JP3872721B2 - 砥石のドレッシング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削部位を構成する外周直線部と、前記外周直線部の両側に連続して研削部位を構成する円弧部とを備える円板状砥石のドレッシング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワーク研削装置における研削用砥石のドレッシング(目立て、目直し)を行うために、ドレッシング装置が広く使用されている。例えば、特開2000−190221号公報に開示された工具ドレス機では、円板状ドレッサの姿勢を2次元状に変位可能に構成することで、外周直線部とその両側に円弧部を有する円板状砥石のドレッシングを可能としている。
【0003】
ところで、上記したような円弧部を有する円板状砥石を正確にドレッシングするには、円板状砥石に対する円板状ドレッサの位置を正確に把握し、円弧補間の軌跡を高精度に算出する必要がある。円板状ドレッサの位置は、ドレッサ径と砥石径とを用いて求めることができる。
【0004】
従来、ドレッサ径は、ドレッシング前のドレッサ径と、予め与えられたドレッシング1回あたりの推定ドレッサ摩耗量及びドレッシング回数の積とから求めており、また、砥石径は、求めたドレッサ径と、砥石にドレッサが接触するまでの移動量とから求めていた。
【0005】
しかしながら、前記推定ドレッサ摩耗量は、過去に行われたドレッシングの累積データから、例えば平均をとって求められたものであるため、信頼性に乏しく、従って、この値に基づいて求められるドレッサ径及び砥石径は、誤差を含んだ不正確なものとなり、結果として砥石を所望の形状にドレッシングすることができなくなってしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、円弧部を有する砥石を所望の形状にドレッシングすることができるとともに、砥石及びドレッサの摩耗量管理を容易とする砥石のドレッシング方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、研削部位を構成する外周直線部と、前記外周直線部の両側に連続して研削部位を構成する円弧部とを備える円板状砥石のドレッシング方法において、
円板状ドレッサのドレッシング部位を構成する外周部を、前記円板状砥石の非研削部位である側面部に接触させ、前記円板状ドレッサの基準位置から前記円板状砥石の前記側面部までの移動量に基づき、前記円板状ドレッサの径を算出する第1ステップと、
前記円板状ドレッサの前記外周部を、前記円板状砥石の前記外周直線部に接触させ、前記円板状ドレッサの前記基準位置から前記円板状砥石の前記外周直線部までの移動量と、前記第1ステップで算出した前記円板状ドレッサの前記径とに基づき、前記円板状砥石の径を算出する第2ステップと、
前記円板状ドレッサの前記径と前記円板状砥石の前記径とに基づき、前記円板状砥石をドレッシングする前記円板状ドレッサの移動軌跡を算出する第3ステップと、
からなり、前記移動軌跡に従って前記円板状砥石のドレッシングを行うことを特徴とする(請求項1記載の発明)。
【0008】
また、本発明は、研削部位を構成する外周直線部と、前記外周直線部の両側に連続して研削部位を構成する円弧部とを備える円板状砥石のドレッシング方法において、
円板状ドレッサのドレッシング部位を構成する外周部を、前記円板状砥石の非研削部位である側面部に接触させ、前記円板状ドレッサの基準位置から前記円板状砥石の前記側面部までの移動量を算出する第1ステップと、
前記円板状ドレッサの前記外周部を、前記円板状砥石の前記外周直線部に接触させ、前記円板状ドレッサの前記基準位置から前記円板状砥石の前記外周直線部までの移動量を算出する第2ステップと、
前記第1ステップで算出した前記移動量と前記第2ステップで算出した前記移動量とに基づき、前記円板状砥石をドレッシングする前記円板状ドレッサの移動軌跡を算出する第3ステップと、
からなり、前記移動軌跡に従って前記円板状砥石のドレッシングを行うことを特徴とする(請求項2記載の発明)。
【0009】
この発明によれば、砥石の円弧部をドレッシングする際のドレッサの移動軌跡を高精度に算出して、円弧部を有する砥石を所望の形状にドレッシングすることができるとともに、砥石及びドレッサの摩耗量の管理が容易となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に係る砥石のドレッシング方法について、それを実施する装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0011】
図1は、ワークWを研削する研削装置10を示す。研削装置10は、グラインダー12と砥石ドレッシング装置30とから構成される。
【0012】
グラインダー12は、円板状の砥石18を備える。砥石18は駆動モータ14の回転軸16に軸支される。すなわち、砥石18は、駆動モータ14の回転作用下に回転軸16の回りに回転し、ワークWを研削する。この場合、ワークWは、例えば、クランクシャフトを構成するクランクピンである。図1に示すように、ワークWは、断面が直線となる円筒外周面11aと、円筒外周面11aの両端側に形成される円弧状曲面11bとを備える。このようなワークWを研削する砥石18の外周部は、図2に示すように、断面外郭形状が直線となる直線外周部20と、直線外周部20の右端に連続し、断面外郭形状が円弧となる右円弧外周部22と、右円弧外周部22の右端に連続する右端面部24と、直線外周部20の左端に連続し、断面外郭形状が円弧となる左円弧外周部26と、左円弧外周部26の左端に連続する左端面部28とを備える。直線外周部20は、ワークWの円筒外周面11aを研削し、右円弧外周部22及び左円弧外周部26は、ワークWの円弧状曲面11bを研削する。右端面部24と左端面部28はワークWの研削に寄与しない領域であり、ドレッシングの対象外である。
【0013】
砥石ドレッシング装置30は、円板状のロータリドレッサ32を備える。ロータリドレッサ32の外周面には多数のダイヤモンド粒子36が配されてドレッシング面38を形成する。ロータリドレッサ32は、スピンドルユニット40の回転軸42に係合する。すなわち、ロータリドレッサ32は、スピンドルユニット40の回転作用下に回転軸42の回りに回転し、ドレッシング面38で砥石18をドレッシングする。
【0014】
スピンドルユニット40には、ドレッシング面38と砥石18とが接触したことを検出するAE(Acoustic Emission)センサ44が配設されている。AEセンサ44は、ドレッシング面38と砥石18の外周面とが接触した際に発生する弾性波(超音波、音響エネルギ)を検出し、電気信号に変換して制御部66に出力する。
【0015】
スピンドルユニット40は、第1支持部材46の軸部材48に軸支される。スピンドルユニット40は、軸部材48を中心として矢印A方向に回転可能であり、その回転制御はA軸回転制御部60によって行われる。
【0016】
第1支持部材46は、X軸方向に延在する第1案内部材50に係合する。第1支持部材46のX軸方向変位制御は、X軸変位制御部62によって行われる。
【0017】
第1案内部材50は、第2支持部材52に支持され、第2支持部材52はZ軸方向に延在する第2案内部材54に係合する。第2支持部材52のZ軸方向の変位制御はZ軸変位制御部64によって行われる。
【0018】
制御部66は、基本的には、CPU68と、ドレッシング面38を所望の位置及び姿勢にするためのNCプログラムや後述する各種管理データ等が格納される記憶部70とから構成される。
【0019】
すなわち、制御部66は、A軸回転制御部60、X軸変位制御部62及びZ軸変位制御部64を駆動し、ロータリドレッサ32を所望の位置及び姿勢に制御し、さらに、スピンドルユニット40を駆動し、ロータリドレッサ32を所望の速度で回転させて、砥石18を所望の形状にドレッシングする。
【0020】
本実施の形態に係る研削装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、砥石ドレッシング装置30における砥石18のドレッシング方法並びに作用効果について説明する。
【0021】
砥石18のドレッシングに先立って、図3に示すように、基準位置P0におけるロータリドレッサ32の回転中心Oを原点としたドレス座標系を設定する。図4〜図10は、砥石ドレッシング装置30における砥石18のドレッシング方法を説明するフローチャートである。図4に示すフローチャートはメインルーチンであり、図5〜図10に示すフローチャートは前記メインルーチンにおける各サブルーチンを示すものである。
【0022】
先ず、砥石18が交換されたか否かを判定する(ステップS1)。砥石18を交換した場合、交換した砥石18が新規の砥石なのか、あるいは、前回ドレッシングされている砥石なのかを判定する(ステップS2)。
【0023】
新規な砥石18に交換した場合、誤差を含んでいる可能性のある仕様データである砥石径WD、砥石幅WWを入力すると共に、既知のドレッサ径DD、例えば、マスタ治具を用いて測定したドレッサ径、あるいは、前回のドレッシング終了時に取得したドレッサ径DDを記憶部70から読み込む(ステップS3)。砥石径WD及び砥石幅WWは、制御部66に接続された図示しないキーボード、マウス等の入力装置を介して入力されるか、あるいは、図示しないインターフェースを介して他の装置からデータとして送信される。次いで、ステップS4の処理▲1▼を実行する。
【0024】
前回ドレッシングされている砥石18に交換した場合には、前回のドレッシング時に取得した砥石径WDと、前回のドレッシング時に取得した砥石18の右端面接触位置DZ1と、前回のドレッシング時に取得した砥石18の左端面接触位置DZ2と、ドレッサ径DDとを記憶部70から読み込み(ステップS5)、ステップS6の処理▲2▼を実行する。
【0025】
砥石18を交換していない場合、前回のドレッシング時に取得した砥石径WDと、前回のドレッシング時に取得した右端面接触位置DZ1と、前回のドレッシング時に取得した左端面接触位置DZ2とを記憶部70から読み込み(ステップS7)、ロータリドレッサ32が交換されたか否かを判定する(ステップS8)。
【0026】
ロータリドレッサ32を交換していない場合、ドレッサ径DDを記憶部70から読み出し(ステップS9)、ステップS10の処理▲3▼を実行する。
【0027】
ロータリドレッサ32を交換した場合、交換したロータリドレッサ32のドレッサ径DDが入力される(ステップS11)。このドレッサ径DDは、予めマスタ治具等により正確に測定され、制御部66に接続された図示しないキーボード、マウス等の入力装置を介して入力されるか、あるいは、図示しないインターフェースを介して図示しない他の装置からデータとして送信される。次いで、ステップS12の処理▲4▼を実行する。
【0028】
次に、ステップS4に示す処理▲1▼について、図5〜図7を用いて以下詳細に説明する。ステップS3で読み込まれたドレッサ径DDを用いて、砥石18の右端面部24にドレッシング面38が接触するときのロータリドレッサ32の回転中心OのZ軸方向の予想位置である右端面予想接触位置DZ1′を算出し(ステップS20)、ロータリドレッサ32を高速移動させて右端面予想接触位置DZ1′の近傍位置(図3において、位置P1より僅かに右側の位置)まで接近させる(ステップS21)。次いで、ロータリドレッサ32の移動速度を低速に切り換え、ロータリドレッサ32が砥石18の右端面部24に接触するまで移動させる(ステップS22)。ステップS21及びステップS22におけるロータリドレッサ32の移動は、A軸回転制御部60、X軸変位制御部62及びZ軸変位制御部64によって行われる。ロータリドレッサ32と砥石18の右端面部24との接触がAEセンサ44によって検知されると(ステップS23)、そのときのロータリドレッサ32の回転中心OのZ軸方向における位置(右端面接触位置DZ1)が算出される(ステップS24)。算出された右端面接触位置DZ1は、制御部66の記憶部70に保存される。
【0029】
ステップS25では、以下に示す式(1)に基づいて砥石18の取付位置誤差WTを算出し、記憶部70に保存する。
WT=DZ1′−DZ1 …(1)
【0030】
同様にして、ドレッサ径DDを用いて左端面予想接触位置DZ2′を算出し(ステップS26)、ロータリドレッサ32を高速移動させて左端面予想接触位置DZ2′の近傍位置(図3において、位置P2より僅かに左側の位置)まで接近させる(ステップS27)。次いで、ロータリドレッサ32の移動速度を低速に切り換え、ロータリドレッサ32が砥石18の左端面部28に接触するまで移動させる(ステップS28)。ロータリドレッサ32と砥石18の左端面部28との接触がAEセンサ44によって検知されると(ステップS29)、そのときのロータリドレッサ32の回転中心OのZ軸方向における位置(左端面接触位置DZ2)が算出される(ステップS30)。算出された左端面接触位置DZ2は、記憶部70に保存される。
【0031】
ステップS31では、以下に示す式(2)に基づいて、砥石幅WWを算出し、記憶部70に保存する。
WW=DZ2−DZ1−DD …(2)
【0032】
ステップS32では、ドレッサ径DDを用いて直線外周部予想接触位置DX′を算出する。ロータリドレッサ32を高速移動させて直線外周部予想接触位置DX′の近傍位置(図3において、位置P3より僅かに上方の位置)まで接近させる(ステップS33)。次いで、ロータリドレッサ32の移動速度を低速に切り換え、ロータリドレッサ32が、砥石18の直線外周部20に接触するまで移動させる(ステップS34)。ロータリドレッサ32と砥石18の直線外周部20との接触がAEセンサ44によって検知されると(ステップS35)、そのときのロータリドレッサ32の回転中心OのX軸方向における位置(直線外周部接触位置DX)が算出される(ステップS36)。算出された直線外周部接触位置DXは、記憶部70に保存される。ステップS37では、ステップS36で算出された直線外周部接触位置DXとドレッサ径DDとから砥石径WDが算出される。算出された砥石径WDは、記憶部70に保存される。
【0033】
ステップS38では、ドレッサ径DDとステップS37で算出された砥石径WDとから、あるいは、ロータリドレッサ32の回転中心Oの移動量(右端面接触位置DZ1、左端面接触位置DZ2、直線外周部接触位置DX)から、砥石18の直線外周部20、右円弧外周部22及び左円弧外周部26を所望の形状にドレッシングするためのドレス座標系(図3参照)における回転中心Oの移動軌跡が算出される。前記移動軌跡に基づいて、ロータリドレッサ32による砥石18の各部位(直線外周部20、右円弧外周部22、左円弧外周部26)のドレッシングが行われる(ステップS39)。ドレス終了後、ドレス後の砥石径WDを算出し、算出した砥石径WDを記憶部70に保存する(ステップS40)。この場合の砥石径WDは、再度、ロータリドレッサ32を砥石18の右端面部24に接触させ、ドレス後のドレッサ径DDを算出し、次いで、ロータリドレッサ32を砥石18の直線外周部20に接触させ、直線外周部接触位置DXを算出することにより得られる。
【0034】
以上説明したように、処理▲1▼では、新規な砥石18に交換した場合、既知のドレッサ径DDを用い、砥石18のZ軸方向に対する取付位置の誤差の有無に拘らず、右円弧外周部22及び左円弧外周部26を含むロータリドレッサ32の移動軌跡を算出し、砥石18をドレッシングすることができる。
【0035】
図4のステップS6に示す処理▲2▼では、砥石18が交換された際、前回の砥石ドレッシング装置30によるドレッシング時に得られたデータを利用し、処理▲1▼の場合と略同様にしてロータリドレッサ32の移動軌跡が算出される。
【0036】
次に、ステップS10に示す処理▲3▼について、図8〜図10を用いて以下詳細に説明する。ステップS7で読み込まれた前回の右端面接触位置DZ1を右端面予想接触位置DZ1′とする(ステップS100)。ロータリドレッサ32を高速移動させて右端面予想接触位置DZ1′の近傍位置(図3において、位置P1より僅かに右側の位置)まで接近させる(ステップS101)。次に、ロータリドレッサ32の移動速度を低速に切り換え、ロータリドレッサ32が砥石18の右端面部24に接触するまで移動させる(ステップS102)。ロータリドレッサ32と砥石18の右端面部24との接触がAEセンサ44によって検知されると(ステップS103)、そのときのロータリドレッサ32の回転中心OのZ軸方向における位置(右端面接触位置DZ1)が算出される(ステップS104)。算出された右端面接触位置DZ1は、記憶部70に保存される。
【0037】
ステップS105では、以下に示す式(3)に基づいてドレス摩耗量DMを算出し、算出されたドレス摩耗量DMを記憶部70に記憶する。
DM=DZ1′−DZ1 …(3)
【0038】
ステップS106において、ステップS9で読み込まれた前回のドレッサ径DDと、ステップS105で求めたドレス摩耗量DMとから現在のドレッサ径DDを算出し、記憶部70に保存する(ステップS106)。
【0039】
ステップS7で読み込まれた前回の砥石径WDと、ステップS106で算出された現在のドレッサ径DDとから直線外周部予想接触位置DX′を算出する(ステップS107)。ロータリドレッサ32を高速移動させて直線外周部予想接触位置DX′の近傍位置(図3において、位置P3より僅かに上方の位置)まで接近させる(ステップS108)。次いで、ロータリドレッサ32の移動速度を低速に切り換え、ロータリドレッサ32が砥石18の直線外周部20に接触するまで移動させる(ステップS109)。ロータリドレッサ32と砥石18の直線外周部20との接触がAEセンサ44によって検知されると(ステップS110)、そのときのロータリドレッサ32の回転中心OのX軸方向における位置(直線外周部接触位置DX)が算出される(ステップS111)。算出された直線外周部接触位置DXは、記憶部70に保存される。
【0040】
ステップS112では、ステップS106で算出された現在のドレッサ径DDと、ステップS111で算出された直線外周部接触位置DXとから現在の砥石径WDを算出する。
【0041】
ステップS113では、ステップS7で読み込まれた前回のドレッシング時に取得した砥石径WDと、ステップS112で算出された現在の砥石径WDとの差分を取り、砥石摩耗量WMを算出し、算出した砥石摩耗量WMを記憶部70に保存する。
【0042】
ステップS114では、ステップS106で算出された現在のドレッサ径DDと、ステップS112で算出された現在の砥石径WDとから、あるいは、ロータリドレッサ32の回転中心Oの移動量(右端面接触位置DZ1、左端面接触位置DZ2、直線外周部接触位置DX)から、砥石18の直線外周部20、右円弧外周部22及び左円弧外周部26を所望の形状にドレッシングするためのドレス座標系(図3参照)における回転中心Oの移動軌跡が算出される。前記移動軌跡に基づいて、ロータリドレッサ32による砥石18の各部位(直線外周部20、右円弧外周部22、左円弧外周部26)のドレッシングが行われる(ステップS115)。ドレス終了後、ドレス後の砥石径WDを算出し、算出したドレス後の砥石径WDを記憶部70に保存する(ステップS116)。この場合の砥石径WDは、再度、ロータリドレッサ32を砥石18の右端面部24に接触させ、ドレス後のドレッサ径DDを算出し、直線外周部20に接触させ、直線外周部接触位置DXを算出することにより得られる。
【0043】
ステップS117では、次回のドレス前に砥石18の交換が予定されているか否かが判定され、砥石18の交換が予定されていない場合は処理を終了し、砥石18の交換が予定されている場合はステップS118〜S124の処理を実行する。この場合、各ステップS118〜S124の処理は前述したステップS100〜S106の処理と同じである。すなわち、砥石18の交換が予定される場合(すなわち、次回、処理▲1▼または処理▲2▼が実行される場合)、ステップS118〜S124の処理を行うことによりドレッシング後の正確なドレッサ径DDが算出されるため、処理▲1▼または処理▲2▼において、砥石径WDを正確に算出することができる。
【0044】
以上説明したように、処理▲3▼では、ロータリドレッサ32を砥石18の右端面部24及び直線外周部20に接触させることにより、ドレッサ径DD及び砥石径WD、あるいは、ロータリドレッサ32の回転中心Oの移動量を正確に算出できるので、右円弧外周部22及び左円弧外周部26を含むロータリドレッサ32の移動軌跡を算出し、砥石18を高精度にドレッシングすることができる。
【0045】
図4のステップS12に示す処理▲4▼は、前述したとおり、ロータリドレッサ32が交換された際に実行される。この場合、ロータリドレッサ32は、交換されたばかりであるため摩耗していない。すなわち、処理▲4▼と処理▲3▼との差異は、処理▲3▼のステップS105におけるドレス摩耗量DMの算出処理を行わない点のみである。処理▲4▼では、前回の砥石ドレッシング装置30によるドレッシング時に得られたデータを利用し、処理▲3▼と略同様にしてロータリドレッサ32の移動軌跡が算出される。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、砥石の径及びドレッサの径、あるいは砥石に対するドレッサの移動量を精度よく検出できるので、円弧部を有する砥石に対するドレッサの移動軌跡を高精度に算出することができる。従って、砥石の外周部、特に精度が必要とされる円弧部を所望の形状にドレッシングすることができる。また、砥石及びドレッサの摩耗量の管理も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の研削装置の全体構成図である。
【図2】図1のII−II線縦断面図である。
【図3】ドレス座標系の説明図である。
【図4】砥石ドレッシングのメインルーチン処理を説明するフローチャートである。
【図5】新規砥石に交換された場合のサブルーチン処理を説明するフローチャートである。
【図6】新規砥石に交換された場合のサブルーチン処理を説明するフローチャートである。
【図7】新規砥石に交換された場合のサブルーチン処理を説明するフローチャートである。
【図8】砥石及びドレッサがいずれも交換されていない場合のサブルーチン処理を説明するフローチャートである。
【図9】砥石及びドレッサがいずれも交換されていない場合のサブルーチン処理を説明するフローチャートである。
【図10】砥石及びドレッサがいずれも交換されていない場合のサブルーチン処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
10…研削装置 12…グラインダー
18…砥石 20…直線外周部
22…右円弧外周部 24…右端面部
26…左円弧外周部 28…左端面部
30…砥石ドレッシング装置 32…ロータリドレッサ
36…ダイヤモンド粒子 38…ドレッシング面
40…スピンドルユニット 44…AEセンサ
48…軸部材 60…A軸回転制御部
62…X軸変位制御部 64…Z軸変位制御部
66…制御部 68…CPU
70…記憶部
Claims (2)
- 研削部位を構成する外周直線部と、前記外周直線部の両側に連続して研削部位を構成する円弧部とを備える円板状砥石のドレッシング方法において、
円板状ドレッサのドレッシング部位を構成する外周部を、前記円板状砥石の非研削部位である側面部に接触させ、前記円板状ドレッサの基準位置から前記円板状砥石の前記側面部までの移動量に基づき、前記円板状ドレッサの径を算出する第1ステップと、
前記円板状ドレッサの前記外周部を、前記円板状砥石の前記外周直線部に接触させ、前記円板状ドレッサの前記基準位置から前記円板状砥石の前記外周直線部までの移動量と、前記第1ステップで算出した前記円板状ドレッサの前記径とに基づき、前記円板状砥石の径を算出する第2ステップと、
前記円板状ドレッサの前記径と前記円板状砥石の前記径とに基づき、前記円板状砥石をドレッシングする前記円板状ドレッサの移動軌跡を算出する第3ステップと、
からなり、前記移動軌跡に従って前記円板状砥石のドレッシングを行うことを特徴とする砥石のドレッシング方法。 - 研削部位を構成する外周直線部と、前記外周直線部の両側に連続して研削部位を構成する円弧部とを備える円板状砥石のドレッシング方法において、
円板状ドレッサのドレッシング部位を構成する外周部を、前記円板状砥石の非研削部位である側面部に接触させ、前記円板状ドレッサの基準位置から前記円板状砥石の前記側面部までの移動量を算出する第1ステップと、
前記円板状ドレッサの前記外周部を、前記円板状砥石の前記外周直線部に接触させ、前記円板状ドレッサの前記基準位置から前記円板状砥石の前記外周直線部までの移動量を算出する第2ステップと、
前記第1ステップで算出した前記移動量と前記第2ステップで算出した前記移動量とに基づき、前記円板状砥石をドレッシングする前記円板状ドレッサの移動軌跡を算出する第3ステップと、
からなり、前記移動軌跡に従って前記円板状砥石のドレッシングを行うことを特徴とする砥石のドレッシング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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