JP3960587B2

JP3960587B2 - Honing processing method, honing machine cutting device and honing machine

Info

Publication number: JP3960587B2
Application number: JP2001368339A
Authority: JP
Inventors: 秀行水谷; 亨浜岡; 哲夫岩井
Original assignee: Nissin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nissin Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: JP2003170345A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ホーニング加工方法、ホーニング盤の砥石切込み装置およびホーニング盤に関し、さらに詳細には、ホーニング砥石を、工作物の内周面に対して、機械的に一定の切込み量をもって積極的に切込みながらホーニング加工を行うホーニング加工技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作物（ワーク）の内周面を鏡面に仕上げる加工法の一つとしてホーニング加工がある。このホーニング加工においては、ホーニング砥石とワークを相対的に浮動の状態におくとともに、ホーニング砥石に回転と往復運動を与えて、ばね弾発力等によるホーニング砥石の拡張によりワーク内周面に精密仕上げを行う。
【０００３】
旧来のホーニング加工はホーニング砥石を一定圧力（ばね弾発力）でワークに押し付けて、ワーク内周面を少しずつ削り取るものであったが、近時は、研削加工の場合と同様、高い圧力で仕上量の大きいホーニング加工を行うホーニング盤が種々開発され、現在主流となっている。
【０００４】
この種のホーニング盤には、ホーニング砥石を油圧駆動手段等により一定の加圧力をもって切込み動作させる定圧加工方式のものと、ホーニング砥石を機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作させる強制切込み（定量）加工方式のものとがあるが、いずれの形式のホーニング盤にあっても、ボール盤や中ぐり盤による前加工から、研削加工等を省略していきなりホーニング加工に移る、つまり旧来の研削加工とホーニング加工を複合的に行う加工法をとることもできるようになり、効率の良い精密仕上げの実現が可能となった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工においては、上述したように、ホーニング砥石を機械的駆動手段により、切込み加工当初から加工終了まで一定の切込み量をもって連続的に切込み動作（等速切込み）させるところ、ホーニング砥石がワークの内周面に当たるまでは、全くホーニング加工に寄与しない状態にある。
【０００６】
ホーニング加工の加工サイクルタイムの短縮を図るには、この全くホーニング加工に寄与しない状態をできるだけ短縮することが有効であり、そのためには、ホーニング砥石をワークの内周面に当たる直前まで高速で移動（切込み動作）させる必要があり、これの実現には、それに続くホーニング加工工程との境界つまり加工開始点を求めて、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石の切込み速度を制御する必要がある。
【０００７】
従来、この切込み速度変更のための設定作業は、作業者が実際の加工状態を見ながら目測で行っていたところ、加工前の個々のワーク内径にはバラツキがあり、さらに、図１２に示すように、ホーニング砥石１０がワークＷの内周面Ｗａに当たる加工初期は、内周面Ｗａが歪んでいて、ホーニング砥石１０が全面当たりしない。これがため、ホーニング砥石１０が全くホーニング加工に寄与しない状態から上記ホーニング加工工程開始への境界点を見極めるには熟練を要するとともに、上記設定作業も精度良く行うことが困難な状況にあった。
【０００８】
また、加工時におけるホーニング砥石１０の切込み動作を、従来のような単純に連続した一定の切込み量をもった制御でなく、ホーニング砥石１０の砥石寿命やワークＷの材質等も考慮した、より精密な制御をしたいとする要望もあった。
【０００９】
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、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、加工サイクルタイムを短縮することができ、しかもホーニング砥石の精密な切込み制御ができるホーニング加工技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のホーニング加工方法は、ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、上記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、ワークの内周面をホーニング加工する強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工方法であって、上記ホーニング砥石のトルクと切削背分力をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成し、ホーニング砥石の切削背分力は、ホーニング砥石を拡張する砥石拡張ロッドの押込み力を測定して計測するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のホーニング盤の砥石切込み装置は、上記ホーニング加工方法の実施に適した強制切込み（定量）加工方式の砥石切込み装置であって、ホーニング砥石に所定の切込み量をもった切込み動作を機械的に与える切込み駆動手段と、上記ホーニング砥石のトルクを検出するトルク検出手段と、上記ホーニング砥石による切削背分力を検出する背分力検出手段と、上記トルク検出手段および背分力検出手段からの検出信号から得られる切削抵抗比に応じて、上記切込み駆動手段を駆動制御する切込み制御手段とを備えてなり、上記背分力検出手段は、上記ホーニング砥石を拡張する上記切込み駆動手段の砥石拡張ロッドの押込み力を測定して、上記切削背分力を計測する構成とされていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のホーニング盤は、上記ホーニング加工方法の実施に適したものであって、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、回転主軸を上記内周面の軸線方向へ往復動作させる主軸往復手段と、回転主軸先端に装着され、上記内周面に沿った砥石面を有するホーニング砥石を拡縮可能に備えるホーニングツールと、このホーニングツールのホーニング砥石に所定の切込み動作を与える砥石切込み手段と、上記主軸回転手段、主軸往復手段および砥石切込み手段の動作を相互に連動して自動制御する制御手段とを備えてなり、上記砥石切込み手段が上記砥石切込み装置により構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るホーニング加工においては、ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、上記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、ワークの内周面をホーニング加工するに際して、ホーニング砥石の切込み量の制御を、上記ホーニング砥石のトルクと切削背分力をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて行う。
【００１７】
強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、このような制御方式をとることにより、ホーニング砥石の急速拡張工程からホーニング加工工程開始への境界点の検出が、上記トルクと切削背分力を計測して切削抵抗比を得ることにより、自動的にかつ確実に行うことが可能で、ホーニング加工の加工サイクルタイムの短縮を図ることができる。
【００１８】
また、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者を常時計測して切削抵抗比を得ることにより、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石の切込み動作を、ホーニング砥石の砥石寿命等の切削性能変化やワークの材質等に対応して精密に制御することが可能となる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
参考例１
本発明に係るホーニング盤を図１に示し、このホーニング盤は、具体的にはワークＷの円筒状の内周面Ｗａを加工する立形のもので、先端にホーニングツール１を備える回転主軸２、主軸回転駆動部（主軸回転手段）３、主軸往復駆動部（主軸往復手段）４、砥石切込み部（砥石切込み手段、砥石切込み装置）５および装置制御部（制御手段）６などを主要部として備えてなる。７は電源を示す。
【００２１】
ホーニングツール（いわゆるホーニングマンドレルないしホーニングヘッド）１は、回転主軸２の先端つまり下端に交換可能に装着され、その内部には、図３に示すように、径方向へ拡縮可能に配された複数のホーニング砥石１０、１０、…、これを拡張動作させるコーンロッド１１およびホーニング砥石１０、１０、…を復帰動作させる復帰ばね（図示省略）等を備える。各ホーニング砥石１０は、ワークＷの内周面Ｗａに沿った砥石面１０ａを有する。また、コーンロッド１１は、上記ホーニングツール１内において上下方向へ移動可能に設けられており、その先端ウェッジ１１ａが各ホーニング砥石１０の砥石台１０ｂを押圧する砥石拡張部とされるとともに、その上部である基部ロッド１１ｂが、後述する砥石拡張ロッド３５に連結されている。また、図示しないが、ホーニング砥石１０、１０、…は上記復帰ばねにより常時縮閉方向へ弾発的に付勢されている。
【００２２】
そして、上記ホーニング砥石１０、１０、…は、上記コーンロッド１１の下動に伴って拡開動作される一方、コーンロッド１１の上動に伴って上記復帰ばねにより縮閉動作されることとなる。
【００２３】
回転主軸２は、その下端にホーニングツール１を備えるとともに、駆動軸１５、駆動モータ１６等を含む上記主軸回転駆動部３と、スライド本体１７、油圧シリンダ１８等を含む上記主軸往復駆動部４とにそれぞれ連係されている。
【００２４】
すなわち、回転主軸２はスライド本体１７に回転可能に軸支されており、このスライド本体１７が、機体２０上の上下方向へ延びる案内ロッドまたはレール２１上に昇降可能に設けられるとともに、機体２０に取り付けられた油圧シリンダ１８のピストンロッド１８ａに連結されている。そして、この油圧シリンダ１８のピストンロッド１８ａが昇降動作することにより、スライド本体１７を介して、回転主軸２つまりはホーニングツール１が昇降動作されることとなる。
【００２５】
また、回転主軸２の上端部２ａは、機体２０のヘッド部２０ａに回転可能に設けられた駆動軸１５にキー嵌合またはスプライン嵌合されて、この駆動軸１５に対して、上下方向（軸線方向）へ相対的に移動可能でかつ一体回転可能に連結されている。
【００２６】
駆動軸１５の上端部には伝動プーリ２５ａが取り付けられ、この伝動プーリ２５ａが、伝動ベルト２５ｂを介して、駆動モータ１６のモータ軸に取り付けられた伝動プーリ２５ｃに連結されている。そして、この駆動モータ１６の回転駆動により、駆動軸１５を介して、回転主軸２つまりはホーニングツール１が回転駆動されることとなる。
【００２７】
砥石切込み部５は、上記ホーニング砥石１０、１０、…に切込み動作を与えるもので、図１および図２に示すように、切込み駆動部（切込み駆動手段）３０、トルクセンサ（トルク検出手段）３１および切込み制御部（切込み制御手段）３２を主要部として備えてなる。
【００２８】
切込み駆動部３０は、ホーニング砥石１０、１０、…に所定の切込み量をもった切込み動作を機械的に与えるもので、具体的には、上記ホーニングツール１のコーンロッド（砥石拡張部材）１１（図３）、砥石拡張ロッド３５、切込み駆動機構３６およびステッピングモータ３７等を備える。
【００２９】
砥石拡張ロッド３５は、図２に示すように、回転主軸２の下半部に設けられた軸穴３８内において、その軸線方向（上下方向）へ移動可能に設けられており、その下端部３５ａが上記コーンロッド１１の基部ロッド１１ｂに連結されるとともに（図３参照）、その上端部３５ｂが切込み駆動機構３６に連結されている。
【００３０】
この切込み駆動機構３６は、砥石拡張ロッド３５を上下方向（軸線方向）へ移動させるもので、従来公知のように、砥石拡張ロッド３５に連結された従動体４０およびこの従動体４０を上下動させる駆動ねじ軸部材４１を主要部として構成されている。
【００３１】
従動体４０は、回転主軸２に対して、相対的に上下方向へ摺動可能に設けられるとともに、この回転主軸２内に配された上記砥石拡張ロッド３５に対して、上下方向へ一体的に連結されている。
【００３２】
つまり、砥石拡張ロッド３５の上端部３５ｂには、連結ピン４２が水平状に取り付けられており、この連結ピン４２の両端部が、回転主軸２に開口された軸線方向の長穴４３、４３を介して、回転主軸２の外部へ突出されている。一方、上記従動体４０は、軸受装置４４により、回転主軸２上に摺動可能かつ回転可能に装着されるとともに、この軸受装置４４のスライドスリーブ４４ａの下端部に、上記連結ピン４２の両端部が固定されている。
【００３３】
また、従動体４０は、これに一体固定された雌ねじ部材４５を介して、上記駆動ねじ軸部材４１に上下方向へ螺進退可能に係合されている。この駆動ねじ軸部材４１は、スライド本体１７に、回転主軸２と平行にかつ回転可能に軸支される。
【００３４】
駆動ねじ軸部材４１は、機体２０のヘッド部２０ａに回転可能に設けられた回転伝達軸４６に連係されている。具体的には、この回転伝達軸４６は、駆動ねじ軸部材４１と同一軸線上に軸支されるとともに、その下部４６ａが、駆動ねじ軸部材４１の上端部４１ａの軸穴４２にキー嵌合またはスプライン嵌合されている。これにより、駆動ねじ軸部材４１は、上記回転伝達軸４６に対して、上下方向（軸線方向）へ相対的に移動可能でかつ一体回転可能に連結されている。
【００３５】
回転伝達軸４６の上端部は、これに直交する水平状の切込み駆動軸４７に、歯車機構４８を介して連係されている。この切込み駆動軸４７の先端部は、切込み設定ダイヤル４９に連結されるとともに、その基端部は、カップリング５０を介して上記ステッピングモータ３７のモータ軸３７ａに連結されている。
【００３６】
ステッピングモータ３７には、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ５２が一体的に内蔵されており、この位置検出センサ５２によりステッピングモータ３７の回転量が検出される。また、上記切込み設定ダイヤル４９は、ステッピングモータ３７の回転角を表示するものである。
【００３７】
そして、このステッピングモータ３７の回転駆動により、切込み駆動軸４７と回転伝達軸４６を介して、駆動ねじ軸部材４１が回動させられると、これに螺進退可能に螺合された従動体４０が、回転主軸２に対して相対的に下動または上動されることとなる。つまり、従動体４０の下動時は、これと一体の砥石拡張ロッド３５がコーンロッド１１を下方へ押動して、ホーニング砥石１０、１０、…が拡張動作される。一方、従動体４０の上動時は、砥石拡張ロッド３５の上動に伴って、ホーニングツール１内の復帰ばね（図示省略）によりホーニング砥石１０、１０、…が縮閉動作される。
【００３８】
トルクセンサ（トルク検出手段）３１は、ホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴを検出するもので、図示例においては、回転主軸２、具体的には図１に示すごとく、回転主軸２の上端部２ａと駆動軸１５の境界部位に組み込まれている。
【００３９】
切込み制御部（切込み制御手段）３２は、後述する装置制御部６の一部を構成して（図５参照）、トルクセンサ３１からの検出信号に応じて、上記切込み駆動部３０を駆動制御するものであり、図５に示すように、演算部３２ａとモータ駆動部３２ｂとから構成されている。
【００４０】
上記演算部３２ａには、上記装置制御部６の主制御部６０から制御信号として切込みタイミング信号が入力されるとともに、トルクセンサ３１からのトルク信号および位置検出センサ５２からの位置信号が検出信号としてそれぞれ入力される。
【００４１】
演算部３２ａは、トルクセンサ３１で検出されたトルクＴを予め設定された各種トルク設定値Ｔｘと比較演算して、その演算結果に基づき、位置検出センサ５２で検出された位置信号に対応した制御信号を上記モータ駆動部３２ｂに出力し、このモータ駆動部３２ｂからステッピングモータ３７に切込みパルスが送られる。
【００４２】
上記各種トルク設定値Ｔｘとしては、例えば、
（ａ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに当たる時にホーニング砥石１０、１０、…に生じるトルク値（ワーク接触時設定値）Ｔａ
【００４３】
（ｂ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに全面当たりしてホーニング加工する時にホーニング砥石１０、１０、…に生じるトルク値（ホーニング加工時設定値）Ｔｂ
【００４４】
（ｃ）ホーニング砥石１０、１０、…が異常な状態になった時に生じるトルク値（異常値）Ｔｃ
などがあり、これらの設定値Ｔａ〜Ｔｃは、ホーニング砥石１０の砥石面１０ａの切れ刃の性状やワークＷの材質等、各種の加工条件に対応して実験的に測定され設定される。また、図示例においては、上記ホーニング加工時設定値Ｔｂが単一の一定値とされて、図６に示すように、ホーニング加工工程が所定負荷（トルクＴｂ＝Ｔｂ1 ）の一工程で構成されている。
【００４５】
そして、砥石切込み部５において、ステッピングモータ３７の回転動作が、トルクセンサ３１により検出されたホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴに応じて、切込み制御部３２により駆動制御され、これにより、切込み駆動機構３６、砥石拡張ロッド３５およびコーンロッド１１を介して、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み動作（切込み量＝拡張位置）が制御されることとなる。なお、この切込み動作は、具体的には、後述するように、ホーニングツール１の往復動作と回転動作に同期して制御される。
【００４６】
装置制御部６は、ホーニング盤の各駆動部の動作を相互に連動して自動制御するもので、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。
【００４７】
この装置制御部６には、ホーニング加工を実行させるための加工プログラム等が組み込まれており、図５に示すように、主制御部６０、主軸回転駆動部３の駆動源を制御する主軸回転制御部６１、主軸往復駆動部４の駆動源を制御する主軸往復制御部６２、および砥石切込み部５の駆動源を制御する前記切込み制御部３２などから構成される。
【００４８】
主制御部６０には、上記各駆動部３、４、５の駆動源の駆動に必要な種々の情報、例えば、ホーニングツール１の回転速度および昇降速度、あるいは、ホーニング砥石１０、１０、…の基準位置（ストローク位置）Ａ、Ｂおよびストローク幅Ｓ（図３参照）、または切込み速度および切込みタイミング等が、ＮＣ（数値制御）データとして予めまたは操作盤のキーボード等により適宜選択的に入力設定されており、これらのデータに従って上記各制御部６１、６２、３２を制御する。
【００４９】
また、上記各制御部６１、６２、３２には、駆動モータ１６、油圧シリンダ１８の油圧制御弁１８ｂ、ステッピングモータ３７、位置検出センサ５２およびトルクセンサ３１のほか、スライド本体１７に設けられたスケール７０からこのスライド本体１７の位置を検出する位置検出センサ７１、ならびにその他の駆動部等が電気的に接続されており、これらから得られる実際値情報が、上記主制御部６１により予め設定された上記各種設定値と比較演算されて、その演算結果に基づき各駆動部３、４、５の動作が駆動制御される。
【００５０】
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、上記各駆動部３、４、５は、装置制御部６により、以下に述べるように相互に関連して自動制御され、これにより、ホーニングツール１が、ワーク保持冶具８０に浮動状態で支持されたワークＷの内周面Ｗａに対して、定量または定寸加工、つまりホーニング領域全体（つまり図３におけるストローク幅Ｓ）にわたって所定の切込み量をもった均一なホーニング加工が行われる。
【００５１】
すなわち、ホーニングツール１が、主軸回転駆動部３によりワークＷの内周面Ｗａの軸線まわりに回転するとともに、主軸往復駆動部４によりワークＷの内周面Ｗａの軸線方向へ往復移動しながら、砥石切込み部（砥石切込み装置）５によりホーニング砥石１０、１０、…が一定の切込み量をもって切込み動作を与えられて、ワークＷの内周面Ｗａがホーニング加工される。この際、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御は、トルクセンサ３１により計測されたホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴに応じて行われる。
【００５２】
具体的には、図６を参照して、ホーニングツール１の前記往復動作と回転動作に同期して、まず、ホーニング砥石１０、１０、…が、その切込み動作開始時から計測されるトルクＴが予め設定したワーク接触時設定値Ｔａになるまで急速に拡張される（急速拡張工程）。
【００５３】
続くホーニング加工工程において、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量（拡張位置）は、計測されるトルクＴが予め設定したホーニング加工時設定値Ｔｂとなるように制御される。
【００５４】
この場合に計測されるトルクＴは、図示のごとく、加工初期において急激な傾斜角度をもって上昇しているが、これは図１２に示すように、ホーニング砥石１０がワークＷの内周面Ｗａに当たる加工初期は、ワークＷの内周面Ｗａが歪んでいて、ホーニング砥石１０が全面当たりしない片当たり状態にあるためであり、全面当たりした後は所定のホーニング加工時設定値Ｔｂとなるように制御されて安定した一定圧力をもってホーニング加工が行われる。
【００５５】
さらにホーニング加工が進んで、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されて（戻し工程）、ホーニング加工１サイクルが終了する。
【００５６】
また、ホーニング砥石１０、１０、…の砥石表面の目詰や砥石寿命等により、計測されるトルクＴが予め設定された許容値から外れた、つまり許容値より大きな異常値Ｔｃになったときには、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されるとともに（異常回避工程）、警報ランプや警報ブザー等により、作業者に対して異常事態発生が警告される。
【００５７】
このような制御方式をとることにより、ホーニング砥石１０、１０、…の急速拡張工程からホーニング加工工程開始への境界点の検出が、トルクＴを計測することにより自動的にかつ確実に行うことが可能で、図６に示すように、従来のホーニング加工の加工サイクルタイム（点線参照）に比べて大幅な加工サイクルタイム（実線参照）の短縮を図ることが可能となる。
【００５８】
また、ホーニング砥石１０、１０、…のトルクＴを常時計測することにより、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石１０、１０、…の切込み動作を、ホーニング砥石１０の砥石寿命等の切削性能変化やワークＷの材質等に対応して精密に制御することが可能となる。
【００５９】
なお、上述した参考例においては、上記ホーニング加工時設定値Ｔｂが単一の一定値とされて、ホーニング加工工程が所定負荷（トルクＴｂ＝Ｔｂ1 ）の一工程で構成されているが（図６参照）、目的に応じて、ホーニング加工時設定値Ｔｂが大きさの異なる複数の一定値からなり、図７に示すように、ホーニング加工工程が複数の所定負荷（トルクＴｂ＝Ｔｂ1 、Ｔｂ2 、Ｔｂ3 、…、Ｔｂn)の複数工程で構成されても良い。
【００６０】
参考例２
本参考例は図８〜図１０に示されており、参考例１における砥石切込み部５の制御因子として、前述したトルクＴに加えて、切削背分力Ｐも併せて用いる構成とされている。
【００６１】
すなわち、本参考例の砥石切込み部５は、前述した構成つまり、切込み駆動部３０、トルクセンサ３１および切込み制御部３２に加えて、さらに力検出センサ（背分力検出手段）３３を主要部として備えてなる。
【００６２】
この力検出センサ３３は、ホーニング砥石１０、１０、…による切削背分力Ｐを検出するもので、圧電素子等からなり、図示例においては、切込み駆動機構３６の従動体４０、具体的には図８に示すごとく、軸受装置４４のスライドスリーブ４４ａと従動体４０の軸方向接合部位に組み込まれて、砥石拡張ロッド３５およびコーンロッド１１を介して、ホーニング砥石１０、１０、…による切削背分力Ｐを検出する構成とされている。
【００６３】
すなわち、力検出センサ３３の組込み位置としては、本来ならば、ホーニング砥石１０、１０、…にできるだけ近い部位、理想的にはコーンロッド１１の先端ウェッジ１１ａとホーニング砥石１０の砥石台１０ｂとの間部位がより現実的な信号が取り込め望ましい。
しかしながら、ホーニングツール１の外径が小さくなると、上記部位に力検出センサ３３を組み込むことが困難または不可能となる。
また、本参考例のような強制切込み（定量）加工方式のものにおいては、１回のホーニング砥石１０、１０、…の張出し量（切込み量）が小さく設定されるため、上記先端ウェッジ１１ａの傾斜角（ウェッジ角）θは鋭角なものが使われるが、この場合は、図示のような砥石拡張ロッド３５と一体の従動体４０の部位においても大きな信号が取り出せることが実験的に判明しており、しかも、この部位は回転主軸２の外部にあって回転しない。
このような理由から、本参考例においては、従動体４０の部位に力検出センサ３３が設けられて、上記砥石拡張ロッド３５つまり上記先端ウェッジ１１ａの押込み力の測定によって、ホーニング砥石１０、１０、…による切削背分力Ｐを検出する構成とされている。
【００６４】
また、この力検出センサ３３の設置に伴い、上記切込み制御部３２の演算部３２ａには、検出信号として、力検出センサ３３からの切削背分力信号も入力される（図１０参照）。
【００６５】
演算部３２ａにおいては、トルクセンサ３１で検出されたトルクＴを予め設定された各種トルク設定値Ｔｘと比較演算するとともに、力検出センサ３３で検出された切削背分力Ｐについても予め設定された各種背分力設定値Ｐｘと比較演算して、これらの演算結果に基づき、位置検出センサ５２で検出された位置信号に対応した制御信号を上記モータ駆動部３２ｂに出力し、このモータ駆動部３２ｂからステッピングモータ３７に切込みパルスが送られる（図９参照）。
【００６６】
上記各種背分力設定値Ｐｘとしては、前述した各種トルク設定値Ｔｘに対応して、例えば、
（ａ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに当たる時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる背分力値（ワーク接触時設定値）Ｐａ
【００６７】
（ｂ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに全面当たりしてホーニング加工する時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる背分力値（ホーニング加工時設定値）Ｐｂ
【００６８】
（ｃ）ホーニング砥石１０、１０、…が異常な状態になった時に生じる背分力値（異常値）Ｐｃ
などが設定される。
【００６９】
具体的には、上記トルクＴおよび切削背分力Ｐの検出値は実際の加工時における環境や条件に影響されるため、演算部３２ａには常に安定した信号あるいは大きな信号が取り込めるとは限らない。したがって、上記演算部３２ａでは、これら両検出値の比較演算結果のうち、最適と思われる方を、あるいはその平均をとって上記演算結果として、上記モータ駆動部３２ｂに制御信号を出力する構成とされている。
【００７０】
本参考例においては、上記両検出値のいずれか速く所定の設定値Ｔx またはＰx になったときに必要な制御信号が上記モータ駆動部３２ｂに出力される構成とされている。
【００７１】
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、各駆動部３、４、５は、装置制御部６により、以下に述べるように相互に関連して自動制御される。
【００７２】
すなわち、ホーニングツール１が、主軸回転駆動部３によりワークＷの内周面Ｗａの軸線まわりに回転するとともに、主軸往復駆動部４によりワークＷの内周面Ｗａの軸線方向へ往復移動しながら、砥石切込み部５によりホーニング砥石１０、１０、…が一定の切込み量をもって切込み動作を与えられて、ワークＷの内周面Ｗａがホーニング加工される。この際、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御は、トルクセンサ３１および力検出センサ３３によりそれぞれ計測されたホーニング砥石のトルクＴおよび切削背分力Ｐに応じて行われる。この場合の加工サイクルは、具体的には図示しないが、参考例１の図６に対応したものとなる。
【００７３】
具体的には、ホーニングツール１の前記往復動作と回転動作に同期して、まず、ホーニング砥石１０、１０、…が、その切込み動作開始時から計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐが予め設定したワーク接触時設定値ＴａまたはＰａになるまで急速に拡張される（急速拡張工程）。
【００７４】
続くホーニング加工工程において、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量（拡張位置）は、計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐが予め設定したホーニング加工時設定値ＴｂまたはＰｂとなるように制御される。
【００７５】
さらにホーニング加工が進んで、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されて（戻し工程）、ホーニング加工１サイクルが終了する。
【００７６】
また、ホーニング砥石１０、１０、…の砥石表面の目詰や砥石寿命等により、計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐが予め設定された許容値から外れた、つまり許容値より大きな異常値ＴｃまたはＰｃになったときには、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されるとともに（異常回避工程）、警報ランプや警報ブザー等により、作業者に対して異常事態発生が警告される。
【００７７】
このような制御方式をとることにより、参考例１において述べた加工サイクルタイムの短縮および精密制御の効果がより確実に得られる。
【００７８】
特に、本参考例においては、トルクセンサ３１によるトルク検出に加えて、力検出センサ３３により切削背分力Ｐも検出するようにしているところ、切削背分力Ｐは小径ワークＷでも大きな信号が取り込めるため有利である。つまり、トルクセンサ３１を用いて、軸の捩れで負荷検出をする場合には、ワーク径が検出精度に影響し、小径穴のホーニング加工では小さな信号しか取り込めないが、切削背分力Ｐは小径穴のホーニング加工でも大きな信号が取り込める。
【００７９】
また、ホーニング加工は、ホーニング砥石１０、１０、…の切込量が微小な微小切込み切削なので、トルクＴに比べて、切削背分力Ｐが相対的に大きくなり、よってこの点においても、切削背分力Ｐの測定が有効である。
【００８０】
さらに、ワークＷの材料硬さの増大により、切削抵抗比（切削主分力／切削背分力）が減小する傾向があるため、セラミックスのような高硬度材料のワークＷの加工に際しては特に切削背分力Ｐの測定が有効である。
【００８１】
実施形態
本実施形態は図１１に示されており、参考例２をさらに改変したものである。
【００８２】
すなわち、本実施形態においては、砥石切込み部５の制御因子として、トルクＴx と切削背分力Ｐx から算出されるホーニング加工における切削抵抗比Ｒx を用いる構成とされている。
【００８３】
主軸の回転運動による切削に着目すると、切削抵抗比Ｒは、図１１(a) に示すように、ホーニング砥石１０によりワークＷの内周面Ｗａをホーニング加工する場合に、トルクＴから算出される切削主分力Ｑと切削背分力Ｐとの比、つまりＲ＝Ｑ／Ｐ、Ｑ＝２Ｔ／ｄ（ｄ：ワークＷの内径）で表される。
【００８４】
切削抵抗比Ｒは、表面生成現象の変化を示す有効な値であり、ワークＷの加工面である内周面Ｗａの加工残留応力との相関関係が認められていることから、ホーニング加工面品位の制御、評価にも活用の可能性がある。
【００８５】
この切削抵抗比Ｒを調べることにより、ホーニング砥石１０の切削現象の変化を確認することができる。すなわち、ホーニング加工時のホーニング砥石１０の切れ刃（砥粒）とワークＷの内周面Ｗａとの接触形態としては、弾性上すべり、塑性変形および切削という現象があるところ、これらの現象は、弾性上すべり→塑性変形→切削と進むにつれて、切削抵抗比Ｒが大きくなっていく。
【００８６】
なお、切削抵抗比Ｒに及ぼす切れ刃形状の影響として、(i) 切れ刃すくい角αが−（マイナス）方向へ大きいほど、切削抵抗比Ｒは減少することとなる（図１１(b))。また、(ii)逃げ面接触幅（面積）Ｌが大きいほど、切削抵抗比Ｒは減少する（図１１(c))。
【００８７】
演算部３２ａにおいては、トルクセンサ３１で検出されたトルクＴと力検出センサ３３で検出された切削背分力Ｐから切削抵抗比Ｒを算出するとともに、この算出された切削抵抗比Ｒを予め設定された各種切削抵抗比設定値Ｒｘと比較演算して、この演算結果に基づき、位置検出センサ５２で検出された位置信号に対応した制御信号を上記モータ駆動部３２ｂに出力し、このモータ駆動部３２ｂからステッピングモータ３７に切込みパルスが送られる。
【００８８】
上記各種抵抗比設定値Ｒｘ（＝Ｑx ／Ｐx ）としては、前述した各種トルク設定値Ｔｘおよび背分力設定値Ｐx に対応して、例えば、
（ａ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに当たる時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる切削抵抗比（ワーク接触時設定値）Ｒａ
【００８９】
（ｂ）ホーニング砥石１０、１０、…がワークＷの内周面Ｗａに全面当たりしてホーニング加工する時にホーニング砥石１０、１０、…に生じる切削抵抗比（ホーニング加工時設定値）Ｒｂ
【００９０】
（ｃ）ホーニング砥石１０、１０、…が異常な状態になった時に生じる切削抵抗比（異常値）Ｒｃなどが設定される。
【００９１】
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、各駆動部３、４、５は、装置制御部６により、以下に述べるように相互に関連して自動制御される。
【００９２】
すなわち、ホーニングツール１が、主軸回転駆動部３によりワークＷの内周面Ｗａの軸線まわりに回転するとともに、主軸往復駆動部４によりワークＷの内周面Ｗａの軸線方向へ往復移動しながら、砥石切込み部５によりホーニング砥石１０、１０、…が一定の切込み量をもって切込み動作を与えられて、ワークＷの内周面Ｗａがホーニング加工される。この際、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御は、トルクセンサ３１および力検出センサ３３によりそれぞれ計測されたホーニング砥石のトルクＴおよび切削背分力Ｐから算出された切削抵抗比Ｒに応じて行われる。この場合の加工サイクルは、具体的には図示しないが、参考例１の図６に対応したものとなる。
【００９３】
具体的には、ホーニングツール１の前記往復動作と回転動作に同期して、まず、ホーニング砥石１０、１０、…が、その切込み動作開始時から計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐから得られる切削抵抗比Ｒが予め設定したワーク接触時設定値Ｒａになるまで急速に拡張される（急速拡張工程）。
【００９４】
続くホーニング加工工程において、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量（拡張位置）は、算出される切削抵抗比Ｒが予め設定したホーニング加工時設定値Ｒｂとなるように制御される。
【００９５】
さらにホーニング加工が進んで、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されて（戻し工程）、ホーニング加工１サイクルが終了する。
【００９６】
また、ホーニング砥石１０、１０、…の砥石表面の目詰や砥石寿命等により、計測されるトルクＴまたは切削背分力Ｐから算出される切削抵抗比Ｒが予め設定された許容値から外れた、つまり、許容値よりも大きなまたは小さな異常値Ｒｃになったときには、ホーニング砥石１０、１０、…が急速に縮小復帰されるとともに（異常回避工程）、警報ランプや警報ブザー等により、作業者に対して異常事態発生が警告される。
【００９７】
このような制御方式をとることにより、参考例１において述べた加工サイクルタイムの短縮および精密制御の効果が確実に得られるとともに、切削抵抗比Ｒが、加工表面生成現象の変化を示す有効な値であるという特徴を生かして、ホーニング加工面品位を有効に制御、評価することが可能となる。
【００９８】
なお、本実施形態においては、ホーニング加工の１サイクル全体わたって、ホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御が切削抵抗比Ｒに応じて行われているが、実施形態２の制御と複合した制御方法も採用可能である。
【００９９】
すなわち、上述したホーニング加工において、例えば、急速拡張工程のホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御を、参考例２と同様に、トルクＴまたは切削背分力Ｐに応じて行うとともに、これに続くホーニング加工工程のホーニング砥石１０、１０、…の切込み量の制御を、上述したように、切削抵抗比Ｒに応じて行うように構成されてもよい。
【０１００】
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、本発明はこの実施形態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。
【０１０１】
例えば、ホーニング盤の各構成部３、４、５、６等の具体的な構成は、同一機能を有する限り他の構成としてもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成したから、加工サイクルタイムを短縮することができ、しかもホーニング砥石の精密な切込み制御ができるホーニング加工技術を提供することができる。
【０１０３】
すなわち、本発明に係る強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工においては、ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、ワークの内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、上記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、ワークの内周面をホーニング加工するに際して、ホーニング砥石の切込み量の制御を、上記ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて行う。
【０１０４】
強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、このような制御方式をとることにより、ホーニング砥石の急速拡張工程からホーニング加工工程開始への境界点の検出が、上記トルクと切削背分力の両者をそれぞれ計測して切削抵抗比を得ることにより、自動的にかつ確実に行うことが可能で、ホーニング加工の加工サイクルタイムの短縮を図ることができる。
【０１０５】
また、強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工において、ホーニング砥石のトルクと切削背分力の両者を常時計測して切削抵抗比を得ることにより、ホーニング加工工程におけるホーニング砥石の切込み動作を、ホーニング砥石の砥石寿命等の切削性能変化やワークＷの材質等に対応して精密に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る参考例１である強制切込み（定量）加工方式のホーニング盤の概略構成を一部断面で示す正面図である。
【図２】同ホーニング盤の砥石切込み部を拡大して示す正面断面図である。
【図３】同ホーニング盤のホーニング砥石によるワーク内周面の加工状態を拡大して示す正面断面図である。
【図４】同ホーニング盤の砥石切込み部の切込み制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】同ホーニング盤の装置制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】同ホーニング盤の加工サイクルを示す線図である。
【図７】同ホーニング盤の加工サイクルの改変例を示す線図である。
【図８】本発明に係る参考例２である強制切込み（定量）加工方式のホーニング盤の砥石切込み部を拡大して示す正面断面図である。
【図９】同ホーニング盤の砥石切込み部の切込み制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】同ホーニング盤の装置制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明に係る一実施形態である強制切込み（定量）加工方式のホーニング盤の説明図で、図１１（ａ）はホーニング砥石によりワーク内周面をホーニング加工する場合に生じる切削主分力と切削背分力との関係を示す模式図、図１１（ｂ）はホーニング砥石の砥石面における砥粒の切れ刃すくい角を示す模式図、図１１（ｃ）は同じく同砥石面における砥粒の逃げ面接触幅を示す模式図である。
【図１２】ホーニング盤のホーニング砥石によるワーク内周面の加工初期の状態を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
Ｗワーク
Ｗａワークの内周面
Ｔトルク
Ｔａトルクのワーク接触時設定値
Ｔｂトルクのホーニング加工時設定値
Ｔｃトルクの異常値
Ｐ切削背分力
Ｐａ切削背分力のワーク接触時設定値
Ｐｂ切削背分力のホーニング加工時設定値
Ｐｃ切削背分力の異常値
Ｑ切削主分力
Ｒ切削抵抗比
Ｒａ切削抵抗比のワーク接触時設定値
Ｒｂ切削抵抗比のホーニング加工時設定値
Ｒｃ切削抵抗比の異常値
１ホーニングツール
２回転主軸
３主軸回転駆動部（主軸回転手段）
４主軸往復駆動部（主軸往復手段）
５砥石切込み部（砥石切込み手段、砥石切込み装置）
６装置制御部（制御手段）
１０ホーニング砥石
１１コーンロッド（砥石拡張部材）
３０切込み駆動部（切込み駆動手段）
３１トルクセンサ（トルク検出手段）
３２切込み制御部（切込み制御手段）
３３力検出センサ（背分力検出手段）
３５砥石拡張ロッド
３６切込み駆動機構
３７ステッピングモータ
４０従動体
４１駆動ねじ軸部材
４５雌ねじ部材[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a honing method, a honing wheel cutting device, and a honing machine, and more particularly, a honing wheel is actively cut with a mechanically constant cutting amount with respect to an inner peripheral surface of a workpiece. The present invention relates to honing processing technology that performs honing processing.
[0002]
[Prior art]
Honing is one of the processing methods for finishing the inner peripheral surface of a workpiece (work) into a mirror surface. In this honing process, the honing grindstone and the workpiece are placed in a relatively floating state, and the honing grindstone is rotated and reciprocated. I do.
[0003]
In the old honing process, the honing grindstone is pressed against the work with a constant pressure (spring spring force), and the work's inner surface is scraped off little by little. Various honing machines that perform honing with a large finish have been developed and are now mainstream.
[0004]
This type of honing machine includes a constant pressure machining method in which a honing grindstone is cut with a constant applied pressure by a hydraulic drive means or the like, and a forced cut (in which a honing grindstone is cut with a constant cut amount by a mechanical drive means ( There are some types of machining method, but in any type of honing machine, the grinding process is skipped from the pre-machining by drilling machine or boring machine, so it moves to honing process. In addition, it is possible to adopt a machining method that combines honing and honing, enabling efficient and precise finishing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the honing process of the forced cutting (quantitative) machining method, as described above, the honing grindstone is continuously driven by a mechanical drive means with a constant cutting amount from the beginning of the cutting process to the end of machining (constant cutting). However, until the honing grindstone hits the inner peripheral surface of the workpiece, it does not contribute to the honing process at all.
[0006]
In order to shorten the machining cycle time of the honing process, it is effective to reduce the state that does not contribute to the honing process as much as possible. For this purpose, the honing wheel is moved at high speed until just before it hits the inner peripheral surface of the workpiece ( In order to realize this, it is necessary to determine the boundary with the subsequent honing process, that is, the machining start point, and to control the cutting speed of the honing stone in the honing process.
[0007]
Conventionally, the setting operation for changing the cutting speed has been performed visually while the operator looks at the actual machining state. As a result, there is variation in the inner diameter of each workpiece before machining, and as shown in FIG. Moreover, at the initial stage of processing when the honing grindstone 10 hits the inner peripheral surface Wa of the workpiece W, the inner peripheral surface Wa is distorted and the honing grindstone 10 does not hit the entire surface. Therefore, skill is required to determine the boundary point from the state where the honing grindstone 10 does not contribute to the honing process to the start of the honing process, and it is difficult to perform the setting operation with high accuracy.
[0008]
Further, the cutting operation of the honing wheel 10 at the time of machining is more precise in consideration of the wheel life of the honing wheel 10, the material of the workpiece W, etc., instead of the control with a simple continuous constant cutting amount as in the prior art. There was also a request to have a good control.
[0009]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and the object of the present invention is to reduce the machining cycle time in the honing process of the forced cutting (quantitative) machining method, and to perform the honing process. The object is to provide a honing technique capable of precise cutting control of a grindstone.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
[0012]
  In order to achieve the above object, the honing method of the present inventionThe honing tool provided with the honing grindstone is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece, and the honing grindstone is subjected to a cutting operation with a constant cutting amount by a mechanical driving means while rotating around the axis. , A honing method using a forced cutting (quantitative) machining method for honing the inner peripheral surface of a workpiece, and measuring the torque and the cutting back force of the honing wheel, respectively. It is configured to control the cutting depth of the honing wheel according to the cutting resistance ratio obtained from the force. The cutting back force of the honing wheel is measured by measuring the pushing force of the grinding wheel expansion rod that expands the honing wheel. It is characterized by doing so.
[0014]
  The honing machine grindstone cutting device of the present invention,The above honing methodIs a forcible cutting (quantitative) processing type grindstone cutting device suitable for the implementation of the above, a cutting driving means for mechanically providing a cutting operation with a predetermined cutting amount to the honing grindstone, and detecting the torque of the honing grindstone Torque detection means, back component force detection means for detecting the cutting back component force by the honing grindstone, and detection signals from the torque detection unit and the back component force detection unitCutting resistance ratio obtained fromAnd a notch control means for driving and controlling the notch drive means, and the back component force detecting means measures the pushing force of the grindstone expansion rod of the notch drive means for expanding the honing grindstone. The cutting back component force is measured.
[0015]
  The honing machine of the present invention isThe above honing methodRotating main shaft that can be reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece, and is rotatably supported around the axis, and the rotational main shaft is driven to rotate about the axis. A main shaft rotating means, a main shaft reciprocating means for reciprocating the rotating main shaft in the axial direction of the inner peripheral surface, and a honing grindstone mounted on the tip of the rotating main shaft and having a grindstone surface along the inner peripheral surface so as to be able to expand and contract A honing tool, a grindstone cutting means for giving a predetermined cutting operation to the honing grindstone of the honing tool, and a control means for automatically controlling the operations of the spindle rotating means, the spindle reciprocating means and the grindstone cutting means in conjunction with each other. Thus, the grindstone cutting means is constituted by the grindstone cutting device.
[0016]
  In the honing process according to the present invention, a honing tool equipped with a honing grindstone is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece, and while rotating around the axis, the honing grindstone is mechanically driven by a mechanical driving means. When honing the inner peripheral surface of the workpiece by giving a cutting operation with a certain amount, the control of the cutting amount of the honing wheel was measured, and the torque of the honing wheel and the cutting back force were measured respectively.According to the cutting resistance ratio obtained from torque and cutting back forceDo.
[0017]
  In the honing process of the forced cutting (quantitative) machining method, by using such a control system, the boundary point from the rapid expansion process of the honing wheel to the start of the honing process is detected.To obtain cutting resistance ratioTherefore, it is possible to automatically and reliably perform the honing process and shorten the machining cycle time.
[0018]
  Also, in the honing process using the forced cutting (quantitative) machining method, both the torque of the honing wheel and the cutting back force are constantly measured.To obtain the cutting resistance ratioThus, the cutting operation of the honing grindstone in the honing process can be precisely controlled in accordance with the cutting performance change such as the grindstone life of the honing grindstone, the workpiece material, and the like.
[0019]
【Example】
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
Reference example 1
  A honing machine according to the present invention is shown in FIG. 1. Specifically, the honing machine is a vertical machine for machining a cylindrical inner peripheral surface Wa of a workpiece W, and a rotary spindle 2 having a honing tool 1 at the tip. Main parts are a spindle rotation drive unit (spindle rotation unit) 3, a spindle reciprocation drive unit (spindle reciprocation unit) 4, a grindstone cutting unit (grinding wheel cutting unit, grindstone cutting unit) 5, and a device control unit (control unit) 6. Prepare. Reference numeral 7 denotes a power source.
[0021]
A honing tool (a so-called honing mandrel or honing head) 1 is replaceably attached to the tip, that is, the lower end of a rotating main shaft 2. The honing grindstones 10, 10,... Are provided with a cone rod 11 for expanding the honing grindstones 10, a return spring (not shown) for returning the honing grindstones 10, 10,. Each honing grindstone 10 has a grindstone surface 10 a along the inner peripheral surface Wa of the workpiece W. Further, the cone rod 11 is provided so as to be movable in the vertical direction in the honing tool 1, and the tip wedge 11 a serves as a grindstone extending portion that presses the grindstone base 10 b of each honing grindstone 10, and an upper portion thereof. The base rod 11b is connected to a grindstone expansion rod 35 described later. Further, although not shown, the honing grindstones 10, 10,... Are always elastically urged in the contracting and closing direction by the return spring.
[0022]
The honing grindstones 10, 10,... Are expanded as the cone rod 11 is moved downward, and are contracted by the return spring as the cone rod 11 is moved upward. .
[0023]
The rotation spindle 2 includes the honing tool 1 at the lower end thereof, the spindle rotation drive unit 3 including the drive shaft 15 and the drive motor 16, and the spindle reciprocation drive unit 4 including the slide body 17, the hydraulic cylinder 18, and the like. Are linked to each other.
[0024]
That is, the rotary main shaft 2 is rotatably supported by the slide main body 17. The slide main body 17 is provided on a guide rod or rail 21 extending in the vertical direction on the machine body 20 so as to be movable up and down. It is connected to the piston rod 18a of the attached hydraulic cylinder 18. When the piston rod 18a of the hydraulic cylinder 18 moves up and down, the rotary main shaft 2, that is, the honing tool 1 is moved up and down via the slide body 17.
[0025]
Further, the upper end portion 2 a of the rotary main shaft 2 is key-fitted or spline-fitted to a drive shaft 15 that is rotatably provided on the head portion 20 a of the machine body 20. Direction) and are connected so as to be integrally rotatable.
[0026]
A transmission pulley 25a is attached to the upper end of the drive shaft 15, and this transmission pulley 25a is connected to a transmission pulley 25c attached to the motor shaft of the drive motor 16 via a transmission belt 25b. Then, by the rotational drive of the drive motor 16, the rotary spindle 2, that is, the honing tool 1 is rotationally driven via the drive shaft 15.
[0027]
The grindstone cutting section 5 gives a cutting operation to the honing grindstones 10, 10,..., As shown in FIGS. 1 and 2, a cutting driving section (cutting driving means) 30, a torque sensor (torque detecting means) 31. And a cutting control section (cutting control means) 32 as a main section.
[0028]
The cutting drive unit 30 mechanically applies a cutting operation with a predetermined cutting amount to the honing grindstones 10, 10,..., Specifically, the cone rod (grinding wheel expanding member) 11 of the honing tool 1 ( 3), a grindstone expansion rod 35, a cutting drive mechanism 36, a stepping motor 37, and the like.
[0029]
As shown in FIG. 2, the grindstone extending rod 35 is provided so as to be movable in the axial direction (vertical direction) in a shaft hole 38 provided in the lower half portion of the rotary main shaft 2, and its lower end portion 35 a. Is connected to the base rod 11b of the cone rod 11 (see FIG. 3), and its upper end 35b is connected to the cutting drive mechanism.
[0030]
This incision drive mechanism 36 moves the grindstone expansion rod 35 in the vertical direction (axial direction). As is conventionally known, the follower 40 connected to the grindstone expansion rod 35 and the follower 40 are moved up and down. The drive screw shaft member 41 is configured as a main part.
[0031]
The follower 40 is provided so as to be relatively slidable in the vertical direction with respect to the rotation main shaft 2, and is integrally formed in the vertical direction with respect to the grindstone extending rod 35 disposed in the rotation main shaft 2. It is connected.
[0032]
That is, the connecting pin 42 is horizontally attached to the upper end portion 35 b of the grindstone extending rod 35, and both end portions of the connecting pin 42 have the axial elongated holes 43, 43 opened in the rotary main shaft 2. Via the rotation main shaft 2. On the other hand, the follower 40 is slidably and rotatably mounted on the rotary spindle 2 by the bearing device 44, and both end portions of the connecting pin 42 are attached to the lower end portion of the slide sleeve 44a of the bearing device 44. Is fixed.
[0033]
The follower 40 is engaged with the drive screw shaft member 41 through a female screw member 45 integrally fixed thereto so as to be able to advance and retract in the vertical direction. The drive screw shaft member 41 is pivotally supported by the slide body 17 in parallel with the rotation main shaft 2 and so as to be rotatable.
[0034]
The drive screw shaft member 41 is linked to a rotation transmission shaft 46 that is rotatably provided on the head portion 20 a of the machine body 20. Specifically, the rotation transmission shaft 46 is pivotally supported on the same axis as the drive screw shaft member 41, and its lower portion 46 a is key-fitted into the shaft hole 42 of the upper end portion 41 a of the drive screw shaft member 41. Or splined. Accordingly, the drive screw shaft member 41 is connected to the rotation transmission shaft 46 so as to be relatively movable in the vertical direction (axial direction) and to be integrally rotatable.
[0035]
An upper end portion of the rotation transmission shaft 46 is linked to a horizontal cutting drive shaft 47 orthogonal to the rotation transmission shaft 46 via a gear mechanism 48. The distal end portion of the cutting drive shaft 47 is connected to the cutting setting dial 49, and the base end portion is connected to the motor shaft 37 a of the stepping motor 37 through the coupling 50.
[0036]
A position detection sensor 52 such as a rotary encoder is integrally incorporated in the stepping motor 37, and the rotation amount of the stepping motor 37 is detected by the position detection sensor 52. The incision setting dial 49 displays the rotation angle of the stepping motor 37.
[0037]
Then, when the drive screw shaft member 41 is rotated through the cutting drive shaft 47 and the rotation transmission shaft 46 by the rotational drive of the stepping motor 37, the follower 40 screwed into and retracted from the drive screw shaft member 41 is moved. Therefore, it is moved downward or upward relative to the rotation main shaft 2. That is, when the driven body 40 is moved downward, the grindstone extending rod 35 integrated therewith pushes the cone rod 11 downward, and the honing grindstones 10, 10,. On the other hand, when the follower 40 moves upward, the honing grindstones 10, 10,... Are contracted by the return spring (not shown) in the honing tool 1 as the grindstone expansion rod 35 moves upward.
[0038]
  The torque sensor (torque detection means) 31 detects the torque T of the honing grindstones 10, 10,.Example of illustrationIn FIG. 1, the rotary main shaft 2 is incorporated into the boundary portion between the upper end portion 2a of the rotary main shaft 2 and the drive shaft 15 as shown in FIG.
[0039]
The cutting control unit (cutting control means) 32 constitutes a part of the device control unit 6 described later (see FIG. 5), and drives and controls the cutting driving unit 30 in accordance with a detection signal from the torque sensor 31. As shown in FIG. 5, the calculation unit 32a and the motor drive unit 32b are included.
[0040]
The calculation unit 32a receives a cutting timing signal as a control signal from the main control unit 60 of the device control unit 6, and a torque signal from the torque sensor 31 and a position signal from the position detection sensor 52 as detection signals. Each is entered.
[0041]
The calculation unit 32a compares and calculates the torque T detected by the torque sensor 31 with various preset torque setting values Tx, and performs control corresponding to the position signal detected by the position detection sensor 52 based on the calculation result. A signal is output to the motor drive unit 32b, and a cutting pulse is sent from the motor drive unit 32b to the stepping motor 37.
[0042]
As the various torque set values Tx, for example,
(A) Torque value (set value at the time of workpiece contact) Ta generated in the honing stones 10, 10, ... when the honing stones 10, 10, ... hit the inner peripheral surface Wa of the workpiece W
[0043]
(B) Torque value (setting value at the time of honing) Tb generated in the honing grindstones 10, 10, ... when the honing grindstones 10, 10, ... hit the entire inner surface Wa of the workpiece W for honing.
[0044]
(C) Torque value (abnormal value) Tc generated when the honing stones 10, 10,... Are in an abnormal state.
These set values Ta to Tc are experimentally measured and set according to various processing conditions such as the properties of the cutting edge of the grinding wheel surface 10a of the honing grindstone 10 and the material of the workpiece W. Also,Example of illustrationIn FIG. 6, the honing process set value Tb is set to a single constant value, and as shown in FIG. 6, the honing process is composed of one process of a predetermined load (torque Tb = Tb1).
[0045]
In the grindstone cutting section 5, the rotation operation of the stepping motor 37 is driven and controlled by the cutting control section 32 in accordance with the torque T of the honing grindstones 10, 10... Detected by the torque sensor 31. Through the drive mechanism 36, the grindstone expansion rod 35, and the cone rod 11, the cutting operation (cutting amount = expansion position) of the honing grindstones 10, 10,. The cutting operation is specifically controlled in synchronization with the reciprocating operation and the rotating operation of the honing tool 1 as will be described later.
[0046]
The device control unit 6 automatically controls the operation of each drive unit of the honing machine in conjunction with each other. Specifically, the device control unit 6 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O port, and the like. Yes.
[0047]
The apparatus control unit 6 incorporates a machining program for executing honing, and as shown in FIG. 5, a spindle rotation control for controlling the drive source of the main control unit 60 and the spindle rotation driving unit 3. , A spindle reciprocating control unit 62 that controls the driving source of the spindle reciprocating driving unit 4, the cutting control unit 32 that controls the driving source of the grinding wheel cutting unit 5, and the like.
[0048]
In the main control unit 60, various information necessary for driving the driving sources of the respective driving units 3, 4, 5 such as the rotation speed and the lifting / lowering speed of the honing tool 1, or the honing grindstones 10, 10,. The reference positions (stroke positions) A and B and the stroke width S (see FIG. 3), the cutting speed and the cutting timing, etc. are input and set as appropriate as NC (numerical control) data in advance or with a keyboard on the operation panel. The control units 61, 62, and 32 are controlled according to these data.
[0049]
In addition to the drive motor 16, the hydraulic control valve 18 b of the hydraulic cylinder 18, the stepping motor 37, the position detection sensor 52 and the torque sensor 31, the control units 61, 62, and 32 include scales provided on the slide body 17. A position detection sensor 71 for detecting the position of the slide main body 17 from 70 and other driving units are electrically connected. Actual value information obtained from these is preset by the main control unit 61. A comparison operation is performed with the various set values, and the operations of the drive units 3, 4, and 5 are driven and controlled based on the calculation results.
[0050]
In the honing machine configured as described above, the drive units 3, 4, and 5 are automatically controlled by the device control unit 6 in relation to each other as described below. 1 is a fixed amount or constant sizing, that is, a predetermined cutting amount over the entire honing region (that is, the stroke width S in FIG. 3) with respect to the inner peripheral surface Wa of the workpiece W supported in a floating state by the workpiece holding jig 80. A uniform honing process is performed.
[0051]
That is, the honing tool 1 is rotated around the axis of the inner peripheral surface Wa of the workpiece W by the main shaft rotation driving unit 3 and is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface Wa of the workpiece W by the main shaft reciprocating driving unit 4. The honing grindstones 10, 10,... Are given a cutting operation with a constant cutting amount by the grindstone cutting section (grinding stone cutting device) 5, and the inner peripheral surface Wa of the workpiece W is honed. At this time, the cutting amount of the honing grindstones 10, 10,... Is controlled according to the torque T of the honing grindstones 10, 10,.
[0052]
Specifically, referring to FIG. 6, in synchronism with the reciprocating operation and the rotating operation of the honing tool 1, first, the honing grindstones 10, 10,. The workpiece is rapidly expanded until reaching a preset workpiece contact setting value Ta (rapid expansion step).
[0053]
In the subsequent honing process, the cutting amount (extended position) of the honing grindstones 10, 10,... Is controlled so that the measured torque T becomes a preset honing process set value Tb.
[0054]
As shown in the figure, the torque T measured in this case rises with a steep inclination angle in the initial stage of machining. This is because the honing grindstone 10 hits the inner peripheral surface Wa of the workpiece W as shown in FIG. The initial stage is because the inner peripheral surface Wa of the workpiece W is distorted and the honing grindstone 10 is in a one-sided state where it does not hit the entire surface. The honing process is performed with a stable and constant pressure.
[0055]
When the honing process further proceeds and the cutting depth of the honing grindstones 10, 10,... Reaches a preset finish dimension setting value, the honing grindstones 10, 10,. The cycle ends.
[0056]
Further, when the torque T to be measured deviates from a preset allowable value due to clogging of the honing stone surface of the honing grindstones 10, 10,... The honing grindstones 10, 10,... Are rapidly reduced and restored (abnormality avoiding step), and an alarm lamp, an alarm buzzer, etc. warn the operator of the occurrence of an abnormal situation.
[0057]
By adopting such a control method, the boundary point from the rapid expansion process of the honing grindstones 10, 10,... To the start of the honing process can be detected automatically and reliably by measuring the torque T. As shown in FIG. 6, it is possible to significantly shorten the machining cycle time (see the solid line) compared to the machining cycle time of the conventional honing process (see the dotted line).
[0058]
Further, by constantly measuring the torque T of the honing grindstone 10, 10,..., The cutting operation of the honing grindstone 10, 10,. It becomes possible to control precisely according to the material and the like.
[0059]
  As mentioned aboveReference exampleThe honing process setting value Tb is a single constant value, and the honing process is composed of one process of a predetermined load (torque Tb = Tb1) (see FIG. 6). The honing process set value Tb is composed of a plurality of constant values having different magnitudes, and as shown in FIG. 7, the honing process includes a plurality of predetermined loads (torque Tb = Tb1, Tb2, Tb3,..., Tbn). It may be composed of a plurality of steps.
[0060]
Reference example 2
  Reference exampleIs shown in FIGS.Reference example 1In addition to the torque T described above, the cutting back component force P is also used as a control factor for the grindstone cutting portion 5 in FIG.
[0061]
  That is,Reference exampleIn addition to the above-described configuration, that is, the cutting drive unit 30, the torque sensor 31, and the cutting control unit 32, the grindstone cutting unit 5 further includes a force detection sensor (back component force detection means) 33 as a main part.
[0062]
  This force detection sensor 33 detects the cutting back component force P by the honing grindstones 10, 10,...Example of illustrationIn FIG. 8, the driven body 40 of the incision driving mechanism 36, specifically, as shown in FIG. 8, is incorporated in the axial joining portion of the slide sleeve 44a of the bearing device 44 and the driven body 40, and the grindstone expansion rod 35 and the cone rod The cutting back component force P by the honing grindstones 10, 10,.
[0063]
  That is, the position where the force detection sensor 33 is incorporated is originally as close as possible to the honing grindstone 10, 10,..., Ideally, between the tip wedge 11a of the cone rod 11 and the grindstone base 10b of the honing grindstone 10. It is desirable that the part captures more realistic signals.
However, when the outer diameter of the honing tool 1 becomes small, it becomes difficult or impossible to incorporate the force detection sensor 33 in the above-mentioned part.
Also,Reference exampleIn such a forced cutting (quantitative) machining method, since the amount of protrusion (cutting amount) of each honing grindstone 10, 10,... Is set small, the inclination angle (wedge angle) of the tip wedge 11a is set. An acute angle θ is used, but in this case, it has been experimentally found that a large signal can be taken out even at the portion of the follower 40 integrated with the grindstone expansion rod 35 as shown in the figure. Is outside the rotating spindle 2 and does not rotate.
For this reason,Reference example, A force detection sensor 33 is provided at the site of the follower 40, and the cutting back force P by the honing grindstones 10, 10,... Is detected by measuring the pushing force of the grindstone expansion rod 35, that is, the tip wedge 11a. It is supposed to be configured.
[0064]
With the installation of the force detection sensor 33, a cutting back force signal from the force detection sensor 33 is also input as a detection signal to the calculation unit 32a of the cutting control unit 32 (see FIG. 10).
[0065]
In the calculation unit 32a, the torque T detected by the torque sensor 31 is compared with various preset torque setting values Tx, and the cutting back force P detected by the force detection sensor 33 is also set in advance. Various back component force setting values Px are compared and calculated, and based on these calculation results, a control signal corresponding to the position signal detected by the position detection sensor 52 is output to the motor drive unit 32b. This motor drive unit 32b A cutting pulse is sent to the stepping motor 37 (see FIG. 9).
[0066]
The various back component force setting values Px correspond to the various torque setting values Tx described above, for example,
(A) Back component force value (set value at the time of workpiece contact) Pa generated in the honing stones 10, 10,... When the honing stones 10, 10,.
[0067]
(B) Back component force value (setting value at the time of honing) Pb generated in the honing stones 10, 10,... When the honing grindstones 10, 10,.
[0068]
(C) Back component force value (abnormal value) Pc generated when the honing grindstones 10, 10,...
Etc. are set.
[0069]
Specifically, since the detected values of the torque T and the cutting back force P are influenced by the environment and conditions during actual machining, the calculation unit 32a does not always capture a stable signal or a large signal. . Therefore, the calculation unit 32a outputs a control signal to the motor drive unit 32b as the calculation result of the comparison calculation result of the two detection values, which is considered to be optimal, or the average of the calculation results. Has been.
[0070]
  Reference exampleIn the configuration, a necessary control signal is output to the motor drive unit 32b when the detected value becomes the predetermined set value Tx or Px as soon as possible.
[0071]
Thus, in the honing machine configured as described above, the drive units 3, 4, and 5 are automatically controlled by the device control unit 6 in relation to each other as described below.
[0072]
  That is, the honing tool 1 is rotated around the axis of the inner peripheral surface Wa of the workpiece W by the main shaft rotation driving unit 3 and is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface Wa of the workpiece W by the main shaft reciprocating driving unit 4. The honing grindstones 10, 10,... Are subjected to a cutting operation with a constant cut amount by the grindstone cutting section 5, and the inner peripheral surface Wa of the workpiece W is honed. At this time, the cutting amount of the honing grindstones 10, 10,... Is controlled according to the torque T and the cutting back force P of the honing grindstone measured by the torque sensor 31 and the force detection sensor 33, respectively. The processing cycle in this case is not specifically shown,Reference example 1This corresponds to FIG.
[0073]
Specifically, in synchronism with the reciprocating operation and the rotating operation of the honing tool 1, first, the honing grindstones 10, 10,... Have the torque T or the cutting back force P measured in advance from the start of the cutting operation. It is rapidly expanded until the set workpiece contact setting value Ta or Pa is reached (rapid expansion process).
[0074]
In the subsequent honing process, the cutting amount (expansion position) of the honing grindstones 10, 10,... Is controlled so that the measured torque T or cutting back component force P becomes the preset honing processing set value Tb or Pb. Is done.
[0075]
When the honing process further proceeds and the cutting depth of the honing grindstones 10, 10,... Reaches a preset finish dimension setting value, the honing grindstones 10, 10,. The cycle ends.
[0076]
In addition, the measured torque T or the cutting back force P deviates from a preset allowable value due to clogging of the surface of the honing stone 10, 10,... When Tc or Pc is reached, the honing grindstones 10, 10,... Are rapidly reduced and restored (abnormality avoiding step), and an alarm lamp or alarm buzzer alerts the operator of the occurrence of an abnormal situation.
[0077]
  By taking such a control method,Reference example 1The effect of shortening the machining cycle time and precise control described in the above can be obtained more reliably.
[0078]
  In particular,Reference exampleIn this case, in addition to the torque detection by the torque sensor 31, the cutting force P is detected by the force detection sensor 33. The cutting force P is advantageous because a large signal can be captured even for the small-diameter workpiece W. . In other words, when the load is detected by twisting the shaft using the torque sensor 31, the workpiece diameter affects the detection accuracy, and only a small signal can be captured in the honing process of the small diameter hole, but the cutting back force P is small. Large signals can be captured even when honing holes.
[0079]
Further, since the honing process is a minute cutting with a small cutting amount of the honing stones 10, 10,..., The cutting back force P is relatively larger than the torque T. The measurement of the back component force P is effective.
[0080]
Further, since the cutting resistance ratio (main cutting force / cutting back force) tends to decrease due to the increase in the material hardness of the workpiece W, it is particularly useful when processing a workpiece W made of a high hardness material such as ceramics. The measurement of the cutting back component force P is effective.
[0081]
Embodiment
  This embodiment is shown in FIG.Reference example 2Is a further modification.
[0082]
In other words, in the present embodiment, the cutting resistance ratio Rx in the honing process calculated from the torque Tx and the cutting back component force Px is used as a control factor of the grindstone cutting portion 5.
[0083]
Focusing on the cutting by the rotational movement of the main shaft, the cutting resistance ratio R is calculated from the torque T when the inner peripheral surface Wa of the workpiece W is honed by the honing grindstone 10 as shown in FIG. It is represented by the ratio between the cutting main component force Q and the cutting back component force P, that is, R = Q / P, Q = 2T / d (d: inner diameter of the workpiece W).
[0084]
The cutting resistance ratio R is an effective value indicating a change in the surface generation phenomenon, and a correlation with the machining residual stress of the inner peripheral surface Wa that is the machining surface of the workpiece W is recognized. There is also a possibility of use in the control and evaluation.
[0085]
By examining this cutting resistance ratio R, a change in the cutting phenomenon of the honing grindstone 10 can be confirmed. That is, as a contact form between the cutting edge (abrasive grains) of the honing grindstone 10 and the inner peripheral surface Wa of the workpiece W during the honing process, there are phenomena of elastic slip, plastic deformation, and cutting. The cutting resistance ratio R increases with progress of slip on elasticity → plastic deformation → cutting.
[0086]
As the influence of the cutting edge shape on the cutting resistance ratio R, (i) The cutting resistance ratio R decreases as the cutting edge rake angle α increases in the − (minus) direction (FIG. 11 (b)). . Further, (ii) the cutting resistance ratio R decreases as the flank contact width (area) L increases (FIG. 11 (c)).
[0087]
In the calculation unit 32a, the cutting resistance ratio R is calculated from the torque T detected by the torque sensor 31 and the cutting back force P detected by the force detection sensor 33, and the calculated cutting resistance ratio R is set in advance. The control signal corresponding to the position signal detected by the position detection sensor 52 is output to the motor drive unit 32b based on the result of the calculation. A cutting pulse is sent from 32b to the stepping motor 37.
[0088]
The various resistance ratio set values Rx (= Qx / Px) correspond to the various torque set values Tx and back component force set values Px described above, for example,
(A) Cutting resistance ratio (setting value at the time of workpiece contact) Ra generated in the honing grindstones 10, 10,... When the honing grindstones 10, 10,.
[0089]
(B) The cutting resistance ratio (set value at the time of honing) Rb generated when the honing grindstones 10, 10,... Hit the entire inner surface Wa of the workpiece W and perform honing.
[0090]
(C) A cutting resistance ratio (abnormal value) Rc or the like generated when the honing grindstones 10, 10,... Are in an abnormal state is set.
[0091]
Thus, in the honing machine configured as described above, the drive units 3, 4, and 5 are automatically controlled by the device control unit 6 in relation to each other as described below.
[0092]
  That is, the honing tool 1 is rotated around the axis of the inner peripheral surface Wa of the workpiece W by the main shaft rotation driving unit 3 and is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface Wa of the workpiece W by the main shaft reciprocating driving unit 4. The honing grindstones 10, 10,... Are subjected to a cutting operation with a constant cut amount by the grindstone cutting section 5, and the inner peripheral surface Wa of the workpiece W is honed. At this time, the cutting amount of the honing grindstones 10, 10,... Is controlled by the cutting resistance ratio R calculated from the torque T of the honing grindstone and the cutting back force P measured by the torque sensor 31 and the force detection sensor 33, respectively. Done accordingly. The processing cycle in this case is not specifically shown,Reference example 1This corresponds to FIG.
[0093]
Specifically, in synchronization with the reciprocating operation and the rotating operation of the honing tool 1, first, the honing grindstones 10, 10,... Are obtained from the torque T or the cutting back force P measured from the start of the cutting operation. The cutting force ratio R to be applied is rapidly expanded until reaching a preset workpiece contact setting value Ra (rapid expansion process).
[0094]
In the subsequent honing process, the cutting amount (extended position) of the honing grindstones 10, 10,... Is controlled so that the calculated cutting resistance ratio R becomes a preset value Rb during honing.
[0095]
When the honing process further proceeds and the cutting depth of the honing grindstones 10, 10,... Reaches a preset finish dimension setting value, the honing grindstones 10, 10,. The cycle ends.
[0096]
Also, the cutting resistance ratio R calculated from the measured torque T or the cutting back component force P deviates from a preset allowable value due to clogging of the grinding wheel surface of the honing stones 10, 10,. That is, when the abnormal value Rc becomes larger or smaller than the allowable value, the honing grindstones 10, 10,... Are rapidly reduced and restored (abnormality avoiding step), and the warning lamp, warning buzzer, etc. On the other hand, the occurrence of an abnormal situation is warned.
[0097]
  By taking such a control method,Reference example 1The effect of shortening the machining cycle time and precise control described in Section 2 can be obtained with certainty, and the cutting resistance ratio R is an effective value indicating the change in the machining surface generation phenomenon, and the honing machine surface quality is improved. It becomes possible to control and evaluate effectively.
[0098]
In the present embodiment, the control of the cutting amount of the honing grindstones 10, 10,... Is performed according to the cutting resistance ratio R over the entire honing processing cycle, but it is combined with the control of the second embodiment. The control method described above can also be adopted.
[0099]
  That is, in the honing process described above, for example, the control of the cutting amount of the honing stones 10, 10,.Reference example 2In the same manner as described above, the cutting amount of the honing grindstones 10, 10,... In the subsequent honing process is controlled according to the cutting resistance ratio R as described above. May be configured to be performed.
[0100]
  Mentioned aboveEmbodimentIs merely a preferred embodiment of the present invention, and the present inventionthisWithout being limited to the embodiment, various design changes can be made within the range.
[0101]
For example, the specific configuration of each component 3, 4, 5, 6, etc. of the honing machine may be other configurations as long as it has the same function.
[0102]
【The invention's effect】
  As described in detail above, according to the present invention, in the honing process of the forced cutting (quantitative) machining method, both the torque of the honing grindstone and the cutting back component force are measured,Cutting resistance ratio obtained from these measured torque and cutting back forceAccordingly, since the cutting amount of the honing grindstone is controlled, the machining cycle time can be shortened, and the honing processing technology capable of precise cutting control of the honing grindstone can be provided.
[0103]
  That is, in the honing process of the forced cutting (quantitative) machining method according to the present invention, the honing tool including the honing grindstone is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece and is rotated around the axis line while the honing tool is rotated. When honing is performed on the inner peripheral surface of a workpiece by giving a cutting operation with a constant cutting amount to the grinding wheel by a mechanical drive means, both the torque of the honing wheel and the cutting back force are controlled. Measure eachCutting resistance ratio obtained from these measured torque and cutting back forceDepending on.
[0104]
  In the honing process of the forced cutting (quantitative) machining method, by using such a control system, the detection of the boundary point from the rapid expansion process of the honing wheel to the start of the honing process can detect both the above torque and the cutting back force. Measure eachTo obtain the cutting resistance ratioThus, it is possible to perform automatically and reliably, and shorten the honing cycle time.
[0105]
  Also, in the honing process using the forced cutting (quantitative) machining method, both the torque of the honing wheel and the cutting back force are constantly measured.To obtain the cutting resistance ratioThus, the cutting operation of the honing grindstone in the honing process can be precisely controlled in accordance with the cutting performance change such as the grindstone life of the honing grindstone and the material of the workpiece W.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 relates to the present invention.Reference example 1It is a front view which shows the schematic structure of the honing machine of the forced cutting (quantitative) processing system which is a partial cross section.
FIG. 2 is an enlarged front sectional view showing a grindstone cutting portion of the honing machine.
FIG. 3 is an enlarged front sectional view showing a machining state of a work inner peripheral surface by a honing grindstone of the honing machine.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a cutting control unit of a grindstone cutting unit of the honing machine.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a device control unit of the honing machine.
FIG. 6 is a diagram showing a machining cycle of the honing machine.
FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the machining cycle of the honing machine.
FIG. 8 relates to the present invention.Reference example 2It is front sectional drawing which expands and shows the grindstone cutting part of the honing machine of the forced cutting (quantitative) processing method which is.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a cutting control unit of a grindstone cutting unit of the honing machine.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a device control unit of the honing machine.
FIG. 11 is related to the present invention.One embodiment11A is an explanatory diagram of a honing machine of the forced cutting (quantitative) machining method, and FIG. 11A shows the relationship between the cutting main component force and the cutting back component force generated when the work inner peripheral surface is honed with a honing grindstone. Fig. 11 (b) is a schematic diagram showing the cutting edge rake angle of the abrasive grains on the grindstone surface of the honing grindstone, and Fig. 11 (c) is a schematic diagram showing the flank contact width of the abrasive grains on the grindstone surface. It is.
FIG. 12 is an enlarged schematic view showing an initial state of machining of the inner peripheral surface of the workpiece by the honing grindstone of the honing machine.
[Explanation of symbols]
W Work
Wa Work inner surface
T torque
Ta torque set value when contacting workpiece
Set value for honing of Tb torque
Abnormal value of Tc torque
P Cutting back component force
Pa Set value of cutting back force when contacting workpiece
Pb Cutting back component force setting value during honing
Abnormal value of Pc cutting back force
Q Main component force of cutting
R Cutting resistance ratio
Ra Cutting resistance ratio set value when contacting workpiece
Rb Cutting resistance ratio setting value during honing
Rc Abnormal value of cutting resistance ratio
1 Honing tool
2 Spindle
3 Spindle rotation drive (spindle rotation means)
4 Spindle reciprocating drive (Spindle reciprocating means)
5 Grinding wheel cutting part (grinding wheel cutting means, grinding wheel cutting device)
6 Device control unit (control means)
10 Honing wheel
11 Cone rod (grinding wheel expansion member)
30 Cutting drive unit (cutting drive means)
31 Torque sensor (torque detection means)
32 Cutting control unit (cutting control means)
33 Force detection sensor (back component force detection means)
35 Whetstone expansion rod
36 Cutting drive mechanism
37 Stepping motor
40 Follower
41 Drive screw shaft member
45 Female thread member

Claims

ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、工作物の内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、前記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与えて、工作物の内周面をホーニング加工する強制切込み（定量）加工方式のホーニング加工方法であって、
前記ホーニング砥石のトルクと切削背分力をそれぞれ計測して、これら計測されたトルクと切削背分力から得られる切削抵抗比に応じて、ホーニング砥石の切込み量を制御するように構成し、
ホーニング砥石の切削背分力は、ホーニング砥石を拡張する砥石拡張ロッドの押込み力を測定して計測するようにした
ことを特徴とするホーニング加工方法。A honing tool provided with a honing grindstone is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece, and while rotating around the axis, the honing grindstone is subjected to a cutting operation with a constant cutting amount by a mechanical driving means, A honing method using a forced cutting (quantitative) machining method for honing the inner peripheral surface of a workpiece,
Measuring the torque and cutting back force of the honing wheel, respectively, and configured to control the cutting amount of the honing wheel according to the cutting resistance ratio obtained from these measured torque and cutting back force,
The honing grinding method is characterized in that the cutting back force of the honing grindstone is measured by measuring the pushing force of the grindstone expansion rod for expanding the honing grindstone.

前記ホーニング砥石を、その切込み動作開始時から前記切削抵抗比が予め設定したワーク接触時設定値になるまで急速に拡張させる急速拡張工程と、
前記ホーニング砥石の切込み量を、前記切削抵抗比が予め設定したホーニング加工時設定値となるように制御するホーニング加工工程と、
前記ホーニング砥石を、その切込み量が予め設定した仕上げ寸法設定値になると急速に縮小復帰させる戻し工程とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のホーニング加工方法。A rapid expansion step of rapidly expanding the honing grindstone from the start of the cutting operation until the cutting resistance ratio reaches a preset value at the time of workpiece contact;
A honing process for controlling the cutting amount of the honing grindstone so that the cutting resistance ratio is set to a preset value during honing,
2. The honing method according to claim 1 , further comprising a returning step of rapidly reducing and returning the honing grindstone when the cutting amount reaches a preset finish dimension setting value. 3.

前記ホーニング加工時設定値が単一の一定値であることを特徴とする請求項２に記載のホーニング加工方法。The honing method according to claim 2 , wherein the set value at the time of honing is a single constant value.

前記ホーニング加工時設定値が大きさの異なる複数の一定値からなることを特徴とする請求項２に記載のホーニング加工方法。The honing method according to claim 2 , wherein the set value at the time of honing includes a plurality of constant values having different sizes.

前記ホーニング砥石を、前記トルクまたは切削背分力が予め設定された許容値から外れた異常値になったときに急速に縮小復帰させる異常回避工程を含む
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のホーニング加工方法。The honing grindstone, from claim 1, characterized in that it comprises an abnormality avoidance step of shrinking rapidly restored when the torque or cutting back component force becomes abnormal value deviating from a preset tolerance 4 The honing method as described in any one.

ホーニング砥石を備えるホーニングツールを、工作物の内周面の軸線方向へ往復移動するとともに、軸線まわりに回転させながら、前記ホーニング砥石により工作物の内周面をホーニング加工するホーニング盤に備えられて、前記ホーニング砥石に機械的駆動手段により一定の切込み量をもって切込み動作を与える強制切込み（定量）加工方式の砥石切込み装置であって、
前記ホーニング砥石に所定の切込み量をもった切込み動作を機械的に与える切込み駆動手段と、
前記ホーニング砥石のトルクを検出するトルク検出手段と、
前記ホーニング砥石による切削背分力を検出する背分力検出手段と、
前記トルク検出手段および背分力検出手段からの検出信号から得られる切削抵抗比に応じて、前記切込み駆動手段を駆動制御する切込み制御手段とを備えてなり、
前記背分力検出手段は、前記ホーニング砥石を拡張する前記切込み駆動手段の砥石拡張ロッドの押込み力を測定して、前記切削背分力を計測する構成とされている
ことを特徴とするホーニング盤の砥石切込み装置。A honing tool equipped with a honing grindstone is reciprocated in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece and is provided in a honing machine for honing the inner peripheral surface of the workpiece with the honing grindstone while rotating around the axis. , A forcing cutting (quantitative) processing type grinding wheel cutting device that gives a cutting operation with a constant cutting amount to the honing wheel by mechanical driving means,
A cutting driving means for mechanically giving a cutting operation with a predetermined cutting amount to the honing grindstone;
Torque detecting means for detecting the torque of the honing grindstone;
A back force detecting means for detecting a cutting back force by the honing grindstone;
A cutting control means for driving and controlling the cutting driving means according to a cutting resistance ratio obtained from detection signals from the torque detecting means and the back component force detecting means,
The back component force detecting means is configured to measure the cutting back component force by measuring the pushing force of the grindstone expansion rod of the notch driving means for expanding the honing grindstone. Grinding wheel cutting device.

前記切込み制御手段は、請求項１または２に記載のホーニング加工方法におけるホーニング砥石の切込み動作を実行するように構成されている
ことを特徴とする請求項６に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。The said cutting control means is comprised so that the cutting operation of the honing grindstone in the honing processing method of Claim 1 or 2 may be performed, The grindstone cutting device of the honing machine of Claim 6 characterized by the above-mentioned.

前記トルク検出手段は、前記回転主軸に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。The grindstone cutting device for a honing machine according to claim 6 , wherein the torque detecting means is provided on the rotating main shaft.

前記切込み駆動手段は、前記ホーニング盤の回転主軸の軸穴内においてその軸線方向へ移動可能に設けられた砥石拡張ロッドと、この砥石拡張ロッドを軸線方向へ移動させる切込み駆動機構と、前記ホーニングツール内に設けられ、前記砥石拡張ロッドの軸線方向への移動により前記ホーニング砥石を拡張させる砥石拡張部材とを備えてなる
ことを特徴とする請求項６に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。The incision driving means includes a grindstone expansion rod provided in a shaft hole of the main spindle of the honing machine so as to be movable in the axial direction, an incision driving mechanism for moving the grindstone expansion rod in the axial direction, and the honing tool The grindstone cutting device for a honing machine according to claim 6 , further comprising: a grindstone extending member that is provided on the grindstone and expands the honing grindstone by moving the grindstone expanding rod in the axial direction.

前記切込み駆動機構は、前記回転主軸を軸支するスライド本体に、駆動ねじ軸部材が前記回転主軸と平行にかつ回転可能に軸支されるとともに、この駆動ねじ軸部材に、前記砥石拡張ロッドと一体的に連結された従動体が螺進退可能に係合されてなる請求項９に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。The cutting drive mechanism includes a drive screw shaft member supported on a slide body that supports the rotation main shaft in a manner that the drive screw shaft member is rotatably and parallel to the rotation main shaft, and the drive screw shaft member includes the grindstone expansion rod and The grindstone cutting device for a honing machine according to claim 9 , wherein the integrally connected followers are engaged so as to be able to advance and retreat.

前記背分力検出手段は、前記切込み駆動機構の従動体に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のホーニング盤の砥石切込み装置。The grindstone cutting device for a honing machine according to claim 10 , wherein the back component force detecting means is provided on a follower of the cutting drive mechanism.

工作物の内周面の軸線方向へ往復移動可能とされるとともに、軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸と、
回転主軸を軸線回りに回転駆動する主軸回転手段と、
回転主軸を前記内周面の軸線方向へ往復動作させる主軸往復手段と、
回転主軸先端に装着され、前記内周面に沿った砥石面を有するホーニング砥石を拡縮可能に備えるホーニングツールと、
このホーニングツールのホーニング砥石に所定の切込み動作を与える砥石切込み手段と、
前記主軸回転手段、主軸往復手段および砥石切込み手段の動作を相互に連動して自動制御する制御手段とを備えてなり、
前記砥石切込み手段が請求項６から１１のいずれか一つに記載の砥石切込み装置により構成されている
ことを特徴とするホーニング盤。A rotary spindle that is reciprocally movable in the axial direction of the inner peripheral surface of the workpiece and is rotatably supported around the axis;
A spindle rotating means for driving the rotating spindle to rotate around the axis;
A main shaft reciprocating means for reciprocating the rotation main shaft in the axial direction of the inner peripheral surface;
A honing tool that is attached to the tip of the rotary spindle and includes a honing grindstone that has a grindstone surface along the inner peripheral surface so as to be able to expand and contract,
Grinding wheel cutting means for giving a predetermined cutting operation to the honing wheel of the honing tool;
Control means for automatically controlling the operations of the spindle rotating means, spindle reciprocating means and grindstone cutting means in conjunction with each other;
12. A honing machine characterized in that the grinding wheel cutting means comprises the grinding wheel cutting device according to any one of claims 6 to 11 .

前記制御手段は、前記主軸回転手段、主軸往復手段および砥石切込み手段の動作を相互に連動して自動制御して、請求項１から５のいずれか一つに記載のホーニング加工方法を実行するように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載のホーニング盤。6. The honing method according to claim 1, wherein the control unit automatically controls the operations of the spindle rotating unit, the spindle reciprocating unit, and the grindstone cutting unit in conjunction with each other to execute the honing method according to claim 1. The honing machine according to claim 12 , wherein the honing machine is configured as follows.