特許 6871075 ホーニング加工機及びそれを用いた加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871075

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】ホーニング加工機及びそれを用いた加工方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 33/02 20060101AFI20210426BHJP

   B24B 33/10 20060101ALI20210426BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   B24B33/02

   B24B33/10

   B24B41/06 K

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-115016(P2017-115016)

(22)【出願日】2017年6月12日

(65)【公開番号】特開2019-915(P2019-915A)

(43)【公開日】2019年1月10日

【審査請求日】2020年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】391003668

【氏名又は名称】トーヨーエイテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木邑 達男

(72)【発明者】

【氏名】澤井 健太

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−６６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平６−１５９５９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３３／０２

Ｂ２４Ｂ ３３／１０

Ｂ２４Ｂ ４１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機において、
上記ホーニングツールは、径方向に突出及び退入可能な少なくとも１本のホーニング砥石を備え、
上記ワーク保持治具は、
治具ベースと、
上記治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、
上記外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、
上記内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、
上記ワークホルダ又は上記内側回動体に対して周方向の所定位置から流体を吐出する複数の流体吐出部とを備えている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項2】

請求項１に記載のホーニング加工機において、
上記複数の流体吐出部は、上記ホーニング砥石により加わる押付力を打ち消すように、該ホーニング砥石の回転に合わせて該ホーニング砥石の反対側から流体を吐出するように構成されている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項3】

請求項１に記載のホーニング加工機において、
上記複数の流体吐出部は、上記ホーニング砥石により加わる押付力に対応させて流体の圧力を調整することで、所望の内径面形状を形成可能に構成されている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載のホーニング加工機において、
上記複数の流体吐出部は、上記ワークホルダ又は上記内側回動体の周りに設けられる環状体に所定の間隔を空けて設けられている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項5】

請求項４に記載のホーニング加工機において、
上記環状体は、上記治具ベースに固定されている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項6】

請求項４又は５に記載のホーニング加工機において、
上記環状体は、上下に１対設けられている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項7】

請求項４から６のいずれか１つに記載のホーニング加工機において、
上記環状体の内径面の上記複数の流体吐出部の吹出口の周縁には、隣接する吹出口を連通させる連結溝が形成されている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項8】

請求項４から７のいずれか１つに記載のホーニング加工機において、
上記複数の流体吐出部は、４の倍数個設けられている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１つに記載のホーニング加工機において、
上記複数の流体吐出部は、高圧エアが吐出される吐出部で構成されており、
上記ホーニング砥石の回転に合わせて該ホーニング砥石の押付力を打ち消す方向に吹き出されるように構成されている
ことを特徴とするホーニング加工機。

【請求項10】

ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を用いた加工方法において、
上記ホーニングツールに径方向に突出及び退入可能な少なくとも１本のホーニング砥石を設け、上記ワーク保持治具に治具ベースと、該治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、該外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、該内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、上記ホーニング砥石により加わる押付力を打ち消すように、上記ワークホルダ又は上記内側回動体に対して周方向の所定位置から流体を吐出する複数の流体吐出部とを設ける準備工程と、
上記ホーニングツールによってワークを押し付ける押付力を打ち消す上記流体の吐出圧を計算する計算工程と、
上記ワークホルダに上記ワークを取り付けるワーク取付工程と、
上記ホーニングツールを上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて上記ホーニング砥石を該内径面に押し付けると共に、該ホーニング砥石による押付力を打ち消す方向に該ホーニング砥石の位置に合わせて上記複数の流体吐出部のうち対応するものから上記流体を吐出する研削工程とを含む
ことを特徴とするホーニング加工機を用いた加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホーニング砥石を加工物の穴部内径面等に押し付けて内径面を研磨するホーニング加工機及びそれを用いた加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、円柱状の主軸に取り付けた砥石を加工物の穴部内径面等に押し付け、一定の荷重を加えながら往復及び回転運動し、内径面を研磨するホーニング加工機は知られている。ホーニング加工機は、ツールとワークの芯出しをツール側又は治具側で行って前加工穴にならわせることで加工を行う。治具側で芯出しを行うものとして、例えばフローティング機構を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

またホーニング加工機として、例えば、特許文献２のようなホーニング砥石を備える小径のホーニングツールが知られている。このホーニングツールを工作物の小径（例えば直径２０ｍｍ以内）の被加工穴内径面の軸線方向へ往復移動させるとともに、軸線周りに回転させながら、ホーニング砥石に一定の切込量をもって切込動作を与え、被加工穴内径面をホーニング加工することが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第２６０９９８９号公報

【特許文献2】特開２００６−３４６８３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２のような小径のホーニングツールは、砥石拡張機構がツール先端の小径軸内に設けられるので、ホーニング砥石が円周方向の一部に１本のみ設けられる。１本砥石の場合、ストロークによる荷重変動はツール又はワークに傾きを発生させる。また、回転における荷重変動は、円周方向への動きを増し、真円形状を損なう動きの原因となる。さらに、傾きの発生にもつながり、安定した加工ができず、仕上がり精度を向上させることができない。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、この発明では、フローティング機能を有する治具のワークホルダ又は内側回動体に対して周方向の所定位置から流体を吐出する複数の流体吐出部を設けた。

【0008】

具体的には、第１の発明では、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を前提とする。

【0009】

そして、上記ホーニングツールは、径方向に突出及び退入可能な少なくとも１本のホーニング砥石を備え、
上記ワーク保持治具は、
治具ベースと、
上記治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、
上記外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、
上記内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、
上記ホーニング砥石により加わる押付力を打ち消すように、上記ワークホルダ又は上記内側回動体に対して周方向の所定位置から流体を吐出する複数の流体吐出部とを備えている。

【0010】

上記の構成によると、複数の流体吐出部からワークを保持するワークホルダ又は内側回動体に対して周方向の所定位置から流体を吐出するので、例えば、研削中の１本のホーニング砥石により加わる押付力を打ち消すように、その反対側から吐出圧を加えることができる。このため、ワーク保持治具のフローティング機能を生かして精密な加工が可能となる。

【0011】

第２の発明では、第１の発明において、
上記複数の流体吐出部は、上記ホーニング砥石により加わる押付力を打ち消すように、該ホーニング砥石の回転に合わせて該ホーニング砥石の反対側から流体を吐出するように構成されている。

【0012】

上記の構成によると、例えば１本砥石による一方向への力に対し、その反力を流体吐出部から与えることで、ワーク保持治具の揺動を抑制することができ、ワーク保持治具のフローティング機能を生かして精密な加工ができる。

【0013】

第３の発明では、第１の発明において、
上記複数の流体吐出部は、上記ホーニング砥石により加わる押付力に対応させて流体の圧力を調整することで、所望の内径面形状を形成可能に構成されている。

【0014】

上記の構成によると、砥石の押付力よりも大きい力を供給すれば過削りの状態、反対に砥石の押付力よりも小さい力を供給することにより削り残しの状態を意図的に作って真円形状ではない、所望の内径面形状とすることもできる。

【0015】

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記複数の流体吐出部は、上記ワークホルダ又は上記内側回動体の周りに設けられる環状体に所定の間隔を空けて設けられている。

【0016】

上記の構成によると、環状体に所定間隔を空けて流体吐出部を設ければよいので、簡単な構成で複数の流体吐出部を容易に形成できる。

【0017】

第５の発明では、第４の発明において、
上記環状体は、上記治具ベースに固定されている。

【0018】

上記の構成によると、治具ベースで確実に環状体の反力を受けることができる。

【0019】

第６の発明では、第４又は第５の発明において、
上記環状体は、上下に１対設けられている。

【0020】

上記の構成によると、上下２段に配置することで、ストローク上下動に対応させて適切な反力を内側回動体又はワークホルダに与えることができる。

【0021】

第７の発明では、第４から第６のいずれか１つの発明において、
上記環状体の内径面の上記複数の流体吐出部の吹出口の周縁には、隣接する吹出口を連通させる連結溝が形成されている。

【0022】

上記の構成によると、隣接する流体吐出部を互いに連結溝で連通させることにより、整流が生じるので、流体の吐出がない隣接する吹出口にも適度に流体を流し込んで急激に流体が流れ込むことによる悪影響が防止される。

【0023】

第８の発明では、第４から第７のいずれか１つの発明において、
上記複数の流体吐出部は、４の倍数個設けられている。

【0024】

上記の構成によると、流体吐出部の形成や制御が容易であり、その数を多くすることで反力制御が容易となる。

【0025】

第９の発明では、第１から第８のいずれか１つの発明において、
上記複数の流体吐出部は、高圧エアが吐出される吐出部で構成されており、
上記ホーニング砥石の回転に合わせて該ホーニング砥石の押付力を打ち消す方向に吹き出されるように構成されている。

【0026】

上記の構成によると、高圧エアであれば、回収の必要もなくクリーンであり、ホーニング砥石の押付力を打ち消すような精密な制御もしやすい。

【0027】

第１０の発明では、ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能な回転主軸と、該回転主軸の先端に着脱可能に装着されるホーニングツールと、上記ワークが上記被加工穴が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態で該ワークを支持するワーク保持治具とを備えたホーニング加工機を用いた加工方法を前提とし、
上記加工方法は、
上記ホーニングツールに径方向に突出及び退入可能な少なくとも１本のホーニング砥石を設け、上記ワーク保持治具に治具ベースと、該治具ベースに対して第１水平軸を中心に回動可能に且つ該第１水平軸に沿って移動可能に支持される外側回動体と、該外側回動体に対して上記第１水平軸に垂直な方向に延びる第２水平軸を中心に回動可能に且つ該第２水平軸に沿って移動可能に支持される内側回動体と、該内側回動体に固定され、上記ワークを取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダと、上記ホーニング砥石により加わる押付力を打ち消すように、上記ワークホルダ又は上記内側回動体に対して周方向の所定位置から流体を吐出する複数の流体吐出部とを設ける準備工程と、
上記ホーニングツールによってワークを押し付ける押付力を打ち消す上記流体の吐出圧を計算する計算工程と、
上記ワークホルダに上記ワークを取り付けるワーク取付工程と、
上記ホーニングツールを上記回転主軸の周りに回転させながら、上記ワークの被加工穴の内径面の軸線方向に往復移動させて上記ホーニング砥石を該内径面に押し付けると共に、該ホーニング砥石による押付力を打ち消す方向に該ホーニング砥石の位置に合わせて上記複数の流体吐出部のうち対応するものから上記流体を吐出する研削工程とを含む構成とする。

【0028】

上記の構成によると、複数の流体吐出部からワークを保持するワークホルダ又は内側回動体に対して周方向の所定位置から流体を吐出するので、例えば、１本のホーニング砥石により加わる押付力を打ち消すように、その反対側から吐出圧を加えることができる。このため、ワーク保持治具のフローティング機能を生かして精密な加工が可能となる。

【発明の効果】

【0029】

以上説明したように、本発明によれば、ワークを保持するワークホルダ又は内側回動体に対して周方向の所定位置に設けた流体吐出部から流体を吐出するようにしたことにより、治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るホーニングツールでワークをホーニング加工している状態を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係るホーニングツールでワークをホーニング加工している状態を別の方向から見た斜視図である。

【図4】内側環状体を拡大して示す斜視図である。

【図5】外側環状体を拡大して示す斜視図である。

【図6】本発明の実施例に係るバルブコントロールについて説明するグラフを示す。

【図7】本発明の他の実施例に係るバルブコントロールについて説明するグラフを示す。

【図8A】上端側にホーニングツールが移動したときのホーニングツールと各加工面との関係を示す概略断面図である。

【図8B】下端側にホーニングツールが移動したときのホーニングツールと各加工面との関係を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0032】

図１〜図３は本発明の実施形態に係るホーニング加工機のホーニングツール１でワーク５０をホーニング加工している状態を示す。例えば、このワーク５０は、油圧機器のバルブブロックである。また詳しくは図示しないが、このホーニング加工機自体は、公知の構造のものでよく、例えば、ホーニングツール１が取り付けられる回転可能且つ上下往復可能な回転主軸２と、この回転主軸２を回転及び上下往復させる駆動手段等を備えている。回転主軸２の回転速度、上下往復速度、切込量などは、図示しない制御装置により精密に制御可能となっている。

【0033】

図１に示すように、ホーニングツール１は、ワーク５０の被加工穴５１に軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回転可能に挿入されるように構成されており、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石６を備えている。具体的には、このホーニング砥石６は、先端側が細くなったツール本体３の先端４に内蔵され、内部の貫通孔５に挿通された砥石押圧ピン（図示せず）を適切な高さに上下駆動することにより、その径方向の突出量が調整されるようになっている。例えば、このツール本体３の先端４は、直径２０ｍｍ以内で、通常のものよりもかなり小径となっている。また、図２等に示すように、砥石位置検出用スイッチ７をホーニングツール１に設ける。この砥石位置検出用スイッチ７は、例えば近接スイッチよりなり、ホーニングツール１に設けた突起７ａの有無からホーニングツール１の回転角度を検知し、ホーニング砥石６と後述するエア吐出部２０からの高圧エアの吐出タイミングとの同期をとることができるようになっている。

【0034】

ホーニング加工機は、ワーク５０を支持するワーク保持治具１０を備えている。このワーク保持治具１０は、ワーク５０が、その被加工穴５１が上下方向に延びるように向いた状態で水平方向に浮動状態となるようにワーク５０を支持可能に構成されている。このワーク保持治具１０は、複数の金属部材で形成された治具ベース１１を備えている。図３に示すように、治具ベース１１は、例えば、下方開口１１ａを備えた底板１１ｂと、この底板１１ｂの左右両側の対向する位置に立設された一対の第１側板１１ｃとを備えている。一対の第１側板１１ｃは、それぞれ第２側板１１ｄに連結されている。図１に示すように、この一対の第１側板１１ｃの上側の対向する位置にそれぞれ設けた第１ブッシュ１２ａには、水平な第１水平軸１２が同一直線状に回転可能に設けられている。この第１水平軸１２を中心に外側回動体１３が回動可能に支持されている。また、この外側回動体１３の形状は特に限定されないが、円環状の本体の対向する位置に上記第１水平軸１２が挿通される第１貫通孔１３ａがそれぞれ設けられている。この第１貫通孔１３ａに第１水平軸１２の先端側が第１抜け止めピン１３ｃで抜け止めされた状態で挿通され、この第１水平軸１２に、外側回動体１３が一対の第１側板１１ｃ間に隙間をもって支持されている。これにより、例えば、外側回動体１３が第１水平軸１２と共に移動することで、この隙間の分だけ第１水平軸１２に沿って水平移動可能となり、且つ第１水平軸１２を中心に回転可能となっている。

【0035】

また、外側回動体１３における各第１貫通孔１３ａに対して円周方向に９０°ずれた位置に第２貫通孔１３ｂがそれぞれ設けられており、この第２貫通孔１３ｂに設けた第２ブッシュ１２ｂに第２水平軸１４が回転可能且つ水平移動可能に挿通されている。すなわち、この第２水平軸１４の軸線方向は、平面視で第１水平軸１２の軸線方向に対して垂直となっている。第２水平軸１４の先端側は、例えば円筒形状の内側回動体１５の対向する位置に設けた内側貫通孔１５ａに第２抜け止めピン１５ｂで抜け止めされた状態で挿通されている。これにより、一対の第２水平軸１４を中心に内側回動体１５が回動可能に且つ内側回動体１５の外周面と外側回動体１３の内周面との間の隙間の分だけ第２水平軸１４に沿って水平移動可能に支持されている。

【0036】

そして、内側回動体１５の円筒形状の本体には、ワーク５０を取り外し可能に位置決めして保持するワークホルダ１６が設けられている。これにより、ワーク５０は、治具ベース１１に対して２次元的に水平移動可能に且つ立体的に揺動可能に支持されている。ワークホルダ１６は、略円筒形状を有し、取付ボルト１６ａで内側回動体１５に対して脱着可能となっている。この取付ボルト１６ａを外して引き上げれば、ワークホルダ１６ごとワーク５０を内側回動体１５から取り外しできるようになっている。なお、蓋部材１６ｂを取り外してワーク５０単体でワークホルダ１６から取り外ししてもよい。

【0037】

本実施形態の特徴として、ワーク保持治具１０は、その所定位置から流体を吐出する複数の流体吐出部としてのエア吐出部２０を備えている。具体的には、複数のエア吐出部２０は、高圧エアが吐出される吐出部で構成されており、ホーニング砥石６の回転に合わせてホーニング砥石６の押付力を打ち消す方向に吹き出されるように構成されている。流体としては、作動油なども考えられるが、高圧エアであれば、回収の必要もなくクリーンで制御もしやすい点でメリットがある。

【0038】

複数のエア吐出部２０は、ワークホルダ１６又は内側回動体１５の周りに設けられる環状体２１，２２，２４，２５に所定の間隔を空けて設けられている。複数のエア吐出部２０は、本実施形態では、例えば上側に８つ下側に８つの合計１６設けられている。この数は特に限定されないが、４の倍数個設けるのが望ましい。複数のエア吐出部２０は、ホーニング砥石６により加わる押付力を打ち消すように、ホーニング砥石６の回転に合わせてホーニング砥石６の反対側から流体を吐出するように構成されている。具体的には、ワークホルダ１６の外周に環状体が上下２段設けられており、それら環状体にそれぞれ等間隔に設けることで、複数のエア吐出部２０を容易に形成できる。

【0039】

上側の第１外側環状体２１と第１内側環状体２２とは、例えば圧入により互いに連結されている。図４に示すように、第１内側環状体２２は、等間隔に例えば８つの矩形状の吹出口２２ａを有する。各吹出口２２ａ間は、例えば上下３段の連結溝２２ｂで互いに連結されている。第１内側環状体２２の内径面の複数のエア吐出部２０の吹出口２２ａの周縁には、隣接する吹出口２２ａを互いに連通させる連結溝２２ｂが形成されている。図５に示すように、第１外側環状体２１は、治具ベース１１の第１側板１１ｃに固定するための固定用ネジ２１ａを有し、吹出口２２ａに対応させてエア供給口２１ｂが等間隔に８つ設けられている。このエア供給口２１ｂには、エア配管を接続するためのコネクタ部２３が８つ設けられている。

【0040】

下側の第２外側環状体２４と第２内側環状体２５も同様に互いに連結されており、図４及び図５に例示したものと同様の構成を有する。第２外側環状体２４は、治具ベース１１の第２側板１１ｄに固定されている。

【0041】

このように、環状体を上下２段に配置することで、ホーニング砥石６のストローク上下動に対応させて適切な反力を内側回動体１５又はワークホルダ１６に適宜ホーニング砥石６の反対側から与えることができるようになっている。そして、第１外側環状体２１及び第２外側環状体２４をそれぞれ治具ベース１１に固定することで、確実に第１外側環状体２１及び第２外側環状体２４の反力を受けることができるようになっている。

【0042】

また、第１内側環状体２２の吹出口２２ａと内側回動体１５との隙間及び第２内側環状体２５の吹出口２２ａとワークホルダ１６の外周との隙間の大きさは、それぞれ２０μ程度が望ましい。隙間が小さすぎると圧力がうまく抜けず、切換後も残圧が残ったままとなり傾きが変わってしまう。一方で、隙間が広すぎると、適性な反力を発生させることができない。

【0043】

−ホーニング加工機を用いた加工方法−
次に、本実施形態に係るホーニング加工機を用いた加工方法について説明する。

【0044】

まず、準備工程において、上記ホーニング加工機を準備し、回転主軸２の先端にホーニングツール１を取り付ける。このホーニングツール１には、径方向に突出及び退入可能な１本のホーニング砥石６を設けておく。また、詳しくは図示しないが、複数の流体吐出部としてのエア吐出部２０に高圧エアを送り込めるようにエア源を用意し、エアバルブを介して各エアチューブを各コネクタ部２３に配管する。

【0045】

次いで又は前もって、計算工程において、ホーニングツール１によってワークＷを押し付ける押付力を打ち消すことのできる高圧エアの吐出圧を計算する（詳細は後述する）。

【0046】

次いで、ワーク取付工程において、ワークホルダ１６にワーク５０を取り付ける。

【0047】

次いで、研削工程において、ホーニングツール１を回転主軸２の周りに回転させながら、ワークＷの被加工穴５１の内径面の軸線方向に往復移動させてホーニング砥石６を内径面に押し付けると共に、ホーニング砥石６による押付力を打ち消す方向にホーニング砥石６の位置に合わせて複数のエア吐出部２０のうち対応するものから高圧エアを吐出する（具体的な手順は後述する）。

【0048】

−実施例−
次に上記実施形態で説明したホーニング加工機を用いた加工方法について実施例を用いて説明する。

【0049】

エア吐出部２０は、ワーク中心に対して上下で円周方向に等間隔で８ヶ所ずつの合計１６ヶ所設けた。ホーニング砥石６の回転に同期させてエア吹出し位置を変える制御を行う。この連動動作により、ホーニング砥石６の押付力に対する反力をワーク保持治具１０に与える。

【0050】

例えば、側面視で吹出口２２ａの大きさを左右幅２３．５ｍｍ且つ上下高さ１５ｍｍとした。すると、面積３５２．７ｍｍとなり、２０.３６７ＭＰａの高圧エアを供給したとき、１．２３Ｎの反力を発生させることができる。そして、吹出口２２ａの周縁に深さ０．０２ｍｍで幅１ｍｍ程度の連結溝２２ｂを設ける。

【0051】

次いで、具体的にな高圧エアの供給コントロールの方法について説明する。

【0052】

まず最初にホーニング砥石６の主軸砥石面に位相検出用スイッチ７の始点θ０を設定する。

【0053】

そして、上段８つ、下段８つの吹出口２２ａに対応するバルブを切り換えて各吹出口２２ａへ順次エア分配を行う。

【0054】

動作方法としては、例えば、ホーニング砥石６の回転数を２００ｒｐｍ、ストローク速度が２０００ｍｍ/ｍｉｎ、上下ストローク距離が１０ｍｍのとき、０．３秒／ｒｅｖ、０．３秒/１０ｍｍとなる。各吹出口２２ａにおける吹出し時間は０．０３７５秒とする。

【0055】

次いで、制御方法について説明する。まず、θ０から回転を開始し、同時に上下ストローク移動を、ワーク中心から上側において開始する。そして、主軸砥石面の回転角度を砥石位置検出用スイッチ７からの検出信号を利用して処理する。

【0056】

次いで、ホーニング砥石６の位置に合わせて上側の第１吹出部Ｐ１の吹出口２２ａから高圧エアの供給を開始する。

【0057】

次いで、回転数２００ｒｐｍでの１／８回転の時間は、０．０３７５秒であり、この時間間隔での圧力を各上側吹出部Ｐ１〜Ｐ８に与えていく。吐出位置は、ホーニング砥石６の回転と同期させ、時間単位でバルブの切り換えを行っていく。同期のタイミングは、砥石位置検出用スイッチ７から検出した回転角度を用いて調整する。

【0058】

次いで、上側吹出部Ｐ１〜Ｐ８の吐出を停止した状況で、ホーニング砥石６の上下ストロークを上下中心よりも下側へ移動させる。このとき、制御バルブ切換、吐出位置の切換の制御が必要となる。例えば、残圧を利用したり、区切り面への積極的供給が必要となる。

【0059】

次いで、ホーニング砥石６の上下中心よりも下への移動開始と同時に（制御開始より０．３秒後）、下側吹出部Ｐ１０〜Ｐ１６へエア供給の切り換えを行う。上記条件の場合０．３秒後は、１回転終了となっていることから、下側吹出部Ｐ９へ供給を切り換える。

【0060】

次いで、下側吹出部Ｐ９を始点としてホーニング砥石６の回転と同期させて下側吹出部Ｐ９〜Ｐ１６へエア吹き出し位置の切換を行っていく。

【0061】

そして、上下ストロークの切換を順次行い、上記工程を切り込み終了まで行っていくことで、加工を行う。

【0062】

加工が終了したらワーク５０を取り出して、次のワーク５０の加工を行う。

【0063】

−吐出圧の計算手順−
上記計算工程における吐出圧の計算手順の例を示す。ここでは、比切削抵抗より算出し設定を行う。まず、加工力Ｆ１を求める。加工力Ｆ１は、切り屑厚さ（切込速度／回転数）×縦×横×比切削抵抗より求められる。例えば、０．０３／２１０×２７×２×０．２４＝０．００１８５ｋｇｆ（０．０１８Ｎ）となる。つまり、非常に小さいので無視してよい値である。

【0064】

次いで、押付力Ｆ２を求める。加工中の切込軸モータ負荷の実測値を用いて発生している力の想定を行う。例えば、実測値３０５Ｎであり、４°コーンの分力はＣｏｓ（４）×（３０５/９．８）＝３１．０４６ｋｇｆ（３０４．２５Ｎ）となる。砥石の掛かり範囲は、第１加工面５０ａ〜第３加工面５０ｃの３ヶ所であり、１面当たり１／３力として考察する。第１加工面５０ａに加わる力は、３１．０４６／３＝１０．３４ｋｇｆ（１０１．３３Ｎ）であり、各面の力は、作動軸を介して、解析の都合、上側を＋下側を−として表記する。

【0065】

図８Ａに示すように、砥石ストロークが上部にある場合には、Ａ面が+１０．３ｋｇｆ、Ｂ面が＋１０．３４ｋｇｆ、Ｃ面が−１０．３４ｋｇｆとなり、差力より+１０．３４ｋｇｆが残る。図８Ｂに示すように、砥石ストロークが下部にある場合には、Ｂ面が＋１０．３４ｋｇｆ、Ｃ面が−１０．３４ｋｇｆ、Ｄ面が−１０．３４ｋｇｆとなり、差力より−１０．３４ｋｇｆが残る。つまり、ホーニングツール１を上下にストロークすることで、１０．３４ｋｇｆの正負力が絶えず発生することとなる。

【0066】

一方、ワーク保持治具の作動抵抗は、０．２４ｋｇｆ（実測値）であり、発生する力から減算すると、１０．１ｋｇｆ(９８．９８Ｎ）の正負力がワーク５０に発生することとなる。この力は、切込速度φ０．００１ｍｍ／秒のものであり、速度変更時の実測値を重ねていくことで、想定していくことは可能となる。なお、通常のホーニング加工は、切込軸の力を制御する加工方法が用いられることから、本来この力は、容易に策定することができる。

【0067】

次いで、ストーロークにより発生するストローク力Ｆ３について求める。加工力Ｆ１の計算で使用した計算式を用いると、４００／２１０×３．５×２×０．２４＝３．２ｋｇｆ（３１．３Ｎ）となる。長さには、加工長を用いているため３．５とする。上記式は、ストレートに引いた場合の力であり、回転方向が存在することから分力（クロスハッチ角）として、力を置き換える。

【0068】

加工条件として、φ１１（円周長３４．５４ｍｍ）、２１０ｒｐｍ、ストロークＦ４００ｍｍ／ｍｉｎ、回転当たり１．９０５ｍｍとすれば、分力は、Ｔａｎ（１．９０５／３４．５４）＝３．１５７°になることから推力方向 Ｃｏｓ（３．１５７）×３．２＝３．１９５ｋｇｆ（３１．３Ｎ）となる。この力は、壁の端部が受けるため、９０°方向へそのまま分散し、且つ、ツールスラスト方向へ力を加えるが、スラスト方向剛性は、非常に強いことから、その反力として、ワーク５０を押し付ける力として処理することができると考察する。つまり、３．１９５ｋｇｆ（３１．３Ｎ）の正負力がワーク５０に発生することになる。

【0069】

なお、回転方向Ｓｉｎ（３．１５７）×３．２＝０．１７ｋｇｆの分力は、ツールベンディングへ吸収されるほうが多いと推定され、影響性から外してもよい。

【0070】

したがって、ワーク保持治具１０を揺らす力Ｆ４は、Ｆ４＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３で、０．００１８５＋１０．１＋３．１９５≒１３．２９６ｋｇｆ（１３０．３Ｎ）の変動力となる。

【0071】

つまり、ホーニング砥石６により加えられる押付力により発生するアンバランス押付力Ｆ４は、１３０．３Ｎである。

【0072】

吹出口２２ａの大きさがワークホルダ１６の外径が６５ｍｍであるなら、８等分した４５°の円周方向長さは約２５.５１ｍｍとなる。部屋の区切りを厚さ２ｍｍとすると吹出口２２ａの高さ２．３５ｃｍ、幅１．５ｃｍで面積３．５２７ｃｍ２となる。この大きさで、反力１３０．３Ｎが得られるようにするには、１／３．５２６×１３０．３=３７．０Ｎであり、０．３７ＭＰａ／ｃｍ２の吐出圧が必要となる。

【0073】

ここで連結溝２２ｂを設けることで、エアの流れが整流化し、残圧を長時間得ることもできることがわかった。また、隣り合う吹出口２２ａのエアでラップすることで、多少なりとも供給を安定させることに寄与することができることがわかった。

【0074】

−バルブコントロールについて−
図６に示すように、ＯＮ／ＯＦＦ時間を０．０２２秒（休止０．０１１秒）にて行った場合、図６に示す作動線図が得られた。対応するバルブが開命令を受けると、立ち上がり、立下りを含めるバルブ開口時間が０．０３７秒で設定される。

【0075】

隣り合う吹出口２２ａとの間で反応時間として０．００７秒のラップ時間がある。このラップ時間０．００７秒は、外径６５ｍｍで約３．５°分となり（φ６５×３．１４×３．５°／３６０°=１．９８ｍｍ）、区切り厚２ｍｍの厚さに匹敵する。つまり、壁通過中に双方への供給が可能であることがわかった。

【0076】

隣接吹出口２２ａ間でラップする時間に区切り範囲を少なくとも合わせ、さらに連結溝２２ｂを利用することで供給できない部位を乗り切ることができる。回転数を上げた場合、応答遅れを生じるが、開閉の関係は一定化しており、使用において問題はないことがわかった。

【0077】

別の実施例として、回転４００ｒｐｍの場合を図７に示す。ラップ時間は長くなっているのが見てとれる。このことから、回転数が高くなる場合、移り変わりと、供給できない領域を考慮する必要がなくなっていることがわかる。但し、バルブ応答の限界となってくる。例えば、ホーニングツール１の回転数が２００ｒｐｍを下回る条件を適用する場合には、上記開閉関係を考慮することが重要となる。

【0078】

−本実施形態の作用効果−
このように本実施形態では、複数のエア吐出部２０からワークＷを保持するワークホルダ１６又は内側回動体１５に対して周方向の所定位置から高圧エアを吐出するので、例えば、１本のホーニング砥石６により加わる押付力を打ち消すように、その反対側から吐出圧を加えることができる。このため、ワーク保持治具１０のフローティング機能を生かして精密な加工が可能となる。

【0079】

本実施形態では、隣接するエア吐出部２０を互いに連結溝２２ｂで連通させることにより、整流が生じるので、流体の吐出がない隣接する吹出口２２ａにも適度に流体を流し込んで急激にエアが流れ込むことによる悪影響が防止される。

【0080】

本実施形態では、環状体に等間隔で設ければよいのでエア吐出部２０の形成や制御が容易であり、その数を多くすることで反力制御が容易となる。

【0081】

したがって、本実施形態に係るホーニング加工機によると、ワークＷを保持するワークホルダ１６又は内側回動体１５に対して周方向の所定位置に設けたエア吐出部２０から流体を吐出するようにしたことにより、治具のフローティング機能を損なうことなく加工精度を向上させることができる。

【0082】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

【0083】

すなわち、上記実施形態では、ホーニング砥石６により加わる押付力を打ち消すよう高圧エアを吐出するようにしたが、ホーニング砥石６の押付力よりも大きい力を供給すれば過削りの状態、反対によりも小さい力を供給することにより削り残しの状態を意図的に作って真円形状ではない、所望の内径面形状とすることもできる。つまり、バルブに供給する圧力を変更することで形状をコントロール可能である。なお、隣接部位で圧力を大きく変化させることができない場合には、なだらかな形状変化を達成できる。

【0084】

上記実施例における制御は時間だけのコントロールで実施しているが、内側回動体１５やワークホルダ１６に対する変位センサーなどを上段下段に取り付け、各吹出口２２ａにけるエア吐出量の補正をリアルタイムに実施してもよい。

【0085】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0086】

１ ホーニングツール
２ 回転主軸
３ ツール本体
４ 先端
５ 貫通孔
６ ホーニング砥石
７ 砥石位置検出用スイッチ
１０ ワーク保持治具
１１ 治具ベース
１１ａ 下方開口
１１ｂ 底板
１１ｃ 第１側板
１１ｄ 第２側板
１２ 第１水平軸
１２ａ 第１ブッシュ
１２ｂ 第２ブッシュ
１３ 外側回動体
１３ａ 第１貫通孔
１３ｂ 第２貫通孔
１３ｃ ピン
１４ 第２水平軸
１５ 内側回動体
１５ａ 内側貫通孔
１５ｂ ピン
１６ ワークホルダ
１６ａ 取付ボルト
１６ｂ 蓋部材
２０ エア吐出部（流体吐出部）
２１ 第１外側環状体
２１ａ 固定用ネジ
２１ｂ エア供給口
２２ 第１内側環状体
２２ａ 吹出口
２２ｂ 連結溝
２３ コネクタ部
２４ 第２外側環状体
２５ 第２内側環状体
５０ ワーク
５０ａ〜５０ｄ 第１〜第４加工面
５１ 被加工穴
Ｐ１〜Ｐ８ 上側吹出部
Ｐ９〜Ｐ１６ 下側吹出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】