KR20100030563A - 호닝 가공 방법 및 호닝머신 - Google Patents

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Abstract

[과제] 호닝 숫돌의 왕복 동작에 절삭 확장 동작을 소정의 관계를 가지고서 고정밀도로 연동시킴으로써, 호닝 숫돌에 가해지는 부하를 균일화시키는 호닝 가공기술을 제공한다.
[해결 수단] 주축 왕복 구동부와 숫돌 절삭부의 구동원으로서 각각 서보 모터를 사용하고, 이들 양 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서 호닝 숫돌에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 호닝 툴의 승강(왕복) 동작에 동기 동조시켜서 제어한다. 이것에 의해, 기존의 기본적인 기계적 장치 구성에 수정을 가하는 일 없이, 호닝 숫돌에 가해지는 부하를 가급적으로 균일화시켜 더욱 호닝 가공의 정밀도 안정화 및 정밀도 향상을 꾀할 수 있다.
호닝 가공 방법, 호닝머신

Description

호닝 가공 방법 및 호닝머신{HONING METHOD AND HONING MACHINE}
본 발명은 호닝 가공 방법 및 호닝머신에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 호닝 숫돌을 공작물의 내주면에 대하여 기계적으로 일정한 절삭량을 가지고서 적극적으로 절삭하면서 호닝 가공을 행하는 호닝 가공 기술에 관한 것이다.
공작물(이하, 워크라고 칭한다.)의 내주면을 경면으로 마무리하는 가공법 중 하나로서 호닝 가공이 있다. 이 호닝 가공에 있어서는, 호닝 숫돌과 워크를 상대적으로 부동(浮動)의 상태에 둠과 아울러 호닝 숫돌에 회전 동작과 왕복 동작을 부여하고, 스프링 탄발력 등에 의한 호닝 숫돌의 확장에 의해 워크 내주면에 정밀 마무리를 행한다.
종래의 호닝 가공은 호닝 숫돌을 일정 압력(스프링 탄발력)으로 워크에 압박해서 워크 내주면을 조금씩 깎는 것이었지만, 최근에는 연삭 가공의 경우와 마찬가지로 높은 압력 또는 강제 절삭에 의한 호닝 가공을 행하는 호닝머신이 여러 가지 개발되어, 현재 주류가 되어 있다.
이런 종류의 호닝머신에는 호닝 숫돌을 유압 구동 수단 등에 의해 일정한 가압력을 가지고서 절삭 확장 동작시키는 정압 가공 방식의 것과, 호닝 숫돌을 기계 적 구동 수단에 의해 일정한 절삭량을 가지고서 절삭 확장 동작시키는 강제 절삭(정량) 가공 방식의 것이 있지만, 어느쪽 형식의 호닝머신에 있어서도 드릴링 머신(drilling machine)나 보링 머신(boring machine)에 의한 전처리 가공으로부터 연삭 가공 등을 생략하고 갑자기 호닝 가공으로 바뀌는, 즉 종래의 연삭 가공과 호닝 가공을 복합적으로 행하는 가공법을 취할 수도 있게 되어 효율이 좋은 정밀 마무리의 실현이 가능해졌다.
그런데, 강제 절삭(정량) 가공 방식의 호닝 가공에 있어서는 상술한 바와 같이 회전하는 호닝 숫돌을 워크의 축선 방향으로 왕복 동작시키면서, 기계적 구동 수단에 의해 이 호닝 숫돌을 절삭 가공 당초부터 가공 종료까지 일정한 절삭량을 가지고서 연속적으로 절삭 확장 동작시킨 결과, 종래의 가공 사이클에 있어서의 호닝 숫돌의 왕복 동작(승강 스트로크 동작)과 절삭 확장 동작의 상호 제어는 이론 상 호닝 숫돌의 왕복 동작에 대하여, 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작이 하강 스트로크 시에 일정한 속도를 가지고서 절삭되고, 상승 스트로크시에는 절삭이 정지한다고 하는 계단상의 절삭 확장 동작을 하도록 구성되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
그러나, 이러한 이론상의 제어 구성에 대하여 실제로는 도 8에 나타내는 바와 같이, 호닝 숫돌의 왕복 동작과 절삭 확장 동작이 정확하게는 동기하고 있지 않고(비동기), 서로 독립된 움직임을 하고 있다(도 8에 있어서, 파선의 파형이 호닝 숫돌의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형을 나타내고, 실선의 파형이 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 나타낸다.). 즉, 이론상은 호닝 숫 돌의 왕복 동작의 1스트로크마다 1회의 호닝 숫돌의 확장 지령이 입력된다고 하는 (도 8의 경우에는 호닝 숫돌의 하강 스트로크에 있어서의 중간 위치에서 확장 지령이 입력된다) 절삭 확장 동작 제어가 행하여져지고 있지만, 실제로는 이 호닝 숫돌의 확장 지령이 입력되었다고 하여도, 구조 상 필연적으로 호닝 숫돌의 동작 지연(타임 래그)이 발생해버려, 호닝 숫돌이 상기 1스트로크의 어느 위치에서 어떻게 확장(절삭)하고 있는지는 구체적으로 해명되어 있지 않았다.
그리고, 이러한 종래의 숫돌 절삭 제어에 있어서는, 호닝 숫돌의 왕복 동작에 대한 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작(절삭 타이밍, 절삭 속도 및 절삭량)에 의해 호닝 숫돌의 절삭 확장시에 호닝 숫돌에 급격한 부하가 가해지거나 하는 등, 호닝 숫돌에 가해지는 부하가 안정되지 않고 크게 변동하여 호닝 숫돌의 연마입자의 과도한 탈락을 초래하는 등, 호닝 숫돌에 있어서 반드시 이상적인 상태가 아니고, 호닝 가공의 정밀도 안정화 나아가서는 정밀도 향상의 관점으로부터도 개량의 여지가 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개 2003-170344호 공보
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은 강제 절삭(정량) 가공 방식의 호닝 가공에 있어서, 호닝 숫돌의 왕복 동작에 절삭 확장 동작을 소정의 관계를 가지고서 고정밀도로 연동시킴으로써 호닝 숫돌에 가해지는 부하를 가급적으로 균일화시키고, 또한 호닝 가공의 정밀도 안정화 및 정밀도 향상이 가능한 호닝 가공 기술을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 호닝 가공 방법은 호닝 숫돌을 구비하는 호닝 툴을 공작물의 내주면의 축선 방향으로 왕복 이동시킴과 아울러 축선 둘레로 회전시키면서, 상기 호닝 숫돌에 기계적 구동 수단에 의해 일정한 절삭량을 가지고서 절삭 확장 동작을 부여하여 공작물의 내주면을 호닝 가공하는 방법으로서, 상기 호닝 툴을 구비한 회전 주축을 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 동작시키는 주축 왕복 구동원 및 상기 호닝 숫돌을 절삭 확장 동작시키는 절삭 구동원으로서 주축 왕복 구동용 서보 모터 및 절삭 구동용 서보 모터를 각각 사용하고, 이들 양 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서 호닝 숫돌에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록, 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 호닝 툴의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시형태로서 이하의 구성이 채용된다.
(1) 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조시키도록 구성한다.
(2) 상기 절삭 확장 동작을 상기 왕복 동작에 동기 동조시키는 제어 구성은 상기 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 상기 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 미리 작성함과 아울러, 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조시키고, 상기 주축 왕복 구동용 서보 모터 및 절삭 구동용 서보 모터를 이들 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형으로 각각 동작하도록 제어한다.
(3) 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형과 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 대한 동기 동조는 이들 양 위치 파형에 있어서의 시간적인 시점(始点)과 종점(終点)을 서로 일치시킴과 아울러, 양 위치 파형에 있어서의 위치 변화율을 서로 일치시킴으로써 행한다.
(4) 상기 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형이 sin 파형이다.
(5) 상기 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형이 삼각파형이다. 여기에서 삼각파형이란, 호닝 툴의 스트로크 속도가 등속이 되는 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형을 말한다(본 명세서 전체를 통해서 마찬가지로 한다.).
(6) 호닝 숫돌의 절삭 확장량은 호닝 툴의 승강 스트로크의 1스트로크에서의 정량 확장이다.
또한, 본 발명의 호닝머신은 호닝 숫돌을 구비하는 호닝 툴을 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 이동시킴과 아울러 축선 둘레로 회전시키면서 상기 호닝 숫 돌에 의해 공작물의 내주면을 호닝 가공하는 호닝머신으로서, 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 됨과 아울러 축선 둘레로 회전 가능하게 축지지되어서 이루어지는 회전 주축과, 회전 주축을 축선 둘레로 회전 구동하는 주축 회전 수단과, 회전 주축을 상기 내주면의 축선 방향으로 왕복 동작시키는 주축 왕복 수단과, 회전 주축 선단에 장착되고 상기 내주면에 걸친 숫돌면을 갖는 호닝 숫돌을 확축 가능하게 구비하는 호닝 툴과, 이 호닝 툴의 호닝 숫돌에 소정의 절삭 확장 동작을 부여하는 숫돌 절삭 수단과, 상기 주축 회전 수단, 주축 왕복 수단 및 숫돌 절삭 수단의 동작을 서로 연동해서 자동 제어하는 제어 수단을 구비해서 이루어지고, 상기 주축 왕복 수단 및 숫돌 절삭 수단의 구동원이 각각 주축 왕복용 서보 모터 및 숫돌 절삭용 서보 모터로 이루어지고, 상기 제어 수단은 이들 양 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서 호닝 숫돌에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 호닝 툴의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시형태로서, 상기 제어 수단은 상기 주축 회전 수단, 주축 왕복 수단 및 숫돌 절삭 수단의 동작을 서로 연동해서 자동 제어해서, 상술한 호닝 가공 방법을 실행하도록 구성된다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 호닝 툴을 구비한 회전 주축을 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 동작시키는 주축 왕복 구동원과 상기 호닝 툴의 호닝 숫돌을 절삭 확장 동작시키는 절삭 구동원으로서 주축 왕복 구동용 서보 모터 및 절삭 구동용 서 보 모터를 각각 사용하고, 이들 양 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서 호닝 숫돌에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 호닝 툴의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성했기 때문에 이하에 열거하는 효과가 얻어지고, 강제 절삭(정량) 가공 방식의 호닝 가공에 있어서, 기존의 기본적인 기계적 장치 구성에 수정을 가하는 일 없이(센서 등의 추가 기구를 추가하거나 할 필요없음) 호닝 숫돌의 왕복 동작에 절삭 확장 동작을 소정의 관계를 가지고서 고정밀도로 연동시켜서, 호닝 숫돌에 가해지는 부하를 가급적으로 균일화시키고, 또한 호닝 가공의 정밀도 안정화 및 정밀도 향상이 가능한 호닝 가공 기술을 제공할 수 있다.
(1) 호닝 숫돌의 장수명화 :
본 발명에 의하면, 주축 왕복 구동용 서보 모터 및 절삭 구동용 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서 호닝 숫돌에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 호닝 툴의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성했기 때문에, 호닝 숫돌의 절삭 확장시에 호닝 숫돌에 급격한 부하가 가해지거나 하는 일이 없어, 호닝 숫돌에 부드러운 절삭 확장 동작이 실현된다.
구체적으로는, 예를 들면 호닝 숫돌의 절삭 확장량을 호닝 툴의 승강 스트로크의 1스트로크로 고정적으로 설정하는 것에 의한 정량 확장이 가능하고, 또한 호닝 툴의 스트로크 속도에 따른 호닝 숫돌의 절삭 확장을 행할 수 있기 때문에 호닝 숫돌에 급격한 부하가 가해지지 않는다. 이것에 의해, 호닝 숫돌의 연마입자의 탈락을 억제하고, 호닝 숫돌의 가급적인 수명 연장이 가능하여 호닝 숫돌의 장수명화 가 도모된다.
(2) 정밀도 안정 :
상기와 같이, 호닝 숫돌의 절삭 확장시에 호닝 숫돌에 급격한 부하가 가해지거나 하는 일이 없는 결과, 호닝 숫돌에 가해지는 부하가 변동하는 일 없이 균일화되어 호닝 가공의 정밀도 안정화 및 정밀도 향상이 도모된다.
(3) 구멍 형상 컨트롤 :
또한, 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 호닝 툴의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하는 구성에 의해, 호닝 툴의 왕복 스트로크 위치에 따라서 임의의 위치에서 호닝 숫돌의 절삭 확장을 행할 수 있는 결과, 워크의 가공 구멍 형상을 원하는 대로 컨트롤할 수 있게 된다.
(4) 구멍 형상 수정 :
또한, 상기와 같이 워크의 가공 구멍 형상을 컨트롤할 수 있는 결과, 워크의 가공 구멍 형상의 수정도 적당하게 행할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
실시형태 1
본 발명에 따른 호닝머신을 도 1에 나타내고, 이 호닝머신은 구체적으로는 워크(W)의 원통 형상의 가공 구멍의 내주면(Wa)을 가공하는 수직형의 것이고, 선단에 호닝 툴(1)을 구비하는 회전 주축(2), 주축 회전 구동부(주축 회전 수단)(3), 주축 왕복 구동부(주축 왕복 수단)(4), 숫돌 절삭부(숫돌 절삭 수단)(5) 및 장치 제어부(제어 수단)(6) 등을 주요부로서 구비하여 이루어진다.
호닝 툴(소위 호닝 헤드)(1)은 회전 주축(2)의 선단 즉 하단(2a)에 교환 가능하게 장착되어 있다.
이 호닝 툴(1)의 내부에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 지름 방향으로 확축 가능하게 배치된 복수의 호닝 숫돌(10, 10, …), 이들 호닝 숫돌(10, 10, …)을 확장 동작시키는 콘 로드(cone rod;11) 및 호닝 숫돌(10, 10, …)을 복귀 동작시키는 복귀 스프링(도시생략) 등을 구비한다.
각 호닝 숫돌(10)은 워크(W)의 내주면(Wa)을 따른 숫돌면(10a)을 갖는다. 또한, 콘 로드(11)는 상기 호닝 툴(1) 내에 있어서 상하 방향으로 이동할 수 있게 설치되어 있고, 그 선단 웨지(11a)가 각 호닝 숫돌(10)의 숫돌대(10b)를 압박하는 숫돌 확장부로 됨과 아울러 그 상부인 기부 로드(11b)가 후술하는 숫돌 확장 로드(35)에 연결되어 있다. 또한, 도면에는 나타내지 않지만, 호닝 숫돌(10, 10, …)은 상기 복귀 스프링에 의해 항상 축소 폐쇄 방향으로 탄발적으로 바이어싱되어 있다.
그리고, 상기 호닝 숫돌(10, 10, …)은 상기 콘 로드(11)의 하동(下動)에 따라서 확대 개방 동작되는 한편, 콘 로드(11)의 상동(上動)에 따라서 상기 복귀 스프링에 의해 축소 폐쇄 동작되게 된다.
회전 주축(2)은 그 하단에 호닝 툴(1)을 구비함과 아울러 주축 구동축(15), 동력 전달부(25a∼25c) 및 구동 모터(16) 등을 포함하는 상기 주축 회전 구동부(3)와, 슬라이드 본체(18), 이송 나사 기구(19), 구동 모터(20) 등을 포함하는 상기 주축 왕복 구동부(4)에 각각 연계되어 있다.
즉, 회전 주축(2)은 슬라이드 본체(18)에 회전 가능하게 축지지되어 있고, 이 슬라이드 본체(18)는 안내 레일(22)에 의해 승강 안내됨과 아울러 승강 구동원인 상기 이송 나사 기구(19) 및 구동 모터(20)에 구동 연결되어서, 상기 주축 왕복 구동부(4)가 구성되어 있다.
상기 안내 레일(22)은 기체(21) 상에 상하 방향으로 직선상으로 연장되어서 설치되고, 이 안내 레일(22)에 상기 슬라이드 본체(18)의 슬라이딩부(18a)가 슬라이딩 안내 가능하게 지지되어 있다. 또한, 슬라이드 본체(18)의 슬라이딩부(18a)에는 이송 나사 기구(19)의 너트체(19a)가 일체적으로 연결 고정되고, 이 너트체(19a)가 기체(21)에 수직 상하 방향으로 연장됨과 아울러 회전 가능하게 축지지된 이송 나사(19b)에 상하 방향으로 나사 진퇴 가능하게 나사 결합되어 있다. 이송 나사(19b)는 그 상단부가 커플링(23)을 통해서 상기 구동 모터(20)의 모터축(20a)에 구동 연결되어 있다. 이 구동 모터(20)로서는, 로터리 엔코더 등의 위치 검출 센서(73)가 일체적으로 내장되어서 이루어지는 서보 모터가 사용되고 있고, 상기 위치 검출 센서(73)에 의해 구동 모터(20)의 회전량이 검출된다.
그리고, 이 구동 모터(20)의 모터축(20a)이 회전 구동함으로써 볼 나사 기구(19)의 이송 나사(19b)가 회전되어서, 너트체(19a)와 일체의 슬라이드 본체(18)가 상하 방향으로 이동되고, 이 슬라이드 본체(18)를 통해서 회전 주축(2) 결국은 호닝 툴(1)이 승강 동작되게 된다. 또한, 이 호닝 툴(1)의 승강 동작은 구동 모터(20)에 내장된 상기 위치 검출 센서(73)에 의해 검출되고, 그 검출 결과가 후술 하는 장치 제어부(6)의 주축 왕복 제어부(71)로 보내진다.
또한, 회전 주축(2)의 상단부(2b)는 상기 주축 회전 구동부(3)에 구동 연결되어 있다. 즉, 회전 주축(2)의 상단부(2b)는 기체(21)의 헤드부(21a)에 회전 가능하게 설치된 주축 구동축(15)에 스플라인 감합되어서, 이 주축 구동축(15)에 대하여 상하 방향(축선 방향)으로 상대적으로 이동할 수 있고 또한 일체 회전 가능하게 연결되어 있다.
구체적으로는, 회전 주축(2)의 상단부(2b)가 로터리 스플라인 장치(24)에 의해 기체(21)의 헤드부(21a)에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 축지지됨과 아울러 상기 주축 구동축(15)에 동축 상에 또한 일체 회전 가능하게 접속되어 있다.
주축 구동축(15)에는 전동 풀리(25a)가 부착되고, 이 전동 풀리(25a)가 전동 벨트(25b)를 통해서 구동 모터(16)의 모터축(16a)에 부착된 전동 풀리(25c)에 연결되어 있다. 이 구동 모터(16)로서는 로터리 엔코더 등의 위치 검출 센서(63)가 일체적으로 내장되어서 이루어지는 서보 모터가 사용되고 있고, 상기 위치 검출 센서(63)에 의해 구동 모터(16)의 회전량이 검출되며, 이것에 의해 상기 호닝 툴(1)의 회전 동작이 검출된다.
그리고, 이 구동 모터(16)의 회전 구동에 의해 주축 구동축(15)을 통해서 회전 주축(2) 결국은 호닝 툴(1)이 회전 구동되게 된다. 또한, 이 호닝 툴(1)의 회전 동작은 구동 모터(16)에 내장된 상기 위치 검출 센서(63)에 의해 검출되고, 그 검출 결과가 후술하는 장치 제어부(6)의 주축 회전 제어부(61)로 보내진다.
숫돌 절삭부(5)는 상기 호닝 숫돌(10, 10, …)에 절삭 동작을 부여하는 것이 고, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 숫돌 절삭 구동부(절삭 구동 수단)(30) 및 숫돌 절삭 제어부(절삭 제어 수단)(62)를 주요부로서 구비하여 이루어진다.
숫돌 절삭 구동부(30)는 호닝 숫돌(10, 10, …)에 소정의 절삭량을 가진 절삭 동작을 기계적으로 부여하는 것이고, 구체적으로는 상기 호닝 툴(1)의 콘 로드(11)(도 2), 숫돌 확장 로드(35)(도 2), 절삭 구동 기구(36) 및 구동 모터(37) 등을 구비한다.
숫돌 확장 로드(35)는 구체적으로는 도면에 나타내지 않지만, 회전 주축(2)의 하반부에 설치된 축 구멍 내에 있어서, 그 축선 방향(상하 방향)으로 이동 가능하게 설치되어 있고, 그 하단부(35a)가 상기 콘 로드(11)의 기부 로드(11b)에 연결됨과 아울러(도 2 참조) 그 상단부(도시생략)가 절삭 구동 기구(36)에 연결되어 있다.
이 절삭 구동 기구(36)는 숫돌 확장 로드(35)를 상하 방향(축선 방향)으로 이동시키는 것이고, 종래 공지와 같이, 숫돌 확장 로드(35)에 연결된 종동체(40) 및 이 종동체(40)를 상하동시키는 구동 나사 축부재(41)를 주요부로서 구성되어 있다.
종동체(40)는 회전 주축(2)에 대하여 상대적으로 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치됨과 아울러, 이 회전 주축(2) 내에 배치된 상기 숫돌 확장 로드(35)에 대하여 상하 방향으로 일체적으로 연결되어 있다.
또한, 종동체(40)는 이것에 일체 고정된 암나사 부재(도시생략)를 통해서 상기 구동 나사 축부재(41)에 상하 방향으로 나사 진퇴 가능하게 맞물려져 있다. 이 구동 나사 축부재(41)는 슬라이드 본체(18)에 회전 주축(2)과 평행하게 또한 회전가능하게 축지지된다.
구동 나사 축부재(41)는 기체(21)의 헤드부(21a)에 회전 가능하게 설치된 절삭 구동축(42)에 연계되어 있다. 구체적으로는, 이 절삭 구동축(42)은 구동 나사 축부재(41)와 평행하게 축지지됨과 아울러 그 상단부(42a)가 기체(21)의 헤드부(21a)에 회전 가능하게 설치된 기어 기구(43)의 회전 기어축(43a)에 스플라인 감합되어서, 이 회전 기어축(43a)에 대하여 상하 방향으로 상대적으로 이동할 수 있고 또한 일체 회전 가능하게 연결되어 있다.
구체적으로는, 절삭 구동축(42)의 상단부(42a)가 로터리 스플라인 장치(44)에 의해, 기체(21)의 헤드부(21a)에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 축지지됨과 아울러 상기 회전 기어축(43a)에 동축 상에 또한 일체 회전 가능하게 접속되어 있다. 이 회전 기어축(43a)은 기어(43b)와 맞물리고, 이 기어(43b)가 구동 모터(37)의 모터축(37a)에 일체적으로 부착 고정되어 있다. 한편, 절삭 구동축(42)은 기어기구(44)를 통해서 상기 구동 나사 축부재(41)의 상단부(41a)에 구동 연결되어 있다.
구동 모터(37)는 로터리 엔코더 등의 위치 검출 센서(64)가 일체적으로 내장되어서 이루어지는 서보 모터가 사용되고 있고, 상기 위치 검출 센서(64)에 의해 구동 모터(37)의 회전량이 검출되며, 이것에 의해 상기 호닝 툴(1)의 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작이 검출된다.
그리고, 이 구동 모터(37)의 모터축(37a)의 회전 구동에 의해 절삭 구동 축(42)이 회전하면 구동 나사 축부재(41)가 회동되고, 이것에 나사 진퇴 가능하게 나사 결합된 종동체(40)가 회전 주축(2)에 대하여 상대적으로 하동 또는 상동되게 된다. 즉, 종동체(40)의 하동시에는 이것과 일체의 숫돌 확장 로드(35)가 콘 로드(11)를 하방으로 압동하여 호닝 숫돌(10, 10, …)이 확장 동작된다. 한편, 종동체(40)의 상동시에는 숫돌 확장 로드(35)의 상동에 따라서 호닝 툴(1) 내의 복귀 스프링(도시생략)에 의해 호닝 숫돌(10, 10, …)이 축소 폐쇄 동작된다. 또한, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작은 구동 모터(20)에 내장된 상기 위치 검출 센서(64)에 의해 검출되고, 그 검출 결과가 후술하는 장치 제어부(6)의 숫돌 절삭 제어부(62)로 보내진다.
장치 제어부(6)는 호닝머신의 각 구동부(3, 4, 5)의 동작을 서로 연동해서 자동 제어하는 것이고, 구체적으로는 CPU, ROM, RAM 및 I/O 포토 등으로 이루어지는 마이크로컴퓨터를 주요부로서 구성되어 있다.
이 장치 제어부(6)에는 호닝 가공을 실행시키기 위한 가공 프로그램 등이 장착되어 있고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주제어부(70), 주축 회전 구동부(3)의 구동원인 구동 모터(16)를 제어하는 주축 회전 제어부(61), 주축 왕복 구동부(4)의 구동원인 구동 모터(주축 왕복 구동용 서보 모터)(20)를 제어하는 주축 왕복 제어부(71) 및 숫돌 절삭부(5)의 구동원인 구동 모터(숫돌 절삭용 서보 모터)(37)를 제어하는 숫돌 절삭 제어부(62) 등으로 구성되어 있다.
주제어부(70)에는 상기 각 구동부(3, 4, 5)의 구동원(16, 20, 37)의 구동에 필요한 여러 가지 정보, 예를 들면 호닝 툴(1)의 회전 속도 및 승강 속도, 또는 호 닝 숫돌(10, 1O, …)의 기준 위치(스트로크 위치)(P1, P2) 및 스트로크 폭(S)(도 2참조), 또는 절삭 속도 및 절삭 타이밍 등이 NC(수치 제어) 데이터로서 미리 또는 조작 머신의 키보드 등에 의해 적절하게 선택적으로 입력 설정되어 있고, 이들의 데이터에 따라서 상기 각 제어부(61, 62, 71)를 제어한다.
상기 주축 회전 제어부(61), 주축 왕복 제어부(71) 및 숫돌 절삭 제어부(62)는 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이, 연산부(80)와 모터 구동부(81)로 구성된 서보 앰프이고, 각각 구동 모터(16, 20, 37)의 모터축(16a, 20a, 37a)의 회전수를 검출하는 로터리 엔코더 등의 위치 검출 센서(63, 73, 64)로부터의 검출 신호가 상기 연산부(80)에 피드백 입력되며, 이 연산부(80)가 상기 입력된 검출값(회전수)을 주제어부(70)로부터의 지령값(회전수)과 비교 연산하고, 그 연산 결과에 의거하여 이들 검출값과 지령값을 일치시키기 위해 상기 구동 모터(16, 19, 37)에 검출값과 지령값의 오차에 비례한 전력을 공급한다.
특히, 상기 주축 왕복 제어부(71) 및 숫돌 절삭 제어부(62)는 주제어부(70)로부터의 지령에 따라서 구동 모터(20 및 37)의 동작을 서로 연동시킴으로써, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작을 호닝 툴(1)의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성되어 있다.
즉, 주제어부(70)로부터의 지령에 따라서 상기 숫돌 절삭 제어부(62)가 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록, 상기 숫돌 절삭 구동부 (절삭 구동 수단)(30)의 숫돌 절삭용 서보 모터(37)를 제어하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형이 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조하도록 제어되고, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 속도가 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 속도에 비례하도록 구성되어 있다.
이와 같이, 상기 양 위치 파형을 동기 동조시킴으로써 호닝 툴(1)과 호닝 숫돌(10, 10, …)의 고정밀도의 위치 결정 제어를 행하면서, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 속도를 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 속도에 동조시킬 수 있게 된다.
여기에서, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형이 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조한다는 것은 이하와 같이 정의된다.
도 5를 참조해서, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작의 위치 파형에 있어서의 상단 위치(P1)로부터 하단 위치(P2)(도 2 참조), 또는 하단 위치(P2)로부터 상단 위치(P1)까지의 위치 변화량[호닝 툴(1)의 축선 방향의 변화량] 즉 1스트로크당의 스트로크 폭(S)(도 2 참조)과, 그 스트로크 시간(t)[도 5(a) 참조], 및 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작의 위치 파형에 있어서의 상기 스트로크 시간(t)당의 위치 변화량 즉 숫돌 확장량(D)[호닝 툴(1)의 지름 방향의 변화량][도 5(b)참조]은 그 가공 대상이 되는 워크(W)의 재질·설계 조건 등에 따른 가공 조건에 따라서 결정된다.
이 때, 상기 양 위치 파형에 대해서 스트로크 시간(t)에 있어서의 위치 변화량(S 및 D)의 위치 변화율이 같은 것이 「동조한다」라고 정의되고, 또한 그 양 위치 파형의 1스트로크에 있어서의 시간적인 시점(t1)과 종점(t2)이 서로 같은 것이 「동기한다」라고 정의된다. 이 경우, 상기 위치 변화량(S, D)은 +, - 반대라도 위치 변화율이 같으면 「동조한다」라고 한다.
도면에 나타내는 실시형태에 있어서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형이 sin 파형(도 6에 있어서의 파선의 파형)으로 됨과 아울러, 호닝 숫돌(10, 1O, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형이 이 sin 파형과 같은 sin 파형(도 6에 있어서의 실선의 파형)으로 되고, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 있어서의 확장 타이밍과 확장 속도가 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 동기 동조되어 있다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장량이 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 동작 1스트로크당 일정한 정량 확장으로 됨과 아울러, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 속도가 O일 때에 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 속도도 0이고, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 속도가 최대일 때에 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 속도도 최대가 되도록 구성되어 있다.
상기 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작을 호닝 툴(1)의 왕복 동작에 동기 동조시키는 구체적인 제어 구성은 상기 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 상기 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 미리 작성함과 아울러, 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조시키고, 상기 주축 왕복 구동부(4)의 주축 왕복 구동용 서보 모터(20) 및 상기 숫돌 절삭 구동부(30)의 숫돌 절삭용 서보 모터(37)를 이들 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형으로 각각 동작하도록 제어한다.
환언하면, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형{승강 스트로크 축[도면에 나타낸 경우에는 이송 나사 기구(19)]의 동작 위치 파형}과 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형[숫돌 확장 로드(35)의 동작 위치 파형]을 미리 작성하고, 이송 나사 기구(19)[주축 왕복 구동용 서보 모터(20)]와 숫돌 확장 로드(35)[숫돌 절삭용 서보 모터(37)]가 이들 위치 파형으로 각각 움직이도록 제어된다. 이 경우, 승강 스트로크에 대해서는 스트로크 폭(S)이 조건 설정될 수 있으므로, 그 스트로크 폭(S)에 대하여 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형(도면에 나타낸 실시형태에 있어서는 sin파)으로 움직이라고 하는 지령이 나오게 된다. 한편, 절삭 확장에 대하여 호닝 툴(1)의 1스트로크당의 확장량이 고정적으로 조건 설정될 수 있으므로(가공 사이클 타임의 불균일이 방지될 수 있다), 그 확장량에 대하여 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형(도면에 나타낸 실시형태에 있어서는 sin파)으로 움직이라고 하는 지령이 나오게 된다. 그리고, 이러한 동작 위치 파형에 있어서, 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조시키는 구성으로 되어 있다.
이 경우의 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형과 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 대한 동기 동조는 이들 양 위치 파형에 있어서의 시간적인 시점과 종점을 서로 일치시킴과 아울러, 양 위치 파형에 있어서의 위치 변화율을 서로 일치시킴으로써 행한다.
이와 같이, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 미리 작성함과 아울러 양 위치 파형을 동기 동조시키고, 이들 양 위치 파형에 호닝 툴(1)의 스트로크 동작과 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작이 각각 동시에 추종 제어됨으로써 양자의 움직임을 완전히 동기 동조시켜서, 양 동작 간에 타임 래그가 발생하는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
또한, 호닝 숫돌(10, 10, …)을 호닝 툴(1)의 승강 스트로크의 속도 변화와 같은 sin 파형, 같은 타이밍으로 절삭 확장시킴으로써(즉, 동기 동조시킴으로써) 호닝 숫돌(10, 1O, …)과 워크(W)의 가공 구멍 내주면(Wa)의 접촉면의 압력, 즉 1스트로크당의 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 부하가 분산되어서 평균화될 수 있다.
덧붙여, 예를 들면 도 8 나타내는 종래의 가공 사이클에 있어서는, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 대하여 이 승강 스트로크 동작을 감시하고, 그 속도변화 등에 따라서 호닝 숫돌(10, 10, …)이 계단상의 절삭 확장 동작[호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작 1스트로크에서 1회의 절삭 확장 동작]을 행하도록 구성되어 있지만, 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 동작과 정확하게 동기 동조하고 있지 않아 타임 래 그가 발생해 버리고, 예를 들면 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 속도가 0일 때에 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 속도가 최대가 되고, 이 때에 호닝 숫돌(10, 10, …)과 워크(W)의 가공 구멍 내주면(Wa)의 접촉면의 압력이 순간적으로 커지는 것이 시험적으로 판명되었다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 주축 왕복 구동부(4) 및 숫돌 절삭부(5)의 구동원으로서 서보 모터(20, 37)가 사용되고 있음으로써, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크에 있어서의 1스트로크당의 시간을 다수의 구분으로 분할(예를 들면, 도면에 나타낸 실시형태의 경우에 2048의 구분으로 분할)하고, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 위치와 호닝 숫돌(10, 10, …)의 숫돌 확장 위치를 이 다수의 구분으로 분할한 각 시점마다 서로 위치 결정시킴으로써 호닝 숫돌(10, 10, …)의 원활한 확장 또한 호닝 숫돌(10, 10 , …)에 부드러운 확장을 실현하고 있다. 즉, 예를 들면 도 8에 나타내는 종래의 가공 사이클과 비교하면, 이 종래의 가공 사이클에서는 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작 1스트로크에서 1회의 절삭 확장 동작이지만, 본 실시형태에 있어서는 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작 1스트로크에 있어서 2048회로 분산해서 절삭 확장 동작시킴으로써 호닝 숫돌(10, 10, …) 절삭시의 숫돌에 가해지는 압력을 유효하게 분산시키고 있다.
예를 들면, 도면에 나타낸 실시형태의 경우에 스트로크 폭(S)이 50mm, 스트로크 속도 15m/min으로 함으로써 승강 스트로크 1왕복의 시간은 0.4초가 되는 결과, 이 0.4초를 2048 구분으로 분할해서 제어하게 된다.
그러나, 이상과 같이 구성된 호닝머신에 있어서, 상기 주축 회전 구동부(3), 주축 왕복 구동부(4) 및 숫돌 절삭부(5)는 그 동작이 상기 장치 제어부(6)에 의해 서로 연동해서 자동 제어되고, 이것에 의해 호닝 툴(1)이 워크 지지 지그(8)에 지지된 워크(W) 내주면(Wa)에 대하여 호닝 영역 전체[즉 도 2에 있어서의 스트로크 폭(S)]에 걸쳐서 소정의 절삭 확장량을 가진 균일한 호닝 가공 공정(호닝 가공 방법)이 행하여진다.
즉, 호닝 툴(1)이 주축 회전 구동부(3)에 의해 워크(W) 내주면(Wa)의 축선 둘레로 회전함과 아울러 주축 왕복 구동부(4)에 의해 워크(W) 내주면(Wa)의 축선 방향으로 왕복 이동하면서, 숫돌 절삭부(5)에 의해 호닝 숫돌(10, 10, …)이 일정한 절삭량을 가지고서 절삭 확장 동작이 부여되어서 워크(W) 내주면(Wa)이 호닝 가공된다.
이 때, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작은 구동 모터(20 및 37)의 동작을 서로 연동시킴으로써, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 동작에 동기 동조시켜서 제어된다(도 5 참조).
이상과 같이, 본 실시형태의 호닝 가공 방법에 의하면 주축 왕복 구동부(4)의 구동 모터(20)와 숫돌 절삭부(숫돌 절삭 수단)(5)의 구동 모터(37)로서, 주축 왕복 구동용 서보 모터 및 절삭 구동용 서보 모터를 각각 사용하고, 이들 양 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작을 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성했기 때문에, 이하에 열거하는 효과가 얻어지고, 이런 종류의 강제 절삭(정량) 가공 방식의 호닝 가공에 있어서 기존의 기 본적인 기계적 장치 구성에 수정을 가하는 일 없이, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 왕복 동작에 절삭 확장 동작을 소정의 관계를 가지고서 고정밀도로 연동시키고, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 부하를 가급적으로 균일화시키고, 또한 호닝 가공의 정밀도 안정화 및 정밀도 향상이 가능한 호닝 가공 기술을 제공할 수 있다.
(a) 호닝 숫돌(10, 10, …)의 장수명화 :
본 실시형태에 있어서는, 주축 왕복 구동용 서보 모터(20) 및 절삭 구동용 서보 모터(37)의 동작을 서로 연동시켜서, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작을 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성했기 때문에, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장시에 호닝 숫돌(10, 10, …)에 급격한 부하가 가해지거나 하는 일이 없이, 호닝 숫돌에 부드러운 절삭 확장 동작이 실현된다.
구체적으로는, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장량을 호닝 툴(1)의 승강 스트로크의 1스트로크로 고정적으로 설정하는 것에 의한 정량 확장이 가능하고, 또한 호닝 툴(1)의 스트로크 속도에 따른 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장을 행할 수 있기 때문에 호닝 숫돌(10, 10, …)에 급격한 부하가 가해지지 않는다. 이것에 의해, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 연마입자의 탈락을 억제하고, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 가급적인 수명 연장이 가능하여, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 장수명화가 도모된다.
환언하면, 호닝 툴(1)의 스트로크의 속도가 빠르다고 하는 것은 단위 시간당에 호닝 숫돌(10, 10, …)이 워크(W)를 깎는 거리가 길다고 하는 것이 되므로, 단 위 시간당의 호닝 숫돌(10, 10, …)의 탈락은 격심하다고 하는 것이 된다. 본 실시형태에 있어서는, 그 호닝 숫돌(10, 10, …)의 탈락이 격심한 장소에서 확장 속도를 높이고, 반대로 호닝 숫돌(10, 10, …)의 탈락이 적은 장소에서 확장 속도를 낮춤으로써 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 압력 부하를 적절하고 또한 유효하게 분산하여 평균화시키고 있다.
(b) 정밀도 안정 :
상기와 같이, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장시에 호닝 숫돌(10, 10, …)에 급격한 부하가 가해지거나 하는 일이 없는 결과, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 부하가 변동하는 일 없이 균일화되어, 호닝 가공의 정밀도 안정화 및 정밀도 향상이 도모된다.
(C) 구멍 형상 컨트롤 :
또한, 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작을 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 동작에 동기 동조시켜서 제어하는 구성에 의해, 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 스트로크 위치에 따라서 임의의 위치에서 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장을 행할 수 있는 결과, 워크(W)의 가공 구멍 형상을 원하는 대로 컨트롤할 수 있게 된다.
실시형태 2
본 실시형태는 도 7에 나타내어져 있고, 실시형태 1에 있어서의 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형이 개변된 것이다.
즉, 본 실시형태에 있어서는 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형이 삼각파형(도 7에 있어서의 파선의 파형)으로 됨과 아울러, 호닝 숫 돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형이 이 삼각파형에 동기 동조하는 직선파형(도 7에 있어서의 실선의 파형)이 되도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 속도가 상승 스트로크 및 하강 스트로크에 있어서 소정의 등속도로 되고, 이에 대하여 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장량이 호닝 툴(1)의 승강(왕복) 동작 1스트로크당 일정한 정량 확장으로 됨과 아울러, 그 절삭 확장 속도가 소정의 등속도로 제어되도록 구성되어 있다.
그 밖의 구성 및 작용은 실시형태 1과 같다.
또한, 상술한 실시형태 1 및 2는 어디까지나 본 발명의 적합한 실시형태를 나타내는 것이고, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 범위 내에서 여러 가지 설계 변경이 가능하다. 일례로서 이하와 같은 개변이 가능하다.
호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형은, 호닝 숫돌(10, 10, …)에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌(10, 10, …)의 절삭 확장 동작이 호닝 툴(1)의 상기 왕복 동작에 동기 동조하는 것인 한, 도면에 나타낸 실시형태(도 5 및 도 6)의 것에 한정되지 않고 여러 가지 파형을 채용할 수 있으며, 예를 들면 호닝 툴(1)의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형이 변조 파형이어도 된다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태 1인 호닝머신의 개략 구성을 일부 단면으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 동 호닝머신의 숫돌 절삭부를 확대해서 나타내는 정면 단면도이다.
도 3은 동 호닝머신의 장치 제어부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 동 장치 제어부에 있어서의 서보 제어계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 동 장치 제어부의 제어에 있어서의 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형과 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형의 동기 동조에 대한 정의를 설명하기 위한 선도이다.
도 6은 동 호닝머신에 있어서의 호닝 툴의 승강 스트로크 동작과 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작의 관계를 나타내는 선도이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시형태 2인 호닝머신에 있어서의 호닝 툴의 승강 스트로크 동작과 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작의 관계를 나타내는 선도이다.
도 8은 종래의 호닝머신에 있어서의 호닝 툴의 승강 스트로크 동작과 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작의 관계를 나타내는 선도이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
W : 워크 Wa : 워크의 내주면
1 : 호닝 툴 2 : 회전 주축
3 : 주축 회전 구동부(주축 회전 수단)
4 : 주축 왕복 구동부(주축 왕복 수단)
5 : 숫돌 절삭부(숫돌 절삭 수단)
6 : 장치 제어부(제어 수단) 10 : 호닝 숫돌
16 : 구동 모터 19 : 이송 나사 기구
20 : 주축 왕복 구동용 서보 모터(구동 모터, 구동원)
30 : 숫돌 절삭 구동부(절삭 구동 수단)
37 : 숫돌 절삭용 서보 모터(구동 모터, 구동원)
61 : 주축 회전 제어부
62 : 숫돌 절삭 제어부(절삭 제어 수단)
63 : 위치 검출 센서 64 : 위치 검출 센서
73 : 위치 검출 센서

Claims (9)

  1. 호닝 숫돌을 구비하는 호닝 툴을 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 이동함과 아울러 축선 둘레로 회전시키면서 상기 호닝 숫돌에 기계적 구동 수단에 의해 일정한 절삭량을 가지고서 절삭 확장 동작을 부여하여 공작물의 내주면을 호닝 가공하는 방법으로서:
    상기 호닝 툴을 구비한 회전 주축을 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 동작시키는 주축 왕복 구동원 및 상기 호닝 숫돌을 절삭 확장 동작시키는 절삭 구동원으로서 주축 왕복 구동용 서보 모터 및 절삭 구동용 서보 모터를 각각 사용하고;
    이들 양 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서 호닝 숫돌에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 호닝 툴의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 호닝 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 호닝 가공 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 절삭 확장 동작을 상기 왕복 동작에 동기 동조시키는 제어 구성은 상기 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 상기 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 미리 작성함과 아울러 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형을 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 동기 동조시키고, 상기 주축 왕복 구동용 서보 모터 및 절삭 구동용 서보 모터를 이들 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형과 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형으로 각각 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 호닝 가공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 절삭 확장 동작에 있어서의 위치 파형과 상기 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형에 대한 동기 동조는 이들 양 위치 파형에 있어서의 시간적인 시점과 종점을 서로 일치시킴과 아울러 양 위치 파형에 있어서의 위치 변화율을 서로 일치시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 호닝 가공 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 호닝 툴의 승강 스트로크 동작에 있어서의 위치 파형은 sin 파형인 것을 특징으로 하는 호닝 가공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 호닝 툴의 승강 스트로크 파형은 삼각파형인 것을 특징으로 하는 호닝 가공 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 호닝 숫돌의 절삭 확장량은 상기 호닝 툴의 승강 스트로크의 1스트로크에서의 정량 확장인 것을 특징으로 하는 호닝 가공 방법.
  8. 호닝 숫돌을 구비하는 호닝 툴을 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 이동함과 아울러 축선 둘레로 회전시키면서 상기 호닝 숫돌에 의해 공작물의 내주면을 호닝 가공하는 호닝머신으로서:
    상기 공작물 내주면의 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 됨과 아울러 축선 둘레로 회전 가능하게 축지지되어서 이루어지는 회전 주축과,
    상기 회전 주축을 축선 둘레로 회전 구동하는 주축 회전 수단과,
    상기 회전 주축을 상기 내주면의 축선 방향으로 왕복 동작시키는 주축 왕복 수단과,
    상기 회전 주축 선단에 장착되고 상기 내주면에 걸친 숫돌면을 갖는 호닝 숫돌을 확축 가능하게 구비하는 호닝 툴과,
    이 호닝 툴의 호닝 숫돌에 소정의 절삭 확장 동작을 부여하는 숫돌 절삭 수단과,
    상기 주축 회전 수단, 주축 왕복 수단 및 숫돌 절삭 수단의 동작을 서로 연동해서 자동 제어하는 제어 수단을 구비해서 이루어지고;
    상기 주축 왕복 수단 및 숫돌 절삭 수단의 구동원은 각각 주축 왕복용 서보 모터 및 숫돌 절삭용 서보 모터로 이루어지고;
    상기 제어 수단은 이들 양 서보 모터의 동작을 서로 연동시켜서 상기 호닝 숫돌에 가해지는 가공 부하가 평균화되도록 상기 호닝 숫돌의 절삭 확장 동작을 상기 호닝 툴의 상기 왕복 동작에 동기 동조시켜서 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호닝머신.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 주축 회전 수단, 주축 왕복 수단 및 숫돌 절삭 수단의 동작을 서로 연동해서 자동 제어하여 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 호닝 가공 방법을 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 호닝머신.
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