(57)【要約】【課題】バランス調整用のバランスウェイトが取り付けられない導電性小径軸付き研削砥石などの小径の研削砥石では回転バランス調整が出来ないという課題がある。【解決手段】研削砥石１の研削に用いられる部分を除去加工することによってツルーイングを行った研削砥石１の研削に用いられる部分以外の部分の一部を除去加工することによって回転バランス調整を行い、研削砥石１は導電性研削砥石であり、ツルーイングの際の除去加工は、放電加工によって行われ、回転バランス調整の際の除去加工も放電加工で行われる。【選択図】　図２
2004074292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削砥石の研削に用いられる部分を除去加工することによってツルーイングを行った前記研削砥石の研削に用いられる部分以外の部分の一部を除去加工することによって回転バランス調整を行う回転バランス調整方法。
【請求項２】
前記研削砥石は導電性研削砥石であり、
前記ツルーイングの際の前記除去加工は、放電加工によって行われ、
前記回転バランス調整の際の前記除去加工も放電加工で行われる請求項１記載の回転バランス調整方法。
【請求項３】
ツルーイングを行った研削砥石を高速回転させて、その研削砥石の回転位相と外周の振動状況を測定し、その測定結果に基づいて最も質量の大きい場所を特定し、その質量の大きい場所を除去加工することによって回転バランス調整を行う回転バランス調整方法。
【請求項４】
前記研削砥石は導電性研削砥石であり、
前記除去加工するとは放電加工することである請求項３記載の回転バランス調整方法。
【請求項５】
研削砥石の研削に用いられる部分を除去加工することによってツルーイングを行うツルーイング手段と、
前記ツルーイングが完了した後、前記研削砥石の研削に用いられる部分以外の部分の一部を除去加工することによって回転バランス調整する回転バランス調整手段とを備えた加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性研削砥石の外周端部の回転輪郭形状を所望の輪郭形状に成形する放電ツルーイングなどのツルーイングの際に行われる導電性研削砥石等の研削砥石の回転バランスを調整する回転バランス調整方法、及び加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６（ａ）（ｂ）の様に比較的外形が大きな研削砥石を研削加工で使用する場合、その砥石を砥石フランジ２に取り付けた後に研削加工機に砥石フランジ２をセットする。
【０００３】
その後、研削加工機の主軸を低速で回転させながらツルアー電極７を砥石に接近させる。主軸の回転中心と砥石外周までの半径方向の寸法差が無くなるまでツルアー電極７と主軸の回転中心を接近させる。
【０００４】
このとき回転している砥石の外周面に接触したツルアー電極７によって砥石外形を修正し主軸回転中心から砥石外周端までの半径方向の寸法ばらつきを無くすように作用しツルーイングが完了する。
【０００５】
次に、砥石フランジに具備されているバランスウェイト９を円周方向に少量移動させながら砥石の回転バランス調整を実施し砥石を高速で回転させても主軸に振動が起きないようにしていた。
【０００６】
このように研削砥石を砥石フランジ２に取り付けてから実際に研削加工を開始するまでには砥石のツルーイングと回転バランス調整を行っている。
【０００７】
砥石のツルーイングは、次のような原因により発生する砥石の半径方向の寸法ばらつきを除去するために行う。
【０００８】
すなわち、その原因とは、まず、研削砥石を砥石回転軸に取り付けるときに使用する前記砥石に具備された取付穴の中心から前記砥石の外径端迄の寸法バラツキがある。また、前記砥石自体の外径が真円になっていないための前記砥石取付穴中心と前記砥石外径までの寸法バラツキがある。また、前記砥石の前記取付穴内径と砥石回転軸径との寸法差の分に相当する回転中心ずれ等の原因がある。
【０００９】
このため新たに砥石フランジ２に砥石を取り付けた時には、前記砥石をツルーイングすることで、砥石回転軸中心と前記砥石の外径端部の寸法が、前記砥石の全方向での寸法を一定にする。従ってこの作用で前記砥石の回転振れは極めて小さい値に減少する。
【００１０】
しかし、この段階では前記砥石自体を構成している部材の砥粒分布のバラツキなどから研削砥石を実際研削時の回転数まで上昇させると微少な回転振動が発生する。
【００１１】
特に、砥石外径が小さく回転周速度を満足するために回転数を高速にする場合は加工品質に深刻な影響を与えることから、砥石フランジ２に微調整可能なバランスウェイト９を配置し、回転振動が最も小さくなる迄バランスウェイト９の取付位置と質量の大きさを変化させながら所望の回転振動迄低減させていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、小径の軸付き研削砥石の場合は、軸の直径が小さくなるため、砥石フランジ２にバランスウェイト９を配置することが困難となる。この場合はツルーイング後の砥石回転数を変化させながら回転数の変化とその時の回転振動数を測定する。そして、出来る限り高速回転の領域で回転振動が小さな回転数を見つけ、その見つけた回転数を実際の研削加工時の砥石回転数として使用していた。
【００１３】
したがって、この時の砥石回転数は砥石を取り付けているスピンドルの使用最高回転数ではない。
【００１４】
又、バランス調整が十分でないことから砥石の振動成分が研削加工表面に顕著に現れ加工品質を改善するために研削加工後の表面を作業者による手磨き作業や近年では自動磨きなどで研削表面状態を改善している。
【００１５】
すなわち、バランス調整用のバランスウェイトが取り付けられない導電性小径軸付き研削砥石などの小径の研削砥石では回転バランス調整が出来ないという課題がある。
【００１６】
本発明では、バランス調整用のバランスピースが取り付けられない導電性小径軸付き研削砥石などの小径軸付き研削砥石においても高速回転中での回転バランス調整を可能にし、砥石回転軸の使用最高回転数近傍を利用可能にする。これを実現するためには前記砥石が高速で回転しているときの振動方向を正しく測定し、回転バランスを調整するために除去する除去量を数値化し更に、求めた除去量を前記砥石の直接研削加工に使用しない部分で除去加工しなければならない。
【００１７】
本発明では放電加工にて除去加工を実施するが除去量の演算と放電加工の間に時間を要するようでは高速回転している前記研削砥石の回転バランス調整は成立しない。そこで、除去量演算結果と実際の除去加工との関係が相殺出来る方法を備える必要がある。
【００１８】
すなわち、本発明は、バランス調整用のバランスウェイトが取り付けられない導電性小径軸付き研削砥石などの小径軸付き研削砥石においても高速回転中での回転バランス調整を可能にする回転バランス調整方法、及び加工装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、研削砥石の研削に用いられる部分を除去加工することによってツルーイングを行った前記研削砥石の研削に用いられる部分以外の部分の一部を除去加工することによって回転バランス調整を行う回転バランス調整方法である。
【００２０】
また、第２の本発明は、前記研削砥石は導電性研削砥石であり、
前記ツルーイングの際の前記除去加工は、放電加工によって行われ、
前記回転バランス調整の際の前記除去加工も放電加工で行われる第１の本発明の回転バランス調整方法である。
【００２１】
また、第３の本発明は、ツルーイングを行った研削砥石を高速回転させて、その研削砥石の回転位相と外周の振動状況を測定し、その測定結果に基づいて最も質量の大きい場所を特定し、その質量の大きい場所を除去加工することによって回転バランス調整を行う回転バランス調整方法である。
【００２２】
また、第４の本発明は、前記研削砥石は導電性研削砥石であり、
前記除去加工するとは放電加工することである第３の本発明の回転バランス調整方法である。
【００２３】
また、第５の本発明は、研削砥石の研削に用いられる部分を除去加工することによってツルーイングを行うツルーイング手段と、
前記ツルーイングが完了した後、前記研削砥石の研削に用いられる部分以外の部分の一部を除去加工することによって回転バランス調整する回転バランス調整手段とを備えた加工装置である。
【００２４】
すなわち、本発明によると前記課題の解決にあたり、ツルーイング終了後の前記砥石に対して研削加工で使用しない領域内に対してダミー放電加工を行う。この放電加工によって前記砥石の一部分が除去加工される。この事によって前記砥石の砥粒分布等が変化し同時に回転バランスが変化する。この時の現象の変化分を砥石回転数をリファレンスとした加速度振動計で振動の方向と振幅を計測する。計測の結果から前記砥石の回転角度と放電加工による除去量を求める。続いて、求められた回転角度の方向で所望の放電加工を行い必要除去量を加工して回転バランスを調整均一化し回転振動量を改善低下させる。またこの時砥石部分にバランス調整用の放電加工領域が得られないときは砥石軸を放電加工しても良い。この手段を用いることで高速回転している前記研削砥石のツルーイングと回転バランスを同時に行えると共に、砥石回転軸の持つ最高速度近傍で砥石回転軸を使用可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００２７】
図２は第１の実施の形態を説明するための図である。すなわち、図２は、導電性研削砥石１として４号両テーパ型で小径の導電性研削砥石を用いたものである。
【００２８】
導電性研削砥石１を砥石スピンドル１３で使用するためには、予め砥石スピンドル１３に具備されている砥石取り付け軸１６に導電性研削砥石１を所定の取り付け方で取り付け固定する。
【００２９】
次に、砥石スピンドル１３を低速で回転させる。ツルアー電極７は導電性研削砥石１の外周形状と平行状態で配置されており一定の放電ギャップ３１が与えられている。電源１４からはツルアー電極７と砥石スピンドル１３へそれぞれ異なる極性の電源ラインが接続されている。導電性研削砥石１とツルアー電極７との間に研削液を供給しながら導電性研削砥石１とツルアー電極７との間に通電する。そうすると、放電現象が起きて導電性研削砥石１が放電加工されて、偏心による振れ回りが修正される。導電性研削砥石１の外周面全体に放電加工面が連続するまでてツルアー電極７を導電性研削砥石１との放電ギャップが小さくなる方向へ移動させる。次に導電性研削砥石１の反対面についても同様に放電加工を実施する。
【００３０】
この放電加工によって砥石の偏心による振れ回りは無くなり低速回転領域での回転振動は殆どなくなる。しかしながら研削条件と同様の回転数では砥石の質量のバランスにバラツキが含まれることからこの状態では高速回転での回転振動の発生は、避けられない。
【００３１】
次に、図１（ａ）から図１（ｂ）に示すようにツルアー電極７の位置を移動させる。すなわち、図３に示すようにツルアー電極７の位置を、後述するダミー放電痕１９や放電痕２０の位置を加工するように移動させ、研削加工時に使用する部分を避ける。すなわち、研削加工時に使用する部分以外の部分を加工する位置にツルアー電極７を移動する。ここでは、図１（ｂ）に示すように新たに振動測定器１７と回転数測定器１８を導電性研削砥石１の直近に配置する。すなわち、砥石スピンドル１３の近傍に振動測定センサ１７ａを１カ所または３カ所に取り付ける。そして、砥石取り付け軸１６近傍に回転数測定センサ１８ａを取り付ける。振動測定センサ１７ａ及び回転数測定センサ１８ａは、それぞれ配線により振動測定器１７及び回転数測定器１８に接続される。
【００３２】
図５に回転バランス調整の手順を示すフローチャートを示す。以下、図５に基づいて説明する。
【００３３】
振動測定器１７、振動測定センサ１７ａ、回転数測定器１８、回転数測定センサ１８ａを取り付けたら、導電性研削砥石１の回転数を次第に上昇させながら回転振動を測定する（Ｓ１）。回転振動が一定値以上になった所で回転数の上昇を停止して、一定回転数で回転するように安定させる。この時導電性研削砥石１の一回転に要する時間の周期と回転角度のリファレンスを構築する。すなわち、砥石取り付け軸１６などの回転する部分にマークを設け、回転数測定センサ１８ａがマークを起点に回転数をカウントした時の一回転の時間とダミー放電を実施したタイミングから、ダミー放電の回転角度を定める。
【００３４】
すなわち、回転振動の角度と振動量の測定を行った後、まず導電性研削砥石１の回転周期よりも十分に短い時間でダミー放電加工を行う（Ｓ２）。その時図３の様に砥石表面にはダミー放電痕１９が見られる。その後回転振動の角度と振動量の測定を行い（Ｓ３）、ダミー放電前後の差分から本来除去すべき回転角度と除去量を演算し放電加工エネルギーを求める（Ｓ４）。そして、求められた角度と放電エネルギーを再現性良く放電加工し（Ｓ６）、導電性研削砥石１の回転バランス調整をする。ステップ６の放電加工が完了した後、回転数、回転振動測定を行い（Ｓ６）回転振動が所定の許容値以内の場合は回転バランス調整を行い、そうでない場合はステップ３に進む。
【００３５】
例えば、ダミー放電痕１９による導電性研削砥石の除去量が多い場合には、ダミー放電痕１９の位置する方向とは１８０度逆側の質量分布が相対的に大きくなるので、１８０度逆側の振動量が大きくなる。そのような場合には、ダミー放電痕１９とは１８０度逆側をダミー放電痕１９を形成した場合より多少少ない除去量になるように放電加工すれば、振動量が少なくなる。さらに、回転振動の角度と振動量の測定を行いダミー放電痕１９の位置から振動量が最も大きい位置までの角度を求める。そして、その振動量が最も大きい位置を放電加工すればよい。このような処理を繰り返すことにより、導電性研削砥石１の最大振動量は小さくなっていく。
【００３６】
このようにして放電加工を行うと例えば、図３の修正放電痕２０の様な放電痕が形成される。この段階での回転数が研削加工時の砥石回転数に至っていない場合は、更に振動量をモニターしながら高速にする。以降研削加工に必要な最高の回転数に達するまで放電加工と回転数の上昇を繰り返し、所望の回転数で振動量が許容の範囲以下になった場合にツルーイングが終了する。
【００３７】
このように本実施の形態によれば、導電性研削砥石１が小径のものであっても、ツルーイングを完了した導電性研削砥石１に対して回転バランス調整を行うことが出来る。
【００３８】
（第２の実施の形態）
第２の実施例では、図４の様に軸付き研削砥石１０を使用した場合について説明する。軸付き研削砥石１０はその形態から砥石を超高速で回転させ使用する。そのためにダミー放電や修正放電加工時の放電パルスの出力タイミングを導電性研削砥石１０の超高速回転に同期させることが困難になる。
【００３９】
そこで、軸付き研削砥石１０の回転バランス調整では放電加工用電源の出力パルスが極微少時間に設定可能な電源を用いる。このような電源としては例えば０．０１マイクロ秒単位の放電パルスの出力が可能な電源であれば用いることが出来る。
【００４０】
まず、軸付き研削砥石１０の砥石軸１１をコレット１２に挿入し砥石スピンドル１３に取り付け固定する。軸付き研削砥石１０のツルーイング及び回転バランス調整は第１の実施の形態と同様に行う。すなわち、図４（ａ）にツルーイング時のツルアー電極７の位置を示し、図４（ｂ）に回転バランス調整時のツルアー電極７の位置を示す。また、図４（ｃ）は砥石に施した回転バランス調整時のダミー放電痕１９と修正放電痕２０の模式図である。
【００４１】
このように、軸付き研削砥石１０のように研削時に超高速回転させる導電性研削砥石であっても、放電加工用電源の出力パルスが極微少時間に設定可能な電源を用いることにより第１の実施の形態と同様に回転バランス調整が可能になる。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、導電性研削砥石のツルーイングと回転バランス調整を同時に行うことから砥石取り付け後の実加工開始までの時間が短縮できる。
【００４３】
又、軸付き砥石の様に砥石径が小径でバランスピースを取り付けられない研削砥石でも回転バランス調整が可能である。
【００４４】
更に小径の研削砥石では砥石回転軸を超高速で回転させて砥石の周速度を得ているが、これまで小径砥石では回転バランス調整が困難なことから砥石回転軸に砥石を取り付けツルーイングが終了した時点で、砥石回転軸の振動を一定間隔で回転速度を上昇させて都度回転振動を測定し回転速度と回転振動のバランスを作業者が判断して砥石回転数を決定していた。更に、砥石の回転周速度が十分に得られていない状態にも係わらず砥石回転振動が大きいことから砥石スピンドルの持つ最高の回転数を利用できなかった。しかし、本実施の形態によれば、砥石スピンドルの最大回転速度を適用して研削加工が行えることから、研削加工された加工面の品質が著しく高品位となりまた研削砥石の寿命も延長されることから高品質安定研削加工が実現する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、バランス調整用のバランスウェイトが取り付けられない導電性小径軸付き研削砥石などの小径軸付き研削砥石においても高速回転中での回転バランス調整を可能にする回転バランス調整方法、及び加工装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態のツルーイング状態を示す概略正面図
（ｂ）本発明の実施の形態のバランス調整工程を示す概略正面図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるツルーイング工程を行う際の装置構成を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における回転バランス調整工程で加工された放電痕を示す図
【図４】（ａ）本発明の第２の実施の形態におけるツルーイング工程を示す概念図
（ｂ）本発明の第２の実施の形態における回転バランス調整工程を示す概念図（ｃ）本発明の第２の実施の形態における回転バランス調整工程で加工された放電痕を示す概念図
【図５】本発明の第１の実施の形態における回転バランス調整工程の手順を示すフローチャート図
【図６】（ａ）従来のツルーイング及び回転バランス調整を行う際の構成を示す概略正面図
（ｂ）従来のツルーイング及び回転バランス調整を行う際の構成を示す図
【符号の説明】
１　導電性研削砥石
２　　砥石フランジ
３　研削加工機
４　主軸
５　テーブル
６　電極ホルダー
７　ツルアー電極
８　研削液
９　バランスウェイト
１０　軸付き研削砥石
１１　砥石軸
１２　コレット
１３　砥石スピンドル
１４　電源
１５　バランス修正痕
１６　砥石取り付け軸
１７　振動測定器
１８　回転数測定器
１９　ダミー放電痕
２０　修正放電痕
【図１】
2004074292.tif 000003
【図２】
2004074292.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004074292.tif 000006
【図５】
2004074292.tif 000007
【図６】
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