曲面部研削方法

【課題】曲面部のプランジ研削において、研削除去量が最大となる部位の研削による砥石車の消耗を平準化させて砥石車の寿命が長い研削を実現する曲面部研削方法を提供する。
【解決手段】砥石車７の回転軸を含む断面の研削作用面の形状が曲面である砥石車７を工作物Ｗに相対的に切込む曲面形状部の研削において、
工作物Ｗの所定の研削数毎に、砥石車７の回転軸と砥石車７の切込み方向とがなす角度を変える。このことにより、曲面部の研削除去量が最大となる部位を研削する砥石車７の位置が移動するため、砥石車７の部位別の消耗が平準化される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲面の研削方法に関するものであり、詳しくは、研削作用面の断面形状が円弧状の砥石車を用いた曲面部のプランジ研削に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
曲面部として曲面溝を備えた工作部物の研削においては、溝の断面円弧と同等の円弧形状の研削作用面を持つ砥石車を工作物に切込み砥石車の形状を転写する、いわゆるプランジ研削が一般的に行われている。
また、ゴシックアーク溝の研削においては、砥石を溝の幅方向に揺動させて研削する従来技術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２００３−１４５４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、曲面部のプランジ研削においては砥石の研削作用面の場所により研削量が異なる。たとえば、曲面溝の加工においては、溝の両端部において研削除去量が最大となる。このため、溝の両端部を研削する位置の砥石の消耗量が大きくなり、結果として少ない研削個数での砥石の形状修正が必要となり砥石寿命が短くなる。
特許文献１では、ゴシックアーク溝の両面を同時に研削することを主目的としており、砥石寿命に関する記述はない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、研削除去量が最大となる部位の研削による砥石車の消耗を平準化させて砥石車の寿命が長い研削を実現する曲面部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、砥石車の回転軸を含む断面の研削作用面の形状が曲面である前記砥石車を工作物に相対的に切込む曲面形状部の研削において、
前記工作物の所定の研削数毎に、前記砥石車の回転軸と前記砥石車の切込み方向とがなす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、請求項１に係る発明において、前記研削が、研削能率の異なる複数の工程により構成され、前記複数の工程の少なくも最終の工程は前記角度を所定の角度とすることである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項1に係る発明によれば、所定の研削数毎に、砥石車の角度を変えながら研削するので、工作物の研削量の大きい部位の研削を砥石車の一定の位置のみで研削することがなくなり研削量を分散できる。このため、砥石の特定部分の消耗が平準化され、砥石寿命の長い研削加工が可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、最終の工程より前の工程は所定の研削数毎に、砥石車の角度を変えながら研削するので、工作物の研削量の大きい部位の研削を砥石車の一定の位置で研削することがなくなり研削量を分散できる。このため、砥石の特定部分の消耗が平準化され、砥石寿命の長い研削加工が可能となる。最終の工程により、曲面部を砥石車を所定の角度で工作物に切込んだ場合に形成される形状である所望の形状に研削できる。
【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】曲面溝の砥石部位による研削量の差を示す概念図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】曲面溝の研削における砥石部位別の研削量を示すグラフである。
【図５】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６】本実施形態の各研削毎の研削砥石部位別の研削量を示すグラフである。
【図７】本実施形態の研削砥石部位別の全研削の合計研削量を示すグラフである。
【図８】本実施形態の研削盤のメイン工程を示すフローチャート図である。
【図９】本実施形態の研削工程の最終工程で砥石車を所定の角度に割出すサブ工程を示すフローチャート図である。
【図１０】本実施形態の研削工程の全で砥石車が同一の角度であるサブ工程を示すフローチャート図である。
【図１１】曲面窪み部の砥石部位による研削量の差を示す概念図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】曲面窪み部の研削における砥石部位別の研削量を示すグラフである。
【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１を用いて円筒の工作物Ｗの外周に円弧状の断面形状を持つ円弧溝を研削する事例に基づき、図１〜図６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を備えており、工作物Ｗは主軸５により支持されて、研削加工時に回転駆動される。砥石車の形状を成形する砥石成形装置６が主軸５に付設されている。
【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砥石成形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、砥石成形装置６を制御する砥石成形装置制御手段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】
円弧溝の研削取代を図２、図３に基づき説明する。図２において、工作物の研削後の曲面溝の半径をｒ_１とすると、研削前の溝は研削後の曲面溝と同心でｒ_２の半径を持つ円弧とするのが一般的である。これは、砥石車７と工作物Ｗの相対位置決め誤差のＸ方向とＺ方向に対して同じ許容差を持たせるためである、また、研削後の曲面溝の両端部ａ、ｅは必要な曲面溝の範囲に対してＸ軸方向で余裕を見た位置に設定されている。
砥石車７をＸ軸方向に切込みながら研削する場合には、砥石車７の研削作用円弧ａ−ｅ部の各部の研削量は除去深さｓと溝の円周長さの積となり、ｓは円弧ｒ_１と円弧ｒ_２のＸ軸方向の差である。図３において、網掛け部ｕの面積が対応する砥石車の位置における砥石車の単位幅当たりの研削量となる。ｓの値は図２において研削前の溝の両端部を研削するｂ、ｄの位置で最大となる。図４にｒ_１＝１０ｍｍ、ｒ_２＝９．５ｍｍの場合の砥石車７の研削作用円弧ａ−ｅ部の各部の研削量の比率を表したグラフを示す。ｂ、ｄの位置が最大の研削量となり、溝中央部ｃ部の研削量に対して３倍以上となっている。
【００１４】
砥石の消耗はほぼ研削量に比例するので、砥石車７の研削作用面に図４に示す曲線に近い半径方向の砥石消耗が生じる。このため、曲面溝のｂ、ｄの位置の形状が許容誤差を超えて、砥石車の成形修正が必要となる。
本発明は、曲面溝のｂ、ｄの位置の砥石消耗量を低減させることに着目してなされたものである。
【００１５】
図５に、砥石車７の回転軸線と砥石車７の切込み方向のなす角度を９０度を基準として傾斜角度をΘ_１、０、−Θ_１の３位置に傾斜させた場合を図５（ｆ）、図５（ｇ）、図５（ｈ）に示す。こうすることで、砥石車７のｂ、ｄ部に接触する位置を移動させることができる。図６に、砥石車７の傾斜角度をΘ_１、０、−Θ_１の３位置に傾斜させて研削した場合の砥石車７の研削作用円弧ａ−ｅ部の研削量の比率を表したグラフを示す。砥石車に対してピーク位置が傾斜角度分ずれて作用し、曲線（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）となる。この３回の研削による合計の砥石消耗量は曲線（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）を加算したものとなり、ピーク値の比率が低減する。図７にΘ_１を２３度−Θ_１を−２３度まで２．８度間隔で傾斜させながら研削した場合の合計研削量の比率を示す。中央のｃ部に対してピーク部の倍率が２倍となり、傾斜をしないで研削した場合に較べて差が小さくなっている。
【００１６】
以下に、本発明を適用した研削盤のメイン工程について図８のフローチャートに基づき説明する。
工作物Ｗを搬入し主軸５に取り付ける（Ｓ１）。砥石台３を旋回し所定の角度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。テーブル４をＺ＝Ｚ（Θ）、砥石台３をＸ＝Ｘ（Θ）まで移動する（Ｓ３）。サブ工程の研削工程を実施する（Ｓ４）。砥石台３を後退させる（Ｓ５）。研削加工本数のカウント値Ｎに１を加算する（Ｓ６）。工作物Ｗを搬出する（Ｓ７）。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Ｓ９へ移動する（Ｓ８）。砥石台割出し角度Θを変更する。Θ＝Θ−ΔΘ（Ｓ９）。砥石成形工程を実行する（Ｓ１０）。研削本数ＮをＮ＝１にリセットする（Ｓ１１）。砥石台割出し角度Θを初期値に変更する。Θ＝Θ_１。（Ｓ１２）。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（Ｓ１３）。
【００１７】
最終の仕上研削時に砥石車７の傾斜角度を所定の角度Θ_０に設定する場合の、サブ工程の研削工手について、図９のフローチャートに基づき説明する。
粗研削工程を実施する（Ｓ１）。砥石台３を加工原点位置まで後退させる（Ｓ２）。砥石台３を旋回し所定の角度Θ_０に割出す（Ｓ３）。テーブル４と砥石台３を所定の仕上加工原点に割出す。テーブル４をＺ＝Ｚ（Θ_０）、砥石台３をＸ＝Ｘ（Θ_０）まで移動する（Ｓ４）。仕上研削工程を実施する（Ｓ５）。
【００１８】
以上のように粗研削工程において砥石車の角度を工作物の研削毎にΔΘだけ変更しながら研削することで、研削量の多い曲面溝のｂ、ｄの位置の砥石消耗量を低減させることができる。仕上研削工程では砥石車の角度を所定の角度Θ_０に設定して、前工程の研削面を削り残さない切込みを与えて研削することで、所望の溝形状に加工できる。
【００１９】
上記の事例では、粗研削のとき砥石角度を変更し、仕上研削では一定の所定角度で研削したが、溝断面形状が円弧の場合は、図１０のフローチャートに示すように、仕上研削も粗研削のときの砥石角度のままで研削してもよい。この場合は、砥石車７の研削作用面の角度範囲は加工する溝の角度より大きくしておく。
【００２０】
溝以外の曲面部の加工例として図１１、図１２に示すように、工作物Ｗの平面に砥石車７をｓだけ切込みトロイダル状の窪みを加工する研削がある。この場合は、図１３に示すように最大研削量の位置は曲面部の中央位置であるｂ部となり、ｂ部の研削量を平準化することで砥石寿命を長くすることが可能となる。
【符号の説明】
【００２１】
Ｗ：工作物３：砥石台４：テーブル５：主軸６：砥石成形装置７：砥石車３０：制御装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石車の回転軸を含む断面の研削作用面の形状が曲面である前記砥石車を工作物に相対的に切込む曲面形状部の研削において、
前記工作物の所定の研削数毎に、前記砥石車の回転軸と前記砥石車の切込み方向とがなす角度を変える曲面部研削方法。
【請求項２】
前記研削が、研削能率の異なる複数の工程により構成され、前記複数の工程の少なくも最終の工程は前記角度を所定の角度とする、請求項１に記載の曲面部研削方法。

【図１】