(57)【要約】  溶射被膜面の仕上げ加工方法では、円筒状部材の内面上に螺旋状の溝が形成されて粗面化され、粗面化された前記内面に溶射被膜が形成され、切削工具によって前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜が切削されて仕上げ加工が行われる。上記仕上げ加工方法によれば、硬度が不均一な溶射被膜面に対する仕上げ加工を効率よく行える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射被膜面の仕上げ加工方法であって、
円筒状部材の内面上に螺旋状の溝を形成して粗面化し、
粗面化された前記内面に溶射被膜を形成し、
切削工具によって前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項２】
前記溝の形成によって、前記溝に対応する凹部と当該凹部に隣接する凸部とが、前記内面上に螺旋状にそれぞれ形成され、
前記仕上げ加工において、前記凹部の螺旋に沿って第１切削工具で前記溶射被膜を切削するとともに、前記凸部の螺旋に沿って第２切削工具で前記溶射被膜を切削する、請求項１に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項３】
（１）前記溝を形成するための工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、（２）前記溶射被膜を形成するための溶射ガンの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、並びに、（３）前記仕上げ加工のための前記切削工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、の三条件のうち少なくとも二つを互いに一致させる、請求項１又は２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項４】
前記第１切削工具が第１ロータリバイトであり、前記第２切削工具が第２ロータリバイトである、請求項２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項５】
前記仕上げ加工において、前記第１ロータリーバイトによる切削面を第１チップバイトでさらに切削すると共に、前記第２ロータリーバイトによる切削面を第２チップバイトでさらに切削する、請求項４に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項６】
（１）前記溝を形成するための工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、（２）前記溶射被膜を形成するための溶射ガンの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、並びに、（３）前記仕上げ加工のための前記第１及び第２ロータリバイトの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、の三条件のうち少なくとも二つを互いに一致させる、請求項４又は５に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項７】
螺旋状の溝が形成されて粗面化された円筒状部材の内面上に形成された溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工用工具であって、
前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する切削工具と、
前記切削工具が固定された、回転しつつ回転軸方向に直動可能な工具支持具とを備えている、溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項８】
前記切削工具が、前記溝に対応する凹部の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する第１切削工具と、前記凹部に隣接する凸部の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する第２切削工具とを有している、請求項７に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項９】
前記第１切削工具と前記第２切削工具とが、前記回転軸に対して１８０度隔てられた位置で、前記工具本体にそれぞれ固定されている、請求項８に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１０】
前記第１切削工具が、ｃＢＮ粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具であり、前記第２切削工具が、ｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上含むＣＢＮ工具である、請求項７〜９のいずれか一項に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１１】
前記第１切削工具が第１ロータリバイトであり、前記第２切削工具が第２ロータリバイトである、請求項８に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１２】
前記第１ロータリーバイトと前記第２ロータリーバイトとが、前記回転軸に対して１８０度隔てた位置で、前記工具本体にそれぞれ固定されている、請求項１１に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１３】
前記第１ロータリーバイトによる切削面をさらに切削する第１チップバイトと、前記第２ロータリーバイトによる切削面をさらに切削する第２チップバイトとをさらに備えている、請求項１１又は１２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１４】
前記第１チップバイトが、前記第１ロータリーバイトに対して、前記回転軸の方向に沿って前記溝の螺旋ピッチ分隔てられた位置で、前記工具本体に取り付けられており、かつ、
前記第２チップバイトが、前記第２ロータリーバイトに対して、前記回転軸の方向に沿って前記溝の螺旋ピッチ分隔てられた位置で、前記工具本体に取り付けられている、請求項１３に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１５】
前記第１ロータリーバイトが、ｃＢＮ粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具であり、前記第２ロータリーバイトが、ｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上含むＣＢＮ工具である、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状部材[cylindrical hollow member]の粗面化された内面[roughened inner surface]上に形成された溶射被膜に対して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工のための方法[a method for a finishing work of a spray-coated surface]、及び、そのための工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックのシリンダボア内面に、溶融金属材料を噴射させて溶射被膜を形成する技術が知られている。溶射被膜を形成する前にシリンダボア内面を粗面化することで、シリンダボア内面への溶射被膜の密着力を高めることができる。【０００３】
下記特許文献１はシリンダボア内面の粗面化加工[surface roughening work]を開示している。当該粗面化加工では、切削工具[cutting tool]を用いて内面に螺旋状の溝[helical groove]が形成される。このような切削工具を用いた粗面化加工によれば、ショットブラストなどの粗面化加工よりも、溶射被膜の密着力を高めることができる。そして、溶射被膜面に対する仕上げ加工としてホーニング加工が実施されることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００７−２１１３０７号公報
【発明の概要】
【０００５】
螺旋状の溝が形成された粗面には、内ネジ[inner screw thread]におけるネジ溝[root]に対応する凹部[depressed portion]とネジ山[crest]に対応する凸部[protruded portion]とが形成される。また、一般的に、溶射被膜は、溶融金属を溶射ガンのノズルから噴射させることで形成される。この際、溶射ガンが回転されつつ軸方向に移動されながら、ノズルから溶融金属が粗面へと噴射される。
【０００６】
特に、溶融金属を凸部に噴射する際には周囲の空気が巻き込まれやすい。巻き込まれた空気によって（鉄系金属材料からなる）溶融金属が酸化し、その結果、凸部上の溶射被膜は、凹部上の溶射被膜より高い硬度を有する傾向がある。即ち、溶射被膜には、凸部上の高硬度部と、凹部上の低硬度部とが混在ししている。高硬度部と低硬度部とは、それぞれ螺旋状に形成される。しかし、高硬度部と低硬度部とが混在する溶射被膜に対して仕上げ加工（ホーニング加工）を単純に行うと加工効率が悪い。
【０００７】
本発明の目的は、硬度が不均一な溶射被膜面に対する仕上げ加工を効率よく行える、溶射被膜面の仕上げ加工方法、及び、加工用工具を提供することにある。
【０００８】
本発明の第１の特徴は、溶射被膜面の仕上げ加工方法であって、円筒状部材の内面上に螺旋状の溝を形成して粗面化し、粗面化された前記内面に溶射被膜を形成し、切削工具によって前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工方法を提供する。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、螺旋状の溝が形成されて粗面化された円筒状部材の内面上に形成された溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工用工具であって、前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する切削工具と、前記切削工具が取り付けられた、回転しつつ回転軸方向に直動可能な工具支持具とを備えている、溶射被膜面の仕上げ加工用工具を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、仕上げ加工用工具の第１実施形態を用いてシリンダボア内面の溶射被膜を切削する状態を示す側面図である。
【図２】図２（ａ）は、溶射被膜形成前の粗面化されたシリンダボア内面を示す断面図であり、図２（ｂ）は、粗面化されたシリンダボア内面に溶射被膜を形成している状態を示す断面図である。
【図３】図３は、シリンダボア内面を粗面化している状態を示す断面図である。
【図４】図４は、仕上げ加工用工具の第２実施形態を用いてシリンダボア内面の溶射被膜を切削する状態を示す側面図である。
【図５】図５は、図４に示される工具のロータリーバイトを示す斜視図である。
【図６】図６は、仕上げ加工用工具の第３実施形態を用いてシリンダボア内面の溶射被膜を切削する状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ実施形態を説明する。図１は、溶射被膜面の加工用工具（仕上げ加工方法）の第１実施形態を示している。
【００１２】
図１に示されるように、本実施形態の加工工具[work tool]で加工される、内燃機関のシリンダブロック（円筒状部材）１は、アルミニウム合金製であり、一つ又は複数のシリンダボア３を備えている（図１には一つのシリンダボア３のみが示されている）。シリンダボア３のシリンダボア内面３ａには、鉄系金属材料からなる溶射被膜５が形成されている。加工工具は、回転しつつ回転軸方向に直動可能なボーリングバー[boring bar]（工具支持具[tool support member]）７と、ボーリングバー７に取り付けられた第１切削工具[first cutting tool]９及び第２切削工具[second cutting tool]１１とを備えている。
【００１３】
本実施形態の切削工具９及び１１は、チップバイト[tip tool bits]であり、ボーリングバー７の先端に固定されている。上述したように、溶射被膜５は高硬度部と低硬度部とを有しており、仕上げ加工では、第１切削工具９は低硬度部を切削し、第２切削工具１１は高硬度部を切削する。第１切削工具（チップバイト）９の先端には切刃[rake edge]９ａが設けられ、第２切削工具（チップバイト）１１の先端には切刃１１ａが設けられている。
【００１４】
溶射被膜５が形成される前のシリンダボア内面３ａは、図２（ａ）に示されるように、螺旋状の溝１２が形成されて粗面化されている。粗面化加工では、ボーリングバー（図示せず）に取り付けられた切削工具（図３の切削工具１７参照）によってシリンダボア内面３ａが削られ、シリンダボア内面３ａが粗面化される。この際、螺旋状の溝１２によって、凹部１３と当該凹部１３に隣接する凸部１５とが形成される。図３に示されるような粗面化加工用の切削工具１７を用いることで、凸部１５の頂部が削り潰されて[]破断面[fractural face]１９が形成される。破断面１９によって、溶射被膜５の密着力が向上する。
【００１５】
切削工具１７は、本願出願人による日本国特許出願の公開公報特開２００６−１５９３８９号（国際公開公報ＷＯ２００６／０６１６９５Ａ１）に記載された切削工具と同じ物である。切削工具１７の先端の切刃１７ａによって凹部１３が形成される。また、切刃１７ａ近傍に形成された傾斜面１７ｂには、突起１７ｃが形成されている。切刃１７ａが凹部１３を形成するのと同時（直後）に、傾斜面１７ｂが凸部１５の頂部を削り潰して破断面１９を形成する。
【００１６】
凹部１３及び凸部１５（破断面１９）によって構成された粗面に、図２（ｂ）に示される溶射ガン２１から溶融金属を噴射して、溶射被膜５が形成される。この際、溶射ガン２１は、シリンダボア３の軸線を中心として回転されつつ軸線の方向に移動されながら、ノズル２３から溶射金属の溶滴２５がシリンダボア内面３ａへと噴射される。噴射された溶滴２５はシリンダボア内面３ａに付着し、溶射被膜５が形成される。
【００１７】
特に、溶滴２５を凸部１５に噴射する際には周囲の空気が巻き込まれやすい。巻き込まれた空気によって溶射金属が酸化し、その結果、凸部１５（破断面１９）上の溶射被膜５は、凹部１３上の溶射被膜５より高い硬度を有する。即ち、溶射被膜５には、凸部１５上の高硬度部２７と、凹部１３上の低硬度部２９とが混在している（図２（ｂ）参照）。高硬度部と低硬度部とは、それぞれ螺旋状に形成される（即ち、溶射被膜５の硬度は、不均一である）。高硬度部２７の硬さは、例えばＨｖ＝７００程度となり、低硬度部２９の硬さは、例えばＨｖ＝３５０程度となる。
【００１８】
このようにして形成された溶射被膜５に対して、図１に示されるボーリングバー７を用いて仕上げ加工が行われる。ボーリングバー７の先端には、低硬度用の第１切削工具９と、高硬度用の第２切削工具１１とが取り付けられている。第１切削工具９と第２切削工具１１とは、ボーリングバー７の回転軸に対して１８０度隔てられた位置で、ボーリングバー７に固定されている。
【００１９】
低硬度用の第１切削工具９は、ｃＢＮ（cubic boron nitride）粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具である。ｃＢＮ粒子の含有率が４０％未満であると、低硬度部２９の切削時に第１切削工具９の磨耗が促進されてしまい、９０％以上であると、低硬度部２９を構成する成分が第１切削工具９に凝着してしまう。一方、高硬度用の第２切削工具１１は、ｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上含むＣＢＮ工具である。ｃＢＮ粒子の含有率が８５％未満であると、高硬度部２７の切削時に第２切削工具１１の磨耗が促進されてしまう。
【００２０】
ボーリングバー７を回転させつつ軸方向に移動させることで、溶射被膜５の表面が切削される。このとき、第１切削工具９は低硬度部２９を切削し、第２切削工具１１は高硬度部２７を切削するように、ボーリングバー７（即ち、第１切削工具９及び第２切削工具１１）の回転数及び送り量が調整される。この回転数及び送り量は、粗面化加工時の切削工具１７（図３参照）の回転数及び送り量に一致されており、例えば、回転数が３０００ｒｐｍで、送り量が０．２５ｍｍ／ｒｅｖである。また、ボーリングバー７（即ち、第１切削工具９及び第２切削工具１１）の回転方向も、粗面化加工時の切削工具１７の回転方向と一致されている。
【００２１】
上述した仕上げ加工では、第１切削工具９は、低硬度部２９の螺旋に沿って確実に移動され、低硬度部２９を正確に切削できる。同様に、第２切削工具１１は、高硬度部２７の螺旋に沿って確実に移動され、高硬度部２７を正確に切削加工できる。即ち、第１切削工具９は、硬度が均一な低硬度部２９を連続的に切削するので、加工効率が向上し、かつ、その磨耗も抑制され得る。同様に、第２切削工具１１は、硬度が均一な高硬度部２７を連続的に切削するので、加工効率が向上し、かつ、その磨耗も抑制され得る。なお、上述した仕上げ加工の後に、最終仕上げ加工としてホーニング加工が実施される。
【００２２】
なお、本実施形態では、第１切削工具９と第２切削工具１１とが、ボーリングバー７の回転軸に対して１８０度隔てられた位置で、ボーリングバー７に固定されている。切削抵抗が均衡するので、第１切削工具９と第２切削工具１１とが１８０度隔てられて配置されるのが好ましい。しかし、第１切削工具９と第２切削工具１１とは、回転軸方向（図１中で上下方向）に沿って配置されてもよい。この場合、第１切削工具９と第２切削工具１１との回転軸方向に沿った間隔は、図２（ａ）に示される凹部１３と凸部１５との間隔（＝図２（ｂ）に示される低硬度部２９と高硬度部２７との間隔）に一致される。即ち、第１切削工具９と第２切削工具１１との回転軸方向に沿った間隔は、螺旋状の溝１２のピッチの半分に一致される。
【００２３】
本実施形態によれば、仕上げ加工では、内部の粗面の螺旋に沿って溶射被膜５が切削され、この際、第１切削工具９によって螺旋状の凹部１３上に形成される低硬度部２９を連続して切削し、第２切削工具１１によって螺旋状の凸部１５上に形成される高硬度部２７を連続して切削して、仕上げ加工を効率よく行うことができる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、第１切削工具９によって、硬度が均一な低硬度部２９が連続的に切削され、かつ、第２切削工具１１によって、硬度が均一な高硬度部２７が連続的に切削される。このため、硬度の異なる切削対象（低硬度部２９及び高硬度部２７）に合わせた強度や剛性（硬度）を有する切削工具（第１切削工具９及び第２切削工具１１）でそれぞれ切削対象を確実に切削でき、加工効率化が向上する。さらに、切削工具の磨耗が抑制されるので、切削工具の寿命を延ばすことができる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、第１切削工具９と第２切削工具１１とが１８０度隔てて配置されるので、第１切削工具９によって低硬度部２９を正確に切削できるとともに、第２切削工具１１によって高硬度部２７を正確に切削できる。さらに、シリンダボア内面３ａ切削時の抵抗力が均衡するので、ボーリングバー７の回転が安定する。
【００２６】
また、本実施形態によれば、第１切削工具９がｃＢＮ粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具であり、第２切削工具１１がｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上を含むＣＢＮ工具であるので、硬度の異なる切削対象（低硬度部２９及び高硬度部２７）に合わせた強度や剛性（硬度）を有する切削工具（第１切削工具９及び第２切削工具１１）でそれぞれ切削対象を確実に切削でき、加工効率化が向上する。さらに、切削工具の磨耗が抑制されるので、切削工具の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、（１）前記溝を形成するための工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、（２）前記溶射被膜を形成するための溶射ガンの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、並びに、（３）前記仕上げ加工のための前記第１及び第２ロータリバイトの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、の三条件のうち少なくとも二つを互いに一致される。この結果、低硬度部２９及び高硬度部２７が凹部１３及び凸部１５の螺旋に正確に一致して形成され、かつ、第１切削工具９及び第２切削工具１１によって低硬度部２９及び高硬度部２７が正確に切削される。
【００２８】
なお、本実施形態では、第１切削工具９と第２切削工具１１とがボーリングバー７に固定された。このようにすれば、低硬度部２９と高硬度部２７とを同時に切削できるので加工効率上好ましい。しかし、第１切削工具９のみが取り付けられたボーリングバーを用いて低硬度部２９のみを連続して切削した後、第２切削工具１１のみが取り付けられたボーリングバーを用いて高硬度部２７を連続して切削してもよい。あるいは、第２切削工具１１のみが取り付けられたボーリングバーを用いて高硬度部２７のみを連続して切削した後、第１切削工具９のみが取り付けられたボーリングバーを用いて低硬度部２９を連続して切削してもよい。
【００２９】
なお、本実施形態では、シリンダボア内面３ａの粗面は、螺旋状の凹部１３及び凸部１５（破断面１９）とで構成されたが、このような形態には限定されない。例えば、シリンダボア内面３ａの粗面は、破断面１９が形成されない単なる内ネジのような螺旋状の溝として形成されても良い。即ち、シリンダボア内面３ａの粗面が、螺旋を有して形成されればよい。
【００３０】
図４は、溶射被膜面の加工用工具（仕上げ加工方法）の第２実施形態を示している。以下、上述した第１実施形態と同一又は同等の構成要素には、同一の符号を付してそれらの詳しい説明を省略する。本実施形態では、第１実施形態おける第１切削工具９に代えて第１切削工具９０が設けられ、第１実施形態おける第２切削工具１１に代えて第２切削工具１１０が設けられている。
【００３１】
図４に示されるように、本実施形態の第１切削工具９０は、第１ロータリーバイト[rotatable tool bit]９０であり、第２切削工具１１０は、第２ロータリーバイト１１０である。第１ロータリーバイト９０及び第２ロータリーバイト１１０は、１８０度隔てられて、ボーリングバー７の先端に取り付けられている。第１ロータリーバイト９０（第２ロータリーバイト１１０）は、図５に示されるように、工具本体[tool body]３１に設けられた取付座[mount base]３３に回転可能に取り付けられた、回転軸Ｏを中心に回転するスローアウェイタイプの丸チップ[throw-away type circular insert]である。工具本体３１は、ボーリングバー７に着脱可能に取り付けられるが、図１では図示が省略されている。
【００３２】
第１ロータリーバイト９０（第２ロータリーバイト１１０）のすくい面[rake surface]９ａ（１１ａ）は、ボーリングバー７の回転軸に対して傾斜するすくい角[rake angle]を有している。切削時には、すくい面９ａ（１１ａ）の周縁の環状の切刃９ｂ（１１ｂ）に、切削抵抗の主分力に対する分力が生じる。そして、この分力が周縁の接線方向に作用して丸チップが回転し、環状の切刃９ｂ（１１ｂ）の全周で切削が行われる。なお、第１ロータリーバイト９０の材質は、第１実施形態の第１切削工具９の上述した材質と同一である。第２ロータリーバイト１１０の材質も、第１実施形態の第２切削工具１１の上述した材質と同一である。また、上述した（１）〜（３）の三つの加工条件に関しても、第１実施形態と同様に制御される。
【００３３】
第１実施形態によって得られた上述した効果は、本実施形態によっても同様に全て得られる。さらに、本実施形態によれば、第１ロータリーバイト９０によって低硬度部２９が切削され、第２ロータリーバイト１１０によって高硬度部２７が切削される。このため、仕上げ加工時には環状の切刃９ｂ，１１ｂの全周が使用されるので、より一層、磨耗が抑制されるので、切削工具の寿命をさらに延ばすことができる。この結果、加工コストを削減することもできる。
【００３４】
なお、第２実施形態においても、第１ロータリーバイト９０のみが取り付けられたボーリングバーを用いて低硬度部２９のみを連続して切削した後、第２ロータリーバイト１１０のみが取り付けられたボーリングバーを用いて高硬度部２７を連続して切削してもよい。あるいは、第２ロータリーバイト１１０のみが取り付けられたボーリングバーを用いて高硬度部２７のみを連続して切削した後、第１ロータリーバイト９０のみが取り付けられたボーリングバーを用いて低硬度部２９を連続して切削してもよい。
【００３５】
図６は、溶射被膜面の加工用工具（仕上げ加工方法）の第３実施形態を示している。以下、上述した第１及び第２実施形態と同一又は同等の構成要素には、同一の符号を付してそれらの詳しい説明を省略する。本実施形態では、図６に示されるように、第２実施形態の加工用工具に対して、仕上げ用の第１チップバイト３５及び第２チップバイト３７が、ボーリングバー７に固定されている。第１チップバイト３５及び第２チップバイト３７は、１８０度隔てられて、ボーリングバー７に固定されている。
【００３６】
第１チップバイト３５は、第１実施形態の第１切削工具９と同じ材質で構成されている。ボーリングバー７の回転軸に沿った、第１チップバイト３５と第１ロータリーバイト９０との間隔は、凹部１３（低硬度部２９）のピッチに一致されている。ただし、第１チップバイト３５は、第１ロータリーバイト９０に対して、工具送り方向の後方側[following side]に配置されている。同様に、第２チップバイト３７は、第１実施形態の第２切削工具１１と同じ材質で構成されている。ボーリングバー７の回転軸に沿った、第２チップバイト３７と第２ロータリーバイト１１０との間隔は、凸部１５（高硬度部２７）のピッチに一致されている。ただし、第２チップバイト３７は、第２ロータリーバイト１１０に対して、工具送り方向の後方側[following side]に配置されている。なお、工具送り方向の後方側であれば、ボーリングバー７の回転軸の方向から見て、第１チップバイト３５と第１ロータリーバイト９０との位置が一致しなくても良い。同様に、回転軸の方向から見て、第２チップバイト３７と第２ロータリーバイト１１０との位置が一致しなくても良い。
【００３７】
仕上げ加工では、第１ロータリーバイト９０によって低硬度部２９が連続して切削され、第２ロータリバイト１１０によって高硬度部２７が連続して切削される。第１ロータリーバイト９０によって切削された低硬度部２９は、第１チップバイト３５によってさらに精密に切削され、第２ロータリーバイト１１０によって切削された高硬度部２７も第２チップバイト３７によってさらに精密に切削される。
【００３８】
上述したように、低硬度部２９は、第１ロータリーバイト９０で切削された後に第１チップバイト３５によって切削され、高硬度部２７は、第２ロータリーバイト１１０で切削された後に第２チップバイト３７によって切削される。通常、ロータリーバイトによる切削面は、チップバイトによる切削面よりも粗くなる。しかし、本実施形態での仕上げ加工後のシリンダボア内面３ａは、最後に第１チップバイト３５及び第２チップバイト３７によって切削されるので、より平滑になる。この結果、仕上げ加工後のホーニング加工（最終仕上げ加工）の加工時間を短縮できる。
【００３９】
第１実施形態及び第２実施形態によって得られた上述した効果は、本実施形態によっても同様に全て得られる。さらに、本実施形態によれば、ボーリングバー７の回転軸に沿った、第１チップバイト３５と第１ロータリーバイト９０との間隔は、凹部１３（低硬度部２９）のピッチに一致されている。従って、第１ロータリーバイト９０によって切削された低硬度部２９が、第１チップバイト３５によってさらに平滑化される。同様に、第２チップバイト３７と第２ロータリーバイト１１０との間隔は、凸部１５（高硬度部２７）のピッチに一致されている。従って、第２ロータリーバイト１１０によって切削された高硬度部２７が、第２チップバイト３７によってさらに平滑化される。
【００４０】
なお、第３実施形態においても、第１ロータリーバイト９０及び第１チップバイト３５のみが取り付けられたボーリングバーを用いて低硬度部２９のみを連続して切削した後、第２ロータリーバイト１１０及び第２チップバイト３７のみが取り付けられたボーリングバーを用いて高硬度部２７を連続して切削してもよい。あるいは、第２ロータリーバイト１１０及び第２チップバイト３７のみが取り付けられたボーリングバーを用いて高硬度部２７のみを連続して切削した後、第１ロータリーバイト９０第１チップバイト３５のみが取り付けられたボーリングバーを用いて低硬度部２９を連続して切削してもよい。
【００４１】
日本国特許出願第２０１２−４９０６９号（２０１２年３月６日出願）及び日本国特許出願第２０１２−４９０６８号（２０１２年３月６日出願）の全ての内容は、ここに参照されることで本明細書に援用される。本発明の実施形態を参照することで上述のように本発明が説明されたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲に照らして決定される。
【図１】
2013133118.tif 000003
【図２】
2013133118.tif 000004
【図３】
2013133118.tif 000005
【図４】
2013133118.tif 000006
【図５】
2013133118.tif 000007
【図６】
2013133118.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射被膜面の仕上げ加工方法であって、
円筒状部材の内面上に螺旋状の溝を形成して粗面化し、
粗面化された前記内面に溶射被膜を形成し、
切削工具によって前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項２】
前記溝の形成によって、前記溝に対応する凹部と当該凹部に隣接する凸部とが、前記内面上に螺旋状にそれぞれ形成され、
前記仕上げ加工において、前記凹部の螺旋に沿って第１切削工具で前記溶射被膜を切削するとともに、前記凸部の螺旋に沿って第２切削工具で前記溶射被膜を切削する、請求項１に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項３】
（１）前記溝を形成するための工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、（２）前記溶射被膜を形成するための溶射ガンの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、並びに、（３）前記仕上げ加工のための前記切削工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、の三条件のうち少なくとも二つを互いに一致させる、請求項１又は２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項４】
前記第１切削工具が第１ロータリバイトであり、前記第２切削工具が第２ロータリバイトである、請求項２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項５】
前記仕上げ加工において、前記第１ロータリーバイトによる切削面を第１チップバイトでさらに切削すると共に、前記第２ロータリーバイトによる切削面を第２チップバイトでさらに切削する、請求項４に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項６】
（１）前記溝を形成するための工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、（２）前記溶射被膜を形成するための溶射ガンの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、並びに、（３）前記仕上げ加工のための前記第１及び第２ロータリバイトの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、の三条件のうち少なくとも二つを互いに一致させる、請求項４又は５に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項７】
螺旋状の溝が形成されて粗面化された円筒状部材の内面上に形成された溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工用工具であって、
前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する切削工具と、
前記切削工具が固定された、回転しつつ回転軸方向に直動可能な工具支持具とを備えており、
前記切削工具が、前記溝に対応する凹部の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する第１切削工具と、前記凹部に隣接する凸部の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する第２切削工具とを有している、溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記第１切削工具と前記第２切削工具とが、前記回転軸に対して１８０度隔てられた位置で、前記工具本体にそれぞれ固定されている、請求項７に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１０】
前記第１切削工具が、ｃＢＮ粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具であり、前記第２切削工具が、ｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上含むＣＢＮ工具である、請求項７又は９に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１１】
前記第１切削工具が第１ロータリバイトであり、前記第２切削工具が第２ロータリバイトである、請求項７に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１２】
前記第１ロータリーバイトと前記第２ロータリーバイトとが、前記回転軸に対して１８０度隔てた位置で、前記工具本体にそれぞれ固定されている、請求項１１に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１３】
前記第１ロータリーバイトによる切削面をさらに切削する第１チップバイトと、前記第２ロータリーバイトによる切削面をさらに切削する第２チップバイトとをさらに備えている、請求項１１又は１２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１４】
前記第１チップバイトが、前記第１ロータリーバイトに対して、前記回転軸の方向に沿って前記溝の螺旋ピッチ分隔てられた位置で、前記工具本体に取り付けられており、かつ、
前記第２チップバイトが、前記第２ロータリーバイトに対して、前記回転軸の方向に沿って前記溝の螺旋ピッチ分隔てられた位置で、前記工具本体に取り付けられている、請求項１３に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１５】
前記第１ロータリーバイトが、ｃＢＮ粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具であり、前記第２ロータリーバイトが、ｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上含むＣＢＮ工具である、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月23日(2014.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射被膜面の仕上げ加工方法であって、
円筒状部材の内面上に螺旋状の溝を形成して粗面化し、
粗面化された前記内面に溶射被膜を形成し、
切削工具によって前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、ことを特徴とする溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項２】
前記溝の形成によって、前記溝に対応する凹部と当該凹部に隣接する凸部とが、前記内面上に螺旋状にそれぞれ形成され、
前記仕上げ加工において、前記凹部の螺旋に沿って第１切削工具で前記溶射被膜を切削するとともに、前記凸部の螺旋に沿って第２切削工具で前記溶射被膜を切削する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項３】
（１）前記溝を形成するための工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、（２）前記溶射被膜を形成するための溶射ガンの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、並びに、（３）前記仕上げ加工のための前記切削工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、の三条件のうち少なくとも二つを互いに一致させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項４】
前記第１切削工具が第１ロータリバイトであり、前記第２切削工具が第２ロータリバイトである、ことを特徴とする請求項２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項５】
前記仕上げ加工において、前記第１ロータリーバイトによる切削面を第１チップバイトでさらに切削すると共に、前記第２ロータリーバイトによる切削面を第２チップバイトでさらに切削する、ことを特徴とする請求項４に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項６】
（１）前記溝を形成するための工具の回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、（２）前記溶射被膜を形成するための溶射ガンの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、並びに、（３）前記仕上げ加工のための前記第１及び第２ロータリバイトの回転数、回転方向、及び、軸方向送り量、の三条件のうち少なくとも二つを互いに一致させる、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の溶射被膜面の仕上げ加工方法。
【請求項７】
螺旋状の溝が形成されて粗面化された円筒状部材の内面上に形成された溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、溶射被膜面の仕上げ加工用工具であって、
前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する切削工具と、
前記切削工具が固定された、回転しつつ回転軸方向に直動可能な工具支持具とを備えており、
前記切削工具が、前記溝に対応する凹部の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する第１切削工具と、前記凹部に隣接する凸部の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する第２切削工具とを有している、ことを特徴とする溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項８】
前記第１切削工具と前記第２切削工具とが、前記回転軸に対して１８０度隔てられた位置で、前記工具本体にそれぞれ固定されている、ことを特徴とする請求項７に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項９】
前記第１切削工具が、ｃＢＮ粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具であり、前記第２切削工具が、ｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上含むＣＢＮ工具である、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１０】
前記第１切削工具が第１ロータリバイトであり、前記第２切削工具が第２ロータリバイトである、ことを特徴とする請求項７に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１１】
前記第１ロータリーバイトと前記第２ロータリーバイトとが、前記回転軸に対して１８０度隔てた位置で、前記工具本体にそれぞれ固定されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１２】
前記第１ロータリーバイトによる切削面をさらに切削する第１チップバイトと、前記第２ロータリーバイトによる切削面をさらに切削する第２チップバイトとをさらに備えている、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１３】
前記第１チップバイトが、前記第１ロータリーバイトに対して、前記回転軸の方向に沿って前記溝の螺旋ピッチ分隔てられた位置で、前記工具本体に取り付けられており、かつ、
前記第２チップバイトが、前記第２ロータリーバイトに対して、前記回転軸の方向に沿って前記溝の螺旋ピッチ分隔てられた位置で、前記工具本体に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１２に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【請求項１４】
前記第１ロータリーバイトが、ｃＢＮ粒子を体積比で４０％以上９０％未満含むＣＢＮ工具であり、前記第２ロータリーバイトが、ｃＢＮ粒子を体積比で８５％以上含むＣＢＮ工具である、ことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の溶射被膜面の仕上げ加工用工具。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の溶射被膜面の仕上げ加工方法は、円筒状部材の内面上に螺旋状の溝を形成して粗面化し、粗面化された前記内面に溶射被膜を形成し、切削工具によって前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削して仕上げ加工を行う、ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の溶射被膜面の仕上げ加工用工具は、螺旋状の溝が形成されて粗面化された円筒状部材の内面上に形成された溶射被膜を切削して仕上げ加工を行うものであって、前記溝の螺旋に沿って前記溶射被膜を切削する切削工具と、前記切削工具が取り付けられた、回転しつつ回転軸方向に直動可能な工具支持具とを備えている、ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
溶射被膜５が形成される前のシリンダボア内面３ａは、図２（ａ）に示されるように、螺旋状の溝１２が形成されて粗面化されている。粗面化加工では、ボーリングバー（図示せず）に取り付けられた切削工具（図３の切削工具１７参照）によってシリンダボア内面３ａが削られ、シリンダボア内面３ａが粗面化される。この際、螺旋状の溝１２によって、凹部１３と当該凹部１３に隣接する凸部１５とが形成される。図３に示されるような粗面化加工用の切削工具１７を用いることで、凸部１５の頂部が削り潰されて破断面[fractural face]１９が形成される。破断面１９によって、溶射被膜５の密着力が向上する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
凹部１３及び凸部１５（破断面１９）によって構成された粗面に、図２（ｂ）に示される溶射ガン２１から溶融金属を噴射して、溶射被膜５が形成される。この際、溶射ガン２１は、シリンダボア３の軸線を中心として回転されつつ軸線の方向に移動されながら、ノズル２３から溶射金属の溶滴２５をシリンダボア内面３ａへと噴射する。噴射された溶滴２５はシリンダボア内面３ａに付着し、溶射被膜５が形成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
特に、溶滴２５を凸部１５に噴射する際には周囲の空気が巻き込まれやすい。巻き込まれた空気によって溶射金属が酸化し、その結果、凸部１５（破断面１９）上の溶射被膜５は、凹部１３上の溶射被膜５より高い硬度を有する。即ち、溶射被膜５には、凸部１５上の高硬度部２７と、凹部１３上の低硬度部２９とが混在している（図２（ｂ）参照）。高硬度部２７と低硬度部２９とは、それぞれ螺旋状に形成される（即ち、溶射被膜５の硬度は、不均一である）。高硬度部２７の硬さは、例えばＨｖ＝７００程度となり、低硬度部２９の硬さは、例えばＨｖ＝３５０程度となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図４に示されるように、本実施形態の第１切削工具９０は、第１ロータリーバイト[rotatable tool bit]９０であり、第２切削工具１１０は、第２ロータリーバイト１１０である。第１ロータリーバイト９０及び第２ロータリーバイト１１０は、１８０度隔てられて、ボーリングバー７の先端に取り付けられている。第１ロータリーバイト９０（第２ロータリーバイト１１０）は、図５に示されるように、工具本体[tool body]３１に設けられた取付座[mount base]３３に回転可能に取り付けられた、回転軸Ｏを中心に回転するスローアウェイタイプの丸チップ[throw-away type circular insert]である。工具本体３１は、ボーリングバー７に着脱可能に取り付けられるが、図４では図示が省略されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
第１ロータリーバイト９０（第２ロータリーバイト１１０）のすくい面[rake surface]９０ａ（１１０ａ）は、ボーリングバー７の回転軸に対して傾斜するすくい角[rake angle]を有している。切削時には、すくい面９０ａ（１１０ａ）の周縁の環状の切刃９０ｂ（１１０ｂ）に、切削抵抗の主分力に対する分力が生じる。そして、この分力が周縁の接線方向に作用して丸チップが回転し、環状の切刃９０ｂ（１１０ｂ）の全周で切削が行われる。なお、第１ロータリーバイト９０の材質は、第１実施形態の第１切削工具９の上述した材質と同一である。第２ロータリーバイト１１０の材質も、第１実施形態の第２切削工具１１の上述した材質と同一である。また、上述した（１）〜（３）の三つの加工条件に関しても、第１実施形態と同様に制御される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
第１実施形態によって得られた上述した効果は、本実施形態によっても同様に全て得られる。さらに、本実施形態によれば、第１ロータリーバイト９０によって低硬度部２９が切削され、第２ロータリーバイト１１０によって高硬度部２７が切削される。このため、仕上げ加工時には環状の切刃９０ｂ，１１０ｂの全周が使用されるので、より一層、磨耗が抑制されるので、切削工具の寿命をさらに延ばすことができる。この結果、加工コストを削減することもできる。
【国際調査報告】
2013133118.tif 000009
2013133118.tif 000010