JPS6052883B2 - 中ぐりとホ−ニングの複合加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワークの孔を中ぐり加工し、最終寸法にホー
ニング加工するための複合加工装置に関し、特に中ぐり
及びホーニングの主軸を同軸とすることにより、作業工
程の削減、機械設備の簡略化等を図つた複合加工装置に
関する。

例えば自動車用内燃機関のシリンダボアの如きワーク
の孔を最終径寸法に加工するためには従来において、先
ず鋳造により製造されたワークを荒中ぐり加工し、次い
で仕上中ぐり加工を行い、最後にホーニング加工により
仕上げており、少なくとも三目の作業工程を必要として
いた。

又、この加工を実施するためには荒中ぐり、仕上中ぐり
、ホーニングの各主軸を必要とし、多くの機械設備、設
備費用が要求され、加工ライン中に占めるこれらの比率
が大きかつた。又、ホーニングの加工時間を短縮するた
めに前加工である仕上中ぐり加工をファインポーリング
として行つて加工精度、面精度を確保し、これによりホ
ーニングの加工負担を軽減するようにしており、このた
め中ぐり加工の精度を良好にするために中ぐり加工装置
には中ぐり加工用工具の摩耗を補正してせり出し量を修
正する補正機構を設けなければならなかつた。本発明は
以上の如き従来の問題点に鑑み、これを有効に解決する
ために成されたものである。

本発明の目的は、ワークの孔を最終の所定寸法まで加工
する中ぐりとホーニングを同じ主軸で行えるようにし、
以つて作業工程の削減、機械設備の簡略化を図つた中ぐ
りとホーニングの複合加工装置を提供する処にあり、こ
の目的を達成するために本発明は、回転するスピンドル
軸の先端に加工ヘッドを設け、該加工ヘッドに中ぐり加
工用工具とホーニング加工用工具とを配置し、中ぐり後
直ちに同じスピンドル軸でホーニング加工を行えるよう
にしたことを特徴とする。又、本発明の目的は、中ぐり
加工の精度を良好とすることを要せず、従つて中ぐり加
工用工具の補正機構を必要とせすにワークの孔を短時間
で最終寸法に加工することができる中ぐりとホーニング
の複合加工装置を提供する処にあり、この目的を達成す
るために本発明は、前記加工ヘッドに設けられるホーニ
ング加工用工具を交互に拡張自在な荒用工具と仕上用工
具の二種類とし、これらの工具の回転速度、往復動速度
の増大を保障してホーニング加工速度を高速化するとと
もに、荒用ホーニング加エ工具により中ぐり加工用工具
の摩耗量分を含んだ大きな加工代を研削加工できるよう
にし、且つ上記加工ヘッドにワーク孔径検出手段を設け
、該検出手段により中ぐり加工完了後の孔径を検測して
寿命に達した中ぐり加工用工具の交換時期を調べるよう
にする他、ホーニング加工中の孔径を検出して該孔径が
所定径に達するホーニング加工完了時期を調べ、ホーニ
ング加工を終了するようにしたことを特徴とする。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて詳述
する。

第１図は本発明に係る複合加工装置の概略を示す全体斜
視図で、この複合加工装置は例えば自動車用内燃機関を
ワークとする加工ライン中に配備一される。

機台１０の底部手前側にワークｗを位置決めセットする
ワーク取付治具１１が配置され、この治具１■Ｊ２個並
設され、２個のワークＷ、Ｗがこれと同様に２台並設さ
れたこれから説明する装置３０，３０により中ぐり加工
され、ホーニング加工される。機台１０の垂直に起立し
た壁体１２にはスライドベース１３，１３が上下摺動自
在に配置され、夫々のスライドベース１３，１３に装置
３０が組み付けられる。装置３０は上下の軸承部３１，
３２、これらの上方のオシレーシヨン機構３３とからな
り、スライドベース１３に一端を連結した有端ベルト１
４は反転車１５，１６より下向きに反転されて他端にバ
ランスウェイト１７が連結され、該ウェイト１７によつ
てスライドベース１３を含んだ装置３０の重量の均衡が
保たれている。第２図は装置３０及びこれの周辺機器を
示す一部断面側面図で、第２図及び、第４図を除いたこ
れ以降の図面では図面の別宜上、上下方向を左右方向と
しているが、以後の説明では第１図と合せて左右方向を
上下方向として述べる。

機台１０の壁体１２の頂面には送り用シリンダー２０が
下向きに設けられ、スライドベース１３の突片１３ａを
該シリンダー２０のピストンロッド２０ａが押圧するこ
とによりスライドベース１３は下動する。

又、スライドベース１３の上下方向中間部には軸承部を
兼ねる突出部１３ｂが一体に形成され、壁体１２の下部
に取り付けた戻し用シリンダー２１のピストンロッド２
１ａが該突出部１３ｂを押し上げることによりスライド
ベース１３は所定高さまで上動する。壁体１２には２個
の軸受部２２，２３が固設され、該軸受部２２，２３間
に外周面にスプライン２４ａを備える軸２４が架設され
、突出部１３ｂで回転自在に支承されたブッシュ２５が
軸２４にスプライン嵌合され、該ブッシュ２５にはプー
リ２６が取り付けられている。軸２４の軸端には第１図
，第２図で示されたモータ２７とベルト２７ａを介して
連結されたプーリ２４ｂが設けられ、モータ２７の回転
駆動力はベルト２７ａ１プーリ２４ｂ１軸２４を経てス
ライドベース１３が上下動しながらも上記スプライン嵌
合によりプーリ２６に伝達され、この回転はベルト２６
ａを介して装置３０の加工動力入力部材となつているプ
ーリ３５に更に伝達される。第３図、第５図、第６図は
装置３０を構成する前記軸承部３１の下半部、軸承部３
１の上半部、及び軸承部３２の各部分周辺の断面図を示
し、第４図は第３図の４−４線断面図である。

第５図の通り軸承部３１のケース３６の内部には軸受３
６ａで支承されて中空の第１スピンドル軸３７が回転自
在に内装され、ケース３６から突出したスピンドル軸上
端に前記プーリ３５が取り付けられる。該第１スピンド
ル軸３７の内部には加工主軸となつている中空の第２ス
ピンドル軸３８が縦通され、第１スピンドル軸３７の内
周面と第２スピンドル軸３８の外周面とはスプライン３
９で嵌合され、図示例ではこのスプライン嵌合は第１ス
ピンドル軸軸端に固設した端蓋４０によつて行われてい
る。従つてプーリ３５から入力した動力によつて第１ス
ピンドル軸３７が回転せしめられると第２スピンドル軸
３８も回転せしめられ、該回転の伝達はスプライン３９
により第２スピンドル軸３８が第１スピンドル軸３７に
対し上下摺動しつつも行われ、該摺動は第１スピンドル
軸３７に内装されたメタルブッシュ４１によつて支持さ
れながら成される。第１スピンドル軸３７の先端開口部
即ち下端開口部は第３図の通り下方拡開状のテーパ面４
２となつており、第２スピンドル軸３８の下部３８ａは
これと対応したテーパ部として形成されている。

第２スピンドル軸３８の下端には加工ヘッド５０がボル
ト等で接続一体化され、該加工ヘッド５０には中ぐり加
工用工具であるホィール或はバイト（図示せず）５１と
ホーニング加工用工具である砥石台５２とが配置され、
従つて第２スピンドル軸３８は中ぐり加工用主軸とホー
ニング加工用主軸の双方を兼ね、両加工の主軸が同じ軸
となつている。ホィール５１は外周面にダイヤモンド粒
等の硬質粒子を備え、これによりワークＷの孔Ｗａを中
ぐり加工し、ホィール５１は加工ヘッド５０の小径下部
５０ａに嵌合されてダブルナット５３によつて締付固定
される。ホーニング用砥石台５２は荒用砥石台５５と仕
上用砥石台５６とからなり、夫々の砥石台５５，５６の
外表面には荒砥石、仕上砥石が付着固定されてたいる。

荒用、仕上用の各砥石台５５，５６は第４図の通り３個
ずつ用意され、これらは加工ヘッド５０に等間隔で放射
状に形成された長孔状の案内孔５７・・・に交互に嵌挿
され、加工ヘッド５０の軸方向同一位置で案内孔５７に
よつて案内されつつ径方向へ移動自在となつている。。
第３図の通り中空とした加工ヘッド５０の内部には荒用
砥石台５５、仕上用砥石台５６の各拡張用コーン軸５８
，５９が個別に摺動自在に挿入され、荒用コーン軸５８
の先部は三股状に分割され、仕上用コーン軸５９の三股
状先部がこの間に挾入されている。夫々のコーン軸５８
，５９には傾斜面５８ａ，５８ｂ，５９ａ，５９ｂが設
けられ、荒用コーン軸５８の傾斜面５８ａ，５８ｂには
荒用砥石台５５の上下の脚部５５ａ，５５ｂの内表面が
接触し、仕上用コーン軸５９の傾斜面５９ａ，５９ｂに
は仕上用砥石台５６の脚部５６ａ，５６ｂの内表面が接
触する。又、荒用砥石台５５と荒用コーン軸５８、及び
仕上用砥石台５６と仕上用コーン軸５９の夫々は連結部
材６０によつて径方向に連結され、図示例では連結部材
６０の外端部が砥石台５５，５６にボルト等で結合され
、内端部がコーン軸５８，５９に形成された溝６１に係
合しており、該溝６１は上記傾斜面５８ａ，５８ｂ，５
９ａ，５９ｂと同じ向き、同じ角度の傾斜溝６１ａを有
する。連結部材６０の連結作用により中ぐり加工時に加
工ヘッド５０が高送回転しても砥石台５５，５６が遠心
力によつて飛び出すのを確実に防止できる。第５図の通
り前記第２スピンドル軸３８の上部は第１スピンドル軸
３７の端部から延出して第６図の通りその上端３８ｂが
装置３０を構成する前記軸承部３２のケース６２内に挿
入されている。ケース６２には筒部材６３が上下摺動自
在に内装され、該筒部材６３内に軸受６４を介して第２
スピンドル３８の上端３８ｂが回転自在に嵌挿連結され
る。筒部材６３の上部はケース６２から突出し、該筒部
材６３の突出部６３ａ端部に第２図で示されている如く
装置３０を構成する前記オシレーシヨン機構３３が接続
される。オシレーシヨン機構３３は軸７０ａが一定角度
範囲て往復回動する揺動モータ７０を有し、軸７０ａに
揺動腕７１の基端が結合され、揺動腕７１の先端と筒部
材６３の突出部６３ａ端部とがピン７２，７３を枢着手
段とした連結腕７４により連結される。従つて揺動モー
タ７０の作動で揺動腕７１が揺動すると筒部材６３は軸
承部３２のケース６２で支持されながら上下摺動し、こ
れに伴い第２スピンドル軸３８、加工ヘッド５０も上下
往復運動する。第６図の通り筒部材６３の内部には油等
の作動流体が供給される第１シリンダー７５、第２シリ
ンダー７６が並列に形成され、これらに第１ピストン７
７、第２ピストン７８が摺動自在に内装されている。前
記荒用コーン軸５８には第３図の通り連結ナット部材８
０，８１を介して中空ロッド８２が連結され、該ロッド
８２は長軸であつて第２スピンドル軸３８の内部に挿通
されて第５図の如く軸承部３１を縦通し、第６図の如く
第２スピンドル軸３８の上端３８ｂから突出し、該突出
端８２ａにおいて第１シリンダ−７５内の第１ピストン
７７に軸受８３゛により回転自在に接続される。

一方、仕上用コーン軸５９には第３図の通りネジ杆８牡
ナット部材８５を介してロッド８２より小径な長軸ロッ
ド８６が連結され、該ロッド８６は第５図の如くロッド
８２の内部を縦通して第６図の如く第１ピストン７７を
も貫通し、ロッド８６の端部８６ａは第２シリンダー７
６内の第２ピストン７８に軸受８７により回転自在に接
続される。第４図に示す通り加工ヘッド５０の外周面適
所にはワークＷの孔Ｗａの径を検出するエアマイクロ検
出手段のエアノズル９０が配置され、該エアノズル９０
には第３図，第４図で示された通路９１を流通するエア
が供給され、通路９１は第３図で示されたエアシール部
材９２の孔９２ａ１ナット部材８１，８５の孔８２ａ，
８５ａを介して最内側のロッド８６の内部に形成された
通路８６ａと連通し、エアノズル９０から噴出すべく通
路８６ａ，９１を流通するエアの圧力若しくはエア量が
空気一電気変換され、ワークＷの孔Ｗａの径が計測され
る。次にワークＷの中ぐり、ホーニング加工について述
べる。前記送り用シリンダー２０の作動によりスライド
ベース１３を下動させて装置３０全体を降下さ−せ、加
工ヘッド５０をワークＷの孔Ｗａに挿入する。

この時モータ２７は駆動しており、従つて第１スピンド
ル軸３７、第２スピンドル軸３８は回転し、加工ヘッド
５０も回転しており、シリンダー２０の送り作動に伴い
ヘッド５０に装着された−ホィール或はバイト５１が孔
Ｗａを中ぐり加工し、１回の通し作業で孔Ｗａの径は拡
大する。この中ぐり加工はオシレーシヨン機構３３によ
り第２スピンドル軸３８に上方への引張力を加えて該ス
ピンドル軸３８のテーパ状下部３８ａを第３図の如く第
１スピンドル３７の下端テーパ面４２に圧接嵌合させて
行い、この嵌合により第１スピンドル軸３７と第２スピ
ンドル軸３８とは一体化されていると同じ状態となり、
この中ぐり加工時には中ぐり加工用主軸となつている第
２スピンドル軸３８の軸剛性は第１スピンドル軸３７の
剛性を加えたものとなつて軸剛性が向上し、加工負荷が
大きい中ぐりを大きな軸剛性をもつて行うことが”でき
る。この中ぐり加工完了後、エアノズル９０からエアを
噴出させて孔Ｗａの径を検測する。

該検測は中ぐり用ホィール或はバイト５１が若干摩耗し
ていてもこの摩耗分の加工は次のホーニング加工によつ
て充分補うことができるため、ホィール或はバイト５１
が交換を必要とする程摩耗しているか否かを調べるため
に行われ、このため補正機構が不要な１個のホィール或
はバイト５１によつて極めて多数のワークＷを加工でき
る。中ぐり加工が終了した後、前記戻し用シリンダー２
１の作動によりスライドベース１３、装置３０をホーニ
ングのストローク分の一定高さ位置まで戻し、該シリン
ダー２１のピストンロッド２１ａによつてこの位置で保
持する。

この後ホーニング加工を開始する。ホーニング加工は、
オシレーシヨン機構３３の往復揺動運動を開始させて第
２スピンドル軸３８を第１スピンドル軸３７に対し上下
摺動させ、第２スピンドル軸３８のテーパ状下部３８ａ
を第１スピンドル軸３７のテーパ面４２から分離して行
われ、第２スピンドル軸３８には前記スプライン３９に
よつて第１スピンドル軸３７の回転力が伝達され、加工
ヘッド５０は上下往復動と回転動との合成でワークＷの
孔Ｗａをホーニング加工する。従つて第２スピンドル軸
３８はこの加工時にはホーニング加工用主軸となり、中
ぐり加工用主軸と同じ軸でホーニング加工が成される。
このように中ぐり加工終了後直ちにホーニング加工する
ことができ、本発明に係る装置においてはロケーテイン
グ誤差、軸芯のアライメント誤差が生じないため、従来
においてこれらの誤差等を吸収するために必要であつた
加工ヘッドのフローティング機構を不要とすることがで
き、ホーニング加工用主軸の第２スピンドル軸３８を第
１スピンドル軸３７に沿つて単に直線運動させるだけで
よい。

又、第２スピンドル軸３８を第１スピンドル軸３７に案
内させて往復動させることができるため、ホーニング加
工速度を高速化することができ、加えてこのホーニング
時には第１スピンドル．軸３７から分離させて軽量の第
２スピンドル軸３８を往復動させればよいため、この意
味でも加工速度の向上を図ることができる。以上のホー
ニング加工の説明は第１，第２スピンドル軸３７，３８
の作動を主体として述べたも−のであり、具体的には下
記の如く行う。

筒部材６３内の第１シリンダー７５に作動流体を供給し
て第１ピストン７７を上昇摺動させ、これによりロッド
８２等を介して荒用コーン軸５８を上動後退させる。

この結果該コーン軸５８の傾斜面５８ａ，５８ｂのテー
パ作用により３個の荒用砥石台５５・・・は外径方向へ
拡張移動し、外表面の荒砥石がワークＷの孔Ｗａの内周
面に圧接して加工ヘッド５０の回転動と往復動との合成
で孔Ｗａを荒ホーニング加工する。該荒ホーニング加一
工は中ぐり加工ホィールの摩耗分をも含めた大きな加工
代を研削することによつて行われ、ホーニング速度は上
述の通り高速化されているため短時間で終えることがで
きる。荒ホーニング加工中前記エアノズル９０により孔
Ｗａの径が測定され続けられ、ワークの加工ラインの進
行を正常に維持し得る仕上ホーニング加工代を残した径
まで孔Ｗａが荒加工されると、荒ホぜ−ニング加工の完
了をエアマイクロ検出手段が検出して荒ホーニング加工
が終了する。この後、第１ピストン７７を旧位まで戻し
て荒用コーン軸５８を降下させる。

該降下によつて荒ホーニング加工時には荒用コーン軸５
８の溝６１の傾斜溝６１ａに係合していた連結部材６０
の内端部が傾斜溝６１ａのテーパ作用により内径方向へ
引つ張られるため、３個の荒用砥石台５５・・・は加工
ヘッド５０内に没入する如く縮少移動する。荒用砥石台
５５の該縮小移動の後、若しくは該移動とともに筒部材
６３内の第２シリンダー７６に作動流体を供給して第２
ピストン７８を上昇移動させ、ロッド８６等を介して仕
上用コーン軸５９を上動後退させる。この結果、仕上用
コーン軸５９の傾斜面５９ａ，５９ｂのテーパ作用によ
り３個の仕上用砥石台５６・・・は荒用砥石台５５・・
・に代つて外径方向へ拡張移動し、外表面の仕上砥石が
ワークＷの孔Ｗａの内周面に圧接して加工ヘッド５０の
回転動と往復動との合成で仕上ホーニング加工が行われ
る。この仕上ホーニング加工時においても孔Ｗａの径は
エアノズル９０によつて測定され続けられ、エアマイク
ロ検出手段が仕上ホーニング加工の完了時期を調べ、孔
Ｗａの径が所定径まで加工され終えた時に仕上ホーニン
グ加工は終了する。

第２ピストン７８を旧位まで戻して仕上砥石台５６・・
・を縮小移動させ、シリンダー２０によりスライドベー
ス１３、装置３０を上昇復帰させて加工ヘッド５０をワ
ークＷの孔Ｗａから抜き出すと、ワーク加工の１サイク
ルが終了し、次のワークの加工準備が整う。尚、中ぐり
加工時及びホーニング加工時において、荒用、仕上用コ
ーン軸５８，５９と第１，第２ピストン７６，７８とを
連結するロッド８２，８６は加工ヘッド５０と一体に回
転するが、該ロッド８２，８６のピストン７６，７８に
対する回転は前記軸受８３，８７によつて行われる。

以上の説明で明らかな如く本発明によれば、中ぐり加工
用主軸とホーニング加工用主軸とを同じ軸とすることが
できるため、中ぐり加工後ホーニング加工を直ちに行え
る他、従来よりも作業工程数を削減できて作業性の向上
を達成でき、且つ機械設備の簡略化、設備費用のダウン
を達成し、更には加工ライン中における占有フロアスペ
ースを減縮し、省力化することができる。又、ホーニン
グ加工速度を高速化し、荒ホーニング加工によつて中ぐ
り加工用工具の摩耗分をも研削加工できるため、中ぐり
加工用工具の補正機構は不要で中ぐり加工をそれ程精度
良好に行うことを必要とせず、これにもかかわらず、加
工速度門の高速化、高能力加工によつて加工時間の短縮
を達成でき、中ぐり加工用工具の交換時期、ホーニング
加工完了時期の検出はワーク孔径検出手段によつて行わ
れ、ワークの孔を所定の最終寸法に正確に加工すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は複合加工装置
の全体斜視図、第２図は装置及び周辺機器を示す第１図
の要部側面図、第３図は第２図の一部拡大断面図、第４
図は第３図の４−４線断面図、第５図、第６図は第２図
の他の一部拡大断面図である。 尚図面中、３８はスピンドル軸、５０は加工ヘッド、５
１は中ぐり加工用工具であるホィール或はバイト、５２
はホーニング加工用工具である砥石台、５５は荒用砥石
台、５６は仕上用砥石台、９０はワーク孔径検出手段を
構成するエアノズルである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中ぐり加工用工具とホーニング加工用工具とをとも
   に加工ヘッドに配置し、該加工ヘッドをスピンドル軸の
   先端に設けることにより、中ぐり加工用主軸とホーニン
   グ加工用主軸とを同じ軸とするとともに、上記スピンド
   ル軸の先部外周に先方拡開状のテーパ部を形成し、該テ
   ーパ部に対応するテーパ面を先部内周に形成した中空軸
   内に上記スピンドル軸を軸方向摺動自在に嵌合し、中ぐ
   り加工時に上記テーパ部をテーパ面に圧接せしめ、ホー
   ニング加工時にはこれを開離するよう上記スピンドル軸
   を軸方向動可能に構成したことを特徴とする中ぐりとホ
   ーニングの複合加工装置。 ２ 中ぐり加工用工具と、交互に拡張自在とした荒用及
   び仕上用の各ホーニング加工用工具とをともに加工ヘッ
   ドに配置し、該加工ヘッドをスピンドル軸の先端に設け
   ることにより、中ぐり加工用主軸とホーニング加工用主
   軸とを同じ軸とするとともに、上記スピンドル軸の先部
   外周に先方拡開状のテーパ部を形成し、該テーパ部に対
   応するテーパ面を先部内周に形成した中空軸内に上記ス
   ピンドル軸を軸方向摺動自在に嵌合し、中ぐり加工時に
   上記テーパ部をテーパ面に圧接せしめ、ホーニング加工
   時にはこれを開離するよう上記スピンドル軸を軸方向動
   可能に構成し、更に中ぐり加工完了によるワーク孔径を
   検測し、且つホーニング加工中のワーク孔径を検出して
   ホーニング加工完了時期を知らせるワーク孔径検出手段
   を上記加工ヘッドに設けたことを特徴とする中ぐりとホ
   ーニングの複合加工装置。