JP7575267B2 - ホーニング加工機及びそれを用いた加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ホーニング砥石を加工物の穴部内径面等に押し付けて内径面を研磨するホーニング加工機及びそれを用いた加工方法に関する。
従来、円柱状の主軸に取り付けた砥石を加工物の穴部内径面等に押し付け、一定の荷重を加えながら往復及び回転運動し、内径面を研磨するホーニング加工機は知られている。ホーニング加工機は、ツールとワークの芯出しをツール側又は治具側で行って前加工穴にならわせることで加工を行う。治具側で芯出しを行うものとして、例えばフローティング機構を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
またホーニング加工機として、例えば、特許文献２のようなホーニング砥石を備える小径のホーニングツールが知られている。このホーニングツールを工作物の小径（例えば直径２０ｍｍ以内）の被加工穴内径面の軸線方向へ往復移動させるとともに、軸線周りに回転させながら、ホーニング砥石に一定の切込量をもって切込動作を与え、被加工穴内径面をホーニング加工することが行われている。
特許文献２のような極めて小径のホーニングツールは、砥石拡張機構がツール先端の小径軸内に設けられるので、ホーニング砥石が円周方向の一部に１本のみ設けられる。１本砥石の場合、ストロークによる荷重変動はツール又はワークに傾きを発生させる。また、回転における荷重変動は、円周方向への動きを増し、真円形状を損なう動きの原因となる。さらに、傾きの発生にもつながり、安定した加工ができず、仕上がり精度を向上させることができない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、フローティング機能を有する治具のワークホルダを砥石の回転に合わせて対応する支持シリンダを伸縮させて内側回動体に対して締め付けるようにした。
具体的には、第１の発明では、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークの上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を前提とする。
そして、上記ホーニングツールは、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を備え、
上記ワーク保持治具は、
治具ベースと、
上記治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、
上記外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、
上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、
チューブ側が上記ワークホルダに固定され、シリンダロッド先端が内側回動体に設けたシリンダ用貫通孔よりも外側へ延び該シリンダ用貫通孔よりも大きな外径の拡径部を有し、伸縮することにより、上記ワークホルダを上記内側回動体に締め付ける複数の支持シリンダと、
上記１本のホーニング砥石を上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて該内径面に押し付ける位置に合わせて上記支持シリンダを伸縮させる制御部とを備えている。
上記ワーク保持治具は、
治具ベースと、
上記治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、
上記外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、
上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、
チューブ側が上記ワークホルダに固定され、シリンダロッド先端が内側回動体に設けたシリンダ用貫通孔よりも外側へ延び該シリンダ用貫通孔よりも大きな外径の拡径部を有し、伸縮することにより、上記ワークホルダを上記内側回動体に締め付ける複数の支持シリンダと、
上記１本のホーニング砥石を上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて該内径面に押し付ける位置に合わせて上記支持シリンダを伸縮させる制御部とを備えている。
上記の構成によると、制御部が、１本のホーニング砥石を回転主軸の周りに回転させながら、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて内径面に押し付ける位置に合わせ、対応する支持シリンダを伸縮させて、ワークホルダを内側回動体に締め付ける。このため、内側回動体の揺動を適度に押さえることができ、ワーク保持治具のフローティング機能を生かして精密な加工が可能となる。
第２の発明では、第１の発明において、
上記制御部は、上記ホーニング砥石が上記ワークに当接する位置に合わせ、対応する上記支持シリンダのシリンダロッドを縮小させて上記拡径部を上記シリンダ用貫通孔の周縁に当接させて締め付けることで、上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの伝達距離を同一に近付けるように構成されている。
上記制御部は、上記ホーニング砥石が上記ワークに当接する位置に合わせ、対応する上記支持シリンダのシリンダロッドを縮小させて上記拡径部を上記シリンダ用貫通孔の周縁に当接させて締め付けることで、上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの伝達距離を同一に近付けるように構成されている。
上記の構成によると、ワークの内径面に当接する１本砥石による一方向への力に対し、対応する支持シリンダを制御してそのシリンダロッドを縮小させて拡径部を貫通孔の周縁に当接させて締め付けて対応する方向への内側回動体の傾斜を規制することで、第１水平軸及び第２水平軸までの伝達距離を同一に近付けることができ、ワーク保持治具の揺動を適度に抑制することができる。
第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記複数の支持シリンダは、上記内側回動体の全周のうち上記第２水平軸のある部分を除く少なくとも一部の領域に、中心に対して対向する位置と対になったものが周方向に間隔を空けて設けられている。
上記複数の支持シリンダは、上記内側回動体の全周のうち上記第２水平軸のある部分を除く少なくとも一部の領域に、中心に対して対向する位置と対になったものが周方向に間隔を空けて設けられている。
上記の構成によると、全周方向に複数の支持シリンダを設けることなく、最小限の支持シリンダによって内側回動体の揺動を規制できるので、質量増加及び製造コスト増加が避けられる。
第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記複数の支持シリンダは、エアシリンダで構成されており、
各支持シリンダに連通するエアバルブの開閉時間及び各支持シリンダの圧力室容積による圧力応答を利用することにより、締付状態の上記支持シリンダから上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの距離変化がなだらかになるように構成されている。
上記複数の支持シリンダは、エアシリンダで構成されており、
各支持シリンダに連通するエアバルブの開閉時間及び各支持シリンダの圧力室容積による圧力応答を利用することにより、締付状態の上記支持シリンダから上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの距離変化がなだらかになるように構成されている。
上記の構成によると、エアバルブの切換は、オンオフ制御で行われるが、エアシリンダよりなる支持シリンダのエア圧の変化を利用することで、実際には、ホーニングツールに合わせた支持シリンダの締結力の移り変わりが滑らかに行われる。
第５の発明では、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークの上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を用いた加工方法を前提とし、
上記加工方法は、上記ホーニングツールに径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を設け、上記ワーク保持治具に治具ベースと、該治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、該外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、チューブ側が該ワークホルダに固定され、シリンダロッド先端が上記内側回動体に設けたシリンダ用貫通孔よりも外側へ延び該シリンダ用貫通孔よりも大きな外径の拡径部を有し、伸縮することにより、上記ワークホルダを上記内側回動体に締め付ける複数の支持シリンダとを設ける準備工程と、
上記ワークホルダに上記ワークを取り付けるワーク取付工程と、
上記ホーニングツールを上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて上記１本のホーニング砥石を該内径面に押し付けると共に、該ホーニング砥石が該内径面に接する位置に合わせて上記支持シリンダを伸縮させて上記内側回動体を締め付ける研削工程とを含む構成とする。
上記加工方法は、上記ホーニングツールに径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を設け、上記ワーク保持治具に治具ベースと、該治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、該外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、チューブ側が該ワークホルダに固定され、シリンダロッド先端が上記内側回動体に設けたシリンダ用貫通孔よりも外側へ延び該シリンダ用貫通孔よりも大きな外径の拡径部を有し、伸縮することにより、上記ワークホルダを上記内側回動体に締め付ける複数の支持シリンダとを設ける準備工程と、
上記ワークホルダに上記ワークを取り付けるワーク取付工程と、
上記ホーニングツールを上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて上記１本のホーニング砥石を該内径面に押し付けると共に、該ホーニング砥石が該内径面に接する位置に合わせて上記支持シリンダを伸縮させて上記内側回動体を締め付ける研削工程とを含む構成とする。
上記の構成によると、１本のホーニング砥石を回転主軸の周りに回転させながら、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて内径面に押し付ける位置に合わせ、対応する支持シリンダを伸縮させて、ワークホルダを内側回動体に締め付ける。このため、内側回動体の揺動を適度に押さえることができ、ワーク保持治具のフローティング機能を生かして精密な加工が可能となる。
第６の発明では、第５の発明において、
上記準備工程において、エアシリンダで構成された複数の支持シリンダを準備し、
上記研削工程において、上記ホーニング砥石が上記ワークの被加工穴の内径面に接する位置に合わせて上記支持シリンダに連通するエアバルブを開閉させて該支持シリンダを伸縮させるときに、該エアバルブの開閉時間及び各支持シリンダの圧力室容積による圧力応答を利用することにより、締付状態の上記支持シリンダから上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの距離変化がなだらかになるようにする構成とする。
上記準備工程において、エアシリンダで構成された複数の支持シリンダを準備し、
上記研削工程において、上記ホーニング砥石が上記ワークの被加工穴の内径面に接する位置に合わせて上記支持シリンダに連通するエアバルブを開閉させて該支持シリンダを伸縮させるときに、該エアバルブの開閉時間及び各支持シリンダの圧力室容積による圧力応答を利用することにより、締付状態の上記支持シリンダから上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの距離変化がなだらかになるようにする構成とする。
上記の構成によると、エアバルブの切換は、オンオフ制御で行われるが、エアシリンダよりなる支持シリンダのエア圧の変化を利用することで、実際には、ホーニングツールに合わせた支持シリンダの締結力の移り変わりが滑らかに行われる。
以上説明したように、本発明によれば、１本のホーニング砥石を回転主軸の周りに回転させながら、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて内径面に押し付ける位置に合わせ、対応する支持シリンダを伸縮させて、ワークホルダを内側回動体に締め付けるようにしたことにより、治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１～図３は本発明の実施形態に係るホーニング加工機のホーニングツール１でワーク５０をホーニング加工している状態を示す。例えば、このワーク５０は、内径面を研削するものであれば、特に限定されない。また詳しくは図示しないが、このホーニング加工機自体は、公知の構造のものでよく、例えば、ホーニングツール１が取り付けられる回転可能且つ上下往復可能な回転主軸２と、この回転主軸２を回転及び上下往復させる駆動手段等を備えている。回転主軸２の回転速度、上下往復速度、切込量などは、マイコン、ＰＣなどの制御部４０により精密に制御可能となっている。
図１に示すように、ホーニングツール１は、ワーク５０の被加工穴５１に軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能に挿入されるように構成されており、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石６を備えている。具体的には、このホーニング砥石６は、先端側が細くなったツール本体３の先端４に内蔵され、内部の貫通孔５に挿通された砥石押圧ピン８を適切な高さに上下駆動することにより、その径方向の突出量が調整されるようになっている。例えば、このツール本体３の先端４は、直径２０ｍｍ以内で、通常のものよりもかなり小径となっている。また、図３等に示すように、砥石位置検出用センサ７をホーニングツール１に設ける。この砥石位置検出用センサ７は、例えば近接スイッチよりなり、ホーニングツール１に設けた突起７ａの有無からホーニングツール１の回転角度を検知し、制御部４０に信号を送るように構成されている。
ホーニング加工機は、ワーク５０を支持するワーク保持治具１０を備えている。このワーク保持治具１０は、ワーク５０が、その被加工穴５１が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態となるようにワーク５０を支持可能に構成されている。このワーク保持治具１０は、複数の金属部材で形成された治具ベース１１を備えている。図１及び図２に示すように、治具ベース１１は、例えば、下方開口１１ａを備えた底板１１ｂと、この底板１１ｂの左右両側の対向する位置に立設された一対の第１側板１１ｃとを備えている。一対の第１側板１１ｃは、それぞれ第２側板１１ｄに連結されている。図１に示すように、この一対の第１側板１１ｃの上側の対向する位置にそれぞれ設けた第１ブッシュ１２ａには、水平な第１水平軸１２が同一直線状に回転可能に設けられている。この第１水平軸１２を中心に円環状の外側回動体１３が回動可能に支持されている。また、この外側回動体１３の形状は特に限定されないが、円環状の本体の対向する位置に上記第１水平軸１２が挿通される第１貫通孔１３ａがそれぞれ設けられている。この第１貫通孔１３ａに第１水平軸１２の先端側が第１抜け止めピン１３ｃで抜け止めされた状態で挿通され、この第１水平軸１２に、外側回動体１３が一対の第１側板１１ｃ間に隙間をもって支持されている。これにより、例えば、外側回動体１３が第１水平軸１２と共に移動することで、この隙間の分だけ第１水平軸１２に沿って水平移動可能となり、且つ第１水平軸１２を中心に回転可能となっている。
また、外側回動体１３における各第１貫通孔１３ａに対して円周方向に９０°ずれた位置に第２貫通孔１３ｂがそれぞれ設けられており、この第２貫通孔１３ｂに設けた第２ブッシュ１２ｂに第２水平軸１４が回転可能且つ水平移動可能に挿通されている。すなわち、この第２水平軸１４の軸線方向は、平面視で第１水平軸１２の軸線方向に対して垂直となっている。第２水平軸１４の先端側は、例えば円筒形状の内側回動体１５の対向する位置に設けた内側貫通孔１５ａに第２抜け止めピン１５ｂで抜け止めされた状態で挿通されている。これにより、一対の第２水平軸１４を中心に、中央に開口のある円板状の内側回動体１５が回動可能に且つ内側回動体１５の外周面と外側回動体１３の内周面との間の隙間の分だけ第２水平軸１４に沿って水平移動可能に支持されている。
そして、内側回動体１５の下方には、ワーク５０を取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダ１６が吊り下げられるように設けられている。これにより、ワーク５０は、治具ベース１１に対して２次元的に水平移動可能に且つ立体的に揺動可能に支持されている。ワークホルダ１６は、治具ベース１１内に収まる板状体よりなり、複数の支持シリンダ２０ａ～２０ｄ及び２０ａ’～２０ｄ’で内側回動体１５に対して締め付け可能となっている。各支持シリンダは、円柱形状のシリンダロッド２２を有し、その上端には、他の部分よりも外径の大きい拡径部２３が形成されている。この拡径部２３は、内側回動体１５に形成した支持シリンダ用貫通孔１５ｃの最小内径よりも大きな外径を有する。シリンダロッド２２の外径は、この支持シリンダ用貫通孔１５ｃの最小内径よりも小さいので、シリンダロッド２２単体で内側回動体１５の揺動を阻害しないようになっている。
なお、本実施形態では、ワークホルダ１６側の下側貫通孔１６ａの最小内径は、各支持シリンダの中間部分のシリンダロッド２２の外径よりも小さくなっており、各支持シリンダが縮小操作されたときに、各支持シリンダが当接するようになっている。シリンダロッド２２の外径は、この下側貫通孔１６ａの最小内径よりも小さいので、シリンダロッド２２単体で内側回動体１５の揺動を阻害しないようになっている。
図１及び図２に示す実施形態では、複数の支持シリンダ２０ａ～２０ｄ及び２０ａ’～２０ｄ’は、第２水平軸１４のある部分を除く部分に周方向に１５度間隔を開けて４対設けられている。しかし、例えば、図４に示すように、周方向に１５°間隔を開けて６対設けてもよい。図示しないが、例えば、周方向に１５°間隔を空けて１２対設けてもよいし、周方向１５°ではなく、３０°間隔を空けて３対又は６対設けてもよい。
図１に示すように、各支持シリンダ２０ａ～２０ｄ及び２０ａ’～２０ｄ’の根元にはシリンダチューブ２１が形成され、ピストン２４が内蔵されている。各シリンダチューブ２１には、伸長側ポート２１ａと縮小側ポート２１ｂが設けられており、コンプレッサなどの高圧エア源４２からエアバルブ４１を介してピストン２４の押出側と引込側に高圧エアが供給されるようになっている。流体としては、作動油なども考えられるが、高圧エアであれば、回収の必要もなくクリーンで制御もしやすい点でメリットがある。
なお、外側回動体１３は、第１側板１１ｃの上面に一端側が固定された外側規制版１７との間で外側規制板締付ボルト１７ａを調整することで、その最大の振れ量を規制することができるようになっている。また、外側回動体１３を固定するときに、外側規制板締付ボルト１７ａが締め付けられる。
－ホーニング加工機を用いた加工方法－
次に、本実施形態に係るホーニング加工機を用いた加工方法について説明する。
次に、本実施形態に係るホーニング加工機を用いた加工方法について説明する。
まず、準備工程において、上記ホーニング加工機を準備し、回転主軸２の先端にホーニングツール１を取り付ける。このホーニングツール１には、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石６を設けておく。また、高圧エア源４２を用意し、エアバルブ４１を介して各エアチューブを各伸長側ポート２１ａ及び縮小側ポート２１ｂに配管する。
次いで又は前もって、計算工程において、ホーニングツール１によってワーク５０を押し付ける位置に合わせてエアバルブ４１を制御するタイミングをプログラミングしておく（詳細は後述する）。
次いで、ワーク取付工程において、ワークホルダ１６にワーク５０を取り付ける。
次いで、研削工程において、ホーニングツール１を回転主軸２の周りに回転させながら、ワーク５０の被加工穴５１の内径面の軸線方向に往復移動させて１本のホーニング砥石６を内径面に押し付けると共に、ホーニング砥石６が内径面に接する位置に合わせて支持シリンダを伸縮させて内側回動体１５を締め付ける（具体的な手順は以下の実施例に示す）。
－実施例－
次に上記実施形態で説明したホーニング加工機を用いた加工方法について実施例を用いて説明する。
次に上記実施形態で説明したホーニング加工機を用いた加工方法について実施例を用いて説明する。
図４に示す実施例では、支持シリンダ２０を１番から６番とそれに対向するもの、６対合計１２本を設けている。各支持シリンダの間隔は１５°である。６対の支持シリンダ２０それぞれに対応するエアバルブ４１を介して各エアチューブを各伸長側ポート２１ａ及び縮小側ポート２１ｂに配管する。
砥石位置検出用センサ７によって砥石６の角度がリアルタイムに検出され、制御部４０に送信される。
次いで、具体的に支持シリンダ２０の伸縮制御の方法について説明する。
最初にホーニング砥石６の主軸砥石面に砥石位置検出用センサ７の始点θ０＝０°を設定する。
そして、図５に示すホーニング砥石６の位置と、各支持シリンダ２０の縮小側ポート２１ｂの高圧エアを送り込むタイミングとを制御部４０に設定しておく。
図６に、各支持シリンダ２０の位置と経過時間の関係を示すように、回転主軸２の回転数３６／分につき、０．０６９秒で移り変わるようにエアバルブ４１の開閉制御を行う。図６のＡの部分は、双方の支持シリンダ２０が接触を開始する範囲を示す、この点での接触は、２本の支持シリンダが接触した状況にある。
その後、下降する支持シリンダ２０は、加圧されて適切な締結圧力となり、上昇する支持シリンダ２０は、減圧されて開放の状況となる。これはピストン２４のストロークで対応する。
ワークホルダ１６で発生した力は、支持シリンダ２０を介し、内側回動体１５へ伝搬される。この場合、ワークホルダ１６と支持シリンダ２０とは締結状態にあることで、力はそのまま伝搬される。内側回動体１５に伝搬された力は、第１水平軸１２及び第２水平軸１４と直交で連結状態にあることから、この第１水平軸１２及び第２水平軸１４を回転させるための方向へ動かす力に分散することで作動すると定義できる。
力の分散については、第１水平軸１２及び第２水平軸１４が直交に配置してあることから、回転を得るための方向へ分散させるには、治具中心から支持シリンダ２０の向きに出ている押付力を直交軸に向けた分力により第１水平軸１２及び第２水平軸１４に回転力を与えることができる。この分力の距離が応答性（力の安定性）につながっていると判断され、第１水平軸１２及び第２水平軸１４に分散する距離の変化を抑えることが安定性を得る上で重要となる。
分力に対する距離の変化率を抑え、合算距離の変化を少なくするためには、ホーニング砥石６の回転位置に対し支持が連動することが望まれる。この状態を支持シリンダ２０の支持により、以下の方式を取り入れることで可能とするに至った。
ホーニング砥石６の回転位置に合わせ、図４に示す１５°間隔で配置した６本の支持シリンダ２０が、図５に示す砥石位置によるＯＮ／ＯＦＦ制御を順次行うことで、ホーニング砥石６の回転に対し、１５°毎の距離変化をもった追従が行われる。この状態では、連動する距離の変化が１５°毎であり、距離変化は、矩形変化となっている（例えば図９参照）。この矩形変化をさらに滑らかにするための措置が支持シリンダ２０に入ってくるエア圧の変化を利用することで可能となる。これは、エアバルブ４１の開閉の時間とシリンダ容積による圧力応答を用いることで可能となる。砥石位置が通過した支持シリンダ２０でＯＦＦ、次の位置となる支持シリンダ２０をＯＮさせると、２つの支持シリンダ２０の圧力は、１つは下降１つは上昇であり、この圧力を合算することで締結状態を移り変わらせることができるようになる。この変化が図６に示すサイン波で起こっており、なだらかな変化を作り上げている。
本実施形態では、砥石位置に追従するために設置した支持シリンダ２０は６本あり、シリンダ取付半径を１００ｍｍとした場合の、その距離の一例を図７に示す。
９０°～１８０°間においても支持シリンダ２０を設置してもよいが、０°～９０°に配置した支持シリンダ２０を用いることで、ベクトル形態を同様にできることから、本実施形態では、９０°～１８０°間の支持シリンダ２０は省略している。
図８及び図９に示すように、合算距離が総応答時間に等しく半径１００ｍｍで連結した場合、若干のばらつきはあるが、かなり小さく抑えられていることが分かる。この距離をさらに小さくすることは、支持シリンダ２０の取付半径を変えることで可能となる。
この状況にさらに支持シリンダ２０の応答を加えると、図１０に示すようななだらかな変動を加えることができる。なお、支持シリンダ２０の取付半径を変更すると、図１０で現れているばらつきを、さらに抑えることができる。
－本実施形態の作用効果－
ワークホルダ１６の支持方法としては、図示しないが、全周全域を支持するものもある。この場合、支持点との相関動作性は最もよいが、全域を連結させるため、加算される質量が大きく、質量増加の影響が大きい。全域の変動を伝搬するため、常に変動を捉えてしまい、安定することが困難な状況になり、変動を相殺するに至ることが難しい。また、袋状になるために作業性も悪くなる。
ワークホルダ１６の支持方法としては、図示しないが、全周全域を支持するものもある。この場合、支持点との相関動作性は最もよいが、全域を連結させるため、加算される質量が大きく、質量増加の影響が大きい。全域の変動を伝搬するため、常に変動を捉えてしまい、安定することが困難な状況になり、変動を相殺するに至ることが難しい。また、袋状になるために作業性も悪くなる。
一方、本実施形態のように、複数の支持シリンダ２０を伸縮自在に設けて部分的に支持することで、軽量化が図られる。
本実施形態では、予め図６のように各シリンダチューブ２１に高圧エアを送り込むタイミングを設定しておき、１本のホーニング砥石６を回転主軸２の周りに回転させながら、ワーク５０の被加工穴５１の内径面の軸線方向に往復移動させて内径面に押し付ける位置に合わせ、対応する支持シリンダ２０を縮小させて、ワークホルダ１６を内側回動体１５に締め付ける。このため、内側回動体１５の揺動を適切に押さえることができ、ワーク保持治具のフローティング機能を生かして精密な加工が可能となる。
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
すなわち、上記実施形態では、支持シリンダ２０の本数が４本又は６本の場合について説明したが、この本数は特に限定されず、支持シリンダ２０を全周に設けてもよい。また、支持シリンダ２０の取付半径は、上述したように適宜変更するとよい。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
１ ホーニングツール
２ 回転主軸
３ ツール本体
４ 先端
５ 貫通孔
６ ホーニング砥石
７ 砥石位置検出用センサ
７ａ 突起
８ 砥石押圧ピン
１０ ワーク保持治具
１１ 治具ベース
１１ａ 下方開口
１１ｂ 底板
１１ｃ 第１側板
１１ｄ 第２側板
１２ 第１水平軸
１２ａ 第１ブッシュ
１２ｂ 第２ブッシュ
１３ 外側回動体
１３ａ 第１貫通孔
１３ｂ 第２貫通孔
１３ｃ ピン
１４ 第２水平軸
１５ 内側回動体
１５ａ 内側貫通孔
１５ｂ ピン
１５ｃ 支持シリンダ用貫通孔
１６ ワークホルダ
１６ａ 下側貫通孔
１７ 外側規制板
１７ａ 外側規制板締付ボルト
２０ 支持シリンダ
２０ａ～２０ｄ，２０ａ’～２０ｄ’ 支持シリンダ
２１ シリンダチューブ
２１ａ 伸長側ポート
２１ｂ 縮小側ポート
２２ シリンダロッド
２３ 拡径部
２４ ピストン
４０ 制御部
４１ エアバルブ
４２ 高圧エア源
５０ ワーク
５１ 被加工穴
２ 回転主軸
３ ツール本体
４ 先端
５ 貫通孔
６ ホーニング砥石
７ 砥石位置検出用センサ
７ａ 突起
８ 砥石押圧ピン
１０ ワーク保持治具
１１ 治具ベース
１１ａ 下方開口
１１ｂ 底板
１１ｃ 第１側板
１１ｄ 第２側板
１２ 第１水平軸
１２ａ 第１ブッシュ
１２ｂ 第２ブッシュ
１３ 外側回動体
１３ａ 第１貫通孔
１３ｂ 第２貫通孔
１３ｃ ピン
１４ 第２水平軸
１５ 内側回動体
１５ａ 内側貫通孔
１５ｂ ピン
１５ｃ 支持シリンダ用貫通孔
１６ ワークホルダ
１６ａ 下側貫通孔
１７ 外側規制板
１７ａ 外側規制板締付ボルト
２０ 支持シリンダ
２０ａ～２０ｄ，２０ａ’～２０ｄ’ 支持シリンダ
２１ シリンダチューブ
２１ａ 伸長側ポート
２１ｂ 縮小側ポート
２２ シリンダロッド
２３ 拡径部
２４ ピストン
４０ 制御部
４１ エアバルブ
４２ 高圧エア源
５０ ワーク
５１ 被加工穴
Claims (5)
- ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークの上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機において、
上記ホーニングツールは、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を備え、
上記ワーク保持治具は、
治具ベースと、
上記治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、
上記外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、
上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、
チューブ側が上記ワークホルダに固定され、シリンダロッド先端が内側回動体に設けたシリンダ用貫通孔よりも外側へ延び該シリンダ用貫通孔よりも大きな外径の拡径部を有し、伸縮することにより、上記ワークホルダを上記内側回動体に締め付ける複数の支持シリンダと、
上記１本のホーニング砥石を上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて該内径面に押し付ける位置に合わせて上記支持シリンダを伸縮させる制御部とを備えている
ことを特徴とするホーニング加工機。 - 請求項１に記載のホーニング加工機において、
上記複数の支持シリンダは、上記内側回動体の全周のうち上記第２水平軸のある部分を除く少なくとも一部の領域に、中心に対して対向する位置と対になったものが周方向に間隔を空けて設けられている
ことを特徴とするホーニング加工機。 - 請求項１又は２に記載のホーニング加工機において、
上記複数の支持シリンダは、エアシリンダで構成されており、
各支持シリンダに連通するエアバルブの開閉時間及び各支持シリンダの圧力室容積による圧力応答を利用することにより、締付状態の上記支持シリンダから上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの距離変化がなだらかになるように構成されている
ことを特徴とするホーニング加工機。 - ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークの上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を用いた加工方法において、
上記ホーニングツールに径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石を設け、上記ワーク保持治具に治具ベースと、該治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、該外側回動体に対して上
記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、チューブ側が該ワークホルダに固定され、シリンダロッド先端が上記内側回動体に設けたシリンダ用貫通孔よりも外側へ延び該シリンダ用貫通孔よりも大きな外径の拡径部を有し、伸縮することにより、上記ワークホルダを上記内側回動体に締め付ける複数の支持シリンダとを設ける準備工程と、
上記ワークホルダに上記ワークを取り付けるワーク取付工程と、
上記ホーニングツールを上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて上記１本のホーニング砥石を該内径面に押し付けると共に、該ホーニング砥石が該内径面に接する位置に合わせて上記支持シリンダを伸縮させて上記内側回動体を締め付ける研削工程とを含む
ことを特徴とするホーニング加工機を用いた加工方法。 - 請求項４に記載のホーニング加工機を用いた加工方法において、
上記準備工程において、エアシリンダで構成された複数の支持シリンダを準備し、
上記研削工程において、上記ホーニング砥石が上記ワークの被加工穴の内径面に接する位置に合わせて上記支持シリンダに連通するエアバルブを開閉させて該支持シリンダを伸縮させるときに、該エアバルブの開閉時間及び各支持シリンダの圧力室容積による圧力応答を利用することにより、締付状態の上記支持シリンダから上記第１水平軸及び上記第２水平軸までの距離変化がなだらかになるようにする
ことを特徴とするホーニング加工機を用いた加工方法。
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| JP2020218499A JP7575267B2 (ja) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | ホーニング加工機及びそれを用いた加工方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN210732117U (zh) | 2019-07-05 | 2020-06-12 | 珠海格力大金机电设备有限公司 | 铰珩加工用浮动工装 |
| JP2020131345A (ja) | 2019-02-19 | 2020-08-31 | トーヨーエイテック株式会社 | ホーニング加工機 |
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| JP2609989B2 (ja) * | 1993-07-29 | 1997-05-14 | 株式会社日進製作所 | ホーニング治具および自動ホーニングシステム |
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