JPH11277429A - 砥石成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥石を位置ずれ等の発生なしに高精度で成形
加工することが可能で、かつ砥石の研削盤等への着脱・
装着においても位置ずれ等が発生せずに高精度で着脱・
装着できる砥石成形装置を提供する。 【解決手段】 砥石２０と、前記砥石２０を駆動する手
段２０Ａと、ワイヤ５の送り出し手段３と受け取り手段
４を有し前記砥石２０に対向する位置にワイヤ５を走行
させるさせるためのワイヤ走行手段５Ａと、前記砥石２
０とワイヤ５に電圧を印加する電源供給手段２とを備え
たワイヤ放電による砥石形成装置において、前記ワイヤ
５は、券架されて前記砥石２０に接して設けてなる構成
を採ることで実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタルボンド砥石
等の砥石に対するツルーイング（成形）やドレッシング
（目立て）を行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】研削加工においては、その砥石をツルー
イング（成形）やドレッシング（目立て）することが、
その加工能率や加工精度を左右する大きな要因であるた
め、従来から多くの発明、工夫がなされている。

【０００３】まず、従来のメタルボンド砥石の成形方法
を説明する。

【０００４】メタルボンド砥石の成形方法は、特開昭５
８−６６６６２号に開示されているように放電加工法に
より成形するのが主であった。この方法によれば、成形
しようとする形状と正反対の凹凸を持つ電極を作らなけ
ればならないことはもちろんであるが、メタルボンド砥
石の成形中に放電によって電極自身も消耗して形状がく
ずれてしまう。したがって、所望の精度を出すために
は、新しい電極と何回も取り換えねばならず、それで
も、メタルボンド砥石を所望の精度に成形するのが困難
であった。また、メタルボンド砥石を研削盤から取り外
して成形するのが常であるので、成形したメタルボンド
砥石を研削盤に再び取り付けると取り付け誤差のために
振れが生じ、メタルボンド砥石の成形精度をそのまま被
加工物に転写することも困難であった。

【０００５】上記課題を解決するためにワイヤを用いて
放電加工する砥石の成形装置及びその方法が特公平２−
３８３４６号公報、特公平２−３８３４７号公報、特開
昭６１−４６６６号公報、特開平６−２１０５６６号公
報、特開平８−２２９８１４号等において提案されてい
る。

【０００６】１）特公平２−３８３４６号公報では、Ｎ
Ｃ工作機械においてワイヤを電極ガイドとしての支持体
の外周に形成されたガイド溝に沿って円弧軌道を走行さ
せ、ワイヤ電極と砥石に相反する電流を流して、ワイヤ
電極を砥石面に対して移動させながら放電により成形加
工を行う。

【０００７】２）特公平２−３８３４７号公報では、ワ
イヤを支持体の周りに一定のピッチで巻き付けて放電電
極を形成し、その支持体を砥石面に移動させながら放電
により成形加工を行う。

【０００８】３）特開昭６１−４６６６号公報では、両
端に巻き取り機構が設けられたワイヤを砥石と接する面
にワイヤを支持するための電極ガイドを備え、その上を
ワイヤを走行させ、ワイヤ電極と砥石に相反する電流を
流して、ワイヤ電極を砥石面に対して移動させながら放
電により成形加工を行う。

【０００９】４）特開平６−２１０５６６号公報では、
両端に巻き取り機構が設けられたワイヤをワイヤガイド
を介してそのガイド溝に沿って走行させ、ワイヤ電極と
砥石に相反する電流を流して、ワイヤ電極を砥石面に対
して移動させながら放電により成形加工を行う。

【００１０】５）特開平８−２２９８１４号公報では、
砥石を凹曲面に成形するためワイヤを凸形状のガイドに
沿って走行させ、ワイヤ電極と砥石に相反する電流を流
して、ワイヤ電極を砥石面に対して移動させながら放電
により成形加工を行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記砥
石の成形装置及びその成形方法においては、尚以下のよ
うな問題を有している。

【００１２】前記１）から５）のいずれの場合において
もワイヤを使用し、それを巻き取るような構造としてい
ることから、擦り減ったワイヤを使い続けることはな
い。しかし、いずれの場合も砥石との接触放電面におい
てはワイヤの支持体が存在しており、そのため、微細加
工が実行できないといった問題を有している。

【００１３】また、前記１）では、ＮＣ工作機械上で成
形を可能としたことにより、砥石の取り外しを不要と
し、能率及び精度の面で大きく改善された。しかし、砥
石を外す必要はなくなるものの、砥石の成形が必要とな
る度に加工を中断し、ワイヤ走行装置が設置してある位
置へ砥石を移動させて成形を行わなければならない。し
たがって、作業能率が低下する問題も有している。さら
に前記１）以外では、放電加工にて成形された砥石を研
削盤等のＮＣ工作機械に搭載した場合、その精度合わせ
が問題となる。

【００１４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、その目的とするところは、砥石を位
置ずれ等の発生なしに高精度で成形加工することが可能
で、かつ砥石の研削盤等への着脱・装着においても位置
ずれ等が発生せずに高精度で着脱・装着できる砥石成形
装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
砥石成形装置は、砥石と、前記砥石を駆動する手段と、
ワイヤの送り出し手段と受け取り手段を有し前記砥石に
対向する位置にワイヤを走行させるためのワイヤ走行手
段と、前記砥石とワイヤに電圧を印加する電源供給手段
とを備えたワイヤ放電による砥石形成装置において、前
記ワイヤは、券架されて前記砥石に接して設けてなるこ
とを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項２に係る砥石成形装置は、
請求項１記載の砥石成形装置において、砥石に対向する
位置に、前記砥石の位置誤差あるいは摩耗具合をレーザ
光で測定する測定手段を設けてなることを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項３に係る砥石成形装置は、
請求項２記載の砥石成形装置において、測定手段は、レ
ーザ光が砥石の測定する部分に集光するようなクロスポ
イント光を用いることを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項４に係る砥石成形装置は、
請求項２乃至３のいずれか記載の砥石成形装置におい
て、測定手段は、測定結果に基づいて位置誤差あるいは
摩耗程度を判断し、ワイヤの放電位置を補正する補正手
段を有してなることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の砥石成形装置にお
ける実施形態について図面及び表を用いて説明する。

【００２０】（実施例）本発明の実施例について説明す
る。

【００２１】図１は、本実施例における砥石の成形装置
に関する構成図である。図２は、図１で示した砥石の成
形装置に備えられた砥石の位置測定用のレーザ測定機の
構成を示した図である。

【００２２】図１に示すように、砥石成形装置はワイヤ
放電加工機１、レーザ測定機１１、メタルボンド砥石
（以下砥石）２０とその駆動手段２０Ａとから構成され
ている。ワイヤ放電加工機１は、主に放電電源２、ワイ
ヤ送り出し器３とワイヤ送り出し側ガイド３ａとワイヤ
受け取り器４とワイヤ受け取り側ガイド４ａと図示して
いない移動機構とからなるワイヤ走行手段５Ａ、ワイヤ
５、ワーク搭載するためのＸＹテーブル部６とからな
る。放電電源２からはワイヤ５と砥石２０に放電用の電
源が供給されている。ここで砥石２０の駆動手段２０Ａ
は、ワイヤ放電加工機１に搭載され、砥石搭載台２２を
有し、砥石駆動モータ２１により砥石２０を回転駆動可
能な構成としたものである。つまり、本実施例はＮＣ工
作機械（研削盤等）から一旦外された砥石２０を機外、
ここではワイヤ放電加工機１、で成形（ツルーイング・
ドレッシング）する場合の例である。

【００２３】実際の動作としては、以下のようになる。

【００２４】まず、人手または自動で砥石２０が砥石搭
載台２２に設置される。次に、砥石駆動モータ２１によ
り砥石２０に回転動作を与え、それとともにワイヤ送り
出し器３とワイヤ受け取り器４を動作させことでワイヤ
５を走行させる。その後、放電電源２からワイヤ５と砥
石２０に放電用の電圧を印加することによって放電を発
生させ加工を行う。これによって、砥石２０の成形（ツ
ルーイング・ドレッシング）は容易に実行される。尚、
砥石２０の成形に関してはＸＹテーブル６で砥石２０側
を動かしてもよいし、あるいはワイヤ５側（ワイヤ走行
手段５Ａ側）を動かしてもよいし、また両方動かして所
定の成形動作を行ってもかまわない。

【００２５】本実施例の構成では、ワイヤ５はワイヤ送
り出し器３から供給され、ワイヤ受け取り器４に巻き取
られる構成となっている。この間には、各器３、４の近
傍にそれぞれワイヤ送り出し側ガイド３ａとワイヤ受け
取り側ガイド４ａのみ存在し、砥石２０に接する部分の
ワイヤ５は支持されるものがなく券架された状態となっ
ている。そのため、砥石２０に接する部分に支持体やガ
イドを設けた構成に比べて、高精度で複雑な形状の成形
を行うことができる。ここで前記ワイヤ送り出し側ガイ
ド３ａとワイヤ受け取り側ガイド４ａ間の距離は砥石２
０の直径より大きくてもよい。

【００２６】次に、砥石２０の位置と摩耗程度の計測・
成形方法について述べる。

【００２７】図１において、ワイヤ放電加工機１にはレ
ーザ測定機１０が搭載されており、レーザ投光器１１側
からレーザ受光器１２側に向けてレーザ光１３が走査さ
れている。このレーザ測定機１０は、レーザ光１３がレ
ーザ投光器１１側から発せられるレーザ光１３がレーザ
受光器１２側で検出されれば通常ＯＮと判断し、何か
（この場合砥石２０）に遮られればＯＦＦと判断するも
のとする。

【００２８】図２は、レーザ測定機１０で砥石２０を高
精度に測定する方法を示した図である。（ａ）は測定時
の側面を示し、（ｂ）は測定時の上面を示し、（ｃ）は
測定結果に基づいた砥石の放電加工時の側面を示したも
のである。

【００２９】本実施例では、ＮＣ工作機械（研削盤等）
から一旦外された砥石２０を機外、ここではワイヤ放電
加工機１、で成形（ツルーイング・ドレッシング）する
ためには、ワイヤ放電加工機１側の砥石搭載台２２に装
着しなければならない。この装着精度は、通常メカ機構
にもよるが数十μｍ以上にもなり、数μｍオーダの研削
加工するには不十分なものであり、砥石２０の成形には
不適格である。これが機外成形が困難な理由である。

【００３０】そこで本実施例では、砥石成形装置側、つ
まりワイヤ放電加工機１に装着されたレーザ測定機１０
による砥石２０の表面・端面の位置計測を行う。すなわ
ち、図２（ｂ）の上面図に示すようにレーザ測定機１０
のレーザ光１３は、ＯＮ状態でまず砥石２０の外径を測
定する。この場合図１でのＸＹテーブル６を用いて砥石
２０をレーザ測定機１０に向かってＸあるいはＹ方向に
移動させ、レーザ光１３が遮断される位置を検出し、そ
の位置を砥石２０表面と判断する。同様に図２（ａ）の
側面図に示すように、砥石２０側面の位置も同様に測定
する。この方法で砥石２０の表面・端面は正確に把握で
きる。さらに、砥石２０の形状が例えば台形形状などの
複雑な場合でも、同様の手法によって正確に砥石２０の
形状・位置・摩耗量等が測定できる。

【００３１】

【表１】

【００３２】上記表１は、砥石を通常のメカ機構で装着
した場合と本実施例でのレーザで測定した場合の結果を
まとめた表である。

【００３３】上記結果から砥石２０の表面・端面・摩耗
量等が正確に測定できているので、レーザ測定機１０と
一定の相対位置関係にあるワイヤ５により、図２（ｃ）
に示すように砥石２０を回転しながら放電成形し、所望
の形状に仕上げることが可能である。つまり、レーザ測
定機１０で測定された結果に基づいて、砥石成形装置は
その結果を判断し、成形時にフィードバックして砥石２
０に対するワイヤ５の放電位置を補正することで所望の
形状に仕上げるといった一連の動作を繰り返し行うこと
によって可能となる。

【００３４】実際の測定において砥石２０は、その表面
が研削加工に適するように主に砥粒・結合剤・気孔から
なり、凹凸状態で数十μｍ以上はある。そのため、凹凸
誤差を吸収し表面を精度良く計測するためには、レーザ
光１３の遮断ＯＮ／ＯＦＦ信号を判断することにより、
繰り返し１０μｍの精度で計測可能である。

【００３５】さらに精度の向上を図るためには、レーザ
光１３は砥石２０の表面計測位置で集光し、レーザ光１
３が最小径になるようにクロスポイント光にすればよ
い。その場合はさらに高精度な計測が可能となる。

【００３６】具体的には、レーザ光１３は数百μｍ以上
の径であるが、クロスポイント光にすることにより径は
十μｍ程度に絞り込め、繰り返し数μｍの精度で計測が
可能となる。したがって、レーザ測定機１０と一定の相
対位置関係にあるワイヤ５により、図２（ｃ）に示すよ
うに砥石２０を放電成形し、所望の形状に仕上げること
が可能となる。

【００３７】ここで、ワイヤ走行手段５Ａとレーザ測定
機１０との位置関係は、図２に示すように、（ａ）では
ワイヤ走行手段５Ａのワイヤ５を砥石２０に接した状態
でレーザ測定機１０を移動させて、砥石２０を測定する
位置関係でもよいし、またワイヤ走行手段５Ａを紙面か
ら見て砥石２０の奥に移動させておき、レーザ測定機１
０を移動させて、砥石２０を測定する位置関係でもよ
い。（ｃ）ではレーザ測定機１０は砥石２０から離し、
ワイヤ走行手段５Ａを砥石２０の接するように移動させ
て、放電加工が行えるような配置にする。

【００３８】ところで、本実施例ではレーザ測定機１０
はワイヤ放電加工機１に搭載した場合の構成で説明した
が、別に設置された構成であってもよい。また、ワイヤ
５に関しては、その両端に巻き取り形状のワイヤ送り出
し器３と受け取り器４を設けた構成配置としたが、これ
に限定されず、ワイヤ５の走行手段５Ａはエンドレス形
状のものであってもよい。さらに、砥石２０としてはメ
タルボンド砥石を用いたが、これに限定されるものでは
なく、別の種類のものであってもよい。また、砥石２０
をレーザ測定機１０で測定した結果は、砥石成形装置内
の何等かの記憶手段に記憶させておくことでもよい。こ
れによって、任意の砥石２０に対してその都度測定する
必要がなくなる。

【００３９】以上、本実施例における砥石の成形装置
は、ワークを加工する研削盤とは切り離した別体の専用
の成形装置（放電加工機）としているため、砥石成形は
ＮＣ工作機械（研削盤）によるワーク加工と平行して行
われるので、効率良く研削加工を極力中断することなく
砥石成形が可能となる。また、研削盤で使用した砥石を
ワイヤ放電加工機内に装着替えして所望形状に成形する
ため、ワイヤ放電加工機内に装着されたレーザ測定機に
より、砥石の装着位置誤差・摩耗量等を計測してその位
置・摩耗量に応じて、ワイヤ放電加工機により切り込み
をかけ、当初の所望形状にツルーイング・ドレッシング
を行い砥石の正確な再生が実現できる。

【００４０】（応用例１）次に、レーザ測定機を研削装
置に応用した場合の例について説明する。

【００４１】図３は、前記実施例における砥石成形装置
に備えられた砥石の位置測定用のレーザ測定機を研削装
置へ応用した場合の構成図である。

【００４２】図３に示すように、研削装置は研削盤３
０、レーザ測定機１１から構成されている。研削盤３０
は、砥石２０、該砥石２０を駆動する砥石駆動モータ２
１を含めた駆動手段２０Ａ、加工物３２を搭載する研削
テーブル３３とから構成されている。尚、レーザ測定機
１１の構成及び動作は前記実施例に記載された内容と同
様とする。また、本応用例で使用されるあるいは使用さ
れた砥石２０を成形する場合は、研削装置等のＮＣ工作
機械から砥石２０を一旦外し、それを前記実施例の砥石
成形装置に装着し成形することとする。

【００４３】実際の動作としては、以下のようになる。

【００４４】図３に示すように、成形された砥石２０は
研削盤３０に装着される。装着された砥石２０は、砥石
駆動モータ２１により回転駆動されるとともに、砥石２
０自体は通常ＹＺ軸により動作し、Ｘ軸移動する研削テ
ーブル３３により研削テーブル３３上に搭載された加工
物３２を所望形状に加工する。ここで、砥石２０の装着
精度あるいは加工物３２の研削加工精度に問題がある場
合は、前記実施例と同様に、研削テーブル３３または専
用のジグに設置されたレーザ測定機１０により砥石２０
の表面・端面・摩耗量等を高精度に測定することによ
り、加工物３２を高精度に研削加工することができる。

【００４５】尚、本応用例においても、砥石２０をレー
ザ測定機１０で測定した結果は、研削装置内の何等かの
記憶手段に記憶させておくことでもよい。これによっ
て、任意の砥石２０に対してその都度測定する必要がな
くなる。

【００４６】以上、本応用例における砥石による研削装
置は、砥石を成形加工する装置（放電加工機）とは切り
離した別体の装置であるため、機外で成形加工を行った
砥石を再度装着しなければならない。その際、レーザ測
定装置を搭載しているため研削盤に装着しても位置ずれ
を発生することなく、加工物（ワーク）を以前の形状で
研削加工することができる。

【００４７】（応用例２）次に、砥石成形装置を応用し
た場合の例について説明する。

【００４８】図４は、前記実施例における砥石成形装置
と前記応用例における研削装置を一体化させて、砥石の
位置測定用のレーザ測定機を共用化したＮＣ工作機械に
関するブロック構成図である。

【００４９】図４に示すように、１台のレーザ測定機１
０がワイヤ放電加工機１からなる砥石成形装置と研削盤
３０からなる研削装置の間を移動手段１０Ａによって、
必要に応じて移動する構造となっている。ここでレーザ
測定機１０は移動手段１０ＡによってＸＹ軸を自由に移
動することができる。尚、研削盤３０での砥石２０の交
換は機械が行ってもよいし、人手で行ってもよいものと
する。

【００５０】また、本応用例のように砥石２０は砥石搭
載台２２に複数個備えられているため、任意の砥石２０
が１個研削盤３０で使用されている状態では、別の砥石
２０に対して同様の成形加工が施せる。これによって、
研削盤３０での砥石２０の取り替え時間以外は、作業上
のロスタイムは発生しないため、作業効率が向上する。
さらに、図４に示すようにワイヤ走行手段５Ａを移動さ
せることにより、複数個の砥石２０のうち目的の砥石２
０が搭載している位置まで移動させて、ワイヤ放電加工
によって成形を行ってもよい。これらはＮＣ工作機械及
びシステム全体のコストパフォーマンスに応じた構成に
するのが望ましい。

【００５１】尚、レーザ測定機１０は共用しているた
め、成形加工時に測定された砥石２０に関する各種精度
データを記憶しておくことで、加工物３２の研削時にそ
の記憶しておいたデータを用いることにより、精度が維
持できる。

【００５２】以上、ここで挙げた実施例及び各応用例
は、本発明の主旨を変えない限り前記記載内容に限定さ
れるものではない。

【００５３】

【発明の効果】本発明における砥石成形装置は、各請求
項において以下の効果が得られる。

【００５４】本発明の請求項１においては、砥石に対し
て複雑な成形加工を施す場合においても高精度に行うこ
とができる。

【００５５】本発明の請求項２、４においては、砥石の
機外成形を簡易に、かつ精度を格段に向上して実現でき
る。さらに、砥石の設置精度に依存せず成形を可能にす
るとともに、砥石の計測精度を砥石の凹凸表面に依存せ
ず高精度に保証することができる。

【００５６】本発明の請求項３においては、砥石の計測
精度を、クロスポイント微細光により精度の向上が図れ
る。さらに砥石中心に合わせることで、より砥石の計測
精度の向上が図れる。

【００５７】以上、本発明における砥石の成形（ツルー
イング・ドレッシング）装置は、従来技術では実現でき
なかった高精度の砥石の成形加工ができ、研削加工する
際、その砥石を用いることによって高精度の研削加工が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による砥石成形装置の全体構成を示した
図である。

【図２】本発明による砥石成形装置の砥石計測部を示し
た図である。

【図３】本発明による砥石成形装置の砥石計測部を研削
装置に応用した構成を示した図である。

【図４】本発明による砥石成形装置と研削装置とを一体
化した配置をブロック構造で示した図である。

【符号の説明】

１ ワイヤ放電加工機 ３ ワイヤ送り出し器 ３ａ ワイヤ送り出し側ガイド ４ ワイヤ受け取り器 ４ａ ワイヤ受け取り側ガイド ５ ワイヤ ５Ａ ワイヤ走行手段（機構） １０ レーザ測定機 １０Ａ レーザ測定機移動手段（機構） ２０ メタルボンド砥石 ２０Ａ 砥石駆動手段（機構）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石と、前記砥石を駆動する手段と、ワ
   イヤの送り出し手段と受け取り手段を有し前記砥石に対
   向する位置にワイヤを走行させるためのワイヤ走行手段
   と、前記砥石とワイヤに電圧を印加する電源供給手段と
   を備えたワイヤ放電による砥石形成装置において、 前記ワイヤは、券架されて前記砥石に接して設けてなる
   ことを特徴とする砥石成形装置。
2. 【請求項２】 砥石に対向する位置に、前記砥石の位置
   誤差あるいは摩耗具合をレーザ光で測定する測定手段を
   設けてなることを特徴とする請求項１記載の砥石形成装
   置。
3. 【請求項３】 測定手段は、レーザ光が砥石の測定する
   部分に集光するようなクロスポイント光を用いることを
   特徴とする請求項２記載の砥石成形装置。
4. 【請求項４】 測定手段は、測定結果に基づいて位置誤
   差あるいは摩耗程度を判断し、ワイヤの放電位置を補正
   する補正手段を有してなることを特徴とする請求項２乃
   至３のいずれか記載の砥石成形装置。