(57)【要約】【課題】シリンダボアの円筒度を高めることのできるボーリング加工方法を提供する。【解決手段】シリンダブロック１の各シリンダボア２の下端部に熱伝導性部材９をそれぞれ取り付けた状態で、シリンダブロック１のシリンダーヘッド取り付け面側Ｈからオイルパン取り付け面側Ｋに向かってボア内壁面２ａを切削加工した後、オイルパン取り付け面側Ｋからシリンダーヘッド取り付け面側Ｈに向かってボア内壁面２ａを切削加工する。中仕上げ加工後にオイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱された切削熱を熱伝導性部材９によって放熱させ、シリンダボア内付近の温度分布を均一なものとする。【選択図】図４
2010201597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面より突出させた切れ刃を有した工具をシリンダブロックのシリンダボア内に挿入し、該工具をシリンダボア内で回転させながら上下動させて前記切れ刃でボア内壁面を切削するボーリング加工方法において、
前記シリンダブロックのオイルパン取り付け面側に熱伝導性部材を取り付けた状態で、前記シリンダブロックのシリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かって前記ボア内壁面を切削加工した後、オイルパン取り付け面側からシリンダーヘッド取り付け面側に向かって前記ボア内壁面を切削加工する
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のボーリング加工方法であって、
前記熱伝導性部材を各シリンダボアの下端部にそれぞれ設けた
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載のボーリング加工方法であって、
前記各シリンダボアの下端部に設けられる前記熱伝導性部材の前記シリンダブロックと接する部位を、該シリンダボアの円形孔に応じて円弧状とした
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のボーリング加工方法であって、
前記熱伝導性部材の前記シリンダボアと対向する部位に切削粉排出用孔を形成した
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項５】
請求項１に記載のボーリング加工方法であって、
前記熱伝導性部材を、前記シリンダブロックのオイルパン取り付け面側に取り付けられるクランクシャフト支持用のベアリングキャップに設けた
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項６】
少なくとも請求項１から請求項５の何れか１項に記載のボーリング加工方法であって、
前記ボア内壁面の切削加工は、ラフボーリング加工工程後のファインボーリング加工工程であり、
シリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かってボア内壁面を切削する加工を中仕上げ加工とし、オイルパン取り付け面側からシリンダーヘッド取り付け面側に向かってボア内壁面を切削する加工を仕上げ加工とする
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項７】
外周面より突出させた切れ刃を有した工具をシリンダブロックのシリンダボア内に挿入し、該工具をシリンダボア内で回転させながらシリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かってボア内壁面を該切れ刃で切削加工した後、オイルパン取り付け面側からシリンダーヘッド取り付け面側に向かってボア内壁面を該切れ刃で切削加工するボーリング加工装置において、
前記ボア内壁面を切削加工する際に前記シリンダブロックのオイルパン取り付け面側の壁部に当接する熱伝導性部材を有する
ことを特徴とするボーリング加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載のボーリング加工装置であって、
前記熱伝導性部材は、銅又は銀からなる
ことを特徴とするボーリング加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関エンジンのシリンダボア内を切削するボーリング加工方法及びボーリング加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関エンジンの燃焼室加工は、ボーリング加工と、その後に行うホーニング加工とからなる（例えば、特許文献１参照）。ボーリング加工は、鋳造後の素材を皮むきするラフボーリング加工工程と、その後の仕上げを目的とするファインボーリング加工工程の２工程からなる。
【０００３】
ファインボーリング加工工程は、ラフボーリング加工で加工されたボア内壁面の幾何精度（円筒度、真円度）・面粗度を上げるための加工であり、中仕上げ加工と、仕上げ加工からなる。中仕上げ加工は、外周面から突出させた中仕上げ用切れ刃を備えた工具をシリンダボア内で回転させながらシリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かって下降させてボア内壁面を切削する。仕上げ加工は、中仕上げ加工終了後に中仕上げ用切れ刃よりも仕上げ用切れ刃を突出させた工具を回転させながらオイルパン取り付け面側からシリンダーヘッド取り付け面側に向かって上昇させてボア内壁面を切削する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ファインボーリング加工工程のうち中仕上げ加工終了時には、切削熱によりシリンダボア内に温度分布が生じる。中仕上げ加工は、シリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かって加工するため、加工中に発生した熱はシリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側へ熱伝導する。これは、熱は高い方から低い方へ伝導するためである。そのため、中仕上げ加工完了直後、シリンダーヘッド取り付け面側の温度は低く、オイルパン取り付け面側の温度は高くなる。
【０００６】
このような温度分布を持ったシリンダボアに対して仕上げ加工を行うと、オイルパン取り付け面側ではシリンダーヘッド取り付け面側に比べてボア内径が大きくなることから切削取り代が少なくなり、これに比べてシリンダーヘッド取り付け面側ではボア内径が小さくなることから切削取り代が多くなり、シリンダボアの円筒度が悪化する。
【０００７】
そこで、本発明は、シリンダボアの円筒度を高めることのできるボーリング加工方法及びボーリング加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のボーリング加工方法では、シリンダブロックのオイルパン取り付け面側に熱伝導性部材を取り付けた状態で、シリンダブロックのシリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かってボア内壁面を切削加工した後、オイルパン取り付け面側からシリンダーヘッド取り付け面側に向かってボア内壁面を切削加工する。
【０００９】
本発明のボーリング加工装置では、ボア内壁面を切削加工する際にシリンダブロックのオイルパン取り付け面側の壁部に当接する熱伝導性部材を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のボーリング加工方法によれば、シリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かってボア内壁面を切削加工すると、シリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側へ切削熱が伝導し、オイルパン取り付け面側がシリンダーヘッド取り付け面側よりも温度が高くなる。このような温度分布を持つシリンダボアに対して、シリンダブロックのオイルパン取り付け面側に熱伝導性部材を取り付けると、オイルパン取り付け面側に伝導した切削熱が熱伝導性部材によってから取り除かれ、シリンダボア内付近の温度分布がシリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に亘り均一になる。シリンダボア内付近の温度分布を均一な状態として切削加工すれば、ボア内壁面の切削により取り代も均一になり、シリンダボアの円筒度を高めることができる。
【００１１】
本発明のボーリング加工装置によれば、シリンダブロックのオイルパン取り付け面側の壁部に当接する熱伝導性部材を有しているので、シリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かってボア内壁面を切削加工することにより生じる切削熱をオイルパン取り付け面側に蓄熱させずに、該熱伝導性部材によって放熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明方法によりボーリング加工されるシリンダブロックの平面図であり、シリンダーヘッド取り付け面側から見たときの図である。
【図２】図２（Ａ）はシリンダブロックのシリンダーヘッド取り付け面側からオイルパン取り付け面側に向かってボア内壁面を切削加工した後のシリンダボア内付近の温度分布を示す図、図２（Ｂ）はオイルパン取り付け面側に蓄熱した切削熱を熱伝導性部材で放熱したことによりシリンダボア内付近温度が均一な温度分布となったことを示す図である。
【図３】図３はシリンダブロックのシリンダボアの下端部に熱伝導性部材を設けた状態を示すシリンダブロックの底面図である。
【図４】図４はシリンダブロックのシリンダボアの下端部に熱伝導性部材を設けた状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】図５は熱伝導性部材を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図６】図６は切削粉排出用孔を形成した熱伝導性部材を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図７】図７はベアリングキャップに熱伝導性部材を取り付けた状態を示すシリンダブロックの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
「実施形態１」
先ず、ボーリング加工される被対象物と工具の説明をする。図１は本発明方法によりボーリング加工されるシリンダブロックの平面図であり、シリンダーヘッド取り付け面側から見たときの図である。図１のシリンダブロック１は、自動車用の４気筒エンジンである。本実施形態では、シリンダブロック１の各シリンダボア２におけるボア内壁面２ａを、中仕上げ加工と仕上げ加工を順次行って面粗度を上げるファインボーリング加工に本発明方法を適用する。
【００１５】
ファインボーリング加工装置は、図２に示すように、図示を省略する装置本体にチャックされる工具３を備えている。工具３は、シリンダボア２内に挿入される工具本体４と、この工具本体４を装置本体の回転機構部にチャッキングさせる装着部５と、を有している。
【００１６】
工具本体４は、軸方向の略中央部分に凹み６を有した円柱体として形成され、その外周面４ａの下端寄りの位置に２つの切れ刃７、８を有している。これら切れ刃７、８のうち、一方が中仕上げ用切れ刃７で他方が仕上げ用切れ刃８とされている。なお、本実施形態では、工具本体４の略中央部分に凹み６を形成しているが、前記凹み６は工具によっては有るものと無いものがあり、特に凹み６に本発明が限定されるものではない。
【００１７】
中仕上用切れ刃７と仕上げ用切れ刃８は、何れも工具本体４に対して刃先が外周面４ａから突出する位置と没する位置とに出没自在に取り付けられている。中仕上げ加工時には、中仕上げ用切れ刃７が仕上げ用切れ刃８よりも径方法で突出した状態にあり、仕上げ用切れ刃８は中仕上げ用切れ刃７よりも内側の位置にいる。一方、仕上げ加工時には、仕上げ用切れ刃８が中仕上げ用切れ刃７よりも径方向で突出した状態にあり、中仕上げ用切れ刃８は仕上げ用切れ刃８よりも内側の位置にいる。
【００１８】
装着部５は、工具本体４よりも大径の高さの低い円柱体として形成されており、該工具本体４と一体化されている。この装着部５は、図示を省略するボーリング加工装置である装置本体のチャッキング部に装着固定される。
【００１９】
また、ファインボーリング加工装置は、前記した工具３の他に、ボーリング加工時に図３及び図４に示すようにシリンダブロック１のオイルパン取り付け面側Ｋに取り付けられる熱伝導性部材９を備えている。熱伝導性部材９は、中仕上げ加工時の切削熱がシリンダブロック１のシリンダーヘッド取り付け面側Ｈからオイルパン取り付け面側Ｋへと熱伝導されて蓄熱された熱を吸熱し放熱することにより、シリンダボア２内付近の温度分布を均一な状態にする。
【００２０】
かかる熱伝導性部材９は、シリンダブロック１の各シリンダボア２の下端部である壁部にそれぞれ設けられている。前記熱伝導性部材９の具体的な取り付け位置は、シリンダブロック１のオイルパン取り付け面側Ｋに各シリンダボア２を挟んでその両側に固定されたクランクシャフト支持用のベアリングキャップ１０、１０間に挿入されるようにして前記シリンダボア２の下端部を塞ぐように取り付けられている。この熱伝導性部材９は、図５に示すように、シリンダボア２のボア孔を閉塞する程度の大きさとされたブロック体９Ａと、シリンダボア２の下端部におけるボア孔開口周縁部２ｂに接する接触部９Ｂと、からなる。
【００２１】
前記ブロック体９Ａは、ベアリングキャップ１０と対向する面と直交する両端面を円弧状とした矩形ブロックとされている。接触部９Ｂは、シリンダボア２の円形孔に応じた円弧状をなし、前記ブロック体９Ａの一面から突出している。また、接触部９Ｂは、シリンダボア２を挟んでその両側の位置にそれぞれ配置されるように２つ設けられている。特に、シリンダボア２のボア内壁面２ａに近い部位に蓄熱する切削熱を放熱するために、該ボア孔開口部の周縁近傍に接触部９Ｂを設けている。
【００２２】
前記熱伝導性部材９は、放熱性に優れた銅や銀等により形成されている。コストの面からすると、熱伝導性部材９を銀ではなく銅により形成することが望ましい。もちろん、熱伝導性部材９は、銅や銀の他に熱伝導性に優れた材料を使用してもよい。
【００２３】
次に、本発明を適用したファインボーリング加工方法について説明する。先ず、シリンダブロック１のオイルパン取り付け面側Ｋに熱伝導性部材９を取り付ける。具体的には、図示を省略した基台に各シリンダボア２の配列ピッチと同一ピッチで熱伝導性部材９をそれぞれ固定し、その上にオイルパン取り付け面側Ｋを下向きとしてシリンダブロック１を載せる。すると、各シリンダボア２の下端部に熱伝導性部材９がそれぞれ配置され、接触部９Ｂがボア孔開口周縁部２ｂに接触する。
【００２４】
次に、ファインボーリング加工工程前のラフボーリング加工工程で荒削りしたシリンダボア２内に、中仕上げ用切れ刃７を仕上げ用切れ刃８よりも径方向に突出させた工具３を回転させながら挿入し、シリンダブロック１のシリンダーヘッド取り付け面側Ｈからオイルパン取り付け面側Ｋへ向かって下降させる。
【００２５】
前記シリンダボア２のボア内壁面２ａは、回転動作及び下降動作する工具本体４に設けられた中仕上げ用切れ刃７によって切削される。この時、中仕上げ用切れ刃７がボア内壁面２ａを切削する時に生じた熱は、温度が高い方から低い方へ熱伝導するため、シリンダーヘッド取り付け面側Ｈからオイルパン取り付け面側Ｋへ伝導される。この時のシリンダボア２内の温度分布を等温線で表すと、図２（Ａ）で示すように、シリンダーヘッド取り付け面側Ｈで温度が低くオイルパン取り付け面側Ｋで温度が高くなる。
【００２６】
シリンダボア２のオイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱された切削熱は、図４に示すように、シリンダボア２の下端部に設けられた熱伝導性部材９に吸熱される。具体的には、シリンダボア２のボア孔開口周縁部２ｂに接する接触部９Ｂからオイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱された切削熱が矢印Ａで示すようにブロック体９Ａへ伝熱されて放熱されることになる。その結果、シリンダボア２内付近の温度分布は、図２（Ｂ）に示すように、シリンダーヘッド取り付け面側Ｈからオイルパン取り付け面側Ｋに亘りほぼ均一になる。図２は、シリンダボア２の温度分布を等温線で示してある。
【００２７】
中仕上げ用切れ刃７でボア内壁面２ａを切削する中仕上げ加工が終了したら、今度は、中仕上げ用切れ刃７を仕上げ用切れ刃８よりも径方向へ突出させた状態とする。この一方、仕上げ用切れ刃８を中仕上げ用切れ刃７よりも径方向で凹んだ位置とする。そして、工具３を回転させながらオイルパン取り付け面側Ｋからシリンダーヘッド取り付け面側Ｈに向かって上昇させる。
【００２８】
仕上げ加工時では、シリンダボア２内の温度分布が均一な状態にあるため、熱膨張による影響を受けず、シリンダボア２の内径がシリンダーヘッド取り付け面側Ｈからオイルパン取り付け面側Ｋに亘ってバラツキ無くほぼ均一になる。そのため、仕上げ用切れ刃８でボア内壁面２ａを切削加工すると、切削時の取り代は、オイルパン取り付け面側Ｋからシリンダーヘッド取り付け面側Ｈに亘ってバラツキが無くなる。
【００２９】
以上のようにしてファインボーリング加工すれば、中仕上げ加工後に生じた不均等なシリンダボア２内の温度分布がほぼ均一な温度分布になり、その後の仕上げ加工にてシリンダボア２の円筒度を高めることができる。
【００３０】
本実施形態１の本発明方法によれば、シリンダブロック１のオイルパン取り付け面側Ｋに熱伝導性部材９を取り付けた状態で中仕上げ加工を行えば、中仕上げ加工後にオイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱する切削熱を前記熱伝導性部材９によって放熱させることができる。このオイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱された切削熱が放熱されることで、シリンダボア２内付近の温度分布がシリンダーヘッド取り付け面側Ｈからオイルパン取り付け面側Ｋに亘って均一なものとなり、その後の仕上げ加工で切削取り代のバラツキを無くすことができる。
【００３１】
また、実施形態１の本発明方法によれば、熱伝導性部材９を各シリンダボア２の下端部にそれぞれ設けることで、それぞれのシリンダボア２内付近の温度分布を均一なものにできる。したがって、各シリンダボア２の円筒度のバラツキを解消することができる。
【００３２】
また、実施形態１の本発明方法によれば、熱伝導性部材９のシリンダブロック１と接する部位を、シリンダボア２の円形孔に応じて円弧状としたので、シリンダボア２内付近に蓄熱する切削熱を、円形孔に応じた円弧状の接触部９Ｂにて効率良く吸熱して放熱させることができる。
【００３３】
また、実施形態１の本発明方法によれば、ボア内壁面２ａの切削加工をラフボーリング加工工程後のファインボーリング加工工程とし、中仕上げ加工後に仕上げ加工を行うと、中仕上げ加工後のシリンダボア内付近の温度分布がオイルパン取り付け面側Ｋで高くなることから、本発明方法が有効に作用し、オイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱した切削熱を熱伝導性部材９によって取り除くことができる。
【００３４】
また、実施形態１の本発明装置によれば、シリンダボア２の内壁面２ａを切削する工具３自体に細工をすること無しに、シリンダブロック１のオイルパン取り付け面側Ｋに熱伝導性部材９を各シリンダボア２毎にそれぞれ取り付けた構造であるため、装置構成を簡略化することができる。
【００３５】
また、実施形態１の本発明装置によれば、熱伝導性部材９を銅又は銀から形成しているので、熱導電性に優れ、シリンダボア２のオイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱した切削熱を効率良く放熱させることができる。
【００３６】
「実施形態２」
実施形態２では、図６に示すように、熱伝導性部材９の前記シリンダボア２と対向する部位に切削粉排出用孔１１を形成した例である。前記切削粉排出用孔１１は、工具本体４の直径よりも大きな円形孔として熱伝導性部材９に貫通して形成されている。切削粉排出用孔１１を工具本体４の直径よりも大きな円形孔とすることで、ファインボーリング加工時の工具３との接触を回避することができる。図６では、切削粉排出用孔１１は、２つの接触部９Ｂ、９Ｂの中間に形成されている。
【００３７】
実施形態２によれば、熱伝導性部材９に切削粉排出用孔１１を形成してあるので、ファインボーリング加工時にボア内壁面２ａを切削した切削粉を、この切削粉排出用孔１１より外部へと排出させることができる。これにより、シリンダボア２の下端部に切削粉が溜まることを回避することができる。
【００３８】
「実施形態３」
実施形態３では、図７に示すように、熱伝導性部材９を、シリンダブロック１のオイルパン取り付け面側Ｋに取り付けられるクランクシャフト支持用のベアリングキャップ１０に設けた例である。
【００３９】
具体的には、各シリンダボア２を挟んでその両側に設けられたベアリングキャップ１０の相対向する側面（壁部）に、銅又は銀等からなる熱伝導性部材９を取り付ける。この熱伝導性部材９は、図６で示した形状のものとは異なり、単なる矩形体とする。両端のベアリングキャップ１０には、１つの熱伝導性部材９が取り付けられるが、それ以外のベアリングキャップ１０には２つの熱伝導性部材９が取り付けられる。これにより、各シリンダボア２に蓄熱された切削熱を放熱する効率が高まる。
【００４０】
実施形態３によれば、ベアリングキャップ１０自体に熱伝導性部材９を取り付けたので、シリンダボア２のオイルパン取り付け面側Ｋに蓄積した切削熱が、ベアリングキャップ１０を介して熱伝導性部材９によって吸熱され外部へと放熱される。これにより、実施形態３では、実施形態１と同様、中仕上げ加工工程後のシリンダボア２内付近の温度分布を均一にでき、その後の仕上げ加工工程でボア内壁面２ａの切削による取り代を均一なものとすることができ、シリンダボア２の円筒度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ボーリング加工技術に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…シリンダブロック
２…シリンダボア
３…工具
４…工具本体（工具）
５…装着部（工具）
７…中仕上げ用切れ刃（切れ刃）
８…仕上げ用切れ刃（切れ刃）
９…熱伝導性部材
１０…ベアリングキャップ
１１…切削粉排出用孔１１
【図１】
2010201597.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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