JP2006043818A

JP2006043818A - ホーニング加工装置及び加工方法

Info

Publication number: JP2006043818A
Application number: JP2004228537A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Ito; 輝之伊藤; Yoshiaki Hayashi; 義明林; Yasuo Nagai; 靖雄永井
Original assignee: Houko Co Ltd
Current assignee: JTEKT Grinding Systems Corp
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】研削砥粒部を微細でかつ高精度に拡張制御でき、しかも、主軸を回転しながら研削砥粒部を拡張することができるホーニング加工装置及び加工方法を提供する。
【解決手段】軸方向に移動可能なテーパコーン５９と、テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリット７５、７６を有する研削砥粒部７９とを備えた工具１０と、前記テーパコーンを軸方向に移動させる拡張駆動軸３１を回転可能に挿通した主軸１１とを備え、主軸１１を回転駆動する親サーボモータ１５と、拡張駆動軸３１を回転駆動する子サーボモータ３２を、同期かつ回転位相差を付与するように同期回転制御装置４７で回転制御するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転駆動される工具によって工作物の下穴をホーニング加工する加工装置及び加工方法に関する。

従来から、回転するホーニング加工砥石を軸線方向に送り移動して工作物の穴内周面をホーニング加工することが行われている。係るホーニング加工砥石は、通常研削砥粒部の外径を加工すべき工作物の仕上げ径に調整できるように、あるいはまた、砥石の磨耗を補正するために、拡大縮小できる構造になっている。このために、ホーニング加工砥石には円周上複数のスリットが形成され、このスリット内にテーパコーンを軸方向に移動可能に挿入し、このテーパコーンをねじ作用によって軸方向に移動させることにより、ホーニング加工砥石を弾性的に拡張させることができるようになっている。

ところで、この種のホーニング加工において、例えば特許文献１に記載されているように、研削砥粒部を機械的に拡大縮小できるようにしたホーニング加工装置が知られており、係るホーニング加工装置によれば、研削砥粒部を自動的に拡大縮小できる利点がある。
特開２０００−３４３３２７（段落００２０、００４３、図２，３）

しかしながら、上記した従来のホーニング加工装置では、研削砥粒部を拡大縮小させるテーパコーンを、歯車等を用いた機械的な機構により作動させるようになっているので、拡張精度が粗く、１ミクロンメータ単位での精密な拡張が難しい問題がある。しかも、上記した従来のホーニング加工装置においては、研削砥粒部の拡張時には、主軸を停止させ、その状態でモータにより回転シャフトを回転して研削砥粒部を拡張させるようになっているので、工作物を加工しながら研削砥粒部を拡張することができない難点があり、ホーニングできる加工内容が制約される問題があった。

また、工作物の下穴の口元から奥にホーニング加工砥石を送り込む止り穴のホーニング加工においては、研削砥粒部の先端部が磨耗するので、工作物の加工精度に影響を及ぼしやすく、このため、砥石寿命が短く、高精度なホーニング加工が難しい問題があった。

本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部を微細でかつ高精度に拡張制御でき、しかも、主軸を回転しながら研削砥粒部を拡張することができるホーニング加工装置、並びに工作物の止り穴を高精度かつ効率的に加工できるホーニング加工方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、前記テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、主軸との相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、さらに前記主軸を回転駆動する親サーボモータと、前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータと、前記親サーボモータ及び子サーボモータを同期してかつ回転位相差を付与するように回転制御する同期回転制御装置とを備えたことである。

請求項２に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、前記主軸の先端に装着される工具ホルダー、及び前記工具ホルダーの先端に装着されるホーニング加工砥石とからなり、前記ホーニング加工砥石は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、このテーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、さらに前記主軸を回転駆動する親サーボモータと、前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータと、前記親サーボモータ及び子サーボモータを同期してかつ回転位相差を付与するように回転制御する同期回転制御装置とを備え、前記工具ホルダーには、前記主軸に対する拡張駆動軸の相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットが回転可能に支持されていることである。

請求項３に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸と、該主軸を回転駆動する主軸駆動装置とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、前記主軸の先端に装着される工具ホルダーと、この工具ホルダーに前記主軸の軸線と直交する面内でフローティング可能に支持されたフローティング体と、このフローティング体の先端に装着されるホーニング加工砥石とからなり、前記ホーニング加工砥石は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、前記テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、前記拡張駆動軸の主軸に対する相対回転により前記テーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットが前記フローティング体に回転可能に支持されていることである。

請求項４に記載の発明に係るホーニング加工装置の構成上の特徴は、請求項３において、前記回転ナットと前記拡張駆動軸とを、回転ナットのフローティングを許容して連結する拡張連結軸を備えたことである。

請求項５に記載の発明に係るホーニング加工方法の構成上の特徴は、止り穴からなる工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸を主軸ヘッドに回転可能に支承し、前記主軸ヘッドを送り装置により工作物に対し相対的に移動させて前記工具により前記止り穴をホーニング加工するホーニング加工方法にして、前記工具は、テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張縮小するスリットを有する研削砥粒部を備え、前記主軸は、主軸との相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、まず工具を縮小した状態で工作物の止り穴の奥側に位置させ、その後、前記主軸を回転駆動する親サーボモータ及び前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータを両者の間に回転位相差を付与するように回転制御して前記研削砥粒部の先端部を拡張させ、次いで、前記親サーボモータと子サーボモータを同期回転制御させ、その状態で、前記工具を工作物に対して止り穴から引き抜く方向に相対移動させて、工作物の止り穴をホーニング加工するようにしたものである。

請求項６に記載の発明に係るホーニング加工方法の構成上の特徴は、請求項５において、前記親サーボモータ及び子サーボモータ間に付与される回転位相差によって、前記研削砥粒部の先端部の円筒状仕上げ部及びその後端側の食付き角部にて工作物の止り穴の取代のほとんどをホーニング加工できるように研削砥粒部の先端部を拡張させ、工作物の止り穴をワンパスでホーニング加工するようにしたものである。

請求項１に係るホーニング加工装置によれば、主軸とこれに挿通された拡張駆動軸との相対回転によって、テーパコーンを軸方向に移動させて研削砥粒部を拡張させるようにするとともに、主軸を回転駆動する親サーボモータと、拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータを、同期かつ回転位相差を付与するように回転制御する構成であるので、研削砥粒部を自動的に、しかも微細に拡張制御することができ、高精度なホーニング加工を行い得る効果がある。

請求項２に係るホーニング加工装置によれば、上記の構成に加え、工具ホルダーには、主軸に対する拡張駆動軸の相対回転によってテーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットを、工具ホルダーに回転可能に支持した構成であるので、工具ホルダーに回転ナットを無理なく収納でき、研削砥粒部の微細な拡張を容易に行い得る効果がある。

請求項３、請求項４に係るホーニング加工装置によれば、ホーニング加工砥石を装着したフローティング体を工具ホルダーにフローティングに可能に支持し、自動拡張機能を持ったホーニング加工砥石を工作物の下穴に倣ってフローティングできるようにしたので、下穴の中心とホーニング加工砥石の中心との芯ずれ等の影響を受けることなく、高精度なホーニング加工を行い得る効果がある。

請求項５に係るホーニング加工方法によれば、工具を縮小した状態で工作物の止り穴の奥側に位置させ、その状態で主軸と拡張駆動軸との間に回転位相差を付与して研削砥粒部の先端部を拡張させ、次いで、主軸と拡張駆動軸とを同期回転制御させながら、工具を止り穴から引き抜く方向に相対移動させて、工作物の止り穴をホーニング加工するようにしたので、止り穴の取代のほとんどを効率よくホーニング加工でき、しかも、研削砥粒部の先端部の磨耗がないため、工作物の止り穴の奥側まで高精度にホーニング加工できる効果がある。

請求項６に係るホーニング加工方法によれば、親サーボモータ及び子サーボモータ間に付与される回転位相差によって、前記研削砥粒部の先端部の円筒状仕上げ部及びその後端側の食付き角部にて工作物の止り穴の取代のほとんどをホーニング加工できるように研削砥粒部の先端部を拡張させるようにしたので、前記請求項５における効果に加え、工作物の止り穴をワンパスで高精度かつ高効率にホーニング加工できる効果がある。

以下、本発明に係るホーニング加工装置及び加工方法の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、ベッド１上にコラム２が立設され、本体３を構成している。また、ベッド１上には、ホーニング加工される下穴が穿設された工作物Ｗが取付けられている。コラム２には主軸ヘッド４が上下方向（送り方向）に摺動可能に装架され、ボールねじ機構５を介してサーボモータ６により往復移動される。ボールねじ機構５及びサーボモータ６により主軸ヘッド４を工作物Ｗに向かって進退移動させる送り装置７が構成され、数値制御装置５０からの指令に基づいてサーボモータ６が回転駆動されると、主軸ヘッド４が指令された送り速度で指令された送り量だけ移動される。

主軸ヘッド４には、図２に示すように、主軸１１が送り方向に摺動可能かつ回転可能に支承され、この主軸１１の先端に工作物Ｗの下穴をホーニング加工する工具としてのホーニング加工砥石１０が取付けられる。すなわち、主軸ヘッド４には、案内筒１２が固定され、案内筒１２内に主軸１１がストロークボールベアリング１３，１４により下部と上部を摺動かつ回転可能に支承されている。主軸１１は主軸ヘッド４上に設置された主軸駆動装置を構成する親サーボモータ１５によりベルト伝動機構１６を介して回転駆動されるとともに、オシレーション装置１７によりオシレーションが付与される。

オシレーション装置１７は、主軸ヘッド４にヒンジピン１８により主軸１１の軸線と直角な揺動軸線の回りに揺動可能に枢着されたリンク部材１９と、前記主軸１１に軸受２０を介して相対回転可能に支持された連結部材２１とを備え、この連結部材２１に前記リンク部材１９が、主軸軸線方向の相対移動を規制されて連結されている。連結部材２１は回り止めピン２２により、主軸ヘッド４に回り止めされている。リンク部材１９の一端は、後述するスプリングのばね力により、カム機構２３のローラ２４に当接されている。カム機構２３のローラ２４は図略のサーボモータにより偏心回転され、このローラ２４の偏心回転によりリンク部材１９がヒンジピン１８を中心にして揺動される。かかるリンク部材１９の揺動により、連結部材２１を介して主軸１１が所定のストロークだけオシレーションされる。連結部材２１の上方には、主軸１１に係止されプーリ２５が設けられ、このプーリ２５にタイミングベルト２６を介して連結されたプーリ２７が前記親サーボモータ１５のモータ軸２８に係止されている。これらプーリ２５、２７及びタイミングベルト２６により、前記ベルト伝動機構１６を構成している。

前記主軸１１内には、拡張駆動軸３１が回転可能に挿通され、拡張駆動軸３１の上端は主軸１１の上端より突出されている。拡張駆動軸３１は、主軸ヘッド４上に設置された拡張駆動軸駆動装置を構成する子サーボモータ３２によりベルト伝動機構３３を介して回転駆動される。すなわち、前記拡張駆動軸３１の突出端にはプーリ３４が係止され、このプーリ３４にタイミングベルト３５を介して連結されたプーリ３６が子サーボモータ３２のモータ軸３７に係止されている。かかるプーリ３４、３６及びタイミングベルト３５により、前記ベルト伝動機構３３を構成している。

前記拡張駆動軸３１に係止されたプーリ３４は、主軸１１にベアリング３８を介して回転可能に支持されたばね受けリング３９に連結され、このばね受けリング３９の下端にベアリング４０が装着されている。主軸ヘッド４には、ばね受けリング３９を取り囲むように固定リング４１が固定され、この固定リング４１の上端に設けられたばね受け部４２と前記ベアリング４０との間に、主軸１１を下方に付勢する弾機部材としての圧縮スプリング４３が介挿されている。かかる圧縮スプリング４３によって主軸１１が下方に付勢され、これにより、連結部材２１を介してリンク部材１９をカム機構２３のローラ２４に当接させる方向に付勢している。

前記親サーボモータ１５及び子サーボモータ３２は、図３に示すように、サーボアンプ４５、４６を介して同期回転制御装置４７に接続されている。同期回転制御装置４７は、数値制御装置５０からの同期回転指令Ｃ１及び拡張切込指令Ｃ２に基づいて制御され、親サーボモータ１５及び子サーボモータ３２を同期して回転制御したり、定められた位相角度だけ相対回転させるようになっている。

前記主軸１１の下端には、図４に示すように、ホルダー装着穴５１が形成され、このホルダー装着穴５１に工具ホルダー５２のシャンク部５２ａが着脱可能に装着されている。工具ホルダー５２の下端には工具装着穴５３が形成され、この工具装着穴５３にホーニング加工砥石１０のシャンク部１０ａがコレット１０ｂを介して着脱可能に装着されている。工具ホルダー５２内の回転中心部には、回転ナット５５が一対のスラストベアリング５６、５７によって回転のみ可能に支持されている。回転ナット５５は工具ホルダー５２を貫通する連結軸５８によって前記拡張駆動軸３１の下端に結合され、拡張駆動軸３１の回転が連結軸５８を介して回転ナット５５に伝達される。

ホーニング加工砥石１０内には、先端にテーパコーン５９を形成した拡張テーパコーン軸６０が回り止めピン６１によって軸方向摺動のみ可能に挿通され、この拡張テーパコーン軸６０の上端に雄ねじ６２が形成されている。雄ねじ６２は前記回転ナット５５に形成された雌ねじ６３に螺合されている。これにより、拡張駆動軸３１によって回転ナット５５が回転されると、拡張テーパコーン軸６０とともにテーパコーン５９がねじ作用により軸方向に移動されるようになる。

次に、前記工具ホルダー５２の先端に装着されるホーニング加工砥石１０の具体的な構成を、図５、図６、図７に基づいて説明する。

ホーニング加工砥石１０の円筒状の砥石本体７１の先端部には、円筒状仕上げ部７２と、この円筒状仕上げ部７２の上端に接続され上方に向かって径が縮小するテーパ状の喰付き角部７３が形成されている。砥石本体７１の先端部外周には、複数（例えば６本）の油溝７４が円周上等間隔に軸線方向に沿って刻設されている。各油溝７４の底部には、切断面が半径方向を向く第１スリット７５及び第２スリット７６が隣接する油溝７４内に交互に設けられている。第１スリット７５は喰付き角部７３の前端より僅かに前方に設けた繋部７５ａによって前方スリット７５ｂと後方スリット７５ｃとに分割され、第２スリット７６の先端は仕上げ部７２の先端となる砥石本体７１の下端で繋部７６ａによって連結されている。隣接する油溝７４間のランド部７７には砥粒７８が結合保持されて研削砥粒部７９が形成されている。このように、第１スリット７５及び第２スリット７６は、円筒状仕上げ部７２及び喰付き角部７３が拡張できるように、隣接するスリットの軸方向位置関係が異なる千鳥状に切断されている。

砥石本体７１の先端内周には、先端に向かって小径となるテーパ穴８０が形成され、このテーパ穴８０に前述したテーパコーン５９が嵌合されている。砥石本体７１の先端部はスリット７５、７６が形成されて弾性変形できるようになっているので、テーパコーン５９が下方に移動されると、砥石本体７１の先端部が外方に拡張され、一方、砥石本体７１の後端部はリジット構造のため拡張されず、その結果、前述したように、砥石本体７１の先端部に拡張された円筒状仕上げ部７２が形成されるとともに、円筒状仕上げ部７２の後端に後方に向かって先細りとなるテーパ状食付き角部７３が形成される。

次に、上記した第１の実施形態における作動を、止り穴Ｗ１からなる工作物Ｗの下穴をホーニング加工する例について説明する。図１に示す原位置状態においては、主軸８の先端に工具ホルダー５２を介して装着されたホーニング加工砥石１０の円筒状仕上げ部７２は、図８に示すように、工作物Ｗの止り穴（下穴）Ｗ１の取代に余裕代を加えた量まで縮小されている。その状態で、ベッド１上に工作物Ｗが取付けられ、起動ボタンが押されると、主軸ヘッド４がサーボモータ６の回転によりボールねじ機構５を介して下方に移動され、ホーニング加工砥石１０が工作物Ｗの止り穴Ｗ１に挿入される。

主軸ヘッド４が指令された位置まで下降され、ホーニング加工砥石１０が工作物Ｗの止り穴Ｗ１の奥まで挿入される（図８の状態）と、数値制御装置５０から拡張切込指令Ｃ２が発せられ、これに基づいて、同期回転制御装置４７により、主軸８が親サーボモータ１５により回転駆動制御されるとともに、拡張駆動軸３１が子サーボモータ３２により親サーボモータ１５と所定の相対回転速度でかつ所定の回転位相差をもつように回転駆動制御される。同時に、主軸８はオシレーション装置１７により上下方向にオシレーションされる。

かかる親サーボモータ１５と子サーボモータ３２の相対回転制御により、拡張駆動軸３１が主軸１１に対して定められた回転位相差だけ相対回転され、テーパコーン５９が回転ナット５５のねじ作用により、下方向に所定の移動速度で所定量移動される。これにより、砥石本体７１の先端部の円筒状仕上げ部７２は、予め設定された拡張速度で設定された量（取代部分Ｗ１ａに相当する量）だけ拡張され、図９に示すように、工作物Ｗの止り穴Ｗ１の内周面を、円筒状仕上げ部７２及び食付き角部７３によりプランジ加工にてホーニング加工する。

続いて、数値制御装置５０からの同期回転指令Ｃ１に基づいて、親サーボモータ１５と子サーボモータ３２が同期回転制御装置４７により同期回転制御され、その状態で、主軸ヘッド４がサーボモータ６の回転によりボールねじ機構５を介して上方に移動され、食付き角部７３によって工作物Ｗの止り穴Ｗ１の取代部分Ｗ１ａをホーニング加工しながら、円筒状仕上げ部７２で仕上げる。そして、主軸ヘッド４は、円筒状仕上げ部７２が工作物Ｗの口元から抜ける位置まで、主軸１１にオシレーションを与えられながら上昇され、ワンパスで工作物Ｗの止り穴Ｗ１を所定の加工寸法にストレートにホーニング加工する。

この場合、ホーニング加工砥石１０は、スリット長さを変化させることにより、食付き角部７３の長さを最適にできる。従って、ホーニング加工時の研削砥粒部７９の加工負担をある程度の長さをもつ食付き角部７３で受け持つことにより、加工負荷を軽減することができる。これにより、ホーニング加工砥石１０の変形を小さくできるとともに、研削砥粒部７９の磨耗を少なくして、ホーニングの加工精度とホーニング加工砥石１０の寿命を向上させることができる。

なお、上記したように、１回の上昇サイクルで工作物Ｗをワンパス加工することができる他、荒、仕上げサイクルのような複数サイクルによってホーニング加工することもでき、また、下穴の長さ方向の一部分を複数サイクル加工することにより、下穴の円筒度精度を修正したり、傾向を付けたりすることもできる。

図１０は、本発明の第２の実施形態を示すもので、この実施形態は、工作物Ｗの下穴が通し穴Ｗ２の場合のホーニング加工に適したホーニング加工砥石８１である。かかるホーニング加工砥石８１は、前述した実施形態と同様に、主軸１１に装着された工具ホルダー５２に装着される。ホーニング加工砥石８１の砥石本体８２の先端部には、工作物Ｗの通し穴Ｗ２に円滑に入るように、先端に面取が形成されたフロントガイド８３が形成されている。また、砥石本体８２に形成された研削砥粒部８４の軸方向中央部にはスリット８５が円周上複数形成され、このスリット８５の軸方向中央位置に対応して先端に向かって大径となるテーパコーン８６が嵌合されている。そして、このテーパコーン８６が拡張テーパコーン軸８７とともに上方に移動されると、研削砥粒部８４の軸方向中央部が最も拡張された円筒状仕上げ部８８となり、この円筒状仕上げ部８８の上下端部に上下方向に向かって先細りとなるテーパ状食付き角部８９、９０がそれぞれ形成される。

従って、この実施形態によれば、前記した同期回転制御装置４７によって主軸１１と拡張駆動軸３１を同期回転制御した状態で、ホーニング加工砥石８１を工作物Ｗの通し穴Ｗ２に向けて下方に送ると、フロントガイド８３が通し穴Ｗ２に嵌合し、その状態で、喰付き角部９０により通し穴Ｗ２が開口部から徐々にホーニング加工されて径が拡大され、次いで円筒状仕上げ部８８が通し穴Ｗ２の内周面をストレートにホーニング加工する。

そして、円筒状仕上げ部８８が通し穴Ｗ２を通過すると、ホーニング加工砥石８１の送りが止められ、その状態で同期回転制御装置４７によって、主軸１１と拡張駆動軸３１が所定の相対回転速度でかつ所定の回転位相差をもつように回転制御される。これにより、テーパコーン８６が軸方向に移動され、円筒状仕上げ部８８をさらに外方に拡張させる。その後、主軸１１と拡張駆動軸３１を再び同期回転させて、ホーニング加工砥石８１を上方に送ると、喰付き角部８９及び円筒状仕上げ部８８によって通し穴Ｗ２の径がさらに拡大されてホーニング加工される。このようにホーニング加工砥石８１の往復動によって工作物Ｗの通し穴Ｗ２が所定寸法にホーニング加工される。

次に本発明の第３の実施形態を図１１、図１２、図１３、図１４に基づいて説明する。

前記主軸１１の下端に形成されたホルダー装着穴５１に装着された工具ホルダー５２の下端には、筒状のカバー９１がボルト９２によって固定され、このカバー９１の下部開口端には調整ナット９３が位置調整可能に螺着されている。カバー９１内には、中間リング９４と、フローティング把持部９５と、テーパリング９６がそれぞれ収納され、中間リング９４と、フローティング把持部９５は半径方向に所定量フローティング可能となっており、テーパリング９６はカバー９１の内周に主軸１１と同心的に摺動可能に案内されている。フローティング把持部９５の下端はカバー９１内より突出され、その下端に形成された工具装着穴９７に、図４に示したのと同様な構成のホーニング加工砥石１０が着脱可能に装着されている。中間リング９４は工具ホルダー５２の下端とフローティング把持部９５の上端との間に挟持され、フローティング把持部９５とテーパリング９６との間にベアリング９８を介して設けた圧縮スプリング９９の付勢力により、後述するガイドボール１０１、１０２を挟んで工具ホルダー５２、中間リング９４、及びフローティング把持部９５の三者が上下方向に接合されるようになっている。

前記工具ホルダー５２の下端に対向する中間リング９４の上端には、図１３に示すように、所定深さの二面幅上層溝１０３が直径方向（Ｘ方向）に形成され、また、フローティング把持部９５の上端に対向する中間リング９４の下端には、図１４に示すように、所定深さの二面幅下層溝１０４が上記上層溝１０３と直交する直径方向（Ｙ方向）に形成されている。一方、中間リング９４の上端に対向する工具ホルダー５２の下端には、前記上層溝１０３に対応して所定高さの二面幅突起１０５が直径線上の2個所に形成され、また、中間リング９４の下端に対向するフローティング把持部９５の上端には、前記下層溝１０４に対応して所定高さの二面幅突起１０６が直径線上の２個所に形成されている。前記二面幅突起１０５の両側と上層溝１０３との各間には、一対のガイドボール１０１が介挿され、これによって中間リング９４は工具ホルダー５２の下端にガイドボール１０１を介して接合されるとともに、ガイドボール１０１に案内されて工具ホルダー５２に対しＸ方向にスライド可能となっている。同様に、前記二面幅突起１０６の両側と下層溝１０４との各間には、一対のガイドボール１０２が介挿され、これによってフローティング把持部９５は中間リング９４の下端にガイドボール１０２を介して接合されるとともに、ガイドボール１０２に案内されて中間リング９４に対しＹ方向にスライド可能となっている。

これにより、フローティング把持部９５は工具ホルダー５２に対し、主軸１１の軸線と直交する水平なＸＹ平面内でフローティング可能となっている。また、角度方向に外力が加わると、Ｘ方向とＹ方向の２列のガイドボール１０１、１０２の一方が支点となって、他方が浮き上がり、フローティング把持部９５は外力が加わった方向に傾き、角度方向のフローティングも可能となる。

前記フローティング把持部９５にはテーパ面１０７が形成され、このテーパ面１０７に係合するテーパ面１０８が前記テーパリング９６に形成されている。そして、前記調整ナット９３の位置調整によりテーパリング９６を圧縮スプリング９９の付勢力に抗して上昇させると、前記両テーパ面１０７、１０８が係合してフローティング把持部９５を回転中心に精度よく位置決めできるようになる。また、調整ナット９３の位置調整によりテーパリング９６を下方に移動させると、前記両テーパ面１０７、１０８の間にクリアランスが生じ、フローティング把持部９５はこのクリアランス分だけフローティング可能となる。このとき、テーパリング９６は回転中心に位置決めされているので、前記両テーパ面１０７、１０８間の僅かなクリアランスでも互いに干渉することなく、フローティング把持部９５の微小な水平方向と角度方向のフローティングを達成することできる。

前記フローティング把持部９５の軸心部には、回転ナット５５が一対のスラストベアリング５６、５７によって回転のみ可能に支持されている。回転ナット５５は工具ホルダー５２を貫通する拡張連結軸１１０によって前記拡張駆動軸３１の下端にフローティング把持部９５のフローティングを許容して連結されている。すなわち、拡張連結軸１１０の両端には、断面が多角形の球面部１１１、１１２が形成され、これら球面部１１１、１１２が拡張駆動軸３１の下端及び回転ナット５５の上端に形成された多角形穴にそれぞれ係合されている。これにより、フローティング把持部９５のフローティングを許容しながら、拡張駆動軸３１の回転を回転ナット５５に伝達できるようになる。

ホーニング加工砥石１０内には、第１の実施形態において述べたと同様に、先端にテーパコーン５９を形成した拡張テーパコーン軸６０が回り止めピン６１によって軸方向摺動のみ可能に挿通され、この拡張テーパコーン軸６０の上端に雄ねじ６２が形成されている。雄ねじ６２は前記回転ナット５５に形成された雌ねじ６３に螺合されている。

上記の実施形態によれば、主軸ヘッド４の下降により、ホーニング加工砥石１０が工作物Ｗの下穴を僅かに加工すると、ホーニング加工砥石１０に作用する半径方向研削力が均衡しホーニング加工砥石１０に偏荷重が作用しないようにホーニング加工砥石１０が工作物Ｗに対してフローティングされ、ホーニング加工砥石１０と工作物Ｗの下穴との中心が一致される。これにより、ホーニング加工砥石１０は、下穴の位置ずれや曲り等の影響を受けることなく、下穴を高い真直度、真円度で高精度にホーニング加工する。

上記した実施形態で述べたホーニング加工砥石１０、８１の構成は、最適な１つの具体例を示したものであり、本発明は実施形態の構成に限定されることなく、同様な機能を有する別の構成を採り得るものであり、同様に、主軸１１と拡張駆動軸３１との同期回転制御、及びホーニング加工砥石１０のフローティング機構についても、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で、種々の構成を採り得ることは勿論である。

本発明の第１の実施形態に係るホーニング盤の全体を示す側面図である。図１に示すホーニング盤の主軸ヘッド部分の拡大断面図である。サーボモータ同期回転制御のシステム構成図である。図１に示すホーニング盤の工具ホルダー部分の拡大断面図である。図１に示すホーニング盤のホーニング加工砥石の正面図である。図５に示すホーニング加工砥石の縦断面図である。図６のＡ−Ａ線断面図である。本発明の第１の実施形態に係るホーニング盤によるホーニング加工方法を示す加工開始状態図である。本発明の第１の実施形態に係るホーニング盤によるホーニング加工方法を示す加工状態図である。本発明の第２の実施形態に係るホーニング盤のホーニング加工砥石の縦断面図である。本発明の第３の実施形態に係るホーニング盤の工具ホルダー部分の断面図である。図１１のＢ−Ｂ線断面図である。図１２のＣ矢視図である。図１２のＤ矢視図である。

符号の説明

４・・・主軸ヘッド、６・・・送り用サーボモータ、７・・・送り装置、１０、８１・・・ホーニング加工砥石、１１・・・主軸、１５・・・親サーボモータ、１７・・・オシレーション装置、３１・・・拡張駆動軸、３２・・・子サーボモータ、４７・・・同期回転制御装置、５０・・・数値制御装置、５２・・・工具ホルダー、５５・・・回転ナット、５９、８６・・・テーパコーン、６０・・・拡張テーパコーン軸、６２，６３・・・ねじ、７１・・・砥石本体、７２、８８・・・円筒状仕上げ部、７３、８９、９０・・・食付き角部、７５，７６、８５・・・スリット、７９、８４・・・研削砥粒部、８０・・・テーパ穴、９１・・・カバー、９３・・・調整ナット、９４・・・中間リング、９５・・・フローティング把持部、９６・・・テーパリング、９９・・・圧縮スプリング、１０１，１０２・・・ガイドボール、１１０・・・拡張連結軸、１１１，１１２・・・球面部。

Claims

本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、前記テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、主軸との相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、さらに前記主軸を回転駆動する親サーボモータと、前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータと、前記親サーボモータ及び子サーボモータを同期してかつ回転位相差を付与するように回転制御する同期回転制御装置とを備えたことを特徴とするホーニング加工装置。
本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、前記主軸の先端に装着される工具ホルダー、及び前記工具ホルダーの先端に装着されるホーニング加工砥石とからなり、前記ホーニング加工砥石は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、このテーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、さらに前記主軸を回転駆動する親サーボモータと、前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータと、前記親サーボモータ及び子サーボモータを同期してかつ回転位相差を付与するように回転制御する同期回転制御装置とを備え、前記工具ホルダーには、前記主軸に対する拡張駆動軸の相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットが回転可能に支持されていることを特徴とするホーニング加工装置。
本体に送り方向に摺動可能に装架された主軸ヘッドと、該主軸ヘッドを前記本体に取付けられた工作物に向かって進退移動させる送り装置と、前記主軸ヘッドに回転可能に支承され先端に前記工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸と、該主軸を回転駆動する主軸駆動装置とを備えたホーニング加工装置において、前記工具は、前記主軸の先端に装着される工具ホルダーと、この工具ホルダーに前記主軸の軸線と直交する面内でフローティング可能に支持されたフローティング体と、このフローティング体の先端に装着されるホーニング加工砥石とからなり、前記ホーニング加工砥石は、軸方向に移動可能なテーパコーンと、前記テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張可能なスリットを有する研削砥粒部とを備え、前記主軸は、拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、前記拡張駆動軸の主軸に対する相対回転により前記テーパコーンを軸方向に移動させる回転ナットが前記フローティング体に回転可能に支持されていることを特徴とするホーニング加工装置。
請求項３において、前記回転ナットと前記拡張駆動軸とを、回転ナットのフローティングを許容して連結する拡張連結軸を備えたことを特徴とするホーニング加工装置。
止り穴からなる工作物の下穴をホーニング加工する工具が取付けられる主軸を主軸ヘッドに回転可能に支承し、前記主軸ヘッドを送り装置により工作物に対し相対的に移動させて前記工具により前記止り穴をホーニング加工するホーニング加工方法にして、前記工具は、テーパコーンの軸方向移動によって径方向に拡張縮小するスリットを有する研削砥粒部を備え、前記主軸は、主軸との相対回転によって前記テーパコーンを軸方向に移動させる拡張駆動軸を回転可能に挿通してなり、まず工具を縮小した状態で工作物の止り穴の奥側に位置させ、その後、前記主軸を回転駆動する親サーボモータ及び前記拡張駆動軸を回転駆動する子サーボモータを両者の間に回転位相差を付与するように回転制御して前記研削砥粒部の先端部を拡張させ、次いで、前記親サーボモータと子サーボモータを同期回転制御させ、その状態で、前記工具を工作物に対して止り穴から引き抜く方向に相対移動させて、工作物の止り穴をホーニング加工するホーニング加工方法。
請求項５において、前記親サーボモータ及び子サーボモータ間に付与される回転位相差によって、前記研削砥粒部の先端部の円筒状仕上げ部及びその後端側の食付き角部にて工作物の止り穴の取代のほとんどをホーニング加工できるように研削砥粒部の先端部を拡張させ、工作物の止り穴をワンパスでホーニング加工するようにしたホーニング加工方法。