JP3435971B2 - ホーニング加工方法および同加工装置 - Google Patents

ホーニング加工方法および同加工装置

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JP3435971B2
JP3435971B2 JP6635596A JP6635596A JP3435971B2 JP 3435971 B2 JP3435971 B2 JP 3435971B2 JP 6635596 A JP6635596 A JP 6635596A JP 6635596 A JP6635596 A JP 6635596A JP 3435971 B2 JP3435971 B2 JP 3435971B2
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雅彦 飯泉
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ワークの加工孔
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
り、冷却液が供給されつつ研削加工を行うホーニング加
工方法および同加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ワークの加工孔内面、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内面を
精密に仕上げるには、ホーニング加工が施される。ホー
ニング加工は、砥石を円周方向に複数配置したホーニン
グヘッドを、ワークの加工孔内にて高速で回転させると
同時に軸方向に往復移動させて研削加工する(例えば特
開昭56−76374号公報参照)。
【0003】図3は、ホーニング加工装置の概略的な構
成図であり、砥石を備えたホーニングヘッド1により、
ワークであるシリンダブロック3の加工孔となるシリン
ダボア5に対し、ホーニング加工を行っている状態を示
している。このホーニング加工装置は、ホーニングヘッ
ド1の周囲にシリンダボア5の内面に向けてエアを吹き
付けるエアノズルが形成され、エアノズルから吹き出さ
れたエアの背圧もしくは流量に応じてシリンダボア5の
内径を測定するエアマイクロメータを備えている。
【0004】一方、シリンダブロック3の上部には、シ
リンダボア5の目標とする加工孔内径と同径の基準孔を
備えたマスタリング7が配置され、上記したエアマイク
ロメータにより、マスタリング7の基準孔径を測定した
後、シリンダボア5の内径を測定しつつ、この内径が前
記基準孔径に達するまでホーニング加工を継続する。
【0005】上記したようなホーニング加工の過程にお
いては、クーラント装置9により、所定温度に制御され
た冷却液であるクーラントが、ホーニングヘッド1、シ
リンダブロック3、マスタリング7をそれぞれ有するホ
ーニング加工設備に供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ホーニング
加工装置が設置される装置周囲の温度(室温)は、一定
ではなく、時間とともに変化しており、このため、冷却
液であるクーラントの温度も上記変化する室温に追従さ
せるべく、クーラント装置9により例えば室温より所定
温度低い温度に制御し、これにより室温変化があって
も、精度よいホーニング加工を行えるようにしている。
【0007】図4は、一点鎖線による室温変化に対し実
線によるクーラント温度が追従するよう制御されている
状態を示しており、時間TS が例えば午前8時30分と
してこのときクーラント装置9を含むホーニング加工装
置が起動してホーニング加工が開始され、時間TF が例
えば午後8時30分としてこのときクーラント装置9を
含むホーニング加工装置の動作が終了してホーニング加
工が終了されるものとする。
【0008】ここで、ホーニング加工開始時(時間
S )には、前日での加工動作終了から12時間程度経
過していることから、クーラント温度は室温に対応した
同温度であり、さらにホーニングヘッド1、シリンダブ
ロック3、マスタリング7などからなるホーニング加工
設備の温度も、これらクーラント温度および室温と同温
度となっている。そして、ホーニング加工開始後、時間
経過とともにクーラント温度は、温度制御により室温に
対して所定温度低くなるよう徐々に低下し、これに伴い
ホーニング加工設備の温度も、クーラントの供給を受け
て徐々に低下していく。
【0009】ところが、ホーニング加工設備の温度は、
加工開始直後の一定時間tの間は、図4中の破線で示す
ように、温度制御されるクーラント温度に対し、追従す
るものの若干高く不一致となっており、一定時間t経過
後の時間T1 になった時点で始めて両者の温度が一致す
る。
【0010】このように、加工開始から一定時間tの間
は、クーラント温度とホーニング加工設備の温度とが不
一致であり、これら各温度の室温に対する温度差も変化
する過程であることから、このように温度変化するホー
ニング加工設備、すなわちマスタリング7を基準孔とし
て測定しつつシリンダボア5に対して所望の加工径とな
るようホーニング加工を行う際には、ホーニングヘッド
1、シリンダブロック3およびマスタリング7の熱膨張
率が互いに異なることも相俟って、所望の加工径が得ら
れず、加工精度の低下を招くものとなっている。
【0011】そこで、この発明は、周囲温度に対して所
定温度差に制御する冷却液を使用しつつホーニング加工
を行う際での加工精度を向上させることを目的としてい
る。
【0012】
【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、ワークの加工孔内面を砥石が
取付けられたホーニングヘッドの回転によって研削し、
この研削加工中に、周囲温度に対して所定温度差に制御
された冷却液が供給されるホーニング加工方法におい
て、前記周囲温度に対し、ワーク、ホーニングヘッド、
加工孔に対する基準孔を備えたマスタリングをそれぞれ
有するホーニング加工設備の温度と前記冷却液の温度と
がほぼ同温度となっている装置の起動開始時に、前記温
度制御されている冷却液を前記ホーニング加工設備に供
給し、周囲温度に対して所定温度差に制御された冷却液
の温度と、冷却液の供給に伴って変化する前記ホーニン
グ加工設備の温度とが一致した時点で、前記ホーニング
ヘッドによるワークの加工孔内面に対する研削加工を開
始するホーニング加工方法としてある。
【0013】第2に、ワークの加工孔内面を砥石が取付
けられたホーニングヘッドの回転によって研削し、この
研削加工中に、周囲温度に対して所定温度差に制御され
た冷却液が供給されるホーニング加工方法において、前
記冷却液が供給されるワーク、ホーニングヘッド、ワー
クの加工孔に対する基準孔を備えたマスタリングをそれ
ぞれ有するホーニング加工設備の温度を検出し、この検
出温度に対応した、前記ワーク、ホーニングヘッドおよ
びマスタリングの各熱膨張率の違いによる熱膨張差を加
味して、前記ワークの加工孔径とこの加工孔径に対する
マスタリングの基準孔径との間の相対的径を補正してホ
ーニング加工を行う加工方法としてある。
【0014】
【0015】第に、第1または第2のホーニング加工
方法において、ホーニング加工設備の温度は、マスタリ
ングに設けた温度センサにより検出するものとしてあ
る。
【0016】第に、冷却液が供給されるワーク、ホー
ニングヘッド、ワークの加工孔に対する基準孔を備えた
マスタリングをそれぞれ有するホーニング加工設備の温
度を検出する温度検出手段と、前記ワーク、ホーニング
ヘッドおよびマスタリングの各熱膨張率を記憶する記憶
手段と、前記温度検出手段が検出したホーニング加工設
備の温度に対応した、前記記憶手段に記憶された各熱膨
張率の違いによる前記ホーニング加工設備の各部相互の
熱膨張差を加味して、前記ワークの加工孔径とこの加工
孔径に対するマスタリングの基準孔径との間の相対的径
を補正する補正手段とを有する構成としてある。
【0017】
【発明の効果】第1の発明によれば、温度制御により室
温に対して所定温度差に保持すべく変化する冷却液の温
度と、この温度制御されている冷却液の供給に伴って変
化する、ワーク、ホーニングヘッド、マスタリングなど
からなるホーニング加工設備の温度とが一致した時点
で、前記ホーニングヘッドによるワークの加工孔内面に
対する研削加工を開始するようにしたので、冷却液の温
度とホーニング加工設備の温度とが不安定かつ不一致
で、室温に対する温度差も変化する過程であることによ
る加工精度の低下を防止でき、所望の加工径を得ること
ができる。
【0018】第2の発明または第の発明によれば、冷
却液が供給されるワーク、ホーニングヘッドおよびマス
タリングを有するホーニング加工設備の温度を検出し、
この検出温度に対応した、前記ワーク、ホーニングヘッ
ドおよびマスタリングの各熱膨張率の違いによる熱膨張
差を加味して、前記ワークの加工孔径とこの加工孔径に
対するマスタリングの基準孔径との間の相対的径を補正
しつつホーニング加工を行うようにしたので、前記ホー
ニング加工設備各部の熱膨張率が違っても、加工精度の
低下を防止でき、所望の加工径を得ることができる。
【0019】第3の発明によれば、冷却液の供給によ
り、ワーク、ホーニングヘッドおよびマスタリングの各
温度はほぼ同一であり、このためマスタリングの温度を
検出することで、ホーニング加工設備の温度を検出する
ことになり、特に加工孔の基準孔を備えたマスタリング
の温度を検出対象とすることで、より高精度な加工が可
能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
【0021】図1は、この発明の実施の一形態を示すホ
ーニング加工装置の概略的な全体構成図である。このホ
ーニング加工装置は、前記図3に示したものと同様に、
砥石13を備えたホーニングヘッド15により、ワーク
であるシリンダブロック17の加工孔となるシリンダボ
ア19に対してホーニング加工を行うもので、ホーニン
グヘッド15の周囲にシリンダボア19の内面に向けて
エアを吹き付けるエアノズル21が形成され、エアノズ
ル21から吹き出されたエアの背圧もしくは流量に応じ
てシリンダボア19の内径を測定するエアマイクロメー
タを備えている。
【0022】エアノズル21から噴出されるエアは、エ
ア供給源23からA/E変換器25を介して供給され、
A/E変換器25によって背圧が変換された電気信号
は、演算回路27に入力される。演算回路27は、入力
した電気信号と、内蔵するメモリにあらかじめ格納され
ている基準値とを比較し、電気信号が基準値に対して許
容値内にあるときには、シリンダボア19の内径寸法が
許容径に加工されたものとしてホーニング加工径制御回
路29へ停止信号を出力し、シリンダブロック17に対
するホーニング加工が停止される。
【0023】なお、上記演算回路27に入力された電気
信号が基準値の許容値外にあるときには、許容値になる
まで、シリンダブロック17のホーニング加工が継続さ
れる。
【0024】演算回路27が、入力された電気信号と格
納済みの基準値とを比較するに際し、この基準値を演算
回路27のメモリに格納するために、基準孔31aの内
周面を高精度に加工したマスタリング31が、シリンダ
ブロック17の上方にてホーニング盤に取り付けられて
いる。このマスタリング31、ホーニングヘッド15お
よびシリンダブロック17で、ホーニング加工設備Hを
構成している。
【0025】上記マスタリング31の上方には、冷却液
であるクーラントを吐出するノズル33が配置されてい
る。ノズル33は、クーラント供給通路35を介してク
ーラント貯留槽37に接続され、クーラント供給通路3
5に設けたポンプ39によりクーラント貯留槽37内の
クーラントがノズル33側に供給される。ホーニング加
工設備Hに供給されたクーラントは、回収通路41によ
り、クーラント貯留槽37内に回収される。
【0026】クーラント貯留槽37内には熱交換器43
が設置され、この熱交換器43内をクーラント温調器4
5によって冷却された冷媒が通過することで、クーラン
トが熱交換されて温度変化する。クーラント温調器45
は、例えばヒートポンプ式の冷凍サイクルを用いたもの
でよく、クーラント温度制御回路47により制御され
る。クーラント温度制御回路47は、ホーニング加工設
備Hが設置される周囲の温度を室温として検出する室温
センサ49の検出信号入力を受け、クーラントの温度が
室温に対して所定温度差(例えば室温マイナス6℃)と
なるようクーラント温調器43を制御する。
【0027】マスタリング31には、温度検出手段とし
ての設備温度センサ51が設置され、設備温度センサ5
1が検出した信号は、ホーニング加工径制御回路29お
よびクーラント温度制御回路47に入力される。上記マ
スタリング31の温度は、クーラントがマスタリング3
1の上方から供給されて、マスタリング31、シリンダ
ブロック17、ホーニングヘッド15を有するホーニン
グ加工設備H全体に供給されることになるので、この加
工設備の温度に対応したものとなる。
【0028】また、記憶手段としてのメモリ53には、
ホーニングヘッド15、マスタリング31、シリンダブ
ロック17のそれぞれの熱膨張率があらかじめ格納され
ており、ホーニング加工径制御回路29は、これら格納
された熱膨張率を取り込み、ホーニング加工設備Hの温
度に対応した前記各部の熱膨張差を加味して、シリンダ
ブロック17の加工孔径とマスタリング31の基準孔径
との間の相対的径を補正する補正手段を構成している。
【0029】図2は、上記したホーニング加工装置にお
いて、前記図4と同様に、一点鎖線による室温変化に追
従するように、実線で示すクーラント温度が変化する様
子を示している。ここでは、クーラント温度と破線で示
すホーニング加工設備Hの温度とが一致している時間T
S でホーニング加工を開始しており、この加工開始に時
間tだけ先立つ時間T0 で、クーラント制御回路47、
クーラント温調器45、ポンプ39などかならるクーラ
ント装置を起動させ、ホーニング加工設備Hにクーラン
トの供給を行うようにしている。ホーニング加工開始
を、クーラント装置の起動開始から所定時間後とするに
は、例えばホーニング加工径制御回路29にタイマを設
けることで可能となる。
【0030】このように、ホーニング加工開始を、ホー
ニング加工設備Hの温度とクーラントの温度とが一致し
た時点とすることで、これら両者の温度が不安定かつ不
一致で、室温に対する温度差も変化する過程であること
による加工精度の低下を防止でき、加工径を得ることが
できる。
【0031】また、ホーニング加工開始後、ホーニング
加工径制御回路29は、設備温度センサ51が検出した
マスタリング31の温度すなわちホーニング加工設備H
の温度に対応した、メモリ53に格納されているホーニ
ングヘッド15、マスタリング31、シリンダブロック
17のそれぞれの熱膨張率の違いによる熱膨張差を加味
して、シリンダブロック17の加工孔径とこの加工孔径
に対するマスタリング31の基準孔径との間の相対的径
を補正している。これにより、ホーニング加工設備Hに
おける各部の熱膨張率が違っても、加工精度の低下を防
止でき、シリンダボア19に対する所望の加工径を得る
ことができる。
【0032】一方、室温に対して所定温度低い温度にク
ーラント温度を制御するクーラント温度制御回路47
は、設備温度センサ51が検出したマスタリング31の
温度すなわちホーニング加工設備Hの温度が、室温に対
して所定温度低い状態から、例えば上昇して室温に接近
した場合にはクーラント温度を下げ、逆に低下した場合
にはクーラント温度を上げるように、それぞれ制御す
る。これにより、ホーニング加工設備Hの温度を、室温
に対して所定温度低い状態を確実に維持できてクーラン
トの温度制御をより正確に行え、加工精度がより一層高
いものとなる。
【0033】上記実施の形態では、ホーニング加工設備
Hの温度として、基準孔31aを備えたマスタシリンダ
31の温度を検出しているので、より高精度な内径測定
に基づくホーニング加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示すホーニング加工
装置の概略的な全体構成図である。
【図2】図1のホーニング加工装置における装置起動か
ら停止に至るまでの室温、クーラント温度および設備温
度の変化を示す説明図である。
【図3】従来例を示すホーニング加工装置の概略的な構
成図である。
【図4】図3のホーニング加工装置における装置起動か
ら停止に至るまでの室温、クーラント温度および設備温
度の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
H ホーニング加工設備 13 砥石 15 ホーニングヘッド 17 シリンダブロック(ワーク) 19 シリンダボア(加工孔) 29 ホーニング加工径制御回路(補正手段) 31 マスタリング 51 設備温度センサ(温度検出手段) 53 メモリ(記憶手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 33/00 - 33/10 B24B 49/06 B24B 49/14 B24B 55/02 B23Q 11/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークの加工孔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し、この研削加
    工中に、周囲温度に対して所定温度差に制御された冷却
    液が供給されるホーニング加工方法において、前記周囲
    温度に対し、ワーク、ホーニングヘッド、加工孔に対す
    る基準孔を備えたマスタリングをそれぞれ有するホーニ
    ング加工設備の温度と前記冷却液の温度とがほぼ同温度
    となっている装置の起動開始時に、前記温度制御されて
    いる冷却液を前記ホーニング加工設備に供給し、周囲温
    度に対して所定温度差に制御された冷却液の温度と、冷
    却液の供給に伴って変化する前記ホーニング加工設備の
    温度とが一致した時点で、前記ホーニングヘッドによる
    ワークの加工孔内面に対する研削加工を開始することを
    特徴とするホーニング加工方法。
  2. 【請求項2】 ワークの加工孔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し、この研削加
    工中に、周囲温度に対して所定温度差に制御された冷却
    液が供給されるホーニング加工方法において、前記冷却
    液が供給されるワーク、ホーニングヘッド、ワークの加
    工孔に対する基準孔を備えたマスタリングをそれぞれ有
    するホーニング加工設備の温度を検出し、この検出温度
    に対応した、前記ワーク、ホーニングヘッドおよびマス
    タリングの各熱膨張率の違いによる熱膨張差を加味し
    て、前記ワークの加工孔径とこの加工孔径に対するマス
    タリングの基準孔径との間の相対的径を補正してホーニ
    ング加工を行うことを特徴とするホーニング加工方法。
  3. 【請求項3】 ホーニング加工設備の温度は、マスタリ
    ングに設けた温度センサにより検出することを特徴とす
    る請求項1または2記載のホーニング加工方法。
  4. 【請求項4】 冷却液が供給されるワーク、ホーニング
    ヘッド、ワークの加工孔に対する基準孔を備えたマスタ
    リングをそれぞれ有するホーニング加工設備の温度を検
    出する温度検出手段と、前記ワーク、ホーニングヘッド
    およびマスタリングの各熱膨張率を記憶する記憶手段
    と、前記温度検出手段が検出したホーニング加工設備の
    温度に対応した、前記記憶手段に記憶された各熱膨張率
    の違いによる前記ホーニング加工設備の各部相互の熱膨
    張差を加味して、前記ワークの加工孔径とこの加工孔径
    に対するマスタリングの基準孔径との間の相対的径を補
    正する補正手段とを有することを特徴とするホーニング
    加工装置。
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