JP2010221384A - 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、各加工ユニット３の工具軸中心部に進退動自在なスライドスロープ部材７を配設し、このスライドスロープ部材７の上下対称位置に一対のアリ溝型のスロープ溝７ｍを形成し、このスロープ溝７ｍ内に刃具５の係合部６を嵌め込んで係合させ、スライドスロープ部材７を軸方向に沿って進退動させると、スロープ溝７ｍの傾斜によって、一対の刃具５が半径方向に拡縮するようにする。
【選択図】 図８

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個別に進退動自在となり且つ各加工ユニットごとに配置さ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の外周部に形成され且つ円周方向に均等な角度で配置される複数のスロープ部と、これらスロープ部に係合し且つスライドスロープ部材に進退動によってそれぞれの拡縮機構で拡縮自在な複数の刃具を設けるようにした。

そして、それぞれのスライドスロープ部材を進退動させれば、各加工ユニットの刃具の内径が拡縮自在となるが、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うことができる。また、スライドスロープ部材を個別に進退動させることで各刃具の内径を個別に拡縮自在にすれば、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、スライドスロープ部材の外周部に形成され且つ円周方向に均等な角度で配置される複数のスロープ部に各刃具を係合させ、スライドスロープ部材の進退動によりそれぞれの拡張機構によってそれぞれの刃具を拡縮させることにより、軸方向にコンパクトに纏めることができるとともに、拡縮機構にバネや弾性体などを必要とせず、また、刃具をアーバー中心軸に対して均等な角度で配置するため回転バランスもよく、高速回転が可能となって加工効率が向上する。また、この結果、加工精度も向上する。

また、本発明では、前記スライドスロープ部材を同軸上に配置し、それぞれのスライドスロープ部材を進退動させるためのドローバーを、径の異なる筒状部材として構成するようにした。そして、例えば、ドローバーの進退動を駆動する駆動部から遠い位置のドローバーほど小径にし、駆動部に近いドローバーほど大径にして順次筒内を挿通させることにより、全てのドローバーを工具軸上に配置することができ、その結果、工具をよりコンパクトに纏めることができる。なおこの際、駆動部に一番近いドローバーは必ずしも筒型にする必要はない。

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、また、刃具を均等な角度で配置することにより回転バランスの向上も図られて、加工効率や加工精度が向上する。
また、ドローバーを径の異なる筒状部材にすることで、複数のスライドスロープ部材を同一軸線上に配置することができ、工具をよりコンパクトに纏めることができる。

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 スライドスロープ部材のスロープ溝を説明するための説明図 加工ユニット部位の縦断面図 ドローパイプの進退動機構の説明図 固定リングとボールネジを連結する連結部材の説明図 各加工ユニットの拡縮機構を分解して示す説明図 加工ユニットの作用図で、（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はスライドスロープ部材のスロープ溝を説明するための説明図、図４は加工ユニット部位の縦断面図である。

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１０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７の説明図に示すように、工具軸を中心に対称位置に配置されている。

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の一方側の刃具側は、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、アリホゾ型の係合部６が設けられている。

一方、工具軸の中心部には、工具軸の中心軸に軸心を一致させた筒型のスライドスロープ部材７が配設され、このスライドスロープ部材７の基端側にはドローバーとしてのドローパイプ８が一体に取り付けられるとともに、このドローパイプ８の基端部には固定リング９が取り付けられている。そして、後述する進退動機構により、ドローパイプ８やスライドスロープ部材７は軸方向に沿って進退動自在にされている。
また、前記スライドスロープ部材７の上部と下部には、工具軸を中心にして対称位置に、アリ溝型のスロープ溝７ｍが形成され、このスロープ溝７ｍ内に前記刃具５の係合部６が嵌め込まれて係合している。そしてこのスロープ溝７ｍは、図３に示すように、軸方向に傾斜するスロープラインｓとして構成されており、本実施例では、このスロープラインｓの傾斜は、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、スライドスロープ部材７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、スライドスロープ部材７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７のスロープ溝７ｍなどによって拡縮機構１０が構成されている。
また、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７と係合部６とのガタを吸収するためのスプリング１２を内装している。
なお、以上の実施例では、一箇所のスライドスロープ部材７に軸中心を対称とする一対のスロープ溝７ｍを設け、それぞれのスロープ溝７ｍに一対の刃具５を係合させているが、スロープ溝７や刃具５は、円周方向に均等な角度で２つ以上配置するようにしても良い。

ところで、上記のようなスライドスロープ部材７を、５箇所の加工ユニット３において全て同軸上に配置するため、ドローパイプ８は径の異なる筒状部材とし、スラスト駆動部から遠い加工ユニット３ほど小径になるようにすることで、スラスト駆動部に近いドローパイプ８やスライドスロープ部材７の筒内を挿通させるようにしている。この状態を判り易く示したのが各加工ユニット３ごと分解して示す図７である。

そして、それぞれのスライドスロープ部材７は、ドローパイプ８を通してスラスト駆動部によって軸方向に沿って個別に移動自在にされているが、その駆動機構について説明する。
前記のように、ドローパイプ８の基端部には固定リング９が固着されており、この固定リング９は、図５、図６に示すように、ベアリング１３を介して連結部材１４に連結されている。また、この連結部材１４には、ボールネジ１６を螺合せしめることのできるナット１５が取り付けられており、それぞれ５つの固定リング９に対して、円周方向に位相をずらした５つの連結部材１４が配設されている。

また、前記ボールネジ１６は、それぞれのドローパイプモータ１７によって個別に回転自在にされている。
このため、特定箇所のドローパイプモータ１７が駆動されると、連結部材１４を介して特定箇所のスライドスロープ部材７が進退動し、当該加工ユニット３の一対の刃具５が拡縮する。

このような研削装置全体の構成の概要は、図９の通りであり、研削装置はスピンドルモータ１８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セットのドローパイプモータ１７と、これらドローパイプモータ１７によって独立に回転駆動される５つのボールネジ１６と、このボールネジ１６にナット１５を介して螺合する５つの連結部材１４を備えており、それぞれの連結部材１４には、前記のようにベアリング１３を介して固定リング９が取り付けられている。

また、各ドローパイプモータ１７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１０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ドローパイプモータ１７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１８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ドローパイプモータ１７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、７…スライドスロープ部材、８…ドローパイプ、１０…拡縮機構。

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個別に進退動自在となり且つ加工ユニットごとに配置さ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の外周部に形成され且つ円周方向に均等な角度で配置される複数のスロープ部と、これらスロープ部に係合し且つスライドスロープ部材の進退動によってそれぞれの拡縮機構で拡縮自在な複数の刃具を備えたことを特徴とする内面研削工具。
2. 前記複数のスライドスロープ部材は同軸上に配置され、それぞれのスライドスロープ部材を進退動させるためのドローバーは、径の異なる筒状部材として構成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。