(57)【要約】【課題】シリンダブロックに形成されたボアの内周面仕上げ加工など、ワークに設けられる円筒状内周面の加工をより精度良く、かつ効率的に行う。【解決手段】シリンダブロックのボア内周面に順次ボーリング加工、荒ホーニング加工および仕上げホーニング加工を施すことにより前記ボアの内周面を仕上げる加工方法において、前記ボーリング加工後、ボアの円筒度（内周面形状）を計測し、その計測結果から円筒度の誤差を求め、この誤差が修正され得るように荒ホーニング加工条件を設定し、この設定条件に基づいて荒ホーニング加工を実施するようにした。【選択図】　　　図２
2004114236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状内周面を有するワークの前記円筒状内周面に順次ボーリング加工、荒ホーニング加工およびこの荒ホーニング加工よりも低粒度の砥石を用いる仕上げホーニング加工を施すことにより前記円筒状内周面を仕上げる加工方法において、前記ボーリング加工後、前記円筒状内周面の形状を計測し、その計測結果から前記ボーリング加工の加工誤差を求め、この加工誤差が修正され得るように荒ホーニング加工の加工条件を決定し、この加工条件に基づいて荒ホーニング加工を実施することを特徴とする円筒状内周面の加工方法。
【請求項２】
ボーリング装置、荒ホーニング装置およびこの荒ホーニング装置よりも低粒度の砥石を有する仕上げホーニング装置とを有し、円筒状内周面を有するワークの前記円筒状内周面に順次ボーリング加工、荒ホーニング加工および仕上げホーニング加工を施すことにより前記円筒状内周面を仕上げる加工システムであって、前記ボーリング加工後の前記円筒状内周面の形状を計測する第１計測装置と、この第１計測装置による計測結果から前記ボーリング加工の加工誤差を求め、この加工誤差が修正され得るように荒ホーニング加工の加工条件を設定するとともに、この設定条件に基づいて前記荒ホーニング装置の駆動を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする円筒状内周面の加工システム。
【請求項３】
請求項２に記載の円筒状内周面の加工システムにおいて、
前記荒ホーニング装置によるホーニング加工後の前記円筒状内周面の形状を計測する第２計測装置を有し、前記制御装置は、さらに前記第２計測装置による計測結果から荒ホーニング加工の加工誤差を求め、この加工誤差が修正され得るように仕上げホーニング加工の加工条件を設定するとともに、この設定条件に基づいて前記仕上げホーニング装置の駆動を制御することを特徴とする円筒状内周面の加工システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車エンジンのシリンダボアなどの円筒状内周面を加工する方法および同加工システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば自動車エンジンの製造では、シリンダブロックに形成されたボアの内周面仕上げ加工として、まず、ボア内周面をボーリング加工し、その後、ホーニング加工を実施してボア内周面を仕上げることが一般に行われている。
【０００３】
ホーニング加工は、例えばボーリング加工後のボアを荒仕上げする荒ホーニング加工と、最終的な仕上げを目的とする中仕上げ・仕上げホーニング加工の合計３工程から構成されており、荒ホーニング加工後には、例えば円筒度等のボア内周面形状の計測が行われ、その結果に基づいて中仕上げ・仕上げホーニング加工が行われることにより、ボアが仕上げられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリンダボアの内周面仕上げ加工は、上記の通りボーリング（切削）及びホーニング（研削）の異なる種類の加工を行うため、従来は、例えばボーリング工程とホーニング工程とを別の工場棟で行うなど、ボーリング工程の工作機械（ボーリング装置）とホーニング加工の工作機械（ホーニング装置）とを全く独立して制御するのが一般的であった。
【０００５】
従って、ホーニング工程では、ボーリング工程後のボア内周面形状に拘わらず、全てのボアに対して同じ条件（砥石の送り速度、送り量など）で荒ホーニング加工が施されており、加工精度や加工効率の観点から次のような問題があった。すなわち、ボーリング工程において加工誤差が生じた場合でも、この誤差が修正されることなく荒ホーニング工程において定量的な加工が施されるため、加工誤差が累積することが考えられ、また、荒ホーニング後の計測において加工誤差が検出されても、その後の中仕上げ・仕上げホーニング加工では低粒度の砥石（単位時間当たりの除去量が少ない砥石）を使用するため、加工誤差を充分には修正できず、その結果、所望の精度を確保できない場合が生じ得る。さらに、中仕上げ・仕上げホーニング加工において加工誤差を修正可能な場合でも、その修正に過大な時間を費やすことも考えられ、この場合には加工効率が著しく低下することとなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、シリンダブロックに形成されたボアの内周面仕上げ加工など、ワークに設けられる円筒状内周面の加工をより精度良く、かつ効率的に行うことができるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の円筒状内周面の加工方法は、円筒状内周面を有するワークの前記円筒状内周面に順次ボーリング加工、荒ホーニング加工およびこの荒ホーニング加工よりも低粒度の砥石を用いる仕上げホーニング加工を施すことにより前記円筒状内周面を仕上げる加工方法において、前記ボーリング加工後、前記円筒状内周面の形状を計測し、その計測結果から前記ボーリング加工の加工誤差を求め、この加工誤差が修正され得るように荒ホーニング加工の加工条件を決定し、この加工条件に基づいて荒ホーニング加工を実施するようにしたものである。
【０００８】
このような加工方法によれば、ボーリング加工後の円筒状内周面の形状が荒ホーニング加工に反映される。つまり、ホーニング加工で生じた加工誤差に応じ、その誤差を修正し得るように円筒状内周面に対して過不足無く荒ホーニング加工を施すことが可能となる。その結果、円筒状内周面を精度良く、しかも効率的に仕上げることができるようになる。
【０００９】
一方、本発明の円筒状内周面の加工システムは、ボーリング装置、荒ホーニング装置およびこの荒ホーニング装置よりも低粒度の砥石を有する仕上げホーニング装置とを有し、円筒状内周面を有するワークの前記円筒状内周面に順次ボーリング加工、荒ホーニング加工および仕上げホーニング加工を施すことにより前記円筒状内周面を仕上げる加工システムであって、前記ボーリング加工後の前記円筒状内周面の形状を計測する第１計測装置と、この第１計測装置による計測結果から前記ボーリング加工の加工誤差を求め、この加工誤差が修正され得るように荒ホーニング加工の加工条件を設定するとともに、この設定条件に基づいて前記荒ホーニング装置の駆動を制御する制御装置とを備えているものである。
【００１０】
この加工システムによると、ボーリング加工後の円筒状内周面の形状が第１計測装置により計測され、この計測結果に基づいて荒ホーニング装置における加工条件が設定される。すなわち、計測結果が荒ホーニング加工時の装置制御にフィードフォワードされ、ボーリング加工後の円筒状内周面の具体的形状に応じた最適な条件で荒ホーニング加工が実施されることとなる。
【００１１】
この加工システムにおいては、さらに荒ホーニング装置によるホーニング加工後の円筒状内周面の形状を計測する第２計測装置を設け、この第２計測装置による計測結果から荒ホーニング加工の加工誤差を求め、この加工誤差が修正され得るように仕上げホーニング加工の加工条件を設定するとともに、この加工条件に基づいて前記仕上げホーニング装置の駆動を制御するように前記制御装置を構成するのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、荒ホーニング後の円筒状内周面の形状が計測され、その計測結果が仕上げホーニング加工の装置制御にフィードフォワードされる。そのため、荒ホーニング加工後の円筒状内周面の具体的形状に応じた最適な条件で仕上げホーニング加工が実施されることとなる。
【００１３】
なお、請求項１，２において「荒ホーニング加工よりも低粒度の砥石」とは、単位時間当たりの除去量が荒ホーニング加工に用いる砥石よりも少ない砥石を意味するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る円筒状内周面の加工システムを示す模式図である。この図に示す加工システムは、自動車エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアを仕上げるもので、ボーリング加工を行うボーリング装置１０と、ホーニング加工を行うホーニング装置２０，３０と、ボアの円筒度を計測する計測器４０，４２と、これら各装置等を統括的に制御する制御手段とを備えており、ボーリング工程　→　ボア（円筒度）計測工程　→　ホーニング工程（荒ホーニング工程・仕上げホーニング工程）　→　ボア（円筒度）計測工程の順でシリンダブロック１（ワーク）のボア２の内周面（円筒状内周面）に加工等を施すように構成されている。
【００１６】
前記ボーリング装置１０は、バイト１２を先端に備えた加工ヘッド１４を有し、駆動機構１６の作動による前記加工ヘッド１４の回転および回転軸方向への進退移動に伴いシリンダブロック１の前記ボア２の内周面にボーリング加工を施すように構成されている。なお、ボーリング装置１０を駆動する駆動機構としては、正確には、モータを駆動源とする加工ヘッド回転駆動用の機構とサーボモータを駆動源とする加工ヘッド進退用の駆動機構とを備えているが、便宜上、当実施形態ではこれらの駆動機構を統括して駆動機構１６と呼ぶものとする。
【００１７】
ホーニング装置としては、荒ホーニング加工を行う荒ホーニング装置２０と、仕上げホーニング加工を行う仕上げホーニング装置３０とを有している。
【００１８】
荒ホーニング装置２０は、荒砥石として例えばダイヤ砥石２２を拡縮可能に備えた加工ヘッド２４を有し、駆動機構２６の作動による前記加工ヘッド２４の回転、回転軸方向への進退移動およびダイヤ砥石２２の拡縮に伴いシリンダブロック１の前記ボア２の内周面に荒ホーニング加工を施すように構成されている。
【００１９】
仕上げホーニング装置３０は、ダイヤ砥石２２よりも低粒度の砥石、例えばＧＣ砥石３２を拡縮可能に備えた加工ヘッド３４を有し、荒ホーニング装置同様に、駆動機構３６の作動による加工ヘッド３４の回転、同ヘッドの回転軸方向への進退移動およびＧＣ砥石３２の拡縮に伴いシリンダブロック１の前記ボア２の内周面に仕上げホーニング加工を施すように構成されている。
【００２０】
なお、ホーニング装置２０，３０をそれぞれ駆動する駆動機構としては、正確には、モータを駆動源とする加工ヘッド回転駆動用および砥石拡縮用の各駆動機構と、サーボモータを駆動源とする加工ヘッド進退用の駆動機構とを備えているが、当実施形態では、前記ボーリング装置１０と同様に、これらの駆動機構を統括して駆動機構２６，３６と呼ぶものとする。
【００２１】
計測器４０（第１計測装置）、計測器４２は、それぞれボーリング加工後、仕上げホーニング加工後のボア２の円筒度を計測して、その計測値を電気信号として後記コントローラ５０に出力するもので、例えば、非接触式のエアーマイクロメータ、あるいは接触式の作動トランス型電気マイクロメータから構成されている。
【００２２】
なお、前記制御手段としては、詳しく図示していないが、各種の論理演算を実行する周知のＣＰＵ、このＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭ、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等を備えたコントローラ５０が設けられている。
【００２３】
このコントローラ５０には、ボーリング装置１０及びホーニング装置２０，３０の各駆動を制御するドライバ１７，２７，３７がそれぞれ接続されるとともに、前記各計測器４０，４２が接続されており、シリンダブロック１の加工中には、予め記憶されたプログラムに従って以下に説明するように前記ボーリング装置１０等の駆動がコントローラ５０により統括的に制御されるように構成されている。
【００２４】
以下、コントローラ５０の制御に基づくシリンダブロック１の加工動作について説明する。なお、以下の説明には図２の工程図を用いる。
【００２５】
まず、シリンダブロック１がボーリング装置１０に搬入され、ボア２の内周面に対してボーリング加工が施される（ボーリング工程）。このボーリング工程では、予め定められた加工プログラム（加工条件）、すなわち予め設定された加工ヘッド１４の回転速度、送り速度（進退移動速度）および送り量に従ってボーリング装置１０の駆動が制御される。
【００２６】
ボーリング工程が終了すると、計測器４０によるシリンダブロック１のボア径計測が行われる（ボア計測工程）。計測器４０による計測結果は電気信号に変換されて出力され、この計測結果に基づき、必要な場合には次工程である荒ホーニング工程の加工プログラムを変更する処理が前記コントローラ５０において行われる。具体的には、ボア２の円筒度が許容値を超えている場合には、その誤差が修正され得るように荒ホーニング工程の加工プログラム、すなわち加工ヘッド２４の回転速度、送り速度（進退移動速度）および送り量、又はダイヤ砥石２２の変位速度（切り込み速度）、変位量等がその初期値に対して変更される。
【００２７】
また、上記のようにボア２の円筒度が許容値を超えている場合には、次回のシリンダブロック１に対するボーリング加工において円筒度が許容値に収まるようにボーリング工程における加工プログラムも併せて変更される。
【００２８】
計測工程が終了すると、シリンダブロック１が荒ホーニング装置２０および仕上げホーニング装置３０に順次搬入され、荒ホーニング加工（荒ホーニング工程）および仕上げホーニング加工（仕上げホーニング工程）が順次ボア２の内周面に対して施される。この際、荒ホーニング工程においては、上記のようにボア２の計測結果に基づいて決定された加工プログラムに従って荒ホーニング装置２０の駆動が制御されることとなる。
【００２９】
ホーニング加工が終了すると、計測器４２により最終的なシリンダブロック１のボア２の円筒度が計測され（ボア計測工程）、これによりシリンダブロック１のボア２の内周面に対する一連の加工が終了する。
【００３０】
なお、詳しい説明を省略しているが、上記の加工システムはシリンダブロック１の搬送装置を備えており、各工程間のシリンダブロック１の搬送はこの搬送装置によって行われるように構成されている。
【００３１】
以上のような加工システムによると、ボーリング工程後にボア２の円筒度が計測され、加工結果（円筒度）に誤差がある場合には、この誤差が修正され得るように次工程である荒ホーニング工程の加工プログラム（加工条件）が変更され、この加工プログラムに従って該シリンダブロック１に対して荒ホーニング加工が実施される。つまり、ボーリング加工後の円筒度の計測結果が次工程である荒ホーニング加工に反映される。これにより、荒ホーニング工程では、ボーリング工程で生じた加工誤差が修正されながら所定のホーニング加工が施されることとなり、ボア２の内周面が精度良く、かつ効率的に仕上げられることとなる。特に、この加工システムでは、ボーリング工程のボア２の計測結果が高粒度の砥石（ダイヤ砥石２２）を用いる荒ホーニング加工に反映されるので、円筒度の誤差が多少大きい場合でも、その誤差が効果的に修正されることとなる。
【００３２】
従って、従来装置、すなわちボーリング工程直後のボア内周面の加工状況がその後の荒ホーニング工程に全く反映されることがなく、全てのワークに対して定量的な荒ホーニング加工を施す装置と比較すると、ボーリング工程で生じた加工誤差をより確実に修正することが可能であり、ボア２の内周面に対する一連の仕上げ加工をより精度良く、かつ効率的に行うことができるようになる。
【００３３】
なお、上述した加工システムは、本発明に係る円筒状内周面の加工方法システムの一の実施の形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、以下のような構成を採用することもできる。
【００３４】
例えば、荒ホーニング装置２０と仕上げホーニング装置３０との間にボア２の円筒度を計測する計測器（第２計測装置）を設け、図３の工程図に示すように、荒ホーニング工程後、ボア２の円筒度を計測してその結果を仕上げホーニング加工における装置制御にフィードフォワードするようにしてもよい。つまり、荒ホーニング工程後のボア２の円筒度に誤差がある場合には、この誤差が修正され得るように次工程である仕上げホーニング工程の加工プログラム（加工条件）を変更し、この加工プログラムに従って仕上げホーニング加工を実施するようにしてもよい。この構成によれば、ボア２の内周面をより一層精度よく仕上げることが可能となる。
【００３５】
また、この実施形態では、シリンダブロック１のボア２の内周面形状としてボア２の円筒度を計測するようにしているが、例えば内周面形状としてボアの内径、表面荒さ等を計測してその計測結果を荒ホーニング工程に反映させるようにしてもよい。
【００３６】
また、当実施の形態では、シリンダブロック１をワークとしてそのボア２の内周面を加工する加工システムについて本発明を適用しているが、勿論、シリンダブロック１以外のワークを対象とする加工システムについても本発明を適用できることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、円筒状内周面を有するワークの前記円筒状内周面に順次ボーリング加工、荒ホーニング加工および仕上げホーニング加工を施して前記円筒状内周面を仕上げる加工方法において、ボーリング加工後、円筒状内周面の形状を計測し、その計測結果からボーリング加工の加工誤差を求め、この加工誤差を修正し得るように荒ホーニング加工の加工条件を設定し、この設定条件に基づいて荒ホーニング加工を実施するようにしたので、ボーリング加工で生じた加工誤差を荒ホーニング加工において確実、かつ速やかに修正しながら所定の荒ホーニング加工を施すことができる。そのため、ボーリング加工後の円筒状内周面の形状（状況）がその後の荒ホーニング加工に全く反映されることがない従来の加工システムと比較すると、円筒状内周面をより精度良く、かつ効率的に仕上げることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る円筒状内周面の加工方法および同加工システムが適用されるシリンダブロックの加工システムを示す模式図である。
【図２】図１に示す加工システムにおける加工プロセスを説明する工程図である。
【図３】本発明に係る円筒状内周面の加工方法及び同加工システムの変形例を説明する図２に対応する工程図である。
【符号の説明】
１　シリンダブロック
２　ボア
１０　ボーリング装置
２０　荒ホーニング装置
３０　仕上げホーニング装置
４０，４２　計測器
５０　コントローラ
１７，２７，３７　ドライバ
【図１】
2004114236.tif 000003
【図２】
2004114236.tif 000004
【図３】
2004114236.tif 000005