JPH085002B2 - 球面ホーニング加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、球面体加工物に対するホーニング加工方法
に係わる。

〔背景技術と問題点〕

第６図に従来の球面ホーニング加工方法を示す。図に
おいて、１は球面体加工物３を固定保持する回転軸であ
り、２は図示していないが回転軸に取付けられたカップ
型の砥石であり、その研削面は要求される仕上げの球面
に適合する凹状の一部球面よりなっている。砥石２の回
転軸線（本明細書では、回転軸の回転中心を通る線又は
その延長線のことを回転軸線と称している。）と前記加
工物を固定する回転軸１の回転軸線とは同一平面上にお
いて直交する方向にあるが、回転軸１は前記両回転軸線
の交点Ｏを中心に円弧運動することができる。

図において矢印で示すように、中心をＯに置いた球面
体加工物３が回転し、また砥石２が回転する場合、砥石
２の回転軸線より左側の位置をＩ限、右側の位置をII限
とすると、Ｉ限において球面体加工物３は砥石２によっ
て同向加工を受け、II限においては、対向加工を受け
る。このように球面体加工物３は、加工中、それぞれの
半面に、二つの方向性のある加工を受けることになる。

対向加工では切削抵抗があるため良く切削するが、同
向加工では同じ方向に回転しているため、切削抵抗が少
なく、球が大きくなるにつれて、この性格が目立って現
われる。

尚、従来技術として第６図に基づいて説明したが、公
知の刊行物としては実開昭50−122394号公報に記載され
た、被加工物を咬着して、該被加工物に回転を与えるチ
ャックと、ヘッド上を上記チャックの接離方向に移動自
在に設けられた移動台と、移動台の上部に位置し、手動
的に任意角度回転自在な回転台と、回転台の上部に設け
られ、上記回転台の回転中心方向に移動自在な砥石ヘッ
ドと、砥石ヘッド内に設けられ、上記回転台の中心方向
に突出した回転軸先端に砥石が取付けられた回転駆動源
とよりなる球面研削装置が知られている。

そして、第６図のものは、球面体加工物３を固定した
回転軸１を円弧運動させることに対し、実開昭50−1223
94号公報のものは、砥石を固定した回転軸を任意角度回
転自在とすることで相違するが、上記した対向加工と同
向加工の原理は同一である。

そして、対向加工と同向加工の両加工が原理上存在す
る１個の回転砥石を使用した球面ホーニング加工方法に
おいては、球面体加工物の回転、砥石の回転、砥石台の
円弧運動の三次元運動で、真球度を高度に求めることが
出来る球面体加工物の大きさには限界がある。

例えば、限界大きさ球径50mmφ位より大きな球面体加
工物に対して、従来のホーニング加工方法を踏襲する
と、球面体加工物に対応して砥石を大きくすることによ
り、砥石台に載せる砥石回転用のモーターを強力、大型
にせねばならなかったり、かかる強力モーターの搭載は
砥石台の構造から限度があり、対向加工と同向加工によ
る加工格差を解消すべく砥石の接触圧力を上昇させれ
ば、モーターの回転が不可能となり、或いはこれらの加
工条件を充足させるためには、機械の大型化が必要とな
ったり、十分な小さな精度誤差を得られ難い欠点を有し
ている。

上述のような従来の球面ホーニング加工方法の欠点を
排除するため、本発明者は特願昭61−3244号（昭和61年
１月９日出願）をもって改善された球面ホーニング加工
方法を提案した。以下この加工方法を第４図によって説
明する。

図において、20、20′は、回転軸に取付けられたカッ
プ型の砥石である。この砥石20、20′の回転中心軸線21
は一致させている。また、砥石研削面は、球面体加工物
を加工して得られる球面に対応する一部球面を備えるも
のである。22は加工体回転駆動用の回転軸であり、この
回転軸22の先端部において、予め球面体加工物24の中心
を貫通して形成された孔により、例えばキー溝等を使用
して、スリップしないように取付ける。取付けた加工物
24に対し、その回転軸22の回転軸線23上において、加工
物24を加工して得られる球面体の中心位置Ｏを定め、こ
の中心位置Ｏに対して、前記砥石20、20′の回転軸線21
が交叉するように、対称に砥石20、20′を配列し、加工
物24を取付けた回転軸22を矢印で示すように一方向に回
転させ、カップ型の砥石20、20′を取付けた回転軸を矢
印で示すように、同一方向に回転させ、砥石20、20′を
中心位置Ｏの方向に同時に、且つ同じ条件で変位させ、
砥石20、20′を円弧運動させて、同時に砥石20、20′に
よりホーニング加工を行うものである。

図において、それぞれ回転軸線21およびこれと交叉す
る回転軸線23によって区分される４つの領域を図示のよ
うに、Ｉ限、II限、III限、IV限とし、且つ、矢印で示
すように、研削砥石20、20′は同方向回転、また加工物
24も矢印で示す回転に置かれるとすると、すでに第６図
において説明したように、Ｉ限においては切削抵抗が少
ない。しかし、III限においては切削抵抗は大きく、ま
たII限においては切削抵抗が大きいが、IV限では切削抵
抗は少ない。

これを、加工中、常時加工物24が、それぞれ接するＩ
限、III限値とII限、IV限に分けてみると、いずれの側
も、切削抵抗大、小の状態、つまり同向加工と対向加工
をそれぞれ繰返し受けることになり、同一加工条件で球
面体加工物のホーニング加工が行われることになる。

〔解決すべき問題点〕

ところが、上記改善された球面ホーニング加工方法で
は、回転中にある球面体加工物をはさんで、対称的に配
置される両砥石の回転軸線が同一軸線上にあるので、例
えば、第５図（イ）、（ロ）に示すような、球面体加工
物３の球面体中心Ｏを中心に揺動する砥石が上記揺動の
中間点に位置した時に、砥石の回転軸線が球面体加工物
３の加工面ａ、ｂと交わる点を繋いだ外周線ｈが、球面
体加工物３の球面体中心Ｏを通り、球面体加工物３の回
転軸線に直交する面と、球面体加工物３の表面が交わる
基準外周線ｎと一致しない場合には、球面体拡加工物３
の加工面ａ、ｂに対応する両砥石の回転軸線が非同一軸
線となるために、一般的に上述の加工方法はできなくな
る。

〔発明の構成〕

本発明は、上述の問題を解決する目的でなされたもの
で、基端が回転自在に支持される回転軸の先端に球面体
加工物を設け、回転する一対の球面体加工物の球面に適
合するカップ型の砥石が球面体加工物の球面体中心を中
心に揺動し、球面体中心を通る回転軸線で回転中の球面
体加工物の表面にホーニング加工を施す球面ホーニング
加工方法であって、砥石が上記揺動の中間点に位置した
時に、球面体加工物の回転軸線と砥石の二つの回転軸線
が同一面内にあり、且つ砥石の両回転軸線共に、球面体
中心から先端に向かう球面体加工物の回転軸線と砥石の
二つの回転軸線とが成す角度が、互いに同一の鋭角の角
度となる様に、一対の砥石を夫々傾斜させて配置し、前
記球面体加工物を回転させると共に、前記二つの砥石を
同じ方向に回転させ、両砥石を同時に、又は交互に一方
の砥石を前記球面体加工物に圧接して、球面体加工物の
加工面を加工することを特徴とするものである。

この回転する球面体加工物に対して、２個の砥石を同
じ方向に回転させる作用及び効果については、前掲特願
昭61−3244号に開示した原理に基いたものと変るところ
はなく、詳細な作用等は後述する。

ここで、第３図（イ）、（ロ）、（ハ）により、本発
明を実施する装置について説明する。（イ）図は装置正
面図、（ロ）図は（イ）図砥石系の上面図、（ハ）図は
本発明実施の際の（ロ）図砥石系の位置を示す。
（イ）、（ロ）図において、５は加工物回転用の駆動部
を示し、６は加工物を取付ける回転軸を示す、７、７′
はベース31に固定された回転軸８によってそれぞれ独立
して回転できるように支持された回転盤で、その回転盤
７、７′の外周下面にローラー９が取付けられ、この回
転盤７、７′を独立して回転させるとき、前記ローラー
９はベース31に固定された受け板10の面上を摺動する。
図示していないが、回転盤７、７′は所定位置で固定す
ることができる。

11は回転盤７、７′上において、これを支持する回転
軸８より放射方向に固定された、溝12を有する案内板で
あって、この案内板11の溝12にそれぞれ同一の砥石駆動
部13を係合する。なお砥石駆動部13において16は回転軸
15の駆動用モーターを示している。加工物の回転軸線と
砥石17の２つの回転軸15は同一平面内にあるように調節
できる。

ベース31は、その下面で中心にベース31の回転用モー
ター32、周辺部でベース31を保持する受け板34を具え、
これに対応してベース31の下面にローラー35を取付け、
ベース32に後述の円弧運動を付与することが出来る。

又、第３図（ハ）は回転軸８によって（ロ）図に示す
矢印方向に回転盤７、７′を同一角度回転させた位置に
固定した状態を示している。第１図、第２図は、第３図
（ハ）にセットした砥石17、17′による本発明のホーニ
ング加工方法の二つの実施例を示す。

すでに説明したように、第１図において球面体加工物
３の回転軸線Ｃと砥石17、17′の回転軸線ｄ、ｅとは同
一平面上にあり、又球面体加工物３を加工してできる球
面体中心をＯとすると、回転する砥石17、17′が球面体
加工物３の球面体中心Ｏを中心に揺動し、且つ球面体加
工物３の加工時の回転軸線Ｃも球面体加工物３の球面体
中心Ｏを通り、砥石17、17′が上記揺動の中間点に位置
した時には、砥石17、17′の回転軸線ｄ、ｅは両軸線共
に、球面体中心Ｏから先端に向かう球面体加工物３の回
転軸線Ｃと砥石17、17′の二つの回転軸線ｄ、ｅとが成
す角度θが、互いに同一の鋭角の角度θとなる様に、一
対の砥石17、17′を夫々傾斜させて配置している。

尚、カップ型砥石17、17′の研削面は、球面体加工物
３の加工面ａ、ｂに対応適合した球面の一部をなす凹面
形状をなしている。

矢印の方向に球面体加工物３を回転させ、この加工物
３に対して矢印で示すように加工物３に対して同方向に
砥石17、17′の回転軸15（第３図）を回転させ、砥石1
7、17′を同時に圧接し、同時に第３図（イ）に示す機
構により砥石17、17′に円弧運動を与えてホーニング加
工を行う。

尚、第１、５図中では、砥石17、17′の回転軸線ｄ、
ｅが球面体加工物３の回転軸線Ｃの基端方向に向って鋭
角の角度θで傾斜した状態において、球面体加工物３の
球面体中心Ｏを通り、球面体加工物３の回転軸線Ｃに直
交する面と、球面体加工物３の表面（加工面ａ、ｂ）が
交わる円形の線を基準外周線ｎと称し、又砥石17、17′
の回転軸線ｄ、ｅが回転する球面体加工物３の表面と交
わる点を繋いだ円形の線を外周線ｈと称している。

上記した外周線ｈの定義において、一対の砥石17、1
7′の回転軸線ｄ、ｅの傾斜角度θは同一であるので、
一方の砥石17及び他方の砥石17′の回転軸線ｄ、ｅで設
定される球面体加工物３の表面と交わる点及びその繋い
だ円形の線は両方の砥石17、17′に関して同一となり、
又上述の基準外周線ｎと外周線ｈは平行状態となる。

そして、図示のＩ限では研削抵抗が小、III限では研
削抵抗が大、II限では研削抵抗が大、IV限では研削抵抗
小であり、ほぼＩ限とIII限、II限とIV限の加工が加工
面で繰返されるので、加工面では、均一のホーニング加
工が行われる。この場合、球面体加工物３の頂部が切れ
た形状ｆをなしているので、相当大きくθをとっても両
砥石17、17′で同時加工を行うことができるが、第２図
に示すように頂部がそのまま球面Ｓをなしているときに
は、砥石17、17′の外径を小さくすると同時加工を行う
ことができる。

しかし、砥石の外径を小さくすると精度を出しにくい
ので、砥石17、17′の外径の比較的大きいものの使用が
望まれる。しかし、外径の比較的大きなものを使用し、
両砥石17、17′で同時加工を施すと砥石17、17′の端部
が接触し合うことになる。

従って、砥石17、17′を交互に球面体加工物３に圧接
してホーニング加工を行う。この場合の効果はさきの実
施例の同時加工によるものと殆どかわるところはない。
なお上記方法も第１図の方法と同様に砥石17、17′に円
弧運動を付与しながら実施する。

次に、上述の砥石17、17′の回転軸線ｄ、ｅを球面体
加工物３の回転軸線Ｃに対して鋭角の角度θを中心とし
て揺動傾斜させる作用としては、一対の砥石17、17′は
異なった回転軸線ｄ、ｅを有すると共に、球面体加工物
３の基端方向に向って傾斜させていることにより、球面
体加工物３の回転軸１に一対の砥石17、17′が共に接触
しない様にして、球面体加工物３の加工面ａ、ｂのホー
ニング加工を行う。

その結果、球面体加工物３の基準外周線ｎに対して平
行状態の外周線ｈを設定したホーニング加工が行われ
る。

最後に、２個の砥石を使用すると共に同じ方向に回転
させる作用の詳細を補足説明すると、 球面体加工物３が回転し、回転する砥石17、17′によ
って加工を受ける場合、前記加工物３の回転軸線Ｃと球
面体中心位置Ｏでその中心傾斜角度を鋭角の角度θで交
叉する回転軸線ｄ、ｅより先端側半面はＩ限、III限で
常時加工を受け、他の基端側半面はII限、IV限で常時加
工を受けるが、上述のようにＩ限では切削抵抗小、III
限では切削抵抗大、またII限では切削抵抗大、IV限では
切削抵抗小で、Ｉ限とIII限にある球面体加工物３の先
端側半面とIII限とIV限にある他の基端側半面とは、そ
れぞれ同向加工と対向加工とをそれぞれ交互に繰返し受
けることになり、且つ両砥石17、17′に、先端側或いは
基端側に同時に変位される様に、前記球面体中心位置Ｏ
を揺動中心として、加工物３の表面に沿う円弧運動を与
え、砥石17、17′の研削面を加工物３の表面で移動させ
ることにより、砥石17、17′を前記加工物３の加工面
ａ、ｂ全面に作用させることが出来る。

もし、前記回転する加工物が砥石の一定位置で同時加
工され、一定軌跡が生れたとき、砥石は修正能力を失な
い、前記加工物に対する研削精度を失うが、前記加工物
の面を部分的に見れば、本発明における基本的な２つの
砥石17、17′を使用したホーニング加工方法ではこの面
は順次移り変る砥石17、17′の研削面で加工を受けるこ
とになり、加工精度を高めることができる。

更に前述のように砥石17、17′に円弧運動を与えるこ
とにより、砥石17、17′周辺部より研削中に生じる砥石
17、17′内のスラツジを排出させることができる。

〔効果〕

以上説明した様に、砥石が揺動の中間点に位置した時
に、砥石の回転軸線が球面体加工物の加工面と交わる点
を繋いだ外周線が、球面体加工物の球面体中心を通り、
球面体加工物の回転軸線に直交する面と、球面体加工物
の表面が交わる基準外周線と一致しない場合に、本発明
の球面ホーニング加工方法によれば、二つの砥石の回転
軸線が非同一軸線であるために、加工面に接触する砥石
は球面体加工物の回転軸に干渉されずに、二つの砥石に
よって同方向加工と逆方向加工が繰返されることによっ
て全体として球径の大きな加工物についても均一な極め
て仕上げ精度の高いホーニング加工を行うことができ
る。

又、本発明の球面ホーニング加工方法における二つの
砥石によって同方向加工と逆方向加工を繰返すことに関
して、従来単一の砥石を使用して加工するものと対比し
て、すでに述べたように対向して同方向に回転する砥石
によって同向加工と対向加工を球面体加工物に与え、且
つ前記両砥石の研削面に円弧運動を与えながら加工する
方法であるので、加工の対象となる球面体加工物が大き
くなっても、極めて精度の高い加工を行うことができ
る。

また、球径の大きなものを加工する場合、従来の装置
によれば加工物を回転させる回転軸、これを駆動するモ
ーター、砥石を回転させる回転軸、これを駆２するモー
ターも加工中の圧接力増大のために大きなものとなり、
従って装置全体も大型化するところ、本発明の加工方法
を採るときは、２本の回転軸線上に双方の砥石が配列さ
れた状態で加工が進行するので、従来の方法によるよう
に、一方の側より砥石により加工するものとは異なり、
２本の軸線方向で双方向より砥石により加工体を押圧す
る形となっており、使用される装置についてはそれ程従
来のものと対比して強度をあげる必要もなく、平衡した
状態で優れたホーニング加工面が得られる等その実用的
効果甚だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例を示す。第３図は本発
明実施の装置を示し、（イ）図は正面図、（ロ）図は
（イ）図の砥石系上面図、（ハ）図は本発明実施の際の
砥石系上面図をそれぞれ示す。第４図は本発明の原理説
明図である。第５図（イ）、（ロ）は本発明で加工対象
となる球面体加工物の例示である。第６図は従来の球面
体加工物のホーニング方法説明図である。 １、６、22……加工物回転軸、２、17、17′、20,30′
……カップ型の砥石、３、24……球面体加工物、５……
加工物回転用の駆動部、７、７′……回転盤、８……回
転軸、９……ローラー、10……ローラーの受け板、11…
…案内板、13……砥石駆動部、15……砥石の回転軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基端が回転自在に支持される回転軸の先端
   に球面体加工物を設け、回転する一対の球面体加工物の
   球面に適合するカップ型の砥石が球面体加工物の球面体
   中心を中心に揺動し、球面体中心を通る回転軸線で回転
   中の球面体加工物の表面にホーニング加工を施す球面ホ
   ーニング加工方法であって、砥石が上記揺動の中間点に
   位置した時に、球面体加工物の回転軸線と砥石の二つの
   回転軸線が同一面内にあり、且つ砥石の両回転軸線共
   に、球面体中心から先端に向かう球面体加工物の回転軸
   線と砥石の二つの回転軸線とが成す角度が、互いに同一
   の鋭角の角度となる様に、一対の砥石を夫々傾斜させて
   配置し、前記球面体加工物を回転させると共に、前記二
   つの砥石を同じ方向に回転させ、両砥石を同時に、又は
   交互に一方の砥石を前記球面体加工物に圧接して、球面
   体加工物の加工面を加工することを特徴とする球面ホー
   ニング加工方法。