JPH0818256B2 - ホーニング砥石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ホーニング加工の際に用いるホーニング砥
石の改良に関する。

（従来の技術） 例えば、自動車エンジンのシリンダは、従来、エンジ
ンの軽量化及び熱伝導性の向上のためアルミニウム合金
でシリンダブロックを形成し、このシリンダブロックに
鋳鉄製のシリンダライナを嵌め込むことにより構成され
ていた。しかしながら、シリンダライナを嵌め込む際
に、両者の密着性が良好とならなかったりあるいは変形
が生じてしまうという問題が生じていた。

そのため、近年では、エンジンの軽量化を更に図ると
共に、熱伝導性の向上を図るため、前記シリンダライナ
を使用せずに、シリンダ自信をアルミニウム合金で製造
するようになってきている。この種シリンダに使用され
るアルミニウム合金としては、シリコンの含有量を16〜
18重量％程度に高めた過共晶Al−Si合金が知られてお
り、シリコン粒子をシリンダ内壁面から浮き出させ、こ
のシリコン粒子によって耐摩耗性の向上を図ると共に、
浮き出したシリコン粒子間の凹部によって潤滑油の保持
を確実に行うようにしている。

そして、これらシリンダ等の被加工物の内壁面加工
は、周知のようにホーニング加工により行われており、
第８図に示すように、ホーニングヘッド５を有するホー
ニング加工装置が使用されている。

ホーニングヘッド５のボディ６内には、テーパーコー
ン８が形成されたプッシュロッド７が軸方向に移動可能
に設けられている。また、前記ボディ６の外周には、棒
状の砥石10を保持したストンホルダー９が、そのテーパ
ー面9aが前記テーパーコーン８に当接した状態で設けら
れている。従って、前記プッシュロッド７を図示しない
油圧等の手段により押し下げると、テーパーコーン８に
よりストーンホルダー９は、外方へ移動し、これにより
砥石10は被加工物１の内壁面４に対して加圧拡張される
ようになっている。また、ボディ６には、図示しない駆
動モータと、往復運動を行う油圧装置が連結されてお
り、ホーニングヘッド５は回転及び往復動自在となって
いる。

そして、砥石10に拡張圧を加えつつ、ホーニングヘッ
ド５を回転しながら軸方向に往復運動することにより、
被加工物１の内壁面４の加工が行われるようになってい
る。

前記砥石10は、第９図に示すように、その切削面10a
にスリット27が形成されており、このスリット27によ
り、切りこの除去、及び、加工能率の向上を図るように
している。

また、砥石10の往復動のストロークは、第10図に示す
ように、シリンダ１の上下端で砥石10が若干突出するよ
うに決められている。この突出量つまりオーバーストロ
ークａは、経験的に砥石10の長さＬの約1/4から1/3の範
囲にとられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、特に止まり穴のホーニング加工にあっ
ては、砥石10を下端でオーバーストロークａさせること
ができないため、第11図に示すように、底部に逃げｂを
とらなければ加工することができなかった。この逃げｂ
をとらないと、止まり側の内径が小さくなり、穴がテー
パーになってしまうという欠点があった。

また、上下端部が開口しているシリンダ１でも、ピス
トンが摺動する内壁面４の加工精度つまり真直度（例え
ば、５μ以下）を得るために、内壁面４を長さ方向に余
分に研削加工していた。ところが、近年のシリンダ１で
は、クランクシャフトを支持する壁面の剛性を高める要
請が強いために、オーバーストロークａを減少させ、前
記余分な研削加工を極力減少させるという設計上の制約
が生じている。

ところが、オーバーストロークａを減少させると、シ
リンダ１の内壁面４には、第12図に示すような加工不良
が生じてしまう。つまり、同図（Ａ）は、下端部のボア
径が小さくなり断面がテーパー形状となったシリンダ１
を示し、同図（Ｂ）は、内壁面４の中間部分の研削が他
の部位より過度に進み、断面がたる形状になったシリン
ダ１を示している。従って、オーバーストロークａを減
少させると円筒度が悪くなり、これに伴い真円度及び真
直度が、製品としての許容限界値以上になってしまい、
高品質の製品が製造できないという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、止まり穴のホーニング加工、あるい
は、オーバーストロークａを減少させたホーニング加工
であっても、加工不良を生じることなく、かつ、高品質
に仕上げ得るホーニング砥石を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、軸方向に１列で
かつ周方向に沿って配列された棒状のホーニング砥石を
複数個有し、各ホーニング砥石を一の被加工物における
一の研削部位の表面側に向けて拡張しつつ回転運動及び
軸方向に往復運動することにより、前記一の研削部位の
表面を加工するようにしたホーニング加工装置におい
て、 前記各ホーニング砥石は、軸方向の両端部に配置され
前記被加工物の前記表面に接触する切削面と、これら切
削面の中間部に配置され前記表面に接触しない凹部とを
有し、 前記凹部は、その軸方向長さｌが、ホーニング砥石全
体の軸方向長さＬに対して、0.2≦l/L≦0.8なる条件で
形成され、かつ、 前記切削面は、軸方向長さが略等しくなるように形成
されていることを特徴とするホーニング砥石である。

（作用） このようにホーニング砥石を構成すれば、軸方向の両
端部の切削面により一の被加工物における一の研削部位
の表面に対する加工がなされ、また、中間部に形成した
凹部により、ホーニング砥石の往復運動でこの部分の研
削が過度に進むことがない。これにより、両端部の径が
小さくなる等の加工不良が発生することなく一の被加工
物における一の研削部位の表面が加工されることにな
る。

（実施例） 以下、本発明に係るホーニング砥石の一実施例を図面
に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係るホーニング砥石の一実施例を
示す斜視図、第２図は、砥石の全長に対する凹部の割合
と真直度との関係を示すグラフ、第３図は、他の実施例
を示す斜視図、第４図は、更に他の実施例を示す側面
図、第５〜６図は、ホーニング加工の際に使用するホー
ニングヘッドを示す断面図、第７図は、砥石の取付け状
態を示す図であり、第８〜９図に示した部材と共通する
部材には、同一の符号を付し、その説明は一部省略す
る。

先ず、第５〜７図に基づいて、ホーニング加工装置に
組込まれるホーニングヘッド５の構成を説明する。

図示するホーニングヘッド５は、一の被加工物として
のシリンダ１における内壁面４（一の研削部位の表面に
相当）に対して、多段ホーニング加工を行うものであ
り、セミホーニング加工を行う粗用砥石17と、フィニッ
シュホーニング加工を行う仕上用砥石18とを有してお
り、これら両砥石17、18を選択的に加圧拡張することに
より、セミ、フィニッシュホーニング加工を行うように
なっている。

本体としてのボディ６の上部には、中空のトップジョ
イント11がボルト12により固定されている。前記トップ
ジョイント11の通孔には、軸方向に移動可能な粗用プッ
シュロッド13が装着され、更に、この粗用プッシュロッ
ド13内部に仕上用プッシュロッド14が軸方向に移動可能
に設けられている。前記粗用プッシュロッド13の端部に
は、テーパー面15aが形成された粗用テーパーコーン15
が連結され、また、仕上用プッシュロッド14にも同様
に、テーパー面16aが形成された仕上用テーパーコーン1
6が取付けられている。

前記ボーディ６の外周には、第７図に示すように、棒
状の粗用砥石17を保持した粗用ストーンホルダー19が、
そのテーパー面19aが前記粗用テーパーコーン15のテー
パー面15aに当接した状態で装着されている。一方、仕
上用砥石18を保持した仕上用ストーンホルダー20も、そ
のテーパー面20aが前記仕上用テーパーコーン16のテー
パー面16aに当接した状態で装着されている。これら両
ストーンホルダー19、20は、第６図に示すように、同心
円上等間隔に各々６個取付けられている。

また、粗用砥石17をボディ６の軸心方向に引き締める
ために、粗用テーパーコーン15を図中上方に引きあげる
方向に弾発力を付勢するスプリング21が、トップジョイ
ント21と粗用テーパーコーン15との間に装着されてい
る。また、粗用テーパーコーン15の引き上げ移動に伴っ
て粗用ストーンホルダー19を移動させるために、粗用テ
ーパーコーン15には、ホルダー19の孔部25に挿入される
戻しピン23が固定されている。同様に、仕上用砥石18を
ボディ６の軸心方向に引き締めるために、仕上用テーパ
ーコーン16を上方に押圧する方向に弾発力を付勢するス
プリング22が、ボディ６との間に装着されている。ま
た、仕上用テーパーコーン16には、ホルダー20の孔部26
に挿入される戻しピン24が固定されている。

前記両プッシュロッド13、14には、油圧等により各ロ
ッド13、14を選択的に押し下げる加圧装置（図示せず）
が接続されている。また、ボディ６には、回転運動を行
わせる駆動モータと、往復動を行わせる油圧装置が連結
されており、ホーニングヘッド５は回転及び往復動自在
となっている。

前記粗用砥石17は、第１図に示すように、軸方向の両
端部に、シリンダ１の内壁面４に接触する切削面17a、1
7bが形成されている。また、これら両切削面17a、17bの
間、つまり砥石17の長さ方向の略中央部分には、所定の
深さを有し前記内壁面４に接触しない凹部28が形成され
ている。この凹部28の長さは、図示するように、「１」
である。また、両切削面17a、17bは、砥石17の上下部の
バランスを良好にするために同じ長さに形成されてお
り、その長さは「（Ｌ−１）/2」である。例えば、砥石
17の長さＬが70mmであれば、凹部28の長さｌは30mmが好
適であり、両切削面17a、17bの長さはそれぞれ20mmとな
る。尚、図示は省略するが、仕上用砥石18も同様に形成
されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

加圧装置（図示せず）により粗用プッシュロッド13が
押し下げられると、粗用テーパーコーン15も押し下げら
れる。この粗用テーパーコーン15の下方への移動に伴
い、上下部両方のテーパー面15aが、粗用ストーンホル
ダー19の上下部両方のテーパー面19aに当接しつつ、ホ
ルダー19を外方へ均等に移動させることになる。従っ
て、粗用砥石17は外方へ張り出し、シリンダ１の内壁面
４に圧接することになる。また、粗用プッシュロッド13
の前記押し下げ量を制御することによって、粗用砥石17
の圧接力つまり拡張圧を制御することができるので、所
望の拡張圧のもとで、シリンダ１の内壁面４に対してセ
ミホーニング加工が行われることになる。

この粗用砥石17によってシリンダ１を研削するにあた
り、前述したオーバストロークａを減少させてホーニン
グ加工を行った場合の作用を説明する。

本実施例のホーニング砥石17にあっては、軸方向両端
部の切削面17a、17bによって研削を行う一方、砥石17の
長さ方向の略中央部分に形成された凹部28は、内壁面４
に接触しないので研削には何等寄与することがない。こ
のように、砥石17の往復運動の際に、シリンダ１の内壁
面４に対し最も接触し得る中央部分が凹部28となってい
るため、この中央部分における研削が過度に進むことは
なく、オーバストロークａを減少させても、両端部の径
が小さくなることはなく、真直度の良好な高品質の内壁
面４に仕上げることができる。

同様にして、仕上用プッシュロッド14の押し下げ量を
制御することにより、仕上用砥石18の拡張圧を制御する
こともでき、所望の拡張圧のもとで、シリンダ１の内壁
面４に対してフィニッシュホーニング加工が行われるこ
とになる。この仕上用砥石18によるホーニング加工にあ
っても、真直度の良好な高品質の内壁面４を加工するこ
とができることは言うまでもない。

次に、砥石17の全長Ｌに対する凹部28の長さｌの割合
と、製品精度との関係について、試験結果をもとに説明
する。

製品精度としては、シリンダ内側壁の真直度を採用
し、その検査結果を第２図に示す。尚、シリンダ製品と
して許容される真直度は、５μ以下である。また、砥石
17の凹部28は、上下部両切削面17a、17bの長さが互いに
同じになるように形成されている。

同図より明らかなように、凹部28の長さｌが砥石17の
全長Ｌの1/2のときに、最も真直度が良く、この値を境
として凹部28の長さが長くなっても短くなっても真直度
は徐々に悪くなる傾向にある。しかしながら、凹部28の
長さｌが0.2L以上0.8L以下では、真直度は許容値を下回
っており、加工されたシリンダ１は製品に適しているこ
とがわかった。

凹部28の長さｌが0.8Lより大きいと、砥石17の全長Ｌ
に対する切削面17a、17bの割合が少なくなりすぎるの
で、砥石17の摩耗が急増すると共に、加工効率が低下す
ることになる。このため、真直度を良好にするという効
果は発揮されず、真直度は許容値を上回り、加工された
シリンダ１は製品に適していないことがわかった。更
に、凹部28が長すぎると、砥石17が軸方向に往復動する
際に、上部側の切削面17aとシリンダ１の内壁面４との
接触が保てずに、凹部28がシリンダ１端部から出てしま
うことがある。このときには、砥石17のバランスが悪く
なって、凹部28が内壁面４に衝突し、傷等の加工不良を
発生する虞があるため好ましくない。

逆に、凹部28の長さｌが0.2Lより小さいと、砥石17の
全長Ｌに対する凹部28の割合が少なくなりすぎるので、
このときにも真直度を良好にするという効果が見出だせ
なかった。

尚、上述した実施例は、砥石17の略中央部に凹部28を
形成したものであるが、本発明はこの砥石形状に限定さ
れるものではなく、例えば、第３図に示すように、支持
金具29の軸方向両端部に砥石17を接着剤により取付け、
その間に凹部28が形成されるようにしても良い。

更に、第４図に示すように、上下部の切削面17a、17b
のうち少なくとも何れか一方を、断面テーパー形状にし
ても良い。例えば、砥石17の全長Ｌが70mm、凹部28の長
さｌが30mm、両切削面17a、17bの長さがそれぞれ20mmの
場合、テーパーの突出量は、端部で50〜100μ程度にす
るのが良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の各ホーニング砥石は、
軸方向の両端部に配置され被加工物の表面に接触する切
削面と、これら切削面の中間部に配置され前記表面に接
触しない凹部とを有し、前記凹部は、その軸方向長さｌ
が、ホーニング砥石全体の軸方向長さＬに対して、0.2
≦l/L≦0.8なる条件で形成され、かつ、前記切削面は、
軸方向長さが略等しくなるように形成されたホーニング
砥石であるので、止まり穴のホーニング加工、あるい
は、砥石のオーバーストローク量を減少させたホーニン
グ加工であっても、両端部の径が小さくなる等の加工不
良が発生することなく、一の被加工物における一の研削
部位の表面を高品質に仕上げることが可能になるという
実用上多大な効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るホーニング砥石の一実施例を示
す斜視図、第２図は、砥石の全長に対する凹部の割合と
真直度との関係を示すグラフ、第３図は、他の実施例を
示す斜視図、第４図は、更に他の実施例を示す側面図、
第５図は、ホーニング加工の際に使用するホーニングヘ
ッドを示す断面図、第６図は、第５図のVI−VI線に沿う
断面図、第７図（Ａ）〜（Ｃ）は、砥石が取付けられた
ストーンホルダーを示す左側面図、正面図、及び、右側
面図、第８図は、ホーニング加工の説明に供するホーニ
ングヘッドの概略断面図、第９図は、従来の砥石を示す
斜視図、第10、11図は、ホーニング加工におけるオーバ
ーストロークの説明に供するシリンダの概略断面図、第
12図（Ａ）、（Ｂ）は、加工不良状態を示すシリンダの
断面図である。 １……シリンダ（一の被加工物）、 ４……内壁面（一の研削部位の表面）、 17……粗用砥石（砥石）、 17a、17b……切削面、 18……仕上用砥石（砥石）、28……凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 淳 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 実開 昭53−94385（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−138055（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に１列でかつ周方向に沿って配列さ
   れた棒状のホーニング砥石を複数個有し、各ホーニング
   砥石を一の被加工物における一の研削部位の表面側に向
   けて拡張しつつ回転運動及び軸方向に往復運動すること
   により、前記一の研削部位の表面を加工するようにした
   ホーニング加工装置において、 前記各ホーニング砥石は、軸方向の両端部に配置され前
   記被加工物の前記表面に接触する切削面と、これら切削
   面の中間部に配置され前記表面に接触しない凹部とを有
   し、 前記凹部は、その軸方向長さｌが、ホーニング砥石全体
   の軸方向長さＬに対して、0.2≦l/L≦0.8なる条件で形
   成され、かつ、 前記切削面は、軸方向長さが略等しくなるように形成さ
   れていることを特徴とするホーニング砥石。