JPH05162012A - 高硬度材の孔のリーマ振動仕上げ加工方法 - Google Patents

高硬度材の孔のリーマ振動仕上げ加工方法

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JPH05162012A
JPH05162012A JP3350505A JP35050591A JPH05162012A JP H05162012 A JPH05162012 A JP H05162012A JP 3350505 A JP3350505 A JP 3350505A JP 35050591 A JP35050591 A JP 35050591A JP H05162012 A JPH05162012 A JP H05162012A
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剛士 稲田
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重樹 向井
Hideo Igarashi
秀雄 五十嵐
Tadao Matsui
忠夫 松井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高硬度材の孔を精度良く仕上げ加工する。 【構成】刃部7に硬質砥粒を固着したリーマ6のシャン
ク8をチャック9に把持し、工具逃げ孔4を穿設したワ
ーク支持板3の取り付け面にワーク1を載置する。次い
で、ワーク1の孔2とリーマ6の軸芯とを合わせ、リー
マ6をワークの孔2に対向させた後、リーマを回転速度
10m/minから300m/minで回転させ、研削
加工に入る。同時に、ワークまたはリーマに軸方向に振
幅0.1mmから3.0mm、振動数5Hzから500
Hzの低周波振動を与えながら高硬度材の孔を仕上げ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CBN、ダイヤモン
ドなどの硬質砥粒を刃部に電着などで固着したリーマに
より、高硬度材の孔を振動仕上げ加工する加工方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】HRc50以上に焼き入れされ、または
HRc30から50に調質された高硬度材の孔仕上げ加
工には、通常、砥石による内面研削加工又はホ−ニング
加工が行われていた。また、高硬度材の孔の仕上げ加工
にはワ−クの孔を精度良く仕上げることが求められるこ
とが多い。例えばワ−クが歯車や金型の場合、孔位置を
基準にして加工を行うので、孔位置を高精度に保って加
工しなけれならない。このようなワークの孔の研削加工
を行うには、ワークを強固、かつ高精度に保持する必要
があるが、このようにワークを保持することは至難の業
である。そのために、加工孔位置がずれたり、加工孔が
偏芯して加工孔とワ−ク外周の振れが大となって、満足
のいくワ−ク精度が得られないおそれがある。
【0003】即ち、内面研削加工では、面粗度が1〜2
Rz、真円度が2〜4.5μmであるが、振れ精度が4
0〜60μmとなり、高精度化には限界がある。一方、
ホ−ニング仕上げ加工では、面粗度が1〜2Rz、真円
度が1〜2μm程度と高精度加工が可能であるが、加工
時間が長くかかりすぎ、しかも加工に際しては加工軸数
を多くして能率向上をはかっているために加工機械が大
型となり、しかも機械が高価であるので生産コストの増
大を招くことになる。かかる課題を解決すべくリ−マ刃
部に硬質砥粒(CBN又はダイヤモンド等の砥粒をい
う)を固着した(実際は電着した)種々のリ−マが発明
されている(例えば実開平3−40058号参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなリーマをフ
ロ−ティングチャックで把持し、研削代を0.1mm、
切削速度200m/minで回転数約4500回転(φ
15mmのリ−マ)で加工を試みてみた。しかし、硬度
をHRc55にした鋼の加工ではワ−ク孔精度も悪く、
そのうえ切り屑が砥粒間に詰まり砥粒の剥離が発生して
工具寿命が著しく短かった。かかる原因を究明したとこ
ろ、細長い切り屑が砥粒間に付着して切り屑詰まりを生
じ、砥粒が脱落して電着層が剥離することが判明した。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決すべく、回転するリ−マ工具、又はワーク支持板に
固定したワ−クのいずれか一方に軸方向の振動を与え
た。この場合、その振動は5Hzから500Hzの低周
波、0.1mmから3.0mmの振幅、10m/min
から300m/min切削速度を加工条件として研削加
工して切り屑を小さく分断させた。このために、加工孔
精度、位置精度および工具寿命、加工能率の向上を図っ
たものである。
【0006】なお、研削加工においては、高周波振動を
利用したり(例えば特開昭62−162451号)、あ
るいは超音波振動と低周波振動を重畳させる方法(特開
昭63−62661号)はあるが、本発明と異なり高周
波振動を利用した場合は、振動数が10KHz以上、振
幅0.03〜0.12mm/minの微振動であり、溶
着防止、切削トルクの軽減、高能率加工等を目的とした
ものである。本発明は上記のごとくリーマ加工方法に関
するものであり、しかも、ワークにリーマの軸方向に振
幅0.1mmから3.0mm、振動数5Hzから500
Hzの低周波振動を与えながら高硬度材を仕上げるもの
であり、切削加工であるリーマ加工法における切り屑の
分断作用においては低周波振動がきわめて有効であり、
本願はかかる知見に基づいてなされた新規な発明であ
る。
【0007】本発明において、振幅0.1mm、振動数
を5Hz、回転速度10m/minを下限としたのは、
加工孔が小径でこれに用いられるリーマの刃部外径が2
mm以下の場合には、刃部の剛性が小さく切り屑の分断
ができなくて切れ刃砥粒間に切り屑が詰まってしまい、
加工が不可能になるからである。また、振幅3.0m
m、振動数を500Hzの低周波振動とし、回転速度3
00m/minを上限としたのは、ワークの孔径が大径
でリーマの刃部外径が100mm以上になると研削代が
大きくなり、かつ振幅を3.0mm以上にすると加工孔
の精度、面粗度が非常に悪くなるからである。
【0008】
【作用】リ−マ、ワ−クのうちのいずれか一方に5Hz
から500Hz、振幅0.1mmから3.0mmの軸方
向の低周波振動を与え、かつ回転速度10m/minか
ら300m/minの回転を与えると、砥粒で研削され
た細長い切り屑は分断され、小さな細かい切り屑となっ
て砥粒間に詰まることなく外部に排出される。このため
に加工孔精度、位置精度が確保される。
【0009】
【実施例】次に本発明の方法を実施するための装置の一
例を第1図について説明する。1はワーク支持板3に載
置され固定された円板状のワ−クである。ワ−ク支持板
3にはワーク1の孔2と連通する工具逃げ孔4が穿設さ
れ、さらに振動テーブル5に支承されている。本発明に
用いられるリーマ6は、逃げ部7a、ワークの孔2より
も僅かに大径の円筒部7b、先端から円筒部7bに向け
て大径となるテ−パ状の食いつき部7cを有する刃部
7、及び該刃部7に連続する円柱状の柄8とから構成さ
れている。さらに刃部7にはその外周に硬質砥粒(CB
N,ダイヤモンド等)が電着されている。シャンク8は
前記のワーク支持板3、振動テーブル5の上方に位置す
るフロ−ティングチヤック9により把持されている。
【0010】リーマ仕上げ加工を行うには、ワ−クの孔
2をワ−ク支持板3の孔4に臨ませてから、リーマ6の
軸芯L−Lに合致する図示しない昇降自在な案内部を振
動テ−ブル5からワーク支持板3の孔4とワ−ク貫通孔
2に突き通してワ−ク孔2の位置決めをする。次いで、
ワ−ク1をワ−ク支持板3に固定する。ワ−ク1の固定
が完了したら、図示しない案内部を振動テ−ブル5まで
下げる。次いで、リーマ6を回転させながらワ−ク孔1
の貫通孔2を研削仕上げ加工しながら徐々にリーマ6を
通過させ、刃部7がワーク1の貫通孔2を通過完了した
時点で加工を完了する。
【0011】(実施例1)例えばクロム鋼鋼材であるS
Cr420製のワ−ク1の孔2の内周面を研削仕上げ加
工するには、まずワ−ク1を支持板3に固定し、リーマ
6に矢印Bに示すように切削速度10m/minから3
00m/minの回転を与え、さらに矢印A方向に送る
と同時に振動テ−ブル5に軸方向の振幅0.1mm〜
3.0mm、振動数5Hzから500Hzの低周波振動
を与えた。
【0012】これを具体的に示すと、本発明によりワー
ク諸元が硬さHRc60、加工孔径φ15.4mm、加
工孔長さ28mm、取り代0.002〜0.05mmの
SCr420材を、振動数50Hz、片振幅0.8m
m、移動速度40mm/min、回転数800rpmの
加工条件で加工したところ、トルク40〜52.5kg
cm,スラスト10〜22.5kgfで支障なく加工が
できた。この場合に切り屑が細かく分断していることが
確認された。また、加工精度は面粗度0.9〜1.5R
z,真円度1〜2.5μm,加工孔径のバラツキ8μ
m,振れ15μm(MAX)と向上した。
【0013】一方、試みに、上記と同一の材料を用いて
振動を与えずに移動速度40mm/min,回転数80
0rpmの加工条件で仕上げ加工したところ、トルク1
38kgcm,スラスト40kgfで切り屑が分断せ
ず、リーマに溶着が発生したために異常音が発生したた
め1個も加工できなかった。
【0014】(実施例2)次に、先ず、食いつき部7c
(荒加工部)において振動数50Hz、振幅0.8m
m、回転数800rpm、送り40mm/minで加工
を行い、前記食いつき部7cを通過した後、大径の円筒
部7bに入ると、振動数を20Hz、振幅を0.4mm
として、回転数と送りは変えずにそのまま加工を行った
ところ、仕上げ面粗さが0.7Rzと向上した。これ
は、荒加工部である食いつき部7cにおいて取り代のか
なり部分が除去され、仕上げ部である大径の円筒部7b
においては、面粗度向上作用を果たすことに起因するの
である。
【0015】なお、実施例ではリ−マの刃部7は先端に
食いつき7cを設けた円筒部7bの外周に硬質砥粒を固
着した工具を使用しているが、これに限らず円筒部の外
周に軸方向の溝、ねじれ溝を設けたり、あるいは普通形
状のリ−マに硬質砥粒を固着したものを用いることがで
きることは言うまでもでもない。さらに、上記実施例
は、テ−ブルに低周波振動を与えたものであるが、これ
に代えるにリーマ側に、つまりチヤックに低周波振動を
与え回転させて孔仕上げ加工をしても同様に良好な結果
が得られた。チャックも実施例ではフロ−ティングチヤ
ックを使用しているが、この他に固定軸チヤックを使用
してもよい。
【0016】
【効果】本発明に係る高硬度材の振動仕上げ加工方法
は、上記の通り工具を回転させ、ワ−ク又は工具に低周
波振動させながら研削加工を行うので、硬質砥粒で切ら
れた細長い研削屑を分断し、細分化させて研削ができる
ので、実施例に示すように切り屑づまりもなく高精度の
孔仕上げができ、工具寿命を長くすることが出来るなど
の多くの優れた効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するために用いられる装置と
ワ−クとの関係を示す断面図である。
【符号の説明】
1.......ワーク 2.......ワークの孔 3.......ワーク支持板 4.......工具逃げ孔 5.......振動テーブル 6.......リーマ 7.......刃部 8.......シャンク 9.......チャック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 秀雄 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (72)発明者 松井 忠夫 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 刃部に硬質砥粒を固着したリーマのシャ
    ンクを回転及び上下に移動可能なチャックに把持し、工
    具逃げ孔を穿設したワーク支持板の取り付け面にワーク
    を載置し、次いでワークの孔とリーマの軸芯とを合わ
    せ、リーマをワークの孔に対向させた後、リーマを回転
    速度10m/minから300m/minで回転させ、
    研削加工に入ると同時に、ワークにリーマの軸方向に振
    幅0.1mmから3.0mm、振動数5Hzから500
    Hzの低周波振動を与えながら高硬度材を仕上げること
    を特徴とする高硬度材の孔のリ−マ振動仕上げ加工方
    法。
  2. 【請求項2】 リーマを把持するチャックにリーマの軸
    方向に振幅0.1mmから3.0mm、振動数5Hzか
    ら500Hzの低周波振動を与えるようにした請求項1
    記載の高硬度材の孔のリ−マ振動仕上げ加工方法。
  3. 【請求項3】 食いつき部における加工時の振動数及び
    振幅を、円筒部における加工時の振動数及び振幅よりも
    大きくした請求項1又は2記載の高硬度材の孔のリ−マ
    振動仕上げ加工方法。
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