JPH09109017A

JPH09109017A - ホーニング加工方法

Info

Publication number: JPH09109017A
Application number: JP29734595A
Authority: JP
Inventors: Terutoshi Yomo; 照敏四方
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】外球面などのホーニング加工において加工精
度を落とすことなく研削効率を高める。【解決手段】砥石の回転、加工物の回転および加工物
の球面に沿った砥石の揺動により外球面を加工するホー
ニング方法であって、砥石の回転方向を任意の間隔で変
えながら加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホーニング加工方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の球面ホーニング加工方法として
は、特公平3-29545 号公報、特願昭62-45966号記載の技
術が知られている。これは、加工物を挾むように配置し
た２つ砥石の回転、加工物の回転および加工物の球面に
沿った砥石の揺動により球面を仕上げるものである。ま
た、円筒内面のホーニング加工方法として、ホーニング
ヘッドに取り付けられた砥石を加工面に押し付けながら
同ヘッドを回転・往復運動させる技術も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のいずれ
の加工方法においても、砥石（ホーニングヘッド）は一
方向にのみ回転し、正逆両転することはない。そのた
め、研削方向が一方向になり十分な研削力が得られな
い。その結果、研削に時間がかかり、砥石の摩耗も大き
いといった問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
消するため、砥石を正逆両転させて加工を行うことを特
徴とするものである。この方法は、外球面・内球面・円
筒外周面・円筒内周面・環状テーパー面のいずれの加工
にも適用することができる。

【０００５】本発明方法を加工対象ごとに説明すると次
の通りとなる。外球面の加工方法は、砥石の回転、加工
物の回転および加工物の球面に沿った砥石の揺動により
外球面を加工するホーニング加工方法であって、前記砥
石は回転軸が単一で、砥石の回転方向を任意の間隔で変
えながら加工を行うことを特徴とする。内球面の加工方
法は、砥石の回転、加工物の回転および加工物の球面に
沿った砥石の揺動により内球面を加工するホーニング加
工方法であって、前記砥石の回転方向を任意の間隔で変
えながら加工を行うことを特徴とする。

【０００６】円筒外周面の加工方法は、少なくとも１つ
の砥石を具えたホーニングヘッドを回転・往復運動させ
ながら円筒外周面を加工するホーニング加工方法であっ
て、前記ホーニングヘッドの回転方向を任意の間隔で変
えながら加工を行うことを特徴とする。円筒内周面の加
工方法は、少なくとも１つの砥石を具えたホーニングヘ
ッドを回転・往復運動させながら円筒内周面を加工する
ホーニング加工方法であって、前記ホーニングヘッドの
回転方向を任意の間隔で変えながら加工を行うことを特
徴とする。環状部材開口縁におけるテーパー面の加工方
法は、少なくとも１つの砥石を具えたホーニングヘッド
の回転運動により環状部材の内周面または外周面をテー
パー状に加工するホーニング加工方法であって、前記ホ
ーニングヘッドの回転方向を任意の間隔で変えながら加
工を行うことを特徴とする。

【０００７】そして、上記５つの加工方法において、全
加工時間のうち、最初の２／３〜４／５程度の間は、砥
石の回転速度を低速、砥石の加工面への押し付けを高圧
で行い、残りの１／３〜１／５程度の間は、砥石の回転
速度を高速、砥石の加工面への押し付けを低圧で行うこ
とが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明の加工原理を図１に基づいて説明する。
図１は円筒内周面を加工する砥石１の一つを示すもの
で、矢印方向に回転される。ホーニング加工において、
最も研削に作用するのは砥石１の回転方向前部である。
一方、最も摩耗が激しいのもその箇所（摩耗箇所を破線
で示す）であるため、砥石１の回転が一方向であれば回
転方向前部だけが摩耗し、効率的に加工することができ
ない。これに対して双方向の回転とすれば、摩耗してい
ない回転方向後部の砥石が研削に作用するため、効率的
な加工を行うことができる。併せて砥石の摩耗が偏らな
いため、精度よく加工でき、砥石の寿命も長くすること
ができる。また、正逆両転して研削すれば、砥石は新た
な研削軌道を通ることになり、より効率的な研削を行う
ことができる。

【０００９】そして、加工の前段と後段において砥石の
回転速度と加工面への押し付け圧力とを変えることでよ
り効率的な研削を行うことができる。即ち、加工の前段
を荒加工し、後段を仕上げ加工することで高精度の加工
を効率良く行っているのである。前段・後段は、研削時
間のうち、最初の２／３〜４／５程度の間を前段、残り
の１／３〜１／５程度の間を後段とする。そして、前段
において、砥石の回転を低速、砥石の加工面への押し付
けを高圧で行う。一方、後段では、砥石の回転を高速、
砥石の加工面への押し付けを低圧で行う。荒加工・仕上
げ加工の時間がこの範囲を逸脱すると、効率的に加工を
行うことができない。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（外球面の加工）外球面の加工対象としては、例えばボ
ールバルブや油圧ポンプのピストンなどが挙げられる。
ボールバルブを加工する際の砥石の配置を図２の平面図
に、加工装置の正面図を図３に示す。加工物Ｗ（ボール
バルブ）は装置の加工物取付軸２に保持されており、そ
の一側から球面に環状の砥石１を当接して研削を行う。
用いる砥石１は、加工物Ｗとの接触面、すなわち外周縁
から内周縁にいたる面が加工物Ｗの球面に沿った湾曲面
で構成されたものである。ここで、加工物Ｗは取付軸２
を回転軸としてモータ３の駆動により一方向に回転さ
れ、砥石１は砥石軸４を回転軸として回転されると共
に、加工物Ｗの球面に沿って揺動される。砥石１はタイ
マーにより予め設定した間隔で正逆反転を繰り返す。ま
た、砥石１の揺動は、砥石の駆動部５が固定された回転
盤６を回転軸７を中心として揺動させることで行う。

【００１１】従来の加工に用いた装置（特公平3-29545
号公報参照）では、同じ方向に回転する２本の軸に砥石
を保持し、これで加工物を挟み込むようにして加工して
いる。もし砥石が一方向の回転で１軸しかなければ、加
工物の研削面において、砥石の回転と加工物の回転とが
同じ方向の箇所では研削抵抗少なく、両者が対向する箇
所では研削抵抗が大きいため、研削程度に差が生じ加工
精度が低下する。そのため、２つの砥石で加工物を挟み
込み、研削程度に差が生じることを相殺していた。

【００１２】本発明では、砥石軸が１本しかないもの
の、これが正逆両転することで研削程度に差が生じるこ
とを防止した。また、正逆両転することにより、一方向
しか回転しない場合に対して新たな研削軌道を生み出
し、より効率的な研削が可能になる。即ち、１つの砥石
で２つの砥石を用いた加工よりも加工効率を高め、従来
と同等以上の精度（真球度５μｍ以下）を実現すること
ができる。なお、外球面の加工には、図４に示すよう
に、環状加工物Ｗの外周縁を球面加工する場合も含まれ
る。

【００１３】（内球面の加工）内球面の加工の具体例と
しては、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に記載するものが挙げら
れる。いずれの場合も、加工物Ｗの回転（一方向）、砥
石１の回転、加工球面に沿った砥石の揺動により加工が
行われる。（Ａ）は、貫通する孔の両開口径が等しく、
内側壁が球面で構成されたものを加工する際の説明図で
ある。研削は砥石軸４の先端を挾んで対向する位置に固
定された２つの砥石１で行われる。（Ｂ）は、貫通する
孔の両開口径が異なり、内側壁が球面で構成されたもの
を加工する際の説明図である。研削は砥石軸４の先端に
球面に適合するよう所定の角度をもって固定された一対
の砥石１で行われる。（Ｃ）は、球面で構成されたくぼ
みを有するものを加工する際の説明図である。研削は砥
石軸４の先端に固定された半球状の砥石１で行われる。
いずれの場合においても、砥石を正逆両転させること
で、新たな研削軌道を創り出し、効率的な加工を行うこ
とができる。

【００１４】（円筒外周面の加工）図６に基づいて円筒
外周面の加工状況を説明する。ほぼ円筒状のホーニング
ヘッドの内周に複数の砥石が具えられ、加工物Ｗは同ヘ
ッドの内周に配置される。ホーニングヘッドは砥石１を
中心側に押圧するよう構成され、加工は砥石１を加工面
に押し付けながらホーニングヘッドを回転し、かつ加工
物の軸方向に往復運動して行われる。その際、ホーニン
グヘッドの回転方向を所定の間隔で変えながら加工す
る。なお、ホーニングヘッドに固定される砥石１の数は
少なくとも一つあればよい。ここでは４つとした。この
ように、ホーニングヘッドを反転させながら加工するこ
とで、新たな研削軌道を創り、効率的な加工を行うので
ある。

【００１５】（円筒内周面の加工）図７に基づいて円筒
内周面の加工状況を説明する。ほぼ円筒状のホーニング
ヘッドの内周に複数の砥石１が具えられ、加工物Ｗは同
ヘッドの外周に配置される。ホーニングヘッドは砥石を
外周側に押圧するよう構成され、加工は砥石１を加工面
に押し付けながらホーニングヘッドを回転し、かつ加工
物の軸方向に往復運動して行われる。その際、ホーニン
グヘッドの回転方向を所定の間隔で変えながら加工す
る。なお、ホーニングヘッドに固定される砥石の数は少
なくとも一つあればよい。ここでは４つとした。このよ
うに、ホーニングヘッドを反転させながら加工すること
で、新たな研削軌道を創り、効率的な加工を行うのであ
る。

【００１６】（環状部材開口縁におけるテーパー面の加
工）図８に基づいて環状テーパー面の加工状況を説明す
る。同図はテーパー面を加工する装置のホーニングヘッ
ドを示す。加工物Ｗは薄い環状部材で、内周縁にテーパ
ー面を具え、そこに砥石１が対向される。砥石１は、砥
石軸２の先端にテーパー面に適合する傾斜をもって固定
されている。このヘッドでは、砥石軸２の周囲に計６つ
の砥石を装着した。砥石軸２はスプリング８を具え、所
定の押圧力で砥石１を加工物Ｗに押し付けながら回転さ
れる。ここでも砥石軸１を所定の間隔で正逆両転するこ
とで効率的な切削を行うことができる。なお、環状テー
パー面の加工には、環状部材の内周縁をテーパー状に加
工する場合の他、外周面をテーパー状に加工する場合も
含まれる。

【００１７】

【実施例】実施例１→外球面の加工実際に外球面の加工を行ってみた。加工条件は次の通り
である。加工物加工対象：加圧流動床複合発電設備の高温脱塵装置の下
部メタルホルダサイズ：９５Ｒ×上１７１φ×下１８５φ（ｍｍ）材質：ＳＵＳ３０４砥石材質：ＷＡ＋クリスタル粒度：♯５００＋♯１５００研削条件砥石の反転サイクル：３０秒加工前段（最初の２／３）砥石の回転速度：２００ｒｐｍ砥石の加工物への押圧力：３．５ｋｇ／ｃｍ² 加工後段（残りの１／３）砥石の回転速度：３００ｒｐｍ砥石の加工物への押圧力：２ｋｇ／ｃｍ² トータル加工時間：２０分結果上記研削の結果、真球度は２．５μｍと極めて良好であ
った。また、比較例として、特公平3-29545 号公報に記
載された、砥石が２軸で、回転方向が一方向の装置を用
いて同様の加工を行ったところ、３０分間加工したにも
かかわらず真球度は１０μｍと低かった。

【００１８】実施例２→環状テーパー面の加工実際に環状部材における内周縁のテーパ加工を行ってみ
た。加工条件は次の通りである。加工物加工対象：加圧流動床複合発電設備の高温脱塵装置のテ
ーパリング（図７のＷ参照）サイズ：上１８２φ×下１７１φ×２３ｔ（ｍｍ）材質：ＳＵＳ３１６砥石材質：ＷＡ＋クリスタル粒度：♯５００＋♯１５００研削条件砥石の反転サイクル：３０秒加工前段（最初の２／３）砥石の回転速度：２００ｒｐｍ砥石の加工物への押圧力：３．５ｋｇ／ｃｍ² 加工後段（残りの１／３）砥石の回転速度：３００ｒｐｍ砥石の加工物への押圧力：２ｋｇ／ｃｍ² トータル加工時間：２０分結果その結果、真球度は３．１μｍと極めて良好であった。
一方、一方向にのみ回転させて加工した比較例では、３
５分加工したにもかかわらず、真球度は１２μｍと低か
った。

【００１９】実施例３→筒状部材内周面の加工実際に内周面の加工を行ってみた。加工条件は次の通り
である。加工物加工対象：シリンダサイズ：５７φ×２５０Ｌ（ｍｍ）材質：ＳＣＭ４１５砥石材質：ＷＡ粒度：♯３２５研削条件砥石の反転サイクル：一往復毎加工前段（最初の２／３）砥石の回転速度：５００ｒｐｍ砥石の加工物への押圧力：４ｋｇ／ｃｍ² 加工後段（残りの１／３）砥石の回転速度：６００ｒｐｍ砥石の加工物への押圧力：３ｋｇ／ｃｍ² トータル加工時間：１５分結果その結果、真円度は２．９５μｍと極めて良好であっ
た。一方、一方向にのみ回転させて加工した比較例で
は、２５分加工したにもかかわらず、真円度は１０μｍ
と低かった。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、砥石を正逆両転させることで砥石を研削に効果的に
作用させ、従来よりも研削効率を高めることができる。
特に、外球面の加工においては、１つの砥石で従来と同
様の精度の加工をより効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の原理を説明する砥石の断面図であ
る。

【図２】外球面を加工する際の砥石と加工物の状態を示
す説明図。

【図３】本発明方法の実施に用いる外球面ホーニング装
置を示す概略図。

【図４】外周縁を外球面加工した環状部材の断面図。

【図５】内球面をする際の加工物と砥石を示す説明図
で、（Ａ）は球状の貫通孔が形成された場合、（Ｂ）は
半球状のくぼみの頂点部が貫通して開口された場合、
（Ｃ）は球状のくぼみを形成する場合を示す。

【図６】円筒外周面の加工状況を示すもので、（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は断面図。

【図７】円筒内周面の加工状況を示すもので、（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は断面図。

【図８】環状部材の内周面をテーパー加工する装置のホ
ーンヘッドを示す断面図。

【符号の説明】

１砥石２取付軸３モータ４砥石軸５駆動部６回転盤７回転軸８スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥石の回転、加工物の回転および加工物
の球面に沿った砥石の揺動により外球面を加工するホー
ニング加工方法であって、前記砥石は回転軸が単一で、砥石の回転方向を任意の間
隔で正逆に変えながら加工を行うことを特徴とする外球
面ホーニング加工方法。
【請求項２】砥石の回転、加工物の回転および加工物
の球面に沿った砥石の揺動により内球面を加工するホー
ニング加工方法であって、前記砥石の回転方向を任意の間隔で正逆に変えながら加
工を行うことを特徴とする内球面ホーニング加工方法。
【請求項３】少なくとも１つの砥石を具えたホーニン
グヘッドの回転・往復運動により円筒外周面を加工する
ホーニング加工方法であって、前記ホーニングヘッドの回転方向を任意の間隔で正逆に
変えながら加工を行うことを特徴とする円筒外周面ホー
ニング加工方法。
【請求項４】少なくとも１つの砥石を具えたホーニン
グヘッドの回転・往復運動により円筒内周面を加工する
ホーニング加工方法であって、前記ホーニングヘッドの回転方向を任意の間隔で正逆に
変えながら加工を行うことを特徴とする円筒内周面ホー
ニング加工方法。
【請求項５】少なくとも１つの砥石を具えたホーニン
グヘッドの回転運動により環状部材の内周縁または外周
縁をテーパー状に加工するホーニング加工方法であっ
て、前記ホーニングヘッドの回転方向を任意の間隔で正逆に
変えながら加工を行うことを特徴とする環状テーパー面
のホーニング加工方法。
【請求項６】加工時間のうち、最初の２／３〜４／５
程度の間は砥石の回転速度を低速、砥石の加工面への押
し付けを高圧で行い、残りの１／３〜１／５程度の間は
砥石の回転速度を高速、砥石の加工面への押し付けを低
圧で行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに
記載のホーニング加工方法。