JPH074759B2 - ホーニングヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被加工物の孔内面を精密に研磨仕上げするホ
ーニング加工に用いられる工具であるホーニングヘッド
に関する。

（従来の技術） 従来のホーニング加工は、一般的に、３個以上の細長い
形状の砥石をヘッド本体の放射状をなす保持具にそれぞ
れ取付けた所謂ホーン（hone）と称される工具をホーニ
ング盤の主軸に取付け、被加工物の孔内面に上記砥石が
面接触する状態で該工具に回転運動と軸方向往復運動を
与えることにより、上記孔内面を微小切削または研磨仕
上げしている。

しかして、このようなホーニング加工においては、研磨
による発熱を冷却すると共に研磨屑や砥石破砕屑を流去
して加工の円滑化を図るために、ノズル等を用いて適当
な冷却液（クーラント）を研磨部分に連続的に吹き付け
るのが普通である。

また、砥石を被加工物の孔の内面に押し付ける手段とし
て、通常ではテーパ部を有する押し棒を軸方向に移動さ
せ、各保持具を半径方向に押し出すことによって、全砥
石を一様に半径方向に張出させる構造が採用されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のホーニング加工では、冷却液の吹
き付けを前記ノズル等のホーニングヘッド（ホーン）と
は別体の装置によって行うため、冷却液を研磨部分に均
等に効率よく供給することが困難であり、また加工部分
の装置構成が複雑になるという問題があった。一方、ホ
ーニングヘッドにおいても、放射状に配置した各保持具
をそれぞれ砥石の装着可能なものとする必要があり、こ
のために砥石保持部の構造が複雑になって製作コストが
高くつくと共に、砥石の取付け操作に多大の手間と時間
を要するという欠点があった。

従って、本発明は、上述した従来の課題を解決すべくな
されたもので、冷却液を研磨部分に効率よく均等に供給
できると共に砥石の取付けを容易に行え、かつ構造的に
も簡単なホーニングヘッドを提供することを目的として
いる。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のホーニングヘッド
は、基端側に工作機械の回転主軸に対する連結部を有す
ると共に、先端側に櫛歯状に軸方向へ突出してかつ環形
配置した複数本の保持杆からなる砥石保持部を備えたヘ
ッド本体と、該砥石保持部の内側に配置する拡径可能な
環形部の外周に、隣接する上記保持杆の間より外方へ突
出する帯形凸部が放射状に突設された砥石と、該砥石の
環形部の内側に軸方向移動自在に装填された押圧軸体
と、上記砥石保持部の端面に固着されて砥石および押圧
軸体の抜出を阻止する端板と、該押圧軸体をヘッド基端
側方向へ弾圧するスプリングとを具備し、上記押圧軸体
は基端側に受圧部を有すると共に砥石内側位置の外周面
に先端側ほど軸心に近づくテーパ部を有し、かつ該受圧
部より上記外周面に至る冷却液通路が形成され、上記砥
石は環形部の内周面に押圧軸体のテーパ部と常時密接す
るテーパ部を有し、かつ押圧軸体の冷却液通路に連通す
る内面側より外面側の保持杆との隙間に至る冷却液導出
路が形成され、ヘッド本体には外部より供給される冷却
液を押圧軸体の受圧部へ導入する冷却液導入路が形成さ
れ、ホーニング時に冷却液が該冷却液導入路より冷却液
通路および冷却液導出路を通って研磨部へ放出されると
同時に、該冷却液の供給圧力により押圧軸体のヘッド先
端側方向への移動に伴う上記テーパ面相互の摺接によっ
て砥石が拡径するように構成されたものである。

また、本発明では、上記ホーニングヘッドにおいて、端
面より交互に切込む軸方向の複数の割り溝を有する一体
の筒体にて形成され、該割り溝の拡がりによって環形部
が拡形する砥石を用いる構成、軸方向に沿って分割さ
れ、それぞれを環形に配置した複数の分割部材と、これ
らの分割部材を環形に維持すると共に拡径可能に支持す
るリングばね等の弾性リング部材とからなる砥石を用い
る構成、頭部を端板内面に当接するストッパーとするア
ジャストスクリューが螺着され、該スクリューの螺入量
調整により軸方向移動が規制される押圧軸体を用いる構
成、端板中央部にその内外を連通する非円形孔を有する
ダイヤルとその回転度合を外部に表示する目盛とが形成
され、かつアジャストスクリューの頭部に上記非円形孔
と同形で同軸線上に位置する螺入量調整孔が形成されて
なる構成、をそれぞれ好適態様としている。

（作用） 本発明のホーニングヘッドはホーニング加工に際してヘ
ッド本体の連結部を工作機械の回転主軸に連結するが、
加工前には押圧軸体がスプリングの弾圧によってヘッド
基体側方向へ押し付けられており、砥石は所定の最小口
径状態にある。しかして、加工に当たって冷却液がヘッ
ド本体の冷却液導入路に圧送されると、押圧軸体は受圧
部で受ける冷却液の圧力によってスプリングの付勢に抗
して本体先端側方向へ移動し、これに伴うテーパ部相互
の摺接によって砥石が拡径し、保持杆の間より突出する
各帯形凸部の突出量が一様に増大すると共に、受圧部を
経た冷却液が押圧軸体の冷却液通路より砥石の冷却液導
出路を通って砥石の帯形凸部頂面たる研磨部に向かって
放出される。

（実施例） 以下、本発明を図示実施例に基づいて説明する。

第１図〜第５図において、１は支持ハウジング２にベア
リング2b（第３図）を介して回転可能に支承されたヘッ
ド本体であり、工作機械３の主軸3aへの取付用部材11a
およびマニピュレーター用把持部11bが一端部に同心状
に連設されて他端部に連結用孔11cを有する基端側部材1
1と、一端側の細径部12aを上記連結用孔11cに嵌挿して
係止ピン13を介して基端側部材11に対して相対回転不能
かつ同心状に連結された先端側部材12とより構成されて
いる。しかして、先端側部材12は、他端側つまり非連結
端側に、櫛歯状に軸方向へ突出してかつ等間隔で環形に
配置した多数本（図示では８本）の保持杆14a（第４
図）からなる砥石保持部14を有すると共に、該保持部14
の内側空間12b（第３図）に連通する摺動用孔12cとこれ
に連通して細径部12a端面に開口する小口径の冷却液導
入孔12dとが同軸線上に穿設されている。一方、支持ハ
ウジング２には位置決めピン2bがヘッド本体１と平行に
取付けられており、この位置決めピン2bの先端よりハウ
ジング２とヘッド本体１の基端側部材11との界面に形成
された環状流路21に至る流路22が設けてあり、更に基端
側部材11には環状流路21と中心孔11dとを結ぶ半径方向
の流路11eが形成され、中心孔11dは連結用孔11cを介し
て先端側部材12の冷却液導入孔12dに連通している。

第６図、第７図をも参照して、４は鉄等からなる一体の
筒体をなす砥石であり、環形部4aの外周に軸方向に沿う
多数本（図示では８本）の帯形凸部4bが放射状に等間隔
で穿設されてなり、各帯形凸部4bの一端側が環形部4aよ
りも軸方向外方へ突出する噛合用突起4cを形成し、また
各帯状凸部4bの頂面にはダイヤモンド粉等の研磨粒子が
電着等にて固着されて砥面4dを構成している。環形部4a
は、その内周が噛合用突起4c側の縁部を除いて該突起4c
側ほど小口径となるテーパ面40となり、かつ両端より交
互に軸方向に沿って切り込み形成された割り溝41を隣接
する帯形凸部4b,4b間の各谷間中央位置に１本ずつ有す
るコレット状をなし、該割り溝41の拡がりによって拡径
可能となされている。なお図示しないが、前記砥石４
は、必ずしもコレット状環形体から形成する必要がな
く、例えば軸方向に沿って分割され、下面側がテーパ面
に形成された角ピン状の分割部材を、押圧軸体の外周面
一定間隔に且つ軸方向に向く嵌合溝に嵌合してこれら複
数の分割部材を環形状に維持し、リングばね等の弾性リ
ング部材を分割部材の各両端部に懸架し、この弾性リン
グ部材に抗して環形状分割部材が拡径可能に、且つ弾性
リング部材に付勢されて原位置に復帰するような構成と
してもよい。また、隣接する帯形凸部4b,4b間の各谷間
には、第４図に示すように複数（図示では８個）の冷却
液導出孔42が軸方向に沿って等間隔で穿設されている。
しかして、この砥石４は、ヘッド本体１の保持部14の内
側に、各帯形突起4bが隣接する保持杆14a,14aの間に噛
合する形で嵌装されるが、この嵌装下で各帯形突起4bの
両側面ならびに環形部4aの外面と保持杆14aとの間に間
隙ｔ（第４図）が形成されるように寸法設定されてい
る。

第３図及び第５図に示す５は押圧軸体であって、ヘッド
本体１の摺動用孔12cに嵌挿する摺動軸部5aと、保持部1
4の内側空間12bに配置して外周が砥石４のテーパ面40に
対応する先細りテーパ面50をなす押圧部5bとからなり、
摺動軸部5a側の端面に受圧部51となる凹所が、押圧部5b
側の端面にばね受け凹部52がそれぞれ形成されている。
この押圧軸体５の内部には、受圧部51の中心に開口した
軸方向流路53aと、その奥端部より半径方向に放射状に
分岐した分岐流路53bとが穿設され、更に押圧部5bの外
周には各分岐流路53bに連通する軸方向の流路溝53cが形
成され、かつ軸方向流路53aの開口端部には環形の流路
絞り部材54が螺着されている。しかして、各流路溝53c
は砥石４の冷却液導出孔42の各配列に一致するように設
定されている。

第３図及び第４図に示す６はアジャストスクリューであ
り、頭部中心位置に六角孔6aを有し、押圧軸体５のばね
受け凹所52の底部中心に形成されたねじ孔52aに螺着さ
れている。6bはこの螺着状態で不用意な回転を阻止する
ためにスクリュー６に埋設された合成樹脂製回り止め体
（ブレーキ）である。

７は砥石４および押圧軸体５の抜け止めを行う歯車形の
端板（第２図）であり、外周の各凹部7aに砥石４の噛合
用突起4cを噛合させた状態で、外周の各凸部7bにおいて
ヘッド本体１の各保持杆14aの端面にボルト71を介して
固着されている。

８は端板７の中心位置に回転自在に嵌装された砥石拡径
量設定ダイヤルであって、目盛り板80をなす鍔部を有す
る外側筒材8a（第５図）と、この外側筒材8aに圧入され
た内側筒材8bとからなり、内側筒材8bの内周にはアジャ
ストスクリュー６の六角孔6aに対応する六角孔8cを形成
している。また内側筒材8bの鍔部と端板７の内面との間
には皿ばね81（第５図参照）が介装されており、ダイヤ
ル８が不用意に回転するのを防止している。

９は押圧軸体５のばね受け凹部52と端板７との間に装填
されたコイルスプリングであり、その弾発力によって押
圧部材５を常時ヘッド基端側方向へ押圧している。

上記構成のホーニングヘッドは、ホーニング加工に際し
て、ヘッド本体１のシャンク部11aを工作機械３の回転
主軸3aに連結すると共に把持部11bをマニピュレーター
に把持させ、かつ位置決めピン2bを一般の給油式工具ホ
ルダーと同様に工作機械の位置決め部3b（第３図）に嵌
挿させる。この位置決め部3bには冷却液供給口（図示省
略）が設けられている。しかして、加工前の冷却液供給
停止下では、押圧軸体５はコイルスプリング９によって
押圧されてその基端側端部が摺動用孔12cの奥端面に当
接する位置にあり、かつこの位置においてテーパ面50が
砥石４のテーパ面40と密接し、砥石４は最小径状態にあ
る。次に、ホーニングヘッドの位置を被加工物の孔に合
わせ、上記供給口より冷却液を加圧供給すると、この冷
却液は、流路22→環状流路21→流路11c→中心孔11d→冷
却液導入孔12d→受圧部51→軸方向流路53a→分岐流路53
b→流路溝53c→冷却液導出孔42の経路を順次経て、ヘッ
ド本体１の保持杆14aの両側面と砥石４の帯形突部4bと
の各間隙ｔより放出される（第４図参照）。なお図示し
ないが間隙ｔより冷却液を放出するのにかえて砥石４の
帯形突起4bまたは保持部14の保持杆14aに通孔を貫設
し、これを前記冷却液導出孔42に連通させて該通孔より
冷却液を砥面4d、即ち研磨部に向かって放出するように
してもよい。このとき、押圧軸体５は、受圧部51と軸方
向流路53aの入口絞り部分との径差に基づく圧力によっ
てコイルスプリング９の付勢に抗してヘッド先端側方向
へ移動し、これに伴って砥石４の環形部4aが第５図の実
線で示す状態からテーパ面40と50との摺接によって押し
拡げられて同図仮想線の如く拡径し、帯状凸部4bの頂面
4dの突出量が増大して被加工物の孔内面に押し付けられ
る。従って、この押し付け状態でヘッド本体１に回転運
動および軸方向往復運動を与えることにより、冷却液が
研磨部分全体に均一に供給される状態で所要のホーニン
グ加工が行われる。加工終了後、冷却液の供給を停止す
れば、押圧軸体５がヘッド基端側方向に戻り、砥石は加
工前の状態へ縮径する。

ここで、実施例構成においては、帯状凸部4bの最大突出
量つまり砥石の拡径限度は、押圧軸体５のアジャストス
クリュー６の頭部が端板７に接当する位置で設定され
る。従って該スクリュー６の螺入量調整、すなわち押圧
軸体５端面からの突出度合を調整することにより、上記
最大突出量を任意に設定できる。そして、この設定はダ
イヤル８の六角孔8cより六角工具をスクリュー６の六角
孔6aに嵌挿して該スクリュー６を捻回することによって
行われるが、この捻回によってダイヤル８もスクリュー
６と同期回転するため、この回転量つまりスクリュー６
の回転量を目盛り板80にて外部から読み取ることができ
る。従って、砥石４の拡径限度は端板７を取り外すこと
なく容易かつ精密に調整できる。

また実施例構成では、砥石４が一体の筒体からなるた
め、ヘッド本体１の保持部14に対する着脱は端板７を取
り外すだけで極めて簡単に行える。

なお、上記実施例では冷却液を支持ハウジング２の位置
決めピン2bを通して導入するサイドスルー方式を示した
が、ヘッド本体１のシャンク部11aに軸心方向の導入路
を設けてセンタースルー方式によって冷却液を導入する
ようにしてもよい。また砥石および押圧軸体の相互に密
接するテーパ部は、例示のように面全体に形成せずに一
部分のみとしてもよい。更にダイヤルの目盛は端板側に
表示して、ダイヤルに指針表示を設けるようにしてもよ
い。

（発明特有の効果） 本発明によれば、ホーニングヘッド自体が冷却液の供給
機能を有し、かつこの冷却液が砥石の環形部の外周に放
射状に形成されて頂面を砥面とする帯形凸部と砥石保持
部の櫛歯状の保持杆との間隙より放出されるようになさ
れているため、ホーニング加工の研磨部分に均一に冷却
液を供給することができ、冷却効率が向上し、加工部分
の冷却作用のむらによる加工精度の低下や焼き付き等に
よる加工中断を回避できると共に必要以上の冷却液消費
も防止され、また加工位置近傍の装置構造のコンパクト
化、簡素化が可能となる。しかも、本発明のホーニング
ヘッドでは、砥石が砥石保持部の櫛歯状の保持杆と押圧
軸体との間に単に挟んだ状態で装着されることから、砥
石保持部の構造が極めて簡素となり、ヘッドの製作コス
トが非常に安く付くと共に砥石の取付操作が容易になる
という利点がある。

特に本発明によれば、被加工物の孔内面に対して砥石を
押し付けるための砥石拡径作動に冷却液の供給圧力を利
用しているため、該作動用としての油圧機構等を別に組
み込む必要がなく、ヘッドおよび工作機械側の構造がよ
り簡素となる上、加工に際して冷却液を供給するだけで
自動的に必要な拡径作動が生起するから、加工における
制御操作の繁雑化が回避される。

一方、本発明において、砥石として、端面より交互に切
り込む軸方向の複数の割り溝を有する一体の筒体からな
るものを使用すれば、ヘッド本体の砥石保持部に対する
着脱操作が端板を取り外して嵌挿・抜出するだけで極め
て簡単に行えるという利点がある。

他方、本発明において、砥石として、軸方向に沿って分
割された分割部材を、例えばこれに接する押圧軸体の嵌
合溝に遊嵌して環形状に維持するようにした筒体を用い
れば、分割部材頂部の高価な砥面の摩耗した部材のみ交
換すればよいから補修費が安くなる。

また、本発明において、押圧軸体として、頭部を端板内
面に当接するストッパーとするアジャスタスクリューが
螺着され、該スクリューの螺入量調整によって軸方向移
動が規制される構成を採用すれば、砥石の拡径限度を上
記螺入量調整によって容易かつ精密に任意設定できる。

さらにまた、上記アジャストスクリューを用いる構造に
おいて、端板中央部にその内外を連通する非円形孔を有
するダイヤルとその回転度合を表示する目盛とを設け、
かつ該スクリューの頭部に上記非円形孔と同形で同軸線
上に位置する螺入量調整孔を形成した構成を採用すれ
ば、端板を取り外すことなく外部から砥石の最大拡径量
の調整を容易かつ正確に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
ホーニングヘッドの側面図、第２図は同上の先端部分の
正面図、第３図は第２図のIII−III線の矢視断面図、第
４図は第１図のIV−IV線の矢視断面図、第５図は第２図
のＶ−Ｖ線の矢視断面図、第６図は砥石の一部切欠正面
図、第７図は同上の半断面側面図である。 １…ヘッド本体、３…工作機械、3a…回転主軸、４…砥
石、4a…環形部、4b…帯状凸部、５…押圧軸体、６…ア
ジャストスクリュー、6a…六角孔（螺入量調整孔）、７
…端板、８…ダイヤル、９…コイルスプリング（スプリ
ング）、11a…シャンク部（連結部）、11d…中心孔（冷
却液導入路）、11e…流路（冷却液導入路）、12d…冷却
液導入孔（冷却液導入路）、14…砥石保持部、14a…保
持杆、21…環状流路（冷却液導入路）、22…流路（冷却
液導入路）、40…テーパ面（テーパ部）、41…割り溝、
42…冷却液導出孔（冷却液導出路）、50…テーパ面（テ
ーパ部）、51…受圧部、53a…軸方向流路（冷却液通
路）、53b…分岐流路（冷却液通路）、53c…流路溝（冷
却液通路）、80…目盛板（目盛）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基端側に工作機械の回転主軸に対する連結
   部を有すると共に、先端側に櫛歯状に軸方向へ突出して
   かつ環形配置した複数本の保持杆からなる砥石保持部を
   備えたヘッド本体と、該砥石保持部の内側に配置する拡
   径可能な環形部の外周に、隣接する上記保持杆の間より
   外方へ突出する帯形凸部が放射状に突設された砥石と、
   該砥石の環形部の内側に軸方向移動自在に装填された押
   圧軸体と、上記砥石保持部の端面に固着されて砥石およ
   び押圧軸体の抜出を阻止する端板と、該押圧軸体をヘッ
   ド基端側方向へ弾圧するスプリングとを具備し、上記押
   圧軸体は基端側に受圧部を有すると共に砥石内側位置の
   外周面に先端側ほど軸心に近づくテーパ部を有し、かつ
   該受圧部より上記外周面に至る冷却液通路が形成され、
   上記砥石は環形部の内周面に押圧軸体のテーパ部と常時
   密接するテーパ部を有し、かつ押圧軸体の冷却液通路に
   連通する内面側より外面側の保持杆との隙間に至る冷却
   液導出路が形成され、ヘッド本体には外部より供給され
   る冷却液を押圧軸体の受圧部へ導入する冷却液導入路が
   形成され、ホーニング時に冷却液が該冷却液導入路より
   冷却液通路および冷却液導出路を通って研磨部へ放出さ
   れると同時に、該冷却液の供給圧力による押圧軸体のヘ
   ッド先端側方向への移動に伴う上記テーパ面相互の摺接
   によって砥石が拡径するように構成されてなるホーニン
   グヘッド。
2. 【請求項２】砥石は、両端面より交互に切込む軸方向の
   複数の割り溝を有する一体の筒体にて形成され、該割り
   溝の拡がりによって環形部が拡径するものである請求項
   １記載のホーニングヘッド。
3. 【請求項３】砥石は、軸方向に沿って分割され、それぞ
   れを環形に配置した複数の分割部材と、これらの分割部
   材を環形に維持すると共に拡径可能に支持するリングば
   ね等の弾性リング部材とからなる請求項１記載のホーニ
   ングヘッド。
4. 【請求項４】押圧軸体は、先端側に頭部を端板内面に当
   接するストッパーとするアジャストスクリューが螺着さ
   れ、該スクリューの螺入量調整により軸方向移動が規制
   されるものである請求項１、２または３記載のホーニン
   グヘッド。
5. 【請求項５】端板中央部にその内外を連通する非円形孔
   を有するダイヤルとその回転度合を外部に表示する目盛
   とが形成され、かつアジャストスクリューの頭部に上記
   非円形孔と同形で同軸線上に位置する螺入量調整孔が形
   成されてなる請求項４記載のホーニングヘッド。