(57)【要約】      （修正有）【課題】砥石寿命を正確に判定することができる砥石の接線研削抵抗測定方法、砥石寿命判定方法及びツルーイング完了確認方法並びに砥石寿命判定装置及びツルーイング完了確認装置を提供する。【解決手段】砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の接線研削抵抗測定方法である。砥粒の最表面から砥粒切れ刃の切込み深さにおける平均砥粒断面積を得る断面積取得工程Ｓ１０、Ｓ１１と、平均砥粒断面積を底面積、切込み深さを高さとする砥粒の切れ刃の円錐モデルを想定し、円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算工程Ｓ１２と、研削パラメータを設定するパラメータ設定工程Ｓ１３と、研削パラメータ及び正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算工程Ｓ１４とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の接線研削抵抗測定方法において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、
該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算工程と、
研削パラメータを設定するパラメータ設定工程と、
該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算工程とを備えることを特徴とする砥石の接線研削抵抗測定方法。
【請求項２】
請求項１において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることを特徴とする砥石の接線研削抵抗測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記研削パラメータは、比研削エネルギーＣｐ、砥石周速度Ｖ、工作物１回転あたりの切込み量ｄ、研削幅ｂ、工作物速度ｖ、砥粒と工作物との間の摩擦係数μの少なくとも１つであり、前記円錐モデルの前記半頂角をαとすると、前記接線研削抵抗Ｆｔは下記の数１の式により求められることを特徴とする砥石の接線研削抵抗測定方法。
（数１）
Ｆｔ＝Ｃｐ（ｖｄｂ／Ｖ）＋μＣｐ（πｖｄｂ／２Ｖ）ｔａｎα
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることを特徴とする砥石の接線研削抵抗測定方法。
【請求項５】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定方法において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、
該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算工程と、
研削パラメータを設定するパラメータ設定工程と、
該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算工程と、
該接線研削抵抗と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定工程とを備えることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項６】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定方法において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、
該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定工程とを備えることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項７】
請求項６において、前記砥粒断面積は、砥粒１個当たりの平均砥粒断面積又は所定範囲内の総砥粒断面積であることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項８】
請求項６において、前記閾値は、上限閾値及び下限閾値であることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれか１項において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項１１】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定装置において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得手段と、
該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする該砥粒の切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算手段と、
研削パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算手段と、
該接線研削抵抗と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定手段とを備えることを特徴とする砥石寿命判定装置。
【請求項１２】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定装置において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得手段と、
該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定手段とを備えることを特徴とする砥石寿命判定装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることを特徴とする砥石寿命判定装置。
【請求項１４】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定方法において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、
該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算工程と、
研削パラメータを設定するパラメータ設定工程と、
該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算工程と、
該接線研削抵抗から工作物温度を計算する工作物温度計算工程と、
該工作物温度と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定工程とを備えることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項１５】
請求項１４において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることを特徴とする砥石寿命判定方法。
【請求項１７】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石のツルーイング完了確認方法において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を取得する断面積取得工程と、
該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石のツルーイングの完了を確認するツルーイング完了確認工程とを備えることを特徴とする砥石のツルーイング完了確認方法。
【請求項１８】
請求項１７において、前記砥粒断面積は、砥粒１個当たりの平均砥粒断面積又は所定範囲内の総砥粒断面積であることを特徴とする砥石のツルーイング完了確認方法。
【請求項１９】
請求項１７において、前記閾値は、前回のツルーイング直後における前記砥粒断面積に基づく上限閾値及び下限閾値であることを特徴とする砥石のツルーイング完了確認方法。
【請求項２０】
請求項１7乃至１９のいずれか１項において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることを特徴とする砥石のツルーイング完了確認方法。
【請求項２１】
請求項１７乃至２０のいずれか１項において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることを特徴とする砥石のツルーイング完了確認方法。
【請求項２２】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定装置において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得手段と、
該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算手段と、
研削パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算手段と、
該接線研削抵抗から工作物温度を計算する工作物温度計算手段と、
該工作物温度と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定手段とを備えることを特徴とする砥石寿命判定装置。
【請求項２３】
砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石のツルーイング完了確認装置において、
前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を取得する断面積取得手段と、
該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石のツルーイングの完了を確認するツルーイング完了確認手段とを備えることを特徴とする砥石のツルーイング完了確認装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された
砥石の接線研削抵抗測定方法、砥石寿命判定方法及びツルーイング完了確認方法並びに砥石寿命判定装置及びツルーイング完了確認装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載された砥石寿命判定装置が知られている。この砥石寿命判定装置は、砥粒の破砕により放出される極めて周波数の高い超音波（アコースティックエミッション）を測定して砥石寿命を判定するものである。この砥石寿命判定装置によれば、砥粒の破砕とアコースティックエミッションの大きさとの間に相関があると考えられるため、砥石寿命を判定することができる。
【０００３】
また、特許文献２に記載された砥石寿命判定装置が知られている。この砥石寿命判定装置は、砥粒表面の目詰まりを起こしている部分と目詰まりを起こしていない部分とにより生じる凹凸（研削面のうねり）を測定して砥石寿命を判定するものである。この砥石寿命判定装置によれば、砥粒の破砕と研削面のうねり大きさとの間に相関があると考えられるため、砥石寿命を判定することができる。
【特許文献１】特開平１１−１０５３５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の特許文献１及び２に記載された砥石寿命判定装置では、砥石寿命をアコースティックエミッションの大きさや研削面のうねり大きさにより判定するものであり、砥石寿命に直接関係する接線研削抵抗から砥石寿命を判定するものではない。そのため、これらの砥石寿命判定装置では、必ずしも砥石寿命を正確に判定することができるとは限らない。
【０００５】
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、砥石寿命を正確に判定することができる砥石の接線研削抵抗測定方法、砥石寿命判定方法及びツルーイング完了確認方法並びに砥石寿命判定装置及びツルーイング完了確認装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、上記課題解決のために鋭意研究を行い、砥粒の切れ刃を円錐モデル化して法線研削抵抗を計算すると実測値とよく一致することに着目し、以下の発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に係る砥石の接線研削抵抗測定方法の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の接線研削抵抗測定方法において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算工程と、研削パラメータを設定するパラメータ設定工程と、該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算工程とを備えることである。
【０００８】
請求項２に係る砥石の接線研削抵抗測定方法の特徴は、請求項１において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることである。
【０００９】
請求項３に係る砥石の接線研削抵抗測定方法の特徴は、請求項１又は２において、前記研削パラメータは、比研削エネルギーＣｐ、砥石周速度Ｖ、工作物１回転あたりの切込み量ｄ、研削幅ｂ、工作物速度ｖ、砥粒と工作物との間の摩擦係数μの少なくとも１つであり、前記円錐モデルの前記半頂角をαとすると、前記接線研削抵抗Ｆｔは、
Ｆｔ＝Ｃｐ（ｖｄｂ／Ｖ）＋μＣｐ（πｖｄｂ／２Ｖ）ｔａｎαの式により求められることである。
【００１０】
請求項４に係る砥石の接線研削抵抗測定方法の特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることである。
【００１１】
請求項５に係る砥石寿命判定方法の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定方法において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算工程と、研削パラメータを設定するパラメータ設定工程と、該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算工程と、該接線研削抵抗と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定工程とを備えることである。
【００１２】
請求項６に係る砥石寿命判定方法の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定方法において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定工程とを備えることである。
【００１３】
請求項７に係る砥石寿命判定方法の特徴は、請求項６において、前記砥粒断面積は、砥粒１個当たりの平均砥粒断面積又は所定範囲内の総砥粒断面積であることである。
【００１４】
請求項８に係る砥石寿命判定方法の特徴は、請求項６において、前記閾値は、上限閾値及び下限閾値であることである。
【００１５】
請求項９に係る砥石寿命判定方法の特徴は、請求項５乃至８のいずれか１項において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることである。
【００１６】
請求項１０に係る砥石寿命判定方法の特徴は、請求項５乃至９のいずれか１項において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることである。
【００１７】
請求項１１に係る砥石寿命判定装置の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定装置において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得手段と、該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする該砥粒の切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算手段と、研削パラメータを設定するパラメータ設定手段と、該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算手段と、該接線研削抵抗と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定手段とを備えることである。
【００１８】
請求項１２に係る砥石寿命判定装置の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定装置において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得手段と、該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定手段とを備えることである。
【００１９】
請求項１３に係る砥石寿命判定装置の特徴は、請求項１１又は１２において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることである。
【００２０】
請求項１４に係る砥石寿命判定方法の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定方法において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得工程と、該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算工程と、研削パラメータを設定するパラメータ設定工程と、該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算工程と、該接線研削抵抗から工作物温度を計算する工作物温度計算工程と、該工作物温度と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定工程とを備えることである。
【００２１】
請求項１５に係る砥石寿命判定方法の特徴は、請求項１４において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることである。
【００２２】
請求項１６に係る砥石寿命判定方法の特徴は、請求項１４又は１５において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることである。
【００２３】
請求項１７に係る砥石のツルーイング完了確認方法の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石のツルーイング完了確認方法において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を取得する断面積取得工程と、該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石のツルーイングの完了を確認するツルーイング完了確認工程とを備えることである。
【００２４】
請求項１８に係る砥石のツルーイング完了確認方法の特徴は、請求項１７において、前記砥粒断面積は、砥粒１個当たりの平均砥粒断面積又は所定範囲内の総砥粒断面積であることである。
【００２５】
請求項１９に係る砥石のツルーイング完了確認方法の特徴は、請求項１７において、前記閾値は、前回のツルーイング直後における前記砥粒断面積に基づく上限閾値及び下限閾値であることである。
【００２６】
請求項２０に係る砥石のツルーイング完了確認方法の特徴は、請求項１7乃至１９のいずれか１項において、前記断面積取得工程は、レーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得するデータ群取得工程と、該データ群に基づいて前記砥粒断面積を求める断面積計算工程とを備えていることである。
【００２７】
請求項２１に係る砥石のツルーイング完了確認方法の特徴は、請求項１７乃至２０のいずれか１項において、前記所定の深さは、砥粒切れ刃の切込み深さであることである。
【００２８】
請求項２２に係る砥石寿命判定装置の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石の砥石寿命判定装置において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を得る断面積取得手段と、該砥粒断面積を底面積、前記所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定し、該円錐モデルの頂角の１／２である半頂角に対する正接を計算する正接計算手段と、研削パラメータを設定するパラメータ設定手段と、該研削パラメータ及び前記正接から接線研削抵抗を計算する接線研削抵抗計算手段と、該接線研削抵抗から工作物温度を計算する工作物温度計算手段と、該工作物温度と閾値とを比較し、砥石寿命を判定する砥石寿命判定手段とを備えることである。
【００２９】
請求項２３に係るツルーイング完了確認装置の特徴は、砥粒をボンドで結合した砥石層が円盤状コアの外周面に形成された砥石のツルーイング完了確認装置において、前記砥石の研削面を形成する砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を取得する断面積取得手段と、該砥粒断面積と閾値とを比較し、砥石のツルーイングの完了を確認するツルーイング完了確認手段とを備えることである。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１に係る砥石の接線研削抵抗測定方法においては、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を底面積、所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定すると、半頂角に対する正接及び研削パラメータから計算される法線研削抵抗は実測値とよく一致する。そのため、この円錐モデルに基づいて、法線研削抵抗から計算される接線研削抵抗も実際の値とよく一致すると考えられる。したがって、この砥石の接線研削抵抗測定方法によれば、砥石寿命を正確に判定することができる。なお、この場合の砥粒断面積とは、所定範囲内の砥粒を代表する砥粒１個の代表砥粒断面積又は砥粒１個当たりの平均断面積である。
【００３１】
請求項２に係る砥石の接線研削抵抗測定方法においては、データ群取得工程においてレーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得し、断面積計算工程においてこのデータ群に基づいて砥粒断面積を求めるため、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を正確に測定することができる。
【００３２】
請求項３に係る砥石の接線研削抵抗測定方法においては、比研削エネルギーＣｐ、砥石周速度Ｖ、工作物１回転あたりの切込み量ｄ、研削幅ｂ、工作物速度ｖ、砥粒と工作物との間の摩擦係数μ及び円錐モデルの半頂角αから接線研削抵抗Ｆｔが計算されるため、容易に接線研削抵抗Ｆｔを求めることができる。
【００３３】
請求項４に係る砥石の接線研削抵抗測定方法においては、所定の深さが砥粒切れ刃の切込み深さであるため、妥当な円錐モデルとなり、接線研削抵抗Ｆｔを正確に求めることができる。
【００３４】
請求項５に係る砥石寿命判定方法においては、断面積取得工程において各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を求め、正接計算工程において円錐モデルの半頂角に対する正接を計算し、パラメータ設定工程において研削パラメータを設定し、接線研削抵抗計算工程において研削パラメータ及び正接から接線研削抵抗を計算している。そして、砥石寿命判定工程において、この接線研削抵抗に基づいて砥石寿命を判定しているため、砥石寿命を正確に判定することができる。なお、この場合の砥粒断面積とは、所定範囲内の砥粒を代表する砥粒１個の代表砥粒断面積又は砥粒１個当たりの平均断面積である。
【００３５】
請求項６に係る砥石寿命判定方法においては、断面積取得工程において各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を求め、砥石寿命判定工程において砥粒断面積と閾値とを比較して砥石寿命を判定するため、接線研削抵抗を計算しなくても砥石寿命を判定することができる。ここで、円錐モデルにおいて、研削パラメータを固定すれば、砥粒断面積の１／２乗と接線研削抵抗とが比例関係にある。そのため、研削パラメータを一般的な値に固定すれば、砥粒断面積を用いることにより砥石寿命を正確に判定することができる。
【００３６】
請求項７に係る砥石寿命判定方法においては、砥粒断面積は、砥粒１個当たりの平均砥粒断面積又は所定範囲内の総砥粒断面積である。このため、平均砥粒断面積又は総砥粒断面積を用いて砥石寿命を判定することができる。
【００３７】
請求項８に係る砥石寿命判定方法においては、閾値が上限閾値及び下限閾値であるため、工作物の研削抵抗が増大する不具合だけでなく表面粗さが悪化する不具合も判定することができる。
【００３８】
請求項９に係る砥石寿命判定方法においては、データ群取得工程においてレーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得し、断面積計算工程においてこのデータ群に基づいて砥粒断面積を求めるため、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を正確に測定することができる。
【００３９】
請求項１０に係る砥石寿命判定方法においては、所定の深さが砥粒切れ刃の切込み深さであるため、妥当な円錐モデルとなり、砥石寿命を正確に判定することができる。
【００４０】
請求項１１に係る砥石寿命判定装置においては、断面積取得手段において各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を求め、正接計算手段において円錐モデルの半頂角に対する正接を計算し、パラメータ設定手段において研削パラメータを設定し、接線研削抵抗計算手段において研削パラメータ及び正接から接線研削抵抗を計算している。そして、砥石寿命判定手段において、この接線研削抵抗に基づいて砥石寿命を判定しているため、砥石寿命を正確に判定することができる。なお、この場合の砥粒断面積とは、所定範囲内の砥粒を代表する砥粒１個の代表砥粒断面積又は砥粒１個当たりの平均断面積である。
【００４１】
請求項１２に係る砥石寿命判定装置においては、断面積取得手段において各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を求め、砥石寿命判定手段において砥粒断面積と閾値とを比較して砥石寿命を判定するため、接線研削抵抗を計算しなくても砥石寿命を正確に判定することができる。ここで、円錐モデルにおいて、研削パラメータを固定すれば、砥粒断面積の１／２乗と接線研削抵抗とが比例関係にある。そのため、研削パラメータを一般的な値に固定すれば、接線研削抵抗の代わりに砥粒断面積を用いることにより砥石寿命を正確に判定することができる。
【００４２】
請求項１３に係る砥石寿命判定装置においては、所定の深さが砥粒切れ刃の切込み深さであるため、妥当な円錐モデルとなり、砥石寿命を正確に判定することができる。
【００４３】
請求項１４に係る砥石寿命判定方法においては、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を底面積、所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定すると、半頂角に対する正接及び研削パラメータから計算される法線研削抵抗は実測値とよく一致する。そのため、この円錐モデルに基づいて、法線研削抵抗から計算される接線研削抵抗、及び接線研削抵抗から計算される工作物温度も実際の値とよく一致すると考えられる。したがって、この砥石の砥石寿命判定方法によれば、砥石寿命を正確に判定することができる。特に、この砥石寿命判定方法では、工作物温度から砥石寿命を判定しているため、研削焼けによる不良品の発生を防止することができる。なお、この場合の砥粒断面積とは、所定範囲内の砥粒を代表する砥粒１個の代表砥粒断面積又は砥粒１個当たりの平均断面積である。
【００４４】
請求項１５に係る砥石寿命判定方法においては、データ群取得工程においてレーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得し、断面積計算工程においてこのデータ群に基づいて砥粒断面積を求めるため、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を正確に測定することができる。
【００４５】
請求項１６に係る砥石寿命判定方法においては、所定の深さが砥粒切れ刃の切込み深さであるため、妥当な円錐モデルとなり、砥石寿命を正確に判定することができる。
【００４６】
請求項１７に係るツルーイング完了確認方法においては、断面積取得工程において、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を求め、ツルーイング完了確認工程において砥粒断面積と閾値とを比較して砥石のツルーイングの完了を確認している。したがって、このツルーイング完了確認方法によれば、ツルーイングの過不足を防止でき、ツルーイング性能が安定する。
【００４７】
請求項１８に係るツルーイング完了確認方法においては、砥粒断面積は、砥粒１個当たりの平均砥粒断面積又は所定範囲内の総砥粒断面積である。このため、平均砥粒断面積又は総砥粒断面積を用いてツルーイングの完了確認をすることができる。
【００４８】
請求項１９に係るツルーイング完了確認方法においては、閾値が前回のツルーイング直後における砥粒断面積の基づく上限閾値及び下限閾値であるため、前回のツルーイング直後と同程度までツルーイングすることとができる。
【００４９】
請求項２０に係る砥石のツルーイング完了確認方法においては、データ群取得工程においてレーザ顕微鏡により砥粒表面の３次元形状を表すデータ群を取得し、断面積計算工程においてこのデータ群に基づいて砥粒断面積を求めるため、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を正確に測定することができる。
【００５０】
請求項２１に係る砥石のツルーイング完了確認方法においては、所定の深さが砥粒切れ刃の切込み深さであるため、妥当な円錐モデルとなり、ツルーイングの完了を正確に確認することができる。
【００５１】
請求項２２に係る砥石寿命判定装置においては、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を底面積、所定の深さを高さとする砥粒切れ刃の円錐モデルを想定すると、半頂角に対する正接及び研削パラメータから計算される法線研削抵抗は実測値とよく一致する。そのため、この円錐モデルに基づいて、法線研削抵抗から計算される接線研削抵抗、及び接線研削抵抗から計算される工作物温度も実際の値とよく一致すると考えられる。したがって、この砥石の砥石寿命判定装置によれば、砥石寿命を正確に判定することができる。特に、この砥石寿命判定装置では、工作物温度から砥石寿命を判定しているため、研削焼けによる不良品の発生を防止することができる。なお、この場合の砥粒断面積とは、所定範囲内の砥粒を代表する砥粒１個の代表砥粒断面積又は砥粒１個当たりの平均断面積である。
【００５２】
請求項２３に係るツルーイング完了確認装置においては、ツルーイング断面積取得手段において、各砥粒の最表面から所定の深さにおける砥粒断面積を求め、ツルーイング完了確認手段において砥粒断面積と閾値とを比較して砥石のツルーイングの完了を確認している。したがって、このツルーイング完了確認装置によれば、ツルーイングの過不足を防止でき、ツルーイング性能が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明に係る砥石の接線研削抵抗測定方法、砥石寿命判定方法及びツルーイング完了確認方法並びに砥石寿命判定装置及びツルーイング完了確認装置を具体化した実施形態１〜６を図面に基づいて以下に説明する。図１は、実施形態１〜６に用いる研削盤を表している。この研削盤では、工作物１が主軸台５の主軸５ａと心押し台６の心押し棒６ａとで押さえられて支持されている。また、砥石台７の回転軸７ａには砥石１０が固着され、回転軸７ａ及び砥石１０はモータ８より高速で回転駆動される。そして、砥石１０が工作物１に当接することにより、工作物１が研削加工される。ここで、研削幅をｂで表す。
【００５４】
砥石１０と工作物１との関係を図２に示す。砥石１０は、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）やダイヤモンドの超砥粒をボンドで結合した砥石層１２が円盤状コア１１の外周面に形成されている。砥石層１２は複数の砥石チップ１３からなっている。また、砥石チップ１３は多数の砥粒を含んでいる。ここで、砥石周速度をＶ、工作物速度をｖ、工作物１の１回転あたりの切込み量をｄで表す。
【００５５】
図３は、実施形態１〜６に用いる砥石寿命判定装置及びツルーイング完了確認装置を表している。この砥石寿命判定装置（ツルーイング完了確認装置）は、レーザ顕微鏡２０と制御装置２１とを備えている。レーザ顕微鏡２０は、砥石チップ１３にレーザを照射するレーザ投光器２０ａと、砥石チップ１３から反射されたレーザを検知するＣＣＤカメラ２０ｂとを備えている。レーザ顕微鏡２０は、ＣＣＤカメラ２０ｂの前に位置決めされた砥石チップ１３上の所定範囲内の３次元形状を測定できる。３次元形状は、ＸＹ面内の各点におけるＸＹ座標と、深さ又は高さを表すデータとによって定義することができる。そのため、その３次元形状により、砥石チップ１３上の所定範囲内に分散された多数の砥粒の形状を表すことができる。本実施形態では、図２に示す砥石チップ１３がレーザ顕微鏡２０による測定対象である。また、レーザ顕微鏡２０と制御装置２１とは電気的に接続されている。ここで、レーザ顕微鏡２０と制御装置２１とが断面積取得手段であり、制御装置２１が正接計算手段、パラメータ設定手段、接線研削抵抗計算手段、砥石寿命判定手段、工作物温度計算手段、及びツルーイング完了確認手段である。
【００５６】
次に、実施形態１の砥石の接線研削抵抗測定方法について、図４に示す接線研削抵抗測定プログラムのフローチャートにより説明する。砥石寿命判定装置は研削盤の、例えば砥石１０の後側等の、所定の位置に設けられている。レーザ顕微鏡２０は、測定対象を搭載するためのステージ部と、レーザ投光器２０ａ及びＣＣＤカメラ２０ｂを含む測定部とを備えている。ステージ部は砥石１０の後側に設置するためにレーザ顕微鏡２０から取り除かれ、測定部は砥石１０の研削面と対向するように取付けられる。本実施形態においては、砥石１０が回転割り出しされて、砥石チップ１３が砥石台７上に搭載されたレーザ顕微鏡２０の前に位置決めされる。これにより、レーザ顕微鏡２０により砥石チップ１３上の所定領域の３次元形状を測定することが可能となる。そして、図示しないスタートスイッチを押すことにより、図４に示す接線研削抵抗測定プログラムの実行が開始される。
【００５７】
図４に示す接線研削抵抗測定プログラムの実行が開始されると、まず、ステップＳ１０において、砥石チップ１３の所定領域の３次元形状を表すデータ群が取得される。具体的には、制御処理装置２１からの指令により、レーザ投光器２０ａからレーザが砥石チップ１３に照射される。また、ＣＣＤカメラ２０ｂにより、砥石チップ１３から反射されたレーザが検知され、そのデータが制御処理装置２１に転送される。なお、このデータは、砥粒の研削面を基準ＸＹ平面としたとき、砥石チップ１３表面の基準ＸＹ平面からのＺ軸方向距離を表している。こうして、ＣＣＤカメラ２０ｂから制御処理装置２１に転送されたデータは、砥石チップ１３の所定領域の３次元形状を表すデータ群とされ、制御処理装置２１のメモリに記憶される。このデータ群は、図５に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とも所定間隔で区切られたメッシュ毎に１個ずつ取得され、マトリックスデータとして記憶される。ただし、図５においては便宜上、マトリックスの行をｂ１〜ｂ１０、列をａ１〜ａ１０としている。ここで、ステップＳ１０がデータ群取得工程である。
【００５８】
ステップＳ１１においては、所定範囲内に分散された砥粒の最も高い表面からの砥粒切れ刃の切込み深さｇにおける平均砥粒断面積Ａがデータ群に基づいて計算される。より詳細には、マトリックスデータのＺ軸方向距離を切込み深さｇで切り取ることにより、所定範囲内の多数の砥粒について切込み深さｇと同じ高さの多数の断面が取り出される。このような断面の合計面積である総砥粒断面積は、その断面を各々構成するメッシュをカウントするか、あるいは他の適当な画像処理を行うことにより求められる。本実施形態においては、総砥粒断面積は、砥石チップ１３上の所定範囲内に分散された６０個の砥粒について求められる。なお、総砥粒断面積が計算される砥粒の数は任意に選択されるが、５０〜６０個の範囲内であることが望ましい。次に、総砥粒断面積を砥粒数で除して平均砥粒断面積Ａが求められる。なお、平均砥粒断面積Ａの代わりに、中央値（メディアン）等の代表砥粒断面積を用いてもよい。このようにして、砥粒切れ刃の切込み深さｇにおける平均砥粒断面積Ａを正確に測定することができる。なお、切込み深さｇは、１０μｍ以下であり、通常３〜５μｍ程度である。また、平均砥粒断面積Ａを得る砥粒最表面からの位置は任意であるが、これを砥粒切れ刃の切込み深さｇとすると計算値と実測値とがより一致するので好ましい。ここで、ステップＳ１１が断面積計算工程である。また、ステップＳ１０とステップＳ１１とが断面積取得工程である。
【００５９】
ステップＳ１２においては、砥粒の切れ刃を円錐モデル３０で仮定し、半頂角αの正接ｔａｎαを計算する。すなわち、図６に示すように、平均砥粒断面積Ａを半径ｒの底面積、切込み深さｇを高さとする砥粒の切れ刃の円錐モデル３０を想定し、この円錐モデル３０の頂角の１／２である半頂角αに対する正接ｔａｎαを下記数２に示す式により計算して求める。図６において、Ｆｔが工作物１を研削するのに必要な力である接線研削抵抗である。また、Ｆｎが砥粒を工作物１に貫入させるのに必要な力である法線研削抵抗である。ここで、ステップＳ１２が正接計算工程である。
【００６０】
【数２】
2008073837.tif 000003
ステップＳ１３においては、研削パラメータを設定する。研削パラメータは、比研削エネルギーＣｐ、砥石周速度Ｖ、工作物１の１回転あたりの切込み量ｄ、研削幅ｂ、工作物速度ｖ、砥粒と工作物１との間の摩擦係数μの少なくとも１つである。ここで、ステップＳ１３がパラメータ設定工程である。
【００６１】
ステップＳ１４においては、接線研削抵抗Ｆｔを計算する。前述のように研削パラメータを設定すると、研削パラメータ及び半頂角αの正接ｔａｎαから法線研削抵抗Ｆｎが下記数３に示す式により計算される。また、接線研削抵抗Ｆｔが下記数４に示す式により計算される。そして、数３及び数４に示す式より、接線研削抵抗Ｆｔが下記数５に示す式で求められる。これにより、平均砥粒断面積Ａを有する１個の砥粒についての接線研削抵抗Ｆｔが求まる。この接線研削抵抗Ｆｔにより砥石寿命を判定することができる。ここで、ステップＳ１４が接線研削抵抗計算工程である。
【００６２】
【数３】
2008073837.tif 000004
【００６３】
【数４】
2008073837.tif 000005
【００６４】
【数５】
2008073837.tif 000006
この接線研削抵抗測定方法においては、比研削エネルギーＣｐ、砥石周速度Ｖ、工作物１の１回転あたりの切込み量ｄ、研削幅ｂ、工作物速度ｖ、砥粒と工作物１との間の摩擦係数μ及び円錐モデルの半頂角αから接線研削抵抗Ｆｔが計算されるため、容易に接線研削抵抗Ｆｔを求めることができる。
【００６５】
半頂角αの正接ｔａｎαと法線研削抵抗との関係を表すグラフを図７に示す。Ｇ１が計算値のグラフであり、Ｇ２が実測値のグラフである。図７によれば、計算値と実測値との間に相関があることが分かる。そのため、この円錐モデル３０に基づいて、法線研削抵抗Ｆｎから計算される接線研削抵抗Ｆｔも実際の値とよく一致すると考えられる。したがって、実施形態１の砥石の接線研削抵抗測定方法によれば、砥石寿命を正確に判定することができる。
【００６６】
次に、実施形態２の砥石寿命判定方法について、図８に示す砥石寿命判定プログラムのフローチャートにより説明する。この砥石寿命判定プログラムは、前述の接線研削抵抗測定方法を用いて砥石寿命を判定するものである。レーザ顕微鏡２０を含む砥石寿命判定装置の取付け方法等は実施形態１と同様である。そして、図示しないスタートスイッチを押すことにより、図８に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始される。
【００６７】
図８に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始されると、ステップＳ１０からステップＳ１４が実行される。これらの内容は、砥石の接線研削抵抗測定方法で述べた図４のステップＳ１０からステップＳ１４と同様であり、説明を省略する。
【００６８】
ステップＳ１５においては、接線研削抵抗Ｆｔと閾値とを比較する。接線研削抵抗Ｆｔが閾値より小さい場合（ＹＥＳ）、砥石寿命でないと判断し、ステップＳ１６に進む。また、接線研削抵抗Ｆｔが閾値以上である場合（ＮＯ）、砥石寿命であると判断し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１６においては、ツルーイングが不要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。また、ステップＳ１７においては、ツルーイングが必要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。ここで、ステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７が砥石寿命判定工程である。
【００６９】
実施形態２の砥石寿命判定方法においては、ステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７において、接線研削抵抗Ｆｔに基づいて砥石寿命を判定しているため、砥石寿命を正確に判定することができる。なお、ツルーイング間の所定時間毎に、あるいは所定の個数の工作物１を研削する毎に、この砥石寿命判定方法を実行する。
【００７０】
次に、実施形態３の砥石寿命判定方法について、図９に示す砥石寿命判定プログラムのフローチャートにより説明する。この砥石寿命判定プログラムは、前述の接線研削抵抗測定方法を用い、簡便に砥石寿命を判定するものである。レーザ顕微鏡２０を含む砥石寿命判定装置の取付け方法等は実施形態１と同様である。そして、図示しないスタートスイッチを押すことにより、図９に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始される。
【００７１】
図９に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始されると、ステップＳ１０及びステップＳ１１が実行される。これらの内容は、砥石の接線研削抵抗測定方法で述べた図４のステップＳ１０及びステップＳ１１と同様であり、説明を省略する。
【００７２】
ステップＳ２０においては、平均砥粒断面積Ａと閾値とを比較する。平均砥粒断面積Ａが閾値より小さい場合（ＹＥＳ）、砥石寿命でないと判断し、ステップＳ２１に進む。また、平均砥粒断面積Ａが閾値以上である場合（ＮＯ）、砥石寿命であると判断し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２１においては、ツルーイングが不要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。また、ステップＳ２２においては、ツルーイングが必要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。ここで、ステップＳ２０、Ｓ２１、Ｓ２２が砥石寿命判定工程である。
【００７３】
上記のように平均砥粒断面積Ａと閾値とを比較することにより、砥石寿命を判定することができる理由を示す。工作物１の材料を決定し、工作物１の１回転あたりの切込み量ｄ、比研削エネルギーＣｐ、砥石周速度Ｖ、工作物速度ｖ、研削幅ｂ、砥粒と工作物１との間の摩擦係数μを一般的な値に固定すれば、接線研削抵抗Ｆｔが下記の数６に示す式で求められる。ここで、Ｋ１、Ｋ２は定数である。
【００７４】
【数６】
2008073837.tif 000007
数６の式によれば、円錐モデル３０において、接線研削抵抗Ｆｔと平均砥粒断面積Ａの１／２乗とが比例関係にある。接線研削抵抗Ｆｔと平均砥粒断面積Ａとの関係を図１０に示す。図１０において、接線研削抵抗ＦｔがＦ０以上である場合を砥石寿命であるとすると、平均砥粒断面積ＡがＡ０以上で砥石寿命と判断することができる。すなわち、Ａ０が閾値となる。したがって、平均砥粒断面積Ａと閾値とを比較することにより、砥石寿命を正確に判定することができることが分かる。なお、ツルーイング間の所定時間毎に、あるいは所定の個数の工作物１を研削する毎に、この砥石寿命判定方法を実行する。
【００７５】
次に、実施形態４の砥石寿命判定方法について、図１１に示す砥石寿命判定プログラムのフローチャートにより説明する。この砥石寿命判定プログラムは、実施形態３と同様、前述の接線研削抵抗測定方法を用い、簡便に砥石寿命を判定するものである。レーザ顕微鏡２０を含む砥石寿命判定装置の取付け方法等は実施形態１と同様である。そして、図示しないスタートスイッチを押すことにより、図１１に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始される。
【００７６】
図１１に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始されると、ステップＳ３０及びステップＳ３１が実行される。これらの内容は、砥石の接線研削抵抗測定方法で述べた図４のステップＳ１０及びステップＳ１１と略同様である。ただし、砥石１０の研削面の所定範囲内（例えば、５ｍｍ×２．５ｍｍ）における砥粒最表面から砥粒切れ刃の切込み深さｇにおける各々の砥粒の断面積Ａ２の総和である総砥粒断面積Ａｔを求めている。ここで、ステップＳ３０がデータ群取得工程であり、Ｓ３１が断面積計算工程である。また、ステップＳ３０とＳ３１とが断面積取得工程である。
【００７７】
ステップＳ３２においては、総砥粒断面積Ａｔと上限閾値Ａｕ、下限閾値Ａｌとを比較する。ただし、上限閾値Ａｕ、下限閾値Ａｌは、予め求めておいた総砥粒断面積Ａｔの許容範囲を表している。総砥粒断面積Ａｔが上限閾値Ａｕと下限閾値Ａｌとの間にある場合（ＹＥＳ）、砥石寿命でないと判断し、ステップＳ３３に進む。また、総砥粒断面積Ａｔが上限閾値Ａｕ以上、又は下限閾値Ａｌ以下である場合（ＮＯ）、砥石寿命であると判断し、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３３においては、ツルーイングが不要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。また、ステップＳ３４においては、ツルーイングが必要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。ここで、ステップＳ３２、Ｓ３３、Ｓ３４が砥石寿命判定工程である。
【００７８】
図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、砥石１０の研削面の所定範囲内における砥石チップの各々の砥粒の断面積Ａ２を表している。この所定範囲内における各々の砥粒の断面積Ａ２の総和が総砥粒断面積Ａｔである。図１２（Ａ）は、総砥粒断面積Ａｔが上限閾値Ａｕと下限閾値Ａｌとの間にあるツルーイング直後の状態を表している。また、図１２（Ｂ）は、総砥粒断面積Ａｔが上限閾値Ａｕ以上であり、研削抵抗が増大して、工作物１に研削焼けが発生し得る状態を表している。さらに、図１２（Ｃ）は、総砥粒断面積Ａｔが下限閾値Ａｌ以下であり、工作物１の表面粗さが悪化し得る状態を表している。このように、総砥粒断面積Ａｔが減少する例としては、ねずみ鋳鉄のように硬度が低くやわらかい工作物１をＣＮＢ砥石を用いて高能率で研削する場合がある。なお、一般的な工作物１の研削時には総砥粒断面積Ａｔは研削とともに増大する。
【００７９】
上記のように総砥粒断面積Ａｔと上限閾値Ａｕ及び下限閾値Ａｌとを比較することにより、砥石寿命を判定することができる理由は、実施形態３で示した理由と同様であり、その説明を省略する。ただし、実施形態３においては平均砥粒断面積Ａを用いているのに対し、本実施形態においては総砥粒断面積Ａｔを用いている点が異なっている。
【００８０】
実施形態４の砥石寿命判定方法においては、ステップＳ３０、Ｓ３１において所定の研削面内のすべての砥粒についての砥粒の断面積Ａ２を合計して総砥粒断面積Ａｔとしているため、基準がより明確になっている。さらに、ステップＳ３２、Ｓ３３、Ｓ３４において総砥粒断面積Ａｔと上限閾値Ａｕとを比較するだけでなく、総砥粒断面積Ａｔと下限閾値Ａｌとも比較しているため、工作物１の研削抵抗が増大する不具合だけでなく表面粗さが悪化する不具合も判定することができる。その他の作用、効果は実施形態３と同様である。
【００８１】
次に、実施形態５の砥石寿命判定方法について、図１３に示す砥石寿命判定プログラムのフローチャートにより説明する。この砥石寿命判定プログラムは、前述の接線研削抵抗測定方法を用いて砥石寿命を判定するものである。レーザ顕微鏡２０を含む砥石寿命判定装置の取付け方法等は実施形態１と同様である。そして、図示しないスタートスイッチを押すことにより、図１３に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始される。
【００８２】
図１３に示す砥石寿命判定プログラムの実行が開始されると、ステップＳ１０からステップＳ１４が実行される。これらの内容は、砥石の接線研削抵抗測定方法で述べた図４のステップＳ１０からステップＳ１４と同様であり、説明を省略する。
【００８３】
ステップＳ４０においては、工作物１の工作物温度θを計算する。図１４に示すように、工作物１の単位時間、単位面積当たりの発生研削熱量をＱ、接触弧長さＬとすると、発生研削熱量Ｑは下記の数７に示す式で求められる。ただし、前述のように、Ｆｔは接線研削抵抗、Ｖは砥石周速度、ｂは研削幅である。
【００８４】
【数７】
2008073837.tif 000008
そして、工作物温度θは、下記の数８に示す式で求められる。ここで、ｋ１、ｋ２は定数であり、例えば、ｋ１＝１．１２８、ｋ２＝０．５である。また、ρは工作物１の密度、ｃは工作物１の比熱、ｋは工作物１の熱伝導率、ａは工作物１への熱流入割合である。また、ｖは熱源移動速度であり、前述の工作物速度である。したがって、密度ρ、比熱ｃ及び熱伝導率ｋが工作物１の材料に依存する物性値である。ここで、ステップＳ４０が工作物温度計算工程である。
【００８５】
【数８】
2008073837.tif 000009
ステップＳ４１においては、工作物温度θと研削焼け発生温度θｍａｘとを比較する。ただし、研削焼け発生温度θｍａｘは予め設定されている。工作物温度θが研削焼け発生温度θｍａｘより小さい場合（ＹＥＳ）、砥石寿命でないと判断し、ステップＳ４２に進む。また、工作物温度θが研削焼け発生温度θｍａｘ以上である場合（ＮＯ）、砥石寿命であると判断し、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４２においては、ツルーイングが不要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。また、ステップＳ４３においては、ツルーイングが必要である旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。ここで、ステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３が砥石寿命判定工程である。
【００８６】
実施形態５の砥石寿命判定方法においては、ステップＳ４１において工作物温度θと研削焼け発生温度θｍａｘとを比較しているため、研削焼けによる不良品の発生を防止することができる。その他の作用、効果は実施形態２と同様である。
【００８７】
次に、実施形態６のツルーイング完了確認方法について、図１５に示すツルーイング完了確認プログラムのフローチャートにより説明する。このツルーイング完了確認プログラムは、実施形態３と同様、前述の接線研削抵抗測定方法を用い、簡便にツルーイング完了の確認をするものである。レーザ顕微鏡２０を含むツルーイング完了確認装置の取付け方法等は、実施形態１の砥石寿命判定装置の取付け方法等と同様である。そして、図示しないスタートスイッチを押すことにより、図１５に示すツルーイング完了確認プログラムの実行が開始される。
【００８８】
図１５に示すツルーイング完了確認プログラムの実行が開始されると、ステップＳ５０及びステップＳ５１が実行される。これらの内容は、砥石寿命判定方法で述べた図１１のステップＳ３０及びステップＳ３１と同様であり、総砥粒断面積であるツルーイング総断面積Ａｃが求められる。ここで、ステップＳ５０がデータ群取得工程であり、Ｓ５１が断面積計算工程である。また、ステップＳ５０とＳ５１とが断面積取得工程である。
【００８９】
ステップＳ５２においては、ツルーイング総断面積Ａｃと、上限閾値である総断面積上限閾値Ａｐｕ及び下限閾値である総断面積下限閾値Ａｐｌとを比較する。ただし、本実施形態においては、総断面積上限閾値Ａｐｕは、後述する基準ツルーイング総断面積Ａｐの１．１倍（Ａｐｕ＝１．１Ａｐ）である。また、総断面積下限閾値Ａｐｌは、基準ツルーイング総断面積Ａｐの０．９倍（Ａｐｕ＝０．９Ａｐ）である。ツルーイング総断面積Ａｃが総断面積上限閾値Ａｐｕと総断面積下限閾値Ａｐｌとの間にある場合（ＹＥＳ）、ツルーイングが完了していると判断し、ステップＳ５３に進む。また、ツルーイング総断面積Ａｃが総断面積上限閾値Ａｐｕ以上、又は総断面積下限閾値Ａｐｌ以下である場合（ＮＯ）、ツルーイングが完了していないと判断し、ステップＳ５５に進む。
【００９０】
ステップＳ５３においては、ツルーイングが完了している旨を制御装置２１のモニタに表示する。そして、ステップＳ５４において、ツルーイング総断面積Ａｃの値を基準ツルーイング総断面積Ａｐの値とした後、プログラムの実行を終了する。また、ステップＳ５５においては、ツルーイングが完了していない旨を制御装置２１のモニタに表示してプログラムの実行を終了する。ここで、ステップＳ５２、Ｓ５３、Ｓ５５がツルーイング完了確認工程である。
【００９１】
図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、砥石１０の研削面の所定範囲内における砥石チップの砥粒の断面積Ａ２を表している。この所定範囲内における砥粒の断面積Ａ２の総和がツルーイング総断面積Ａｃである。図１６（Ａ）は、ツルーイング総断面積Ａｃが総断面積上限閾値Ａｐｕと総断面積下限閾値Ａｐｌとの間にあり、ツルーイングが正常に行われた直後の状態を表している。また、図１６（Ｂ）は、ツルーイング総断面積Ａｃが総断面積下限閾値Ａｐｌ以下であり、所定個数の工作物１の研削を終えた直後の状態を表している。さらに、図１６（Ｃ）は、図１６（Ｂ）の状態からツルーイングをある程度行った後の状態であり、ツルーイング総断面積Ａｃは未だ総断面積下限閾値Ａｐｌ以下の状態である。この際、ステップＳ５２、Ｓ５５が実行される。図１６（Ｃ）の状態から、さらにツルーイングを行って、図１６（Ａ）に示す状態になるとツルーイングが完了する。この際、ステップＳ５２、Ｓ５３、Ｓ５４が実行される。
【００９２】
なお、本実施例においては、所定個数の工作物１の研削を終えた直後において、ツルーイング総断面積Ａｃが総断面積下限閾値Ａｐｌ以下になる場合を示しているが、ツルーイング総断面積Ａｃが増大して総断面積上限閾値Ａｐｕ以上となる場合も同様である。また、ツルーイング総断面積Ａｃ、基準ツルーイング総断面積Ａｐ、総断面積上限閾値Ａｐｕ、総断面積下限閾値Ａｐｌの代わりに、これらの値を所定範囲内（例えば、５ｍｍ×２．５ｍｍ）における砥石チップの個数で除したツルーイング平均断面積、基準ツルーイング平均断面積、平均断面積上限閾値、平均断面積下限閾値を用いてもよい。
【００９３】
また、ツルーイング総断面積Ａｃ（ツルーイング平均断面積）が減少する例としては、ねずみ鋳鉄のように硬度が低くやわらかい工作物１をＣＮＢ砥石を用いて高能率で研削する場合がある。さらに、ツルーイング総断面積Ａｃと総断面積上限閾値Ａｐｕ及び総断面積下限閾値Ａｐｌ、又は、ツルーイング平均断面積と平均断面積上限閾値及び平均断面積下限閾値とを比較することにより、ツルーイングの完了を判定することができる理由は、実施形態３で示した理由と同様であり、その説明を省略する。
【００９４】
実施形態６のツルーイング完了確認方法においては、ステップＳ５４において、ツルーイング直後の基準ツルーイング総断面積Ａｐを取得して記憶しておく。そして、次のツルーイング直後におけるステップＳ５０、Ｓ５１においてツルーイング総断面積Ａｃを取得し、ステップＳ５２、Ｓ５３、Ｓ５５においてツルーイング総断面積Ａｃと総断面積上限閾値Ａｐｕ（Ａｐｕ＝１．１Ａｐ）、総断面積下限閾値Ａｐｌ（Ａｐｌ＝０．９Ａｐ）とを比較し、砥石１０のツルーイングの完了を確認している。したがって、このツルーイング完了確認方法によれば、ツルーイングの過不足を防止でき、ツルーイング性能が安定する。
【００９５】
なお、本実施形態１〜６においては、レーザ顕微鏡２０により砥石チップ１３の所定領域の３次元形状を測定して平均砥粒断面積Ａ、総砥粒断面積Ａｔ等を求めているが、工作物１の所定領域の３次元形状を測定して平均砥粒断面積Ａ、総砥粒断面積Ａｔ等を求めてもよい。また、砥粒表面に金蒸着を施しておき、研削により剥がれた金の面積を測定して平均砥粒断面積Ａ、総砥粒断面積Ａｔ等を求めてもよい。なお、平均砥粒断面積Ａ、総砥粒断面積Ａｔ等を求めるにはレーザ顕微鏡２０が最も適しているが、レーザ変位計、ＣＣＤカメラ又は接触式形状測定機等を用いてもよい。
【００９６】
以上、本発明の砥石の接線研削抵抗測定方法、砥石寿命判定方法及びツルーイング完了確認方法並びに砥石寿命判定装置及びツルーイング完了確認装置を実施形態１〜６に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施形態１〜６に係り、研削盤の概要図。
【図２】実施形態１〜６に係り、砥石と工作物との関係を示す図。
【図３】実施形態１〜６に係り、砥石寿命判定装置（ツルーイング完了確認装置）の概要図。
【図４】実施形態１に係り、接線研削抵抗測定プログラムのフローチャート。
【図５】実施形態１〜６に係り、砥石チップ表面の３次元形状を表すデータ群の図。
【図６】実施形態１〜６に係り、砥粒の切れ刃の円錐モデルの斜視図。
【図７】実施形態１〜６に係り、半頂角の正接と法線研削抵抗とのグラフ。
【図８】実施形態２に係り、砥石寿命判定プログラムのフローチャート。
【図９】実施形態３に係り、砥石寿命判定プログラムのフローチャート。
【図１０】実施形態３に係り、平均砥粒断面積と接線研削抵抗とのグラフ。
【図１１】実施形態４に係り、砥石寿命判定プログラムのフローチャート。
【図１２】実施形態４に係り、砥石チップの砥粒の断面を表す図。
【図１３】実施形態５に係り、砥石寿命判定プログラムのフローチャート。
【図１４】実施形態５に係り、発生研削熱量を表す図。
【図１５】実施形態６に係り、ツルーイング完了確認プログラムのフローチャート。
【図１６】実施形態６に係り、砥石チップの砥粒の断面を表す図。
【符号の説明】
【００９８】
１１…円盤状コア、１２…砥石層、３０…円錐モデル、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ３０、Ｓ３１、Ｓ５０、Ｓ５１…断面積取得工程（Ｓ１０、Ｓ３０、Ｓ５０…データ群取得工程、Ｓ１１、Ｓ３１、Ｓ５１…断面積計算工程）、Ｓ１２…正接計算工程、Ｓ１３…パラメータ設定工程、Ｓ１４…接線研削抵抗計算工程、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ２０、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３…砥石寿命判定工程、Ｓ４０…工作物温度計算工程、Ｓ５２、Ｓ５３、Ｓ５５…ツルーイング完了確認工程、２０、２１…断面積取得手段（２０…レーザ顕微鏡、２１…制御装置）、２１…正接計算手段、パラメータ設定手段、接線研削抵抗計算手段、砥石寿命判定手段、工作物温度計算手段、ツルーイング完了確認手段（制御装置）、Ｆｔ…接線研削抵抗、α…半頂角、Ａ…平均砥粒断面積、Ａｔ、Ａｃ…総砥粒断面積（Ａｃ…ツルーイング総断面積）、Ａｕ、Ａｐｕ…上限閾値（Ａｐｕ…総断面積上限閾値）、Ａｌ、Ａｐｌ…下限閾値（Ａｐｌ…総断面積下限閾値）、ｇ…切込み深さ、ｄ…切込み量、Ｃｐ…比研削エネルギー、Ｖ…砥石周速度、ｖ…工作物速度、ｂ…研削幅、μ…摩擦係数。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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