JP2010201554A

JP2010201554A - 粗面加工具及び粗面加工方法

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Publication number: JP2010201554A
Application number: JP2009049280A
Authority: JP
Inventors: Junichi Uchiyama; 純一内山; Kimio Nishimura; 公男西村; Takeshi Sekikawa; 岳関川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: JP5310104B2

Abstract

【課題】円形の穴内面を粗面化する際の切削加工時に発生する破断片をより確実に除去する。
【解決手段】ワーク３の円形の穴５の内面に、溶射皮膜形成前の下地処理として、粗面加工具１を用いてねじ切加工を行う。粗面加工具１は、工具保持部９の外周に、ねじ切加工用の１つの切削工具１１と、４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９とを設けている。切削工具１１によりねじ切加工を行って谷部２１を形成する際に、山部２３の先端を切削工具１１自体で破断して破断片２３ａを発生させ、破断面２５を形成する。破断片２３ａが完全に除去できてない場合に、破断片除去工具１３，１５，１７，１９が、その押圧除去面１３ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａによって破断片２３ａを交互に逆方向に押圧し金属疲労を発生させて除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円形の穴の内面に対し、溶射皮膜を形成する前に螺旋状の溝を形成して粗面化する粗面加工具及び粗面加工方法に関する。

自動車用エンジンの重量低減及び排気処理対応に効果のあるライナレスアルミシリンダブロックのシリンダボア内面に対して溶射皮膜を形成する際に、その前工程として、溶射皮膜の密着性を高める目的で、シリンダボア内面を粗面に形成する必要がある。

例えば、下記特許文献１には、シリンダボア内面に対し、ボーリング加工を行ってねじ状の凹凸部を形成するとともに、ねじ状部分の凸部に対応する山部の先端を剥ぎ取るようにして破断して微細凹凸部となる破断面を形成している。

特開２００５−８８０９１号公報

ところで、上記したようにシリンダボア内面を切削加工によって粗面化する際には、加工時に発生する山部の先端を破断させた破断片をより確実に除去することが、その後の溶射皮膜の密着度の向上に不可欠であることから、さらなる改善が要求されている。

そこで、本発明は、切削加工時に発生する破断片をより確実に除去することを目的としている。

本発明は、切削工具による螺旋状の溝形成時に発生する山部の先端を破断した後の破断片を除去する破断片除去工具を少なくとも２つ設け、この少なくとも２つの破断片除去工具は、工具保持具の回転により破断片を押圧して除去する押圧除去面を備えるとともに、工具保持具の回転方向後方側に位置するものが、同回転方向前方に位置するものに対し、破断片への押圧方向が異なっていることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも２つの破断片除去工具のうち工具保持具の回転方向前方に位置するものの押圧除去面により破断片を一方に向けて押圧した後、工具保持具の回転方向後方側に位置するものの押圧除去面により、上記一方に向けて押圧された破断片を他方に向けて押圧するので、破断片の除去をより確実に実施することができる。

本発明の第１の実施形態に係わる粗面加工具によってワークの円形の穴内面を粗面化加工する状態を簡略化して示す説明図である。第１の実施形態の変形例を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係わる粗面加工具によってワークの円形の穴内面を粗面化加工する状態を簡略化して示す説明図である。第２の実施形態による粗面加工具の切削工具及び破断片除去工具の取り付け位置を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる粗面加工具１によってワーク３に形成してある円形の穴５の内面を粗面化加工する状態を簡略化して示している。なお、ワーク３としては例えばエンジンのシリンダブロックであり、そのシリンダボアが円形の穴５となる。

上記した粗面加工具１は、ボーリングバーに相当する工具保持具７の先端側の大径となっている工具保持部９の外周に、１つの切削工具１１と、４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９とを、工具保持具７の軸方向に沿って直線状に設けている。なお、これらの切削工具１１及び破断片除去工具１３，１５，１７，１９は、工具保持部９の外周部に図示しないねじなどの固定具によって取り付けている。

上記した１つの切削工具１１は、工具保持部９の先端側に取り付けてあり、この切削工具１１に対して他の４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９を、切削工具１１よりも軸方向基部側（図１中で上部側）にて軸方向に沿って直線状に配置している。

上記した４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９は、切削工具１１での加工後に発生する後述する破断片２３ａを、工具保持具７の回転により押圧して除去する押圧除去面１３ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａを備えている。このうち、切削工具１１に最も近い側の破断片除去工具１３の押圧除去面１３ａは、工具保持具７の回転方向前方でかつ軸方向先端側（図１中で下端側）を向くよう傾斜している。すなわち、この押圧除去面１３ａは、図１中で左下方に向いている。

また、上記破断片除去工具１３に隣接する先端から２番目の破断片除去工具１５の押圧除去面１５ａは、工具保持具７の回転方向前方でかつ押圧除去面１３ａとは逆の軸方向基端側（図１中で上端側）を向くよう傾斜している。すなわち、この押圧除去面１５ａは、図１中で左上方に向いている。

上記破断片除去工具１５に隣接する先端から３番目の破断片除去工具１７の押圧除去面１７ａは、前記した切削工具１１に最も近い側の破断片除去工具１３の押圧除去面１３ａと同様の方向に傾斜しており、これら各押圧除去面１３ａ，１７ａは互いに平行となっている。

さらに、上記破断片除去工具１７に隣接する先端から４番目の破断片除去工具１９の押圧除去面１９ａは、前記した先端から２番目の破断片除去工具１５の押圧除去面１５ａと同様の方向に傾斜しており、これら各押圧除去面１５ａ，１９ａは互いに平行となっている。

次に作用を説明する。図１に示してあるワーク３における円形の穴５の内面の加工形状は、４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９を設けていない状態で、切削工具１１によって螺旋状にねじ切り加工した後のものである。

この場合、切削工具１１によって螺旋状の溝、すなわちねじ切り加工後の谷部２１を形成して円形の穴５の内面に凹凸部を設けるとともに、凸部に相当する山部２３の先端を、切削工具１１または切削時の切り屑によって破断片２３ａとして剥ぎ取るようにして破断面２５を形成する。このとき発生した破断片２３ａは、図１に示すように、一部が円形の穴５の内面につながって確実に除去できない場合が発生することが考えられる。

そこで、本実施形態では、この円形の穴５の内面に一部がつながっている山部２３の破断片２３ａを、４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９によって除去する。

すなわち、工具保持具７を回転させた状態で円形の穴５内に挿入し矢印Ａで示す軸方向に移動させることで、切削工具１１により円形の穴５の内面にねじ切加工して谷部２１を形成する。そして、このとき発生した円形の穴５の内面につながっている山部２３の先端の破断片２３ａを、まず切削工具１１に最も近い位置にある破断片除去工具１３の押圧除去面１３ａにより、回転方向前方でかつ軸方向先端側の一方に向けて押し倒すようにして押圧する。

この押圧された破断片２３ａは押圧方向に傾くが、それでもまだ円形の穴５の内面に一部がつながっている場合には、その回転方向後方にある２番目の破断片除去工具１５の押圧除去面１５ａが、回転方向前方でかつ軸方向基端側の他方に向けて押し倒すようにして押圧する。

以後、同様にして、破断片２３ａが円形の穴５の内面に一部がまだつながっている場合には、３番目，４番目の各破断片除去工具１７，１９がその各押圧除去面１７ａ，１９ａによって、上記した一方，他方にそれぞれ繰り返し押圧することで金属疲労を促進させ、これにより破断片２３ａを円形の穴５の内面から確実に除去することができる。

すなわち、４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９は、工具保持具７の回転時に円形の穴５の内面の特定位置を通過する際の回転方向後方に位置するものが、同回転方向前方に位置するものに対し、押圧除去面１３ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａによる破断片２３ａへの押圧方向が異なっている。

なお、上記した１番目の破断片除去工具１３の押圧除去面１３ａが、切削工具１１によるねじ切加工後の破断片２３ａの傾き（倒れ）方向によっては破断片２３ａに接触しない場合もあるが、このような場合には２番目の破断片除去工具１５の押圧除去面１５ａが破断片２３ａを最初に押圧することになる。以後は上記と同様にして、３番目及び４番目の各破断片除去工具１７及び１９の各押圧除去面１７ａ及び１９ａが、一方及び他方にそれぞれ繰り返し押圧して破断片２３ａを除去することになる。

このように、本実施形態では、複数あり破断片除去工具１３，１５，１７，１９の押圧除去面１３ａ，１５ａ，１７ａによって、破断片２３ａを交互に異なる方向に繰り返し押圧するので、破断片２３ａの除去をより確実に実施することができる。

また、本実施形態では、複数の破断片除去工具１３，１５，１７，１９は、全体の形状を互いに同一としてあり、破断片除去工具１３，１７と破断片除去工具１５，１９との間で、工具保持具７に対する取り付け角度を異ならせることで、押圧除去面１３ａ，１７ａと押圧除去面１５ａ，１９ａとの間で傾斜向きを互いに異ならせている。

これにより、複数の破断片除去工具１３，１５，１７，１９は互いに同一形状の１種用意すればよく、したがって部品管理が容易になり、設備コストを低く抑えることができる。

また、本実施形態では、破断片除去工具１３，１５，１７，１９を、工具保持具７の外周部に３つ以上設けているので、１番目の破断片除去工具１３が破断片２３ａを押圧できない場合であっても、２番目，３番目の破断片除去工具１５，１７によって破断片２３ａを互いに異なる２方向に押圧でき、破断片２３ａの除去をより確実に実施することができる。

さらに、本実施形態では、切削工具１１と破断片除去工具１３，１５，１７，１９とを、工具保持具７の外周部において軸方向に沿って直線状に配置しているので、これら切削工具１１と破断片除去１３，１５，１７，１９とを、回転方向にずらして配置する場合に比較して、全体としてコンパクト化でき取り扱い性も向上する。

なお、本実施形態では、切削工具１１と４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９とを軸方向に沿って同一直線状に配置しているが、図２に示すように、これら４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９を切削工具１１に対し、工具保持具７の回転方向後方側にほぼ９０度ずれた位置となるよう取り付けてもよい。

図３は、本発明の第２の実施形態に係わる粗面加工具１によってワーク３に形成してある円形の穴５の内面を粗面化加工する状態を簡略化して示している。第２の実施形態は、第１の実施形態に対し、複数の破断片除去工具１３，１５，１７，１９の工具保持部９に対する取り付け位置を変化させている。破断片除去工具１３，１５，１７，１９自体は、第１の実施形態と同様のものを使用している。

ここでの複数の破断片除去工具１３，１５，１７，１９は、第１の実施形態に対し、軸方向の取り付け位置を同等とした上で、１番目の破断片除去工具１３を切削工具１１に対して工具保持部９の回転方向後方近傍に位置させ、以下３つの破断片除去工具１５，１７，１９を、破断片除去工具１３に対し工具保持部９の回転方向後方に向けて順次ずらせている。この際、切削工具１１と４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９の取り付け位置は、図３の平面図で示すように、工具保持部９の回転方向９０度の範囲内に収まるようにしている。

なお、図３では、切削工具１１及び４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９の工具保持部９への取り付け状態を平面的に記載してあるが、実際には、図４に示すように、工具保持部９の円柱状外周面に対し、ほぼ直角方向となるよう取り付けている。

第２の実施形態によれば、加工終了後、粗面加工具１を円形の穴５から引き抜くときに、図４に示す切削工具１１及び破断片除去工具１３，１５，１７，１９の取り付け範囲に対して直径方向反対側に粗面加工具１を移動させ、これら各工具１１及び１３，１５，１７，１９を円形の穴５内面（加工表面）から離反させる。これにより、切削工具１１及び破断片除去工具１３，１５，１７，１９による加工表面への損傷を抑えることができる。

なお、上記した各実施形態では、４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９を設けているが、押圧除去面１３ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａの向きが互いに異なる破断片除去工具を少なくとも２つ、例えば破断片除去工具１３，１５を設けるだけでもよい。

また、上記した各実施形態では、４つの破断片除去工具１３，１５，１７，１９の全体の形状を同一として、破断片除去工具１３，１７と破断片除去工具１５，１９との間で取り付け角度を変化させているが、押圧除去面１３ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａの向きが図１や図２と同様であれば、全体の形状が異なっていても構わない。

１粗面加工具
５円形の穴
７工具保持具
１１切削工具
１３，１５，１７，１９破断片除去工具
１３ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａ破断片除去工具の押圧除去面
２１谷部（螺旋状の溝）
２３山部
２３ａ山部の破断片

Claims

円形の穴の内面に対し切削加工によって螺旋状の溝を形成して粗面とする切削工具と、この切削工具による前記螺旋状の溝形成時に発生する山部の先端を破断した後の破断片を除去する破断片除去工具とを、工具保持具の外周部に設けた粗面加工具であって、前記破断片除去工具を少なくとも２つ設け、この少なくとも２つの破断片除去工具は、前記工具保持具の回転により前記破断片を押圧して除去する押圧除去面を備えるとともに、前記工具保持具の回転時に円形の穴の内面の特定位置を通過する際の回転方向後方に位置するものが、同回転方向前方に位置するものに対し、前記押圧除去面による前記破断片への押圧方向が異なっていることを特徴とする粗面加工具。
前記少なくとも２つの破断片除去工具は、全体の形状を互いに同一とし、前記工具保持具に対する取り付け角度を互いに変化させることで、前記押圧除去面による前記破断片への押圧方向が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の粗面加工具。
前記破断片除去工具を、前記工具保持具の外周部に３つ以上設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の粗面加工具。
前記切削工具及び前記少なくとも２つの破断片除去工具を、前記工具保持具の軸方向に沿って直線状に配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粗面加工具。
前記切削工具及び前記少なくとも２つの破断片除去工具を、前記工具保持具の回転方向９０度の範囲内に配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粗面加工具。
円形の穴の内面に対し、工具保持具の外周部に設けた切削工具により切削加工して螺旋状の溝を形成して粗面とするとともに、前記切削工具による前記螺旋状の溝形成時に発生する山部の先端を破断した後の破断片を、前記工具保持具の外周部に設けた破断片除去工具により除去する粗面加工方法であって、前記破断片除去工具を少なくとも２つ設け、この少なくとも２つの破断片除去工具のうち、前記工具保持具の回転時に円形の穴の内面の特定位置を通過する際の回転方向前方に位置するものの押圧除去面により前記破断片を一方に向けて押圧した後、前記工具保持具の回転方向後方に位置する破断片除去工具の押圧除去面により、前記一方に向けて押圧された破断片を他方に向けて押圧して除去することを特徴とする粗面加工方法。