JP3219857B2 - 研削方法 - Google Patents

研削方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は研削加工の途中でドレッ
シングをする場合の研削方法に関する。
【0002】
【従来の技術】数値制御研削盤では、一般にチャック面
と研削砥石とが接触した位置を切込み方向の0点として
研削砥石の切込み方向の位置を制御する。このような自
動化された研削盤では、研削砥石の切れ味が劣化する
と、研削加工の途中で自動的にドレッシングして研削砥
石の切れ味を回復させる。このときドレッシングにより
研削砥石の直径が小さくなり、チャック上面と研削砥石
との位置関係が変化するため、以下に述べる方法により
位置関係を補正する。図4は研削砥石14と工作物4及
びドレッサ7の位置関係を模式的に示したものである。
いま、同図(b)で示す位置でドレッシングするとす
る。このとき工作物4の寸法はHw、また研削砥石14
の半径はRである。研削砥石14を同図(a)に示すド
レッシング位置に移動させ、累積ドレッシング切込み量
dでドレッシングすると、半径はR1(=R−Td)に
なる。研削砥石14の切込み方向の位置は研削砥石14
の下端Aを基準として制御されるので、ドレッシング後
に研削砥石14を切込み方向の位置がHwになる研削加
工位置へ戻すと、研削砥石14の下端A1は二点鎖線で
示すように工作物4の上端からTdだけ離れる。そこ
で、Tdだけドレッシングしたときには、研削砥石14
の位置をそのままとし、研削砥石14の切込み方向の現
在位置座標をTdだけプラスした値に変更する。このよ
うにすると、研削加工位置に二点鎖線で示す研削砥石1
4の座標は(Hw+Td)になるから、研削砥石14をH
wの位置に移動させると、ドレッシングによる研削砥石
14の直径変化がキャンセルされ、研削砥石14と工作
物4とがちょうど接触する状態になる。そこで、この位
置からtgだけ下げた位置から研削加工を始めれば、正
規の研削切込み量tgで研削加工が続行される。なお、
上記の補正を一般にドレッシング補正と言う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したドレ
ッシング補正では、研削加工中の研削砥石14の摩耗を
考慮していない。このため、以下に述べる不具合があっ
た。図5は研削加工中に研削砥石14が摩耗した場合の
研削砥石14と工作物4の位置関係を示したもので、ド
レッシング開始前の工作物4の実際の加工面位置は、研
削砥石14が摩耗していないときにはHw、研削砥石1
4が△Rだけ摩耗しているときにはHw1(=Hw+△
R)である。ここで、研削砥石14が摩耗していないと
きには、ドレッシングが終了後に研削切込み量をtg
して研削砥石14の下端をA2に位置決めしても何の不
具合も発生しない。しかし、研削砥石14が摩耗してい
る場合、ドレッシング前の加工面はA1であるのに対し
て制御上は研削砥石14が点Aの位置に達したときにド
レッシングを行なうと判断するから、実研削切込み量は
正規の研削切込み量tgよりも△Rだけ大きくなってし
まう。このため、研削砥石が過切込み状態になり、研削
焼けや研削砥石の損傷が発生する。
【0004】このような不具合を避けるため、予め定め
た設定量だけ研削砥石14を上方に逃げた位置から研削
加工を開始する方法もある。しかし、研削砥石14の半
径摩耗量△Rは研削状態によって異なるため、上記設定
量が大きすぎるとエアカットが生じて能率が低下し、上
記設定量が小さすぎるとやはり過切込み状態が解消され
ない。本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決
し、研削砥石が摩耗した場合であっても、ドレッシング
後の研削加工における研削切込み量を正確に所定の値に
保持できる研削方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、砥石が
摩耗しないと仮定したときのドレッシング開始前におけ
る研削砥石の中心の工作物載置面からの高さをHw、前
回のドレッシングから今回のドレッシングまでの研削砥
石の半径摩耗量を△R、今回の累積ドレッシング切込み
量をTd、研削砥石の1回当りの研削切込み量をtgと
するとき、ドレッシング終了後の研削砥石の中心位置の
工作物載置面からの距離を(Hw+△R−Td−tg)
として研削加工を開始するようにした研削方法におい
て、1回当りのドレッシング切込み量をtd、前回のド
レッシング終了位置からドレッシング抵抗が検出される
直前までのドレッシング切込み回数をn、今回のドレッ
シングにおいて最初に検出されたドレッシング抵抗を
F、ドレッシング切込み量tdのときのドレッシング抵
抗をF0とするとき、研削砥石の半径摩耗量△Rを△R
=(n+1−F/F0)・tdとすることを特徴とす
る。
【0006】
【作用】研削加工中の研削砥石の摩耗量を算出し、摩耗
量に応じて研削砥石の切込み方向の位置を制御するか
ら、ドレッシング後の研削加工における研削切込み量を
常に一定の値に保持できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を示す図1及び図2
により説明する。図1は本発明を平面研削盤に適用した
場合の構成を示す正面図である。同図において、1はベ
ッド。2はテーブルで、ベッド1上に図において左右方
向に摺動自在に保持され、図示しない油圧シリンダによ
り駆動される。3はマグネットチャックで、テーブル2
の上に固定され、上面に工作物4を保持する。5はドレ
ッサホルダで、圧電素子6を介してテーブル2に取り付
けられている。7は先端にダイヤモンド8を固着した単
石ダイヤモンドドレッサで、ドレッサホルダ5に保持さ
れている。9はコラムで、ベッド1上に図において紙面
に垂直方向に摺動自在に保持され、モータ10により駆
動される。11はスピンドルヘッドで、コラム9に図に
おいて上下方向に摺動自在に保持され、モータ12によ
り駆動される。13はロータリーエンコーダで、モータ
12の回転角を検出することにより、スピンドルヘッド
11の位置を測定するようになっている。14は研削砥
石で、スピンドルヘッド11に回転自在に保持された図
示しない砥石軸の先端に取り付けられている。15は圧
電素子6の増幅器、16は数値制御装置である。そし
て、圧電素子6で検出され増幅器15により増幅された
ドレッシング抵抗およびロータリーエンコーダ13で検
出されたスピンドルヘッド11の位置は数値制御装置1
6に入力される。また、スピンドルヘッド11の位置は
数値制御装置16に設けられたCRT17に表示できる
ようになっている。
【0008】動作を説明するに当たり、図3を用いて研
削砥石の摩耗量を算出する原理を説明する。研削加工中
に研削砥石が摩耗したときは、研削砥石を前回のドレッ
シング位置に移動すると、研削砥石の下端とドレッサの
先端との距離は研削砥石の半径摩耗量△Rに等しい。す
なわち、△Rは図5におけるaとbの和として考えるこ
とができる。ここで、ドレッシング切込み量をtdとす
ると、aはドレッシング切込み量tdと研削砥石とドレ
ッサとが接触する直前の位置までのドレッシング切込み
回数nとの積n・tdで求めることができる。また、ドレ
ッシング抵抗の大きさはドレッシング切込み量にほぼ比
例するので、最初に研削砥石とドレッサが接触したと
き、すなわち実ドレッシング切込み量が(td−b)の
ときのドレッシング抵抗をF、正規のドレッシング切込
み量tdのときのドレッシング抵抗をF0とすると、bは
(1−F/F0)・tdとして求めることができる。した
がって、研削砥石の半径摩耗量△Rは(n+1−F/F
0)・tdとなる。そこで、ドレッシング前の研削加工位
置よりも△Rだけ上方に研削砥石を移動し、そこから研
削切込み量tgだけ切り込んだ位置から研削加工を行え
ば、ちょうど研削切込み量tgで研削加工を続行するこ
とができる。なお、ドレッシング切込み量tdにおける
ドレッシング抵抗はドレッサの先端形状によっても変化
するので、F0を固定値にするとbの計算に誤差が生じ
る。そこで、研削砥石とドレッサが最初に接触した次の
ドレッシング切込み以降のドレッシング抵抗の測定値を
0とすれば、そのときのドレッサの状態における正し
いF0が得られ、bの値を正確に決定することができ
る。
【0009】以上の構成において、予め数値制御装置1
6に入力されたプログラムに従って、各モータと油圧シ
リンダが制御されて研削加工及びドレッシングが行われ
る。図2はその際の動作を示すフローチャートである。
研削サイクルが開始されると、まずドレッシング実行回
数のカウンタiが0リセットされ(ステップ100)、
続いてカウンタiに1が加算される(ステップ11
0)。次に、ドレッシング切込み回数のカウンタj及び
ドレッサ9と研削砥石14が接触したあとのドレッシン
グ切込み回数のカウンタkが0リセットされる(ステッ
プ120)。続いて、カウンタjに1が加算され(ステ
ップ130)、ドレッシングが開始される(ステップ1
40)。ステップ140では、ドレッシング切込み量が
tdとなるように単石ダイヤモンドドレッサ7と研削砥
石14とを位置決めするとともに、ドレッシングによる
研削砥石14の直径の減少分を補正するため研削砥石1
4の切込み方向の位置の表示Hをドレッシング切込み量
tdだけプラスする。そして、このときのドレッシング
抵抗Fd(j)を測定し(ステップ150)、ドレッシ
ング抵抗が検出されたかどうかを判定する(ステップ1
60)。ドレッシング抵抗が検出されなければ研削砥石
14とドレッサ9は接触していないから、ステップ13
0に戻りドレッシングを繰り返す。ドレッシング抵抗が
検出されたらカウンタkに1を加算して(ステップ17
0)、F(k)にFd(j)を記憶し(ステップ18
0)、続いてカウンタkと予め設定したドレッシング切
込み回数Kとを比較する(ステップ190)。カウンタ
kが設定値Kよりも小さければ、ステップ130に戻り
ドレッシングを繰り返す。カウンタkが設定値Kに達し
たら必要量のドレッシングが行われたことになるので、
次のステップ200へ進む。ステップ200ではカウン
タiが1であるかどうかを判定する。ここで、カウンタ
iが1のときは最初のドレッシングであり、研削砥石1
4は摩耗していないから、研削加工開始位置を予め設定
した位置Hw0にセットする(ステップ210)。また、
カウンタiが1でないときは、研削加工を行ったあとの
ドレッシングであるから、研削砥石14の半径摩耗量△
Rを式1により計算する(ステップ220)。 △R=(j−k+1−F(1)/F(2))・td 式1 そして、研削開始位置Hwを式2により求める(ステッ
プ230)。 Hw =Hw+△R−Td−tg 式2 次に、ステップ210またはステップ230でセットし
た研削開始位置へ研削砥石14を移動し(ステップ24
0)、累積研削切込み量Tgを0リセットして(ステッ
プ250)、研削加工を開始する(ステップ260)。
ステップ260では研削切込みを行うごとに研削開始位
置を研削切込み量tgだけ減じるとともに、累積研削切
込み量Tgを計算する。続いて、研削開始位置Hwが仕
上寸法位置H0に達したかどうかのを判定する(ステッ
プ270)。HwがH0よりも大きければ、累積研削切込
み量Tgを予め設定されたドレッシング間研削切込み量
T0と比較して(ステップ280)、TgがT0よりも小
さければステップ260に戻って研削加工を続行し、T
gがT0より大きければドレッシング時期になるので、ス
テップ110に戻ってドレッシングを行う。ステップ2
70でHwがH0になったら仕上寸法であるので研削サイ
クルを終了する。なお、上記実施例では、ドレッシング
抵抗を圧電素子で検出するようにしたが、ドレッシング
抵抗を測定する方法はこれに限定されるものではなく、
砥石軸モータの電流値等、ドレッシング抵抗の発生によ
って生じる他の物理量を用いてもよい。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ド
レッシングを終了して研削加工に戻る際に、ドレッシン
グ前の研削砥石の半径摩耗量に相当する高さだけ研削砥
石を工作物の上方に位置決めするようにしたので、常に
正規の研削切込み量で研削加工を続けることができ、研
削砥石の過切込みによる研削焼けの発生や研削砥石の損
傷を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を平面研削盤に適用した場合の構成を示
す正面図。
【図2】図1における動作を示すフローチャート。
【図3】研削砥石の摩耗量の算出原理を説明する図。
【図4】研削砥石とドレッサ及び工作物との位置関係を
示す図。
【図5】研削砥石に半径摩耗が生じた場合の研削砥石と
工作物との位置関係を示す図。
【符号の説明】
4 工作物 7 ドレッサ 14 研削砥石

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 砥石が摩耗しないと仮定したときのドレ
    ッシング開始前における研削砥石の中心の工作物載置面
    からの高さをHw、 前回のドレッシングから今回のドレッシングまでの研削
    砥石の半径摩耗量を△R、 今回の累積ドレッシング切込み量をTd、 研削砥石の1回当りの研削切込み量をtgとするとき、 ドレッシング終了後の研削砥石の中心位置の工作物載置
    面からの距離を(Hw+△R−Td−tg)として研削
    加工を開始するようにした研削方法において、 1回当りのドレッシング切込み量をtd、前回のドレッ
    シング終了位置からドレッシング抵抗が検出される直前
    までのドレッシング切込み回数をn、 今回のドレッシングにおいて最初に検出されたドレッシ
    ング抵抗をF、 ドレッシング切込み量tdのときのドレッシング抵抗を
    F0とするとき、 研削砥石の半径摩耗量△Rを△R=(n+1−F/F
    0)・tdとすることを特徴とする研削方法。
  2. 【請求項2】 今回の実ドレッシング切込み量がtdと
    なったときのドレッシング抵抗の測定値を次回のドレッ
    シング抵抗F0とすることを特徴とする請求項1に記載
    の研削方法。
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