JP2021119021A - 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】ワークの１つの内周面のホーニング加工の加工時間を一定に維持すること。【解決手段】ワークの円筒状の内周面を研削するための複数の砥石が周方向に配置された研削部と、研削部を拡径させてワークの内周面に押し当てる拡径手段と、研削部を周方向に回転させながらワークの内周面の軸方向に往復移動させる移動手段と、ワークの内周面の内径を計測する計測手段を有し、設定された研削条件に従って荒加工と仕上加工を行うホーニング加工装置において、荒加工の研削条件を設定して加工制御する制御手段と、荒加工時に収集した研削情報を記憶する情報記憶手段を備え、制御手段は、情報記憶手段の研削情報に基づいて研削部の切れ味の評価値を算出し、この評価値が予め設定された基準値以下の場合には、次のワークの荒加工開始時に研削部を押し当てる押圧力を現在の設定押圧力よりも増加させた研削条件を設定して、砥石の目立て作用を促進させる。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の砥石が周方向に配置され且つ径方向に移動可能に装備されたホーニングツールを用いて、ワークの円筒状の内周面をホーニング加工するホーニング加工装置及ホーニング加工方法に関する。

従来から、エンジンのシリンダライナには、ホーニング加工によってクロスハッチ状の細かな筋（研削痕）が設けられ、エンジンオイルの保持機能を高めている。このホーニング加工は、複数の微細な砥粒を結合剤で繋げて形成された砥石で研削することにより行われる。また、ホーニング加工では、所定の内径にするために研削により拡径させる荒加工の後、内周面の仕上加工等を行って加工精度を向上させている。

例えば特許文献１には、円筒状のワーク内周面をホーニング加工する際に、ワークの内径データに基づいて、砥石の切れ味に相当する所定時間当たりの研削量を算出し、研削量に応じて次のワーク内周面の荒加工の切込み力と仕上加工の切込み力の調整、及び仕上加工への移行時期を調整することが開示されている。

特開２００７−２８３４７２号公報

複数のワークのホーニング加工を行うと、砥石の砥粒が摩耗したり（目つぶれ）、砥粒の間に研削された材料が詰まったり（目詰まり）、砥粒が離脱したり（目こぼれ）して、砥石の切れ味が次第に低下することが知られている。そして砥石の切れ味の低下に伴って、１つの内周面のホーニング加工の加工時間が次第に長くなるので、例えばエンジン１台当たりのホーニング加工時間が長くなっていく（図９参照）。それ故、単位時間（例えば１日）当たりの加工可能なワーク数が減少し、生産性が低下していた。また、１つの内周面のホーニング加工の加工時間が所定の基準値を超えたら、加工時間が当初の時間に戻るように加工条件を調整していた。

一方、特許文献１では、所定時間当たりの研削量に応じて切込み力を調整するが、砥石の切れ味が次第に低下するので仕上加工への移行時期も調整しており、１つの内周面のホーニング加工の加工時間を一定に維持するには限界があった。

本発明の目的は、ワークの１つの内周面のホーニング加工の加工時間を一定に維持することができるホーニング加工装置及びホーニング加工方法を提供することである。

請求項１の発明のホーニング加工装置は、ワークの円筒状の内周面を研削するための複数の砥石が周方向に配置された研削部と、前記研削部を拡径させて前記内周面に押し当てる拡径手段と、前記研削部を周方向に回転させながら前記内周面の軸方向に往復移動させる移動手段と、前記内周面の内径を計測する計測手段を有し、設定された研削条件に従って荒加工と仕上加工を行うホーニング加工装置において、荒加工の研削条件を設定して加工制御する制御手段と、荒加工時に収集した研削情報を記憶する情報記憶手段を備え、前記制御手段は、前記情報記憶手段の研削情報に基づいて前記研削部の切れ味の評価値を算出し、この評価値が予め設定された基準値以下の場合には、次のワークの荒加工開始時に前記研削部を押し当てる押圧力を現在の設定押圧力よりも増加させた研削条件を設定して、前記砥石の目立て作用を促進させることを特徴としている。

上記構成によれば、砥石の目立て作用の促進によって研削部の切れ味が回復するので、荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難くなり、ホーニング加工の加工時間を一定に維持することができる。

請求項２の発明のホーニング加工装置は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記評価値が前記基準値以下の場合には、次のワークの荒加工時の前記研削部の拡径速度を現在の設定拡径速度よりも増加させた研削条件を設定する。
上記構成によれば、切れ味が低下している研削部でも、研削部の押圧力が増すので研削速度が速くなって荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難くなり、ホーニング加工の加工時間を一定に維持することができる。

請求項３の発明のホーニング加工装置は、請求項１又は２の発明において、前記ワークは複数気筒を備えたエンジンのシリンダライナであり、前記制御手段は、前記エンジン毎に算出した前記評価値に基づいて、次のエンジンのシリンダライナの荒加工の研削条件をエンジン毎に設定することを特徴としている。
上記構成によれば、１つのエンジンの複数のシリンダライナを同じ研削条件で研削することにより、気筒間の加工ばらつきを抑えることができ、ホーニング加工の加工時間の維持にも寄与する。

請求項４の発明のホーニング加工方法は、ワークの円筒状の内周面を研削するための複数の砥石が周方向に配置された研削部と、前記研削部を拡径させて前記内周面に押し当てる拡径手段と、前記研削部を周方向に回転させながら前記内周面の軸方向に往復移動させる移動手段と、前記内周面の内径を計測する計測手段を有するホーニング加工装置を用いて、設定された研削条件に従って前記内周面の荒加工と仕上加工を行うホーニング加工方法において、荒加工時に収集した研削情報を記憶する情報記憶ステップと、記憶された研削情報に基づき前記研削部の切れ味の評価値を算出する評価ステップと、前記評価値が予め設定された基準値以下の場合に、前記砥石の目立て作用を促進させるように、次のワークの荒加工開始時に前記研削部を押し当てる押圧力を現在の設定押圧力よりも増加させた研削条件を設定する研削条件設定ステップを備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、砥石の目立て作用の促進によって研削部の切れ味が回復するので、荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難くなり、ホーニング加工の加工時間を一定に維持することができる。

請求項５の発明のホーニング加工方法は、請求項４の発明において、前記研削条件設定ステップでは、前記評価値が前記基準値以下の場合に、前記研削部の拡径速度を現在の設定拡径速度よりも大きい速度に設定することを特徴としている。
上記構成によれば、切れ味が低下している研削部でも、研削部の押圧力が増すので研削速度が速くなって荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難くなり、ホーニング加工の加工時間を一定に維持することができる。

請求項６の発明のホーニング加工方法は、請求項４又は５の発明において、前記ワークは複数気筒を備えたエンジンのシリンダライナであり、前記研削条件設定ステップでは、前記エンジン毎に算出した前記評価値に基づいて、次のエンジンのシリンダライナの荒加工の研削条件をエンジン毎に設定することを特徴としている。
上記構成によれば、１つのエンジンの複数のシリンダライナを同じ研削条件で研削することにより、気筒間の加工ばらつきを抑えることができ、ホーニング加工の加工時間の維持にも寄与する。

本発明のホーニング加工装置及びホーニング加工方法によれば、ワークの１つの内周面のホーニング加工時間を一定に維持して生産性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るホーニング加工装置を示す要部断面図である。 図１のホーニング加工装置のII−II線断面図である。 ワークの内周面を研削する際の研削部の押圧力の時間変化の説明図である。 ホーニング加工の加工フローを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る研削条件の変更設定のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る押圧力を減じる変更を行うフローチャートである。 本発明の実施形態に係る押圧力を増す変更を行うフローチャートである。 本発明の実施形態におけるエンジンのホーニング加工数と加工時間の推移を示す図である。 従来のホーニング加工におけるエンジンのホーニング加工数と加工時間の推移を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、ホーニング加工装置１を示している。このホーニング加工装置１は、ワークの円筒状の内周面２を研削して所定の内径になるようにホーニング加工するものである。ワークの円筒状の内周面２がエンジンのシリンダライナの場合には、ホーニング加工によってその内周面２にエンジンオイルの保持機能を高めるクロスハッチ状の筋が形成される。

ホーニング加工装置１は、ホーニングツール３を備えている。ホーニングツール３は、上下方向に延びる中空状の本体軸４を有する。この本体軸４の中心軸を軸線Ｃとする。ホーニングツール３は、本体軸駆動機構５（移動手段）によって、軸線Ｃを中心に回転され且つ軸線Ｃ方向（軸方向）に往復移動される。

本体軸４の内部には、本体軸４と同軸状に油圧作動軸６が設けられている。そして、本体軸４と油圧作動軸６の内部には、これらと同軸状にモータ作動軸７が設けられている。

油圧作動軸６は、油圧供給源８から供給される駆動オイルの油圧によって、本体軸４に対して軸線Ｃ方向に移動可能に構成されている。具体的には、本体軸４の中段部に設けられたシリンダ部９内が、油圧作動軸６に設けられた隔壁部１０によって２つの油圧室９ａ，９ｂに区画され、これら油圧室９ａ，９ｂに供給する駆動オイルの油圧の制御によって油圧作動軸６が本体軸４に対して移動される。油圧作動軸６の下端部分の周方向複数位置には、上方ほど径方向外方に突出するように形成された油圧作動軸傾斜部６ａ，６ｂが、上下２段に設けられている。

モータ作動軸７は、駆動モータ１２の回転を軸線Ｃ方向の移動に変換して、油圧作動軸６及び本体軸４に対して軸線Ｃ方向に移動可能に構成されている。具体的には、駆動モータ１２によって回転される外ネジ１３と、外ネジ１３の内側にネジ嵌合された内ネジ１４によって、駆動モータ１２の回転が内ネジ１４の軸線Ｃ方向の移動に変換される。モータ作動軸７は、この内ネジ１４と共に軸線Ｃ方向に移動されるように、その上端部が内ネジ１４に支持されている。モータ作動軸７の下端部には、上方ほど拡径するように形成されたテーパ部７ａ，７ｂが上下２段に設けられている。

図１、図２に示すように、本体軸４の下端部分には円筒状のヘッド部１５が設けられている。図２は図１のヘッド部を輪切りにした図であり、図２のＸ−Ｘ線は図１の断面に相当する。このヘッド部１５には、２種類の砥石１６，１７を夫々複数個保持するための複数の開口が周方向に等間隔に並ぶように設けられている。尚、図２では砥石１６，１７を夫々４つずつ備えているが、これに限定されるものではなく、砥石１６と砥石１７の数は異なっていてもよい。

また、ヘッド部１５には、ワークの円筒状の内周面２のホーニング加工中にその内径を計測するために、内周面２に向けてエア供給源１８から供給される空気を噴出させたときの圧力を検知する複数のエアゲージ１９が、ヘッド部１５に周方向に等間隔に並ぶように配置されている。これらエアゲージ１９は、砥石１６と砥石１７の間に配置されていてもよい。

砥石１６，１７は、複数の微細な砥粒（例えばダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素等）が、例えば合成樹脂製の結合剤によって連結されて形成され、板状の支持部材１６ａ，１７ａの所定の１面側に固着されている。そして、複数の支持部材１６ａ，１７ａが、砥石１６，１７を径方向外側に向けた姿勢でヘッド部１５の複数の開口に夫々挿入されて、複数の砥石１６，１７が周方向に例えば交互に配置された研削部２０が形成されている。

研削部２０を拡径させる拡径機構について説明する。
拡径機構は、油圧を利用して定圧拡径させる油圧拡径機構２２と、駆動モータ１２によって定速拡径させるモータ拡径機構２３（拡径手段）を備えている。油圧拡径機構２２は、油圧供給源８と油圧作動軸６と複数の砥石１６等を有し、油圧作動軸６の軸線Ｃ方向の移動を複数の砥石１６の径方向の移動に変換する。モータ拡径機構２３は、駆動モータ１２と外ネジ１３と内ネジ１４とモータ作動軸７と複数の砥石１７等を有し、モータ作動軸７の軸線Ｃ方向の移動を複数の砥石１７の径方向の移動に変換する。

砥石１６の支持部材１６ａは、砥石１６と反対側部分（径方向内側部分）に、上方ほど砥石１６側に近づくように形成された上下２つの傾斜部１６ｂ，１６ｃを有する。これと同様に砥石１７の支持部材１７ａは、砥石１７と反対側部分（径方向内側部分）に、上方ほど砥石１７側に近づくように形成された上下２つの傾斜部１７ｂ，１７ｃを有する。傾斜部１６ｂ，１６ｃは、油圧作動軸６の上下２つの油圧作動軸傾斜部６ａ，６ｂに夫々当接している。傾斜部１７ｂ、１７ｃは、モータ作動軸７の上下２つのテーパ部７ａ，７ｂに夫々当接している。

駆動モータ１２を回転させて軸線Ｃ方向下方にモータ作動軸７を移動させると、傾斜部１７ｂ，１７ｃがテーパ部７ａ，７ｂに径方向外方に押圧されるので、砥石１７が径方向外方にスライド移動する。径方向外方にスライド移動した砥石１７は、モータ作動軸７を軸線Ｃ方向上方に移動させると径方向内方にスライド移動するように、連結部材１７ｄによってモータ作動軸７に連結されている。

連結部材１７ｄは、支持部材１７ａに傾斜部１７ｂと平行状に設けられたガイド穴に挿入され、下端側部分がテーパ部７ａとテーパ部７ｂの間でモータ作動軸７に固定されている。モータ作動軸７を下方に移動させると、砥石１７の支持部材１７ａが径方向外方にスライド移動して、連結部材１７ｄの中間部分がガイド穴から露出する。そしてモータ作動軸７を上方に移動させると、ガイド穴に挿入されている連結部材１７ｄが、ガイド穴を介して砥石１７の支持部材１７ａを径方向内方にスライド移動させる。

上記のようにモータ拡径機構２３によって、全ての砥石１７が径方向にスライド移動する。従って、モータ作動軸７を軸線Ｃ方向下方に移動させることによって、軸線Ｃが中心を通る外接円であって、全ての砥石１７に接する外接円が拡径されるので、この外接円の直径に相当する研削部２０の直径が軸線Ｃを中心に拡径される。また、モータ拡径機構２３によって拡径させた研削部２０（砥石１７）がワークの円筒状の内周面２を押圧したときの押圧力を検知するためのロードセル２１が、ホーニングツール３に装備されている。

上記と同様に、油圧拡径機構２２によって、油圧作動軸６が軸線Ｃ方向下方に移動されると、傾斜部１６ｂ，１６ｃが油圧作動軸傾斜部６ａ，６ｂに当接している砥石１６は、径方向外方に押圧されてスライド移動する。また、径方向外方にスライド移動した砥石１６は、油圧作動軸６が軸線Ｃ方向上方に移動されると径方向内方にスライド移動するように、連結部材１６ｄによって油圧作動軸６に連結されている。

油圧拡径機構２２によって全ての砥石１６が径方向にスライド移動するので、油圧作動軸６を軸線Ｃ方向下方に移動させることよって軸線Ｃを中心に研削部２０が拡径される。尚、モータ作動軸７及び油圧作動軸６が共に下方に移動していない状態で、全ての砥石１６，１７がヘッド部１５の外周から同じ突出量で突出するように、砥石１６，１７の支持部材１６ａ，１７ａの径方向のサイズが設定されている。

ホーニング加工装置１を用いたホーニング加工では、モータ拡径機構２３によって拡径された研削部２０（砥石１７）によって所定の内径になるように内周面２を研削する荒加工と、荒加工時に生じた内周面２の塑性流動を修正する仕上加工を行う。さらにその後、油圧拡径機構２２によって拡径された研削部２０（砥石１６）によって、研削痕を残しながら内周面２の表面粗さを小さくする滑面加工を行う。ワークの１つの内周面２をホーニング加工する際に、ロードセル２１に検知される押圧力（荒加工時の加工負荷）の時間変化の説明図を図３に示している。

拡径されていない研削部２０がワークに挿入されて、荒加工が開始される。時刻ｔ１からモータ拡径機構２３により研削部２０を拡径させ始め、時刻ｔ２において全ての砥石１７が内周面２に押し当てられる。このとき、研削条件に設定されている押圧力Ｆ１がロードセル２１に検知される。押圧力Ｆ１を検知したときを砥石１７が内周面２に押し当てられた状態とし、押圧力Ｆ１が設定値になった時点で砥石１７が回転すると共に軸線Ｃ方向の往復移動を開始する。

ここからモータ拡径機構２３によってさらに研削部２０を拡径させて、複数の砥石１７が内周面２を押圧する押圧力を増加させ、時刻ｔ３において研削条件に設定されている荒加工の設定押圧力Ｆ３になる。そして、軸線Ｃを中心にホーニングツール３（研削部２０）を回転させ且つ軸線Ｃ方向に往復移動させながら研削部２０を定速拡径させて、内周面２の研削が行われる。

荒加工では、ある程度の押圧力の変動を許容しながら内周面２を研削し、この内周面２の内径を計測している。時刻ｔ４において、内周面２の内径が、研削条件に設定されている荒加工における所定の内径になる。ここまでの荒加工の加工時間は、研削量が多いためホーニング加工全体の加工時間の７０％以上を占め、砥石１７の切れ味が低下するとさらに時間を要するようになる。

次に、モータ拡径機構２３によって押圧力を研削条件に設定されている仕上加工の設定押圧力Ｆ２に減少させて仕上加工を行う。そして、時刻ｔ５において研削条件に設定されている仕上加工における所定の内径になる。その後、モータ拡径機構２３によって複数の砥石１７を径方向内方にスライド移動させ、油圧拡径機構２２によって複数の砥石１６を径方向外方にスライド移動させて研削部２０を拡径させ、内周面２の表面粗さを小さくする滑面加工を行う。そして、時刻ｔ６において研削条件に設定されているホーニング加工における所定の内径になったら、ホーニング加工を終了する。

荒加工時のモータ拡径機構２３による研削部２０の拡径速度としては、例えば通常モードと高速モードと最高速モードの３つの速度に設定可能である。例えば１０［μｍ／ｓ］で定速拡径させる通常モードに対して、高速モードで１０％速い１１［μｍ／ｓ］、最高速モードで２０％速い１２［μｍ／ｓ］の速度で定速拡径させる。拡径速度の変更は、現在の拡径速度に所定の増速値（例えば＋１［μｍ／ｓ］）又は所定の減速値（例えば−１［μｍ／ｓ］）を加算して行う。砥石１７の切れ味が低下してきた場合に、押圧力を増加させるために拡径速度を速くして、研削速度が速くなるようにする。

モータ拡径機構２３によって拡径させた研削部２０（砥石１７）が内周面２を押圧する押圧力は、ある程度大きくないと研削できず、大き過ぎると研削速度が速過ぎたり加工負荷が大きくなり過ぎたりして好ましくないので、下限押圧力及び上限押圧力が予め設定されている。また、上記の拡径速度の各モードに対して下限押圧力と上限押圧力が夫々設定されている。例えば下限押圧力は、通常モード、高速モード、最高速モードの順に１０，１５，２０［ＭＰａ］に設定されている。また、例えば上限押圧力は、通常モード、高速モード、最高速モードの順に１５，２０，２５［ＭＰａ］に設定されている。

制御部２５について説明する。
ホーニング加工装置１は、本体軸駆動機構５の駆動等を制御してホーニング加工の加工制御を行う制御部２５（制御手段）を備えている。制御部２５は公知のコンピュータであり、一部図示を省略するが、演算装置２６、記憶装置２７（情報記憶手段）、本体軸駆動機構５等への制御信号の送信やエアゲージ１９の出力信号の受信を行う入出力装置等を備えている。

制御部２５は、記憶装置２７に記憶されている予め設定された研削条件に従ってホーニング装置１を制御して、ホーニング加工（荒加工及び仕上加工）を行う。また、制御部２５は、例えば荒加工、仕上加工等の加工時間や、その間の内周面２の内径の推移等、ホーニング加工に関する研削情報を収集し、記憶装置２７に記憶する。演算装置２６は、エアゲージ１９の出力信号に基づいて内径の算出や加工時間の算出等を行う。制御部２５とエアゲージ１９により、内周面２の内径を計測する計測手段が構成されている。

ホーニング加工装置１によるホーニング加工フローについて、図４のフローチャートに基づいて説明する。図中のＳｉ（ｉ=１，２，・・・）は、制御部２５による制御ステップを表す。
Ｓ１において、記憶部２７に記憶されている研削条件を読み込んでＳ２に進む。次にＳ２において、読み込んだ研削条件が正常か否か、例えば設定値が実際には調整できない値に設定されていないこと等を判定する。Ｓ２の判定がＮｏ（異常）の場合はＳ６に進み、Ｓ６において異常を報知すると共に加工を中止して終了する。Ｓ２の判定がＹｅｓ（正常）の場合にはＳ３に進む。

次にＳ３において、読み込んだ研削条件に従ってワークの円筒状の内周面２のホーニング加工を開始して、Ｓ４に進む。このとき、ワークに挿入した研削部２０を回転させながら軸線Ｃ方向に往復移動させると共に研削部２０を拡径させて、研削条件に設定されている所定の内径になるまで荒加工、仕上加工、滑面加工を行う。

Ｓ４において、研削しながらこのホーニング加工時の研削情報を記憶装置２７に記憶させていく（情報記憶ステップ）。例えば制御部２５は、ロードセル２１から研削部２０による内周面２の押圧力の情報と、エアゲージ１９から空気の圧力の情報を受信する。そして、これらの情報に基づいて、加工時間や内周面２の内径、研削量等を算出し、記憶装置２７に記憶する。所定の内径になるまで研削したら、Ｓ５においてホーニング加工を完了して、終了する。

砥石１６，１７は、研削量が増えるにつれて切れ味が低下していくので、同じ量を研削するための加工時間が次第に長くなってゆく。例えば、図３の時刻ｔ３から時刻ｔ４までと、時刻ｔ４から時刻ｔ５までが次第に長くなり、特に前者の時間が長くなることが課題になっている。そこで、制御部２５は、記憶している研削情報に基づいて研削部２０（砥石１７）の切れ味を評価し、この評価に基づいて必要があれば現在設定されている研削条件の設定値を変更して、次のワークの研削条件を設定する。これにより、一定の加工時間を維持するようにしている。この制御部２５による次のワークの研削条件の変更設定について、図５のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ１１において、現在の研削条件を読み込んでＳ１２に進む。そしてＳ１２において、記憶装置２７に記憶されたワークの研削情報（研削量と加工時間）に基づいて、研削速度の平均値を算出して、Ｓ１３に進む。現在の砥石１７の切れ味を評価するために、これまでの研削速度の平均値を切れ味の評価値としている。この切れ味の評価値として、例えば直近のｎ個の内周面２の荒加工時の研削速度について平均値（ｎ個の移動平均値）を算出する。ｎは任意に設定可能である。このＳ１２が評価ステップに相当する。

次にＳ１３において、算出した研削速度の平均値の異常判定を行う。Ｓ１３の判定がＮｏ、即ち研削速度が負値等の異常がある場合には、ホーニング加工装置１に何らかの異常が発生している虞があるので、Ｓ１９に進んで異常を報知してＳ２０に進み、Ｓ２０においてこの制御を中止して終了する。Ｓ１３の判定がＹｅｓ、即ち異常がなければＳ１４に進む。

Ｓ１４において、算出した研削速度の平均値は、下限基準値以上か否か判定する。Ｓ１４の判定がＹｅｓの場合はＳ１５に進み、Ｓ１５において、算出した研削速度の平均値が上限基準値以下か否か判定する。Ｓ１５の判定がＹｅｓの場合はＳ１６に進む。そしてＳ１６において、算出した研削速度の平均値（切れ味の評価値）が下限基準値以上且つ上限基準値以下の適正値なので、現在の研削条件を次のワークの研削条件に設定してこの制御を終了する。切れ味が適正なので、現在の研削条件で加工時間の多少の変動を許容しながら、加工時間を概ね一定に維持可能であり、現在の研削条件を変更しない。

Ｓ１５の判定がＮｏの場合はＳ１７に進み、Ｓ１７において、現在の研削条件よりも研削部２０の押圧力を減じる研削条件を次のワークの研削条件に設定して、この制御を終了する。研削速度を抑える押圧力になる研削条件を設定するステップである。切れ味の評価値が高過ぎて、現在の研削条件では所定の内径にすることが難しくなるので、研削部２０の押圧力（例えば図３の押圧力Ｆ３）を現在の設定値よりも小さく設定して、研削速度を抑える。

一方、Ｓ１４の判定がＮｏの場合、即ち算出した研削速度の平均値が下限基準値より低い場合はＳ１８に進む。そしてＳ１８において、現在の研削条件よりも研削部２０の押圧力を増す研削条件を次のワークの研削条件に設定して、この制御を終了する。押圧力を大きくして砥石１７の目立て作用が促進される押圧力になる研削条件を設定するステップ（研削条件設定ステップ）である。切れ味の評価値が低過ぎて、現在の研削条件では加工時間が長くなるので、研削部２０の押圧力（例えば図３の押圧力Ｆ３）を現在の設定値よりも大きく設定して、研削速度を速くする。

また、荒加工開始時の押圧力を大きくすることで、複数の砥石１７の砥粒の離脱と詰まったワークの材料の離脱を促進させる。つまり、砥石１７の目こぼれ、目つぶれ、目詰まりを、砥石１７を一皮むくように砥粒等を離脱させて新たな砥粒を露出させることによって解消するように、砥石１７の目立て作用が促進される押圧力に設定している。この荒加工の研削開始時に目立て作用を促進させる押圧力は、短時間だけ、後の荒加工の押圧力よりも大きく設定することもできる。

図５のＳ１７の研削速度を抑える押圧力になる研削条件を設定するステップと、Ｓ１８の荒加工の研削開始時に砥石１７の目立て作用が促進される押圧力になる研削条件を設定するステップについて、図６、図７のフローチャートに基づいて説明する。

図６は押圧力を減じるように設定を変更するものである。
Ｓ３１において、現在の設定拡径速度が通常モードに設定されているか否か判定する。Ｓ３１の判定がＹｅｓ（通常モード）の場合はＳ３２に進み、Ｓ３１の判定がＮｏ（通常モードではない）の場合はＳ３４に進む。

Ｓ３２において、現在の設定押圧力に所定の減圧値（負値）を加算すると通常モードの下限押圧力を下回るか否か判定する。所定の減圧値は、例えば−５［ＭＰａ］に予め設定されているが、適宜設定可能である。Ｓ３２の判定がＮｏの場合にはＳ３３に進み、Ｓ３３において、現在の設定押圧力に所定の減圧値を加算した値を押圧力に設定してリターンする。一方、Ｓ３２の判定がＹｅｓの場合には、現在の設定押圧力よりも低い押圧力を設定できないため、図５のＳ１９に進んで異常報知して終了する。

Ｓ３１の判定がＮｏの場合にＳ３４において、現在の設定拡径速度が高速モードに設定されているか否か判定する。Ｓ３４の判定がＹｅｓ（高速モード）の場合はＳ３５に進み、Ｓ３４の判定がＮｏ（高速モードではない）の場合はＳ３８に進む。

Ｓ３５において、現在の設定押圧力に上記の所定の減圧値を加算すると高速モードの下限押圧力を下回るか否か判定する。Ｓ３５の判定がＮｏの場合にはＳ３６に進み、Ｓ３６において、現在の設定押圧力に所定の減圧値を加算した値を押圧力に設定してリターンする。一方、Ｓ３５の判定がＹｅｓの場合には、現在の設定押圧力よりも低い押圧力を設定できないため、Ｓ３７に進む。そしてＳ３７において、現在の設定拡径速度に所定の減速値（負値）を加算した値を拡径速度に設定して、即ち通常モードに変更設定してリターンする。

Ｓ３４の判定がＮｏの場合にＳ３８において、現在の設定拡径速度が最高速モードに設定されているか否か判定する。Ｓ３８の判定がＹｅｓ（最高速モード）の場合はＳ３９に進み、Ｓ３８の判定がＮｏ（最高速モードではない）の場合は、設定可能な拡径速度に該当しないため、図５のＳ１９に戻って異常報知して終了する。

Ｓ３９において、現在の設定押圧力に上記の所定の減圧値を加算すると最高速モードの下限押圧力を下回るか否か判定する。Ｓ３９の判定がＮｏの場合にはＳ４０に進み、Ｓ４０において、現在の設定押圧力に所定の減圧値を加算した値を押圧力に設定してリターンする。一方、Ｓ３９の判定がＹｅｓの場合には、現在の設定押圧力よりも低い押圧力を設定できないため、Ｓ４１に進む。そしてＳ４１において、現在の設定拡径速度に所定の減速値を加算した値を拡径速度に設定して、即ち高速モードに変更設定してリターンする。

図７は押圧力を増すように設定を変更するものである。
Ｓ５１において、現在の設定拡径速度が通常モードに設定されているか否か判定する。Ｓ５１の判定がＹｅｓ（通常モード）の場合はＳ５２に進み、Ｓ５１の判定がＮｏ（通常モードではない）の場合はＳ５５に進む。

Ｓ５２において、現在の設定押圧力に所定の増圧値（正値）を加算すると通常モードの上限押圧力を上回るか否か判定する。所定の増圧値は、例えば＋５［ＭＰａ］に予め設定されているが、適宜設定可能である。Ｓ５２の判定がＮｏの場合にはＳ５３に進み、Ｓ５３において、現在の設定押圧力に所定の増圧値を加算した値を押圧力に設定してリターンする。一方、Ｓ５２の判定がＹｅｓの場合には、現在の設定押圧力よりも高い押圧力を設定できないため、Ｓ５４に進む。そしてＳ５４において、現在の設定拡径速度に所定の増速値（正値）を加算した値を拡径速度に設定して、即ち高速モードに変更設定してリターンする。

Ｓ５５において、現在の設定拡径速度が高速モードに設定されているか否か判定する。Ｓ５５の判定がＹｅｓ（高速モード）の場合はＳ５６に進み、Ｓ５５の判定がＮｏ（高速モードではない）の場合はＳ５９に進む。

Ｓ５６において、現在の設定押圧力に上記の所定の増圧値を加算すると高速モードの上限押圧力を上回るか否か判定する。Ｓ５６の判定がＮｏの場合にはＳ５７に進み、Ｓ５７において、現在の設定押圧力に所定の増圧値を加算した値を押圧力に設定してリターンする。一方、Ｓ５６の判定がＹｅｓの場合には、現在の設定押圧力よりも高い押圧力を設定できないため、Ｓ５８に進む。そしてＳ５８において、拡径速度を現在の設定拡径速度に所定の増速値を加算した値に設定して、即ち最高速モードに変更してリターンする。

Ｓ５５の判定がＮｏの場合にＳ５９において、現在の設定拡径速度が最高速モードに設定されているか否か判定する。Ｓ５９の判定がＹｅｓ（最高速モード）の場合はＳ６０に進み、Ｓ５９の判定がＮｏ（最高速モードではない）の場合は、設定可能な拡径速度に該当しないため、図５のＳ１９に戻って異常報知して終了する。

Ｓ６０において、現在の設定押圧力に上記の所定の増圧値を加算すると最高速モードの上限押圧力を上回るか否か判定する。Ｓ６０の判定がＮｏの場合にはＳ６１に進み、Ｓ６１において、現在の設定押圧力に所定の増圧値を加算した値を押圧力に設定してリターンする。一方、Ｓ６０の判定がＹｅｓの場合には、現在の設定押圧力よりも高い押圧力を設定できないため、図５のＳ１９に進んで異常報知して終了する。

ワークの円筒状の内周面２をホーニング加工する毎に、即ち１回ホーニング加工する毎に上記の砥石１７の切れ味の評価値に基づいて次のホーニング加工の研削条件を変更することができる。

ワークが複数気筒を備えたエンジン（例えば４気筒エンジン）のシリンダライナである場合には、１つのエンジンの４つのシリンダライナを同じ研削条件でホーニング加工することが、例えば工程管理や品質管理等の観点から好ましい場合がある。このような場合には、１つのエンジンの４つのシリンダライナの研削情報に基づいてエンジン毎に砥石１７の切れ味の評価値を算出し、次のシリンダライナのホーニング加工の研削条件をエンジン毎に設定する。複数のエンジンについてエンジン毎に研削速度を算出し、これらの平均値を砥石１７の切れ味の評価値として算出して次の研削条件をエンジン毎に設定することもできる。

以上のような研削条件の変更設定を行うホーニング加工装置１を用いて、ワークとして４気筒エンジンのシリンダライナをホーニング加工した場合に、ホーニング加工の加工時間の推移を図８に示す。ここでは、目標として設定されている１つのシリンダライナの標準加工時間は約４５秒である。ホーニング加工されたシリンダライナの加工数が増加しても、砥石１７の切れ味が良好なので、加工時間が４気筒エンジンのシリンダライナを加工する標準加工時間の３分程度に概ね一定に維持されている。

従来（図９参照）は、エンジンのホーニング加工数が増えるにつれて加工時間が長くなり、例えばホーニング加工数が６５台で加工時間の上限値（４分）に達し、研削条件を変更していた。これに対し図８では、そのホーニング加工数を超えても加工時間が３分程度に概ね一定に維持されているので、砥石１７の切れ味の低下を補うように研削条件を変更設定している効果が表れている。

また、概ね標準加工時間でホーニング加工できるので、この標準加工時間から導かれる例えば１日当たりのホーニング加工数通りにホーニング加工を行うことが可能になる。従って、これまで標準加工時間よりも加工時間が長くなっていた分（図９のハッチング部分、総加工時間の１１％に相当する）だけホーニング加工できなかったワークについて、ホーニング加工を行うことが可能になり、生産性が向上する。

上記実施形態のホーニング加工装置１及びホーニング加工方法の作用、効果について説明する。
ホーニング加工装置１は、制御部２５が記憶装置２７の研削情報に基づいて砥石１７の研削速度の平均値（研削部２０の切れ味の評価値）を算出する。そして、この研削速度の平均値が予め設定された下限基準値（基準値）以下の場合に、次のワークの荒加工開始時に研削部２０（砥石１７）を押し当てる押圧力を現在の設定押圧力よりも増加させた研削条件を設定して、砥石１７の目立て作用を促進させる。

砥石１７の目立て作用の促進によって研削部２０（砥石１７）の切れ味が回復するので、荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難くなり、ホーニング加工の加工時間が略一定に維持される。

また、制御部２５は、算出した研削速度の平均値が下限基準値以下の場合に、次のワークの荒加工時の研削部２０の拡径速度を現在の設定拡径速度よりも増加させた研削条件を設定する。従って、切れ味が低下している研削部２０であっても、研削部２０（砥石１７）の押圧力が増すので研削速度が速くなり、荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難くなるので、ホーニング加工の加工時間が略一定に維持される。

ワークが複数気筒を備えたエンジンのシリンダライナである場合には、制御部２５は、エンジン毎に算出した研削速度の平均値に基づいて、次のエンジンのシリンダライナの荒加工の研削条件をエンジン毎に設定する。１つのエンジンの複数のシリンダライナを同じ研削条件で研削することにより、気筒間の加工ばらつきが抑えられると共に、ホーニング加工の加工時間の維持に寄与する。

上記のホーニング加工装置１を用いて、設定された研削条件に従ってワークの円筒状の内周面２の荒加工と仕上加工を行うホーニング加工方法は、情報記憶ステップと評価ステップと研削条件設定ステップを備えている。情報記憶ステップでは、荒加工時に収集した研削情報を記憶する。評価ステップでは、記憶された研削情報に基づき研削部２０の切れ味の評価値を算出する。研削条件設定ステップでは、研削部２０の切れ味の評価値が予め設定された基準値以下の場合に、砥石１７の目立て作用を促進させるように、次のワークの荒加工開始時に研削部２０を内周面２に押し当てる押圧力を現在の設定押圧力よりも増加させた研削条件を設定する。

砥石１７の目立て作用の促進によって研削部２０（砥石１７）の切れ味が回復するので、荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難くなり、ホーニング加工の加工時間が略一定に維持される。

また、研削条件設定ステップでは、研削部２０の切れ味の評価値が基準値以下の場合に、研削部２０の拡径速度を現在の設定拡径速度よりも大きい速度に設定する。これにより、切れ味が低下している研削部２０であっても、研削部２０（砥石１７）の押圧力が増すので研削速度が速くなり、荒加工における所定の内径になるまでの加工時間が長くなり難いので、ホーニング加工の加工時間が略一定に維持される。

ワークが複数気筒を備えたエンジンのシリンダライナである場合に、研削条件設定ステップでは、エンジン毎に算出した研削部２０の切れ味の評価値に基づいて、次のエンジンのシリンダライナの荒加工の研削条件をエンジン毎に設定する。１つのエンジンの複数のシリンダライナを同じ研削条件で研削することにより、気筒間の加工ばらつきが抑えられると共に、ホーニング加工の加工時間の維持に寄与する。

複数気筒を備えたエンジンのシリンダライナのホーニング加工について説明したが、本発明のホーニング加工装置１及びホーニング加工方法は、円筒状の内周面をホーニング加工する様々なワークに適用することができる。その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく上記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はその種の変更形態をも包含するものである。

１ ：ホーニング加工装置
２ ：内周面
３ ：ホーニングツール
４ ：本体軸
５ ：本体軸駆動機構
６ ：油圧作動軸
６ａ，６ｂ ：油圧作動軸傾斜部
７ ：モータ作動軸
７ａ，７ｂ ：テーパ部
８ ：油圧供給源
９ ：シリンダ部
９ａ，９ｂ：油圧室
１０ ：隔壁部
１２ ：駆動モータ
１３ ：外ネジ
１４ ：内ネジ
１５ ：ヘッド部
１６，１７ ：砥石
１６ａ，１７ａ ：支持部材
１６ｂ，１６ｃ，１７ｂ，１７ｃ ：傾斜部
１６ｄ，１７ｄ ：連結部材
１８ ：エア供給源
１９ ：エアゲージ
２０ ：研削部
２１ ：ロードセル
２２ ：油圧拡径機構
２３ ：モータ拡径機構
２５ ：制御部
２６ ：演算装置
２７ ：記憶装置

Claims (6)

1. ワークの円筒状の内周面を研削するための複数の砥石が周方向に配置された研削部と、前記研削部を拡径させて前記内周面に押し当てる拡径手段と、前記研削部を周方向に回転させながら前記内周面の軸方向に往復移動させる移動手段と、前記内周面の内径を計測する計測手段を有し、設定された研削条件に従って荒加工と仕上加工を行うホーニング加工装置において、
   荒加工の研削条件を設定して加工制御する制御手段と、荒加工時に収集した研削情報を記憶する情報記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記情報記憶手段の研削情報に基づいて前記研削部の切れ味の評価値を算出し、この評価値が予め設定された基準値以下の場合には、次のワークの荒加工開始時に前記研削部を押し当てる押圧力を現在の設定押圧力よりも増加させた研削条件を設定して、前記砥石の目立て作用を促進させることを特徴とするホーニング加工装置。
2. 前記制御手段は、前記評価値が前記基準値以下の場合には、次のワークの荒加工時の前記研削部の拡径速度を現在の設定拡径速度よりも増加させた研削条件を設定することを特徴とする請求項１に記載のホーニング加工装置。
3. 前記ワークは複数気筒を備えたエンジンのシリンダライナであり、
   前記制御手段は、前記エンジン毎に算出した前記評価値に基づいて、次のエンジンのシリンダライナの荒加工の研削条件をエンジン毎に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のホーニング加工装置。
4. ワークの円筒状の内周面を研削するための複数の砥石が周方向に配置された研削部と、前記研削部を拡径させて前記内周面に押し当てる拡径手段と、前記研削部を周方向に回転させながら前記内周面の軸方向に往復移動させる移動手段と、前記内周面の内径を計測する計測手段を有するホーニング加工装置を用いて、設定された研削条件に従って前記内周面の荒加工と仕上加工を行うホーニング加工方法において、
   荒加工時に収集した研削情報を記憶する情報記憶ステップと、
   記憶された研削情報に基づき前記研削部の切れ味の評価値を算出する評価ステップと、
   前記評価値が予め設定された基準値以下の場合に、前記砥石の目立て作用を促進させるように、次のワークの荒加工開始時に前記研削部を押し当てる押圧力を現在の設定押圧力よりも増加させた研削条件を設定する研削条件設定ステップを備えたことを特徴とするホーニング加工方法。
5. 前記研削条件設定ステップでは、前記評価値が前記基準値以下の場合に、前記研削部の拡径速度を現在の設定拡径速度よりも大きい速度に設定する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。
6. 前記ワークは複数気筒を備えたエンジンのシリンダライナであり、
   前記研削条件設定ステップでは、前記エンジン毎に算出した前記評価値に基づいて、次のエンジンのシリンダライナの荒加工の研削条件をエンジン毎に設定することを特徴とする請求項４又は５に記載のホーニング加工方法。

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