JPH11262845A - 内面研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、ワーク内周面を高精度で研削
加工する。 【解決手段】 砥石軸３ａ及びその先端部に設けられた
砥石３を回転駆動しながらワークＷに対して切込み送り
することによりワーク内周面を研削する内面研削方法。
接線方向の研削抵抗を予め定めた目標値に近づけるよう
に砥石径に応じて切込み送り速度を制御するとともに、
この切込み送りによる砥石軸３ａの撓みにかかわらず砥
石外周面３ｂが目標研削面と平行になるように、当該砥
石外周面３ｂにテーパーをつけてドレスする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワーク内周面を高
精度で加工するための内面研削方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すように、砥石軸３ａに固定さ
れた砥石３を回転させながらワークＷの内周面に押付け
ることにより当該内周面を加工する内面研削では、主な
研削抵抗として、接線方向の研削抵抗（以下、接線研削
抵抗と称する。）Ｆｔと、法線方向の研削抵抗（以下、
法線研削抵抗と称する。）Ｆｎとが発生する。このう
ち、接線研削抵抗Ｆｔは研削面の表面粗さに直接影響す
るものであり、従って、この接線研削抵抗Ｆｔは一定に
保ちながら研削加工を進めることが好ましい。

【０００３】一方、上記両研削抵抗Ｆｔ，Ｆｎと砥石径
との間には、図６に示すような関係がある。この図に示
されるように、ワーク内周面への砥石３の押付け力が高
まるにつれて、接線研削抵抗Ｆｔ及び法線研削抵抗Ｆｎ
の双方が増大するが、砥石３の摩耗により砥石径が縮小
するに伴い、砥石３の切れ味が良くなり、接線研削抵抗
Ｆｔと法線研削抵抗Ｆｎとの関係が変化する。これは、
砥石径の縮小によって砥石外周面の曲率が大きくなり、
その分ワーク内周面への砥石３の食い込みが著しくなる
ためである。従って、例えば接線研削抵抗Ｆｔを図示の
所定値Ｆｔｏに保つときには、砥石径の縮小に伴って法
線研削抵抗ＦｎはＦｎ１からＦｎ２に減少してくる（矢
印Ａ）。

【０００４】しかしながら、上記法線研削抵抗Ｆｎが減
少してくると、その分砥石軸３ａの撓み角が減少し、ワ
ークＷに対する砥石外周面の角度が変化するため、例え
ば砥石径が大きい段階での砥石軸撓み角に合わせてワー
クをセットした場合には、砥石径の縮小に伴って法線研
削抵抗Ｆｎが低減してくるのに伴い（すなわち砥石軸の
撓み角が小さくなるのに伴い）、ワーク内周面にテーパ
ーがついてしまい、正確な円筒面の加工ができなくなる
不都合が生じる。

【０００５】そこで、このような不都合を解消する手段
として、特許掲載公報第２５３４５００号には、ワーク
を主軸ごと垂直軸回りに旋回させるスイベル駆動モータ
を研削盤に設け、図７（ａ）（ｂ）に示すように砥石軸
３ａの撓み角がθ₁からθ₂に減少するのに伴って、その
角度分だけワークＷの向きを変えることにより、砥石３
の外周面を常に目標加工面（円筒面）と平行にしながら
研削加工できるようにしたものが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公報にかかる装置
では、ワークの向きを変えるために、主軸ヘッド及び主
軸駆動モータが搭載されたテーブル全体を旋回駆動する
手段が必要であり、設備が大がかりになるとともに、製
造コストが高くなる不都合がある。また、このような大
型の駆動装置を用いなからワークを正確に所定の角度に
合わせることは容易でなく、例えばスイベルポイントで
のがたつきに起因する誤差を避けることは非常に難し
い。従って、加工面の形状精度を高めるには自ずと限界
がある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、簡単な
構成で高い加工精度を得ることができる内面研削方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、砥石軸及びその先端部に設け
られた砥石を回転駆動しながら当該砥石とワーク内周面
とを相対的に切込み送りすることにより当該内周面を研
削する内面研削方法において、砥石径にかかわらず接線
方向の研削抵抗を予め定めた目標値に近づけるように上
記切込み送りの速度を制御するとともに、この切込み送
りによる砥石軸の撓みにかかわらず砥石外周面が目標研
削面と平行になるように、当該砥石外周面にテーパーを
つけてドレスするものである。

【０００９】この構成によれば、接線研削抵抗を一定に
保つべく、砥石径に応じて切込み送り速度を変えるよう
にしても、その切込み送り速度の変化に伴う砥石軸撓み
角の変化を、テーパードレスした砥石形状によって吸収
することができる。従って、ワーク内周面を高精度で目
標研削面に近づけることができる。

【００１０】具体的には、予め砥石径に適した目標テー
パー角度を定めておき、実際の砥石径に対応する目標テ
ーパー角度に基づいて砥石をドレスするようにしてもよ
いし、接線方向の研削抵抗を予め定めた目標値に近づけ
るように研削加工を行っている時の砥石軸の撓み角を検
出し、この検出した撓み角に基づいて研削加工後の砥石
のドレスを行うようにしてもよい。後者の場合には、実
際の砥石軸撓み角に対応したテーパードレスができるの
で、より高精度の加工が期待できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３に基づいて説明する。

【００１２】図２及び図３は、本発明方法が実施される
内面研削盤の一例を示したものである。この研削盤１
は、ベッド６を備え、このベッド６上に砥石テーブル８
及びテーブル台１０が設置されている。

【００１３】砥石テーブル８は、砥石テーブル駆動モー
タ９によりベッド６上をＸ軸方向にスライド駆動される
ようになっており、この砥石テーブル８上には、砥石軸
３ａを保持するホイールヘッド７と、このホイールヘッ
ド７の砥石軸３ａを回転駆動する砥石駆動モータ７ａと
が固定されている。上記砥石軸３ａはＸ軸方向に延び、
その先端に砥石３が固定されている。

【００１４】テーブル台１０上には切込みテーブル２が
Ｙ軸方向にスライド可能に設置され、切込みモータ５に
よってスライド駆動されるようになっている。切込みテ
ーブル２上には、Ｘ軸方向に延びる主軸を保持する主軸
ヘッド４と、その主軸を回転駆動する主軸駆動モータ４
ａとが固定され、上記主軸の先端に、ワークＷを保持す
るチャック４ｂが設けられている。

【００１５】従って、この研削盤１では、砥石軸３ａを
回転駆動し、かつ、主軸と一体にワークＷを回転駆動し
ながら、ワークＷ内に砥石３を挿入し、かつ切込みモー
タ５によりワークＷをＹ軸方向に移動させてその内周面
に砥石３を押付けることにより、前記図５に示したと同
様にワークＷの内周面を研削できるようになっている。

【００１６】なお、本発明では、ワークＷ側でなく砥石
３側を移送することにより切込み送りを行ってもよいこ
とは、いうまでもない。

【００１７】上記砥石３の側方には、ドレス用ダイヤモ
ンド１１ａを保持するドレス装置１１が配置されてい
る。このドレス装置１１は、前記切込みテーブル２側に
固定され、この切込みテーブル５の駆動により、砥石３
に対して接離できるようになっている。そして、砥石３
を回転駆動した状態で上記ドレス用ダイヤモンド１１ａ
に砥石３の外周面を接触させることにより、砥石３をド
レス（目立て）できるとともに、このドレス作業におい
て、ドレス用ダイヤモンド１１ａと砥石３との軸方向の
相対移動中に一定速度でドレス用ダイヤモンド１１ａを
切り込み送りすることにより、当該ドレスによって、図
１（ａ）（ｂ）に示すように、砥石３の外周面３ｂをテ
ーパー面とする（すなわちテーパードレスする）ことが
可能となっている。

【００１８】次に、この研削盤１を用いたワークＷの内
面研削方法を説明する。

【００１９】 試し加工 上述のように、本発明は、砥石径にかかわらず砥石３の
外周面３ｂが目標研削面と平行になるように、砥石３の
外周面３ｂをテーパードレスするものであるが、そのド
レスを行うにあたり、予め砥石径に適したテーパー角を
決めておく。そのための方法として、互いに径の異なる
複数種の砥石（例えば、振れ取りのドレスしか行ってい
ない大径の砥石と、何回か外周面３ｂをドレスして径を
小さくした小径の砥石）を用いて、接線研削抵抗Ｆｔを
一定に保ちながらの試し加工を複数個のワークについて
行う。

【００２０】ここで、接線研削抵抗Ｆｔを一定に保ちな
がら加工を行うためには、加工中の接線研削抵抗Ｆｔを
検出し、この接線研削抵抗Ｆｔを所定の目標値に近づけ
るように、切込みモータ５による切込み送り速度を例え
ばフィードバック制御してやればよい。加工中の接線研
削抵抗Ｆｔは、砥石駆動モータ７ａのモータ電力ＨＰ
と、砥石回転数ｎと、砥石半径ｒとから算出することが
可能である。詳しくは、加工中に砥石３にかかるトルク
をＴｒとすると、次式

【００２１】

【数１】ＨＰ＝２πｎＴｒ＝２πｎ・ｒ・Ｆｔ ∴Ｆｔ＝ＨＰ／２πｎｒ が成立するので、この式から加工中の接線研削抵抗Ｆｔ
を求めることができる。

【００２２】 砥石径に対応したドレステーパー角の
決定 上記試し加工を行った複数個のワークＷについて、その
内周面のテーパー角を実測し、当該テーパー角を０にす
るための砥石３の目標ドレステーパー角を逆算する。各
砥石について複数個のワークを試し加工した場合には、
その実測テーパー角の平均値から目標ドレステーパー角
を求めるようにする。また、実際に用いた砥石の径の間
の砥石径（例えば大径砥石と小径砥石について試し加工
を行った場合にはその中間の砥石径）に対応するドレス
テーパー角については、直線補間で算出するようにす
る。

【００２３】 本加工 で求めたドレステーパー角を用い、ワークの本加工を
行う。具体的には、現在の砥石３の径を実測もしくはド
レス回数から算出し、この砥石径に対応するテーパー角
が得られるように砥石３の外周面３ｂをテーパードレス
する。そして、このドレスした砥石３を用い、接線研削
抵抗Ｆｔを一定にしながらのワーク加工を行う。

【００２４】ここで、砥石３が新しくてその径が大きい
うちは、ワーク内周面に対する食い込み度合いが比較的
少なく、切れ味が悪いため、接線研削抵抗Ｆｔを目標値
に近づけるためには切込み送り速度を高くする必要があ
るので、図１（ａ）に示すように、砥石軸３ａの撓み角
は当然大きな角度θ₁となる。しかし、この角度分だけ
砥石３のテーパーも大きくとることにより、砥石３の外
周面３ｂを目標研削面と平行にすることができ、ワーク
内周面を高精度で円筒面に加工することができる。

【００２５】その後、砥石３が摩耗してその径が小さく
なると、ワーク内周面に対する食い込み度合いが高ま
り、接線研削抵抗Ｆｔを目標値に近づけるためには切込
み送り速度を低くする必要があるので、図１（ｂ）に示
すように、砥石軸３ａの撓み角は小さな角度θ₂に変わ
る。しかし、この撓み角の減少に応じて砥石３のテーパ
ーも小さくすることにより、同図（ａ）に示したと同
様、砥石３の外周面３ｂを目標研削面と平行に保ってワ
ーク内周面を高精度で円筒面に加工することができる。

【００２６】従って、この方法によれば、加工中の接線
研削抵抗Ｆｔを一定に保って表面粗さの向上を図りなが
ら、砥石径の減少に伴う撓み角の変化を砥石３のテーパ
ードレスによって吸収することにより、ワーク内周面の
平行度も大幅に向上させることができる。しかも、従来
のようにワークＷとともに主軸ヘッド４全体をスイベル
駆動するといった大がかりな手段を用いることなく、か
つ高精度で、ワーク内周面の加工ができる。

【００２７】なお、本発明において、砥石ドレスは１個
のワークを加工する度に行ってもよいし、所定個数のワ
ークを加工する度に行うようにしてもよい。また、ドレ
ステーパーの変更は、ドレスの度に行うようにしてもよ
いし、砥石径が所定量変化した段階で行うようにしても
よい。これは、次の第２の実施の形態についても同様で
ある。

【００２８】次に、第２の実施の形態を図４を併せて参
照しながら説明する。

【００２９】ここでは、砥石軸３ａの近傍に、砥石軸３
ａの切込み送り方向（図例では横方向）の撓み角を検出
する撓み角センサ１４ａと、砥石軸３ａの下向きの撓み
角（すなわち接線研削抵抗Ｆｔと平行な方向の撓み角）
を検出する撓み角センサ１４ｂとを設けている。そし
て、撓み角センサ１４ｂの検出信号から接線研削抵抗Ｆ
ｔを求め、この接線研削抵抗Ｆｔを目標値に近づけるよ
うに切込み送り速度をフィードバック制御する一方、こ
の切込み送り速度の変化に伴う砥石軸３ａの切込み送り
方向の撓み角を撓み角センサ１４ａによりリアルタイム
で加工中に実測し、その加工後に上記検出撓み角に等し
い角度でテーパードレスを行う。

【００３０】この方法によれば、実際に加工中に発生し
ている接線研削抵抗及び砥石軸撓み角を実測することに
より、さらに高精度の内面研削加工を期待することがで
きる。

【００３１】なお、以上の実施の形態では、ワークの目
標研削面が円筒面であるものを示したが、この目標研削
面はテーパーをもったものであってもよい。この場合
も、当該目標研削面を基準にドレステーパー角を設定す
ればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、内面研削方法に
おいて、砥石径にかかわらず接線方向の研削抵抗を予め
定めた目標値に近づけるように上記切込み送りの速度を
制御するとともに、この切込み送りによる砥石軸の撓み
にかかわらず砥石外周面が目標研削面と平行になるよう
に、当該砥石外周面にテーパーをつけてドレスするもの
であるので、特別な設備を要することなく、簡単な構成
で、ワーク内周面を高精度で研削加工することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明方法において砥石径が大きい場
合の加工状態を示す断面図、（ｂ）は砥石径が小さい場
合の加工状態を示す断面図である。

【図２】本発明方法が実施される内面研削盤の一例を示
す平面図である。

【図３】上記内面研削盤の側面図である。

【図４】砥石軸の近傍に撓み角センサを設けた様子を示
す断面正面図である。

【図５】内面研削加工において発生する接線研削抵抗と
法線研削抵抗とを示す断面正面図である。

【図６】接線研削抵抗及び法線研削抵抗と砥石径との関
係を示すグラフである。

【図７】（ａ）は従来方法において砥石径が大きい場合
の加工状態を示す断面図、（ｂ）は砥石径が小さい場合
の加工状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 研削盤 ３ 砥石 ３ａ 砥石軸 ３ｂ 砥石外周面 ５ 切込みモータ Ｗ ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石軸及びその先端部に設けられた砥石
   を回転駆動しながら当該砥石とワーク内周面とを相対的
   に切込み送りすることにより当該内周面を研削する内面
   研削方法において、砥石径にかかわらず接線方向の研削
   抵抗を予め定めた目標値に近づけるように上記切込み送
   りの速度を制御するとともに、この切込み送りによる砥
   石軸の撓みにかかわらず砥石外周面が目標研削面と平行
   になるように、当該砥石外周面にテーパーをつけてドレ
   スすることを特徴とする内面研削方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の内面研削方法において、
   予め砥石径に適した目標テーパー角度を定めておき、実
   際の砥石径に対応する目標テーパー角度に基づいて砥石
   をドレスすることを特徴とする内面研削方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の内面研削方法において、
   接線方向の研削抵抗を予め定めた目標値に近づけるよう
   に研削加工を行っている時の砥石軸の撓み角を検出し、
   この検出した撓み角に基づいて研削加工後の砥石のドレ
   スを行うことを特徴とする内面研削方法。