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JP2002001603A - シリンダー、シリンダーライナーおよび同様なものを中ぐりするための切削ヘッドと方法 - Google Patents

シリンダー、シリンダーライナーおよび同様なものを中ぐりするための切削ヘッドと方法

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Publication number
JP2002001603A
JP2002001603A JP2001140139A JP2001140139A JP2002001603A JP 2002001603 A JP2002001603 A JP 2002001603A JP 2001140139 A JP2001140139 A JP 2001140139A JP 2001140139 A JP2001140139 A JP 2001140139A JP 2002001603 A JP2002001603 A JP 2002001603A
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cutting
cutting head
cone
pyramid
central axis
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JP2001140139A
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Alfred Ostertag
オステルターク アルフレッド
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Ecoroll AG Werkzeugtechnik
Original Assignee
Ecoroll AG Werkzeugtechnik
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Publication date
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  • Gear Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、切削ヘッドを使用のも
とにシリンダー、シリンダーライナーおよび同様なもの
を中ぐりする切削ヘッドと方法を提供するものであり、
この場合この切削ヘッドは、切削ヘッドの中を半径方向
に往復するように配置された多数の切削バイトを持つ。 【解決手段】 切削ヘッド内を半径方向に往復す
るように配置された切削バイトを持つ、シリンダー、シ
リンダーライナーおよび同様なものを中ぐりするための
切削ヘッド9において、切削バイト10を少なくとも3
つ備えることを特徴とする、当該切削ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、切削ヘッドを使用
のもとにシリンダー、シリンダーライナーおよび同様な
ものを中ぐりする切削ヘッドと方法に関するものであ
り、この場合この切削ヘッドは、切削ヘッドの中を半径
方向に往復するように配置された多数の切削バイトを持
つ。
【0002】
【従来の技術】このような方法と切削ヘッドは、例えば
DE2223969またはDE2723622から知ら
れている。これらは特に、たとえば油圧シリンダーおよ
びシリンダーライナーに設けられているもののような、
円筒形ボア内壁の精細加工に用いられる。このようなボ
ア内壁は、切削とロール仕上げによって精細加工するの
がもっとも経済的である。原材料は通常、引き抜き精密
スチールチューブまたは中ぐりによって準備された鋳造
スチールチューブであって、これらの持つ仕上げ代は、
直径において約0.3〜1mmというわずかなものであ
る。これらのチューブには製造法上やむを得ない直線性
誤差があるが、この誤差はチューブの使用目的を損なう
ものではなく、従って切削によって補正する必要はな
い。
【0003】とはいえボア内壁の表面は、シリンダーが
湾曲している場合でも表面全体を切削し、ロール仕上げ
しなければならない。これはあたえられた条件下では、
切削バイトがほとんど一定の切削深さで、チューブのマ
クロな形状に追随することが前提となる。このためには
フローティング取り付けされた切削バイト、たとえば上
記のDE2723622またはDE2518170から
知られているような切削バイトが真価を認められてい
る。この場合の切削ヘッドはツールに対して2つの平面
を半径方向に自由に移動することができ、その上単数ま
たは複数の切削バイトも半径方向に移動することができ
る。
【0004】この既知の切削バイトの配置は、切削ヘッ
ドの回転が外力の影響によって心合わせされないときで
も、2つの刃の受動的切削力によってバイトの自動心合
わせを得られる。しかしこの配置の欠点は、向かい合っ
て配置された2つの刃で形成される切削バイトは、かな
らずしも円形のボアを生成しないことである。むしろこ
の種の切削バイトは、切削ヘッドが回転する間半径方向
の振動運動を行い、その際円形を逸脱するボア断面を生
じる。この運動が生じるのは、すでにチューブ内に存在
する円形に対する誤差によって、または力の釣り合いの
わずかな障害、たとえば規則的に行いたいチップ切断の
際の受動切削力の変動によってである。そしてこの運動
は、開始されると加工長さ全体にわたって続くことがあ
る。
【0005】この種のボア断面に特徴的なのは、このボ
アは2つの向かい合うポイント間で測定すればたしかに
一定の直径を示すが、その2点法で測定された切削切削
直径よりも、内側包絡円は小さく、外側包絡円は大きい
ことである。この場合3、5、7個、あるいはそれ以上
の数の「角」を持つ「多角形」が生じる。この円形に対
する誤差は、ピストンとシールを組み合わせる際に問題
を生じる原因となることがある。しばしばこの円形に対
する誤差はチューブ長さ全体にわたって、その角度ごと
のずれがツールの回転から回転へと続き、その結果シリ
ンダーボアに、通常は品質欠陥と見なされるようならせ
ん形の輪郭が生じることがある。
【0006】往復式バイトを持たないツールも知られて
いる。たとえばDE1962181B、DE16527
90A、DE7321746UおよびUS263802
0に記載されているようなリーマーも、それに数えられ
る。これらのリーマーバイトは、すべてツール本体に対
していっしょに同程度調節できるだけであり、従って半
径方向に往復するようには取り付けられていない。リー
マーはその構想当初から、できるだけ直線性誤差が少な
いボアを生じるように考えられている。従って加工前進
を続ける場合は、ボアのそれまでの方向を継続して行わ
れる。未加工ボアが湾曲している場合、リーマーはこの
湾曲をできるだけ完全に除去することが期待される。
【0007】シリンダーライナーは、長さ10mまでの
引き抜き精密スチールチューブから製造される。それま
ではチップを生じない製造方法であるため、このチュー
ブの示す直線性誤差は2mm/m以下である。しかし同
時にコスト上の理由から、そして材料を節約するため、
直径で1mm以下の仕上げ代により作業が行われる。こ
れは、湾曲したボアからまっすぐなボアを作るには、十
分な仕上げ代を利用できないことを意味する。そのため
には上記の湾曲の場合、直径で少なくとも4mmの仕上
げ代が必要となるであろう。上記のリーマーのように、
できるだけまっすぐなボアを製造するために考えられて
いるツールであれば、ある箇所では大量の材料を削り出
す代わりに、他の箇所では加工しないまま放置すること
になろう。従ってシリンダー、シリンダーライナーおよ
び同様なものを中ぐりするための切削ヘッドには、切削
ツールは加工の際ボアのマクロな形状に追随し、従って
既存の直線性誤差を複製しなければならないという要件
が課される。これらのリーマーはこの要件に対応するも
のではない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記から出発して、本
発明の課題は、円形に対する誤差を大幅に除去してらせ
ん状の波形の発生を防止できるような、中ぐりのための
切削ヘッドと方法を挙げることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題は、切削ヘッド
の中に半径方向に往復するように配置された切削バイト
を持つ、しかもその切削バイトを少なくとも3つ持つ切
削ヘッドによって解決される。切削ヘッドのこのような
形態によって、切削バイトセットの自動的心合わせに対
する要求も、切削深さを等しく維持しながらの円形の切
削ジオメトリーに対する要求も満足することができる。
【0010】さらに本発明には、切削バイトを少なくと
も3つ備えることによって、切削バイトを2つしか持た
ない既知の切削ヘッドよりも、切削性能を向上できると
いう利点がある。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の1つの好ましい実施形態
は切削ヘッドが1つの中心軸を持つというものである
が、この場合隣り合う切削バイトは、切削ヘッドの中心
軸方向に見て、それぞれ相互間に類似した角度間隔を取
って配置されている。これにより、切削ヘッドのいかな
る回転ポジションにおいても、可能な限り大きな心合わ
せ確率が得られる。そのためこの角度間隔は、切削バイ
トが3つの場合は120°、4つの場合は90°、5つ
の場合は72°、そして6つの場合は60°となる。そ
うするのがチャタリングマークを防止するために役に立
つならば、セクターからセクターに代わるときこれらの
角度もわずかずつ変えることができる。
【0012】本発明のもう一つの好ましい実施形態は、
切削ヘッドが1つの中心軸を、そして各切削バイトが刃
を1つ以上持つものであるが、この場合異なる切削バイ
トの刃のうち少なくとも3つが、切削ヘッドの中心軸に
対して回転対称に配置されている。これが意味するの
は、1つの切削バイトの1つの刃に対して、他の少なく
とも2つの切削バイトにおいて対応する刃が設けられて
おり、その結果対応する刃の対応するポイントは、それ
ぞれ1つの平面を決定し、その平面は切削ヘッドの中心
軸に垂直に伸びていることである。切削ヘッドが動作す
るとき切削ヘッドの中心軸は主要回転軸であるから、各
刃のこの配置は、中ぐりされるボアの中で切削ヘッドを
心合わせするのにもよい影響をあたえる。
【0013】各切削バイトが刃を2つ以上持つことによ
り、切削性能をさらに向上させることができる。
【0014】本発明の特に有利な実施形態の場合、すべ
ての切削バイトは、ともに切削ヘッド内を変位できるよ
うに配置された円錐体または角錐体によって直接的また
は間接的に支持され、これら錐体を用いて切削ヘッドの
半径方向に変位できる。その際切削ヘッドの形状に応じ
て、錐体は円錐または円錐台の形状をも、角錐または角
錐台の形状をも取ることができる。角錐をドイツ語でピ
ラミッドというが、これはその名から世間一般が連想す
るような、正方形の底面と、合同であって共通の辺を持
つ4つの三角形の側面からなるような、規則的多面体と
は限らない。角錐という概念は幾何学的定義の意味で理
解されるべきであり、とくにその備える切削バイトと同
数の側面をともなう1つの底面を持つものとすることが
できる。
【0015】円錐体も角錐体も、切削ヘッドの中心軸に
そって錐体を単純に変位させることによって、切削バイ
トを半径方向外側に押しつけ、対応する切削直径をとく
に簡単な方法で調節できるのが利点である。
【0016】この場合円錐体または角錐体をフローティ
ングさせながら切削ヘッド内に配置するのが、動作上と
くに有利であることがわかっている。切削バイトに対し
て円錐体または角錐体の第一の相対ポジションを変更可
能な状態で規定する手段を設けることも有利である。こ
の場合この円錐体または角錐体を、対応するスプリング
手段を用いて予荷重をかけ、第一の相対ポジションに置
くことができる。この第一の相対ポジションは通常は切
削ヘッドの動作ポジションであって、従ってここでは切
削バイトが希望の切削直径に調節される。
【0017】容易にかつマーキングを生じることなく、
中ぐりされる物体から切削ヘッドを引き戻すことができ
るように、円錐体または角錐体を次のように形成する。
すなわち錐体は、予荷重に対抗して、外からのとくに油
圧の力を利用することにより、切削バイトに対する第二
のポジションに移動でき、その際この第二のポジション
は切削バイトが引き戻されたポジションに対応する。そ
のため切削バイトは中ぐりされる面にもはや密接して接
触することはなく、切削ヘッドが中ぐりされる物体の中
で容易に移動、位置決めできるように形成する。
【0018】切削ヘッドが円錐体または角錐体につねに
良好に直接的または間接的に接触し、従って切削直径の
次のような調節に、すなわち円錐体または角錐体と切削
バイトの相対ポジションを変化することによって望まれ
た調節に追随することができるようにするため、円錐体
または角錐体に対抗して切削バイトに予荷重をかけるス
プリング手段を設けることができ、また設けるのが有利
である。
【0019】この第二のスプリング手段は、その作用方
向がツールの中心を通らないように配置するのが有利で
ある。
【0020】切削バイトが倒れるのを防止するため、切
削バイトは案内部の中を案内されるものとし、その案内
部の幅に対する長さの比が1.5以上、好ましくは2以
上とすることをさらに提案する。良好な案内を得るため
には、この幅に対する長さの比を4〜5とすることもで
きる。この場合の長さとは半径方向における案内部の長
さのことであり、他方で幅とは軸方向における案内部の
長さのことである。
【0021】上記の課題はさらに、シリンダー、シリン
ダーライナーおよび同様のものを中ぐりするための次の
ような方法によって解決される。すなわち、中ぐりされ
る物体の中に挿入される切削ヘッドとして、1つの中心
軸と多数の切削バイトを持つものを用い、その際1つの
切削ヘッドが、切削ヘッドの中心軸に対して半径方向に
移動できる切削バイトを少なくとも3つ持つものを使用
するという方法である。
【0022】この方法の1つの好ましい実施形態は、使
用される切削バイトはいずれも刃を1つ以上持つもので
あるが、この場合、刃から切削ヘッドの中心軸までの半
径方向の間隔を、従って切削直径を、切削ヘッドの中に
移動可能なように配置された円錐体または角錐体を用い
て調節することを意図する。
【0023】
【実施例】本発明のそのほかの詳細と利点を下記に図を
用いて説明するが、これは単なる例であって、本発明の
切削ヘッドの実施形態はこの説明に限られるものではな
い。
【0024】図1〜3は切削ヘッド全体を示してこれに
番号9を付し、この切削ヘッドには合計3つの切削バイ
ト10が、1つの円筒形ハウジング11の中に、半径方
向に変位可能なように配置されている。
【0025】いずれの切削バイト10も、この実施形態
では刃3および3’を2つより多く持つ。切削バイト1
0は、長さ/幅比の大きい案内部10’の中を案内さ
れ、この案内部は切削バイトが倒れるのを防止する。こ
こに示す実施形態では、この案内部の長さは幅の3倍以
上、厳密に行うならば5倍以上、である。切削バイトの
間では案内部25がその都度配置されている。
【0026】図2が示すバイトの例のように、いずれの
切削バイト10もスプリング手段によって、ここでは圧
縮スプリングエレメント13によって、半径方向内側
に、切削直径を調節するのに用いる円錐体、ここでは円
錐台12に向かって押しつけられる。そのために各切削
バイト10はそれぞれ圧縮スプリングエレメント13の
収容部13’を持ち、その際ここで再度強調するが、図
2に示すのとは異なり、いずれの切削バイト10も圧縮
スプリングエレメント13により円錐の方向に予荷重を
かけられる。このことを図2および3の矢印13”が示
しているが、見やすくするためそれらのうちの一部しか
参照番号をつけていない。円錐台12はそれによって自
由度12‘と12”を持ち切削ヘッドの中でフローティ
ングされる。
【0027】圧縮スプリングエレメント13によって切
削の間も、そして引き込み状態においても、すなわち切
削バイトが半径方向に見て中心軸の方向に引き込まれた
ポジションにある状態においても、バイト10が円錐台
12に常時接触することになる。
【0028】円錐台12と切削バイト10の第一の相対
ポジションを規定するために、ネジ−スペーサーエレメ
ント−組合せ物15を設ける。スプリング手段ここでは
コイルバネ14は、円錐台に予荷重をかけてこの相対ポ
ジションに、すなわちツールが切削態勢にある動作ポジ
ションに相当する相対ポジションに置く。
【0029】例えば既知のここではこれ以上説明しない
油圧装置を用い、矢印16の方向に力を作用させること
によって、切削ヘッド9と円錐台12の共通の中心軸1
6’にそって、スプリング14の予荷重に対抗して、円
錐台12を変位させることができる。これにより切削バ
イト10は半径方向内側の引き込みポジションに移動す
ることができる。
【0030】円錐台12はフローティングしながら切削
ヘッド9の中に配置されている。図3に示すように、中
ぐりされるシリンダーライナーに寸法19だけの直線性
誤差があると、ボア輪郭17とボア軸17aが、寸法1
9だけポジション18および18aに変更されることに
なる。これは、刃が図の中央より上で動作するときはす
べて受動的切削力が増大し、同時に図の下では力が減少
することにつながる。これに対して円錐台12は、寸法
19だけ半径方向に下降運動20することによって反応
する。このようにしてバイトセット全体が、包絡円を維
持しながら新しいチューブ中心に心合わせする。これに
より、切削バイトセットの自動心合わせ、円形の切削ジ
オメトリー、切削深さの一定性という要求が満足され
る。補償運動は切削ツールの回転の下で、またはツール
が停止し加工品が回転する場合でも連続して行われ、チ
ューブの湾曲に従って任意の方向に実行することができ
る。
【0031】図4が示す実施形態では、力16”が円錐
台12”’の広い側面に働き、コイルバネ14’はネジ
−スペーサーエレメント−組合せ物15’を介して円錐
台12”’の小さい方の直径に働く。この配置もまた、
ハウジング11’に対する刃3”と切削バイト10”の
変位を生じる。
【0032】
【発明の効果】本発明の考えの場合、たとえば切削バイ
トおよび刃の個数と配置に関して、数多くの変形と発展
形が可能である。従ってたとえばとくに直径の大きい中
ぐりのためには、切削バイトを例に示した3つより多く
備える切削ヘッドを用いることができる。いずれにせよ
本発明で重要なのは、2つより多い切削バイトを設ける
ことであって、意図せずして半径方向の振動が生じる確
率は、これにより明らかに減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による切削ヘッドの中心軸にそ
った側面図の一部断面図であり、(a)は図1の切削ヘ
ッドのバイト領域の詳細図である。
【図2】図2は、図1の切削ヘッドを中心軸の方向に見
た外観図の一部断面図である。
【図3】図3は、切削ヘッド動作中、心合わせ力の作用
の仕方を説明する図である。
【図4】図4は、切削ヘッドのもう一つの実施形態の中
心軸にそった側面図の一部断面図である。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切削ヘッド内を半径方向に往復するよう
    に配置された切削バイトを持つ、シリンダー、シリンダ
    ーライナーおよび同様なものを中ぐりするための切削ヘ
    ッド(9)において、切削バイト(10)を少なくとも
    3つ備えることを特徴とする、当該切削ヘッド。
  2. 【請求項2】 切削ヘッドが中心軸(16’)を持つ場
    合の請求項1に記載の切削ヘッドにおいて、隣り合う切
    削バイト(10)が、切削ヘッド(9)の中心軸(1
    6’)方向に見て、それぞれ相互間に類似した角度間隔
    を取って配置されていることを特徴とする、当該切削ヘ
    ッド。
  3. 【請求項3】 切削ヘッド(9)が中心軸(16’)
    を、各切削バイト(10)が1つの刃(3、3’)を1
    つ以上持つ場合の請求項1または2に記載の切削ヘッド
    において、異なる切削バイトの刃少なくとも3つが、切
    削ヘッドの中心軸に回転対称に配置されていることを特
    徴とする、当該切削ヘッド。
  4. 【請求項4】 すべての切削バイト(10)が、ともに
    1つの切削ヘッド内に変位可能なように配置された円錐
    体または角錐体(12)により直接的または間接的に支
    持され、これらの錐体により切削ヘッドの半径方向に変
    位可能であることを特徴とする、請求項1から3のいず
    れか1項に記載の切削ヘッド。
  5. 【請求項5】 2つの自由度(12’、12”)を持つ
    円錐体または角錐体(12)がフローティングしながら
    切削ヘッド(9)の中に支持されていることを特徴とす
    る、請求項4に記載の切削ヘッド。
  6. 【請求項6】 円錐体または角錐体(12)の切削バイ
    ト(10)に対する第一の相対的ポジションを、変更可
    能な状態で規定するための手段(15、15’)を設け
    ていることを特徴とする、請求項4または5に記載の切
    削ヘッド(9)。
  7. 【請求項7】 円錐体または角錐体(12)に予荷重を
    かけて第一の相対ポジションに置くための第一のスプリ
    ング手段(14)を設けていることを特徴とする、請求
    項6に記載の切削ヘッド。
  8. 【請求項8】 円錐体または角錐体が、予荷重に対抗し
    て、外力(16)の利用により、とくに油圧により第二
    の相対ポジションに移動可能であることを特徴とする、
    請求項7に記載の切削ヘッド。
  9. 【請求項9】 各切削バイトに予荷重をかけるための第
    二のスプリング手段(13)が、円錐体または角錐体
    (12)に対抗して設けられていることを特徴とする、
    請求項4から8のいずれか1項に記載の切削ヘッド。
  10. 【請求項10】 第二のスプリング手段(13)が、そ
    の作用方向が切削ヘッドの中心を通らないように配置さ
    れていることを特徴とする、請求項9に記載の切削ヘッ
    ド。
  11. 【請求項11】 切削バイト(10)は案内部(1
    0’)の中を案内され、案内部の幅に対する長さの比は
    1.5以上、好ましくは2以上であることを特徴とす
    る、前記請求項のいずれか1項に記載の切削ヘッド。
  12. 【請求項12】 中心軸と多数の切削バイトを持ち中ぐ
    りされるべき物体の中に挿入される切削ヘッドを用い
    て、シリンダー、シリンダーライナーおよび同様なもの
    を中ぐりする方法において、切削ヘッドの中心軸に対し
    て半径方向に移動可能な切削バイト少なくとも3つを、
    1つの切削ヘッドが用いることを特徴とする、当該方
    法。
  13. 【請求項13】 各切削バイトが1つ以上の刃を持つ場
    合の請求項12に記載の方法において、切削ヘッドの中
    に移動可能なように配置された円錐体または角錐体によ
    って、刃から切削ヘッド中心軸までの間隔を調節できる
    ことを特徴とする、当該方法。
  14. 【請求項14】 切削バイトが円錐体または角錐体に対
    抗して予荷重がかけられていることを特徴とする、請求
    項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 円錐体または角錐体が切削バイトに対
    して第一の相対ポジション(動作ポジション)を取るよ
    う予荷重をかけられることを特徴とする、請求項13ま
    たは14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 中ぐりされた物体の中でその物体を加
    工せずに切削ヘッドを移動させるため、円錐体または角
    錐体が、外からのとくに油圧の力を加えることによっ
    て、予荷重に対抗して第二の相対ポジションに押しつけ
    られ、そのポジションでは、刃から切削ヘッド中心軸ま
    での半径方向の間隔が、動作ポジションにおけるより小
    さいことを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】 円筒形の中空スペースを持つ物体、特
    にシリンダーおよびシリンダーライナーにおいて、その
    中空スペースが、請求項1から11までのいずれか1項
    に記載の切削ヘッドの使用の下に、および/または請求
    項12から16のいずれか1項に記載の方法に従って加
    工されることを特徴とする、当該物体。
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