JP3610716B2 - 鋳物のシール面の加工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳物のシール面及びその近傍に形成された鋳造欠陥を修正する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋳物では、ひけ巣により洩れてはならない部位で圧洩れが生じる場合がある。このような場合の救済として、従来は、化学薬品を小さな空洞に浸透させて埋める方法(含浸)が多く使用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、含浸による方法ではひけ巣の大きさや形状によっては修正が困難な場合がある。また、シリンダブロック等、高温下で使用される鋳物の鋳造欠陥の修正に使用するのは難しい。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、高温下で使用される鋳物の鋳造欠陥を修正可能にするとともに、シール部材のコストダウン等を図ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項1の発明は、鋳物のシール面から所定深さ内にある鋳巣を潰すための鋳物のシール面の加工方法であって、押圧工具で前記鋳物のシール面を一定の加圧力で押圧し、その状態で、前記押圧工具を、前記シール面のうちシール部材のシールラインと接触する部分に倣って一定速度で移動させることにより、前記シール部材のシールラインを構成する突条をセット可能なように、前記シール面を溝状に塑性変形させることを特徴とする。
【0005】
本発明によると、押圧工具で鋳物のシール面を一定の加圧力で押圧し、そのシール面を塑性変形させるため、シール面から所定深さ内にある鋳巣を潰すことができ、高温下で使用される鋳物の鋳造欠陥でも確実に修正することが可能になる。また、ある程度の大きさのひけ巣であっても形状に係わらず修正が可能になる。さらに、シール面のうちシール部材のシールラインと接触する部分のみを押圧するため、押圧エネルギーは小さくなり、鋳物全体の歪みが小さくなる。
さらに、鋳物のシール面を押圧することにより生じた溝部をシール部材のセット用に使用できるため、鋳巣を潰した後の仕上げ加工が不要になる。また、シール部材の位置決めも容易になる。さらに、鋳物のシール面が平らな場合に、シール部材の突条の全屈を防止するのに必要であったストッパ等が不要になるため、シール部材のコストダウンを図ることができる。
【0006】
請求項2の発明は、押圧工具に設けられた回転可能な球体を鋳物のシール面に一定の加圧力で押し付け、その球体を前記押圧工具と共に前記シール面のうちシール部材のシールラインと接触する部分に倣って一定速度で移動させることを特徴とする。
【0007】
請求項3の発明は、押圧工具の球体を一定圧力の液体で押圧することにより、その球体を一定の加圧力で鋳物のシール面に押し付けることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
〔第1の実施の形態〕
以下、図1〜図5に基づいて本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法の説明を行う。
本実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法は、アルミ鋳造品であるシリンダブロックwの上面wu(以下、シール面wuという)を研削加工することにより、そのシール面wuから所定深さ内にある鋳造欠陥を修正するものである。ここで、図1は本実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法で使用される研削砥石の縦断面図、B−B 矢視図及び要部詳細図であり、図2は研削加工の様子を表す側面図である。
【0009】
前記研削砥石1は、図1に示されるように、円板部12を備えており、その円板部12の中央に研削機の回転軸R(図2参照)と嵌合する取付け孔14が形成されている。また、前記円板部12の下端面には端縁に24個のボルト頭部16が円周方向に等間隔で固定されている。前記ボルト頭部16は、各々の先端面16fが同一平面上に位置するように高さを揃えた状態で円板部12に固定されている。そして、それぞれのボルト頭部16の先端面16fにダイヤモンド砥粒17がボンド18で保持されている(図1(C),(D)参照)。なお、図(D)は、図(C)のD部拡大図である。
さらに、前記ボルト頭部16に保持されたダイヤモンド砥粒17は、ダイヤモンドドレッサによりツルーイングされて、先端面がフラットな形状に成形され(図1(D)参照)、各々のダイヤモンド砥粒17の先端面(以下、フラット面17fという)が同一平面上に保持される。また、前記ダイヤモンド砥粒17のフラット面17fの周囲には傾斜面17tが形成されており、その傾斜面17tがフラット面17fに対して負のすくい角θを形成している。
【0010】
次に、前記研削砥石1を使用して本実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法の説明を行う。
先ず、シリンダブロックwを規定の位置に位置決めする。次に、図2に示されるように、前記研削機(図示されていない)により研削砥石1を回転させながら水平に移動し、シリンダブロックwのシール面wuを切り込み量0.1mm 以上で研削加工する。これによって、前記シリンダブロックwのシール面wuはダイヤモンド砥粒17のフラット面17fと傾斜面17tとによって研削される。このように、ダイヤモンド砥粒17のフラット面17fでシリンダブロックwのシール面wuを擦ることにより研削を行うため、研削抵抗が大きくなり、そのシリンダブロックwのシール面wuに、図6(A)の写真に示されるような塑性流動層が形成される。これによって、シール面wuから所定深さ内にある鋳巣が効率的に潰される。なお、図6(B)は、フライス加工した場合のシール面wuの組織写真である。
【0011】
ここで、前記ダイヤモンド砥粒17のフラット面17fの面積はシリンダブロックwのシール面wuが粗さ 9μRz以下になるように調整され、前記粗さが 9μRzよりも大きくなるときにはダイヤモンドドレッサによりツルーイングしてフラット面17fの面積を大きくする。
【0012】
図3は、No.1シリンダブロックwのシール面wuを本実施の形態に係る研削砥石1で研削した場合と、同じくNo.1シリンダブロックwのシール面wuをフライス加工した場合の鋳巣の残存状況を比較したものである。
図における黒丸は研削砥石1で研削した場合の残存鋳巣を表しており、黒丸一個が鋳巣一個に相当する。同様に、白丸はフライス加工した場合の残存鋳巣を表しており、白丸一個が鋳巣一個に相当する。また、黒丸、白丸の位置によって鋳巣の最大長さと、シール面wuからその鋳巣までの深さを知ることができる。
ここで、研削条件は、枠I 、枠IIの部分は研削砥石1の回転数が2500rpm 、送り速度が500mm/分 、枠III の部分は研削砥石1の回転数が5000rpm 、送り速度が1000mm/ 分 、枠IV、枠V の部分は研削砥石1の回転数が5000rpm 、送り速度が500mm/分 である。
また、フライスによる切削条件は、回転数が2000rpm(切削速度1257m/分) 、送り速度2100mm/ 分( 一刃あたりの送り0.15mm) である。
【0013】
図3に示されるように、シール面wuをフライス加工した場合には、長さ0.5mm 以上の鋳巣が深さ0.9mm の位置に50個、深さ1.3mm の位置に37個、深さ1.7mm の位置に47個、深さ2.1mm の位置に51個残存している。これに対して、本実施の形態に係る研削砥石1でシール面wuを研削した場合には、そのシール面wuに塑性流動層が形成されることにより所定深さ内にある鋳巣が効率的に潰される。このため、研削砥石1の回転数が2500rpm 、送り速度が500mm/分の条件で研削した場合には深さ0.7mm の位置に 3個、深さ1.1mm の位置に 6個しか残存していない。また、研削砥石1の回転数が5000rpm 、送り速度が1000mm/ 分の条件で研削した場合には深さ1.5 の位置に 2個、回転数が5000rpm 、送り速度が500mm/分の条件で研削した場合には深さ1.9mm の位置に 4個、深さ2.5 の位置に 2個しか残存していない。
【0014】
図4は、No.2シリンダブロックwのシール面wuを本実施の形態に係る研削砥石1で研削した場合と、同じくNo.2シリンダブロックwのシール面wuをフライス加工した場合の鋳巣の残存状況を比較したものである。
フライス加工の切削条件は図3の場合と同じである。この結果、長さ0.5mm 以上の鋳巣が深さ0.5mm の位置に29個、深さ1.1mm の位置に32個、深さ1.7 の位置に38個、深さ2.3mm の位置に44個、深さ2.9mm の位置に44個残存している。これに対して、本実施の形態に係る加工方法では、研削砥石1の回転数が8000rpm 、送り速度が1000mm/ 分の条件で研削した場合には深さ0.9mm の位置に 1個しか残存していない。また、研削砥石1の回転数が6000rpm 、送り速度が800mm/分の条件で研削した場合には深さ1.5mm の位置に 5個、回転数が6000rpm 、送り速度が1000mm/ 分の条件で研削した場合には深さ2.1mm の位置に 4個しか残存していない。
【0015】
図5は、No.3シリンダブロックwのシール面wuを本実施の形態に係る研削砥石1で研削した場合と、同じくNo.3シリンダブロックwのシール面wuをフライス加工した場合の鋳巣の残存状況を比較したものである。
フライス加工の切削条件は図3の場合と同じである。この結果、長さ0.5mm 以上の鋳巣が深さ0.5mm の位置に54個、深さ1.1mm の位置に83個、深さ1.5mm の位置に 112個、深さ2.1mm の位置に 118個残存している。これに対して、本実施の形態に係る加工方法では、研削砥石1の回転数が6000rpm 、送り速度が800mm/分の条件で研削した場合には深さ0.9mm の位置に 3個、深さ1.3mm の位置に 4個、深さ1.9mm の位置に 5個、深さ2.5mm の位置に 3個しか残存していない。
【0016】
このように、本実施の形態に係るシール面の加工方法によると、シリンダブロックwのシール面wuに塑性流動層を形成することにより鋳巣を潰す方式のため、高温下で使用されるシリンダブロックwの鋳造欠陥でも確実に修正することができる。また、ある程度の大きさのひけ巣であっても形状に係わらず修正が可能で、残存鋳巣数を大幅に減らすことができる。
【0017】
図7は、本実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法で使用される別の研削砥石の縦断面図、B−B 矢視図及び要部詳細図を表している。
前記研削砥石50は、円板部52を備えており、その円板部52の中央に研削機の回転軸R(図2参照)と嵌合する取付け孔54が形成されている。また、前記円板部52の下面の端縁にはその円板部52と同軸に円筒形のリング部材56がボルト56bにより固定されている。前記リング部材56の下端面56fは、図7(C)に示されるように、中央よりも内周側が前記円板部52と平行に成形されており、中央よりも外周側が若干傾斜している。そして、前記リング部材56の下端面56fに複数のダイヤモンド砥粒57がボンド58により保持されている(図7(C),(D)参照)。また、前記リング部材56の下端面56fには、一定の間隔で半径方向にスリット56sが形成されている。なお、前記ダイヤモンド砥粒57は前述の研削砥石1のダイヤモンド砥粒17と等しい形状に加工される。
このような研削砥石50を使用して鋳物のシール面を加工しても前述のような作用、効果を得ることができる。
【0018】
[第2の実施の形態]
以下、図8〜図11に基づいて本発明の第2の実施の形態に係るシール面の加工方法の説明を行う。
本実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法は、アルミ鋳造品であるシリンダブロックwのシール面wu(図11参照)を押圧工具によってガスケットのシールラインに倣って押圧し、そのシール面wuから所定深さ内にある鋳造欠陥を修正するものである。ここで、図8は前記押圧工具の側面図及び要部縦断面図であり、図9は押圧工具により押圧されたシール面wuの形状を表す断面図である。
【0019】
前記押圧工具20は、図8に示されるように、ロボットのハンド又は工作機械の主軸(図示されていない)に取付けられる固定部22と、その固定部22の先端に関節部24yを介して装着されている可動部24とを有している。
また、前記固定部22の内部には高圧の液体を収納する空間(図示されていない)が形成されており、この空間が可動部24の軸方向に形成された貫通孔23と連通している。さらに、前記可動部24の貫通孔23は先端部分で大径化しており、その部分にワークを押圧するセラミック製の球体25が貫通孔23を塞ぐように回転可能な状態で収納されている。また、前記可動部24の先端には前記球体25を貫通孔23内に保持する押さえリング24rが形成されている。
【0020】
このため、前記球体25がワークを押圧していない状態では、その球体25は液体の加圧力により押さえリング24rの円錐面23kに当接し、前記球体25は可動部24から最も突出した状態に保持される。また、前記球体25がワークを押圧してその球体25に液体の加圧力以上の反力が加わると、その球体25は押さえリング24rから離れて貫通孔23内を軸方向に変位し、液体の加圧力のみで支えられる。したがって、前記球体25を押さえリング24rから離すようにすれば、自動的に液体の加圧力でワークを押圧できるようになる。
【0021】
次に、押圧工具20を使用して本実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法の説明を行う。
先ず、シリンダブロックwを規定位置に位置決めする。次に、押圧工具20を装着したロボットを駆動させて、その押圧工具20の可動部24に設けられた球体25をシリンダブロックwのシール面wuに押しつける。このとき、前記押圧工具20に供給される液体の圧力は40MPa(約400kg/cm2)に保持される。そして、前記球体25が液体の加圧力で前記シール面wuを押圧している状態で、その球体25をシール面wuのうちガスケット30(図10参照)のシールラインと接する部分wm(図10(B)、図11参照、以下、シール部wmという)に倣って移動させる。このとき、球体25を移動させる速度は1000mm/分に設定されている。
【0022】
図9(B)は、前記球体25を上記した方法で一回だけシール部wmに倣って移動させたときの前記シール面wuの断面形状を表している。一回の加工によってシール部wmは深さ0.12mmの浅溝状に塑性変形する。なお、図における二点鎖線は加工前のシール面wuを表している。
また、図9(A)は、同じ方法で三回加工したときの前記シール面wuの断面形状を表している。ここで、三回加工する場合には、図9(C)に示すように、一回目はシリンダブロックwの外側寄りを加工し、二回目は押圧工具20を寸法2×d(3mm)だけ内側にずらして内側寄りを加工し、三回目は押圧工具20を寸法d(1.5mm)だけ外側にずらして中央を加工する。これによって、前記シール部wmは深さ0.26mmの浅溝状に塑性変形する。この結果、シール部wmから所定深さ内にある鋳巣が潰されて鋳造欠陥が修正される。
【0023】
このようにして、シリンダブロックwのシール面wuの加工が終了すると、図10(B)に示すように、浅溝状に塑性変形したシール部wmにガスケット30のビード部32を合わせ、その上にシリンダヘッド(図示されていない)をセットして、そのシリンダヘッドをシリンダブロックwにボルト止めする。これによって、前記ガスケット30のビード部32がたわみシリンダヘッドとシリンダブロックwとの間のシールが行われる。即ち、前記ガスケット30が本発明のシール部材に相当する。
【0024】
このように、本実施の形態に係るシール面の加工方法によると、押圧工具20の球体25でシール面wuのシール部wmを押圧して、そのシール部wmから所定深さにある鋳巣を潰す方式のため、高温下で使用されるシリンダブロックwの鋳造欠陥でも確実に修正することができる。また、ある程度の大きさのひけ巣であっても形状に係わらず修正が可能となる。さらに、シール面wuのうちシール部wmのみを押圧するため、加工エネルギーが小さくなり、シリンダブロックwの歪みが小さくなる。
【0025】
また、ガスケット30のビード部32をセットできるように、シール部wmを溝状に塑性変形させるため、前記ガスケット30の位置決めが容易になる。また、図10(A)に示すように、シール部wmが平らな場合に、ガスケット30のビード部32の全屈を防止するために必要であったストッパ34が不要になる。このため、ガスケット30のコストダウンが図れるとともに、ストッパ34の面圧に起因したシリンダブロックwのボアの変形を防止できる。
【0026】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この本発明の実施の形態には請求の範囲に記載した技術的事項以外に次のような技術的事項を有するものであることを付記しておく。
(1) 請求項2に記載された砥石において、
砥粒は金属製の砥石本体にボンドにより保持された後、ツルーイングされてその先端がフラット面に加工されることを特徴とする砥石。
これによって、フラット面を効率的に成形することができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によると、鋳物のシール面から所定深さ内にある鋳巣が効率的に潰されるため、高温下で使用される鋳物の鋳造欠陥でも確実に修正できるとともに、ある程度の大きさのひけ巣であっても形状に係わらず修正が可能となる。このため、鋳造欠陥を無害化でき、鋳物の歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法に使用される砥石の縦断面図、B−B 矢視図、C 詳細図、D 詳細図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法を表す側面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法によって加工された鋳物のシール面と、フライス加工された鋳物のシール面との鋳巣の残存状況を比較したグラフである。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法によって加工された鋳物のシール面と、フライス加工された鋳物のシール面との鋳巣の残存状況を比較したグラフである。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法によって加工された鋳物のシール面と、フライス加工された鋳物のシール面との鋳巣の残存状況を比較したグラフである。
【図6】本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法によって加工された鋳物のシール面の組織写真(A)と、フライス加工された鋳物のシール面の組織写真(B)である。
【図7】本発明の第1の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法に使用される別の砥石の縦断面図、B−B 矢視図、要部詳細図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法に使用される押圧工具の側面図、要部詳細図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法によって加工された鋳物のシール面の断面図である。
【図10】平坦な鋳物のシール面にガスケットをセットした状態を表す縦断面図(A)、及び、本発明の第2の実施の形態に係る鋳物のシール面の加工方法によって加工された鋳物のシール面にガスケットをセットした状態を表す縦断面図(B)である。
【図11】鋳物のシール面を表す平面図である。
【符号の説明】
w シリンダブロック(鋳物)
wu シール面
wm シール部
1 研削砥石
17 ダイヤモンド砥粒
17f フラット面
17t 傾斜面
20 押圧工具
25 球体
30 ガスケット(シール部材)
32 ビード部(シールライン)
Claims (3)
- 鋳物のシール面から所定深さ内にある鋳巣を潰すための鋳物のシール面の加工方法であって、
押圧工具で前記鋳物のシール面を一定の加圧力で押圧し、その状態で、前記押圧工具を、前記シール面のうちシール部材のシールラインと接触する部分に倣って一定速度で移動させることにより、前記シール部材のシールラインを構成する突条をセット可能なように、前記シール面を溝状に塑性変形させることを特徴とする鋳物のシール面の加工方法。 - 請求項1に記載された鋳物のシール面の加工方法であって、
押圧工具に設けられた回転可能な球体を鋳物のシール面に一定の加圧力で押し付け、その球体を前記押圧工具と共に前記シール面のうちシール部材のシールラインと接触する部分に倣って一定速度で移動させることを特徴とする鋳物のシール面の加工方法。 - 請求項2に記載された鋳物のシール面の加工方法であって、
押圧工具の球体を一定圧力の液体で押圧することにより、その球体を一定の加圧力で鋳物のシール面に押し付けることを特徴とする鋳物のシール面の加工方法。
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