JP4670694B2

JP4670694B2 - ホーニング加工装置及びホーニング加工装置の制御方法

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Publication number: JP4670694B2
Application number: JP2006072710A
Authority: JP
Inventors: 良紀川内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP2007245294A

Description

本発明は、ホーニング加工に使用されるホーニング砥石の目詰まりによる研削能率低下を制限して、加工サイクルタイムを安定させるための技術に関する。

従来、スティック状の砥石を放射状に複数配置したホーンを、被加工物内面部に押し付けながら回転と同時に軸方向に運動させて、穴の内壁面を平滑且つ高精度に加工するホーニング加工が知られている。
このホーニング加工において、加工面（穴の内壁面）に発生する切粉が、砥石面の気孔に詰まったり溶着したりすることによって、該砥石面の目詰まりが発生する。砥石面に目詰まりが発生すれば、砥石の研削能率が低下して加工に要する時間が長くなり、サイクルタイムがばらつくという不具合が発生するため、砥石の目詰まりの防止、目詰まりの解消が課題となっている。

通常、砥石は、砥粒同士を結合剤にて気孔を含んだ状態に結合させることにより形作られる。研削時において、砥石面にある砥粒にかかる抵抗は、研削により発生した切粉により大きくなり、この研削抵抗が結合剤による砥粒の保持限界を超えたときに砥粒が砥石面より脱落し、新しい砥粒が砥石面に現れる。この自生作用により、新たな砥粒により砥石面が再生されて加工性能が回復するとともに、目詰まりも解消される。

しかし、ＣＢＮ砥石などの、高硬度、高靭性で耐摩耗性が高い超砥粒で成る砥石や、砥石結合度が硬いメタルボンドやビトリファイドボンドを結合剤とする砥石などでは、自生作用が発生するよりも前に気孔に切粉が詰まったり溶着したりして、研削能率が低下してしまう。
そこで、目詰まりが発生したときに、砥石面を外側へ瞬間的に押し出して加工面に圧接させることにより、加工面と砥石面との間に自浄作用を起こさせて目詰まりを解消させる方法が採用されている。

例えば、特許文献１では、外周面に複数の砥石を表出させたホーンと、該ホーンの内部に設けられ砥石を外周側へ押し出すコーンと、該コーンに押圧力を付与する電磁式制御弁を備えた油圧シリンダとを、ホーニング加工機に備えて、加工時間が設定加工時間を連続して設定回数を越えると、電磁式制御弁を起動し、油圧シリンダにてコーンに押圧力を付与し、砥石を加工面に圧接させるように制御する技術が公開されている。また、この技術においては、砥石を加工面側へ押し出す拡張圧を、目詰まり解消のために一旦高めてから、加工回数が設定回数繰り返される毎に、段階的に低下させるように制御される。

しかし、上述のように、加工時の砥石を加工面に圧接させることによって目詰まりを解消させる方法では、加工時に砥石より加工面に与えられる圧が変化するために、特に仕上げ工程等の高精度が要求される工程においては加工精度の悪化が懸念される。
特開昭６４−５１２６６号公報

本発明では、ホーニング加工の加工サイクルタイムのばらつきの要因である砥石の目詰まりを予測し、砥石の研削能率が所定の程度以上に低下する前に目詰まりを解消させることによって、加工サイクルタイムを安定化し、効率的な設備サイクルタイムの設定を可能とするための、ホーニング加工装置及びホーニング加工装置の制御方法に係る技術を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段とを備え、前記ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置において、前記制御手段は、取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、計測された前記取代及び加工数、及び、前記相関マップに基づいて、次回の加工時間を予測し、予測した次回の加工時間が、加工時間上限として予め設定された閾値よりも大きい値となれば、次回の加工において自浄動作を伴うホーニング加工を行うように前記駆動手段を制御するものである。

請求項２においては、砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段と、加工時間の計測手段とを備え、ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置において、前記制御手段は、計測された加工時間が或第一の閾値を越えたときの加工数に、取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、前記相関マップに基づいて予め試験的に求めて設定された、加工時間が或第一の閾値を越えてから加工時間上限としての或第二の閾値を越えるまでの加工数を、加えた加工数のときに、自浄動作を伴うホーニング加工を行うように前記駆動手段を制御するものである。

請求項３においては、前記自浄動作を伴うホーニング加工において、前記制御手段は、加工面に対するホーンの拡張圧を一サイクルの加工のうちに変化させて、砥石の目詰まりを解消する程度に高圧としたのち、加工面の仕上げ段階では、自浄動作を伴わないホーニング加工における加工面に対するホーンの拡張圧に略等しい低圧とするように、前記駆動手段を制御するものである。

請求項４においては、砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段とを備え、前記ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置の制御方法において、前記制御手段により、取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、計測された前記取代及び加工数、及び、前記相関マップに基づいて、次回の加工時間を予測し、次回の加工時間が、加工時間上限として予め設定された閾値よりも大きい値となれば、次回の加工において自浄動作を伴うホーニング加工を行うものである。

請求項５においては、砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段と、加工時間の計測手段とを備え、ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置の制御方法において、前記制御手段により、計測された加工時間が或第一の閾値を越えたときの加工数に、取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、前記相関マップに基づいて予め試験的に求めて設定された、加工時間が或第一の閾値を越えてから加工時間上限としての或第二の閾値を越えるまでの加工数を、加えた加工数のときに、自浄動作を伴うホーニング加工を行うものである。

請求項６においては、前記自浄動作を伴うホーニング加工において、加工面に対するホーンの拡張圧を一サイクルの加工のうちに変化させて、砥石の目詰まりを解消する程度に高圧としたのち、加工面の仕上げ段階では、自浄動作を伴わないホーニング加工における加工面に対するホーンの拡張圧に略等しい低圧とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、ホーニング加工の加工サイクルタイムのばらつきの要因である砥石の目詰まりを予測し、砥石の研削能率が所定の程度以上に低下する前に目詰まりを解消させるので、加工サイクルタイムを安定化させることができる。これにより効率的な設備サイクルタイムの設定が可能となる。
また、砥石の自浄動作において、加工サイクルの初期にホーンの加工面に対する拡張圧を一次的に高圧に切り換えて砥石の目詰まりを解消し、同じ加工サイクル中に拡張圧を低圧に戻すので、加工精度の低下を回避することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るホーニング加工装置の全体的な構成図、図２は図１におけるホーンのＹ矢視断面図、図３は取代を説明する図、図４はホーニング加工装置の制御ブロック図である。
図５は加工数と加工時間との関係を示す図、図６は取代と加工時間との関係を示す図、図７は取代と加工数の積と加工時間との相関図である。
図８は本発明の実施例１に係る自浄動作制御の流れを示す図、図９は自浄動作付随ホーニング加工におけるホーンの拡張圧の変化を説明する図である。
図１０は本発明の実施例２に係る自浄動作制御の流れを示す図である。

先ず、本発明の実施例１について説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の実施例に係るホーニング加工装置１０は、大概して、被加工物に研削加工を施す研削工具としてのホーン５と、該ホーン５の駆動手段としての油圧シリンダ２０と、該油圧シリンダ２０を制御する制御手段としての制御装置２５等で構成される。

前記ホーン５の基礎土台として、略円筒状の保持体４が設けられる。該保持体４には、その外周面に開口する放射状の切欠９が形成され、本実施例においては、前記切欠９は、略９０度間隔に４箇所に設けられる。
前記保持体４の切欠９には、シュー６と、砥石台７ａに保持された砥石７とが、該保持体４の軸心側から順に嵌設され、砥石７がホーン５の外周面に表れる。

また、前記保持体４の軸心部には、先細りのコーン８が配置される。前記コーン８の傾斜面１３は、前記シュー６に形成された傾斜面１４に当接するように設けられる。
本実施例においては、コーン８は保持体４の軸方向に２つ連接され、後側のコーン８には、後述するシリンダロッド２１が連結される。

前記コーン８に連結されたシリンダロッド２１は、油圧シリンダ２０にて保持体４の軸方向に伸縮駆動される。また、シリンダロッド２１には、該シリンダロッド２１を保持体４の軸心を中心として回転駆動する回転駆動体１９が設けられる。
つまり、シリンダロッド２１は、ホーン５の軸方向に伸縮駆動されるとともに、ホーン５の軸心を中心として回転駆動される。これらの油圧シリンダ２０及び回転駆動体１９の動力を受けて、ホーン５は、被加工物に形成された穴の内壁面（加工面）に砥石７を押し付けながら回転と同時に軸方向に運動して、被加工物にホーニング加工を施す。

上述のようにホーニング加工を継続するうちに、砥石７の砥石面の目詰まりが生じる。
この目詰まりを解消するためには、油圧シリンダ２０のシリンダロッド２１を伸長させて、コーン８をホーン５の先端側へ移動させる。すると、コーン８の傾斜面１３が、シュー６の傾斜面１４に面で接して該シュー６を外周側へ押し出すことにより、砥石台７ａに保持された砥石７も外周側へ押し出されて、砥石７が加工面を押圧する圧力（拡張圧）が高まる。砥石７の加工面に対する拡張圧が高くなれば、砥石７が加工面に圧接されることによって、砥石７の砥石面に付着又は溶着している切粉が剥がれ落ち、目詰まりが解消される。
このホーン５の目詰まりを解消するための動作を、以下、『自浄動作』と記載する。ホーニング加工装置１０は、上述の自浄動作を伴うホーニング加工と、自浄動作を伴わない通常のホーニング加工とを、制御装置２５の制御により切り替えて、被加工物に施すことが可能である。

続いて、制御装置２５の構成について説明する。
図４に示すように、前記制御装置２５には、油圧シリンダ２０への作動油の供給を制御する電磁式制御弁２２を動作させる制御弁回路２４、エアゲージ４１、カウンタ４２、タイマ４３等が電気的に接続される。そして、ホーニング加工装置１０では、エアゲージ４１、カウンタ４２、タイマ４３等からの検出信号を受けた制御装置２５にて、制御弁回路２４の動作が制御される。

前記制御装置２５として、例えば、図１に示すように、制御部６１及び演算部６２として機能するＣＰＵや、記憶部６３として機能するメモリ、入力部６４として機能するキーボード、出力部６５としてのモニタ等を備えた、電子計算機を採用することができる。
前記記憶部６３には、自浄動作を伴わない通常のホーニング加工を行う通常加工プログラム、自浄動作を伴うホーニング加工を行う自浄動作付随加工プログラム、ホーニング加工装置１０の自浄動作を制御する自浄動作制御プログラム等の、プログラムが格納される。このプログラムが前記演算部６２にて実行されることによって、制御装置２５によるホーニング加工装置１０の自浄動作の制御が行われる。

前記電磁式制御弁２２は、油圧シリンダ２０への油路に設けられる。電磁式制御弁２２には、該電磁式制御弁２２を動作させる制御弁回路２４が備えられ、該制御弁回路２４は、制御装置２５の制御を受けて動作する。
また、前記油圧シリンダ２０へ作動油を供給するための油圧ポンプ２３には、調整弁２６が具備される。

前記エアゲージ４１は、穴３の加工状態を検出するためにホーニング加工装置１０に備えられた、ホーン５が研削した穴３の取代φの計測手段であって、該エアゲージ４１の検出信号は制御装置２５に伝達される。
なお、前記『取代φ』とは、図３に示すように、ホーニング加工にて研削されることにより、ホーニング加工前の穴３ｂから加工後の穴３ａまでの拡大径を指すものとする。予めホーン５を挿入するために被加工物に形成された穴３ｂの径は被加工物ごとにばらつくため、略同一径の穴を複数の被加工物に形成するにあたって、個々の被加工物において取代φは微量に異なることとなる。この取代φは被加工物に加工される穴３の仕上がり状態の目安となる数値である。

前記カウンタ４２は、被加工物の加工数ｎを計測するために、ホーニング加工装置１０に備えられた加工数ｎの計測手段であって、該カウンタ４２の検出信号は制御装置２５に伝達される。
また、前記タイマ４３は、一つの被加工物の加工時間（加工時間ｔ）を計測するために、ホーニング加工装置１０に備えられた加工時間ｔの計測手段であって、該タイマ４３の検出信号は制御装置２５に伝達される。

続いて、上記構成のホーニング加工装置１０の自浄動作の制御について説明する。

図５では、ホーニング加工装置１０にて略同一径の穴を複数回加工した際の、一加工における加工時間ｔ（サイクルタイム）と、前回自浄動作を行ってからの加工数ｎとの関係が示されている。また、図６では、ホーニング加工装置１０にて異なる径の穴を加工した際の、一加工における加工時間ｔと、一加工における取代φとの関係が示されている。
加工時間ｔと加工数ｎとの関係は、一次直線でおおよそ近似することができ、また、加工時間ｔと取代φとの関係も、一次直線でおおよそ近似することができる。つまり、加工数ｎが増大するほど、また、取代φが増大するほど、加工時間ｔが長くなることが分かる。

そこで、図７に示すように、一加工における取代φと前回自浄動作を行ってからの加工数ｎとの積（φ×ｎ）と、一加工における加工時間ｔとの相関関係を定める。
これらの関係は、次の式でおおよそ近似することができる。
［加工時間ｔ＝α×取代φ×加工数ｎ＋β ；（α、βは定数）］

実際にホーニング加工が行われる量産ラインでは、略同一径の穴をホーニング加工するため、取代φは多少のばらつきがあるものの略一定である。そこで、ホーニング加工中に、今回までの取代φの値をフィードバックして次回の取代φの値を予測し、予め定めた取代φと加工数ｎの積と加工時間ｔとの相関関係に基づいて、次回の加工時間ｔを予測することができる。次回の加工時間ｔを予測できれば、次回の加工で自浄動作を行う必要の有無を判断することができる。

以上より、取代φと加工数ｎの積と、加工時間ｔとの相関関係を、予め試験的に求めた相関マップを作成しておけば、この相関マップに基づいて、ホーニング加工装置１０の自浄動作を行うに適したタイミングを求めることが可能である。この考え方に基づいて、本実施例に係るホーニング加工装置１０では、制御装置２５にて自浄動作の制御が行われる。

自浄動作の制御のために、制御装置２５に『加工時間上限Ｔｚ』が加工時間ｔの閾値の一つとして予め設定される。この加工時間上限Ｔｚは任意に設定することのできる値である。但し、この値を超えると生産が非効率となる程度の加工時間（サイクルタイム）を、加工時間上限Ｔｚとして採用するものとする。
また、自浄動作の制御のために、制御装置２５に『自浄準備加工時間Ｔｋ』が加工時間ｔの閾値の一つとして予め設定される。この自浄準備加工時間Ｔｋとして、前記加工時間上限Ｔｚよりも小さな任意の値を設定することができる。但し、砥石７の自浄動作を行うことが必要となる程度の加工時間（サイクルタイム）を、自浄準備加工時間ｔｋの値として採用するものとする。

そして、取代φと加工数ｎの積と、加工時間ｔとの相関関係を示す相関マップ（図７）において、加工時間上限Ｔｚを超える加工時間ｔに該当する領域を『異常領域Ｄ３』とし、自浄準備加工時間Ｔｋと前記加工時間上限Ｔｚとの間の加工時間ｔに該当する領域を『自浄準備領域Ｄ２』とし、自浄準備加工時間Ｔｋよりも小さな加工時間ｔに該当する領域を『通常領域Ｄ１』とする。

ここで、制御装置２５による自浄動作のための制御の流れについて、図８に示す流れ図を用いて説明する。
なお、以下において、自浄動作を伴わない通常のホーニング加工を『通常ホーニング加工』と、自浄動作を伴うホーニング加工を『自浄動作付随ホーニング加工』とそれぞれ記載して区別することとする。

被加工物に対してホーニング加工を行うために、制御装置２５にて自浄動作制御プログラムが実行されると、先ず、カウンタ４２のカウントが初期段階に戻されて、加工数ｎ＝１とされる（Ｓ１）。
そして、制御装置２５では、通常加工プログラムが実行され、ホーン５にて加工数ｎ回目の通常ホーニング加工が被加工物に施される（Ｓ２）。通常ホーニング加工が開始されるとともに、タイマ４３による時間計測が開始され（Ｓ３）、通常ホーニング加工が終了すると（Ｓ４）、タイマ４３による時間計測が終了される（Ｓ５）。

上述のようにタイマ４３にて計測された加工数ｎ回目の加工時間ｔｎは、制御装置２５に取得され（Ｓ６）、記憶部６３に格納される。さらに、エアゲージ４１にて計測された取代φも制御装置２５に取得され（Ｓ７）、記憶部６３に格納される。

そして、前記加工数ｎ回目の加工時間ｔｎと、予め設定された自浄準備加工時間Ｔｋとが比較演算される（Ｓ８）。
加工時間ｔｎが自浄準備加工時間Ｔｋよりも小さいとき、すなわち、加工時間ｔｎが通常領域にあるときには、カウンタ４２の加工数を一つ増やして加工数ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ１５）、ステップＳ２に戻って、加工数ｎ＋１回目の通常ホーニング加工が行われる。このＳ２〜Ｓ８までのステップは、加工時間ｔが自浄準備加工時間Ｔｋ以上となるまで繰り返される。

一方、加工時間ｔｎが自浄準備加工時間Ｔｋ以上のとき、すなわち、加工時間ｔｎが自浄準備領域にあるときには、加工数次回目（ｎ＋１回目）の取代が算出される（Ｓ９）。この取代を『予測取代φｎ＋₁』とする。
予測取代φｎ＋₁は、加工数ｎ回目までの取代φの平均値としたり、予め試験的に求めて設定された値としたりすることができる。

更に、取代φと加工数ｎの積と、加工時間ｔとの関係を予め試験的に求めて作成した相関マップに基づいて、加工数ｎ＋１回目の加工時間が算出される（Ｓ１０）。算出された加工数ｎ＋１回目の加工時間を『予測加工時間ｔｎ＋₁』とする。

そして、前記予測加工時間ｔｎ＋₁と、加工時間上限Ｔｚとが比較演算される（Ｓ１１）。
予測加工時間ｔｎ＋₁が加工時間上限Ｔｚよりも小さいとき、すなわち、予測加工時間ｔｎ＋₁が自浄準備領域にあるときには、カウンタ４２の加工数を一つ増やして加工数ｎ
＝ｎ＋１として（Ｓ１５）、ステップＳ２に戻って、加工数ｎ＋１回目の通常ホーニング加工が行われる。

一方、予測加工時間ｔｎ＋₁が加工時間上限Ｔｚ以上のとき、すなわち、予測加工時間ｔｎ＋₁が異常領域にあるときには、自浄動作付随加工プログラムが実行されて、ホーン５にて被加工物に対して自浄動作付随ホーニング加工が施される（Ｓ１２）。

この自浄動作付随ホーニング加工では、図９に示すように、一つの被加工物を加工するうちに、先ずホーン５の加工面に対する拡張圧を一時的に高圧としたのち、高圧から低圧へ変化させ、加工面の仕上げ段階では、低圧とするように、制御装置２５にて制御弁回路２４の制御が行われる。
なお、『低圧』とは、通常加工の際の拡張圧であり、『高圧』とは、砥石７の砥石面に固着又は溶着した切粉を落脱させるために十分な拡張圧とする。これらの高圧・低圧の拡張圧は、予め実験的に求められ、制御装置２５に設定される。

上述のように、ホーン５にて自浄動作を付随した自浄動作付随ホーニング加工が終了すれば（Ｓ１３）、ステップＳ１に戻って、カウントがクリアされたうえで、再び加工数１回目の通常ホーニング加工が行われる。

上述のように、本発明の実施例１に係るホーニング加工装置１０では、ホーニング加工の加工サイクルタイムのばらつきの要因である砥石７の目詰まりを予測し、砥石７の研削能率が所定の程度以上に低下する前に自浄動作を行って目詰まりを解消させるので、加工サイクルタイムを安定化させることができる。これにより効率的な設備サイクルタイムの設定が可能となる。

また、本発明の実施例１に係るホーニング加工装置１０では、自浄動作において、加工サイクルの初期に拡張圧を一次的に高圧に切り換えて砥石７の目詰まりを解消し、同じ加工サイクル中に拡張圧を低圧に戻すので、穴３の仕上げ段階においては低圧で加工できるので、加工精度の低下を回避することができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。
この実施例２に係るホーニング加工装置１０では、取代φと加工数ｎの積と、加工時間ｔとの関係を予め試験的に求めて作成した相関マップ（図７）に基づいて、加工時間ｔが自浄準備領域に入ってから何回目の加工で異常領域に達するかを試験的に求めて予め設定し、自浄動作のタイミングを決定する点で、上記実施例１に記載のものと異なる。
なお、ホーニング加工装置１０の機械的構成は、上記実施例１に記載のものと同様であるので、説明は省略する。

ここで、制御装置２５による自浄動作のための制御の流れについて、図１０に示す流れ図を用いて説明する。
なお、以下において、自浄動作を伴わない通常のホーニング加工を『通常ホーニング加工』と、自浄動作を伴うホーニング加工を『自浄動作付随ホーニング加工』とそれぞれ記載して区別することとする。

被加工物に対してホーニング加工を行うために、制御装置２５にて自浄動作制御プログラムが実行されると、先ず、カウンタ４２のカウントが初期段階に戻されて、加工数ｎ＝１とされる（Ｓ３１）。
そして、制御装置２５では、通常加工プログラムが実行され、ホーン５にて加工数ｎ回目の通常ホーニング加工が被加工物に施される（Ｓ３２）。

通常ホーニング加工が開始されるとともに、タイマ４３による時間計測が開始され（Ｓ３３）、通常ホーニング加工が終了すると（Ｓ３４）、タイマ４３による時間計測が終了される（Ｓ３５）。
上述のようにタイマ４３にて計測された加工数ｎ回目の加工時間ｔｎは、制御装置２５に取得され（Ｓ３６）、記憶部６３に格納される。さらに、エアゲージ４１にて計測された取代φも制御装置２５に取得され（Ｓ３７）、記憶部６３に格納される。

そして、前記加工数ｎ回目の加工時間ｔｎと、予め設定された自浄準備加工時間Ｔｋとが比較演算される（Ｓ３８）。
加工時間ｔｎが自浄準備加工時間Ｔｋよりも小さいとき、すなわち、加工時間ｔｎが通常領域にあるときには、カウンタ４２の加工数を一つ増やして加工数ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ４５）、ステップＳ３２に戻って、加工数ｎ＋１回目の通常ホーニング加工が行われる。このＳ３２〜Ｓ３８までのステップは、加工時間ｔが自浄準備加工時間Ｔｋ以上となるまで繰り返される。

一方、加工時間ｔｎが自浄準備加工時間Ｔｋ以上のとき、すなわち、加工時間ｔｎが自浄準備領域にあるときには、前回（加工数ｎ−１回目）の加工時間ｔｎ−₁と自浄準備加工時間Ｔｋとが比較演算される。すなわち、前回の加工時間ｔｎ−₁が通常領域であったか否かが判断される（Ｓ３９）。
このステップを設けることにより、砥石７の目詰まり以外の原因で加工時間が自浄準備加工時間を超えたが、次回の加工には加工時間が通常領域に復帰したような場合の、自浄動作タイミング決定ミスを防止することができる。

前回の加工時間ｔｎ−₁が自浄準備加工時間Ｔｋより小さいときには、自浄動作付随ホーニング加工を行うタイミングが決定される（Ｓ３９）。
加工時間ｔが自浄準備加工時間Ｔｋを越えて自浄準備領域に入ってから異常領域に達するまでの加工数αが、予め試験的に求められ、制御装置２５に設定される。そして、初めて加工時間ｔが自浄準備領域に入ったときの加工数ｎｋに、α回の加工数を加えた加工数（ｎｋ＋α）回目において、自浄動作付随ホーニング加工を行うように決定される。
このように、自浄動作付随ホーニング加工のタイミングが決定されたうえで、カウンタ４２の加工数を一つ増やして加工数ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ４５）、ステップＳ３２に戻って、加工数ｎ＋１回目の通常ホーニング加工が行われる。

一方、前回の加工時間ｔｎ−₁が自浄準備加工時間Ｔｋ以上のときには、次の加工数（ｎ＋１）と、自浄動作付随ホーニング加工を行う加工数（ｎｋ＋α）とが比較される（Ｓ４１）。

次の加工数（ｎ＋１）が（ｎｋ＋α）回目の加工でないときには、カウンタ４２の加工数を一つ増やして加工数ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ４５）、ステップＳ３２に戻って、加工数ｎ＋１回目の通常ホーニング加工が行われる。

一方、次の加工数（ｎ＋１）が（ｎｋ＋α）回目の加工であるときには、自浄動作付随加工プログラムが実行されて、ホーン５にて加工数次回目の自浄動作付随ホーニング加工が施される（Ｓ４２）。

この自浄動作付随ホーニング加工では、図９に示すように、一つの被加工物を加工するうちに、先ずホーン５の加工面に対する拡張圧を一時的に高圧としたのち、高圧から低圧へ変化させ、加工面の仕上げ段階では、低圧とするように、制御装置２５にて制御弁回路２４の制御が行われる。
なお、『低圧』とは、通常ホーニング加工の際の拡張圧に略等しい拡張圧であり、『高圧』とは、砥石７の砥石面に固着又は溶着した切粉を落脱させるために十分な拡張圧とする。これらの高圧・低圧の拡張圧は、予め実験的に求められ、制御装置２５に設定される。

上述のように、ホーン５にて自浄動作を付随した加工数次回目の自浄動作付随ホーニング加工が終了すれば（Ｓ４３）、ステップＳ３１に戻って、カウントがクリアされたうえで、再び加工数１回目の通常ホーニング加工が行われる。

上述のように、本発明の実施例２に係るホーニング加工装置１０では、ホーニング加工の加工サイクルタイムのばらつきの要因である砥石７の目詰まりを予測し、砥石７の研削能率が所定の程度以上に低下する前に自浄動作を行って目詰まりを解消させるので、加工サイクルタイムを安定化させることができる。これにより効率的な設備サイクルタイムの設定が可能となる。

また、本発明の実施例２に係るホーニング加工装置１０では、自浄動作において、加工サイクルの初期に拡張圧を一次的に高圧に切り換えて砥石７の目詰まりを解消し、同じ加工サイクル中に拡張圧を低圧に戻すので、穴３の仕上げ段階においては低圧で加工できるので、加工精度の低下を回避することができる。

本発明の実施例に係るホーニング加工装置の全体的な構成図。図１におけるホーンのＹ矢視断面図。取代を説明する図。ホーニング加工装置の制御ブロック図。加工数と加工時間との関係を示す図。取代と加工時間との関係を示す図。取代と加工数の積と加工時間との相関図。本発明の実施例１に係る自浄動作制御の流れを示す図。自浄動作付随ホーニング加工におけるホーンの拡張圧の変化を説明する図。本発明の実施例２に係る自浄動作制御の流れを示す図。

５ホーン
６シュー
７砥石
８コーン
１０ホーニング加工装置
２０油圧シリンダ
２２電磁式制御弁
２４制御弁回路
２５制御装置
４１エアゲージ

Claims

砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段とを備え、前記ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置において、
前記制御手段は、
取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、計測された前記取代及び加工数、及び、前記相関マップに基づいて、次回の加工時間を予測し、
予測した次回の加工時間が、加工時間上限として予め設定された閾値よりも大きい値となれば、次回の加工において自浄動作を伴うホーニング加工を行うように前記駆動手段を制御することを特徴とする、
ホーニング加工装置。
砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段と、加工時間の計測手段とを備え、ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置において、
前記制御手段は、
計測された加工時間が或第一の閾値を越えたときの加工数に、
取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、前記相関マップに基づいて予め試験的に求めて設定された、加工時間が或第一の閾値を越えてから加工時間上限としての或第二の閾値を越えるまでの加工数を、加えた加工数のときに、
自浄動作を伴うホーニング加工を行うように前記駆動手段を制御することを特徴とする、
ホーニング加工装置。
前記自浄動作を伴うホーニング加工において、
前記制御手段は、
加工面に対するホーンの拡張圧を一サイクルの加工のうちに変化させて、
砥石の目詰まりを解消する程度に高圧としたのち、加工面の仕上げ段階では、自浄動作を伴わないホーニング加工における加工面に対するホーンの拡張圧に略等しい低圧とするように、前記駆動手段を制御することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載のホーニング加工装置。
砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段とを備え、前記ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置の制御方法において、
前記制御手段により、
取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、計測された前記取代及び加工数、及び、前記相関マップに基づいて、次回の加工時間を予測し、
次回の加工時間が、加工時間上限として予め設定された閾値よりも大きい値となれば、次回の加工において自浄動作を伴うホーニング加工を行うことを特徴とする、
ホーニング加工装置の制御方法。
砥石を備えたホーンと、該ホーンの駆動手段と、該駆動手段の制御手段と、被加工物における取代の計測手段と、加工数の計測手段と、加工時間の計測手段とを備え、ホーンの砥石の目詰まりを解消するために該砥石を加工面に圧接させる自浄動作を伴うホーニング加工と、前記自浄動作を伴わないホーニング加工とを被加工物に施すことが可能であるホーニング加工装置の制御方法において、
前記制御手段により、
計測された加工時間が或第一の閾値を越えたときの加工数に、
取代と加工数の積と、加工時間と、の相関関係を予め試験的に求めた相関マップとして作成し、前記相関マップに基づいて予め試験的に求めて設定された、加工時間が或第一の閾値を越えてから加工時間上限としての或第二の閾値を越えるまでの加工数を、
加えた加工数のときに、自浄動作を伴うホーニング加工を行うことを特徴とする、
ホーニング加工装置の制御方法。
前記自浄動作を伴うホーニング加工において、
加工面に対するホーンの拡張圧を一サイクルの加工のうちに変化させて、
砥石の目詰まりを解消する程度に高圧としたのち、加工面の仕上げ段階では、自浄動作を伴わないホーニング加工における加工面に対するホーンの拡張圧に略等しい低圧とすることを特徴とする、
請求項４又は請求項５に記載のホーニング加工装置の制御方法。