TWI703010B - 工件的平面磨削方法和平面磨床 - Google Patents

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Abstract

本發明係能以適度的高負荷有效地對硬脆材料、難削材料及其他工件進行磨削。

在藉由砂輪對工件進行平面磨削時，一邊監視磨削負荷，一邊在磨削負荷上升時，降低砂輪的切入速度，而在磨削負荷降低時，增加切入速度。對應於磨削負荷的複數個中的各負荷閾值，設定磨削負荷越大，砂輪的切入速度越慢的各切入速度，在以規定速度開始磨削後，每當磨削負荷上升、下降到規定的負荷閾值時，使砂輪減速、增速到相應的切入速度。

Description

工件的平面磨削方法和平面磨床
本發明涉及對工件進行平面磨削的工件的平面磨削方法和平面磨床。
在具有杯型的砂輪的平面磨床中，在磨削用於半導體元件的製造的矽晶片等的硬脆材料的工件時，一邊監視砂輪軸驅動馬達的負荷電流，一邊以規定的切入速度使砂輪軸的前端的砂輪進行切削，進行旋轉臺上的工件的進輪輪磨(infeed grinding)，在因砂輪的孔眼的堵塞使砂輪軸驅動馬達的負荷電流超過規定閾值時，在使砂輪退避、中斷磨削後，再次使砂輪進行切削，與工件接觸，由此促進砂輪的自動磨銳作用(專利文獻1)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2006-35406號公報
在這樣的過去的磨削方法中，以規定的切入速度而使砂輪進行切入，另一方面，在磨削中的砂輪中產生孔眼堵塞時，暫時使砂輪退避以中斷磨削，然後，再次使砂輪進行切入，促進砂輪的自動磨銳作用。由此，不能夠在砂輪的磨削效率高的高負荷狀態對工件進行磨削，另外磨削週期變長，難以在短時間以良好的效率對工件進行磨削。
另外，同樣在專利文獻1的磨削法以外的過去的磨削法中，具有在磨削時，使砂輪相對工件以一定的切入速度進行切入的磨削法；對應於砂輪的切入運送量，一邊使粗磨削進給、中磨削進給，精磨削進給與進給速度依次往減速方向變速一邊進行磨削的磨削法(以下稱為“普通磨削法”)。
但是，在前者的磨削法中，在磨削中，砂輪的磨損量與工件的去除量以及砂輪的切入量之間的平衡遭到破壞，磨削負荷急劇地上升，或僅僅砂輪發生磨損，導致難以以良好的效率穩定地在砂輪的磨削效率良好的高負荷狀態對工件進行磨削。
此外，在後者的磨削法中，因下述那樣的理由，無法以良好的效率，穩定地在砂輪的磨削效率良好的高負荷狀態對工件進行磨削。特別是在對硬度高、且脆硬脆材料的工件進行磨削時，由於按照根據砂輪的切入而不 處於過負荷狀態的方式改變砂輪的進給速度並對工件進行磨削，故必須使砂輪的切入速度減慢，耗費長的時間進行磨削。
然而，在這樣的硬脆材料的場合，於磨削中多次產生砂輪表面的自動磨銳作用(孔眼替換)，磨削負荷大大地上下變化。其原因在於：相對在自動磨銳作用前，砂輪的切入感差的情況，如果一旦產生砂輪的自動磨銳作用，則砂輪的切刃增加，切入感突然地變得良好。其結果是，由於砂輪和工件的摩擦係數變化，磨削負荷大大地上下變化，故無法以磨削效率良好的高負荷，在短時間，以良好的效率穩定地進行磨削。
另外，因在自動磨銳作用中，摩擦熱的增加造成的砂輪、工件、機械的急劇的熱位移，在許多場合，砂輪軸與旋轉台的軸向的距離變小。這一點與砂輪的切入速度上升的場合相同，是磨削負荷劇烈地上升的主要原因。另外，如果磨削負荷過度上升，則具有檢測異常的磨削負荷，機械結束加工，或在最差的場合，砂輪、工件損傷，或機械損傷等的危險。
本發明的目的在於，針對這樣的過去的問題，提供工件的平面磨削方法和平面磨床，其中，能以適合的高負荷有效地對硬脆材料、其他工件進行磨削，並且可防止磨削負荷的急劇上升等造成的工件、砂輪以及機械的損傷，另外，可減少砂輪的磨損。
本發明的工件的平面磨削方法涉及下述的方法，在該方法中，在通過砂輪而對工件進行平面磨削時，一邊監視磨削負荷，一邊伴隨磨削負荷的上升，降低砂輪的切入速度。
另外，另一本發明的工件的平面磨削方法涉及下述的方法，在該方法中，在通過砂輪對工件進行平面磨削時，一邊監視磨削負荷，一邊在磨削負荷上升時，降低砂輪的切入速度，而在磨削負荷下降時，增加砂輪的切入速度。
此外，也可對應於磨削負荷的複數個負荷閾值的每個，事先設定磨削負荷越大、砂輪的切入速度越慢的各切入速度，在以規定速度而開始磨削後，每次在磨削負荷上升、下降到規定的負荷閾值時，將砂輪降低、增加到對應的切入速度。
還有，可事先設定高於砂輪的切入時的最大的負荷閾值的退回負荷閾值，在磨削負荷超過退回負荷閾值時，一邊以規定的退回速度使砂輪退回一邊進行磨削。也可在無火花磨削前反復進行砂輪的切入與退回。
再有，也可在磨削負荷超過速度限制執行用的負荷閾值時，即使在之後，磨削負荷降低到規定的切入速度的負荷閾值的情況下，仍以慢於規定的切入速度的限制切入速度使砂輪進行切入，不加速到限制切入速度以上的程度。
本發明的平面磨床涉及下述的平面磨床，該平面磨床通過砂輪對工件進行進輪輪磨，該平面磨床包括：磨削負荷測定手段，該磨削負荷測定手段測定磨削中的砂輪的磨削負荷；速度設定手段，該速度設定手段對應於複數個負荷閾值設定複數個砂輪的切入速度；速度控制手段，該速度控制手段按照下述方式以各負荷閾值為基準，以與各負荷閾值相對應的切入速度對砂輪的速度進行增減，該方式為：一邊比較磨削中的磨削負荷與負荷閾值，一邊伴隨磨削負荷的上升、下降，使砂輪的切入速度進行增速、減速。
按照本發明，具有下述的優點，即，能以適合的高負荷有效地對硬脆材料、其他工件進行磨削，並且可防止磨削負荷的急劇上升等造成的工件、砂輪以及機械的損傷，另外，可減少砂輪的磨損。
1‧‧‧砂輪
2‧‧‧平面磨床
3‧‧‧旋轉台
4‧‧‧工件驅動手段
5‧‧‧砂輪軸
7‧‧‧砂輪進給手段
10‧‧‧恒定尺寸控制手段
11‧‧‧砂輪切入退回控制手段
12‧‧‧尺寸測定手段
13‧‧‧磨削負荷測定手段
14‧‧‧速度設定手段
14A‧‧‧速度限制執行手段
15‧‧‧速度控制手段
16‧‧‧表格選擇手段
17‧‧‧時間設定手段
圖1為表示本發明的第1實施形態的平面磨床的前 視圖；圖2為該主要部分的立體圖；圖3為該控制系統的方塊圖；圖4為其速度表格；圖5為表示該磨削動作的流程圖；圖6為表示該磨削負荷的變化等的圖；圖7為表示本發明的第2實施形態的控制系統的方塊圖；圖8為該磨削動作的流程圖；圖9為其速度表格；圖10為表示該磨削負荷的變化的圖；圖11為表示本發明的第3實施形態的控制系統的方塊圖；圖12為其第1速度表格；圖13為其第2速度表格；圖14為表示本發明的第4實施形態的速度表格；圖15為表示本發明的第5實施形態的方塊圖；圖16(I)、(II)為該速度變更的波形圖。
下面根據附圖，對本發明的實施形態進行具體描述。
圖1~圖6表示本申請發明的第1實施形態的例子。在通過杯型的砂輪1對藍寶石晶片等的硬脆材料的工件W進行進輪輪磨時，採用像圖1、圖2所示的那樣的平 面磨床2。該平面磨床2像圖1、圖2所示的那樣，包括：旋轉台3，在該旋轉台3的頂面上自由裝卸地安裝有工件W；馬達等的工件驅動手段4，該工件驅動手段4圍繞上下方向的軸心，於a箭頭方向而旋轉驅動該旋轉台3；砂輪軸5，該砂輪軸5以可自由上下運動地設置於旋轉台3上；馬達等的砂輪驅動手段6，該砂輪驅動手段6圍繞上下方向的軸線，於b箭頭方向旋轉驅動砂輪軸5；砂輪1，該砂輪1自由裝卸地安裝於砂輪軸5的底端，並且通過b箭頭方向的旋轉，對旋轉台3上的工件W進行平面磨削；砂輪進給手段7，該砂輪進給手段7經由砂輪軸5，沿上下方向的切入方向c和退回方向d進給砂輪1。另外，旋轉台3、砂輪1的旋轉方向是任意的。
圖3表示控制平面磨床2的磨削動作的控制系統。該控制系統包括NC控制手段9，以及例如恒定尺寸控制手段10和砂輪切入退回控制手段11，該NC控制手段9控制與平面磨床2的進輪輪磨有關的普通的磨削動作。
恒定尺寸控制手段10通過尺寸測定手段12，測定磨削中的工件W的尺寸，在處於規定的無火花磨削時期時，將無火花磨削指令輸出給砂輪進給手段7，按照通過無火花磨削，將工件W精加工到規定尺寸精度的方式進行控制。
另外，如果砂輪進給手段7具有無火花磨削指令，則按照在該位置，砂輪1連續進行工件W的加工的方式停止砂輪軸5的進給。在沒有恒定尺寸控制手段10的場合，也可從工件W的磨削開始，到達規定的切入量，或在經過規定時間時，輸出無火花磨削指令。
砂輪切入退回控制手段11係用於一邊監視工件W的磨削中的磨削負荷，一邊按照砂輪1以磨削效率高的適當的高負荷，有效地對工件W進行磨削的方式控制砂輪1的切入、退回，其包括伴隨磨削負荷的上升，降低砂輪1的切入速度的功能；在磨削負荷上升到上限附近時，反復進行砂輪1的切入和退回的功能；伴隨磨削負荷的下降，增加砂輪1的速度的功能。
該砂輪切入退回控制手段11具體來說，包括：磨削負荷測定手段13，該磨削負荷測定手段13測定磨削中的砂輪1的磨削負荷；速度設定手段14，該速度設定手段14針對每個負荷閾值設定砂輪1的切入速度、退回速度；速度控制手段15，該速度控制手段15對磨削中的實際的磨削負荷和負荷閾值進行比較，對應於該磨削負荷的增減，以通過速度設定手段14而設定的切入速度、退回速度來控制砂輪進給手段7。
磨削負荷測定手段13根據流過砂輪驅動手段6的電流、電力或轉矩等的變化，測定磨削中的砂輪1的磨削 負荷。速度設定手段14具有圖4所示的那樣的速度表格。在速度表格中，針對高速切入、快切入、中切入、慢切入、慢退回、中退回、快退回、緊急退回的各動作的每個，設定磨削負荷分階段地增加的負荷閾值L1~L7(N．m)；與對應於各負荷閾值L1~L7(N．m)而分階段地增減速的切入速度V0~V7(mm/min)。
高速切入為砂輪1與工件W接觸，開始磨削時的切入，該高速切入速度V0設定在0.5(mm/min)。對於快切入，相對負荷閾值L1，設定在慢切入速度V1=0.3(mm/min)，對於中切入，相對負荷閾值L2，設定在中切入速度V2=0.1(mm/min)，對於慢切入，相對負荷閾值L3，設定在中切入速度V3=0.05(mm/min)。
另外，對於慢退回，相對負荷閾值L4，設定在慢退回速度V4=-0.05(mm/min)，對於中退回，相對負荷閾值L5，設定在中退回速度V5=-0.1(mm/min)，對於快退回，相對負荷閾值L6，設定在慢退回速度V6=-0.3(mm/min)。對於緊急退回，相對負荷閾值L7，設定在退回速度V7(全速)。
此外，由於退回相對切入是相反方向的，故在其退回速度V4等的記載上，其表示對數值附加“-”，於相反方向行進的意思。
各負荷閾值L1~L7像在圖6中針對負荷閾值L1~L4而列舉的那樣，處於從負荷閾值L1到負荷閾值L7而依次增加的關係。與磨削負荷的各負荷閾值L1~L7相對應的砂輪1的切入速度V0~V3，退回速度V4~V7按照下述方式預先通過實驗等而確定，該方式為：考慮工件W的材質、尺寸、砂輪1、平面磨床2等的組合，砂輪1可在磨削效率高的適當的高負荷狀態有效地對工件W進行磨削。
於是，對於高速切入、快切入、中切入、慢切入，伴隨磨削負荷分階段地按負荷閾值L1~L3而增加，切入速度分階段地於切入方向按V1~V3而減速。另外，對於慢退回、中退回、快退回、緊急退回，伴隨磨削負荷分階段地按負荷閾值L4~L7而增加，退回速度分階段地於退回方向按V4~V7而增速。由於砂輪1於與切入方向相反的方向移動，故砂輪1的退回速度V4~V7在砂輪1以切入方向為基準時，從慢退回向緊急退回而分階段地減速。
另外，也可在具有與標準的工件W相對應的標準的速度表格的場合，對應於工件W的材質等的不同，讀取該標準的速度表格的數值，對其一邊進行補償一邊進行控制。
對於慢切入時的負荷閾值L3和慢退回時的負荷閾值L4，慢退回時的負荷閾值L4較高，但是，在超過負荷閾值L3後的無火花磨削之前，按照多次反復進行慢切入和慢退回的場合，按照例如在磨削負荷在負壓閾值L3以上且小於負荷閾值L4時，進行砂輪1的慢切入，在負荷閾值L4以上時，進行磨削1的慢退回的方式，以負荷閾值L4為基準，切換砂輪1的慢切入和慢退回。
下面參照圖5的流程圖，對工件W的磨削方法進行說明。平面磨床2的工件W的進輪輪磨通過NC控制手段9的控制而進行。平面磨床2在開始進輪輪磨的磨削動作時(S1)，首先，在砂輪1與工件W接觸之前，砂輪進給手段7以高於高速切入速度V0的高速進給速度，於切入方向進給砂輪軸5。另一方面，通過尺寸測定手段12測定工件W的尺寸(S2)，通過磨削負荷測定手段13測定切入負荷(S3)、恒定尺寸控制手段10判斷是否處於無火花磨削時期(S4)。
在磨削動作的開始後，由於尚未處於無火花磨削時期(S4)，故判斷磨削負荷是否小於快切入的負荷閾值L1(S5)，使砂輪軸5的進給速度從高速進給速度降低到高速切入速度V0，以該高速切入速度V0，砂輪1開始對工件W1進行磨削(S6)。
在砂輪1與工件W接觸之前，以高於高速切入速度V0的高速進給速度，進給砂輪軸5，在砂輪1與工件W接觸前，降低到高速切入速度V0，由此可縮短空氣切割時間，有效地轉到工件W的磨削。
如果砂輪1與工件1接觸，開始磨削，則作用於砂輪軸5上的磨削負荷上升，但是，在磨削負荷小於負荷閾值L1的期間，以高速切入速度V0使砂輪1進行切入(S6)。接著，如果依高速切入速度V0的高速切入使磨削負荷上升，成為負荷閾值L1以上且小於負荷閾值L2(S5、S7)，則使砂輪1的切入速度從高速切入速度V0降低到快切入速度V1(S8)，以該快切入速度V1一邊使砂輪1進行切入一邊繼續磨削工件W。
如果依快切入速度V1的快切入使磨削負荷上升，而成為負荷閾值L2以上且小於負荷閾值L3(S7、S9)，則使砂輪1的切入速度從快切入速度V1降低到切入中的切入速度V2(S10)，以該中切入速度V2使砂輪1進行切入。
另外，如果依切入速度V2的中切入使磨削負荷上升，而成為負荷閾值L3以上且小於負荷閾值L4(S9、S11)，則使砂輪1的切入速度從中切入速度V2降低到慢切入的慢切入速度V3(S12)，以該慢切入速度V3一邊使砂輪1進行切入一邊連續磨削工件W。
如此，以快速的高速切入速度V0開始磨削，然後，在磨削負荷從負荷閾值L1經過負荷閾值L2，上升到負荷閾值L3以上的期間，針對每個負荷閾值L1~L3，一邊使砂輪1分階段地按切入速度V1~V3而減速一邊進行切入。
此外，如果在於砂輪1的慢切入中成為小於負荷閾值L3時(S9)，使砂輪1的切入速度從慢切入速度V3增加到中切入速度V2(S10)等，磨削負荷降低，則伴隨該磨削負荷的降低，增加砂輪1的切入速度。
在慢切入速度V3的磨削中如果磨削負荷上升成為負荷閾值4以上且小於負荷閾值L5(S11、S13)，則從慢切入速度V3的慢切入切換到慢退回速度V4的慢退回，而一邊使砂輪1退回一邊繼續工件W的磨削(S14)。另外，如果於慢退回的磨削中磨削負荷小於負荷閾值L4(S11)，則從慢退回速度V4的慢退回，切換到慢切入速度V3的慢切入，使砂輪1進行慢切入(S12)。
於是，如果在砂輪1的磨削負荷在負荷閾值L4附近的高負荷區域之前，使工件W的磨削進行，則此後，在於負荷閾值L3、L4的上下，砂輪1按照一次或多次反復進行慢切入和慢退回，並繼續進行工件W的最終的磨削。
還在此期間，恒定尺寸控制手段10讀入工件W的尺寸，如果處於接近規定的精加工精度尺寸的無火花磨削時期(S4)，則根據來自恒定尺寸控制手段10的無火花磨削的指令，砂輪進給手段7停止砂輪1的移動，砂輪1進行於停止位置對工件W進行磨削的無火花磨削(S21)。接著，如果依無火花磨削使工件W成為精加工尺寸，則結束磨削(S22)。
另外，如果於慢退回的磨削中，磨削負荷成為負荷閾值L5以上且小於負荷閾值L6(S13，S15)，則一邊以中退回速度V5使砂輪1退回一邊進行磨削(S16)，接著如果於中退回中，磨削負荷成為負荷閾值L6以上且小於負荷閾值L7(S15、S17)，則一邊以快退回速度V6使砂輪1退回一邊繼續磨削(S18)。
此外，如果磨削負荷在負荷閾值L7以上(S17)，則以緊急退回速度V7(全速度)進行緊急退回(S19)，中止磨削(S20)。接著，在磨削的中止後，進行砂輪1的跟蹤等，進行恢復砂輪1的切入感等的適當措施。
如此，以高速切入速度V0而開始砂輪1的高速切入後，一邊監視磨削1的磨削負荷的變動，一邊伴隨其磨削負荷從負荷閾值L1經過負荷閾值L2，依次上升到負荷閾值L3，依次使砂輪1的切入速度從高速切入降低到快切入，從快切入降低到中切入，從中切入降低到慢切入。
於是，可藉由採用這樣的磨削法，按照砂輪1的切入速度和藉由砂輪1磨削工件W而實現的速度基本一致的方式，藉由砂輪1對工件W進行磨削，可在磨削效率高的適當的高負荷施加於砂輪1上的狀態，有效地對工件W進行磨削。
如果特別是，繼續高速地切入砂輪1，則伴隨磨削的進行，工件W藉由砂輪1磨削而實現的速度與砂輪1的切入速度不一致，於工件W側產生磨削殘留，砂輪1的磨削負荷異常地上升。其結果是，如果在高速切入狀態繼續磨削，則產生作用於工件W上的負荷過大，工件W開裂等的問題。但是，由於一邊監視磨削負荷，一邊伴隨磨削負荷的上升，降低砂輪1的切入速度，故可防止過大的負荷施加於工件W上。
另外，在工件W的磨削的最終段，磨削負荷上升到負荷閾值L3以上，在慢切入的磨削中，如果磨削負荷上升到L4，由於將砂輪1切換到慢退回，故一邊反復進行慢切入和慢退回，一邊於高負荷狀態對工件W進行磨削。由此，沒有砂輪1的磨削負荷繼續上升，對工件W作用過大的負荷的情況，能以磨削效率高的適當的高負荷繼續磨削。
圖6表示實際上對工件W進行磨削時的工件W的磨削負荷和尺寸的變化。符號A為表示從本發明的場合的磨削開始，到無火花磨削結束的磨削負荷的變化的磨削負荷曲線，符號B為表示此場合的工件W的尺寸的變化的尺寸曲線。符號A1為過去的普通磨削的場合的磨削負荷曲線，符號B1為表示本場合的工件W的尺寸的變化的尺寸曲線。
在過去的普通磨削中，由於在按照不為過度負荷的方式藉由砂輪1的切入進給量一邊控制粗磨削進給、中磨削進給、精加工磨削進給與砂輪1的切入速度一邊進行磨削，故像圖6的磨削負荷曲線A1所示的那樣，不得不以慢切入速度而進行磨削，雖然伴隨磨削的進行，砂輪1的磨削負荷上升，但是其上升斜率是緩慢的。於是，由於在過去，在容易發生砂輪1的孔眼的堵塞、無法充分地發揮磨削效率的低負荷狀態，對工件W進行磨削，故具有工件W的磨削週期長、磨削效率差以及磨削溫度上升等的問題。
另一方面，在本發明中，像圖6的磨削負荷曲線A所示的那樣，每當以砂輪1的磨削負荷為基準，該磨削負荷為規定的負荷閾值時，按照高速切入、快切入、中切入、慢切入的順序，一邊依次降低砂輪1的速度，一邊多次反復進行切入、慢切入與慢退回，轉移到無火花磨削。
由此，由於可藉由砂輪1的磨削負荷的上升促進磨粒的自動磨銳作用，故能以高的磨削效率在短時間對工件W進行磨削，能以比過去的普通磨削短的磨削週期有效地進行磨削。其結果是判定本發明的磨削時間與過去的普通磨削的場合相比較，可縮短約2/3，可進行有效的磨削。於是，按照本發明，由於以磨削效率高的負荷，有效地進行磨削，故與以低的磨削荷載而磨削的普通磨削的場合相比較，可防止磨削溫度的上升。
圖7~圖10表示本發明的第2實施形態的例子。本實施形態的砂輪切入退回控制手段11具有速度限制執行功能，像圖7所示的那樣，包括與第1實施形態相同的磨削負荷測定手段13、速度設定手段14、速度控制手段15以及速度限制執行手段14A。
本速度限制執行手段14A具有下述功能，砂輪1的磨削負荷超過速度限制執行的負荷閾值LA時，即使在此後磨削負荷降低而小於慢切入的負荷閾值L3的情況下，仍進行將砂輪1的切入速度限制在慢於慢切入速度V3(=0.05mm/min)的限制切入速度Vα(=0.03mm/min)的速度限制。
速度表格像圖9所示的那樣構成，伴隨磨削負荷在負荷閾值L1~L3而分階段地變高，使砂輪1分階段地減 速到切入速度V1~V3，在磨削負荷上升到慢退回時的負荷閾值L4時，以慢退回速度V4(=-0.05mm/min)使砂輪1退回，在上升到速度限制執行時的負荷閾值LA時，限制在限制切入速度Vα(=0.03mm/min)，在上升到磨削中止時的負荷閾值LX時，中止磨削。
在工件W的進輪輪磨時，像圖8所示的那樣，判斷磨削負荷是否在磨削中止時的負荷閾值LX以上(S23)，如果在負荷閾值LX以上，則中止磨削(S24)。另外，在磨削負荷小於負荷閾值LX時，確認到此為止，磨削負荷是否在速度限制執行時的負荷閾值LA以上(S25)，如果具有一次，即使在磨削負荷小於負荷閾值L4的情況下(S26)，仍將砂輪1限制在限制切入速度Vα(=0.03mm/min)(S27)。如果沒有在負荷閾值LA以上，則將該磨削負荷與負荷閾值L1進行比較(S28)，如果小於負荷閾值L1，則形成高速切入的切入速度V0(S29)。接著，在磨削負荷在負荷閾值L1以上時，與負荷閾值L2進行比較，在小於負荷閾值L2時(S30)，形成快切入的切入速度V1(S31)。
同樣地在磨削負荷在負荷閾值L2以上時，如果與負荷閾值L3進行比較，小於負荷閾值L3(S32)，則設為中切入的切入速度V2(S33)。另外，在磨削負荷在負荷閾值L3以上時，如果與負荷閾值L4進行比較，小於負荷閾值L4(S34)，則形成慢切入的慢切入速度V3(S35)。在 慢切入的磨削中的磨削負荷在負荷閾值L4以上時，以慢退回速度V4將砂輪1退回(S36)，通過砂輪1的慢退回，謀求磨削負荷的降低。
即使在慢退回的磨削中，將砂輪1的磨削負荷與速度限制執行時的負荷閾值LA進行比較(S37)，如果小於負荷閾值LA，則返回到步驟S2。但是，如果在慢退回的磨削中，磨削負荷沒有降低，因某種等的原因，磨削負荷一次性地上升到速度限制執行時的負荷閾值LA以上(S37)，則存儲磨削負荷超過負荷閾值LA的情況(S38)，執行速度限制執行手段14A的切入速度限制功能。
如果此後，一時的磨削負荷的上升原因消除，則因砂輪1的慢退回速度V4的慢退回，磨削負荷急劇地降低。但是，由於磨削負荷一旦超過負荷閾值LX(S25)，則即使在砂輪1的磨削負荷小於慢切入時的負荷閾值L4的情況下(S26)，速度控制手段14A的切入速度限制功能執行，不限制在本來的慢切入速度V3(=0.05mm/min)，而將以後的砂輪1的切入限制在最慢的限制切入速度Vα(=0.03mm/min)(S27)。
於是，砂輪1與工件W沒有反復接觸和離開。如果因某原因，沒有速度限制執行功能，則在慢退回的工件W的磨削中，在磨削負荷降低而小於負荷閾值L3時 (S34)，從慢退回切換到慢切入，以慢切入速度V3(=0.05mm/min)使砂輪1進行切入。由此，如果對應於磨削負荷的上升、下降，控制砂輪1的切入速度，則砂輪1以快的切入速度和快的退回速度而劇烈地往復，砂輪1與工件W反復進行接觸和離開，工件W的磨削沒有進展。
但是，即使在因砂輪1的慢退回，磨削負荷降低而小於負荷閾值L3的情況下，仍不馬上以切入速度V3(=0.05mm/min)的快速度使砂輪1進行切入，而以限制切入速度Vα(=0.03mm/min)的慢速度而慢慢地切入，通過從慢退回切換到慢切入，可防止砂輪1的磨削負荷的急劇的上升，砂輪1不劇烈地反復進行退回和切入。由此，像圖10表示磨削負荷曲線的那樣，此後的磨削負荷的變化穩定，可有效地對工件W進行磨削。
另外，在本實施形態中，按照在超過速度限制執行時的負荷閾值LA後，即使在磨削負荷降低的情況下，仍不以快於限制切入速度Vα的速度使砂輪1切入的方式進行控制，但是，也可即使在使砂輪1退回的情況下，設定限制退回速度Vβ，在磨削負荷超過某負荷閾值LB後，即使在此後，磨削負荷降低到接近負荷閾值L4的上側的情況下，仍不以快於限制返回速度Vβ的退回速度而退回。
圖11~圖13表示本發明的第3實施形態的例子。本實施形態的砂輪切入退回控制手段11像圖11所示的那樣，包括表格選擇手段16，該表格選擇手段16可適當選擇速度設定手段14所存儲的速度表格，按照依照通過表格選擇手段16而選擇的表格，速度控制手段15控制砂輪進給手段7的方式控制。
在速度設定手段14所存儲的表格中，具有例如像圖12所示的第1速度表格T1、與圖13所示的第2速度表格T2。表格選擇手段16可分別選擇第1速度表格T1和第2速度表格T2，此外，可選擇將兩個速度表格T1、T2的一部分結合的結合表格。
結合表格為按照下述方式構成的一個速度表格，該方式為：選擇第1速度表格T1和第2速度表格T2的前後，將從其中一個第1速度表格T1或第2速度表格T2，變更為另一第2速度表格T2或第1速度表格T1時的速度表格變更負荷設定為適當負荷閾值，以該速度表格變更負荷變更而連接兩個速度表格T1、T2的前後，從其中一個第1速度表格T1或第2速度表格T2切換到另一第2速度表格T2或第1速度表格T1。
在例如將第1速度表格T1為前、第2速度表格T2為後的選擇，且將負荷閾值L3設定為速度表格變更負荷的場合，可構成將到負荷閾值L3為止的第1速度表格 T1的前半與從負荷閾值L3起之後的第2速度表格T2的後半連接的1個速度表格。
於是，在進輪輪磨時，砂輪切入退回控制手段11一邊監視磨削負荷的變化，一邊藉由速度控制手段15按照結合表格分別控制砂輪1的切入速度。例如，磨削的前半按照第1速度表格T1進行控制，在磨削負荷小於負荷閾值L3的場合，以第1速度表格T1的慢切入速度V3(=0.05mm/min)進行砂輪1的慢切入。接著，如果磨削負荷在負荷閾值L3以上，則從第1速度表格T1變更為第2速度表格T2，按照該第2速度表格T2，以慢退回速度V3(=-0.05mm/min)，進行砂輪1的慢退回。另外，其他的結構、控制等方面與各實施形態相同。
如此，可有選擇地將第1速度表格T1和第2速度表格T2的一部分組合，構成結合表格，在以數量少的速度表格T1、T2為基準的同時，可在工件W的材質、其他方面的最佳的條件下進行磨削。
另外，速度表格也可具有3種，速度表格變更負荷還可具有多種。另外，不但通過速度表格變更負荷、變更表格，而且還可以切入時間、切入量、從恒定尺寸裝置等而讀取的去除量為基準，變更複數個速度表格。
圖14為列舉本發明的第4實施形態的例子。在通過砂輪1對工件W進行進輪輪磨的場合，磨削中的磨削負荷對應於此時的條件而上升、下降。於是，也可像圖14列舉的速度表格的例子的那樣，可於選擇表格中選擇使用磨削負荷的上升局勢與降低局勢中的哪個的負荷閾值(ON表示選擇，OFF表示非選擇)，對應於磨削條件，選擇適當必要的條件。
在圖14的速度表格的場合，具有高速切入、快切入、中切入、慢切入、慢退回、中退回、快退回、緊急退回的控制要素，可對應於上升局勢、下降局勢而適當選擇該各控制要素。例如，在磨削負荷的上升局勢中，不選擇中切入、慢退回、中退回，在下降局勢不選擇慢切入。
也可在實際的進輪輪磨中，通過確定過去數秒的判斷時間求出該判斷時間中的磨削負荷的移動平均值等的方式，判斷此時刻的磨削處於上升局勢、下降局勢中的哪個。
圖15、圖16表示本發明的第5實施形態的例子。該砂輪切入退回控制手段11像圖15所示的那樣，包括：磨削負荷測定手段13，該磨削負荷測定手段13測定磨削中的砂輪1的磨削負荷；速度設定手段14，該速度設定手段14針對每個負荷閾值設定砂輪1的切入速度、退 回速度；時間設定手段17，該時間設定手段17在切入速度的變更時，在切入和退回的切換時，設定加減速時間；速度控制手段15，該速度控制手段15對磨削中的磨削負荷與負荷閾值進行比較，按照與該磨削負荷的增減相對應來通過速度設定手段14設定的切入速度、退回速度，對砂輪進給手段7進行切入控制、退回控制，並且以在該切入速度的變更時、切入和退回的切換時通過時間設定手段17而設定的加減速時間T，於一個方向使速度緩慢地變化。
在這樣結構的砂輪切入退回控制手段11中，如果通過時間設定手段17預先設定加減速時間T，由於在切入速度的變更時、切入和退回的切換時中的任何的場合，均可防止速度的急劇的變化，故沒有磨削負荷一時降低等的問題，能以高磨削負荷，以良好的效率對工件W進行磨削。
例如，在從切入速度V0的高速切入減速到切入速度V1的快切入的場合，由於像圖16(I)中的實線所示的那樣，在加減速時間T從切入速度V0慢慢地降低到切入速度V1，故與像虛線所示的那樣馬上切換的場合相比較，可抑制急劇的速度變化，抑制磨削負荷的變化。
另外，同樣在從切入速度V3的慢切入，切換到退回速度V4的慢退回的場合，由於像圖16(II)中的實線所示 的那樣，以加減速時間T而慢慢地從切入速度V3切換到退回速度V4，故與像虛線所示的那樣馬上切換的場合相比較，可抑制相反方向的急劇的速度變化，可抑制磨削負荷的變化。
此外，加減速時間T也可對應於工件W的材質等而適當設定。另外，能以可變的方式設定加減速時間T，並且還可在切入和退回的切換時，速度控制手段15按照規定的加減速特性，慢慢地或分階段地進行加減速。
以上對本發明的實施形態進行了具體描述，但是，本發明不限於本實施形態，可進行各種的變更。例如，最好磨削負荷的負荷閾值的數量多。於是，還可無限地增加負荷閾值的數量，通過使負荷閾值的數量增加到無限，還可進行伴隨磨削負荷的增加，按照無級方式而使砂輪1的切入速度降低的無級變速。
此外，在實施形態中，給出硬脆材料的工件W的例子，但是並不限於硬脆材料，對於各種材料的工件W的平面磨削的全部，可同樣地實施。
作為磨削負荷，給出砂輪軸5的旋轉負荷轉矩的例子，但是，也可通過砂輪驅動手段6的電流、電力的變化或作用於砂輪驅動手段6上的荷載的變化判斷磨削負荷，還可通過工件驅動手段4的轉矩、電流、電力、荷 載的變化判斷磨削負荷。另外，在沒有工件驅動手段的平面磨床2的場合，也可根據作用於工件W的荷載判斷磨削負荷。另外，還可通過將砂輪驅動手段6的電流、電力或荷載的變化，與工件驅動手段4的電流、電力或荷載的變化組合等的方式，將與磨削負荷的變化有關的二個以上的相關要素組合，進行判斷。
在第1和第2實施形態中，對在切入中磨削負荷上升的場合進行了具體描述，但是，如果於切入中，磨削負荷低於規定的負荷閾值，則顯然，也可按照增加切入速度的方式進行控制。同樣在該場合，還可設置規定時間，增加切入速度。
另外，對於磨削負荷，在以規定的負荷閾值為基準增加減少切入速度，或在切入和退回之間切換的場合，如果以規定的負荷閾值為基準可進行砂輪1的切入、退回等，則已足夠，還可根據小於負荷閾值，大於負荷閾值中的任意者進行判斷。
高速切入、快切入、中切入、慢切入、慢退回、中退回、快退回等不過是單純的列舉性例子，也可按照它們以上的程度而細分，還可以較少的數量而粗分。此外，各負荷閾值、切入速度、退回速度的值也不過是單純的列舉性例子，惟不受此等所限。

Claims (10)

  1. 一種工件的平面磨削方法，其特徵在於，在藉由砂輪對工件進行平面磨削時，一邊監視磨削負荷，一邊伴隨磨削負荷的上升，降低砂輪的切入速度，在磨削負荷超過高於砂輪切入時之最大負荷閾值的高負荷閾值時，使砂輪以對應該高負荷閾值之規定的速度朝切入時方向的反方向一邊相對移動一邊繼續磨削。
  2. 一種工件的平面磨削方法，其特徵在於，在通過砂輪對工件進行平面磨削時，一邊監視磨削負荷，一邊在磨削負荷上升時，降低砂輪的切入速度，而在磨削負荷下降時，增加砂輪的切入速度，在磨削負荷超過高於砂輪切入時之最大負荷閾值的高負荷閾值時，使砂輪以對應該高負荷閾值之規定的速度朝切入時方向的反方向一邊相對移動一邊繼續磨削。
  3. 如請求項1或2之工件的平面磨削方法，其中，對應於磨削負荷的複數個負荷閾值的每一者，事先設定磨削負荷越大，砂輪的切入速度越慢的各切入速度，在以規定速度開始磨削後，每次在磨削負荷上升、下降到規定的負荷閾值時，將砂輪降低、增加到對應的切入速度。
  4. 如請求項1或2之工件的平面磨削方法，其中，事先設定高於砂輪切削時的最大的負荷閾值的退回負荷閾值，在磨削負荷超過退回負荷閾值時，一邊以規定的退回速度使砂輪退回一邊進行磨削。
  5. 如請求項1或2之工件的平面磨削方法，其中，在無 火花磨削前，反復進行砂輪的切入與退回。
  6. 如請求項1或2之工件的平面磨削方法，其中，在磨削負荷超過速度限制執行用的負荷閾值時，即使在之後，磨削負荷降低到規定的切入速度的負荷閾值的情況下，仍以慢於規定的切入速度的限制切入速度使砂輪進行切入，不加速到限制切入速度以上的程度。
  7. 如請求項3之工件的磨削方法，其中，事先設定高於砂輪切削時的最大的負荷閾值的退回負荷閾值，在磨削負荷超過退回負荷閾值時，一邊以規定的退回速度使砂輪退回一邊進行磨削。
  8. 如請求項3之工件的平面磨削方法，其中，在無火花磨削前，反復進行砂輪的切入與退回。
  9. 如請求項3之工件的平面磨削方法，其中，在磨削負荷超過速度限制執行用的負荷閾值時，即使在之後，磨削負荷降低到規定的切入速度的負荷閾值的情況下，仍以慢於規定的切入速度的限制切入速度使砂輪進行切入，不加速到限制切入速度以上的程度。
  10. 一種平面磨床，該平面磨床藉由砂輪對工件進行進輪輪磨，該平面磨床包括：磨削負荷測定手段，該磨削負荷測定手段測定磨削中的砂輪的磨削負荷；速度設定手段，該速度設定手段對應於複數個負荷閾值設定複數個砂輪的切入速度；速度控制手段，該速度控制手段按照下述方式以各負荷閾值為基準，以與各負荷閾值相對應的切入速度對砂輪的速度進行增減，該方式為：一邊比較磨削中的磨削負荷與負荷閾值，一邊 伴隨磨削負荷的上升、下降，對砂輪的切入速度進行增速、減速，在磨削負荷超過高於砂輪切入時之最大負荷閾值的高負荷閾值時，一邊繼續磨削一邊使砂輪以對應該高負荷閾值之規定的速度朝切入時方向的反方向相對地移動。
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