JP3351229B2 - 非真円体の研削装置 - Google Patents
非真円体の研削装置Info
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Description
状をなす被加工物を回転させながら、その外周面を回転
砥石によって研削加工する非真円体の研削装置に関し、
特に被加工物を装着した主軸の回転速度を制御するため
の装置に関するものである。
転させながら、その主軸と直交する方向へ回転砥石を相
対移動させて、被加工物の外周を非真円形状に研削する
装置として、例えば車両用エンジンにおけるカムを研削
するためのカム研削盤が知られている。
転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定したプロフ
ィールデータが、予め数値制御装置(以下、NC装置と
いう)に制御データとして記憶されている。そして、そ
のプロフィールデータに基づいて、NC装置により主軸
の回転角度に応じて回転砥石の移動位置が制御されるこ
とにより、被加工物が予め設定された所定の切り込み量
で研削されて、非真円体としてのカムが形成される。
被加工物Waを回転砥石12により所定の切り込み量△
Hで研削する場合には、被加工物Wa及び回転砥石12
に研削抵抗が作用する。ところが、カムは非真円形状を
なしているため、被加工物Waの回転に伴い、その被加
工物Waに対する回転砥石12の接触長さLi(図18
に太線で示す)が変化する。この研削加工時における接
触長さLiの変化は、前記研削抵抗のうちの摩擦抵抗の
変化となって表れる。そして、この接触長さLiが大き
い部分では摩擦抵抗が大きくなるため、被加工物Waの
仕上げ面に熱的損傷を与え、研削焼けや研削割れの発生
などの加工品位の低下を招くという問題があった。
されたものであって、その目的は、研削加工時における
摩擦抵抗の増大を抑制して、加工品位の低下を防ぐこと
ができる非真円体の研削装置を提供することにある。
めに、請求項1の発明では、被加工物を装着した主軸を
回転させる回転手段と、被加工物の外周面を研削する回
転砥石を前記主軸に対して交差する方向へ相対移動させ
る移動手段とを備え、主軸を回転させながら、主軸の回
転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定した制御デ
ータに基づいて移動手段を制御して、被加工物を所定の
非真円形状に研削する非真円体の研削装置において、被
加工物に対する回転砥石の切り込み量に基づいて被加工
物角度に対する被加工物と回転砥石との接触長さを算出
する第1の算出手段と、非真円形状の基礎円部分に対応
して予め設定された基準主軸回転速度と上記算出された
接触長さとに基づいて主軸回転角度に対する主軸回転速
度を算出する第2の算出手段と、上記算出された主軸回
転速度と上記制御データとに基づいて時間変化に対する
回転砥石の移動位置を算出する第3の算出手段と、上記
算出された移動位置に基づいて時間変化に対する回転砥
石の移動加速度を算出する第4の算出手段と、上記算出
された移動加速度が予め設定された規定値以内か否かを
判定する判定手段と、上記判定の結果に基づいて、移動
加速度に規定値を越えたものがあるときには上記基準回
転速度を下げるように修正して、再び第2の算出手段な
いし第4の算出手段に算出を行わせる基準主軸回転速度
修正手段と、上記判定の結果に基づいて、移動加速度が
規定値以内のときには最新の基準主軸回転速度とこれに
基づく最新の主軸回転角度に対する主軸回転速度とを主
軸回転制御データとして決定する主軸回転制御データ決
定手段と、研削加工時には上記決定された主軸回転制御
データに基づいて上記回転手段を制御する制御手段とを
備え、主軸の回転速度が被加工物と回転砥石との接触長
さに応じて変化するように、かつこれに伴う回転砥石の
移動加速度が規定値以内になるように主軸の回転速度を
設定する構成としている。
上記第2の算出手段は、被加工物と回転砥石との接触長
さをL、主軸回転速度をωとしたときに、ωが1/Lに
比例して変化するように主軸回転速度を算出する構成と
している。
おいて、上記第2の算出手段は、第1の算出手段による
算出結果から主軸回転角度に対する接触長さを算出する
手段を有する構成としている。
おいて、上記第2の算出手段は、第1の算出手段による
算出結果から被加工物角度に対する主軸回転速度を算出
する手段を有する構成としている。
いずれかにおいて、上記基準主軸回転速度修正手段は、
基準主軸回転速度の修正量を回転砥石の移動加速度の最
高値と上記規定値との差に応じて算出する手段を有する
構成としている。
主軸を回転させる回転手段と、被加工物の外周面を研削
する回転砥石を前記主軸に対して交差する方向へ相対移
動させる移動手段とを備え、主軸を回転させながら、主
軸の回転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定した
制御データに基づいて移動手段を制御して、被加工物を
所定の非真円形状に研削する非真円体の研削装置におい
て、被加工物に対する回転砥石の切り込み量に基づいて
被加工物角度に対する被加工物と回転砥石との接触長さ
を算出する第1の算出手段と、非真円形状の基礎円部分
に対応して予め設定された基準主軸回転速度と上記算出
された接触長さとに基づいて主軸回転角度に対する主軸
回転速度を算出する第2の算出手段と、上記算出された
主軸回転速度に基づいて主軸回転角度に対する主軸単位
回転角度間の回転速度変化量を算出する回転速度変化量
算出手段と、上記算出された回転速度変化量が予め設定
された規定範囲内か否かを判定する判定手段と、上記判
定の結果、回転速度変化量に規定範囲を越えたものがあ
るときに上記第2の算出手段による主軸回転速度に対し
て非真円形状のリフト部分における最小回転速度幅を広
げるように主軸回転速度を修正する主軸回転速度修正手
段と、上記修正された主軸回転角度に対する主軸回転速
度と上記基準主軸回転速度とを主軸回転制御データとし
て決定し、もしくは上記判定の結果に基づいて回転速度
変化量が規定範囲内のときには上記第2の算出手段によ
る主軸回転角度に対する主軸回転速度と上記基準主軸回
転速度とを主軸回転制御データとして決定する主軸回転
制御データ決定手段と、研削加工時には上記決定された
主軸回転制御データに基づいて上記回転手段を制御する
制御手段とを備え、主軸の回転速度が被加工物と回転砥
石との接触長さに応じて変化するように、かつこれに伴
う単位回転角度間の回転速度変化量が大きい部分でのデ
ータが低くなるように主軸回転速度を設定する構成とし
ている。
上記第2の算出手段は、被加工物と回転砥石との接触長
さをL、主軸回転速度をωとしたときに、ωが1/Lに
比例して変化するように主軸回転角度に対する主軸回転
速度を算出する構成としている。
おいて、上記主軸回転速度修正手段は、リフト部分にお
いて回転速度変化量が規定範囲を越えている角度を修正
開始点または修正終点として主軸回転速度を修正する構
成としている。
の算出手段により、被加工物に対する回転砥石の接触長
さが算出される。そして、第2の算出手段により、上記
算出された接触長さに基づいて主軸の回転角度に対する
主軸回転速度が算出される。すなわち、接触長さが大き
くなると、加工部分で発生する摩擦抵抗が大きくなる。
従って、このような場合には、主軸の回転速度を遅くし
て、摩擦抵抗の増大を抑制する。一方、接触長さが小さ
いと、加工部分で発生する摩擦抵抗が小さくなるので、
このような場合には、主軸の回転速度を速くする。その
結果、被加工物の回転に伴って接触長さが変化したとし
ても、被加工物に対する熱的影響が均一化され、仕上げ
面の高品位化が図られることとなる。
ら第3の算出手段により、時間変化に対する回転砥石の
移動位置を求め、第4の算出手段により、回転砥石の移
動加速度が算出され、この算出の結果、判定手段によ
り、移動加速度が規定値を越えていた場合には、基準主
軸回転速度修正手段により、主軸回転速度算出の基準と
なる基準主軸回転速度が修正され、第2、第3、第4の
算出手段を経て、判定手段により規定値以内と判定され
たときに、主軸回転制御データ決定手段により、最新の
基準主軸回転速度およびこれに基づいて主軸回転角度に
対する主軸回転速度が主軸回転制御データとして決定さ
れる。そして、研削加工時には、この決定された主軸回
転制御データに基づき回転手段が制御される。
砥石の移動手段の能力を越えない範囲で主軸の回転速度
を適正に設定することにより、回転手段および移動手段
のスムーズな制御がなされることとなる。
は1/Lに比例して変化する。言い換えれば、主軸回転
速度ωは、接触長さLが大きくなるのに従って遅くな
り、接触長さLが小さくなるのに従って速くなる。
は、第1の算出手段による算出結果から接触長さを主軸
回転角度に対応するデータに変換したのち、このデータ
をもとに主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する
ため、算出が容易になされる。
は、第1の算出手段による算出結果をもとに被加工物角
度に対する主軸回転速度を算出したのち、この主軸回転
速度を主軸回転角度に対応するデータに変換するため、
算出が容易になされる。
度修正手段は、基準主軸回転速度の修正量を回転砥石の
移動加速度の最高値と規定値との差に応じて算出して、
適正な修正量を与えるため、基準主軸回転速度の修正お
よび回転速度の算出が短時間でなされる。
により、被加工物に対する回転砥石の接触長さが算出さ
れる。そして、第2の算出手段により、上記算出された
接触長さに基づいて主軸の回転角度に対する主軸回転速
度が算出される。すなわち、接触長さが大きくなると、
加工部分で発生する摩擦抵抗が大きくなる。従って、こ
のような場合には、主軸の回転速度を遅くして、摩擦抵
抗の増大を抑制する。一方、接触長さが小さいと、加工
部分で発生する摩擦抵抗が小さくなるので、このような
場合には、主軸の回転速度を速くする。その結果、被加
工物の回転に伴って接触長さが変化したとしても、被加
工物に対する熱的影響が均一化され、仕上げ面の高品位
化が図られることとなる。
ら第3の算出手段により、主軸回転角度に対する主軸単
位回転角度間の回転速度変化量が算出され、この算出の
結果、判定手段により、回転速度変化量が規定範囲を越
えていた場合には、主軸回転速度修正手段により、第2
の算出手段で算出された主軸回転角度に対する主軸回転
速度に対してリフト部分の最小回転速度幅を広げるよう
に主軸回転速度が修正され、主軸回転制御データ決定手
段により、修正後の主軸回転速度と基準主軸回転速度と
が主軸回転制御データとして決定される。もしくは、判
定手段により規定範囲内と判定されたときに、主軸回転
制御データ決定手段により、第2の算出手段により算出
された主軸回転角度に対する主軸回転速度と基準主軸回
転速度とが主軸回転制御データとして決定される。そし
て、研削加工時には、この決定された主軸回転制御デー
タに基づき回転手段が制御される。
大きい部分でのデータが低くなるように主軸回転速度が
修正されるため、研削加工時、主軸の回転速度がこの回
転速度制御データによって制御されるときには、多少の
速度の時間ずれがあったとしても異常加工は回避される
ことになる。
は1/Lに比例して変化する。言い換えれば、主軸回転
速度ωは、接触長さLが大きくなるのに従って遅くな
り、接触長さLが小さくなるのに従って速くなる。
正手段は、リフト部分において回転速度変化量が規定範
囲を越えている角度を修正開始点または修正終点として
主軸回転速度を修正するため、適正な角度位置でデータ
修正がなされ、これにより、微小な速度変更があったと
しても良好な加工が行われる。
1実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。
に示すように、ワーク支持台1は基台2の一方の側部上
面に移動機構(図示省略)により水平方向(図2Z方
向)へ移動可能に支持されている。主軸台3はワーク支
持台1の上面に配設され、カムシャフトWの一端を着脱
可能に支持するための主軸4及びその主軸4を回転させ
るための回転手段としてのサーボモータよりなる主軸用
モータ5を備えている。また、カムシャフトWにはカム
形状の複数の被加工物Waが軸線方向へ所定の間隔をお
いて形成され、これら被加工物Waの外周面が被研削面
Wbとなっている。そして、被加工物Waはその被研削
面Wbを研削されることにより、非真円体としてのカム
23として形成される。
ーク支持台1の上面に配設され、前記カムシャフトWが
主軸4とこのホルダ6との間においてZ方向へ延びるよ
うに回転可能にかつ着脱可能に支持される。そして、カ
ムシャフトWは、この支持状態で主軸用モータ5の駆動
に伴い所定の方向へ回転する。エンコーダ7は主軸用モ
ータ5に取り付けられ、このエンコーダ7からの検出信
号が後述するNC装置18に入力される。
の軸線と直交する水平方向(図2X方向)へ移動可能に
支持されている。サーボモータよりなる移動用モータ9
は基台2の他方の側部に取り付けられ、この移動用モー
タ9によりボールスクリュー10が回転して、砥石台8
をカムシャフトWと接近又は離間する方向へ移動させ
る。本実施の形態では、移動用モータ9及びボールスク
リュー10等により、移動手段が構成されている。エン
コーダ11は移動用モータ9に取り付けられ、このエン
コーダ11からの検出信号が後述するNC装置18に入
力される。回転砥石12は、その研削面がカムシャフト
Wと対向するように砥石台8の一端に支軸13により回
転可能に支持されている。砥石用モータ14は砥石台8
上に配設され、この砥石用モータ14の出力をプーリ1
5、16及びベルト17を介して砥石12に伝達して一
方向へ回転させている。
算出手段、第4の算出手段、判定手段、基準主軸回転速
度修正手段、主軸回転制御データ決定手段および制御手
段を構成するNC装置18は、装置全体の動作を制御す
るためのものである。このNC装置18は、各種演算処
理を行うCPU(中央処理装置)19、装置全体の動作
を制御するためのプログラム等を記憶したROM(リー
ドオンリーメモリ)20、及び各種情報を一時的に記憶
するRAM(ランダムアクセスメモリ)21を有してい
る。
の被加工物Waにそれぞれ対応して、仕上げ後の最終カ
ム形状に基づくリフトデータが予め記憶されている。図
3および図4(a)に例示するように、このリフトデー
タは、最終的に得られるカム23(図3に2点鎖線で示
す)の回転中心Oから外周面までの半径方向における長
さr(Ai)を、被加工物Waの単位角度毎に設定した
ものである。尚、被加工物Waの角度Aiとは、被加工
物Waをその半径方向に沿って延びる直線によって単位
角度毎に分割したときに、各半径方向線が0度を示す所
定の半径方向線に対してなす角度を表すものである。そ
して、ここでは、図3に示すように、カム23の基礎円
部分23a(半径方向における長さr(Ai)が一定の
部分)の中間位置をP1としたとき、その位置P1と被
加工物Waの回転中心Oとを結ぶ半径方向線が、0度
(=角度A1)を示す半径方向線として設定されてい
る。
チャートに示すように、ステップS1において、ワーク
の種類によってリフトデータr(Ai)を決定し、ステ
ップS2において、被加工物Waに対する砥石12の切
り込み量△Hを決定する。切り込み量△Hとは、被加工
物Waが1回転するとき、砥石12を被加工物Waの外
周面からどの程度の深さまで切り込ませるかを、被加工
物Waの外周面に接する接線と直交する方向に長さで表
したものである。
の半径Rが決定されると、NC装置18は、ステップS
4において、被加工物Waが各角度Aiの位置において
砥石12と接触するときの主軸回転角度θ(Ai)を算
出して、RAM21に記憶する。
に対する砥石12の研削点Qiが被加工物Waの各角度
Aiの位置と対応しているときの主軸回転角度θ(A
i)を求める。この主軸回転角度θ(Ai)は、研削点
Qiが被加工物Wa上の前記位置P1と対応していると
きの角度θ(A1)を0度として設定してある。
iが、被加工物Waの回転中心Oと砥石12の回転中心
Piとを結ぶ直線上に常に位置していれば、被加工物W
aの角度Aiとそれに対応する主軸回転角度θ(Ai)
とは常に同一の値となる。しかし、図3に示すように、
非真円形状をなす被加工物Waを所定の半径Rを有する
砥石12で研削する場合には、前記研削点Qiが両回転
中心O、Piを結ぶ直線に対して上下にシフトする。従
って、被加工物Waの角度Aiとそれに対応する主軸回
転角度θ(Ai)とは、常に同一の値にはならない。そ
の結果、等角度毎に設定されている被加工物Waの角度
Aiに対して、主軸回転角度θ(Ai)は等角度毎の値
として算出されない。
ステップS5において、主軸4の回転角度θiと砥石1
2の移動位置すなわち砥石台8の移動位置Xとの関係を
設定した制御データとしてのプロフィールデータXiを
算出し、RAM21に記憶する。図4(b)に示すよう
に、このプロフィールデータXiは、主軸4が1回転す
る間における砥石台8のX方向の移動位置Xを、主軸4
の単位回転角度毎に設定したものである。
θ(Ai)に対応するリフトデータr(Ai)を、図4
(b)に示すように、等角度毎の主軸回転角度θiに対
応する被加工物Waの回転中心Oと研削点Qiとの間の
距離riに変換して、この距離riと砥石半径Rとに基
づいて、プロフィールデータXiを算出する。
いて、リフトデータr(Ai)、切り込み量△H、砥石
半径R等に基づいて、被加工物Waに対する砥石12の
接触長さ(図3に太線で示す)L(Ai)を、被加工物
Waの角度Aiにそれぞれ対応して算出して、RAM2
1に記憶する。つまり、図3に示すように、被加工物W
aに対する砥石12の研削点Qiが被加工物Wa上の各
角度Aiの位置と対応しているときの接触長さL(A
i)を求める。続いて、NC装置18は、ステップS7
において、ステップS4にて算出された関係をもとにし
て、接触長さL(Ai)を、所定の補間式を用いた補間
演算(例えばスプライン補間演算)により、等角度毎の
主軸回転角度θiに対応する接触長さLiに変換し、R
AM21に記憶する。
Liとの関係を表わすグラフである。
伴い、被加工物Waに対する砥石12の接触長さLiは
大きく変化する。
軸回転角度θiに対する主軸回転速度ωiの算出が行わ
れる。まず、ステップS8において、基礎円部分23a
の基準主軸回転速度ω0が設定される。この基準主軸回
転速度ω0はカム23の基礎円部分23aが砥石12に
接触しているときの主軸回転速度であり、最初は予め設
定されているこの基準主軸回転速度ω0が用いられる。
そして、ステップS9において、図4(b)に示すよう
に、NC装置18は、主軸4の回転速度ωiが前記算出
された接触長さLiの値に応じて変化するように、その
主軸回転速度ωiを主軸4の単位回転角度毎に算出し
て、RAM21に記憶する。
(1)を用いて主軸4の回転速度ωiを算出する。
石12の接触長さである。K1は装置固有の補正係数で
あり、各装置毎に予め設定されている。
の突出部分23bにおいては、前述のように接触長さL
iが変化する。従って、カム23の基礎円部分23aが
砥石12に接触しているときの主軸回転速度ω0を基準
の回転速度としたとき、主軸4の回転速度ωiが、その
基準回転速度ω0に対して前記接触長さLiに反比例し
て変化するように、主軸回転速度ωiを前記式(1)に
従って主軸4の単位回転角度毎に算出する。言い換えれ
ば、主軸回転速度ωiは1/Liに比例して変化するよ
うに設定される。その結果、主軸回転速度ωiは、接触
長さLiが大きくなるに従って小さく設定され、接触長
さLiが小さくなるに従って大きく設定される。
0rpmに設定した場合において、上記式(1)より算
出されたデータに基づいて主軸回転角度θiと主軸回転
速度ωiの関係を表したグラフである。
ωiを研削加工時の主軸回転制御データとして用いた場
合、この制御データに基づいて主軸4が回転制御され、
この主軸4の回転に追従してプロフィールデータXiを
もとにして、砥石台8が移動制御される。移動用モータ
9には、通常、その性能に応じて移動加速度αの最大限
を示す規定値αaが予め設定されている。この規定値α
aを越えないように運転するために、算出された制御デ
ータに対し、砥石台8の移動加速度αを考慮する必要が
ある。
しステップS12によって、時間tの変化に対する砥石
台移動加速度αの算出を行う。ステップS10におい
て、ステップS9で算出された主軸回転角度θiに対す
る主軸回転速度ωiとステップS5で算出されたプロフ
ィールデータXiとに基づいて、時間tの変化に対する
砥石台位置Xを算出する。図8はこの算出されたデータ
に基づいて時間tと砥石台位置Xの関係を表わしたグラ
フである。次に、ステップS11において、上記砥石台
位置Xのデータより砥石台移動速度vを算出する。図9
はこの算出されたデータに基づいて時間tと砥石台移動
速度vの関係を表わしたグラフである。さらに、ステッ
プS12において、上記砥石台移動速度vのデータより
砥石台移動加速度αを算出する。図10はこの算出され
たデータに基づいて時間tと砥石台移動加速度αの変化
を表わしたグラフである。
テップS13において、規定値αaとの比較がなされ
る。図10に示すようにカム23の突出部分23bにお
ける2箇所のリフト部分23c、23dに対応して加速
度αの特に高い部分が見られる。この点の最高値αhが
規定値αa以内にあるか否かが判定される、図10にお
いては明らかに規定値αaを越えており、このような場
合、ステップS14において、ステップS8で設定され
た基準主軸回転速度ω0に対しその値を小さくするよう
に修正する。修正量△ω0は予め設定された所定量ずつ
行う。或いは、演算により最高値αhと規定値αaとの
差に応じた修正量△ω0を求めることも可能である。こ
の修正によって、再びステップS8ないしS13を繰り
返す。
正された後の基準主軸回転速度ω0が設定され、ステッ
プS9によって同様にして主軸回転速度ωiの算出が行
われる。図11は、図7に対し基準主軸回転速度ω0を
例えば37rpmに修正したときの主軸回転角度θiと
主軸回転速度ωiとの関係を表わしたグラフである。
12によって、同様にして砥石移動加速度αの算出が行
われる。その結果、時間tと砥石台移動加速度αとの関
係を表わしたグラフが図12である。
比較され、図12で明らかなように、砥石台移動加速度
αの最高値αhは規定値αa以内に下がっており、ここ
で規定値αa以内であると判定される。この判定によ
り、ステップS15において、主軸回転の制御データが
決定される。すなわち、直前のステップS8およびステ
ップS9にて設定および算出された最新の基準主軸回転
速度ω0および主軸回転角度θiに対する主軸回転速度
ωiが主軸回転制御データとして決定され、RAM21
に記憶される。
手段に相当し、ステップS7、S8、S9が第2の算出
手段に相当し、ステップS10が第3の算出手段に相当
し、ステップS11、S12が第4の算出手段に相当
し、ステップS13が判定手段に相当し、ステップS1
4が基準主軸回転速度修正手段に相当し、そして、ステ
ップS15が主軸回転制御データ決定手段に相当してい
る。
0、ωiとプロフィールデータXiとに基づいて、被加
工物Waの研削加工が行われる。
ーダ7,11からの検出信号に基づいて、主軸4の回転
角度θに対する回転速度ωを演算するとともに、砥石台
8のX方向における移動位置X等を演算する。そして、
制御手段としてのNC装置18は、これら演算結果、前
記設定した主軸回転速度ωiおよびプロフィールデータ
Xiに基づき、主軸用モータ5および移動用モータ9を
回転制御して、主軸4をその回転角度θiに応じた速度
で回転させるとともに、その主軸4の回転角度θiに応
じて砥石台8をX方向へ移動させる。また、NC装置1
8は、前記ワーク支持台1のZ方向への移動制御を行っ
て、所定の被加工物Waを砥石12と対向配置させる。
これらの結果、所定の被加工物Waがリフトデータr
(Ai)に対応した非真円形状に研削されて、図3に2
点鎖線で示すようなカム23が形成される。
においては、被加工物Waに対する砥石12の切り込み
量△Hに基づいて、被加工物Waに対する砥石12の接
触長さLiが主軸4の単位回転角度毎に算出される。そ
して、主軸4の回転速度ωiが前記算出された接触長さ
Liの値に応じて変化するように、その主軸回転速度ω
iが主軸4の単位回転角度毎に設定される。そして、研
削加工時には、主軸用モータ5が前記設定された主軸回
転速度ωiに基づいて主軸4の単位角度毎に回転制御さ
れる。
いるため、被加工物Waの回転に伴って、前記接触長さ
Li、言い換えれば加工部分で発生する摩擦抵抗が変化
する。そして、接触長さLi(摩擦抵抗)が大きくなる
と、被加工物Waに与える熱的影響が大きくなる。しか
し、このような場合には、主軸4の回転速度ωiが遅く
なるように主軸用モータ5が回転制御され、加工負荷が
制御される。一方、接触長さLi(摩擦抵抗)が小さく
なると、主軸4の回転速度ωiが速くなるように主軸用
モータ5が回転制御される。
効果を奏する。
さLiが変化したとしても、加工部分で発生する摩擦抵
抗が均一化され、研削焼けや研削割れなどの熱的損傷を
与えることなく、高品位な仕上げ面を得ることが可能と
なる。
石12に対する回転抵抗も比例して変化する。しかし、
この場合も、前述のように接触長さLiの変化に応じて
主軸4の回転速度ωiが変化するように主軸用モータ5
が回転制御されるので、砥石12を回転させるための砥
石用モータ14に対する負荷の変動が抑制され、砥石1
2が微振動を発生することなくスムーズに回転して、高
精度な加工が可能となる。
が主軸4の単位回転角度毎に算出されるとともに、それ
らに基づき、主軸4の回転速度ωiが主軸4の単位回転
角度毎に予め設定される。そして、研削加工時には、主
軸用モータ5が前記設定された主軸回転速度ωiに基づ
き主軸4の単位回転角度毎に回転制御される。このよう
に、主軸4の回転速度ωiを研削加工前に予め設定して
おくことにより、主軸用モータ5をスムーズに制御でき
る。また、主軸用モータ5を主軸4の単位回転角度毎に
正確かつ確実に制御できる。
軸回転速度ωiに対し、これに追従する砥石台8の移動
加速度αが算出され、この加速度αが規定値αa以内に
なるように、基準主軸回転速度ω0を修正することによ
り、これに基づいて主軸回転角度θiに対する主軸回転
速度ωiを修正するようにしたため、砥石台8の移動用
モータに無理をかけることのないスムーズな運転が可能
となり、その結果、加工精度の向上を実現できる。
た第2実施形態を図13および図14に基づいて説明す
る。
ートに示すように、ステップS1〜ステップS6および
ステップS10〜ステップS15については前記第1実
施形態と同様な手順で行われるが、ステップS6とステ
ップS10との間における主軸回転角度θiに対する主
軸回転速度ωiの算出の手順が前記第1実施形態とは異
なっている。
(a)に示すように、被加工物Waの角度Aiに対応し
てリフトデータr(Ai)および接触長さL(Ai)が
RAM21に設定された後、NC装置18は、ステップ
S8において基礎円部分23aの基準主軸回転速度ω0
が設定されると、次にステップS16において、上記基
準主軸回転速度ω0に基づいて、接触長さL(Ai)の
値に応じて変化する主軸回転速度ω(Ai)を、下記の
式(2)に従って求める。
i)は、被加工物角度に対応しており、すなわち等角度
毎ではない主軸回転角度θ(Ai)に対応するものであ
る。そのため、次に、ステップS9において、上記主軸
回転角度θ(Ai)に対応する主軸回転速度ω(Ai)
を、図13(b)に示すように、等角度毎の主軸回転角
度θiに対応する主軸回転速度ωiに変換する。すなわ
ち、主軸回転角度θ(Ai)およびそれに対応する主軸
回転速度ω(Ai)に基づき、所定の補間式を用いた補
間演算(例えばスプライン補間演算)により、等角度毎
の主軸回転角度θiに対応する主軸回転速度ωiを算出
する。
1の算出手段に相当し、ステップS8、S16,S9が
第2の算出手段に相当し、ステップS10が第3の算出
手段に相当し、ステップS11、S12が第4の算出手
段に相当し、ステップS13が判定手段に相当し、ステ
ップS14が基準主軸回転速度修正手段に相当し、そし
てステップS15が主軸回転制御データ決定手段に相当
する。
に、制御手段としてのNC装置18は、主軸4の回転速
度ωiが接触長さLiに応じて変化するように、主軸用
モータ5を主軸4の単位回転角度毎に制御できる。その
他の作用効果は、前記第1実施形態と同様である。
た第3実施形態を図15〜図17に基づいて説明する。
ートに示すように、ステップS1〜ステップS9までは
前述した第1実施形態と同様であるので、その説明は省
略する。第3実施形態では、ステップS9にて、接触長
さLiに応じて変化する主軸回転速度ωiが算出された
後における主軸回転制御データ決定の方法が第1実施形
態と異なっている。
iに対する主軸回転速度ωiが算出された後、ステップ
S17において、上記算出された主軸回転速度ωiに基
づいて主軸回転角度θiに対する主軸単位回転角度間の
回転速度変化量dω/dθを算出する。図16がステッ
プS9の算出結果に基づいて主軸回転角度θiと主軸回
転速度ωiとの関係を表わしたグラフであり、図17は
この主軸回転速度ωiの算出データに基づいてステップ
S17にて算出された主軸回転角度θiと主軸単位回転
角度間の主軸回転速度変化量dω/dθとの関係を表わ
したグラフである。
算出されると、次にステップS18において、この速度
変化量dω/dθが規定範囲内か否かが判定される。図
17に示すようにカム23の両リフト部分23c,23
dの始点付近と終点付近において特に速度変化量dω/
dθが大きく変化する角度位置θa、θbがある。
軸回転速度ωiのデータを主軸回転制御データとして研
削加工を行ったときに、例えば主軸4の回転に僅かでも
速度の時間ずれが生じた場合すなわち角度ずれが生じた
場合には、被加工物Waの研削点Qiに対して適応する
回転速度ωiとは全く相反した回転速度で研削が行われ
てしまうため、その位置で異常加工が起こる可能性があ
る。このような事態を防止するために、ステップS1
8,S19を設けている。
dω/dθが規定範囲Eを越えているか否かが判定され
る。図17においては明らかに規定範囲Eを越えたもの
があり、このような場合、ステップS19において、ス
テップS9で算出された主軸回転速度ωiのデータに対
し、主にリフト部分23c、23dについて修正を行
う。この修正は図16で実線で示す算出値のうちの各最
小回転速度ωL1,ωL2に合わせて同図二点鎖線で示
すように角度θ方向に各最小回転速度ωL1、ωL2の
幅をそれぞれ広げるようにデータ修正する。この方法
は、単に予め設定された所定幅に修正してもよいが、こ
こでは速度変化量dω/dθが規定範囲Eを越えた箇所
の角度位置θa、θbを修正の始点或いは終点に決めて
最終回転速度の線を延設するように修正を行う。このよ
うに修正することにより、理論計算に基づく主軸回転速
度ωiの変化量dω/dθが大きい部分でのデータが低
く設定されるので、良好な加工ができる。
主軸回転角度θiに対する主軸回転速度ωiと上記基準
主軸回転速度ω0とを主軸回転制御データとして決定
し、もしくはステップS18での判定の結果、回転速度
変化量dω/dθが規定範囲E内のときには上記ステッ
プS9で算出された主軸回転角度θiに対する主軸回転
速度ωiと上記基準主軸回転速度ωiとを主軸回転制御
データとして決定し、RAM21に記憶する。
手段に相当し、ステップS7、S8、S9が第3の算出
手段に相当し、ステップS17が回転速度変化量算出手
段に相当し、ステップS18が判定手段に相当し、ステ
ップS19が主軸回転速度修正手段に相当し、そしてス
テップS20が主軸回転制御データ決定手段に相当す
る。
のNC装置18により、上記設定された主軸回転制御デ
ータω0,ωiとプロフィールデータXiとに基づいて
主軸用モータ5および砥石台8の移動用モータ9が制御
される。
工物Waと砥石12との接触長さLiに応じて変化する
ように、かつこれに伴う単位回転角度間の回転速度変化
量dω/dθが大きい部分でのデータが低くなるように
主軸回転速度ωiが設定される。
効果を奏する。
さLiが変化したとしても、加工部分で発生する摩擦抵
抗が均一化され、研削焼けや研削割れなどの熱的損傷を
与えることなく、高品位な仕上げ面を得ることが可能と
なる。
石12に対する回転抵抗も比例して変化する。しかし、
この場合も、前述のように接触長さLiの変化に応じて
主軸4の回転速度ωiが変化するように主軸用モータ5
が回転制御されるので、砥石12を回転させるための砥
石用モータ14に対する負荷の変動が抑制され、砥石1
2が微振動を発生することなくスムーズに回転して、高
精度な加工が可能となる。
が主軸4の単位回転角度毎に算出されるとともに、それ
らに基づき、主軸4の回転速度ωiが主軸4の単位回転
角度毎に予め設定される。そして、研削加工時には、主
軸用モータ5が前記設定された主軸回転速度ωiに基づ
き主軸4の単位回転角度毎に回転制御される。このよう
に、主軸4の回転速度ωiを研削加工前に予め設定して
おくことにより、主軸用モータ5をスムーズに制御でき
る。また、主軸用モータ5を主軸4の単位回転角度毎に
正確かつ確実に制御できる。
データω0、ωiに基づいて主軸回転が制御されると
き、多少の速度の時間ずれがあったとしても、異常加工
を回避することができる。
おいて回転速度変化量dω/dθが規定範囲Eを越えて
いる角度位置を修正開始点または修正終点として主軸回
転速度ωiを修正することにより、適正な角度位置でデ
ータ修正が行え、これにより、微小な速度変更があって
も良好な加工が行える。
次のような優れた効果を奏する。
が、被加工物に対する回転砥石の接触長さに応じて変化
するように、回転手段が制御されるので、研削加工時に
おける摩擦抵抗の増大を抑制して、加工品位の低下を防
ぐことができるという優れた効果を奏する。また、回転
手段をスムーズに制御できるとともに、主軸の単位回転
角度毎に正確かつ確実に制御できる。
の移動手段の能力を越えない範囲で主軸の回転速度を適
正に設定することにより、回転手段および移動手段をス
ムーズに制御できる。
を、接触長さLが大きくなるのに従って遅くでき、接触
長さLが小さくなるのに従って速くできる。
回転角度に対応するデータに変換したのち、このデータ
をもとに主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する
ため、算出を容易に行うことができる。
対する主軸回転速度を算出したのち、この主軸回転速度
を主軸回転角度に対応するデータに変換するため、算出
を容易に行うことができる。
度の修正量を回転砥石の移動加速度の最高値と規定値と
の差に応じて算出して、適正な修正量が与えられるた
め、基準主軸回転速度の修正および回転速度の算出が短
時間でできる。
る回転砥石の接触長さに応じて主軸の回転速度が変化す
るように回転手段を制御できるので、研削加工時におけ
る摩擦抵抗の増大を抑制して、加工品位の低下を防ぐこ
とができるという優れた効果を奏する。また、回転手段
をスムーズに制御できるとともに、主軸の単位回転角度
毎に正確かつ確実に制御できる。
度にあるリフト部分に対して最小回転速度が与えられる
角度幅を広げるように主軸回転速度の修正を行うため、
主軸の回転速度がこの回転速度制御データによって制御
されるときに、多少の速度の時間ずれがあったとして
も、異常加工の発生を防ぐことができる。
を、接触長さLが大きくなるのに従って遅くでき、接触
長さLが小さくなるのに従って速くできる。
正手段は、リフト部分において回転速度変化量が規定範
囲を越えている角度を修正開始点または修正終点として
主軸回転速度を修正するため、適正な角度位置でデータ
修正を行うことができ、これにより、微小な速度変更が
あったとしても良好な加工を行うことができる。
態を示す本発明を具体化した研削盤の一部を破断した側
面図である。
の概略図である。
角度Aiに対応するリフトデータr(Ai),接触長さ
L(Ai)および主軸回転角度θ(Ai)を示す説明
図、(b)は等角度毎の主軸回転角度θiに対する距離
ri,プロフィールデータXi,接触長さLiおよび主
軸回転速度θiを示す説明図である。
実施態様のフローチャートである。
すグラフである。
軸回転速度ωiとの関係を示すグラフである。
ある。
フである。
グラフである。
iとの関係を示すグラフである。
砥石台移動加速度αとの関係を示すグラフである。
の角度Aiに対応するリフトデータr(Ai),接触長
さL(Ai),主軸回転速度ω(Ai)および主軸回転
角度θ(Ai)を示す説明図、(b)は等角度毎の主軸
回転角度θiに対応する距離ri,プロフィールデータ
Xiおよび主軸回転速度ωiを示す説明図である。
2実施形態のフローチャートである。
3実施形態のフローチャートである。
θiと接触長さLiに対応した主軸回転速度ωiとの関
係を示すグラフである。
θiと主軸単位回転角度間の主軸回転速度変化量dω/
dθとの関係を示すグラフである。
めの概略図である。
段,第4の算出手段,判定手段,回転速度修正手段,主
軸回転制御データ決定手段および制御手段等を含むNC
装置 23 カム Wa 被加工物 O 回転中心 θi 主軸回転角度 △H 切り込み量 Li 接触長さ Qi 研削点 ri 回転中心と研削点との間の距離 ω0 基準主軸回転速度 ωi 主軸回転速度 x 砥石台移動位置 α 砥石台移動加速度 αa 規定値 △ω0 修正量 dω/dθ 主軸回転速度変化量 E 規定範囲
Claims (8)
- 【請求項1】 被加工物を装着した主軸を回転させる回
転手段と、被加工物の外周面を研削する回転砥石を前記
主軸に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段と
を備え、主軸を回転させながら、主軸の回転角度と回転
砥石の移動位置との関係を設定した制御データに基づい
て移動手段を制御して、被加工物を所定の非真円形状に
研削する非真円体の研削装置において、 被加工物に対する回転砥石の切り込み量に基づいて被加
工物角度に対する被加工物と回転砥石との接触長さを算
出する第1の算出手段と、 非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された基準
主軸回転速度と上記算出された接触長さとに基づいて主
軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第2の算出
手段と、 上記算出された主軸回転速度と上記制御データとに基づ
いて時間変化に対する回転砥石の移動位置を算出する第
3の算出手段と、 上記算出された移動位置に基づいて時間変化に対する回
転砥石の移動加速度を算出する第4の算出手段と、 上記算出された移動加速度が予め設定された規定値以内
か否かを判定する判定手段と、 上記判定の結果に基づいて、移動加速度に規定値を越え
たものがあるときには上記基準回転速度を下げるように
修正して、再び第2の算出手段ないし第4の算出手段に
算出を行わせる基準主軸回転速度修正手段と、 上記判定の結果に基づいて、移動加速度が規定値以内の
ときには最新の基準主軸回転速度とこれに基づく最新の
主軸回転角度に対する主軸回転速度とを主軸回転制御デ
ータとして決定する主軸回転制御データ決定手段と、 研削加工時には上記決定された主軸回転制御データに基
づいて上記回転手段を制御する制御手段とを備え、主軸
の回転速度が被加工物と回転砥石との接触長さに応じて
変化するように、かつこれに伴う回転砥石の移動加速度
が規定値以内になるように主軸の回転速度を設定するこ
とを特徴とする非真円体の研削装置。 - 【請求項2】 上記第2の算出手段は、被加工物と回転
砥石との接触長さをL、主軸回転速度をωとしたとき
に、ωが1/Lに比例して変化するように主軸回転速度
を算出する請求項1記載の非真円体の研削装置。 - 【請求項3】 上記第2の算出手段は、第1の算出手段
による算出結果から主軸回転角度に対する接触長さを算
出する手段を有する請求項1または2記載の非真円体の
研削装置。 - 【請求項4】 上記第2の算出手段は、第1の算出手段
による算出結果から被加工物角度に対する主軸回転速度
を算出する手段を有する請求項1または2記載の非真円
体の研削装置。 - 【請求項5】 上記基準主軸回転速度修正手段は、基準
主軸回転速度の修正量を回転砥石の移動加速度の最高値
と上記規定値との差に応じて算出する手段を有する請求
項1ないし4のいずれかに記載の非真円体の研削装置。 - 【請求項6】 被加工物を装着した主軸を回転させる回
転手段と、被加工物の外周面を研削する回転砥石を前記
主軸に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段と
を備え、主軸を回転させながら、主軸の回転角度と回転
砥石の移動位置との関係を設定した制御データに基づい
て移動手段を制御して、被加工物を所定の非真円形状に
研削する非真円体の研削装置において、 被加工物に対する回転砥石の切り込み量に基づいて被加
工物角度に対する被加工物と回転砥石との接触長さを算
出する第1の算出手段と、 非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された基準
主軸回転速度と上記算出された接触長さとに基づいて主
軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第2の算出
手段と、 上記算出された主軸回転速度に基づいて主軸回転角度に
対する主軸単位回転角度間の回転速度変化量を算出する
回転速度変化量算出手段と、 上記算出された回転速度変化量が予め設定された規定範
囲内か否かを判定する判定手段と、 上記判定の結果、回転速度変化量に規定範囲を越えたも
のがあるときに上記第2の算出手段による主軸回転速度
に対して非真円形状のリフト部分における最小回転速度
幅を広げるように主軸回転速度を修正する主軸回転速度
修正手段と、 上記修正された主軸回転角度に対する主軸回転速度と上
記基準主軸回転速度とを主軸回転制御データとして決定
し、もしくは上記判定の結果に基づいて回転速度変化量
が規定範囲内のときには上記第2の算出手段による主軸
回転角度に対する主軸回転速度と上記基準主軸回転速度
とを主軸回転制御データとして決定する主軸回転制御デ
ータ決定手段と、 研削加工時には上記決定された主軸回転制御データに基
づいて上記回転手段を制御する制御手段とを備え、主軸
の回転速度が被加工物と回転砥石との接触長さに応じて
変化するように、かつこれに伴う単位回転角度間の回転
速度変化量が大きい部分でのデータが低くなるように主
軸回転速度を設定することを特徴とする非真円体の研削
装置。 - 【請求項7】 上記第2の算出手段は、被加工物と回転
砥石との接触長さをL、主軸回転速度をωとしたとき
に、ωが1/Lに比例して変化するように主軸回転角度
に対する主軸回転速度を算出する請求項6記載の非真円
体の研削装置。 - 【請求項8】 上記主軸回転速度修正手段は、リフト部
分において回転速度変化量が規定範囲を越えている角度
を修正開始点または修正終点として主軸回転速度を修正
する請求項6または7記載の非真円体の研削装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06124896A JP3351229B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 非真円体の研削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06124896A JP3351229B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 非真円体の研削装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251310A JPH09251310A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3351229B2 true JP3351229B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=13165750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06124896A Expired - Fee Related JP3351229B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 非真円体の研削装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351229B2 (ja) |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP06124896A patent/JP3351229B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH09251310A (ja) | 1997-09-22 |
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