JPH05269663A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速研削により砥石形状が変形しても工作物
への加工精度に影響を及ぼさないようにした研削装置を
提供する。 【構成】 研削砥石１３１の高速研削に伴い検出手段１
４０で検出された砥石回転速度もしくは砥石の変形量を
補正量変換手段１５０により位置補正量と旋回補正量に
変換し、この位置補正量と旋回補正量にしたがい砥石台
駆動手段１００およびその旋回駆動手段１２０もしくは
砥石台駆動手段１００および工作物テーブルの旋回駆動
手段１３０を制御手段１６０により制御することによ
り、変形の生じた研削砥石１３１と工作物Ｗとの相対的
位置を自動的に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、研削装置，特に砥石周
速度を増加させて高能率研削を可能にする研削装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、研削加工量が大きく、生産量
の多い能率的な研削法の１手法として、砥石周速度を通
常よりも数倍の高速（例えば４５〜６０m／sないしそれ
以上）で行う高速研削がある。図５は、高能率研削に使
用される研削砥石およびその支持機構部の一部の断面図
である。

【０００３】図５において、１は砥石軸であり、この砥
石軸１の先端テーパ部１ａには固定フランジ２が嵌合さ
れ、この固定フランジ２はテーパ部１ａの先端に螺合し
たナット３を締付けることにより同心に固定される。ま
た、固定フランジ２に形成した円形段部２ａには、研削
砥石４の中心穴４ａ（砥石コア）が嵌合されており、こ
の研削砥石４は、その開放面側から重ね合わせた可動フ
ランジ５をボルト６で固定フランジ２に締付けることに
より固定フランジ２に固定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高能率研削
のために砥石周速度が高速になってくると、固定フラン
ジ２の砥石挟持部２６が周速度に応じた遠心作用により
図５の破線に示すように変形し、これにつれて研削砥石
４に図５の破線に示す如くｌに相当する砥石回転軸線方
向の傾き変形（以下これを変形量ｌという）が生じると
ともに、径方向にｄに相当する遠心膨張による変形（以
下これを変形量ｄという）が生じる。

【０００５】図６は、このときの砥石周速度ｖと変形量
ｌ，ｄとの関係を示す特性図である。従って、これらの
変形量が生じたままの砥石で工作物を研削すると、工作
物の寸法精度および形状精度が悪化するという問題があ
る。特に、このような加工精度の悪化は砥石周速度が超
高速になる程、およびツルーイングを行わない電着砥石
において顕着となる。

【０００６】また、１台の研削盤であっても、同じ周速
度の研削砥石で工作物を研削するとは限らず、工作物の
材質，要求精度により最適周速度も異なってくる。これ
に伴い同一寸法に加工すべき工作物であっても、その材
質，要求精度が異なってくると、工作物の加工寸法も変
化してしまうという問題があった。本発明は、上記のよ
うな従来の問題を解決するものであり、その目的とする
ところは、高速研削により砥石形状が変形しても工作物
への加工精度に影響を及ぼさないようにした研削装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１にしたがって本発明を説明すると、本発明は、工作物
Ｗを回転駆動する主軸台２１を有する工作物テーブル１
５と、研削砥石１３１を高速回転させる駆動モータ１３
４を有する砥石台１３と、工作物Ｗと研削砥石１３１と
が互いに近接離間する方向および工作物Ｗの回転軸線方
向に工作物テーブル１５と砥石台１３とを相対移動させ
る駆動手段１００，１１０とを備えた研削装置に適用さ
れる。

【０００８】そして、上記目的は、工作物テーブル１５
および砥石台１３の少なくとも一方を旋回動作させる旋
回駆動手段１２０，１３０と、研削砥石１３１の回転速
度もしくは高速研削に伴う砥石変形量を検出する検出手
段１４０と、この回転速度もしくは変形量を砥石台１３
もしくは工作物テーブル１５の近接離間する方向の位置
補正量と砥石台もしくは工作物テーブルの旋回補正量と
に変換する補正量変換手段１５０と、この位置補正量と
旋回補正量に応じて駆動手段および旋回駆動手段を制御
し位置補正する制御手段１６０とを備えることにより達
成される。

【０００９】

【作用】上記の構成により、研削砥石１３１の高速研削
回転に伴い検出手段１４０で検出された砥石回転速度も
しくは砥石の変位置は補正量変換手段１５０により位置
補正量と旋回補正量に変換され、この位置補正量と旋回
補正量にしたがい制御手段１６０が駆動手段および旋回
駆動手段を制御することにより、変形の生じた研削砥石
１３１と工作物Ｗとの相対的位置を自動的に補正するか
ら、高速研削する砥石が遠心膨張および回転軸線方向に
変形を起こしても工作物の加工精度を悪化させることが
ない。

【００１０】

【実施例】

−第１の実施例− 図２は本発明の第１の実施例を示す全体の構成図であ
る。図２において、１０は研削盤、３０は研削盤１０を
制御する数値制御装置である。研削盤１０は、ベッド１
１上にＺ軸方向に移動可能に設けた図略のＺ軸スライド
テーブルと、このＺ軸スライドテーブル上に支点１２ａ
を中心に水平方向に旋回可能に設けた旋回テーブル１２
と、この旋回テーブル１２上に設けた砥石台１３と、ベ
ッド１１上にＸ軸方向に移動可能に設けたスライドテー
ブル１５を備え、砥石台１３はサーボモータ１４によっ
てＺ軸方向に移動され、スライドテーブル１５はサーボ
モータ１６によりＸ軸方向に移動される。

【００１１】砥石台１３は、研削砥石１３１を回転可能
に支持する支持部１３２、及びベルト等の回転伝達機構
１３３を介して研削砥石１３１を高速回転させる駆動モ
ータ１３４を備える。また、旋回テーブル１２の側縁に
はウォームホイール１７が形成されており、このウォー
ムホイール１７に噛合するウォーム１８は、Ｚ軸スライ
ドテーブル上に設置した旋回テーブル駆動用サーボモー
タ１９により回転される。

【００１２】スライドテーブル１５上には、旋回テーブ
ル２０が支点２０ａを中心にして水平方向に旋回可能に
設置されており、旋回テーブル２０上には、主軸台２１
及び心押台２２が軸線を一致して長手方向に対向配置さ
れ、この主軸台２１の主軸２１ａに設けたチャック２１
ｂと心押台２２により工作物Ｗの一端が把持され、他端
がセンタ支持される。また、旋回テーブル２０の一端に
はウォームホイール２３が形成されており、このウォー
ムホイール２３と噛合するウォーム２４は、スライドテ
ーブル１５上に設置した旋回テーブル駆動用サーボモー
タ２５により回転される。

【００１３】数値制御装置３０は、全体を制御し管理す
る中央処理装置（以下、ＣＰＵという）３１、加工プロ
グラム、工作物位置補正プログラム、砥石コアの材質，
砥石形状，砥石の締付状態等を考慮した砥石回転数ｎに
対する砥石の変位量ｌおよびｄから工作物位置補正量を
予め算出してテーブル化したデータ等を格納する記憶装
置３２、プログラムにしたがいＣＰＵ３１から送出され
る指令値に応じたパルス信号をそれぞれ送出するＺ軸用
パルス分配回路３３、Ｘ軸用パルス分配回路３４、砥石
台の旋回テーブル用パルス分配回路３５および工作物ス
ライドテーブルの旋回テーブル用パルス分配回路３６と
から構成される。

【００１４】Ｚ軸用パルス分配回路３３には駆動回路３
７を介して砥石台送り用サーボモータ１４が接続され、
Ｘ軸用パルス分配回路３４には駆動回路３８を介してス
ライドテーブル送り用サーボモータ１６が接続されてい
る。また、砥石台の旋回テーブル用パルス分配回路３５
には駆動回路３９を介して旋回テーブル駆動用サーボモ
ータ１９が接続され、工作物スライドテーブルの旋回テ
ーブル用パルス分配回路３６には駆動回路４０を介して
旋回テーブル駆動用サーボモータ２５が接続されてい
る。さらに、ＣＰＵ３１には加工プログラムその他のデ
ータを入力するとともに各種の操作入力を行う操作盤等
の入力装置４１が接続されている。

【００１５】４２は研削砥石１３１に近接して配置した
回転数計であり、この回転数計４２により検出された研
削砥石１３１の回転数はＣＰＵ３１に取り込まれるよう
になっている。次に、上記のように構成された本実施例
の動作を図２に示すフローチャートを参照して説明す
る。

【００１６】入力装置４１を操作することにより研削装
置が起動されると、まず、工作物位置補正をプログラム
がスタートする。これに伴い砥石駆動モータ１３４が起
動され、研削砥石１３１を工作物の材質，要求精度等に
応じた最適な砥石周速度に回転させる（ステップＳ
１）。

【００１７】次のステップＳ２では、回転数計４２によ
り研削砥石１３１の回転数を検出し、この検出値はＣＰ
Ｕ３１に取り込まれる。ＣＰＵ３１では、取り込んだ回
転数をアドレスポインタとして砥石回転数に対する工作
物の位置補正量、すなわち回転数ｎに対する砥石の変位
量ｌおよびｄに対応する位置補正量を工作物位置補正デ
ータテーブルから読み出す（ステップＳ３）。

【００１８】次のステップＳ４では、補正データテーブ
ルから読み出した工作物位置補正量に基づいてＺ軸スラ
イドテーブルおよび旋回テーブル１２，２０の位置を補
正する。例えば、工作物Ｗを高能率でトラバース研削す
る研削盤においては、まず、研削砥石１３１の回転数ｎ
に応じて記憶装置３２の補正データテーブルから読み出
された砥石変位量ｌに対応する位置補正データをＣＰＵ
３１で解読し、この解読した補正データをパルス分配回
路３５に加えることにより、パルス分配回路３５から補
正データに応じた数のパルス信号を送出し、このパルス
信号を駆動回路３９を介してサーボモータ１９に加える
ことにより、サーボモータ１９を送出パルス数に相当す
る分回転させる。これに伴いウォーム１８およびウォー
ムホイール１７を介して連繋された砥石台旋回テーブル
１２が支点１２ａを中心に図２の矢印Ａ方向に旋回さ
れ、砥石の変位量ｌを補正する。

【００１９】一方、砥石の膨張変形量ｄに対する位置補
正に際しては、この変形量ｄに対応する位置補正データ
をＣＰＵ３１で解読してパルス分配回路３３に加えるこ
とにより、パルス分配回路３３から位置補正データに相
当する数のパルス信号を送出し、このパルス信号を駆動
回路３７を介してサーボモータ１４に加えることで、Ｚ
軸スライドテーブルをその膨張変形量ｄに相当する分、
加工プログラムで設定された切込み量より後退させ、こ
れによって砥石の膨張変形量ｄを補正する。

【００２０】砥石変形に対する位置補正が終了したなら
ば、加工プログラムをスタートさせて工作物Ｗをトラバ
ース研削する。すなわち、位置補正された砥石台１３の
研削砥石１３１を工作物Ｗの高能率研削に適する周速度
で高速回転するとともに、パルス分配回路３３から送出
されるパルス信号を駆動回路３７を介してサーボモータ
１４に加えることにより、サーボモータ１４を駆動して
Ｚ軸スライドテーブルを加工寸法位置まで前進させる。
そして、加工プログラムにしたがいパルス分配回路３４
から送出されるパルス信号を駆動回路３８を介してサー
ボモータ１６に加えることにより、センタ支持された工
作物Ｗを含むスライドテーブル１５を図２において右進
させ、これにより、工作物Ｗを位置補正された研削砥石
１３１で１パスでトラバース研削する。

【００２１】次に、工作物Ｗをプランジ研削するときの
位置補正について述べる。この場合は、まず、研削砥石
１３１の回転数ｎに応じて記憶装置３２の補正データテ
ーブルから読み出された砥石変位置ｌに対応する位置補
正データをＣＰＵ３１で解読し、この解読した補正デー
タをパルス分配回路３６に加えることにより、パルス分
配回路３６から補正データに応じた数のパルス信号を送
出し、このパルス信号を駆動回路４０を介してサーボモ
ータ２５に加えることにより、サーボモータ２５を送出
パルス数に相当する分回転させる。これに伴いウォーム
２４およびウォームホイール２３を介して連繁された工
作物旋回テーブル２０が支点２０ａを中心に図２の矢印
Ｂ方向に旋回され砥石の変位量ｌを補正する。

【００２２】一方、砥石の膨張変形量ｄに対する位置補
正に際しては、この変形量ｄに対する位置補正データを
ＣＰＵ３１で解読してパルス分配回路３３に加えること
により、パルス分配回路３３から位置補正データに相当
する数のパルス信号を送出し、２のパルス信号を駆動回
路３７を介してサーボモータ１４に加えることで、Ｚ軸
スライドテーブルを砥石変形量ｄに相当する分、加工プ
ログラムで設定された切込み量より後退させ、これによ
って砥石の変形量ｄを補正する。そして、砥石変形に対
する位置補正が終了された後は、加工プログラムをスタ
ートさせることにより、Ｚ軸スライドテーブルを切込み
動作させて工作物Ｗをプランジ研削する。

【００２３】なお、上記プランジ研削の場合、砥石台１
３の旋回テーブル１２を旋回させても、砥石変形量ｌに
対する位置補正が可能になる。また、上記第１の実施例
では、砥石変形量ｌおよびｄに対する対する砥石台およ
び旋回テーブルの位置補正を実際の研削に先立って行う
場合について述べたが、研削加工と同時に行うようにし
てもよい。

【００２４】このように第１の実施例においては、研削
砥石の回転数ｎに対する砥石変形量ｌおよびｄから工作
物位置補正量を予め算出して、これをテーブルに構築し
ておき、そして、工作物の研削に好適な実際の研削砥石
の回転数ｎを回転計により検出し、この検出された回転
数をアドレスポインタとして砥石変形量ｌおよびｄに対
応する位置補正量を工作物位置補正データテーブルから
読み出し、この位置補正データに基づいて砥石台および
その旋回テーブル、もしくは砥石台および工作物の旋回
テーブルを制御することにより、砥石変形量ｌおよびｄ
に対する砥石台および旋回テーブルの位置を補正するよ
うにしたので、砥石周速度が変化しても工作物の寸法，
形状が変化することがなく高能率研削時の工作物の加工
精度の悪化を防止できるほか、超高速域および電着砥石
による高速研削に好適となる。

【００２５】−第２の実施例− 第２の実施例において、第１の実施例と異なる点は、図
２の破線に示すように高速研削に伴い研削砥石１３１の
回転軸方向の変形量ｌを検出する変位計５０と、研削砥
石１３１の径方向の膨張変形量ｄを検出する変位計５１
を設け、この両変位計５０および５１で検出した変形量
ｌおよびｄから補正量を算出してＺ軸スライドテーブル
およびその旋回テーブル１２もしくはＺ軸スライドテー
ブルおよび工作物Ｗの旋回テーブル１５の位置を補正す
るところにある。

【００２６】次に、第２の実施例による位置補正動作を
図４のフローチャートを参照して説明する。まず、ステ
ップＳ１１において研削砥石１３１の非変形時および高
速研削時の砥石外周の位置を変位計５０，５１によりそ
れぞれ検出する。次のステップＳ１２では、変位計５
０，５１で検出した検出値から高速研削時における位置
ずれ、すなわち砥石変形量ｌおよび膨張量ｄをＣＰＵ３
１で算出する。その後、ステップＳ１３において、算出
した変形量ｌおよび膨張量ｄに基づいてＺ軸スライドテ
ーブルおよびその旋回テーブル１２もしくはＺ軸スライ
ドテーブルと工作物テーブル用旋回テーブル２０の位置
を補正する。

【００２７】このような第２の実施例においても、第１
の実施例と同様な効果が得られる。なお、本発明は上記
実施例に示した構成のものに限らず、請求項に記載した
範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。

【００２８】本実施例と請求項との対応において、サー
ボモータ１４，１６が駆動手段１００，１１０を、旋回
テーブル１２，ウォームホイール１７，ウォーム１８お
よびサーボモータ１９が旋回駆動手段１２０を、旋回テ
ーブル１５，ウォームホイール２３，ウォーム２４およ
びサーボモータ２５が旋回駆動手段１３０を、回転計４
２または変位計５０，５１が検出手段１４０を、ＣＰＵ
３１および記憶装置３２が補正量変換手段１５０および
制御手段１６０をそれぞれ構成している。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、研
削砥石の高速研削に伴い検出手段で検出された砥石回転
速度もしくは砥石の変形量を補正量変換手段により位置
補正量と旋回補正量に変換し、この位置補正量と旋回補
正量にしたがい駆動手段および旋回駆動手段を制御手段
により制御することにより、変形の生じた研削砥石と工
作物との相対的位置を自動的に補正するようにしたの
で、高速研削により砥石形状が変形し、かつ砥石周速が
変化しても工作物への加工精度に影響を及ぼすことがな
く、高精度の研削が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における研削装置のクレーム対応図であ
る。

【図２】本発明による研削装置の一実施例を示す全体の
構成図である。

【図３】本実施例における位置補正動作の手順を示すフ
ローチャートである。

【図４】本発明の第２の実施例における位置補正動作の
手順を示すフローチャートである。

【図５】研削砥石およびその支持機能部の一部の断面図
である。

【図６】砥石周速度と変形量ｌ，ｄとの関係を示す特性
図である。

【符号の説明】

１０ 研削盤 １１ ベッド １２ 砥石台旋回テーブル １３ 砥石台 １３１ 研削砥石 １３４ 駆動モータ １４ サーボモータ １５ 工作物テーブル １６ サーボモータ １７ ウォームホイール １８ ウォーム １９ サーボモータ ２０ 旋回テーブル ２１ 主軸台 ２２ 心押台 ２３ ウォームホイール ２４ ウォーム ２５ サーボモータ ３０ 数値制御装置 ３１ ＣＰＵ ３２ 記憶装置 ３３〜３６ パルス分配回路 ５０，５１ 変位計 １００，１１０ 駆動手段 １２０，１３０ 旋回駆動手段 １４０ 検出手段 １５０ 補正値変換手段 １６０ 制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物を回転駆動する主軸台を有する工
   作物テーブルと、研削砥石を高速回転させる駆動モータ
   を有する砥石台と、前記工作物と研削砥石とが互いに近
   接離間する方向および工作物の回転軸線方向に前記工作
   物テーブルと砥石台とを相対移動させる駆動手段とを備
   えた研削装置において、前記工作物テーブルおよび砥石
   台の少なくとも一方を旋回動作させる旋回駆動手段と、
   前記研削砥石の回転速度もしくは高速研削に伴う砥石変
   形量を検出する検出手段と、前記回転速度もしくは変形
   量を砥石台もしくは工作物テーブルの近接離間する方向
   の位置補正量と砥石台もしくは工作物テーブルの旋回補
   正量とに変換する補正量変換手段と、前記位置補正量と
   旋回補正量に応じて前記駆動手段および旋回駆動手段を
   制御し位置補正する制御手段とを備えたことを特徴とす
   る研削装置。