(57)【要約】【課題】砥石随伴空気層を遮断するために研削面を横切って噴流する流体ジェットを噴出停止または流量減少することにより研削点での動圧を減少して研削精度を向上する【解決手段】砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持されて回転駆動される工作物に向かって相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら砥石車の研削面により工作物を研削加工する研削盤におけるクーラント供給方法において、研削点より砥石回転方向の上流側位置で、砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、研削点へのクーラントの供給量を減少するときは、流体ジェットを噴出停止または流量減少する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持されて回転駆動される工作物に向かって相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤におけるクーラント供給方法において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削点へのクーラントの供給量を減少するときは、前記流体ジェットを噴出停止または流量減少することを特徴とする研削盤におけるクーラント供給方法。
【請求項２】
請求項１において、前記砥石車の研削面により前記工作物を粗研削加工するときは、前記流体ジェットにより砥石随伴空気層を遮断し、前記クーラントを前記砥石随伴空気層に阻害されることなく前記研削点に供給し、仕上げ研削加工するときは、前記流体ジェットを噴出停止または流量減少して前記研削点に供給されるクーラント量を減少させることを特徴とする研削盤におけるクーラント供給方法。
【請求項３】
砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持されて回転駆動される工作物に向かって相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削点へのクーラントの供給量を減少するときは、前記流体ジェットを噴出停止または流量減少する手段を設けたことを特徴とする研削盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削盤におけるクーラント供給方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作物を砥石車で研削するときには、工作物と砥石車との研削点にクーラントを供給して冷却及び潤滑することにより研削熱による工作物の研削焼け、熱歪み等を防止している。工作物の研削加工は、砥石車を送り速度の異なる粗研削送り、仕上げ研削送りして研削し、前進端で一時停止してスパークアウト研削している。粗研削送りでは、発熱量が多く高温になるので、多量のクーラントを供給する必要があり、仕上げ研削送りでは、発熱量が少ないので、少量のクーラントを供給すればよい。しかし、仕上げ研削送り時に工作物と砥石車との研削点に向けてクーラントを過剰に供給した場合、工作物と砥石車との間でクーラントにより発生する動圧が大きくなり、また、工作物に穴や溝がある場合には、穴や溝により動圧が変化し、工作物と砥石車との間で相対変位を生じ、工作物の仕上げ精度が低下するという問題があった。係る動圧効果による研削精度の低下を防ぐための技術が、実公昭６１−１９９１０号公報に開示されている。この従来技術では、研削送り速度を粗研削送り速度から仕上げ研削送り速度に切り替える時点でクーラントの流量を減少させて動圧効果による研削精度の低下を防止している。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭６１−１９９１０号公報（第２頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、研削送り速度の切替え時点で、クーラント流量を減少させるために、別系統のクーラント配管等の設備が必要であり、また短い加工時間の中で流量を切替えると、流量が安定せずに精度が悪化する問題があった。
【０００５】
また、近時、研削点より砥石回転方向の上流側位置でエアジェットを砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように吹き付け、該エアジェットにより砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断することによって、少量のクーラントでも砥石の研削面に良好に付着させて研削点に十分に供給するクーラント供給装置が実用化されているが、この装置を用いても、動圧効果による研削精度の低下を防止するためにクーラント流量を切替える場合があった。
【０００６】
発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、砥石随伴空気層を遮断するために研削面を横切って噴流する流体ジェットを噴出停止または流量減少することにより研削点での動圧を減少して研削精度を向上することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持されて回転駆動される工作物に向かって相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤におけるクーラント供給方法において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削点へのクーラントの供給量を減少するときは、前記流体ジェットを噴出停止または流量減少することである。
【０００８】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記砥石車の研削面により前記工作物を粗研削加工するときは、前記流体ジェットにより砥石随伴空気層を遮断し、前記クーラントを前記砥石随伴空気層に阻害されることなく前記研削点に供給し、仕上げ研削加工するときは、前記流体ジェットを噴出停止または流量減少して前記研削点に供給されるクーラント量を減少させることである。
【０００９】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、砥石台に支承されて回転駆動される砥石車を工作物支持装置に支持されて回転駆動される工作物に向かって相対的に研削送りし、研削点にクーラントを供給しながら前記砥石車の研削面により前記工作物を研削加工する研削盤において、前記研削点より砥石回転方向の上流側位置で、前記砥石に連れ回りする砥石随伴空気層を遮断するために、流体ジェットを前記砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付ける流体ジェットノズルを設け、前記研削点へのクーラントの供給量を減少するときは、前記流体ジェットを噴出停止または流量減少する手段を設けたことである。
【００１０】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、砥石台に回転可能に支承された砥石と工作物支持装置に支持された工作物とを相対移動させて、工作物を砥石の研削面によりクーラントを研削点に供給しながら研削加工する。研削点より砥石回転方向上流側位置で、流体ジェットが流体ジェットノズルから砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴き付けられ、砥石に連れ回りする砥石随伴空気層が遮断される。研削点へのクーラントの供給量を減少させるときは、流体ジェットを噴出停止または流量減少して研削点に到達する砥石随伴空気層の量を増やして、クーラント流を工作物側に偏向し、研削点に供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物に掛けられるクーラント量の割合を増加する。
【００１１】
これにより、クーラントノズルを傾動させる駆動装置を設けることなく、必要時に流体ジェットを噴出停止または流量減少することにより、クーラント流を簡単かつ安価な構成で工作物側に迅速に偏向させて研削点に供給される流量を減少し、クーラントによって研削点に発生する動圧を低下し、工作物の研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したりビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物に掛けられるクーラント量を増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。
【００１２】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、粗研削時は、流体ジェットにより砥石随伴空気層を遮断し、クーラントを砥石随伴空気層に阻害されることなく研削点に供給する。仕上げ研削時は、流体ジェットを噴出停止または流量減少し、研削点に供給されるクーラント量を砥石随伴空気層により減少させる。これにより、粗研削時には、研削点にクーラントが十分供給されて工作物の加工部に研削焼け及び熱歪みを生ずることがなく、仕上げ研削時には、研削点に供給されるクーラント量を減少して研削精度を向上することができる。
【００１３】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、研削点より砥石回転方向上流側位置に設けた流体ジェットノズルから噴出された流体ジェットが、砥石の研削面に沿って一側面側から他側面側に向かって横断するように噴流する。この流体ジェットにより砥石に連れ回りする砥石随伴空気層が遮断され、クーラントが砥石随伴空気層に阻害されることなく研削点に十分供給される。研削点へのクーラントの供給量を減少するときは、流体ジェットを噴流停止または流量減少して研削点に到達する砥石随伴空気層の量を増やして、クーラント流を工作物側に偏向し、研削点に供給されるクーラント量の割合を減少し、工作物に掛けられるクーラント量の割合を増加する。これにより、砥石随伴空気層を遮断するための流体ジェットの流量を遮断または減少することにより、クーラント流を工作物側に迅速に偏向させ、研削点に供給される流量を減少して研削点での動圧発生を抑制し、研削精度を向上した研削盤を提供することができる。
【００１４】
【実施の形態】
以下本発明の実施の形態に係る研削盤におけるクーラント供給方法及び装置について図１，２に基づいて説明する。ベッド１０上には、砥石台１１が摺動可能に載置され、サーボモータ１２によりボールネジ機構を介して工作物Ｗに接近離間するＸ軸方向に進退移動される。砥石台１１には、一端に砥石Ｇが取り付けられた砥石軸１３が回転可能に軸承されモータにより回転駆動される。砥石Ｇは鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状の基体の外周面に複数の砥石チップが接着されて構成されている。ベッド１０上にはテーブル１４が摺動可能に装架され、サーボモータ１５によりボールネジ機構１６を介してＸ軸と直角なＹ軸方向に移動される。テーブル１４上には、工作物支持装置１７を構成する主軸台（図略）及び心押台１８が取り付けられ、工作物Ｗは主軸台と心押台１８との両センタ間に挟持され回転駆動される。
【００１５】
２０は工作物Ｗの外径寸法を測定する寸法測定装置で、ベッド１０の前方端面にアーム２１を介して取り付けられている。寸法測定装置２０は、一対の可動接触子２２で工作物Ｗの加工部を挟み、内蔵されている作動トランスにより工作物Ｗの外径を研削加工中に一定時間間隔で連続的に測定し、測定結果を電気信号として数値制御装置２３に送信する。
【００１６】
砥石台１１には砥石Ｇを覆う砥石ガード２９が固定され、砥石ガード２９の上面には、クーラント供給装置３０のクーラントノズル３１が取り付けられている。クーラント供給装置３０は、ポンプ３２により汲み上げられたクーラントをクーラントノズル３１から砥石Ｇが工作物Ｗを研削加工する研削点Ｐに供給する。
【００１７】
砥石ガード２９の側板２９ｂには、研削点Ｐより僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石Ｇの一側面Ｇｂの前端縁に向かって水平方向に開口するエアジェットノズル３３が取り付けられている。該エアジェットノズル３３は電磁開閉弁３４を介して工場エア等の加圧エア源３５に接続され、エアジェット３６を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面側Ｇｂから他側面側Ｇｃに向かって横断するように噴き付け、砥石Ｇに連れ回りする砥石随伴空気層３７を遮断する。エアジェットノズル３３の開口断面は、砥石Ｇの径がドレッシングにより減少してもエアジェット３６が砥石Ｇの前端縁に噴き付けられるように砥石Ｇの半径方向に細長く形成されている。
【００１８】
砥石ガード２９の天井板２９ａには、遮風板３８が固定されている。遮風板３８には開口溝３９が形成され、開口溝３９の溝端縁３９ａは、砥石Ｇの外周研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層３７を遮断するために、エアジェット３６より僅かに砥石回転方向上流側位置で、砥石Ｇの外周研削面Ｇａと微小隙間を持って対向して砥石Ｇの外周研削面Ｇａを横切る方向に延在している。開口溝３９の両側縁３９ｂ，３９ｃは砥石Ｇの両側面Ｇｂ，Ｇｃと僅かな隙間を持って夫々対向し研削点Ｐより下方位置まで延在している。なお、遮風板３８は開口溝３９の溝端縁３９ａと砥石Ｇの外周研削面Ｇａとの間の微小隙間を一定に保つために、砥石Ｇのドレッシングによる砥石径の減少に連れて自動的に位置補正されるように位置補正機構を介して砥石ガード２９に取り付けてもよい。
【００１９】
数値制御装置２３は、後述する研削加工プログラムによりサーボモータ１２を回転制御し、砥石台１３を、早送り、粗研削送り、精研削送りに段階的に切り替えて前進させ、前進端でスパークアウト研削のために一定時間停止させた後、後退端まで後退させる。粗研削送りから精研削送り、精研削送りからスパークアウトへの切り替えは、寸法測定装置２０により測定された工作物Ｗの外径寸法に基づいて行なわれる。
【００２０】
次に、上記のように構成した実施の形態の作動を説明する。工作物Ｗが工作物支持装置１７に装着されて起動釦が押されると（ステップ５１）、図３に示す工作物Ｗの研削加工プログラムが実行される。工作物Ｗが工作物支持装置１７により回転駆動され、サーボモータ１５によりボールねじ機構１６を介してテーブル１４が移動されて工作物Ｗが研削位置に位置決めされ、サーボモータ１２によりボールねじ機構を介して砥石台１１が早送りされ、砥石車Ｇが工作物Ｗに接触する直前の研削開始位置まで前進される（ステップ５２）。
【００２１】
クーラント供給装置３０のポンプ３２が駆動され、クーラントがクーラントノズル３１から噴出される（ステップ５３）。電磁開閉弁３４が開かれてエアが加圧エア源３５からエアジェットノズル３３に供給され、エアジェット３６が、研削点Ｐより僅かに砥石回転方向上流側位置で、研削面Ｇａに側方から噴き付けられ、砥石Ｇの一側面側から他側面側に向かって横断するように研削面Ｇａに沿って噴流する（ステップ５４）。高速回転する砥石Ｇの研削面Ｇａに連れ回りする砥石随伴空気層３７がエアジェット３６により遮断されて研削点Ｐに到達しないので、クーラントノズル３１から供給されたクーラント流４１は、流量を極めて減少しても、砥石随伴空気層３７に阻害されることなく研削点Ｐに確実に供給される。エアジェット３６は研削点Ｐより僅かに砥石回転方向上流側位置で研削面Ｇａに沿って横断するので、エアジェット３６と研削点Ｐとの間で砥石随伴空気層３７が研削面Ｇａに発生することはない。
【００２２】
砥石台１３が粗研削送り速度で前進され、工作物Ｗの加工部が砥石車Ｇにより粗研削される（ステップ５５）。粗研削においては、砥石車Ｇによる工作物Ｗの研削量が多いので、加工部の研削焼けや熱歪みを防止するために、砥石随伴空気層３７をエアジェット３６により遮断し、流量を減少したクーラント流４１が砥石随伴空気層３７に阻害されることなく研削点Ｐに到達し、クーラントが研削点Ｐに十分に供給されるようになっている。
【００２３】
寸法測定装置２０が工作物Ｗに向かって前進され、一対の可動接触子２２により加工部を挟み込んで外径を微小時間毎に測定し、測定結果を数値制御装置２３へ送信する（ステップ５６）。外径が第１段寸法に達したか否かが判別され（ステップ５７）、達した場合には、電磁開閉弁３４が閉止されてエアジェット３６の噴出が停止され（ステップ５８）、砥石随伴空気層３７がエアジェット３６に遮断されることなく研削点Ｐに到達し、クーラント流４１が砥石随伴空気層３７により工作物Ｗ側に偏向されて研削点Ｐに供給されるクーラント量が減少し、工作物Ｗに掛けられるクーラント量が増加する。電磁開閉弁３４の閉止と同時に砥石台１３の送り速度が精研削送り速度に切替えられ、工作物Ｗの加工部が砥石車Ｇにより精研削される（ステップ５９）。精研削時には、前述のように研削点Ｐに供給されるクーラント量が減少するので、クーラントによって研削点に発生する動圧が低下し、工作物Ｗの研削箇所に油穴、溝等の切欠きがあっても、切欠きの影響により動圧が大きく変化して真円度が低下したり、ビビリが発生することを防止できる。同時に、工作物Ｗに掛けられるクーラント量が増加して工作物を十分冷却し、寸法精度を向上することができる。
【００２４】
次に、寸法測定装置２０により測定された外径が第２段寸法に達したか否か判定され（ステップ６０）、達するとすると、砥石台１１の前進送りが停止されて砥石車Ｇが工作物Ｗの加工部をスパークアウト研削する（ステップ６１）。スパークアウト研削が所定時間行われると、砥石台１１が早送り速度で後退され、テーブル１４が原点位置に復帰され（ステップ６２）、工作物Ｗの研削加工プログラムが終了する。
【００２５】
上記実施形態では、精研削時に電磁開閉弁３４を閉止してエアジェット３６の噴出を停止しているが、エアジェットノズル３３を電磁式流量制御弁を介して工場エア等の加圧エア源３５に接続し、砥石台１１の送りが粗研削送りから精研削送りに切替えられたとき、電磁式流量制御弁の開度を絞ってエアジェットの流量を減少し（ステップ５８）、砥石随伴空気層２７が、エアジェット３６の流量に応じてエアジェット３６を超えて研削点Ｐに到達可能とし、研削点Ｐと工作物Ｗ側に供給されるクーラント量の割合を制御するようにしてもよい。また、精研削前後の微研削、スパークアウト時にエア流量を切替えるようにしてもよい。
【００２６】
上記実施形態では、エアジェット３６を砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面から他側面に向かって横断するように噴き付けているが、クーラントの圧力を高めたクーラントや、霧状のミスト等による流体ジェットを砥石Ｇの研削面Ｇａに沿って一側面から他側面に向かって横断するように噴き付けて砥石随伴空気層を遮断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のクーラント供給装置を備えた研削盤の側面図。
【図２】砥石随伴空気層遮断装置を正面から見た図。
【図３】研削加工プログラムを示す図。
【符号の説明】
１０…ベッド、１１…砥石台、１２，１５…サーボモータ、１４…テーブル、１７…工作物支持装置、２０…寸法測定装置、２３…制御装置、２９…砥石ガード、３０…クーラント供給装置、３１…クーラントノズル、４１…クーラント流、３３…エアジェットノズル、３４…電磁開閉弁、３５…加圧エア源、３６…エアジェット、３７…砥石随伴空気層、３８…遮風板、Ｗ…工作物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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