WO2011030866A1

WO2011030866A1 - 工作機械および加工方法

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Publication number: WO2011030866A1
Application number: PCT/JP2010/065651
Authority: WO
Inventors: 俊貴粂野; 昌史頼経; 松本　崇; 和義大坪
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2012-03-11
Also published as: EP2476513A1; JP2011056629A; EP2476513A4; EP2476513B1; US8900034B2; CN102481680B; CN102481680A; US20120164920A1; JP5353586B2

Abstract

主軸台（２０）および心押台（３０）と工具（４３）とを相対移動させて、ワークＷの周面を径方向に向かって加工する制御部（７２）は、加工位置におけるワークＷの径方向の撓み量が増加する過渡状態Ｔ２１における工具（４３）の径方向の相対送り速度を、加工位置におけるワークＷの径方向の撓み量が一定となる定常状態Ｔ２２における工具（４３）の径方向の相対送り速度より早くするように制御することにより、加工開始時における加工時間を短縮することが可能になる。

Description

工作機械および加工方法

本発明は、ワークの周面を径方向に加工する工作機械およびその加工方法に関するものである。

従来、筒状ワークの外周面を径方向に切り込む工作機械として、特開平７－２１４４６６号公報（特許文献１）に記載された研削盤がある。当該研削盤は、加工の際に、砥石台を一定の送り速度で前進させている。

特開平７－２１４４６６号公報

ところで、一般に、粗加工や仕上げ加工などのそれぞれにおいて、加工精度および加工焼け（研削焼け）などの観点から、適切な工具の送り速度が設定されている。しかし、工具がワークに接触していない状態（空加工）から実加工に移行する際、すなわち加工開始時には、ワークに工具による押しつける力が急に作用するため、ワークは径方向に撓む。つまり、ワークは径方向に撓みながら工具により加工されることになる。そのため、この状態においては、工具とワークの相対的な送り速度が目標の送り速度に達しておらず、加工時間の長期化を招来することが分かった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工開始時において加工時間の短縮を図ることができる工作機械および加工方法を提供することを目的とする。

  上記の課題を解決するため、請求項１に係る工作機械の発明は、
  軸状のワークを回転可能に支持する支持手段と、
  前記支持手段に対して、前記ワークの径方向に相対移動可能な工具と、
  前記支持手段と前記工具とを相対移動させて、前記ワークの周面を径方向に向かって加工する制御手段と、
  を備え、
  前記制御手段は、加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が増加する過渡状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度を、前記加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が一定となる定常状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度より早くするように制御することである。

請求項２に係る発明は、前記過渡状態は、空加工から加工に移行した直後における状態であることである。

  請求項３に係る発明は、
  前記工作機械は、
  実加工において前記工具により前記ワークを加工する際に生じる加工抵抗を検出する加工抵抗検出手段と、
  同種の前記ワークを以前に加工した際において、前記ワークの径方向の撓み量が一定となる定常状態における前記加工抵抗を定常目標加工抵抗として設定する目標加工抵抗設定手段と、
  をさらに備え、
  前記制御手段は、前記過渡状態において、現在の前記加工抵抗が前記目標加工抵抗に到達するように前記工具の前記径方向の送り速度を制御することである。

請求項４に係る発明は、前記制御手段は、前記過渡状態における現在の前記加工抵抗に応じて、前記工具の前記径方向の送り速度を変化させることである。

請求項５に係る発明は、前記工作機械は、前記ワークの加工径を計測する加工径計測手段をさらに備え、前記目標加工抵抗設定手段は、前記ワークを加工する際において、前記加工径計測手段により計測した前記ワークの加工径に基づいて、前記定常目標加工抵抗を修正することである。

  請求項６に係る発明は、
  前記目標加工抵抗設定手段は、
  前記定常目標加工抵抗を設定した際において、前記加工径計測手段により算出された前記定常状態における前記ワークの加工径の単位時間当たりの減少量を設定しておき、
  今回の前記ワークを加工する際において、前記加工径計測手段により前記定常状態における前記ワークの今回の加工径の単位時間当たりの減少量を算出し、
  前記今回の加工径の単位時間当たりの減少量を設定された前記加工径の単位時間当たりの減少量により除算した値を、前記定常目標加工抵抗に乗算し、
  得られた値を新しい前記定常目標加工抵抗に設定することである。

請求項７に係る加工方法の発明は、軸状のワークを回転させながら、前記ワークの径方向に前記ワークと工具とを相対移動させることにより、前記ワークの周面を径方向に向かって加工する加工方法において、加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が増加する過渡状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度を、前記加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が一定となる定常状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度より早くするように制御することである。
なお、上述した請求項２～６に係る工作機械の発明は、請求項７に係る加工方法の発明に、実質的にそのまま適用可能である。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、過渡状態における工具のワークに対する径方向の送り速度（以下、「工具の相対送り速度」と称する）が、定常状態における工具の相対送り速度より早くなるように制御されている。ここで、過渡状態とは、加工位置におけるワークの径方向の撓み量が増加する状態、すなわち、空加工から粗加工に移行した直後の状態に相当する。一方、定常状態とは、加工位置におけるワークの径方向の撓み量が一定となる状態、すなわち、粗加工を開始して一定時間経過した状態に相当する。つまり、粗加工開始直後において、工具の相対送り速度を設定された目標値（定常状態における送り速度に相当）よりも早く制御することにより、過渡状態における加工時間を短縮することができる。ここで、当該説明において、粗加工を例に挙げて説明したが、ワークの径方向の撓み量が増加する過渡状態であれば、仕上げ加工にも同様に適用できる。

請求項２に係る発明によれば、過渡状態について明確化を図っている。つまり、空加工から加工に移行した直後における工具の相対送り速度を、その後の定常状態における工具の相対送り速度より早くなるように制御している。

請求項３に係る発明によれば、同種のワークを以前に加工した際の定常状態における加工抵抗を定常目標加工抵抗として、今回加工しているワークの過渡状態の加工抵抗を定常目標加工抵抗に到達するように制御している。つまり、以前の加工の際の情報を利用している。ここで、定常状態とは、上述したように、加工抵抗が一定となる状態である。つまり、定常状態における加工抵抗に到達するまでは、加工精度や加工焼けに対して問題がないと考えられる。従って、今回加工している過渡状態において、定常目標加工抵抗に到達するように工具の相対送り速度を制御することで、加工精度や加工焼けの問題が発生することを抑制できる。そして、加工抵抗の目標値が設定されることで、加工抵抗によるフィードバック制御を行うことができる。

請求項４に係る発明によれば、過渡状態において、工具の相対送り速度を一定とするのではなく、適宜変化させることとしている。例えば、過渡状態の終焉、すなわち過渡状態から定常状態に移行する付近において、急激に工具の相対送り速度を変化させると、実際の加工抵抗が定常目標加工抵抗を超してしまう虞がある。そうすると、場合によっては、加工精度や加工焼けの問題が生じる虞がある。そこで、例えば、過渡状態の初期から中盤までは、工具の相対送り速度を早くしておき、過渡状態の終焉付近においては、工具の相対送り速度を徐々に遅くなるように制御する。つまり、過渡状態から定常状態に移行する際においては、工具の相対送り速度が急激に変化することを抑制することができる。その結果、加工精度や加工焼けの問題が生じることを抑制できる。

  ここで、定常状態の加工において、例えば、工具（砥石など）の切れ味の変化などによって、加工抵抗が変化することがある。そうすると、定常状態における実際の加工抵抗が既に設定されている定常目標加工抵抗に一致していたとしても、目標の削り量よりも実際の削り量が少なくなってしまう。そこで、このような場合に、請求項５に係る発明によれば、定常目標加工抵抗を修正することができるため、現在の状態に適切な定常目標加工抵抗を設定できる。
  請求項６に係る発明によれば、定常目標加工抵抗の修正に関する具体的な処理方法を特定している。これらによれば、確実に、適切な定常目標加工抵抗を設定できる。
  請求項７に係る発明によれば、請求項１に係る工作機械の発明における効果と実質的に同様の効果を奏することができる。また、他の工作機械に関する発明を、当該加工方法に適用した場合には、それぞれの効果と同一の効果を奏することができる。

は工作機械の平面図を示す。は工作機械の機能ブロック図である。は制御装置における処理を示すフローチャートである。は初期ワークの加工におけるワーク外径寸法、砥石台位置および加工抵抗を示す図である。は継続ワークの加工におけるワーク外径寸法、砥石台位置および加工抵抗を示す図である。

以下、本発明の工作機械および加工方法を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の工作機械の一例として、砥石台トラバース型円筒研削盤を例に挙げて説明する。そして、当該研削盤の加工対象ワークＷは、カムシャフトやクランクシャフトなどの軸状のワークを例に挙げる。ただし、ワークＷは、軸状であれば、カムシャフトやクランクシャフトの他にも適用可能である。

当該研削盤について、図１を参照して説明する。図１に示すように、研削盤１は、ベッド１０と、主軸台２０と、心押台３０と、砥石支持装置４０と、力センサ５０と、定寸装置６０と、制御装置７０とから構成される。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ｂが、図１の左右方向（Ｚ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ｂは、砥石支持装置４０を構成する砥石台トラバースベース４１が摺動可能なレールである。さらに、ベッド１０には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ｂの間に、砥石台トラバースベース４１を図１の左右方向に駆動するための、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃが配置され、この砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃを回転駆動する砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄが配置されている。

主軸台２０（本発明の「支持手段」に相当する。）は、主軸台本体２１と、主軸２２と、主軸モータ２３と、主軸センタ２４とを備えている。主軸台本体２１は、ベッド１０の上面のうち、図１の左下側に固定されている。ただし、主軸台本体２１は、ベッド１０に対するＺ軸方向位置を僅かに調整することが可能である。この主軸台本体２１の内部には、主軸２２が軸周り（図１のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この主軸２２の図１の左端には、主軸モータ２３が設けられ、主軸２２は、主軸モータ２３により主軸台本体２１に対して回転駆動される。この主軸モータ２３はエンコーダを有しており、エンコーダにより主軸モータ２３の回転角を検出することができる。また、主軸２２の右端に、軸状のワークＷの軸方向一端を支持する主軸センタ２４が取り付けられている。

心押台３０（本発明の「支持手段」に相当する。）は、心押台本体３１と、心押センタ３２とを備えている。心押台本体３１は、ベッド１０の上面のうち、図１の右下側に固定されている。ただし、心押台本体３１は、ベッド１０に対するＺ軸方向位置を僅かに調整することが可能である。この心押台３１には、心押台３１に対して回転不能に心押センタ３２が設けられている。この心押センタ３２は、主軸２２の回転軸と同軸上に位置している。

そして、この心押センタ３２は、ワークＷの軸方向他端を支持する。つまり、心押センタ３２は、主軸センタ２４に対向するように配置されている。そして、主軸センタ２４と心押センタ３２とにより、ワークＷの両端を回転可能に支持している。さらに、心押センタ３２は、心押台本体３１の右端面からの突出量を変更可能である。つまり、ワークＷの位置に応じて、心押センタ３２の突出量を調整することができる。このように、ワークＷは、主軸センタ２４および心押センタ３２により、主軸軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に保持されている。

砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、砥石台４２と、砥石車４３（本発明の「工具」に相当する。）と、砥石回転用モータ４４とを備えている。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面のうち、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ｂ上を摺動可能に配置されている。砥石台トラバースベース４１は、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃのナット部材に連結されており、砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄの駆動により一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ｂに沿って移動する。この砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄはエンコーダを有しており、エンコーダにより砥石台用Ｚ軸モータ１１ｄの回転角を検出することができる。

この砥石台トラバースベース４１の上面には、砥石台４２が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂが、図１の上下方向（Ｘ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、砥石台トラバースベース４１には、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂの間に、砥石台４２を図１の上下方向に駆動するための、Ｘ軸ボールねじ４１ｃが配置され、このＸ軸ボールねじ４１ｃを回転駆動するＸ軸モータ４１ｄが配置されている。このＸ軸モータ４１ｄはエンコーダを有しており、エンコーダによりＸ軸モータ４１ｄの回転角を検出することができる。

砥石台４２は、砥石台トラバースベース４１の上面のうち、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂ上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台４２は、Ｘ軸ボールねじ４１ｃのナット部材に連結されており、Ｘ軸モータ４１ｄの駆動により一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動する。つまり、砥石台４２は、ベッド１０、主軸台２０および心押台３０に対して、Ｘ軸方向（プランジ送り方向）およびＺ軸方向（トラバース送り方向）に相対移動可能となる。

そして、この砥石台４２のうち図１の下側部分には、図１の左右方向に貫通する穴が形成されている。この砥石台４２の貫通孔に、砥石車回転軸部材（図示せず）が、砥石中心軸周りにＺ軸と平行に回転可能に支持されている。この砥石車回転軸部材の一端（図１の左端）に、円盤状の砥石車４３（本発明の「工具」に相当する。）が同軸的に取り付けられている。つまり、砥石車４３は、砥石台４２に対して、片持ち支持されている。具体的には、砥石車４３の図１の右端側を砥石台４２に支持され、砥石車４３の図１の左端側は自由端となる。また、砥石台４２の上面には、砥石回転用モータ４４が固定されている。そして、砥石車回転軸部材の他端（図１の右端）と砥石回転用モータ４４の回転軸とにプーリが懸架されることで、砥石回転用モータ４４の駆動により、砥石車４３が砥石軸周りに回転する。

力センサ５０（本発明の「加工抵抗検出手段」に相当する。）は、主軸２２に設けられ、主軸２２に加わるＸ軸方向成分の力を計測している。つまり、この力センサ５０は、砥石車４３によりワークＷが加工されることにより生じる加工抵抗を検出している。ここでは、砥石車４３をワークＷに対してＸ方向のみに移動させながら加工するため、力センサ５０は、Ｘ軸方向成分の力を計測するのみとしている。この力センサ５０により計測される信号は、制御装置７０へ出力される。
定寸装置６０（本発明の「加工径計測手段」に相当する。）は、加工位置におけるワークＷの外径を計測している。この定寸装置６０により計測される信号は、制御装置７０へ出力される。

制御装置７０（本発明の「制御手段」「目標抵抗設定手段」に相当する。）は、各モータを制御して、ワークＷを主軸周りに回転させ、砥石車４３を回転させ、且つ、ワークＷに対する砥石車４３のＺ軸方向およびＸ軸方向の相対的な位置を変更することにより、ワークＷの外周面の研削加工を行う。この制御装置７０は、各エンコーダにより検出される各位置に基づいて位置制御を行う場合と、力センサ５０により検出される加工抵抗に基づいて抵抗制御を行う場合とがある。詳細は後述する。

次に、当該研削盤１の機能、および当該研削盤１によりワークＷを加工する方法に関して、図２を参照して説明する。図２に示すように、制御装置７０は、目標加工抵抗設定部７１と、制御部７２とから構成されている。目標加工抵抗設定部７１（本発明の「目標抵抗設定手段」に相当する。）は、抵抗制御を行う場合における定常目標加工抵抗Ｒｔを設定している。この定常目標加工抵抗Ｒｔは、定常状態における目標加工抵抗である。

ここで、定常状態とは、ワークＷの径方向の撓み量が一定となる状態である。加工開始から定常状態に到達するまでの間を過渡状態という。過渡状態では、ワークＷの径方向の撓み量が増加する状態となる。この目標加工抵抗設定部７１は、初期のワークＷを位置制御により加工する際に、定常目標加工抵抗Ｒｔを初期設定する。その後、必要に応じて、目標加工抵抗設定部７１は、定常目標加工抵抗Ｒｔを修正する。この目標加工抵抗設定部７１は、エンコーダ、定寸装置６０および力センサ５０から出力される情報に基づいて、定常目標加工抵抗Ｒｔを設定および修正している。

制御部７２（本発明の「制御手段」に相当する。）は、各エンコーダから出力される情報に基づいて、各モータ１１ｄ，４１ｄの位置制御を行うことにより、ワークＷの外周面の加工を行う。また、制御部７２は、目標加工抵抗設定部７１に設定された各目標加工抵抗と力センサ５０から出力される情報とに基づいて、抵抗制御を行うことにより、ワークＷの外周面の加工を行う。

以下に、制御装置７０の処理について、図３および図４Ａ、図４Ｂを参照して詳細に説明する。まず、本実施形態においては、同種のワークＷを複数個連続的に加工する場合を対象とする。便宜上、一つ目のワークＷを初期ワークＷ１と称し、二つ目以降のワークＷｎを継続ワークと称する。

図３に示すように、まず、初期ワークＷ１に対して、加工（以下、「初期ワーク加工」と称する）を開始する（Ｓ１）。初期ワーク加工では、予め設定された位置指令値およびエンコーダにより検出される位置情報に基づいて、Ｘ軸モータ４１ｄの位置制御を行うことにより、初期ワークＷ１の外周面を加工する。つまり、初期ワークＷ１に対しては、位置によるフィードバック制御が行われる。そして、初期ワークＷ１に対しては、位置制御により、砥石車４３のＸ軸方向への送り速度が制御される。ここで、この時点においては、目標加工抵抗設定部７１に未だ定常目標加工抵抗Ｒｔが設定されていない。

この初期ワーク加工におけるワーク外径寸法ａ、砥石台位置ｂおよび加工抵抗ｃは、図４Ａに示すような挙動となる。図４Ｂにおいて、Ｔ１は空加工、Ｔ２は実加工を示す期間であって、Ｔ２１は過渡状態における実加工を示す期間、Ｔ２２は定常状態における実加工を示す期間である。

空加工は、図４Ａのｃにて示すように、加工抵抗はゼロとなる。また、このときのワーク外形寸法は、図４Ａのａにて示すように、Ｄ０である。また、このときの砥石台位置の挙動、すなわち砥石車４３の送り速度は、図４Ａのｂにて示すような傾きとなる。

図４Ａのｂにて示すように、空加工が終了した後の実加工において、砥石車４３の送り速度は、空加工時と同一の送り速度となっている。実加工における初期は、過渡状態（期間Ｔ２１）となり、急激に加工抵抗が増加している。その後、加工抵抗が一定となる定常状態（期間Ｔ２２）に達する。

ここで、初期ワーク加工の全体において、初期ワークＷ１の外径減少量Ｄ１を記憶しておく（Ｓ２）。この初期ワークＷ１の外径減少量Ｄ１は、定寸装置６０により計測する。具体的には、初期ワーク加工における定常状態の単位時間当たりの外径減少量Ｄ１を計測する。

続いて、初期ワーク加工の定常状態（期間Ｔ２２）における加工抵抗を定常目標加工抵抗Ｒｔに設定する（Ｓ３）。設定された定常目標加工抵抗Ｒｔは、目標加工抵抗設定部７１に記憶される。

続いて、次のワークＷが存在するか否かを判定する（Ｓ４）。そして、次のワークＷがない場合には（Ｓ４：Ｎ）、処理を終了する。
一方、次のワークＷ、すなわち継続ワークＷｎが存在する場合には（Ｓ４：Ｙ）、当該継続ワークＷｎに対して加工を開始する（Ｓ５）。継続ワークＷｎに対する加工は、空加工の場合と、加工（実加工）の場合とで異なる制御がされる。空加工における継続ワークＷｎに対する加工においては、エンコーダにより検出される位置情報に基づいて、設定された空加工における砥石車４３の送り速度に一致するように、Ｘ軸モータ４１ｄの位置制御を行う。このときの砥石車４３の送り速度は、初期ワーク加工の空加工における砥石車４３の送り速度と同一としている。

この空加工は、図４Ｂにおいて、Ｔ１にて示す期間である。空加工における加工抵抗は、図４ＢのＣ１にて示すように、加工抵抗はゼロとなる。また、このときのワーク外径寸法は、図４ＢのＡにて示すように、Ｄ０である。また、このときの砥石台位置の挙動、すなわち砥石車４３の送り速度は、図４ＢのＢ１にて示すような傾きとなっている。

そして、空加工が終了すると、実加工における継続ワークＷｎに対する加工においては、力センサ５０により検出される加工抵抗に基づいて、目標加工抵抗設定部７１に記憶されている定常目標加工抵抗Ｒｔに到達するように、Ｘ軸モータ４１ｄを制御する。つまり、継続ワークＷｎに対しては、加工抵抗によるフィードバック制御が行われる。そして、継続ワークＷｎに対しては、抵抗制御により、砥石車４３のＸ軸方向への送り速度が制御される。

具体的には、過渡状態における加工は、図４Ｂにおいて、Ｔ２１にて示す期間である。この過渡状態における加工抵抗は、図４ＢのＣ２にて示すように、急激に増加している。過渡状態の終焉において、徐々に加工抵抗の増加量が小さくなるように変化している。ワーク外径寸法は、図４ＢのＡに示すように、徐々に小さくなっている。また、このときの砥石台位置の挙動、すなわち砥石車４３の送り速度は、図４ＢのＢ２にて示すように、過渡状態の初期に比べて、過渡状態の中盤が早くなり、その後終焉に向かって徐々に遅くなっている。つまり、過渡状態における砥石車４３の送り速度は、緩やかなＳ字曲線を描くような挙動を示す。過渡状態における砥石車４３の送り速度の挙動が上記のようになるように、フィードバック制御のゲインを設定している。

そして、過渡状態が終了して、定常状態（期間Ｔ２２）に達すると、加工抵抗は、図４ＢのＣ３にて示すように、一定となる。定常状態のワーク外形寸法は、図４ＢのＡにて示すように、一定の量で減少している。また、定常状態の砥石台位置の挙動、すなわち砥石車４３の送り速度は、図４ＢのＢ３にて示すように、一定となっている。

つまり、過渡状態における砥石車４３の送り速度は、定常状態における砥石車４３の送り速度より速くなるように抵抗制御されている。さらに、過渡状態から定常状態への移行においては、砥石車４３の送り速度が滑らかに変化するように抵抗制御されている。

続いて、図３に戻り説明する。継続ワークＷｎに対して加工を開始した後には（Ｓ５）、まず、今回の外径減少量Ｄｎを計測する。この外径減少量Ｄｎは、定寸装置６０により計測する。具体的には、定常状態の単位時間当たりの外径減少量Ｄｎを計測する。そして、この今回計測した単位時間当たりの外径減少量Ｄｎと初期ワーク加工における定常状態の単位時間当たりの外径減少量Ｄ１（本発明の「目標減少量」に相当する。）との差ΔＤを算出する。そして、外径減少量の差ΔＤが、予め設定された許容値以内であるか否かを判定する（Ｓ６）。

そして、外径減少量の差ΔＤが許容値以内でない場合には（Ｓ６：Ｎ）、定常目標加工抵抗Ｒｔを修正する（Ｓ７）。この定常目標加工抵抗Ｒｔの修正は、以下のように行う。まず、今回の単位時間当たりの外径減少量Ｄｎを初期ワーク加工における単位時間当たりの外径減少量Ｄ１により除算した値を、定常目標加工抵抗Ｒｔに乗算する。そして、得られた値を新しい定常目標加工抵抗Ｒｔに設定する。修正された定常目標加工抵抗Ｒｔは、目標加工抵抗設定部７１に新しい定常目標加工抵抗Ｒｔとして設定される。

一方、外径減少量の差ΔＤが許容値以内である場合（Ｓ６：Ｙ）、および、ステップＳ７において定常目標加工抵抗を修正した後には、次のワークＷが存在するか否かを判定する（Ｓ８）。そして、次のワークＷが存在する場合には（Ｓ８：Ｙ）、ステップＳ５に戻り処理を繰り返す。一方、次のワークＷがない場合には（Ｓ８：Ｎ）、処理を終了する。

ここで、本実施形態において、図４Ｂに、継続ワークＷｎの加工の際に、空加工、実加工の過渡状態、および、実加工の定常状態における、ワーク外形寸法、砥石台位置および加工抵抗を示した。本実施形態によれば、継続ワークＷｎの過渡状態における砥石車４３のワークＷに対する径方向の送り速度が、定常状態における砥石車４３の送り速度より早くなるように制御されている。つまり、継続ワークＷｎの加工開始直後（空加工から実加工へ移行した直後）において、砥石車４３の送り速度を定常状態における送り速度よりも早く制御することにより、継続ワークＷｎの過渡状態における加工時間を短縮することができる。

また、本実施形態においては、同種のワークＷを以前に加工した際の定常状態における加工抵抗を定常目標加工抵抗Ｒｔとして、今回加工しているワークＷの過渡状態の加工抵抗を定常目標加工抵抗Ｒｔに到達するようにフィードバック制御している。このように、以前の加工の際の情報を利用している。ここで、定常状態における加工抵抗までは、加工精度や加工焼けに対して問題がないと考えられる。従って、今回加工している過渡状態において、定常目標加工抵抗Ｒｔに到達するように砥石車４３の送り速度を制御することで、加工精度や加工焼けの問題が発生することを抑制できる。

また、図４ＢのＱにて示すように、過渡状態において、砥石車４３の送り速度を一定とするのではなく、適宜変化させるように制御している。過渡状態の終焉、すなわち過渡状態から定常状態に移行する付近において、急激に砥石車４３の送り速度を変化させると、実際の加工抵抗が定常目標加工抵抗Ｒｔを超してしまう虞がある。そうすると、場合によっては、加工精度や加工焼けの問題が生じる虞がある。そこで、図４ＢのＢ２にて示すように、過渡状態の初期から中盤までは、砥石車４３の送り速度が早くなるように制御し、過渡状態の終焉付近においては、砥石車４３の送り速度が徐々に遅くなるように制御する。つまり、過渡状態から定常状態に移行する際においては、砥石車４３の送り速度が急激に変化することを抑制することができる。その結果、加工精度や加工焼けの問題が生じることを抑制できる。

さらに、本実施形態においては、ワークの外径減少量Ｄ１，Ｄｎに基づいて、定常目標加工抵抗Ｒｔを修正している。ここで、工具（砥石など）の切れ味の変化などによって、加工抵抗は変化する。このような場合であっても、定常目標加工抵抗Ｒｔを本実施形態のように修正することで、適切な定常目標加工抵抗Ｒｔを設定できる。

（その他の実施形態）
上記実施形態において、制御部７２は、継続ワークＷｎに対して、加工の際には抵抗制御を行うこととした。この他に、制御部７２は、継続ワークＷｎに対して、空加工のみならず、実加工においても、位置制御を行うようにすることもできる。この場合、まず、初期ワークＷ１の際に得られた情報に基づいて、図４Ｂの加工抵抗（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）の挙動となるような砥石台位置（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）を算出しておく。この算出された砥石台位置が、位置制御の指令値となる。そして、制御部７２は、算出された砥石台位置（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の位置となるように、Ｘ軸モータ４１ｄを位置制御する。つまり、砥石車４３の送り速度を直接的に制御することとなる。

従って、制御部７２は、過渡状態における砥石車４３の送り速度を、定常状態における砥石車４３の送り速度より早くするように制御している。これにより、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、加工時間の短縮を図ることができる。

また、この場合において、砥石車４３の切れ味が悪くなることに伴って上記の位置制御を行った場合に、加工抵抗が低下することがある。このような場合には、継続ワークＷｎの加工中に定常状態における加工抵抗を力センサ５０により検出しておき、初期ワークＷ１の定常状態の加工抵抗に一致するような、砥石台位置を修正すると良い。これにより、加工抵抗が低下した場合であっても、適切に、所望の加工抵抗となるような加工ができる。つまり、確実に加工時間の短縮を図ることができる。

なお、力センサ５０は、主軸２２に設けることに換えて、心押センタ３２に設けてもよく、心押センタ３２に歪ゲージを取り付けることにより加工抵抗を心押センタ３２の歪量として検出するようにしてもよい。また、力センサ５０は、主軸２２と心押センタ３２の両者に設けるようにしてもよい。また、力センサ５０に換えて、砥石回転用モータ４４に流れる電流の変化により砥石回転用モータ４４の動力を検出して、当該動力により砥石車４３によりワークＷが加工されることにより生じる加工抵抗を検出することもできる。

また、砥石台４２を駆動するＸ軸モータ４１ｄに流れる電流の変化によりＸ軸モータ４１ｄの動力を検出して、当該動力により砥石車４３によりワークＷが加工されることにより生じる加工抵抗を検出することもできる。なお、この場合、砥石台４２の駆動を回転モータであるＸ軸モータ４１ｄとボールネジ４１ｃにて行うよりも、リニアモータを用いた方がより正確に加工抵抗を検出することができるので好ましい。

また、上記説明した本実施形態の加工は、粗加工に適用すると良いが、仕上げ加工にも適用することもできる。また、上記実施形態においては、ワークＷの外周面を径方向に加工する場合を例に挙げて説明したが、この他に、ワークＷの内周面を径方向に加工する場合にも同様に適用できる。

Claims

  軸状のワークを回転可能に支持する支持手段と、
  前記支持手段に対して、前記ワークの径方向に相対移動可能な工具と、
  前記支持手段と前記工具とを相対移動させて、前記ワークの周面を径方向に向かって加工する制御手段と、
  を備え、
  前記制御手段は、加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が増加する過渡状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度を、前記加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が一定となる定常状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度より早くするように制御することを特徴とする工作機械。
請求項１において、
前記過渡状態は、空加工から加工に移行した直後における状態であることを特徴とする工作機械。
  請求項１または２において、
  前記工作機械は、
  実加工において前記工具により前記ワークを加工する際に生じる加工抵抗を検出する加工抵抗検出手段と、
  同種の前記ワークを以前に加工した際において、前記ワークの径方向の撓み量が一定となる定常状態における前記加工抵抗を定常目標加工抵抗として設定する目標加工抵抗設定手段と、
  をさらに備え、
  前記制御手段は、前記過渡状態において、現在の前記加工抵抗が前記目標加工抵抗に到達するように前記工具の前記径方向の送り速度を制御することを特徴とする工作機械。
請求項３において、
前記制御手段は、前記過渡状態における現在の前記加工抵抗に応じて、前記工具の前記径方向の送り速度を変化させることを特徴とする工作機械。
  請求項３または４において、
  前記工作機械は、前記ワークの加工径を計測する加工径計測手段をさらに備え、
  前記目標加工抵抗設定手段は、前記ワークを加工する際において、前記加工径計測手段により計測した前記ワークの加工径に基づいて、前記定常目標加工抵抗を修正することを特徴とする工作機械。
  請求項５において、
  前記目標加工抵抗設定手段は、
  前記定常目標加工抵抗を設定した際において、前記加工径計測手段により算出された前記定常状態における前記ワークの加工径の単位時間当たりの減少量を設定しておき、
  今回の前記ワークを加工する際において、前記加工径計測手段により前記定常状態における前記ワークの今回の加工径の単位時間当たりの減少量を算出し、
  前記今回の加工径の単位時間当たりの減少量を設定された前記加工径の単位時間当たりの減少量により除算した値を、前記定常目標加工抵抗に乗算し、
  得られた値を新しい前記定常目標加工抵抗に設定することを特徴とする工作機械。
軸状のワークを回転させながら、前記ワークの径方向に前記ワークと工具とを相対移動させることにより、前記ワークの周面を径方向に向かって加工する加工方法において、
加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が増加する過渡状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度を、前記加工位置における前記ワークの径方向の撓み量が一定となる定常状態における前記工具の前記径方向の相対送り速度より早くするように制御することを特徴とする加工方法。