(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、工作物の内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、前記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、工作物の内周面をホーニング加工する強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工方法であって、
前記ホーニング砥石のトルクと切削背分力をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成し、
ホーニング砥石の切削背分力は、ホーニング砥石を拡張する砥石拡張ロッドの押込み力を測定して計測するようにした
ことを特徴とするホーニング加工方法。
【請求項２】
前記ホーニング砥石を、その切込み動作開始時から前記切削抵抗比が予め設定したワーク接触時設定値になるまで急速に拡張させる急速拡張工程と、
前記ホーニング砥石の切込み量を、前記切削抵抗比が予め設定したホーニング加工時設定値となるように制御するホーニング加工工程と、
前記ホーニング砥石を、その切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると急速に縮小復帰させる戻し工程とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のホーニング加工方法。
【請求項３】
前記ホーニング加工時設定値が単一の一定値であることを特徴とする請求項２に記載のホーニング加工方法。
【請求項４】
前記ホーニング加工時設定値が大きさの異なる複数の一定値からなることを特徴とする請求項２に記載のホーニング加工方法。
【請求項５】
前記ホーニング砥石を、前記トルクまたは切削背分力が予め設定された許容値から外れた異常値になったときに急速に縮小復帰させる異常回避工程を含む
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のホーニング加工方法。
【請求項６】
ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、工作物の内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、前記ホーニング砥石により工作物の内周面をホーニング加工するホーニング盤に備えられて、前記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与える強制切込み（定量）加工方式の砥石切込み装置であって、
前記ホーニング砥石に所定の切込み量をもった切込み動作を機械的に与える切込み駆動手段と、
前記ホーニング砥石のトルクを検出するトルク検出手段と、
前記ホーニング砥石による切削背分力を検出する背分力検出手段と、
前記トルク検出手段および背分力検出手段からの検出信号から得られる切削抵抗比に応じて、前記切込み駆動手段を駆動制御する切込み制御手段とを備えてなり、
前記背分力検出手段は、前記ホーニング砥石を拡張する前記切込み駆動手段の砥石拡張ロッドの押込み力を測定して、前記切削背分力を計測する構成とされている
ことを特徴とするホーニング盤の砥石切込み装置。
【請求項７】
前記切込み制御手段は、請求項１または２に記載のホーニング加工方法におけるホーニング砥石の切込み動作を実行するように構成されている
ことを特徴とする請求項６に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。
【請求項８】
前記トルク検出手段は、前記回転主軸に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。
【請求項９】
前記切込み駆動手段は、前記ホーニング盤の回転主軸の軸穴内においてその軸線方向へ移動可能に設けられた砥石拡張ロッドと、この砥石拡張ロッドを軸線方向へ移動させる切込み駆動機構と、前記ホーニングツール内に設けられ、前記砥石拡張ロッドの軸線方向への移動により前記ホーニング砥石を拡張させる砥石拡張部材とを備えてなる
ことを特徴とする請求項６に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。
【請求項１０】
前記切込み駆動機構は、前記回転主軸を軸支するスライド本体に、駆動ねじ軸部材が前記回転主軸と平行にかつ回転可能に軸支されるとともに、この駆動ねじ軸部材に、前記砥石拡張ロッドと一体的に連結された従動体が螺進退可能に係合されてなる請求項９に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。
【請求項１１】
前記背分力検出手段は、前記切込み駆動機構の従動体に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。
【請求項１２】
工作物の内周面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、
回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、
回転主軸を前記内周面の軸線方向へ往復動作させる主軸往復手段と、
回転主軸先端に装着され、前記内周面に沿った砥石面を有するホーニング砥石を拡縮可能に備えるホーニングツールと、
このホーニングツールのホーニング砥石に所定の切込み動作を与える砥石切込み手段と、
前記主軸回転手段、主軸往復手段および砥石切込み手段の動作を相互に連動して自動制御する制御手段とを備えてなり、
前記砥石切込み手段が請求項６から１１のいずれか一つに記載の砥石切込み装置により構成されている
ことを特徴とするホーニング盤。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記主軸回転手段、主軸往復手段および砥石切込み手段の動作を相互に連動して自動制御して、請求項１から５のいずれか一つに記載のホーニング加工方法を実行するように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載のホーニング盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ホーニング加工方法、ホーニング盤の砥石切込み装置およびホーニング盤に関し、さらに詳細には、ホーニング砥石を、工作物の内周面に対して、機械的に一定の切込み量をもって積極的に切込みながらホーニング加工を行うホーニング加工技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作物（ワーク）の内周面を鏡面に仕上げる加工法の一つとしてホーニング加工がある。このホーニング加工においては、ホーニング砥石とワークを相対的に浮動の状態におくとともに、ホーニング砥石に回転と往復運動を与えて、ばね弾発力等によるホーニング砥石の拡張によりワーク内周面に精密仕上げを行う。
【０００３】
旧来のホーニング加工はホーニング砥石を一定圧力（ばね弾発力）でワークに押し付けて、ワーク内周面を少しずつ削り取るものであったが、近時は、研削加工の場合と同様、高い圧力で仕上量の大きいホーニング加工を行うホーニング盤が種々開発され、現在主流となっている。
【０００４】
この種のホーニング盤には、ホーニング砥石を油圧駆動手段等により一定の加圧力をもって切込み動作させる定圧加工方式のものと、ホーニング砥石を機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作させる強制切込み（定量）加工方式のものとがあるが、いずれの形式のホーニング盤にあっても、ボール盤や中ぐり盤による前加工から、研削加工等を省略していきなりホーニング加工に移る、つまり旧来の研削加工とホーニング加工を複合的に行う加工法をとることもできるようになり、効率の良い精密仕上げの実現が可能となった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工においては、上述したように、ホーニング砥石を機械的駆動手段により、切込み加工当初から加工終了まで一定の切込み量をもって連続的に切込み動作（等速切込み）させるところ、ホーニング砥石がワークの内周面に当たるまでは、全くホーニング加工に寄与しない状態にある。
【０００６】
ホーニング加工の加工サイクルタイムの短縮を図るには、この全くホーニング加工に寄与しない状態をできるだけ短縮することが有効であり、そのためには、ホーニング砥石をワークの内周面に当たる直前まで高速で移動（切込み動作）させる必要があり、これの実現には、それに続くホーニング加工工程との境界つまり加工開始点を求めて、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石の切込み速度を制御する必要がある。
【０００７】
従来、この切込み速度変更のための設定作業は、作業者が実際の加工状態を見ながら目測で行っていたところ、加工前の個々のワーク内径にはバラツキがあり、さらに、図１２に示すように、ホーニング砥石１０がワークＷの内周面Ｗａに当たる加工初期は、内周面Ｗａが歪んでいて、ホーニング砥石１０が全面当たりしない。これがため、ホーニング砥石１０が全くホーニング加工に寄与しない状態から上記ホーニング加工工程開始への境界点を見極めるには熟練を要するとともに、上記設定作業も精度良く行うことが困難な状況にあった。
【０００８】
また、加工時におけるホーニング砥石１０の切込み動作を、従来のような単純に連続した一定の切込み量をもった制御でなく、ホーニング砥石１０の砥石寿命やワークＷの材質等も考慮した、より精密な制御をしたいとする要望もあった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、加工サイクルタイムを短縮することができ、しかもホーニング砥石の精密な切込み制御ができるホーニング加工技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のホーニング加工方法は、ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、上記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、ワークの内周面をホーニング加工する強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工方法であって、上記ホーニング砥石のトルクと切削背分力をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成し、ホーニング砥石の切削背分力は、ホーニング砥石を拡張する砥石拡張ロッドの押込み力を測定して計測するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のホーニング盤の砥石切込み装置は、上記ホーニング加工方法の実施に適した強制切込み（定量）加工方式の砥石切込み装置であって、ホーニング砥石に所定の切込み量をもった切込み動作を機械的に与える切込み駆動手段と、上記ホーニング砥石のトルクを検出するトルク検出手段と、上記ホーニング砥石による切削背分力を検出する背分力検出手段と、上記トルク検出手段および背分力検出手段からの検出信号から得られる切削抵抗比に応じて、上記切込み駆動手段を駆動制御する切込み制御手段とを備えてなり、上記背分力検出手段は、上記ホーニング砥石を拡張する上記切込み駆動手段の砥石拡張ロッドの押込み力を測定して、上記切削背分力を計測する構成とされていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のホーニング盤は、上記ホーニング加工方法の実施に適したものであって、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、回転主軸を上記内周面の軸線方向へ往復動作させる主軸往復手段と、回転主軸先端に装着され、上記内周面に沿った砥石面を有するホーニング砥石を拡縮可能に備えるホーニングツールと、このホーニングツールのホーニング砥石に所定の切込み動作を与える砥石切込み手段と、上記主軸回転手段、主軸往復手段および砥石切込み手段の動作を相互に連動して自動制御する制御手段とを備えてなり、上記砥石切込み手段が上記砥石切込み装置により構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るホーニング加工においては、ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、上記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、ワークの内周面をホーニング加工するに際して、ホーニング砥石の切込み量の制御を、上記ホーニング砥石のトルクと切削背分力をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて行う。
【００１７】
強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、このような制御方式をとることにより、ホーニング砥石の急速拡張工程からホーニング加工工程開始への境界点の検出が、上記トルクと切削背分力を計測して切削抵抗比を得ることにより、自動的にかつ確実に行うことが可能で、ホーニング加工の加工サイクルタイムの短縮を図ることができる。
【００１８】
また、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者を常時計測して切削抵抗比を得ることにより、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石の切込み動作を、ホーニング砥石の砥石寿命等の切削性能変化やワークの材質等に対応して精密に制御することが可能となる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
参考例１
本発明に係るホーニング盤を図１に示し、このホーニング盤は、具体的にはワークＷの円筒状の内周面Ｗａを加工する立形のもので、先端にホーニングツール１を備える回転主軸２、主軸回転駆動部（主軸回転手段）３、主軸往復駆動部（主軸往復手段）４、砥石切込み部（砥石切込み手段、砥石切込み装置）５および装置制御部（制御手段）６などを主要部として備えてなる。７は電源を示す。
【００２１】
ホーニングツール（いわゆるホーニングマンドレルないしホーニングヘッド）１は、回転主軸２の先端つまり下端に交換可能に装着され、その内部には、図３に示すように、径方向へ拡縮可能に配された複数のホーニング砥石１０、１０、…、これを拡張動作させるコーンロッド１１およびホーニング砥石１０、１０、…を復帰動作させる復帰ばね（図示省略）等を備える。各ホーニング砥石１０は、ワークＷの内周面Ｗａに沿った砥石面１０ａを有する。また、コーンロッド１１は、上記ホーニングツール１内において上下方向へ移動可能に設けられており、その先端ウェッジ１１ａが各ホーニング砥石１０の砥石台１０ｂを押圧する砥石拡張部とされるとともに、その上部である基部ロッド１１ｂが、後述する砥石拡張ロッド３５に連結されている。また、図示しないが、ホーニング砥石１０、１０、…は上記復帰ばねにより常時縮閉方向へ弾発的に付勢されている。
【００２２】
そして、上記ホーニング砥石１０、１０、…は、上記コーンロッド１１の下動に伴って拡開動作される一方、コーンロッド１１の上動に伴って上記復帰ばねにより縮閉動作されることとなる。
【００２３】
回転主軸２は、その下端にホーニングツール１を備えるとともに、駆動軸１５、駆動モータ１６等を含む上記主軸回転駆動部３と、スライド本体１７、油圧シリンダ１８等を含む上記主軸往復駆動部４とにそれぞれ連係されている。
【００２４】
すなわち、回転主軸２はスライド本体１７に回転可能に軸支されており、このスライド本体１７が、機体２０上の上下方向へ延びる案内ロッドまたはレール２１上に昇降可能に設けられるとともに、機体２０に取り付けられた油圧シリンダ１８のピストンロッド１８ａに連結されている。そして、この油圧シリンダ１８のピストンロッド１８ａが昇降動作することにより、スライド本体１７を介して、回転主軸２つまりはホーニングツール１が昇降動作されることとなる。
【００２５】
また、回転主軸２の上端部２ａは、機体２０のヘッド部２０ａに回転可能に設けられた駆動軸１５にキー嵌合またはスプライン嵌合されて、この駆動軸１５に対して、上下方向（軸線方向）へ相対的に移動可能でかつ一体回転可能に連結されている。
【００２６】
駆動軸１５の上端部には伝動プーリ２５ａが取り付けられ、この伝動プーリ２５ａが、伝動ベルト２５ｂを介して、駆動モータ１６のモータ軸に取り付けられた伝動プーリ２５ｃに連結されている。そして、この駆動モータ１６の回転駆動により、駆動軸１５を介して、回転主軸２つまりはホーニングツール１が回転駆動されることとなる。
【００２７】
砥石切込み部５は、上記ホーニング砥石１０、１０、…に切込み動作を与えるもので、図１および図２に示すように、切込み駆動部（切込み駆動手段）３０、トルクセンサ（トルク検出手段）３１および切込み制御部（切込み制御手段）３２を主要部として備えてなる。
【００２８】
切込み駆動部３０は、ホーニング砥石１０、１０、…に所定の切込み量をもった切込み動作を機械的に与えるもので、具体的には、上記ホーニングツール１のコーンロッド（砥石拡張部材）１１（図３）、砥石拡張ロッド３５、切込み駆動機構３６およびステッピングモータ３７等を備える。
【００２９】
砥石拡張ロッド３５は、図２に示すように、回転主軸２の下半部に設けられた軸穴３８内において、その軸線方向（上下方向）へ移動可能に設けられており、その下端部３５ａが上記コーンロッド１１の基部ロッド１１ｂに連結されるとともに（図３参照）、その上端部３５ｂが切込み駆動機構３６に連結されている。
【００３０】
この切込み駆動機構３６は、砥石拡張ロッド３５を上下方向（軸線方向）へ移動させるもので、従来公知のように、砥石拡張ロッド３５に連結された従動体４０およびこの従動体４０を上下動させる駆動ねじ軸部材４１を主要部として構成されている。
【００３１】
従動体４０は、回転主軸２に対して、相対的に上下方向へ摺動可能に設けられるとともに、この回転主軸２内に配された上記砥石拡張ロッド３５に対して、上下方向へ一体的に連結されている。
【００３２】
つまり、砥石拡張ロッド３５の上端部３５ｂには、連結ピン４２が水平状に取り付けられており、この連結ピン４２の両端部が、回転主軸２に開口された軸線方向の長穴４３、４３を介して、回転主軸２の外部へ突出されている。一方、上記従動体４０は、軸受装置４４により、回転主軸２上に摺動可能かつ回転可能に装着されるとともに、この軸受装置４４のスライドスリーブ４４ａの下端部に、上記連結ピン４２の両端部が固定されている。
【００３３】
また、従動体４０は、これに一体固定された雌ねじ部材４５を介して、上記駆動ねじ軸部材４１に上下方向へ螺進退可能に係合されている。この駆動ねじ軸部材４１は、スライド本体１７に、回転主軸２と平行にかつ回転可能に軸支される。
【００３４】
駆動ねじ軸部材４１は、機体２０のヘッド部２０ａに回転可能に設けられた回転伝達軸４６に連係されている。具体的には、この回転伝達軸４６は、駆動ねじ軸部材４１と同一軸線上に軸支されるとともに、その下部４６ａが、駆動ねじ軸部材４１の上端部４１ａの軸穴４２にキー嵌合またはスプライン嵌合されている。これにより、駆動ねじ軸部材４１は、上記回転伝達軸４６に対して、上下方向（軸線方向）へ相対的に移動可能でかつ一体回転可能に連結されている。
【００３５】
回転伝達軸４６の上端部は、これに直交する水平状の切込み駆動軸４７に、歯車機構４８を介して連係されている。この切込み駆動軸４７の先端部は、切込み設定ダイヤル４９に連結されるとともに、その基端部は、カップリング５０を介して上記ステッピングモータ３７のモータ軸３７ａに連結されている。
【００３６】
ステッピングモータ３７には、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ５２が一体的に内蔵されており、この位置検出センサ５２によりステッピングモータ３７の回転量が検出される。また、上記切込み設定ダイヤル４９は、ステッピングモータ３７の回転角を表示するものである。
【００３７】
そして、このステッピングモータ３７の回転駆動により、切込み駆動軸４７と回転伝達軸４６を介して、駆動ねじ軸部材４１が回動させられると、これに螺進退可能に螺合された従動体４０が、回転主軸２に対して相対的に下動または上動されることとなる。つまり、従動体４０の下動時は、これと一体の砥石拡張ロッド３５がコーンロッド１１を下方へ押動して、ホーニング砥石１０、１０、…が拡張動作される。一方、従動体４０の上動時は、砥石拡張ロッド３５の上動に伴って、ホーニングツール１内の復帰ばね（図示省略）によりホーニング砥石１０、１０、…が縮閉動作される。
【００３８】
トルクセンサ（トルク検出手段）３１は、ホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴを検出するもので、図示例においては、回転主軸２、具体的には図１に示すごとく、回転主軸２の上端部２ａと駆動軸１５の境界部位に組み込まれている。
【００３９】
切込み制御部（切込み制御手段）３２は、後述する装置制御部６の一部を構成して（図５参照）、トルクセンサ３１からの検出信号に応じて、上記切込み駆動部３０を駆動制御するものであり、図５に示すように、演算部３２ａとモータ駆動部３２ｂとから構成されている。
【００４０】
上記演算部３２ａには、上記装置制御部６の主制御部６０から制御信号として切込みタイミング信号が入力されるとともに、トルクセンサ３１からのトルク信号および位置検出センサ５２からの位置信号が検出信号としてそれぞれ入力される。
【００４１】
演算部３２ａは、トルクセンサ３１で検出されたトルクＴを予め設定された各種トルク設定値Ｔｘと比較演算して、その演算結果に基づき、位置検出センサ５２で検出された位置信号に対応した制御信号を上記モータ駆動部３２ｂに出力し、このモータ駆動部３２ｂからステッピングモータ３７に切込みパルスが送られる。
【００４２】
上記各種トルク設定値Ｔｘとしては、例えば、
（ａ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに当たる時にホーニング砥石１０、１０、…に生じるトルク値（ワーク接触時設定値）Ｔａ
【００４３】
（ｂ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに全面当たりしてホーニング加工する時にホーニング砥石１０、１０、…に生じるトルク値（ホーニング加工時設定値）Ｔｂ
【００４４】
（ｃ）ホーニング砥石１０、１０、…が異常な状態になった時に生じるトルク値（異常値）Ｔｃ
などがあり、これらの設定値Ｔａ〜Ｔｃは、ホーニング砥石１０の砥石面１０ａの切れ刃の性状やワークＷの材質等、各種の加工条件に対応して実験的に測定され設定される。また、図示例においては、上記ホーニング加工時設定値Ｔｂが単一の一定値とされて、図６に示すように、ホーニング加工工程が所定負荷（トルクＴｂ＝Ｔｂ1 ）の一工程で構成されている。
【００４５】
そして、砥石切込み部５において、ステッピングモータ３７の回転動作が、トルクセンサ３１により検出されたホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴに応じて、切込み制御部３２により駆動制御され、これにより、切込み駆動機構３６、砥石拡張ロッド３５およびコーンロッド１１を介して、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み動作（切込み量＝拡張位置）が制御されることとなる。なお、この切込み動作は、具体的には、後述するように、ホーニングツール１の往復動作と回転動作に同期して制御される。
【００４６】
装置制御部６は、ホーニング盤の各駆動部の動作を相互に連動して自動制御するもので、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。
【００４７】
この装置制御部６には、ホーニング加工を実行させるための加工プログラム等が組み込まれており、図５に示すように、主制御部６０、主軸回転駆動部３の駆動源を制御する主軸回転制御部６１、主軸往復駆動部４の駆動源を制御する主軸往復制御部６２、および砥石切込み部５の駆動源を制御する前記切込み制御部３２などから構成される。
【００４８】
主制御部６０には、上記各駆動部３、４、５の駆動源の駆動に必要な種々の情報、例えば、ホーニングツール１の回転速度および昇降速度、あるいは、ホーニング砥石１０、１０、…の基準位置（ストローク位置）Ａ、Ｂおよびストローク幅Ｓ（図３参照）、または切込み速度および切込みタイミング等が、ＮＣ（数値制御）データとして予めまたは操作盤のキーボード等により適宜選択的に入力設定されており、これらのデータに従って上記各制御部６１、６２、３２を制御する。
【００４９】
また、上記各制御部６１、６２、３２には、駆動モータ１６、油圧シリンダ１８の油圧制御弁１８ｂ、ステッピングモータ３７、位置検出センサ５２およびトルクセンサ３１のほか、スライド本体１７に設けられたスケール７０からこのスライド本体１７の位置を検出する位置検出センサ７１、ならびにその他の駆動部等が電気的に接続されており、これらから得られる実際値情報が、上記主制御部６１により予め設定された上記各種設定値と比較演算されて、その演算結果に基づき各駆動部３、４、５の動作が駆動制御される。
【００５０】
しかして、以上のように構成されたホーニング盤において、上記各駆動部３、４、５は、装置制御部６により、以下に述べるように相互に関連して自動制御され、これにより、ホーニングツール１が、ワーク保持冶具８０に浮動状態で支持されたワークＷの内周面Ｗａに対して、定量または定寸加工、つまりホーニング領域全体（つまり図３におけるストローク幅Ｓ）にわたって所定の切込み量をもった均一なホーニング加工が行われる。
【００５１】
すなわち、ホーニングツール１が、主軸回転駆動部３によりワークＷの内周面Ｗａの軸線まわりに回転するとともに、主軸往復駆動部４によりワークＷの内周面Ｗａの軸線方向へ往復移動しながら、砥石切込み部（砥石切込み装置）５によりホーニング砥石１０、１０、…が一定の切込み量をもって切込み動作を与えられて、ワークＷの内周面Ｗａがホーニング加工される。この際、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御は、トルクセンサ３１により計測されたホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴに応じて行われる。
【００５２】
具体的には、図６を参照して、ホーニングツール１の前記往復動作と回転動作に同期して、まず、ホーニング砥石１０、１０、…が、その切込み動作開始時から計測されるトルクＴが予め設定したワーク接触時設定値Ｔａになるまで急速に拡張される（急速拡張工程）。
【００５３】
続くホーニング加工工程において、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量（拡張位置）は、計測されるトルクＴが予め設定したホーニング加工時設定値Ｔｂとなるように制御される。
【００５４】
この場合に計測されるトルクＴは、図示のごとく、加工初期において急激な傾斜角度をもって上昇しているが、これは図１２に示すように、ホーニング砥石１０がワークＷの内周面Ｗａに当たる加工初期は、ワークＷの内周面Ｗａが歪んでいて、ホーニング砥石１０が全面当たりしない片当たり状態にあるためであり、全面当たりした後は所定のホーニング加工時設定値Ｔｂとなるように制御されて安定した一定圧力をもってホーニング加工が行われる。
【００５５】
さらにホーニング加工が進んで、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されて（戻し工程）、ホーニング加工１サイクルが終了する。
【００５６】
また、ホーニング砥石１０、１０、…の砥石表面の目詰や砥石寿命等により、計測されるトルクＴが予め設定された許容値から外れた、つまり許容値より大きな異常値Ｔｃになったときには、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されるとともに（異常回避工程）、警報ランプや警報ブザー等により、作業者に対して異常事態発生が警告される。
【００５７】
このような制御方式をとることにより、ホーニング砥石１０、１０、…の急速拡張工程からホーニング加工工程開始への境界点の検出が、トルクＴを計測することにより自動的にかつ確実に行うことが可能で、図６に示すように、従来のホーニング加工の加工サイクルタイム（点線参照）に比べて大幅な加工サイクルタイム（実線参照）の短縮を図ることが可能となる。
【００５８】
また、ホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴを常時計測することにより、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石１０、１０、…の切込み動作を、ホーニング砥石１０の砥石寿命等の切削性能変化やワークＷの材質等に対応して精密に制御することが可能となる。
【００５９】
なお、上述した参考例においては、上記ホーニング加工時設定値Ｔｂが単一の一定値とされて、ホーニング加工工程が所定負荷（トルクＴｂ＝Ｔｂ1 ）の一工程で構成されているが（図６参照）、目的に応じて、ホーニング加工時設定値Ｔｂが大きさの異なる複数の一定値からなり、図７に示すように、ホーニング加工工程が複数の所定負荷（トルクＴｂ＝Ｔｂ1 、Ｔｂ2 、Ｔｂ3 、…、Ｔｂn)の複数工程で構成されても良い。
【００６０】
参考例２
本参考例は図８〜図１０に示されており、参考例１における砥石切込み部５の制御因子として、前述したトルクＴに加えて、切削背分力Ｐも併せて用いる構成とされている。
【００６１】
すなわち、本参考例の砥石切込み部５は、前述した構成つまり、切込み駆動部３０、トルクセンサ３１および切込み制御部３２に加えて、さらに力検出センサ（背分力検出手段）３３を主要部として備えてなる。
【００６２】
この力検出センサ３３は、ホーニング砥石１０、１０、…による切削背分力Ｐを検出するもので、圧電素子等からなり、図示例においては、切込み駆動機構３６の従動体４０、具体的には図８に示すごとく、軸受装置４４のスライドスリーブ４４ａと従動体４０の軸方向接合部位に組み込まれて、砥石拡張ロッド３５およびコーンロッド１１を介して、ホーニング砥石１０、１０、…による切削背分力Ｐを検出する構成とされている。
【００６３】
すなわち、力検出センサ３３の組込み位置としては、本来ならば、ホーニング砥石１０、１０、…にできるだけ近い部位、理想的にはコーンロッド１１の先端ウェッジ１１ａとホーニング砥石１０の砥石台１０ｂとの間部位がより現実的な信号が取り込め望ましい。
しかしながら、ホーニングツール１の外径が小さくなると、上記部位に力検出センサ３３を組み込むことが困難または不可能となる。
また、本参考例のような強制切込み（定量）加工方式のものにおいては、１回のホーニング砥石１０、１０、…の張出し量（切込み量）が小さく設定されるため、上記先端ウェッジ１１ａの傾斜角（ウェッジ角）θは鋭角なものが使われるが、この場合は、図示のような砥石拡張ロッド３５と一体の従動体４０の部位においても大きな信号が取り出せることが実験的に判明しており、しかも、この部位は回転主軸２の外部にあって回転しない。
このような理由から、本参考例においては、従動体４０の部位に力検出センサ３３が設けられて、上記砥石拡張ロッド３５つまり上記先端ウェッジ１１ａの押込み力の測定によって、ホーニング砥石１０、１０、…による切削背分力Ｐを検出する構成とされている。
【００６４】
また、この力検出センサ３３の設置に伴い、上記切込み制御部３２の演算部３２ａには、検出信号として、力検出センサ３３からの切削背分力信号も入力される（図１０参照）。
【００６５】
演算部３２ａにおいては、トルクセンサ３１で検出されたトルクＴを予め設定された各種トルク設定値Ｔｘと比較演算するとともに、力検出センサ３３で検出された切削背分力Ｐについても予め設定された各種背分力設定値Ｐｘと比較演算して、これらの演算結果に基づき、位置検出センサ５２で検出された位置信号に対応した制御信号を上記モータ駆動部３２ｂに出力し、このモータ駆動部３２ｂからステッピングモータ３７に切込みパルスが送られる（図９参照）。
【００６６】
上記各種背分力設定値Ｐｘとしては、前述した各種トルク設定値Ｔｘに対応して、例えば、
（ａ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに当たる時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる背分力値（ワーク接触時設定値）Ｐａ
【００６７】
（ｂ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに全面当たりしてホーニング加工する時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる背分力値（ホーニング加工時設定値）Ｐｂ
【００６８】
（ｃ）ホーニング砥石１０、１０、…が異常な状態になった時に生じる背分力値（異常値）Ｐｃ
などが設定される。
【００６９】
具体的には、上記トルクＴおよび切削背分力Ｐの検出値は実際の加工時における環境や条件に影響されるため、演算部３２ａには常に安定した信号あるいは大きな信号が取り込めるとは限らない。したがって、上記演算部３２ａでは、これら両検出値の比較演算結果のうち、最適と思われる方を、あるいはその平均をとって上記演算結果として、上記モータ駆動部３２ｂに制御信号を出力する構成とされている。
【００７０】
本参考例においては、上記両検出値のいずれか速く所定の設定値Ｔx またはＰx になったときに必要な制御信号が上記モータ駆動部３２ｂに出力される構成とされている。
【００７１】
しかして、以上のように構成されたホーニング盤において、各駆動部３、４、５は、装置制御部６により、以下に述べるように相互に関連して自動制御される。
【００７２】
すなわち、ホーニングツール１が、主軸回転駆動部３によりワークＷの内周面Ｗａの軸線まわりに回転するとともに、主軸往復駆動部４によりワークＷの内周面Ｗａの軸線方向へ往復移動しながら、砥石切込み部５によりホーニング砥石１０、１０、…が一定の切込み量をもって切込み動作を与えられて、ワークＷの内周面Ｗａがホーニング加工される。この際、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御は、トルクセンサ３１および力検出センサ３３によりそれぞれ計測されたホーニング砥石のトルクＴおよび切削背分力Ｐに応じて行われる。この場合の加工サイクルは、具体的には図示しないが、参考例１の図６に対応したものとなる。
【００７３】
具体的には、ホーニングツール１の前記往復動作と回転動作に同期して、まず、ホーニング砥石１０、１０、…が、その切込み動作開始時から計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐが予め設定したワーク接触時設定値ＴａまたはＰａになるまで急速に拡張される（急速拡張工程）。
【００７４】
続くホーニング加工工程において、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量（拡張位置）は、計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐが予め設定したホーニング加工時設定値ＴｂまたはＰｂとなるように制御される。
【００７５】
さらにホーニング加工が進んで、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されて（戻し工程）、ホーニング加工１サイクルが終了する。
【００７６】
また、ホーニング砥石１０、１０、…の砥石表面の目詰や砥石寿命等により、計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐが予め設定された許容値から外れた、つまり許容値より大きな異常値ＴｃまたはＰｃになったときには、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されるとともに（異常回避工程）、警報ランプや警報ブザー等により、作業者に対して異常事態発生が警告される。
【００７７】
このような制御方式をとることにより、参考例１において述べた加工サイクルタイムの短縮および精密制御の効果がより確実に得られる。
【００７８】
特に、本参考例においては、トルクセンサ３１によるトルク検出に加えて、力検出センサ３３により切削背分力Ｐも検出するようにしているところ、切削背分力Ｐは小径ワークＷでも大きな信号が取り込めるため有利である。つまり、トルクセンサ３１を用いて、軸の捩れで負荷検出をする場合には、ワーク径が検出精度に影響し、小径穴のホーニング加工では小さな信号しか取り込めないが、切削背分力Ｐは小径穴のホーニング加工でも大きな信号が取り込める。
【００７９】
また、ホーニング加工は、ホーニング砥石１０、１０、…の切込量が微小な微小切込み切削なので、トルクＴに比べて、切削背分力Ｐが相対的に大きくなり、よってこの点においても、切削背分力Ｐの測定が有効である。
【００８０】
さらに、ワークＷの材料硬さの増大により、切削抵抗比（切削主分力／切削背分力）が減小する傾向があるため、セラミックスのような高硬度材料のワークＷの加工に際しては特に切削背分力Ｐの測定が有効である。
【００８１】
実施形態
本実施形態は図１１に示されており、参考例２をさらに改変したものである。
【００８２】
すなわち、本実施形態においては、砥石切込み部５の制御因子として、トルクＴx と切削背分力Ｐx から算出されるホーニング加工における切削抵抗比Ｒx を用いる構成とされている。
【００８３】
主軸の回転運動による切削に着目すると、切削抵抗比Ｒは、図１１(a) に示すように、ホーニング砥石１０によりワークＷの内周面Ｗａをホーニング加工する場合に、トルクＴから算出される切削主分力Ｑと切削背分力Ｐとの比、つまりＲ＝Ｑ／Ｐ、Ｑ＝２Ｔ／ｄ（ｄ：ワークＷの内径）で表される。
【００８４】
切削抵抗比Ｒは、表面生成現象の変化を示す有効な値であり、ワークＷの加工面である内周面Ｗａの加工残留応力との相関関係が認められていることから、ホーニング加工面品位の制御、評価にも活用の可能性がある。
【００８５】
この切削抵抗比Ｒを調べることにより、ホーニング砥石１０の切削現象の変化を確認することができる。すなわち、ホーニング加工時のホーニング砥石１０の切れ刃（砥粒）とワークＷの内周面Ｗａとの接触形態としては、弾性上すべり、塑性変形および切削という現象があるところ、これらの現象は、弾性上すべり→塑性変形→切削と進むにつれて、切削抵抗比Ｒが大きくなっていく。
【００８６】
なお、切削抵抗比Ｒに及ぼす切れ刃形状の影響として、(i) 切れ刃すくい角αが−（マイナス）方向へ大きいほど、切削抵抗比Ｒは減少することとなる（図１１(b))。また、(ii)逃げ面接触幅（面積）Ｌが大きいほど、切削抵抗比Ｒは減少する（図１１(c))。
【００８７】
演算部３２ａにおいては、トルクセンサ３１で検出されたトルクＴと力検出センサ３３で検出された切削背分力Ｐから切削抵抗比Ｒを算出するとともに、この算出された切削抵抗比Ｒを予め設定された各種切削抵抗比設定値Ｒｘと比較演算して、この演算結果に基づき、位置検出センサ５２で検出された位置信号に対応した制御信号を上記モータ駆動部３２ｂに出力し、このモータ駆動部３２ｂからステッピングモータ３７に切込みパルスが送られる。
【００８８】
上記各種抵抗比設定値Ｒｘ（＝Ｑx ／Ｐx ）としては、前述した各種トルク設定値Ｔｘおよび背分力設定値Ｐx に対応して、例えば、
（ａ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに当たる時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる切削抵抗比（ワーク接触時設定値）Ｒａ
【００８９】
（ｂ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに全面当たりしてホーニング加工する時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる切削抵抗比（ホーニング加工時設定値）Ｒｂ
【００９０】
（ｃ）ホーニング砥石１０、１０、…が異常な状態になった時に生じる切削抵抗比（異常値）Ｒｃなどが設定される。
【００９１】
しかして、以上のように構成されたホーニング盤において、各駆動部３、４、５は、装置制御部６により、以下に述べるように相互に関連して自動制御される。
【００９２】
すなわち、ホーニングツール１が、主軸回転駆動部３によりワークＷの内周面Ｗａの軸線まわりに回転するとともに、主軸往復駆動部４によりワークＷの内周面Ｗａの軸線方向へ往復移動しながら、砥石切込み部５によりホーニング砥石１０、１０、…が一定の切込み量をもって切込み動作を与えられて、ワークＷの内周面Ｗａがホーニング加工される。この際、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御は、トルクセンサ３１および力検出センサ３３によりそれぞれ計測されたホーニング砥石のトルクＴおよび切削背分力Ｐから算出された切削抵抗比Ｒに応じて行われる。この場合の加工サイクルは、具体的には図示しないが、参考例１の図６に対応したものとなる。
【００９３】
具体的には、ホーニングツール１の前記往復動作と回転動作に同期して、まず、ホーニング砥石１０、１０、…が、その切込み動作開始時から計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐから得られる切削抵抗比Ｒが予め設定したワーク接触時設定値Ｒａになるまで急速に拡張される（急速拡張工程）。
【００９４】
続くホーニング加工工程において、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量（拡張位置）は、算出される切削抵抗比Ｒが予め設定したホーニング加工時設定値Ｒｂとなるように制御される。
【００９５】
さらにホーニング加工が進んで、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されて（戻し工程）、ホーニング加工１サイクルが終了する。
【００９６】
また、ホーニング砥石１０、１０、…の砥石表面の目詰や砥石寿命等により、計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐから算出される切削抵抗比Ｒが予め設定された許容値から外れた、つまり、許容値よりも大きなまたは小さな異常値Ｒｃになったときには、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されるとともに（異常回避工程）、警報ランプや警報ブザー等により、作業者に対して異常事態発生が警告される。
【００９７】
このような制御方式をとることにより、参考例１において述べた加工サイクルタイムの短縮および精密制御の効果が確実に得られるとともに、切削抵抗比Ｒが、加工表面生成現象の変化を示す有効な値であるという特徴を生かして、ホーニング加工面品位を有効に制御、評価することが可能となる。
【００９８】
なお、本実施形態においては、ホーニング加工の１サイクル全体わたって、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御が切削抵抗比Ｒに応じて行われているが、実施形態２の制御と複合した制御方法も採用可能である。
【００９９】
すなわち、上述したホーニング加工において、例えば、急速拡張工程のホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御を、参考例２と同様に、トルクＴまたは切削背分力Ｐに応じて行うとともに、これに続くホーニング加工工程のホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御を、上述したように、切削抵抗比Ｒに応じて行うように構成されてもよい。
【０１００】
上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。
【０１０１】
例えば、ホーニング盤の各構成部３、４、５、６等の具体的な構成は、同一機能を有する限り他の構成としてもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成したから、加工サイクルタイムを短縮することができ、しかもホーニング砥石の精密な切込み制御ができるホーニング加工技術を提供することができる。
【０１０３】
すなわち、本発明に係る強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工においては、ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、上記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、ワークの内周面をホーニング加工するに際して、ホーニング砥石の切込み量の制御を、上記ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて行う。
【０１０４】
強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、このような制御方式をとることにより、ホーニング砥石の急速拡張工程からホーニング加工工程開始への境界点の検出が、上記トルクと切削背分力の両者をそれぞれ計測して切削抵抗比を得ることにより、自動的にかつ確実に行うことが可能で、ホーニング加工の加工サイクルタイムの短縮を図ることができる。
【０１０５】
また、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者を常時計測して切削抵抗比を得ることにより、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石の切込み動作を、ホーニング砥石の砥石寿命等の切削性能変化やワークＷの材質等に対応して精密に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る参考例１である強制切込み（定量）加工方式のホーニング盤の概略構成を一部断面で示す正面図である。
【図２】同ホーニング盤の砥石切込み部を拡大して示す正面断面図である。
【図３】同ホーニング盤のホーニング砥石によるワーク内周面の加工状態を拡大して示す正面断面図である。
【図４】同ホーニング盤の砥石切込み部の切込み制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】同ホーニング盤の装置制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】同ホーニング盤の加工サイクルを示す線図である。
【図７】同ホーニング盤の加工サイクルの改変例を示す線図である。
【図８】  本発明に係る参考例２である強制切込み（定量）加工方式のホーニング盤の砥石切込み部を拡大して示す正面断面図である。
【図９】同ホーニング盤の砥石切込み部の切込み制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】同ホーニング盤の装置制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】  本発明に係る一実施形態である強制切込み（定量）加工方式のホーニング盤の説明図で、図１１（ａ）はホーニング砥石によりワーク内周面をホーニング加工する場合に生じる切削主分力と切削背分力との関係を示す模式図、図１１（ｂ）はホーニング砥石の砥石面における砥粒の切れ刃すくい角を示す模式図、図１１（ｃ）は同じく同砥石面における砥粒の逃げ面接触幅を示す模式図である。
【図１２】ホーニング盤のホーニング砥石によるワーク内周面の加工初期の状態を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
Ｗ                ワーク
Ｗａ              ワークの内周面
Ｔ                トルク
Ｔａ              トルクのワーク接触時設定値
Ｔｂ              トルクのホーニング加工時設定値
Ｔｃ              トルクの異常値
Ｐ                切削背分力
Ｐａ              切削背分力のワーク接触時設定値
Ｐｂ              切削背分力のホーニング加工時設定値
Ｐｃ              切削背分力の異常値
Ｑ                切削主分力
Ｒ                切削抵抗比
Ｒａ              切削抵抗比のワーク接触時設定値
Ｒｂ              切削抵抗比のホーニング加工時設定値
Ｒｃ              切削抵抗比の異常値
１                ホーニングツール
２                回転主軸
３                主軸回転駆動部（主軸回転手段）
４                主軸往復駆動部（主軸往復手段）
５                砥石切込み部（砥石切込み手段、砥石切込み装置）
６                装置制御部（制御手段）
１０              ホーニング砥石
１１              コーンロッド（砥石拡張部材）
３０              切込み駆動部（切込み駆動手段）
３１              トルクセンサ（トルク検出手段）
３２              切込み制御部（切込み制御手段）
３３              力検出センサ（背分力検出手段）
３５              砥石拡張ロッド
３６              切込み駆動機構
３７              ステッピングモータ
４０              従動体
４１              駆動ねじ軸部材
４５              雌ねじ部材
【図１】
0003960587.tif 000002
【図２】
0003960587.tif 000003
【図３】
0003960587.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003960587.tif 000008
【図８】
0003960587.tif 000009
【図９】
0003960587.tif 000010
【図１０】
0003960587.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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