JP3326964B2 - ホーニング加工方法 - Google Patents

ホーニング加工方法

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JP3326964B2
JP3326964B2 JP10118894A JP10118894A JP3326964B2 JP 3326964 B2 JP3326964 B2 JP 3326964B2 JP 10118894 A JP10118894 A JP 10118894A JP 10118894 A JP10118894 A JP 10118894A JP 3326964 B2 JP3326964 B2 JP 3326964B2
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被加工物の円筒内面
を砥石が取付けられたホーニングヘッドの回転によって
研削加工するホーニング加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ホーニング加工は、円筒内面を有する例
えばエンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア
の最終精密仕上げ加工に用いられるもので、回転及び上
下動する円柱状のホーニングヘッドの周囲には、上下方
向に長い砥石が周方向に沿って複数取付けられている。
複数の砥石は、ホーニングヘッドに対して半径方向に移
動可能であり、円筒内面に対して所定の拡張圧力が付与
された状態でホーニング加工が行われる。
【0003】上記したようなホーニング加工において
は、被加工物や砥石などの冷却を行う必要があり、例え
ば特開昭61−270070号公報には、ホーニング加
工の際に、シリンダボアの熱膨張を抑制するために、シ
リンダボアの外周側に設けられたウォータジャケット内
に冷却液を供給する方法が開示されている。
【0004】上記公報記載の技術は、シリンダブロック
上面のウォータジャケット開口部を蓋体で覆った状態
で、シリンダブロックの幅方向側面の外壁に設けた孔か
らポンプなどを用い配管を通して冷却液を供給し、供給
された冷却液は、シリンダブロック前後の外壁に設けた
排出孔から排出される。このようにしてウォータジャケ
ット内に冷却液を供給しながらシリンダボアに対するホ
ーニング加工を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウォータジ
ャケットはシリンダボアの全周にわたり設けられている
わけではなく、特に浅底あるいはサイアミーズタイプの
シリンダブロックでは、シリンダボア周囲の一部に設け
られるのが一般的である。このため、前述したようなウ
ォータジャケットに冷却液を供給してシリンダボアを冷
却する従来のホーニング加工では、シリンダボアの冷却
は全周にわたって均一にできず、冷却される部分と冷却
されない部分との温度差が大きくなり、加工終了後放置
し温度低下した状態でのシリンダボア形状が、テーパや
楕円などとなって真円度に対する誤差が大きくなりやす
く、加工精度が低下するという問題がある。また、上記
従来のホーニング加工では、ウォータジャケット開口部
を覆う蓋体や、ウォータジャケットに冷却液を供給する
ためのポンプや配管などを、被加工物であるシリンダブ
ロック側に設ける必要があるなど、設備が大掛かりとな
り、多大なコストアップを招くことになる。
【0006】そこで、この発明は、大きなコストアップ
を招くような設備を必要とすることなく、円筒内面の加
工精度を向上させることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第1に、被加工物の円筒内面を砥石が
取付けられたホーニングヘッドの回転によって研削加工
するホーニング加工方法において、前記円筒内面を冷却
せずにホーニング加工を行う荒加工工程と、前記円筒内
面を冷却せずにホーニング加工を行う仕上げ加工工程と
の間に、前記円筒内面を冷却する冷却工程を付加した加
工方法としてある。
【0008】第2に、第1の方法において、荒加工後、
円筒内面の加工部位によって発生する高温度部と低温度
部との温度差Δtが、熱膨張率をα、円筒内の直径をd
[mm]として、Δt≦0.01/(α×d)の関係と
なるまで冷却する方法としてある。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【作用】第1の方法によれば、荒加工工程終了時に、円
筒内面を有する被加工物の加工部位によって高温度部と
低温度部とが発生している場合に、冷却工程にて被加工
物を冷却すると、前記高温度部と低温度部との温度差が
小さくなり、この状態で仕上げ加工を行えば、仕上げ加
工終了直後の被加工物は加工部位による温度差が小さく
抑えられ、このため、放置後、温度が下がった状態での
収縮量も全体で大きな差は発生せず、円筒内面の真円度
の誤差が少ないものとなる。
【0016】第2の方法によれば、荒加工後、高温度部
と低温度部との温度差Δtが、0.01/(α×d)以
下となるまで冷却すると、仕上げ加工前の熱膨張が所定
値以下に抑えられ、その分仕上げ加工における加工精度
が向上する。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。
【0024】図1(a)は、この発明の一実施例を示す
ホーニング加工方法における加工工程図であり、荒加工
工程と仕上げ加工工程との間に冷却工程を設けてある。
このホーニング加工は、図2に示すように、被加工物で
あるエンジンのシリンダブロック1における円筒内面を
有するシリンダボア3の内面を、ホーニングヘッド5を
用いて研削加工するものである。シリンダブロック1
は、シリンダボア3の上部周囲にウォータジャケット7
が形成され、下端部にはスカート部9を有している。
【0025】ホーニングヘッド5の外周部には、周方向
に沿って複数の砥石11が設けられている。この砥石1
1は、上方から油圧シリンダなどによる拡張圧力Pが付
与されるテーパコーン13の下降によりシュー15を介
してシリンダボア3の内面に対し所定の押付け圧力で押
付けられ、この状態でホーニングヘッド5が回転及び上
下動することにより、シリンダボア3の内面を研削加工
する。
【0026】荒加工工程では、拡張圧力Pを高めに設定
し、砥石11によるシリンダボア3の内面への加工時で
の押付け圧力を高めた状態で行って単位時間当たりの研
削量を多くする。一方、仕上げ加工工程では、荒加工と
は逆に拡張圧力Pを低く設定し、砥石11によるシリン
ダボア3の内面への加工時での押付け圧力を低くした状
態で行って単位時間当たりの研削量を少なくし、加工径
の安定化を図る。
【0027】図1(b)はシリンダボア3の上下方向に
沿った温度変化を、図1(c)はそのときのシリンダボ
ア3の内面形状をそれぞれ示しており、これら各図は共
に、荒加工工程での加工前及び加工直後,冷却工程後,
仕上げ加工工程での加工直後及び放置後でのものをそれ
ぞれ順に示している。
【0028】荒加工工程では、シリンダボア3の温度
は、図1(b)に示すように、加工前には上下方向に沿
って一定であるとし、加工直後には上部側程高くなって
いる。これは上部側がシリンダボア3の開放端であり、
下部側にはスカート部9が連続して形成されていること
から、上部側が熱容量が小さく、下部側が熱容量が大き
いためである。このときのシリンダボア形状は、加工
前,加工直後共に軸方向(上下方向)に沿ってほぼ同一
径である。
【0029】冷却工程では、拡張圧力Pを零もしくは小
さくした状態でホーニングヘッド5を回転させつつ、シ
リンダボア3の内面とホーニングヘッド5との間に、油
性の切削液などの冷却液を供給するなどしてシリンダボ
ア3を冷却する。冷却後のシリンダボア3の温度分布
は、図1(b)に示すように、冷却工程がない場合の破
線の状態から実線の状態となり、上下方向の温度差が小
さくなる。このときのシリンダボア3の内面形状は、上
部側程温度の低下量が大きいので、これに伴い上部側程
収縮量が多く、このため冷却後のシリンダボア形状は、
図1(c)に示すように、上端部付近の直径が他の部位
に比べて小さいものとなる。冷却工程がない場合には、
上端部付近は破線で示すように他の部位とほぼ同等の直
径が維持されている。
【0030】上記冷却工程では、シリンダボア3の上部
における最高温度Tmax と、同下部における最低温度T
min との温度差Δtが、シリンダボア3の熱膨張率を
α、直径をd[mm]として、Δt≦0.01/(α×
d)の関係となるまで冷却する。これにより、次の仕上
げ加工前のシリンダボア3の熱膨張が10μm以下とな
り、その分仕上げ加工精度が向上することになる。熱膨
張が10μmを越えると、エンジンとして音、振動のレ
ベルが顕著になる。
【0031】次に、仕上げ加工工程に移行するが、この
加工終了直後でのシリンダボア3の温度分布は、図1
(b)に示すように、その前工程で冷却を行ったことに
より、実線で示すように上下でそれほど大きな差は発生
していない。このときのシリンダボア3の内面形状は、
冷却後の上端側の小径部位が削除され、図1(c)に示
すように、上下方向に沿って一定の直径となっている。
【0032】このように、上部側の温度が若干ではある
が他の部位より高いものの、温度差はそれ程大きくない
ので、仕上げ加工終了後シリンダブロック1を放置し、
その温度が低下して図1(b)に示すように、温度分布
が荒加工前と同様上下方向に沿って均一になっても、シ
リンダボア3の内面形状は、図1(c)の実線で示すよ
うに、上部側の収縮量は他の部位に比較してそれ程多い
ものではない。この結果、下端と上端との内径差t1
極めて小さいものとなり、小さなテーパ形状で真円度の
誤差が少なくなり、加工精度が向上したものとなる。
【0033】これに対し、冷却工程がない場合の仕上げ
加工直後の温度分布は、図1(b)の破線で示すよう
に、荒加工直後での上下の温度差よりさらに大きくなっ
ている。この状態から、シリンダブロック1を放置し、
その温度が低下して上下の温度差が解消された状態にな
ると、仕上げ加工直後での上部側の温度が下部側に比べ
てかなり大きいので、上部側の収縮量も図1(c)の破
線で示すように大きくなり、下端と上端との内径差t2
は大きく、大きなテーパ形状を呈するものとなる。
【0034】このように、荒加工工程と仕上げ加工工程
との間に冷却工程を付加することで、ホーニング加工終
了後のシリンダボア内面の加工精度が向上し、シリンダ
ボアの真円度の誤差が少なくなる。この場合、シリンダ
ボア3の内面とホーニングヘッド5との間に冷却液を供
給するという冷却工程を、荒加工工程と仕上げ加工工程
との間に設けるだけであるので、冷却のための大掛かり
な設備などは不要であり、大きなコストアップが伴うこ
ともない。
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】なお、上記した実施例では、シリンダブロ
ックにおけるシリンダボアに対してホーニング加工を行
う例を示したが、シリンダボアに限らず、他の円筒内面
を有する被加工物にこの発明を適用できる。
【0058】
【発明の効果】以上説明してきたように、第1の発明に
よれば、荒加工工程終了時に、円筒内面を有する被加工
物の加工部位によって高温度部と低温度部とが発生して
いる場合に、この状態で被加工物を冷却工程にて冷却す
ると、前記高温度部と低温度部との温度差が小さくな
り、冷却後に仕上げ加工を行えば、仕上げ加工直後の被
加工物は加工部位による温度差が、冷却しない場合に比
べて小さくなり、このため、放置後、温度が下がった状
態での収縮量も全体で大きな差は発生せず、円筒内面の
真円度の誤差が少ないものとなって加工精度が向上した
ものとなる。また、この場合、円筒内面を有する被加工
物を冷却するための冷却工程を、荒加工工程と仕上げ加
工工程との間に設けるだけであるので、冷却のための大
掛かりな設備などは不要であり、大きなコストアップが
伴うこともない。
【0059】第2の発明によれば、荒加工後、高温度部
と低温度部との温度差Δtが、0.01/(α×d)以
下となるまで冷却することにより、仕上げ加工前の熱膨
張が所定値以下に抑えられ、その分仕上げ加工での加工
精度を向上させることができる。
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの発明の一実施例を示すホーニング
加工方法の加工工程図、(b)はこの加工方法でのシリ
ンダボアの温度分布図、(c)はこの加工方法でのシリ
ンダボア形状図である。
【図2】図1の加工方法にてシリンダボアにホーニング
加工を行う状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 シリンダブロック(被加工物) 3 シリンダボア(円筒内面) 5 ホーニングヘッド 11 砥石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 33/02 B24B 1/00 B24B 33/10 B24B 55/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物の円筒内面を砥石が取付けられ
    たホーニングヘッドの回転によって研削加工するホーニ
    ング加工方法において、前記円筒内面を冷却せずにホー
    ニング加工を行う荒加工工程と、前記円筒内面を冷却せ
    ずにホーニング加工を行う仕上げ加工工程との間に、前
    記円筒内面を冷却する冷却工程を付加したことを特徴と
    するホーニング加工方法。
  2. 【請求項2】 荒加工後、円筒内面の加工部位によって
    発生する高温度部と低温度部との温度差Δtが、熱膨張
    率をα、円筒内の直径をd[mm]として、Δt≦0.
    01/(α×d)の関係となるまで冷却することを特徴
    とする請求項1記載のホーニング加工方法。
JP10118894A 1994-05-16 1994-05-16 ホーニング加工方法 Expired - Lifetime JP3326964B2 (ja)

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DE10348419C5 (de) * 2003-10-14 2011-06-30 Gehring Technologies GmbH, 73760 Verfahren zum Schrupphonen der Mantelfläche einer Bohrung
JP4996299B2 (ja) * 2007-03-27 2012-08-08 富士重工業株式会社 円筒内周面のホーニング装置
JP4666178B2 (ja) * 2007-04-20 2011-04-06 日産自動車株式会社 ホーニング加工方法および加工装置

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