喷镀膜面的精加工方法及加工用刀具的制作方法【专利摘要】在喷镀膜面的精加工方法中，在圆筒状部件的内表面上形成螺旋状的槽而进行粗糙化，在粗糙化后的所述内表面上形成喷镀膜，利用切削刀具沿着所述槽的螺旋对所述喷镀膜进行切削而进行精加工。根据上述精加工方法，能够高效地对硬度不均匀的喷镀膜面进行精加工。【专利说明】喷镀膜面的精加工方法及加工用刀具【
技术领域：
】[0001]本发明涉及对在圆筒状部件（cylindricalhollowmember)的粗糙化后的内表面(roughenedinnersurface)上形成的喷镀膜进行精加工的喷镀膜面的精加工用的方法（amethodforafinishingworkofaspray-coatedsurface)以及该方法所用的刀具。【
背景技术：
】[0002]已知一种向内燃机的气缸体的缸孔内表面喷射烙融金属材料而形成喷镀膜的技术。通过在形成喷镀膜之前使缸孔内表面粗糙化，能够提高喷镀膜与缸孔内表面的贴合力。[0003]下述专利文献1公开有缸孔内表面的粗糙化加工（surfacerougheningwork)。在该粗糙化加工中，使用切削刀具（cuttingtool)而在内表面形成螺旋状的槽（helicalgroove)。根据这种使用切削刀具的粗糙化加工，与喷丸等粗糙化加工相比，能够提高喷镀膜的贴合力。并且，也公开了作为对喷镀膜面进行的精加工而实施珩磨加工。[0004]专利文献1:日本国特开2007-211307号公报【
发明内容】[0005]在形成有螺旋状的槽的粗糙面上形成与内螺纹（innerscrewthread)的螺纹槽（root)相对应的凹部（depressedportion)以及与螺纹牙（crest)相对应的凸部(protrudedportion)。另外，通常喷镀膜是通过从喷镀枪的喷嘴喷射烙融金属而形成的。此时，喷镀枪一边旋转一边沿着轴向移动，从喷嘴向粗糙面喷射熔融金属。[0006]特别是，在向凸部喷射熔融金属时，容易卷入周围的空气。（由铁系金属材料构成的）熔融金属因卷入的空气而被氧化，其结果，存在与凹部上的喷镀膜相比，凸部上的喷镀膜具有更高的硬度的倾向。即、在喷镀膜上混合存在凸部上的高硬度部和凹部上的低硬度部。高硬度部和低硬度部分别形成为螺旋状。但是，如果简单地对高硬度部和低硬度部混合存在的喷镀膜进行精加工（珩磨加工），则加工效率变差。[0007]本发明的目的在于提供能够高效地对硬度不均匀的喷镀膜面进行精加工的喷镀膜面的精加工方法以及加工用刀具。[0008]本发明的第1特征在于提供喷镀膜面的精加工方法，在该喷镀膜面的精加工方法中，在圆筒状部件的内表面上形成螺旋状的槽而进行粗糙化，在粗糙化的所述内表面形成喷镀膜，利用切削刀具沿着所述槽的螺旋对所述喷镀膜进行切削而进行精加工。[0009]本发明的第2特征在于提供喷镀膜面的精加工用刀具，其用于对形成在通过形成螺旋状的槽而粗糙化的圆筒状部件的内表面上的喷镀膜进行切削而进行精加工，该喷镀膜面的精加工用刀具具有：切削刀具，其沿着所述槽的螺旋对所述喷镀膜进行切削；以及刀具支撑部件，其能够一边旋转一边沿着旋转轴线方向直动，在该刀具支撑部件上固定所述切削刀具。【专利附图】【附图说明】[0010]图1是表示使用精加工用刀具的第1实施方式对缸孔内表面的喷镀膜进行切削的状态的侧视图。[0011]图2(a)是表示喷镀膜形成前的被粗糙化的缸孔内表面的剖视图，图2(b)是表示在被粗糙化的缸孔内表面上形成喷镀膜的状态的剖视图。[0012]图3是表示对缸孔内表面进行粗糙化的状态的剖视图。[0013]图4是表示使用精加工用刀具的第2实施方式对缸孔内表面的喷镀膜进行切削的状态的侧视图。[0014]图5是表示图4所示的刀具即旋转刀具的立体图。[0015]图6是表示使用精加工用刀具的第3实施方式对缸孔内表面的喷镀膜进行切削的状态的侧视图。【具体实施方式】[0016]以下，参照附图，说明实施方式。图1表示喷镀膜面的加工用刀具（精加工方法）的第1实施方式。[0017]如图1所示，利用本实施方式的加工刀具（worktool)加工的内燃机的气缸体（圆筒状部件）1为铝合金制，具有一个或多个缸孔3(在图1中仅示出一个缸孔3)。在缸孔3的缸孔内表面3a形成有由铁系金属材料构成的喷镀膜5。加工刀具包括：能够一边旋转一边沿着旋转轴线方向直动的键杆（boringbar)(刀具支撑部件toolsupportmember)7;安装在键杆7上的第1切削刀具（firstcuttingtool)9和第2切削刀具（secondcuttingtool)11。[0018]本实施方式的切削刀具9和11是片式刀具（tiptoolbits)，固定于镗杆7的前端。如上所述，喷镀膜5具有高硬度部和低硬度部，在精加工中，第1切削刀具9对低硬度部进行切削，第2切削刀具11对高硬度部进行切削。在第1切削刀具（片式刀具）9的前端设有切刃（rakeedge)9a，在第2切削刀具（片式刀具）11的前端设有切刃11a。[0019]形成喷镀膜5之前的缸孔内表面3a如图2(a)所示，形成螺旋状的槽12而被粗糙化。在粗糙化加工中，利用安装于镗杆（未图示）上的切削刀具（参照图3的切削刀具17)对缸孔内表面3a进行切削，缸孔内表面3a被粗糙化。此时，通过螺旋状的槽12形成凹部13和与该凹部13相邻的凸部15。通过使用如图3所示的粗糙化加工用的切削刀具17,凸部15的顶部被削掉而形成断裂面（fracturalface)19。利用断裂面19提高喷镀膜5的贴合力。[0020]切削刀具17是与在由本申请的申请人:申请的日本国专利申请的公开公报特开2006-159389号（国际公开公报W02006/061695A1)中记载的切削刀具相同的刀具。利用切削刀具17的前端的切刃17a形成凹部13。另外，在形成在切刃17a附近的倾斜面17b上形成有突起17c。在切刃17a形成凹部13的同时（刚形成凹部13之后），倾斜面17b削掉凸部15的顶部而形成断裂面19。[0021]从图2(b)所示的喷镀枪21向由凹部13和凸部15(断裂面19)构成的粗糙面喷射熔融金属，形成喷镀膜5。此时，喷镀枪21-边以缸孔3的轴线为中心旋转一边沿着轴线的方向移动，喷镀金属的熔滴25从喷嘴23向缸孔内表面3a喷射。喷射的熔滴25附着在缸孔内表面3a上，形成喷镀膜5。[0022]特别地，在将熔滴25向凸部15喷射时，容易卷入周围的空气。喷镀金属因卷入的空气而被氧化，其结果，与凹部13上的喷镀膜5相比，凸部15(断裂面19)上的喷镀膜5具有更高的硬度。即、在喷镀膜5上混合存在凸部15上的高硬度部27和凹部13上的低硬度部29(参照图2(b))。高硬度部和低硬度部分别形成为螺旋状（即、喷镀膜5的硬度不均匀）。高硬度部27的硬度例如Hv=700左右，低硬度部29的硬度例如Hv=350左右。[0023]使用图1所示的镗杆7对以上述方式形成的喷镀膜5进行精加工。在镗杆7的前端安装有低硬度用的第1切削刀具9和高硬度用的第2切削刀具11。第1切削刀具9和第2切削刀具11在相对于镗杆7的旋转轴线隔开180度的位置处固定于镗杆7上。[0024]低硬度用的第1切削刀具9是以体积比计含有大于或等于40%而小于90%的cBN(cubicboronnitride)颗粒的CBN刀具。如果cBN颗粒的含有率小于40%，贝U在切削低硬度部29时，促进第1切削刀具9的磨损，如果cBN颗粒的含有率大于或等于90%，则构成低硬度部29的成分会粘着在第1切削刀具9上。另一方面，高硬度用的第2切削刀具11是以体积比计含有大于或等于85%的cBN颗粒的CBN刀具。如果cBN颗粒的含有率小于85%，则在切削高硬度部27时，会促进第2切削刀具11的磨损。[0025]通过使镗杆7-边旋转一边沿着轴向移动，切削喷镀膜5的表面。此时，对镗杆7(即、第1切削刀具9和第2切削刀具11)的转速和进给量进行调整，以使第1切削刀具9对低硬度部29进行切削，第2切削刀具11对高硬度部27进行切削。使该转速和进给量与粗糙化加工时的切削刀具17(参照图3)的转速和进给量一致，例如转速为3000rpm，进给量为0.25mm/reV。另外，镗杆7(即、第1切削刀具9和第2切削刀具11)的旋转方向也与粗糙化加工时的切削刀具17的旋转方向一致。[0026]在上述的精加工中，第1切削刀具9沿着低硬度部29的螺旋可靠地移动，能够准确地对低硬度部29进行切削。同样地第2切削刀具11沿着高硬度部27的螺旋可靠地移动，能够准确地对高硬度部27进行切削加工。即、第1切削刀具9对硬度均匀的低硬度部29连续地进行切削，因此，加工效率提高，并且也能够抑制第1切削刀具9的磨损。同样地，第2切削刀具11对硬度均匀的高硬度部27连续地进行切削，因此加工效率提高，并且，也能够抑制第2切削刀具11的磨损。此外，在上述的精加工之后，作为最终精加工而实施珩磨加工。[0027]此外，在本实施方式中，第1切削刀具9和第2切削刀具11在相对于镗杆7的旋转轴线隔开180度的位置处固定于镗杆7上。由于切削阻力均衡，因此优选第1切削刀具9和第2切削刀具11隔开180度而配置。但是，第1切削刀具9和第2切削刀具11也可以沿着旋转轴线方向（图1中为上下方向）配置。在该情况下，第1切削刀具9和第2切削刀具11之间的沿着旋转轴线方向的间隔与图2的（a)所示的凹部13和凸部15之间的间隔（=图2(b)所示的低硬度部29和高硬度部27之间的间隔）一致。即、第1切削刀具9和第2切削刀具11之间的沿着旋转轴线方向的间隔与螺旋状的槽12的一半的螺距一致。[0028]根据本实施方式，在精加工中，沿着内部的粗糙面的螺旋对喷镀膜5进行切削，此时，利用第1切削刀具9对形成在螺旋状的凹部13上的低硬度部29连续地进行切削，利用第2切削刀具11对形成在螺旋状的凸部15上的高硬度部27连续地进行切削，从而能够高效地进行精加工。[0029]另外，根据本实施方式，利用第1切削刀具9对硬度均匀的低硬度部29连续地进行切削，并且，利用第2切削刀具11对硬度均匀的高硬度部27连续地进行切削。因此，能够以具有与硬度不同的切削对象（低硬度部29和高硬度部27)相对应的强度、刚性（硬度）的切削刀具（第1切削刀具9和第2切削刀具11)，分别可靠地对切削对象进行切削，从而加工效率提高。并且，抑制切削刀具的磨损，因此，能够延长切削刀具的寿命。[0030]另外，根据本实施方式，第1切削刀具9和第2切削刀具11隔开180度而配置，因此，能够利用第1切削刀具9准确地对低硬度部29进行切削，并且，能够利用第2切削刀具11准确地对高硬度部27进行切削。并且，切削缸孔内表面3a时的阻力均衡，因此，镗杆7的旋转稳定。[0031]另外，根据本实施方式，第1切削刀具9是以体积比计含有大于或等于40%而小于90%的cBN颗粒的CBN刀具，第2切削刀具11是以体积比计含有大于或等于85%的cBN颗粒的CBN刀具，因此，能够以具有与硬度不同的切削对象（低硬度部29和高硬度部27)相对应的强度、刚性（硬度）的切削刀具（第1切削刀具9和第2切削刀具11)，分别可靠地对切削对象进行切削，从而加工效率提高。并且，切削刀具的磨损得以抑制，因此，能够延长切削刀具的寿命。[0032]另外，根据本实施方式，使（1)用于形成所述槽的刀具的转速、旋转方向以及轴向进给量、（2)用于形成所述喷镀膜的喷镀枪的转速、旋转方向以及轴向进给量、以及（3)用于所述精加工的所述第1和第2旋转刀具的转速、旋转方向以及轴向进给量这三条件中的至少两个彼此一致。其结果，使低硬度部29和高硬度部27形成为准确地与凹部13和凸部15的螺旋一致，并且，能够利用第1切削刀具9和第2切削刀具11准确地对低硬度部29和高硬度部27进行切削。[0033]此外，在本实施方式中，第1切削刀具9和第2切削刀具11固定在镗杆7上。如果这样设置，则能够同时对低硬度部29和高硬度部27进行切削，因此，在加工效率方面优异。但是，也可以在使用仅安装有第1切削刀具9的镗杆仅对低硬度部29连续地进行切削之后，使用仅安装有第2切削刀具11的镗杆对高硬度部27连续地进行切削。或者，也可以在使用仅安装有第2切削刀具11的镗杆仅对高硬度部27连续地进行切削之后，使用仅安装有第1切削刀具9的镗杆对低硬度部29连续地进行切削。[0034]此外，在本实施方式中，缸孔内表面3a的粗糙面由螺旋状的凹部13和凸部15(断裂面19)构成，但并不限定于这样的形态。例如、缸孔内表面3a的粗糙面也可以形成为没有断裂面19的如单纯的内螺纹那样的螺旋状的槽。即、缸孔内表面3a的粗糙面形成为具有螺旋即可。[0035]图4是表示喷镀膜面的加工用刀具（精加工方法）的第2实施方式。以下，对与上述第1实施方式相同或者相等的构成要素标注相同的标号而省略它们的详细的说明。在本实施方式中，取代第1实施方式中的第1切削刀具9而设有第1切削刀具90,取代第1实施方式中的第2切削刀具11而设有第2切削刀具110。[0036]如图4所示，本实施方式的第1切削刀具90是第1旋转刀具（rotatabletoolbit)90,第2切削刀具110是第2旋转刀具110。第1旋转刀具90和第2旋转刀具110隔开180度而安装在镗杆7的前端。第1旋转刀具90(第2旋转刀具110)如图5所示，是可旋转地安装在设置于刀具主体（toolbody)31的安装座（mountbase)33上而以旋转轴线0为中心旋转的不重磨类型的圆刀片（throw-awaytypecircularinsert)。刀具主体31可装卸地安装在镗杆7上，但在图1中省略图示。[0037]第1旋转刀具90(第2旋转刀具110)的前刀面（rakesurface)9a(lla)具有相对于镗杆7的旋转轴倾斜的前角（rakeangle)。在切削时，在前刀面9a(lla)的周缘的环状的切刃9b(llb)产生针对切削阻力的主分力的分力。并且，该分力向周缘的切线方向作用而使圆刀片旋转，利用环状的切刃9b(llb)的整周进行切削。此外，第1旋转刀具90的材质与第1实施方式的第1切削刀具9的上述材质相同。第2旋转刀具110的材质也与第1实施方式的第2切削刀具11的上述材质相同。另外，关于上述（1)?（3)这三个加工条件，也与第1实施方式同样地控制。[0038]通过第1实施方式获得的上述效果，通过本实施方式也能够同样地全部获得。并且，根据本实施方式，利用第1旋转刀具90对低硬度部29进行切削，利用第2旋转刀具110对高硬度部27进行切削。因此，在精加工时使用环状的切刃9b、lib的整周，从而能够更进一步抑制磨损，因此，能够进一步延长切削刀具的寿命。其结果，还能够削减加工成本。[0039]此外，在第2实施方式中，也可以使用仅安装有第1旋转刀具90的镗杆仅对低硬度部29连续地进行切削之后，使用仅安装有第2旋转刀具110的镗杆对高硬度部27连续地进行切削。或者，也可以使用仅安装有第2旋转刀具110的镗杆仅对高硬度部27连续地进行切削之后，使用仅安装有第1旋转刀具90的镗杆对低硬度部29连续地进行切削。[0040]图6表示喷镀膜面的加工用刀具（精加工方法）的第3实施方式。以下，对与上述第1实施方式和第2实施方式相同或者等同的构成要素标注相同的标号而省略它们的详细的说明。相对于第2实施方式的加工用刀具，在本实施方式中，如图6所示，精加工用的第1片式刀具35和第2片式刀具37固定在镗杆7上。第1片式刀具35和第2片式刀具37隔开180度而固定在镗杆7上。[0041]第1片式刀具35由与第1实施方式的第1切削刀具9的材质相同的材质构成。第1片式刀具35和第1旋转刀具90之间的沿着镗杆7的旋转轴线的间隔与凹部13(低硬度部29)的间距一致。但是，第1片式刀具35相对于第1旋转刀具90配置在刀具进给方向的后方侧（followingside)。同样地第2片式刀具37由与第1实施方式的第2切削刀具11的材质相同的材质构成。第2片式刀具37和第2旋转刀具110之间的沿着镗杆7的旋转轴线的间隔与凸部15(高硬度部27)的间距一致。但是，第2片式刀具37相对于第2旋转刀具110配置在刀具进给方向的后方侧（followingside)。此外，只要是刀具进给方向的后方侧，从镗杆7的旋转轴线的方向观察时第1片式刀具35的位置和第1旋转刀具90的位置也可以不一致。同样地从旋转轴线的方向观察时第2片式刀具37的位置和第2旋转刀具110的位置也可以不一致。[0042]在精加工中，利用第1旋转刀具90对低硬度部29连续地进行切削，利用第2旋转刀具110对高硬度部27连续地进行切削。利用第1旋转刀具90切削的低硬度部29,利用第1片式刀具35进一步精密地切削，利用第2旋转刀具110切削的高硬度部27,利用第2片式刀具37也进一步精密地切削。[0043]如上所述，低硬度部29在被第1旋转刀具90切削之后被第1片式刀具35切削，高硬度部27被第2旋转刀具110切削之后被第2片式刀具37切削。通常，利用旋转刀具切削的切削面比利用片式刀具切削的切削面粗糙。但是，本实施方式中的精加工后的缸孔内表面3a最后利用第1片式刀具35和第2片式刀具37切削，因此，该缸孔内表面3a变得更平滑。其结果，能够缩短精加工后的珩磨加工（最终精加工）的加工时间。[0044]通过第1实施方式和第2实施方式获得的上述效果，通过本实施方式也能够同样地全部获得。并且，根据本实施方式，第1片式刀具35和第1旋转刀具90之间的沿着镗杆7的旋转轴线的间隔与凹部13(低硬度部29)的间距一致。因而，利用第1旋转刀具90切削的低硬度部29,利用第1片式刀具35进一步平滑化。同样地第2片式刀具37和第2旋转刀具110之间的间隔与凸部15(高硬度部27)的间距一致。因而，利用第2旋转刀具110切削的高硬度部27,利用第2片式刀具37进一步平滑化。[0045]此外，在第3实施方式中，也可以在使用仅安装有第1旋转刀具90和第1片式刀具35的镗杆仅对低硬度部29连续地进行切削之后，使用仅安装有第2旋转刀具110和第2片式刀具37的镗杆对高硬度部27连续地进行切削。或者，也可以在使用仅安装有第2旋转刀具110和第2片式刀具37的镗杆对高硬度部27连续地进行切削之后，使用仅安装有第1旋转刀具90和第1片式刀具35的镗杆对低硬度部29连续地进行切削。[0046]日本国专利申请第2012-49069号（2012年3月6日申请）和日本国专利申请第2012-49068号（2012年3月6日申请）的全部内容，在这里，作为参照而引用于本说明书中。通过参照本发明的实施方式，如上所述地对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。本发明的范围按照权利要求书确定。【权利要求】1.一种喷镀膜面的精加工方法，在圆筒状部件的内表面上形成螺旋状的槽而进行粗糙化，在粗糙化后的所述内表面上形成喷镀膜，利用切削刀具沿着所述槽的螺旋对所述喷镀膜进行切削而进行精加工。2.根据权利要求1所述的喷镀膜面的精加工方法，通过形成所述槽，在所述内表面上分别以螺旋状形成与所述槽对应的凹部、和与该凹部相邻的凸部，在所述精加工中，利用第1切削刀具沿着所述凹部的螺旋对所述喷镀膜进行切削，并且，利用第2切削刀具沿着所述凸部的螺旋对所述喷镀膜进行切削。3.根据权利要求1或2所述的喷镀膜面的精加工方法，使（1)用于形成所述槽的刀具的转速、旋转方向以及轴向进给量、（2)用于形成所述喷镀膜的喷镀枪的转速、旋转方向以及轴向进给量、以及（3)用于所述精加工的所述切削刀具的转速、旋转方向以及轴向进给量这三个条件中的至少两个条件相互一致。4.根据权利要求2所述的喷镀膜面的精加工方法，所述第1切削刀具是第1旋转刀具，所述第2切削刀具是第2旋转刀具。5.根据权利要求4所述的喷镀膜面的精加工方法，在所述精加工中，将利用所述第1旋转刀具切削的切削面，利用第1片式刀具进一步进行切削，并且，将利用所述第2旋转刀具切削的切削面，利用第2片式刀具进一步进行切削。6.根据权利要求4或5所述的喷镀膜面的精加工方法，使（1)用于形成所述槽的刀具的转速、旋转方向以及轴向进给量、（2)用于形成所述喷镀膜的喷镀枪的转速、旋转方向以及轴向进给量、以及（3)用于所述精加工的所述第1旋转刀具和所述第2旋转刀具的转速、旋转方向以及轴向进给量这三个条件中的至少两个条件相互一致。7.-种喷镀膜面的精加工用刀具，其用于对在通过形成螺旋状的槽而粗糙化的圆筒状部件的内表面上形成的喷镀膜进行切削而进行精加工，该喷镀膜面的精加工用刀具具有：切削刀具，其沿着所述槽的螺旋对所述喷镀膜进行切削；以及刀具支撑部件，其能够一边旋转一边沿着旋转轴线方向直动，在该刀具支撑部件上固定所述切削刀具。8.根据权利要求7所述的喷镀膜面的精加工用刀具，所述切削刀具具有：第1切削刀具，其沿着与所述槽对应的凹部的螺旋对所述喷镀膜进行切削；以及第2切削刀具，其沿着与所述凹部相邻的凸部的螺旋对所述喷镀膜进行切削。9.根据权利要求8所述的喷镀膜面的精加工用刀具，所述第1切削刀具和所述第2切削刀具，在相对于所述旋转轴线隔开180度的位置处分别固定在所述刀具主体上。10.根据权利要求7至9中任一项所述的喷镀膜面的精加工用刀具，所述第1切削刀具是以体积比计含有大于或等于40%而小于90%的cBN颗粒的CBN刀具，所述第2切削刀具是以体积比计含有大于或等于85%的cBN颗粒的CBN刀具。11.根据权利要求8所述的喷镀膜面的精加工用刀具，所述第1切削刀具是第1旋转刀具，所述第2切削刀具是第2旋转刀具。12.根据权利要求11所述的喷镀膜面的精加工用刀具，所述第1旋转刀具和所述第2旋转刀具在相对于所述旋转轴线隔开180度的位置处分别固定在所述刀具主体上。13.根据权利要求11或12所述的喷镀膜面的精加工用刀具，该喷镀膜面的精加工用刀具还具有：第1片式刀具，其进一步对由所述第1旋转刀具切削的切削面进行切削；以及第2片式刀具，其进一步对由所述第2旋转刀具切削的切削面进行切削。14.根据权利要求13所述的喷镀膜面的精加工用刀具，所述第1片式刀具在沿着所述旋转轴线的方向相对于所述第1旋转刀具隔开所述槽的螺距的位置处安装在所述刀具主体上，并且，所述第2片式刀具在沿着所述旋转轴线的方向与所述第2旋转刀具隔开所述槽的螺距的位置处安装在所述刀具主体上。15.根据权利要求11至14中任一项所述的喷镀膜面的精加工用刀具，所述第1切削刀具是以体积比计含有大于或等于40%而小于90%的cBN颗粒的CBN刀具，所述第2切削刀具是以体积比计含有大于或等于85%的cBN颗粒的CBN刀具。【文档编号】C23C4/12GK104105811SQ201380009063【公开日】2014年10月15日申请日期:2013年2月28日优先权日:2012年3月6日【发明者】渡边孝文,井野口雅敏,杉山精一,寺田大辅,熨斗良次申请人:日产自动车株式会社