JP2003200340A - 穴の形成方法およびこの方法を実施するためのホーニング盤 - Google Patents

穴の形成方法およびこの方法を実施するためのホーニング盤

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JP2003200340A JP2002364233A JP2002364233A JP2003200340A JP 2003200340 A JP2003200340 A JP 2003200340A JP 2002364233 A JP2002364233 A JP 2002364233A JP 2002364233 A JP2002364233 A JP 2002364233A JP 2003200340 A JP2003200340 A JP 2003200340A
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shape
hole
deformation
forming method
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Kurinku Ururihi
クリンク ウルリヒ
Gerhard Flores
フロレス ゲルハルト
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Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/08—Honing tools
    • B24B33/088—Honing tools for holes having a shape other than cylindrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】作動状態で変形して理想的な形状を持つ穴の製
造を低コストで可能にする方法およびホーニング盤を提
供する。 【解決手段】方法においては、目標形状（３）への穴
（１）の変形を作動状態で検出し、目標形状（３）と変
形とを用いて初期形状（２）を確定し、穴（１）を加工
方法で初期形状（２）へもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無負荷状態で初期
形状を有し、作動状態で初期形状とは異なる目標形状を
有する穴の形成方法およびこの方法を実施するためのホ
ーニング盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃エンジン、コンプレッサーなどのピ
ストン機関のシリンダボアにおいては、ピストンとシリ
ンダとの間での小さな均一な遊びにより摩擦学的に好ま
しい条件が得られるよう努力が払われる。シリンダボア
は作動状態での応力、温度等の負荷により変形するの
で、無負荷状態では筒状の穴であっても作動中に筒状の
形状からずれてしまう。
【０００３】作動状態において筒状の穴が得られるよう
に、加工時に穴を作動状態と同じオリジナル膨張ねじと
オリジナルトルクで固定することが特許文献１により提
案された。補助的に温度の作用による変形をシミュレー
ションするため、被加工物を熱いホーニングオイルで加
熱することが知られている。しかしながらこの方法は必
要な装置により穴を形成する際に多大な技術コストを要
し、また経済的にも高コストである。約８０℃ないし１
４０℃の温度に加熱する時間が比較的長く、安全装置を
必要とし、パッキンが磨耗し、温度調整が必要なため、
この方法は高品質のエンジンを個別に製造するためにし
か使用できない。また、作動中の実際の変形状態は上記
装置によれば不満足にしかシミュレーションできない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６７９６０号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明の課題は、作動状態で変形して理想
的な形状を持つ穴の製造を低コストで可能にする方法を
提供することである。また、この方法を実施するための
ホーニング盤を提供することをも課題とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、方法によれば、目標形状への穴の変形を作
動状態で検出し、目標形状と変形とを用いて初期形状を
確定し、穴を加工方法で初期形状へもたらすことを特徴
とするものである。
【０００７】また、この方法を実施するためのホーニン
グ盤においては、１個ないし４個のホーニング砥石を有
し、それぞれのホーニング砥石に対し送り圧を別個に制
御可能であることを特徴とするものである。
【０００８】本発明による方法によれば、ある特定の穴
に対し作動状態での変形を検出し、この変形から初期形
状（取り付け前の形状に対応する、製造されるべき形
状）を確定する。変形の検出と初期状態の確定とは穴の
幾何学的形状と作動状態とに応じて一回だけ行えばよ
い。これにより、特に量産部品を製造するにあたって
は、各穴を固定して加熱する方法に比べてコストがかな
り低減する。変形状態は加工機自体にあるものではない
ので、変形状態を極めて精度よく検出することができ、
その結果作動状態において実際に所定の幾何学的形状を
有する穴の製造が可能になる。
【０００９】本発明の構成では、目標形状、すなわち作
動条件下にある形状は筒状である。他の変形実施形態で
は、初期形状が筒状である。特に筒状の目標形状の場合
には、初期形状は理論的に確定される。
【００１０】変形は実験的に検出するのが合目的であ
る。特に、変形は静的加圧と得られた幾何学的形状の測
定とにより変形を検出する。他方、特に正確な変形デー
タを得るため、作動中の動的測定により変形を検出する
のが有利である。変形は理論的に検出してもよく、特に
コンピュータシミュレーションによって検出してもよ
い。
【００１１】加工パラメータを時間的に且つ位置的に変
化させて初期形状を形成させる。基本的には所定の切
削、研削、放電加工、或いはホーニング加工による方法
で初期形状を形成させることができる。しかし加工方法
は特にホーニング加工であり、この場合工具はホーニン
グ工具であり、ホーニング工具は主軸に配置され、送り
圧で穴の壁に押圧される少なくとも１つのホーニング砥
石を有している。少なくとも１つのホーニング砥石の送
り圧は加工時間中に変化させる。送り圧は特に主軸の回
転位置に依存して変化させる。これにより穴の周方向に
おいて種々の穴内径が得られる。送り圧を主軸のストロ
ーク位置に依存して変化させるのが合目的である。これ
により穴の軸線方向に見て種々の穴内径が生じる。
【００１２】本発明による方法を実施するためのホーニ
ング盤は１個ないし４個のホーニング砥石を有し、それ
ぞれのホーニング砥石に対し送り圧を別個に制御可能で
ある。それぞれのホーニング砥石に対し送り圧を別個に
制御することにより、穴周の小さな範囲にわたって種々
の穴径が可能になる。穴の軸線の方向におけるホーニン
グ砥石の長さは同じ幾何学的形状を持った個々の穴部分
よりも短いか或いは同じである。ホーニング砥石の長さ
が短いことにより、穴の軸線方向において種々の穴形を
実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付の
図面を用いて詳細に説明する。図５に図示した筒状の目
標形状３（作動状態で変形することにより生じる）を持
った穴１を形成させるため、まず、図１と図２に図示し
た穴１の初期形状２を調べる。初期形状２は取り付け前
の穴１の形状である。初期形状２は上部領域５において
は十分に筒状であり、下部領域７においては楕円形であ
る。図１と図２においては、楕円形状と筒形状とのずれ
は寸法的に正確なものではなく、かなり強調して図示し
てある。実際のずれは約８μｍないし６０μｍの範囲で
ある。中央領域６は筒状の横断面形状８と楕円形の横断
面形状９との移行領域である。筒状の横断面形状８を図
３に、楕円形の横断面形状を図４に図示した。
【００１４】初期形状２を確定するため、作動状態にお
いて目標形状３の変形を調べる。変形は実験的には静的
固定により調べることができる。このため穴、特にエン
ジンブロックのシリンダボアを目標形状３に、特に筒形
状に形成させる。穴はホーニングによって加工するのが
合目的である。ホーニング後、穴を作動状態で生じる負
荷に曝す。このためたとえばシリンダボアをシリンダヘ
ッドによって固定する。この場合、固定に使用する回転
ねじを、作動（運転）用に設定されるトルクでオリジナ
ルパッキンを使用して締める。作動状態および必要な精
度に応じては、これに対し補助的に或いは択一的に、こ
の部材を作動温度に加熱してよく、および（または）、
作動状態で支配的な圧力を作用させてよい。このように
して生じた形状軟化を形状テスターによって調べる。
【００１５】他方、作動状態における形状変化を動的測
定により検出してもよい。動的測定はシリンダボアの場
合特に作動中(Befeuerung)（たとえば燃焼時）に行な
う。変形は理論的に検出することもでき、特にコンピュ
ータシミュレーションによって検出することもできる。
コンピュータシミュレーションは燃焼作動時の変形を検
出可能なすべての影響量を用いてシミュレーションす
る。変形を検出するための方法は、必要な精度および検
出に必要なコストに依存して選定するのが合目的であ
る。
【００１６】検出した目標形状３の変形から初期形状２
を理論的に確定する。次に、初期形状２を加工方法によ
り、特にホーニング方法により形成させる。穴を加工す
るためのホーニング盤は１個ないし４個のホーニング砥
石を有している。それぞれのホーニング砥石を穴１の壁
に押圧させる送り圧はそれぞれのホーニング砥石に対し
別個に制御可能である。ホーニング工具は穴１の軸線４
の方向での振動運動と、軸線４のまわりでの回転運動と
を実施する。穴１の上部領域５を加工するため、すべて
のホーニング工具を同じ送り圧で穴１の壁に対し押圧さ
せる。送り圧は加工時間にわたって不変である。これに
より、図３に図示した筒状の横断面形状８が生じる。図
４に図示した楕円形の横断面形状９を形成させるため、
ホーニング砥石の送り圧をＸ軸の方向において増大さ
せ、Ｙ軸の方向において減少させる。中央領域６におい
ては、ホーニング工具が固定されている主軸のストロー
ク位置に応じて送り圧を補助的に制御する。中央領域６
における穴の幾何学的形状は連続的に変化しているの
で、ホーニング砥石は非常に短い軸方向延在で使用され
る。より高精度を得るため、ホーニング工具は下部ガイ
ドおよび（または）上部ガイドを有している。
【００１７】筒状の形状とは異なる内側輪郭を持った穴
が必要な場合は、図５に図示した輪郭が初期形状であ
り、負荷によって生じる穴形状は図１と図２に図示した
輪郭を有し、この輪郭がその後目標形状となる。
【００１８】基本的には、筒形状とは異なる内側輪郭の
形成を可能にする他の製造方法も可能であり、本発明に
よる方法で穴を形成させる際にこれを適用してよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】初期形状を持った穴の断面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩによる断面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩまたはＩＩＩ‘−ＩＩ
Ｉ‘による概略断面図である。
【図４】図１の線ＩＶ−ＩＶまたはＩＶ‘−ＩＶ’によ
る概略断面図である。
【図５】目標形状（作動形状）の穴の断面図である。
【符号の説明】
１ 穴 ２ 初期形状 ３ 目標形状
フロントページの続き (72)発明者 ウルリヒ クリンク ドイツ連邦共和国 デー・72639 ノイフ ェン パウルスシュトラーセ 37 (72)発明者 ゲルハルト フロレス ドイツ連邦共和国 デー・73760 オスト フィルデルン ガルテンシュトラーセ 39 Ｆターム(参考） 3C058 AA02 AA11 BA01 BB01 CB01 CB03

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】無負荷状態で初期形状（２）を有し、作動
    状態で初期形状（２）とは異なる目標形状（３）を有す
    る穴（１）の形成方法において、 目標形状（３）への穴（１）の変形を作動状態で検出
    し、目標形状（３）と変形とを用いて初期形状（２）を
    確定し、穴（１）を加工方法で初期形状（２）へもたら
    すことを特徴とする形成方法。
  2. 【請求項２】目標形状（３）または初期形状（２）が筒
    状であることを特徴とする、請求項１に記載の形成方
    法。
  3. 【請求項３】初期形状（２）を理論的に確定することを
    特徴とする、請求項１または２に記載の形成方法。
  4. 【請求項４】変形を実験的に検出することを特徴とす
    る、請求項１から３までのいずれか一つに記載の形成方
    法。
  5. 【請求項５】静的加圧と得られた幾何学的形状の測定と
    により変形を検出することを特徴とする、請求項４に記
    載の形成方法。
  6. 【請求項６】作動温度へ加熱することにより変形を行う
    ことを特徴とする、請求項４に記載の形成方法。
  7. 【請求項７】作動中に動的測定を行うことにより変形を
    検出することを特徴とする、請求項４に記載の形成方
    法。
  8. 【請求項８】変形を理論的に検出し、特にコンピュータ
    シミュレーションにより検出することを特徴とする、請
    求項１から３までのいずれか一つに記載の形成方法。
  9. 【請求項９】加工パラメータを時間的に且つ位置的に変
    化させて初期形状（２）を形成させることを特徴とす
    る、請求項１から８までのいずれか一つに記載の形成方
    法。
  10. 【請求項１０】前記加工方法がホーニング方法であり、
    工具がホーニング工具であり、ホーニング工具は主軸に
    配置され、送り圧で穴（１）の壁に押圧される少なくと
    も１つのホーニング砥石を有していることを特徴とす
    る、請求項１から９までのいずれか一つに記載の形成方
    法。
  11. 【請求項１１】少なくとも１つのホーニング砥石の送り
    圧を加工時間中に変化させることを特徴とする、請求項
    １０に記載の形成方法。
  12. 【請求項１２】送り圧を主軸の回転位置に依存して変化
    させることを特徴とする、請求項１１に記載の形成方
    法。
  13. 【請求項１３】送り圧を主軸のストローク位置に依存し
    て変化させることを特徴とする、請求項１１または１２
    に記載の形成方法。
  14. 【請求項１４】請求項１０に記載の穴の形成方法を実施
    するためのホーニング盤において、 １個ないし４個のホーニング砥石を有し、それぞれのホ
    ーニング砥石に対し送り圧を別個に制御可能であること
    を特徴とするホーニング盤。
  15. 【請求項１５】穴（１）の軸線（４）の方向におけるホ
    ーニング砥石の長さが同じ幾何学的形状を持った個々の
    穴部分よりも短いか或いは同じであることを特徴とす
    る、請求項１４に記載のホーニング盤。
  16. 【請求項１６】ホーニング工具が下部ガイドおよび（ま
    たは）上部ガイドを有していることを特徴とする、請求
    項１４または１５に記載のホーニング盤。
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