三次元位精度、 形状測定技術に関する研究 (第2報)

三次元位置精度、形状測定技術に関する研究(第2報)
機械金属部田中久、副 島辰夫
山三工業欄九州工場鶴 田孝洋
高精度加工を目指すには、加工されたワークを精度よく測定できる測定器及ぴば
らっきの少ない測定技術が必要条件となる。第1報では、三次元測定機の持ってい
る測定精度を正確に把握するための評価法に関する研究を行った。
本報では、真円度測定器を用いて、センタレス研削盤における各種加工条件と加
工精度(真円度、偏心量)との関係を明らかにするための実験を実施した。結果は、
芯高、リード角、ドレス角、送り速度及び切り込み量を最適化して、真円度2.9μ
m、偏心量3μmの加工が可能となった。
1.はじめに
センタレス研削は、ワークのセンターを押さ
作物中心の高さ(芯高H)、調整砥石の傾きに
ずに研削するため、研削抵抗に起因するたわみ
よって変化するので調整砥石の成形は複雑な作
が生じないので、円筒研削に比ベて高能率な加
業となっている。
工が可能であり、センタ穴を開けることができ
ない形状や外径の小さいワークの研削など幅広
4,
く利用されている。しかしワークの直径は砥石
H
と調整砥石の問隔から決まり、また接触による
W
ノノ
ひずみが発生しやすく、真円度の確保には常に
d
",J
ノノ
ノノ
注意を払う必要があり、ノウハウの領域となっ
＼＼
ている。
W
H
C
＼
本研究では、真円度向上のための多くの要因
ニト゛
砥石
を最適化するとともに真円度確保のための各種
ワ一勺
調整を標準化することを目的としている。
周整石丘石
図1 センタレス研削の機構
2.実験方法及び結果
本実験で取り上げた要因は、上述したりード
センタレス研削は、図1に示すように研削砥
角(θ)、芯高(H)以外に、ワークと調整砥
石と調整砥石との問にワークを入れワークレス
石を線接触させるために設ける角度であるドレ
トで支持しつつワークの外周を研削する方法で
ス角(θ')、ワークの研削速度を変化させる
ある。ワークは調整砥石とほぼ同じ周速で回転
調整砥石の回転数である送り速度(V)、図 1
し、調整砥石は、研削砥石の軸心に対し数度傾
に示す補正量(H')及びワークの切り込み量
いており(リード角θ)ワークを一方向に押し
(t)である。以上6個の要因についてそれぞ
つけたり送ったりするための力を発生させる。
れ水準値を決めてまとめたものが表1である。
また、ワーク外周と調整砥石外周をワーク全長
次に、直行表L18の1列から師」を使って因子を
にわたり接触させるために調整砥石はつづみ形
わりつけた。なお、実験結果が会社のノウハウ
をした特殊な形状に成形しなければならないが、
となるため、具体的な水準値は記載していない。
この形状は調整砥石の外径にワークの外径、エ
図2にワーク形状及び測定位置を示す。
105 -
制御因子及び水準値
表1
品質工学でいう望小特性のSN比ηを求めて、
直
略、J
、、因
J
制
水＼
字
^^
点円度のデータの解析は、 F式に示すような
2
3
低
中
高
ノ」、
中
大
ここで、 y'には真円度の生データを代入し、
ノ」、
中
大
nはデータ数である。また、 SN比は対数表示
/j、
中
大
ノ」、
中
大
ノ」、
大
各因子の効果の大きさを定量的に比岐した。
^^
、
、
..
^^
H
誤差分散V,: V,= 1/n (Σ y ,')
)
(
"
^^
A
リード角(θ)
B
ドレス角(θ')
送り速度(V)
D
切り込み量(t)
補正量(H)
F
S N 比η
η=-1の 1 0 底 V ,
としているため単位はdbである。
偏心量とは、ワークの上端、下端の真円度曲
線より求めた中心轍とワーク中央部での中心と
のずれ量のことである。
直行表の各列ごとに求めたSN比及び偏心量
を表2 に示す。なお、 16夛11については条件設定
が悪く研削加工ができなかったので、最悪のS
゛30
N比(7列目)-3 d b とした。次に、真円度
2CO
50
のSN比を新しい特性値として各要因について
50
分散分析し、各要因ごとの効果の大きさを図4
500
に示し、偏心量の要因効果図を図5 に示す。
図2 7ーク形状及び測定位置
表2 直行表L18と SN比
F
N0
C
D
偏芯盟
B
m)を示す。
真円度
ドレス角
A
リ
切り込み置E
送り連度
高
一ド角
図3 に測定例(真円度3.75μm、偏心量2.54μ
芯
曼因
ンクテーラーホブソン社製)を用いて測定した。
補正買
真円度及び偏心量は、タリロンド300 (ラ
S N比
(db)
(μm)
-21.76
1.83
0
9.
司
可
ヤ
、
゛
、
4
2
島
'
3
'
'
'
'
'
島
4
0
0
1日.
"
,
2
2
2
2
-19.01
13.27
3
3
3
3
-24,95
2.07
2
2
-18.86
1.23
3
3
-20.17
4.72
-17.94
3.01
-25.70
10.04
-9.88
10.2色
一Π.75
2.38
4
2
5
2
2
2
6
2
3
3
7
3
8
3
2
9
3
3
2
3
3
2
司
,
司
,
,
剛
,
'
10
2
1 1
2
2
3
12
2
3
2
3
2
3
2
-19.74
9.37
3
-20.98
2.84
2
-21.27
3.21
3
-16.17
1 1.' 4
,
゛
"
゛
'
'
27"
,
2
2
1 4
2
2
2
2
15
2
2
3
16
2
3
17
2
3
2
1 8
2
3
3
3
2
・14,59
28.52
2
3
-16.66
2.28
2
3
(-28.70)
(フ.Π)
ー!2.S9
8.90
-21.00
5.'8
0
Scole 2μ m
図3
13
真円度曲線
106
3
3
2
2
(db)
- 15
S -16
- 17
- 18
N
一円
゜ーー、ーコ
-20
比
-2}
- 22
F'
尻
1<>/＼
A1
A2 A3 B1日2 B3 CI C2 C3
D1
D2
D3
E1
E2 E3
図4 真円度の要因効果図
ψ夙)
δ
56
偏 4
7
,C、
8
q
o
量
＼>
F1
F2
AI A? A3 B, B2 B3 C,
C2 C3
/一
>
D, D2 D3
E. E2 E3
図5 偏心量の要因効 果図
図4より、真円度を小さくするための最適水
3.おわりに
準は、芯高(中)、リード角(中)、ドレス角
住)真円度に影響を与える要因は、芯高、リー
(小)、送り速度(大)及び切り込み量(ノハ)
ド角、ドレス角、送り速度及び切り込み量であ
である。補正量(F)については、水準間に差
つた。以上の要因について、最適水準を設定す
がなく、真円度には影響しないことがわかった。
ることで真円度2.9μmの加工が可能となっ
最適水準の組み合わせで研削加工した場合の
た。研究成果を実ラインで確認したが、真円度
真円度の推定値は、図4に示すSN比の値から
の値も満足でき、またばらつきも小さくなりト
計算でき、 2.9μmとなる。
ラブルが減少した。
偏心量については、リード角(大)及びドレ
②偏心量については、リード角及びドレス角
ス角(小)が最適水準となった。その他の要因
が有意となった。最適組み合わせでの推定は約
については寄与率が小さく、今回の実験で考え
3 μmとなる。
③今回の実験では、真円度に着目した実験計
た水準の範囲では差がない結果となった。なお、
最適組み合わせでの偏心量は約3μm となる。
画となっている。最適な水準値が特性値ごとに
以上の結果から、 2つの特性を同時に満足す
異なることが予想されるので、あらゆる形状精
るりード角の水準値はなく、客先の要求特性に
度を満足する要因及び水準値の把握が今後の課
応じて水準設定を変更せざるを得ないことがわ
題である。
かった。もし、真円度を小さくすることを第1
に考え、リード角を第2水準(中)とした場合
は、真円度2.9μm、偏心量7μmの加工精度と
なる。
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