JP2010221382A - 内面研削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の加工部位の内面研削を行う際、同時に加工して加工効率の向上を図ると同時に、すべての加工部位の加工精度が保証できる工具を提供する。
【解決手段】 複数の加工ユニット３を同軸上に備えた内面研削工具１において、工具１の軸中心のコアシャフト７に沿って軸方向に進退動自在となり且つ軸中心に対して対称位置に一対配置されるラジアルバー８の先端部に傾斜したスライドラインｓを有するスライドスロープ部材１０を取り付け、スライドスロープ部材１０の進退動によって加工ユニット３の刃具５が別個に拡縮するようにする。また、各加工ユニット３に対応するラジアルバー８を円周方向に沿って位相をずらして配置する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えばエンジンの複数のジャーナル軸受けを同時に精密加工するのに好適な内面研削工具に関する。

従来、ワークの内面を研削するにあたり、内径を拡縮させて加工径精度を高めるような技術として、例えばエンジンのシリンダボアなどの個別の加工を行うような際、砥石を拡開させるカム部材を拡張ネジ杆でネジ送り駆動することで刃具径を制御するような技術（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
また、例えば、エンジンのクランク軸を受けるジャーナル軸受け部などを加工する際、複数の加工部を同時に加工する同時複数加工用の内面研削工具などが使用されることもある。

特開平６−１９０７１３号広報

ところが、従来の技術では、複数の穴を同時に加工する同時複数加工用の内面研削工具において、刃具径を個別に制御するような技術はないため、例えば一律に径を制御する場合には、ワークの剛性や、刃具の初期切れ味のバラツキ影響や、磨耗の進行度合いなどの違いによって径精度がバラつくなどの問題が発生していた。また、一般的な拡縮機構を持たない同時複数加工用でジャーナル軸受け部などを加工する際は、工具をワークの中心穴に挿入・排出するときに、仕上げ面に干渉して傷がつくのを防止するため、ワーク中心に対してアーバー中心をオフセットさせた状態で挿入・排出しているため、ジャーナル軸受け部ごとに１つの工具しか取り付けることができず、加工効率が悪いという問題もあった。

さらに、ジャーナル軸受け部の同時複数加工では、加工部位の全長が長くなるため、必然的にアーバーの全長も長くなり、しかも、従来の工具ではアーバーの中心軸に対して対向する位置に刃具をレイアウトすることが難しいため、バランス加工ができなかった。このため、アーバーは一方向からの加工負荷を複数同時に受けることになり、加工負荷によってアーバーが変形しやすく、狙った精度が得られにくいという問題もあった。

そこで本発明は、例えば多気筒エンジンのジャーナル軸受け部などの複数の加工部を加工するにあたり、これらを同時に加工して加工効率の向上を図ると同時に、すべての軸受け部の加工精度が保証できる工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、ワークの複数個所の内面を同時に加工するため複数の加工ユニットを備えた内面研削工具において、前記加工ユニットとして、工具軸方向に沿って進退動自在となり且つ工具軸の円周方向に所定角度置きに配設される複数のドローバーと、それぞれのドローバーの先端部に取り付けられるスライドスロープ部材と、これらスライドスロープ部材に係合し、かつスライドスロープ部材の進退動によって刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を設けるようにした。

このように、各刃具の内径を拡縮自在にすれば、例えばジャーナル軸受け部の加工を行うような場合に、各刃具の内径を縮めた状態にして挿入・排出するような手順を踏むことで仕上げ面を損傷させるような不具合が是正され、従来のように、アーバーの中心軸をオフセットさせて挿入・排出する必要性がなくなって一連の加工を効率良く行えるとともに、各刃具の内径を個別に拡縮自在にすることで、刃具の磨耗の進行度や、ワークの加工部位の剛性等に応じて各刃具の内径を個別に制御することができ、径精度のバラツキを防止することができる。

この際、刃具を拡縮させる構造として、工具軸方向に沿って進退動自在となり且つ工具軸の円周方向に所定角度置きにドローバーを複数配置し、それぞれのドローバーの先端部にスライドスロープ部材を取り付け、これらスライドスロープ部材に係合し、かつスライドスロープ部材の進退動によって刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を設けて刃具を拡縮すれば、拡縮機構にバネや弾性体などを必要とせずに、軸方向にコンパクトに纏めることができる。

また、本発明では、前記複数のドローバーのうち、工具軸の円周方向に均等な角度で配置される少なくとも２本以上のドローバーを一体に進退動させるようにし、同一の加工ユニットの刃具を拡縮するようにした。
このように、各加工ユニットの刃具を拡縮させるためのドローバーを工具軸の円周方向に均等な角度で配置することは、各加工ユニットの刃具をアーバー中心軸に対して円周方向に均等な角度で配置することを意味し、この結果、加工時の回転バランスがよく、高速回転が可能となって加工効率が向上し、加工精度も向上する。

複数の加工ユニットを備えた内面研削工具において、それぞれの加工ユニットのスライドスロープ部材と拡縮機構によって、各刃具の内径を拡縮自在にすることで、ワークの加工穴に挿入・排出する手順の簡素化が図れると同時に、各刃具の状態に応じて各刃具の内径が個別に制御でき、径精度のバラツキを防止することができる。この際、刃具を拡縮させる機構として、スライドスロープ部材と拡縮機構を組み合わせることで、軸方向にコンパクトに纏めることができる。
また、複数のドローバーのうち、工具軸の円周方向に均等な角度で配置される少なくとも２本以上のドローバーを一体に進退動させ、これらドローバーで同一の加工ユニットの刃具を拡縮するようにすれば、回転バランスの向上が図られて加工効率や加工精度が向上する。

加工ユニットを５セット備えた内面研削工具の外観図 加工ユニットの拡縮機構を説明するための説明図 工具軸を中心にして対称位置に配置される一対のドローバーの説明図 ドローバーと固定リングの関係を示す説明図 固定リングとボールネジを連結する連結部材の説明図 加工ユニット部位の縦断面図 拡縮機構の作用図で、（ａ）は刃具径を縮めた状態図、（ｂ）は刃具径を拡げた状態図 内面研削工具が装着される研削装置全体の説明図 ４気筒エンジンの５箇所のジャーナル軸受け部を加工する状態の説明図

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は加工ユニットを５セット備えた内面研削工具の外観図、図２は加工ユニットの拡縮機構を説明するための説明図、図３は工具軸を中心にして対称位置に配置される一対のドローバーの説明図、図４はドローバーと固定リングの関係を示す説明図である。

本発明に係る内面研削工具は、例えば多気筒エンジンのジャーナル軸受け部などの複数の加工部位をそれぞれの加工ユニットで同時に加工する際、効率良く加工することができ、しかもすべての軸受け部の加工精度が良好になるような工具として構成され、複数の加工ユニットの各刃具の拡縮が別箇に制御可能にされることを特徴としている。

すなわち、アーバーとしての本内面研削工具１は、図１乃至図３に示すように、筒状ケース２内に組み込まれる同軸上の５セットの加工ユニット３を備えており、例えば図９に示すようなシリンダブロックＷ_１とロアブロックＷ_２から構成される４気筒エンジンにおいて、シリンダブロックＷ_１とロアブロックＷ_２を締結した状態で、それぞれ半円の５箇所のジャーナル軸受け部ｊを同時に加工できるようにされている。

本内面研削工具１の加工ユニット３は、本実施例では一箇所のジャーナル軸受け部ｊに対して、工具軸を中心に対称位置に配置される一対の刃具５が拡縮自在にされ、これら刃具５を拡縮させるための機構の一部が図３に示すように、工具軸を中心に対称位置に配置されるとともに、５箇所の加工ユニットの刃具５を拡縮させるための機構の一部としてのドローバーとしてのラジアルバー８が、図４に示すように、工具軸を中心にして円周方向に位相をずらして配設されている。

そして、加工仕上げ寸法を揃える等のため個別に加工ユニット３の刃具５の拡張量を調整するときは、当該加工ユニット３の拡縮機構のみを制御するが、ワークへの研削工具１の挿入・排出時や切り込み加工時には、すべての加工ユニット３の拡縮機構を同時に制御するようにしている。

前記加工ユニット３は、図２に示すように、筒状ケース２の所定箇所に取り付けられる刃具ホルダ４と、この刃具ホルダ４に対して工具軸の半径方向にスライド自在な刃具５を備えており、この刃具５の外方面部には砥石が取り付けられるとともに、内方部には、アリ溝６ｍを備えた係合部６が設けられている。

一方、工具軸の中心には、コアシャフト７が配設され、このコアシャフト７の周囲には、コアシャフト７の外面に沿って軸方向にスライド自在なラジアルバー８が配設され、このラジアルバー８の先端部には、前記係合部６のアリ溝６ｍに嵌合するスライドスロープ部材１０が取り付けられている。そして、このアリ溝６ｍに嵌合するスライドスロープ部材１０のスライドラインｓは、軸方向に対して傾斜しており、本実施例では、このスロープラインｓの傾斜は、図７にも示すように、左方向から右方向に向けて僅かに低くなるような傾斜とされている。

このため、本実施例では、図７（ａ）に示すように、コアシャフト７に対してラジアルバー８を図の左方にスライドさせると、係合部６が傾斜の低いスロープラインｓ部分に移動して刃具５が径方向の内側に向けて縮小し、図７（ｂ）に示すように、ラジアルバー８を図の右方にスライドさせると、係合部６が傾斜の高いスロープラインｓ部分に移動して、刃具５が径方向の外側に向けて拡張するようにされている。すなわち、刃具の係合部６や、スライドスロープ部材１０によって拡縮機構９が構成されている。

また、上記のような刃具５と、スライドスロープ部材１０は、実施例においては、一箇所の加工ユニット３において、工具軸を中心に対称位置に一対配置されるとともに、各刃具ホルダ４と刃具５との間には、スライドスロープ部材１０と係合部６とのガタを吸収するためのスプリング１１を内装している。

ところで、工具軸を中心に対称位置に配設される一対のスライドスロープ部材１０の進退動は、同期して行われるようにされており、このため、図３に示すように、ラジアルバー８の周囲を囲うように配置される固定リング１２に一対のラジアルバー８を固定している。

また、各加工ユニット３や、それぞれのスライドスロープ部材１０及びラジアルバー８は、工具軸を中心にして位相をずらして配置しており、このため、ラジアルバー８の配置は、図４に示すように、コアシャフト７の円周方向に沿って等間隔に合計１０本配置される形態とされている。
そして、それぞれ対称位置にある一対のラジアルバー８がそれぞれの固定リング１２で固定されることにより、合計５つの固定リング１２が設けられ、それぞれの固定リング１２で固定される一対のラジアルバー８が別個独立に進退動するようにされている。

なお、本実施例では一箇所の加工ユニット３の刃具５を対称位置に一対設け、これに対応してラジアルバー８やスライドスロープ部材１０を一対設けているが、一箇所の加工ユニットに刃具５を二刃以上設けても良い。この場合は、工具軸の円周方向に均等な角度でラジアルバー８やスライドスロープ部材１０を配置し、これらが一体に進退動するように構成するとともに、それぞれのスライドスロープ部材１０に各刃具５の係合部６を係合させる。

以下、各ラジアルバー８の進退動機構を説明する前に、内面研削工具１が取り付けられる研削装置全体の構成の概要について、図８に基づき説明する。
研削装置はスピンドルモータ２０の中心軸に対して円周方向に位相をずらして配置した５セットのラジアルバーモータ１４と、これらラジアルバーモータ１４によって独立に回転駆動される５つのボールネジ１５と、このボールネジ１５に係合する５つの連結部材１６を備えており、それぞれの連結部材１６に、図５に示すように、ボールネジ１５に噛合するナット１７や、固定リング１２を内装せしめることのできるベアリング１８が設けられている。そして、それぞれの固定リング１２には、それぞれ一対のラジアルバー８が固定されていることは前述の通りである。

このため、特定箇所のラジアルバーモータ１４が駆動されると、連結部材１８を介して特定の一対のラジアルバー８が進退動し、当該箇所の加工ユニット３の刃具５が拡縮する。

なお、各ラジアルバーモータ１４には、不図示のＮＣ制御ユニットやドライバーなどが接続され、それぞれ個別にまたは連動して制御できるようにされている。

以上のような内面研削工具１において、図９に示すような４気筒エンジンのジャーナル軸受け部を加工する際は、研削工具１の各加工ユニット３の刃具５を全て収縮させて格納した状態で、シリンダブロックＷ_１とロアブロックＷ_２の締結によって形成されるジャーナル軸受け部ｊ内に挿入する。

そして、挿入が終えると、制御ユニットからの信号で全てのラジアルバーモータ１４を作動させ、全ての加工ユニット３の刃具５を径方向の外側にスライドさせ拡張する。

そしてスピンドルモータ２０を駆動して切削加工が行われるが、各加工ユニット３では対称の刃具５のためバランス加工が可能となり、内面研削工具１全体の加工負荷によるたわみなどが軽減され、また回転バランスも狂いにくいため高速回転が可能となって、結果的に加工時間の短縮が図られる。

また、工具磨耗や、ワークの加工部位の剛性ばらつき等によって仕上がり径が変化するような場合、個別の加工ユニット３の刃具５の拡張量を制御できるため、例えば、個別の加工ユニット３の刃具５を制御して拡張後の仕上がり径を計測し、個別の目標拡張径へフィードバックさせる機能と組み合わせる等によって、仕上がり径を一定に揃えることができる。

そして、加工が終了すると、制御ユニットからの信号で全てのラジアルバーモータ１４を駆動することで各刃具５を径方向の内側にスライドさせ収縮させた状態にした後、でワークから排出する。

以上のような要領により、複数の加工穴の径精度のばらつきを抑えることができ、しかも、ワークへの挿入・排出作業が効率的に行われるため、加工効率が極めて良好になる。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実施的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、ワークの種類等は一例である。

ワークの複数個所の内面を複数の刃具で同時に加工する際、それぞれの刃具の拡張径を個別に制御できるため、仕上がり精度を均一にでき、しかも効率良く作業できるため、例えば、エンジンのジャーナル軸受け部の加工等に極めて有効である。

１…内面研削工具、３…加工ユニット、５…刃具、８…ラジアルバー、９…拡縮機構、１０…スライドスロープ部材。

Claims (2)

1. ワークの複数個所の内面を同時に加工するため複数の加工ユニットを備えた内面研削工具であって、前記加工ユニットは、工具軸方向に沿って進退動自在となり且つ工具軸の円周方向に所定角度置きに配置される複数のドローバーと、それぞれのドローバーの先端部に取り付けられるスライドスロープ部材と、これらスライドスロープ部材に係合し、かつスライドスロープ部材の進退動によって刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を備えたことを特徴とする内面研削工具。
2. 前記複数のドローバーのうち、工具軸の円周方向に均等な角度で配置される少なくとも２本以上のドローバーは一体となって進退動し、同一の加工ユニットの刃具を拡縮するようにされることを特徴とする請求項１に記載の内面研削工具。