JP7736072B2 - Multi-purpose grinder - Google Patents
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Description
本開示は、複合研削盤に関する。 The present disclosure relates to a composite grinding machine.
特許文献1の技術においては、円筒状の基材にレーザー・メタル・デポジション(LMD;Laser Metal Deposition)による肉盛り加工が行われ、形成された肉盛り部が研削される。その結果、円筒状の基材の表面に、タングステンカーバイトやクロムから構成される硬質金属皮膜が形成される。 In the technology described in Patent Document 1, a cylindrical substrate is built up using laser metal deposition (LMD), and the built-up portion is then ground. As a result, a hard metal coating composed of tungsten carbide and chromium is formed on the surface of the cylindrical substrate.
特許文献1の技術においては、以下の処理が順に実行される。LMDを実行する装置に円筒状の基材が取り付けられる。円筒状の基材が回転されつつ、基材に対してLMDが実行される。LMDを実行する装置から円筒状の基材が取り外される。研削盤に円筒状の基材が取り付けられる。研削盤において、円筒状の基材が回転されつつ、基材の肉盛り部の表面に対して研削が行われる。その結果、硬質金属皮膜が設けられた円筒状の基材の外形形状が、高精度に成形される。 In the technology of Patent Document 1, the following processes are performed in order: A cylindrical substrate is attached to an apparatus that performs LMD. LMD is performed on the substrate while the cylindrical substrate is rotated. The cylindrical substrate is removed from the apparatus that performs LMD. The cylindrical substrate is attached to a grinding machine. While the cylindrical substrate is rotated in the grinding machine, grinding is performed on the surface of the buildup portion of the substrate. As a result, the outer shape of the cylindrical substrate provided with a hard metal coating is formed with high precision.
本願発明の発明者らは、円筒状の基材の取り付けおよび取り外しを複数回行うことなく、付加製造と研削との両方を行うことができる加工装置を検討した。そのような加工装置によれば、円筒状の基材の取り付け誤差がなくなるため、硬質金属皮膜における加工取りしろを小さくすることができる。The inventors of the present invention have developed a processing device that can perform both additive manufacturing and grinding without multiple mounting and dismounting of the cylindrical substrate. Such a processing device eliminates mounting errors in the cylindrical substrate, allowing for smaller machining allowances in the hard metal coating.
しかし、本願発明の発明者らは、そのような加工装置について、以下の課題を見いだした。付加製造を経た直後の基材およびその表面の皮膜は、高温となっている。このため、それらの基材および皮膜が熱歪みを含んでいる。また、それらの基材および皮膜が有する熱が加工装置に伝導し、加工装置が熱膨張する。その結果、その後の研削における工作精度が低下する可能性がある。However, the inventors of the present invention have discovered the following problem with such processing equipment. Immediately after additive manufacturing, the substrate and the coating on its surface are at high temperatures. As a result, the substrate and coating contain thermal strain. Furthermore, the heat contained in the substrate and coating is conducted to the processing equipment, causing thermal expansion of the processing equipment. As a result, the machining accuracy during subsequent grinding may be reduced.
付加製造においては、加工装置の工作精度が少々低下していても、その後、研削において高精度な成形が行われれば、完成品の形状および寸法の精度に影響が出る可能性は少ない。しかし、研削において、高精度な成形が行われない場合には、完成品の形状および寸法の制度に影響を与える。 In additive manufacturing, even if the machining accuracy of the processing equipment is slightly reduced, as long as high-precision shaping is performed during subsequent grinding, it is unlikely to affect the accuracy of the shape and dimensions of the finished product. However, if high-precision shaping is not performed during grinding, it will affect the accuracy of the shape and dimensions of the finished product.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 This disclosure can be realized in the following forms:
(1)本開示の一形態によれば、複合研削盤が提供される。この複合研削盤は、工作物を保持し回転させることができる保持部と、前記保持部に対して移動できる付加製造部であって、前記保持部に保持された前記工作物の表面に対して材料を供給しつつ前記材料を溶融させることによって、前記表面に前記材料を付着させる付加製造部と、前記保持部に対して移動できる研削部であって、砥石を備え前記砥石を回転させる研削部と、前記表面への前記材料の付着において生じた熱による影響を低減した状態で、前記表面に付着された前記材料の研削を前記研削部が行うことを可能にする熱歪低減部と、を備える。
このような態様においては、工作物の表面への材料の付着において生じた熱による影響を低減した状態で、工作物の表面に付着された材料の研削が行われる。このため、工作物の表面に付着される材料層の加工取りしろを小さく設定できるだけでなく、熱歪低減部を備えない態様に比べて、研削部による高精度な研削を行うことができる。その結果、工作物の完成品の形状および寸法の精度を高めることができる。
(2)上記形態の複合研削盤において、前記熱歪低減部は、前記表面への前記材料の付着の後、前記研削部による研削に先立って、前記工作物の表面に流体を供給する、態様とすることができる。
このような態様とすれば、表面に材料が付着され高温になっている工作物は、研削部による研削に先立って、表面に供給される流体によって冷却される。このため、研削部による高精度な研削を行うことができる。その結果、工作物の完成品の形状および寸法の精度を高めることができる。
(3)上記形態の複合研削盤において、前記複合研削盤を制御する制御部であって、前記付加製造部による前記表面への前記材料の付着の後、前記研削部による前記材料の前記研削の前に、前記研削部を待機させる待機制御を行うことにより、前記熱歪低減部として機能する制御部を備え、前記待機制御は、前記表面への前記材料の付着の処理に応じて定められる時間、実行される、態様とすることができる。
このような態様とすれば、表面に材料が付着され高温になっている工作物は、研削部による研削に先立って、待機制御が行われる間、冷却される。このため、研削部による高精度な研削を行うことができる。その結果、工作物の完成品の形状および寸法の精度を高めることができる。また、待機制御が行われる時間は、表面への材料の付着の処理に応じて定められるため、表面への材料の付着の開始から研削の完了までに要する時間が、待機制御のために、不必要に長くなることがない。
(4)上記形態の複合研削盤において、前記付加製造部は、前記材料を溶融させる光ビームを照射するビーム照射部を備え、前記複合研削盤は、さらに、前記光ビームが照射された前記工作物の状態を取得できる検出部を備え、前記制御部は、前記検出部によって取得される前記工作物の前記状態に応じて、前記ビーム照射部が照射する前記光ビームの出力を制限することにより、前記熱歪低減部として機能する、態様とすることができる。
このような態様とすれば、工作物の状態に応じて光ビームの出力を制限しない態様に比べて、待機制御を行う時間を短くすることができる。
(5)上記形態の複合研削盤において、前記熱歪低減部は、直接または間接に前記保持部から熱を受け取ることができ、液体を保持する機能および液体を循環させる機能の少なくとも一方を備える、態様とすることができる。
このような態様においては、工作物の表面への材料の付着において生じた熱を、保持部を介して、熱歪低減部に拡散させることができる。また、液体は流動するため、熱歪低減部が有する液体全体に、効率的に熱が拡散される。このため、材料の付着により高温になった工作物から保持部を介して複合研削盤の他の部位へ熱が伝導する場合にも、複合研削盤のうち工作精度に影響を与えうる部位の温度上昇を小さくすることができる。その結果、複合研削盤のうち、工作精度に影響を与えうる部位の熱歪みの量を小さくすることができ、研削精度の低下を抑制できる。
(6)上記形態の複合研削盤において、前記保持部は、前記保持部に取り付けられ前記工作物と接触するセンタであって、前記熱歪低減部として機能するセンタを介して、前記工作物を保持し、前記センタは、前記保持部のうち前記センタが取り付けられる部位の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている、態様とすることができる。
このような態様とすれば、表面に材料が付着され高温になっている工作物から保持部へ、さらには複合研削盤の他の部位へ、熱が伝導しにくい。このため、複合研削盤が熱膨張して、複合研削盤の工作精度が低下する可能性を低減できる。
(7)上記形態の複合研削盤において、前記保持部は、前記保持部に取り付けられ前記工作物の外周を3点以上で保持するチャックであって、前記熱歪低減部として機能するチャックを介して、前記工作物を保持し、前記チャックは、前記保持部のうち前記チャックが取り付けられる部位の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている、態様とすることができる。
このような態様とすれば、表面に材料が付着され高温になっている工作物から保持部へ、さらには複合研削盤の他の部位へ、熱が伝導しにくい。このため、複合研削盤が熱膨張して、複合研削盤の工作精度が低下する可能性を低減できる。
本開示は、複合研削盤以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、加工装置、加工装置の製造方法や加工装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
(1) According to one aspect of the present disclosure, there is provided a multi-purpose grinding machine including: a holding unit capable of holding and rotating a workpiece; an additive manufacturing unit movable relative to the holding unit that supplies material to a surface of the workpiece held by the holding unit while melting the material to adhere the material to the surface; a grinding unit movable relative to the holding unit that includes a grinding wheel and rotates the grinding wheel; and a thermal strain reduction unit that enables the grinding unit to grind the material adhered to the surface in a state where the influence of heat generated in the adhesion of the material to the surface is reduced.
In this embodiment, the material attached to the surface of the workpiece is ground while reducing the influence of heat generated during the attachment of the material to the surface of the workpiece. This not only allows the machining allowance of the material layer attached to the surface of the workpiece to be set small, but also allows for more accurate grinding by the grinding unit compared to an embodiment that does not include a thermal distortion reduction unit. As a result, the accuracy of the shape and dimensions of the finished workpiece can be improved.
(2) In the above-described composite grinding machine, the thermal strain reduction unit may supply a fluid to the surface of the workpiece after the material has adhered to the surface and before grinding by the grinding unit.
In this embodiment, the workpiece, which has a material adhering to its surface and is heated to a high temperature, is cooled by the fluid supplied to the surface before grinding by the grinding unit. This allows for high-precision grinding by the grinding unit. As a result, the accuracy of the shape and dimensions of the finished workpiece can be improved.
(3) In the above-described form of the composite grinding machine, a control unit that controls the composite grinding machine is provided, and functions as the thermal distortion reduction unit by performing standby control to keep the grinding unit on standby after the additive manufacturing unit has attached the material to the surface and before the grinding unit has ground the material, and the standby control can be performed for a time period determined according to the process of attaching the material to the surface.
With this configuration, the workpiece, which has a material adhered to its surface and is at a high temperature, is cooled during standby control prior to grinding by the grinding unit. This allows high-precision grinding by the grinding unit. As a result, the accuracy of the shape and dimensions of the finished workpiece can be improved. Furthermore, because the time during which standby control is performed is determined depending on the process of adhering material to the surface, the time required from the start of adhering material to the surface to the completion of grinding is not unnecessarily extended due to standby control.
(4) In the above-described form of the composite grinding machine, the additive manufacturing unit may include a beam irradiation unit that irradiates a light beam that melts the material, and the composite grinding machine may further include a detection unit that can acquire the state of the workpiece irradiated with the light beam, and the control unit may function as the thermal distortion reduction unit by limiting the output of the light beam irradiated by the beam irradiation unit in accordance with the state of the workpiece acquired by the detection unit.
In this embodiment, the time required for standby control can be shortened compared to an embodiment in which the output of the light beam is not limited according to the state of the workpiece.
(5) In the above-described form of the composite grinding machine, the thermal strain reduction section can receive heat directly or indirectly from the holding section, and can have at least one of a function of holding liquid and a function of circulating liquid.
In this embodiment, heat generated during the deposition of material on the workpiece surface can be diffused to the thermal strain reduction unit via the holding unit. Furthermore, because the liquid flows, heat is efficiently diffused throughout the liquid in the thermal strain reduction unit. Therefore, even when heat is conducted from the workpiece, which has become hot due to the deposition of material, to other parts of the multi-purpose grinding machine via the holding unit, the temperature rise in parts of the multi-purpose grinding machine that may affect machining accuracy can be reduced. As a result, the amount of thermal strain in parts of the multi-purpose grinding machine that may affect machining accuracy can be reduced, and a decrease in grinding accuracy can be suppressed.
(6) In the above-described form of the composite grinding machine, the holding portion may be a center attached to the holding portion and in contact with the workpiece, and the workpiece may be held via the center functioning as the thermal distortion reduction portion, and the center may be made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the portion of the holding portion to which the center is attached.
This configuration makes it difficult for heat to be conducted from the workpiece, which has a material attached to its surface and is at a high temperature, to the holder and further to other parts of the combined grinding machine, thereby reducing the possibility of thermal expansion of the combined grinding machine and a decrease in its machining accuracy.
(7) In the above-described form of the composite grinding machine, the holding portion may be a chuck attached to the holding portion and holding the outer periphery of the workpiece at three or more points, and the workpiece is held via the chuck that functions as the thermal distortion reduction portion, and the chuck may be made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the portion of the holding portion to which the chuck is attached.
This configuration makes it difficult for heat to be conducted from the workpiece, which has a material attached to its surface and is at a high temperature, to the holder and further to other parts of the combined grinding machine, thereby reducing the possibility of thermal expansion of the combined grinding machine and a decrease in its machining accuracy.
The present disclosure can be realized in various forms other than a composite grinding machine, such as a processing device, a manufacturing method for a processing device, a control method for a processing device, a computer program for implementing the control method, a non-transitory recording medium on which the computer program is recorded, etc.
A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態の複合研削盤1を示す説明図である。図1は、平面図に相当する。ただし、図1は、各部の構成の寸法および形状を正確に表すものではない。また、技術の理解を容易にするため、図1においては、複合研削盤1が備える一部の構成の図示を省略している。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a multi-purpose grinding machine 1 according to a first embodiment. FIG. 1 corresponds to a plan view. However, FIG. 1 does not accurately represent the dimensions and shapes of the components of each part. In addition, in order to facilitate understanding of the technology, some components of the multi-purpose grinding machine 1 are not shown in FIG. 1.
複合研削盤1は、円柱状の工作物WPに対して、付加製造(Additive Manufacturing;AM)と、除去加工である研削と、を行うことができる。複合研削盤1は、保持部100と、研削部200と、付加製造部300と、クーラント供給部400と、防護部500と、検出部38と、ベッド800と、制御部900と、を備える。The multi-purpose grinding machine 1 is capable of performing additive manufacturing (AM) and subtractive grinding on cylindrical workpieces (WP). The multi-purpose grinding machine 1 includes a holding unit 100, a grinding unit 200, an additive manufacturing unit 300, a coolant supply unit 400, a protection unit 500, a detection unit 38, a bed 800, and a control unit 900.
保持部100は、工作物WPを保持し回転させることができる(図1の下段参照)。保持部100は、ベッド800に対して水平方向に移動可能に設けられている。保持部100は、テーブル12と、主軸台13と、心押台14と、を備える。 The holding unit 100 can hold and rotate the workpiece WP (see the bottom of Figure 1). The holding unit 100 is arranged to be movable horizontally relative to the bed 800. The holding unit 100 includes a table 12, a headstock 13, and a tailstock 14.
テーブル12は、ベッド800上に設けられている。テーブル12は、ベッド800に対して水平方向に移動可能に設けられている。テーブル12が移動する方向を、本明細書において、X軸方向と呼ぶ。図1において、保持部100の移動を矢印Ax1で示す(図1の下段右部参照)。 The table 12 is mounted on the bed 800. The table 12 is mounted so as to be movable horizontally relative to the bed 800. The direction in which the table 12 moves is referred to as the X-axis direction in this specification. In Figure 1, the movement of the holding unit 100 is indicated by the arrow Ax1 (see the lower right part of Figure 1).
主軸台13は、テーブル12上に設けられている。主軸台13は、主軸台13に取り付けられているチャック15を介して、工作物WPを保持する。すなわち、チャック15が、円柱状の工作物WPの外周を3点で保持することにより、円柱状の工作物WPの一端を保持する。主軸台13は、チャック15を回転させることができる。 The headstock 13 is mounted on the table 12. The headstock 13 holds the workpiece WP via a chuck 15 attached to the headstock 13. That is, the chuck 15 holds one end of the cylindrical workpiece WP by holding the outer periphery of the cylindrical workpiece WP at three points. The headstock 13 can rotate the chuck 15.
チャック15は、保持部100のうちチャック15が取り付けられる部位18の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている。具体的には、チャック15は、多孔質性のセラミックで構成される。チャック15が取り付けられる部位18は、鉄鋼で構成される。 The chuck 15 is made of a material with a lower thermal conductivity than the material of the portion 18 of the holding part 100 to which the chuck 15 is attached. Specifically, the chuck 15 is made of porous ceramic. The portion 18 to which the chuck 15 is attached is made of steel.
心押台14は、テーブル12上に設けられている。心押台14は、心押台14に取り付けられているセンタ16を介して、工作物WPを保持する。すなわち、センタ16が工作物WPと接触して、円柱状の工作物WPの他端を支持する。 The tailstock 14 is mounted on the table 12. The tailstock 14 holds the workpiece WP via a center 16 attached to the tailstock 14. In other words, the center 16 comes into contact with the workpiece WP and supports the other end of the cylindrical workpiece WP.
センタ16は、保持部100のうちセンタ16が取り付けられる部位17の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている。具体的には、センタ16は、多孔質性のセラミックで構成される。センタ16が取り付けられる部位17は、鉄鋼で構成される。 The center 16 is made of a material with a lower thermal conductivity than the material of the portion 17 of the holding part 100 where the center 16 is attached. Specifically, the center 16 is made of porous ceramic. The portion 17 where the center 16 is attached is made of steel.
このような構成とすることにより、工作物WPの表面Swに材料Mxが付着され高温になっている工作物WPから保持部100へ、さらには複合研削盤1の他の部位へ、熱が伝導しにくい。このため、複合研削盤の各構成が大きく熱膨張して、複合研削盤の工作精度が低下する可能性を低減できる。 This configuration makes it difficult for heat to be conducted from the workpiece WP, which has material Mx attached to its surface Sw and is at a high temperature, to the holding part 100 and further to other parts of the multi-purpose grinding machine 1. This reduces the possibility of significant thermal expansion of each component of the multi-purpose grinding machine, which could lead to a decrease in the machining accuracy of the multi-purpose grinding machine.
工作物WPは、主軸台13のチャック15と心押台14のセンタ16とによって両端を支持され、主軸台13によって、X軸方向と平行な回転軸を中心として回転される。主軸台13の回転軸を、図1、図3~図5ならびに図9においてX軸方向に平行な一点鎖線で示す。 The workpiece WP is supported at both ends by the chuck 15 of the headstock 13 and the center 16 of the tailstock 14, and is rotated by the headstock 13 around a rotation axis parallel to the X-axis direction. The rotation axis of the headstock 13 is shown by a dashed line parallel to the X-axis direction in Figures 1, 3 to 5, and 9.
研削部200は、工作物WPの表面を研削する機能を奏する(図1の中段右部参照)。研削部200は、砥石台20と、砥石車21と、砥石駆動モータ22と、砥石軸23と、ベルト伝動機構24と、を備える。The grinding unit 200 functions to grind the surface of the workpiece WP (see the middle right part of Figure 1). The grinding unit 200 includes a grinding wheel head 20, a grinding wheel 21, a grinding wheel drive motor 22, a grinding wheel spindle 23, and a belt transmission mechanism 24.
砥石台20は、ベッド800上に設けられている。砥石台20は、ベッド800に対して水平方向に移動可能に設けられている。砥石台20が移動する方向は、テーブル12が移動する方向に対して垂直である。砥石台20が移動する方向を、本明細書において、Z軸方向と呼ぶ。図1において、研削部200の移動を矢印Az2で示す(図1の中段右部参照)。また、本明細書において、鉛直上方をY軸正方向とする。図1にX軸、Y軸、Z軸からなる直交座標系を示す。 The grinding wheel head 20 is mounted on the bed 800. The grinding wheel head 20 is mounted so that it can move horizontally relative to the bed 800. The direction in which the grinding wheel head 20 moves is perpendicular to the direction in which the table 12 moves. In this specification, the direction in which the grinding wheel head 20 moves is referred to as the Z-axis direction. In Figure 1, the movement of the grinding unit 200 is indicated by arrow Az2 (see the middle right part of Figure 1). In this specification, the vertically upward direction is defined as the positive Y-axis direction. Figure 1 shows a Cartesian coordinate system consisting of the X-axis, Y-axis, and Z-axis.
砥石軸23は、砥石台20によって、X軸方向に平行な方向を中心として回転可能に支持されている。砥石車21は、円板状の砥石である。砥石車21は、円板の中心軸と砥石軸23の中心軸とが一致するように、砥石軸23に接続されている。砥石車21は円板の外周面に、X軸方向と平行な円筒研削面21aを有する。 The grinding wheel spindle 23 is supported by the grinding wheel head 20 so that it can rotate around a direction parallel to the X-axis direction. The grinding wheel 21 is a circular grinding wheel. The grinding wheel 21 is connected to the grinding wheel spindle 23 so that the central axis of the disc coincides with the central axis of the grinding wheel spindle 23. The grinding wheel 21 has a cylindrical grinding surface 21a on the outer peripheral surface of the disc that is parallel to the X-axis direction.
砥石駆動モータ22は、電力を供給されて、回転出力を出力する。砥石駆動モータ22は、砥石台20に固定されている。ベルト伝動機構24は、砥石駆動モータ22の回転出力を砥石軸23に伝達する。すなわち、研削部200は、ベルト伝動機構24を介して、砥石駆動モータ22によって砥石車21を回転させる。 The grinding wheel drive motor 22 is supplied with power and outputs a rotational output. The grinding wheel drive motor 22 is fixed to the grinding wheel head 20. The belt transmission mechanism 24 transmits the rotational output of the grinding wheel drive motor 22 to the grinding wheel spindle 23. In other words, the grinding unit 200 rotates the grinding wheel 21 using the grinding wheel drive motor 22 via the belt transmission mechanism 24.
保持部100によって工作物WPが回転されつつ、回転している砥石車21の円筒研削面21aが研削部200によって工作物WPの表面Swに押圧されることにより、円柱状の工作物WPの表面Swが研削される。 While the workpiece WP is rotated by the holding unit 100, the cylindrical grinding surface 21a of the rotating grinding wheel 21 is pressed against the surface Sw of the workpiece WP by the grinding unit 200, thereby grinding the surface Sw of the cylindrical workpiece WP.
研削部200は、砥石台20によって、保持部100に対してZ軸方向に移動することができる(図1の中段右部のAz2参照)。一方、保持部100は、工作物WPを回転させつつ、X軸方向に移動することができる(図1の下段右部のAx1参照)。このため、制御部900に制御された研削部200および保持部100によって、保持部100に保持された工作物WPに対して、除去加工としてのトラバース研削が実行されることができる。 The grinding unit 200 can move in the Z-axis direction relative to the holding unit 100 by means of the grinding wheel head 20 (see Az2 in the middle right part of Figure 1). Meanwhile, the holding unit 100 can move in the X-axis direction while rotating the workpiece WP (see Ax1 in the bottom right part of Figure 1). Therefore, the grinding unit 200 and holding unit 100, controlled by the control unit 900, can perform traverse grinding as a removal process on the workpiece WP held by the holding unit 100.
クーラント供給部400は、保持部100に保持された工作物WPと砥石車21とが接触する部位CPにクーラントCLを供給する(図1の下段右部参照)。クーラント供給部400は、研削部200に対して固定されている。ただし、図1においては、技術の理解を容易にするため、クーラント供給部400を、研削部200と独立して示されている。クーラント供給部400は、クーラントCLを貯留するタンクと、タンク内のクーラントCLを工作物WPと砥石車21とが接触する部位CPに送出するポンプとを備える。 The coolant supply unit 400 supplies coolant CL to the contact point CP where the workpiece WP held in the holder 100 and the grinding wheel 21 come into contact (see the lower right part of Figure 1). The coolant supply unit 400 is fixed to the grinding unit 200. However, in Figure 1, to facilitate understanding of the technology, the coolant supply unit 400 is shown independent of the grinding unit 200. The coolant supply unit 400 includes a tank that stores coolant CL and a pump that delivers the coolant CL from the tank to the contact point CP where the workpiece WP and the grinding wheel 21 come into contact.
図2は、付加製造部300の一部の構成を詳細に示す図である。付加製造部300は、工作物WPの表面Swに付加製造を行う機能を奏する(図1の中央部参照)。付加製造部300は、保持部100に対してZ軸方向に移動できる。図1において、付加製造部300の移動を矢印Az3で示す(図1の中断左部参照)。付加製造部300は、ビーム照射部32と、材料供給部33と、を備える。 Figure 2 is a diagram showing in detail the configuration of a portion of the additive manufacturing unit 300. The additive manufacturing unit 300 functions to perform additive manufacturing on the surface Sw of the workpiece WP (see the center part of Figure 1). The additive manufacturing unit 300 can move in the Z-axis direction relative to the holding unit 100. In Figure 1, the movement of the additive manufacturing unit 300 is indicated by arrow Az3 (see the left part of the interruption in Figure 1). The additive manufacturing unit 300 comprises a beam irradiation unit 32 and a material supply unit 33.
ビーム照射部32は、材料Mxを溶融させる光ビームLBを付加製造部300の外部に照射する。ビーム照射部32は、発振部34と、光学系35と、を備える。発振部34は光ビームを射出する。光学系35は、発振部34が射出した光ビームを、ビーム照射部32に対してあらかじめ定められた位置にある焦点に、収束させる。技術の理解を容易にするため、図2においては、光学系35を1個の凸レンズの形状で示す。光学系35を備えるビーム照射部32は、工作物WPの表面Swへの材料の付着のために使用される光学機器である。 The beam irradiation unit 32 emits a light beam LB that melts the material Mx outside the additive manufacturing unit 300. The beam irradiation unit 32 includes an oscillator 34 and an optical system 35. The oscillator 34 emits a light beam. The optical system 35 converges the light beam emitted by the oscillator 34 to a focal point at a predetermined position relative to the beam irradiation unit 32. To facilitate understanding of the technology, the optical system 35 is shown in the shape of a single convex lens in Figure 2. The beam irradiation unit 32, which includes the optical system 35, is an optical device used to deposit material on the surface Sw of the workpiece WP.
材料供給部33は、超硬合金の粉末Mfを付加製造部300の外部に供給する。ビーム照射部32による光ビームLBの射出方向と、材料供給部33による超硬合金の粉末Mfの射出方向とは、光ビームLBの焦点において交差する。その結果、材料供給部33によって供給される超硬合金の粉末Mfは、光ビームLBによって、溶融される。すなわち、付加製造部300は、保持部100に保持された工作物WPの表面Swに対して、材料としての超硬合金の粉末Mfを供給しつつ、材料を溶融させることによって、工作物WPの表面Swに材料を付着させることができる。すなわち、付加製造部300は、指向性エネルギー堆積法(DED;Directed Energy Deposition)を行う。より具体的には、付加製造部300は、レーザー・メタル・デポジション(LMD;Laser Metal Deposition)を行う。The material supply unit 33 supplies cemented carbide powder Mf to the outside of the additive manufacturing unit 300. The direction of emission of the light beam LB by the beam irradiation unit 32 and the direction of emission of the cemented carbide powder Mf by the material supply unit 33 intersect at the focus of the light beam LB. As a result, the cemented carbide powder Mf supplied by the material supply unit 33 is melted by the light beam LB. That is, the additive manufacturing unit 300 supplies cemented carbide powder Mf as material to the surface Sw of the workpiece WP held in the holding unit 100 while melting the material, thereby adhering the material to the surface Sw of the workpiece WP. That is, the additive manufacturing unit 300 performs directed energy deposition (DED). More specifically, the additive manufacturing unit 300 performs laser metal deposition (LMD).
本明細書では、粉末状態の材料を、「粉末Mf」と呼ぶ。粉末Mfが溶融され工作物WPの表面Swに付着されて形成された構造を、「付加部Md」または「付加層Md」と呼ぶ。粉末Mfおよび付加層Mdを構成する材料を総称するときは、「材料Mx」と呼ぶ。In this specification, the powdered material is referred to as "powder Mf." The structure formed by melting the powder Mf and adhering it to the surface Sw of the workpiece WP is referred to as the "additional portion Md" or "additional layer Md." When the materials constituting the powder Mf and the additional layer Md are collectively referred to as "material Mx."
保持部100によって工作物WPが回転されつつ、付加製造部300により、工作物WPの表面Swに材料Mxが付着されることにより、円柱状の工作物WPの表面Sw上に、工作物WPの中心軸を中心とする環状の付加部Mdが形成される。 While the workpiece WP is rotated by the holding unit 100, the additive manufacturing unit 300 applies material Mx to the surface Sw of the workpiece WP, thereby forming an annular additive portion Md centered on the central axis of the workpiece WP on the surface Sw of the cylindrical workpiece WP.
付加製造部300は、保持部100に対してZ軸方向に移動することができる(図1の中段左部のAz3参照)。一方、保持部100は、工作物WPを回転させつつ、X軸方向に移動することができる(図1の下段右部のAx1参照)。このため、制御部900に制御された付加製造部300および保持部100によって、保持部100に保持され回転されている工作物WPの表面Swに超硬合金が付着されることにより、工作物WPの表面Swに付加層Mdが形成される。ただし、付加層Mdの表面は、平坦ではなく、円柱状の工作物WPの周方向に略平行な、峰および谷を有する。 The additive manufacturing unit 300 can move in the Z-axis direction relative to the holding unit 100 (see Az3 in the middle left of Figure 1). Meanwhile, the holding unit 100 can move in the X-axis direction while rotating the workpiece WP (see Ax1 in the bottom right of Figure 1). Therefore, the additive manufacturing unit 300 and holding unit 100, controlled by the control unit 900, deposit cemented carbide on the surface Sw of the workpiece WP held and rotated by the holding unit 100, thereby forming an additive layer Md on the surface Sw of the workpiece WP. However, the surface of the additive layer Md is not flat, but has peaks and valleys that are approximately parallel to the circumferential direction of the cylindrical workpiece WP.
このような構成とすることにより、複合研削盤1に対して、工作物WPの取り外しおよび再度の取り付けを行うことなく、複合研削盤1において、工作物WPの表面Swへの材料の付加層Mdの形成と、その付加層Mdの研削と、を行うことができる。このため、複数回の工作物WPの取り付けにおける回転中心の位置のずれが、工作物WPの表面Swに形成される材料の付加層Mdの形状および寸法の精度に影響を与えない。よって、工作物WPの表面Swへの材料の付加層Mdの形成と、その付加層Mdの研削とが異なる装置で行われる態様に比べて、工作物WPの表面Swに形成される材料の付加層Mdにおいて、製品に必要な厚みを超える部分、いわゆる加工取りしろを小さくすることができる。 This configuration allows the formation of an additional layer of material Md on the surface Sw of the workpiece WP and the grinding of that additional layer Md to be performed on the multi-purpose grinding machine 1 without removing and reinstalling the workpiece WP from the multi-purpose grinding machine 1. Therefore, misalignment of the center of rotation when the workpiece WP is attached multiple times does not affect the accuracy of the shape and dimensions of the additional layer of material Md formed on the surface Sw of the workpiece WP. Therefore, compared to an embodiment in which the formation of the additional layer of material Md on the surface Sw of the workpiece WP and the grinding of that additional layer Md are performed using different devices, the portion of the additional layer of material Md formed on the surface Sw of the workpiece WP that exceeds the thickness required for the product, known as the machining allowance, can be made smaller.
検出部38は、赤外線カメラである(図1の中央部参照)。検出部38は、付加製造部300に固定されている。検出部38は、工作物WPの状態を取得することができる。たとえば、検出部38は、工作物WPの表面Swに付着したクーラントCLを検出することができる。また、検出部38は、光ビームLBが照射された工作物WPの状態を取得することができる。検出部38は、工作物WPの表面Swへの材料の付着のために使用される光学機器である。 The detection unit 38 is an infrared camera (see the center of Figure 1). The detection unit 38 is fixed to the additive manufacturing unit 300. The detection unit 38 can acquire the state of the workpiece WP. For example, the detection unit 38 can detect the coolant CL attached to the surface Sw of the workpiece WP. The detection unit 38 can also acquire the state of the workpiece WP irradiated with the light beam LB. The detection unit 38 is an optical device used for attaching material to the surface Sw of the workpiece WP.
ベッド800は、保持部100と、研削部200と、付加製造部300と、クーラント供給部400と、防護部500と、検出部38と、を支持する。保持部100は、ベッド800上で、X軸方向に移動することができる(図1の下段右部のAx1参照)。付加製造部300と、付加製造部300に固定されている検出部38とは、ベッド800上で、一体で、Z軸方向に移動することができる(図1のAz3参照)。研削部200と、研削部200に固定されているクーラント供給部400とは、一体で、Z軸方向に移動することができる(図1の下段右部のAz2参照)。 The bed 800 supports the holding unit 100, the grinding unit 200, the additive manufacturing unit 300, the coolant supply unit 400, the protection unit 500, and the detection unit 38. The holding unit 100 can move in the X-axis direction on the bed 800 (see Ax1 in the lower right part of Figure 1). The additive manufacturing unit 300 and the detection unit 38 fixed to the additive manufacturing unit 300 can move together in the Z-axis direction on the bed 800 (see Az3 in Figure 1). The grinding unit 200 and the coolant supply unit 400 fixed to the grinding unit 200 can move together in the Z-axis direction (see Az2 in the lower right part of Figure 1).
制御部900は、保持部100と、研削部200と、付加製造部300と、クーラント供給部400と、防護部500と、検出部38と、を制御する。制御部900は、出力装置として機能するディスプレイ970と、入力装置として機能するキーボード980と、を備えたコンピューターである(図1参照)。制御部900は、さらに、プロセッサーであるCPU940と、RAM950と、ROM960と、を備えている。CPU940は、ROM960に記憶されたコンピュータプログラムをRAM950にロードして実行することによって、保持部100と、研削部200と、付加製造部300と、クーラント供給部400と、防護部500と、検出部38とに、後述する様々な機能を実現させる。The control unit 900 controls the holding unit 100, grinding unit 200, additive manufacturing unit 300, coolant supply unit 400, protection unit 500, and detection unit 38. The control unit 900 is a computer equipped with a display 970 that functions as an output device and a keyboard 980 that functions as an input device (see Figure 1). The control unit 900 further includes a processor, a CPU 940, a RAM 950, and a ROM 960. The CPU 940 loads computer programs stored in the ROM 960 into the RAM 950 and executes them, thereby causing the holding unit 100, grinding unit 200, additive manufacturing unit 300, coolant supply unit 400, protection unit 500, and detection unit 38 to perform the various functions described below.
図3は、防護部500および付加製造部300の構成および動作を示す説明図である。図3~図5は、平面図に相当する。なお、図3~図5は、各部の構成の寸法および形状を正確に表すものではない。また、技術の理解を容易にするため、図3~図5においては、複合研削盤1が備える一部の構成の図示を省略している。 Figure 3 is an explanatory diagram showing the configuration and operation of the protection unit 500 and additive manufacturing unit 300. Figures 3 to 5 are plan views. Note that Figures 3 to 5 do not accurately represent the dimensions and shapes of the components of each part. Also, to facilitate understanding of the technology, some components of the composite grinding machine 1 are omitted from the illustration in Figures 3 to 5.
防護部500は、ビーム照射部32および検出部38へのクーラントCLの付着を防止する(図3の上段中央部参照)。防護部500は、カバー51と、加圧部57と、を有する。 The protective unit 500 prevents the coolant CL from adhering to the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38 (see the upper center part of Figure 3). The protective unit 500 has a cover 51 and a pressure unit 57.
カバー51は、ビーム照射部32および検出部38を覆う。カバー51は、開口53と、蓋部52と、を有する。蓋部52は、開口53を開閉可能である。防護部500は、開位置Poと、閉位置Pcとに、選択的に蓋部52を配することができる。 The cover 51 covers the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38. The cover 51 has an opening 53 and a lid unit 52. The lid unit 52 can open and close the opening 53. The protective unit 500 can selectively position the lid unit 52 in an open position Po or a closed position Pc.
図4は、保持部100により保持されている工作物WPが研削部200の砥石車21によって研削されているときの防護部500および付加製造部300の状態を示す説明図である。保持部100により保持されている工作物WPが研削部200の砥石車21によって研削されるときは、研削部200は、図3の状態よりも主軸台13の回転軸に近い位置に移動する(図4のAz2参照)。 Figure 4 is an explanatory diagram showing the state of the protective unit 500 and the additive manufacturing unit 300 when the workpiece WP held by the holding unit 100 is being ground by the grinding wheel 21 of the grinding unit 200. When the workpiece WP held by the holding unit 100 is being ground by the grinding wheel 21 of the grinding unit 200, the grinding unit 200 moves to a position closer to the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 3 (see Az2 in Figure 4).
保持部100により保持されている工作物WPが研削部200の砥石車21によって研削されるときは、蓋部52は、閉位置Pcに配される(図4の中央部参照)。この状態においては、付加製造部300はカバー51内にある。すなわち、ビーム照射部32と検出部38とは、カバー51に覆われている。したがって、ビーム照射部32は、工作物WPの表面Swに対して、光ビームLBを照射できない。検出部38は、工作物WPの状態を取得できない。 When the workpiece WP held by the holding unit 100 is ground by the grinding wheel 21 of the grinding unit 200, the lid unit 52 is positioned in the closed position Pc (see the center of Figure 4). In this state, the additive manufacturing unit 300 is located within the cover 51. That is, the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38 are covered by the cover 51. Therefore, the beam irradiation unit 32 cannot irradiate the light beam LB onto the surface Sw of the workpiece WP. The detection unit 38 cannot acquire the state of the workpiece WP.
図5は、付加製造部300が工作物WPの表面Swに材料Mxを付着させるときの防護部500および付加製造部300の状態を示す説明図である。付加製造部300が工作物WPの表面Swに材料Mxを付着させるときには、研削部200は、図4の状態よりも主軸台13の回転軸から遠い位置に移動する(図5のAz2参照)。 Figure 5 is an explanatory diagram showing the state of the protection unit 500 and the additive manufacturing unit 300 when the additive manufacturing unit 300 adheres material Mx to the surface Sw of the workpiece WP. When the additive manufacturing unit 300 adheres material Mx to the surface Sw of the workpiece WP, the grinding unit 200 moves to a position farther from the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 4 (see Az2 in Figure 5).
付加製造部300が工作物WPの表面Swに材料Mxを付着させるときには、蓋部52は、開位置Poに配される(図5の中央部参照)。蓋部52が開位置Poにあるとき、カバー51の開口53が開かれる。このとき、蓋部52は、図4に示すカバー51の開口を塞ぐ位置から、上方、すなわちY軸正方向に移動している。なお、図5において、上方に待避している蓋部52は、示されていない。付加製造部300は、カバー51の開口を通じて、図4の状態よりも主軸台13の回転軸に近い位置に、移動している(図5の中段左部のAz3参照)。すなわち、ビーム照射部32と検出部38とは、カバー51に覆われていない。 When the additive manufacturing unit 300 applies material Mx to the surface Sw of the workpiece WP, the lid unit 52 is positioned in the open position Po (see the center of Figure 5). When the lid unit 52 is in the open position Po, the opening 53 of the cover 51 is opened. At this time, the lid unit 52 moves upward, i.e., in the positive direction of the Y axis, from the position blocking the opening of the cover 51 shown in Figure 4. Note that Figure 5 does not show the lid unit 52 retracted upward. The additive manufacturing unit 300 moves through the opening of the cover 51 to a position closer to the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 4 (see Az3 in the middle left of Figure 5). In other words, the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38 are not covered by the cover 51.
この状態において、ビーム照射部32は、開口53を通じて、工作物WPの表面Swに光ビームLBを射出する。材料供給部33は、開口53を通じて、工作物WPの表面Swに、超硬合金の粉末Mfを供給する(図2参照)。検出部38は、開口53を通じて、工作物WPによって反射された光を取り込む。なお、技術の理解を容易にするため、図3~図5において、材料供給部33は、示されていない。 In this state, the beam irradiation unit 32 emits a light beam LB onto the surface Sw of the workpiece WP through the opening 53. The material supply unit 33 supplies cemented carbide powder Mf onto the surface Sw of the workpiece WP through the opening 53 (see Figure 2). The detection unit 38 captures the light reflected by the workpiece WP through the opening 53. To facilitate understanding of the technology, the material supply unit 33 is not shown in Figures 3 to 5.
このような構成とすることにより、研削部200と付加製造部300とを備える複合研削盤1において、回転する砥石車21と回転する工作物WPとによって飛散されるクーラントCLが、ビーム照射部32と検出部38とに付着し、付加製造部300による表面Swへの材料Mxの付着の精度が低下する可能性を低減できる。また、クーラントCLが、ビーム照射部32と検出部38とに付着し、ビーム照射部32および検出部38が故障する可能性を低減できる。 This configuration reduces the possibility that the coolant CL scattered by the rotating grinding wheel 21 and the rotating workpiece WP in the multi-purpose grinding machine 1 equipped with the grinding unit 200 and additive manufacturing unit 300 will adhere to the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38, reducing the accuracy with which the additive manufacturing unit 300 applies material Mx to the surface Sw. It also reduces the possibility that the coolant CL will adhere to the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38, causing the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38 to malfunction.
より具体的には、回転する砥石車21と回転する工作物WPとによって飛散されるクーラントCLの滴がビーム照射部32と検出部38に向かって飛翔した場合にも、その滴は、蓋部52が閉じておりビーム照射部32と検出部38を覆っているカバー51に、付着する。このため、クーラントCLがビーム照射部32と検出部38に付着する可能性を低減できる。 More specifically, even if droplets of coolant CL scattered by the rotating grinding wheel 21 and the rotating workpiece WP fly toward the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38, the droplets will adhere to the cover 51, which is closed with the lid 52 covering the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38. This reduces the possibility of coolant CL adhering to the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38.
加圧部57は、ビーム照射部32と検出部38を収容するカバー51内の空間の圧力を高めることができる。加圧部57は、具体的には、コンプレッサである。加圧部57は、外部の空気を圧縮してカバー51内に供給することにより、開口53が閉じられているカバー51内の空間の圧力をカバー51の周囲の圧力よりも高く維持する。 The pressurizing unit 57 can increase the pressure in the space inside the cover 51 that houses the beam irradiation unit 32 and the detection unit 38. Specifically, the pressurizing unit 57 is a compressor. The pressurizing unit 57 compresses external air and supplies it into the cover 51, thereby maintaining the pressure in the space inside the cover 51 with the opening 53 closed higher than the pressure around the cover 51.
このような構成とすることにより、複合研削盤1の周囲を浮遊するクーラントCLの微小な液滴が存在する場合にも、蓋部52の周辺の隙間からその液滴がカバー51内の空間内に侵入して、ビーム照射部32と検出部38に付着する可能性を低減できる。 By using this configuration, even if there are tiny droplets of coolant CL floating around the composite grinding machine 1, the possibility of those droplets entering the space inside the cover 51 through the gaps around the lid portion 52 and adhering to the beam irradiation portion 32 and detection portion 38 can be reduced.
図6は、工作物WPの加工の処理を示すフロー図である。まず、処理の対象となる素材として、処理前の円柱状の工作物WPが、準備される(図6の右部参照)。なお、本明細書においては、図6の処理が行われる前の対象物も、図6の処理が行われた後の対象物も、ともに工作物WPと表記する。 Figure 6 is a flow diagram showing the process of machining a workpiece WP. First, a cylindrical workpiece WP before processing is prepared as the material to be processed (see the right part of Figure 6). Note that in this specification, both the object before the processing of Figure 6 and the object after the processing of Figure 6 are referred to as workpiece WP.
ステップS10において、複合研削盤1とは異なる切削機に工作物WPが運搬され、切削機のチャックに取り付けられる。 In step S10, the workpiece WP is transported to a cutting machine other than the multi-purpose grinding machine 1 and attached to the chuck of the cutting machine.
ステップS20においては、切削機を使用して、工作物WPに対して、旋削および穴開け加工が行われる。ステップS30においては、工作物WPが切削機から取り外される。そして、第1実施形態の複合研削盤1に工作物WPが運搬され、複合研削盤1の主軸台13に取り付けられる(図1の下段参照)。In step S20, turning and drilling are performed on the workpiece WP using a cutting machine. In step S30, the workpiece WP is removed from the cutting machine. The workpiece WP is then transported to the multi-purpose grinding machine 1 of the first embodiment and attached to the headstock 13 of the multi-purpose grinding machine 1 (see the lower part of Figure 1).
ステップS40においては、複合研削盤1を使用して、工作物WPに対して、付加製造と、除去加工である研削と、が行われる。ステップS40は、ステップS42,S44,S45,S46,S48を含む。ステップS42,S44,S45,S46,S48が行われる間、工作物WPは、主軸台13および心押台14から取りはずされることはなく、主軸台13および心押台14によって保持され続ける。In step S40, additive manufacturing and subtractive grinding are performed on the workpiece WP using the multi-purpose grinding machine 1. Step S40 includes steps S42, S44, S45, S46, and S48. While steps S42, S44, S45, S46, and S48 are performed, the workpiece WP is not removed from the headstock 13 and tailstock 14, but continues to be held by the headstock 13 and tailstock 14.
ステップS42においては、工作物WPに対して荒研削が行われる。より具体的には、保持部100によって回転されている工作物WPに対して、研削部200が、砥石車21を回転させつつ接触させることにより、荒研削が行われる。クーラント供給部400は、保持部100に保持された工作物WPと砥石車21とが接触する部位CPにクーラントCLを供給する。このとき、研削部200には、ステップS42の荒研削用の砥石車21が取り付けられている。防護部500の蓋部52は、閉位置Pcに配されている(図4の中央部参照)。ビーム照射部32と検出部38とは、防護部500のカバー51に覆われている。ステップS42において各部を制御して荒研削を行う処理を実現するCPU940の機能部を、図1において、第1荒研削部942として示す。In step S42, rough grinding is performed on the workpiece WP. More specifically, the grinding unit 200 rotates and brings the grinding wheel 21 into contact with the workpiece WP, which is being rotated by the holding unit 100, thereby performing rough grinding. The coolant supply unit 400 supplies coolant CL to the contact point CP between the workpiece WP held by the holding unit 100 and the grinding wheel 21. At this time, the grinding wheel 21 used for rough grinding in step S42 is attached to the grinding unit 200. The lid unit 52 of the protection unit 500 is positioned in the closed position Pc (see the center of Figure 4). The beam irradiation unit 32 and detection unit 38 are covered by the cover 51 of the protection unit 500. The functional unit of the CPU 940 that controls each unit to perform rough grinding in step S42 is shown in Figure 1 as the first rough grinding unit 942.
荒研削の完了後、研削部200は、図4の状態よりも主軸台13の回転軸から遠い位置に移動する(図5のAz2参照)。防護部500の蓋部52は、開位置Poに配される(図5の中央部参照)。そして、付加製造部300は、制御部900に制御されて、カバー51の開口を通じて、図4の状態よりも主軸台13の回転軸に近い位置に、移動する(図5のAz3参照)。 After rough grinding is completed, the grinding unit 200 moves to a position farther from the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 4 (see Az2 in Figure 5). The lid unit 52 of the protective unit 500 is positioned in the open position Po (see the center of Figure 5). Then, under the control of the control unit 900, the additive manufacturing unit 300 moves through the opening of the cover 51 to a position closer to the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 4 (see Az3 in Figure 5).
その後、研削部200に取り付けられているステップS42の荒研削用の砥石車が、ステップS46の荒研削用の砥石車に交換される。 Then, the rough grinding wheel attached to the grinding unit 200 in step S42 is replaced with a rough grinding wheel in step S46.
ステップS44においては、硬質材料の肉盛り加工が行われる。より具体的には、付加製造部300によって、工作物WPの表面Swに、超硬合金による付加層Mdが形成される(図2参照)。硬質材料の肉盛り加工においては、制御部900は、まず、検出部38により、工作物WPの表面Swに付着したクーラントCLを検出する。そして、制御部900は、検出部38による検出結果に基づいて、表面Swへの材料Mxの付着の際の光ビームLBの出力を制御する。In step S44, build-up processing of a hard material is performed. More specifically, the additive manufacturing unit 300 forms an additional layer Md of cemented carbide on the surface Sw of the workpiece WP (see Figure 2). In build-up processing of a hard material, the control unit 900 first detects the coolant CL adhering to the surface Sw of the workpiece WP using the detection unit 38. Then, based on the detection result by the detection unit 38, the control unit 900 controls the output of the light beam LB when the material Mx is adhering to the surface Sw.
このような処理を行うことにより、付加製造部300による工作物WPの表面SwにクーラントCLが残留している場合には、そのクーラントCLによる影響を考慮して、光ビームLBの出力を上げることができる。このため、工作物WPに付着したクーラントCLに起因して、付加製造部300による表面Swへの材料Mxの付着の精度が低下する可能性を低減できる。By performing this process, if coolant CL remains on the surface Sw of the workpiece WP manufactured by the additive manufacturing unit 300, the output of the light beam LB can be increased to take into account the effects of the coolant CL. This reduces the possibility that the accuracy of the application of material Mx to the surface Sw by the additive manufacturing unit 300 will be reduced due to coolant CL adhering to the workpiece WP.
また、制御部900は、検出部38によって取得される工作物WPの状態に応じて、ビーム照射部32が照射する光ビームLBの出力を、過大にならないように制限する。より具体的には、赤外線カメラである検出部38からの情報に基づいて、工作物WPの表面Swおよび付加層Mdの温度を取得し、その温度に基づいて、光ビームLBの出力を、過大にならないように制限する。 The control unit 900 also limits the output of the light beam LB emitted by the beam irradiation unit 32 so that it does not become excessive, depending on the state of the workpiece WP acquired by the detection unit 38. More specifically, the control unit 900 acquires the temperatures of the surface Sw and the additional layer Md of the workpiece WP based on information from the detection unit 38, which is an infrared camera, and limits the output of the light beam LB so that it does not become excessive based on those temperatures.
このような処理を行うことにより、工作物WPの温度の上昇量を、必要最低限にすることができる。その結果、工作物WPの状態に応じて光ビームLBの出力を制限しない態様に比べて、後のステップS45において待機制御を行う時間を短く設定することができる。By performing this processing, the temperature rise of the workpiece WP can be kept to the minimum necessary. As a result, the time for performing standby control in the subsequent step S45 can be set shorter than in a configuration in which the output of the light beam LB is not limited according to the state of the workpiece WP.
ステップS44において各部を制御して肉盛り加工を行う処理を実現するCPU940の機能部を、図1において、肉盛り部944として示す。 The functional part of the CPU 940 that controls each part in step S44 to perform the deposition processing is shown as deposition part 944 in Figure 1.
付加製造処理の後、付加製造部300は、制御部900に制御されて、カバー51内に移動する(図4のAz3参照)。その後、防護部500の蓋部52は、閉位置Pcに配される(図4の中央部参照)。蓋部52が閉位置Pcにあるとき、カバー51の開口53は、蓋部52によって閉じられる。研削部200は、図5の状態よりも主軸台13の回転軸に近い位置に移動する(図4のAz2参照)。 After the additive manufacturing process, the additive manufacturing unit 300 is controlled by the control unit 900 to move into the cover 51 (see Az3 in Figure 4). The lid unit 52 of the protective unit 500 is then placed in the closed position Pc (see the center of Figure 4). When the lid unit 52 is in the closed position Pc, the opening 53 of the cover 51 is closed by the lid unit 52. The grinding unit 200 moves to a position closer to the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 5 (see Az2 in Figure 4).
ステップS45においては、待機制御が行われる。具体的には、制御部900は、ステップS44において実行された工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着の処理に応じて定められる時間、研削部200を待機させる。その間、ステップS46の処理は開始されない。研削部200を待機させる時間は、ステップS44において実行された工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着の処理と対応づけられて、あらかじめ制御部900のRAM950に格納されている。RAM950は、ステップS44において実行される工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着の処理と、研削部200を待機させる時間と、の複数の組み合わせを、格納している。 In step S45, standby control is performed. Specifically, the control unit 900 causes the grinding unit 200 to wait for a time determined in accordance with the process of adhering the material Mx to the surface Sw of the workpiece WP executed in step S44. During this time, the process of step S46 is not started. The time for which the grinding unit 200 is kept waiting is associated with the process of adhering the material Mx to the surface Sw of the workpiece WP executed in step S44 and is stored in advance in the RAM 950 of the control unit 900. The RAM 950 stores multiple combinations of the process of adhering the material Mx to the surface Sw of the workpiece WP executed in step S44 and the time for which the grinding unit 200 is kept waiting.
このような態様とすれば、工作物WPの表面Swに材料Mxが付着され高温になっている工作物WPは、研削部200による研削に先立って待機制御が行われる間、周囲への放熱により冷却される。このため、後のステップS46,S48において、研削部200による高精度な研削を行うことができる。その結果、工作物WPの完成品の形状および寸法の精度を高めることができる。 In this manner, the workpiece WP, which has material Mx adhering to its surface Sw and is at a high temperature, is cooled by heat dissipation to the surroundings while standby control is performed prior to grinding by the grinding unit 200. This allows high-precision grinding by the grinding unit 200 to be performed in subsequent steps S46 and S48. As a result, the accuracy of the shape and dimensions of the finished workpiece WP can be improved.
また、待機制御が行われる時間は、ステップS44において実行された表面Swへの材料Mxの付着の処理に応じて定められる。このため、ステップS44における表面Swへの材料Mxの付着の開始から、ステップS48における研削の完了までに要する時間が、待機制御のために、不必要に長くなることがない。ステップS45において各部を制御して荒研削を行う処理を実現するCPU940の機能部を、図1において、待機制御部945として示す。 The time for which standby control is performed is determined according to the process of adhering material Mx to surface Sw executed in step S44. Therefore, the time required from the start of adhering material Mx to surface Sw in step S44 to the completion of grinding in step S48 is not unnecessarily extended due to standby control. The functional part of the CPU 940 that controls each part in step S45 to perform the process of rough grinding is shown as standby control unit 945 in Figure 1.
ステップS46においては、工作物WPに対して荒研削が行われる。より具体的には、研削部200が、保持部100によって回転されている工作物WPに対して、砥石車21を回転させつつ接触させることにより、工作物WPに形成された付加層Mdに対して、荒研削を行う。クーラント供給部400は、保持部100に保持された工作物WPと砥石車21とが接触する部位CPにクーラントCLを供給する。その結果、付加層Mdの表面に形成されている峰が、大まかに除去される。このとき、研削部200には、ステップS46の荒研削用の砥石車21が取り付けられている。防護部500の蓋部52は、閉位置Pcに配されている(図4の中央部参照)。ビーム照射部32と検出部38とは、防護部500のカバー51に覆われている(図4参照)。ステップS46において各部を制御して荒研削を行う処理を実現するCPU940の機能部を、図1において、第2荒研削部946として示す。In step S46, rough grinding is performed on the workpiece WP. More specifically, the grinding unit 200 rotates and brings the grinding wheel 21 into contact with the workpiece WP, which is being rotated by the holding unit 100, thereby performing rough grinding on the additional layer Md formed on the workpiece WP. The coolant supply unit 400 supplies coolant CL to the contact point CP where the workpiece WP held by the holding unit 100 and the grinding wheel 21 come into contact. As a result, the ridges formed on the surface of the additional layer Md are roughly removed. At this time, the grinding wheel 21 for rough grinding in step S46 is attached to the grinding unit 200. The lid unit 52 of the protective unit 500 is positioned in the closed position Pc (see the center of Figure 4). The beam irradiation unit 32 and the detection unit 38 are covered by the cover 51 of the protective unit 500 (see Figure 4). The functional part of the CPU 940 that controls each part to perform the rough grinding process in step S46 is shown as a second rough grinding part 946 in FIG.
荒研削の完了後、研削部200は、図4の状態よりも主軸台13の回転軸から遠い位置に移動する(図5のAz2参照)。研削部200に取り付けられているステップS46の荒研削用の砥石車が、ステップS48の仕上げ研削用の砥石車に交換される。その後、研削部200は、図5の状態よりも主軸台13の回転軸に近い位置に移動する(図4のAz2参照)。 After rough grinding is completed, the grinding unit 200 moves to a position farther from the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 4 (see Az2 in Figure 5). The grinding wheel used for rough grinding in step S46, which is attached to the grinding unit 200, is replaced with a grinding wheel used for finish grinding in step S48. The grinding unit 200 then moves to a position closer to the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 5 (see Az2 in Figure 4).
ステップS48においては、工作物WPに対して仕上げ研削が行われる。より具体的には、研削部200が、保持部100によって回転されている工作物WPに対して、砥石車21を回転させつつ接触させることにより、工作物WPに形成された付加層Mdに対して、仕上げ研削を行う。クーラント供給部400は、保持部100に保持された工作物WPと砥石車21とが接触する部位CPにクーラントCLを供給する。その結果、付加層Mdの表面は平坦に加工される。このとき、研削部200には、ステップS48の仕上げ研削用の砥石車21が取り付けられている。防護部500の蓋部52は、閉位置Pcに配されている(図4の中央部参照)。ビーム照射部32と検出部38とは、防護部500のカバー51に覆われている(図4参照)。ステップS48において各部を制御して仕上げ研削を行う処理を実現するCPU940の機能部を、図1において、仕上げ研削部948として示す。In step S48, finish grinding is performed on the workpiece WP. More specifically, the grinding unit 200 rotates and brings the grinding wheel 21 into contact with the workpiece WP being rotated by the holding unit 100, thereby performing finish grinding on the additional layer Md formed on the workpiece WP. The coolant supply unit 400 supplies coolant CL to the contact point CP where the workpiece WP held by the holding unit 100 and the grinding wheel 21 come into contact. As a result, the surface of the additional layer Md is machined to be flat. At this time, the grinding wheel 21 for finish grinding in step S48 is attached to the grinding unit 200. The lid unit 52 of the protective unit 500 is positioned in the closed position Pc (see the center of Figure 4). The beam irradiation unit 32 and the detection unit 38 are covered by the cover 51 of the protective unit 500 (see Figure 4). The functional part of the CPU 940 that controls each part in step S48 to perform the finish grinding process is shown as a finish grinding part 948 in FIG.
仕上げ研削の完了後、研削部200は、図4の状態よりも主軸台13の回転軸から遠い位置に移動する(図5のAz2参照)。 After finish grinding is completed, the grinding section 200 moves to a position farther from the rotation axis of the headstock 13 than in the state shown in Figure 4 (see Az2 in Figure 5).
ステップS50においては、工作物WPが複合研削盤1の主軸台13から取りはずされ(図1の下段参照)、所定の完成品置き場に運搬される。以上の処理により、工作物WPの加工の処理が完了する。In step S50, the workpiece WP is removed from the headstock 13 of the multi-purpose grinding machine 1 (see the bottom of Figure 1) and transported to a designated finished product storage area. This completes the processing of the workpiece WP.
図7は、工作物WPの加工の従来の処理を示すフロー図である。工作物WPの加工の従来の処理において、処理の対象となる素材の準備からステップS120までの処理は、本実施形態の図6の処理の対象となる素材の準備からS20までの処理と同じである。 Figure 7 is a flow chart showing conventional processing for machining a workpiece WP. In conventional processing for machining a workpiece WP, the processing from preparation of the material to be processed to step S120 is the same as the processing from preparation of the material to be processed to step S20 in Figure 6 of this embodiment.
ステップS130においては、工作物WPが切削機から取り外される。そして、従来の研削盤に工作物WPが運搬され、研削盤の主軸台に取り付けられる。In step S130, the workpiece WP is removed from the cutting machine. The workpiece WP is then transferred to a conventional grinding machine and attached to the grinding machine's headstock.
ステップS142においては、研削盤において、工作物WPに対して荒研削が行われる。このとき、研削盤には、ステップS142の荒研削用の砥石車21が取り付けられている。In step S142, rough grinding is performed on the workpiece WP in a grinding machine. At this time, a grinding wheel 21 for rough grinding in step S142 is attached to the grinding machine.
荒研削の後、研削盤に取り付けられているステップS142の荒研削用の砥石車が、ステップS146の荒研削用の砥石車に交換される。 After rough grinding, the grinding wheel for rough grinding attached to the grinding machine in step S142 is replaced with a grinding wheel for rough grinding in step S146.
ステップS143においては、工作物WPが研削盤から取り外される。そして、DED加工機に工作物WPが運搬され、DED加工機に工作物WPが取り付けられる。 In step S143, the workpiece WP is removed from the grinding machine. The workpiece WP is then transported to the DED processing machine and attached to the DED processing machine.
ステップS144においては、硬質材料の肉盛り加工が行われる。より具体的には、DED加工機によって、工作物WPの表面Swに超硬合金による付加層Mdが形成される(図2参照)。In step S144, hard material build-up processing is performed. More specifically, an additional layer Md of cemented carbide is formed on the surface Sw of the workpiece WP using a DED processing machine (see Figure 2).
ステップS145においては、工作物WPがDED加工機から取り外される。そして、従来の研削盤に工作物WPが運搬され、研削盤の主軸台に工作物WPが取り付けられる(図1の下段参照)。In step S145, the workpiece WP is removed from the DED machine. The workpiece WP is then transferred to a conventional grinding machine and attached to the headstock of the grinding machine (see the bottom of Figure 1).
ステップS146においては、工作物WPに対して荒研削が行われる。このとき、研削盤には、ステップS146の荒研削用の砥石車21が取り付けられている。 In step S146, rough grinding is performed on the workpiece WP. At this time, the grinding wheel 21 for rough grinding in step S146 is attached to the grinding machine.
ステップS147においては、研削盤に取り付けられているステップS146の荒研削用の砥石車が、ステップS148の仕上げ研削用の砥石車に交換される。 In step S147, the grinding wheel used for rough grinding in step S146 attached to the grinding machine is replaced with a grinding wheel used for finish grinding in step S148.
ステップS148においては、工作物WPに対して仕上げ研削が行われる。このとき、研削部200には、ステップS48の仕上げ研削用の砥石車21が取り付けられている。In step S148, finish grinding is performed on the workpiece WP. At this time, the grinding wheel 21 for finish grinding in step S48 is attached to the grinding unit 200.
ステップS150においては、工作物WPが研削盤の主軸台から取りはずされ、所定の完成品置き場に運搬される。以上の処理により、工作物WPの加工の従来の処理が完了する。In step S150, the workpiece WP is removed from the grinding machine's headstock and transported to a designated finished product storage area. This completes the conventional processing of the workpiece WP.
従来の処理においては、ステップS142~S148が行われる間、工作物WPは、順に、研削盤、DED加工機、研削盤に取り付けられる。最初の研削盤への取り付け、DED加工機への取り付け、2回目の研削盤への取り付けにおいて、工作物WPの各加工機械への取り付け位置、その結果としての各加工機械における工作物WPの回転中心は、相互にずれる。このため、従来の研削盤およびDED加工機を利用する工作物WPの処理においては、いわゆる加工取りしろを大きく設定する必要がある。 In conventional processing, while steps S142 to S148 are being performed, the workpiece WP is sequentially mounted on a grinding machine, a DED machine, and a grinding machine. When the workpiece WP is first mounted on the grinding machine, then mounted on the DED machine, and then mounted on the grinding machine a second time, the mounting position of the workpiece WP on each machine, and the resulting center of rotation of the workpiece WP on each machine, are misaligned. For this reason, when processing a workpiece WP using conventional grinding machines and DED machines, it is necessary to set a large machining allowance.
これに対して、本実施形態のステップS42,S44,S45,S46,S48においては、複合研削盤1を使用して、工作物WPに対して、付加製造と、除去加工である研削と、が行われる(図6のS40参照)。このため、その間、複合研削盤1からの工作物WPの取り外しおよび取付が行われない。よって、いわゆる加工取りしろを小さく設定することができる。また、複合研削盤1においては、工作物WPの加工装置間の搬送および各加工装置における段取り作業の必要がない。このため、図7の処理に比べて、工作物WPの加工に要する時間を短くすることができる。その結果、工作物WPの加工コストを低減することもできる。In contrast, in steps S42, S44, S45, S46, and S48 of this embodiment, additive manufacturing and subtractive grinding are performed on the workpiece WP using the multi-purpose grinding machine 1 (see S40 in Figure 6). Therefore, the workpiece WP is not removed from or attached to the multi-purpose grinding machine 1 during this time. This allows the so-called machining allowance to be set small. Furthermore, the multi-purpose grinding machine 1 eliminates the need to transport the workpiece WP between processing devices and the need for setup work at each processing device. Therefore, the time required to process the workpiece WP can be shortened compared to the process in Figure 7. As a result, the cost of processing the workpiece WP can also be reduced.
本実施形態においては、1台の複合研削盤1によって、付加製造と、除去加工である研削と、が行われる(図6のS40参照)。このため、研削盤とDED加工機を使用する図7の態様に比べて、工場内においてそれらの処理に要するスペースを小さくすることができる。In this embodiment, additive manufacturing and subtractive grinding are performed using a single multi-purpose grinding machine 1 (see S40 in Figure 6). Therefore, the space required for these processes within a factory can be reduced compared to the configuration shown in Figure 7, which uses a grinding machine and a DED processing machine.
工作物WPに対してDEDではなくめっきを行う態様においては、六価クロムが使用される。しかし、本実施形態においては、めっきではなくDEDによって、工作物WPの表面Swに付加層Mdが形成される。このため、六価クロムの処理および管理が不要である。 In embodiments where the workpiece WP is plated rather than DED, hexavalent chromium is used. However, in this embodiment, an additional layer Md is formed on the surface Sw of the workpiece WP by DED rather than plating. Therefore, there is no need to treat or manage hexavalent chromium.
本実施形態においては、センタ16は、多孔質性のセラミックで構成される(図1の下段右部参照)。このため、工作物WPから保持部100へ、さらには複合研削盤1の他の部位へ、熱が伝導しにくい。また、本実施形態においては、図6のステップS45において、制御部900の待機制御部945によって、待機制御が行われる。その結果、ステップS44において、工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着において生じた熱による影響を低減した状態で、ステップS46,S48において、表面Swに付着された付加層Mdの研削を研削部200が行うことができる。In this embodiment, the center 16 is made of porous ceramic (see the lower right part of Figure 1). This makes it difficult for heat to be conducted from the workpiece WP to the holding unit 100 and further to other parts of the composite grinding machine 1. Also, in this embodiment, in step S45 of Figure 6, standby control is performed by the standby control unit 945 of the control unit 900. As a result, in step S44, the influence of heat generated in the deposition of material Mx on the surface Sw of the workpiece WP is reduced, and in steps S46 and S48, the grinding unit 200 can grind the additional layer Md deposited on the surface Sw.
このため、複合研削盤1においては、工作物WPの表面Swに付着される付加層Mdの加工取りしろを小さく設定できるだけでなく、そのような構成のセンタ16および待機制御部945を備えない態様に比べて、研削部200による高精度な研削を行うことができる。その結果、工作物WPの完成品の形状および寸法の精度を高めることができる。 For this reason, the composite grinding machine 1 not only allows the machining allowance of the additional layer Md attached to the surface Sw of the workpiece WP to be set small, but also allows for more accurate grinding by the grinding unit 200 compared to an embodiment that does not have a center 16 and standby control unit 945 of such a configuration. As a result, the accuracy of the shape and dimensions of the finished workpiece WP can be improved.
本実施形態におけるセンタ16と待機制御部945を、「熱歪低減部」とも呼ぶ。砥石車21を「砥石」とも呼ぶ。ビーム照射部32を、「光学機器」とも呼ぶ。 In this embodiment, the center 16 and standby control unit 945 are also referred to as the "thermal distortion reduction unit." The grinding wheel 21 is also referred to as the "grinding wheel." The beam irradiation unit 32 is also referred to as the "optical equipment."
B.第2実施形態:
第2実施形態においては、図6のステップS45の処理に変えて、ステップS45bの処理が行われる。第2実施形態の他の点は、第1実施形態と同じである。
B. Second embodiment:
In the second embodiment, the process of step S45b is performed instead of the process of step S45 in Fig. 6. Other points of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
図8は、第2実施形態における、工作物WPの加工の処理を示すフロー図である。図8の処理においては、ステップS44における工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着の後、ステップS46,S48における研削部200による研削に先立って、ステップS45bにおいて、工作物WPの表面SwにクーラントCLが供給される。具体的には、保持部100によって工作物WPが回転されつつ、クーラント供給部400により、工作物WPの表面SwにクーラントCLが供給される。 Figure 8 is a flow diagram showing the processing of the workpiece WP in the second embodiment. In the processing of Figure 8, after the material Mx is adhered to the surface Sw of the workpiece WP in step S44, coolant CL is supplied to the surface Sw of the workpiece WP in step S45b prior to grinding by the grinding unit 200 in steps S46 and S48. Specifically, while the workpiece WP is rotated by the holding unit 100, coolant CL is supplied to the surface Sw of the workpiece WP by the coolant supply unit 400.
クーラント供給部400は、研削部200とともに、砥石台20によって、保持部100に対してZ軸方向に移動することができる(図1の中段右部のAz2参照)。一方、保持部100は、工作物WPを回転させつつ、X軸方向に移動することができる(図1の下段右部のAx1参照)。このため、制御部900に制御されたクーラント供給部400および保持部100によって、保持部100に保持された工作物WPの円柱の側面全体に対して、順にクーラントCLが注がれることができる。 The coolant supply unit 400, together with the grinding unit 200, can be moved in the Z-axis direction relative to the holding unit 100 by the wheel head 20 (see Az2 in the middle right part of Figure 1). Meanwhile, the holding unit 100 can be moved in the X-axis direction while rotating the workpiece WP (see Ax1 in the bottom right part of Figure 1). Therefore, the coolant supply unit 400 and holding unit 100, controlled by the control unit 900, can sequentially pour coolant CL onto the entire cylindrical side surface of the workpiece WP held by the holding unit 100.
このような処理を行うことにより、工作物WPの表面Swに材料Mxが付着され高温になっている工作物WPは、研削部200による研削に先立って、表面Swに供給されるクーラントCLによって冷却される。言い換えれば、複合研削盤1の保持部100および研削部200が工作物WPの熱によって昇温される前に、工作物WPの熱はクーラントCLによって持ち去られる。このため、工作物WP、ならびに保持部100および研削部200の熱変形量は低減され、研削部200による高精度な研削を行うことができる。その結果、工作物WPの完成品の形状および寸法の精度を高めることができる。ステップS45bにおいて各部を制御して荒研削を行う処理を実現するCPU940の機能部を、図1において、工作物冷却部945bとして示す。By performing this process, the workpiece WP, which has material Mx adhering to its surface Sw and is heated to a high temperature, is cooled by the coolant CL supplied to the surface Sw prior to grinding by the grinding unit 200. In other words, the heat of the workpiece WP is carried away by the coolant CL before the holding unit 100 and grinding unit 200 of the multi-purpose grinding machine 1 are heated by the heat of the workpiece WP. This reduces the amount of thermal deformation of the workpiece WP, as well as the holding unit 100 and grinding unit 200, enabling high-precision grinding by the grinding unit 200. As a result, the accuracy of the shape and dimensions of the finished workpiece WP can be improved. The functional part of the CPU 940 that controls each part to perform rough grinding in step S45b is shown in Figure 1 as the workpiece cooling unit 945b.
本実施形態におけるクーラント供給部400および工作物冷却部945bを、「熱歪低減部」とも呼ぶ。 The coolant supply section 400 and workpiece cooling section 945b in this embodiment are also referred to as the "thermal distortion reduction section."
C.第3実施形態:
第3実施形態の複合研削盤3は、機器冷却部600を備える。また、複合研削盤3の保持部103は、複合研削盤1の保持部100の機能に対して追加の機能を備える。第3実施形態の複合研削盤3の他の点は、第1実施形態の複合研削盤1と同じである。
C. Third embodiment:
The multi-purpose grinding machine 3 of the third embodiment includes an equipment cooling unit 600. Furthermore, the holding unit 103 of the multi-purpose grinding machine 3 has an additional function in addition to the function of the holding unit 100 of the multi-purpose grinding machine 1. Other points of the multi-purpose grinding machine 3 of the third embodiment are the same as those of the multi-purpose grinding machine 1 of the first embodiment.
図9は、第3実施形態の複合研削盤3を示す説明図である。図9は、図1に対応する。図9において、図1に示された構成と同一の機能を奏する構成については、同一の符号を付して示される。図9は、平面図に相当する。図9は、各部の構成の寸法および形状を正確に表すものではない。また、技術の理解を容易にするため、図9においては、複合研削盤3が備える一部の構成の図示を省略している。 Figure 9 is an explanatory diagram showing a multi-purpose grinding machine 3 of the third embodiment. Figure 9 corresponds to Figure 1. In Figure 9, components that perform the same functions as those shown in Figure 1 are indicated by the same reference numerals. Figure 9 corresponds to a plan view. Figure 9 does not accurately represent the dimensions and shapes of the components of each part. Also, to facilitate understanding of the technology, Figure 9 omits the illustration of some of the components of the multi-purpose grinding machine 3.
保持部103は、第1実施形態の複合研削盤1の保持部100が有する各構成と対応する構成を備え、保持部100の機能と同じ機能を奏する。保持部103は、さらに、内部で冷却液を循環させる機能を有する。保持部103が有する熱は、循環する冷却液によって、保持部103外に持ち去られる。 The holding unit 103 has components corresponding to those of the holding unit 100 of the multi-purpose grinding machine 1 of the first embodiment, and performs the same functions as the holding unit 100. The holding unit 103 also has the function of circulating a coolant inside. The heat generated by the holding unit 103 is carried away from the holding unit 103 by the circulating coolant.
機器冷却部600は、保持部103から熱を受け取る。機器冷却部600は、冷却液タンク61と、循環流路62と、循環ポンプ63と、を有する。冷却液タンク61は、冷却液を保持する。循環ポンプ63は、循環流路62を介して、冷却液タンク61と保持部103との間で、冷却液を循環させる。その結果、保持部103が有する熱は、保持部103内を流通する冷却液に伝えられ、冷却液タンク61内の冷却液に蓄えられる。 The equipment cooling unit 600 receives heat from the holding unit 103. The equipment cooling unit 600 has a coolant tank 61, a circulation flow path 62, and a circulation pump 63. The coolant tank 61 holds the coolant. The circulation pump 63 circulates the coolant between the coolant tank 61 and the holding unit 103 via the circulation flow path 62. As a result, the heat held by the holding unit 103 is transferred to the coolant circulating within the holding unit 103 and stored in the coolant in the coolant tank 61.
制御部900は、機器冷却部600を制御して、研削部200または付加製造部300が稼働している間、冷却液を循環させる。ステップS40において各部を制御して冷却液を循環させる処理を実現するCPU940の機能部は、第1荒研削部942、肉盛り部944、第2荒研削部946および仕上げ研削部948である(図1参照)。 The control unit 900 controls the equipment cooling unit 600 to circulate the coolant while the grinding unit 200 or the additive manufacturing unit 300 is operating. The functional units of the CPU 940 that control each unit to circulate the coolant in step S40 are the first rough grinding unit 942, the build-up unit 944, the second rough grinding unit 946, and the finish grinding unit 948 (see Figure 1).
このような構成により、工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着において生じた熱を、保持部100を介して、機器冷却部600に拡散させることができる。また、冷却液は流動するため、機器冷却部600が有する冷却液全体に、効率的に熱が拡散される。このため、材料Mxの付着により高温になった工作物WPから保持部103を介して複合研削盤3の他の部位へ熱が伝導する場合にも、複合研削盤3のうち、保持部103や研削部200などの工作精度に影響を与えうる部位の温度上昇を小さくすることができる。また、工作物WPを短時間で冷却することができる。その結果、複合研削盤3のうち、工作精度に影響を与えうる部位の熱歪みの量を小さくすることができ、研削精度の低下を抑制できる。 With this configuration, heat generated during the adhesion of material Mx to the surface Sw of the workpiece WP can be diffused to the equipment cooling unit 600 via the holding unit 100. Furthermore, because the coolant flows, heat is efficiently diffused throughout the entire coolant in the equipment cooling unit 600. Therefore, even when heat is conducted from the workpiece WP, which has become hot due to the adhesion of material Mx, to other parts of the multi-purpose grinding machine 3 via the holding unit 103, the temperature rise in parts of the multi-purpose grinding machine 3 that could affect machining accuracy, such as the holding unit 103 and grinding unit 200, can be minimized. Furthermore, the workpiece WP can be cooled in a short time. As a result, the amount of thermal distortion in parts of the multi-purpose grinding machine 3 that could affect machining accuracy can be reduced, suppressing a decrease in grinding accuracy.
本実施形態における機器冷却部600を、「熱歪低減部」とも呼ぶ。 The equipment cooling section 600 in this embodiment is also called the "thermal strain reduction section."
D.他の実施形態:
D1.他の実施形態1:
(1)上記第1実施形態においては、赤外線カメラである検出部38からの情報に基づいて、工作物WPの表面Swおよび付加層Mdの温度を取得し、その温度に基づいて、光ビームLBの出力が、過大にならないように制限される(図6のS44参照)。しかし、検出部38を介して、付加層Mdのひび割れの有無や、付加層Mdの隣接するひび割れの間隔など、付加層Mdの性状の情報を制御部900が取得し、それらに基づいて、制御部900が、光ビームLBの出力を決定してもよい。
D. Other Embodiments:
D1. Other embodiment 1:
(1) In the first embodiment, the temperatures of the surface Sw of the workpiece WP and the additional layer Md are obtained based on information from the detector 38, which is an infrared camera, and the output of the light beam LB is limited based on the temperatures so as not to become excessive (see S44 in FIG. 6 ). However, the control unit 900 may obtain information on the properties of the additional layer Md, such as the presence or absence of cracks in the additional layer Md and the spacing between adjacent cracks in the additional layer Md, via the detector 38, and determine the output of the light beam LB based on the information.
(2)上記第1実施形態においては、研削部200を待機させる時間は、ステップS44において実行された工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着の処理と対応づけられて、あらかじめ制御部900のRAM950に格納されている(図1の上段中央部参照)。しかし、待機制御を実行する時間は、たとえば、赤外線カメラである検出部38からの情報に基づいて、工作物WPの表面Swおよび付加層Mdの温度を制御部900が取得し、その温度に基づいて、制御部900が決定してもよい。また、検出部38を介して、付加層Mdのひび割れの有無や、付加層Mdの隣接するひび割れの間隔など、付加層Mdの性状の情報を制御部900が取得し、それらに基づいて、制御部900が、待機制御を実行する時間を決定してもよい。 (2) In the first embodiment described above, the time for which the grinding unit 200 is kept on standby is associated with the process of adhering material Mx to the surface Sw of the workpiece WP executed in step S44 and is stored in advance in the RAM 950 of the control unit 900 (see the upper center of Figure 1). However, the time for executing standby control may be determined by the control unit 900, for example, by acquiring the temperatures of the surface Sw of the workpiece WP and the additional layer Md based on information from the detection unit 38, which is an infrared camera. Furthermore, the control unit 900 may acquire information on the properties of the additional layer Md, such as the presence or absence of cracks in the additional layer Md and the spacing between adjacent cracks in the additional layer Md, via the detection unit 38, and determine the time for executing standby control based on this information.
(3)上記第1実施形態においては、センタ16は、多孔質性のセラミックで構成される(図1の下段右部参照)。しかし、センタを構成する素材は、レンガでもよく、多孔質ではないセラミックであってもよく、センタ16が取り付けられる部位17よりも低い熱伝導性を有する金属であってもよい。 (3) In the first embodiment described above, the center 16 is made of porous ceramic (see the lower right part of Figure 1). However, the material making up the center may be brick, non-porous ceramic, or a metal with lower thermal conductivity than the portion 17 to which the center 16 is attached.
(4)上記第2実施形態においては、ステップS45bにおいて、工作物WPの表面SwにクーラントCLが供給される(図8参照)。しかし、クーラントCLの供給に代えて、コンプレッサやブロワによる工作物WPの表面Swへの空気の吹きつけが行われてもよい。そのような態様としても、工作物WPに対して流体の供給が行われない態様に比べて、短時間で工作物WPを冷却できる。 (4) In the second embodiment described above, in step S45b, coolant CL is supplied to the surface Sw of the workpiece WP (see Figure 8). However, instead of supplying coolant CL, air may be blown onto the surface Sw of the workpiece WP using a compressor or blower. Even in such a configuration, the workpiece WP can be cooled in a shorter time than in a configuration in which no fluid is supplied to the workpiece WP.
(5)上記第3実施形態においては、機器冷却部600の循環ポンプ63は、循環流路62を介して、冷却液タンク61と保持部103との間で、冷却液を循環させる。しかし、機器冷却部は、たとえば、ベッドとの間で、冷却液を循環させてもよい。すなわち、熱歪低減部は、直接または間接に保持部から熱を受け取ることができるものであればよい。 (5) In the above third embodiment, the circulation pump 63 of the equipment cooling unit 600 circulates the coolant between the coolant tank 61 and the holding unit 103 via the circulation flow path 62. However, the equipment cooling unit may also circulate the coolant between, for example, the bed. In other words, the thermal strain reduction unit may be capable of receiving heat directly or indirectly from the holding unit.
(6)上記第3実施形態においては、機器冷却部600は、冷却液タンク61と、循環流路62と、循環ポンプ63と、を有する(図9の下段左部参照)。しかし、機器冷却部は、例えば、冷却液タンク61を備え、循環ポンプを備えない態様とすることもできる。そのような態様においても、冷却液タンク61により、複合研削盤の熱容量が増大するため、工作物WPおよび複合研削盤の各部の温度を低下させることができる。また、対流および伝導により、工作物WPの熱を、冷却液タンク61内および循環流路62内の液体全体に拡散させることができる。 (6) In the above-described third embodiment, the equipment cooling unit 600 includes a coolant tank 61, a circulation flow path 62, and a circulation pump 63 (see the lower left part of Figure 9). However, the equipment cooling unit can also be configured, for example, to include a coolant tank 61 without including a circulation pump. Even in such a configuration, the coolant tank 61 increases the thermal capacity of the multi-purpose grinding machine, thereby lowering the temperature of the workpiece WP and each part of the multi-purpose grinding machine. In addition, the heat of the workpiece WP can be diffused throughout the liquid in the coolant tank 61 and the circulation flow path 62 through convection and conduction.
また、機器冷却部は、例えば、循環流路62と、循環ポンプ63と、放熱器とを備え、冷却液タンクを備えない態様とすることもできる。そのような態様においては、工作物WPの熱を冷却液で放熱器に伝え、放熱器において周囲の環境に熱を放散することができる。その結果、工作物WPを冷却し、複合研削盤の昇温を抑制できる。 The equipment cooling unit can also be configured to include, for example, a circulation flow path 62, a circulation pump 63, and a radiator, without a coolant tank. In such a configuration, the heat from the workpiece WP can be transferred to the radiator via the coolant, and the heat can be dissipated into the surrounding environment by the radiator. As a result, the workpiece WP can be cooled, and the temperature rise of the multi-purpose grinding machine can be suppressed.
(7)上記実施形態においては、材料供給部33は、超硬合金の粉末Mfを付加製造部300の外部に供給する。しかし、付加層Mdの材料としては、Feベースの合金、Niベースの合金、Coベースの合金、Cuベースの合金、Alベースの合金、セラミクスなど、様々な材料を採用することができる。それらの合金は、クロム、コバルト、バナジウムなどを添加された合金とすることができる。 (7) In the above embodiment, the material supply unit 33 supplies cemented carbide powder Mf to the outside of the additive manufacturing unit 300. However, various materials can be used as the material for the additive layer Md, such as Fe-based alloys, Ni-based alloys, Co-based alloys, Cu-based alloys, Al-based alloys, and ceramics. These alloys can be alloys with added chromium, cobalt, vanadium, etc.
また、工作物の素材としては、炭素鋼、軸受鋼、ステンレス、アルミニウムなど、様々な材料を採用することができる。 In addition, various materials can be used for the workpiece, including carbon steel, bearing steel, stainless steel, and aluminum.
(8)上記実施形態においては、材料供給部33は、超硬合金の粉末Mfを付加製造部300の外部に供給する。しかし、材料供給部は、ワイヤの形態で、材料を供給することもできる。また、材料供給部が供給する材料は、超硬合金のほか、高速度鋼とすることもできる。 (8) In the above embodiment, the material supply unit 33 supplies cemented carbide powder Mf to the outside of the additive manufacturing unit 300. However, the material supply unit can also supply the material in the form of wire. Furthermore, the material supplied by the material supply unit can be high-speed steel in addition to cemented carbide.
(9)上記実施形態においては、研削部200および付加製造部300がZ軸方向に移動し、保持部100がX軸方向に移動する。しかし、研削部と保持部の一方が、互いに垂直な2方向に移動できるように構成されていても良い。すなわち、複合研削盤は、研削部が、保持部に対して、相対的に平面内の任意の位置を取り得るように構成されていればよい。また、付加製造部と保持部の一方が、互いに垂直な2方向に移動できるように構成されていてもよい。すなわち、複合研削盤は、付加製造部が、保持部に対して、相対的に平面内の任意の位置を取り得るように構成されていればよい。 (9) In the above embodiment, the grinding unit 200 and the additive manufacturing unit 300 move in the Z-axis direction, and the holding unit 100 moves in the X-axis direction. However, either the grinding unit or the holding unit may be configured to be able to move in two directions that are perpendicular to each other. In other words, the multi-purpose grinding machine may be configured so that the grinding unit can assume any position in a plane relative to the holding unit. Also, either the additive manufacturing unit or the holding unit may be configured so that it can move in two directions that are perpendicular to each other. In other words, the multi-purpose grinding machine may be configured so that the additive manufacturing unit can assume any position in a plane relative to the holding unit.
(10)上記実施形態においては、検出部38は、赤外線カメラである。しかし、検出部は、可視光を記録するデジタルスチルカメラや、動画を記録できるカメラなど、他の構成を有していてもよい。検出部は、工作物の表面に付着したクーラントを検出することができるものであればよい。(10) In the above embodiment, the detection unit 38 is an infrared camera. However, the detection unit may have other configurations, such as a digital still camera that records visible light or a camera that can record video. The detection unit may be any device that can detect coolant adhering to the surface of a workpiece.
(11)上記実施形態においては、付加製造部300のビーム照射部32は、レーザービームを照射する。しかし、付加製造部は、レーザービームに代えて、アークプラズマや、電子ビームを照射することにより、材料を加熱し、溶融させてもよい。 (11) In the above embodiment, the beam irradiation unit 32 of the additive manufacturing unit 300 irradiates a laser beam. However, the additive manufacturing unit may heat and melt the material by irradiating arc plasma or an electron beam instead of a laser beam.
(12)複合研削盤1は、さらに、定寸装置を備える態様とすることもできる。定寸装置は、一対の接触子と、増幅部と、を備える。一対の接触子は、円柱状の工作物WPに対して工作物WPの中心軸を挟んで両側に配され、それぞれ工作物WPの表面に接触する。増幅部は、一対の接触子の間隔に応じた信号を出力する。この信号は、工作物WPの外径の大きさを表す。 (12) The multi-purpose grinding machine 1 can also be configured to further include a sizing device. The sizing device includes a pair of contacts and an amplifier. The pair of contacts are arranged on either side of the central axis of the cylindrical workpiece WP, and each contacts the surface of the workpiece WP. The amplifier outputs a signal corresponding to the distance between the pair of contacts. This signal represents the outer diameter of the workpiece WP.
この態様において、制御部900は、図6~図8のステップS42,S46,S48の研削において、以下のような制御を行うことができる。制御部900は、定寸装置から工作物WPの外径の大きさを表す信号を受信する。制御部900は、検出部38から工作物WPの表面の温度を取得する。このとき、付加製造部300は、付加製造を行うときよりも主軸台13の回転軸から遠い位置にあり、カバー51の蓋部52は、開位置Poにあるものとする。 In this embodiment, the control unit 900 can perform the following control during grinding in steps S42, S46, and S48 of Figures 6 to 8. The control unit 900 receives a signal representing the size of the outer diameter of the workpiece WP from the sizing device. The control unit 900 acquires the temperature of the surface of the workpiece WP from the detection unit 38. At this time, the additive manufacturing unit 300 is located farther from the rotation axis of the headstock 13 than when additive manufacturing is performed, and the lid portion 52 of the cover 51 is in the open position Po.
制御部900は、それらの情報に基づいて、砥石車21の回転速度、円筒研削面21aのZ軸方向の位置、テーブル12のZ軸方向の送り速度などについて、リアルタイムのフィードバック制御を行う。その結果、そのようなフィードバック制御を行わない態様に比べて、より短い時間で高精度な加工を行うことができる。なお、複合研削盤1は、放射温度計を備え、その放射温度計から制御部900が、工作物WPの表面の温度を取得する態様とすることもできる。Based on this information, the control unit 900 performs real-time feedback control of the rotational speed of the grinding wheel 21, the position of the cylindrical grinding surface 21a in the Z-axis direction, the feed rate of the table 12 in the Z-axis direction, etc. As a result, high-precision machining can be performed in a shorter time than in a configuration without such feedback control. The multi-purpose grinding machine 1 can also be equipped with a radiation thermometer, and the control unit 900 can obtain the surface temperature of the workpiece WP from the radiation thermometer.
D2.他の実施形態2:
上記第2実施形態においては、ステップS44における工作物WPの表面Swへの材料Mxの付着の後、ステップS46,S48における研削部200による研削に先立って、ステップS45bにおいて、工作物WPの表面SwにクーラントCLが供給される(図8参照)。しかし、研削部200による研削の前に、工作物WPの表面SwへのクーラントCLの供給が行われない態様とすることもできる。そのような態様においては、たとえば、機器冷却部600機器による冷却液の循環が、研削中よりも高速に行われてもよい。
D2. Alternative embodiment 2:
In the second embodiment, after the material Mx is attached to the surface Sw of the workpiece WP in step S44, and prior to grinding by the grinding unit 200 in steps S46 and S48, the coolant CL is supplied to the surface Sw of the workpiece WP in step S45b (see FIG. 8 ). However, an embodiment may also be adopted in which the coolant CL is not supplied to the surface Sw of the workpiece WP before grinding by the grinding unit 200. In such an embodiment, for example, the circulation of the coolant by the equipment cooling unit 600 may be performed at a higher speed than during grinding.
D3.他の実施形態3:
上記第1実施形態においては、ステップS45において、待機制御が行われる(図6参照)。しかし、自然放熱が行われる間、待機する待機制御に代えて、第2実施形態や第3実施形態のように、工作物WPの積極的な冷却が行われてもよい。工作物WPの積極的な冷却は、たとえば、工作物WPの表面に流体が供給されることにより行われてもよく、機器冷却部600機器による冷却液の循環により行われてもよい。
D3. Other embodiment 3:
In the first embodiment, standby control is performed in step S45 (see FIG. 6 ). However, instead of standby control in which the workpiece WP is on standby while natural heat dissipation is occurring, active cooling of the workpiece WP may be performed as in the second and third embodiments. Active cooling of the workpiece WP may be performed, for example, by supplying a fluid to the surface of the workpiece WP or by circulating a coolant through the equipment cooling unit 600.
D4.他の実施形態4:
上記第1実施形態においては、制御部900は、検出部38によって取得される工作物WPの状態に応じて、ビーム照射部32が照射する光ビームLBの出力を、過大にならないように制限する(図6のS44参照)。しかし、制御部は、光ビームの出力を、工作物の状態によらず、一定に保ってもよい。
D4. Alternative embodiment 4:
In the first embodiment, the control unit 900 limits the output of the light beam LB emitted by the beam irradiation unit 32 so as not to be excessive, depending on the state of the workpiece WP acquired by the detection unit 38 (see S44 in FIG. 6 ). However, the control unit may maintain the output of the light beam constant regardless of the state of the workpiece.
D5.他の実施形態5:
機器冷却部600は、冷却液を保持し、冷却液を循環させる(図9の下段左部参照)。しかし、複合研削盤は、第1実施形態として示したように、機器冷却部600を備えず、自然放熱により工作物WPを冷却させる態様とすることもできる。また、複合研削盤は、液体タンク以外の構成で、複合研削盤の熱容量を増大させる構成を備えることもできる。たとえば、複合研削盤は、処理前の複数の工作物WPを保持することができ、それら複数の工作物WPに熱を拡散させることができる態様とすることもできる。
D5. Alternative embodiment 5:
The equipment cooling unit 600 holds and circulates a coolant (see the lower left part of Figure 9). However, as shown in the first embodiment, the multi-purpose grinding machine may be configured not to have the equipment cooling unit 600 but to cool the workpieces WP by natural heat dissipation. The multi-purpose grinding machine may also be configured to have a configuration other than a liquid tank to increase the heat capacity of the multi-purpose grinding machine. For example, the multi-purpose grinding machine may be configured to hold multiple workpieces WP before processing and to diffuse heat among the multiple workpieces WP.
D6.他の実施形態6:
上記第1実施形態においては、センタ16は、保持部100のうちセンタ16が取り付けられる部位17の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている(図1の下段右部参照)。しかし、たとえば、機器冷却部600を備える第3実施形態の複合研削盤3においては、センタ16は、センタ16が取り付けられる部位17と同程度の熱伝導性、またはセンタ16が取り付けられる部位17よりも高い熱伝導性を有していてもよい。そのような態様においては、工作物WPの熱は、センタ16を介して心押台14に伝導され、保持部103内を流通する冷却液によって、冷却される。
D6. Other embodiment 6:
In the first embodiment, the center 16 is made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the portion 17 of the holding unit 100 where the center 16 is attached (see the lower right part of FIG. 1 ). However, for example, in the multipurpose grinding machine 3 of the third embodiment equipped with the equipment cooling unit 600, the center 16 may have thermal conductivity equivalent to or higher than that of the portion 17 where the center 16 is attached. In such an embodiment, the heat of the workpiece WP is conducted to the tailstock 14 via the center 16 and is cooled by the coolant flowing through the holding unit 103.
D7.他の実施形態7:
上記第1実施形態においては、チャック15は、保持部100のうちチャック15が取り付けられる部位18の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている(図1の下段左部参照)。しかし、たとえば、機器冷却部600を備える第3実施形態の複合研削盤3においては、チャック15は、チャック15が取り付けられる部位18と同程度の熱伝導性、またはチャック15が取り付けられる部位18よりも高い熱伝導性を有していてもよい。そのような態様においては、工作物WPの熱は、チャック15を介して主軸台13に伝導され、保持部103内を流通する冷却液によって、冷却される。
D7. Other embodiment 7:
In the first embodiment, the chuck 15 is made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the portion 18 of the holding part 100 to which the chuck 15 is attached (see the lower left part of FIG. 1 ). However, for example, in a multipurpose grinding machine 3 of a third embodiment equipped with an equipment cooling part 600, the chuck 15 may have thermal conductivity equivalent to or higher than that of the portion 18 to which the chuck 15 is attached. In such an embodiment, the heat of the workpiece WP is conducted to the headstock 13 via the chuck 15 and is cooled by the coolant flowing through the holding part 103.
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments and can be realized in various configurations without departing from its spirit. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each aspect described in the Summary of the Invention section can be replaced or combined as appropriate to solve some or all of the above-described problems or achieve some or all of the above-described effects. Furthermore, if a technical feature is not described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.
1…複合研削盤、3…複合研削盤、12…テーブル、13…主軸台、14…心押台、15…チャック、16…センタ、17…センタ16が取り付けられる部位、18…チャック15が取り付けられる部位、20…砥石台、21…砥石車、21a…円筒研削面、22…砥石駆動モータ、23…砥石軸、24…ベルト伝動機構、32…ビーム照射部、32w…窓部、33…材料供給部、34…発振部、35…光学系、38…検出部、51…カバー、52…蓋部、53…開口、57…加圧部、61…冷却液タンク、62…循環流路、63…循環ポンプ、100…保持部、103…保持部、200…研削部、300…付加製造部、400…クーラント供給部、500…防護部、600…機器冷却部、800…ベッド、900…制御部、940…CPU、942…第1荒研削部、944…肉盛り部、945…待機制御部、945b…工作物冷却部、946…第2荒研削部、948…仕上げ研削部、950…RAM、960…ROM、970…ディスプレイ、980…キーボード、Ax1…保持部100の移動を示す矢印、Az2…研削部200の移動を示す矢印、Az3…付加製造部300の移動を示す矢印、CL…クーラント、CP…工作物WPと砥石車21とが接触する部位、LB…光ビーム、Md…付加層、Mf…粉末材料、Mx…材料、Pc…蓋部52の閉位置、Po…蓋部52の開位置、Sw…工作物WPの表面、WP…工作物 1...Multi-purpose grinding machine, 3...Multi-purpose grinding machine, 12...Table, 13...Headstock, 14...Tailstock, 15...Chuck, 16...Center, 17...Portion where center 16 is attached, 18...Portion where chuck 15 is attached, 20...Grinding wheel head, 21...Grinding wheel, 21a...Cylindrical grinding surface, 22...Grinding wheel drive motor, 23...Grinding wheel spindle, 24...Belt transmission mechanism, 32...Beam irradiation unit, 32w...Window unit, 33...Material supply unit, 34...Oscillator unit, 35...Optical system, 38...Detection unit, 51...Cover, 52...Lid unit, 53...Opening, 57...Pressure unit, 61...Coolant tank, 62...Circulation flow path, 63...Circulation pump, 100...Holding unit, 103...Holding unit, 200...Grinding unit, 300...Additive manufacturing unit, 400...Coolant supply unit, 500...Protection unit, 600...equipment cooling unit, 800...bed, 900...control unit, 940...CPU, 942...first rough grinding unit, 944...build-up unit, 945...standby control unit, 945b...workpiece cooling unit, 946...second rough grinding unit, 948...finish grinding unit, 950...RAM, 960...ROM, 970...display, 980...keyboard, Ax1...arrow indicating movement of holding unit 100, Az2...arrow indicating movement of grinding unit 200, Az3...arrow indicating movement of additive manufacturing unit 300, CL...coolant, CP...area where workpiece WP and grinding wheel 21 come into contact, LB...light beam, Md...additive layer, Mf...powder material, Mx...material, Pc...closed position of lid unit 52, Po...open position of lid unit 52, Sw...surface of workpiece WP, WP...workpiece
Claims (6)
工作物を保持し回転させることができる保持部と、
前記保持部に対して移動できる付加製造部であって、前記保持部に保持された前記工作物の表面に対して材料を供給しつつ前記材料を溶融させることによって、前記表面に前記材料を付着させる付加製造部と、
前記保持部に対して移動できる研削部であって、砥石を備え前記砥石を回転させる研削部と、
前記表面への前記材料の付着において生じた熱による影響を低減した状態で、前記表面に付着された前記材料の研削を前記研削部が行うことを可能にする熱歪低減部と、を備え、
前記熱歪低減部は、
直接または間接に前記保持部から熱を受け取ることができ、
液体を保持する機能および液体を循環させる機能の少なくとも一方を備える、複合研削盤。 A composite grinding machine,
a holding part capable of holding and rotating a workpiece;
an additive manufacturing unit movable relative to the holding unit, the additive manufacturing unit supplying material to a surface of the workpiece held by the holding unit while melting the material, thereby depositing the material on the surface;
a grinding unit that is movable relative to the holding unit, the grinding unit having a grinding stone and rotating the grinding stone;
a thermal strain reduction unit that enables the grinding unit to grind the material attached to the surface in a state where an influence of heat generated in the attachment of the material to the surface is reduced,
The thermal strain reduction portion is
capable of receiving heat directly or indirectly from the holding portion;
A composite grinding machine having at least one of a function for retaining liquid and a function for circulating liquid.
前記熱歪低減部は、前記表面への前記材料の付着の後、前記研削部による研削に先立って、前記工作物の表面に流体を供給する、複合研削盤。 2. The composite grinding machine according to claim 1,
The thermal strain reduction unit supplies a fluid to the surface of the workpiece after the material is deposited on the surface and prior to grinding by the grinding unit.
前記複合研削盤を制御する制御部であって、前記付加製造部による前記表面への前記材料の付着の後、前記研削部による前記材料の前記研削の前に、前記研削部を待機させる待機制御を行うことにより、前記熱歪低減部として機能する制御部を備え、
前記待機制御は、前記表面への前記材料の付着の処理に応じて定められる時間、実行される、複合研削盤。 2. The composite grinding machine according to claim 1,
a control unit that controls the composite grinding machine, the control unit functioning as the thermal strain reduction unit by performing standby control to cause the grinding unit to wait after the additive manufacturing unit has attached the material to the surface and before the grinding unit has ground the material;
The standby control is executed for a time period determined according to the process of attachment of the material to the surface.
前記付加製造部は、前記材料を溶融させる光ビームを照射するビーム照射部を備え、
前記複合研削盤は、さらに、
前記光ビームが照射された前記工作物の状態を取得できる検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部によって取得される前記工作物の前記状態に応じて、前記ビーム照射部が照射する前記光ビームの出力を制限することにより、前記熱歪低減部として機能する、複合研削盤。 4. The composite grinding machine according to claim 3,
The additive manufacturing unit includes a beam irradiation unit that irradiates a light beam that melts the material,
The composite grinding machine further comprises:
a detection unit capable of acquiring a state of the workpiece irradiated with the light beam;
A composite grinding machine in which the control unit functions as the thermal distortion reduction unit by limiting the output of the light beam emitted by the beam irradiation unit in accordance with the state of the workpiece obtained by the detection unit.
前記保持部は、前記保持部に取り付けられ前記工作物と接触するセンタであって、前記熱歪低減部として機能するセンタを介して、前記工作物を保持し、
前記センタは、前記保持部のうち前記センタが取り付けられる部位の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている、複合研削盤。 2. The composite grinding machine according to claim 1,
the holding portion holds the workpiece via a center that is attached to the holding portion and comes into contact with the workpiece, and that functions as the thermal strain reducing portion;
The center is made of a material having a lower thermal conductivity than a material of a portion of the holding part to which the center is attached.
前記保持部は、前記保持部に取り付けられ前記工作物の外周を3点以上で保持するチャックであって、前記熱歪低減部として機能するチャックを介して、前記工作物を保持し、
前記チャックは、前記保持部のうち前記チャックが取り付けられる部位の素材よりも熱伝導率が低い素材で構成されている、複合研削盤。 6. The composite grinding machine according to claim 1 or 5,
the holding portion is a chuck attached to the holding portion and holding the outer periphery of the workpiece at three or more points, and the workpiece is held via the chuck that functions as the thermal strain reduction portion;
The chuck is made of a material having a lower thermal conductivity than a material of a portion of the holding part to which the chuck is attached.
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