JP5604925B2

JP5604925B2 - リーマによる穴加工方法

Info

Publication number: JP5604925B2
Application number: JP2010066366A
Authority: JP
Inventors: 和孝田口; 彰金星
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: JP2011194541A

Description

本発明は、例えば４サイクルエンジンのシリンダーヘッドにおいてカムシャフトが取り付けられるカム穴部などの下穴をリーマによって仕上げ加工する、リーマによる穴加工方法に関するものである。

被加工物に予め形成された下穴を所望の精度の内径に仕上げ加工するには、一般的にリーマが用いられる。このようなリーマとしては、例えば特許文献１に記載されているように、軸線回りに回転される軸状のリーマ本体の先端部に切削インサートが着脱可能に取り付けられて切刃が設けられるとともに、リーマ本体の外周部には、下穴が上記切刃によって仕上げられた加工穴に摺接してリーマ本体をガイドするガイドパッドが上記軸線方向に延びるように設けられたものが知られている。

特開２００８−１１９７９６号公報

ところで、このようなリーマによって、例えば上述の４サイクルエンジンのシリンダーヘッドのカム穴部など、リーマの挿入方向に間隔をあけた複数の壁部に形成された下穴を加工するときに、挿入方向後方側（手前側）の下穴の口元部分から挿入方向側（穴奥側）の穴先部分までの間隔が大きい場合には、これを１つのリーマで加工しようとすると、リーマ本体の突き出し長さの長いリーマを用いることになる。

ところが、そのようなリーマでは、上記口元部分の下穴を加工するときには、リーマ本体がガイドされないことと、突き出し長さが長いためにリーマ本体先端部の切刃に振れが生じ易いことにより、穴加工精度も損なわれてしまう。従って、そうして加工された口元部分の加工穴にリーマ本体が案内されて、複数の壁部に形成された下穴が順次加工されることになるために、結果的に複数の壁部の加工穴間での同軸度や直進度が低下することが避けられない。

このため、そのような場合には、リーマ本体の突き出し長さの異なる複数のリーマを用いて、第１の穴加工工程において、リーマ挿入方向後方側の口元部分の下穴は、リーマ本体の突き出し長さが短くて振れが生じ難い第１のリーマによって精度良く加工し、その後に第２の穴加工工程において、リーマ挿入方向側の穴先部分の下穴を、リーマ本体の突き出し長さの長い第２のリーマによって、第１の穴加工工程により仕上げられた口元部分の加工穴でガイドしながら加工するといった、複数の穴加工工程を経て仕上げ加工を行うようにしている。

しかしながら、このような場合に、上記第１、第２のリーマとして上記ガイドパッドの外径が等しくされたものを用いたときには、第１の穴加工工程において加工された下穴の口元部分の加工穴に、この第１の穴加工工程において生成された微細な切粉が残っていると、これを第２の穴加工工程において第２のリーマのガイドパッドが噛み込んでしまい、仕上げられた口元部分の加工穴を傷付けて加工精度や加工穴の品位が損なわれるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように第１、第２のリーマを用いた第１、第２の穴加工工程によって被削材に形成された下穴の穴加工を行う場合に、第１の穴加工工程において仕上げられた口元部分の加工穴が傷付けられて加工精度や加工品位が損なわれるのを防ぐことが可能なリーマによる穴加工方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、被加工物に形成された下穴に、軸線回りに回転される軸状のリーマ本体の先端部に切刃が設けられるとともに外周部にガイドパッドが設けられたリーマを挿入して、上記切刃により上記下穴を仕上げ加工するリーマによる穴加工方法であって、上記下穴は、上記リーマの挿入方向に間隔をあけた５つの壁部に形成されており、上記下穴への上記リーマの挿入方向後方側の該下穴の口元部分を、上記５つの壁部のうち上記リーマ挿入方向後方側の１つまたは２つの壁部のみを貫通可能な上記リーマ本体の突き出し長さの短い第１のリーマによって加工する第１の穴加工工程と、上記リーマの挿入方向側の該下穴の穴先部分を、すべての上記壁部を貫通可能な上記リーマ本体の突き出し長さの長い第２のリーマによって加工する第２の穴加工工程とを備え、上記第１のリーマの上記ガイドパッドの外径よりも上記第２のリーマの上記ガイドパッドの外径が小さくされていて、上記第１のリーマと上記第２のリーマとの上記ガイドパッドの外径の差が、０．００１ｍｍ〜０．００７ｍｍの範囲内とされていることを特徴とする。

従って、このように第２のリーマのガイドパッド外径を第１のリーマよりも小さくすることにより、第１の穴加工工程において仕上げられた下穴の口元部分側の加工穴に、この第１の穴加工工程で生成された微細な切粉が残っていても、第２のリーマのガイドパッドに噛み込まれてこの加工穴を傷けてしまうのを防ぐことができる。

ただし、これら第１のリーマと第２のリーマとのガイドパッドの外径の差が大きすぎると、第１の穴加工工程において仕上げられた口元部分側の加工穴によって第２のリーマを精度良くガイドすることができなくなるおそれが生じる。その一方で、これら第１、第２のリーマのガイドパッドの外径差が小さすぎると上述のような微細な切粉の噛み込みを防ぐことができなくなるおそれが生じるので、第１のリーマと第２のリーマとのガイドパッドの外径の差は、０．００１ｍｍ〜０．００７ｍｍの範囲内とされている。

また、このような穴加工方法は、上記第１、第２の穴加工工程を要することが多い、上述のような４サイクルエンジンのシリンダーヘッドにおけるカム穴部など、上記下穴が、上記挿入方向に間隔をあけた複数の壁部に形成されている場合に用いて、特に効果的であり、本発明では、上記下穴は上記リーマの挿入方向に間隔をあけた５つの壁部に形成されていて、上記リーマ挿入方向後方側の１つまたは２つの壁部の下穴を第１の穴加工工程により加工し、残りのリーマ挿入方向側の壁部の下穴を第２の穴加工工程により加工する。勿論、第１、第２の２工程以上の穴加工工程を行う穴加工方法に本発明を適用することも可能である。

以上説明したように、本発明によれば、第１の穴加工工程によって仕上げ加工されたリーマ挿入方向後方側の口元部分の加工穴が、第２の穴加工工程において傷付けられるのを防ぐことができ、高精度かつ高品位のリーマによる穴加工を促すことが可能となる。

本発明の一実施形態における第１の穴加工工程を説明する図である。本発明の一実施形態における第２の穴加工工程を説明する図である。

図１および図２は、本発明のリーマによる穴加工方法の一実施形態を説明するものである。これらの図において符号Ｗで示すのは、例えばカムシャフトが取り付けられるカム穴部のような下穴Ｈが予め形成された４サイクルエンジンのシリンダーヘッドなどの被加工物であり、すなわち本実施形態ではこの被加工物Ｗに複数（本実施形態では５つ）の壁部（ジャーナル）Ｊが間隔をあけて形成されていて、これらの壁部Ｊに下穴Ｈが同軸に形成されている。

本実施形態では、これらの壁部Ｊに形成された下穴Ｈに、図中右側から左側に向けてリーマを挿入して上記下穴Ｈを所定の加工公差の範囲の内径の加工穴に仕上げてゆく。従って、本実施形態では、この図中右側から左側に向かう方向がリーマの挿入方向となり、逆に図中左側から右側に向かう方向はリーマ挿入方向の後方側となり、またこのリーマ挿入方向後方側の壁部Ｊの下穴Ｈは口元部分であり、逆にリーマ挿入方向側の壁部Ｊの下穴Ｈは穴先部分となる。

さらに、本実施形態では、これらの壁部Ｊに形成された下穴Ｈの穴加工を、該下穴Ｈの上記口元部分を、図１に示すようにリーマ本体１の突き出し長さの短い第１のリーマＡによって加工する第１の穴加工工程と、図２に示すように下穴Ｈの上記穴先部分を、リーマ本体１の突き出し長さの長い第２のリーマＢによって加工する第２の穴加工工程との、２段階の穴加工工程によって順に行う。

ここで、第１、第２のリーマＡ、Ｂは、いずれも軸線Ｏを中心とする円柱軸状の上記リーマ本体１を備え、このリーマ本体１の先端部には超硬合金等の硬質材料により形成された切削インサート２が、その切刃３を上記軸線Ｏに対する径方向外周側に突出させて、着脱可能に取り付けられている。このような第１、第２のリーマＡ、Ｂは、その後端部がホルダ４に例えば焼き嵌めされて取り付けられ、このホルダ４がマシニングセンタ等の工作機械に装着されることにより、軸線Ｏ回りに回転されつつ上記挿入方向に送り出されて、上記切刃３により第１、第２の穴加工工程を行う。

第１のリーマＡは、このホルダ４からの上記突き出し長さが、例えば図１に示すように複数の壁部Ｊのうち最もリーマ挿入方向後方側の第１の壁部Ｊ１のみを貫通可能な長さとされており、これに対して第２のリーマＢは、そのホルダ４からの突き出し長さが、図２に示すように第１〜第５のすべての壁部Ｊ１〜Ｊ５を貫通可能な長さとされている。

さらに、これら第１、第２のリーマＡ、Ｂのリーマ本体１の外周部には、やはり超硬合金等の硬質材料よりなるガイドパッド５が、リーマ本体１の外周部に軸線Ｏ方向に沿って形成された凹溝にろう付け等により接合されて取り付けられている。このガイドパッド５は、リーマ本体１の周方向に間隔をあけて複数備えられており、その外周面は軸線Ｏを中心とした円筒面上に位置するように形成されている。

そして、これら第１、第２のリーマＡ、Ｂのガイドパッド５の外径、すなわちガイドパッド５の外周面が位置する上記円筒面の直径は、下穴Ｈの口元部分を穴加工する第１のリーマＡのガイドパッド５の外径よりも、穴先部分まで穴加工する第２のリーマＢのガイドパッド５の外径の方が小さくされている。なお、これら第１、第２のリーマＡ、Ｂのガイドパッド５の外径は、それぞれ第１、第２のリーマＡ、Ｂの切刃３の外径、すなわち切刃３が軸線Ｏ回りになす円の直径より小さくされている。

ここで、これら第１のリーマＡと第２のリーマＢとのガイドパッド５の外径の差は、０．００１ｍｍ〜０．００７ｍｍの範囲内とされている。詳しくは、第１のリーマＡのガイドパッド５の外径は、下穴Ｈを仕上げ加工した上記加工穴の内径の許容される加工公差の下限値に対して、０．０１１ｍｍ〜０．０１４ｍｍの範囲で大きくされている。これに対して、第２のリーマＢのガイドパッド５の外径は、同じく上記加工穴の内径の加工公差の下限値に対して、０．００７ｍｍ〜０．０１０ｍｍの範囲で大きくされていて、第１のリーマＡのガイドパッド５の外径よりは小さくされている。

なお、本実施形態においては、これら第１、第２のリーマＡ、Ｂにおける上記切刃３の外径も、第１のリーマＡよりも第２のリーマＢの方が小さくされている。詳しくは、第１のリーマＡの切刃３の外径は、上記加工穴の内径の加工公差の下限値に対して０．０１７ｍｍ〜０．０２０ｍｍの範囲で大きくされているのに対して、第２のリーマＢの切刃３の外径は、同じく上記加工穴の内径の加工公差の下限値に対して０．０１３ｍｍ〜０．０１６ｍｍの範囲で大きくされていて、第１のリーマＡの切刃３の外径よりは小さくされている。ただし、これら第１、第２のリーマＡ、Ｂの切刃３の外径も、加工穴の拡大代を見込んで上記加工公差の範囲内とされている。

このような構成の第１、第２のリーマＡ、Ｂを用いた本実施形態の穴加工方法では、図１に示すように第１のリーマＡにより、まず第１の穴加工工程において、最も挿入方向後方側の口元部分の下穴Ｈを穴加工して、その内径を上記加工公差の範囲内に仕上げる。なお、第２の穴加工工程とも併せて、第１、第２のリーマＡ、Ｂによる穴加工の際には、下穴Ｈに向けてクーラントが供給される。

従って、この第１の穴加工工程では、リーマ本体１の突き出し長さの短い第１のリーマＡによって加工が行われるので、リーマ本体１先端部の切刃３に振れが生じたりすることがなく、また切刃３によって仕上げられた加工穴にガイドパッド５が摺接してリーマ本体１をガイドすることにより、高精度の穴加工を行うことができる。なお、図１に示した第１のリーマＡよりもリーマ本体１の突き出し長さの長いリーマを用いて、挿入方向後方側の２つ目の壁部Ｊ２に形成された下穴Ｈまでを第１の穴加工工程で加工するようにしてもよい。

このようにして第１の穴加工工程において口元部分側の下穴Ｈを仕上げ加工した後に、この仕上げ加工した加工穴から第１のリーマＡを後退させ、次いで第２の穴加工工程において第２のリーマＢを上記挿入方向に挿入して、残った挿入方向側の穴先部分の壁部Ｊ（本実施形態では壁部Ｊ２〜Ｊ５）の下穴Ｈの仕上げ加工を行う。このとき、口元部分の下穴Ｈを加工する第１のリーマＡの切刃３の外径と第２のリーマＢのガイドパッド５の外径との差は僅かであるので、第２のリーマＢは、仕上げ加工された口元部分の加工穴にリーマ本体１がガイドされるようにして次の壁部Ｊ２に形成された下穴Ｈを仕上げ加工し、さらにこうして仕上げ加工された壁部Ｊ２の加工穴にガイドされるようにして次の壁部Ｊ３の下穴Ｈを仕上げ加工するといった状態が繰り返されて、複数の下穴Ｈを高い同軸度や直進度で仕上げ加工することができる。

そして、このように第２のリーマＢのリーマ本体１をガイドしつつも、上記構成の穴加工方法によれば、この第２のリーマＢのガイドパッド５の外径が第１のリーマＡのガイドパッド５の外径よりも小さくされているので、第１の穴加工工程において仕上げられた口元部分側の下穴Ｈの加工穴に、第１の穴加工工程で生成された微細な切粉が残っていても、これが第２のリーマＢのガイドパッド５に噛み込まれて仕上げられたこの加工穴を傷けてしまうのを防ぐことができる。

すなわち、第１の穴加工工程において生成された切粉のうち比較的大きなものは、下穴Ｈに供給される上記クーラントと、そして第１のリーマＡのガイドパッド５が加工穴に摺接する際に押し出されることとにより、除去される。従って、この第１のリーマＡのガイドパッド５の外径よりも、第２のリーマＢのガイドパッド５の外径が小さくされていることにより、第１のリーマＡのガイドパッド５によって除去しきれなかった微細な切粉が残存していても、第２のリーマＢのガイドパッド５と加工穴との間にこれより大きなクリアランスを確保することができて、この微細な切粉が第２のリーマＢのガイドパッド５に噛み込まれるのを防ぐことができるのである。

このため、特に上述のように下穴Ｈが上記挿入方向に間隔をあけた複数の壁部Ｊに形成されていて、リーマ本体１がガイドされ難く、従って第１、第２の複数の穴加工工程を要することが多い、上記４サイクルエンジンのシリンダーヘッドにおけるカム穴部などの穴加工においても、同軸度や直進度の向上を図りつつ、加工穴を高精度かつ高品位に仕上げることが可能となる。

ただし、これら第１のリーマＡのガイドパッド５の外径と第２のリーマＢのガイドパッド５の外径の差が大きすぎると、第１の穴加工工程において仕上げられた口元部分側の加工穴によって第２のリーマＢのリーマ本体１を精度良くガイドすることができなくなるおそれが生じる。その一方で、これら第１、第２のリーマＡ、Ｂのガイドパッド５の外径の差が小さすぎると、上述のような微細な切粉の噛み込みを防ぐことができなくなるおそれが生じるので、第１のリーマＡと第２のリーマＢとのガイドパッド５の外径の差は、０．００１ｍｍ〜０．００７ｍｍの範囲内とされる。

１リーマ本体
３切刃
５ガイドパッド
Ｏリーマ本体１の軸線
Ａ第１のリーマ
Ｂ第２のリーマ
Ｗ被加工物
Ｈ下穴
Ｊ壁部

Claims

被加工物に形成された下穴に、軸線回りに回転される軸状のリーマ本体の先端部に切刃が設けられるとともに外周部にガイドパッドが設けられたリーマを挿入して、上記切刃により上記下穴を仕上げ加工するリーマによる穴加工方法であって、上記下穴は、上記リーマの挿入方向に間隔をあけた５つの壁部に形成されており、上記下穴への上記リーマの挿入方向後方側の該下穴の口元部分を、上記５つの壁部のうち上記リーマ挿入方向後方側の１つまたは２つの壁部のみを貫通可能な上記リーマ本体の突き出し長さの短い第１のリーマによって加工する第１の穴加工工程と、上記リーマの挿入方向側の該下穴の穴先部分を、すべての上記壁部を貫通可能な上記リーマ本体の突き出し長さの長い第２のリーマによって加工する第２の穴加工工程とを備え、上記第１のリーマの上記ガイドパッドの外径よりも上記第２のリーマの上記ガイドパッドの外径が小さくされていて、上記第１のリーマと上記第２のリーマとの上記ガイドパッドの外径の差が、０．００１ｍｍ〜０．００７ｍｍの範囲内とされていることを特徴とするリーマによる穴加工方法。