(57)【要約】【課題】１本砥石であっても治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させる。【解決手段】ホーニングツール１に、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石６を設け、ワーク保持治具１０に、治具ベース１１と、治具ベース１１に対して第１水平軸１２を中心に回動可能に且つ第１水平軸１２に沿って移動可能に支持される外側回動体１３と、外側回動体１３に対して第１水平軸１２に垂直な方向に延びる第２水平軸１４を中心に回動可能に且つ第２水平軸１４に沿って移動可能に支持される内側回動体１５と、内側回動体１５に固定され、ワーク５０を取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダ１６とを設ける。そして、ワークホルダ１６に治具ウエイト２０を吊り下げる。【選択図】図１
2019000914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機において、
上記ホーニングツールは、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を備え、
上記ワーク保持治具は、
治具ベースと、
上記治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、
上記外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、
上記内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、
上記ワークホルダ又は上記内側回動体に吊り下げられる治具ウエイトとを備えている
ことを特徴とするホーニング加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のホーニング加工機において、
上記治具ウエイトは、複数の構成要素を重ね合わせて構成されている
ことを特徴とするホーニング加工機。
【請求項３】
請求項２に記載のホーニング加工機において、
上記複数の構成要素は、互いの重ね合わせ面に黒皮が残った鋼板よりなる
ことを特徴とするホーニング加工機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のホーニング加工機において、
上記治具ウエイトの重さは、上記ホーニングツールによってワークを押し付けるモーメントを打ち消すモーメントを発生させる重さに変更可能に構成されている
ことを特徴とするホーニング加工機。
【請求項５】
ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を用いた加工方法において、
上記ホーニングツールに径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を設け、上記ワーク保持治具に治具ベースと、該治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、該外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、該内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダとを設ける準備工程と、
上記ホーニングツールによってワークを押し付けるツール側モーメントを打ち消す治具側モーメントを発生させる治具ウエイトの重さを計算する計算工程と、
上記ワークホルダに上記ワークを取り付けるワーク取付工程と、
上記計算された重さに対応する治具ウエイトをワークホルダ又は内側回動体に吊り下げるウエイト吊り下げ工程と、
上記ホーニングツールを上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて上記ホーニング砥石を該内径面に押し付ける研削工程とを含む
ことを特徴とするホーニング加工機を用いた加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホーニング砥石を加工物の穴部内径面等に押し付けて内径面を研磨するホーニング加工機及びそれを用いた加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円柱状の主軸に取り付けた砥石を加工物の穴部内径面等に押し付け、一定の荷重を加えながら往復及び回転運動し、内径面を研磨するホーニング加工機は知られている。ホーニング加工機は、ツールとワークの芯出しをツール側又は治具側で行って前加工穴にならわせることで加工を行う。治具側で芯出しを行うものとして、例えばフローティング機構を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
またホーニング加工機として、例えば、特許文献２のようなホーニング砥石を備える小径のホーニングツールが知られている。このホーニングツールを工作物の小径（例えば直径２０ｍｍ以内）の被加工穴内径面の軸線方向へ往復移動させるとともに、軸線周りに回転させながら、ホーニング砥石に一定の切込量をもって切込動作を与え、被加工穴内径面をホーニング加工することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６０９９８９号公報
【特許文献２】特開２００６−３４６８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２のような小径のホーニングツールは、砥石拡張機構がツール先端の小径軸内に設けられるので、ホーニング砥石が円周方向の一部に１本のみ設けられる。１本砥石の場合、ストロークによる荷重変動はツール又はワークに傾きを発生させる。また、回転における荷重変動は、円周方向への動きを増し、真円形状を損なう動きの原因となる。さらに、傾きの発生にもつながり、安定した加工ができず、仕上がり精度を向上させることができない。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１本の砥石を有するホーニングツールであっても治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、フローティング機能を有する治具の下側に、荷重変動を軽減するウエイトを設けた。
【０００８】
具体的には、第１の発明では、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を前提とする。
【０００９】
そして、上記ホーニングツールは、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を備え、
上記ワーク保持治具は、
治具ベースと、
上記治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、
上記外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、
上記内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、
上記ワークホルダ又は上記内側回動体に吊り下げられる治具ウエイトとを備えている。
【００１０】
上記の構成によると、治具ウエイトをワークホルダ又は内側回動体に吊り下げているので、この治具ウエイトの作用によりワークの芯出しをし易くなる。また、治具ウエイトが下方にあるので、内側回動体及び外側回動体に引っ張り力が働き、静剛性及び動剛性が向上する上に、減衰性能が大幅に向上する。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において、
上記治具ウエイトは、複数の構成要素を重ね合わせて構成されている。
【００１２】
すなわち、一体ものの治具ウエイトを用いると、共振点の低下を招き、ホーニング加工の加工条件である例えば６．６Ｈｚに近い構造帯域を持つことになる上に、揺れが単純な動きとなって動作量が大きくなってしまう。しかし、上記の構成によると、複数の構成要素が重なって構成されているので、例えばそれらの締結部以外では一定構造を有しないことから、揺れの動きが複雑化する。複雑化したことで、さらに動作量を押さえ込むことができ、治具ウエイトを加えたことによる悪影響が防止される。これにより、揺れを大幅に低減し、ワーク姿勢の安定性が得られる。この結果と、ワーク保持治具のフローティング機構により、ホーニング砥石にかかる力は、ワークの重さだけとすることが可能となり、ワーク自重だけによる定圧の加工状態が実現される。
【００１３】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記複数の構成要素は、互いの重ね合わせ面に黒皮が残った鋼板よりなる。
【００１４】
上記の構成によると、互いの重ね合わせ面で鋼板同士が密着しないので、治具ウエイトを重ね合わせ構造にした効果がより確実に発揮される。
【００１５】
第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記治具ウエイトの重さは、上記ホーニングツールによってワークを押し付けるツール側モーメントを打ち消す治具側モーメントを発生させる重さに変更可能に構成されている。
【００１６】
上記の構成によると、例えばホーニング抵抗力を比切削抵抗から求め、その力が加わる位置を特定すれば、そのツール側モーメントを打ち消すことができる治具側モーメントを計算できる。この治具側モーメントを発生させる治具ウエイトをワークホルダ又は内側回動体の下方に適宜設けることで反力を設定し、ワーク保持治具に発生する力が押さえ込まれる。
【００１７】
第５の発明では、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を用いた加工方法を前提とし、
上記加工方法は、
上記ホーニングツールに径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を設け、上記ワーク保持治具に治具ベースと、該治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、該外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、該内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダとを設ける準備工程と、
上記ホーニングツールによってワークを押し付けるツール側モーメントを打ち消す治具側モーメントを発生させる治具ウエイトの重さを計算する計算工程と、
上記ワークホルダに上記ワークを取り付けるワーク取付工程と、
上記計算された重さに対応する治具ウエイトをワークホルダ又は内側回動体に吊り下げるウエイト吊り下げ工程と、
上記ホーニングツールを上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて上記ホーニング砥石を該内径面に押し付ける研削工程とを含む構成とする。
【００１８】
上記の構成によると、治具ウエイトをワークホルダ又は内側回動体に吊り下げているので、この治具ウエイトの作用によりワークの芯出しをし易くなる。また、治具ウエイトが下方にあるので、内側回動体及び外側回動体に引っ張り力が働き、静剛性及び動剛性が向上する上に、減衰性能が大幅に向上する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、ワーク保持治具のうち、ワークホルダ又は内側回動体に治具ウエイトを吊り下げたことにより、この治具ウエイトの作用によりワークの芯出しをし易くなるので、１本砥石であっても治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るホーニングツールでワークをホーニング加工している状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るホーニングツールでワークをホーニング加工している状態を別の方向から見た斜視図である。
【図４Ａ】上端側にホーニングツールが移動したときのホーニングツールと各加工面との関係を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】下端側にホーニングツールが移動したときのホーニングツールと各加工面との関係を示す概略断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係るホーニング加工機で加工した場合の第１加工面における真円度を示すグラフである。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係るホーニング加工機で加工した場合の第２加工面における真円度を示すグラフである。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に係るホーニング加工機で加工した場合の第３加工面における真円度を示すグラフである。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に係るホーニング加工機で加工した場合の第４加工面における真円度を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る治具ウエイトを吊り下げた場合の周波数応答線図を示す。
【図７Ａ】比較例に係るホーニング加工機で加工した場合の第１加工面における真円度を示すグラフである。
【図７Ｂ】比較例に係るホーニング加工機で加工した場合の第２加工面における真円度を示すグラフである。
【図７Ｃ】比較例に係るホーニング加工機で加工した場合の第３加工面における真円度を示すグラフである。
【図７Ｄ】比較例に係るホーニング加工機で加工した場合の第４加工面における真円度を示すグラフである。
【図８】比較例に係る治具ウエイトを吊り下げた場合の周波数応答線図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図３は本発明の実施形態に係るホーニング加工機のホーニングツール１でワーク５０をホーニング加工している状態を示す。例えば、このワーク５０は、油圧機器のバルブブロックである。また詳しくは図示しないが、このホーニング加工機自体は、公知の構造のものでよく、例えば、ホーニングツール１が取り付けられる回転可能且つ上下往復可能な回転主軸２と、この回転主軸２を回転及び上下往復させる駆動手段等を備えている。回転主軸２の回転速度、上下往復速度、切込量などは、図示しない制御装置により精密に制御可能となっている。
【００２３】
図１に示すように、ホーニングツール１は、ワーク５０の被加工穴５１に軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能に挿入されるように構成されており、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石６を備えている。具体的には、このホーニング砥石６は、先端側が細くなったツール本体３の先端４に内蔵され、内部の貫通孔５に挿通された砥石押圧ピン（図示せず）を適切な高さに上下駆動することにより、その径方向の突出量が調整されるようになっている。例えば、このツール本体３の先端４は、直径２０ｍｍ以内で、通常のものよりもかなり小径となっている。
【００２４】
ホーニング加工機は、ワーク５０を支持するワーク保持治具１０を備えている。このワーク保持治具１０は、ワーク５０が、その被加工穴５１が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態となるようにワーク５０を支持可能に構成されている。このワーク保持治具１０は、複数の金属部材で形成された治具ベース１１を備えている。図３に示すように、治具ベース１１は、例えば、下方開口１１ａを備えた底板１１ｂと、この底板１１ｂの左右両側の対向する位置に立設された一対の側板１１ｃとを備えている。図１に示すように、この一対の側板１１ｃの上側の対向する位置にそれぞれ設けた第１ブッシュ１２ａには、水平な第１水平軸１２が同一直線状に回転可能に設けられている。この第１水平軸１２を中心に外側回動体１３が回動可能に支持されている。また、この外側回動体１３の形状は特に限定されないが、円環状の本体の対向する位置に上記第１水平軸１２が挿通される第１貫通孔１３ａがそれぞれ設けられている。この第１貫通孔１３ａに第１水平軸１２の先端側が第１抜け止めピン１３ｃで抜け止めされた状態で挿通され、この第１水平軸１２に、外側回動体１３が一対の側板１１ｃ間に隙間を持って支持されている。これにより、例えば、外側回動体１３が第１水平軸１２と共に移動することで、この隙間の分だけ第１水平軸１２に沿って水平移動可能となり、且つ第１水平軸１２を中心に回転可能となっている。
【００２５】
また、外側回動体１３における各第１貫通孔１３ａに対して円周方向に９０°ずれた位置に第２貫通孔１３ｂがそれぞれ設けられており、この第２貫通孔１３ｂに設けた第２ブッシュ１２ｂに第２水平軸１４が回転可能且つ水平移動可能に挿通されている。すなわち、この第２水平軸１４の軸線方向は、平面視で第１水平軸１２の軸線方向に対して垂直となっている。第２水平軸１４の先端側は、例えば円筒形状の内側回動体１５の対向する位置に設けた内側貫通孔１５ａに第２抜け止めピン１５ｂで抜け止めされた状態で挿通されている。これにより、一対の第２水平軸１４を中心に内側回動体１５が回動可能に且つ内側回動体１５の外周面と外側回動体１３の内周面との間の隙間の分だけ第２水平軸１４に沿って水平移動可能に支持されている。
【００２６】
そして、内側回動体１５の円筒形状の本体には、ワーク５０を取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダ１６が設けられている。これにより、ワーク５０は、治具ベース１１に対して二次元的に水平移動可能に且つ立体的に揺動可能に支持されている。ワークホルダ１６は、略円筒形状を有し、上端に取っ手１６ａが設けられ、取付ボルト１６ｂで内側回動体１５に対して脱着可能となっている。この取付ボルト１６ｂを外して取っ手１６ａを引き上げれば、ワークホルダ１６ごと内側回動体１５から取り外しできるようになっている。なお、蓋部材１６ｃを取り外してワーク５０単体でワークホルダ１６から取り外ししてもよい。
【００２７】
上記ワークホルダ１６の下部には、治具ウエイト２０が脱着可能に吊り下げれられている。なお、内側回動体１５の下面に治具ウエイト２０を吊り下げてもよいが、質量変更などを考慮すれば、脱着が容易なワークホルダ１６に治具ウエイト２０を吊り下げるのがよい。この治具ウエイト２０は、複数の構成要素、例えば鋼板２１を重ね合わせて構成されている。この鋼板２１は、例えば互いの重ね合わせ面に黒皮の残る円環状の鋼板よりなり、例えば鋳鉄などの他の材料で構成されていてもよい。例えば、これらの鋼板２１は、重ね合わせた状態でウエイト取付ボルト２２によりワークホルダ１６の下面に固定されている。
【００２８】
治具ウエイト２０の重さは、後述するように、ホーニングツール１によってワーク５０を押し付けるツール側モーメントＭ１を打ち消す治具側モーメントＭ２を発生させる重さとなるように適宜変更可能に構成されている。すなわち、適切な重さの鋼板２１を適宜重ね合わせて計算された重さに近付けるようにすればよい。
【００２９】
−ホーニング加工機の作動−
次に、本実施形態に係るホーニング加工機の作動について説明する。
【００３０】
まず、準備工程において、上記ホーニング加工機を準備し、回転主軸２の先端にホーニングツール１を取り付ける。このホーニングツール１には、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石６を設けておく。
【００３１】
次いで、又は前もって、計算工程において、ホーニングツール１によってワーク５０を押し付けるツール側モーメントＭ１を打ち消す治具側モーメントＭ２を発生させる治具ウエイト２０の重さ５０を計算する（詳細は後述する）。
【００３２】
次いで、ワーク取付工程において、ワークホルダ１６にワーク５０を取り付ける。
【００３３】
次いで、ウエイト吊り下げ工程において、計算された重さに対応する治具ウエイト２０を鋼板２１を積み重ねて準備し、それをワークホルダ１６に吊り下げる。
【００３４】
次いで、ワーク５０に合わせた適切な重さの治具ウエイト２０が取り付けられたワークホルダ１６を内側回動体１５に固定する。
【００３５】
次いで、研削工程において、ホーニングツール１を回転主軸２の周りに回転させながら、ワーク５０の被加工穴５１の内径面の軸線方向に往復移動させてホーニング砥石６を内径面に押し付けて研削を行う。
【００３６】
−治具ウエイトの重さの計算手順−
次いで、治具ウエイト２０の重さの計算手順の例を示す。まず、加工力Ｆ１を求める。加工力Ｆ１は、切り屑厚さ（切込速度／回転数）×縦×横×比切削抵抗より求められる。例えば、０．０３／２１０×２７×２×０．２４＝０．００１８５ｋｇｆ（０．０１８Ｎ）となる。つまり、非常に小さいので無視してよい値である。
【００３７】
次いで、押付力Ｆ２を求める。加工中の切込軸モータ負荷の実測値を用いて発生している力の想定を行う。例えば、実測値３０５Ｎであり、４°コーンの分力はＣｏｓ（４）×（３０５/９．８）＝３１．０４６ｋｇｆ（３０４．２５Ｎ）となる。砥石の掛かり範囲は、第１加工面５０ａ〜第３加工面５０ｃの３か所であり、１面当たり１／３力として考察する。第１加工面５０ａに加わる力は、３１．０４６／３＝１０．３４ｋｇｆ（１０１．３３Ｎ）であり、各面の力は、作動軸を介して、解析の都合、上側を＋下側を−として表記する。
【００３８】
図４Ａに示すように、砥石ストロークが上部にある場合には、Ａ面が+１０．３ｋｇｆ、Ｂ面が＋１０．３４ｋｇｆ、Ｃ面が−１０．３４ｋｇｆとなり、差力より+１０．３４ｋｇｆが残る。図４Ｂに示すように、砥石ストロークが下部にある場合には、Ｂ面が＋１０．３４ｋｇｆ、Ｃ面が−１０．３４ｋｇｆ、Ｄ面が−１０．３４ｋｇｆとなり、差力より−１０．３４ｋｇｆが残る。つまり、ホーニングツール１を上下にストロークすることで、１０．３４ｋｇｆの正負力が絶えず発生することとなる。
【００３９】
一方、ワーク保持治具の作動抵抗は、０．２４ｋｇｆ（実測値）であり、発生する力から減算すると、１０．１ｋｇｆ(９８．９８Ｎ）の正負力がワーク５０に発生することとなる。この力は、切込速度φ０．００１ｍｍ／ｓｅｃのものであり、速度変更時の実測値を重ねていくことで、想定していくことは可能となる。なお、通常のホーニング加工は、切込軸の力を制御する加工方法が用いられることから、本来この力は、容易に策定することができる。
【００４０】
次いで、ストーロークにより発生するストローク力Ｆ３について求める。加工力Ｆ１の計算で使用した計算式を用いると、４００／２１０×３．５×２×０．２４＝３．２ｋｇｆ（３１．３Ｎ）となる。長さには、加工長を用いているため３．５とする。上記式は、ストレートに引いた場合の力であり、回転方向が存在することから分力（クロスハッチ角）として、力を置き換える。
【００４１】
加工条件として、φ１１（円周長３４．５４ｍｍ）、２１０ｍｉｎ−１、ストロークＦ４００ｍｍ／ｍｉｎ、回転当たり１．９０５ｍｍとすれば、分力は、Ｔａｎ（１．９０５／３４．５４）＝３．１５７°になることから推力方向  Ｃｏｓ（３．１５７）×３．２＝３．１９５ｋｇｆ（３１．３Ｎ）となる。この力は、壁の端部が受けるため、９０°方向へそのまま分散し、且つ、ツールスラスト方向へ力を加えるが、スラスト方向剛性は、非常に強いことから、その反力として、ワーク５０を押し付ける力として処理することができると考察する。つまり、３．１９５ｋｇｆ（３１．３Ｎ）の正負力がワーク５０に発生することになる。
【００４２】
なお、回転方向Ｓｉｎ（３．１５７）×３．２＝０．１７ｋｇｆの分力は、ツールベンディングへ吸収されるほうが多いと推定され、影響性から外してもよい。
【００４３】
したがって、ワーク保持治具１０を揺らす力Ｆ４は、Ｆ４＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３で、０．００１８５＋１０．１＋３．１９５≒１３．２９６ｋｇｆ（１３０．３Ｎ）の変動力となる。
【００４４】
次いで、てこの原理を用いてモーメント力を考慮すると、ツール側モーメントＭ１は、ホーニング抵抗×荷重点の距離＋ワーク重さ１／２（作動軸より上側分）×ワークＬ１／２中点距離＝Ｆ（１３０．３０×Ｌ１５．２５＋（Ｍ９１．５３２／２）×１６となり、治具側モーメントＭ２は、加算ウエイト×取付距離＋ワーク重さ（作動軸より下側分）×ワークＬ１／２中点距離＝Ｆ２９．４Ｎ〜３９．２Ｎ×Ｌ（３３）＋（９１．５３／２）×１６となる。そして、ウエイトが２９．４Ｎ（３ｋｇｆ）の治具側モーメントＭ２では、ツール側モーメントＭ１を上回るに至らず適切でないことがわかった。ウエイトが３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）の治具側モーメントＭ２では、ツール側モーメントＭ１を上回るに至り、適切であった。したがって、３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）の治具ウエイト２０積載時にワーク５０の揺れを抑え込むことができることがわかった。
【００４５】
−比較例−
次いで、本実施形態の治具ウエイト２０を用いない比較例について述べる。この比較例は、上記実施形態のワーク保持治具１０で治具ウエイト２０が設けられていない点で、本実施形態と異なる。図４Ａ及び図４Ｂに示す第１〜第４加工面５０ａ〜５０ｄをホーニングツール１でホーニング加工する場合、治具ウエイト２０を取り付けないと、図７Ａ〜図７Ｄに示すように、第１〜第３加工面５０ａ〜５０ｄの全てで真円度が低く、いびつな内径面形状となる。これは、加工中の負荷変動により、ワーク保持治具が揺れ動いているためである。さらに、上側の第１加工面５０ａ側では特にワーク保持治具の重量の関係から、戻ってきたときに慣性力が加わることで上部ほど加工精度が悪化する傾向を示す。今回の計測では、ワーク保持治具が第１水平軸１２に動き易い構造であったため、第１加工面５０ａ及び第２加工面５０ｂにおいて、断面形状が眼鏡形状となっている。このように、負荷変動により、ワーク保持治具は、あらゆる方向に動きが発生する可能性がある。また、ワーク保持治具の動きに対し、その慣性力を大きくしている。また、ワーク５０の積載範囲において、ワーク保持治具の各部位での重量が異なっており、加工部位により慣性力に違いが生じている。さらに、ワーク保持治具の構造によっては、平面方向において動き易い方向が存在するという問題があることがわかった。
【００４６】
ワーク保持治具の役割りは、本来、傾きをとることにあり、次いで、安定してその傾きを保つことにある。一方、ツールのガイドパットにより、ツール挿入時にワーク５０を傾けることができる。しかし、ホーニングツール１に上下ストローク及び回転が与えられることで、負荷の位置が異なってくる。その変化によりワーク保持治具に揺れが生じる。この揺れが戻ろうとしたときに、衝撃力が大きく発生することで、大きな揺れとなる。
【００４７】
図８に、治具ウエイト２０のない比較例のワーク保持治具における周波数応答線図を示す。この比較例では、共振周波数０．２５Ｈｚを有し、およそ１４Ｈｚまでにだらだらと減衰する特性を示した。減衰性がなだらかなため、１４Ｈｚまでの振動に反応し易い特性を示した。すなわち、１４Ｈｚは、ホーニング加工で用いる回転数帯域での悪さ加減を示している。フローティング機能を有するワーク保持治具を用いた場合、揺れ動くことから、使用域は、ほぼ半減域の状態にあり、さらに好ましくない状態を示した。
【００４８】
−実施例−
一方、本実施形態では、治具ウエイト２０をワークホルダ１６に吊り下げているので、治具ウエイト２０の作用により芯出しをし易くなる。このため、図５Ａ〜図５Ｄに示すように、第１〜第４加工面５０ａ〜５０ｄのいずれにおいても、ほぼ真円に近くなるように改善されることがわかった。
【００４９】
そして、図６の本実施形態の治具ウエイト２０を有するホーニング加工機の周波数応答線図を見てもわかるように、動剛性として比較例との大きな差は得られないものの、フローティング加工帯域において、減衰性の向上が著しいことがみてとれる。使用帯域における揺れの抑制に効果的となっていることがわかる。治具ウエイト２０の効果として、振動を短時間で抑え込む抑制効果が見られるようになる。例えば、同じ重量の一体の治具ウエイトを吊り下げても、ここまでの減衰性を出すには至らない。この特性を得るためには、数枚の鋼板２１を重ねる必要がある。また、この数枚の鋼板２１は、機械加工された密着した結合よりも未加工面（黒皮面）を結合させることで、より簡単に得ることができるようになる。本実施例では、積載する鋼板２１の枚数が少ないため、減衰効果を得るまでには至らないが、枚数を増やすことで、合わせ面において、膜振動に変換する形態に振動が変化する。何層もこの膜振動を通すことから、減衰効果に優れた特性を示すようになると考えられる。また、膜振動に変わることで、変位も小さくなると考えられる。
【００５０】
−定圧加工の実現−
次いで、定圧加工の実現について示す。加工によりホーニング砥石６に掛かる力Ｆ４は、上述したように、約１３ｋｇｆ（１２７Ｎ)ある。この力Ｆ４は、治具ウエイト２０の重量で抑え込むことができる。同等の力を得た重さを吊り下げている状況では、常に１３ｋｇｆがホーニング砥石６全面へ掛かった状況を実現している。この状況は、切込条件を変化させない限り継続していることとなる。この状況は、定圧加工状態にあると推察される。
【００５１】
下方に治具ウエイト２０を設けることで、３６０°円周方向に同一の力として分散できる。また、治具ウエイト２０を下方ぶらさげたことで、荷重点の位置を長さで考慮する必要があるが、長手方向で当たるホーニング砥石６において、その差は１０ｍｍ程度となり、変化は、ほぼない状況にある。また、ワーク保持治具１０での加工条件は、非常に低くゆっくりした条件を適用していることと、治具自体が鈍感（応答周波数０．２５Ｈｚ）となっていることで、定圧力が掛かった状況となっているといえる。また、下方の鋼板２１を重くしていくことで、ホーニング砥石６に掛かる圧力を上げることが可能となる。このことは、定圧加工の圧力ＵＰ（能率ＵＰ）へもつなげられる。
【００５２】
なお、正面側から見た場合には、上端側及び下端側では、ホーニング砥石６がストローク内で上下することで、接触時間は中２つの第２加工面５０ｂ及び第３加工面５０ｃに比べて１／２となる。このため、加工時間の少ない部位では、除去量の低下が発生してくる。このため、上下中央部分がより多く削れて内径が大きくなる形状となるが、これは、ホーニング砥石６の接触時間による差から生じている。この修正には、一般的に用いられる抜き代を増やす方法を用いることで、簡単に改善される。
【００５３】
−本実施形態の作用効果−
このように本実施形態では、治具ウエイト２０が下方にあるので、内側回動体１５及び外側回動体１３に引っ張り力が働き、静剛性及び動剛性が向上する上に、減衰性能が大幅に向上する。
【００５４】
治具ウエイト２０を内側回動体１５に吊り下げているので、治具ウエイト２０の作用により芯出しをし易くなる。また、治具ウエイト２０が下方にあるので、内側回動体１５及び外側回動体１３に引っ張り力が働き、静剛性及び動剛性が向上する上に、減衰性能が大幅に向上する。
【００５５】
上述したように一体ものの治具ウエイト２０を用いると、共振点の低下を招き、ホーニング加工の加工条件である例えば６．６Ｈｚに近い構造帯域を持つことになる上に、揺れが単純な動きとなって動作量が大きくなってしまう。しかし、本実施形態では、複数の鋼板２１が重なって構成されているので、例えばそれらの締結部以外では一定構造を有しないことから、揺れの動きが複雑化する。複雑化したことで、さらに動作量を押さえ込むことができ、治具ウエイト２０を加えたことによる悪影響が防止される。これにより、揺れを大幅に低減し、ワーク５０姿勢の安定性が得られる。この結果と、ワーク保持治具１０のフローティング機構により、ホーニング砥石６にかかる力は、ワーク５０の重さだけとすることが可能となり、ワーク５０の自重だけによる定圧の加工状態が実現される。
【００５６】
また、互いの重ね合わせ面に黒皮が残った複数の鋼板２１を重ね合わせて治具ウエイト２０としたので、互いの重ね合わせ面で密着せず、治具ウエイト２０を重ね合わせ構造にした効果がより確実に発揮される。
【００５７】
また、例えばホーニング抵抗力を比切削抵抗から求め、その力が加わる位置を特定すれば、そのツール側モーメントＭ１を打ち消すことができる治具側モーメントＭ２を発生させる治具ウエイト２０をワークホルダ１６の下方に適宜設けることで反力を設定し、ワーク保持治具１０に発生する力が押さえ込まれる。
【００５８】
したがって、本実施形態に係るホーニング加工機によると、１本のホーニング砥石６を有するホーニングツール１であってもワーク保持治具１０のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることができる。
【００５９】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１      ホーニングツール
２      回転主軸
３      ツール本体
４      先端
５      貫通孔
６      ホーニング砥石
１０      ワーク保持治具
１１      治具ベース
１１ａ    下方開口
１１ｂ    底板
１１ｃ    側板
１２      第１水平軸
１２ａ    第１ブッシュ
１２ｂ    第２ブッシュ
１３      外側回動体
１３ａ    第１貫通孔
１３ｂ    第２貫通孔
１３ｃ    第１抜け止めピン
１４      第２水平軸
１５      内側回動体
１５ａ    内側貫通孔
１５ｂ    第２抜け止めピン
１６      ワークホルダ
１６ａ    取っ手
１６ｂ    取付ボルト
１６ｃ    蓋部材
２０      治具ウエイト
２１      鋼板（構成要素）
２２      ウエイト取付ボルト
５０      ワーク
５０ａ〜５０ｄ  第１〜第４加工面
５１      被加工穴
【図１】
2019000914.tif 000003
【図２】
2019000914.tif 000004
【図３】
2019000914.tif 000005
【図４Ａ】
2019000914.tif 000006
【図４Ｂ】
2019000914.tif 000007
【図５Ａ】
2019000914.tif 000008
【図５Ｂ】
2019000914.tif 000009
【図５Ｃ】
2019000914.tif 000010
【図５Ｄ】
2019000914.tif 000011
【図６】
2019000914.tif 000012
【図７Ａ】
2019000914.tif 000013
【図７Ｂ】
2019000914.tif 000014
【図７Ｃ】
2019000914.tif 000015
【図７Ｄ】
2019000914.tif 000016
【図８】
2019000914.tif 000017