(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】外周面４ａより突出させた中仕上げ用切れ刃７と仕上げ用切れ刃８を有した工具３をシリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入し、該工具３をシリンダボア２内で回転させながら上下動させて前記切れ刃７、８でボア内壁面２ａを切削する。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に向かって前記ボア内壁面２ａを切削加工する時に、オイルパン取り付け面側Ｋからシリンダボア２内に冷却媒体９を供給する。【選択図】図２
2010201596.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時に、オイルパン取り付け面側から前記シリンダボア内に冷却媒体を供給する
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、
オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給すると共にシリンダーヘッド取り付け面側からもシリンダボア内に冷却媒体を供給し、シリンダーヘッド取り付け面側から供給する冷却媒体の温度よりもオイルパン取り付け面側から供給する冷却媒体の温度を低くする
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載のボーリング加工方法であって、
オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給すると共にシリンダーヘッド取り付け面側からもシリンダボア内に冷却媒体を供給し、シリンダーヘッド取り付け面側から供給する冷却媒体の噴射圧力よりもオイルパン取り付け面側から供給する冷却媒体の噴射圧力を高くする
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項４】
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から前記シリンダボア内に冷却媒体を供給した後、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、その後、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
ことを特徴とするボーリング加工方法。
【請求項５】
少なくとも請求項１から請求項４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６】
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装置において、
前記切れ刃による前記ボア内壁面の切削加工時に、オイルパン取り付け面側から前記シリンダボア内に冷却媒体を供給する手段を備えている
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外周面から突出させた状態とし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時に、オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給するようにする。
【０００９】
本発明のボーリング加工装置では、切れ刃によるボア内壁面の切削加工時に、オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給する手段を備えている。
【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、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時に、オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給すると、冷却媒体によってオイルパン取り付け面側の熱が吸熱されて冷却され、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、切れ刃によるボア内壁面の切削加工時に、オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給する手段を備えているので、冷却媒体によってオイルパン取り付け面側の熱を吸熱して冷却することができ、シリンダボア内付近の温度分布を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なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はシリンダブロックの平面図である。
【図２】図２は実施形態１のボーリング加工方法を示し、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加工する時に、オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給する様子を示す図である。
【図３】図３（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温度分布を示す図、図３（Ｂ）は実施形態１のボーリング加工方法によって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時に、オイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給した後の温度分布を示す図である。
【図４】図４は実施形態２のボーリング加工方法を示し、シリンダーヘッド取り付け面側から供給する冷却媒体の温度よりもオイルパン取り付け面側から供給する冷却媒体の温度を低くして、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様子を示す図である。
【図５】図５は実施形態３のボーリング加工方法を示し、シリンダーヘッド取り付け面側から供給する冷却媒体の噴射圧力よりもオイルパン取り付け面側から供給する冷却媒体の噴射圧力を高くして、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様子を示す図である。
【図６】図６は実施形態４のボーリング加工方法を示し、中仕上げ加工前にオイルパン取り付け面側からシリンダボア内に冷却媒体を供給後、中仕上げ加工する様子を示す図である。
【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、シリンダーヘッド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幾何精度（円筒度、真円度）・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に使用する工具３は、図２に示すように、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を図示を省略するボーリング加工装置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。この工具３は、ボーリング加工装置により回転すると共に上下方向に移動自在とされる。ボーリング加工装置は、オイルパン取り付け面側からシリンダボア２内に冷却媒体を供給する手段（ノズル１０）を備えている。
【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のチャッキング部に装着固定される。
【００１９】
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。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に対して工具本体４の外周面４ａから突出させた工具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。
【００２０】
この時、オイルパン取り付け面側Ｋからシリンダボア２内に冷却媒体９を供給する。冷却媒体９は、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とは反対の下方に配置したノズル１０よりオイルパン取り付け面側Ｋからシリンダボア２内に向けて噴射する。冷却媒体９には、例えばクーラントやエアーなどを使用する。冷却媒体９の供給は、中仕上げ加工スタート時から仕上げ加工完了時まで供給し続ける。
【００２１】
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内付近の温度分布を等温線で表すと、図３（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。
【００２２】
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、仕上げ用切れ刃８を中仕上げ用切れ刃７よりも工具本体４の外周面４ａから突出させた状態にする。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。
【００２３】
この時、シリンダボア２内は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に向かって温度が高くなる温度分布とされている。そこで、前記冷却媒体９の噴射により、オイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱された熱が吸熱されて温度が下がり、シリンダボア２内付近の温度分布が均一になる。この時のシリンダボア２内付近の温度分布を等温線で表すと、図３（Ｂ）で示すように、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に亘ってほぼ均一温度になる。シリンダボア２内付近の温度分布が均一になると、熱膨張による影響を受けないため、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。
【００２４】
以上のようにして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内付近の温度分布を均一な温度分布にして仕上げ加工が行われるため、シリンダボア２の円筒度を高めることができる。
【００２５】
「実施形態２」
実施形態２では、図４に示すように、オイルパン取り付け面側Ｋからシリンダボア２内に冷却媒体９を供給すると共にシリンダーヘッド取り付け面側Ｈからもシリンダボア２内に冷却媒体１１を供給し、シリンダーヘッド取り付け面側Ｈから供給する冷却媒体１１の温度Ｔｈよりもオイルパン取り付け面側Ｋから供給する冷却媒体９の温度Ｔｋを低くする。
【００２６】
中仕上げ加工後のシリンダボア２内付近の温度分布は、図３（Ａ）で示したように、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に亘り温度が高くなっている。この不均一な温度分布に対して、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に亘って均一な温度分布となるように、温度が高いオイルパン取り付け面側Ｋでは低い温度の冷却媒体９を供給し、温度の低いシリンダーヘッド取り付け面側Ｈではオイルパン取り付け面側Ｋに供給した冷却媒体９の温度Ｔｋよりも高い温度Ｔｈの冷却媒体１１をノズル１２から供給する。
【００２７】
実施形態２では、実施形態１とは異なり、オイルパン取り付け面側Ｋだけでなくシリンダーヘッド取り付け面側Ｈにも冷却媒体９を供給するが、図３（Ｂ）で示すようにシリンダボア２内付近の温度分布が均一となるように、各部位に供給する冷却媒体９、１１の温度Ｔｈ、Ｔｋに温度差を持たせるようにする。例えば、シリンダーヘッド取り付け面側Ｈに室温のクーラント又はエアーを供給する場合は、オイルパン取り付け面側Ｋにはこれよりも低い温度のクーラント又はエアーを供給する。要するに、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を切削加工する時に（仕上げ加工時に）、シリンダボア２内付近の温度分布が図３（Ｂ）で示すように均一となるようにシリンダーヘッド取り付け面側Ｈから供給する冷却媒体１１の温度よりもオイルパン取り付け面側Ｋから供給する冷却媒体９の温度を低くするようにする。
【００２８】
このようにしてボーリング加工すれば、熱膨張による影響を受けないため、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り、仕上げ用切れ刃８による切削時の取り代のバラツキを無くすことができる。したがって、実施形態２のボーリング加工方法によれば、シリンダボア２の円筒度を高めることができる。なお、実施形態２では、実施形態１と同様、冷却媒体９の供給は、中仕上げ加工スタート時から仕上げ加工完了時まで供給し続けるものとする。
【００２９】
「実施形態３」
実施形態３では、オイルパン取り付け面側Ｋからシリンダボア２内に冷却媒体９を供給すると共にシリンダーヘッド取り付け面側Ｈからもシリンダボア２内に冷却媒体１１を供給し、シリンダーヘッド取り付け面側Ｈから供給する冷却媒体１１の噴射圧力Ｐｈよりもオイルパン取り付け面側Ｋから供給する冷却媒体９の噴射圧力Ｐｋを高くする。
【００３０】
中仕上げ加工後のシリンダボア２内付近の温度分布は、前述の通り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に亘り温度が高くなっているため、図５に示すように冷却媒体９、１１の噴射圧力をシリンダーヘッド取り付け面側Ｈとオイルパン取り付け面側Ｋで変えることでオイルパン取り付け面側Ｋの熱伝導率をシリンダーヘッド取り付け面側Ｈの熱伝導率よりも高めることにより、均一な温度分布とする。
【００３１】
シリンダーヘッド取り付け面側Ｈから供給する冷却媒体１１の噴射圧力Ｐｈよりもオイルパン取り付け面側Ｋから供給する冷却媒体９の噴射圧力Ｐｋを高くすれば、シリンダーヘッド取り付け面側Ｈの熱伝導率よりもオイルパン取り付け面側Ｋの熱伝導率の方が高くなる。オイルパン取り付け面側Ｋの熱伝導率が高まれば、中仕上げ加工後にオイルパン取り付け面側Ｋに蓄熱された熱を逃がすことができ、シリンダボア２内付近の温度分布を均一なものとすることができる。
【００３２】
このようにしてボーリング加工すれば、熱膨張による影響を受けないため、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り、仕上げ用切れ刃８による切削時の取り代のバラツキを無くすことができる。したがって、実施形態３のボーリング加工方法によれば、シリンダボア２の円筒度を高めることができる。なお、実施形態３では、実施形態１と同様、冷却媒体９の供給は、中仕上げ加工スタート時から仕上げ加工完了時まで供給し続けるものとする。
【００３３】
「実施形態４」
実施形態１〜３では、何れも中仕上げ加工スター時から仕上げ加工完了時までシリンダボア２内に冷却媒体を供給し続けるようにしたが、実施形態４では、中仕上げ加工前にオイルパン取り付け面側Ｋからシリンダボア２内に冷却媒体９を供給する。中仕上げ加工をすると、シリンダボア２内付近の温度分布は図３（Ａ）で示したようにオイルパン取り付け面側Ｋに熱が蓄熱してシリンダーヘッド取り付け面側Ｈに比べて温度が高くなる。そこで、中仕上げ加工終了後のシリンダボア２内付近の温度分布とは逆に、図６に示す如くシリンダーヘッド取り付け面側Ｈがオイルパン取り付け面側Ｋよりも温度が高くなるような全く逆の温度分布にする。
【００３４】
シリンダーヘッド取り付け面側Ｈがオイルパン取り付け面側Ｋよりも温度が高くなる温度分布とするには、中仕上げ加工前に、図６に示すようにシリンダボア２のオイルパン取り付け面側Ｋからシリンダボア２内に冷却媒体９を供給して、オイルパン取り付け面側Ｋの熱を吸熱させて温度をシリンダーヘッド取り付け面側Ｈの温度よりも低くする。このように、中仕上げ加工後のシリンダボア２内付近の温度分布とは逆の温度分布にした状態で、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（中仕上げ加工）することで、中仕上げ加工後のシリンダボア２内付近の温度分布が図３（Ｂ）で示すように均一なものとなる。
【００３５】
そして、シリンダボア２内付近の温度分布が均一な状態で、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を切削加工すれば、仕上げ用切れ刃８による切削時の取り代のバラツキを無くすことができ、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】
【００３６】
本発明は、内燃機関エンジンのシリンダボア内を切削加工するボーリング加工工程に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…シリンダブロック
２…シリンダボア
２ａ…ボア内壁面
３…工具
４…工具本体
７…中仕上げ用切れ刃（切れ刃）
８…仕上げ用切れ刃（切れ刃）
９、１１…冷却媒体
１０…ノズル（冷却媒体を供給する手段）
【図１】
2010201596.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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