(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄合金を砥石車で研削し切屑が前記砥石車のボンドに接触することで前記砥石車のドレッシングを行うドレッシング方法において、
前記砥石車と前記鉄合金の接触弧の長さを所定の接触弧長さとすることで、ドレッシング後の前記砥石車の砥粒のボンド層からの突出量である砥粒突出し量を所望の砥粒突出し量とし、
前記接触弧長さをＬとし、前記砥石車の前記鉄合金に対する切り込み深さをｔとし、前記鉄合金の直径をｄとし、前記砥石車の直径をＤとすると、Ｌ＝√ｔ／√（１／Ｄ＋１／ｄ）であり、
前記所定の接触弧長さは、あらかじめドレッシングし取得した砥粒突出し量に対応する接触弧長さのデータから選定するドレッシング方法。
【請求項２】
前記鉄合金を回転する鉄合金ロールとし、ドレス初期は前記鉄合金ロールへの砥石切込み速度を遅くし、ドレスの進行に伴い前記砥石切込み速度を速くする請求項１に記載のドレッシング方法。
【請求項３】
前記鉄合金ロールへの砥石切込み速度を、ドレスの進行に伴い連続的に速くする請求項２に記載のドレッシング方法。
【請求項４】
円筒状の工作物を支持して回転駆動させる工作物支持手段と、
砥石車を支持し回転駆動させる砥石車支持手段と、
鉄合金ロールを回転させるドレッシング装置と、
前記砥石車支持手段と前記ドレッシング装置とを相対移動させる駆動手段と、
前記砥石車で回転する前記鉄合金ロールを研削し、切屑が前記砥石車のボンドに接触することで前記砥石車をドレッシングし、前記鉄合金ロールと前記砥石車の接触弧長さをあらかじめドレッシングし取得した砥粒突出し量に対応する接触弧長さのデータから選定された所定の接触弧長さとするべく、前記駆動手段と、前記砥石車支持手段と、前記ドレッシング装置とを制御する制御手段と、を備え、
前記接触弧長さをＬとし、前記砥石車の前記鉄合金ロールに対する切り込み深さをｔとし、前記鉄合金ロールの直径をｄとし、前記砥石車の直径をＤとすると、Ｌ＝√ｔ／√（１／Ｄ＋１／ｄ）である研削盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削盤の砥石車のドレッシングに関するものであり、特に、金属を研削することでドレッシングする方法および研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研削加工においては研削による砥石車の消耗による形状誤差を補正するために、砥石車のツルーイングが必要である。図２のＩに示すように、ツルーイング直後は砥石車の研削作用面の砥粒の突出しが小さい。工作物とボンドの隙間が小さく切屑がスムースに排出されないため研削抵抗が大きくなり研削が困難になる。そのため、ボンドを除去し砥粒の突出し量を所定の値にするためドレッシングを行う。
ツルーイングとドレッシングの方法として金属を研削する方法が一般に知られている。さらにその改善技術として、金属として元素周期表における４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族のいずれかに属する金属とボンド材の固相拡散反応などの化学反応によりボンド層を脆弱化して除去する従来技術１（例えば、特許文献１参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の一般的技術である金属の研削によるドレッシングでは、砥粒の突出し量の設定は研削能率を制御することで行っている。具体的には、砥粒の突出し量を大きくする場合は研削能率を大きくし、砥粒の突出し量を小さくする場合は研削能率を小さくする。砥粒の突出し量を大きくしたい場合は大きな研削能率で研削するため、砥石車の砥粒に加わる研削力が大きくなり砥粒の脱落が多くなり砥石寿命が短くなる恐れがある。
従来技術１では、４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族のいずれかに属する金属を使用するがこれらの金属はいずれも高価である。また、特許文献１には砥粒の突出し量の設定に関する記述は無い。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、砥粒の突出し量を研削能率によらず所望の量に設定できる安価なドレッシング方法および研削盤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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、鉄合金を砥石車で研削し切屑が前記砥石車のボンドに接触することで前記砥石車のドレッシングを行うドレッシング方法において、前記砥石車と前記鉄合金の接触弧の長さを所定の接触弧長さとすることで、ドレッシング後の前記砥石車の砥粒のボンド層からの突出量である砥粒突出し量を所望の砥粒突出し量とし、前記接触弧長さをＬとし、前記砥石車の前記鉄合金に対する切り込み深さをｔとし、前記鉄合金の直径をdとし、前記砥石車の直径をＤとすると、Ｌ＝√ｔ／√（１／Ｄ＋１／ｄ）であり、
前記所定の接触弧長さは、あらかじめドレッシングし取得した砥粒突出し量に対応する接触弧長さのデータから選定することである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記鉄合金を回転する鉄合金ロールとし、ドレス初期は前記鉄合金ロールへの砥石切込み速度を遅くし、ドレスの進行に伴い前記砥石切込み速度を速くすることである。
【０００８】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項２に係る発明において、前記鉄合金ロールへの砥石切込み速度を、ドレスの進行に伴い連続的に速くすることである。
【００１０】
請求項４に係る発明の特徴は、円筒状の工作物を支持して回転駆動させる工作物支持手段と、砥石車を支持し回転駆動させる砥石車支持手段と、鉄合金ロールを回転させるドレッシング装置と、前記砥石車支持手段と前記ドレッシング装置とを相対移動させる駆動手段と、前記砥石車で回転する前記鉄合金ロールを研削し、切屑が前記砥石車のボンドに接触することで前記砥石車をドレッシングし、前記鉄合金ロールと前記砥石車の接触弧長さをあらかじめドレッシングし取得した砥粒突出し量に対応する接触弧長さのデータから選定された所定の接触弧長さとするべく、前記駆動手段と、前記砥石車支持手段と、前記ドレッシング装置とを制御する制御手段と、を備え、前記接触弧長さをＬとし、前記砥石車の前記鉄合金ロールに対する切り込み深さをｔとし、前記鉄合金ロールの直径をｄとし、前記砥石車の直径をＤとすると、Ｌ＝√ｔ／√（１／Ｄ＋１／ｄ）であることである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項1に係る発明によれば以下の効果が得られる。金属研削中に切屑が生成されるとき接触弧長さと研削切屑の長さは比例する。切屑の長さが長いほど砥粒先端から切屑が接触できるボンド層までの距離が大きくなる。切屑がボンド層に接触しながら移動することでドレッシングが行われるので、切屑の長さに応じて砥粒突出し量（砥粒先端からボンド層までの距離）が決まる。結局、ドレッシングによる砥粒の突出し量を接触弧長さを制御することで設定できる。接触弧長さは研削中の砥石車の金属への切込み深さと砥石径と金属の表面形状で決まり、研削能率には無関係に設定できる。研削能率が小さいと研削抵抗が小さいため砥粒の脱落が少なくなるので、研削能率が小さくて接触弧長さが長い研削条件を選択することで、大きな砥粒突出し量を持ち、かつ砥粒の脱落が少ない砥石車のドレッシングが可能となる。砥粒の脱落が少ないので砥石寿命の長い研削加工が可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、回転する鉄合金ロールを研削することでドレッシングするので、鉄合金ロールの回転速度、砥石切込み速度を制御することで、接触弧長さとドレッシング能率を自在に設定できる。
ドレス初期は砥粒突出し量が小さいので、砥石切込み速度を遅くして接触弧長さを短くして切屑長さを短くし、過剰な切屑のボンド層への噛みこみを避ける。ドレスの進行に伴い砥石切込み速度を速くすることで接触弧長さを長くして切屑長さを長くし、切屑がボンド層を効果的に除去できるようにする。以上のようにドレッシングの進行に応じて最適な長さの切屑を生成できるので、砥石車へのダメージが小さなドレッシングを効率よくできる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、ドレッシングの全期間に渡り常に最適な長さの切屑がボンド層を効果的に除去できるので、砥石車へのダメージが小さなドレッシングが効率よくできる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、鉄合金ロールの回転速度、砥石切込み速度を制御することで、接触弧長さとドレッシング能率を自在に設定できるので、大きな砥粒突出し量を持ち砥粒の脱落が少ない砥石車のドレッシングが可能となる。ドレッシングの進行に応じて最適な切屑長さを生成できるので、砥石車へのダメージが小さなドレッシングを効率よくできる研削盤を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の研削盤の全体構成を示す概略図である。
【図２】砥石車のツルーイング直後と研削時の砥粒突出し状態の差を示す概念図である。
【図３】本実施形態のドレッシング中の砥石車とドレッシングロールの接触状態を示す図である。
【図４】本実施形態のドレッシング初期の切屑生成状況を示す概念図である。
【図５】本実施形態のドレッシング後期の切屑生成状況を示す概念図である。
【図６】本実施形態のドレッシングの工程を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を円筒研削盤の事例に基づき、図１〜図６を参照しつつ説明する。
図１に示すように、研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能な砥石台３と、Ｘ軸に直交するＺ軸方向に往復可能なテーブル４を備えている。砥石台３は砥石車７を回転自在に支持し、砥石車７を回転させる砥石回転モータ（図示省略する）を備えている。テーブル４上には、工作物Ｗの一端を把持して回転自在に支持し主軸モータ（図示省略する）により回転駆動される主軸５と、工作物Ｗの他端を回転自在に支持する心押し台６を備えており、工作物Ｗは主軸５と心押し台６により支持されて、研削加工時に回転駆動される。ツルーイングモータ１１により回転駆動されるツルーイングロール９とドレッシングロール１０を回転自在に支持したツルーイング・ドレッシング装置８が、主軸５に付設されている。ドレッシングロール１０の材質は鉄系の合金で、軟鋼、鋳鉄などが安価で好適である。
【００１８】
この研削盤１は、所定のプログラムを実行することで自動化された研削加工やツルーイングやドレッシングを実行する制御装置３０を備えている。制御装置３０の機能的構成として、砥石台３の送りを制御するＸ軸制御手段３１、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御手段３２、ツルーイング・ドレッシング装置８を制御するツルーイング・ドレッシング制御手段３３、砥石車７の回転を制御する砥石車制御手段３４などを具備している。
【００１９】
砥石車７を研削に使用するためには所定の形状と所定の砥粒の突出しを備えた研削作用面を成形する必要がある。
初めにツルーイングを行い砥石車の研削作用面の外形形状を所定の形状に成形する。具体的にはツルーイングロール９と砥石車７を回転させながら接触させて所定の相対運動をさせることで所定の形状に成形する。ツルーイング後の砥石車７の研削作用面は、図２のIに示すように砥粒とボンド層が同一高さで平坦化されている。
次に、ドレッシングにより図２のIIに示すように砥粒をボンド層から突出させるが、適正な突出し量は研削条件により異なるため、所定の量の突出しとなるようにドレッシング条件を制御することが重要である。
金属を研削することでドレッシングを行う場合、従来は、砥粒突出し量を大きくするには研削能率を大きくし、砥粒突出し量を小さくするには研削能率を小さくしていた。
【００２０】
本発明のドレッシング方法について図３〜図５に基づき説明する。
図３に示すように、砥石車７の直径をＤ（ｍｍ）、砥石台３の切込み速度をＶ（ｍｍ／ｍｉｎ）、ドレッシングロール１０の直径をｄ（ｍｍ）、ドレッシングロール１０の回転速度をｎ（ｍｉｎ−１）とすると、ドレッシングロール１０に対する砥石車７の切込み深さtはｔ＝Ｖ／ｎ（ｍｍ）となる。このときの、ドレッシングロール１０と砥石車７の接触する円弧部の長さである接触弧長さＬ（ｍｍ）は数式（１）で示される。
【００２１】
【数１】
0005768425.tif 000002
【００２２】
次に、ドレッシングにより砥石車７のボンド層が除去される概念を図４、図５に基づき説明する。
図４にドレッシング初期の砥石車７とドレッシングロール１０の接触弧部を示す。切込み初期の砥粒７１により切屑５１が発生する、砥石車７とドレッシングロール１０の回転に連れて切屑の長さは長くなり、接触弧の終端部付近の砥粒７２の生成する切屑５２が最長となる。切屑５１、５２がボンド層に接触しながら成長しボンドを削り取ることで砥粒が突出される。ツルーイング直後の砥粒突出し量が小さいときは、切込み深さｔを小さくすることで接触弧長さＬを短くして切屑の長さを短くし、切屑が過剰に長くなりドレッシングロールとボンド層間で噛込みドレッシング効率が低下するのを防止する。
【００２３】
ドレッシングが進行し砥粒の突出しが大きくなると、図５に示すように切込み深さｔを大きくすることで接触弧長さＬを長くして、切屑をより長く成長させる。そうすることで、切屑５３のようにカールしてボンド層を削り取りながら成長していく。
以上のように砥粒の突出し量に応じた適正な長さの切屑を生成する条件でドレッシングを実施することで所望の砥粒突出し量を備えた研削作用面を効率良く成形することが可能となる。適正な所定の接触弧長さはドレッシングロール１０の材質や砥石車７のボンド材質により異なるのであらかじめドレッシングして適正値をデータ化しておけばよい。
【００２４】
具体的なドレッシング方法の工程を図６のフローチャートに基づき説明する。
砥石車７とドレッシングロール１０を回転させる（ＳＴＰ１）。テーブル４を移動させ砥石車７をドレッシングロール１０に対向する位置へ割出す（ＳＴＰ２）。砥石台３を速送り速度で前進させ、砥石車７をドレッシング開始位置まで送る（ＳＴＰ３）。砥石台３を第１送り速度Ｖ１で前進させ、砥石車７をＣ１だけドレッシングロール１０に切込む（ＳＴＰ４）。砥石台３を第１送り速度Ｖ１より速い第２送り速度Ｖ２で前進させ、砥石車７をＣ２−Ｃ１だけドレッシングロール１０に切込む（ＳＴＰ５）。砥石台３を第２送り速度Ｖ２より速い第３送り速度Ｖ３で前進させ、砥石車７をＣ３−Ｃ２だけドレッシングロール１０に切込む（ＳＴＰ６）。砥石台３を速送り速度で後退させ、砥石車７を待機位置まで後退させる（ＳＴＰ７）。ドレッシングロール１０の径を研削除去分だけ小さな値に変更する（ＳＴＰ８）。
以上のように、接触弧長さを砥粒突出し量に応じた所定の長さとすることで所定の砥粒突出し量に成形することが効率良くできる。
【００２５】
上記の例では、砥石車７の切込み速度を３段階で増速したが、任意の段数で増速してもよいし、連続的に切込み速度を増加してもよい。
また、上記の例では、ドレッシングロール１０の回転速度を一定として砥石車７の切込み速度を変更することで接触弧長さを変更したが、ドレッシングロール１０の回転速度を変更することで接触弧長さを変更してもよい。切込み深さｔはｔ＝Ｖ／ｎ（ｍｍ）で決まるから、大きな突出し量とする場合にはドレッシングロール１０の回転速度ｎを小さくして切込み深さｔを大きくすることで接触弧長さＬを長くして切屑の長さを長くする。この場合、切屑の厚さは薄くなるので研削時に砥粒に加わる研削力は小さくなる、このため砥粒の脱落の少ない研削作用面を得ることが可能となる。
ドレッシングロールを主軸５と心押し台６で回転自在に保持する構造としてドレッシング装置を構成してもよい。これにより、安価にドレッシング装置を構成することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｗ：工作物  ３：砥石台  ４：テーブル  ５：主軸  ６：心押し台  ７：砥石車  ８：ツルーイング・ドレッシング装置  ９：ツルーイングロール  １０：ドレッシングロール  １１：ツルーイングモータ  ３０：制御装置  ７１、７２、７３：砥粒    
【図１】
0005768425.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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