JP5646251B2 - Internal surface processing tool and internal surface processing device - Google Patents

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Description

本発明は内径面加工用ツールおよび内径面加工装置に関し、さらに詳細には、特に工作物の小径の被加工穴内径面を仕上加工するのに適した内径面加工技術に関する。 The present invention relates to an inner diameter surface machining tool and an inner diameter surface machining apparatus , and more particularly to an inner diameter surface machining technique particularly suitable for finishing a small-diameter workpiece hole inner diameter surface of a workpiece.

工作物(以下、ワークと称する)の被加工穴内径面を仕上加工する内径面加工、例えば、ワークの穴内径面を鏡面に仕上げるホーニング加工においては、ホーニング盤の回転主軸先端にホーニングツールを取り付けて、このホーニングツールとワークを相対的に浮動の状態におき、ホーニングツールに回転と往復運動を与えるとともに、ホーニングツールの砥石を拡張ロッドのウェッジまたはコーンにより拡張させながら、ワーク内径面に精密仕上げを行う。   For inner surface machining that finishes the inner diameter surface of a workpiece (hereinafter referred to as a workpiece), for example, honing for finishing the inner surface of a workpiece into a mirror surface, a honing tool is attached to the tip of the rotating spindle of the honing machine. The honing tool and the workpiece are placed in a relatively floating state, and the honing tool is rotated and reciprocated, and the honing tool grindstone is expanded by the wedge or cone of the expansion rod, and the workpiece inner surface is precisely finished. I do.

ところで、ホーニング加工においては、図13(a)に示すように、砥石a、a、…がワークWの被加工穴内径面Waに常に接しながら研削加工を行っており、これは、図13(b)に示すように、回転砥石(砥石車)bを加工部として備える研削加工において、砥石車bが1回転でワークWの被加工面Wbに一瞬だけ接するのと対照をなす。   By the way, in the honing process, as shown in FIG. 13A, the grindstones a, a,... Are always in contact with the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W, and this is shown in FIG. As shown in b), in a grinding process in which a rotating grindstone (grinding wheel) b is used as a machining part, the grinding wheel b is contrasted with the work surface Wb of the workpiece W in only one rotation for a moment.

このように、砥石a、a、…がワークWの被加工穴内径面Waに常に接するホーニング加工においては、砥石面gからの切り屑の排出性が悪いという状況下にある。   As described above, in the honing process in which the grindstones a, a,... Are always in contact with the bore diameter surface Wa of the workpiece W, there is a situation in which chips are not easily discharged from the grindstone surface g.

例えば、図13(c)は、ホーニング加工において、砥石a、a、…のワークWに対する切り込み量が小さい場合を示しているが、このように切り込み量が小さい場合は、砥石aの砥石面gとワークWの被加工穴内径面Waの間に隙間dがあり、この隙間dは切り屑eが排出されるための通路となる。   For example, FIG. 13C shows a case where the cutting amount of the grindstones a, a,... With respect to the workpiece W is small in the honing process, but when the cutting amount is small as described above, the grindstone surface g of the grindstone a. There is a gap d between the workpiece W and the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W, and this gap d becomes a passage for discharging the chips e.

さらに砥石a、a、…のワークWに対する切り込み量が大きくなると、切り屑eが排出されるための隙間dは狭くなり、これに伴い、切り屑eの排出を助ける切削油剤も流入し難くなり、これがため、切り屑eは上記砥石面gと被加工穴内径面Waとの間から排出されずに砥石面gの砥粒hに付着してしまい、上記隙間dをさらに狭くする。この結果、切削により発生する熱は逃げ難くなり、ホーニング加工精度の悪化を招くことになる。これは、砥粒hが細かく(砥粒径寸法が小さく)なることで、さらに加工状態を厳しくする。   Furthermore, when the cutting depth of the grindstones a, a,... With respect to the workpiece W is increased, the gap d for discharging the chips e becomes narrower, and accordingly, the cutting fluid that assists the discharge of the chips e becomes difficult to flow in. For this reason, the chips e are not discharged from between the grinding wheel surface g and the bore diameter surface Wa to be machined, but adhere to the abrasive grains h on the grinding wheel surface g, thereby further narrowing the gap d. As a result, the heat generated by the cutting becomes difficult to escape and the honing accuracy is deteriorated. This is because the abrasive grain h becomes fine (the abrasive grain size is small), and the processing state is further severed.

この点に関して、特許文献1および特許文献2に開示されるようなホーニング加工技術が知られている。これらのホーニング加工技術は、ホーニング工具が、回転運動と往復運動を同時に行うとともに、これらの運動に加えて、超音波励起されて固有振動数で振動するように構成されている。   In this regard, a honing technique as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is known. These honing techniques are configured such that a honing tool simultaneously performs a rotational motion and a reciprocating motion, and in addition to these motions, is ultrasonically excited and vibrates at a natural frequency.

そして、ホーニング工具に加えられた超音波振動により、従来に比較して材料除去量が増えるだけでなく、穴の良好な形状修正が可能となる。   The ultrasonic vibration applied to the honing tool not only increases the amount of material removal compared to the conventional case, but also enables a good shape correction of the hole.

特表平6−5061576-506157 特表平7−502459Special table flat 7-50259

ところで、この特許文献1および特許文献2に開示されるような従来のホーニング加工技術においては、振動子はホーニング工具を振動させたい方向に向けて配置される構成であるため、ホーニング工具を径方向に拡張させるには振動子を径方向に向けて配置できる配置空間が必要で、加工対象であるワーク径が小さい場合には、超音波振動を加えることは困難であり、実際には行われていなかった。   By the way, in the conventional honing technique disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the vibrator is configured to be arranged in a direction in which the honing tool is desired to vibrate. However, it is difficult to apply ultrasonic vibration when the workpiece diameter to be processed is small. There wasn't.

すなわち、これら従来のホーニング技術における振動は、軸方向成分と径方向成分を含むところ、これら両成分は固有振動数の影響下にあり、しかも、前者の軸方向成分に比較して後者の径方向成分は小さくて(効率が悪く)、この振動の径方向成分を仕上がり寸法の調整はもとより、切り込み運動として積極的に活用するには不十分であり、またそのような技術思想は存在していなかった。   That is, the vibrations in these conventional honing techniques include an axial component and a radial component, both of which are affected by the natural frequency, and the latter radial direction compared to the former axial component. The component is small (inefficient), and the radial component of this vibration is not enough to actively use it as a cutting motion as well as adjusting the finished dimensions, and there is no such technical idea It was.

また、これら従来のホーニング技術においては、ホーニング工具の工具長さや形状寸法などの設計条件も、拘束条件が多くて厳しく、この点からも実用上さらなる改良の余地があった。   Further, in these conventional honing techniques, the design conditions such as the tool length and shape dimensions of the honing tool are severe due to many constraint conditions, and there is room for further improvement in practice from this point of view.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、砥石部の径方向への拡幅振動により、ワークの被加工穴内径面についての高い加工能率化を実現することができる内径面加工技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and the object of the present invention is to increase the machining efficiency of the inner surface of the hole to be machined by widening vibration in the radial direction of the grindstone. It is an object to provide an inner surface processing technique capable of realizing the above.

上記目的を達成するため、本発明の内径面加工用ツールは、工作機械等の主軸に取り付けられて、ワークの被加工穴内径面を加工するものであって、ツール本体と、このツール本体の一部に設けられ、軸方向振動により径方向へ拡幅振動する構造を有する砥石加工部と、上記ツール本体に軸方向振動を与える振動付与手段とを備えてなり、上記ツール本体の下端部に上記砥石加工部の錘作用をなす錘部が設けられるとともに、この錘部の上側に少なくとも径方向外方への撓み特性を有する砥石部が設けられて、上記砥石加工部が構成され、上記振動付与手段による上記ツール本体の軸方向振動と上記錘部の錘作用との協働作用により、上記砥石部が径方向外方へ撓んで拡幅振動することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an inner diameter surface processing tool of the present invention is attached to a spindle of a machine tool or the like and processes a work hole inner diameter surface of a workpiece. A grindstone processing part that is provided in a part and has a structure that widens and vibrates in the radial direction by axial vibration, and vibration applying means that applies axial vibration to the tool main body, and the lower end of the tool main body includes the above A weight portion that functions as a weight of the grindstone processing portion is provided, and a grindstone portion that has at least a radial outward deflection characteristic is provided above the weight portion to constitute the grindstone processing portion, and the vibration application Due to the cooperative action of the axial vibration of the tool body by means and the weight action of the weight part, the grindstone part bends radially outward and widens and vibrates .

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
(1)上記振動付与手段は、上記ツール本体の基端に一体接続された超音波振動子である。
The following configuration is adopted as a preferred embodiment.
(1) The vibration applying means is an ultrasonic vibrator integrally connected to the base end of the tool body.

)上記錘部は、少なくとも上記砥石部の構成材料よりも比重(密度)の大きな材料から構成されている。 ( 2 ) The weight portion is made of a material having a specific gravity (density) larger than at least the constituent material of the grindstone portion.

)上記砥石部は、上記ツール本体の円筒外周に連続する中空円筒体に複数の拡幅用スリットが設けられて中空構造の砥石本体が形成されるとともに、上記砥石本体の外周面に砥粒が電着されてなる。 ( 3 ) The grindstone portion is provided with a plurality of widening slits in a hollow cylindrical body continuous with the outer circumference of the cylinder of the tool main body to form a hollow grindstone main body, and abrasive grains on the outer circumferential surface of the grindstone main body. Is electrodeposited.

)上記砥石部は、上記ツール本体の外周部に沿った円筒輪郭上に複数枚の薄肉金属板が配されて中空構造の砥石本体が形成されるとともに、この砥石本体の外周面に砥粒が電着されてなる。 ( 4 ) The grindstone portion has a hollow grindstone body formed by arranging a plurality of thin metal plates on a cylindrical contour along the outer peripheral portion of the tool main body. The grains are electrodeposited.

また、本発明の内径面加工装置は、加工ツールとして、上述の内径面加工用ツールが主軸に取り付けられてなり、上記振動付与手段により、上記加工ツールの砥石加工部が径方向へ拡幅振動して、ワークの被加工穴内径面を仕上加工する内径面加工装置であって、上記振動付与手段は、上記ツール本体の基端に一体接続された超音波振動子からなり、この超音波振動子が、上記主軸内に配置され、加工中に上記超音波振動子を動作制御することにより、上記砥石加工部の拡幅振動の振幅量をインプロセスで調整する構成を備え、上記インプロセスで調整される前記砥石加工部の拡幅振動の振幅量が砥石摩耗量であることを特徴とする。 Further, the inner surface processing apparatus of the present invention includes the above-mentioned inner surface processing tool attached to the main shaft as a processing tool, and the grinding wheel processing portion of the processing tool is vibrated in the radial direction by the vibration applying means. An inner surface processing apparatus for finishing an inner surface of a hole to be machined of a workpiece , wherein the vibration applying means includes an ultrasonic vibrator integrally connected to a base end of the tool body, and the ultrasonic vibrator Is arranged in the main shaft, and has a configuration for adjusting the amplitude amount of the widening vibration of the grindstone processing part in-process by controlling the operation of the ultrasonic vibrator during processing, and is adjusted in the in-process. An amplitude amount of the widening vibration of the grindstone processing portion is a grindstone wear amount .

また、本発明の内径面加工装置は、加工ツールとして、上述の内径面加工用ツールが主軸に取り付けられてなり、上記振動付与手段により、上記加工ツールの砥石加工部が径方向へ拡幅振動して、ワークの被加工穴内径面を仕上加工する内径面加工装置であって、上記振動付与手段は、上記ツール本体の基端に一体接続された超音波振動子からなり、この超音波振動子が、上記主軸内に配置され、加工中に上記超音波振動子を動作制御することにより、上記砥石加工部の拡幅振動の振幅量をインプロセスで調整する構成を備え、上記インプロセスで調整される上記砥石加工部の拡幅振動の振幅量が加工寸法調整のための振幅量であることを特徴とする。Further, the inner surface processing apparatus of the present invention includes the above-mentioned inner surface processing tool attached to the main shaft as a processing tool, and the grinding wheel processing portion of the processing tool is vibrated in the radial direction by the vibration applying means. An inner surface processing apparatus for finishing an inner surface of a hole to be machined of a workpiece, wherein the vibration applying means includes an ultrasonic vibrator integrally connected to a base end of the tool body, and the ultrasonic vibrator Is arranged in the main shaft, and has a configuration for adjusting the amplitude amount of the widening vibration of the grindstone processing part in-process by controlling the operation of the ultrasonic vibrator during processing, and is adjusted in the in-process. The amplitude amount of the widening vibration of the grindstone processing portion is an amplitude amount for adjusting the machining dimension.

そして、好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
)超音波振動子に対する電力供給が非接触給電である。
And as a suitable embodiment, the following composition is adopted.
( 1 ) The power supply to the ultrasonic transducer is non-contact power feeding.

)ワークの被加工穴内径面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸である上記主軸と、この回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、上記回転主軸を上記被加工穴内径面の軸線方向へ往復動作させる主軸往復手段と、上記主軸回転手段および主軸往復手段の動作を相互に連動して自動制御する制御手段とを備えてなる。 ( 2 ) The main shaft, which is a rotary main shaft that is reciprocally movable in the axial direction of the inner diameter surface of the hole to be processed of the workpiece, and is rotatably supported around the axis, and the rotary main shaft is driven to rotate about the axis. Main shaft rotating means, main shaft reciprocating means for reciprocating the rotating main shaft in the axial direction of the inner surface of the hole to be machined, and control means for automatically controlling the operations of the main shaft rotating means and the main shaft reciprocating means in conjunction with each other. It is equipped with.

本発明によれば、工作機械等の主軸に取り付けた加工用ツールとして、そのツール本体の一部に、ツール本体の軸方向振動により径方向へ拡幅振動する構造の砥石加工部を設け、上記ツール本体に軸方向振動を与えることにより、上記砥石加工部を径方向へ拡幅振動させてワークの被加工穴内径面を加工するから、上記ツール本体に軸方向振動が与えられると、この軸方向振動により上記砥石加工部が径方向へ拡幅振動して、これを切り込み運動に活用することにより、ワークの被加工穴内径面に対して径方向振動を伴った機械的除去加工を行うことができる。   According to the present invention, as a processing tool attached to a main shaft of a machine tool or the like, a grindstone processing portion having a structure that widens and vibrates in a radial direction due to axial vibration of the tool main body is provided in a part of the tool main body. By applying axial vibration to the main body, the grindstone processing section is vibrated in the radial direction to process the inner surface of the work hole. When axial vibration is applied to the tool main body, this axial vibration is applied. Thus, the grinding wheel processing portion vibrates in the radial direction, and this is used for the cutting motion, whereby mechanical removal processing with radial vibration can be performed on the inner surface of the workpiece hole.

すなわち、本発明によれば、例えば、超音波の軸振動を、砥石加工部の径方向への拡幅振動として効率的に変換することができ、ホーニング加工等の内径面加工における加工効率を向上させることができる。このような加工用ツールにおける工具径方向の大きな振動の発現は、ワークの被加工穴内径面の精密加工技術に新しい進展をもたらすものである。   That is, according to the present invention, for example, the axial vibration of the ultrasonic wave can be efficiently converted as the widening vibration in the radial direction of the grindstone machining portion, and the machining efficiency in the inner surface machining such as honing is improved. be able to. The occurrence of large vibrations in the tool radial direction in such a machining tool brings about new progress in the precision machining technology of the inner surface of the hole to be machined.

換言すれば、砥石加工部が径方向に振動することで、砥石加工部がワークの被加工穴内径面に対して切り込んで、これら両者間の隙間が狭くなったり、砥石加工部がワークの被加工穴内径面から離れて、これら両者間の隙間が広くなったりと、これら両状態の間での動作を繰り返す結果、ここに生じるポンプ作用で切削油が上記隙間に入りやすく、また排出されることで、切り屑の排出性が上がる。   In other words, when the grindstone processing part vibrates in the radial direction, the grindstone processing part cuts into the work hole inner diameter surface of the workpiece, and the gap between the two becomes narrow, or the grindstone processing part becomes covered with the work. As a result of repeating the operation between these two states, the clearance between the two is increased away from the inner diameter surface of the machining hole, the cutting oil easily enters the gap and is discharged by the pump action generated here. In this way, the chip discharging property is improved.

これにより、内径面加工時の切削抵抗が過度に上がらないので、砥石加工部の切り込み量を大きく設定することで加工時間が短縮される。また、薄肉ワークには切削抵抗が小さいので、ひずみが少なく高精度な穴加工が可能となる。   Thereby, since the cutting resistance at the time of inner surface machining does not increase excessively, the machining time is shortened by setting the cutting amount of the grindstone machining part large. Moreover, since the cutting force is small for thin-walled workpieces, highly accurate drilling with less distortion is possible.

本発明に係る実施形態1であるホーニング盤を示す側面図である。It is a side view which shows the honing machine which is Embodiment 1 which concerns on this invention. 同ホーニング盤の主要構成部であるホーニングツールを示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the honing tool which is the main components of the honing machine. 同ホーニングツールのツール本体を示す正面図である。It is a front view which shows the tool main body of the honing tool. 同ツール本体の砥石加工部を拡大して示す正面図で、図4(a)は常態時の状態を示し、図4(b)は拡幅時の状態を示す。FIG. 4A is a front view showing the grindstone processing portion of the tool body in an enlarged manner, FIG. 4A shows a normal state, and FIG. 4B shows a wide state. 同ホーニングツールの構造と超音波振動メカニズムとの関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the structure of the honing tool, and an ultrasonic vibration mechanism. 同ツール本体の砥石加工部を拡大して示す模式図で、図6(a)は拡幅時の状態、図6(b)は常態時の状態、および図6(c)は縮幅時の状態をそれぞれ示す。FIG. 6A is an enlarged schematic diagram showing a grindstone processing portion of the tool body, FIG. 6A is a state at the time of widening, FIG. 6B is a state at a normal state, and FIG. Respectively. 同ツール本体の砥石加工部の変形例を拡大して示す模式図である。It is a schematic diagram which expands and shows the modification of the grindstone processing part of the tool main body. 同ツール本体のホーニング砥石(砥石部)の拡幅時の断面輪郭形状の種類を示す輪郭線図である。It is an outline figure which shows the kind of cross-sectional outline shape at the time of the widening of the honing grindstone (grindstone part) of the tool main body. 同ホーニングツールの砥石加工部の砥石面とワークの被加工穴内径面との関係を模式的に示す図で、図9(a)はホーニングツールの砥石加工部の砥石面による切り込み隙間が狭くなった状態を示し、図9(b)は同切り込み隙間が広くなった状態を示す。FIG. 9 (a) is a diagram schematically showing the relationship between the grinding wheel surface of the honing tool grinding portion and the work hole inner diameter surface of the workpiece. FIG. 9 (a) shows a narrow cutting gap due to the grinding stone surface of the honing tool grinding portion. FIG. 9B shows a state in which the notch gap is widened. 図10(a)は、同ホーニングツールによるワークの被加工内径面の仕上げ面の走査電子顕微鏡写真、および図10(b)は従来のホーニングツールによるワークの被加工穴内径面の仕上げ面と比較して示す走査電子顕微鏡写真である。FIG. 10A is a scanning electron micrograph of the finished surface of the work inner diameter surface of the workpiece by the honing tool, and FIG. 10B is a comparison with the finished surface of the work inner diameter surface of the workpiece by the conventional honing tool. It is a scanning electron micrograph shown. 同ホーニングツールによるワークの被加工内径面の仕上げ面粗さを、従来のホーニングツールによるワークの被加工穴内径面の仕上げ面粗さと比較して示すグラフである。It is a graph which compares the finishing surface roughness of the to-be-processed internal-diameter surface of the workpiece | work by the same honing tool with the finishing surface roughness of the to-be-processed internal diameter surface of the workpiece | work by the conventional honing tool. 本発明の実施形態2に係るホーニングツールのツール本体の砥石加工部を示す正面図で、図12(a)は常態時の状態を示し、図12(b)は拡幅時の状態を示す。It is a front view which shows the grindstone processing part of the tool main body of the honing tool which concerns on Embodiment 2 of this invention, Fig.12 (a) shows the state at the time of a normal state, FIG.12 (b) shows the state at the time of widening. 図13(a)は,ホーニング加工における砥石とワークの被加工穴内径面との関係を示す模式図、図13(b)は,研削加工における砥石とワークの被加工面との関係を示す模式図、図13(c)は、ホーニング加工における砥石部の砥石面とワークの被加工穴内径面との関係を模式的に示す図である。FIG. 13A is a schematic diagram showing the relationship between the grindstone in the honing process and the bore diameter surface of the workpiece, and FIG. 13B is a schematic diagram showing the relationship between the grindstone in the grinding process and the workpiece surface of the workpiece. FIG. 13C is a diagram schematically showing the relationship between the grindstone surface of the grindstone portion and the bore diameter surface of the workpiece to be machined in the honing process.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same reference numeral indicates the same component or element.

本発明に係る内径面加工装置を図1に示し、この内径面加工装置は、具体的には、ワークWの小径(図示の場合は内径4.0mm程度)の被加工穴Wa内径面をホーニング加工するホーニング盤であって、加工ツールとして本発明の特徴構成であるホーニングツール(内径面加工用ツール)1を回転主軸2の先端に備えるとともに、このホーニングツール1が、砥石切り込み部としての砥石振動部3により径方向へ拡幅振動しながら、ワークWの被加工穴内径面Waをホーニング仕上加工するものである。   FIG. 1 shows an inner surface processing apparatus according to the present invention. Specifically, this inner surface processing apparatus hones the inner diameter surface of a work hole Wa having a small diameter of the workpiece W (in the illustrated case, an inner diameter of about 4.0 mm). A honing machine to be machined, and a honing tool (inner diameter surface machining tool) 1 that is a characteristic configuration of the present invention as a machining tool is provided at the tip of the rotary spindle 2, and the honing tool 1 is a grindstone as a grindstone cutting portion. The work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W is subjected to honing finish processing while being vibrated in the radial direction by the vibrating portion 3.

ホーニング盤は、上記構成に加えて従来公知の基本構造を備える。すなわち、ホーニング盤は、ワークWの被加工穴内径面Waの軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、その軸線まわりに回転可能に軸支されてなる上記回転主軸2、この回転主軸2をその軸線回りに回転駆動する主軸回転駆動部(主軸回転手段)4、および回転主軸2をワークWの被加工穴内径面Waの軸線方向へ往復動作させる主軸往復駆動部(主軸往復手段)5を主要部として備えてなり、これら主要部は装置本体であるコラム7上に装置されるとともに、上記主軸回転駆動部4および主軸往復駆動部5が装置制御部(制御手段)6により相互に連動して駆動制御される構成とされている。   The honing machine has a conventionally known basic structure in addition to the above configuration. That is, the honing machine can be reciprocated in the axial direction of the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W, and is supported by the rotary main shaft 2 that is rotatably supported around the axis. Mainly includes a main shaft rotation drive unit (main shaft rotation means) 4 that rotates around the axis, and a main shaft reciprocation drive unit (main shaft reciprocation means) 5 that reciprocates the rotation main shaft 2 in the axial direction of the bore diameter surface Wa of the workpiece W. These main parts are mounted on a column 7 which is a main body of the apparatus, and the main shaft rotation driving unit 4 and the main shaft reciprocating driving unit 5 are interlocked with each other by a device control unit (control means) 6. It is configured to be driven and controlled.

また、ワークWは、その被加工穴内径面である円筒内径面Waの軸線が上下方向へ向いた状態で、ワーク保持部のワーク保持治具8に水平方向へ浮動状態(前後左右方向へ揺動可能な状態)でかつ取外し交換可能に支持される。   In addition, the workpiece W floats in the horizontal direction on the workpiece holding jig 8 of the workpiece holding portion (back and forth and left and right directions) with the axis of the cylindrical inner diameter surface Wa, which is the inner diameter surface of the hole to be processed, facing upward and downward. It is supported so that it can be removed and replaced.

回転主軸2は、その先端つまり下端に上記ホーニングツール1を備えるとともに、主軸駆動軸10、動力伝達部11a〜11cおよび駆動モータ12等を含む上記主軸回転駆動部4と、スライド本体15、送りネジ機構16、駆動モータ17等を含む上記主軸往復駆動部5とにそれぞれ連係されている。   The rotation spindle 2 includes the honing tool 1 at the tip, that is, the lower end thereof, the spindle rotation drive unit 4 including the spindle drive shaft 10, the power transmission units 11a to 11c, the drive motor 12, and the like, the slide body 15, the feed screw. The main shaft reciprocating drive unit 5 including the mechanism 16, the drive motor 17 and the like is linked to each other.

すなわち、回転主軸2はスライド本体15に回転可能に軸支されており、このスライド本体15は、案内レール(図示省略)により昇降案内されるとともに、昇降駆動源である上記送りネジ機構16および駆動モータ17に駆動連結されて、上記主軸往復駆動部5が構成されている。   That is, the rotary main shaft 2 is rotatably supported by a slide main body 15. The slide main body 15 is guided up and down by a guide rail (not shown), and is driven by the feed screw mechanism 16 that is an up-and-down drive source. The main shaft reciprocating drive unit 5 is configured to be drivingly connected to the motor 17.

上記案内レールは、具体的には図示しないが、機体19上に上下方向へ直線状に延びて設けられ、この案内レールに上記スライド本体15の摺動部15aが摺動案内可能に支持されている。また、スライド本体15の摺動部15aには、送りネジ機構16のナット体16aが一体的に連結固定され、このナット体16aが、機体19に垂直上下方向へ延びるとともに回転可能に軸支された送りネジ16bに上下方向へ螺進退可能に螺合されている。送りネジ16bは、その上端部がカップリング20を介して上記駆動モータ17のモータ軸17aに駆動連結されている。この駆動モータ17としては、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ21が一体的に内蔵されてなるサーボモータが使用されており、上記位置検出センサ21により駆動モータ17の回転量が検出される。   Although not specifically shown, the guide rail is provided on the machine body 19 so as to extend linearly in the vertical direction, and the sliding portion 15a of the slide body 15 is supported by the guide rail so as to be able to slide. Yes. Further, a nut body 16a of a feed screw mechanism 16 is integrally connected and fixed to the sliding portion 15a of the slide body 15, and this nut body 16a extends in the vertical direction in the vertical direction and is rotatably supported by the machine body 19. The feed screw 16b is screwed so as to be able to advance and retract in the vertical direction. An upper end portion of the feed screw 16 b is drivingly connected to the motor shaft 17 a of the driving motor 17 through the coupling 20. As the drive motor 17, a servo motor integrally including a position detection sensor 21 such as a rotary encoder is used, and the rotation amount of the drive motor 17 is detected by the position detection sensor 21.

そして、この駆動モータ17のモータ軸17aが回転駆動することにより、送りネジ機構16の送りネジ16bが回転されて、ナット体16aと一体のスライド本体15が上下方向へ移動され、このスライド本体15を介して、回転主軸2つまりはホーニングツール1が昇降動作されることとなる。また、このホーニングツール1の昇降動作は、駆動モータ17に内蔵された上記位置検出センサ21により検出されて、その検出結果が後述する装置制御部6に送られる。   When the motor shaft 17a of the drive motor 17 is rotationally driven, the feed screw 16b of the feed screw mechanism 16 is rotated, and the slide body 15 integral with the nut body 16a is moved in the vertical direction. The rotary main shaft 2, that is, the honing tool 1 is moved up and down via. Further, the hoisting / lowering operation of the honing tool 1 is detected by the position detection sensor 21 built in the drive motor 17 and the detection result is sent to the apparatus control unit 6 described later.

また、回転主軸2の上端部2bは上記主軸回転駆動部4に駆動連結されている。すなわち、回転主軸2の上端部2bは、機体19のヘッド部19aに回転可能に設けられた主軸駆動軸10にスプライン嵌合されて、この主軸駆動軸10に対して、上下方向(軸線方向)へ相対的に移動可能でかつ一体回転可能に連結されている。   Further, the upper end portion 2 b of the rotation main shaft 2 is drivingly connected to the main shaft rotation drive unit 4. That is, the upper end portion 2 b of the rotary spindle 2 is spline-fitted to the spindle drive shaft 10 that is rotatably provided on the head portion 19 a of the machine body 19, and the vertical direction (axial direction) with respect to the spindle drive shaft 10. It is relatively movable and connected to be integrally rotatable.

具体的には、回転主軸2の上端部2bが、ロータリスプライン装置22により、機体19のヘッド部19aに上下方向へ摺動可能に軸支されるとともに、上記主軸駆動軸10に同軸上にかつ一体回転可能に接続されている。   Specifically, the upper end portion 2b of the rotary main shaft 2 is pivotally supported by the rotary spline device 22 on the head portion 19a of the machine body 19 so as to be slidable in the vertical direction, and is coaxial with the main shaft drive shaft 10 and It is connected so that it can rotate integrally.

主軸駆動軸10には伝動プーリ11aが取り付けられ、この伝動プーリ11aが、伝動ベルト11bを介して、駆動モータ12のモータ軸12aに取り付けられた伝動プーリ11cに連結されている。この駆動モータ12としては、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ23が一体的に内蔵されてなるサーボモータが使用されており、上記位置検出センサ23により駆動モータ12の回転量が検出され、これにより、上記ホーニングツール1の回転動作が検出される。   A transmission pulley 11a is attached to the main shaft drive shaft 10, and this transmission pulley 11a is connected to a transmission pulley 11c attached to the motor shaft 12a of the drive motor 12 via a transmission belt 11b. As the drive motor 12, a servo motor in which a position detection sensor 23 such as a rotary encoder is integrated is used, and the rotation amount of the drive motor 12 is detected by the position detection sensor 23. The rotational motion of the honing tool 1 is detected.

そして、この駆動モータ12の回転駆動により、主軸駆動軸10を介して、回転主軸2つまりはホーニングツール1が回転駆動されることとなる。また、このホーニングツール1の回転動作は、駆動モータ12に内蔵された上記位置検出センサ23により検出されて、その検出結果が後述する装置制御部6に送られる。   Then, by the rotational drive of the drive motor 12, the rotary spindle 2, that is, the honing tool 1 is rotationally driven via the spindle drive shaft 10. Further, the rotation operation of the honing tool 1 is detected by the position detection sensor 23 built in the drive motor 12, and the detection result is sent to the device control unit 6 described later.

ホーニングツール1は、図2に示すように、ツール本体30、径方向へ拡幅振動する砥石加工部31、および振動付与手段を構成する超音波振動子32を主要部として備えるとともに、取付け部33を介して、上記回転主軸2の先端取付け部2aに交換可能に取付け固定され装着される構成とされている。また、このホーニングツール1の装着時において、上記超音波振動子32は回転主軸2の先端部中空部2cに収納配置される。   As shown in FIG. 2, the honing tool 1 includes a tool main body 30, a grindstone processing unit 31 that vibrates in the radial direction, and an ultrasonic vibrator 32 that constitutes a vibration applying unit as main parts, and an attachment unit 33. Accordingly, the front end mounting portion 2a of the rotary main shaft 2 is mounted and fixed in a replaceable manner. In addition, when the honing tool 1 is mounted, the ultrasonic transducer 32 is housed and disposed in the distal end hollow portion 2 c of the rotating main shaft 2.

ツール本体30は、具体的には、加工対象となるワークWの被加工穴内径面Waよりも小径の直線状金属棒の形態とされるとともに、その先端部つまり下端部に錘部35が設けられるとともに、この錘部35の上側に砥石部を構成する複数(図示例の場合は4つ)のホーニング砥石36、36、…が設けられ、これら錘部35とホーニング砥石36、36、…により上記砥石加工部31が構成されている。   Specifically, the tool main body 30 is in the form of a linear metal rod having a diameter smaller than the inner diameter surface Wa of the workpiece W to be processed, and a weight portion 35 is provided at the tip, that is, the lower end. In addition, a plurality of (four in the illustrated example) honing grindstones 36, 36,... Constituting the grindstone portion are provided above the weight portion 35, and the weight portion 35 and the honing grindstones 36, 36,. The grindstone processing unit 31 is configured.

図示の実施形態においては、中実円柱状のツール本体30の先端部30aに、上記ホーニング砥石36、36、…を構成する中空円筒体36Aが一体的に外嵌接続され、さらにこの中空円筒体36Aの下側に、中実円柱状の上記錘部35が一体的に嵌入接続されて、これら三者30、36Aおよび35が同軸上にかつ直線状に接続されている。   In the illustrated embodiment, a hollow cylindrical body 36A constituting the honing grindstones 36, 36,... Is integrally fitted and connected to the tip 30a of a solid columnar tool body 30, and this hollow cylindrical body is further connected. The solid columnar weight portion 35 is integrally fitted and connected to the lower side of 36A, and these three members 30, 36A and 35 are connected coaxially and linearly.

上記ホーニング砥石36、36、…は、図4に示すように、上記ツール本体30の円筒外周に連続する上記中空円筒体36Aに複数(図示例の場合は4本)の拡幅用スリット37、37、…が設けられて中空構造の砥石本体(砥石台)が形成されるとともに、この砥石本体の外周面に多数の微小な砥粒38が電着されてなる。これにより、ホーニング砥石36、36、…は、円周方向へ等間隔に複数(図示例の場合は4つ)配置されている。   As shown in FIG. 4, the honing grindstones 36, 36,... Have a plurality of (four in the illustrated example) widening slits 37, 37 in the hollow cylindrical body 36 </ b> A continuous with the cylindrical outer periphery of the tool body 30. Are provided to form a hollow grindstone main body (grinding wheel base), and a large number of minute abrasive grains 38 are electrodeposited on the outer peripheral surface of the grindstone main body. Thus, a plurality of honing grindstones 36, 36,... Are arranged at equal intervals in the circumferential direction (four in the illustrated example).

ホーニング砥石36を構成する砥粒としては、CBN砥粒やダイヤモンド砥粒などの超砥粒が好適に使用可能であり、本実施形態のホーニング砥石36は、CBN砥粒が電着されてなるCBN電着砥石が採用されている。   Superabrasive grains such as CBN abrasive grains and diamond abrasive grains can be suitably used as the abrasive grains constituting the honing grindstone 36, and the honing grindstone 36 of this embodiment is a CBN formed by electrodeposition of CBN abrasive grains. An electrodeposition grindstone is used.

なお、ホーニング砥石36の具体的構成は、後述する特性(少なくとも径方向外方への撓み特性)を有する条件を満たす限り特に限定されず、例えば、砥粒38が電着以外の貼着手段で中空円筒体36Aの外周面に貼着される構造も採用可能である。   The specific configuration of the honing grindstone 36 is not particularly limited as long as it satisfies the conditions described later (at least radial outward deflection characteristics). For example, the abrasive grains 38 may be a bonding means other than electrodeposition. A structure adhered to the outer peripheral surface of the hollow cylindrical body 36A can also be employed.

錘部35は、上記ホーニング砥石36、36、…に対する錘作用をなすもので、少なくともホーニング砥石36、36、…の構成材料よりも比重(密度)の大きな材料から構成されるとともに、ホーニング砥石36、36、…は少なくとも径方向外方(本実施形態においては、径方向外方および内方の双方)への撓み特性を有する(撓みやすい)構造とされ、これら錘部35とホーニング砥石36、36、…との組合せ構造から、軸方向振動により径方向へ拡幅振動する構造の砥石加工部31が構成されている。   The weight portion 35 has a weight effect on the honing grindstones 36, 36,..., And is made of a material having a specific gravity (density) larger than that of the constituent materials of the honing grindstones 36, 36,. , 36,... Are at least radially outwardly (both radially outwardly and inwardly in this embodiment) structured (easy to bend), and the weight 35 and the honing grindstone 36, The grindstone processing part 31 having a structure that vibrates in the radial direction by axial vibration is constituted by the combined structure with.

なお、上記錘部35は、ツール本体30をワークWの被加工穴Wa内へ案内するパイロット案内部としても機能することから、その径寸法は必然的にホーニング砥石36、36、…の外径寸法よりも小さく設計されるので、この点からも上記錘部35が比較的大きな比重(密度)の材料からなることは重要である。   In addition, since the said weight part 35 functions also as a pilot guide part which guides the tool main body 30 in the to-be-processed hole Wa of the workpiece | work W, the diameter dimension inevitably has the outer diameter of the honing grindstones 36, 36, ... Since it is designed to be smaller than the dimensions, it is important that the weight portion 35 is made of a material having a relatively large specific gravity (density) also in this respect.

上記ツール本体30、ホーニング砥石36の砥石本体を構成する中空円筒体36A、および錘部35の構成材料は、後述するように、超音波振動子32によるツール本体30の軸方向振動つまり上下方向振動と上記錘部35の錘作用との協働作用により、上記ホーニング砥石36、36、…が少なくとも径方向外方へ撓んで拡幅振動するように、その材料特性、とりわけ比重(密度)を考慮して選択採用される。   The material of the tool body 30, the hollow cylindrical body 36A constituting the grindstone body of the honing grindstone 36, and the weight portion 35 are axial vibrations of the tool body 30 by the ultrasonic vibrator 32, that is, vertical vibrations, as will be described later. And the weight action of the weight portion 35, considering the material characteristics, particularly the specific gravity (density), so that the honing grindstones 36, 36,... Selected and adopted.

これに関連して、上記ツール本体1の基端部には、ツールホルダ45がロー付等の固定手段46により一体固定されており、このツールホルダ45の接続ボルト45aが上記超音波振動子32の第1のホーン40の先端40aに螺合固定されて、ツール本体30と超音波振動子32が同軸状に一体固定されている。また、具体的には図示しないが、これらツール本体1とツールホルダ45は、削り出しの一体構造とされても良い。   In relation to this, a tool holder 45 is integrally fixed to a base end portion of the tool body 1 by a fixing means 46 such as a brazing, and a connection bolt 45 a of the tool holder 45 is connected to the ultrasonic transducer 32. The tool body 30 and the ultrasonic transducer 32 are coaxially and integrally fixed by being screwed and fixed to the tip 40a of the first horn 40. Further, although not specifically shown, the tool body 1 and the tool holder 45 may have a cut-out integrated structure.

そして、図5を参照して、締結ボルト43により強固に固定されたピエゾ素子41、41、…に、振動系であるツール本体30の共振周波数に等しい周波数の交流電圧が印加されると、超音波振動子32は軸方向に共振振動する。一方、ツールホルダ45、ツール本体30、砥石部36および錘部35からなる上記振動体は、超音波振動子32による加振により同一周波数で軸振動することになる。   Referring to FIG. 5, when an AC voltage having a frequency equal to the resonance frequency of the tool body 30 that is a vibration system is applied to the piezo elements 41, 41,. The sound wave oscillator 32 resonates in the axial direction. On the other hand, the vibrating body including the tool holder 45, the tool main body 30, the grindstone portion 36, and the weight portion 35 vibrates axially at the same frequency by excitation by the ultrasonic transducer 32.

通常の共振振動は、振動体が均質な棒形状で、かつ材質も均一であれば、例えば図5の振動体45、30、36、35の先端部の振動振幅の分布は、二点鎖線で示す分布のように正弦波状に上昇カーブを描く。   In normal resonance vibration, if the vibrating body has a uniform rod shape and the material is uniform, for example, the vibration amplitude distribution at the tip of the vibrating bodies 45, 30, 36 and 35 in FIG. Draw a rising curve like a sine wave like the distribution shown.

しかしながら、本実施形態の上記振動体45、30、36、35は、先端部の錘部35が比重(密度)の大きい超硬合金などから構成され、砥石部36、36、…が上述したような構成とされていることにより、その振動分布は図5の上段の実線で示されるように、先端部の錘部35では振幅が低下する。   However, the vibrating bodies 45, 30, 36, and 35 of the present embodiment are made of a cemented carbide or the like in which the weight portion 35 at the tip portion has a large specific gravity (density), and the grindstone portions 36, 36,. With this configuration, the amplitude of the vibration distribution decreases at the weight portion 35 at the tip as shown by the solid line in the upper part of FIG.

このとき、剛性が低くて径方向外方(本実施形態においては、径方向外方および内方)への撓み特性を有するホーニング砥石36、36、…は、上記軸振動の影響で径方向外方に撓む、撓み振動に変換されることになる。図5の下段の実線で示されるものは、径方向の振幅を測定した振幅分布図で、剛性の低いホーニング砥石36、36、…のみ際だって突出した径方向外方の振幅となる。この径方向振動の振幅は、軸振動を発生させる超音波振動子32の振幅に比例する。したがって、超音波振動子32を駆動する交流電圧を正確に制御することで、ホーニング砥石36、36、…の径方向外方(および内方)の振幅に正確に変換することが可能となる。   At this time, the honing grindstones 36, 36,..., Which have low rigidity and have a characteristic of bending outward in the radial direction (in the present embodiment, radially outward and inward), are affected by the axial vibration. Will be converted into flexural vibration. The solid line shown in the lower part of FIG. 5 is an amplitude distribution diagram obtained by measuring the amplitude in the radial direction, and shows the diametrically outward amplitude that is prominently protruded with the low-stiffness honing grindstones 36, 36,. The amplitude of this radial vibration is proportional to the amplitude of the ultrasonic transducer 32 that generates axial vibration. Therefore, by accurately controlling the AC voltage that drives the ultrasonic transducer 32, it is possible to accurately convert the amplitude of the honing grindstones 36, 36,...

すなわち、超音波振動子32が軸方向に共振振動することにより、ツールホルダ45、ツール本体30、砥石部36および錘部35からなる上記振動体も、超音波振動子32と同一周波数で軸振動することになるが、この場合、ホーニング砥石36、36、…は剛性が低くて少なくとも径方向外方(本実施形態においては、径方向外方および内方)への撓み特性を有する一方、このホーニング砥石36、36、…よりも先端側(下端側)には、比重(密度)の大きな錘部35が接続され存在するため、軸方向後端(上端)方向への振動力が加わっても、ホーニング砥石36、36、…は図4(a)に示す常態を維持するが(外径=D0)、これと逆に軸方向先端(下端)方向への振動力が加わると、ホーニング砥石36、36、…は常態を維持することができず、径方向外方に撓む(外径=D1)あるいは内方(本実施形態)に撓む。本実施形態におけるホーニング砥石36、36、…の径方向外方および内方への撓みは、常態にある図6(b)(図4(a))の状態を中心として、外方(図6(a))および内方(図6(c))へ均等な振幅で均等に増減する。   That is, the ultrasonic vibrator 32 resonates and vibrates in the axial direction, so that the vibrating body including the tool holder 45, the tool main body 30, the grindstone portion 36, and the weight portion 35 also vibrates axially at the same frequency as the ultrasonic vibrator 32. In this case, however, the honing grindstones 36, 36,... Are low in rigidity and have at least a radially outward bending characteristic (in the present embodiment, radially outward and inward). A weight 35 having a large specific gravity (density) is connected to the front end side (lower end side) of the honing grindstones 36, 36,..., So that vibration force in the axial rear end (upper end) direction is applied. The honing grindstones 36, 36,... Maintain the normal state shown in FIG. 4A (outer diameter = D0). On the contrary, when a vibration force in the axial tip (lower end) direction is applied, the honing grindstone 36 is maintained. , 36, etc. remain normal Can not be deflected to flex radially outwardly (outer diameter = D1) or inner (present embodiment). In the present embodiment, the honing grindstones 36, 36,... Are radially outward and inwardly bent outward (FIG. 6B) centering on the state shown in FIG. 6B (FIG. 4A). (A)) and inward (FIG. 6 (c)) are equally increased or decreased with equal amplitude.

つまり、上記超音波振動子32によるツール本体30の軸方向振動と錘部35の錘作用との協働作用により、ホーニング砥石36、36、…は径方向外方および内方へ撓んで拡幅振動することになる。そして、上記撓み時の外径D1と常態時の外径D0の差D1−D0の1/2がホーニング砥石36、36、…の切り込み量になる。   That is, the honing grindstones 36, 36,... Bend radially outward and widen by the cooperative action of the axial vibration of the tool body 30 by the ultrasonic vibrator 32 and the weight action of the weight portion 35, and widening vibration. Will do. And 1/2 of the difference D1-D0 of the outer diameter D1 at the time of bending and the outer diameter D0 at the normal state is the cutting amount of the honing grindstones 36, 36,.

なお、ホーニング砥石36、36、…が所期の作用効果を発揮するためには、少なくとも、ホーニング砥石36、36、…は少なくとも径方向外方への撓み特性を有することが条件となるが、本実施形態のホーニング砥石36、36、…は、上述したように、径方向外方および内方の双方への撓み特性を有する構造とされている(図6(a)、(b)、(c)参照)。   In order for the honing grindstones 36, 36,... To exhibit their intended effects, at least the honing grindstones 36, 36,... Must have at least a radially outward deflection characteristic. As described above, the honing grindstones 36, 36,... Of the present embodiment have a structure that has a characteristic of bending outward and inward in the radial direction (FIGS. 6A, 6B, 6). c)).

これにより、本実施形態のホーニング砥石36、36、…は、径方向外方および内方への撓み(拡幅・縮幅)動作、つまり拡幅・縮幅動作が交互に規則正しく行われるが、そのための構造的条件について考察する。   Thereby, the honing grindstones 36, 36,... Of the present embodiment are regularly and regularly operated in the radially outward and inward bending (widening / shrinking) operations, that is, the widening / shrinking operations. Consider the structural conditions.

ホーニング砥石36、36、…の外径の拡大(+)と縮小(−)が交互に規則正しく生じる(両振幅運動)ための構造上の条件は、図4を参照して、ホーニング砥石36、36、…の砥石本体(砥石台)を構成する中空円筒体36Aが平行パイプ状つまり直円筒状であることと、拡幅用スリット37、37、…による中空円筒体36の分割数が深く関わっていると考えられる。   Referring to FIG. 4, the honing grindstones 36, 36 are structural conditions for the regular enlargement (+) and contraction (−) of the outer diameter of the honing grindstones 36, 36,. The hollow cylindrical body 36A constituting the grindstone main body (grindstone base) is a parallel pipe shape, that is, a straight cylindrical shape, and the number of divisions of the hollow cylindrical body 36 by the widening slits 37, 37,. it is conceivable that.

例えば、図7に示すように、上記中空円筒体36Aが平行ではなく、極端に径方向外方へ膨出状に湾曲している場合は、ホーニング砥石36、36、…の外径の拡大(+)と常態(0)を繰り返し(片振幅運動)、あるいは縮小(−)するとしてもその値は僅かであり、均等な両振幅運動は得られないと思われる。   For example, as shown in FIG. 7, when the hollow cylindrical body 36A is not parallel and is curved in an extremely bulging shape radially outward, the outer diameter of the honing grindstones 36, 36,. Even if (+) and normal state (0) are repeated (single amplitude motion) or reduced (−), the value is very small, and it seems that equal amplitude motion cannot be obtained.

また、拡幅用スリット37、37、…幅が小さくて、中空円筒体36の分割数が少ない場合にも上記と同様な現象が生じ、加えて大きな振幅は得られないと思われる。また、これと逆に、中空円筒体36の分割数が多い場合は、ホーニング砥石36、36、…の剛性不足により、振動の節が複数現れて(例えば図8(b)、(c)参照)、制御不能となることは実験的に判明している。   In addition, even when the widening slits 37, 37,... Have a small width and the number of divisions of the hollow cylindrical body 36 is small, the same phenomenon as described above occurs, and in addition, it seems that a large amplitude cannot be obtained. On the other hand, when the number of divisions of the hollow cylindrical body 36 is large, a plurality of vibration nodes appear due to insufficient rigidity of the honing grindstones 36, 36,... (See, for example, FIGS. 8B and 8C). ), It has been experimentally found out of control.

ホーニング砥石36、36、…の砥石本体(砥石台)を構成する中空円筒体36Aが平行パイプ状であり、かつ中空円筒体36の分割数が適当な場合には、20,000gにも達する加速度が作用すると、ホーニング砥石36、36、…が軸方向に伸びて撓みが中立となるべきタイミングにオーバーラン現象が生じ、その瞬間に再び軸方向の縮小行程が始まるために今度は一つ前の縮小行程とは逆のオーバーラン方向に撓みが生じ、これを繰り返すために、上述したような片振幅ではなく、本実施形態のホーニング砥石36、36、…のように、規則正しい(+)、(−)の振動(両振幅運動)が径方向に生じるものと考えられる。   When the hollow cylindrical body 36A constituting the grindstone main body (grindstone base) of the honing grindstones 36, 36,... Is a parallel pipe, and the number of divisions of the hollow cylindrical body 36 is appropriate, the acceleration reaching 20,000 g. When this occurs, an overrun phenomenon occurs at the timing when the honing grindstones 36, 36,... Extend in the axial direction and the deflection becomes neutral, and the axial reduction process starts again at that moment. Deflection occurs in the overrun direction opposite to the reduction stroke, and in order to repeat this, instead of the single amplitude as described above, regular (+), (+) like the honing grindstones 36, 36,. It is considered that the vibration (-amplitude motion) of −) occurs in the radial direction.

なお、本実施形態においては、ホーニング砥石36、36、…が両振幅型構造となっているが、目的に応じて、ホーニング砥石36、36、…の砥石本体(砥石台)を構成する中空円筒体36Aの設計変更により、片振幅型のホーニング砥石36、36、…を備えるホーニングツール1も製作可能である。   In this embodiment, the honing grindstones 36, 36,... Have a double-amplitude structure. However, depending on the purpose, the hollow cylinder that forms the grindstone main body (grindstone base) of the honing grindstones 36, 36,. By changing the design of the body 36A, the honing tool 1 including the single amplitude type honing grindstones 36, 36,... Can be manufactured.

また、ホーニング砥石36、36、…の拡幅時の断面輪郭形状については、中空円筒体36Aの肉厚寸法を調整することで、例えば図8(a)、(b)または(c)に示すように変化する。ちなみに、図8(a)の輪郭形状が本実施形態において理想とされる形状であり、さらに上記肉厚寸法を小さくすると、図8(b)または図8(c)に示すような形状となる。中空円筒体36Aの肉厚寸法は、有限要素法で解析しながら調整される。   Moreover, about the cross-sectional outline shape at the time of the widening of the honing grindstone 36,36, ..., as shown in FIG. 8 (a), (b) or (c) by adjusting the thickness dimension of the hollow cylindrical body 36A. To change. Incidentally, the contour shape of FIG. 8A is an ideal shape in the present embodiment, and when the thickness is further reduced, the shape as shown in FIG. 8B or FIG. 8C is obtained. . The wall thickness of the hollow cylindrical body 36A is adjusted while analyzing by the finite element method.

しかして、本実施形態のように、ホーニング砥石36、36、…が、図6(b)に示す常態位置(外径=D0)から、図6(a)に示すように径方向外方に撓む(外径=D1)(拡幅する)だけでなく、さらに図6(c)に示すように径方向内方へも撓む(外径=D2(D0−(D1−D0))(縮幅する)構造とされていると、後述するように、図9(a)に示す状態と図9(b)に示す状態との間の隙間Cの繰り返される変化によるポンプ作用が有効かつ顕著に発揮されて、潤滑油の円滑な流れによる切り屑Wcの大きな排出効果が得られる。   Then, as in the present embodiment, the honing grindstones 36, 36,... Move radially outward as shown in FIG. 6 (a) from the normal position (outer diameter = D0) shown in FIG. 6 (b). In addition to bending (outer diameter = D1) (widening), it also bends radially inward as shown in FIG. 6C (outer diameter = D2 (D0− (D1−D0)) (reduced) When the structure is widened, as will be described later, the pump action due to repeated changes in the gap C between the state shown in FIG. 9A and the state shown in FIG. 9B is effective and significant. As a result, a large discharge effect of the chips Wc due to the smooth flow of the lubricating oil can be obtained.

砥石振動部3は、切り込み部としてホーニングツール1のホーニング砥石36、36、…を径方向へ拡幅振動させるもので、具体的には、上記超音波振動子32、電力供給部50および電力供給制御部51を主要部として備える。   The grindstone vibrating section 3 vibrates the honing grindstones 36, 36,... Of the honing tool 1 in the radial direction as a notch, and specifically, the ultrasonic vibrator 32, the power supply section 50, and the power supply control. The part 51 is provided as a main part.

電力供給制御部51は、上記電力供給部50が超音波振動子32に印加すべき交流電圧(周波数)の印加タイミングおよび交流電圧(周波数)の大きさを制御するもので、具体的には、超音波振動子32の軸方向の振幅を制御することで、それに比例してホーニング砥石36、36、…の拡幅振動の振幅量が変化する。電力供給制御部51は、後述する装置制御部6の一部を構成している。   The power supply control unit 51 controls the application timing of the AC voltage (frequency) to be applied to the ultrasonic transducer 32 and the magnitude of the AC voltage (frequency) by the power supply unit 50. Specifically, By controlling the amplitude of the ultrasonic vibrator 32 in the axial direction, the amplitude amount of the widening vibration of the honing grindstones 36, 36,. The power supply control unit 51 constitutes a part of the device control unit 6 described later.

電力供給制御部51には、ホーニングツール1におけるホーニング砥石36、36、…の動作を制御するためのプログラムが予め組み込まれ、または適宜変更可能とされており、本実施形態においては、ホーニング加工中に上記超音波振動子32を動作制御することにより、ホーニング砥石36、36、…の拡幅振動の振幅量をインプロセスで調整するように構成されている。したがって、本実施形態においては、ワークWの被加工穴内径面Waの仕上がり精度の補正方法を電気的手段だけで実現することができ、従来の機械的補正に対して精度の向上(制御安定性と経時的変化の抑制)が得られる。   In the power supply control unit 51, a program for controlling the operation of the honing grindstones 36, 36,... In the honing tool 1 is incorporated in advance or can be appropriately changed. Further, by controlling the operation of the ultrasonic vibrator 32, the amplitude amount of the widening vibration of the honing grindstones 36, 36,... Is adjusted in-process. Therefore, in this embodiment, the finishing accuracy correction method for the inner diameter surface Wa of the workpiece W of the workpiece W can be realized only by electric means, and the accuracy is improved (control stability) compared to the conventional mechanical correction. And suppression of changes over time).

また、電力供給部50による超音波振動子32に対する電力供給には非接触給電方式が採用されている。   Further, a non-contact power feeding method is adopted for power supply to the ultrasonic transducer 32 by the power supply unit 50.

装置制御部6は、ホーニング盤の各駆動部の動作を相互に連動して自動制御するもので、具体的には、CPU、ROM、RAMおよびI/Oポートなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成されている。   The device control unit 6 automatically controls the operation of each drive unit of the honing machine in conjunction with each other. Specifically, the main unit is a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O port, and the like. It is configured.

この装置制御部6には、ホーニング加工を実行させるための加工プログラム等が組み込まれており、上述した砥石振動部3の電力供給制御部51を構成要素として含んでいる。   The device control unit 6 incorporates a machining program for executing honing, and includes the above-described power supply control unit 51 of the grindstone vibrating unit 3 as a constituent element.

しかして、以上のように構成されたホーニング盤において、上記砥石振動部3、主軸回転駆動部4および主軸往復駆動部5が装置制御部6により相互に関連して自動制御され、これにより、ワーク保持治具8に支持されたワークWの被加工穴内径面Waに対して、ホーニングツール1によるホーニング加工工程が行われる。   Thus, in the honing machine configured as described above, the grindstone vibration unit 3, the spindle rotation driving unit 4 and the spindle reciprocating driving unit 5 are automatically controlled by the device control unit 6 in relation to each other. A honing process by the honing tool 1 is performed on the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W supported by the holding jig 8.

すなわち、装置制御部6に予めまたは適宜入力設定された制御プログラムに従って、ホーニングツール1は、そのホーニング砥石36、36、…が、超音波振動子32による軸方向振動と錘部35の錘作用との協働作用により、径方向外方へ撓んで拡幅振動しながら、上記回転主軸2の動作に伴って、ワークWの被加工穴内径面Wa内に送込み挿入されるとともに、回転と往復運動を与えられながら、ワークWの被加工穴内径面Waに対する精密仕上げを行う。   That is, according to a control program that is input or set in advance in the apparatus control unit 6, the honing tool 1 has the honing grindstones 36, 36,. As a result of the cooperative action, the workpiece is inserted into the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W and is rotated and reciprocated along with the operation of the rotary spindle 2 while bending and vibrating in the radial direction. Is given to the workpiece inner diameter surface Wa of the workpiece W.

この場合、ホーニングツール1がワークWの被加工穴内径面Wa内に送込み挿入される時のホーニング砥石36、36、…の拡幅振動幅は小さく設定される。また、ワークWの被加工穴内径面Waとホーニング砥石36、36、…との距離が近い場合には、ホーニング砥石36、36、…の拡幅振動が停止した状態で、ホーニングツール1がワークWの被加工穴内径面Wa内に送込み挿入される。   In this case, the widening vibration width of the honing grindstones 36, 36,... When the honing tool 1 is fed into the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W and inserted is set to be small. When the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W is close to the honing grindstones 36, 36,..., The honing tool 1 moves the workpiece W while the widening vibration of the honing grindstones 36, 36,. Are inserted into the inner diameter surface Wa of the processed hole.

以上のように、本実施形態のホーニングツール1は、ツール本体30と、このツール本体30の一部に設けられ、軸方向振動により径方向へ拡幅振動する構造を有する砥石加工部31(35、36)と、上記ツール本体30に軸方向振動を与える超音波振動子32とを備えてなるから、超音波振動子32により上記ツール本体30に軸方向振動が与えられると、この軸方向振動により砥石加工部31ホーニング砥石36、36、…が径方向へ拡幅振動して、ワークWの被加工穴内径面Waに対して径方向振動を伴った加工を行うことができる。つまり、本実施形態によれば、超音波振動子32の軸振動を、ホーニング砥石36、36、…の径方向への拡幅振動として効率的に変換することができ、ホーニング加工における加工効率を向上させることができる。   As described above, the honing tool 1 of the present embodiment is provided on the tool body 30 and a part of the tool body 30, and has a grindstone processing portion 31 (35, 35) having a structure that vibrates in the radial direction by axial vibration. 36) and an ultrasonic vibrator 32 that applies axial vibration to the tool body 30. When axial vibration is applied to the tool body 30 by the ultrasonic vibrator 32, the axial vibration causes the tool main body 30 to vibrate. The honing grindstones 36, 36,... Oscillate in the radial direction and can perform machining with radial vibration on the bore surface Wa of the workpiece W. That is, according to the present embodiment, the axial vibration of the ultrasonic vibrator 32 can be efficiently converted as the widening vibration in the radial direction of the honing grindstones 36, 36,. Can be made.

すなわち、上記のようにホーニング砥石36、36、…が径方向へ振動する構成によれば、切り屑の排出性を良くすることができ、ホーニング加工における材料除去効率を上げることができる。   That is, according to the configuration in which the honing grindstones 36, 36,... Vibrate in the radial direction as described above, it is possible to improve the chip dischargeability and increase the material removal efficiency in the honing process.

換言すれば、砥石加工部31のホーニング砥石36、36、…が径方向に超音波振動することで、図9(a)に示すように、ホーニング砥石36の砥石面36aの砥粒38、38、…がワークWの被加工穴内径面Waに切り込んで(図4(b)参照)、これら両者36a、Wa間の隙間Cが狭くなったり、図9(b)に示すように、ホーニング砥石36の砥石面36aの砥粒38、38、…がワークWの被加工穴内径面Waから離れて(図4(a)参照)、これら両者36a、Wa間の隙間Cが広くなったりと、これら両状態の間での動作を繰り返す結果、ここに生じるポンプ作用で切削油(矢符参照)が隙間Cに入りやすく、また排出されることで、切り屑Wcの排出性が上がる。   In other words, the honing grindstones 36, 36,... Of the grindstone processing unit 31 are ultrasonically vibrated in the radial direction, so that the abrasive grains 38, 38 on the grindstone surface 36a of the honing grindstone 36 are shown in FIG. ,... Are cut into the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W (see FIG. 4B), and the gap C between the two 36a and Wa becomes narrower, or as shown in FIG. The abrasive grains 38, 38,... Of the grindstone surface 36a of the 36 are separated from the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W (see FIG. 4A), and the gap C between the both 36a, Wa is widened. As a result of repeating the operation between these two states, the cutting oil (refer to the arrow) easily enters the gap C by the pump action generated here, and is discharged, thereby improving the dischargeability of the chips Wc.

また、ホーニング砥石36、36、…が径方向へ超音波振動することで大きな加速度が働き、ホーニング砥石36、36、…への目詰まり防止や凝着防止効果が大きい。例えば、周波数44kHz、振動振幅3μmの場合、重力加速度の2万倍以上の加速度をホーニング砥石36、36、…が持つ。   Further, when the honing grindstones 36, 36,... Are ultrasonically vibrated in the radial direction, a large acceleration works, and the honing grindstones 36, 36,. For example, when the frequency is 44 kHz and the vibration amplitude is 3 μm, the honing grindstones 36, 36,... Have an acceleration of 20,000 times or more the gravitational acceleration.

これにより、ホーニング加工時の切削抵抗が過度に上がらないので、ホーニング砥石36、36、…の切り込み量を大きく設定することで加工時間が短縮される。また、薄肉ワークWには切削抵抗が小さいので、ひずみが少なく高精度な穴加工が可能となる。   Thereby, since the cutting resistance at the time of the honing process does not increase excessively, the machining time is shortened by setting the cutting amount of the honing grindstones 36, 36,. Further, since the thin-walled workpiece W has a small cutting resistance, it is possible to perform highly accurate drilling with less distortion.

本実施形態のホーニング盤は、最終仕上工程用として使用する場合でも、荒工程用として使用する場合でも、それぞれ以下のような効果が得られる。   The honing machine of the present embodiment can provide the following effects regardless of whether it is used for the final finishing process or the roughing process.

(1)最終仕上工程で使用する場合:
(a)ホーニングツール1に超音波振動をかけることで、ホーニング砥石36の砥石面36aの砥粒38、38、の番手が同じでも、ワークWの被加工穴内径面Waの面粗度が良好に仕上がる。
(1) When used in the final finishing process:
(A) By applying ultrasonic vibration to the honing tool 1, the surface roughness of the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W is good even if the grits 38 and 38 of the grindstone surface 36 a of the honing grindstone 36 are the same. Finished.

換言すれば、ホーニング砥石36の砥石面36aに少し粗めの砥粒38、38、…を使用することができるので、その効果として、ホーニング砥石36の砥石面36aとワークWの被加工穴内径面Waとの間に十分な隙間Cを確保することができ、切り屑Wcの排出性が良好となる。この結果、ホーニング砥石36、36、…の切り込み量を増やし、加工時間短縮も可能となる。   In other words, since the slightly rough abrasive grains 38, 38,... Can be used on the grindstone surface 36a of the honing grindstone 36, the effect is that the grindstone surface 36a of the honing grindstone 36 and the bore diameter of the workpiece W in the workpiece W are as follows. A sufficient gap C can be secured between the surface Wa and the chip Wc can be discharged well. As a result, the cutting amount of the honing grindstones 36, 36,... Can be increased and the machining time can be shortened.

(b)ワークWの被加工穴内径面Waには、図10(a)に示すような超音波振動による等間隔の模様ができて、均一性の高い仕上面となるため、機械摺動面として使用した場合には、これらの模様を形成する溝に潤滑油が溜まり、均一で安定した摺動抵抗低減効果が期待できる。 (B) Since the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W has an equally spaced pattern due to ultrasonic vibration as shown in FIG. When used as a lubricant, lubricating oil accumulates in the grooves forming these patterns, and a uniform and stable sliding resistance reduction effect can be expected.

ちなみに、通常の超音波振動を伴わない加工では、ワークWの被加工穴内径面Waには、図10(b)に示すような不規則に盛り上がった模様ができて、切り屑の残留が多く荒れた仕上面となる。   Incidentally, in machining that does not involve normal ultrasonic vibration, an irregularly raised pattern as shown in FIG. 10B is formed on the inner diameter surface Wa of the workpiece W, and a large amount of chips remain. The surface becomes rough.

(c)また、ワークWの被加工穴内径面Waの仕上面粗さは、図11に示すように、本実施形態の超音波振動を伴うホーニング加工では、通常の超音波振動を伴わないホーニング加工に対して1/2倍と良好である。 (C) In addition, as shown in FIG. 11, the finished surface roughness of the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W is honing that does not involve normal ultrasonic vibration in the honing processing with ultrasonic vibration according to the present embodiment. It is as good as 1/2 times the processing.

(2)荒工程で使用する場合:
(a)荒工程においては、下穴径のばらつきの小さい方が加工時間が安定し、加工時間を短縮することができる。
(2) When used in roughing process:
(A) In the roughing process, the smaller the variation in the diameter of the prepared hole, the more stable the machining time and the shorter the machining time.

つまり、下穴径がばらついていることによる弊害として、ばらつきが大きいほど、ホーニング砥石36、36、…がワークWの被加工穴内径面Waに接触しないエアカット量を増やす(ホーニング砥石36、36、…をワークWの被加工穴内径面Waから逃す)必要があり、これがため、エアカット時間が長くなって、加工時間も長くなってしまう。   That is, as an adverse effect caused by the variation in the diameter of the prepared hole, the larger the variation, the greater the amount of air cut in which the honing grindstones 36, 36,... Do not contact the bored surface Wa of the workpiece W (the honing grindstones 36, 36). ,... Need to be released from the inner surface Wa of the workpiece W of the workpiece W), which increases the air cut time and the machining time.

逆に、エアカット量を小さくすると、すぐにホーニング砥石36、36、…がワークWの被加工穴内径面Waに接触して、ホーニングツール1の破損やホーニング砥石36、36、…の目詰まり状態となり、正常に加工することができないという事態を招いてしまう(ちなみに、加工開始直後のホーニング砥石36、36、…の切り込み量は、加工時間を短縮するため一般的に大きく、たとえ穴径誤差があっても何とか加工できるような設定となっている)。   On the other hand, when the air cut amount is reduced, the honing grindstones 36, 36,... Immediately come into contact with the bore diameter surface Wa of the workpiece W and the honing tool 1 is broken or the honing grindstones 36, 36,. The cutting amount of the honing grindstones 36, 36,... Immediately after the start of machining is generally large in order to shorten the machining time, even if the hole diameter error occurs. It is set to be able to process somehow even if there is.)

この点に関して、本実施形態のように、ホーニングツール1に超音波振動をかけることで、ワークWの被加工穴内径面Waの下穴径がばらついていても、ホーニング砥石36の砥石面36aがワークWの被加工穴内径面Waに直ちに接触して、ホーニングツール1の破損やホーニング砥石36、36、…の目詰まり状態を招く可能性は低い。   In this regard, as in the present embodiment, even if the prepared hole inner diameter surface Wa of the workpiece W varies by applying ultrasonic vibration to the honing tool 1, the grindstone surface 36a of the honing grindstone 36 varies. It is unlikely that the workpiece W is immediately brought into contact with the work hole inner diameter surface Wa and the honing tool 1 is damaged or the honing grindstones 36, 36,.

(b)また、一般に、ホーニング加工開始直後、ワークWの被加工穴内径面Waはホーニング砥石36と全面当たりしていないため、加工負荷は低くなりやすい(切り屑Wcが逃げる空間も多い)。 (B) In general, immediately after the honing process is started, the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W does not hit the entire surface of the honing grindstone 36, so the processing load tends to be low (there is a lot of space for the chips Wc to escape).

この点に関して、本実施形態のホーニングツール1は超音波振動することでワークWの被加工穴内径面Waと接するため、ワークWの被加工穴内径面Waの穴径が想像以上に小さいと、ホーニング砥石36、36、…の振幅量が制限されて、撓み量が小さくなる。そのため、ホーニングツール1を破損し難い。   In this regard, since the honing tool 1 of the present embodiment is in contact with the bore diameter surface Wa of the workpiece W by ultrasonic vibration, if the hole diameter of the bore diameter surface Wa of the workpiece W is smaller than expected, The amplitude amount of the honing grindstones 36, 36,... Is limited, and the amount of bending is reduced. Therefore, the honing tool 1 is hardly damaged.

ホーニング砥石36、36、…の拡張量を電気的に制御することで、ワークWの被加工穴内径面Waの仕上がり径をインプロセスで調整することができる。この場合のホーニング砥石36、36、…の拡張量の具体的な調整方法としては、砥石摩耗量を補正する砥石摩耗補正と、加工寸法調整のための振幅量制御の2種類が考えられる。   By electrically controlling the expansion amount of the honing grindstones 36, 36,..., The finished diameter of the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W can be adjusted in-process. In this case, there are two types of methods for adjusting the amount of expansion of the honing grindstones 36, 36,...

この場合、ホーニング加工中のホーニング砥石36、36、…の振幅量制御は従来のウェッジを押し込んで切り込んでいく方法と同じ考え方である。例えば、ホーニング加工中にホーニング砥石36、36、…の振幅量を無段階で連続的に、または複数段階で増加させる。最初はワークWの被加工穴内径面Waの径寸法が小さいので振幅量を小さくするが、穴径が大きくなるにつれて段階的に振幅量を増やしていく。   In this case, the amplitude amount control of the honing grindstones 36, 36,... During the honing process is the same concept as the conventional method of pushing and cutting the wedge. For example, during the honing process, the amplitude amount of the honing grindstones 36, 36,... Is increased continuously in a stepless manner or in a plurality of steps. Initially, the diameter of the work hole inner diameter surface Wa of the workpiece W is small, so the amplitude is reduced. However, the amplitude is increased step by step as the hole diameter increases.

また、もうひとつの考え方として、最初からある大きな拡張量(振幅量)として加工する方法である。初期のワークWの被加工穴内径面Waの穴径が小さいときは、拡張(撓み)量が制限され、小さいが徐々に切削されて穴径が大きくなり目標穴径に仕上げる。   Another way of thinking is to process as a large expansion amount (amplitude amount) from the beginning. When the hole diameter of the work hole inner diameter surface Wa of the initial workpiece W is small, the amount of expansion (deflection) is limited, and although it is small, the hole diameter is gradually increased to finish the target hole diameter.

回転主軸2の中に、超音波振動子32が組み込まれるとともに、その先端に径方向に超音波振動可能なツール本体30が配置されて、超音波振動子32による軸方向振動をホーニング砥石36、36、…の径方向振動に変換するという小型かつ簡素な構造のため、ホーニングツール1の小型化が可能である。   An ultrasonic vibrator 32 is incorporated in the rotary main shaft 2, and a tool main body 30 capable of ultrasonic vibration in the radial direction is disposed at the tip thereof, and a honing grindstone 36 for axial vibration by the ultrasonic vibrator 32, The honing tool 1 can be downsized because of its small and simple structure that converts it into radial vibrations 36,.

実施形態2
本実施形態は図12に示されており、実施形態1のツール本体30の具体的構造が若干改変されたものである。
Embodiment 2
This embodiment is shown in FIG. 12, and the specific structure of the tool main body 30 of the first embodiment is slightly modified.

すなわち、本実施形態のツール本体30のホーニング砥石36、36、…は、上記ツール本体30の外周部に沿った円筒輪郭上に複数枚(図示例の場合は4枚)の薄肉金属板136、136、…が等間隔をもって配されて中空構造の砥石本体が形成されるとともに、この砥石本体の外周面に砥粒38、38、…が電着されてなる。   That is, the honing grindstones 36, 36,... Of the tool main body 30 of the present embodiment include a plurality of (four in the illustrated example) thin metal plates 136 on the cylindrical contour along the outer peripheral portion of the tool main body 30. 136 are arranged at equal intervals to form a hollow grindstone main body, and abrasive grains 38, 38,... Are electrodeposited on the outer peripheral surface of the grindstone main body.

具体的には、ツール本体30の先端部30aと錘部35の基端部35aが、これらの円筒外周面に橋絡状に接続固定された4枚の薄肉金属板136、136、…により、同軸上にかつ直線状に一体接続されるとともに、上記薄肉金属板136、136、…により、中空構造の砥石本体が形成され、この砥石本体の外周面に多数の砥粒38、38、…が電着されて、ホーニング砥石36、36、…が形成されている。これにより、ホーニング砥石36、36、…は、円周方向へ等間隔に複数(図示例の場合は4つ)配置されている。
その他の構成および作用は実施形態1と同様である。
Specifically, the distal end portion 30a of the tool body 30 and the proximal end portion 35a of the weight portion 35 are connected to and fixed to these cylindrical outer peripheral surfaces in a bridging manner by four thin metal plates 136, 136,. A coaxial grindstone body is formed by the thin metal plates 136, 136,..., And is integrally connected on the same axis and in a straight line. A large number of abrasive grains 38, 38,. The honing grindstones 36, 36,... Are formed by electrodeposition. Thus, a plurality of honing grindstones 36, 36,... Are arranged at equal intervals in the circumferential direction (four in the illustrated example).
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

なお、上述した実施形態1および2はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく、その範囲において種々の設計変更が可能である。   In addition, Embodiment 1 and 2 mentioned above show the suitable embodiment of this invention to the last, This invention is not limited to these, A various design change is possible in the range.

例えば、ホーニングツール1の具体的構造(ホーニング砥石36、36、…、超音波振動子32など)は、同様な機能を有する限り種々設計変更可能である。   For example, the specific structure of the honing tool 1 (the honing grindstones 36, 36,..., The ultrasonic vibrator 32, etc.) can be variously modified as long as it has a similar function.

図示の実施形態においては、超音波振動子32への電力供給は非接触給電方式とされているが、具体的には図示しないが、スリップリング式の接触給電方式も利用可能である。   In the illustrated embodiment, the power supply to the ultrasonic transducer 32 is a non-contact power supply method, but although not specifically illustrated, a slip ring type contact power supply method can also be used.

また、図示の実施形態のホーニング盤においては、回転主軸2側が回転する構造とされているが、ワーク保持治具8側が回転する構造も採用可能である。   In the honing machine of the illustrated embodiment, the rotating spindle 2 side rotates. However, a structure in which the workpiece holding jig 8 side rotates can also be used.

さらに、本発明は図示の実施形態のようなホーニング盤のほか、ファインボーリング盤など、他の同種の精密加工用の工作機械にも適用可能であることをはじめとして、ホーニングツール1は、ユニット形式としてまたはアタッチメントを介して、マシニングセンタ等の汎用型工作機械に用いられるなどの適用も可能である。   Furthermore, the honing tool 1 can be applied to other types of precision processing machine tools such as a fine boring machine in addition to the honing machine as shown in the illustrated embodiment. As an alternative, or through an attachment, it can be applied to a general-purpose machine tool such as a machining center.

W ワーク
Wa ワークの被加工穴内径面
1 ホーニングツール(内径面加工用ツール)
2 回転主軸
3 砥石振動部
4 主軸回転駆動部(主軸回転手段)
5 主軸往復駆動部(主軸往復手段)
6 装置制御部(制御手段)
30 ツール本体
31 砥石加工部
32 超音波振動子(振動付与手段)
35 錘部
36 ホーニング砥石(砥石部)
36A 中空円筒体
37 拡幅用スリット
38 砥粒
40 第1のホーン
41 ピエゾ素子
42 第2のホーン
50 電力供給部
51 電力供給制御部
136 薄肉金属板
W Workpiece Wafer work hole inner diameter surface 1 Honing tool (inner diameter surface processing tool)
2 Rotating spindle 3 Grinding wheel vibration part 4 Spindle rotation drive part (spindle rotating means)
5 Spindle reciprocating drive (spindle reciprocating means)
6 Device control unit (control means)
30 Tool body 31 Grinding wheel processing section 32 Ultrasonic vibrator (vibration applying means)
35 Weight 36 Honing wheel (grinding wheel)
36A Hollow cylindrical body 37 Widening slit 38 Abrasive grain 40 First horn 41 Piezo element 42 Second horn 50 Power supply unit 51 Power supply control unit 136 Thin metal plate

Claims (9)

工作機械等の主軸に取り付けられて、工作物の被加工穴内径面を加工する内径面加工用ツールであって、
ツール本体と、このツール本体の一部に設けられ、軸方向振動により径方向へ拡幅振動する構造を有する砥石加工部と、前記ツール本体に軸方向振動を与える振動付与手段とを備えてなり、
前記ツール本体の下端部に前記砥石加工部の錘作用をなす錘部が設けられるとともに、この錘部の上側に少なくとも径方向外方への撓み特性を有する砥石部が設けられて、前記砥石加工部が構成され、
前記振動付与手段による前記ツール本体の軸方向振動と前記錘部の錘作用との協働作用により、前記砥石部が径方向外方へ撓んで拡幅振動する
ことを特徴とする内径面加工用ツール。
An inner surface machining tool that is attached to a spindle of a machine tool or the like and processes an inner surface of a workpiece to be machined,
A tool main body, a grindstone processing portion provided in a part of the tool main body and having a structure that expands and vibrates in a radial direction by axial vibration, and a vibration applying unit that applies axial vibration to the tool main body,
A weight portion that functions as a weight of the grindstone processing portion is provided at a lower end portion of the tool main body, and a grindstone portion having at least a radially outward deflection characteristic is provided above the weight portion, so that the grindstone processing is performed. Part is composed,
An inner surface machining tool characterized by the fact that the grindstone portion bends radially outward and widens and vibrates due to the cooperative action of the axial vibration of the tool body by the vibration applying means and the weight action of the weight portion. .
前記振動付与手段は、前記ツール本体の基端に一体接続された超音波振動子である
ことを特徴とする請求項に記載の内径面加工用ツール。
The inner diameter surface processing tool according to claim 1 , wherein the vibration applying means is an ultrasonic vibrator integrally connected to a base end of the tool main body.
前記錘部は、少なくとも前記砥石部の構成材料よりも比重の大きな材料から構成されている
ことを特徴とする請求項に記載の内径面加工用ツール。
2. The inner surface machining tool according to claim 1 , wherein the weight portion is made of a material having a specific gravity larger than that of at least the constituent material of the grindstone portion.
前記砥石部は、前記ツール本体の円筒外周に連続する中空円筒体に複数の拡幅用スリットが設けられて中空構造の砥石本体が形成されるとともに、前記砥石本体の外周面に砥粒が電着されてなる
ことを特徴とする請求項に記載の内径面加工用ツール。
In the grindstone portion, a hollow cylindrical body continuous with the outer circumference of the tool body is provided with a plurality of widening slits to form a hollow grindstone body, and abrasive grains are electrodeposited on the outer circumferential surface of the grindstone body. The inner diameter surface processing tool according to claim 1 , wherein the inner diameter surface processing tool is formed.
前記砥石部は、前記ツール本体の外周部に沿った円筒輪郭上に複数枚の薄肉金属板が配されて中空構造の砥石本体が形成されるとともに、この砥石本体の外周面に砥粒が電着されてなる
ことを特徴とする請求項に記載の内径面加工用ツール。
In the grindstone portion, a plurality of thin metal plates are arranged on a cylindrical contour along the outer peripheral portion of the tool main body to form a hollow grindstone main body, and abrasive grains are electrically connected to the outer peripheral surface of the grindstone main body. The inner surface machining tool according to claim 1 , wherein the inner surface machining tool is attached.
加工ツールとして、請求項1、3、4および5のいずれか一つに記載の内径面加工用ツールが主軸に取り付けられてなり、
前記振動付与手段により、前記加工ツールの砥石加工部が径方向へ拡幅振動して、工作物の被加工穴内径面を仕上加工する内径面加工装置であって、
前記振動付与手段は、前記ツール本体の基端に一体接続された超音波振動子からなり、この超音波振動子が、前記主軸内に配置され、
加工中に前記超音波振動子を動作制御することにより、前記砥石加工部の拡幅振動の振幅量をインプロセスで調整する構成を備え、
前記インプロセスで調整される前記砥石加工部の拡幅振動の振幅量が砥石摩耗量である
ことを特徴とする内径面加工装置。
As the processing tool, the inner surface machining tool according to any one of claims 1, 3, 4, and 5 is attached to the main shaft,
An inner surface processing apparatus for finishing a work hole inner diameter surface of a workpiece by the vibration imparting means, wherein a grindstone processing portion of the processing tool is subjected to widening vibration in a radial direction,
The vibration applying means comprises an ultrasonic vibrator integrally connected to a base end of the tool body, and the ultrasonic vibrator is disposed in the main shaft,
By controlling the operation of the ultrasonic vibrator during processing, it has a configuration for adjusting the amplitude amount of the widening vibration of the grindstone processing part in-process,
An inner diameter surface machining apparatus, wherein the amount of amplitude of the widening vibration of the grinding wheel machining section adjusted by the in-process is a grinding wheel wear amount.
加工ツールとして、請求項1、3、4および5のいずれか一つに記載の内径面加工用ツールが主軸に取り付けられてなり、
前記振動付与手段により、前記加工ツールの砥石加工部が径方向へ拡幅振動して、工作物の被加工穴内径面を仕上加工する内径面加工装置であって、
前記振動付与手段は、前記ツール本体の基端に一体接続された超音波振動子からなり、この超音波振動子が、前記主軸内に配置され、
加工中に前記超音波振動子を動作制御することにより、前記砥石加工部の拡幅振動の振幅量をインプロセスで調整する構成を備え、
前記インプロセスで調整される前記砥石加工部の拡幅振動の振幅量が加工寸法調整のための振幅量である
ことを特徴とする内径面加工装置。
As the processing tool, the inner surface machining tool according to any one of claims 1, 3, 4, and 5 is attached to the main shaft,
An inner surface processing apparatus for finishing a work hole inner diameter surface of a workpiece by the vibration imparting means, wherein a grindstone processing portion of the processing tool is subjected to widening vibration in a radial direction,
The vibration applying means comprises an ultrasonic vibrator integrally connected to a base end of the tool body, and the ultrasonic vibrator is disposed in the main shaft,
By controlling the operation of the ultrasonic vibrator during processing, it has a configuration for adjusting the amplitude amount of the widening vibration of the grindstone processing part in-process,
Inner surface machining apparatus, wherein the amplitude of the widening oscillation of the grinding wheel working portion which is adjusted by the in-process is the amplitude amount for feature size adjustment.
前記超音波振動子に対する電力供給が非接触給電である
ことを特徴とする請求項6または7に記載の内径面加工装置。
The inner diameter surface processing apparatus according to claim 6 or 7 , wherein power supply to the ultrasonic transducer is non-contact power feeding.
工作物の被加工穴内径面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸である前記主軸と、
この回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、
前記回転主軸を前記被加工穴内径面の軸線方向へ往復動作させる主軸往復手段と、
前記主軸回転手段および主軸往復手段の動作を相互に連動して自動制御する制御手段とを備えてなる
ことを特徴とする請求項6から8のいずれか一つに記載の内径面加工装置。
The main shaft that is a rotation main shaft that is reciprocally movable in the axial direction of the inner surface of the work hole of the workpiece and is rotatably supported around the axis;
A spindle rotating means for rotating the rotating spindle around the axis, and
Main shaft reciprocating means for reciprocating the rotating main shaft in the axial direction of the inner surface of the hole to be processed;
The inner surface processing apparatus according to any one of claims 6 to 8 , further comprising control means for automatically controlling operations of the spindle rotating means and the spindle reciprocating means in conjunction with each other.
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