JP3536017B2 - オシレーション装置を備えたホーニング盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動される砥
石に軸線方向のオシレーションを付与しながら送りを与
えて工作物の加工穴をホーニング加工するホーニング盤
に関する。 【０００２】 【従来の技術】回転駆動される砥石に軸線方向の送りを
与えて工作部の加工穴をホーニング加工するホーニング
盤において、砥石車の軸線方向送りにオシレーションを
重畳することにより高精度、高効率なホーニング加工を
行うものが特許第２６０２１６５号公報に記載されてい
る。このホーニング盤は、本体に装架され送り方向に往
復駆動される主軸ヘッドと、該主軸ヘッドに前記送り方
向に摺動可能に且つ回転可能に支承され下端に砥石を保
持すると共に、下方にスプリングにより付勢された主軸
と、該主軸を回転させる主軸回転用モータと、前記主軸
に主軸軸線方向の相対移動を規制され相対回転可能に連
結され前記主軸ヘッドに対する回転を規制されて主軸半
径方向に延在するアームとを設け、このアームの先端部
を主軸ヘッドの外側に取付けたバイブレータにより主軸
軸線方向に周期的に移動させている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ホーニング加工におい
て砥石に付与されるオシレーションが加工精度、加工能
率に大きく影響することが分かっている。ところが、従
来のホーニング盤にあっては、オシレーションの速度を
上げていくと、質量のある主軸の慣性で主軸ヘッドの振
動が大きくなり、機械の機構部に悪影響を与えて機械の
劣化を促進したり、加工精度に悪影響を及ぼしていた。
最近、ホーニング盤においては、砥石寿命を延ばすため
に主軸回転数を高くする傾向にあり、主軸回転数の増加
につれてオシレーションの速度も高速にする必要があ
る。ところが、オシレーション速度を高くすると主軸ヘ
ッドの振動が大きくなり、オシレーションの高速化に限
界があった。 【０００４】本発明はかかる従来の不具合を解消するた
めになされたもので、主軸に付与するオシレーションを
高速にしても主軸ヘッドに生じる振動が微小となるよう
にしたものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、本体に装
架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付
けられた工作物に向かって上下方向に相対的に進退移動
させる送り装置と、前記主軸ヘッドに上下方向に摺動可
能に且つ回転可能に支承され先端に前記工作物の加工穴
をホーニング加工する砥石が取付けられる主軸と、該主
軸を回転駆動する主軸駆動装置を備えたホーニング盤に
おいて、前記主軸と直角方向に延在するリンク部材を前
記主軸ヘッドに前記主軸と直角な揺動軸線の回りに揺動
可能に装架し、前記主軸と前記リンク部材とを主軸軸線
方向の相対移動を規制し前記主軸の回転を許容し且つ主
軸軸線と直角な方向の相対変位可能に連結し、前記主軸
ヘッドに支承されて回転駆動装置により前記リンク部材
の揺動軸線と平行な回転中心の回りに回転され前記リン
ク部材に前記主軸を挟んで前記揺動軸線と反対側におい
て当接して前記主軸に軸線方向のオシレーションを付与
するカム機構を設け、前記リンク部材の下方でほぼ水平
に延在するアーム部材を中央部分で前記リンク部材の揺
動軸線と平行な揺動軸線の回りに揺動可能に前記主軸ヘ
ッドに枢着し、前記アーム部材の端部に重量物を取付
け、前記アーム部材の当接端部を前記カム機構に下方か
ら当接させて、前記重量物に前記主軸に付与したオシレ
ーションと位相が１８０度ずれて移動方向が反対のオシ
レーションを付与し、前記主軸及び前記重量物に付与さ
れるオシレーションによる振動エネルギーを互いに打ち
消しあいながらホーニング加工することである。 【０００６】 【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項１に
係る発明においては、先端に砥石が取付けられて回転駆
動される主軸を工作物に向かって相対的に進退移動させ
て工作物の加工穴をホーニング加工するホーニング盤に
おいて、主軸ヘッドに揺動可能に装架されて主軸に連結
されたリンク部材が、主軸を挟んで揺動軸線と反対側に
おいてカム機構により往復移動されて主軸に軸線方向の
オシレーションを付与する。リンク部材の下方でほぼ水
平に延在され端部に重量物が取付けられ中央部分で主軸
ヘッドに枢着されたアーム部材が、当接端部でカム機構
に下方から当接して往復移動され、重量物に主軸のオシ
レーションと位相が１８０度ずれて移動方向が反対のオ
シレーションを付与する。このような構成のオシレーシ
ョン装置は、狭いスペース内に配置することが可能であ
り、オシレーション装置により主軸及び重量物に付与さ
れるオシレーションによる振動エネルギーが互いに打ち
消され、主軸に付与するオシレーションを高速にしても
主軸ヘッドに生じる振動を微小にし、高精度、高効率な
ホーニング加工を行うことができる。 【０００７】 【実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１において、ベッド１上にコラム２が
立設され、本体３を構成している。ベッド１上には、ホ
ーニング加工される加工穴を有する工作物Ｗが取付けら
れている。コラム２には主軸ヘッド４が上下方向（送り
方向）に摺動可能に装架され、ボールネジ・ナット機構
５を介してサーボモータ６により往復移動される。ボー
ルネジ・ナット機構５及びサーボモータ６により主軸へ
ッド４を工作物Ｗに向かって進退移動させる送り装置７
が構成されている。図２に示すように、主軸ヘッド４に
は、先端に工作物Ｗの加工穴をホーニング加工する砥石
Ｔが取付けられる主軸１０が送り方向に摺動可能に且つ
回転可能に支承されている。即ち、主軸ヘッド４には、
案内筒１１が固定され、案内筒１１内に主軸１０がスト
ロークボールベアリング１２，１３により下端と上部を
摺動、回転可能に支承されている。 【０００８】主軸１０に軸線方向のオシレーションを付
与する主軸オシレーション装置３８について説明する。
図３に示すように、主軸ヘッド４にはリンク部材１５が
主軸１０の軸線と直角な揺動軸線の回りに揺動可能にヒ
ンジピン１６により枢着され、該リンク部材１５と主軸
１０とは、主軸軸線方向の相対移動を規制され相対回転
可能に且つ主軸軸線と直角な方向の相対変位可能に主軸
１０の近傍において連結されている。リンク部材１５に
は、主軸１０の上部両側において主軸直径方向に延在す
る支承部１７が設けられ、各支承部１７にはローラ１８
が主軸軸線と直角で主軸中心に向かう軸線回りに自由回
転可能に支軸１９により夫々支承されている。両支承部
１７は主軸１０を挟んでヒンジピン１６と反対側におい
て結合部２０で結合され、結合部２０の中央部から後述
するカム機構のローラに当接してオシレーションを付与
される被駆動部２１が主軸軸線とヒンジピン１６とに直
角な方向に延在している。主軸１０の支承部１７と対向
する部分には連結部材２５が軸受２６により主軸軸線方
向の相対移動を規制して相対回転可能に支承されてい
る。連結部材２５の外周には環状溝２７が刻設され、こ
の環状溝２７に各ローラ１８が係入している。これによ
り連結部材２５はリンク部材１５の支承部１７に主軸１
０の両側において主軸軸線方向の相対移動を規制され主
軸軸線と直角な方向の相対変位可能に係合される。図１
において、２８はヒンジピン１６と直角で、主軸中心に
向かう軸で、ヒンジピン１６の上方において主軸ヘッド
４に固着されている。軸２８にはローラ２９が自由回転
可能に支承され、連結部材２５に設けられた主軸軸線方
向の縦溝に係入して連結部材２５を回り止めしている。 【０００９】連結部材２５の上方で主軸１０に固定され
たプーリ３０と主軸ヘッド４の上面に固定されたモータ
３１の出力軸に固定されたプーリ３２との間にベルト３
３が掛けられて、主軸１０を回転駆動する主軸駆動装置
３４が構成されている。リンク部材１５の一部である被
駆動部２１をカム機構４０のローラ４９に当接させる方
向にリンク部材１５を付勢する弾機部材としての圧縮ス
プリング３５が、主軸１０に玉軸受により自由回転可能
に支承されたばね受け３６と主軸ヘッド４上面に取付け
たばね受け３７との間に介挿されている。 【００１０】次に、主軸ヘッド４に支承されてリンク部
材１５の揺動軸線と平行な回転中心の回りに回転駆動さ
れ、リンク部材１５に作用して主軸１０に軸線方向のオ
シレーションを付与する主軸オシレーション装置３８の
カム機構４０について説明する。図４に示すように、主
軸ヘッド４の側面には、回転軸４１が主軸軸線と直角で
ヒンジピン１６と平行な回転軸線の回りに回転可能に軸
承されている。回転軸４１には主軸ヘッド４の外側にお
いてプーリ４２が固定され、このプーリ４２と主軸ヘッ
ド４の側壁に固定されたサーボモータ４３の出力軸に固
定されたプーリ４４との間にベルト４５が掛けられて
（図３参照）、回転軸４１を回転駆動する回転駆動装置
４６が構成されている。 【００１１】回転軸４１には箱状の主軸ヘッド４の内部
においてフランジ４７が設けられ、このフランジ４７に
支持体４８が回転軸４１の軸線と直角な偏心方向に移動
可能に装架されている。支持体４８には、ローラ４９が
回転軸４１の軸線と平行で偏心量ｅだけ偏心した偏心軸
５３回りに回転可能可能に支承され、このローラ４９に
リンク部材１５の被駆動部２１が当接している。回転軸
４１には、調整軸５０が回転可能に支承されると共に、
この調整軸５０の回転を支持体４８の偏心方向移動に変
換して回転軸４１と偏心軸５３との偏心量ｅを変更する
手段５１が設けられている。即ち、回転軸４１内には作
動軸５２が回転を規制されて軸線方向に相対移動可能に
支承され、作動軸５２の軸線方向移動により支持体４８
を偏心方向に移動させるために、作動軸５２の先端には
支持体４８の内孔６１に設けた傾斜面５４と当接するく
さび５５が設けられている。支持体４８は、傾斜面５４
をくさび５５に押圧する方向に圧縮スプリング５６によ
り付勢されている。作動軸５２を回転軸４１に対し軸線
方向に相対移動させる軸動装置５７として、作動軸５２
の後端部に、調整軸５０に設けられたメネジ５８と螺合
するオネジ５９が刻設されている。調整軸５０の後端に
は、軸動装置５７の操作部として、調整軸５０を回転操
作するためのノブ６０が、主軸ヘッド４の外側において
取付けられている。 【００１２】主軸ヘッド４に主軸１０の重量と同等の重
量を有する重量物６６を主軸軸線方向に移動可能に装架
し、重量物６６に主軸１０のオシレーションと位相が１
８０度ずれて移動方向が反対となるオシレーションを付
与する位置でカム機構４０を重量物６６に作用させる重
量物オシレーション装置６５について説明する。図２及
び図５に示すように、主軸ヘッド４に固定された案内筒
１１の上方にはアーム部材６７がその中央部分でリンク
部材１５の揺動軸線と平行な揺動軸線の回りに揺動可能
に枢着され、リンク部材１５の下方でほぼ水平に延在し
ている。アーム部材６７には、案内筒１１の上部両側に
おいて案内筒１１の直径方向に延在する枢着部６８が二
又状に設けられ、各枢着部６８が案内筒１１の両側にリ
ンク部材１５の揺動軸線と平行に固定された一対の枢軸
６９に回動可能に支承されている。アーム部材６７の枢
着部６８を結合する当接端部７０はカム機構４０のロー
ラ４９に下方から当接し、枢着部６８の端部には主軸１
０の重量と同等の重量を有する重量物６６が取付けられ
ている。アーム部材６７は、ローラ４９の下方において
主軸ヘッド４の底面とアーム部材６７下面との間に介在
された圧縮スプリング７１のばね力により時計方向に付
勢され、当接端部７０がローラ４９に下方から押圧され
ている。重量物６６の重量は主軸１０の重量と同等であ
ることが望ましいが、両者の重量がかなり相違しても主
軸ヘッド４の振動を低減することが可能である。 【００１３】上記のように構成した実施形態において
は、ベッド１に工作物Ｗを取付けて起動ボタンを押す
と、主軸１０はモータ３１によりプーリ３２，３０、ベ
ルト３３を介して指令速度で回転される。主軸オシレー
ション装置３８のカム機構４０の回転軸４１はプーリ４
４，４２、ベルト４５を介してサーボモータ４３により
指令速度で回転される。回転軸４１の回転によりその回
転中心から偏心して支承されたローラ４９が回転軸４１
回りに公転し、ローラ４９に当接するリンク部材１５の
一部である被駆動部２１を周期的に上方に押動してリン
ク部材１５を揺動させる。これにより、リンク部材１５
の両支承部１７に支承されたローラ１８が連結部材２５
の環状溝２７の側壁を上下方向に周期的に押動し、連結
部材２５に軸受２６で軸承された主軸１０にオシレーシ
ョンを付与する。 【００１４】重量物オシレーション装置６５において
は、アーム部材６７の当接端部７０が圧縮スプリング７
１のばね力によりローラ４９に当接されているので、ア
ーム部材６７はローラ４９の公転により周期的に揺動さ
れ、重量物６６にオシレーションが付与される。ローラ
４９が公転により上方に移動する場合、被駆動部２１は
上方に押動されてリンク部材６７はヒンジピン１６を中
心に時計方向に回動されるので、ローラ４９とヒンジピ
ン１６との間でリンク部材６７に連結された主軸１０は
上方に移動される。ローラ４９の上昇につれて当接端部
７０も圧縮スプリング７１のばね力で上昇され、アーム
部材６７は枢軸６９を中心に時計方向に回動されるの
で、枢軸６９を挟んでローラ４９の反対側でアーム部材
６７の枢着部６８端部に取付けられた重量物６６は下方
に移動される。このように主軸オシレーション装置３８
及び重量物オシレーション装置６５により構成されるオ
シレーション装置７２は、回転軸４１の回転に基づいて
主軸１０及び重量物６６に位相が１８０度ずれて移動方
向が反対のオシレーションを夫々付与する。そして位相
が１８０度ずれた二つのオシレーションによる振動エネ
ルギーは互いに打ち消しあうので、主軸ヘッド４に生じ
る振動は微小となる。 【００１５】主軸１０にはプーリ３２，３０、ベルト３
３を介して回転トルクが伝達されるので、ベルト３３の
柔軟性により、主軸１０へのトルク伝達が主軸１０の軸
線方向のオシレーションに対し抵抗となることがなく、
主軸１０は円滑に回転しながらスムーズにオシレーショ
ンを付与される。各ローラ１８は連結部材２５の環状溝
２７に主軸１０の軸線と直角な方向の相対変位可能に当
接しているだけであるので、ローラ１８が連結部材２
５、主軸１０に主軸軸線と直角な方向の力を与えること
はない。特に、リンク部材１５の揺動によりローラ１８
と環状溝２７とはヒンジピン１６と直角な主軸１０の直
径方向に若干相対移動するが、ローラ１８は、ヒンジピ
ン１６と平行な支持軸１９の回りに自由回転可能である
ので、環状溝２７との接合において連結部材２５、主軸
１０に主軸軸線と直角な方向の力を与えることがなく、
主軸１０は高い回転精度を維持することができる。主軸
１０は圧縮スプリング３５によりばね受け３６を介して
下方に付勢されているので、環状溝２７の上方側壁はロ
ーラ１８に押圧され、リンク部材１５は図２において反
時計方向に回転するように付勢され、被駆動部２１はロ
ーラ４９に常時押圧される。 【００１６】この状態で主軸ヘッド４がサーボモータ６
の回転によりボールネジ・ナット機構５を介して下方に
移動され、主軸１０に装着された砥石Ｔが工作物Ｗの加
工穴に挿入されて加工穴内周面をホーニング加工する。
主軸１０には、加工に適した振幅、速度のオシレーショ
ンが付与され、主軸ヘッド４に生じる振動は前述したよ
うに微小であるので、加工穴は砥石Ｔにより高精度、高
効率にホーニング加工される。 【００１７】オシレーションの振幅を変更する場合、カ
ム機構４０のノブ６０を回転すると、作動軸５２がノブ
６０の回転方向に応じてネジ機構５８，５９により軸線
方向に進退され、くさび機構５４，５５により支持体４
８が図４の左右方向に移動される。作動軸５２が前進さ
れると、支持体４８が右進し、ローラ４９の偏心量ｅ延
いては振幅が増大し、後退されると、支持体４８が左進
し、振幅が減少する。サーボモータ４３の回転速度を所
望値に制御することによりオシレーションの周波数を設
定することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係るホーニング盤の全体を示す側面
図である。 【図２】 本発明に係るホーニング盤の主軸ヘッド部分
の側面断面図である。 【図３】 図２の３−３線に沿った断面図である。 【図４】 図３の４−４線に沿った拡大断面図である。 【図５】 図４の５−５線に沿った断面図である。 【符号の説明】 ３・・・本体、４・・・主軸ヘッド、７・・・送り装
置、１０・・・主軸、１５・・・リンク部材、１６・・
・ヒンジピン（揺動軸線）、１７・・・支承部、１８・
・・ローラ、２１・・・被駆動部（リンク部材の一
部）、２５・・・連結部材、３４・・・主軸駆動装置、
３５・・・圧縮スプリング、３８・・・主軸オシレーシ
ョン装置、４０・・・カム機構、４１・・・回転軸、４
３・・・サーボモータ、４６・・・回転駆動装置、４８
・・・支持体、４９・・・ローラ、５３・・・偏心軸、
６５・・・重量物オシレーション装置、６６・・・重量
物、６７・・・アーム部材、６９・・・枢軸、７２・・
・オシレーション装置、Ｗ・・・工作物、Ｔ・・・砥
石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−99011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−288971（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−24995（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 1/04 B24B 33/02 B24B 47/10 - 47/18

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 本体に装架された主軸ヘッドと、該主軸
   ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって上下
   方向に相対的に進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘ
   ッドに上下方向に摺動可能に且つ回転可能に支承され先
   端に前記工作物の加工穴をホーニング加工する砥石が取
   付けられる主軸と、該主軸を回転駆動する主軸駆動装置
   を備えたホーニング盤において、前記主軸と直角方向に
   延在するリンク部材を前記主軸ヘッドに前記主軸と直角
   な揺動軸線の回りに揺動可能に装架し、前記主軸と前記
   リンク部材とを主軸軸線方向の相対移動を規制し前記主
   軸の回転を許容し且つ主軸軸線と直角な方向の相対変位
   可能に連結し、前記主軸ヘッドに支承されて回転駆動装
   置により前記リンク部材の揺動軸線と平行な回転中心の
   回りに回転され前記リンク部材に前記主軸を挟んで前記
   揺動軸線と反対側において当接して前記主軸に軸線方向
   のオシレーションを付与するカム機構を設け、前記リン
   ク部材の下方でほぼ水平に延在するアーム部材を中央部
   分で前記リンク部材の揺動軸線と平行な揺動軸線の回り
   に揺動可能に前記主軸ヘッドに枢着し、前記アーム部材
   の端部に重量物を取付け、前記アーム部材の当接端部を
   前記カム機構に下方から当接させて、前記重量物に前記
   主軸に付与したオシレーションと位相が１８０度ずれて
   移動方向が反対のオシレーションを付与し、前記主軸及
   び前記重量物に付与されるオシレーションによる振動エ
   ネルギーを互いに打ち消しあいながらホーニング加工す
   ることを特徴とするオシレーション装置を備えたホーニ
   ング盤。