JP2018051738A - Work processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークに形成された穴に対して中ぐり加工を行うワーク加工方法に関する。 The present invention relates to a workpiece machining method for boring a hole formed in a workpiece.
従来より、切削加工後のワークの加工面にバニッシュ加工を行うことにより、該加工面の面粗度を向上させることが行われている。特許文献１には、ワークの穴の内周面に対してバニッシュ加工を行う際、バニッシュツールの押圧力を調整可能に構成することが開示されている。 Conventionally, the surface roughness of the machined surface is improved by performing burnishing on the machined surface of the workpiece after cutting. Patent Document 1 discloses that the burnishing tool is configured so that the pressing force of the burnish tool can be adjusted when burnishing is performed on the inner peripheral surface of the hole of the workpiece.
ところで、ワークの穴の内周面に対する切削加工とバニッシュ加工とを同時に行う場合、切削抵抗により内周面の形状が変形すると、バニッシュ加工時のつぶし代が変化し、なだらかな内周面を形成することができない。また、ワークとしてのシリンダブロックは、冷却効果を高めるため、ボアの箇所を薄肉に形成している。そのため、ボアに対して切削加工及びバニッシュ加工を同時に行うと、切削抵抗によるボアの変形が特に顕著となる場合がある。この場合でも、切削加工後の内周面の表層だけをバニッシュ加工により均一に潰すことは困難である。 By the way, when performing cutting and burnishing on the inner peripheral surface of a workpiece hole at the same time, if the shape of the inner peripheral surface is deformed due to cutting resistance, the crushing margin during burnishing changes, and a gentle inner peripheral surface is formed. Can not do it. Moreover, the cylinder block as a workpiece has a thin bore portion in order to enhance the cooling effect. Therefore, when cutting and burnishing are simultaneously performed on the bore, the deformation of the bore due to cutting resistance may be particularly noticeable. Even in this case, it is difficult to uniformly crush only the surface layer of the inner peripheral surface after the cutting process by the burnishing process.
本発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、ワークの穴の内周面に対して、切削加工後にバニッシュ加工を行う場合、切削抵抗による穴の変形を抑えつつ、バニッシュ加工により、なだらかな表面を形成することが可能となるワーク加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and when performing burnishing on the inner peripheral surface of a hole in a workpiece after cutting, the burnishing is performed while suppressing deformation of the hole due to cutting resistance. Thus, an object of the present invention is to provide a workpiece machining method that can form a smooth surface.
本発明は、ワークに形成された穴に対して中ぐり加工を行うワーク加工方法であって、前記穴の内周面に対してバニッシュツールにより粗加工を行う第１のステップと、前記粗加工後の前記穴の内周面に対してバイトにより切削加工を行う第２のステップと、前記切削加工後の前記穴の内周面に対して前記バニッシュツールにより仕上加工を行う第３のステップとを有する。 The present invention is a workpiece machining method for boring a hole formed in a workpiece, the first step of roughing the inner peripheral surface of the hole with a burnish tool, and the rough machining A second step of cutting the inner peripheral surface of the subsequent hole with a cutting tool, and a third step of performing a finishing process on the inner peripheral surface of the hole after the cutting with the burnishing tool; Have
この加工方法によれば、前記第２のステップに先立ち、前記第１のステップによって前記穴の内周面に前記粗加工を行うと、前記バニッシュツールから前記内周面に加圧力が付与される。これにより、前記ワークにおける前記内周面側の表層から前記穴の半径方向外方に入り込んだ部分（内方部分）に応力が付与される。 According to this processing method, prior to the second step, when the roughing is performed on the inner peripheral surface of the hole by the first step, a pressure is applied from the burnish tool to the inner peripheral surface. . As a result, stress is applied to a portion (inward portion) of the workpiece that enters the outer side in the radial direction of the hole from the surface layer on the inner peripheral surface side.
この応力は圧縮残留応力となるため、前記第２のステップで前記切削加工を行っても、切削抵抗による前記内周面の変形が抑制される。すなわち、前記切削加工では、前記圧縮残留応力に起因して最大主応力が発生する前記内方部分よりも前記内周面側の表層の部分が除去される。 Since this stress becomes compressive residual stress, even if the cutting is performed in the second step, deformation of the inner peripheral surface due to cutting resistance is suppressed. That is, in the cutting process, the surface layer portion on the inner peripheral surface side is removed from the inner portion where the maximum principal stress is generated due to the compressive residual stress.
これにより、前記切削加工により前記内周面に露出した前記内方部分に形成される凹凸を、前記第３のステップで前記仕上加工により潰すことで、前記穴の変形が抑えられ、且つ、滑らかな内周面が容易に得られる。 Thereby, the deformation of the hole is suppressed and smoothed by crushing the unevenness formed on the inner part exposed on the inner peripheral surface by the cutting process by the finishing process in the third step. A simple inner peripheral surface can be obtained.
すなわち、本発明では、前記切削加工による取り代を見越した前記ワークの深さ位置（前記内方部分）に対して、前記粗加工により応力を付与することで、前記ワークにおける前記穴の部分の剛性を高くする。 That is, in the present invention, stress is applied by the roughing to the depth position of the workpiece (the inner portion) that allows for the machining allowance by the cutting, so that the portion of the hole in the workpiece is Increase rigidity.
そして、前記第３のステップの後、ＤＬＣ（Diamond-like Carbon）等の被膜を前記内周面に形成した際、前記内周面（素地）の変形に追従できず、該被膜が剥がれることを効果的に抑制することができる。 After the third step, when a coating such as DLC (Diamond-like Carbon) is formed on the inner peripheral surface, it cannot follow the deformation of the inner peripheral surface (substrate) and the coating is peeled off. It can be effectively suppressed.
従って、本発明では、前記内周面に対して、前記第２のステップでの切削加工後、前記第３のステップでバニッシュ加工を行う際、切削抵抗による前記穴の変形を抑えつつ、該バニッシュ加工により、なだらかな表面を形成することが可能となる。 Therefore, in the present invention, when the burnishing is performed in the third step after the cutting in the second step on the inner peripheral surface, the vanishing is suppressed while suppressing deformation of the hole due to cutting resistance. A smooth surface can be formed by the processing.
ここで、前記粗加工での前記バニッシュツールから前記内周面への加圧力を、前記仕上加工での前記バニッシュツールから前記内周面への加圧力よりも高くすれば、前記第１のステップにおいて、より大きな応力が前記内方部分に付与されるので、前記第３のステップにおいて、滑らかな内周面を容易に形成することができる。 Here, if the pressing force from the burnish tool in the roughing process to the inner peripheral surface is higher than the pressing force from the burnish tool in the finishing process to the inner peripheral surface, the first step In the third step, since a larger stress is applied to the inner portion, a smooth inner peripheral surface can be easily formed in the third step.
さらに、前記穴の深さ方向に挿入可能な加工ヘッドの側面に前記バニッシュツール及び前記バイトを配設してもよい。この場合、前記第１のステップでは、前記加工ヘッドが前記深さ方向に沿って前記穴に挿入される際、前記バニッシュツールにより前記内周面に対する前記粗加工が行われる。また、前記第２のステップでは、前記深さ方向に沿って前記加工ヘッドが前記穴から引き抜かれる際、前記バイトにより前記内周面に対する前記切削加工が行われる。さらに、前記第３のステップでは、前記深さ方向に沿って前記加工ヘッドが前記穴に挿入される際、前記バニッシュツールにより前記内周面に対する前記仕上加工が行われる。 Furthermore, the burnishing tool and the cutting tool may be arranged on the side surface of the machining head that can be inserted in the depth direction of the hole. In this case, in the first step, when the processing head is inserted into the hole along the depth direction, the roughing is performed on the inner peripheral surface by the burnish tool. In the second step, when the machining head is pulled out from the hole along the depth direction, the cutting is performed on the inner peripheral surface by the cutting tool. Further, in the third step, when the machining head is inserted into the hole along the depth direction, the finishing process is performed on the inner peripheral surface by the burnish tool.
これにより、前記穴の深さ方向に沿って前記加工ヘッドを１．５往復させると前記第１〜第３のステップが完了するので、前記内周面に対する加工を効率よく行うことができる。 Accordingly, when the machining head is reciprocated 1.5 times along the depth direction of the hole, the first to third steps are completed, so that the inner peripheral surface can be processed efficiently.
本発明によれば、ワークの穴の内周面に対して、第２のステップでの切削加工後、第３のステップでバニッシュ加工を行う際、切削抵抗による穴の変形を抑えつつ、該バニッシュ加工により、なだらかな表面を形成することが可能となる。 According to the present invention, when the inner peripheral surface of the hole of the workpiece is subjected to the burnishing in the third step after the cutting in the second step, the vanish is suppressed while suppressing the deformation of the hole due to the cutting resistance. A smooth surface can be formed by the processing.
以下、本発明に係るワーク加工方法について、ワーク加工装置との関係で好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a workpiece machining method according to the present invention in relation to a workpiece machining apparatus will be described with reference to the accompanying drawings.
［１．ワーク加工装置１０の構成例］
図１は、本発明に係るワーク加工方法を実施するワーク加工装置１０の一実施形態を示す構成図である。
[1. Configuration Example of Workpiece Processing Device 10]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a
ワーク加工装置１０は、ワーク１２の穴１４（例えば、車両のエンジンを構成するシリンダブロックのボア）に加工ヘッド１６を挿入し、該穴１４の内周面１８に対して切削加工及びバニッシュ加工等の中ぐり加工を行う装置である。
The
ワーク加工装置１０は、加工ヘッド１６と、該加工ヘッド１６の中心軸２０を中心に該加工ヘッド１６を回転させる回転駆動機構２２と、穴１４に対して加工ヘッド１６を進退させる進退機構２４と、回転駆動機構２２及び進退機構２４を制御する制御部２６とを備える。なお、内周面１８の加工時には、加工ヘッド１６の中心軸２０と、穴１４の中心軸２８とを略同軸とした状態で、中心軸２０、２８と平行なＺ１方向（穴１４の深さ方向）に沿って、加工ヘッド１６が穴１４に挿入される。
The
回転駆動機構２２は、中心軸２０と同軸に配置された円筒形状のアーバ３０と、アーバ３０の内方で中心軸２０と同軸に収容されたシャフト３２と、アーバ３０を回転駆動させるアーバモータ３４と、シャフト３２を回転駆動させるシャフトモータ３６と、アーバ３０、シャフト３２及びアーバモータ３４を収容するハウジング３８とを備える。
The rotational drive mechanism 22 includes a
ハウジング３８は、中心軸２０に沿った該ハウジング３８の両端において、２個のベアリング４０を介して、アーバ３０を回転可能に保持する。また、ハウジング３８内のシャフトモータ３６側の箇所には、アーバ３０の回転量（回転角度）を検出するロータリエンコーダ４２が収容されている。一方、シャフトモータ３６には、シャフト３２の回転量（回転角度）を検出するロータリエンコーダ４４が配設されている。
The
進退機構２４は、ネジが刻設された軸部４６と、該軸部４６を回転駆動させる進退モータ４８と、軸部４６の回転量を検出するロータリエンコーダ５０とを備える送りねじ機構である。軸部４６は、ハウジング３８の外周面に固定された送りナット５２に螺合している。従って、進退モータ４８の駆動により軸部４６が回転すると、中心軸２０、２８に沿って、加工ヘッド１６及び回転駆動機構２２を穴１４に対してＺ方向（Ｚ１方向又はＺ２方向）に進退させることができる。
The advance /
加工ヘッド１６は、中心軸２０と同軸に配置され且つアーバ３０と一体に連結される有底筒状のアーバ６０と、アーバ６０の内方で中心軸２０と同軸に配置され且つシャフト３２と一体に連結されるシャフト６２と、アーバ６０の外周面（側面）に設けられた切削加工用のバイト６４及びバニッシュツール６６とを備える。
The
アーバ６０の先端部の内方には、シャフト６２の外径よりも大径の空間６８が形成されている。空間６８において、シャフト６２の先端部には、２つの円盤状のカム７０、７２が取り付けられている。これらのカム７０、７２は、中心軸２０から偏心した状態でシャフト６２に取り付けられた偏心カムである。一方のカム７０は、シャフト６２の先端側に取り付けられ、他方のカム７２は、カム７０からＺ２方向に僅かに離間した状態でシャフト６２に取り付けられている。なお、カム７０、７２は、シャフト６２の中心（中心軸２０）に対して所定の角度位置（例えば、同じ角度位置）で偏心した状態でシャフト６２に取り付けられている。
A
アーバ６０の先端部におけるカム７０の外周面に対向する部分には、中心軸２０の直交方向、すなわち、中心軸２０、アーバ６０及びシャフト６２の半径方向（Ｒ方向）に沿って、該アーバ６０を貫通する貫通孔７４が形成されている。貫通孔７４には、棒状の切削工具であるバイト６４が挿入されている。バイト６４は、図示しない付勢手段により、カム７０の外周面に付勢されている。
A portion of the distal end portion of the
アーバ６０の先端部におけるカム７２の外周面に対向する部分であって、且つ、中心軸２０を挟んで貫通孔７４とは反対側の位置（１８０°位相が異なる角度位置）には、アーバ６０をＲ方向に貫通する貫通孔７６が形成されている。貫通孔７６には、棒状のバニッシュツール６６が挿入されている。バニッシュツール６６は、図示しない付勢手段により、カム７２の外周面に付勢されている。
The
前述のように、加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８が略同軸となるように、Ｚ１方向に沿って穴１４に挿入される。そのため、加工ヘッド１６の挿入時、バイト６４及びバニッシュツール６６は、ワーク１２の内周面１８に対向するように、Ｒ方向に沿って配置される。この場合、穴１４の半径方向と、中心軸２０、アーバ６０及びシャフト６２の半径方向とは、いずれもＲ方向であることは勿論である。
As described above, the
そして、ワーク加工装置１０においては、シャフトモータ３６が駆動することにより、シャフト３２、６２が回転すると、シャフト６２に連結された偏心のカム７０の回転によって、バイト６４は、Ｒ方向に沿って、内周面１８に対して進退する。一方、カム７２の回転によって、バニッシュツール６６は、Ｒ方向に沿って、内周面１８に対して進退する。
In the
図１に戻り、制御部２６は、主制御回路１１２、同期コントローラ１１４及びサーボアンプ１１６〜１２０を備える。主制御回路１１２は、サーボアンプ１１６、１２０を介してアーバモータ３４及び進退モータ４８をそれぞれ駆動させることにより、ワーク１２に対するバイト６４及びバニッシュツール６６の相対位置を制御する。また、主制御回路１１２は、この相対位置に応じて、同期コントローラ１１４及びサーボアンプ１１８を介して、シャフトモータ３６を駆動させることにより、バイト６４及びバニッシュツール６６の突出量を調整する。
Returning to FIG. 1, the
同期コントローラ１１４は、シャフトモータ３６の動作を、アーバモータ３４及び進退モータ４８の動作に同期させるものである。すなわち、同期コントローラ１１４は、ロータリエンコーダ４２で検出したアーバ３０の回転量（回転角度）、及び、ロータリエンコーダ５０で検出した軸部４６の回転量に基づいて、サーボアンプ１１８を介して、シャフトモータ３６を駆動させる。このとき、同期コントローラ１１４は、サーボアンプ１１８により、ロータリエンコーダ４４で検出したシャフト３２の回転角度に応じて、シャフトモータ３６をフィードバック制御する。
The
従って、制御部２６は、アーバ３０及びシャフト３２を同期して回転させつつ、アーバ３０の回転角度の位相に対して、シャフト３２の回転角度の位相を進角化又は遅角化させることにより、バイト６４及びバニッシュツール６６の加工ヘッド１６からの突出量を調整する。
Accordingly, the
［２．ワーク加工方法の説明］
以上のように構成されるワーク加工装置１０の動作、すなわち、本実施形態に係るワーク加工方法について、図２〜図７Ｂを参照しながら説明する。
[2. Explanation of workpiece machining method]
The operation of the
図２は、ワーク１２の穴１４に対する加工を図示した説明図であり、図３は、ワーク加工方法のフローチャートである。図２では、ワーク加工装置１０のうち、加工ヘッド１６の外観を模式的に図示すると共に、ワーク１２について、シリンダブロックのボア（穴１４）の部分を模式的に図示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating machining of the
図３のステップＳ１において、シリンダブロックとなるワーク１２に対し、図示しないドリル等の切削工具を用いたボーリング加工により、穴１４を形成する。
In step S1 of FIG. 3, the
次のステップＳ２（第１のステップ）において、ワーク加工装置１０を用いて、１回目のバニッシュ加工が行われる。図１、図２及び図４Ａを参照して、ステップＳ２を詳しく説明する。
In the next step S <b> 2 (first step), the first burnishing is performed using the
ステップＳ２では、先ず、加工ヘッド１６を原点位置に配置する。原点位置は、穴１４の上方であって、且つ、加工ヘッド１６の中心軸２０と、穴１４の中心軸２８とが略同軸であるＺ２方向側の位置である。
In step S2, first, the
この状態において、制御部２６（図１参照）からの制御によってシャフトモータ３６を駆動させ、シャフト３２、６２を所定角度回転させる。これにより、カム７０、７２も所定角度回転する。このようなカム７０の回転位置の変化により、バイト６４の先端は、付勢手段によるカム７０への付勢力によって、加工ヘッド１６のアーバ６０内（半径方向内方）に後退する。なお、以下の説明において、「半径方向内方」とは、Ｒ方向に沿って中心軸２０、２８に向かう方向、すなわち、ワーク１２の穴１４の内周面１８からシャフト３２、６２側に離間する方向をいう。
In this state, the
一方、カム７２の回転位置の変化により、バニッシュツール６６は、付勢手段によるカム７２への付勢力に抗して、加工ヘッド１６のアーバ６０から半径方向外方に突出する。なお、以下の説明において、「半径方向外方」とは、Ｒ方向に沿って中心軸２０、２８から離間する方向、すなわち、シャフト３２、６２側からワーク１２の穴１４の内周面１８に近接する方向をいう。
On the other hand, the change of the rotational position of the
そして、制御部２６からの制御によってアーバモータ３４が駆動すると、アーバ３０及び加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８を中心に回転する。これにより、バニッシュツール６６は、原点位置において、加工ヘッド１６（を構成するアーバ６０）から半径方向外方に突出した状態で、中心軸２０、２８を中心に回動することになる。なお、前述のように、バイト６４は、アーバ６０内に後退している。
When the
次に、制御部２６からの制御によって進退モータ４８が駆動し、軸部４６が回転すると、原点位置から穴１４に向かってアーバ３０及び加工ヘッド１６がＺ１方向に進行する。これにより、加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８を中心に回転しながら、Ｚ１方向に移動しつつ、該穴１４に挿入される。
Next, when the advance /
加工ヘッド１６が穴１４に挿入されると、図４Ａに示すように、中心軸２０、２８を中心に回動するバニッシュツール６６が内周面１８に接触し、該内周面１８へのバニッシュ加工が開始される。バニッシュツール６６は、加工ヘッド１６の回転及び移動に伴って、内周面１８を周方向に加圧しつつ、Ｚ１方向に移動する。
When the
この場合、バニッシュツール６６は、比較的高い加圧力（荷重）で内周面１８を加圧する粗加工を行う。なお、このときの加圧力は、後述するステップＳ４のバニッシュ加工での加圧力よりも高く設定されている。
In this case, the burnishing
この結果、図４Ｂに示すように、ヘルツ面圧によって、ワーク１２内における内周面１８（穴１４の表層）から半径方向外方の内方部分１５０に、応力が付与される。図４Ａ及び図４Ｂでは、加圧力を加えた内周面１８側の表層から、ワーク１２内の少し深い部分である内方部分１５０に応力が付与され、加工硬化によって、最大主応力が発生していることが図示されている。なお、図４Ｂでは、濃いハッチングの部分ほど大きな応力が付与されていることを図示している。また、内方部分１５０の深さは、ステップＳ３での切削加工における取り代を見越した深さであればよい。
As a result, as shown in FIG. 4B, stress is applied to the
図５Ａは、粗加工前における内周面１８の面粗度とバニッシュツール６６の回転位置（内周面１８の周方向の位置）との関係を示す図であり、図５Ｂは、粗加工後の面粗度と回転位置との関係を示す図である。このように、粗加工を行うことにより、内周面１８の面粗度は、概ね均一化されることが理解できる。
FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the surface roughness of the inner
ステップＳ２のバニッシュ加工が行われ、バニッシュツール６６の位置がワーク１２よりもＺ１方向側になると、ステップＳ２の加工処理が完了する。ステップＳ２後、制御部２６は、進退モータ４８の駆動を停止し、アーバ３０及び加工ヘッド１６の進行を停止させると共に、アーバモータ３４の駆動を停止して、アーバ３０及び加工ヘッド１６の回転を停止させる。
When the burnishing in step S2 is performed and the position of the
次に、制御部２６は、シャフトモータ３６を駆動させ、シャフト３２、６２を所定角度だけ回転（正転又は逆転）させる。これにより、カム７０、７２も所定角度回転し、バニッシュツール６６は、付勢手段の付勢力により、半径方向内方に後退する。この結果、中心軸２０、２８（Ｚ方向）から見て、バニッシュツール６６は、穴１４の内周面１８から離間する。一方、バイト６４は、付勢手段の付勢力に抗して、半径方向外方に突出する。
Next, the
次のステップＳ３（第２のステップ）において、制御部２６からの制御によってアーバモータ３４が駆動すると、アーバ３０及び加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８を中心に回転する。これにより、バイト６４は、加工ヘッド１６（を構成するアーバ６０）から半径方向外方に突出した状態で、中心軸２０、２８を中心に回動することになる。なお、前述のように、バニッシュツール６６は、アーバ６０内に後退している。
In the next step S <b> 3 (second step), when the
次に、制御部２６からの制御によって進退モータ４８が駆動し、軸部４６が回転すると、加工ヘッド１６は、Ｚ１方向側の位置から原点位置に向かってＺ２方向に移動（上昇）し、穴１４に挿入される。加工ヘッド１６が穴１４に挿入されると、中心軸２０、２８を中心に回動するバイト６４が内周面１８に接触し、該内周面１８への切削加工（仕上切削加工）が開始される。バイト６４は、加工ヘッド１６の回転及び移動に伴って、内周面１８を周方向に切削しつつ、Ｚ２方向に移動する。
Next, when the advance /
これにより、内周面１８の表層が切削され、ステップＳ２で応力が付与された内方部分１５０が外部に露出する。すなわち、ステップＳ３では、加工硬化して最大主応力が発生している内方部分１５０の箇所まで切削加工が行われる。
Thereby, the surface layer of the inner
そして、加工ヘッド１６が穴１４を通って原点位置に戻った時点で、制御部２６は、進退モータ４８の駆動を停止させ、加工ヘッド１６の移動を停止させると共に、アーバモータ３４の駆動を停止して、アーバ３０及び加工ヘッド１６の回転を停止させる。
When the
次のステップＳ４（第３のステップ）において、制御部２６からの制御によってシャフトモータ３６を再度駆動させ、シャフト３２、６２を所定角度回転させる。これにより、カム７０、７２も所定角度回転し、バイト６４の先端は、付勢手段の付勢力によって、半径方向内方に後退する。一方、バニッシュツール６６は、付勢手段の付勢力に抗して、アーバ６０から半径方向外方に突出する。
In the next step S4 (third step), the
そして、制御部２６からの制御によってアーバモータ３４が駆動すると、アーバ３０及び加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８を中心に回転し、バニッシュツール６６は、アーバ６０から半径方向外方に突出した状態で、中心軸２０、２８を中心に回動する。
When the
次に、制御部２６からの制御によって進退モータ４８が駆動し、軸部４６が回転することで、原点位置から穴１４に向かってアーバ３０及び加工ヘッド１６がＺ１方向に再度進行する。これにより、加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８を中心に回転しながら、Ｚ１方向に移動しつつ、該穴１４に挿入される。
Next, the advance /
加工ヘッド１６が穴１４に挿入されると、図６Ｂに示すように、中心軸２０、２８を中心に回動するバニッシュツール６６が内周面１８に接触し、該内周面１８への２回目のバニッシュ加工が開始される。バニッシュツール６６は、加工ヘッド１６の回転及び移動に伴って、内周面１８を周方向に加圧しつつ、Ｚ１方向に移動する。
When the
この場合、バニッシュツール６６は、ステップＳ２での粗加工と比較して、低く設定された加圧力（荷重）で内周面１８を加圧する仕上加工を行う。なお、仕上加工では、外部に露出している内方部分１５０に対して低圧のバニッシュ加工が行われる。
In this case, the burnishing
この結果、内方部分１５０が露出した内周面１８の表層だけが潰され、なだらかな内周面１８を形成することができる。すなわち、仕上加工前は図７Ａの状態であった面粗度が、仕上加工を行うことにより、図７Ｂのように、概ね均一化されることになる。
As a result, only the surface layer of the inner
ステップＳ４のバニッシュ加工が行われ、バニッシュツール６６の位置がワーク１２よりもＺ１方向側になると、ステップＳ４の加工処理が完了する。この場合、制御部２６は、進退モータ４８の駆動を停止し、アーバ３０及び加工ヘッド１６の進行を停止させると共に、アーバモータ３４の駆動を停止して、アーバ３０及び加工ヘッド１６の回転を停止させる。
When the burnishing in step S4 is performed and the position of the
次に、制御部２６は、シャフトモータ３６を駆動させ、シャフト３２、６２を所定角度だけ回転（正転又は逆転）させる。これにより、カム７０、７２も所定角度回転し、バニッシュツール６６は、付勢手段の付勢力により、半径方向内方に後退する。この結果、中心軸２０、２８（Ｚ方向）から見て、バニッシュツール６６は、穴１４の内周面１８から離間する。なお、バイト６４は、付勢手段の付勢力により、半径方向内方に後退している。
Next, the
次に、制御部２６は、進退モータ４８を駆動させ、軸部４６を回転させることにより、アーバ３０及び加工ヘッド１６を加工完了の位置（Ｚ１方向側）から原点位置（Ｚ２方向側）に戻す。この場合、加工ヘッド１６は、中心軸２０、２８に沿って、Ｚ２方向に向かい、仕上加工を行ったワーク１２の穴１４を通って原点位置に戻る。前述のように、バイト６４及びバニッシュツール６６は、半径方向内方に後退し、内周面１８から離間している。そのため、加工ヘッド１６を中心軸２０、２８に沿って原点位置に引き抜いても、バイト６４及びバニッシュツール６６と、仕上加工後の内周面１８とが接触することはない。そして、加工ヘッド１６が穴１４から引き抜かれて原点位置に戻った時点で、制御部２６は、進退モータ４８の駆動を停止させ、加工ヘッド１６の移動を停止させる。
Next, the
次のステップＳ５において、穴１４の内周面１８に対して、ＤＬＣ等の被膜を形成する。これにより、ワーク１２に対する加工処理が完了し、シリンダブロックが形成される。
In the next step S <b> 5, a coating such as DLC is formed on the inner
［３．ワーク加工方法の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るワーク加工方法によれば、ステップＳ３に先立ち、ステップＳ２によって穴１４の内周面１８に粗加工を行うと、バニッシュツール６６から内周面１８に加圧力が付与される。これにより、ワーク１２における内周面１８の表層から穴１４の半径方向外方の内方部分１５０に応力が付与される。
[3. Effect of workpiece machining method]
As described above, according to the workpiece machining method according to the present embodiment, when rough machining is performed on the inner
この応力は圧縮残留応力となるため、ステップＳ３で切削加工を行っても、切削抵抗による内周面１８の変形が抑制される。すなわち、切削加工では、圧縮残留応力に起因して最大主応力が発生する内方部分１５０よりも内周面１８側の表層の部分が除去される。
Since this stress becomes a compressive residual stress, even if it cuts in step S3, the deformation | transformation of the internal
これにより、切削加工により内周面１８に露出した内方部分１５０に形成された凹凸を、ステップＳ４で仕上加工により潰すことで、穴１４の変形が抑えられ、且つ、滑らかな内周面１８が容易に得られる。
As a result, the irregularities formed in the
すなわち、本実施形態では、切削加工による取り代を見越したワーク１２の深さ位置（内方部分１５０）に対して、粗加工により応力を付与することで、ワーク１２における穴１４の部分の剛性を高くする。
That is, in the present embodiment, the rigidity of the
そして、ステップＳ４後のステップＳ５において、ＤＬＣ等の被膜を内周面１８に形成した際、内周面１８（素地）の変形に追従できず、該被膜が剥がれることを効果的に抑制することができる。
In step S5 after step S4, when a coating such as DLC is formed on the inner
従って、本実施形態に係るワーク加工方法では、内周面１８に対して、ステップＳ３での切削加工後、ステップＳ４でバニッシュ加工（仕上加工）を行う際、切削抵抗による穴１４の変形を抑えつつ、該バニッシュ加工により、なだらかな表面を形成することが可能となる。
Therefore, in the workpiece machining method according to the present embodiment, when the inner
また、ステップＳ２の粗加工でのバニッシュツール６６から内周面１８への加圧力を、ステップＳ４の仕上加工でのバニッシュツール６６から内周面１８への加圧力よりも高くすれば、ステップＳ２において、より大きな応力が内方部分１５０に付与されるので、ステップＳ４において、滑らかな内周面１８を容易に形成することができる。
Further, if the pressing force from the burnishing
従って、本実施形態に係るワーク加工方法では、ワーク１２の穴１４の内周面１８に対して、ステップＳ２〜Ｓ４の順に加工を行うことにより、シリンダブロックにおける低剛性のボア（薄肉部分）であっても精度よく加工を行うことができる。また、シリンダブロックにオイル保持用の溝を生成することも可能となる。さらには、ＤＬＣ等の被膜の形成後、シリンダブロックの穴でのピストンリング等の部品との摺動時における、被膜のチッピング（剥がれ）に対するタフネスを向上させることができる。
Therefore, in the workpiece machining method according to the present embodiment, the inner
また、本実施形態では、Ｚ１方向に挿入可能な加工ヘッド１６の側面にバニッシュツール６６及びバイト６４を配設した場合、ステップＳ２では、加工ヘッド１６がＺ１方向に沿って穴１４に挿入される際、バニッシュツール６６により内周面１８に対する粗加工が行われる。また、ステップＳ３では、Ｚ２方向に沿って加工ヘッド１６が穴１４から引き抜かれる際、バイト６４により内周面１８に対する切削加工が行われる。さらに、ステップＳ４では、Ｚ１方向に沿って加工ヘッド１６が穴１４に挿入される際、バニッシュツール６６により内周面１８に対する仕上加工が行われる。
In this embodiment, when the
これにより、Ｚ方向に沿って加工ヘッド１６を１．５往復させるとステップＳ２〜Ｓ４の加工処理が完了するので、内周面１８に対する加工を効率よく行うことができる。
As a result, when the
［４．変形例］
なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
[4. Modified example]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is naturally possible to adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述のステップＳ２〜Ｓ４の加工処理を行えるのであれば、ワーク加工装置１０における内周面１８に対するバイト６４及びバニッシュツール６６の進退機構は、どのような構成でも採用可能である。
For example, as long as the processing of steps S2 to S4 described above can be performed, the advancing / retreating mechanism of the
すなわち、上記の説明では、カム７０、７２の外周面にバイト６４及びバニッシュツール６６の基端部を接触させ、シャフト３２、６２の回転に伴ってカム７０、７２が回転したときに、バイト６４及びバニッシュツール６６をＲ方向に進退させる場合について説明した。
That is, in the above description, when the cutting
本実施形態では、図８に示すように、加工ヘッド１６において、例えば、アーバ６０の側面にＺ方向に延在するカートリッジ８２を配置し、カートリッジ８２のＺ２方向側の基端部をアーバ６０に固定すると共に、Ｚ１方向の先端部にバニッシュツール６６を取り付けてもよい。この場合、カートリッジ８２の先端部と、カム７２の外周面との間には、プッシュロッド７８が介挿されている。プッシュロッド７８は、図示しない付勢手段によりカム７２に付勢されている。なお、この変形例では、加工ヘッド１６内部におけるバニッシュツール６６に関わる構成のみが図１のワーク加工装置１０の構成とは異なっていることに留意する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, in the
このような加工ヘッド１６の構成において、シャフト３２、６２の回転によってカム７２が回転すると、カム７２の回転位置に応じてプッシュロッド７８は、Ｒ方向に進退する。すなわち、カム７２の回転によってプッシュロッド７８が付勢手段による付勢力に抗して半径方向外方に進行した場合、プッシュロッド７８は、カートリッジ８２の先端部を押圧する。これにより、カートリッジ８２は、基端部を支点として、先端部が半径方向外方に湾曲する。この結果、先端部に取り付けられたバニッシュツール６６は、内周面１８に向かって半径方向外方に突出する。
In such a configuration of the
一方、カム７２の回転によってプッシュロッド７８が前記付勢力によって半径方向内方に後退した場合、カートリッジ８２の先端部は、プッシュロッド７８の押圧状態から解放され、弾性力によって半径方向内方に後退する。この結果、バニッシュツール６６は、内周面１８から離間して半径方向内方に後退する。
On the other hand, when the
このようなシャフト６２、カム７２、プッシュロッド７８及びカートリッジ８２の動作を利用することで、以下に説明するように、ステップＳ２、Ｓ４でのバニッシュ加工を容易に行うことができる。
By using such operations of the
すなわち、ステップＳ２では、カム７２の回転によってプッシュロッド７８の半径方向外方への移動量を大きくすることにより、カートリッジ８２の先端部及びバニッシュツール６６の突出量を大きくすればよい。これにより、バニッシュツール６６から内周面１８への加圧力が容易に大きくなり、高圧のバニッシュ加工によって、内方部分１５０に大きな応力を付与することが可能となる。
That is, in step S2, the amount of protrusion of the tip of the
一方、ステップＳ４では、カム７２の回転によってプッシュロッド７８の半径方向外方への移動量を、ステップＳ２での移動量よりも小さくすることにより、カートリッジ８２の先端部及びバニッシュツール６６の突出量を、ステップＳ２での突出量よりも小さくする。これにより、バニッシュツール６６から内周面１８への加圧力が小さくなり、低圧のバニッシュ加工によって、内周面１８の表層だけを潰すことができる。
On the other hand, in step S4, the amount of outward movement of the
このように、図８の変形例では、ステップＳ２、Ｓ４において、バニッシュ加工時の加圧力を、一層容易に変化させることができる。 Thus, in the modification of FIG. 8, the applied pressure at the time of burnishing can be changed more easily in steps S2 and S4.
１０…ワーク加工装置 １２…ワーク
１４…穴 １６…加工ヘッド
１８…内周面 ２０、２８…中心軸
２２…回転駆動機構 ２４…進退機構
２６…制御部 ３０、６０…アーバ
３２、６２…シャフト ３４…アーバモータ
３６…シャフトモータ ４６…軸部
４８…進退モータ ６４…バイト
６６…バニッシュツール ６８…空間
７０、７２…カム ７８…プッシュロッド
８２…カートリッジ １５０…内方部分
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記穴の内周面に対してバニッシュツールにより粗加工を行う第１のステップと、
前記粗加工後の前記穴の内周面に対してバイトにより切削加工を行う第２のステップと、
前記切削加工後の前記穴の内周面に対して前記バニッシュツールにより仕上加工を行う第３のステップと、
を有することを特徴とするワーク加工方法。 In a workpiece machining method for boring a hole formed in a workpiece,
A first step of roughing the inner peripheral surface of the hole with a burnish tool;
A second step of cutting the inner peripheral surface of the hole after the rough machining with a cutting tool;
A third step of finishing the inner peripheral surface of the hole after the cutting with the burnish tool;
A workpiece machining method characterized by comprising:
前記粗加工での前記バニッシュツールから前記内周面への加圧力は、前記仕上加工での前記バニッシュツールから前記内周面への加圧力よりも高いことを特徴とするワーク加工方法。 The workpiece processing method according to claim 1,
A workpiece machining method, wherein a pressure applied from the burnish tool to the inner peripheral surface in the rough machining is higher than a pressure applied from the burnish tool to the inner peripheral surface in the finishing process.
前記穴の深さ方向に挿入可能な加工ヘッドの側面に前記バニッシュツール及び前記バイトが配設され、
前記第１のステップでは、前記加工ヘッドが前記深さ方向に沿って前記穴に挿入される際、前記バニッシュツールにより前記内周面に対する前記粗加工が行われ、
前記第２のステップでは、前記深さ方向に沿って前記加工ヘッドが前記穴から引き抜かれる際、前記バイトにより前記内周面に対する前記切削加工が行われ、
前記第３のステップでは、前記深さ方向に沿って前記加工ヘッドが前記穴に挿入される際、前記バニッシュツールにより前記内周面に対する前記仕上加工が行われることを特徴とするワーク加工方法。
In the workpiece processing method according to claim 1 or 2,
The burnish tool and the cutting tool are disposed on the side surface of the processing head that can be inserted in the depth direction of the hole,
In the first step, when the processing head is inserted into the hole along the depth direction, the roughing is performed on the inner peripheral surface by the burnish tool,
In the second step, when the machining head is pulled out from the hole along the depth direction, the cutting with respect to the inner peripheral surface is performed by the cutting tool,
In the third step, when the machining head is inserted into the hole along the depth direction, the finishing process is performed on the inner peripheral surface by the burnishing tool.
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