JP5633208B2 - Honing method - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのシリンダの内面を平坦に加工するホーニング方法及びホーニング装置に係り、サイクルタイムが安定するホーニング方法に関する。 The present invention relates to a honing method and honing apparatus for flat machining an inner surface of a cylinder of the engine, about the honing how the cycle time to stabilize.
エンジンのシリンダの内面は、ピストンリングが接して摺動する摺動面であり、平坦に加工することが要求される。しかし、平坦に加工するとは言っても、全くの鏡面に加工するのではない。シリンダ内面が全くの鏡面になると、ピストンリングが焼き付いてしまう。シリンダ内面には、潤滑油が溜まるように微小な溝が適宜な間隔で形成される。 The inner surface of the cylinder of the engine is a sliding surface that slides in contact with the piston ring, and is required to be processed flat. However, even if it is processed flat, it is not processed into a complete mirror surface. If the inner surface of the cylinder becomes a mirror surface, the piston ring will be burned out. On the inner surface of the cylinder, minute grooves are formed at appropriate intervals so as to collect lubricating oil.
このようなシリンダ内面の加工を砥石でもって行うのがホーニング装置である。ホーニング装置は、シリンダ内面に接するように保持した砥石をシリンダ内面に向けて押し出しながら回転することにより、シリンダ内面を研磨する。以下、砥石をシリンダ内面に向けて押し出す動作を慣例に従い拡張と言う。 A honing device performs such machining of the cylinder inner surface with a grindstone. The honing device polishes the cylinder inner surface by rotating while pushing the grindstone held so as to be in contact with the cylinder inner surface toward the cylinder inner surface. Hereinafter, the operation of pushing the grindstone toward the inner surface of the cylinder is referred to as expansion according to the custom.
シリンダ内面を平坦に加工し、かつ、溝を形成するために、粗さの異なる複数種類の砥石を取り替えて使用する。図6に示されるように、粗さの大きい砥石で研磨したシリンダ内面には、開口が広く深さが深い溝Mが形成される。このシリンダ内面を粗さの細かい砥石で研磨すると、図7に示されるように、溝Mの山の部分が研磨され、全体的には平坦でありながら適宜な感覚で溝を有するシリンダ内面が形成される。 In order to process the cylinder inner surface flatly and form a groove, a plurality of types of grindstones having different roughnesses are replaced and used. As shown in FIG. 6, a groove M having a wide opening and a deep depth is formed on the inner surface of the cylinder polished with a grindstone having a large roughness. When the inner surface of the cylinder is polished with a grindstone having a fine roughness, as shown in FIG. 7, the crest portion of the groove M is polished, and the inner surface of the cylinder having grooves is formed with an appropriate feeling while being entirely flat. Is done.
ところで、砥石は使用していくうちに研磨力が低下し、切れ味が落ちてくる。粗さの大きい砥石で研磨した後、粗さの細かい砥石で研磨するときに、切れ味が落ちた砥石を強い力で強引に拡張して加工すると、シリンダ内面に塑性流動が生じ、擦られたところが潰れて溝が塞がってしまう。 By the way, as the grindstone is used, the polishing power decreases and the sharpness decreases. After grinding with a grindstone with a large roughness, when grinding with a grindstone with a fine roughness and forcibly expanding the grindstone with a strong force and processing it, plastic flow occurs on the inner surface of the cylinder, and it is rubbed. It crushes and the groove is closed.
しかし、砥石には自生作用がある。砥石は、硬くて鋭くほぼ一定の大きさに形成された微小な砥粒が、柔らかくて剥がれやすいボンド材に埋め込まれた構造を有する。砥石の切れ味が落ちるのは、表面に露出している砥粒が丸まるからである。砥粒が丸まるとシリンダ内面との抵抗が大きくなってボンド材が砥粒を伴って剥げ落ち、その内層にある新鮮な砥粒が露出するので、切れ味が復活する。これを自生作用という。 However, the grindstone has a self-generating action. A grindstone has a structure in which minute abrasive grains that are hard, sharp, and formed in a substantially constant size are embedded in a soft and easy-to-peel bond material. The sharpness of the grindstone is lowered because the abrasive grains exposed on the surface are rounded. When the abrasive grains are rounded, the resistance against the cylinder inner surface increases, the bond material peels off with the abrasive grains, and the fresh abrasive grains in the inner layer are exposed, so the sharpness is restored. This is called spontaneous action.
前述のように砥石の切れ味が落ちてくると塑性流動が起きやすいが、そのまま研磨を続けると、自生作用によって切れ味が復活し、塑性流動は起きなくなる。塑性流動を少なくするには、より柔らかいボンド材を用いた砥石を使うとよいが、反面、砥石の摩耗が促進されて砥石の寿命が短くなる。ボンド材が硬めで寿命が長い砥石を使うと、逆に、塑性流動が防ぎ難くなるというジレンマがある。 As described above, the plastic flow tends to occur when the sharpness of the grindstone is lowered. However, if the polishing is continued as it is, the sharpness is restored by the self-generated action, and the plastic flow does not occur. In order to reduce the plastic flow, it is preferable to use a grindstone using a softer bond material, but on the other hand, the wear of the grindstone is promoted and the life of the grindstone is shortened. On the contrary, there is a dilemma that it becomes difficult to prevent plastic flow when using a grindstone with a hard bond material and a long life.
砥石を拡張する拡張機構には、油圧式と機械式(ボールネジ式)がある。 There are a hydraulic type and a mechanical type (ball screw type) as an expansion mechanism for expanding the grindstone.
従来の油圧式拡張機構は、時間的に一定の油圧力で砥石を拡張するものである。砥石が常に一定の力で拡張されるので、塑性流動が起きにくい油圧力を設定しておけば、塑性流動は抑えられる。しかし、砥石が常に一定の力で拡張されるので、砥粒が丸まって砥石の切れ味が悪くなると、同じ拡張量(加工した内径距離)を拡張するのにかかる所要時間が砥石の切れ味が良いときに比べ長くなる。この結果、1つのシリンダを加工するのに要する時間(サイクルタイム)も安定しない。また、砥石の切れ味が良いときは所要時間が短い反面、仕上がり面の粗度が大きくなり加工品質は良好でない。砥石の切れ味が落ちると仕上がり面の粗度が小さくなり加工品質は良好となる。 A conventional hydraulic expansion mechanism expands a grindstone with a constant hydraulic pressure over time. Since the grindstone is always expanded with a constant force, plastic flow can be suppressed by setting an oil pressure at which plastic flow hardly occurs. However, since the grindstone is always expanded with a constant force, when the abrasive grains are rounded and the sharpness of the grindstone deteriorates, the time required to expand the same expansion amount (processed inner diameter distance) is good when the grindstone is sharp Longer than As a result, the time (cycle time) required to process one cylinder is not stable. In addition, when the sharpness of the grindstone is good, the required time is short, but the roughness of the finished surface becomes large and the processing quality is not good. When the sharpness of the grindstone is lowered, the roughness of the finished surface is reduced and the processing quality is improved.
機械式拡張機構は、強力なモータを用いて一定の速度で砥石を拡張するものである。砥石の切れ味が良いときも落ちたときも、同じ拡張量を拡張するのにかかる所要時間が一定であり、サイクルタイムも一定である。しかし、強引に砥石を拡張するので、塑性流動が起きやすい。塑性流動で溝が塞がるので、加工品質は良好でない。 The mechanical expansion mechanism expands the grindstone at a constant speed using a powerful motor. Whether the grindstone is sharp or bad, the time required to expand the same expansion amount is constant, and the cycle time is also constant. However, since the grindstone is forcibly expanded, plastic flow tends to occur. Since the groove is blocked by plastic flow, the processing quality is not good.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、加工の品質が安定し、サイクルタイムが安定するホーニング方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems, the quality of machining is stabilized, the cycle time is to provide a honing how to stabilize.
上記目的を達成するために本発明のホーニング方法は、シリンダ内面の仕上げ加工に用いられる砥石と、前記砥石を径方向に拡張自在に保持して回転する回転機構と、前記砥石を油圧力で径方向に拡張させる拡張機構と、シリンダ径方向の所定距離を加工するのに要した所要時間を測定する定寸機構とを備え、砥石をシリンダ内面に接して回転させるとともに油圧力でシリンダ内面に向け拡張させることにより砥石を自生させつつシリンダ内面を仕上げ加工するホーニング方法において、前記定寸機構によりあらかじめ設定した一定刻みに達する毎に信号を出してその信号の時間間隔をシリンダ径方向の一定の刻み距離(Δd)を加工するのに要した所要時間(t)として計測し、前記所要時間(t)が、目標時間(t0)より短いときには油圧力を低下させ、長いときには油圧力を上昇させ、1つのシリンダを加工するサイクルタイム中に、前記一定の刻み距離(Δd)ごとの前記所要時間(t)に対して前記計測と前記油圧力を低下又は上昇させることを繰り返し行うものである。 In order to achieve the above object, the honing method of the present invention includes a grindstone used for finishing the inner surface of a cylinder, a rotating mechanism that rotates the grindstone in a radially expandable manner, and the grindstone having a diameter by hydraulic pressure. an expansion mechanism for expanding direction, and a sizing mechanism to measure the required time required to process a given distance in the cylinder radial direction, the inner surface of the cylinder by the hydraulic force to rotate in contact with the grinding wheel to the inner surface of the cylinder In the honing method in which the grindstone is self-generated by expanding toward the finish, the inner surface of the cylinder is finished, and a signal is issued every time a predetermined step set in advance by the sizing mechanism is reached, and the time interval of the signal is constant in the cylinder radial direction. measured as increments distance ([Delta] d) required time taken to process a (t), the required time (t) is, when shorter than the target time (t0) is Reducing the pressure, long and sometimes increases the oil pressure in the cycle time for processing the one cylinder, the hydraulic force and the measuring the relative duration (t) for each of the predetermined increments distance ([Delta] d) Decreasing or increasing is repeated .
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)加工の品質が安定する。 (1) The quality of processing is stabilized.
(2)サイクルタイムが安定する。 (2) The cycle time is stabilized.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係るホーニング装置1は、シリンダ内面Sの仕上げ加工に用いられる砥石2と、砥石2を径方向に拡張自在に保持して回転する回転機構3と、砥石2を油圧力で径方向に拡張させる拡張機構4と、シリンダ径方向の所定距離を加工するのに要した所要時間を測定する定寸機構5と、所要時間が目標時間より短いときには油圧力を低下させ、所要時間が目標時間より長いときには油圧力を上昇させる所要時間安定化手段6とを備える。
As shown in FIG. 1, a honing
砥石2は、砥粒がボンド材に埋め込まれた構造を有し、自生作用を有する。砥石2は、片端に垂直面、反対端に斜面を有するベース板11の垂直面に固定される。ベース板11は、図2のように被加工物であるシリンダ内面Sに直交するようシリンダ直径上に起立され、シリンダ内面Sに砥石2を臨ませて回転機構3に保持される。
The
回転機構3は、モータ12によりプーリベルト13を介して回転される垂直回転筒14と、垂直回転筒14の下端に設けられたホーニングヘッド15とを有する。ホーニングヘッド15は、図2のようにベース板11を径方向に移動自在に保持するスロット16を周方向に複数個有し、各スロット16にそれぞれベース板11を保持することができる。この構造により、回転機構3は砥石2を拡張自在に保持することができる。
The rotating mechanism 3 includes a vertical
拡張機構4は、油圧シリンダまたは油圧式サーボモータからなる押し下げ機構17と、押し下げ機構17に連結され回転機構3の垂直回転筒14に挿通されたロッド18と、ロッド18の下端に設けられたドローバ19とを有する。ドローバ19は、下端に向けて経が細くなるよう円錐状に形成され、その円錐状表面にベース板11の斜面が接するように構成されている。
The
図2には、当該断面とは高さが異なる位置でのドローバ19とベース板11の接触面の水平断面が想像線(一点鎖線)で示されている。ドローバ19が押し下げられると、想像線の径が拡がり、ベース板11が押されて砥石2が拡張される。したがって、図1のように、押し下げ機構17によりドローバ19を時間的に連続して押し下げると、砥石2が時間的に連続して拡張される。砥石2の拡張力は、押し下げ機構17の押し下げ力、すなわち油圧力に比例する。
In FIG. 2, a horizontal cross section of the contact surface between the draw bar 19 and the
定寸機構5は、ホーニングヘッド15の外面とシリンダ内面Sとのギャップを測定する従来から知られているエアーマイクロメータ20と、エアーマイクロメータ20の読み値があらかじめ設定した一定刻みに達するごとに信号を出してその信号の時間間隔を、シリンダ径方向の所定距離を加工するのに要した所要時間として測定する時間測定器21とを有する。
The sizing mechanism 5 is a conventionally known
ホーニング装置1には、ホーニングヘッド15をシリンダの長手方向に移動させるために、回転機構3と拡張機構4の全体を上昇下降させる昇降機構(図示せず)を設けてもよい。
The honing
所要時間安定化手段6は、シーケンサにあらかじめ書き込まれた手順を実行することにより実現される。 The required time stabilization means 6 is realized by executing a procedure written in advance in the sequencer.
図3に示されるように、本発明の制御手順は、ホーニングヘッド15の外面とシリンダ内面Sとのギャップであるシリンダ径方向の距離が、一定の刻み距離Δdずつd1、d2、d3、…と増大するものとしたとき、距離d1のときに時間測定を開始し、距離d2のときに時間測定を終了して、刻み距離Δdを加工するのに要した所要時間tを求める。この所要時間tを反映して距離d2から距離d3までの間の拡張圧を設定する。距離d2から距離d3までの所要時間は、その次の拡張圧に反映する。この手順が繰り返し行われる。
As shown in FIG. 3, the control procedure of the present invention is such that the distance in the cylinder radial direction, which is the gap between the outer surface of the honing
以下、本発明のホーニング装置1の動作を説明する。
Hereinafter, operation | movement of the honing
シリンダ内面Sの仕上げ加工は、シリンダ内面Sに接する砥石2を回転機構3によって回転させてシリンダ内面Sを研磨することで行われる。このとき、砥石2は時間経過に伴い切れ味が落ちていくが、拡張機構4によって砥石2をシリンダ内面Sに向け拡張させることにより砥石2を自生させつつ加工が継続される。
Finishing of the cylinder inner surface S is performed by polishing the cylinder inner surface S by rotating the
図4に示されるように、従来の油圧式拡張機構を用いたホーニング装置では、時間的に一定の油圧力で砥石を拡張するので、砥石の切れ味が落ちているとき、距離d1から距離d2まで刻み距離Δdを加工するのに所要時間t1を要する。自生作用によって砥石の切れ味が復活したときは、距離d4から距離d5まで刻み距離Δdを加工するのに所要時間t2を要する。砥石の切れ味が変動を繰り返すことにより、刻み距離Δdを加工する所要時間は不安定であり、この結果、1つのシリンダを加工するサイクルタイムが不安定となる。 As shown in FIG. 4, in the honing device using the conventional hydraulic expansion mechanism, the grindstone is expanded with a constant hydraulic pressure in time, so when the sharpness of the grindstone is lowered, from the distance d1 to the distance d2. The required time t1 is required to process the step distance Δd. When the sharpness of the grindstone is restored by the self-generated action, the time t2 is required to process the step distance Δd from the distance d4 to the distance d5. As the sharpness of the grindstone repeatedly fluctuates, the time required to process the step distance Δd is unstable, and as a result, the cycle time for processing one cylinder becomes unstable.
図5に示されるように、図4の各刻み距離Δdごとの所要時間を同じ原点のグラフに示すと、所要時間t1は所要時間t2に比べて長い。 As shown in FIG. 5, when the required time for each step distance Δd in FIG. 4 is shown in the same origin graph, the required time t1 is longer than the required time t2.
本発明では、目標時間t0を設定しておき、測定された所要時間がt1のように目標時間t0より長いときは、拡張圧を高くする。拡張圧が高くなると、砥石2の自生作用が促進されると共に、所要時間が短くなる。
In the present invention, the target time t0 is set, and when the measured required time is longer than the target time t0, such as t1, the expansion pressure is increased. When the expansion pressure increases, the self-generating action of the
測定された所要時間がt2のように目標時間t0より短いときは、拡張圧を下げる。拡張圧が下がると、所要時間は長くなるが、塑性流動が低減されると共に、仕上がり面の粗度が小さくなり、加工品質が良好となる。 When the measured required time is shorter than the target time t0, such as t2, the expansion pressure is lowered. When the expansion pressure is lowered, the required time is lengthened, but the plastic flow is reduced, the roughness of the finished surface is reduced, and the processing quality is improved.
このような制御を繰り返すことにより、毎回の刻み距離Δdごとの所要時間が目標時間t0に収束する。この結果、毎回の刻み距離Δdにおける加工品質が均一化されて安定する。また、毎回の刻み距離Δdごとの所要時間が目標時間t0に安定化したことで、1つのシリンダを加工するサイクルタイムが安定し、1日の生産量を管理することが容易となる。よって、品質と生産量がそれぞれ最適化されることになる。 By repeating such control, the required time for each step distance Δd converges to the target time t0. As a result, the processing quality at each step distance Δd is made uniform and stable. In addition, since the required time for each step distance Δd is stabilized at the target time t0, the cycle time for machining one cylinder is stabilized, and the daily production volume can be easily managed. Thus, quality and production volume are optimized respectively.
1 ホーニング装置
2 砥石
3 回転機構
4 拡張機構
5 定寸機構
6 所要時間安定化手段
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記砥石を径方向に拡張自在に保持して回転する回転機構と、
前記砥石を油圧力で径方向に拡張させる拡張機構と、
シリンダ径方向の所定距離を加工するのに要した所要時間を測定する定寸機構とを備え、
砥石をシリンダ内面に接して回転させるとともに油圧力でシリンダ内面に向け拡張させることにより砥石を自生させつつシリンダ内面を仕上げ加工するホーニング方法において、
前記定寸機構によりあらかじめ設定した一定刻みに達する毎に信号を出してその信号の時間間隔をシリンダ径方向の一定の刻み距離(Δd)を加工するのに要した所要時間(t)として計測し、
前記所要時間(t)が、目標時間(t0)より短いときには油圧力を低下させ、長いときには油圧力を上昇させ、
1つのシリンダを加工するサイクルタイム中に、前記一定の刻み距離(Δd)ごとの前記所要時間(t)に対して前記計測と前記油圧力を低下又は上昇させることを繰り返し行うことを特徴とするホーニング方法。 A grindstone used for finishing the inner surface of the cylinder;
A rotating mechanism for rotating the grindstone in a radially expandable manner; and
An expansion mechanism for expanding the grindstone in the radial direction with hydraulic pressure;
A sizing mechanism that measures the time required to process a predetermined distance in the cylinder radial direction,
In the honing method in which the grindstone is rotated while being in contact with the cylinder inner surface and expanded toward the cylinder inner surface with hydraulic pressure, the grindstone is self-generated and the honing method finishes the cylinder inner surface.
A signal is output every time a predetermined step set by the sizing mechanism is reached, and the time interval of the signal is measured as the required time (t) required to process a fixed step distance (Δd) in the cylinder radial direction. ,
The required time (t) is, when shorter than the target time (t0) reduces the oil pressure increases the longer Sometimes oil pressure,
During the cycle time for machining one cylinder, the measurement and the decrease or increase of the hydraulic pressure are repeatedly performed for the required time (t) for each constant step distance (Δd). Honing method.
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