(57)【要約】【課題】ドリルの折損を防止するとともに、高加工精度で加工することのでき、作業効率の良い段付き深孔加工方法を提供すること。【解決手段】被加工物Ｗに対して複数段の段部を有する段付き深孔Ｈを加工する段付き深孔加工方法において、外径の異なるドリルによる複数段階の穿孔工程によって加工が施され、前段階の穿孔工程によって形成された孔をガイドブッシュとして、該孔より径の小さい孔を加工する。また、第１段階の穿孔工程でガイドブッシュとなる孔Ｈ１を形成するとともに、孔Ｈ１の開口部に面取り部Ｃを形成する面取り加工を施すことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対して複数段の段部を有する段付き深孔を加工する段付き深孔加工方法において、
外径の異なるドリルによる複数段階の穿孔工程によって加工が施され、前段階の穿孔工程によって形成された孔をガイドブッシュとして、該孔より径の小さい孔を加工することを特徴とする段付き深孔加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の段付き深孔加工方法であって、
第１段階の穿孔工程でガイドブッシュとなる孔を形成するとともに、該孔の開口部に面取り加工を施すことを特徴とする段付き深孔加工方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の段付き深孔加工方法であって、
前記被加工物がディーゼルエンジンのシリンダーヘッドであり、前記段付き深孔がグロープラグを取り付けるプラグ取付孔であることを特徴とする段付き深孔加工方法。
【請求項４】
被加工物に対して複数段の段部を有する段付き深孔を加工する段付きドリルにおいて、
最小径のドリル部の外径が全長に対して１．５〜３．０％に設定され、軸線に沿って形成されている油孔のピッチ円直径が前記外径に対して４０〜６０％に設定されているとともに、外周部ボディクリアランス量が前記外径に対して０．５〜３．０％に設定されていることを特徴とする段付きドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被加工物に対して複数段の段部を有する段付き深孔を加工する加工方法に関し、とくに長尺かつ細径の深孔を加工する加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンのシリンダーヘッドなどの被加工物に段付き深孔を加工する場合、加工すべき孔形状に一致する段付き形状に形成された段付きドリルを用いて、一回のストロークまたは複数回のストロークを有する一工程の加工で段付き深孔が加工されており、同様に形成された段付きリーマによって仕上げ加工が施されていた。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６１−５５２６号公報（第１、５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような段付きドリルを用いた一度の加工による深孔加工方法では、加工される孔深さが深くなると段付きドリルの全長を長く形成しなければならず、加工工程において段付きドリルが振動してしまうという問題があった。この振動によって、段付きドリルが折損してしまう可能性が大きくなるととともに、段付きドリルの直進性が低下することによって加工精度が低下するという問題があった。そして、段付きドリルが折損してしまった場合には、被加工物の中に残った段付きドリルの破片を除去する作業が必要となり、全体としての作業効率が低下していた。とくに、加工深さが深くなった段階において、折損が生じやすい傾向があった。また、最近の直噴射型のディーゼルエンジンにおいて、グロープラグはシリンダーヘッドの壁面を通って主燃焼室に臨むため、グロープラグの長尺化および細径化が図られていることに伴い、プラグ取付孔も長尺化および細径化が図られており、段付きドリルが折損しやすくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、ドリルの折損を防止するとともに、高加工精度で加工することのでき、作業効率の良い段付き深孔加工方法及び段付きドリルを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る段付き深孔加工方法は、被加工物に対して複数段の段部を有する段付き深孔を加工する段付き深孔加工方法において、外径の異なるドリルによる複数段階の穿孔工程によって加工が施され、前段階の穿孔工程によって形成された孔をガイドブッシュとして、該孔より径の小さい孔を加工することを特徴とする。
【０００７】
この発明の段付き深孔加工方法において、外径の異なるドリルによる複数段階の穿孔工程によって段付き深孔が加工され、前段階の穿孔工程によって形成された孔をガイドブッシュとして、この孔より径の小さい孔を加工するので、小径の孔を加工するドリルに生じる振動が抑制される。これにより、加工される孔深さが深くなってもドリルの折損を防止することができるとともに、加工精度を向上させることができる。とくに、加工深さが深くなった段階において、大径の孔をガイドブッシュとして利用することにより、ドリルの折損の防止効果を良好に得ることができる。また、複数段階の穿孔工程を有することによって加工時間が長くなることが考えられるが、上述したような折損が生じたことによる作業が減少するので、結果的に作業効率を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る段付き深孔加工方法は、上述した段付き深孔加工方法であって、第１段階の穿孔工程でガイドブッシュとなる孔を形成するとともに、該孔の開口部に面取り加工を施すことを特徴とする。
この発明の段付き深孔加工方法では、第１段階の穿孔工程において、ガイドブッシュとなる孔の加工と面取り加工とを施すので、複数段階の穿孔工程とは別に面取り加工工程を施す必要がなくなる。これにより、加工工程を減らすことができ、作業効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る段付き深孔加工方法は、上述した段付き深孔加工方法であって、前記被加工物がディーゼルエンジンのシリンダーヘッドであり、前記段付き深孔がグロープラグを取り付けるプラグ取付孔であることを特徴とする。
この発明の段付き深孔加工方法において、ディーゼルエンジンのシリンダーヘッドにグロープラグを取り付けるプラグ取付孔が加工されるので、最近の長尺化および細径化する傾向のあるプラグ取付孔を加工するにあたり、ドリルの折損を防止することができ、効率良くプラグ取付孔を加工することができる。
【００１０】
本発明に係る段付きドリルは、被加工物に対して複数段の段部を有する段付き深孔を加工する段付きドリルにおいて、最小径のドリル部の外径が全長に対して１．５〜３．０％に設定され、軸線に沿って形成されている油孔のピッチ円直径が前記外径に対して４０〜６０％に設定されているとともに、外周部ボディクリアランス量が前記外径に対して０．５〜３．０％に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明の段付きドリルでは、軸線に沿って形成されている油孔のピッチ円直径が最小径のドリル部の外径に対して４０〜６０％に設定されているとともに、外周部ボディクリアランス量が最小径のドリル部の外径に対して０．５〜３．０％に設定されているので、最小径のドリル部の外径が全長に対して１．５〜３．０％に設定されている細長い形状であっても、油孔と外周面との間の肉厚を確保することができ、段付きドリルの剛性を高めることができる。これにより、段付きドリルの折損を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１は、３段階の穿孔工程によって厚さＴ１の被加工物Ｗに段付き深孔加工を施す各工程を示す説明図である。図１（ａ）に示されている第１工程（第１段階の穿孔工程）では、図２（ａ）に示されている段付きドリル１が用いられ、図１（ｂ）に示されている第２工程（第２段階の穿孔工程）では、図２（ｂ）に示されている段付きドリル２が用いられ、図１（ｃ）に示されている第３工程（第３段階の穿孔工程）では、図２（ｃ）に示されている段付きドリル３が用いられる。ここで、被加工物Ｗはディーゼルエンジンのシリンダーヘッドで、この段付き深孔加工によってグロープラグを取り付けるためのプラグ取付孔が加工される。
【００１３】
段付きドリル１は、外径Ｄ１のシャンク部１０を有しており、シャンク部１０の先端側に連続してテーパ状の面取り切刃部１１が設けられ、面取り切刃部１１の先端側に連続して直線状の溝を有する外径Ｄ２のドリル部１２が設けられ、ドリル部１２の先端の外周コーナ１３を介して先端切刃部１４が設けられている。面取り切刃部１１の先端角は９０°〜１８０°に設定されており、先端切刃部１４の先端角は１１８°〜１４０°に設定されている。
【００１４】
段付きドリル２は、図示しないシャンク部の先端側に連続するように、ネジレ溝を有する外径Ｄ３の第１ドリル部２０が設けられており、第１ドリル部２０の先端側の第１外周コーナ２１を介してテーパ状の段付切刃部２２が設けられ、段付切刃部２２の先端側の第１接続部２３を介してネジレ溝を有する外径Ｄ４の第２ドリル部２４が設けられており、第２ドリル部２４の先端側の第２外周コーナ２５を介して先端切刃部２６が設けられている。また、第２ドリル部２４の外径Ｄ４は第１ドリル部２０の外径Ｄ３より小径で、外径Ｄ３は段付きドリル１のドリル部１２の外径Ｄ２に対して、０．１〜３．０％小さな径になるように設定されている。つまり、外径Ｄ３に対して外径Ｄ２が０．１〜３．０％大きな径とされているのである。また、段付切刃部２２および先端切刃部２６の先端角は１１８°〜１４０°に設定されている。
【００１５】
段付きドリル３は、図示しないシャンク部の先端側に連続するように、ネジレ溝を有する外径Ｄ５の第１軸部３０が設けられており、第１軸部３０の先端側の第１外周コーナ３１を介してテーパ状の第１段部３２が設けられ、第１段部３２の先端側の第１接続部３３を介してネジレ溝を有する外径Ｄ６の第２軸部３４が設けられており、第２軸部３４の先端側の第２外周コーナ３５を介してテーパ状の第２段部３６が設けられ、第２段部３６の先端側の第２接続部３７を介してネジレ溝を有する外径Ｄ７のドリル部３８が設けられており、ドリル部３８の先端側の第３外周コーナ３９を介して先端切刃部４０が設けられている。
【００１６】
また、第２軸部３４の外径Ｄ６は第１軸部３０の外径Ｄ５より小径で、ドリル部３８の外径Ｄ７は第２軸部３４の外径Ｄ６より小径に形成されている。また、第１軸部３０の外径Ｄ５が段付きドリル２の第１ドリル部２０の外径Ｄ３に対して、０．１〜１．０％小さな径になるように設定され、第２軸部３４の外径Ｄ６が段付きドリル２の第２ドリル部２４の外径Ｄ４に対して、３．０〜５．０％小さな径になるように設定されている。また、第１段部３２および第２段部３６には、切刃が設けられずにテーパ角が６０°〜９０°に設定されており、先端切刃部４０の先端角は１１８°〜１４０°に設定されている。また、切削抵抗を低減させるために第１軸部３０およびドリル部３８にバックテーパが設けられており、応力集中を避けるために第１接続部３３および第２接続部３７にはヌスミ部を設けずに連続的な曲面で形成されたＲつなぎ部が設けられている。
【００１７】
また、段付きドリル３は、最小径のドリル部３８の外径Ｄ７が、その全長に対して１．５〜３．０％に設定されている細長い形状のドリルで、図３に示されている断面図のように、軸線Ｏに沿って２本のオイルホール（油孔）ＯＨが形成されている。オイルホールＯＨは、従来の段付きドリルに形成されているオイルホールより内側に形成されており、オイルホールＯＨのピッチ円直径ＰＣＤ（図３に示すような軸線Ｏを中心としてオイルホールＯＨの中心を通過する円の直径）が、外径Ｄ７に対して４０〜６０％に設定されている。また、外周部ボディクリアランス量ＢＣ（図３に示すような逃げの深さ）は、従来の段付きドリルの外周部ボディクリアランス量よりも小さく形成されており、外周部ボディクリアランス量ＢＣが外径Ｄ７に対して０．５〜３．０％に設定されている。
【００１８】
上述したような段付きドリル１〜３を用いた段付き深孔加工方法の加工工程について説明する。
まず、第１工程において、被加工物Ｗに対して所定の角度（図において被加工物Ｗの表面に対して直角）となるように段付きドリル１の中心軸を設定して、段付きドリル１を進行させて軸線Ｏを中心とした孔径ｄ１の加工孔Ｈ１が形成される。このとき、面取り切刃部１１によって加工孔Ｈ１の口元に直径ｄ２の面取り部Ｃが形成されるまで段付きドリル１が進行し、加工孔Ｈ１の深さは、外周コーナ１３が被加工物Ｗの表面から進行した長さＬ１となる。
【００１９】
つぎに、第２工程において、軸線Ｏに対して同軸となるように段付きドリル２の中心軸を設定して段付きドリル２を進行させ、加工孔Ｈ１に連続する孔径ｄ３の加工孔Ｈ２と、加工孔Ｈ２に連続する孔径ｄ４の加工孔Ｈ３が形成される。このとき、段付切刃部２２が加工孔Ｈ１に達するまでは、第１ドリル部２０が加工孔Ｈ１をガイドブッシュ（ガイド孔）として利用しながら第２ドリル部２４により穿孔し、段付切刃部２２が加工孔Ｈ１に達した後は第１ドリル部２０および第２ドリル部２４により穿孔する。ここで、加工孔Ｈ２の深さは、第２外周コーナ２５が被加工物Ｗの表面から進行した長さＬ２となる。
【００２０】
そして、第３工程において、軸線Ｏに対して同軸となるように段付きドリル３の中心軸を設定して段付きドリル３を進行させ、加工孔Ｈ３に連続する孔径ｄ５の加工孔Ｈ４が形成される。このとき、第１軸部３０が加工孔Ｈ２をガイドブッシュとして利用しながらドリル部３８により穿孔して、段付き深孔Ｈが貫通する。つまり、段付き深孔Ｈは、一方の表面の口元に形成された直径ｄ２の面取り部Ｃと、孔径ｄ１の加工孔Ｈ１と、加工孔Ｈ１に連続する孔径ｄ３の加工孔Ｈ２と、加工孔Ｈ２から段部Ｓ１を介して連続する孔径ｄ４の加工孔Ｈ３と、加工孔Ｈ３から段部Ｓ２を介して連続して他方の表面に開口する孔径ｄ５の加工孔Ｈ４とを有して形成されている。また、加工孔Ｈ４の長さＬ３がドリル部３８の長さＬ４より短く、第１段部３２および第２段部３６がそれぞれ段部Ｓ１および段部Ｓ２と干渉しないように、それぞれの長さが設定されている。
【００２１】
上述したように、第２工程においては、加工孔Ｈ１の孔径ｄ１より第１ドリル部２０の外径Ｄ３が若干小径になっているので、加工孔Ｈ１（大径孔）をガイドブッシュとして加工孔Ｈ１より径の小さい加工孔Ｈ２（小径孔）を加工することができ、第２ドリル部２４による穿孔の際における段付きドリル２の振動を抑制することができる。同様に、第３工程においては、加工孔Ｈ２の孔径ｄ３より第１軸部３０の外径Ｄ５が若干小径になるとともに、加工孔Ｈ３の孔径ｄ４より第２軸部３４の外径Ｄ６が小径になっているので、第１軸部３０が加工孔Ｈ２（大径孔）をガイドブッシュとして加工孔Ｈ３より径の小さい加工孔Ｈ４（小径孔）を加工することができ、ドリル部３８による穿孔の際における段付きドリル３の振動を抑制することができる。これにより、段付きドリル２，３の折損を防止することができるとともに、段付き深孔Ｈの加工精度を向上させることができる。とくに、加工深さが深くなる第３工程において、第１軸部３０が切削をせずにガイドの役割を果たし、ドリル部３８のみによって穿孔をすることにより、従来より折損の防止効果を良好に得ることができる。また、加工孔Ｈ３による空間を最大限に活用できるように第２軸部３４の外径Ｄ６が軸太に設定されていることにより、段付きドリル３の強度を向上させることができ、これによっても折損の防止効果が向上されている。
【００２２】
また、第１工程において、ガイドブッシュとなる加工孔Ｈ１を加工するとともに、面取り部Ｃを加工するので、別途に面取り部Ｃを加工する工程を設ける必要がなくなり、加工工程を減らすことができ、作業効率を向上させることができる。また、上述したように段付きドリル２，３の折損が防止されることによっても作業効率を向上させることができる。
【００２３】
また、最近の長尺化および細径化する傾向のあるプラグ取付孔を加工するにあたり、段付きドリル２，３の折損を防止することができるので、効率良くプラグ取付孔を加工することができる。
【００２４】
たとえば、上述したような段付きドリルを使用した加工方法の一実施例として、段付きドリル１にシャンク部１０の外径Ｄ１が２３ｍｍで、ドリル部１２の外径Ｄ２が９．８３ｍｍのドリルを使用し、段付きドリル２に第１ドリル部２０の外径Ｄ３が９．８０ｍｍで、第２ドリル部２４の外径Ｄ４が７．００ｍｍのドリルを使用し、段付きドリル３に第１軸部３０の外径Ｄ５が９．７５〜９．７７ｍｍで、第２軸部３４の外径Ｄ６が６．８０ｍｍで、ドリル部３８の外径Ｄ７が５．５０ｍｍのドリルを使用した場合に、厚さＴ１が９０ｍｍの被加工物Ｗに段付き深孔Ｈを良好に穿孔することができた。このとき、第１工程において、面取り部Ｃの直径ｄ２が１５ｍｍで、長さＬ１が２０ｍｍとなるように加工孔Ｈ１が穿孔され、第２工程において、長さＬ２が７５ｍｍとなるように加工孔Ｈ２および加工孔Ｈ３が穿孔され、第３工程において、長さＬ３が１５ｍｍとなるように加工孔Ｈ４が穿孔された。このように、段付き深孔Ｈの全長（厚さ）Ｔ１が最も細い加工孔Ｈ４の孔径ｄ５の５倍以上、より好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは２０倍以上となるような、長尺細径の段付き深孔Ｈの加工において好適な効果を得ることができる。
【００２５】
また、上述したように段付きドリル３のオイルホールＯＨのピッチ円直径ＰＣＤ、および外周部ボディクリアランス量ＢＣが設定されて形成されているので、オイルホールＯＨと外周面との間の肉厚を確保することができ、段付きドリル３の剛性を高めることができる。これにより、段付きドリル３の折損を防止することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、第１工程から第３工程の３段階の穿孔工程を有する段付き深孔加工方法について説明を行ったが、２段階または４段階以上の穿孔工程を有する段付き深孔加工方法に本発明を用いてもよい。また、本発明は上記各寸法値に限られるものでもなく、軸線Ｏは被加工物Ｗの表面に直角でなくてもよい。また、プラグ取付孔以外の段付き斜め深孔などの加工に本実施の形態の段付き深孔加工方法を用いてもよい。また、段付きドリル２においても、段付きドリル３と同様の設定となるようなピッチ円直径ＰＣＤ、および外周部ボディクリアランス量ＢＣで形成されている。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る段付き深孔加工方法によれば、形状の異なるドリルによる複数段階の穿孔工程によって加工が施され、前段階の穿孔工程によって形成された孔をガイドブッシュとして、この孔より径の小さい孔を加工するので、小径の孔を加工する際にドリルに生じる振動を抑制することができる。これにより、ドリルの折損を防止して作業効率の向上を図ることができるとともに、加工精度を向上させることができる。
また、第１段階の穿孔工程において、ガイドブッシュを形成するとともに面取り加工を施すので、加工工程を減らすことができ、作業効率を向上させることができる。
とくに、長尺化および細径化する傾向のあるプラグ取付孔の加工に際して、効率良くプラグ取付孔を加工することができる。
また、本発明に係る段付きドリルによれば、油孔と外周面との間の肉厚を確保するように油孔のピッチ円直径、および外周部ボディクリアランス量が設定されているので、段付きドリルの剛性を高めることができ、折損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における段付き深孔加工方法の各工程を示す説明図で、図１（ａ）が第１工程、図１（ｂ）が第２工程、図１（ｃ）が第３工程である。
【図２】段付き深孔加工方法の各工程で用いられる段付きドリルの概略図で、図２（ａ）が第１工程で用いられる段付きドリルで、図２（ｂ）が第２工程で用いられる段付きドリルで、図２（ｃ）が第３工程で用いられる段付きドリルである。
【図３】図２（ｃ）に示されている段付きドリルのＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１，２，３  段付きドリル（ドリル）
Ｗ  被加工物
Ｃ  面取り部
【図１】
2004337997.tif 000003
【図２】
2004337997.tif 000004
【図３】
2004337997.tif 000005