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JP4193086B2 - Cylinder bore machining method and machine - Google Patents
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JP4193086B2 - Cylinder bore machining method and machine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジンの製造において、シリンダブロックにシリンダボアを形成するのに用いられるシリンダボアの加工方法および加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の加工方法や加工装置としては、例えば、特開平6−126543号公報や特開平8−252764号公報に記載されたものがある。
【0003】
特開平6−126543号公報に示された技術は、シリンダブロックの加工であって、シリンダブロックにおけるシリンダヘッド接合面を荒加工したのち、シリンダブロックにおけるシリンダボアの内面を荒加工、仕上げ加工およびホーニング加工し、最終的にシリンダヘッド接合面を仕上げ加工することにより、シリンダボアの内面を加工する際に発生したシリンダヘッド接合面の歪みを除去するようにしたものである。
【0004】
また、特開平8−252764号公報に示された技術は、シリンダブロックのシリンダボアの加工において、シリンダボアをホーニングで仕上げる際に、シリンダブロックのシリンダボア側壁部をバックアップ工具で両側から保持することにより、ホーニング砥石の押付圧を受けたシリンダボア側壁部が外側に変形するのを抑制し、これによりシリンダボアの真円度を向上させるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来のシリンダボアの加工では、シリンダブロック単体においてシリンダボアを精度良く形成することはできるが、その後のエンジン組立ての際に発生するシリンダボアの歪みを避けることはできない。すなわち、従来にあっては、シリンダボアをほぼ真円となるように精度良く形成しても、エンジン組立てにおいてシリンダブロックにシリンダヘッドをボルトで固定した際に、ボルトの締付けによってシリンダブロックに応力の偏りが発生し、これによりシリンダボアが変形するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【0006】
なお、シリンダボアが変形すると、シリンダの気密性が損なわれて、充分なエンジン性能が得られなくなる。このようなシリンダボアの変形現象については、Klaus Loenne,Ron Ziembaによる論文『The GOETZE Cylinder Distortion MeasurementSystem and the Possibilities of Reducing Cylinder Distortions』SAE Paper880142(1998)に記載されている。
【0007】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、シリンダブロックにシリンダボアを形成するに際し、後にシリンダヘッドを固定した状態においてシリンダボアをほぼ真円の正しい円筒形状にすることができるシリンダボアの加工方法および加工装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるシリンダボアの加工方法は、請求項1として、シリンダブロックにシリンダボアを形成するに際し、シリンダブロックにシリンダボアを一次成形したのち、シリンダヘッドを外した状態でシリンダボアを非真円形状に二次成形し、二次成形後のシリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際に非真円形状のシリンダボアが変形して真円に近付くようにする構成とし、請求項2として、シリンダブロックにシリンダボアを一次成形したのち、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定してシリンダボアの真円度を測定し、シリンダヘッドを外して、測定した真円度の誤差曲線に対してその反転位相となる非真円形状にシリンダボアを二次成形する構成とし、請求項3として、外周側にシリンダヘッド固定用のボルトが取付けられるシリンダボアであって、二次成形によるシリンダボアの非真円形状が、ボルトの方向となる半径を最大にし且つその中間方向となる半径を最小にすると共に、最大半径と最小半径の差を少なくともシリンダヘッド固定状態でのシリンダボアの真円度に基づく大きさとした非真円形状である構成とし、請求項4として、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した状態でのシリンダボアの真円度が予めデータ化してあり、そのデータに基づいてシリンダボアを非真円形状に二次成形する構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【0009】
本発明に係わるシリンダボアの加工装置は、請求項5として、シリンダブロックに一次成形したシリンダボアに対して、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際のシリンダボアの変形量に対応してシリンダボアを非真円形状に二次成形する加工装置であって、外周部分に砥石を備え且つシリンダボアに挿入して回転駆動されるホーニング工具と、ホーニング工具の回転角度を検出する工具回転角度検出手段と、ホーニング工具における砥石を工具半径方向に微小移動させてシリンダボアの内面に対する砥石の押付圧を変化させる砥石微動手段と、シリンダボアの二次成形の研削データおよび工具回転角度検出手段からの回転角度データに基づいて砥石微動手段を制御するホーニング制御手段を備えた構成とし、請求項6として、ホーニング工具が、工具中心となる本体部に、工具軸線に直交する回動軸を介して砥石を回動自在に備えると共に、本体部と砥石の間に砥石微動手段を備えた構成とし、請求項7として、ホーニング工具が、回動軸を間にして工具軸線方向の2か所に砥石微動手段を備えている構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【0010】
なお、本発明に係わるシリンダボアの加工方法および加工装置の各構成において、シリンダブロックに行うシリンダボアの一次成形には、ボーリングやホーニングによる荒加工や仕上げ加工などを含むことができる。また、二次成形は、主としてホーニングにより行われる。
【0011】
さらに、上記の各構成において、シリンダボアの真円度の測定は、実際にはシリンダボアが軸線方向に所定の長さを有する円筒形状であるから、円筒度の測定として、軸線方向の複数箇所で行うことがより望ましい。
【0012】
【発明の作用】
本発明の請求項1に係わるシリンダボアの加工方法では、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際にシリンダボアが変形することから、この変形によってシリンダボアがほぼ真円の正しい円筒形状となるようにシリンダボアを予め加工する。すなわち、当該シリンダボアの加工方法では、シリンダブロックに一次成形したシリンダボアに対して、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際のシリンダボアの変形量に対応してシリンダボアを非真円形状に二次成形するので、二次成形後のシリンダブロックにシリンダヘッドを固定すれば、非真円形状のシリンダボアが真円に近付くように変形することになる。
【0013】
本発明の請求項2に係わるシリンダボアの加工方法では、まず、シリンダボアを一次成形したシリンダブロックにシリンダヘッドを固定して、シリンダボアの真円度を測定する。このため、測定した真円度には、シリンダヘッドの固定により発生したシリンダボアの変形量が含まれている。次に、当該シリンダボアの加工方法では、シリンダヘッドを外してシリンダボアに二次成形を行うが、このとき、測定した真円度の誤差曲線に対してその反転位相となる非真円形状にシリンダボアを二次成形する。したがって、二次成形後のシリンダブロックに再びシリンダヘッドを固定すれば、非真円形状のシリンダボアが反転位相の真円度誤差を修正するように変形、すなわち真円に近付くように変形することになる。
【0014】
本発明の請求項3に係わるシリンダボアの加工方法では、シリンダボアが、外周側にシリンダヘッド固定用のボルトが取付けられるものとなっている。この場合、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定すると、シリンダボアは、ボルトに対応する部分では半径が小さくなる方向に変形し、その中間部分では半径が大きくなる方向に変形する。そこで、当該シリンダボアの加工方法では、シリンダボアを非真円形状に二次成形するに際し、ボルトの方向となる半径を最大にし且つその中間方向となる半径を最小にし、最大半径と最小半径の差を少なくともシリンダヘッド固定状態でのシリンダボアの真円度に基づく大きさとする。これにより、二次成形後のシリンダブロックにシリンダヘッドを固定すると、シリンダボアが、先の真円度に基づく大きさの範囲で、ボルトが位置する部分の半径が小さくなると共に、その中間部分の半径が大きくなるように変形し、全体として真円に近付くように変形することになる。
【0015】
本発明の請求項4に係わるシリンダボアの加工方法では、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した状態でのシリンダボアの真円度が予めデータ化してあるので、シリンダボアを一次成形する度に真円度の測定を行う必要がなく、そのデータに基づいてシリンダボアを非真円形状に二次成形すればよいので、二次成形を完了するまでの加工時間が短縮される。
【0016】
本発明の請求項5に係わるシリンダボアの加工装置では、一次成形したシリンダボアにホーニング工具を挿入して回転駆動し、ホーニング工具の砥石でシリンダボアの内面にホーニング(二次成形)を行う。このとき、当該シリンダボアの加工装置では、工具回転角度検出手段でホーニング工具の回転角度を検出し、ホーニング制御手段により、ホーニング工具の回転角度データとシリンダボアの二次成形の研削データに基づいて砥石微動手段を制御する。シリンダボアの研削データは、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際の変形量に基づくものである。つまり、ホーニング工具が1回転する間に、その回転角度に対応する研削データに応じて砥石を工具半径方向に微小移動させ、シリンダボアの内面に対する砥石の押付圧を部分的に変化させる。この押付圧の増減に伴って研削量も増減する。これにより、シリンダボアは、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際の変形量に対応した非真円形状に二次成形されることになる。
【0017】
本発明の請求項6に係わるシリンダボアの加工装置では、ホーニング工具における砥石微動手段を作動させると、砥石が工具軸線に直交する回動軸を中心にして回動する。したがって、シリンダボアとホーニング工具との位置関係を一定にすれば、シリンダボアの内面がテーパ状に成形される。また、シリンダボアとホーニング工具とを相対的に移動可能にし、この移動と砥石の回動とを組合わせれば、シリンダボアの内面が中絞り状あるいは中膨れ状に成形される。
【0018】
本発明の請求項7に係わるシリンダボアの加工装置では、ホーニング工具における2つの砥石微動手段を互いに逆の関係に作動させると、砥石が回動軸を中心にして回動する。したがって、シリンダボアとホーニング工具との位置関係を一定にすれば、シリンダボアの内面がテーパ状あるいは中絞り状に成形される。また、シリンダボアとホーニング工具とを相対的に移動可能にし、この移動と砥石の回動とを組合わせれば、シリンダボアの内面が中膨れ状に成形される。
【0019】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係わるシリンダボアの加工方法によれば、後にシリンダヘッドを固定した状態においてシリンダボアをほぼ真円の正しい円筒形状にすることができる。これにより、シリンダボアにおいて、シリンダの気密性低下やシリンダライナとピストンの偏摩耗といった不具合の発生を回避することができ、充分なエンジン性能を発揮し得るシリンダボアを備えたシリンダブロックを得ることができる。
【0020】
本発明の請求項2に係わるシリンダボアの加工方法によれば、請求項1と同様の効果を得ることができるうえに、一次成形したシリンダボアの真円度を測定して、測定した真円度の誤差曲線に対してその反転位相となる非真円形状にシリンダボアを二次成形することから、個々のシリンダボアをより高精度に二次成形することができると共に、シリンダヘッドを固定した状態においては、個々のシリンダボアを真円あるいは真円にきわめて近いものにすることができ、シリンダボアならびにシリンダブロックの品質をより一層高めることができる。
【0021】
本発明の請求項3に係わるシリンダボアの加工方法によれば、とくに、外周側にシリンダヘッド固定用のボルトが取付けられるシリンダボアにおいて、請求項1と同様に、後にシリンダヘッドを固定した状態においてシリンダボアをほぼ真円の正しい円筒形状にすることができる。
【0022】
本発明の請求項4に係わるシリンダボアの加工方法によれば、請求項1および3と同様の効果を得ることができるうえに、予めデータ化した真円度に基づいてシリンダボアの二次成形を行うことから、個々のシリンダボアの真円度測定を行う必要がなく、作業の簡略化や加工時間の短縮を実現することができ、とくに、同一構成のシリンダブロックを多量生産する場合には、高精度のシリンダボアを備えた高品質のシリンダブロックを効率良く生産することができる。
【0023】
本発明の請求項5に係わるシリンダボアの加工装置によれば、砥石を備えたホーニング工具と、工具回転角度検出手段と、砥石微動手段と、ホーニング制御手段を採用したことにより、一次成形したシリンダボアを二次成形するに際し、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際の変形量に対応した非真円形状に二次成形することができる。したがって、二次成形後のシリンダブロックにシリンダヘッドを固定すれば、シリンダボアをほぼ真円の正しい円筒形状にし得ることとなり、充分なエンジン性能を発揮し得る高精度のシリンダボアを備えた高品質のシリンダブロックを得ることができる。
【0024】
本発明の請求項6に係わるシリンダボアの加工装置によれば、請求項5と同様の効果を得ることができるうえに、回動軸および砥石微動手段によって砥石を回動させるようにしたことから、シリンダボアとホーニング工具との位置関係を一定にした場合には、シリンダボアの内面をテーパ状に成形することができ、シリンダボアとホーニング工具とを相対的に移動可能にした場合には、砥石の回動との組合わせによってシリンダボアの内面を中絞り状あるいは中膨れ状に成形することができ、非真円形状に二次成形されるシリンダボアの加工範囲を拡大することも可能になる。
【0025】
本発明の請求項7に係わるシリンダボアの加工装置によれば、請求項6と同様の効果を得ることができるうえに、シリンダボアとホーニング工具との位置関係を一定にした場合には、シリンダボアの内面をテーパ状だけでなく中絞り状に成形することができ、シリンダボアとホーニング工具とを相対的に移動可能にした場合には、砥石の回動との組合わせによってシリンダボアの内面を中膨れ状に成形することができ、とくに、砥石がその中間部の回動軸で回動することになるので、シリンダボアの軸線方向の長さが比較的短い場合、あるいは軸線方向の狭い範囲において、その内面を中絞り状や中膨れ状に成形することができる。
【0026】
【実施例】
図1〜図6は、本発明に係わるシリンダボアの加工方法および加工装置の一実施例を説明する図である。
【0027】
まず、この実施例におけるシリンダボアの加工方法を概略的に説明すると、図1のB1〜B6に示すように、シリンダブロックにボーリング加工およびホーニング加工によりシリンダボアを一次成形(F1)する。つまり、一次成形には、シリンダボアの荒加工や仕上げ加工が含まれている。また、シリンダブロックには、冷却用流体の流路も形成される。
【0028】
次に、エンジン組立ての場合と同様に、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定し、この状態でシリンダボアの真円度(円筒度)を測定する。このとき、シリンダボアは、シリンダヘッドの固定により発生した応力で変形する。したがって、測定したシリンダボアの真円度は、シリンダヘッドの固定による変形が含まれたものとなっている。
【0029】
そして、シリンダヘッドを取外したのち、先の真円度測定で得たシリンダボアの変形量に対応してシリンダボアを非真円形状に二次成形(F2)することにより、シリンダボアの加工を終了する。これにより、二次成形後のシリンダブロックにシリンダヘッドを固定すれば、非真円形状のシリンダボアが真円に近付くように変形することになる。
【0030】
上記の加工工程を詳しく説明すると、真円度(円筒度)の測定は、図2に示す状態で行われる。図示のシリンダブロックAは、4個のシリンダボアBを直列に備えたものであって、シリンダボアBの一次成形を終えたのち、シリンダヘッドCを取付けて所定数のボルトを所定のトルクで締付けることにより、シリンダヘッドCを完全に固定する。そして、シリンダヘッドCが下側になる姿勢で測定基盤1に載置し、測定子2を備えた従来既知の真円度測定装置3によってシリンダボアBの真円度を測定する。このとき、真円度測定は、例えばシリンダボアBの上端部M1、中間部M2および下端部M3の3か所について行う。
【0031】
上記の真円度の測定により、図3(a)に示すように、3か所の各測定部位M1〜M3について、基準円D1〜D3に対する真円度誤差曲線E1〜E3が得られる。これらの基準円D1〜D3と真円度誤差曲線E1〜E3との関係は、図3(b)に示すように、シリンダボアBの円周方向の角度(位置)と誤差量との関係(E1〜E3)として表すことができる。そこで、当該シリンダボアの加工方法では、真円度誤差曲線E1〜E3の反転位相、すなわち図3(c)に点線で示すように、シリンダボアBの円周方向の角度と誤差量との関係(E1〜E3)に対する反転位相Ea〜Ecを求め、この反転位相Ea〜Ecとなる非真円形状にシリンダボアBを二次成形する。この際、シリンダヘッドCは取外す。
【0032】
上記のシリンダボアBの二次成形には、図5および図6に示す加工装置が用いられる。
【0033】
図5に示す加工装置は、基台11上にシリンダブロックAを載置する水平移動可能なテーブル12を備えると共に、サーボモータ13を駆動源とし且つ昇降可能な主軸ヘッド14を備え、主軸ヘッド14の出力軸15には、ホーニング工具16と、出力軸15の回転角度を検出することによってホーニング工具16の回転角度を検出する工具回転角度検出手段17が取付けてある。
【0034】
ホーニング工具16は、一般的なホーニング工具が外周部分に10本程度の砥石を等間隔で備えているのに対して、外周部分の一部に2本ないし3本の砥石を備えている。ホーニング工具16は、図6に示すように、工具中心である本体部18の外周部分に、ホルダ19とともに砥石20が取付けてあって、砥石20の反対側には、シリンダボアBの内面に接触して回転する上下のローラ21,21を備えており、シリンダボアBの内面に砥石20を押付けた際の反力をローラ21で受ける構造になっている。
【0035】
また、ホーニング工具16は、本体部18と砥石20のホルダ19との間に、砥石20を工具半径方向に微小移動させてシリンダボアBの内面に対する砥石20の押付圧を変化させる砥石微動手段22を備えている。この砥石微動手段22としては、例えば、負荷電圧の変化により伸縮する圧電素子が用いられる。
【0036】
上記の加工装置は、ホーニング制御手段23により駆動制御が行われる。ホーニング制御手段23は、プログラムを作成する演算装置24と、主制御部であるNC装置25と、サーボモータ13および工具回転角度検出手段17に対するコントローラ26と、砥石微動手段22に電圧を与える電圧発生装置27と、NC装置25からの指令によって電圧発生装置27で発生させる電圧を制御する電圧制御装置28を備えている。
【0037】
上記の加工装置は、ホーニング制御手段23の演算装置24において、先の真円度測定で得たシリンダボアBの角度と誤差量との関係(E1〜E3)の反転位相Ea〜Ecと、予め実験的に得た図3に示す砥石押付圧と研削量の関係に基づいて、シリンダボアBに対するホーニング工具16の回転角度および軸線方向の位置と、砥石20の押付圧とを関連付けたプログラム、すなわち、シリンダボアBのどの位置をどのくらいの量研削するかを指令するプログラムを作成する。このプログラムがシリンダボアBの二次成形の研削データとなる。
【0038】
そして、加工装置は、NC装置25の制御により、テーブル12に位置決めしたシリンダブロックAのシリンダボアBにホーニング工具16を挿入し、同ホーニング工具16を回転駆動してシリンダボアBの内面にホーニングを行う。このとき、当該加工装置は、工具回転角度検出手段17でホーニング工具16の回転角度を検出し続けており、ホーニング制御手段23において、工具回転角度検出手段17からの回転角度データと、演算装置24からの二次成形の研削データに基づいて、電圧制御装置28および電圧発生装置27を介して砥石微動手段22を制御する。
【0039】
つまり、ホーニング工具16が1回転する間に、その回転角度に対応する研削データに応じて砥石20を工具半径方向に微小移動させ、シリンダボアBの内面に対する砥石20の押付圧を部分的に変化させる。これにより、シリンダボアBは、シリンダブロックAにシリンダヘッドCを固定した際の変形量に対応した非真円形状に二次成形されることになる。
【0040】
上記のようにして二次成形したシリンダボアBは、後のエンジン組立てにおいて、シリンダブロックAにシリンダヘッドCを固定することで変形を生じることとなるが、予め、シリンダヘッドCの固定による変形量に対応した非真円形状、より正確には測定した真円度の誤差曲線E1〜E3の反転位相Ea〜Ecに対応した非真円形状に成形してあるので、シリンダヘッドCを固定すれば反転位相Ea〜Ecの真円度誤差を修正して真円に近付くように変形することになる。
【0041】
したがって、上記シリンダブロックAは、シリンダボアBにおいて、シリンダの気密性低下やシリンダライナとピストンの偏摩耗といった不具合の発生が回避され、充分なエンジン性能を発揮し得るものとなる。
【0042】
なお、上記実施例の加工装置では、加工精度の向上等を図るために、ホーニング工具16の回転角度を検出するのに加えて、サーボモータ13の回転速度なども検出し、これらの検出結果をNC装置25にフィードバックして制御を行うようにすることも可能である。
【0043】
また、上記実施例では、図1のB1〜B6に示すように、シリンダブロックAにシリンダボアBを一次成形したのち、シリンダボアBの真円度測定を行うという工程順序を説明したが、例えば、限られた種類のシリンダブロックAを繰り返し生産する場合や、同一構成のシリンダブロックAを多量に生産する場合には、シリンダヘッドCを固定した状態でのシリンダボアAの真円度を予めデータ化しておき、これにより研削データを用意しておき、そのデータに基づいてシリンダボアBを非真円形状に二次成形することができる。これにより、図1の工程B3〜B5が省略されることになり、作業が大幅に簡略化されると共に、加工時間が短縮され、高品質のシリンダブロックAを効率良く生産し得る。
【0044】
図7は、本発明に係わるシリンダボアの加工装置の他の実施例におけるホーニング工具を説明する図である。
【0045】
図示のホーニング工具36は、本体部38の外周部分にホルダ39とともに砥石20を備えていると共に、砥石20の反対側に上下のローラ21,21を備えている。このホーニング工具36の砥石20およびホルダ39は、図の上下方向である工具軸線方向のほぼ中間部において、本体部38に対して、工具軸線に直交する回動軸40を介して回動自在に設けてある。そして、回動軸40を間とする上下の対称位置において、本体部38とホルダ39の間に上下の砥石微動手段22,22を備えている。
【0046】
上記のホーニング工具36は、先の実施例で説明した加工装置において、ホーニング制御手段により制御され、一次成形したシリンダボアを非真円形状に二次成形すると共に、回動軸40および上下の砥石微動手段22,22によって加工範囲を拡大し得るものとなっている。
【0047】
例えば、上側の砥石微動手段22を伸長させると共に、下側の砥石微動手段22を収縮させれば、回動軸40を中心とする砥石20の傾きにより、シリンダボアが下端部を小径とする先細りのテーパ状に成形される。また、シリンダボアBとホーニング工具36とを軸線方向に相対的に移動可能とし、さらには軸線に直交する方向にも移動可能とし、これらの移動と砥石20の回動とを組合わせることにより、シリンダボアをテーパ状や中膨れ状あるいは中絞り状に成形することができる。
【0048】
なお、本発明に係わるシリンダボアの加工装置は、砥石の上端部あるいは下端部に回動軸を設けた構成にすることもでき、これにより、シリンダボアをテーパ状などに成形することが可能になるが、上記実施例のように、砥石20の中間部に回動軸40を設けた構成にすれば、シリンダボアの軸線方向の長さが比較的短い場合、あるいは軸線方向の狭い範囲において、その内面を中絞り状や中膨れ状に成形することが可能になる。
【0049】
図8〜図10は、本発明に係わるシリンダボアの加工方法の他の実施例を説明する図である。
【0050】
図8に示すシリンダブロックAは、シリンダボアBの外周側にシリンダヘッド固定用のボルトが取付けられるものであって、その円周方向に90度間隔で4個のボルト取付け穴Hが形成してある。
【0051】
この場合、シリンダブロックAにシリンダヘッドを固定すると、ボルトが存在する方向の半径が減少し、ボルトの中間方向の半径が増大するようにシリンダボアBが変形することが確認されている。
【0052】
そこで、この実施例の加工方法では、シリンダボアBの形状が、ボルトの方向となる半径を最大にし且つその中間方向となる半径を最小にすると共に、最大半径と最小半径の差を少なくともシリンダヘッド固定状態でのシリンダボアBの真円度に基づく大きさとした非真円形状となるように、二次成形を行う。
【0053】
すなわち、図5に示すホーニング制御手段23の演算装置24において、図9のB11〜B15に示すように、ボルトの数n(n=4)を入力し、ボルトの角度θnを入力する。このとき、ボルトは90度間隔で4本配置されることから、図8上の時計回り方向において、θ1=45度、θ2=135度、θ3=225度、およびθ4=315度である。
【0054】
次に、予め多数のシリンダボアを測定することによって得た真円度の平均値Φaveを入力し、各ボルトの角度θ1〜θ4と真円度の平均値Φaveからシリンダボアの形状を算出する。このとき、形状データは、図10(a)に示すように、ボルト間で1周期となり且つ平均値Φaveに相当する振幅を有する正弦波として表すことができる。そして、この形状データをNC装置25に転送し、シリンダボアBを非真円形状に二次成形する。
【0055】
これにより、シリンダボアBは、図10(b)に示すように、各ボルトの方向すなわち各ボルト取付け穴Hの方向に最大半径Rmaxを有し、その中間方向に最小半径Rminを有し、且つ最大半径Rmaxと最小半径Rminとの差が真円度平均値Φaveに相当する大きさである非真円形状に成形される。
【0056】
したがって、上記のシリンダブロックAにシリンダヘッドを固定すれば、シリンダボアBが、ボルト取付け穴Hの方向において半径が減少し、その中間方向において半径が増大するように変形し、全体として非真円形状のシリンダボアBが真円に近付くように変形することになる。
【0057】
なお、シリンダヘッドの固定に伴うシリンダボアの変形は、ボルトの締付けによるものが主な原因であるため、上記したように、ボルトの位置と真円度平均値を用いた加工方法によれば、二次成形するシリンダボアの形状を簡易的に決定することができ、補正等の作業も不要であって、高精度のシリンダボアを備えた高品質のシリンダブロックが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるシリンダボアの加工方法の一実施例において、工程の一例を説明するブロック図である。
【図2】シリンダボアの真円度測定を説明する側面図である。
【図3】真円度測定により得た真円度誤差曲線を示す説明図(a)、シリンダボアの角度と誤差量の関係を示すグラフ(b)、および角度と誤差量の関係の反転位相を示すグラフ(c)である。
【図4】砥石の押付圧と研削量との関係を示すグラフである。
【図5】本発明に係わるシリンダボアの加工装置の一実施例を示す説明図である。
【図6】ホーニング工具を説明する断面図である。
【図7】本発明に係わるシリンダボアの加工装置の他の実施例におけるホーニング工具を説明する断面図である。
【図8】本発明に係わるシリンダボアの加工方法の他の実施例におけるシリンダブロックを説明する平面図である。
【図9】本発明に係わるシリンダボアの加工方法の他の実施例における形状データの作成過程を示すブロック図である。
【図10】形状データを説明するグラフ(a)および二次成形されるシリンダボアの形状を示す説明図(b)である。
【符号の説明】
A シリンダブロック
B シリンダボア
C シリンダヘッド
16 36 ホーニング工具
17 工具回転角度検出手段
18 38 ホーニング工具の本体部
20 砥石
22 砥石微動手段
23 ホーニング制御手段
40 回動軸
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder bore machining method and a machining apparatus used for forming a cylinder bore in a cylinder block, for example, in the manufacture of an automobile engine.
[0002]
[Prior art]
As this type of processing method and processing apparatus, for example, there are those described in JP-A-6-126543 and JP-A-8-252764.
[0003]
The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-126543 is processing of a cylinder block, and after roughing the cylinder head joint surface in the cylinder block, roughing, finishing and honing of the inner surface of the cylinder bore in the cylinder block Then, finally, the cylinder head joint surface is finished to remove the distortion of the cylinder head joint surface that occurs when the inner surface of the cylinder bore is machined.
[0004]
In addition, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-252644 is a honing method by holding the cylinder bore side wall portion of the cylinder block from both sides with a backup tool when the cylinder bore is finished by honing. The cylinder bore side wall that has received the pressing pressure of the grindstone is prevented from being deformed outward, thereby improving the roundness of the cylinder bore.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional machining of the cylinder bore as described above, the cylinder bore can be formed with high accuracy in the cylinder block alone, but the distortion of the cylinder bore that occurs during the subsequent engine assembly cannot be avoided. In other words, even if the cylinder bore is accurately formed so as to be almost a perfect circle in the past, when the cylinder head is fixed to the cylinder block with a bolt during engine assembly, the cylinder block is stress-biased by tightening the bolt. This causes a problem that the cylinder bore is deformed, and it has been a problem to solve such a problem.
[0006]
If the cylinder bore is deformed, the airtightness of the cylinder is impaired and sufficient engine performance cannot be obtained. Such a cylinder bore deformation phenomenon is described in the paper by Klaus Loenne, Ron Ziemba, “The GOETZE Cylinder Distortion System and the Possibilities of Redevelopment Cylinders, Eighteenth.
[0007]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional problems. When forming the cylinder bore in the cylinder block, the cylinder bore can be made into a substantially perfect circular cylinder shape in a state where the cylinder head is fixed later. An object of the present invention is to provide a processing method and a processing apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the cylinder bore machining method of the present invention, as claimed in claim 1, when the cylinder bore is formed on the cylinder block, the cylinder bore is primarily formed on the cylinder block. The cylinder bore is secondarily molded into a non-circular shape with the cylinder head removed, and after the second molding When the cylinder head is fixed to the cylinder block The non-circular cylinder bore is deformed to approach the perfect circle. According to claim 2, after the cylinder bore is primarily formed in the cylinder block, the cylinder head is fixed to the cylinder block, the roundness of the cylinder bore is measured, the cylinder head is removed, and the measured roundness error A cylinder bore in which a cylinder bore is secondarily molded in a non-circular shape having an inverted phase with respect to a curve, and a cylinder head fixing bolt is attached to the outer peripheral side of the cylinder bore, wherein the cylinder bore is formed by secondary molding. This non-circular shape maximizes the radius in the direction of the bolt and minimizes the radius in the middle direction, and at least the difference between the maximum radius and the minimum radius to the roundness of the cylinder bore when the cylinder head is fixed. And a non-circular shape having a size based on the cylinder head. Roundness of the cylinder bore in the Yes in advance data of, and a configuration of forming the secondary cylinder bores to-true circular shape on the basis of the data, and a means for solving the conventional problems with the configuration described above.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cylinder bore machining apparatus according to claim 5, wherein the cylinder bore is formed into a non-circular shape corresponding to the amount of deformation of the cylinder bore when the cylinder head is fixed to the cylinder block. A honing tool which is provided with a grindstone on the outer peripheral part and is driven to rotate by being inserted into a cylinder bore, tool rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the honing tool, and a grindstone in the honing tool Fine movement means for changing the pressing force of the grindstone against the inner surface of the cylinder bore by slightly moving the tool in the radial direction of the tool, and grinding wheel fine movement means based on grinding data for secondary forming of the cylinder bore and rotation angle data from the tool rotation angle detection means And a honing control means for controlling the hoist. And a grinding tool is provided with a grindstone rotatably on a main body portion serving as a tool center via a rotation axis orthogonal to the tool axis, and a grindstone fine movement means between the main body portion and the grindstone. 7, the honing tool has a configuration in which the grindstone fine movement means is provided at two locations in the tool axis direction with the rotation axis in between, and the above configuration is used as a means for solving the conventional problems.
[0010]
In each configuration of the cylinder bore machining method and machining apparatus according to the present invention, the primary forming of the cylinder bore performed on the cylinder block can include roughing or finishing by boring or honing. The secondary molding is mainly performed by honing.
[0011]
Further, in each of the above configurations, the roundness of the cylinder bore is actually measured at a plurality of axial positions as the measurement of the cylindricity because the cylinder bore has a cylindrical shape having a predetermined length in the axial direction. It is more desirable.
[0012]
[Effects of the Invention]
In the cylinder bore machining method according to claim 1 of the present invention, since the cylinder bore is deformed when the cylinder head is fixed to the cylinder block, the cylinder bore is preliminarily formed so that the cylinder bore has a substantially perfect circular shape by this deformation. Process. That is, in the cylinder bore processing method, the cylinder bore is secondarily formed into a non-circular shape corresponding to the amount of deformation of the cylinder bore when the cylinder head is fixed to the cylinder block, with respect to the cylinder bore primarily formed on the cylinder block. If the cylinder head is fixed to the cylinder block after the secondary molding, the non-circular cylinder bore is deformed so as to approach the perfect circle.
[0013]
In the cylinder bore machining method according to claim 2 of the present invention, first, the cylinder head is fixed to a cylinder block in which the cylinder bore is primarily formed, and the roundness of the cylinder bore is measured. For this reason, the measured roundness includes the amount of deformation of the cylinder bore generated by fixing the cylinder head. Next, in the processing method of the cylinder bore, the cylinder head is removed and secondary forming is performed on the cylinder bore. At this time, the cylinder bore is formed into a non-round shape that becomes an inverted phase with respect to the measured error curve of roundness. Secondary molding. Therefore, if the cylinder head is fixed again to the cylinder block after the secondary molding, the non-circular cylinder bore is deformed so as to correct the roundness error of the reverse phase, that is, deformed so as to approach the perfect circle. Become.
[0014]
In the cylinder bore machining method according to the third aspect of the present invention, the cylinder bore is attached with a bolt for fixing the cylinder head on the outer peripheral side. In this case, when the cylinder head is fixed to the cylinder block, the cylinder bore is deformed in a direction in which the radius is reduced at a portion corresponding to the bolt, and is deformed in a direction in which the radius is increased at an intermediate portion thereof. Therefore, in the cylinder bore machining method, when the cylinder bore is secondarily formed into a non-circular shape, the radius in the bolt direction is maximized and the radius in the intermediate direction is minimized, and the difference between the maximum radius and the minimum radius is determined. The size is at least based on the roundness of the cylinder bore when the cylinder head is fixed. As a result, when the cylinder head is fixed to the cylinder block after the secondary molding, the radius of the portion where the bolt is located becomes small and the radius of the intermediate portion of the cylinder bore is within a range based on the roundness. Is deformed so as to become larger, and deformed so as to approach a perfect circle as a whole.
[0015]
In the cylinder bore machining method according to claim 4 of the present invention, the roundness of the cylinder bore in a state where the cylinder head is fixed to the cylinder block is preliminarily converted into data, so that the roundness is measured every time the cylinder bore is primary molded. There is no need to perform the process, and the cylinder bore may be secondarily formed into a non-circular shape based on the data, so that the processing time until the second forming is completed is shortened.
[0016]
In the cylinder bore machining apparatus according to claim 5 of the present invention, the honing tool is inserted into the primary formed cylinder bore and rotationally driven, and honing (secondary forming) is performed on the inner surface of the cylinder bore with the grindstone of the honing tool. At this time, in the cylinder bore machining apparatus, the rotation angle of the honing tool is detected by the tool rotation angle detection means, and the honing control means detects the fine movement of the grindstone based on the rotation angle data of the honing tool and the grinding data of the secondary forming of the cylinder bore. Control means. The cylinder bore grinding data is based on the amount of deformation when the cylinder head is fixed to the cylinder block. That is, while the honing tool rotates once, the grindstone is slightly moved in the tool radial direction according to the grinding data corresponding to the rotation angle, and the pressing pressure of the grindstone against the inner surface of the cylinder bore is partially changed. As the pressing pressure increases / decreases, the grinding amount also increases / decreases. As a result, the cylinder bore is secondarily formed into a non-circular shape corresponding to the amount of deformation when the cylinder head is fixed to the cylinder block.
[0017]
In the cylinder bore machining apparatus according to claim 6 of the present invention, when the grindstone fine movement means in the honing tool is operated, the grindstone rotates about the rotation axis orthogonal to the tool axis. Therefore, if the positional relationship between the cylinder bore and the honing tool is made constant, the inner surface of the cylinder bore is formed into a tapered shape. Further, if the cylinder bore and the honing tool are relatively movable, and the movement and the rotation of the grindstone are combined, the inner surface of the cylinder bore is formed into a medium-drawer shape or a middle-bulge shape.
[0018]
In the cylinder bore machining apparatus according to claim 7 of the present invention, when the two grindstone fine movement means in the honing tool are operated in opposite relations to each other, the grindstone rotates about the rotation axis. Therefore, if the positional relationship between the cylinder bore and the honing tool is made constant, the inner surface of the cylinder bore is formed into a taper shape or a medium drawing shape. Further, if the cylinder bore and the honing tool are relatively movable, and the movement and the rotation of the grindstone are combined, the inner surface of the cylinder bore is formed in a bulging shape.
[0019]
【The invention's effect】
According to the cylinder bore machining method according to claim 1 of the present invention. ,rear In a state where the cylinder head is fixed to the cylinder bore, the cylinder bore can be formed into a substantially perfect circular cylindrical shape. As a result, in the cylinder bore, it is possible to avoid the occurrence of problems such as deterioration of the airtightness of the cylinder and uneven wear of the cylinder liner and the piston, and it is possible to obtain a cylinder block having a cylinder bore that can exhibit sufficient engine performance.
[0020]
According to the machining method of the cylinder bore according to claim 2 of the present invention, the same effect as in claim 1 can be obtained, and the roundness of the cylinder bore formed by primary measurement is measured, and the measured roundness of the cylinder bore is measured. Since the cylinder bores are secondarily formed in a non-circular shape that is an inverted phase with respect to the error curve, each cylinder bore can be secondarily formed with higher accuracy, and in a state where the cylinder head is fixed, Individual cylinder bores can be made into a perfect circle or very close to a perfect circle, and the quality of the cylinder bore and cylinder block can be further enhanced.
[0021]
According to the cylinder bore machining method according to claim 3 of the present invention, in particular, in the cylinder bore in which a bolt for fixing the cylinder head is attached to the outer peripheral side, the cylinder bore is fixed in the state in which the cylinder head is fixed later, as in claim 1. It is possible to obtain a correct circular cylindrical shape.
[0022]
According to the cylinder bore machining method according to claim 4 of the present invention, the same effects as those of claims 1 and 3 can be obtained, and the cylinder bore is secondarily formed based on the roundness converted into data beforehand. Therefore, it is not necessary to measure the roundness of each cylinder bore, simplifying the work and shortening the machining time, especially when mass-producing cylinder blocks with the same configuration. It is possible to efficiently produce a high-quality cylinder block having a cylinder bore.
[0023]
According to the cylinder bore machining apparatus according to claim 5 of the present invention, the honing tool provided with the grindstone, the tool rotation angle detecting means, the grindstone fine movement means, and the honing control means are employed, so that the cylinder bore formed primarily is obtained. In secondary molding, secondary molding can be performed in a non-circular shape corresponding to the amount of deformation when the cylinder head is fixed to the cylinder block. Therefore, if the cylinder head is fixed to the cylinder block after the secondary molding, the cylinder bore can be made into a substantially perfect circular cylinder shape, and a high-quality cylinder equipped with a high-precision cylinder bore that can exhibit sufficient engine performance. You can get a block.
[0024]
According to the cylinder bore machining apparatus according to claim 6 of the present invention, the same effect as in claim 5 can be obtained, and the grindstone is rotated by the rotation shaft and the grindstone fine movement means. When the positional relationship between the cylinder bore and the honing tool is constant, the inner surface of the cylinder bore can be formed into a tapered shape, and when the cylinder bore and the honing tool are relatively movable, the grindstone can be rotated. In combination, the inner surface of the cylinder bore can be formed into a medium drawing shape or a middle expansion shape, and the processing range of the cylinder bore that is secondarily formed into a non-circular shape can be expanded.
[0025]
According to the cylinder bore machining apparatus of the seventh aspect of the present invention, the same effect as in the sixth aspect can be obtained, and when the positional relationship between the cylinder bore and the honing tool is made constant, the inner surface of the cylinder bore can be obtained. If the cylinder bore and honing tool are made relatively movable, the inner surface of the cylinder bore can be made into a bulging shape by combining with the rotation of the grindstone. In particular, since the grindstone is rotated by the rotation shaft at the intermediate portion thereof, the inner surface of the cylinder bore is limited in a case where the axial length of the cylinder bore is relatively short or in a narrow range in the axial direction. It can be formed into a medium drawing shape or a middle swelling shape.
[0026]
【Example】
FIGS. 1-6 is a figure explaining one Example of the processing method and processing apparatus of a cylinder bore concerning this invention.
[0027]
First, the cylinder bore machining method in this embodiment will be described schematically. As shown in B1 to B6 of FIG. 1, the cylinder bore is primarily formed (F1) by boring and honing on the cylinder block. That is, the primary forming includes roughing and finishing of the cylinder bore. The cylinder block is also formed with a cooling fluid flow path.
[0028]
Next, as in the case of engine assembly, the cylinder head is fixed to the cylinder block, and the roundness (cylindricity) of the cylinder bore is measured in this state. At this time, the cylinder bore is deformed by the stress generated by fixing the cylinder head. Therefore, the roundness of the measured cylinder bore includes deformation due to the fixing of the cylinder head.
[0029]
Then, after removing the cylinder head, the cylinder bore is finished to be non-circularly shaped (F2) in accordance with the deformation amount of the cylinder bore obtained by the previous roundness measurement, thereby completing the processing of the cylinder bore. Thereby, if the cylinder head is fixed to the cylinder block after the secondary molding, the non-circular cylinder bore is deformed so as to approach the perfect circle.
[0030]
The above processing steps will be described in detail. The roundness (cylindricity) is measured in the state shown in FIG. The illustrated cylinder block A is provided with four cylinder bores B in series. After the primary molding of the cylinder bore B is completed, a cylinder head C is attached and a predetermined number of bolts are tightened with a predetermined torque. The cylinder head C is completely fixed. Then, the cylinder head C is placed on the measurement base 1 in a posture in which the cylinder head C is on the lower side, and the roundness of the cylinder bore B is measured by a conventionally known roundness measuring device 3 provided with the measuring element 2. At this time, the roundness measurement is performed at, for example, three locations of the upper end M1, the middle M2, and the lower end M3 of the cylinder bore B.
[0031]
As shown in FIG. 3A, roundness error curves E1 to E3 with respect to the reference circles D1 to D3 are obtained for the three measurement parts M1 to M3 by measuring the roundness. As shown in FIG. 3B, the relationship between these reference circles D1 to D3 and the roundness error curves E1 to E3 is the relationship between the angle (position) in the circumferential direction of the cylinder bore B and the error amount (E1). ~ E3). Therefore, in the cylinder bore machining method, the relationship between the inversion phase of the roundness error curves E1 to E3, that is, the angle in the circumferential direction of the cylinder bore B and the error amount (E1) as indicated by the dotted line in FIG. To E3), the inversion phases Ea to Ec are obtained, and the cylinder bore B is secondarily formed into a non-circular shape having the inversion phases Ea to Ec. At this time, the cylinder head C is removed.
[0032]
For secondary molding of the cylinder bore B, a processing device shown in FIGS. 5 and 6 is used.
[0033]
The processing apparatus shown in FIG. 5 includes a horizontally movable table 12 on which a cylinder block A is placed on a base 11, and a spindle head 14 that can be moved up and down with a servo motor 13 as a drive source. The output shaft 15 is provided with a honing tool 16 and tool rotation angle detection means 17 for detecting the rotation angle of the honing tool 16 by detecting the rotation angle of the output shaft 15.
[0034]
The honing tool 16 includes two or three grindstones in a part of the outer peripheral portion, whereas a general honing tool includes approximately ten grindstones in the outer peripheral portion at equal intervals. As shown in FIG. 6, the honing tool 16 has a grindstone 20 attached to the outer peripheral portion of the main body 18 that is the center of the tool together with the holder 19, and contacts the inner surface of the cylinder bore B on the opposite side of the grindstone 20. The upper and lower rollers 21 and 21 rotate in this manner. The roller 21 receives the reaction force when the grindstone 20 is pressed against the inner surface of the cylinder bore B.
[0035]
In addition, the honing tool 16 includes a grindstone fine movement means 22 that changes the pressing pressure of the grindstone 20 against the inner surface of the cylinder bore B by slightly moving the grindstone 20 in the tool radial direction between the main body 18 and the holder 19 of the grindstone 20. I have. As the grindstone fine moving means 22, for example, a piezoelectric element that expands and contracts by a change in load voltage is used.
[0036]
The above machining apparatus is driven and controlled by the honing control means 23. The honing control means 23 generates a voltage for applying a voltage to the arithmetic device 24 for creating a program, the NC device 25 as a main control unit, the controller 26 for the servo motor 13 and the tool rotation angle detection means 17, and the grindstone fine movement means 22. A device 27 and a voltage control device 28 for controlling the voltage generated by the voltage generator 27 according to a command from the NC device 25 are provided.
[0037]
In the processing device 24 of the honing control means 23, the above processing device is subjected to an experiment in advance with the inversion phases Ea to Ec of the relationship (E1 to E3) between the angle of the cylinder bore B and the error amount obtained in the previous roundness measurement. Based on the relationship between the grinding wheel pressing pressure and the grinding amount obtained as shown in FIG. 3, a program that associates the rotational angle and axial position of the honing tool 16 with respect to the cylinder bore B and the pressing pressure of the grinding wheel 20, that is, the cylinder bore A program for instructing which position of B and how much grinding is created. This program becomes the grinding data for secondary forming of the cylinder bore B.
[0038]
Then, the machining device inserts the honing tool 16 into the cylinder bore B of the cylinder block A positioned on the table 12 under the control of the NC device 25 and rotationally drives the honing tool 16 to perform honing on the inner surface of the cylinder bore B. At this time, the machining device continues to detect the rotation angle of the honing tool 16 by the tool rotation angle detection unit 17, and the honing control unit 23 detects the rotation angle data from the tool rotation angle detection unit 17 and the arithmetic unit 24. The grinding wheel fine movement means 22 is controlled via the voltage control device 28 and the voltage generation device 27 based on the grinding data of the secondary molding from the above.
[0039]
That is, while the honing tool 16 makes one rotation, the grindstone 20 is slightly moved in the tool radial direction according to the grinding data corresponding to the rotation angle, and the pressing pressure of the grindstone 20 against the inner surface of the cylinder bore B is partially changed. . As a result, the cylinder bore B is secondarily formed into a non-circular shape corresponding to the deformation amount when the cylinder head C is fixed to the cylinder block A.
[0040]
The cylinder bore B that is secondarily molded as described above is deformed by fixing the cylinder head C to the cylinder block A in later engine assembly. Since it is formed into a corresponding non-circular shape, more precisely, a non-circular shape corresponding to the inversion phases Ea to Ec of the error curves E1 to E3 of the measured roundness, it is inverted when the cylinder head C is fixed. The roundness error of the phases Ea to Ec is corrected to be deformed so as to approach the perfect circle.
[0041]
Accordingly, in the cylinder block A, the occurrence of problems such as a decrease in airtightness of the cylinder and uneven wear of the cylinder liner and the piston can be avoided in the cylinder bore B, and sufficient engine performance can be exhibited.
[0042]
In the processing apparatus of the above embodiment, in order to improve the processing accuracy and the like, in addition to detecting the rotation angle of the honing tool 16, the rotation speed of the servo motor 13 and the like are also detected. It is also possible to perform control by feeding back to the NC device 25.
[0043]
Moreover, in the said Example, as shown to B1-B6 of FIG. 1, after forming the cylinder bore B primarily in the cylinder block A, the process order of measuring the roundness of the cylinder bore B was explained, but for example, When repeatedly producing the cylinder block A of a given type or when producing a large number of cylinder blocks A having the same configuration, the roundness of the cylinder bore A with the cylinder head C fixed is previously converted into data. Thus, grinding data is prepared, and the cylinder bore B can be secondarily formed into a non-circular shape based on the data. Thereby, the steps B3 to B5 in FIG. 1 are omitted, the work is greatly simplified, the processing time is shortened, and the high-quality cylinder block A can be efficiently produced.
[0044]
FIG. 7 is a view for explaining a honing tool in another embodiment of the cylinder bore machining apparatus according to the present invention.
[0045]
The illustrated honing tool 36 includes a grindstone 20 together with a holder 39 on an outer peripheral portion of a main body 38, and upper and lower rollers 21 and 21 on the opposite side of the grindstone 20. The grindstone 20 and the holder 39 of the honing tool 36 are rotatable with respect to the main body 38 via a rotation shaft 40 orthogonal to the tool axis at an approximately middle portion in the tool axis direction which is the vertical direction in the figure. It is provided. The upper and lower grinding wheel fine movement means 22 and 22 are provided between the main body 38 and the holder 39 at the upper and lower symmetrical positions with the rotation shaft 40 in between.
[0046]
The honing tool 36 is controlled by the honing control means in the processing apparatus described in the previous embodiment, and the primary formed cylinder bore is secondarily formed into a non-circular shape, and the rotary shaft 40 and the upper and lower grindstones are finely moved. The processing range can be expanded by means 22 and 22.
[0047]
For example, when the upper grindstone fine movement means 22 is extended and the lower grindstone fine movement means 22 is contracted, the cylinder bore is tapered with the lower end portion having a small diameter due to the inclination of the grindstone 20 around the rotation shaft 40. It is formed into a tapered shape. In addition, the cylinder bore B and the honing tool 36 can be moved relative to each other in the axial direction, and can also be moved in a direction perpendicular to the axial line. Can be formed into a taper shape, a middle swelling shape or a middle drawing shape.
[0048]
Note that the cylinder bore machining apparatus according to the present invention can also have a configuration in which a rotating shaft is provided at the upper end or lower end of the grindstone, which makes it possible to form the cylinder bore into a tapered shape or the like. If the rotation shaft 40 is provided in the intermediate portion of the grindstone 20 as in the above embodiment, the inner surface of the cylinder bore is reduced in a relatively short range or a narrow range in the axial direction. It can be formed into a medium drawn shape or a middle swollen shape.
[0049]
FIGS. 8-10 is a figure explaining the other Example of the processing method of the cylinder bore concerning this invention.
[0050]
The cylinder block A shown in FIG. 8 has cylinder head fixing bolts attached to the outer peripheral side of the cylinder bore B, and four bolt mounting holes H are formed at intervals of 90 degrees in the circumferential direction. .
[0051]
In this case, it is confirmed that when the cylinder head is fixed to the cylinder block A, the cylinder bore B is deformed so that the radius in the direction in which the bolt is present decreases and the radius in the intermediate direction of the bolt increases.
[0052]
Therefore, in the processing method of this embodiment, the cylinder bore B has a shape in which the radius in the bolt direction is maximized and the radius in the intermediate direction is minimized, and at least the difference between the maximum radius and the minimum radius is fixed to the cylinder head. Secondary molding is performed so as to obtain a non-round shape having a size based on the roundness of the cylinder bore B in the state.
[0053]
That is, in the arithmetic device 24 of the honing control means 23 shown in FIG. 5, as shown in B11 to B15 of FIG. 9, the number n of bolts (n = 4) is inputted, and the bolt angle θn is inputted. At this time, since four bolts are arranged at intervals of 90 degrees, θ1 = 45 degrees, θ2 = 135 degrees, θ3 = 225 degrees, and θ4 = 315 degrees in the clockwise direction in FIG.
[0054]
Next, the average value Φave of roundness obtained by measuring a large number of cylinder bores in advance is input, and the shape of the cylinder bore is calculated from the angles θ1 to θ4 of each bolt and the average value Φave of roundness. At this time, as shown in FIG. 10A, the shape data can be expressed as a sine wave having one cycle between the bolts and having an amplitude corresponding to the average value Φave. Then, this shape data is transferred to the NC device 25, and the cylinder bore B is secondarily formed into a non-circular shape.
[0055]
As a result, the cylinder bore B has a maximum radius Rmax in the direction of each bolt, that is, in the direction of each bolt mounting hole H, as shown in FIG. The difference between the radius Rmax and the minimum radius Rmin is formed into a non-circular shape having a size corresponding to the roundness average value Φave.
[0056]
Therefore, when the cylinder head is fixed to the cylinder block A, the cylinder bore B is deformed so that the radius decreases in the direction of the bolt mounting hole H and increases in the intermediate direction, and the non-circular shape as a whole. The cylinder bore B is deformed so as to approach a perfect circle.
[0057]
In addition, since the deformation of the cylinder bore accompanying the fixing of the cylinder head is mainly caused by bolt tightening, as described above, according to the processing method using the bolt position and the roundness average value, The shape of the cylinder bore to be formed next can be easily determined, and no work such as correction is required, and a high-quality cylinder block having a high-precision cylinder bore can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram for explaining an example of a process in an embodiment of a cylinder bore machining method according to the present invention.
FIG. 2 is a side view illustrating roundness measurement of a cylinder bore.
FIG. 3 is an explanatory diagram (a) showing a roundness error curve obtained by measuring roundness, a graph (b) showing a relationship between a cylinder bore angle and an error amount, and an inverted phase of the relationship between the angle and the error amount. It is a graph (c) shown.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pressing pressure of the grindstone and the grinding amount.
FIG. 5 is an explanatory view showing an embodiment of a cylinder bore machining apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a honing tool.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a honing tool in another embodiment of the cylinder bore machining apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view illustrating a cylinder block in another embodiment of the cylinder bore machining method according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a process of creating shape data in another embodiment of the cylinder bore machining method according to the present invention.
FIG. 10 is a graph (a) for explaining shape data and an explanatory diagram (b) showing the shape of a cylinder bore to be secondarily formed.
[Explanation of symbols]
A Cylinder block
B Cylinder bore
C Cylinder head
16 36 Honing tool
17 Tool rotation angle detection means
18 38 Honing tool body
20 Whetstone
22 Grinding wheel fine movement means
23 Honing control means
40 Rotating shaft

Claims (7)

シリンダブロックにシリンダボアを形成するに際し、シリンダブロックにシリンダボアを一次成形したのち、シリンダヘッドを外した状態でシリンダボアを非真円形状に二次成形し、二次成形後のシリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際に非真円形状のシリンダボアが変形して真円に近付くようにすることを特徴とするシリンダボアの加工方法。When forming the cylinder bore in the cylinder block, after the cylinder bore is primary molded to the cylinder block, the cylinder bore is secondarily molded into a non-circular shape with the cylinder head removed, and the cylinder head is fixed to the cylinder block after the secondary molding. cylinder bore processing methods, wherein to Rukoto as not-true circular bore approaches the true circle is deformed upon. シリンダブロックにシリンダボアを一次成形したのち、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定してシリンダボアの真円度を測定し、シリンダヘッドを外して、測定した真円度の誤差曲線に対してその反転位相となる非真円形状にシリンダボアを二次成形することを特徴とする請求項1に記載のシリンダボアの加工方法。  After first forming the cylinder bore on the cylinder block, fix the cylinder head to the cylinder block, measure the roundness of the cylinder bore, remove the cylinder head, and the phase will be reversed with respect to the error curve of the measured roundness The cylinder bore machining method according to claim 1, wherein the cylinder bore is secondarily formed into a non-circular shape. 外周側にシリンダヘッド固定用のボルトが取付けられるシリンダボアであって、二次成形によるシリンダボアの非真円形状が、ボルトの方向となる半径を最大にし且つその中間方向となる半径を最小にすると共に、最大半径と最小半径の差を少なくともシリンダヘッド固定状態でのシリンダボアの真円度に基づく大きさとした非真円形状であることを特徴とする請求項1に記載のシリンダボアの加工方法。  A cylinder bore to which a cylinder head fixing bolt is attached on the outer peripheral side, and the non-circular shape of the cylinder bore by secondary molding maximizes the radius in the direction of the bolt and minimizes the radius in the middle direction 2. The cylinder bore machining method according to claim 1, wherein the cylinder bore has a non-circular shape in which a difference between the maximum radius and the minimum radius is at least a size based on the roundness of the cylinder bore when the cylinder head is fixed. シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した状態でのシリンダボアの真円度が予めデータ化してあり、そのデータに基づいてシリンダボアを非真円形状に二次成形することを特徴とする請求項1または3に記載のシリンダボアの加工方法。  4. The roundness of the cylinder bore in a state where the cylinder head is fixed to the cylinder block is previously converted into data, and the cylinder bore is secondarily formed into a non-round shape based on the data. The cylinder bore machining method described. シリンダブロックに一次成形したシリンダボアに対して、シリンダブロックにシリンダヘッドを固定した際のシリンダボアの変形量に対応してシリンダボアを非真円形状に二次成形する加工装置であって、外周部分に砥石を備え且つシリンダボアに挿入して回転駆動されるホーニング工具と、ホーニング工具の回転角度を検出する工具回転角度検出手段と、ホーニング工具における砥石を工具半径方向に微小移動させてシリンダボアの内面に対する砥石の押付圧を変化させる砥石微動手段と、シリンダボアの二次成形の研削データおよび工具回転角度検出手段からの回転角度データに基づいて砥石微動手段を制御するホーニング制御手段を備えたことを特徴とするシリンダボアの加工装置。  A processing device that secondary-forms the cylinder bore into a non-circular shape corresponding to the amount of deformation of the cylinder bore when the cylinder head is fixed to the cylinder block with respect to the cylinder bore primary-formed on the cylinder block. A honing tool which is inserted into the cylinder bore and is driven to rotate, tool rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the honing tool, and the grindstone in the honing tool is slightly moved in the tool radial direction to move the grindstone against the inner surface of the cylinder bore. A cylinder bore comprising: a grinding wheel fine movement means for changing the pressing pressure; and a honing control means for controlling the grinding wheel fine movement means on the basis of grinding data for secondary forming of the cylinder bore and rotation angle data from the tool rotation angle detection means. Processing equipment. ホーニング工具が、工具中心となる本体部に、工具軸線に直交する回動軸を介して砥石を回動自在に備えると共に、本体部と砥石の間に砥石微動手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載のシリンダボアの加工装置。  The honing tool is characterized in that a grindstone is rotatably provided on a main body portion serving as a tool center via a rotation axis orthogonal to the tool axis, and a grindstone fine movement means is provided between the main body portion and the grindstone. The cylinder bore machining apparatus according to claim 5. ホーニング工具が、回動軸を間にして工具軸線方向の2か所に砥石微動手段を備えていることを特徴とする請求項6に記載のシリンダボアの加工装置。  7. The cylinder bore machining apparatus according to claim 6, wherein the honing tool is provided with a grindstone fine movement means at two locations in the tool axis direction with the rotation axis in between.
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