JPH11188627A - 冷風冷却を用いた機械加工装置及び機械加工方法 - Google Patents

冷風冷却を用いた機械加工装置及び機械加工方法

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JPH11188627A
JPH11188627A JP9366020A JP36602097A JPH11188627A JP H11188627 A JPH11188627 A JP H11188627A JP 9366020 A JP9366020 A JP 9366020A JP 36602097 A JP36602097 A JP 36602097A JP H11188627 A JPH11188627 A JP H11188627A
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匡 熊沢
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裕司 久保
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出した工作物温度から最適な工具修正時期
を判定して、工具修正を実施すること 【解決手段】 工作主軸により回転駆動される工作物Ｗ
を加工具２により加工する際に、冷風を供給することで
冷却を行い、温度検出手段６により直接的に工作物の温
度、例えば加工による発熱源であるところの工作物の加
工箇所付近の外周面温度を測定し、この測定結果に基づ
いて、即ち工作物の温度と残留応力との相関関係から最
適な工具修正時期である工作物温度を予め設定して置
き、この設定された温度と温度検出手段により検出され
た温度とを比較器７により比較することにより工具修正
手段の作動を制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷風冷却を用い
た機械加工装置及び機械加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術の機械加工においては、加工
具の切れ味劣化に伴い切削・研削抵抗が増大していくこ
とから、特開昭６０−２５６５３号に開示されるよう
に、加工具である砥石を回転される電動機の負荷電流を
測定することによりドレッシング時期を検出している。
加工具の切れ味劣化は、工作物に対する負荷の増大、又
はこれに伴う熱的影響等を及ぼすことにより、工作物自
体の機械的特質の変化、即ち工作物の硬度や残留応力等
を変化させる。
【０００３】しかし、特開昭６０−２５６５３号に開示
されているものでは、加工機側の因子により問接的に研
削抵抗（電動機における負荷電流の変化）を測定してド
レッシング時期を検出しているため、工作物にとっての
最適なドレッシング時期とに食い違いが生じる場合があ
る。そのような場合でも、硬度や残留応力はインプロセ
スでは測定できない。そこで、加工後の工作物の内部残
留応力を測定することによりドレッシング時期を検出し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の特開昭６０−２
５６５３号に開示されているような従来の技術において
は、内部残留応力の測定は機外の測定期により行うの
で、非常に効率が悪く、又、内部残留応力の測定には時
間を要するためドレッシング時期が遅れ、不良品を発生
させる恐れがあった。
【０００５】そこで、この発明においては、工作物の内
部残留応力と工作物の温度との間に相関関係があること
に着眼し、予め該工作物の最適な工具修正時期である温
度を決定し、冷風による乾式加工とすることにより、加
工対象物である工作物の温度を直接的に検出することを
可能とし、この検出した工作物温度から最適な工具修正
時期を判定して加工の具修正を実施することを目的とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、工作主軸に
より回転駆動される工作物を加工具により加工する際
に、冷風を供給して冷却を行うものにおいて、工作物の
温度により加工具の修正を制御するものである。即ち、
請求項１の発明は、工作主軸により回転駆動される工作
物を加工具により加工する際に、冷風を供給することで
冷却を行い、温度検出手段により直接的に工作物の温度
を測定し、この測定結果に基づいて加工具の工具修正手
段の作動を制御するものである。
【０００７】又、請求項２の発明は、工作物の温度と残
留応力との相関関係から最適な工具修正時期である工作
物温度を予め設定して置き、この設定された温度と温度
検出手段により検出された温度とを比較器により比較す
ることにより工具修正手段の作動を制御するものであ
る。
【０００８】請求項３の発明は、加工による発熱源であ
るところの工作物の加工箇所付近の外周面温度を加工具
の工具修正手段の作動を制御するのに用いる温度として
温度検出手段により検出するものである。請求項４の発
明は、冷風を供給することで冷却を行う冷風冷却を用い
た機械加工において、工作物の温度を監視することで、
最適な時期で加工具の修正を行う方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態における冷
風冷却を用いた機械加工装置の一例である研削装置を図
面に従って説明する。図１に示すように、冷風冷却を用
いた研削装置においては、工作主軸により回転駆動され
る線膨張係数の大きい金属の工作物Ｗに対する砥石台１
に装着された砥石車２による研削箇所Ｐに向けて上方か
ら冷却空気を噴出する研削加工冷却用ノズル３が冷却空
気供給装置４に接続された管路５の先端に設けられてい
る。
【００１０】冷却空気供給装置４は、圧縮機、圧縮機に
より圧縮された空気を貯め、圧縮機の脈動を抑制して一
定流量を維持する空気タンク及び空気の露点を下げて空
気を冷却し易くするエアドライヤーと例えば−３０度位
にまで空気を冷却する冷却器とを備えた空気冷却装置か
ら構成されている。
【００１１】そして、工作物Ｗを間に砥石車２と対向す
る位置には、工作物Ｗの外周面温度を検出する接触式又
は非接触式の温度センサ６が工作物Ｗの外周面に対向し
て設けられており、温度センサ６は、検出した工作物Ｗ
の外周面温度を検出温度信号として比較器７に入力する
ように接続され、比較器７においては、対象となる工作
物の許容内部残留応力に対応する工作物外周面温度が所
定閾値として設定されており、温度センサ６からの検出
温度信号の値、即ち検出された工作物Ｗの外周面温度が
所定閾値と比較される。そして、制御装置８は、比較器
７での比較結果が入力され、更に比較器７における比較
結果に基づいてドレッシング装置の作動を制御するよう
に接続されている。
【００１２】上記実施の形態の冷風冷却を用いた研削装
置におけるドレッシング制御を説明する。砥石台１が前
進送りされて、砥石車２により工作物Ｗを研削するのに
際して、冷却空気供給装置４から管路５を介して研削加
工冷却用ノズル３に冷却空気が供給され、研削加工冷却
用ノズル３から研削箇所Ｐに向けて上方から冷却空気が
噴出されて、研削箇所Ｐが冷却される。
【００１３】そして、研削中の工作物Ｗの外周面温度が
温度センサ６により検出され、その検出温度信号が比較
器７に入力される。図２に同一条件による工作物（焼入
れ鋼）の外周面温度と内部残留応力との関係をグラフに
示す。このグラフから判るように、工作物外周面温度の
変化に伴い工作物の内部残留応力が変化している。工作
物は、内部残留応力σが増加するほど、詰まり、圧縮残
留応力が減少するにつれて工作物の疲労強度が弱く（破
壊し易く）なる傾向にある。
【００１４】そこで、例えば、圧縮残留応力が零、即ち
内部残留応力σ（Ｔ）が零となる外周面温度Ｔを閾値と
して比較器７に設定する。この外周面温度と内部残留応
力との関係は、工作物の物性、表面処理、研削条件、冷
風の供給条件等の違いにより異なる。
【００１５】又、当然のことながら、工作物の使用目的
等によっても疲労強度をどの程度の値にするかで前記の
閾値は異なってくるので、予め各種条件のもとでの加工
対象とする工作物の外周面温度と内部残留応力との関係
を求めておき、最適なドレッシング時期、即ち所望する
許容内部残留応力値（上記例では零）における工作物温
度（Ｔ）を決定しておく。
【００１６】研削加工が進むにつれて砥石車２の切れ味
が劣化してくると、工作物Ｗに対する負荷、研削抵抗、
研削抵抗、摩擦抵抗等が次第に増大していくことによ
り、工作物Ｗの外周面温度が上昇する。砥石車２の切れ
味が許容範囲より劣化すると、工作物Ｗの外周面温度が
所定の閾値を超過することになる。
【００１７】そこで、比較器７においては、入力された
検出温度信号における工作物の外周面温度が設定された
所定閾値と比較され、この工作物の外周面温度が所定閾
値に達するか又はを所定閾値を超過すると、それが制御
装置８にドレッシング作動信号として入力され、制御装
置８は、研削装置においてドレッシング装置がドレッシ
ング作動をするように制御する。
【００１８】ドレッシング作動は、例えば、研削装置に
おいてテーブル上の工作主軸台に設けられたドレッサが
テーブルの長手方向送りにより砥石台の砥石車に対向さ
せられ、砥石台の前進送りにより回転する砥石車の砥石
面がドレッサに当接させられて行われるのである。
【００１９】ドレッシングが完了した砥石車による研削
では、ドレッシング中に工作物Ｗは冷却され、又、砥石
車２は切れ味が回復しているので、工作物に対する負荷
（摩擦抵抗等）が増大していき、工作物の外周面温度が
上昇していく。そして、砥石車２の切れ味が許容範囲よ
り劣化し、工作物のの外周面温度が所定閾値に達するこ
とにより、上記のドレッシング作動制御がサイクリック
に行われる（図３参照）。
【００２０】又、上記の第１の実施の形態においては、
工作物の外周面温度と内部残留応力との関係からドレッ
シング時期の閾値を設定しているが、これに限定するこ
となく、例えば図４に示すように、切れ味劣化に伴う研
削抵抗の増大と工作物の外周面温度との関係から、工作
物温度の閾値を設定しても良い。そのようにすることに
より工作物から直接的に研削抵抗を把握できるので、工
作物に適したドレッシング時期を設定することができ
る。
【００２１】なお、上記の実施の形態においては、砥石
車による研削加工でのドレッシング時期を設定するもの
であるが、この発明は、機械加工としての研削加工に限
らず、例えば加工具としてのバイト等の切削工具よる切
削加工における切削工具の研磨（工具修正）にも適用し
得る。
【００２２】
【発明の効果】この発明における冷風冷却を用いた機械
加工装置及び加工方法は、従来の技術のような加工機側
の因子により工作物にとっての最適な工具修正時期を逸
することなく、被加工側の工作物の因子、特に工作物の
許容残留応力における工作物温度により最適な工具修正
時期を設定して実行できるので、工具修正不良による不
良品の発生を無くすことができる。又、加工後の工作物
の疲労強度をコントロールすることも可能となる。
【００２３】即ち、請求項１、請求項２及び請求項４の
発明は、冷風による乾式加工とすることにより工作物の
温度を温度検出手段により直接検出することができ、こ
の検出結果を基にして工具修正手段の動作を制御するた
め、最適な時期で工具修正することができる。特に、被
加工側の工物の機械的特質にとっての最適な工具修正時
期で工具修正を行うことができるので、工作物の機械的
特質を悪化することがない。
【００２４】請求項３の発明は、前記温度検出手段によ
る検出を工作物の加工箇所付近の外周面温度を測定する
ことにより、工作物の温度変化に即座に対応することが
できるので、一層高精度に工具修正をすることが可能と
なり、加工精度の更なる向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における研削装置の主要
部構成図である。
【図２】工作物外周面温度と内部残留応力との関係を示
すグラフである。
【図３】工作物外周面温度の変化を示すグラフである。
【図４】研削抵抗と工作物外周面温度との関係を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
１ 砥石台 ２ 砥石車 ３ 研削加工冷却用ノズル ４ 冷却空気供給装置 ５ 管路 ６ 温度センサ ７ 比較器 ８ 制御装置 Ｗ 工作物 Ｐ 研削箇所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 良平 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 小林 靖典 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 佐藤 正秋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 熊沢 匡 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 久保 裕司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 松本 雅憲 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工作主軸により回転駆動される工作物を
    加工具により加工する際に、冷風を供給することで冷却
    を行う冷風冷却を用いた機械加工装置であって、加工具
    の修正を行う工具修正手段と、前記工作物の温度を検出
    する温度検出手段と、該温度検出手段に応じて前記工具
    修正手段の作動を制御する制御手段とを具備することを
    特徴とする冷風冷却を用いた機械加工装置。
  2. 【請求項２】 制御手段は、工作物の温度と残留応力と
    の相関関係から予め設定された工具修正時期の設定温度
    と温度検出手段により検出された温度とを比較する比較
    器を具備し、該比較器による比較結果を基に工具修正手
    段の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の
    冷風冷却を用いた機械加工装置。
  3. 【請求項３】 温度検出手段が加工具による加工箇所付
    近の工作物外周面温度を検出することを特徴とする請求
    項１又は請求項２に記載の冷風冷却を用いた機械加工装
    置。
  4. 【請求項４】 工作主軸により回転駆動される工作物を
    加工具により加工する際に、冷風を供給することで冷却
    を行う冷風冷却を用いた機械加工方法において、前記工
    作物の温度を監視することで、加工具の修正を適切なタ
    イミングで行うことを特徴とする冷風冷却を用いた機械
    加工方法。
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