(57)【要約】【課題】経験に基づかなくても、研削焼けが生じない範囲で研削条件の好適な値を設定することができ、研削条件の値の設定作業を標準化することができる研削方法、及び、この研削方法の実施に使用される円筒研削盤を提供する。【解決手段】回転駆動される工作物Ｗの周面に、回転駆動される砥石Ｇの周面を接触させて、工作物Ｗの周面を研削するに際して、研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度からなる三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値を設定すると共に、残りの研削条件の値を、「判別式：Ａ＝ｋ×（ｆ／ｎ）×ＶＢ、（Ｂ：係数（０〜−１）、ｋ：係数、ｆ：研削速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、ｎ：工作物の回転数（ｍｉｎ−１）、Ｖ：砥石の周速度（ｍ／ｓ））」から算出して設定し、研削を行う。【選択図】　　　　図１
2004114195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される工作物の周面に、回転駆動される砥石の周面を接触させて、工作物の周面を研削する研削方法であって、
研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度からなる三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値を設定すると共に、残りの研削条件の値を、次の判別式から算出して設定し、研削を行うことを特徴とする研削方法、
判別式：Ａ＝ｋ×（ｆ／ｎ）×ＶＢ、
Ｂ：係数（０〜−１）、
ｋ：係数、
ｆ：研削速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、
ｎ：工作物の回転数（ｍｉｎ−１）、
Ｖ：砥石の周速度（ｍ／ｓ）。
【請求項２】
回転駆動される工作物の周面に、回転駆動される砥石の周面を接触させて、工作物の周面を研削する円筒研削盤であって、
研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度からなる三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値が入力される入力手段と、
入力された二つの研削条件の値から、
判別式：Ａ＝ｋ×（ｆ／ｎ）×ＶＢ、
Ｂ：係数（０〜−１）、
ｋ：係数、
ｆ：研削速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、
ｎ：工作物の回転数（ｍｉｎ−１）、
Ｖ：砥石の周速度（ｍ／ｓ）、
に基づいて残りの研削条件の値を算出する算出手段と
備えることを特徴とする円筒研削盤。
【請求項３】
前記算出手段により算出された値を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の円筒研削盤。
【請求項４】
前記入力手段に入力された二つの研削条件の値と、前記算出手段により算出された残りの研削条件の値とを記憶する記憶手段を備え、該記憶手段に記憶された各値に基づいて研削を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の円筒研削盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削方法及び円筒研削盤に関し、詳しくは、回転駆動される工作物の周面に、回転駆動される砥石の周面を接触させて、工作物の周面を研削する際に、研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度からなる三つの研削条件の値として、好適な値を設定して研削を行う研削方法、及び、この研削方法の実施に使用される円筒研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒研削盤により、回転駆動される工作物の周面に、回転駆動される砥石の周面を接触させて、工作物の周面を研削する場合には、研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度からなる三つの研削条件の各値を設定して研削を行う。ここで、上記三つの研削条件の値とは、次のような値である。図１に示すように、研削速度は、工作物の径方向に砥石を送って工作物を砥石により切り込む際の速度であり（矢印ｆ）、その値は、通常、「ｍｍ／ｍｉｎ」の単位で表される。工作物の回転速度は、工作物の軸心を中心に回転させる速度であり（矢印ｎ）、その値は、通常、「ｍｉｎ−１」の単位で表される。砥石の周速度は、研削作用部分である工作物との接触部分における砥石の速度、すなわち砥石の外周面の速度であり（矢印Ｖ）、その値は、通常、「ｍ／ｓ」の単位で表される。
【０００３】
そして、従来では、上記の各研削条件の値として、所望の表面粗さが得られ、しかも、研削加工によって生じる熱により、工作物の表面硬度が許容範囲外に変化する所謂「研削焼け」が生じない範囲で、研削加工に要する時間が少なくなるように、すなわち、加工能率が高くなるように、好適な値に設定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
研削条件の値を設定するに際しては、研削加工によって得るべき表面粗さについて単に着目すれば、計算値によって求めることができる。しかしながら、研削焼けを生じさせずに能率を高めた値として好適に設定するためには、まず、適宜に設定した値によって試験的に研削を行い、研削焼けが生じないことを確認した上で、さらに好適な値を導かなければならず、作業者の経験に基づくところが多い。よって、研削条件の各値を設定するに際して、作業者によって設定値にばらつきを生じ易く、標準化することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、経験に基づかなくても、研削焼けが生じない範囲で研削条件の好適な値を設定することができ、研削条件の値の設定作業を標準化することができる研削方法、及び、この研削方法の実施に使用される円筒研削盤の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る研削方法は、回転駆動される工作物の周面に、回転駆動される砥石の周面を接触させて、工作物の周面を研削する研削方法であって、研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度からなる三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値を設定すると共に、残りの研削条件の値を、次の判別式から算出して設定し、研削を行うことを特徴とするものである、
判別式：Ａ＝ｋ×（ｆ／ｎ）×ＶＢ、
Ｂ：係数（０〜−１）、
ｋ：係数、
ｆ：研削速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、
ｎ：工作物の回転数（ｍｉｎ−１）、
Ｖ：砥石の周速度（ｍ／ｓ）。
【０００７】
ここで、係数ｋは、工作物の材質、砥石の種類、冷却液の吐出態様等、研削加工の種々の状況に応じて定められる係数であり、研削焼けが生じる限度の値、所謂「しきい値」を、判別式のＡの値として設定することにより、二つの研削条件の値を適宜決定すれば、判別式から、残りの研削条件の値を算出することができる。
【０００８】
本発明では、三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値を、所望の表面粗さが得られる値、砥石の種類に好適な値、所望の能率を満たした値等、種々の要件に応じた値として適宜決定すれば、判別式によって、研削焼けが生じない範囲での残りの研削条件の値が導き出される。よって、作業者の経験に基づくことなく、研削焼けが生じない範囲で、研削条件の好適な値を設定することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明に係る円筒研削盤は、回転駆動される工作物の周面に、回転駆動される砥石の周面を接触させて、工作物の周面を研削する円筒研削盤であって、研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度からなる三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値が入力される入力手段と、入力された二つの研削条件の値から、
判別式：Ａ＝ｋ×（ｆ／ｎ）×ＶＢ、
Ｂ：係数（０〜−１）、
ｋ：係数、
ｆ：研削速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、
ｎ：工作物の回転数（ｍｉｎ−１）、
Ｖ：砥石の周速度（ｍ／ｓ）、
に基づいて残りの研削条件の値を算出する算出手段と備えることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る研削盤は、請求項１に記載の研削方法を実施するために使用されるものであり、二つの研削条件の値が入力される入力手段と、判別式から残りの研削条件の値を算出する算出手段とを備えるため、研削条件の値を別途に計算して導き出すことなく、請求項１に記載の研削方法を実施することが可能となる。
【００１１】
なお、本発明では、入力手段に入力される二つの研削条件の値、及び、算出手段によって算出された残りの研削条件の値を、円筒研削盤の駆動系を制御する値として、別途入力する必要のある態様であってよく、或は、研削条件の各値が、円筒研削盤を制御する値として自動的に設定される態様であってもよい。
【００１２】
また、算出手段によって残りの研削条件の値を算出するに際して、判別式の値Ａや係数ｋの値を、別途入力する態様としてもよいが、予め、判別式の値Ａや係数ｋの値として多様な値を記憶させておき、所望の能率、工作物の材質、砥石の種類等、種々の項目の入力に応じて、記憶された多様な値から対応する値が選択的に抽出される態様とし、この値に基づき、判別式によって残りの研削条件の値を算出することとしてもよい。
【００１３】
請求項３に記載の発明に係る円筒研削盤は、請求項２に記載の発明に係る円筒研削盤において、前記算出手段により算出された値を表示する表示手段を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、表示手段によって、算出手段により算出された残りの研削条件の値が表示されるため、この値を確認することが可能となる。また、表示手段によって表示された値は、当該円筒研削盤によって研削加工を行う際ばかりでなく、他の円筒研削盤によって研削加工を行うための研削条件の値として用いることができ、当該円筒研削盤を、「研削焼けに着目して研削条件の値を算出する計算機」として利用することも可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明に係る円筒研削盤は、請求項２または請求項３に記載の発明に係る円筒研削盤において、前記入力手段に入力された二つの研削条件の値と、前記算出手段により算出された残りの研削条件の値とを記憶する記憶手段を備え、該記憶手段に記憶された各値に基づいて研削を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、記憶手段に記憶された研削条件の各値に基づいて研削を行うため、入力手段に入力された二つの研削条件の値と、算出手段により算出された残りの研削条件の値とを、駆動系の制御を行うための値として別途入力する必要がなく、研削を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る研削方法及び円筒研削盤の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明に係る研削方法の実施形態の一例を説明する。図１に示すように、本例の研削方法では、回転駆動される工作物Ｗの周面に、回転駆動される砥石Ｇの周面を接触させて、工作物Ｗの周面を研削するのであるが、研削速度（矢印ｆ）、工作物の回転数（矢印ｎ）及び砥石の周速度（矢印Ｖ）からなる三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値を、適宜設定する。例えば、砥石の種類に応じた適切な砥石の周速度を優先する場合には、砥石の周速度を適宜設定し、粗研削や仕上げ研削等の研削内容に応じた適切な研削速度を優先する場合には、研削速度を適宜設定し、研削により確保する表面粗さに応じた適切な工作物の回転数を優先する場合には、工作物の回転数を適宜設定する。
【００１９】
そして、残りの研削条件の値を、
判別式：Ａ＝ｋ×（ｆ／ｎ）×ＶＢ、
Ｂ：係数（０〜−１）、
ｋ：係数、
ｆ：研削速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、
ｎ：工作物の回転数（ｍｉｎ−１）、
Ｖ：砥石の周速度（ｍ／ｓ）。
から算出する。
【００２０】
ここで、係数ｋは、工作物の材質、砥石の種類、冷却液の吐出態様等、研削加工における種々の状況に応じて定められる係数であり、研削焼けが生じる限度の値、所謂「しきい値」を、判別式のＡの値として設定することにより、二つの研削条件の値を適宜決定すれば、判別式から、残りの研削条件の値を算出することができる。
【００２１】
次に、判別式の値Ａを設定する具体的な態様を例示する。図２に、砥石の周速度及び研削能率を種々の値に設定して、工作物を実際に研削し、工作物の表面硬度の変化を検証した結果を示す。なお、図２は、縦軸を硬度低下率ｍ、横軸を判別式によって求めた研削焼け判別値Ａとしたグラフであり、研削能率の値を、「２」、「９」、「１３」、「１５」及び「２０」の５種類とし、研削条件の一つである砥石の周速度Ｖを、３種類の研削条件の下で行った結果である。なお、このグラフにおける３種類の砥石の周速度は、それぞれ、黒菱形プロット、黒四角プロット、黒三角プロットにて示し、その関係は、黒菱形＜黒四角＜黒三角となる。また、プロットの近傍の数値は、研削能率の値を示す。
【００２２】
ここで、研削能率とは、
Ｚ＝（ｆ×ｄ×π）／６０、（ｄは工作物の直径（ｍｍ））、
から求められる値Ｚであり、研削速度ｆの値が大きい程、高くなる値である。
【００２３】
また、硬度低下率ｍは、研削による工作物の表面硬度の変化を表す数値であり、研削加工後の工作物における表面の硬度と内部の硬度とを、ビッカース硬さ試験機によって測定し、内部の硬さを「Ｘ」とし、表面の硬度と内部の硬度との差（表面が内部より軟らかければ「＋」とし、表面が内部より硬ければ「−」とする）を「Ｙ」として、
ｍ＝（Ｙ／Ｘ）×１００（％）
から求められる値ｍである。ここで、工作物の内部の硬度については、工作物を切断して内部の材質を露呈させ、この内部の材質の表面硬度を測定している。
【００２４】
なお、上記の研削結果は、砥石の種類としてＣＢＮ砥石を採用し、材質を焼入鋼とする直径５０ｍｍの工作物を採用し、工作物における研削直後の部位に少量の冷却液を浴びせる、といった研削状況にて、砥石の周速度ｖ及び研削速度ｆから、所望の表面粗さが得られるように工作物の回転数ｎを設定して研削加工を行った結果である。また、上述の研削加工の状況では、係数ｋ＝１として、研削焼け判別値Ａを算出している。
【００２５】
砥石の周速度や研削能率によっては、工作物の表面硬度の変化に規則性を見出すことはできないのであるが、図２のグラフから解るように、研削焼け判別値Ａの値が「０．０１３」を超えると、硬度低下率ｍが大きくなる。よって、研削焼け判別値Ａの値に着目すれば、工作物の表面硬度の変化に規則性を見出すことができる。また、研削焼け判別値Ａの値が「０．０１３」を超えた条件での研削加工後の工作物については、研削焼けが生じていることを、目視によっても確認することができる。従って、本例では、研削焼け判別値Ａの「しきい値」として「Ａ＝０．０１３」を設定し、適宜設定した二つの研削条件の値から、「Ａ＝０．０１３」となるように、残りの研削条件の値を算出し、この値を、残りの研削条件の値として設定し、研削加工を行うこととする。
【００２６】
なお、種々の研削加工の状況において、研削焼け判別値Ａの「しきい値」を同値とする場合には、係数ｋを、種々の研削加工の状況に応じた値に設定すればよい。
【００２７】
次に、本発明に係る円筒研削盤の実施形態の一例を説明する。まず、図示は省略するが、円筒研削盤の主体部分は、基台を構成するベッドと、ベッドの上面に摺動自在に載置され、工作物の軸方向（Ｚ軸方向）に移動駆動されるテーブルと、装着された砥石を回転駆動する軸頭を有し、ベッドの上面に摺動自在に載置され、工作物の径方向（Ｘ軸方向）に移動駆動される砥石台と、テーブルの上面に搭載され、工作物を支持すると共に工作物の軸心周り（Ｃ軸周り）に回転駆動させる主軸台とから構成される。この主体部分の構成は、公知の通常の円筒研削盤と同様であり、詳述は省略する。
【００２８】
また、円筒研削盤は、ＣＮＣ制御によって上記の軸頭、砥石台、主軸台等、各種の機器の駆動が制御されるものであり、ＣＮＣ制御装置を備えている。そして、このＣＮＣ制御装置とは別途に、判別式により研削条件の値を算出するために、図３に示すように、入力部１０、演算部２０及び出力部３０を有する演算装置１００を備えている。
【００２９】
入力部１０は、研削速度ｆ、工作物の回転数ｎ及び砥石の周速度ｖの内の二つの値が入力されるものであり、操作盤のテンキー等の入力装置により構成されている。この入力部１０は、入力手段の一例を構成するものである。また、演算部２０は、入力された二つの研削条件の値から、判別式に基づいて残りの研削条件の値を算出するものであり、操作盤に内蔵されたコンピュータのＣＰＵ等により構成されている。この演算部２０は、算出手段の一例を構成するものである。さらに、出力部３０は、操作盤のＣＲＴ等の表示装置３１、及び、操作盤に内蔵されたコンピュータのＲＡＭ等の記憶装置３２を備えたものであり、演算部３０によって算出された残りの研削条件の値を表示装置３１に表示するとと共に記憶装置３２に記憶するものである。ここで、上記表示装置３１は、算出手段により算出された値を表示する表示手段の一例を構成するものであり、上記記憶装置３２は、入力された二つの研削条件の値と、算出手段により算出された残りの研削条件の値とを記憶する記憶手段の一例を構成するものである。
【００３０】
ところで、算出手段によって残りの研削条件の値を算出させるに際しては、上記の入力部等から、研削条件の二つの値の他、「しきい値」としての判別式の値Ａや、研削状況に応じた係数ｋの値を入力することとしてもよい。しかしながら、本例の円筒研削盤では、判別式の値Ａを予め設定して別途の記憶装置等により記憶させてある。また、種々の研削状況に応じた係数ｋの値も、別途の記憶装置に記憶させてあり、種々の研削状況に応じて、砥石の種類や工作物の材質等の適宜項目を入力部等から入力することで、研削状況に応じた係数ｋの値が選択的に抽出されるようにしてある。よって、本例の円筒研削盤では、予め設定された判別式の値Ａ及び選択的に抽出された係数ｋに基づいて、適宜入力された二つの研削条件の値から、残りの研削条件の値を算出し、この値を表示装置に表示すると共に、入力された値及び算出された値の全て研削条件の値を記憶手段に記憶する。そして、研削加工に際しては、記憶手段に記憶された研削条件の各値に基づいて、ＣＮＣ制御装置によって、各種機器の駆動が制御される。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した本発明に係る研削方法及び円筒研削盤によれば、次のような効果を得ることができる。
【００３２】
請求項１に記載の発明によれば、研削速度、工作物の回転数及び砥石の周速度の三つの研削条件の値の内、二つの研削条件の値を適宜決定すれば、判別式によって、残りの研削条件の値を導き出すことができるため、作業者の経験に基づくことなく、研削焼けが生じない範囲で、研削条件の好適な値を設定することができ、研削条件の値の設定作業を標準化することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、二つの研削条件の値が入力される入力手段と、判別式から残りの研削条件の値を算出する算出手段とを備えるため、研削条件の値を別途に計算して導き出すことなく、請求項１に記載の研削方法を実施することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、算出手段により算出された研削条件の値を表示する表示手段を備えるため、この値を確認することができ、しかも、円筒研削盤を、「研削焼けに着目して研削条件の値を算出する計算機」として利用することもできる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、研削条件の各値を記憶する記憶手段を備え、該記憶手段に記憶された研削条件の各値に基づいて研削を行うため、研削条件の各値を、駆動系の制御を行うための値として別途入力する必要がなく、研削を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削方法の概略を示す要部側面図である。
【図２】硬度低下率ｍと研削焼け判別値Ａとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る円筒研削盤が備える演算装置の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｗ　　　工作物
Ｇ　　　砥石
１０　　入力部（入力手段）
２０　　演算部（算出手段）
３０　　出力部
３１　　表示装置（表示手段）
３２　　記憶装置（記憶手段）
１００　演算装置
【図１】
2004114195.tif 000003
【図２】
2004114195.tif 000004
【図３】
2004114195.tif 000005