JPH0673806B2 - 拡張可能なホーニング工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ホーニング運転中に或る限度内で調節可能
である拡張可能なホーニング工具つまりマンドレルに関
し、特に、細長い拡張部材つまりくさび組立体を協働的
に収容するのに適合する全長にわたって延びる孔を有す
る筒形の細長いホーニング部材と、前記ホーニング部材
の直径を増加又は減少するように全長にわたってホーニ
ング部材を一様に拡張収縮するために筒形のホーニング
部材の中で軸方向に移動可能な拡張部材つまりくさび組
立体とを備えたホーニングマンドレルの幾つかの具体例
に関する。

［従来の技術］ 種々の形式のホーニングマンドレル及びその他のホーニ
ング装置が極めて多種の使用と適用のために過去に設計
されかつ製造されてきた。またホーニング運転中に調節
可能である研磨具組立体を有するホーニングマンドレル
の多数の設計と構造が存在し、これらのマンドレルのう
ちの或るものは半径方向に調節可能な単一の研磨具組立
体を利用し、一方他のものは周方向に間隔を置いて設け
られた多数の研磨具組立体を利用し、研磨具組立体をホ
ーニングされる被加工物表面に圧力を加えて接触維持す
るために、これらの研磨具組立体の一つ以上がホーニン
グ運転中に半径方向に調節可能である。典型的な公知の
調節可能なホーニングマンドレルと公知の研磨具組立体
移動手段とは、アメリカ合衆国特許第18763号、同第190
2194号、同第1904336号、同第1946041号、同第1982836
号、同第2040281号、同第2815615号及び同第3378962号
明細書に記載の構造である。

内部に回転可能に取り付けられた中のピニオンを備えた
本体部分を有するホーニングマンドレルを構成すること
が従来共通して行われてきた。そして多数の加工具組立
体がマンドレル本体上に半径方向移動を行うように取り
付けられている。これらのマンドレルの構造は、ピニオ
ン又は半径方向ピンに協働係合するラック部分又はピン
部材と、ホーニングされるべき被加工物表面に係合する
加工部とを備えている。かかる従来の構造では、加工具
組立体のすべては同じ割合で半径方向外向きに動かされ
る。典型的なかかる構造はアメリカ合衆国特許第337896
2号及び同第4524549号明細書に記載の構造である。ホー
ニング運転中に調節可能である従来のホーニングマンド
レル構造では、その全長にわたり工具の直径を一様に増
加するために筒形部材の内部で移動する拡張部材つまり
くさびを利用したものは無い。

マンドレルの直径を増加するために拡張部材つまりくさ
び集合体を利用するホーニング工具の構造は、一般にシ
ングルパスのホーニングマンドレルに関連している。公
知のシングルパス装置を用いれば、所望の仕上げ代除去
を確立するためにホーニング運転に先立ってホーニング
直径をあらかじめ設定するため以外には、ホーニング運
転中にかかる装置のホーニング直径を変更することは不
可能である。この理由で公知のシングルパスのマンドレ
ル、特にダイヤモンド粒子、立方晶の窒化ボロン粒子及
び同様の硬い他の材料を含む研磨材のような超研磨材料
を使用するマンドレルは、所望の直径と被加工物表面の
平坦度を確立するように被加工物から除去できる材料の
量を制御するためにそのほぼ全長にわたってテーパを付
けられている。公知のシングルパスのホーニング装置を
用いるときホーニング直径の調節はホーニング中には不
可能であり、このことはその有用性を著しく制限しかつ
被加工物表面から除去できる仕上げ代の量を著しく減少
する。典型的なかかる公知のシングルパスのホーニング
工具構造は、アメリカ合衆国特許第4197680号及び同第4
253279号明細書に記載の構造である。

［発明が解決しようとする課題］ この発明の基本的な目的は、加工物表面を一層正確にか
つ一層一様に仕上げかつ寸法を出すために加工中に拡張
可能及び収縮可能なホーニング工具の構造と動作とを提
案することである。

この発明の別の目的は、ホーニング運転中に或る限界内
で調節可能な筒形のホーニング工具を提供することであ
る。

この発明の別の目的は、超研磨材を使用する拡張可能な
ホーニング工具を提供することであり、この工具は超研
磨材を用いた公知のシングルパスのマンドレルよりずっ
と大きいホーニング動作中のホーニング直径調節可能範
囲を有する。

この発明の別の目的は、工具のホーニング直径を変更す
るためにその全長にたって一様に拡張可能かつ収縮可能
であるホーニング工具の構造と動作を提案することであ
る。

この発明の別の目的は、全長にわたってかかる工具のホ
ーニング部分を一様に拡張するためにホーニング中に工
具の中で軸方向に移動可能な細長い拡張部材つまりくさ
び組立体を利用する拡張可能な筒形のホーニング工具の
構造と動作を提案することである。

この発明の別の目的は、超研磨材を用いる拡張可能なホ
ーニング工具を提供することであり、超研磨材は往復動
されるホーニングマンドレルの中で使用するのに特に適
している。

この発明の別の目的は、筒形ホーニング部材が研磨性の
外面を備え、加工部がすべてほぼ円筒形のホーニング包
絡面上に置かれ、またホーニング部材が細書い拡張部材
つまりくさび組立体の同様にテーパを付けられた外面と
協働するために軸方向にテーパを付られた面を有するよ
うになっているホーニング工具を提供することである。

この発明の別の目的は、既存のホーニング盤に比較的容
易に組み立て取り付けできるホーニング工具の構造と動
作とを提案することである。

この発明の別の目的は、筒形ホーニング部材とこの部材
の中に挿入された拡張部材つまりくさび組立体との間の
相対回転運動を防止するための幾つかの異なる手段を提
案することである。

この発明の別の目的は、マンドレルの一端部に隣接して
設けられ係合可能な手段により回転可能な筒形ホーニン
グマンドレルの構造で、このマンドレルはその内部で軸
方向に移動可能な手段によりホーニング運転中に拡張収
縮できるものを提案することである。

この発明の別の目的は、ホーニング運転中に筒形マンド
レルのホーニング直径を一様に変更することである。

この発明の別の目的は、ホーニング部材がホーニング盤
に取り付けられている位置で拡張収縮できるような方法
で筒形ホーニング部材を回転のためにホーニング盤上に
取り付けるための手段を提案することである。

この発明の別の目的は、回転する筒形マンドレル軸方向
の往復力を与えるための新しい手段を提案することであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的は本発明によれば、ホーニング運転中調節可
能でかつ回転軸線を中心として回転可能なホーニングマ
ンドレルにおいて、内外面を有しほぼ筒形の細長い部材
を備え、前記内面がほぼその全長にわたって円錐形にテ
ーパを付けられ、前記外面が研磨材粒子を固着された部
分を備え、また前記筒形部材と共に回転するための回転
可能な部材に取り付けるために前記筒形部材の一端部に
隣接して設けられた段と、ホーニング運転中前記筒形部
材の全長に沿いほぼ一様に前記筒形部材の直径の拡張収
縮を可能にするように前記筒形部材の一側面を貫いてそ
の全長にわたって延びる手段と、前記筒形部材を貫いて
延びるように挿入されほぼ全長にわたって円錐形にテー
パを付けられた外面を有する細長い拡張部材とを備え、
前記拡張部材の外面が前記筒形部材の内面の円錐形のテ
ーパと同じテーパ率でテーパを付けられ、それにより前
記筒形部材の内面が前記拡張部材の外面と面同志で接触
し、また更に前記筒形部材と前記拡張部材との間の相対
回転運動を防止する手段と、ホーニング運転中前記筒形
部材の直径を変更するように回転中に前記筒形部材と前
記拡張部材との間の相対的な軸方向運動を行うための手
段に取り付けるためにマンドレル上に設けられた別の手
段とを備えることにより達成される。

この発明に基づくホーニングマンドレルの構造は、公知
のシングルパスのホーニング装置とは異なって、多重往
復動ホーニング用途のために特に設計されており、これ
らのマンドレルはその全長にってほぼ円筒形であり望ま
しくはテーパの無いホーニング面を備えている。またそ
れぞれのこの発明に基づくマンドレル構造は、公知の運
転中に調節可能なマンドレル構造とは異なって、その全
長に沿ってかかる工具のホーニング直径を一様に変化で
きるようにホーニング運転中に筒形のホーニング部材と
拡張部材つまりくさび集合体との間の相対的な軸方向運
動を与えるということが重要である。これにより、公知
の従来の構造特にシングルパス装置に比べてホーニング
直径の調節可能性の非常に大きい範囲により、一層一様
なかつ一層正確にホーニングされた被加工物表面を利用
者が得ることが可能となる。ホーニング工具におけるこ
れらの特徴はホーニング技術における重要な進歩であ
り、これについては以下に述べる。

この発明は、ホーニング盤上に回転するように取り付け
可能なホーニング工具つまりマンドレルの幾つかの具体
例の構造と動作とを提案する。それぞれのこの発明に基
づく工具の構造は細長いほぼ筒形の部材を備え、この筒
形部材はこの部材の中で軸方向移動を行うように挿入さ
れた細長い拡張部材つまりくさび組立体を内部に収容す
るのに適合しその全長を貫いて延びる又は通路を有す
る。筒形のホーニング部材は内外面を備え、内面はほぼ
その全長にわたって円錐形にテーパを付けられ、一方ホ
ーニングを行う外面はその全長にわたって望ましくは円
筒形又はほぼ円筒形であり、少なくとも外面の一部に固
着された研磨材粒子を備える。対照的に拡張部材つまり
くさび集合体は、拡張部材が挿入される筒形部材の内面
に関連する円錐形テーパと同じテーパ率でその全長にわ
たり同様に円錐形にテーパを付けられた外面を備えてい
る。このことは、拡張部材が筒形部材の中に挿入された
ときに拡張部材の外面が筒形ホーニング部材の内面と面
同志で接触するということを意味する。拡張部材が筒形
部材の中で軸方向に移動するときに筒形部材の直径をそ
の全長にわたって一様に拡張できるのは、拡張部材の筒
形ホーニング部材との間のこの特定の構造上の配列のた
めであるゆえに、前記のことはこの発明に基づく工具の
構造に対して重要である。これに関連して、筒形部材の
外面の直径を変更するために拡張部材と筒形ホーニング
部材との間の相対的な軸方向移動を行うように作動でき
るホーニング盤に関連する手段に、拡張部材の一端部が
取り付られる。筒形ホーニング部材は、拡張部材が筒形
部材の中で軸方向に前進後退するとき筒形部材を拡張収
縮できるようにするために、その一側面上に全長に沿っ
て延びる幅の狭い溝を備えている。

この発明に基づく工具はホーニング運転中に回転軸線を
中心として回転可能であり、一緒に回転するようにホー
ニング盤上の回転可能な部材へ工具つまりマンドレルを
取り付けるために、工具は筒形部材の一端部に隣接して
設けられた手段を備える。筒形部材はホーニング運転中
に回転し、一方拡張部材つまりくさび組立体は筒形部材
の中で軸方向に動かされるので、筒形部材と拡張部材つ
まりくさび組立体との間の相対回転運動を防止すること
が重要である。筒形部材とくさび組立体との間のかかる
相対回転運動を防止するための種々のキー及び溝装置を
利用する幾つかの変形案がこの明細書に開示されてい
る。

従来の構造より優れたこの発明に基づく工具の構造の重
要な長所の一つは、この発明に基づく構造が、ホーニン
グ工具直径を半径方向に拡張又は縮小するために筒形ホ
ーニング部材の中で移動する拡張部材つまりくさび組立
体を備えるということである。仕上げ代が被加工物から
除去されるにつれて、被加工物の所望の仕上げ直径に到
達するまで工具の研磨材部分を圧力を加えて被加工物に
係合維持するために、このことはホーニング運転中に実
施される。他の重要な長所は、被加工物に係合するホー
ニング面つまりこの発明に基づくマンドレルの表面が工
具の全長に沿って円筒形又ほぼ円筒形であるということ
である。これにより各マンドレルの外側のホーニング面
をホーニング運転中にその全長に沿って一様に拡張する
ことができ、それにより一層一様なかつ一層正確にホー
ニングされた被加工物表面を作る。この発明に基づくか
かる工具の非研磨部つまり支持部ばかりでなく研磨部も
その全長にわたり一様に拡張されるゆえにこのことが実
現される。工具の研磨部全体がホーニング中に被加工物
表面と有効に係合維持されるので、このことは一層一様
なかつ一層正確にホーニングされた被加工物表面をもた
らす。マンドレルの外面がその全長の一部分にテーパを
付けられそれによりかかる工具の研磨部の一部だけ被加
工物表面と係合維持されるようになっている、シングル
パスのホーニングマンドレルのようなくさび組立体を利
用する公知の従来のマンドレル構造ではこのことは実現
されない。更に約0.050インチ（1.27mm）の程度の比較
的狭い範囲であってもホーニング直径を拡張できること
により、この発明に基づくホーニング工具を使用すると
きにシングルパスのホーニングマンドレルを用いて現在
達成できるよりずっと大きいホーニング直径を一つの工
具により達成することが可能であり、それにより一つの
マンドレルつまり工具を連続運転中に非常に多くの仕上
げ代を除去するために使用でき、シングルパスのホーニ
ングマンドレル上の超研磨材を用いて従来可能であった
よりずっと広い表面直径範囲をホーニングできる。

この発に基づく工具の構造は、特にシングルパスのホー
ニングマンドレルにより達成できるのと同じ高度のホー
ニング精度を達成できる多重往復動ホーニング用途に使
用するために適しており、一方同時に工具当たりのホー
ニング直径の比較的広い範囲とシングルパスのホーニン
グマンドレルでは達成できない大きい仕上げ代除去量と
を与える。この発明に基づく工具装置により与えられる
すべての特徴と能力とはホーニング技術における重要な
進歩である。

［実施例］ 次にこの発明に基づく拡張可能なホーニングマンドレル
の複数の実施例を示す図面により、この発明を詳細に説
明する。

各図面で同一の部材には同じ符号が付けられている。第
5A図の符号10はこの発明の提案に従って構成されたホー
ニング工具つまりマンドレルの一実施例を示す。ホーニ
ング工具つまりマンドレル10は第１図に示すようなほぼ
筒形の細長いホーニング部材12と、第２図に示すような
細長い拡張部材つまりくさび部材16と、それぞれ第4A図
及び第4B図に示すようなハブ部材40と板部材66とを備え
ている。筒形ホーニング部材12は端から端まで貫通して
延び拡張部材16を協働的に収容するのに適している通路
つまり孔14を有する。部材12はまた望ましくはほぼ円筒
形の外面18とテーパを付けられた孔内面20とを備え、第
１図及び第5A図に最もよく示すように内面20はほぼその
全長にわたり軸方向に円錐形にテーパを付けられてい
る。内面20に関連するテーパは明瞭にするために第１図
及び第5A図では幾分誇張して示されているが、実際の装
置ではこのテーパは比較的小さい。部材12の外面18は、
適当な結合剤の中にダイヤモンド粒子又は立方晶の窒化
ボロン粒子又は他の同様な硬い物質を含む材料のような
研磨材部分22によりその部分上をコーティングされてい
る。かかる研磨材料の使用はホーニング技術においてよ
く知られている。第１図に示す研磨材部分22は隙間の開
いた溝付きの外形で配列されているが、所望の特殊な用
途と用いられる研磨材料の種類とに基づいて種々の研磨
用パターンの幅広い取り合わせを利用できることが認め
られている。筒形ホーニング部材12はまた、拡張部材つ
まりくさび部材16が通路つまり孔14を通って軸方向に前
進後退されるとき、筒形部材の拡張収縮を可能にするよ
うに筒形部材の一側面に沿って延びる全長に及ぶ溝24を
備えている。部材12はその全長に沿って比較的一様な拡
張収縮効果を有するように構成されるのが望ましい。部
材12はまたこの部材のホーニング部分の外面を巡って延
びる任意の螺旋形又は直線形又は他の形の表面溝手段
（図示されていない）を備えることができ、かかる溝は
ホーニング運転中にホーニング油又は冷却液を部材12に
沿って循環するための手段を与える。

細長い拡張部材つまりくさび部材16（第２図参照）はテ
ーパを付けられた通路14の中に滑動可能に収容でき、か
つ部材12の内面20に関連するテーパと同テーパ率でほぼ
その全長にわたり同時に軸方向に円錐形にテーパを付け
られた外面26を備えている。このことは、拡張部材16が
通路14の中に滑動可能に挿入されたときに、その外面26
が筒形部材12の内面20と面同志で接触することを意味す
る。面20と26とのこの面同志の係合はこの発明にとって
重要である。なぜならば拡張部材16が部材12の中で軸方
向に移動されるとき、部材12の外径をその全長にわたっ
て一様に拡張されるようにするのはこの装置だからであ
る。このことは部材12の外面18の全長、つまり研磨材部
分22とこれに一体に成形された非研磨部分つまり支持部
23とがその全長に沿って一様に拡張収縮することを意味
する。研磨材部分22を有する部分であるホーニング部分
の長さに沿ってホーニング圧力がほぼ一定に保たれるよ
うに部材12の全長が同じ量だけ拡張するので、このこと
は一層一様なかつ一層正確にホーニングされた被加工物
表面をもたらす。マンドレルに沿った一様な拡張により
研磨材部分22がホーニング中にマンドレルの全長に沿っ
て被加工物表面に効果的な係合を維持することが保証さ
れるので、このことは工具のホーニング精度を維持する
ために重要である。

ホーニング運転中に筒形ホーニング部材12とこの部材の
中に挿入された拡張部材16とは回転軸線を中心として回
転し、かかる回転は両部材が取り付けられたホーニング
盤の中の駆動手段により両部材に与えられる。ホーニン
グ盤への主題の工具10の取り付けは特殊な構成のハブ組
立体40（第5A図、第5B図及び第６図参照）の使用を介し
て実施できるが、これについては以下に述べる。このこ
とは通常主軸ノーズ又は特殊なホーニング装置に関連す
るその他のアダプタのような適切な装置の中にハブ組立
体40をり付けることにより達成される。主軸ノーズと工
具つまりマンドレル10との回転を実施するための駆動手
段はホーニング技術においてよく知られ、アメリカ合衆
国特許第4512115号明細書に記載のような直列形の駆動
機構を備えることができるか、又は回転はよく知られた
多くの形式のベルト駆動装置を用いて実施できる。マン
ドレル10の中の拡張部材16の軸方向移動は、スプリング
により負荷を与えられた押し棒又はラックとピニオン手
段又はカム手段などのような既知の手段により遂行でき
る。ホーニング盤上のかかる手段はねじ孔30に係合可能
な手段によるのを含む種々の方法で拡張部材に取り付け
又は係合できる。

部材12と16はホーニング運転中にユニットとして一緒に
回転し、一方同時に部材16はまた部材12の中で軸方向に
動く。このことを実施するために部材12と16との間の相
対回転運動を防止しなければならない。このことは第3A
図ないし第3D図に示された種々のキー案内手段のどれか
を用いることにより遂行される。第3A図に示すように細
長いＴ字形キー部材28は、筒形ホーニング部材12の中の
溝24に協働する突出部31と部材16の中に形成されたキー
溝34に協働する台部分29とを有する。第２図に示すよう
にキー溝34は拡張部材16の長さの大部分にわたって拡張
部材16の一側面に沿って軸方向に延び、第3A図に最もよ
く示すようにキー28の台部分29を協働的に収容するのに
適合している。キー28の突出部31は筒形部材12の中の溝
24に協働するように寸法を選ばれている。望ましくは突
出部31は溝24の側面と密に係合するほど幅を広くすべき
ではない。キー溝34が細長い溝24と揃えて置かれるよう
に拡張部材16が筒形のホーニング部材12の中に挿入され
るときに、キー部材28が第3A図に示すように取り付けら
れ相対回転運動は部材12と16の間では少ししか又は全く
起こらない。しかしながらキー28が第3A図で示すように
取り付けられるとき、部材12のホーニング直径を変更す
るために拡張部材16を移動できるように部材12と16との
間の相対軸方向運動を行うことができる。ホーニング直
径の拡張を実行すれば溝24は幾らか開くがこのことは一
般に不利ではない。図示し説明したようにこのキーと溝
装置はマンドレルの作業負荷の一部をキー28により負担
することができるが、回転負荷の大部分は係合するテー
パ付き表面20と26との間の摩擦により支えられる。それ
ゆえに細長い溝24は部材12の拡張収縮を許すために役立
ち、一方同時に溝24は部材12と16との間の相対回転運動
を制限し望ましくは防止する。キー28の長さと強さとは
発生される負荷の大きさに応じて望むように変更でき
る。

筒形部材12と拡張部材16との間の相対回転運動を防止す
るための他の手段を利用できることも予想される。例え
ば第3B図にすように筒形部材12は、軸方向溝24から周方
向に間隔を置いて軸方向に延びる溝36と、第3A図に示す
手段に関して前に述べたのと同じ方法でキー溝34と溝36
とに協働係合するキー部材28とを備える。加えるに第3C
図に示すように筒形部材12はこれと一体に形成された下
向きに突出するフランジ部分37を備えることができ、こ
の突出するフランジ部分37は拡張部材16の一側面に沿っ
て軸方向に延び相応に成形された溝38の中に協働的に収
容されている。また更に第3D図に示すように拡張部材つ
まりくさび16はその一側面に沿って軸方向に延びかつこ
れと一体に形成された細長い突出部39を備えることがで
き、この突出部39は部材12上の細長い溝24に協働係合す
る。第3A図ないし第3D図に示すすべての装置は筒形部材
12と拡張部材16との間の相対回転運動を防止するために
用いることができ、一方同時に前に述べたようにホーニ
ング直径の調節を可能にするために両部材の間の相対的
な軸方向運動を許す。

第3B図を参照して、もしキー28がマンドレルの回転の前
縁の僅か後ろに配置されるならば、かかる位置はならし
過程中で研磨材表面が新しく鋭利なときにときどき起こ
るおそれのあるびびりと振動とを減衰するのを助けるこ
とが判明した。部材12と16との間の回転運転を防止する
ために第3C図に示したキー案内手段は筒形部材に関連す
る溝24を補って筒形部材12の軸方向のたわみを減らすの
に役立つ。この付加的な剛性は、ならし過程中に研磨材
表面が新しくかつ鋭利であるときに剛性の小さい工具で
起こる調和振動又はびびりを防止するのを助けることが
判明した。

ハブ組立体40（第4A図、第5A図、第5B図及び第６図参
照）は形がほぼ円筒形であり、第６図に最もよく示すよ
うに筒形部材12の端部46を協働的に収容するように寸法
を選ばれハブを貫いて延びる中央の孔44を有する凹所42
を備えている。凹所42は第4A図及び第６図に示すように
孔44の両側部分に隣接して置かれ平行に延びる一対の溝
48を備え、各溝48は第4A図に最もよく示すように溝の両
端にそれぞれ隣接して置かれた一対のピン部材49、50を
備え、弾力の有る部材52が各溝48の中に挿入され、装置
が組み立てられたときに部材52は、端部46に隣接して筒
形部材12の両側面に設けられた切り込み部54に協働する
が、これについては以下に詳細に説明する。弾力の有る
部材52と切り込み部54の側面つまりフラン部56、58との
間の協働により、拡張部材16が部材12を筒形収縮するた
めに軸方向に移動されたとき、ハブ組立体40は筒形部材
12へ軸方向の駆動力又は抵抗力を与えることができる。
ハブ組立体40と部材12との間の結合により、拡張部材16
が部材12の中で軸方向に移動されたときに部材12はその
全長に沿って一様に拡張収縮できる。仮に部材12がハブ
組立体40に固定的に取り付けられているならばこのこと
は実現できず、拡張部材は筒形部材を一様に拡張収縮す
るように軸方向に移動できないであろう。もしそうだと
マンドレルの外側の加工部で或る非円筒性が生じるゆえ
に、ホーニング運転で不正確さが起きる。

部材12の端部46に関連する切り込み部54は第１図に示す
ように径上に向かい合って設けられている。各切り込み
部54は、部材52がそれぞれの溝48の中に挿入されたとき
に、弾力の有る部材52の各側縁60、62（第６図参照）を
協働的に収容係合するのに適し隙間を置いて外に向って
延びる一対のフランジ56、58を備えている。弾力の有る
部材52は望ましくはばね鋼により構成され、各溝48の中
に縁を立てて取り付けられたときに、第4A図に明示する
ように各ピン部材49、50と内側の溝側壁64との間に延び
るように置かれる。この位置では部材52の中央部は切り
込み部54を通って延び、後述するように位置決めされ適
切に組み立てられたときに、部材52は両方向にマンドレ
ル組立体10に加わる往復力に耐えるために切り込み部54
の両側の壁56、58の一方又は他方を押圧する。

弾力の有る部材52が各切り込み部54を横切って延びるよ
うに置かれると、板つまり閉鎖部材66が第5A図及び第5B
図に示すようにハブの凹所42の中に挿入されボルト72に
より凹所に固定される。閉鎖部材66は弾力の有る部材52
の位置を維持する。部材66はまたハブ部材40を貫通する
44に整列された中央の孔67を備える。加えるに部材66は
ハブ部材40の中に設けられた複数のねじ70に合致する複
数の孔68を有する。第5A図及び第5B図にすボルト72は板
66をハブ部材40に取り付けるために用いられる。ボルト
は一例として示されているにすぎず周知の他の手段によ
り置き換えることができる。筒形のホーニング部材12の
端部46上にハブ部材40を組み立てる前に、ハブ部材は切
り込み部54を通って延びる弾力の有る部材52により位置
決めされ、一方部材52は各溝48の中にある。そのように
組み立てられ固定されたときに筒形部材12とハブ部材40
とにより両者の間に形成され弾力の有る部材52の周りの
ハブ部材40の中の空間を含む空間が生じ、この空間はエ
ラストマ材料76により充填され、このエラストマ材料76
は比較的弾力が有り部材12の直径をハブ部材の中で拡張
収縮できるために部材12と40との間の或る相対運動を許
す。それによりハブ部材40への往復動力を与えるために
マンドレル往復動手段が用いられるときに、弾力の有る
部材52は筒形のホーニング部材12に対する往復動力に耐
えて各切り込み部54の一側面を押圧する。

既に述べたように、ハブ溝48の中での弾力の有る部材52
の配置により、拡張部材つまりくさび組立体16が部材12
の中で軸方向に移動されたときに、部材12の端部46が或
る程度まで半径方向に拡張収縮することができる。これ
は弾力の有る部材52を各ピン部材49、50を中心として外
側の溝側壁69の方へ曲げ又はたわめることができるのに
十分な空間を各溝48の幅が与えるゆえであり、それによ
り拡張部材が部材12中で移動されるとき部材12の端部46
を部材12の残部と一緒に拡張収縮することができる。部
材52の曲がりが少ししか又は全く必要でないように、或
る緩み又は空間を切り込み部54の底と弾力の有る部材52
との間に与えることもできる。上記の特徴はマンドレル
がその全長に沿って一様に拡張できることを意味し、ま
た約0.050インチ（1.27mm）までの程度の比較的狭い範
囲にわたってではあるがマンドレルがホーニング中に調
節できるということを意味するゆえに特に重要である。
しかしながらこの範囲は公知のシングルパスのマンドレ
ルのような公知の装置により可能であるよりもはるかに
多いホーニングが超研磨材を用いて遂行できるというこ
とを意味するゆえに、この狭い範囲は非常に重要であ
る。弾力の有る部材52と切り込み部54とハブ溝48との間
に十分な拡張空間を与えることにより、筒形部材12の曲
がり又はねじれようとする傾向がほとんど克服又は中和
される。それによりマンドレルの全長にわたって一様に
拡張収縮できるということが、達成できるホーニングの
精度に重要な役を果たす。

既に述べたように部材12の一様な半径方向の拡張収縮を
許すために、ハブ部材40と板部材66とを貫く中央の孔44
と67がそれぞれその個所での筒形部材端部46の外径より
僅かに大きいので、両者の間に形成される環状の空間並
びにハブの中の他の空所及び空間がエラストマ材料76又
はそのたわみ性を失わない同様に弾力性の有る材料によ
り充填される。このことは筒形部材12へ或る安定性と剛
性を与え、各部材を一緒に保持するのを助け、一方同時
に拡張部材16の軸方向運動に応じて端部46が拡張収縮す
るのを可能にする。

第７図ないし第９図はこの発明に基づく提案により構成
されたホーニング工具の他の実施例78を示す。この工具
78（第９図参照）は筒形のホーニング部材80（第７図参
照）と拡張部材つまりくさび部材82（第８図参照）とを
備えている。筒形部材80は部材12（第１図参照）に構造
的に類似しているが、部材80のホーニング部分上の研磨
材部分84の配置だけが部材12とは異なっている。第７図
に示すように研磨材部分84は半分未満の部材長さにわた
り延びているにすぎず部分84の周りに周方向に間隔を置
いて細長く表面上に延び研磨粒子87をコーティングされ
た多数のランド86を備える。その他の点では筒形部材80
は直径の減少した部分88を有することを含んで筒形部材
12に似ている。部材80はまた軸方向にテーパを付けられ
た内面90を有する。部材80の端部92は、ハブ部材40に類
似することができるハブつまり取り付け構造と協働する
ための環状溝を形成し間隔を置いたフランジ94、95を備
える。

第８図に示す拡張部材82は第２図に示す拡張部材16にま
た類似しているが、部材82がホーニング盤内で部材82を
軸方向に動かすための手段に取り付けるためのおねじ付
き端部96を備えるという点だけで部材16と異なってお
り、この端部上に拡張部材82と筒形部材80との間の相対
的な軸方向移動を行ために装置が取り付けられる。拡張
部材16に似て部材82は部材80の中のテーパを付けられた
通路90の中に滑動可能に収容され、軸方向にテーパを付
けられた外面98を備え、この外面は部材80のテーパを付
けられた内面90に面同志で接触するようにほぼ全長にわ
たって同様にテーパを付けられている。第９図に示すよ
うに、筒形ホーニング部材80は部材12に関して前に説明
したのと同様な方法でハブ組立体40のようなハブ組立体
に取り付けることができる。また第3A図ないし第3D図に
示したキーと溝装置のうちのいずれか一つを部材80と82
との間の相対回転運動を防止するために利用できる。

第10図は拡張部材82をホーニング盤の中の送り手段へ取
り付けるために拡張部材82のねじ付き端部96へ取り付け
ることができるアダプタ部材100を示す。アダプタ部材1
00は、ねじ付き端部96に協働係合するために一端部に関
連したねじ孔102と、アダプタが取り付けられるホーニ
ング盤上の手段に係合するために反対側の端部上におね
じ部104とを備える。

第11図及び第12図は、加工物に係合する筒形の研磨性の
ホーニング部分106（第11図参照）と駆動組立体116（第
12図参照）とを備えた２部分構造である筒形ホーニング
マンドレルの更に別の実施例を示す。部分106は端から
端まで貫通して延び全長に及ぶ孔108を有し、また間隔
を離して置かれた突起111により形成された外面110を備
え、各突起は超研磨材のような研磨材でコーティングさ
れ被加工物に係合する露出した外面を有する。部材のホ
ーニング加工する直径が端から端まで一様であるよう
に、すべての加工面が円筒形の包絡面上にあるように配
列されている。部材106はまた軸方向にテーパを付けら
れた内面112を有する。突起111を備えた外面110は既に
述べた研磨材料によりコーティングされている。

駆動組立体116は筒形の軸部分117とホーニング盤上で回
転するように駆動組立体を取り付けるための一端部に関
連するアダプタ手段118とを備え、部材116の反対側の端
部はＴ字形に端の方が広がった一対のフランジ120を備
え、これらのフランジは向かい合った関係にありかつ部
材106の端部124の中に形成された向かい合った相応の一
対のＴ字形溝122に協働係合するように寸法と形とが選
ばれている。Ｔ字形溝122は一例にすぎず他の形を用い
ることもできる。フランジ120は各溝122の中に横から挿
入でき、そのとき部材106と117とは軸方向に整列する。

筒形の軸部分117は端から端までこの部分を貫いて延び
軸方向にテーパを付けられた孔126を有することがで
き、部材106と116とが組み立てられたときにこの孔はホ
ーニング部材106の中の孔112に連通する。そのように係
合されたときに、構造と動作の点で部材16又は82に似た
拡張部材が両部材106、116を保持するために整列された
126と108とを通して延びるように挿入され、軸方向に移
動されたときに拡張部材はホーニング直径を変更するよ
うに部材106を拡張するか又は収縮可能にする。部材117
もまた直径を変更できるように軸方向にスリットを切る
ことができ、この場合には部材117は5A図及び第5B図に
示すようなハブ部分の中に取り付けなければならない
か、又拡張収縮が起こらないように第12図に示すように
孔126を過大寸法に作ることができる。この構造では上
に述べたように、筒形ホーニング部材106の全長はその
長さにわって一様に拡張収縮し、このことは重大な長所
でありホーニング直径がホーニング運転中に変更できる
ことを意味し、これは前記のシングルパスの筒形マンド
レルを用いては実現不可能である。このことはまたマン
ドレルの被加工物に係合するすべての部分を前記のよう
に共通な円筒形の包絡面上に置くことができるというこ
とを意味する。しかしながら第11図及び第12図に示した
実施例においては、拡張部材が軸方向に移動されたとき
部材106だけが直径を変化するにすぎない。また拡張部
材は部材106と116との一つ又は両方にキー係合すること
ができ、第3A図ないし第3D図に示すキー案内手段のいず
れか一つ又は他のキー手段を拡張部材とホーニング部材
106との間の相対回転運動を防止するために利用するこ
ともできる。

この発明に基づく工具つまりマンドレルの構造はアメリ
カ合衆国特許明細書に記載の計算機制御ホーニング盤の
ような計算機制御ホーニング盤で用いるために特に役立
ち、ここでは孔の初期及び仕上げ寸法が重要視されてい
る。

求めるすべての目的と長所とを満足する新しいホーニン
グ工具つまりマンドレルの構造の複数の実施例を図示説
明した。しかし当業者にとってはこの明細書と添付図面
を考慮すれば多くの変更、修正、変形及び他への使用と
適用は容易であろう。この発明の趣旨と範囲とから逸脱
しないかかるすべての変更、修正、変形及び他への使用
と適用とは特許請求の範囲により限定されたこの発明の
枠内にある。

【図面の簡単な説明】

第5A図はこの発明に基づくホーニングマンドレルの一実
施例の軸方向断面図、第１図は第5A図に示す筒形部材の
側面図、第２図は第5A図に示す拡張部材の側面図、第3A
図ないし第3D図はそれぞれ筒形部材と拡張部材との相対
回転を防止するためのキー案内手段の異なる実施例の軸
直角断面図、第4A図は第5A図に示すハブ部材の正面図、
第4B図は第5A図に示す閉鎖部材の正面図、第5B図は第5A
図に示す切断線5B−5Bによる要部断面図、第６図は第4A
図に示すハブ部材と第4B図に示す閉鎖部材と第１図に示
す筒形部材の端部との部品分解配列図、第９図はこの発
明に基づくホーニングマンドレルの別の実施例の軸方向
断面図、第７図は第９図に示す筒形部材の側面図、第８
図は第９図に示す拡張部材の側面図、第10図は第８図に
示す拡張部材のためのアダプタ部材の側面図、第11図は
この発明に基づくホーニングマンドレルの更に別の実施
例の第１の筒形部材の側面図、第12図は第11図に示す筒
形部材のための第２の筒形部材（駆動組立体）の側面図
である。 10、78……ホーニングマンドレル組立体 12、80、106、116……筒形部材 14、108、126……通路（孔） 16、82……拡張部材 18、88、110……筒形部材の外面 20、90、112……筒形部材の内面 22、84、111……研磨材部分（加工部） 24、114……全長にわたって延びる溝 26、98……拡張部材の外面 28、34、37、38、39……キー案内手段 40……ハブ部材 46、92、124……筒形部材の一端部 48……横溝 52……弾力を有する部材 54……切り込み部（溝） 66……閉鎖部材 76……弾力を有する材料 100……アダプタ部材 120……フランジ 122……溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−89288（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−186257（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭55−20441（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホーニング運転中調節可能でかつ回転軸線
   を中心として回転可能なホーニングマンドレルにおい
   て、内外面を有しほぼ筒形の細長い部材を備え、前記内
   面がほぼその全長にわたって円錐形にテーパを付けら
   れ、前記外面が研磨材粒子を固着された部分を備え、ま
   た前記筒形部材と共に回転するための回転可能な部材に
   取り付けるために前記筒形部材の一端部に隣接して設け
   られた手段と、ホーニング運転中前記筒形部材の全長に
   沿いほぼ一様に前記筒形部材の直径の拡張収縮を可能に
   するように前記筒形部材の一側面を貫いてその全長にわ
   たって延びる手段と、前記筒形部材を貫いて延びるよう
   に挿入されほぼ全長にわたって円錐形にテーパを付けら
   れた外面を有する細長い拡張部材とを備え、前記拡張部
   材の外面が前記筒形部材の内面の円錐形のテーパと同じ
   テーパ率でテーパを付けられ、それにより前記筒形部材
   の内面が前記拡張部材の外面と面同志で接触し、また更
   に前記筒形部材と前記拡張部材との間の相対回転運動を
   防止する手段と、ホーニング運転中前記筒形部材の直径
   を変更するように回転中に前記筒形部材と前記拡張部材
   との間の相対的な軸方向運動を行うための手段に取り付
   けるためにマンドレル上に設けられた別の手段とを備え
   ることを特徴とする拡張可能なホーニングマンドレル。
2. 【請求項２】前記筒形部材の一側面を貫いてその全長に
   わたって延びる前記手段が前記筒形部材のほぼ全長にわ
   たって延びる開口であることを特徴とする請求項１記載
   のホーニングマンドレル。
3. 【請求項３】前記筒形部材と前記拡張部材との間の相対
   的な回転運動を防止するための前記手段が、前記筒形部
   材の中に設けられた軸方向の溝と、前記拡張部材の中に
   設けられた軸方向のキー溝と、前記軸方向の溝と軸方向
   のキー溝とが向かい合うときに前記軸方向の溝と前記軸
   方向のキー溝とに協働係合するキー部材とを備えること
   を特徴とする請求項１記載のホーニングマンドレル。
4. 【請求項４】前記筒形部材と前記拡張部材との間の相対
   回転運動を防止するための前記手段が、前記筒形部材上
   に内向きに延びる突出部と、前記拡張部材の一側面に沿
   って軸方向に延び相応の形を有する溝とを備え、前記拡
   張部材が前記筒形部材の中に滑動可能に挿入されたと
   き、前記突出部が前記溝に協働係合することを特徴とす
   る請求項１記載のホーニングマンドレル。
5. 【請求項５】前記筒形部材と前記拡張部材との間の相対
   回転運動を防止するための前記手段が、前記筒形部材の
   中で軸方向に延びる溝と、前記拡張部材の一側面に沿っ
   て外向きに延びる突出部とを備え、前記拡張部材が前記
   筒形部材の中に滑動可能に挿入されたとき、前記突出部
   が前記溝に協働係合することを特徴とする請求項１記載
   のホーニングマンドレル。
6. 【請求項６】回転可能な部材に取り付けるために前記筒
   形部材の一端部に隣接して設けられた前記手段が、この
   手段の両側にそれぞれ間隔をおいて向かい合う一対の横
   溝を備えることを特徴とする請求項１記載のホーニング
   マンドレル。
7. 【請求項７】回転可能な部材に取り付けるために前記筒
   形部材の一端部に隣接して設けられた前記手段が、前記
   筒形部材の中の横溝にそれぞれ協働係合可能で横に延び
   弾力を有する一対の部材を備えることを特徴とする請求
   項６記載のホーニングマンドレル。
8. 【請求項８】回転可能な部材に取り付けるために前記筒
   形部材の一端部に隣接して設けられた前記手段が、弾力
   を有する部材を備えるためのハブ組立体を備えることを
   特徴とする請求項７記載のホーニングマンドレル。
9. 【請求項９】前記ハブ組立体が弾力を有する材料を充填
   されていることを特徴とする請求項８記載のホーニング
   マンドレル。
10. 【請求項１０】回転可能な部材に取り付けるために前記
    筒形部材の一端部に隣接して設けられた前記手段が、前
    記筒形部材の前記一端部を半径方向に拡張収縮できるよ
    うにするための手段を備えることを特徴とする請求項１
    記載のホーニングマンドレル。
11. 【請求項１１】回転可能な部材に取り付けるために前記
    筒形部材の一端部に隣接して設けられた前記手段が、前
    記筒形部材に軸方向力を与えるための手段を備えること
    を特徴とする請求項１記載のホーニングマンドレル。
12. 【請求項１２】前記回転可能な部材に取り付けられたと
    きに前記筒形部材の一端部を拡張収縮できるようにする
    ための前記手段が、弾力を有する一対の部材と、前記弾
    力を有する部材に協働係合するために前記筒形部材の両
    側面上に設けられ間隔を置いて向かい合う一対の溝と、
    前記弾力を有する部材を支持するための手段を備えたハ
    ブ組立体とを備え、前記弾力を有する部材は前記各溝を
    通って延び弾力を有する部材と係合する手段を有し、前
    記溝は溝の中での前記弾力を有する部材の制限された半
    径方向の動きを可能にするように形成されていることを
    特徴とする請求項10記載のホーニングマンドレル。
13. 【請求項１３】前記筒形部材の外面の少なくとも一部が
    研磨材粒子をコーティングされて加工部を画成し、前記
    加工部のすべてがほぼ円筒形のホーニング包絡面上にあ
    ることを特徴とする請求項１記載のホーニングマンドレ
    ル。
14. 【請求項１４】回転軸線を中心として回転可能なマンド
    レルと、ホーニング盤上で回転するようにマンドレルを
    取り付けるための手段と、ホーニング運転中にマンドレ
    ルのホーニング直径を変更するためにホーニング盤上に
    設けられた手段とを備えたホーニング盤で用いられるホ
    ーニングマンドレルにおいて、全長の一部にわたって研
    磨材粒子を固着された外面とほぼ端から端まで軸方向に
    テーパを付けられた内面とを有する細長い筒形部材と、
    ホーニング運転中前記筒形部材をその全長に沿ってほぼ
    一様に拡張収縮できるように前記筒形部材を貫いて端か
    ら端まで延びる細長い溝と、回転するようにホーニング
    盤上に前記筒形部材を取り付けるために前記筒形部材の
    一端部に隣接して設けられた手段と、前記筒形部材を取
    り付けるための手段に設けられ全長に沿ってほぼ一様に
    前記筒形部材の直径を変更できる手段と、前記筒形部材
    の中に挿入されこの筒形部材のテーパを付けられた内面
    と全長に沿い面同志の接触を形成するために軸方向にテ
    ーパを付けられた外面を有する拡張部材と、前記筒形部
    材と前記拡張部材との間の相対回転運動を防止するため
    に両部材上に協働係合する手段と、全長に沿って前記筒
    形部材の直径を変更するようにホーニング運転中筒形部
    材の中で拡張部材の軸方向位置を変更し得るようにホー
    ニング盤上に設けられた手段に結合するために前記拡張
    部材上に設けられた手段とを備えることを特徴とするホ
    ーニングマンドレル。
15. 【請求項１５】前記筒形部材の一端部に隣接して設けら
    れた前記手段が、この手段の中に横に延びる少なくとも
    一つの溝を形成する手段と、マンドレルに係合する取り
    付け手段を軸方向に相互に協働して運動するように保持
    するために前記溝に係合可能にホーニング盤上に取り付
    けられた手段とを備えることを特徴とする請求項14記載
    のホーニングマンドレル。
16. 【請求項１６】全長に沿って筒形部材の直径を変更可能
    にする前記手段が、間隔を離して内部に置かれた一対の
    弾力を有する部材を備えた取り付け用組立体と、取り付
    け用組立体と筒形部材との間の軸方向力の伝達を可能に
    するように前記弾力を有する部材に協働係合するために
    前記筒形部材上に設けられた横溝とを備え、前記取り付
    け用組立体が筒形部材の半径方向の変化に適応するため
    に弾力を有する部材と前記溝との間の或る相対的な半径
    方向の運動を許すことを特徴とする請求項14記載のホー
    ニングマンドレル。
17. 【請求項１７】ホーニング運転中調節可能でかつホーニ
    ング盤上で回転するように取り付けられたホーニング工
    具において、内外面を有する細長い筒形部材を備え、前
    記内面がほぼ全長にわたって軸方向にテーパを設けら
    れ、前記外面がその周囲に配置され被加工物に係合する
    研磨材部分により画成された軸方向長さ部分を有し、前
    記研磨材部分がすべてほぼ円筒形のホーニング包絡面上
    にあり、前記筒形部材を貫く溝がホーニング運転中前記
    筒形部材の全長に沿い筒形部材の直径のほぼ一様な拡張
    収縮を可能にするようにその全長にわたって延び、また
    前記筒形部材を貫いて延びるように挿入され前記筒形部
    材の内面と面同志で接触するように軸方向にテーパを付
    けられた外面を有する細長い拡張部材と、ホーニング盤
    上に回転するように前記筒形部材を取り付けるために前
    記筒形部材の一端部に隣接して設けられた手段と、筒形
    部材と拡張部材との間の相対回転運動を防止するために
    両部材上に協働係合するように前記筒形部材を取り付け
    るための手段に設けられた手段と、ホーニング運転中前
    記筒形部材の外面の直径を変更するように回転中に前記
    筒形部材と前記拡張部材との間の相対的な軸方向運動を
    行うようにホーニング盤上の手段と係合するために前記
    拡張部材上に設けられた手段とを備えることを特徴とす
    るホーニング工具。
18. 【請求項１８】ホーニング運転中調節可能でかつ回転軸
    線を中心として回転可能なホーニングマンドレルにおい
    て、それぞれ内外面と端から端まで貫通して延びる道路
    とを有するほぼ筒形の細長い第１及び第２の部材を備
    え、これらの筒形部材が協働係合可能な連結手段を備え
    た隣接する端部を有し、この連結手段により前記両部材
    を整列して一緒に結合でき、少なくとも一方の前記筒形
    部材の内面がほぼその全長にわたってテーパを付けら
    れ、前記一方の筒形部材の外面の少なくとも一部が研磨
    材粒子を有し、かつこの部材をホーニング運転中全長に
    沿って一様に拡張収縮できるようにするためにこの部材
    の一側面に沿って全長にわたって設けられた手段を有
    し、他方の前記筒形部材がホーニング盤上で回転するよ
    うにこの部材を取り付けるためにこの部材の一端部に隣
    接して設けられた手段を有し、また前記第１及び第２の
    筒形部材の中の整列された通路を貫通して延びるように
    挿入され前記一方の筒形部材のテーパを付けられた内面
    と面同志接触するための軸方向にテーパを付けられた外
    面を有する細長い拡張部材と、前記第１及び第２の筒形
    部材の少なくとも一つと前記拡張部材との間の相対回転
    運動を防止するために両部材に協働係合する別の手段
    と、ホーニング運転中少なくとも前記一方の筒形部材の
    直径を変更するように回転中に前記筒形部材と前記拡張
    部材との間の相対的軸方向運動を行うために拡張部材に
    係合可能にホーニング盤上に設けられた手段とを備える
    ことを特徴とするホーニングマンドレル。
19. 【請求項１９】前記一方の筒形部材の一側面に沿って設
    けられた前記手段が、この部材の全長にわたって延びる
    溝を備えることを特徴とする請求項18記載のホーニング
    マンドレル。
20. 【請求項２０】前記第１及び第２の筒形部材に協働係合
    するための前記手段が連結用のフランジと溝とを備え、
    前記フランジが一方の筒形部材上に設けられ、前記フラ
    ンジを収容するための溝が他方の筒形部材上に設けられ
    ることを特徴とする請求項18記載のホーニングマンドレ
    ル。
21. 【請求項２１】前記第１及び第２の筒形部材に協働係合
    するための前記手段が、前記筒形部材の少なくとも一方
    を全長に沿って一様に拡張収縮可能にするための手段を
    備えることを特徴とする請求項18記載のホーニングマン
    ドレル。
22. 【請求項２２】前記拡張部材が前記第１及び第２の筒形
    部材上の協働係合可能な手段を係合状態に保ち、かつ両
    筒形部材を整列状態に保つことを特徴とする請求項20記
    載のホーニングマンドレル。