JP2002059313A - 穴加工方法および穴加工工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マシニングセンタ等による複数の穴加工工程
によって同軸性の高い穴加工を行う。 【解決手段】 被加工物Ｗに形成された加工穴Ｈの内周
を仕上げ加工するとともに、この加工穴Ｈの開口部に複
数段の加工面Ａ〜Ｃを形成する穴加工方法であって、加
工穴Ｈに荒加工を施す荒加工リーマ４と加工面Ａ，Ｃを
形成する切刃チップ１２，１３とを備えた第１の穴加工
工具１による第１の穴加工工程と、この第１の穴加工工
程の後に、荒加工リーマ４よりも大きな外径Ｄの仕上げ
加工リーマ２４と加工面Ｂを形成する切刃チップ３３と
を備えた第２の穴加工工具２１により、第１の穴加工工
程において荒加工された加工穴Ｒによって第２の穴加工
工具２１を案内しつつ、加工穴Ｈを仕上げ加工する第２
の穴加工工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエンジンの
シリンダーヘッドにおけるバルブ穴とバルブシート面な
どの、被加工物に形成された加工穴とその開口部の加工
面を所定の寸法、形状に加工するための穴加工方法およ
び穴加工工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の穴加工工具として、本発明の発
明者らは、例えば特許第２７４８８４６〜２７４８８４
９号公報などにおいて、軸線回りに回転される略円錐状
の工具本体の先端部に、上記軸線に沿って進退可能にリ
ーマを取り付けるとともに、このリーマの根元部分に
は、加工穴の開口部に３段のテーパ面（加工面）を形成
する３つの切刃チップを取り付け、このうち加工穴の穴
奥側のテーパ面と開口縁側のテーパ面とを形成する２つ
切刃チップを工具本体に直接的に取り付ける一方、これ
らのテーパの中間のテーパ面を形成する残りの１つの切
刃チップを、工具本体がなす円錐の母線方向に沿って摺
動可能なスライダーに取り付けたものを提案している。

【０００３】しかして、このような穴加工工具を用い
て、被加工物に形成された加工穴の内周の仕上げ加工と
開口部のテーパ面加工とを行うには、上記リーマを後退
させた状態で、上記軸線を加工穴の中心線と同軸にして
工具本体を回転させながら前進させることにより、まず
上記２つの切刃チップによって開口部の穴奥側のテーパ
面と開口縁側のテーパ面とを形成し、次いで上記スライ
ダーを摺動させることにより上記残りの一つの切刃チッ
プによって中間のテーパ面を形成し、しかる後、上記リ
ーマを前進させて加工穴の内周を仕上げ加工する。従っ
て、このような穴加工方法によれば、加工穴の内周と開
口部のテーパ面とを高い精度で同軸に形成することが可
能となり、特に加工穴が上述したバルブ穴である場合に
は、その開口部のバルブシート面となる上記中間のテー
パ面が、スライダーの摺動による切刃チップの上記母線
方向への移動によって一層高精度に形成されるため、こ
のバルブシート面とバルブヘッドとの密着性を確実に確
保することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
穴加工方法および穴加工工具では、スライダーを上記母
線方向に沿って摺動させるのに、円筒状のカップリング
を、上記軸線方向に向けては工具本体に対して進退可能
に、かつ軸線回りには工具本体と一体回転可能に工具本
体内に挿入し、このカップリングに形成された孔にスラ
イダーに取り付けた連結ピンを挿脱自在に嵌挿して連結
させることにより、カップリングの進退に連動してスラ
イダーが摺動するようにしている。また、リーマを上記
軸線方向に沿って進退させるのには、このリーマ後端の
シャンク部を把持するチャックを備えたスライド軸を、
上記軸線方向に向けてはやはり工具本体や上記カップリ
ングに対しても進退可能に、かつ軸線回りには工具本体
およびカップリングと一体回転可能に、工具本体内のさ
らに上記カップリングの内周を通して挿入するようにし
ている。

【０００５】ところが、このように構成された穴加工工
具および該穴加工工具を用いた穴加工方法では、穴加工
工具自体の構造が極めて複雑となってしまうのは勿論、
この穴加工工具を回転および進退駆動する工作機械側の
駆動軸にも、上記カップリングを進退させる駆動軸と、
上記スライド軸を進退させる駆動軸とを、互いに独立し
て進退可能に、しかしながら一体に回転可能に、しかも
同軸的に設けなければならず、自ずと専用の工作機械が
必要とされることとなって、例えば汎用のマシニングセ
ンタ等によって上述のような穴加工を行うことは不可能
であった。また、特開平７−２９９６５３号公報に開示
されているように、第１の工程で被加工物に複数の異径
穴からなる段付下穴を加工し、次工程として小径刃と大
径刃を有する段付リーマの先端側の小径刃で前記段付下
穴の小径部の加工を開始した後、段付リーマの基端側の
大径刃で前記段付下穴の大径部の加工を開始するように
し、小径刃部と大径刃部で両持ち式にすることで、スラ
イダー機構を不要にした技術も知られているが、これに
よっても、段付リーマ先端側の小径刃が加工を開始した
ときには、これを案内する機構がないことから、加工開
始時に振れが生じて加工精度が低いという問題がある。
一方で、例えばリーマによる加工穴内周の仕上げ加工と
切刃チップを取り付けた工具による加工穴開口部の多段
テーパ面の加工とを別々の工具による複数の穴加工工程
によって行おうとしても、これらの工程間で加工の同軸
性を高精度に維持するのは極めて困難となる。

【０００６】本発明は、このような背景の下になされた
もので、従来のような複雑な構造の穴加工工具やこれを
回転および進退駆動する専用の工作機械を要することな
く、マシニングセンタ等による複数の穴加工工程によっ
て同軸性の高い穴加工を行うことが可能な穴加工方法
と、かかる穴加工方法に用いて好適な穴加工工具とを提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明の穴加工方法
は、被加工物に形成された加工穴の内周を仕上げ加工す
るとともに、この加工穴の開口部に複数段の加工面を形
成する穴加工方法であって、上記加工穴に荒加工を施す
荒加工リーマと上記複数段の加工面のうち少なくとも１
段を形成する切刃チップとを備えた第１の穴加工工具に
より上記加工穴を加工する第１の穴加工工程と、この第
１の穴加工工程の後に、上記荒加工リーマよりも外径の
大きな仕上げ加工リーマと上記加工面のうち残りの段を
形成する切刃チップとを備えた第２の穴加工工具によ
り、上記第１の穴加工工程において荒加工された加工穴
によって上記第２の穴加工工具を案内しつつ、該加工穴
を仕上げ加工する第２の穴加工工程とを具備してなるこ
とを特徴とする。

【０００８】従って、このような穴加工方法によれば、
上記第１の穴加工工程において、荒加工リーマとその切
刃チップとを一体として第１の穴加工工具を回転および
進退駆動することにより、加工穴内周の荒加工と加工穴
開口部の複数段の加工面のうち少なくとも１段の加工面
の形成とが行われ、次いで上記第２の穴加工工程におい
て、仕上げ加工リーマとその切刃チップとを一体として
第２の穴加工工具を回転および進退駆動することによ
り、加工穴内周を所定の内径に仕上げ加工するとともに
加工穴開口部に残りの段の加工面を形成して所定の形状
の加工面を形成することができ、すなわち汎用のマシニ
ングセンタ等による単純な回転・進退駆動によっても、
加工穴内周の仕上げ加工と加工穴開口部の加工面形成と
を行うことができる。そして、この第２の穴加工工程に
おいて第２の穴加工工具は、第１の穴加工工程において
荒加工リーマにより荒加工された加工穴に仕上げ加工リ
ーマが案内されつつ前進させられるので、この荒加工さ
れた加工穴および上記少なくとも１段の加工面と仕上げ
加工される加工穴および上記残りの加工面との同軸性を
高い精度で確保することが可能となる。

【０００９】ここで、上記第２の穴加工工具の仕上げ加
工リーマの先端に、上記第１の穴加工工程において荒加
工された加工穴に嵌挿可能なパイロット部を設ければ、
荒加工された加工穴にこのパイロット部によって仕上げ
加工リーマを先導しつつ案内することにより、一層確実
に第２の穴加工工具による加工の同軸性を確保すること
ができる。また、この場合において、上記第２の穴加工
工程における上記仕上げ加工リーマのパイロット部の長
さを、上記第１の穴加工工程における上記荒加工リーマ
の加工穴への挿入深さよりも大きく設定すれば、荒加工
された加工穴にパイロット部が嵌挿されてから、このパ
イロット部がさらに加工穴を掘り進んだ後に、仕上げ加
工リーマの外径の大きな部分によって加工穴が仕上げ加
工されることとなり、すなわちパイロット部自体も自身
をガイドしながら仕上げ加工リーマを案内することとな
るため、より一層確実に穴加工の同軸性を確保すること
が可能となる。

【００１０】一方、加工穴が上述したシリンダーヘッド
のバルブ穴である場合のように、その開口部に形成され
る加工面のうち中間の加工面（バルブシート面）と仕上
げ加工された加工穴（バルブ穴）との間に特に高い精度
が要求されるときには、上記第１の穴加工工程におい
て、上記加工穴の開口部に形成する加工面のうち穴奥側
の加工面と開口縁側の加工面とを形成し、上記第２の穴
加工工程において、これら穴奥側と開口縁側との中間の
加工面を形成するのが望ましい。そして、本発明の穴加
工工具はこのような場合に用いて特に好適なものであっ
て、すなわち、上記第１の穴加工工具としては、軸線回
りに回転させられる工具本体の先端部に、上記軸線に沿
って上記荒加工リーマを取り付けるとともに、この荒加
工リーマの根元部分には、内周側に上記穴奥側の加工面
を形成する上記切刃チップを、外周側には上記開口縁側
の加工面を形成する上記切刃チップをそれぞれ取り付け
たことを特徴とし、また上記第２の穴加工工具として
は、軸線回りに回転させられる工具本体の先端部に、上
記軸線に沿って上記仕上げ加工リーマを取り付けるとと
もに、この仕上げ加工リーマの根元部分には、上記穴奥
側と開口縁側との中間の加工面を形成する上記切刃チッ
プを取り付けたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１ないし図１０は本発明の穴加
工工具の実施形態を示すものであって、図１ないし図５
は上記第１の穴加工工具の一実施形態を、図６ないし図
１０は上記第２の穴加工工具の一実施形態をそれぞれ示
している。これらの実施形態における第１、第２の穴加
工工具１，２１は、それぞれその工具本体２，２２が軸
線Ｏ，Ｘを中心とした外形略多段円柱状をなすものであ
って、この工具本体２，２２の先端部はやはり軸線Ｏ，
Ｘを中心として先端側に向かうに従い漸次縮径する略円
錐台状に形成される一方、外周部後端側には当該工具本
体２，２２を上記工作機械のＡＴＣ（自動工具交換装
置）のアームによって把持するための把持部２Ａ，２２
Ａが形成され、また後端部には該工具本体２，２２をマ
シニングセンタ等の工作機械の駆動軸に取り付けるため
のアーバ部２Ｂ，２２Ｂとされており、このアーバ部２
Ｂ，２２Ｂによって工作機械の駆動軸に取り付けられた
第１、第２の穴加工工具１，２１は、軸線Ｏ，Ｘ回りに
図中に符号Ｔで示す工具回転方向に回転させられつつ、
該軸線Ｏ，Ｘ方向先端側に送りを与えられて進退させら
れ、シリンダーのバルブ穴等の穴加工に供される。

【００１２】そして、さらにこれらの工具本体２，２２
内には上記軸線Ｏ，Ｘに沿って取付孔２Ｃ，２２Ｃが形
成されていて、各取付孔２Ｃ，２２Ｃにはブッシュ３，
２３を介して、第１の穴加工工具１においては荒加工リ
ーマ４が軸線Ｏと同軸に、また第２の穴加工工具２１に
おいては仕上げ加工リーマ２４が軸線Ｘと同軸に、それ
ぞれその先端をブッシュ３，２３から突出させてクラン
プネジ５，２５によって取り付けられている。なお、図
中に符号６，２６で示すのはブッシュ３，２３を固定す
る止めネジであり、また符号７，２７で示すのは各リー
マ４，２４の突き出し量を調整する中空の調整ネジであ
り、さらに符号８，２８で示すのはこの調整ネジ７，２
７内を通してリーマ４，２４側にクーラントを供給する
ためのクーラントパイプである。

【００１３】これらのリーマ４，２４は、図４および図
５と図９および図１０とにそれぞれ示すように、いずれ
も外形略円柱軸状のシャンク部４Ａ，２４Ａの先端部に
切刃部４Ｂ，２４Ｂが形成されてなるものであり、この
切刃部４Ｂ，２４Ｂにはさらに、各リーマ４，２４の先
端から後端側に向けて上記工具回転方向Ｔ側に捩れる断
面略Ｖ字状の複数条（本実施形態ではそれぞれ６条）の
溝９…，２９…が周方向に等間隔に形成されている。な
お、これらのリーマ４，２４内には軸線Ｏ，Ｘに沿って
貫通するクーラント孔４Ｃ，２４Ｃが形成されており、
このクーラント孔４Ｃ，２４Ｃの先端側は、リーマ４，
２４の先端面への開口部が埋め栓１０，３０によって封
止されるとともに、先端外周側に分岐させられて各溝９
…，２９…の溝底部分に開口させられている。ただし、
これらのクーラント孔４Ｃ，２４Ｃの溝９，２９への開
口位置は、周方向に隣接する溝９，２９同士で軸線Ｏ，
Ｘ方向の位置が互いに異なるように設定されている。

【００１４】これらのリーマ４，２４のうち、まず第１
の穴加工工具１に取り付けられる荒加工リーマ４におい
ては、上記溝９…の工具回転方向Ｔを向く面とリーマ４
の先端面との交差稜線部に、外周側に向かうに従い後端
側に向けて傾斜させられて、軸線Ｏに対する食付き角α
が与えられた荒加工刃１１がそれぞれ形成されている一
方、この荒加工刃１１の外周端から後端側の部分におい
ては、切刃部４Ｂの外周面に後端側に向かうに従い漸次
極僅かに縮径するようにバックテーパが与えられてお
り、従ってこの切刃部４Ｂにおいては、上記荒加工刃１
１の外周端が外周側に最も突出した部位となる。そし
て、この荒加工リーマ４の荒加工刃１１の外径ｄ、すな
わち荒加工刃１１の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径
は、次述する仕上げ加工リーマ２４の仕上げ加工刃３１
の外径Ｄよりも僅かに小さくされている。

【００１５】一方、仕上げ加工リーマ２４の切刃部２４
Ｂは、荒加工リーマ４の切刃部４Ｂよりも十分長く形成
されていて、先端部が後端部に対して一段縮径した略２
段の円柱状をなすようにその外形が形成されており、こ
の一段縮径した先端部が本実施形態におけるパイロット
部２４Ｄとされるとともに、このパイロット部２４Ｄに
対して一段拡径する後端部は仕上げ加工部２４Ｅとされ
ている。そして、この仕上げ加工部２４Ｅの先端面と上
記溝２９…との交差稜線部には上記仕上げ加工刃３１が
それぞれ形成されており、また上記パイロット部２４Ｄ
の先端面と溝２９…との交差稜線部にはパイロット刃３
２がそれぞれ形成されている。ここで、これら仕上げ加
工刃３１およびパイロット刃３２も上記荒加工刃１１と
同じく外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜
させられていて、それぞれに軸線Ｘに対する食付き角が
与えられているが、このうち仕上げ加工刃３１に与えら
れる食付き角は上記荒加工刃１１の食付き角αと等しく
設定される一方、パイロット刃３２の食付き角βはこれ
ら荒加工刃１１および仕上げ加工刃３１の食付き角αよ
りも小さく設定されている。

【００１６】さらに、この仕上げリーマ２４の切刃部２
４Ｂの外周面にも、上記パイロット部２４Ｄおよび仕上
げ加工部２４Ｅのそれぞれにおいて、パイロット刃３２
および仕上げ加工刃３１の外周端から後端側に向かうに
従い漸次極僅かに縮径するようにバックテーパが与えら
れており、従ってパイロット部２４Ｄにおいてはパイロ
ット刃３２の外周端が、また仕上げ加工部２４Ｅにおい
ては仕上げ加工刃３１の外周端が、それぞれ外周側に最
も突出した部位となる。そして、パイロット部２４Ｄに
おけるパイロット刃３２の外径、すなわちパイロット刃
３２の外周端が軸線Ｘ回りになす円の直径は、荒加工刃
１１の上記外径ｄと等しいか、これよりも極々僅かに小
さく設定されているのに対し、仕上げ加工刃３１の外径
Ｄ、すなわち仕上げ加工刃３１の外周端が軸線Ｘ回りに
なす円の直径は、この外径ｄよりも極僅かに大きく設定
されている。

【００１７】このように形成された荒加工リーマ４およ
び仕上げ加工リーマ２４は、上述のようにその上記切刃
部４Ｂ，２４Ｂをブッシュ３，２３の先端から突出させ
た状態で、シャンク部４Ａ，２４Ａが該ブッシュ３，２
３内に挿入されてクランプネジ５，２５により固定さ
れ、第１、第２の穴加工工具１，２１の工具本体２，２
２にその軸線Ｏ，Ｘと同軸に取り付けられている。そし
て、仕上げ加工リーマ２４の上記パイロット部２４Ｄの
軸線Ｘ方向の長さＬは、このときの荒加工リーマ４の切
刃部４Ｂのブッシュ３先端からの突き出し量Ｍよりも僅
かに大きくなるように設定されている。ただし、穴加工
時においてリーマ４，２４の切刃部４Ｂ，２４Ｂが挿入
される加工穴部分の端面とブッシュ３，２３との先端と
の間には、切刃部４Ｂ，２４Ｂが所定の挿入深さまで挿
入された状態において若干のクリアランスが必要とされ
るため、上記突き出し量Ｍはこの挿入深さよりも上記ク
リアランス分だけ大きく設定されることとなり、従って
第２の穴加工工具２１の仕上げ加工リーマ２４のパイロ
ット部２４Ｄの長さＬは、この第１の穴加工工具１の荒
加工リーマ４の加工穴への挿入深さよりも大きく設定さ
れることとなる。

【００１８】さらに、こうしてリーマ４，２４が取り付
けられた工具本体２，２２の上記円錐台状の先端部に
は、該リーマ４，２４の根元部分に、加工穴の開口部に
複数段の加工面を形成する切刃チップ１２，１３および
切刃チップ３３がそれぞれ取り付けられている。すなわ
ち、工具本体２，２２の先端部外周には、軸線Ｏ，Ｘに
直交する断面がＬ字状をなす取付凹部２Ｄ，２２Ｄが形
成されており、各取付凹部２Ｄ，２２Ｄには、先端に上
記切刃チップ１２，１３および切刃チップ３３が装着さ
れたカートリッジ１４，３４がクランプネジ１５，３５
によって取り付けられている。ただし、第１の穴加工工
具１においては、その工具本体２に軸線Ｏを挟んで互い
に反対側に一対の上記取付凹部２Ｄ，２Ｄが形成され、
これらの取付凹部２Ｄ，２Ｄに切刃チップ１２，１３が
それぞれ先端に装着されたカートリッジ１４，１４が取
り付けられているのに対し、第２の穴加工工具２１の工
具本体２２には取付凹部２２Ｄは１つしか形成されてお
らず、カートリッジ３４も切刃チップ３３を先端に装着
したものが１つだけ取り付けられている。

【００１９】ここで、上記切刃チップ１２，１３，３３
は、超硬合金等の硬質材料によって互いに同形同大の略
正三角形平板状に形成されたポジティブチップであり、
その一方の正三角形面がすくい面とされて、このすくい
面の３つの辺稜部にそれぞれ切刃１２Ａ，１３Ａ，３３
Ａが形成されており、上記すくい面を工具回転方向Ｔに
向けるとともに、３つの切刃１２Ａ，１３Ａ，３３Ａの
うちの１つを工具本体２，２２の先端外周側に向けて後
端側に向かうに従い外周側に延びるように傾斜させ、カ
ートリッジ１４，１４，３４の先端に形成されたチップ
取付座に適宜のクランプ手段１６，１６，３６によって
着脱可能に装着されている。なお、図中に符号１７，３
７で示すのはカートリッジ１４，３４の軸線Ｏ，Ｘ方向
の位置の調整手段であって、本実施形態ではこの調整手
段１７，３７は、取付凹部２Ｄ，２２Ｄの先端側を向く
壁面から軸線Ｏ，Ｘ方向に出没可能とされてカートリッ
ジ１４，３４の後端面に当接させられる調整駒１７Ａ，
３７Ａと、この調整駒１７Ａ，３７Ａに形成されたＶ字
溝の先端側の壁面に円錐状の頭部が密着させられた調整
ネジ１７Ｂ，３７Ｂとから構成されており、この調整ネ
ジ１７Ｂ，３７Ｂのねじ込み量に応じて調整駒１７Ａ，
３７Ａが前進させられることにより、カートリッジ１
４，３４の位置が調整可能とされている。

【００２０】そして、上記切刃チップ１２，１３，３３
のうち、第１の穴加工工具１の工具本体２にカートリッ
ジ４，４を介して取り付けられた切刃チップ１２，１３
は、図１１に示すようにそのうちの一方の切刃チップ１
２が他方の切刃チップ１３よりも僅かに工具本体２の先
端側かつ内周側にずらされて配置させられており、しか
もこの一方の切刃チップ１２の先端外周側に向けられた
切刃１２Ａの軸線Ｏに対する傾斜角θ₁₂が、他方の切刃
チップ１３の先端外周側に向けられた切刃１３Ａの軸線
Ｏに対する傾斜角θ₁₃よりも小さく設定されて、これら
の切刃１２Ａ，１３Ａの軸線Ｏ回りの回転軌跡が交差す
るようにされている。一方、これに対して第２の穴加工
工具２１の工具本体２２に取り付けられた切刃チップ３
３は、その先端外周側に向けられた切刃３３Ａの軸線Ｘ
に対する傾斜角θ₃₃が、上記傾斜角θ₁₂よりも大きく、
かつ傾斜角θ₁₃よりは小さく設定されるとともに、第２
の穴加工工具２１のブッシュ２３の先端位置を第１の穴
加工工具１のブッシュ３の先端位置と等しくした場合に
おける切刃３３Ａの軸線Ｘ回りの回転軌跡が、上記切刃
１２Ａ，１３Ａ同士の回転軌跡の交点よりも先端外周側
にあって、該切刃１２Ａ，１３Ａ双方の回転軌跡に交差
するように配置されている。

【００２１】次に、このように構成された第１、第２の
穴加工工具１，２を用いて、被加工物に形成された加工
穴の内周を仕上げ加工するとともに、この加工穴の開口
部に複数段の加工面を形成する場合の、本発明の穴加工
方法の一実施形態について、図１２ないし図１４および
上記図１１を参照して説明する。ここで、本実施形態で
は、被加工物としてのオーバーヘッドバルブ式エンジン
のシリンダーヘッドＷに形成されたバルブ穴Ｈの穴加工
を行う場合、すなわちこのバルブ穴Ｈの穴奥側に設けら
れた円管状のバルブガイドＧの内周の仕上げ加工と、こ
のバルブガイドＧの内周からポートＰを介して燃焼室側
に開口する当該バルブ穴Ｈの開口部に設けられた円環状
のバルブシートＳに、複数段の加工面として３段のテー
パ面Ａ〜Ｃを形成する加工とを行う場合について説明す
る。

【００２２】まず、本実施形態の穴加工方法において
は、第１の穴加工工程として、上記第１の穴加工工具１
により、バルブガイドＧ内周の開口部側端部の荒加工
と、バルブシートＳの３段のテーパ面Ａ〜Ｃのうち穴奥
側のテーパ面Ａおよび開口縁側のテーパ面Ｃの形成とを
行う。すなわち、この第１の穴加工工程では、図１２に
示すように上記第１の穴加工工具１を、その工具本体２
の先端部をバルブ穴Ｈの穴奥側に向けて上記軸線Ｏをバ
ルブガイドＧおよびバルブシートＳの中心線と同軸と
し、マシニングセンタ等の工作機械の駆動軸に上記アー
バ部２Ｂを介して取り付け、上記軸線Ｏ回りに工具回転
方向Ｔに回転しつつ該軸線Ｏ方向先端側に向けて送りを
与えて前進させる。

【００２３】すると、図１３に示すようにバルブガイド
Ｇの開口部側端部の内周には、荒加工リーマ４の荒加工
刃１１によって拡径されて内径ｄの荒加工部Ｒが形成さ
れるとともに、図１１に示すようにバルブシートＳに
は、その内周穴奥側に、バルブ穴Ｈの中心線に対して傾
斜角θ₁₂で傾斜するテーパ面Ａが上記切刃チップ１２の
切刃１２Ａによって、また外周開口縁側には、バルブ穴
Ｈの中心線に対して傾斜角θ₁₃で傾斜するテーパ面Ｃが
上記切刃チップ１３の切刃１３Ａによって、それぞれ形
成される。なお、この第１の穴加工工程における荒加工
リーマ４のバルブガイドＧ内周への挿入深さＮは、上述
したようにバルブ穴Ｈの開口部側を向くバルブガイドＧ
の端面と上記ブッシュ３との間のクリアランス分だけ、
荒加工リーマ４の突き出し量Ｍよりも小さくされてお
り、従って上記荒加工部Ｒの深さもこの突き出し量Ｍよ
り僅かに小さくされる。

【００２４】次いで、こうしてバルブガイドＧ端部内周
が荒加工されるとともにバルブシートＳにテーパ面Ａ，
Ｃが形成されたなら、第１の穴加工工具１を後退させ、
上記マシニングセンタ等のＡＴＣにより、第１の穴加工
工具１を駆動軸から取り外して第２の穴加工工具２１に
交換し、第２の穴加工工程に移行する。すなわち、この
第２の穴加工工程においても、上記第２の穴加工工具１
は、図１４に示すようにその工具本体２２の先端部がバ
ルブ穴Ｈの穴奥側に向けられるとともに、上記軸線Ｘが
バルブガイドＧおよびバルブシートＳの中心線と同軸と
されて、駆動軸にアーバ部２２Ｂを介して取り付けら
れ、軸線Ｘ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ該軸線
Ｘ方向先端側に向けて送りが与えられて前進させられ
る。

【００２５】すると、まず図１５に示すように、仕上げ
加工リーマ２４先端の略外径ｄの上記パイロット部２４
Ｄが内径ｄの上記荒加工部Ｒ内に嵌挿され、これによ
り、仕上げ加工リーマ２４の軸線Ｘが、この荒加工部Ｒ
の中心線、すなわち先の第１の穴加工工程における第１
の穴加工工具１の軸線Ｏと同軸とされて、仕上げ加工リ
ーマ２４および工具本体２２がこの軸線Ｏに沿って案内
されるように前進させられてゆく。ここで、このパイロ
ット部２４Ｄの軸線Ｘ方向の長さＬは、荒加工リーマ４
の突き出し量Ｍよりも僅かに大きく、従って上記荒加工
部Ｒの深さ（荒加工リーマ４の挿入深さＮ）よりも大き
くされているため、図１５に示すように上記パイロット
部２４Ｄ先端のパイロット刃３２が荒加工部Ｒの穴奥部
に達したところで、上記仕上げ加工部２４Ｅ先端の仕上
げ加工刃３１はバルブガイドＧの開口部側の端面に達し
てはおらず、この仕上げ加工刃３１がバルブガイドＧの
端面に達するまでは、図１６に示すようにパイロット刃
３２が荒加工部Ｒを軸線Ｏに沿って穴奥側に延長するよ
うにしてバルブガイドＧ内周を加工し、これにパイロッ
ト部２４Ｄが嵌挿されて仕上げ加工リーマ２４をやはり
上記軸線Ｏに沿って案内するような加工形態となる。

【００２６】さらに、仕上げ加工刃３１がバルブガイド
Ｇの端面に達した後は、この仕上げ加工刃３１によって
バルブガイドＧ内周が所定の内径Ｄに仕上げ加工されて
ゆくことになるが、このときも上記パイロット部２４Ｄ
は、図１７に示すように仕上げ加工部２４Ｅに先行して
バルブガイドＧ内周を内径ｄに加工しつつ、これに嵌挿
されてガイドされながら直進し、仕上げ加工リーマ２４
を上記軸線Ｏに沿って案内してゆく。そして、この仕上
げ加工リーマ２４が所定の挿入深さに達したところ、す
なわち仕上げ加工刃３１がバルブガイドＧを貫通してバ
ルブガイドＧ内周がその全長に亙って所定の内径Ｄに仕
上げられたたところで、第２の穴加工工具の上記切刃チ
ップ３３の切刃３３ＡがバルブシートＳに到達し、第１
の穴加工工程においてこのバルブシートＳに形成された
テーパ面Ａ，Ｃの間に、図１１に示すようにバルブ穴Ｈ
の中心線に対して傾斜角θ₃₃で傾斜する中間のテーパ面
Ｂが形成される。

【００２７】このように、上記構成の穴加工方法におい
ては、まず工具本体２，２２にリーマ４，２４と切刃チ
ップ１２，１３，３３とが一体に取り付けられた第１、
第２の穴加工工具１，２１をその軸線Ｏ，Ｘ回りに回転
しつつ該軸線Ｏ，Ｘ方向に進退させることにより、上記
バルブ穴ＨのバルブガイドＧ内周の仕上げ加工と該バル
ブ穴Ｈ開口部のバルブシートＳにおけるテーパ面Ａ〜Ｃ
の形成とを行うことができ、従来のように穴加工の途中
でリーマや切刃チップを工具本体に対して進退させたり
する必要がなく、従って工作機械の上記駆動軸にこのリ
ーマや切刃チップの進退用の他の駆動軸を設けたりする
必要もない。すなわち、上記穴加工方法によれば、この
ような他の駆動軸を備えた専用の工作機械を要さずと
も、汎用の上記マシニングセンタのような工作機械によ
り、上述のような加工穴内周の仕上げ加工と加工穴開口
部の複数段の加工面の形成とを行うことができ、極めて
経済的であるのは勿論、特にマシニングセンタを用いた
場合などには被加工物の他の部分の加工と連続して穴加
工を行うことが可能なので、効率的でもある。

【００２８】そして、その一方で、上記構成の穴加工方
法では、第１の穴加工工程において荒加工リーマ４によ
りバルブガイドＧ内周に形成された荒加工部Ｒに、第２
の穴加工工程において仕上げ加工リーマ２４が案内され
るようにしてバルブ穴Ｈが仕上げ加工されるので、第１
の穴加工工程における第１の穴加工工具１の軸線Ｏと第
２の穴加工工程における第２の穴加工工具２１の軸線Ｘ
との間に高い同軸性を維持することができる。従って、
これに伴い、第１の穴加工工具１によって形成された荒
加工部Ｒおよびテーパ面Ａ，Ｃと、第２の穴加工工具２
１によって最終的に仕上げ加工されるバルブガイドＧ内
周およびテーパ面Ｂとについても、高い同軸性を確保す
ることができるので、上記穴加工方法によれば、上述の
ようにその加工工程を第１、第２の穴加工工程の２段階
に分けているにも拘らず、仕上げ加工されたバルブ穴Ｈ
においては十分に高い成形精度を付与することが可能と
なる。

【００２９】また、本実施形態では、このように荒加工
リーマ４によって形成された荒加工部Ｒにより仕上げ加
工リーマ２４を案内するに際して、この仕上げ加工リー
マ２４の先端に上記荒加工部Ｒに嵌挿可能なパイロット
部２４Ｄを形成し、このパイロット部２４Ｄによって仕
上げ加工リーマ２４を先導しながら案内するようにして
いる。このため、例えばこのようなパイロット部２４Ｄ
を設けることなく、仕上げ加工リーマ２４の仕上げ加工
部２４Ｅを荒加工されたバルブガイドＧの内周に直接的
に挿入してゆく場合などに比べ、この荒加工されたバル
ブガイドＧ内周の中心線、すなわち第１の穴加工工程に
おける第１の穴加工工具１の上記軸線Ｏに対して、第２
の穴加工工程における第２の穴加工工具２１の軸線Ｘが
振れを生じたりするのを防ぐことができ、これにより第
１、第２の穴加工工程におけるこれら第１、第２の穴加
工工具１，２１の軸線Ｏ，Ｘの同軸性を一層確実に確保
することが可能となって、より高い成形精度を仕上げ加
工されたバルブ穴Ｈに与えることができる。

【００３０】しかも、本実施形態では、こうして仕上げ
加工リーマ２４先端に形成されたパイロット部２４Ｄの
軸線Ｘ方向の長さＬが、第１の穴加工工具１における荒
加工リーマ４の突き出し量Ｍよりも大きく、すなわち第
１の穴加工工程におけるバルブガイドＧ内周への荒加工
リーマ４の挿入深さ（荒加工部Ｒの深さ）Ｎよりも大き
くされており、このためこのパイロット部２４Ｄは、上
述のように仕上げ加工部２４Ｅによる加工が行われる前
から、このパイロット部２４ＤがバルブガイドＧ内周を
抜けでるまでの間に亙って、バルブガイドＧ内周を内径
ｄに拡径するように穴加工しつつ、こうして加工された
バルブガイドＧの内周に嵌挿されることによって自らも
ガイドされながら仕上げ加工リーマ２４を案内すること
となる。このため、本実施形態によれば、このパイロッ
ト部２４Ｄによって高い直進性を仕上げ加工リーマ２４
に与えることが可能となり、これにより第１、第２の穴
加工工程における同軸性をさらに確実に確保することが
できる。

【００３１】ところで、被加工物が本実施形態のような
オーバーヘッドバルブ式エンジンのシリンダーヘッドで
ある場合に、これらバルブシートＳに形成されるテーパ
面Ａ〜Ｃにおいては、そのうち上記中間のテーパ面Ｂが
バルブシート面とされて、バルブ穴Ｈに取り付けられた
バルブの当たり面（フェース）はこの中間のテーパ面Ｂ
に密着させられることとなり、従ってこの中間のテーパ
面Ｂには、バルブステムが嵌挿される上記バルブガイド
Ｇの内周に対して、特に高い同軸性等の精度が要求され
ることとなる。しかるに、これに対して本実施形態で
は、バルブ穴Ｈの開口部のバルブシートＳに複数段の加
工面として３段のテーパ面Ａ〜Ｃを形成するのに、バル
ブ穴Ｈ奥側のテーパ面Ａと開口縁側のテーパ面Ｃとは、
第１の穴加工工程においてバルブガイドＧ内周に荒加工
部Ｒを形成するのと同時に行っており、これらのテーパ
面Ａ，Ｃの中間のテーパ面Ｂは、第２の穴加工工程にお
いてバルブガイドＧを仕上げ加工するのと同時に形成す
るようにしている。

【００３２】そして、これに合わせて上記第１、第２の
穴加工工具１，２１においても、第１の穴加工工具１に
おいては荒加工リーマ４の根元部分に上記テーパ面Ａ，
Ｃを形成する切刃チップ１２，１３が取り付けられる一
方、第２の穴加工工具２１には仕上げ加工リーマ２４の
根元部分に上記テーパ面Ｂを形成する切刃チップ３３が
取り付けられており、すなわち、この中間のテーパ面Ｂ
は、バルブガイドＧ内周を仕上げ加工する仕上げ加工リ
ーマ２４と工具本体２２を介して軸線Ｘ回りに一体に回
転可能とされた上記切刃チップ３３の切刃３３Ａによっ
て形成されることとなる。従って、本実施形態によれ
ば、上述のように特に高い精度が要求される中間のテー
パ面Ｂに対しては、上記構成の第２の穴加工工具２１に
よってバルブガイドＧとの同軸性をより一層確実に確保
することが可能となる一方、この中間のテーパ面Ｂほど
の精度は要求されない穴奥側および開口縁側のテーパ面
Ａ，Ｃに関しては、これを上記構成の第１の穴加工工具
１によって形成することにより、第１、第２の穴加工工
程間での穴加工量のバランスを図って、特に第２の穴加
工工具２１に過大な加工負荷が生じたりするのを防ぐこ
とができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の穴加工工程において、荒加工リーマと少なくとも
１段の加工面を形成する切刃チップとを備えた第１の穴
加工工具により、加工穴内周の荒加工と開口部の加工と
を行った後、第２の穴加工工程において、仕上げ加工リ
ーマと残りの段の加工面を形成する切刃チップとを備え
た第２の穴加工工具により、上記荒加工された加工穴に
よってこの第２の穴加工工具を案内しつつ該加工穴を仕
上げ加工しているので、専用の工作機械を要することな
く、汎用のマシニングセンタ等によりかかる加工穴の仕
上げ加工までを行うことができて経済的かつ効率的であ
るとともに、第１、第２の穴加工工程間において高い同
軸性を確保することができて、高精度の加工穴を成形す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の穴加工工具の一実施形態を示す、第
１の穴加工工具１の側断面図である。

【図２】 第１の穴加工工具１の軸線Ｏを含んで図１に
示す断面に直交する側断面図である。

【図３】 図１に示す第１の穴加工工具１の正面図であ
る。

【図４】 荒加工リーマ４の一部破断側面図である。

【図５】 図４に示す荒加工リーマ４の正面図である。

【図６】 本発明の穴加工工具の一実施形態を示す、第
２の穴加工工具２１の側断面図である。

【図７】 第２の穴加工工具２１の軸線Ｘを含んで図６
に示す断面に直交する側断面図である。

【図８】 図６に示す第２の穴加工工具２１の正面図で
ある。

【図９】 仕上げ加工リーマ２４の一部破断側面図であ
る。

【図１０】 図９に示す仕上げ加工リーマ２４の正面図
である。

【図１１】 切刃チップ１２，１３，３３の軸線Ｏ，Ｘ
回りの回転軌跡と、これらにより形成されるバルブシー
トＳのテーパ面Ａ〜Ｃとを示す図である。

【図１２】 本発明の穴加工方法の一実施形態を説明す
る第１の図である（第１の穴加工工程）。

【図１３】 本発明の穴加工方法の一実施形態を説明す
る第２の図である（第１の穴加工工程）。

【図１４】 本発明の穴加工方法の一実施形態を説明す
る第３の図である（第２の穴加工工程）。

【図１５】 本発明の穴加工方法の一実施形態を説明す
る第４の図である（第２の穴加工工程）。

【図１６】 本発明の穴加工方法の一実施形態を説明す
る第５の図である（第２の穴加工工程）。

【図１７】 本発明の穴加工方法の一実施形態を説明す
る第６の図である（第２の穴加工工程）。

【符号の説明】

１ 第１の穴加工工具 ２，２２ 工具本体 ４ 荒加工リーマ １１ 荒加工刃 １２，１３，３３ 切刃チップ １２Ａ，１３Ａ，３３Ａ 切刃 ２１ 第２の穴加工工具 ２４ 仕上げ加工リーマ ２４Ｄ パイロット部 ２４Ｅ 仕上げ加工部 ３１ 仕上げ加工刃 ３２ パイロット刃 Ｏ 第１の穴加工工具の軸線 Ｘ 第２の穴加工工具の軸線 Ｔ 工具回転方向 Ｌ パイロット部２４Ｄの長さ ｄ 荒加工刃１１、パイロット刃３２の外径 Ｄ 仕上げ加工刃３１の外径 Ｎ 荒加工刃１１の挿入深さ Ｈ バルブ穴（加工穴） Ｇ バルブガイド Ｓ バルブシート Ａ〜Ｃ バルブシートＳに形成されるテーパ面（加工
面）

フロントページの続き (72)発明者 金星 彰 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 番地 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所 内 (72)発明者 鈴木 政央 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3C050 DC00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に形成された加工穴の内周を仕
   上げ加工するとともに、この加工穴の開口部に複数段の
   加工面を形成する穴加工方法であって、上記加工穴に荒
   加工を施す荒加工リーマと上記複数段の加工面のうち少
   なくとも１段を形成する切刃チップとを備えた第１の穴
   加工工具により上記加工穴を加工する第１の穴加工工程
   と、この第１の穴加工工程の後に、上記荒加工リーマよ
   りも外径の大きな仕上げ加工リーマと上記加工面のうち
   残りの段を形成する切刃チップとを備えた第２の穴加工
   工具により、上記第１の穴加工工程において荒加工され
   た加工穴によって上記第２の穴加工工具を案内しつつ、
   該加工穴を仕上げ加工する第２の穴加工工程とを具備し
   てなることを特徴とする穴加工方法。
2. 【請求項２】 上記第２の穴加工工具の仕上げ加工リー
   マの先端には、上記第１の穴加工工程において荒加工さ
   れた加工穴に嵌挿可能なパイロット部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の穴加工方法。
3. 【請求項３】 上記第２の穴加工工程における上記仕上
   げ加工リーマのパイロット部の長さが、上記第１の穴加
   工工程における上記荒加工リーマの加工穴への挿入深さ
   よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２
   に記載の穴加工方法。
4. 【請求項４】 上記第１の穴加工工程において、上記加
   工穴の開口部に形成する複数段の加工面のうち穴奥側の
   加工面と開口縁側の加工面とを形成し、上記第２の穴加
   工工程において、これら穴奥側と開口縁側との中間の加
   工面を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項
   ３のいずれかに記載の穴加工方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の穴加工方法において上
   記第１の穴加工工具として用いられ、軸線回りに回転さ
   せられる工具本体の先端部に、上記軸線に沿って上記荒
   加工リーマが取り付けられるとともに、この荒加工リー
   マの根元部分には、内周側に上記穴奥側の加工面を形成
   する上記切刃チップが、外周側に上記開口縁側の加工面
   を形成する上記切刃チップがそれぞれ取り付けられてい
   ることを特徴とする穴加工工具。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の穴加工方法において上
   記第２の穴加工工具として用いられ、軸線回りに回転さ
   せられる工具本体の先端部に、上記軸線に沿って上記仕
   上げ加工リーマが取り付けられるとともに、この仕上げ
   加工リーマの根元部分には、上記穴奥側と開口縁側との
   中間の加工面を形成する上記切刃チップが取り付けられ
   ていることを特徴とする穴加工工具。