JP2006043818A - Honing machine and honing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転駆動される工具によって工作物の下穴をホーニング加工する加工装置及び加工方法に関する。 The present invention relates to a machining apparatus and a machining method for honing a prepared hole of a workpiece with a rotationally driven tool.
従来から、回転するホーニング加工砥石を軸線方向に送り移動して工作物の穴内周面をホーニング加工することが行われている。係るホーニング加工砥石は、通常研削砥粒部の外径を加工すべき工作物の仕上げ径に調整できるように、あるいはまた、砥石の磨耗を補正するために、拡大縮小できる構造になっている。このために、ホーニング加工砥石には円周上複数のスリットが形成され、このスリット内にテーパコーンを軸方向に移動可能に挿入し、このテーパコーンをねじ作用によって軸方向に移動させることにより、ホーニング加工砥石を弾性的に拡張させることができるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, honing is performed on an inner peripheral surface of a workpiece by feeding and moving a rotating honing grindstone in the axial direction. Such a honing grindstone has a structure that can be enlarged or reduced so that the outer diameter of the grinding abrasive grain portion can be adjusted to the finished diameter of the workpiece to be machined or to correct the wear of the grindstone. For this purpose, the honing grindstone is formed with a plurality of slits on the circumference, and a taper cone is inserted into the slit so as to be movable in the axial direction, and the taper cone is moved in the axial direction by a screw action to thereby perform the honing process. The grindstone can be elastically expanded.
ところで、この種のホーニング加工において、例えば特許文献1に記載されているように、研削砥粒部を機械的に拡大縮小できるようにしたホーニング加工装置が知られており、係るホーニング加工装置によれば、研削砥粒部を自動的に拡大縮小できる利点がある。
しかしながら、上記した従来のホーニング加工装置では、研削砥粒部を拡大縮小させるテーパコーンを、歯車等を用いた機械的な機構により作動させるようになっているので、拡張精度が粗く、1ミクロンメータ単位での精密な拡張が難しい問題がある。しかも、上記した従来のホーニング加工装置においては、研削砥粒部の拡張時には、主軸を停止させ、その状態でモータにより回転シャフトを回転して研削砥粒部を拡張させるようになっているので、工作物を加工しながら研削砥粒部を拡張することができない難点があり、ホーニングできる加工内容が制約される問題があった。 However, in the conventional honing apparatus described above, the taper cone for enlarging / reducing the grinding abrasive grain part is operated by a mechanical mechanism using gears or the like, so that the expansion accuracy is rough and the unit is 1 micrometer. There is a problem that precise expansion with is difficult. Moreover, in the above-described conventional honing apparatus, when the grinding abrasive grain portion is expanded, the main shaft is stopped, and in that state, the rotating shaft is rotated by a motor so that the grinding abrasive grain portion is expanded. There is a problem that it is impossible to expand the grinding abrasive grain part while machining the workpiece, and there is a problem that the machining content that can be honed is restricted.
また、工作物の下穴の口元から奥にホーニング加工砥石を送り込む止り穴のホーニング加工においては、研削砥粒部の先端部が磨耗するので、工作物の加工精度に影響を及ぼしやすく、このため、砥石寿命が短く、高精度なホーニング加工が難しい問題があった。 In addition, in the honing process of blind holes in which a honing process grindstone is fed from the base of the work hole to the back of the work piece, the tip of the abrasive grain part wears out, which can easily affect the work accuracy of the work piece. There was a problem that the grinding wheel life was short and high-precision honing was difficult.
本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部を微細でかつ高精度に拡張制御でき、しかも、主軸を回転しながら研削砥粒部を拡張することができるホーニング加工装置、並びに工作物の止り穴を高精度かつ効率的に加工できるホーニング加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and it is possible to finely and precisely extend and control a grinding grain portion having a slit that can be expanded in the radial direction. An object of the present invention is to provide a honing apparatus capable of expanding a grain part and a honing method capable of processing a blind hole of a workpiece with high accuracy and efficiency.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、前記テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、主軸との相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、さらに前記主軸を回転駆動する親サーボモータと、前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータと、前記親サーボモータ及び子サーボモータを同期してかつ回転位相差を付与するように回転制御する同期回転制御装置とを備えたことである。 In order to solve the above problems, the honing apparatus according to the first aspect of the present invention is characterized in that a main spindle head mounted on a main body so as to be slidable in a feeding direction, and the main spindle head is connected to the main body. A honing apparatus comprising: a feed device that moves forward and backward toward a workpiece attached to a workpiece; and a spindle that is rotatably supported by the spindle head and on which a tool for honing a pilot hole of the workpiece is attached to a tip. The tool includes a taper cone movable in the axial direction, and a grinding abrasive grain portion having a slit expandable in a radial direction by the axial movement of the taper cone, and the main shaft is rotated relative to the main shaft by the taper cone. An extension drive shaft that moves the shaft in the axial direction is rotatably inserted, and further, a master servo motor that rotates the main shaft and a rotation drive of the extension drive shaft And Turkey servomotor, the is that a synchronous rotation controller controlling the rotation so as to synchronize the parent servomotor child servomotor and imparting rotational phase difference.
請求項2に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、前記主軸の先端に装着される工具ホルダー、及び前記工具ホルダーの先端に装着されるホーニング加工砥石とからなり、前記ホーニング加工砥石は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、このテーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、さらに前記主軸を回転駆動する親サーボモータと、前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータと、前記親サーボモータ及び子サーボモータを同期してかつ回転位相差を付与するように回転制御する同期回転制御装置とを備え、前記工具ホルダーには、前記主軸に対する拡張駆動軸の相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットが回転可能に支持されていることである。 The honing apparatus according to the second aspect of the present invention is characterized in that the main shaft head mounted on the main body so as to be slidable in the feed direction, and the main body is directed to a workpiece attached to the main body. A honing device comprising: a feed device that moves forward and backward; and a main shaft that is rotatably supported by the main shaft head and on which a tool for honing the pilot hole of the workpiece is attached. A tool holder mounted on the tip, and a honing grindstone mounted on the tip of the tool holder. The honing grindstone is moved in the radial direction by the axial movement of the taper cone and the axial movement of the taper cone. A grinding abrasive grain part having an expandable slit, and the main shaft is rotatably inserted through an expansion drive shaft, and the main shaft is further rotated. A master servo motor that rotates, and a slave servo motor that rotationally drives the extension drive shaft, and a synchronous rotation control device that controls the master servo motor and the slave servo motor to rotate and to provide a rotational phase difference. The tool holder is rotatably supported by a rotating nut that moves the tapered cone in the axial direction by relative rotation of the extension drive shaft with respect to the main shaft.
請求項3に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸と、該主軸を回転駆動する主軸駆動装置とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、前記主軸の先端に装着される工具ホルダーと、この工具ホルダーに前記主軸の軸線と直交する面内でフローティング可能に支持されたフローティング体と、このフローティング体の先端に装着されるホーニング加工砥石とからなり、前記ホーニング加工砥石は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、前記テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、前記拡張駆動軸の主軸に対する相対回転により前記テーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットが前記フローティング体に回転可能に支持されていることである。 The honing apparatus according to the third aspect of the present invention is characterized in that the main shaft head is slidably mounted on the main body so as to be slidable in the feed direction, and the main head is directed to a workpiece attached to the main body. Honing comprising: a feed device that moves forward and backward, a spindle that is rotatably supported by the spindle head and on which a tool for honing the pilot hole of the workpiece is attached, and a spindle drive device that rotationally drives the spindle In the processing apparatus, the tool includes a tool holder attached to the tip of the spindle, a floating body supported by the tool holder in a plane perpendicular to the axis of the spindle, and a tip of the floating body. A honing grindstone to be mounted, and the honing grindstone includes an axially movable taper cone and an axial direction of the taper cone And a grinding abrasive grain part having a slit that can be expanded in the radial direction by movement, the main shaft is rotatably inserted through the expansion drive shaft, and the taper cone is axially rotated by relative rotation of the expansion drive shaft with respect to the main shaft. The rotating nut to be moved to is rotatably supported by the floating body.
請求項4に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、請求項3において、前記回転ナットと前記拡張駆動軸とを、回転ナットのフローティングを許容して連結する拡張連結軸を備えたことである。 According to a fourth aspect of the present invention, the honing apparatus according to the fourth aspect of the present invention includes the expansion connecting shaft according to the third aspect, wherein the rotating nut and the expansion drive shaft are coupled to allow the rotating nut to float. That is.
請求項5に記載の発明に係るホーニング加工方法の構成上の特徴は、止り穴からなる工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸を主軸ヘッドに回転可能に支承し、前記主軸ヘッドを送り装置により工作物に対し相対的に移動させて前記工具により前記止り穴をホーニング加工するホーニング加工方法にして、前記工具は、テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張縮小するスリットを有する研削砥粒部を備え、前記主軸は、主軸との相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、まず工具を縮小した状態で工作物の止り穴の奥側に位置させ、その後、前記主軸を回転駆動する親サーボモータ及び前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータを両者の間に回転位相差を付与するように回転制御して前記研削砥粒部の先端部を拡張させ、次いで、前記親サーボモータと子サーボモータを同期回転制御させ、その状態で、前記工具を工作物に対して止り穴から引き抜く方向に相対移動させて、工作物の止り穴をホーニング加工するようにしたものである。 The honing method according to the fifth aspect of the present invention is characterized in that a main shaft on which a tool for honing a prepared hole made of a blind hole is mounted is rotatably supported on the main shaft head, and the main shaft head The tool is moved relative to the workpiece by a feeding device, and the blind hole is honed by the tool. The tool has a slit having a slit that expands and contracts in the radial direction by the axial movement of the taper cone. An abrasive grain part is provided, and the main shaft is rotatably inserted through an extended drive shaft that moves the taper cone in the axial direction by relative rotation with the main shaft. A rotation phase difference between the master servo motor that rotates the main shaft and the slave servo motor that rotates the extension drive shaft. The tip of the abrasive grain part is expanded by controlling the rotation so as to be applied, and then the parent servo motor and the slave servo motor are controlled to rotate synchronously. In this state, the tool is blinded to the workpiece. The blind hole of the workpiece is honed by relative movement in the direction of pulling out from the workpiece.
請求項6に記載の発明に係るホーニング加工方法の構成上の特徴は、請求項5において、前記親サーボモータ及び子サーボモータ間に付与される回転位相差によって、前記研削砥粒部の先端部の円筒状仕上げ部及びその後端側の食付き角部にて工作物の止り穴の取代のほとんどをホーニング加工できるように研削砥粒部の先端部を拡張させ、工作物の止り穴をワンパスでホーニング加工するようにしたものである。 The honing method according to the sixth aspect of the present invention is characterized in that the honing method according to the fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, the tip of the grinding abrasive grain portion is caused by a rotational phase difference applied between the parent servo motor and the child servo motor. The tip of the grinding abrasive grain is expanded so that most of the machining allowance of the blind hole of the workpiece can be honed at the cylindrical finish portion and the chamfered corner on the rear end side, and the blind hole of the workpiece can be passed with one pass. Honed.
請求項1に係るホーニング加工装置によれば、主軸とこれに挿通された拡張駆動軸との相対回転によって、テーパコーンを軸方向に移動させて研削砥粒部を拡張させるようにするとともに、主軸を回転駆動する親サーボモータと、拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータを、同期かつ回転位相差を付与するように回転制御する構成であるので、研削砥粒部を自動的に、しかも微細に拡張制御することができ、高精度なホーニング加工を行い得る効果がある。 According to the honing apparatus according to claim 1, the taper cone is moved in the axial direction by relative rotation between the main shaft and the extended drive shaft inserted through the main shaft, and the grinding abrasive grain portion is expanded. Since the main servo motor that rotates and the slave servo motor that rotates the expansion drive shaft are controlled to rotate in synchronization and to give a rotational phase difference, the grinding abrasive grains are automatically and finely divided. Extended control can be performed, and there is an effect that high-precision honing can be performed.
請求項2に係るホーニング加工装置によれば、上記の構成に加え、工具ホルダーには、主軸に対する拡張駆動軸の相対回転によってテーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットを、工具ホルダーに回転可能に支持した構成であるので、工具ホルダーに回転ナットを無理なく収納でき、研削砥粒部の微細な拡張を容易に行い得る効果がある。 According to the honing apparatus according to claim 2, in addition to the above-described configuration, the tool holder rotatably supports the tool holder with a rotation nut that moves the taper cone in the axial direction by relative rotation of the extension drive shaft with respect to the main shaft. Thus, the rotary nut can be easily stored in the tool holder, and the grinding abrasive grain portion can be easily finely expanded.
請求項3、請求項4に係るホーニング加工装置によれば、ホーニング加工砥石を装着したフローティング体を工具ホルダーにフローティングに可能に支持し、自動拡張機能を持ったホーニング加工砥石を工作物の下穴に倣ってフローティングできるようにしたので、下穴の中心とホーニング加工砥石の中心との芯ずれ等の影響を受けることなく、高精度なホーニング加工を行い得る効果がある。
According to the honing apparatus according to
請求項5に係るホーニング加工方法によれば、工具を縮小した状態で工作物の止り穴の奥側に位置させ、その状態で主軸と拡張駆動軸との間に回転位相差を付与して研削砥粒部の先端部を拡張させ、次いで、主軸と拡張駆動軸とを同期回転制御させながら、工具を止り穴から引き抜く方向に相対移動させて、工作物の止り穴をホーニング加工するようにしたので、止り穴の取代のほとんどを効率よくホーニング加工でき、しかも、研削砥粒部の先端部の磨耗がないため、工作物の止り穴の奥側まで高精度にホーニング加工できる効果がある。 According to the honing method according to claim 5, grinding is performed by positioning the tool on the back side of the blind hole of the workpiece in a contracted state, and giving a rotational phase difference between the main shaft and the extended drive shaft in that state. The tip of the abrasive grain is expanded, and then the tool is honed by moving the tool relative to the direction of pulling out the blind hole while synchronously controlling the main shaft and the expansion drive shaft. Therefore, most of the machining allowance of the blind hole can be efficiently honed, and since there is no wear of the tip of the abrasive grain part, there is an effect that the honing process can be performed to the back side of the blind hole of the workpiece with high accuracy.
請求項6に係るホーニング加工方法によれば、親サーボモータ及び子サーボモータ間に付与される回転位相差によって、前記研削砥粒部の先端部の円筒状仕上げ部及びその後端側の食付き角部にて工作物の止り穴の取代のほとんどをホーニング加工できるように研削砥粒部の先端部を拡張させるようにしたので、前記請求項5における効果に加え、工作物の止り穴をワンパスで高精度かつ高効率にホーニング加工できる効果がある。
According to the honing method according to
以下、本発明に係るホーニング加工装置及び加工方法の第1の実施形態を図面に基づいて説明する。図1において、ベッド1上にコラム2が立設され、本体3を構成している。また、ベッド1上には、ホーニング加工される下穴が穿設された工作物Wが取付けられている。コラム2には主軸ヘッド4が上下方向(送り方向)に摺動可能に装架され、ボールねじ機構5を介してサーボモータ6により往復移動される。ボールねじ機構5及びサーボモータ6により主軸ヘッド4を工作物Wに向かって進退移動させる送り装置7が構成され、数値制御装置50からの指令に基づいてサーボモータ6が回転駆動されると、主軸ヘッド4が指令された送り速度で指令された送り量だけ移動される。
Hereinafter, a honing apparatus and a processing method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a column 2 is erected on a bed 1 to constitute a
主軸ヘッド4には、図2に示すように、主軸11が送り方向に摺動可能かつ回転可能に支承され、この主軸11の先端に工作物Wの下穴をホーニング加工する工具としてのホーニング加工砥石10が取付けられる。すなわち、主軸ヘッド4には、案内筒12が固定され、案内筒12内に主軸11がストロークボールベアリング13,14により下部と上部を摺動かつ回転可能に支承されている。主軸11は主軸ヘッド4上に設置された主軸駆動装置を構成する親サーボモータ15によりベルト伝動機構16を介して回転駆動されるとともに、オシレーション装置17によりオシレーションが付与される。
As shown in FIG. 2, a
オシレーション装置17は、主軸ヘッド4にヒンジピン18により主軸11の軸線と直角な揺動軸線の回りに揺動可能に枢着されたリンク部材19と、前記主軸11に軸受20を介して相対回転可能に支持された連結部材21とを備え、この連結部材21に前記リンク部材19が、主軸軸線方向の相対移動を規制されて連結されている。連結部材21は回り止めピン22により、主軸ヘッド4に回り止めされている。リンク部材19の一端は、後述するスプリングのばね力により、カム機構23のローラ24に当接されている。カム機構23のローラ24は図略のサーボモータにより偏心回転され、このローラ24の偏心回転によりリンク部材19がヒンジピン18を中心にして揺動される。かかるリンク部材19の揺動により、連結部材21を介して主軸11が所定のストロークだけオシレーションされる。連結部材21の上方には、主軸11に係止されプーリ25が設けられ、このプーリ25にタイミングベルト26を介して連結されたプーリ27が前記親サーボモータ15のモータ軸28に係止されている。これらプーリ25、27及びタイミングベルト26により、前記ベルト伝動機構16を構成している。
The
前記主軸11内には、拡張駆動軸31が回転可能に挿通され、拡張駆動軸31の上端は主軸11の上端より突出されている。拡張駆動軸31は、主軸ヘッド4上に設置された拡張駆動軸駆動装置を構成する子サーボモータ32によりベルト伝動機構33を介して回転駆動される。すなわち、前記拡張駆動軸31の突出端にはプーリ34が係止され、このプーリ34にタイミングベルト35を介して連結されたプーリ36が子サーボモータ32のモータ軸37に係止されている。かかるプーリ34、36及びタイミングベルト35により、前記ベルト伝動機構33を構成している。
An
前記拡張駆動軸31に係止されたプーリ34は、主軸11にベアリング38を介して回転可能に支持されたばね受けリング39に連結され、このばね受けリング39の下端にベアリング40が装着されている。主軸ヘッド4には、ばね受けリング39を取り囲むように固定リング41が固定され、この固定リング41の上端に設けられたばね受け部42と前記ベアリング40との間に、主軸11を下方に付勢する弾機部材としての圧縮スプリング43が介挿されている。かかる圧縮スプリング43によって主軸11が下方に付勢され、これにより、連結部材21を介してリンク部材19をカム機構23のローラ24に当接させる方向に付勢している。
The
前記親サーボモータ15及び子サーボモータ32は、図3に示すように、サーボアンプ45、46を介して同期回転制御装置47に接続されている。同期回転制御装置47は、数値制御装置50からの同期回転指令C1及び拡張切込指令C2に基づいて制御され、親サーボモータ15及び子サーボモータ32を同期して回転制御したり、定められた位相角度だけ相対回転させるようになっている。
The
前記主軸11の下端には、図4に示すように、ホルダー装着穴51が形成され、このホルダー装着穴51に工具ホルダー52のシャンク部52aが着脱可能に装着されている。工具ホルダー52の下端には工具装着穴53が形成され、この工具装着穴53にホーニング加工砥石10のシャンク部10aがコレット10bを介して着脱可能に装着されている。工具ホルダー52内の回転中心部には、回転ナット55が一対のスラストベアリング56、57によって回転のみ可能に支持されている。回転ナット55は工具ホルダー52を貫通する連結軸58によって前記拡張駆動軸31の下端に結合され、拡張駆動軸31の回転が連結軸58を介して回転ナット55に伝達される。
As shown in FIG. 4, a
ホーニング加工砥石10内には、先端にテーパコーン59を形成した拡張テーパコーン軸60が回り止めピン61によって軸方向摺動のみ可能に挿通され、この拡張テーパコーン軸60の上端に雄ねじ62が形成されている。雄ねじ62は前記回転ナット55に形成された雌ねじ63に螺合されている。これにより、拡張駆動軸31によって回転ナット55が回転されると、拡張テーパコーン軸60とともにテーパコーン59がねじ作用により軸方向に移動されるようになる。
An expanded
次に、前記工具ホルダー52の先端に装着されるホーニング加工砥石10の具体的な構成を、図5、図6、図7に基づいて説明する。
Next, a specific configuration of the honing
ホーニング加工砥石10の円筒状の砥石本体71の先端部には、円筒状仕上げ部72と、この円筒状仕上げ部72の上端に接続され上方に向かって径が縮小するテーパ状の喰付き角部73が形成されている。砥石本体71の先端部外周には、複数(例えば6本)の油溝74が円周上等間隔に軸線方向に沿って刻設されている。各油溝74の底部には、切断面が半径方向を向く第1スリット75及び第2スリット76が隣接する油溝74内に交互に設けられている。第1スリット75は喰付き角部73の前端より僅かに前方に設けた繋部75aによって前方スリット75bと後方スリット75cとに分割され、第2スリット76の先端は仕上げ部72の先端となる砥石本体71の下端で繋部76aによって連結されている。隣接する油溝74間のランド部77には砥粒78が結合保持されて研削砥粒部79が形成されている。このように、第1スリット75及び第2スリット76は、円筒状仕上げ部72及び喰付き角部73が拡張できるように、隣接するスリットの軸方向位置関係が異なる千鳥状に切断されている。
At the tip of the cylindrical grindstone
砥石本体71の先端内周には、先端に向かって小径となるテーパ穴80が形成され、このテーパ穴80に前述したテーパコーン59が嵌合されている。砥石本体71の先端部はスリット75、76が形成されて弾性変形できるようになっているので、テーパコーン59が下方に移動されると、砥石本体71の先端部が外方に拡張され、一方、砥石本体71の後端部はリジット構造のため拡張されず、その結果、前述したように、砥石本体71の先端部に拡張された円筒状仕上げ部72が形成されるとともに、円筒状仕上げ部72の後端に後方に向かって先細りとなるテーパ状食付き角部73が形成される。
A tapered
次に、上記した第1の実施形態における作動を、止り穴W1からなる工作物Wの下穴をホーニング加工する例について説明する。図1に示す原位置状態においては、主軸8の先端に工具ホルダー52を介して装着されたホーニング加工砥石10の円筒状仕上げ部72は、図8に示すように、工作物Wの止り穴(下穴)W1の取代に余裕代を加えた量まで縮小されている。その状態で、ベッド1上に工作物Wが取付けられ、起動ボタンが押されると、主軸ヘッド4がサーボモータ6の回転によりボールねじ機構5を介して下方に移動され、ホーニング加工砥石10が工作物Wの止り穴W1に挿入される。
Next, the operation in the above-described first embodiment will be described with respect to an example in which the prepared hole of the workpiece W including the blind hole W1 is honed. In the in-situ state shown in FIG. 1, the
主軸ヘッド4が指令された位置まで下降され、ホーニング加工砥石10が工作物Wの止り穴W1の奥まで挿入される(図8の状態)と、数値制御装置50から拡張切込指令C2が発せられ、これに基づいて、同期回転制御装置47により、主軸8が親サーボモータ15により回転駆動制御されるとともに、拡張駆動軸31が子サーボモータ32により親サーボモータ15と所定の相対回転速度でかつ所定の回転位相差をもつように回転駆動制御される。同時に、主軸8はオシレーション装置17により上下方向にオシレーションされる。
When the spindle head 4 is lowered to the commanded position and the honing
かかる親サーボモータ15と子サーボモータ32の相対回転制御により、拡張駆動軸31が主軸11に対して定められた回転位相差だけ相対回転され、テーパコーン59が回転ナット55のねじ作用により、下方向に所定の移動速度で所定量移動される。これにより、砥石本体71の先端部の円筒状仕上げ部72は、予め設定された拡張速度で設定された量(取代部分W1aに相当する量)だけ拡張され、図9に示すように、工作物Wの止り穴W1の内周面を、円筒状仕上げ部72及び食付き角部73によりプランジ加工にてホーニング加工する。
By such relative rotation control of the
続いて、数値制御装置50からの同期回転指令C1に基づいて、親サーボモータ15と子サーボモータ32が同期回転制御装置47により同期回転制御され、その状態で、主軸ヘッド4がサーボモータ6の回転によりボールねじ機構5を介して上方に移動され、食付き角部73によって工作物Wの止り穴W1の取代部分W1aをホーニング加工しながら、円筒状仕上げ部72で仕上げる。そして、主軸ヘッド4は、円筒状仕上げ部72が工作物Wの口元から抜ける位置まで、主軸11にオシレーションを与えられながら上昇され、ワンパスで工作物Wの止り穴W1を所定の加工寸法にストレートにホーニング加工する。
Subsequently, based on the synchronous rotation command C 1 from the
この場合、ホーニング加工砥石10は、スリット長さを変化させることにより、食付き角部73の長さを最適にできる。従って、ホーニング加工時の研削砥粒部79の加工負担をある程度の長さをもつ食付き角部73で受け持つことにより、加工負荷を軽減することができる。これにより、ホーニング加工砥石10の変形を小さくできるとともに、研削砥粒部79の磨耗を少なくして、ホーニングの加工精度とホーニング加工砥石10の寿命を向上させることができる。
In this case, the honing
なお、上記したように、1回の上昇サイクルで工作物Wをワンパス加工することができる他、荒、仕上げサイクルのような複数サイクルによってホーニング加工することもでき、また、下穴の長さ方向の一部分を複数サイクル加工することにより、下穴の円筒度精度を修正したり、傾向を付けたりすることもできる。 In addition, as described above, the workpiece W can be machined by one pass in one ascending cycle, and can also be honed by a plurality of cycles such as roughing and finishing cycles, and the length direction of the pilot hole It is also possible to correct the cylindricity accuracy of the prepared hole or to impart a tendency by processing a part of the plurality of cycles.
図10は、本発明の第2の実施形態を示すもので、この実施形態は、工作物Wの下穴が通し穴W2の場合のホーニング加工に適したホーニング加工砥石81である。かかるホーニング加工砥石81は、前述した実施形態と同様に、主軸11に装着された工具ホルダー52に装着される。ホーニング加工砥石81の砥石本体82の先端部には、工作物Wの通し穴W2に円滑に入るように、先端に面取が形成されたフロントガイド83が形成されている。また、砥石本体82に形成された研削砥粒部84の軸方向中央部にはスリット85が円周上複数形成され、このスリット85の軸方向中央位置に対応して先端に向かって大径となるテーパコーン86が嵌合されている。そして、このテーパコーン86が拡張テーパコーン軸87とともに上方に移動されると、研削砥粒部84の軸方向中央部が最も拡張された円筒状仕上げ部88となり、この円筒状仕上げ部88の上下端部に上下方向に向かって先細りとなるテーパ状食付き角部89、90がそれぞれ形成される。
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention, which is a honing
従って、この実施形態によれば、前記した同期回転制御装置47によって主軸11と拡張駆動軸31を同期回転制御した状態で、ホーニング加工砥石81を工作物Wの通し穴W2に向けて下方に送ると、フロントガイド83が通し穴W2に嵌合し、その状態で、喰付き角部90により通し穴W2が開口部から徐々にホーニング加工されて径が拡大され、次いで円筒状仕上げ部88が通し穴W2の内周面をストレートにホーニング加工する。
Therefore, according to this embodiment, the honing
そして、円筒状仕上げ部88が通し穴W2を通過すると、ホーニング加工砥石81の送りが止められ、その状態で同期回転制御装置47によって、主軸11と拡張駆動軸31が所定の相対回転速度でかつ所定の回転位相差をもつように回転制御される。これにより、テーパコーン86が軸方向に移動され、円筒状仕上げ部88をさらに外方に拡張させる。その後、主軸11と拡張駆動軸31を再び同期回転させて、ホーニング加工砥石81を上方に送ると、喰付き角部89及び円筒状仕上げ部88によって通し穴W2の径がさらに拡大されてホーニング加工される。このようにホーニング加工砥石81の往復動によって工作物Wの通し穴W2が所定寸法にホーニング加工される。
Then, when the cylindrical finishing
次に本発明の第3の実施形態を図11、図12、図13、図14に基づいて説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13, and FIG.
前記主軸11の下端に形成されたホルダー装着穴51に装着された工具ホルダー52の下端には、筒状のカバー91がボルト92によって固定され、このカバー91の下部開口端には調整ナット93が位置調整可能に螺着されている。カバー91内には、中間リング94と、フローティング把持部95と、テーパリング96がそれぞれ収納され、中間リング94と、フローティング把持部95は半径方向に所定量フローティング可能となっており、テーパリング96はカバー91の内周に主軸11と同心的に摺動可能に案内されている。フローティング把持部95の下端はカバー91内より突出され、その下端に形成された工具装着穴97に、図4に示したのと同様な構成のホーニング加工砥石10が着脱可能に装着されている。中間リング94は工具ホルダー52の下端とフローティング把持部95の上端との間に挟持され、フローティング把持部95とテーパリング96との間にベアリング98を介して設けた圧縮スプリング99の付勢力により、後述するガイドボール101、102を挟んで工具ホルダー52、中間リング94、及びフローティング把持部95の三者が上下方向に接合されるようになっている。
A
前記工具ホルダー52の下端に対向する中間リング94の上端には、図13に示すように、所定深さの二面幅上層溝103が直径方向(X方向)に形成され、また、フローティング把持部95の上端に対向する中間リング94の下端には、図14に示すように、所定深さの二面幅下層溝104が上記上層溝103と直交する直径方向(Y方向)に形成されている。一方、中間リング94の上端に対向する工具ホルダー52の下端には、前記上層溝103に対応して所定高さの二面幅突起105が直径線上の2個所に形成され、また、中間リング94の下端に対向するフローティング把持部95の上端には、前記下層溝104に対応して所定高さの二面幅突起106が直径線上の2個所に形成されている。前記二面幅突起105の両側と上層溝103との各間には、一対のガイドボール101が介挿され、これによって中間リング94は工具ホルダー52の下端にガイドボール101を介して接合されるとともに、ガイドボール101に案内されて工具ホルダー52に対しX方向にスライド可能となっている。同様に、前記二面幅突起106の両側と下層溝104との各間には、一対のガイドボール102が介挿され、これによってフローティング把持部95は中間リング94の下端にガイドボール102を介して接合されるとともに、ガイドボール102に案内されて中間リング94に対しY方向にスライド可能となっている。
At the upper end of the
これにより、フローティング把持部95は工具ホルダー52に対し、主軸11の軸線と直交する水平なXY平面内でフローティング可能となっている。また、角度方向に外力が加わると、X方向とY方向の2列のガイドボール101、102の一方が支点となって、他方が浮き上がり、フローティング把持部95は外力が加わった方向に傾き、角度方向のフローティングも可能となる。
As a result, the floating
前記フローティング把持部95にはテーパ面107が形成され、このテーパ面107に係合するテーパ面108が前記テーパリング96に形成されている。そして、前記調整ナット93の位置調整によりテーパリング96を圧縮スプリング99の付勢力に抗して上昇させると、前記両テーパ面107、108が係合してフローティング把持部95を回転中心に精度よく位置決めできるようになる。また、調整ナット93の位置調整によりテーパリング96を下方に移動させると、前記両テーパ面107、108の間にクリアランスが生じ、フローティング把持部95はこのクリアランス分だけフローティング可能となる。このとき、テーパリング96は回転中心に位置決めされているので、前記両テーパ面107、108間の僅かなクリアランスでも互いに干渉することなく、フローティング把持部95の微小な水平方向と角度方向のフローティングを達成することできる。
A
前記フローティング把持部95の軸心部には、回転ナット55が一対のスラストベアリング56、57によって回転のみ可能に支持されている。回転ナット55は工具ホルダー52を貫通する拡張連結軸110によって前記拡張駆動軸31の下端にフローティング把持部95のフローティングを許容して連結されている。すなわち、拡張連結軸110の両端には、断面が多角形の球面部111、112が形成され、これら球面部111、112が拡張駆動軸31の下端及び回転ナット55の上端に形成された多角形穴にそれぞれ係合されている。これにより、フローティング把持部95のフローティングを許容しながら、拡張駆動軸31の回転を回転ナット55に伝達できるようになる。
A
ホーニング加工砥石10内には、第1の実施形態において述べたと同様に、先端にテーパコーン59を形成した拡張テーパコーン軸60が回り止めピン61によって軸方向摺動のみ可能に挿通され、この拡張テーパコーン軸60の上端に雄ねじ62が形成されている。雄ねじ62は前記回転ナット55に形成された雌ねじ63に螺合されている。
As described in the first embodiment, an expanded tapered
上記の実施形態によれば、主軸ヘッド4の下降により、ホーニング加工砥石10が工作物Wの下穴を僅かに加工すると、ホーニング加工砥石10に作用する半径方向研削力が均衡しホーニング加工砥石10に偏荷重が作用しないようにホーニング加工砥石10が工作物Wに対してフローティングされ、ホーニング加工砥石10と工作物Wの下穴との中心が一致される。これにより、ホーニング加工砥石10は、下穴の位置ずれや曲り等の影響を受けることなく、下穴を高い真直度、真円度で高精度にホーニング加工する。
According to the above embodiment, when the honing
上記した実施形態で述べたホーニング加工砥石10、81の構成は、最適な1つの具体例を示したものであり、本発明は実施形態の構成に限定されることなく、同様な機能を有する別の構成を採り得るものであり、同様に、主軸11と拡張駆動軸31との同期回転制御、及びホーニング加工砥石10のフローティング機構についても、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で、種々の構成を採り得ることは勿論である。
The configuration of the honing
4・・・主軸ヘッド、6・・・送り用サーボモータ、7・・・送り装置、10、81・・・ホーニング加工砥石、11・・・主軸、15・・・親サーボモータ、17・・・オシレーション装置、31・・・拡張駆動軸、32・・・子サーボモータ、47・・・同期回転制御装置、50・・・数値制御装置、52・・・工具ホルダー、55・・・回転ナット、59、86・・・テーパコーン、60・・・拡張テーパコーン軸、62,63・・・ねじ、71・・・砥石本体、72、88・・・円筒状仕上げ部、73、89、90・・・食付き角部、75,76、85・・・スリット、79、84・・・研削砥粒部、80・・・テーパ穴、91・・・カバー、93・・・調整ナット、94・・・中間リング、95・・・フローティング把持部、96・・・テーパリング、99・・・圧縮スプリング、101,102・・・ガイドボール、110・・・拡張連結軸、111,112・・・球面部。
4 ... spindle head, 6 ... servo motor for feeding, 7 ... feeding device, 10, 81 ... honing grinding wheel, 11 ... spindle, 15 ... parent servo motor, 17 ...・
Claims (6)
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