JP2009072885A - ボーリング工具、およびボーリング工具を用いた中ぐり加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と比較してより簡易な構成で切屑の飛散を防止できるボーリング工具、およびこのボーリング工具を用いた中ぐり加工方法を提供すること。
【解決手段】ボーリング工具１０は、円筒状のシリンダボア３１と、クランクケース３２とが形成されたシリンダブロック３０について、シリンダボア３１内の第１の空間を中ぐり加工する。ボーリング工具１０は、その先端側にチップ１２が設けられたボーリング工具本体１１を備え、ボーリング工具本体１１の外周面には、このボーリング工具本体１１の先端側から基端側へ向かい、このボーリング工具本体１１の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる少なくとも一条の逆ねじれ溝１３が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボーリング工具、およびボーリング工具を用いた中ぐり加工方法に関する。詳しくは、工作物のボア孔を中ぐり加工するボーリング工具と、このボーリング工具を用いた中ぐり加工方法に関する。

内燃機関のシリンダブロックにおいて、ピストンが摺動するシリンダボアには、その内壁を切削することで所定の内径に仕上げる中ぐり加工が施される。このような中ぐり加工は、切刃が先端部に取り付けられたボーリング工具を回転させながら、シリンダボア内を進退させることで行われる。

ここで、中ぐり加工により生じる切屑は、シリンダボアの内壁とボーリング工具との隙間を通って、ボーリング工具の基端側に送られて、ボアの開口から飛び出る。この際、切屑は、隙間の大気と混合されて切屑と大気の噴流として噴出し、作業環境が悪化してしまうおそれがある。

従来から、このような切屑の噴流により作業環境が悪化するのを防止するために、切削油剤を、ボアの開口部、すなわちシリンダブロックのガスケット面へ、シリンダブロックの上方から掛け流していた。これにより切屑は、下流に設けられたタンクに、切削油剤とともに貯留され、さらにタンク内でろ過されて、工作機械から取り除かれる。

ところで、このようにしてボーリング工具を回転させながら切削油剤を掛け流すと、ボーリング工具の周囲に、切屑を含んだ水滴状の切削油剤が飛散してしまい、作業環境が悪化してしまうおそれがある。そこで、特許文献１には、切刃で切削しながらエアを吹き付けることで、切屑が周囲に飛散するのを防止するボーリング工具が提案されている。

この特許文献１のボーリング工具は、工具本体の外周部に設けられ、切刃の近傍から工具の根元側へ延びる溝状の切屑排出通路と、工具本体の内部に設けられ、切屑排出通路内の切屑を根元側へ排出するためのエアが導入される気体通路と、を備える。このボーリング工具によれば、エアを供給しながら切削することにより、発生した切屑を切屑排出通路から排出させるとともに、この切屑を工具本体の根元側に配置された吸引機で吸引することにより、切屑が飛散するのを防止できる。
特開２００６−１３０６１６号公報

しかしながら、上述のようなボーリング工具では、切屑を根元側へ排出しているため、この切屑を回収するための吸引機をボーリング工具の周囲に配置する必要がある。このため、装置が大掛かりなものになるおそれがある。

本発明は、従来と比較してより簡易な構成で、切屑や、切屑を含んだ切削油剤などの飛散を防止できるボーリング工具、およびこのボーリング工具を用いた中ぐり加工方法を提供することを目的とする。

本発明のボーリング工具（例えば、後述のボーリング工具１０）は、円筒状の第１の空間（例えば、後述のシリンダボア３１により形成された第１の空間）と、この第１の空間が連通する第２の空間（例えば、後述のクランクケース３２により形成された第２の空間）とが形成されたワーク（例えば、後述のシリンダブロック３０）について、前記第１の空間を中ぐり加工するボーリング工具であって、その先端側に切刃（例えば、後述のチップ１２）が設けられたボーリング工具本体（例えば、後述のボーリング工具本体１１）を備え、前記ボーリング工具本体の外周面には、当該ボーリング工具本体の先端側から基端側へ向かい、当該ボーリング工具本体の切削の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる少なくとも１条の溝（例えば、後述の逆ねじれ溝１３）、または、突起が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、ボーリング工具本体の外周面に、このボーリング工具本体の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる少なくとも一条の溝を形成した。よって、ボーリング工具本体が切削する向きに回転すると、この溝により、切刃が設けられた先端側へ向かって気流が発生する。したがって、第１の空間を中ぐり加工することで発生した切屑を、この気流により前方へ押し出し第２の空間の内へ排出させることにより、切屑が飛散するのを防止できる。このように、本発明によれば、上述のような従来のボーリング工具と比較してより簡易な構成で切屑の飛散を防止できる。

換言すると、この発明によれば、切屑の飛散を防止するために、従来のようにワークの第１の空間へ切削油剤を掛け流すことが必ずしも必要とはならないので、切屑を含んだ切削油剤が周囲に飛散するのを防止できる。また、切削油剤を使用しない、いわゆるドライ切削や、切削油剤を少量使用する、いわゆるセミドライ切削が容易となる。

本発明の中ぐり加工方法は、円筒状の第１の空間と、この第１の空間が連通する第２の空間とが形成されたワークについて、前記第１の空間を、ボーリング工具を用いて中ぐり加工する中ぐり加工方法であって、前記ボーリング工具として上記ボーリング工具（例えば、後述のボーリング工具１０）を用い、前記ボーリング工具本体を回転駆動することにより、前記切刃でワークを切削し前記第１の空間を中ぐり加工しつつ、前記ボーリング工具本体の基端側から先端側へ向けて発生する気流で、ワークを切削することにより生じた切屑を前記第２の空間へ排出することを特徴とする。

この発明によれば、第１の空間を中ぐり加工することで発生した切屑を、ボーリング工具本体の基端側から先端側へ向けて発生する気流で前方へ押し出し、第２の空間内へ排出することにより、切屑が飛散するのを防止できる。

本発明のボーリング工具によれば、ボーリング工具本体の外周面に、このボーリング工具本体の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる少なくとも一条の溝を形成した。よって、ボーリング工具本体が切削する向きに回転すると、この溝により、切刃が設けられた先端側へ向かって気流が発生する。したがって、第１の空間を中ぐり加工することで発生した切屑を、この気流により前方へ押し出し第２の空間の内へ排出させることにより、切屑が飛散するのを防止できる。このように、本発明によれば、上述のような従来のボーリング工具と比較してより簡易な構成で切屑の飛散を防止できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るボーリング工具１０の構成を示す側面図である。
図２は、ボーリング工具１０の構成を示す正面図であり、ボーリング工具１０の回転軸方向に沿って先端側から視た図である。
ボーリング工具１０は、切刃としてのチップ１２が設けられる略円柱状のボーリング工具本体１１と、このボーリング工具本体１１を同軸に支持する本体支持部２１と、を備える。

本体支持部２１は、切頭円錐状のテーパシャンク部２２と、このテーパシャンク部２２の先端側に設けられたチャックホルダ部２３と、テーパシャンク部２２の基端側に設けられたプルスタッド部２４と、を含んで構成される。

テーパシャンク部２２は、図示しない工作機械の主軸のテーパ穴に装着され、プルスタッド部２４は、この工作機械によりクランプされる。
チャックホルダ部２３は、チャック機構によりボーリング工具本体１１を、工作機械の主軸と同軸にして保持する。これにより、ボーリング工具本体１１を、回転軸Ｚを中心に主軸とともに回転させることができる。また、この工作機械は、回転軸Ｚを中心としてボーリング工具本体１１を回転させながら、この回転軸Ｚ方向に沿ってボーリング工具本体１１を進退させることが可能となっている。

ボーリング工具本体１１の先端部には、５つの凹状のクランプ溝１４が、外周方向に沿って略等間隔に設けられている。これらクランプ溝１４には、それぞれ、チップ１２と、このチップ１２を固定するクランプ爪１５とが嵌合する。また、クランプ溝１４に嵌合したチップ１２は、クランプ爪１５に設けられたクランプボルト１６を締め込むことにより、クランプ溝１４内に固定される。

ここで、チップ１２は、超硬合金製またはＣＢＮ製のものや、各種工具に適した工具材料にコーティングを施したものなどが用いられる。また、近年、切削油剤を使用しない、いわゆるドライ切削や、切削油剤を少量使用する、いわゆるセミドライ切削が容易にできるようなチップが開発されている。そこで、チップ１２には、このようなドライ切削やセミドライ切削に適したチップを用いてもよい。

また、ボーリング工具本体１１の外周面には、５つのクランプ溝１４と対応して５条の逆ねじれ溝１３が形成されている。これら逆ねじれ溝１３は、それぞれ、ボーリング工具本体１１の先端側から基端側へ向かい、ボーリング工具本体１１の切削の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる。
このような逆ねじれ溝１３を設けることにより、回転軸Ｚを中心としてボーリング工具本体１１を、切削する向きへ回転させると、このボーリング工具本体１１の周囲に、その基端側から先端側へ向けて流れる気流を発生させることができる。

次に、本実施形態のボーリング工具１０を使用して、ワークを中ぐり加工する中ぐり加工方法について説明する。
図３は、ボーリング工具１０を使用したワークの中ぐり加工方法を示す模式図であり、ワークとしてのシリンダブロック３０に中ぐり加工を施す際におけるボーリング工具１０の動作を示す模式図である。

このシリンダブロック３０は、円筒状のピストンが往復運動する第１の空間が形成されたシリンダボア３１と、この第１の空間と連通し、上述のピストンが連結されたクランクが収納される第２の空間が形成されたクランクケース３２と、を含んで構成される。

先ず、図３に示すように、回転軸Ｚを略水平にして、ボーリング工具１０を図示しない工作機械に組み付ける。
次に、鉛直方向に延びる略板状の治具３５により、シリンダブロック３０を、そのクランクケース３２側から、略水平になるように固定する。より具体的には、水平方向に延びるボーリング工具１０の回転軸Ｚと、シリンダボア３１の中心軸とが一致するように、シリンダブロック３０を治具３５に固定する。

次に、ボーリング工具本体１１を、回転軸Ｚを中心に回転駆動させつつ、このボーリング工具本体１１を、シリンダボア３１のガスケット面３３側から、シリンダボア３１内へクランクケース３２側に向かって挿入し、チップ１２でシリンダボア３１の内壁３４を切削し、このシリンダボア３１を所定の寸法の内径に中ぐり加工する。なお、本実施形態では、シリンダボア３１の開口部に狙いをつけて切削油剤を掛け流すといった従来の方法は行わない。

ここで、ボーリング工具本体１１を、切削する向きに回転駆動すると、上述のように、ボーリング工具本体１１の周囲には、その基端側から先端側へ向かって気流が発生する。この気流により、チップ１２で切削することで発生した切屑３６は、シリンダボア３１内からクランクケース３２内へ排出される。

クランクケース３２内へ排出された切屑３６は、治具３５に衝突し、その自重により治具３５に沿って下方に落下する。さらにこの落下した切屑３６は、治具３５の下方に設けられた切屑回収容器３７内に回収される。

ここで、チップ１２の切れ刃と被切削材料とが接触する箇所に切削油剤を供給しないドライ切削であれば、切屑３６には水分が含まれないため、切屑３６を容易に排出することができる。
また、例えば、セミドライ切削や、ウェット切削を行う場合であっても、クランクケース３２の内部から切屑回収容器３７までの経路上に切屑乾燥手段を設け、水分を含んだ切屑３６を乾燥させた後に、工作機械から取り除いてもよい。

本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
本実施形態のボーリング工具１０によれば、ボーリング工具本体１１の外周面に、このボーリング工具本体１１の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる複数の逆ねじれ溝１３を形成した。よって、ボーリング工具本体１１が回転すると、これら逆ねじれ溝１３により、チップ１２が設けられた先端側へ向かって気流が発生する。したがって、シリンダボア３１を中ぐり加工することで発生した切屑を、この気流により前方へ押し出し、クランクケース３２内へ排出させることにより、切屑が飛散するのを防止できる。このように、本実施形態のボーリング工具１０によれば、上述の特許文献１に示されたボーリング工具と比較してより簡易な構成で切屑の飛散を防止できる。

上記実施形態のボーリング工具１０を使用した中ぐり加工方法の変形例について説明する。
図４は、上記実施形態のボーリング工具１０を使用した中ぐり加工方法の変形例を示す模式図である。

先ず、図４に示すように、回転軸Ｚ´を略鉛直にして、ボーリング工具１０を図示しない工作機械に組み付ける。
次に、水平方向に延びる略板状の治具３５Ａにより、シリンダブロック３０を、そのクランクケース３２側から、略水平になるように固定する。より具体的には、鉛直方向に延びるボーリング工具１０の回転軸Ｚ´と、シリンダボア３１の中心軸とが一致するように、シリンダブロック３０を治具３５Ａに固定する。また、この治具３５Ａには、シリンダボア３１と略同径の貫通孔３８Ａが形成されている。

次に、ボーリング工具本体１１を、回転軸Ｚ´を中心に回転駆動させつつ、このボーリング工具本体１１を、シリンダボア３１のガスケット面３３側から、シリンダボア３１内へクランクケース３２側に向かって挿入し、チップ１２でシリンダボア３１の内壁３４を切削し、このシリンダボア３１を所定の寸法の内径に中ぐり加工する。

チップ１２で切削することで発生した切屑３６Ａは、ボーリング工具本体１１の周囲に、その基端側から先端側へ向かって発生した気流により、シリンダボア３１内からクランクケース３２内へ排出される。

クランクケース３２内へ排出された切屑３６Ａは、その自重により、治具３５Ａの貫通孔３８Ａから落下し、この貫通孔３８Ａの下方に設けられた切屑回収容器３７Ａ内に回収される。

本変形例の中ぐり加工方法によれば、上記実施形態と同様の効果に加えて、以下の効果を奏する。
ここで、切屑３６Ａには、ボーリング工具本体１１の基端側から先端側へ向かって発生した気流による圧力に加え、さらに重力が加わる。このため、本変形例によれば、上記実施形態と比較して、切屑３６Ａをより確実に切屑回収容器３７Ａに回収できる。

また、本変形例の中ぐり加工方法と、上記実施形態の中ぐり加工方法とを比較すると、上記実施形態の中ぐり加工方法では、治具３５に、切屑３６を通過させる貫通孔を形成する必要がないので、切削抵抗が大きい重切削に向いているといえる。

なお、本発明は上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。

上記実施形態では、ボーリング工具１０で中ぐり加工を行うワークとして、シリンダブロック３０を用いたが、これに限らず、円筒状の第１の空間と、この第１の空間と連通する第２の空間とが形成されたワークであれば、シリンダブロック以外のものであってもよい。

また、上記実施形態では、切削油剤を供給しないドライ切削の例を示したが、これに限らない。例えば、ボーリング工具本体１１に切削油剤を供給する油供給孔を設けるか、あるいは、治具３５に油供給配管を設けることで、チップ１２の切れ刃と被切削材料とが接触する箇所に切削油剤を供給する形式、いわゆるセミドライを含むウェット切削にボーリング工具を用いてもよい。

また、上記実施形態では、ボーリング工具本体１１の先端側から基端側へ向かい、ボーリング工具本体１１の切削の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる逆ねじれ溝１３を形成したが、これに限らない。例えば、ボーリング工具本体の切削の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる帯状の突起を、シリンダボアと干渉しないように設けてもよい。このような帯状の突起を設けても同様の効果を奏することができる。

本発明の一実施形態に係るボーリング工具の構成を示す側面図である。 前記実施形態に係るボーリング工具の構成を示す正面図である。 前記実施形態に係るボーリング工具を使用した中ぐり加工方法を示す模式図である。 前記実施形態に係るボーリング工具を使用した中ぐり加工方法の変形例を示す模式図である。

符号の説明

１０…ボーリング工具
１１…ボーリング工具本体
１２…チップ（切刃）
１３…逆ねじれ溝（溝）
２１…本体支持部
３０…シリンダブロック
３１…シリンダボア
３２…クランクケース
３５，３５Ａ…治具
Ｚ，Ｚ´…回転軸

Claims (2)

1. 円筒状の第１の空間と、この第１の空間が連通する第２の空間とが形成されたワークについて、前記第１の空間を中ぐり加工するボーリング工具であって、
   その先端側に切刃が設けられたボーリング工具本体を備え、
   前記ボーリング工具本体の外周面には、当該ボーリング工具本体の先端側から基端側へ向かい、当該ボーリング工具本体の切削の回転方向と同じ方向にらせん状に延びる少なくとも１条の溝、または、突起が形成されていることを特徴とするボーリング工具。
2. 円筒状の第１の空間と、この第１の空間が連通する第２の空間とが形成されたワークについて、前記第１の空間を、ボーリング工具を用いて中ぐり加工する中ぐり加工方法であって、
   前記ボーリング工具本体を回転駆動することにより、前記切刃でワークを切削し前記第１の空間を中ぐり加工しつつ、前記ボーリング工具本体の基端側から先端側へ向けて発生する気流で、ワークを切削することにより生じた切屑を前記第２の空間へ排出することを特徴とする請求項１に記載のボーリング工具を使用した中ぐり加工方法。

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