JP2011036931A - Surface-machining method - Google Patents

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Toshiaki Tanaka
利秋 田中
Masatoshi Sawamura
政敏 澤村
Noritaka Miyamoto
典孝 宮本
Hiroki Izushiro
弘毅 泉城
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-machining method capable of repairing a blow hole without destroying a casting by pressing a periphery of the blow hole by a spherical body even in the thin casting. <P>SOLUTION: By using a surface-machining device including a surface-machining tool including a pressing ball having a spherical surface for pressing an inner peripheral surface of the casting having a cylindrical part; a ball rolling means for pressing the inner peripheral surface by the spherical surface while rolling the pressing ball by relatively moving the pressing ball in a circumferential direction of the inner peripheral surface; and a feeding means for relatively moving the surface-machining tool and the casting in an axial direction of the casting, the number of the pressing balls included in the surface-machining tool, diameters of the pressing balls, a pushing-in amount of the pressing ball relative to the inner peripheral surface, a movement amount of the pressing ball by the ball rolling means and a movement amount of the pressing ball by the feeding means are adjusted to successively machine the inner peripheral surface in an axial direction. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ダイカスト等により得られた円筒部を有する鋳物の内周面の加工方法に関するものである。   The present invention relates to a method for processing an inner peripheral surface of a casting having a cylindrical portion obtained by die casting or the like.

鋳造製品のひとつとして自動車エンジンのシリンダブロックがある。シリンダブロックは、ピストンを収容する複数個の円筒部(シリンダボア)を備える。シリンダブロックは、軽量で安価なアルミニウム合金からなり、ダイカストにより鋳造されることが多い。シリンダブロックは、ピストンとの摩耗や燃料の爆発が行われるため、円筒部にシリンダライナが圧入されるが、近年、軽量化のためライナレスにし、内周面(ボア面)を溶射被覆することが行われ始めている。しかし、鋳造では、円筒部の内周面に鋳造欠陥(鋳巣)ができることがある。このような鋳巣は、内周面に溶射を施しても埋めることは困難であり、シリンダブロックとピストンとの間の気密性を損ねる。そのため、溶射に先立ち、内周面の鋳巣を補修する必要がある。鋳物にできた鋳巣を補修する方法として、鋳物の表面に球状の工具を押し付けることで鋳巣の周囲を塑性変形させる補修方法がある。   One of the casting products is a cylinder block of an automobile engine. The cylinder block includes a plurality of cylindrical portions (cylinder bores) that accommodate the pistons. The cylinder block is made of a light and inexpensive aluminum alloy and is often cast by die casting. Since the cylinder block is worn with the piston and the fuel explodes, the cylinder liner is press-fitted into the cylindrical part. It is starting to take place. However, in casting, casting defects (cast holes) may be formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion. Such a cast hole is difficult to fill even if the inner peripheral surface is sprayed, and the airtightness between the cylinder block and the piston is impaired. Therefore, it is necessary to repair the cast hole on the inner peripheral surface prior to thermal spraying. As a method for repairing a casting hole formed in a casting, there is a repairing method in which a spherical tool is pressed against the surface of the casting to plastically deform the periphery of the casting hole.

たとえば、特許文献1(図11(B)参照)には、円筒形状の鋳物Wの内周面にある鋳巣を球体により押し潰して除去する方法が記載されている。回転軸64bの先端に取り付けた支持ブロック65内には、球体64rが回転可能に収納されている。旋盤64の主軸64mに円筒形状の鋳物Wを固定し、その内部に回転軸64bの先端部を挿入する。回転軸64bを回転させると同時に軸方向に移動させると、球体64rは、鋳物Wの内周面に沿って回転しつつ軸方向に移動する。このとき、球体64rの球面で鋳物Wの内周面の鋳巣が押し潰される。   For example, Patent Document 1 (see FIG. 11B) describes a method in which a cast hole on the inner peripheral surface of a cylindrical casting W is crushed and removed by a sphere. A spherical body 64r is rotatably accommodated in a support block 65 attached to the tip of the rotary shaft 64b. A cylindrical casting W is fixed to the main shaft 64m of the lathe 64, and the tip end portion of the rotating shaft 64b is inserted therein. When the rotating shaft 64b is rotated and simultaneously moved in the axial direction, the sphere 64r moves in the axial direction while rotating along the inner peripheral surface of the casting W. At this time, the cast hole on the inner peripheral surface of the casting W is crushed by the spherical surface of the sphere 64r.

また、特許文献2(図8および図9参照)には、アルミ鋳造品であるシリンダブロックのシール面にある鋳巣を球体により押し潰して除去する方法が記載されている。図8は、シール面を加工するのに用いられる押圧工具20が図示されている。押圧工具20の先端部には、セラミックス製の球体25が回転可能な状態で収納されている。押圧工具20をシール面に倣って移動させると、シール面は塑性変形して溝が形成される。この溝に隣接して同様に塑性変形させて2本目の溝を形成し、さらに2本の溝の中央部を同様に塑性変形させることで、シール面を浅溝状に変形させて鋳巣を押し潰している。   Patent Document 2 (see FIGS. 8 and 9) describes a method of crushing and removing a cast hole on a seal surface of a cylinder block, which is an aluminum cast product, with a sphere. FIG. 8 shows a pressing tool 20 used to process the sealing surface. A ceramic sphere 25 is housed in a rotatable state at the tip of the pressing tool 20. When the pressing tool 20 is moved following the seal surface, the seal surface is plastically deformed to form a groove. In the same manner, the second groove is formed by plastic deformation in the same manner adjacent to this groove, and the center portion of the two grooves is similarly plastically deformed, so that the seal surface is deformed into a shallow groove shape, thereby forming a cast hole Crushing.

特開平10− 94869号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-94869 特開平10−202492号公報JP-A-10-202492

特許文献1や特許文献2に記載のように球体を備える工具を用いて鋳巣を押し潰す場合には、球体と内周面とが点接触するため、接触位置に加圧力が集中する。そのため、薄肉の円筒部をもつ鋳物の内周面を塑性加工して鋳巣を押し潰すときに、鋳物の外面が変形したり鋳物が割れたりして鋳物が破壊されるという問題が生じることがわかった。しかしながら、従来は、薄肉の鋳物を加工する際に鋳物の破壊が発生しうることに着目されておらず、また、どの加工条件を調整することで鋳物の破壊を抑制できるかが明らかにされていなかった。   When the cast hole is crushed by using a tool including a sphere as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the sphere and the inner peripheral surface are in point contact with each other, so that the pressure is concentrated on the contact position. Therefore, when the inner peripheral surface of a casting having a thin cylindrical portion is plastically processed to crush the casting cavity, there is a problem that the outer surface of the casting is deformed or the casting is broken and the casting is destroyed. all right. However, conventionally, attention has not been paid to the fact that casting breakage can occur when processing a thin casting, and it has been clarified which casting conditions can be suppressed by adjusting the processing conditions. There wasn't.

本発明は、上記問題点に鑑み、薄肉の鋳物であっても、球体により鋳巣の周辺を押圧することで、鋳物を破壊することなく鋳巣を補修することが可能な表面加工方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a surface processing method capable of repairing a casting cavity without destroying the casting by pressing the periphery of the casting cavity with a sphere even when the casting is thin. The purpose is to do.

本発明の表面加工方法は、円筒部をもつ鋳物の内周面を押圧する球面を有する押圧ボールを備える表面加工工具と、前記押圧ボールを前記内周面の周方向に相対的に移動させて該押圧ボールを転動させつつ前記球面で該内周面を押圧するボール転動手段と、前記表面加工工具と前記鋳物とを該鋳物の軸方向に相対移動させる送り手段と、を備える表面加工装置を用い、
前記円筒部の厚さをT[mm]、前記押圧ボールに押圧されて前記内周面に形成される溝の溝幅をb[mm]、隣り合う該溝の間隔をp[mm]、該押圧ボールによる合計の押込量をt[mm]、としたときに0<p/b<1かつ0.018T≦t≦0.0625Tを満たすとともに該押圧ボールの押込荷重が該円筒部の厚さおよび該円筒部の材質の変形抵抗に応じて求められる上限値を超えないように、前記表面加工工具が備える該押圧ボールの個数、該押圧ボールの直径、該内周面に対する該押圧ボールの押込量、前記ボール転動手段による該押圧ボールの移動量および前記送り手段による該押圧ボールの移動量を調整して、該内周面を軸方向に順に加工することを特徴とする。
The surface processing method of the present invention includes a surface processing tool including a pressing ball having a spherical surface that presses an inner peripheral surface of a casting having a cylindrical portion, and relatively moving the pressing ball in a circumferential direction of the inner peripheral surface. Surface processing comprising: ball rolling means for pressing the inner peripheral surface with the spherical surface while rolling the pressing ball; and feed means for relatively moving the surface processing tool and the casting in the axial direction of the casting. Using the device,
The thickness of the cylindrical portion is T [mm], the groove width of the groove formed on the inner peripheral surface by being pressed by the pressing ball is b [mm], the interval between adjacent grooves is p [mm], When the total pushing amount by the pressing ball is t [mm], 0 <p / b <1 and 0.018T ≦ t ≦ 0.0625T are satisfied, and the pressing load of the pressing ball is the thickness of the cylindrical portion. And the number of the pressing balls provided in the surface processing tool, the diameter of the pressing balls, and the pressing of the pressing balls into the inner peripheral surface so as not to exceed the upper limit value determined according to the deformation resistance of the material of the cylindrical portion The inner peripheral surface is sequentially processed in the axial direction by adjusting the amount, the amount of movement of the pressing ball by the ball rolling means, and the amount of movement of the pressing ball by the feeding means.

本発明の表面加工方法によれば、鋳物が薄肉であっても鋳物を破壊させることなく、表面直下に存在する鋳造欠陥を能率よく潰すことができる。本発明の表面加工方法では、押圧ボールを押し込むことにより行う局所の加工範囲(溝幅bに相当)を鋳物の材質および肉厚に応じた範囲に設定することで、表面加工による材料流れ範囲(流動応力発生範囲)を円筒部の内表面近傍に集中させ、外周側には変形が及ばないようにすることができる。その結果、円筒部の外面が変形したり円筒部が割れたりといった鋳物の破壊が抑制される。   According to the surface processing method of the present invention, even if the casting is thin, casting defects existing immediately below the surface can be efficiently crushed without destroying the casting. In the surface processing method of the present invention, by setting the local processing range (corresponding to the groove width b) performed by pressing the pressing ball to a range according to the material and thickness of the casting, the material flow range by surface processing ( The flow stress generation range) can be concentrated in the vicinity of the inner surface of the cylindrical portion so that the outer peripheral side is not deformed. As a result, the destruction of the casting such as deformation of the outer surface of the cylindrical portion or cracking of the cylindrical portion is suppressed.

さらには、押圧ボールの移動量を適正範囲にし、内周面に過大な凹凸や過剰な繰り返し加工を与えずに鋳物(円筒部)の軸方向に加工範囲を広げていくことで、内周面に存在する鋳造欠陥を確実にかつ能率的に加工していくことができる。   Furthermore, by setting the amount of movement of the pressing ball within the appropriate range and expanding the machining range in the axial direction of the casting (cylindrical part) without giving excessive irregularities or excessive machining to the inner circumferential surface, the inner circumferential surface It is possible to reliably and efficiently process casting defects existing in the steel.

さらに、押圧ボールは転動しつつ円筒部の内周面を押圧するため、表面加工工具が高速で移動しても、押圧ボールと円筒部の内周面との焼付きが防止される。   Furthermore, since the pressing ball presses the inner peripheral surface of the cylindrical portion while rolling, seizure between the pressing ball and the inner peripheral surface of the cylindrical portion is prevented even when the surface processing tool moves at a high speed.

また、前記押圧ボールにより押圧され加工された前記内周面をさらに加工してもよい。本発明の表面加工方法を複数回にわけて繰り返し行うことで、凹凸の小さい滑らかな加工面が広い範囲で得られるとともに、一回の押込量を増大させることなく比較的大きな鋳巣を効果的に補修することができる。   The inner peripheral surface pressed and processed by the pressing ball may be further processed. By repeatedly performing the surface processing method of the present invention a plurality of times, a smooth processed surface with small irregularities can be obtained in a wide range, and a relatively large cast hole can be effectively produced without increasing the amount of pressing once. Can be repaired.

本発明の表面加工方法による鋳巣の補修方法を説明する概略図である。It is the schematic explaining the repair method of the cast hole by the surface processing method of this invention. 加工前のシリンダブロックとボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the cylinder block and bore surface before a process. 本発明の表面加工方法に用いることができる表面加工装置を模式的に示す図であって、表面加工装置の平面図である。It is a figure which shows typically the surface processing apparatus which can be used for the surface processing method of this invention, Comprising: It is a top view of a surface processing apparatus. 本発明の表面加工方法に用いることができる表面加工装置を模式的に示す図であって、表面加工装置の外観を示す正面図である。It is a figure which shows typically the surface processing apparatus which can be used for the surface processing method of this invention, Comprising: It is a front view which shows the external appearance of a surface processing apparatus. 押込量hと成形角度θとの関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between pushing amount h and shaping | molding angle (theta) for every ball diameter of the used press ball | bowl. 押込量hと加工溝幅bとの関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pushing amount h and the process groove width b for every ball diameter of the used press ball | bowl. 押込量hと押込荷重との関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between indentation amount h and indentation load for every ball diameter of the used press ball. 参考例の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of the reference example. 比較例の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of the comparative example. 本発明(実施例1)の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 1). 本発明(実施例2)の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 2). 本発明(実施例3)の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 3). 本発明(実施例4)の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 4). 本発明(実施例5)の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 5). 本発明(実施例5)の表面加工方法により加工されたシリンダブロックを人工欠陥穴(鋳巣)の中心を通るように軸方向に切断した断面を示す図面代用写真である。It is drawing substitute photograph which shows the cross section which cut | disconnected the axial direction so that the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 5) might pass the center of an artificial defect hole (casting hole). 比較例の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of the comparative example. 本発明(実施例6)の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the bore surface of the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 6). 本発明(実施例6)の表面加工方法により加工されたシリンダブロックを人工欠陥穴(鋳巣)の中心を通るように軸方向に切断した断面を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the cross section which cut | disconnected the axial direction so that the cylinder block processed by the surface processing method of this invention (Example 6) might pass the center of an artificial defect hole (casting hole). 合計の押込量tに対する加工後の人工欠陥穴の開口径(測定値)を示すグラフである。It is a graph which shows the opening diameter (measured value) of the artificial defect hole after a process with respect to the total pushing amount t.

以下に、本発明の表面加工方法を実施するための最良の形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「x〜y」は、下限xおよび上限yをその範囲に含む。   The best mode for carrying out the surface processing method of the present invention will be described below. Unless otherwise specified, the numerical range “x to y” described in this specification includes the lower limit x and the upper limit y.

本発明の表面加工装置は、押圧ボールをもつ表面加工工具とボール転動手段と送り手段とを備え、円筒部をもつ鋳物の内周面を加工する。以下に、表面加工工具、ボール転動手段および送り手段について、それぞれ説明する。   The surface processing apparatus of the present invention includes a surface processing tool having a pressing ball, ball rolling means, and feeding means, and processes an inner peripheral surface of a casting having a cylindrical portion. Below, a surface processing tool, a ball rolling means, and a feeding means are each demonstrated.

表面加工工具は、押圧ボールを備える。押圧ボールは、鋳物の内周面を押圧する球面を有し、また、ボール転動手段により転動するため、真球に近い形状であるのが好ましい。押圧ボールは、鋳物の円筒部の内周面に開口する鋳巣の開口の大きさ(最大径)よりも大きいのが好ましく、ボール径は、直径φ2mm以上であるのが実用的である。ボール径がφ2mm未満では、鋳巣を効率的に補修することが困難であるだけでなく、余肉がボールに堆積して連続して加工を行うことが困難なことがある。また、ボール径はφ6mm以下であるのが好ましい。φ6mmを超えると、球面と内周面との接触面積が大きくなることで押圧ボールの押込荷重が増大し、鋳物が破損しやすくなるためである。   The surface processing tool includes a pressing ball. Since the pressing ball has a spherical surface that presses the inner peripheral surface of the casting and rolls by the ball rolling means, the pressing ball preferably has a shape close to a true sphere. The pressing ball is preferably larger than the size (maximum diameter) of the opening of the casting hole opened on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the casting, and the ball diameter is practically a diameter of 2 mm or more. When the ball diameter is less than φ2 mm, it is difficult not only to efficiently repair the cast hole, but it may also be difficult to continuously process the surplus material deposited on the ball. Further, the ball diameter is preferably φ6 mm or less. This is because if the diameter exceeds 6 mm, the contact area between the spherical surface and the inner peripheral surface increases, and the pressing load of the pressing ball increases, and the casting is easily damaged.

また、押圧ボールの材質に特に限定はないが、鋳物の被加工部分の材質よりも機械的強度に優れる金属またはセラミックス製であるとよい。被加工材である鋳物は、金属、なかでもシリンダブロックとして使用されるアルミニウム合金またはマグネシウム合金からなるのが好適であるため、鋼製、セラミックスまたは工具鋼製の押圧ボールを使用するとよい。   Moreover, there is no particular limitation on the material of the pressing ball, but it is preferable that the material is made of metal or ceramics which is superior in mechanical strength to the material of the processed part of the casting. Since the casting which is a workpiece is preferably made of a metal, particularly an aluminum alloy or a magnesium alloy used as a cylinder block, a pressed ball made of steel, ceramics or tool steel may be used.

押圧ボールは、表面加工工具に、転動可能な状態で保持される。押圧ボールの保持機構については、従来から用いられている一般的な機構であればよい。ひとつの表面加工工具がもつ押圧ボールの数に限定はなく、1つでも複数でもよい。しかし、円筒部の内周面を加工するのに加工荷重のバランスがとりやすいため、2つ以上の押圧ボールを使用するのが好ましい。また、表面加工工具の構成に特に限定はないが、表面加工工具は、押圧ボールを転動可能に保持し、鋳物と相対回転することで押圧ボールが転動する主軸を有する本体部をもつ構成であるのが好ましい。押圧ボールが複数である場合には、その中心が本体部の軸方向の同じ位置に配置されるように保持されるとよい。このとき、複数の押圧ボールは、周方向に等間隔に保持されるとよい。軸方向の同じ位置で保持される押圧ボールの数は、2〜12個程度が好ましく、個々の押圧ボールによる加工が干渉し合わないように互いに間隔をもって配置するとよい。さらに、軸方向の異なる位置に押圧ボールを配置することも可能である。表面加工工具を円筒内で軸方向へ1度移動させるだけで、内周面を2回以上押圧することができる。   The pressing ball is held on the surface processing tool in a rollable state. The pressing ball holding mechanism may be a general mechanism conventionally used. There is no limitation on the number of pressing balls which one surface processing tool has, and one or a plurality of pressing balls may be used. However, since it is easy to balance the processing load for processing the inner peripheral surface of the cylindrical portion, it is preferable to use two or more pressing balls. Further, the configuration of the surface processing tool is not particularly limited, but the surface processing tool has a main body having a main shaft on which the pressing ball rolls by holding the pressing ball in a rollable manner and rotating relative to the casting. Is preferred. When there are a plurality of pressing balls, the center may be held so that the center thereof is disposed at the same position in the axial direction of the main body. At this time, the plurality of pressing balls may be held at equal intervals in the circumferential direction. The number of pressing balls held at the same position in the axial direction is preferably about 2 to 12, and it is preferable to arrange them at intervals so that the processing by the individual pressing balls does not interfere with each other. Furthermore, it is also possible to arrange the pressing balls at different positions in the axial direction. The inner peripheral surface can be pressed twice or more simply by moving the surface processing tool once in the axial direction in the cylinder.

ボール転動手段は、押圧ボールを内周面の周方向に相対的に移動させて、押圧ボールを転動させつつ球面で内周面を押圧する。また、送り手段は、表面加工工具と鋳物とを、鋳物の軸方向に相対移動させる。ボール転動手段と送り手段は、同時に駆動されるのがよい。ボール転動手段は、鋳物の内周面の中心軸を中心として、押圧ボールを公転させるのが好ましい。ボール転動手段による押圧ボールの公転速度に限定はないが、たとえば、30〜1500rpmさらには60〜600rpmであるのが好ましい。30rpm未満では、鋳巣の補修は十分されるものの加工の効率がよくない。1500rpmを超えると、押圧ボールが内周面ですべりを生じ、転動し難くなる場合があるため好ましくない。送り手段による軸方向の送り量に特に限定はないが、たとえば、送り速度にして0.5〜30mm/秒さらには1〜20mm/秒の範囲で移動させるのが好ましい。0.5mm/秒未満では、鋳巣の補修は十分されるものの加工の効率がよくない。30mm/秒を超えると、ボール径、押込量および公転速度によっては、未加工部が生じ、鋳巣を良好に補修することができなくなるばかりか、表面加工工具および表面加工装置への負荷が厳しくなることがあるため好ましくない。   The ball rolling means moves the pressing ball relatively in the circumferential direction of the inner peripheral surface, and presses the inner peripheral surface with a spherical surface while rolling the pressing ball. The feeding means relatively moves the surface processing tool and the casting in the axial direction of the casting. The ball rolling means and the feeding means are preferably driven simultaneously. The ball rolling means preferably revolves the pressing ball around the central axis of the inner peripheral surface of the casting. The revolution speed of the pressed ball by the ball rolling means is not limited, but is preferably 30 to 1500 rpm, and more preferably 60 to 600 rpm. If it is less than 30 rpm, the casting hole is sufficiently repaired, but the processing efficiency is not good. Exceeding 1500 rpm is not preferable because the pressed ball may slip on the inner peripheral surface and may not easily roll. The feed amount in the axial direction by the feed means is not particularly limited. For example, the feed rate is preferably 0.5 to 30 mm / second, and more preferably 1 to 20 mm / second. If it is less than 0.5 mm / second, the casting hole is sufficiently repaired, but the processing efficiency is not good. If it exceeds 30 mm / second, depending on the ball diameter, the amount of indentation and the revolution speed, an unprocessed part may be generated and the cast hole cannot be repaired well, and the load on the surface processing tool and the surface processing apparatus is severe. This is not preferable.

上記の表面加工装置を用いた本発明の表面加工方法の概略を、図1を用いて説明する。図1は、円筒部をもつ鋳物Cの軸方向の断面において、鋳物Cの内周面Csが加工されている状態を示す。ただし、図1では、説明を簡略化するために、表面加工装置は押圧ボールのみを図示している。ボールBは、ボール転動手段により内周面Csの周方向Rに、送り手段により軸方向Pに、移動する。ボールBは、内周面Csを押圧しながら周方向Rに移動しつつ軸方向Pに移動して、B’で示す位置に至る。ボールBにより内周面Csが押圧されると、ボールBのボール径と内周面Csへの押込量hに応じた幅bで軸方向に略直交して延びる溝が形成される。このとき、ボールBに押し込まれて余った余肉がボールBの移動方向前方に盛り上がる。周方向前方の余肉(図示せず)は、ボールBが転動しつつ周方向Rへ移動することでボールBにより順次押し潰される。一方、軸方向前方の余肉Dは、ボールBが図1のB’で示される位置に至ったときに押し潰すことができる。この繰り返しにより、内周面に開口する鋳巣の周囲が塑性変形し、鋳巣が補修される。   An outline of the surface processing method of the present invention using the above-described surface processing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a state in which the inner peripheral surface Cs of the casting C is processed in the axial section of the casting C having a cylindrical portion. However, in FIG. 1, in order to simplify the description, the surface processing apparatus shows only the pressing ball. The ball B moves in the circumferential direction R of the inner peripheral surface Cs by the ball rolling means and in the axial direction P by the feeding means. The ball B moves in the axial direction P while moving in the circumferential direction R while pressing the inner peripheral surface Cs, and reaches the position indicated by B ′. When the inner peripheral surface Cs is pressed by the ball B, a groove extending substantially orthogonal to the axial direction is formed with a width b corresponding to the ball diameter of the ball B and the pushing amount h into the inner peripheral surface Cs. At this time, the surplus remaining due to being pushed into the ball B rises forward in the moving direction of the ball B. The surplus front (not shown) in the circumferential direction is sequentially crushed by the balls B as the balls B move in the circumferential direction R while rolling. On the other hand, the surplus D in the axial direction can be crushed when the ball B reaches the position indicated by B 'in FIG. By repeating this, the periphery of the casting hole opened in the inner peripheral surface is plastically deformed, and the casting hole is repaired.

なお、本発明の表面加工方法では、ボール転動手段および送り手段により押圧ボールを螺旋状に移動させることで、円筒部の内周面の所望の範囲を軸方向に順次加工することができる。表面加工工具を一方向に送ることで円筒の内周面の所望の範囲を加工し終わったら、次に逆の方向に送ることで、一度加工された内周面を再度加工してもよい。2度目以降の加工を行う場合には、押圧ボールによる押圧量を変更したり、ボール転動手段により押圧ボールの公転方向を変えたり、送り速度を変えたり、押圧位置の位相を変えたり、してもよい。   In the surface processing method of the present invention, the desired range of the inner peripheral surface of the cylindrical portion can be sequentially processed in the axial direction by moving the pressing ball in a spiral manner by the ball rolling means and the feeding means. When the desired range of the inner peripheral surface of the cylinder has been processed by sending the surface processing tool in one direction, the inner peripheral surface once processed may be processed again by sending it in the opposite direction. When performing the second and subsequent processing, change the amount of pressing by the pressing ball, change the revolution direction of the pressing ball by the ball rolling means, change the feed speed, change the phase of the pressing position, etc. May be.

本発明の表面加工方法では、表面加工工具が備える押圧ボールの個数、押圧ボールの直径、内周面に対する押圧ボールの押込量、ボール転動手段による押圧ボールの移動量および送り手段による押圧ボールの移動量を調整して、内周面を軸方向に順に加工することで、鋳物の破壊を抑制しつつ鋳巣の補修を行うことができる。なお、既に表面加工装置の説明において、望ましい数値範囲を記したが、以下の条件に適合すれば、上記の範囲を超えても差し支えはない。   In the surface processing method of the present invention, the number of pressing balls provided in the surface processing tool, the diameter of the pressing balls, the pressing amount of the pressing balls with respect to the inner peripheral surface, the amount of movement of the pressing balls by the ball rolling means, and the pressing balls by the feeding means By adjusting the amount of movement and processing the inner peripheral surface in order in the axial direction, it is possible to repair the casting cavity while suppressing breakage of the casting. In the description of the surface processing apparatus, a desirable numerical range has already been described. However, if the following conditions are satisfied, the above range may be exceeded.

円筒部の厚さをT[mm]、押圧ボールに押圧されて内周面に形成される溝の溝幅をb[mm]、隣り合う溝の間隔をp[mm]、押圧ボールによる合計の押込量をt[mm]、としたときに、(1)〜(3)となるように上記の加工条件を調整することで、円筒部の内側のみを変形させつつ鋳巣の補修を行うことができる。   The thickness of the cylindrical portion is T [mm], the groove width of the groove formed on the inner peripheral surface by the pressing ball is b [mm], the interval between adjacent grooves is p [mm], and the total of the pressing balls When the pushing amount is t [mm], the cast hole is repaired while only the inside of the cylindrical portion is deformed by adjusting the above processing conditions so as to be (1) to (3). Can do.

(1)0<p/b<1、かつ
(2)0.018T≦t≦0.0625T、を満たすとともに
(3)押圧ボールの押込荷重が、円筒部の厚さおよび円筒部の材質の変形抵抗に応じて求められる上限値を超えない。
(1) 0 <p / b <1, and (2) 0.018T ≦ t ≦ 0.0625T, and (3) the pressing load of the pressing ball changes the thickness of the cylindrical portion and the material of the cylindrical portion. Do not exceed the upper limit required for resistance.

ここで、厚さTは、加工前の鋳物の円筒部の厚さの実測値である。溝幅bは、押圧ボールの半径と押込量hから算出することができる接触投影面積の直径に相当する値であって、加工により内周面に形成される溝の幅に一致することがわかっている。溝間隔pは、押圧ボールの移動量に応じて変化する値であって、加工後の鋳物の軸方向の断面において、ある1つの溝の最も深い位置から、その溝に隣り合う溝の最も深い位置までの軸方向の距離の実測値である。合計の押込量tは、軸方向への加工を1度しか行わない場合はt=hであるが、軸方向への加工を2回以上行う場合にはそれぞれの加工における押込量を合計した値である。   Here, the thickness T is an actual measurement value of the thickness of the cylindrical portion of the casting before processing. The groove width b is a value corresponding to the diameter of the projected contact area that can be calculated from the radius of the pressing ball and the pressing amount h, and is found to match the width of the groove formed on the inner peripheral surface by processing. ing. The groove interval p is a value that changes in accordance with the amount of movement of the pressing ball, and in the axial cross section of the casting after processing, from the deepest position of one groove, the deepest groove adjacent to the groove This is an actually measured value of the axial distance to the position. The total pushing amount t is t = h when machining in the axial direction is performed only once. However, when machining in the axial direction is performed twice or more, the total pushing amount in each machining is a value. It is.

(1)に関し、p/b=0では、軸方向への加工が進行しない。また、p/b≧1では、隣り合う2本の溝の間に未加工部が形成されるため、未加工部に位置する鋳巣を補修することができない。好ましくは0.1≦p/b<1、さらに好ましくは0.25≦p/b≦0.8である。   Regarding (1), when p / b = 0, machining in the axial direction does not proceed. Moreover, in p / b> = 1, since a non-processed part is formed between two adjacent grooves, it is impossible to repair the cast hole located in the non-processed part. Preferably 0.1 ≦ p / b <1, more preferably 0.25 ≦ p / b ≦ 0.8.

(2)に関し、0.018T>tでは、鋳巣を補修する効果が低減し、内周面での開口がφ2mmを超える大きさの鋳巣を補修することが困難である。好ましくは0.02T≦t、さらに好ましくは0.025T≦tである。また、t>0.0625Tでは、押込量が過大となり成形困難となる。好ましくはt≦0.05T、さらに好ましくはt≦0.03Tである。押圧ボールのボール径に依存するが、合計の押込量tの範囲の上下限から、溝幅bの上下限も自ずと決定される。なお、合計の押込量tの好適な範囲を具体的に示すのであれば、0.13〜0.5mmさらには0.15〜0.4mmであるのが好ましい。   Regarding (2), when 0.018T> t, the effect of repairing the cast hole is reduced, and it is difficult to repair the cast hole whose opening on the inner peripheral surface exceeds φ2 mm. Preferably 0.02T ≦ t, and more preferably 0.025T ≦ t. In addition, when t> 0.0625T, the amount of pressing becomes excessive and molding becomes difficult. Preferably t ≦ 0.05T, and more preferably t ≦ 0.03T. Although depending on the ball diameter of the pressed ball, the upper and lower limits of the groove width b are naturally determined from the upper and lower limits of the range of the total pushing amount t. In addition, if the suitable range of the total pushing amount t is shown concretely, it is preferable that it is 0.13-0.5 mm further 0.15-0.4 mm.

(3)に関し、押圧ボールの押込荷重は、押圧ボールと内周面とが接触する接触投影断面積と、円筒部の材質の変形抵抗σと、の積である。接触投影断面積は、直径b[mm]の円の面積に等しい。そのため、押圧ボールの押込荷重がある値(上限値)を超えないようにすることで、溝幅bの値の上限が実質的に規定される。比較される上限値は、たとえば、加工される円筒部と同じ材質で同じ厚さの試験片の一方の面を厚さ方向に押圧した場合に、試験片の他方側が変形するとき、あるいは試験片が破壊するときの押込荷重である。変形抵抗は、金属の種類に応じた固有の値であるため既知の値を用いてもよいが、実測値を用いてもよい。なお、溝幅bの好適な範囲を具体的に示すのであれば、0.5〜2.5mm、0.79〜2mmさらには1.2〜1.8mmであるのが好ましい。   Regarding (3), the pressing load of the pressing ball is the product of the contact projected cross-sectional area where the pressing ball and the inner peripheral surface are in contact with the deformation resistance σ of the material of the cylindrical portion. The contact projected cross-sectional area is equal to the area of a circle having a diameter b [mm]. Therefore, the upper limit of the value of the groove width b is substantially defined by preventing the pressing load of the pressing ball from exceeding a certain value (upper limit value). The upper limit value to be compared is, for example, when the other side of the test piece is deformed when one surface of a test piece of the same material and the same thickness as the cylindrical part to be processed is pressed in the thickness direction, or the test piece Is the indentation load when breaking. Since the deformation resistance is a specific value corresponding to the type of metal, a known value may be used, but an actual measurement value may be used. In addition, if the suitable range of groove width b is shown concretely, it is preferable that they are 0.5-2.5 mm, 0.79-2 mm, and also 1.2-1.8 mm.

さらに(4)として、円筒部の厚さT[mm]と溝の溝幅b[mm]との関係が0.098T≦b、0.15T≦bさらには0.18T≦bであるのが好ましい。0.098T>bでは、加工される溝幅および押込量が小さすぎて、加工能率および鋳巣を補修する効果が低くなりやすいため、好ましくない。また、b≦0.325Tさらにはb≦0.25Tであるのが好ましい。b>0.325Tでは、加工荷重が大きくなるので、変形する範囲も大きくなり、円筒部に割れが発生しやすくなるためである。   Further, as (4), the relationship between the thickness T [mm] of the cylindrical portion and the groove width b [mm] of the groove is 0.098T ≦ b, 0.15T ≦ b, and further 0.18T ≦ b. preferable. 0.098T> b is not preferable because the width of the groove to be processed and the amount of pressing are too small and the processing efficiency and the effect of repairing the cast hole tend to be low. Moreover, it is preferable that b ≦ 0.325T and further b ≦ 0.25T. This is because when b> 0.325T, the processing load increases, so the range of deformation also increases and cracks are likely to occur in the cylindrical portion.

(5)使用するボールの個数は、2〜12個が好ましい。個数が多くなると、隣り合うボールの加工域が干渉しやすくなったり、全体荷重が大きくなり円筒部に割れが生じやすくなったりするためである。   (5) The number of balls used is preferably 2-12. This is because when the number increases, the processing areas of adjacent balls are likely to interfere with each other, or the entire load increases and the cylindrical portion is likely to be cracked.

なお、合計の押込量tとなるまで複数回加工を行う場合には、各回のb/pおよび押圧ボールの押込荷重が、上記(1)および(3)、必要に応じて(4)および/または(5)の条件に当てはまる必要がある。   In addition, when processing is performed a plurality of times until the total indentation amount t is reached, the b / p and the indentation load of the pressing ball at each time are the above (1) and (3), and if necessary, (4) and / or Or it is necessary to satisfy the condition of (5).

なお、本発明の表面加工方法は、円筒部の厚さと加工条件が、上記の各条件を満たせば、鋳物の破壊を抑制しつつ鋳巣の補修を良好に行うことができる。しかし、あえて具体的な値で規定するのであれば、本発明は、加工によって破壊しやすい、厚さTが5〜12mmさらには7〜9mmの円筒部をもつ鋳物に対して好適である。円筒部の直径にも特に限定はないが、内径がφ30〜160mm、φ50〜120mmさらにはφ70〜90mmであるのが好ましい。また、鋳巣は、内周面に開口する直径(最大径)がφ2.5mm以下、φ2mm以下さらにはφ1.5mm以下であれば、本発明の表面加工方法により十分に補修される。   In the surface processing method of the present invention, if the thickness of the cylindrical portion and the processing conditions satisfy each of the above conditions, the casting hole can be repaired satisfactorily while suppressing breakage of the casting. However, if it is defined by specific values, the present invention is suitable for castings having a cylindrical portion with a thickness T of 5 to 12 mm, or 7 to 9 mm, which is easily broken by processing. The diameter of the cylindrical portion is not particularly limited, but the inner diameter is preferably 30 to 160 mm, 50 to 120 mm, and more preferably 70 to 90 mm. Further, the casting hole is sufficiently repaired by the surface processing method of the present invention if the diameter (maximum diameter) opened to the inner peripheral surface is φ2.5 mm or less, φ2 mm or less, or φ1.5 mm or less.

以上、本発明の表面加工方法の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of the surface processing method of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下に、本発明の表面加工方法の実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。以下に説明する加工例では、高さ140mm、厚さ8mm、内径φ78.26〜79.16mmの範囲のうちのいずれかの円筒部をもつ、アルミニウムダイカスト(ADC12)製のシリンダブロックBの内周面(ボア面)Bsを加工した。シリンダブロックBのボア面Bsには、鋳巣の補修効果を評価するために、予め、深さ2mmの人工欠陥穴を放電加工した。人工欠陥穴は、シリンダブロックの一端面から軸方向に50mm離れたところに直径φ0.5mm穴、さらに5mm離れた箇所に直径φ1mm穴、さらに10mm離れた箇所に直径φ2mm穴、を形成した。シリンダブロックBに形成した人工欠陥穴を図2に示す。なお、図2の左下の写真において円で囲った部分に人工欠陥穴が形成されており、右上の写真は、人工欠陥穴の拡大写真である。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples of the surface processing method of the present invention. In the processing example described below, the inner periphery of a cylinder block B made of aluminum die-casting (ADC12) having a cylindrical portion having a height of 140 mm, a thickness of 8 mm, and an inner diameter of 78.26 to 79.16 mm. Surface (bore surface) Bs was processed. In the bore surface Bs of the cylinder block B, an artificial defect hole having a depth of 2 mm was previously subjected to electric discharge machining in order to evaluate the effect of repairing the cast hole. As for the artificial defect hole, a diameter φ0.5 mm hole was formed 50 mm away from one end face of the cylinder block in the axial direction, a diameter φ1 mm hole was further formed 5 mm away, and a diameter φ2 mm hole was further formed 10 mm away. The artificial defect hole formed in the cylinder block B is shown in FIG. In addition, an artificial defect hole is formed in a circled portion in the lower left photograph of FIG. 2, and the upper right photograph is an enlarged photograph of the artificial defect hole.

<表面加工装置>
以下の各加工例にて使用した表面加工装置を図3および図4を用いて説明する。図3は表面加工装置を駆動軸側からみた図、図4は表面加工装置の外観を示す正面図である。
<Surface processing equipment>
The surface processing apparatus used in the following processing examples will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a view of the surface processing apparatus as viewed from the drive shaft side, and FIG. 4 is a front view showing the appearance of the surface processing apparatus.

表面加工装置は、押圧ボールをもつ表面加工工具9とボール転動手段(図示せず)と送り手段(図示せず)とを備える。表面加工工具9は、工具鋼製で、本体部90と、本体部90に転動可能に保持される複数の押圧ボール10と、からなる。本体部90は軸方向一方側に拡径するテーパリング91と、押圧ボール10を収容する複数の貫通孔95をもつ略有底円筒形状のボールハウジング92と、を備える。貫通孔95は、ボールハウジング92の壁面に12個形成されており、軸方向の同じ位置であってφ79.26mm(外接円)の同一円周上に等間隔に配置されている。押圧ボール10は、必要な個数がボールハウジング92の内側から貫通孔95に納められるとともに、ボールハウジング92の内部に同軸的に収容されたテーパリング91で保持される。テーパリング91およびボールハウジング92は、本体部90の軸方向他方側において同軸的に固定された駆動軸90aをもつ。駆動軸90aは、図示しない駆動源(大阪機工株式会社製フライス盤MHA400II:ボール転動手段および送り手段に相当)に駆動され、本体部90を主軸Mを中心に回転させながら軸方向一方側へと移動させる。   The surface processing apparatus includes a surface processing tool 9 having a pressing ball, ball rolling means (not shown), and feeding means (not shown). The surface processing tool 9 is made of tool steel, and includes a main body portion 90 and a plurality of pressing balls 10 held on the main body portion 90 so as to be able to roll. The main body 90 includes a taper ring 91 that expands to one side in the axial direction, and a substantially bottomed cylindrical ball housing 92 having a plurality of through holes 95 that house the pressing balls 10. Twelve through-holes 95 are formed on the wall surface of the ball housing 92 and are arranged at equal intervals on the same circumference of φ79.26 mm (circumscribed circle) at the same position in the axial direction. The required number of the pressing balls 10 is accommodated in the through hole 95 from the inside of the ball housing 92 and is held by a taper ring 91 that is coaxially accommodated inside the ball housing 92. The taper ring 91 and the ball housing 92 have a drive shaft 90 a that is coaxially fixed on the other axial side of the main body 90. The drive shaft 90a is driven by a drive source (not shown) (milling machine MHA400II manufactured by Osaka Kiko Co., Ltd .: equivalent to a ball rolling means and a feed means), and rotates the main body 90 about the main shaft M toward one side in the axial direction. Move.

なお、以下の計算および加工には、押圧ボール10としてボール径φ2mm、φ4mmおよびφ6mmの工具鋼製の球体を使用した。そして、貫通孔95の寸法および当接する位置でのテーパリング91の外径に応じて押圧ボール10の突出量を変更し、工具全体としての外接円の径を決定することで、ボア面Bsに対する押圧ボール10の押込量を変化させた。   In the following calculation and processing, a sphere made of tool steel having a ball diameter of φ2 mm, φ4 mm, and φ6 mm was used as the pressing ball 10. Then, the protrusion amount of the pressing ball 10 is changed according to the dimension of the through hole 95 and the outer diameter of the taper ring 91 at the abutting position, and the diameter of the circumscribed circle as the entire tool is determined. The pressing amount of the pressing ball 10 was changed.

<計算結果>
上記の表面加工装置を用いたシリンダブロックBのボア面Bsの加工において、押圧ボール10のボール径と押込量とを種々組み合わせた場合の、成形角度θ、加工溝幅bおよび押込荷重を計算した。なお、ボール径は、φ2mm、φ4mmおよびφ6mmの3種類とした。押込量は、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mmおよび0.5mmのいずれかとした。押圧ボール10は、いずれのボール径においても4個ずつ用いるとした。押圧ボールは、無潤滑のもと、工具の回転速度を60rpm、送り速度を0.5〜4mm/秒にして移動させるとした。
<Calculation result>
In the processing of the bore surface Bs of the cylinder block B using the above surface processing apparatus, the forming angle θ, the processing groove width b, and the indentation load were calculated in various combinations of the ball diameter and the indentation amount of the press ball 10. . In addition, the ball diameter was made into three types, φ2 mm, φ4 mm, and φ6 mm. The indentation amount was 0.05 mm, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, or 0.5 mm. Four pressing balls 10 are used at any ball diameter. The pressing ball was moved without lubrication at a rotational speed of the tool of 60 rpm and a feed speed of 0.5 to 4 mm / second.

計算結果を図5〜図7に示す。図5は押込量hと成形角度θとの関係を、図6は押込量hと加工溝幅bとの関係を、図7は押込量hと押込荷重との関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。押込荷重は、加工溝幅bから接触投影面積を算出し、ADC12の変形抵抗σ:20kgf/mmを用いて算出した。 The calculation results are shown in FIGS. 5 shows the relationship between the pushing amount h and the forming angle θ, FIG. 6 shows the relationship between the pushing amount h and the machining groove width b, and FIG. 7 shows the relationship between the pushing amount h and the pushing load. It is a graph shown for every ball diameter. The indentation load was calculated by calculating the contact projected area from the machining groove width b and using the deformation resistance σ of the ADC 12: 20 kgf / mm 2 .

ボール径φ2の押圧ボールを用い押込量h=0.3mmで加工を行った場合には、θ=45°となる(図5)。θ=45°では押圧ボールへの余肉の堆積が増大するため、ボール径φ2の押圧ボールを用いた場合には、押込量hが0.3mm以上で軸方向への移動が停止して加工が進まない。また、ボール径φ6の押圧ボールを用いた場合には押込量0.3mm以上で、ボール径φ4の押圧ボールを用いた場合には押込量0.5mmで、シリンダブロックBに割れが生じると考えられる。つまり、加工溝幅bが2.5mmを超えると破壊が生じやすい(図6)。これは、図7から、ボール径φ6の押圧ボールを用いた場合には押込量0.3mm以上で、ボール径φ4の押圧ボールを用いた場合には押込量0.5mmで、押込荷重が100kgを超えるためである。   When processing is performed with a pressing amount of h = 0.3 mm using a pressing ball having a ball diameter of φ2, θ = 45 ° (FIG. 5). When θ = 45 °, the accumulation of surplus material on the pressed ball increases. Therefore, when a pressed ball having a ball diameter of φ2 is used, the movement in the axial direction is stopped when the pressing amount h is 0.3 mm or more and machining is performed. Does not advance. Further, it is considered that the cylinder block B is cracked with a push-in amount of 0.3 mm or more when a press ball with a ball diameter of φ6 is used and with a push-in amount of 0.5 mm when a press ball with a ball diameter of φ4 is used. It is done. That is, if the processed groove width b exceeds 2.5 mm, the breakage is likely to occur (FIG. 6). From FIG. 7, this indicates that when a pressed ball with a ball diameter of φ6 is used, the push amount is 0.3 mm or more, and when a press ball with a ball diameter of φ4 is used, the push amount is 0.5 mm and the push load is 100 kg. It is for exceeding.

なお、押込量hが0.1m以下では、φ2mmはもちろんのこと、φ0.5mmの人工欠陥穴も十分に補修することはできない。   When the pushing amount h is 0.1 m or less, not only φ2 mm but also φ0.5 mm artificial defect holes cannot be repaired sufficiently.

<シリンダブロックの加工>
上記と同様の表面加工装置を用い、表1に示す加工条件の下、シリンダブロックBの内周面の加工を行った。表面加工装置を作動させてシリンダブロックBの一端側から表面加工工具を挿入し、シリンダブロックBの一端面から90mmまでを軸方向に順次加工した。そして、加工後のシリンダブロックBについて溝間隔を測定した。溝間隔は、図1に模式的に示すように、軸方向の断面において、ある1つの溝の最も深い位置から、その溝に隣り合う溝の最も深い位置までの軸方向の距離を測定した。さらに、内周面の人工欠陥穴を観察し、補修効果を評価した。
<Cylinder block machining>
Using the same surface processing apparatus as described above, the inner peripheral surface of the cylinder block B was processed under the processing conditions shown in Table 1. The surface processing apparatus was operated and a surface processing tool was inserted from one end side of the cylinder block B, and 90 mm from one end surface of the cylinder block B was sequentially processed in the axial direction. And the groove | channel space | interval was measured about the cylinder block B after a process. As schematically shown in FIG. 1, the axial distance from the deepest position of one groove to the deepest position of a groove adjacent to the groove was measured as the groove interval. Furthermore, the artificial defect hole on the inner peripheral surface was observed to evaluate the repair effect.

加工後のボア面の溝間隔pを表1に示す。なお、溝間隔pは、押圧ボールの個数および工具送り速度から算出可能である。しかし、実際には、各押圧ボールが一周して形成された加工溝および余肉さらには潤滑剤の影響で、二周目以降に形成される加工溝の位置が計算値からずれるため、実測値を採用した。また、加工後の人工欠陥穴を図8〜図18に示すとともに、評価結果を表1に示す。   Table 1 shows the groove spacing p of the bore surface after processing. The groove interval p can be calculated from the number of pressed balls and the tool feed speed. However, in actuality, the position of the processing groove formed after the second round is shifted from the calculated value due to the influence of the processing groove formed by making one turn of each press ball, the surplus, and the lubricant. It was adopted. Moreover, while showing the artificial defect hole after a process in FIGS. 8-18, Table 1 shows an evaluation result.

加工後の人工欠陥穴については、表面の開口の最大径を測定した。表1では、○:開口が視認されなかった、△:小さな開口が存在した、×:元の大きさの2分の1以上の開口が存在した、と評価した。また、図19に、潤滑油が存在しない(無潤滑)下で行った加工に関し、合計の押込量tに対する加工後の人工欠陥穴の開口径(測定値)を示す。   For the artificial defect hole after processing, the maximum diameter of the surface opening was measured. In Table 1, it was evaluated that ○: an opening was not visually recognized, Δ: a small opening was present, and X: an opening having a half or more of the original size was present. FIG. 19 shows the opening diameter (measured value) of the artificial defect hole after processing with respect to the total indentation amount t regarding processing performed in the absence of lubricating oil (no lubrication).

参考例1について:図8は、加工後の人工欠陥穴を示す図面代用写真である。図8において、暗い部分が加工によって形成された溝部、明るい部分が未加工部である。参考例1は、p/bが1を超える加工例であるため、未加工部が観察された。また、φ2mmの人工欠陥穴の周囲は押圧ボールにより押し込まれた形跡があったため補修されていたものの、未加工部に位置した場合には、いずれの人工欠陥穴も十分に補修されなかったと予測される。   About Reference Example 1: FIG. 8 is a drawing-substituting photograph showing an artificial defect hole after processing. In FIG. 8, dark portions are groove portions formed by processing, and bright portions are unprocessed portions. Since Reference Example 1 is a processing example in which p / b exceeds 1, an unprocessed portion was observed. In addition, although the periphery of the φ2 mm artificial defect hole was repaired because there was evidence that it was pushed in by the pressing ball, it was predicted that none of the artificial defect holes were sufficiently repaired when located in the unprocessed part. The

比較例1および2について:これらの比較例では、φ0.5mmの人工欠陥穴ですら完全に補修することができなかった。これらの比較例の加工は、上記(1)の条件を満たしているが、上記(2)の条件を満たしていなかったためである。   About Comparative Examples 1 and 2: In these comparative examples, even an artificial defect hole of φ0.5 mm could not be completely repaired. This is because the processing of these comparative examples satisfied the above condition (1) but did not satisfy the above condition (2).

実施例1〜4および実施例6:これらの加工例では、加工後の内周面に周方向に平行な複数の凹凸が形成されるが、上記(1)の条件を満たす加工であったため、未加工部は存在しなかった。また、実施例4および実施例6は、φ1mm以下の人工欠陥穴であれば十分な補修が可能であった。図18は、実施例6で加工されたシリンダブロックを人工欠陥穴の中心を通るように軸方向に切断した断面を示す図面代用写真である。φ0.5mmおよびφ1mmの人工欠陥穴では、開口部で塑性変形が生じて開口が塞がっている様子が確認された。   Examples 1 to 4 and Example 6: In these processing examples, a plurality of irregularities parallel to the circumferential direction are formed on the inner peripheral surface after processing, but because the processing satisfies the condition (1) above, There were no unprocessed parts. Moreover, in Example 4 and Example 6, sufficient repair was possible if it was an artificial defect hole of φ1 mm or less. FIG. 18 is a drawing-substituting photograph showing a cross section of the cylinder block processed in Example 6 cut in the axial direction so as to pass through the center of the artificial defect hole. In the artificial defect holes of φ0.5 mm and φ1 mm, it was confirmed that plastic deformation occurred in the opening and the opening was closed.

実施例5について:実施例5は、内周面に対して押圧ボールを合計で0.24mm押し込んで加工を行った例である。加工は、0.1mm押込後、表面加工工具の押圧ボールの突出量を変更して、さらに0.1mm押込み、その後さらに押圧ボールの突出量を変更して、さらに0.04mm押し込んだ。その結果、全ての人工欠陥穴を溶射の前の表面処理として使用可能な程度に十分に補修することができた(図15)。さらに、加工後の内周面は、他の実施例と比較して、表面粗さが緩和された(図14)。   About Example 5 Example 5 is an example in which processing was performed by pushing a total of 0.24 mm of pressing balls against the inner peripheral surface. In the processing, after the indentation of 0.1 mm, the protruding amount of the pressing ball of the surface processing tool was changed, and the pressing amount of the pressing ball was further changed by 0.1 mm. As a result, all the artificial defect holes could be sufficiently repaired to the extent that they can be used as a surface treatment before thermal spraying (FIG. 15). Furthermore, the surface roughness of the inner peripheral surface after processing was relaxed compared to other examples (FIG. 14).

また、図19は、合計の押込量に対する加工後の人工欠陥穴の開口径を示すグラフである。ほぼ直線上にプロットされているのは、表面加工を1回行った実施例2〜4、6および比較例2の結果である。合計の押込量が増加するほど、いずれの大きさの人工欠陥穴も開口径は小さくなり、補修効果が向上することがわかった。そして、図19のグラフより、φ2mmの人工欠陥穴を完全に補修するには、1回の押込量が0.3mmを超えなければならないことがわかった。ところが、複数回に分けて加工を行った実施例5では、合計の押込量は0.24mmであるにもかかわらず、すべての人工欠陥穴を完全に補修することができた。つまり、複数回に分けて加工を行うことにより、少ない押込量で十分な鋳巣の補修が可能であることがわかった。   Moreover, FIG. 19 is a graph which shows the opening diameter of the artificial defect hole after a process with respect to the total pushing amount. Plotted on a substantially straight line are the results of Examples 2 to 4, 6 and Comparative Example 2 in which the surface treatment was performed once. It was found that as the total indentation amount increased, the opening diameter of the artificial defect hole of any size was reduced and the repair effect was improved. And from the graph of FIG. 19, it was found that in order to completely repair the φ2 mm artificial defect hole, the amount of pressing once must exceed 0.3 mm. However, in Example 5 in which machining was performed in a plurality of times, all the artificial defect holes could be completely repaired even though the total indentation amount was 0.24 mm. In other words, it was found that by performing the processing in a plurality of times, it is possible to sufficiently repair the cast hole with a small amount of pressing.

なお、表1に示すいずれの加工例においても、シリンダブロックBが割れたり外側が変形したりといった不具合は生じなかった。いずれの加工例においても、加工溝幅bと変形抵抗σ(20kgf/mmを用いた)から算出される押込荷重が100kgを超えず、上記(3)の条件を満たしていたためである。(実施例1では、押込荷重は47.5kg程度) In any of the processing examples shown in Table 1, there was no problem that the cylinder block B was broken or the outside was deformed. This is because in any processing example, the indentation load calculated from the processing groove width b and the deformation resistance σ (using 20 kgf / mm 2 ) did not exceed 100 kg, and the condition (3) was satisfied. (In Example 1, the indentation load is about 47.5 kg)

Claims (5)

円筒部をもつ鋳物の内周面を押圧する球面を有する押圧ボールを備える表面加工工具と、前記押圧ボールを前記内周面の周方向に相対的に移動させて該押圧ボールを転動させつつ前記球面で該内周面を押圧するボール転動手段と、前記表面加工工具と前記鋳物とを該鋳物の軸方向に相対移動させる送り手段と、を備える表面加工装置を用い、
前記円筒部の厚さをT[mm]、前記押圧ボールに押圧されて前記内周面に形成される溝の溝幅をb[mm]、隣り合う該溝の間隔をp[mm]、該押圧ボールによる合計の押込量をt[mm]、としたときに0<p/b<1かつ0.018T≦t≦0.0625Tを満たすとともに該押圧ボールの押込荷重が該円筒部の厚さおよび該円筒部の材質の変形抵抗に応じて求められる上限値を超えないように、前記表面加工工具が備える該押圧ボールの個数、該押圧ボールの直径、該内周面に対する該押圧ボールの押込量、前記ボール転動手段による該押圧ボールの移動量および前記送り手段による該押圧ボールの移動量を調整して、該内周面を軸方向に順に加工することを特徴とする表面加工方法。
A surface processing tool including a pressing ball having a spherical surface that presses an inner peripheral surface of a casting having a cylindrical portion, and while moving the pressing ball relative to the circumferential direction of the inner peripheral surface to roll the pressing ball Using a surface processing apparatus comprising ball rolling means for pressing the inner peripheral surface with the spherical surface, and a feed means for relatively moving the surface processing tool and the casting in the axial direction of the casting,
The thickness of the cylindrical portion is T [mm], the groove width of the groove formed on the inner peripheral surface by being pressed by the pressing ball is b [mm], the interval between adjacent grooves is p [mm], When the total pushing amount by the pressing ball is t [mm], 0 <p / b <1 and 0.018T ≦ t ≦ 0.0625T are satisfied, and the pressing load of the pressing ball is the thickness of the cylindrical portion. And the number of the pressing balls provided in the surface processing tool, the diameter of the pressing balls, and the pressing of the pressing balls into the inner peripheral surface so as not to exceed the upper limit value determined according to the deformation resistance of the material of the cylindrical portion Adjusting the amount, the amount of movement of the pressing ball by the ball rolling means, and the amount of movement of the pressing ball by the feeding means, and processing the inner peripheral surface in order in the axial direction.
前記押圧ボールにより押圧され加工された前記内周面をさらに加工する請求項1記載の表面加工方法。   The surface processing method according to claim 1, wherein the inner peripheral surface pressed and processed by the pressing ball is further processed. 前記円筒部の厚さT[mm]と前記溝の溝幅b[mm]との関係が0.098T≦b≦0.325Tである請求項1または2に記載の表面加工方法。   The surface processing method according to claim 1 or 2, wherein a relationship between a thickness T [mm] of the cylindrical portion and a groove width b [mm] of the groove is 0.098T ≦ b ≦ 0.325T. 前記表面加工工具は、軸方向の異なる位置に配置された複数の前記押圧ボールを備える請求項2または3に記載の表面加工方法。 The surface processing method according to claim 2, wherein the surface processing tool includes a plurality of the pressing balls arranged at different positions in the axial direction. 前記表面加工工具は、軸方向に垂直な円周上に等間隔に配置された複数の前記押圧ボールを備える請求項1〜4のいずれかに記載の表面加工方法。 The surface processing method according to claim 1, wherein the surface processing tool includes a plurality of the pressing balls arranged at equal intervals on a circumference perpendicular to the axial direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013226608A (en) * 2012-04-24 2013-11-07 Toyota Motor Corp Method of machining cylinder bore

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