JP2004042198A - 精密鋳造部品の仕上げ加工用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】精密鋳造部品の軸部の接合用端面を品質および能率良く仕上げ加工できる精密鋳造部品の仕上げ加工用治具を提供する。
【解決手段】精密鋳造部品４０における一方の軸部４１の端面４２に点接触しつつ係る精密鋳造部品４０を軸方向に押圧するセンタ３０と、精密鋳造部品４０における中間部４６の外周面４９に当触する円環状の内周面２８および中間部４６において軸心と直交し且つ他方の軸部４３寄りの基準面４７に当接する円環状の内側面２５を有し、且つ上記他方の軸部４３を貫通させる中空部２４を有するリング２０と、上記センタ３０を収容し且つ上記リング２０を固定すると共に、上記精密鋳造部品４０を内側の凹部１３に収容するホルダ１２と、を含む、精密鋳造部品の仕上げ加工用治具１０。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばターボチャージャのインペラー部分となる複数の羽根部を含む精密鋳造部品の仕上げ加工用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２（Ｂ）は、本発明の治具による仕上げ加工の対象となるターボチャージャのインペラー部分となる羽根部を有する精密鋳造部品４０の断面を示す。係る精密鋳造部品４０は、例えばロストワックス法により造型された鋳型のキャビティに、溶けた鋳鋼を減圧吸い上げ鋳造することで鋳造され、図２（Ｂ）に示すように、両端に同心である一対の軸部４１，４３と、これらの間に位置する中間部４６と、を一体に有している。図２（Ｂ）で右側に示す一方の軸部４１は、上記鋳造時において湯口に接続していた端面４２を有し、係る端面４２は、切断による破断面となっている。また、図２（Ｂ）で左側に示す他方の軸部４３は、追って図示しない回転軸に接合される鋳肌の接合用端面４４を有する。係る端面４４の中心部には、ほほ半球形状の凹み４４ａが上記鋳造において同時に形成されている。
尚、鋳造時の湯口との接続位置を替えることにより、上記端面４２が鋳肌となり、上記端面４４が破断面となる場合もある。
【０００３】
精密鋳造部品４０の中間部４６は、図２（Ｂ）に示すように、一方の軸部４１寄りから他方の軸部４３寄りに向って次第に拡径するカーブ面４５を有し、係るカーブ面４５の外側に螺旋形状を呈する複数の羽根部４８を渦巻き状且つ放射状にして一体に突出している。係る複数の羽根部４８において、それぞれ最外側に外周面４９を有すると共に、他方の軸部４３寄りに基準面４７を有している。
上記基準面４７は、一対の軸部４１，４３の軸心方向と直交している。このため、当該精密鋳造部品４０を他方の軸部４３の接合用端面４４を介して、図示しない回転軸を溶接などに接合する前に、予め係る端面４４が基準面４７と平行な平坦面になるように、切削や研磨する仕上げ加工が施される。
【０００４】
ところで、精密鋳造部品４０における他方の軸部４３の接合用端面４４を、上記基準面４７と平行になるよう切削や研磨する仕上げ加工は、これまで主にハンドグラインダを用いた手作業に頼っていた。これを改善して仕上げ加工の能率を高めるため、旋盤などを活用し、そのチャックに上記精密鋳造部品４０を固定し且つ回転させて、上記仕上げ加工を行うことも検討されている。
しかしながら、精密鋳造部品４０の基準面４７は、中間部４６の複数の羽根部４８における軸部４３寄りの端面に大きく露出しつつ展開しているため、通常の旋盤などのチャックでは保持できない。また、一方の軸部４１は細径で且つ短いため、やはり旋盤などのチャックでは、保持できない。このために、前記精密鋳造部品４０における他方の軸部４３の接合用端面４４を上記仕上げ加工する工程では、バラ付きが生じ易く且つ時間を要する、という問題点があった。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、精密鋳造部品の軸部の接合用端面を品質および能率良く仕上げ加工できる精密鋳造部品の仕上げ加工用治具を提供する、ことを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、精密鋳造部品の基準面と平行になるような姿勢で常に接合用端面を切削および研磨できるように上記鋳造部品の姿勢を設定する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の精密鋳造部品の仕上げ加工用治具（請求項１）は、両端に同心の一対の軸部を備え、一方の軸部は切断面または鋳肌の端面を有し、他方の軸部は鋳肌または切断面で且つ追って回転軸などに接合される接合用端面を有し、上記一対の軸部の間に複数の羽根などからなる中間部を一体に有する精密鋳造部品に対して、上記他方の軸部の接合用端面を上記一対の軸部の長手方法に沿った軸心と直交する平坦面に仕上げ加工するものであり、
上記精密鋳造部品における一方の軸部の端面に点接触しつつ係る精密鋳造部品を上記軸心方向に押圧するセンタと、
上記精密鋳造部品における中間部の外周面に当接する円環状の内周面、中間部において上記軸心と直交し且つ上記他方の軸部寄りの基準面に当接する円環状の内側面、および上記他方の軸部を貫通させる中空部を有するリングと、
上記センタを収容し且つ上記リングを固定すると共に、上記精密鋳造部品を内側の凹部に収容するホルダと、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、上記精密鋳造部品における一方の軸部の端面にセンタを点接触させ、同時に中間部の外周面をリングの内周面に且つ当該中間部の基準面を同じリングの内側面に当接させると共に、他方の軸部はその接合用端面と併せて上記リングの中空部を貫通して外部に突出する。この際、上記精密鋳造部品は、一対の軸部の軸心方向と基準面とが直角に交差した姿勢にして、上記センタとリングとに挟まれつつ、上記ホルダの凹部内に収容された状態となる。従って、上記治具を例えば旋盤の固定治具に固定して回転させ、上記精密鋳造部品の接合用端面をバイトにより切削したり、研磨工具により研磨することで、上記接合用端面を上記基準面と平行な平坦面に確実に仕上げることが可能となる。
尚、上記接合用端面は、他方の軸部が鋳造時に湯口に接続されていた場合には切断による破断面となり、そうでない場合には鋳肌となる。また、上記研磨等は、本発明の上記治具を専用の研磨加工装置等にセットして行うこともできる。
【０００８】
また、本発明には、前記センタは、前記ホルダ内における凹部の底面に連通する貫通孔内にバネを介して収容されると共に、その先端面の中心部にほぼ円錐形の心押しピンを有している、精密鋳造部品の仕上げ加工用治具（請求項２）も含まれる。これによれば、上記精密鋳造部品は、その一方の軸部の端面の中心に上記センタの心押しピンがバネ圧に抗して点接触し、係る軸部の軸心方向に沿ってリング寄りに押し付けられる。このため、当該精密鋳造部品における中間部の外周面および基準面は、リングの内周面と内側面とに個別に且つ確実に当接するので、前記軸心方向を基準面と直角に交差した姿勢にして治具に保持できる。従って、上記接合用端面を基準面と平行な平坦面に一層確実に仕上げることができる。
【０００９】
更に、本発明には、前記リングは、前記ホルダの凹部の開口部にボルトなどにより着脱可能に固定される、精密鋳造部品の仕上げ加工用治具（請求項３）も含まれる。これによれば、上記精密鋳造部品を、その軸心が基準面と直角に交差した姿勢で且つ前記センタおよびリングにより軸心方向に沿って挟まれた状態で、上記ホルダの凹部内に収容される。このため、前記接合用端面を前記基準面と平行な平坦面に一層容易に仕上げることが可能となる。従って、上記接合用端面の仕上げ加工を能率良く行うことが可能となる。
【００１０】
加えて、本発明には、前記リングは、前記内周面を有する凸条および前記内側面を有するリング本体における前記ホルダの反対側において、前記中空部寄りが低くなるほぼ円錐状のテーパ面を有する、精密鋳造部品の仕上げ加工用治具（請求項４）も含まれる。これによれば、前記姿勢でセンタおよびリングに挟まれつつホルダの凹部内に収容された上記精密鋳造部品における他方の軸部を、その接合用端面と共に上記リングの中空部から外部に突出させられる。しかも、上記テーパ面により切削用のバイトなどを、上記リング本体に接触させることなく、上記接合用端面に当てて切削したり、研磨する仕上げ加工を一層容易に行うことができる。従って、仕上げ加工がバラツかず、能率良く行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１（Ａ）は、本発明の仕上げ加工治具１０を、旋盤１にセットした状態を示す。即ち、仕上げ加工治具１０は、旋盤１において、後述するバイトを固定する往復台４を左右にスライドして支持するベッド２の一端に位置する主軸台６の固定治具８に、固定され且つ回転可能に保持される。
係る仕上げ加工治具１０は、図１（Ｂ），図２（Ａ）に示すように、全体がほぼ円筒形のホルダ１２と、その凹部１３の開口部側に固定されるリング２０と、係るリング２０と反対側の凹部１３の底面側に位置するセンタ３０と、備えている。
【００１２】
ホルダ１２は、図１（Ｂ），図２（Ａ）に示すように、外形が円筒形であり内側に円柱形で且つほぼ相似形の凹部１３を有する本体１４と、凹部１３の底面を形成する底壁１４ｂに連なる縮径部１５と、係る縮径部１５の端部から円盤状に突出したフランジ１６と、からなる。
図１（Ｂ）に示すように、上記本体１４における凹部１３の開口部側１４ａには、複数の雌ネジ孔１９ａが形成されている。また、図２（Ａ）に示すように、係る本体１４の上記底壁１４ｂには比較的小径の通し孔１７が開口し、縮径部１５の中心部には、係る通し孔１７と同心で且つこれを介して凹部１３と一端が連通する比較的大径の貫通孔１８が形成されている。尚、係る本体１４の周側面には、前述した精密鋳造製品４０を凹部１３に出し入れするための一対の角形孔１４ａが対称に形成されている。
【００１３】
更に、図２（Ａ）に示すように、上記貫通孔１８は、前記本体１４や凹部１３と同心で且つその他端がフランジ１６の浅い凹み１６ａの中心部に開口し、係るフランジ１６には、複数の通し孔１９が形成されている。以上のようなホルダ１２は、例えば鋳鋼の精密鋳造または鋼塊の切削加工により一体に形成される。
また、リング２０は、図１（Ｂ），図２（Ａ）に示すように、円盤状で中心部を中空部２４が貫通するリング本体２２と、前記ホルダ１２と反対側に位置し且つ中空部２４寄りほど低くなるほぼ円錐状のテーパ面２３と、前記ホルダ１２側に位置し且つその凹部１３側に突出する断面矩形の凸条２６と、係る凸条２６の中空部２４寄りに位置し円環状で且つ幅広の内側面２５と、を備えている。上記凸条２６の外径は、ホルダ１２の凹部１３の内径と一致し、内周面２８の内径は、前述した精密鋳造製品４０における中間部４６の外周面４９の外径と一致する。
【００１４】
図１（Ｂ），図２（Ａ）に示すように、上記リング本体２２の外周寄りには、複数の雌ネジ孔２９または通し孔２９が形成される。これらは、当該リング２０をホルダ１２にボルトにより固定するために活用される。また、図２（Ａ）に示すように、上記内側面２５は、精密鋳造部品４０の基準面４７に当接する。以上のようなリング２０は、例えば鋳鋼の精密鋳造または鋼片を切削加工したものである。尚、精密鋳造部品４０は、リング２０が外された前記本体１４の開口部側１４ａから凹部１３内に収容しても良い。
【００１５】
センタ３０は、図２（Ａ）に示すように、円柱形の軸部３１と、その先端面３２の中心部から上記軸部３１と同心にして突出する円錐形の心押しピン３４と、軸部３１の後端から外側に放射状に延びる断面ほぼＬ字形のフランジ３６と、その内側に位置するほぼ円形溝の収納部３７と、太径部３９と、を備えている。
図２（Ａ）に示すように、センタ３０における軸部３１の大半および後端側のフランジ３６などは、ホルダ１２の縮径部１５内の貫通孔１８内にスライド可能に収容され、軸部３１の先端面３２寄りの部分および心押しピン３４は、小径の通し孔１７にスライド可能に収容される。上記貫通孔１８において、センタ３０の軸部３１の周囲には、コイルバネ（バネ）３８が巻き付けられ且つホルダ１２の底壁１４ｂと収納部３７との間に介在している。
【００１６】
センタ３０は、図示しないドローバー（駆動源）により、スピンドルシャフトＳを介して、その軸方向に沿って図２（Ａ）で左側にスライド可能とされると共に、その軸部３１に巻き付けたコイルバネ３８により、２（Ａ）で右側に復帰するように付勢されている。また、係るセンタ３０の太径部３９およびスピンドルシャフトＳは、次述するように、旋盤１の固定治具８の通し孔８ｂを貫通する。尚、係るセンタ３０は、例えば鋼片を切削加工したものなどが用いられる。
図２（Ｂ）は、本発明の仕上げ加工用治具１０の対象となる前述した精密鋳造部品４０の断面を示す。その詳細については、前述の通りであるため、省略する。但し、前記リング２０における凸条２６の内周面２８の内径は、係る精密鋳造部品４０における中間部４６の外周面４９の外径と一致するよう設定されている。
【００１７】
以下において、本発明の仕上げ加工用治具１０の使用方法を説明する。
図３は、前記旋盤１の固定治具８に仕上げ加工用治具１０を固定すると共に、係る治具１０におけるホルダ１２の凹部１３内に精密鋳造部品４０を収容した状態を示す。即ち、仕上げ加工用治具１０は、図３に示すように、ホルダ１２のフランジ１６を、旋盤１の固定治具８の左側面に嵌合し、係る治具８のネジ孔８ａにフランジ１６の通し孔１９を貫通したボルト９を締結することにより、固定治具８に固定され且つこれと共に回転可能に支持される。尚、センタ３０の太径部３９側およびスピンドルシャフトＳは、図３に示すように、固定治具８の通し孔８ｂを貫通すると共に、スピンドルシャフトＳに接続された図示しないドローバー（駆動源）により図示で左側にスライド可能とされている。
【００１８】
先ず、図３に示すように、ホルダ１２における凹部１３の開口部側１４ａに、複数のボルト２１を雌ネジ孔１９ａにネジ込むことにより、予めリング２０を固定する。次に、精密鋳造部品４０を、リング２０が固定されたホルダ１２の凹部１３内に前記角形孔１４ａから収容する。次いで、センタ３０は、スピンドルシャフトＳと共に上記ドローバーによって左側にスライドされ、上記精密鋳造部品４０における一方の軸部４１の端面４２の中心部には、図３に示すように、ホルダ１２の通し孔１７から凹部１３内に突出したセンタ３０の心押しピン３４が点接触する。この際、図３に示すように、コイルバネ３８は圧縮されている。
【００１９】
即ち、精密鋳造部品４０は、図３に示すように、一方の軸部４１の端面４２にセンタ３０の心押しピン３４が点接触で当接する。この段階において、精密鋳造部品４０における前記軸心は、凹部１３およびセンタ３０の軸心と同心となる。また、図３に示すように、リング２０の凸条２６は、その外側でホルダ１２の凹部１３の内壁に接触し、且つ係る凸条２６の内周面２８は、精密鋳造部品４０における中間部４６の外周面４９に当接する。同時に、リング２０の内側面２５は、上記中間部４６の基準面４７に広い面積で当接する。
【００２０】
その結果、精密鋳造部品４０は、図３に示すように、両端の軸部４１，４３の軸心方向に対し、その基準面４７が直交した姿勢で、端面４２が点接触するセンタ３０の心押しピン３４と、中間部４６の基準面４７が当接するリング２０の内側面２５との間において挟まれる。
同時に、精密鋳造部品４０は、その中間部４６の外周面４９がリング２０の内周面２８に当接して径方向への振れを阻止される。しかも、図３に示すように、精密鋳造部品４０における他方の軸部４３と接合用端面４４とは、リング２０の中空部２４を貫通し、且つテーパ面２３に囲まれつつ外部に突出する。
【００２１】
従って、係る姿勢の精密鋳造部品４０を、上記治具１０と共に固定治具８により、図３中のカーブした矢印で示すように、回転させると共に、リング２０から外部に突出する上記接合用端面４４に対し、図３下方の直線の矢印で示すように、前記往復台４に図示しない基端部側を固定したバイト５０を、軸部４３の径方向に沿って移動させる。
その結果、上記バイト５０の刃先部分５２は、前記基準面４７と平行に移動するため、接合用端面４４に形成される新たな端面は、基準面４７と平行で且つ当該精密鋳造部品４０の軸心方向に直交する平坦な切削面となる。
【００２２】
その後、上記切削により形成された新たな端面の平滑度を上げるため、図示しない研磨工具を用いて研磨が施される。係る研磨は、前記旋盤１や図示しないフライス盤などで行っても良いが、本発明の治具１０を別途に専用の研磨装置にセットして行うこともできる。この結果、精密鋳造部品４０をターボチャージャなどの回転軸と同心にして溶接などの接合を精度良く行うことが容易となる。
尚、加工後の精密鋳造部品４０は、前記ドローバーを停止し、前記バネ３８のバネ圧によりセンタ３０を元の位置に復帰させた後、外部に取り出される。
【００２３】
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
例えば、前記ホルダは、前記リングと固定できセンタを収容可能で且つ内側に凹部を有するものであれば、その形態は前記形態に特に限定されない。
また、前記センタも、ホルダの貫通孔にバネを介して収容され、先端面の心押しピンが精密鋳造部品における一方の端面に当接可能であれば、前記形態に限定されない。例えば、センタ３０の前記軸部３１は、四角柱や六角柱などの多角柱でも良く、ホルダの貫通孔内において介在するバネも、前記コイルバネに限らず、板バネや密封された圧力流体などを用いても良い。且つ、上記心押しピンの形状も先端が先尖り形状であれば、四角錐や六角錐などの多角錐形にしても良い。
【００２４】
更に、精密鋳造部品４０の接合用端面４４に施す前述した切削および研磨は、その端面４４の平滑度に応じて、何れか一方のみを行っても良い。
尚、本発明の仕上げ加工治具の対象となる精密鋳造部品は、前記ターボチャージャのインペラー部分となる羽根部を有する形態に限らず、両端に一対の軸部を有し、これらの間に適宜形状を付され且つ前記基準面および外周面を含む中間部を有する形態であれば、特に限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の精密鋳造部品の仕上げ加工用治具（請求項１）によれば、精密鋳造部品は、その一対の軸部の軸心方向と基準面とが直角に交差した姿勢で、センタおよびリングに挟まれつつ、ホルダの凹部内に収容される。従って、本治具を旋盤などの固定治具に固定して回転し、上記鋳造部品の接合用端面をバイトにて切削したり、研磨工具により研磨することで、上記接合用端面を基準面と平行で且つ平滑な平坦面に確実に仕上げることが可能となる。
また、請求項２の仕上げ加工用治具によれば、精密鋳造部品における中間部の外周面と基準面とは、リングの内周面と内側面とに確実に当接されるので、上記鋳造部品の軸心をその基準面と直角に交差した姿勢で本治具に保持できる。
【００２６】
更に、請求項３の仕上げ加工用治具によれば、精密鋳造部品の軸心が基準面と直角に交差した姿勢で且つセンタとリングとにより軸心方向に沿って挟まれた状態で、ホルダの凹部内に収容できる。このため、接合用端面を基準面と平行な平坦面に一層容易に仕上げられ、仕上げ加工の能率を高めることが可能となる。
加えて、請求項４の仕上げ加工用治具によれば、精密鋳造部品における他方の軸部を、その接合用端面と共にリングの中空部から外部に突出させられる。しかも、上記リングのテーパ面により切削用のバイトなどを、当該リングに接触させずに、接合用端面に当てて切削したり、研磨する仕上げ加工を一層容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の仕上げ加工用治具を旋盤に固定した状態を示す概略図、（Ｂ）は係る治具におけるホルダとリングとを示す斜視図。
【図２】（Ａ）は上記仕上げ加工用治具の断面図、（Ｂ）はその加工対象となる精密鋳造部品を示す断面図。
【図３】上記仕上げ加工用治具の使用状態を示す概略図。
【符号の説明】
１０…仕上げ加工用治具、　　　　　　１２…ホルダ、
１３…凹部、　　　　　　　　　　　　１８…貫通孔、
２０…リング、　　　　　　　　　　　２１ボルト、
２２…リング本体、　　　　　　　　　２３…テーパ面、
２４…中空部、　　　　　　　　　　　２５…内側面、
２６…凸条、　　　　　　　　　　　　２８…内周面、
３０…センタ、　　　　　　　　　　　３２…先端面、
３４…心押しピン、　　　　　　　　　３８…コイルバネ（バネ）、
４０…精密鋳造部品、　　　　　　　　４１…一方の軸部、
４２…端面、　　　　　　　　　　　　４３…他方の軸部、
４４…接合用端面、　　　　　　　　　４６…中間部、
４７…基準面、　　　　　　　　　　　４９…外周面

Claims (4)

1. 両端に同心の一対の軸部を備え、一方の軸部は切断面または鋳肌の端面を有し、他方の軸部は鋳肌または切断面で且つ追って回転軸などに接合される接合用端面を有し、上記一対の軸部の間に複数の羽根などからなる中間部を一体に有する精密鋳造部品に対して、上記他方の軸部の接合用端面を上記一対の軸部の長手方法に沿った軸心と直交する平坦面に仕上げ加工するものであり、
   上記精密鋳造部品における一方の軸部の端面に点接触しつつ係る精密鋳造部品を上記軸心方向に押圧するセンタと、
   上記精密鋳造部品における中間部の外周面に当接する円環状の内周面、中間部において上記軸心と直交し且つ上記他方の軸部寄りの基準面に当接する円環状の内側面、および上記他方の軸部を貫通させる中空部を有するリングと、
   上記センタを収容し且つ上記リングを固定すると共に、上記精密鋳造部品を内側の凹部に収容するホルダと、を含む、
   ことを特徴とする精密鋳造部品の仕上げ加工用治具。
2. 前記センタは、前記ホルダ内における凹部の底面に連通する貫通孔内にバネを介して収容されると共に、その先端面の中心部にほぼ円錐形の心押しピンを有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の精密鋳造部品の仕上げ加工用治具。
3. 前記リングは、前記ホルダの凹部の開口部にボルトなどにより着脱可能に固定される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の精密鋳造部品の仕上げ加工用治具。
4. 前記リングは、前記内周面を有する凸条および前記内側面を有するリング本体における前記ホルダの反対側において、前記中空部寄りが低くなるほぼ円錐状のテーパ面を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の精密鋳造部品の仕上げ加工用治具。

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