(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスリットを有する円柱状のホルダ本体と、前記ホルダ本体と同軸的に内包されるテーパコーンと、前記テーパコーンに支承され、前記複数のスリットのそれぞれに内包される砥石シューと、前記砥石シューに取り付けられ、前記ホルダ本体から半径方向に突出する砥石とを備え、 
前記テーパコーンの軸方向への進退により前記砥石シューが半径方向に進退自在である研削工具であって、 
前記ホルダ本体は、ホルダ本体内部にクーラントを供給するクーラント流入口と、ホルダ本体内に流入したクーラントを排出する前記スリットに形成された複数の排出溝とを備え、 
前記排出溝は、前記スリットの工具回転方向の前方面に刻設されたものであることを特徴とする研削工具。 
【請求項２】
前記排出溝の断面積の総和が、流入口の断面積よりも小さい事を特徴とする請求項１に記載の研削工具。 
【請求項３】
粗加工用の複数の砥石と仕上げ加工用の複数の砥石を備え、 
前記粗加工用砥石の支承されるスリットに刻設された複数の溝の断面積のスリット１個毎の総和と、前記仕上げ加工用砥石の支承されるスリットに刻設された複数の溝の断面積のスリット１個毎の総和が異なることを特徴とする請求項１に記載の研削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、諸特性が改善されたホーニング用研削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車内燃機関のシリンダボア等の、凹部油溜り溝を有する部材の研削に際して、ホーニングホルダと呼ばれる研削工具が使用されている。この研削工具は、回転可能なホーニングホルダ本体に形成されたスリットに、回転軸から放射状をなす保持具（砥石シュー）を介して複数の砥石を取り付け、ホルダ本体に回転運動および軸方向への往復運動をさせることにより、被加工物内周面の研削を行っている。
【０００３】
従来のホーニングホルダにおいては、粗工程および仕上げ工程における砥石と被加工物との摩擦により発生する熱を冷却するため、クーラントを研削面に供給する技術が知られている。
【０００４】
その中でも、クーラントの供給手段をホーニングホルダと別体で設けるのではなく一体とし、ホーニングホルダ本体の内部に供給流路を形成してクーラントを流通させ、ホルダ本体の加工面にクーラント排出口を形成して、ここから研削加工面に供給する技術が知られている。
【０００５】
しかしながら、砥石が保持されたスリットとは独立してさらにクーラント排出口が設けられているので、ホルダ本体の剛性を低下させてしまうという問題や、加工面に対して必ずしも適切にクーラントを供給できないという問題があった。
【０００６】
このような問題に対して、クーラント排出口を独立して設けずに、砥石が保持されたスリットとクーラント排出口を兼ねさせ、砥石とホルダ本体の隙間からクーラントを排出させる技術が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００７】
特許文献１に記載のホーニングホルダでは、ホルダ本体内に設けられた、回転軸半径方向への砥石の進退を調整するためのテーパコーン内部にクーラント流路が形成されており、ホルダ本体の基端部から供給されたクーラントは、この流路を経由し、ホルダ本体のスリットにおける砥石との隙間から外部の加工面にクーラントを吐出する。
【０００８】
また、特許文献２に記載のホーニングホルダでは、同様にクーラント流路がホーニングホルダ内を経由しているが、ホルダ本体の内周面に螺旋状の溝からなるクーラント流路を形成しており、この流路によってクーラントを加工面に供給している。
【０００９】
これらの技術によれば、加工面近傍のスリットからクーラントが排出されるので、従来のホーニングホルダと比較して冷却効果を向上させることができ、また、独立したクーラント排出口を設ける必要がないので、ホルダ本体の剛性が低下することを抑制することができる。さらに、スリットにおけるホルダ本体と砥石の間隙から従来ホルダ本体内部に入り込んでいた研削粉を外部に排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平７−４７５９号公報
【特許文献２】特許第４１１９０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記いずれの特許文献に記載のホーニングホルダにおいても、砥石が保持されたスリットから単にクーラントを排出させているというだけであり、その排出箇所が必ずしも加工面に対して適切でない場合にもスリットにおける排出位置の微調整ができなかったり、排出流量を調整するための工夫もされていなかった。
【００１２】
本願発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、ホーニングホルダ本体の剛性を低下させることなく、スリットからの研削粉の排出性が良好であるのは勿論のこと、加工面において冷却が必要な箇所に対して、スリットにおけるクーラントの排出位置の微調整を可能とすることにより、加工面の冷却効果を向上させた研削工具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、周方向に複数のスリットを有する円柱状のホルダ本体と、ホルダ本体と同軸的に内包されるテーパコーンと、テーパコーンに支承され、複数のスリットのそれぞれに内包される砥石シューと、砥石シューに取り付けられ、ホルダ本体から半径方向に突出する砥石とを備え、テーパコーンの軸方向への進退により砥石シューが半径方向に進退自在である研削工具であって、ホルダ本体は、ホルダ本体内部にクーラントを供給するクーラント流入口と、ホルダ本体内に流入したクーラントを排出するスリットに形成された複数の排出溝とを備え、排出溝は、スリットの工具回転方向の前方面に刻設されたものであることを特徴としている。
【００１４】
本発明においては、排出溝の断面積の総和が、流入口の断面積よりも小さいことを好ましい態様としている。
【００１５】
また、本発明においては、粗加工用の複数の砥石と仕上げ加工用の複数の砥石を備え、粗加工用砥石の支承されるスリットに刻設された複数の溝の断面積のスリット１個毎の総和と、仕上げ加工用砥石の支承されるスリットに刻設された複数の溝の断面積のスリット１個毎の総和が異なることを好ましい態様としている。
【発明の効果】
【００１６】
従来の研削工具では、スリット全体からクーラントが排出されていたので、未だ研削が行われていない、砥石よりも回転方向上流側の被加工物に対してもクーラントが供給されて無駄になっていた。しかしながら、本発明の研削工具によれば、クーラントの排出溝が、スリットにおいて工具回転方向の前方の面に刻設されているので、工具の回転の際、常に、クーラントの排出溝が砥石よりも上流側となるため、砥石によって研削された加工直後の、冷却を要する被加工物の加工面のみに対してクーラントを供給することができるという効果を奏する。また、スリットに溝を設けた構造のため、ホルダ本体に別個に排出穴を設けた従来の研削工具と比較して、ホルダ本体の剛性を高める事ができる。
【００１７】
また、排出溝の断面積の総和をホルダ本体に流入させる際の流入口の断面積より小さくした場合は、排出溝におけるクーラントの流速が高まるので、ホルダ本体内に侵入する研削粉の排出性を向上する事が可能である。
【００１８】
さらに、粗加工用砥石のスリットと仕上げ加工用砥石のスリットとにおいて排出溝の断面積に差異を設けた場合は、目的の加工ごとに最適なクーラント流量を設定する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の研削工具を示す斜視図である。
【図２】本発明の研削工具のホルダ本体を示す斜視図である。
【図３】本発明の研削工具の外側テーパコーンを示す斜視図である。
【図４】本発明の研削工具の内側テーパコーンを示す斜視図である。
【図５】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明の研削工具のホルダ本体を示す断面図である。
【図７】本発明の研削工具の外側テーパコーンを示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本発明の研削工具の内側テーパコーンを示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
研削工具の構成
図１は、本発明の研削工具Ｈの斜視図を示し、図２〜４は、各部材（ホルダ本体、外側テーパコーン、内側テーパコーン）の詳細な拡大図であり、図６〜８は、それらの断面図である。さらに、図５は、これらが組み立てられた状態の透視図である。
【００２１】
研削工具Ｈは、研削を行う円柱状のヘッドを有するホルダ本体１０と、ホルダ本体１０の内部に同軸的に内包される外側テーパコーン２０と、外側テーパコーン２０の内部に同軸的に内包される内側テーパコーン３０とを有する。ホルダ本体１０の円柱状部１５には、周方向に複数のスリット１１ａおよび１１ｂが形成されており、その各々に、砥石部４０および４１が、僅かに半径方向に突出するように内包されている。ホルダ本体１０の基端部側１６は、図示しない公知の回転機構に接続されて、ホルダ本体１０自体を回転させることによって被加工物の研削を行う。
【００２２】
砥石部には、粗研削を行う粗砥石部４０と、仕上げを行う仕上げ砥石部４１とがあり、それぞれ、粗砥石４０ａおよび仕上げ砥石４１ａが、砥石シュー４０ｂおよび４１ｂに支持されている（以下、符号のみで区別し単に「砥石部４０、４１」、「砥石４０ａ、４１ａ」と略称する場合がある）。なお、図２では、一部の砥石部を代表させて図示しているが、実際には、符号で示すように全てのスリット１１ａおよび１１ｂに、砥石部４０および４１がそれぞれ内包される。
【００２３】
半径方向の断面で見ると、図２に示すように、砥石部４１は十文字に配置され、砥石部４０は、砥石部４１の両隣あるいは一方の隣に隣接するように配置されている。しかしながら、本発明における粗砥石と仕上げ砥石の配置は、この順番に限定されない。
【００２４】
これら砥石のうち、砥石部４０は、相対的に短い脚の砥石シュー４０ｂを有し、砥石シュー４０ｂは、ホルダ本体１０のスリット１１ａを貫通し、外側テーパコーン２０のテーパ部２２ａおよび２２ｂによって底部を支持され、砥石シュー係合部４０ｃが外側テーパコーン２０の係合部２６に係合して、スリット１１ａからの脱落を防止している。
【００２５】
また、砥石部４１は、相対的に長い脚の砥石シュー４１ｂを有し、砥石シュー４１ｂは、ホルダ本体１０のスリット１１ｂを貫通し、さらに外側テーパコーン２０の貫通孔２１を貫通し、内側テーパコーン３０のテーパ部３１ａおよび３１ｂによって底部を支持され、砥石シュー係合部４１ｃが内側テーパコーン３０の係合部３４に係合して、スリット１１ｂからの脱落を防止している。
【００２６】
図７（ａ）および図８（ａ）に示すように、砥石シュー４０ｂは、外側テーパコーン２０のテーパ部２２ａおよび２２ｂに当接しており、砥石シュー４１ｂは、内側テーパコーン３０のテーパ部３１ａおよび３１ｂに当接している。さらに、砥石シュー４０ｂおよび４１ｂは、スリット１１ａおよび１１ｂに嵌合することによって、半径方向へは自由であるものの、軸方向への動きが拘束されている。
【００２７】
したがって、外側テーパコーン２０および／または内側テーパコーン３０を軸方向に摺動させると、テーパ部と砥石シュー底部との摺動により、砥石部を半径方向に進退自在に移動させることができる。具体的には、砥石部は、テーパコーンを図面上方向に摺動させた場合は半径方向外側に、テーパコーンを図面下方向に摺動させた場合は半径方向内側に、移動させることができる。これにより、砥石部の半径方向への突出量を調整することができる。
【００２８】
また、ホルダ本体１０、外側テーパコーン２０および内側テーパコーン３０は相互に独立しているので、外側テーパコーン２０のみを摺動させることにより粗砥石部４０のみを、内側テーパコーン３０のみを摺動させることにより仕上げ砥石部４１のみを、それぞれ独立して移動させることができる。
【００２９】
図５に示すホルダ本体１０の内周面１４と図９に示す外側テーパコーン２０の外周面２４とは、また、外側テーパコーン２０の内周面２５と図１０に示す内側テーパコーン３０の外周面３３とは、それぞれ組み立てられた状態において両者の間に空隙が形成されるように、内径および外径が調整されている。
【００３０】
図６に示すように、ホルダ本体１０のフランジ部には、クーラント流入口１３が形成されており、供給されるクーラントは、クーラント流入口１３を経由して、後述のとおりホルダ本体１０内部を通り、砥石が内包されているスリット１１ａおよび１１ｂからホルダ本体１０外部に吐出される。
【００３１】
スリット１１ａおよび１１ｂには、排出溝１２ａおよび１２ｂがそれぞれ形成されており、クーラントがスリットを排出される際は主にこれら排出溝１２ａおよび１２ｂから排出される。このとき、本発明の研削工具においては、図１および２に示すように、スリット１２ａおよび１２ｂは、研削工具の基端側１６に矢印で示す研削工具の回転方向Ｂに対して前方の面にのみ、刻設されていることを特徴とする。
【００３２】
このように各スリット１１ａおよび１１ｂの前方の面にのみ排出溝１２ａおよび１２ｂが刻設されていることにより、研削工具が方向Ｂに回転して被加工物の研削を行った場合、研削された直後の摩擦熱により温度が上昇している被加工物の加工面に対してのみ速やかにクーラントを供給することができる。
【００３３】
研削工具の動作
研削工具Ｈは、使用時には、図５の透視図に示すように、ホルダ本体１０の内部に外側テーパコーン２０が、外側テーパコーン２０の内部に内側テーパコーン３０が、それぞれ同軸的に内包される。図示しないクーラント供給源からクーラントの供給を開始するとともに研削工具Ｈを回転させて、被加工部材の研削を開始する。粗研削を行う際は外側テーパコーン２０を摺動させることによって粗砥石部４０のみを、また、仕上げを行う際は内側テーパコーン３０を摺動させることによって仕上げ砥石部４１のみを、あるいは必要であればこれらの両方を同時に、所定量突出させて、加工を行う。
【００３４】
供給されたクーラントは、クーラント流入口１３より流入し、図５において破線の矢印で示す流通経路ＸおよびＹにて、ホルダ本体１０内を流通する。なお、ここで、符号Ｘは外側のクーラント流通経路、符号Ｙは内側のクーラント流通経路であるが、図の右半分においては流通経路Ｘを省略して流通経路Ｙのみを図示し、図の左半分においては流通経路Ｙを省略して流通経路Ｘのみを図示しているが、これは図示の簡略化のためで、実際には流通経路ＸおよびＹの両者は、同軸的な円筒状の流通経路を構成している。
【００３５】
クーラント流入口１３より流入したクーラントは、外側流通経路Ｘへ向かうクーラントと、内側流通経路Ｙへ向かうクーラントとに分岐させられる。外側流通経路Ｘへ向うクーラントは、まず、ホルダ本体１０の内周面１４と、外側テーパコーン２４との径の差異によって形成された円筒状の流通経路を通過する。
【００３６】
続いて、クーラントは、研削工具Ｈの先端側へ流れ、テーパ部２２ａに到達するが、テーパ部２２ａには砥石シュー４０ｂの脚部が当接しているため、一部のクーラントは、流通を妨げられてここで分岐させられ、スリット１１ａに形成された排出溝１２ａへ流れ、外部へ排出される（流通経路Ｘ１）。
【００３７】
残りのクーラントは、砥石シュー４０ｂの脚部が当接する図３に示す複数領域に分割されたテーパ部２２ａの間に形成された溝部２３を通過して、さらに研削工具Ｈの先端側へ流通し、スリット１１ａに形成された排出溝１２ｂから排出される（流通経路Ｘ２およびＸ３）。
【００３８】
なお、図３においては、複数に分割されたテーパ部２２ａの間には、溝部２３の他に貫通孔２１が図示されているが、ここには前述のとおり内側テーパコーン３０に支持される砥石シュー４１ｂが貫通して設けられており流通を妨げられるため、クーラントは溝部２３上のみを流通する。
【００３９】
クーラント流入口１３より流入したクーラントのうち、外側流通経路Ｘへ向かうクーラントから分岐させられ、内側流通経路Ｙへ向かうクーラントは、まず、外側テーパコーン２０に形成された孔部を通過して、外側テーパコーン２０の内部へ流入する。続いて、外側テーパコーン２０の内周面２５と、内側テーパコーン外周面３３との径の差異によって形成された円筒状の流通経路を通過する。
【００４０】
続いて、クーラントは、研削工具Ｈの先端側へ流れ、テーパ部３１ａに到達するが、テーパ部３１ａには砥石シュー４１ｂの脚部が当接しているため、一部のクーラントは、流通を妨げられてここで分岐させられ、スリット１１ｂに形成された排出溝１２ｂへ流れ、外部へ排出される（流通経路Ｙ１）。
【００４１】
残りのクーラントは、砥石シュー４１ｂの脚部が当接する図６に示す複数領域に分割されたテーパ部３１ａの間に形成された溝部３２を通過して、さらに研削工具Ｈの先端側へ流通し、スリット１１ｂに形成された排出溝１２ｂから排出される（流通経路Ｙ２およびＹ３）。
【００４２】
以上のようにしてホルダ本体１０の外部へ排出されるクーラントは、排出溝１２ａおよび１２ｂが研削工具回転方向Ｂの前方面に刻設されていることにより、砥石による加工直前の加工面に対して適切に供給される。
【００４３】
本発明においては、クーラント流入口１３の断面積と比較して、排出溝１２ａおよび１２ｂの断面積の総和が小さいことが好ましい。このような態様とすることで、クーラント流入口１３から流入したクーラントの排出溝１２ａおよび１２ｂにおける流速を増大させることができる。
【００４４】
本発明においては、粗砥石部４０が収納されているスリット１１ａにおける排出溝１２ａと、仕上げ砥石部４１が収納されているスリット１１ｂにおける排出溝１２ｂとのそれぞれの断面積に差異を設けることが好ましい。
【００４５】
このような態様とすることで、加工面において要求される冷却熱量や、スリットから排出させる研削粉の物性に関して両者で差異がある場合は、それぞれ個別に排出流量を調整することができるという効果を奏する。例えば仕上げと比較して粗研削における加工面の発熱が大きい場合、粗砥石部４０が収納されている方の排出溝１２ａの断面積をより大きく取り、ここからのクーラント排出量を増加させることで、粗の加工面の冷却効果を向上させることができる。
【００４６】
なお、排出溝１２ａおよび１２ｂの断面積を増加（あるいは減少）させるには、溝を深く（浅く）刻設するか、刻設する溝の本数を増加（減少）させることにより、達成することができる。
【００４７】
本発明においては、溝部２３の形成工程において断面積を調整することにより、テーパ部２２ａより基端側の流通経路Ｘ１と、先端側の流通経路Ｘ２およびＸ３のクーラント排出流量の比率を自由に調整することができ、好ましくは、均一になるように調整される。
【００４８】
本発明においては、溝部３２の形成工程において断面積を調整することにより、テーパ部３１ａより基端側の流通経路Ｙ１と、先端側の流通経路Ｙ２およびＹ３のクーラント排出流量の比率を自由に調整することができ、好ましくは、均一になるように調整される。
【００４９】
以上説明したように、本発明によれば、クーラントの排出溝が、スリットにおいて工具回転方向の前方の面に刻設されているので、工具の回転の際、常に、クーラントの排出溝が砥石よりも上流側となるため、砥石によって研削された加工直後の、冷却を要する被加工物の加工面のみに対してクーラントを供給することができるという効果を奏する。また、スリットに溝を設けた構造のため、ホルダ本体に別個に排出穴を設けた従来の研削工具と比較して、ホルダ本体の剛性を高める事ができる。また、排出溝の断面積の総和をホルダ本体に流入させる際の流入口の断面積より小さくした場合は、排出溝におけるクーラントの流速が高まるので、ホルダ本体内に侵入する研削粉の排出性を向上する事が可能である。さらに、粗加工用砥石のスリットと仕上げ加工用砥石のスリットとにおいて排出溝の断面積に差異を設けた場合は、目的の加工ごとに最適なクーラント流量を設定する事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
研削工具の加工面における冷却効果および研削粉の研削工具からの排出性の改善、工具の剛性低下の抑制により、メンテナンス頻度を低減させることができ、自動車内燃機関のシリンダボア等の凹部を有する部材の研削に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｈ…研削工具、
１０…ホルダ本体、
１１ａ、１１ｂ…スリット
１２ａ、１２ｂ…排出溝、
１３…クーラント流入口
１４…ホルダ本体内周面、
１５…円柱状部、
１６…基端部側、
２０…外側テーパコーン、
２１…貫通孔、
２２ａ、２２ｂ…テーパ部、
２３…溝部、
２４…外側テーパコーン外周面、
２５…外側テーパコーン内周面、
２６…係合部、
３０…内側テーパコーン、
３１ａ、３１ｂ…テーパ部、
３２…溝部、
３３…内側テーパコーン外周面、
３４…係合部、
４０…粗砥石部、
４０ａ…粗砥石、
４０ｂ…砥石シュー、
４０ｃ…砥石シュー係合部、
４１…仕上げ砥石部、
４１ａ…仕上げ砥石、
４１ｂ…砥石シュー、
４１ｃ…砥石シュー係合部、
Ｘ、Ｘ１〜Ｘ３…クーラント流通経路（外側）、
Ｙ、Ｙ１〜Ｙ３…クーラント流通経路（内側）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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