ホーニング加工方法
【課題】 内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うこと。
【解決手段】 本発明のホーニング加工方法は、ヘッド周面１ａにて出退動可能な砥石４を有するホーニングヘッドＨを、ワークＷの第１ボアＢの内部にて回転駆動しつつ、砥石４を研削送り出し駆動することにより、第１ボアＢの表面を研削加工する第１工程と、この後に、第１ボアＢとは異なる初期直径を有する第２ボアＢの内部にてホーニングヘッドＨを回転駆動しつつ、砥石４を研削送り出し駆動することにより、第２ボアＢの表面を研削加工する第２工程とを含む。第１工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第１ボア表面および砥石先端の間の第１開始距離と、第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボア表面および砥石先端の間の第２開始距離とは、異なる。
【解決手段】 本発明のホーニング加工方法は、ヘッド周面１ａにて出退動可能な砥石４を有するホーニングヘッドＨを、ワークＷの第１ボアＢの内部にて回転駆動しつつ、砥石４を研削送り出し駆動することにより、第１ボアＢの表面を研削加工する第１工程と、この後に、第１ボアＢとは異なる初期直径を有する第２ボアＢの内部にてホーニングヘッドＨを回転駆動しつつ、砥石４を研削送り出し駆動することにより、第２ボアＢの表面を研削加工する第２工程とを含む。第１工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第１ボア表面および砥石先端の間の第１開始距離と、第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボア表面および砥石先端の間の第２開始距離とは、異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンブロックに形成されたシリンダボアの表面仕上げに利用することのできる、ホーニング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中ぐり盤などを使用してボアが粗形成された金属ワークについては、当該ボアにおいて高精度な内径寸法や良好な表面粗さを達成すべく、ボア表面に研削仕上げが施される場合がある。例えばエンジンブロックに形成されるシリンダボアでは、内径寸法について求められる精度が特に厳しく、一般に、研削仕上げとしてホーニング加工が施される。ホーニング加工において使用されるホーニング加工機は、ヘッド周面から所望の長さ砥石を送り出すことが可能な円柱状のホーニングヘッドを備え、このホーニングヘッドをボア内にて回転駆動しつつ砥石を送り出すことにより、ボア表面のホーニング加工を行う。このようなホーニング加工技術については、例えば下記の特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２６４６０号公報
【特許文献２】特開平９−８５６２３号公報
【０００４】
シリンダボアの表面に対するホーニング加工は、エンジンブロックの製造ラインにおいて行われる。具体的には、エンジンブロックの製造ラインに付設されたホーニング加工機により、当該ラインを流れる複数のエンジンブロックのシリンダボアに対してホーニング加工が順次施される。従来のホーニング加工技術においては、ホーニング加工機のホーニングヘッドは、研削仕上げの対象であるシリンダボアの内径に応じて、当該内径よりも僅かに小さな外径を有するように設計される。したがって、研削仕上げ対象の複数のシリンダボアにおいて内径の異なるものが存在する場合には、従来の技術によると、当該内径ごとに外径が設計された複数のホーニングヘッドを用意する必要がある。
【０００５】
単一のエンジンブロック製造ラインにおいて、内径の異なる複数のシリンダボアに対するホーニング加工が要求される場合には、例えば、外径の異なる複数のホーニングヘッドを単一のホーニング加工機に具備し、製造ライン上のホーニング加工工程にて、加工対象ボアの内径に応じた外径を有するホーニングヘッドに適宜切り替えて、各シリンダボアについてホーニング加工を行うという手法を採用し得る。しかしながら、この場合、ホーニング加工機において、ホーニングヘッドを切り替えるためのＡＴＣ機構が必要となってしまう。
【０００６】
単一のエンジンブロック製造ラインにおいて、内径の異なる複数のシリンダボアに対するホーニング加工が要求される場合には、或は、ホーニングヘッドの外径が異なる複数のホーニング加工機を単一の製造ラインに常設し、各シリンダボアについて、対応する外径のホーニングヘッドを有する加工機にてホーニング加工を行うという手法を採用し得る。しかしながら、この場合、単一のエンジンブロック製造ラインにおいて、複数のホーニング加工機が必要となってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができる方法を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面により提供されるホーニング加工方法は、第１工程およびその後の第２工程を含む。第１工程では、ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドをワークの第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第１ボアの表面を研削加工する。第２工程では、第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にてホーニングヘッドを回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第２ボアの表面を研削加工する。本方法では、第１工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第１ボアの表面と砥石の先端との間の第１開始距離、および、第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボアの表面と砥石の先端との間の第２開始距離は、異なる。本発明において、ホーニングヘッドの回転駆動とは、ヘッド周面を側面として有する円柱状のホーニングヘッドを、理想的には当該円柱の回転対称軸まわりに回転させるための駆動をいう。また、本発明において、砥石の研削送り出し駆動とは、ボアが所定の仕上がり内径を有するようになるまで（即ち、ボア表面の研削仕上げ終了するまで）、ヘッド周面にて出退動可能な砥石のヘッド周面からの延出長さを調節するための駆動をいい、送り出し速度や送り出し長さ等が各段階について予め設定された複数の連続する段階からなる。
【０００９】
このような構成のホーニング加工方法によると、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができる。
【００１０】
ホーニング加工においては、ボアが形成されているワークのボア表面に対する加工（研削加工）ごとに、ホーニングヘッドの砥石は研磨され、当該砥石の先端面は、研削仕上げされたボア表面に対応した形状となる。具体的には、各ホーニング加工終了時における砥石の先端面は、研削仕上げされたボア表面の曲率（ボア横断面に現れる円の曲率）に対応した曲率を有することとなる。また、一般に、ホーニング加工の前後でのボア径の変化量は当該ボア径に対して極めて小さいので、ホーニング加工の前後において、ボア表面の曲率は実際上不変とみなし得る。したがって、同一内径の複数のボアに対して単一のホーニングヘッドを用いてホーニング加工を順次行う場合には、各加工開始時におけるボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係は略同一である。具体的には、加工開始時におけるボア表面と砥石先端面は、例えば図７に示すように、毎回、略平行である（図７には、ボア横断面の一部と、ボア表面に対向する砥石の部分断面とを表し、ボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を模式的に示す。図８，９においても同様である）。この場合、当該複数のホーニング加工にわたって、同一条件の研削送り出し駆動を同一の開始距離（研削送り出し駆動開始時のボア表面と砥石先端面の間の距離）から始動することにより、当該複数のボアについて均質な仕上がりを達成することができる。
【００１１】
しかしながら、単一のホーニングヘッドを用いて行う複数のホーニング加工において、内径の異なるボアへと加工対象ボア種が変更される場合、変更前後の両ホーニング加工の加工開始時におけるボア表面および砥石先端面の形状的な相対関係は異なる。
【００１２】
例えば、ボア径φ１の所定数のボアＸ１に対してホーニング加工を施した後、ボア径φ２（＜φ１）のボアＸ２に加工対象ボア種が変更される場合、変更直前のボアＸ１に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図８（ａ）に示すように平行であるのに対し、変更直後のボアＸ２に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図８（ｂ）に示すように平行でない。図８（ｂ）に示す砥石Ｈ’の先端面は、ボアＸ２の表面よりも有意に小さな曲率を有する。このような砥石Ｈ’をボア表面に向けて研削送り出し駆動すると、まず、図８（ｃ）に示すようにボア表面に対して砥石Ｈ’の角部のみが当接してしまう。
【００１３】
また、例えば、ボア径φ３の所定数のボアＸ３に対してホーニング加工を施した後、ボア径φ４（＞φ３）のボアＸ４に加工対象ボア種が変更される場合、変更直前のボアＸ３に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図９（ａ）に示すように平行であるのに対し、変更直後のボアＸ４に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図９（ｂ）に示すように平行でない。図９（ｂ）に示す砥石Ｈ’の先端面は、ボアＸ４の表面よりも有意に大きな曲率を有する。このような砥石Ｈ’をボア表面に向けて研削送り出し駆動すると、まず、図９（ｃ）に示すように砥石Ｈ’の先端面の中央線のみがボア表面に当接してしまう。
【００１４】
ホーニング加工においては、砥石がボア表面に接触し始める際の当接態様が、最終的なボア表面の仕上がり状態に多大な影響を及ぼす。そのため、図８や図９に示すように、異なる内径を有するボアへと加工対象ボア種が変更される場合、当該変更の前後の両ホーニング加工において同一の開始距離から同一の研削送り出し駆動を開始すると、当該変更の前後の両ボアについて均質な表面仕上がり状態を達成することができない場合が多い。例えば、研削送り出し駆動の各段階に含まれる諸条件（送り出し距離，送り出し速度など）や開始距離を、変更前のボア種に応じて設定する場合には、変更直後のボアについて良好な表面仕上がり状態を得ることができないことが多い。
【００１５】
これに対し、本発明の第１の側面によると、異なる内径のボアへの加工対象ボア種の変更の前後の両ホーニング加工において異なる開始距離を採用することにより、当該変更に対して適切に対応することができる。
【００１６】
研削送り出し駆動は、上述のように、送り出し速度や送り出し長さの異なる複数の段階からなり、一般に、第１段階の送り出し速度が、最も高速に、即ち最も粗削り条件に、設定される。また、研削送り出し駆動ないしその第１段階は、砥石がボア表面から所定距離（開始距離）離れた箇所に位置する状態で開始され、且つ、当該第１段階の送り出し長さは、駆動開始位置から一定の長さで開始距離より長い値に設定される。すなわち、砥石は、第１段階の途中でボア表面に初めて研削当接することとなる。本発明の第１の側面では、異なる内径のボアへの加工対象ボア種の変更に応じてホーニング加工における開始距離を適宜変更することにより、第１段階での研削量（最も粗削り条件での研削量）を調節することができる。第１段階研削量の調節により、ボア表面に対する砥石の初めての研削当接の態様の相違を抑制ないし吸収して、ボア表面の最終的な仕上がり状態を調整することができる。このようにして、本発明の第１の側面によると、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができるのである。
【００１７】
本発明の第２の側面により提供されるホーニング加工方法は、第１作業およびその後の第２作業を含む。第１作業では、ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドをワークの第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第１ボアの表面を研削加工する第１工程を、複数の第１ボアについて順次行う。第２作業では、第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にてホーニングヘッドを回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第２ボアの表面を研削加工する第２工程を、複数の第２ボアについて順次行う。本方法では、第１工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第１ボアの表面と砥石の先端との間の第１開始距離、および、第２作業における初めから少なくとも１つの第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボアの表面と砥石の先端との間の第２開始距離は、異なる。加えて、第２作業における残りの第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボアの表面と砥石の先端との間の第３開始距離、および、第２開始距離は、異なる。
【００１８】
このような構成のホーニング加工方法は、上述の第１の側面に係る構成を含む。したがって、本発明の第２の側面によっても、当該第１の側面に関して上述した効果が奏される。
【００１９】
本発明の第２の側面において、好ましくは、第１開始距離と第３開始距離とは同一とする。上述のように、第２作業における初めから所定数の第２ボアについては、第２開始距離から送り出し駆動を開始し、その後の残りの第２ボアについては、当該第２開始距離とは異なる第３開始距離から送り出し駆動を開始する。このような第３開始距離については、第１開始距離と同一に設定するのが好ましい場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明に係るホーニング加工方法を実施するのに使用することのできるホーニングヘッドＨの部分断面図であり、図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。ホーニングヘッドＨは、所定のホーニング加工機（図示せず）に備え付けられており、ヘッド本体１と、スピンドル２（一部省略）と、シュー３と、砥石４と、テーパコーン５と、ロッド６（一部省略）とを備える。
【００２１】
ヘッド本体１は、周面１ａを有し、且つ、内部にコーン収容室１ｂおよび複数のスリット１ｃを有する。複数のスリット１ｃは、図２によく表れているように、周面１ａおよびコーン収容室１ｂにて開口し、ヘッド本体１の周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット１ｃには、シュー３が配設されており、各シュー３の外方端部には、所定材料よりなる砥石４が固定されている。テーパコーン５は、所定のテーパ面５ａを有し、ヘッド本体１のコーン収容室１ｂに収容されている。シュー３の内方端部は、図１に示すように、テーパコーン５のテーパ面５ａに平行なテーパ形状を有する。テーパコーン５は、所定の弾性部材の作用により、図１における下方に向けて付勢されており、且つ、各シュー３は、所定の弾性部材の作用により、ヘッド本体１の径方向に沿って内側に向けて付勢されている。そのため、テーパコーン５のテーパ面５ａとシュー３の内方端部とは、当接状態が維持される。
【００２２】
スピンドル２は、その一端側においてヘッド本体１と連結されており、内部にロッド６が配設されている。スピンドル２の他端側は、ホーニングヘッドＨを図１の上下方向に並進駆動させるための第１シリンダ（図示せず）、および、ホーニングヘッドＨを回転駆動するためのモータ（図示せず）に、連結されている。これら第１シリンダおよびモータは、各々独立にホーニングヘッドＨを駆動することができるように当該スピンドル２に連結されている。スピンドル２内のロッド６の一端部は、スピンドル２からヘッド本体１に延出し、テーパコーン５に固定されている。ロッド６の図示しない他端部は、ロッド６を介してテーパコーン５を図１の上下方向に並進駆動するための、スピンドル２内に配設された第２シリンダ（図示せず）に連結されている。
【００２３】
ホーニングヘッドＨは、加工対象のボアの内径を定寸するための定寸手段（図示せず）を更に有する。当該定寸手段は、例えば、エアゲージよりなり、ヘッド表面（周面１ａ）とボア表面との間に空気を噴き出すように構成され、且つ、当該空気の背圧を計測することによりヘッド表面からボア表面までの距離ないしボア径を測定し得るように構成されている。また、ホーニング加工機は、このような定寸手段により得られる値に基づいて、砥石４の後述の動作を適宜補正できるように構成されている。
【００２４】
このようなホーニングヘッドＨは、上述の第１シリンダが稼働することにより、図１の上下方向に並進移動し、上述のモータが稼働することにより、回転軸心Ｙまわりに回転する。また、ホーニングヘッドＨにおいては、上述の第２シリンダが稼働してロッド６を図１の下方に移動させると、テーパコーン５が下方に移動し、これに伴いシュー３がヘッド径方向に沿って外方に移動する。その結果、砥石４が周面１ａから所定長さ送り出されることとなる。周面１ａからの送り出し長さが、全ての砥石４において理想的には同一となるように構成されている。また、当該送り出し長さについては、第２シリンダによるロッド６の移動量を調節することにより所望に調節することができるように構成されている。ホーニング加工機は、上述のホーニングヘッドＨの駆動（並進移動，回転）、ならびに砥石４の駆動（送り出し）を制御するための複数または単一の制御部（図示せず）を具備する。
【００２５】
本発明に係るホーニング加工方法は、例えば以上のようなホーニングヘッドＨを具備するホーニング加工機を使用して、例えば、自動車エンジンのシリンダブロックの製造ラインにて実施することができる。本実施形態では、所定の製造ラインにおいて、例えば図３に示すようなシリンダブロックＷが複数順次移送されているものとする。シリンダブロックＷには、本実施形態では、内径がφａのボアＢａ、または、内径がφｂ（＜φａ）のボアＢｂがボアＢとして形成されており、当該製造ライン上を移送されて順次ホーニング加工に付されるシリンダブロックＷのボアＢとしては、これら２種類のボアＢａ，Ｂｂが混在しているものとする。例えば、製造ライン上において、全てのボアＢがボアＢａであるシリンダブロックＷが所定数連続する後に、全てのボアＢがボアＢｂであるシリンダブロックＷが所定数連続して移送される。或は、全てのボアＢがボアＢａであるシリンダブロックＷと、全てのボアＢがボアＢｂであるシリンダブロックＷとが、交互に移送される。或は、ボアＢａとボアＢｂが交互に形成されたシリンダブロックＷが連続して移送されてもよい。
【００２６】
ホーニングヘッドＨを具備するホーニング加工機の作業領域に至ったシリンダブロックＷは、当該作業領域にて、順次、本発明に係るホーニング加工方法に基づいてホーニング加工が施される。図４は、ボアＢごとのホーニング加工のフローチャートを表す。
【００２７】
ボアＢごとのホーニング加工作業においては、まず、ステップＳ１にて、ボアＢ内にホーニングヘッドＨを送入する。このとき、砥石４は、ヘッド本体１の周面１ａから僅かに延出した待機状態または退避した待機状態にある。次に、ステップＳ２にて、砥石４を所定の開始位置まで送り出す。具体的には、砥石４を、待機状態の位置から、研削送り出し駆動を開始するための位置まで急速に送り出し、周面１ａから所定長さ延出させる。この急速送り出しにおいて砥石４が送り出される速度は例えば１１００φμｍ／ｓである（φμｍは、ホーニングヘッドＨの直径方向全体における広がり量を表し、一の砥石４におけるμｍで表される変移量の２倍に相当する）。次に、ステップＳ３にて、砥石４の研削送り出し駆動を開始する。研削送り出し駆動は、砥石４を、所定の開始位置から、ボア表面の研削仕上げを終了する位置まで送り出す駆動であり、複数の段階からなる。本実施形態では、砥石４は、研削送り出し駆動において、準急送り、第１粗送り、第２粗送り、第１仕上げ送り、および第２仕上げ送りが順次行われ、ボア表面の研削仕上げを達成する。このような研削送り出し駆動では、段階が進むほどに送り出し速度が低く設定されている。砥石４の研削送り出し駆動を終了して研削仕上げを終えた後、加工対象のボアＢを替えて上述のステップＳ１からステップＳ３が繰返される。
【００２８】
加工前のボア表面と砥石先端面が例えば図７に示すように略平行に配向し得る場合（例えば、複数のボアＢにわたって順次行われる本ホーニング加工作業において、前回のホーニング加工と同種のボアＢ〔前回の加工対象と同一の内径を有するボアＢ〕に対してホーニング加工を行う場合）、ステップＳ２では、砥石４は、図５（ａ）に示すような標準開始位置Ｐ0まで急速送りで送り出され、ステップＳ３では、砥石４は、図６に示すような送り出し速度および送り出し長さに設定された標準駆動条件で、図５（ａ）に示すように研削送り出し駆動される（図６に示す条件は一例であり、他の駆動条件を採用してもよい）。ホーニング加工機の具備する所定の制御部は、当該標準駆動条件が予め設定された所定のプログラムに基づいて研削送り出し駆動を制御するように構成されている。また、砥石４による研削中には、上述の定寸手段が機能して加工途中のボア径ないし研削量が常時的に測定され、各段階開始時の測定値が、最終的な仕上がり内径を基準として想定される値から逸脱している場合には、当該送り出し段階に設定されている送り出し長さが調節され、研削送り出し駆動は補正される。
【００２９】
標準駆動条件および標準開始位置Ｐ0は、加工前のボア表面と砥石先端面が図７に示すように略平行である場合のホーニング加工において、ボア表面や砥石の構成材料、仕上がりボア表面の表面粗さ、単一のホーニング加工作業に要する時間などを考慮して理想的には最適化され、予め設定された条件である。このような条件において砥石４がボア表面を研削し始めるのは、研削送り出し駆動の最初の準急送り段階での途中である。すなわち、標準開始位置Ｐ0にある砥石４の先端面と、未だ研削加工を受けていない研削対象のボアＢの表面との離隔距離を標準開始距離Ｒ0とすると、準急送り段階での砥石４による研削量は、当該準急送り段階の送り長さと標準開始距離Ｒ0の差に相当する。
【００３０】
加工前のボア表面と砥石先端面が例えば図１０（ａ）に示すように非平行に配向する場合（複数のボアＢにわたって順次行われる本ホーニング加工作業において、相対的に大径の複数のボアＢａについてホーニング加工を行った後に、相対的に小径のボアＢｂに対してホーニング加工を開始する場合）、ステップＳ２では、砥石４は、図５（ｂ）に示すような開始位置Ｐ1まで、または、図５（ｃ）に示すような開始位置Ｐ2まで、急速送りで送り出される。そして、ステップＳ３では、砥石４は、まず、研削送り出し駆動の第１段階の準急送りの条件で駆動される。
【００３１】
開始位置Ｐ1にある場合の砥石４の先端面と、未だ研削加工を受けていない研削対象のボアＢの表面との離隔距離を開始距離Ｒ1とすると、開始距離Ｒ1は標準開始距離Ｒ0より短い。したがって、開始位置Ｐ1から研削送り出し駆動が開始される場合、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動が開始される場合よりも、図５（ｂ）に表れているように、準急送り段階での研削量は多い。そのため、準急送り段階終了時ないし第１粗送り段階開始時において上述の定寸手段により得られるボア径ないし研削量に関する測定値に基づき、準急送り段階の次の第１粗送り段階での送り長さは補正される。具体的には、最終的な仕上がり内径を基準として想定される第１粗送り段階終了位置にて、第１粗送り段階が終了するように、本研削送り出し駆動においては当該第１粗送り段階の送り長さは短縮される。このようにして送り出し長さが補正された第１粗送り段階の後、以降の段階が順次行われ、ボアＢが研削仕上げされる。
【００３２】
一方、開始位置Ｐ2にある場合の砥石４の先端面と、未だ研削加工を受けていない研削対象のボアＢの表面との離隔距離を開始距離Ｒ2とすると、開始距離Ｒ2は標準開始距離Ｒ0より長い。したがって、開始位置Ｐ2から研削送り出し駆動が開始される場合、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動が開始される場合よりも、図５（ｃ）に示すように、準急送り段階での研削量は少ない。そのため、準急送り段階終了時ないし第１粗送り段階開始時において定寸手段により得られるボア径ないし研削量に関する測定値に基づき、準急送り段階の次の第１粗送り段階での送り長さは補正される。具体的には、最終的な仕上がり内径を基準として想定される第１粗送り段階終了位置にて、第１粗送り段階が終了するように、本研削送り出し駆動においては当該第１粗送り段階の送り長さは延長される。このようにして送り出し長さが補正された第１粗送り段階の後、以降の段階が順次行われ、ボアＢが研削仕上げされる。
【００３３】
上述のように、加工前におけるボア表面と砥石先端面が図１０（ａ）に示すように非平行である場合には、研削送り出し駆動が開始する時の砥石先端面の位置としては、標準開始位置Ｐ0とは異なる開始位置Ｐ1または開始位置Ｐ2が採用される。標準開始位置Ｐ0からの開始位置Ｐ1，Ｐ2への補正の程度、ならびに、前方へ補正された開始位置Ｐ1および後方へ補正された開始位置Ｐ2のいずれを採用するかは、加工前のボア表面と砥石先端面の形状的な相対関係、ボア表面や砥石の構成材料、仕上がりボア表面の表面粗さ、単一のホーニング加工作業に要する時間などを考慮して理想的には最適化され、予め設定される。
【００３４】
加工前のボア表面と砥石先端面が例えば図１０（ｂ）に示すように非平行に配向する場合（複数のボアＢにわたって順次行われる本ホーニング加工作業において、相対的に小径の複数のボアＢｂについてホーニング加工を行った後に、相対的に大径のボアＢａに対してホーニング加工を開始する場合）、ステップＳ２では、砥石４は、図５（ｄ）に示すような開始位置Ｐ3まで、または、図５（ｅ）に示すような開始位置Ｐ4まで、急速送りで送り出される。そして、ステップＳ３では、砥石４は、第１粗送り段階の送り出し長さが調節される補正を伴う研削送り出し駆動が実行される。具体的には、加工前のボア表面と砥石先端面が図１０（ａ）に示すように非平行に配向する場合に関して上述したのと同様である。標準開始位置Ｐ0からの開始位置Ｐ3，Ｐ4への補正の程度、ならびに、前方へ補正された開始位置Ｐ3および後方へ補正された開始位置Ｐ4のいずれを採用するかは、加工前のボア表面と砥石先端面の形状的な相対関係、ボア表面や砥石の構成材料、仕上がりボア表面の表面粗さ、単一のホーニング加工作業に要する時間などを考慮して理想的には最適化され、予め設定される。
【００３５】
本発明において、開始位置Ｐ1，Ｐ3から砥石４の研削送り出し駆動を開始して、準急送り段階での研削量を相対的に大きくすることは、単一ホーンニング加工に要する時間（サイクルタイム）を短くするうえで好適である傾向がある。また、開始位置Ｐ2，Ｐ4から砥石４の研削送り出し駆動を開始して、準急送り段階での研削量を相対的に小さくすることは、表面粗さ（例えばＲｚの値）を相対的に小さくするうえで好適である傾向がある。
【００３６】
以上のように、本発明によると、砥石４の研削送り出し駆動開始時の開始位置ないし開始距離を変化させることにより、加工対象であるボアＢの内径の変更に対して適切に対応することができる。例えば、研削送り出し駆動の第１段階（準急送り）における送り出し速度をボア径の変化に応じて変更しなくとも、開始距離の変更のみにより、ボアＢの仕上がり表面について、面性状の調整が可能となる。したがって、本発明によると、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができるのである。
【００３７】
本発明における研削送り出し駆動については、第２仕上げ送り段階の後にスパークアウト段階を付加してもよい。スパークアウト段階では、所定の速度で砥石４を所定長さ後退させる。ボア表面に対する砥石による所定期間の押圧を伴うホーニング加工においては、ボアが形成されているワークが当該押圧力に起因して圧縮される場合がある。この場合、当該押圧力を解除すると、それまで押圧力を受けていたボア表面が収縮してボア径が小さくなる傾向にある。スパークアウト段階では、砥石４を徐々に後退させることにより、ボア表面の圧縮状態を次第に解除しつつ当該ボア表面を研削する。
【００３８】
複数のボアＢにわたって順次行われるホーニング加工作業においては、前回のホーニング加工と同種のボアＢ〔前回の加工対象と同一の内径を有するボア〕に対してホーニング加工を行う場合であっても、加工前の当該ボア表面と砥石先端面が平行には配向しない場合がある。小数回（例えば１回）のホーニング加工では、砥石４の先端面がボアＢの仕上がり表面に合致する形状にまで研磨変形しない場合があるからである。本発明においては、このような場合には、複数のボアＢにわたって順次行われるホーニング加工作業において前回のホーニング加工と同種のボアＢに対してホーニング加工を行う場合であっても、上述のような、開始位置Ｐ1〜Ｐ4から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を採用する。そして、加工前のボア表面と砥石先端面が図７に示すように平行または略平行に配向し得る状態となった後、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を採用する。例えば、開始位置Ｐ1から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を数回のホーニング加工にて採用し、この後、数回のホーニング加工ごとに、開始位置をＰ1からＰ0に順次近接させ、加工前のボア表面と砥石先端面が図７に示すように平行または略平行に配向し得る状態となった後、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を採用する。
【００３９】
また、本発明は、２種のボアＢ（ボアＢａ，Ｂｂ）に対するホーニング加工のみならず、３種以上のより多数種のボアを順次ホーニング加工する際にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るホーニング加工方法を実施するのに使用することのできるホーニングヘッドの部分断面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】加工対象であるボアを有するシリンダブロックの一例を表す。
【図４】ボアごとのホーニング加工のフローチャートを表す。
【図５】研削送り出し駆動の態様を模式的に表す。
【図６】標準駆動プログラムにて設定される各送り出し段階の条件の一例を示す。
【図７】同一内径の複数のボアに対して単一のホーニングヘッドを用いてホーニング加工を順次行う場合における、各加工開始時のボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を表す。
【図８】内径の小さなボアへと加工対象ボア種が変更される場合における、変更前後の両加工開始時のボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を表す。
【図９】内径の大きなボアへと加工対象ボア種が変更される場合における、変更前後の両加工開始時のボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を表す。
【図１０】加工前のボア表面と砥石先端面が非平行である場合の例を表す。
【符号の説明】
【００４１】
Ｈ ホーニングヘッド
１ ヘッド本体
１ａ 周面
１ｃ スリット
２ スピンドル
３ シュー
４ 砥石
５ テーパコーン
６ ロッド
Ｂ，Ｂａ，Ｂｂ ボア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンブロックに形成されたシリンダボアの表面仕上げに利用することのできる、ホーニング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中ぐり盤などを使用してボアが粗形成された金属ワークについては、当該ボアにおいて高精度な内径寸法や良好な表面粗さを達成すべく、ボア表面に研削仕上げが施される場合がある。例えばエンジンブロックに形成されるシリンダボアでは、内径寸法について求められる精度が特に厳しく、一般に、研削仕上げとしてホーニング加工が施される。ホーニング加工において使用されるホーニング加工機は、ヘッド周面から所望の長さ砥石を送り出すことが可能な円柱状のホーニングヘッドを備え、このホーニングヘッドをボア内にて回転駆動しつつ砥石を送り出すことにより、ボア表面のホーニング加工を行う。このようなホーニング加工技術については、例えば下記の特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２６４６０号公報
【特許文献２】特開平９−８５６２３号公報
【０００４】
シリンダボアの表面に対するホーニング加工は、エンジンブロックの製造ラインにおいて行われる。具体的には、エンジンブロックの製造ラインに付設されたホーニング加工機により、当該ラインを流れる複数のエンジンブロックのシリンダボアに対してホーニング加工が順次施される。従来のホーニング加工技術においては、ホーニング加工機のホーニングヘッドは、研削仕上げの対象であるシリンダボアの内径に応じて、当該内径よりも僅かに小さな外径を有するように設計される。したがって、研削仕上げ対象の複数のシリンダボアにおいて内径の異なるものが存在する場合には、従来の技術によると、当該内径ごとに外径が設計された複数のホーニングヘッドを用意する必要がある。
【０００５】
単一のエンジンブロック製造ラインにおいて、内径の異なる複数のシリンダボアに対するホーニング加工が要求される場合には、例えば、外径の異なる複数のホーニングヘッドを単一のホーニング加工機に具備し、製造ライン上のホーニング加工工程にて、加工対象ボアの内径に応じた外径を有するホーニングヘッドに適宜切り替えて、各シリンダボアについてホーニング加工を行うという手法を採用し得る。しかしながら、この場合、ホーニング加工機において、ホーニングヘッドを切り替えるためのＡＴＣ機構が必要となってしまう。
【０００６】
単一のエンジンブロック製造ラインにおいて、内径の異なる複数のシリンダボアに対するホーニング加工が要求される場合には、或は、ホーニングヘッドの外径が異なる複数のホーニング加工機を単一の製造ラインに常設し、各シリンダボアについて、対応する外径のホーニングヘッドを有する加工機にてホーニング加工を行うという手法を採用し得る。しかしながら、この場合、単一のエンジンブロック製造ラインにおいて、複数のホーニング加工機が必要となってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができる方法を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面により提供されるホーニング加工方法は、第１工程およびその後の第２工程を含む。第１工程では、ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドをワークの第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第１ボアの表面を研削加工する。第２工程では、第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にてホーニングヘッドを回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第２ボアの表面を研削加工する。本方法では、第１工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第１ボアの表面と砥石の先端との間の第１開始距離、および、第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボアの表面と砥石の先端との間の第２開始距離は、異なる。本発明において、ホーニングヘッドの回転駆動とは、ヘッド周面を側面として有する円柱状のホーニングヘッドを、理想的には当該円柱の回転対称軸まわりに回転させるための駆動をいう。また、本発明において、砥石の研削送り出し駆動とは、ボアが所定の仕上がり内径を有するようになるまで（即ち、ボア表面の研削仕上げ終了するまで）、ヘッド周面にて出退動可能な砥石のヘッド周面からの延出長さを調節するための駆動をいい、送り出し速度や送り出し長さ等が各段階について予め設定された複数の連続する段階からなる。
【０００９】
このような構成のホーニング加工方法によると、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができる。
【００１０】
ホーニング加工においては、ボアが形成されているワークのボア表面に対する加工（研削加工）ごとに、ホーニングヘッドの砥石は研磨され、当該砥石の先端面は、研削仕上げされたボア表面に対応した形状となる。具体的には、各ホーニング加工終了時における砥石の先端面は、研削仕上げされたボア表面の曲率（ボア横断面に現れる円の曲率）に対応した曲率を有することとなる。また、一般に、ホーニング加工の前後でのボア径の変化量は当該ボア径に対して極めて小さいので、ホーニング加工の前後において、ボア表面の曲率は実際上不変とみなし得る。したがって、同一内径の複数のボアに対して単一のホーニングヘッドを用いてホーニング加工を順次行う場合には、各加工開始時におけるボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係は略同一である。具体的には、加工開始時におけるボア表面と砥石先端面は、例えば図７に示すように、毎回、略平行である（図７には、ボア横断面の一部と、ボア表面に対向する砥石の部分断面とを表し、ボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を模式的に示す。図８，９においても同様である）。この場合、当該複数のホーニング加工にわたって、同一条件の研削送り出し駆動を同一の開始距離（研削送り出し駆動開始時のボア表面と砥石先端面の間の距離）から始動することにより、当該複数のボアについて均質な仕上がりを達成することができる。
【００１１】
しかしながら、単一のホーニングヘッドを用いて行う複数のホーニング加工において、内径の異なるボアへと加工対象ボア種が変更される場合、変更前後の両ホーニング加工の加工開始時におけるボア表面および砥石先端面の形状的な相対関係は異なる。
【００１２】
例えば、ボア径φ１の所定数のボアＸ１に対してホーニング加工を施した後、ボア径φ２（＜φ１）のボアＸ２に加工対象ボア種が変更される場合、変更直前のボアＸ１に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図８（ａ）に示すように平行であるのに対し、変更直後のボアＸ２に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図８（ｂ）に示すように平行でない。図８（ｂ）に示す砥石Ｈ’の先端面は、ボアＸ２の表面よりも有意に小さな曲率を有する。このような砥石Ｈ’をボア表面に向けて研削送り出し駆動すると、まず、図８（ｃ）に示すようにボア表面に対して砥石Ｈ’の角部のみが当接してしまう。
【００１３】
また、例えば、ボア径φ３の所定数のボアＸ３に対してホーニング加工を施した後、ボア径φ４（＞φ３）のボアＸ４に加工対象ボア種が変更される場合、変更直前のボアＸ３に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図９（ａ）に示すように平行であるのに対し、変更直後のボアＸ４に対する加工の開始時におけるボア表面および砥石Ｈ’の先端面は、例えば図９（ｂ）に示すように平行でない。図９（ｂ）に示す砥石Ｈ’の先端面は、ボアＸ４の表面よりも有意に大きな曲率を有する。このような砥石Ｈ’をボア表面に向けて研削送り出し駆動すると、まず、図９（ｃ）に示すように砥石Ｈ’の先端面の中央線のみがボア表面に当接してしまう。
【００１４】
ホーニング加工においては、砥石がボア表面に接触し始める際の当接態様が、最終的なボア表面の仕上がり状態に多大な影響を及ぼす。そのため、図８や図９に示すように、異なる内径を有するボアへと加工対象ボア種が変更される場合、当該変更の前後の両ホーニング加工において同一の開始距離から同一の研削送り出し駆動を開始すると、当該変更の前後の両ボアについて均質な表面仕上がり状態を達成することができない場合が多い。例えば、研削送り出し駆動の各段階に含まれる諸条件（送り出し距離，送り出し速度など）や開始距離を、変更前のボア種に応じて設定する場合には、変更直後のボアについて良好な表面仕上がり状態を得ることができないことが多い。
【００１５】
これに対し、本発明の第１の側面によると、異なる内径のボアへの加工対象ボア種の変更の前後の両ホーニング加工において異なる開始距離を採用することにより、当該変更に対して適切に対応することができる。
【００１６】
研削送り出し駆動は、上述のように、送り出し速度や送り出し長さの異なる複数の段階からなり、一般に、第１段階の送り出し速度が、最も高速に、即ち最も粗削り条件に、設定される。また、研削送り出し駆動ないしその第１段階は、砥石がボア表面から所定距離（開始距離）離れた箇所に位置する状態で開始され、且つ、当該第１段階の送り出し長さは、駆動開始位置から一定の長さで開始距離より長い値に設定される。すなわち、砥石は、第１段階の途中でボア表面に初めて研削当接することとなる。本発明の第１の側面では、異なる内径のボアへの加工対象ボア種の変更に応じてホーニング加工における開始距離を適宜変更することにより、第１段階での研削量（最も粗削り条件での研削量）を調節することができる。第１段階研削量の調節により、ボア表面に対する砥石の初めての研削当接の態様の相違を抑制ないし吸収して、ボア表面の最終的な仕上がり状態を調整することができる。このようにして、本発明の第１の側面によると、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができるのである。
【００１７】
本発明の第２の側面により提供されるホーニング加工方法は、第１作業およびその後の第２作業を含む。第１作業では、ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドをワークの第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第１ボアの表面を研削加工する第１工程を、複数の第１ボアについて順次行う。第２作業では、第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にてホーニングヘッドを回転駆動しつつ、砥石を研削送り出し駆動することにより、第２ボアの表面を研削加工する第２工程を、複数の第２ボアについて順次行う。本方法では、第１工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第１ボアの表面と砥石の先端との間の第１開始距離、および、第２作業における初めから少なくとも１つの第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボアの表面と砥石の先端との間の第２開始距離は、異なる。加えて、第２作業における残りの第２工程において研削送り出し駆動を開始する時の、第２ボアの表面と砥石の先端との間の第３開始距離、および、第２開始距離は、異なる。
【００１８】
このような構成のホーニング加工方法は、上述の第１の側面に係る構成を含む。したがって、本発明の第２の側面によっても、当該第１の側面に関して上述した効果が奏される。
【００１９】
本発明の第２の側面において、好ましくは、第１開始距離と第３開始距離とは同一とする。上述のように、第２作業における初めから所定数の第２ボアについては、第２開始距離から送り出し駆動を開始し、その後の残りの第２ボアについては、当該第２開始距離とは異なる第３開始距離から送り出し駆動を開始する。このような第３開始距離については、第１開始距離と同一に設定するのが好ましい場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明に係るホーニング加工方法を実施するのに使用することのできるホーニングヘッドＨの部分断面図であり、図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。ホーニングヘッドＨは、所定のホーニング加工機（図示せず）に備え付けられており、ヘッド本体１と、スピンドル２（一部省略）と、シュー３と、砥石４と、テーパコーン５と、ロッド６（一部省略）とを備える。
【００２１】
ヘッド本体１は、周面１ａを有し、且つ、内部にコーン収容室１ｂおよび複数のスリット１ｃを有する。複数のスリット１ｃは、図２によく表れているように、周面１ａおよびコーン収容室１ｂにて開口し、ヘッド本体１の周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット１ｃには、シュー３が配設されており、各シュー３の外方端部には、所定材料よりなる砥石４が固定されている。テーパコーン５は、所定のテーパ面５ａを有し、ヘッド本体１のコーン収容室１ｂに収容されている。シュー３の内方端部は、図１に示すように、テーパコーン５のテーパ面５ａに平行なテーパ形状を有する。テーパコーン５は、所定の弾性部材の作用により、図１における下方に向けて付勢されており、且つ、各シュー３は、所定の弾性部材の作用により、ヘッド本体１の径方向に沿って内側に向けて付勢されている。そのため、テーパコーン５のテーパ面５ａとシュー３の内方端部とは、当接状態が維持される。
【００２２】
スピンドル２は、その一端側においてヘッド本体１と連結されており、内部にロッド６が配設されている。スピンドル２の他端側は、ホーニングヘッドＨを図１の上下方向に並進駆動させるための第１シリンダ（図示せず）、および、ホーニングヘッドＨを回転駆動するためのモータ（図示せず）に、連結されている。これら第１シリンダおよびモータは、各々独立にホーニングヘッドＨを駆動することができるように当該スピンドル２に連結されている。スピンドル２内のロッド６の一端部は、スピンドル２からヘッド本体１に延出し、テーパコーン５に固定されている。ロッド６の図示しない他端部は、ロッド６を介してテーパコーン５を図１の上下方向に並進駆動するための、スピンドル２内に配設された第２シリンダ（図示せず）に連結されている。
【００２３】
ホーニングヘッドＨは、加工対象のボアの内径を定寸するための定寸手段（図示せず）を更に有する。当該定寸手段は、例えば、エアゲージよりなり、ヘッド表面（周面１ａ）とボア表面との間に空気を噴き出すように構成され、且つ、当該空気の背圧を計測することによりヘッド表面からボア表面までの距離ないしボア径を測定し得るように構成されている。また、ホーニング加工機は、このような定寸手段により得られる値に基づいて、砥石４の後述の動作を適宜補正できるように構成されている。
【００２４】
このようなホーニングヘッドＨは、上述の第１シリンダが稼働することにより、図１の上下方向に並進移動し、上述のモータが稼働することにより、回転軸心Ｙまわりに回転する。また、ホーニングヘッドＨにおいては、上述の第２シリンダが稼働してロッド６を図１の下方に移動させると、テーパコーン５が下方に移動し、これに伴いシュー３がヘッド径方向に沿って外方に移動する。その結果、砥石４が周面１ａから所定長さ送り出されることとなる。周面１ａからの送り出し長さが、全ての砥石４において理想的には同一となるように構成されている。また、当該送り出し長さについては、第２シリンダによるロッド６の移動量を調節することにより所望に調節することができるように構成されている。ホーニング加工機は、上述のホーニングヘッドＨの駆動（並進移動，回転）、ならびに砥石４の駆動（送り出し）を制御するための複数または単一の制御部（図示せず）を具備する。
【００２５】
本発明に係るホーニング加工方法は、例えば以上のようなホーニングヘッドＨを具備するホーニング加工機を使用して、例えば、自動車エンジンのシリンダブロックの製造ラインにて実施することができる。本実施形態では、所定の製造ラインにおいて、例えば図３に示すようなシリンダブロックＷが複数順次移送されているものとする。シリンダブロックＷには、本実施形態では、内径がφａのボアＢａ、または、内径がφｂ（＜φａ）のボアＢｂがボアＢとして形成されており、当該製造ライン上を移送されて順次ホーニング加工に付されるシリンダブロックＷのボアＢとしては、これら２種類のボアＢａ，Ｂｂが混在しているものとする。例えば、製造ライン上において、全てのボアＢがボアＢａであるシリンダブロックＷが所定数連続する後に、全てのボアＢがボアＢｂであるシリンダブロックＷが所定数連続して移送される。或は、全てのボアＢがボアＢａであるシリンダブロックＷと、全てのボアＢがボアＢｂであるシリンダブロックＷとが、交互に移送される。或は、ボアＢａとボアＢｂが交互に形成されたシリンダブロックＷが連続して移送されてもよい。
【００２６】
ホーニングヘッドＨを具備するホーニング加工機の作業領域に至ったシリンダブロックＷは、当該作業領域にて、順次、本発明に係るホーニング加工方法に基づいてホーニング加工が施される。図４は、ボアＢごとのホーニング加工のフローチャートを表す。
【００２７】
ボアＢごとのホーニング加工作業においては、まず、ステップＳ１にて、ボアＢ内にホーニングヘッドＨを送入する。このとき、砥石４は、ヘッド本体１の周面１ａから僅かに延出した待機状態または退避した待機状態にある。次に、ステップＳ２にて、砥石４を所定の開始位置まで送り出す。具体的には、砥石４を、待機状態の位置から、研削送り出し駆動を開始するための位置まで急速に送り出し、周面１ａから所定長さ延出させる。この急速送り出しにおいて砥石４が送り出される速度は例えば１１００φμｍ／ｓである（φμｍは、ホーニングヘッドＨの直径方向全体における広がり量を表し、一の砥石４におけるμｍで表される変移量の２倍に相当する）。次に、ステップＳ３にて、砥石４の研削送り出し駆動を開始する。研削送り出し駆動は、砥石４を、所定の開始位置から、ボア表面の研削仕上げを終了する位置まで送り出す駆動であり、複数の段階からなる。本実施形態では、砥石４は、研削送り出し駆動において、準急送り、第１粗送り、第２粗送り、第１仕上げ送り、および第２仕上げ送りが順次行われ、ボア表面の研削仕上げを達成する。このような研削送り出し駆動では、段階が進むほどに送り出し速度が低く設定されている。砥石４の研削送り出し駆動を終了して研削仕上げを終えた後、加工対象のボアＢを替えて上述のステップＳ１からステップＳ３が繰返される。
【００２８】
加工前のボア表面と砥石先端面が例えば図７に示すように略平行に配向し得る場合（例えば、複数のボアＢにわたって順次行われる本ホーニング加工作業において、前回のホーニング加工と同種のボアＢ〔前回の加工対象と同一の内径を有するボアＢ〕に対してホーニング加工を行う場合）、ステップＳ２では、砥石４は、図５（ａ）に示すような標準開始位置Ｐ0まで急速送りで送り出され、ステップＳ３では、砥石４は、図６に示すような送り出し速度および送り出し長さに設定された標準駆動条件で、図５（ａ）に示すように研削送り出し駆動される（図６に示す条件は一例であり、他の駆動条件を採用してもよい）。ホーニング加工機の具備する所定の制御部は、当該標準駆動条件が予め設定された所定のプログラムに基づいて研削送り出し駆動を制御するように構成されている。また、砥石４による研削中には、上述の定寸手段が機能して加工途中のボア径ないし研削量が常時的に測定され、各段階開始時の測定値が、最終的な仕上がり内径を基準として想定される値から逸脱している場合には、当該送り出し段階に設定されている送り出し長さが調節され、研削送り出し駆動は補正される。
【００２９】
標準駆動条件および標準開始位置Ｐ0は、加工前のボア表面と砥石先端面が図７に示すように略平行である場合のホーニング加工において、ボア表面や砥石の構成材料、仕上がりボア表面の表面粗さ、単一のホーニング加工作業に要する時間などを考慮して理想的には最適化され、予め設定された条件である。このような条件において砥石４がボア表面を研削し始めるのは、研削送り出し駆動の最初の準急送り段階での途中である。すなわち、標準開始位置Ｐ0にある砥石４の先端面と、未だ研削加工を受けていない研削対象のボアＢの表面との離隔距離を標準開始距離Ｒ0とすると、準急送り段階での砥石４による研削量は、当該準急送り段階の送り長さと標準開始距離Ｒ0の差に相当する。
【００３０】
加工前のボア表面と砥石先端面が例えば図１０（ａ）に示すように非平行に配向する場合（複数のボアＢにわたって順次行われる本ホーニング加工作業において、相対的に大径の複数のボアＢａについてホーニング加工を行った後に、相対的に小径のボアＢｂに対してホーニング加工を開始する場合）、ステップＳ２では、砥石４は、図５（ｂ）に示すような開始位置Ｐ1まで、または、図５（ｃ）に示すような開始位置Ｐ2まで、急速送りで送り出される。そして、ステップＳ３では、砥石４は、まず、研削送り出し駆動の第１段階の準急送りの条件で駆動される。
【００３１】
開始位置Ｐ1にある場合の砥石４の先端面と、未だ研削加工を受けていない研削対象のボアＢの表面との離隔距離を開始距離Ｒ1とすると、開始距離Ｒ1は標準開始距離Ｒ0より短い。したがって、開始位置Ｐ1から研削送り出し駆動が開始される場合、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動が開始される場合よりも、図５（ｂ）に表れているように、準急送り段階での研削量は多い。そのため、準急送り段階終了時ないし第１粗送り段階開始時において上述の定寸手段により得られるボア径ないし研削量に関する測定値に基づき、準急送り段階の次の第１粗送り段階での送り長さは補正される。具体的には、最終的な仕上がり内径を基準として想定される第１粗送り段階終了位置にて、第１粗送り段階が終了するように、本研削送り出し駆動においては当該第１粗送り段階の送り長さは短縮される。このようにして送り出し長さが補正された第１粗送り段階の後、以降の段階が順次行われ、ボアＢが研削仕上げされる。
【００３２】
一方、開始位置Ｐ2にある場合の砥石４の先端面と、未だ研削加工を受けていない研削対象のボアＢの表面との離隔距離を開始距離Ｒ2とすると、開始距離Ｒ2は標準開始距離Ｒ0より長い。したがって、開始位置Ｐ2から研削送り出し駆動が開始される場合、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動が開始される場合よりも、図５（ｃ）に示すように、準急送り段階での研削量は少ない。そのため、準急送り段階終了時ないし第１粗送り段階開始時において定寸手段により得られるボア径ないし研削量に関する測定値に基づき、準急送り段階の次の第１粗送り段階での送り長さは補正される。具体的には、最終的な仕上がり内径を基準として想定される第１粗送り段階終了位置にて、第１粗送り段階が終了するように、本研削送り出し駆動においては当該第１粗送り段階の送り長さは延長される。このようにして送り出し長さが補正された第１粗送り段階の後、以降の段階が順次行われ、ボアＢが研削仕上げされる。
【００３３】
上述のように、加工前におけるボア表面と砥石先端面が図１０（ａ）に示すように非平行である場合には、研削送り出し駆動が開始する時の砥石先端面の位置としては、標準開始位置Ｐ0とは異なる開始位置Ｐ1または開始位置Ｐ2が採用される。標準開始位置Ｐ0からの開始位置Ｐ1，Ｐ2への補正の程度、ならびに、前方へ補正された開始位置Ｐ1および後方へ補正された開始位置Ｐ2のいずれを採用するかは、加工前のボア表面と砥石先端面の形状的な相対関係、ボア表面や砥石の構成材料、仕上がりボア表面の表面粗さ、単一のホーニング加工作業に要する時間などを考慮して理想的には最適化され、予め設定される。
【００３４】
加工前のボア表面と砥石先端面が例えば図１０（ｂ）に示すように非平行に配向する場合（複数のボアＢにわたって順次行われる本ホーニング加工作業において、相対的に小径の複数のボアＢｂについてホーニング加工を行った後に、相対的に大径のボアＢａに対してホーニング加工を開始する場合）、ステップＳ２では、砥石４は、図５（ｄ）に示すような開始位置Ｐ3まで、または、図５（ｅ）に示すような開始位置Ｐ4まで、急速送りで送り出される。そして、ステップＳ３では、砥石４は、第１粗送り段階の送り出し長さが調節される補正を伴う研削送り出し駆動が実行される。具体的には、加工前のボア表面と砥石先端面が図１０（ａ）に示すように非平行に配向する場合に関して上述したのと同様である。標準開始位置Ｐ0からの開始位置Ｐ3，Ｐ4への補正の程度、ならびに、前方へ補正された開始位置Ｐ3および後方へ補正された開始位置Ｐ4のいずれを採用するかは、加工前のボア表面と砥石先端面の形状的な相対関係、ボア表面や砥石の構成材料、仕上がりボア表面の表面粗さ、単一のホーニング加工作業に要する時間などを考慮して理想的には最適化され、予め設定される。
【００３５】
本発明において、開始位置Ｐ1，Ｐ3から砥石４の研削送り出し駆動を開始して、準急送り段階での研削量を相対的に大きくすることは、単一ホーンニング加工に要する時間（サイクルタイム）を短くするうえで好適である傾向がある。また、開始位置Ｐ2，Ｐ4から砥石４の研削送り出し駆動を開始して、準急送り段階での研削量を相対的に小さくすることは、表面粗さ（例えばＲｚの値）を相対的に小さくするうえで好適である傾向がある。
【００３６】
以上のように、本発明によると、砥石４の研削送り出し駆動開始時の開始位置ないし開始距離を変化させることにより、加工対象であるボアＢの内径の変更に対して適切に対応することができる。例えば、研削送り出し駆動の第１段階（準急送り）における送り出し速度をボア径の変化に応じて変更しなくとも、開始距離の変更のみにより、ボアＢの仕上がり表面について、面性状の調整が可能となる。したがって、本発明によると、内径の異なる複数のボアについて、単一のホーニングヘッドを使用して順次適切にホーニング加工を行うことができるのである。
【００３７】
本発明における研削送り出し駆動については、第２仕上げ送り段階の後にスパークアウト段階を付加してもよい。スパークアウト段階では、所定の速度で砥石４を所定長さ後退させる。ボア表面に対する砥石による所定期間の押圧を伴うホーニング加工においては、ボアが形成されているワークが当該押圧力に起因して圧縮される場合がある。この場合、当該押圧力を解除すると、それまで押圧力を受けていたボア表面が収縮してボア径が小さくなる傾向にある。スパークアウト段階では、砥石４を徐々に後退させることにより、ボア表面の圧縮状態を次第に解除しつつ当該ボア表面を研削する。
【００３８】
複数のボアＢにわたって順次行われるホーニング加工作業においては、前回のホーニング加工と同種のボアＢ〔前回の加工対象と同一の内径を有するボア〕に対してホーニング加工を行う場合であっても、加工前の当該ボア表面と砥石先端面が平行には配向しない場合がある。小数回（例えば１回）のホーニング加工では、砥石４の先端面がボアＢの仕上がり表面に合致する形状にまで研磨変形しない場合があるからである。本発明においては、このような場合には、複数のボアＢにわたって順次行われるホーニング加工作業において前回のホーニング加工と同種のボアＢに対してホーニング加工を行う場合であっても、上述のような、開始位置Ｐ1〜Ｐ4から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を採用する。そして、加工前のボア表面と砥石先端面が図７に示すように平行または略平行に配向し得る状態となった後、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を採用する。例えば、開始位置Ｐ1から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を数回のホーニング加工にて採用し、この後、数回のホーニング加工ごとに、開始位置をＰ1からＰ0に順次近接させ、加工前のボア表面と砥石先端面が図７に示すように平行または略平行に配向し得る状態となった後、標準開始位置Ｐ0から研削送り出し駆動を開始する駆動態様を採用する。
【００３９】
また、本発明は、２種のボアＢ（ボアＢａ，Ｂｂ）に対するホーニング加工のみならず、３種以上のより多数種のボアを順次ホーニング加工する際にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るホーニング加工方法を実施するのに使用することのできるホーニングヘッドの部分断面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】加工対象であるボアを有するシリンダブロックの一例を表す。
【図４】ボアごとのホーニング加工のフローチャートを表す。
【図５】研削送り出し駆動の態様を模式的に表す。
【図６】標準駆動プログラムにて設定される各送り出し段階の条件の一例を示す。
【図７】同一内径の複数のボアに対して単一のホーニングヘッドを用いてホーニング加工を順次行う場合における、各加工開始時のボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を表す。
【図８】内径の小さなボアへと加工対象ボア種が変更される場合における、変更前後の両加工開始時のボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を表す。
【図９】内径の大きなボアへと加工対象ボア種が変更される場合における、変更前後の両加工開始時のボア表面と砥石先端面との形状的な相対関係を表す。
【図１０】加工前のボア表面と砥石先端面が非平行である場合の例を表す。
【符号の説明】
【００４１】
Ｈ ホーニングヘッド
１ ヘッド本体
１ａ 周面
１ｃ スリット
２ スピンドル
３ シュー
４ 砥石
５ テーパコーン
６ ロッド
Ｂ，Ｂａ，Ｂｂ ボア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドを第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第１ボアの表面を研削加工する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にて前記ホーニングヘッドを回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第２ボアの表面を研削加工する第２工程と、を含み、
前記第１工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第１ボアの表面と前記砥石の先端との間の第１開始距離、および、前記第２工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第２ボアの表面と前記砥石の先端との間の第２開始距離は、異なる、ホーニング加工方法。
【請求項２】
ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドを第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第１ボアの表面を研削加工する第１工程を、複数の第１ボアについて順次行う第１作業と、
前記第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にて前記ホーニングヘッドを回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第２ボアの表面を研削加工する第２工程を、前記第１作業の後に、複数の第２ボアについて順次行う第２作業と、を含み、
前記第１工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第１ボアの表面と前記砥石の先端との間の第１開始距離、および、前記第２作業における初めから少なくとも１つの第２工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第２ボアの表面と前記砥石の先端との間の第２開始距離は、異なり、
前記第２作業における残りの第２工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第２ボアの表面と前記砥石の先端との間の第３開始距離、および、前記第２開始距離は、異なる、ホーニング加工方法。
【請求項３】
前記第１開始距離および前記第３開始距離は同じである、請求項２に記載のホーニング加工方法。
【請求項１】
ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドを第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第１ボアの表面を研削加工する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にて前記ホーニングヘッドを回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第２ボアの表面を研削加工する第２工程と、を含み、
前記第１工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第１ボアの表面と前記砥石の先端との間の第１開始距離、および、前記第２工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第２ボアの表面と前記砥石の先端との間の第２開始距離は、異なる、ホーニング加工方法。
【請求項２】
ヘッド周面と当該ヘッド周面にて出退動可能な砥石とを有するホーニングヘッドを第１ボアの内部にて回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第１ボアの表面を研削加工する第１工程を、複数の第１ボアについて順次行う第１作業と、
前記第１ボアとは異なる初期直径を有する第２ボアの内部にて前記ホーニングヘッドを回転駆動しつつ、前記砥石を研削送り出し駆動することにより、前記第２ボアの表面を研削加工する第２工程を、前記第１作業の後に、複数の第２ボアについて順次行う第２作業と、を含み、
前記第１工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第１ボアの表面と前記砥石の先端との間の第１開始距離、および、前記第２作業における初めから少なくとも１つの第２工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第２ボアの表面と前記砥石の先端との間の第２開始距離は、異なり、
前記第２作業における残りの第２工程において前記研削送り出し駆動を開始する時の、前記第２ボアの表面と前記砥石の先端との間の第３開始距離、および、前記第２開始距離は、異なる、ホーニング加工方法。
【請求項３】
前記第１開始距離および前記第３開始距離は同じである、請求項２に記載のホーニング加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１７５５７４（Ｐ２００６−１７５５７４Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７３５６１（Ｐ２００４−３７３５６１）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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