WO2021117318A1

WO2021117318A1 - 工作機械

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Publication number: WO2021117318A1
Application number: PCT/JP2020/036536
Authority: WO
Inventors: 真慈賀子; 豊正田中
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2022-06-09
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Abstract

ワーク主軸（１７）及びワーク主軸モータ（２０）を備えたワーク主軸ユニット（１５）と、工具主軸（２７）及び工具主軸モータを備えた工具主軸ユニット（２５）とを備える。また、ワーク主軸ユニット（１５）と工具主軸ユニット（２５）とを、ワーク主軸（１７）の軸線及び工具主軸（２７）の軸線を含む平面内で、第１軸方向に相対移動させる第１軸移動機構（６）、及び第１軸と交差する第２軸方向に相対移動させる第２軸移動機構（９）を備え、更に制御装置を備える。工具主軸ユニット（２５）は、工具主軸（２７）の軸線がワーク主軸（１７）の軸線と交差するように配設され、制御装置は、第１軸移動機構（６）及び第２軸移動機構（９）の複合動作によって、ワーク主軸ユニット（１５）と工具主軸ユニット（２５）とを工具主軸（２７）の軸線方向に相対的に移動させて、カップ型砥石（Ｔ）によりワーク（Ｗ）を研削加工する。

Description

工作機械

　本発明は、球体の外面を研削加工するための工作機械に関する。

　例えば、ボールジョイントを構成するボール軸のように、軸体の先端部に凸球面を備えたワークがあり、このようなワークの前記凸球面を研削加工する工作機械として、従来、特開２０１５－２２９２１４号公報に開示されたホーニング加工装置が知られている。

　このホーニング加工装置は、上記公報に記載されるように、ワークを回転させるワーク回転機構と、砥石を回転させる砥石回転機構を備え、ワークの曲面や球面を加工するホーニング加工装置において、前記砥石回転機構は、複数の砥石が外周に配されるタレット回転盤と、複数の砥石の各軸を回転させる一つの砥石駆動手段と、複数の砥石回転軸と砥石駆動手段の軸とを連結解除する連結解除手段を備え、連結解除手段を介して砥石回転軸を切り替えて駆動させるように構成される。

　また、このホーニング装置は、ワーク回転機構により支持されたワークに対してタレット回転盤を上記回転方向とその逆方向に揺動させる左右の揺動機構を備え、更に、ワーク回転機構は、ワークを上下に揺動される上下揺動機構と左右に揺動させる左右揺動機構を備えている。

　そして、ワークの曲面を研削加工する際には、ワーク回転機構により水平支持されるワークに対して前記砥石回転機構の上下揺動機構により上下に揺動させるか、及び／又は、前記左右揺動機構により左右に揺動させることによって、当該ワークの曲面を研削加工する。

特開２０１５－２２９２１４号公報

　ところが、上述したホーニング加工装置は、ワークの曲面を研削加工するために、特に開発された複雑な構造を有する専用の工作機械であるため、かなり高価なものとなっている。したがって、対象となる加工製品の生産個数が少ない場合には、受注額に対する設備費用が過大となって、製造コストが著しく高額になるという問題がある。また、複雑な構造であるが故に機械動作も複雑であり、必ずしも効率的な加工を実現することができないという問題もあった。

　本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、凸球面を備えたワークの当該凸球面を、比較的簡単な装置構成で、しかも効率的に研削加工を行うことができる工作機械の提供を、その目的とする。

　上記課題を解決するための本発明は、回転自在に保持され、且つワークを保持するワーク主軸、及びこのワーク主軸を回転させるワーク主軸モータを備えたワーク主軸ユニットと、
　回転自在に保持され、且つ凹曲面を有するカップ型砥石を保持する工具主軸、及びこの工具主軸を回転させる工具主軸モータを備えた工具主軸ユニットと、
　前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを、前記ワーク主軸の軸線及び前記工具主軸の軸線を含む平面内において、第１軸方向に相対移動させる第１軸移動機構、及び第１軸と交差する第２軸方向に相対移動させる第２軸移動機構と、
　前記ワーク主軸モータ、前記工具主軸モータ、前記第１軸移動機構及び前記第２軸移動機構を制御する制御装置とを備え、
　前記第１軸移動機構は第１軸駆動モータを備え、前記第２軸移動機構は第２軸駆動モータを備えるとともに、
　前記工具主軸ユニットは、その前記工具主軸の軸線が前記ワーク主軸の軸線と交差するように配設され、
　前記制御装置は、前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構を駆動し、その複合動作によって、前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを前記工具主軸の軸線に沿って相対的に移動させることにより、前記ワーク主軸に保持されたワークを前記工具主軸に保持されたカップ型砥石によって研削加工するように構成された工作機械に係る。

　この工作機械は、凸球面を備えたワークの当該凸球面を研削加工するために必要な最低限の構成物である、前記ワーク主軸ユニット、工具主軸ユニット、第１軸移動機構、第２軸移動機構、及びこれらを制御する制御装置とから構成される。したがって、この工作機械はその生産コストが安価であり、対象となる加工製品の生産個数が少ない場合でも、受注額に対する設備費用を押させることができ、当該加工製品の製造コストを適正なものとすることができる。

　そして、この工作機械によれば、上述したように、前記制御装置により前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構を駆動して、その複合動作により、前記ワーク主軸ユニットと工具主軸ユニットとを工具主軸の軸線に沿って相対的に移動させることによって、ワーク主軸に保持されたワークが工具主軸に保持されたカップ型砥石によって研削加工される。このように、この工作機械によれば、極めて単純な機械動作によりワークを研削加工することができるので、上述した従来のホーニング加工装置に比べて、効率的な加工を実現することができる。

　本発明において、前記制御装置は、
　少なくとも前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構の一方を駆動して、前記カップ型砥石が前記ワークに接触する手前に設定されたアプローチ位置に位置するように、前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを早送り速度で相対移動させた後、前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構の双方を駆動して、研削加工用に設定された研削送り速度で、前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを相対移動させるように構成され、
　更に、少なくとも前記ワーク主軸モータ、前記工具主軸モータ、前記第１軸駆動モータ及び前記第２軸駆動モータのいずれかに作用する負荷を監視して前記カップ型砥石と前記ワークとが接触した否かを検出するとともに、前記アプローチ位置を、検出された前記カップ型砥石と前記ワークとの接触位置から予め設定された距離だけ手前となる位置に修正するように構成された態様を採ることができる。

　この工作機械によれば、例えば、新品のカップ型砥石を前記工具主軸に装着して研削加工を開始する際には、当該カップ型砥石の研削作用面の位置を正確に認識することができないため、初回加工時の前記アプローチ位置は、十分に余裕を持った安全な位置に設定される。そして、当該研削加工時に、少なくとも前記ワーク主軸モータ、前記工具主軸モータ、前記第１軸駆動モータ及び前記第２軸駆動モータのいずれかに作用する負荷を監視することにより、前記カップ型砥石と前記ワークとが接触した位置を認識し、認識された位置を基に、前記アプローチ位置を、可能な限り前記ワーク寄りに接近させた位置に修正する。そして、２回目以降の加工では、カップ型砥石を、可能な限りワーク寄りに接近させたアプローチ位置に早送りで移動させた後、研削送り速度での研削加工が実行されるので、より短縮された加工時間で、効率的に研削加工を行うことができる。

　また、本発明の工作機械では、前記ワークの研削加工中に、該ワークの外径が予め定められた寸法となったかどうかを検出する検出器を更に備え、
　前記制御装置は、前記ワークの外径が予め定められた寸法となったことが前記検出器によって検出されたとき、研削加工を終了するように構成されるとともに、検出されたときの前記カップ型砥石と前記ワークとの相対的な位置関係を加工完了位置として記憶するように構成され、更に、前記カップ型砥石を用いて複数の前記ワークを加工する際に、現在のワークを加工したときの加工完了位置と、最初のワークを加工したときの加工完了位置とを比較して、その変動量が予め定められた限界量を超えたとき、カップ型砥石が寿命に至ったと判定して、外部に報知するように構成された態様を採ることができる。

　この態様の工作機械によれば、加工完了が前記検出器によって検出されたときのカップ型砥石とワークとの相対的な位置関係が加工完了位置として記憶され、複数のワークを加工する際に都度検出される加工完了位置が、最初の加工完了位置と比較されて、その変動量が算出される。この変動量はカップ型砥石の摩耗量に相当するものであり、この変動量、即ち、摩耗量が予め定められた限界量を超えたとき、カップ型砥石が寿命に至ったと判定され、外部に報知される。そして、カップ型砥石が寿命に至ったことが外部に報知されることで、寿命に至ったカップ型砥石を適切な時期に新たなものと交換することができる。斯くして、このように適切にカップ型砥石を交換することで、加工に供されるカップ型砥石の研削作用部を適正な状態に維持することができ、この結果、ワークの加工精度を好適に維持することができる。

　また、本発明の工作機械では、前記カップ型砥石はその軸線に沿って貫通される貫通孔を備え、前記工具主軸は、保持した前記カップ型砥石の貫通孔に連通される供給孔を備えるとともに、
　前記工具主軸の供給孔にクーラントを供給して、前記カップ型砥石に形成される貫通孔の開口から前記クーラントを吐出させるクーラント供給機構を更に備えた態様を採ることができる。

　一般的に、研削加工においては、研削作用部にクーラントを供給して、ワークを冷却するとともに、砥石の目詰まりを防止するようにしているが、カップ型砥石の場合には、外部からクーラントを掛けたのでは、研削作用部の内部にまでクーラントが届き難い状態にあるため、このような効果が期待できない。上記態様の工作機械によれば、前記クーラント供給機構により、カップ型砥石に形成された貫通孔の開口からクーラントを吐出させるようにしているので、研削作用部全体に渡ってクーラントを行き渡らせることができ、上述した冷却効果や目詰まり防止効果を十分に発現させることができる。

　本発明に係る工作機械は、凸球面を備えたワークの当該凸球面を研削加工するために必要な最低限の構成物である、前記ワーク主軸ユニット、工具主軸ユニット、第１軸移動機構、第２軸移動機構、及びこれらを制御する制御装置とから構成されるので、その生産コストが安価であり、このため、対象となる加工製品の生産個数が少ない場合でも、受注額に対する設備費用を押させることができ、当該加工製品の製造コストを適正なものとすることができる。

　また、この工作機械では、前記制御装置により前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構を駆動して、その複合動作により、前記ワーク主軸ユニットと工具主軸ユニットとを工具主軸の軸線に沿って相対的に移動させるという極めて単純な機械動作によりワークを研削加工することができるので、上述した従来のホーニング加工装置に比べて、効率的な加工を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械を示した平面図である。本実施形態に係る主軸ユニットを一部破断した状態で示す正面図である。本実施形態に係る制御関係の構成を示したブロック図である。本実施形態の制御装置における処理を示したフローチャートである。本実施形態の制御装置における処理を示したフローチャートである。

　以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

　図１～図３に示すように、本例の工作機械１は、ベッド２、このベッド２上に配設された案内台３及びワーク主軸ユニット１５、前記案内台３上に配設された往復台４及び検出ユニット３５、前記往復台４上に設けられたテーブル５、このテーブル５上に配設された工具主軸ユニット２５、Ｚ軸移動機構６、Ｘ軸移動機構９、クーラント供給機構４０並びに制御装置５０などから構成される。

　尚、本例の工作機械１は、先端部に球体部Ｗａを有する軸状のワークＷを研削加工対象としている。また、この工作機械１を構成する前記ベッド２、案内台３、ワーク主軸ユニット１５、往復台４、テーブル５、Ｚ軸移動機構６、並びにＸ軸移動機構９は、一般的な汎用のＮＣ工作機械と同様の構成である。以下、各部について説明する。

　図１に示すように、ワーク主軸ユニット１５はベッド２の左側に配設されている。このワーク主軸ユニット１５は、ワーク主軸台１６、このワーク主軸台１６に回転自在に支持されるワーク主軸１７、ワーク主軸１７の右側の端部に装着されるチャック１９、及びワーク主軸台１６と並設されるワーク主軸モータ２０などから構成される。ワーク主軸１７の左側端部にはプーリ１８が装着され、また、同じくワーク主軸モータ２０の左側端部の出力軸にはプーリ２１が装着されており、これらプーリ１８，２１に伝動ベルト２２が巻き掛けられている。斯くして、ワーク主軸モータ２０の回転動力がプーリ２１、伝動ベルト２２及びプーリ１８を介してワーク主軸１７に伝達され、当該ワーク主軸１７及びチャック１９がその軸線中心に回転する。また、ワークＷは、図１に示されるように、球体部Ｗａが右側に位置したチャック１９によって把持されている。

　前記案内台３はその長手方向が前記ワーク主軸１７の軸線に沿うように、前記ワーク主軸ユニット１５の右側に配設され、前記往復台４を前記ワーク主軸１７の軸線に沿った方向であるＺ軸方向に案内する。前記テーブル５は、前記往復台４上に配設され、この往復台４に設けられた案内部によって、前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向に移動可能となっている。

　前記Ｚ軸移動機構６は、Ｚ軸に沿って配設され、回転自在に前記案内台３上に配設されたボールねじ７と、このボールねじ７に螺合し、前記往復台４の下面に固設されたボールナット（図示せず）と、前記ボールねじ７の端部に連結され、当該ボールねじ７を軸中心に回転させるＺ軸駆動モータ８とから構成される。Ｚ軸駆動モータ８がボールねじ７を軸中心に回転させると、このボールねじ７に螺合したボールナット（図示せず）との螺合関係から前記往復台７がＺ軸方向に沿って移動する。

　前記Ｘ軸移動機構９は、Ｘ軸に沿って配設され、回転自在に前記往復台４上に配設されたボールねじ１０と、このボールねじ１０に螺合し、前記テーブル５の下面に固設されたボールナット（図示せず）と、前記ボールねじ１０の端部に連結され、当該ボールねじ１０を軸中心に回転させるＸ軸駆動モータ１１とから構成される。Ｘ軸駆動モータ１１がボールねじ１０を軸中心に回転させると、このボールねじ１０に螺合したボールナット（図示せず）との螺合関係から前記テーブル５がＸ軸方向に沿って移動する。

　前記工具主軸ユニット２５は、工具主軸台２６、この工具主軸台２６に回転自在に支持される工具主軸２７、工具主軸２７の前端部に装着されたコレットチャック２９などから構成される。この工具主軸ユニット２５は、図１において、前記ワーク主軸１７の軸線よりも上側であって、ワーク主軸ユニット１５より右側に配設される。そして、工具主軸ユニット２５は、その工具主軸２７の軸線が、Ｘ軸－Ｚ軸平面と平行な平面であって前記ワーク主軸１７の軸線を含む平面内に位置するとともに、その前記コレットチャック２９がワーク主軸ユニット１５側にあり、且つ前記Ｘ軸に対して右側に傾いた状態で前記テーブル５上に配設されている。

　また、図２に示すように、前記工具主軸２７は、その中心部に軸線に沿って設けられた貫通孔２７ａを備えており、その後端部（図２において右側の端部）にボールジョイント４６が連結され、その前端部（図２において左側の端部）にコレットチャック２９が設けられている。そして、このコレットチャック２９によってカップ型砥石（以下、単に「砥石」という）Ｔが保持される。

　前記砥石Ｔは砥石部Ｔ_１とこの砥石部Ｔ_１と保持する軸部Ｔ_２とから成り、砥石部Ｔ_１の前端面には、前記ワークＷの球体部Ｗａに接触して当該球体部Ｗａを研削加工するための総形の凹曲面Ｔ_１ｂが形成され、更に、砥石部Ｔ_１及び軸部Ｔ_２の中心部には貫通孔Ｔ_１ａ，Ｔ_２ａが形成されている。そして、この砥石Ｔがコレットチャック２８に保持されたとき、砥石Ｔの貫通孔Ｔ_１ａ，Ｔ_２ａと工具主軸２７の貫通孔２７ａとが連通されるようになっている。

　尚、図２において図示を省略しているが、前記工具主軸台２６には、図３に示した工具主軸モータ２８が内蔵されており、この工具主軸モータ２８により駆動されて、前記工具主軸２７がその軸中心に回転するようになっている。

　前記クーラント供給機構４０は、前記工具主軸２７の後端部に連結された上述のロータリジョイント４１と、適宜供給管４３を介してこのロータリジョイント４１に接続されるクーラント供給源４２とから構成される。

　前記検出ユニット３５は、図１において、前記往復台９より図示右側に配設され、且つ前記案内台３上に固設された基台３６と、この基台３６上に固設されて、その長手方向がＺ軸沿って前記テーブル５の上方にオーバハングした状態で配設される支持台３７と、軸線が前記ワーク主軸１７の軸線と同軸となり、且つピストンロッド３８ａの先端が前記ワーク主軸１７と対向するように前記支持台３７上に固設されたエアシリンダ３８と、前記ピストンロッドの先端部に保持された検出器３９とから構成される。

　前記検出器３９は前記ワークＷの球体部Ｗａを上下から挟むように接触する２個一組のアーム状の測定子３９ａを備えており、測定子３９ａは、前記球体部Ｗａに接触することでその直径を検出する。そして、検出器３９は、ワークＷの球体部Ｗａが研削加工されている最中に、その測定子３９ａが当該球体部Ｗａに接触するように用いられ、当該球体部Ｗａが設定された直径となった時に検出信号、即ち、研削完了信号を出力する。このような検出器３９ａは研削加工において用いられるもので、一般的に定寸装置と称される。

　前記制御装置５０は、図３に示すように、前記ワーク主軸モータ２０、工具主軸モータ２８、Ｚ軸駆動モータ８、Ｘ軸駆動モータ１１、検出器３９及びクーラント供給源４２に接続され、これらワーク主軸モータ２０、工具主軸モータ２８、Ｚ軸駆動モータ８、Ｘ軸駆動モータ１１及びクーラント供給源４２の動作を制御する。この制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、連続加工制御部５１、研削加工制御部５２及び情報記憶部５３を備えている。

　連続加工制御部５１は、複数のワークＷを連続して研削加工する動作を統括的に制御する処理部である。例えば、連続加工制御部５１は、図１には図示していないが、工作機械１の周辺に配設される加工前のワークＷをストックする材料ストッカ、及び加工後のワークＷをストックする製品ストッカや、材料ストッカにストックされたワークＷを前記チャック１９に装着する一方、チャック１９に装着された加工済のワークＷをチャック１９から取り外して製品ストッカに格納するローダ等を工作機械１とともに制御して、連続運転を実行する。

　前記研削加工制御部５２は、工作機械１を制御して、ワークＷの球体部Ｗａを加工する処理部であり、図４及び図５に示した一連の処理を実行する。具体的には、研削加工制御部５２は、前記連続加工制御部５１から連続加工開始指令を受けて処理を開始した後、前記連続加工制御部５１から加工開指令を受信するまで、即ち、未加工ワークＷが前記チャック１９に把持されて研削加工可能な状態となるまで待機する（ステップＳ１）。

　そして、前記加工開始指令を受信すると、次に、研削加工制御部５２は、前記ワーク主軸モータ２０を駆動してワーク主軸１９、チャック１９及びワークＷを回転させるとともに、工具主軸モータ２８を駆動して工具主軸２７及び砥石Ｔを回転させ、また、クーラント供給源４２からのクーラントの供給を開始する（ステップＳ２）。クーラント供給源４２からクーラントの供給が開始されると、前記供給管４３及びロータリジョイント４１を介して、工具主軸２７の貫通孔２７ａにクーラントが供給され、更にこの貫通孔２７ａから砥石Ｔの貫通孔Ｔ_１ａ，Ｔ_２ａを経て凹曲面Ｔ_１ｂに形成された開口部からクーラントが吐出される。

　次に、研削加工制御部５２は、前記エアシリンダ３８を駆動して、前記検出器３９を前記ワークＷ側に前進させて、その一組の測定子３９ａを、球体部Ｗａを挟み込むように当該球体部Ｗａに接触させる（ステップＳ３）。そして、砥石Ｔを交換後１回目の加工であるか否かを確認し（ステップＳ４）、１回目の加工である場合には、研削加工制御部５２は、カウンタｎを初期値１に設定した後（ステップＳ５）、前記Ｘ軸駆動モータ１１及びＺ軸駆動モータ８を駆動して往復台４及びテーブル５を早送り速度で移動させ、砥石Ｔを暫定的に設定されたアプローチ位置（以下、「暫定アプローチ位置」という）に移動させる（ステップＳ６）。

　この暫定アプローチ位置は、砥石ＴがワークＷと接触することが無い、十分に余裕を持った安全な位置であり、砥石Ｔをこの位置から工具主軸２７の軸線に沿ってワークＷの球体部Ｗａ側に移動させると、その凹曲面Ｔ_１ｂが当該球体部Ｗａに接触する位置に設定されており、予め設定されて、前記制御装置５０に設けられた前記情報記憶部５３に記憶されている。また、砥石Ｔを交換した後の１回目の加工であるかどうかの情報についてもこの情報記憶部５３に格納されている。

　次に、研削加工制御部５２は、前記Ｘ軸駆動モータ１１及びＺ軸駆動モータ８を駆動して、Ｘ軸移動機構９及びＺ軸移動機構６の複合動作により、前記砥石Ｔを前記工具主軸２７の軸線に沿って研削送り速度で移動させ（ステップＳ７）、前記Ｘ軸駆動モータ１１、Ｚ軸駆動モータ８又はワーク主軸モータ２０の内の少なくともいずれかの負荷状態を監視して、砥石Ｔの凹曲面Ｔ_１ｂが球体部Ｗａに接触したとき、これを検出する（ステップＳ８）。即ち、砥石Ｔの凹曲面Ｔ_１ｂが球体部Ｗａに接触すると、前記Ｘ軸駆動モータ１１、Ｚ軸駆動モータ８及びワーク主軸モータ２０に作用する負荷が大きくなるため、これらの内の何れかを監視することで、砥石Ｔが球体部Ｗａに接触したか否かを検出することができる。

　そして、砥石Ｔが球体部Ｗａに接触したことを検知すると、研削加工制御部５２は、この時の砥石Ｔの位置から、当該砥石Ｔを工具主軸２７の軸線に沿って球体部Ｗａから所定の距離だけ遠ざけた位置でもって、前記情報記憶部５３に格納された暫定アプローチ位置を修正、即ち、更新する（ステップＳ９）。この修正されたアプローチ位置（以下、「修正アプローチ位置」という）は、球体部Ｗａに接触しない位置であって、前記暫定アプローチ位置よりも可及的に球体部Ｗａ側に接近させた位置である。

　砥石Ｔが球体部Ｗａに接触すると当該砥石Ｔによって球体部Ｗａが研削加工される。その際、凹曲面Ｔ_１ｂの開口部からクーラントが吐出されているので、凹曲面Ｔ_１ｂによる研削作用部全体に渡ってクーラントを行き渡らせることができ、これにより、冷却効果や目詰まり防止効果が十分に発現される。尚、上述したように、工具主軸ユニット２５を、その工具主軸２７の軸線がＸ軸に対して右側に傾いた状態に設けているので、砥石Ｔが球体部Ｗａに接触する際に、当該砥石Ｔを球体部Ｗａのみに接触させることができるとともに、砥石Ｔが検出器３９と干渉するのを防止することができるようになっている。

　一方、前記ステップＳ４において、砥石Ｔを交換後２回目以降の加工であることが確認された場合には、研削加工制御部５２は、前記Ｘ軸駆動モータ１１及びＺ軸駆動モータ８を駆動して、砥石Ｔを早送り速度で修正アプローチ位置に移動させた後（ステップＳ１０）、更にＸ軸駆動モータ１１及びＺ軸駆動モータ８を駆動して、Ｘ軸移動機構９及びＺ軸移動機構６の複合動作により、砥石Ｔを工具主軸２７の軸線に沿って研削送り速度で移動させる（ステップＳ１１）。これにより、砥石Ｔの凹曲面Ｔ_１ｂが球体部Ｗａに接触して、上記と同様にして球体部Ｗａが研削加工される。その際、凹曲面Ｔ_１ｂの開口部からクーラントが吐出されているので、凹曲面Ｔ_１ｂによる研削作用部全体に渡ってクーラントを行き渡らせることができ、これにより、冷却効果や目詰まり防止効果が十分に発現される。

　そして、上記のようにして、ステップＳ７又はＳ１１において研削加工が開始されると、研削加工制御部５２は、前記検出器３９から研削完了信号が出力されたかどうかを監視し（ステップＳ１２）、研削完了信号を受信すると、砥石Ｔの研削送りを停止した後（ステップＳ１３）、前記カウンタｎを更新するとともに（ステップＳ１４）、その時の砥石Ｔの位置を前記情報記憶部５３に格納し（ステップＳ１５）。ついで、研削加工制御部５２は、前記Ｘ軸駆動モータ１１及びＺ軸駆動モータ８を駆動して、砥石Ｔの早送り速度で原位置に復帰させるとともに、前記エアシリンダ３８を駆動して、前記検出器３９を原位置に後退させる（ステップＳ１６）。

　次に、研削加工制御部５２は、前記ワーク主軸モータ２０及び工具主軸モータ２８を停止させるとともに、クーラント供給源４２からのクーラントの供給を停止した後（ステップＳ１７）、ステップＳ１５において検出された研削加工完了時の砥石Ｔの位置（研削完了位置）を、１回目の加工時に検出された研削完了位置と比較して、その変動量を算出し、算出した変動量が所定量を超えているかどうかを基準に、砥石Ｔの寿命を判定する（ステップＳ１８）。この変動量は砥石Ｔの摩耗量に相当するものであり、当該変動量、即ち、摩耗量が予め定められた限界量を超えたとき、研削加工制御部５２は、砥石Ｔが寿命に至ったと判定し、当該砥石Ｔの交換が必要であることを外部に報知する（ステップＳ２０）。

　前記変動量が所定量を越えない場合には、研削加工制御部５２は、次に、カウンタｎ、即ち、同一の砥石Ｔを用いたワークＷの研削加工数が予め設定された限界加工数ｍに達したかどうかを判断し（ステップＳ１９）、限界加工数に達した場合には、同じく、砥石Ｔを交換する必要があることを外部に報知する（ステップＳ２０）。上述したように、砥石Ｔの摩耗量が前記所定量を超えた場合には、当該砥石Ｔが寿命に至ったと判断することができ、当該砥石Ｔを交換する必要があるが、このような摩耗量のみが砥石Ｔを交換する判断基準となるものではなく、ワークＷの研削加工数が予め設定した限界加工数ｍに達した場合にも、加工面の面精度が所定の基準を満たさなくなるため、砥石Ｔを交換する判断基準となる。本例では、砥石Ｔの摩耗量と加工数のいずれかが基準値を超えた場合に、砥石Ｔを交換することができるので、より適切な砥石Ｔの交換を行うことができ、これにより、ワークＷの加工精度を好適に維持することができる。

　そして、研削加工制御部５２は、前記連続加工制御部５１から加工を終了する信号を受信するまで、上述したステップＳ１～Ｓ２０の処理を繰り返し、加工終了信号を受信したとき、当該処理を終了する（ステップＳ２１）。

　以上の構成を備えた本例の工作機械によれば、前記制御装置５０による制御の下で、以下のようにして、ワークＷの球体部Ｗａが研削加工される。

　即ち、研削加工制御部５２は、前記連続加工制御部５１から連続加工開始指令を受けて処理を開始し、この連続加工制御部５１から加工開始指令を受信すると、前記ワーク主軸モータ２０を駆動してワークＷを回転させ、工具主軸モータ２８を駆動して砥石Ｔを回転させるとともに、クーラント供給源４２からのクーラントの供給を開始し（ステップＳ２）、更に、エアシリンダ３８を駆動して、検出器３９をワークＷ側に前進させて、その一組の測定子３９ａを球体部Ｗａに接触させる（ステップＳ３）。

　次に、砥石Ｔを交換した後の１回目の加工であるか否かが確認され（ステップＳ４）、１回目の加工である場合には、砥石Ｔを早送り速度で暫定アプローチ位置に移動させた後（ステップＳ６）、砥石Ｔを工具主軸２７の軸線に沿って研削送り速度で移動させる（ステップＳ７）。一方、２回目以降の加工である場合には、修正アプローチ位置に砥石Ｔを早送り速度で移動させた後（ステップＳ１０）、同様に、砥石Ｔを工具主軸２７の軸線に沿って研削送り速度で移動させる（ステップＳ７）。

　新品の砥石Ｔの場合には、その凹曲面Ｔ_１ｂの位置を正確に認識することができていないため、１回目の加工時には、砥石ＴをワークＷの球体部Ｗａと接触しない十分に余裕を持った安全な位置（暫定アプローチ位置）に早送りで移動させることによって、砥石ＴがワークＷと衝突するのを確実に防止することができる。

　そして、１回目の加工時に検出された砥石ＴとワークＷとの接触位置を基に、前記暫定アプローチ位置を修正し、２回目以降の加工においては、砥石Ｔを修正アプローチ位置に早送り速度で位置決めする。この修正アプローチ位置は、球体部Ｗａに接触しない位置であって、暫定アプローチ位置よりも可及的に球体部Ｗａ側に接近させた位置である。したがって、２回目以降の加工において、砥石Ｔを修正アプローチ位置に位置決めすることにより、より短縮された加工時間で、効率的に研削加工を行うことができるようになる。

　以上のようにして、砥石Ｔを早送り速度でアプローチ位置に位置決めした後、当該砥石Ｔを工具主軸２７の軸線に沿って研削送り速度で移動させる。これにより、ワークＷの球体部Ｗａが砥石Ｔの研削作用面である凹曲面Ｔ_１ｂに接触して、当該球体部Ｗａが研削加工される。その際、凹曲面Ｔ_１ｂに開口する開口部からクーラントが吐出されているので、凹曲面Ｔ_１ｂによる研削作用部全体に渡ってクーラントを行き渡らせることができ、これにより、冷却効果や目詰まり防止効果が十分に発現され、良好な研削加工が行なわれる。

　そして、球体部Ｗａの寸法が所定の寸法に仕上がったことが前記検出器３９によって検出されると（ステップＳ１２）、研削加工が終了されるとともに（ステップＳ１３～Ｓ１７）、砥石Ｔの寿命が判定され（ステップＳ１８）、砥石Ｔが寿命に至った場合、並びに、同一の砥石Ｔを用いたワークＷの加工数が限界加工数ｍに達したとき（ステップＳ１９）、砥石Ｔを交換する必要がある旨が外部に報知される（ステップＳ２０）。斯くして、このように砥石Ｔの交換が必要なときに、その旨が外部に報知されるので、砥石Ｔを適切な時期に交換することができ、これにより、ワークＷの加工精度を好適に維持することができる。

　また、上述したように、本例の工作機械１は、ベッド２、案内台３、ワーク主軸ユニット１５、往復台４、テーブル５、Ｚ軸移動機構６及びＸ軸移動機構９という一般的な汎用のＮＣ工作機械の構成に、工具主軸ユニット２５、検出ユニット３５及びクーラント供給機構４０という構成を追加するとともに、制御装置５０に研削加工制御部５２を設けたものである。したがって、この工作機械１はその生産コストが安価であり、対象となる加工製品（ワークＷ）の生産個数が少ない場合でも、受注額に対する設備費用を押させることができ、当該加工製品の製造コストを適正なものとすることができる。

　以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何ら上例のものに限定されるものではない。

　例えば、上例では、前記検出器３９に、２個一組のアーム状の測定子３９ａを備えたものを採用したが、これに限られるものではなく、前記球体部Ｗａに接触する一つの測定子３９ａを備えてものでも良い。このような検出器によっても、前記球体部Ｗａが所定の寸法となったかどうかを検出することができる。

　また、上例では、ワーク主軸台１６とワーク主軸モータ２０と別々のものとしたが、これに限られるものではなく、ワーク主軸モータ２０をワーク主軸台１６に内蔵させた態様を採用することができる。

　繰り返しになるが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

　１　　工作機械
　２　　ベッド
　３　　案内台
　４　　往復台
　５　　テーブル
　６　　Ｚ軸移動機構
　７　　ボールねじ
　８　　Ｚ軸駆動モータ
　９　　Ｘ軸移動機構
　１０　ボールねじ
　１１　Ｘ軸駆動モータ
　１５　ワーク主軸ユニット
　１６　ワーク主軸台
　１７　ワーク主軸
　１９　チャック
　２０　ワーク主軸モータ
　２５　工具主軸ユニット
　２６　工具主軸台
　２７　工具主軸
　２８　工具主軸モータ
　３５　検出ユニット
　３９　検出器
　４０　クーラント供給機構
　４１　ロータリジョイント
　４２　クーラント供給源
　５０　制御装置
　５１　連続加工制御部
　５２　研削加工制御部
　５３　情報記憶部

Claims

　回転自在に保持され、且つワークを保持するワーク主軸、及びこのワーク主軸を回転させるワーク主軸モータを備えたワーク主軸ユニットと、
　回転自在に保持され、且つ凹曲面を有するカップ型砥石を保持する工具主軸、及びこの工具主軸を回転させる工具主軸モータを備えた工具主軸ユニットと、
　前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを、前記ワーク主軸の軸線及び前記工具主軸の軸線を含む平面内において、第１軸方向に相対移動させる第１軸移動機構、及び第１軸と交差する第２軸方向に相対移動させる第２軸移動機構と、
　前記ワーク主軸モータ、前記工具主軸モータ、前記第１軸移動機構及び前記第２軸移動機構を制御する制御装置とを備え、
　前記第１軸移動機構は第１軸駆動モータを備え、前記第２軸移動機構は第２軸駆動モータを備えるとともに、
　前記工具主軸ユニットは、その前記工具主軸の軸線が前記ワーク主軸の軸線と交差するように配設され、
　前記制御装置は、前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構を駆動し、その複合動作によって、前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを前記工具主軸の軸線に沿って相対的に移動させることにより、前記ワーク主軸に保持されたワークを前記工具主軸に保持されたカップ型砥石によって研削加工するように構成されていることを特徴とする工作機械。
　前記制御装置は、
　少なくとも前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構の一方を駆動して、前記カップ型砥石が前記ワークに接触する手前に設定されたアプローチ位置に位置するように、前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを早送り速度で相対移動させた後、前記第１軸移動機構及び第２軸移動機構の双方を駆動して、研削加工用に設定された研削送り速度で、前記ワーク主軸ユニットと前記工具主軸ユニットとを相対移動させるように構成され、
　更に、少なくとも前記ワーク主軸モータ、前記工具主軸モータ、前記第１軸駆動モータ及び前記第２軸駆動モータのいずれかに作用する負荷を監視して前記カップ型砥石と前記ワークとが接触した否かを検出するとともに、前記アプローチ位置を、検出された前記カップ型砥石と前記ワークとの接触位置から予め設定された距離だけ手前となる位置に修正するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
　前記ワークの研削加工中に、該ワークの外径が予め定められた寸法となったかどうかを検出する検出器を備え、
　前記制御装置は、前記ワークの外径が予め定められた寸法となったことが前記検出器によって検出されたとき、研削加工を終了するように構成されるとともに、検出されたときの前記カップ型砥石と前記ワークとの相対的な位置関係を加工完了位置として記憶するように構成され、更に、前記カップ型砥石を用いて複数の前記ワークを加工する際に、現在のワークを加工したときの加工完了位置と、最初のワークを加工したときの加工完了位置とを比較して、その変動量が予め定められた限界量を超えたとき、カップ型砥石が寿命に至ったと判定して、外部に報知するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の工作機械。
　前記カップ型砥石はその軸線に沿って貫通される貫通孔を備え、前記工具主軸は、保持した前記カップ型砥石の貫通孔に連通される供給孔を備えるとともに、
　前記工具主軸の供給孔にクーラントを供給して、前記カップ型砥石に形成される貫通孔の開口から前記クーラントを吐出させるクーラント供給機構を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの工作機械。