(57)【要約】【課題】端面部と円筒部の砥石消耗の差に起因する砥石車７の急峻な段差を緩和でき、かつ冷却液の研削作用部への供給が容易なため研削能率の低下が少ない端面研削方法を提供する。【解決手段】砥石車７のコーナーＲ部を用いて、工作物Ｗと砥石車７を相対的に移動させて工作物の端面部を研削する端面部研削において、相対移動中の砥石車７の回転軸と工作物Ｗの回転軸の交差角度を変えながら研削する。端面部を研削する砥石車７の部位を変えながら研削することで、コーナーＲ部に発生する急峻な段差の発生を防止する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物を工作物回転軸回りに回転させ、円筒状の砥石車を砥石車回転軸回りに回転させ、前記砥石車と前記工作物を前記工作物回転軸と垂直方向へ相対的に移動させ、前記工作物の端面部と前記端面部の内周で連続する円筒部を研削する研削方法において、
前記砥石車の円筒面と側面のなす角部を用いた前記端面部の研削中に、前記砥石車回転軸と前記工作物回転軸の交差角度を変える研削方法。
【請求項２】
工作物を工作物回転軸回りに回転させ、円筒状の砥石車を砥石車回転軸回りに回転させ、前記砥石車と前記工作物を前記工作物回転軸と垂直方向へ相対的に移動させ、前記工作物の端面部と前記端面部の内周で連続する円筒部を研削する研削方法において、
前記工作物の所定の研削数毎に、前記砥石車の円筒面と側面のなす角部を用いた前記端面部の研削時の前記砥石車回転軸と前記工作物回転軸の交差角度を変える研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面の研削方法に関するものであり、詳しくは、砥石車の角部を用いたコンタリング研削による研削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円筒研削盤を用いた、円筒部とフィレットＲを介して連続する端面部を備えた工作物の端面部の研削は、砥石車の角部を用いた研削により実施されることが多い。この場合に砥石車の角部の研削量が多くなり角部の消耗が多くなり砥石寿命が短くなる。これを防止するため、砥石車と工作物の相対送りを工作物の内径側から外径側に向かって端面に対して斜め方向に送る従来技術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２００８−３０７６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０に示すように、工作物Ｗの端面部ｈと円筒部ｉを同時にプランジ研削する場合、端面部ｈの半径方向の取代と円筒部ｉの半径方向の取代に大きな差がある。このため図１１に示すように、砥石車７の端面部ｈを研削する部分と円筒部ｉを研削する部分の砥石磨耗の差により境界ｄで急峻な段差が発生する。結果として図１２に示すように、工作物のフィレットＲ部に切欠きｅが形成される。フィレットＲは応力集中を避けて強度を増すために設けるものであるから、切欠きｅの大きさが所定値を越えると強度低下が生じる、これを避けるために砥石車７の形状修正が必要となる。端面部ｈと円筒部ｉの取代に大きな差があるため、少ない研削個数で砥石車７の形状修正が必要となり、結果として砥石寿命が短くなる。
特許文献１では、砥石車の側面部を使用して研削することができるため急峻な段差は発生しないが、砥石車の側面が工作物の端面に全面で接触して研削作用部となるため、冷却液の研削作用部への供給が困難となる。このため、研削焼けを防止するため研削能率を大きくすることが困難である。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、砥石車の端面研削部と円筒研削部の砥石消耗の差に起因する急峻な段差を緩和でき、かつ冷却液の研削作用部への供給が容易なため研削能率の低下が少ない研削方法を提供する。
【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、工作物を工作物回転軸回りに回転させ、円筒状の砥石車を砥石車回転軸回りに回転させ、前記砥石車と前記工作物を前記工作物回転軸と垂直方向へ相対的に移動させ、前記工作物の端面部と前記端面部の内周で連続する円筒部を研削する研削方法において、
前記砥石車の円筒面と側面のなす角部を用いた前記端面部の研削中に、前記砥石車回転軸と前記工作物回転軸の交差角度を変えることである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、工作物を工作物回転軸回りに回転させ、円筒状の砥石車を砥石車回転軸回りに回転させ、前記砥石車と前記工作物を前記工作物回転軸と垂直方向へ相対的に移動させ、前記工作物の端面部と前記端面部の内周で連続する円筒部を研削する研削方法において、
前記工作物の所定の研削数毎に、前記砥石車の円筒面と側面のなす角部を用いた前記端面部の研削時の前記砥石車回転軸と前記工作物回転軸の交差角度を変えることである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項1に係る発明によれば、端面部研削中に、砥石車回転軸と工作物回転軸の交差角度を変えるので、端面部を研削する砥石車の部位が移動する。このため、研削量の大きい端面部を砥石車の一定の位置のみで研削することがなくなり、砥石車の端面部研削部と円筒部研削部との急峻な段差が緩和され、砥石寿命の長い研削加工が可能となる。
さらに、砥石車の側面が研削作用部として工作物と接触することがないので、冷却液が研削作用部へ容易に供給されるため、高能率の研削が可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、所定の研削数毎に、砥石車回転軸と工作物回転軸の交差角度を変えながら研削するので、端面部を研削する砥石車の部位が移動する。このため、研削量の大きい端面部を砥石車の一定の位置のみで研削することがなくなり、砥石車の端面部研削部と円筒部研削部との急峻な段差が緩和され、砥石寿命の長い研削加工が可能となる。
さらに、砥石車の側面が研削作用部として工作物と接触することがないので、冷却液が研削作用部へ容易に供給されるため、高能率の研削が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】本実施形態の端面部研削中の砥石車と工作物の接触状態を示す概念図である。
【図３】本実施形態の各研削毎の研削作用砥石部位を示す図である。
【図４】本実施形態の研削砥石部位別の合計研削量を示すグラフである。
【図５】本実施形態の砥石車の磨耗を示す概念図である。
【図６】本実施形態の研削工程を示すフローチャート図である。
【図７】本実施形態の研削中の砥石車と工作物の接触状態を示す概念図である。
【図８】本実施の変形態様の研削工程を示すフローチャート図である。
【図９】本実施の変形態様の研削中の砥石車と工作物の接触状態を示す概念図である。
【図１０】従来の端面部と円筒部の砥石部位による研削量の差を示す概念図である。
【図１１】従来の端面部と円筒部の砥石部位による磨耗量の差を示す図である。
【図１２】従来の磨耗した砥石車により研削された工作物形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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７を参照しつつ説明する。
図１に示すように、円筒研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能でかつ垂直なＢ軸周りに旋回可能な砥石台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。砥石車７の形状を修正するツルーイング装置８が、主軸５に付設されている。
砥石車７は砥石車７の回転軸に平行な円筒面と円筒面と直交する側面を備え円筒面と側面が交わる角部にＲ面取りを備えている。
【００１２】
この円筒研削盤１は、所定のプログラムを実行することで研削加工やツルーイ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、砥石台３の旋回を制御するＢ軸制御手段３２、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御手段３３、ツルーイング装置８を制御するツルーイング制御手段３４、砥石車７の回転を制御する砥石車制御手段３５、主軸５の回転を制御する主軸制御手段３６などを具備している。
【００１３】
本発明の基本原理は、砥石車７の角部のＲ面取り部を用いた端面部の研削において、砥石車７と工作物Ｗの回転軸線の交差角度を変更することで、砥石車７の端面部研削部と円筒部研削部の境界位置を変え、境界部の急峻な段差の発生を防止するものである。
【００１４】
図２において、ｓ部は研削取代を示し、砥石車７の回転軸線と工作物Ｗの回転軸線の交差角度が０度のときの砥石車７の位置を実線のａで示し、ａに対して右回りの交差角度Θをもつ位置を２点鎖線のｂで示し、ａに対して右回りの交差角度２Θをもつ位置を破線のｃで示す。図３（ａ）に示すように、端面の軸方向の研削取り代をｔとすると、ａの位置におけるＲ面取りの半径中心ｐから砥石車の側面へ伸ばした垂線を基準線ｆとして、この基準線ｆとＲ面取りの半径中心ｐから砥石表面と工作物端面取代表面の接する位置を結ぶ線ｇのなす角度ΦはΦ＝ｃｏｓ−１（ｒ１−ｔ）／ｒ１と表せる。図３（ａ）に示すように、ａの位置における砥石車の端面部の研削を行う範囲は基準線ｆからの角度が０からΦまでの間となる。ｂの位置においては、図３（ｂ）に示すように、砥石車の端面部の研削を行う範囲は角度がΘからΦ＋Θまでの間となる。ｃの位置においては、図３（ｃ）に示すように、砥石車の端面部の研削を行う範囲は角度が２ΘからΦ＋２Θまでの間となる。ａ，ｂ，ｃの３位置における端面部の研削量を合計すると図４に示すようになり、両端部で研削量が３段階に減少する、砥石の磨耗は研削量に比例するので境界部での磨耗も３段階に変化し急峻な段差が緩和される。
【００１５】
ここで、交差角度Θを小さな角度差ΔΘで回転させこの分割段数を多くすると、図５に示すように境界部は滑らかに変化する。
なお、砥石車７の回転軸線を工作物Ｗの回転軸線に対して傾斜させたままでは、端面部の内径側を研削するときに、砥石車７の円筒部が工作物Ｗの円筒部を過剰に研削する恐れがあるので、徐々に交差角度を小さくし、円筒部を研削するときには砥石車７の回転軸線と工作物Ｗの回転軸線を平行にする。
【００１６】
以下に、円筒研削盤１において砥石車７と工作物Ｗの回転軸線の交差角度を１本の工作物の端面部研削中に連続的に変化させた工程の例を、図６のフローチャートと図７の砥石車７と工作物Ｗの相対位置図に基づき説明する。
工作物Ｗを搬入し、主軸５と心押し台６で保持する（Ｓ１）。砥石台３を旋回し砥石車回転軸線と工作物回転軸線の交差角度を所定の角度Θ１に割出す。なお、角度Θ１は砥石車７と工作物Ｗの干渉が起きない限りできるだけ大きい角度が好適である（Ｓ２）。テーブル４と砥石台３を加工原点に割出し、図７においてｍで示す位置に砥石車７を位置決めする。テーブル４を砥石車７のＲ面取りが工作物Ｗの研削後の端面と接触できるＺ（Θ１）に送る。砥石台３を送り、Ｒ面取りの半径中心ｐの位置を砥石車７が工作物Ｗの端面外周と接触する位置から所定の距離だけ離れるＸ（Θ１）に位置決めする。（Ｓ３）。端面コンタリング研削工程を実施する。図７において、砥石車７をｍで示す位置からｎで示すコンタリング終点位置まで、砥石車７のＲ面取り部が工作物Ｗの端面部と常に接触するように、砥石台３の旋回と砥石台３の送りとテーブル４の送りを同時３軸で移動させる。ここで、コンタリング終点位置においては、砥石車回転軸線と工作物回転軸線の交差角度が０で、砥石台３の送り方向でＲ面取りの半径中心ｐの位置がＸ（０）で、テーブル４の送り方向で砥石車７のＲ面取り位置が工作物Ｗの研削後の端面と接触できるＺ（０）となり、砥石車７の円筒外径部が工作物Ｗの円筒部の研削取代を含む外径と接触する位置となる（Ｓ４）。工作物Ｗの円筒部をプランジ研削する。円筒部の仕上寸法まで砥石台３を送る（Ｓ５）。砥石台を後退させる（Ｓ６）。研削加工本数Ｎに１を加算する（Ｓ７）。工作物Ｗを搬出する（Ｓ８）。研削加工本数Ｎが所定値Ｋより大きいか判定する。Ｎ＞ＫならＳ１０へ移動し、Ｎ≦Ｋなら終了へ移動する（Ｓ９）。ツルーイング工程を実行する（Ｓ１０）。研削本数ＮをＮ＝１にリセットする（Ｓ１１）
【００１７】
上記のように砥石車回転軸線と工作物回転軸線の交差角度を変更しながら工作物Ｗの端面部研削を実施することで、砥石車７の部位を変え、急峻な段差の発生を防止することができる。このため、従来のように急峻な段差による切欠きが形成されないため、砥石寿命が長くなる。
【００１８】
上記では１本の工作物の加工中に砥石車７と工作物Ｗの回転軸線の交差角度を連続的に変更したが、工作物毎に端面部研削時の工作物Ｗの回転軸線の交差角度を変更しても、複数の工作物を研削した合計では同様な効果が得られ、急峻な段差の発生を防止することができる。その例について図８のフローチャートに基づき以下に説明する。
【００１９】
工作物を搬入する（Ｓ１）。砥石台３を旋回し砥石車回転軸線と工作物回転軸線の交差角度を所定の角度Θに割出す（Ｓ２）。テーブル４と砥石台３を所定の加工原点に割出す。図９において、テーブル４を砥石車７のコーナーＲが工作物Ｗの研削後の端面と接触できるＺ（Θ）に位置決めし、砥石台３を砥石車７が工作物Ｗの端面外周と接触する位置から所定の距離だけ離れた位置のＸ（Θ）まで移動する（Ｓ３）。端面プランジ研削工程を実施する。図９において、砥石台３をｋΘまで送る。ここで、ｋΘの値は交差角度Θにおいて砥石車７の円筒部と工作物Ｗの円筒部が干渉しない最小のＸ方向の位置であり交差角度Θの関数として演算される（Ｓ４）。円筒研削加工原点割出し。砥石台３を旋回し砥石車回転軸線と工作物回転軸線の交差角度を０とし、テーブル４を砥石車７のコーナーＲが工作物Ｗの研削後の端面と接触できるＺ（０）に位置決めし、砥石台３を砥石車７のコーナーＲの中心位置がＳ４の最終位置と同じ位置のｋΘまで移動する（Ｓ５）。工作物７の端面部・円筒部をプランジ研削する。砥石台３を所定の粗研削速度、仕上研削速度で工作物Ｗの仕上径まで送る（Ｓ６）。砥石台３を後退させる（Ｓ７）。研削加工本数Ｎに１を加算する（Ｓ８）。工作物Ｗを搬出する（Ｓ９）。研削加工本数Ｎが所定値Ｋより大きいか判定する。Ｎ＞ＫならＳ１２へ移動し、Ｎ≦ＫならＳ１１へ移動する（Ｓ１０）。砥石台割出し角度ΘをΘ＝Θ＋ΔΘに変更後Ｓ１５へ移動する（Ｓ１１）。ツルーイング工程を実行する（Ｓ１２）。研削本数ＮをＮ＝１にリセットする（Ｓ１３）。砥石台割出し角度Θを初期値に変更する。Θ＝０（Ｓ１４）。加工原点位置をΘを変数とする所定の関数を用いて演算する。テーブル位置ＺはＺ＝ｆｚ（Θ）、砥石台位置ＸはＸ＝ｆｘ（Θ）で演算する（Ｓ１５）。
【符号の説明】
【００２０】
Ｗ：工作物  １：円筒研削盤  ３：砥石台  ４：テーブル  ５：主軸  ６：心押し台  ７：砥石車  ８：ツルーイング装置  ３０：制御装置      
【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】
2012245578.tif 000009
【図８】
2012245578.tif 000010
【図９】
2012245578.tif 000011
【図１０】
2012245578.tif 000012
【図１１】
2012245578.tif 000013
【図１２】
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