JP6405115B2 - 孔加工方法、シリンダブロックの製造方法および孔加工機 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に対して切削加工によってストレート孔および非ストレート孔をそれぞれ加工する孔加工方法、シリンダブロックの製造方法および孔加工機に関する。

従来から、被加工物に対して複数の位置に同時に孔加工を行う孔加工機が知られている。例えば、下記特許文献１には、被加工物に加工する孔位置に対応する配置で複数のドリルなどの加工工具（回転工具）を保持した加工ヘッド（多軸切削加工ユニット）を備えた孔加工機（ユニット交換式工作機械）が開示されている。

特開２００６−１１５１２号公報

しかしながら、上記特許文献１に示された孔加工機においては、加工精度や種類の異なる加工を行う複数の加工工具を共通の加工ヘッドに保持させることなく、同種の加工を行う加工工具同士を共通の加工ヘッドに保持させて加工を行うため、被加工物に対して加工精度や種類の異なる加工を行う場合、加工ヘッドの交換が必要になって加工精度が低下するという問題があった。また、上記特許文献１に示された孔加工機においては、被加工物に対して孔径が一定のストレート孔と孔径が変化する非ストレート孔とを加工する場合が想定されておらず、これらの孔を高精度かつ短時間に加工することができないという問題があった。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、被加工物に対してストレート孔と非ストレート孔とをそれぞれ高精度かつ短時間に加工することができる孔加工方法、シリンダブロックの製造方法および孔加工機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、被加工物に孔径が一定のストレート孔を加工するストレート孔加工工具と、被加工物に孔径が変化する非ストレート孔を加工するために非ストレート孔の径方向であるＵ軸方向に刃物を変位自在に保持するＵ軸変位加工工具と、ストレート孔加工工具およびＵ軸変位加工工具をストレート孔および非ストレート孔の各位置に対応する位置でそれぞれ保持する加工ヘッドと、加工ヘッドを被加工物に対して近接または離隔するＺ軸方向に変位させるＺ軸駆動原動機と、Ｕ軸変位加工工具における刃物をＵ軸方向に変位させるＵ軸駆動原動機と、ストレート孔加工工具およびＵ軸変位加工工具をそれぞれ回転駆動させる工具回転駆動原動機と、Ｚ軸駆動原動機、Ｕ軸駆動原動機および工具回転駆動原動機の各作動をそれぞれ制御する制御部とを備え、Ｕ軸変位加工工具は、棒状に延びるアーム部を有しており、アーム部は、先端部に刃物を有するとともに、同刃物が非ストレート孔における奥側の端部に位置した場合にストレート孔加工工具が有する刃物が被加工物の表面におけるストレート孔の開口部よりも外に位置する長さで形成されている孔加工機を用いた孔加工方法であって、制御部に、ストレート孔加工工具を回転駆動させた状態で加工ヘッドを被加工物に接近させて同被加工物にストレート孔を加工するストレート孔加工工程と、ストレート孔加工工具を回転駆動させつつ同ストレート孔加工工具が有する刃物を被加工物の表面におけるストレート孔の開口部よりも外に位置させた状態で加工ヘッドを被加工物に接近させるとともにＵ軸変位加工工具が有する刃物をＵ軸方向に変位させて同被加工物に非ストレート孔を加工する非ストレート孔加工工程とを実行させることにある。

このように構成した本発明の特徴によれば、孔加工方法は、被加工物にストレート孔を加工するストレート孔加工工程および同被加工物に非ストレート孔を加工する非ストレート孔加工工程をストレート孔を加工するストレート孔加工工具と非ストレート孔を加工するＵ軸変位加工工具とをそれぞれ保持した加工ヘッドによって行うため、ストレート孔と非ストレート孔とをそれぞれ高精度かつ短時間に加工することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記孔加工方法において、Ｕ軸変位加工工具は、刃物のほかに、ストレート孔を加工する刃物を備えており、ストレート孔加工工程は、Ｕ軸変位加工工具が備えたストレート孔用の刃物でストレート孔を行うものであり、非ストレート孔加工工程は、Ｕ軸変位加工工具が加工を行うストレート孔と同じ孔内で非ストレート孔を加工することにある。

この場合、前記孔加工方法において、Ｕ軸変位加工工具は、刃物がストレート孔加工工具の先端部に対して被加工物側に張り出した状態で設けられており、非ストレート孔加工工程は、ストレート孔加工工程の前または後に実行することができる。これによれば、孔加工方法は、Ｕ軸加工工具の刃物がストレート孔加工工具の先端部に対して被加工物側に張り出した状態で設けられており、非ストレート孔加工工程がストレート孔加工工程の前または後に実行される。すなわち、孔加工方法は、非ストレート孔加工工程とストレート孔加工工程とが互いに同時に加工されないため、各加工時に生じる振動や孔加工位置のバラツキなどによる加工精度への悪影響を抑えることができ、加工精度を向上させることができる。なお、本発明に係る孔加工方法は、非ストレート孔加工工程とストレート孔加工工程とを同時に行うこともでき、この場合、非ストレート孔およびストレート孔を短時間に加工することができる。

また、本発明は、孔加工方法の発明としてだけでなく、この孔加工方法を用いたシリンダブロックの製造方法および孔加工機の発明としても実施できるものである。

具体的には、シリンダブロックの製造方法は、被加工物に孔径が一定のストレート孔を加工するストレート孔加工工具と、被加工物に孔径が変化する非ストレート孔を加工するために非ストレート孔の径方向であるＵ軸方向に刃物を変位自在に保持するＵ軸変位加工工具と、ストレート孔加工工具およびＵ軸変位加工工具をストレート孔および非ストレート孔の各位置に対応する位置でそれぞれ保持する加工ヘッドと、加工ヘッドを被加工物に対して近接または離隔するＺ軸方向に変位させるＺ軸駆動原動機と、Ｕ軸変位加工工具における刃物をＵ軸方向に変位させるＵ軸駆動原動機と、ストレート孔加工工具およびＵ軸変位加工工具をそれぞれ回転駆動させる工具回転駆動原動機と、Ｚ軸駆動原動機、Ｕ軸駆動原動機および工具回転駆動原動機の各作動をそれぞれ制御する制御部とを備え、Ｕ軸変位加工工具は、棒状に延びるアーム部を有しており、アーム部は、先端部に刃物を有するとともに、同刃物が非ストレート孔における奥側の端部に位置した場合にストレート孔加工工具が有する刃物が被加工物の表面におけるストレート孔の開口部よりも外に位置する長さで形成されている孔加工機を用いたシリンダブロックの製造方法であって、制御部に、ストレート孔加工工具を回転駆動させた状態で加工ヘッドをシリンダブロックに接近させて同シリンダブロックにストレート孔を加工するストレート孔加工工程と、ストレート孔加工工具を回転駆動させつつ同ストレート孔加工工具が有する刃物を被加工物の表面におけるストレート孔の開口部よりも外に位置させた状態で加工ヘッドをシリンダブロックに接近させるとともにＵ軸変位加工工具が有する刃物をＵ軸方向に変位させて同シリンダブロックに非ストレート孔を加工する非ストレート孔加工工程とを実行させるようにすればよい。

また、孔加工機は、被加工物に孔径が一定のストレート孔を加工するストレート孔加工工具と、被加工物に孔径が変化する非ストレート孔を加工するために非ストレート孔の径方向であるＵ軸方向に刃物を変位自在に保持するＵ軸変位加工工具と、ストレート孔加工工具およびＵ軸変位加工工具をストレート孔および非ストレート孔の各位置に対応する位置でそれぞれ保持する加工ヘッドと、加工ヘッドを被加工物に対して近接または離隔するＺ軸方向に変位させるＺ軸駆動原動機と、Ｕ軸変位加工工具における刃物をＵ軸方向に変位させるＵ軸駆動原動機と、ストレート孔加工工具およびＵ軸変位加工工具をそれぞれ回転駆動させる工具回転駆動原動機と、Ｚ軸駆動原動機、Ｕ軸駆動原動機および工具回転駆動原動機の各作動をそれぞれ制御する制御部とを備え、Ｕ軸変位加工工具は、棒状に延びるアーム部を有しており、アーム部は、先端部に刃物を有するとともに、同刃物が非ストレート孔における奥側の端部に位置した場合にストレート孔加工工具が有する刃物が被加工物の表面におけるストレート孔の開口部よりも外に位置する長さに形成されており、制御部は、ストレート孔加工工具が有する刃物を被加工物の表面におけるストレート孔の開口部よりも外に位置させた状態で加工ヘッドを被加工物に接近させるとともにＵ軸変位加工工具が有する刃物をＵ軸方向に変位させて同被加工物に非ストレート孔を加工する非ストレート孔加工工程とを実行させるようにすればよい。

また、この場合、孔加工機において、Ｕ軸変位加工工具は、刃物のほかに、ストレート孔を加工する刃物を備えており、制御部は、Ｕ軸変位加工工具が備えたストレート孔用の刃物でストレート孔を行うとともに、Ｕ軸変位加工工具が加工を行うストレート孔と同じ孔内で非ストレート孔を加工するようにすればよい。また、この場合、孔加工機において、Ｕ軸変位加工工具は、刃物がストレート孔加工工具の先端部に対して被加工物側に張り出した状態で設けられているとよい。これらによれば、孔加工方法を用いたシリンダブロックの製造方法および孔加工機は、上記孔加工方法と同様の作用効果を期待することができる。

本発明の一実施形態に係る孔加工機の加工ヘッドの構成を模式的に示した側面断面図である。 図１に示す孔加工機の作動を制御するための制御システムのブロック図である 図１に示す孔加工機における加工ヘッドによって被加工物にストレート孔を加工する状態を模式的に示した側面断面図である。 図１に示す孔加工機における加工ヘッドが被加工物に対してストレート孔の加工を終えて非ストレート孔の加工を行う直前の状態を模式的に示した側面断面図である。 図１に示す孔加工機における加工ヘッドによって被加工物に非ストレート孔を加工する状態を模式的に示した側面断面図である。 図２示した制御部が実行するストレート孔および非ストレート孔の各加工工程の流れを示したフローチャートである。

（孔加工機１００の構成）
以下、本発明に係る孔加工方法、シリンダブロックの製造方法および孔加工機の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る孔加工方法およびシリンダブロックの製造方法に用いられる孔加工機１００の主要部の構成を模式的に示した側面断面図である。また、図２は、は、同孔加工機１００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この孔加工機１００は、コンピュータ制御（ＮＣ制御）によって被加工物ＷＫの表面にストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３および非ストレート孔ＮＳＨを加工する工作機械である。本実施形態においては、レシプロエンジンにおけるシリンダブロックを被加工物ＷＫとする。

この孔加工機１００は、加工ヘッド１０１を備えている。加工ヘッド１０１は、被加工物ＷＫに対して切削加工を行う加工工具を回転駆動可能な状態で保持する機械装置であり、加工工具として２つのストレート孔加工工具１１０，１２０、１つのＵ軸変位加工工具１３０を備えるとともに回転駆動機構１５０およびＵ軸駆動機構１６０を金属製の筐体１０２内にそれぞれ備えて構成されている。この加工ヘッド１０１は、被加工物ＷＫに対して接近または離隔する方向であるＺ軸方向に変位可能な状態で孔加工機１００における図示しない支持部材に支持されている。この場合、加工ヘッド１０１には、加工ヘッド１０１を前記Ｚ軸方向に変位させるための駆動力を発生するＺ軸駆動モータ１０３が連結されている。

２つのストレート孔加工工具１１０，１２０は、それぞれ被加工物ＷＫに孔径が一定のストレート孔ＳＨ１，ＳＨ２を加工するための工具であり、金属材を棒状に形成したスピンドル１１１，１２１における一方の端部に金属切削用の刃物１１２，１２２がそれぞれ取り付けられるとともに他方の端部に従動ギア１１３，１２３がそれぞれ取り付けられて構成されている。これらのストレート孔加工工具１１０，１２０は、スピンドル１１１，１２１にそれぞれ取り付けられた刃物１１２，１２２が被加工物ＷＫに対向するように筐体１０２から張り出して露出するとともに、スピンドル１１１，１２１の他方の端部にそれぞれ設けられた従動ギア１１３，１２３が回転駆動機構１５０にそれぞれ連結された状態で筐体１０２に保持されている。

この場合、ストレート孔加工工具１１０，１２０は、被加工物ＷＫに形成されたストレート孔ＳＨ１，ＳＨ２の形成位置に対応する位置で加工ヘッド１０１に保持されている。また、ストレート孔加工工具１１０とストレート孔加工工具１２０とは、互いに異なる大きさの孔径のストレート孔ＳＨ１，ＳＨ２を加工するためにスピンドル１１１，１２１がストレート孔ＳＨ１，ＳＨ２の各孔径に対応して互いに異なる太さで形成されている。

Ｕ軸変位加工工具１３０は、被加工物ＷＫに孔径が変化する非ストレート孔ＮＳＨおよび孔径が一定のストレート孔ＳＨ３をそれぞれ加工するための工具であり、主として、スピンドル本体１３１、ホルダベース１３３、可動ホルダ１３４および固定ホルダ１３６を備えて構成されている。これらのうち、スピンドル本体１３１は、ホルダベース１３３を保持した状態で回転駆動機構１５０によって回転駆動する部品であり、金属製の筒体で構成されている。このスピンドル本体１３１は、一方の端部にホルダベース１３３が取り付けられるとともに他方の端部に従動ギア１３２が取り付けられて構成されている。また、スピンドル本体１３１の内部には、ドローバー１４１およびカムバー１４２がそれぞれ貫通している。

ホルダベース１３３は、可動ホルダ１３４および固定ホルダ１３６をそれぞれ保持する部品であり、金属製の筒体で構成されている。より具体的には、ホルダベース１３３は、可動ホルダ１３４をスピンドル本体１３１の軸線方向に直交するＵ軸方向にスライド変位可能な状態で保持するとともに固定ホルダ１３６を不動の固定状態で保持している。また、ホルダベース１３３の内部には、前記カムバー１４２および可動ホルダ１３４の各一部をそれぞれ収容している。

可動ホルダ１３４は、被加工物ＷＫに孔径が変化する非ストレート孔ＮＳＨを切削加工するための刃物１３５を保持する金属製の部品であり、より具体的には、可動ホルダ１３４は、被加工物ＷＫ側が棒状に延びてアーム部１３４ａが形成されるとともに、このアーム部１３４ａの先端部に金属切削用の刃物１３５が取り付けられている。この場合、アーム部１３４ａは、刃物１３５が非ストレート孔ＮＳＨにおける奥側の端部に位置した場合に刃物１１２，１２２，１３７が被加工物ＷＫの表面から離隔した位置、換言すれば、ストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の開口部よりも外に位置する長さで形成されている。

また、可動ホルダ１３４は、アーム部１３４ａの根元部分がホルダベース１３３にＵ軸方向に沿ってスライド可能に嵌合するとともに、この部分より可動ホルダ１３４の内部側の部分に可動ホルダ１３４のカムバー１４２に摺動自在に嵌合する従動部１３４ｂが形成されている。この場合、従動部１３４ｂには、図３〜５にそれぞれ示すように、カムバー１４２に形成された凹凸状のカム突起１４３にスライド嵌合する図示しないカム溝がＵ軸方向に交わる斜め方向に延びて形成されている。一方、固定ホルダ１３６は、被加工物ＷＫに孔径が一定のストレート孔ＳＨ３を切削加工するための刃物１３７を保持する金属製の部品であり、ホルダベース１３３の先端部から被加工物ＷＫに向かって棒状に延びて形成されている。

ドローバー１４１は、カムバー１４２を被加工物ＷＫに対して近接または離隔する方向であるＺ軸方向に進退させるための部品であり、金属材を棒状に形成して構成されている。このドローバー１４１は、一方の端部がスピンドル本体１３１内でカムバー１４２に連結しているとともに他方の端部がＵ軸駆動機構１６０に保持されている。

カムバー１４２は、可動ホルダ１３４を非ストレート孔ＮＳＨの径方向であるＵ軸方向に変位させるための部品であり、金属材を棒状に形成して構成されている。このカムバー１４２は、一方の端部がホルダベース１３３内で可動ホルダ１３４にスライド嵌合するとともに他方の端部がスピンドル本体１３１内でドローバー１４１に連結されている。この場合、カムバー１４２における一方の端部側には、前記可動ホルダ１３４に形成されたカム溝にスライド嵌合する凹凸状のカム突起１４３がＵ軸方向に交わる斜め方向に延びて形成されている。

回転駆動機構１５０は、ストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０をそれぞれ回転駆動させるための機械装置であり、主として、回転駆動モータ１５１および回転駆動伝達機構１５２をそれぞれ備えて構成されている。回転駆動モータ１５１は、制御部１７０によって作動が制御されて回転駆動するアクチュエータであり、加工ヘッド１０１の筐体１０２内に固定されている。また、回転駆動伝達機構１５２は、回転駆動モータ１５１による回転駆動力をストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０にそれぞれ伝達するための部品群であり、本実施形態においては従動ギア１１３，１２３，１３２に噛み合う歯車列によって構成されている。なお、回転駆動伝達機構１５２は、回転駆動モータ１５１による回転駆動力をストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０にそれぞれ伝達できれば、歯車伝達以外の伝達構造、例えばベルトとプーリによる伝達構造で構成することもできる。

Ｕ軸駆動機構１６０は、Ｕ軸変位加工工具１３０における刃物１３５を被加工物ＷＫに形成される非ストレート孔ＮＳＨの径方向、すなわち、Ｕ軸方向に変位させるための機械装置であり、主として、Ｕ軸駆動モータ１６１およびＵ軸駆動伝達機構１６２をそれぞれ備えて構成されている。Ｕ軸駆動モータ１６１は、制御部１７０によって作動が制御されて回転駆動するアクチュエータであり、加工ヘッド１０１の筐体１０２内に固定されている。また、Ｕ軸駆動伝達機構１６２は、Ｕ軸駆動モータ１６１による回転駆動力を直線駆動力に変換してドローバー１４１に伝達するための部品群であり、本実施形態においてはボールネジ１６２ａおよびこのボールネジ１６２ａが噛み合う雌ネジ（図示せず）が形成された可動体１６２ｂによって構成されている。すなわち、Ｕ軸駆動伝達機構１６２は、本実施形態においては送りネジ機構によって構成されている。

制御部１７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、孔加工機１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない加工プログラム（所謂ＮＣ（Numerical Control）プログラム）に従ってＺ軸駆動モータ１０３、回転駆動モータ１５１およびＵ軸駆動モータ１６１の各作動を制御してストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０を被加工物ＷＫに対して加工ヘッド１０１を相対変位させることにより被加工物ＷＫへのストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３および非ストレート孔ＮＳＨの各加工を制御する。なお、この孔加工機１００は、被加工物ＷＫを着脱自在に保持するワークテーブル、制御部１７０に対して作業者からの指示を入力する入力装置および制御部１７０の作動状況を表示する液晶表示装置（いずれも図示せず）なども備えているが、本発明に直接関わらないためその説明は省略する。

（孔加工機１００の作動）
次に、上記のように構成した孔加工機１００の作動について説明する。この孔加工機１００は、被加工物ＷＫを製造する製造ライン内に組み込まれて被加工物ＷＫを製造する一工程を構成する。したがって、孔加工機１００は、加工ヘッド１０１に被加工物ＷＫが対向配置されることによってストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３および非ストレート孔ＮＳＨの加工を開始する。この場合、孔加工機１００は、制御部１７０に予め記憶された加工プログラムを実行することによりストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３および非ストレート孔ＮＳＨの加工を開始する。

本実施形態においては、レシプロエンジンにおけるシリンダブロックを被加工物ＷＫとしてこの被加工物ＷＫの表面にストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３および非ストレート孔ＮＳＨをそれぞれ加工する。この場合、被加工物ＷＫは、前工程においてストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３および非ストレート孔ＮＳＨの下孔（正規の仕上げ寸法に対して所定の取り代を残した孔）が加工された後、孔加工機１００における加工ヘッド１０１に対して所定の位置に位置決めされる。

まず、孔加工機１００における制御部１７０は、図６に示すように、第１工程として、被加工物ＷＫに対してストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の各加工を行う。具体的には、制御部１７０は、回転駆動モータ１５１の作動を開始させてストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０をそれぞれ回転駆動させた後、Ｚ軸駆動モータ１０３の作動を制御して加工ヘッド１０１を被加工物ＷＫ側に変位させる。この場合、制御部１７０は、Ｕ軸駆動モータ１６１の作動を制御して可動体１６２ｂを被加工物ＷＫ側に最も押した原点位置に位置決めすることによって可動ホルダ１３４が保持する刃物１３５をストレート孔ＳＨ３の孔内における最も中心側の原点位置に位置させる。

これにより、孔加工機１００は、ストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０における刃物１１２，１２２，１３７によってストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３をそれぞれ切削加工する。この場合、孔加工機１００は、ストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０の位置関係がストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の位置関係に対応しているため、各孔を高精度な位置関係で加工することができる。なお、孔加工機１００は、Ｕ軸変位加工工具１３０における刃物１３５が原点位置に位置しているため、ストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の加工中に被加工物ＷＫに対して切削加工を行うことはない。また、これらのストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３をそれぞれ切削加工するこの第１工程が、本発明に係るストレート孔加工工程に相当する。

次に、制御部１７０は、第２工程として、非ストレート孔ＮＳＨの加工のための位置決めを行う。具体的には、制御部１７０は、ストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の切削加工の後、Ｚ軸駆動モータ１０３の作動を制御することにより加工ヘッド１０１を被加工物ＷＫに対して離隔する側に変位させてＵ軸変位加工工具１３０の刃物１３５を非ストレート孔ＮＳＨ（ストレート孔ＳＨ３）における加工開始位置に位置決めする。本実施形態においては、制御部１７０は、非ストレート孔ＮＳＨ（ストレート孔ＳＨ３）における奥部側の端部にＵ軸変位加工工具１３０の刃物１３５を位置決めする。これにより、ストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０における刃物１１２，１２２，１３７は、ストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の開口部よりも外側に位置決めされる。

次に、制御部１７０は、第３工程として、被加工物ＷＫに対して非ストレート孔ＮＳＨの加工を行う。具体的には、制御部１７０は、回転駆動モータ１５１の作動を制御してストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０の回転駆動を継続させた状態で、Ｚ軸駆動モータ１０３およびＵ軸駆動モータ１６１の各作動を制御して加工ヘッド１０１を被加工物ＷＫに対して離隔する方向に変位させつつドローバー１４１を引いて可動ホルダ１３４を非ストレート孔ＮＳＨの径方向外側に変位させる。

この場合、制御部１７０は、加工ヘッド１０１のＺ軸方向への変位量に対する可動ホルダ１３４のＵ軸方向（非ストレート孔ＮＳＨの径方向外側）への変化量を適宜調整することによって非ストレート孔ＮＳＨの下孔の内周面に円錐形状や球面形状を形成して非ストレート孔ＮＳＨを形成することができる。なお、制御部１７０が刃物１３５を直線状に変位させることを直線補間といい、刃物１３５を曲線状に変位させることを円弧補間という。したがって、制御部１７０は、Ｚ軸駆動モータ１０３およびＵ軸駆動モータ１６１の各作動を制御して刃物１３５を直線補間および／または円弧補間することにより非ストレート孔ＮＳＨを孔内の奥側から開口部側に向かって形成することができる。

この場合、孔加工機１００は、ストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の加工を行った加工ヘッド１０１によってＵ軸変位加工工具１３０を付け替えることなく連続的に非ストレート孔ＮＳＨの加工を行うため、非ストレート孔ＮＳＨをストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３に対して高精度な位置関係でかつ短時間に加工することができる。そして、この非ストレート孔ＮＳＨを切削加工するこの第３工程が、本発明に係る非ストレート孔加工工程に相当する。

次に、制御部１７０は、第４工程として、原点復帰を行う。具体的には、制御部１７０は、回転駆動モータ１５１の作動を停止させるとともに、Ｚ軸駆動モータ１０３およびＵ軸駆動モータ１６１の各作動を制御して加工ヘッド１０１を被加工物ＷＫから離隔させつつ可動ホルダ１３４が保持する刃物１３５をストレート孔ＳＨ３の孔内における最も中心側の原点位置に位置させる。これにより、孔加工機１００は、被加工物ＷＫに対するストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３および非ストレート孔ＮＳＨの各加工が終了する。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、孔加工機１００は、被加工物ＷＫにストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３をそれぞれ加工するストレート孔加工工程および同被加工物ＷＫに非ストレート孔ＮＳＨを加工する非ストレート孔加工工程をストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３を加工するストレート孔加工工具１１０，１２０と非ストレート孔ＮＳＨを加工するＵ軸変位加工工具１３０とをそれぞれ保持した加工ヘッド１０１によって行うため、ストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３と非ストレート孔ＮＳＨとをそれぞれ高精度かつ短時間に加工することができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例の説明および参照する図においては、上記実施形態と同様の構成部分について同じ符号を付して、その説明を省略する。

例えば、上記実施形態においては、加工ヘッド１０１は、２つのストレート孔加工工具１１０，１２０および１つのＵ軸変位加工工具１３０を備えて構成した。しかし、加工ヘッド１０１が備えるストレート孔加工工具１１０，１２０およびＵ軸変位加工工具１３０の各数は、被加工物ＷＫに形成するストレート孔ＳＨおよび非ストレート孔ＮＳＨの数に対応するものであり、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、加工ヘッド１０１は、少なくとも１つずつのストレート孔加工工具およびＵ軸変位加工工具を備えて構成されればよい。

また、上記実施形態においては、Ｕ軸変位加工工具１３０は、非ストレート孔ＮＳＨを加工する刃物１３５のほかに、ストレート孔ＳＨ３を加工する刃物１３７を備えて構成されている。しかし、Ｕ軸変位加工工具１３０は、少なくとも非ストレート孔ＮＳＨを加工する刃物１３５を備えていればよく、必ずしもストレート孔ＳＨ２を加工する刃物１３７を備えて構成する必要はない。すなわち、Ｕ軸変位加工工具１３０は、非ストレート孔ＮＳＨを加工する刃物１３５のみで構成することができる。

また、上記実施形態においては、加工ヘッド１０１は、被加工物ＷＫに対して接近または離隔するＺ軸方向に沿って変位するように構成されている。しかし、加工ヘッド１０１と被加工物ＷＫとは相対的に変位するように構成されていればよいため、被加工物ＷＫを保持するワークテーブルが加工ヘッド１０１に対して接近または離隔するように構成することもできる。また、孔加工機１００は、Ｚ軸方向に直交する平面内において互いに直交する２軸方向であるＸ軸方向および／またはＹ軸方向に加工ヘッド１０１または被加工物ＷＫを保持するワークテーブルを変位させるように構成することもできる。

また、上記実施形態においては、孔加工機１００は、Ｕ軸変位加工工具１３０によって非ストレート孔ＮＳＨを加工する非ストレート孔加工工程をストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３を加工するストレート孔加工工程の後に実行するように構成した。しかし、孔加工機１００は、非ストレート孔ＮＳＨを加工する非ストレート孔加工工程をストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３を加工するストレート孔加工工程の前に実行するように構成することもできる。このように、非ストレート孔加工工程をストレート孔加工工程とは別工程で実行することによって非ストレート孔加工工程とストレート孔加工工程とが互いに同時に加工されないため、各加工時に生じる振動や孔加工位置のバラツキなどによる加工精度への悪影響を抑えることができ、加工精度を向上させることができる。また、孔加工機１００は、これらの非ストレート孔加工工程とストレート孔加工工程とを同時に行うこともできる。この場合、孔加工機１００は、非ストレート孔およびストレート孔を短時間に加工することができる。

また、上記実施形態においては、可動ホルダ１３４におけるアーム部１３４ａは、刃物１３５が非ストレート孔ＮＳＨにおける奥側の端部に位置した場合に刃物１１２，１２２，１３７が被加工物ＷＫの表面から離隔した位置、換言すれば、ストレート孔ＳＨ１〜ＳＨ３の開口部よりも外に位置する長さで形成されている。これにより、孔加工機１００は、非ストレート孔加工工程をストレート孔加工工程とは別工程で実行し易くなる。しかし、アーム部１３４ａの長さは、非ストレート孔ＮＳＨの形状や加工位置に応じて適宜決定されるものであって、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、可動ホルダ１３４は、アーム部１３４ａの長さを上記実施形態よりも短くして、例えば、刃物１３５を刃物１３７と同じＺ軸方向上に位置に備えるとように構成することもできる。

ＷＫ…被加工物、ＳＨ１〜ＳＨ３…ストレート孔、ＮＳＨ…非ストレート孔、
１００…孔加工機、
１０１…加工ヘッド、１０２…筐体、１０３…Ｚ軸駆動モータ、
１１０…ストレート孔加工工具、１１１…スピンドル、１１２…刃物、１１３…従動ギア、
１２０…ストレート孔加工工具、１２１…スピンドル、１２２…刃物、１２３…従動ギア、
１３０…Ｕ軸変位加工工具、１３１…スピンドル本体、１３２…従動ギア、１３３…ホルダベース、１３４…可動ホルダ、１３４ａ…アーム部、１３４ｂ…従動部、１３５…刃物、１３６…固定ホルダ、１３７…刃物、
１４１…ドローバー、１４２…カムバー、１４３…カム突起、
１５０…回転駆動機構、１５１…回転駆動モータ、１５２…伝達機構、
１６０…Ｕ軸駆動機構、１６１…Ｕ軸駆動モータ、１６２…伝達機構、１６２ａ…ボールネジ、１６２ｂ…可動体。

Claims (5)

1. 被加工物に孔径が一定のストレート孔を加工するストレート孔加工工具と、
   前記被加工物に孔径が変化する非ストレート孔を加工するために前記非ストレート孔の径方向であるＵ軸方向に刃物を変位自在に保持するＵ軸変位加工工具と、
   前記ストレート孔加工工具および前記Ｕ軸変位加工工具を前記ストレート孔および前記非ストレート孔の各位置に対応する位置でそれぞれ保持する加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドを前記被加工物に対して近接または離隔するＺ軸方向に変位させるＺ軸駆動原動機と、
   前記Ｕ軸変位加工工具における前記刃物を前記Ｕ軸方向に変位させるＵ軸駆動原動機と、
   前記ストレート孔加工工具および前記Ｕ軸変位加工工具をそれぞれ回転駆動させる工具回転駆動原動機と、
   前記Ｚ軸駆動原動機、前記Ｕ軸駆動原動機および前記工具回転駆動原動機の各作動をそれぞれ制御する制御部とを備え、
   前記Ｕ軸変位加工工具は、
   棒状に延びるアーム部を有しており、
   前記アーム部は、
   先端部に前記刃物を有するとともに、同刃物が前記非ストレート孔における奥側の端部に位置した場合に前記ストレート孔加工工具が有する刃物が前記被加工物の表面における前記ストレート孔の開口部よりも外に位置する長さで形成されている孔加工機を用いた孔加工方法であって、
   前記制御部に、
   前記ストレート孔加工工具を回転駆動させた状態で前記加工ヘッドを前記被加工物に接近させて同被加工物に前記ストレート孔を加工するストレート孔加工工程と、
   前記ストレート孔加工工具を回転駆動させつつ同ストレート孔加工工具が有する刃物を前記被加工物の表面における前記ストレート孔の開口部よりも外に位置させた状態で前記加工ヘッドを前記被加工物に接近させるとともに前記Ｕ軸変位加工工具が有する前記刃物を前記Ｕ軸方向に変位させて同被加工物に前記非ストレート孔を加工する非ストレート孔加工工程とを実行させることを特徴とする孔加工方法。
2. 請求項１に記載した孔加工方法において、
   前記Ｕ軸変位加工工具は、
   前記刃物のほかに、前記ストレート孔を加工する刃物を備えており、
   前記ストレート孔加工工程は、
   前記Ｕ軸変位加工工具が備えた前記ストレート孔用の前記刃物で前記ストレート孔を行うものであり、
   前記非ストレート孔加工工程は、
   前記Ｕ軸変位加工工具が加工を行う前記ストレート孔と同じ孔内で前記非ストレート孔を加工することを特徴とする孔加工方法。
3. 被加工物に孔径が一定のストレート孔を加工するストレート孔加工工具と、
   前記被加工物に孔径が変化する非ストレート孔を加工するために前記非ストレート孔の径方向であるＵ軸方向に刃物を変位自在に保持するＵ軸変位加工工具と、
   前記ストレート孔加工工具および前記Ｕ軸変位加工工具を前記ストレート孔および前記非ストレート孔の各位置に対応する位置でそれぞれ保持する加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドを前記被加工物に対して近接または離隔するＺ軸方向に変位させるＺ軸駆動原動機と、
   前記Ｕ軸変位加工工具における前記刃物を前記Ｕ軸方向に変位させるＵ軸駆動原動機と、
   前記ストレート孔加工工具および前記Ｕ軸変位加工工具をそれぞれ回転駆動させる工具回転駆動原動機と、
   前記Ｚ軸駆動原動機、前記Ｕ軸駆動原動機および前記工具回転駆動原動機の各作動をそれぞれ制御する制御部とを備え、
   前記Ｕ軸変位加工工具は、
   棒状に延びるアーム部を有しており、
   前記アーム部は、
   先端部に前記刃物を有するとともに、同刃物が前記非ストレート孔における奥側の端部に位置した場合に前記ストレート孔加工工具が有する刃物が前記被加工物の表面における前記ストレート孔の開口部よりも外に位置する長さで形成されている孔加工機を用いたシリンダブロックの製造方法であって、
   前記制御部に、
   前記ストレート孔加工工具を回転駆動させた状態で前記加工ヘッドを前記シリンダブロックに接近させて同シリンダブロックに前記ストレート孔を加工するストレート孔加工工程と、
   前記ストレート孔加工工具を回転駆動させつつ同ストレート孔加工工具が有する刃物を前記被加工物の表面における前記ストレート孔の開口部よりも外に位置させた状態で前記加工ヘッドを前記シリンダブロックに接近させるとともに前記Ｕ軸変位加工工具が有する前記刃物を前記Ｕ軸方向に変位させて同シリンダブロックに前記非ストレート孔を加工する非ストレート孔加工工程とを実行させることを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
4. 被加工物に孔径が一定のストレート孔を加工するストレート孔加工工具と、
   前記被加工物に孔径が変化する非ストレート孔を加工するために前記非ストレート孔の径方向であるＵ軸方向に刃物を変位自在に保持するＵ軸変位加工工具と、
   前記ストレート孔加工工具および前記Ｕ軸変位加工工具を前記ストレート孔および前記非ストレート孔の各位置に対応する位置でそれぞれ保持する加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドを前記被加工物に対して近接または離隔するＺ軸方向に変位させるＺ軸駆動原動機と、
   前記Ｕ軸変位加工工具における前記刃物を前記Ｕ軸方向に変位させるＵ軸駆動原動機と、
   前記ストレート孔加工工具および前記Ｕ軸変位加工工具をそれぞれ回転駆動させる工具回転駆動原動機と、
   前記Ｚ軸駆動原動機、前記Ｕ軸駆動原動機および前記工具回転駆動原動機の各作動をそれぞれ制御する制御部とを備え、
   前記Ｕ軸変位加工工具は、
   棒状に延びるアーム部を有しており、
   前記アーム部は、
   先端部に前記刃物を有するとともに、同刃物が前記非ストレート孔における奥側の端部に位置した場合に前記ストレート孔加工工具が有する刃物が前記被加工物の表面における前記ストレート孔の開口部よりも外に位置する長さに形成されており、
   前記制御部は、
   前記ストレート孔加工工具が有する刃物を前記被加工物の表面における前記ストレート孔の開口部よりも外に位置させた状態で前記加工ヘッドを前記被加工物に接近させるとともに前記Ｕ軸変位加工工具が有する前記刃物を前記Ｕ軸方向に変位させて同被加工物に前記非ストレート孔を加工する非ストレート孔加工工程とを実行させることを特徴とする孔加工機。
5. 請求項４に記載した孔加工機において、
   前記Ｕ軸変位加工工具は、
   前記刃物のほかに、前記ストレート孔を加工する刃物を備えており、
   前記制御部は、
   前記Ｕ軸変位加工工具が備えた前記ストレート孔用の前記刃物で前記ストレート孔を行うとともに、前記Ｕ軸変位加工工具が加工を行う前記ストレート孔と同じ孔内で前記非ストレート孔を加工することを特徴とする孔加工機。
   

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