JP3881987B2 - ホーニングツール、ホーニング盤およびホーニング加工方法 - Google Patents

Description

本発明はホーニングツール、ホーニング盤およびホーニング加工方法に関し、さらに詳細には、浮動状態に支持される工作物の被加工穴内径面をワンパス方式でホーニング加工するホーニング盤に装着される棒状のホーニングツールおよびこのホーニングツールを用いたワンパスホーニング技術に関する。

いわゆるワンパスホーニングは、棒状ホーニングツールを回転運動させながら、浮動状態に支持される工作物（以下ワークと称する）の被加工穴内径面の軸線方向へ送ることにより、ワークの被加工穴内径面をワンパス方式でホーニング加工するものである（例えば、特許文献１参照）。

このワンパスホーニングにあっては、ホーニングツールに回転運動と往復運動を与えるとともに、ホーニングツールの砥石を拡張させながら、ワークの被加工穴内径面に精密仕上げを行う一般的なホーニングに比較して、ホーニング加工一工程のサイクルタイムの短縮による加工効率の向上が見込まれるが、一方で、以下のような特有の問題があった。

すなわち、上述のごとく、いずれのホーニング加工においても、ワークが浮動状態におかれて加工が行われるところ、ワンパスホーニングにあっては、このワークの姿勢を正しく保つことが困難または不可能であった。

つまり、一般的なホーニング加工にあっては、ホーニングツールの砥石を拡張させながら、ホーニングツールを上下に往復動作させて加工を行うため、砥石はワークの被加工穴内径面に対して長手方向に線接触状態で当たることになり、その当接面積は大きく、ワークは砥石に支えられる形で倒れ等を生じるがことない。これにより、ワークはホーニングツールに円滑かつ正確に追従して、精度の高い加工が確保され得る。

これに対して、ワンパスホーニング加工にあっては、ホーニングツールが上方から下方へ一方向へ通過しながら加工を行うため、砥石はワークの被加工穴内径面に対して長手方向に点接触状態で当たることになり、その当接面積は特に加工初期において極めて小さく、ワークはホーニングツールに正確に追従し難く不安定な状態で、倒れやガタツキ等を生じやすく、精度の高い加工が望めない。
特開昭５３−１１３３９７号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ワンパスホーニングにおいて、浮動状態に支持されるワークの倒れ等を修正保持する構造を備えたホーニングツールを提供することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、上記ホーニングツールを用いたホーニング加工方法を提供することにある。

さらに、本発明のもう一つ他の目的とするところは、上記ホーニングツールを備えて、精度の高いワンパスホーニングが可能なホーニング盤を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のホーニングツールは、浮動状態に支持されるワークの被加工穴内径面をワンパス方式でホーニング加工するホーニング盤に装着される棒状のものであって、先端部にツール本体をワークの被加工穴内へ案内する案内部が設けられるとともに、この案内部に続いて微細な砥粒からなる砥石面を備えるホーニング加工部が設けられてなり、上記案内部は、上記ワークの被加工穴の下穴形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工時に上記ワークの被加工穴内を案内進行するに際して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有することを特徴とする。

好適な実施態様として、上記案内部は、その長さ寸法が上記ワークの被加工穴の長さに対応して設定されるとともに、その外径寸法が上記ワークの被加工穴の下穴内径よりも若干小さく設定されており、目的に応じて、上記案内部の外周面に、ダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着される。

また、上記ホーニング加工部は、上記ツール本体の外周面にダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されてなる砥石面を備えてなる電着砥石の形態とされる。このホーニング加工部の具体的構成としては、例えば、上記砥石面の少なくとも先端側部分が、その先端から基端側に向けて徐々に径寸法が増大するテーパ砥石面とされ、また、このテーパ砥石面に続いて、同一外径寸法のストレート砥石面とされ、さらに、このストレート砥石面に続いて、その先端から基端側に向けて徐々に径寸法が減小する逆テーパ砥石面とされる。

また、上記ツール本体の外周面に、研削屑を排出するための排出溝が長手方向へ延びて設けられるのが望ましい。

さらに好適には、上記ホーニング加工部の基端側に連続して戻り案内部が設けられ、この戻り案内部は、上記ワークの被加工穴の仕上げ形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工後の戻り動作時に上記ワークの被加工穴内を案内進行するに際して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有する。また、上記戻り案内部は、その長さ寸法が上記ワークの被加工穴の長さに対応して設定されるとともに、その外径寸法が上記ワークの被加工穴の仕上げ内径よりも若干小さく設定される。

本発明のホーニング加工方法は、上記ホーニングツール、つまり先端部にツール本体をワークの被加工穴内へ案内する案内部が設けられるとともに、この案内部に続いて微細な砥粒からなる砥石面を備えるホーニング加工部が設けられてなるホーニングツールを用いるものであって、上記ホーニングツールを回転運動させながら、浮動状態に支持されるワークの被加工穴内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法である。

本発明の第１のホーニング加工方法は、実加工工程において、上記ホーニングツールの案内部が上記ワークの被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持するとともに、続いて上記ホーニング加工部により上記被加工穴内径面にホーニング加工を施すことを特徴とする。

また、本発明の第２のホーニング加工方法は、上記案内部の外周面に、ダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されているホーニングツールを用いて、実加工工程において、上記ホーニングツールの案内部が上記ワークの被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持しながら、被加工穴内径面のバリ取りを行うとともに、続いて上記ホーニング加工部により被加工穴内径面にホーニング加工を施すことを特徴とする。

さらに、本発明の第３のホーニング加工方法は、上記ホーニング加工部の基端側に連続して戻り案内部が設けられたホーニングツールを用いて、実加工工程において、上記ホーニングツールの案内部が上記ワークの被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持するとともに、続いて上記ホーニング加工部により被加工穴内径面にホーニング加工を施し、これに続く戻り動作時に、上記ホーニングツールの戻り案内部が上記ワークの被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持することを特徴とする。

好適な実施態様として、上記実加工工程において、上記ホーニングツールを上記ワークの内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送るようにする。

本発明のホーニング盤は、ホーニングツールを回転運動させながら、浮動状態に支持されるワークの内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング盤であって、上記ワークの内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールと、このホーニングツールを先端部に備えて、上記ワークの内径面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、その軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、この回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、上記回転主軸を上記ワークの内径面の軸線方向へ送り動作させる主軸送り手段と、上記主軸回転手段および主軸送り手段を同期して制御する制御手段とを備えてなり、上記ホーニングツールとして、上述した本発明のホーニングツールが用いられていることを特徴とする。

好適な実施態様として、上記主軸送り手段は、上記回転主軸の先端部に取り付けられた上記ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション付加機能を兼備している。

本発明のホーニングツールによれば、先端部にツール本体をワークの被加工穴内へ案内する案内部が設けられ、この案内部が上記ワークの被加工穴の下穴形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工時に上記ワークの被加工穴内を案内進行するに際して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有するから、ワンパス方式でワークの被加工穴内径面をホーニング加工するに際して、浮動状態に支持されるワークの倒れ等を修正保持することができる。

これにより、ワークはホーニングツールに円滑かつ正確に追従することができ、倒れやガタツキ等を生じることなく、精度の高い加工が確保され得る。

また、上記案内部の外周面に、ダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されることにより、この案内部が上記ワークの被加工穴内を案内進行するに際して、上記のごとくワークの倒れ等を修正保持しながら、被加工穴内径面のバリ取りを行うことができ、続くホーニング加工部によるホーニング加工がより高精度に行える。

さらに、上記ホーニング加工部の基端側に連続して戻り案内部が設けられ、この戻り案内部が上記ワークの被加工穴の仕上げ形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工後の戻り動作時に上記ワークの被加工穴内を案内進行するに際して、この浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有することにより、被加工穴内径面にホーニング加工を施した後の戻り動作時においても、上記戻り案内部が上記ワークの被加工穴内を案内進行して、浮動状態にあるワークの倒れ等を修正保持することができ、ワークはホーニングツールに円滑かつ正確に追従することができ、倒れやガタツキ等を生じることなく、より精度の高い加工が確保され得る。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

実施形態１
本発明に係るホーニング盤を図１および図２に示し、このホーニング盤は、具体的にはワークＷの被加工穴の円筒内径面Ｗａをワンパス方式でホーニング加工する竪形のもので、ホーニングツール１を先端に備える回転主軸２、主軸回転駆動部３、主軸送り駆動部４を主要部として備えてなり、これら主要部は装置本体であるコラム６上に装置されるとともに、上記主軸回転駆動部３および主軸送り駆動部４が制御部５により駆動制御される構成とされている。

また、ワークＷは、その円筒内径面Ｗａの軸線が上下方向へ向いた状態で、ワーク保持部７のワーク保持治具８に浮動状態（三次元方向へ揺動可能な状態）でかつ取外し交換可能に支持される。

ホーニングツール１は、回転主軸２の先端つまり下端に着脱交換可能に装着されるもので、ワークＷの内径面Ｗａに対応したプロフィールを有する長尺な棒状のものである。

具体的には、ホーニングツール１は、図１に示すように、その先端から案内部１０、ホーニング加工部１１および戻り案内部１２が連続して設けられてなる。

案内部１０は、ツール本体１５をワークＷの被加工穴内に案内するパイロット部としての機能と、浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能とを兼備するもので、ワークＷの被加工穴の下穴形状に対応した形状寸法の円筒形状とされている。

具体的には、上記案内部１０は、その長さ寸法Ｌ1がワークＷの被加工穴の長さに対応して設定されるとともに、その外径寸法Ｄ1がワークＷの被加工穴の下穴内径よりも若干小さく設定され、これにより、ワークＷの内径面Ｗａに沿った案内進行が円滑に行われつつ、かつ内径面Ｗａとの摺動接触を介してワークＷの倒れ等を修正保持するように構成されている。また、案内部１０の先端部１０ａは先細テーパ形状とされて、ワークＷの被加工穴への進入が円滑かつ確実に行われるようにされている。

ホーニング加工部１１は、上記ツール本体１５の外周面にダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されてなる砥石面を備え、この砥石面の少なくとも先端側部分が、その先端から基端側に向けて徐々に径寸法が増大するテーパ砥石面１１ａとされている。

図示の実施形態のホーニング加工部１１の砥石面は、図１に示すような具体的構造を備え、その先端側からテーパ砥石面１１ａ、ストレート砥石面１１ｂおよび逆テーパ砥石面１１ｃに区分形成されてなる。

テーパ砥石面１１ａは、その先端が上記案内部１０に連続する同一外径寸法を有するとともに、基端側に向けて徐々に径寸法が増大するように形成されている。ストレート砥石面１１ｂは、このテーパ砥石面１１ａに連続する同一外径寸法に形成された円筒面とされている。また、逆テーパ砥石面１１ｃは、その先端がストレート砥石面１１ｂに連続する同一外径寸法を有するとともに、基端側に向けて徐々に径寸法が減小するように形成されている。上記テーパ砥石面１１ａおよび逆テーパ砥石面１１ｃのテーパ角度は、加工対象となるワークＷの内径面Ｗａの研削量に対応して設定されている。

また、具体的には図示しないが、上記ツール本体１５の外周面には、研削屑を排出するための排出溝が設けられている。この排出溝は、ツール本体１５の外周面の先端部から基端部にわたって、螺旋状あるいは直線状に長手方向へ延びて設けられている。

戻り案内部１２は、ホーニング加工後の戻り動作時において浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を備えるもので、ワークＷの被加工穴の仕上げ形状に対応した形状寸法の円筒形状とされている。

具体的には、上記戻り案内部１２は、上記ホーニング加工部１１の逆テーパ砥石面１１ｃの基端側に連続して設けられ、その長さ寸法Ｌ2がワークＷの被加工穴の長さに対応して設定されるとともに、その外径寸法Ｄ2がワークＷの被加工穴の仕上げ内径よりも若干小さく設定され、これにより、ホーニング加工後の戻り動作時にワークＷの内径面Ｗａに沿った案内進行が円滑に行われつつ、かつ内径面Ｗａとの摺動接触を介してワークＷの倒れ等を修正保持するように構成されている。

回転主軸２は、図２に示すように、上記ホーニングツール１を先端部つまり下端取付部に取外し交換可能に備え、上記コラム６上に上下垂直方向へ往復移動可能に設けられた主軸ヘッド２０に回転可能に軸支されている。上記ホーニングツール１の回転主軸２に対する取付けは、回転主軸２の下端取付部のチャッキング部２ａに、ホーニングツール１の基端シャンク部１ａがチャッキング固定されて行われる。

この回転主軸２は、主軸回転駆動部３により、その軸線まわりに回転駆動されるとともに、主軸送り駆動部４により、ワークＷの内径面Ｗａの軸線方向へ往復移動される構造とされている。

主軸回転駆動部３は、上記回転主軸２を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段として機能するもので、主軸駆動体２１と回転駆動モータ２２を主要部として構成されている。

上記主軸駆動体２１は円筒状のもので、上記コラム６の頂部から前方へ水平に突き出して取り付けられた支持フレーム２３に、軸受部２４を介して回転可能に軸支されている。具体的には、主軸駆動体２１は、その内部に上記回転主軸２を同軸状に挿通して配置されるとともに、キーまたはスプライン等の回転伝達部（図示省略）を介して回転主軸２に駆動連結されている。

また、主軸駆動体２１の上端部に伝動プーリ２５ａが取り付けられるとともに、上記回転駆動モータ２２の出力軸２２ａに駆動プーリ２５ｂが取り付けられ、これら両プーリ２５ａ，２５ｂが伝動ベルト２５ｃを介して互いに駆動連結されている。回転駆動モータ２２は電動モータからなり、上記コラム６上の支持フレーム２３に、取付けブラケット２６を介して上向き状態で設けられるとともに、その出力軸２２ａが上記主軸駆動体２１および回転主軸２と平行に配されている。電動モータ２２の出力軸２２ａの回転量（数）は、内蔵されたエンコーダ（図示省略）により検出されて、その検出信号が制御部５へ送られる。

そして、回転駆動モータ２２は、制御部５により、その出力軸２２ａが回転駆動制御されて、この回転力が一連の回転伝達手段２５ａ〜２５ｃを介して上記回転主軸２に伝達され、その先端のホーニングツール１が所定速度で回転駆動される。

主軸送り駆動部４は、上記回転主軸２をワークＷの円筒内径面Ｗａの軸線方向へ送り動作させる基本送り機能と、この回転主軸２つまりホーニングツール１の基本送り動作に軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション付加機能とを兼備している。

上記主軸送り駆動部４は、図２に示すように、スライド基台２７、送りねじ機構２８および回転駆動モータ２９を主要部として構成されている。

スライド基台２７は、回転主軸２を回転可能に軸支する主軸ヘッド２０を装着して、ホーニングツール送り方向へ往復移動可能に設けられている。

具体的には、固定的に設けられたコラム６に、リニアガイド３０が上下垂直方向へ直線状に延びて設けられ、このリニアガイド３０上に、上記スライド基台２７がリニアスライド３１、３１を介して上下方向へ昇降可能に設けられている。このスライド基台２７上、つまりスライド基台２７の垂直前面には、上述したように回転主軸２を回転可能に軸支する主軸ヘッド２０が取付け固定されている。

送りねじ機構２８は、スライド基台２７を往復動作させるもので、ボールねじの形態とされている。この送りねじ機構２８は、具体的には図示しないが、上記コラム６に、ねじ軸が垂直方向へ延びて回転可能に軸支されるとともに、その基端部が上記回転駆動モータ２９に駆動連結されている。また、上記ねじ軸には、ナット体が螺進退可能に螺合されるとともに、このナット体に、可動側である上記スライド基台２７が一体的に接続固定されている。

回転駆動モータ２９は、上記送りねじ機構２８を回転駆動するもので、具体的にはサーボモータが使用されている。このサーボモータ２９は、上記コラム６に取り付けられた支持フレーム２３上に、垂直下向き状態で装着されるとともに、図示しないが、その出力軸が上記送りねじ機構２８のねじ軸とカップリングにより直結されている。サーボモータ２９の出力軸の回転量（数）は、エンコーダ３４により検出されて、その検出信号が制御部５へ送られる。

そして、この回転駆動モータ２９は、上記制御部５により、その出力軸が、実加工工程前の送り動作のための送り回転方向への所定の急速度の正回転動作、および、実加工工程における、送り回転方向への基準速度の基本正回転動作と微振動回転のための急速度の微小正逆回転動作とが重畳的に組み合わされた回転運動をするように駆動制御される。

これにより、送りねじ機構２８が回転駆動されて、主軸ヘッド２０上の回転主軸２つまりホーニングツール１が、初期位置からの往動下降時において、ワークＷの円筒内径面Ｗａの軸線方向へ所定の急速度で実加工工程直前（つまり、ホーニングツール１先端が上記円筒内径面Ｗａに接触する直前）まで送られた後、所定のオシレーション動作を伴って所定の速度で所定ストロークだけ送られるとともに、その後、復動上昇により上記初期位置まで上昇復帰される。

なお、この場合のホーニングツール１の実加工工程における動作条件、つまり上記のオシレーション動作を伴った送り動作および送りストロークは、後述するように、ホーニングツール１の回転動作と共に、制御部５の加工条件設定部（加工条件設定手段）３５により、加工対象となるワークＷの形状寸法や性状等に応じて最適値に設定される。

制御部５は、前述した主軸回転駆動部３および主軸送り駆動部４の駆動源２２、２９を相互に連動して同期制御するものであり、具体的には、マイクロコンピュータで構成されたＮＣ装置である。

この制御部５には、上述したホーニングツール１のホーニング加工を実行させるための基本動作制御プログラムが組み込まれているとともに、ホーニングツール１の実加工動作を加工対象となるワークＷの性状等に応じて設定可能な加工条件設定部（加工条件設定手段）３５を備えている。

この加工条件設定部３５は、具体的にはタッチパネル式の表示装置の形態とされており、その操作画面（図示省略）を作業者が手指あるいは操作ペン等でタッチ操作することにより、ホーニングツール１の動作に関する制御情報（加工条件）を任意に入力設定することができる。

入力設定される具体的な制御情報としては、ホーニングツール１の回転速度(r.p.m)、送り速度(m/min)、送りストローク(mm)、オシレーション幅（mm)、オシレーション速度(m/min)、オシレーションの送り方向開始位置および送り方向停止位置等である。これら制御情報が加工条件設定部３５により加工条件として制御部５に入力設定されると、この設定条件に応じて上記主軸回転駆動部３および主軸送り駆動部４の駆動源２２、２９が相互に連動して同期制御される一方、このときのホーニングツール１の動作情報は、駆動源２２、２９のエンコーダ３４により検出されて、加工条件設定部３５のモニタ画面（図示省略）に表示される。

しかして、以上のように構成されたホーニング盤においては、上記制御部５に予めまたは適宜入力設定された制御プログラムに従って、ホーニングツール１が回転駆動されながら、その初期位置（上昇待機位置）からワークＷの内径面Ｗａの軸線方向へ往復動作されて、この一往復動作により上記内径面Ｗａをワンパスでホーニング加工する。

具体的には、本実施形態のワンパスホーニング加工においては、回転主軸２の先端部に取り付けられたホーニングツール１が、主軸回転駆動部３により、所定の回転速度で回転駆動されるとともに、主軸送り駆動部４により、以下の送り工程を実行する。

（１）急速送り工程：
初期位置（図２および図３（ａ）の最上昇位置）から実加工工程直前まで所定の急速度で送られる（図３の（ａ）参照）。

（２）実加工工程：
引き続いて、ワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向への基本送り動作に軸線方向の微振動（オシレーション）を同時に重畳的に付加されながら送られて（送りオシレーション動作）、ワークＷの内径面Ｗａをホーニング加工する（図３の（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）参照）。

この場合、まず、ホーニングツール１の案内部１０がワークWの被加工穴の内径面Ｗａに沿って案内進行して、この浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持するとともに、続いて、上記ホーニング加工部１１のテーパ砥石面１１ａおよびストレート砥石面１１ｂにより上記内径面Ｗａにホーニング加工を施す。

（３）急速復帰工程：
その後、所定の速度で戻り動作した後、所定の急速度で再び上記初期位置まで上昇復帰される（図３の（ｅ）参照）。

この場合、まず、ホーニングツール１の戻り案内部１２がワークＷの被加工穴の内径面Ｗａに沿って案内進行して、この浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持するとともに、続いて、上記ホーニング加工部１１の逆テーパ砥石面１１ｃおよびストレート砥石面１１ｂにより上記内径面Ｗａを仕上げた後、上記初期位置まで上昇復帰される。

以上のホーニングツール１の送り工程の加工サイクルが図４に示されている。

また、このホーニング実加工時におけるホーニングツール１の運動の軌跡が図５（ａ）に示されており、一点鎖線が基本送り動作の運動軌跡を示し、実線がこの基本送り動作に軸線方向のオシレーションが同時に重畳的に付加された運動軌跡を示している。

また、図５（ｂ）には、このワンパスホーニング加工によりワークＷの内径面Ｗａに形成される加工痕が示されている。

このように、図示の実施形態のホーニングツール１は、その案内部１０がワークＷの被加工穴の下穴形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工時にワークＷの被加工穴内径面Ｗａに沿って案内進行するに際して、この浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有するから、ワンパス方式でワークＷの被加工穴内径面Ｗａをホーニング加工するに際して、浮動状態に支持されるワークＷの倒れ等を有効に修正保持することができる。これにより、ワークＷはホーニングツール１に円滑かつ正確に追従することができ、倒れやガタツキ等を生じることなく、精度の高い加工が確保され得る。

また、上記ホーニング加工部１１の基端側に連続して戻り案内部１２が設けられ、この戻り案内部１２がワークＷの被加工穴の仕上げ形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工後の戻り動作時にワークＷの被加工穴内径面Ｗａに沿って案内進行するに際して、この浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有するから、被加工穴内径面Ｗａにホーニング加工を施した後の戻り動作時においても、上記戻り案内部１２がワークＷの被加工穴内径面Ｗａに沿って案内進行して、浮動状態にあるワークＷの倒れ等を有効に修正保持することができ、ワークＷはホーニングツール１に円滑かつ正確に追従することができ、倒れやガタツキ等を生じることなく、より精度の高い加工が確保され得る。

さらに、本実施形態のホーニング盤においては、ワンパスホーニング技術本来の高効率（高速度）のホーニング加工が得られるとともに、基本送り動作に同時に重畳的に付加される軸線方向のオシレーションにより、ホーニングツール１のワークＷの内径面Ｗａに対する食い込みが促進されて、高い仕上げ精度を得ることができる。

また、上記主軸送り駆動部４が、ホーニングツール１を送り動作させる基本的機能と、オシレーション動作させる付加的機能を兼備していることにより、独立したオシレーション手段が不要となり、装置構造の小型簡素化を図ることが可能となる。

さらに、上記主軸送り駆動部４が、上記基本的機能と付加的機能を兼備していることにより、従来のクランク機構やカム機構からなるオシレーション手段を別個独立して備えるホーニング盤に比較して、ホーニングツール１の動作をより複雑かつ精度よく制御することが可能となる。

すなわち、制御部５の加工条件設定部３５により、ホーニングツール１の動作を加工対象となるワークＷの性状等に応じて入力設定するだけで、ワークＷに最適な加工条件を得ることができることはもちろん、制御部５により、オシレーションの開始位置や停止位置も自由に設定変更可能で、ホーニング加工一工程における細かな動作設定も精度良く行うことができる。

例えば、上述したように、ホーニングツール１の往動下降時つまり送り方向動作において、ワークＷに接近する直前つまり実加工工程直前までは高速度でホーニングツール１を送り、ワークＷに接近したら、送り速度を遅くするとともにオシレーションを付加してホーニング加工（実加工）を行い、このホーニング加工が完了したら、高速でホーニングツール１を上昇復帰させることで、加工サイクルタイムの可及的な短縮を図ったり、あるいは、上記ホーニング加工時の送り速度を極力おさえるとともに、オシレーションを細かく高速で付加することで、加工精度の可及的な向上を図ったりするなど、要求に応じて柔軟な対応が可能となる。

実施形態２
本実施形態は図６に示されており、ホーニングツール１の構造が改変されている。

すなわち、本実施形態のホーニングツール１においては、先端部の案内部１０の外周面に、ダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されてなり、これにより、案内部１０がワークWの被加工穴の内径面Ｗａに沿って案内進行するに際して、浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持しながら、被加工穴内径面Ｗａのバリ取りも行うように構成されている。

具体的には、実施形態１のワンパスホーニング加工における実加工工程において、ホーニングツール１の案内部１０がワークＷの被加工穴の内径面Ｗａに沿って案内進行して、この浮動状態にあるワークＷの倒れ等を修正保持するとともに、続いて、上記ホーニング加工部１１のテーパ砥石面１１ａおよびストレート砥石面１１ｂにより上記内径面Ｗａにホーニング加工を施すこととなる。

しかして、このようなバリ取り機能をホーニングツール１の案内部１０に付加することにより、案内部１０自らがワークＷの被加工穴の内径面Ｗａに付いているバリを取る去ることができ、これにより、案内部１０の外径寸法ＤをワークＷの下穴径に可及的に近づけて設定することが可能となって、ワークＷの姿勢修正作用がより有効に発揮されることとなる。その結果、続くホーニング加工部１１によるホーニング加工がより高精度に行える。

その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明にこれに限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。

例えば、図示の実施形態１および２においては、実加工工程において、ホーニングツール１をワークＷの内径面Ｗａに沿ってその軸線方向へ微振動しながら送るように構成されているが、本発明は微振動を伴わない従来一般のワンパスホーニングにも適用可能である。

また、ホーニングツール１の具体的構造も、図示の実施形態１、２に限定されず、他の構造も採用可能である。一例として、のホーニング加工部１１の構造は、少なくともテーパ砥石面１１ａが設けられていればよく、目的に応じて、ストレート砥石面１１ｂや逆テーパ砥石面１１ｃは選択的に採用され得る。

さらに、図示の実施形態においては、戻り案内部１２が特別に設けられているが、特別に設けることなく、ツール本体１５の外周面自体を戻り案内部としても良い。

さらに、本発明に係るホーニングツール１は、図示の実施形態のようなホーニング加工専用のホーニング盤に取り付けられて使用されるのが一般的であるが、そのほか、ボーリング盤等の穴開け用の工作機械の回転主軸に取り付けて使用することも可能である。

本発明の実施形態１であるホーニングツールを示す正面図である。 同ホーニングツールを備えるホーニング盤の全体構成を示す側面図である。 図３（ａ）〜（ｅ）は、同ホーニングツールによるワークの被加工穴内径面のホーニング加工動作を一部断面で示す正面図である。 同ホーニングツールの送り方向の加工サイクルを示す線図である。 図５(a)は同ホーニングツールの加工サイクルにおける実加工工程の運動軌跡を示す線図であり、図５(ｂ)はホーニング加工完了後にワーク内径面に形成される加工痕を示す図である。 本発明の実施形態２であるホーニングツールを示す正面図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
Ｗａ ワークの被加工穴の内径面
Ｌ 案内部の長さ寸法
Ｄ 案内部の外径寸法
１ ホーニングツール
２ 回転主軸
３ 主軸回転駆動部
４ 主軸送り駆動部
５ 制御部
８ ワーク保持治具
１０ ホーニングツールの案内部
１１ ホーニングツールのホーニング加工部
１１ａ ホーニング加工部のテーパ砥石面
１１ｂ ホーニング加工部のストレート砥石面
１１ｃ ホーニング加工部の逆テーパ砥石面
１２ ホーニングツールの戻り案内部
１５ ホーニングツールのツール本体

Claims (15)

1. 浮動状態に支持される工作物の被加工穴内径面をワンパス方式でホーニング加工するホーニング盤に装着される棒状のホーニングツールであって、
   先端部にツール本体を工作物の被加工穴内へ案内する案内部が設けられるとともに、この案内部に続いて微細な砥粒からなる砥石面を備えるホーニング加工部が設けられてなり、
   前記案内部は、前記工作物の被加工穴の下穴形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工時に前記工作物の被加工穴内を案内進行するに際して、この浮動状態にある工作物の倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有する
   ことを特徴とするホーニングツール。
2. 前記案内部は、その長さ寸法が前記工作物の被加工穴の長さに対応して設定されるとともに、その外径寸法が前記工作物の被加工穴の下穴内径よりも若干小さく設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のホーニングツール。
3. 前記ホーニング加工部は、前記ツール本体の外周面にダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されてなる砥石面を備え、
   この砥石面の少なくとも先端側部分は、その先端から基端側に向けて徐々に径寸法が増大するテーパ砥石面とされている
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載のホーニングツール。
4. 前記ホーニング加工部の砥石面は、前記テーパ砥石面に続いて、同一外径寸法のストレート砥石面とされている
   ことを特徴とする請求項３に記載のホーニングツール。
5. 前記ホーニング加工部の砥石面は、前記ストレート砥石面に続いて、その先端から基端側に向けて徐々に径寸法が減小する逆テーパ砥石面とされている
   ことを特徴とする請求項４に記載のホーニングツール。
6. 前記ツール本体の外周面に、研削屑を排出するための排出溝が長手方向へ延びて設けられている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のホーニングツール。
7. 前記案内部の外周面に、ダイヤモンド砥粒等の微細な砥粒が電着されている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のホーニングツール。
8. 前記ホーニング加工部の基端側に連続して、戻り案内部が設けられ、
   この戻り案内部は、前記工作物の被加工穴の仕上げ形状に対応した形状寸法の円筒形状とされて、ホーニング加工後の戻り動作時に前記工作物の被加工穴内を案内進行するに際して、この浮動状態にある工作物の倒れ等を修正保持する姿勢保持機能を有する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のホーニングツール。
9. 前記戻り案内部は、その長さ寸法が前記工作物の被加工穴の長さに対応して設定されるとともに、その外径寸法が前記工作物の被加工穴の仕上げ内径よりも若干小さく設定されている
   ことを特徴とする請求項８に記載のホーニングツール。
10. 請求項１から６のいずれか一つに記載のホーニングツールを回転運動させながら、浮動状態に支持される工作物の被加工穴内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法であって、
    実加工工程において、前記ホーニングツールの案内部が前記工作物の被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にある工作物の倒れ等を修正保持するとともに、続いて前記ホーニング加工部により前記被加工穴内径面にホーニング加工を施す
    ことを特徴とするホーニング加工方法。
11. 請求項７に記載のホーニングツールを回転運動させながら、浮動状態に支持される工作物の被加工穴内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法であって、
    実加工工程において、前記ホーニングツールの案内部が前記工作物の被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にある工作物の倒れ等を修正保持しながら、被加工穴内径面のバリ取りを行うとともに、続いて前記ホーニング加工部により被加工穴内径面にホーニング加工を施す
    ことを特徴とするホーニング加工方法。
12. 請求項８または９に記載のホーニングツールを回転運動させながら、工作物の被加工穴内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング加工方法であって、
    実加工工程において、前記ホーニングツールの案内部が前記工作物の被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にある工作物の倒れ等を修正保持するとともに、続いて前記ホーニング加工部により被加工穴内径面にホーニング加工を施し、これに続く戻り動作時に、前記ホーニングツールの戻り案内部が前記工作物の被加工穴内を案内進行して、この浮動状態にある工作物の倒れ等を修正保持する
    ことを特徴とするホーニング加工方法。
13. 前記実加工工程において、前記ホーニングツールを前記工作物の内径面に沿ってその軸線方向へ微振動しながら送る
    ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一つに記載のホーニング加工方法。
14. ホーニングツールを回転運動させながら、浮動状態に支持される工作物の内径面の軸線方向へ送ることにより、この内径面をホーニング加工するワンパス方式のホーニング盤であって、
    前記工作物の内径面に対応したプロフィールを有する棒状のホーニングツールと、
    このホーニングツールを先端部に備えて、前記工作物の内径面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、その軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、
    この回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、
    前記回転主軸を前記工作物の内径面の軸線方向へ送り動作させる主軸送り手段と、
    前記主軸回転手段および主軸送り手段を同期して制御する制御手段とを備えてなり、
    前記ホーニングツールは、請求項１から８のいずれか一つに記載のホーニングツールである
    ことを特徴とするホーニング盤。
15. 前記主軸送り手段は、前記回転主軸の先端部に取り付けられた前記ホーニングツールの基本送り動作に、軸線方向の微振動を同時に重畳的に付加させるオシレーション付加機能を兼備している
    ことを特徴とする請求項１４に記載のホーニング盤。

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