JP2008183655A - Honing method, honing stick infeed device of honing machine and honing machine - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a honing method, a honing wheel cutting device, and a honing machine, and more particularly, a honing wheel is actively cut with a mechanically constant cutting amount with respect to an inner peripheral surface of a workpiece. The present invention relates to honing processing technology that performs honing processing.
工作物(以下、ワークと称する。)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動作と往復動作を与えて、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。 Honing is one of the processing methods for finishing the inner peripheral surface of a workpiece (hereinafter referred to as a workpiece) into a mirror surface. In this honing process, the honing grindstone and the workpiece are relatively floated, and the honing grindstone is rotated and reciprocated. Finish.
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、高い圧力または強制切込みによる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。 In the old honing process, the honing grindstone is pressed against the work with a constant pressure (spring elastic force), and the work's inner surface is scraped off little by little. Various honing machines that perform honing by forced cutting have been developed and are now mainstream.
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。 This type of honing machine includes a constant pressure machining method in which a honing grindstone is cut with a constant applied pressure by a hydraulic drive means or the like, and a forced cut (in which a honing grindstone is cut with a constant cut amount by a mechanical drive means ( There are some types of machining method, but in any type of honing machine, the grinding process is skipped from the pre-machining by drilling machine or boring machine, so it moves to honing process. In addition, it is possible to adopt a machining method that combines honing and honing, enabling efficient and precise finishing.
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。 By the way, in the honing process of the forced cutting (quantitative) machining method, as described above, the honing grindstone is continuously driven by a mechanical drive means with a constant cutting amount from the beginning of the cutting process to the end of machining (constant cutting). However, until the honing grindstone hits the inner peripheral surface of the workpiece, it does not contribute to the honing process at all.
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させ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。 In order to shorten the machining cycle time of the honing process, it is effective to shorten the state that does not contribute to the honing process as much as possible. In order to realize this, it is necessary to determine the boundary with the subsequent honing process, that is, the machining start point, and to control the cutting speed of the honing stone in the honing process.
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の加工穴内径にはバラツキがあり、さらに、図19に示すように、ホーニング砥石10がワークWの加工穴内周面Waに当たる加工初期は、この内周面Waが歪んでいて、ホーニング砥石10が全面当たりしない。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。
Conventionally, the setting operation for changing the cutting speed has been performed visually while the operator looks at the actual machining state. As a result, there is variation in the machining hole inner diameter of each workpiece before machining, and FIG. As shown in FIG. 2, at the initial stage of machining when the
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。
Further, the cutting operation of the
この点に関して、力検出センサにより上記ホーニング砥石10の切削背分力を検出して、この検出した切削背分力に応じて、ホーニング砥石10の切込みを制御する方法(例えば特許文献1参照)、あるいは、トルクセンサにより上記ホーニング砥石10のトルク(モータ電流)を検出して、この検出したトルクに応じて、ホーニング砥石10の切込みを制御する方法(例えば特許文献2参照)が開発提案されている。
In this regard, a method of detecting the cutting back force of the
しかしながら、これら従来の切込み制御方法においても以下に述べるような問題点があり、さらなる改良が要望されていた。 However, these conventional cutting control methods also have the following problems, and further improvements have been demanded.
(1)背分力およびトルクによる切込み制御方法のいずれにおいても、センサがホーニング盤の回転主軸側に設けられているため、回転主軸の回転動作やストローク動作に伴って発生する振動によるノイズを拾いやすく、加工負荷が小さい場合には負荷検出が困難ないしは不可能であった。 (1) In any of the incision control methods using the back component force and torque, the sensor is provided on the rotating spindle side of the honing machine, so that noise due to vibrations generated by the rotating operation and stroke operation of the rotating spindle is picked up. It was easy and load detection was difficult or impossible when the processing load was small.
つまり、センサによる検出信号を電気的に処理する場合の精度は、S/N比(signal-to-noise ratio)に大きく左右されるところ、小さな加工負荷では、S/N比のS(信号)が小さくなることから、N(ノイズ)を小さくしないと負荷を検出することが困難となり、さらには検出できない事態も生ずる。 In other words, the accuracy when the detection signal from the sensor is electrically processed depends greatly on the S / N ratio (signal-to-noise ratio), but with a small machining load, S (signal) of the S / N ratio. Therefore, unless N (noise) is reduced, it is difficult to detect the load, and further, there may be a situation where it cannot be detected.
したがって、加工負荷が小さい場合のホ―ニング加工には、上記背分力およびトルクによる切込み制御方法を採用することができなかった。 Therefore, the above-described cutting control method using the back component force and torque cannot be employed for honing when the machining load is small.
(2)また、背分力による切込み制御では、穴径精度が厳しくなると、ホーニング砥石10の張出し拡張量(切込み量)について微小な制御を必要とするので、ホーニング砥石10を拡張動作させるコーンロッドの先端ウェッジの傾斜角を小さく設定する必要があるところ、先端ウェッジの傾斜角が小さくなると、コーンロッドの先端ウェッジがくさびとして作用する結果、ホーニング砥石10を切り込んだ時の負荷は検出できるが、ホーニング砥石10から押し返される力を検出できない。これがため、間欠切込みを行う場合や、加工負荷が大きくなって、一時的に切込みを中断する場合などには、加工負荷を検出することができないこともある。
(2) Further, in the incision control by the back component force, if the hole diameter accuracy becomes severe, a fine control is required for the overhang expansion amount (incision amount) of the
(3)また、ホーニングツールからのホーニング砥石10の飛出しを防止するため、ホーニングツールの回転動作開始を、その往復動作ストロークの下降位置つまりホーニング砥石がワークの加工穴内にある時とする場合があるところ、トルクによる切込み制御においては、ホーニング加工スタート直後のホーニングツールの下降時において、ワーク位置つまり加工穴位置のずれ、あるいはワークWの加工穴径が小さい等により、ホーニングツールとワークWが接触しても、回転主軸が回転していないのでトルクは発生せず、ワークWとの接触時点を検出することができない。
(3) In addition, in order to prevent the
(4)さらに、トルクによる切込み制御においては、ホーニングツールの回転初期は起動トルクが発生するので、その間は正確なトルク測定ができない。 (4) Further, in the cutting control by torque, since the starting torque is generated at the initial stage of rotation of the honing tool, accurate torque measurement cannot be performed during that time.
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、しかも加工負荷の大小に関わらずホーニング砥石の精密な切込み制御が可能なホーニング加工技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and the object of the present invention is to reduce the processing cycle time in the honing processing of the forced cutting (quantitative) processing method, and to perform processing. The object of the present invention is to provide a honing technique capable of precise cutting control of a honing grindstone regardless of the load.
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方法であって、ホーニングツールの動作により発生するノイズの影響のない箇所に、負荷検出手段を設け、この負荷検出手段により上記ホーニングツールの軸方向の推力を計測して、この計測された推力に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the honing method of the present invention includes a honing tool equipped with a honing grindstone that is mechanically moved to the honing grindstone while reciprocating in the axial direction of the inner peripheral surface of the work and rotating around the axis. This is a method of honing the inner peripheral surface of a workpiece by giving a cutting operation with a constant cutting amount by a driving means, and a load detection means is provided at a place where there is no influence of noise generated by the operation of the honing tool. An axial thrust of the honing tool is measured by the load detecting means, and the cutting amount of the honing grindstone is controlled according to the measured thrust.
ここに、「ノイズの影響のない箇所」とは、上記負荷検出手段により上記ホーニングツールの軸方向の推力を計測するのに支障のない箇所ということを意味し、ノイズの影響がまったくない箇所はもちろんのこと、対象となる加工負荷の大きさに対応して、その負荷検出に支障を来たさない箇所を含む意味である(以下、本明細書および特許請求の範囲を通じて同様とする)。 Here, the “location free from the influence of noise” means that there is no trouble in measuring the axial thrust of the honing tool by the load detection means. Needless to say, this means that a part that does not hinder the load detection is included corresponding to the size of the processing load to be processed (hereinafter the same applies throughout the present specification and claims).
好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
(1)上記負荷検出手段は、ワークを保持するワーク保持部位に設けられる。
The following configuration is adopted as a preferred embodiment.
(1) The load detecting means is provided at a work holding portion that holds a work.
(2)上記負荷検出手段に、上記推力方向の予圧が掛けられている。 (2) A preload in the thrust direction is applied to the load detection means.
(3)上記ホーニングツールのホーニング砥石を、その切込み動作開始時から上記推力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、上記ホーニング砥石の切込み量を、上記推力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、上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。 (3) A rapid expansion step of rapidly expanding the honing tool of the honing tool from the start of the cutting operation until the thrust reaches a preset value at the time of workpiece contact, and a cutting amount of the honing wheel Includes a honing process that controls the honing process to be a preset value at the time of honing, and a return process that rapidly reduces and returns the honing grindstone when the cut amount reaches a preset finish dimension setting value.
(4)上記ホーニング加工時設定値が単一の一定値である。 (4) The honing process set value is a single constant value.
(5)上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。 (5) The honing process set value is composed of a plurality of constant values having different sizes.
(6)上記ホーニング砥石を、上記推力が予め設定された許容値より大きな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。 (6) An abnormality avoiding step of rapidly reducing and restoring the honing grindstone when the thrust becomes an abnormal value larger than a preset allowable value is included.
(7)上記ホーニングツールを、その送込み動作開始時から上記推力が予め設定した設定値になるまで急速に送り込んだ後に、ホーニングツールを回転させるとともに、上記急速拡張工程を開始するようにした。 (7) The honing tool is rapidly fed from the start of the feeding operation until the thrust reaches a preset value, and then the honing tool is rotated and the rapid expansion process is started.
また、本発明のホーニング盤の砥石切込み装置は、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よりワーク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、上記ホーニング砥石に切込み動作を与える装置であって、上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、上記ホーニングツールの軸線方向の推力を検出する負荷検出手段と、この負荷検出手段からの検出信号に応じて、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、上記負荷検出手段は、上記ホーニングツールの動作により発生するノイズの影響のない箇所に設けられていることを特徴とする。 Further, the honing wheel cutting device for a honing machine according to the present invention reciprocates a honing tool equipped with a honing grindstone in the axial direction of the inner peripheral surface of the work and rotates the inner periphery of the work by the honing grindstone while rotating around the axis. A honing machine for honing a surface, and a device for giving a cutting operation to the honing grindstone, a cutting driving means for mechanically giving a cutting operation with a predetermined cutting amount to the honing grindstone, and the honing Load detecting means for detecting thrust in the axial direction of the tool, and notch control means for driving and controlling the notch driving means in response to a detection signal from the load detecting means, the load detecting means It is provided in the location which is not influenced by the noise generated by the operation of the honing tool.
好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
(1)上記負荷検出手段は、ワークを保持するワーク保持部位に設けられる。
The following configuration is adopted as a preferred embodiment.
(1) The load detecting means is provided at a work holding portion that holds a work.
(2)上記負荷検出手段に、上記推力方向の予圧が掛けられる構成とされる。 (2) The load detecting means is configured to be preloaded in the thrust direction.
(3)上記ワーク保持部位は、上記ホーニングツールの垂直下方位置にワーク保持治具が固定的に設けられてなり、このワーク保持治具は、ワークを保持するワーク保持部と、このワーク保持部の下側に設けられて、上記負荷検出手段が組み込まれた負荷検出部とを備えてなり、上記負荷検出手段は、上記ワーク保持部に保持されたワークに掛かる上記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされている。 (3) The workpiece holding part is provided with a workpiece holding jig fixedly provided at a position vertically below the honing tool. The workpiece holding jig includes a workpiece holding unit for holding a workpiece and the workpiece holding unit. And a load detection unit in which the load detection unit is incorporated, and the load detection unit includes an axial thrust of the honing tool applied to the workpiece held by the workpiece holding unit. It is set as the arrangement configuration which detects.
(4)上記ワーク保持部位は、インデックス回転されるロータリテーブル上に設けられたワーク保持治具と、上記ホーニングツールの垂直下方位置に固定的に配置されて、上記ワーク保持治具を位置決め固定するワーク位置決め装置とから構成され、このワーク位置決め装置は、上記ワーク保持治具とワーク軸線方向に係合するワーク係合部と、上記負荷検出手段が組み込まれて、上記ワーク係合部を昇降動作させる昇降部とを備えてなり、上記負荷検出手段は、上記ワーク保持治具に保持されたワークに掛かる上記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされる。 (4) The workpiece holding part is fixedly arranged at a position vertically below the honing tool and a workpiece holding jig provided on the rotary table that is rotated by an index, and positions and fixes the workpiece holding jig. The workpiece positioning device includes a workpiece engaging portion that engages with the workpiece holding jig and the workpiece axial direction, and the load detecting means is incorporated to move the workpiece engaging portion up and down. The load detecting means is configured to detect an axial thrust of the honing tool applied to the work held by the work holding jig.
(5)上記ワーク保持部位は、インデックス回転されるロータリテーブル上に設けられたワーク保持治具と、上記ホーニングツールの垂直下方位置に固定的に配置されて、上記ワーク保持治具を位置決め固定するワーク位置決め装置とから構成され、上記ロータリテーブル上に、上記ワーク保持治具の浮き上がりを防止する浮き上がり防止手段が設けられ、上記ワーク位置決め装置は、上記負荷検出手段が組み込まれて、上記ワーク保持治具に下側から当接状に支持係合する昇降部を備えてなり、上記負荷検出手段は、上記ワーク保持治具に保持された工作物に掛かる上記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされる。 (5) The workpiece holding part is fixedly arranged at a position vertically below the honing tool and a workpiece holding jig provided on the rotary table rotated by indexing, and positions and fixes the workpiece holding jig. The workpiece positioning device is provided with a lifting prevention means for preventing the workpiece holding jig from lifting up on the rotary table. The workpiece positioning device incorporates the load detection means, and the workpiece holding treatment is performed. The load detecting means detects the axial thrust of the honing tool applied to the workpiece held by the work holding jig. It is an arrangement configuration.
(6)上記ワーク保持部位は、搬送路上を移動可能に設けられたワーク保持治具と、上記搬送路における上記ホーニングツールの垂直下方位置に設けられて、上記ワーク保持治具を位置決め固定するワーク位置決め装置とから構成され、このワーク位置決め装置は、上記ワーク保持治具の上記搬送路上の移動を位置決め固定する位置決め機構と、この位置決め機構により位置決め固定された上記ワーク保持治具に対応した上記搬送路の部位に組み込まれた上記負荷検出手段とを備えてなり、この負荷検出手段は、上記ワーク保持治具に保持されたワークに掛かる上記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされる。 (6) The workpiece holding part is provided with a workpiece holding jig movably provided on the conveyance path, and a workpiece which is provided at a position vertically below the honing tool in the conveyance path to position and fix the workpiece holding jig. The workpiece positioning device includes a positioning mechanism for positioning and fixing the movement of the workpiece holding jig on the conveyance path, and the conveyance corresponding to the workpiece holding jig positioned and fixed by the positioning mechanism. The load detecting means incorporated in the portion of the road, the load detecting means is arranged to detect the axial thrust of the honing tool applied to the work held by the work holding jig. The
(7)上記ワーク保持部位は、インデックス回転されるロータリテーブル上に設けられたワーク保持治具と、上記ホーニングツールの垂直下方位置に固定的に配置されて、上記ワーク保持治具を位置決め固定するワーク位置決め装置とから構成され、 このワーク位置決め装置は、上記ワーク保持治具を搬送案内する搬送路の形態とされて、この搬送路上に位置決め固定された上記ワーク保持治具に対応した搬送路の部位に組み込まれた上記負荷検出手段とを備えてなり、この負荷検出手段は、上記ワーク保持治具に保持された工作物に掛かる上記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされる。 (7) The work holding part is fixedly disposed at a position vertically below the honing tool and a work holding jig provided on the rotary table that is index-rotated to position and fix the work holding jig. The workpiece positioning device is in the form of a conveyance path that conveys and guides the workpiece holding jig, and has a conveyance path corresponding to the workpiece holding jig positioned and fixed on the conveyance path. The load detection means incorporated in the part, and the load detection means is configured to detect the axial thrust of the honing tool applied to the workpiece held by the workpiece holding jig. .
(8)上記切込み制御手段は、上記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る。 (8) The cutting control means is configured to execute a honing grindstone cutting operation in the honing method.
(9)上記切込み駆動手段は、上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、上記ホーニングツール内に設けられ、上記砥石拡張ロッドの軸線方向への移動により上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。 (9) The incision driving means includes a grindstone expansion rod provided in the shaft hole of the rotation main shaft of the honing machine so as to be movable in the axial direction, a notch drive mechanism for moving the grindstone expansion rod in the axial direction, And a grindstone extending member that is provided in the honing tool and expands the honing grindstone by moving the grindstone expanding rod in the axial direction.
(10)上記切込み駆動機構は、上記回転主軸を軸支するスライド本体に、駆動ねじ軸部材が上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、上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。 (10) The notch driving mechanism is configured such that a drive screw shaft member is rotatably supported in parallel to the rotation main shaft and rotatably on the slide body that supports the rotation main shaft, and the grindstone is mounted on the drive screw shaft member. A follower integrally connected to the expansion rod is engaged so as to be able to advance and retract.
さらに、本発明のホーニング盤は、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。 Furthermore, the honing machine according to the present invention can be reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece, and also rotates and rotates the rotation main shaft about the axis. Honing equipped with a main shaft rotating means, a main shaft reciprocating means for reciprocating the rotating main shaft in the axial direction of the inner peripheral surface, and a honing grindstone mounted on the tip of the rotating main shaft and having a grindstone surface along the inner peripheral surface. A tool, a grindstone cutting means for giving a predetermined cutting operation to the honing grindstone of the honing tool, and a control means for automatically controlling the operations of the spindle rotating means, the spindle reciprocating means and the grindstone cutting means in conjunction with each other. Thus, the grinding wheel cutting means is constituted by the grinding wheel cutting device.
好適な実施態様として、上記制御手段は、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して、上述したホーニング加工方法を実行するように構成される。 As a preferred embodiment, the control means is configured to automatically control the operations of the spindle rotating means, the spindle reciprocating means, and the grindstone cutting means in conjunction with each other to execute the honing method described above.
本発明に係るホーニング加工においては、強制切込み(定量)加工方式のホーニング加工において、ホーニングツールの動作により発生するノイズの影響のない箇所に、負荷検出手段を設け、この負荷検出手段により上記ホーニングツールの軸方向の推力を計測して、この計測された推力に応じて、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、以下に述べるような種々の特有の効果が得られ、加工サイクルタイムを短縮することができるとともに、加工負荷の大小に関わらずホーニング砥石の精密な切込み制御が可能なホーニング加工技術を提供することができる。 In the honing processing according to the present invention, in the honing processing of the forced cutting (quantitative) processing method, load detecting means is provided at a place where there is no influence of noise generated by the operation of the honing tool, and the honing tool is provided by the load detecting means. The axial thrust is measured, and the cutting depth of the honing wheel is controlled in accordance with the measured thrust. Therefore, various unique effects as described below are obtained, and the machining cycle time is In addition, it is possible to provide a honing technique capable of precisely controlling the honing grindstone regardless of the machining load.
(1)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、上記推力の計測により、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。 (1) The detection of the boundary point from the rapid expansion process of the honing grindstone to the start of the honing process can be performed automatically and reliably by measuring the above thrust, and the machining cycle time of the honing process is shortened. be able to.
(2)また、ホーニング砥石の推力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の切込み動作を、ホーニング砥石の砥石寿命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。 (2) Further, by constantly measuring the thrust of the honing wheel, it is possible to precisely control the cutting operation of the honing wheel in the honing process according to the wheel life of the honing wheel, the material of the workpiece, and the like. .
(3)検出対象をホーニングツールの軸方向の推力とすることで、従来の背分力あるいはトルクによる切込み制御のように、負荷検出手段をホーニング盤の回転主軸側に設ける必要がなく、例えば、ワークを保持するホーニング治具側のように、ホーニングツールの動作により発生するノイズの影響のない箇所に、負荷検出手段を設けることにより、回転主軸の回転動作やストローク動作に伴って発生する振動によるノイズの影響を受けることなく、加工負荷が小さい場合でも確実にその負荷検出ができる。 (3) By setting the detection target as the axial thrust of the honing tool, it is not necessary to provide load detection means on the rotating main shaft side of the honing machine, as in the conventional cutting control by back force or torque. Due to the vibration generated by the rotation operation and stroke operation of the rotating spindle by providing a load detection means at a location that is not affected by the noise generated by the operation of the honing tool, such as the honing jig side that holds the workpiece. Even when the machining load is small, the load can be reliably detected without being affected by noise.
つまり、負荷検出手段による検出信号を電気的に処理する場合の精度は、前述したようにS/N比に大きく左右されるところ、回転主軸の動作に伴うノイズの影響を受けないので、ワークの加工穴径が小さい場合や加工穴径が大きくても加工負荷が小さい場合でも、加工負荷を確実に検出することができる。 In other words, the accuracy in electrically processing the detection signal from the load detection means is greatly influenced by the S / N ratio as described above, and is not affected by the noise accompanying the operation of the rotating spindle. Even when the machining hole diameter is small, or even when the machining hole diameter is large or the machining load is small, the machining load can be reliably detected.
(4)また、検出対象がホーニングツールの軸方向の推力であることから、従来の背分力による切込み制御のように、ワークの加工精度に影響されることなく、確実に検出することができる。 (4) Since the object to be detected is the axial thrust of the honing tool, it can be reliably detected without being affected by the machining accuracy of the workpiece as in the conventional cutting control using the back component force. .
つまり、前述したように、穴径精度が厳しくなると、ホーニング砥石の張出し拡張量(切込み量)について微小な制御を必要とし、ホーニング砥石を拡張動作させるコーンロッドの先端ウェッジの傾斜角を小さく設定する必要があるところ、ホーニングツールの軸方向の推力の検出には、従来の背分力による切込み制御のように、上記先端ウェッジの傾斜角の大きさの影響をまったく受けることなく、常時確実に検出することが可能で、間欠切込みを行う場合や、加工負荷が大きくなって一時的に切込みを中断する場合などでも、加工負荷を検出することができる。 In other words, as described above, when the hole diameter accuracy becomes severe, fine control is required for the extension amount (cutting amount) of the honing grindstone, and the inclination angle of the tip wedge of the cone rod for expanding the honing grindstone is set small. Where necessary, the axial thrust of the honing tool is always reliably detected without being affected by the inclination angle of the tip wedge as in the case of conventional cutting control using back force. The machining load can be detected even when intermittent cutting is performed, or when the machining load becomes large and the cutting is temporarily interrupted.
(5)また、ホーニングツールのホーニング砥石の飛出しを防止するため、ホーニングツールの回転動作開始を、その往復動作ストロークの下降位置つまりホーニング砥石がワークの加工穴内にある時とする場合があるところ、推力による切込み制御においては、回転主軸が回転していなくても推力検出が可能であることから、ホーニング砥石とワークが接触することで、負荷を検出できる。 (5) In addition, in order to prevent the honing tool from flying out, the honing tool may start to rotate when the reciprocating stroke is lowered, that is, when the honing tool is in the machining hole of the workpiece. In the incision control by thrust, the thrust can be detected even when the rotating spindle is not rotating. Therefore, the load can be detected by the contact between the honing grindstone and the workpiece.
したがって、ホーニング加工スタート直後のホーニングツールの下降時において、ワーク位置つまり加工穴位置のずれ、あるいはワークの加工穴径が小さい等により、ホーニングツールとワークが接触すると、このワークとの接触時点を確実に検出することができる。 Therefore, when the honing tool is lowered immediately after the honing process starts, if the work position, that is, the hole position of the work, the work hole diameter of the work is small, etc. Can be detected.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施形態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の円筒状の加工穴の内周面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。
A honing machine according to the present invention is shown in FIG. 1. Specifically, this honing machine is a vertical machine for machining an inner peripheral surface Wa of a cylindrical machining hole of a workpiece W, and is equipped with a honing
ホーニングツール(いわゆるホーニングヘッド)1は、回転主軸2の先端つまり下端2aに交換可能に装着されている。
A honing tool (so-called honing head) 1 is replaceably attached to the tip of the rotating
このホーニングツール1の内部には、図5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、…、これらホーニング砥石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。
In the honing
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。
Each honing
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。
The honing
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。
The
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。
That is, the rotary
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。
Further, the
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。
A
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 HYPERLINK "http://www6.ipdl.ncipi.go.jp/Tokujitu/tjitemdrw.ipdl?N0000=231&N0500=1E#N/;%3e:%3e8?%3c;;///&N0001=48&N0552=9&N0553=000004" \t "tjitemdrw" 図2に示すように、切込み駆動部(切込み駆動手段)30、力検出センサ(負荷検出手段)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。
The
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5)、砥石拡張ロッド35、切り込み駆動機構36およびステッピングモータ37等を備える。
The cutting
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5参照)、その上端部35bが切込み駆動機構36に連結されている。
As shown in FIG. 2, the
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。
This incision drive mechanism 36 moves the
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。
The
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。
That is, the connecting
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。
The
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。
The drive
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48に、歯車機構49を介して連係されている。この切込み駆動軸48の先端部は、切込み設定ダイヤル50に連結されるとともに、その基端部は、カップリング51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。
An upper end portion of the
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50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。
A
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48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。
Then, when the drive
力検出センサ(負荷検出手段)31は、上記ホーニングツール1の軸方向の推力を検出するもので、圧電素子等からなり、ホーニングツール1の動作により発生するノイズの影響のない箇所に設けられている。
The force detection sensor (load detection means) 31 detects the thrust in the axial direction of the honing
すなわち、力検出センサ31による検出信号は、後述するように装置制御部6において電気的に処理されるところ、この場合の検出精度は、特にS/N比に大きく左右されるが、各種ノイズの影響を可及的に減少させることにより、ワークWの加工穴径が小さい場合や加工穴径が大きくても加工負荷が小さい場合のように、検出信号が小さくても確実に検出し処理することができる。このような観点から、力検出センサ31の配設位置として、ホーニングツール1の動作により発生するノイズの影響のない箇所が選択される。
That is, the detection signal from the
そして、本発明者らの種々の試験研究の結果、図示の実施形態においては、力検出センサ31の設置場所として、従来のこの種のセンサ設置箇所として一般的で、かつノイズの影響を受けやすい回転主軸2側を避けるとともに、力検出センサ31の検出対象である推力の検出が可能なワークWを保持するワーク保持部位Pが選択された。
As a result of various test studies by the present inventors, in the illustrated embodiment, the
上記力検出センサ31は、具体的には、図3および図4に示すように、ワークWを固定的に支持するワーク保持治具60に一体的に組み込まれている。
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the
このワーク保持治具60は、図1に示すように、ホーニングツール1の垂直下方位置に固定的に設けられてなり、ワーク保持部61と負荷検出部62を主要部として構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ワーク保持部61はワークWを保持する部位で、具体的には、ワークWを載置する円盤状のワーク支持台61aと、このワーク支持台61a上に載置されたワークWを上側から固定支持して、ホーニング加工中のワークWの浮き上がりを防止するワーク固定板61bとを備える。ワーク固定板61bは、ワーク支持台61a上に起立状に設けられた支持柱61c、61cに、固定ボルト61d、61dにより取り外し可能に固定される構造とされている。ワーク支持台61aとワーク固定板61bには、ホーニング加工時にホーニングツール1の上下方向への往復動作を許容する挿通穴63a、63bがそれぞれ設けられている。また、具体的には図示されていないが、ワークWを水平方向に位置決め固定するための位置決め構造を備えている。
The
そして、ワーク支持台61a上に位置決め載置されたワークWを、ワーク固定板61bにより上側から支持固定することにより、ワークWはワーク保持治具60のワーク保持部61に固定支持される。
The workpiece W is fixed and supported on the
負荷検出部62は推力を検出する部位で、具体的には、ワーク保持部61の下側に設けられている。この負荷検出部62は、ワーク保持部位Pの静止側に固定的に設けられた治具ベース64と、上記ワーク保持部61のワーク支持台61aとの間に、複数の上記力検出センサ31、…がサンドイッチ状(つまり上下挟持状ないしは積層状)に組み込まれてなり、図示の実施形態においては、円柱状の力検出センサ31が3つ組み込まれている。65は、ホーニング加工時にホーニングツール1の上下方向への往復動作を許容する治具ベース64の挿通穴を示しており、この挿通穴65は、ワーク保持部61の挿通穴63a、63bと同軸上に設けられている。
The
3つの力検出センサ31、31は、上記ワーク保持部61に保持されたワークWに掛かる上記ホーニングツール1の軸方向の推力を検出する配置構成とされ、具体的には、図3に示すように、ワークWの加工穴つまり上記挿通穴63a、63b、65を中心として円周方向へ3等配に配置されて、ホーニングツール1からワークWに掛かる軸方向の推力を3つの力検出センサ31、31が均等に検出できる配置構成とされている。
The three
治具ベース64とワーク支持台61aは、これら両者間に上記力検出センサ31、31をサンドイッチ状に組み込んだ状態で、連結ボルト66、66、66により連結固定されているが、これら連結ボルト66、66、66は、力検出センサ31、31に上記推力方向の予圧を掛けるための予圧付与手段としても機能する。
The
つまり、図示の実施形態においては、連結ボルト66、66、66の締付け荷重により、力検出センサ31、31に所定の予圧が掛けられており、これにより、ホーニングツール1が下降(往動作)する際にワークWに作用する軸方向下向きの推力が正の力として検出されるとともに、上昇(復動作)する際にワークWに作用する軸方向上向きの推力が負の力として検出される。予圧の大きさは、連結ボルト66、66、66の締付け荷重を適宜調整することにより、対象となるワークWの加工穴径の大きさや、加工負荷の大きさに対応して検出に最適な値に設定される。
That is, in the illustrated embodiment, a predetermined preload is applied to the
この目的のため、図示の実施形態においては、連結ボルト66の配設個所は、力検出センサ31の配設数に対応して3箇所とされ、その配設位置も、図3に示すように、3つの力検出センサ31、31の間中央位置とされて、ワークWの加工穴つまり上記挿通穴63a、63b、65を中心として円周方向へ3等配に配置されている。
For this purpose, in the illustrated embodiment, there are three places where the connecting
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7参照)、3つの力検出センサ31、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6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。
The incision control unit (incision control means) 32 constitutes a part of the
上記演算部32aには、上記装置制御部6の主制御部70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、力検出センサ31、31からの推力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。
The
演算部32aは、力検出センサ31、31で検出された推力(具体的には3つの力検出センサ31、31の検出推力の合計値)を予め設定された各種推力設定値Px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。
The
上記各種推力設定値Px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に当たる時にワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力値(ワーク接触時設定値)Pa、(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ワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力値(ホーニング加工時設定値)Pb、および(c)ホーニング砥石10、10、…が異常な状態になった時にワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力値(異常値)Pcなどがあり、これらの設定値Pa〜Pc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、各種の研削条件に対応して実験的に測定され設定される。
As the various thrust setting values Px, for example, (a) the thrust values of the honing
また、図示の実施形態においては、上記ホーニング加工時設定値Pbが単一の一定値とされて、図8に示すように、ホーニングホーニング加工工程が所定負荷(推力Pb=Pb1)の一工程で構成されている。 Further, in the illustrated embodiment, the honing processing set value Pb is set to a single constant value, and as shown in FIG. 8, the honing honing processing step is a single load (thrust Pb = Pb1). It is configured.
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、力検出センサ31により検出されたホーニング砥石10、10、…の推力に応じて、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の往復動作に同期して制御される。
In the
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。
The
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7に示すように、主制御部70、主軸回転駆動部3の駆動源を制御する主軸回転制御部71、主軸往復駆動部4の駆動源を制御する主軸往復制御部72、および砥石切込み部5の駆動源を制御する上記切込み制御部32などから構成される。
The
主制御部70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5参照)、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71、72、32を制御する。
In the
また、上記各制御部71、72、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および力検出センサ31のほか、スライド本体17に設けられたスケール80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81、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70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。
In addition to the
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、ワーク保持治具60に支持されたワーク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5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。
In the honing machine configured as described above, the
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、ホーニング砥石ホーニング砥石10、10、…の切込み量の制御は、力検出センサ31により計測されたホーニング砥石の推力に応じて行われる。
That is, the honing
具体的には、図8を参照して、ホーニングツール1の上記往復動作に同期して、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推力が予め設定したワークW接触時設定値Paになるまで急速に拡張される(急速拡張工程)。
Specifically, referring to FIG. 8, in synchronization with the reciprocating operation of the honing
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、計測される推力が予め設定したホーニング加工時設定値Pbとなるように制御される。
In the subsequent honing process, the depth of cut (extended position) of the honing
この場合に計測される推力は、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。つまり、ホーニング砥石10、10、…がワークWの内周面Waに当たる時にワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力値(ワーク接触時設定値)Paが、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ワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力値(ホーニング加工時設定値)Pbよりもかなり小さく設定されている。これは、推力検知後のホーニング砥石10、10、…の切込み制御等の遅れにより、ホーニング砥石10、10、…が余分に拡張して、加工負荷が大きくなり過ぎないようにするためであり、ホーニング砥石10、10、…が全面当たりしたら、素早く所定のホーニング加工時設定値Pbの負荷になるように、ホーニング砥石10、10、…の切込み量を増やして、その後この所定のホーニング加工時設定値Pbが維持され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。
The thrust measured in this case rises with a steep inclination angle in the initial stage of machining as shown in the figure. That is, when the honing
ちなみに、このホーニング加工においては、図16に示すように、ホーニング砥石10、10、…がワークWの内周面Waに当たる加工初期のワークWの内周面Waの歪は考慮する必要がなく、また考慮していない。これは、ワークWの初期焼入れにより、ワークWの内周面Waが歪んでいるとき、負荷を検出しづらいことと、また、このような場合に、ホーニング砥石10、10、…の切込み量を増やして上記ホーニング加工時設定値Pbの設定負荷まで上げると、ワークWの穴形状が悪くなってしまい、その後の修正に不必要な時間が掛かるからである。
Incidentally, in this honing process, as shown in FIG. 16, it is not necessary to consider the distortion of the inner peripheral surface Wa of the workpiece W at the initial stage of machining when the honing
本実施形態のように、上記ワーク接触時設定値Paがホーニング加工時設定値Pbよりもかなり小さく設定されていることにより、上記のような問題は生じない。 As in the present embodiment, the above-described problem does not occur because the workpiece contact setting value Pa is set to be considerably smaller than the honing processing setting value Pb.
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。
When the honing process further proceeds and the incision amount of the honing
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、計測される推力が予め設定された許容値より大きな異常値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。
When the thrust to be measured becomes an abnormal value Pc larger than a preset allowable value due to clogging of the surface of the honing
なお、上記ホーニングツール1のホーニング加工工程において、構造上、ホーニングツール1のホーニング砥石10、10、…の飛出しを防止するため、ホーニングツール1の回転動作開始を、上記のようなホーニングツール1の往復動作と同時期ではなく、ホーニングツール1の往復動作ストロークの下降位置B(図5参照)つまりホーニング砥石10、10、…がワークWの加工穴Wa内にある時とする場合もあるが、その他の工程動作は上記ホーニング加工工程と同様である。
In the honing process of the honing
このような制御方式つまり推力を使った適応制御方式(定量切込みのホーニング盤でありながら、負荷を検知して切込み量を制御する方式)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、推力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8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。
By adopting such a control method, that is, an adaptive control method using thrust (a method of detecting the load and controlling the cutting amount while being a quantitative cutting honing machine), the honing
また、ホーニング砥石10、10、…の推力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。
Further, by constantly measuring the thrust of the honing
以上のように、本実施形態のホーニング加工においては、ホーニングツール1の動作により発生するノイズの影響のない箇所であるワーク保持治具60に、力検出センサ31が設けられ、この力検出センサ31により上記ホーニングツール1の軸方向の推力、つまりホーニング砥石10、10、…の軸方向の推力を計測して、この計測された推力に応じて、ホーニング砥石10、10、…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るとともに、加工負荷の大小に関わらずホーニング砥石の精密な切込み制御が可能である。
As described above, in the honing process of the present embodiment, the
すなわち、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、上記推力の計測により、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。
That is, the boundary point from the rapid expansion process of the honing
また、ホーニング砥石10、10、…の推力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、10、…の砥石寿命やワーク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。
Further, by constantly measuring the thrust of the honing
さらに、検出対象をホーニングツール1つまりホーニング砥石10、10、…の軸方向の推力とすることで、従来の背分力あるいはトルクによる切込み制御のように、力検出センサ31をホーニング盤の回転主軸2側に設ける必要がなく、本実施形態のように、ワークWを保持するホーニング治具60側のように、ホーニングツール1の動作により発生するノイズの影響のない箇所に、力検出センサ31を設けることにより、回転主軸2の回転動作や往復ストローク動作に伴って発生する振動によるノイズの影響を受けることなく、加工負荷が小さい場合でも確実にその負荷検出ができる。
Further, by setting the detection target as the thrust in the axial direction of the honing
つまり、力検出センサ31による検出信号を電気的に処理する場合の精度は、前述したようにS/N比に大きく左右されるところ、回転主軸2の動作に伴うノイズの影響を受けないので、ワークWの加工穴径が小さい場合や加工穴径が大きくても加工負荷が小さい場合でも、加工負荷を確実に検出することができる。
That is, the accuracy when the detection signal from the
また、検出対象がホーニングツール1つまりホーニング砥石10、10、…の軸方向の推力であることから、従来のトルクによる切込み制御のように、ワークWの加工穴径の大きさに影響されることなく、確実に検出することができる。
Further, since the object to be detected is the axial thrust of the honing
つまり、前述したように、ワークWの加工穴径が小さくなると、ホーニング砥石10、10、…の張出し拡張量(切込み量)について微小な制御を必要とし、ホーニング砥石10、10、…を拡張動作させるコーンロッド11の先端ウェッジ11aの傾斜角θ(図5参照)を小さく設定する必要があるところ、ホーニング砥石10、10、…の軸方向の推力の検出には、従来の背分力による切込み制御のように、上記先端ウェッジ11aの傾斜角θの大きさの影響をまったく受けることなく、常時確実に検出することが可能で、間欠切込みを行う場合や、加工負荷が大きくなって一時的に切込みを中断する場合などでも、加工負荷を検出することができる。
That is, as described above, when the machining hole diameter of the workpiece W is reduced, fine control is required for the overhang expansion amount (cutting amount) of the honing
また、ホーニングツール1のホーニング砥石10、10、…の飛出しを防止するため、ホーニングツール1の回転動作開始を、その往復動作ストロークの下降位置つまりホーニング砥石10、10、…がワークWの加工穴内にある時とする場合があるところ、推力による切込み制御においては、回転主軸2が回転していなくても推力検出が可能であることから、ホーニング砥石10、10、…とワークWが接触することで、負荷を検出できる。
Further, in order to prevent the honing
したがって、ホーニング加工開始直後のホーニングツール1の下降時において、ワークWの位置つまり加工穴の位置のずれ、あるいはワークWの加工穴径が小さい等により、ホーニングツール1のホーニング砥石10、10、…とワークWが接触すると、このワークWとの接触時点を確実に検出することができる。
Therefore, when the honing
実施形態2
本実施形態は図9および図10に示されており、実施形態1における力検出センサ31の配置構成が改変されたものである。
This embodiment is shown in FIG. 9 and FIG. 10, and the arrangement configuration of the
すなわち、本実施形態においては、実施形態1における3つの力検出センサ31、31に代えて、単一の力検出センサ31が用いられている。
That is, in the present embodiment, a single
この力検出センサ31は、図示のごとく、ワークWを固定的に支持するワーク保持治具160に一体的に組み込まれている点は実施形態1と同様である。
As shown in the drawing, the
また、このワーク保持治具160の基本構成は、実施形態1のワーク保持治具60と同様であり、上記力検出センサ31を備える負荷検出部62のみ改変されている。
The basic configuration of the
すなわち、この負荷検出部62において、単一の力検出センサ31は、ワーク保持治具160のワーク保持部61に保持されるワークWの直下の、治具ベース64とワーク支持台61aとの間にサンドイッチ状に組み込まれてなる。
That is, in the
力検出センサ31は、中央に挿通穴31aを有する円筒形状とされ、ワーク保持部61に保持されるワークWと同心状になるように配置されている。望ましくは、力検出センサ31の外径は加工対象となるワークWの外径よりも大きく設定されるとともに、上記挿通穴31aは、ワーク保持部61の挿通穴63a、63bおよびベース64の挿通穴65と、ほぼ同一径に設定されている。この挿通穴31aは、これら挿通穴63a、63bおよび65と同軸上となるように配置されて、ホーニング加工時にホーニングツール1の上下方向への往復動作を許容する配置構成とされている。
The
また、単一の力検出センサ31がワーク保持部61に保持されるワークWの直下に配置されていることに関連して、力検出センサ31の予圧付与手段としても機能する連結ボルト66は、図9に示すように、力検出センサ31の外周部を取り囲むようにして、3本の連結ボルト66、66、…が力検出センサ31を中心として円周方向へ3等配に配置されている。
Further, in connection with the fact that the single
しかして、以上のように構成されたワーク保持治具160において、ワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力は、その直下に配置された単一の力検出センサ31により検出計測されて、検出信号として上記切込み制御部32の演算部32aに入力される。
その他の構成および作用は実施形態1と同様である。
Therefore, in the
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
実施形態3
本実施形態は図11および図12に示されており、実施形態1における力検出センサ31の配置構成が改変されたものである。
This embodiment is shown in FIGS. 11 and 12, and the arrangement of the
すなわち、本実施形態の力検出センサ31は、その設置場所がホーニングツール1の動作により発生するノイズの影響のない箇所としてワークWを保持するワーク保持部位Pであることは実施形態1および2と同様であるとともに、このワーク保持部位Pの構成が以下のとおり改変されている。
That is, the
本実施形態におけるワーク保持部位Pは、加工対象であるワークWを、ホーニング盤の加工部であるホーニングツール1の垂直下方位置へインデックス回転させて搬入搬出させるインデックス装置200の一部を構成している。
The workpiece holding part P in the present embodiment constitutes a part of the
このインデックス装置200は、図11および図12に示すように、ロータリテーブル201、このロータリテーブル201上に設けられたワーク保持治具260、および上記ワーク保持部位Pに設けられたワーク位置決め装置261を主要部として構成されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
ロータリテーブル201は、図11に示すように、平面円形状の円盤テーブルの形態とされ、具体的には図示しないが、その中心部が垂直回転軸201aを介して水平回転可能な状態で回転支持されている。上記垂直回転軸201aは、減速機構等の動力伝達機構を介して駆動モータ等の回転駆動源に駆動連結されている。
As shown in FIG. 11, the rotary table 201 is in the form of a planar circular disk table. Although not specifically shown, the rotary table 201 is rotatably supported in a state where the central portion can be horizontally rotated via the
また、ロータリテーブル201の外周部位には、複数の上記ワーク保持治具260、260、…が配置されており、本実施形態においては4つのワーク保持治具260、260、…が、ロータリテーブル201の回転中心つまり上記垂直回転軸201aを中心として円周方向へ4等配に配置されている。
Further, a plurality of the
そして、上記回転駆動源により、上記ロータリテーブル201がインデックス回転されて、このロータリテーブル201上の各ワーク保持治具260が、所定の加工インターバルをもって上記ワーク保持部位Pに旋回されて位置決め停止される。
Then, the rotary table 201 is index-rotated by the rotational drive source, and each
ワーク保持治具260は、ロータリテーブル201の外周部位に昇降可能に設けられており、具体的には図12に示すように、ロータリテーブル201の支持穴201bに昇降動作可能に支持されて、ワークWを載置するワーク支持台260aと、このワーク支持台260a上に載置されたワークWを上側から固定支持して、ホーニング加工中のワークWの浮き上がりを防止するワーク固定板260bとを備える。
The
ワーク固定板260bは、ワーク支持台260a上に起立状に設けられた支持柱260c、260cに、固定ボルト260d、260dにより取り外し可能に固定される構造とされている。ワーク固定板260bとワーク支持台260aには、ホーニング加工時にホーニングツール1の上下方向への往復動作を許容する挿通穴263、264がそれぞれ設けられている。また、具体的には図示されていないが、ワークWを水平方向に位置決め固定するための位置決め構造を備えている。
The
そして、ワーク支持台260a上に位置決め載置されたワークWを、ワーク固定板260bにより上側から支持固定することにより、ワークWはワーク保持治具260に固定支持される。
The workpiece W is fixedly supported on the
ワーク位置決め装置261は、ワーク保持部位Pにインデックス回転されたワーク保持治具260を下側から持ち上げて位置決め固定するもので、具体的には、ワーク保持部位Pにおけるホーニングツール1の垂直下方位置に固定的に配置されるとともに、上記力検出センサ31が一体的に組み込まれている。
The
このワーク位置決め装置261は、上記ワーク保持治具260と係合するワーク係合部265と、このワーク係合部265を昇降動作させる昇降部266とを主要部として備えてなるとともに、上記力検出センサ31が組み込まれている。
The
ワーク係合部265は、具体的には、開閉可能な係合爪265a、265aを備えるシチャックシリンダの形態とされ、シリンダ駆動により上記係合爪265a、265aが開閉動作され、これら係合爪265a、265aは、その閉止状態において、上記ワーク保持治具260の挿通穴264に挿入可能とされるとともに、その開放状態において、挿通穴264の底部に設けられた係合フランジ264aに係合可能とされている。
Specifically, the
昇降部266は、具体的には昇降シリンダの形態とされ、ワーク保持部位Pの静止側に固定的に設けられるとともに、その昇降ロッド266aの上端に上記ワーク係合部265が同軸状にかつ一体的に装着されている。
The elevating
上記力検出センサ31は、上記昇降部266とワーク係合部265との境界部位、具体的には、ワーク係合部265の底部に一体的に組み込まれている。
The
すなわち、ワーク係合部265の底部に、上下支持板267、268の間に、複数の上記力検出センサ31、…がサンドイッチ状に組み込まれてなる負荷検出部269が一体的に設けられてなり、本実施形態においては、実施形態1と同様に、円柱状の力検出センサ31が3つ組み込まれている。
That is, a
3つの力検出センサ31、31、31は、上記ワーク保持治具260に保持されたワークWに掛かる上記ホーニングツール1の軸方向の推力を検出する配置構成とされている。つまり、具体的には図示しないが、後述するように、ワーク位置決め装置261のワーク係合部265が上記ワーク保持治具260とワークWの軸線方向に係合した状態において、ワークWの加工穴つまりワーク保持治具260の挿通穴263、264を中心として円周方向へ3等配に配置されて、ホーニングツール1からワークWに掛かる軸方向の推力を3つの力検出センサ31、31、31が均等に検出できる配置構成とされている。なお、これら力検出センサ31、31、31に適宜の予圧付与手段により上記推力方向の予圧が掛けられていることは、実施形態1と同様である。
The three
しかして、以上のように構成されたワーク保持部位Pにおいて、ワーク位置決め装置261の昇降部266の上昇動作により、ワーク係合部265が上昇してその係合爪265a、265aがワーク保持治具260の挿通穴264に下側から突入するとともに、その開放動作により挿通穴264の係合フランジ264aに係合して、ワーク位置決め装置261とワーク保持治具260がワークWの軸線方向に係合固定する。さらに、ワーク位置決め装置261の昇降部266の上昇動作により、上記ワーク保持治具260はロータリテーブル201から持ち上げられて、所定の高さ位置に位置決め固定される。
Accordingly, in the workpiece holding portion P configured as described above, the
そして、この位置決め固定状態において、ホーニング盤のホーニングツール1によるホーニング加工が施され、この際にワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力は、上記位置決め装置261の力検出センサ31、31、31により検出計測されて、検出信号として上記切込み制御部32の演算部32aに入力される。
その他の構成および作用は実施形態1と同様である。
In this positioning fixed state, honing is performed by the honing
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
実施形態4
本実施形態は図13に示されており、実施形態3におけるワーク位置決め装置261の具体的構成が改変されたものである。
Embodiment 4
This embodiment is shown in FIG. 13, and the specific configuration of the
すなわち、本実施形態のワーク位置決め装置261は、実施形態3におけるワーク係合部265が省略された構造とされている。具体的には、上記ワーク位置決め装置261は、昇降部266の上端部に設けられた負荷検出部269が、ワーク保持部位Pに位置決めされたワーク保持治具260を直接下側から押圧して当接状に支持係合する構成とされている。
That is, the
これに対応して、ロータリテーブル201上には、ワーク保持治具260の浮き上がりを防止する浮き上がり防止手段として、複数の浮上り防止ストッパ270、270、…が設けられている。これら浮上り防止ストッパ270、270、…は、上記ワーク保持治具260の下端外周に張り出して設けられた環状係合フランジ271に上側から係合可能とされている。
Correspondingly, a plurality of lifting
しかして、以上のように構成されたワーク保持部位Pにおいて、ワーク位置決め装置261の昇降部266の上昇動作により、昇降部266の上端面266bがワーク保持治具260の下端面260eに下側から当接押圧して少し持ち上げ、上記浮上り防止ストッパ270、270、…との協働作用により、ワーク位置決め装置261とワーク保持治具260がワークWの軸線方向に係合固定する。
Thus, in the work holding portion P configured as described above, the
そして、この位置決め固定状態において、ホーニング盤のホーニングツール1によるホーニング加工が施され、この際にワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力は、上記位置決め装置261の力検出センサ31、31により検出計測されて、検出信号として上記切込み制御部32の演算部32aに入力される。
In this positioning fixed state, honing is performed by the honing
ちなみに、本実施形態においては、ワークWに下方向の推力が掛かった時に、上記負荷検出部269の力検出センサ31、31、…で推力を検出計測する一方、ワークWに上方向の推力が掛かった時には推力を検出しない構成とされている。これは、ワークWに掛かる推力は上下方向でほぼ同様な値となるという試験結果に基づいて、下方向の推力のみを検出することで機能を果たす構成としている。極めて高精度な制御が要求されない場合に適した構成である。
その他の構成および作用は実施形態3と同様である。
Incidentally, in this embodiment, when a downward thrust is applied to the workpiece W, the thrust is detected and measured by the
Other configurations and operations are the same as those of the third embodiment.
実施形態5
本実施形態は図14および図15に示されており、実施形態1における力検出センサ31の配置構成が改変されたものである。
This embodiment is shown in FIGS. 14 and 15, and the arrangement of the
すなわち、本実施形態の力検出センサ31は、その設置場所がホーニングツール1の動作により発生するノイズの影響のない箇所としてワークWを保持するワーク保持部位Pであることは実施形態1〜4と同様であるとともに、このワーク保持部位Pの構成が以下のとおり改変されている。
That is, the
本実施形態におけるワーク保持部位Pは、加工対象であるワークWを、ホーニング盤の加工部であるホーニングツール1の垂直下方位置へタクト送りさせて搬入搬出させるトランスファー装置300の一部を構成している。
The workpiece holding part P in the present embodiment constitutes a part of the
このトランスファー装置300は、図14および図15に示すように、搬送路301、この搬送路301上を移動可能に設けられたワーク保持治具360、および上記ワーク保持部位Pに設けられたワーク位置決め装置361を主要部として構成されている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
搬送路301は、ワークWを保持するホーニング治具360を載置案内するもので、図14および図15に示すように、ホーニング治具360を案内する案内溝302aを備えてなる平行に延びる二本の直線状の案内レール302、302の形態とされ、図示しないワーク移動装置により、この搬送路301(302、302)上に載置されたホーニング治具360が、所定の加工インターバルをもって上記ワーク保持部位Pにタクト送りされる。
The
ワーク保持治具360は、搬送路301の案内溝302a、302aに沿って走行移動可能に設けられており、具体的には、上記案内溝302a、302aに沿って案内走行されて、ワークWを載置する平面矩形状の治具ベース360aと、この案内治具ベース360a上に載置されたワークWを上側から固定支持して、ホーニング加工中のワークWの浮き上がりを防止するワーク固定板360bとを備える。
The
ワーク固定板360bは、治具ベース360a上に起立状に設けられた支持柱360c、360cに、固定ボルト360d、360dにより取り外し可能に固定される構造とされている。ワーク固定板360bと治具ベース360aには、ホーニング加工時にホーニングツール1の上下方向への往復動作を許容する挿通穴363、364がそれぞれ設けられている。また、具体的には図示されていないが、ワークWを水平方向に位置決め固定するための位置決め構造を備えている。
The
そして、治具ベース360a上に位置決め載置されたワークWを、ワーク固定板360bにより上側から支持固定することにより、ワークWは治具ベース360aに固定支持される。
Then, by supporting and fixing the workpiece W positioned and placed on the
ワーク位置決め装置361は、ワーク保持部位Pにタクト送りされたワーク保持治具360を位置決め固定するもので、具体的には、ワーク保持部位Pにおけるホーニングツール1の垂直下方位置である上記搬送路301に設けられるとともに、上記力検出センサ31が一体的に組み込まれている。
The
このワーク位置決め装置361は、ワーク保持治具360の搬送路301上の移動を位置決め固定する位置決め機構365、365と、この位置決め機構365により位置決め固定された上記ワーク保持治具360に対応した上記搬送路301の部位に組み込まれた上記力検出センサ31とを備えてなる。
The
位置決め装置361の位置決め機構365、365は、例えば、係止部として係止ボール365aを用いた位置決めプランジャの形態とされ、上記ワーク保持部位Pにおける搬送路301の左右案内レール302、302の対向部位にそれぞれ設けられるとともに、その係止ボール365a、365aが上記両案内レール302、302の案内溝302a、302a内に臨むように配置されている。
The
そして、これら位置決めプランジャ365、365の係止ボール365a、365aが、弾発スプリング365b、365bの弾発付勢力により、上記ワーク保持治具360の治具ベース360aの係止凹部366、366に弾発的に係止して、ワーク保持治具360を位置決め固定する。
Then, the locking
上記力検出センサ31は、具体的には、図15に示すように、両案内レール302、302の底部に一体的に組み込まれている。
Specifically, as shown in FIG. 15, the
すなわち、両案内レール302、302の底面と支持板303との間に、複数の上記力検出センサ31、…がサンドイッチ状に組み込まれて負荷検出部370が形成されてなり、本実施形態においては、円柱状の力検出センサ31が4つ組み込まれている。
That is, between the bottom surfaces of both
4つの力検出センサ31、31、…は、上記ワーク保持治具360に保持されたワークWに掛かる上記ホーニングツール1の軸方向の推力を検出する配置構成とされている。つまり、図14に示すように、ワーク位置決め機構365、365の係止ボール365a、365aが上記ワーク保持治具360の治具ベース360aと弾発的に係合した状態において、ワークWの加工穴つまりワーク保持治具360の挿通穴363、364を中心として円周方向へ所定間隔をもって配置されて(図示の場合は、等間隔をもって4等配に配置されている)、ホーニングツール1からワークWに掛かる軸方向の推力を4つの力検出センサ31、31、…が均等に検出できる配置構成とされている。なお、これら力検出センサ31、31、…に適宜の予圧付与手段により上記推力方向の予圧が掛けられていることは、実施形態1と同様である。
The four
また、これに関連して、ワーク保持部位Pにおける搬送路301の案内レール302、302の上面には、図15に示すように、ワーク保持治具360の治具ベース360aの浮き上がりを防止する浮上り防止板371、371を備える。
In relation to this, as shown in FIG. 15, the surface of the
しかして、以上のように構成されたワーク保持部位Pにおいて、ワーク位置決め装置361により、ワーク保持治具360が位置決め固定され、この位置決め固定状態において、ホーニング盤のホーニングツール1によるホーニング加工が施され、この際にワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力は、上記位置決め装置361の力検出センサ31、31、…により検出計測されて、検出信号として上記切込み制御部32の演算部32aに入力される。
その他の構成および作用は実施形態1と同様である。
Thus, in the workpiece holding portion P configured as described above, the
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
実施形態6
本実施形態は図16〜図18に示されており、ワーク保持部位Pが実施形態3および4と同様にインデックス装置200の一部を構成する形式のものにおいて、ワーク位置決め装置261が実施形態5におけるような搬送路の形態とされたものである。
This embodiment is shown in FIG. 16 to FIG. 18, and the
すなわち、本実施形態におけるワーク保持部位Pは、加工対象であるワークWを、ホーニング盤の加工部であるホーニングツール1の垂直下方位置へインデックス回転させて搬入搬出させるインデックス装置200の一部を構成している。
That is, the workpiece holding part P in the present embodiment constitutes a part of the
このインデックス装置200は、図16に示すように、ロータリテーブル201、このロータリテーブル201上に設けられたワーク保持治具260、および上記ワーク保持部位Pに設けられたワーク位置決め装置261を主要部として構成されており、これら構成装置のうち、ロータリテーブル201およびワーク保持治具260の基本構成は、実施形態3および4とほぼ同様である。
As shown in FIG. 16, the
なお、本実施形態においては、ロータリテーブル201の外周部位に3つのワーク保持治具260、260、260が、ロータリテーブル201の垂直回転軸201aを中心として円周方向へ3等配に配置されており、図示しない回転駆動源によるロータリテーブル201のインデックス回転により、これらワーク保持治具260、260、260が、所定の加工インターバルをもってワーク搬入位置Q、ワーク保持部位Pおよびワーク搬出位置Rに順次旋回されて位置決め停止される構成とされている。
In the present embodiment, three
上記ワーク保持部位Pは、上記ワーク保持治具260と、ホーニングツール1(図示省略)の垂直下方位置に固定的に配置された上記ワーク位置決め装置261とから構成されている。
The workpiece holding part P is composed of the
このワーク位置決め装置261は、上述したようにワーク保持治具を搬送案内する搬送路の形態とされている。具体的には、搬送路401は、ホーニング治具260を搬送案内する案内溝402aを備えてなる平行に延びる二本の円弧状の案内レール402、402の形態とされ、上記ロータリテーブル201のインデックス回転により、ロータリテーブル201上のワーク保持治具260が、上記搬送路401(402、402)に沿って搬送案内されるとともに、ワーク保持位置Pに位置決め停止される。
The
これに関連して、ワーク保持治具260の円筒状のワーク支持台260aの底面外周部分が、上記案内レール402、402の案内溝402a、402a上を摺動案内される平坦な摺動面に形成されるとともに、ワーク支持台260aの円筒外径が上記両案内溝402a、402aの側面間距離に対応した寸法に設定されている。
In relation to this, the outer peripheral portion of the bottom surface of the
また、ワーク位置決め装置261を構成する案内レール402、402には、上記インデックス装置200のロータリテーブル201の位置決め停止により位置決め固定された上記ワーク保持治具260に対応した部位に、負荷検出手段としての力検出センサ31が組み込まれている。
In addition, the
この力検出センサ31は、具体的には、図17(b)および図18に示すように、両案内レール402、402の底部に一体的に組み込まれている。つまり、両案内レール402、402の底面と設置床303との間に、複数の上記力検出センサ31、…がサンドイッチ状に組み込まれて負荷検出部470が形成されてなり、本実施形態においては、円柱状の力検出センサ31が3つ組み込まれている。
Specifically, as shown in FIGS. 17B and 18, the
これら3つの力検出センサ31、31、31は、上記ワーク保持治具260に保持されたワークWに掛かる上記ホーニングツール1の軸方向の推力を検出する配置構成とされ、具体的には図16に示すように、ワーク保持治具260がワーク保持位置Pに位置決め停止された状態において、ワークWの加工穴つまりワーク保持治具260の挿通穴263、264を中心として円周方向へ所定間隔をもって配置されて(図示の場合は、等間隔をもって3等配に配置されている)、ホーニングツール1からワークWに掛かる軸方向の推力を3つの力検出センサ31、31、31が均等に検出できる配置構成とされている。なお、これら力検出センサ31、31、31に適宜の予圧付与手段により上記推力方向の予圧が掛けられていることは、前述した他の実施形態1〜5と同様である。
These three
また、これに関連して、上記案内レール402、402の上面には、図17(a)および図18に示すように、ワーク保持治具260のワーク支持台260aの浮き上がりを防止する浮上り防止板471、471が設けられるとともに、ワーク支持台260aの外周面には、これら浮上り防止板471、471がワーク搬送方向へ摺動可能に係合する環状係合溝472が形成されている。
Further, in relation to this, as shown in FIGS. 17A and 18, as shown in FIGS. 17A and 18, the upper surface of the
しかして、以上のように構成されたワーク保持部位Pにおいて、ワーク位置決め装置261により、ワーク保持治具260が位置決め固定され、この位置決め固定状態において、ホーニング盤のホーニングツール1によるホーニング加工が施され、この際にワークWに作用するホーニング砥石10、10、…の推力は、上記位置決め装置261の力検出センサ31、31、31により検出計測されて、検出信号として上記切込み制御部32の演算部32aに入力される。
その他の構成および作用は実施形態1と同様である。
Thus, in the workpiece holding portion P configured as described above, the
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
なお、上述した実施形態1〜6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、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内で種々の設計変更が可能である。一例として以下のような改変が可能である。 In addition, Embodiment 1-6 mentioned above shows the suitable embodiment of this invention to the last, This invention is not limited to this, A various design change is possible within the range. For example, the following modifications are possible.
例えば、図示の実施形態においては、上記ホーニング加工時設定値Pb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(推力Pb=Pb1 )の一工程で構成されているが(図8参照)、目的に応じて、ホーニング加工時設定値Pbが大きさの異なる複数の一定値からなり、図19に示すように、ホーニング加工工程が複数の所定負荷(推力Pb=Pb1 、Pb2 、Pb3 、…、Pbn )の複数工程で構成されても良い。 For example, in the illustrated embodiment, the honing processing set value Pb is set to a single constant value, and the honing processing step is configured by one step of a predetermined load (thrust Pb = Pb1) (FIG. 8). According to the purpose, the honing processing set value Pb is composed of a plurality of constant values having different sizes. As shown in FIG. 19, the honing processing step includes a plurality of predetermined loads (thrust Pb = Pb1, Pb2, Pb3). ,..., Pbn).
また、ホーニング盤の各構成部3、4、5、6等の具体的な構成、あるいはワーク保持治具60、160、260、360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。
The specific configuration of each
W ワーク
Wa ワークの内周面
Pa ワーク接触時設定値
Pb ホーニング加工時設定値
Pc 異常値
1 ホーニングツール
2 回転主軸
6 装置制御部(制御手段)
10 ホーニング砥石
10a 砥石面
11 コーンロッド(砥石拡張部材)
11a 先端ウェッジ
30 切込み駆動部(切込み駆動手段)
31 力検出センサ(負荷検出手段)
32 切込み制御部(切込み制御手段)
35 砥石拡張ロッド
36 切り込み駆動機構
37 ステッピングモータ
52 位置検出センサ
60 ワーク保持治具
61 ワーク保持部
62 負荷検出部
160 ワーク保持治具
200 インデックス装置
201 ロータリテーブル
201a 垂直回転軸
260 ワーク保持治具
261 ワーク位置決め装置
265 ワーク係合部
266 昇降部
269 負荷検出部
270 浮上り防止ストッパ(浮き上がり防止手段
300 トランスファー装置
301 搬送路
302 案内レール
302a 案内溝
303 支持板
360 ワーク保持治具
361 ワーク位置決め装置
370 負荷検出部
401 搬送路
402 案内レール
470 負荷検出部
W Workpiece Wa Workpiece inner peripheral surface Pa Workpiece set value Pb Honing set value Pc
10 Honing
31 Force detection sensor (load detection means)
32 Cutting control unit (cutting control means)
35 Grinding wheel extension rod 36
Claims (21)
ホーニングツールの動作により発生するノイズの影響のない箇所に、負荷検出手段を設け、
この負荷検出手段により前記ホーニングツールの軸方向の推力を計測して、この計測された推力に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成した
ことを特徴とするホーニング加工方法。 A honing tool provided with a honing grindstone is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece, and while rotating around the axis, the honing grindstone is subjected to a cutting operation with a constant cutting amount by a mechanical driving means, A method of honing the inner peripheral surface of a workpiece,
Load detection means is provided in a place where there is no influence of noise generated by the operation of the honing tool,
A honing method comprising: measuring a thrust in an axial direction of the honing tool by the load detecting means, and controlling a cutting amount of the honing grindstone according to the measured thrust.
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加工方法。 The thrust is set in advance for a rapid expansion step of rapidly expanding the honing tool of the honing tool from the start of the cutting operation until the thrust reaches a preset value at the time of workpiece contact, and the cutting amount of the honing wheel A honing process for controlling the honing process so as to be a set value at the time of honing, and a return process for rapidly reducing and returning the honing grindstone when the cutting amount reaches a preset finish dimension setting value. The honing method according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項4に記載のホーニング加工方法。 The honing tool is rapidly fed from the start of the feeding operation until the thrust reaches a preset value, and then the honing tool is rotated and the rapid expansion process is started. The honing method according to claim 4.
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、前記ホーニングツールの軸線方向の推力を検出する負荷検出手段と、この負荷検出手段からの検出信号に応じて、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、
前記負荷検出手段は、前記ホーニングツールの動作により発生するノイズの影響のない箇所に設けられている
ことを特徴とするホーニング盤の砥石切込み装置。 A honing tool equipped with a honing grindstone is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece and is provided in a honing machine for honing the inner peripheral surface of the workpiece with the honing grindstone while rotating around the axis. , A device for giving a cutting action to the honing grindstone,
A cutting driving means for mechanically giving a cutting operation with a predetermined cutting amount to the honing grindstone, a load detecting means for detecting an axial thrust of the honing tool, and a detection signal from the load detecting means A cutting control means for driving and controlling the cutting driving means,
The grindstone cutting device for a honing machine, wherein the load detecting means is provided at a location not affected by noise generated by the operation of the honing tool.
このワーク保持治具は、工作物を保持するワーク保持部と、このワーク保持部の下側に設けられて、前記負荷検出手段が組み込まれた負荷検出部とを備えてなり、
前記負荷検出手段は、前記ワーク保持部に保持された工作物に掛かる前記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされている
ことを特徴とする請求項10または11に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。 The workpiece holding portion is provided with a workpiece holding jig fixedly provided at a vertically lower position of the honing tool,
The workpiece holding jig includes a workpiece holding unit that holds a workpiece, and a load detection unit that is provided below the workpiece holding unit and incorporates the load detection unit.
The honing machine according to claim 10 or 11, wherein the load detecting means is configured to detect an axial thrust of the honing tool applied to a workpiece held by the work holding unit. Grinding wheel cutting device.
このワーク位置決め装置は、前記ワーク保持治具とワーク軸線方向に係合するワーク係合部と、前記負荷検出手段が組み込まれて、前記ワーク係合部を昇降動作させる昇降部とを備えてなり、
前記負荷検出手段は、前記ワーク保持治具に保持された工作物に掛かる前記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされている
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。 The work holding part is a work holding jig provided on a rotary table that is rotated by an index, and a work positioning device that is fixedly arranged at a vertically lower position of the honing tool to position and fix the work holding jig. And consists of
The workpiece positioning device includes a workpiece engaging portion that engages with the workpiece holding jig in the workpiece axial direction, and a lifting portion that incorporates the load detection means and moves the workpiece engaging portion up and down. ,
11. The honing machine according to claim 10, wherein the load detecting unit is configured to detect an axial thrust of the honing tool applied to a workpiece held by the workpiece holding jig. Whetstone cutting device.
前記ロータリテーブル上に、前記ワーク保持治具の浮き上がりを防止する浮き上がり防止手段が設けられ、
前記ワーク位置決め装置は、前記負荷検出手段が組み込まれて、前記ワーク保持治具に下側から当接状に支持係合する昇降部を備えてなり、
前記負荷検出手段は、前記ワーク保持治具に保持された工作物に掛かる前記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされている
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。 The work holding part is a work holding jig provided on a rotary table that is rotated by an index, and a work positioning device that is fixedly arranged at a vertically lower position of the honing tool to position and fix the work holding jig. And consists of
On the rotary table, a lifting prevention means for preventing the workpiece holding jig from lifting is provided,
The workpiece positioning device includes an elevating unit in which the load detection unit is incorporated and is supported and engaged in contact with the workpiece holding jig from below.
11. The honing machine according to claim 10, wherein the load detecting unit is configured to detect an axial thrust of the honing tool applied to a workpiece held by the workpiece holding jig. Whetstone cutting device.
このワーク位置決め装置は、前記ワーク保持治具の前記搬送路上の移動を位置決め固定する位置決め機構と、この位置決め機構により位置決め固定された前記ワーク保持治具に対応した前記搬送路の部位に組み込まれた前記負荷検出手段とを備えてなり、
この負荷検出手段は、前記ワーク保持治具に保持された工作物に掛かる前記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされている
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。 The workpiece holding part is provided with a workpiece holding jig that is movable on the conveyance path, and a workpiece positioning device that is provided at a vertically lower position of the honing tool in the conveyance path to position and fix the workpiece holding jig. Consisting of
The workpiece positioning device is incorporated in a positioning mechanism that positions and fixes movement of the workpiece holding jig on the conveyance path, and a portion of the conveyance path corresponding to the workpiece holding jig that is positioned and fixed by the positioning mechanism. Comprising the load detecting means,
11. The honing machine according to claim 10, wherein the load detection unit is configured to detect an axial thrust of the honing tool applied to a workpiece held by the workpiece holding jig. Whetstone cutting device.
このワーク位置決め装置は、前記ワーク保持治具を搬送案内する搬送路の形態とされて、この搬送路上に位置決め固定された前記ワーク保持治具に対応した搬送路の部位に組み込まれた前記負荷検出手段とを備えてなり、
この負荷検出手段は、前記ワーク保持治具に保持された工作物に掛かる前記ホーニングツールの軸方向の推力を検出する配置構成とされている
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。 The work holding part is a work holding jig provided on a rotary table that is rotated by an index, and a work positioning device that is fixedly arranged at a vertically lower position of the honing tool to position and fix the work holding jig. And consists of
The workpiece positioning device is in the form of a conveyance path that conveys and guides the workpiece holding jig, and the load detection incorporated in a portion of the conveyance path corresponding to the workpiece holding jig positioned and fixed on the conveyance path. Means and
11. The honing machine according to claim 10, wherein the load detection unit is configured to detect an axial thrust of the honing tool applied to a workpiece held by the workpiece holding jig. Whetstone cutting device.
ことを特徴とする請求項9に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。 The honing machine according to claim 9, wherein the cutting control means is configured to execute a honing grindstone cutting operation in the honing processing method according to any one of claims 4 to 8. Grinding wheel cutting device.
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9から19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。 A rotary spindle that is reciprocally movable in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece and is rotatably supported around the axis;
A spindle rotating means for driving the rotating spindle to rotate around the axis;
A main shaft reciprocating means for reciprocating the rotation main shaft in the axial direction of the inner peripheral surface;
A honing tool that is attached to the tip of the rotary spindle and includes a honing grindstone that has a grindstone surface along the inner peripheral surface so as to be able to expand and contract,
Grinding wheel cutting means for giving a predetermined cutting operation to the honing wheel of the honing tool;
Control means for automatically controlling the operations of the spindle rotating means, spindle reciprocating means and grindstone cutting means in conjunction with each other;
A honing machine, wherein the grinding wheel cutting means is constituted by the grinding wheel cutting device according to any one of claims 9 to 19.
The control means automatically controls the operations of the spindle rotating means, the spindle reciprocating means, and the grindstone cutting means in conjunction with each other to execute the honing method according to any one of claims 4 to 8. The honing machine according to claim 20, wherein the honing machine is configured as follows.
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