JP5375987B2

JP5375987B2 - シート面加工方法

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Publication number: JP5375987B2
Application number: JP2012027955A
Authority: JP
Inventors: 正則村井; 順鹿野; 徳政林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: JP2012096354A

Description

本発明は、穴加工と別の工作機器類で、被加工物回転、工具回転で、シート面を加工して、穴内径とシート面の同軸度精度を確保可能な、シート面加工方法に関するものである。

従来から、被加工物を固定、ツイストドリルで穴加工し、その後、別の工作機器類で被加工物を回転し、工具を換えてシート面（テーパ面）を加工していた。

例えば、特許文献１では、ワークの加工面に深穴を加工する際の加工時間を短縮すると共に、深穴の精度向上を図ることを目的として、ワークの深穴加工を行う加工面にガイド部材のブッシュを当接させた後、超硬材等からなるブッシュの内部にドリルを挿通させることにより、ドリルがドリルの外周面に形成された一組のガイド部と、ブッシュによって軸線方向に沿って保持され、回転駆動源の駆動作用下に回転するドリルをワークに向かって変位させることにより、ワークに当接しているガイド部材を介してワークに所定深さの深穴を形成するとしている。

特開２００５−３４２８２９号公報

しかしながら、被加工物を固定した状態で、ツイストドリルで穴加工するため、加工基準（被加工物チャック面）に対する穴内径の同軸精度が悪く、穴加工後、同一加工基準面をチャックし、被加工物回転で、シート面を加工しても、穴内径とシート面の同軸精度が悪いという課題があった。
本発明はこのような課題を改善するために提案されたものであって、穴加工と別の工作機器類で、被加工物回転、工具回転で、シート面を加工して、穴内径とシート面の同軸度精度が確保可能な、シート面加工方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被加工物（Ｗ）を固定して軸芯に沿って穴あけ加工を施し、加工穴（Ｈ）を形成する第１の工程と、加工穴（Ｈ）の底部に、テーパ面であるシート面（Ｈｓ）の粗加工を施す第２の工程と、先端側に切削刃部（１ｄ）を設けたシート面加工工具（１）を所定角度（Θ）傾斜させた状態で加工穴（Ｈ）を装入し、被加工物（Ｗ）を回転させる一方、シート面加工工具を逆回転させつつ軸方向に沿って移動させて、切削刃部（１ｄ）によりシート面（Ｈｓ）の仕上げ加工を施す第３の工程とを含むことを特徴とするシート面加工方法にある。

これにより、被加工物（Ｗ）を固定して軸芯に沿って形成された加工穴（Ｈ）に対し、所定角度（Θ）傾斜した状態で装入され、この状態で被加工物（Ｗ）を回転させ、シート面加工工具（１）を軸方向に移動させることで、加工穴（Ｈ）底部にシート面の仕上げ加工を施し、被加工物（Ｗ）の加工が完了する。

請求項２に記載の発明では、シート面加工工具（１）は加工穴（Ｈ）に装入可能な外径の長尺部材で構成されると共に、先端側に向けて拡がるテーパ状に形成された、弾性変形可能なシャンク部（１ｂ）と、被加工物（Ｗ）の加工穴（Ｈ）に沿ってガイド部（１ｃ）と、このガイド部の先端に設けられた切削刃部（１ｄ）と、を備えるものであり、第３の工程は、シート面加工工具（１）のシャンク部（１ｂ）が弾性変形することでガイド部（１ｃ）および切削刃部（１ｄ）を所定角度（Θ）に傾斜させて、切削刃部（１ｄ）によりシート面（Ｈｓ）の仕上げ加工を施すことにある。

このように被加工物（Ｗ）の加工穴（Ｈ）にシート面加工工具（１）を装入する際、テーパ状のシャンク部（１ｂ）が弾性変形することにより、加工穴（Ｈ）表面に干渉することなく、被加工物（Ｗ）の加工穴（Ｈ）に沿って、ガイド部（１ｃ）により案内され、加工穴（Ｈ）の奥まで、シート面加工工具（１）を装入することができ、シート面加工工具（１）先端の切削刃部（１ｄ）によって、加工穴（Ｈ）底部に仕上げ加工を施すことができる。

請求項３に記載の発明では、被加工物（Ｗ）は噴料噴射弁であり、加工穴（Ｈ）は燃料噴射弁のノズル部であることを規定したものである。

このように、本発明では、噴料噴射弁（インジェクタ）を効率的に高精度に製造することができる。

なお、上記各構成要素に記載する各構成要素に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明にかかるシート面加工工具を、加工装置にセットしたところを示す、模式的説明図である。本発明にかかるシート面加工工具の一例を示す側面図である。被加工物を固定して軸心に沿って穴あけ加工を施す第１工程にかかる工程説明図である。被加工物を回転して加工穴先端にシート面の粗加工を施す第２工程にかかる工程説明図である。被加工物を回転して加工穴先端のシート面の仕上げ加工を施す第３工程にかかる工程説明図である。図３に示す第１工程により、穴あけ加工が施された被加工物の断面図である。図５に示す第３工程において、治具に保持した被加工物と、被加工物の回転駆動中心線に対して、所定角度傾斜させた状態で配置したシート面加工工具とを示す要部側面図である。図５に示す第３工程において、シート面加工工具を、被加工物の加工穴内に装入してシート面の仕上げ加工を施すところを示す、断面説明図である。図５に示す第３工程において、被加工物に対するシート面加工工具の挙動を説明する模式的な説明図である。図５に示す第３工程において、被加工物に対するシート面加工工具の挙動を説明する模式的な断面図である。図５に示す第３工程において、被加工物に対するシート面加工工具の挙動を説明する模式的な断面図である。図５に示す第３工程において、被加工物に対するシート面加工工具の挙動を説明する模式的な断面図である。図５に示す第３工程において、被加工物に対するシート面加工工具の挙動を説明する模式的な断面図である。図５に示す第３工程により、仕上げ加工が施された被加工物の断面図である。

図１は、被加工物Ｗを切削加工するために、本発明にかかるシート面加工工具１を用いて、加工装置２（以下、旋盤装置２）にセットしたところを示している。なお、被加工物Ｗは、例えば燃料噴射弁であるインジェクタにおけるノズル部を構成するものである。

旋盤装置２には、周知の構成のものを用いることができ、その細部構成、および説明は省略して、本発明を実施するに当たって直接的に関係する構成要素を概略的に説明する。
すなわち旋盤装置２は、被加工物Ｗに対し、シート面（テーパ面）加工を施すもので、シート面加工工具１を把持して回転駆動する工具駆動部３と、被加工物Ｗを把持して回転駆動する被加工物駆動部４とを互いに対向させ、且つ被加工物駆動部４により把持される被加工物Ｗの回転駆動中心線に対して、工具駆動部３により把持されるシート面加工工具１の中心軸線を所定角度Θ傾斜させた状態で配置している。なお、工具駆動部３は、直動駆動機構５によって、直線状に進退駆動するテーブル６上に装着されている。また、シート面加工工具１は、工具駆動部３にチャック部７によりチャックされ、被加工物Ｗは、治具８により位置決め把持されている。さらに、シート面加工工具１をチャックする工具駆動部３は、テーブル６上に、図示は省略するが所定の調節機構により、被加工物駆動部４により把持される被加工物Ｗの回転駆動中心線に対してシート面加工工具１が所定角度Θ傾斜するように支持することができる。

そこで、本発明にかかるシート面加工工具１について説明する。
シート面加工工具１は、図２に示すように、穴あけ加工が施された被加工物Ｗ（図６参照）の加工穴Ｈに装入可能な外径の長尺部材で構成している。
すなわちシート面加工工具１は、旋盤装置２における工具駆動部３のチャック部７によりチャックする基端部１ａと、中間部位において、基端部１ａ側に向かって外径が徐々に縮まるテーパ状のシャンク部１ｂと、被加工物Ｗの加工穴Ｈに沿ってシート面加工工具１を前進させるためのガイド部１ｃと、先端側に、加工穴Ｈ底部にシート面加工を施すための切削刃部１ｄとを備えている。
基端部１ａは、所定の外径を有する円筒形状のものである。
シャンク部１ｂは、基端部１ａに向かって外径が例えば０．３〜０．４／１００の割合で小さくなるように形成されている。
ガイド部１ｃは、基端部１ａと反対側のシャンク部１ｂの端部における外径と等しい外径の円筒形状のものである。
そして先端側の切削刃部１ｄは、先端中心に向かって円錐形状に形成すると共に、所定範囲（例えば円錐形状先端部のうち、１／４の範囲）で、ガイド部１ｃ先端側から、切削刃部１ｄの先端にかけて、肉が削ぎ落とされた形状の欠部９を有している。この欠部９と、ガイド部１ｃ先端側外周面と、切削刃部１ｄの円錐外周部とを分ける稜線により、切削刃としての刃先であるエッジを構成している。勿論、切削刃部１ｄは、１／４の範囲で一つに限られず、加工対象である被加工物Ｗの加工箇所に対応して、適宜な数の欠部９とすることができる。

なお、このシート面加工工具１には、被加工物Ｗの加工穴Ｈに装入する際、シャンク部１ｂが弾性変形することができるような靭性に富む素材が望ましい（実施例では超硬（Ｋ１０））。

次に、以上のようなシート面加工工具１を用いて、インジェクタを製造するための被加工物Ｗに施される工程について説明する。
インジェクタを製造するための被加工物Ｗには、予め、第１の工程として、専用の加工装置（図示省略）におけるドリルＤにより穴あけ加工を行う（図３参照）。この場合、専用の加工装置では、被加工物Ｗは、固定状態で穴あけ加工が施され、形成される加工穴Ｈの中心線は、被加工物Ｗの中心軸線に一致させている。

次に、第１工程で用いられた加工装置から取外された被加工物Ｗを、旋盤装置２における被加工物駆動部４の治具８に位置決め把持する一方、シート面加工工具１０を工具駆動部のチャック部（図示省略）にセットし、第２工程として、加工穴Ｈ底部にシート面の粗加工を施す（図４参照）。そのとき、被加工物駆動部４を駆動して被加工物Ｗを回転させると友にシート面加工工具１０を逆回転させつつ軸方向に移動させることで、被加工物Ｗの加工穴Ｈの底部にシート面の粗加工を施す。

次に、第２工程で用いられた加工装置に取付けられた被加工物Ｗは、そのままに、シート面加工工具１を工具駆動部３のチャック部７にセットし、第３工程として、加工穴Ｈ底部のシート面の仕上げ加工を施す。この場合、シート面加工工具１は、工具駆動部３を、テーブル６上に、所定の調節機構により調節支持することで、被加工物駆動部４により把持される被加工物Ｗの回転駆動中心線に対して、シート面加工工具１の中心軸線を所定角度Θ傾斜させた状態で、工具駆動部３のチャック部７にセットすることができる。
そして、被加工物Ｗを把持する被加工物駆動部４を駆動して被加工物Ｗを回転させる一方、シート面加工工具１を把持する工具駆動部３は停止した状態で、直動駆動機構５を作動させる。これによってテーブル６上を工具駆動部３が直進して、被加工物Ｗに向かって移動し、被加工物Ｗの加工穴Ｈにシート面加工工具１がもたらされ、被加工物Ｗの加工穴Ｈにシート面加工工具１を装入することができる。

ところで、シート面加工工具１は、被加工物駆動部４により把持される被加工物Ｗの回転駆動中心線に対して、シート面加工工具１の中心軸線を所定角度Θ傾斜させた状態で、工具駆動部３のチャック部７にセットされているが（図７参照）、シート面加工工具１中間のシャンク部１ｂが、基端部１ａ側に向かって外径が０．３〜０．４／１００の割合で徐々に縮まるようにテーパ状に形成されているので、シート面加工工具１は、加工穴Ｈ入口とシャンク部１ｂとが干渉して、シート面加工工具１が加工穴Ｈ内に装入不能となるということはない。

この状態でシート面加工工具１を、直動駆動機構５により工具駆動部３をさらに前進させることで、シート面加工工具１が加工穴Ｈ内に深く装入され、傾斜角Θの存在により、シート面加工工具１は、加工穴Ｈ内面から側方の力を受ける。
ここで、シート面加工工具１を把持する工具駆動部３を作動し、被加工物Ｗの回転方向とは逆にシート面加工工具１を回転させると（図４参照）、シャンク部１ｂ前方のガイド部１ｃが加工穴Ｈ内面に案内されて回転する（図８参照）。

すると、シート面加工工具１は、シャンク部１ｂが弾性変形した状態で、加工穴Ｈ内面の一部と押圧状態で接触しながら、加工穴Ｈ内面を転動回転するので（図９〜図１３参照）、加工穴Ｈ底側において、先端側の切削刃部１ｄは、ガイド部１ｃ先端側から、切削刃部１ｄの先端にかけての欠部９が、欠部９と、ガイド部１ｃ先端側外周面と、切削刃部１ｄの円錐外周部とを分ける稜線が切削刃としての刃先であるエッジとして、加工穴Ｈ底側と回転しながら接触して、加工穴Ｈ底を周回しながら切削していくので、加工穴Ｈ底は、ロート状、すなわちテーパ状にシート面Ｈｓを加工することができるのである。
その場合、ガイド部１ｃが、加工穴Ｈ内面に案内されてシート面加工工具１が回転することにより、加工穴Ｈ内面とシート面Ｈｓとの同軸度の精度を確保することができる。
また、シート面加工工具１は、シャンク部１ｂが弾性変形することで、ガイド部１ｃおよび切削刃部１ｄを加工穴Ｈ中心軸と平行にすることができる。
なお、図１０〜図１３では、被加工物Ｗの加工穴Ｈが中心からずれた状態を誇張して記載しているが、被加工物Ｗが回転することによって、微妙にずれることがあっても、シート面加工工具１は、シャンク部１ｂが弾性変形した状態で、加工穴Ｈ内面の一部と押圧状態で接触しながら、追従して加工穴Ｈ内面を転動回転することで、加工穴Ｈ底を周回しながら切削してテーパ状にシート面Ｈｓを仕上げ加工することができる。
この結果、図１４に示すように加工穴Ｈ底部にシート面を加工した被加工物Ｗとして、インジェクタ製造の次のラインに、もたらされるのである。

本発明によれば、穴加工と別の工作機器類で、被加工物回転、工具回転で、シート面を加工するようにしたので、これまでのように、被加工物を固定した状態で、ツイストドリルで穴加工することにより、加工基準（被加工物チャック面）に対する穴内径の同軸精度確保が困難であることから、シート面を加工しても、穴内径とシート面の同軸精度の確保が望めないという課題を克服することができる。

以上のように、シート面加工工具１を用いて、インジェクタを製造するための被加工物Ｗに施される工程について説明したが、勿論、本発明におけるシート面加工工具１は、インジェクタを製造する工程にのみ用いられるものではない。
また、被加工物Ｗは製造される完成品に対応して穴あけ加工、追加工であるシート面加工が可能である。それに応じて、シート面加工工具の規格寸法、シート面加工工具の傾斜角度を適宜、設定することができる。

１シート面加工工具
１ａ基端部
１ｂシャンク部
１ｃガイド部
１ｄ切削刃部
２旋盤装置
３工具駆動部
４被加工物駆動部
５直動駆動機構
６テーブル
７チャック部
８治具
９欠部
１０粗加工工具
Ｗ被加工物
Ｈ加工穴
Ｈｓシート面
Ｄドリル

Claims

被加工物（Ｗ）を固定して軸芯に沿って穴あけ加工を施し、加工穴（Ｈ）を形成する第１の工程と、
前記加工穴（Ｈ）の底部に、テーパ面であるシート面（Ｈｓ）の粗加工を施す第２の工程と、
先端側に切削刃部（１ｄ）を設けたシート面加工工具（１）を、所定角度（Θ）傾斜させた状態で前記加工穴（Ｈ）に装入し、前記被加工物（Ｗ）を回転させる一方、前記シート面加工工具（１）を逆回転させつつ軸方向に沿って移動させて、前記切削刃部（１ｄ）により前記シート面（Ｈｓ）の仕上げ加工を施す第３の工程と、
を含むことを特徴とするシート面加工方法。
前記シート面加工工具（１）は前記加工穴（Ｈ）に装入可能な外径の長尺部材で構成されると共に、
先端側に向けて拡がるテーパ状に形成された、弾性変形可能なシャンク部（１ｂ）と、
前記被加工物（Ｗ）の前記加工穴（Ｈ）に沿って案内するガイド部（１ｃ）と、
前記ガイド部（１ｃ）の先端に設けられた前記切削刃部（１ｄ）と、を備えるものであり、
前記第３の工程は、前記シート面加工工具（１）の前記シャンク部（１ｂ）が弾性変形することで前記ガイド部（１ｃ）および前記切削刃部（１ｄ）を前記所定角度（Θ）に傾斜させて、前記切削刃部（１ｄ）により前記シート面（Ｈｓ）の仕上げ加工を施すことを特徴とする請求項１記載のシート面加工方法。
前記被加工物（Ｗ）は燃料噴射弁であり、前記加工穴（Ｈ）は前記燃料噴射弁のノズル部であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシート面加工方法。