JP2004216499A - ホーニング盤およびホーニング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク内径面を高い仕上げ精度を保ちつつ、高効率でホーニング加工することができ、装置構造も小型簡素なワンパス方式のホーニング盤を提供する。
【解決手段】棒状のホーニングツール１を回転運動させながら、ワークＷの内径面Ｗａの軸線方向へ送ることにより、この内径面Ｗａをホーニング加工するワンパス方式のホーニング盤において、ホーニングツール１を先端部に備える回転主軸２を送り動作させる主軸送り駆動部４は、ホーニングツール１の基本送り動作に、軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション機能を兼備している。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はホーニング盤に関し、さらに詳細には、棒状ホーニングツールを回転運動させながら、工作物の内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するいわゆるワンパスホーニング技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭５３−１１３３９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７０９４号公報
ホーニング加工は、例えば、精密中ぐり、研削などによって仕上げられた工作物（以下ワークと称する）の内径面をさらに平滑にするとともに、この内径面の加工精度も向上させる目的で、細粒砥石をワーク内径面に面接触させて軽く研削する仕上げ方法であって、ラップ仕上や超仕上と共に最もすぐれたワーク表面を造ることができる精密仕上法の一つである。
【０００３】
このホーニング加工を行う専用工作機械としてホーニング盤があり、その一般的な基本構造は、数個の細粒砥石を保持するホーニングツールを備えてなり、このホーニングツールとワークとの間に相対的な回転運動と往復運動とを行わせるとともに、上記砥石に所定の圧力を加えて、同時に多量の工作液を注ぎながら、ワーク表面の工作を行うようにされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホーニング加工は、工作機械の精度に直接頼ることなく高精度の加工を行う方式であることもあって、逆に言えば、上記ホーニングツールに与えられる回転運動と往復運動は比較的遅く、また砥石の切込み量も比較的少ない。これがため、ホーニング加工に要する時間は、必然的に長くなる傾向にあるところ、近年の多量生産品の仕上加工需要とも相まって、ホーニング加工一工程のサイクルタイムの短縮による加工効率の向上が強く要望されていた。
【０００５】
一方、棒状ホーニングツールを回転運動させながら、工作物の内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス式のホーニング盤（いわゆるワンパスホーニング盤）があり、この種のワンパスホーニング盤にあっては、ホーニング加工一工程のサイクルタイムの短縮による加工効率の向上が見込まれるが、一方で、この加工効率の向上に伴って加工精度が逆に低下してしまうという相反する問題が生じており、上記一般的なホーニング盤に比較して要求される仕上精度が低いワーク内径面のホーニング加工に専ら限定使用されていた。
【０００６】
この点について、例えば特許文献１や特許文献２に開示されるように、上記棒状ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加させることで、高い加工効率を維持しつつ加工精度の向上を図ったワンパスホーニング盤も開発されており、従来の一般的なホーニング盤と同等の加工精度を実現し得るようになってきている。
【０００７】
しかしながら、これらオシレーション機能を有するワンパスホーニング盤においては、その基本構造であるホーニングツールの回転手段および送り手段に加えて、ホーニングツールにオシレーションを付与するオシレーション手段が追加されているところ、このオシレーション手段はクランク機構（特許文献１参照）やカム機構（特許文献２参照）を備えた比較的複雑な構造であり、これがため、装置構造の複雑化、大型化を招く傾向にあり、さらなる改良が要望されていた。
【０００８】
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、ワーク内径面を高い仕上げ精度を保ちつつ、高効率でホーニング加工することができ、しかも装置構造の小型簡素なワンパス方式のホーニング盤を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的とするところは、上記ホーニング盤に適したホーニング加工方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のホーニング盤は、ホーニングツールを回転運動させながら、ワークの内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング盤であって、上記ワークの内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールと、このホーニングツールを先端部に備えて、上記ワークの内径面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、その軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、上記回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、上記回転主軸を前記ワークの内径面の軸線方向へ送り動作させる主軸送り手段と、上記主軸回転手段および主軸送り手段を同期して制御する制御手段とを備えてなり、この主軸送り手段は、上記回転主軸の先端部に取り付けられた上記ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション付加機能を兼備していることを特徴とする。
【００１１】
好適な実施態様として、上記主軸送り手段は、上記回転主軸を回転可能に軸支する主軸ヘッドを装着して、ホーニングツール送り方向へ往復移動可能に設けられたスライド基台と、このスライド基台を往復動作させる送りねじ機構と、この送りねじ機構を回転駆動する回転駆動モータとを備えてなり、この回転駆動モータは、上記制御手段により、その出力軸が、送り回転方向への基準速度の基本正回転動作と微振動回転のための急速度の微小正逆回転動作とが重畳的に組み合わされた回転運動をするように駆動制御される。
【００１２】
また、上記ホーニングツールは、その先端から基端に向けて徐々に径寸法が増大するテーパ形状の砥石面を備えてなり、上記主軸送り手段により、上記ホーニングツールが上記ワークの内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送られる間に、ホーニング加工一工程が行われる構成とされている。
【００１３】
さらに、上記ホーニングツールが回転運動しながら上下方向へ送り動作される竪形ワンパス方式のホーニング盤にあっては、上記ワークの内径面に下方から研削油を供給する研削油供給手段を備えることが好適である。
【００１４】
本発明のホーニング加工方法は、上記ホーニング盤に適した加工方法であって、ワークの内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールを、その初期位置から実加工工程直前まで所定の急速度で送った後に実加工工程を実行し、この実加工工程終了後に上記初期位置まで急速度で復帰させることを特徴とし、上記実加工工程の具体的構成としては以下に列挙するものが挙げられる。
【００１５】
（１） ホーニングツールを、上記ワークの内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送ってホーニング加工を施す。
【００１６】
（２） ホーニングツールを、上記ワークの内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送るとともに、上記ワークの内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら逆送りしてホーニング加工を施す。
【００１７】
（３） ホーニングツールを、上記ワークの内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送るとともに、これに続き送り動作と逆送り動作とからなる正逆送り動作を繰り返してホーニング加工を施す。
【００１８】
本発明においては、ホーニングツールを回転運動させながら、ワークの内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をワンパスでホーニング加工するに際して、主軸送り手段が、回転主軸の先端部に取り付けられた上記ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加させながら、ワーク内径面をホーニング加工する。
【００１９】
これにより、ワンパスホーニング技術本来の高効率（高速度）のホーニング加工が得られるとともに、基本送り動作に同時に重畳的に付加される軸線方向のオシレーションにより、ホーニングツールのワーク内径面に対する食い込みが促進されて、高い仕上げ精度を得ることができる。
【００２０】
また、上記主軸送り手段が、上記ホーニングツールを送り動作させる基本的機能と、オシレーション動作させる付加的機能を兼備していることにより、独立したオシレーション手段が不要となり、装置構造の小型簡素化を図ることが可能となる。
【００２１】
さらに、上記主軸送り手段が、上記ホーニングツールを送り動作させる基本的機能と、オシレーション動作させる付加的機能を兼備していることにより、従来のクランク機構やカム機構からなるオシレーション手段を別個独立して備えるホーニング盤に比較して、ホーニングツールの動作をより複雑かつ精度よく制御することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
本発明に係るホーニング盤を図１〜図３に示し、このホーニング盤は、具体的にはワークＷの円筒内径面Ｗａをワンパス方式で仕上げ加工する竪形のもので、ホーニングツール１を先端に備える回転主軸２、主軸回転駆動部３、主軸送り駆動部４を主要部として備えてなり、これら主要部は装置本体であるコラム７上に装置されるとともに、上記主軸回転駆動部３および主軸送り駆動部４が制御部５により駆動制御される構成とされている。
【００２４】
また、ワークＷは、その円筒内径面Ｗａの軸線が上下方向へ向いた状態で、ワーク保持部８のワーク保持治具９に水平方向へ浮動状態（前後左右方向へ揺動可能な状態）でかつ取外し交換可能に支持される。
【００２５】
ホーニングツール１は、回転主軸２の先端つまり下端に着脱交換可能に装着される長尺な棒状のものであり、ワークＷの円筒内径面Ｗａに対応したプロフィールの砥石面１ａを有する。
【００２６】
具体的には、ホーニングツール１は、その先端つまり下端から基端つまり上端に向けて徐々に径寸法が増大するテーパ形状の砥石面１ａを備えてなり、この砥石面１ａは、ツール本体６の外周面に、ダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されてなる。また、砥石面１ａのテーパ角度は、加工対象となるワークＷの内径面Ｗａの研削量に対応して設定されている。具体的には図示しないが、上記砥石面１ａの先端部から基端部にわたって研削屑を排出するための螺旋状あるいは直線状の排出溝が形成されても良い。
【００２７】
回転主軸２は、図２に示すように、上記ホーニングツール１を先端部つまり下端取付部２ａに備え、上記コラム７上に上下垂直方向へ往復移動可能に設けられた主軸ヘッド１０に、軸受１１，１２を介して回転可能に軸支されている。この回転主軸２は、主軸回転駆動部３により、その軸線まわりに回転駆動されるとともに、主軸送り駆動部４により、ワークＷの内径面Ｗａの軸線方向へ往復移動される構造とされている。
【００２８】
主軸回転駆動部３は、上記回転主軸２を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段として機能するもので、図２に示すように、主軸駆動体１５と回転駆動モータ１６を主要部として構成されている。
【００２９】
上記主軸駆動体１５は円筒状のもので、上記コラム７の頂部から前方へ水平に突き出して取り付けられた支持フレーム１７に、軸受部１８を介して回転可能に軸支されている。具体的には、主軸駆動体１５は、その内部に上記回転主軸２を同軸状に挿通して配置されるとともに、キーまたはスプライン等の回転伝達部１９を介して回転主軸２の連結部２ｂに駆動連結されている。
【００３０】
図示の実施形態においては、回転伝達部１９としてボールスプラインが用いられており、このボールスプライン１９により、回転主軸２は、主軸駆動体１５に対して一体回転可能でかつ軸線方向へ相対的に移動可能とされている。
【００３１】
また、主軸駆動体１５の上端部に伝動プーリ２０ａが取り付けられるとともに、上記回転駆動モータ１６の出力軸１６ａに駆動プーリ２０ｂが取り付けられ、これら両プーリ２０ａ，２０ｂが伝動ベルト２０ｃを介して互いに駆動連結されている。回転駆動モータ１６は電動モータからなり、上記コラム７上の支持フレーム１７に、取付けブラケット２１を介して上向き状態で設けられるとともに、その出力軸１６ａが上記主軸駆動体１５および回転主軸２と平行に配されている。電動モータ１６の出力軸１６ａの回転量（数）は、内蔵されたエンコーダ（図示省略）により検出されて、その検出信号が制御部５へ送られる。
【００３２】
そして、回転駆動モータ１６は、制御部５により、その出力軸１６ａが回転駆動制御されて、この回転力が一連の回転伝達手段２０ａ〜２０ｃを介して上記回転主軸２に伝達され、その先端のホーニングツール１が所定速度で回転駆動される。
【００３３】
主軸送り駆動部４は、上記回転主軸２をワークＷの円筒内径面Ｗａの軸線方向へ送り動作させる基本送り機能と、この回転主軸２つまりホーニングツール１の基本送り動作に軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション付加機能とを兼備している。
【００３４】
上記主軸送り駆動部４は、図２に示すように、スライド基台２５、送りねじ機構２６および回転駆動モータ２７を主要部として構成されている。
【００３５】
スライド基台２５は、回転主軸２を回転可能に軸支する主軸ヘッド１０を装着して、ホーニングツール送り方向へ往復移動可能に設けられている。
【００３６】
具体的には、固定的に設けられたコラム７に、リニアガイド３０が上下垂直方向へ直線状に延びて設けられ、このリニアガイド３０上に、上記スライド基台２５がリニアスライド３１、３１を介して上下方向へ昇降可能に設けられている。このスライド基台２５上、つまりスライド基台２５の垂直前面には、上述したように回転主軸２を回転可能に軸支する主軸ヘッド１０が取付け固定されている。
【００３７】
送りねじ機構２６は、スライド基台２５を往復動作させるもので、具体的には、ボールねじの形態とされている。このボールねじ２６のねじ軸２６ａは、上記コラム７に、軸受３２，３２を介して、垂直方向へ延びて回転可能に軸支されるとともに、その基端部つまり上端部２６ｂが回転駆動モータ２７に駆動連結されている。また、上記ねじ軸２６ａには、ナット体２６ｃが螺進退可能に螺合されるとともに、このナット体２６ｃに、可動側である上記スライド基台２５が一体的に接続固定されている。
【００３８】
回転駆動モータ２７は、上記送りねじ機構２６を回転駆動するもので、具体的にはサーボモータが使用されている。このサーボモータ２７は、上記コラム７に取り付けられた支持フレーム１７上に、垂直下向き状態で装着されるとともに、その出力軸２７ａが上記ボールねじ２６のねじ軸２６ａと同軸状に配され、ねじ軸２６ａの上端２６ｂとカップリング３３により直結されている。サーボモータ２７の出力軸２７ａの回転量（数）は、エンコーダ３４により検出されて、その検出信号が制御部５へ送られる。
【００３９】
そして、この回転駆動モータ２７は、上記制御部５により、その出力軸２７ａが、実加工工程前の送り動作のための送り回転方向への所定の急速度の正回転動作、および、実加工工程における、送り回転方向への基準速度の基本正回転動作と微振動回転のための急速度の微小正逆回転動作とが重畳的に組み合わされた回転運動をするように駆動制御される。
【００４０】
これにより、ボールねじ２６が回転駆動されて、主軸ヘッド１０上の回転主軸２つまりホーニングツール１が、初期位置からの往動下降時において、ワークＷの円筒内径面Ｗａの軸線方向へ所定の急速度で実加工工程直前（つまり、ホーニングツール１先端が上記円筒内径面Ｗａに接触する直前）まで送られた後、所定のオシレーション動作を伴って所定の速度で所定ストロークだけ送られるとともに、その後、復動上昇により上記初期位置まで上昇復帰される。
【００４１】
なお、この場合のホーニングツール１の実加工工程における動作条件、つまり上記のオシレーション動作を伴った送り動作および送りストロークは、後述するように、ホーニングツール１の回転動作と共に、制御部５の加工条件設定部（加工条件設定手段）３５により、加工対象となるワークＷの形状寸法や性状等に応じて最適値に設定される。
【００４２】
制御部５は、前述した主軸回転駆動部３および主軸送り駆動部４の駆動源１６、２７を相互に連動して同期制御するものであり、具体的には、マイクロコンピュータで構成されたＮＣ装置である。
【００４３】
この制御部５には、上述したホーニングツール１のホーニング加工を実行させるための基本動作制御プログラムが組み込まれているとともに、ホーニングツール１の実加工動作を加工対象となるワークＷの性状等に応じて設定可能な加工条件設定部（加工条件設定手段）３５を備えている。
【００４４】
この加工条件設定部３５は、具体的にはタッチパネル式の表示装置の形態とされており、その操作画面（図示省略）を作業者が手指あるいは操作ペン等でタッチ操作することにより、ホーニングツール１の動作に関する制御情報（加工条件）を任意に入力設定することができる。
【００４５】
入力設定される具体的な制御情報としては、ホーニングツール１の回転速度（ｒ．ｐ．ｍ）、送り速度（ｍ／ｍｉｎ）、送りストローク（ｍｍ）、オシレーション幅（ｍｍ）、オシレーション速度（ｒ．ｐ．ｍ．）、オシレーションの送り方向開始位置および送り方向停止位置等である。これら制御情報が加工条件設定部３５により加工条件として制御部５に入力設定されると、この設定条件に応じて上記主軸回転駆動部３および主軸送り駆動部４の駆動源１６、２７が相互に連動して同期制御される一方、このときのホーニングツール１の動作情報は、駆動源１６、２７のエンコーダ３４により検出されて、加工条件設定部３５のモニタ画面（図示省略）に表示される。
【００４６】
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は、上記制御部５に予めまたは適宜入力設定された制御プログラムに従って、ホーニングツール１が回転駆動されながら、その初期位置（上昇待機位置）からワークＷの内径面Ｗａの軸線方向へ往復動作されて、この一往復動作により上記内径面Ｗａをワンパスでホーニング加工する。
【００４７】
つまり、回転主軸２の先端部２ａに取り付けられたホーニングツール１は、主軸回転駆動部３により、所定の回転速度で回転駆動されるとともに、主軸送り駆動部４により、▲１▼初期位置（図１および図３（ａ）の最上昇位置）から実加工工程直前まで所定の急速度で送られ（急速送り工程：図３の（ａ）参照）、引き続いて、▲２▼ワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向への基本送り動作に軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加されながら送られて（送りオシレーション動作）、ワークＷの内径面Ｗａをホーニング加工し（実加工工程：図３の（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）参照）、その後、▲３▼再び上記初期位置まで急速度で上昇復帰される。この際のホーニングツール１の送り方向の加工サイクルが図４に示されている。
【００４８】
このホーニング実加工時におけるホーニングツール１の運動の軌跡が図５（ａ）に示されており、一点鎖線が基本送り動作の運動軌跡を示し、実線がこの基本送り動作に軸線方向のオシレーションが同時に重畳的に付加された運動軌跡を示している。また、図５（ｂ）には、このワンパスホーニング加工によりワークＷの内径面Ｗａに形成される加工痕が示されている。
【００４９】
本実施形態のホーニング盤においては、ワンパスホーニング技術本来の高効率（高速度）のホーニング加工が得られるとともに、基本送り動作に同時に重畳的に付加される軸線方向のオシレーションにより、ホーニングツール１のワークＷの内径面Ｗａに対する食い込みが促進されて、高い仕上げ精度を得ることができる。
【００５０】
また、上記主軸送り駆動部４が、ホーニングツール１を送り動作させる基本的機能と、オシレーション動作させる付加的機能を兼備していることにより、独立したオシレーション手段が不要となり、装置構造の小型簡素化を図ることが可能となる。
【００５１】
さらに、上記主軸送り駆動部４が、上記基本的機能と付加的機能を兼備していることにより、従来のクランク機構やカム機構からなるオシレーション手段を別個独立して備えるホーニング盤に比較して、ホーニングツール１の動作をより複雑かつ精度よく制御することが可能となる。
【００５２】
すなわち、制御部５の加工条件設定部３５により、ホーニングツール１の動作を加工対象となるワークＷの性状等に応じて入力設定するだけで、ワークＷに最適な加工条件を得ることができることはもちろん、制御部５により、オシレーションの開始位置や停止位置も自由に設定変更可能で、ホーニング加工一工程における細かな動作設定も精度良く行うことができる。
【００５３】
例えば、上述したように、ホーニングツール１の往動下降時つまり送り方向動作において、ワークＷに接近する直前つまり実加工工程直前までは高速度でホーニングツール１を送り、ワークＷに接近したら、送り速度を遅くするとともにオシレーションを付加してホーニング加工（実加工）を行い、このホーニング加工が完了したら、高速でホーニングツール１を上昇復帰させることで、加工サイクルタイムの可及的な短縮を図ったり、あるいは、上記ホーニング加工時の送り速度を極力おさえるとともに、オシレーションを細かく高速で付加することで、加工精度の可及的な向上を図ったりするなど、要求に応じて柔軟な対応が可能となる。
【００５４】
実施形態２
本実施形態は図６および図７に示されており、ホーニングツール１の構造が改変されている。
【００５５】
すなわち、本実施形態のホーニングツール１のテーパ形状の砥石面１ａは、図６に示すように、その先端部つまり下端部が、荒ホーニング用砥粒を電着されてなる荒ホーニング加工部４０とされるとともに、この荒ホーニング加工部４０に連続した部位が、仕上げホーニング用砥粒を電着されてなる仕上ホーニング加工部４１とされている。
【００５６】
また、具体的には図示しないが、上記荒ホーニング加工部４０と仕上ホーニング加工部４１における砥石面１ａのテーパ角度は、前者が後者よりも大きく設定されている。
【００５７】
また、制御部５の加工条件設定部３５により、ホーニングツール１の動作を加工対象となるワークＷの性状等に応じて設定することにより、ホーニングツール１の上記構造に対応した最適な加工条件でホーニング加工を実施することができる。
【００５８】
例えば、ホーニングツール１がワークＷの内径面Ｗａ内に位置するホーニング加工（実加工）時において、荒ホーニング加工部４０による荒ホーニング加工（図３の（ｂ）→（ｃ））と、仕上ホーニング加工部４１による仕上ホーニング加工（図３の（ｃ）→（ｄ））とにおけるホーニングツール１の回転速度、送り速度、オシレーション幅およびオシレーション速度を、それぞれの加工に最適な値に設定することで、実施形態１よりもさらにホーニングツール１の動作をより複雑かつ精度よく制御することが可能となる。
【００５９】
しかして、以上のように構成された本実施形態のホーニング盤の実加工工程においては、制御部５に予めまたは適宜入力設定された制御プログラムにしたがって、ホーニングツール１は、主軸回転駆動部３により、所定の回転速度で回転駆動されるとともに、主軸送り駆動部４により、図７に示すような送り方向の加工サイクルをもってワーク内径面Ｗａのワンパスホーニング加工を行う。
【００６０】
つまり、ホーニングツール１は、▲１▼初期位置（図１および図３（ａ）の最上昇位置）から実加工工程直前まで所定の急速度で送られ（急速送り工程：図３の（ａ）参照）、引き続いて、▲２▼ワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向への基本送り動作に軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加されながら送られる（送りオシレーション動作）間に、荒ホーニング加工部４０による荒ホーニング加工（図３の（ｂ）→（ｃ））と、仕上ホーニング加工部４１による仕上ホーニング加工（図３の（ｃ）→（ｄ））が所定のタイミングをもって連続して行われて、ワークＷの内径面Ｗａをホーニング加工し（実加工工程：図３の（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）参照）、その後、▲３▼再び上記初期位置まで急速度で上昇復帰される。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。
【００６１】
実施形態３
本実施形態は図８に示されており、実施形態１におけるホーニングツール１の実加工工程における動作が若干改変されたものである。
【００６２】
すなわち、本実施形態のホーニングツール１の送り方向の加工サイクルにおいて、ホーニングツール１は、制御部５により、▲１▼初期位置（図１および図３（ａ）の最上昇位置）から実加工工程直前まで所定の急速度で送られた後（急速送り工程：図３の（ａ）参照）、実加工工程において、▲２▼ワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向への基本送り動作に軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加されながら送られて（送りオシレーション動作）、ワークＷの内径面Ｗａをホーニング加工するとともに（図３の（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）参照）、引き続いて▲３▼ワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向逆方向への送り動作（逆送り動作）に軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加されながら送られて（逆送りオシレーション動作）、ワークＷの内径面Ｗａをホーニング加工し（図３の（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と逆の動作）、その後、▲４▼再び上記初期位置まで急速度で上昇復帰される。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。
【００６３】
実施形態４
本実施形態は図９に示されており、実施形態１におけるホーニングツール１の実加工工程における動作がさらに改変されたものであり、実施形態１のワンパス方式のホーニング加工に、一般的なホーニング盤によるホーニング加工が組み合わされた加工方法であり、ワークＷの内径面Ｗａにクロスハッチパターンの加工痕が要求される場合に適した加工方法である。
【００６４】
すなわち、本実施形態のホーニングツール１の送り方向の加工サイクルにおいて、ホーニングツール１は、制御部５により、▲１▼初期位置（図１および図３（ａ）の最上昇位置）から実加工工程直前まで所定の急速度で送られた後（急速送り工程：図３の（ａ）参照）、実加工工程において、▲２▼ワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向への基本送り動作に軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加されながら送られて（送りオシレーション動作）、ワークＷの内径面Ｗａをホーニング加工するとともに（図３の（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）参照）、引き続いて▲３▼ワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向への送り動作と逆方向への逆送り動作からなる正逆送り動作が繰り返されて、ワークＷの内径面Ｗａをホーニング加工し、その後、▲４▼再び上記初期位置まで急速度で上昇復帰される。
【００６５】
しかして、このような複合的なホーニング加工方法によれば、より高い仕上精度が得られるとともに、ワークＷの内径面Ｗａには図１０（ｂ）に示すようなクロスハッチパターンの加工痕が形成されることとなる。
【００６６】
つまり、前述したように、実施形態１のワンパス加工によってワークＷの内径面Ｗａに形成される加工痕は図５（ｂ）に示されるような一方向へ流れる波形パターンであり、図１０（ａ）のような一般的なホーニング加工によるクロスハッチパターン（図１０（ｂ））は形成されない。
【００６７】
クロスハッチパターンの加工痕は油だまりとして機能し得るものであり、ワークＷによっては、油の十分な潤滑を確保するためクロスハッチパターンが要求される場合がある。このような場合、従来のワンパスホーニング加工においては、ワンパスホーニング加工後に、さらに図１０（ａ）のような一般的なホーニング加工を施して、クロスハッチパターンを形成する必要があった。
【００６８】
また、図１０（ｃ）を参照して、ワークＷの内径面Ｗａは、加工前において内径寸法ｄであったものが、ホーニングツール１による加工後においては、ホーニングツール１が作用することにより大きくなり、ホーニングツール１の外径寸法Ｄに対応した内径寸法ｄ´となる。しかしながら、この内径寸法ｄ´は、ワークＷの加工直後のものであって、加工後の経時変化つまり加工熱の逸散冷却による熱変形により、ワークＷの内径面Ｗａの内径寸法はｄ´（＝ホーニングツール１の外径寸法Ｄ）とはならず、このｄ´よりも僅かに小さくなる。
【００６９】
本実施形態の複合的なホーニング加工方法によれば、実加工工程において、ホーニングツール１が実施形態１と同様の動作で所定ストローク位置（加工下端）まで達した後に、一般的なホーニングオシレーション（図１０（ａ）のような大きなオシレーション動作）をすることにより、ワークＷの内径面Ｗａに形成される加工痕は図１０（ｂ）のようなクロスハッチパターンとなり、さらにはワークＷの内径面Ｗａの面粗さも向上する結果、上述した二つの要求が同時に満たされることになる。
【００７０】
実施形態５
本実施形態は図１１に示されており、ワークＷを保持するワーク保持部８の構造が改変されたものである。
【００７１】
すなわち、本実施形態のワーク保持部８において、ワーク保持治具９が、ワークＷをその内径面Ｗａの軸線が上下方向へ向いた状態でかつ水平方向へ浮動状態に支持する点は実施形態１と同様であるが、このワーク保持治具９にはワークＷに研削油を供給する研削油供給部（研削油供給手段）５０が一体的に設けられてなる。
【００７２】
具体的には、上記ワーク保持治具９の治具本体９ａ上に、着脱可能なワークカバー９ｂにより、ワークＷを水平方向へ移動可能な状態で載置支持するとともに、上記治具本体９ａの下側に、上記研削油供給部５０の研削油吹出しノズル５１が一体的に組み付けられている。
【００７３】
この研削油吹出しノズル５１は、そのノズル開口５１ａが治具本体９ａの貫通穴部５２を介してワークＷの内径面Ｗａに連通するとともに、その基端開口５１ｂが研削油供給回路５３を介して研削油供給源５４に連通可能とされている。
【００７４】
そして、ワークＷは、ワーク保持治具９により水平方向へ浮動状態で支持されるとともに、その内径面Ｗａには、研削油供給源５４から研削油供給回路５３を介して送られる研削油が下方から吹出し供給される。
【００７５】
しかして、このような研削油供給構造によれば、ワンパス方式のホーニング加工においても、研削油がワークＷの被研削部である内径面Ｗａに効率よくかつ確実に充満供給されて、加工効率と穴仕上げ精度が向上され得る。
【００７６】
換言すれば、ワンパスホーニングを含めた従来のホーニング加工においては、研削油の供給は、ワークＷに対して上方から行われており、よって、研削油はホーニングツール１の砥石面１ａとワークＷの内径面Ｗａとの間の隙間を通じて被研削部へ到達することになる。
【００７７】
しかしながら、特に棒状のホーニングツール１を用いるワンパス方式のホーニング加工においては、ホーニングツール１の砥石面１ａがワークＷの内径面Ｗａに全周にわたって密着するため、上側からの研削油供給では、研削油が弾き飛ばされて被研削部に十分に行き渡らない。
【００７８】
これに対して、本実施形態のようにワークＷの内径面Ｗａに、研削油を下方から吹出し供給する方式にあっては、研削油がワークＷの被研削部である内径面Ｗａに効率よくかつ確実に充満供給され得る。
【００７９】
つまり、ワンパス方式のホーニング加工においては、ホーニングツール１の砥石面１ａとワークＷの内径面Ｗａが全周にわたって密着状態にあるところ、研削油が下側から強制的に吹出し供給されると、ホーニングツール１の砥石面１ａとワークＷの内径面Ｗａとの密着状態がシール効果を発揮される結果、研削油はワークＷの被研削部である内径面Ｗａを含んだ密封空間５４内に供給ポンプ圧をもって供給充填されて、外部へ漏れることがない。
【００８０】
この結果、研削油はワンパスホーニングの特性を利用して、上記被研削部に強制的に効率よくかつ確実に充満供給されて、加工効率および穴精度が向上することとなる。また、研削油がワークＷの内径面Ｗａに対して下側から強制的に吹出し供給されることにより、ホーニング加工によって生じる切粉のワーク内径面Ｗａからの排出も促進される。
【００８１】
また、本実施形態においては、研削油吹出しノズル５１がワーク保持冶具９に一体的に組み付けられているが、例えば、ホーニング治具９がワーク搬送路に沿って複数のホーニング盤へ搬送される形式のホーニングシステムにおいては、ホーニング治具９の各位置決め停止位置に、上記研削油吹出しノズル５１が固定的に配置されて、搬送されてくるホーニング治具９の治具本体９ａの貫通穴５２に対して、固定されることなく、非接触状態で研削油を吹出し供給する構造とすればよい。
【００８２】
なお、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、本発明にこれ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。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ホーニングツールを回転運動させながら、ワークの内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング盤であって、ワークの内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールと、このホーニングツールを先端部に備えて、上記ワークの内径面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、その軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、この回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、上記回転主軸を上記ワークの内径面の軸線方向へ送り動作させる主軸送り手段と、上記主軸回転手段および主軸送り手段を同期して制御する制御手段とを備えてなり、この主軸送り手段は、上記回転主軸の先端部に取り付けられた上記ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション付加機能を兼備しているから、ワーク内径面を高い仕上げ精度を保ちつつ、高効率でホーニング加工することができ、しかも装置構造の小型簡素なワンパス方式のホーニング盤を提供することができる。
【００８４】
すなわち、本発明のホーニング盤においては、ホーニングツールを回転運動させながら、ワークの内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をワンパスでホーニング加工するに際して、主軸送り手段が、回転主軸の先端部に取り付けられた上記ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加させながら、ワーク内径面をホーニング加工する。これにより、ワンパスホーニング技術本来の高効率（高速度）のホーニング加工が得られるとともに、基本送り動作に同時に重畳的に付加される軸線方向のオシレーションにより、ホーニングツールのワーク内径面に対する食い込みが促進されて、高い仕上げ精度を得ることができる。
【００８５】
また、上記主軸送り手段が、上記ホーニングツールを送り動作させる基本的機能と、オシレーション動作させる付加的機能を兼備していることにより、独立したオシレーション手段が不要となり、装置構成部の部品点数が少なく、装置構造の小型簡素化を図ることが可能となり、装置コストの低減化が可能となる。
【００８６】
さらに、上記主軸送り手段が上記基本的機能と付加的機能を兼備していることにより、従来のクランク機構やカム機構からなるオシレーション手段を別個独立して備えるホーニング盤に比較して、ホーニングツールの動作をより複雑かつ精度よく制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態１であるホーニング盤の全体構成を示す側面図である。
【図２】同ホーニング盤の主要構成部を一部断面で示す拡大側面図である。
【図３】同ホーニング盤のホーニングツールによるワーク内径面のホーニング加工動作を一部断面で示す正面図である。
【図４】同ホーニングツールの送り方向の加工サイクルを示す線図である。
【図５】図５（ａ）は同ホーニングツールの加工サイクルにおける実加工工程の運動軌跡を示す線図であり、図５（ｂ）はホーニング加工完了後にワーク内径面に形成される加工痕を示す図である。
【図６】本発明に係る実施形態２であるホーニング盤のホーニングツールを拡大して示す正面図である。
【図７】同ホーニングツールの送り方向の加工サイクルの一工程を示す線図である。
【図８】本発明に係る実施形態３であるホーニング盤のホーニングツールの送り方向の加工サイクルの一工程を示す線図である。
【図９】本発明に係る実施形態４であるホーニング盤のホーニングツールの送り方向の加工サイクルの一工程を示す線図である。
【図１０】図１０（ａ）は一般的なホーニング盤によるホーニング加工の実加工工程における送り方向の加工サイクルを示す線図であり、図１０（ｂ）はホーニング加工完了後にワーク内径面に形成されるクロスハッチパターンの加工痕を示す図であり、図１０（ｃ）はホーニングツールのホーニング加工時における外形変化とワーク内径の仕上り寸法との関係を説明するための模式図である。
【図１１】本発明に係る実施形態５であるホーニング盤のワーク保持部のワーク保持治具構造を示す断面正面図である。
【符号の説明】
Ｗ ワーク
Ｗａ ワークの内径面
１ ホーニングツール
１ａ ホーニングツールの砥石面
２ 回転主軸
３ 主軸回転駆動部（主軸回転駆動部）
４ 主軸送り駆動部（主軸往復手段）
５ 制御部（制御手段）
９ ワーク保持治具
９ａ 治具本体
１０ 主軸ヘッド
１６ 電動モータ（回転駆動モータ）
２５ スライド基台
２６ ボールねじ（送りねじ機構）
２６ａ ボールねじのねじ軸
２６ｃ ボールねじのナット体
２７ サーボモータ（回転駆動モータ）
３０ リニアガイド
３１ リニアスライド
３５ 加工条件設定部（加工条件設定手段）
４０ 荒ホーニング加工部
４１ 仕上ホーニング加工部
５０ 研削油供給部（研削油供給手段）
５１ 研削油吹出しノズル
５３ 研削油供給回路
５４ 研削油供給源

Claims (15)

1. ホーニングツールを回転運動させながら、工作物の内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング盤であって、
   前記工作物の内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールと、
   このホーニングツールを先端部に備えて、前記工作物の内径面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、その軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、
   この回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、
   前記回転主軸を前記工作物の内径面の軸線方向へ送り動作させる主軸送り手段と、
   前記主軸回転手段および主軸送り手段を同期して制御する制御手段とを備えてなり、
   前記主軸送り手段は、前記回転主軸の先端部に取り付けられた前記ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション付加機能を兼備している
   ことを特徴とするホーニング盤。
2. 前記主軸送り手段は、前記回転主軸を回転可能に軸支する主軸ヘッドを装着して、ホーニングツール送り方向へ往復移動可能に設けられたスライド基台と、このスライド基台を往復動作させる送りねじ機構と、この送りねじ機構を回転駆動する回転駆動モータとを備えてなり、
   この回転駆動モータは、前記制御手段により、実加工工程において、その出力軸が、送り回転方向への基準速度の基本正回転動作と微振動回転のための急速度の微小正逆回転動作とが重畳的に組み合わされた回転運動をするように駆動制御される
   ことを特徴とする請求項１に記載のホーニング盤。
3. 前記主軸送り手段の送りねじ機構がボールねじの形態とされ、
   このボールねじのねじ軸が固定側であるコラムに垂直方向へ延びて回転可能に軸支されるとともに、このねじ軸に螺進退可能に螺合されたナット体に、可動側である前記スライド基台が一体的に接続固定されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のホーニング盤。
4. 前記ホーニングツールは、その先端から基端に向けて徐々に径寸法が増大するテーパ形状の砥石面を備えてなり、
   前記主軸送り手段により、実加工工程において、前記ホーニングツールが前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送られる間に、ホーニング加工が行われる構成とされている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のホーニング盤。
5. 前記ホーニングツールは、その先端部に荒ホーニング加工部が設けられるとともに、この荒ホーニング加工部に続いて仕上ホーニング加工部が連続して設けられてなり、
   前記主軸送り手段により、実加工工程において、前記ホーニングツールが前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送られる間に、荒ホーニング加工と仕上ホーニング加工が連続して行われる構成とされている
   ことを特徴とする請求項４に記載のホーニング盤。
6. 前記制御手段は、実加工工程において、前記荒ホーニング加工および仕上ホーニング加工が所定のタイミングをもって連続して行われるように、前記主軸回転手段および主軸送り手段を同期して制御する構成とされていることを特徴とする請求項５に記載のホーニング盤。
7. 前記制御手段は、実加工工程における前記ホーニングツールの動作を加工対象となる工作物の性状等に応じて設定可能な加工条件設定手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のホーニング盤。
8. 前記制御部は、前記ホーニングツールがその初期位置から実加工工程直前まで所定の急速度で送られた後、実加工工程において前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送られる送りオシレーション動作をするとともに、この実加工工程終了後に前記初期位置まで急速度で復帰されるように、前記主軸送り手段を制御する構成とされている
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のホーニング盤。
9. 前記制御部は、前記ホーニングツールがその初期位置から実加工工程直前まで所定の急速度で送られた後、実加工工程において、前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送られる送りオシレーション動作をするとともに、前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら逆送りされる逆送りオシレーション動作をし、この実加工工程終了後に前記初期位置まで急速度で復帰されるように、前記主軸送り手段を制御する構成とされている
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のホーニング盤。
10. 前記制御部は、前記ホーニングツールがその初期位置から実加工工程直前まで所定の急速度で送られた後、実加工工程において、前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送られる送りオシレーション動作をするとともに、これに続き送り動作と逆送り動作からなる正逆送り動作を繰り返し、この実加工工程終了後に前記初期位置まで急速度で復帰されるように、前記主軸送り手段を制御する構成とされている
    ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のホーニング盤。
11. ホーニングツールが回転運動しながら上下方向へ送り動作される竪形ワンパス方式のホーニング盤であって、
    前記工作物の内径面に下方から研削油を供給する研削油供給手段を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のホーニング盤。
12. ホーニングツールを回転運動させながら、工作物の内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法であって、
    前記工作物の内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールを、その初期位置から実加工工程直前まで所定の急速度で送った後、実加工工程において前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送ってホーニング加工を施し、この実加工工程終了後に前記初期位置まで急速度で復帰させる
    ことを特徴とするホーニング加工方法。
13. ホーニングツールを回転運動させながら、工作物の内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法であって、
    前記工作物の内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールを、その初期位置から実加工工程直前まで所定の急速度で送った後、実加工工程において、前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送るとともに、前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら逆送りしてホーニング加工を施し、この実加工工程終了後に前記初期位置まで急速度で復帰させる
    ことを特徴とするホーニング加工方法。
14. ホーニングツールを回転運動させながら、工作物の内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法であって、
    前記工作物の内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールを、その初期位置から実加工工程直前まで所定の急速度で送った後、実加工工程において、前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送るとともに、これに続き送り動作と逆送り動作とからなる正逆送り動作を繰り返してホーニング加工を施し、この実加工工程終了後に前記初期位置まで急速度で復帰させる
    ことを特徴とするホーニング加工方法。
15. 前記ホーニングツールを回転運動させながら、工作物の内径面の上下軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法であって、
    前記工作物を、その内径面の軸線が上下方向へ向いた状態でかつ水平方向へ浮動状態に支持するとともに、この支持状態にある工作物の内径面に下方から研削油を供給するようにした
    ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一つに記載のホーニング加工方法。

Images