（外径Ｄが、目標値Ｄｉを中心とする所定の範囲内にあるか否か）を判定する。なお、値ｉの初期値は１とする（ｉ＝１）。外径Ｄが、目標値Ｄｉと同じでない（Ｄ≠Ｄｉ）場合、ステップ２に進み、外径Ｄが、目標値Ｄｉよりも小さいか（Ｄ＜Ｄｉ）否かを判定する。ステップ２において、外径Ｄが目標値Ｄｉ以上である（Ｄ≧Ｄｉ）場合（ただし、ステップ１において、これらの値が同じ（Ｄ＝Ｄｉ）場合は除かれる）、仕上げ研削を継続して、所定時間経過後、ステップ１に戻る。外径Ｄが目標値Ｄｉよりも小さい（Ｄ＜Ｄｉ）場合、ステップ３に進み、値ｉに１を加えて、ステップ４に進む。この作業は、ステップ２およびステップ３は、外径Ｄが目標値Ｄｉよりも小さい（Ｄ＜Ｄｉ）場合には、その後に仕上げ研削を継続しても、外径Ｄと目標値Ｄｉとが同じになることはないため、外径Ｄとの比較に用いる目標値Ｄｉを、一段階小さな値であるＤｉ＋１とするための手順である。

ステップ４では、値ｉが、目標値Ｄｉの個数（総数）ｎ以下であるか否かを判定する。値ｉが、目標値Ｄｉの個数ｎよりも大きい（ｉ＞ｎ）場合には、ステップ５に進み、被加工物１の研削加工を終了し、かつ、適切なスパークアウトの開始タイミングを判定できなかったとして、制御器は、ブザーや警告灯などの表示器により警告を発する。値ｉが、目標値Ｄｉの個数ｎ以下である（ｉ≦ｎ）場合、所定時間経過後、ステップ１に戻る。すなわち、ステップ４およびステップ５は、後述するステップ１からステップ６への手順で行われる、目標値Ｄｉのうちで最小となる目標値Ｄｎと、被加工物１の外径Ｄとの比較による判定では、適切なスパークアウトの開始タイミングを判定できなかった場合に、研削加工を異常終了するための手順（例外処理）である。

一方、ステップ１において、目標値Ｄｉと同じである（Ｄ＝Ｄｉ）場合、ステップ６に進み、その時点の被加工物１の外径Ｄの変化率ｖの絶対値が、目標値Ｄｉに対応する第１の閾値ｖｉよりも大きいか否かを判定する。変化率ｖの絶対値が、第１の閾値ｖｉよりも大きい（｜ｖ｜＞ｖｉ）場合、ステップ７に進み、スパークアウトを開始して（砥石４の送り速度を０として）、スパークアウト開始タイミングを判定するための手順を終了する。変化率ｖの絶対値が、第１の閾値ｖｉ以下である（｜ｖ｜≦ｖｉ）場合には、ステップ３からステップ４への手順に進み、その後、前述した手順の通りに処理を行う。

スパークアウトを開始した後は、図４のフローチャートに示す手順により、スパークアウトの終了タイミングを、制御器が判定する。なお、図４のフローチャートに示した作業は、スパークアウトを開始した後から終了するまでの間、制御器により実行される。まず、ステップ８で、変化率ｖの絶対値が、予め設定した第２の閾値ｖｆより小さいか否かを所定時間（一定時間）ごとに判定する。そして、変化率ｖの絶対値が、第２の閾値ｖｆよりも小さくなった（｜ｖ｜＜ｖｆ）場合、ステップ９に進み、スパークアウトを終了する。一方、変化率ｖの絶対値が、第２の閾値ｖｆ以上である（｜ｖ｜≧ｖｆ）場合は、スパークアウトを終了することなく、スパークアウトを継続し、所定時間経過後、ステップ８に戻る。なお、第２の閾値ｖｆについては、予め実験ないし計算により求めておく。なお、特に寸法公差を小さく抑える（たとえば１μｍ以下とする）必要がある場合には、スパークアウトを終了した後、被加工物１の外径Ｄを目標寸法とするために、砥石４の送り速度および切り込み量を微小とした、ステップ送り研削を、被加工物１に施すこともできる。

本発明の金属製環状部材の研削加工方法によれば、砥石４の切れ味変化などに基づいて被加工物１の弾性変形量にばらつきが生じた場合であっても、スパークアウト終了時における被加工物１の外径が、ばらついてしまうことを防止することができ、かつ、研削加工にかかる時間がいたずらに長くなることも防止することができる。すなわち、本例の場合、スパークアウトの開始および終了タイミングを判定するために、被加工物１の単位時間当たりの外径Ｄの変化量である、変化率ｖを用いている。要するに、スパークアウトの開始および終了タイミングを、被加工物１の弾性変形量を考慮して、判定することができる。ここで、被加工物１の弾性変形量を考慮しながら、スパークアウトの開始タイミングを判定できる理由について、図２および図５を参照しつつ、説明する。図２および図５は、測定子５によりインプロセスで計測される被加工物１の外径Ｄの変化を、砥石４の押し付けに伴う被加工物１の弾性変形量が、砥石４の切れ味の劣化により大きくなった場合（実線ａ）と、被加工物１の弾性変形量が砥石４の切れ味が劣化する以前の小さい場合（破線ｂ）とについて、それぞれ表わしている。

なお、図２では、被加工物１の弾性変形量の違いにより、仕上げ研削からスパークアウト工程の実施にかかる時間が変化することを明確にするため、粗研削から仕上げ研削への切り換えが、被加工物１の弾性変形量が大きくなった場合と小さい場合とで同じタイミングとなるように記載している。実際には、粗研削から仕上げ研削への切り換えは、被加工物１の外径Ｄが所定値になった時に行うため、この切り換えのタイミングは、砥石４の切れ味の変化などにより変化する。砥石４の切れ味が劣化して、粗研削工程時における被加工物１の弾性変形量が大きくなるほど、スパークアウト時に被加工物１が弾性的に復元する量は大きくなり、スパークアウトによる研削量が増大する。したがって、被加工物１の弾性変形量が大きいほど、仕上げ研削による研削量を減らすために、仕上げ研削の終了を早め、仕上げ研削からスパークアウトへの切り換えを早くする（被加工物１の外径Ｄが大きい状態でスパークアウトを開始する）必要がある。

図２および図５から明らかな通り、仕上げ研削工程中において、外径Ｄが同じ（たとえばＤ＝Ｄ１）とすると、粗研削工程における被加工物１の弾性変形量が大きく、被加工物１が弾性的に復元する量の大きい場合の変化率ｖａ１の方が、被加工物１が弾性的に復元する量の小さい場合の変化率ｖｂ１よりも大きくなる（ｖａ１＞ｖｂ１）。そこで、目標値Ｄ１に対応する第１の閾値ｖ１を、被加工物１の弾性変形量が大きい場合の変化率ｖａ１よりも小さく、被加工物１の弾性変形量が小さい場合の変化率ｖｂ１以上となるように規制する（ｖｂ１≦ｖ１＜ｖａ１）。また、目標値Ｄ１よりも小さい目標値Ｄ２に対応する第１の閾値ｖ２を、被加工物１の弾性変形量が小さい場合に、被加工物１の外径Ｄが目標値Ｄ２と同じとなった時の変化率ｖｂ２よりも小さくなるように規制する（ｖ２＜ｖｂ２）。このように、目標値Ｄｉおよび第１の閾値ｖｉを規制することで、仕上げ研削により被加工物１の外径Ｄが目標値Ｄ１となった（Ｄ＝Ｄ１）時に、被加工物１の弾性変形量が大きい場合には、ステップ６のスパークアウト開始の条件（ｖａ１＞ｖ１）を満たすため、スパークアウトを開始する。

一方、被加工物１の弾性変形量が小さい場合には、ステップ６の条件（ｖｂ１≦ｖ１）を満たさない（そのままスパークアウト工程に切り換えると、被加工物１の外径が目標寸法よりも大きくなってしまう）ため、スパークアウトを開始せず、仕上げ研削を継続する。そして、さらに仕上げ研削を施し、外径Ｄが小さくなり、目標値Ｄ２と同じになった（Ｄ＝Ｄ２）時は、ステップ６の条件（ｖｂ２＞ｖ２）を満たすため、スパークアウトを開始する。このように、外径Ｄに関して複数の目標値Ｄｉを定め、目標値Ｄｉの値が小さくなるほど、目標値Ｄｉに対応する第１の閾値ｖｉが小さくなるように、これらの目標値Ｄｉごとに、第１の閾値ｖｉを設定することで、被加工物１の弾性変形量を考慮しつつ、スパークアウトの開始タイミング（仕上げ研削からスパークアウトへの切り換え）を判定することができる。

一方、本例のスパークアウトの終了の判定においては、砥石４の切れ味の劣化に基づく弾性変形量の大きさの変化に拘らず、変化率ｖが、前記第２の閾値ｖｆよりも小さくなった（測定誤差などを除き、実質的に０となった）場合に、スパークアウトを終了する。変化率ｖは、被加工物１の弾性変形が解放し切って、被加工物１の外周面が滑らかとなった時に、実質的に０となる。したがって、砥石４の切れ味が良好で、弾性変形量が小さい場合、被加工物１の弾性変形の解放にかかる時間が短いため、スパークアウトの終了を早くすることができる。一方、砥石４の切れ味が悪く、弾性変形量が大きい場合、被加工物１の弾性変形の解放にかかる時間が長くなり、スパークアウトの実施時間を十分に確保することができる。このように、本例の場合、弾性変形量の大きさの変化に拘らず、スパークアウトの適切な終了タイミングを判定することができる。したがって、本例の場合、砥石４の切れ味変化などに基づく被加工物１の弾性変形量の変化に拘らず、研削加工完了時の被加工物１の外径にばらつきが生じてしまうことを防止することができ、かつ、研削加工にかかる時間がいたずらに長くなることも防止することができる。

本発明の金属製環状部材の研削方法および装置は、金属製で環状の被加工物の外周面に研削加工を施す場合に適用されるだけでなく、その内周面に研削加工を施す場合にも適用することができる。

１ 被加工物
２ バッキングプレート
３ シュー
４ 砥石
５ 測定子

したがって、被加工物１の外径Ｄが目標寸法よりも大きい状態からスパークアウトを所定時間だけ実施しても、砥石４の切れ味が設定値よりも悪く、被加工物１の弾性変形量が設定値よりも大きいと、被加工物１が弾性的に復元する量が大きくなって、スパークアウトによる研削量が過剰となり、被加工物１の外径Ｄが目標寸法よりも小さくなってしまう。逆に、砥石４の切れ味が設定値よりも良好な場合には、スパークアウトの際に被加工物１が弾性的に復元する量が設定値よりも小さくなり、かつ、スパークアウトにより被加工物１の外周面を研削する量が設定値よりも少なくなって、被加工物１の研削加工完了状態における外径Ｄが目標寸法よりも大きくなってしまう。なお、被加工物１のスパークアウト終了時の外径Ｄが目標寸法よりも大きい場合には、図８に示すように、被加工物１に、砥石４の送り速度および切り込み量を微小とした、ステップ送り研削をさらに施すことで、被加工物１の外径を目標寸法とすることも考えられる。しかしながら、この工程の追加により、加工の手間および製造コストが増大する可能性がある。

Claims (6)

1. 金属製で環状の被加工物の周面を、該被加工物の径方向寸法をインプロセスで計測しつつ、該被加工物の周面に、粗研削、仕上げ研削、スパークアウトの順で、回転砥石を用いて研削加工を施す、金属製環状部材の研削加工方法であって、
   前記被加工物の径方向寸法の変化率に基づいて、前記スパークアウトの開始と前記スパークアウトの終了とのうちの少なくとも一方の条件を定める、金属製環状部材の研削加工方法。
2. 前記被加工物の径方向寸法に関する、それぞれが予め設定された互いに異なる複数の目標値ごとに、該被加工物の径方向寸法の変化率に関する第１の閾値を定めておき、該被加工物の径方向寸法が、前記目標値のうちの何れかの目標値になった場合に、該被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、該目標値に対応する第１の閾値を上回ったことを条件に、前記スパークアウトを開始する、請求項１に記載した金属製環状部材の研削加工方法。
3. 前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、予め設定した第２の閾値を下回った場合に、前記スパークアウトを終了する、請求項１に記載した金属製環状部材の研削加工方法。
4. 金属製で環状の被加工物を支持固定し、かつ、回転させる手段と、前記被加工物の径方向の位置決めを図る手段と、前記被加工物の周面を研削する回転砥石と、前記被加工物の外径を計測するセンサと、該センサにより計測された測定結果に基づき、前記回転砥石の回転を制御する制御器とを備え、
   前記被加工物の周面を、該被加工物の径方向寸法をインプロセスで計測しつつ、該被加工物の周面に、粗研削、仕上げ研削、スパークアウトの順で、回転砥石を用いて研削加工を施す際に、該制御器は、前記被加工物の径方向寸法の変化率に基づいて、前記スパークアウトの開始のタイミングと前記スパークアウトの終了のタイミングとのうちの少なくとも一方を判定する、
   金属製環状部材の研削加工装置。
5. 前記制御器は、前記被加工物の径方向寸法が、該被加工物の径方向寸法に関して予め設定された互いに異なる複数の目標値のうちの何れかの目標値になった場合に、前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、前記目標値のそれぞれに対応して予め設定された該被加工物の径方向寸法の変化率に関する第１の閾値のうち、その時点の前記目標値に対応する第１の閾値と比較し、前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、その時点の前記目標値に対応する第１の閾値を上回ったことを条件に、前記スパークアウトを開始する、請求項４に記載した金属製環状部材の研削加工装置。
6. 前記制御器は、前記被加工物の径方向寸法の変化率の絶対値が、予め設定した第２の閾値を下回った場合に、前記スパークアウトを終了する、請求項４に記載した金属製環状部材の研削加工装置。

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