JPH06270058A

JPH06270058A - 研削装置

Info

Publication number: JPH06270058A
Application number: JP3036225A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kimura; 景一木村; Takashi Miyoshi; 隆志三好; Katsumasa Saito; 勝政斉藤; Seiichi Daimaru; 誠一大丸
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1994-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】研削加工において、加工物の加工面の表面粗
さを小さくすること、および加工量の高能率化を果たす
研削加工装置を得る。【構成】研削砥石と、加工物の載置台、および前記研
削砥石と加工物とを相対移動させる送り機構、からなる
研削加工装置において、前記研削砥石を反転運動させる
反転運動機構を設けた。さらに、前記研削砥石を超音波
振動させる超音波振動系を設けた

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料、ガラス材
料、セラミックス材料等の表面を平滑にするための研削
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の研削装置においては、研削砥石は
材料除去作用を目的とした比較的高速の回転運動と、形
状創成を目的とした比較的低速の送り運動を行なってい
た。そのため、砥石−加工物間の相対的運動方向は１ま
たは２方向程度に限定され、それに対応した方向性を持
った研削痕が形成されていた。この研削痕は、研削砥石
表面の砥粒突き出し高さに対応した凹凸を持つため、加
工面の表面粗さは大きいものになっていた。

【０００３】また、回転運動により、前記研削砥石表面
上の砥粒は常に略同一方向で材料除去作用を行なう一
方、砥粒のほぼ同一箇所で研削加工を行っていたため、
加工負荷はほぼ１方向から作用していた。そして、前記
回転運動によって砥粒切れ刃の摩耗が急速に進行するた
め、砥石寿命は比較的短いものになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような、従来の
研削装置においては砥石−加工物間の相対的運動方向が
限定されていたため、研削加工面には砥石−加工物間の
運動方向に一致した砥粒突き出し高さとほぼ等しい凹凸
を持つ研削痕が形成され、加工面の表面粗さは比較的大
きいものになっていた。そのため、表面粗さを向上させ
るには加工能率を犠牲にして粒径の小さい砥粒により形
成された研削砥石を用いなければならないという問題点
があった。この場合、研削砥石に超音波振動を付加させ
たとしても、砥石−加工物間の研削抵抗が低下して加工
量を増加させることはできるが、前記加工面の表面粗さ
は同様の理由により小さくならなかった。

【０００５】さらに、従来の研削装置においては、研削
砥石表面の砥粒は常に限定された方向から加工物を除去
するために、砥粒への加工負荷は一箇所に集中し砥粒の
損傷が急速に進行して砥石寿命が短いという問題点もあ
った。本発明の目的は、これらの問題点の解決にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に研削砥
石と、加工物の載置台、および前記研削砥石と加工物と
を相対移動させる送り機構からなる研削装置において、
前記研削砥石を反転運動させる反転運動機構を設けた研
削装置（以下、第１発明という）を提供する。また、第
２に前記第１発明の研削装置において、前記研削砥石を
超音波振動させる超音波振動系を設けた研削装置（以
下、第２発明という）を提供する。

【０００７】

【作用】本発明では、研削砥石を回転主軸または超音波
振動系の先端に結合し、回転主軸、または超音波振動系
の中心軸の回りに前記研削砥石を反転運動させる。な
お、本発明における反転運動は、研削砥石が一方方向の
みに回転するのではなく、所定の角度で挟まれた範囲内
で回転方向を反転させることをいう。

【０００８】この時、前記研削砥石の反転角、および反
転速度は、一般には予め制御装置に入力させておき、加
工時はその指令によりステッピングモータ、またはサー
ボモータ等を制御することにより、反転運動を与える。
同時に、研削砥石を前記回転主軸または超音波振動系の
中心軸に平行な方向に移動させるための送り機構を有す
る構造とする。これは、装置本体に直線運動機構などを
設け、予め入力したストローク、移動速度でモータ等に
より往復運動を行わせても良いし、本装置をフライス盤
等の工作機械上に設置し、その工作機械のテーブル送り
等により行っても良い。

【０００９】加工面の表面粗さを小さくするためには、
該加工面が研削加工される方向が多ければ良い。これ
は、一定の切り込み量を与えた場合、該切り込み量と一
致した研削痕が、前記加工の方向によって交差すること
で方向性を持たずに形成され、前記研削痕の山の高さが
低くなるからである。本発明によれば、研削砥石を反転
運動させることにより、前記加工の方向は２方向とな
る。さらに、該反転運動と同時に、研削砥石と加工物と
を相対移動させる送り機構によって、前記研削砥石の反
転方向と該加工物の移動方向とを互いに直交させれば、
該加工物の加工面はさまざまな方向から研削加工され、
より表面粗さは小さくなる。

【００１０】図３は、本発明の原理を示す概略図であ
る。研削砥石の回転軸と略直交する任意の断面におい
て、矢印Ｓのように反転運動している研削砥石表面の１
つの砥粒３５は、前記研削砥石の反転角θで挟まれた円
弧部を往復運動する。一方、加工物３７は前記送り機構
によって矢印Ｔの方向に往復運動する。その結果、砥粒
３５が描く軌跡は図中３６のようになる。

【００１１】図４は、図３で示した軌跡３６を平面上に
投影したものである。砥粒３５が、前記加工面において
さまざまな方向から研削加工を行うことがわかる。前記
軌跡は、前記円弧上の砥粒の位置によって異なるものと
なる。また実際には、前記円弧上において、砥粒３５と
加工物３７との接触部には複数の砥粒が存在し、さらに
前記回転軸に沿った各断面においても複数の砥粒が存在
するため、加工時には各砥粒ごとに各々特定の方向から
加工物３７を研削することになる。その結果、前記加工
面が研削加工される方向が多数となり、先述の理由によ
って加工面の表面粗さは小さくなる。

【００１２】また、同様にして前記研削砥石の砥粒は多
方向から研削加工を行なうので、該砥粒に対する研削負
荷が一箇所に集中しないで分散される。そのため、該砥
粒の磨耗が抑制され、前記研削砥石の寿命の延長が可能
となる。

【００１３】

【実施例１（第１発明の例）】図１は本発明の第１の実
施例を示す概略構成図である。本装置は、例えばＮＣ縦
フライス盤などの工作機械２の主軸先端に取り付けられ
ている。研削砥石１３は、回転主軸１２の先端に結合さ
れており、ステッピングモータ１４により回転方向の反
転運動を与えられる。反転運動の反転角、反転速度など
の加工パラメータは予めパーソナルコンピュータ等の制
御装置１５に入力してあり、ステッピングモータ１４は
制御装置１５により制御される。

【００１４】加工物１６は工作機械の送りテーブル１７
上に載置され、任意の方向に送り運動を与えられる。研
削加工の際には工作機械２により切り込みが与えられ
る。

【００１５】

【実施例２（第２発明の例）】図２は本発明の第２の実
施例示す概略断面図である。研削砥石２３は、超音波振
動子２１とホーン２２とで構成された超音波振動系の先
端に結合されている。該超音波振動系はホーン２２に形
成された固定用フランジ２４により内筒２５に固定さ
れ、内筒２５はさらに軸受２６により外筒２７に支持さ
れている。

【００１６】内筒２５の後端に設けられたロータリコネ
クタ２８は、超音波発振器２９から超音波振動子２１へ
高周波電流を供給する。超音波振動子２１は電気振動を
機械振動に変換してホーン２２へ伝達し、ホーン２２は
該機械振動の振幅を拡大して研削砥石２３に伝え、該研
削砥石２３を超音波振動させる。また、外筒２７には反
転運動を行なうステッピングモータ３０が取り付けら
れ、タイミングベルト３１により内筒２５へ前記反転運
動を伝達する。

【００１７】本装置は第１の実施例と同様に工作機械
（図示せず）に取り付けられており、反転運動、切り込
みの設定は該工作機械により行われる。以上のような構
成により、研削砥石２３は超音波振動、回転方向の反転
運動、および軸方向の送り運動を同時に行うことができ
る。本装置では、超音波振動を加えることにより加工物
の表面での研削抵抗を少なくすることができ、研削加工
を高能率で行なうことが可能となる。

【００１８】上記各実施例において、研削砥石の反転方
法としては次のようなものが考えられる。第１の方法と
して、前記研削砥石の同一円周上を所定の反転角で反転
運動させるものである。また、第２の方法としては反転
運動の際に一方の方向へ所定の角度（以下、進み角とい
う）回転させた後、前記進み角とは異なる角度（以下、
戻り角という）で反対方向へ回転させるものである。こ
れらは、例えばステッピングモータ等を制御する前記制
御装置の設定を変えることによって行われる。

【００１９】第１の方法では、研削砥石は反転角で決ま
る範囲内の表面だけで研削を行なうが、第２の方法で
は、該研削砥石は反転運動を行なう度に回転していくた
め、該研削砥石の全周を使用できる利点がある。なお、
本発明における反転機構としては、第１、および第２の
実施例で示したステッピングモータ、あるいはサーボモ
ータを制御してモータ自身が研削砥石を反転させる方法
と、モータの回転運動をリンクによって研削砥石の反転
運動に変換させる方法とが考えられる。図５は、前記リ
ンクを使用した反転機構を示す正面図である。モータ５
５の回転軸にはクランク５３が取り付けられ、さらにク
ランク５３の前記回転軸から外れた位置にリンク５４の
一端が取り付けられている。リンク５４の他端は内筒５
６に取り付けられている。上記構成において、モータ５
５の回転運動はリンク５４により反転運動に変換されて
内筒５２に伝えられ、内筒５２および該内筒５２に設け
られた研削砥石５１を反転運動させる。

【００２０】

【発明の効果】上述のように、本発明における第１発明
では、加工面の表面粗さが小さくなるとともに、研削砥
石の寿命延長が実現する。また、第２発明においては、
上記第１発明の効果に加えて、研削加工の高能率化によ
り加工量が増加する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、第１の実施例を示し、本発明による研削装
置を工作機械上に取り付けた場合を示す概略構成図であ
る。

【図２】は、第２の実施例を示し、超音波振動系を有す
る研削装置の概略断面図である。

【図３】は、本発明において研削砥石の回転方向と加工
物の移動方向とを互いに直交させた時に、該研削砥石表
面の１つの砥粒の運動の軌跡を示す図である。

【図４】は、図３で示した軌跡を平面上に投影した場合
を示す図である。

【図５】は、リンクを使用した反転機構を示す正面図で
ある。

【主要部分の符号の説明】

２工作機械１２回転主軸１３研削砥石１４ステッピングモータ１５制御装置１６加工物１７送りテーブル２０工作機械２１超音波振動子２２ホーン２３研削砥石２４固定用フランジ２５内筒２６軸受２７外筒２８ロータリコネクタ２９超音波発振器３０ステッピングモータ３１タイミングベルト５１研削砥石５２内筒５３クランク５４リンク５５モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研削砥石と、加工物の載置台、および前
記研削砥石と加工物とを相対移動させる送り機構からな
る研削装置において、前記研削砥石を反転運動させる反転機構を設けたことを
特徴とする研削装置。
【請求項２】請求項１記載の研削装置において、前記研削砥石を超音波振動させる超音波振動系を設けた
ことを特徴とする研削装置。