JP3405060B2 - ホーニング加工方法及び同方法に使用する制御装置 - Google Patents

ホーニング加工方法及び同方法に使用する制御装置

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JP3405060B2 JP11919096A JP11919096A JP3405060B2 JP 3405060 B2 JP3405060 B2 JP 3405060B2 JP 11919096 A JP11919096 A JP 11919096A JP 11919096 A JP11919096 A JP 11919096A JP 3405060 B2 JP3405060 B2 JP 3405060B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホーニング加工方
法及び同方法に使用する制御装置に係り、さらに詳細に
は、ホーニングツールに備えた砥石を被加工物における
加工穴の内周面へ圧接するための拡張圧を小さく制御し
て最終仕上げ加工を行うとき、単位時間当りの加工径の
変化率を測定して拡張圧,ホーニングツールの周速及び
ストローク速を適性に制御して加工するホーニング加工
方法及び同方法に使用する制御装置に関する。
【従来の技術】ホーニングツールを用いてホーニング加
工を行うとき、ホーニングツールに備えた砥石を被加工
物における加工穴の内周面へ圧接し、ホーニングツール
を回転すると共に軸方向へ往復動して加工を行ってい
る。仕上げ加工時には、加工穴の内周面に対して砥石を
圧接するための拡張圧を大きくして粗仕上げ加工を行っ
た後に、上記拡張圧を中程度にして中仕上げ加工を行
い、その後に、拡張圧を小さくして最終仕上げ加工を行
っている。
【発明が解決しようとする課題】前述のごとく拡張圧を
小さくして最終仕上げ加工を行うとき、ホーニングツー
ルが予め新しいホーニングツールに交換してあって、砥
石の切れ味が良い場合には、単位時間当りの研削量が多
くなり、被加工物の加工穴の直径が大きくなりすぎるこ
とがある。また、単位時間当りの研削量が多くなること
により面粗度が低下すると共にクロスハッチの明瞭度が
悪いという問題がある。
【課題を解決するための手段】本発明は前述のごとき従
来の問題に鑑みてなされたもので、請求項1に係る発明
は、ホーニングツールに備えた砥石を被加工物における
加工穴の内周面へ圧接するための拡張圧を小さく制御し
て最終仕上加工を行うとき、拡張圧を小さくして最終仕
上げ加工を開始し一定時間毎に加工穴の変化率を演算す
る(a)工程と、上記変化率を予め設定した設定値と比
較する(b)工程と、最終仕上げ加工を 開始しての経過
時間と予め設定した設定時間とを比較する(c)工程
と、前記(b)工程においての変化率が設定値より小又
は等しく、かつ前記(c)工程においての経過時間が設
定時間より小の場合にはそのまま加工を続行する(d)
工程と、前記(b)工程においての変化率が設定値より
大で、かつ前記(c)工程においての経過時間が設定時
間より小の場合には、拡張圧、ホーニングツールの周速
及びストローク速を小さくする(e)工程と、前記
(a)工程から(e)工程を繰り返す(f)工程と、経
過時間が設定時間に等しくなったときに最終仕上げ加工
を終了する(g)工程との各工程よりなるホーニング加
工方法である請求項2に係る発明は、ホーニングツー
ルに備えた砥石を被加工物における加工穴の内周面へ圧
接するための拡張圧を小さく制御して最終仕上加工を行
うときの制御装置において、拡張圧を小さくして最終仕
上げ加工を開始し一定時間毎に加工穴の変化率を演算す
る演算処理装置と、上記変化率を予め設定した設定値と
比較すると共に最終仕上げ加工を開始しての経過時間と
予め設定した設定時間とを比較する比較部と、前記変化
率が設定値より小又は等しく、かつ前記経過時間が設定
時間より小の場合にはそのまま加工を続行し、前記変化
率が設定値より大でかつ前記経過時間が設定時間より小
の場合には、拡張圧、ホーニングツールの周速及びスト
ローク速を小さくするための制御信号をホーニング制御
回路へ出力する前記演算処理装置とを備えた構成であ
【発明の効果】前述のごとき本発明によれば、ホーニン
グツールに備えた砥石を被加工物における加工穴の内周
面へ圧接するための拡張圧を小さく制御して最終仕上げ
加工を行うとき、一定時間毎に加工径の変化率を求め、
この変化率を設定して比較した結果に基いて拡張圧を制
御してホーニング加工を行うものであるから、加工径の
変化率に対応して拡張圧をフィードバック制御すること
になり、最終仕上げ加工時に、加工穴の内周面に対する
砥石の圧接を適正に制御できることになり、上記圧接が
過大であることによる問題点が解消できると共に、上記
圧接が過小であることによる加工能率低下を抑制するこ
とができる。また、単位時間当りの研削加工量を制御で
きることになり、最終仕上げ加工終了を時間でもって制
御するに当り、加工量を適正に制御でき、加工穴の直径
を許容値内に加工することが容易であると共に、加工量
が適正であることにより、面粗度及びクロスハッチの明
瞭度を良くできるものである。さらに、最終仕上げ加工
を開始して、予め設定された設定時間に達したときに終
了するものであるから、加工時間が長大になることを抑
制して作業能率向上を図ることができる。すなわち、最
終仕上げ加工時に、拡張圧,ホーニングツールの周速,
ストローク速をフィードバック制御する態様となり、最
終仕上げ加工時における研削加工量を適正に制御でき、
加工精度の向上を図ることができるものである。
【発明の実施の形態】理解を容易にするために、先ず、
図2を用いてホーニングツール1の全体的構成について
概略的に説明する。ホーニングツール1は、ホーニング
盤(図示省略)に備えた上下動可能かつ回転可能なスピ
ンドルの下端部に着脱交換可能に装着して使用されるも
のであり、このホーニングツール1のツール本体3に
は、被加工物Wにおける加工穴WHの内周面を研削加工
する砥石5を備えた複数の砥石シュー7が周方向に等間
隔に配置してある。上記各砥石シュー7は放射方向(径
方向)に移動可能に設けられており、適宜の付勢手段に
よって放射内方向へ常に付勢されている。この付勢手段
に抗して各砥石シュー7を放射外方向へ移動させるため
に、前記ツール本体3内には、各砥石シュー7を外方向
へ押圧するためのテーパ部9Tを備えた拡張ロッド9が
上下動可能に備えられている。さらに、前記ツール本体
3の外周には、被加工物Wの加工穴WHに沿ってホーニ
ングツール1を案内する複数のガイド部材11が周方向
に等間隔に設けてあり、適宜位置の複数のガイド部材1
1には、エアーマイクロメータにおける測定部としての
定寸ノズル13が設けてある。このエアーマイクロメー
タは、定寸ノズル13から加工穴WHの内周面へエアー
を噴出したときの背圧を、空気圧を電圧に変換するA/
E変換器15によって検出し、このA/E変換器15の
検出値に基いて定寸ノズル13と加工穴WHの内周面と
の間の間隙寸法を演算処理装置19において演算する構
成である。前記構成において、内径を予め高精度に加工
したマスターリング17の穴内にホーニングツール1を
位置決めし、定寸ノズル13からエアーを噴出してマス
ターリング17の内周面と定寸ノズル13との間隙を測
定して定寸ノズル13の位置を求めた後、上記ホーニン
グツール1を被加工物Wの加工穴WH内に挿入し、ホー
ニング盤のスピンドルに備えた流体圧シリンダ(図示省
略)を作動して拡張ロッド9を押し下げると、テーパ部
9Tによって各砥石シュー7が放射外方向へ移動され、
各砥石シュー7に備えた砥石5が加工穴WHの内周面へ
圧接される。上述のごとく砥石5を加工穴WHの内周面
へ圧接した状態において、ホーニング制御回路21の制
御の下にホーニング盤におけるスピンドルを回転し、か
つ上下動することにより、被加工物Wの加工穴WHのホ
ーニング加工が行われる。ホーニング加工後に、定寸ノ
ズル13から加工穴WHの内周面へエアーを噴出し、こ
のときの背圧をA/E変換器15によって検出すること
により、定寸ノズル13と加工穴WHの内周面との間の
間隙寸法を検知でき、加工穴WHの直径を測定すること
ができる。前記被加工物Wにおける加工穴WHの内周面
に対する砥石5の圧接力の大きさ(拡張圧)は、ホーニ
ング盤におけるスピンドルに備えた前記流体圧シリンダ
へ供給する作動流体の圧力Pを前記ホーニング制御回路
21により制御することによって容易に制御することが
できる。すなわち、ホーニング加工時における拡張圧,
ホーニングツール1の周速V,ストローク速Sは、ホー
ニング制御回路21の制御の下に容易に制御することが
できるものである。ところで、ホーニング加工における
仕上げ工程では、前記拡張圧を大きくして所定の定寸ま
で粗仕上げ加工を行った後、上記拡張圧を中程度にして
中仕上げ加工を行い、その後に、上記拡張圧を小さくし
て最終仕上げ加工を行うことが行われる。この最終仕上
げ加工はスパークアウトに相当するものであり、ホーニ
ングツール1が新しく砥石5の切れ味が良いときには単
位時間当りの切削量が多く、加工穴WHの径が大きくな
りすぎることがある。すなわち、例えば図4に示すTに
おいてホーニングツール1を新しいホーニングツールに
交換した場合には、新しいホーニングツール1における
砥石5の切れ味が良すぎるので、複数回加工する範囲H
においては加工穴径が大きすぎ、かつ面粗度が粗く、さ
らにクロスハッチの明瞭度の向上が見られないことがあ
る。しかし、上記範囲Hを過ぎると、砥石5になじみを
生じて単位時間当りの加工量が安定し、面粗度や加工穴
径の仕上げ寸法等が安定する傾向にある。そこで、本例
は、ホーニングツール1を新しいホーニングツールに交
換した場合であっても単位時間当りの加工量をほぼ一定
に制御して、面粗度や加工穴径の仕上げ寸法等の安定化
を図ろうとするものである。さて、図1に示すステップ
S1において拡張圧を大きくして粗仕上げ加工を行な
い、ステップS2において拡張圧を中程度にして中仕上
げ加工を行った後、ステップS3において拡張圧を小さ
くして最終仕上げ加工を開始すると、演算処理装置19
において計時が開示されると共に、一定時間毎に加工穴
WHの直径の測定が開始される。すなわち、拡張圧を小
さくして最終仕上げ加工が開始されると、ステップS4
において、一定時間毎に加工穴WHの直径が測定され、
演算処理装置19において単位時間当りの加工径の変化
率Δφ3 が演算される。そして、ステップS5におい
て、上記変化率Δφ3 と予め設定した設定値φcとを比
較すると共に、経過時間t3 と予め設定した設定時間T
3 との比較が行われる。なお、上記設定値φc 及び設定
時間T3 は経験に基いて最適値を予め求めておくもので
ある。上記ステップS5において、経過時間t3 が設定
時間T3 より小であり、かつ変化率Δφ3 が設定値φc
より小または等しい場合にはステップS6に移行し、拡
張圧P,ホーニングツール1の周速V,ストローク速S
を変更することなくステップS7に移行してそのまま加
工を続行し、ステップS4に戻る。前記ステップS5に
おいて、経過時間t3 が設定時間T3 より小で、かつ変
化率Δφ3 が設定値φc より大である場合にはステップ
S8に移行し、拡張圧P,周速V,ストローク速Sが共
に小さくなるように、前記演算処理装置19からホーニ
ング制御回路21へ指令信号を出力する。そして、前記
拡張圧P,周速V,ストローク速Sを小さくし、ステッ
プS9において加工を継続した後、ステップS4に戻
る。この場合、拡張圧P,周速V及びストローク速Sを
小さくしたので、ホーニングツール1による加工量が抑
制されることとなり、単位時間当りの加工径の変化率が
低下することになる。上述のごとく拡張圧P,周速V及
びストローク速Sを適宜に制御してホーニング加工を行
ない、ステップS5において経過時間t3 が設定時間T
3 に等しくなったことが判断されたときにはステップ
10へ移行して、拡張圧Pを小さくしての最終仕上げ加
工を終了する。以上の説明より理解されるように、本例
においては、拡張圧Pを小さくして最終仕上げ加工を行
うときは単なる時間管理の加工ではなく、単位時間当り
の径の変化率を測定し、この変化率が設定値より大のと
きには拡張圧を小さくすると共にホーニングツールにお
ける周速及びストローク速を小さくし、単位時間当りの
加工量が少なくなるように加工条件を低下してホーニン
グ加工を継続するものであるから、図3に示すように、
Tにおいて新しいホーニングツールに交換した場合であ
っても、加工穴径が過大になるようなことがないと共に
面粗度が大きくなることもなく、しかもクロスハッチ明
瞭度は良くなるものである。なお、前記説明において
は、加工穴WHの径を測定して加工径の変化率を演算
し、この変化率を測定値と比較する場合について説明し
たが、加工穴の径の変化率によって単位時間当りの加工
量を演算し、この単位時間当りの加工量と予め設定した
加工量の設定値の比較した結果に基いて前記拡張圧,ホ
ーニングツールの周速及びストローク速を制御しても良
いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のホーニング加工方法を示すフローチャ
ートである。
【図2】ホーニング加工方法の制御装置を示すブロック
説明図である。
【図3】本発明のホーニング加工方法による加工結果を
示す説明図である。
【図4】従来の加工方法による加工結果の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 ホーニングツール 3 ツール本体 5 砥石 13 定寸ノズル 15 A/E変換器 19 演算処理装置 21 ホーニング制御回路
───────────────────────────────────────────────────── 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 33/06 B24B 49/02 B24B 49/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホーニングツールに備えた砥石を被加工
    物における加工穴の内周面へ圧接するための拡張圧を小
    さく制御して最終仕上加工を行うとき、次の各工程より
    なることを特徴とするホーニング加工方法。 (a)拡張圧を小さくして最終仕上げ加工を開始し一定
    時間毎に加工穴の変化率を演算する工程、 (b)上記変化率を予め設定した設定値と比較する工
    程、 (c)最終仕上げ加工を開始しての経過時間と予め設定
    した設定時間とを比較する工程、 (d)前記(b)工程においての変化率が設定値より小
    又は等しく、かつ前記( c)工程においての経過時間が設定時間より小の場合に
    はそのまま加工を続行する工程、 (e)前記(b)工程においての変化率が設定値より大
    で、かつ前記(c)工程においての経過時間が設定時間
    より小の場合には、拡張圧、ホーニングツールの周速及
    びストローク速を小さくする工程、 (f)前記(a)工程から(e)工程を繰り返す工程、 (g)経過時間が設定時間に等しくなったときに最終仕
    上げ加工を終了する工程。
  2. 【請求項2】 ホーニングツールに備えた砥石を被加工
    物における加工穴の内周面へ圧接するための拡張圧を小
    さく制御して最終仕上加工を行うときの制御装置におい
    て、拡張圧を小さくして最終仕上げ加工を開始し一定時
    間毎に加工穴の変化率を演算する演算処理装置と、上記
    変化率を予め設定した設定値と比較すると共に最終仕上
    げ加工を開始しての経過時間と予め設定した設定時間と
    を比較する比較部と、前記変化率が設定値より小又は等
    しく、かつ前記経過時間が設定時間より小の場合にはそ
    のまま加工を続行し、前記変化率が設定値より大でかつ
    前記経過時間が設定時間より小の場合には、拡張圧、ホ
    ーニングツールの周速及びストローク速を小さくするた
    めの制御信号をホーニング制御回路へ出力する前 記演算
    処理装置とを備えたことを特徴とするホーニング加工方
    法に使用する制御装置。
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ATE548158T1 (de) * 2006-09-05 2012-03-15 Sunnen Products Co Bohrungsmessung vor und nach dem prozess unter verwendung eines mit vorschubkrafterfassung versehenen honvorrichtungszustellsystems
JP5018532B2 (ja) * 2007-06-07 2012-09-05 日産自動車株式会社 ホーニング加工方法およびホーニング加工制御装置

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