JP4654751B2

JP4654751B2 - 粗面化加工方法および切削工具

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Publication number: JP4654751B2
Application number: JP2005125539A
Authority: JP
Inventors: 岳関川; 雅彦飯泉; 崇荻野; 公男西村; 英爾塩谷; 秀夫高橋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: JP2006297566A

Description

本発明は、円筒状部材に対し、その軸線方向に切削工具を相対的に送りつつ、軸線を中心として切削工具を相対的に回転させて、円筒状部材の内面をねじ状に切削加工して粗面化する粗面化加工方法および、この粗面化加工方法に用いる切削工具に関する。

自動車用エンジンの重量低減およ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。

このようなシリンダボア内面など、円筒状部材の表面を粗面に形成する方法として、切削工具（粗面加工用工具）を用いて切削加工により粗面化する手法が下記特許文献１，２に記載されている。
特開２００２−１５５３５０号公報特開平１０−７７８０７号公報

ところで、上記した粗面化加工のための切削加工を行う際に、その前加工として粗面化加工に使用する切削工具とは別の切削工具によりファインボーリング加工を行う必要がある。

この場合、ファインボーリング加工専用の工具本体に設けた切削工具によりファインボーリング加工を行った後、粗面化加工専用の工具本体に設けた切削工具により粗面化加工を行う。

ところが、このような加工方法では、ファインボーリング加工を行う際の工具本体と、粗面化加工を行う際の工具本体との間で軸心ずれが発生する恐れがあり、このような場合には、粗面化加工を行う際の取り代にばらつきが発生し、その結果粗面加工用工具は、取り代が大きくなる部分を切削する際の抵抗が大きくなって破損を招くとともに、粗面化加工面が不均一となってその後の溶射皮膜の密着性が低下する。
そこで、本発明は、粗面加工用工具の高寿命化を図るとともに、粗面化加工面を均一化することを目的としている。

本発明は、円筒状部材に対し、その軸線方向に工具本体を相対的に送りつつ、軸線を中心として前記工具本体を相対的に回転させて、前記円筒状部材の内面をねじ状に切削加工して粗面化する際に、前記粗面化加工に使用する粗面加工用工具を、前記粗面化加工の前加工に使用する前加工用工具とともに同一の前記工具本体に保持させ、この工具本体を用いて、前記前加工用工具により前加工を行った後、前記粗面加工用工具により粗面化加工を行う粗面化加工方法であって、前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部と山部との間の谷部の両側における斜面相互がなす角度の中心線が、前記円筒状部材の内面の法線方向に対して前記粗面加工用工具の送り方向後方側に傾斜した状態となるよう切削加工を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、粗面化加工に使用する粗面加工用工具を、粗面化加工の前加工に使用する前加工用工具とともに同一の工具本体に保持させ、この工具本体を用いて、前加工用工具による前加工の後、粗面加工用工具により粗面化加工を行うようにしたので、前加工時とその後の粗面化加工時での工具本体の軸心ずれを防止でき、その結果粗面化加工を行う際の粗面加工用工具は、取り代が均一化して切削抵抗を小さくでき、破損を防止できるとともに、粗面化加工面が均一化してその後形成する溶射皮膜の密着性が向上する。
また、谷部の両側における斜面相互がなす角度の中心線が、円筒状部材の表面の法線方向に対して粗面加工用工具の送り方向後方側に傾斜した状態となるよう切削加工を行うようにしたので、谷部の両側の斜面相互がなす角度が、円筒状部材の内面の法線方向に対して対称的となっている場合に比較して、谷部の斜面を、法線方向により接近させた状態とすることができ、粗面化加工部分に形成する溶射皮膜の谷部への侵入部分が剥離しにくくなる。

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の参考例に係わる粗面化加工方法を示す断面図であり、エンジンのシリンダブロック１とともに切削工具３を示している。シリンダブロック１は、粗面化加工する円筒状部材としてのシリンダボア部５を有し、そのシリンダボア内面７に対して粗面化加工を行う。

上記したシリンダブロック１は、アルミ合金（ＡＤＣ１２材）からなるダイカスト製であり、シリンダボア内面７を後述する方法でファインボーリング加工および粗面化加工した後、鉄系材料からなる溶射用材料を後述する方法でシリンダボア内面７に溶射して溶射皮膜を形成する。

上記したシリンダボア内面７に対してファインボーリング加工および粗面化加工を行う際には、切削工具３を用いる。切削工具３は、工具本体９の先端（下端）周囲に、前加工用工具としてのファインボーリング用工具１１と、粗面加工用工具１３とをそれぞれ設けている。

図２（ａ）は切削工具３の正面図、図２（ｂ）は同平面図で、ファインボーリング用工具１１は、円周方向に沿って互いに１８０°隔てた位置に２つ設けている。一方粗面加工用工具１３は、２つのファインボーリング用工具１１相互間に１つ設けてあり、かつ図２（ａ）に示すように、その切刃１３ａの先端の軸方向（図２（ａ）中で上下方向）位置を、ファインボーリング用工具１１の切刃１１ａの先端の同軸方向位置より、図２（ａ）中で間隔Ｈだけ上部としている。

そして、粗面加工用工具１３の切刃１３ａの先端の径方向位置は、ファインボーリング用工具１１によりシリンダボア内面７をファインボーリング加工した後、粗面加工用工具１３で粗面化加工が可能なように、ファインボーリング用工具１１の切刃１１ａの先端位置よりも、工具本体９の中心から離れて径方向外側となっている。

上記した切削工具３を、図１に示すように、シリンダボア部５内に回転しながら挿入することで、挿入方向前方にあるファインボーリング用工具１１がシリンダボア内面７をファインボーリング加工し、その加工面を挿入方向後方に位置する粗面加工用工具１３が粗面化加工する。

このように、上記した参考例によれば、粗面化加工に使用する粗面加工用工具１３を、粗面化加工の前加工に使用するファインボーリング用工具１１とともに同一の工具本体９に保持させ、この工具本体９を用いて、ファインボーリング用工具１１によるファインボーリング加工の後、粗面加工用工具１３により粗面化加工を行うようにしたので、ファインボーリング加工時とその後の粗面化加工時での工具本体９の軸心ずれを防止でき、その結果粗面化加工を行う際の粗面加工用工具１３は、取り代が均一化して切削抵抗を小さくでき、破損を防止できるとともに、粗面化加工面が均一化してその後形成する溶射皮膜の密着性が向上する。

また、粗面加工用工具１３を、ファインボーリング用工具１１に対して切削工具３の送り方向後方に位置させた状態で、切削工具３の一方向の移動により、ファインボーリング加工に追随するようにして粗面化加工を行うので、これら一連の加工を短時間で行うことができ、加工効率が向上する。

図３は、本発明の第２の参考例を示す切削工具１５の断面図である。この切削工具１５は、工具本体１７の先端側外周に、ファインボーリング用工具１９を設けるとともに、粗面加工用工具２１を設けている。

ファインボーリング用工具１９は、図示しないボルトなどにより工具本体１７に固定した取付具２３の先端外周に固定する。

一方、粗面加工用工具２１は、ボルト２５により工具本体１７に取り付けた取付具２７の先端外周に固定する。この取付具２７は、例えば板ばね２８をボルト２５の頭部との間に介装することで、工具本体１７に対し径方向（図３中で左右方向）に移動可能な構成とする。

工具本体１７の中心には、工具本体１７の外部に設けた駆動部２９によって軸方向（図３中で上下方向）に移動可能なドローバ３１を収容している。ドローバ３１の先端（下端）は、先端側ほど径が大きくなるテーパ部３３を備えており、テーパ部３３と、粗面加工用工具２１を取り付けてある取付具２７の先端側との間に押圧ロッド３５を介装している。

すなわち、ドローバ３１を図３の状態から上方に移動させることで、テーパ部３３が押圧ロッド３５の一端面に対して押圧しつつ摺動し、これに伴い押圧ロッド３５が図３中で右方向に移動してその他端面が、取付具２７を前記した板ばね２８の弾性力に抗して押圧し、粗面加工用工具２１とともに図３中で右方向に移動させる。

このように粗面加工用工具２１が図３中で右方向に突出した状態では、その切刃２１ａの先端が、ファインボーリング用工具１９の切刃１９ａの先端よりも、工具本体１７の中心から径方向外側に位置している。

逆に、上記粗面加工用工具２１が図３中で右方向に突出した状態から、ドローバ３１を図３中で下方に戻すことで、取付具２７が板ばね２８の作用によって工具本体１７の中心側へ戻り、これとともに粗面加工用工具２１が径方向内側へ移動する。この状態では、粗面加工用工具２１の切刃２１ａの先端は、ファインボーリング用工具１９の切刃１９ａの先端よりも、工具本体１７の中心から径方向内側に位置している。

また、テーパ部３３は、図４に示すように、工具本体１７の中心軸線Ｓに対して偏心しており、ドローバ３１の工具本体１７に対する回転に伴うテーパ部３３の回転により、粗面加工用工具２１の径方向の突出量を調整する。

次に、第２の参考例の作用を説明する。切削工具１５を、前記図１に示したものと同様にしてシリンダボア部５内に回転しながら挿入し、ファインボーリング用工具１９によってシリンダボア内面７をファインボーリング加工する。このとき、粗面加工用工具２１は径方向内側に位置してシリンダボア内面７に接触していない。

上記した切削工具１５の一方向への移動によりシリンダボア内面７の全域をファインボーリング加工した後は、ドローバ３１を図３中で上方で移動させて粗面加工用工具２１を径方向外側へ突出させる。

この状態で、切削工具１５を、回転させつつ、今度は上記とは逆にシリンダボア部５内から引き抜く方向へ移動させることで、粗面加工用工具２１により、ファインボーリング加工後のシリンダボア内面７を粗面化加工する。このとき、ファインボーリング用工具１９は粗面加工用工具２１より径方向内側に位置してシリンダボア内面７に接触していない。

このように、第２の参考例では、切削工具１５を一方向に移動させることで、シリンダボア内面７をファインボーリング用工具１９によりファインボーリング加工を行い、その後、粗面加工用工具２１を径方向外側へ突出させた状態で、上記一方向とは逆の他方向に移動させることで、ファインボーリング加工後のシリンダボア内面７に対して粗面化加工を行う。

したがって、第２の参考例においても、第１の参考例と同様に、粗面化加工に使用する粗面加工用工具２１を、粗面化加工の前加工に使用するファインボーリング用工具１９とともに同一の工具本体１７に保持させているので、ファインボーリング加工時とその後の粗面化加工時での工具本体１７の軸心ずれを防止でき、その結果粗面化加工を行う際の粗面加工用工具２１は、取り代が均一化して切削抵抗を小さくでき、破損を防止できるとともに、粗面化加工面が均一化してその後形成する溶射皮膜の密着性が向上する。

なお、上記した各参考例において、シリンダボア内面７を切削加工する際には、切削工具３，１５を固定状態とし、シリンダブロック１側を軸方向移動および回転移動させるようにしてもよい。

図５は、上記図２または図３に示した粗面加工用工具１３または２１のより具体化した構成を示す正面図、図６は図５の平面図であり、ここでは図１の粗面加工用工具１３として示している。この粗面加工用工具１３は、図６に示すように、円周方向等間隔に３つの切刃１３ａを備え、各切刃１３ａは、工具本体９の側面から外方に突出している。

そして、図１に示すように、切削工具３が、シリンダボア部５の軸線方向（図１中で上下方向）に移動しつつ、軸線を中心として図６中で反時計回り方向に回転することで、上記図５，図６に示した切刃１３ａにより、シリンダボア内面７をねじ状に切削加工する。

上記した３つの切刃１３ａは、加工に使用している１つが摩耗したときに、工具本体９から取り外し、１２０度回転させた状態で再度工具本体９に取り付けることで、他の切刃１３ａを使用することができる。

そして、この切削加工時に形成したねじ状部分の凹凸部における山部を除去して破断面を形成するために、上記した粗面加工用工具１３は、切刃１３ａの図５中で上部の傾斜した面１３ｂに、破断面形成刃としての凸部１３ｃを設けている。凸部１３ｃは、切刃１３ａのすくい面１３ｄからその反対側の底面１３ｅにわたり延長して形成してある。

上記した凸部１３ｃは、図５のＡ部を拡大した切刃１３ａによって切削加工を行っている図７に示すように、粗面加工用工具１３の送り方向後方側（図７中で上部側）のシリンダボア内面７に残るねじ状部分の山部３９に応力を作用させ、これにより山部３９を破断して破断面４１を形成する。なお、図７中で、符号４２は切刃１３ａの切削により発生する切り屑であり、粗面加工用工具１３は、図７中で紙面裏側から同表側に向かって移動（回転）するものとする。

この際、切刃１３ａの凸部１３ｃは、山部３９の幅方向（図７中で上下方向）における切刃１３ａ側（図７中で下部側）の一部に前記応力を作用させることで、山部３９を破断する際の起点を形成する。このような山部３９を破断する際の起点を形成することで、切刃１３ａによる切削加工時に、山部３９を容易に破断することができ、破断面４１の形状を安定化させることができる。

また、山部３９を凸部１３ｃによって容易に破断できるので、切刃１３ａに作用する切削応力が軽減し、粗面加工用工具１３の長寿命化も達成することができる。

上記したよう、破断面４１の形状が安定化することで、後述するような方法により、シリンダボア内面７に溶射皮膜を形成する際に、溶射皮膜のシリンダボア内面７に対する密着力を高めることができ、信頼性の高いシリンダボア内面７とすることができる。

なお、切刃１３ａに設けた凸部１３ｃは、すくい面１３ｄ付近にのみ形成するなど、山部３９に対して応力が作用するものであれば、上記図５，図６に示した形状に限定されるものではない。

図８は、前記図５に示した粗面加工用工具１３とは別の例を示す粗面加工用工具４３の正面図である。この粗面加工用工具４３は、図５のものと同様に、円周方向等間隔に３つの切刃４３ａを備え、この切刃４３ａの図８中で上部の面４３ｂに、前記図５の粗面加工用工具４３の凸部１３ｃに代えて、上記した面４３ｂに膨出する破断面形成刃となる膨出部４３ｃを設けている。

図９は、図８のＢ矢視図である。ここで切刃４３ａのすくい面４３ｄが、シリンダボア内面７に対する法線Ｌに対し、粗面加工用工具４３の回転移動方向と逆方向に角度α傾斜している。このすくい面４３ｄの傾斜については、前記図５に示した粗面加工用工具１３も同様である。

これに対して膨出部４３ｃのすくい面４３ｅは、同法線Ｍに対し、すくい面４３ｄとは反対の、粗面加工用工具４３の回転移動方向側に角度β傾斜している。

上記した粗面加工用工具４３を使用して、シリンダボア内面７に対して粗面化加工を行う場合には、前記図７に相当する図１０に示すように、図７と同様にして切刃４３ａによりシリンダボア内面７を切削加工してねじ状部分を形成するとともに、切削加工時に形成したねじ状部分の凹凸部における山部３９の幅方向（図１０中で上下方向）全体を、膨出部４３ｃによって除去して前記図７に示したものとほぼ同様な破断面４１を形成する。

このとき膨出部４３ｃは、切刃４３ａの先端側に位置する端面４３ｆが、山部３９を除去した後の破断面４１に接触した状態となる。

このように、図８の粗面加工用工具４３を使用した場合には、粗面加工用工具４３の送り方向後方側のシリンダボア内面７に残るねじ状部分の山部３９の幅方向全体に、膨出部４３ｃによって応力を作用させ、山部３９を破断して破断面４１を形成するようにしたので、切削時に発生する切削片によって破断面を形成する場合に比較して、破断面４１の形状がより安定化する。

この際、膨出部４３ｃのすくい面４３ｅは、図９に示すようにシリンダボア内面７に対する法線Ｍに対し、すくい面４３ｄとは反対の、粗面加工用工具４３の回転移動方向側に角度β傾斜しているので、山部３９の除去を、すくい面４３ｄと同方向に傾斜する場合と比較して、より確実に行うことができる。

図１１は、上記図８に示した粗面加工用工具４３の変形例を示す、図１０に相当する断面図である。この例は、粗面加工用工具４３の膨出部４３ｃにおける、山部３９を除去した後の破断面４１に接触する端面４３ｆｓに、破断面４１を凹凸形状とするような凹凸形状部を設けている。

これにより、破断面４１の形状がより微細なものとなり、溶射皮膜の密着力をより高めることができる。

図１２は、本発明の第１の実施形態を示す粗面加工用工具４５の正面図で、図１３は図１２の平面図である。この粗面加工用工具４５は、図５のものと同様に、図１３に示すように、円周方向等間隔に３つの切刃４５ａを備えている。

そして、図１に示すように、切削工具３が、シリンダボア部５の軸線方向（図１中で上下方向）に移動しつつ、軸線を中心として図１３中で反時計回り方向に回転することで、上記図１２，図１３に示した切刃４５ａにより、シリンダボア内面７をねじ状に切削加工する。

切刃４５ａは、図１２に示すように、図１２中で上部側の面が、先端側が基端側に比べて図１２中で下部側となる傾斜面４５ｂに形成し、同下部側の面を水平面４５ｃに形成している。また、傾斜面４５ｂの先端側のすくい面４５ｄ近傍には突起４５ｅを設けている。

このような３つの切刃４５ａは、加工に使用している１つが摩耗したときに、工具本体９から取り外し、１２０度回転させた状態で再度工具本体９に取り付けることで、他の切刃４５ａを使用することができる。

図１４は、図１２のＣ部を拡大した切刃４５ａによって切削加工を行っている状態を示す断面図である。なお、粗面加工用工具４５は、図１４中で紙面裏側から同表側に向かって移動（回転）するものとする。

上記した切削加工時、すなわち図１に示すように、切削工具３をシリンダボア部５内に回転させつつ挿入することで、シリンダボア内面７をねじ状に切削加工する際に、凹凸形状となるねじ状部分の山部３９を、切刃４５ａの傾斜面４５ｂまたは切削によって発生する切り屑４２により破断し、破断面４１を形成する。

また、傾斜面４５ｂの先端側に設けた突起４５ｅにより、互いに隣接する破断面４１相互間に残る谷部４７の工具送り方向後方側の斜面４７ａに凹部４９を形成する。

このような切刃４５ａは、粗面加工用工具４５の送り方向後方側のシリンダボア内面７に残るねじ状部分の山部３９と山部３９との間の谷部４７の両側における斜面４７ａ，４７ｂ相互がなす角度θの中心線Ｐが、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向に対して傾斜した状態となるよう切削加工する。

また、言い換えれば、切刃４５ａは、粗面加工用工具４５の送り方向後方側のシリンダボア内面７に残るねじ状部分の山部３９と山部３９との間の谷部４７の両側における斜面４７ａ，４７ｂの形状が、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向に対して非対称となるよう切削加工する。

したがって、切刃４５ａは、例えば図１５に示すように、図１４の水平面４５ｃに代えて、切刃４５ａの先端の角度θがより鋭角的となる下部傾斜面４５ｃｓとしてもよく、また図１６に示すように、図１４の水平面４５ｃに代えて、切刃４５ａの先端の角度θがより鈍角的となる下部傾斜面４５ｃｔとしてもよい。

このように、図１２の粗面加工用工具４５を使用した場合には、粗面加工用工具４５の送り方向後方側のシリンダボア内面７に残るねじ状部分の山部３９と山部３９との間の谷部４７の両側における斜面４７ａ，４７ｂ相互がなす角度θの中心線Ｐが、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向に対して傾斜した状態となるよう切削加工を行うようにしている。これにより、谷部４７の両側の斜面４７ａ，４７ｂのうち一方側（図１４〜１６中で下部側の斜面４７ｂ）が、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向と一致し（図１４）、あるいは法線Ｑ方向により近い状態（図１５，図１６）となる。

このため、図１７の比較例に示すような谷部４７０の形状、すなわち谷部４７０両側の斜面４７０ａ，４７０ｂ相互がなす角度θが、シリンダボア内面７０の法線Ｑ方向に対して対称的となっている場合に比較して、本実施形態における谷部４７の斜面４７ｂを、法線Ｑ方向により接近させた状態とすることができ、粗面化加工部分に形成する溶射皮膜の谷部４７への侵入部分が剥離しにくくなる。なお、図１７中で、符号４５０は粗面加工用工具、符号４５０ａは粗面加工用工具４５０の切刃、符号３９０は山部、符号４１０は破断面である。

ところで、エンジン燃焼時に、図示しないピストンが燃料圧力を受けてシリンダボア内面７に対し、特に図１中で下方に向けて摺接しつつ移動する際に、シリンダボア内面７に形成する溶射皮膜を剥離しようとする力が作用する。

ところが、本実施形態では、上記した谷部４７における図１４〜図１６中で下部側に位置する一方の斜面４７ｂが、上部側に位置する他方の斜面４７ａに対してピストン下死点側に位置しており、この一方の斜面４７ｂがシリンダボア内面７の法線Ｑ方向により近い状態となっているので、前記したピストンが下方に摺接移動する際に溶射皮膜を剥離しようとする力が働いても、溶射皮膜の剥離を防止することができる。これは特に、図１５の例ように、工具送り方向前方側に位置する一方の斜面４７ｂが、法線Ｑよりも工具送り方向後方側に位置する他方の斜面４７ａに近づくように、法線Ｑに対して傾斜している場合に有効である。

このようなことからも、谷部４７の両側の斜面４７ａのうち図１４〜１６中で下部側の斜面４７ｂが、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向と一致し、あるいは法線Ｑ方向により近い状態としている粗面加工用工具４５を使用した場合には、粗面化加工後に形成する溶射皮膜の谷部４７への侵入部分が剥離しにくくなり、溶射皮膜のシリンダボア内面７に対する密着力を高めることができ、信頼性の高いシリンダボア内面７とすることができる。

また、切刃４５ａの傾斜面４５ｂ上に設けた突起４５ｅにより、谷部４７の図１４中で上部側の斜面４７ａには凹部４９が形成されるので、この凹部４９に溶射皮膜が入り込み、シリンダボア内面７に対する密着力をより一層高めることができる。

また、前記図１５に示すように、図１４の水平面４５ｃに代えて、切刃４５ａの先端角度θがより鋭角的となる下部傾斜面４７ｃｓとした場合には、図１８に示すように、シリンダボア内面７に対して軸方向全体に切削加工を行わず、図１８中で下端部に非加工部分Ｄを残す。

これにより、非加工部分Ｄより上部の切削加工部分における最下端部の谷部４７が、シリンダボア内面７の下端開口部分に開口せず、閉じた状態となり、しかも最下端の谷部４７の下部側の斜面４７ｂｕが、図１８中で右上がりとなっているので、この最下端の谷部４７に入り込んだ溶射被膜が極めて剥離しにくくなり、溶射被膜全体としてシリンダボア内面７に対する密着力が向上する。

図１９は、本発明の第２の実施形態を示す粗面加工用工具５１の正面図で、図２０は図１９の平面図である。この粗面加工用工具５１は、図２０に示すように、円周方向等間隔に３つの切刃５１ａを備えている。

そして、図１に示すように、切削工具３が、シリンダボア部５の軸線方向（図１中で上下方向）に移動しつつ、軸線を中心として図２０で反時計回り方向に回転することで、上記図１９，図２０に示した切刃５１ａにより、シリンダボア内面７をねじ状に切削加工する。

切刃５１ａは、図１９に示すように、図１９中で上部側の面が、先端側が基端側に比べて図１９中で下部側となる上部傾斜面５１ｂに形成するとともに、同下部側の面も、先端側が基端側に比べて図１９中で下部側となる下部傾斜面５１ｃに形成する。下部傾斜面５１ｃは、上部傾斜面５１ｂに対して傾斜が緩やかであり、これにより、上部傾斜面５１ｂと下部傾斜面５１ｃとの先端相互が交差して切刃５１ａの先端部を鋭角的に形成する。

また、上部傾斜面５１ｂの先端側のすくい面５１ｄ近傍には上部突起５１ｅを、下部傾斜面５１ｃの先端側のすくい面５１ｄ近傍には下部突起５１ｆを、それぞれ設けている。これら上部突起５１ｅおよび下部突起５１ｆは、凸状の凹部形成刃を構成している。

このような３つの切刃５１ａは、加工に使用している１つが摩耗したときに、工具本体９から取り外し、１２０度回転させた状態で再度工具本体９に取り付けることで、他の切刃５１ａを使用することができる。

図２１は、図１９のＥ部を拡大した切刃５１ａによって切削加工を行っている状態を示す断面図である。なお、粗面加工用工具５１は、図２１中で紙面裏側から同表側に向かって移動（回転）するものとする。

上記した切削加工時、すなわち図１に示すように、切削工具３をシリンダボア部５内に回転させつつ挿入することで、シリンダボア内面７をねじ状に切削加工し、このときねじ状部分の山部３９の先端側を、切刃５１ａの上部傾斜面５１ｂまたは切削によって発生する切り屑４２により破断し、破断面４１を形成する。

また、上部傾斜面５１ｂの上部突起５１ｅおよび下部傾斜面５１ｃの下部突起５１ｆにより、粗面加工用工具５１の送り方向後方側のシリンダボア内面７に残るねじ状部分の山部３９と山部３９との間の谷部４７の両側の斜面４７ａ，４７ｂに、凹部４９，５３をそれぞれ形成する。

このような切刃５１ａは、上記したねじ状部分の谷部４７の両側における斜面４７ａ，４７ｂ相互がなす角度θの中心線Ｐが、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向に対して傾斜した状態となるように切削加工する。

また、言い換えれば、切刃５１は、上記したねじ状部分の谷部４７の両側における斜面４７ａ，４７ｂの形状が、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向に対して非対称となるように切削加工する。

したがって、切刃５１ａは、例えば図２２に示すように、図２１の下部傾斜面５１ｃに代えて、切刃５１ａの先端の角度θがより鈍角的となって法線Ｑと一致する水平面５１ｃｓとしてもよく、また図２３に示すように、図２１の下部傾斜面５１ｃに代えて、切刃５１ａの先端の角度θがさらに鈍角的となる下部傾斜面５１ｃｔとしてもよい。

このように、図１９の粗面加工用工具５１を使用した場合には、粗面加工用工具５１の送り方向後方側のシリンダボア内面７に残るねじ状部分の山部３９と山部３９との間の谷部４７の斜面４７ａ，４７ｂに凹部４９，５３をそれぞれ形成しつつ、シリンダボア内面７に対して粗面化加工を行うべく切削加工を実施している。

このため、ねじ状部分全体が、単に山部３９と山部３９との間に谷部４７を形成する場合に比較して、凹部４９，５３を形成する分より微細に粗面化されるので、破断面４１を形成することも相俟って、粗面化加工が充分なものとなる。この結果、粗面化加工したシリンダボア内面７に後述するような方法により形成する溶射皮膜が剥離しにくくなり、溶射皮膜のシリンダボア内面７に対する密着力を高めることができ、信頼性の高いシリンダボア内面７とすることができる。

また、図１９の粗面加工用工具５１を使用した場合には、図１２の粗面加工用工具４５を使用した場合と同様に、ねじ状部分の谷部４７の両側における斜面４７ａ，４７ｂ相互がなす角度θの中心線Ｐが、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向に対して傾斜した状態となるように切削加工を行うようにしている。これにより、谷部４７の両側の斜面４７ａ，４７ｂのうち一方の斜面４７ｂが、シリンダボア内面７の法線Ｑ方向により近い状態となり（図２１，２３）、あるいは法線Ｑ方向と一致する（図２２）。

このため、前記図１７の比較例に示すような谷部４７０の形状、すなわち谷部４７０両側の斜面４７０ａ，４７０ｂ相互がなす角度θが、シリンダボア内面７０の法線Ｑ方向に対して対称的となっている場合に比較して、本実施形態における谷部４７の斜面４７ｂを、法線Ｑ方向により接近させた状態とすることができ、粗面化加工部分に形成する溶射皮膜の谷部４７への侵入部分が剥離しにくくなる。

したがって、この例では、前記図１２の粗面加工用工具４５を使用した場合と同様に、ピストンが下方に摺接移動する際に溶射皮膜を剥離しようとする力が働いても、溶射皮膜の剥離を防止することができるので、溶射皮膜のシリンダボア内面７に対する密着力を高めることができ、信頼性の高いシリンダボア内面７とすることができる。

図２４は、前記図１８に対応する断面図であり、この場合にも、図１８と同様に、シリンダボア内面７における図２４中で下端部に非加工部分Ｄを残すことで、非加工部分Ｄより上部の切削加工部分における最下端部の谷部４７が、シリンダボア内面７の下端開口部分に開口せず、閉じた状態となり、しかも最下端の谷部４７の下部側の斜面４７ｂｕが、図２４中で右上がりとなっているので、この谷部４７に入り込んだ溶射被膜が極めて剥離しにくくなり、溶射被膜全体としてシリンダボア内面７に対する密着力がさらに向上する。

図２５は、前記したシリンダブロック１のシリンダボア内面７に対して粗面化加工した後に溶射皮膜を形成するための溶射装置の概略を示す全体構成図である。この溶射装置は、シリンダボア内の中心に、ガス溶線式の溶射ガン５５を挿入し、その溶射口５５ａから溶射用材料として溶融した鉄系金属材料を溶滴５７として溶射してシリンダボア内面７に溶射皮膜５９を形成する。

溶射ガン５５は、溶線送給機６１から溶射用材料として鉄系金属材料の溶線６３の送給を受けるとともに、アセチレンまたはプロパンあるいはエチレンなどの燃料を貯蔵した燃料ガスボンベ６５および酸素を貯蔵した酸素ボンベ６７から、配管６９および７１を介して燃料ガスおよび酸素の供給をそれぞれ受ける。

上記した溶線６３は、溶射ガン５５に対し、中央部の上下に貫通する溶線送給孔７３の上端から下方に向けて送給する。また、燃料および酸素は、溶線送給孔７３の外側の円筒部７５に、上下方向に貫通して形成してあるガス案内流路７７に供給する。この供給した燃料および酸素の混合ガスは、ガス案内流路７７の図２５中で下端開口部７７ａから流出し、点火されることで燃焼炎７９が形成される。

前記円筒部７５の外周側には、アトマイズエア流路８１を設けてあり、さらにその外周側には、いずれも円筒形状の隔壁８３と外壁８５との間に形成したアクセラレータエア流路８７を設けてある。

アトマイズエア流路８１を流れるアトマイズエアは、燃焼炎７９の熱を前方（図２５中で下方）へ送って周辺部に対する冷却を行うとともに、溶融した溶線６３を同前方へ送る。一方、アクセラレータエア流路８７を流れるアクセラレータエアは、上記前方へ送られ溶融した溶線６３を、この送り方向と交差するように前記シリンダボア内面７に向けて溶滴５７として送り、シリンダボア内面７に溶射皮膜５９を形成する。

アトマイズエア流路８１には、アトマイズエア供給源８９から、減圧弁９１を備えたエア供給管９３を通してアトマイズエアを供給する。一方、アクセラレータエア流路８７には、アクセラレータエア供給源９５から、減圧弁９７およびマイクロミストフィルタ９９をそれぞれ備えたエア供給管１０１を通してアクセラレータエアを供給する。

アトマイズエア流路８１とアクセラレータエア流路８７との間の隔壁８３は、図２５中で下部側の先端部に、外壁８５に対しベアリング１０３を介して回転可能となる回転筒部１０５を備えている。この回転筒部１０５の上部外周に、アクセラレータエア流路８７に位置する回転翼１０７を設けてある。回転翼１０７に、アクセラレータエア流路８７を流れるアクセラレータエアが作用することで、回転筒部１０５が回転する。

回転筒部１０５の先端（下端）面１０５ａには、回転筒部１０５と一体となって回転する先端部材１０９を固定してある。先端部材１０９の周縁の一部には、前記したアクセラレータエア流路８７にベアリング１０３を通して連通する噴出流路１１１を備えた突出部１１３を設けてあり、噴出流路１１１の先端に、溶滴５７を噴出させる前記した溶射口５５ａを設けている。

溶射口５５ａを備える先端部材１０９が回転筒部１０５と一体となって回転しつつ溶射ガン５５をシリンダボア部５の軸方向に移動させることで、シリンダボア内面７のほぼ全域に溶射皮膜５９を形成する。

本発明の第１の参考例に係わる粗面化加工方法を示す断面図である。（ａ）は図１の粗面化加工方法に使用する切削工具の正面図、（ｂ）は同平面図である。本発明の第２の参考例を示す切削工具の断面図である。（ａ）は図３の切削工具内に収容するドローバ先端に形成したテーパ部の正面図、（ｂ）は（ａ）の底面図である。図２または図３に示した粗面加工用工具の具体化した構成を示す正面図である。図５の平面図である。図５のＡ部を拡大した切刃によって切削加工を行っている状態を示す断面図である。図５の粗面加工用工具とは別の例を示す粗面加工用工具の正面図である。図８のＢ矢視図である。図８の粗面加工用工具によって切削加工を行っている状態を示す、図７に相当する断面図である。図８の粗面加工用工具の変形例を示す、図１０に相当する断面図である。本発明の第１の実施形態を示す粗面加工用工具の拡大した正面図である。図１２の平面図である。図１２のＣ部を拡大した切刃によって切削加工を行っている状態を示す断面図である。図１４に対して他の例の切刃により切削加工を行っている状態を示す断面図である。図１４に対してさらに他の例の切刃によって切削加工を行っている状態を示す断面図である。図１４の例に対する比較例を示す断面図である。図１５の切刃によってシリンダボア内面に対して非加工部分を残す例を示す断面図である。本発明の第２の実施形態を示す粗面加工用工具の拡大した正面図である。図１９の平面図である。図１９のＥ部を拡大した切刃によって切削加工を行っている状態を示す断面図である。図１９に対して他の例の切刃により切削加工を行っている状態を示す断面図である。図１９に対してさらに他の例の切刃によって切削加工を行っている状態を示す断面図である。図２１の切刃によってシリンダボア内面に対して非加工部分を残す例を示す断面図である。粗面化加工したシリンダボア内面に溶射皮膜を形成するための溶射装置の概略を示す全体構成図である。

符号の説明

３，１５切削工具
５シリンダボア部（円筒状部材）
７シリンダボア内面（円筒状部材の内面）
９，１７工具本体
１１，１９ファインボーリング用工具（前加工用工具）
１３，２１，４３，４５，５１粗面加工用工具
１３ａ，４３ａ，４５ａ，５１ａ切刃
１３ｃ凸部（破断面形成刃）
３９ねじ状部分の山部
４１山部を破断して形成した破断面
４３ｃ膨出部（破断面形成刃）
４７ねじ状部分の谷部
４７ａ，４７ｂ谷部の斜面
４９，５３谷部の斜面に形成した凹部
５１ｅ上部突起（凸状の凹部形成刃）
５１ｆ下部突起（凸状の凹部形成刃）
θ 谷部の斜面相互がなす角度
Ｐ谷部の斜面相互がなす角度の中心線
Ｑシリンダボア内面の法線

Claims

円筒状部材に対し、その軸線方向に工具本体を相対的に送りつつ、軸線を中心として前記工具本体を相対的に回転させて、前記円筒状部材の内面をねじ状に切削加工して粗面化する際に、前記粗面化加工に使用する粗面加工用工具を、前記粗面化加工の前加工に使用する前加工用工具とともに同一の前記工具本体に保持させ、この工具本体を用いて、前記前加工用工具により前加工を行った後、前記粗面加工用工具により粗面化加工を行う粗面化加工方法であって、前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部と山部との間の谷部の両側における斜面相互がなす角度の中心線が、前記円筒状部材の内面の法線方向に対して前記粗面加工用工具の送り方向後方側に傾斜した状態となるよう切削加工を行うことを特徴とする粗面化加工方法。
円筒状部材に対し、その軸線方向に工具本体を相対的に送りつつ、軸線を中心として前記工具本体を相対的に回転させて、前記円筒状部材の内面をねじ状に切削加工して粗面化する際に、前記粗面化加工に使用する粗面加工用工具を、前記粗面化加工の前加工に使用する前加工用工具とともに同一の前記工具本体に保持させ、この工具本体を用いて、前記前加工用工具により前加工を行った後、前記粗面加工用工具により粗面化加工を行う粗面化加工方法であって、前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部と山部との間の谷部の両側における斜面の形状が、前記円筒状部材の内面の法線方向に対して非対称でかつ、前記谷部の両側における斜面のうち前記法線から遠い側にある斜面が前記粗面加工用工具の送り方向後方側となるように切削加工を行うことを特徴とする粗面化加工方法。
前記粗面加工用工具は、前記前加工用工具よりも、前記工具本体の軸心に対して径方向外側でかつ、前記工具本体の前記軸線方向への工具送り方向後方側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の粗面化加工方法。
前記粗面加工用工具は、前記工具本体に対して径方向に移動可能であり、前記前加工時には、前記前加工用工具よりも前記工具本体の軸心寄りに位置する一方、前記粗面化加工時には、前記前加工用工具よりも前記工具本体の軸心から離れた位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の粗面化加工方法。
前記前加工用工具により前加工を行う際には、前記工具本体を前記円筒部材に対してその軸線に沿って一方側に向けて相対移動させ、前記粗面化加工用工具により粗面化加工を行う際には、前記工具本体を前記円筒部材に対してその軸線に沿って前記一方側とは逆の他方側に向けて相対移動させることを特徴とする請求項４に記載の粗面化加工方法。
円筒状部材に対し、その軸線方向に工具本体を相対的に送りつつ、軸線を中心として前記工具本体を相対的に回転させて、前記円筒状部材の内面をねじ状に切削加工して粗面化する粗面加工用工具を、前記粗面化加工の前加工に使用する前加工用工具とともに同一の前記工具本体に保持させた切削工具であって、前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部と山部との間の谷部の両側における斜面相互がなす角度の中心線が、前記円筒状部材の内面の法線方向に対して前記粗面加工用工具の送り方向後方側に傾斜した状態となるよう切削加工する切刃を有することを特徴とする切削工具。
円筒状部材に対し、その軸線方向に工具本体を相対的に送りつつ、軸線を中心として前記工具本体を相対的に回転させて、前記円筒状部材の内面をねじ状に切削加工して粗面化する粗面加工用工具を、前記粗面化加工の前加工に使用する前加工用工具とともに同一の前記工具本体に保持させた切削工具であって、前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部と山部との間の谷部の両側における斜面の形状が、前記円筒状部材の内面の法線方向に対して非対称でかつ、前記谷部の両側における斜面のうち前記法線から遠い側にある斜面が前記粗面加工用工具の送り方向後方側となるよう切削加工する切刃を有することを特徴とする切削工具。
前記粗面加工用工具は、前記前加工用工具よりも、前記工具本体の軸心に対して径方向外側でかつ、前記工具本体の前記軸線方向への工具送り方向後方側に位置することを特徴とする請求項６または７に記載の切削工具。
前記粗面加工用工具は、前記工具本体に対して径方向に移動可能であり、前記前加工時には、前記前加工用工具よりも前記工具本体の軸心寄りに位置する一方、前記粗面化加工時には、前記前加工用工具よりも前記工具本体の軸心から離れた位置にあることを特徴とする請求項６または７に記載の切削工具。
前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部に前記粗面加工用工具により応力を作用させ、前記山部を破断して破断面を形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粗面化加工方法。
前記山部の幅方向における前記粗面加工用工具側の一部に前記応力を作用させることで、この応力作用部を、前記山部を破断する際の起点とすることを特徴とする請求項１０に記載の粗面化加工方法。
前記山部の幅方向における山部全体に前記応力を作用させることで、前記山部の幅方向全体を破断させることを特徴とする請求項１０に記載の粗面化加工方法。
前記ねじ状部分の谷部に凹部を形成しつつ切削加工を行うことを特徴とする請求項１ないし５，１０ないし１２のいずれか１項に記載の粗面化加工方法。
前記凹部が、前記ねじ状部分の谷部の両側における斜面に形成されるよう切削加工することを特徴とする請求項１３に記載の粗面化加工方法。
前記粗面加工用工具は、前記円筒状部材の内面をねじ状に切削加工する切刃と、この切刃に設けられ、前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部に応力を作用させてこの山部を破断して破断面を形成する破断面形成刃とを、それぞれ有することを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載の切削工具。
前記破断面形成刃は、前記山部の幅方向における前記粗面加工用工具側の一部に前記応力を作用させることで、この応力作用部を起点として前記山部を破断することを特徴とする請求項１５に記載の切削工具。
前記破断面形成刃は、前記山部の幅方向における山部全体に前記応力を作用させることで、前記山部の幅方向全体を破断させることを特徴とする請求項１５に記載の切削工具。
前記破断面形成刃は、前記山部の幅方向全体を破断して形成する破断面に対して凹凸形状とするための凹凸形状部を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の切削工具。
前記円筒状部材の内面をねじ状に切削加工する切刃と、この切刃に設けられ、前記粗面加工用工具の送り方向後方側の前記円筒状部材の内面に残るねじ状部分の山部と山部との間の谷部に凹部を形成する凸状の凹部形成刃とを、それぞれ有することを特徴とする請求項６ないし９，１５ないし１８のいずれか１項に記載の切削工具。
前記切刃は、前記凸状の凹部形成刃が、前記ねじ状部分の谷部の両側における斜面に前記凹部を形成することを特徴とする請求項１９に記載の切削工具。