(57)【要約】【課題】加工終了時の砥石接触圧ＰのバラツキΔＰを抑えて品質の安定化を図る。【解決手段】ホーニング加工装置の砥石径を初期拡径速度Ｖ０で拡径し、砥石とワーク内周面との接触圧Ｐが第１の接触圧Ｐ１に達した時点で拡径速度を初期拡径速度Ｖ０よりも低い第１の加工用拡径速度Ｖ１に下げる。さらに、砥石接触圧Ｐが第２の接触圧Ｐ２に達した時点で拡径速度を第２の加工用拡径速度Ｖ２（＜Ｖ１）に下げる。その後、加工径が目標径に到達した時点で加工を終了する。【選択図】　　　図１
2004130404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の砥石が周方向に並べられかつ径方向に出没可能に装着されたホーニングツールを用い、その各砥石がワークの円筒状内周面に接触するように砥石径を拡大した状態で前記ホーニングツールを軸方向に往復移動させかつ回転駆動することにより上記円筒状内周面を加工するホーニング加工方法において、前記各砥石が前記円筒状内周面から内方に離間した状態から予め設定された初期拡径速度で前記砥石径を拡大する初期拡径工程と、当該各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値が予め設定された第１の接触圧相当値に達した時点から前記砥石径の拡大速度を前記初期拡径速度よりも低い第１の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第１加工工程と、この第１加工工程において前記各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値が前記第１の接触圧相当値よりも高い第２の接触圧相当値に達した時点から前記砥石径の拡大速度を前記第１の加工用拡径速度よりも低い第２の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第２加工工程とを含み、かつ、前記円筒状内周面の径が目標径に達した時点で加工を終了することを特徴とするホーニング加工方法。
【請求項２】
複数の砥石が周方向に並べられかつ径方向に出没可能に装着されたホーニングツールと、その砥石径を拡縮させる砥石径操作手段とを備え、前記各砥石がワークの円筒状内周面に接触する状態で前記ホーニングツールが円筒状内周面に対して軸方向に往復移動しかつ回転することにより当該円筒状内周面を加工するホーニング加工装置において、当該各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値を検出する検出手段と、その検出値に基づいて前記砥石径の拡縮操作を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記各砥石が前記円筒状内周面から内方に離間した状態から予め設定された初期拡径速度で前記各砥石を拡径させる初期拡径操作と、前記検出手段による検出値が予め設定された第１の接触圧相当値に達した時点から前記各砥石の拡径速度を前記初期拡径速度よりも低い第１の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第１加工用拡径操作と、この第１加工用拡径操作により前記各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値が前記第１の接触圧相当値よりも高い第２の接触圧相当値に達した時点から前記各砥石の拡径速度を前記第１の加工用拡径速度よりも低い第２の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第２加工用拡径操作とを含む拡径操作を前記砥石径操作手段に行わせ、前記円筒状内周面の径が目標径に達した時点で拡径操作を終了させるものであることを特徴とするホーニング加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに形成された円筒状内周面をホーニング加工するための方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの円筒状内周面内で砥石を拡径させながら加工を進めるものとしては、例えば特許文献１に示されるように、まず前記各砥石を十分に縮径させて円筒状内周面の内側に挿入した状態から予め設定された初期拡径速度で前記各砥石を拡径させ、これらの砥石と前記円筒状内周面とが接触してその接触圧が一定以上になった時点で砥石拡径速度を前記初期拡径速度よりも低い加工用速度に下げて当該円筒状内周面の径が目標径に達するまで加工を進めるものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３１８３０８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように砥石拡径速度を一定に制御する方法では、ワーク内周面の加工しろ及び性状が一定であれば、加工終了時における砥石接触圧もほぼ一定に収まることになるが、実際には前記加工しろや性状にバラツキがあるため、加工終了時の砥石接触圧にも相当バラツキが生じることになる。このような最終接触圧のバラツキは、当該接触圧によるワークの拡径方向の弾性変形量のバラツキや摩擦による発熱量のバラツキにつながり、ひいては最終加工径のバラツキすなわち品質安定化の妨げとなるので、最終接触圧を安定させることが重要な課題となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、加工終了時の砥石接触圧のバラツキを抑えて品質の安定化を図ることができるホーニング加工方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、複数の砥石が周方向に並べられかつ径方向に出没可能に装着されたホーニングツールを用い、その各砥石がワークの円筒状内周面に接触するように砥石径を拡大した状態で前記ホーニングツールを軸方向に往復移動させかつ回転駆動することにより上記円筒状内周面を加工するホーニング加工方法において、前記各砥石が前記円筒状内周面から内方に離間した状態から予め設定された初期拡径速度で前記砥石径を拡大する初期拡径工程と、当該各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値が予め設定された第１の接触圧相当値に達した時点から前記砥石径の拡大速度を前記初期拡径速度よりも低い第１の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第１加工工程と、この第１加工工程において前記各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値が前記第１の接触圧相当値よりも高い第２の接触圧相当値に達した時点から前記砥石径の拡大速度を前記第１の加工用拡径速度よりも低い第２の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第２加工工程とを含み、かつ、前記円筒状内周面の径が目標径に達した時点で加工を終了するものである。
【０００７】
また本発明は、複数の砥石が周方向に並べられかつ径方向に出没可能に装着されたホーニングツールと、その砥石径を拡縮させる砥石径操作手段とを備え、前記各砥石がワークの円筒状内周面に接触する状態で前記ホーニングツールが円筒状内周面に対して軸方向に往復移動しかつ回転することにより当該円筒状内周面を加工するホーニング加工装置において、当該各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値を検出する検出手段と、その検出値に基づいて前記砥石径の拡縮操作を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記各砥石が前記円筒状内周面から内方に離間した状態から予め設定された初期拡径速度で前記各砥石を拡径させる初期拡径操作と、前記検出手段による検出値が予め設定された第１の接触圧相当値に達した時点から前記各砥石の拡径速度を前記初期拡径速度よりも低い第１の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第１加工用拡径操作と、この第１加工用拡径操作により前記各砥石と前記円筒状内周面との接触圧またはこれに相当する値が前記第１の接触圧相当値よりも高い第２の接触圧相当値に達した時点から前記各砥石の拡径速度を前記第１の加工用拡径速度よりも低い第２の加工用拡径速度に下げて当該円筒状内周面の加工を進める第２加工用拡径操作とを含む拡径操作を前記砥石径操作手段に行わせ、前記円筒状内周面の径が目標径に達した時点で拡径操作を終了させるものである。
【０００８】
これらの方法及び装置では、初期拡径速度で各砥石をワークの円筒状内周面に接触させてから砥石接触圧またはそれに相当する値が第１の接触圧相当値に達した時点でいきなり砥石拡径速度を最終速度まで下げる従来技術と異なり、接触圧相当値に応じて少なくとも第１の加工用拡径速度への切換及び第２の加工用拡径速度への切換を含む複数段階の速度切換を経てから加工終了に至るようにしているので、前記従来技術のように接触圧相当値に基づく拡径速度切換が１回のみのものに比べて加工終了時における砥石接触圧のバラツキが有効に削減され、これにより品質の安定化（特に最終加工径の寸法の安定化）が果たされる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１０】
図２に示すホーニング加工装置は、ホーニングツールの本体軸１０と、この本体軸１０内に格納される砥石操作軸２０と、砥石操作軸２０を本体軸１０に対して相対移動させる操作軸昇降装置３０とを備え、これら砥石操作軸２０及び操作軸昇降装置３０により、砥石径を拡縮させる砥石径操作手段が構成されるとともに、その砥石径拡縮操作が制御装置（制御手段）４０により制御されるようになっている。
【００１１】
本体軸１０は、その上側部分が中実軸１２、下部が下方に開口する筒状の中空軸１４となっており、この中空軸１４内に前記砥石操作軸２０が軸方向に移動可能（図では昇降可能）に格納されている。一方、前記中実軸１２には鍔部１２ａが形成され、その直上方の部分が軸受５２を介して支持フレーム５０側に回転可能に支持されるとともに、当該中実軸１２に本体軸１０を高速回転駆動するための図略の回転駆動モータが連結されている。この回転駆動モータ及び前記支持フレーム５０は、加工中、本体軸１０と一体に図略のワークの軸方向すなわち本体軸１０の軸方向に往復駆動されるようになっている。
【００１２】
前記本体軸１０の下端部には、周方向に並ぶ複数の窓１４ａが形成され、各窓１４ａ内に砥石保持部材１５が装填されており、各砥石保持部材１５の外側面に砥石１８が固着されている。砥石保持部材１５は各窓１４ａ内で本体軸１０の径方向にスライド可能であり、各砥石保持部材１５の内側面１５ａは下方に向かうに従って本体軸１０の中心に近付く向きに傾斜するテーパー面とされている。
【００１３】
これに対し、前記砥石操作軸２０の下端部には、前記砥石保持部材内側面１５ａに合致するテーパー状外周面をもった（すなわち先尖り円錐状の）砥石径操作部２２が形成されている。そして、この砥石径操作部２２が本体軸１０に対して相対的に先端側へ移動する（図では降下する）ことにより、各砥石保持部材１５が径方向外側に押し出されて砥石径（周方向に並ぶ砥石１８の外接円の直径）が拡大されるようになっている。
【００１４】
この砥石操作軸２０の上端部は、前記操作軸昇降装置３０により保持され、かつ、昇降操作されるようになっている。その詳細を図３に示す。
【００１５】
前記砥石操作軸２０の上端にはこれを径方向に貫通するようにピン２６が固定され、このピン２６の両端が、前記中空軸１４の上端部に形成された軸方向の貫通長孔１３を通じて当該中空軸１４の外周面から径方向外側に突出している。そして、これらの突出端部が前記砥石操作軸２０を取り巻く円筒状のリング２８に固定されている。
【００１６】
一方、操作軸昇降装置３０の本体は、前記本体軸１０の周囲に軸方向に移動可能に配設される円筒ハウジング３２と、この円筒ハウジング３２から側方に延びるアーム３３とで構成され、前記円筒ハウジング３２内には、前記リング２８を前記砥石操作軸２０回りに相対回転可能となるように保持する上下一対のスラスト軸受３１が組み込まれている。この構造により、砥石操作軸２０が操作軸昇降装置３０側に相対回転可能に保持されるとともに、この操作軸昇降装置３０と一体に本体軸１０に対して前記貫通長孔１３の長さ分だけ相対的に昇降できるようになっている。
【００１７】
さらに、前記円筒ハウジング３２の天壁下面と上側のスラスト軸受３１との間にはロードセル（検出手段）５４が設けられ、このロードセル５４により、前記各砥石保持部材１５から砥石操作軸２０が受ける上向きの反力、ひいては、砥石１８とワークの円筒状内周面との接触圧Ｐに相当する力が検出されるようになっている。
【００１８】
なお、本発明においてホーニングツールやその砥石径操作手段の具体的構成は特に問わず、従来から知られている種々の構成を適用することができる。
【００１９】
図２に示すように、前記アーム３３にはナット３４が固定され、これに上下方向に延びる送りねじ軸３５が螺合されている。この送りねじ軸３５には、前記支持フレーム５０側に固定された砥石径操作モータ３６が連結されており、同モータ３６によって前記送りねじ軸３５が回転駆動されることにより、前記アーム３３と一体に前記円筒ハウジング３２さらには前記砥石操作軸２０が昇降駆動されるようになっている。
【００２０】
制御装置４０は、前記ロードセル５４の検出信号から求められる砥石接触圧Ｐと、図略の加工径検出手段により検出されるワークの内周面加工径とに基づき、前記砥石操作軸２０の昇降駆動の制御、すなわち、砥石径拡縮操作の制御を行うように構成されている。
【００２１】
ここで、前記加工径検出手段は、前記本体軸１０の下端部に組み込まれたもの（例えば本体軸１０の下端部からワーク内周面にエアを噴射してその圧力を検出するもの）でもよいし、当該本体軸１０とは別に設置されるものでもよい。従来からホーニング加工等において使用されている周知のものをそのまま適用することが可能である。
【００２２】
次に、前記制御装置４０の具体的な制御動作も含め、前記ホーニング加工装置により行われるホーニング加工方法を図１（ａ）のグラフも併せて参照しながら説明する。
【００２３】
まず、本体軸１０に対して砥石操作軸２０を引き上げて砥石径を十分縮径させた状態で、本体軸１０の下端部をワークの円筒状内周面の内側に挿入する。そして、前記本体軸１０を高速回転駆動し、かつ、軸方向に往復動させながら、予め設定された初期拡径速度Ｖ０で砥石径が拡大するような速度で砥石操作軸２０を本体軸１０に対して相対的に下降させる。
【００２４】
具体的に、制御装置４０は、前記砥石径操作モータ３６に対して前記初期拡径速度Ｖ０に対応した速度指令信号を入力し、これを受けた砥石径操作モータ３６が前記速度指令信号に対応した速度で送りねじ軸３５を回転駆動する。これによってアーム３３、円筒ハウジング３２、及び砥石操作軸２０が一体に降下し、当該砥石操作軸２０の下端の砥石操作部２２のテーパー状外周面が各砥石保持部材１５のテーパー状内周面１５ａを内側から押圧することにより各砥石保持部材１５が径方向外側にスライドして砥石径（各砥石１８の外接円の直径）が前記初期拡径速度Ｖ０で拡大される。このとき、砥石操作軸２０が各砥石保持部材１５から受ける反力はハウジング３２内のロードセル５４により検出され、制御装置４０に入力される。
【００２５】
このような初期拡径操作が進んで各砥石１８がワークの円筒状内周面に接触し始めると、その接触圧Ｐが急激に上昇し、ひいてはロードセル５４により検出される値（すなわち砥石操作軸２０が各砥石保持部材１５から受ける上向きの反力の検出値）が急激に高まる。ここで、制御装置４０は、当該検出値を監視し、当該検出値が予め設定された第１の接触圧相当値（予め設定された砥石接触圧Ｐ１に相当する値）に達した時点で（図１（ａ）の時刻ｔ１）、砥石拡径速度をそれまでの初期拡径速度Ｖ０から第１の加工用拡径速度Ｖ１（＜Ｖ０）に下げる。この第１の加工用拡径速度Ｖ１は、この実施の形態では、前記初期拡径速度Ｖ０よりは低いが、当該速度での砥石径の拡径に伴って砥石接触圧Ｐが増加する程度の速度に設定されている。
【００２６】
このような第１の加工用拡径操作により、ワーク内周面の除去加工が進められるが、当該拡径操作により前記ロードセル５４の検出値が第２の接触圧相当値（前記砥石接触圧Ｐ１よりも高い砥石接触圧Ｐ２に相当する値）に達した時点で（図１（ａ）の時刻ｔ２）、砥石拡径速度をそれまでの第１の加工用拡径速度Ｖ１からさらにそれよりも低い第２の加工用拡径速度Ｖ２に下げる。この第２の加工用拡径速度Ｖ２は、この実施の形態では、当該速度での砥石径の拡径にかかわらず砥石接触圧Ｐがほぼ一定に保たれるような速度に設定されている。
【００２７】
一方、前記制御装置４０は加工径検出手段により検出される加工径（加工されているワーク内周面の直径）を監視しており、この加工径が予め設定された径に到達した時点で（図１（ａ）の時刻ｔ３）、砥石径拡大操作を停止させる。
【００２８】
以上示した方法及び装置によれば、砥石１８がワーク内周面に接触した時点で砥石径の拡径速度を初期拡径速度からいきなり最終拡径速度Ｖ２まで下げるのではなく、当該最終拡径速度Ｖ２よりも高い拡径速度Ｖ１である程度加工を行ってから当該拡径速度Ｖ２に下げるようにしているので、加工終了時における砥石接触圧のバラツキを小さく抑えることができる。
【００２９】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、初期拡径速度Ｖ０で砥石径を拡大して砥石接触圧がＰ２に達した時点（時刻ｔ１′）で直ちに最終拡径速度Ｖ２まで拡径速度を下げる従来方法では、その拡径速度を下げた時点、換言すれば、砥石接触圧Ｐ２が検出された時点から加工終了時までの経過時間が長いため、当該加工終了までに砥石接触圧Ｐが前記接触圧Ｐ２から外れる度合い、すなわちバラツキΔＰが大きくなるのに対し、図１（ａ）に示した方法では、砥石接触圧Ｐが前記接触圧Ｐ２に到達する前に前記最終拡径速度Ｖ２よりも高い拡径速度Ｖ１でワーク内周面の加工をある程度進めているので、前記接触圧Ｐ２が検出された時点から加工終了時間での経過時間を短くすることができ、その分、加工終了時における砥石接触圧ＰのバラツキΔＰを抑えることが可能となるのである。
【００３０】
なお、この実施の形態では拡径速度を２段階に切換えるものを示したが、３段階以上に切換える構成としてもよい。すなわち、最終拡径速度を前記第２の加工用拡径速度よりも低い第３、あるいは第４の加工用拡径速度に設定してもよい。要は、拡径速度として少なくとも初期拡径速度、第１の加工用拡径速度、第２の加工用拡径速度を含んでいればよい。
【００３１】
また、最終拡径速度は、前記のように砥石接触圧を一定に保つような速度に限られず、当該砥石接触圧が少し上昇する程度の高めの速度、あるいは砥石接触圧が少し下降する程度の低めの速度に設定してもよい。
【００３２】
さらに、各拡径速度は必ずしも固定された速度でなくてもよく、ワーク加工の度に補正されるものでもよい。例えば、加工終了時における砥石接触圧Ｐあるいはその変動率が許容範囲よりも外れる場合には、これを許容範囲内に収めるように次のワーク加工時における拡径速度を補正するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ワーク内周面の加工を終了する前に、砥石径拡大速度の切換を少なくとも第１の加工用拡径速度への切換及び第２の加工用拡径速度への切換を含む複数段階にわたって行うようにしたものであるので、ワーク加工終了時における砥石接触圧のバラツキを抑えて品質を安定化させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態にかかるホーニング加工方法での砥石接触圧の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は従来のホーニング加工方法での砥石接触圧の時間変化を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態にかかるホーニング加工装置の一部断面正面図である。
【図３】前記ホーニング加工装置における砥石径操作手段の要部を示す一部断面正面図である。
【符号の説明】
１０　本体軸
１８　砥石
２０　砥石操作軸（砥石径操作手段）
３０　操作軸昇降装置（砥石径操作手段）
４０　制御装置（制御手段）
５４　ロードセル（検出手段）
【図１】
2004130404.tif 000003
【図２】
2004130404.tif 000004
【図３】
2004130404.tif 000005