WO2024075303A1 - 工作物質量決定装置、加工推定装置及び加工システム - Google Patents

工作物質量決定装置、加工推定装置及び加工システム Download PDF

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WO2024075303A1
WO2024075303A1 PCT/JP2022/037724 JP2022037724W WO2024075303A1 WO 2024075303 A1 WO2024075303 A1 WO 2024075303A1 JP 2022037724 W JP2022037724 W JP 2022037724W WO 2024075303 A1 WO2024075303 A1 WO 2024075303A1
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WO
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workpiece
machining
dynamic stiffness
tool
grinding
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/037724
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English (en)
French (fr)
Inventor
久修 小林
淳司 久原
知也 森
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
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Publication date
Application filed by 株式会社ジェイテクト filed Critical 株式会社ジェイテクト
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Definitions

  • This disclosure relates to a workpiece material quantity determination device, a machining estimation device, and a machining system.
  • the present inventors have previously proposed estimating the machining result with higher accuracy by using dynamic contact stiffness represented by a spring constant K and a damping coefficient C instead of static contact stiffness represented by a spring constant K in the configuration disclosed in Patent Document 1.
  • the present inventors then discovered that when the machining result is estimated using dynamic contact stiffness, the dynamic characteristics of the workpiece at the machining point change compared to when not machining, i.e., the analytical workpiece amount changes depending on the machining state, and came up with the idea of a workpiece amount determination device for determining the analytical workpiece amount with high accuracy.
  • the present disclosure aims to provide a workpiece material quantity determination device that can analytically determine the workpiece material quantity with high accuracy.
  • One aspect of the present disclosure is a workpiece weight determination device that calculates an analytical workpiece weight (M'w(Z')) for analyzing dynamic characteristics during machining in a machining device (2) that machines a workpiece (W) with a tool (T), comprising: a first correspondence relationship storage unit (103b) for storing a mass correspondence relationship between a machining state index (Z') that changes according to a state of machining of the workpiece by the tool and the analytical workpiece mass (M'w(Z')); A processing state index acquisition unit (125) for acquiring the processing state index (Z'); and a workpiece weight determination unit (122) for determining the analytical workpiece weight (M'w(Z')) based on the acquired machining state index (Z') and the mass correspondence relationship.
  • a first correspondence relationship storage unit (103b) for storing a mass correspondence relationship between a machining state index (Z') that changes according to a state of machining of the workpiece by the tool and the analytical workpiece mass (M'w(Z'
  • the analytical workpiece mass is determined based on the mass correspondence relationship between the stored machining state index and the analytical workpiece mass, and the acquired machining state index. This allows the analytical workpiece mass to be determined with high accuracy based on the correspondence relationship with the machining state index.
  • the analytical workpiece material volume determined with high precision in this way can be used, for example, to estimate the machining results of a workpiece together with data on the dynamic contact stiffness between the workpiece and the tool that is exerted by contact between the workpiece and the tool during machining, which is expected to improve the accuracy of estimation of the machining results.
  • the above aspect provides a workpiece quantity determination device that can analytically determine the workpiece quantity with high accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram showing a machining system including a workpiece material amount determination device and a machining estimation device in a first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a workpiece material amount determination device and a machining estimation device in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing interference between a workpiece and a grinding wheel during grinding.
  • FIG. 13 is a diagram showing the shape of a workpiece in a grinding simulation using a group of radial lines, illustrating a state in which the workpiece, represented by the radial lines, interferes with the outer peripheral line of the grinding wheel during grinding.
  • 1 is a schematic diagram showing contact dynamic stiffness, workpiece support dynamic stiffness, and tool support dynamic stiffness in grinding.
  • FIG. 5A is a diagram showing a first example of a correspondence relationship between a machining state index and contact dynamic stiffness data in the first embodiment
  • FIG. 5B is a diagram showing a second example of the correspondence relationship between the machining state index and contact dynamic stiffness data in the first embodiment
  • 6A is a diagram showing a third example of a correspondence relationship between a processing state index and contact dynamic stiffness data in the first embodiment
  • FIG. 6B is a diagram showing a fourth example of the correspondence relationship between the processing state index and contact dynamic stiffness data in the first embodiment.
  • 6 is a flowchart showing a process of acquiring contact dynamic stiffness data for creating a contact dynamic stiffness correspondence relationship.
  • 11 is a plan view of the grinding machine when acquiring contact dynamic stiffness for creating a contact dynamic stiffness correspondence relationship.
  • 11 is a diagram showing the state of the grinding machine in a part of a process of obtaining contact dynamic stiffness for creating a contact dynamic stiffness correspondence relationship.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between a machining state index and an analytical workpiece mass in the first embodiment.
  • 11 is a flowchart showing a process of acquiring the analytical workpiece mass for creating a mass correspondence relationship.
  • FIG. 13 shows a machining system including a workpiece material amount determination device and a machining estimation device in a modified embodiment.
  • 13 is a schematic diagram showing an interference state between a workpiece, a grinding wheel, and a rest device during grinding in a modified embodiment.
  • (Embodiment 1) Configuration of machining system 1
  • the workpiece material amount determination device 131, machining estimation device 3b, and machining system 1 in the present embodiment 1 will be described with reference to Fig. 1.
  • the machining system 1 is intended for machining devices that perform grinding.
  • the machining system 1 includes a grinding machine 2 as a machining device, and a processing unit 3.
  • the grinding machine 2 rotates the workpiece W, rotates the grinding wheel T as a tool that is a rotating body, and moves the grinding wheel T relatively close to the workpiece W in a direction that intersects with the axis of the workpiece W, thereby grinding the outer or inner surface of the workpiece W.
  • the grinding machine 2 can be a table traverse type grinding machine, a grinding wheel head traverse type grinding machine, or the like.
  • the grinding machine 2 can also be a cylindrical grinding machine, a cam grinding machine, or the like.
  • the workpiece W has a shaft portion Wa as a non-machined portion, and multiple machined portions Wb whose outer circumferential surfaces are to be ground.
  • the machined portions Wb have, for example, a cylindrical outer circumferential surface that is coaxial with the shaft portion Wa.
  • the workpiece W shown in FIG. 1 is only one example, and the grinding machine 2 can grind workpieces having various shapes.
  • the processing unit 3 includes a control device 3a that controls the grinding machine 2, and a processing estimation device 3b that estimates the processing results.
  • the control device 3a controls the grinding machine 2, thereby controlling the grinding process.
  • the processing estimation device 3b inputs information used in the grinding process and performs a simulation to estimate the processing results of the workpiece W.
  • the processing estimation device 3b can function as a simulation device independent of the grinding machine 2, or as a simulation device that operates in conjunction with the grinding machine 2. In the former case, for example, optimal grinding conditions can be determined without actually grinding the workpiece W. In the latter case, the processing estimation device 3b can, for example, correct the grinding conditions or operate to affect various controls by processing in parallel with the grinding of the workpiece W by the grinding machine 2.
  • the processing estimation device 3b can also be an embedded system of the grinding machine 2 and the control device 3a.
  • the grinding machine 2 is a table traverse type cylindrical grinding machine.
  • the grinding machine 2 is configured to move the workpiece W in the axial direction of the workpiece W and move the grinding wheel T in a direction intersecting the axis of the workpiece W.
  • the grinding machine 2 is configured to grind the cylindrical outer peripheral surface of the workpiece W using the grinding wheel T.
  • the grinding machine 2 is equipped with a bed 10, a table 20, a spindle device 30, a tailstock device 40, a grinding wheel head 50, a sizing device 60, and a control device 3a.
  • the bed 10 is installed on an installation surface.
  • the bed 10 is formed so that the width (length in the Z-axis direction) of the front side in the X-axis direction (lower side in Fig. 1) is long, and the width of the back side in the X-axis direction (upper side in Fig. 1) is short.
  • the bed 10 has a Z-axis guide surface 11 extending in the Z-axis direction on the upper surface on the front side in the X-axis direction. Furthermore, the bed 10 has a Z-axis drive mechanism 12 that drives along the Z-axis guide surface 11.
  • the Z-axis drive mechanism 12 includes a ball screw mechanism 12a and a Z-axis motor 12b.
  • the ball screw mechanism 12a extends parallel to the Z-axis guide surface 11, and the Z-axis motor 12b drives the ball screw mechanism 12a.
  • a Z-axis drive circuit and a Z-axis detector 12c (not shown) are provided.
  • the Z-axis drive circuit includes an amplifier circuit, and drives the Z-axis motor 12b.
  • the Z-axis detector 12c is, for example, an angle detector such as an encoder, and detects the angle of the rotation shaft of the Z-axis motor 12b. Note that instead of the configuration including the ball screw mechanism 12a described above, the Z-axis drive mechanism 12 can also use a linear motor or the like.
  • the bed 10 also has a guide surface 13 on the upper surface on the rear side in the X-axis direction, which extends in a direction intersecting the Z-axis direction.
  • the guide surface 13 is an X-axis guide surface that extends in the X-axis direction perpendicular to the Z-axis.
  • the bed 10 also has an X-axis drive mechanism 14 that drives along the X-axis guide surface 13.
  • the X-axis drive mechanism 14 includes a ball screw mechanism 14a and an X-axis motor 14b.
  • the ball screw mechanism 14a extends parallel to the X-axis guide surface 13, and the X-axis motor 14b drives the ball screw mechanism 14a.
  • an X-axis drive circuit and an X-axis detector 14c (not shown) are provided.
  • the X-axis drive circuit includes an amplifier circuit, and drives the X-axis motor 14b.
  • the X-axis detector 14c is, for example, an angle detector such as an encoder, and detects the angle of the rotation shaft of the X-axis motor 14b.
  • the X-axis drive mechanism 14 can also use a linear motor or the like instead of the configuration including the ball screw mechanism 14a described above.
  • the table 20 is formed in an elongated shape and is supported on the Z-axis guide surface 11 of the bed 10 so as to be movable in the Z-axis direction (horizontal left and right direction).
  • the table 20 is also fixed to the ball screw nut of the Z-axis ball screw mechanism 12a, and moves in the Z-axis direction by the rotational drive of the Z-axis motor 12b.
  • the spindle device 30 constitutes a workpiece support device.
  • the spindle device 30 supports the workpiece W and drives it to rotate.
  • the spindle device 30 is disposed on one end side of the table 20 in the Z-axis direction.
  • the spindle device 30 includes a spindle housing 31, a spindle 32, a spindle motor 33, a spindle center 34, a spindle detector 35, and a spindle drive circuit (not shown).
  • the spindle housing 31 is fixed on the table 20.
  • the spindle 32 is rotatably supported by the spindle housing 31 via a bearing.
  • the spindle motor 33 drives the spindle 32 to rotate.
  • the spindle center 34 supports one axial end face of the workpiece W.
  • the spindle center 34 is fixed to the spindle 32 and is rotatable relative to the spindle housing 31.
  • the spindle device 30 is equipped with a rotating member such as a chuck (not shown)
  • the spindle center 34 may be fixed to the spindle housing 31 and installed so as to be unable to rotate relative to the spindle housing 31.
  • the spindle device 30 may also be equipped with a chuck for gripping the workpiece W instead of the spindle center 34.
  • the chuck is driven to rotate by being connected to the spindle 32.
  • the spindle detector 35 and the spindle drive circuit are provided to drive the spindle motor 33.
  • the spindle detector 35 is, for example, an angle detector such as an encoder, and detects the angle of the rotation shaft of the spindle motor 33.
  • the spindle drive circuit includes an amplifier circuit, and drives the spindle motor 33.
  • the tailstock device 40 together with the spindle device 30, constitutes a workpiece support device.
  • the tailstock device 40 is disposed on the other end side of the table 20 in the Z-axis direction.
  • the tailstock device 40 is provided so as to be movable in the Z-axis direction on the table 20.
  • the tailstock device 40 includes a tailstock center 41.
  • the tailstock center 41 supports the end face of the other axial end of the workpiece W.
  • the tailstock center 41 may be provided so as not to rotate, or so as to be rotatable. Note that when the grinding machine 2 grinds the inner peripheral surface of the workpiece W, the tailstock device 40 is not necessary.
  • the tailstock center 41 may be positioned at a fixed position relative to the workpiece W, or may be provided so as to be movable in the axial direction of the workpiece W relative to the workpiece W. In the latter case, the tailstock center 41 may be configured so that the pressing force in the axial direction of the workpiece W can be adjusted relative to the workpiece W.
  • the pressing force can be controlled by a means for adjusting the spring force, a means for adjusting the fluid pressure, or the like.
  • the grinding wheel head 50 is equipped with a grinding wheel T as a tool, and rotates and drives the grinding wheel T.
  • the grinding wheel head 50 is equipped with a grinding wheel head body 51, a grinding wheel spindle 52, a grinding wheel motor 53, and a grinding wheel drive circuit (not shown).
  • the grinding wheel T is formed in a disk shape.
  • the grinding wheel T is used to grind the outer or inner surface of the workpiece W.
  • the grinding wheel T is composed of multiple abrasive grains fixed with a binder.
  • the abrasive grains used include general abrasive grains made of ceramic materials such as alumina and silicon carbide, and super abrasive grains such as diamond and CBN.
  • Binders include vitrified (V), resinoid (B), rubber (R), silicate (S), shellac (E), metal (M), electrochemical deposition (P), and magnesia cement (Mg).
  • grinding wheels T are available in configurations with and without pores. Depending on the type of binder and the presence or absence of pores, grinding wheels T may be elastically deformable or almost non-elastically deformable. In elastically deformable grinding wheels T, the elastic modulus differs depending on the type of binder, the presence or absence of pores, the porosity, etc.
  • the wheel head body 51 is formed, for example, in a rectangular shape when viewed from above, and is supported on the X-axis guide surface 13 of the bed 10 so as to be movable in the X-axis direction (horizontal front-back direction).
  • the wheel head body 51 is also fixed to the ball screw nut of the X-axis ball screw mechanism 14a, and moves in the X-axis direction by the rotational drive of the X-axis motor 14b.
  • the wheel head body 51 constitutes a tool support device that supports the grinding wheel T.
  • the grinding wheel spindle 52 is rotatably supported on the grinding wheel head body 51 via bearings.
  • a grinding wheel T is fixed to the tip of the grinding wheel spindle 52, and the grinding wheel T rotates as the grinding wheel spindle 52 rotates.
  • a grinding wheel motor 53 drives the grinding wheel spindle 52 to rotate.
  • the bearings used may be hydrostatic bearings or rolling bearings.
  • the grinding wheel motor 53 transmits the rotational driving force to the grinding wheel spindle 52, for example, via a belt. However, the grinding wheel motor 53 may be arranged coaxially with the grinding wheel spindle 52. In general, the rotation speed of the grinding wheel T driven by the grinding wheel motor 53 is faster than the rotation speed of the workpiece W driven by the spindle motor 33.
  • the grinding wheel drive circuit is provided to drive the grinding wheel motor 53.
  • the grinding wheel drive circuit includes an amplifier circuit, and drives the grinding wheel motor 53.
  • the sizing device 60 is provided on the upper surface of the bed 10 and measures the outer diameter of the workpiece W.
  • the sizing device 60 is equipped with, for example, a pair of contacts that can contact the outer peripheral surface of the workpiece W, and measures the outer diameter at the point of contact with the workpiece W.
  • the control device 3a is a CNC (Computer Numerical Control) device and a PLC (Programmable Logic Controller) device that executes processing control. That is, based on the grinding program and the measurement results by the sizing device 60, the control device 3a drives the Z-axis drive mechanism 12 and the X-axis drive mechanism 14 as moving devices to control the positions of the table 20 and the grinding wheel head 50. That is, the control device 3a controls the positions of the table 20 and the grinding wheel head 50, etc., thereby moving the workpiece W and the grinding wheel T closer to and farther apart relative to each other. Furthermore, the control device 3a controls the spindle device 30 and the grinding wheel head 50. That is, the control device 3a controls the rotation of the spindle 32 and the grinding wheel T.
  • CNC Computer Numerical Control
  • PLC Programmable Logic Controller
  • the machining estimation device 3b includes a command value acquisition unit 101, an estimation unit 102, a contact dynamic stiffness table storage unit (second correspondence relationship storage unit) 103a, a workpiece material mass table storage unit (first correspondence relationship storage unit) 103b, a workpiece support dynamic stiffness table storage unit 103c, a tool support dynamic stiffness table storage unit 103d, a machining condition acquisition unit 106, a dynamic characteristic determination unit 107, a correction amount calculation unit 108, an output unit 109, and a machining condition optimization unit 110.
  • the command value acquisition unit 101 acquires command values for controlling the grinding machine 2 during grinding.
  • the processing estimation device 3b is a simulation device independent of the grinding machine 2
  • the command value acquisition unit 101 inputs a grinding program and configuration information of the grinding machine 2 to generate command values for controlling each part of the grinding machine 2 through calculations.
  • the processing estimation device 3b functions as a simulation device that operates in conjunction with the grinding process performed by the grinding machine 2
  • the command value acquisition unit 101 can acquire command values directly from the control device 3a of the grinding machine 2.
  • the estimation unit 102 executes a grinding simulation using the command values acquired by the command value acquisition unit 101 to estimate at least one of the state of the workpiece W or the grinding wheel T during grinding, the shape of the workpiece W, the shape of the grinding wheel T, and the mechanical state of the grinding machine 2.
  • the state of the workpiece W includes, for example, the vibration state and temperature state of the workpiece W.
  • the state of the grinding wheel T includes, for example, the vibration state and temperature state of the grinding wheel T, the grinding resistance generated at each part of the outer surface of the grinding wheel T, the sharpness of the grinding wheel T, and the state of the abrasive grains that make up the grinding wheel T.
  • the state of the abrasive grains includes, for example, the average protrusion amount of the abrasive grains and the abrasive grain distribution.
  • the shape of the workpiece W includes the shape at an intermediate stage of the grinding process and the shape at the end of the grinding process.
  • the shape of the grinding wheel T includes the shape at an intermediate stage of the grinding process and the shape at the end of the grinding process.
  • the mechanical state of the grinding machine 2 includes the vibration state and temperature state of the parts that make up the grinding machine 2.
  • the estimation unit 102 performs a process in which the shape of the workpiece W changes sequentially through a grinding simulation, and estimates the shape of the workpiece W, the state of the workpiece W, and the mechanical state of the grinding machine 2 as the estimation targets.
  • the grinding simulation is performed assuming that the grinding wheel T does not deform.
  • the estimation unit 102 can also estimate the grinding resistance generated at each part of the outer circumferential surface of the grinding wheel T.
  • the estimation unit 102 includes an interference amount calculation unit 111, a grinding efficiency calculation unit 112, a grinding characteristic determination unit 113, and a grinding resistance calculation unit 114.
  • the interference amount calculation unit 111 calculates the amount of interference between the workpiece W and the grinding wheel T based on the relative positions of the workpiece W and the grinding wheel T, the outer peripheral surface shape of the workpiece W, and the outer peripheral surface shape of the grinding wheel T obtained using the command values acquired by the command value acquisition unit 101.
  • the amount of interference corresponds to the amount of radial grinding of the workpiece W at each circumferential portion of the workpiece W.
  • the amount of interference is the amount of removal of the workpiece W ground by the grinding wheel T, more specifically, the amount of radial removal of the workpiece W at each circumferential portion of the workpiece W.
  • the amount of interference is the volume of the portion where the workpiece W interferes with the grinding wheel T (the shaded portion in FIG. 3: the interference area).
  • the interference amount calculation unit 111 calculates the amount of interference geometrically by arithmetic processing.
  • the interference amount calculation unit 111 stores the outer peripheral surface shape of the workpiece W and the outer peripheral surface shape of the grinding wheel T.
  • the outer peripheral surface shape of the workpiece W is expressed by a group of multiple radial line segments on a polar coordinate system with the rotation center Ow of the workpiece W as the origin.
  • the interference amount calculation unit 111 stores a group of multiple line segments connecting the division points (white points in FIG. 4) on the outer peripheral surface obtained by dividing the workpiece W equiangularly ( ⁇ ) and the rotation center Ow (origin) of the workpiece W as the outer peripheral surface shape of the workpiece W.
  • the division points shown by white points in FIG. 4 are stored as the outer peripheral surface shape of the workpiece W before it is removed by the grinding wheel T.
  • the interference amount calculation unit 111 determines the intersections (black dots in FIG. 4) between each line segment of the workpiece W and the line representing the outer peripheral shape of the grinding wheel T from the relative position (center distance) between the workpiece W and the grinding wheel T and the outer peripheral shape of the grinding wheel T.
  • the interference amount calculation unit 111 stores the determined intersections (black dots in FIG. 4) as the outer peripheral shape of the workpiece W after it has been removed by the grinding wheel T. In other words, the interference amount calculation unit 111 changes the stored outer peripheral shape of the workpiece W.
  • the interference amount calculation unit 111 subtracts the area of the triangle ⁇ Ow-b1-b2 consisting of the points b1 and b2 (intersection with the grinding wheel T) after removal and the origin Ow from the area of the triangle ⁇ Ow-a1-a2 consisting of the origin Ow and adjacent points a1 and a2 among the points that define the outer peripheral surface shape of the workpiece W before removal.
  • the areas after subtraction are calculated for all adjacent points that define the outer peripheral surface shape of the workpiece W.
  • the interference amount calculation unit 111 adds up the areas after each subtraction and multiplies the total area thus added up by the thickness of the workpiece W to calculate the amount of interference (amount of removal).
  • the area of the portion to be removed is calculated by calculating the areas of the two types of triangles and then calculating the difference between these areas.
  • the area of the portion to be removed may be calculated by directly calculating the quadrangle a1-a2-b1-b2.
  • the grinding efficiency calculation unit 112 calculates the grinding efficiency (processing efficiency) Z' based on the amount of interference calculated by the interference amount calculation unit 111.
  • the grinding efficiency Z' calculates the amount of interference per unit time, i.e., the volume of the workpiece W ground by the grinding wheel T in unit time.
  • the grinding characteristic determination unit 113 determines the grinding characteristic kc based on the material of the workpiece W, the type of abrasive grains and binder of the grinding wheel T, and the condition of the outer peripheral surface of the grinding wheel T.
  • the condition of the outer peripheral surface of the grinding wheel T is expressed, for example, using an index that indicates the wear state and sharpness of the abrasive grains of the grinding wheel T.
  • the grinding characteristic determination unit 113 stores the grinding characteristics in each state in advance through experiments, analysis, etc.
  • the grinding resistance calculation unit 114 calculates the grinding resistance Fn in the normal direction (X-axis direction) of the outer peripheral surface of the workpiece W based on the grinding efficiency Z' and the grinding characteristic kc.
  • the grinding characteristic kc has a nearly linear relationship such that the grinding resistance Fn in the normal direction (X-axis direction) increases as the grinding efficiency Z' increases.
  • the grinding characteristic kc changes this relationship, for example, when the grinding wheel T is worn. For example, when the grinding wheel T is worn, the grinding resistance Fn in the normal direction changes to increase with respect to the grinding efficiency Z'.
  • the contact dynamic stiffness table memory unit 103a stores contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) between the workpiece W and the grinding wheel T.
  • the contact dynamic stiffness table memory unit 103a constitutes a second correspondence relationship memory unit 103a that stores the correspondence between the machining state index described below and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')).
  • the workpiece support dynamic stiffness table memory unit 103c stores workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) in the spindle unit 30 and tailstock unit 40 as workpiece support devices.
  • the workpiece support dynamic stiffness table memory unit 103c stores the correspondence between the machining conditions and the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw).
  • the tool support dynamic stiffness table memory unit 103d stores tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt) in the wheel head body 51 as a grinding wheel support device.
  • the tool support dynamic stiffness table storage unit 103d stores the correspondence between the machining conditions and the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt).
  • the machining condition acquisition unit 106 acquires the machining conditions when performing grinding by the grinding machine 2.
  • the machining condition acquisition unit 106 acquires the machining conditions at the time of estimation by the estimation unit 102 (at the time of processing).
  • the machining conditions acquired by the machining condition acquisition unit 106 are information used by the dynamic characteristic determination unit 107 to calculate each dynamic stiffness.
  • the acquired machining conditions are, for example, the type of workpiece W, the type of workpiece support member, the type of grinding wheel T, and the pressing forces by the spindle center 34 and the tailstock center 41.
  • the processing condition acquisition unit 106 acquires the conditions for determining the dynamic stiffness by inputting the mechanical configuration and grinding program of the grinding machine 2. Also, if the processing estimation device 3b functions as a simulation device that operates in conjunction with the grinding process by the grinding machine 2, the processing condition acquisition unit 106 may acquire the conditions for determining the dynamic stiffness by inputting the mechanical configuration and grinding program of the grinding machine 2 from the control device 3a, or may acquire information regarding the conditions directly from the control device 3a of the grinding machine 2.
  • the dynamic characteristic determining unit 107 determines dynamic stiffness data and analytical workpiece mass (M'w(Z')) that affect grinding.
  • the dynamic characteristic determining unit 107 separately determines the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw), tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt), and analytical workpiece mass (M'w(Z')) shown in FIG. 5. That is, the dynamic characteristic determining unit 107 includes a contact dynamic stiffness determining unit 121, a workpiece mass determining unit 122, a workpiece support dynamic stiffness determining unit 123, and a tool support dynamic stiffness determining unit 124.
  • the contact dynamic stiffness (Ci(Z'), Ki(Z')), workpiece support dynamic stiffness (Cw, Kw), tool support dynamic stiffness (Ct, Kt) and workpiece mass (Mw) will be explained with reference to FIG. 5.
  • the contact dynamic stiffness (Ci(Z'), Ki(Z')) is the dynamic stiffness between the workpiece W and the grinding wheel T.
  • the workpiece support dynamic stiffness (Cw, Kw) includes the workpiece W and is the dynamic stiffness of the workpiece W side relative to the table 20, spindle unit 30 and unit 40.
  • the tool support dynamic stiffness (Ct, Kt) includes the grinding wheel T and is the dynamic stiffness relative to the wheel head 50.
  • the workpiece mass (Mw) is the mass of the workpiece W.
  • Contact dynamic stiffness is the dynamic stiffness between the workpiece W and the grinding wheel T, and is the dynamic stiffness exhibited by the contact between the workpiece W and the grinding wheel T during grinding.
  • Contact dynamic stiffness is defined by a damping coefficient Ci and a spring constant Ki.
  • contact static stiffness which is distinguished from contact dynamic stiffness, is represented only by the spring constant K and does not include the damping coefficient C.
  • the damping coefficient Ci in contact dynamic stiffness is a value that represents the relationship between the relative speed between the workpiece W and the grinding wheel T and the external force that the workpiece W or the grinding wheel T receives.
  • the spring constant Ki is a value that represents the relationship between the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T and the external force that the workpiece W or the grinding wheel T receives.
  • the contact dynamic stiffness corresponds to a processing condition index that changes according to the state of processing of the workpiece W by the tool (grinding wheel T) in the processing device 2 during grinding.
  • the processing condition index include processing efficiency (grinding efficiency Z'), contact arc length L, and g/a (grain cutting depth/grain cutting edge interval).
  • the contact dynamic stiffness correspondence relationship which is the correspondence relationship between the processing condition index and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), can be obtained by performing actual measurement.
  • the contact arc length L is the arc length of the outer circumferential surface of the grinding wheel T that is in contact with the workpiece W during grinding, in a cross section perpendicular to the axis of the grinding wheel T, as shown in FIG. 3.
  • the contact arc length L changes depending on the feed speed of the grinding wheel T in the X-axis direction, the outer diameter of the grinding wheel T, the outer diameter of the workpiece W, etc.
  • FIGs. 6(a) and (b) and 7(a) and (b) show examples of the contact dynamic stiffness correspondence relationship between the machining state index and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')).
  • the grinding efficiency Z' is used as the machining state index
  • the damping coefficient Ci and the spring constant Ki in the contact dynamic stiffness have a nonlinear relationship with respect to the grinding efficiency Z', not a linear relationship (proportional relationship).
  • the contact dynamic stiffness correspondence relationship between the machining state index and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) is a relationship in which the degree of change of the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) with respect to the machining state index varies.
  • a function representing a curve whose slope changes continuously can be specified as an approximate formula.
  • the approximation formula can be a higher-order function; for example, the curves shown in Figures 6(a) and (b) are curves defined by cubic functions.
  • the contact arc length L is used as the machining state index.
  • the machining state index shows a tendency similar to that when the grinding efficiency Z' is used, but it tends to be difficult to fit the curve represented by a cubic function compared to when the machining state index is the grinding efficiency Z'.
  • the machining state index is the grinding efficiency as shown in Figures 6(a) and (b)
  • the correspondence relationship between the machining state index and the contact dynamic stiffness data shows a tendency similar to that in the case of the grinding efficiency Z' shown in Figures 6(a) and (b).
  • the contact dynamic stiffness correspondence relationship may be a combination of multiple straight lines on the quadratic plane instead of the curve.
  • the contact dynamic stiffness correspondence relationship may be in the form of a data table consisting of multiple data correspondence relationships instead of being specified as a function such as an approximation equation.
  • the machining state index is acquired by the machining state index acquisition unit 125 provided in the contact dynamic stiffness determination unit 121, and the contact dynamic stiffness correspondence, which is the correspondence between the machining state index and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), is stored in the second correspondence storage unit 103a.
  • the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) is determined by the contact dynamic stiffness determination unit 121 based on the machining state index acquired by the machining state index acquisition unit 125.
  • the machining state index acquisition unit 125, the second correspondence storage unit 103a, and the contact dynamic stiffness determination unit 121 constitute the contact dynamic stiffness determination device 130.
  • the measuring jig 4 is attached to the grinding machine 2 and the workpiece W (S1).
  • the measuring jig 4 is a non-contact vibrator, and is a device that applies a vibration force to the workpiece W.
  • the measuring jig 4 is provided on the upper surface of the table 20. The fixed position of the measuring jig 4 in the Z-axis direction on the upper surface of the table 20 is adjustable.
  • the measuring jig 4 holds the workpiece W with the workpiece W inserted therethrough.
  • a part of the shaft portion Wa which is the non-machined portion of the workpiece W, is inserted into the measuring jig 4, and multiple machined portions Wb to be ground are located outside the measuring jig 4.
  • the workpiece W inserted and held in the measuring jig 4 is supported by the spindle device 30 and tailstock device 40, in the same way as during normal grinding.
  • the measuring jig 4 includes a housing 131, an electromagnet 132, a rotor 133, a lock nut 134, a displacement sensor 135, and a control device 136.
  • the housing 131 is fixed to the upper surface of the table 20 of the grinding machine 2. Furthermore, the housing 131 is formed with a hole 131a that penetrates in the Z-axis direction.
  • the electromagnet 132 is embedded in the housing 131.
  • the rotor 133 is attached to the outer circumferential surface of the workpiece W and is provided integrally with the workpiece W.
  • the rotor 133 is made of a magnetic material and moves due to the magnetic force generated by the electromagnet 132.
  • the rotor 133 is formed in a cylindrical shape, and the outer circumferential surface of the rotor 133 is disposed with a predetermined gap from the inner circumferential surface of the housing 131. This gap is the distance that the rotor 133 can move relative to the housing 131.
  • the inner circumferential surface of the rotor 133 is formed according to the shape of the outer circumferential surface of the workpiece W.
  • the lock nut 134 is a member for fixing the rotor 133 to the workpiece W. The method of fixing the rotor 133 is not limited to the means using the lock nut 134, and various means can be adopted.
  • the displacement sensor 135 is provided at a position close to the inner circumferential surface of the housing 131, and measures the distance to the outer circumferential surface of the rotor 133. In other words, when the rotor 133 is vibrated by the electromagnet 132, the displacement sensor 135 measures the displacement of the rotor 133 in the direction in which the rotor 133 approaches or moves away from the inner circumferential surface of the housing 131 (hereinafter referred to as radial displacement).
  • the control device 136 supplies a drive current to the electromagnet 132 so that the electromagnet 132 applies a vibration force.
  • the control device 136 also acquires the displacement measured by the displacement sensor 135, i.e., the radial displacement of the rotor 133.
  • the housing 131 of the measuring jig 4 is attached to the table 20. Furthermore, the workpiece W to which the rotor 133 is attached is supported by the spindle device 30 and the tailstock device 40. At this time, the position of the housing 131 is adjusted so that the outer circumferential surface of the rotor 133 faces the inner circumferential surface of the housing 131 of the measuring jig 4, as shown in FIG. 10(b).
  • grinding is started (S2). That is, while the workpiece W and the grinding wheel T are rotating, the grinding wheel T is moved in the X-axis direction to grind the outer peripheral surface of the processed portion Wb of the workpiece W.
  • an excitation force is applied by the measuring jig 4 (S3).
  • the excitation force is applied by the measuring jig 4 while the workpiece W is being ground by the grinding wheel T.
  • the excitation force applied may be impulse excitation or sweep excitation in which the excitation frequency is changed continuously.
  • the excitation force is applied by the control device 136 of the measuring jig 4 supplying a current to the electromagnet 132.
  • the excitation force is controlled by the current supplied to the electromagnet 132 by the control device 136.
  • the displacement sensor 135 of the measuring jig 4 measures the radial displacement that occurs in the workpiece W when an excitation force is applied to the workpiece W.
  • the overall dynamic stiffness data (Ccom, Kcom) during grinding is calculated (S6).
  • the overall dynamic stiffness data (Ccom, Kcom) is the overall (composite) dynamic stiffness data represented by the above-mentioned contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw), and tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt).
  • the overall dynamic stiffness data (Ccom, Kcom) is represented as the sum of the above-mentioned contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw), and tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt).
  • the radial displacement measured by the displacement sensor 135 of the measuring jig 4 is measured when an excitation force is applied to the workpiece W during grinding. Therefore, the measured displacement is affected by the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw), and tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt).
  • the calculation of the overall dynamic stiffness data (Ccom, Kcom) is data generated from the relationship between the excitation force and the radial displacement of the workpiece W when an excitation force is applied to the workpiece W during grinding.
  • the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) and the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt) are acquired (S7).
  • the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) and the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt) are acquired in advance by a hammering test or the like.
  • the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) is calculated (S8).
  • the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) is obtained by subtracting the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) and the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt) from the overall dynamic stiffness data (Ccom, Kcom).
  • the interpolation process is a process in which the contact dynamic stiffness data (Ci, Ki) obtained by actual measurement is used to obtain contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) under grinding conditions different from the actual measurement.
  • an empirical formula that defines the relationship between the contact arc length L, the damping coefficient Ci, and the spring constant Ki can be used.
  • the interpolation process can also apply an empirical formula, machine learning, theoretical calculation, etc. In this way, the contact dynamic stiffness correspondence relationship with the processing condition index (grinding efficiency) shown in Figures 6(a) and (b) can be created using the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')).
  • the workpiece support dynamic stiffness is the dynamic stiffness related to support in the spindle unit 30 and tailstock unit 40 shown in FIG. 1, and is the dynamic stiffness exhibited when the workpiece W is supported by the spindle unit 30 and tailstock unit 40 as the workpiece support devices constituting the grinding machine 2.
  • the workpiece support dynamic stiffness is defined by a damping coefficient Cw and a spring constant Kw.
  • the damping coefficient Cw is a value that represents the relationship between the relative speed of the workpiece W with respect to the reference positions of the spindle unit 30 and tailstock unit 40, and the external force that the workpiece W receives.
  • the spring constant Kw is a value that represents the relationship between the relative position of the workpiece W with respect to the reference positions of the spindle unit 30 and tailstock unit 40, and the external force that the workpiece W receives.
  • the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) is stored in the workpiece support dynamic stiffness table storage unit 103c so as to correspond to the above-mentioned machining conditions.
  • the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) is data that changes as the contact state between the tailstock center 41 and the workpiece W changes due to a change in the pressing force by the tailstock center 41.
  • the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) can be obtained, for example, by performing a hammering test while changing the pressing force by the tailstock center 41 in a state in which the workpiece W is supported by the spindle center 34 and the tailstock center 41.
  • the workpiece support dynamic stiffness determination unit 123 determines the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) corresponding to the machining conditions acquired by the machining condition acquisition unit 106 from the workpiece support dynamic stiffness table stored in the workpiece support dynamic stiffness table storage unit 103c.
  • the analytical workpiece weight (M'w(Z')) is the analytical mass of the workpiece W, and is a value correlated with the machining state index.
  • a mass correspondence relationship, which is a correspondence relationship between the analytical workpiece weight (M'w(Z')) and the machining state index, is stored in the workpiece weight table storage unit 103b, which serves as a first correspondence relationship storage unit.
  • the machining state index in the mass correspondence relationship can be the same as in the case of the contact dynamic stiffness correspondence relationship described above.
  • the mass correspondence relationship between the machining state index and the analytical workpiece mass (M'w(Z')) shows an example of the mass correspondence relationship between the machining state index and the analytical workpiece mass (M'w(Z')).
  • the analytical workpiece mass (M'w(Z')) has a nonlinear relationship, not a linear relationship (proportional relationship), with respect to the grinding efficiency Z' as the machining state index.
  • the mass correspondence relationship between the machining state index and the analytical workpiece mass (M'w(Z')) is a relationship in which the degree of change of the analytical workpiece mass (M'w(Z')) with respect to the machining state index varies.
  • a function representing a curve whose slope changes continuously can be specified as an approximation formula.
  • the approximation formula can be a higher-order function, and for example, the curve shown in FIG. 11 is a curve specified by a cubic function.
  • the mass correspondence relationship may be a curve in which a plurality of straight lines are connected in the quadratic plane instead of the curve.
  • the mass correspondence may be in the form of a data table consisting of correspondences between multiple pieces of data.
  • Figure 11 shows the case where the machining condition index is the grinding efficiency Z', but even when the machining condition index is the contact arc length L or g/a, the mass correspondence relationship between the machining condition index and the analytical workpiece mass (M'w(Z')) shows roughly the same tendency as in the case of grinding efficiency Z' shown in Figure 11, but it is preferable to use grinding efficiency Z' as the machining condition index, just as in the case of the contact dynamic stiffness correspondence relationship.
  • the machining state index is acquired by the machining state index acquisition unit 125, and the mass correspondence, which is the correspondence between the machining state index and the analytical workpiece amount (M'w(Z')), is stored in the first correspondence storage unit 103b.
  • the analytical workpiece amount (M'w(Z')) is then determined by the workpiece amount determination unit 122 based on the machining state index acquired by the machining state index acquisition unit 125.
  • the machining state index acquisition unit 125, the first correspondence storage unit 103b, and the workpiece amount determination unit 122 constitute the workpiece amount determination device 131.
  • Analytical workpiece mass acquisition process for creating mass correspondence relationship The analytical workpiece mass (M'w(Z')) in the mass correspondence relationship is created based on the workpiece dynamic characteristics (Mw, Cw, Kw) during non-machining and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')).
  • the workpiece mass acquisition process for creating the mass correspondence relationship will be described below with reference to the flow chart shown in FIG. 12.
  • step S11 shown in FIG. 12 the vibration device 4 is used to measure the dynamic characteristics during machining at the detection position We of the displacement sensor 135 in each of the multiple states in which the grinding efficiency Z' is changed according to the process shown in FIG. 8. At this time, since the grinding efficiency Z' is changed, the grinding resistance changes in correlation with the grinding efficiency Z', and therefore the grinding resistance can be expressed as Fn(Z').
  • step S12 the dynamic characteristics (Mw, Cw, Kw) during non-machining at the detection position We of the displacement sensor 135 are analyzed.
  • the dynamic characteristics are set as initial dynamic characteristics (initial masses Mw, Cw, Kw) using, for example, actual measured values from a hammering test during non-machining.
  • step S13 the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) is identified so that the dynamic characteristics (initial masses Mw, Cw, Kw) during non-machining at the detection position We of the displacement sensor 135 match the dynamic characteristics during machining of each of the multiple grinding efficiencies Z' at the detection position We of the displacement sensor 135.
  • step S13 the initial masses Mw, Cw, Kw are fixed parameters, and Ci(Z') and Ki(Z') are variable parameters, and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) is added to the dynamic characteristics during non-machining (initial masses Mw, Cw, Kw), and the dynamic characteristics of the analytical model (initial masses Mw, Cw, Kw, Ci(Z'), Ki(Z')) are identified so that the dynamic characteristics during machining of each of the multiple grinding efficiencies Z' match the dynamic characteristics during machining of each of the multiple grinding efficiencies Z'.
  • the excitation force frequency-compliance characteristics using the dynamic characteristics of the analytical model did not completely match the excitation force frequency-compliance characteristics during machining for each of the multiple grinding efficiencies Z', which were actually measured values. Therefore, among the dynamic characteristics of the analytical model, the workpiece mass Mw was set as the modified workpiece mass M'w(Z'), which is a variable parameter, and an identification process was performed for the analytical modified workpiece mass (M'w(Z')) at the machining point position Wb so that the dynamic characteristics of the analytical model matched the dynamic characteristics during machining for each of the multiple grinding efficiencies Z'.
  • step S14 the dynamic characteristics of the analytical model are defined as (M'w(Z'), Cw, Kw, Ci(Z'), Ki(Z')), with Cw, Kw, Ci(Z') and Ki(Z') being fixed parameters and M'w(Z') being a variable parameter. Then, the analytical corrected workpiece mass (M'w(Z')) at the machining point position is determined so that the dynamic characteristics of the analytical model match the dynamic characteristics during machining of each of the multiple grinding efficiencies Z'.
  • the analytical corrected workpiece mass (M'w(Z')) is expressed by the following equation (1) based on the equation of motion.
  • the analytical workpiece mass (M'w(Z')) correlates with the machining efficiency (grinding efficiency) Z'
  • the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) also correlates with the machining efficiency (grinding efficiency) Z'.
  • the detection position We of the displacement sensor 135 and the processing point position Wb are different positions, but the two positions may be the same.
  • the tool support dynamic stiffness is the dynamic stiffness related to support in the wheel head body 51 shown in Fig. 1, and is the dynamic stiffness exhibited when the grinding wheel T is supported by the wheel head body 51 as a grinding wheel support device constituting the grinding machine 2.
  • the tool support dynamic stiffness is defined by a damping coefficient Ct and a spring constant Kt.
  • the damping coefficient Ct is a value that represents the relationship between the relative speed of the grinding wheel T with respect to a reference position in the wheel head body 51 and the external force that the grinding wheel T receives.
  • the spring constant Kt is a value that represents the relationship between the relative position of the grinding wheel T with respect to a reference position in the wheel head body 51 and the external force that the grinding wheel T receives.
  • the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt) is stored in the tool support dynamic stiffness table storage unit 103d so as to correspond to the above-mentioned machining conditions.
  • the tool support dynamic stiffness table storage unit 103d stores the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt) for each type of grinding wheel T, for example.
  • the tool support dynamic stiffness table storage unit 103d may store the correspondence between the machining conditions and the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt).
  • the tool support dynamic stiffness determination unit 124 determines the tool support dynamic stiffness data (Cw, Kw) corresponding to the machining conditions acquired by the machining condition acquisition unit 106 from the tool support dynamic stiffness table stored in the tool support dynamic stiffness table storage unit 103d.
  • the tool mass Ms of the tool T is expressed by the following formula (2) based on the equation of motion.
  • correction amount calculation unit 108 calculates the correction amount for the relative displacement of the grinding wheel T and workpiece W in the X-axis direction due to the grinding resistance, based on each dynamic stiffness data and the analytical workpiece material mass (M'w(Z')) determined by the dynamic characteristic determination unit 107. The correction amount for the displacement can be found from each dynamic stiffness data, the analytical workpiece material mass (M'w(Z')), and the grinding resistance.
  • the correction amount for the displacement can be calculated from the grinding resistance, the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), the workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw), the tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt), and the analytical workpiece material mass (M'w(Z')).
  • the correction amount calculation unit 108 outputs the calculated correction amount to the estimation unit 102.
  • the estimation unit 102 estimates the estimation target based on the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T acquired by the command value acquisition unit 101, the outer peripheral surface shape of the workpiece W, and the outer peripheral surface shape of the grinding wheel T.
  • the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T is different from the relative position based on the command value.
  • the estimation unit 102 uses the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T, which is obtained by adding the correction amount calculated by the correction amount calculation unit 108 to the relative position acquired by the command value acquisition unit 101. In other words, the estimation unit 102 estimates the estimation target based on the relative position based on the command value and the correction amount calculated using each dynamic stiffness data.
  • the correction amount calculation unit 108 outputs the calculated correction amount to the interference amount calculation unit 111 of the estimation unit 102.
  • the interference amount calculation unit 111 calculates the amount of interference between the workpiece W and the grinding wheel T based on the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T, the outer peripheral surface shape of the workpiece W, and the outer peripheral surface shape of the grinding wheel T acquired by the command value acquisition unit 101. However, due to grinding resistance, the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T is different from the relative position determined by the command value.
  • the interference amount calculation unit 111 uses the relative position obtained by adding the correction amount calculated by the correction amount calculation unit 108 to the relative position acquired by the command value acquisition unit 101 as the relative position between the workpiece W and the grinding wheel T used to calculate the amount of interference. In other words, the interference amount calculation unit 111 calculates the amount of interference based on the relative position according to the command value and the correction amount calculated using each dynamic stiffness data.
  • the interference amount calculation unit 111 calculates the amount of interference taking into account the amount of correction, so the grinding efficiency calculation unit 112, the grinding characteristic determination unit 113, and the grinding resistance calculation unit 114 obtain the grinding efficiency Z', the grinding characteristic kc, and the grinding resistance Fn obtained based on the amount of interference taking into account the amount of correction.
  • the output unit 109 outputs the estimation target estimated by the estimation unit 102.
  • the output unit 109 estimates at least one of the state of the workpiece W or the grinding wheel T during grinding, the shape of the workpiece W, the shape of the grinding wheel T, and the mechanical state of the processing system 1 (corresponding to the mechanical state of the grinding machine 2).
  • the output unit 109 may, for example, teach the estimation result to a teaching device (not shown).
  • the machining condition optimization unit 110 optimizes the machining conditions based on the estimation results by the estimation unit 102.
  • the machining condition optimization unit 110 can then output the optimized machining conditions to the control device 3a of the grinding machine 2.
  • the control device 3a can perform grinding using the optimized machining conditions.
  • the control device 3a can also control machining using various dynamic stiffness data and the analytical workpiece mass (M'w(Z')) determined by the dynamic characteristic determination unit 107, regardless of the estimation results.
  • the analytical workpiece weight (M'w(Z')) is determined based on the mass correspondence relationship between the stored machining state index and the analytical workpiece weight (M'w(Z')) and the acquired machining state index. This makes it possible to determine the analytical workpiece weight (M'w(Z')) with high accuracy based on the correspondence relationship with the machining state index.
  • the analytical workpiece quantity (M'w(Z')) in the above mass correspondence relationship is created based on the workpiece dynamic characteristics (Mw, Cw, Kw) during non-machining and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')). This makes it possible to obtain changes in the analytical workpiece quantity (M'w(Z')) more accurately, and therefore makes it possible to determine the analytical workpiece quantity (M'w(Z')) with high accuracy.
  • the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) is data generated based on the relationship between the excitation force and the displacement of the workpiece W when an excitation force is applied to the workpiece W while the workpiece W is being machined by the tool T.
  • the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) accurately represents the dynamic stiffness between the workpiece W and the grinding wheel T, so that the analytical workpiece material quantity (M'w(Z')) can be determined with high accuracy.
  • the mass correspondence relationship is defined as an approximation of a function that represents a curve whose slope changes continuously in a quadratic plane with the horizontal axis representing the machining state index and the vertical axis representing the analytical workpiece quantity.
  • the mass correspondence relationship is defined as an approximation of a function that represents a curve that is a nonlinear relationship, the change in the analytical workpiece quantity can be obtained more accurately, and the analytical workpiece quantity (M'w(Z')) can be determined with high precision.
  • the machining state index is the machining efficiency of the workpiece W by the tool T. Since the machining efficiency is closely related to the machining state of the workpiece W, by using the machining efficiency as the machining state index, the analytical workpiece material amount (M'w(Z')) can be determined with high accuracy according to the machining state of the workpiece W.
  • the processing device 2 is a cylindrical grinding machine that grinds the cylindrical outer peripheral surface of the workpiece W with a grinding wheel T, which is a tool, and is equipped with a workpiece support device consisting of a spindle device 30 that supports one axial end of the workpiece W and rotates it, and a tailstock center 41 that supports the other axial end of the workpiece W.
  • the processing condition index is the grinding efficiency Z' of the workpiece W by the grinding wheel T.
  • the analytical workpiece weight (M'w(Z')) is more likely to fit the curve represented by a cubic function, making it easier to create an approximation equation and allowing the analytical workpiece weight (M'w(Z')) to be determined with higher accuracy.
  • the processing device 2 is a cylindrical grinding machine that grinds the cylindrical outer peripheral surface of the workpiece W using a grinding wheel T as a tool, and is equipped with a workpiece support device composed of a spindle device 30 that supports one axial end of the workpiece W and rotates it, and a tailstock center 41 that supports the other axial end of the workpiece W.
  • the processing condition index is the contact arc length L of the grinding wheel T with the workpiece W. This makes it possible to easily obtain the processing condition index and reduce the calculation load.
  • the machining estimation device 3b of the present embodiment 1 also includes a workpiece material quantity determination device 131 and estimates the machining result of the workpiece W in the machining device 2.
  • the machining estimation device 3b also includes a second correspondence relationship storage unit 103a that stores a contact dynamic stiffness correspondence relationship, which is a correspondence relationship between the machining state index (Z') and the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), a contact dynamic stiffness determination unit 121 that determines the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) based on the machining state index (Z') and the contact dynamic stiffness correspondence relationship acquired by the machining state index acquisition unit 125, and an estimation unit 102 that estimates the machining result of the workpiece W using the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) determined by the contact dynamic stiffness determination unit and the analytical workpiece material quantity (M'w(Z')) determined by the workpiece material quantity determination unit 122.
  • the contact dynamic stiffness data in the contact dynamic stiffness correspondence relationship is data generated based on the relationship between the excitation force and the displacement of the workpiece W when an excitation force is applied to the workpiece W while the workpiece W is machined by the tool T.
  • the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')) accurately represents the dynamic stiffness between the workpiece W and the grinding wheel T, making it possible to estimate the machining result with higher accuracy.
  • the machining estimation device 3b of this embodiment 1 is equipped with a workpiece support dynamic stiffness determination unit 123 that determines workpiece support dynamic stiffness data in the workpiece support devices 30, 40 that constitute the machining device 2 when the workpiece W is supported by the workpiece support devices 30, 40, a tool support dynamic stiffness determination unit 124 that determines tool support dynamic stiffness data in the tool support device 51 that constitutes the machining device 2 when the tool T is supported by the tool support device 51, and a correction amount calculation unit 108 that calculates a correction amount for the relative position between the tool T and the workpiece W based on the contact dynamic stiffness data (Ci(Z'), Ki(Z')), tool support dynamic stiffness data (Ct, Kt), workpiece support dynamic stiffness data (Cw, Kw) and the analytical workpiece material mass (M'w(Z')), and the estimation unit 102 estimates the machining result of the workpiece W by the tool T based on the command value and the correction amount for machining the workpiece W.
  • the machining estimation device 3b uses the analytical workpiece material mass (M'w(Z')) calculated with high precision, so that the machining result of the workpiece W can be estimated with high precision.
  • the machining estimation device 3b further includes a machining condition optimization unit 110 that optimizes the machining conditions of the workpiece W based on the machining results estimated by the estimation unit 102, and the machining device 2 is configured to machine the workpiece W with the tool T based on the optimized machining conditions.
  • the workpiece W can be machined under machining conditions optimized based on the machining results estimated with high accuracy, so that the workpiece W can be stably produced with high accuracy and manufacturing costs can be reduced.
  • the processing device 2 is provided with a rest device 70.
  • the rest device 70 is provided with a first arm 71 and a second arm 72, and is configured to support the lower part W1 of the workpiece W and the part W2 opposite the tool T by both arms 71, 72 in a sliding manner.
  • the rest device 70 prevents the workpiece W from being deformed so as to separate from the tool T during processing.
  • the dynamic characteristics determination unit 107 can determine the dynamic characteristics taking this into account. In this case, the same effect as in the first embodiment can be achieved. Note that when the rest device 70 is provided, the workpiece W may be supported by either one arm or both arms.

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Abstract

工作物質量決定装置（１３１）は、工具（Ｔ）により工作物（Ｗ）を加工する加工装置（２）において、加工中の動特性を解析するための解析上の工作物質量（Ｍ'ｗ（Ｚ'））を算出する工作物質量決定装置であって、工具（Ｔ）による工作物（Ｗ）の加工の状態に応じて変化する加工状態指数（Ｚ'）と上記解析上の工作物質量（Ｍ'ｗ（Ｚ'））との対応関係である質量対応関係を記憶する第１対応関係記憶部（１０３ｂ）と、上記加工状態指数（Ｚ'）を取得する加工状態指数取得部（１２５）と、取得された上記加工状態指数（Ｚ'）と上記質量対応関係とに基づいて、上記解析上の工作物質量（Ｍ'ｗ（Ｚ'））を決定する工作物質量決定部（１２２）と、を備える。

Description

工作物質量決定装置、加工推定装置及び加工システム
　本開示は、工作物質量決定装置、加工推定装置及び加工システムに関する。
　工作物を砥石車により研削加工する研削加工装置において、加工結果を高精度に推定するには、推定過程において工作物と砥石車との相対位置の補正を行う必要がある。特許文献１に開示の構成では、工作物を砥石車により研削加工する場合に、研削抵抗に加えて、工作物の支持剛性および砥石車の支持剛性とともに、工作物と砥石車との間における接触静剛性を加味し、工作物と砥石車との相対位置の補正を高精度に行って、工作物の加工結果を推定する。ここで用いられる接触静剛性は、砥石車を静止しているときに測定した値ではなく、研削時における理論接触静剛性を用いて算出している。接触静剛性は、工作物と砥石車との間のばね定数Ｋにより表される。そして、解析上の工作物質量は、非加工時の動特性から算出した値を固定値として用いている。
特開２０１５－２０８８１２号公報
　本願発明者らはこれまでに、特許文献１に開示の構成において、ばね定数Ｋにより表される接触静剛性に替えて、ばね定数Ｋと減衰係数Ｃにより表される接触動剛性を用いることでより高精度に加工結果の推定を行うことを提案している。そして、本願発明者らは、接触動剛性を用いて加工結果の推定を行った場合、非加工時と比較して加工点の工作物動特性が変化すること、即ち、加工状態に応じて解析上の工作物質量が変化することを見出し、当該解析上の工作物質量を高精度に決定するための工作物質量決定装置についての着想を得た。
　本開示は、解析上の工作物質量を高精度に決定することができる工作物質量決定装置を提供しようとするものである。
　本開示の一態様は、工具（Ｔ）により工作物（Ｗ）を加工する加工装置（２）において、加工中の動特性を解析するための解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を算出する工作物質量決定装置であって、
　上記工具による上記工作物の加工の状態に応じて変化する加工状態指数（Ｚ’）と上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））との対応関係である質量対応関係を記憶する第１対応関係記憶部（１０３ｂ）と、
　上記加工状態指数（Ｚ’）を取得する加工状態指数取得部（１２５）と、
　取得された上記加工状態指数（Ｚ’）と上記質量対応関係とに基づいて、上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を決定する工作物質量決定部（１２２）と、を備える工作物質量決定装置にある。
　上記態様によれば、解析上の工作物質量は、記憶された加工状態指数と解析上の工作物質量との対応関係である質量対応関係と、取得された加工状態指数とに基づいて決定される。これにより、加工状態指数との対応関係に基づいて解析上の工作物質量を高精度に決定することができる。
　そして、このようにして高精度に決定された解析上の工作物質量は、例えば、加工する際に工作物と工具との接触により発揮する工作物と工具との間の接触動剛性データとともに工作物の加工結果を推定することに用いれば、加工結果の推定の高精度化が期待される。
　以上のごとく、上記態様によれば、解析上の工作物質量を高精度に決定することができる工作物質量決定装置を提供することができる。
　なお、請求の範囲に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態１における、工作物質量決定装置および加工推定装置を含む加工システムを示す図。 実施形態１における、工作物質量決定装置および加工推定装置の機能ブロック図。 研削加工時における、工作物と砥石車との干渉状態を示す模式図。 研削加工シミュレーションにおける工作物の形状を径方向の線分群にて表した図であり、研削加工時において径方向の線分で表した工作物が砥石車の外周線に干渉する状態を示す図。 研削加工における接触動剛性、工作物支持動剛性、工具支持動剛性を示す模式図である。 実施形態１における、加工状態指数と接触動剛性データとの対応関係の（ａ）第１の例を示す図、（ｂ）第２の例を示す図。 実施形態１における、加工状態指数と接触動剛性データとの対応関係の（ａ）第３の例を示す図、（ｂ）第４の例を示す図。 接触動剛性対応関係作成のための接触動剛性データの取得処理を示すフローチャート。 接触動剛性対応関係作成のための接触動剛性を取得する際における研削盤の平面図。 接触動剛性対応関係作成のための接触動剛性取得処理の一部工程における研削盤の状態を示す図。 実施形態１における、加工状態指数と解析上の工作物質量との対応関係の例を示す図。 質量対応関係作成のための解析上の工作物質量の取得処理を示すフローチャート。 変形形態における、工作物質量決定装置および加工推定装置を含む加工システムを示す図。 変形形態における、研削加工時の工作物と砥石車とレスト装置の干渉状態を示す模式図。
（実施形態１）
１．加工システム１の構成
　本実施形態１における工作物質量決定装置１３１、加工推定装置３ｂ及び加工システム１について図１を参照して説明する。加工システム１は、研削加工を行う加工装置を対象とする。加工システム１は、加工装置としての研削盤２と、処理部３とを備える。
　研削盤２は、工作物Ｗを回転させ、回転体である工具としての砥石車Ｔを回転させ、かつ、砥石車Ｔを工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸線に交差する方向に相対的に接近させることにより、工作物Ｗの外周面または内周面を研削する。研削盤２は、テーブルトラバース型の研削盤、砥石台トラバース型の研削盤などを適用可能である。また、研削盤２は、円筒研削盤、カム研削盤等を適用可能である。
　本実施形態においては、図１に示すように、工作物Ｗは、非加工部としての軸部Ｗａと、外周面が研削対象となる複数の加工部Ｗｂとを備える場合を例にあげる。加工部Ｗｂは、例えば、軸部Ｗａと同軸の円筒外周面を有する。ただし、図１に示す工作物Ｗは、一例であって、研削盤２は、種々の形状を有する工作物を研削加工の対象とすることができる。
　処理部３は、研削盤２を制御する制御装置３ａ、および、加工結果を推定する加工推定装置３ｂを備える。制御装置３ａは、研削盤２を制御することにより、研削加工を制御することができる。加工推定装置３ｂは、研削加工に用いる情報を入力してシミュレーションを行うことにより、工作物Ｗにおける加工結果を推定する処理を行う。
　加工推定装置３ｂは、研削盤２とは独立したシミュレーション装置として機能させることもできるし、研削盤２と連動して動作するシミュレーション装置として機能させることもできる。前者の場合には、例えば、実際の工作物Ｗの研削加工を行うことなく、最適な研削加工条件を決定することができる。後者の場合には、加工推定装置３ｂは、研削盤２による工作物Ｗの研削加工と並行して処理することにより、例えば、研削加工条件を補正したり、各種制御に影響を及ぼすように動作したりすることができる。また、加工推定装置３ｂは、研削盤２および制御装置３ａの組込みシステムとすることもできる。
２．研削盤２および制御装置３ａの構成
　研削盤２および制御装置３ａの構成の一例について、図１を参照して詳細に説明する。研削盤２は、テーブルトラバース型の円筒研削盤を例にあげる。つまり、当該研削盤２は、工作物Ｗを工作物Ｗの軸線方向に移動させ、かつ、砥石車Ｔを工作物Ｗの軸線に交差する方向に移動させる構成である。また、本実施形態においては、研削盤２は、砥石車Ｔにより工作物Ｗの円筒外周面を研削する場合を例にあげる。
　研削盤２は、ベッド１０、テーブル２０、主軸装置３０、心押装置４０、砥石台５０、定寸装置６０、制御装置３ａを備える。ベッド１０は、設置面上に設置されている。ベッド１０は、Ｘ軸方向の正面側（図１の下側）の幅（Ｚ軸方向長さ）が長く形成されており、Ｘ軸方向の背面側（図１の上側）の幅が短く形成されている。
　ベッド１０は、Ｘ軸方向の正面側の上面に、Ｚ軸方向に延在するＺ軸案内面１１を備える。さらに、ベッド１０には、Ｚ軸案内面１１に沿って駆動するＺ軸駆動機構１２を備える。本実施形態では、Ｚ軸駆動機構１２は、ボールねじ機構１２ａとＺ軸用モータ１２ｂとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構１２ａが、Ｚ軸案内面１１に平行に延在し、Ｚ軸用モータ１２ｂが、ボールねじ機構１２ａを駆動する。
　Ｚ軸駆動機構１２を駆動するために、図示しないＺ軸用駆動回路およびＺ軸用検出器１２ｃが設けられる。Ｚ軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、Ｚ軸用モータ１２ｂを駆動する。Ｚ軸用検出器１２ｃは、本実施形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、Ｚ軸用モータ１２ｂの回転軸の角度を検出する。なお、Ｚ軸駆動機構１２は、上記のボールねじ機構１２ａを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。
　また、ベッド１０は、Ｘ軸方向の背面側の上面に、Ｚ軸方向に交差する方向に延在する案内面１３を備える。本実施形態においては、案内面１３は、Ｚ軸に直交するＸ軸方向に延在するＸ軸案内面である。さらに、ベッド１０には、Ｘ軸案内面１３に沿って駆動するＸ軸駆動機構１４を備える。本実施形態では、Ｘ軸駆動機構１４は、ボールねじ機構１４ａとＸ軸用モータ１４ｂとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構１４ａが、Ｘ軸案内面１３に平行に延在し、Ｘ軸用モータ１４ｂが、ボールねじ機構１４ａを駆動する。
　Ｘ軸駆動機構１４を駆動するために、図示しないＸ軸用駆動回路およびＸ軸用検出器１４ｃが設けられる。Ｘ軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、Ｘ軸用モータ１４ｂを駆動する。Ｘ軸用検出器１４ｃは、本実施形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、Ｘ軸用モータ１４ｂの回転軸の角度を検出する。なお、Ｘ軸駆動機構１４は、上記のボールねじ機構１４ａを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。
　テーブル２０は、長尺状に形成されており、ベッド１０のＺ軸案内面１１にＺ軸方向（水平左右方向）に移動可能に支持されている。また、テーブル２０は、Ｚ軸ボールねじ機構１２ａのボールねじナットに固定されており、Ｚ軸用モータ１２ｂの回転駆動によってＺ軸方向に移動する。
　主軸装置３０は、工作物支持装置を構成する。主軸装置３０は、工作物Ｗを支持し、工作物Ｗを回転駆動する。主軸装置３０は、テーブル２０上のＺ軸方向の一端側に配置されている。主軸装置３０は、主軸ハウジング３１と、主軸３２、主軸用モータ３３と、主軸センタ３４と、主軸用検出器３５と、図示しない主軸用駆動回路とを備える。
　主軸ハウジング３１は、テーブル２０上に固定されている。主軸３２は、主軸ハウジング３１に軸受を介して回転可能に支持される。主軸用モータ３３は、主軸３２を回転駆動する。主軸センタ３４は、工作物Ｗの軸方向一端の端面を支持する。主軸センタ３４は、主軸３２に固定されて、主軸ハウジング３１に対して回転可能に設けられる。ただし、主軸装置３０が、図示しないケレなどの回し部材を備える場合には、主軸センタ３４は、主軸ハウジング３１に固定されて、主軸ハウジング３１に対して回転不能となるように設けられるようにしても良い。また、主軸装置３０は、主軸センタ３４に代えて、工作物Ｗを把持するチャックを備えるようにしても良い。なお、チャックは、主軸３２に連結されることで回転駆動される。
　主軸用検出器３５および主軸用駆動回路は、主軸用モータ３３を駆動するために設けられている。主軸用検出器３５は、本実施形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、主軸用モータ３３の回転軸の角度を検出する。主軸用駆動回路は、アンプ回路を含み、主軸用モータ３３を駆動する。
　心押装置４０は、主軸装置３０と共に、工作物支持装置を構成する。心押装置４０は、テーブル２０上のＺ軸方向の他端側に配置されている。心押装置４０は、テーブル２０上をＺ軸方向に移動可能に設けられている。心押装置４０は、心押センタ４１を備える。心押センタ４１は、工作物Ｗの軸方向他端の端面を支持する。心押センタ４１は、回転不能に設けられるようにしても良いし、回転可能に設けられるようにしても良い。なお、研削盤２が、工作物Ｗの内周面を研削加工する場合には、心押装置４０は不要である。
　また、心押センタ４１は、工作物Ｗに対して固定された位置に位置決めされるようにしても良いし、工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸方向に動作可能に設けられるようにしても良い。後者において、心押センタ４１は、工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸方向への押圧力を調整可能に構成されるようにしても良い。押圧力は、スプリング力を調整する手段、流体圧を調整する手段などにより制御可能とすることができる。
　砥石台５０は、工具としての砥石車Ｔを備え、砥石車Ｔを回転駆動する。砥石台５０は、砥石車Ｔの他に、砥石台本体５１、砥石軸５２、砥石車用モータ５３、図示しない砥石車用駆動回路を備える。
　砥石車Ｔは、円盤状に形成されている。砥石車Ｔは、工作物Ｗの外周面または内周面を研削するために用いられる。砥石車Ｔは、複数の砥粒を結合剤により固定されて構成されている。砥粒には、アルミナや炭化ケイ素などのセラミックス質の材料などにより形成される一般砥粒、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒などが適用される。
　結合剤には、ビトリファイド（Ｖ）、レジノイド（Ｂ）、ラバー（Ｒ）、シリケート（Ｓ）、シェラック（Ｅ）、メタル（Ｍ）、電着（Ｐ）、マグネシアセメント(Ｍｇ)などが存在する。さらに、砥石車Ｔは、気孔を有する構成と、気孔を有しない構成とがある。砥石車Ｔは、結合剤の種類や気孔の有無によって、弾性変形可能な構成である場合と、ほぼ弾性変形しない構成である場合とが存在する。弾性変形可能な砥石車Ｔにおいて、結合剤の種類、気孔の有無、気孔率などによって、弾性率が異なる。
　砥石台本体５１は、例えば平面視にて矩形状に形成されており、ベッド１０のＸ軸案内面１３にＸ軸方向（水平前後方向）に移動可能に支持されている。また、砥石台本体５１は、Ｘ軸ボールねじ機構１４ａのボールねじナットに固定されており、Ｘ軸用モータ１４ｂの回転駆動によってＸ軸方向に移動する。砥石台本体５１は、砥石車Ｔを支持する工具支持装置を構成する。
　砥石軸５２は、砥石台本体５１に軸受を介して回転可能に支持される。砥石軸５２の先端に砥石車Ｔが固定されており、砥石軸５２の回転によって砥石車Ｔが回転する。砥石車用モータ５３は、砥石軸５２を回転駆動する。軸受には、静圧軸受や転がり軸受などが用いられる。
　砥石車用モータ５３は、例えば、ベルトを介して砥石軸５２に回転駆動力を伝達する。ただし、砥石車用モータ５３は、砥石軸５２と同軸に配置しても良い。一般に、砥石車用モータ５３の駆動による砥石車Ｔの回転速度は、主軸用モータ３３の駆動による工作物Ｗの回転速度に比べて高速である。砥石車用駆動回路は、砥石車用モータ５３を駆動するために設けられている。砥石車用駆動回路は、アンプ回路を含み、砥石車用モータ５３を駆動する。
　定寸装置６０は、ベッド１０の上面に設けられ、工作物Ｗの外径寸法を計測する。定寸装置６０は、例えば、工作物Ｗの外周面に接触可能な一対の接触子を備えており、工作物Ｗへの接触部位における外径寸法を計測する。
　制御装置３ａは、加工制御を実行するＣＮＣ（Computer Numerical Control）装置およびＰＬＣ（Programmable Logic Controller）装置である。つまり、制御装置３ａは、研削加工プログラムおよび定寸装置６０による計測結果に基づいて、移動装置としてのＺ軸駆動機構１２およびＸ軸駆動機構１４を駆動して、テーブル２０および砥石台５０の位置制御を行う。つまり、制御装置３ａは、テーブル２０および砥石台５０などの位置制御を行うことで、工作物Ｗと砥石車Ｔとを相対的に接近および離間させる。さらに、制御装置３ａは、主軸装置３０および砥石台５０の制御を行う。つまり、制御装置３ａは、主軸３２の回転制御および砥石車Ｔの回転制御を行う。
３．加工推定装置３ｂの構成
　加工推定装置３ｂの構成について図２を参照して説明する。加工推定装置３ｂは、指令値取得部１０１、推定部１０２、接触動剛性テーブル記憶部（第２対応関係記憶部）１０３ａ、工作物質量テーブル記憶部（第１対応関係記憶部）１０３ｂ、工作物支持動剛性テーブル記憶部１０３ｃ、工具支持動剛性テーブル記憶部１０３ｄ、加工条件取得部１０６、動特性決定部１０７、補正量算出部１０８、出力部１０９、加工条件最適化部１１０を備える。
　指令値取得部１０１は、研削加工において研削盤２を制御するための指令値を取得する。加工推定装置３ｂが、研削盤２とは独立したシミュレーション装置である場合には、指令値取得部１０１は、研削加工プログラムおよび研削盤２の構成情報を入力することにより、研削盤２の各部を制御するための指令値を演算により生成する。また、加工推定装置３ｂが、研削盤２による研削加工と連動して動作するシミュレーション装置として機能する場合には、指令値取得部１０１は、研削盤２の制御装置３ａから直接指令値を取得することができる。
　推定部１０２は、指令値取得部１０１が取得した指令値を用いて、研削加工シミュレーションを実行することにより、研削加工時における工作物Ｗまたは砥石車Ｔの状態、工作物Ｗの形状、砥石車Ｔの形状、および、研削盤２の機械状態の少なくとも１つを推定する。
　工作物Ｗの状態は、例えば、工作物Ｗの振動状態や温度状態などを含む。砥石車Ｔの状態は、例えば、砥石車Ｔの振動状態や温度状態、砥石車Ｔの外周面の部位毎に生じた研削抵抗、砥石車Ｔの切れ味、砥石車Ｔを構成する砥粒の状態などを含む。砥粒の状態は、例えば、砥粒の平均突き出し量や砥粒分布などを含む。工作物Ｗの形状は、研削加工の途中段階の形状、研削加工の終了段階の形状を含む。砥石車Ｔの形状は、研削加工の途中段階の形状、研削加工の終了段階の形状を含む。研削盤２の機械状態は、研削盤２を構成する部位の振動状態や温度状態などを含む。
　本実施形態においては、推定部１０２は、研削加工シミュレーションにより、工作物Ｗの形状が逐次変化する処理を行うことで、工作物Ｗの形状、工作物Ｗの状態、研削盤２の機械状態を推定対象とする場合を例にあげる。本実施形態においては、砥石車Ｔは変形しないものとして、研削加工シミュレーションを行う。なお、推定部１０２は、上記推定対象に加えて、砥石車Ｔの外周面の部位毎に生じた研削抵抗を推定することもできる。
　推定部１０２は、干渉量算出部１１１、研削能率算出部１１２、研削特性決定部１１３、研削抵抗算出部１１４を備える。
　干渉量算出部１１１は、指令値取得部１０１が取得した指令値を用いて得られた工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置、工作物Ｗの外周面形状、および、砥石車Ｔの外周面形状に基づいて、工作物Ｗと砥石車Ｔとの干渉量を算出する。干渉量は、工作物Ｗの周方向の各部位における工作物Ｗの径方向の研削量に相当する。換言すると、干渉量は、砥石車Ｔにより研削される工作物Ｗの除去量、詳細には、工作物Ｗの周方向の各部位における工作物Ｗの径方向の除去量である。干渉量は、図３に示すように、工作物Ｗと砥石車Ｔとが干渉する部分（図３の斜線部分：干渉領域）の体積である。
　干渉量算出部１１１は、当該干渉量を演算処理によって幾何学的に算出する。ここで、干渉量算出部１１１は、工作物Ｗの外周面形状、および、砥石車Ｔの外周面形状を記憶している。図４の右側部分に示すように、工作物Ｗの外周面形状は、工作物Ｗの回転中心Ｏｗを原点とした極座標上において、複数の径方向の線分群で表現されている。つまり、干渉量算出部１１１は、工作物Ｗを等角（α）に分割した外周面上の分割点（図４の白色点）と工作物Ｗの回転中心Ｏｗ（原点）とを結ぶ複数の線分群を、工作物Ｗの外周面形状として記憶している。図４における白色点にて示す分割点が、砥石車Ｔによる除去される前の工作物Ｗの外周面形状として記憶される。
　干渉量算出部１１１は、工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置（軸間距離）および砥石車Ｔの外周面形状から、工作物Ｗの各線分と砥石車Ｔの外周面形状を表す線との交点（図４の黒色点）を決定する。干渉量算出部１１１は、決定された交点（図４の黒色点）を、砥石車Ｔにより工作物Ｗの除去された後の工作物Ｗの外周面形状として記憶する。つまり、干渉量算出部１１１は、記憶している工作物Ｗの外周面形状を変更する。
　そして、干渉量算出部１１１は、除去前の工作物Ｗの外周面形状を定義する点のうち隣り合う点ａ１、ａ２と原点Ｏｗとからなる三角形△Ｏｗ－ａ１－ａ２の面積から、除去後の点ｂ１、ｂ２（砥石車Ｔとの交点）と原点Ｏｗとからなる三角形△Ｏｗ－ｂ１－ｂ２の面積を減算する。減算後の面積を、工作物Ｗの外周面形状を定義する全ての隣り合う点について算出する。
　そして、干渉量算出部１１１は、各減算後の面積を積算し、積算した総和面積に工作物Ｗの厚みを掛けて干渉量（除去量）を算出する。なお、上記においては、２種類の三角形の面積を算出して、その面積の差分を算出することにより、除去される部分の面積を算出した。この他に、四角形ａ１－ａ２－ｂ１－ｂ２を直接算出することにより、除去される部分の面積を算出してもよい。
　図２に示すように、研削能率算出部１１２は、干渉量算出部１１１により算出された干渉量に基づいて、研削能率（加工能率）Ｚ’を算出する。研削能率Ｚ’は、単位時間当たりの干渉量、すなわち、単位時間において砥石車Ｔにより研削される工作物Ｗの体積を算出する。
　研削特性決定部１１３は、工作物Ｗの材質、砥石車Ｔの砥粒や結合剤の種類、および、砥石車Ｔの外周面の状態などに基づいて、研削特性ｋｃを決定する。砥石車Ｔの外周面の状態は、例えば、砥石車Ｔの砥粒の摩耗状態や切れ味を表す指標を用いて表現される。ここで、研削特性決定部１１３は、予め実験や解析などにより各状態における研削特性を記憶しておく。
　研削抵抗算出部１１４は、研削能率Ｚ’および研削特性ｋｃに基づいて、工作物Ｗの外周面の法線方向（Ｘ軸方向）における研削抵抗Ｆｎを算出する。研削抵抗Ｆｎは、研削能率Ｚ’に研削特性ｋｃを乗算することにより得られる（Ｆｎ＝ｋｃ×Ｚ’）。
　なお、研削特性ｋｃは、研削能率Ｚ’が大きくなるほど法線方向（Ｘ軸線方向）の研削抵抗Ｆｎが大きくなるようなほぼ線形の関係を有する。そして、研削特性ｋｃは、例えば、砥石車Ｔが摩耗した場合には、当該関係が変化する。例えば、砥石車Ｔが摩耗した場合には、研削能率Ｚ’に対して、法線方向の研削抵抗Ｆｎが大きくなるように変化する。
　接触動剛性テーブル記憶部１０３ａは、工作物Ｗと砥石車Ｔとの間の接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を記憶する。特に接触動剛性テーブル記憶部１０３ａは、後述する加工状態指数と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との対応関係を記憶する第２対応関係記憶部１０３ａを構成する。工作物支持動剛性テーブル記憶部１０３ｃは、工作物支持装置としての主軸装置３０および心押装置４０における工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）を記憶する。特に、工作物支持動剛性テーブル記憶部１０３ｃは、加工条件と工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）との対応関係を記憶する。工具支持動剛性テーブル記憶部１０３ｄは、砥石車支持装置としての砥石台本体５１における工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）を記憶する。特に、工具支持動剛性テーブル記憶部１０３ｄは、加工条件と工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）との対応関係を記憶する。
４．加工条件の取得
　図２に示すように、加工条件取得部１０６は、研削盤２にて研削加工を行う際の加工条件を取得する。詳細には、加工条件取得部１０６は、推定部１０２による推定時（処理対象時）の加工条件を取得する。加工条件取得部１０６が取得する加工条件は、動特性決定部１０７が各動剛性を算出するために用いる情報である。取得する加工条件は、例えば、工作物Ｗの種類、工作物支持部材の種類、砥石車Ｔの種類、主軸センタ３４及び心押センタ４１による押圧力などである。
　加工推定装置３ｂが、研削盤２とは独立したシミュレーション装置である場合には、加工条件取得部１０６は、研削盤２の機械構成および研削加工プログラムを入力することにより、動剛性を決定するための条件を取得する。また、加工推定装置３ｂが、研削盤２による研削加工と連動して動作するシミュレーション装置として機能する場合には、加工条件取得部１０６は、制御装置３ａから研削盤２の機械構成および研削加工プログラムを入力することにより動剛性を決定するための条件を取得しても良いし、研削盤２の制御装置３ａから直接条件に関する情報を取得しても良い。
５．動特性決定部１０７の構成
　動特性決定部１０７は、研削加工に影響を及ぼす動剛性データ及び解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を決定する。動特性決定部１０７は、図５に示す、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）および工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）と解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を、それぞれ別々に決定する。つまり、動特性決定部１０７は、接触動剛性決定部１２１、工作物質量決定部１２２、工作物支持動剛性決定部１２３、および、工具支持動剛性決定部１２４を備える。
　接触動剛性（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））、工作物支持動剛性（Ｃｗ、Ｋｗ）、工具支持動剛性（Ｃｔ、Ｋｔ）および工作物質量（Ｍｗ）について、図５を参照して説明する。接触動剛性（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））は、工作物Ｗと砥石車Ｔとの間の動剛性である。工作物支持動剛性（Ｃｗ、Ｋｗ）は、工作物Ｗを含み、テーブル２０、主軸装置３０及び装置４０に関する工作物Ｗ側の動剛性である。また、工具支持動剛性（Ｃｔ、Ｋｔ）は、砥石車Ｔを含み、砥石台５０に関する動剛性である。工作物質量（Ｍｗ）は、工作物Ｗの質量である。以下、それぞれについて詳述する。
５－１．接触動剛性、加工状態指数
　接触動剛性は、工作物Ｗと砥石車Ｔとの間の動剛性であって、研削加工する際に工作物Ｗと砥石車Ｔとの接触により発揮する動剛性である。接触動剛性は、減衰係数Ｃｉおよびばね定数Ｋｉにより定義される。なお、接触動剛性と区別される接触静剛性は、ばね定数Ｋのみにより表され、減衰係数Ｃを含まない。接触動剛性における減衰係数Ｃｉは、工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対速度と、工作物Ｗまたは砥石車Ｔが受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Ｋｉは、工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置と、工作物Ｗまたは砥石車Ｔが受ける外力との関係を表す値である。
　そして、接触動剛性は、加工装置２において、研削加工する際に工具（砥石車Ｔ）による工作物Ｗの加工の状態に応じて変化する加工状態指数に対応する。加工状態指数は、例えば、加工能率（研削能率Ｚ’）、接触弧長さＬ、ｇ／ａ（砥粒切り込み深さ／砥粒切れ刃間隔）などを例示できる。加工状態指数と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との対応関係である接触動剛性対応関係は、実測を行うことにより取得することができる。なお、接触弧長さＬは、図３に示すように、砥石車Ｔの軸直交方向断面において、研削加工の際に砥石車Ｔの外周面のうち工作物Ｗに接触している円弧長さである。接触弧長さＬは、砥石車ＴのＸ軸方向の送り速度、砥石車Ｔの外径、工作物Ｗの外径などにより変化する。
　加工状態指数と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との対応関係である接触動剛性対応関係の例を図６（ａ）及び（ｂ）、図７（ａ）及び（ｂ）に示す。図６（ａ）、（ｂ）に示す例では、加工状態指数としての研削能率Ｚ’を採用しており、研削能率Ｚ’に対して、接触動剛性における減衰係数Ｃｉ及びばね定数Ｋｉはいずれも、線形の関係（比例の関係）ではなく非線形の関係を有している。より詳細には、加工状態指数と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との接触動剛性対応関係は、加工状態指数に対する接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））の変化度合いが変動する関係となっており、例えば、横軸を加工状態指数とし、縦軸を接触動剛性データ（ＣｉまたはＫｉ）とした二次平面において、傾きが連続的に変化する曲線を表す関数を近似式として規定することができる。当該近似式は、高次関数とすることができ、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示した曲線は３次関数で規定される曲線である。
　図７（ａ）及び（ｂ）に示す例では、加工状態指数として接触弧長さＬを採用している。この場合は、加工状態指数を研削能率Ｚ’とした場合と概ね同様の傾向を示すが、加工状態指数を研削能率Ｚ’とした場合に比べて３次関数で表す曲線に適合しにくい傾向がある。一方、図６（ａ）、（ｂ）に示すように加工状態指数を研削能率とした場合には、３次関数で表す曲線に適合しやすく、近似式の作成が容易となるため、加工状態指数として研削能率Ｚ’を使用することが好ましい。なお、加工状態指数をｇ／ａとした場合においても、加工状態指数と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との対応関係は図６（ａ）、（ｂ）に示す研削能率Ｚ’の場合と概ね同様の傾向を示す。なお、接触動剛性対応関係は、上記曲線に替えて、上記二次平面において複数の直線をつなぎ合わせたものであってもよい。また、上記接触動剛性対応関係は近似式などの関数として規定されることに替えて、複数のデータの対応関係からなるデータテーブルの形式であってもよい。
　加工状態指数は、接触動剛性決定部１２１に備えられた加工状態指数取得部１２５により取得され、加工状態指数と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との対応関係である接触動剛性対応関係は、第２対応関係記憶部１０３ａに記憶されている。そして、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））は、加工状態指数取得部１２５により取得された加工状態指数に基づいて、接触動剛性決定部１２１により決定される。すなわち、加工状態指数取得部１２５、第２対応関係記憶部１０３ａ及び接触動剛性決定部１２１により、接触動剛性決定装置１３０が構成される。
５－２．接触動剛性対応関係作成のための接触動剛性取得処理
　上述の接触動剛性対応関係を作成するための接触動剛性の取得処理について、図８～図１０を参照して説明する。図８に示すように、接触動剛性取得処理は、まず、測定治具４を研削盤２および工作物Ｗに取り付ける（Ｓ１）。測定治具４は、非接触加振器であって、工作物Ｗに加振力を付与する装置である。図９に示すように、測定治具４は、テーブル２０の上面に設けられる。測定治具４は、テーブル２０の上面においてＺ軸方向の固定位置を調整可能である。
　測定治具４は、工作物Ｗを挿通させた状態で工作物Ｗを保持する。詳細には、測定治具４には、工作物Ｗの非加工部としての軸部Ｗａの一部が挿通されており、研削対象となる複数の加工部Ｗｂが測定治具４の外部に位置する。測定治具４に挿入されて保持された工作物Ｗは、通常の研削加工時と同様に、主軸装置３０および心押装置４０により支持される。
　ここで、測定治具４の構成について、図１０（ａ）～図１０（ｃ）を参照して説明する。測定治具４は、ハウジング１３１、電磁石１３２、ロータ１３３、ロックナット１３４、変位センサ１３５、制御装置１３６を備える。ハウジング１３１は、研削盤２のテーブル２０の上面に固定される。さらに、ハウジング１３１は、Ｚ軸方向に貫通する孔１３１ａが形成されている。
　電磁石１３２は、ハウジング１３１に埋設されている。ロータ１３３は、工作物Ｗの外周面に装着され、工作物Ｗに一体的に設けられる。ロータ１３３は、磁性体により形成されており、電磁石１３２により発生される磁力によって移動する。ロータ１３３は、円筒状に形成されており、ロータ１３３の外周面は、ハウジング１３１の内周面に対して所定の隙間を有して配置される。この隙間が、ロータ１３３がハウジング１３１に対して移動可能な距離となる。ロータ１３３の内周面は、工作物Ｗの外周面形状に応じて形成されている。ロックナット１３４は、ロータ１３３を工作物Ｗに固定するための部材である。ロータ１３３の固定方法は、ロックナット１３４を用いた手段に限らず、種々の手段を採用できる。
　変位センサ１３５は、ハウジング１３１の内周面寄りの位置に設けられており、ロータ１３３の外周面との距離を測定する。つまり、変位センサ１３５は、電磁石１３２によりロータ１３３が加振された場合に、ロータ１３３がハウジング１３１の内周面に対して接近離間する方向のロータ１３３の変位（以下、径方向変位と称する）を測定する。
　制御装置１３６は、図１０（ｃ）に示すように、電磁石１３２が加振力を付与するために電磁石１３２に対して駆動電流を供給する。また、制御装置１３６は、変位センサ１３５により測定された変位、すなわちロータ１３３の径方向変位を取得する。
　そこで、図８のＳ１において、図１０（ａ）に示すように、測定治具４のロータ１３３に、工作物Ｗの非加工部としての軸部Ｗａを挿通する。そして、図１０（ｂ）に示すように、ロックナット１３４により工作物Ｗにロータ１３３を固定する。
　そして、測定治具４のハウジング１３１をテーブル２０に取り付ける。さらに、ロータ１３３が取り付けられた工作物Ｗを、主軸装置３０および心押装置４０により支持した状態とする。このとき、図１０（ｂ）に示すように、ロータ１３３の外周面が、測定治具４のハウジング１３１の内周面に対向する位置となるように、ハウジング１３１の位置を調整する。
　続いて、研削加工を開始する（Ｓ２）。つまり、工作物Ｗおよび砥石車Ｔを回転させた状態で、砥石車ＴをＸ軸方向に移動して、工作物Ｗの加工部Ｗｂの外周面を研削加工する。
　続いて、測定治具４により加振力を付与する（Ｓ３）。測定治具４による加振力の付与は、砥石車Ｔにより工作物Ｗを研削加工しながら行われる。付与される加振力は、インパルス加振としても良いし、加振周波数を連続的に変化させるスイープ加振としても良い。加振力の付与は、測定治具４の制御装置１３６が電磁石１３２に電流を供給することにより行われる。そして、加振力は、制御装置１３６により電磁石１３２に供給される電流により制御される。
　続いて、研削加工をしながら加振力を付与した際に、測定治具４の変位センサ１３５により、ロータ１３３の径方向変位を測定する（Ｓ４）。ここで、ロータ１３３の変位は、工作物Ｗにおいてロータ１３３に固定された部位の径方向変位に一致する。従って、測定治具４の変位センサ１３５は、工作物Ｗに加振力を付与した際に、工作物Ｗに生じる径方向変位を測定している。
　続いて、変位センサ１３５による測定が終了した場合には、研削加工を終了する（Ｓ５）。
　続いて、研削加工時における総合動剛性データ（Ｃｃｏｍ、Ｋｃｏｍ）を算出する（Ｓ６）。総合動剛性データ（Ｃｃｏｍ、Ｋｃｏｍ）とは、上述した接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）、および、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）により表された総合的な（複合的な）動剛性データである。総合動剛性データ（Ｃｃｏｍ、Ｋｃｏｍ）は、上述した接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）、および、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）の加算値として表される。
　上述したように、測定治具４の変位センサ１３５により測定された径方向の変位は、研削加工しながら工作物Ｗに加振力を付与した際に測定される。従って、測定される変位は、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）の影響を受けた状態である。そこで、総合動剛性データ（Ｃｃｏｍ、Ｋｃｏｍ）の算出は、研削加工しながら工作物Ｗに加振力を付与した際に、加振力と工作物Ｗの径方向変位との関係より生成されるデータとなる。
　続いて、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）、および、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）を取得する（Ｓ７）。工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）および工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）は、予めハンマリング試験などにより取得されている。
　続いて、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を算出する（Ｓ８）。接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））は、総合動剛性データ（Ｃｃｏｍ、Ｋｃｏｍ）から、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）および工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）を減算することにより求められる。
　続いて、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））の補間処理を行う（Ｓ９）。補間処理は、実測により得られた接触動剛性データ（Ｃｉ、Ｋｉ）を用いて、実測とは異なる研削条件における接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を求める処理である。例えば、接触弧長さＬ、減衰係数Ｃｉおよびばね定数Ｋｉとの関係を定義した実験式を用いることができる。また、補間処理は、実験式、機械学習、理論計算などを適用することができる。このようにして、取得された接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を用いて、図６（ａ）、（ｂ）に示す加工状態指数（研削能率）との接触動剛性対応関係を作成することができる。
５－３．工作物支持動剛性
　工作物支持動剛性は、図１に示す主軸装置３０および心押装置４０における支持に関する動剛性であって、研削盤２を構成する工作物支持装置としての主軸装置３０および心押装置４０により工作物Ｗを支持する際に発揮する動剛性である。工作物支持動剛性は、図５に示すように、減衰係数Ｃｗおよびばね定数Ｋｗにより定義される。また、減衰係数Ｃｗは、主軸装置３０および心押装置４０の基準位置に対する工作物Ｗの相対速度と、工作物Ｗが受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Ｋｗは、主軸装置３０および心押装置４０の基準位置に対する工作物Ｗの相対位置と、工作物Ｗが受ける外力との関係を表す値である。
　また、上述したように、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）は、工作物支持動剛性テーブル記憶部１０３ｃにおいて、上述の加工条件に対応するように記憶されている。例えば、心押センタ４１が工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸方向への押圧力を制御可能な場合において、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）は、心押センタ４１による押圧力の変化により心押センタ４１と工作物Ｗとの接触状態が変化することに伴って変化するデータである。工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）は、例えば、主軸センタ３４および心押センタ４１により工作物Ｗを支持した状態において、心押センタ４１による押圧力を変化させてハンマリング試験を行うことにより取得できる。
　そして、工作物支持動剛性決定部１２３により、工作物支持動剛性テーブル記憶部１０３ｃに記憶された工作物支持動剛性テーブルから、加工条件取得部１０６にて取得した加工条件に対応する工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）を決定する。
５－４．工作物質量
　解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、解析上の工作物Ｗの質量であって、加工状態指数と相関する値である。そして、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））と加工状態指数との対応関係である質量対応関係が、第１対応関係記憶部としての工作物質量テーブル記憶部１０３ｂに記憶されている。質量対応関係における加工状態指数は、上述接触動剛性対応関係の場合と同様とすることができる。
　加工状態指数と解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））との対応関係である質量対応関係の例を図１１に示す。図１１に示すように、加工状態指数としての研削能率Ｚ’に対して、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、線形の関係（比例の関係）ではなく非線形の関係を有している。より詳細には、加工状態指数と解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））との対応関係である質量対応関係は、加工状態指数に対する解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））の変化度合いが変動する関係となっており、例えば、横軸を加工状態指数とし、縦軸を解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））とした二次平面において、傾きが連続的に変化する曲線を表す関数を近似式として規定することができる。当該近似式は、高次関数とすることができ、例えば、図１１に示した曲線は３次関数で規定される曲線である。なお、上記質量対応関係は、上記曲線に替えて、上記二次平面において複数の直線をつなぎ合わせたものであってもよい。また、上記質量対応関係は近似式などの関数として規定されることに替えて、複数のデータの対応関係からなるデータテーブルの形式であってもよい。
　図１１には加工状態指数を研削能率Ｚ’とした場合を示したが、加工状態指数を接触弧長さＬ又はｇ／ａとした場合においても、加工状態指数と解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））との質量対応関係は図１１に示す研削能率Ｚ’の場合と概ね同様の傾向を示すが、接触動剛性対応関係の場合と同様に、加工状態指数を研削能率Ｚ’とすることが好ましい。
　加工状態指数は、加工状態指数取得部１２５により取得され、加工状態指数と解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））との対応関係である質量対応関係は、第１対応関係記憶部１０３ｂに記憶されている。そして、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、加工状態指数取得部１２５により取得された加工状態指数に基づいて、工作物質量決定部１２２により決定される。すなわち、加工状態指数取得部１２５、第１対応関係記憶部１０３ｂ及び工作物質量決定部１２２により、工作物質量決定装置１３１が構成される。
５－５．質量対応関係作成のための解析上の工作物質量取得処理
　質量対応関係における解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、非加工時の工作物動特性（Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ）と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））とに基づいて、作成される。当該質量対応関係を作成するための工作物質量取得処理について、図１２に示すフロー図に従って、以下に説明する。
　まず、図１２に示すステップＳ１１において、図８に示す工程により、研削能率Ｚ’を変化させた複数の態様のそれぞれにおいて、加振装置４を用いて変位センサ１３５の検出位置Ｗｅでの加工中の動特性を実測する。なお、このとき、研削能率Ｚ’を変化させているため、研削抵抗は研削能率Ｚ’に相関して変化するので、研削抵抗はＦｎ（Ｚ’）と表すことができる。
　次いで、ステップＳ１２において、変位センサ１３５の検出位置Ｗｅでの非加工中の動特性（Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ）を解析する。当該動特性は、例えば、非加工中のハンマリング試験での実測値を用いて、初期動特性（初期質量Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ）とする。
　その後、ステップＳ１３において、変位センサ１３５の検出位置Ｗｅでの非加工中の動特性（初期質量Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ）が、変位センサ１３５の検出位置Ｗｅでの複数の研削能率Ｚ’のそれぞれの加工中の動特性に合うように、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を同定する。具体的には、ステップＳ１３では、初期質量Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗは固定パラメータとし、Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’）を可変パラメータとして、非加工中の動特性（初期質量Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ）に接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を追加した解析モデルとして、解析モデルの動特性（初期質量Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ、Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））が複数の研削能率Ｚ’のそれぞれの加工中の動特性に合うように、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を同定する。
　ここで、解析モデルの動特性（Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ、Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を用いた加振力周波数－コンプライアンス特性が、実測値である複数の研削能率Ｚ’のそれぞれの加工中の加振力周波数－コンプライアンス特性に完全には一致しないことが判明した。そこで、解析モデルの動特性のうち、工作物質量Ｍｗを可変パラメータである修正工作物質量Ｍ’ｗ（Ｚ’）として、解析モデルの動特性が複数の研削能率Ｚ’のそれぞれの加工中の動特性に合うように、加工点位置Ｗｂでの解析上の修正工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））の同定処理を行った。
　つまり、ステップＳ１４において、解析モデルの動特性を（Ｍ’ｗ（Ｚ’）、Ｃｗ、Ｋｗ、Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））で定義して、Ｃｗ、Ｋｗ、Ｃｉ（Ｚ’）及びＫｉ（Ｚ’）を固定パラメータとし、Ｍ’ｗ（Ｚ’）を可変パラメータとする。そして、解析モデルの動特性が複数の研削能率Ｚ’のそれぞれの加工中の動特性に合うように、加工点位置での解析上の修正工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を求める。
　そして、解析上の修正工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、運動方程式に基づいて、下記の式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）の通り、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は加工能率（研削能率）Ｚ’に相関し、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））もまた加工能率（研削能率）Ｚ’に相関する。
　なお、本実施形態では、変位センサ１３５の検出位置Ｗｅと加工点位置Ｗｂとが異なる位置としたが、両者の位置が一致していてもよい。
５－６．工具支持動剛性
　工具支持動剛性は、図１に示す砥石台本体５１における支持に関する動剛性であって、研削盤２を構成する砥石車支持装置としての砥石台本体５１により砥石車Ｔを支持する際に発揮する動剛性である。工具支持動剛性は、図５に示すように、減衰係数Ｃｔおよびばね定数Ｋｔにより定義される。減衰係数Ｃｔは、砥石台本体５１における基準位置に対する砥石車Ｔの相対速度と、砥石車Ｔが受ける外力との関係を表す値である。ばね定数Ｋｔは、砥石台本体５１における基準位置に対する砥石車Ｔの相対位置と、砥石車Ｔが受ける外力との関係を表す値である。
　上述したように、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）は、工具支持動剛性テーブル記憶部１０３ｄにおいて、上述の加工条件に対応するように記憶されている。工具支持動剛性テーブル記憶部１０３ｄは、例えば、砥石車Ｔの種類毎に、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）を記憶する。また、砥石車Ｔが静圧軸受により支持される構成において、静圧軸受の圧力を制御可能な場合において、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）が、加工条件に応じて変化する場合は、工具支持動剛性テーブル記憶部１０３ｄは、加工条件と、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）との対応関係を記憶するようにしても良い。
　そして、工具支持動剛性決定部１２４により、工具支持動剛性テーブル記憶部１０３ｄに記憶された工具支持動剛性テーブルから、加工条件取得部１０６にて取得した加工条件に対応する工具支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）を決定する。なお、工具Ｔにおける工具質量Ｍｓは運動方程式に基づいて、下記の式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
６．補正量算出部１０８
　補正量算出部１０８は、研削抵抗に起因して砥石車Ｔおよび工作物ＷがＸ軸線方向に相対変位する補正量を、動特性決定部１０７にて決定された各動剛性データ及び解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））に基づいて算出する。変位に関する補正量は、各動剛性データ及び解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））と研削抵抗から求めることができる。つまり、変位に関する補正量は、研削抵抗、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）及び解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））から算出することができる。
　補正量算出部１０８は、算出した補正量を、推定部１０２へ出力する。推定部１０２は、上述したように、指令値取得部１０１が取得した工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置、工作物Ｗの外周面形状、および、砥石車Ｔの外周面形状に基づいて、推定対象を推定する。ただし、研削抵抗により、工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置は、指令値による相対位置とは異なる位置となる。
　そこで、推定部１０２、推定対象の推定の際に、工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置として、指令値取得部１０１が取得した相対位置に加えて、補正量算出部１０８により算出された補正量を加えた相対位置を用いる。つまり、推定部１０２は、指令値による相対位置と、各動剛性データを用いて算出された補正量とに基づいて、推定対象を推定する。
　特に、本実施形態１においては、補正量算出部１０８は、算出した補正量を、推定部１０２の干渉量算出部１１１へ出力する。干渉量算出部１１１は、上述したように、指令値取得部１０１が取得した工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置、工作物Ｗの外周面形状、および、砥石車Ｔの外周面形状に基づいて、工作物Ｗと砥石車Ｔとの干渉量を算出する。ただし、研削抵抗により、工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置は、指令値による相対位置とは異なる位置となる。
　そこで、干渉量算出部１１１は、干渉量の算出に用いる工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対位置として、指令値取得部１０１が取得した相対位置に加えて、補正量算出部１０８により算出された補正量を加えた相対位置を用いる。つまり、干渉量算出部１１１は、指令値による相対位置と、各動剛性データを用いて算出された補正量とに基づいて、干渉量を算出する。
　干渉量算出部１１１が、補正量を考慮した干渉量を算出するため、研削能率算出部１１２、研削特性決定部１１３、研削抵抗算出部１１４は、補正量を考慮した干渉量に基づき得られた研削能率Ｚ’、研削特性ｋｃ、研削抵抗Ｆｎを得る。
　出力部１０９は、推定部１０２により推定された推定対象を出力する。つまり、出力部１０９は、研削加工時における工作物Ｗまたは砥石車Ｔの状態、工作物Ｗの形状、砥石車Ｔの形状、および、加工システム１の機械状態（研削盤２の機械状態に相当）の少なくとも１つを推定する。出力部１０９は、例えば、図示しない教示装置に推定結果を教示するようにしても良い。
　加工条件最適化部１１０は、推定部１０２による推定結果に基づいて加工条件を最適化する。そして、加工条件最適化部１１０は、最適化された加工条件を研削盤２の制御装置３ａに出力することができる。この場合、制御装置３ａは、最適化された加工条件を用いて、研削加工を行うことができる。この他に、制御装置３ａは、推定結果によらず、動特性決定部１０７により決定された各種の動剛性データ及び解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を用いて、加工の制御を行うこともできる。
７．作用効果
　本実施形態１の工作物質量決定装置１３１によれば、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、記憶された加工状態指数と解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））との対応関係である質量対応関係と、取得された加工状態指数とに基づいて決定される。これにより、加工状態指数との対応関係に基づいて解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を高精度に決定することができる。
　そして、このようにして高精度に決定された解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、加工する際に工作物Ｗと工具Ｔとの接触により発揮する工作物Ｗと工具Ｔとの間の接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））とともに工作物Ｗの加工結果を推定することに用いれば、加工結果の推定の高精度化が期待できる。
　また、本実施形態１の工作物質量決定装置１３１では、上記質量対応関係における解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、非加工時の工作物動特性（Ｍｗ、Ｃｗ、Ｋｗ）と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））とに基づいて作成される。これにより、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））の変化をより正確に取得することができるため、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を高精度に決定することができる。
　また、本実施形態１の工作物質量決定装置１３１では、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））は、工具Ｔにより工作物Ｗを加工しながら工作物Ｗに加振力を付与した際に、当該加振力と工作物Ｗの変位との関係により生成されるデータである。これにより、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））は、工作物Ｗと砥石車Ｔとの間の動剛性を正確に表すものとなるため、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を高精度に決定することができる。
　また、本実施形態１の工作物質量決定装置１３１では、上記質量対応関係は、横軸を加工状態指数とし、縦軸を解析上の工作物質量とした二次平面において、傾きが連続的に変化する曲線を表す関数の近似式として規定される。このように、質量対応関係を非線形の関係である曲線を表す関数の近似式で規定することで、解析上の工作物質量の変化をより正確に取得することができるため、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を高精度に決定することができる。
　また、本実施形態１の工作物質量決定装置１３１では、加工状態指数は、工具Ｔによる工作物Ｗの加工能率である。加工能率は、工作物Ｗの加工状態に密接に関係しているため、加工状態指数として加工能率を用いることにより、工作物Ｗの加工状態に応じて解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を高精度に決定することができる。
　また、本実施形態１の工作物質量決定装置１３１では、加工装置２は、工具である砥石車Ｔにより工作物Ｗの円筒外周面を研削加工する円筒研削盤であり、工作物Ｗの軸方向一端を支持すると共に回転駆動する主軸装置３０、および、工作物Ｗの軸方向他端を支持する心押センタ４１により構成される工作物支持装置を備える。そして、加工状態指数は、砥石車Ｔによる工作物Ｗの研削能率Ｚ’である。これにより、加工状態指数を研削能率とすることで、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））が３次関数で表す曲線に適合しやすく、近似式の作成が容易となるとともに、より高精度に解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を決定することができる。
　また、本実施形態１の工作物質量決定装置１３１では、加工装置２は、工具である砥石車Ｔにより工作物Ｗの円筒外周面を研削加工する円筒研削盤であり、工作物Ｗの軸方向一端を支持すると共に回転駆動する主軸装置３０、および、工作物Ｗの軸方向他端を支持する心押センタ４１により構成される工作物支持装置を備える。そして、加工状態指数は、砥石車Ｔにおける工作物Ｗとの接触弧長さＬである。これにより、加工状態指数を容易に取得でき、計算負荷を低減することができる。
　また、本実施形態１の加工推定装置３ｂは、工作物質量決定装置１３１を備え、加工装置２における工作物Ｗの加工結果を推定する。そして、加工状態指数（Ｚ’）と接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との対応関係である接触動剛性対応関係を記憶する第２対応関係記憶部１０３ａと、加工状態指数取得部１２５により取得された加工状態指数（Ｚ’）と接触動剛性対応関係とに基づいて、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を決定する接触動剛性決定部１２１と、接触動剛性決定部により決定された接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））と、工作物質量決定部１２２により決定された解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））とを用いて工作物Ｗの加工結果を推定する推定部１０２と、を備える。このように、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を加工状態指数との対応関係に基づいて決定することにより、加工結果の推定に解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））の変化が反映されるため、より高精度に加工結果を推定できる。
　また、本実施形態１の加工推定装置３ｂでは、接触動剛性対応関係における接触動剛性データは、工具Ｔにより工作物Ｗを加工しながら工作物Ｗに加振力を付与した際に、当該加振力と工作物Ｗの変位との関係により生成されるデータである。これにより、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））は、工作物Ｗと砥石車Ｔとの間の動剛性を正確に表すものとなるため、より高精度に加工結果を推定できる。
　また、本実施形態１の加工推定装置３ｂは、加工装置２を構成する工作物支持装置３０、４０により工作物Ｗを支持する際に発揮する工作物支持装置３０、４０における工作物支持動剛性データを決定する工作物支持動剛性決定部１２３と、加工装置２を構成する工具支持装置５１により工具Ｔを支持する際に発揮する工具支持装置５１における工具支持動剛性データを決定する工具支持動剛性決定部１２４と、接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））、工具支持動剛性データ（Ｃｔ、Ｋｔ）、工作物支持動剛性データ（Ｃｗ、Ｋｗ）及び解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））に基づいて、工具Ｔと工作物Ｗとの相対位置の補正量を算出する補正量算出部１０８とを備え、推定部１０２は、工作物Ｗの加工についての指令値と補正量とに基づいて、工具Ｔによる工作物Ｗの加工結果を推定する。これにより、加工推定装置３ｂは、工具Ｔと工作物Ｗとの相対位置の補正量を算出する際に、高精度に算出された解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を用いているため、工作物Ｗの加工結果を高精度に推定することができる。
　また、本実施形態１の加工システム１では、加工推定装置３ｂは、推定部１０２により推定された加工結果に基づいて、工作物Ｗの加工条件を最適化する加工条件最適化部１１０をさらに備え、加工装置２は、最適化された加工条件に基づいて、工具Ｔにより工作物Ｗの加工を行うように構成されている。これにより、高精度に推定された加工結果に基づいて最適化された加工条件によって工作物Ｗの加工を行うことができるため、高精度の工作物Ｗの作成を安定して行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
　以上のごとく、上記態様によれば、解析上の工作物質量を高精度に決定することができる工作物質量決定装置１３１、加工推定装置３ｂ及び加工システム１を提供することができる。
　本実施形態１の場合に替えて、図１３に示す変形形態では、加工装置２がレスト装置７０を備えている。レスト装置７０は、図１４に示すように、第１アーム７１と第２アーム７２を備えており、両アーム７１、７２により、工作物Ｗの下部Ｗ１と、工具Ｔと反対側部Ｗ２を滑り支持するように構成されている。レスト装置７０は、工作物Ｗが加工の際に工具Ｔから離れるように変形することを防止する。
　レスト装置７０により工作物Ｗが支持されることで、加工点Ｗａの動特性が変化するため、解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））が変化することとなる。動特性決定部１０７はこれを考慮して動特性を決定することができる。この場合も本実施形態１の場合と同様の作用効果を奏することができる。なお、レスト装置７０を有する場合には、工作物Ｗの支持は片持ち支持、両持ち支持のいずれでもよい。
　上記実施形態においては、加工装置として研削盤２を用いた研削加工を用いた切削加工について例をあげて説明したが、これらの他に、旋盤やマシニングセンタを用いた切削加工についても同様に適用可能である。切削加工の場合には、加工状態指数として、切削能率、切込み深さ等を採用することができる。

Claims (11)

  1. 　工具（Ｔ）により工作物（Ｗ）を加工する加工装置（２）において、加工中の動特性を解析するための解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を算出する工作物質量決定装置（１３１）であって、
    　上記工具による上記工作物の加工の状態に応じて変化する加工状態指数（Ｚ’）と上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））との対応関係である質量対応関係を記憶する第１対応関係記憶部（１０３ｂ）と、
    　上記加工状態指数（Ｚ’）を取得する加工状態指数取得部（１２５）と、
    　取得された上記加工状態指数（Ｚ’）と上記質量対応関係とに基づいて、上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））を決定する工作物質量決定部（１２２）と、を備える工作物質量決定装置。
  2. 　上記質量対応関係における上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））は、非加工時の工作物動剛性（Ｃｗ、Ｋｗ）と、加工する際に上記工作物と上記工具との接触により発揮する上記工作物と上記工具との間の接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））とに基づいて作成される、請求項１に記載の工作物質量決定装置。
  3. 　上記接触動剛性データは、上記工具により上記工作物を加工しながら上記工作物に加振力を付与した際に、上記加振力と上記工作物の変位との関係により生成されるデータである、請求項２に記載の加工推定装置。
  4. 　上記質量対応関係は、横軸を上記加工状態指数とし、縦軸を上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））とした二次平面において、傾きが連続的に変化する曲線を表す関数を近似式として規定される、請求項１～３のいずれか一項に記載の工作物質量決定装置。
  5. 　上記加工状態指数は、上記工具による上記工作物の加工能率である、請求項１～３のいずれか一項に記載の工作物質量決定装置。
  6. 　上記加工装置（２）は、上記工具である砥石車により上記工作物の円筒外周面を研削加工する円筒研削盤であり、上記工作物の軸方向一端を支持すると共に回転駆動する主軸装置（３０）、および、上記工作物の軸方向他端を支持する心押センタ（４１）により構成される工作物支持装置を備え、
    　上記加工状態指数は、上記砥石車による上記工作物の研削能率（Ｚ’）である、請求項１～３のいずれか一項に記載の工作物質量決定装置。
  7. 　上記加工装置（２）は、上記工具である砥石車により上記工作物の円筒外周面を研削加工する円筒研削盤であり、上記工作物の軸方向一端を支持すると共に回転駆動する主軸装置（３０）、および、上記工作物の軸方向他端を支持する心押センタ（４１）により構成される工作物支持装置を備え、
    　上記加工状態指数は、上記砥石車における上記工作物との接触弧長さ（Ｌ）である、請求項１～３のいずれか一項に記載の工作物質量決定装置。
  8. 　請求項１に記載の上記工作物質量決定装置を備え、上記加工装置（２）における上記工作物（Ｗ）の加工結果を推定する加工推定装置（３ｂ）であって、
    　上記加工状態指数（Ｚ’）と、加工する際に上記工作物と上記工具との接触により発揮する上記工作物と上記工具との間の接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））との対応関係である接触動剛性対応関係を記憶する第２対応関係記憶部（１０３ａ）と、
    　上記加工状態指数取得部により取得された上記加工状態指数（Ｚ’）と上記接触動剛性対応関係とに基づいて、上記接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））を決定する接触動剛性決定部（１２１）と、
    　上記接触動剛性決定部により決定された上記接触動剛性データ（Ｃｉ（Ｚ’）、Ｋｉ（Ｚ’））と、上記工作物質量決定部により決定された上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））とを用いて上記工作物の加工結果を推定する推定部（１０２）と、を備える加工推定装置。
  9. 　上記接触動剛性対応関係における上記接触動剛性データは、上記工具により上記工作物を加工しながら上記工作物に加振力を付与した際に、上記加振力と上記工作物の変位との関係により生成されるデータである、請求項８に記載の加工推定装置。
  10. 　上記加工装置を構成する工作物支持装置（３０、４０）により上記工作物を支持する際に発揮する上記工作物支持装置における工作物支持動剛性データを決定する工作物支持動剛性決定部（１２３）と、
    　上記加工装置を構成する工具支持装置（５１）により上記工具を支持する際に発揮する上記工具支持装置における工具支持動剛性データを決定する工具支持動剛性決定部（１２４）と、
    　上記接触動剛性データ、上記工作物支持動剛性データ、上記工具支持動剛性データ及び上記解析上の工作物質量（Ｍ’ｗ（Ｚ’））に基づいて、上記工具と上記工作物との相対位置の補正量を算出する補正量算出部（１０８）と、をさらに備え、
    　上記推定部は、上記工作物の加工についての指令値と上記補正量とに基づいて、上記工具による上記工作物の加工結果を推定する、請求項８に記載の加工推定装置。
  11. 　請求項８～１０のいずれか一項に記載の加工推定装置であって、上記推定部により推定された加工結果に基づいて、上記工作物の加工条件を最適化する加工条件最適化部（１１０）をさらに備える上記加工推定装置と、
    　最適化された上記加工条件に基づいて、上記工具により上記工作物の加工を行う上記加工装置と、を備える加工システム（１）。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005250985A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Gunma Prefecture 機械システムの診断方法及び機械システム診断装置
JP2009064426A (ja) * 2007-08-10 2009-03-26 Jtekt Corp びびりシミュレーション装置、および、びびりシミュレーション方法
JP2015208812A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 学校法人日本大学 研削加工装置及び方法
CN105710782A (zh) * 2016-04-01 2016-06-29 上海理工大学 基于时间常数的切入磨削接触刚度测量方法
JP2018001301A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 株式会社小松製作所 工作機械、加工物の製造方法、及び加工システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005250985A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Gunma Prefecture 機械システムの診断方法及び機械システム診断装置
JP2009064426A (ja) * 2007-08-10 2009-03-26 Jtekt Corp びびりシミュレーション装置、および、びびりシミュレーション方法
JP2015208812A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 学校法人日本大学 研削加工装置及び方法
CN105710782A (zh) * 2016-04-01 2016-06-29 上海理工大学 基于时间常数的切入磨削接触刚度测量方法
JP2018001301A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 株式会社小松製作所 工作機械、加工物の製造方法、及び加工システム

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