WO1999033616A1

WO1999033616A1 - Dispositif et procede d'usinage faisant appel a un refroidissement par air froid

Info

Publication number: WO1999033616A1
Application number: PCT/JP1998/005795
Authority: WO
Inventors: Takayuki Yoshimi; Naoto Ono; Ryohei Mukai; Yasunori Kobayashi; Masaaki Sato; Tadashi Kumazawa; Yuji Kubo; Masanori Matsumoto
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 1999-07-08
Also published as: JP3719324B2; EP1072360A1; EP1072360A4; JPH11188627A; US6328636B1

Description

明細書

冷風冷却型機械加工装置および冷風冷却機械加工方法技術分野

本発明は、冷風冷却を用いた機械加工装置および機械加工方法に関するものである。背景技術

特開昭 6 0 - 2 5 6 5 3号公報には、研削装置において砥石を回転させる電動機の負荷電流を測定することによりドレッシング時期を決定することか記載されている。砥石の切れ味悪化に伴って研削抵抗が増大することから、砥石に対する負荷の増大、またはこれに伴う発熱量の増大により、工作物自体の機械的特質、例えば、硬度や残留応力等が変化する。したがって、砥石の切れ味がある程度以上悪化した場合には、ドレッシングを行って切れ味を回復させるのである。しかし、上述の特開昭 6 0 - 2 5 6 5 3号公報に記載されている研削装置においては、砥石を回転駆動する電動機の負荷電流の変化を測定して、ドレッシング時期を決定しているため、決定されたドレツシング時期と工作物にとつて適切なドレッシング時期との間に食レ、違レ、が生じる場合がある。

それに対して、工作物の硬度や残留応力を直接測定し、その測定結果に基づけば、工作物にとつて適切なドレツシグ時期を決定することができる力硬度や残留応力はインプロセスでは測定できない。硬度や残留応力は、工作物を当該機械加工装置から取りタし、別の測定機等により測定しなければならなレ、のである。このように、工作物を機械加工装置からいちいち取り外せば、作業能率か悪くなるという問題力、生じる。また、加工された工作物についての硬度や残留応力の測定と、次の工作物の加工とは並行して行われることになるが、残留応力の測定には長時間を要するため、ドレツシング時期が遅れ、不良品を発生させるおそれがある。

同様の問題は切削加工においても生じる。切削工具の切れ味が悪化すれば、ェ作物の表面粗さが悪化する。また、切削抵抗が増大して工作物および切削工具の弾性変形が増し、あるし、は発熱量が増大して工作物および切削工具の熱膨張が増大し、いずれも加工精度の低下を招来する。したがって、工作物にとって適切な時期に切削工具の再研削を行って、切れ味を回復させることが望ましいのである以上の問題は冷風冷却機械加工において特に重要である。冷風冷却機械加工は、例えば、特開昭 5 6 - 9 1 6 6号公報に記載されているように、研削液，切削液等の液状ク—ラン卜の代わりに冷風（低温の気体の流れ）を工作物と加工具との加工箇所に当てて冷却するものであり、クーラント等が飛び散ることがないこと、切屑くずのリサイクルが容易であること等の利点に着目して、近年実施されるようになったものである。しかし、気体は液体に比較して熱伝導率および熱容量が小さいため、加工具および工作物の冷却が不十分となり勝ちであり、上記切れ味低下に起因する発熱量の増加が工作物の機械的性質や加工精度に影響を及ぼし易く、砥石のドレツシング，切削工具の再研削等加工具の修正が工作物にとつて適切な時期に行われるようにすることが特に重要なのである。発明の開示

そこで、本発明の目的は、冷風冷却機械加工において、工作物にとって適切な時期に、加工具の修正が行われるようにすることである。この発明の目的は、冷風冷却型機械加工装置および冷風冷却機械加工方法を下記に記載の各態様のものとすることよって解決される。なお、各態様はそれぞれ項に分け，項番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまで本発明の理解を容易にするためであり、本明細書の技術的特徴およびそれらの組み合わせが下記のものに限定されると解釈されるべきではない。

( 1 ) 工作物を加工具により加工する際に冷風を供铪することで冷却を行う冷風冷却を用いた機械加工装置であつて、

前記加工具を修正する修正装置と、

前記工作物の温度を検出する工作物温度検出装置と、その工作物温度検出装置によつて検出された工作物の検出温度に基づし、て前記修正装置の作動を制御する修正装置制御装置と

を含むことを特徵とする冷風冷却型機械加工装置（請求項 1 ) 。

本項に記載の冷風冷却型機械加工装置においては、工作物の温度に基づいて修正装置の作動が制御される。前述のように、加工具や工作物の冷却に冷風が使用される場合には、液状のクーラントが使用される場合に比較して、加工具の切れ味の悪化が工作物の温度に敏感に反映されるため、工作物の温度に基づいて修正装置が制御されれば、工作物にとって適切な時期に加工具の修正が行われることとなる。また、工具の切れ味が適切な時期に回復させられるため、工具修正不良に起因する不良品の発生を少なくすることができる。

修正装置制御装置は、例えば、工作物の検出温度が設定温度に達する毎に、加工具と工作物との相対送り速度や 1回の切込量を設定量（予め一定の値に設定された設定量でも、例えば前回検出温度が設定温度に達してから今回達するまでの時間間隔が短い場合には長い場合に比較して大きな値に設定される等、状況に応じて設定される設定量でもよい）ずつ減少させる加工条件柽減部と、相対送り速度や切込量が設定速度や設定切込量まで減少させられた場合に修正装置に修正作動を行わせる修正作動指令部とを含むものとするなど、間接的に工作物の検出温度に基づいて修正装置を制御するものとすることも、また、直接的に工作物の検出温度に基づいて修正装置を制御するものとすることも可能である。次項に記載の態様は後者の一例である。

( 2 ) 前記修正装置制御装置が、前記工作物の検出温度が要修正温度に達した場合に、前記修正装置に修正作動を行わせる修正作動指合部を含む（1)項に記載の冷風冷却型機械加工装置（請求項 2 ) 。

工作物の温度が要修正温度に達した場合に、修正作動指令部が修正装置に修正作動を行わせるようにしておけば、簡単な制御で適切な工具修正を行うことが可能となる。

( 3 ) 前記修正装置制御装置が、前記工作物の検出温度と機械的特質との関係に基づいて前記要修正温度を設定する機械的特質対応設定部を含む（1)項または（ 2)項に記載の冷風冷却型機械加工装置。

機械的特質としては、例えば、工作物表層部の残留応力や硬度が該当する。ェ作物の検出温度と機械的特質との関係を予め実験等により求めて、修正装置制御装置を構成するコンピュータの記憶部に記憶させておき、オペレータによる入力装置の操作やホストコンピュータからの情報供給等によって所望の機械的特質の値に関連する所望機械的特質関連値が入力された場合に、所望機械的特質関連値が実現されるように機械的特質対応設定部により要修正温度が設定されるようにするのである。所望機械的特質関連値には、その機械的特質の値自体と、それに加えて、機械的特質が高，標準，低であることを表す値，機械的特質を考慮する必要の有，無を表す値等が該当する。本態様によれば、特に工作物にとって適切な時期に加工具の修正が行われることとなる。

( 4 ) 上記機械的特質が工作物の表層部の残留応力を含む（3)項に記載の冷風冷却型機械加工装置。

本項に記載の冷風冷却型機械加工装置においては、工具修正時期が、工作物の検出温度と、工作物の温度と残留応力との関係とに基づいて決定される。工作物の温度と残留応力との関係は、機械加工装置における加工条件（冷却条件も含む ) 、工作物の物理的性質，表面処理状態等に基づいて決まるが、その一例を図 4 に示す。図に示すように、圧縮残留応力は、加工に起因する工作物の温度上昇に伴って小さくなる。工作物の圧縮残留応力が小さくなると、疲労強度が低下し、疲労破壊が生じ易くなる。加工後の工作物の圧縮残留応力は、その工作物の使用目的等に応じて適宜決定することができ、そのように決定された残留応力値を所望残留応力値と称することとする。圧縮残留応力値は負の値、引張残留応力値は正の値で表され、所望残留応力値が許容される範囲の最大値である場合に許容残留応力値と称することとする。また、工作物の温度は、加工具の切れ味悪化に伴つて上昇する。そこで、工作物の温度に基づいて修正が行われ、加工具の切れ味が回復させられるようにすれば、加工後の工作物の残留応力が所望残留応力値より大きくならないようにすることができる。具体的には、前項に関して説明したように、例えば、工作物の検出温度と残留応力との関係を予め実験等により求めて、修正装置制御装置を構成するコンピュータの記憶部に記憶させておき、オペレー夕による入力装置の操作やホストコンピュータからの情報供給等によつて所望残留応力値に関連する所望残留応力関連値が入力された場合に、所望残留応力関連値に対応する要修正温度が残留応力対応設定部により自動的に設定され、検出温度がその要修正温度に達したとき自動的に加工具の修正が行われるようにするのである。所望残留応力関連値については、所望機械的特質関連値と同様に考える。加工具の切れ味悪化による工作物温度の上昇により工作物の残留応力が所望残留応力値より大きくなつてしまうことを良好に回避することができる。 ( 5 ) 前記修正装置制御装置が、前記加工具が前記工作物から受ける加工抵抗と前記工作物の検出温度との関係に基づいて前記要修正温度を設定する加工抵抗対応設定部を含む（1)項または（2)項に記載の冷風冷却型機械加工装置。

加工具の切れ味が悪化すれば、寸法精度や面粗さ等の工作物の加工品質が低下するとともに、工作物から加工具に加えられる加工抵抗が大きくなる。そこで、所望の加工品質が得られる範囲で許容される許容加工抵抗値を求めれば、その許容加工抵抗値に対応する要修正温度を決定することができる。加工抵抗と工作物の温度との間には、図 7に例示する関係があり、この関係に基づけば、加工抵抗が許容加工抵抗値に達した場合の工作物の温度である要修正温度を予め求めることができる。そして、工作物の検出温度が要修正温度に達した場合に修正が行われるようにすれば、適切な時期に加工具の切れ味を回復させることができ、加工抵抗が過大になることを回避することができる。

前述のように、具体的には、例えば、工作物の検出温度と加工抵抗との関係を予め実験等により求めて、修正装置制御装置を構成するコンピュー夕の記憶部に記憶させておき、オペレータによる入力装置の操作やホストコンピュータからの情報供給等によって目標加工抵抗に関連する目標加工抵抗関連量が入力された場合に、その目標加工抵抗関連量に応じた加工抵抗に達した場合に加工具の修正が行われるように、加工抵抗対応設定部により要修正温度が設定されるようにするのである。冷風冷却加工においては、工作物温度が加工具の切れ味の悪化を敏感に反映するために、適切な時期に加工具の修正が行われるようにすることができる。また、加工抵抗は、加工具または工作物を駆動する電動モータに流れる電流値に基づいて検出するより、工作物自体の温度に基づいて検出する方が精度よく検出することができる場合が多く、加工具修正を適切なタイミングで実施することができる。

( 6 ) 前記温度検出装置が、前記工作物の表面の加工箇所付近に対向する状態で設けられた検出部を有する（1)項ないし（5)項のいずれか 1つに記載の冷風冷却型機械加工装置（請求項 3 ) 。

工作物の表面のうちでも加工箇所付近の温度は加工具の切れ味の良否を特に敏感に反映するため、温度検出装置の検出部はそこに対向する状態で設けることが望ましい。工作物表面の加工具との相対移動方向における下流側において加工箇所に隣接する部分が特に望ましい。工作物が回転させられ、外周面または内周面が加工される場合には、温度検出装霉の検出部はこれら外周面または内周面に対向させられる。

温度検出装置は、検出部を工作物の表面に接触させてその表面の温度を検出する接触式表面温度検出装置を含むものであっても、工作物から放射される放射ェネルギに基づレ、て検出する非接角式表面温度検出装置を含むものであってもよい

。工作物からは、工作物の温度に応じた波長分布，強度を有する電磁波が放射されるため、電磁波が照射される被照射体の上昇温度を検出したり、電磁波の強度を検出したり、電磁波の波長を検出したりすることによって、工作物の温度を、工作物に接触しないで検出することができる。例えば、放射温度計，サ一モグラフィ等がこれに該当する。

( 7 ) 当該機械加工装置が、前記工作物を保持して回転する工作物主軸を含み、前記検出部が、前記工作物の加工箇所と同一円周上の他の部分に対向した状態で設けられた（6) 項に記載の冷風冷却型機械加工装置。

本項に記載の冷風冷却型機械加工装置においては、温度検出装置によって、ェ作物の外周面の加工箇所と同一円周面上の他の部分の温度が検出される。加工箇所と、軸方向に隔たった部分の温度が検出される場合に比較して、加工による発熱温度を精度よく、直ちに検出することかできる。 ( 8 ) 前記加工具が回転駆動装置により回転させられる砥石であり、前記修正装置がドレッサである（1)項ないし（7)項のいずれか 1つに記載の冷風冷却型機械加工装置。

機械加工装置上における加工具のドレッサによる修正は、研削装置において一般的に行われているため、本発明は特に研削装置に適している。

( 9 ) 当該機械加工装置が、前記工作物と加工具とを互いに相対移動させる相対移動装置を含み、前記相対移動装置が、前記工作物を保持して回転する工作物主軸を含む（1) 項ないし（8)項のいずれか 1つに記載の冷風冷却型機械加工装置。本項に記載の冷風冷却型機械加工装置にぉレ、ては、工作物が工作物主軸に保持され、回転させられる。その回転する工作物と加工具とが、さらに少なくとも一方向に相対移動させられることにより加工が施される。本項の冷風冷却型機械加ェ装置には、例えば、旋盤，研削盤（円筒研削盤. 内面研削盤，心なし研削盤）等が該当する。

本発明は、工作物が磁気テーブルに吸着される平面研削盤等においても適用することが可能である力、工作物が工具主軸により回転させられる円筒研削盤，内面研削盤，旋盤等においては、工作物の保持具と加工箇所とが離れていることが多いため、加工具の切れ味の変化が特に敏感に工作物温度に反映される。したがつて、本態様によれば本発明の効果を特に有効に享受し得る。

( 1 0 ) 前記修正装置が、加工具を修正する修正工具と、その修正工具を加工具力、ら離間した離間位置と加工具に接触する作動位置とに移動させる修正工具移動装置とを含む（1) 項ないし（9)項のいずれか 1つに記載の冷風冷却型機械加工装置。

修正工具は、修正工具移動装置によつて退避位置と作動位置との間を移動させられる。修正工具は、修正工具を移動させるための専用の移動装置によって移動させられるようにしても、工作物を移動させる工作物移動装置によって移動させられるようにしてもよい。後者の場合には、（9)項に記載の相対移動装置が、修正工具移動装置を兼ねることになる。 ( 1 1 ) 工作物主軸に取り付けた工作物を、冷風を供給しつつ加工具により加工する機械加工方法において、

前記工作物の温度を監視することで、加工具の修正を適切なタイミングで行うことを特徴とする冷風冷却機械加工方法（請求項 4 ) 。

工作物の温度を監視することで、適正なタイミングで加工具の修正を行うことができる。

( 1 2 ) 前記工作物の温度が要修正温度に達したときに前記加工工具の修正が行われる（11)項に記載の冷風冷却機械加工方法（請求項 5 ) 。

( 1 3 ) 前記要修正温度が、前記工作物の温度と残留応力との関係に基づいて決定される（12)項に記載の冷風冷却機械加工方法（請求項 6 ) 。

例えば、前記図 4の関係に基づいて、所望残留応力値に対応する工作物の温度である要修正温度を求め、工作物の検出温度が要修正温度に達した時を加工具修正時期とすれば、加工具の修正を、工作物にとって最適なタイミングで行わせることができる。また、冷風冷却型機械加工装置に関連して述べたように、所望残留応力関連値が入力されれば、それに対応する要修正温度が自動的に決定され、工作物の温度が要修正温度に達したならば自動的に工具修正が行われるようにすることもできる。

( 1 4 ) 前記要修正温度が、前記工作物の温度と加工抵抗との関係に基づいて決定される（12)項に記載の冷風冷却機械加工方法（請求項 7 ) 。

例えば、前記図 7の関係に基づいて、加工抵抗が許容加工抵抗値に達した場合の工作物の温度である要修正温度を予め求めることができる。そして、工作物の検出温度が要修正温度に達した場合に、修正が行われるようにすれば、適切な時期に加工具の切れ味を回復させることができ、加工抵抗が過大になることを回避することができる。また、冷風冷却型機械加工装置に関して前述したように、所望加工抵抗関連値が入力されれば、それに対応する要修正温度が自動的に決定され、工作物の温度が要修正温度に達したならば自動的に工具修正が行われるようにすることもできる。図面の簡単な説明

図 1 本発明の一実施形態である冷風冷却型機械加工装置としての円筒研削盤の要部を模式的に表す図である。

図 2 上記円筒研削盤の全体を表す平面図である。

図 3 上記円筒研削盤に含まれる空気供給装置を表す回路図である。

図 4 上記円筒研削盤によって研削される工作物の温度と残留応力との関係を表す図である。

図 5 上記円筒研削盤に含まれる制御装置の R O Mに格納された砥石修正制御プログラムを表すフローチャートである。

図 6 上記円筒研削盤における一制御例を表す図である。

図 7 上記円筒研削盤によつて研削される工作物の温度と研削抵抗との関係を表す図である。発明を実施するための形態

以下、請求項 1〜 3に係る発明に共通の一実施形態としての冷風冷却型機械加ェ装置について図面に基づいて詳紬に説明する。この冷風冷却型機械加工装置によれば、請求項 4〜 7に係る発明に共通の一実施形態としての冷風冷却機械加工方法を実施し得る。

図 2に冷風冷却機械加工装置としての円筒研削盤全体を示す。べッド 1 0には、加工具支持部 1 2と工作物支持部 1 4とが設けられている。加工具支持部 1 2 は、砥石台 1 6、砥石台 1 6に回転軸回りに回転可能に設けられた砥石 1 7、砥石 1 7を回転させる電動モータ 1 8等を含むものである。ベッド 1 0には、 X軸方向に延びた一対のレール 2 0が設けられており、砥石台 1 6は、レール 2 0に沿って、サーボモータ 2 1の駆動によって送りねじ装置 2 2を介して移動させられる。レール 2 0 , サ一ボモータ 2 1 , 送りねじ装置 2 2等により移動装置 2 4 が構成されている。

工作物支持部 1 4は、べッド 1 0に相対移動可能に設けられたテーブル 2 6、テーブル 2 6上に固定された主軸台 2 8、主軸台 2 8に対して接近 .離間可能に設けられた心押台 2 9等を含むものである。テーブル 2 6は、べッド 1 0に設けられた上記レール 2 0と直交する Z軸方向に延びた一対のレール 3 0に沿って移動可能に設けられたものであり、サ一ボモータ 3 1の駆動によって送りねじ装置 3 2を介して Z軸方向に移動させられる。一対のレール 3 0 , サーボモー夕 3 1 , 送りねじ装置 3 2等によって移動装置 3 4が構成されている。上記主軸台 2 8 8には、工作物主軸 3 6と、工作物主軸 3 6を回転させる電動モー夕 3 7と力く設けられている。工作物 Wは、工作物主軸 3 6の工作物保持部 3 8と心押台 2 9のセンタ 3 9とによって軸線まわりに回転可能に支持される。本実施形態においては、工作物 Wは焼き入れ鋼である。

テーブル 2 6には、 55石修正装置 4 2が設けられており、テーブル 2 6と一体的に Z軸方向に移動させられる。砥石修正装置 4 2は、回転軸回りに回転可能に取り付けられたドレッシング工具 4 4、そのドレッシング工具 4 4を回転させる電動モー夕 4 6等を有するものである。砥石修正装置 4 2は、工作物 Wに研削が施される間は、砥石 1 7から離間させられた退避位置にある力修正が行われる場合には、テーブル 2 6の移動により砥石 1 7に接触して修正作動を行う作動位置に移動させられる。ドレッシング工具 4 4は、砥石 1 7の端面 F 1および外周面 F 2を修正可能なものである。砥石修正装置 4 2は、テーブル 2 6に固定されたものであっても、主軸台 2 8に固定されたものであってもよい。本実施形態においては、主軸 2 8を Z軸方向に移動させる移動装置 3 4力く、ドレッシング工具 4 4を Z軸方向に移動させるドレッシング工具移動装置を兼ねることになる。砥石台 1 6の X軸方向の移動と、テーブル 2 6の Z軸方向の移動とによって、砥石 1 7と工作物 Wとが相対移動させられ、工作物 Wの外周面に研削が施される。本円筒研削盤においては、円筒状を成した工作物 Wの軸方向の全体に研削が施されるトラバースカツ卜が行わる場合や、工作物 Wの軸方向の一部に研削が施されるプランジカットが行われる場合がある。プランジカットが行われる場合には、工作物 Wが Z軸方向に全く移動させられない場合がある力、多くの場合には、移動量は小さいが、移動させられる。砥石台 1 6の移動方向である X軸方向は、トラバースカツ卜が行われる場合には切り込み方向であり、プランジカツ卜が行われる場合には送り方向である。工作物 Wの移動方向である Z軸方向は、トラバ

—スカツトが行われる場合にも、プランジカツ卜が行われる場合にも、送り方向である。

本円筒研削盤には、図 1に示すように、冷風供給装置としての冷却空気供袷装置 5 0が設けられている。冷却空気供給装置 5 0は、砥石 1 7と工作物 Wとの研削箇所 Pに向けて上方から冷却空気を供袷するものであり、研削加工冷却用ノズル 5 4が冷却空気供給装置 5 0から延び出させられた管 5 6の先端に設けられてレ、る。冷却空気供袷装置 5 0は、図 3に示すように、大気を吸入して圧縮し、冷却する装置であり、ポンプ 5 8 , ポンプ 5 8を駆動する乇一夕 5 9 , タンク 6 0 , タンク 6 0に蓄えられたエアの圧力を検出する圧力スィッチ 6 I , リリーフ弁

6 2 , ドライヤ 6 4 , 冷却装置 6 6，流量制御弁 6 7等を含むものである。ポンプ 5 8により圧縮された空気はタンク 6 0に蓄えられる。タンク 6 0によつて、供給される空気の脈動が抑制される。ポンプ 5 8を駆動するモータ 5 9は、タンク 6 0に蓄えられたエアの圧力が予め定められた設定範囲内に保たれるように、圧力スィッチ 6 1の状態に基づいて制御される。本実施形態においては、タンク 6 0内のエアの圧力が下限設定圧より下がり、圧力スィッチ 6 1が O N伏態から 0 F F状態に切り換わると、モータ 5 9の駆動が開始され、圧力が上限設定圧に達し、〇 F F状態から◦ N状態に切り換わると停止させられるようにされている。リリーフ弁 6 2は、ポンプ 5 8から吐出される圧縮空気の圧力が過大にならないようにするために設けられたものである。タンク 6 0から供給された空気は、フィル夕 6 8 , ドライヤ 6 4を経た後、冷却装置 6 6によって冷却される。冷却装置 6 6は、冷凍サイクル 7 0と、熱交換器 7 2とを含むものである。冷凍サイクル 7 0によって冷媒が強冷され、熱交換器 7 2を通過する空気の温度が所定の温度まで冷やされる。熱交換器 7 2において、空気は、冷媒によって直接冷やされるようにしても、冷媒によって冷やされた流体によって冷やされるようにしてもよレ、。冷凍サイクル 7 0において冷やされる冷媒の温度，冷凍サイクル

7 0において循環させられる冷媒の流量等の制御によって、熱交換器 7 2を通過する空気の温度を制御することができる。熱交換器 7 2を経た空気は、流量制御弁 6 7 , 前記管 5 6 , 研削加工冷却用ノズル 5 4を経て、研削箇所 Pに供給される。研削加工冷却用ノズル 5 4から供給される冷却空気の流量は、流量制御弁 6 7の制御により制御される。管 5 6を通過する空気の圧力，流量は、圧力計 7 4 , 流量計 7 6によって検出される。冷却空気供給装置 5 0は、冷風として空気を供給するものであり、流量制御弁 6 7 , 冷却装置 6 6の制御によって、供給される空気の流量，温度が制御可能なものである。

なお、圧力スィッチ 6 1の代わりに圧力センサを設け、圧力センサによって検出されたエアの圧力に基づいてモータ 5 9の作動状態が制御されるようにすることもできる。この場合においても、タンク 6 0に蓄えられた空気の圧力を設定範囲内に保つことができる。また、冷却空気供給装置 5 0は、一定の温度，流量の空気を供給するものとしてもよい。温度や流量が制御不能なものであってもよいのである。

工作物 Wの外周面の温度 tは、温度検出装置 9 0によって検出される。温度検出装置 9 0は、工作物 Wの外周面の研削箇所 Pと同一円周上に対向した伏態で設けられた検出部 9 2を有するものであり、検出部が工作物 Wの外周面に接触し、その表面温度 tを検出する接触式のものであっても、工作物から放射される放射エネルギに基づいて検出する非接触式のものであってもよい。温度検出装置 9 0 によって、工作物 Wの研削箇所 Pの同一円周面の温度を検出することができるため、研削によって上昇させられた温度を直ちに、精度よく検出することができる。また、研削箇所 Pの近傍の温度は、加工具の切れ味の良否を敏感に反映するため、この温度を検出することは望ましい。温度検出装置 9 0は、テーブル 2 6に対して相対移動可能に設けられる。本実施形態においては、温度検出装置 9 0によって、工作物 Wの温度 tは予め定められた設定時間毎に検出される。

本円筒研削盤は、制御装置 1 0 0によって制御される。制御装置 1 0 0は、 C P U 1 0 2 , 入力イン夕フェイス（ I ZF ) 1 0 4 , 出力イン夕フェイス 1 0 6 , メモリ 1 0 8等を含むコンピュータを主体とするものてあり、入力 I /F 1 0 4には、前述の温度検出装置 9 0、サーボモータ 2 1， 3 1の回転位置を検出するエンコーダ 1 1 0 , 1 1 2、図示しないマウス，キーボード等を含む入力装置 1 1 3等が接続され、出力 I ZF 1 0 6には、サ一ボモー夕 2 1， 3 1、電動モータ 4 6等がそれぞれ駆動回路 1 1 4 , 1 1 6 , 1 1 8を介して接続されている。メモリ 1 0 8には、図 5のフローチャートで表される砥石修正装置 4 2を制御する砥石修正装置制御プログラム等種々のプログラム等が格納されている。本項に記載の円筒研削盤における作動について説明する。

砥石 1 7の X軸方向の移動と工作物 Wの Z軸方向の移動との相対移動に伴って工作物 Wに研削が施される力研削が行われる場合には、研削箇所 Pに上方から冷却空気が冷却空気供給装置 5 0によって供給され、冷却される。本実施形態においては、予め定められた設定流量，設定温度の冷却空気が供給されることになる。そして、研削中の工作物 Wの外周面の温度 tが温度検出装置 9 0によって検出され、その温度信号が制御装置 1 0 0に入力される。制御装置 1 0 0においては、その温度信号に対応する温度 tが、予め定められた要修正温度 Tに達したか否かが判定され、要修正温度 Tに達した場合には、修正指合が発せられる。本実施形態の円筒研削盤で研削が行われる工作物 Wは、焼入れ鋼である。すなわち、研削加工以前の工作物 Wは、熱処理によって圧縮残留応力が大きい状態にある。し力、し、圧縮残留応力は、研削加工に起因する工作物の温度上昇に伴って小さくなる（圧縮残留応力が小さくなつて引張残留応力が大きくなる）。圧縮残留応力が小さくなると、疲労強度が低下し、疲労破壊が生じやすくなる。また、研削加工が行われるのにつれて、砥石 1 7の切れ味が悪化してくると、工作物 W に対する負荷（研削抵抗，摩擦抵抗等）が次第に増大していくことにより、工作物の外周面温度が上昇する。そこで、工作物の温度に基づいて修正が行われ、加工具の切れ味が回復させられるようにすれば、加工後の工作物の残留応力が許容残留応力値より大きくならないようにすることができる。本実施形態においては、工作物 Wの検出温度 t力図 4に示す許容残留応力値に対応する要修正温度 T に達した場合に、砥石修正装置 4 2の作動が開始される。許容残留応力値は 0とされており、この許容残留応力値に対応する要修正温度 Tは、オペレータによつて入力装置 1 1 3を介して予め入力されている。

図 5に示すフローチヤ一トにおいて、 S 1において、温度検出装置 9 0によつて検出された工作物 Wの温度を表す温度信号が制御装置 1 0 0に入力され、その温度信号に対応する表面温度 tが要修正温度 T以上か否かが判定される。検出温度 tが要修正温度 Tより低い場合には、判定が N Oとなり、研削加工が継続して行われる。検出温度 tが要修正温度 T以上になると、判定が Y E Sとなり、 S 2 において、ドレッシング指令が発せられ、砥石 1 7の修正が行われる。サ一ボモ一夕 2 1 , 3 1の制御により、砥石台 1 6とテーブル 2 6と力 ·、砥石 1 7とドレッシング工具 4 4とが互いに対向する位置まで移動させられる。テーブル 2 6力く図の右方へ移動させられるとともに、砥石台 1 6が前進させられるのである。ドレッシング工具 4 4が回転させられるとともに、砥石 1 7とドレッシング工具 4 4との相対移動により、砥石 1 7の修正が行われる。トラバースカットが行われる場合には、外周面 F 2の修正が行われるが、プランジカツトカ行われる場合には、外周面 F 2と端面 F 1 との少なくとも一方の修正が行われる。

修正が行われた後、工作物 Wと砥石 1 7との相対移動により、工作物 Wに研削が施される。 ί氏石 1 7は切れ味が回復しているので、工作物 Wに対する負荷（摩擦抵抗等）は小さい。

研削が行われるにつれて、工作物 Wの外周面の温度 tは再び上昇する。そして、許容残留応力値に対応する要修正温度 Tに達すると、砥石 1 7の修正が上述の同様に行われる。その結果、砥石 1 7の修正は、図 6に示すように、サイクリツクに行われることになる。

以上のように、本実施形態においては、工作物 Wの温度 tに基づいて、すなわち、工作物側の因子に基づいて砥石 1 7の修正が行われるため、工作物にとって適切なタイミンングで修正を行わせることができる。また、修正を行わせる工作物の温度 t力 <、許容残留応力値に応じて決定されるため、加工後の工作物 Wが許容残留応力値 0より小さくなることを回避することができる。許容残留応力値は 0に限らず、他の所望の大きさに設定することができるのであり、所望残留応力値に対応する要修正温度 Tを入力しておけば、加工後の工作物の残留応力の大きさを工作物の使用目的等によって適宜変更することができる。また、温度検出装置 9 0により、研削箇所 Pの近傍の温度が検出されるため、砥石 1 7の切れ味の悪化を直ちに反映させることができ、修正時期の遅れを回避することができる。さらに、この図 4に示す関係は、工作物の物性，表面処理，研削条件（冷却条件を含む）等により異なるため、工作物の種類や加工条件を変更する場合には、その都度求めておくのが望ましい。

また、要修正温度 Tは、図 7に示す工作物の温度と研削抵抗との関係に基づいて决定されるようにすることもできる。図に示すように、工作物の温度は、砥石 1 7の切れ味悪化に伴う研削抵抗の増大に伴って上昇させられる。これらの関係に基づいて、許容研削抵抗値に対応する要修正温度 Tを決定し、予め入力しておくのである。工作物の温度 t力許容研削抵抗値に対応する要修正温度 T以上になった場合に砥石 1 7の修正が行われることになり、研削抵抗が過大になってェ作物の温度が高くなることを回避し得、加工後の工作物の加工精度の低下を抑制することができる。

以上のように、本実施形態においては、砥石修正装置 4 2 . 移動装置 2 4 , 3 4等により修正装置が構成され、制御装置 1 0 0の砥石修正装置 4 2 , 移動装置 2 4 , 3 4を制御する部分（砥石修正装置制御プログラムを記憶し、実行する部分）等により修正装置制御装置が構成される。修正装置制御装置のうち、修正指令を発する部分（S 2を記憶し、実行する部分）等により、修正指合部が構成される。また、温度検出装置 9 0によって検出された工作物 Wの温度が要修正温度以上か否かを判定する部分（S 1を記億し、実行する部分）等により比較部が構成される。これら修正指合部，比較部等は、ハード回路の構成によって実行されるようにすることもできる。

なお、上記実施形態においては、要修正温度 Tがオペレータによって直接入力されるようにされていたが、図 4のグラフで表されるテーブルを予めメモリ 1 0 8に記億させておき、入力装置 1 1 3を介して、所望残留応力値が入力されれば、それに応じて要修正温度 Tが決定されるようにすることもできる。オペレー夕が入力するのは、所望残留応力値に限らず、所望残留応力値の大小を表す情報，残留応力値を考慮する必要の有無を表す情報等であってもよい。同様に、図 7のグラフで表されるテーブルを記憶させておき、要修正温度 Tが决定されるようにすることもできる。また、円筒研削盤において、サーボモー夕 2 1 , 3 1カ^ ェ作物 Wの温度が設定温度に達する毎に、工作物 Wと砥石 1 7との相対送り速度や 1回の切込量を減少させるように制御されるようにすること等も可能である。さらに、上記実施形態においては、本発明の冷風冷却型機械加工装置が、円筒円筒研削盤に適用された場合について説明したが、加工具としてバイト等の切削工具による切削加工装置に適用することもできる。この場合には、バイト等の切削ェ具が修正されることになる。また、工作物は、焼き入れ鋼に限らず、他の金属製のものであってもよい。

以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これは文字通り例示であり、本発明は、前記（発明の開示）の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を施した態様で実施することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 工作物を加工具により加工する際に冷風を供給することで冷却を行う冷風冷却を用、た機械加工装置であつて、

前記加工具を修正する修正装置と

前記工作物の温度を検出する工作物温度検出装置と、

その工作物温度検出装置によって検出された工作物の検出温度に基づいて前記修正装置の作動を制御する修正装置制御装置と

を含むことを特徵とする冷風冷却型機械加工装置。

2 . 前記修正装置制御装置が、前記工作物の検出温度が要修正温度に達した場合に、前記修正装置に修正作動を行わせる修正作動指令部を含むことを特徴とする請求項 Iに記載の冷風冷却型機械加工装置。

3 . 前記温度検出装置が、前記工作物の表面の加工箇所付近に対向する状態で設けられた検出部を有することを特徴とする請求項 1または 2に記載の冷風冷却型機械加工装置。

4 . 工作物主軸に取り付けた工作物を、冷風を供給しつつ加工具により加工する機械加工方法において、

前記工作物の溫度を監視することで、前記加工具の修正を適切なタイミングで行うことを特徴とする冷風冷却機械加工方法。

5 . 前記工作物の温度が要修正温度に達したときに前記加工工具の修正が行われることを特徵とする請求項 4に記載の冷風冷却機械加工方法。

6 . 前記要修正温度が、前記工作物の温度と残留応力との関係に基づいて決定されることを特徴とする請求項 5に記載の冷風冷却機械加工方法。

7 . 前記要修正温度が、前記工作物の温度と加工抵抗との関係に基づいて决定されることを特徴とする請求項 5に記載の冷風冷却機械加工方法。