(57)【要約】【課題】ホーニング加工において、加工量の均一化が図れるホーニングヘッドを提供することを課題とする。【解決手段】ヘッド本体２０と、このヘッド本体２０に砥石台及び弾性部材を介して取付けられる砥石１２とを備えるホーニングヘッド１０であって、砥石１２は、ヘッド本体２０の軸方向に離間して複数個設けられ、隣り合う砥石１２のピッチＰは、ボア部６８の長さをＬ、ホーニングヘッド１０のストロークをＳ、軸方向における砥石１２の個数をｎ、砥石の長さをＴとしたときに、  ｛（Ｌ−Ｓ−Ｔ）／（ｎ−１）｝＜Ｐ＜｛（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）／（ｎ−１）｝で且つ（Ｐ−Ｔ）＜Ｓ＜（Ｐ＋Ｔ）に設定されている。【効果】内燃機関のシリンダにおいて、加工量が均一化されたボア部を得ることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド本体と、このヘッド本体に取付けられ前記ヘッド本体の軸直角方向に移動可能な砥石台と、この砥石台の外周面に取付けられる砥石とからなるホーニングヘッドであって、
前記砥石は、前記外周面から突出する方向に付勢する弾性部材を介して移動自在に前記砥石台に取付けられると共に、前記ヘッド本体の軸方向に離間して複数個設けられ、
隣り合う前記砥石のピッチＰは、被加工面の長さをＬ、前記ホーニングヘッドのストロークをＳ、軸方向における前記砥石の個数をｎ、前記砥石の長さをＴとしたときに、
｛（Ｌ−Ｓ−Ｔ）／（ｎ−１）｝＜Ｐ＜｛（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）／（ｎ−１）｝で且つ（Ｐ−Ｔ）＜Ｓ＜（Ｐ＋Ｔ）に設定されていることを特徴とするホーニングヘッド。
【請求項２】
前記被加工面は、内燃機関のシリンダにおけるボア部であって、軸方向に湾曲した面であることを特徴とする請求項１記載のホーニングヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホーニングヘッド、特に軸方向に面が湾曲しているボア部のホーニング加工に好適なホーニングヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボア部の精密な仕上げにホーニング加工が広く用いられる。ホーニング加工に用いられるホーニングヘッドとして、各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１（図２、図３）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来のホーニングヘッドの基本構成を説明する図であり、（ａ）に示すように、ホーニングヘッド１００は、ヘッド本体１０１と、このヘッド本体１０１から放射状に延ばされる支持部１０２と、この支持部１０２に伸縮可能に支持されるアーム１０３と、このアーム１０３の先端に取付けられる砥石ホルダ１０４と、この砥石ホルダ１０４の外周面に取付けられる砥石１０５とからなる。
【０００４】
（ｂ）に示すように、砥石１０５はヘッド本体１０１の軸方向に沿って３個設けられる。アーム１０３を矢印（Ａ）のように伸ばすことで砥石１０５をボア部１０６に押し当て、ヘッド本体１０１を回転させながら矢印（Ｂ）のように移動させることでボア部１０６を加工する。
【０００５】
ところで、図１２（ａ）に示すように、軸方向に面が湾曲しているボア部１０６Ｂにホーニング加工を行うことがある。このようなボア部１０６Ｂに図１１に示すホーニングヘッド１００を適用すると、研削漏れが発生する。研削漏れを解消するには、砥石ホルダ１０４を砥石１０５の数に合うように分割することが考えられる。
【０００６】
すなわち、図１２（ｂ）に示すように、複数の砥石１０５が各々独立して軸直角方向（矢印（Ｃ）、（Ｄ））のように移動できるようにすれば、湾曲しているボア部１０６Ｂにも砥石１０５を接触させることができる。
【０００７】
軸直角方向への移動には、ばねなどの弾性部材を採用することができる。
弾性部材を用いた例及びその作用を図１３で説明する。
図１３（ａ）に示すように、ヘッド本体１０１と砥石１０５との間に弾性部材１０７を介在させる。
【０００８】
（ａ）に示すように、砥石１０５をボア部１０６Ｂに押し当てた状態で、ホーニングヘッド１１０を矢印（Ｅ）のように回転させながら矢印（Ｆ）のように下降させる。そして、（ｂ）に示すように、最下位の砥石１０５がボア部１０６Ｂの下端部を通過したとき、ホーニングヘッド１１０の下降を停止する。（ａ）から（ｂ）に至る間、弾性部材１０７の作用により、湾曲しているボア部１０６Ｂに砥石１０５が良好に追従する。
【０００９】
（ａ）と（ｂ）を繰返したときの砥石１０５による加工量に注目する。
ボア部１０６Ｂの上端部では、（ａ）に示すように、一部の砥石１０５のみが通過するために砥石１０５との接触時間が短い。ボア部１０６Ｂの下端部においても、（ｂ）に示すように、一部の砥石１０５のみが通過するために砥石１０５との接触時間が短い。一方、（ａ）から（ｂ）に至る、ボア部１０６Ｂの中央部の加工では、全ての砥石１０５が通過するために砥石１０５の接触時間が長い。
【００１０】
結果、（ｃ）に示すように、ボア部１０６Ｂの上端部及び下端部では加工量（ｔ１）が小さく、中央部では加工量（ｔ２）が大きい。
ボア部の寸法精度向上が求められる中、ボア部の端部の加工量と中央部の加工量の差が低減でき、加工量の均一化が図れる加工技術が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１９６５５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ホーニング加工において、被加工面における端部の加工量と中央部の加工量の差が低減でき、加工量の均一化が図れるホーニングヘッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、ヘッド本体と、このヘッド本体に取付けられ前記ヘッド本体の軸直角方向に移動可能な砥石台と、この砥石台の外周面に取付けられる砥石とからなるホーニングヘッドであって、
前記砥石は、前記外周面から突出する方向に付勢する弾性部材を介して移動自在に前記砥石台に取付けられると共に、前記ヘッド本体の軸方向に離間して複数個設けられ、
隣り合う前記砥石のピッチＰは、被加工面の長さをＬ、前記ホーニングヘッドのストロークをＳ、軸方向における前記砥石の個数をｎ、前記砥石の長さをＴとしたときに、
｛（Ｌ−Ｓ−Ｔ）／（ｎ−１）｝＜Ｐ＜｛（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）／（ｎ−１）｝で且つ（Ｐ−Ｔ）＜Ｓ＜（Ｐ＋Ｔ）に設定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る発明では、被加工面は、内燃機関のシリンダにおけるボア部であって、軸方向に湾曲した面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、隣り合う砥石のピッチＰは、被加工面の長さをＬ、ホーニングヘッドのストロークをＳ、軸方向における砥石の個数をｎ、砥石の長さをＴとしたときに、｛（Ｌ−Ｓ−Ｔ）／（ｎ−１）｝＜Ｐ＜｛（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）／（ｎ−１）｝で且つ（Ｐ−Ｔ）＜Ｓ＜（Ｐ＋Ｔ）に設定した。
【００１６】
従来の技術では、図１３に示すように、ピッチＰ１とストロークＳ１とは、Ｐ１＜＜Ｓ１の関係にある。ピッチがストロークに対して小さいほど、被加工面の中央部では多くの砥石が通過するため、砥石との接触時間が長くなる。一方、被加工面の端部では、通過する砥石の数が少なく、砥石との接触時間が短い。
【００１７】
この点、本発明では、隣り合う砥石のピッチＰをホーニングヘッドのストロークＳとほぼ同一にしたので、被加工面の中央部を通過する砥石の数が減少し、中央部での砥石の接触時間が短くなる。一方、被加工面の端部では、従来の技術と同様に通過する砥石の数は少なく、砥石との接触時間は短い。したがって、被加工面の端部での砥石の接触時間と、中央部での砥石の接触時間との差を小さくすることができる。
【００１８】
したがって、本発明によれば、被加工面における端部の加工量と中央部の加工量との差を小さくでき、被加工面における加工量の均一化が図れるホーニングヘッドが提供される。
【００１９】
請求項２に係る発明では、被加工面は、内燃機関のシリンダにおけるボア部であって軸方向に湾曲した面とした。
内燃機関のシリンダにおいて、加工量が均一化されたボア部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るホーニングヘッドの分解斜視図である。
【図２】ホーニングヘッドの断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】砥石の受持区分を説明する図である。
【図５】ストロークＳの大きさを検討する図である。
【図６】隣り合う砥石のピッチを検討する図である。
【図７】内燃機関の断面図である。
【図８】シリンダライナの断面図である。
【図９】拡張軸の作用を説明する図である。
【図１０】研削ピッチを研削ストロークに合わせたときのホーニングヘッドの作用説明図である。
【図１１】従来のホーニングヘッドの基本構成を説明する図である。
【図１２】軸方向に面が湾曲しているボア部の断面図である。
【図１３】他の従来のホーニングヘッドを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００２２】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ホーニングヘッド１０は、下部に複数（この例では４本）のスリット１１が設けられているヘッド本体２０と、このヘッド本体２０のスリット１１に移動可能に収納される複数（この例では４個）の砥石台３０と、これらの砥石台３０の各々の外周面に取付けられる複数（この例では３個）の砥石１２と、この砥石１２と砥石台３０との間に配置され砥石１２を砥石台３０の外周面から突出する方向に付勢する弾性部材（この例では圧縮コイルばね）１３と、ヘッド本体２０内に上下に移動可能に設けられる駆動軸１４と、この駆動軸１４の下端に接続され複数の砥石台３０を拡張させる拡張軸１６と、ヘッド本体２０の底を塞ぐ底蓋１７とを主要素とする。
【００２３】
ヘッド本体２０の上部及び下部のそれぞれに、環状のコイルばね１８が嵌る複数（この例では４個）の円弧状の溝２１が設けられる。ヘッド本体２０の底面に、底蓋１７を取付けるための複数（この例では４個）の雌ねじ穴２２が形成される。
【００２４】
底蓋１７は、周方向に並ぶ複数（この例では４個）のボルト穴２３を有する。このボルト穴２３にボルト２４を通して雌ねじ穴２２にねじ込むことで、底蓋１７がヘッド本体２０に締結される。
【００２５】
ホーニングヘッド１０の各部の構成を図２及び図３に基づいて、さらに詳細に説明する。
図２に示すように、ヘッド本体２０の中心軸２７上に軸穴２８が設けられる。この軸穴２８に拡張軸１６が挿入される。また、複数のスリット１１は軸穴２８から放射状に形成される。砥石台３０はヘッド本体２０の外周側に開口する凹部３１を有する。
【００２６】
砥石１２はプレート３２に固定される。プレート３２は砥石台３０の凹部３１に嵌る。プレート３２と砥石台３０との間に弾性部材１３が介在される。プレート３２及び砥石台３０のそれぞれには、弾性部材１３の端部を保持して弾性部材１３の姿勢を安定させる座ぐり３４が設けられる。弾性部材１３によって、プレート３２及び砥石１２は砥石台３０の外周面から突出する方向に付勢される。
【００２７】
図３に示すように、軸穴２８の上方に、ばね収納穴３５が形成され、このばね収納穴３５から上方に向けて、駆動軸１４が通る軸穴３６が延びる。駆動軸１４は、ばね収納穴３５内を上下に移動可能な鍔部３７を有する。拡張軸１６は、下方に行くに従って縮径する複数（この例では上下２個）のテーパ面３８を有する。
【００２８】
拡張軸１６の上部に圧縮コイルばね４１及びばね押え４２が嵌る。ばね押え４２は、外周に係合溝４３を有し、軸穴２８に嵌められる。ヘッド本体２０に雌ねじ穴４４が設けられる。この雌ねじ穴４４にボルト４５をねじ込み、ボルト４５の先端を係合溝４３に係合させることで、ばね押え４２をヘッド本体２０に取付ける。そして、圧縮コイルばね４１が鍔部３７とばね押え４２との間に介在することで、駆動軸１４及び拡張軸１６が上方に付勢される。
【００２９】
拡張軸１６の下端に、圧縮コイルばね４６の上部が嵌合する嵌合穴４７が設けられる。圧縮コイルばね４６が嵌合穴４７と底蓋１７との間に介在することによって、駆動軸１４及び拡張軸１６が付勢される。
【００３０】
砥石台３０は、拡張軸１６のテーパ面３８に対応した複数（この例では上下２個）のテーパ部４８を有する。砥石台３０の上端部及び下端部のそれぞれに、ヘッド本体２０の溝（図１、符号２１）と周方向に並ぶ複数の溝５１が設けられる。この溝５１とヘッド本体２０の溝（図１、符号２１）にコイルばね１８が嵌る。このコイルばね１８の作用により、複数の砥石台３０はヘッド本体２０の中心軸２７に向けて付勢される。結果、砥石台３０のテーパ部４８は拡張軸１６のテーパ面３８に押付けられる。
【００３１】
このように、拡張軸１６はヘッド本体２０の中心軸２７に向けて付勢されているが、駆動軸１４及び拡張軸１６が圧縮コイルばね４１、４６を圧縮させながら矢印（１）のように移動すると、テーパ面３８が砥石台３０のテーパ部４８を押し、この結果、複数の砥石台３０は軸直角方向（矢印（２）、（３））に移動する。
【００３２】
プレート３２の上部及び下部にビス穴５２が設けられる。砥石台３０の凹部３１に、ビス穴５２に対応した位置に雌ねじ穴５３が設けられる。ビス穴５２に通され雌ねじ穴５３にねじ込まれるビス５４は、プレート３２を位置決めするストッパの役割を果たす。砥石１２及びプレート３２は、プレート３２と凹部３１との隙間５６において移動可能となる。
【００３３】
さらに、ビス穴５２の内径は、ビス５４の軸部の外径よりも大きく設定されるため、砥石１２及びプレート３２は、外力が加わると弾性部材１３を伸縮させながら揺動することができる。弾性部材１３の作用によって、複数の砥石１２は、湾曲した被加工面であっても面に追従しながら、いわゆる倣い加工を行うことができる。
【００３４】
なお、弾性部材１３は、格別に限定されるものではなく、圧縮コイルばねの他、板ばね、皿ばね、ゴム材などの中から任意に選択可能である。また、砥石１個当たりの弾性部材の個数も任意である。
【００３５】
次に、複数の砥石１２の配列について説明する。
図４（ａ）に示すように、ヘッド本体２０は、軸方向に並ぶ複数の砥石１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを備えている。
（ａ）からヘッド本体２０を回転させながら、（ｂ）までストロークＳだけ前進させ、（ａ）、（ｂ）を繰り返すことで被加工面６８を研削する。
【００３６】
本発明では、砥石１２Ａで領域ｘを研削し、砥石１２Ｂで領域ｙを研削し、砥石１２Ｃで領域ｚを研削する。領域ｘ、領域ｙ、領域ｚは、被加工面６８の長さＬの概ね１／３である。すなわち、３個の砥石１２Ａ〜１２Ｃで分担して被加工面６８を研削することを特徴とする。
領域ｘ、領域ｙ、領域ｚの長さは、砥石１２Ａ〜１２ＣのピッチＰと等しく、ストロークＳもピッチＰに等しく設定することを基本とする（Ｓ＝Ｐ）。
【００３７】
ただし、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、砥石の長さＴを活用してストロークＳを拡張することができる。
すなわち、（ａ）に示すように、ピッチＰは据え置いて、最上位の砥石１２Ａや最下位の砥石１３Ｃが被加工面６８から外れる直前まで、ストロークＳ３ を増大することができる。この場合は、Ｓ３＝（Ｐ＋Ｔ）となる。
また、（ｂ）に示すように、ピッチＰは据え置いて、最上位の砥石１２Ａや最下位の砥石１３Ｃが被加工面６８内に収めることができる。このときは、ストロークＳ４は小さくなり、Ｓ４＝（Ｐ−Ｔ）となる。
【００３８】
ストロークＳは、Ｓ＝Ｐを基本とするが、（Ｐ−Ｔ）＜Ｓ＜（Ｐ＋Ｔ）の範囲であれば差し支えない。
【００３９】
次に、砥石のピッチＰについて検討する。
図６（ａ）に基本形を示す。砥石１２Ａ〜１２Ｃの数は３個に限定されないないため、合計ピッチをΣＰとする。端部の砥石１２Ａ、１２Ｃの抜け長さをＡとし、砥石１２Ａ〜１２Ｃの長さをＴ、砥石１２Ａ〜１２Ｃの数をｎとする。
ΣＰ＋Ｓ＝Ｌ。また、ΣＰ＝（ｎ−１）Ｐとなる。
（ｎ−１）Ｐ＝Ｌ−Ｓから、Ｐ＝（Ｌ−Ｓ）／（ｎ−１）となる。
【００４０】
（ｂ）は、抜け長さをＡをほぼゼロにした形態を示す。
ΣＰ＋Ｓ＋Ｔ／２＋Ｔ／２＝Ｌから、ΣＰ＝（Ｌ−Ｓ−Ｔ）となる。また、ΣＰ＝（ｎ−１）Ｐである。
（ｎ−１）Ｐ＝（Ｌ−Ｓ−Ｔ）から、Ｐ＝（Ｌ−Ｓ−Ｔ）／（ｎ−１）となる。
【００４１】
（ｃ）は、抜け長さをＡをほぼＴにした形態を示す。
ΣＰ＋Ｓ−Ｔ／２−Ｔ／２＝Ｌから、ΣＰ＝（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）となる。また、ΣＰ＝（ｎ−１）Ｐである。
（ｎ−１）Ｐ＝（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）から、Ｐ＝（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）／（ｎ−１）となる。
【００４２】
以上から、｛（Ｌ−Ｓ−Ｔ）／（ｎ−１）｝＜Ｐ＜｛（Ｌ−Ｓ＋Ｔ）／（ｎ−１）｝が定義される。
【００４３】
続いて、ホーニングヘッド１０の加工対象であるシリンダライナについて、図７及び図８に基づいて説明する。
図７に示されるように、内燃機関６０は、クランクケース６１と、このクランクケース６１の上部に取付けられるシリンダ（シリンダブロック）６２と、このシリンダ６２の上部に取付けられ、カムシャフト６３を支持するシリンダヘッド６４と、このシリンダヘッド６４の上部に取付けられるヘッドカバー６６と、シリンダヘッド６４及びシリンダ６２をクランクケース６１へ組付ける複数の締結ボルト６７とからなる。
【００４４】
締結ボルト６７をクランクケース６１に締め付けると、シリンダヘッド６４及びシリンダ６２が僅かであるが変形する。すると、シリンダ６２に内蔵されているシリンダライナ７１も変形する。
ピストンの摺動を考えると、シリンダライナ７１の内周面（ボア部）が歪みのない円筒であることが求められる。
【００４５】
そこで、締結ボルト６７で締め付けたときに、ボア部が歪みのない円筒になるように、締め付け前のシリンダライナ７１では、変形量を見込んで、軸方向で湾曲させたり、径方向で非円形にするといる対策を講じることが、有効となる。
この対策の具体例を次図で説明する。
【００４６】
図８（ａ）に示すように、シリンダライナ（シリンダスリーブとも呼ばれる）７１の内周面がボア部（被加工面）６８となる。
【００４７】
（ｂ）に示すように、組付け前のボア部６８は、組付け後は直線となるような非直線、すなわち軸方向（矢印（４）、（５））に湾曲した面に製造しておく。また、（ｃ）に示すように、組付け前のボア部６８は、組付け後は真円断面となるような非真円断面に製造しておく。
【００４８】
以上に述べたボア部６８に、ホーニング加工を施すホーニングヘッド（図１、符号１０）の作用を図９〜図１０に基づいて説明する。
【００４９】
先ず、図９（ａ）に示すように、ホーニングヘッド１０を矢印（６）のようにボア部６８へ下降させる。（ｂ）に示すように、最上位の砥石１２がボア部６８の上端に達したとき、（ｃ）に示すように、拡張軸１６を下げ（矢印（７））、複数の砥石台３０を拡張させる（矢印（８）、（９））。すると、砥石１２がボア部６８に当たる。このとき、弾性部材１３の作用によって、複数の砥石１２がボア部６８に弾性的に押し当てられる。
【００５０】
次に、ホーニングヘッド１０による加工を説明する。
図１０は、隣り合う砥石のピッチＰをストロークＳと同じ長さに設定したときのホーニングヘッドの作用説明図である。
【００５１】
（ａ）に示すように、複数の砥石１２をボア部６８に押付けた状態で、ホーニングヘッド１０を回転させながら矢印（１０）のように下降させる。（ｂ）に示すように、最下位の砥石１２ボア部６８の下端に達したとき、ホーニングヘッド１０の下降を停止する。ホーニングヘッド１０のストロークＳは丁度ピッチＰとなる。
【００５２】
（ａ）と（ｂ）を繰返したときの砥石１２による加工量について説明する。
隣り合う砥石１２のピッチＰをストロークＳとしたので、ボア部６８の中央部では、通過する砥石１２の数が減少し、砥石１２との接触時間が短くなる。一方、ボア部６８の両端では、通過する砥石の数は少ないために砥石１２の接触時間は従来と同様に短い。
【００５３】
結果、（ａ）から（ｂ）に至る間のボア部６８の深さと加工量との関係は、（ｃ）にて実線で示す通りである。破線で示す従来の加工量に比べ、ボア部６８の中央部（深さＤ１〜Ｄ２の間）では、Δｔ３だけ加工量が減り、ボア部６８の両端部では、加工量は変わらない。したがって、加工量の差Ｒ１が従来の加工量の差Ｒ２よりも小さくなり、ボア部６８における加工量の均一化を図ることができる。
【００５４】
尚、本発明のホーニングヘッドは、実施の形態では軸方向に面が湾曲しているボア部の加工に適用したが、軸方向に直線に形成されるボア部の加工に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のホーニングヘッドは、軸方向に面が湾曲しているボア部の加工に好適である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…ホーニングヘッド、１２…砥石、１３…弾性部材、２０…ヘッド本体、３０…砥石台、６０…内燃機関、６２…シリンダ、６８…ボア部（被加工面）。
【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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