JP3574262B2

JP3574262B2 - Non-circular grinding machine

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Publication number: JP3574262B2
Application number: JP06127596A
Authority: JP
Inventors: 田隆則米; 久田学和; 和田優大; 山達臣中; 谷利一大; 田稔太; 原克敏宮
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2016-03-18
Also published as: JPH09251311A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カム等の非真円形状をなす被加工物を回転させながら、その外周面を回転砥石によって研削加工する非真円体の研削装置に係わり、特に被加工物を装着した主軸の回転速度を制御するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被加工物を装着した主軸を回転させながら、その主軸と直交する方向へ回転砥石を相対移動させて、被加工物の外周を非真円形状に研削する装置としては、例えば車両用エンジンにおけるカムを研削するためのカム研削盤が知られている。
【０００３】
この種のカム研削盤においては、主軸の回転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定したプロフィールデータが、予め数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）に制御データとして記憶されている。そして、そのプロフィールデータに基づいて、ＮＣ装置により主軸の回転角度に応じて回転砥石の移動位置が制御されることにより、被加工物が予め設定された所定の切り込み量で研削されて、非真円体としてのカムが形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１８に示すように、被加工物Ｗａを回転砥石１２により所定の切り込み量△Ｈで研削する場合には、被加工物Ｗａ及び回転砥石１２に研削抵抗が作用する。ところが、カムは非真円形状をなしているため、被加工物Ｗａの回転に伴って、その被加工物Ｗａの曲率半径ρｉが変化する。この研削加工時における曲率半径ρｉの変化は、前記研削抵抗のうちの摩擦抵抗の変化となって表れる。そして、この曲率半径ρｉが大きい部分では摩擦抵抗が大きくなるため、被加工物Ｗａの仕上げ面に熱的損傷を与え、研削焼けや研削割れが発生して加工品位の低下を招くという問題があった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、研削加工時における摩擦抵抗の増大を抑制して、加工品位の低下を防ぐことができる非真円体の研削装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、被加工物を装着した主軸を回転させる回転手段と、被加工物の外周面を研削する回転砥石を前記主軸に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段とを備え、主軸を回転させながら、主軸の回転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定した制御データに基づいて移動手段を制御して、被加工物を所定の非真円形状に研削する非真円体の研削装置において、被加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に対する被加工物の曲率半径を算出する第１の算出手段と、非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された基準主軸回転速度と上記算出された曲率半径とに基づいて主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第２の算出手段と、上記算出された主軸回転速度と上記制御データとに基づいて時間変化に対する回転砥石の移動位置を算出する第３の算出手段と、上記算出された移動位置に基づいて時間変化に対する回転砥石の移動加速度を算出する第４の算出手段と、上記算出された移動加速度が予め設定された規定値以内か否かを判定する判定手段と、上記判定の結果に基づいて、移動加速度に規定値を越えたものがあるときには上記基準回転速度を下げるように修正し、再び第２の算出手段ないし第４の算出手段に算出を行わせる基準主軸回転速度修正手段と、上記判定の結果に基づいて移動加速度が規定値以内のときには最新の基準主軸回転速度とこれに基づく最新の主軸回転角度に対する主軸回転速度とを主軸回転制御データとして決定する主軸回転制御データ決定手段と、研削加工時には上記決定された主軸回転制御データに基づいて上記回転手段を制御する制御手段とを備え、主軸の回転速度が被加工物の曲率半径に応じて変化するように、かつこれに伴う回転砥石の移動加速度が規定値以内になるように主軸の回転速度を設定する構成としている。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１において、被加工物角度に対する被加工物の曲率半径をρとし、主軸回転速度をωとしたときに、制御手段は主軸回転速度ωが１／ρに比例して変化するように回転手段を制御する構成としている。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項１または２において、上記第２の算出手段は、第１の算出手段による算出結果から主軸回転角度に対する曲率半径を算出する手段を有する構成としている。
【００１１】
請求項４の発明では、請求項１または２において、上記第２の算出手段は、第１の算出手段による算出結果から被加工物角度に対する主軸回転速度を算出する手段を有する構成としている。
【００１２】
請求項５の発明では、請求項１ないし４のいずれかにおいて、上記基準主軸回転速度修正手段は、基準主軸回転速度の修正量を回転砥石の移動加速度の最高値と上記規定値との差に応じて算出する手段を有する構成としている。
【００１３】
請求項６の発明では、被加工物を装着した主軸を回転させる回転手段と、被加工物の外周面を研削する回転砥石を前記主軸に対して交差する方向へ相対移動させる移動手段とを備え、主軸を回転させながら、主軸の回転角度と回転砥石の移動位置との関係を設定した制御データに基づいて移動手段を制御して、被加工物を所定の非真円形状に研削する非真円体の研削装置において、被加工物の形状データに基づいて、被加工物角度に対する被加工物の曲率半径を算出する第１の算出手段と、非真円形状の基礎円部分に対応して予め設定された基準主軸回転速度と上記算出された曲率半径とに基づいて主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出する第２の算出手段と、上記算出された主軸回転速度に基づいて主軸回転角度に対する主軸単位回転角度間の回転速度変化量を算出する回転速度変化量算出手段と、上記算出された回転速度変化量が予め設定された規定範囲内か否かを判定する判定手段と、上記判定の結果に基づいて回転速度変化量に規定範囲を越えたものがあるときには上記第２の算出手段による主軸回転速度に対して非真円形状のリフト部分における最小回転速度幅を広げるように主軸回転速度を修正する主軸回転速度修正手段と、上記修正された主軸回転角度に対する主軸回転速度と上記基準主軸回転速度とを主軸回転制御データとして決定し、もしくは上記判定の結果に基づいて回転速度変化量が規定範囲内のときには上記第２の算出手段による主軸回転角度に対する主軸回転速度と上記基準主軸回転速度とを主軸回転制御データとして決定する主軸回転制御データ決定手段と、研削加工時には上記決定された主軸回転制御データに基づいて上記回転手段を制御する制御手段とを備え、主軸の回転速度が被加工物の曲率半径に応じて変化するように、かつこれに伴う単位回転角度間の回転速度変化量が大きい部分でのデータが低くなるように主軸回転速度を設定する構成としている。
【００１４】
請求項７の発明では、請求項６において、被加工物角度に対する被加工物の曲率半径をρとし、主軸回転速度をωとしたときに、制御手段は主軸回転速度ωが１／ρに比例して変化するように回転手段を制御する構成としている。
【００１５】
請求項８の発明では、請求項６または７において、上記主軸回転速度修正手段は、リフト部分において回転速度変化量が規定範囲を越えている角度を修正開始点または修正終点として主軸回転速度を修正する構成としている。
【００１６】
【発明の作用】
従って、請求項１の発明によれば、第１の算出手段により、被加工物の曲率半径が算出される。そして、第２の算出手段により、上記算出された曲率半径に基づいて主軸の回転角度に対する主軸回転速度が算出される。すなわち、曲率半径が大きくなると、加工部分で発生する摩擦抵抗が大きくなる。従って、このような場合には、主軸の回転速度を遅くして、摩擦抵抗の増大を抑制する。一方、曲率半径が小さいと、加工部分で発生する摩擦抵抗が小さくなるので、このような場合には、主軸の回転速度を速くする。その結果、被加工物の回転に伴って曲率半径が変化したとしても、被加工物に対する熱的影響が均一化され、仕上げ面の高品位化が実現することとなる。
【００１９】
しかも、こうして得られた主軸回転速度から第３の算出手段により、時間変化に対する回転砥石の移動位置を求め、第４の算出手段により、回転砥石の移動加速度が算出され、この算出の結果、判定手段により、移動加速度が規定値を越えていた場合には、基準主軸回転速度修正手段により、主軸回転速度算出の基準となる基準主軸回転速度が修正され、第２、第３、第４の算出手段を経て、判定手段により規定値以内と判定されたときに、主軸回転制御データ決定手段により、最新の基準主軸回転速度およびこれに基づく主軸回転角度に対する主軸回転速度が主軸回転制御データとして決定される。そして、研削加工時には、この決定された主軸回転制御データに基づいて回転手段が制御される。
【００２０】
このように、主軸の回転に追従するように回転砥石の移動手段の能力を越えない範囲で主軸の回転速度を適正に設定することにより、回転手段および移動手段のスムーズな制御がなされることとなる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、ωは１／ρに比例して変化する。言い換えれば主軸回転速度ωは、曲率半径ρが大きくなるのに従って遅くなり、曲率半径ρが小さくなるのに従って速くなる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、第２の算出手段は、第１の算出手段による算出結果から曲率半径を主軸回転角度に対応するデータに変換したのち、このデータをもとに主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出するため、算出が容易になされる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、第２の算出手段は、第１の算出手段による算出結果をもとに被加工物角度に対する主軸回転速度を算出したのち、この主軸回転速度を主軸回転角度に対応するデータに変換するため、算出が容易になされる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、基準主軸回転速度修正手段は、基準主軸回転速度の修正量を回転砥石の移動加速度の最高値と規定値との差に応じて算出し、適正な修正量が与えられるため、基準主軸回転速度の修正および回転速度の算出が短時間でなされる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、第１の算出手段により、被加工物の曲率半径が算出される。そして、第２の算出手段により、上記算出された曲率半径に基づいて主軸の回転角度に対する主軸回転速度が算出される。すなわち、曲率半径が大きくなると、加工部分で発生する摩擦抵抗が大きくなる。従って、このような場合には、主軸の回転速度を遅くして、摩擦抵抗の増大を抑制する。一方、曲率半径が小さいと、加工部分で発生する摩擦抵抗が小さくなるので、このような場合には、主軸の回転速度を速くする。その結果、被加工物の回転に伴って曲率半径が変化したとしても、被加工物に対する熱的影響が均一化され、仕上げ面の高品位化が図られることとなる。
【００２６】
しかも、こうして得られた主軸回転速度から第３の算出手段により、主軸回転角度に対する主軸単位回転角度間の回転速度変化量が算出され、この算出の結果、判定手段により、回転速度変化量が規定範囲を越えていた場合には、主軸回転速度修正手段により、第２の算出手段で算出された主軸回転角度に対する主軸回転速度に対してリフト部分の最小回転度幅を広げるように主軸回転速度が修正され、主軸回転制御データ決定手段により、修正後の主軸回転速度と基準主軸回転速度が主軸回転制御データとして決定される。もしくは、判定手段により規定範囲内と判定されたときに、主軸回転制御データ決定手段により、第２の算出手段により算出された主軸回転角度に対する主軸回転速度と基準主軸回転速度が主軸回転制御データとして決定される。そして、研削加工時には、この決定された主軸回転制御データに基づいて回転手段が制御される。
【００２７】
このように、特に主軸回転速度の変化量の大きい部分でのデータが低くなるように主軸回転速度が修正されるため、研削加工時、主軸の回転速度がこの回転速度制御データによって制御されるとき、多少の速度の時間ずれがあったとしても異常加工は回避されることになる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、ωは１／ρに比例して変化する。言い換えれば、主軸回転速度ωは、曲率半径ρが大きくなるのに従って遅くなり、曲率半径ρが小さくなるのに従って速くなる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、主軸回転速度修正手段は、リフト部分において回転速度変化量が規定範囲を越えている角度を修正開始点または修正終点として主軸回転速度を修正するため、適正な角度位置でデータ修正がなされ、これにより、微小な速度変更があったとしても良好な加工がなされる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を研削盤に具体化した第１実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。
【００３１】
図１の一部破断側面図および図２の平面図に示すように、ワーク支持台１は基台２の一方の側部上面に移動機構（図示省略）により水平方向（図２Ｚ方向）へ移動可能に支持されている。主軸台３はワーク支持台１の上面に配設され、カムシャフトＷの一端を着脱可能に支持するための主軸４及びその主軸４を回転させるための回転手段としてのサーボモータよりなる主軸用モータ５を備えている。また、カムシャフトＷにはカム形状の複数の被加工物Ｗａが軸線方向へ所定の間隔をおいて形成され、これらの被加工物Ｗａの外周面が被研削面Ｗｂとなっている。そして、被加工物Ｗａはその被研削面Ｗｂを研削されることにより、非真円体としてのカム２３として形成される。
【００３２】
ホルダ６は主軸４との間隔を調整自在にワーク支持台１の上面に配設され、前記カムシャフトＷが主軸４とこのホルダ６との間においてＺ方向へ延びるように回転可能にかつ着脱可能に支持される。そして、カムシャフトＷは、この支持状態で主軸用モータ５の駆動に伴い所定の方向へ回転する。エンコーダ７は主軸用モータ５に取り付けられ、このエンコーダ７からの検出信号が後述するＮＣ装置１８に入力される。
【００３３】
砥石台８は前記基台２上にカムシャフトＷの軸線と直交する水平方向（図２Ｘ方向）へ移動可能に支持されている。サーボモータよりなる移動用モータ９は基台２の他方の側部に取り付けられ、この移動用モータ９によりボールスクリュー１０が回転して、砥石台８をカムシャフトＷと接近又は離間する方向へ移動させる。本実施の形態では、移動用モータ９及びボールスクリュー１０等により、移動手段が構成されている。エンコーダ１１は移動用モータ９に取り付けられ、このエンコーダ１１からの検出信号が後述するＮＣ装置１８に入力される。回転砥石１２は、その研削面がカムシャフトＷと対向するように砥石台８の一端に支軸１３により回転可能に支持されている。砥石用モータ１４は砥石台８上に配設され、この砥石用モータ１４の出力をプーリ１５、１６及びベルト１７を介して砥石１２に伝達して一方向へ回転させる。
【００３４】
第１の算出手段、第２の算出手段、第３の算出手段、第４の算出手段、判定手段、基準主軸回転速度修正手段、主軸回転制御データ決定手段および制御手段を構成するＮＣ装置１８は、装置全体の動作を制御するためのものである。このＮＣ装置１８は、各種演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）１９、装置全体の動作を制御するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ（リードオンリーメモリ）２０、及び各種情報を一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２１を有している。
【００３５】
前記ＲＡＭ２１には、加工対象となる各種の被加工物Ｗａにそれぞれ対応して、仕上げ後の最終カム形状に基づくリフトデータが予め記憶されている。図３および図４（ａ）に示すように、このリフトデータは、最終的に得られるカム２３（図３に２点鎖線で示す）の回転中心Ｏから外周面までの半径方向における長さｒ（Ａｉ）を、被加工物Ｗａの単位角度毎に設定したものである。尚、被加工物Ｗａの角度Ａｉとは、被加工物Ｗａをその半径方向に沿って延びる直線によって単位角度毎に分割したときに、各半径方向線が０度を示す所定の半径方向線に対してなす角度を表すものである。そして、ここでは、図３に示すように、カム２３の基礎円部分２３ａ（半径方向における長さｒ（Ａｉ）が一定の部分）の中間位置をＰ１としたとき、その位置Ｐ１と被加工物Ｗａの回転中心Ｏとを結ぶ半径方向線が、０度（＝角度Ａ１）を示す半径方向線として設定されている。
【００３６】
すなわち、ＮＣ装置１８は、図５のフローチャートに示すように、ステップＳ１において、ワークの種類によってリフトデータｒ（Ａｉ）を決定し、ステップＳ２において、被加工物Ｗａに対する砥石１２の切り込み量△Ｈを決定する。切り込み量△Ｈとは、被加工物Ｗａが１回転するとき、砥石１２を被加工物Ｗａの外周面からどの程度の深さまで切り込ませるかを、被加工物Ｗａの外周面に接する接線と直交する方向に長さで表したものである。
【００３７】
さらに、ステップＳ３において、砥石１２の半径Ｒが決定されると、ＮＣ装置１８は、ステップＳ４において、被加工物Ｗａが各角度Ａｉの位置において砥石１２と接触するときの主軸回転角度θ（Ａｉ）を算出して、ＲＡＭ２１に記憶する。
【００３８】
つまり、図３に示すように、被加工物Ｗａに対する砥石１２の研削点Ｑｉが被加工物Ｗａの各角度Ａｉの位置と対応しているときの主軸回転角度θ（Ａｉ）を求める。この主軸回転角度θ（Ａｉ）は、研削点Ｑｉが被加工物Ｗａ上の前記位置Ｐ１と対応しているときの角度θ（Ａ１）を０度として設定してある。
【００３９】
被加工物Ｗａに対する砥石１２の研削点Ｑｉが、被加工物Ｗａの回転中心Ｏと砥石１２の回転中心Ｐｉとを結ぶ直線上に常に位置していれば、被加工物Ｗａの角度Ａｉとそれに対応する主軸回転角度θ（Ａｉ）とは常に同一の値となる。しかし、図３に示すように、非真円形状をなす被加工物Ｗａを所定の半径Ｒを有する砥石１２で研削する場合には、前記研削点Ｑｉが両回転中心Ｏ、Ｐｉを結ぶ直線に対して上下にシフトする。従って、被加工物Ｗａの角度Ａｉとそれに対応する主軸回転角度θ（Ａｉ）とは、常に同一の値にはならない。その結果、等角度毎に設定されている被加工物Ｗａの角度Ａｉに対して、主軸回転角度θ（Ａｉ）は等角度毎の値として算出されない。
【００４０】
この関係をもとにして、ＮＣ装置１８は、ステップＳ５において、主軸４の回転角度θｉと砥石１２の移動位置すなわち砥石台８の移動位置Ｘとの関係を設定した制御データとしてのプロフィールデータＸｉを算出し、ＲＡＭ２１に記憶する。図４（ｂ）に示すように、このプロフィールデータＸｉは、主軸４が１回転する間における砥石台８のＸ方向の移動位置Ｘを、主軸４の単位回転角度毎に設定したものである。
【００４１】
つまり、図４（ａ）における主軸回転角度θ（Ａｉ）に対応するリフトデータｒ（Ａｉ）を、図４（ｂ）に示すように、等角度毎の主軸回転角度θｉに対応する被加工物Ｗａの回転中心Ｏと研削点Ｑｉとの間の距離ｒｉに変換して、この距離ｒｉと砥石半径Ｒとに基づいて、プロフィールデータＸｉを算出する。
【００４２】
また、ＮＣ装置１８は、ステップＳ６において、リフトデータｒ（Ａｉ）に基づいて、被加工物Ｗａの研削点Ｑｉにおける曲率半径ρ（Ａｉ）を、被加工物Ｗａの角度Ａｉにそれぞれ対応して算出して，ＲＡＭ２１に記憶する。つまり、図３に示すように、研削点Ｑｉが被加工物Ｗａ上の各角度Ａｉの位置と対応しているときの曲率半径ρ（Ａｉ）を求める。続いて、ＮＣ装置１８は、ステップＳ７において、ステップＳ４にて算出された関係をもとにして、曲率半径ρ（Ａｉ）を、所定の補間式を用いた補間演算（例えばスプライン補間演算）により、等角度毎の主軸回転角度θｉに対応する曲率半径ρｉに変換し、ＲＡＭ２１に記憶する。
【００４３】
図６は、主軸４の回転角度θｉと曲率半径ρｉとの関係を表わすグラフである。同図より明らかなように、主軸４の回転に伴い、被加工物Ｗａに対する砥石１２の曲率半径ρｉは大きく変化する。
【００４４】
次に、主軸回転の制御データとするべく主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉの算出が行われる。まず、ステップＳ８において、基礎円部分２３ａの基準主軸回転速度ω０が設定される。この基準主軸回転速度ω０はカム２３の基礎円部分２３ａが砥石１２に接触している時の主軸回転速度であり、最初は予め設定されているこの基準主軸回転速度ω０が用いられる。そして、ステップＳ９において、図４（ｂ）に示すように、ＮＣ装置１８は、主軸４の回転速度ωｉが前記算出された曲率半径ρｉの値に応じて変化するように、その主軸回転速度ωｉを主軸４の単位回転角度毎に算出して、ＲＡＭ２１に記憶する。
【００４５】
具体的には、ＮＣ装置１８は、下記の式（１）を用いて主軸４の回転速度ωｉを算出する。
【００４６】
ωｉ＝Ｋ１×ω０×（ρ０／ρｉ）…（１）
ここで、ρ０はカム２３の基礎円部分２３ａにおける半径である。Ｋ１は装置固有の補正係数であり、各装置毎に予め設定されている。
【００４７】
図６および図１８に示すように、カム２３の突出部分２３ｂにおいては、前述のように曲率半径ρｉが変化する。従って、カム２３の基礎円部分２３ａが砥石１２に接触しているときの主軸回転速度ω０を基準の回転速度としたとき、主軸４の回転速度ωｉが、その基準回転速度ω０に対して前記曲率半径ρｉに反比例して変化するように、主軸回転速度ωｉを前記式（１）に従って主軸４の単位回転角度毎に算出する。言い換えれば、主軸回転速度ωｉは１／ρｉに比例して変化するように設定される。その結果、主軸回転速度ωｉは、曲率半径ρｉが大きくなるに従って小さく設定され、曲率半径ρｉが小さくなるに従って大きく設定される。
【００４８】
図７は、基準主軸回転速度ω０を例えば５５ｒｐｍに設定した場合において、上記式（１）より算出されたデータに基づいて主軸回転角度θｉと主軸回転速度ωｉの関係を表したグラフである。
【００４９】
そして、このグラフに示した主軸回転速度ωｉを研削加工時の主軸回転制御データとして用いた場合、この制御データに基づいて主軸４が回転制御され、この主軸４の回転に追従してプロフィールデータＸｉをもとにして、砥石台８が移動制御される。移動用モータ９には、通常、その性能に応じて移動加速度αの最大限を示す規定値αａが予め設定されている。この規定値αａを越えないように運転するために、算出された制御データに対し、砥石台８の移動加速度αを考慮する必要がある。
【００５０】
このためＮＣ装置は、ステップＳ１０ないしステップＳ１２によって、時間ｔの変化に対する砥石台移動加速度αの算出を行う。ステップＳ１０において、ステップＳ９で算出された主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉとステップＳ５で算出されたプロフィールデータＸｉとに基づいて、時間ｔの変化に対する砥石台位置Ｘを算出する。図８はこの算出されたデータに基づいて時間ｔと砥石台位置Ｘの関係を表わしたグラフである。次に、ステップＳ１１において、上記砥石台位置Ｘのデータより砥石台移動速度ｖを算出する。図９はこの算出されたデータに基づいて時間ｔと砥石台移動速度ｖの関係を表わしたグラフである。さらに、ステップＳ１２において、上記砥石台移動速度ｖのデータより砥石台移動加速度αを算出する。図１０はこの算出されたデータに基づいて時間ｔと砥石台移動加速度αの変化を表わしたグラフである。
【００５１】
そして、この砥石台移動加速度αに対しステップＳ１３において、規定値αａとの比較がなされる。図１０に示すようにカム２３の突出部分２３ｂにおける２箇所のリフト部分２３ｃ、２３ｄに対応して加速度αの特に高い部分が見られる。この点の最高値αｈが規定値αａ以内にあるか否かが判定される、図１０においては明らかに規定値αａを越えており、このような場合、ステップＳ１４において、ステップＳ８で設定された基準主軸回転速度ω０に対しその値を小さくするように修正する。修正量△ω０は予め設定された所定量ずつ行う。或いは、演算により最高値αｈと規定値αａとの差に応じた修正量△ω０を求めることも可能である。この修正によって、再びステップＳ８ないしＳ１３を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ８では、ステップＳ１４にて修正された後の基準主軸回転速度ω０が設定され、ステップＳ９によって同様にして主軸回転速度ωｉの算出が行われる。図１１は、図７に対し基準主軸回転速度ω０を例えば４０ｒｐｍに修正したときの主軸回転角度θｉと主軸回転速度ωｉとの関係を表わしたグラフである。
【００５３】
さらに、ステップＳ１０ないしステップＳ１２によって、同様にして砥石移動加速度αの算出が行われる。その結果、時間ｔと砥石台移動加速度αとの関係を表わしたグラフが図１２である。
【００５４】
そして、ステップＳ１３にて規定値αａと比較され、図１２で明らかなように、砥石台移動加速度αの最高値αｈは規定値αａ以内に下がっており、ここで規定値αａ以内であると判定される。この判定により、ステップＳ１５において、主軸回転の制御データが決定される。すなわち、直前のステップＳ８およびステップＳ９にて設定および算出された最新の基準主軸回転速度ω０および主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉが主軸回転制御データとして決定され、ＲＡＭ２１に記憶される。
【００５５】
すなわち、上記ステップＳ６が第１の算出手段に相当し、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９が第２の算出手段に相当し、ステップＳ１０が第３の算出手段に相当し、ステップＳ１１、Ｓ１２が第４の算出手段に相当し、ステップＳ１３が判定手段に相当し、ステップＳ１４が基準主軸回転速度修正手段に相当し、そして、ステップＳ１５が主軸回転制御データ決定手段に相当している。
【００５６】
こうして設定された主軸回転制御データω０、ωｉとプロフィールデータＸｉとに基づいて、被加工物Ｗａの研削加工が行われる。
【００５７】
研削加工時、ＮＣ装置１８は前記各エンコーダ７，１１からの検出信号に基づいて、主軸４の回転角度θに対する回転速度ωを演算するとともに、砥石台８のＸ方向における移動位置Ｘ等を演算する。そして、制御手段としてのＮＣ装置１８は、これら演算結果、前記設定した主軸回転速度ωｉおよびプロフィールデータＸｉに基づき、主軸用モータ５および移動用モータ９を回転制御して、主軸４をその回転角度θｉに応じた速度で回転させるとともに、その主軸４の回転角度θｉに応じて砥石台８をＸ方向へ移動させる。また、ＮＣ装置１８は、前記ワーク支持台１のＺ方向への移動制御を行って、所定の被加工物Ｗａを砥石１２と対向配置させる。これらの結果、所定の被加工物Ｗａがリフトデータｒ（Ａｉ）に対応した非真円形状に研削されて、図３に２点鎖線で示すようなカム２３が形成される。
【００５８】
さて、上記のように構成されたカム研削盤においては、被加工物Ｗａに対応するリフトデータｒ（Ａｉ）に基づいて、被加工物角度Ａｉに対する曲率半径ρ（Ａｉ）が算出され、これより、主軸４の回転角度θｉに対する曲率半径ρｉが算出される。そして、主軸４の回転速度ωｉが前記算出された曲率半径ρｉの値に応じて変化するように、その主軸回転速度ωｉが主軸４の単位回転角度毎に設定される。そして、研削加工時には、主軸用モータ５が前記設定された主軸回転速度ωｉに基づいて主軸４の単位回転角度毎に回転制御される。
【００５９】
すなわち、カム２３は非真円形状をなしているため、被加工物Ｗａの回転に伴って、前記曲率半径ρｉ、言い換えれば加工部分で発生する摩擦抵抗が変化する。そして、曲率半径ρｉ（摩擦抵抗）が大きくなると、被加工物Ｗａに与える熱的影響が大きくなる。しかし、このような場合には、主軸４の回転速度ωｉが遅くなるように主軸用モータ５が回転制御され、加工負荷が抑制される。一方、曲率半径ρｉ（摩擦抵抗）が小さくなると、主軸４の回転速度ωｉが速くなるように主軸用モータ５が回転制御される。
【００６０】
その結果、この実施の形態では次のような効果を奏する。
【００６１】
（１）被加工物Ｗａの回転に伴って曲率半径ρｉが変化したとしても、加工部分で発生する摩擦抵抗が均一化され、研削焼けや研削割れなどの熱的損傷を与えることなく、高品位な仕上げ面を得ることが可能となる。
【００６２】
（２）前記曲率半径ρｉの変化に伴い、砥石１２に対する回転抵抗も比例して変化する。しかし、この場合も、前述のように曲率半径ρｉの変化に応じて主軸４の回転速度ωｉが変化するように主軸用モータ５が回転制御されるので、砥石１２を回転させるための砥石用モータ１４に対する負荷の変動が抑制され、砥石１２が微振動を発生することなくスムーズに回転して、高精度な加工が可能となる。
【００６３】
（３）この実施の形態では、曲率半径ρｉが主軸４の単位回転角度毎に算出されるとともに、それらに基づき、主軸４の回転速度ωｉが主軸４の単位回転角度毎に予め設定される。そして、研削加工時には、主軸用モータ５が前記設定された主軸回転速度ωｉに基づいて主軸４の単位回転角度毎に回転制御される。このように、主軸４の回転速度ωｉを研削加工前に予め設定しておくことにより、主軸用モータ５をスムーズに制御できる。また、主軸用モータ５を主軸４の単位回転角度毎に正確かつ確実に制御できる。
【００６４】
（４）さらに、上記のように算出された主軸回転速度ωｉに対し、これに追従する砥石台８の移動加速度αが算出され、この加速度αが規定値αａ以内になるように、基準主軸回転速度ω０を修正することにより、これに基づいて主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉを修正するようにしたため、砥石台８の移動用モータに無理をかけることのない、スムーズな運転が可能となり、その結果、加工精度の向上を実現できる。
【００６５】
（第２実施形態）
次に本発明を具体化した第２実施形態を図１３および図１４に基づいて説明する。
【００６６】
この第２実施形態は、図１４のフローチャートに示すように、ステップＳ１〜ステップＳ６およびステップＳ１０〜ステップＳ１５については前記第１実施形態と同様な手順で行なわれるが、ステップＳ６とステップＳ１０との間における主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉの算出の手順が前記第１実施形態とは異なっている。
【００６７】
すなわち、ステップＳ６までに、図１３（ａ）に示すように、被加工物Ｗａの角度Ａｉに対応してリフトデータｒ（Ａｉ）および曲率半径ρ（Ａｉ）がＲＡＭ２１に設定された後、ＮＣ装置１８は、ステップＳ８において基礎円部分２３ａの基準主軸回転速度ω０が設定されると、次にステップＳ１６において、上記基準主軸回転速度ω０に基づいて、曲率半径ρ（Ａｉ）の値に応じて変化する主軸回転速度ω（Ａｉ）を、下記の式（２）に従って求める。
【００６８】
ω（Ａｉ）＝Ｋ１×ω０×（ρ０／ρ（Ａｉ））…（２）
上記式（２）に従って算出された主軸回転速度ω（Ａｉ）は、被加工物角度Ａｉに対応しており、すなわち等角度毎ではない主軸回転角度θ（Ａｉ）に対応するものである。そのため、次に、ステップＳ９において、上記主軸回転角度θ（Ａｉ）に対応する主軸回転速度ω（Ａｉ）を、図１３（ｂ）に示すように、等角度毎の主軸回転角度θｉに対応する主軸回転速度ωｉに変換する。すなわち、主軸回転角度θ（Ａｉ）およびそれに対応する主軸回転速度ω（Ａｉ）に基づいて、所定の補間式を用いた補間演算（例えばスプライン補間演算）により、等角度毎の主軸回転角度θｉに対応する主軸回転速度ωｉを算出する。
【００６９】
この実施形態では、上記ステップＳ６が第１の算出手段に相当し、ステップＳ８、Ｓ１６，Ｓ９が第２の算出手段に相当し、ステップＳ１０が第３の算出手段に相当し、ステップＳ１１、Ｓ１２が第４の算出手段に相当し、ステップＳ１３が判定手段に相当し、ステップＳ１４が基準主軸回転速度修正手段に相当し、そしてステップＳ１５が主軸回転制御データ決定手段に相当する。
【００７０】
このようにしても、前記実施の形態と同様に、制御手段としてのＮＣ装置１８は、主軸４の回転速度ωｉが曲率半径ρｉに応じて変化するように、主軸用モータ５を主軸４の単位回転角度毎に制御できる。その他の作用効果は、前記第１実施態様と同様である。
【００７１】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図１５〜図１７に基づいて説明する。
【００７２】
この第３実施形態は、図１５のフローチャートに示すように、ステップＳ１〜ステップＳ９までは前述した第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。第３実施形態では、ステップＳ９にて、曲率半径ρｉに応じて変化する主軸回転速度ωｉが算出された後における主軸回転制御データ決定の方法が第１実施形態と異なっている。
【００７３】
すなわち、ステップＳ９で主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉが算出された後、ステップＳ１７において、上記算出された主軸回転速度ωｉに基づいて主軸回転角度θｉに対する主軸単位回転角度間の回転速度変化量ｄω／ｄθを算出する。図１６はステップＳ９の算出結果に基づいて主軸回転角度θｉと主軸回転速度ωｉとの関係を表わしたグラフであり、図１７はこの主軸回転速度ωｉの算出データに基づいてステップＳ１７にて算出された主軸回転角度θｉと主軸単位回転角度間の主軸回転速度変化量ｄω／ｄθとの関係を表わしたグラフである。
【００７４】
こうして主軸回転速度変化量ｄω／ｄθが算出されると、次にステップＳ１８において、この速度変化量ｄω／ｄθが規定範囲内か否かが判定される。図１７に示すようにカム２３の両リフト部分２３ｃ，２３ｄの始点付近と終点付近において特に速度変化量ｄω／ｄθが大きく変化する角度位置θａ、θｂ、θｃ、θｄがある。
【００７５】
このような速度変化量ｄω／ｄθをもつ主軸回転速度ωｉのデータを主軸回転制御データとして研削加工を行ったとき、例えば主軸４の回転に僅かでも速度の時間ずれが生じた場合すなわち角度ずれが生じた場合には、被加工物Ｗａの研削点Ｑｉに対し適応する回転速度ωｉとは全く相反した回転速度で研削が行われてしまうため、その位置で異常加工が起こる可能性がある。このような事態を防止するために、ステップＳ１８、Ｓ１９を設けている。
【００７６】
ステップＳ１８において、回転速度変化量ｄω／ｄθが規定範囲Ｅを越えているか否かが判定される。図１７においては明らかに規定範囲Ｅを越えたものがあり、このような場合、ステップＳ１９において、ステップＳ９で算出された主軸回転速度ωｉのデータに対し、主にリフト部分２３ｃ、２３ｄについて修正を行う。この修正は図１６で実線で示す算出値のうちの各最小回転速度ωＬ１、ωＬ２に合わせて同図二点鎖線で示すように角度θ方向に各最小回転速度ωＬ１、ωＬ２の幅をそれぞれ広げるようにデータ修正する。この方法は、単に予め設定された所定幅に修正してもよいが、ここでは速度変化量ｄω／ｄθが規定範囲Ｅを越えた箇所の角度位置θａ、θｂを修正の始点或いは終点に決めて最小回転速度の線を延設するように修正を行う。このように修正することにより、理論計算に基づく主軸回転速度ωｉの変化量ｄω／ｄθが大きい部分でのデータが低く設定されるので、良好な加工ができる。
【００７７】
ステップＳ２０において、上記修正された主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉと上記基準主軸回転速度ω０とを主軸回転制御データとして決定し、もしくはステップＳ１８での判定の結果、回転速度変化量ｄω／ｄθが規定範囲Ｅ以内のときには上記ステップＳ９で算出された主軸回転角度θｉに対する主軸回転速度ωｉと上記基準主軸回転速度ωｉとを主軸回転制御データとして決定し、ＲＡＭ２１に記憶する。
【００７８】
すなわち、上記ステップＳ６が第１の算出手段に相当し、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９が第３の算出手段に相当し、ステップＳ１７が回転速度変化量算出手段に相当し、ステップＳ１８が判定手段に相当し、ステップＳ１９が主軸回転速度修正手段に相当し、そしてステップＳ２０が主軸回転制御データ決定手段に相当する。
【００７９】
そして、研削加工時には、制御手段としてのＮＣ装置１８により、上記設定された主軸回転制御データω０、ωｉとプロフィールデータＸｉに基づいて主軸用モータ５および砥石台８の移動用モータ９が制御される。
【００８０】
このように、主軸４の回転速度ωｉが被加工物Ｗａと砥石１２との曲率半径ρｉに応じて変化するように、かつこれに伴う単位回転角度間の回転速度変化量ｄω／ｄθが大きい部分でのデータが低くなるように主軸回転速度ωｉが設定される。
【００８１】
その結果、この実施の形態では次のような効果を奏する。
【００８２】
（１）被加工物Ｗａの回転に伴って曲率半径ρｉが変化したとしても、加工部分で発生する摩擦抵抗が均一化され、研削焼けや研削割れなどの熱的損傷をあたえることなく、高品位な仕上げ面を得ることができる。
【００８３】
（２）前記曲率半径ρｉの変化に伴い、砥石１２に対する回転抵抗も比例して変化する。しかし、この場合も、前述のように曲率半径ρｉの変化に応じて主軸４の回転速度ωｉが変化するように主軸用モータ５が回転制御されるので、砥石１２を回転させるための砥石用モータ１４に対する負荷の変動が抑制され、砥石１２が微振動を発生することなくスムーズに回転して、高精度な加工が可能となる。
【００８４】
（３）この実施の形態では、曲率半径ρｉが主軸４の単位回転角度毎に算出されるとともに、それらに基づき、主軸４の回転速度ρｉが主軸４の単位回転角度毎に予め設定される。そして、研削加工時には、主軸用モータ５が前記設定された主軸回転速度ωｉに基づき主軸４の単位回転角度毎に回転制御される。このように、主軸４の回転速度ωｉを研削加工前に予め設定しておくことにより、主軸用モータ５をスムーズに制御できる。また、主軸用モータ５を主軸４の単位回転角度毎に正確かつ確実に制御できる。
【００８５】
（４）この実施形態で設定された回転制御データω０、ωｉに基づいて主軸回転が制御されるとき、多少の速度の時間ずれがあったとしても、異常加工を回避することができ、円滑かつ良好な研削加工を行うことができる。
【００８６】
（５）また、リフト部分２３ｃ、２３ｄにおいて回転速度変化量ｄω／ｄθが規定範囲Ｅを越えている角度位置を修正開始点または修正終点として主軸回転速度ωｉを修正することにより、適正な角度位置でデータ修正が行え、これにより、微小な速度変更があっても良好な加工が行える。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
【００８８】
請求項１の発明によれば、主軸の回転速度が、被加工物の曲率半径に応じて変化するように、回転手段が制御されるので、研削加工時における摩擦抵抗の増大を制御して、加工品位の低下を防ぐことができるという優れた効果を奏する。また、回転手段をスムーズに制御できるとともに、主軸の単位回転角度毎に正確かつ確実に制御できる。
【００９１】
しかも、主軸の回転に追従するように回転砥石の移動手段の能力を越えない範囲で主軸の回転速度を適正に設定することにより、回転手段および移動手段をスムーズに制御できる。
【００９２】
請求項２の発明によれば、主軸回転速度ωを、曲率半径ρが大きくなるのに従って遅くでき、曲率半径ρが小さくなるのに従って速くできる。
【００９３】
請求項３の発明によれば、曲率半径を主軸回転角度に対応するデータに変換したのち、このデータをもとに主軸回転角度に対する主軸回転速度を算出するため、算出を容易に行うことができる。
【００９４】
請求項４の発明によれば、被加工物角度に対する主軸回転速度を算出したのち、この主軸回転速度を主軸回転角度に対応するデータに変換するため、算出を容易に行うことができる。
【００９５】
請求項５の発明によれば、基準主軸回転速度の修正量を回転砥石の移動加速度の最高値と規定値との差に応じて算出し、適正な修正量が与えられるため、基準回転速度の修正および回転速度の算出が短時間でできる。
【００９６】
請求項６の発明によれば、主軸の回転速度が、被加工物の曲率半径に応じて変化するように、回転手段が制御されるので、研削加工時における摩擦抵抗の増大を抑制して、加工品位の低下を防ぐことができるという優れた効果を奏する。また、回転手段をスムーズに制御できるとともに、主軸の単位回転角度毎に正確かつ確実に制御できる。
【００９７】
しかも、特に回転速度の急激に変化する角度にあるリフト部分に対し最小回転速度が与えられる角度幅を広げるように主軸回転速度を修正を行うため、主軸の回転速度がこの回転速度制御データによって制御されるときには、多少の速度の時間ずれがあったとしても異常加工が生じるのを防ぐことができる。
【００９８】
請求項７の発明によれば、主軸回転速度ωを、曲率半径ρが大きくなるのに従って遅くでき、曲率半径ρが小さくなるのに従って速くできる。
【００９９】
請求項８の発明によれば、主軸回転速度修正手段は、リフト部分において回転速度変化量が規定範囲を越えている角度を修正開始点または修正終点として主軸回転速度を修正するため、適正な角度位置でデータ修正を行うことができ、これにより、微小な速度変更があったとしても良好な加工を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる非真円体の研削装置の一実施形態を示す本発明を具体化した研削盤の一部を破断した側面図である。
【図２】図１に示した研削盤の平面図である。
【図３】被加工物Ｗａに対する研削状態を説明するための概略図である。
【図４】第１実施形態を示し、（ａ）は被加工物Ｗａの角度Ａｉに対応するリフトデータｒ（Ａｉ），曲率半径ρ（Ａｉ）および主軸回転角度θ（Ａｉ）を示す説明図、（ｂ）は等角度毎の主軸回転角度θｉに対応する距離ｒｉ，プロフィールデータＸｉ，曲率半径ρｉおよび主軸回転速度θｉを示す説明図である。
【図５】主軸回転制御データ決定までの手順を示す第１実施形態のフローチャートである。
【図６】主軸回転角度θｉと曲率半径ρｉとの関係を示すグラフである。
【図７】主軸回転角度θｉと曲率半径ρｉに対応した主軸回転速度ωｉとの関係を示すグラフである。
【図８】時間ｔと砥石台位置Ｘとの関係を示すグラフである。
【図９】時間ｔと砥石台移動速度ｖとの関係を示すグラフである。
【図１０】時間ｔと砥石台移動加速度αとの関係を示すグラフである。
【図１１】修正後の主軸回転角度θｉと主軸回転速度ωｉとの関係を示すグラフである。
【図１２】修正後の主軸回転速度ωｉに基づく時間ｔと砥石台移動加速度αとの関係を示すグラフである。
【図１３】第２実施形態を示し、（ａ）は被加工物Ｗａの角度Ａｉに対応するリフトデータｒ（Ａｉ），曲率半径ρ（Ａｉ），主軸回転速度ω（Ａｉ）および主軸回転角度θ（Ａｉ）を示す説明図、（ｂ）は等角度毎の主軸回転角度θｉに対応する距離ｒｉ，プロフィールデータＸｉおよび主軸回転速度ωｉを示す説明図である。
【図１４】主軸回転制御データ決定までの手順を示す第２実施形態のフローチャートである。
【図１５】主軸回転制御データ決定までの手順を示す第３実施形態のフローチャートである。
【図１６】第３実施形態を説明するための主軸回転角度θｉと曲率半径ρｉに対応した主軸回転速度ωｉとの関係を示すグラフである。
【図１７】第３実施形態を説明するための主軸回転角度θｉと主軸単位回転角度間の主軸回転速度変化量ｄω／ｄθとの関係を示すグラフである。
【図１８】被加工物Ｗａに対する研削状態を説明するための概略図である。
【符号の説明】
４主軸
５主軸用モータ（回転手段）
８砥石台
９移動用モータ（移動手段）
１０ボールスクリュー（移動手段）
１２回転砥石
１４砥石用モータ
１８第１の算出手段，第２の算出手段，第３の算出手段，第４の算出手段，判定手段，回転速度修正手段，主軸回転制御データ決定手段および制御手段等を含むＮＣ装置
２３カム
Ｗａ被加工物
Ｏ回転中心
θｉ主軸回転角度
ρｉ曲率半径
Ｑｉ研削点
ｒｉ回転中心と研削点との間の距離
ω０基準主軸回転速度
ωｉ主軸回転速度
ｘ砥石台移動位置
α 砥石台移動加速度
αａ規定値
△ω０修正量
ｄω／ｄθ 主軸回転速度変化量
Ｅ規定範囲[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-circular body grinding device that grinds the outer peripheral surface of a non-circular workpiece such as a cam while rotating the workpiece by a rotating grindstone, and particularly relates to a spindle for mounting a workpiece. The present invention relates to a device for controlling a rotation speed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an apparatus for grinding a perimeter of a workpiece into a non-circular shape by relatively moving a rotary grindstone in a direction perpendicular to the spindle while rotating a spindle mounted with the workpiece is, for example, a vehicle engine. A cam grinder for grinding a cam is known.
[0003]
In this type of cam grinder, profile data in which a relationship between a rotation angle of a spindle and a movement position of a rotary grindstone is set in advance is stored as control data in a numerical control device (hereinafter, referred to as an NC device). Then, based on the profile data, the moving position of the rotary grindstone is controlled by the NC device according to the rotation angle of the main spindle, so that the workpiece is ground at a predetermined cutting amount set in advance, and the non-true A cam as a circular body is formed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 18, when the workpiece Wa is ground by the rotary grindstone 12 at a predetermined cutting depth ΔH, a grinding resistance acts on the workpiece Wa and the rotary grindstone 12. However, since the cam has a non-circular shape, the radius of curvature ρi of the workpiece Wa changes with the rotation of the workpiece Wa. The change in the radius of curvature ρi during the grinding process appears as a change in the frictional resistance of the grinding resistance. Since the frictional resistance becomes large in the portion where the radius of curvature ρi is large, there is a problem that the finished surface of the workpiece Wa is thermally damaged, grinding burns and grinding cracks are generated, and the machining quality is reduced. Was.
[0005]
[Object of the invention]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to grind a non-circular body capable of suppressing an increase in frictional resistance at the time of grinding and preventing a decrease in processing quality. It is to provide a device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention of claim 1, a rotating means for rotating a spindle mounted with a workpiece, and a rotating grindstone for grinding an outer peripheral surface of the workpiece are arranged in a direction intersecting the spindle. A moving means for relatively moving the workpiece, while controlling the moving means based on control data that sets the relationship between the rotation angle of the main spindle and the moving position of the rotary grindstone while rotating the main spindle, to move the workpiece to a predetermined position. In a non-circular grinding apparatus for grinding into a non-circular shape, a first calculating means for calculating a radius of curvature of a workpiece with respect to a workpiece angle based on shape data of the workpiece, Second calculating means for calculating a spindle rotation speed with respect to a spindle rotation angle based on a reference spindle rotation speed set in advance corresponding to a base circle portion of the shape and the calculated radius of curvature; Rotation speed and the above control data A third calculating means for calculating a moving position of the rotating grindstone with respect to time change based on the above, a fourth calculating means for calculating a moving acceleration of the rotating grindstone with respect to time based on the calculated moving position, Determining means for determining whether or not the calculated moving acceleration is within a predetermined specified value; and, based on a result of the above determination, reducing the reference rotational speed when there is a moving acceleration exceeding a specified value. The main spindle rotational speed correction means for correcting the second main body to the fourth calculating means, and calculating the latest main spindle rotational speed when the moving acceleration is within a specified value based on the result of the above determination. Spindle rotation control data determining means for determining, as spindle rotation control data, a spindle rotation speed for the latest spindle rotation angle based on the spindle rotation speed; Control means for controlling the rotating means based on the rotation control data, so that the rotation speed of the spindle changes according to the radius of curvature of the workpiece, and the moving acceleration of the rotating grindstone accompanying this is within a specified value. The rotation speed of the main shaft is set such that
[0009]
According to the second aspect of the present invention, when the radius of curvature of the workpiece with respect to the workpiece angle is ρ and the spindle rotational speed is ω, the control means determines that the spindle rotational speed ω is proportional to 1 / ρ. The rotation means is controlled so as to change.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the second calculating means has means for calculating a radius of curvature with respect to the main shaft rotation angle from the calculation result by the first calculating means.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the second calculating means has means for calculating a main shaft rotation speed with respect to a workpiece angle from a calculation result by the first calculating means.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the reference main spindle rotation speed correcting means sets the correction amount of the reference main spindle rotation speed to a difference between the maximum value of the moving acceleration of the rotary grindstone and the specified value. It is configured to have means for calculating according to it.
[0013]
The invention according to claim 6 includes a rotating means for rotating a spindle mounted with a workpiece, and a moving means for relatively moving a rotary grindstone for grinding an outer peripheral surface of the workpiece in a direction intersecting the spindle. While rotating the spindle, the moving means is controlled based on control data that sets the relationship between the rotation angle of the spindle and the moving position of the rotating grindstone, and the workpiece is ground to a predetermined non-round shape. In a grinding machine for a circular body, a first calculating means for calculating a radius of curvature of a workpiece with respect to a workpiece angle based on shape data of the workpiece, and a non-round circular base circle portion. Second calculating means for calculating a main shaft rotation speed with respect to the main shaft rotation angle based on a preset reference main shaft rotation speed and the calculated radius of curvature; and with respect to the main shaft rotation angle based on the calculated main shaft rotation speed. Spindle unit rotation A rotational speed change amount calculating means for calculating a rotational speed change amount between degrees; a determining means for determining whether the calculated rotational speed change amount is within a predetermined range set in advance; and If there is any change in the rotation speed exceeding the specified range, the main shaft rotation speed is corrected so as to increase the minimum rotation speed width in the non-circular lift portion with respect to the main shaft rotation speed by the second calculating means. The spindle rotation speed correcting means, the spindle rotation speed for the corrected spindle rotation angle and the reference spindle rotation speed are determined as spindle rotation control data, or the rotation speed variation is within a specified range based on the result of the determination. In this case, the spindle rotation speed data for determining the spindle rotation speed with respect to the spindle rotation angle and the reference spindle rotation speed by the second calculation means as spindle rotation control data. Setting means, and control means for controlling the rotating means based on the determined spindle rotation control data at the time of grinding, so that the rotation speed of the spindle changes according to the radius of curvature of the workpiece, and The main shaft rotation speed is set so that the data at the portion where the rotation speed change amount between the unit rotation angles is large is low.
[0014]
In the invention according to claim 7, in claim 6, when the radius of curvature of the workpiece with respect to the workpiece angle is ρ and the spindle rotation speed is ω, the control means determines that the spindle rotation speed ω is proportional to 1 / ρ. The rotation means is controlled so as to change.
[0015]
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, the main shaft rotation speed correcting means corrects the main shaft rotation speed with a correction start point or a correction end point at an angle where the amount of change in the rotation speed exceeds a specified range in the lift portion. Configuration.
[0016]
Effect of the Invention
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the first calculating means calculates the radius of curvature of the workpiece. Then, the main shaft rotation speed with respect to the main shaft rotation angle is calculated by the second calculation means based on the calculated radius of curvature. That is, as the radius of curvature increases, the frictional resistance generated in the processed portion increases. Therefore, in such a case, the rotational speed of the main shaft is reduced to suppress an increase in frictional resistance. On the other hand, if the radius of curvature is small, the frictional resistance generated at the machined portion will be small. In such a case, the rotation speed of the main shaft is increased. As a result, even if the radius of curvature changes with the rotation of the workpiece, the thermal influence on the workpiece is made uniform, and a high-quality finished surface is realized.
[0019]
In addition, the moving position of the grindstone with respect to the time change is obtained by the third calculating means from the spindle rotation speed obtained in this way, and the moving acceleration of the grindstone is calculated by the fourth calculating means. When the moving acceleration exceeds the specified value, the reference main spindle rotation speed correction unit corrects the reference main spindle rotation speed as a reference for calculating the main spindle rotation speed, and performs the second, third, and fourth calculations. Through the means, when it is determined that the value is within the specified value by the determination means, the spindle rotation control data determination means determines the latest reference spindle rotation speed and the spindle rotation speed based on the latest reference spindle rotation speed as the spindle rotation control data. You. At the time of grinding, the rotating means is controlled based on the determined spindle rotation control data.
[0020]
In this way, by appropriately setting the rotation speed of the main spindle so as not to exceed the capability of the moving means of the rotary grindstone so as to follow the rotation of the main spindle, smooth control of the rotating means and the moving means is performed. Become.
[0021]
According to the invention of claim 2, ω changes in proportion to 1 / ρ. In other words, the main shaft rotation speed ω decreases as the radius of curvature ρ increases, and increases as the radius of curvature ρ decreases.
[0022]
According to the third aspect of the invention, the second calculating means converts the radius of curvature from the calculation result by the first calculating means into data corresponding to the main spindle rotation angle, and then converts the radius of curvature to the main spindle rotation angle based on the data. Since the spindle rotation speed is calculated, the calculation is easily performed.
[0023]
According to the invention of claim 4, the second calculating means calculates the spindle rotation speed with respect to the workpiece angle based on the calculation result by the first calculation means, and then converts the spindle rotation speed to the spindle rotation angle. The calculation is easily performed because the data is converted into the corresponding data.
[0024]
According to the invention of claim 5, the reference spindle rotation speed correction means calculates the correction amount of the reference spindle rotation speed according to the difference between the maximum value of the moving acceleration of the rotary grindstone and the specified value, and the appropriate correction amount is calculated. Therefore, the correction of the reference spindle rotation speed and the calculation of the rotation speed are performed in a short time.
[0025]
According to the invention of claim 6, the radius of curvature of the workpiece is calculated by the first calculating means. Then, the main shaft rotation speed with respect to the main shaft rotation angle is calculated by the second calculation means based on the calculated radius of curvature. That is, as the radius of curvature increases, the frictional resistance generated in the processed portion increases. Therefore, in such a case, the rotational speed of the main shaft is reduced to suppress an increase in frictional resistance. On the other hand, if the radius of curvature is small, the frictional resistance generated at the machined portion will be small. In such a case, the rotation speed of the main shaft is increased. As a result, even if the radius of curvature changes with the rotation of the workpiece, the thermal effect on the workpiece is made uniform, and the quality of the finished surface is improved.
[0026]
In addition, the rotation speed change amount between the main shaft rotation angle and the main shaft unit rotation angle is calculated by the third calculating means from the thus obtained main shaft rotation speed, and as a result of this calculation, the rotation speed change amount is defined by the determining means. If the rotation speed is out of the range, the spindle rotation speed is corrected by the spindle rotation speed correction means so as to increase the minimum rotation width of the lift portion with respect to the spindle rotation speed with respect to the spindle rotation angle calculated by the second calculation means. The corrected spindle rotation control data determining means determines the corrected spindle rotation speed and the reference spindle rotation speed as the spindle rotation control data. Alternatively, when it is determined by the determining means that the rotation is within the specified range, the main spindle rotation speed and the reference main spindle rotation speed with respect to the main spindle rotation angle calculated by the second calculating means are determined by the main spindle rotation control data determining means as the main spindle rotation control data. It is determined. At the time of grinding, the rotating means is controlled based on the determined spindle rotation control data.
[0027]
As described above, since the spindle rotation speed is corrected so that data at a portion where the amount of change in the spindle rotation speed is large is particularly low, during grinding, when the rotation speed of the spindle is controlled by the rotation speed control data. Even if there is a slight time lag in the speed, abnormal machining can be avoided.
[0028]
According to the seventh aspect, ω changes in proportion to 1 / ρ. In other words, the main shaft rotation speed ω decreases as the radius of curvature ρ increases, and increases as the radius of curvature ρ decreases.
[0029]
According to the eighth aspect of the present invention, the main spindle rotation speed correction means corrects the main spindle rotation speed by setting the angle at which the rotation speed change amount exceeds the specified range in the lift portion as a correction start point or a correction end point. The data is corrected at the position, so that good processing can be performed even if there is a slight speed change.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a grinder will be described with reference to FIGS.
[0031]
As shown in the partially cutaway side view of FIG. 1 and the plan view of FIG. 2, the work support table 1 is moved in the horizontal direction (Z direction in FIG. 2) on the upper surface of one side of the base 2 by a moving mechanism (not shown). Supported as possible. The headstock 3 is disposed on the upper surface of the work support 1, and has a spindle 4 for detachably supporting one end of the camshaft W, and a spindle motor composed of a servomotor as a rotating means for rotating the spindle 4. 5 is provided. A plurality of cam-shaped workpieces Wa are formed on the camshaft W at predetermined intervals in the axial direction, and the outer peripheral surfaces of these workpieces Wa are ground surfaces Wb. The workpiece Wa is formed as a non-circular cam 23 by grinding the ground surface Wb.
[0032]
The holder 6 is disposed on the upper surface of the work support base 1 so as to adjust the distance from the main shaft 4, and is rotatable and detachable so that the camshaft W extends in the Z direction between the main shaft 4 and the holder 6. Supported by Then, in this supported state, the camshaft W rotates in a predetermined direction as the main shaft motor 5 is driven. The encoder 7 is attached to the spindle motor 5, and a detection signal from the encoder 7 is input to an NC device 18 described later.
[0033]
The grindstone table 8 is supported on the base 2 so as to be movable in a horizontal direction (X direction in FIG. 2) orthogonal to the axis of the camshaft W. A moving motor 9 composed of a servomotor is mounted on the other side of the base 2, and the ball screw 10 is rotated by the moving motor 9 to move the grinding wheel base 8 in a direction to approach or separate from the camshaft W. Let it. In the present embodiment, the moving means is constituted by the moving motor 9 and the ball screw 10. The encoder 11 is attached to the moving motor 9, and a detection signal from the encoder 11 is input to an NC device 18 described later. The rotating grindstone 12 is rotatably supported by a support shaft 13 at one end of the grindstone stand 8 such that the grinding surface faces the camshaft W. The grindstone motor 14 is disposed on the grindstone table 8, and transmits the output of the grindstone motor 14 to the grindstone 12 via pulleys 15, 16 and a belt 17 to rotate the grindstone 12 in one direction.
[0034]
The NC device 18 constituting the first calculating means, the second calculating means, the third calculating means, the fourth calculating means, the determining means, the reference main spindle rotation speed correcting means, the main spindle rotation control data determining means and the control means , For controlling the operation of the entire apparatus. The NC device 18 temporarily stores various information such as a CPU (central processing unit) 19 for performing various arithmetic processing, a ROM (read only memory) 20 for storing a program for controlling the operation of the entire device, and the like. It has a RAM (random access memory) 21.
[0035]
In the RAM 21, lift data based on the final cam shape after finishing is stored in advance for each of various workpieces Wa to be processed. As shown in FIG. 3 and FIG. 4A, the lift data is a length r in the radial direction from the rotation center O to the outer peripheral surface of the finally obtained cam 23 (shown by a two-dot chain line in FIG. 3). (Ai) is set for each unit angle of the workpiece Wa. The angle Ai of the workpiece Wa is defined as a predetermined radial line in which each radial line indicates 0 degree when the workpiece Wa is divided into unit angles by a straight line extending along the radial direction. It represents the angle made with respect to the object. Here, as shown in FIG. 3, assuming that the intermediate position of the base circular portion 23a of the cam 23 (the portion where the length r (Ai) in the radial direction is constant) is P1, the position P1 and the workpiece A radial line connecting Wa with the rotation center O is set as a radial line indicating 0 degrees (= angle A1).
[0036]
That is, as shown in the flowchart of FIG. 5, the NC device 18 determines the lift data r (Ai) according to the type of the work in step S1, and in step S2, the cutting amount ΔH of the grindstone 12 with respect to the workpiece Wa in step S2. To determine. The depth of cut ΔH is defined as a depth to which the grindstone 12 is cut from the outer peripheral surface of the workpiece Wa when the workpiece Wa makes one rotation, and a tangent line in contact with the outer peripheral surface of the workpiece Wa. It is represented by a length in a direction orthogonal to the direction.
[0037]
Further, when the radius R of the grindstone 12 is determined in Step S3, the NC device 18 determines in Step S4 that the main spindle rotation angle θ (Ai) when the workpiece Wa contacts the grindstone 12 at the position of each angle Ai. ) Is calculated and stored in the RAM 21.
[0038]
That is, as shown in FIG. 3, the main shaft rotation angle θ (Ai) when the grinding point Qi of the grindstone 12 with respect to the workpiece Wa corresponds to the position of each angle Ai of the workpiece Wa is obtained. The main shaft rotation angle θ (Ai) is set such that the angle θ (A1) when the grinding point Qi corresponds to the position P1 on the workpiece Wa is 0 degree.
[0039]
If the grinding point Qi of the grinding wheel 12 with respect to the workpiece Wa is always located on a straight line connecting the rotation center O of the workpiece Wa and the rotation center Pi of the grinding wheel 12, the angle Ai of the workpiece Wa and the angle Ai thereof The corresponding main shaft rotation angle θ (Ai) always has the same value. However, as shown in FIG. 3, when the workpiece Wa having a non-circular shape is ground by the grindstone 12 having a predetermined radius R, the grinding point Qi is formed as a straight line connecting the two rotation centers O and Pi. Shift up and down. Therefore, the angle Ai of the workpiece Wa and the corresponding spindle rotation angle θ (Ai) do not always have the same value. As a result, the main shaft rotation angle θ (Ai) is not calculated as a value for each equal angle with respect to the angle Ai of the workpiece Wa set for each equal angle.
[0040]
Based on this relationship, in step S5, the NC device 18 sets the profile data Xi as control data that sets the relationship between the rotation angle θi of the main shaft 4 and the moving position of the grindstone 12, ie, the moving position X of the grindstone table 8. Is calculated and stored in the RAM 21. As shown in FIG. 4B, the profile data Xi is obtained by setting a moving position X of the grinding wheel head 8 in the X direction during one rotation of the spindle 4 for each unit rotation angle of the spindle 4.
[0041]
That is, as shown in FIG. 4B, the lift data r (Ai) corresponding to the spindle rotation angle θ (Ai) in FIG. It is converted into a distance ri between the rotation center O of Wa and the grinding point Qi, and the profile data Xi is calculated based on the distance ri and the grinding wheel radius R.
[0042]
In step S6, based on the lift data r (Ai), the NC device 18 sets the curvature radius ρ (Ai) of the workpiece Wa at the grinding point Qi in correspondence with the angle Ai of the workpiece Wa. It is calculated and stored in the RAM 21. That is, as shown in FIG. 3, the curvature radius ρ (Ai) when the grinding point Qi corresponds to the position of each angle Ai on the workpiece Wa is obtained. Subsequently, in step S7, based on the relationship calculated in step S4, the NC device 18 determines the radius of curvature ρ (Ai) by an interpolation operation using a predetermined interpolation formula (for example, a spline interpolation operation). Is converted into a radius of curvature ρi corresponding to the main shaft rotation angle θi for each equal angle, and stored in the RAM 21.
[0043]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotation angle θi of the main shaft 4 and the radius of curvature ρi. As is apparent from the figure, the radius of curvature ρi of the grindstone 12 with respect to the workpiece Wa greatly changes with the rotation of the main shaft 4.
[0044]
Next, the main shaft rotation speed ωi with respect to the main shaft rotation angle θi is calculated to obtain the main shaft rotation control data. First, in step S8, the reference spindle rotation speed ω0 of the base circle portion 23a is set. The reference main spindle rotation speed ω0 is the main spindle rotation speed when the base circle portion 23a of the cam 23 is in contact with the grindstone 12, and the preset reference main spindle rotation speed ω0 is used at first. Then, in step S9, as shown in FIG. 4 (b), the NC device 18 controls the main shaft rotation speed ωi so that the rotation speed ωi of the main shaft 4 changes according to the calculated value of the radius of curvature ρi. Is calculated for each unit rotation angle of the main shaft 4 and stored in the RAM 21.
[0045]
Specifically, the NC device 18 calculates the rotation speed ωi of the main shaft 4 using the following equation (1).
[0046]
ωi = K1 × ω0 × (ρ0 / ρi) (1)
Here, ρ0 is the radius of the cam 23 at the base circle portion 23a. K1 is a device-specific correction coefficient, which is set in advance for each device.
[0047]
As shown in FIGS. 6 and 18, the radius of curvature ρi changes at the protruding portion 23b of the cam 23 as described above. Accordingly, when the main shaft rotation speed ω0 when the base circle portion 23a of the cam 23 is in contact with the grindstone 12 is set as a reference rotation speed, the rotation speed ωi of the main shaft 4 becomes the curvature relative to the reference rotation speed ω0. The main shaft rotation speed ωi is calculated for each unit rotation angle of the main shaft 4 according to the equation (1) so as to change in inverse proportion to the radius ρi. In other words, the main shaft rotation speed ωi is set to change in proportion to 1 / ρi. As a result, the main shaft rotation speed ωi is set to be smaller as the radius of curvature ρi is larger, and is set to be larger as the radius of curvature ρi is smaller.
[0048]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the main shaft rotation angle θi and the main shaft rotation speed ωi based on the data calculated from the above equation (1) when the reference main shaft rotation speed ω0 is set to, for example, 55 rpm.
[0049]
When the spindle rotation speed ωi shown in this graph is used as spindle rotation control data during grinding, the rotation of the spindle 4 is controlled based on the control data, and the profile data Xi follows the rotation of the spindle 4. , The movement of the grinding wheel head 8 is controlled. Usually, a specified value αa indicating the maximum of the movement acceleration α is set in advance in the movement motor 9 in accordance with the performance thereof. In order to operate so as not to exceed the specified value αa, it is necessary to consider the movement acceleration α of the grinding wheel head 8 in the calculated control data.
[0050]
Therefore, the NC device calculates the wheel head movement acceleration α with respect to the change in the time t in steps S10 to S12. In step S10, based on the spindle rotation speed ωi with respect to the spindle rotation angle θi calculated in step S9 and the profile data Xi calculated in step S5, a wheel head position X with respect to a change in time t is calculated. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the time t and the wheel head position X based on the calculated data. Next, in step S11, the wheel head moving speed v is calculated from the data of the wheel head position X. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the time t and the wheel head moving speed v based on the calculated data. Further, in step S12, a wheel head moving acceleration α is calculated from the data of the wheel head moving speed v. FIG. 10 is a graph showing changes in the time t and the wheel head moving acceleration α based on the calculated data.
[0051]
Then, in step S13, the grinding wheel head movement acceleration α is compared with a specified value αa. As shown in FIG. 10, particularly high acceleration α portions are seen corresponding to the two lift portions 23 c and 23 d in the projecting portion 23 b of the cam 23. It is determined whether or not the maximum value αh at this point is within the specified value αa. In FIG. 10, it clearly exceeds the specified value αa. In such a case, in step S14, the value set in step S8 is set. The reference spindle speed ω0 is corrected so that its value is reduced. The correction amount △ ω0 is performed by a predetermined amount. Alternatively, the correction amount △ ω0 according to the difference between the maximum value αh and the specified value αa can be calculated. With this correction, steps S8 to S13 are repeated again.
[0052]
In step S8, the reference spindle rotational speed ω0 corrected in step S14 is set, and in step S9, the spindle rotational speed ωi is similarly calculated. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the main shaft rotation angle θi and the main shaft rotation speed ωi when the reference main shaft rotation speed ω0 is corrected to, for example, 40 rpm in FIG.
[0053]
Further, in steps S10 to S12, the calculation of the grinding wheel movement acceleration α is performed in the same manner. As a result, FIG. 12 is a graph showing the relationship between the time t and the wheel head movement acceleration α.
[0054]
Then, in step S13, the maximum value αh of the wheel head moving acceleration α is reduced to within the specified value αa, and is determined to be within the specified value αa, as is apparent from FIG. Is done. Based on this determination, control data for spindle rotation is determined in step S15. That is, the latest main spindle rotation speed ω0 and the main spindle rotation speed ωi with respect to the main spindle rotation angle θi set and calculated in the immediately preceding steps S8 and S9 are determined as main spindle rotation control data and stored in the RAM 21.
[0055]
That is, step S6 corresponds to the first calculating means, steps S7, S8, and S9 correspond to the second calculating means, step S10 corresponds to the third calculating means, and steps S11 and S12 correspond to the fourth calculating means. The step S13 corresponds to the determining means, the step S14 corresponds to the reference main shaft rotation speed correcting means, and the step S15 corresponds to the main shaft rotation control data determining means.
[0056]
Grinding of the workpiece Wa is performed based on the spindle rotation control data ω0 and ωi thus set and the profile data Xi.
[0057]
At the time of grinding, the NC device 18 calculates the rotation speed ω with respect to the rotation angle θ of the main shaft 4 based on the detection signals from the encoders 7 and 11, and calculates the movement position X and the like of the grinding wheel head 8 in the X direction. I do. The NC device 18 as a control means controls the rotation of the spindle motor 5 and the movement motor 9 on the basis of the calculation results and the set spindle rotation speed ωi and the profile data Xi, and moves the spindle 4 to the rotation angle. While rotating at a speed corresponding to θi, the grinding wheel head 8 is moved in the X direction according to the rotation angle θi of the main shaft 4. In addition, the NC device 18 controls the movement of the work support table 1 in the Z direction so that a predetermined workpiece Wa is arranged to face the grindstone 12. As a result, the predetermined workpiece Wa is ground into a non-circular shape corresponding to the lift data r (Ai), and the cam 23 is formed as shown by a two-dot chain line in FIG.
[0058]
Now, in the cam grinding machine configured as described above, the radius of curvature ρ (Ai) with respect to the workpiece angle Ai is calculated based on the lift data r (Ai) corresponding to the workpiece Wa. , The radius of curvature ρi with respect to the rotation angle θi of the main shaft 4 is calculated. Then, the main shaft rotation speed ωi is set for each unit rotation angle of the main shaft 4 so that the rotation speed ωi of the main shaft 4 changes according to the value of the calculated radius of curvature ρi. Then, during grinding, the rotation of the spindle motor 5 is controlled for each unit rotation angle of the spindle 4 based on the set spindle rotation speed ωi.
[0059]
That is, since the cam 23 has a non-circular shape, the curvature radius ρi, in other words, the frictional resistance generated in the machined portion changes with the rotation of the workpiece Wa. When the radius of curvature ρi (frictional resistance) increases, the thermal effect on the workpiece Wa increases. However, in such a case, the rotation of the spindle motor 5 is controlled so that the rotation speed ωi of the spindle 4 becomes slow, and the machining load is suppressed. On the other hand, when the radius of curvature ρi (frictional resistance) decreases, the rotation of the spindle motor 5 is controlled so that the rotation speed ωi of the spindle 4 increases.
[0060]
As a result, this embodiment has the following effects.
[0061]
(1) Even if the radius of curvature ρi changes with the rotation of the workpiece Wa, the frictional resistance generated in the processed portion is made uniform, and high quality is obtained without causing thermal damage such as grinding burns and grinding cracks. It is possible to obtain a finished surface.
[0062]
(2) As the radius of curvature ρi changes, the rotational resistance to the grindstone 12 also changes proportionally. However, also in this case, as described above, the rotation of the spindle motor 5 is controlled so that the rotation speed ωi of the spindle 4 changes in accordance with the change in the radius of curvature ρi. Fluctuations in the load on the grinding wheel 14 are suppressed, and the grinding wheel 12 rotates smoothly without generating micro-vibration, enabling high-precision machining.
[0063]
(3) In this embodiment, the radius of curvature ρi is calculated for each unit rotation angle of the main shaft 4, and based on them, the rotation speed ωi of the main shaft 4 is preset for each unit rotation angle of the main shaft 4. Then, during grinding, the rotation of the spindle motor 5 is controlled for each unit rotation angle of the spindle 4 based on the set spindle rotation speed ωi. By setting the rotation speed ωi of the spindle 4 in advance before grinding, the spindle motor 5 can be controlled smoothly. In addition, the spindle motor 5 can be accurately and reliably controlled for each unit rotation angle of the spindle 4.
[0064]
(4) Further, with respect to the spindle rotation speed ωi calculated as described above, a movement acceleration α of the grinding wheel head 8 that follows the calculated spindle rotation speed ωi is calculated, and the reference spindle rotation is set so that the acceleration α falls within the specified value αa. By correcting the speed ω0, the main shaft rotation speed ωi with respect to the main shaft rotation angle θi is corrected based on the speed ω0. Therefore, a smooth operation can be performed without exerting an excessive force on the motor for moving the grinding wheel head 8, As a result, improvement in processing accuracy can be realized.
[0065]
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0066]
In the second embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 14, steps S1 to S6 and steps S10 to S15 are performed in the same procedure as in the first embodiment. The procedure for calculating the main shaft rotation speed ωi with respect to the main shaft rotation angle θi is different from that of the first embodiment.
[0067]
That is, by step S6, as shown in FIG. 13A, after the lift data r (Ai) and the curvature radius ρ (Ai) are set in the RAM 21 corresponding to the angle Ai of the workpiece Wa, the NC is set. When the reference spindle rotation speed ω0 of the base circle portion 23a is set in step S8, the device 18 then determines in step S16 the radius of curvature ρ (Ai) based on the reference spindle rotation speed ω0. The changing main shaft rotation speed ω (Ai) is obtained according to the following equation (2).
[0068]
ω (Ai) = K1 × ω0 × (ρ0 / ρ (Ai)) (2)
The spindle rotation speed ω (Ai) calculated according to the above equation (2) corresponds to the workpiece angle Ai, that is, the spindle rotation angle θ (Ai) that is not equal to each other. Therefore, in step S9, the spindle rotation speed ω (Ai) corresponding to the spindle rotation angle θ (Ai) corresponds to the spindle rotation angle θi for each equal angle as shown in FIG. 13B. It is converted to the spindle rotation speed ωi. That is, based on the spindle rotation angle θ (Ai) and the corresponding spindle rotation speed ω (Ai), the spindle rotation angle θi for each equal angle is obtained by an interpolation calculation (for example, a spline interpolation calculation) using a predetermined interpolation formula. The corresponding spindle rotation speed ωi is calculated.
[0069]
In this embodiment, step S6 corresponds to a first calculating unit, steps S8, S16, and S9 correspond to a second calculating unit, step S10 corresponds to a third calculating unit, and steps S11 and S12. Corresponds to a fourth calculating unit, step S13 corresponds to a determining unit, step S14 corresponds to a reference main shaft rotation speed correcting unit, and step S15 corresponds to a main shaft rotation control data determining unit.
[0070]
Even in this case, similarly to the above-described embodiment, the NC device 18 as the control unit controls the spindle motor 5 in units of the spindle 4 so that the rotation speed ωi of the spindle 4 changes according to the radius of curvature ρi. It can be controlled for each rotation angle. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
[0071]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
[0072]
In the third embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 15, steps S1 to S9 are the same as those of the above-described first embodiment, and a description thereof will be omitted. In the third embodiment, the method of determining the spindle rotation control data after the spindle rotation speed ωi that changes according to the radius of curvature ρi is calculated in step S9 is different from that of the first embodiment.
[0073]
That is, after the main shaft rotation speed ωi with respect to the main shaft rotation angle θi is calculated in step S9, in step S17, the rotation speed change amount between the main shaft rotation angle θi and the main shaft unit rotation angle based on the calculated main shaft rotation speed ωi. dω / dθ is calculated. FIG. 16 is a graph showing the relationship between the spindle rotation angle θi and the spindle rotation speed ωi based on the calculation result of step S9, and FIG. 17 is calculated in step S17 based on the calculation data of the spindle rotation speed ωi. 6 is a graph showing a relationship between a spindle rotation angle θi and a spindle rotation speed variation dω / dθ between spindle rotation angles.
[0074]
After the main shaft rotation speed change amount dω / dθ is calculated, it is determined in step S18 whether the speed change amount dω / dθ is within a specified range. As shown in FIG. 17, there are angular positions θa, θb, θc, and θd where the speed change amount dω / dθ changes greatly near the start point and the end point of both lift portions 23c, 23d of the cam 23.
[0075]
When grinding is performed using the data of the spindle rotation speed ωi having the speed change amount dω / dθ as the spindle rotation control data, for example, when the rotation of the spindle 4 has a slight time lag in the rotation, that is, the angle skew is reduced. If this occurs, the grinding will be performed at a rotational speed completely opposite to the rotational speed ωi adapted to the grinding point Qi of the workpiece Wa, so that abnormal machining may occur at that position. Steps S18 and S19 are provided to prevent such a situation.
[0076]
In step S18, it is determined whether or not the rotation speed change amount dω / dθ exceeds the specified range E. In FIG. 17, there is a case where the data clearly exceeds the specified range E. In such a case, in step S19, the data of the spindle rotational speed ωi calculated in step S9 is mainly corrected for the lift portions 23c and 23d. Do. This correction increases the width of each of the minimum rotation speeds ωL1 and ωL2 in the angle θ direction as shown by the two-dot chain line in FIG. 16 in accordance with the minimum rotation speeds ωL1 and ωL2 of the calculated values shown by the solid lines in FIG. Correct the data to In this method, the correction may be simply made to a predetermined width, but here, the angular positions θa and θb where the speed change amount dω / dθ exceeds the specified range E are determined as the correction start or end points. Modify so that the line with the minimum rotation speed is extended. By making such a correction, the data at the portion where the variation dω / dθ of the spindle rotational speed ωi based on the theoretical calculation is large is set low, so that good machining can be performed.
[0077]
In step S20, the main shaft rotation speed ωi and the reference main shaft rotation speed ω0 with respect to the corrected main shaft rotation angle θi are determined as main shaft rotation control data, or as a result of the determination in step S18, the rotation speed change amount dω / dθ Is within the specified range E, the main shaft rotation speed ωi and the reference main shaft rotation speed ωi with respect to the main shaft rotation angle θi calculated in step S9 are determined as main shaft rotation control data and stored in the RAM 21.
[0078]
That is, step S6 corresponds to the first calculating means, steps S7, S8, and S9 correspond to the third calculating means, step S17 corresponds to the rotation speed change amount calculating means, and step S18 corresponds to the determining means. Step S19 corresponds to the spindle rotation speed correcting means, and step S20 corresponds to the spindle rotation control data determining means.
[0079]
At the time of grinding, the NC device 18 as a control means controls the spindle motor 5 and the moving motor 9 of the grindstone head 8 based on the set spindle rotation control data ω0, ωi and the profile data Xi. .
[0080]
In this manner, the portion where the rotation speed ωi of the main shaft 4 changes according to the radius of curvature ρi of the workpiece Wa and the grinding wheel 12 and the accompanying rotation speed change dω / dθ between the unit rotation angles is large. The spindle rotation speed ωi is set such that the data in the above becomes lower.
[0081]
As a result, this embodiment has the following effects.
[0082]
(1) Even if the radius of curvature ρi changes with the rotation of the workpiece Wa, the frictional resistance generated in the machined portion is made uniform and high quality without giving any thermal damage such as grinding burns or grinding cracks. The finished surface can be obtained.
[0083]
(2) As the radius of curvature ρi changes, the rotational resistance to the grindstone 12 also changes proportionally. However, also in this case, as described above, the rotation of the spindle motor 5 is controlled so that the rotation speed ωi of the spindle 4 changes in accordance with the change in the radius of curvature ρi. Fluctuations in the load on the grinding wheel 14 are suppressed, and the grinding wheel 12 rotates smoothly without generating micro-vibration, enabling high-precision machining.
[0084]
(3) In this embodiment, the radius of curvature ρi is calculated for each unit rotation angle of the main shaft 4, and based on them, the rotation speed ρi of the main shaft 4 is preset for each unit rotation angle of the main shaft 4. Then, at the time of grinding, the rotation of the spindle motor 5 is controlled for each unit rotation angle of the spindle 4 based on the set spindle rotation speed ωi. By setting the rotation speed ωi of the spindle 4 in advance before grinding, the spindle motor 5 can be controlled smoothly. In addition, the spindle motor 5 can be accurately and reliably controlled for each unit rotation angle of the spindle 4.
[0085]
(4) When the spindle rotation is controlled based on the rotation control data ω0 and ωi set in this embodiment, abnormal machining can be avoided even if there is a slight time lag of speed, and smooth and smooth operation can be achieved. Good grinding can be performed.
[0086]
(5) Correcting the main shaft rotation speed ωi at the lift portions 23c and 23d with the rotation position change amount dω / dθ exceeding the specified range E as the correction start point or the correction end point, thereby correcting the main shaft rotation speed ωi. , Data can be corrected, and good processing can be performed even if there is a minute speed change.
[0087]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
[0088]
According to the invention of claim 1, since the rotating means is controlled so that the rotation speed of the main shaft changes according to the radius of curvature of the workpiece, the increase in frictional resistance during grinding is controlled, An excellent effect of preventing a reduction in processing quality can be obtained. In addition, the rotation means can be controlled smoothly, and the control can be performed accurately and reliably for each unit rotation angle of the main shaft.
[0091]
In addition, by appropriately setting the rotation speed of the spindle so as to follow the rotation of the spindle so as not to exceed the ability of the movement means of the rotary grindstone, the rotation means and the movement means can be controlled smoothly.
[0092]
According to the second aspect of the invention, the spindle rotational speed ω can be decreased as the radius of curvature ρ increases, and can be increased as the radius of curvature ρ decreases.
[0093]
According to the invention of claim 3, after the radius of curvature is converted into data corresponding to the spindle rotation angle, the spindle rotation speed with respect to the spindle rotation angle is calculated based on this data, so that the calculation can be easily performed. .
[0094]
According to the fourth aspect of the present invention, after calculating the spindle rotation speed with respect to the workpiece angle, the spindle rotation speed is converted into data corresponding to the spindle rotation angle, so that the calculation can be easily performed.
[0095]
According to the invention of claim 5, the correction amount of the reference spindle rotation speed is calculated according to the difference between the maximum value of the moving acceleration of the rotary grindstone and the specified value, and an appropriate correction amount is given. Correction and calculation of rotation speed can be performed in a short time.
[0096]
According to the invention of claim 6, since the rotating means is controlled so that the rotation speed of the main shaft changes according to the radius of curvature of the workpiece, it is possible to suppress an increase in frictional resistance during grinding, An excellent effect of preventing a reduction in processing quality can be obtained. In addition, the rotation means can be controlled smoothly, and the control can be performed accurately and reliably for each unit rotation angle of the main shaft.
[0097]
In addition, since the spindle speed is corrected so as to widen the angle width at which the minimum speed is given, especially for the lift portion at an angle where the speed rapidly changes, the spindle speed is controlled by this speed control data. When this is done, it is possible to prevent abnormal machining from occurring even if there is some time lag in speed.
[0098]
According to the seventh aspect of the present invention, the spindle rotational speed ω can be decreased as the radius of curvature ρ increases, and can be increased as the radius of curvature ρ decreases.
[0099]
According to the eighth aspect of the present invention, the main spindle rotation speed correction means corrects the main spindle rotation speed by setting the angle at which the rotation speed change amount exceeds the specified range in the lift portion as a correction start point or a correction end point. Data correction can be performed at the position, whereby good processing can be performed even if there is a minute speed change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway side view of a grinding machine embodying the present invention, showing one embodiment of a non-circular body grinding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the grinding machine shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a grinding state of a workpiece Wa.
4A and 4B show a first embodiment, and FIG. 4A is an explanatory diagram showing lift data r (Ai), a radius of curvature ρ (Ai), and a main shaft rotation angle θ (Ai) corresponding to an angle Ai of a workpiece Wa. (B) is an explanatory diagram showing the distance ri, profile data Xi, radius of curvature ρi, and main shaft rotation speed θi corresponding to the main shaft rotation angle θi for each equal angle.
FIG. 5 is a flowchart of a first embodiment showing a procedure up to determination of spindle rotation control data.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a spindle rotation angle θi and a radius of curvature ρi.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a spindle rotation angle θi and a spindle rotation speed ωi corresponding to a radius of curvature ρi.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a time t and a wheel head position X;
FIG. 9 is a graph showing the relationship between time t and wheelhead moving speed v.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between time t and wheelhead movement acceleration α.
FIG. 11 is a graph showing a relationship between a corrected spindle rotation angle θi and a spindle rotation speed ωi.
FIG. 12 is a graph showing a relationship between a time t based on a corrected spindle rotation speed ωi and a wheel head movement acceleration α.
13A and 13B show a second embodiment, in which FIG. 13A shows lift data r (Ai), a radius of curvature ρ (Ai), a spindle rotation speed ω (Ai), and a spindle rotation angle corresponding to an angle Ai of a workpiece Wa. FIG. 7B is an explanatory diagram showing θ (Ai), and FIG. 7B is an explanatory diagram showing a distance ri, profile data Xi, and main shaft rotation speed ωi corresponding to the main shaft rotation angle θi at equal angles.
FIG. 14 is a flowchart of a second embodiment showing a procedure up to determination of spindle rotation control data.
FIG. 15 is a flowchart of a third embodiment showing a procedure up to determination of spindle rotation control data.
FIG. 16 is a graph illustrating a relationship between a spindle rotation angle θi and a spindle rotation speed ωi corresponding to a radius of curvature ρi for explaining the third embodiment.
FIG. 17 is a graph illustrating a relationship between a spindle rotation angle θi and a spindle rotation speed variation dω / dθ between spindle rotation angles for explaining the third embodiment.
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a grinding state of a workpiece Wa.
[Explanation of symbols]
4 spindle
5 Spindle motor (rotating means)
8 Wheel head
9 Moving motor (moving means)
10 Ball screw (moving means)
12 Rotating whetstone
14 Wheel motor
18 NC apparatus including first calculation means, second calculation means, third calculation means, fourth calculation means, determination means, rotation speed correction means, spindle rotation control data determination means, control means, etc.
23 cams
Wa Workpiece
O center of rotation
θi Spindle rotation angle
ρi radius of curvature
Qi grinding point
ri Distance between rotation center and grinding point
ω0 Reference spindle speed
ωi Spindle speed
x Wheelhead moving position
α Wheelhead movement acceleration
αa Specified value
△ ω0 Correction amount
dω / dθ Spindle speed change
E Specified range

Claims

Rotating means for rotating the spindle mounted with the workpiece, and moving means for relatively moving a rotating grindstone for grinding the outer peripheral surface of the workpiece in a direction intersecting with the spindle, while rotating the spindle, In a non-round body grinding device that controls a moving means based on control data that sets a relationship between a rotation angle of a main shaft and a moving position of a rotary grindstone, and grinds a workpiece into a predetermined non-round shape,
First calculating means for calculating a radius of curvature of a workpiece with respect to a workpiece angle based on shape data of the workpiece;
Second calculating means for calculating a main shaft rotation speed with respect to the main shaft rotation angle based on the reference main shaft rotation speed set in advance corresponding to the non-circular base circular portion and the calculated radius of curvature,
Third calculating means for calculating a moving position of the rotary grindstone with respect to a time change based on the calculated spindle rotation speed and the control data,
Fourth calculating means for calculating a moving acceleration of the rotating grindstone with respect to a time change based on the calculated moving position;
Determining means for determining whether or not the calculated movement acceleration is within a preset specified value;
Based on the result of the determination, if any of the moving accelerations exceeds a prescribed value, the reference rotational speed is corrected so as to be reduced, and the reference main spindle is again calculated by the second calculating means or the fourth calculating means. Rotation speed correction means,
Spindle rotation control data determining means for determining, as the spindle rotation control data, the latest reference spindle rotation speed and the latest spindle rotation speed based on the latest reference spindle rotation speed based on the result of the determination when the movement acceleration is within a specified value. When,
Control means for controlling the rotating means on the basis of the determined spindle rotation control data during grinding, so that the rotation speed of the spindle changes according to the radius of curvature of the workpiece, and the rotation associated therewith. An apparatus for grinding a non-circular body, wherein a rotation speed of a spindle is set so that a moving acceleration of a grinding wheel is within a specified value.

When the radius of curvature of the workpiece with respect to the workpiece angle is ρ, and the spindle rotation speed is ω, the control means controls the rotation means so that the spindle rotation speed ω changes in proportion to 1 / ρ. Item 2. A non-circular grinding device according to item 1.

The non-circular body grinding device according to claim 1 or 2, wherein the second calculation means includes means for calculating a radius of curvature with respect to the main shaft rotation angle from a calculation result by the first calculation means.

The non-circular body grinding device according to claim 1 or 2, wherein the second calculating means has means for calculating a spindle rotation speed with respect to a workpiece angle from a calculation result by the first calculating means.

5. The reference spindle rotational speed correction unit according to claim 1, further comprising a unit configured to calculate a correction amount of the reference spindle rotational speed according to a difference between a maximum value of the moving acceleration of the rotary grindstone and the specified value. Non-circular grinding machine.

Rotating means for rotating the spindle mounted with the workpiece, and moving means for relatively moving a rotating grindstone for grinding the outer peripheral surface of the workpiece in a direction intersecting with the spindle, while rotating the spindle, In a non-round body grinding device that controls a moving means based on control data that sets a relationship between a rotation angle of a main shaft and a moving position of a rotary grindstone, and grinds a workpiece into a predetermined non-round shape,
First calculating means for calculating a radius of curvature of a workpiece with respect to a workpiece angle based on shape data of the workpiece;
Second calculating means for calculating a main shaft rotation speed with respect to the main shaft rotation angle based on the reference main shaft rotation speed set in advance corresponding to the non-circular base circular portion and the calculated radius of curvature,
A rotation speed change amount calculating unit that calculates a rotation speed change amount between main shaft unit rotation angles with respect to the main shaft rotation angle based on the calculated main shaft rotation speed,
Determining means for determining whether or not the calculated rotation speed change amount is within a predetermined range,
On the basis of the result of the determination, when there is a rotation speed change amount exceeding a specified range, the minimum rotation speed width in the non-circular lift portion is increased with respect to the main shaft rotation speed by the second calculation means. Spindle rotation speed correction means for correcting the spindle rotation speed,
The main spindle rotation speed with respect to the corrected main spindle rotation angle and the reference main spindle rotation speed are determined as main spindle rotation control data, or the second calculation is performed when the rotation speed variation is within a specified range based on the result of the determination. Spindle rotation control data determining means for determining the spindle rotation speed and the reference spindle rotation speed for the spindle rotation angle by means as the spindle rotation control data,
Control means for controlling the rotating means based on the determined spindle rotation control data at the time of grinding, so that the rotation speed of the spindle changes according to the radius of curvature of the workpiece, and a unit associated therewith An apparatus for grinding a non-circular body, wherein a main shaft rotation speed is set so that data at a portion where a rotation speed change amount between rotation angles is large is low.

When the radius of curvature of the workpiece with respect to the workpiece angle is ρ, and the spindle rotation speed is ω, the control means controls the rotation means so that the spindle rotation speed ω changes in proportion to 1 / ρ. Item 6. A non-circular body grinding device according to Item 6.

The non-circular body according to claim 6 or 7, wherein the main spindle rotational speed correcting means corrects the main spindle rotational speed with a correction start point or a correction end point at an angle where a change amount of the rotational speed exceeds a specified range in the lift portion. Grinding equipment.