(57)【要約】      （修正有）【課題】砥石の使用初期に、砥石への過度のドレスが行われ、砥石の寿命が短くなるのを簡便な方法により防止する。【解決手段】ドレス装置１１を用いて砥石軸３に保持された砥石２をドレスする際に、最初のドレスから連続した複数のドレス間隔において、各々のドレス間隔に処理されるワークの個数Ｎ１が一定であり、所定回数のドレスが行われた後のドレス間隔に研削されるワークの個数Ｎ２が、Ｎ２＜Ｎ１の関係にあることを特徴とする。【選択図】図１
2018024052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレス装置を用いて砥石軸に保持された砥石をドレスする、ドレス方法であって、
最初の前記ドレスから連続した複数のドレス間隔において、各々の前記ドレス間隔に処理されるワークの個数Ｎ１が一定であり、所定回数の前記ドレスが行われた後の前記ドレス間隔に研削されるワークの個数Ｎ２が、Ｎ２＜Ｎ１の関係にある、ドレス方法。
【請求項２】
前記ワークの個数Ｎ２が一定である、請求項１に記載のドレス方法。
【請求項３】
前記ワークの個数Ｎ２を砥石径の減少に応じて減少させる、請求項１に記載のドレス方法。
【請求項４】
ワークの研削方法であって、
請求項１ないし３のいずれかに記載のドレス方法により前記砥石をドレスするステップと、
ドレスされた前記砥石を用いて前記ワークを研削するステップと、を備えるワークの研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研削盤で使用される砥石のドレス方法及びワークの研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属等の研削加工において、大量のワークを加工すると、砥石の目詰まりや摩耗に起因して研削精度が低下する。そのため、従来から、予め設定された個数のワークの研削が終了すると、ドレス装置が砥石に向けて送り込まれ、ドレス装置に保持されたドレスダイヤを砥石の研削面に切り込ませてドレスを行い、砥石の切れ味を回復させる処理が一般に行われてきた。
【０００３】
ところで、内面研削盤等では、円盤状または円筒状の砥石が砥石軸を中心として回転し、研削が行われる。ワークの累積研削量が増大するにつれ、研削面である外周面が摩耗のため半径方向の内側に後退し、砥石径が減少する。砥石をドレスする際に十分なドレス量を確保するためには、砥石径の減少を考慮してドレス開始時期を調整する必要があった。
【０００４】
砥石径の減少を考慮したドレス方法の一例として、特許文献１には、砥石径の減少に応じて、ドレス間隔を連続的に短くする技術が開示されている（図５参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、非接触変位計を用いて砥石径を実測し、減少量が一定値に達するとドレスを行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−１０１５９１号公報
【特許文献２】実開平２−２３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されたように、砥石径の減少に応じてドレス間隔を連続的に短くする方法では、砥石径がその初期値に対してある程度の大きさを維持している場合にドレスを必要以上に行い過ぎてしまうおそれがあった。また、必要以上の砥石へのドレスは、砥石の交換周期を早め、生産性低下につながる。また、特許文献２に開示された技術では、砥石径を測定するために別個の測定器が必要となり、設備の複雑化、設備コストの増大を招くおそれがあった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡便な方法で砥石のドレスの安定化を図り、砥石の長寿命化及びワークの研削精度の維持を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のドレス方法は、ドレス装置を用いて砥石軸に保持された砥石をドレスする、ドレス方法であって、最初のドレスから連続した複数のドレス間隔において、各々のドレス間隔に処理されるワークの個数Ｎ１が一定であり、所定回数のドレスが行われた後のドレス間隔に研削されるワークの個数Ｎ２が、Ｎ２＜Ｎ１の関係にあることを特徴とする。
【００１０】
本方法によれば、砥石径が減少して所定の値になった時点からドレス間隔を短くし、１つのドレス間隔において処理するワークの個数を減少させることにより、砥石の使用初期での過度のドレスを防止し、砥石の長寿命化が図れる。
【００１１】
ワークの個数Ｎ２が一定であるのが好ましい。
【００１２】
ワークの個数Ｎ２を砥石径の減少に応じて減少させるのが好ましい。
【００１３】
これらの方法によれば、研削精度が砥石径の広い範囲にわたって安定する。また、砥石径の減少に対する研削精度の低下をより良く防止できうる。
【００１４】
また、本発明のワークの研削方法は、上記のいずれかのドレス方法により砥石をドレスするステップと、ドレスされた砥石を用いてワークを研削するステップと、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本方法によれば、従来の方法で許容限界となった砥石を使用した場合にも研削精度が安定したワークの研削が行える。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成によれば、砥石の長寿命化が図れ、砥石の交換周期を延ばすことが可能となるため、生産性が向上し、生産コストが抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における内面研削盤の概略図である。
【図２】本発明の実施形態における砥石径とドレス間隔との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における砥石径比とワーク被加工面粗さ比との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態におけるワークの研削フローチャートである。
【図５】従来の技術における砥石径とドレス間隔との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
【００１９】
なお、本明細書では、ドレスと次のドレスの間の期間をドレス間隔と呼ぶことにする。
【００２０】
（発明の実施形態）
図１は、本実施形態における内面研削盤の概略図である。
【００２１】
内面研削盤１は、砥石２を固定、保持する砥石軸３と、砥石軸３をその中心軸の周りに回転させる砥石軸回転機構４と、図１に示したＸＹ方向に砥石軸３を移動させる砥石軸送り機構５とを備えている。
【００２２】
また、内面研削盤１は、ワーク６を固定、保持するチャック装置７と、ワーク６を回転させるワーク主軸８と、ワーク主軸８をその中心軸の周りに回転させるワーク主軸回転機構９とを備えている。インライン定寸装置１０は、研削前及び研削中のワーク６の内径をインラインで測定し、ワーク６の内径が目標寸法となったときに出力がゼロ点となるように設定されている。なお、インライン定寸装置１０の細部は図示しない。
【００２３】
ドレス装置１１は、単石ダイヤモンド等でできたドレスダイヤ１２を先端に有している。ドレスを行う際には、砥石軸３が、ＸＹ方向に移動して、砥石２の外周面とドレスダイヤ１２と接触する。なお、ドレスダイヤ１２を移動させる送り機構（図示せず）を備えている。
【００２４】
また、砥石軸３と、砥石軸回転機構４と、砥石軸送り機構５と、チャック装置７と、ワーク主軸８と、ワーク主軸回転機構９と、インライン定寸装置１０と、ドレス装置１１とはいずれも図示しないベッドに配設されている。
【００２５】
研削盤制御装置１３は、砥石軸回転機構４と、砥石軸送り機構５と、ワーク主軸回転機構９と、ドレス装置１１の送り機構の動作とを制御するとともに、砥石２と、砥石軸３と、ワーク６と、ワーク主軸８と、ドレス装置１１との各々の位置を算出するため、入力部１４と、演算処理部１５と、記憶部１６と、駆動制御部１７と、操作盤１８と、表示部（報知部）１９とを備えている。
【００２６】
入力部１４には、砥石軸回転機構４と、砥石軸送り機構５と、ワーク主軸回転機構９と、ドレス装置１１の送り機構とから、これらの位置や動作状態に関する信号が入力される。インライン定寸装置１０からの出力信号もまた入力される。また、砥石軸回転機構４の電力を検出し監視する電力監視部（図示せず）を有している。
【００２７】
演算処理部１５は、入力部１４からの信号または記憶部１６に保持された信号を受けて、砥石軸３やドレス装置１１等の位置を算出するとともに、インライン定寸装置１０からの出力信号に基づき、砥石軸３やドレス装置１１等の動作制御信号を出力する。
【００２８】
記憶部１６は、入力部１４からの信号または演算処理部１５からの出力信号を記憶し、演算処理部１５からの要求に応じて、演算処理時に必要なデータを演算処理部１５に出力する。
【００２９】
駆動制御部１７は、演算処理部１５からの信号を受けて、図示しない駆動回路に制御信号を送り、砥石軸回転機構４と、砥石軸送り機構５と、ワーク主軸回転機構９と、ドレス装置１１の送り機構との動作をそれぞれ制御する。
【００３０】
操作部１８は、例えば、砥石軸３や、ワーク６や、ドレス装置１１等の位置座標やワークの目標寸法等を直接入力するために用いる。研削プログラムの呼び出しや入力等も操作部１８を介して行う。
【００３１】
表示部１９は、入力データや呼び出したプログラムの確認や、研削中の各機構の動作状態や、砥石軸３の位置や、ワーク６の研削中寸法等を画面に表示する。また、ワークのロット処理終了や、装置の異常や、プログラムエラー等が生じた際には、表示画面、警報ランプ、音声出力またはブザー音等を通じて作業者に装置の状態を知らせる報知部としても機能する。
【００３２】
研削盤のデータ入出力がシステム上で管理されている場合には、システムに対して処理終了や異常等を知らせる信号を発信する。
【００３３】
次に、本実施形態における、砥石径とドレス間隔との関係を説明する。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態における、砥石径とドレス間隔との関係を示す模式図である。
【００３５】
図中にａで表される階段状の線は、本発明の実施形態における砥石径とドレス間隔との関係を示している。
【００３６】
図中にｂで表される階段状の線と直線が結合した線は、本発明の実施形態における砥石径とドレス間隔との関係の別の例を示している。
【００３７】
図中にｃで表される直線は、図５に示した従来の方法における砥石径とドレス間隔との関係を示している。
【００３８】
ここで、図の縦軸、横軸と線ａ、ｂまたはｃで囲まれる領域の面積は、同じ砥石で研削されたワークの研削個数に対応している。言い換えると、前記の面積は砥石の寿命に対応しており、面積が大きいほど、砥石の寿命が長いと言える。
【００３９】
図２からわかるように、砥石径の減少に応じて連続的にドレス間隔を短くする（線ｃに対応）よりも、一定の値になるまで砥石径の減少にかかわらずドレス間隔を一定にしておき、所定の砥石径に達した時点でドレス間隔を不連続に短くする（線ａに対応）ようにしたほうが、前記の面積を大きくすることができる。つまり、砥石の長寿命化が図れる。
【００４０】
初期のドレス間隔と変化後のドレス間隔、及びドレス間隔を変化させる際の砥石径の設定は、砥石寿命及びワークの研削精度に応じて適宜決定される。
【００４１】
図３は、本実施形態における、砥石径比とワーク被加工面粗さ比との関係を示す図である。
【００４２】
ここで砥石径比は、新品状態での砥石径（初期砥石径）とワーク研削とドレスを繰り返した後の砥石径との比（ドレス後砥石径）との比（ドレス後砥石径／初期砥石径）をいう。ただし、初期砥石径は試し研削後の砥石径であっても良い。
【００４３】
また、最初に砥石へのドレスを行った後、研削を終えた１個目のワーク被加工面の粗さを初期粗さとしたときに、ワーク被加工面粗さ比は、初期粗さとワーク研削とドレスを繰り返した後のワーク被加工面の粗さ（ドレス前粗さ）との比（ドレス前粗さ／初期粗さ）をいう。
【００４４】
なお、ワーク被加工面の粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）により評価した。
【００４５】
ワーク被加工面粗さ比の許容限界を破線で、図２の線ｃに対応する従来の方法において、ワーク被加工面粗さ比が許容限界となったときの砥石径比（最小砥石径比（従来））を点線で、図３にそれぞれ示している。このときのワーク被加工面粗さ比の許容限界値は約２．２であった。
【００４６】
図３に示すように、データが破線よりも上側にある場合は、ワークは不良品である。また、従来の方法では、最小砥石径比（従来）が約０．９１よりも小さくなるとＮＧ、つまり不良品が発生することとなる。
【００４７】
一方、図３において、黒丸で示される点は、図２の線ａに対応する方法でドレス間隔を変化させた際のデータである。
【００４８】
本実施形態において、砥石径比が約０．９２になるまでは同じドレス間隔を維持し、それ以下になるタイミングでドレス間隔を短くなるように設定している。また、初期のドレス間隔におけるワーク研削個数とドレス間隔を変化させた後のワーク研削個数との比は、約０．６に設定している。
【００４９】
図３に示すように、本実施形態における方法では、砥石径比が０．９を下回っても、ワーク被加工面粗さ比は大幅に増加せず、加工不良は起きていない。つまり、従来の方法に比べて、大幅に砥石径が減少した状態で研削を行っても、研削精度が低下していないことがわかる。
【００５０】
以上、説明したように、本実施形態における方法によれば、砥石径の減少に応じて連続的にドレス間隔を短くする従来の方法よりも砥石の長寿命化が図れ、かつ研削精度も砥石径の広い範囲にわたって安定する。
【００５１】
ここで、線ｂで示される方法について述べる。一般に、砥石径が減少すると１回転中にワークと接触する砥石の面積は小さくなり、また接触面での線速度も小さくなる。従って、同じ研削代のワークを研削するにあたって、砥石径が小さい砥石ではより多く回転させる必要がある。この場合、砥石径が大きい場合に比べて砥石の摩耗が顕著となり、ドレス間隔が短くなる。
【００５２】
よって、砥石径が一定以下に減少した場合は、砥石径の減少に応じて連続的にドレス間隔を短くした方が、研削精度の低下を防止できることがある。
【００５３】
このような場合には、線ａで示される方法よりも線ｂで示される方法が実際の生産に適することがある。
【００５４】
次に、本発明のドレス方法およびワークの研削方法をフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００５５】
図４は、本実施形態におけるワークの研削フローチャートである。
【００５６】
まず、最初の機械の立ち上げ時には、手動で砥石２とワーク６との位置決めを行う。ロット処理開始前に試し研削を行う場合も同様に手動で位置決めを行う。また、砥石径はゲージ等で実測する。砥石の交換時は、下記の通り位置座標を基準として算出する。
【００５７】
操作部１８を介して砥石径とワーク６の仕上げ目標寸法とを入力部１４にそれぞれ入力し、記憶部１６に記憶する。位置決めによって定められた砥石軸３の位置と、ワーク６の位置と、ドレスダイヤ１２の位置も同様に操作部１８を介して入力部１４に入力し、記憶部１６に記憶する。このとき、砥石軸３の位置と、ワーク６の位置と、ドレスダイヤ１２の位置とはドレス装置１１の位置座標を基準として定められる。また、以降に出てくる各種の位置もドレス装置１１の位置座標を基準として算出する。なお、最初の位置決めの時の位置座標を基準とすることもできる。
【００５８】
なお、最初のドレスを行った以降は、砥石軸３の位置とドレス装置１１の位置とに基づいて砥石径を導出する（ステップＳ１）。なお、上記のように各部分の位置座標より砥石径を求めるのではなく、ドレス前の砥石径からドレス量を差し引いた分を、新たな砥石径とすることもできる。
【００５９】
次に、インライン定寸装置１０により研削前のワーク６の内径を測定する（ステップＳ２）。この測定結果に基づき、ワーク６の取代が異常かどうかを判断する（ステップＳ３）。
【００６０】
取代が過小の場合は、研削が十分に行われず、ワークが不良品となるおそれがある。
【００６１】
取代が過大の場合は、砥石の早送りの際に、砥石とワークとが接触して、砥石が割れたり、研削盤が故障したりするおそれがある。
【００６２】
ステップＳ３において、取代が異常と判断されたワークは、不良品として排出されるか、表示部（報知部）１９により、近くにいる作業者に通知して、適正なワークがセットされているかを確認してもらう。
【００６３】
次に、砥石２をワーク６の内面に向けて早送りする。早送り後は、砥石２の送り速度を遅くして引き続き砥石２をワーク６の内面に向けて送り込む。本実施形態では、早送り終了から後述する砥石とワークとの接触までの期間を「準急送り」という。砥石２とワーク６とが接触すると、砥石軸回転機構４の負荷電力が急激に上昇する。入力部１４内の電力監視部（図示せず）によりこの変化を監視しており、負荷電力上昇値が所定値以上となった場合は、砥石２とワーク６とが接触したと判断して、以降、砥石２の送り速度を変化させて、ワークの研削が行う。研削は、ワークの表面変性部等を除去する研削（以下、「黒皮研削」という）粗研削、仕上げ研削、スパークアウトの順で行い、この切り替えはインライン定寸装置１０によって測定された寸法に基づき決定する。砥石２の送り速度は（早送り）＞（準急送り）＞（黒皮研削）＞（粗研削）＞（仕上げ研削）の順である。なお、スパークアウトでは、砥石２のワーク６への切り込みは行わない（ステップＳ４）。
【００６４】
なお、砥石２とワーク６とが接触したと判断された位置Ｂ１は、ドレス装置１１の位置座標を基準に砥石軸３の位置を検出して求めている。
【００６５】
インライン定寸装置１０がゼロ点を出力するとワークの研削が完了する。
【００６６】
ワーク研削完了時に、これまでカウントされた研削処理個数に基づき、ロット処理が完了したかどうかを判断する（ステップＳ５）。ロット処理が完了していればエンドとなり、完了していなければ、ドレス開始時期に到達したかを判断し（ステップＳ６）、ドレス開始時期に到達していなければ、研削したワークを除去し、次のワークをセットして、研削前の寸法測定（ステップＳ２）に進む。
【００６７】
なお、本実施形態では、研削完了時に処理個数をカウントする。
【００６８】
なお、ドレス開始時期は、砥石の材質、砥石径、ワークの加工個数、ワークの累積研削量等に依存しており、これらを考慮して定められる。
【００６９】
ドレス開始時期に到達していれば、ドレスを行う（ステップＳ７）。
【００７０】
予め決められた送り量だけ砥石軸３をドレスダイヤ１２に送り込み、ドレスダイヤ１２を砥石２の外周面に切り込ませてドレスを行う。ステップＳ７が完了したら、ステップＳ１に戻って、砥石軸３の位置とドレス装置１１の位置とに基づき砥石径を再算出する。再算出された砥石径を記憶部１６に記憶する。また、再算出された砥石径を用いて砥石軸３の位置補正を行う。
【００７１】
次に、ドレス間隔変更時期に到達したかどうかを判断する（ステップＳ８）。
ドレス間隔変更時期に達していなければ、ステップＳ２に進んで、研削開始前の内径を測定する。
【００７２】
ドレス間隔変更時期に到達していれば、算出された砥石径をもとに、次のドレスまでの間隔を変更する（ステップＳ９）。ステップＳ９が完了したら、ステップＳ２に進んで、研削開始前の内径を測定する。
【００７３】
ステップＳ２以降、順次ワーク６の研削に進むが、次のドレスまでに研削予定のワーク個数は、ステップＳ９の時点で変更されており、直前までのドレス間隔よりも短い間隔でドレス開始時期に到達する。
【００７４】
なお、算出された砥石径が砥石交換限界に近づいていれば、表示部（報知部）１９を介して、研削盤１の近傍にいる作業者ないしはシステムにその旨を報知する。
【００７５】
本実施形態によれば、砥石径がある程度の大きさを保っている場合は、ドレス間隔を変えず、各々のドレス間隔において一定個数のワークを研削し、砥石径が減少して所定の値になった時点からドレス間隔を短くし、１つのドレス間隔において処理するワークの個数を減少させることで、砥石の使用初期での過度のドレスを防止し、砥石の長寿命化が図れる。その結果、生産性の向上、生産コストの低減が図れる。
【００７６】
なお、本実施形態において、インライン定寸装置の構造はゲージに限られるものでなく、他の構成、例えば光学測定系を用いても良い。
【００７７】
また、ドレスダイヤを用いて砥石をドレスする例を示したが、ドレスダイヤの代わりに円盤状または円筒状のロータリーダイヤを用いても良い。
【００７８】
なお、ロータリーダイヤを用いる場合は、ドレスダイヤの先端にあたるロータリーダイヤの外周面とドレス装置の位置基準との差、この場合はロータリーダイヤの半径にあたるが、この値は予め入力しておき、記憶部１６に記憶しておく。また、ロータリーダイヤの半径も摩耗等で変動するが、例えば、ドレス終了時点で再度、半径を計測するか算出し直す等して補正し、補正された半径の値を記憶部１６に記憶しておくと、砥石径の誤認識を防止できる。
【００７９】
また、本実施形態において、内面研削盤の例を示したが、本発明は、砥石が回転軸の周りに回転し、砥石の外周側面が研削面となる構造の研削盤、例えば円筒状のワークの外周面を研削する外周研削盤等にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ドレス装置を備えた研削盤における砥石のドレス及びワークの研削に適している。
【符号の説明】
【００８１】
１    内面研削盤
２    砥石
３    砥石軸
４    砥石軸回転機構
５    砥石軸送り機構
６    ワーク
７    チャック装置
８    ワーク主軸
９    ワーク主軸回転機構
１０  インライン定寸装置
１１  ドレス装置
１２  ドレスダイヤ
１３  研削盤制御装置
１４  入力部
１５  演算処理部
１６  記憶部
１７  駆動制御部
１８  操作部
１９  表示部（報知部）
【図１】
2018024052.tif 000003
【図２】
2018024052.tif 000004
【図３】
2018024052.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018024052.tif 000007