(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に形成された加工穴の内周を仕上げ加工するとともに、この加工穴の開口部に複数段の加工面を形成する穴加工方法であって、上記加工穴に荒加工を施す荒加工リーマと上記複数段の加工面のうち少なくとも１段を形成する切刃チップとを工具本体に備えた第１の穴加工工具により上記加工穴を加工する第１の穴加工工程と、この第１の穴加工工程の後に、上記荒加工リーマよりも外径の大きな仕上げ加工リーマと上記加工面のうち残りの段を形成する切刃チップとを工具本体に備えた第２の穴加工工具により、上記第１の穴加工工程において荒加工された加工穴によって上記第２の穴加工工具を案内しつつ、該加工穴を仕上げ加工する第２の穴加工工程とを具備し、穴加工の途中で上記リーマおよび切刃チップを上記工具本体に対して進退させることなく、上記第１の穴加工工程において、上記加工穴の開口部に形成する複数段の加工面のうち穴奥側の加工面と開口縁側の加工面とを形成し、上記第２の穴加工工程においては、上記仕上げ加工リーマが所定の挿入深さに達したところで、上記第２の穴加工工具の切刃チップが上記加工穴の開口部に到達して上記穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成することにより、上記加工穴内周の仕上げ加工と加工穴開口部の複数段の加工面の形成とを行うことを特徴とする穴加工方法。
【請求項２】
上記第２の穴加工工具の仕上げ加工リーマの先端には、上記第１の穴加工工程において荒加工された加工穴に嵌挿可能なパイロット部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の穴加工方法。
【請求項３】
上記第２の穴加工工程における上記仕上げ加工リーマのパイロット部の長さが、上記第１の穴加工工程における上記荒加工リーマの加工穴への挿入深さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の穴加工方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の穴加工方法において上記第１の穴加工工具として用いられ、軸線回りに回転させられる工具本体の先端部に、上記軸線に沿って上記荒加工リーマが取り付けられるとともに、この荒加工リーマの根元部分には、内周側に上記穴奥側の加工面を形成する上記切刃チップが、外周側に上記開口縁側の加工面を形成する上記切刃チップがそれぞれ取り付けられていることを特徴とする穴加工工具。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の穴加工方法において上記第２の穴加工工具として用いられ、軸線回りに回転させられる工具本体の先端部に、上記軸線に沿って上記仕上げ加工リーマが取り付けられるとともに、この仕上げ加工リーマの根元部分には、上記穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成する上記切刃チップが取り付けられていることを特徴とする穴加工工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴とバルブシート面などの、被加工物に形成された加工穴とその開口部の加工面を所定の寸法、形状に加工するための穴加工方法および穴加工工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の穴加工工具として、本発明の発明者らは、例えば特許第２７４８８４６〜２７４８８４９号公報などにおいて、軸線回りに回転される略円錐状の工具本体の先端部に、上記軸線に沿って進退可能にリーマを取り付けるとともに、このリーマの根元部分には、加工穴の開口部に３段のテーパ面（加工面）を形成する３つの切刃チップを取り付け、このうち加工穴の穴奥側のテーパ面と開口縁側のテーパ面とを形成する２つ切刃チップを工具本体に直接的に取り付ける一方、これらのテーパの中間のテーパ面を形成する残りの１つの切刃チップを、工具本体がなす円錐の母線方向に沿って摺動可能なスライダーに取り付けたものを提案している。
【０００３】
しかして、このような穴加工工具を用いて、被加工物に形成された加工穴の内周の仕上げ加工と開口部のテーパ面加工とを行うには、上記リーマを後退させた状態で、上記軸線を加工穴の中心線と同軸にして工具本体を回転させながら前進させることにより、まず上記２つの切刃チップによって開口部の穴奥側のテーパ面と開口縁側のテーパ面とを形成し、次いで上記スライダーを摺動させることにより上記残りの一つの切刃チップによって中間のテーパ面を形成し、しかる後、上記リーマを前進させて加工穴の内周を仕上げ加工する。従って、このような穴加工方法によれば、加工穴の内周と開口部のテーパ面とを高い精度で同軸に形成することが可能となり、特に加工穴が上述したバルブ穴である場合には、その開口部のバルブシート面となる上記中間のテーパ面が、スライダーの摺動による切刃チップの上記母線方向への移動によって一層高精度に形成されるため、このバルブシート面とバルブヘッドとの密着性を確実に確保することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような穴加工方法および穴加工工具では、スライダーを上記母線方向に沿って摺動させるのに、円筒状のカップリングを、上記軸線方向に向けては工具本体に対して進退可能に、かつ軸線回りには工具本体と一体回転可能に工具本体内に挿入し、このカップリングに形成された孔にスライダーに取り付けた連結ピンを挿脱自在に嵌挿して連結させることにより、カップリングの進退に連動してスライダーが摺動するようにしている。また、リーマを上記軸線方向に沿って進退させるのには、このリーマ後端のシャンク部を把持するチャックを備えたスライド軸を、上記軸線方向に向けてはやはり工具本体や上記カップリングに対しても進退可能に、かつ軸線回りには工具本体およびカップリングと一体回転可能に、工具本体内のさらに上記カップリングの内周を通して挿入するようにしている。
【０００５】
ところが、このように構成された穴加工工具および該穴加工工具を用いた穴加工方法では、穴加工工具自体の構造が極めて複雑となってしまうのは勿論、この穴加工工具を回転および進退駆動する工作機械側の駆動軸にも、上記カップリングを進退させる駆動軸と、上記スライド軸を進退させる駆動軸とを、互いに独立して進退可能に、しかしながら一体に回転可能に、しかも同軸的に設けなければならず、自ずと専用の工作機械が必要とされることとなって、例えば汎用のマシニングセンタ等によって上述のような穴加工を行うことは不可能であった。また、特開平７−２９９６５３号公報に開示されているように、第１の工程で被加工物に複数の異径穴からなる段付下穴を加工し、次工程として小径刃と大径刃を有する段付リーマの先端側の小径刃で前記段付下穴の小径部の加工を開始した後、段付リーマの基端側の大径刃で前記段付下穴の大径部の加工を開始するようにし、小径刃部と大径刃部で両持ち式にすることで、スライダー機構を不要にした技術も知られているが、これによっても、段付リーマ先端側の小径刃が加工を開始したときには、これを案内する機構がないことから、加工開始時に振れが生じて加工精度が低いという問題がある。一方で、例えばリーマによる加工穴内周の仕上げ加工と切刃チップを取り付けた工具による加工穴開口部の多段テーパ面の加工とを別々の工具による複数の穴加工工程によって行おうとしても、これらの工程間で加工の同軸性を高精度に維持するのは極めて困難となる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、従来のような複雑な構造の穴加工工具やこれを回転および進退駆動する専用の工作機械を要することなく、マシニングセンタ等による複数の穴加工工程によって同軸性の高い穴加工を行うことが可能な穴加工方法と、かかる穴加工方法に用いて好適な穴加工工具とを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の穴加工方法は、被加工物に形成された加工穴の内周を仕上げ加工するとともに、この加工穴の開口部に複数段の加工面を形成する穴加工方法であって、上記加工穴に荒加工を施す荒加工リーマと上記複数段の加工面のうち少なくとも１段を形成する切刃チップとを工具本体に備えた第１の穴加工工具により上記加工穴を加工する第１の穴加工工程と、この第１の穴加工工程の後に、上記荒加工リーマよりも外径の大きな仕上げ加工リーマと上記加工面のうち残りの段を形成する切刃チップとを工具本体に備えた第２の穴加工工具により、上記第１の穴加工工程において荒加工された加工穴によって上記第２の穴加工工具を案内しつつ、該加工穴を仕上げ加工する第２の穴加工工程とを具備し、穴加工の途中で上記リーマおよび切刃チップを上記工具本体に対して進退させることなく、上記第１の穴加工工程において、上記加工穴の開口部に形成する複数段の加工面のうち穴奥側の加工面と開口縁側の加工面とを形成し、上記第２の穴加工工程においては、上記仕上げ加工リーマが所定の挿入深さに達したところで、上記第２の穴加工工具の切刃チップが上記加工穴の開口部に到達して上記穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成することにより、上記加工穴内周の仕上げ加工と加工穴開口部の複数段の加工面の形成とを行うことを特徴とする。
【０００８】
従って、このような穴加工方法によれば、上記第１の穴加工工程において、荒加工リーマとその切刃チップとを一体として第１の穴加工工具を回転および進退駆動することにより、加工穴内周の荒加工と加工穴開口部の複数段の加工面のうち少なくとも１段の加工面の形成とが行われ、次いで上記第２の穴加工工程において、仕上げ加工リーマとその切刃チップとを一体として第２の穴加工工具を回転および進退駆動することにより、加工穴内周を所定の内径に仕上げ加工するとともに加工穴開口部に残りの段の加工面を形成して所定の形状の加工面を形成することができ、すなわち汎用のマシニングセンタ等による単純な回転・進退駆動によっても、加工穴内周の仕上げ加工と加工穴開口部の加工面形成とを行うことができる。そして、この第２の穴加工工程において第２の穴加工工具は、第１の穴加工工程において荒加工リーマにより荒加工された加工穴に仕上げ加工リーマが案内されつつ前進させられるので、この荒加工された加工穴および上記少なくとも１段の加工面と仕上げ加工される加工穴および上記残りの加工面との同軸性を高い精度で確保することが可能となる。
【０００９】
ここで、上記第２の穴加工工具の仕上げ加工リーマの先端に、上記第１の穴加工工程において荒加工された加工穴に嵌挿可能なパイロット部を設ければ、荒加工された加工穴にこのパイロット部によって仕上げ加工リーマを先導しつつ案内することにより、一層確実に第２の穴加工工具による加工の同軸性を確保することができる。また、この場合において、上記第２の穴加工工程における上記仕上げ加工リーマのパイロット部の長さを、上記第１の穴加工工程における上記荒加工リーマの加工穴への挿入深さよりも大きく設定すれば、荒加工された加工穴にパイロット部が嵌挿されてから、このパイロット部がさらに加工穴を掘り進んだ後に、仕上げ加工リーマの外径の大きな部分によって加工穴が仕上げ加工されることとなり、すなわちパイロット部自体も自身をガイドしながら仕上げ加工リーマを案内することとなるため、より一層確実に穴加工の同軸性を確保することが可能となる。
【００１０】
そして、本発明の穴加工方法では、加工穴が上述したシリンダーヘッドのバルブ穴である場合のように、その開口部に形成される加工面のうち中間の加工面（バルブシート面）と仕上げ加工された加工穴（バルブ穴）との間に特に高い精度が要求されるときでも、穴加工の途中で上記リーマおよび切刃チップを上記工具本体に対して進退させることなく、上記第１の穴加工工程において、上記加工穴の開口部に形成する加工面のうち穴奥側の加工面と開口縁側の加工面とを形成し、上記第２の穴加工工程においては、上記仕上げ加工リーマが所定の挿入深さに達したところで、上記第２の穴加工工具の切刃チップが上記加工穴の開口部に到達して上記穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成することにより、これら穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成するので、このように特に高い精度が要求される中間の加工面に対しては、上記構成の第２の穴加工工具によって仕上げ加工される加工穴との同軸性をより一層確実に確保することが可能となる一方、この中間の加工面ほどの精度は要求されない穴奥側および開口縁側の加工面に関しては、これを上記構成の第１の穴加工工具によって形成することにより、第１、第２の穴加工工程間での穴加工量のバランスを図って、特に第２の穴加工工具に過大な加工負荷が生じたりするのを防ぐことができる。また、本発明の穴加工工具はこのような場合に用いて特に好適なものであって、すなわち、上記第１の穴加工工具としては、軸線回りに回転させられる工具本体の先端部に、上記軸線に沿って上記荒加工リーマを取り付けるとともに、この荒加工リーマの根元部分には、内周側に上記穴奥側の加工面を形成する上記切刃チップを、外周側には上記開口縁側の加工面を形成する上記切刃チップをそれぞれ取り付けたことを特徴とし、また上記第２の穴加工工具としては、軸線回りに回転させられる工具本体の先端部に、上記軸線に沿って上記仕上げ加工リーマを取り付けるとともに、この仕上げ加工リーマの根元部分には、上記穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成する上記切刃チップを取り付けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１ないし図１０は本発明の穴加工工具の実施形態を示すものであって、図１ないし図５は上記第１の穴加工工具の一実施形態を、図６ないし図１０は上記第２の穴加工工具の一実施形態をそれぞれ示している。これらの実施形態における第１、第２の穴加工工具１，２１は、それぞれその工具本体２，２２が軸線Ｏ，Ｘを中心とした外形略多段円柱状をなすものであって、この工具本体２，２２の先端部はやはり軸線Ｏ，Ｘを中心として先端側に向かうに従い漸次縮径する略円錐台状に形成される一方、外周部後端側には当該工具本体２，２２を上記工作機械のＡＴＣ（自動工具交換装置）のアームによって把持するための把持部２Ａ，２２Ａが形成され、また後端部には該工具本体２，２２をマシニングセンタ等の工作機械の駆動軸に取り付けるためのアーバ部２Ｂ，２２Ｂとされており、このアーバ部２Ｂ，２２Ｂによって工作機械の駆動軸に取り付けられた第１、第２の穴加工工具１，２１は、軸線Ｏ，Ｘ回りに図中に符号Ｔで示す工具回転方向に回転させられつつ、該軸線Ｏ，Ｘ方向先端側に送りを与えられて進退させられ、シリンダーのバルブ穴等の穴加工に供される。
【００１２】
そして、さらにこれらの工具本体２，２２内には上記軸線Ｏ，Ｘに沿って取付孔２Ｃ，２２Ｃが形成されていて、各取付孔２Ｃ，２２Ｃにはブッシュ３，２３を介して、第１の穴加工工具１においては荒加工リーマ４が軸線Ｏと同軸に、また第２の穴加工工具２１においては仕上げ加工リーマ２４が軸線Ｘと同軸に、それぞれその先端をブッシュ３，２３から突出させてクランプネジ５，２５によって取り付けられている。なお、図中に符号６，２６で示すのはブッシュ３，２３を固定する止めネジであり、また符号７，２７で示すのは各リーマ４，２４の突き出し量を調整する中空の調整ネジであり、さらに符号８，２８で示すのはこの調整ネジ７，２７内を通してリーマ４，２４側にクーラントを供給するためのクーラントパイプである。
【００１３】
これらのリーマ４，２４は、図４および図５と図９および図１０とにそれぞれ示すように、いずれも外形略円柱軸状のシャンク部４Ａ，２４Ａの先端部に切刃部４Ｂ，２４Ｂが形成されてなるものであり、この切刃部４Ｂ，２４Ｂにはさらに、各リーマ４，２４の先端から後端側に向けて上記工具回転方向Ｔ側に捩れる断面略Ｖ字状の複数条（本実施形態ではそれぞれ６条）の溝９…，２９…が周方向に等間隔に形成されている。なお、これらのリーマ４，２４内には軸線Ｏ，Ｘに沿って貫通するクーラント孔４Ｃ，２４Ｃが形成されており、このクーラント孔４Ｃ，２４Ｃの先端側は、リーマ４，２４の先端面への開口部が埋め栓１０，３０によって封止されるとともに、先端外周側に分岐させられて各溝９…，２９…の溝底部分に開口させられている。ただし、これらのクーラント孔４Ｃ，２４Ｃの溝９，２９への開口位置は、周方向に隣接する溝９，２９同士で軸線Ｏ，Ｘ方向の位置が互いに異なるように設定されている。
【００１４】
これらのリーマ４，２４のうち、まず第１の穴加工工具１に取り付けられる荒加工リーマ４においては、上記溝９…の工具回転方向Ｔを向く面とリーマ４の先端面との交差稜線部に、外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜させられて、軸線Ｏに対する食付き角αが与えられた荒加工刃１１がそれぞれ形成されている一方、この荒加工刃１１の外周端から後端側の部分においては、切刃部４Ｂの外周面に後端側に向かうに従い漸次極僅かに縮径するようにバックテーパが与えられており、従ってこの切刃部４Ｂにおいては、上記荒加工刃１１の外周端が外周側に最も突出した部位となる。そして、この荒加工リーマ４の荒加工刃１１の外径ｄ、すなわち荒加工刃１１の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径は、次述する仕上げ加工リーマ２４の仕上げ加工刃３１の外径Ｄよりも僅かに小さくされている。
【００１５】
一方、仕上げ加工リーマ２４の切刃部２４Ｂは、荒加工リーマ４の切刃部４Ｂよりも十分長く形成されていて、先端部が後端部に対して一段縮径した略２段の円柱状をなすようにその外形が形成されており、この一段縮径した先端部が本実施形態におけるパイロット部２４Ｄとされるとともに、このパイロット部２４Ｄに対して一段拡径する後端部は仕上げ加工部２４Ｅとされている。そして、この仕上げ加工部２４Ｅの先端面と上記溝２９…との交差稜線部には上記仕上げ加工刃３１がそれぞれ形成されており、また上記パイロット部２４Ｄの先端面と溝２９…との交差稜線部にはパイロット刃３２がそれぞれ形成されている。ここで、これら仕上げ加工刃３１およびパイロット刃３２も上記荒加工刃１１と同じく外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜させられていて、それぞれに軸線Ｘに対する食付き角が与えられているが、このうち仕上げ加工刃３１に与えられる食付き角は上記荒加工刃１１の食付き角αと等しく設定される一方、パイロット刃３２の食付き角βはこれら荒加工刃１１および仕上げ加工刃３１の食付き角αよりも小さく設定されている。
【００１６】
さらに、この仕上げリーマ２４の切刃部２４Ｂの外周面にも、上記パイロット部２４Ｄおよび仕上げ加工部２４Ｅのそれぞれにおいて、パイロット刃３２および仕上げ加工刃３１の外周端から後端側に向かうに従い漸次極僅かに縮径するようにバックテーパが与えられており、従ってパイロット部２４Ｄにおいてはパイロット刃３２の外周端が、また仕上げ加工部２４Ｅにおいては仕上げ加工刃３１の外周端が、それぞれ外周側に最も突出した部位となる。そして、パイロット部２４Ｄにおけるパイロット刃３２の外径、すなわちパイロット刃３２の外周端が軸線Ｘ回りになす円の直径は、荒加工刃１１の上記外径ｄと等しいか、これよりも極々僅かに小さく設定されているのに対し、仕上げ加工刃３１の外径Ｄ、すなわち仕上げ加工刃３１の外周端が軸線Ｘ回りになす円の直径は、この外径ｄよりも極僅かに大きく設定されている。
【００１７】
このように形成された荒加工リーマ４および仕上げ加工リーマ２４は、上述のようにその上記切刃部４Ｂ，２４Ｂをブッシュ３，２３の先端から突出させた状態で、シャンク部４Ａ，２４Ａが該ブッシュ３，２３内に挿入されてクランプネジ５，２５により固定され、第１、第２の穴加工工具１，２１の工具本体２，２２にその軸線Ｏ，Ｘと同軸に取り付けられている。そして、仕上げ加工リーマ２４の上記パイロット部２４Ｄの軸線Ｘ方向の長さＬは、このときの荒加工リーマ４の切刃部４Ｂのブッシュ３先端からの突き出し量Ｍよりも僅かに大きくなるように設定されている。ただし、穴加工時においてリーマ４，２４の切刃部４Ｂ，２４Ｂが挿入される加工穴部分の端面とブッシュ３，２３との先端との間には、切刃部４Ｂ，２４Ｂが所定の挿入深さまで挿入された状態において若干のクリアランスが必要とされるため、上記突き出し量Ｍはこの挿入深さよりも上記クリアランス分だけ大きく設定されることとなり、従って第２の穴加工工具２１の仕上げ加工リーマ２４のパイロット部２４Ｄの長さＬは、この第１の穴加工工具１の荒加工リーマ４の加工穴への挿入深さよりも大きく設定されることとなる。
【００１８】
さらに、こうしてリーマ４，２４が取り付けられた工具本体２，２２の上記円錐台状の先端部には、該リーマ４，２４の根元部分に、加工穴の開口部に複数段の加工面を形成する切刃チップ１２，１３および切刃チップ３３がそれぞれ取り付けられている。すなわち、工具本体２，２２の先端部外周には、軸線Ｏ，Ｘに直交する断面がＬ字状をなす取付凹部２Ｄ，２２Ｄが形成されており、各取付凹部２Ｄ，２２Ｄには、先端に上記切刃チップ１２，１３および切刃チップ３３が装着されたカートリッジ１４，３４がクランプネジ１５，３５によって取り付けられている。ただし、第１の穴加工工具１においては、その工具本体２に軸線Ｏを挟んで互いに反対側に一対の上記取付凹部２Ｄ，２Ｄが形成され、これらの取付凹部２Ｄ，２Ｄに切刃チップ１２，１３がそれぞれ先端に装着されたカートリッジ１４，１４が取り付けられているのに対し、第２の穴加工工具２１の工具本体２２には取付凹部２２Ｄは１つしか形成されておらず、カートリッジ３４も切刃チップ３３を先端に装着したものが１つだけ取り付けられている。
【００１９】
ここで、上記切刃チップ１２，１３，３３は、超硬合金等の硬質材料によって互いに同形同大の略正三角形平板状に形成されたポジティブチップであり、その一方の正三角形面がすくい面とされて、このすくい面の３つの辺稜部にそれぞれ切刃１２Ａ，１３Ａ，３３Ａが形成されており、上記すくい面を工具回転方向Ｔに向けるとともに、３つの切刃１２Ａ，１３Ａ，３３Ａのうちの１つを工具本体２，２２の先端外周側に向けて後端側に向かうに従い外周側に延びるように傾斜させ、カートリッジ１４，１４，３４の先端に形成されたチップ取付座に適宜のクランプ手段１６，１６，３６によって着脱可能に装着されている。なお、図中に符号１７，３７で示すのはカートリッジ１４，３４の軸線Ｏ，Ｘ方向の位置の調整手段であって、本実施形態ではこの調整手段１７，３７は、取付凹部２Ｄ，２２Ｄの先端側を向く壁面から軸線Ｏ，Ｘ方向に出没可能とされてカートリッジ１４，３４の後端面に当接させられる調整駒１７Ａ，３７Ａと、この調整駒１７Ａ，３７Ａに形成されたＶ字溝の先端側の壁面に円錐状の頭部が密着させられた調整ネジ１７Ｂ，３７Ｂとから構成されており、この調整ネジ１７Ｂ，３７Ｂのねじ込み量に応じて調整駒１７Ａ，３７Ａが前進させられることにより、カートリッジ１４，３４の位置が調整可能とされている。
【００２０】
そして、上記切刃チップ１２，１３，３３のうち、第１の穴加工工具１の工具本体２にカートリッジ４，４を介して取り付けられた切刃チップ１２，１３は、図１１に示すようにそのうちの一方の切刃チップ１２が他方の切刃チップ１３よりも僅かに工具本体２の先端側かつ内周側にずらされて配置させられており、しかもこの一方の切刃チップ１２の先端外周側に向けられた切刃１２Ａの軸線Ｏに対する傾斜角θ12が、他方の切刃チップ１３の先端外周側に向けられた切刃１３Ａの軸線Ｏに対する傾斜角θ13よりも小さく設定されて、これらの切刃１２Ａ，１３Ａの軸線Ｏ回りの回転軌跡が交差するようにされている。一方、これに対して第２の穴加工工具２１の工具本体２２に取り付けられた切刃チップ３３は、その先端外周側に向けられた切刃３３Ａの軸線Ｘに対する傾斜角θ33が、上記傾斜角θ12よりも大きく、かつ傾斜角θ13よりは小さく設定されるとともに、第２の穴加工工具２１のブッシュ２３の先端位置を第１の穴加工工具１のブッシュ３の先端位置と等しくした場合における切刃３３Ａの軸線Ｘ回りの回転軌跡が、上記切刃１２Ａ，１３Ａ同士の回転軌跡の交点よりも先端外周側にあって、該切刃１２Ａ，１３Ａ双方の回転軌跡に交差するように配置されている。
【００２１】
次に、このように構成された第１、第２の穴加工工具１，２を用いて、被加工物に形成された加工穴の内周を仕上げ加工するとともに、この加工穴の開口部に複数段の加工面を形成する場合の、本発明の穴加工方法の一実施形態について、図１２ないし図１４および上記図１１を参照して説明する。ここで、本実施形態では、被加工物としてのオーバーヘッドバルブ式エンジンのシリンダーヘッドＷに形成されたバルブ穴Ｈの穴加工を行う場合、すなわちこのバルブ穴Ｈの穴奥側に設けられた円管状のバルブガイドＧの内周の仕上げ加工と、このバルブガイドＧの内周からポートＰを介して燃焼室側に開口する当該バルブ穴Ｈの開口部に設けられた円環状のバルブシートＳに、複数段の加工面として３段のテーパ面Ａ〜Ｃを形成する加工とを行う場合について説明する。
【００２２】
まず、本実施形態の穴加工方法においては、第１の穴加工工程として、上記第１の穴加工工具１により、バルブガイドＧ内周の開口部側端部の荒加工と、バルブシートＳの３段のテーパ面Ａ〜Ｃのうち穴奥側のテーパ面Ａおよび開口縁側のテーパ面Ｃの形成とを行う。すなわち、この第１の穴加工工程では、図１２に示すように上記第１の穴加工工具１を、その工具本体２の先端部をバルブ穴Ｈの穴奥側に向けて上記軸線ＯをバルブガイドＧおよびバルブシートＳの中心線と同軸とし、マシニングセンタ等の工作機械の駆動軸に上記アーバ部２Ｂを介して取り付け、上記軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転しつつ該軸線Ｏ方向先端側に向けて送りを与えて前進させる。
【００２３】
すると、図１３に示すようにバルブガイドＧの開口部側端部の内周には、荒加工リーマ４の荒加工刃１１によって拡径されて内径ｄの荒加工部Ｒが形成されるとともに、図１１に示すようにバルブシートＳには、その内周穴奥側に、バルブ穴Ｈの中心線に対して傾斜角θ12で傾斜するテーパ面Ａが上記切刃チップ１２の切刃１２Ａによって、また外周開口縁側には、バルブ穴Ｈの中心線に対して傾斜角θ13で傾斜するテーパ面Ｃが上記切刃チップ１３の切刃１３Ａによって、それぞれ形成される。なお、この第１の穴加工工程における荒加工リーマ４のバルブガイドＧ内周への挿入深さＮは、上述したようにバルブ穴Ｈの開口部側を向くバルブガイドＧの端面と上記ブッシュ３との間のクリアランス分だけ、荒加工リーマ４の突き出し量Ｍよりも小さくされており、従って上記荒加工部Ｒの深さもこの突き出し量Ｍより僅かに小さくされる。
【００２４】
次いで、こうしてバルブガイドＧ端部内周が荒加工されるとともにバルブシートＳにテーパ面Ａ，Ｃが形成されたなら、第１の穴加工工具１を後退させ、上記マシニングセンタ等のＡＴＣにより、第１の穴加工工具１を駆動軸から取り外して第２の穴加工工具２１に交換し、第２の穴加工工程に移行する。すなわち、この第２の穴加工工程においても、上記第２の穴加工工具１は、図１４に示すようにその工具本体２２の先端部がバルブ穴Ｈの穴奥側に向けられるとともに、上記軸線ＸがバルブガイドＧおよびバルブシートＳの中心線と同軸とされて、駆動軸にアーバ部２２Ｂを介して取り付けられ、軸線Ｘ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｘ方向先端側に向けて送りが与えられて前進させられる。
【００２５】
すると、まず図１５に示すように、仕上げ加工リーマ２４先端の略外径ｄの上記パイロット部２４Ｄが内径ｄの上記荒加工部Ｒ内に嵌挿され、これにより、仕上げ加工リーマ２４の軸線Ｘが、この荒加工部Ｒの中心線、すなわち先の第１の穴加工工程における第１の穴加工工具１の軸線Ｏと同軸とされて、仕上げ加工リーマ２４および工具本体２２がこの軸線Ｏに沿って案内されるように前進させられてゆく。ここで、このパイロット部２４Ｄの軸線Ｘ方向の長さＬは、荒加工リーマ４の突き出し量Ｍよりも僅かに大きく、従って上記荒加工部Ｒの深さ（荒加工リーマ４の挿入深さＮ）よりも大きくされているため、図１５に示すように上記パイロット部２４Ｄ先端のパイロット刃３２が荒加工部Ｒの穴奥部に達したところで、上記仕上げ加工部２４Ｅ先端の仕上げ加工刃３１はバルブガイドＧの開口部側の端面に達してはおらず、この仕上げ加工刃３１がバルブガイドＧの端面に達するまでは、図１６に示すようにパイロット刃３２が荒加工部Ｒを軸線Ｏに沿って穴奥側に延長するようにしてバルブガイドＧ内周を加工し、これにパイロット部２４Ｄが嵌挿されて仕上げ加工リーマ２４をやはり上記軸線Ｏに沿って案内するような加工形態となる。
【００２６】
さらに、仕上げ加工刃３１がバルブガイドＧの端面に達した後は、この仕上げ加工刃３１によってバルブガイドＧ内周が所定の内径Ｄに仕上げ加工されてゆくことになるが、このときも上記パイロット部２４Ｄは、図１７に示すように仕上げ加工部２４Ｅに先行してバルブガイドＧ内周を内径ｄに加工しつつ、これに嵌挿されてガイドされながら直進し、仕上げ加工リーマ２４を上記軸線Ｏに沿って案内してゆく。そして、この仕上げ加工リーマ２４が所定の挿入深さに達したところ、すなわち仕上げ加工刃３１がバルブガイドＧを貫通してバルブガイドＧ内周がその全長に亙って所定の内径Ｄに仕上げられたたところで、第２の穴加工工具の上記切刃チップ３３の切刃３３ＡがバルブシートＳに到達し、第１の穴加工工程においてこのバルブシートＳに形成されたテーパ面Ａ，Ｃの間に、図１１に示すようにバルブ穴Ｈの中心線に対して傾斜角θ33で傾斜する中間のテーパ面Ｂが形成される。
【００２７】
このように、上記構成の穴加工方法においては、まず工具本体２，２２にリーマ４，２４と切刃チップ１２，１３，３３とが一体に取り付けられた第１、第２の穴加工工具１，２１をその軸線Ｏ，Ｘ回りに回転しつつ該軸線Ｏ，Ｘ方向に進退させることにより、上記バルブ穴ＨのバルブガイドＧ内周の仕上げ加工と該バルブ穴Ｈ開口部のバルブシートＳにおけるテーパ面Ａ〜Ｃの形成とを行うことができ、従来のように穴加工の途中でリーマや切刃チップを工具本体に対して進退させたりする必要がなく、従って工作機械の上記駆動軸にこのリーマや切刃チップの進退用の他の駆動軸を設けたりする必要もない。すなわち、上記穴加工方法によれば、このような他の駆動軸を備えた専用の工作機械を要さずとも、汎用の上記マシニングセンタのような工作機械により、上述のような加工穴内周の仕上げ加工と加工穴開口部の複数段の加工面の形成とを行うことができ、極めて経済的であるのは勿論、特にマシニングセンタを用いた場合などには被加工物の他の部分の加工と連続して穴加工を行うことが可能なので、効率的でもある。
【００２８】
そして、その一方で、上記構成の穴加工方法では、第１の穴加工工程において荒加工リーマ４によりバルブガイドＧ内周に形成された荒加工部Ｒに、第２の穴加工工程において仕上げ加工リーマ２４が案内されるようにしてバルブ穴Ｈが仕上げ加工されるので、第１の穴加工工程における第１の穴加工工具１の軸線Ｏと第２の穴加工工程における第２の穴加工工具２１の軸線Ｘとの間に高い同軸性を維持することができる。従って、これに伴い、第１の穴加工工具１によって形成された荒加工部Ｒおよびテーパ面Ａ，Ｃと、第２の穴加工工具２１によって最終的に仕上げ加工されるバルブガイドＧ内周およびテーパ面Ｂとについても、高い同軸性を確保することができるので、上記穴加工方法によれば、上述のようにその加工工程を第１、第２の穴加工工程の２段階に分けているにも拘らず、仕上げ加工されたバルブ穴Ｈにおいては十分に高い成形精度を付与することが可能となる。
【００２９】
また、本実施形態では、このように荒加工リーマ４によって形成された荒加工部Ｒにより仕上げ加工リーマ２４を案内するに際して、この仕上げ加工リーマ２４の先端に上記荒加工部Ｒに嵌挿可能なパイロット部２４Ｄを形成し、このパイロット部２４Ｄによって仕上げ加工リーマ２４を先導しながら案内するようにしている。このため、例えばこのようなパイロット部２４Ｄを設けることなく、仕上げ加工リーマ２４の仕上げ加工部２４Ｅを荒加工されたバルブガイドＧの内周に直接的に挿入してゆく場合などに比べ、この荒加工されたバルブガイドＧ内周の中心線、すなわち第１の穴加工工程における第１の穴加工工具１の上記軸線Ｏに対して、第２の穴加工工程における第２の穴加工工具２１の軸線Ｘが振れを生じたりするのを防ぐことができ、これにより第１、第２の穴加工工程におけるこれら第１、第２の穴加工工具１，２１の軸線Ｏ，Ｘの同軸性を一層確実に確保することが可能となって、より高い成形精度を仕上げ加工されたバルブ穴Ｈに与えることができる。
【００３０】
しかも、本実施形態では、こうして仕上げ加工リーマ２４先端に形成されたパイロット部２４Ｄの軸線Ｘ方向の長さＬが、第１の穴加工工具１における荒加工リーマ４の突き出し量Ｍよりも大きく、すなわち第１の穴加工工程におけるバルブガイドＧ内周への荒加工リーマ４の挿入深さ（荒加工部Ｒの深さ）Ｎよりも大きくされており、このためこのパイロット部２４Ｄは、上述のように仕上げ加工部２４Ｅによる加工が行われる前から、このパイロット部２４ＤがバルブガイドＧ内周を抜けでるまでの間に亙って、バルブガイドＧ内周を内径ｄに拡径するように穴加工しつつ、こうして加工されたバルブガイドＧの内周に嵌挿されることによって自らもガイドされながら仕上げ加工リーマ２４を案内することとなる。このため、本実施形態によれば、このパイロット部２４Ｄによって高い直進性を仕上げ加工リーマ２４に与えることが可能となり、これにより第１、第２の穴加工工程における同軸性をさらに確実に確保することができる。
【００３１】
ところで、被加工物が本実施形態のようなオーバーヘッドバルブ式エンジンのシリンダーヘッドである場合に、これらバルブシートＳに形成されるテーパ面Ａ〜Ｃにおいては、そのうち上記中間のテーパ面Ｂがバルブシート面とされて、バルブ穴Ｈに取り付けられたバルブの当たり面（フェース）はこの中間のテーパ面Ｂに密着させられることとなり、従ってこの中間のテーパ面Ｂには、バルブステムが嵌挿される上記バルブガイドＧの内周に対して、特に高い同軸性等の精度が要求されることとなる。しかるに、これに対して本実施形態では、バルブ穴Ｈの開口部のバルブシートＳに複数段の加工面として３段のテーパ面Ａ〜Ｃを形成するのに、バルブ穴Ｈ奥側のテーパ面Ａと開口縁側のテーパ面Ｃとは、第１の穴加工工程においてバルブガイドＧ内周に荒加工部Ｒを形成するのと同時に行っており、これらのテーパ面Ａ，Ｃの中間のテーパ面Ｂは、第２の穴加工工程においてバルブガイドＧを仕上げ加工するのと同時に形成するようにしている。
【００３２】
そして、これに合わせて上記第１、第２の穴加工工具１，２１においても、第１の穴加工工具１においては荒加工リーマ４の根元部分に上記テーパ面Ａ，Ｃを形成する切刃チップ１２，１３が取り付けられる一方、第２の穴加工工具２１には仕上げ加工リーマ２４の根元部分に上記テーパ面Ｂを形成する切刃チップ３３が取り付けられており、すなわち、この中間のテーパ面Ｂは、バルブガイドＧ内周を仕上げ加工する仕上げ加工リーマ２４と工具本体２２を介して軸線Ｘ回りに一体に回転可能とされた上記切刃チップ３３の切刃３３Ａによって形成されることとなる。従って、本実施形態によれば、上述のように特に高い精度が要求される中間のテーパ面Ｂに対しては、上記構成の第２の穴加工工具２１によってバルブガイドＧとの同軸性をより一層確実に確保することが可能となる一方、この中間のテーパ面Ｂほどの精度は要求されない穴奥側および開口縁側のテーパ面Ａ，Ｃに関しては、これを上記構成の第１の穴加工工具１によって形成することにより、第１、第２の穴加工工程間での穴加工量のバランスを図って、特に第２の穴加工工具２１に過大な加工負荷が生じたりするのを防ぐことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の穴加工工程において、荒加工リーマと少なくとも１段の加工面を形成する切刃チップとを備えた第１の穴加工工具により、加工穴内周の荒加工と開口部の加工とを行った後、第２の穴加工工程において、仕上げ加工リーマと残りの段の加工面を形成する切刃チップとを備えた第２の穴加工工具により、上記荒加工された加工穴によってこの第２の穴加工工具を案内しつつ該加工穴を仕上げ加工しているので、専用の工作機械を要することなく、汎用のマシニングセンタ等によりかかる加工穴の仕上げ加工までを行うことができて経済的かつ効率的であるとともに、第１、第２の穴加工工程間において高い同軸性を確保することができて、高精度の加工穴を成形することが可能となる。さらに、加工穴が上述したシリンダーヘッドのバルブ穴である場合のように、その開口部に形成される加工面のうち中間の加工面（バルブシート面）と仕上げ加工された加工穴（バルブ穴）との間に特に高い精度が要求されるときでも、穴加工の途中で上記リーマおよび切刃チップを上記工具本体に対して進退させることなく、上記第１の穴加工工程において、上記加工穴の開口部に形成する加工面のうち穴奥側の加工面と開口縁側の加工面とを形成し、上記第２の穴加工工程においては、上記仕上げ加工リーマが所定の挿入深さに達したところで、上記第２の穴加工工具の切刃チップが上記加工穴の開口部に到達して上記穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成することにより、これら穴奥側と開口縁側との中間の加工面を形成するので、このように特に高い精度が要求される中間の加工面に対しては、上記構成の第２の穴加工工具によって仕上げ加工される加工穴との同軸性をより一層確実に確保することが可能となる一方、この中間の加工面ほどの精度は要求されない穴奥側および開口縁側の加工面に関しては、これを上記構成の第１の穴加工工具によって形成することにより、第１、第２の穴加工工程間での穴加工量のバランスを図って、特に第２の穴加工工具に過大な加工負荷が生じたりするのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の穴加工工具の一実施形態を示す、第１の穴加工工具１の側断面図である。
【図２】  第１の穴加工工具１の軸線Ｏを含んで図１に示す断面に直交する側断面図である。
【図３】  図１に示す第１の穴加工工具１の正面図である。
【図４】  荒加工リーマ４の一部破断側面図である。
【図５】  図４に示す荒加工リーマ４の正面図である。
【図６】  本発明の穴加工工具の一実施形態を示す、第２の穴加工工具２１の側断面図である。
【図７】  第２の穴加工工具２１の軸線Ｘを含んで図６に示す断面に直交する側断面図である。
【図８】  図６に示す第２の穴加工工具２１の正面図である。
【図９】  仕上げ加工リーマ２４の一部破断側面図である。
【図１０】  図９に示す仕上げ加工リーマ２４の正面図である。
【図１１】  切刃チップ１２，１３，３３の軸線Ｏ，Ｘ回りの回転軌跡と、これらにより形成されるバルブシートＳのテーパ面Ａ〜Ｃとを示す図である。
【図１２】  本発明の穴加工方法の一実施形態を説明する第１の図である（第１の穴加工工程）。
【図１３】  本発明の穴加工方法の一実施形態を説明する第２の図である（第１の穴加工工程）。
【図１４】  本発明の穴加工方法の一実施形態を説明する第３の図である（第２の穴加工工程）。
【図１５】  本発明の穴加工方法の一実施形態を説明する第４の図である（第２の穴加工工程）。
【図１６】  本発明の穴加工方法の一実施形態を説明する第５の図である（第２の穴加工工程）。
【図１７】  本発明の穴加工方法の一実施形態を説明する第６の図である（第２の穴加工工程）。
【符号の説明】
１  第１の穴加工工具
２，２２  工具本体
４  荒加工リーマ
１１  荒加工刃
１２，１３，３３  切刃チップ
１２Ａ，１３Ａ，３３Ａ  切刃
２１  第２の穴加工工具
２４  仕上げ加工リーマ
２４Ｄ  パイロット部
２４Ｅ  仕上げ加工部
３１  仕上げ加工刃
３２  パイロット刃
Ｏ  第１の穴加工工具の軸線
Ｘ  第２の穴加工工具の軸線
Ｔ  工具回転方向
Ｌ  パイロット部２４Ｄの長さ
ｄ  荒加工刃１１、パイロット刃３２の外径
Ｄ  仕上げ加工刃３１の外径
Ｎ  荒加工刃１１の挿入深さ
Ｈ  バルブ穴（加工穴）
Ｇ  バルブガイド
Ｓ  バルブシート
Ａ〜Ｃ  バルブシートＳに形成されるテーパ面（加工面）
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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