(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸のシャンク挿入孔に挿入されるシャンク部の先端に、シャンク部と一体に回転するホーンを接続し、そのホーンには、シリンダ収容空間と、先端面からシリンダ収容空間に連通する軸方向のマンドレル挿入孔と、先端部外周からそのマンドレル挿入孔に連通する軸方向に細長い複数のスロットとを形成し、前記シリンダ収容空間内にシリンダを組込み、そのシリンダに形成されたシリンダ室内にクーラントの供給によって前進動するピストンをスライド自在に挿入し、前記ピストンに形成された軸方向の挿入孔に定圧シャフトを挿入し、その定圧シャフトとピストンの間に、ピストンの後退時に軸方向に係合して定圧シャフトを後退させ、ピストンの前進時にその係合が解除される係合手段を設け、前記定圧シャフトが前進する方向にその定圧シャフトを押圧するばね手段を設け、この定圧シャフトの先端部に前記マンドレル挿入孔内でスライド自在のマンドレルを接続し、前記スロットのそれぞれに砥石を支持する砥石台をスライド自在に挿入し、その砥石台をマンドレルの外周に押し付ける弾性手段を設け、前記マンドレルの外周には砥石台の内側面に形成されたテーパ面と接触するテーパ案内面を設けたホーニングユニット。
【請求項２】
前記シリンダを軸方向に位置調整自在に支持した請求項１に記載のホーニングユニット。
【請求項３】
前記マンドレルを定圧シャフトに着脱自在に接続した請求項１又は２に記載のホーニングユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークに形成された孔の円筒内面をホーニング加工するホーニングユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホーンに支持された複数の細長い砥石を半径方向外方に拡張してワークに形成された孔の円筒内面に接触させ、各砥石に外方向への圧力を付与する状態でワークとの間に回転運動と往復運動を行なわせ、多量の研削液を注ぎながら円筒内面をホーニング仕上げするホーニングユニットとして、マシニングセンタのクーラントを利用して砥石をワークに形成された円筒内面に圧接させるようにしたホーニングユニットが従来から知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クーラントを利用する従来のホーニングユニットにおいては、クーラントの供給圧力をホーニング圧力としているため、クーラントの汚れや温度変化、あるいは供給量の変動によって圧力変動が生じ易く、仕上面の真円度、円筒度、面粗さ等に大きな影響を与え、安定した加工を行なうことができないという不都合がある。
【０００４】
この発明の課題は、ホーニング圧力の定圧化を図り、円筒内面をきわめて安定よく高精度に仕上げることができるようにしたホーニングユニットを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、主軸のシャンク挿入孔に挿入されるシャンク部の先端に、シャンク部と一体に回転するホーンを接続し、そのホーンには、シリンダ収容空間と、先端面からシリンダ収容空間に連通する軸方向のマンドレル挿入孔と、先端部外周からそのマンドレル挿入孔に連通する軸方向に細長い複数のスロットとを形成し、前記シリンダ収容空間内にシリンダを組込み、そのシリンダに形成されたシリンダ室内にクーラントの供給によって前進動するピストンをスライド自在に挿入し、前記ピストンに形成された軸方向の挿入孔に定圧シャフトを挿入し、その定圧シャフトとピストンの間に、ピストンの後退時に軸方向に係合して定圧シャフトを後退させ、ピストンの前進時にその係合が解除される係合手段を設け、前記定圧シャフトが前進する方向にその定圧シャフトを押圧するばね手段を設け、この定圧シャフトの先端部に前記マンドレル挿入孔内でスライド自在のマンドレルを接続し、前記スロットのそれぞれに砥石を支持する砥石台をスライド自在に挿入し、その砥石台をマンドレルの外周に押し付ける弾性手段を設け、前記マンドレルの外周には砥石台の内側面に形成されたテーパ面と接触するテーパ案内面を設けた構成を採用したのである。
【０００６】
ここで、定圧シャフトを軸方向に押圧するばね手段として、皿ばねやコイルばねを用いることができる。
【０００７】
上記のように構成すれば、シリンダに形成されたシリンダ室にクーラントを供給するとピストンが前進し、そのピストンと定圧シャフト間に設けられた係合手段が係合解除するため、定圧シャフトはばね手段の弾力により前進する。定圧シャフトにはマンドレルが接続されているため、マンドレルも共に前進し、そのマンドレルの前進により砥石台が半径方向外方に移動する。
【０００８】
このため、ワークに形成された孔内にホーンの先端部を挿入した状態で砥石台を外方向に移動させることにより、孔の円筒内面に砥石台に支持された砥石を定圧シャフトを押圧するばね手段の弾力により孔の円筒内面に押圧させることができ、ホーニング圧力をほぼ一定とする安定した加工状態で円筒内面のホーニング加工を行なうことができる。
【０００９】
ここで、シリンダを軸方向に位置調整自在に支持することにより、そのシリンダの位置調整により、マンドレルも軸方向に移動して、砥石台に対する接触位置が変化し、使用範囲内での砥石径の調整を行なうことができる。ここで、使用範囲とはマンドレルに形成されたテーパ案内面の軸方向長さをいう。
【００１０】
また、定圧シャフトに対してマンドレルを着脱自在に接続することにより、砥石の摩耗によって使用範囲を外れた場合に、マンドレルを径の太いマンドレルに交換することにより、使用範囲に戻すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、ホーニングユニット１はテーパシャンク部２を有し、そのテーパシャンク部２の大径端にフランジ３が一体に設けられている。
【００１２】
テーパシャンク部２はマシニングセンタの主軸Ａに形成されたテーパ孔から成るシャンク挿入孔ａに対して着脱自在とされ、その装着状態において主軸Ａの先端面に設けられた図示省略のドライブキーがフランジ３に形成されたキー溝に係合して、主軸Ａの回転をテーパシャンク部２に伝えるようになっている。
【００１３】
テーパシャンク部２の先端部にホーン４が接続されている。ホーン４は、駆動軸５と、旋回板６と、ホーンヘッド７とから成る。駆動軸５は連結ボルト８を介してテーパシャンク部２に連結されている。
【００１４】
旋回板６は駆動軸５の外周に形成されたフランジ９に衝合され、その旋回板６を貫通してフランジ９のねじ孔にねじ込まれるビス１０の締付けによってフランジ９に固定されている。
【００１５】
ホーンヘッド７は後端部にフランジ１１を有し、先端部に小径軸部１２が設けられている。フランジ１１は前記旋回板６に衝合され、ビス１３の締付けによる手段を介して旋回板６に着脱自在に取付けられている。
【００１６】
ホーンヘッド７のフランジ１１の取付けに際し、ここでは、旋回板６に外周壁の内面がテーパ面とされたリング嵌合溝１４を設け、そのリング嵌合溝１４内に、内周および外周が相反する方向に傾斜するテーパリング１５と、そのテーパリング１５の内側に外周面がテーパ面とされたクサビリング１６とを嵌合し、前記ホーンヘッド７のフランジ１１を軸方向に貫通するよう挿通したビス１３をテーパリング１５に形成されたねじ孔にねじ係合して締付けるようにしている。
【００１７】
前記駆動軸５はハウジング１８の内側に挿通されている。そのハウジング１８と駆動軸５との間には、駆動軸５を回転自在に支持する複列の軸受１９と、一対のシールリング２０と、その一対のシールリング２０間にガイドリング２１とが組込まれている。
【００１８】
ハウジング１８の後端開口はオリエンテーションリング２２によって覆われている。オリエンテーションリング２２は駆動軸５の端部外周に嵌合される軸受筒部２３を内周部に有し、その軸受筒部２３が止めねじ２４の締付けによって駆動軸５に固定されている。
【００１９】
ハウジング１８の外周に位置決めブラケット２５が設けられている。位置決めブラケット２５には前記テーパシャンク部２の中心線と平行するスリーブ挿入孔２６が形成され、そのスリーブ挿入孔２６にフランジ付きスリーブ２７が挿入されている。
【００２０】
フランジ付きスリーブ２７の後端部には調整スリーブ２８がスライド自在に嵌合され、その両スリーブ２７、２８を跨がるようにして位置決めピン２９がスライド自在に挿入されている。位置決めピン２９はスプリング３０により外方向に向けて押圧され、その位置決めピン２９の後端部外周に取付けた止め輪３１と調整スリーブ２８の後端部に設けられた内向きフランジ２８ａの係合によって、位置決めピン２９は端部が外方向に突出する状態で抜け止めされる。
【００２１】
位置決めピン２９は、主軸Ａのシャンク挿入孔ａにテーパシャンク部２を挿入した状態において、その後端部が主軸カバーＢの端面に取付けられた位置決めブロック３２の位置決め溝３３と係合し、その係合によってハウジング１８は回り止めされる。
【００２２】
調整スリーブ２８は外周に雄ねじ２８ｂを有し、その雄ねじ２８ｂに位置決め部材３４がねじ係合されている。位置決め部材３４には位置決め片３４ａが設けられている。一方、ハウジング１８およびオリエンテーションリング２２の外周には上記位置決め片３４ａが嵌合されるガイド溝１８ａ、２２ａが形成されている。
【００２３】
位置決め片３４ａは、位置決めピン２９の先端部が位置決めブロック３２の位置決め溝３３に嵌合し、かつ調整スリーブ２８の先端が位置決めブロック３２の端面に衝合する状態でハウジング１８に形成されたガイド溝１８ａに嵌り、オリエンテーションリング２２の回転を自由な状態とする。
【００２４】
一方、位置決め片３４ａは、主軸Ａのシャンク挿入孔ａからテーパシャンク部２を引き抜くホーニングユニットの取外し状態で位置決め部材３４を押圧するスプリング３５の弾力により軸方向に移動して、ハウジング１８のガイド溝１８ａおよびオリエンテーションリング２２のガイド溝２２ａに跨がる状態とされ、ハウジング１８とオリエンテーションリング２２が相対的に回転するのを防止する。
【００２５】
前記位置決めブロック３２にはクーラント供給口３６が設けられている。クーラント供給口３６は位置決めピン２９およびフランジ付きスリーブ２７のそれぞれに形成された通路２９ａ、２７ａと連通している。また、フランジ付きスリーブ２７に形成された通路２７ａは位置決めブラケット２５、ガイドリング２１およびハウジング１８に形成された連通路３７と連通し、その連通路３７はホーン４に形成されたシリンダ収容空間３８と連通している。
【００２６】
このため、クーラント供給口３６にクーラントを供給すると、そのクーラントはシリンダ収容空間３８に供給される。
【００２７】
フランジ付きスリーブ２７には、通路２７ａ内のクーラントの圧力を調整する圧力調整弁３９が取付けられ、その圧力調整弁３９の圧力出口にノズル４０が接続されている。
【００２８】
図２および図３に示すように、ホーンヘッド７には前記シリンダ収容空間３８に連通する軸方向のマンドレル挿入孔４１と、先端部外周からそのマンドレル挿入孔４１に貫通する軸方向に細長い複数のスロット４２とが設けられている。
【００２９】
前記ホーンヘッド７におけるシリンダ収容空間３８の内周には雌ねじ７ａが形成され、その雌ねじ７ａにシリンダ４３の外周に設けられた雄ねじ４３ａがねじ係合されて軸方向に位置調整自在とされている。
【００３０】
シリンダ４３には先端面で開口するシリンダ室４４と、後端からシリンダ室４４に貫通する入口４５とが形成されている。シリンダ室４４にはピストン４６がスライド自在に組込まれている。
【００３１】
ピストン４６は入口４５からシリンダ室４４内に供給されるクーラントの供給圧により前進動し、そのピストン４６のスライド量を制限するリング状のストッパ４７がシリンダ室４４の開口部内に嵌合され、止め輪４８によって抜け止めされている。
【００３２】
また、ピストン４６はシリンダ室４４内に組込まれたスプリング４９によってシリンダ室４４の閉塞端に向けて押圧されている。
【００３３】
ピストン４６には軸方向の挿入孔５０が形成され、その挿入孔５０内に定圧シャフト５１が組込まれている。定圧シャフト５１とピストン４６との間には、ピストン４６の後退時に係合して定圧シャフト５１を後退させ、ピストン４６の前進時にその係合が解除される係合機構５２が設けられている。
【００３４】
係合機構５２は、挿入孔５０の内周に形成されたフランジ５３と、定圧シャフト５１の後端に設けられた頭部５４とから成る。
【００３５】
定圧シャフト５１はねじ軸５１ａを先端に有し、そのねじ軸５１ａに調整ナット５５とロックナット５６がねじ係合されている。調整ナット５５とフランジ５３との間にはばね手段としての皿ばね５７が組込まれ、その皿ばね５７によって定圧シャフト５１は前進動する方向に押圧されている。
【００３６】
なお、皿ばね５７に代えてコイルスプリングを用いるようにしてもよい。
【００３７】
定圧シャフト５１の先端部には継手５８を介して軸状のマンドレル５９が着脱自在に接続されている。図４に示すように、継手５８はねじ軸５１ａにねじ係合された保持筒６０の先端部をマンドレル５９の後端部に嵌合し、その保持筒６０の先端部に複数のポケット６１を円周方向に間隔をおいて設け、各ポケット６１内にボール６２を組込み、マンドレル５９の後端部には上記ボール６２が係合可能な係合溝６３を設けている。
【００３８】
また、保持筒６０の外側に操作筒６４を設け、その操作筒６４にボール６２の外方向への移動を許容する大径孔６４ａと、テーパ孔６４ｂと、ボール６２が係合溝６３と係合する状態に保持する小径孔６４ｃとを先端から順に形成し、上記テーパ孔６４ｂの大径端が保持筒６０の先端部に形成されたフランジ６０ａに当接する方向に保持筒６０をスプリング６５で押圧して、小径孔６４ｃをボール６２の外側に位置させている。
【００３９】
上記の構成から成る継手５８において、操作筒６４をスプリング６５の弾力に抗して後退させ、大径孔６４ａをボール６２の外側に位置させることにより、保持筒６０からマンドレル５９を引き抜くことができ、上記マンドレル５９を外径の異なるマンドレル５９と交換し得るようになっている。
【００４０】
図２に示すように、マンドレル５９の先端部はホーンヘッド７に形成された前記マンドレル挿入孔４１内に挿入されている。このマンドレル５９にはホーンヘッド７に設けられた各スロット４２と対応する位置に軸方向に長いガイド溝６６が形成され、各ガイド溝６６にマンドレル５９の先端に向けて下り勾配をもって傾斜するテーパ案内面６７が設けられている。
【００４１】
前記スロット４２のそれぞれには細長い砥石台６８がスライド自在に嵌合され、各砥石台４８は弾性手段としての弾性リング６９によってホーンヘッド７の半径方向内方に押圧されて内側面に形成されたテーパ面７０がマンドレル５９のテーパ案内面６７に押し付けられている。
【００４２】
また、砥石台６８の外側面にはワークＷの円筒内面ｃを研削する細長い砥石７１が固着されている。
【００４３】
実施の形態で示すホーニングユニット１は上記の構成から成り、ワークＷに形成された円筒内面ｃの研削仕上げに際しては、まず、図１に示すように、主軸Ａのシャンク挿入孔ａにテーパシャンク部２を挿入し、位置決めピン２９の先端部を位置決めブロック３２の位置決め溝３３に嵌合して主軸Ａの先端部にホーニングユニット１を取付ける。その取付状態において、主軸Ａを軸方向に移動させ、ホーンヘッド７の小径軸部１２をワークＷに形成された孔ｂ内に挿入したのち、位置決めブロック３２のクーラント供給口３６にクーラントを供給し、その供給状態で主軸Ａを回転させつつ軸方向に往復動させる。
【００４４】
図５は、ワークＷに形成された孔ｂ内にホーンヘッド７の小径軸部１２を挿入した状態を示し砥石７１の表面はワークＷの孔ｂの円筒内面ｃと非接触の状態にある。
【００４５】
図５に示す状態において、図１に示す位置決めブロック３２のクーラント供給口３６にクーラントを供給すると、このクーラントは図１の矢印で示すように流れてシリンダ収容空間３８内に流入し、そのシリンダ収容空間３８から図２に示すシリンダ４３の入口４５に流れてシリンダ室４４内に流入する。
【００４６】
シリンダ４３のシリンダ室４４内に対するクーラントの供給により、ピストン４６はスプリング４９の弾力に抗して前進し、ストッパ４７に当接して停止する。このピストン４６の前進により、フランジ５３が定圧シャフト５１の頭部５４から離れ、定圧シャフト５１は皿ばね５７の弾力により前進すると共に、その定圧シャフト５１に接続されたマンドレル５９も前進する。
【００４７】
このとき、マンドレル５９のガイド溝６６に形成されたテーパ案内面６７に砥石台６８のテーパ面７０が接触しているため、上記マンドレル５９の前進により、砥石台６８が外方向に移動して砥石７１が孔ｂの円筒内面ｃに圧接する。
【００４８】
このため、主軸Ａを回転させつつ軸方向に移動させることにより、砥石７１によって円筒内面ｃのホーニング加工を行なうことができると共に、前記砥石７１は皿ばね５７の弾力により円筒内面ｃに押し付けられているためホーニング圧力を一定とする状態で円筒内面ｃを能率よくホーニング仕上げすることができる。
【００４９】
実施の形態のように、ホーンヘッド７に設けられたシリンダ収容空間３８の内周に雌ねじ７ａを形成し、その雌ねじ７ａにシリンダ４３の外周に設けた雄ねじ４３ａをねじ係合したことにより、ビス１３を弛め、ホーンヘッド７を回転することにより、シリンダ４３を軸方向に位置調整することができる。
【００５０】
上記のようなシリンダ４３の軸方向への位置調整により、マンドレル５９のテーパ案内面６７に対する砥石台６８のテーパ面７０の接触位置が変化するため、使用範囲での砥石７１の加工径を調整することができる。ここで、使用範囲とは、テーパ案内面６７の軸方向長さをいう。
【００５１】
また、定圧シャフト５１に継手５８を介してマンドレル５９を着脱自在に接続することにより、砥石７１の摩耗によって使用範囲を外れた場合に、マンドレル５９を径の太いマンドレル５９に変換することにより、使用範囲に戻すことができる。
【００５２】
なお、ホーニング加工後は、圧力調整弁３９を開放し、ノズル４０からクーラントを排出させてシリンダ室４４の圧力を減圧し、スプリング４９の弾力によりピストン４６を後退させると共に、フランジ５３と頭部５４の係合により定圧シャフト５１およびマンドレル５９を共に後退させて砥石７１の押圧を解除したのち、主軸Ａを後退動させてホーンヘッド７の先端部をワークＷの孔ｂから引き抜くようにする。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、定圧シャフトを押圧するばね手段の弾力をホーニング圧力としたことにより、ホーニング圧力をほぼ一定として円筒内面のホーニング加工を行なうことができる。このため、安定した加工状態が得られ、真円度、円筒度の高い、面精度の優れた仕上げ面を得ることができる。
【００５４】
また、シリンダの軸方向の位置調整によってマンドレルのテーパ案内面に対する砥石台のテーパ面の接触位置が変化するため、使用範囲での砥石の加工径を調整することができる。
【００５５】
さらに、定圧シャフトにマンドレルを着脱自在に接続したことにより、砥石の摩耗により使用範囲が外れた場合に、マンドレルの交換により使用範囲に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るホーニングユニットの縦断正面図
【図２】図１に示すホーニングユニットのホーンを示す拡大断面図
【図３】図２のIII −III 線に沿った断面図
【図４】図２の継手部分を示す拡大断面図
【図５】図１に示すホーニングユニットの砥石台の押圧を解除した状態の断面図
【符号の説明】
Ａ  主軸
ａ  シャンク挿入孔
２  テーパシャンク部
４  ホーン
３８  シリンダ収容空間
４１  マンドレル挿入孔
４２  スロット
４３  シリンダ
４４  シリンダ室
５０  挿入孔
５１  定圧シャフト
５２  係合機構
５７  皿ばね
５９  マンドレル
６７  テーパ案内面
６８  砥石台
６９  弾性リング
７０  テーパ面
７１  砥石
【図１】
0003768370.tif 000002
【図２】
0003768370.tif 000003
【図３】
0003768370.tif 000004
【図４】
0003768370.tif 000005
【図５】
0003768370.tif 000006