(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物の円形穴の内周面に微細な凹部を形成するに際し、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去することができる円形穴の内周面加工方法を提供する。【解決手段】シリンダボアの内周面に前加工としてのホーニングを行った後、シリンダボアの内周面に微細な凹部を形成し、その後、シリンダボアの内周面に後加工としてのホーニングを行うことで、凹部形成の前後のホーニング後における夫々のシリンダボアの円形態を近似したものにし、後加工のホーニングによる取りしろをシリンダボアの全周にわたって均一にし、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去する。【選択図】  図１
2006075925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の円形穴の内周面に微細な凹部を形成するに際し、円形穴の内周面に前加工としてのホーニングを行った後、円形穴の内周面に微細な凹部を形成し、その後、円形穴の内周面に後加工としてのホーニングを行うことを特徴とする円形穴の内周面加工方法。
【請求項２】
前加工が、複数のホーニングの工程から成ることを特徴とする請求項１に記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項３】
少なくとも前加工の最終工程と後加工において、円形穴に挿入して回転駆動されるホーニングヘッドと、ホーニングヘッドに対してその周方向に沿って配置した複数のホーニング砥石と、各ホーニング砥石をホーニングヘッドの半径方向に移動させる圧力発生手段を備えたホーニング装置を用い、圧力発生手段によりホーニング砥石を円形穴の内周面に圧接させると共に、ホーニングヘッドを軸線回り及び軸線方向に駆動しながら円形穴の内周面にホーニングを行うことを特徴とする請求項２に記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項４】
圧力発生手段が、油圧を駆動源とする手段であることを特徴とする請求項３に記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項５】
円形穴の内周面に対するホーニング砥石の加圧力を測定し、その測定値に基づいて圧力発生手段をフィードバック制御しながら円形穴の内周面にホーニングを行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項６】
少なくとも前加工の最終工程と後加工において、砥石の圧接により円形穴の内周面に作用する面圧を同じにすることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項７】
前加工の最終工程において砥石の圧接により円形穴の内周面に作用する面圧Ｐ１と、後加工において砥石の圧接により円形穴の内周面に作用する面圧Ｐ２との関係を、０．８＜Ｐ２／Ｐ１≦１にしたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項８】
円形穴の内周面に、塑性加工手段により微細な凹部を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項９】
塑性加工手段が、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させることにより微細な凹部を形成するマイクロロールフォーミングであることを特徴とする請求項８に記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項１０】
塑性加工手段が、円形穴の内周面に多数のボールを投射することにより微細な凹部を形成するボールブラストであることを特徴とする請求項８に記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項１１】
円形穴の内周面に、レーザ加工により微細な凹部を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項１２】
円形穴の内周面に、砥粒噴射加工により微細な凹部を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項１３】
円形穴の内周面に、切削加工により微細な凹部を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の円形穴の内周面加工方法。
【請求項１４】
被加工物の円形穴が、内燃機関のシリンダボアであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の円形穴の内周面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジンにおけるシリンダボア等の円形穴の内周面に、微細な凹部を形成するのに用いられる円形穴の内周面加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンでは、シリンダボアの内周面に油だまりとなる微細な凹部を形成することにより、シリンダボアとこれに摺接するピストンとの間の低フリクション化を図ることが行われている。この凹部の深さは例えば数μｍである。
【０００３】
上記のシリンダボアの内周面に微細な凹部を形成するには、その内周面に沿ってフォームローラを転動させることで凹部を形成するマイクロロールフォーミング等の塑性加工や、レーザ光の照射により内周面の表面を溶融除去して凹部を形成するレーザ加工が行われている。また、塑性加工やレーザ加工により凹部を形成すると、凹部の縁に肉の盛上りが発生するので、凹部の形成後にホーニングを行うことで肉の盛上りを除去している。
【特許文献１】特開２００４−１１４０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、通常のホーニングでは、ホーニングの前後で円形穴の形態が微妙に異なり、ホーニングの前後での円形穴の真円度を測定すると、夫々の誤差曲線が異なることが明らかである。このため、通常のホーニングでは、円形穴の被加工面を除去して面粗さを良好にするには、取りしろ（削りしろ）を大きく（例えば１０μｍ以上）する必要がある。
【０００５】
しかし、従来のシリンダボアの内周面加工方法では、微細な凹部を形成した後にホーニングを行うのであるが、凹部の深さが数μｍであることから、面粗さの向上のためにホーニングの取りしろを大きくすることは不可能であり、また、ホーニングの前後でシリンダボアの円形態が異なることから、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去することが難しいと共に、ホーニング後の凹部の深さにばらつきが生じることがあるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、被加工物の円形穴の内周面に微細な凹部を形成するに際し、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去することができ、なお且つ凹部の深さのばらつきを低減することができる円形穴の内周面加工方法を提供することを目的としている。
【０００７】
本発明の円形穴の内周面加工方法は、被加工物の円形穴の内周面に微細な凹部を形成するに際し、円形穴の内周面に前加工としてのホーニングを行った後、円形穴の内周面に微細な凹部を形成し、その後、円形穴の内周面に後加工としてのホーニングを行うことを特徴としており、円形穴の内周面に凹部を形成する前後にホーニングを行うことで、前加工のホーニング後における円形穴の形態（真円度誤差曲線）と、後加工のホーニング後における円形穴の形態とを近似したものにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の円形穴の内周面加工方法によれば、円形穴の内周面に微細な凹部を形成する前後にホーニングを行うことで、各ホーニング後の円形穴の形態（真円度誤差曲線）が近似したものとなり、凹部形成後に行う後加工でのホーニングの取りしろが円形穴の全周にわたって均一になり、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去することができると共に、ホーニング後の凹部の深さのばらつきを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の円形穴の内周面加工方法では、被加工物の円形穴の内周面に微細な凹部を形成するに際し、円形穴の内周面に前加工としてのホーニングを行った後、円形穴の内周面に微細な凹部を形成し、その後、円形穴の内周面に後加工としてのホーニングを行う。具体例を挙げると、例えば、被加工物が内燃機関である自動車用エンジンのシリンダブロックである場合、円形穴であるシリンダボアの内周面に、低フリクション化を実現するための微細な凹部を形成することとなり、この際、図１に示す工程によりシリンダボアの内周面を加工する。
【００１０】
すなわち、ステップＳ１において、ファインボーリングによりシリンダボアを中ぐり加工した後、シリンダボアの内周面に前加工としてのホーニングを行う。このとき、当該内周面加工方法では、前加工が複数のホーニングの工程から成るものとすることができ、ここでは、ステップＳ２において、シリンダボアの内周面に粗ホーニングを行い、続いて、ステップＳ３において、シリンダブロックの内周面に中仕上ホーニングを行う。
【００１１】
そして、ステップＳ４において、例えば、シリンダボアの内周面に沿ってフォームローラを転動させるマイクロフォーミング等の塑性加工により、シリンダボアの内周面に微細な凹部を形成し、その後、ステップＳ５において、シリンダブロックの内周面に後加工としての仕上ホーニングを行う。
【００１２】
このように、シリンダボアの内周面に凹部を形成する前後にホーニングを行えば、ステップＳ３の中仕上ホーニング後におけるシリンダボアの円形態（真円度誤差曲線）と、ステップＳ５の仕上ホーニング後におけるシリンダボアの円形態とが近似したものになるので、凹部形成後に行う仕上ホーニングの取りしろがシリンダボアの全周にわたって均一となり、これにより凹部の縁に生じた肉の盛上りが均一に除去されると共に、ホーニング後の凹部の深さのばらつきも極めて少ないものとなる。
【００１３】
また、上記の如く前加工を複数のホーニングの工程から成るものとすれば、ステップＳ３の粗ホーニングを例示したように、最初の工程で粗いホーニング砥石を使用することができるので、ホーニングの取りしろが大きい被加工物であっても、凹部を形成する以前に内周面を高精度に加工することができ、且つ凹部形成後の高精度化にも貢献し得る。
【００１４】
さらに、当該内周面加工方法では、より好ましい実施形態として、少なくとも前加工の最終工程（ステップＳ３）と、後加工（ステップＳ５）において、共通のホーニング装置を用いる。なお、当然のことながら、前加工の最初の工程（ステップＳ２）にも同様のホーニング装置を用いることができる。
【００１５】
すなわち、本発明の円形穴の内周面加工方法では、より好ましい実施形態として、少なくとも前加工の最終工程と後加工において、円形穴に挿入して回転駆動されるホーニングヘッドと、ホーニングヘッドに対してその周方向に沿って配置した複数のホーニング砥石と、各ホーニング砥石をホーニングヘッドの半径方向に移動させる圧力発生手段を備えたホーニング装置を用い、圧力発生手段によりホーニング砥石を円形穴の内周面に圧接させると共に、ホーニングヘッドを軸線回り及び軸線方向に駆動しながら円形穴の内周面にホーニングを行うものとしている。
【００１６】
このように、円形穴の内周面に微細な凹部を形成する工程の前後の工程において、上記のホーニング装置すなわち圧力拡張方式のホーニングヘッドを備えたホーニング装置を用いて夫々のホーニングを行えば、円形穴の内周面に作用する面圧を容易に制御することができ、この面圧を制御することで、夫々の加工時における円形穴の弾性変形量を同等にして、後加工のホーニングでの取りしろを円形穴の全周にわたって均一にする。
【００１７】
また、圧力発生手段としては、油圧を駆動源とする手段であることがより望ましく、これにより、構造を簡素化し易くなり、設備費の低減などに貢献し得るものとなる。
【００１８】
さらに、当該内周面加工方法は、より好ましい実施形態として、円形穴の内周面に対するホーニング砥石の加圧力を測定し、その測定値に基づいて圧力発生手段をフィードバック制御しながら円形穴の内周面にホーニングを行うようにし、とくに、少なくとも前加工の最終工程と後加工において、砥石の圧接により円形穴の内周面に作用する面圧を同じにするものとしている。
【００１９】
このように、ホーニング砥石の加圧力の測定値に基づいてフィードバック制御を行うことにより、円形穴の内周面に対するホーニング砥石の加圧力、換言すれば砥石の圧接により円形穴の内周面に作用する面圧を一定に維持しながらホーニングを行うことができ、夫々の加工時における円形穴の弾性変形量を同等にして、後加工のホーニングでの取りしろを円形穴の全周にわたって均一にすることができる。とくに、少なくとも前加工の最終工程と後加工において円形穴の内周面に作用する面圧を同じにすれば、後加工のホーニングでの取りしろが小さくても、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去し得ると共に、凹部の深さばらつきも極めて小さくすることができる。
【００２０】
さらに、当該内周面加工方法は、より好ましい実施形態として、前加工の最終工程において砥石の圧接により円形穴の内周面に作用する面圧Ｐ１と、後加工において砥石の圧接により円形穴の内周面に作用する面圧Ｐ２との関係を、０．８＜Ｐ２／Ｐ１≦１にすることができる。これらの面圧Ｐ１，Ｐ２は、砥石の加圧力としてとらえても良い。
【００２１】
ここで、前加工の最終工程で使用するホーニング砥石と、後加工で使用するホーニング砥石とが同一である場合には、前加工の最終工程での面圧Ｐ１と、後加工での面圧Ｐ２との関係をＰ１＝Ｐ２とすることで、夫々のホーニング時の円形穴の弾性変形量を同じにすることができる。そのため、後加工のホーニングの取りしろが小さくても、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去することができ、凹部の深さのばらつきも極めて小さくすることができる。
【００２２】
また、後加工で使用するホーニング砥石の砥粒サイズが、前加工の最終工程で使用するホーニング砥石の砥粒サイズよりも小さい場合には、夫々の面圧の関係をＰ１＝Ｐ２にすると後加工の際に発生する研削熱が大きくなる。そして、後加工では、前加工の最終工程と比較して円形穴が熱の影響でより膨張する。
【００２３】
そこで、熱膨張の影響を考えて夫々の面圧の関係を、Ｐ２／Ｐ１＜１すなわちＰ１＞Ｐ２にすることで、加工時の円形穴の変形量を同じにすることができ、これにより、後加工のホーニングの取りしろが小さくても、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去することができると共に、凹部の深さのばらつきも極めて小さくすることができる。なお、面圧の関係として０．８＜Ｐ２／Ｐ１を設定したのは、Ｐ２／Ｐ１の値が０．８以下になると、後加工での面圧Ｐ２が低くなり過ぎて前加工の最終工程と後加工との同等性が損なわれ、均一な後加工が困難になるからである。
【００２４】
さらに、当該内周面加工方法では、円形穴の内周面に微細な凹部を形成するに際し、塑性加工手段により凹部を形成することができ、塑性加工手段としては、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させることにより凹部を形成するマイクロフォーミングや、円形穴の内周面に多数のボールを投射することにより凹部を形成するボールブラストを採用することができ、これらの塑性加工手段によって凹部を効率良く高精度に形成することができる。
【００２５】
そしてさらに、当該内周面加工方法では、円形穴の内周面に微細な凹部を形成する他の手段として、レーザ加工により凹部を形成する手段、砥粒噴射加工により凹部を形成する手段、及び切削加工により凹部を形成する手段を採用することができ、これらの手段によっても凹部を効率良く高精度に形成することができる。
【００２６】
また、最初に述べたように、本発明の円形穴の内周面加工方法は、内燃機関におけるシリンダボアの内周面の加工に好適であって、この場合、凹部の縁に生じた肉の盛上りを均一に除去すると共に、凹部の深さのばらつきを低減して、高精度の凹部を得ることができ、これによりシリンダボアとピストンとの間の低フリクション化を実現し、ひいては内燃機関の性能向上を実現する。
【実施例】
【００２７】
図２は、本発明の円形穴の内周面加工方法に適用可能なホーニング装置の一例を説明する図である。この実施例における被加工物は、内燃機関である自動車用エンジンのシリンダブロックＣであって、円形穴であるシリンダボア１の内周面に微細な凹部を形成すると共に、その前後にホーニングを行う。なお、シリンダボア１の材質はアルミニウム合金であるが、鋳鉄や溶射膜でも同様に加工することができる。
【００２８】
図示のホーニング装置は、少なくとも前加工の最終工程である中仕上ホーニング（図１のステップＳ３）と、後加工である仕上ホーニング（図１のステップＳ５）に用いられるものであって、シリンダボア１に挿入して回転駆動される概略円柱状のホーニングヘッド３と、ホーニングヘッド３に対してその周方向に沿って配置した複数のホーニング砥石１１と、各ホーニング砥石１１をホーニングヘッド３の半径方向に移動させる圧力発生手段を備えている。
【００２９】
より具体的に説明すると、ホーニングヘッド３は、中心孔５ａを有する本体５と、中心孔５ａに上下動可能に挿入した上下二段のテーパコーン７と、テーパコーン７の下降とともにシリンダボア１の内周面に向けて押圧される複数のシュー９を備え、各シュー９の外側にホーニング砥石１１が装着してある。
【００３０】
上下のテーパコーン７は、中心軸１３に同軸状態で設けてあると共に、下部側に向けて直径が漸次減少する傾斜面７ａと、傾斜面７ａの上部に連続する円柱部７ｂを有しており、円柱部７ｂの外周面を本体５の中心孔５ａに摺接させることで上下方向に案内される。
【００３１】
各シュー９は、本体５の周方向に等間隔で配置してあると共に、本体５に形成した案内溝に収容されて同本体５の半径方向に移動可能であり、内側には、テーパコーン７の傾斜面７ａに接触する上向きの傾斜面９ａを有している。また、各シュー９の外側に設けたホーニング砥石１１は、シュー９の上下方向にわたる角棒状を成している。
【００３２】
本体５の上部には、油圧駆動される拡張圧シリンダ１５が同軸状に連結してあり、この拡張圧シリンダ１５のピストン１７に、テーパコーン７の中心軸１３が連結してある。これにより、拡張圧シリンダ１５のピストン１７を下方に駆動するとテーパコーン７が下降し、互いに接する傾斜面７ａ，９ａでの摺動を伴って、各シュー９が矢印Ａ方向すなわちシリンダボア１の内周面方向に移動し、ホーニング砥石１１を同内周面に圧接させる。
【００３３】
拡張圧シリンダ１５の上面には、ロッド１９が連結してあり、ロッド１９の中間には、歯車などの動力伝達機構２１を介して回転モータ２３が設けてある。このロッド１９の上端は、油圧駆動される上下動シリンダ２５のピストン２７に連結してある。そして、動力伝達機構２１及び回転モータ２３により、ホーニングヘッド３の回転駆動機構２９を構成し、また、上下動シリンダ２５及びピストン２７により、ホーニングヘッド３の上下動駆動機構３１を構成しており、これらの機構２９，３１によりホーニングヘッド３を回転駆動し且つ上下駆動することでシリンダボア１の内周面を研削加工する。
【００３４】
回転モータ２３は、マイクロコンピュータなどから成る制御回路３３によって駆動制御され、また、上下動駆動機構３１は、油圧ポンプや電磁制御弁などから成る油圧機構３５を介して制御回路３３により駆動制御される。
【００３５】
さらに、ホーニング装置は、拡張圧シリンダ１５、ピストン１７、テーパコーン７及び各シュー９により、各ホーニング砥石１１をホーニングヘッド３の半径方向に移動させる圧力発生手段を構成しており、この圧力発生手段は、油圧ポンプや電磁制御弁などから成る第二の油圧機構３７を介して制御回路３３により駆動制御され、シリンダボア１の内周面に対するホーニング砥石１１の加圧力をコントロールする。
【００３６】
ここで、ホーニング装置は、ホーニングヘッド３の内部に、シリンダボア１の内周面に対するホーニング砥石１１の加圧力を測定する圧力検出手段３９を備えている。この圧力検出手段３９は、例えばロードセルであって、本体５の固定部とシュー９とともに移動する可動部の間に設けてある。そして、当該ホーニング装置では、圧力検出手段３９でホーニング砥石１１の加圧力を測定して制御回路３３に入力し、その測定値に基づいて圧力発生手段をフィードバック制御し、例えばホーニング砥石１１の加圧力が一定になるようにする。なお、ホーニング砥石１１の加圧力は、ホーニング砥石１１の圧接により内周面に作用する面圧としても判断することができる。
【００３７】
次に、図３は、本発明の円形穴の内周面加工方法に適用可能な凹部加工装置の一例を説明する図であって、ここでは、塑性加工手段であるマイクロロールフォーミングを行う装置を例示している。
【００３８】
図３（ａ）に示す凹部加工装置１００は、先のシリンダボア１の内周面に微細な凹部を形成するＮＣ工作機械であって、鉛直方向に移動可能な主軸ヘッド１０１と、主軸ヘッド１０１に下向きに突出した状態で支持される主軸１０２と、主軸１０２の下側において水平面内で互いに直交する二軸方向に移動可能な被加工物載置用のテーブル１０３と、主軸１０２に同軸に装着されて一体で回転する工具ホルダ１１０を備えており、図示しない自動工具交換装置により、主軸１０２に対して工具ホルダ１１０の着脱を行うようになっている。
【００３９】
工具ホルダ１１０は、図３（ｂ）に示すように、主軸１０２に装着する部位であるシャンク部１１０Ａと、その下側に連続するボディ部１１０Ｂを有しており、ボディ部１１０Ｂの下側には、アダプタ１１０Ｃを介して、外周部に微細な凹凸を有するフォームローラ１１１と、フォームローラ１１１を回転自在に支持するローラ支持部材１１２と、ローラ支持部材１１２を保持するハウジング１１３を備えている。
【００４０】
フォームローラ１１１は、シリンダボア１の直径よりも小さい直径を有する。このフォームローラ１１１は、材料がとくに限定されるものではないが、例えば、超硬、超硬以外の硬質金属やアルミナ、窒化珪素等のセラミックスなどから成るものであって、高い強度と靭性を有しており、被加工物が焼入れ鋼などの高硬度材料であっても微細な凹部を形成することができる。
【００４１】
ローラ支持部材１１２は、その下部に、複列アンギュラ玉軸受１１５を介して支持軸１１４を回転自在に備えており、支持軸１１４の下部にフォームローラ１１１が固定してある。このとき、主軸１０２による工具ホルダ１１０の回転軸Ｌ１と、支持軸１１４によるフォームローラ１１１のローラ軸Ｌ２とは互いに平行である。
【００４２】
ハウジング１１３は、ボディ部１１０Ｂにアダプタ１１０Ｃを介して連結した中空ブロック状を成すものであって、下端側中空部分には、軸線方向を水平にしたスプラインナット１１７が嵌合固定してあり、このスプラインナット１１７と、ローラ支持部材１１２に連結したスプラインシャフト１１８とを互いにスプライン結合することで、ローラ支持部材１１２を主軸１０２と直交する方向に移動可能にしている。
【００４３】
ローラ支持部材１１２と、ハウジング１１３の上端側中空部分に嵌合したキャップ１１９との間には、荷重付与手段としての圧縮コイルばね１２０が介装してあり、ローラ支持部材１１２に対して主軸１０２と直交する方向の荷重を付与することで、シリンダボア１の内周面にフォームローラ１１１の外周部を圧接させる。この場合、キャップ１１９と圧縮コイルばね１２０との間には、荷重検出手段としての圧電型のロードセル１２１が設けてある。
【００４４】
また、スプラインシャフト１１８には、ローラ支持部材１１２と反対側の端部に、スプラインシャフト１１８の直径よりも大径の止め具１２２が固定してあり、この止め具１２２は、圧縮コイルばね１２０の伸びを抑えると共に、この圧縮コイルばね１２０が伸びきった際の衝撃を緩和し、そして、ハウジング１１３からローラ支持部材１１２が脱落するのを阻止する。
【００４５】
さらに、圧縮コイルばね１２０とロードセル１２１の間には、圧縮コイルばね１２０に予圧を与える調整駒１２３が設けてあり、この調整駒１２３の長さ（圧縮コイルばね１２０の伸縮方向の長さ）を選択することで、予圧力を調整することができる。なお、ロードセル１２１は、調整駒１２３との接触部１２１ａを球面状の突部としており、これにより、圧縮コイルばね１２０の伸縮方向に対する倒れを吸収することができる。
【００４６】
ハウジング１１３と連結したアダプタ１１０Ｃは、図示しないステッピングモータを具備した移動機構を内蔵しており、この移動機構の作動により、ハウジング１１３に保持したフォームローラ１１１をシリンダボア１の内周面に対して近接離間させることができるようになっている。
【００４７】
上記の凹部加工装置１００は、シリンダボア（円形穴）１と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダ１１０に、機能部として、その回転軸Ｌ１に直交する方向に移動可能なローラ支持部材１１２と、ローラ支持部材１１２に対して工具ホルダ１１０の回転軸Ｌ１と平行なローラ軸Ｌ２回りに回転自在に設けた凹部形成用のフォームローラ１１１と、ローラ支持部材１１２に荷重を付与してフォームローラ１１１をシリンダボア（円形穴）１の内周面に圧接させる荷重付与手段（圧縮コイルばね１２０）を備えている。
【００４８】
上記の凹部加工装置１００において、シリンダボア１の内周面に微細な凹部を形成するに際しては、まず、工具ホルダ１１０の回転軸Ｌ１とシリンダボア１の中心軸とを一致させるように位置決めをして、主軸１０２とともに工具ホルダ１１０を下降させ、シリンダボア１内にフォームローラ１１１を挿入する。
【００４９】
次に、アダプタ１１０Ｃ内の移動機構を作動させて、シリンダボア１の内周面に対してフォームローラ１１１を接触させ、ロードセル１２１により検出した荷重が予め設定した値になるまでアダプタ１１０Ｃ内の移動機構の作動を継続させる。
【００５０】
つまり、シリンダボア１の内周面にフォームローラ１１１が接触した後、アダプタ１１０Ｃ内の移動機構の作動を継続させると、ローラ支持部材１１２とハウジング１１３との間で圧縮コイルばね１２０が圧縮され、その反発力が荷重としてフォームローラ１１１に付与されると共に、ロードセル１２１によりこの荷重が検出されることから、このロードセル１２１の検出荷重が設定値になるまでアダプタ１１０Ｃ内の移動機構の作動を継続させれば、フォームローラ１１１がシリンダボア１の内周面に所定荷重で圧接することになる。
【００５１】
そして、上記のように、荷重の設定値を検出した段階において、アダプタ１１０Ｃ内の移動機構の作動を停止し、主軸１０２により工具ホルダ１１０を回転駆動すると、シリンダボア１の内周面に圧接しているフォームローラ１１１が連れ回りし、このフォームローラ１１１の転動によってシリンダボア１の内周面に微細な凹部が形成される。この際、主軸１０２の回転と下降速度とを同期させると、シリンダボア１の内周面の広い領域に微細な凹部を形成することができる。このようにして、上記の凹部加工装置１００では、シリンダボア１の内周面に微細な凹部を高精度に形成することができる。
【００５２】
図２に示すホーニング装置及び図３に示す凹部加工装置１００を用いて、シリンダボア１の内周面を加工するには、先に図１に基づいて説明したように、ファインボーリングにて中ぐり加工した後、前加工の最初の工程である粗ホーニングを実施する。この粗ホーニングでは、図示しないメカ拡張方式のホーニング装置を用いるが、図２に示す油圧拡張方式のホーニング装置で加工することも可能である。
【００５３】
ここで、シリンダブロックＣには、図４に示すように、シリンダボア１の外側に適数のウォータジャケットＪが形成してある。このため、シリンダボア１は、ウォータジャケットＪに対応する部分で肉厚が小さくなり、その部分の壁面の剛性が他の壁面よりも低くなっている。
【００５４】
上記のようなシリンダボア１に粗ホーニングを行うと、粗ホーニングではシリンダボア１の内周面に作用する面圧Ｐ０が非常に高いことから、ウォータジャケットＪに対応する低剛性の部分が外側に撓む状態となり、撓んだ分だけ研削量が少なくなる。その結果、粗ホーニング後のシリンダボア１は、図５に示す如く、ウォータジャケットＪに対応する部分が内側に突出した円形態になる。なお、図５は真円に対する誤差を強調して表したものである。
【００５５】
次に  図２に示すホーニング装置を用いて、シリンダボア１に前加工の最終工程である中仕上ホーニングを行う。ここでは、ホーニング砥石１１の圧接により内周面に作用する面圧Ｐ１が、粗ホーニング時の面圧Ｐ０よりも小さくなるようにし（Ｐ０＞Ｐ１）、この面圧Ｐ１を一定に維持しながら中仕上ホーニングを行う。これにより、シリンダボア１の円形態は、図６に示すように真円度が向上し、円筒度及び面粗さも向上する。なお、図６中のハッチングの部分は中仕上ホーニングによる取りしろＱ１である。
【００５６】
その後、図３に示す凹部加工装置１００を用いて、シリンダボア１の内周面全体に微細な凹部を形成する。ここで、図７は微細な凹部の断面形状を示す図であって、凹部Ｇは、その形成に伴って縁に肉の盛上りＭが生じており、凹部Ｇの深さをＤとし、盛上りＭの高さをＨとすると、Ｄ／Ｈ＝１０程度である。したがって、例えばＤ＝５μｍとすると、Ｈ＝０．５μｍ程度となり、肉の盛上りＭを全て除去するためには、後加工において０．５μｍ以上のホーニングの取りしろが必要となる。
【００５７】
上記の如く微細な凹部を形成した後には、再び図２に示すホーニング装置を用いて、シリンダボア１に後加工である仕上ホーニングを行う。ここでは、中仕上加工の際に用いたホーニング砥石１１と同じものを用い、ホーニング砥石１１の圧接により内周面に作用する面圧Ｐ２が、中仕上ホーニング時の面圧Ｐ１と同じになるようにし（Ｐ２＝Ｐ１）、この面圧Ｐ１を一定に維持しながら仕上ホーニングを行う。
【００５８】
このように、凹部形成の前後に行う中仕上ホーニングと仕上ホーニングの加工条件を同一にすることにより、シリンダボア１は、図８に示すように、中仕上ホーニング後の円形態（内側の線）と仕上ホーニング後の円形態（外側の線）とが近似したものとなり、仕上げホーニングによる取りしろＱ２がシリンダボア１の全周にわたって均一になる。これにより、シリンダボア１の内周面全体において、凹部の縁に生じた肉の盛上りが均一に除去されると共に、凹部の深さを均一にすることができる。
【００５９】
図９は、仕上ホーニングにおいて、ホーニング砥石１１の圧接によりシリンダボア１の内周面に作用する面圧Ｐ２を、中仕上ホーニング時の面圧Ｐ１よりも非常に小さくした場合（Ｐ２≪Ｐ１）を示す図である。この場合、仕上ホーニング時の面圧が非常に小さいので、図４に示すウォータジャケットＪに対応する低剛性の部分の変形量が小さくなり、その分だけ研削量が多くなる。その結果、ウォータジャケットＪに対応する部分の取りしろＱ２が厚くなって、中仕上ホーニング後の円形態（内側の線）と仕上ホーニング後の円形態（外側の線）とが異なるものとなる。
【００６０】
つまり、仕上ホーニング時のホーニング砥石１１による面圧Ｐ２を、中仕上ホーニング時の面圧Ｐ１よりも非常に小さくすると、仕上ホーニングでの取りしろＱ２が全周において不均一となり、凹部の肉の盛上りを均一に除去することができなくなる。したがって、仕上ホーニング時の面圧Ｐ２は、中仕上ホーニング時の面圧Ｐ１と同等又は近いものであることが望ましく、０．８＜Ｐ２／Ｐ１≦１の範囲とするのが良い。
【００６１】
なお、本発明に係わる円形穴の内周面加工方法は、その詳細が上記実施例に限定されるものではなく、例示したホーニング装置及び凹部加工装置以外の装置を使用することができ、シリンダボア以外の円形穴にも当然適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の円形穴の内周面加工方法を説明する工程図である。
【図２】ホーニング装置の一例を示す断面説明図である。
【図３】凹部加工装置の一例を示す装置全体の斜視図（ａ）及び工具ホルダの断面図（ｂ）である。
【図４】シリンダボアを説明する水平断面図である。
【図５】粗ホーニング後のシリンダボアの円形態を示す平面図である。
【図６】中仕上ホーニング後のシリンダボアの円形態を示す平面図である。
【図７】微細な凹部の断面図である。
【図８】仕上ホーニング後のシリンダボアの円形態を示す平面図である。
【図９】仕上ホーニング時のホーニング砥石による面圧が中仕上ホーニング時の面圧よりも非常に小さい場合において、中仕上ホーニング後のシリンダボアの円形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  シリンダボア（円形穴）
Ｃ  シリンダブロック（被加工物）
Ｓ１  粗ホーニング（前加工）
Ｓ２  中仕上ホーニング（前加工の最終工程）
Ｓ４  仕上ホーニング（後加工）
【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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【図９】
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