JP4216519B2 - 円筒内面の加工方法および加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、円筒内面の加工方法および加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒内面の加工方法としては、例えば図８に示すようなものがある。まず、図８（ａ）に示すように、シリンダボア１内に、先端に刃具３を備えた中ぐり加工用の加工ヘッド５を回転させつつ挿入することで、シリンダボア１の内面に対しファインボーリング工法による中ぐり加工を行う。このとき加工ヘッド５の図中で下方への往路移動で荒加工、上方への復路移動で仕上げ加工を行う。
【０００３】
中ぐり加工後は、外周部に砥石７を備えたホーニング用加工ヘッド９を、シリンダボア１内に対して回転かつ往復移動させることで、図８（ｂ）のように荒ホーニング加工を行った後、図８（ｃ）のように仕上げホーニング加工を行う。
【０００４】
ここで、シリンダボア１の図中で下方には、通常クランクシャフト支持部１１などが存在し、ホーニング加工においては、ホーニング用加工ヘッド９を奥深くまでは挿入できず、シリンダボア１のクランクシャフト支持部１１側付近は、ホーニング用加工ヘッド９の往復運動のストロークが不足し、加工効率の悪化を招く。
【０００５】
このため、図８（ｃ）の仕上げホーニング加工にてシリンダボア１が全体として加工径が均一になるように、図８（ｂ）の荒ホーニング加工において、加工効率の悪い上記したクランクシャフト支持部１１側付近に対し、軸方向の送り動作を一時停止させて回転のみ行わせることで、ここでの研削量を他の部位に比べて多量に行っている。
【０００６】
また、特開平８−２６７３５３号公報には、シリンダボアに対する中ぐり加工において、シリンダボア下端付近での加工ヘッドの軸方向の送り速度を他の部位に比べて遅くし、シリンダボア下端付近に対する研削量を他の部位に比較して多量に行って、ホーニング加工時の研削代を少なくする加工方法が開示されている。これにより、その後のホーニング加工における加工効率の悪い部位の研削代が少なくなるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の円筒内面の加工方法では、前者のものは、仕上げホーニング加工における加工効率の悪い部位に対し、荒ホーニング加工における軸方向の送り動作を一時停止させて回転のみ行わせることから、加工時間が長くなり、また後者のものについても、ホーニング加工における加工効率の悪い部位に対し、中ぐり加工での送り速度を遅くしているので、加工時間が長くなる。
【０００８】
そこで、この発明は、加工時間が長くなることなく、ホーニング加工における円筒内面の研削効率の悪い部位の研削量の取り代を少くできるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、先端に刃具を備えた中ぐり加工用の加工ヘッドを、円筒部材の一方の開口部から挿入し、他方の開口部に向けて移動させる往路移動の際に、前記円筒部材の内面を荒加工し、この荒加工後、前記加工ヘッドを、前記他方の開口部から前記一方の開口部に向けて移動させる復路移動の際に、前記刃具を前記加工ヘッドの中心軸線と直交する方向で前記円筒部材の内面から離反する方向に移動させて、前記他方の開口部側が大径となるよう仕上げ加工を行う円筒内面の加工方法であって、前記加工ヘッドの先端側に設けた弾性変形部内に油圧空間を設け、この油圧空間が油圧の作用を受けることで、前記加工ヘッドの中心軸線に対して直交する方向に圧力が付与される前記弾性変形部が同方向に移動変形し、前記加工ヘッドは、荒加工用の刃具と仕上げ加工用の刃具とが、外周部の互いに対向する位置に設けられ、前記弾性変形部に所定の圧力を付与して荒加工用の刃具が円筒部材の内面に向けて突出した状態で、加工ヘッドを円筒部材内を往路移動させることで荒加工を行い、この荒加工終了後に前記所定の圧力付与を解除した状態での前記仕上げ加工用の刃具の前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径が、前記荒加工用の刃具の荒加工時での前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径より大きく、前記荒加工後の前記所定の圧力付与を解除した状態での復路移動の際に、前記弾性変形部に付与する圧力を徐々に増加させつつ、前記仕上げ加工用の刃具を円筒部材の内面から離反させるよう半径方向内側へ向けて移動させて、円筒部材の他方の開口部側をその端部ほど大径となるテーパ形状に仕上げ加工する円筒内面の加工方法としてある。
請求項２の発明は、請求項１の発明の円筒内面の加工方法において、前記弾性変形部は、該弾性変形部を前記油圧空間への油圧の作用によって弾性変形させるパワーユニットを備えている。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の円筒内面の加工方法において、前記円筒部材はエンジンのシリンダボアであり、前記仕上げ加工により大径となるシリンダボアの他方の開口部側は、クランクケース側であり、前記仕上げ加工後に、前記シリンダボアの内面をホーニング加工するものとしてある。
【００１４】
請求項４の発明は、中ぐり加工用の加工ヘッドの先端外周の互いに対向する位置に、荒加工用の刃具と仕上げ加工用の刃具とをそれぞれ設けるとともに、前記加工ヘッドの中心軸線に直交する方向でかつ、前記仕上げ加工用の刃具から荒加工用の刃具に向かう方向に圧力が付与されることで、同方向に移動変形しつつ前記各刃具を同方向に移動させる弾性変形部を前記加工ヘッドの先端側に設けた円筒内面の加工装置であって、前記弾性変形部は、内部に設けた油圧空間に油圧が作用することで、前記加工ヘッドの中心軸線に対して直交する方向に圧力が付与されて同方向に移動変形し、前記荒加工用の刃具は、加工ヘッドを円筒部材内を往路移動させる際に、前記弾性変形部に所定の圧力を付与して円筒部材の内面に向けて突出した状態で荒加工を行い、前記仕上げ加工用の刃具は、前記荒加工終了後に前記所定の圧力付与を解除した状態で、前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径が、前記荒加工用の刃具の荒加工時での前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径より大きく、かつ前記所定の圧力付与を解除した状態から前記加工ヘッドを円筒部材内を復路移動させる際に、前記弾性変形部への圧力付与の増加に伴って前記円筒部材の内面から離れる方向に移動する構成としてある。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の発明の構成において、前記弾性変形部は、圧力が付与されていない初期状態では、前記荒加工用の刃具が、加工ヘッドと円筒部材の各中心軸線を相互に一致させた状態で、荒加工前の円筒部材の内面に対して半径方向内側に位置する一方、前記仕上げ加工用の刃具が、荒加工後の円筒部材の内面より半径方向外側に位置している構成としてある。
請求項６の発明は、請求項４または５の発明の構成において、前記弾性変形部は、該弾性変形部を前記油圧空間への油圧の作用によって弾性変形させるパワーユニットを備えている。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１または４の発明によれば、中ぐり加工用の加工ヘッドを往復移動させ、かつ復路移動による仕上げ加工の際には、刃具を加工ヘッドの中心軸線に対し円筒部材の内面から離反する方向に移動させるようにしたので、円筒内面における軸方向の一部の加工量を多くする際に、加工ヘッドの軸方向の送り動作を一時停止させたり、送り速度を遅くする必要がないことから、加工時間の短縮化を図ることができる。
また、弾性変形部の油圧空間に対して所定の圧力を付与しつつ中ぐり加工用の加工ヘッドを往路移動させて荒加工を行い、この荒加工に続いて加工ヘッドを復路移動させて、他方の開口側端部をテーパ形状に仕上げ加工を行う際には、前記所定の圧力付与を解除した状態から、弾性変形部に付与する圧力を増加させつつ仕上げ加工用の刃具を半径方向外側位置から同内側位置へ円筒内面から離れる方向に移動させて行うので、付与する圧力を減少させながら行う場合に比べ、テーパ形状となる加工径を高精度に制御することができる。
【００１７】
請求項２または６の発明によれば、油圧空間への油圧の作用によってパワーユニットが弾性変形部を弾性変形させることができる。
請求項３の発明によれば、シリンダボアにおけるクランクケース側が、中ぐり加工後のホーニング加工による加工効率の悪い部位であっても、この部位の中ぐり加工による加工量を多くしてあり、かつこの部位は開口端部側ほど大径のテーパ形状となるので、中ぐり加工後のホーニング加工では、シリンダボア内面の内径を全長にわたり均一にすることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、初期状態の弾性変形部に対して圧力を付与することで、荒加工用の刃具が円筒部材の内面に対して半径方向外側へ移動するので、この状態で加工ヘッドを往路移動させることで、荒加工を行うことができ、荒加工後、圧力付与を解除した後、再度圧力を付与することで、仕上げ加工用の刃具が、荒加工後の円筒部材の内面に対して半径方向外側位置から同内側位置に向かって移動するので、この移動の過程で加工ヘッドを復路移動させることにより、テーパ形状の加工を容易に行うことができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１は、この発明の実施の一形態を示す中ぐり加工用の加工ヘッド１３の断面図である。この加工ヘッド１３は、図２に示すような工作機械（例えば、マシニングセンタ）におけるハウジング１５の下端から突出する主軸１６に装着して使用される。主軸１６は、ハウジング１５内に上下方向に延長された状態で回転可能に収容され、下端にＡＴＣシャンクを有するツールホルダを備えている。このツールホルダに、上記した加工ヘッド１３が着脱可能に取り付けられる。
【００２５】
上記した工作機械にて、ワーク支持台１７上に固定される円筒部材としての図示しないシリンダブロックのシリンダボア内面に対し、加工ヘッド１３が回転しながら図中で下方への往路移動で荒加工を行った後、図中で上方への復路移動で仕上げ加工を行う。
【００２６】
図１に示すように、中ぐり加工用の加工ヘッド１３は、主軸１６のツールホルダに装着されるシャンク部１９を有しており、シャンク部１９には、図１中で上下方向にエア通路２１が形成されている。このエア通路２１の上端は、主軸１６内に設けたエア通路に連通し、主軸１６内のエア通路は、図２に示すように、主軸１６の上端に対して回転可能でかつ、ハウジング１５の上部に固定してある回転継手２３から、エア配管２５を介してエアコントローラ２７に接続されている。すなわち、このエアコントローラ２７によって、加工ヘッド１３におけるシャンク部１９内のエア通路２１のエア圧が制御される。
【００２７】
上記エア通路２１の下方の、シャンク部１９に連続するボディ部２８内には、空油圧変換部２９が設けられている。空油圧変換部２９は、第１シリンダ３１内に第１ピストン３３が摺動シール３４を介して図中で上下方向に移動可能に収容され、第１ピストン３３の下部に連結ロッド３５を介して第２ピストン３７が連結されている。この第２ピストン３７は、第１シリンダ３１の下部に連通する小径の第２シリンダ３９内に、摺動シール４０を介して上下動可能に収容されている。
【００２８】
第２ピストン３７の下部は、作動油が充填される作動油空間４２となっており、エア通路２１を通してエア圧が第１ピストン３３に作用することで、第１ピストン３３が下降し、これに伴い第２ピストン３７が下降することで、作動油空間４２内の油圧が増圧される。
【００２９】
上記した作動油空間４２の下部には、連通路４１が連通してボディ部２８に形成されており、連通路４１は、ボディ部２８の下端に固定された弾性変形部４３にわたって形成されている。弾性変形部４３の内部には、パワーユニット４５が設けられている。パワーユニット４５は、凸ブロック４７と凹ブロック４９との間に油圧空間５１が形成され、この油圧空間５１と前記した連通路４１とが、弾性変形部４３および凹ブロック４９に形成してある油通路５３を通して連通している。
【００３０】
弾性変形部４３にはＳ字状のスリット５５が形成されており、油圧空間５１に油圧が作用すると、弾性変形部４３における下部の移動部５７が図１中で左方向にシフトする。この移動部５７の下部にはボーリングバー５９が装着され、ボーリングバー５９の図１中で左右方向両側の下部には、荒加工用の刃具６１と、仕上げ加工用の刃具６３とがそれぞれ取り付けられている。
【００３１】
したがって、前記図２に示してあるエアコントローラ２７により、図１に示してあるエア通路２１内にエア圧を供給すると、第１ピストン３３が下降し、これに伴い第２ピストン３７も下降して、作動油空間４２内の油圧が高まり、作動油空間４２に連通するパワーユニット４５内の油圧空間５１に油圧が作用し、移動部５７がボーリングバー５９先端の各刃具６１，６３とともに図１中で左方向へシフトするよう弾性変形部４３が弾性変形する。
【００３２】
図３は、パワーユニット４５に油圧が作用して、弾性変形部４３が弾性変形し、移動部５７が図中で左方向にシフトした状態を示している。
【００３３】
ボーリングバー５９および弾性変形部４３は、外径がほぼ同じの円柱形状を呈し、シリンダブロック６５のシリンダボア６７内に挿入されて、前記した各刃具６１，６３によりシリンダボア６７の内面を中ぐり加工する。
【００３４】
図４は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、各刃具６１，６３の位置関係を模式的に示している。なお、図４においては、パワーユニット４５などの構成要素は、図１に対して簡略化して示してある。
【００３５】
図４（ａ）は、パワーユニット４５に油圧が作用していない初期状態である。このとき、荒加工用の刃具６１は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、仕上げ加工用の刃具６３よりも、軸と直交する半径方向内側に位置した状態でボーリングバー５９に取り付けられている。
【００３６】
すなわち、この初期状態で加工ヘッド１３が回転した場合における、刃具６１先端の回転軌跡円の直径は、刃具６３先端の回転軌跡円の直径よりも小さくなる。具体的には、例えば前者の直径が８５．００ｍｍで、後者の直径が８６．００ｍｍである。この状態での２つの刃具６１，６３の各外周側先端相互間の中心線Ｋは、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、１５０μｍ右方向に寄っている。
【００３７】
図４（ｂ）は、荒加工時のもので、このとき、パワーユニット４５には、最大油圧が作用して弾性変形部４３の変形量が最大で、移動部５７の図中で左方向へのシフト量が最大となっている。
【００３８】
このとき、荒加工用の刃具６１は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、仕上げ用の刃具６３よりも、軸と直交する半径方向外側に位置している。具体的には、加工ヘッド１３が回転した場合における、刃具６１先端の回転軌跡円の直径は８５．７０ｍｍで、刃具６３の同直径は８５．３０ｍｍである。
【００３９】
この状態での２つの刃具６１，６３の各外周側先端相互間の中心線Ｋは、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、２００μｍ左方向に寄っている。したがって、この図４（ｂ）の荒加工時では、図４（ａ）の初期状態に対し、中心線Ｋは図中で左方向へ３５０μｍ（１５０μｍ＋２００μｍ）寄った（シフトした）状態となる（なお、刃具６１，６３は直径で示しているため、３５０μｍ×２＝７００μｍずれる。）。
【００４０】
図４（ｂ）の状態のまま、加工ヘッド１３が回転しながら下方に移動する往路移動の際に、刃具６１により、シリンダボア６７に対して荒加工を行う。このとき、仕上げ加工用の刃具６３は、上記した回転軌跡円の関係からシリンダボア６７に接触することはない。
【００４１】
図４（ｃ）は、仕上げ加工時でのもので、このとき、パワーユニット４５には、図４（ｂ）での最大油圧より低い油圧が作用し、弾性変形部４３の変形量は、図４（ｂ）のときより小さくなり、これに伴い移動部５７のシフト量も同様に小さくなる。
【００４２】
このとき、仕上げ加工用の刃具６３は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、荒加工用の刃具６１よりも、軸と直交する半径方向外側に位置する。例えば、加工ヘッド１３が回転した場合における、刃具６１先端の回転軌跡円の直径は８５．３０ｍｍで、刃具６３の同直径は８５．７０ｍｍである。この状態での２つの刃具６１，６３の各外周側先端相互間の中心線Ｋは、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓと一致している。
【００４３】
図５は、シリンダボア６７に対し、上記した加工ヘッド１３を用いて荒加工および仕上げ加工を行う場合の動作を示す説明図である。図５（ａ）において、図中で右側の端部の位置Ｐは、図４（ａ）の初期状態に相当し、同左側の端部の位置Ｑは、図４（ｂ）の荒加工時相当する。位置Ｐと位置Ｑとの間の数値は、図４（ａ）の初期状態からの移動部５７のシフト量（μｍ）を示している。
【００４４】
次に、作用を説明する。まず、図５における位置Ｐ、すなわち図４（ａ）の初期状態から、図５（ｂ）に示すように、「▲１▼荒加工シフト」として、図４（ｂ）の荒加工時（図５の位置Ｑ）となるよう各刃具６１，６３を最大量（３５０μｍ）シフトする。
【００４５】
この状態で、加工ヘッド１３を回転させつつシリンダボア６７内に挿入し、この挿入方向の往路移動によって、「▲２▼荒加工」として、シリンダボア６７の内面が刃具６１によって荒加工される。
【００４６】
荒加工終了後、各刃具６１，６３が、シリンダボア６７の上記挿入側と反対側の図１中で下部側の開口側からさらに下方に移動したら、「▲３▼荒加工シフト解除」を行い、図４（ａ）の初期状態（位置Ｐ）に戻す。この初期状態で、加工ヘッド１３が回転した場合における、仕上げ加工用の刃具６３の回転軌跡円の直径（８６．００ｍｍ）は、荒加工時での荒加工用の刃具６１の同回転軌跡円の直径（８５．７０ｍｍ）、つまり荒加工後のシリンダボア６７の内径より大きくなっている。
【００４７】
したがって、この状態で、回転している加工ヘッド１３をシリンダボア６７内にて上昇（復路移動）させることで、シリンダボア６７の内面に対して仕上げ加工が可能となる。
【００４８】
この仕上げ加工時の際には、「▲４▼仕上げシフト」として、各刃具６１，６３を１３０μｍ程度図４（ａ）の状態から左方向へシフトする。そして、この状態から、加工ヘッド１３を回転させつつ上昇させ、さらにシフト量を徐々に増加させながら、シフト量が１５０μｍとなるまで、つまり図４（ｃ）の状態となるまで、「▲５▼テーパ加工」として、仕上げ加工の一部を行う。
【００４９】
このシフト量を増加させながらの仕上げ加工は、シリンダボア６７の図１中で下部側の開口側端部付近に対してなされ、この開口側端部付近は、図６に示すように、下部側が大径のテーパ部６７ａに加工される。
【００５０】
上記した「▲５▼テーパ加工」に続き、図４（ｃ）の状態のままで、加工ヘッド１３を回転させつつ上昇させることで、シリンダボア６７の残りの上部側に対して「▲６▼仕上げ加工」がなされる。このとき、仕上げ加工用の刃具６３の刃先の位置は、荒加工用の刃具６１の刃先より半径方向外側に位置しているので、刃具６１により加工した荒加工後のシリンダボア６７の内面に対して、仕上げ加工が所望になされる。
【００５１】
なお、図５（ｂ）中の「▲７▼工具摩耗補正」は、仕上げ用刃具６３の摩耗による補正シフト量領域を示している。仕上げ加工時においては、刃具６３の摩耗に伴いシフト量を小さくして、刃具６３の半径方向外側への突出量を摩耗前と同等する必要があるため、上記した補正シフト領域を設けている。シフト量５０μｍが最大摩耗補正時である。
【００５２】
ところで、前記図８に示したように、シリンダボア１の図中で下方には、通常クランクケース内にクランクシャフト支持部１１などが存在し、中ぐり加工後のホーニング加工においては、ホーニング用加工ヘッド９を奥深くまでは挿入できず、シリンダボア１のクランクシャフト支持部１１側付近は、ホーニング用加工ヘッド９の往復運動のストロークが不足し、加工効率の悪化を招くものとなっている。
【００５３】
ところが、中ぐり加工におけるシリンダボア６７の下部側の開口部付近の加工量を、上記図６で示したように。テーパ形状として他の部位より多くすることで、クランクシャフト支持部１１側付近でホーニング用加工ヘッド９の往復運動のストロークが不足しても、シリンダボア６７の全長にわたり加工径を均一にすることができる。
【００５４】
そして、上記した「▲５▼テーパ加工時」では、加工ヘッド１３の送り動作を一時停止させたり、あるいは送り速度を遅くするわけではなく、ボーリングバー５９を直径方向にシフトするので、加工時間が長くなることはなく、短縮化されたものとなる。
【００５５】
また、上記した「▲５▼テーパ加工時」には、シフト量を増大させながら、つまりエアコントローラ２７によりエア圧を増大方向に制御し、パワーユニット４５における油圧を増大させながら行うようにしている。
【００５６】
ここで、シフト量を変化させる際には、図１における第１ピストン３３および第２ピストン３７がそれぞれ上下動するが、このとき各ピストン３３，３７外周の摺動シール３４，４０と摺動面との間にはスティックスリップ（摩擦）が生じる。このスティックスリップの影響を安定的に作用させるためには、各ピストン３３，３７に対して連続的に加圧させながら移動させることが重要となる。
【００５７】
逆に、各ピストン３３，３７に対して減圧させながら移動させた場合は、前記したスティックスリップが逆方向に働き、切削送り量に対して補正エア圧量の指示値は漸減するのであるが、断続的動作となり加工孔形状はステップ状となって滑らかなテーパ形状にはできない。さらに、スティックスリップの断続的作用と補正エア圧の漸減作用とが重なり、コントロールがうまくきかない不感帯ができ、加工孔形状が不安定なものとなる。
【００５８】
一方、補正エア圧を漸増させながらの加工は、スティックスリップが同じようにあっても、シフト動作の際には、スティックスリップは一定量で連続的に働き漸増していくので、加工孔形状が安定したものとなる。
【００５９】
したがって、上記実施形態では、「▲５▼テーパ加工時」において、シフト量を増大させながら、つまりエアコントローラ２７によりエア圧を増大方向に制御し、パワーユニット４５における油圧を増大させながら行うようにしているので、シリンダボア６７におけるテーパ形状が滑らかで安定したものとなり、加工径を高精度に制御することができる。
【００６０】
図６中でａ：ｂがテーパ比であるが、このテーパ比は、テーパ加工するときに、加工ヘッド１３の送り量もしくは回転量に対してどれだけの補正エア量の増加値を、テーパ加工指示値としてエアコントローラ２７に送るかによって決まる。
【００６１】
補正エア量の順次増加は、エアコントローラ２７にテーパ加工のためのパルス信号を送ることにより行われ、これは工作機械の主軸の回転に伴うパルスをエアコントローラ２７に送る方法や、工作機械の主軸の送りスライド量をパルス状にして送る方法や、パルスの開始点と終止点だけを指定してエアコントローラ２７内でパルスを自ら形成される方法などがある。
【００６２】
図７は、図６のテーパ部６７ａに代えて、上部側の他の部位に比べて大径となる段部６７ｂを、仕上げ加工にて形成したものである。この場合にも、前記図１の加工ヘッド１３を往路移動させる際に、図４（ｂ）の状態にて刃具６１により、同様の荒加工を行う。
【００６３】
続く復路移動の際には、図５（ｂ）の「▲４▼仕上げシフト」を行い、この状態でシフト量を変化させずに、「▲５▼テーパ加工」に代わる段部６７ｂの加工を行う。その後は、シフト量を図５（ｂ）の「▲６▼仕上げ加工」に対応する状態として、「▲６▼仕上げ加工」と同様の加工を行う。
この場合にも、「▲５▼テーパ加工」に代わる段部６７ｂの加工では、加工ヘッド１３の送り動作を一時停止させたり、あるいは送り速度を遅くするわけではないので、加工時間が長くなることはなく、短縮化されたものとなる。
【００６４】
また、上記した段部６７ｂの加工には、シフト量を増大させながら、つまりエアコントローラ２７によりエア圧を増大方向に制御し、パワーユニット４５における油圧を増大させながら行うようにしているので、シリンダボア６７における段部６７ｂの形状が滑らかで安定したものとなり、加工径を高精度に制御することができる。
【００６５】
なお、上記した実施形態では、ボーリングバー５９に装着する刃具を、荒加工用の刃具６１と仕上げ加工用の刃具６３の２つ用いているが、仕上げ加工用の刃具６３のみを使用し、シフト量を適宜調整することで、上記したテーパ部６７ａや段部６７ｂの加工を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す中ぐり加工用の加工ヘッドの断面図である。
【図２】図１の加工ヘッドが使用される工作機械の全体を示す斜視図である。
【図３】図１の加工ヘッドにおけるパワーユニットに油圧が作用し、弾性変形部が弾性変形して移動部がシフトした状態を示す動作説明図である。
【図４】図１の加工ヘッドの中心軸線に対する刃具の位置関係を示す模式図であり、（ａ）はパワーユニットに油圧が作用していない初期状態、（ｂ）は荒加工時の状態、（ｃ）は仕上げ加工時の状態である。
【図５】シリンダボアに対し、加工ヘッドを用いて荒加工および仕上げ加工を行う場合の動作を示す説明図である。
【図６】下部側が大径のテーパ部に加工されたシリンダボアの断面図である。
【図７】下部側が大径の段部に加工されたシリンダボアの断面図である。
【図８】従来の円筒内面の加工方法を示す動作説明図で、（ａ）は中ぐり加工、（ｂ）は荒ホーニング加工、（ｃ）は仕上げホーニング加工である。
【符号の説明】
１３ 加工ヘッド
４３ 弾性変形部
６１ 荒加工用の刃具
６３ 仕上げ用の刃具
６５ シリンダブロック（円筒部材）
６７ シリンダボア
６７ａ テーパ部
Ｓ 中心軸線
【発明の属する技術分野】
この発明は、円筒内面の加工方法および加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒内面の加工方法としては、例えば図８に示すようなものがある。まず、図８（ａ）に示すように、シリンダボア１内に、先端に刃具３を備えた中ぐり加工用の加工ヘッド５を回転させつつ挿入することで、シリンダボア１の内面に対しファインボーリング工法による中ぐり加工を行う。このとき加工ヘッド５の図中で下方への往路移動で荒加工、上方への復路移動で仕上げ加工を行う。
【０００３】
中ぐり加工後は、外周部に砥石７を備えたホーニング用加工ヘッド９を、シリンダボア１内に対して回転かつ往復移動させることで、図８（ｂ）のように荒ホーニング加工を行った後、図８（ｃ）のように仕上げホーニング加工を行う。
【０００４】
ここで、シリンダボア１の図中で下方には、通常クランクシャフト支持部１１などが存在し、ホーニング加工においては、ホーニング用加工ヘッド９を奥深くまでは挿入できず、シリンダボア１のクランクシャフト支持部１１側付近は、ホーニング用加工ヘッド９の往復運動のストロークが不足し、加工効率の悪化を招く。
【０００５】
このため、図８（ｃ）の仕上げホーニング加工にてシリンダボア１が全体として加工径が均一になるように、図８（ｂ）の荒ホーニング加工において、加工効率の悪い上記したクランクシャフト支持部１１側付近に対し、軸方向の送り動作を一時停止させて回転のみ行わせることで、ここでの研削量を他の部位に比べて多量に行っている。
【０００６】
また、特開平８−２６７３５３号公報には、シリンダボアに対する中ぐり加工において、シリンダボア下端付近での加工ヘッドの軸方向の送り速度を他の部位に比べて遅くし、シリンダボア下端付近に対する研削量を他の部位に比較して多量に行って、ホーニング加工時の研削代を少なくする加工方法が開示されている。これにより、その後のホーニング加工における加工効率の悪い部位の研削代が少なくなるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の円筒内面の加工方法では、前者のものは、仕上げホーニング加工における加工効率の悪い部位に対し、荒ホーニング加工における軸方向の送り動作を一時停止させて回転のみ行わせることから、加工時間が長くなり、また後者のものについても、ホーニング加工における加工効率の悪い部位に対し、中ぐり加工での送り速度を遅くしているので、加工時間が長くなる。
【０００８】
そこで、この発明は、加工時間が長くなることなく、ホーニング加工における円筒内面の研削効率の悪い部位の研削量の取り代を少くできるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、先端に刃具を備えた中ぐり加工用の加工ヘッドを、円筒部材の一方の開口部から挿入し、他方の開口部に向けて移動させる往路移動の際に、前記円筒部材の内面を荒加工し、この荒加工後、前記加工ヘッドを、前記他方の開口部から前記一方の開口部に向けて移動させる復路移動の際に、前記刃具を前記加工ヘッドの中心軸線と直交する方向で前記円筒部材の内面から離反する方向に移動させて、前記他方の開口部側が大径となるよう仕上げ加工を行う円筒内面の加工方法であって、前記加工ヘッドの先端側に設けた弾性変形部内に油圧空間を設け、この油圧空間が油圧の作用を受けることで、前記加工ヘッドの中心軸線に対して直交する方向に圧力が付与される前記弾性変形部が同方向に移動変形し、前記加工ヘッドは、荒加工用の刃具と仕上げ加工用の刃具とが、外周部の互いに対向する位置に設けられ、前記弾性変形部に所定の圧力を付与して荒加工用の刃具が円筒部材の内面に向けて突出した状態で、加工ヘッドを円筒部材内を往路移動させることで荒加工を行い、この荒加工終了後に前記所定の圧力付与を解除した状態での前記仕上げ加工用の刃具の前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径が、前記荒加工用の刃具の荒加工時での前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径より大きく、前記荒加工後の前記所定の圧力付与を解除した状態での復路移動の際に、前記弾性変形部に付与する圧力を徐々に増加させつつ、前記仕上げ加工用の刃具を円筒部材の内面から離反させるよう半径方向内側へ向けて移動させて、円筒部材の他方の開口部側をその端部ほど大径となるテーパ形状に仕上げ加工する円筒内面の加工方法としてある。
請求項２の発明は、請求項１の発明の円筒内面の加工方法において、前記弾性変形部は、該弾性変形部を前記油圧空間への油圧の作用によって弾性変形させるパワーユニットを備えている。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の円筒内面の加工方法において、前記円筒部材はエンジンのシリンダボアであり、前記仕上げ加工により大径となるシリンダボアの他方の開口部側は、クランクケース側であり、前記仕上げ加工後に、前記シリンダボアの内面をホーニング加工するものとしてある。
【００１４】
請求項４の発明は、中ぐり加工用の加工ヘッドの先端外周の互いに対向する位置に、荒加工用の刃具と仕上げ加工用の刃具とをそれぞれ設けるとともに、前記加工ヘッドの中心軸線に直交する方向でかつ、前記仕上げ加工用の刃具から荒加工用の刃具に向かう方向に圧力が付与されることで、同方向に移動変形しつつ前記各刃具を同方向に移動させる弾性変形部を前記加工ヘッドの先端側に設けた円筒内面の加工装置であって、前記弾性変形部は、内部に設けた油圧空間に油圧が作用することで、前記加工ヘッドの中心軸線に対して直交する方向に圧力が付与されて同方向に移動変形し、前記荒加工用の刃具は、加工ヘッドを円筒部材内を往路移動させる際に、前記弾性変形部に所定の圧力を付与して円筒部材の内面に向けて突出した状態で荒加工を行い、前記仕上げ加工用の刃具は、前記荒加工終了後に前記所定の圧力付与を解除した状態で、前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径が、前記荒加工用の刃具の荒加工時での前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径より大きく、かつ前記所定の圧力付与を解除した状態から前記加工ヘッドを円筒部材内を復路移動させる際に、前記弾性変形部への圧力付与の増加に伴って前記円筒部材の内面から離れる方向に移動する構成としてある。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の発明の構成において、前記弾性変形部は、圧力が付与されていない初期状態では、前記荒加工用の刃具が、加工ヘッドと円筒部材の各中心軸線を相互に一致させた状態で、荒加工前の円筒部材の内面に対して半径方向内側に位置する一方、前記仕上げ加工用の刃具が、荒加工後の円筒部材の内面より半径方向外側に位置している構成としてある。
請求項６の発明は、請求項４または５の発明の構成において、前記弾性変形部は、該弾性変形部を前記油圧空間への油圧の作用によって弾性変形させるパワーユニットを備えている。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１または４の発明によれば、中ぐり加工用の加工ヘッドを往復移動させ、かつ復路移動による仕上げ加工の際には、刃具を加工ヘッドの中心軸線に対し円筒部材の内面から離反する方向に移動させるようにしたので、円筒内面における軸方向の一部の加工量を多くする際に、加工ヘッドの軸方向の送り動作を一時停止させたり、送り速度を遅くする必要がないことから、加工時間の短縮化を図ることができる。
また、弾性変形部の油圧空間に対して所定の圧力を付与しつつ中ぐり加工用の加工ヘッドを往路移動させて荒加工を行い、この荒加工に続いて加工ヘッドを復路移動させて、他方の開口側端部をテーパ形状に仕上げ加工を行う際には、前記所定の圧力付与を解除した状態から、弾性変形部に付与する圧力を増加させつつ仕上げ加工用の刃具を半径方向外側位置から同内側位置へ円筒内面から離れる方向に移動させて行うので、付与する圧力を減少させながら行う場合に比べ、テーパ形状となる加工径を高精度に制御することができる。
【００１７】
請求項２または６の発明によれば、油圧空間への油圧の作用によってパワーユニットが弾性変形部を弾性変形させることができる。
請求項３の発明によれば、シリンダボアにおけるクランクケース側が、中ぐり加工後のホーニング加工による加工効率の悪い部位であっても、この部位の中ぐり加工による加工量を多くしてあり、かつこの部位は開口端部側ほど大径のテーパ形状となるので、中ぐり加工後のホーニング加工では、シリンダボア内面の内径を全長にわたり均一にすることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、初期状態の弾性変形部に対して圧力を付与することで、荒加工用の刃具が円筒部材の内面に対して半径方向外側へ移動するので、この状態で加工ヘッドを往路移動させることで、荒加工を行うことができ、荒加工後、圧力付与を解除した後、再度圧力を付与することで、仕上げ加工用の刃具が、荒加工後の円筒部材の内面に対して半径方向外側位置から同内側位置に向かって移動するので、この移動の過程で加工ヘッドを復路移動させることにより、テーパ形状の加工を容易に行うことができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１は、この発明の実施の一形態を示す中ぐり加工用の加工ヘッド１３の断面図である。この加工ヘッド１３は、図２に示すような工作機械（例えば、マシニングセンタ）におけるハウジング１５の下端から突出する主軸１６に装着して使用される。主軸１６は、ハウジング１５内に上下方向に延長された状態で回転可能に収容され、下端にＡＴＣシャンクを有するツールホルダを備えている。このツールホルダに、上記した加工ヘッド１３が着脱可能に取り付けられる。
【００２５】
上記した工作機械にて、ワーク支持台１７上に固定される円筒部材としての図示しないシリンダブロックのシリンダボア内面に対し、加工ヘッド１３が回転しながら図中で下方への往路移動で荒加工を行った後、図中で上方への復路移動で仕上げ加工を行う。
【００２６】
図１に示すように、中ぐり加工用の加工ヘッド１３は、主軸１６のツールホルダに装着されるシャンク部１９を有しており、シャンク部１９には、図１中で上下方向にエア通路２１が形成されている。このエア通路２１の上端は、主軸１６内に設けたエア通路に連通し、主軸１６内のエア通路は、図２に示すように、主軸１６の上端に対して回転可能でかつ、ハウジング１５の上部に固定してある回転継手２３から、エア配管２５を介してエアコントローラ２７に接続されている。すなわち、このエアコントローラ２７によって、加工ヘッド１３におけるシャンク部１９内のエア通路２１のエア圧が制御される。
【００２７】
上記エア通路２１の下方の、シャンク部１９に連続するボディ部２８内には、空油圧変換部２９が設けられている。空油圧変換部２９は、第１シリンダ３１内に第１ピストン３３が摺動シール３４を介して図中で上下方向に移動可能に収容され、第１ピストン３３の下部に連結ロッド３５を介して第２ピストン３７が連結されている。この第２ピストン３７は、第１シリンダ３１の下部に連通する小径の第２シリンダ３９内に、摺動シール４０を介して上下動可能に収容されている。
【００２８】
第２ピストン３７の下部は、作動油が充填される作動油空間４２となっており、エア通路２１を通してエア圧が第１ピストン３３に作用することで、第１ピストン３３が下降し、これに伴い第２ピストン３７が下降することで、作動油空間４２内の油圧が増圧される。
【００２９】
上記した作動油空間４２の下部には、連通路４１が連通してボディ部２８に形成されており、連通路４１は、ボディ部２８の下端に固定された弾性変形部４３にわたって形成されている。弾性変形部４３の内部には、パワーユニット４５が設けられている。パワーユニット４５は、凸ブロック４７と凹ブロック４９との間に油圧空間５１が形成され、この油圧空間５１と前記した連通路４１とが、弾性変形部４３および凹ブロック４９に形成してある油通路５３を通して連通している。
【００３０】
弾性変形部４３にはＳ字状のスリット５５が形成されており、油圧空間５１に油圧が作用すると、弾性変形部４３における下部の移動部５７が図１中で左方向にシフトする。この移動部５７の下部にはボーリングバー５９が装着され、ボーリングバー５９の図１中で左右方向両側の下部には、荒加工用の刃具６１と、仕上げ加工用の刃具６３とがそれぞれ取り付けられている。
【００３１】
したがって、前記図２に示してあるエアコントローラ２７により、図１に示してあるエア通路２１内にエア圧を供給すると、第１ピストン３３が下降し、これに伴い第２ピストン３７も下降して、作動油空間４２内の油圧が高まり、作動油空間４２に連通するパワーユニット４５内の油圧空間５１に油圧が作用し、移動部５７がボーリングバー５９先端の各刃具６１，６３とともに図１中で左方向へシフトするよう弾性変形部４３が弾性変形する。
【００３２】
図３は、パワーユニット４５に油圧が作用して、弾性変形部４３が弾性変形し、移動部５７が図中で左方向にシフトした状態を示している。
【００３３】
ボーリングバー５９および弾性変形部４３は、外径がほぼ同じの円柱形状を呈し、シリンダブロック６５のシリンダボア６７内に挿入されて、前記した各刃具６１，６３によりシリンダボア６７の内面を中ぐり加工する。
【００３４】
図４は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、各刃具６１，６３の位置関係を模式的に示している。なお、図４においては、パワーユニット４５などの構成要素は、図１に対して簡略化して示してある。
【００３５】
図４（ａ）は、パワーユニット４５に油圧が作用していない初期状態である。このとき、荒加工用の刃具６１は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、仕上げ加工用の刃具６３よりも、軸と直交する半径方向内側に位置した状態でボーリングバー５９に取り付けられている。
【００３６】
すなわち、この初期状態で加工ヘッド１３が回転した場合における、刃具６１先端の回転軌跡円の直径は、刃具６３先端の回転軌跡円の直径よりも小さくなる。具体的には、例えば前者の直径が８５．００ｍｍで、後者の直径が８６．００ｍｍである。この状態での２つの刃具６１，６３の各外周側先端相互間の中心線Ｋは、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、１５０μｍ右方向に寄っている。
【００３７】
図４（ｂ）は、荒加工時のもので、このとき、パワーユニット４５には、最大油圧が作用して弾性変形部４３の変形量が最大で、移動部５７の図中で左方向へのシフト量が最大となっている。
【００３８】
このとき、荒加工用の刃具６１は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、仕上げ用の刃具６３よりも、軸と直交する半径方向外側に位置している。具体的には、加工ヘッド１３が回転した場合における、刃具６１先端の回転軌跡円の直径は８５．７０ｍｍで、刃具６３の同直径は８５．３０ｍｍである。
【００３９】
この状態での２つの刃具６１，６３の各外周側先端相互間の中心線Ｋは、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、２００μｍ左方向に寄っている。したがって、この図４（ｂ）の荒加工時では、図４（ａ）の初期状態に対し、中心線Ｋは図中で左方向へ３５０μｍ（１５０μｍ＋２００μｍ）寄った（シフトした）状態となる（なお、刃具６１，６３は直径で示しているため、３５０μｍ×２＝７００μｍずれる。）。
【００４０】
図４（ｂ）の状態のまま、加工ヘッド１３が回転しながら下方に移動する往路移動の際に、刃具６１により、シリンダボア６７に対して荒加工を行う。このとき、仕上げ加工用の刃具６３は、上記した回転軌跡円の関係からシリンダボア６７に接触することはない。
【００４１】
図４（ｃ）は、仕上げ加工時でのもので、このとき、パワーユニット４５には、図４（ｂ）での最大油圧より低い油圧が作用し、弾性変形部４３の変形量は、図４（ｂ）のときより小さくなり、これに伴い移動部５７のシフト量も同様に小さくなる。
【００４２】
このとき、仕上げ加工用の刃具６３は、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓに対し、荒加工用の刃具６１よりも、軸と直交する半径方向外側に位置する。例えば、加工ヘッド１３が回転した場合における、刃具６１先端の回転軌跡円の直径は８５．３０ｍｍで、刃具６３の同直径は８５．７０ｍｍである。この状態での２つの刃具６１，６３の各外周側先端相互間の中心線Ｋは、加工ヘッド１３の中心軸線Ｓと一致している。
【００４３】
図５は、シリンダボア６７に対し、上記した加工ヘッド１３を用いて荒加工および仕上げ加工を行う場合の動作を示す説明図である。図５（ａ）において、図中で右側の端部の位置Ｐは、図４（ａ）の初期状態に相当し、同左側の端部の位置Ｑは、図４（ｂ）の荒加工時相当する。位置Ｐと位置Ｑとの間の数値は、図４（ａ）の初期状態からの移動部５７のシフト量（μｍ）を示している。
【００４４】
次に、作用を説明する。まず、図５における位置Ｐ、すなわち図４（ａ）の初期状態から、図５（ｂ）に示すように、「▲１▼荒加工シフト」として、図４（ｂ）の荒加工時（図５の位置Ｑ）となるよう各刃具６１，６３を最大量（３５０μｍ）シフトする。
【００４５】
この状態で、加工ヘッド１３を回転させつつシリンダボア６７内に挿入し、この挿入方向の往路移動によって、「▲２▼荒加工」として、シリンダボア６７の内面が刃具６１によって荒加工される。
【００４６】
荒加工終了後、各刃具６１，６３が、シリンダボア６７の上記挿入側と反対側の図１中で下部側の開口側からさらに下方に移動したら、「▲３▼荒加工シフト解除」を行い、図４（ａ）の初期状態（位置Ｐ）に戻す。この初期状態で、加工ヘッド１３が回転した場合における、仕上げ加工用の刃具６３の回転軌跡円の直径（８６．００ｍｍ）は、荒加工時での荒加工用の刃具６１の同回転軌跡円の直径（８５．７０ｍｍ）、つまり荒加工後のシリンダボア６７の内径より大きくなっている。
【００４７】
したがって、この状態で、回転している加工ヘッド１３をシリンダボア６７内にて上昇（復路移動）させることで、シリンダボア６７の内面に対して仕上げ加工が可能となる。
【００４８】
この仕上げ加工時の際には、「▲４▼仕上げシフト」として、各刃具６１，６３を１３０μｍ程度図４（ａ）の状態から左方向へシフトする。そして、この状態から、加工ヘッド１３を回転させつつ上昇させ、さらにシフト量を徐々に増加させながら、シフト量が１５０μｍとなるまで、つまり図４（ｃ）の状態となるまで、「▲５▼テーパ加工」として、仕上げ加工の一部を行う。
【００４９】
このシフト量を増加させながらの仕上げ加工は、シリンダボア６７の図１中で下部側の開口側端部付近に対してなされ、この開口側端部付近は、図６に示すように、下部側が大径のテーパ部６７ａに加工される。
【００５０】
上記した「▲５▼テーパ加工」に続き、図４（ｃ）の状態のままで、加工ヘッド１３を回転させつつ上昇させることで、シリンダボア６７の残りの上部側に対して「▲６▼仕上げ加工」がなされる。このとき、仕上げ加工用の刃具６３の刃先の位置は、荒加工用の刃具６１の刃先より半径方向外側に位置しているので、刃具６１により加工した荒加工後のシリンダボア６７の内面に対して、仕上げ加工が所望になされる。
【００５１】
なお、図５（ｂ）中の「▲７▼工具摩耗補正」は、仕上げ用刃具６３の摩耗による補正シフト量領域を示している。仕上げ加工時においては、刃具６３の摩耗に伴いシフト量を小さくして、刃具６３の半径方向外側への突出量を摩耗前と同等する必要があるため、上記した補正シフト領域を設けている。シフト量５０μｍが最大摩耗補正時である。
【００５２】
ところで、前記図８に示したように、シリンダボア１の図中で下方には、通常クランクケース内にクランクシャフト支持部１１などが存在し、中ぐり加工後のホーニング加工においては、ホーニング用加工ヘッド９を奥深くまでは挿入できず、シリンダボア１のクランクシャフト支持部１１側付近は、ホーニング用加工ヘッド９の往復運動のストロークが不足し、加工効率の悪化を招くものとなっている。
【００５３】
ところが、中ぐり加工におけるシリンダボア６７の下部側の開口部付近の加工量を、上記図６で示したように。テーパ形状として他の部位より多くすることで、クランクシャフト支持部１１側付近でホーニング用加工ヘッド９の往復運動のストロークが不足しても、シリンダボア６７の全長にわたり加工径を均一にすることができる。
【００５４】
そして、上記した「▲５▼テーパ加工時」では、加工ヘッド１３の送り動作を一時停止させたり、あるいは送り速度を遅くするわけではなく、ボーリングバー５９を直径方向にシフトするので、加工時間が長くなることはなく、短縮化されたものとなる。
【００５５】
また、上記した「▲５▼テーパ加工時」には、シフト量を増大させながら、つまりエアコントローラ２７によりエア圧を増大方向に制御し、パワーユニット４５における油圧を増大させながら行うようにしている。
【００５６】
ここで、シフト量を変化させる際には、図１における第１ピストン３３および第２ピストン３７がそれぞれ上下動するが、このとき各ピストン３３，３７外周の摺動シール３４，４０と摺動面との間にはスティックスリップ（摩擦）が生じる。このスティックスリップの影響を安定的に作用させるためには、各ピストン３３，３７に対して連続的に加圧させながら移動させることが重要となる。
【００５７】
逆に、各ピストン３３，３７に対して減圧させながら移動させた場合は、前記したスティックスリップが逆方向に働き、切削送り量に対して補正エア圧量の指示値は漸減するのであるが、断続的動作となり加工孔形状はステップ状となって滑らかなテーパ形状にはできない。さらに、スティックスリップの断続的作用と補正エア圧の漸減作用とが重なり、コントロールがうまくきかない不感帯ができ、加工孔形状が不安定なものとなる。
【００５８】
一方、補正エア圧を漸増させながらの加工は、スティックスリップが同じようにあっても、シフト動作の際には、スティックスリップは一定量で連続的に働き漸増していくので、加工孔形状が安定したものとなる。
【００５９】
したがって、上記実施形態では、「▲５▼テーパ加工時」において、シフト量を増大させながら、つまりエアコントローラ２７によりエア圧を増大方向に制御し、パワーユニット４５における油圧を増大させながら行うようにしているので、シリンダボア６７におけるテーパ形状が滑らかで安定したものとなり、加工径を高精度に制御することができる。
【００６０】
図６中でａ：ｂがテーパ比であるが、このテーパ比は、テーパ加工するときに、加工ヘッド１３の送り量もしくは回転量に対してどれだけの補正エア量の増加値を、テーパ加工指示値としてエアコントローラ２７に送るかによって決まる。
【００６１】
補正エア量の順次増加は、エアコントローラ２７にテーパ加工のためのパルス信号を送ることにより行われ、これは工作機械の主軸の回転に伴うパルスをエアコントローラ２７に送る方法や、工作機械の主軸の送りスライド量をパルス状にして送る方法や、パルスの開始点と終止点だけを指定してエアコントローラ２７内でパルスを自ら形成される方法などがある。
【００６２】
図７は、図６のテーパ部６７ａに代えて、上部側の他の部位に比べて大径となる段部６７ｂを、仕上げ加工にて形成したものである。この場合にも、前記図１の加工ヘッド１３を往路移動させる際に、図４（ｂ）の状態にて刃具６１により、同様の荒加工を行う。
【００６３】
続く復路移動の際には、図５（ｂ）の「▲４▼仕上げシフト」を行い、この状態でシフト量を変化させずに、「▲５▼テーパ加工」に代わる段部６７ｂの加工を行う。その後は、シフト量を図５（ｂ）の「▲６▼仕上げ加工」に対応する状態として、「▲６▼仕上げ加工」と同様の加工を行う。
この場合にも、「▲５▼テーパ加工」に代わる段部６７ｂの加工では、加工ヘッド１３の送り動作を一時停止させたり、あるいは送り速度を遅くするわけではないので、加工時間が長くなることはなく、短縮化されたものとなる。
【００６４】
また、上記した段部６７ｂの加工には、シフト量を増大させながら、つまりエアコントローラ２７によりエア圧を増大方向に制御し、パワーユニット４５における油圧を増大させながら行うようにしているので、シリンダボア６７における段部６７ｂの形状が滑らかで安定したものとなり、加工径を高精度に制御することができる。
【００６５】
なお、上記した実施形態では、ボーリングバー５９に装着する刃具を、荒加工用の刃具６１と仕上げ加工用の刃具６３の２つ用いているが、仕上げ加工用の刃具６３のみを使用し、シフト量を適宜調整することで、上記したテーパ部６７ａや段部６７ｂの加工を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す中ぐり加工用の加工ヘッドの断面図である。
【図２】図１の加工ヘッドが使用される工作機械の全体を示す斜視図である。
【図３】図１の加工ヘッドにおけるパワーユニットに油圧が作用し、弾性変形部が弾性変形して移動部がシフトした状態を示す動作説明図である。
【図４】図１の加工ヘッドの中心軸線に対する刃具の位置関係を示す模式図であり、（ａ）はパワーユニットに油圧が作用していない初期状態、（ｂ）は荒加工時の状態、（ｃ）は仕上げ加工時の状態である。
【図５】シリンダボアに対し、加工ヘッドを用いて荒加工および仕上げ加工を行う場合の動作を示す説明図である。
【図６】下部側が大径のテーパ部に加工されたシリンダボアの断面図である。
【図７】下部側が大径の段部に加工されたシリンダボアの断面図である。
【図８】従来の円筒内面の加工方法を示す動作説明図で、（ａ）は中ぐり加工、（ｂ）は荒ホーニング加工、（ｃ）は仕上げホーニング加工である。
【符号の説明】
１３ 加工ヘッド
４３ 弾性変形部
６１ 荒加工用の刃具
６３ 仕上げ用の刃具
６５ シリンダブロック（円筒部材）
６７ シリンダボア
６７ａ テーパ部
Ｓ 中心軸線
Claims (6)
- 先端に刃具を備えた中ぐり加工用の加工ヘッドを、円筒部材の一方の開口部から挿入し、他方の開口部に向けて移動させる往路移動の際に、前記円筒部材の内面を荒加工し、この荒加工後、前記加工ヘッドを、前記他方の開口部から前記一方の開口部に向けて移動させる復路移動の際に、前記刃具を前記加工ヘッドの中心軸線と直交する方向で前記円筒部材の内面から離反する方向に移動させて、前記他方の開口部側が大径となるよう仕上げ加工を行う円筒内面の加工方法であって、前記加工ヘッドの先端側に設けた弾性変形部内に油圧空間を設け、この油圧空間が油圧の作用を受けることで、前記加工ヘッドの中心軸線に対して直交する方向に圧力が付与される前記弾性変形部が同方向に移動変形し、前記加工ヘッドは、荒加工用の刃具と仕上げ加工用の刃具とが、外周部の互いに対向する位置に設けられ、前記弾性変形部に所定の圧力を付与して荒加工用の刃具が円筒部材の内面に向けて突出した状態で、加工ヘッドを円筒部材内を往路移動させることで荒加工を行い、この荒加工終了後に前記所定の圧力付与を解除した状態での前記仕上げ加工用の刃具の前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径が、前記荒加工用の刃具の荒加工時での前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径より大きく、前記荒加工後の前記所定の圧力付与を解除した状態での復路移動の際に、前記弾性変形部に付与する圧力を徐々に増加させつつ、前記仕上げ加工用の刃具を円筒部材の内面から離反させるよう半径方向内側へ向けて移動させて、円筒部材の他方の開口部側をその端部ほど大径となるテーパ形状に仕上げ加工することを特徴とする円筒内面の加工方法。
- 前記弾性変形部は、該弾性変形部を前記油圧空間への油圧の作用によって弾性変形させるパワーユニットを備えていることを特徴とする請求項１記載の円筒内面の加工方法。
- 前記円筒部材はエンジンのシリンダボアであり、前記仕上げ加工により大径となるシリンダボアの他方の開口部側は、クランクケース側であり、前記仕上げ加工後に、前記シリンダボアの内面をホーニング加工することを特徴とする請求項１または２記載の円筒内面の加工方法。
- 中ぐり加工用の加工ヘッドの先端外周の互いに対向する位置に、荒加工用の刃具と仕上げ加工用の刃具とをそれぞれ設けるとともに、前記加工ヘッドの中心軸線に直交する方向でかつ、前記仕上げ加工用の刃具から荒加工用の刃具に向かう方向に圧力が付与されることで、同方向に移動変形しつつ前記各刃具を同方向に移動させる弾性変形部を前記加工ヘッドの先端側に設けた円筒内面の加工装置であって、前記弾性変形部は、内部に設けた油圧空間に油圧が作用することで、前記加工ヘッドの中心軸線に対して直交する方向に圧力が付与されて同方向に移動変形し、前記荒加工用の刃具は、加工ヘッドを円筒部材内を往路移動させる際に、前記弾性変形部に所定の圧力を付与して円筒部材の内面に向けて突出した状態で荒加工を行い、前記仕上げ加工用の刃具は、前記荒加工終了後に前記所定の圧力付与を解除した状態で、前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径が、前記荒加工用の刃具の荒加工時での前記加工ヘッドの回転による回転軌跡円の直径より大きく、かつ前記所定の圧力付与を解除した状態から前記加工ヘッドを円筒部材内を復路移動させる際に、前記弾性変形部への圧力付与の増加に伴って前記円筒部材の内面から離れる方向に移動することを特徴とする円筒内面の加工装置。
- 前記弾性変形部は、圧力が付与されていない初期状態では、前記荒加工用の刃具が、加工ヘッドと円筒部材の各中心軸線を相互に一致させた状態で、荒加工前の円筒部材の内面に対して半径方向内側に位置する一方、前記仕上げ加工用の刃具が、荒加工後の円筒部材の内面より半径方向外側に位置していることを特徴とする請求項４記載の円筒内面の加工装置。
- 前記弾性変形部は、該弾性変形部を前記油圧空間への油圧の作用によって弾性変形させるパワーユニットを備えていることを特徴とする請求項４または５記載の円筒内面の加工装置。
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