(57)【要約】【課題】加工ヘッドの引抜時におけるワークの穴の内周面に対するバニッシュツールの押圧を回避する一方で、バニッシュ加工の際、バニッシュツールから内周面に対して任意の荷重を均一に付与する。【解決手段】ワーク加工装置１０のツール進退機構１１０では、バニッシュ加工を行う場合、カートリッジ８２の先端部８８を半径方向内方の初期位置から半径方向外方に突出させることによりバニッシュツール６６を穴１４の内周面１８に接触させ、一方で、バニッシュ加工を行わない場合には、先端部８８を初期位置に保持することによりバニッシュツール６６を内周面１８から離間させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに形成された穴に対して中ぐり加工を行うワーク加工装置において、
前記穴の内周面に対してバニッシュ加工を行うバニッシュツールと、
該バニッシュツールが取り付けられたカートリッジと、
該カートリッジにおける前記バニッシュツールの取付部分を前記穴の半径方向に進退させるツール進退機構と、
を備え、
前記ツール進退機構は、
前記バニッシュ加工を行う場合には、前記取付部分を前記穴の半径方向内方の初期位置から該穴の半径方向外方に突出させることにより前記バニッシュツールを前記内周面に接触させ、
一方で、前記バニッシュ加工を行わない場合には、前記取付部分を前記初期位置に保持することにより前記バニッシュツールを前記内周面から離間させることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項２】
請求項１記載のワーク加工装置において、
前記穴の深さ方向に沿って該穴に挿入可能に構成され、前記ツール進退機構を収容する加工ヘッドをさらに備え、
前記カートリッジの基端部は、前記内周面に対向する前記加工ヘッドの側面に固定部材を介して固定され、
前記カートリッジの先端部には、前記内周面に対向するように前記バニッシュツールが取り付けられていることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項３】
請求項２記載のワーク加工装置において、
前記カートリッジの先端部には、前記深さ方向に沿ってスリットが形成され、
前記ツール進退機構は、前記バニッシュ加工を行う際には、前記カートリッジの先端部における前記半径方向内方の箇所を前記半径方向外方に押圧することを特徴とするワーク加工装置。
【請求項４】
ワークに形成された穴に対して中ぐり加工を行うワーク加工装置において、
前記穴の内周面に対してバニッシュ加工を行うバニッシュツールと、
該バニッシュツールが取り付けられたカートリッジと、
該カートリッジにおける前記バニッシュツールの取付部分を前記穴の半径方向に進退させるツール進退機構と、
を備え、
前記ツール進退機構は、前記カートリッジを前記穴の半径方向外方に押圧し、
前記カートリッジには、前記内周面に対して前記カートリッジが相対的に回転する場合に、前記ツール進退機構の押圧力に起因した前記カートリッジの変位方向を回転方向の下流側に変更する変位方向変更部が設けられていることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項５】
請求項４記載のワーク加工装置において、
前記穴の深さ方向に沿って該穴に挿入可能に構成され、前記ツール進退機構を収容する加工ヘッドをさらに備え、
前記カートリッジの基端部は、前記内周面に対向する前記加工ヘッドの側面に固定部材を介して固定され、
前記カートリッジの先端部における前記回転方向の下流側に、前記内周面に対向するように前記バニッシュツールが取り付けられ、
前記ツール進退機構は、前記カートリッジの先端部における前記回転方向の上流側を前記半径方向外方に押圧し、
前記変位方向変更部は、前記カートリッジの先端部と基端部との間に設けられていることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項６】
請求項５記載のワーク加工装置において、
前記深さ方向から見て、前記カートリッジの先端部における前記バニッシュツールの取付部分と前記ツール進退機構の押圧箇所との間には、前記深さ方向に沿ってスリットが形成され、
前記変位方向変更部は、前記深さ方向から見て、斜めに傾斜した板状部であることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項７】
請求項６記載のワーク加工装置において、
前記板状部は、前記回転方向の上流側が前記内周面に近接する一方で、前記回転方向の下流側が前記内周面から離間するように、斜めに傾斜して前記カートリッジに設けられていることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項８】
請求項２、３、５〜７のいずれか１項に記載のワーク加工装置において、
前記カートリッジの先端部には、前記内周面に対する前記バニッシュツールの突出量を調整する突出量調整部が設けられていることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項９】
請求項２、３、５〜８のいずれか１項に記載のワーク加工装置において、
前記深さ方向に沿って前記加工ヘッドに設けられ、前記固定部材を介して前記カートリッジの基端部が固定される筒状部材と、
前記深さ方向に沿った中心軸を中心に前記筒状部材を回転させる第１回転機構と、
をさらに備えることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項１０】
請求項９記載のワーク加工装置において、
前記ツール進退機構は、
前記筒状部材の内方で前記中心軸に沿って延在するシャフトと、
前記中心軸から偏心して前記シャフトに取り付けられたカムと、
一端が前記カムの外周面に接触し、他端が前記筒状部材を貫通して前記カートリッジの先端部を前記半径方向外方に押圧する押圧部材と、
前記中心軸を中心に前記シャフトを回転させる第２回転機構と、
から構成されることを特徴とするワーク加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに形成された穴に対して中ぐり加工を行うワーク加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、切削加工後のワークの加工面にバニッシュ加工を行うことにより、該加工面の面粗度を向上させることが行われている。特許文献１には、ワークの穴の内周面に対してバニッシュ加工を行う際、バニッシュツールの押圧力を調整可能に構成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、ワークに形成された非真円の穴に対して、その内周面に追従させながらバニッシュツールの押圧力（内周面に付与する荷重）を制御することはできない。
【０００５】
特に、一般的なポイントバニッシュツールを用い、穴の内周面に対して切削加工とバニッシュ加工とを同時に行う場合、切削加工に使用されるバイトとバニッシュツールとを加工ヘッドの側面に設けた状態で、穴の深さ方向に沿って加工ヘッドを該穴に挿入することになる。この場合、加工ヘッドの側面からバイト及びバニッシュツールが穴の半径方向外方にそれぞれ突出している。そのため、切削加工後、バイトと内周面とが接触しないようにワークから加工ヘッドを引き抜く場合、バニッシュツールを半径方向にオフセットさせることができない。この結果、切削加工後の内周面をバニッシュツールが押圧し、押圧した跡が内周面に形成されてしまうという問題がある。
【０００６】
また、バイトの摩耗に起因して内周面の面粗度が変化した場合、この変化に対応してバニッシュツールの押圧力（内周面に付与する荷重）を速やかに変更することができない。
【０００７】
さらに、穴の内周面の凹凸に対してバニッシュツールを押圧するためのバネ荷重が変化すると、バニッシュ加工後の面粗度が均一にならないという問題もある。
【０００８】
さらにまた、バニッシュツールが内周面に対して相対的に回転する場合、回転方向の下流側におけるバニッシュツールと内周面との成す角度が鈍角になると、バニッシュ加工の際、いわゆるビビリ現象が発生し、バニッシュ加工後の面粗度が却って悪化する可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、加工ヘッドの引抜時におけるワークの穴の内周面に対するバニッシュツールの押圧を回避する一方で、バニッシュ加工の際、バニッシュツールから内周面に対して任意の荷重を均一に付与することができるワーク加工装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、バニッシュ加工時のビビリ現象の発生を回避することが可能なワーク加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ワークに形成された穴に対して中ぐり加工を行うワーク加工装置であって、前記穴の内周面に対してバニッシュ加工を行うバニッシュツールと、該バニッシュツールが取り付けられたカートリッジと、該カートリッジにおける前記バニッシュツールの取付部分を前記穴の半径方向に進退させるツール進退機構とを備える。
【００１２】
そして、上記の目的を達成するため、本発明に係るワーク加工装置において、  前記ツール進退機構は、前記バニッシュ加工を行う場合には、前記取付部分を前記穴の半径方向内方の初期位置から該穴の半径方向外方に突出させることにより前記バニッシュツールを前記内周面に接触させ、一方で、前記バニッシュ加工を行わない場合には、前記取付部分を前記初期位置に保持することにより前記バニッシュツールを前記内周面から離間させる。
【００１３】
この構成によれば、前記バニッシュ加工時には、前記取付部分を前記初期位置から前記半径方向外方に突出させ、すなわち、前記取付部分の変位範囲を前記初期位置から前記半径方向に拡張することにより、前記バニッシュツールを前記内周面に接触させる。一方、前記バニッシュ加工が行われない時間帯では、前記取付部分が前記初期位置に保持され、前記バニッシュツールは、前記内周面から離間する。
【００１４】
これにより、切削加工後の前記ワークからの加工ヘッドの引抜時に、前記バニッシュツールが前記内周面に接触し、該バニッシュツールの押圧による跡が前記切削加工後の前記内周面に形成されることを回避することができる。
【００１５】
また、前記ツール進退機構により前記取付部分を前記半径方向に進退させることができるので、前記内周面の面粗度の変化に応じて、前記バニッシュツールから前記内周面に付与する荷重を任意に調整することが可能となる。この結果、前記内周面に凹凸が形成されても、前記バニッシュツールから前記内周面に均一に荷重を付与することが可能となり、前記内周面での面粗度を安定化させることができる。
【００１６】
ここで、前記ワーク加工装置は、前記穴の深さ方向に沿って該穴に挿入可能に構成され、前記ツール進退機構を収容する加工ヘッドをさらに備える。この場合、前記カートリッジの基端部は、前記内周面に対向する前記加工ヘッドの側面に固定部材を介して固定され、前記カートリッジの先端部には、前記内周面に対向するように前記バニッシュツールが取り付けられている。
【００１７】
これにより、前記ツール進退機構が前記カートリッジの先端部を前記半径方向外方に押圧すれば、前記カートリッジは、前記基端部を支点として前記先端部が前記半径方向外方に容易に変位する。一方、前記ツール進退機構による前記カートリッジの先端部への押圧を停止すれば、該先端部は弾性力で前記初期位置に戻る。この結果、前記取付部分である前記先端部の変位範囲を前記初期位置から前記半径方向外方に容易に拡張することができ、前記バニッシュ加工の際、前記バニッシュツールから前記内周面に荷重を容易に付与することができる。
【００１８】
また、前記カートリッジの先端部には、前記深さ方向に沿ってスリットが形成され、前記ツール進退機構は、前記バニッシュ加工を行う際には、前記カートリッジの先端部における前記半径方向内方の箇所を前記半径方向外方に押圧する。
【００１９】
これにより、前記スリットにより分割された前記カートリッジの先端部における一方の部分を前記ツール進退機構が押圧すると、前記カートリッジの先端部における他方の部分は、前記スリットに起因する前記先端部でのバネ作用によって、前記内周面に向かって容易に変位する。この場合、前記他方の部分に前記バニッシュツールが取り付けられていれば、前記他方の部分の変位範囲が前記内周面側に容易に拡張するので、該バニッシュツールを前記内周面に容易に接触させることが可能となる。
【００２０】
また、上記の目的を達成するため、本発明に係るワーク加工装置において、前記ツール進退機構は、前記カートリッジを前記穴の半径方向外方に押圧し、前記カートリッジには、前記内周面に対して前記カートリッジが相対的に回転する場合に、前記ツール進退機構の押圧力に起因した前記カートリッジの変位方向を回転方向の下流側に変更する変位方向変更部が設けられている。
【００２１】
この構成によれば、前記カートリッジを前記ツール進退機構が前記半径方向外方に押圧し、前記変位方向変更部が前記押圧力に起因する前記変位方向を前記回転方向の下流側に変更するので、前記カートリッジの変位範囲を、前記内周面に向かって、前記回転方向の下流側に拡張することができる。これにより、前記回転方向の下流側における前記バニッシュツールと前記内周面との成す角度が鋭角になる。この結果、前記バニッシュ加工の際、ビビリ現象が発生することを回避することができる。従って、前記バニッシュ加工を安定的に行うことができ、前記バニッシュ加工後の面粗度を向上させることができる。
【００２２】
ここで、前記ワーク加工装置は、前記穴の深さ方向に沿って該穴に挿入可能に構成され、前記ツール進退機構を収容する加工ヘッドをさらに備える。この場合、前記カートリッジの基端部は、前記内周面に対向する前記加工ヘッドの側面に固定部材を介して固定され、前記カートリッジの先端部における前記回転方向の下流側に、前記内周面に対向するように前記バニッシュツールが取り付けられる。そして、前記ツール進退機構は、前記カートリッジの先端部における前記回転方向の上流側を前記半径方向外方に押圧し、前記変位方向変更部は、前記カートリッジの先端部と基端部との間に設けられている。
【００２３】
これにより、前記カートリッジの先端部における前記回転方向の上流側を前記ツール進退機構が前記半径方向外方に押圧すると、前記変位方向変更部は、前記変位方向を前記回転方向の下流側に容易に変更することができる。この結果、前記カートリッジの先端部が前記回転方向の下流側に変位し、該先端部の変位範囲を容易に拡張できるので、該回転方向の下流側における前記バニッシュツールと前記内周面との成す角度を容易に鋭角にすることができる。
【００２４】
また、前記深さ方向から見て、前記カートリッジの先端部における前記バニッシュツールの取付部分と前記ツール進退機構の押圧箇所との間には、前記深さ方向に沿ってスリットが形成され、前記変位方向変更部は、前記深さ方向から見て、斜めに傾斜した板状部であればよい。
【００２５】
これにより、前記カートリッジの先端部における前記スリットよりも前記回転方向の上流側の部分を前記ツール進退機構が押圧すれば、前記変位方向変更部は、前記押圧力を前記板状部に直交する方向の力に変換する。この結果、変換後の力によって前記カートリッジの先端部を前記回転方向の下流側に容易に変位させることができる。
【００２６】
この場合、前記板状部は、前記回転方向の上流側が前記内周面に近接する一方で、前記回転方向の下流側が前記内周面から離間するように、斜めに傾斜して前記カートリッジに設けられていればよい。これにより、前記板状部は、前記回転方向の下流側に向くように傾斜して配設されるので、前記押圧力を前記回転方向の下流側への力に効率よく変換することができる。
【００２７】
また、上記の各発明において、前記カートリッジの先端部に、前記内周面に対する前記バニッシュツールの突出量を調整する突出量調整部を設けると、切削加工後の面粗度等に応じて前記バニッシュツールの突出量を適切に設定することが可能となる。
【００２８】
また、前記ワーク加工装置は、前記深さ方向に沿って前記加工ヘッドに設けられ、前記固定部材を介して前記カートリッジの基端部が固定される筒状部材と、前記深さ方向に沿った中心軸を中心に前記筒状部材を回転させる第１回転機構とをさらに備えてもよい。これにより、前記内周面に対する前記バニッシュ加工を容易に行うことができる。
【００２９】
また、前記ツール進退機構は、前記筒状部材の内方で前記中心軸に沿って延在するシャフトと、前記中心軸から偏心して前記シャフトに取り付けられたカムと、一端が前記カムの外周面に接触し、他端が前記筒状部材を貫通して前記カートリッジの先端部を前記半径方向外方に押圧する押圧部材と、前記中心軸を中心に前記シャフトを回転させる第２回転機構とから構成されていればよい。
【００３０】
このように偏心の前記カムを用いることにより、前記半径方向に沿った前記バニッシュツールの突出量（前記バニッシュツールの見掛け上の径方向長さ）を制御することができるので、前記バニッシュツールから前記内周面に対して任意の荷重を均一に付与することが可能となる。この結果、自在加工を行った非真円のワークに対する前記バニッシュツールの追従性が確保され、前記内周面全体に均一な押圧力でバニッシュ加工を行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、加工ヘッドの引抜時におけるワークの穴の内周面に対するバニッシュツールの押圧を回避すると共に、バニッシュ加工の際、バニッシュツールから内周面に対して任意の荷重を均一に付与することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、バニッシュ加工時のビビリ現象の発生を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るワーク加工装置の構成図である。
【図２】図２Ａは、図１のカートリッジの斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａのカートリッジの変形例を示す斜視図である。
【図３】図３Ａは、図２ＡのＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、図３Ｂは、図２ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。
【図４】穴の深さ方向から見た加工ヘッドの一部断面図である。
【図５】図５Ａは、加工前の状態を示す説明図であり、図５Ｂは、加工時の状態を示す説明図である。
【図６】図６Ａは、加工完了の状態を示す説明図であり、図６Ｂは、加工ヘッドの引抜時の状態を示す説明図である。
【図７】図７Ａは、比較例での加工前の状態を示す説明図であり、図７Ｂは、比較例での加工時の状態を示す説明図である。
【図８】図８Ａは、比較例での加工完了の状態を示す説明図であり、図８Ｂは、比較例での加工ヘッドの引抜時の状態を示す説明図である。
【図９】実施例での加工前の状態を示す説明図である。
【図１０】図１０Ａは、実施例での加工時の状態を示す説明図であり、図１０Ｂは、実施例での加工ヘッドの引抜時の状態を示す説明図である。
【図１１】図１１Ａは、比較例での加工時の状態を示す説明図であり、図１１Ｂは、比較例での加工完了の状態を示す説明図である。
【図１２】図１２Ａは、実施例での加工時の状態を示す説明図であり、図１２Ｂは、実施例での加工完了の状態を示す説明図である。
【図１３】図１３Ａは、シリンダブロックの斜視図であり、図１３Ｂは、ボアの加工形状の模式的な平面図であり、図１３Ｃは、ボアの加工形状の模式的な斜視図である。
【図１４】図１４Ａは、比較例でのバニッシュツールの回転位置と突出量との関係を示す図であり、図１４Ｂは、実施例でのバニッシュツールの回転位置と突出量との関係を示す図である。
【図１５】図１５Ａは、比較例でのカートリッジの断面図であり、図１５Ｂは、図１５ＡのＸＶＢ−ＸＶＢ線に沿った断面図である。
【図１６】図１６Ａは、比較例でのバニッシュツール及びカートリッジの変位を示す説明図であり、図１６Ｂは、バニッシュツールと内周面との成す角度を示す説明図である。
【図１７】図１７Ａは、実施例でのカートリッジの断面図であり、図１７Ｂは、図１７ＡのＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線に沿った断面図である。
【図１８】図１８Ａは、実施例でのバニッシュツール及びカートリッジの変位を示す説明図であり、図１８Ｂは、バニッシュツールと内周面との成す角度を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係るワーク加工装置について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。
【００３５】
［１．本実施形態の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るワーク加工装置１０の構成図である。
【００３６】
ワーク加工装置１０は、ワーク１２の穴１４（例えば、車両のエンジンを構成するシリンダブロックのボア）に加工ヘッド１６を挿入し、該穴１４の内周面１８に対して切削加工及びバニッシュ加工等の中ぐり加工を行う装置である。
【００３７】
ワーク加工装置１０は、加工ヘッド１６と、該加工ヘッド１６の中心軸２０を中心に該加工ヘッド１６を回転させる回転駆動機構２２（第１回転機構）と、穴１４に対して加工ヘッド１６を進退させる進退機構２４と、回転駆動機構２２及び進退機構２４を制御する制御部２６とを備える。なお、内周面１８の加工時には、加工ヘッド１６の中心軸２０と、穴１４の中心軸２８とを略同軸とした状態で、中心軸２０、２８と平行なＺ１方向（穴１４の深さ方向）に沿って、加工ヘッド１６が穴１４に挿入される。
【００３８】
回転駆動機構２２は、中心軸２０と同軸に配置された円筒形状のアーバ３０と、アーバ３０の内方で中心軸２０と同軸に収容されたシャフト３２と、アーバ３０を回転駆動させるアーバモータ３４と、シャフト３２を回転駆動させるシャフトモータ３６（第２回転機構）と、アーバ３０、シャフト３２及びアーバモータ３４を収容するハウジング３８とを備える。
【００３９】
ハウジング３８は、中心軸２０に沿った該ハウジング３８の両端において、２個のベアリング４０を介して、アーバ３０を回転可能に保持する。また、ハウジング３８内のシャフトモータ３６側の箇所には、アーバ３０の回転量（回転角度）を検出するロータリエンコーダ４２が収容されている。一方、シャフトモータ３６には、シャフト３２の回転量（回転角度）を検出するロータリエンコーダ４４が配設されている。
【００４０】
進退機構２４は、ネジが刻設された軸部４６と、該軸部４６を回転駆動させる進退モータ４８と、軸部４６の回転量を検出するロータリエンコーダ５０とを備える送りねじ機構である。軸部４６は、ハウジング３８の外周面に固定された送りナット５２に螺合している。従って、進退モータ４８の駆動により軸部４６が回転すると、中心軸２０、２８に沿って、加工ヘッド１６及び回転駆動機構２２を穴１４に対してＺ方向（Ｚ１方向又はＺ２方向）に進退させることができる。
【００４１】
加工ヘッド１６は、図１〜図４に示すように、中心軸２０と同軸に配置され且つアーバ３０と一体に連結される有底筒状のアーバ６０（筒状部材）と、アーバ６０の内方で中心軸２０と同軸に配置され且つシャフト３２と一体に連結されるシャフト６２と、アーバ６０の外周面（側面）に設けられた切削加工用のバイト６４及びバニッシュツール６６とを備える。
【００４２】
アーバ６０の先端部の内方には、シャフト６２の外径よりも大径の空間６８が形成されている。空間６８において、シャフト６２の先端部には、２つの円盤状のカム７０、７２が取り付けられている。カム７０、７２は、中心軸２０から偏心した状態でシャフト６２に取り付けられた偏心カムである（図４参照）。一方のカム７０は、シャフト６２の先端側に取り付けられ、他方のカム７２は、カム７０からＺ２方向に僅かに離間した状態でシャフト６２に取り付けられている。なお、カム７０、７２は、シャフト６２の中心（中心軸２０）に対して所定の角度位置（例えば、同じ角度位置）で偏心した状態でシャフト６２に取り付けられている。
【００４３】
アーバ６０の先端部におけるカム７０の外周面に対向する部分には、中心軸２０の直交方向、すなわち、中心軸２０、アーバ６０及びシャフト６２に対する半径方向（Ｒ方向）に沿って、該アーバ６０を貫通する貫通孔７４が形成されている。貫通孔７４には、棒状の切削工具であるバイト６４が挿入されている。バイト６４は、図示しない付勢手段により、カム７０の外周面に付勢されている。
【００４４】
アーバ６０の先端部におけるカム７２の外周面に対向する部分であって、且つ、中心軸２０を挟んで貫通孔７４とは反対側の位置（１８０°位相が異なる角度位置）には、アーバ６０をＲ方向に貫通する貫通孔７６が形成されている。貫通孔７６には、棒状のプッシュロッド７８（押圧部材）が挿入されている。プッシュロッド７８は、図示しない付勢手段により、カム７２の外周面に付勢されている。
【００４５】
前述のように、加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８が略同軸となるように、Ｚ１方向に沿って穴１４に挿入される。そのため、加工ヘッド１６の挿入時、バイト６４及びプッシュロッド７８は、ワーク１２の内周面１８に対向するように、Ｒ方向に沿って配置される。この場合、穴１４の半径方向と、中心軸２０、アーバ６０及びシャフト６２の半径方向とは、いずれもＲ方向であることは勿論である。
【００４６】
アーバ６０の外周面における貫通孔７６側の箇所は、図１、図２Ａ及び図４に示すように、半径方向内方に窪んだ収容凹部８０が、中心軸２０に沿って、アーバ６０の基端部から貫通孔７６の周辺にかけて形成されている。そして、収容凹部８０には、バニッシュツール６６が取り付けられたカートリッジ８２が収容されている。なお、以下の説明において、「半径方向内方」とは、Ｒ方向に沿って中心軸２０、２８に向かう方向、すなわち、ワーク１２の穴１４の内周面１８からシャフト３２、６２側に離間する方向をいう。
【００４７】
カートリッジ８２は、収容凹部８０に収容可能に構成され、且つ、中心軸２０に沿って延在する長方形状の金属製の部材である。カートリッジ８２におけるシャフトモータ３６側の基端部８４は、ネジ部材８６（固定部材）によってアーバ６０に固定されている。
【００４８】
また、カートリッジ８２の先端部８８（取付部分）から中間部分にかけて、スリット９０が中心軸２０に沿って形成されている。スリット９０は、図２Ａ及び図４に示すように、Ｒ方向に沿って、カートリッジ８２の先端部８８を二分するように形成されている。
【００４９】
ここで、図４に示すように、アーバモータ３４の駆動によるアーバ３０及び加工ヘッド１６の回転方向を矢印の反時計方向とした場合、先端部８８のうち、スリット９０を挟んで回転方向上流側を上流側先端部８８ａと呼称し、一方で、スリット９０を挟んで回転方向下流側を下流側先端部８８ｂと呼称する。
【００５０】
上流側先端部８８ａにおいて、穴１４の内周面１８に対向する外周面は、該内周面１８に沿って傾斜するように形成されている。そして、上流側先端部８８ａには、貫通孔７６に対向するように、Ｒ方向に沿ってネジ孔９２が形成されている。ネジ孔９２には、イモネジ９４が螺合する。イモネジ９４の先端は、プッシュロッド７８と当接可能に上流側先端部８８ａからアーバ６０側に突出している。また、上流側先端部８８ａには、中心軸２０に沿ってネジ孔９２に連通する他のネジ孔９６が形成され、該ネジ孔９６に他のイモネジ９８が螺合する。イモネジ９８は、ネジ孔９２に螺合するイモネジ９４を固定する位置調整部材として機能する。
【００５１】
一方、下流側先端部８８ｂにおいて、穴１４の内周面１８に対向する外周面は、平坦に形成されている。そして、下流側先端部８８ｂには、ネジ孔９２に並設するように、棒状のバニッシュツール６６が挿入される挿入穴１００が形成されている。また、下流側先端部８８ｂには、挿入穴１００に連通するネジ孔１０２が形成され、該ネジ孔１０２にイモネジ１０４（突出量調整部）が螺合する。イモネジ１０４は、挿入穴１００に挿入されたバニッシュツール６６を固定すると共に、内周面１８に対するバニッシュツール６６の突出量を調整する。
【００５２】
さらに、下流側先端部８８ｂには、断面Ｌ字状のスリット１０６が形成されている。スリット１０６は、下流側先端部８８ｂのアーバ６０側の内周面から、アーバ６０（穴１４）の半径方向外方に延び、延びた先からカートリッジ８２の中間部分に延在するように形成されている。これにより、下流側先端部８８ｂは、図２Ａ及び図３Ａに示すように、中間部分から薄板が延び、該薄板の先端部分がブロック状に形成された金属部分として構成される。なお、以下の説明において、「半径方向外方」とは、Ｒ方向に沿って中心軸２０、２８から離間する方向、すなわち、シャフト３２、６２側からワーク１２の穴１４の内周面１８に近接する方向をいう。
【００５３】
カートリッジ８２の中間部分は、基端部８４及び先端部８８と比較して、Ｒ方向に切り欠かれた切欠部１０８（変位方向変更部、板状部）として形成されている。切欠部１０８は、図１、図２Ａ、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、斜めに傾斜した板状部として形成されている。この場合、切欠部１０８は、回転方向の上流側（上流側先端部８８ａ側）の部分がワーク１２の内周面１８に近接する一方で、回転方向の下流側（下流側先端部８８ｂ側）の部分がワーク１２の内周面１８から離間するように、斜めに傾斜している。
【００５４】
なお、カートリッジ８２の形状は、図２Ａに代えて、図２Ｂに示す形状であってもよい。図２Ｂの場合、スリット９０は、カートリッジ８２の穴１４側の外周面からＲ方向に沿って所定の深さにまで形成され、カートリッジ８２のアーバ６０側の内周面にまで至っていない。また、スリット１０６は、スリット９０と連結するように、先端部８８から中間部分にかけて形成されている。すなわち、スリット１０６は、スリット９０のネジ孔９６の箇所から中心軸２０に沿って延び、延びた先からＲ方向に沿って半径方向外方に延び、さらに、中心軸２０に沿ってカートリッジ８２の中間部分に延在するように形成されている。この場合も、下流側先端部８８ｂは、中間部分から薄板が延び、該薄板の先端部分がブロック状に形成される。
【００５５】
以下の説明では、主として、カートリッジ８２が図２Ａの形状である場合について説明する。
【００５６】
そして、ワーク加工装置１０においては、シャフトモータ３６が駆動することにより、シャフト３２、６２が回転すると、シャフト６２に連結された偏心のカム７０の回転によって、バイト６４は、Ｒ方向に沿って、内周面１８に対して進退する。
【００５７】
一方、カム７２の回転によってプッシュロッド７８が半径方向外方に進行した場合、プッシュロッド７８は、イモネジ９４を半径方向外方に押圧する。これにより、カートリッジ８２は、ネジ部材８６によってアーバ６０に固定された基端部８４を支点として、先端部８８が内周面１８側に湾曲する。この結果、下流側先端部８８ｂに取り付けられたバニッシュツール６６は、内周面１８に向かって突出する。
【００５８】
また、カム７２の回転によってプッシュロッド７８が半径方向内方に後退した場合、イモネジ９４は、プッシュロッド７８からの押圧状態から解放される。この結果、カートリッジ８２は、該カートリッジ８２の弾性力によって、図１及び図４に示す押圧前の初期位置に戻り、バニッシュツール６６は、内周面１８から離間する。
【００５９】
従って、シャフトモータ３６、シャフト３２、６２、カム７２及びプッシュロッド７８は、Ｒ方向に沿って、バイト６４及びバニッシュツール６６を内周面１８に対して進退させるツール進退機構１１０を構成する。
【００６０】
図１に戻り、制御部２６は、主制御回路１１２、同期コントローラ１１４及びサーボアンプ１１６〜１２０を備える。主制御回路１１２は、サーボアンプ１１６、１２０を介してアーバモータ３４及び進退モータ４８をそれぞれ駆動させることにより、ワーク１２に対するバイト６４及びバニッシュツール６６の相対位置を制御する。また、主制御回路１１２は、この相対位置に応じて、同期コントローラ１１４及びサーボアンプ１１８を介して、シャフトモータ３６を駆動させることにより、バイト６４及びバニッシュツール６６の突出量を調整する。
【００６１】
同期コントローラ１１４は、シャフトモータ３６の動作を、アーバモータ３４及び進退モータ４８の動作に同期させるものである。すなわち、同期コントローラ１１４は、ロータリエンコーダ４２で検出したアーバ３０の回転量（回転角度）、及び、ロータリエンコーダ５０で検出した軸部４６の回転量に基づいて、サーボアンプ１１８を介して、シャフトモータ３６を駆動させる。このとき、同期コントローラ１１４は、サーボアンプ１１８により、ロータリエンコーダ４４で検出したシャフト３２の回転角度に応じて、シャフトモータ３６をフィードバック制御する。
【００６２】
従って、制御部２６は、アーバ３０及びシャフト３２を同期して回転させつつ、アーバ３０の回転角度の位相に対して、シャフト３２の回転角度の位相を進角化又は遅角化させることにより、バイト６４及びバニッシュツール６６の加工ヘッド１６からの突出量を調整する。
【００６３】
［２．本実施形態の動作］
以上のように構成される本実施形態に係るワーク加工装置１０の動作について、図１〜図１８Ｂを参照しながら説明する。
【００６４】
［２．１  内周面１８に対する加工］
先ず、ワーク加工装置１０によるワーク１２の穴１４の内周面１８に対する加工の動作について、図５Ａ〜図１０Ｂを参照しながら説明する。
【００６５】
図５Ａ〜図６Ｂは、内周面１８に対する加工の一連の動作を概略的に図示した説明図である。なお、図５Ａ〜図６Ｂでは、ワーク加工装置１０のうち、加工ヘッド１６の外観を模式的に図示すると共に、ワーク１２について、シリンダブロックのボア（穴１４）の部分を模式的に図示している。
【００６６】
図５Ａは、加工ヘッド１６が原点位置にある状態を図示したものである。原点位置は、穴１４の上方であって、且つ、加工ヘッド１６の中心軸２０と、穴１４の中心軸２８とが略同軸であるＺ２方向側の位置である。
【００６７】
この状態において、制御部２６（図１参照）からの制御によってシャフトモータ３６を駆動させ、シャフト３２、６２を所定角度回転させる。これにより、カム７０、７２も所定角度回転する。このようなカム７０の回転位置の変化により、バイト６４の先端は、付勢手段によるカム７０への付勢力に抗して、半径方向外方に突出する。
【００６８】
一方、カム７２の回転位置の変化により、プッシュロッド７８は、付勢手段によるカム７２への付勢力に抗して、半径方向外方に突出し、カートリッジ８２に固定されたイモネジ９４を押圧する。この押圧力は、イモネジ９４が設けられた上流側先端部８８ａから切欠部１０８に伝達される。
【００６９】
切欠部１０８は、斜めに傾斜する板状部であるため、この押圧力を板状部に直交する方向の力に変換し、変換後の力を下流側先端部８８ｂに伝達する。この結果、下流側先端部８８ｂ（を含む先端部８８）は、変換後の力により、アーバ６０に固定された基端部８４を支点として、半径方向外方に湾曲する。従って、下流側先端部８８ｂに固定されたバニッシュツール６６は、半径方向外方に突出する。すなわち、バニッシュツール６６及び先端部８８の変位範囲は、初期位置から半径方向外方に拡張される。
【００７０】
そして、制御部２６からの制御によってアーバモータ３４が駆動すると、アーバ３０及び加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８を中心に回転する。これにより、図５Ａの原点位置において、バイト６４及びバニッシュツール６６は、加工ヘッド１６（を構成するアーバ６０）から半径方向外方に突出した状態で、中心軸２０、２８を中心に回動することになる。
【００７１】
次に、制御部２６からの制御によって進退モータ４８が駆動し、軸部４６が回転すると、図５Ａの原点位置から穴１４に向かってアーバ３０及び加工ヘッド１６がＺ１方向に進行する。これにより、加工ヘッド１６は、図５Ｂに示すように、中心軸２０、２８を中心に回転しながら、Ｚ１方向に移動しつつ、該穴１４に挿入される。
【００７２】
図１、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、バイト６４は、バニッシュツール６６よりもＺ１方向側に配置されている。そのため、加工ヘッド１６が穴１４に挿入されると、先ず、中心軸２０、２８を中心に回動するバイト６４が内周面１８に接触し、該内周面１８への切削加工が開始される。この場合、バイト６４は、加工ヘッド１６の回転及び移動に伴って、内周面１８を周方向に切削しつつ、Ｚ１方向に移動する。
【００７３】
一方、加工ヘッド１６がＺ１方向にさらに進行すると、中心軸２０、２８を中心に回動するバニッシュツール６６が内周面１８に接触し、該内周面１８へのバニッシュ加工が開始される。この場合、バニッシュツール６６は、加工ヘッド１６の回転及び移動に伴って、内周面１８を周方向に加圧しつつ、Ｚ１方向に移動する。
【００７４】
従って、図５Ｂに示す加工動作では、加工ヘッド１６の回転及び移動に伴って、バイト６４による内周面１８への切削加工と、バニッシュツール６６による内周面１８へのバニッシュ加工とが同時に行われる。この場合、Ｚ１方向に沿った前方位置にバイト６４が存在する一方で、後方位置にバニッシュツール６６が存在するので、バイト６４による切削加工後、バニッシュツール６６によるバニッシュ加工が速やかに行われる。
【００７５】
このようにして切削加工及びバニッシュ加工が行われ、図６Ａに示すように、バイト６４及びバニッシュツール６６の位置がワーク１２よりもＺ１方向側になると、加工ヘッド１６による加工が完了する。加工完了後、制御部２６は、進退モータ４８の駆動を停止して、アーバ３０及び加工ヘッド１６の進行を停止させると共に、アーバモータ３４の駆動を停止して、アーバ３０及び加工ヘッド１６の回転を停止させる。
【００７６】
次に、制御部２６は、シャフトモータ３６を駆動させ、シャフト３２、６２を所定角度だけ回転（正転又は逆転）させる。これにより、カム７０、７２も所定角度回転し、バイト６４は、付勢手段の付勢力により、半径方向内方に後退する。この結果、中心軸２０、２８（Ｚ方向）から見て、バイト６４は、穴１４の内周面１８から離間する。
【００７７】
また、プッシュロッド７８は、付勢手段の付勢力により、半径方向内方に後退する。これにより、イモネジ９４は、プッシュロッド７８の押圧力から解放され、下流側先端部８８ｂを含む先端部８８は、カートリッジ８２の弾性力によって、半径方向内方に後退し、収容凹部８０に収容される。従って、下流側先端部８８ｂに固定されたバニッシュツール６６は、半径方向内方に後退する。この結果、中心軸２０、２８（穴１４の深さ方向）から見て、バニッシュツール６６は、穴１４の内周面１８から離間する。
【００７８】
次に、制御部２６は、進退モータ４８を駆動させ、軸部４６を回転させることにより、図６Ｂに示すように、アーバ３０及び加工ヘッド１６を図６Ａの加工完了の位置（Ｚ１方向側）から図５Ａの原点位置（Ｚ２方向側）に戻す。この場合、加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８に沿って、Ｚ２方向に向かい、加工を行ったワーク１２の穴１４を通って原点位置に戻る。前述のように、バイト６４及びバニッシュツール６６は、半径方向内方に後退し、内周面１８から離間している。そのため、加工ヘッド１６を中心軸２０、２８に沿って原点位置に引き抜いても、バイト６４及びバニッシュツール６６と、加工後の内周面１８とが接触することはない。従って、加工ヘッド１６の移動中に、バイト６４及びバニッシュツール６６が加工後の内周面１８に接触して筋等の跡が形成されることを回避することができる。そして、加工ヘッド１６が穴１４から引き抜かれて原点位置に戻った時点で、制御部２６は、進退モータ４８の駆動を停止させ、加工ヘッド１６の移動を停止させる。
【００７９】
［２．２  加工動作の効果の説明］
次に、上記の加工動作の効果について、図７Ａ〜図１０Ｂを参照しながら説明する。
【００８０】
図７Ａ〜図８Ｂは、比較例の加工動作の説明図であり、図９Ａ〜図１０Ｂは、本実施形態の加工動作（実施例）の説明図である。図７Ａ〜図８Ｂの状態と、図９Ａ〜図１０Ｂの状態とは、図５Ａ〜図６Ｂの状態にそれぞれ対応する。また、以下の説明において、比較例では、本実施形態に係るワーク加工装置１０と同じ構成要素について、同じ参照符号を付けて説明する場合がある。さらに、図７Ａ〜図１０Ｂの説明では、上記の加工動作のうち、主として、バニッシュ加工の効果について説明する。従って、図７Ａ〜図１０Ｂでは、説明の便宜上、ワーク加工装置１０のうち、バニッシュツール６６近傍の部分をデフォルメして図示している。
【００８１】
図７Ａ〜図８Ｂに示すように、比較例では、断面視で、アーバ６０の収容凹部８０にカートリッジ８２が配設され、カートリッジ８２は、２本のネジ部材８６によってアーバ６０に固定されている。カートリッジ８２の中央部には、Ｒ方向に貫通する貫通孔１３０が形成され、貫通孔１３０をバニッシュツール６６が挿通している。バニッシュツール６６の基端部には、フランジ１３２が設けられ、アーバ６０には、フランジ１３２を収容するための凹部１３４が形成されている。凹部１３４には、フランジ１３２を介してバニッシュツール６６を、半径方向外方に押圧するバネ部材１３６が収容されている。
【００８２】
この場合、凹部１３４は、フランジ１３２を収容可能な大きさに形成されると共に、カートリッジ８２によって閉塞されている。そのため、図７Ａに示すように、バネ部材１３６の弾発力によってフランジ１３２がカートリッジ８２に押し付けられた場合、カートリッジ８２からのバニッシュツール６６の突出量が最大突出量となる。つまり、比較例では、本実施形態のように、カム７２及びプッシュロッド７８を含むツール進退機構１１０は存在せず、バネ部材１３６の弾発力によるバニッシュツール６６の突出のみの機能しか有していない。
【００８３】
そして、図７Ａに示す状態で加工ヘッド１６を回転させ、且つ、Ｚ１方向に沿って加工ヘッド１６を移動させた場合、図７Ｂに示すように、バニッシュツール６６がワーク１２の穴１４の内周面１８に接触し、該内周面１８に対するバニッシュ加工が行われる。なお、バニッシュ加工中、バニッシュツール６６は、内周面１８に荷重を加える一方で、内周面１８からの反作用力により、バネ部材１３６の弾発力に抗して、半径方向内方に後退する。従って、図７Ａの初期位置におけるバニッシュツール６６の先端位置と、図７Ｂのバニッシュ加工中のバニッシュツール６６の先端位置との間隔は、バニッシュ加工時のバニッシュツール６６の縮み代となる。
【００８４】
図８Ａに示すように、バニッシュツール６６が穴１４を通過すると、内周面１８に対するバニッシュ加工が完了する。この場合、バニッシュツール６６は、内周面１８からの反作用力から解放されるので、バネ部材１３６の弾発力によって、半径方向外方に突出する。
【００８５】
この状態で、加工ヘッド１６を図７Ａの原点位置に戻す場合、加工ヘッド１６は、穴１４を通って原点位置に戻る。そのため、図８Ｂに示すように、バニッシュツール６６は、バニッシュ加工後の内周面１８に再度接触しながら原点位置に移動する。この場合、バニッシュツール６６は、内周面１８に接触しつつ、該内周面１８に荷重を付与しながら移動するため、バニッシュツール６６の通過後の内周面１８には、Ｚ方向に沿って１本の筋等の跡が着いてしまう。
【００８６】
また、アーバ６０のバニッシュツール６６とは反対側の位置近傍には、バイト６４が配設されている。比較例において、バイト６４がＲ方向に進退できない場合、バイト６４は、加工ヘッド１６から半径方向外方に常時突出することになる。そのため、内周面１８からバニッシュツール６６を離間すべく、加工ヘッド１６をＲ方向にオフセットさせることはできない。加工ヘッド１６をオフセットさせると、バイト６４が内周面１８に接触して新たな筋が形成されるおそれがあるからである。
【００８７】
これに対して、図９〜図１０Ｂで模式的に図示した実施例において、図９の原点位置では、カートリッジ８２の先端部８８（の上流側先端部８８ａ）は、プッシュロッド７８により半径方向外方に押圧されていない。そのため、先端部８８及びバニッシュツール６６は、バニッシュ加工前の初期位置に保持されている。従って、図９の原点位置では、穴１４の内周面１８とバニッシュツール６６の先端位置との間に、所定の隙間が形成されている。
【００８８】
次に、シャフト６２及びカム７２の回転によってプッシュロッド７８が上流側先端部８８ａ（に固定されたイモネジ９４）を半径方向外方に押圧すると、先端部８８（の下流側先端部８８ｂ）及びバニッシュツール６６は、初期位置から半径方向外方に変位する。
【００８９】
この状態で、加工ヘッド１６を回転させ、且つ、Ｚ１方向に沿って加工ヘッド１６を移動させると、図１０Ａに示すように、バニッシュツール６６が内周面１８に接触してバニッシュ加工が行われる。その後、図１０Ｂに示すように、バニッシュツール６６が穴１４を通過すると、内周面１８に対するバニッシュ加工が完了する。
【００９０】
この場合、シャフト６２及びカム７２の回転（正転又は逆転）によってプッシュロッド７８が半径方向内方に後退すると、上流側先端部８８ａ（に固定されたイモネジ９４）は、プッシュロッド７８の押圧状態から解放され、先端部８８（の下流側先端部８８ｂ）及びバニッシュツール６６は、カートリッジ８２の弾性力によって、初期位置に戻る。初期位置では、穴１４の内周面１８とバニッシュツール６６の先端位置との間に、所定の隙間が形成される。
【００９１】
従って、この状態で、加工ヘッド１６を図９の原点位置に戻す場合、加工ヘッド１６は、穴１４を通って原点位置に戻る。この場合、図１０Ｂに示すように、バニッシュツール６６は、所定の隙間をもって内周面１８から離間した初期位置に保持されているので、バニッシュ加工後の内周面１８に接触することなく、加工ヘッド１６を図９の原点位置に移動させることができる。この結果、バニッシュツール６６の通過後の内周面１８に、Ｚ方向に沿って１本の筋等の跡が着くことを回避することができる。
【００９２】
［２．３  内周面１８に付与される荷重の設定］
次に、バニッシュ加工時に、バニッシュツール６６から内周面１８に付与される荷重の設定について、図１１Ａ〜図１２Ｂを参照しながら説明する。ここでは、バニッシュ加工前の切削加工時において、バイト６４の摩耗に起因して内周面１８の面粗度が変化した際に、バニッシュ加工時に、バニッシュツール６６から内周面１８に付与される荷重を、該面粗度を考慮して設定する場合について説明する。
【００９３】
図１１Ａ及び図１１Ｂの比較例では、単純に、バネ部材１３６の弾発力によってバニッシュツール６６を内周面１８に接触させて荷重を付与する。そのため、内周面１８の面粗度の変化に応じて、バニッシュツール６６から内周面１８に付与する荷重を任意に設定することができない。この結果、バニッシュ加工後の内周面１８の面粗度を所望の面粗度にすることができない。
【００９４】
これに対して、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す実施例では、カム７２の回転位置によって、プッシュロッド７８におけるＲ方向への突出量を調整することができる。これにより、プッシュロッド７８に押圧されるカートリッジ８２の先端部８８（下流側先端部８８ｂ）及びバニッシュツール６６の内周面１８に対する突出量が調整されるので、基端部８４を支点とする先端部８８の湾曲度（弾性部分として機能する先端部８８のバネ力）を増減することが可能となる。この結果、バニッシュツール６６から内周面１８に付与される荷重を任意の値に設定することが可能となる。従って、実施例では、切削加工後の内周面１８の面粗度に応じてカム７２の回転位置を適宜調整し、該面粗度に対応した荷重を設定することができる。
【００９５】
［２．４  内周面１８の面粗度の安定化］
次に、バニッシュ加工において、内周面１８の面粗度を安定化させるための手法について、図１３Ａ〜図１４Ｂを参照しながら説明する。
【００９６】
図１３Ａは、ワーク１２としてのシリンダブロック１４０の斜視図であり、複数のボア１４２（穴１４）が形成されている。図１３Ｂは、上方から１つのボア１４２を見たときの該ボア１４２の形状を誇張して図示した模式的な平面図である。また、図１３Ｃは、１つのボア１４２の形状を誇張して図示した模式的な斜視図である。
【００９７】
シリンダブロック１４０において、ボア１４２の形状は、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、真円ではなく、歪んだ形状となっている。これは、冷間時にボア１４２が略円筒状であっても、熱間時には熱膨張によって歪んだ形状となるためである。例えば、エンジンの始動時、エンジンが燃焼して熱膨張が発生すると、ボア１４２は、歪んだ形状となる。また、シリンダブロック１４０には、図示しないシリンダヘッドが取り付けられているため、その締付力で変形する場合がある。従って、このような歪みが抑制されるように、ボア１４２の内径形状を歪みを反転した形状に加工することで、非真円に形成したボア１４２の面粗度を均一化（安定化）させる必要がある。
【００９８】
図１４Ａの比較例では、前述のように、バネ部材１３６の弾発力でバニッシュツール６６を内周面１８に向けて突出させるのみである。そのため、内周面１８の周方向（バニッシュツール６６の回転角度θ）に沿って、Ｒ方向の凹凸が形成されている場合、この凹凸に応じてバネ縮量差が発生し、内周面１８から内周面１８に付与される荷重（バネ荷重）が内周面１８の位置によって変化する。この結果、比較例では、バニッシュ加工を行っても、内周面１８の面粗度が均一とはならず、安定化しないという問題がある。なお、図１４Ａでは、θ方向について着目したが、Ｚ方向に沿った内周面１８の凹凸に対しても、同様の問題が発生する。
【００９９】
これに対して、図１４Ｂの実施例では、内周面１８の凹凸に応じてカム７２を回転させ、バニッシュツール６６の先端位置を、この凹凸に追従させることにより、内周面１８のどの場所でも面粗度が一定値となり、面粗度の均一化（安定化）を実現することができる。
【０１００】
［２．５  バニッシュ加工時のビビリ現象の抑制］
次に、バニッシュ加工時におけるビビリ現象の発生を抑制するための手法について、図１５Ａ〜図１８Ｂを参照しながら説明する。
【０１０１】
図１５Ａ〜図１６Ｂは、比較例のカートリッジ８２及びバニッシュツール６６を図示している。比較例では、板状部である切欠部１０８がアーバ６０の収容凹部８０（図１、図２Ａ及び図４参照）に沿って、略平坦に形成されている。この場合、プッシュロッド７８が上流側先端部８８ａを押圧すると、図１５Ｂで矢印に示すように、プッシュロッド７８からの押圧力に起因する先端部８８の変位方向は、該押圧力の方向となる。
【０１０２】
これにより、図１６Ａに示すように、中心軸２０、２８に対して、変位前（破線で図示）の下流側先端部８８ｂに取り付けられたバニッシュツール６６とプッシュロッド７８との成す角度をαとすれば、先端部８８は、全体的に、加工ヘッド１６の回転方向の上流側（時計方向）に変位する。この結果、図１６Ｂに示すように、内周面１８とバニッシュツール６６とが接触した際、回転方向の下流側における内周面１８とバニッシュツール６６との成す角度βは、鈍角となる。
【０１０３】
角度βが鈍角である場合、スティックスリップ現象が起こりやすくなり、バニッシュツール６６にビビリが発生する。このようなビビリ現象の発生により、内周面１８の面粗度が荒れてしまい、面粗度の安定化を図ることができない。
【０１０４】
これに対して、図１７Ａ〜図１８Ｂに示す実施例では、図１７Ｂのように、切欠部１０８が斜めに傾斜して形成されている。すなわち、切欠部１０８は、回転方向の上流側が内周面１８に近接し、一方で、回転方向の下流側が内周面１８から離間する板状部として構成されている。
【０１０５】
ここで、プッシュロッド７８が上流側先端部８８ａを押圧すると、図１７Ｂで矢印に示すように、切欠部１０８は、プッシュロッド７８からの押圧力を、板状部分の面に直交する方向の力（回転方向の下流側に向かう力）に変換する。従って、下流側先端部８８ｂには、変換後の力が伝達される。
【０１０６】
これにより、図１８Ａに示すように、先端部８８は、変換後の力の作用によって、その変位範囲が初期位置から内周面１８側に拡張され、全体的に、加工ヘッド１６の回転方向の下流側（反時計方向）に変位する。この結果、内周面１８とバニッシュツール６６とが接触した際、図１８Ｂに示すように、角度βは、鋭角となる。従って、スティックスリップ現象が起こりにくくなり、バニッシュツール６６でのビビリの発生を抑制することができる。これにより、バニッシュツール６６は、内周面１８を安定してバニッシュ加工することができ、所望の面粗度の内周面１８に加工することができる。
【０１０７】
［３．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るワーク加工装置１０によれば、バニッシュ加工時には、カートリッジ８２の先端部８８を初期位置から半径方向外方に突出させ、すなわち、先端部８８の変位範囲を初期位置からＲ方向に拡張することにより、バニッシュツール６６を穴１４の内周面１８に接触させる。一方、バニッシュ加工が行われない時間帯では、先端部８８が初期位置に保持され、バニッシュツール６６は、穴１４の内周面１８から離間する。
【０１０８】
これにより、切削加工後のワーク１２からの加工ヘッド１６の引抜時に、バニッシュツール６６が穴１４の内周面１８に接触し、該バニッシュツール６６の押圧による跡が切削加工後の内周面１８に形成されることを回避することができる。
【０１０９】
また、ツール進退機構１１０により先端部８８をＲ方向に進退させることができるので、内周面１８の面粗度の変化に応じて、バニッシュツール６６から内周面１８に付与する荷重を任意に調整することが可能となる。この結果、内周面１８に凹凸が形成されても、バニッシュツール６６から内周面１８に均一に荷重を付与することが可能となり、内周面１８での面粗度を安定化させることができる。
【０１１０】
また、ツール進退機構１１０がカートリッジ８２の先端部８８を半径方向外方に押圧すれば、カートリッジ８２は、基端部８４を支点として先端部８８が半径方向外方に容易に変位する。一方、ツール進退機構１１０による先端部８８への押圧を停止すれば、該先端部８８は弾性力で初期位置に戻ることが可能である。この結果、先端部８８の変位範囲を初期位置から半径方向外方に容易に拡張することができ、バニッシュ加工の際、バニッシュツール６６から内周面１８に荷重を容易に付与することができる。
【０１１１】
さらに、スリット９０により分割されたカートリッジ８２の先端部８８における上流側先端部８８ａをツール進退機構１１０が押圧すると、下流側先端部８８ｂは、スリット９０に起因する先端部８８でのバネ作用によって、内周面１８に向かって容易に変位する。この場合、下流側先端部８８ｂにバニッシュツール６６が取り付けられているので、下流側先端部８８ｂの変位範囲が内周面１８側に容易に拡張するので、バニッシュツール６６を内周面１８に容易に接触させることができる。
【０１１２】
また、本実施形態に係るワーク加工装置１０では、カートリッジ８２をツール進退機構１１０が半径方向外方に押圧し、切欠部１０８が押圧力に起因するカートリッジ８２の変位方向を回転方向の下流側に変更するので、カートリッジ８２の変位範囲を、内周面１８に向かって、回転方向の下流側に拡張することができる。これにより、回転方向の下流側におけるバニッシュツール６６と内周面１８との成す角度βが鋭角になる。これにより、バニッシュ加工の際、ビビリ現象が発生することを回避することができる。この結果、バニッシュ加工を安定的に行うことができ、バニッシュ加工後の内周面１８の面粗度を向上させることができる。
【０１１３】
また、カートリッジ８２の先端部８８における回転方向の上流側（上流側先端部８８ａ）をツール進退機構１１０が半径方向外方に押圧すると、切欠部１０８は、変位方向を回転方向の下流側に容易に変更することができる。この結果、カートリッジ８２の先端部８８（下流側先端部８８ｂ）が回転方向の下流側に変位し、該先端部８８の変位範囲を容易に拡張できるので、該回転方向の下流側におけるバニッシュツール６６と内周面１８との成す角度βを容易に鋭角にすることができる。
【０１１４】
また、カートリッジ８２の先端部８８におけるスリット９０よりも回転方向の上流側の部分である上流側先端部８８ａをツール進退機構１１０が押圧すれば、切欠部１０８は、押圧力を板状部分の直交方向の力に変換する。この結果、変換後の力によってカートリッジ８２の先端部８８を回転方向の下流側に容易に変位させることができる。
【０１１５】
この場合、切欠部１０８は、回転方向の上流側が内周面１８に近接する一方で、回転方向の下流側が内周面１８から離間するように、斜めに傾斜してカートリッジ８２に設けられている。このように、回転方向の下流側に向くように傾斜して切欠部１０８が配設されるので、押圧力を回転方向の下流側への力に効率よく変換することができる。
【０１１６】
また、本実施形態において、カートリッジ８２の先端部８８に内周面１８に対するバニッシュツール６６の突出量を調整するイモネジ１０４が設けられているので、切削加工後の内周面１８の面粗度等に応じてバニッシュツール６６の突出量を適切に設定することが可能となる。
【０１１７】
また、ワーク加工装置１０においては、アーバ６０にカートリッジ８２の基端部８４が固定され、アーバモータ３４によって中心軸２０、２８を中心にアーバ３０、６０を回転させることにより、内周面１８に対するバニッシュ加工を容易に行うことができる。
【０１１８】
また、ツール進退機構１１０は、シャフト３２、６２、シャフトモータ３６、カム７０、７２及びプッシュロッド７８から構成されており、偏心のカム７０、７２を用いることで、Ｒ方向に沿ったバニッシュツール６６の突出量（バニッシュツール６６の見掛け上のＲ方向の長さ）を制御することができる。これにより、バニッシュツール６６から内周面１８に対して任意の荷重を均一に付与することが可能となる。この結果、自在加工を行った非真円のワーク１２（シリンダブロック１４０）に対するバニッシュツール６６の追従性が確保され、内周面１８全体に均一な押圧力でバニッシュ加工を行うことができる。
【０１１９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…ワーク加工装置                    １２…ワーク
１４…穴                                １６…加工ヘッド
１８…内周面                            ２０、２８…中心軸
２２…回転駆動機構                      ２４…進退機構
２６…制御部                            ３０、６０…アーバ
３２、６２…シャフト                    ３４…アーバモータ
３６…シャフトモータ                    ４６…軸部
４８…進退モータ                        ６４…バイト
６６…バニッシュツール                  ６８…空間
７０、７２…カム                        ７４、７６…貫通孔
７８…プッシュロッド                    ８０…収容凹部
８２…カートリッジ                      ８４…基端部
８６…ネジ部材                          ８８…先端部
８８ａ…上流側先端部                    ８８ｂ…下流側先端部
９０、１０６…スリット                  ９２、９６、１０２…ネジ孔
９４、９８、１０４…イモネジ            １００…挿入穴
１０８…切欠部                          １１０…ツール進退機構
１４０…シリンダブロック                １４２…ボア
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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