JP4333468B2

JP4333468B2 - 研削盤およびクーラント供給方法

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Publication number: JP4333468B2
Application number: JP2004133920A
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Inventors: 良平向井; 伸充堀
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Description

本発明は、研削盤およびクーラント供給方法に関する。

従来、工作物を砥石車で研削するときには、工作物と砥石車との研削点にクーラントを供給して冷却及び潤滑することにより研削熱による工作物の研削焼け、熱歪み等を防止している。

近時、少量のクーラントでも工作物と砥石車とを十分に冷却および潤滑が可能なように特許文献１に記載されるようなクーラント供給方法が開発されている。この特許文献１に記載されているクーラントの供給方法は、特許文献１の図６に示されるように、研削点より砥石回転方向の上流側位置でエアジェットをクーラントの供給の開始と同時に、砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付け、エアジェットにより砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断することによって、少量のクーラントでも砥石車の研削面に良好に付着させて研削点に十分に供給できるようにしている。
特開２００４−１７２６５号公報（第５頁段落番号［００１９］から第６頁段落番号［００２１］、図６）

工作物の研削加工は、砥石車を送り速度の異なる粗研削送り、仕上げ研削送りして研削し、前進端で一時停止してスパークアウト研削している。研削加工では、切込み量が多くなるにつれて発熱量が多くなるが、この研削による発熱を冷却するには、発熱量に応じた流量のクーラントの供給が必要となる。このため、切込み量の大きい粗研削送りでは、発熱量が多く高温になるので、多量のクーラントを供給する必要がある。

ところで、特許文献１に記載されているクーラント供給方法では、クーラントの供給を開始すると同時にエアジェットの供給を開始し、クーラントの供給を停止すると同時にエアジェットの供給を停止するよう、すなわち、研削加工の開始から終了までエアジェットを供給している。

しかしながら、粗研削送りでは、冷却のために多量のクーラントを必要とし、この多量のクーラントを供給しているときに砥石面に向かってエアジェットを供給した場合、多量のクーラントがミスト状になって研削盤のカバー内を多量に浮遊することとなる。このため、大量のミスト状のクーラントは研削加工が終了した時点においてもカバー内を浮遊し続け、工作物の搬出搬入のためにカバーを開閉した際に外部に流出し、研削盤が設置されている工場内の環境を悪化させる恐れがあった。また、エアジェットの供給によって研削盤のカバー内の内圧が上昇している場合、多量のミスト状のクーラントが浮遊すると、通常では浸入することがない研削盤内部にまでクーラントが浸入する可能性があり、研削盤のメンテナンスを頻繁に行わなければならない問題があった。

本出願人の発明者は、粗研削送り時に多量のミスト状クーラントが発生することを防止すべく精査実験を重ねた結果、多量のクーラントを供給した場合は、クーラントは砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を貫通して研削点に到達することを見い出だした。

本発明の目的は、砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するための流体ジェットの供給の有無を制御することにより、クーラントによって研削点に発生する動圧を低下し、切欠き等の影響により動圧が大きく変化して真円度が低下することを防止することである。

上述の問題を解決するための請求項１の特徴は、砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤におけるクーラント供給方法において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止するようにしたことである。

上述の問題を解決するための請求項２の特徴は、請求項１において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削では、前記クーラントを多量に供給するとともに、前記流体ジェットの供給を停止し、前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削では、前記クーラントを少量供給するとともに、前記流体ジェットを供給するようにしたことである。

上述の問題を解決するための請求項３の特徴は、砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止する最終研削送り工程制御手段を設けたことである。

上述の問題を解決するための請求項４の特徴は、請求項３において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削時に、前記クーラントの供給を多量にするとともに、前記流体ジェットの供給を停止する重研削制御手段を設け、前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削時に、前記クーラントの供給を少量にするとともに、前記流体ジェットを供給する軽研削制御手段を設けたことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、軽研削送りのうちでも切込み量が最も小さい精研削送りまたはスパークアウトなどの最終研削送り工程では、切込み量が非常に少ないことから、研削点に到達するクーラント量が減少しても冷却できるため、流体ジェットの供給を停止するようにした。これにより、砥石随伴空気層を研削点に到達するようにして、クーラント流を工作物側に偏向し、研削点に供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物に掛けられるクーラント量の割合を増加させた。従って、クーラントによって研削点に発生する動圧が低下し、工作物の研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物に掛けられるクーラント量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。

また、上記のように構成した請求項２に係る発明においては、砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削では、発熱量が多く高温になるため、これを冷却するためにクーラントを多量に供給する。多量のクーラントが供給されていることから、流体ジェットによって砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するまでもなく、クーラントは砥石随伴空気層を貫通して研削点に到達するので、流体ジェットの供給を停止する。これにより、重研削時に多量のクーラントが流体ジェットによってミスト状になって浮遊することを防止できる。また、砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削では、発熱量が小さいため、クーラントが確実に研削点に供給されていれば、少量のクーラントであっても冷却が可能なため、クーラントを少量供給するとともに、流体ジェットを供給して砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断して少量のクーラントが確実に研削点に到達されるようにした。これにより、クーラントの使用量を減少させることができる。なお、本発明における重研削は、砥石随伴空気層を貫通するだけのクーラントの流量以上にクーラントを供給しないと、研削による発熱が冷却できない程の大きい切込み量を付与する研削と定義され、軽研削は、砥石随伴空気層を貫通するだけのクーラントの流量以下のクーラントで研削による発熱が冷却可能な小さい切込み量を付与する研削が軽研削と定義される。

また、上記のように構成した請求項３に係る発明においては、最終研削送り工程にて流体ジェット供給を停止するようにしたことにより、クーラントによって研削点に発生する動圧が低下し、工作物の研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物に掛けられるクーラント量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができ、高研削精度の研削盤とすることができる。

請求項４に係る発明のように、切込み量に応じてクーラントの流量と流体ジェットの供給の有無を制御するようにすれば、ミスト状に飛散するクーラントの量を少量にすることができ、研削盤が設置された工場等の環境の悪化を防止できる。また少量のミストしか飛散しないため、通常では進入することがない研削盤内部にまでクーラントが浸入することがなくなり、メインテナンスが簡単な研削盤とすることができる。さらに、流体ジェットを必要なときにのみ供給するようにしたことにより、流体ジェットの使用量を低減でき、ランニングコストの低い研削盤とすることができる。

以下本発明の第１の実施形態に係る研削装置について図１乃至図７に基づいて説明する。ベッド１０上には、図１に示すように、砥石台１１が摺動可能に載置され、サーボモータ１２により図略のボールネジ機構を介してワークＷに接近離間するＸ軸方向に進退移動される。サーボモータ１２の回転量は、サーボモータ１２の後端に取り付けられたエンコーダ１２ａにより検出される。砥石台１１には、一端に砥石車Ｇが取り付けられた砥石軸１３が回転可能に軸承され電気モータ２９により回転駆動される。砥石車Ｇは鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状の基体の外周面に複数の砥石チップが接着されて構成されている。ベッド１０上にはテーブル１４が摺動可能に装架され、サーボモータ１５によりボールネジ機構１６を介してＸ軸と直角なＺ軸方向に移動される。サーボモータ１５の回転量は図２に示されるように、サーボモータ１５に取り付けられたエンコーダ１５ａにより検出される。テーブル１４上には、ワーク支持装置１７を構成する主軸台（図略）及び心押台１８が取り付けられ、ワークＷは主軸台と心押台１８との両センタ間に挟持され回転駆動される。ワークＷは、図３に示すように、主軸台と心押台１８との両センタに支持される円筒棒状のシャフト部Ｗｓと、ワークＷの回転軸線方向にシャフト部Ｗｓ上に等間隔に円筒状に形成された第１研削部Ｗ１〜第４研削部Ｗ４とから構成されている。

砥石台１１には砥石車Ｇを覆う砥石ガード１９が固定されている。砥石ガード１９の上面には、クーラントノズル２１が取り付けられ、クーラントノズル２１からは、砥石車ＧがワークＷを研削加工する研削点Ｐに向けてクーラントが供給される。このクーラント流２２は研削点Ｐ近傍の到達点Ｇｄで研削面Ｇａに到達する。クーラントノズル２１は、クーラントを貯蔵するクーラントタンク３２にクーラント供給管３３によって接続され、このクーラント供給管３３の途中には、クーラント供給装置２０のポンプ３４が取り付けられている。このポンプ３４は、モータ３５によって回転され、クーラントタンク３２からクーラントをくみ上げて所定流量のクーラント流２２をクーラントノズル２１に供給する。

砥石ガード１９の側板１９ｂには、図４に示すようにクーラント流２２が砥石車Ｇの研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石車Ｇの一側面Ｇｂの前端縁に向かって水平方向に開口するエアジェットノズル（流体ジェットノズル）２３が取り付けられている。該エアジェットノズル２３は例えば電磁駆動式の開閉弁２４を介して工場エア等の加圧エア源２５に接続され、図５に示すように、エアジェット２６を砥石車Ｇの外周研削面Ｇａに沿って一側面側Ｇｂから他側面側Ｇｃに向かって横断するように噴き付け、砥石車Ｇに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断する。

エアジェットノズル２３の開口断面は、砥石車Ｇの径がドレッシングにより減少してもエアジェット２６が砥石車Ｇの前端縁に噴き付けられるように砥石車Ｇの半径方向に細長く形成されている。

なお、本実施の形態では、エアジェットノズル２３に加圧エア源２８から「エア」を供給するが、砥石随伴空気層２７を遮断するために用いられる流体としては「エア」に限られず、エアに少量のクーラントを含んだ「ミスト」や「エア」以外の他の気体でもよい。

２８は、エアジェットノズル２３に一体的に固定された板状の整流部材で、エアジェット２６がクーラント流２２に干渉することを防止するために、クーラント流２２とエアジェット２６との間にエアジェット２６と平行に外周研削面Ｇａに接近して配置されている。

砥石ガード１９の天井板１９ａには、遮風板３０が固定されている。遮風板３０には開口溝３１が形成され、開口溝３１の溝端縁３１ａは、砥石車Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断するために、エアジェット２６より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石車Ｇの外周研削面Ｇａと微小隙間を持って対向して砥石車Ｇの外周研削面Ｇａを横切る方向に延在している。開口溝３１の両側縁３１ｂ，３１ｃは砥石車Ｇの両側面Ｇｂ，Ｇｃと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Ｐより下方位置まで延在している。なお、遮風板３０は開口溝３１の溝端縁３１ａと砥石車Ｇの外周研削面Ｇａとの間の微小隙間を一定に保つために、砥石車Ｇのドレッシングによる砥石径の減少に連れて自動的に位置補正されるように位置補正機構を介して砥石ガード１９に取り付けてもよい。

サーボモータ１２には、図２に示すようにデジタルサーボ制御装置４０ａが接続されている。このデジタルサーボ制御装置４０ａは機械全体を制御するＣＮＣ装置４１に接続され、ＣＮＣ装置４１からの送り指令とエンコーダ１２ａからの砥石台１１の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ１２を回転制御し、砥石台１１の送り速度および移動位置を制御する。サーボモータ１５にはデジタルサーボ制御装置４０ｂが接続され、このデジタルサーボ制御装置４０ｂはＣＮＣ装置４１に接続されている。デジタルサーボ制御装置４０ｂは、ＣＮＣ装置４１からの送り指令とエンコーダ１５ａからのテーブル１４の位置フィードバック信号との偏差に基づいてサーボモータ１５を回転制御し、テーブル１４の送り速度および移動位置を制御する。

ＣＮＣ装置４１には、デジタルサーボ制御装置４０ａ、４０ｂの他に、ＣＮＣ装置４１からの指令に基づいて電磁開閉弁２４の開閉やクーラント供給装置２０の制御を行うシーケンスコントローラ（以下「ＰＬＣ」いう）４２、および各種情報の入出力を行う入出力装置４３が接続されている。

クーラント供給装置２０は、ポンプ３４、モータ３５およびモータ３５の回転を制御するインバータ回路３６から構成される。インバータ回路３６は、ＰＬＣ４２に接続され、ＰＬＣ４２を介してＣＮＣ装置から指令されるポンプ３４の回転開始、回転停止の指令および回転数に基づいてモータ３５の回転を制御してクーラントノズル２１に対してポンプ３４の回転数に応じた流量のクーラントを供給する。

ＣＮＣ装置４１は、ＣＰＵ４４とＲＯＭ４５と入力データ等を記憶するＲＡＭ４６とを備えている。ＲＯＭ４５は、ＮＣプログラムとして図６に示す手順の研削サイクルを制御する研削プログラムを記憶している。

研削サイクルは、図３に示す工作物Ｗの第１研削部Ｗ１から第４研削部Ｗ４に砥石車Ｇの外周研削面Ｇａが対向するようテーブル１４を順次移動させ、研削送り工程を実行する。第１研削部Ｗ１から第４研削部Ｗ４において実行される研削送り工程は、外周研削面Ｇａを工作物Ｗの回転中心に向かって切り込みを与えて研削するプランジ研削であって、図７に示すように、砥石台１３を、早送り前進工程、粗研削送り工程、精研削送り工程、微研削送り工程に段階的に送り速度を遅くするように切り替えて前進させ、前進端でスパークアウトのために一定時間停止させたのち、早送り後退するようになっている。粗研削送り工程から精研削送り工程、精研削送り工程から微研削送り工程、微研削送り工程からスパークアウトへの切り替えは、砥石台１１が各工程の切り替え位置に到達したときに行われる。また、各研削送り工程の切り替えは、寸法測定装置を備え、測定された工作物Ｗの加工径に基づいて行ってもよい。
研削プログラムには、各研削送り工程において供給されるクーラントの流量に相当するポンプ３５の回転数および電磁開閉弁２４の開閉指令が記憶されている。

ここで、各研削送り工程において供給されるクーラントの流量および、エアジェット２６の供給タイミングの決定方法について説明する。各研削送り工程における砥石車Ｇの砥粒一個あたりの切込み量は、工作物Ｗの回転速度と砥石台１１の送り速度および砥石車Ｇの研削面の周速度によって決定される。この砥粒一個あたりの切込み量によって各研削送り工程において供給されるクーラントの流量が、図７に示すようにＱ１からＱ４に決定される。また、エアジェット２６の供給の有無はクーラントの流量によって決定され、クーラントの流量が砥石車Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を貫通する流量以上供給されている研削送り工程についてエアジェット２６の供給を必要なしとし、クーラントの流量が砥石車Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を貫通できない流量の研削送り工程についてはエアジェット２６を供給する。従って、図７において砥石車Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７を貫通するクーラントの流量をＱｐとすると、流量Ｑｐ以上のクーラントを供給する粗研削送り工程では、エアジェット２６を供給せず、流量Ｑｐ以上のクーラントを供給する精研削送り工程および微研削送り工程ではエアジット２６を供給する。また、最終研削送り工程であるスパークアウトでは、エアジェット２６を供給せずに、砥石随伴空気層２７を研削点Ｐに到達するようにして、クーラント流を工作物Ｗ側に偏向し、研削点Ｐに供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物Ｗに掛けられるクーラント量の割合を増加させる。この結果、クーラントによって研削点Ｐに発生する動圧が低下し、工作物Ｗの研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止する。以上のことから明らかなように本実施の形態においては、粗研削送り工程が重研削に相当し、精研削送り工程および微研削送り工程が軽研削に相当し、スパークアウトが最終研削送り工程に相当する。なお、重研削と軽研削は、研削による発熱を冷却するクーラントの流量、すなわち切込み量の大きさによって分けられるものである。例えば、図５に示す精研削送り工程における砥粒一個あたりの切込み量が大きく、発熱を冷却するためにクーラントの流量が流量Ｑｐ以上必要ならば、微研削送り工程は重研削と見なすこととなる。また、スパークアウトが存在しない研削送り工程では、最終研削送り工程を微研削工程と見なすことになる。

以上のような構成で、ＣＮＣ装置４１の動作について、図６の研削サイクルに従って説明する。はじめに、作業者が主軸台と心押台１８との両センタ間にワークを挟持させ、入出力装置４３の研削実行開始ボタン（図略）を押すことにより、ＮＣプログラムが実行され、図６の研削サイクルが開始される。研削サイクルが開始されると、ＣＮＣ装置４１の指令によって、サーボモータ１５によりボールネジ機構１６が回転駆動され、テーブル１４が移動されて工作物Ｗの第１研削部Ｗ１が砥石車Ｇに対向するように位置決めされる（Ｓ１００）。サーボモータ１２により図略のボールネジ機構が回転駆動され、砥石車Ｇが工作物Ｗに接触する直前の研削開始位置まで砥石台１１が早送りされる（Ｓ１０１）。

次に、ＮＣ装置４１からクーラント供給装置２０のインバータ回路３６にＰＬＣ４２を介し、ポンプ３４の回転開始指令と回転数が出力される。インバータ回路３６は、ポンプ３４の回転開始指令と回転数が指令されると、モータ３５が指令された回転数で回転し、ポンプ３４は、クーラントタンクから流量Ｑ１なる大流量のクーラントをクーラントノズル２１に供給し、クーラント流２２がクーラントノズル２１から到達点Ｇｂに向かって噴出される（Ｓ１０２）。

粗研削送り工程においては、砥石車Ｇによる工作物Ｗの１回転あたりの切込み量が大きいので、第１研削部Ｗ１の研削焼けや熱歪みを防止するために大流量（Ｑ１）のクーラントが到達点Ｇｂに向かって供給される。引き続き、砥石台１３の送り速度を、粗研削送り速度に切り替える指令をデジタルサーボ制御装置４０ａに出力し、工作物Ｗの第１研削部Ｗ１は砥石車Ｇにより粗研削される（Ｓ１０３）。このように、大流量（Ｑ１）のクーラントが供給されると、砥石車Ｇに連れ回りする砥石随伴空気層２７を貫通して研削点Ｐまでクーラント流２２が到達する。このため、粗研削送り工程では大流量Ｑ１のクーラント流２２のみで工作物Ｗの第１研削部Ｗ１が冷却され、研削焼けや熱歪みの発生を防止できる。

粗研削送り工程が完了する加工径まで研削が完了したことが、砥石台１１の現在位置から検出されると、ＣＮＣ装置４１からＰＬＣ４２を介し、クーラント供給装置２０のインバータ回路３６にポンプ３４の微研削送り工程における回転数が出力される。インバータ回路３６は、ポンプ３４の微研削送り工程における回転数が指令されると、モータ３５が指令された回転数で回転し、ポンプ３４は、クーラントタンクから流量Ｑ２なる中流量のクーラントをクーラントノズル２１に供給し、クーラントノズル２１からクーラント流２２を砥石車Ｇの到達点Ｇｄに向かって供給する（Ｓ１０４）。このとき、高速回転される砥石車Ｇの周りには、空気が連れ回りする砥石随伴空気層２７が形成されている。このため、到達点Ｇｂに向かって供給されたクーラントは砥石随伴空気層２７に阻まれ、到達点Ｇｂまで到達できない。

そこで、ステップ１０５においてＣＮＣ装置４１は、ＰＬＣ４２を介して開閉弁２４を開く指令を出力する。開閉弁２４が開かれると、加圧エア源２５から開状態の開閉弁２４を介してエアジェット２６がエアジェットノズル２３に供給され、クーラント流２２が外周研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で、エアジェット２６が砥石車Ｇの一側面側から他側面側に向かって横断するように研削面Ｇａに沿って吹き付けられる。このエアジェット２６の噴流により、高速回転する砥石車Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７が遮断され、砥石随伴空気層２７が到達点Ｇｄに到達しないので、クーラントノズル２１から供給されたクーラント流２２は、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに確実に供給される。なお、エアジェット２６は到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で外周研削面Ｇａに沿って横断するので、エアジェット２６と到達点Ｇｄとの間で砥石随伴空気層２７が外周研削面Ｇａに発生することはない。そして、ＣＮＣ装置４１は、砥石台１３の送り速度を、微研削送り速度に切り替える指令をデジタルサーボ制御装置４０ａに出力し、工作物Ｗの第１研削部Ｗ１は、砥石車Ｇにより微研削される（Ｓ１０６）。

微研削送り工程が完了する加工径まで研削が完了したことが、砥石台１１の現在位置から検出されると、ＣＮＣ装置４１からＰＬＣ４２を介し、クーラント供給装置２０のインバータ回路３６にポンプ３４の精研削送り工程における回転数が出力される。インバータ回路３６は、ポンプ３４の精研削送り工程における回転数が指令されると、モータ３５が指令された回転数で回転し、ポンプ３４は、クーラントタンク３２から流量Ｑ３なる小流量のクーラントをクーラントノズル２１に供給し、クーラントノズル２１からクーラント流２２を砥石車Ｇの到達点Ｇｄに向かって供給する（Ｓ１０７）。このとき、エアジェット２６がエアジェットノズル２３に供給され、クーラント流２２が外周研削面Ｇａに到達する到達点Ｇｄより僅かに砥石回転方向上流側位置で、エアジェット２６が砥石車Ｇの一側面側から他側面側に向かって横断するように研削面Ｇａに沿って吹き付けられている。このエアジェット２６の噴流により、高速回転する砥石車Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層２７が遮断され、砥石随伴空気層２７が到達点Ｇｄに到達しないので、クーラントノズル２１から供給されたクーラント流２２は、引き続き、砥石随伴空気層２７に邪魔されることなく外周研削面Ｇａに密着して研削点Ｐに確実に供給される。そして、ＣＮＣ装置４１は、砥石台１３の送り速度を、精研削送り速度に切り替える指令をデジタルサーボ制御装置４０ａに出力し、工作物Ｗの第１研削部Ｗ１は、砥石車Ｇにより精研削される（Ｓ１０８）。

精削送り工程が完了する加工径まで研削が完了したことが、砥石台１１の現在位置から検出されると、ＣＮＣ装置４１からＰＬＣ４２を介し、クーラント供給装置２０のインバータ回路３６にポンプ３４のスパークアウトにおける回転数が出力される。インバータ回路３６は、ポンプ３４のスパークアウトにおける回転数が指令されると、モータ３５が指令された回転数で回転し、ポンプ３４は、クーラントタンクから流量Ｑ４なる極小流量のクーラントをクーラントノズル２１に供給し、クーラントノズル２１からクーラント流２２を砥石車Ｇの到達点Ｇｄに向かって供給する（Ｓ１０９）。引き続き、ステップ１１０では、ＣＮＣ装置３６からの指令により、ＰＬＣ４２を介して開閉弁２４を閉じる指令を出力する。開閉弁２４が閉じられると、加圧エア源２５からのエアジェット２６が開閉弁２４閉状態によりエアジェットノズル２３に供給されなくなる。これにより、エアジェット２６による砥石随伴空気層２７の遮断がなくなり、砥石随伴空気層２７が研削点Ｐに到達するようなり、クーラント流２２は流量が極小量であることから、砥石随伴空気層２７によって工作物Ｗ側に偏向する。砥石随伴空気層２７によって工作物Ｗ側に偏向すると研削点Ｐに供給されるクーラント量が減少し、工作物に掛けられるクーラント量の割合を増加させる。そして、ＣＮＣ装置４１は、砥石台１３の送りを停止する指令をデジタルサーボ制御装置４０ａに出力し、工作物Ｗの第１研削部Ｗ１は、砥石車Ｇによりスパークアウトされる（Ｓ１１１）。このとき、クーラント流２２によって研削点Ｐに発生する動圧が低下し、工作物Ｗの研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物Ｗに掛けられるクーラントの流量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。
スパークアウト研削が所定時間行われると、ＣＮＣ装置４０は、ステップ１１２において砥石台１３が早送り速度で後退し、ＣＮＣ装置４０はポンプ３４を停止し、第１研削部Ｗ１の研削工程を完了する。

第１研削部Ｗ１の研削工程が完了すると、サーボモータ１５によりボールネジ機構１６が回転駆動され、テーブル１４が移動されて工作物Ｗの第２研削部Ｗ２が砥石車Ｇに対向するように位置決めされる（Ｓ１１４）。そして、ステップ１１５において、ステップ１０１からステップ１１３に示す研削工程が実行され、第２研削部Ｗ１の研削工程を完了する。

さらに、ステップ１１６では、工作物Ｗの第２研削部Ｗ２が砥石車Ｇに対向するように位置決めされ、ステップ１１７において、ステップ１０１からステップ１１３に示す研削工程が実行され、第３研削部Ｗ３の研削工程を完了する。

そして、ステップ１１８では、工作物Ｗの第４研削部Ｗ４が砥石車Ｇに対向するように位置決めされ、ステップ１１９において、ステップ１０１からステップ１１３に示す研削工程が実行され、第４研削部Ｗ４の研削工程を完了すると、砥石台１１を原点位置（後退端）に後退させ、（ステップ１２０）、工作物Ｗの研削サイクルを終了する。

なお、本発明における重研削制御手段は、上記研削サイクルのステップ１０２にて実行されるＣＮＣ装置４０の動作に相当し、軽研削制御手段は、上記研削サイクルのステップ１０４およびに１０５にて実行されるＣＮＣ装置４０の動作に相当する。また、最終送り工程制御手段は、上記研削サイクルのステップ１１０にて実行されるＣＮＣ装置４０の動作に相当する。

以上のように切込み量が大きい粗研削送り工程では、発熱量が多く高温になるため、これを冷却するためにクーラントを多量に供給する。多量のクーラントが供給されていることから、エアジェット２６によって砥石車Ｇに連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するまでもなく、クーラントは砥石随伴空気層を貫通して研削点に到達するので、エアジェット２６の供給を停止する。これにより、多量のクーラントの供給時に、クーラント流２２がエアジェット２６によってミスト状になって浮遊することを防止できる。また、切込み量が小さい精研削送り工程および微研削送り工程では、発熱量が小さいため、クーラントが確実に研削点Ｐに供給されていれば、少量のクーラントであっても冷却が可能なため、クーラントを少量供給するとともに、エアジェット２６を供給して砥石車Ｇに連れ回りする砥石随伴空気層２７を遮断して少量のクーラントが確実に研削点Ｐに到達されるようにした。これにより、精研削送り工程および微研削送り工程では、クーラントの使用量を減少させることができる。

このように、切込み量（＝クーラントの流量）に応じてエアジェット２６の供給の有無を制御するようにすれば、ミスト状に飛散するクーラントの量を少量にすることができ、研削盤が設置された工場等の環境の悪化を防止できる。また少量のミストしか飛散しないため、通常では進入することがない研削盤内部にまでクーラントが浸入することがなくなり、研削盤のメインテナンスを簡単にすることができる。さらに、エアジェット２６を必要なときにのみ供給するようにしたことにより、エアジェット２６の使用量を低減でき、研削盤のランニングコストを低減できる。

さらに、スパークアウトでは、スプリングバックによる非常に少ない切込みであることから、研削点Ｐにクーラントを到達させるまでもなく冷却できるため、エアジェット２６の供給を停止するようにした。これにより、砥石随伴空気層２７を研削点Ｐに到達するようにして、クーラント流を工作物側に偏向し、研削点Ｐに供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物に掛けられるクーラントの流量の割合を増加させた。従って、クーラントによって研削点に発生する動圧が低下し、工作物の研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物に掛けられるクーラントの流量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。

なお、上記実施の形態において、研削送り工程の切り替えと同時にクーラントの流量を変更するようにしたが、切込み量が多い場合、例えば砥石車Ｇの送り速度が粗研削送り速度から精研削送り速度に切り替わり送り速度が低下しても、暫くの間は工作物Ｗのスプリングバックにより砥石車Ｇの切込み量が多いので、その間はクーラントの流量を減少させることなく、送り速度の低下通りに切込み量が減少した時点でクーラントの流量を減少させるようにしてもよい。

また、ポンプ３４の回転を一定にし、供給管３３の途中に電磁駆動式の可変流量制御弁を設け、この流量制御弁の開度を制御してクーラントノズル２１に供給されるクーラント流２２の流量を制御するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、工作物Ｗの研削部の研削面に向かって砥石車Ｇを切り込んでゆくプランジ研削を一例としたが、工作物Ｗの研削部の研削面の両端で切り込みを与えたのち、研削面に沿って砥石車Ｇを平行にさせて研削するトラバース研削にも用いることができる。

本発明に係る研削盤を示す側面図。ＣＮＣ装置のブロック図。工作物の一例を示す図。研削装置の要部を示す図。整流部材が固定されたエアジェットノズル部分を示す拡大図。ＣＮＣ装置の研削サイクルを示すフローチャート。研削サイクルとクーラント流量およびエアジェットの関係を説明するタイムチャート。

符号の説明

１０…ベッド、１１…砥石台、１２，１５…サーボモータ、１４…テーブル、１７…ワーク支持装置、１９…砥石ガード、２０…クーラント供給装置、２１…クーラントノズル、２２…クーラント流、２３…エアジェットノズル、２６…エアジット、２７…砥石随伴空気層、２８…整流部材、２９…電気モータ、３０…遮風板、３６…インバータ回路、４０ａ、４０ｂ…デジタルサーボ制御装置、４１…ＣＮＣ装置、４２…ＰＬＣ装置、４３…入手出力装置、Ｇ…砥石、Ｇａ…外周研削面、Ｇｄ…到達点、Ｐ…研削点、Ｗ…ワーク。

Claims

砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤におけるクーラント供給方法において、
前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、
前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止するようにしたことを特徴とするクーラント供給方法。
請求項１において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削では、前記クーラントを多量に供給するとともに、前記流体ジェットの供給を停止し、
前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削では、前記クーラントを少量供給するとともに、前記流体ジェットを供給するようにしたことを特徴とするクーラント供給方法。
砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持される工作物に対して相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤において、
前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石車に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石車の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、
前記研削送りの最終研削送り工程で前記流体ジェットの供給を停止する最終研削送り工程制御手段を設けたことを特徴とする研削盤。
請求項３において、前記砥石車の砥粒一個あたりの切込み量が大きい重研削時に、前記クーラントの供給を多量にするとともに、前記流体ジェットの供給を停止する重研削制御手段を設け、
前記砥粒一個あたりの切込み量が小さい軽研削時に、前記クーラントの供給を少量にするとともに、前記流体ジェットを供給する軽研削制御手段を設けたことを特徴とする研削盤。