JP2003311610A - 研削盤及びこれを用いた研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の研削盤を使用して、安価にかつ手軽に
高精度な粗加工及び仕上げ加工を一貫して行うと共に、
機上で安価にかつ容易に精密な被加工物の形状測定を行
うことが可能な研削盤及びこれを用いた研削方法を提供
する。 【解決手段】 固定フレーム１１に回転可能に設けられ
た主軸１２と、主軸１２に軸心を合わせて取付けられた
研削部材１３とを有し、研削部材１３によって被加工物
１６の研磨加工を行う研削盤１０及びこれを用いた研削
方法において、被加工物１６に研削部材１３の粗加工用
砥石２７を使用して粗加工を施す第１工程と、同心上に
設けられた研削部材１３の仕上げ加工用砥石２３を使用
して被加工物１６に仕上げ加工を施す第２工程と、固定
フレーム１１に取付けられた表面粗さ計１７によって、
研磨加工後の被加工物１６の表面粗さを測定する第３工
程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物の研磨加
工を行うための研削盤及びこれを用いた研削方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、研削盤（平面研削盤）により金属
材料等の被加工物の研磨加工を行う場合、まず主軸に取
付けられた粗加工用の砥石を用いて被加工物の粗加工を
行っていた。次に、主軸に取付けられた粗加工用の砥石
を、この砥石よりも微細な粒が付着した仕上げ加工用の
砥石に付け替えて、被加工物の仕上げ加工を行ってい
た。このため、主軸に砥石を付け替える手間が必要であ
ると共に、付け替え時に砥石の振れが発生し、被加工物
の加工精度が落ちるという問題があった。このような問
題を解決するため、粗加工用の砥石を装着した粗加工用
の研削盤と仕上げ加工用の砥石を装着した仕上げ加工用
の研削盤とをそれぞれ準備し、各研削盤により被加工物
の粗加工及び仕上げ加工を行ったり、また複数個の主軸
を備えた研削盤を準備し、各主軸に粗加工用砥石及び仕
上げ加工用砥石をそれぞれ取付けたりして、被加工物の
粗加工及び仕上げ加工を行っている。なお、仕上げ加工
が終了した被加工物の表面粗さの測定は、通常被加工物
が研削盤のチャック上に装着された状態で行われてい
る。従ってこの測定は、一般的に、研削盤に設けられた
タッチプローブ、レーザ変位計、又はエアーにより測定
時の被加工物に対する接触圧力を小さくした特殊な接触
式リニアゲージを用いて行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た研削盤には以下の問題がある。研削盤として、粗加工
用の砥石を装着した粗加工用の研削盤と、仕上げ加工用
の砥石を装着した仕上げ加工用の研削盤とをそれぞれ準
備した場合、研削盤の設置台数が多くなるため設備コス
トが高くなり経済的でなく、しかも被加工物を粗加工用
の研削盤から仕上げ加工用の研削盤に付け替える必要が
あるので作業性が悪い。また、複数個の主軸を備えた研
削盤を準備した場合、１個の主軸を備えた研削盤よりも
研削盤の価格が高くなるため、やはり経済的でない。こ
こで、従来使用してきた１個の主軸を備えた研削盤を利
用するため、これに複数個の主軸を設けることも考えら
れるが、この場合研削盤を改造する必要があり、費用が
かかり経済的でない。そして、被加工物の表面粗さの測
定については、タッチプローブを用いた場合、被加工物
の形状を連続的に測定することが困難であり、レーザ変
位計を用いた場合、被加工物の面精度により測定値が大
きく変動して正確な測定を行うことが困難であり、また
接触式リニアゲージを用いた場合、装置の導入に多大な
費用がかかるという問題がそれぞれある。本発明はかか
る事情に鑑みてなされたもので、従来の研削盤を使用し
て、安価にかつ手軽に高精度な粗加工及び仕上げ加工を
一貫して行うことができると共に、機上で安価にかつ容
易に精密な被加工物の形状測定を行うことが可能な研削
盤及びこれを用いた研削方法を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る研削盤は、固定フレームに回転可能に設けられた主
軸と、主軸に軸心を合わせて取付けられた研削部材とを
有し、研削部材によって被加工物の研磨加工を行う研削
盤において、研削部材は、同心上に配置された粗加工を
行う粗加工用砥石と、仕上げ加工を行う仕上げ加工用砥
石とを有する。これにより、研削盤に被加工物を設置し
た状態で、被加工物の粗加工を粗加工用砥石で行った
後、続けて仕上げ加工を仕上げ加工用砥石で行うことが
できる。ここで、本発明に係る研削盤において、固定フ
レームの被加工物の移動範囲には、表面粗さ計が設けら
れていることが好ましい。これにより、例えば研磨加工
が終了した被加工物を動かすことなく、安価でしかも簡
単な構成で、被加工物の形状を精密に測定できる。本発
明に係る研削盤において、粗加工用砥石と仕上げ加工用
砥石とは、隙間を開けて配置されていることが好まし
い。これにより、例えば、仕上げ加工が終了した部分へ
の粗加工用砥石の接触を防止できる。

【０００５】前記目的に沿う本発明に係る研削盤を用い
た研削方法は、被加工物に粗加工用砥石を使用して粗加
工を施す第１工程と、第１工程が終了した被加工物に、
同一の主軸上に設けられた仕上げ加工用砥石を使用して
仕上げ加工を施す第２工程と、第２工程終了後に、主軸
が回転可能に設けられた固定フレームに取付けられた表
面粗さ計によって、研磨加工後の被加工物の表面粗さを
測定する第３工程とを有する。これにより、研削盤に被
加工物を設置した状態で、被加工物の粗加工を粗加工用
砥石で行った後、続けて仕上げ加工を仕上げ加工用砥石
で行い、更に研磨加工終了後の被加工物の表面粗さを表
面粗さ計で測定できる。本発明に係る研削盤を用いた研
削方法において、第２工程には、第１工程の加工手順の
プログラムが用いられていることが好ましい。これによ
り、第１工程及び第２工程のそれぞれの加工手順のプロ
グラムを個別に作成することなく、被加工物の研磨加工
を行うことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係る研削盤の使用状態の説明図、図２は同研削盤の
主軸部分の側断面図である。

【０００７】図１、図２に示すように、本発明の一実施
の形態に係る研削盤１０（平面研削盤）は、研削盤１０
の上部に設けられた固定フレーム１１に回転可能に設け
られた主軸１２と、主軸１２に軸心を合わせて取付けら
れた研削部材１３とを有し、この研削部材１３によっ
て、研削盤１０の固定台１４上にチャック１５で固定さ
れた被加工物１６の研磨加工を行うものである。なお、
この研削盤１０はＮＣ制御されており、被加工物１６へ
の研磨加工の開始から終了までを、一連のプログラムに
よって自動で行うものである。また、この実施の形態で
は、被加工物１６を載置固定した固定台１４が、研削部
材１３に対して相対的に動くように構成されている。以
下、詳しく説明する。

【０００８】固定フレーム１１の下側で、被加工物１６
の移動範囲、即ち主軸１２近傍（主軸１２の基端から、
例えば１００ｍｍの範囲）には、従来公知の触針法を利
用した表面粗さ計１７の触針１８が取外し可能に設けら
れている。この触針１８は、例えば２、５、１０μｍと
いう小さい先端半径をもつ検出器であり、被加工物１６
の研磨面の凹凸の断面図形、即ち断面曲線を拡大記録
し、これを用いて形状の数値データを求めるものであ
る。なお、この触針１８は、固定フレーム１１に予め固
定して取付けておくことも可能である。

【０００９】固定フレーム１１に設けられた主軸１２の
一部であるスピンドル軸１９は、基部から先部へかけて
縮径したもので、固定フレーム１１に設けられたモータ
（図示しない）により、高速回転を行うことができる。
このスピンドル軸１９には、中央部にスピンドル軸１９
と当接可能な傾斜面を備えた貫通孔２０を有する砥石受
け部材２１が嵌め込まれ、回転しないように固定されて
いる。この砥石受け部材２１の一側（左側）には、正面
視して円形で、スピンドル軸１９に取付け可能な貫通孔
２２を中央部に備えるＶフェース形状となった仕上げ加
工用砥石２３が配置されている。仕上げ加工用砥石２３
の一側（左側）には、中央部に貫通孔２４を備えた例え
ばステンレス製の仕切り部材２５が配置され、この仕切
り部材２５の更に外側には、正面視して円形で、中央部
に貫通孔２６を備えるＶフェース形状となった粗加工用
砥石２７が配置されている。

【００１０】このように、仕上げ加工用砥石２３と粗加
工用砥石２７との間には、仕切り部材２５が配置されて
いるので、仕上げ加工用砥石２３と粗加工用砥石２７と
は、仕切り部材２５の厚みに応じて、例えば１０〜１０
０ｍｍの隙間を開けて配置されている。粗加工用砥石２
７の一側（左側）には押さえ部材２８が配置され、この
押さえ部材２８の中央部には固定部２９が取付けられて
いる。この固定部２９の他側（右側）は、押さえ部材２
８の他側の面から突出しており、この突出した部分が、
粗加工用砥石２７の貫通孔２６に嵌め込まれている。ま
た、この固定部２９の厚み方向には、段差部３０を備え
た貫通孔３１が設けられ、この貫通孔３１にボルト３２
が挿通される。このボルト３２は、基側に拡径部３３を
有しており、しかもスピンドル軸１９の軸心方向に設け
られた雌ねじ部に螺着するものである。従って、拡径部
３３の他側（右側）の面と固定部２９の段差部３０とを
当接させ、ボルト３２をスピンドル軸１９に、スパナ、
モンキー等を使って回して締付けることで、砥石受け部
材２１、仕上げ加工用砥石２３、仕切り部材２５、粗加
工用砥石２７、及び押さえ部材２８のスピンドル軸１９
に対する回転を防止すると共に、スピンドル軸１９に一
体的に取付けることができる。なお、このボルト３２と
スピンドル軸１９とが、主軸１２を構成している。

【００１１】これにより、被加工物１６の仕上げ加工を
行う仕上げ加工用砥石２３と、粗加工を行う粗加工用砥
石２７とを、主軸１２の同一軸心（同心）上に配置でき
る。なお、前記した砥石受け部材２１、仕切り部材２
５、及び押さえ部材２８は、それぞれ正面視して円形と
なっているので、主軸１２の回転時における偏心を防止
できる。また、仕上げ加工用砥石２３及び粗加工用砥石
２７のスピンドル軸１９への取付け部分の構成は他の構
成でもよい。例えば、固定部２９の貫通孔３１に雌ねじ
部を設け、ボルト３２の拡径部３３に雌ねじ部に螺着す
る雄ねじ部を設けたり、ボルト３２の拡径部３３を正面
視して多角形とし、固定部２９の貫通孔３１をこの多角
形の形状に対応した形状にしたりして、押さえ部材とボ
ルトとを一体的にすることができる。また、押さえ部材
２８の一側（左側）の面に当接する拡径部を備えたボル
トを用いてもよい。これにより、研磨加工時において、
ボルトに対する押さえ部材の回転を更に確実に防止でき
る。

【００１２】そして、主軸１２の基部側に仕上げ加工用
砥石２３を配置したのは、主軸１２の基部側の方が先部
側より軸の倒れ等の影響が少ないことを考慮したためで
あるが、被加工物１６の加工精度等を考慮して、主軸１
２の基部側から順番に粗加工用砥石２７、仕上げ加工用
砥石２３をそれぞれ配置することも可能である。更に、
仕上げ加工用砥石２３及び粗加工用砥石２７は、研磨加
工する被加工物１６の形状や大きさに応じて、研磨部分
の形状がＶフェース形状の砥石でなく、平面状態となっ
た平砥石を使用することも可能であり、またＶフェース
形状の砥石と平砥石とを組合せて使用することも可能で
ある。

【００１３】次に、本発明の一実施の形態に係る研削盤
を用いた研削方法について、前記した研削盤１０を用い
て図１を参照しながら説明する。まず、研削盤１０の同
一主軸１２に、仕上げ加工用砥石２３と粗加工用砥石２
７とをそれぞれ順番に取付け、ボルト３２をスピンドル
軸１９に、スパナ、モンキー等を使って回して締付け、
スピンドル軸１９に仕上げ加工用砥石２３及び粗加工用
砥石２７を一体的に固定する。このとき、固定フレーム
１１には、表面粗さ計１７の触針１８を取付ける。この
ようにして、研削盤１０の準備が完了した後、被加工物
１６の研磨開始から研磨終了までを、加工手順である粗
加工用及び仕上げ加工用の各プログラムと、測定手順で
ある表面粗さ測定用プログラムとを有する一連のプログ
ラムを用いて、ＮＣ制御により自動で行う。

【００１４】固定台１４が研磨開始位置に移動した後、
被加工物１６に粗加工を行う加工手順である粗加工用プ
ログラムに従って、被加工物１６に対し粗加工用砥石２
７を使用して粗加工が施される（以上、第１工程）。第
１工程が終了した後、第１工程開始時の粗加工用砥石２
７の研磨開始位置に仕上げ加工用砥石２３が配置される
ように、粗加工用砥石２７と仕上げ加工用砥石２３との
間隔に対応した距離分だけ固定台１４が移動する。この
後、第１工程で実施された粗加工用プログラムと同一の
加工手順である仕上げ加工用プログラムが実施され、第
１工程が終了した被加工物１６に対し仕上げ加工用砥石
２３を使用して仕上げ加工が施される。なお、加工手順
として、仕上げ加工用プログラムに粗加工用プログラム
と異なるプログラムを用いることも可能である。また、
仕上げ加工用砥石２３と粗加工用砥石２７との間には、
仕切り部材２５が予め配置されているので、例えば、仕
上げ加工が終了した被加工物１６の加工部分に、粗加工
用砥石２７が接触することを予め防止できる（以上、第
２工程）。

【００１５】第２工程終了後に、固定フレーム１１に取
付けられた触針１８が研磨加工後の被加工物１６の表面
に接触するように、仕上げ加工用砥石２３と触針１８と
の間隔に対応した距離分だけ固定台１４が移動する。こ
の後、測定手順である表面粗さ測定用プログラムに従っ
て、触針１８が被加工物１６の表面を移動し、被加工物
１６の表面粗さが測定される。なお、被加工物１６の微
小形状を触針１８を用いて測定し、また大きな形状は研
削盤１０に付属されているスケールを用いて測定しても
よく、この場合、この２つの測定結果を組合せること
で、被加工物１６の精密な形状測定値を、短時間の間に
得ることができる。また、測定手順である表面粗さ測定
用プログラムについても、加工手順である粗加工用及び
仕上げ加工用と同様のプログラムを用いることもできる
が、異なるプログラムを用いてもよい。そして、粗加工
及び仕上げ加工を同様のプログラムを用いて一連のプロ
グラムで行い、表面粗さ測定のみを手動で行うことも勿
論可能である（以上、第３工程）。このように、被加工
物１６を固定台１４から取外すことなく、しかも粗加工
用砥石２７から仕上げ加工用砥石２３への付け替えを行
うことなく、被加工物１６の研磨加工から表面粗さの測
定までを一連のプログラムで実施できるので、作業性が
良好であると共に、作業時間の短縮を図ることができ経
済的である。

【００１６】以上、本発明を、一実施の形態を参照して
説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記
載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施
の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそ
れぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて
本発明の研削盤及びこれを用いた研削方法を構成する場
合にも本発明は適用される。前記実施の形態において
は、研削部材である粗加工用砥石と仕上げ加工用砥石と
を隙間を開けて配置した場合について説明した。しか
し、粗加工用砥石と仕上げ加工用砥石との間に隙間を設
けることなく、２つの加工用砥石の側部を当接させて設
けることも可能である。このように、隣合う加工用砥石
を当接させた研削部材は、例えば表面が平面状態となっ
た被加工物を研磨加工する場合に適しており、通常通り
粗加工用砥石に対して被加工物を移動させることで、粗
加工終了後にそのまま仕上げ加工を行うことができる。
この場合、粗加工用砥石が先に被加工物に接触し、粗加
工用砥石に付着した粒の消耗量が大きくなるので、粗加
工用砥石と仕上げ加工用砥石の外径を略同一にしても、
被加工物の表面を仕上げ加工用砥石によって研磨でき
る。このため、被加工物の研磨加工を、研削部材の１回
の切り込み（送り）で行うことができる。従って、この
場合は、粗加工用プラグラムが終了した後、仕上げ加工
用プログラムを起動させることなく、粗加工用プログラ
ムでそのまま仕上げ加工まで行うことができ、作業時間
の短縮を図ることができる。

【００１７】また、前記実施の形態においては、被加工
物を載置固定した固定台が、研削部材に対して相対的に
動くように構成していたが、この固定台に対して固定フ
レームを移動させ、被加工物の研磨加工を行うことも勿
論可能である。そして、前記実施の形態においては、研
削部材が粗加工用砥石及び仕上げ加工用砥石の２つの加
工用砥石で構成されている場合について説明したが、例
えば、被加工物の材質、大きさ、研磨状態、及び製品と
して求められる研磨精度等を考慮して、研削部材を３つ
以上（複数）の加工用砥石から構成してもよい。このと
き、隣合う各加工用砥石の間に前記した仕切り部材を配
置してもよく、また隣合う各加工用砥石の側部を当接さ
せてもよい。なお、各加工用砥石に付着した粒は、被加
工物の材質、大きさ、研磨状態、製品として求められる
精度を考慮して、それぞれ決定することが好ましい。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜３記載の研削盤、及び、請求
項４及び５記載の研削盤を用いた研削方法においては、
研削盤に被加工物を設置した状態で、被加工物の粗加工
を粗加工用砥石で行った後、続けて仕上げ加工を仕上げ
加工用砥石で行うことができる。これにより、従来のよ
うに、被加工物の粗加工が終了した後、主軸に取付けた
加工用砥石を付け替えることなく、続けて仕上げ加工を
行うことができるので、作業性が良好であると共に、付
け替え時に発生していた加工用砥石の振れを防止でき、
被加工物の加工精度を高めることができる。また、粗加
工用の研削盤と仕上げ加工用の研削盤とをそれぞれ準備
することなく被加工物の研磨加工を１台の研削盤で行う
ことができるので、設備コストを低減できると共に、２
台の研削盤への被加工物の付け替えを行う必要がなく作
業性が良好である。そして、従来使用してきた１個の主
軸を備えた研削盤を利用できるので、新たな設備投資が
必要なく経済的である。特に、請求項２記載の研削盤に
おいては、例えば研磨加工が終了した被加工物を動かす
ことなく、安価でしかも簡単な構成で、被加工物の形状
を精密に測定できるので、経済的である。請求項３記載
の研削盤においては、例えば、仕上げ加工が終了した部
分への粗加工用砥石の接触を防止できるので、仕上げ加
工のやり直しを行う必要がなく、研磨加工時における作
業性が良好になる。

【００１９】請求項４及び５記載の研削盤を用いた研削
方法においては、研削盤に被加工物を設置した状態で、
被加工物の研磨加工を行った後、更に研磨加工終了後の
被加工物の表面粗さを表面粗さ計で測定できる。これに
より、被加工物の研磨加工から形状測定までを、研削盤
に設置した状態で一貫して行うことができるので、作業
性が良好であると共に、作業時間の短縮を図ることがで
きる。請求項５記載の研削盤を用いた研削方法において
は、第１工程及び第２工程のそれぞれの加工手順のプロ
グラムを個別に作成することなく、被加工物の研磨加工
を行うことができるので、研磨加工を行うための準備に
要する時間を短縮でき、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る研削盤の使用状態
の説明図である。

【図２】同研削盤の主軸部分の側断面図である。

【符号の説明】

１０：研削盤、１１：固定フレーム、１２：主軸、１
３：研削部材、１４：固定台、１５：チャック、１６：
被加工物、１７：表面粗さ計、１８：触針、１９：スピ
ンドル軸、２０：貫通孔、２１：砥石受け部材、２２：
貫通孔、２３：仕上げ加工用砥石、２４：貫通孔、２
５：仕切り部材、２６：貫通孔、２７：粗加工用砥石、
２８：押さえ部材、２９：固定部、３０：段差部、３
１：貫通孔、３２：ボルト、３３：拡径部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定フレームに回転可能に設けられた主
   軸と、該主軸に軸心を合わせて取付けられた研削部材と
   を有し、該研削部材によって被加工物の研磨加工を行う
   研削盤において、前記研削部材は、同心上に配置された
   粗加工を行う粗加工用砥石と、仕上げ加工を行う仕上げ
   加工用砥石とを有することを特徴とする研削盤。
2. 【請求項２】 請求項１記載の研削盤において、前記固
   定フレームの前記被加工物の移動範囲には、表面粗さ計
   が設けられていることを特徴とする研削盤。
3. 【請求項３】 請求項１及び２のいずれか１項に記載の
   研削盤において、前記粗加工用砥石と前記仕上げ加工用
   砥石とは、隙間を開けて配置されていることを特徴とす
   る研削盤。
4. 【請求項４】 被加工物に粗加工用砥石を使用して粗加
   工を施す第１工程と、前記第１工程が終了した被加工物
   に、同一の主軸上に設けられた仕上げ加工用砥石を使用
   して仕上げ加工を施す第２工程と、前記第２工程終了後
   に、前記主軸が回転可能に設けられた固定フレームに取
   付けられた表面粗さ計によって、研磨加工後の被加工物
   の表面粗さを測定する第３工程とを有することを特徴と
   する研削盤を用いた研削方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の研削盤を用いた研削方法
   において、前記第２工程には、前記第１工程の加工手順
   のプログラムが用いられていることを特徴とする研削盤
   を用いた研削方法。