JP3753786B2 - ホーニング加工状態検出方法及びホーニング盤 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後に、上記加工穴の直径を測定してホーニング加工状態を検出する方法及び同方法と使用するホーニング盤並びにホーニングツール、マスターリングに係り、さらに詳細には、被加工物の加工穴に対する加工状態検出位置を知ることができ、かつそのときのホーニングツール及び被加工物の温度をも検知することのできるホーニング加工状態検出方法及び同方法に使用するホーニング盤並びにホーニングツール、マスターリングに関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明に係る先行例として、例えば特開昭62−277262号公報がある。この先行例の構成は、図3に示すごとき構成である。すなわち、ホーニング盤に上下動可能かつ回転可能に備えたスピンドル101の下端部にホーニングツール103を着脱交換可能に備えている。上記ホーニングツール103のツール本体105には放射方向(径方向)へ移動可能の砥石シュー107が周方向に等間隔に設けてあると共に、上記ツール本体105を被加工物(ワーク)Wの加工穴WHに沿って軸方向に案内する複数のガイド部材109が等間隔に設けてある。そして、上記ガイド部材109のうちの適宜のガイド部材109には、エアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズル111が設けてある。
【0003】
さらに、前記ツール本体105の内部には、前記砥石シュー107を放射外方向へ押進して、砥石シュー107に備えた砥石113を前記加工穴WHの内周面へ圧接するためのテーパ部115を備えたロッド117が上下動可能に内装されている。
【0004】
そして、前記スピンドル101内には、流体圧シリンダによって上下動されることにより、前記ロッド117を押下げ自在の押し棒119が上下動可能に内装されている。さらにスピンドル101には、前記定寸ノズル111に接続してツール本体105に設けたエアー通路121に連通する管路123が設けてあり、この管路123は、空気圧を電圧に変換するA/E変換器125に接続してある。このA/E変換器125の検出値はアンプ127によって増幅され、ロータリートランス129を介して制御部131に接続してある。
【0005】
前述のごとき構成においては、ホーニングツール103を用いて被加工物Wの加工穴WHのホーニング加工を行った後、ホーニングツール103に備えた定寸ノズル111から加工穴WHの内周面へエアーを噴出したときの背圧をA/E変換器125により検出することによって、定寸ノズル111と加工穴WHの内周面との間の間隙寸法を測定し、加工穴WHの直径を測定するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のごとき構成においては、被加工物の加工穴の直径を測定するとき、上記加工穴の軸方向及び回転方向の測定位置を検知することができないものであり、また測定時におけるホーニングツール、被加工物の温度を検出することができないものである。
【0007】
さらに、前述のごとき構成においては、ホーニングツールに備えた定寸ノズルとA/E変換器とが比較的遠く離れた構成であるので、定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するとき、管路抵抗等によって背圧の立上がりがだれる傾向にあり、検出の感度向上に問題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項1に係る発明は、ホーニング盤におけるスピンドルの端部に装着したホーニングツールによって被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後、上記ホーニングツールに備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズルから前記加工穴の内周面へエアーを噴出したときの背圧を前記スピンドルの先端部付近において検出して前記加工穴の直径を測定する際、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために被加工物の温度を測定すると共に前記ホーニングツールのツール本体に埋設した温度センサによってホーニングツール自体の温度を測定し、前記加工穴の軸方向に対するホーニングツールの位置および前記加工穴に対するホーニングツールの回転角位置を検出するホーニング加工状態検出方法である。
【0009】
請求項2に係る発明は、先端部にホーニングツールを着脱交換可能なスピンドルを回転自在かつ軸方向に往復動自在に備えてなるホーニング盤において、前記スピンドルの回転角を検出する回転角検出器と、スピンドルの軸方向の往復動位置を検出するストローク位置検出器とを備え、前記ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するためのエアー圧センサを、前記スピンドルの先端部付近に設け、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために前記ホーニングツール自体の温度を検出する温度センサを、前記ホーニングツールのツール本体に埋設して備え、かつ被加工物の温度を測定するための温度センサを備えている構成である。
請求項3に係る発明は、請求項2に記載のホーニング盤において、エアー圧センサ用のアンプ及びエアー圧センサの検出値を送信する発信器並びに上記アンプ及び発信器用の電源をスピンドルの先端部付近に備え、前記発信器は、ホーニングツールに備えた温度センサの検出値を送信する発信器を兼ねるものである。
【0010】
【発明の効果】
請求項1に係る発明は、ホーニング盤におけるスピンドルの端部に装着したホーニングツールによって被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後、上記ホーニングツールに備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズルから前記加工穴の内周面へエアーを噴出したときの背圧を前記スピンドルの先端部付近において検出して前記加工穴の直径を測定する際、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために被加工物の温度を測定すると共に前記ホーニングツールのツール本体に埋設した温度センサによってホーニングツール自体の温度を測定し、前記加工穴の軸方向に対するホーニングツールの位置および前記加工穴に対するホーニングツールの回転角位置を検出するホーニング加工状態検出方法である。
【0011】
請求項2に係る発明は、先端部にホーニングツールを着脱交換可能なスピンドルを回転自在かつ軸方向に往復動自在に備えてなるホーニング盤において、前記スピンドルの回転角を検出する回転角検出器と、スピンドルの軸方向の往復動位置を検出するストローク位置検出器とを備え、前記ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するためのエアー圧センサを、前記スピンドルの先端部付近に設け、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために前記ホーニングツール自体の温度を検出する温度センサを、前記ホーニングツールのツール本体に埋設して備え、かつ被加工物の温度を測定するための温度センサを備えている構成である。
【0012】
したがって、請求項1,2の発明によれば、加工穴の直径を測定するときの、軸方向位置及び回転角位置を検出することができ、加工後における加工穴の歪み位置や歪み方向等を正確に検出することができる。よって、前記歪み位置や歪み方向等を知ることにより、ホーニングツールの特性を把握することができ、加工穴の精度管理、ホーニングツールの寿命管理等の向上を図ることができる。
【0013】
また、ホーニングツール自体の温度を測定するものであるから、加工穴の直径を測定するときにおけるホーニングツールの温度を知ることができ、基準温度時に対する熱膨脹等の補正を行うことができ、加工穴の精度管理をより向上できるものである。
【0014】
さらに、ホーニングツール自体の温度を測定する温度センサを当該ホーニングツール自体に埋設して備えてなるものであるから、ホーニングツール自体の温度を検出することができ、例えばホーニング加工時におけるホーニングツールの加工部へのクーラントの供給量を制御しての温度管理が可能になり、被加工物の加工穴の加工精度の向上を図ることができる。また、ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出し背圧を検出して加工穴の直径を測定するときのホーニングツールの温度を検出して熱膨脹の補正を行うことが可能になる。
【0015】
請求項3に係る発明は、請求項2に記載のホーニング盤において、エアー圧センサ用のアンプ及びエアー圧センサの検出値を送信する発信器並びに上記アンプ及び発信器用の電源をスピンドルの先端部付近に備え、前記発信器は、ホーニングツールに備えた温度センサの検出値を送信する発信器を兼ねるものであるから、ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧の検出結果を無線で送受信できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1を参照するに、ホーニング盤(全体的構成は図示省略)に備えたスピンドル1は、ホーニング盤の本体に備えた例えば流体圧シリンダ等のごときリニアアクチュエータ3の作動によって軸方向(図1において上下方向)に往復動するように設けられていると共に、適宜位置に備えたモータ等のごときロータリーアクチュエータ5の作用によって軸心回りに回転するように設けられている。なお、ホーニング盤におけるスピンドル1を軸方向に往復動するための構成及び軸心回りに回転するための構成は公知の構成でも良いものであるから、スピンドル1を往復動しかつ回転するための構成についてのより詳細な説明は省略する。
【0017】
前記スピンドル1の往復動のストローク位置を検出するために、前記スピンドル1の1部にはストローク位置検出器7が設けられている。このストローク位置検出器7は、軸方向の基準位置(例えばスピンドル1を最上昇せしめた位置)からのスピンドル1の軸方向のストローク位置を検出し得る構成であれば良く、例えばマグネスケール等のごときリニアスケールを使用することができる。本例においては、前記リニアアクチュエータ3における作動ロッド3Rのストローク位置を検出すべく上記作動ロッド3Rに設けてある。
【0018】
したがって、リニアアクチュエータ3を作動してスピンドル1を軸方向に往復動するとき、ストローク位置検出器7によって、軸方向の基準位置からの移動位置を検出することができるものである。
【0019】
前記ロータリーアクチュエータ5の作動によってスピンドル1が回転されるとき、回転方向の基準位置からのスピンドル1の回転角位置を検出するために、回転角検出器9が設けてある。
【0020】
この回転角検出器9は、基準位置からのスピンドル1の回転角位置を検出し得る構成であれば良く、例えばロータリーエンコーダが使用可能である。上記回転角検出器9はスピンドル1に直接設けることも可能であるが、本例において前記ロータリーアクチュエータ5に設けてある。
【0021】
したがって、ロータリーアクチュエータ5を作動してスピンドル1を回転するとき、回転方向の基準位置(例えばロータリーエンコーダにおいて原点パルスを出力する位置)からのスピンドル1の回転角位置を検出することができる。
【0022】
前記スピンドル1の先端部(下端部)には、被加工物(ワーク)Wの加工穴WHのホーニング加工を行うホーニングツール11が着脱交換可能に装着してある。このホーニングツール11のツール本体13には放射方向(径方向)へ移動可能な複数の砥石シュー15が周方向に等間隔に配置してあり、各砥石シュー15には砥石17が取付けてある。また、上記ツール本体13の外周面には、被加工物Wの加工穴WHに沿ってホーニングツール11を案内するガイド部材19が等間隔に配置してあり、適宜位置のガイド部材19には、エアーマイクロメータにおける測定部としての定寸ノズル21が設けてある。さらに前記ツール本体13内には、前記砥石シュー15を放射外方向へ押進するためのテーパ部23Tを備えたロッド23が上下動可能に、かつ上方向へ付勢して内装されている。
【0023】
前記スピンドル1内には、上記ロッド23を押し下げる押し棒25を備えた流体圧シリンダ27が内装されている。また、上記スピンドル1には、前記ホーニングツール11における定寸ノズル21に接続したエアー通路(エアー配管)29と接続可能のエアー供給路(エアー配管)31が設けてあり、このエアー供給路31はエアー源(図示省略)に接続してある。
【0024】
前記スピンドル1の下端部付近には、定寸ノズル21からエアーを噴出したときの背圧を検出するエアー圧センサ(A/E変換器)33が設けてある。さらに、このエアー圧センサ33に近接した位置には、前記ツール本体13自体の温度を検出すべくツール本体13に埋設して備えた温度センサ35との接続端子37が設けてあると共に、前記エアー圧センサ33及び温度センサ35用のアンプ(図示省略)及び発信器39が設けてあり、かつ上記発信器39等の電源としてのバッテリ41が設けてある。
【0025】
図2を参照するに、前記発信器39に対応して受信器43が設けてあり、この受信器43は圧力、温度を演算する演算処理装置45に接続してある。さらに、内径を予め高精度に加工したマスターリング47に温度センサ49が設けてあり、この温度センサ49はアンプ51を介して前記演算処理装置45に接続してある。この演算処理装置45はホーニング制御回路53に接続してあり、このホーニング制御回路53には前記回転角検出器9及びストローク位置検出器7が接続してある。
【0026】
以上のごとき構成において、予め内径を高精度に加工したマスターリング47内にホーニングツール11を位置決めし、ホーニングツール11に備えた定寸ノズル21からマスターリング47の内周面にエアーを噴出したときの背圧をエアー圧センサ33により検出することにより、マスターリング47の内周面と定寸ノズル21との間の間隙寸法を検出することができ、基準としてのマスターリングの内周面に対する定寸ノズル21の位置を検出することができる。
【0027】
上述のごとく定寸ノズル21の位置を検出した後、ホーニングツール11を被加工物Wの加工穴WH内に配置し、流体圧シリンダ27を作動してロッド23を押し下げ、砥石シュー15を放射外方向へ移動せしめて砥石17を加工穴WHの内周面に圧接した状態において、リニアアクチュエータ3によってスピンドル1を軸方向に往復動すると共に、ロータリーアクチュエータ5によってスピンドル1を回転することにより、前記ホーニングツール1によって加工穴WHのホーニング加工が行われる。
【0028】
上述のごとくホーニング加工を行った後、ホーニングツール1に備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズル21から加工穴WHの内周面へエアーを噴出したときの背圧をエアー圧センサ33によって検出することにより、上記加工穴WHの内周面と定寸ノズル21との間の間隙寸法を測定することができ、加工穴WHの直径が許容値内にあるか否かの加工状態を検出することができる。
【0029】
上述のごとく加工穴WHの加工状態を検出するとき、スピンドル1の軸方向の基準位置からのスピンドル1の移動量をリニアスケール7によって検出することにより、加工穴WHの上端部からの定寸ノズル21の位置を検出することができる。なお、この場合、スピンドル1を軸方向の基準位置に位置決めしたときの、定寸ノズル21と加工穴WHの上端部との位置的関係は予め測定しておくものである。
【0030】
また、ロータリーアクチュエータ5によってスピンドル1を回転したとき、回転角検出器9によって回転方向の基準位置(原点位置)からの回転角位置を検出することにより、上記原点位置に対する測定位置の回転角位置を検知することができる。
【0031】
したがって、加工穴WHの軸方向の複数個所においてスピンドル1を所定角度毎回転して加工穴WHの直径を測定することにより、加工穴WHの微少の歪みを立体的に検知することができる。よって、ホーニング加工時に歪みを生じ易い方向を把握でき、品質管理向上に役立てることができる。また、加工穴WHの微少な歪みを立体的に検知することにより、例えばホーニングツール1の特性によって歪みを生じるものとして把握することができ、品質管理向上及びホーニングツール1の寿命管理に効果的に役立てることができるものである。
【0032】
前述のごとくホーニングツール1の定寸ノズル21からのエアーを噴出して背圧を検出するとき、エアー圧センサ33はスピンドル1の下端部付近に設けてあって、定寸ノズル21に近接して設けてあるから、エアー配管の管路抵抗が少なく、前記背圧の立上りを迅速に、かつ感度良く検出することができるものである。
【0033】
また、前述のごとく、加工穴WHの加工状態を検出するとき、ツール本体13に設けた温度センサ35によってツール本体13自体の温度を測定することができる。さらに、マスターリング47に設けた温度センサ49によってマスターリング47の温度を測定することができる。上記マスターリング47は、被加工物Wの上側に配置してあって、被加工物Wへかけるクーラントが同時にかけられているものであって、被加工物Wの温度と常にほぼ等しい状態に保持されている。したがって、マスターリング47の温度を測定することは被加工物Wの温度を測定することにほぼ等しいものである。
【0034】
したがって、前記ホーニングツール11の検出温度及びマスターリング47の検出温度を演算処理装置45に入力し、例えば20℃の基準温度に対する温度補正の演算処理(熱膨脹の補正処理)を行うことができ、加工精度の維持管理を容易に行うことができるものである。
【0035】
前記定寸ノズル21からエアーを噴出したときのエアー圧センサ33の検出値及びホーニングツール1の温度センサ35の検出値は発信器39によって受信器43へ送信することができるので、スピンドル1に対する配線等の構成が簡単になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るホーニングツールの概略的な構成を示す断面説明図である。
【図2】本発明に係る装置の構成を概略的に示したブロック図である。
【図3】従来のホーニングツールの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 スピンドル
7 ストローク位置検出器
9 回転角検出器
11 ホーニングツール
13 ツール本体
21 定寸ノズル
33 エアー圧センサ
35 温度センサ
39 発信器
47 マスターリング
49 温度センサ
W 被加工物
WH 加工穴
Claims (3)
- ホーニング盤におけるスピンドルの端部に装着したホーニングツールによって被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後、上記ホーニングツールに備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズルから前記加工穴の内周面へエアーを噴出したときの背圧を前記スピンドルの先端部付近において検出して前記加工穴の直径を測定する際、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために被加工物の温度を測定すると共に前記ホーニングツールのツール本体に埋設した温度センサによってホーニングツール自体の温度を測定し、前記加工穴の軸方向に対するホーニングツールの位置および前記加工穴に対するホーニングツールの回転角位置を検出することを特徴とするホーニング加工状態検出方法。
- 先端部にホーニングツールを着脱交換可能なスピンドルを回転自在かつ軸方向に往復動自在に備えてなるホーニング盤において、前記スピンドルの回転角を検出する回転角検出器と、スピンドルの軸方向の往復動位置を検出するストローク位置検出器とを備え、前記ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するためのエアー圧センサを、前記スピンドルの先端部付近に設け、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために前記ホーニングツール自体の温度を検出する温度センサを、前記ホーニングツールのツール本体に埋設して備え、かつ被加工物の温度を測定するための温度センサを備えていることを特徴とするホーニング盤。
- 請求項2に記載のホーニング盤において、エアー圧センサ用のアンプ及びエアー圧センサの検出値を送信する発信器並びに上記アンプ及び発信器用の電源をスピンドルの先端部付近に備え、前記発信器は、ホーニングツールに備えた温度センサの検出値を送信する発信器を兼ねることを特徴とするホーニング盤。
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