JPH08155818A - ホーニング加工装置およびホーニング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標とする加工径に達するまでの加工時間を
一定化させて、仕上面の状態を被加工物相互間で均一化
する。 【構成】 エアノズル４７からシリンダボア１７に向け
てエアを吹き付けることで、エアマイクロメータ４９に
よりシリンダボア１７の加工径を検出し、算出回路５１
で単位時間当たりの研削量を算出する。拡張圧力制御回
路５５は、シリンダボア１７にに対する単位時間当たり
の研削量が、あらかじめ定められた単位時間当たりの研
削量を越えたときには、加工速度が速すぎるとして、シ
リンダボア１７内面に砥石２９を押し付けるための油圧
シリンダ２３による拡張圧力を低下させる一方、逆に下
回るときには、加工速度が遅すぎるとして、同拡張圧力
を上昇させてホーニング加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、研削砥石が被加工物
の加工孔内面に対し所定の拡張圧力で拡張移動して押付
けられつつ、その砥石が取付けられたホーニングヘッド
が回転かつ軸方向移動して加工孔内面を研削加工するホ
ーニング加工装置およびホーニング加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物の加工孔内面、例えばエンジン
のシリンダボア内面に対する精密仕上げ加工には、砥石
が取付けられるホーニングヘッドが回転しつつ軸方向移
動すなわち上下動して研削加工を行うホーニング加工が
一般に用いられる（特開昭５６−７６３７４号公報参
照）。

【０００３】図６は、ホーニングヘッド１を用いて被加
工物３の加工孔内面３ａに対し、ホーニング加工を行っ
ている状態を示す概略的な動作説明図である。ホーニン
グボディ５の外周には複数の砥石７が配置され、この砥
石７は、ホーニングボディ５内に設けられて加工孔内面
３ａに対して接近離反する方向に移動可能なシュー９の
外周に装着されている。ホーニングボディ５内には砥石
拡張用のテーパコーン１１を備えた上下動可能な拡張ロ
ッド１３が収納され、拡張ロッド１３には、図示しない
油圧機構などにより拡張圧力Ｐが付与される。

【０００４】拡張ロッド１３に拡張圧力Ｐが付与される
と、テーパコーン１１が下方へ移動し、これに伴いシュ
ー９が砥石７と共に外方に移動して、加工孔内面３ａに
対する砥石７の押付圧力が発生することになる。この状
態でホーニングヘッド１が、図示しない回転モータおよ
び上下動シリンダなどにより回転および上下動すること
で加工孔内面３ａがホーニング加工される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ホーニング加工においては、一つの被加工物に対する加
工時間を一定とすることで、仕上面の状態を均一化する
ことが可能となる。しかしながら、実際には、砥石が鋭
利であるとか目詰まりが発生しているなどその性状や、
冷却液であるクーラントの汚れなどにより、加工開始か
ら目標とする加工径に達するまでの加工時間が変化し、
加工効率（単位時間当たりの研削量）が変化するものと
なる。例えば、加工時間が短かい（加工速度が速い）場
合には、加工孔内面にエアを吹き付けてそのときの背圧
もしくは流量により加工孔の内径を測定するエアマイク
ロメータを利用した、いわゆるエア定寸制御が追従でき
ず、加工精度が低下する上、加工孔内面の表面粗さが粗
くなるという問題があり、逆に加工時間が長い（加工速
度が遅い）場合には、砥石に目詰まりが発生し、表面粗
さとしては細かすぎるものとなって、仕上げ面の状態が
被加工物によってばらつくという問題がある。

【０００６】そこで、この発明は、目標とする加工径に
達するまでの加工時間を一定させて、仕上面の状態を被
加工物相互間で均一化することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に、図１に示すように、ホーニン
グヘッドに設けた砥石を加工孔内面に向けて拡張移動さ
せるための拡張圧力を発生させる拡張圧力発生手段２３
と、前記加工孔内面に対する単位時間当たりの研削量の
あらかじめ定められた設定値を記憶する記憶手段５５ａ
と、前記加工孔内面に対する単位時間当たりの研削量を
検出する研削量検出手段５１と、この研削量検出手段５
１が検出した単位時間当たりの実際の研削量と前記設定
値とを比較して前記拡張圧力発生手段２３による拡張圧
力を制御する拡張圧力制御手段５５とを有する構成とし
てある。

【０００８】第２に、第１の構成において、拡張圧力制
御手段は、研削量検出手段が検出した単位時間当たりの
実際の研削量が記憶手段に記憶された設定値を越えたと
きには前記拡張圧力発生手段による拡張圧力を低下させ
る一方、前記実際の研削量が前記設定値を下回るときに
は前記拡張圧力を上昇させる。

【０００９】第３に、加工孔に対する単位時間当たりの
研削量が、あらかじめ定められた単位時間当たりの研削
量を越えたときには、加工孔内面に砥石を押し付けるた
めの拡張圧力を低下させる一方、逆に下回るときには同
拡張圧力を上昇させて研削加工を行う加工方法としてあ
る。

【００１０】第４に、第２の構成または第３の方法にお
いて、拡張圧力の低下または上昇の動作は、中仕上げ加
工もしくは最終仕上げ加工で行う。

【００１１】

【作用】第１の構成によれば、研削量検出手段が検出し
た単位時間当たりの実際の研削量と、記憶手段に記憶さ
れたあらかじめ定められた単位時間当たりの研削量とを
比較して、砥石の加工孔内面に対する拡張圧力発生手段
による拡張圧力を制御することで、単位時間当たりの研
削量を設定値に近付けることが可能となる。

【００１２】第２の構成または第３の方法によれば、加
工孔に対する単位時間当たりの研削量が、あらかじめ定
められた単位時間当たりの研削量を越えたときには、加
工孔内面に砥石を押し付けるための拡張圧力を低下させ
る一方、逆に下回るときには同拡張圧力を上昇させて研
削加工を行うことで、単位時間当たりの研削量を設定値
に近付け、加工時間を一定化させる。

【００１３】第４の構成または方法によれば、中仕上げ
加工もしくは最終仕上げ加工にて、拡張圧力の低下また
は上昇の動作を行うことで、仕上げ面の加工精度が向上
する。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１５】図２は、この発明の一実施例を示すホーニ
ング加工装置の要部の構成図である。被加工物となるエ
ンジンのシリンダブロック１５は、図示しないホーニン
グ盤本体の加工テーブル上にセットされ、シリンダブロ
ック１５の加工孔であるシリンダボア１７に対し、ホー
ニングヘッド１９を挿入してその内面を研削加工する。

【００１６】ホーニングヘッド１９は、本体２１内に挿
入されて拡張圧力発生手段としての油圧シリンダ２３に
よって上下動可能な二つのテーパコーン２５と、テーパ
コーン２５の下降によってシリンダボア１７の内面に向
けて押付けられ円周方向に複数配置されたシュー２７
と、シュー２７の外周面に装着されシリンダボア１７の
内面を研削加工する図中で上下方向に長い直方体状の砥
石２９とを備えている。このようなホーニングヘッド１
９は、テーパコーン２５およびシュー２７によって砥石
２９がシリンダボア１７の内面に所定の拡張圧力で押付
けられた状態で、全体として上下動シリンダ３０および
回転モータ３１を駆動源として上下動すると同時に回転
しながらホーニング加工を行う。

【００１７】油圧シリンダ２３は、駆動モータ３２に連
結されたポンプ３３の駆動により、タンク３５内の油
が、油圧配管３７に設けられた絞り弁３９、チェック弁
４１および、方向制御弁４３を介して供給されることで
動作する。

【００１８】ホーニングヘッド１９の本体２１には、上
下方向に延長されるエア通路４５が形成され、このエア
通路４５は、先端部分がホーニング加工時にシリンダボ
ア１７の内面に対向して開口するエアノズル４７を構成
し、基端側が図１中で上面に開口してエア配管４８を介
してエアマイクロメータ４９に接続されている。エアマ
イクロメータ４９は、エアノズル４７からシリンダボア
１７の内面にエアを吹き付けることにより、そのときの
背圧もしくは流量が電気信号に変換され、背圧もしくは
流量に応じたシリンダボア１７の所定の加工寸法が算出
回路５１により算出される。算出された加工寸法が目標
とする加工径に達したら、定寸装置５３によりホーニン
グ盤の動作を停止させるべく、前述した上下動シリンダ
３０および回転モータ３１の駆動を制御する。

【００１９】算出回路５１は、エアマイクロメータ４９
の出力値から、単位時間当たりの実際の研削量を演算す
る機能を備えている。つまり、算出回路５１は、研削量
検出手段を含んでいる。図３は、加工時間と加工径との
関係を、粗加工、中仕上げ加工、最終仕上げ加工の順に
示したもので、ここでの単位時間当たりの研削量は、中
仕上げ加工および最終仕上げ加工でのものであり、中仕
上げ加工の中で示したように、（ｄ₂ −ｄ₁ ）／（ｔ₂
−ｔ₁ ）で表される。なお、定寸装置５３による定寸制
御は、時間ｔ₀ の中仕上げ加工以後になされる。

【００２０】算出回路５１が算出した単位時間当たりの
研削量の値は、拡張圧力制御手段としての拡張圧力制御
回路５５に入力される。拡張圧力制御回路５５は、絞り
弁３９を開閉制御して油圧シリンダ２３による拡張圧力
を制御するもので、あらかじめ定められた単位時間当た
りの研削量、すなわち目標とする最適な加工効率ｋを記
憶する記憶手段としてのメモリを内蔵している。拡張圧
力制御回路５５は、入力された研削量の値が前記記憶さ
れた研削量（加工効率ｋ）を越えたときには、絞り弁３
９を閉じて拡張圧力を低下させる一方、逆に下回るとき
には絞り弁３９を開いて同拡張圧力を上昇させるよう制
御する。

【００２１】シリンダブロック１５の上部には、アッパ
プレート５７が配置されている。アッパプレート５７の
貫通孔５７ａにはガイドリング５９が嵌め込まれるとと
もに、ガイドリング５９の上部にはマスタリング６１，
６３が設けられ、ガイドリング５９およびマスタリング
６１，６３は、アッパプレート５７上に装着される固定
部材６５により固定される。

【００２２】ガイドリング５９は、ホーニングヘッド１
９をシリンダボア１７内に挿入するときの案内となるガ
イド孔５９ａを備えている。二つのマスタリング６１，
６３は、ホーニング加工によるシリンダボア１７の目標
とする加工内孔径の上限値および下限値とそれぞれ同じ
径を有しており、ホーニング加工に先立ち、エアマイク
ロメータ４９のノズル４７からのエア圧力を受けて、シ
リンダボア１７の内径の上限値および下限値の範囲を設
定する。

【００２３】上記したようなホーニング加工装置におい
ては、上下動シリンダ３０の動作により、ホーニングヘ
ッド１９をマスタリング６１，６３内に挿入し、この状
態でマスタリング６１，６３の内面にエアノズル４７か
らエアを吹き付けることで、目標とする加工孔内径の上
限値と下限値とをエアマイクロメータ４９および算出回
路５１により算出する。

【００２４】この状態から、ホーニングヘッド１９を、
さらに下降させて図２に示すように、シリンダボア１７
内に挿入する。このとき、回転モータ３１によりホーニ
ングヘッド１９は回転し、かつ油圧シリンダ２３の動作
によりテーパコーン２５が下降して砥石２９がシュー２
７を介してシリンダボア１７内面に所定の拡張圧力で押
し付けられる。このように、ホーニングヘッド１９は、
砥石２９が所定の拡張圧力でシリンダボア１７の内面に
押し付けられた状態で、上下動および回転動作を行いな
がらホーニング加工を行う。

【００２５】上記ホーニング加工では、エアノズル４７
からエアをシリンダボア１７の内面に吹き付けること
で、エアマイクロメータ４９および算出回路５１を介し
て定寸装置５３により、加工径が目標とする加工孔内径
の上限値と下限値と間の値に達するまで定寸制御を行
う。

【００２６】図４は、上記ホーニング加工中において、
拡張圧力制御回路５５による拡張圧制御を示すフローチ
ャートである。エアノズル４７からエアをシリンダボア
１７内面に吹き付けることで、加工量として背圧もしく
は流量がエアマイクロメータ４９によって電気信号に変
換され、この電気信号は算出回路５１に入力される。算
出回路５１は、エアマイクロメータ４９によって検出さ
れた単位時間当たりの研削量が、内蔵するメモリに記憶
された単位時間当たりの研削量（加工効率ｋ）を越えて
いるかどうか、すなわちｋ＜（ｄ₂ −ｄ₁ ）／（ｔ₂ −
ｔ₁ ）であるかどうかを判断する（ステップＳ１）。越
えている場合には、加工速度が速すぎ、この状態で加工
を継続した場合には加工径が目標値に達するまでの加工
時間が短くなるとして、拡張圧力制御回路５５は、絞り
弁３９を閉じ側に制御し、油圧シリンダ２３による拡張
圧力Ｐを減圧する（ステップＳ２）。

【００２７】逆に、単位時間当たりの研削量が、記憶さ
れている研削量（加工効率ｋ）を越えていない場合に
は、単位時間当たりの研削量が、研削量（加工効率ｋ）
を下回っているかどうか、すなわちｋ＞（ｄ₂ −ｄ₁ ）
／（ｔ₂ −ｔ₁ ）であるかどうかを判断する（ステップ
Ｓ３）。ここで、下回っている場合には、加工速度が遅
すぎ、この状態で加工を継続した場合には加工径が目標
値に達するまでの加工時間が長くなるとして、拡張圧力
制御回路５５は、絞り弁３９を開き側に制御し、油圧シ
リンダ２３による拡張圧力を増圧する（ステップＳ
４）。

【００２８】上記ステップＳ３で、検出された単位時間
当たりの研削量が、研削量（加工効率ｋ）を下回ってい
ない場合、つまりｋ＝（ｄ₂ −ｄ₁ ）／（ｔ₂ −ｔ₁ ）
の場合には、拡張圧力制御回路５５は、絞り弁３９をそ
のままとして油圧シリンダ２３による拡張圧力Ｐを一定
に保持する（ステップＳ５）。

【００２９】図５は、拡張圧力Ｐに対する加工効率ｋの
最適な関係を破線Ｎで示し、加工効率ｋ₀ は中仕上げ加
工時での最適なもので、加工効率ｋ₁ は最終仕上げ加工
時での最適なものである。これによれば、中仕上げ加工
時ではＡ点に対応する拡張圧力Ｐ₀ が適正の拡張圧力
で、最終仕上げ加工時ではＢ点に対応する拡張圧力Ｐ₁
が適正の拡張圧力となる。ここで、中仕上げ加工時につ
いてみると、加工効率が設定値を越えＡ₁ 点まで上昇し
た場合には、拡張圧力をＰ₀₁まで下げて加工効率をＡ₁₁
点まで下げ、逆に加工効率が設定値を下回りＡ₂ 点まで
低下した場合には、拡張圧力をＰ₀₂まで上昇させて加工
効率をＡ₂₂まで上昇させ、これにより加工効率を一定の
最適なｋ₀ にすることが可能となる。最終仕上げ加工時
においても、上記した中仕上げ加工時と同様の動作によ
り、加工効率を一定の最適なｋ₁ にすることができる。

【００３０】このように、単位時間当たりの研削量すな
わち加工効率を最適な値を保持しつつ一定とすること
で、一つのシリンダブロック１５のシリンダボア１７を
目標とする加工径に達するまでの加工時間が一定化し、
これに伴いシリンダボア１７内面の表面粗さが均一化さ
れて加工精度が向上したものとなる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように、第１の発明に
よれば、研削量検出手段が検出した単位時間当たりの実
際の研削量と、記憶手段に記憶されたあらかじめ定めら
れた単位時間当たりの研削量とを比較して、砥石の加工
孔内面に対する拡張圧力発生手段による拡張圧力を制御
するようにしたため、単位時間当たりの研削量を設定値
に近付けることができる。

【００３２】第２の発明または第３の発明によれば、加
工孔に対する単位時間当たりの研削量が、あらかじめ定
められた単位時間当たりの研削量を越えたときには、加
工孔内面に砥石を押し付けるための拡張圧力を高める一
方、逆に下回るときには同拡張圧力を低下させて研削加
工を行うようにしたため、単位時間当たりの研削量を設
定値に合わせて加工効率を一定化させることができ、こ
れにより加工孔内面の状態を均一化することができ、加
工精度が向上する。

【００３３】第４の発明によれば、中仕上げ加工もしく
は最終仕上げ加工にて、拡張圧力の低下または上昇の動
作を行うようにしたため、仕上げ面の加工精度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のクレーム対応図である。

【図２】この発明の一実施例を示すホーニング加工装置
の要部の構成図である。

【図３】加工時間と加工径との関係を、粗加工、中仕上
げ加工、最終仕上げ加工の順に示した説明図である。

【図４】図２のホーニング加工装置における拡張圧力制
御回路による拡張圧制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図５】拡張圧力と加工効率との関係を示した動作説明
図である。

【図６】従来例を示すホーニング加工装置の要部の構成
図である。

【符号の説明】

１７ シリンダボア（加工孔） １９ ホーニングヘッド ２３ 油圧シリンダ（拡張圧力発生手段） ２９ 砥石 ５５ 拡張圧力制御回路（拡張圧力制御手段） ５５ａ 記憶手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホーニングヘッドに設けた砥石を加工孔
   内面に向けて拡張移動させるための拡張圧力を発生させ
   る拡張圧力発生手段と、前記加工孔内面に対する単位時
   間当たりの研削量のあらかじめ定められた設定値を記憶
   する記憶手段と、前記加工孔内面に対する単位時間当た
   りの研削量を検出する研削量検出手段と、この研削量検
   出手段が検出した単位時間当たりの実際の研削量と前記
   設定値とを比較して前記拡張圧力発生手段による拡張圧
   力を制御する拡張圧力制御手段とを有することを特徴と
   するホーニング加工装置。
2. 【請求項２】 拡張圧力制御手段は、研削量検出手段が
   検出した単位時間当たりの実際の研削量が記憶手段に記
   憶された設定値を越えたときには前記拡張圧力発生手段
   による拡張圧力を低下させる一方、前記実際の研削量が
   前記設定値を下回るときには前記拡張圧力を上昇させる
   構成であることを特徴とする請求項１記載のホーニング
   加工装置。
3. 【請求項３】 加工孔に対する単位時間当たりの研削量
   が、あらかじめ定められた単位時間当たりの研削量を越
   えたときには、加工孔内面に砥石を押し付けるための拡
   張圧力を低下させる一方、逆に下回るときには同拡張圧
   力を上昇させて研削加工を行うことを特徴とするホーニ
   ング加工方法。
4. 【請求項４】 拡張圧力の低下または上昇の動作は、中
   仕上げ加工もしくは最終仕上げ加工で行うことを特徴と
   する請求項２記載のホーニング加工装置または請求項３
   記載のホーニング加工方法。