JP3559924B2

JP3559924B2 - Grinding method by computer numerically controlled grinder

Info

Publication number: JP3559924B2
Application number: JP2000274857A
Authority: JP
Inventors: 山本　　優; 善史中野
Original assignee: Shigiya Machinery Works Ltd
Current assignee: Shigiya Machinery Works Ltd
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2020-09-11
Also published as: JP2002086355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ数値制御式研削盤による研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ数値制御式研削盤でワークを研削する際、図１〜図４に示すように、ワークｗを主軸６に形成されたチャック部７に取り付け、次にワークｗ（ジャーナル部ｊ）の中心ｃ０を主軸６の回転中心ｃ１に合致させるための心出し作業を行い、その後に、主軸６を回転させつつ砥石台１０を前後方向Ｘｓ方向へ移動させるように実施している。
【０００３】
上記ワークｗの研削において、チャック部７に把持されるワーク部分（ジャーナル部ｊ）は、その中心ｃ０と平行な外周面を有するように予め切削されたものとなされるのが一般的である。
【０００４】
この種のワークｗのジャーナル部ｊがチャック部７に把持された状態では、その把持されたジャーナル部ｊの中心は主軸６の回転中心ｃ１に対して正確な平行になっているが通常であり、従ってこのワークｗの心出し作業では、前記ジャーナル部の中心ｃ０と主軸回転中心ｃ１との平行性を確認調製する必要はなく、専らチャック部７上に於けるワークｗ（ジャーナル部ｊ）の中心ｃ０と主軸回転中心ｃ１とを合致させるための処理を行うのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したワークｗの研削においては、ワークｗの心出し作業に多くの手間がかかり、作業能率の向上を阻む要因をなしている。
本発明はこのような実状に対処せんとするものであり、即ち、チャック部７で把持されるワーク部分が主軸回転中心ｃ１と平行な外周面を有するように予め切削されたワークｗをコンピュータ数値制御式研削盤で研削する際、チャック部７上でのワークｗの心出し作業を不要となして、その研削能率を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した発明では、
ジャーナル部ｊにキー溝やピン孔等の位相基準２０を有するワークｗの被研削部１８を研削する場合において、
主軸６に形成されたチャック７部に把持されるジャーナル部ｊをこれの中心ｃｏと平行な外周面を有するように予め切削しておき、このジャーナル部ｊを前記チャック７部の概略回転中心位置に特定の向きとなして把持させ、この把持により、このジャーナル部ｊの中心ｃｏと主軸６回転中心ｃ１とが平行になり且つ、位相基準２０とジャーナル部ｊの中心ｃ０とを含む線１７ａが水平となり、このときのジャーナル部ｊの主軸６に対する位相角度を０度となし、
この状態の下で、定寸装置１５の検出子１５ａをジャーナル部ｊの概略頂部に接触させ、次に主軸６を特定方向Ｒｔへ回転させてジャーナル部ｊの主軸６回転中心ｃ１回りの半径を測定し、この半径についての情報に基づいて、主軸６回転中心ｃ１から前記ジャーナル部ｊの中心ｃ０までの距離であるジャーナル偏心量ｈと、前記定寸装置１５の測定した半径が最大となったときの主軸６回転中心ｃ１回りのワークの位相角度であるθ度とを特定し、
次に、ジャーナル部中心から特定量だけ偏心して位置されてワークの一部をなしている被研削部１８の主軸６に対する偏心量である被研削部偏心量Ｌを数式２により計算し、
次に、被研削部１８の主軸６回転中心ｃ１回りの位相角度である被研削部位相角度κを数式３により計算し、
次に、ジャーナル部ｊを主軸６回転中心ｃ１回りのワークｗの位相角度がθ度である位置から特定方向Ｒｔへ−（δ−（κ−θ））度回転させたとき、この回転後の位置にあるジャーナル部ｊの位相角度を以後の処理において０度となし、
この０度の位置を基準として、ワークｗを特定方向Ｒｔへ主軸６と同体状にＣ度回転させたときの砥石軸座標値Ｘを数式４により計算して、前記被研削部を円形形状の周面に形成するための、主軸回転角度Ｃに対する砥石台１０の位置に関する情報である砥石台１０位置情報を作成し、
この後、該砥石台１０位置情報をコンピュータ数値制御装置に入力し、この砥石台１０位置情報に基づいて、主軸６の回転に対する砥石台１０の位置を同期制御させ、ワークの被研削部１８の周面を研削するように実施する。
【０００７】
【数２】

【０００８】
【数３】

【０００９】
【数４】

【００１０】
この発明によれば、ワークがチャック部の概略の回転中心位置に把持された状態でそのワークの被研削部を研削する際に必要となる砥石台位置情報がコンピュータにより作成されるものとなる。そして、この砥石台位置情報に基づいて、ワークの被研削部はワークの心出し作業を経ることなく、主軸及び砥石台により自動的に研削されるものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
先ず本発明で使用されるコンピュータ数値制御式研削盤の概要について説明する。図１及び図２は上記コンピュータ数値制御式研削盤を示す平面図及び正面図、図３及び図４は前記研削盤のチャック部を示す側面図及び正面図である。
これらの図に於いて、１はベッドであり、２はベッド１上に設けられたワーク支持テーブルである。このワーク支持テーブル２はベッド１に固定された支持テーブル用サーボモータ３によりベッド１上の左右方向Ｚｓへ送り移動可能となされている。
【００１２】
そして、ワーク支持テーブル２の左端部には主軸台４が左右方向Ｚｓの位置調整可能に固定されており、この主軸台４には主軸用サーボモータ５や、このモータ５により特定位置で送り回転される左右向きの主軸６が設けられ、さらに主軸６の先端にはチャック部７としてのスクロールチャックが固定されている。なお、チャック部はスクロールチャックに限定されるものではない。また、８はワーク支持テーブル２の右端部に固定された心押し台である。
【００１３】
上記スクロールチャック７は図３及び図４に示すようなものとなされてあって、少なくとも３つ以上からなる複数のチャック爪９がチャック本体７ａの前端面ｆｓの形状中心の回りの等角配置となるように装着されると共に、全てのチャック爪９が同調してチャック本体７ａの前端面ｆｓの形状中心（主軸回転中心ｃ１と合致している。）へ向けて直線状に移動されるようになされている。
【００１４】
１０はベッド１上に設けられた砥石台であり、この砥石台１０はベッド１に固定された砥石用サーボモータ１１によりベッド１上の前後方向Ｘｓへ送り移動可能となされている。そして、砥石台１０上には砥石駆動用モータ１２や、このモータ１２により特定位置で回転駆動される砥石回転軸１３や、この回転軸１３に固定されてこの回転軸１３と同体状に回転される研削砥石１４等が設けてある。
【００１５】
さらに図示省略したコンピュータ数値制御装置がベッド１の近傍に配設されると共に、この制御装置に関連して定寸装置１５がワーク支持テーブル２上の特定位置に設けてある。この定寸装置１５はスクロールチャック７に把持されたワークｗの主軸回転中心ｃ１回りの半径寸法を測定するものとなされる。
【００１６】
次に上記したコンピュータ数値制御式研削盤を使用してワークｗを加工する場合の研削処理の流れの一例について図５を参照して順に説明する。ここに、図５は図６に示すようにワークｗのジャーナル部ｊと被研削部１８に予め設定された偏心量のあるワークの研削処理の全体的な流れ図を示している。
【００１７】
最初にステップ１）の処理が次のように行われる。
この段階では、スクロールチャック７のチャック爪９をチャック本体７ａの半径方向外側へ移動させておいて、チャック本体７ａの中心箇所に図３及び図４に示すようにワークｗを供給し、次に複数のチャック爪９をチャック本体７ａの半径方向上でその中心へ向け移動させ、ワークｗのジャーナル部ｊを把持させる。これによりワークｗはスクロールチャック７の概略回転中心位置に把持されるものとなる。この把持状態に於いて、チャック爪９で把持されたジャーナル部ｊの中心（ワークｗの中心）ｃ０は図３に示すように主軸回転中心ｃ１と合致してないのが通常である。
【００１８】
この際、スクロールチャック７に供給されるワークｗはジャーナル部ｊの外周面が主軸回転中心ｃ１と平行な周面を有するように予め切削したものとなされる。またワークｗのスクロールチャック７への供給は、作業者が手作業により行ってもよいし或いはローダーによる自動的な機械作動により行ってもよい。
【００１９】
図６はスクロールチャック７にワークｗを取り付けた状態を示しており、図中、ｃ１は主軸回転中心、１６ａはワーク取付時に主軸回転中心ｃ１を通る水平線、１６ｂはワーク取付時に主軸回転中心ｃ１を通る垂直線であり、ｃ０はジャーナル部ｊの中心、１７ａはワークの取付時にジャーナル部ｊの中心ｃ０を通る水平線、１７ｂは中心ｃ０を通る垂直線であり、ｃ２は被研削部１８をなす偏心円の中心、１９ａは被研削部１８の中心ｃ２を通る水平線、１９ｂは被研削部１８の中心ｃ２を通る垂直線であり、Ｈはジャーナル部ｊに対する被研削部１８の偏心量（ジャーナル部ｊの中心ｃ０から被研削部１８の中心ｃ２までの距離）で、これの大きさは研削前に予め決定されているものである。
【００２０】
ところで、このように把持されたワークｗが、ジャーナル部ｊに形成されるキー溝とかピン孔等の位相基準を有しない場合と、そのような位相基準を有する場合があり、それぞれの場合によって以後の処理が相違するのであり、各場合に分けて説明する。
【００２１】
（Ａ）ワークｗが位相基準を有しない場合
この場合にはステップ２ａ）の処理が行われるのであり、図７はこのステップでの処理を説明するためのものである。
このステップでは、ステップ１）でスクロールチャック７にワークｗを取り付けたときのワークｗの主軸６に対する位相角度を０度とする。この状態の下で定寸装置１５の検出子１５ａをジャーナル部ｊの概略頂部に接触させる。そして、主軸６を矢印方向Ｒｔへ回転させながらジャーナル部ｊの主軸回転中心ｃ１回りの半径を測定する。
【００２２】
次にステップ２ａ−１）に移行する。図７Ａに示すように、この測定値が最大となるジャーナル部ｊの主軸６に対する位相角度をθ度とし、またこの測定値の最大値をｈ１とする。この場合、図７Ｂに示すように、この測定値が最小となるジャーナル部ｊの位相角度はθ＋１８０度となるのであり、またこの測定値の最小値はｈ２とする。
このとき、ジャーナル部ｊの主軸６に対する偏心量であるワーク（ジャーナル）偏心量ｈ（主軸回転中心ｃ１からジャーナル部ｊの中心ｃ０までの距離）は、次の式で表される。
即ち、
ｈ＝（ｈ１−ｈ２）／２
【００２３】
次にステップ３ａ）の処理が行われるのであり、図８はこのステップでの処理を説明するためのものである。
このステップでは、前後方向Ｘｓの砥石台１０の位置、即ち主軸回転中心ｃ１から研削砥石１４の回転中心ｃ３までの距離である砥石軸座標値Ｘを求める。
【００２４】
いま、定寸装置１５の測定値が最大となったときの主軸６に対するワークｗ（ジャーナル部ｊ）の位相角度であるワーク位相角度がθ度であるとき、このθの位置にあるジャーナル部ｊを矢印方向Ｒｔへδ度回転させ、以後、この回転後のワークｗ（ジャーナル部ｊ）の位相角度を０度とする。この状態の下で、図８に示すように、この０度の位置を基準として、ワークｗを矢印方向Ｒｔへ主軸６と同体状にＣ度回転させたときの砥石軸座標値Ｘは数式１で表される。ここで、δはワークｗの回転中心ｃ１を中心とし、定寸装置１５の検出子１５ａのジャーナル部ｊとの接触点と研削砥石１４の中心ｃ３とのなす角である。
【００２５】
【数１】

【００２６】
ここに、ｄ１は被研削部１８の一例である偏心円の仕上げ径であり、Ｗｄは研削砥石１４の直径であり、Ｈは上記被研削部１８のジャーナル部ｊに対する偏心量である。
【００２７】
こうして主軸回転角度Ｃに対する砥石台１０の位置（砥石軸座標値Ｘ）に関する情報が作成されるのであり、以後はステップ４）に移行し、この情報をコンピュータ数値制御装置に入力し、この情報に基づいて主軸６及び砥石台１０を自動的に作動させ、被研削部１８の研削を実施する。
【００２８】
（Ｂ）ワークｗが位相基準を有する場合
この場合はさらに、被研削部１８の前加工を基準にすることなく以後の加工を行う場合と、前記前加工を基準にして以後の加工を実施する場合があり、それぞれの場合によって以後の処理が相違するのであり、各場合に分けて説明する。
ここに、前加工とは仕上げ加工の直前の段階の加工で、ワークｗに於ける被研削部１８の相対位置を確定させる加工をいう。
【００２９】
（ａ）被研削部１８の前加工を基準としない場合
この場合は本発明と特に関連するものであり、ステップ２ｂ）の処理が行われるのであり、図９はこのステップでの処理を説明するためのものである。この処理ではジャーナル部ｊに位相基準２０であるキー溝があるので、スクロールチャック７にワークｗを取り付ける際、特定角度位置で停止しているスクロールチャック７に、ワークｗを特定の向きとなして把持させるようにする。この際のワークｗの向きは例えば図９Ａに示すように位相基準２０とジャーナル部ｊの中心ｃ０とを含む線（水平線１７ａ）を水平となす。そして、このときのジャーナル部ｊの主軸６に対する位相角度を０度とする。
この状態の下でステップ２ａ）の場合と同様に定寸装置１５の検出子１５ａをジャーナル部ｊの概略頂部に接触させ、主軸６を矢印方向Ｒｔへ回転させながらジャーナル部ｊの主軸回転中心ｃ１回りの半径を測定する。
【００３０】
次にステップ２ｂ−１）に移行する。
ここでは、図９Ａに示すように、上記測定値が最大となるジャーナル部ｊの主軸６に対する位相角度、即ちワーク（ジャーナル）位相角度をθ度とし、またこの測定値の最大値をｈ１とする。そして、図９Ｂに示すように、上記測定値が最小となるワーク位相角度はθ＋１８０度となり、このときの測定値の最小値はｈ２とする。
このとき、ジャーナル部ｊの主軸６に対する偏心量であるワーク（ジャーナル）偏心量ｈ（主軸回転中心ｃ１からジャーナル部ｊの中心ｃ０までの距離）は、次の式で表される。
即ち、
ｈ＝（ｈ１−ｈ２）／２
【００３１】
次にステップ２ｂ−２）の処理が行われるのであり、図１０はこのステップでの処理を説明するためのものである。
このステップでは、被研削部１８である偏心円の主軸６に対する偏心量である被研削部偏心量Ｌを数式２により求める。
【００３２】
【数２】

【００３３】
ここに、αは被研削部基準角度であって、即ち、キー溝の形成された位置或いはそれの形成される予定位置（位相基準２０）を含むジャーナル部ｊの中心ｃ０回りの半径と、上記被研削部１８の中心ｃ２を含むジャーナル部ｊの中心ｃ０回りの半径とが挟む角度である。そして、Ｈは上記被研削部１８のジャーナル部ｊに対する偏心量である。
【００３４】
次にステップ２ｂ−３）に移行し、ここで、上記被研削部１８の主軸６に対する被研削部位相角度κ（被研削部１８の中心を含む主軸回転半径と垂直線１６ｂとが挟む角度）を次の数式３により求める。
【００３５】
【数３】

【００３６】
さらにステップ３ｂ）に移行するのであり、図１１はこのステップでの処理を説明するためのものである。
このステップでは、前後方向Ｘｓの砥石台１０の位置、即ち主軸回転中心ｃ１から研削砥石１４の中心ｃ３までの距離である砥石軸座標値Ｘを求める。
【００３７】
いま、定寸装置１５の測定値が最大となったときの主軸６に対するジャーナル部ｊの位相角度がθ度であるとき、このθの位置にあるジャーナル部ｊを矢印方向へ−（δ−（κ−θ））度回転させ、以後、この回転後のジャーナル部ｊの位相角度を０度とする。そして、図１１に示すように、この０度の位置を基準として、ワークｗを矢印方向Ｒｔへ主軸６と同体状にＣ度回転させたときの砥石軸座標値Ｘは数式４で表される。
【００３８】
【数４】

【００３９】
こうして主軸６の回転角度Ｃに対する砥石台１０の位置（砥石軸座標値Ｘ）に関する情報が作成されるのであり、以後はステップ４）に移行し、この情報をコンピュータ数値制御装置に入力し、この情報に基づいて主軸６及び砥石台１０を自動的に作動させ、被研削部１８の研削を実施する。
【００４０】
（ｂ）被研削部１８の前加工を基準とする場合
この場合にはステップ２ｃ）の処理が行われるのであり、図１２はこのステップでの処理を説明するためのものである。
このステップでは、スクロールチャック７にワークｗを取り付けたときのジャーナル部ｊの主軸回転中心ｃ１回りの主軸６に対する位相角度を０度とする。この状態の下で定寸装置１５の検出子１５ａをジャーナル部ｊの概略頂部に接触させる。そして、主軸６を矢印方向Ｒｔへ回転させながらジャーナル部ｊの主軸回転中心ｃ１回りの半径を測定する。
【００４１】
図１２Ａに示すように、この測定値が最大となるジャーナル部ｊの主軸６に対する位相角度であるワーク（ジャーナル）位相角度をθ度とし、またこの測定値の最大値をｈ１とする。そして、図１２Ｂに示すように、この測定値が最小となるジャーナル部ｊの位相角度であるジャーナル位相角度はθ＋１８０度となり、またこの測定値の最小値をｈ２とする。
このとき、ジャーナル部ｊの主軸６に対する偏心量であるワーク（ジャーナル）偏心量ｈは、次の式で表される。
即ち、
ｈ＝（ｈ１−ｈ２）／２
【００４２】
次に図１２Ｃに示すように定寸装置１５の検出子１５ａを被研削部１８である偏心円の周面部に接触させる。そして、主軸６を矢印方向Ｒｔへ回転させながら被研削部１８の主軸回転中心ｃ１回りの半径を測定する。
【００４３】
そしてワークｗをスクロールチャック７に取り付けたときの位置、即ちジャーナル部ｊの位相角度が０度である位置を基準にして、この測定値が最大となるジャーナル部ｊの主軸６に対する位相角度である被研削部位相角度をβ度とし、またこの測定値の最大値をｈ３とする。
【００４４】
次にステップ２ｃ−２）の処理が行われるのであり、図１３はこのステップでの処理を説明するためのものである。
このステップでは、被研削部１８である偏心円の主軸回転中心ｃ１に対する偏心量である被研削部偏心量Ｌを数式５により求める。
【００４５】
【数５】

【００４６】
ここに、γは上記被研削部１８の中心ｃ２を含むワーク中心ｃ０回りの半径と、被研削部１８の中心ｃ２を含む主軸回転半径とが挟む角度である。そして、Ｈは上記被研削部１８のジャーナル部ｊに対する偏心量であって、即ちジャーナル部１８の中心ｃ０から被研削部１８の中心ｃ２までの距離である。
【００４７】
さらにステップ３ｃ）に移行するのであり、図１４はこのステップでの処理を説明するためのものである。
このステップでは、前後方向Ｘｓの砥石台１０の位置、即ち主軸回転中心ｃ１から研削砥石１４の中心ｃ３までの距離である砥石軸座標値Ｘを求める。
【００４８】
いま、被研削部１８の測定に於ける定寸装置１５の測定値が最大となったときの角度、即ち、主軸６に対する被研削部１８の位相角度である被研削部位相角度がβ度であるとき、このβの位置にあるジャーナル部ｊを矢印方向Ｒｔへδ１度回転させ、この回転後のジャーナル部ｊの位相角度を０度とする。そして、図１４に示すように、この０度の位置を基準としてワークｗを矢印方向Ｒｔへ主軸６と同体状にＣ度回転させたときの砥石軸座標値Ｘは数式６で表される。ここで、δ１はワークｗの回転中心ｃ１を中心とし、定寸装置１５の検出子１５ａの前加工された被研削部１８の接触点と研削砥石１４の中心ｃ３とのなす角である。
【００４９】
【数６】

【００５０】
こうして主軸６の回転角度に対する砥石台１０の位置（砥石軸座標値Ｘ）に関する情報が作成されるのであり、以後はステップ４）に移行し、この情報をコンピュータ数値制御装置に入力し、この情報に基づいて主軸６及び砥石台１０を自動的に作動させ、被研削部１８の研削を実施する。
【００５１】
上記実施例において、ステップ１）以後の処理は全て自動的に行わせることができるのであるが、一部分を手作業で行うことも差し支えない。
また被研削部１８は必ずしも円形の周面である必要はないのであり、例えば楕円形や多角形等を含む任意な形状の周面であっても差し支えないのである。
さらに上記実施例では定寸装置１５によりジャーナル部ｊを測定したが、これに代えて、図３に仮想線で示すようにジャーナル部ｊと同心の周面を有するものとしたジャーナル同等部位ｊ１を形成し、この同等部位ｊ１を測定するようにしてもよい。
更に上記に示した例では外径側を測定して偏心量を計算して外径側を研削する場合を説明しているが、内径側を測定し偏心量を計算して外径側を研削する場合、内径側を測定し偏心量を計算して内径側を研削する場合、外径側を測定し偏心量を計算して内径側を研削する場合にも応用できることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
上記した本発明によれば、次のような効果が得られるのである。
即ち、チャック部に把持されるワーク部分と同心のワーク周面上の特定位置に、キー溝とかピン孔等の位相基準となるべきものが加工されているか加工される予定のワークを研削する場合に於いて、ワークのジャーナル部をチャック部の概略の回転中心位置に把持させた後、このワークの主軸に対する心出し作業を行わないでも、主軸及び砥石台の自動的な作動により、ワークのジャーナル部に対して偏心した被研削部を円形形状の周面に予定通りに研削させることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に使用されるコンピュータ数値制御式研削盤を示す平面図である。
【図２】前記研削盤を示す正面図である。
【図３】前記研削盤のチャック部を示す側面図である。
【図４】前記研削盤のチャック部を示す正面図である。
【図５】本発明に係る研削処理の全体的な流れ図である。
【図６】前記研削盤のスクロールチャックにワークを取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】前記研削盤に於けるワークの測定状態を示す図である。
【図８】前記研削盤に於ける砥石軸座標値を特定するための説明図である。
【図９】前記研削盤に於けるワークの測定状態を示す図である。
【図１０】前記研削盤に於ける被研削部の主軸中心に対する偏心量を特定するための説明図である。
【図１１】前記研削盤に於ける砥石軸座標値を特定するための説明図である。
【図１２】前記研削盤に於けるワークの測定状態を示す図である。
【図１３】前記研削盤に於ける被研削部の主軸中心に対する偏心量を特定するための説明図である。
【図１４】前記研削盤に於ける砥石軸座標値を特定するための説明図である。
【符号の説明】
ｗワーク
ｈワーク（ジャーナル）偏心量
６主軸
７チャック部（スクロールチャック）
１０砥石台
１８被研削部
２０ワーク（ジャーナル）の位相基準
α 被研削部基準角度
β 被研削部位相角度
θ ワーク（ジャーナル）位相角度
κ 被研削部位相角度
１５定寸装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a grinding method using a computer numerically controlled grinding machine.
[0002]
[Prior art]
When grinding a work with a computer numerically controlled grinding machine, as shown in FIGS. 1 to 4, a work w is attached to a chuck portion 7 formed on a spindle 6, and then a center c0 of the work w (journal portion j). The centering operation is performed to match the center of rotation with the rotation center c1 of the main spindle 6, and thereafter, the grindstone table 10 is moved in the front-rear direction Xs while rotating the main spindle 6.
[0003]
In grinding the work w, the work portion (journal portion j) gripped by the chuck portion 7 is generally cut in advance so as to have an outer peripheral surface parallel to the center c0.
[0004]
In a state where the journal portion j of this kind of work w is gripped by the chuck portion 7, the center of the gripped journal portion j is accurately parallel to the rotation center c1 of the main shaft 6, but it is normal. Therefore, in the centering work of the work w, it is not necessary to confirm and adjust the parallelism between the center c0 of the journal portion and the rotation center c1 of the spindle, and the work w (journal portion j) on the chuck portion 7 is exclusively used. Processing for matching the center c0 with the main shaft rotation center c1 is performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described grinding of the work w, much work is required for the centering work of the work w, which is a factor that hinders improvement in work efficiency.
The present invention is intended to cope with such a situation. That is, a work w which has been cut in advance so that a work portion gripped by the chuck portion 7 has an outer peripheral surface parallel to the spindle rotation center c1 is converted into a computer numerical value. An object of the present invention is to improve the grinding efficiency by eliminating the need for centering the work w on the chuck portion 7 when performing grinding with a controlled grinder.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
In the case of grinding a portion to be ground 18 of a work w having a phase reference 20 such as a key groove or a pin hole in a journal j,
A journal j gripped by the chuck 7 formed on the main shaft 6 is cut in advance so as to have an outer peripheral surface parallel to the center co of the journal j, and the journal j is positioned at the approximate rotational center position of the chuck 7. This causes the center co of the journal j to be parallel to the rotation center c1 of the main shaft 6 and a line 17a including the phase reference 20 and the center c0 of the journal j to be held. At this time, the phase angle of the journal portion j with respect to the main shaft 6 is set to 0 degree,
Under this condition, the detector 15a of the sizing device 15 is brought into contact with the approximate top of the journal j, and then the main shaft 6 is rotated in a specific direction Rt to reduce the radius of the journal j about the main shaft 6 rotation center c1. Based on the information on the radius, the journal eccentricity h, which is the distance from the center of rotation c1 of the main spindle 6 to the center c0 of the journal j, and the radius measured by the sizing device 15 became the maximum. Θ degrees, which is the phase angle of the work around the rotation center c1 of the main spindle 6 at that time,
Next, the eccentric amount L of the ground portion, which is the eccentric amount of the ground portion 18 eccentric from the center of the journal portion by a specific amount with respect to the main shaft 6 and forming a part of the work, is calculated by Equation 2.
Next, the ground part phase angle κ, which is the phase angle of the ground part 18 around the main shaft 6 rotation center c1, is calculated by Expression 3.
Next, when the journal j is rotated by − (δ− (κ−θ)) degrees in the specific direction Rt from the position where the phase angle of the work w about the main shaft 6 rotation center c1 is θ degrees, the rotation after this rotation is performed. The phase angle of the journal part j at the position is set to 0 degree in the subsequent processing,
Based on the position at 0 degree, the grinding wheel axis coordinate value X when the work w is rotated by C degrees in the same direction as the main shaft 6 in the specific direction Rt is calculated by Expression 4, and the part to be ground has a circular shape. For forming on the peripheral surface, create wheel head 10 position information, which is information on the position of the wheel head 10 with respect to the spindle rotation angle C,
Thereafter, the position information of the grindstone 10 is input to the computer numerical controller, and based on the position information of the grindstone 10, the position of the grindstone 10 with respect to the rotation of the spindle 6 is synchronously controlled, and It is performed to grind the peripheral surface.
[0007]
(Equation 2)

[0008]
(Equation 3)

[0009]
(Equation 4)

[0010]
According to the present invention, the grinding wheel head position information necessary for grinding the portion to be ground of the work in a state where the work is held at the approximate rotation center position of the chuck portion is created by the computer. Then, based on the wheel head position information, the part to be ground of the work is automatically ground by the spindle and the wheel head without going through the work centering operation.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, an outline of a computer numerically controlled grinding machine used in the present invention will be described. 1 and 2 are a plan view and a front view showing the computer numerically controlled grinding machine, and FIGS. 3 and 4 are a side view and a front view showing a chuck portion of the grinding machine.
In these figures, 1 is a bed, and 2 is a work support table provided on the bed 1. The work support table 2 can be fed and moved in the left-right direction Zs on the bed 1 by a support table servomotor 3 fixed to the bed 1.
[0012]
A headstock 4 is fixed to the left end of the work support table 2 so that the position in the left-right direction Zs can be adjusted. The headstock 4 is rotated by a servomotor 5 for the spindle and a specific position by the motor 5. A left-right-oriented main shaft 6 is provided, and a scroll chuck as a chuck portion 7 is fixed to a tip of the main shaft 6. Note that the chuck portion is not limited to the scroll chuck. Reference numeral 8 denotes a tailstock fixed to the right end of the work support table 2.
[0013]
The scroll chuck 7 is configured as shown in FIGS. 3 and 4, and a plurality of chuck claws 9 of at least three or more are equiangularly arranged around the shape center of the front end face fs of the chuck main body 7a. So that all the chuck claws 9 are synchronized and moved linearly toward the center of the shape of the front end face fs of the chuck body 7a (coinciding with the center of rotation c1). Has been done.
[0014]
Reference numeral 10 denotes a grindstone table provided on the bed 1. The grindstone table 10 can be fed and moved in the front-rear direction Xs on the bed 1 by a grindstone servomotor 11 fixed to the bed 1. Then, on the grindstone table 10, a grindstone driving motor 12, a grindstone rotating shaft 13 driven to rotate at a specific position by the motor 12, and fixed to the rotating shaft 13 and rotated in the same shape as the rotating shaft 13. Grinding wheel 14 and the like are provided.
[0015]
Further, a computer numerical controller (not shown) is provided near the bed 1 and a sizing device 15 is provided at a specific position on the work support table 2 in connection with the controller. The sizing device 15 measures a radius dimension of the work w held by the scroll chuck 7 around the main shaft rotation center c1.
[0016]
Next, an example of a flow of a grinding process in the case of processing the work w using the computer numerically controlled grinding machine described above will be sequentially described with reference to FIG. Here, FIG. 5 shows an overall flow chart of a grinding process of a work having an eccentric amount preset in the journal portion j and the portion to be ground 18 of the work w as shown in FIG.
[0017]
First, the processing of step 1) is performed as follows.
At this stage, the chuck claw 9 of the scroll chuck 7 is moved radially outward of the chuck main body 7a, and the workpiece w is supplied to the center of the chuck main body 7a as shown in FIGS. The plurality of chuck claws 9 are moved toward the center of the chuck main body 7a in the radial direction to grip the journal j of the work w. As a result, the work w is held at the approximate rotation center position of the scroll chuck 7. In this gripping state, the center c0 of the journal portion j (the center of the work w) gripped by the chuck claws 9 does not usually coincide with the main shaft rotation center c1 as shown in FIG.
[0018]
At this time, the work w supplied to the scroll chuck 7 is cut in advance so that the outer peripheral surface of the journal j has a peripheral surface parallel to the main shaft rotation center c1. Further, the supply of the work w to the scroll chuck 7 may be performed manually by an operator, or may be performed by automatic mechanical operation by a loader.
[0019]
FIG. 6 shows a state in which the work w is mounted on the scroll chuck 7. In the drawing, c1 is the main shaft rotation center, 16a is a horizontal line passing through the main shaft rotation center c1 when the work is mounted, and 16b is the main shaft rotation center c1 when the work is mounted. C0 is the center of the journal j, 17a is a horizontal line passing through the center c0 of the journal j when the work is mounted, 17b is a vertical line passing through the center c0, and c2 is the eccentricity of the ground portion 18 The center of the circle, 19a is a horizontal line passing through the center c2 of the portion 18 to be ground, 19b is a vertical line passing through the center c2 of the portion to be ground 18, and H is the amount of eccentricity of the portion 18 to be ground with respect to the journal portion j (journal portion j (The distance from the center c0 to the center c2 of the portion 18 to be ground), the size of which is determined before grinding.
[0020]
By the way, the work w gripped in this way does not have a phase reference such as a key groove or a pin hole formed in the journal j, and sometimes has such a phase reference. Are different, and each case will be described separately.
[0021]
(A) When the Work w Does Not Have a Phase Reference In this case, the processing in step 2a) is performed, and FIG. 7 is for explaining the processing in this step.
In this step, the phase angle of the work w with respect to the main shaft 6 when the work w is attached to the scroll chuck 7 in step 1) is set to 0 degree. Under this condition, the detector 15a of the sizing device 15 is brought into contact with the approximate top of the journal j. Then, the radius of the journal j around the main shaft rotation center c1 is measured while rotating the main shaft 6 in the arrow direction Rt.
[0022]
Next, the process proceeds to step 2a-1). As shown in FIG. 7A, the phase angle of the journal portion j with respect to the main shaft 6 at which the measured value becomes maximum is θ degrees, and the maximum value of this measured value is h1. In this case, as shown in FIG. 7B, the phase angle of the journal portion j at which the measured value is minimum is θ + 180 degrees, and the minimum value of this measured value is h2.
At this time, the work (journal) eccentricity h (the distance from the spindle rotation center c1 to the center c0 of the journal j), which is the eccentricity of the journal j with respect to the main shaft 6, is represented by the following equation.
That is,
h = (h1-h2) / 2
[0023]
Next, the process of step 3a) is performed, and FIG. 8 is for explaining the process of this step.
In this step, a wheel axis coordinate value X which is a position of the wheel head 10 in the front-rear direction Xs, that is, a distance from the main shaft rotation center c1 to the rotation center c3 of the grinding wheel 14 is obtained.
[0024]
Now, when the work phase angle, which is the phase angle of the work w (journal part j) with respect to the main shaft 6 when the measurement value of the sizing device 15 is maximum, is θ degrees, the journal part j at the position of θ Is rotated by δ degrees in the arrow direction Rt, and thereafter, the phase angle of the work w (journal part j) after this rotation is set to 0 degree. In this state, as shown in FIG. 8, the whetstone axis coordinate value X when the workpiece w is rotated C degrees in the same direction as the main shaft 6 in the direction of the arrow Rt on the basis of this 0 degree position is expressed by the following equation (1). Is represented by Here, δ is the angle between the center of rotation c1 of the work w and the contact point of the detector 15a of the sizing device 15 with the journal j and the center c3 of the grinding wheel 14.
[0025]
(Equation 1)

[0026]
Here, d1 is a finished diameter of an eccentric circle which is an example of the ground portion 18, Wd is a diameter of the grinding wheel 14, and H is an eccentric amount of the ground portion 18 with respect to the journal j.
[0027]
In this manner, information on the position of the grinding wheel head 10 (grid wheel axis coordinate value X) with respect to the spindle rotation angle C is created. Thereafter, the process proceeds to step 4), and this information is input to the computer numerical controller, and The spindle 6 and the grindstone base 10 are automatically operated on the basis of this, and the grinding of the portion 18 to be ground is performed.
[0028]
(B) When the Work w has a Phase Reference In this case, further processing is performed without using the pre-processing of the part to be ground 18 as a reference, and further processing is performed based on the pre-processing. In some cases, the subsequent processing differs depending on each case, and each case will be described separately.
Here, the pre-processing is processing at a stage immediately before the finishing processing, and refers to processing for determining the relative position of the ground portion 18 in the work w.
[0029]
(A) In the case where the pre-processing of the part to be ground 18 is not used as a reference This case is particularly relevant to the present invention, and the processing of step 2b) is performed, and FIG. 9 illustrates the processing in this step. It is for. In this process, since the journal j has a keyway which is the phase reference 20, when the work w is mounted on the scroll chuck 7, the work w is oriented in a specific direction on the scroll chuck 7 stopped at a specific angular position. Hold it. The direction of the work w at this time is, for example, a line (horizontal line 17a) including the phase reference 20 and the center c0 of the journal j as horizontal as shown in FIG. 9A. Then, the phase angle of the journal j with respect to the main shaft 6 at this time is set to 0 degree.
Under this condition, as in step 2a), the detector 15a of the sizing device 15 is brought into contact with the approximate top of the journal j, and the spindle 6 is rotated in the arrow direction Rt while the spindle rotation center c1 of the journal j is rotated. Measure the radius around.
[0030]
Next, the process proceeds to step 2b-1).
Here, as shown in FIG. 9A, the phase angle of the journal portion j with respect to the main shaft 6, that is, the work (journal) phase angle at which the measured value becomes the maximum is θ degrees, and the maximum value of the measured value is h1. . Then, as shown in FIG. 9B, the work phase angle at which the measured value becomes the minimum is θ + 180 degrees, and the minimum value of the measured value at this time is h2.
At this time, the work (journal) eccentricity h (the distance from the spindle rotation center c1 to the center c0 of the journal j), which is the eccentricity of the journal j with respect to the main shaft 6, is represented by the following equation.
That is,
h = (h1-h2) / 2
[0031]
Next, the processing of step 2b-2) is performed, and FIG. 10 is for explaining the processing in this step.
In this step, the amount of eccentricity L of the portion to be ground, which is the amount of eccentricity of the eccentric circle, which is the portion to be ground 18, with respect to the main shaft 6 is obtained by Expression 2.
[0032]
(Equation 2)

[0033]
Here, α is the reference angle of the portion to be ground, that is, the radius around the center c0 of the journal j including the position where the key groove is formed or the expected position where the key groove is formed (phase reference 20). The angle between the center c2 of the portion to be ground 18 and the radius around the center c0 of the journal j is the angle to be sandwiched. H is the amount of eccentricity of the ground portion 18 with respect to the journal j.
[0034]
Next, the process proceeds to step 2b-3), where the phase angle κ of the portion to be ground relative to the main shaft 6 of the portion to be ground 18 (the angle between the turning radius of the main shaft including the center of the portion to be ground 18 and the vertical line 16b). Is calculated by the following equation (3).
[0035]
(Equation 3)

[0036]
The process further proceeds to step 3b), and FIG. 11 is for explaining the processing in this step.
In this step, a wheel axis coordinate value X which is the position of the wheel head 10 in the front-rear direction Xs, that is, the distance from the spindle rotation center c1 to the center c3 of the grinding wheel 14 is obtained.
[0037]
Now, when the phase angle of the journal j with respect to the main shaft 6 when the measured value of the sizing device 15 becomes the maximum is θ degrees, the journal j at the position of θ is moved in the direction of the arrow by-(δ− ( κ-θ)) degrees, and the phase angle of the journal j after this rotation is set to 0 degrees. Then, as shown in FIG. 11, the whetstone axis coordinate value X when the work w is rotated C degrees in the same direction as the main shaft 6 in the arrow direction Rt based on the 0-degree position is represented by Expression 4. .
[0038]
(Equation 4)

[0039]
Thus, information on the position of the grinding wheel head 10 (grid wheel axis coordinate value X) with respect to the rotation angle C of the spindle 6 is created. Thereafter, the process proceeds to step 4), and this information is input to the computer numerical controller. The spindle 6 and the grindstone table 10 are automatically operated based on the information, and the grinding of the portion to be ground 18 is performed.
[0040]
(B) In the case where the pre-processing of the portion to be ground 18 is used as a reference In this case, the processing of step 2c) is performed, and FIG. 12 is for explaining the processing in this step.
In this step, the phase angle of the journal portion j with respect to the main shaft 6 around the main shaft rotation center c1 when the work w is mounted on the scroll chuck 7 is set to 0 degree. Under this condition, the detector 15a of the sizing device 15 is brought into contact with the approximate top of the journal j. Then, the radius of the journal j around the main shaft rotation center c1 is measured while rotating the main shaft 6 in the arrow direction Rt.
[0041]
As shown in FIG. 12A, the work (journal) phase angle, which is the phase angle of the journal portion j with respect to the main shaft 6, at which the measured value is maximum is θ degrees, and the maximum value of this measured value is h1. Then, as shown in FIG. 12B, the journal phase angle, which is the phase angle of the journal j at which the measured value becomes the minimum, is θ + 180 degrees, and the minimum value of the measured value is h2.
At this time, the work (journal) eccentricity h, which is the eccentricity of the journal j with respect to the main shaft 6, is expressed by the following equation.
That is,
h = (h1-h2) / 2
[0042]
Next, as shown in FIG. 12C, the detector 15a of the sizing device 15 is brought into contact with the peripheral surface of the eccentric circle which is the portion to be ground 18. Then, the radius around the main spindle rotation center c1 of the part to be ground 18 is measured while rotating the main spindle 6 in the arrow direction Rt.
[0043]
Based on the position when the work w is attached to the scroll chuck 7, that is, the position where the phase angle of the journal j is 0 degree, this is the phase angle of the journal j with respect to the main shaft 6 at which the measured value is maximum. The phase angle of the portion to be ground is β degrees, and the maximum value of the measured values is h3.
[0044]
Next, the process of step 2c-2) is performed, and FIG. 13 is for explaining the process of this step.
In this step, the amount of eccentricity L of the portion to be ground, which is the amount of eccentricity of the eccentric circle as the portion to be ground 18 with respect to the center of rotation c1 of the spindle, is obtained by Expression 5.
[0045]
(Equation 5)

[0046]
Here, γ is the angle between the radius around the work center c0 including the center c2 of the ground portion 18 and the main shaft rotation radius including the center c2 of the ground portion 18. H is the amount of eccentricity of the ground portion 18 with respect to the journal portion j, that is, the distance from the center c0 of the journal portion 18 to the center c2 of the ground portion 18.
[0047]
The process further proceeds to step 3c), and FIG. 14 is for describing the processing in this step.
In this step, a wheel axis coordinate value X which is the position of the wheel head 10 in the front-rear direction Xs, that is, the distance from the spindle rotation center c1 to the center c3 of the grinding wheel 14 is obtained.
[0048]
Now, the angle at which the measured value of the sizing device 15 in the measurement of the ground portion 18 is the maximum, that is, the phase angle of the ground portion, which is the phase angle of the ground portion 18 with respect to the spindle 6, is β degrees. At some point, the journal j at the position of β is rotated δ1 degrees in the direction of the arrow Rt, and the phase angle of the journal j after this rotation is set to 0 °. Then, as shown in FIG. 14, the whetstone axis coordinate value X when the work w is rotated C degrees in the same direction as the main shaft 6 in the arrow direction Rt based on the 0 degree position is represented by Expression 6. Here, δ1 is an angle between the contact point of the pre-processed portion 18 of the detector 15a of the sizing device 15 and the center c3 of the grinding wheel 14 about the rotation center c1 of the work w.
[0049]
(Equation 6)

[0050]
In this way, information on the position of the grinding wheel head 10 (grid wheel axis coordinate value X) with respect to the rotation angle of the spindle 6 is created. Thereafter, the process proceeds to step 4), and this information is input to the computer numerical controller, and this information is input. , The spindle 6 and the grindstone table 10 are automatically operated to perform the grinding of the portion 18 to be ground.
[0051]
In the above embodiment, all the processing after step 1) can be automatically performed, but a part of the processing may be performed manually.
Further, the ground portion 18 does not necessarily have to be a circular peripheral surface, and may have an arbitrary peripheral surface including an elliptical shape or a polygonal shape.
Further, in the above embodiment, the journal portion j was measured by the sizing device 15, but instead of this, a journal equivalent portion j1 having a concentric peripheral surface with the journal portion j as shown by a virtual line in FIG. And the equivalent part j1 may be measured.
Furthermore, in the example shown above, the case of measuring the outer diameter side and calculating the amount of eccentricity and grinding the outer diameter side is described, but measuring the inner diameter side and calculating the amount of eccentricity and grinding the outer diameter side is described. In this case, it is needless to say that the present invention can be applied to the case where the inner diameter side is measured and the eccentric amount is calculated and the inner diameter side is ground, and the case where the outer diameter side is measured and the eccentric amount is calculated and the inner diameter side is ground.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, the following effects can be obtained.
That is, when grinding a workpiece to be processed or is to be processed as a phase reference, such as a keyway or a pinhole, at a specific position on the peripheral surface of the workpiece concentric with the workpiece portion held by the chuck portion. In the above, after the journal portion of the work is gripped at the approximate rotation center position of the chuck portion, the work journal is automatically operated by the main shaft and the grindstone base without performing the centering work on the main shaft of the work. The part to be ground eccentric to the part can be ground on the circular peripheral surface as planned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a computer numerically controlled grinding machine used for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the grinding machine.
FIG. 3 is a side view showing a chuck portion of the grinding machine.
FIG. 4 is a front view showing a chuck portion of the grinding machine.
FIG. 5 is an overall flowchart of a grinding process according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where a work is attached to a scroll chuck of the grinding machine.
FIG. 7 is a diagram showing a measurement state of a work in the grinding machine.
FIG. 8 is an explanatory diagram for specifying a grinding wheel axis coordinate value in the grinding machine.
FIG. 9 is a diagram showing a measurement state of a workpiece in the grinding machine.
FIG. 10 is an explanatory diagram for specifying an eccentric amount of a portion to be ground in the grinding machine with respect to a center of a spindle.
FIG. 11 is an explanatory diagram for specifying a grinding wheel axis coordinate value in the grinding machine.
FIG. 12 is a view showing a measurement state of a work in the grinding machine.
FIG. 13 is an explanatory diagram for specifying an amount of eccentricity of a portion to be ground in the grinding machine with respect to a center of a spindle.
FIG. 14 is an explanatory diagram for specifying a grinding wheel axis coordinate value in the grinding machine.
[Explanation of symbols]
w Work h Work (journal) eccentricity 6 Spindle 7 Chuck (scroll chuck)
10 Grinding wheel base 18 Grinding part 20 Work (journal) phase reference α Grinding part reference angle β Grinding part phase angle θ Work (journal) phase angle κ Grinding part phase angle 15 Sizing device

Claims

When grinding the portion to be ground 18 of the work w having the phase reference 20 such as a keyway or a pin hole in the journal j,
A journal j gripped by the chuck 7 formed on the main shaft 6 is cut in advance so as to have an outer peripheral surface parallel to the center co of the journal j, and the journal j is positioned at the approximate rotational center position of the chuck 7. This causes the center co of the journal j to be parallel to the rotation center c1 of the main shaft 6 and a line 17a including the phase reference 20 and the center c0 of the journal j to be held. At this time, the phase angle of the journal portion j with respect to the main shaft 6 is set to 0 degree,
Under this condition, the detector 15a of the sizing device 15 is brought into contact with the approximate top of the journal j, and then the main shaft 6 is rotated in a specific direction Rt to reduce the radius of the journal j about the main shaft 6 rotation center c1. Based on the information on the radius, the journal eccentricity h, which is the distance from the center of rotation c1 of the main spindle 6 to the center c0 of the journal j, and the radius measured by the sizing device 15 became the maximum. Θ degrees, which is the phase angle of the work around the rotation center c1 of the main shaft 6 at the time, is specified,
Next, the eccentric amount L of the ground portion, which is the eccentric amount of the ground portion 18 eccentric from the center of the journal portion by a specific amount with respect to the main shaft 6 and forming a part of the work, is calculated by Equation 2.
Next, the ground portion phase angle κ, which is the phase angle of the ground portion 18 around the main shaft 6 rotation center c1, is calculated by Expression 3,
Next, when the journal j is rotated by − (δ− (κ−θ)) degrees in the specific direction Rt from the position where the phase angle of the work w about the main shaft 6 rotation center c1 is θ degrees, the rotation after this rotation is performed. The phase angle of the journal part j at the position is set to 0 degree in the subsequent processing,
Based on the position at 0 degree, the grinding wheel axis coordinate value X when the work w is rotated by C degrees in the same direction as the main shaft 6 in the specific direction Rt is calculated by Expression 4, and the part to be ground has a circular shape. For forming on the peripheral surface, create grinding wheel head 10 position information that is information on the position of the grinding wheel head 10 with respect to the spindle rotation angle C,
Thereafter, the position information of the grindstone 10 is input to the computer numerical controller, and based on the position information of the grindstone 10, the position of the grindstone 10 with respect to the rotation of the spindle 6 is synchronously controlled, and A grinding method using a computer numerically controlled grinding machine, which is carried out so as to grind a peripheral surface.

In the above equations 2, 3 and 4,
L is the amount of eccentricity of the portion to be ground, κ is the phase angle of the portion to be ground, X is the distance between the center of rotation of the spindle and the center of the grinding wheel, and α is the reference angle of the portion to be ground, ie, the phase reference. 20 is an angle between the radius of the journal portion j around the center c0 including the center 20 and the radius of the journal portion j around the center c0 including the center c2 of the ground portion 18; , Dl is the finished diameter of the portion to be ground 18, and Wd is the diameter of the grinding wheel 14. Here, δ is the angle between the contact point of the detector 15a of the sizing device 15 with the journal j and the center c3 of the grinding wheel 14 with the rotation center c1 of the work w as the center.