JP2015120207A - ホーニング加工装置及びホーニング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石の径方向の拡張作用力を流体を用いて比較的簡単な構成で拘束可能とすることにより、一種類の砥石によって効率良く行うことができるようにする。
【解決手段】砥石１４と、該砥石１４を取付けた拡張部材２４を径方向へ移動させるテーパ部２２ａを有するテーパコーン２２と、該テーパコーン２２等の可動軸２１Ａ、２１Ｂを軸方向へ移動させる油圧室４４等の流体圧式の動力付与手段と、前記テーパコーン２２等の可動軸２１Ａ、２１Ｂの軸方向移動を２つのチャンバー３８，４８の流体の流通を阻止する開閉弁５４により阻止して拘束する拘束手段と、前記動力付与手段及び拘束手段の流体を収容するハウジング１２と、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホーニング加工装置及びホーニング加工方法に関する。詳細には、一種類の砥石により加工能率よくホーニング加工することのできる簡素な構成のホーニング加工装置及びホーニング加工方法に関する。

従来の一般的なホーニング加工では、工作機械の主軸に取付けるホーニング加工装置を、荒加工用の荒い砥石（図７参照）を備えたホーニング加工装置から仕上げ加工用の細かい砥石（図８参照）を備えたホーニング加工装置に取り替えて段階的に加工を行っている。
図６は、従来の一般的なホーニング加工装置１１０を模式的に示しており、マシニングセンター向けホーニング加工装置として、流体の圧力によりピストン１４２を押して砥石１１４を拡張する形式のホーニング加工装置１１０を示している。
砥石１１４は図６で見て円柱形状のハウジング１１２の下方部の周上の４ヶ所の位置に縦方向に配列されて設置される。この砥石１１４によりエンジンのシリンダ等のワーク（被加工体）Ｗの加工孔１５０の内周面１５１をホーニング加工する。砥石１１４は、テーパコーン１２２と拡張部材１２４とがテーパ係合１２３しておりテーパコーン１２２の下方移動により拡張部材１２４を介して径方向外方に拡張されるようになっている。テーパコーン１２２はハウジング１１２に軸方向移動可能に支承される可動軸１２１と一体的とされている。
この可動軸１２１及びテーパコーン１２２はハウジング１１２内に形成されピストン１４２を嵌合するシリンダ１４０に形成される油圧室１４４に圧油等の流体が流体通路１１８を介して供給されることにより下方移動し、これにより砥石１１４が拡張するようになっている。すなわち、この種ホーニング加工装置１１０においては、砥石１１４には常にシリンダ１４０に供給される流体圧が拡張方向の力として作用して加工が行われるようになっている。なお、油圧室１４４への流体圧の排圧状態ではコイルスプリング１３４のバネ力により砥石１１４は戻されるようになっている。

一方、ホーニング加工における最終仕上げ状態とするための砥石１１４の粒度は、その仕上げ完了状態の目標表面粗さから決定される。そのため砥石１１４の粒度は図８に示すように細かい粒度の砥石１１４Ａが用いられる。このように粒度の細かい砥石によれば加工孔１５０の内周面１５１の仕上げ粗さは向上し、目標どおりの仕上げ面状態とすることができる。しかし、砥石１１４Ａの粒度が細かいため加工能率が悪い。このため、ホーニング加工の初期状態の荒加工状態から粒度の細かい砥石を用いて行うことは加工時間を多大に要し、非効率である。このため初期状態の荒加工状態においては、図７に示すような粒度の荒い砥石１１４Ｂを備えたホーニング加工装置を工作機械の主軸に取付けて短時間で荒加工を行い、この荒加工用の砥石１１４Ｂにより加工孔１５０が仕上げ寸法に近づいた状態で、工作機械の主軸に取付けるホーニング加工装置を図８に示す仕上げ加工用の細かい砥石１１４Ａのホーニング加工装置に取り替えて仕上げ加工を行い、全体としての加工時間の短縮を図るようにしている。
なお、上述した従来の流体圧により径方向に拡張する加工作用力が付与される砥石１１４を備えたハウジング１１２には、当該ハウジング１１２を回転及び上下方向に往復動させる不図示の回転駆動手段及び往復動手段が連結装備されている。これによりハウジング１１２に配設された砥石１１４をワークＷの加工孔１５０の内周面を回転及び往復動（上下動）運動してホーニング加工を行うようになっている。

しかし、上述したホーニング加工方法によれば、荒加工用の粒度の粗い砥石１１４Ｂを備えたホーニング加工装置から仕上げ用の粒度の細かい砥石１１４Ａを備えたホーニング加工装置に取り替えて行うものであるため、その取り替えのための作業時間を要するという問題がある。
このため、上述のような異なる砥石を備えたホーニング加工装置に取り替える作業を要することなく一種類の砥石によりホーニング加工することのできるホーニング加工装置が既に提案されている（下記特許文献１参照）。
このホーニング加工装置は、上述した可動軸及びテーパコーンの軸方向移動が流体圧式でなく、ネジとナットの組み合わせ構成とされて、この組合せをサーボモータで駆動させることにより行うことができる構成とされたものである。そして、この構成のネジとナットの噛合い状態を相対回転させることにより可動軸及びテーパコーンが軸方向に移動して砥石を拡張させて加工作用力を付与しホーニング加工を行う。また、非相対回転状態とすることにより可動軸及びテーパコーンの軸方向移動を阻止した拘束状態として、その軸方向移動が拘束された位置状態の砥石に拡張作用力が付与されない状態でホーニング加工を行うことができるようにされている。すなわち、砥石の加工位置を定位置にして行ういわゆるスパークアウト加工を可能としている。
スパークアウト加工とは、切り込みを与えずに砥石を回転させて、研削による火花や研削音がなくなるまで行う加工状態の意味であり、ゼロカットとも称される加工の意味である。

特開平８−２１６０１５号公報 特開２００７−２８３４７２号公報

上述したスパークアウト加工を可能としたホーニング加工装置によれば、荒加工から仕上げ加工まで一種類の砥石により効率良くホーニング加工することができる。
しかし、スパークアウト加工を可能とする構成が、ネジとナットを組み合わせたいわゆる機械的な機構で構成されており、その機構を作動させるための全体的構成まで含めると構成が複雑になると言う構成上の問題がある。
このため、本発明者らは、比較的簡単な構成であることから、従来から一般的に採用されている砥石の拡張作用力を流体圧により行う形式のホーニング加工装置を基本的構成としつつ、スパークアウト加工を達成する砥石の拘束も同種類の流体を用いて行うことに着目したものである。

而して、本発明は上述した点に鑑みて創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、ワークの筒形状内周面を回転及び往復動を行う砥石に対して流体圧で径方向への拡張作用力が付与される形式のホーニング加工において、その砥石の径方向の拡張作用力を流体を用いて比較的簡単な構成で拘束可能とすることにより、比較的粒度の荒い一種類の砥石によって仕上げ加工まで効率良く行うことができるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は次の手段をとる。
先ず、本発明に係るホーニング加工装置は、被加工体の円筒内に往復動及び回転可能に配設される砥石と、該砥石を前記円筒内周面に対して径方向へ移動させるために作動方向を変換する変換機構を備えた可動軸と、該可動軸を軸方向へ移動させる流体圧式の動力付与手段と、前記可動軸の軸方向移動を流体を用いて拘束する拘束手段と、前記動力付与手段及び拘束手段の流体を収容するハウジングと、からなる。

また、本発明に係るホーニング加工方法は、被加工体の円筒内に砥石を往復動及び回転可能に配設し、被加工体の円筒内周面に接して砥石を回転及び往復動させることにより円筒内周面をホーニング加工するホーニング加工方法であって、前記砥石に流体圧により前記円筒内周面に対して径方向の力を付与し荒加工する工程と、前記砥石の前記円筒内周面に対する径方向の加工位置を流体の変動を阻止する手段により拘束して仕上げ加工する工程と、を有する。

上述した本発明のホーニング加工装置によれば、砥石を流体圧により径方向に拡張させて加工作用力を及ぼすための可動軸の軸方向移動を流体を用いて拘束する拘束手段を備える。これにより、砥石として比較的粒度の荒い砥石を用いた場合には、先ず、可動軸の軸方向移動が拘束手段により拘束されていない状態として従来の荒加工と同様に荒い砥石により所定の径寸法状態まで能率良くホーニング加工を行うことができる。そして、目標とする加工孔径となった状態で流体を用いて拘束する拘束手段により可動軸の軸方向移動を拘束していわゆるスパークアウト加工状態としてホーニング加工を行う。このスパークアウト加工状態のホーニング加工では、砥石の切り込み移動は阻止された状態にあって砥石を回転及び往復動させるものであるので、加工孔はスパークアウト加工径（目標とする加工孔径）状態で目標とする表面荒さ状態に仕上げ加工することができる。
その結果、上述した本発明のホーニング加工によれば、比較的粒度の荒い一種類の砥石によって仕上げ加工まで効率良く行うことができる。また、可動軸の軸方向移動を拘束する拘束手段は、砥石を径方向に拡張させるための基本的構成の流体圧式と同種類の流体を用いて行うものであるので、比較的簡単な構成とすることができる。
また、上述した本発明のホーニング加工方法によっても、上述の装置の場合と同様に比較的粒度の荒い一種類の砥石によって仕上げ加工まで効率良く行うことができる。

なお、上述した本発明のホーニング加工装置は、次の様な態様をとるのが好ましいものである。
先ず、本発明の前記拘束手段は、前記ハウジング内に形成されて前記可動軸の軸方向移動に伴って流体容積が変動させられ、該流体容積の変動阻止手段により流体容積の変動を阻止することにより前記可動軸の軸方向移動を拘束することのできるチャンバーを備えてなる構成であるのが好ましい。ここで流体容積の変動するチャンバーとは、個々のチャンバーの流体容積は変動するが連通する複数個全体の総流体容積は変動しないチャンバーを含む意味である。これにより拘束手段も動力付与手段と同様の流体を用いて行うものであるのでチャンバーを簡素な構成とすることができる。

そして、上述した本発明の前記拘束手段における前記チャンバーは、連通路を介して流体が相互に移動可能とされ前記可動軸の軸方向移動に伴って流体容積が相対的に変位させられる第１室と第２室とを有し、該連通路には第１室と第２室間の流体の移動を連通状態と遮断状態とする開閉弁を前記変動阻止手段として備えており、該開閉弁を遮断状態とすることにより前記可動軸の軸方向移動を拘束する拘束手段とする構成であるのが好ましい。このように流体容積が可動軸の軸方向移動に伴って変位させられる二つの室のチャンバーを相対的関係状態として連通状態として、この連通状態を遮断状態とすることにより可動軸の両方向の軸方向移動を確実に拘束することができる。

更に、上述した本発明の連通路に備えられる前記開閉弁はエアー圧により作動される開閉弁であるのが好ましい。エア圧はこの種ホーニング加工装置が配置される工場には普通に配管されている作動圧源であるので、作動圧として簡単に入手することができる。

本発明は、上記した手段としたことにより、ワークの筒形状内周面を回転及び往復動を行う砥石に対して流体圧で径方向への拡張作用力が付与される形式のホーニング加工において、その砥石の径方向の拡張作用力を流体を用いて比較的簡単な構成で拘束可能とすることにより、比較的粒度の荒い一種類の砥石によって仕上げ加工まで効率良く行うことができる。

本発明の一実施形態のホーニング加工装置を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態のホーニング加工装置を模式的に示す断面図である。 開閉弁の一例を模式的に示す断面図である。 開閉弁の他の例を模式的に示す断面図である。 上記実施形態のホーニング加工装置の作動パターンを示すフローチャートである。 従来のホーニング加工装置を模式的に示す断面図である。 荒加工用の砥石とその砥石により形成される表面粗さを示す断面図である。 仕上げ加工用の砥石とその砥石により形成される表面粗さを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は一実施形態のホーニング加工装置１０を示す。本実施形態のホーニング加工装置１０はマシニングセンタ向けとして適する流体圧式の形態のものであり、工作機械の主軸に着脱可能に取付けられるものである。
概略円柱形状のハウジング１２は、下部位置に砥石１４が配置されて取付けられて、エンジンのシリンダボア等のワーク（被加工体）Ｗの筒形状内周面５１をホーニング加工する。上部位置はマシニングセンタへの取付け部位１６となっており、マシニングセンタに装備される回転駆動手段（不図示）及び往復動手段（不図示）により、ハウジング１２は回転及び往復動させられる。
ハウジング１２には３つのシリンダ２０，３０，４０が同軸線状の位置に形成されて、直列的に配設されている。図１で見て、一番下の第１のシリンダ２０は下方が開口したシリンダ形状となっており、可動軸２１の一部を形成するテーパコーン２２が軸方向に摺動移動可能に嵌合されている。テーパコーン２２の下方部位は下方に向けて縮径する円錐形状のテーパ部２２ａに形成されている。この円錐形状のテーパ部２２ａの部位には、砥石１４を取付けた拡張部材２４がテーパ係合状態で配設されている。拡張部材２４は第１のシリンダ２０の側部のハウジング１２に貫通して設けられた貫通孔２６に放射方向に移動可能に嵌合されて配置されている。この拡張部材２４の放射方向外方部に砥石１４が取付けられて配設されている。この砥石１４が配設される位置はハウジング１２の下方部の外面（外周面）から飛び出した位置となっている。そして、砥石１４を取付ける拡張部材２４と貫通孔２６の組合わせ構成は、ハウジング１２の周上の４箇所に均等間隔で配設されている。なお、配置個数は３箇所または５箇所以上でも良いが、回転バランスの観点からは均等間隔に配置するのが好ましい。砥石１４は、普通には図７及び図８に示すように縦方向に並べられて配設されるが、配設形態は適宜の配設で構わない。
上述した第１のシリンダ２０の内部構成によれば、テーパコーン２２が第１のシリンダ２０内を下方向に移動するときには、テーパコーン２２のテーパ部２２ａと拡張部材２４とのテーパ係合状態が拡径方向に移動して拡張部材２４を放射方向外方に移動させる。これにより拡張部材２４に取付けられている砥石１４も同様に外方に移動し、エンジンシリンダボア等のワークＷの筒形状内周面５１に当接状態としたホーニング加工状態とすることができる。
逆に、テーパコーン２２を上方向に移動するときには、テーパ係合状態が縮径方向に移動して拡張部材２４を放射方向内方に移動させる。これにより拡張部材２４に取付けられている砥石１４も内方への移動が可能となり、ホーニング加工状態から解除した状態とする。なお、砥石１４及び拡張部材２４の放射方向内方への作動は、例えば、円周上の数箇所に配置された砥石１４に弾性リング（不図示）を巻装させた構成として、弾性リングの弾性力により縮径作動させるものである。
本実施形態におけるテーパコーン２２と拡張部材２４とのテーパ係合状態の関係が、本発明で言う「作動方向を変換する変換機構」となっている。

第２のシリンダ３０と第３のシリンダ４０は、図１で見て、第１のシリンダ２０の上方位置に配置されており、かつ、第２のシリンダ３０、第３のシリンダ４０の順で配列されている。第２のシリンダ３０には下部ピストン３２が配置され、第３シリンダ４０には上部ピストン４２が配置されている。両ピストン３２，４２共、それぞれのシリンダ３０，４０内に軸方向に摺動移動可能に嵌合して配置されている。
上部ピストン４２と下部ピストン３２とは上部可動軸２１Ａにより軸方向に対して一体的に連結されている。下部ピストン３２と前述したテーパコーン２２とは下部可動軸２１Ｂにより軸方向に対して一体的に連結されている。したがって、図１で見て、上方位置の上部ピストン４２と下方位置のテーパコーン２２との間の上部可動軸２１Ａ、下部ピストン３２、下部可動軸２１Ｂの各部材は軸方向に対して一体的状態とした連結状態とされている。このためこれらの各部材４２，２１Ａ，３２，２１Ｂ，２２は一体的となって上下方向に移動する構成となっている。なお、本実施形態における上部可動軸２１Ａ、下部可動軸２１Ｂ、及びテーパコーン２２が、本発明で言う「可動軸２１」に相当する。
なお、上部可動軸２１Ａ及び下部可動軸２１Ｂのそれぞれの両端部における各端部に配置される部材との軸方向に対する一体的連結手段は、螺合連結、溶接連結、接着連結、一体形成連結等、適宜な連結手段で行えばよい。なお、一体形成連結は、組立の関係から両端のうち何れか一端のみとなる。
下部可動軸２１Ｂ及び上部可動軸２１Ａは、それぞれの貫通孔３６，４６に軸方向移動可能に嵌合されて、ハウジング１２に支承されている。

図１で見て、第３のシリンダ４０における、上部ピストン４２の上方に形成される油圧室４４には油圧供給通路１８が連結されている。この油圧供給通路１８を通じて油圧が油圧室４４に供給されてくることにより、油圧が上部ピストン４２に作用して上部ピストン４２及びこれに連結された可動軸２１等の各部材を下方向に移動させて、テーパコーン２２を下方向に移動させる。これに伴って拡張部材２４及び砥石１４は放射方向外方に移動させられる。
第２のシリンダ３０における、下部ピストン３２の下方に形成される室にはコイルスプリング３４が介装されており、下部ピストン３２に対して常時軸方向上方への作用力を付勢している。したがって、下部ピストン３２及びこれに連結された可動軸２１等の各部材にもコイルスプリング３４による上方への付勢力が働いており、これら各部材は油圧室４４の油圧による下方向への作用力とコイルスプリング３４の上方向への作用力との対比の強弱により軸方向に移動するようになっている。コイルスプリング３４の付勢力は一定であるので油圧室３４に供給される油圧の大きさによって軸方向移動が行われ、油圧がコイルスプリング３４の付勢力より弱いとき、すなわち油圧室４４の油圧が排圧（ドレン）状態にある時には上方へ移動し、油圧室４４に供給される油圧がコイルスプリング３４の付勢力を上回るようになると下方へ移動し、その油圧に応じた付勢力が砥石１４の拡張方向の付勢力として付与される。この意味で、本実施形態における油圧室４４と上部ピストン４２の組合わせとコイルスプリング３４と下部ピストン３２の組合わせが本発明で言う「可動軸を軸方向へ移動させる流体圧式の動力付与手段」に相当する。

第２のシリンダ３０における、下部ピストン３２の上方に形成されるシリンダ室の下部チャンバー３８と、第３のシリンダ４０における、上部ピストン４２の下方に形成されるシリンダ室の上部チャンバー４８とは、該両チャンバー３８，４８間を連通する連通路５２により流体の連通状態として配設されている。下部チャンバー３８は下部可動軸２１Ｂ及び上部可動軸２１Ａと一体的の下部ピストン３２の軸方向の上下移動によりその流体容積が変動する。同様に、上部チャンバー４８は上部可動軸２１Ａと一体的の上部ピストン４２の軸方向の上下移動によりその流体容積が変動する。下部チャンバー３８と上部チャンバー４８には油等の非圧縮性の流体が充填されている。そして、下部チャンバー３８と上部チャンバー４８の、下部ピストン３２及び上部ピストン４２等の上下移動部材の上下移動に伴う流体容積変化は和が一定となる関係の相対的関係とされている。すなわち、上下移動部材の上方向移動により下部チャンバー３８の流体容積が減少するときには上部チャンバー４８の流体容積は増加し、逆に、上下移動部材の下方向移動により上部チャンバー４８の流体容積が減少するときには下部チャンバー３８の流体容積は増加する関係の配置構成とされている。したがって、下部チャンバー３８と上部チャンバー４８の両者に充満するトータルの流体量は常時一定の流体量の関係にある。

下部チャンバー３８と上部チャンバー４８とを連結する連通路５２には、開閉弁５４が設けられている。開閉弁５４は連通路５２を遮断状態または連通状態に切替え作動されるようになっており、その切替え作動は、エアー供給通路５６より供給されるエアー圧により行われるようになっている。開閉弁５４の連通状態では下部チャンバー３８及び上部チャンバー４８内の流体は相互に流通が可能となっていることから、上述した上下移動部材は油圧室４４の油圧状態によって上下方向の軸方向移動が可能とされる。しかし、開閉弁５４の遮断状態では、下部チャンバー３８と上部チャンバー４８間の相互の流通移動は阻止されることから、上述した上下移動部材の上下方向の軸方向移動はその位置で阻止されて拘束された状態とされる。これにより、テーパコーン２２のテーパ部２２ａによる砥石１４の拡張方向の付勢も阻止された拘束された状態となり、常時その位置を維持した状態のスパークアウト状態のホーニング加工が可能とされる。この意味で、本実施形態の開閉弁５４が本発明の「流体容積の変動阻止手段」に相当し、本実施形態における下部チャンバー３８及び上部チャンバー４８と、この両者３８，４８間を連通する連通路５２を遮断状態とした開閉弁５４が本発明の「可動軸の軸方向移動を拘束する拘束手段」に相当する。

図２はホーニング加工装置１０の他の実施形態を示す。本実施形態において、上述した図１に示す実施形態に対応する箇所には同一符号を付することにより、その詳細説明を省略する。
この図２に示される他の実施形態は、第２のシリンダ３０に拘束手段を構成する下部チャンバー３８及び上部チャンバー４８と、開閉弁５２等が組み込まれた構成である。また、第３シリンダ４０に動力付与手段を構成する油圧室４４やコイルスプリング３４が組み込まれた構成である。なお、第１シリンダ２０への組み込み構成は図１に示す実施形態と基本的構成に変わりはない。
第２のシリンダ３０内に配置される下部ピストン３２の下方に下部チャンバー３８が形成され、上方に上部チャンバー４８が形成された構成となっている。そして、この両チャンバー３８、４８を連結する連通路５２が側部に形成され、この連通路５２に開閉弁５４が配置されている。開閉弁５４はエアー圧により切替え作動させられるようになっており、連通路５２を連通状態としたり遮断状態とする。開閉弁５４の遮断状態では、図１に示す実施形態の場合と同様に、下部ピストン３２等の上下移動部材の上下方向の軸方向移動を阻止し拘束する。
第３のシリンダ４０内に配置される上部ピストン４２の上方のシリンダ室は、図１の実施形態の場合と同様に、油圧供給通路１８から油圧が供給されてくる油圧室４４が形成されており、上部ピストン４２等の上下移動部材に対して下方向へ付勢する。上部ピストン４２の下方のシリンダ室にはコイルスプリング３４が介装されており、上部ピストン４２等の上下移動部材に対して上方向の作用力を付勢する。この上下移動部材に対する付勢関係は、配置関係は異なるが、図１の実施形態の場合と同じ関係であるので、詳細説明は省略する。

図３及び図４は開閉弁５４の具体例を示している。図３の開閉弁５４は図１の実施形態に組み込まれた開閉弁を示しており、（Ａ）はエアー圧が作用した連通状態の切替え状態を示し、（Ｂ）はエアー圧の作用を止めた遮断状態の切替え状態を示している。
図３の具体例の構成は、スプール弁６０の中央位置に流体の流通を許容する小径の逃げ部６０ａが形成されており、スプール弁６０はエアー供給通路５６のエア圧と、これに対抗する位置に配置されるスプリング６２との作用力により連通状態と遮断状態との切替え作動が行われるようになっている。エア圧が供給されて作用している状態ではりスプール弁６０の逃げ部６０ａの位置が連通路５２の位置と一致する状態にあって連通状態を達成する（図３（Ａ）の図示状態）。エア圧の供給を止めるとスプリング６２によりスプール弁６０を遮断状態の位置とする（図３（Ｂ）の図示状態）。
図４の開閉弁５４は図２の実施形態に組み込まれた開閉弁を示しており、（Ａ）はエアー圧が作用した遮断状態の切替え状態を示し、（Ｂ）はエアー圧の作用を止めた連通状態の切替え状態を示している。
図４の具体例の構成は、リブ付スプール弁６４が連通路５２に突出して連通路５２の連通を遮断する構成となっており、戻しスプリング６６がリブ付スプール弁６４のリブ６４ａに作用するように介在されている。リブ付スプール弁６４にエアー圧が供給されて戻しスプリング６６のバネ力に抗してリブ付スプール弁６４を連通路５２に飛び出し作動させることにより連通路５２を遮断状態とする（図４（Ａ）の図示状態）。エア圧の供給を止めると戻しスプリング６６のバネ力によりリブ付スプール弁６４は引き込まれた位置となり連通路５２を連通状態とする（図４（Ｂ）の図示状態）。

なお、図１及び図２に示す実施形態のホーニング加工装置１０とも、図示状態で見て左側位置には、加工孔５０の孔径を測定するためのエアー通路２８が形成されている。エアー通路２８の下端の吹出口２８ａの位置は、砥石１４が配設される高さ方向位置と同じ高さ位置とされている。これにより、砥石１４によりホーニング加工された孔径を吹出口２８ａから吹出すエアーの吹出し状態の変化により測定するようになっている。このためエアー通路２８の上部位置に現状の孔径を示すためのエアーマイクロメータ２９が設定されている。
エアマイクロメータ２９と開閉弁５４の駆動とは、共通のエアー源からのエアーを用いる。

上述した図１に示す実施形態のホーニング加工装置の作動パターンを図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、ステップＳ１０１により工作機械の主軸に砥石１４を備えたホーニング加工装置１０を取付ける。その際、ホーニング加工装置１０が備える砥石１４の種別を確認する。砥石１４の種別は荒加工を加工能率良く行うために、粒度の粗い荒加工用砥石（図７に示す砥石）を備えたホーニング加工装置１０とするのが良い。
次に、ステップＳ１０２により砥石１４の位置状態を縮小状態とする。すなわち、ハウジング１２の下方外周部に配設される砥石１４の位置状態を縮径状態にあることを確認する。量産加工においては前回のホーニング加工の加工孔からの戻し工程で縮径状態とされているので、特に、このステップＳ１０２及び先の砥石１４の確認ステップＳ１０１は省略される。しかしして、ステップＳ１０１とＳ１０２は必要な場合のみ行えばよい。砥石１４の縮径は次のようにして行う。拘束手段の開閉弁５４を連通状態として油圧室４４の油圧をドレン状態とする。これによりテーパコーン２２等の上下移動体はコイルスプリング３４により上方向に移動する。これに伴いテーパコーン２２のテーパ部２２ａとテーパ係合する拡張部材２４及び砥石１４は縮径方向に移動する。
次に、ステップＳ１０３により加工孔５０に砥石１４を装着したホーニング加工装置１０を挿入する。
次に、ステップＳ１０４により拘束手段を構成する開閉弁５４を作動させて、下部チャンバー３８と上部チャンバー４８間の連通路５２を連通状態とする。図１の実施形態に適用される開閉弁５２の場合には、図３（Ａ）に示すようにエアー供給通路５６にエアー圧を供給してスプール弁６０を作動させることにより連通路５２は連通状態となる。これにより下部チャンバー３８と上部チャンバー４８内の流体は相互に流通が可能とされ、テーパコーン２２等の上下移動体の軸方向移動が可能とされる。なお、このステップＳ１０４は先のステップＳ１０２で開閉弁５４の当該作動が既に行われている場合には省略される。
次に、ステップＳ１０５により油圧室４４に油圧を供給して、砥石１４に放射方向外方への拡張付勢力を付与し、ステップＳ１０６のホーニング加工の荒加工を行う。油圧室４４に油圧が供給され、これに対抗するコイルスプリング３４のバネ力を上回る下方向の作用力となると、上部ピストン及びこれと一体的の上下移動体が下方に移動する。すると、テーパコーン２２のテーパ部２２ａと拡張部材２４とのテーパ係合が拡径方向の係合に移動して、拡張部材２４及びそれに取付けられる砥石１４を放射方向外方へ付勢力が付与されて移動する。これにより砥石１４が加工孔５０の内周面５１に付勢力が付されて接触する。この状態で不図示の回転駆動手段及び往復動手段を作動させることにより、加工孔５０に対して砥石１４を回転及び往復動させてステップＳ１０６の荒加工のホーニング加工を行う。
ステップＳ１０６の荒加工は、常時、エアマイクメータ２９により加工孔５０の径寸法を測定し、目標寸法状態となるまで行う。

目標寸法となったとき、ステップＳ１０７により開閉弁５４を作動させて、下部チャンバー３８と上部チャンバー４８間の連通路５２を遮断状態とする。図１の実施形態に適用される開閉弁５４の場合には、図３（Ｂ）に示すようにエアー供給通路５６のエアー圧を排圧状態としてスプリング６２のバネ力によりスプール弁６０を作動させることにより連通路５２を遮断状態とする。これにより下部チャンバー３８と上部チャンバー４８内の流体の相互間の流通は阻止されて拘束され、テーパコーン２２等の上下移動体も軸方向移動が阻止されて拘束された状態となる。これに伴い、テーパコーン２２のテーパ部２２ａと拡張部材２４とのテーパ係合状態も固定された状態の拘束状態となり、拡張部材２４及びそれに取付けられる砥石１４の放射方向位置も固定された位置状態にあって、いわゆるスパークアウト加工状態でステップＳ１０８の仕上げ加工が行われる。
ステップＳ１０８の仕上げ加工は、加工孔５０が目標表面粗さとなるまで行う。目標表面粗さ状態かどうかの判断は、本実施形態の場合は、予め実験により求めた目標表面粗さとなるまでの設定時間により判断するようになっている。なお、予め実験により求めた目標表面粗さとなるまでの回転回数から判断するようにしても良く、あるいは適宜な粗さ測定手段により測定して判断しても良い。
目標表面粗さとなったとき、不図示の回転駆動手段及び往復動手段による砥石１４の回転及び往復動を止めて、ステップＳ１０９により砥石１４の位置状態を縮小状態とする。砥石１４の縮小状態は、開閉弁５４を作動させて連通路５２を連通状態とし、油圧室４４の油圧を排圧（ドレン）状態とすることにより行われる。開閉弁５４により連通路５２を連通状態とすることにより下部チャンバー３８と上部チャンバー４８間の流体の流通が許容状態となってテーパコーン２２等の上下移動体の軸方向移動が可能となる。そして、油圧室４４の油圧がドレンされることによりテーパコーン２２等の上下移動体はコイルスプリング３４のバネ力により上方向に移動する。これに伴い、テーパコーン２２のテーパ部２２ａと拡張部材２４とのテーパ係合状態は縮径方向に移動し、拡張部材２４及びそれに取付けられる砥石１４の位置状態も縮小した位置状態となる。
ステップＳ１０９により砥石１４を縮小させたら、次に、ステップＳ１１０により砥石１４を備えたホーニング加工装置１０を加工孔５０から抜き出して、加工を終了する。
なお、図２に示す他の実施形態のホーニング加工装置の作動パターンも、上述した作動パターンと実質的に同じであるので、繰り返しの説明は省略する。

上述したように本実施形態によれば、最初に、図７に示されるような荒加工用の砥石１１４Ｂを取付けた状態の一種類の砥石１４により仕上げ加工まで行うことができる。したがって荒加工用の砥石１４Ｂを備えたホーニング加工装置１０から仕上げ加工用の砥石１４Ａを備えたホーニング加工装置１０に取り替える必要がない。
また、一種類の砥石１４により仕上げ加工まで行うためのスパークアウト加工状態とするための拘束手段、及びその砥石１４に放射方向外方への作用力を付勢する手段は、流体を用いて行うものであるので、そのための構成を簡素な構成とすることができる。このため、本実施形態のホーニング加工装置は小径の装置とすることができて、加工孔５０が小径の場合にも適用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施できるものである。
例えば、上記実施形態の開閉弁５４はエアー圧により作動する方式であるが、油圧により作動する方式や電気的に作動する方式のものであってもよい。
また、下部チャンバー３８と上部チャンバー４８を連結する連通路５２を遮断状態とする変動阻止手段は、開閉弁５４に限らず流体の相互流通を阻止することのできる公知の手段を用いてもよい。
また、上記実施形態では、下部チャンバー３８及び上部チャンバー４８に充填する流体としては油を用いているが、非圧縮性の流体であればよい。
また、ホーニング加工装置は、上記実施形態ではマシニングセンタに搭載されるものであったが、ホーニング加工専用の機械に搭載されるものでもよい。

１０ ホーニング加工装置
１２ ハウジング
１４ 砥石
１６ 取付け部位
１８ 油圧供給通路
２０ 第１のシリンダ
２１ 可動軸
２１Ａ 上部可動軸
２１Ｂ 下部可動軸
２２ テーパコーン
２２ａ テーパ部
２４ 拡張部材
２６ 貫通孔
２８ エアー通路
２８ａ 吹出口
２９ エアーマイクロメータ
３０ 第２のシリンダ
３２ 下部ピストン
３４ コイルスプリング
３６ 貫通孔
３８ 下部チャンバー
４０ 第３のシリンダ
４２ 上部ピストン
４４ 油圧室
４６ 貫通孔
４８ 上部チャンバー
５０ 加工孔
５１ 筒形状内周面（シリンダボア）
５２ 連通路
５４ 開閉弁
５６ エアー供給通路
６０ スプール弁
６０ａ 逃げ部
６２ スプリング
６４ リブ付スプール弁
６４ａ リブ
６６ 戻しスプリング
Ｗ ワーク（被加工体）

Claims (5)

1. 被加工体の円筒内に往復動及び回転可能に配設される砥石と、該砥石を前記円筒内周面に対して径方向へ移動させるために作動方向を変換する変換機構を備えた可動軸と、該可動軸を軸方向へ移動させる流体圧式の動力付与手段と、前記可動軸の軸方向移動を流体を用いて拘束する拘束手段と、前記動力付与手段及び拘束手段の流体を収容するハウジングと、からなるホーニング加工装置。
2. 請求項１に記載のホーニング加工装置であって、
   前記拘束手段は、前記ハウジング内に形成されて前記可動軸の軸方向移動に伴って流体容積が変動させられ、該流体容積の変動阻止手段により流体容積の変動を阻止することにより前記可動軸の軸方向移動を拘束することのできるチャンバーを備えてなるホーニング加工装置。
3. 請求項２に記載のホーニング加工装置であって、
   前記チャンバーは、連通路を介して流体が相互に移動可能とされ前記可動軸の軸方向移動に伴って流体容積が相対的に変位させられる第１室と第２室とを有し、該連通路には第１室と第２室間の流体の移動を連通状態と遮断状態とする開閉弁を前記変動阻止手段として備えており、該開閉弁を遮断状態とすることにより前記可動軸の軸方向移動を拘束する拘束手段とするホーニング加工装置。
4. 請求項３に記載されたホーニング加工装置であって、
   前記開閉弁はエアー圧により作動される開閉弁であるホーニング加工装置。
5. 被加工体の円筒内に砥石を往復動及び回転可能に配設し、被加工体の円筒内周面に接して砥石を回転及び往復動させることにより円筒内周面をホーニング加工するホーニング加工方法であって、
   前記砥石に流体圧により前記円筒内周面に対して径方向の力を付与し荒加工する工程と、
   前記砥石の前記円筒内周面に対する径方向の加工位置を流体の変動を阻止する手段により拘束して仕上げ加工する工程と、
   を有するホーニング加工方法。
   
   

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