JP2011056623A - Boring machining system - Google Patents

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Hideo Fujiwara
秀夫 藤原
Kazuya Kodama
和也 児玉
Kazushi Sogawa
和史 曽川
Hitoshi Fukumitsu
仁 福光
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a boring machining system which can highly accurately machine the inner surface of a hole of a work. <P>SOLUTION: The boring machining system 1 includes a spindle device 2 for rotating a spindle shaft 21 and a holder 3 attached to the spindle shaft 21. The holder 3 includes the cylindrical holder body 11, a rod 12 accommodated in the holder body 11 so as to move forward and backward and a tool cartridge 13 supported on the outer peripheral surface of the holder body 11 and connected to the rod 12. The tool cartridge 13 includes a cartridge body 131, a tool 132 and a bracket 133. The spindle device 2 includes the spindle shaft 21, a piezoelectric element 22 accommodated in the spindle shaft 21, a rotating motor 23 for rotating the spindle shaft 21 and a first rotary encoder 242 for detecting a rotation phase of the spindle shaft 21. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、中ぐり加工システムに関する。詳しくは、ワークの穴の内面を中ぐり加工する中ぐり加工システムに関する。   The present invention relates to a boring system. Specifically, the present invention relates to a boring system for boring the inner surface of a workpiece hole.

従来より、自動車の製造工程では、エンジンのシリンダブロックのボアを切削加工し、その後、シリンダヘッドやクランクケース等をシリンダブロックに組み付けることが行われる。
ここで、シリンダブロックおよびこのシリンダブロックのボアに収容されるピストンは、エンジンの運転時に、熱膨張して変形する。よって、ピストンの断面形状は、エンジンの運転時に真円形状になるように、冷間状態では略楕円形状となっている。したがって、シリンダブロックについても、シリンダヘッドやクランクケース等の部品をシリンダブロックに組み付けた状態でかつエンジンの運転時にボアの断面形状が真円形状になるように、冷間状態では、ボアの断面形状を所望の形状とする必要がある。 Conventionally, in the manufacturing process of an automobile, a bore of a cylinder block of an engine is cut and then a cylinder head, a crankcase, and the like are assembled to the cylinder block.
Here, the cylinder block and the piston accommodated in the bore of the cylinder block are thermally expanded and deformed during operation of the engine. Therefore, the cross-sectional shape of the piston is substantially elliptical in the cold state so that it becomes a perfect circle when the engine is operated. Therefore, the cylinder block also has a sectional shape of the bore in a cold state so that the sectional shape of the bore becomes a perfect circle when the engine is operating with parts such as a cylinder head and a crankcase assembled to the cylinder block. Must have a desired shape.

また、シリンダヘッドやクランクケース等の部品をシリンダブロックに組み付けると、ボアの近傍に応力が発生してボアの形状が変形する。よって、部品を組み付けると所望の断面形状になるように、部品を組み付けていない状態でのシリンダブロックのボアを、高精度で加工する必要がある。   Further, when components such as a cylinder head and a crankcase are assembled to the cylinder block, stress is generated in the vicinity of the bore and the shape of the bore is deformed. Therefore, it is necessary to process the bore of the cylinder block in a state where the parts are not assembled with high accuracy so that the desired cross-sectional shape is obtained when the parts are assembled.

ワークを高精度で加工する場合、例えば、以下のような工作機械が用いられる（特許文献１参照）。すなわち、この工作機械は、ワークである固定ドラムと、固定ドラムの中心軸を回転軸として固定ドラムを回転させるモータと、切削バイトと、この切削バイトを固定ドラムの外周面に対して接近、離間させる圧電素子と、を備えている。   When machining a workpiece with high accuracy, for example, the following machine tool is used (see Patent Document 1). That is, the machine tool includes a fixed drum as a workpiece, a motor that rotates the fixed drum about the central axis of the fixed drum, a cutting tool, and the cutting tool that approaches and separates from the outer peripheral surface of the fixed drum. A piezoelectric element to be operated.

この工作機械によれば、圧電素子により切削バイトの位置を高速かつ高精度で調整できる。よって、モータを駆動して固定ドラムを回転させながら、圧電素子に電圧を印加することで、切削バイトの固定ドラムに対する相対位置を調整して、ワークを高精度で加工できる。   According to this machine tool, the position of the cutting tool can be adjusted with high speed and high accuracy by the piezoelectric element. Therefore, by applying a voltage to the piezoelectric element while driving the motor to rotate the fixed drum, the relative position of the cutting tool with respect to the fixed drum can be adjusted, and the workpiece can be processed with high accuracy.

特開平１０−１５７１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-15713

しかしながら、ボアのような穴の内面を加工する際、工具をボアに挿入する必要がある。したがって、この工具の駆動機構もボアに挿入する必要があるが、ボアが比較的小径である揚合、特許文献１のような工作機械では、工具の駆動機構をこの小径のボアに挿入できず、結果的に、この小径のボアを加工できない、という問題があった。   However, when machining the inner surface of a hole, such as a bore, it is necessary to insert a tool into the bore. Therefore, it is necessary to insert the drive mechanism of the tool into the bore. However, in a machine tool such as a lift having a relatively small diameter, the tool drive mechanism cannot be inserted into the small diameter bore. As a result, there was a problem that this small diameter bore could not be processed.

本発明は、ワークの穴の内面を高精度で加工できる中ぐり加工システムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the boring system which can process the inner surface of the hole of a workpiece | work with high precision.

本発明の中ぐり加工システム（例えば、後述の中ぐり加工システム１）は、ワークの穴の内面を中ぐり加工する中ぐり加工システムであって、スピンドル軸（例えば、後述のスピンドル軸２１）を回転させるスピンドル装置（例えば、後述のスピンドル装置２）と、前記スピンドル軸に装着されたホルダ（例えば、後述のホルダ３）と、を備え、当該ホルダは、円筒形状のホルダ本体（例えば、後述のホルダ本体１１）と、当該ホルダ本体の内部に進退可能に収納されたロッド（例えば、後述のロッド１２）と、前記ホルダ本体の外周面に支承されて前記ロッドに連結された工具カートリッジ（例えば、後述の工具カートリッジ１３）と、を備え、前記工具カートリッジは、基端側で前記ホルダ本体に支承されたカートリッジ本体（例えば、後述のカートリッジ本体１３１）と、当該カートリッジ本体の先端側に支承されて前記ワークの穴の内面を加工する工具（例えば、後述の工具１３２）と、前記カートリッジ本体の先端側から前記ホルダ本体の半径方向に延在し前記ロッドに連結されたブラケット（例えば、後述のブラケット１３３）と、を備え、前記スピンドル装置は、前記スピンドル軸と、当該スピンドル軸に収容された圧電素子または磁歪部材（例えば、後述の圧電素子２２）と、前記スピンドル軸を回転させる回転装置（例えば、後述の回転モータ２３）と、前記スピンドル軸の回転位相を検出する回転位相センサ（例えば、後述の第１ロータリエンコーダ２４２）と、当該回転位相センサで検出された回転位相値に基づいて、前記圧電素子に印加する電圧または磁歪部材に印加する磁揚を制御する制御部（例えば、後述の制御装置４０）と、を備え、前記制御部により圧電素子または磁歪部材を制御して、前記ロッドを前進させると、前記工具カートリッジのブラケットが前記ホルダ本体の半径方向外側に向かって移動し、前記工具の前記ホルダ本体の表面からの突出寸法が大きくなることを特徴とする。   The boring system (for example, boring system 1 described later) of the present invention is a boring system for boring an inner surface of a hole of a workpiece, and includes a spindle shaft (for example, a spindle shaft 21 described later). A spindle device (for example, a spindle device 2 to be described later) that rotates, and a holder (for example, a holder 3 to be described later) mounted on the spindle shaft, the holder is a cylindrical holder body (for example, to be described later) A holder main body 11), a rod (for example, a rod 12 described later) housed inside the holder main body so as to be able to advance and retreat, and a tool cartridge (for example, a rod cartridge supported on the outer peripheral surface of the holder main body and connected to the rod) A tool cartridge (described later), and the tool cartridge is supported by the holder body on the base end side (for example, A cartridge body 131) described above, a tool (for example, a tool 132 to be described later) supported on the tip side of the cartridge body and machining the inner surface of the hole of the workpiece, and a radius of the holder body from the tip side of the cartridge body A bracket (for example, a bracket 133 to be described later) extending in a direction and connected to the rod, and the spindle device includes the spindle shaft and a piezoelectric element or a magnetostrictive member (for example, A piezoelectric element 22 described later, a rotating device that rotates the spindle shaft (for example, a rotating motor 23 described later), and a rotational phase sensor that detects the rotational phase of the spindle shaft (for example, a first rotary encoder 242 described later). And a voltage or magnetic field applied to the piezoelectric element based on the rotational phase value detected by the rotational phase sensor. A control unit (for example, a control device 40 to be described later) that controls the magnetic lift applied to the member, and when the rod is advanced by controlling the piezoelectric element or the magnetostrictive member by the control unit, The bracket moves toward the outside in the radial direction of the holder main body, and the projecting dimension of the tool from the surface of the holder main body increases.

この場合、前記工具は、切削工具、研削工具、および研磨工具のうち少なくとも１つであることが好ましい。   In this case, the tool is preferably at least one of a cutting tool, a grinding tool, and a polishing tool.

この発明によれば、ホルダにロッドを設け、このロッドを進退させることで工具の突出寸法を調整するようにしたので、工具の駆動機構であるホルダをワークの穴に挿入できるから、ワークの穴の内面を容易に加工できる。
しかも、圧電素子または磁歪部材によりロッドを進退させたので、ロッドの移動量を高精度で調整できるから、ワークの穴の内面を高精度で加工できる。 According to the present invention, since the rod is provided in the holder and the protruding dimension of the tool is adjusted by moving the rod forward and backward, the holder that is the tool driving mechanism can be inserted into the hole of the workpiece. Can be easily machined.
In addition, since the rod is moved back and forth by the piezoelectric element or the magnetostrictive member, the amount of movement of the rod can be adjusted with high accuracy, so that the inner surface of the hole of the workpiece can be processed with high accuracy.

本発明の中ぐり加工方法は、ワークの穴の内面を中ぐり加工する中ぐり加工方法であって、ＣＡＭシステム（例えば、後述のＣＡＭシステム５１）により、前記ワークに部品が組み付けられた状態、または、前記ワークに部品が組み付けられてかつ前記ワークおよび部品が熱膨張した状態での、当該ワークの穴の内面形状をシミュレーションする工程と、上位コンピュータ（例えば、後述の上位コンピュータ５２）により、前記シミュレーション結果を解析して、前記ワークの穴を形成するためのＮＣデータを生成する工程と、制御部（例えば、後述の制御装置４０）により、前記上位コンピュータで生成されたＮＣデータを、電子記憶媒体に記憶させる工程と、を備えることを特徴とする。   The boring method according to the present invention is a boring method for boring the inner surface of a hole in a workpiece, in which a part is assembled to the workpiece by a CAM system (for example, a CAM system 51 described later). Alternatively, the step of simulating the inner surface shape of the hole of the workpiece in a state where the component is assembled to the workpiece and the workpiece and the component are thermally expanded, and the upper computer (for example, the upper computer 52 described later) Analyzing the simulation result to generate NC data for forming the hole of the workpiece, and the NC data generated by the host computer by the control unit (for example, control device 40 described later) is electronically stored And storing it in a medium.

この発明によれば、ＣＡＭシステムにより、前記ワークに部品が組み付けられた状態、または、前記ワークに部品が組み付けられてかつ前記ワークおよび部品が熱膨張した状態での、当該ワークの穴の内面形状をシミュレーションして、上位コンピュータにより、シミュレーション結果を解析して、ワークの穴を形成するためのＮＣデータを生成した。よって、このＮＣデータに基づいて、ワークの穴を加工することで、このワークの穴を高精度で加工できる。
例えば、ＣＡＭシステムのシミュレーション結果を解析してＮＣデータを生成し、このＮＣデータに基づいてエンジンのシリンダブロックのボアを加工すれば、シリンダブロックやピストンが熱膨張した場合でも、ピストンを円滑に摺動させることができる。
また、例えば、ＣＡＭシステムのシミュレーション結果を解析してＮＣデータを生成し、このＮＣデータに基づいて軸受部の穴を加工すれば、回転軸や軸受部が熱膨張した場合でも、軸受部で回転軸を円滑に回転させることができる。 According to the present invention, the shape of the inner surface of the hole of the workpiece when the component is assembled to the workpiece by the CAM system or when the component is assembled to the workpiece and the workpiece and the component are thermally expanded. The simulation result was analyzed by a host computer, and NC data for forming a hole in the workpiece was generated. Therefore, by machining a hole in the workpiece based on the NC data, the hole in the workpiece can be machined with high accuracy.
For example, if NC data is generated by analyzing the simulation results of the CAM system and the bore of the cylinder block of the engine is processed based on this NC data, the piston can be smoothly slid even when the cylinder block or the piston is thermally expanded. Can be moved.
For example, if NC data is generated by analyzing the simulation result of the CAM system, and the hole of the bearing part is processed based on this NC data, even if the rotating shaft or the bearing part is thermally expanded, the bearing part is rotated. The shaft can be rotated smoothly.

本発明によれば、ホルダにロッドを設け、このロッドを進退させることで工具の突出寸法を調整するようにしたので、工具の駆動機構であるホルダをワークの穴に挿入できるから、ワークの穴の内面を容易に加工できる。しかも、圧電素子または磁歪部材によりロッドを進退させたので、ロッドの移動量を高精度で調整できるから、ワークの穴の内面を高精度で加工できる。   According to the present invention, since the rod is provided in the holder and the protruding dimension of the tool is adjusted by moving the rod back and forth, the holder that is the tool driving mechanism can be inserted into the hole of the workpiece. Can be easily machined. In addition, since the rod is moved back and forth by the piezoelectric element or the magnetostrictive member, the amount of movement of the rod can be adjusted with high accuracy, so that the inner surface of the hole of the workpiece can be processed with high accuracy.

本発明の一実施形態に係る中ぐり加工システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the boring system which concerns on one Embodiment of this invention. 前記実施形態に係る中ぐり加工システムのホルダの先端部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the tip portion of the holder of the boring system according to the embodiment.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る中ぐり加工システム１の概略構成図である。
中ぐり加工システム１は、例えば、ワークとしての自動車エンジンのシリンダブロックのボアに工具１３２を挿入し、切削加工を行う。
この中ぐり加工システム１は、スピンドル軸２１を回転させるスピンドル装置２と、スピンドル軸２１に装着されて工具１３２を有するホルダ３と、を備える。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a boring system 1 according to an embodiment of the present invention.
For example, the boring system 1 inserts a tool 132 into a bore of a cylinder block of an automobile engine as a workpiece and performs cutting.
The boring system 1 includes a spindle device 2 that rotates a spindle shaft 21 and a holder 3 that is attached to the spindle shaft 21 and has a tool 132.

スピンドル装置２は、スピンドル軸２１を回転させる回転駆動機構２０と、この回転駆動機構２０を進退させる進退機構３０と、これらを制御する制御部としての制御装置４０と、エンジンが運転された状態でのシリンダブロックのボアの内面形状の変化をシミュレーションするＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システム５１と、このＣＡＭシステム５１の測定結果を解析して制御装置４０に出力する上位コンピュータ５２と、を備える。   The spindle device 2 includes a rotation drive mechanism 20 that rotates the spindle shaft 21, an advance / retreat mechanism 30 that advances and retracts the rotation drive mechanism 20, a control device 40 that controls these, and an engine that is operated. The computer block includes a CAM (Computer Aided Manufacturing) system 51 that simulates a change in the inner shape of the bore of the cylinder block, and a host computer 52 that analyzes the measurement result of the CAM system 51 and outputs the result to the control device 40.

ＣＡＭシステム５１は、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース等の３次元モデル形状を、図示されていないＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）システムから受信し、その後、シリンダヘッドやクランクケースが組み付けられた状態でのシリンダブロックのボアの内面形状をシミュレーションしたり、シリンダヘッドやクランクケースが組み付けられてさらにエンジンを運転した状態でのシリンダブロックのボアの内面形状をシミュレーションしたりする。   The CAM system 51 receives a three-dimensional model shape such as a cylinder block, cylinder head, and crankcase from a CAD (Computer Aided Design) system (not shown), and then the cylinder head and crankcase are assembled. The internal shape of the bore of the cylinder block is simulated, or the internal shape of the bore of the cylinder block in a state where the cylinder head and the crankcase are assembled and the engine is further operated.

回転駆動機構２０は、円筒形状のスピンドル軸２１と、スピンドル軸２１の内部に収容された圧電素子２２と、スピンドル軸２１を回転させる回転装置としての回転モータ２３と、この回転モータ２３を収容するハウジング２４と、を備える。   The rotation drive mechanism 20 houses a cylindrical spindle shaft 21, a piezoelectric element 22 housed inside the spindle shaft 21, a rotation motor 23 as a rotating device that rotates the spindle shaft 21, and the rotation motor 23. And a housing 24.

ハウジング２４には、回転モータ２３のほか、スピンドル軸２１を回転可能に保持するベアリング２４１と、スピンドル軸２１の回転位相を検出する回転位相センサとしての第１ロータリエンコーダ２４２と、進退機構３０が螺合されるナット部２４３と、が設けられている。   In addition to the rotary motor 23, the housing 24 includes a bearing 241 that rotatably holds the spindle shaft 21, a first rotary encoder 242 as a rotational phase sensor that detects the rotational phase of the spindle shaft 21, and an advance / retreat mechanism 30. And a nut portion 243 to be joined.

進退機構３０は、送りねじ機構であり、ねじが刻設された軸部３１と、この軸部３１を回転駆動する進退モータ３２と、軸部３１の回転位相を検出する第２ロータリエンコーダ３３と、を備える。軸部３１は、ハウジング２４のナット部２４３に螺合されている。
この進退機構３０によれば、進退モータ３２を駆動することにより軸部３１が回転し、回転駆動機構２０を進退させることができる。 The advance / retreat mechanism 30 is a feed screw mechanism, and includes a shaft portion 31 in which a screw is engraved, an advance / retreat motor 32 that rotationally drives the shaft portion 31, and a second rotary encoder 33 that detects the rotational phase of the shaft portion 31. . The shaft portion 31 is screwed into the nut portion 243 of the housing 24.
According to this advance / retreat mechanism 30, the shaft portion 31 rotates by driving the advance / retreat motor 32, and the rotation drive mechanism 20 can be advanced / retracted.

ホルダ３は、スピンドル軸２１に一体に連結される円筒形状のホルダ本体１１と、ホルダ本体１１の内部に進退可能に収納されたロッド１２と、ホルダ本体１１の外周面に支承されてロッド１２に連結された工具カートリッジ１３と、を備える。
ロッド１２の基端縁には、圧電素子２２が連結されている（図１参照）。 The holder 3 includes a cylindrical holder main body 11 that is integrally connected to the spindle shaft 21, a rod 12 that is housed in the holder main body 11 so as to be able to advance and retreat, and is supported by the outer peripheral surface of the holder main body 11 to the rod 12. And a connected tool cartridge 13.
A piezoelectric element 22 is connected to the base end edge of the rod 12 (see FIG. 1).

図２は、ホルダ３の先端部分の拡大断面図である。
工具カートリッジ１３は、基端側でホルダ本体１１に支承されたカートリッジ本体１３１と、このカートリッジ本体１３１の先端側に支承されてボアの内壁を切削する工具１３２と、カートリッジ本体１３１の先端側からホルダ本体１１の半径方向に延在しロッド１２にリンク１３４を介して連結されたブラケット１３３と、を備える。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the tip portion of the holder 3.
The tool cartridge 13 includes a cartridge main body 131 supported on the holder main body 11 on the base end side, a tool 132 supported on the front end side of the cartridge main body 131 to cut the inner wall of the bore, and a holder from the front end side of the cartridge main body 131. A bracket 133 extending in the radial direction of the main body 11 and connected to the rod 12 via a link 134.

図２中破線で示すように、圧電素子２２に電圧を印加してロッド１２を前進させると、ブラケット１３３がホルダ本体１１の半径方向外側に向かって移動し、工具カートリッジ１３が撓んで、この工具カートリッジ１３の先端側が拡径して、工具１３２の突出寸法が大きくなる。
一方、圧電素子２２に印加する電圧を解除してロッド１２を後退させると、ブラケット１３３がホルダ本体１１の半径方向内側に向かって移動し、工具カートリッジ１３の先端側が縮径して、工具１３２の突出寸法が元の位置に戻る。 As indicated by a broken line in FIG. 2, when a voltage is applied to the piezoelectric element 22 to advance the rod 12, the bracket 133 moves toward the outside in the radial direction of the holder body 11, and the tool cartridge 13 is bent. The tip end side of the cartridge 13 is expanded in diameter, and the protruding dimension of the tool 132 is increased.
On the other hand, when the voltage applied to the piezoelectric element 22 is released and the rod 12 is retracted, the bracket 133 moves toward the inner side in the radial direction of the holder body 11, and the tip end side of the tool cartridge 13 is reduced in diameter. The protruding dimension returns to the original position.

図１に戻って、制御装置４０は、主制御装置４１、同期コントローラ４２、第１サーボアンプ４３、第２サーボアンプ４４、およびピエゾドライバ４５を備える。   Returning to FIG. 1, the control device 40 includes a main control device 41, a synchronization controller 42, a first servo amplifier 43, a second servo amplifier 44, and a piezo driver 45.

主制御装置４１は、上位コンピュータからの出力に従って、第１サーボアンプ４３および第２サーボアンプ４４を介して、回転モータ２３および進退モータ３２を駆動し、ボアに対する工具１３２の向きおよび軸線上の位置を制御する。すなわち、主制御装置４１は、いわゆるＮＣ（数値）制御装置と同様の動作をする。   The main controller 41 drives the rotary motor 23 and the advance / retreat motor 32 via the first servo amplifier 43 and the second servo amplifier 44 according to the output from the host computer, and the direction of the tool 132 relative to the bore and the position on the axis line. To control. That is, the main controller 41 operates in the same manner as a so-called NC (numerical value) controller.

同期コントローラ４２は、第１ロータリエンコーダ２４２で検出されたスピンドル軸２１の回転位相値に基づいて、ボアに対する工具１３２の向きを求めるとともに、第２ロータリエンコーダ３３で検出された軸部３１の回転位相値に基づいて、ボアに対する工具１３２の軸線上の位置を求める。
そして、この同期コントローラ４２は、ボアに対する工具１３２の向きと、ボアに対する工具１３２の軸線上の位置と、に応じて、指令信号を出力する。
ピエゾドライバ４５は、この指令信号に基づいて圧電素子２２に印加する電圧を制御し、工具１３２の突出寸法（すなわち、工具１３２のホルダ本体１１の外周面からの突出量）を調整する。 The synchronization controller 42 obtains the orientation of the tool 132 with respect to the bore based on the rotational phase value of the spindle shaft 21 detected by the first rotary encoder 242, and the rotational phase of the shaft portion 31 detected by the second rotary encoder 33. Based on the value, the position on the axis of the tool 132 relative to the bore is determined.
The synchronous controller 42 outputs a command signal according to the orientation of the tool 132 with respect to the bore and the position on the axis line of the tool 132 with respect to the bore.
The piezo driver 45 controls the voltage applied to the piezoelectric element 22 based on this command signal, and adjusts the protruding dimension of the tool 132 (that is, the protruding amount of the tool 132 from the outer peripheral surface of the holder body 11).

以上の中ぐり加工システム１は、以下のように動作する。
すなわち、ＣＡＭシステム５１により、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース等の３次元モデル形状を、図示されていないＣＡＤシステムから受信し、その後、シリンダヘッドやクランクケースが組み付けられた状態でのシリンダブロックのボアの内面形状をシミュレーションしたり、シリンダヘッドやクランクケースが組み付けられてさらにエンジンを運転した状態でのシリンダブロックのボアの内面形状をシミュレーションしたりする。
そして、上位コンピュータ５２より、このＣＡＭシステム５１のシミュレーション結果を解析してＮＣデータを生成し、制御装置４０に出力する。出力されたＮＣデータは、制御装置４０の主制御装置４１内の図示しない電子記憶媒体により記憶される。 The above boring system 1 operates as follows.
That is, the CAM system 51 receives a three-dimensional model shape such as a cylinder block, a cylinder head, and a crankcase from a CAD system (not shown), and then the cylinder block in a state where the cylinder head and the crankcase are assembled. It simulates the inner surface shape of the bore, or simulates the inner surface shape of the bore of the cylinder block when the cylinder head and crankcase are assembled and the engine is further operated.
Then, the host computer 52 analyzes the simulation result of the CAM system 51 to generate NC data and outputs it to the control device 40. The outputted NC data is stored in an electronic storage medium (not shown) in the main controller 41 of the controller 40.

次に、主制御装置４１により、ＮＣデータに基づいて、第１サーボアンプ４３および第２サーボアンプ４４を介して、回転モータ２３および進退モータ３２を駆動し、ボアに対する工具１３２の向きおよび軸線上の位置を制御する。
また、同期コントローラ４２により、ボアに対する工具１３２の向きと、ボアに対する工具１３２の軸線上の位置と、に応じて、ピエゾドライバ４５を介して圧電素子２２を駆動し、工具１３２の突出寸法を調整する。 Next, the main controller 41 drives the rotary motor 23 and the advance / retreat motor 32 via the first servo amplifier 43 and the second servo amplifier 44 based on the NC data, and the direction of the tool 132 with respect to the bore and on the axis line. Control the position of the.
In addition, the synchronous controller 42 drives the piezoelectric element 22 via the piezo driver 45 according to the orientation of the tool 132 with respect to the bore and the position of the tool 132 on the axis with respect to the bore, and adjusts the projecting dimension of the tool 132. To do.

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ホルダ３にロッド１２を設け、このロッド１２を進退させることで工具１３２の突出寸法を調整するようにしたので、工具１３２の駆動機構であるホルダをシリンダブロックのボアに挿入できるから、ボアを容易に加工できる。
しかも、圧電素子２２によりロッド１２を進退させたので、ロッド１２の移動量を高精度で調整できるから、ボアを高精度で加工できる。 According to this embodiment, there are the following effects.
(1) Since the rod 12 is provided in the holder 3 and the protruding dimension of the tool 132 is adjusted by moving the rod 12 forward and backward, the holder which is the drive mechanism of the tool 132 can be inserted into the bore of the cylinder block. Bore can be easily processed.
Moreover, since the rod 12 is advanced and retracted by the piezoelectric element 22, the amount of movement of the rod 12 can be adjusted with high accuracy, and therefore the bore can be processed with high accuracy.

（２）ＣＡＭシステム５１のシミュレーション結果を解析してＮＣデータを生成し、このＮＣデータに基づいてエンジンのシリンダブロックのボアを加工したので、シリンダブロックやピストンが熱膨張した場合でも、ピストンを円滑に摺動させることができる。   (2) The simulation result of the CAM system 51 is analyzed to generate NC data, and the bore of the cylinder block of the engine is machined based on this NC data. Can be slid.

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、スピンドル軸２１の内部に圧電素子２２を設け、この圧電素子２２に印加する電圧を制御することでロッド１２を進退させたが、これに限らない。すなわち、スピンドル軸の内部に磁歪部材を設け、この磁歪部材に印加する磁揚を制御することで、ロッドを進退させてもよい。
また、本実施形態では、工具１３２を切削工具としたが、これに限らず、研削工具や研磨工具としてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the present embodiment, the piezoelectric element 22 is provided inside the spindle shaft 21 and the rod 12 is advanced and retracted by controlling the voltage applied to the piezoelectric element 22, but the present invention is not limited to this. That is, the rod may be advanced and retracted by providing a magnetostrictive member inside the spindle shaft and controlling the magnetic lift applied to the magnetostrictive member.
In the present embodiment, the tool 132 is a cutting tool. However, the present invention is not limited to this, and a grinding tool or a polishing tool may be used.

１ 中ぐり加工システム
２ スピンドル装置
３ ホルダ
１１ ホルダ本体
１２ ロッド
１３ 工具カートリッジ
２１ スピンドル軸
２２ 圧電素子
２３ 回転モータ（回転装置）
４０ 制御装置（制御部）
５１ ＣＡＭシステム
５２ 上位コンピュータ
１３１ カートリッジ本体
１３２ 工具
１３３ ブラケット
２４２ 第１ロータリエンコーダ（回転位相センサ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boring system 2 Spindle apparatus 3 Holder 11 Holder main body 12 Rod 13 Tool cartridge 21 Spindle shaft 22 Piezoelectric element 23 Rotation motor (rotation apparatus)
40 Control device (control unit)
51 CAM System 52 Host Computer 131 Cartridge Body 132 Tool 133 Bracket 242 First Rotary Encoder (Rotation Phase Sensor)

Claims (3)

ワークの穴の内面を中ぐり加工する中ぐり加工システムであって、
スピンドル軸を回転させるスピンドル装置と、
前記スピンドル軸に装着されたホルダと、を備え、
当該ホルダは、円筒形状のホルダ本体と、
当該ホルダ本体の内部に進退可能に収納されたロッドと、
前記ホルダ本体の外周面に支承されて前記ロッドに連結された工具カートリッジと、を備え、
前記工具カートリッジは、基端側で前記ホルダ本体に支承されたカートリッジ本体と、
当該カートリッジ本体の先端側に支承されて前記ワークの穴の内面を加工する工具と、
前記カートリッジ本体の先端側から前記ホルダ本体の半径方向に延在し前記ロッドに連結されたブラケットと、を備え、
前記スピンドル装置は、前記スピンドル軸と、
当該スピンドル軸に収容された圧電素子または磁歪部材と、
前記スピンドル軸を回転させる回転装置と、
前記スピンドル軸の回転位相を検出する回転位相センサと、
当該回転位相センサで検出された回転位相値に基づいて、前記圧電素子に印加する電圧または磁歪部材に印加する磁揚を制御する制御部と、を備え、
前記制御部により圧電素子または磁歪部材を制御して、前記ロッドを前進させると、前記工具カートリッジのブラケットが前記ホルダ本体の半径方向外側に向かって移動し、前記工具の前記ホルダ本体の表面からの突出寸法が大きくなることを特徴とする中ぐり加工システム。 A boring system that boring the inner surface of a workpiece hole,
A spindle device for rotating the spindle shaft;
A holder mounted on the spindle shaft,
The holder includes a cylindrical holder body,
A rod housed inside the holder body so as to be able to advance and retreat;
A tool cartridge supported on the outer peripheral surface of the holder body and connected to the rod;
The tool cartridge includes a cartridge body supported on the holder body on the base end side, and
A tool that is supported on the tip side of the cartridge body and processes the inner surface of the hole of the workpiece;
A bracket extending in a radial direction of the holder body from the tip side of the cartridge body and connected to the rod,
The spindle device includes the spindle shaft,
A piezoelectric element or a magnetostrictive member housed in the spindle shaft;
A rotating device for rotating the spindle shaft;
A rotational phase sensor for detecting a rotational phase of the spindle shaft;
A control unit for controlling the voltage applied to the piezoelectric element or the magnetostriction applied to the magnetostrictive member based on the rotational phase value detected by the rotational phase sensor;
When the control unit controls the piezoelectric element or the magnetostrictive member to advance the rod, the bracket of the tool cartridge moves outward in the radial direction of the holder body, and the tool is moved from the surface of the holder body. Boring processing system characterized by an increase in protruding dimensions. 請求項１に記載の中ぐり加工システムにおいて、
前記工具は、切削工具、研削工具、および研磨工具のうち少なくとも１つであることを特徴とする中ぐり加工システム。 In the boring system according to claim 1,
The boring system, wherein the tool is at least one of a cutting tool, a grinding tool, and a polishing tool. ワークの穴の内面を中ぐり加工する中ぐり加工方法であって、
ＣＡＭシステムにより、前記ワークに部品が組み付けられた状態、または、前記ワークに部品が組み付けられてかつ前記ワークおよび部品が熱膨張した状態での、当該ワークの穴の内面形状をシミュレーションする工程と、
上位コンピュータにより、前記シミュレーション結果を解析して、前記ワークの穴を形成するためのＮＣデータを生成する工程と、
制御部により、前記上位コンピュータで生成されたＮＣデータを、電子記憶媒体に記憶させる工程と、を備えることを特徴とする中ぐり加工方法。 A boring method for boring the inner surface of a workpiece hole,
Simulating the shape of the inner surface of the hole of the workpiece when the component is assembled to the workpiece by the CAM system, or when the component is assembled to the workpiece and the workpiece and the component are thermally expanded;
Analyzing the simulation result by a host computer and generating NC data for forming the hole of the workpiece;
A boring method comprising: a step of storing NC data generated by the host computer in an electronic storage medium by a control unit.
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RU2457926C1 (en) * 2011-04-08 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Cutting tool

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JPH11239904A (en) * 1998-02-25 1999-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Working device

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