ホーニングとは - 定義、プロセス、およびツール

ホーニングとは?

ホーニングは、研磨砥石または砥石を制御された経路に沿って研磨することにより、金属ワークピースに精密な表面を生成する研磨加工プロセスです。ホーニングは主に表面の幾何学的形状を改善するために使用されますが、表面仕上げも改善できます。

代表的な用途は、内燃機関のシリンダー、エアベアリングスピンドル、ギアの仕上げです。ホーンには多くの種類がありますが、いずれも 1 つまたは複数の砥石で構成されており、作業面に圧力がかかっています。

他の同様のプロセスは、ラッピングと超仕上げです。

ホーニングの定義

ホーニングは、砥石または砥石で何かを研ぐ行為またはプロセスとして定義されます。切断機のナイフの正確な位置合わせは、鋭いエッジのホーニングの影響を受けません.

ホーニングプロセスは、最終的なサイジングを提供し、チューブまたはシリンダーボアの内部に目的の仕上げパターンを作成します。仕上げは、作業面に対して適切なグリットと等級の砥石を広げて行います。

石は、制御された圧力下で研磨剤を使用して部品内で回転および往復運動します。回転と往復運動を組み合わせることで、研磨される部品の表面にクロスハッチパターンが生成されます。

ホーニング加工が必要な理由

ホーニングマシンは金属研磨工具であり、ホーニングプロセスでは、ハードツーリングまたはホーニングストーンと傷みやすい研磨砥石を使用して修正します。

直径
シェイプ
表面仕上げ
ボアの位置公差

ホーニングプロセスは、穴の形状、サイズ制御、最終的な表面仕上げ、および表面構造の完成を可能にするために開発されました。最終的なサイジングを提供し、チューブまたはシリンダーボアの内部に目的の仕上げパターンを作成できるホーニングプロセス。

仕上げは、作業面に対して適切なグリットと等級の砥石を広げて行います。石は、制御された圧力下で研磨剤を使用して部品内で回転および往復運動します。回転と往復運動を組み合わせることで、研磨される部品の表面にクロスハッチパターンが生成されます。

プロセスの仕組み

ホーニング砥石は砥石に似ているため、ホーニングを削り代の少ない研削の一形態と考えがちです。代わりに、それを自己調整研削プロセスと考えた方がよいでしょう。

研削では、砥石は単純な経路をたどります。たとえば、シャフトのプランジ研削では、砥石が部品の軸に向かって移動し、研削してから、元に戻します。ホイールの各スライスがワークピースの同じスライスに繰り返し接触するため、研削ホイールの幾何学的形状の不正確さが部品に転写されます。

そのため、ワーク形状の仕上がり精度は、ツルーイングドレッサの精度に制限されます。砥石が摩耗すると精度がさらに悪くなるため、定期的にツルーイングを行って形を整える必要があります。

ホーニング砥石は複雑な経路をたどるため、幾何学的精度の制限はホーニングで克服されます。たとえば、インボアホーニングでは、砥石は 2 つの経路を同時に移動します。石は放射状に外側に押し出され、同時に軸方向に振動しながら穴を広げます。

振動により、ホーニング砥石の各スライスがワークピースの広い領域に接触します。したがって、ホーニング砥石のプロファイルの欠陥がボアに移ることはありません。代わりに、ボアとホーニングストーンの両方が、ボアホーニングの場合は円柱であるホーニングストーンの動きの平均的な形状に適合します。

この平均化効果は、すべてのホーニングプロセスで発生します。ワークピースと石の両方が、石の切断面の平均的な形状に一致するまで侵食されます。ホーニング砥石は所望の幾何学的形状に向かって侵食される傾向があるため、砥石を研ぐ必要はありません。

平均化効果の結果として、研ぎ澄まされたコンポーネントの精度は、それを作成した工作機械の精度を超えることがよくあります。

研削盤とホーニング盤の違いは砥石の軌道だけではなく、構造の剛性にも違いがあります。ホーニングマシンは、グラインダーよりもはるかに準拠しています。研削の目的は、厳しいサイズ公差を実現することです。

これを行うには、研削砥石を工作物に対して正確な位置に移動する必要があります。したがって、研削盤は非常に剛性が高く、その軸は非常に高い精度で動かなければなりません。

ホーニング盤は比較的不正確で不完全です。工作機械の精度に頼るのではなく、砥石とワークピース間の平均化効果に依存します。コンプライアンスは、平均化効果が発生するために必要なホーニングマシンの要件です。

これは、2 つの機械の明らかな違いにつながります。グラインダーでは、砥石はスライドにしっかりと取り付けられていますが、ホーニングでは、砥石は空気圧または油圧で作動します。

高精度のワークピースは、通常、研削されてからホーニングされます。研削によりサイズが決まり、ホーニングにより形状が改善されます。

ホーニングと研磨の違いは常に同じです。一部のグラインダーには複雑な動きがあり、自己調整が可能であり、一部のホーニングマシンにはサイズ管理用のインプロセスゲージが装備されています。多くのスルーフィード研削作業は、ホーニングと同じ平均化効果に依存しています。

ホーニングツール

ホーニングは、ホーニング砥石またはホーニングと呼ばれる特殊な工具を使用して、精密な表面を実現します。ホーンは砥粒を接着剤で固めたものです。一般に、ホーニング砥粒は不規則な形状で、直径が約 10 ～ 50 マイクロメートル (300 ～ 1500 メッシュグリット) です。粒子サイズが小さいほど、ワークピースの表面が滑らかになります。

ホーニングツールの目的は、機械によって生成された力を工作物に伝達することです。ホーニングは、ボアのテーパー、サイズ、仕上げ、真直度を修正しますが、通常、軸方向の位置合わせや位置を修正することはできません。

このツールは、スピンドルノーズアダプター、ドライブシャフト、およびホーニングボディで構成されています。ホーン本体には、プッシュロッドに取り付けられたコーンが含まれています。次のページの典型的な研磨工具の図面を参照してください

ドライブシャフトの内側にあるプッシュロッドは、モーターまたは油圧シリンダーによって研磨されたボディ内で上下に動かされます。アクチュエーターはヘッドにあります。コーンが下に移動すると、拡張プレートが外側に押し出され、石が拡張されます。

砥石は、ワークピースから素材を取り除くために使用されます。ガータースプリングは石をツール内に保持し、ツールがボアから取り外されたときに石をつぶすために使用されます。

ホーニングツールは、粗いホーニング、半仕上げ、および最終的なホーニングに超砥粒またはビトリファイドストーンを使用する場合があります。ピークホーニングでは、通常、荒削り操作のみが必要です。プラトーホーニング (「プラトー」を上に置くこと) では、頂点を取り除くために細かい砥石が必要です。一部のホーニングツールは、1 つのツールに荒削りと仕上げ削りの両方を備えています。

ホーンガイド

ホーニングガイドはホーニングツールの一部です。ボアに出入りする際に砥石を保護し、ホーニング工具の金属がボア表面に接触するのを防ぎます。

ガイドは摩耗や異物の混入がないか頻繁にチェックする必要があります。通常、ホーニングストーンは、砥石とホーニングガイドブッシングを保護するために、引き抜くときにガイドのサイズ以下に折りたたまれます。

ホーンガイドブッシング

ホーンガイドブッシングは、コラムの前面にある固定ブラケットに取り付けられています。ホーンガイドブッシングの機能。ホーニングツールをボアの中心に導くためのものです。ブッシングは通常、硬化鋼または超硬で作られています。

ホーンガイドブッシングも「崩壊ブッシング」の場合は超硬を使用。これらは、工具が小さすぎてガータースプリングを使用できない場合に、石を工具本体と同一面に戻すために使用されます。

調整可能なコーン

ブラインドボアをホーニングする場合、調整可能なコーンを使用して砥石の底を広げ、摩耗を考慮し、底を一定のサイズに保つことができます。上に示したブラインドボアオーバートラベル。穴を貫通する場合のように、石が底を通過できないことに注意してください。

これにより、砥石が不均一に摩耗し、パーツの底にテーパーが生じます。この問題は、調整可能なコーンを使用し、下部にドエルを使用することで解決できます。

シングルパスホーニングツール

ホーニング工具は、100/120 グリットの天然ダイヤモンド研磨材で永久的にコーティングされた拡張可能な軟質鋳鉄スリーブで構成されたダイヤモンド研磨ボーリングバーで構成されている場合もあれば、研磨材が埋め込まれた焼結スリーブである場合もあります。

このツールは拡張可能で、ダイヤモンドスリーブの摩耗を補正します。アーバーには、スリーブの溝にクーラントを流すための通路があります。ホーニング工具はボアを一度通過し、引き抜かれます。

この機械は、既存のボアと自己整合するフローティングタイプのホーニングツールを使用します。このツールは、以前の機械加工によって生じた穴をホーニング加工するために設計されています。手術。このツールは、振れ、テーパー、および真円でない状態のボアを修正できます。このツールは、1 回のダウンストロークでストレートで丸みを帯びたテーパーのない穴を作成します。

ホーンガイドブラケットとブッシングは、コラムの前面に取り付けられた固定ブラケットに取り付けられています。ホーニングガイドブラケットの機能は、ホーニングツールをボアにガイドすることです。ブッシングは、クーラントがシングルパスホーンツールに流れるように機械加工されています。

ホーニング加工の利点

それほど複雑でない、または低コストの備品
非常に正確です。
ロングボアとショートボアの両方に使用できます。
元のボアの中心線を維持します。
硬度に関係なく、どんな素材でも仕上げることができます。
工作物を動力で回転させる必要がなく、チャック、フェースプレート、または回転テーブルも必要ないため、チャッキングや位置決めエラーがありません。
ホーンは中央のシャフトから駆動されるため、ボーリングのようにシャフトが曲がってもテーパー穴が生じることはありません。
ホーンがすべての不規則性をきれいにすることができるように、前の操作で十分なストックが残っていれば、テーパーや高低スポットのない真に丸い穴が得られます。
高速で小さな接触面積を使用する研削またはファインボーリングと比較して、ホーニングは低速で大きな接触面積を使用します。回転運動と往復運動を組み合わせて使用するため、潤滑剤の保持に優れたクロスハッチパターンが作成されます。直径が 0.001 ～ 0.0001 インチまたはそれに近い精度の場合は、ダイヤモンドホイールに似たダイヤモンド石を使用して研ぐことができます。