(57)【要約】【課題】周速度比とは異なる指標を用いて、砥石車の径が変化した場合にも、周速度比を一定にする場合に比べて高精度に砥石車を成形することができる研削盤およびツルーイング方法を提供する。【解決手段】砥石車４１とロータリーツルア５１に設定切込速度fを付与して両者を回転させたときに、砥石車用砥粒４１ｂに対するツルア用砥粒５１ｂの進入角を砥粒進入角θと定義する。制御部６０は、砥石車４１の径Dwの変化前後において、砥粒進入角θを設定範囲内にて砥石車４１の形状成形を行う。【選択図】図２
2014012320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の砥石車用砥粒により形成された砥石車と、
複数のツルア用砥粒により形成され、前記砥石車の形状を成形するロータリーツルアと、
前記砥石車および前記ロータリーツルアの位置および回転速度を制御する制御部と、
を備える研削盤において、
前記砥石車と前記ロータリーツルアに設定切込速度を付与して両者を回転させたときに、前記砥石車用砥粒に対する前記ツルア用砥粒の進入角を砥粒進入角と定義し、
前記制御部は、前記砥石車の径の変化前後において前記砥粒進入角を設定範囲内にて前記砥石車の形状成形を行う、研削盤。
【請求項２】
前記砥粒進入角をθとすると、θは、式（１）に従って定義され、
式（１）中、Ｖwは前記砥石車の周速度であり、Ｖtは前記ツルアの周速度であり、γは前記砥石車用砥粒と前記ツルア用砥粒との接触開始点における前記砥石車用砥粒の速度ベクトルと前記ツルア用砥粒の速度ベクトルのなす角度である、請求項１の研削盤。
【数１】
2014012320.tif 000009
【請求項３】
前記砥石車の径が小さくなるにつれて、前記砥石車の回転速度の増加、前記ロータリーツルアの回転速度の減少、および、前記切込速度の減少の少なくとも何れか一つにより、前記砥粒進入角を設定範囲内にする、請求項１または２の研削盤。
【請求項４】
複数の砥石車用砥粒により形成された砥石車の形状を、複数のツルア用砥粒により形成されたロータリーツルアにより成形するツルーイング方法であって、
前記砥石車と前記ロータリーツルアに設定切込速度を付与して両者を回転させたときに、前記砥石車用砥粒に対する前記ツルア用砥粒の進入角を砥粒進入角と定義し、
前記砥石車の径の変化前後において前記砥粒進入角を設定範囲内にて前記砥石車の形状成形を行う、ツルーイング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石車の形状をロータリーツルアにより成形するツルーイング方法、および、該ツルーイング方法を適用する研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−１００７６３号公報（特許文献１）に、砥石車の形状成形（「ツルーイング」とも称する）には、ロータリーツルアを用いることが記載されている。また、特開２０００−２６３４３９号公報（特許文献２）には、砥石車の径に応じて、砥石車の周速度に対するツルアの周速度（周速度比）を一定に保つようにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１００７６３号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、周速度比とは異なる指標を用いて、砥石車の径が変化した場合にも、周速度比を一定にする場合に比べて高精度に砥石車を成形することができる研削盤およびツルーイング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（研削盤）
（請求項１）本手段に係る研削盤は、複数の砥石車用砥粒により形成された砥石車と、複数のツルア用砥粒により形成され、前記砥石車の形状を成形するロータリーツルアと、前記砥石車および前記ロータリーツルアの位置および回転速度を制御する制御部と、を備える研削盤において、前記砥石車と前記ロータリーツルアに設定切込速度を付与して両者を回転させたときに、前記砥石車用砥粒に対する前記ツルア用砥粒の進入角を砥粒進入角と定義し、前記制御部は、前記砥石車の径の変化前後において前記砥粒進入角を設定範囲内にて前記砥石車の形状成形を行う。
【０００６】
（請求項２）好ましくは、前記砥粒進入角をθとすると、θは、式（１）に従って定義され、式（１）中、Ｖwは前記砥石車の周速度であり、Ｖtは前記ツルアの周速度であり、γは前記砥石車用砥粒と前記ツルア用砥粒との接触開始点における前記砥石車用砥粒の速度ベクトルと前記ツルア用砥粒の速度ベクトルのなす角度である。
【０００７】
【数１】
2014012320.tif 000003
【０００８】
（請求項３）前記砥石車の径が小さくなるにつれて、前記砥石車の回転速度の増加、前記ロータリーツルアの回転速度の減少、および、前記切込速度の減少の少なくとも何れか一つにより、前記砥粒進入角を設定範囲内にするとよい。
【０００９】
（ツルーイング方法）
（請求項４）本手段に係るツルーイング方法は、複数の砥石車用砥粒により形成された砥石車の形状を、複数のツルア用砥粒により形成されたロータリーツルアにより成形するツルーイング方法であって、前記砥石車と前記ロータリーツルアに設定切込速度を付与して両者を回転させたときに、前記砥石車用砥粒に対する前記ツルア用砥粒の進入角を砥粒進入角と定義し、前記砥石車の径の変化前後において前記砥粒進入角を設定範囲内にて前記砥石車の形状成形を行う。
【発明の効果】
【００１０】
（請求項１，４）本手段によれば、砥石車の径が変化したとしても砥粒進入角が設定範囲内となるようにしている。この砥粒進入角は、砥石車用砥粒がツルア用砥粒に衝突するときに生じる負荷の大きさに相当する。つまり、砥粒進入角を設定範囲内にするということは、衝突負荷の大きさを一定範囲内にするということになる。これにより、砥石車用砥粒が削られた後に、砥石車の表面粗さを同程度にすることができる。
【００１１】
（請求項２）砥粒進入角を式（１）とすることで、上記効果を確実に奏する。
（請求項３）前記砥石車の回転速度の増加、前記ロータリーツルアの回転速度の減少、または、前記切込速度の減少により、砥石車の径が小さくなったときに、砥粒進入角を設定範囲内にすることができる。そして、上記手段のうち複数の手段を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における研削盤の平面図である。
【図２】図１の研削盤において、砥石車をツルアにより形状成形する際に砥石車とツルアを軸方向から見た図である。
【図３】図２の砥石車とツルアとの接触部分の拡大図である。
【図４】図２の状態に対して、砥石車の径が小さくなった状態における砥石車とツルアを軸方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態の研削盤の構成について、図１〜図３を参照して説明する。研削盤の一例として、主軸台トラバース型内面研削盤を例に挙げて説明する。図１に示すように、研削盤１は、床上に固定されたベッド１０と、ベッド１０上をＺ軸方向に移動可能なテーブル２０と、テーブル２０上に固定され被加工物Ｗを回転可能に支持する主軸装置３０と、砥石支持装置４０と、砥石車成形装置５０と、制御装置６０とを備える。
【００１４】
砥石支持装置４０は、ベッド１０上をＸ軸方向に移動可能に設けられ、砥石車４１を回転可能に支持する。砥石車４１は、図２および図３に示すように、コア４１ａと、コア４１ａの外周面に固定された複数の砥石車用砥粒４１ｂとを備える。砥石車用砥粒４１ｂには、例えば、ＣＢＮ砥粒などが用いられる。
【００１５】
砥石車成形装置５０は、主軸装置３０に固定され、砥石車４１の外周面形状を成形するための（ツルーイングするための）ロータリーツルア５１を備える。本実施形態においては、ロータリーツルア５１は、砥石車４１の目標形状を転写した形状に形成された総形ツルアを用いる。ロータリーツルア５１は、図２および図３に示すように、コア５１ａと、コア５１ａの外周面に固定された複数のツルア用砥粒５１ｂとを備える。ツルア用砥粒５１ｂには、例えば、ダイヤモンド砥粒などが用いられる。
【００１６】
制御装置６０は、砥石車４１により被加工物Ｗを研削するために、砥石支持装置４０およびテーブル２０の位置制御、および、砥石車４１および主軸装置３０の回転制御を行う。また、制御装置６０は、砥石車４１の外周面形状をツルーイングするために、砥石支持装置４０およびテーブル２０の位置制御、および、砥石車４１およびロータリーツルア５１の回転制御を行う。
【００１７】
砥石車４１のツルーイング時には、制御装置６０によって以下のような動作を行う。まず、砥石車４１とロータリーツルア５１とがＺ軸方向に同位置となるように、テーブル２０のＺ軸方向位置を位置決めする。続いて、砥石支持装置４０をＸ軸方向に移動させることにより、砥石車４１の切込速度を設定値とし、砥石車４１の外周面形状をロータリーツルア５１により成形する。このようにして、砥石車４１の外周面形状がロータリーツルア５１の外周面形状を転写した形状に成形される。
【００１８】
（ツルーイング時の条件決定）
次に、砥石車４１の形状成形時の条件について、図２〜図４を参照して説明する。砥石車４１は、被加工物Ｗを研削し、かつ、ロータリーツルア５１により形状成形される。そのため、砥石車４１の外径は、初期状態から徐々に縮径する。このように、砥石車４１の外径が変化した際に、ツルーイング条件を変更することによって、砥石車４１の成形精度を同程度にすることができる。以下、詳細に説明する。
【００１９】
ツルーイング条件として、砥粒進入角θを指標とする。そして、砥石車４１の径の変化前後において、砥粒進入角θが設定範囲内となるように、制御装置６０によって各駆動装置を制御して砥石車４１の形状を成形する。砥粒進入角θは、砥石車４１とロータリーツルア５１に設定切込速度fを付与して両者を回転させたときに、砥石車用砥粒４１ｂに対するツルア用砥粒５１ｂの進入角である。この砥粒進入角θは、砥石車用砥粒４１ｂがツルア用砥粒５１ｂに衝突するときに生じる負荷の大きさに相当する。
【００２０】
つまり、砥粒進入角θを設定範囲内にすることで、衝突負荷の大きさを一定範囲内にすることができる。これにより、砥石車用砥粒４１ｂが削られた後に、砥石車４１の表面粗さを同程度にすることができる。
【００２１】
砥粒進入角θについて、詳細に説明する。砥粒進入角θは、式（１）にて表される。式（１）において、Vtは、砥石車用砥粒４１ｂの速度ベクトルの大きさ（単に速度とも称する）であり、Vwは、ツルア用砥粒５１ｂの速度ベクトルの大きさ（単に速度とも称する）であり、γは、図２にしめすように接触開始点Ｔにおける速度ベクトルVt,Vwのなす角度である。
【００２２】
【数１】
2014012320.tif 000004
【００２３】
砥石車用砥粒４１ｂの速度Vwは、砥石車４１の外周面の周速度に相当する。つまり、砥石車用砥粒４１ｂの速度Vwは、式（２）にて表される。ツルア用砥粒５１ｂの速度Vtは、ロータリーツルア５１の外周面の周速度に相当する。つまり、ツルア用砥粒５１ｂの速度Vtは、式（３）にて表される。なお、Dw，Nwは、砥石車４１の外径，回転速度であり、Dt，Ntは、ロータリーツルア５１の外径，回転速度である。
【００２４】
【数２】
2014012320.tif 000005
【００２５】
【数３】
2014012320.tif 000006
【００２６】
また、速度ベクトルVw,Vtのなす角度γは、砥石車４１とロータリーツルア５１の中心間距離L、砥石車４１の中心と接触開始点Ｔとを結ぶ線分と中心間線分とのなす角度α、および、ロータリーツルア５１の中心と接触開始点Ｔとを結ぶ線分と中心間線分とのなす角度βにより、幾何学的に導くことができる。
【００２７】
ここで、砥石車４１とロータリーツルア５１の中心間距離Lは、式（４）に示すように、それぞれの半径の和（Dw/2+Dt/2）から、砥石車４１の１回転当たりの砥石車４１の切込量（f/Nw）を減算した値となる。fは、砥石車４１の設定切込速度であり、Nwは、砥石車４１の回転速度である。つまり、なす角度γは、式（５）のように表される。なお、なす角度γは、式（４）（５）より、設定切込速度ｆ、砥石車４１の回転速度Nw、ロータリーツルア５１および砥石車４１の外径Dt,Dwの関数となる。
【００２８】
【数４】
2014012320.tif 000007
【００２９】
【数５】
2014012320.tif 000008
【００３０】
そして、砥石車４１の外径Dwが小さくなった場合には、図４に示すようになる。このとき、図２の状態に対して、砥石車４１とロータリーツルア５１との接触開始点Ｔにおける各速度ベクトルVw,Vtの方向が異なる。
【００３１】
そこで、砥粒進入角θを設定範囲内にするためには、式（１）〜（５）より、以下の手段を適用すればよいことが分かる。第一として、砥石車４１の外径Dwが小さくなるにつれて、砥石車４１の回転速度Nwを増加させる。砥石車４１の回転速度Nwの変更は容易に行うことができ、砥石車４１の外径Dwの変化量が大きい場合にも確実に適用できる。
【００３２】
第二として、砥石車４１の外径Dwが小さくなるにつれて、ロータリーツルア５１の回転速度Ntを減少させる。ここで、びびりを発生させないために、砥石車４１の振れ精度を良好に維持することが望まれるが、これを考慮すると、砥石車４１の回転速度Nwを変更することは好ましくない。これは、研削時のみならず、ツルーイング時も含めて、砥石車４１の回転速度Nwを常に一定とすることが望まれる場合がある。このような場合に、第二の手段を適用することで、砥石車４１の回転速度Nwを変更することなく、砥粒進入角θを設定範囲内にすることができ、砥石車４１の外径Dwの変化量が大きい場合にも確実に適用できる。
【００３３】
また、第三として、砥石車４１の外径Dwが小さくなるにつれて、切込速度fを減少させる。この場合も、砥石車４１の回転速度Nwを変更しないため、上記第二の手段と同様に、びびりに対して有効である。また、砥石車４１およびロータリーツルア５１の周速度の変更は、熱変位に影響を及ぼすおそれがある。そうすると、砥石車４１とロータリーツルア５１の軸方向位置にずれが生じる結果、砥石車４１の成形精度に影響を及ぼすおそれがある。一方、切込速度fを変化させることによっては、熱変位への影響は小さい。従って、熱変位の影響を小さくすることにより、高い成形精度を得ることができる。
【００３４】
また、上記手段の何れか一つを適用することもできるが、その他に、上記手段を複合的に適用することで、砥石車４１の外径Dwが変化したとしても、砥粒進入角θを一定（実際には設定範囲内）にすることができる。
【００３５】
ここで、上記実施形態においては、砥石車４１として、内研用の砥石車を例に挙げて説明した。内研用の砥石車４１は、外研用の砥石車に比べて、外径Dwが小さい。そのため、内研用の砥石車４１の外径Dwの変化率が大きくなるため、砥石車４１の外径Dwの変化による影響が顕著に表れる。そこで、本発明を内研用の砥石車４１に適用することで、その効果が顕著となる。なお、外研用の砥石車に対しても、本発明を適用できることは当然である。
【符号の説明】
【００３６】
１：研削盤、  ４１：砥石車、  ４１ｂ：砥石車用砥粒、  ５１：ロータリーツルア、  ５１ｂ：ツルア用砥粒、  ６０：制御装置、  Dw：砥石車の外径、  Dt：ロータリーツルアの外径、  f：設定切込速度、  Nw：砥石車の回転速度、  Nt：ロータリーツルアの回転速度、  Ｔ：接触開始点、  Vw：砥石車の周速度、砥石車用砥粒の速度または速度ベクトル、  Vt：ロータリーツルアの周速度、ツルア用砥粒の速度または速度ベクトル、  γ：速度ベクトルのなす角度、  θ：砥粒進入角
【図１】
2014012320.tif 000010
【図２】
2014012320.tif 000011
【図３】
2014012320.tif 000012
【図４】
2014012320.tif 000013