内表面磨床维护方法、磨削系统和环形状部件制造方法与流程

1.本技术涉及内表面磨床的维护方法、内表面磨削系统和环形状部件的制造方法。


背景技术：

2.内表面磨削是利用安装在磨床的主轴台上的夹头等保持工作物(工件)，通过磨削磨具的旋转运动、架台的往复运动和工件的旋转运动等而对具有中空圆筒形状(包含环形状)的工件的内表面进行磨削的加工方法。在本说明书中，将能够进行这样的内表面磨削的磨床称为“内表面磨床”。
3.以往，内表面磨床中磨削磨具的更换是在变更工件的品种时或者在磨削加工发生故障时进行。磨削加工的故障的实例包括工件的加工尺寸的偏差增大、发生崩刃、磨削加工时产生异响等异常。此外，也存在无论现实中是否发生故障，在磨削磨具的使用时间、工件的加工数到达规定值时就更换磨削磨具的情况。
4.例如在制造稀土类烧结环形磁铁时，对中空圆筒的该磁铁进行外周面磨削、长度方向磨削和内表面磨削。在内表面磨削中，需要使磨削磨具的径向尺寸比环形磁铁的内径尺寸小。当稀土类烧结环形磁铁小型化时，存在在其内表面磨削时，对较细的磨削磨具施加有较大的负荷，磨具的磨损变大的倾向。当磨具的磨损、劣化的程度变大时，磨削加工容易产生上述故障。此外，磨具的磨损劣化还会导致进一步的加工不安定性。
5.专利文献1和专利文献2公开了监视内表面磨削时的振动，基于振动的情况来推定磨削磨具的磨损、劣化的技术。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2021-171871号公报
9.专利文献2：日本特开2008-290203号公报


技术实现要素：

10.发明所要解决的课题
11.监视内表面磨削工序时的振动需要在内表面磨床安装用于检测振动的传感器。振动在三维空间内的3个方向上具有自由度，因而需要使用例如3轴以上的多轴加速度传感器来进行检测，其数据的解析也变得繁杂。
12.本技术人探讨了对用于使磨削磨具旋转的马达的驱动电流(负荷电流)进行测量，并基于测量到的驱动电流的经时变化来判断磨削磨具的磨损(劣化)的程度。但是，发现使磨削磨具旋转的马达的电流即使在磨削磨具磨损、劣化时也很少随时间变化，难以用于磨削磨具的更换时间的判断。
13.本发明提供可解决这样的问题内表面磨床的维护方法、内表面磨削系统和环形状部件的制造方法。
14.用于解决课题的技术方案
15.本公开的内表面磨床的维护方法在例示性的非限定性的实施方式中，包括：在无火花磨削时测量使旋转的磨削磨具沿切入方向移动的马达的驱动电流，并收集所述无火花磨削时的驱动电流数据的工序；和基于所述无火花磨削时的驱动电流数据的经时变化而决定所述磨削磨具的更换时间的工序。
16.在某一实施方式中，含有使所述磨削磨具沿着旋转轴往复动作的工序，基于在所述无火花磨削时根据所述磨削磨具的所述往复动作而产生的所述驱动电流的振动波形所具有的特征量而决定所述磨削磨具的更换时间。
17.在某一实施方式中，所述特征量包含所述驱动电流的振动波形的振幅、平均值和最大值的至少一者。
18.在某一实施方式中，在所述特征量的值超过规定值时，更换所述磨削磨具。
19.在某一实施方式中，所述特征量与所述磨削磨具的更换时间的关系通过学习完毕的模型来规定，所述学习完毕的模型通过将对多个磨削磨具收集的所述无火花磨削时的驱动电流数据作为学习数据的机器学习而生成。
20.在某一实施方式中，除了所述无火花磨削时的驱动电流数据的经时变化之外，还基于包括由所述磨削磨具进行的内表面磨削的被加工物的个数和所述内表面磨削的合计时间的至少一者在内的多个参数来决定所述磨削磨具的更换时间。
21.在某一实施方式中，所述磨削磨具在表面具有金刚石磨粒。
22.在非限定性的例示性的实施方式中，本发明的内表面磨削系统是进行沿着中心轴方向延伸的中空圆筒的工件的内表面磨削的内表面磨削系统，其包括：第1马达，其使磨削磨具绕与所述中心轴平行的旋转轴旋转；第2马达，其使所述磨削磨具沿与所述旋转轴正交的切入方向移动；第3马达，其使所述磨削磨具沿与所述旋转轴平行的横动方向移动；控制装置，其控制所述第1马达、第2马达和第3马达的动作；电流计，其在基于所述第2马达的所述磨削磨具的移动停止，用旋转的所述磨削磨具对被加工物的中空部的内表面进行磨削的无火花磨削时测量所述第2马达的驱动电流，所述控制装置将所述无火花磨削时的所述第2马达的驱动电流保存于存储装置。
23.在某一实施方式中，还包括维护信息提供装置，其基于所述无火花磨削时的所述第2马达的驱动电流，向使用者提示所述磨削磨具的更换时间相关的信息。
24.在某一实施方式中，所述维护信息提供装置向使用者提示根据在所述无火花磨削时沿着所述横动方向的所述磨削磨具的往复动作而产生的所述驱动电流数据的振动波形所具有的特征量。
25.在某一实施方式中，所述维护信息提供装置基于所述特征量而决定所述磨削磨具的更换时间。
26.在某一实施方式中，所述特征量包含所述驱动电流的振动波形的振幅、平均值和最大值的至少一者。
27.在某一实施方式中，所述维护信息提供装置在所述特征量的值超过规定值时，向使用者提示所述磨削磨具的更换相关的信息。
28.在某一实施方式中，所述维护信息提供装置根据通过机器学习而生成的学习完毕模型来决定所述磨削磨具的更换时间相关的信息的内容或者向使用者提示的时间，所述机器学习对于所述特征量与所述磨削磨具的更换时间的关系，以对多个磨削磨具收集的所述
无火花磨削时的驱动电流数据作为学习数据。
29.在某一实施方式中，所述磨削磨具在表面具有金刚石磨粒。
30.在非限定性的例示性的实施方式中，本发明的环形状部件的制造方法包含：准备沿中心轴方向延伸的中空圆筒的工件的工序；利用磨削磨具对所述工件的中空部的内表面进行加工的内表面磨削工序；和从所述工件得到环形状部件的工序，在所述内表面磨削工序中，利用第1马达使所述磨削磨具绕与所述中心轴平行的旋转轴旋转，利用第2马达使所述磨削磨具沿相对于所述旋转轴交叉的切入方向移动，用旋转的所述磨削磨具按压所述中空部的内表面，在停止基于所述第2马达的所述磨削磨具的移动，用旋转的所述磨削磨具对所述中空部的内表面进行磨削的无火花磨削时测量所述第2马达的驱动电流。
31.在某一实施方式中，基于所述驱动电流的测量值来决定所述磨削磨具的更换时间。
32.在某一实施方式中，所述工件为稀土类烧结环形磁铁。
33.在某一实施方式中，所述磨削磨具在表面具有金刚石磨粒。
34.发明效果
35.根据本发明的实施方式，能够提供内表面磨床的维护方法、内表面磨削系统和环形状部件的制造方法。具体而言，能够基于内表面磨削工序的无火花磨削时流经切入用马达的电流而适当地决定磨削磨具的更换时间。
附图说明
36.图1是表示内表面磨削时中空圆筒的工件10与磨削磨具20的配置关系的例子的立体图。
37.图2a是表示本实施方式中的内表面磨床100的构成例的俯视的示意图。
38.图2b是表示本实施方式中的内表面磨床100的构成例的侧视的示意图。
39.图3的(a)至(d)是表示内表面磨削工序的各阶段的示意性剖视图。
40.图4的(a)至(d)是表示内表面磨削工序的各阶段的其他示意性的剖视图。
41.图5(a)是表示内表面磨削工序中的无火花磨削开始的阶段的示意性剖视图，(b)是表示无火花磨削完成的阶段的示意性剖视图。
42.图6(a)是示意性表示横动量与时间的关系的图表，(b)是示意性表示切入量与时间的关系的图表。
43.图7是表示使用磨削磨具进行1个工件的内表面磨削时的、第2马达m2的驱动电流的一例的图表。
44.图8的(a)、(b)、(c)和(d)分别是表示利用磨削磨具进行内表面磨削的工件的个数为第1个、第200个、第5000个、第17000个时流经第2马达m2的驱动电流的例子的图表。
45.图9的(a)、(b)、(c)和(d)分别是将图8(a)、(b)、(c)和(d)中无火花磨削时流经第2马达m2的驱动电流放大表示的图表。
46.图10a是表示内表面磨削的加工数与切入轴的马达(第2马达m2)的驱动电流相关的统计量(最大值、极差、σ)之间的相关系数的图表。
47.图10b是表示内表面磨削的加工数与磨具轴的马达(第1马达m2)的驱动电流相关的统计量(最大值、极差、σ)之间的相关系数的图表。
48.图11的(a)、(b)、(c)和(d)分别是表示利用磨削磨具进行内表面磨削的工件的个数为第1个、第200个、第5000个、第17000个时流经第1马达m1的驱动电流的例子的图表。
49.图12的(a)、(b)、(c)和(d)分别是表示利用磨削磨具进行内表面磨削的工件的个数为第1个、第200个、第5000个、第17000个时流经第3马达m3的驱动电流的例子的图表。
50.图13是表示控制装置的硬件构成例的框图。
具体实施方式
51.以下，对本发明的实施方式进行说明。但是，存在省略超出必要范围的详细说明的情况。例如，存在省略对已知的事项的详细说明和对于有关实质相同的构成的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明变得不必要地冗长，使本领域技术人员易于理解。另外，发明人为了使本领域技术人员充分理解本公开，而提供附图及以下的说明，其意图并非由附图及说明来限定权利要求书所记载的主题。在以下的说明中，对具有相同或类似功能的构成要素标注相同的参考符号。
52.以下的实施方式为示例，本公开的技术不限定于以下的实施方式。例如，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、步骤、步骤的顺序、显示画面的布局等不过是一例，能够在技术上不产生矛盾的前提下进行各种改变。此外，在技术上不产生矛盾的前提下，能够将一方案和其他方案组合。
53.首先，参照图1、图2a和图2b对内表面磨削进行基本的说明，之后，对本发明涉及的内表面磨床的维护方法和内表面磨削系统的实施方式进行说明。然后，在最后将以对稀土类烧结环形磁铁进行内表面磨削的例子作为本发明涉及的环形状部件的制造方法的实施方式进行说明。
54.图1是表示内表面磨削工序中的中空圆筒的工件10与磨削磨具20的配置关系的例子的立体图。作为参考，图中示出了相互正交的x轴、y轴和z轴。
55.在图示的例子中，中空圆筒的工件10配置为中心轴与z轴方向平行。如后文所述，工件10被保持于内表面磨床的主轴。磨削磨具20具有通过电镀等使由金刚石等高硬度材料形成的许多磨粒电沉积的磨粒轮20a和支承磨粒轮20a的刚体轴20b。磨削磨具20在插入工件10的中空圆筒的内部的状态下，一边旋转一边按压中空圆筒的内表面12并进行内表面磨削。磨削磨具20的旋转轴伴随内表面磨削的行进而沿“切入”的方向(x轴方向)一点点地移动规定量。在内表面磨削期间，为了冷却以及通过提高碎屑排出和润滑性而减轻加工负荷，对加工面供给磨削液。
56.磨削磨具20的径向大小需要比工件10的中空圆筒的径向大小(内径)小。例如在工件10的内径为20mm时，可以采用外径为16mm左右的磨粒轮20a。在这样的情况下，刚体轴20b的外径和长度例如可以分别为15mm和100mm左右。若工件10的内径变小，则需要使用更细的刚体轴20b。例如在对稀土类烧结环形磁铁那样的坚硬的加工物进行内表面磨削时，在内表面磨削中作用于磨削磨具20的力(加工负荷)较大，在较细的刚体轴20b产生挠曲。
57.在内表面磨削中，磨削磨具20也可以沿着与其旋转轴平行的方向(z轴方向)进行往复的“横动(traverse)”动作。通过横动动作，实现z轴方向上的磨削量的均匀化。另外，工件10本身也绕着其中心轴旋转。工件10的旋转方向和磨削磨具20的旋转方向优选相对。
58.磨削磨具20的切入的大小(切入量)，即x轴方向上的磨削磨具20的移动量规定在
工件10的中空圆筒的内表面被削去的区域的厚度。停止切入时的磨削磨具20的x轴方向上的位置根据内表面磨削后的工件10的目标内径尺寸来决定。
59.图2a是表示本实施方式中的内表面磨床100的构成例的俯视示意图，图2b是内表面磨床100的侧视示意图。内表面磨床100包含于本公开涉及的内表面磨削系统1000。内表面磨削系统1000也可以在内表面磨床100以外具备后文所述的维护信息提供装置。
60.在内表面磨床100设定作为工作物(加工对象)的中空圆筒的工件10。在图示的例子中，中空圆筒的工件10以中心轴与z轴方向平行的方式安装于内表面磨床100。
61.内表面磨床100包括第1马达m1、第2马达m2和第3马达m3。第1马达m1使磨削磨具20绕与z轴方向平行的旋转轴r1旋转。第2马达m2使磨削磨具20沿与旋转轴r1正交的切入方向(x轴方向)移动。第3马达m3使磨削磨具20沿与旋转轴r1平行的横动方向(z轴方向)移动。第2马达m2和第3马达m3的输出轴的旋转运动例如通过滚珠丝杠等装置而被变换为直线运动。这些马达m1～m3的位置和个数不限定于图示的例子。尤其是第2马达m2和第3马达m3可以根据将旋转运动变换为直线运动的装置的结构，配置在与图示的例子不同的位置。
62.第1马达m1、第2马达m2和第3马达m3有时分别被称为“磨具轴马达”、“切入轴马达”和“横动轴马达”。此外，内表面磨床100包括能够使工件10绕与z轴平行的旋转轴旋转的第4马达m4。工件10借由筒夹夹头等工件保持件(工件保持装置)42而固定于第4马达m4的输出轴。
63.这些马达m1～m4分别可以是例如伺服马达。伺服马达例如为包括旋转编码器等旋转位置检测传感器的交流同步马达。马达通常包括定子和转子。马达的转矩通过调整流经定子的线圈的电流(驱动电流)的大小来控制。本实施方式中的马达m1～m4各自的旋转位置、速度和转矩可以通过得到各马达的驱动电流、旋转位置、旋转速度的测定值、推定值或者指令值的反馈，利用公知的控制手法而控制为所期望的值。
64.内表面磨床100包括控制第1马达m1、第2马达m2、第3马达m3和第4马达m4的动作的控制装置60(参考图2b)。控制装置60包括后文所述的计算机，与马达m1～m4以外的致动器、各种传感器(电流计、位置传感器)电连接。在图2b中，为方便起见，控制装置60的位置记载为位于基台50之中，但控制装置60等的位置不限于图示的例子。此外，控制装置60的一部分或全部的功能也可以由被放置在内表面磨床100之外的其他位置的计算机等装置来执行。尤其是保存后文所述的电流测定值的动作、维护所需的运算处理等的动作可以由用于使内表面磨床100执行通常的磨削动作的计算机(用于磨削动作的控制装置)之外的其他的计算机(位于磨削装置的外部的控制装置)来执行。
65.本实施方式中的控制装置60包含用于驱动马达m1～m4的伺服放大器。虽未图示，向马达m1～m4供给电流的马达驱动电路分别与马达m1～m4连接，根据来自控制装置60的指令值而控制马达m1～m4。马达m1～m4也可以分别是内置有马达驱动器、dc-dc转换器、逆变器等各种电路的马达模块。
66.使磨削磨具20绕与z轴平行的旋转轴r1旋转的第1马达m1搭载于切入移动架台24。在图示的例子中，切入移动架台24以能够沿着切入轴轨道26x沿x轴方向移动的方式被支承于横动移动架台32。切入移动架台24的x轴方向上的位置由横动移动架台32上的第2马达m2控制。能够通过第2马达m2的驱动电流来控制磨削磨具20的x轴方向上的位置、移动速度和对工件10的中空圆筒的内表面的按压的力。另外，第2马达m2的驱动电流也可以被称为“切
入轴电流”。
67.横动移动架台32以能够沿着横动轴轨道34z沿z轴方向(横动轴方向)移动的方式被支承于基台50。横动移动架台32的z轴方向上的位置例如由设置于基台50上的第3马达m3控制。能够通过第3马达m3的驱动电流来控制磨削磨具20的z轴方向上的位置和移动速度。在图2a中，第3马达m3的个数为2个，但第3马达m3也可以是1个。也可以将第3马达m3的驱动电流称为“横动轴电流”。
68.能够使工件10绕与z轴平行的旋转轴旋转的第4马达m4由基台50上的工件用架台44支承。通过在内表面磨削中第4马达m4使工件10旋转，与磨削磨具20接触的区域的位置在工件10的中空圆筒内表面移动，因而能够对工件10的中空圆筒内表面的周向整体进行磨削。在不使工件10旋转时，需要执行使磨削磨具20的旋转轴r1绕工件10的中心轴转动的行星动作。
69.如后文所述，在使用上述内表面磨床100进行的内表面磨削工序中，利用第1马达m1使磨削磨具20绕与中心轴平行的旋转轴r1旋转，利用第2马达m2使磨削磨具20沿相对于旋转轴r1交叉的切入方向(x轴方向)移动。并且，用旋转的磨削磨具20按压工件10的中空部的内表面。在停止基于第2马达m2的磨削磨具20的移动后，执行使用旋转的磨削磨具20对中空部的内表面进行磨削的“无火花磨削(spark out、清磨、光磨)”。“无火花磨削”的详情将于后文叙述。
70.本实施方式中的内表面磨床100或者内表面磨削系统1000包括在内表面磨削工序中，在基于第2马达m2的磨削磨具20的移动停止，利用旋转的磨削磨具20对工件10的中空部的内表面进行磨削的“无火花磨削”时，测量第2马达m2的驱动电流(切入轴电流)的电流计28。并且，控制装置60构成为将无火花磨削时的第2马达m2的驱动电流保存于存储装置240。显示装置220根据需要显示驱动电流的变化、磨具的更换等信息。
71.另外，存储装置240、显示装置220也可以位于后文所述的维护信息提供装置内。
72.在本公开的实施方式中，在无火花磨削时测量第2马达m2的驱动电流的理由不仅是为了获取前述马达控制所需的反馈，还为了获取磨削磨具20的维护所需的数据或信息。此点的详情将于后文叙述。
73.接下来，参照图3至图6对内表面磨削工序进行详细说明。
74.图3(a)至(d)和图4(a)至(d)是表示内表面磨削工序的各阶段的其他示意性剖视图。
75.首先，如图3(a)所示，磨削磨具20插入与工件10的内表面12接触的位置。如图3(b)至图3(d)所示，绕与z轴平行的旋转轴旋转的磨削磨具20一边沿z轴方向进行往复(横动)动作，一边沿x轴方向移动。如前文所述，x轴方向上的磨削磨具20的移动为“切入”，移动的量规定切入量。切入量伴随内表面磨削的进行而增加，工件10的内径扩大。
76.如图4(a)至图4(d)所示，当在内表面磨削中因作用于磨削磨具20的加工负荷而在刚体轴20b产生挠曲时，工件10的内表面的磨削量根据z轴方向上的位置(z坐标值)而不同。如图4(c)和图4(d)中强调记载的那样，刚体轴20b挠曲，z坐标值越大则工件10的内径越小。
77.为了使工件10的内径不依赖z坐标值而具有一定的值，在本实施方式中，在停止切入后，在维持磨削磨具20的x轴方向上的位置状态下执行继续进行内表面磨削的“无火花磨削”。“无火花磨削”指因工件10的内径到达或接近目标尺寸而停止磨削磨具20的切入的状
态。但是，严格来讲，虽然内径在工件10的中空圆筒中距使磨削磨具20旋转的第2马达m2较近的位置到达了目标尺寸，但在距第2马达m2较远侧的另一端部却没有到达目标尺寸。此处，在距第2马达m2较近的位置，在磨具的锋利度下降时，也存在虽接近目标尺寸但没有到达目标尺寸的情况。换句话说，意味着内径尺寸在距第2马达m2较近的位置和较远的位置出现差异的状态。这是因为在磨削磨具20的根部，与切入量相应的磨削相对较早进行，与此相对，在距磨削磨具20的前端较近的位置，因刚体轴20b的弹性挠曲而磨削的进行较晚。但是，若无火花磨削时停止切入，进行对切削残留的磨削，则工件10的内径尺寸无论何处均在公差范围内变为相同。因此，无火花磨削有时也被称为“零差切割(zero cut、零切)”。
78.图5(a)是表示内表面磨削工序中的无火花磨削开始的阶段的示意性剖视图，图5(b)是表示无火花磨削完成的阶段的示意性剖视图。利用刚体轴20b所具有的弹性力，刚体轴20b对抗加工负荷而欲恢复直线状态。工件10的存在加工残留的部分(内径相对较小的区域)在无火花磨削中被磨削，达成内径尺寸的均匀化。在图5(b)所示的阶段中，刚体轴20b的挠曲基本消除。在图5(a)的阶段和图5(b)的阶段中，刚体轴20b的根部的x方向上的位置相同。
79.图6(a)是示意性地表示内表面磨削中的横动量(z轴坐标值)与时间的关系的一例的图表，图6(b)是示意性地表示切入量(x方向坐标值)与时间的关系的图表。在图6(a)的例子中，横动量随着时间的经过而变化为三角波形状，但横动的动作不限于该例。横动量也可以伴随时间的经过而以矩形波、正弦波、其他任意的形状变化。
80.由图6(b)可知，在无火花磨削期间，切入量(x方向坐标值)维持为一定。此外，在图示的例子中，在无火花磨削期间也执行横动动作。
81.在本实施方式中，从无火花磨削开始至完成期间，测量第2马达m2的驱动电流。为了将旋转的磨削磨具的切入量(x方向坐标值)维持在一定的位置，第2马达m2需要产生对抗内表面磨削的加工负荷的大小的转矩。因此，第2马达m2的驱动电流的大小反映内表面磨削的加工负荷的变动而变动。本发明人发现：在磨削磨具20的挠曲从图5(a)的阶段变化为图5(b)的阶段的过程中产生的加工负荷的变化取决于磨削磨具20的磨损、劣化的程度。并且想到了能够通过测量无火花磨削时的第2马达m2的驱动电流来推定磨削磨具20的磨损、劣化的程度，从而决定磨削磨具20的更换时间。
82.图7是表示使用某一磨削磨具进行1个工件的内表面磨削时的第2马达m2的驱动电流的一例的图表。横轴表示内表面磨削工序的从开始至结束的经过时间，纵轴表示第2马达m2的驱动电流的大小(测定值)。在该例中，内表面磨削工序的切入需要约26秒，无火花磨削需要约15秒的时间。电流的大小振动的理由是：如图6(a)所示，磨削磨具进行了横动。更详细而言，根据横动量的变化，磨削磨具从工件受到的切入轴方向的力(负荷)的大小变化。如图5(a)所示，因为磨削磨具20挠曲，所以工件10的内径具有z轴方向的坐标位置越大则越小的倾向。其结果是，在横动量相对较大的位置，磨削磨具20从工件10受到的负荷变大。无火花磨削时需要将切入量保持为一定值，为此，需要第2马达m2产生与磨削磨具20从工件10受到的负荷相应的转矩。由于在无火花磨削时也进行横动动作，所以在无火花磨削时流经第2马达m2的电流也根据横动量的振动而增减。
83.图8(a)、(b)、(c)和(d)分别是表示利用磨削磨具20进行内表面磨削的工件的个数为第1个、第200个、第5000个、第17000个时流经第2马达m2的驱动电流的例子的图表。
84.图9(a)、(b)、(c)和(d)分别是将图8(a)、(b)、(c)和(d)的无火花磨削时流经第2马达m2的驱动电流放大表示的图表。
85.如图8和图9所示，可知无火花磨削时流经第2马达m2的电流取决于磨削磨具20的磨损、劣化的程度。例如，磨削磨具20的磨损、劣化越趋向严重，无火花磨削时流经第2马达m2的电流的平均值和最大值(最高侧的包络线)伴随磨削时间的经过(图9中所示的时间)而减少。其理由被认为是无火花磨削时的磨削的负荷会根据磨削磨具20的磨损、劣化状态而敏感地变化。如前文所述，在无火花磨削时，作为切入轴马达的第2马达m2也一边用磨削磨具20按压工件10一边进行位置控制。因此，第2马达m2需要生成转矩。该转矩的大小与第2马达m2的驱动电流的大小成比例。
86.比较图9(a)和图9(b)，未看到电流波形存在较大差异。与此相对，比较图9(b)和图9(c)可知电流波形的平均值和最大值(较高侧的包络线)随着从内表面加工开始起的经过时间而减少。进一步比较图9(c)和图9(d)，可以观察到电流波形的振动的振幅增加。振幅的增加是因磨具的劣化使得横动时对于马达的负荷的变化变大而导致的。在该实验例中，确认内表面磨削的工件数为约17000个时磨削磨具的磨损、劣化显著，可知优选在图9(c)的电流波形变化成图9(d)的电流波形的时间进行磨削磨具的更换。
87.图10a是表示内表面磨削的加工数与切入轴的马达(第2马达m2)的驱动电流相关的统计量(最大值、极差、σ)之间的相关系数的图表。“最大值”是马达m2的驱动电流的最大值，“极差”是最大值与最小值的差，「σ」是标准偏差。相关系数通过对切入时(加工开始2.5秒后至25秒之间)和无火花磨削时(加工开始27秒至40秒之间)分别进行公知的统计解析处理来计算。图10b是表示对于磨具轴的马达(第1马达m1)的驱动电流求得的同样的相关系数的图表。
88.如图10a所示，无火花磨削时流经切入轴的马达(第2马达m2)的电流的最大值与加工数之间的相关系数约为0.72，为较大的数值。此外，标准偏差σ没有超过0.5。这体现出无火花磨削时流经切入轴的马达(第2马达m2)的电流的最大值是反映了加工数的增加的参数，适于作为决定更换时间的指标。另一方面，如图10b所示，无火花磨削时流经磨具轴的马达(第1马达m1)的电流的最大值与加工数的相关关系也为0.62，被认为具有较高的相关性，但在磨具轴的马达的情况中，无火花磨削时流过的电流的标准偏差σ与加工数之间的相关系数也显示出约0.75这样的较高的值。这意味着在无火花磨削时流经磨具轴的马达(第1马达m1)的电流的变动、偏差伴随加工数的增加而增大。因此，可知难以基于无火花磨削时流经磨具轴的马达(第1马达m1)的电流的变化来判断磨具更换的时机。
89.图11(a)、(b)、(c)和(d)分别是表示利用磨削磨具20进行内表面磨削的工件的个数为第1个、第200个、第5000个、第17000个时，流经使磨削磨具20旋转的第1马达m1的驱动电流的例子的图表。
90.从图11可以观察到根据磨削磨具20的磨损、劣化状态，流经第1马达m1的电流的波形发生变化，但根据本发明人的探讨，难以找出用于决定磨削磨具20的更换时间的有效的特征量。
91.图12(a)、(b)、(c)和(d)分别是表示用磨削磨具20进行内表面磨削的工件的个数为第1个、第200个、第5000个、第17000个时，流经进行横动动作的第3马达m3的驱动电流的例子的图表。
92.由图12可知，流经第3马达m3的电流的波形不依赖于磨削磨具20的磨损、劣化状态。
93.从以上的实验可以明确得知，从在无火花磨削时流经作为切入轴马达的第2马达m2的电流能够抽取出表示磨削磨具的磨损、劣化状态的特征量，能够基于该特征量来决定或推定磨削磨具的更换时间。
94.像这样完成的本发明的实施方式中的内表面磨床的维护方法包括：在无火花磨削时测量流经使旋转的磨削磨具沿切入方向移动的马达的驱动电流，并收集无火花磨削时的驱动电流数据的工序；和基于无火花磨削时的驱动电流数据的经时变化来决定磨削磨具的更换时间的工序。
95.如前文所述，在本公开的维护方法中，在包含使磨削磨具进行沿着旋转轴的往复动作(横动)的工序使易于抽取出波形的振幅等特征量。认为易于基于在无火花磨削时根据磨削磨具的往复动作而产生的驱动电流的振动波形所具有的特征量，来决定磨削磨具的更换时间。如前文所述，特征量的例子最好含有驱动电流的振动波形的振幅、平均值和最大值的至少一者，此时，例如在特征量的值超过规定值时更换磨削磨具即可。
96.上述的特征量与磨削磨具的更换时间的关系可以由通过以对多个磨削磨具收集的无火花磨削时的驱动电流数据作为学习数据的机器学习而生成的学习完毕模型来规定。通过机器学习生成的学习完毕模型包括一般的计算机、规定机器学习模型的计算机程序、和通过学习而取得的参数值的集合。这样的学习完毕模型使用无火花磨削时从电流抽取出的特征量来执行预测保养。
97.除了无火花磨削时的驱动电流数据的经时变化之外，也可以基于包括由磨削磨具进行内表面磨削的被加工物的个数和内表面磨削的合计时间的至少一个在内的多个参数来决定磨削磨具的更换时间。例如，能够在满足进行内表面磨削的被加工物的个数超过15000个和无火花磨削时的驱动电流数据的振幅增加超过规定值这两个条件时，向使用者通知磨削磨具的更换时间。
98.本实施方式中的内表面磨削系统1000还可以包括基于无火花磨削时的第2马达m2的驱动电流向使用者提示与磨削磨具20的更换时间相关的信息的维护信息提供装置。该维护信息提供装置优选构成为向使用者提示在无火花磨削时根据沿着横动方向的磨削磨具20的往复动作而产生的驱动电流数据的振动波形所具有的特征量。
99.维护信息提供装置可以构成为基于特征量而决定所述磨削磨具的更换时间。特征量优选含有驱动电流的振动波形的振幅、平均值和最大值的至少一者。维护信息提供装置可以构成为在特征量的值超过规定值时，向使用者提示与磨削磨具的更换相关的信息。此外，维护信息提供装置可以构成为根据通过机器学习而生成的学习完毕模型来决定与磨削磨具的更换时间相关的信息的内容或向使用者提示的时间，对于特征量与磨削磨具的更换时间的关系，所述机器学习以对多个磨削磨具收集的无火花磨削时的驱动电流数据作为学习数据。
100.在控制装置60由计算机实现时，维护信息提供装置也可以通过控制装置60实现。此外，维护信息提供装置也可以由位于云上的服务器计算机来实现，还可以构成为在使用者所具有的便携终端上显示维护信息。
101.图13是表示本实施方式中的控制装置60的硬件构成例的框图。
102.控制装置60包括输入装置210、显示装置220、通信i/f230、存储装5置240、处理器250、rom(read only memory，只读存储器)260和ram(random access memory，随机存取存储器)270。这些构成要素经总线280而相互连接。
103.输入装置210是用于将来自使用者的指示变换成数据并输入计算机的装置。输入装置210例如为键盘、鼠标或触摸面板。
104.0通信i/f230是用于在控制装置60与外部装置之间进行数据通信的接口。例如，通信i/f230能够进行依照usb、ieee1394(注册商标)或以太网(注册商标)等的有线通信。通信i/f230能够进行依照bluetooth(注册商标)标准和/或wi－fi(注册商标)标准的无线通信。所有标准均含有使用2.4ghz频带的频率的无线通信标准。
105.5存储装置240例如为半导体存储器、磁存储装置或光学存储装置，
106.或者它们的组合。光学存储装置的例子为光盘驱动器。磁存储装置的例子为硬盘驱动(hdd)或者磁带记录装置。
107.处理器250为1个或多个半导体集成电路，也被称为中央运算处
108.理装置(cpu)或者微处理器。处理器250依次执行储存在rom260中0的记述有包含内表面磨削在内的磨削工序所必须的命令群的计算机程
109.序，实现所期望的处理。
110.在本实施方式中，控制装置60的处理器250可以通过基于程序执行规定的算法，而作为维护信息提供装置发挥作用。该维护信息提供
111.装置基于无火花磨削时的第2马达m2的驱动电流，向使用者提示与5磨削磨具20的更换时间相关的信息。另外，维护信息提供装置的功能
112.无需由内表面磨床100的控制装置60来实现。例如，通过有线或无线通信从控制装置60取得驱动电流数据的外部计算机(例如个人计算机、便携终端装置、云计算机)也可以作为维护信息提供装置的一部分或全部而发挥作用。
113.0在维护信息提供装置由外部计算机等实现时，驱动电流数据的保
114.存也可以由维护信息提供装置进行。
115.处理器250能够作为包含搭载有cpu的fpga(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)、gpu(graphic processer unit，图形处理单元)、asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)或assp(application specific standard product，专用标准产品)的用语而宽泛地进行解释。
116.rom260例如为可写入的存储器(例如prom(可编程只读存储器))、可重写的存储器(例如闪存)或读出专用的存储器。rom260存储有控制处理器的动作的程序。rom260无需是单一的记录介质，可以是多个记录介质的集合。也可以是多个集合体的一部分可取下的存储器。
117.ram270提供在引导储存在rom260中的控制程序时进行暂时展开的作业区域。ram270无需是单一的记录介质，可以是多个记录介质的集合。
118.利用包括参照图2a和图2b说明的构成的内表面磨削系统1000，能够实施环形状部件的制造方法。依照本公开的环形状部件的制造方法包含：准备沿着中心轴方向延伸的中空圆筒的工件的工序；利用磨削磨具对所述工件的中空部的内表面进行加工的内表面磨削工序；和从所述工件得到环形状部件的工序。在内表面磨削工序中，利用第1马达使所述磨
削磨具绕与所述中心轴平行的旋转轴旋转，利用第2马达使所述磨削磨具沿相对于所述旋转轴交叉的切入方向移动，用旋转的所述磨削磨具按压所述中空部的内表面，在停止基于所述第2马达的所述磨削磨具的移动，用旋转的所述磨削磨具磨削所述中空部的内表面的无火花磨削时测量所述第2马达的驱动电流。能够基于驱动电流的测量值来决定磨削磨具的更换时间。
119.根据这样的环形状部件的制造方法，在工件为稀土类烧结环形磁铁时，可以使用在恰当的时机进行过更换的磨削磨具以良好的产率制造稀土类烧结环形磁铁。
120.符号说明
121.10
…
工件
122.20
…
磨削磨具
123.24
…
切入移动架台
124.26x
…
切入轴轨道
125.28
…
电流计
126.32
…
横动移动架台
127.34z
…
横动轴轨道
128.42
…
工件保持件
129.44
…
工件用架台
130.50
…
基台
131.60
…
控制装置
132.220
…
显示装置
133.240
…
存储装置
134.100
…
内表面磨床
135.1000
…
内表面磨削系统
136.r1
…
旋转轴
137.m1
…
第1马达
138.m2
…
第2马达
139.m3
…
第3马达
140.m4
…
第4马达。

技术特征：
1.一种内表面磨床的维护方法，其特征在于，包括：在无火花磨削时测量使旋转的磨削磨具沿切入方向移动的马达的驱动电流，并收集所述无火花磨削时的驱动电流数据的工序；和基于所述无火花磨削时的驱动电流数据的经时变化而决定所述磨削磨具的更换时间的工序。2.如权利要求1所述的内表面磨床的维护方法，其特征在于，包括使所述磨削磨具进行沿着旋转轴的往复动作的工序，基于在所述无火花磨削时根据所述磨削磨具的所述往复动作而产生的所述驱动电流的振动波形所具有的特征量，决定所述磨削磨具的更换时间。3.如权利要求2所述的内表面磨床的维护方法，其特征在于，所述特征量包含所述驱动电流的振动波形的振幅、平均值和最大值的至少一者。4.如权利要求3所述的内表面磨床的维护方法，其特征在于，在所述特征量的值超过规定值时，更换所述磨削磨具。5.如权利要求2～4中任一项所述的内表面磨床的维护方法，其特征在于，所述特征量与所述磨削磨具的更换时间的关系由学习完毕模型来规定，所述学习完毕模型通过以对多个磨削磨具收集的所述无火花磨削时的驱动电流数据作为学习数据的机器学习而生成。6.如权利要求1～4中任一项所述的内表面磨床的维护方法，其特征在于，除了所述无火花磨削时的驱动电流数据的经时变化之外，还基于包含利用所述磨削磨具进行内表面磨削的被加工物的个数和所述内表面磨削的合计时间的至少一者在内的多个参数来决定所述磨削磨具的更换时间。7.如权利要求1～4中任一项所述的内表面磨床的维护方法，其特征在于，所述磨削磨具在表面具有金刚石磨粒。8.一种内表面磨削系统，其为进行沿着中心轴方向延伸的中空圆筒的工件的内表面磨削的内表面磨削系统，其特征在于，包括：第1马达，其使磨削磨具绕与所述中心轴平行的旋转轴旋转；第2马达，其使所述磨削磨具沿与所述旋转轴正交的切入方向移动；第3马达，其使所述磨削磨具沿与所述旋转轴平行的横动方向移动；控制装置，其控制所述第1马达、第2马达和第3马达的动作；和电流计，其在基于所述第2马达的所述磨削磨具的移动停止，用旋转的所述磨削磨具对被加工物的中空部的内表面进行磨削的无火花磨削时，测量所述第2马达的驱动电流，所述控制装置将所述无火花磨削时的所述第2马达的驱动电流保存于存储装置。9.如权利要求8所述的内表面磨削系统，其特征在于，还包括维护信息提供装置，其基于所述无火花磨削时的所述第2马达的驱动电流，向使用者提示所述磨削磨具的更换时间相关的信息。10.如权利要求9所述的内表面磨削系统，其特征在于，所述维护信息提供装置向使用者提示根据在所述无火花磨削时沿着所述横动方向的所述磨削磨具的往复动作而产生的所述驱动电流数据的振动波形所具有的特征量。
11.如权利要求10所述的内表面磨削系统，其特征在于，所述维护信息提供装置基于所述特征量来决定所述磨削磨具的更换时间。12.如权利要求10或11所述的内表面磨削系统，其特征在于，所述特征量包含所述驱动电流的振动波形的振幅、平均值和最大值的至少一者。13.如权利要求12所述的内表面磨削系统，其特征在于，所述维护信息提供装置在所述特征量的值超过规定值时，向使用者提示所述磨削磨具的更换相关的信息。14.如权利要求10或11所述的内表面磨削系统，其特征在于，所述维护信息提供装置根据通过机器学习而生成的学习完毕模型来决定所述磨削磨具的更换时间相关的信息的内容或向使用者提示的时间，所述机器学习对于所述特征量与所述磨削磨具的更换时间的关系，以对多个磨削磨具收集的所述无火花磨削时的驱动电流数据作为学习数据。15.如权利要求8～11中任一项所述的内表面磨削系统，其特征在于，所述磨削磨具在表面具有金刚石磨粒。16.一种环形状部件的制造方法，其特征在于，包含：准备沿着中心轴方向延伸的中空圆筒的工件的工序；利用磨削磨具对所述工件的中空部的内表面进行加工的内表面磨削工序；和从所述工件得到环形状部件的工序，在所述内表面磨削工序中，利用第1马达使所述磨削磨具绕与所述中心轴平行的旋转轴旋转，利用第2马达使所述磨削磨具沿相对于所述旋转轴交叉的切入方向移动，用旋转的所述磨削磨具按压所述中空部的内表面，在停止基于所述第2马达的所述磨削磨具的移动，用旋转的所述磨削磨具对所述中空部的内表面进行磨削的无火花磨削时测量所述第2马达的驱动电流。17.如权利要求16所述的环形状部件的制造方法，其特征在于，基于所述驱动电流的测量值而决定所述磨削磨具的更换时间。18.如权利要求16或17所述的环形状部件的制造方法，其特征在于，所述工件为稀土类烧结环形磁铁。19.如权利要求18所述的环形状部件的制造方法，其特征在于，所述磨削磨具在表面具有金刚石磨粒。

技术总结
本发明提供一种能够恰当地决定磨削磨具的更换时间的内表面磨床的维护方法。本发明的内表面磨床的维护方法包括：在无火花磨削时测量使旋转的磨削磨具沿切入方向移动的马达的驱动电流，并收集所述无火花磨削时的驱动电流数据的工序；和基于所述无火花磨削时的驱动电流数据的经时变化而决定所述磨削磨具的更换时间的工序。时间的工序。时间的工序。


技术研发人员：萩尾聪明 杉山智朗
受保护的技术使用者：株式会社博迈立铖
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/9/22