詳細ボーリング工程：荒ボーリングから仕上げボーリングまでの工程分析

01 ボーリング加工基準

穴加工システムの寸法精度と位置精度を確保するために、マシニングセンターに欠かせないボーリングは、前工程で発生した誤差を修正する役割を担っている。 主に機械部品の重要な嵌合穴やサポート穴に使用されるため、寸法精度に対する要求は非常に厳しく、嵌合穴の寸法精度がIT6からIT11の範囲にあることを保証し、形状精度や表面粗さも管理する。

一般的に、嵌合穴の寸法精度はIT7からIT8の範囲で管理する必要があり、工作機械の主軸ハウジング用の穴はIT6の精度基準に達する必要がある。高精度を必要としない穴は、通常IT11程度で寸法精度が管理されている。しかし、ブラケットやスリーブ、ケース部品などの重要な穴の形状精度は、穴径公差の1/2～1/3程度に厳しく制限する必要がある。同時に、穴と穴の間隔は±0.025～±0.06mmに管理し、2つの穴の平行度は0.03～0.10mmを超えてはならない。 さらに、穴あけ面の粗さもRa1.6～0.4μmの基準に達していなければならない。

ボーリング・プロセス

一般的にボーリング加工には、荒ボーリング、中仕上げボーリング、仕上げボーリングがあり、これらの工程の選択は、穴の精度、ワークの材料特性、ワーク自体の特殊構造など、さまざまな要因に影響される。

ラフ・ボーリング加工

円筒穴あけ加工の最初の工程は荒ボーリングで、ワークの荒穴やドリル穴、リーマ穴の前処理を行い、その後に続く中仕上げ、仕上げボーリング工程の土台を作るためのものである。荒ボーリングは、能率を上げるため、ある程度の余裕を持たせるため、工具の強度や角度の形状に注意を払うため、工程の最初に行われるが、この工程はそれだけでなく、ブランクの割れ、砂、砂穴などの欠陥をタイムリーに検出するためでもある。一般的に、荒ボーリング工程が終了した後、その後の加工に使用するため、片側に2～3mmのマージンを残す必要があります。精密ケースのワークの場合、荒ボーリング後に焼戻しや時効処理を施し、荒ボーリングで発生した内部応力を逃がしてから仕上げボーリングを行う。荒ボーリング工程では、切削量が多くなるため、切削力や切削温度が比較的高い状態になり、工具の摩耗が極めて深刻になる。そのため、荒削り用工具には十分な強度と耐衝撃性、切削抵抗の低減と放熱のための適切な形状が要求される。

中仕上げボーリング工程

セミファインボーリングは、一般に2回に分けて行われ、1回目は荒ボーリングで取り残された凹凸を除去し、2回目は穴の大きさと形状の精度を向上させ、表面粗さを小さくする目的で、取り残された凹凸をさらにボーリングする。1回目は荒ボーリング取り代の凹凸を除去する作業で、2回目は穴の大きさや形状精度を向上させるとともに表面粗さを小さくする目的で、残った取り代をさらにボーリングする作業である。 半仕上げボーリングを行った後、細ボーリング取り代の片側を確保するのが一般的で、その値は0.3～0.4mmである。しかし、それほど高い精度を必要としない穴の場合は、荒ボーリング終了後、そのまま仕上げボーリング加工を行うことができ、半仕上げボーリング状態で別工程を設ける必要はない。

仕上げボーリング工程

仕上げボーリングの工程は、荒ボーリングと中仕上げボーリングに基づき、荒ボーリングまたは中仕上げボーリングの後に残されたわずかな取り代を、より高い切削速度とより小さな送りを使用して微細に切削し、穴の表面が図面で指定された要件を正確に満たすようにします。荒ボーリング後は、クランプの歪みが加工精度に与える影響を最小限に抑えるため、クランププレートを緩め、再度クランプする必要があります。穴の正確な加工を達成するために、送り量とバックドラフトを制御し、クランプ変形の影響を軽減することに重点を置く。ファインボーリング加工では、一般的にバックドラフトを0.2mm以下に、各回転の送り量を0.1mm以下に制御する必要があります。