JPH03111168A - 穴をホーニングする方法及びこの方法を実施するためのホーニング機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸線方向に移動し且つ軸線のまわりに回転運
動するホーニング工具の作業部分を加工中穴壁に押圧さ
せて穴をホーニングする方法、及びホーニング工具に、
該ホーニング工具を軸線方向に往復運動させるための駆
動装置であって、ストロークを逆転制御するためのスト
ローク距離検出器を備えた駆動装置と、回転駆動装置と
、位置調整装置とが付設され、該位置調整装置を用いて
ホーニング工具の作業部分を穴壁の方向へ移動可能にし
たホーニング機械に関するものである。

〔従来の技術と問題点〕

穴をホーニングする場合、軸線方向へ往復運動し且つ回
転駆動されるホーニング工具の、通常ホニング板として
形成される作業部分は、穴壁に押圧せしめられる。この
ため通常のホーニング機械では位置調整装置が設けられ
ている。位置調整装置は、ホーニング工具が穴の中へ挿
入された後ホーニング板を半径方向へ穴壁の方向へ移動
せしめ、加工中押圧力を生じさせる。この位置調整装置
は液圧または機械的に操作することができる。

液圧式の位置調整装置の場合、一定の位置調整力が生じ
る。機械的な位置調整装置の場合には、−定の位置調整
装置が設定される。この場合、機械的なシステムに依存
した位置調整力が生じるが、公知の方法では加工制御の
ために考慮されない。

位置調整力は、ホーニング砥石と穴壁との接触面に集中
する。この接触面が加工中小さくなると、位置調整装置
の剛性がホーニング板の後退を許さないので、ホーニン
グ板の面押圧が増大する。接触面の縮小及び面押圧の増
大は、例えば穴壁のへこみ、切欠きの領域、及び穴端に
おいても生じる。

穴端において接触面の縮小及び面押圧が生じるのは、ホ
ーニング板がホーニング工具のス１−ローク逆転によっ
て穴の中へ挿入される前にホーニング板の一部分が穴か
ら突出するためである。袋穴及び段状に削り取られた穴
壁の場合にも、穴の狭くなったところがある。これも同
様に面押圧を増大させる原因になる。加工中に生じる面
押圧の大きさが異なると、加工される面の品質を低下さ
せ、工作物の形状精度が悪くなる。さらにホーニング板
の摩耗が均一でなくなり、特定の個所では特にひどくな
る。従ってホーニング板を頻繁に目直ししなければなら
ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、この種のホーニング方法及びホーニン
グ機械を改良し、ホーニング工具の面押圧に依存する加
工穴壁の品質と精度を改善させること、及びホーニング
工具の作業部分の不均一な摩耗を最小限に抑えることで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するため、方法にお＝３ いては、加工中押圧力を制御することを特徴とし、ホー
ニング機械においては、位置調整装置が電子的な位置調
整制御装置に接続され、該位置調整制御装置が、ホーニ
ング工具の作業部分に対して予じめ設定される押圧力に
応じて位置調整を制御することを特徴とするものである
。

〔発明の作用及び効果〕

ホーニング工具の作業部分を穴壁で保持させるための押
圧力を加工中に制御することにより、加工されるべき穴
のその都度の所与条件に作業部分の面押圧を適合させる
ことができる。この場合面押圧を一定に保持することが
でき、従って穴の全長にわたって且っ穴壁における何ら
かの中断部とは無関係に材料の切削は均一になり、よっ
て仕上げ加工される穴の形状精度は高くなる。この場合
作業部分を極めて均一に消耗させることができ、従って
例えばホーニング板、即ちホーニング砥石を頻繁に目直
しする必要がなくなる。一方面抑圧の大きさは加工中も
目的に応じて可変にすることができ、一定の作業結果を
得ることができる。

本発明のホーニング機械に設けられる、ホーニング工具
作業部分の位置調整装置用の電子的な位置調整制御装置
により、ホーニング工具のス］−ローク運動及び回転運
動の間作梁部分を穴壁に押圧させる押圧力を自動的に制
御することができる。

この場合押圧力は所定の目標値に調整されるか、もしく
は、入力されたプログラムに応じて制御することができ
る。これによってホーニング加工は本発明にしたがって
制御される抑圧力に関しても自動化され、よって本発明
によるホーニング加工は経済的に作動する。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

第１図は、詳細に図示していないプログラム制御される
ホーニング機械のホーニング工具Ｊ−が工作物２の穴３
の内部にある状態を示す図である。

図の例の場合、工作物２は筒状の穴を備えた２サイクル
シリンダである。穴壁４は複数個のダクト５によって中
断されている。ダク１〜５は、第］図かられかるように
六３に通じ、即ちシリンダ２の内部空間に通じている。

このことは第２図の穴壁４の展開図からもわかる。ホー
ニング工具１はホニングスピンドル６に取付けられてい
る。ホーニングスピンドル６は昇降装置によって、図示
した実施例では液圧式昇降シリンダ７によって該ホニン
グスピンドル６の長手軸線の方向へ上下へ移動せしめら
れる。昇降シリンダ７の２つのチェンバには液圧式制御
ユニット８の圧力媒体管が通している。制御ユニット８
は圧力媒体源９に接続されている。またホーニングスピ
ンドル６は、図示していない回転駆動装置によって回転
せしめられる。ホーニングスピンドル６のストローク制
御を行なうため、ホーニングスピンドル６の高さ位置を
検出してデジタル信号またはアナログ信号を発する距離
検出器１０が設けられている。前記デジタル信号または
アナログ信号は導線１１を介してストローク制御装置１
２に送られる。それによってその都度のホーニングスピ
ンドル６の高さ位置が、よってホーニング工具１の高さ
位置がストローク距離の範囲内で検出される。ストロー
ク制御装置１２は、数値制御される（ＮＣ−制御）ホー
ニング機械のプログラム制御ユニツ１−１４の構成要素
である。プログラム制御ユニット１４には所定のストロ
ーク距離が記憶されており、従って距離検出器１０によ
って検出された値が所定の値に達すると、ストローク制
御装置１２が導線１３を介して信号を制御ユニット８に
送り、ス１〜口−りを切換える。この種のストロークの
切換自体はすでに知られている。

ホーニング工具１は作業部分としてホーニング板１５を
有している。ホーニング板１５はホーニングスピンドル
６の軸線に対して半径方向へ位置調整することができる
。このため位置調整用円錐体１８が設けられている。位
置調整可能釘１体１８はホーニング板１５の担持体の斜
面にて移動可能に案内されており、位置調整装置１６を
用いてホニングスピンドル６の軸線方向へ位置調整可能
である。位置調整装置１６は、シリンダ内にあるスピン
ドル１７を備えたビス）−ンシリンダユニツ−’／　− １・から成っている。ピストン１７のピストン捧１７ａ
に前記位置調整用円錐体１８が固定されている。ビス１
−ン棒１７ａはホーニングスピンドル６内にその中心に
ある。ピストン１７の両側にある圧力室１９と２１には
それぞれ液圧導管２０と２２が通じている。液圧導’Ｉ
！７２０と２２は液圧式制御ユニット２３を介して圧力
媒体源２４に接続されている。制御ユニット２３は調整
弁２５を有している。

さらに位置調整装置１６の２つの圧力室１９と２１には
それぞれ圧力センサ２６と２７が測定導管を介して接続
されている。圧力センサ２６からは導線３１が出て、プ
ログラム制御ユニツ１〜１４の構成要素である電子式位
置調整制御装置３０の測定入力に接続されている。位置
調整制御装置３０の第２の測定入力には、圧力センサ２
７に接続されている導線３２が接続されている。さらに
位置調整装置１６には測定装置２８が付設されている。

この測定装置２８により、位置調整装置１６のシリンダ
内でのピストン１７の位置が検出される。このため測定
装置２８は増分式距離検出器を有する。増分式距離検出
器はビス１〜ンの運動を個々の段階で測定し、その測定
値が測定装置２８でデジタル信号へ変換される。このデ
ジタル信号は、導線２９を介して位置調整制御装置３０
の他の測定入力に送られる。？１１１１定装置２８を用
いると、位置調整制御装置３０を介して、穴３を加工す
るための寸法制御が可能である。位置調整制御装置３０
は、制御導線３３を介して、液圧式制御ユニット２３の
、例えば電子磁気的に操作される調整弁２５に接続され
ている。

プログラム制御ユニット１４はコンピュータを有し、ホ
ーニング機械のすべて機能の経過を制御し監視する。こ
のプログラム制御ユニット１４には、工作物２に対する
ホーニング工具の空間的な配置付けと運動経過に対して
特徴的なすべてのデータが記憶されている。さらにプロ
グラム制御ユニット１４には、第２図の壁面の展開図か
ら明らかな穴壁の形状を検出するためのデータが記憶さ
れている。図示した実施例では、工作物２は、即ちホー
ニングされるべき２サイクルシリンダは、あふれダクト
と流入・流出ダクト５とを有し、その結果ホーニングさ
れるべき穴壁４は、第２図に示すように複数の個所で中
断されている。

第２図の食面の展開図は、座標糸として用いるために、
穴の軸線に垂直で且つ互いに平行な分割線３４によって
ｎ個のホーニング部分３５に分割されている。図の例で
はｎ＝８である。ダクトの連通によって中断されないホ
ーニング部分を表わす数値１からはじまってすべてのホ
ーニング部分が数値を有している。この数値は、ホーニ
ング部分のそれぞれにある面に応じて数値１の一部分で
ある。即ち図示した実施例で与えられる値は、第２図の
分割線３４の右側に記入されている。例えば中断部を差
し引いた後に第３のホーニング部分に残った残り面は０
．５である。このことは、この第３のホーニング部分に
おいて穴壁４の表面積が５０％減少したことを意味して
いる。このようにしてそれぞれの表面部分に対して設定
された値は、対応するホーニング部分に関連づけてプロ
グラム制御ユニット１４に記憶される。

ホーニングの間、プログラム制御ユニッ１〜１４の算出
プログラムを介して穴壁４の加工面の大きさがデータを
用いて算出される。このデータはプログラム制御ユニッ
ト１４に記憶されており、工具と工作物に特有のデータ
であるとともに、距離検出器１０によって測定された工
具のス１〜ローク位置を表している。算出結果は直接、
ホーニング板１５が穴壁１４に対して押しつけられる圧
力の制御のために評価される。この場合この圧力は、ホ
ーニング板１５の面押圧が一定になるように制御するこ
とができる。圧力の制御のため、位置調整制御装置３０
において前記算出結果に基づき圧力の目標イ直が検出さ
れる。ビス１−ン１７はこの目標値をビス１−ン捧１７
ａを介して位置調整圧力として位置調整用円錐体］−８
に作用させて半径方向の所定の圧力を生じさせる。この
目標値は位置調整制御装置３０において実際値と比較さ
れる。実際値は、２つの圧力センサ２６と２７を介して
２つの圧力室１９と２１の圧力差として検出される。

１ 実際値と目標値との間にずれがある場合には、位置調整
制御装置３０が制御導線３３を介して信号を液圧式制御
ユニット２３の調整弁２５に送る。

このとき液圧式制御ユニット２５は、液圧導管２０と２
２を介して位置調整装置１６のシリンダ内の圧力を目標
値に調整する。

第３図には、１回の作業行程の距離Ｓに対して調整され
た圧力室１９と２１の圧力差と、圧力Ｐとの関係が図示
されている。この場合階段状の圧力曲線３６はホーニン
グ部分３５（第２図）に対する値に対応じて得られる。

穴壁４の展開図に特徴的な記憶されたデータは、圧力曲
線３６の変化を表している。この場合各ホーニング部分
３５は穴壁の面積割当に応じてｒＡ整圧に影響を与える
。

例えば第２及び第３のホーニング部分３５のように面積
割当が少ない場合にはホーニング板と穴壁との接触面積
が小さく、これに応じて調整圧が、従って押圧力が小さ
くされる。その結果面押圧が一定に保持される。同様の
作用は、ホーニング板の一部分が穴から突出するオーバ
ーランの場合に】２ 穴端に与えられる。この場合もホーニング板と穴壁との
接触面積の大きさは減少する。

特定の加工例に対しては、一定の面押圧に調整する代わ
りに、面押圧を目的に応じて変化させるのが合目的な場
合がある。例えば穴壁の材料成分の硬さが異なっている
場合とか、穴に狭い個所がある場合には、１回の作業行
程において一定のストローク高さで面押圧を増大させた
り減少させたりして、加工をこれらの所与条件に適合さ
せることができる。同様に特定の穴形状を得るために、
プログラム制御によって面押圧を変化させることができ
る。

圧力の制御、従って面押圧の制御は、量制御に対しても
適用することができる。このために測定装置２８が設け
られている。測定装置２８により、位置調整装置１６の
シリンダ内でのピストン１７の位置が検出され、信号と
して位置調整制御装置３０に入力される。即ちピストン
１７の位置はホニング板１５の開拡位置に対する量を表
し、従って穴３の口径に対する量を表すので、得られた
穴径が検出され、対応する信号が加工を目標寸法達成後
終了させるために用いられる。例えば測定装置２８が、
所定の仕上げ寸法よりもわずかに小さな寸法に達したこ
とを位置調整制御装置３０に知らせると、仕上げ加工の
ための圧力が、従って面押圧が低下せしめられる。この
ことは寸法精度と表面精度に関する工作物の品質に好都
合に作用する。

次に、本発明の実施態様を列記しておく。

（１）ホーニング工具の作業部分と穴壁との接触面の大
きさに応じて押圧力を制御することを特徴とする請求項
１に記載の方法。

（２）ホーニング工具の作業部分の一定の面押圧に応じ
て押圧力を制御することを特徴とする。

上記第１項に記載の方法。

（３）ホーニング工具の作業部分の調整可能に可変な面
押圧に応じて押圧力を制御することを特徴とする、上記
第１項に記載の方法。

（４）押圧力を電子的にプログラム制御することを特徴
とする請求項１または上記第１項から第３項までのいず
れか１つに記載の方法。

（５）加工中に測定した穴寸法及び／またはホーニング
工具の作業部分の面押圧力の測定値に応じて押圧力を制
御することを特徴とする請求項１または上記第１項から
第４項までのいずれか１つに記載の方法。

（６）押圧力の制御のため、穴及び／またはホーニング
工具の形状に関するデータ及び／または測定されたデー
タ及び／または機械データを電子的に記憶させることを
特徴とする請求項１または上記第１項から第５項までの
いずれか１つに記載の方法。

（７）ホーニング工具の作業部分と穴壁との接触面の大
きさを、工作物及び工具の形状並びにホーニング工具の
予じめ機械的に設定される運動経過に基づいて、これら
の影響量を入力したコンピュータで検出することを特徴
とする、上記第６項に記載の方法。

（８）穴壁の展開図を基準系として表わし、該展開図を
互いに平行な分割ＩＱ（３４）によって１５− 多数のホーニング部分（３５）に分割することと、各ホ
ーニング部分の面積割当を算出して記憶させることとを
特徴とする、上記第６項または第７項に記載の方法。

（９）所定の寸法及び運動経過の記憶データから押圧力
の目標値を算出して、ホーニング工具の作業部分と穴壁
との接触面の大きさを加工中に直接または間接に測定す
ることにより検出した実際値と比較し、押圧力を所定の
目標値に調整することを特徴とする、上記第５項から第
８項までのいずれか１つに記載の方法。

（１０）位置調整装置Ｉ（１６）が液圧式のピストンシ
リダユニットから成り、該ピストンシリンダユニットが
液圧式の制御ユニット（２３）を介して位置調整制御装
置（３０）に接続され、前記制御ユニット（２３）は、
ホーニング工具（１）が往復運動及び回転運動を実施し
ている間に、位置調整制御装置（３０）の制御命令に依
存して位置調整装置（１６）のビス１−ン（１７）の圧
力負荷を＃御すること６ を特徴とする請求項２に記載のホーニング機械。

（ｌ　１．　）ビス１〜ンシリンダユニッ１−（１６）
のピストン（１７）の両側に設けた両圧力室（１９と２
１）にそれぞれ２つの圧力センサ（２６゜２７）の一方
が接続され、圧力センサ（２６゜２７）は位置調整制御
装置（３０）の測定入力に接続され、位置調整制御装置
（３０）は、測定値が入力された目標値とずれていると
きに圧力調整用の制御命令を液圧式ＩＩ御ユニット（２
３）に送ることを特徴とする、」二記第１０項に記載の
ホーニング機械。

（１２）位置調整装置（１６）のピストン（１７）に、
該ピストン（１７）の位置を検出するための測定装置（
２８）が付設され、該８１１１定装置（２８）は、位置
調整制御装置（３０）の１つの測定入力に接続されてい
ることを特徴とする、上記第１０項または第１１項に記
載のホーニング機械。

（１３）位置調整制御装置（３０）が、コンビュータを
有しているプログラム制御ユニット（１４）の構成要素
であり、プログラム制御ユニット（１４）にストローク
距離検出器（１０）が接続されており、該ストローク距
離検出器（１０）の測定値と工作物（２）及びホーニン
グ工具（１）の入力データとから、ホーニング工具（１
）の作業部分（１５）と穴壁（４）との接触面の大きさ
を前記コンピュータが検出することを特徴とする、上記
第９項から第１２項までのいずれか１つに記載のホーン
グ機械。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるホーニング機械の主要部分を示す
図、第２図は加工されるべき穴壁を展開しホーニング線
によって分割した図、第３図は第２図にしたがって穴壁
を加工するときのホーニング工具の１回の作業ストロー
クの間における穴の長手方向での押圧力の変化を表わす
グラフである。 １・・・ホーニング工具 ２・・・工作物 ４・・・穴壁 １０・・ストローク距離検出器 １４・・プログラム制御ユニン１− １５・・ホーニング板（作業部分） ］６・・位置調整装置 １７・・・ピストン １９．２１・・圧力室 ２３・・制御ユニツＩ〜 ２６．２７・・・圧力センサ ２８・・測定装置 ３０　・位置調整制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線方向に移動し且つ軸線のまわりに回転運動す
   るホーニング工具の作業部分を加工中穴壁に押圧させて
   穴をホーニングする方法において、 加工中押圧力を制御することを特徴とする方法。
2. （２）ホーニング工具に、該ホーニング工具を軸線方向
   に往復運動させるための駆動装置であって、ストローク
   を逆転制御するためのストローク距離検出器を備えた駆
   動装置と、回転駆動装置と、位置調整装置とが付設され
   、該位置調整装置を用いてホーニング工具の作業部分を
   穴壁の方向へ移動可能にした、請求項１に記載の方法を
   実施するためのホーニング機械において、 位置調整装置（１６）が電子的な位置調整制御装置（３
   ０）に接続され、該位置調整制御装置（３０）が、ホー
   ニング工具（１）の作業部分（１５）に対して予じめ設
   定される押圧力に応じて位置調整を制御することを特徴
   とするホーニング機械。