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940

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沙 円筒プランジ研削における振動抑制の－

星鐵太郎｡。三井聡…堀内

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； の方法を示すものである．

２．実験の装泄と条件（図１参照）

使用研削塾：大隈鉄工所製繍密円筒研削歴（(jC§;．･-.--二..－&酉｡。,

原研父付昭和６１年８月１３日．昭和６１年度嗣密工学会東麗支部圏禺地方鋼演会(沼和６１年７月１８日）Iこて発変正金貝丑楓技術科学大学（且闇市天伯町字誕11Gヶ丘1-1）

粟芝楓賊(株）（沼津市大同2068-3）

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工作物：Ｓ５５Ｃ焼入材（ＨＲ

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941 星・三井・堀内：円筒フランジ研削における振動抑制の－方法

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ＦｉＲ ＣＥ

砥石：Ａ６０ＫＶ７（ｄ４００ｍｍｘ５０ｍｍ）

研削液：ソリューション形水溶性研削液（シムクー

ルS-4）４０倍

ドレッシング条件：ｊ１１石ダイヤモンドドレッサによ

る．切込糸並２０βｍ，ドレッシングリード砥石１

回転当たり0.19ｍｍ，両方向ドレッシング２往復

研削条件：選姫砥石回転数１６００rpm･変速鯛 (Ｂ）LINEARRECIPROCATIONOFWHE2LCＥＮＴＥＲ

Ｆｉｇ．２ShapeofIhedressedgrindingwheelandvaria・；±2.5.5.12.15％、周期1,2.4.8ｍin,変速パターtionomheinstanlaneousstoCkremovalwhen

lソ一定，矩形波．三角波，工作物回転数６０rpm．KhewheelcenteroscillaIeswithrelerenceto＿〈

､；廷石切込み速度３０瓦、/min mewoTkpieceamdthed｢esseｒ ‐_１

１カロ速度ピックアップ：Ｂ＆K4370形一O

~：データレコーダ：ＴＥＡＣＲ－６１形回転によって，工作物に対して生じる砥石の軸心の相

1FFTｱﾅﾗｲｻﾞ$小野測器CF5OO形対的擾れ回りが,円軸道をたどる場合(a)と直線上を｜砥石のバランス鯛整:動的アンバランスによる機械往復する場合(b)の二つの理想的な場合を考える.工：の揺れに同期させて，電子制御ノズルから散小、作物の研削点とドレッサ先端とは．砥石円周上の異な

：の水を噴射させ，砥石の取付けハブに組ak込んだる位世にあるものの，面者ＩＨＩには相対振動がないもの

リングに設けた，多孜のポケットの一部に注入すと仮定する．

ｉることによってバランス調整を行うオートパラン（a）円軌道をたどる場合，す，)を使用している．アンバランスによる砥石轄心の運動が半径Ｒの円

Ｉ霞石速度変速：砥石韓駆動モータは三相誘導馳助楓軌道上の公転運動である時．薮石外周はドレッシング

で砥石軸に直結されておl)，速度レギュレータかにより図２(Ａ）に見るように嶋`しした円形に整形さ

ら出力される矩形波状またば三角波状の電圧指令れる．その後に公転運動の軌道半径がＲから変化しな

』に従って周波数変換器(安川電機６１６形,３．７ｋＷ）ければ，偏心円の回転と公転迎動とは同方向に同速度

によって変速している．で生じるため，工作物がドレヅサに対してどの角度位

臓にあっても，工作物と砥石外周面との間には，振動３．砥石の動的アンバランスにより生じる

的相対変位が生じない．しかし，ドレッシング後に円瞬間研削量変助の解析

軌道半径がＲ＋△Ｒに変化すれば，図中の細い実線群

、!（石はまずドレッンソグによって整形され，焼いてが示すように，砥石外周は工作物に対して片振輻△Ｒ

｝I作物の研削に用いられる．不平衡質丘を持つ砥石のの切込朶且の変動を生ずる．、１－.】

－９９－

産石の回転に同期した強制的外

功成分

J大きさに述勅して変化する非

日表面の作用剛性

づく岐癖研究鋤によって･砥遵度にＰＪ，換えながら研削する

効の発達を抑制して砥石のFする顕署な効果のあることが示

'二含まれる第一の項目である重り彰署について，理諭と実験の砥石回転故を変動する方法と合が期待できる具体的な振動抑割る．

鉦と条件（図１参照）

:工所製輔密円筒研削鐘（GCS‐

入材(HRC=34)l研削獺4560mm,加工部匝径馳顎ppm

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縞密工学会麓53/6/1987

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（b）直線上を往復する場合

アンバランスにより砥石韓心がある一直線上で振楓

Ｒのｉｉｉ強巡動を行う場合には，砥石外周はドレッシングにより図２（Ｂ）中の太い実線１で示す形状に整形さ

れる．ドレヅシソグ後も砥石軸心が同じ単弦運動を行う期合でも，砥石外周は図中の細い破線群２，３，４で示すように，工作物に対して切込み風の動的変動を生じる．ただし研削点がドレヅサ先端の角度位肚に一致する賜合【このユ動的変動ばＯとなる．しかし，この場合でもドレッシング後に砥石軸心の直線運動の振幅が異なる娚合1コよ，図中の細い実線群が示すように，切込入股の動的変勤が生じる．

実際lこ生じる砥石軸心の工作物に対する相対的振動は（a).(b）両者が複合した楕円軌道上をたどるはずであるから，上記の考察を合わせると次の状況が生じるものと推定される．

（１）ドレッシングによって整形された砥石の外周彩状;よ．厳密にiま円形でI圭なく，円形からのずれＩ芸ドレプサ'二対する砥石乾心の相対的振動振幅に

比例する．

（２）砥石轄心の授動がドレプシソグ時と同一であっても，研削時にＩ上工作物に対して砥石作用面の切込匁通の変動を生じる．その大きさば砥石円周上どの位薮で研削が行われるかi二よって異なり．ドレヅサ位腫と同じ位置で研削が行われる場合6コよ変動が生じない．

（３）研削時の砥石韓心の振動振幅がドレッシソグ時と異なる場合，その差に比例した切込み通の変動が付加される．この場合の変動1Kも砥石円周上の研削点の位匝によって異なる．

４．動的アンバランスの影響

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示すように，１/１０以下と小さいが，やはり同じ固有患動放で雌大池を示した．同図上部には，両者間の伝迎関数のゲインと位相特性を示しており，次の高次モードの固打振動故の影響により，Ａ－Ｂには26.5Ｈｚに反共振点が現れ．そこで位相が反転している．‘1.2ドレッシング時と研削時の振動測定、判７回`lには砥石台の振動振幅Ａと砥石台と工作物`し

押しセンタ1111の相対振動振幅Ａ－Ｂを両軸にとり．４つの研削加工状況について．ドレッシソグ時，研n噸の空艇時,および研削中の測定値の推移を示している．二のうち３例においては，ドレッシングを行った後に．

１０Ｆ‐・ばり。

前節の理論解析により.工作物また{よﾄﾞﾚﾂﾞｻに対の空艇時,および研IiI中の測定値の推移を示している.｛汁して砥石韓心が砥石回転,二伴って生じる相対的な振動このうち3例においては,ドレッシングを行った後１号・聯の振幅が問題となるが,研削実験においてそれを直接オートバランザを操作してｱｿﾊﾟﾗｿﾒを人為的に(（；ﾐｶ：測定することは困難である．さきの図’に示すように卯した後.研削突駿を行っている．各例について．’：〈;ま延石台で検出した振動波形Aと工作物の心押しｾﾝﾚｯｼﾝｸﾞ時と,研削時の振動振福の差を綾軸方向に蛭

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里・三井・堀内：円筒プランジ研削における振動抑制の－方法９４３

切込柔量に付加されるとする，３章の幾何学的考察結果の(3)項の効果によってびび

り振動の発達速度が左右されることが実験的に確かめられた．

４．４動的アンバランス鯛整の実用的指針

相対振動振幅の差を小さくするための実

用的指針としては次の３段階の手順に従えばよい．

（１）ドレッシングを行うに先立ち,砥石

の動的アンバランスによる磯械全体の

揺れを，例えば砥石台の振動Ａを監視

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力;選択的にjRj輻されて周波故の高い援助加速度成分を生じばじめ．砥石面再生効果によって成長を銃ける．生ずるものであることがわかっている。したがって，それが，あまり大きくならないうちに砥石回転数を変砥石回転に伴う切込象の動的変動量が大きければ，研動させればいったん生じはじめた第１の山致の起伏は削中の振動が大きく,その発達も速やかであるものと修正されて減少し，新たな砥石回転数に対応する第２推察される.の山数の起伏が形成される．繰り返し切り替えながら前節の４つの研削加工状況において，工作物灘ii繩!:ＭＩＩ心 心押しセンタで検出した振動加速度について股大値を示す周波数成分が，研削時間の経過に伴って推移する状況を測定した結果は，図５に

示すようになった．ナなわら，ドレッシング時と研削時の砥石回転散で生じる相対鍾勤振幅の

量が小さいほど（ｊｌｌも小さい0.002〆ｍの場合に;主２回の繰返し実験を行っている),燈大加速

責を示す周波数成分}よ研削の初期から小さく，肝削時間の経過に伴って発達してびびり振動とitる過程の進行も湿慢である．同成分が１ｍ/sｚ

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鋤ｉｌＡ－Ｂを両軸にとり,４

:，ドレッシソグ時，研削前

測定値の推移を示している．

ルヅシソグを行った後に，

フンパラソスを人為的に付

〕ている．各例について,:ＩＦ

〕振動撞幅の差を縦軸方向に

)砥石回転運助の幾何学的考

砥石切込ふ趾にはこの差に

くれるものと推定されている

輯寿命との関連を研削実験（。＿

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DRESSANDGRlHDOPERATlONS iに達する時点をもって砥石寿命とすると，図６１に示すようにルンシング時と研削時の砥石 0

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<すると効果が逆転していた.実用的な変動檀1k蚤畷工'96穏度であると.勝えられる.その幅の回転敬適圏内に

剛体迦肋暑一ﾄﾞお選び他のすべてのﾓｰﾄﾞの固有零Ｌ故が含まれてい正いことを蕊かめておく必要のあるご

＿《－－錘Ｘ－．－:,>旱>蕃亨､

5.2変動周期の影響(矩形波及び三角波状変動爵､_｢

変動'MHを±'0%一定として'矩形波状変動の噸瞥」２～８，in,三角瞳状及助の周期を１～８ｍｉｎのＩＭＩに苗§変化して振助の成焚を抑制十る効果を比較する爽堕と

行った．

矩形波状変動の場合にI上図８上図に見るように抑凝

効』ｉＬを雌適にする周期が見られ，この実験の場合それ

Ｉｆ４ｍｉｎであった．周期が長'十れぱ。砥石速度が風ES

するijliに砥石炎而の起伏が発達しすぎてしまい6その

後の惨llEの効ⅡＬが現ｉしず．また周期が短ければ怯正が

十分に行わ』Lないため，賎適な周期があるものと湯ｊＬ

らjしる．

三fwi波ｵﾋ変動の鵯合'二;よ同図中因に見るように翼戟

の範囲でば蝿期i土遭いl差ど抑制効果が大きい.喪蹟を

行った蛾も重いｌｍｉｎの周斯では同図下図に見るよ＞

’二，隅期４，ｉｎの矩形皮状変動とi芸ぽ同等な効果を示

している．しかし．史に長時間の研削を続ける場合腱ば矩形波状変勁の万が効果がまさることが確かめらｉｔていろ．

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悶密工学童謎53/6/1987944

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二つの砥石回転教で研削を行うことにより，山改の異

なる二つの起伏を交互に修正し、擾動の発達を抑制するのが．これ主でに研究ご）された矩形渋渋'二砥石進度

を変動させる研削方法の原理である．本研究で(よ．三角波状'二変動させる場合も含めて賎適な変動条件を求める研削実験を行った．

５．１変動掴による振動抑制の影響（矩形波状変動ノ

１６００rpmの基準速度に対して±2.5％から±15％までの甑為の変動福で。周期４ｍｍ

の矩形波状速度変動を行う場合，図７上図に

見るように変動幅が大きいほど振動の成長を抑制する効果の大きいことがわかる． ＦＵ

同図下図にI上士2.5％の変動幅のとき}こ舷辺＝＝ も瓢籍であった砥石１周当たり３９山の起伏二司

園蝋鰈騨:臓欝:：薑のとを測定の時111】間隔を短くして詳細に比汝霊

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している．変釛蛎が±12％と大きいときに．Ｅ呈

臓動加速度の小さい期間《砥石速度一'2%」菫Ｉこおいてそれが徐砦lこ滅少する修正作用の蜜壺

患巴じていることが認められる． 弓ご

ｕ」〔ク

ニの実験結果により．砥石速度の変動ｳ風;よ臣芝

大きい方が振動抑制効果にまさる傾向が明らかである．しかし．変効福が大きすぎると，

砥石回転速度が．因３の実験結果にみるよう

な機械全体の剛体連動モードの固有振動教に

近づき，砥石・工作物間の相対振動振幅が増Ｆ

大する影鰯を受けて逆効果力;現れやすい．過去の実験例迩)ては±10％から±15％に大き

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品

蕊945 星・三井・堀内：円筒プラソジ研削における振動抑制の一方法

石速度を一定として砥石アソパランスが股小と

なるように調整してからドレッシングと研削を

行ったものである．１１ｍｍで振動加速度0.5

ｍ/s2を越える砥石寿命に達している．Ｂは砥石

アソベラソス量が大きい状況でドレッシングを

行った後，矩形波状速度変動による研削を行っ

たもので,同じ基準による砥石寿命は29ｍｍに

延長している．Ｃは矩形波状速度変動と砥石ア

ンバランス調整の両方を行った場合で４１ｍｍ

と股も長い砥石寿命が得られた．

７．結論

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HOK

砥石の動的アンバランスにより生じる強制的

な機械振動が，研削中のびびり振動に及ぼす影

響を明らかにし，すでに明らかにされている砥

石速度変動の方法とあわせて，びびり振動の発

達を抑制する実用的な方法を示すことを目的と

して，理論的考察と研削実験による研究を行っ

た．

その結果，砥石台・工作物センタ間に砥石の

Ａｐ０ＡＴＩｎＮＡＭｌＮＰＦＲ１ｎＵ】

E同図中図に見るように実験

f抑制効果が大きい.；実験を

3期では同図下図に見るよう

ｉｔ変動とほぼ同等な効果を示

之時間の研削を焼ける場合に

蝿がまさることが確かめらｵＬ

0５１０１５２０ 回転に伴って生じる相対振動振幅のドレヅンソ

GRINDTIMEMlNグ時と研削時における差が小さいほど，研削時

Fig.８EIYeckoftheperiodofthevariationinlherectangularに生じる周波数の高い振動が小さく研削時間のand1riangularwheelspecdVariations

経過に伴って発達してびびり振動となる過程も

緩慢となることがわかり，その差を小さくするために，６．砥石アンバランス調整と砥石速度変動の効果 ３段階の手順からなる砥石バランス調整の実用的指針

動的アンバランスについて得られた４．４節の指針とが示された．

前節の最適な砥石速度変動条件とを祖乱合わせた効果また，砥石速度変動は，本研究のように普通砥石をを研削実験によって調べた．図９中の加工状況Ａは砥用いる場合には,変動幅を±10％として矩形波状に周

的の削

０８

９

．動節研

蒟｝三・］］ショエニニ』ｘ『宝ロミニロエ②

Ｒ▲祖△Ｆ

期４ｍｉｎで変動させるのが適当で

ある．砥石の動的バランス調整と

合わせて使用すれば，砥石のド

レッシング寿命の延長にさらに効

果的である．

0６

血圧

0５

0４

参考文献

Ⅷ鱸…wii》W:Lｊ0３

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ソジ研削における振動の発生機

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0２

ljiii;,｣(ijiliLF ALTERNATlNGWHEELSPEED RANGE1600ＲＰＭ±1D9b

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０ 5０ 4０ 3０ ２０ 1０ 2０ 1５

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