JP4917068B2 - 中ぐり加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、中ぐり加工装置に関する。詳しくは、貫通孔が形成された被加工物を中ぐり加工する中ぐり加工装置に関する。

従来より、自動車の製造工程では、エンジンのシリンダブロックにクランクシャフトを挿通するシャフト貫通孔を切削加工し、その後、シリンダヘッドやクランクケース等をシリンダブロックに組み付けることが行われる。

このシャフト貫通孔は、具体的には、以下の手順で形成される。
まず、円柱形状の工具本体と、この工具本体の外周面に設けられた複数の切刃と、を有する切削工具を用意する。この切削工具には、長さ方向に沿って延びる主流路と、この主流路から分岐して外周面の各切刃の近傍に至る第１分岐流路と、が設けられる。

そして、シリンダブロックに、互いに離間して連続する複数の下穴としての貫通孔を形成する。その後、切刃を有する切削工具を下穴に挿通して、この状態で、切削工具を回転駆動させて、複数の下穴の内周面を同時に加工する、いわゆるラインボーリング加工を行う。これにより、複数の下穴を同軸として、シャフト貫通孔を形成する。
このとき、切刃により貫通孔の内周面の加工部分では熱や切削屑が発生するので、切刃の近傍から加工液を噴射させることで、熱や切削屑を除去する。

ところで、このようなラインボーリング加工では、切削工具の一端を片持ち状態で保持して回転駆動されるので、切削工具が自重により下方に湾曲して、シャフト貫通孔の加工精度が低下したり、切削工具が振動したりするという問題があった。

そこで、切削工具の他端側を支持治具で支持する手法が提案されている（特許文献１参照）。
すなわち、切削工具に、主流路から外周面のうち支持治具のブッシュ面に対向する部分に至る第２分岐流路を設け、この第２分岐流路を通して、支持治具のブッシュ面に向かって加工液を噴射することで、支持治具のブッシュ面と切削工具の外周面との間に流体軸受を形成する。
特開２００４−１４１９８２号公報

しかしながら、特許文献１に示された構成では、第２分岐流路の内径を適切な大きさに設定できず、流体軸受の支持剛性が低くなる場合があった。

本発明は、流体軸受の支持剛性を十分に高めることができる中ぐり加工装置を提供することを目的とする。

本発明の中ぐり加工装置（例えば、後述の中ぐり加工装置１）は、貫通孔（例えば、後述の貫通孔１１）が形成された被加工物（例えば、後述の被加工物Ｗ）が載置される基台（例えば、後述の基台２０）と、前記被加工物の貫通孔に挿通される切削工具（例えば、後述の切削工具３０）と、当該切削工具の基端側を支持して回転させる回転駆動装置（例えば、後述の回転駆動装置４０）と、前記切削工具をブッシュ面（例えば、後述のブッシュ面５１）で支持する支持治具（例えば、後述の支持治具５０Ａ、５０Ｂ）と、を備え、前記切削工具は、長さ方向に沿って延びる主流路（例えば、後述の主流路６１）および当該主流路から外周面（例えば、後述の外周面３１２）に至る分岐流路（例えば、後述の第２分岐流路６３）を有する工具本体（例えば、後述の工具本体３１）と、当該工具本体の外周面に設けられた切刃（例えば、後述の切刃３２）と、を備え、前記切削工具の主流路に流体（例えば、後述の加工液）を供給することにより、前記主流路および分岐流路を通して前記支持治具のブッシュ面と前記切削工具の外周面との間に流体を供給して、前記支持治具と前記切削工具との間に流体軸受を形成する中ぐり加工装置であって、前記切削工具の外周面のうち前記支持治具のブッシュ面に対向しかつ前記分岐流路が開口された部分には、前記分岐流路の開口面積よりも大きい面積に亘って凹状のポケット（例えば、後述のポケット３１３）が形成され、前記分岐流路には、結合部材（例えば、後述の止めねじ６４）が着脱可能に取り付けられ、当該結合部材は、前記分岐流路の上流側と下流側とを連通するオリフィス（例えば、後述のオリフィス６４１）を備えることを特徴とする。

この発明によれば、被加工物を基台に載置し、この被加工物の貫通孔に切削工具を挿通する。次に、切削工具の基端側を回転駆動装置に接続するとともに、この切削工具を支持治具で支持する。続いて、切削工具の主流路に流体を供給しながらこの切削工具を回転させる。すると、被加工物は、切削工具の切刃により中ぐり加工される。

ここで、切削工具の外周面に凹状のポケットを設けたので、切削工具の主流路に供給された流体は、分岐流路およびオリフィスを通してポケットに流入し、このポケットに溜まった後、支持治具のブッシュ面と切削工具の外周面との間から流出する。これにより、支持治具と切削工具との間に流体軸受を形成する。
このようにポケットに流体を溜めたので、支持治具のブッシュ面と切削工具の外周面との間の支持剛性を向上できる。

また、オリフィスが設けられた結合部材を分岐流路に着脱可能とした。よって、オリフィスの形状が異なる複数の結合部材を用意し、これら複数の結合部材を、順次、切削工具の分岐流路に装着して、支持剛性が最も大きくなるものを抽出して、分岐流路に装着することができる。したがって、オリフィスを容易に最適の形状に設定できるので、流体軸受の支持剛性を十分に高めることができ、被加工物を高精度で加工できる。

この場合、前記結合部材は、前記オリフィスの形状が異なる複数の結合部材を用意し、当該複数の結合部材を、順次、前記切削工具の分岐流路に装着して、前記オリフィス通過前の流体の圧力と前記オリフィス通過後の流体の圧力とを測定し、前記オリフィス通過前と通過後との流体の圧力の比が最も所定値に近いものを抽出することにより、前記複数の結合部材の中から選択されたものであることが好ましい。

支持剛性は、オリフィス通過前と通過後との流体の圧力の比が所定値に近いほど大きくなることが判明している。
そこで、この発明によれば、オリフィスの形状が異なる複数の結合部材を用意し、これら複数の結合部材を、順次、切削工具の分岐流路に装着して、オリフィス通過前の流体の圧力とオリフィス通過後の流体の圧力とを測定し、オリフィス通過前と通過後との流体の圧力の比が最も所定値に近いものを抽出することにより、複数の結合部材の中から選択した。これにより、支持剛性が最も大きくなる結合部材を分岐流路に装着することができるので、支持剛性を十分に高めることができ、被加工物を高精度で加工できる。

この場合、前記支持治具のブッシュ面の軸方向の長さは、前記ポケットの軸方向の長さよりも長いことが好ましい。

支持治具のブッシュ面の軸方向の長さがポケットの軸方向の長さよりも短いと、ポケットがブッシュ面からはみ出して、流体軸受を十分に形成できないおそれがある。
しかしながら、この発明によれば、支持治具のブッシュ面の軸方向の長さを、ポケットの軸方向の長さよりも長くしたので、ポケットがブッシュ面からはみ出すのを防いで、流体軸受を確実に形成でき、被加工物をさらに高精度で加工できる。

本発明の中ぐり加工方法は、貫通孔が形成された被加工物が載置される基台と、前記被加工物の貫通孔に挿通される切削工具と、当該切削工具の基端側を支持して回転させる回転駆動装置と、前記切削工具をブッシュ面で支持する支持治具と、を備え、前記切削工具は、長さ方向に沿って延びる主流路および当該主流路から外周面に至る分岐流路を有する工具本体と、当該工具本体の外周面に設けられた切刃と、を備える中ぐり加工装置を用いて前記被加工物を中ぐり加工する中ぐり加工方法であって、前記切削工具の外周面のうち前記支持治具のブッシュ面に対向しかつ前記分岐流路が開口された部分に、前記分岐流路の開口面積よりも大きい面積に亘って凹状のポケットを形成し、前記分岐流路に、当該分岐流路の上流側と下流側とを連通するオリフィスを備える結合部材を着脱可能とし、前記オリフィスの直径が異なる複数の結合部材を用意し、当該複数の結合部材を、順次、前記切削工具の分岐流路に取り付けて、前記オリフィス通過前の流体の圧力と前記オリフィス通過後の流体の圧力とを測定し、前記オリフィス通過前と通過後との流体の圧力の比が最も所定値に近いものを抽出し、当該抽出した結合部材を前記分岐流路に装着し、前記切削工具の主流路に流体を供給することにより、前記主流路および分岐流路を通して前記支持治具のブッシュ面と前記切削工具の外周面との間に流体を供給して、前記支持治具と前記切削工具との間に流体軸受を形成しつつ、前記切削工具を回転させて、前記被加工物を中ぐり加工することを特徴とする。

この発明によれば、上述の効果と同様の効果がある。

本発明によれば、オリフィスが設けられた結合部材を分岐流路に着脱可能とした。よって、オリフィスの形状が異なる複数の結合部材を用意し、これら複数の結合部材を、順次、切削工具の分岐流路に装着して、支持剛性が最も大きくなるものを抽出して、分岐流路に装着することができる。したがって、オリフィスを最適の形状に設定できるので、流体軸受の支持剛性を十分に高めることができ、被加工物を高精度で加工できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る中ぐり加工装置１の概略構成を示す側面図である。

中ぐり加工装置１は、貫通孔１１が形成された被加工物Ｗが載置される基台２０と、被加工物Ｗの貫通孔１１に挿通される切削工具３０と、この切削工具３０の基端側を支持して回転させる回転駆動装置４０と、切削工具３０の先端側および基端側を支持する支持治具５０Ａ、５０Ｂと、を備える。

基台２０は、平板状のベッド２１と、ベッド２１上をガイドレール２１１に沿ってＸ軸方向（図１中奥行き方向）に移動可能な第１スライド部２２と、第１スライド部２２上をガイドレール２２１に沿ってＹ軸方向（図１中上下方向）に移動可能な第２スライド部２３と、ベッド２１上をガイドレール２１２に沿ってＺ軸方向（図１中左右方向）に移動可能なテーブル２４と、を備える。
また、ベッド２１には、流体としての加工液が収容されたタンク２５が設けられ、このタンク２５には、加工液を送出するポンプ２６が設けられている。

回転駆動装置４０は、第２スライド部２３に設けられ、切削工具３０が継手４３を介して接続される回転軸４１と、この回転軸４１を回転させる駆動部４２と、を備える。

被加工物Ｗは、基台２０のテーブル２４上に載置される。
支持治具５０Ａ、５０Ｂは、基台２０のテーブル２４上の両端側に設けられ切削工具３０の先端側および基端側をブッシュ面５１で支持する。
切削工具３０は、円柱形状の工具本体３１と、この工具本体３１の外周面に設けられた切刃３２と、を備える。

図２は、切削工具３０および支持治具５０Ａの部分拡大断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
以下、支持治具５０Ａについて説明するが、支持治具５０Ｂについても、同様の構成である。

工具本体３１には、長さ方向に沿って延びて先端面３１１に至る主流路６１と、この主流路６１の途中から外周面３１２に至る第１分岐流路６２（図１参照）と、主流路６１の先端側および基端側から外周面３１２に至る分岐流路としての第２分岐流路６３と、が形成されている。

主流路６１には、ポンプ２６を駆動することにより、タンク２５から加工液が供給される（図１参照）。
この主流路６１の先端には、埋栓６５が螺合されており、これにより、主流路６１が閉塞される。

第１分岐流路６２は、主流路６１の途中から径方向に延びて、切刃３２の近傍に到達している（図１参照）。

第２分岐流路６３は、支持治具５０Ａ、５０Ｂ側にそれぞれ４つ設けられ、径方向に放射状に延びている。
これら第２分岐流路６３には、結合部材としての止めねじ６４が着脱可能に取り付けられている。
この止めねじ６４は、第２分岐流路６３の上流側と下流側とを連通する連通路を形成して、この連通路をオリフィス６４１としたものであり、すなわち、六角穴６４２が形成された市販の止めねじにこのオリフィス６４１を設けたものである。

切削工具３０の外周面３１２のうち、支持治具５０Ａのブッシュ面５１に対向しかつ第２分岐流路６３が開口された部分には、第２分岐流路６３の開口面積よりも大きい面積に亘って凹状のポケット３１３が形成されている。
ポケット３１３の軸方向の長さは、支持治具５０Ａのブッシュ面５１の軸方向の長さよりも短くなっている。

支持治具５０Ａには、ブッシュ面５１から外部に至る流路５２が形成され、この流路５２には、埋栓５３が螺合されており、これにより、流路５２が閉塞される。

ところで、第２分岐流路６３に装着される止めねじ６４は、オリフィス６４１の内径が異なる複数の止めねじ６４の中から選択されたものである。以下、止めねじ６４を選択する手順について、説明する。
まず、オリフィス６４１の内径が異なる複数の止めねじ６４を用意する。

次に、これら複数の止めねじ６４を、順次、切削工具３０の第２分岐流路６３に装着して、この第２分岐流路６３に加工液を供給し、オリフィス６４１の通過前の加工液の圧力とオリフィス６４１の通過後の加工液の圧力とを測定する。
具体的には、主流路６１の埋栓６５を取り外して、主流路６１に圧力計を取り付けて、この圧力計の測定値をオリフィス６４１の通過前の圧力とする。また、流路５２の埋栓５３を取り外して、流路５２に圧力計を取り付けて、この圧力計の測定値をオリフィス６４１の通過後の圧力とする。

次に、オリフィス６４１の通過前と通過後との加工液の圧力の比が最も所定値に近い止めねじ６４を抽出し、この抽出した止めねじ６４を用いる。ここで、所定値とは、０．５９である。

以上の中ぐり加工装置の動作は、以下のようになる。
まず、被加工物Ｗを基台２０のテーブル２４上に載置し、この被加工物Ｗの貫通孔１１に切削工具３０を挿通する。
次に、切削工具３０の基端側を回転駆動装置４０の回転軸４１に接続し、切削工具３０の先端側および基端側を支持治具５０Ａ、５０Ｂで支持する。

続いて、ポンプ２６を駆動して、切削工具３０の主流路６１に加工液を供給しながらこの切削工具３０を回転させる。すると、この加工液が被加工物Ｗの貫通孔１１の内周面に噴射されながら切削工具３０が回転して、被加工物Ｗは、この切削工具３０の切刃３２により中ぐり加工される。ここで、この噴射される加工液により、被加工物の加工部分で生じる熱や加工屑を除去するとともに、加工部分と切刃との間の潤滑性を向上させる。

一方、切削工具３０の主流路６１に供給された加工液は、第２分岐流路６３およびオリフィス６４１を通してポケット３１３に流入し、このポケット３１３に溜まった後、支持治具５０Ａ、５０Ｂのブッシュ面５１と切削工具３０の外周面３１２との間から流出する。これにより、支持治具５０Ａ、５０Ｂと切削工具３０との間に流体軸受を形成する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ポケット３１３に加工液を溜めたので、支持治具５０Ａ、５０Ｂのブッシュ面５１と切削工具３０の外周面３１２との間の支持剛性を向上できる。

また、オリフィス６４１が設けられた止めねじ６４を第２分岐流路６３に着脱可能とした。よって、オリフィス６４１の内径が異なる複数の止めねじ６４を用意し、これら複数の止めねじ６４を、順次、切削工具３０の第２分岐流路６３に装着して、オリフィス通過前の加工液の圧力とオリフィス通過後の加工液の圧力とを測定し、オリフィス通過前と通過後との加工液の圧力の比が最も所定値に近いものを、第２分岐流路６３に装着した。したがって、オリフィス６４１を容易に最適の形状に設定できるので、流体軸受の支持剛性を十分に高めることができ、被加工物Ｗを高精度で加工できる。

（２）支持治具５０Ａ、５０Ｂのブッシュ面５１の軸方向の長さは、ポケット３１３の軸方向の長さよりも長くしたので、ポケット３１３がブッシュ面５１からはみ出すのを防いで、流体軸受を確実に形成でき、被加工物Ｗをさらに高精度で加工できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る中ぐり加工装置の概略構成を示す側面図である。 前記実施形態に係る中ぐり加工装置の切削工具および支持治具の部分拡大断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

Ｗ 被加工物
１ 中ぐり加工装置
１１ 貫通孔
２０ 基台
３０ 切削工具
３１ 工具本体
３２ 切刃
４０ 回転駆動装置
５０Ａ、５０Ｂ 支持治具
５１ ブッシュ面
６１ 主流路
６３ 第２分岐流路
６４ 止めねじ（結合部材）
３１２ 外周面
３１３ ポケット
６４１ オリフィス
６４２ 六角穴（オリフィスの一部）

Claims (1)

1. 貫通孔が形成された被加工物が載置される基台と、前記被加工物の貫通孔に挿通される切削工具と、当該切削工具の基端側を支持して回転させる回転駆動装置と、前記切削工具をブッシュ面で支持する支持治具と、を備え、
   前記切削工具は、長さ方向に沿って延びる主流路および当該主流路から外周面に至る分岐流路を有する工具本体と、当該工具本体の外周面に設けられた切刃と、を備える中ぐり加工装置を用いて前記被加工物を中ぐり加工する中ぐり加工方法であって、
   前記切削工具の外周面のうち前記支持治具のブッシュ面に対向しかつ前記分岐流路が開口された部分に、前記分岐流路の開口面積よりも大きい面積に亘って凹状のポケットを形成し、
   前記分岐流路に、当該分岐流路の上流側と下流側とを連通するオリフィスを備える結合部材を着脱可能とし、
   前記オリフィスの直径が異なる複数の結合部材を用意し、
   当該複数の結合部材を、順次、前記切削工具の分岐流路に取り付けて、
   前記オリフィス通過前の流体の圧力を、前記主流路の先端で前記主流路を閉塞した埋栓を取り外して前記主流路に圧力計を取り付けて測定すると共に、前記オリフィス通過後の流体の圧力を、前記支持治具に形成されたブッシュ面から外部に至る流路を閉塞した埋栓を取り外して当該流路に圧力計を取り付けて測定し、
   前記オリフィス通過前と通過後との流体の圧力の比が最も所定値に近いものを抽出し、
   当該抽出した結合部材を前記分岐流路に装着し、
   前記切削工具の主流路に流体を供給することにより、前記主流路および分岐流路を通して前記支持治具のブッシュ面と前記切削工具の外周面との間に流体を供給して、前記支持治具と前記切削工具との間に流体軸受を形成しつつ、前記切削工具を回転させて、前記被加工物を中ぐり加工することを特徴とする中ぐり加工方法。

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