JP3597705B2

JP3597705B2 - 穴の機械加工方法

Info

Publication number: JP3597705B2
Application number: JP17968098A
Authority: JP
Inventors: 国利宮崎; 栄輝岩見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: JP2000000710A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穴を機械加工する方法に係り、特にロングツールによる穴加工に適用して好適な機械加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用シリンダヘッドにカムシャフトを支承するための軸受部（軸受穴）を仕上加工するには、図４に示すように、予めシリンダヘッド本体（ワーク）１の上面に一体に設けられた複数の軸受台２にカムシャフト軸受用キャップ（以下、カムキャップという）３をボルトで組付けた状態で加工を行うようにしている。この場合、軸受台２とカムキャップ３との合せ部は、一般には軸受台２の幅ｔ_１に対してカムキャップ３の幅ｔ_２がかなり広くなっており、したがって、例えば、工作機械に片持ち式に支持させたロングツールを、その軸線回りに回転しながら軸方向に移動させて、各軸受穴を連続加工（順次加工）しようとすると、切削抵抗がカムキャップ３側に多くかかるため、ロングツールの先端の切刃部分が軸受台２の側へ逃げ、ツール先端の移動軌跡が、図５に曲線Ａにて示すように湾曲状態となり、加工された軸受穴の湾曲度δ_１が著しく悪化するばかりか、同軸度δ_２も著しく悪化するようになる。
【０００３】
そこで従来は、同じく図４に示すように、軸方向に複数の切刃４を設けたロングツール５を用意し、工作機械の主軸６に装着した、このロングツール５の複数箇所をツールホルダ７に支持させ、該主軸６により該ロングツール５を回転しながら、カムキャップ３の幅分だけ軸方向移動させて、各切刃４により各軸受台２とカムキャップ３との複数の合せ部を同時加工するようにしていた。
【０００４】
なお、上記した複数の合せ部の同時加工方法によれば、各軸受台２とカムキャップ３との合せ部（下穴）に予めロングツール５を挿入させなければならないため、図５に示したように、別途クランパ８を用意して、このクランパ８の支持脚８ａにシリンダヘッド本体１の４隅を支持させ、先ず、クランパ８を切刃４の逃げ分だけ下降させて、ロングツール５に対して前記下穴を偏心させる位置にシリンダヘッド本体１を位置決めし、この状態でロングツール５を各下穴に挿入させた後、クランパ８を上昇させて、前記支持脚８ａに対向して上方に配設された基準ブロック９にシリンダヘッド本体１の上面の４隅を押付けて、正規の加工位置にシリンダヘッド本体１を位置決めするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した同時加工方法によれば、各ツールホルダ７はロングツール５に対して専用化されているため、仕上加工すべき軸受穴の径（カム軸径）や穴ピッチ（カム間ピッチ）が変わるごとにツールホルダ７を専用のものに交換、いわゆる段取り替えをしなければならず、その段取り替えに長時間を要して生産性が低下するという問題があった。また、ロングツールを下穴に挿入させる都合上、クランパ８によりシリンダヘッド本体１を２段階に位置決めしなければならないため、サイクルタイムの延長が避けられず、この面からも生産性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、片持ち式に支持したロングツールにより穴を連続加工しても、所望の穴精度を確保でき、もって、生産性の向上に大きく寄与する穴加工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、先端部に切刃を設けたロングツールを、その軸線回りに回転しながら軸方向移動させてワークにその一端から順次穴を機械加工する方法において、予めロングツールの曲り方向にワークの全体を弾性変形させることを特徴とする。
このような方法で加工することにより、ロングツールにより穴が湾曲して形成されても、加工後、ワークを外力から解放すると、ワークが元の形状に復帰して加工された穴の湾曲が解消される。
【０００８】
本発明において、ワークを弾性変形させる方法は各種あるが、工作機械に設けられた基準ブロックに対してワークを押えるクランパが装備されている場合は、このクランパによるクランプ位置を調整することで、簡単にワークの全体を弾性変形させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
本実施の形態は、自動車用シリンダヘッドにカムシャフトを支承するための軸受穴を仕上加工しようとするもので、ここでは、図３に示すように、先端部に切刃１０を設けたロングツール１１を用意し、このロングツール１１を工作機械の主軸１２にチャック１３を用いて装着する。そして、予めシリンダヘッド本体１の上面に一体に設けられた複数の軸受台２にカムキャップ３を組付け、これを後述の方法により位置決めした後、主軸１２によりロングツール１１を回転しながら軸方向移動させて、各軸受台２とカムキャップ３との合せ部に形成される下穴１４を、図３の左側から右側へ順次加工し、ロングツール１１の一回の軸方向移動で加工を完了させる。なお、加工対象であるシリンダヘッド本体１は、図４に示したものと同一であるので、こゝでは、同一部分には同一符号を付している。また、このシリンダヘッド本体１の左端側の第１の軸受穴１５は、別途、ショートツールを用いて事前に加工されている。
【００１０】
ところで、上記軸受台２とカムキャップ３との合せ部は、前にも述べたように、軸受台２の幅ｔ_１に対してカムキャップ３の幅ｔ_２がかなり広くなっており、図１に二点鎖線にて示すようにシリンダヘッド本体１を無歪の状態として、上記ロングツール１１により複数の下穴を連続加工（順次加工）すると、ロングツール１１の先端側の切刃１０の部分が軸受台２の側へ逃げ、ツール先端の移動軌跡が、図１に曲線Ａにて示すように湾曲状態となり、仕上加工された軸受穴の湾曲度δ_１や同軸度δ_２（図５）が著しく悪化するようになる。
【００１１】
そこで、本実施の形態においては、図１に示すように、工作機械の周りに装備されているクランパ８と基準ブロック９とを用い、ロングツール１１の曲り方向に、すなわちツール先端の移動軌跡Ａに倣うようにシリンダヘッド本体１を事前に弾性変形させる。この場合、クランパ８の脚部８ａによるシリンダヘッド本体１の支持位置（クランプ位置）を変更すると共に、基準ブロック９の長さを適宜設定し、必要により、シリンダヘッド本体１の上昇範囲に１つまたは複数の可動ストッパ１６を配設する。そして、可動ストッパ１６の設置高さを適宜調整した後、クランパ８を上昇させてシリンダヘッド本体１の上面を基準ブロック９とストッパ１６に押付けて、シリンダヘッド本体１を前記ツール先端の移動軌跡Ａに倣って弾性変形させ、これと同時に該シリンダヘッド本体１を前記第１の軸受穴１５を基準とする加工位置に位置決めする。
【００１２】
上記のようにシリンダヘッド本体１を弾性変形させかつ位置決めした後、主軸１２によりロングツール１１を回転しながら軸方向移動させ、各軸受台２とカムキャップ３との合せ部に形成される下穴１４を、図１の左側から右側へ順次加工する。すると、上記した軸受台２とカムキャップ３との幅の差によりロングツール１１が曲りながら進み、ツール先端の移動軌跡Ａが、図１に示すように湾曲状態となる。そして、全ての軸受穴の加工が完了した後、主軸１２の後退によりロングツール１１を各軸受穴から引抜き、その後、クランパ８を下降させると、シリンダヘッド本体１は、クランプ圧から解放されて、図１に二点鎖線で示す元の形状に復帰する。
【００１３】
この結果、図２に点線Ｂにて示すように、仕上加工された複数の軸受穴の軸線はほぼ直線状となり、その湾曲度δ_１や同軸度δ_２（図５）がきわめて良好となる。因みに、シリンダヘッド本体１を無歪の状態（図１に二点鎖線で示す状態）として、上記ロングツール１１により複数の下穴を同時加工した場合の同軸度が２８μｍ程度であったのに対し、本実施の形態のようにシリンダヘッド本体１を事前に弾性変形させて順次加工した場合の同軸度は１０μｍ以下となっており、本発明の方法が、同軸度の向上に大きく寄与することがわかった。また、本発明の方法によれば、従来のようなツールホルダ７（図４）が不要になるので、カム軸径やカム間ピッチの変更（ワーク種類の変更）に対しては、ロングツール１１を交換するだけで対処でき、段取り替えを短時間で行うことができる。しかも、従来のように、ロングルールを下穴に挿入するため、クランパ８によりシリンダヘッド本体１を２段階に位置決めする必要もないので、サイクルタイムが短縮する。
【００１４】
なお、上記実施の形態において、シリンダヘッド本体１を弾性変形させるのにストッパ１６を用いたが、このストッパ１６は省略してもよく、この場合は、クランパ８によるクランプ圧を調整してシリンダヘッド本体１を所定の形状に弾性変形させるようにする。また、このシリンダヘッド本体１を弾性変形させる方法は任意であり、前記クランパ８の脚部８ａおよび基準ブロック９の位置を変えたりまたはそれらに代わる他の手段、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータを用いることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかゝる穴の機械加工方法によれば、ロングツールにより穴を連続加工しても所望の穴精度を確保できるので、ワーク種類の変更にもロングツールを交換するだけで容易に対処できるばかりか、高能率加工を行うことができ、生産性の向上に大きく寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかゝる穴の機械加工方法を実施する際のワークの位置決め状態を示す模式図である。
【図２】本方法によって加工した穴の加工精度を示す模式図である。
【図３】本方法の実施に用いるロングツールとこれによる加工形態を模式的に示す側面図である。
【図４】従来の方法で用いられていたロングツールとこれによる加工形態を模式的に示す側面図である。
【図５】従来の穴の機械加工方法を実施する際のワークの位置決め状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１シリンダヘッド本体（ワーク）
２軸受台
３カムシャフト軸受用キャップ
８クランパー
９基準ブロック
１０切刃
１１ロングツール
１２工作機械の主軸
１６ストッパ

Claims

先端部に切刃を設けたロングツールを、その軸線回りに回転しながら軸方向移動させてワークにその一端から順次穴を機械加工する方法において、予めロングツールの曲り方向にワークの全体を弾性変形させることを特徴とする穴の機械加工方法。
基準ブロックに対してワークを押えるクランパのクランプ位置を調整してワークを弾性変形させることを特徴とする請求項１に記載の穴の機械加工方法。