JP3946513B2 - 円筒部を有する鋳造品及び円筒部内面の表面加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，ダイカストなどの鋳造により得られた円筒部を有する鋳造品，及び円筒部内面の表面加工方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばダイカストなどによって得られた鋳造品を研削または切削して形状を整えて表面処理する場合には，鋳巣等の表面付近の鋳造欠陥が問題となる。そのために，表面を加工して欠陥を潰す方法がいくつか提案されている。
第１の従来法は，特開平１０−９４８６９号公報に示されているごとく，シリンダブロック上平面をコンパクトな加圧手段で表面を加圧し，表面層の鋳巣を潰す方法である。この方法では，転動，ローラー，球を用い，これらを加圧方向に対して横方向あるいは斜め方向に移動させながら，鋳物の表面を連続して加圧する。また，上記シリンダブロックを加熱することも記載されている。
【０００３】
第２の従来法は，特開２０００−２６３３３５号公報に示されているごとく，アルミ鋳物シール面を荒加工後，発熱用プローブピンを回転させながら押し付け，発生する摩擦熱で母材を塑性流動させピンを押し込み，移動させることで，内部欠陥を潰す方法である。
【０００４】
第３の従来法は，特開２０００−３３４５５号公報に示されているごとく，シリンダブロックそのものの鋳巣を潰すのではなく，別部材であるスリーブ素材を型鍛造により略コップ状に成形し，底部を除去してスリーブとし，シリンダブロックに鋳込みまたは圧入する方法である。
【０００５】
第４の従来法は，塑性加工学会において，株式会社豊田中央研究所，名古屋工業大学，名古屋大学などにより発表されたものであって，円筒部材内面を加工するに当たって，ボールやローラーを押し通したりする方法である。最近では多数個のボールやローラーをベアリングに保持して内面に押し当てて回転しながら通して仕上げる方法も提案されている。
【０００６】
第５の従来法は，ＵＳＰ５６０９９２２号公報に示されているように，溶射で表面の鋳造欠陥を埋める方法である。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかしながら，例えばエンジンのシリンダブロックのように円筒部を有する鋳造品の円筒部内面を表面加工するには，上記いずれの従来法にも問題がある。
即ち，上記第１及び第２の従来法は，そもそも平面を加工対象としており，また，加工が局部的に行われるので面全体を加工するのに時間がかかる。また加工後の精度は低いと考えられる。第３の従来法は，鋳巣等の鋳造欠陥を改善するものではない。第４の従来法では，滑らかな内面を形成するのは困難である。さらに，第５の従来法では生産能率（処理コスト）や性能に問題がある。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，鋳造品における円筒部の内面を効率よく容易に表面加工することができる表面加工方法及びこの方法によって得られた鋳造品を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円周方向に押圧突起と溝部とを交互に配設して凹凸形状を呈してなる凹凸加工部を軸線方向に複数有していると共に，隣接する上記凹凸加工部における上記押圧突起の配設位置が互いにずれており，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成された円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法にある（請求項１）。
【００１０】
上記第１の発明の円筒工具は，上記複数の凹凸加工部を軸線方向に連ねて有している。そのため，この円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させるだけで，比較的小さな加工荷重で精度よく表面加工を行うことができる。
【００１１】
即ち，上記各凹凸加工部は，上記押圧突起と溝部とを交互に有している。そのため，上記円筒工具を上記鋳造品の円筒部内で前進させる際には，上記押圧突起の外周面部分のみが上記円筒部の内表面に接触し，その部分が局部的に加工される。そのため，加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００１２】
また，上記円筒工具には，上記凹凸加工部が軸方向に複数段連なっている。そして，各段の押圧突起の位置は互いにずれているので，前段に配設されている凹凸加工部の押圧突起により加工されなかった部分は，後段側に配設されている凹凸加工部の押圧突起によって加工される。また，すべての押圧突起の外周端を結んだ輪郭は，上記のごとく円形を有しているので，上記円筒工具の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
【００１３】
そして，上記押圧突起による押圧によって加工された上記鋳造品の円筒部の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。しかも，このような効果は，上記のごとく，円筒工具を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
このように，上記第１の本発明によれば，鋳造品における円筒部の内面を効率よく容易に表面加工することができる表面加工方法を提供することができる。
【００１４】
第２の発明は，円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円筒状の外周面において押圧突起と溝部とを交互に有すると共に上記押圧突起及び上記溝部を軸線方向から所定角度傾けて配置してなり，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成され，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有し，該ランド部と上記傾斜面との境界部である角部が，上記円筒部の加工前内径と上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭との差である圧下量の０．１〜０．５倍の値の曲率半径を有する曲面になるよう滑らかに面取りしてある円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法にある（請求項５）。
【００１５】
上記第２の発明の円筒工具は，上記押圧突起と溝部とを軸線方向から所定角度傾むけて斜めに配置してあり，いわばはすば歯車のような形状を有している。そのため，この円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることにより，比較的小さな加工荷重で精度よく表面加工を行うことができる。
【００１６】
即ち，上記各押圧突起と溝部とは軸線方向に対して傾いているので，円筒工具を円筒部内で前進させることによって，上記鋳造品の円筒部内面に対して，上記押圧突起が局部的に順次接触し，加工される。そのため，加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００１７】
また，上記円筒工具は，上記斜めの押圧突起のすべての外周端を結んだ輪郭が，上記のごとく円形を有するよう構成されている。そのため，上記円筒工具の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
そして，この第２発明によっても，上記押圧突起による押圧によって加工された上記鋳造品の円筒部の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。しかも，このような効果が，上記のごとく，円筒工具を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
【００１８】
第３の発明は，円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円筒状の外周面において押圧突起と溝部とを交互に有すると共に上記押圧突起及び上記溝部を軸線方向から０°あるいは所定角度傾けて配置してなり，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を連続的又は間欠的に描くよう構成され，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有し，該ランド部と上記傾斜面との境界部である角部が，上記円筒部の加工前内径と上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭との差である圧下量の０．１〜０．５倍の値の曲率半径を有する曲面になるよう滑らかに面取りしてある円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させながら軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させ，
かつ，上記円筒工具の周速をＡ（ｍｍ／ｓ），軸線方向の前進の速度をＢ（ｍｍ／ｓ）とした場合，Ａ／Ｂが０．５〜５０であることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法にある（請求項８）。
【００１９】
上記第３の発明の円筒工具も，上記押圧突起と溝部とを軸線方向から所定角度傾むけて斜めに配置してあり，いわばはすば歯車状の形状を有している。そして，この円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させながら前進させる。このとき上記のごとく，上記円筒工具の周速をＡ，軸線方向の前進の速度をＢとした場合，Ａ／Ｂが０．５〜５０とする。これにより，効率よく，かつ精度よく上記円筒部内面の表面加工を行うことができる。
【００２０】
上記Ａ／Ｂが０．５未満の場合には，回転による表面粗度向上効果が少なくなるという問題がある。一方，上記Ａ／Ｂが５０を超える場合には，前進速度に対する周速が早すぎて，微小圧下状態でこする現象が生じやすくなり，鋳巣等の鋳造欠陥を潰す効果が減少するおそれがある。
なお，このＡ／Ｂの比の与え方は，回転させながら押し込んでも，間欠的に，即ち一定量押し込んでから一定量周方向へ送る方法でも良い。
【００２１】
また，この第３の発明によっても，上記押圧突起による局部的な加工が繰り返されるので，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて加工荷重を小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００２２】
また，上記円筒工具には，上記斜めの押圧突起のすべての外周端を結んだ輪郭が，上記のごとく連続的又は間欠的に円形を描くように構成されているので，上記円筒工具の前進と回転につれて加工された部分が増え，前進及び回転の完了によって内表面全体が加工される。
そして，この第３発明によっても，上記押圧突起による押圧によって加工された上記鋳造品の円筒部の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。
【００２３】
第４の発明は，円筒部を有する鋳造品であって，上記円筒部の内面は，請求項１〜９のいずれか１項に記載の円筒部内面の表面加工方法を施してあることを特徴とする円筒部を有する鋳造品にある（請求項１１）。
【００２４】
この鋳造品は，上記のごとく優れた加工方法により円筒部内面を表面加工されているので，非常に平滑で優れた内面を有するものとなる。それ故，例えば，エンジンのシリンダブロック等の円筒部の精度が重要な部品にも適用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明においては，上記押圧突起は，軸線方向に対して傾斜した傾斜面と，外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有していることが好ましい（請求項２）。この場合には，上記傾斜部によって徐々に円筒部内面への押圧量を増し，上記ランド部によって押圧状態を維持することができる。これにより，鋳巣等の鋳造欠陥を潰す効果を安定して得ることができる。
【００２６】
また，上記円筒工具は，３以上の上記凹凸加工部を有していることが好ましい（請求項３）。これにより，１つの凹凸加工部における押圧突起により同時に加工する面積をより小さくすることができ，加工荷重をより低減することができる。さらに，同一箇所を複数回順次加工するように多数の凹凸加工部を配置することにより，形状精度をさらに向上させることができる。
【００２７】
また，上記第１又は第２の発明においては，上記円筒工具は，上記円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部を最後部に有していることが好ましい（請求項４，７）。これにより，上記鋳造品の円筒部の形状精度や表面粗度をさらに向上させることができる。
【００２８】
また，上記第２又は第３の発明においては，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有している。これにより，上記傾斜部によって徐々に円筒部内面への押圧量を増し，上記ランド部によって押圧状態を維持することができ，鋳巣等の鋳造欠陥を潰す効果を安定して得ることができる。
【００２９】
また，上記第４の発明にいては，上記円筒部の内面は，上記表面加工方法を施した後に，表面処理を施してあることが好ましい（請求項１１）。この場合には，上記表面処理によって，より平滑で優れた内面を得ることができる。
【００３０】
また，上記円筒部内面の表面加工方法を施した後に施す上記表面処理は，溶射処理であることが好ましい（請求項１２）。溶射処理は，溶融した金属粒子等を吹きつけて被覆を行う方法であって，表面硬化，防錆その他の種々の改質を得ることができる。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例に係る円筒部内面の表面加工方法につき，図１〜図６を用いて説明する。
本例の表面加工方法は，図５，図６に示すごとく，円筒部８１を有する鋳造品８の上記円筒部８１の内面を表面加工する方法である。
この方法は，図１に示すごとく，円周方向に押圧突起１１と溝部１２とを交互に配設して凹凸形状を呈してなる凹凸加工部１０（１０ａ〜１０ｃ）を軸線Ｃ１方向に複数有していると共に，隣接する上記凹凸加工部１０における上記押圧突起１１の配設位置が互いにずれており，軸線Ｃ１方向に透視した場合に上記押圧突起１１の外周端を結んだ輪郭Ｒ（図２）が上記円筒部８１の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成された円筒工具１を用いる。
そして，円筒工具１の軸線Ｃ１と上記鋳造品８における円筒部８１の軸線Ｃ２とを同一線上に合わせた状態で，円筒工具１を回転させることなく軸線方向に沿って円筒部８１内で前進させる。
以下，これを詳説する。
【００３２】
本例で加工する鋳造品８は，図５，図６に示すごとく，アルミ合金をダイカストすることにより得られたエンジンのシリンダブロックである。この鋳造品８は，図５に示すごとく，円筒部８１としてのシリンダを４箇所に有し，各円筒部８１の周囲には水冷ジャケット用の空隙８５が形成されている。本例では，この円筒部８１の内面を表面加工する。図６に示すごとく，円筒部８１の内周面は，予め直径Ｄ１となるように切削加工しておく。この時点では，鋳巣が表面に露出し，内周面に微小な凹部が残存している。
【００３３】
この鋳造品８の円筒部８１内面を加工する工具としては，上記の円筒工具１を用いる。本例では，図１に示すごとく，上記凹凸加工部１０ａ，１０ｂ，１０ｃをそれぞれ有する円盤状のセグメントを少しずつ位相を変えて３つ重ねて一体化したものを用いた。
図２に示すごとく，隣接するセグメント，即ち隣接する凹凸加工部１０における上記押圧突起１１の配設位置が互いにずれており，軸線方向に透視した押圧突起１１の外周端を結んだ輪郭Ｒが上記円筒部８１の加工前内径Ｄ１よりも若干大きい径ｄ０を有している。具体的な直径差は，例えば０．２〜３ｍｍ，圧下量に換算して０．１〜１．５ｍｍに設定する。また，本例では，工具直径８０ｍｍ，溝数１２とし，各凹凸加工部１０の押圧突起１１の配設ピッチＰ１を２０．９ｍｍ，その軸方向長さＬ１を２０ｍｍとした。
【００３４】
なお，この直径差（圧下量）は，上記円筒部８１の肉厚等によって変更することができる。ここで上記円筒部８１の肉厚をｔとすると，圧下量はｔの０．０１倍〜０．３倍の範囲で設定することが好ましい。圧下量が円筒部の肉厚ｔの０．０１倍未満の場合には，材料流れが小さくなり，表面の空隙がうまらないという問題があり，一方，０．３倍を超える場合には，シリンダ外周部にかかる応力が高くなって割れやすくなるという問題がある。
【００３５】
また，図３に示すごとく，各押圧突起１１は，軸線方向に対して傾斜した傾斜面１１１と，外径が略一定のランド部１１２とを連ねた形状を有している。上記傾斜部１１１の軸線方向に対する傾斜角α１は，円筒部８１の内面を圧下する圧下量の設定値などによって適宜変更することができるが，４°〜６０°の範囲にすることが好ましい。４°未満の場合には，適度な圧下量を得るのに長い距離が必要となり，一方，６０°を超える場合には傾斜がきつすぎて円筒工具１の前進をスムーズに行うことが困難となるという問題がある。
【００３６】
また，図４に示すごとく，各押圧突起の側面角部１１３には，外周端の接線方向に対して傾斜角度α２の角度の面取りを施してある。これにより押圧突起１１からの押圧によって円筒部８１の内面の材料に段差ができて折り重なったりする不具合を防止する。なお，この傾斜角度α２も，１０°〜６０°の範囲で適宜変更することができる。α２が１０°未満の場合には，円周方向のランド部１１２の長さが短くなる問題が生じ，一方，６０°を超える場合には，上記折り重なり等の不具合防止効果が小さくなるという問題がある。
【００３７】
次に，上記のごとき構成を有する円筒工具１を用いて上記鋳造品８の円筒部８１内面を加工するに当たっては，まず，図１に示すごとく，円筒工具１の軸線Ｃ１と上記鋳造品８における上記円筒部８１の軸線Ｃ２とを同一線上に合わせる。
次いで，円筒工具１を回転させることなく軸線Ｃ１方向に沿って円筒部８１内に挿入し，前進させる。そして，円筒工具１が円筒部８１を貫通して抜け出るまで円筒工具１を前進させる。
【００３８】
このときの上記円筒工具１の前進によって，まず第１段目のセグメントにおける凹凸加工部１０ａの押圧突起１１が，円筒部８１内に圧入される。具体的には，図３に示すごとく，押圧突起１１の傾斜部１１１が円筒部８１の内面に当接し，その当接部を局部的に圧下量ｈまで圧下し，その後ランド部１１２により圧下量ｈを維持したまま押圧を続ける。次いで，２段目のセグメントにおける凹凸加工部１０ｂの押圧突起１１が，軸方向において１段目の押圧突起１１と重なっている部分では，さらにランド部１１２による圧下量ｈの押圧が続けられる。
【００３９】
同様に，１段目の押圧突起１１と３段目の押圧突起１１による２回の押圧，あるいは１段目には押圧されずに，２段目の押圧突起１１と３段目の押圧突起１１によって圧下される部分も有り，全体で見れば，すべての面が順次局部的に最小限１回は押圧加工される。そして，すべての押圧突起１１の外周端を結んだ輪郭Ｒが，上記のごとく円形を有しているので，円筒工具１の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
【００４０】
これにより，上記円筒工具１を通過させた円筒部８１の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上した非常に優れた面となる。
しかも，このような効果は，上記のごとく，円筒工具１を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。そしてその際の加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部８１に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００４１】
しかも，このような効果は，上記のごとく，円筒工具１を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
このように，本例によれば，鋳造品８における円筒部８１の内面を効率よく容易に表面加工することができる
【００４２】
（実施例２）
本例では，図７に示すごとく，実施例１における円筒工具１の構成を変更し，凹凸加工部１０（ａ〜ｆ）を６段構成とすると共に，さらに最終段として円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部１９を，上記凹凸加工部１０ｆの最後部に設けた例である。
【００４３】
この場合には，上記サイジング部１９を通過させることにより，上記円筒部８１の内面の面粗度状態や形状精度をさらに向上させることができる。
さらに，上記凹凸加工部１０を３段から６段に増加させることによって，最初の３段（１０ａ〜１０ｃ）の外形寸法（ｄ０１）と後の３段（１０ｄ〜１０ｆ）の外形寸法（ｄ０２）を変化させることもでき，２段階の押圧加工を１度の前進動作により実施することもできる。これにより，一層大きな加工を円筒部８１内面に与えることも可能となる。
【００４４】
この凹凸加工部１０の段数やサイジング部１９の有無は，対象部品の厚みｔや鋳造時に発生した欠陥の大きさや分布状況によって適宜選択することができる。
ただし，あまり段数が多いと，工具製造にコストがかかるため，１０段以下とすることが望ましい。少ないほうは，最小限２段とすることもできる。
また，１段後部の凹凸部は本例では１２であるが，最小限３，最大はいくつでもよいが，製作の手間からすると５０くらいまでとすべきである。
【００４５】
（実施例３）
本例は，実施例１における円筒工具１に変えて，異なる形状の円筒工具２を用いて上記円筒部８１の内面を表面加工する例である。
本例の円筒工具２は，図８に示すごとく，円筒状の外周面において押圧突起２１と溝部２２とを交互に有すると共に上記押圧突起２１及び上記溝部２２を軸線Ｃ３方向から所定角度β１傾けて配置してなり，軸線Ｃ３方向に透視した場合に上記押圧突起２１の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部８１の加工前内径Ｄ１よりも若干大きい径ｄ０の円形を描くよう構成されている。
【００４６】
また，押圧突起２１の傾きβ１は，図８に示すごとく，軸線Ｃ３方向で見たときに重なりＫが生ずるように選ぶ必要がある。従って，押圧突起２１の軸線方向長さＬ２が短いほど，傾き角β１は大きくとる必要がある。
本例では，傾き角β１を３０°とし，長さとピッチを選んだ。
【００４７】
また，図９，図１０に示すごとく，上記押圧突起２１は，上記溝部２２に面する側面に設けた傾斜面２１１と，上記押圧突起２１の頂点部に設けた外径が略一定のランド部２１２とを連ねた形状を有している。本例では，上記押圧突起２１の左右の側面に傾斜面２１１を設け，いずれも同じ傾き角β３とした。この傾き角β３は１０°〜６０°の範囲で選択することができる。また，傾斜面２１１とランド部２１２との境界部である角部２１５は，曲率半径が圧下量ｈの０．１〜０．５倍程度の曲面になるよう滑らかに面取りしてある。
【００４８】
また，押圧突起２１の前端角部には，傾斜角β２だけ傾斜した導入部２１３を設けた。β２は４°〜６０°の範囲で選びうる。その理由は実施例１と同様な理由である。
さらに，図８に示すごとく，本例の円筒工具２は，上記円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部２９を最後部に有している。
【００４９】
そして，図８に示すごとく，本例においても，実施例１と同様に，上記構成の円筒工具２の軸線Ｃ３と鋳造品３における円筒部８１の軸線Ｃ２とを同一線上に合わせた状態で，円筒工具２を回転させることなく軸線Ｃ３方向に沿って円筒部８１内で前進させる。これにより，鋳造品８の円筒部８１内面に対して，押圧突起２１が局部的に順次圧接触し，加工が施される。そのため，加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部８１に付与されて円筒部８１に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００５０】
また，上記円筒工具２は，上記斜めの押圧突起２１のすべての外周端を結んだ輪郭が，上記のごとく円形を有するよう構成されている。そのため，上記円筒工具２１の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
そして，本例によっても，上記押圧突起２１による押圧によって加工された上記鋳造品８の円筒部８１の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。しかも，このような効果が，上記のごとく，円筒工具２を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
【００５１】
なお，本実施例における円筒工具２の構成を変えて，多段構成とすることもできる。この場合，上記押圧突起２１を有する工具を２段以上とすることで，より大きな圧下量がとれ，面の性状も向上する。また，２段以上にする場合，ねじれ角の方向を交互に逆転させることで，加工時に工具と被加工物間で回転しようとする力を抑制することもできる。
【００５２】
（実施例４）
本例は，実施例３とほぼ同様あるいはねじれ角が０かやや減少させた円筒工具３を用いて，これを回転させながら軸線Ｃ４方向に沿って前進させて表面加工する例である。
図１１に示すごとく，本例の円筒工具３は，円筒状の外周面において押圧突起３１と溝部３２とを交互に有すると共に上記押圧突起３１及び溝部３２を軸線Ｃ４方向から所定角度γ１傾けて配置してなり，実施例３のごとく，軸線Ｃ４方向に透視した場合に押圧突起３１の外周端を結んだ輪郭が円筒部８１の加工前内径Ｄ１よりも若干大きい径ｄ０の円形を描くよう構成してもよいが，回転させることから，必ずしも円形とならず間欠した円形でもよい。
【００５３】
押圧突起３１は，図１２に示すごとく，溝部３２に面する側面に設けた傾斜面３１１と，上記押圧突起３１の頂点部に設けた外径が略一定のランド部３１２とを連ねた形状を有している。
即ち，本例の円筒工具３は，実施例３における円筒工具２からサイジング部２９を除いたことや，ねじれ角を減少方向に変化させた以外はほぼ同様の構成としたものである。
【００５４】
本例の円筒工具３が実施例３の場合と大きく異なる点は，円筒工具３が，図１１に示すごとく，矢印Ｇ方向に回転しながら前進できるよう構成されている点である。
また，この回転を取り入れることにより，本例の場合には，上記押圧突起３１の傾き角度γ１を０°〜１５°程度の範囲で選択可能である。また，図１２に示すごとく，押圧突起３１の傾斜部３１１の傾き角γ３は実施例３のβ３と異なる値に設定することができる。この理由は，円筒工具の押し込みにより排除された材料が円周方向にも流されるが，この排除されるボリュームは，押圧突起３１のランド部３１２の長さ，導入角γ２，傾き角γ３，傾き角γ１及び軸線方向の送り速度Ｂと周速Ａとの関係によって変化するからである。
なお，その他の傾斜部３１１とランド部３１２との境界部３１５の面取り曲率半径等は，実施例３の場合と同様に設定することができる。
【００５５】
そして本例では，加工条件である送り速度（円筒工具の前進速度Ｂ）と周速Ａの相対的な設定の仕方が重要である。
本例では，Ａ／Ｂが０．５〜５０となるように設定した。
この条件で上記鋳造品８の円筒部８１内面を表面加工した結果，鋳巣等の鋳造欠陥は潰れて消滅し，内面形状及び面粗度は非常に優れた状態となった。
【００５６】
なお，工具回転や送りが遅いと加工能率が悪く，速すぎると発熱や，モーターパワーおよび振動等が問題となる。また，送りに対して工具回転が遅すぎると工具回転トルクが過大となるため，そのため，送り速度Ｂは１０ｍｍ／ｓ〜４０ｍｍ／ｓ，周速を回転数Ｎに換算した場合，回転数Ｎは１０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ程度が適当である。
【００５７】
また，工具回転数のみ必要以上に高速化しても，表面が微小圧下状態でこすられるために，表面肌は向上するが，結果的に押圧突起３１の一回当りの圧下量は小さくなり，変形が内部まで及びにくくなって，大きな鋳造欠陥はつぶされないため，最表面に微小な仕上げ加工する以外はさけるべきである。
工具を適度に回転させることは，機械油等の潤滑剤の導入効果を促進し，工具に設ける突起数も最小限でよい利点もあるが，上記の理由によって最適な工具押しこみ送りと回転速度の設定に配慮しないと，鋳造欠陥を押しつぶす効果は十分には得られない。
【００５８】
なお，工具の突起は最小２個でも可能であるが，３個以上が望ましい。そしてその回転の仕方は送りと同期して連続的でも一定量送ってから間欠的に回転させてもよい。そして工具を多段として，大きな圧下量を与えることも可能である。
【００５９】
上述した実施例１〜４においては，鋳造品８として上記シリンダブロックを適用し，そのシリンダ部分である円筒部８１の内面を表面加工して優れた加工結果を得ることができた。この鋳造品８に代えて，円筒部の肉厚が極端に薄くなったり，成形性が極めて悪い材料の場合を加工する場合には，円筒部の外周部を拘束することで，割れ発生を抑制することができ，健全に内面を加工することができる。また，円筒部の外周部が鋳造により形成されている場合には，精度の低い曲面形状をしているために，通常の工具では効果的に拘束することが容易ではなく，鋳造時の中子に相当する型形状を模擬した形状としたり，砂や油等の流動性にとんだものを用いることが効果的である。
【００６０】
また，上記実施例１〜４において表面加工された円筒部８１の内面は，鋳巣等が消滅しているので，その後に溶射処理等の表面処理を施すことによって，非常に平滑で表面硬度の高い円筒内面となる。それ故，上記方法を用いれば，容易に優れたシリンダブロックを製造することができる。
【００６１】
なお，加工対象となる鋳造品は，上記のシリンダーブロックに限らず，円筒部を有する鋳造品であれば他の様々なものを加工対象とすることができることは勿論である。特にアルミダイカスト品に対しては極めて有効である。一例を挙げるとブレーキ用油圧シリンダの内面仕上げにも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，円筒部内面の表面加工方法を示す説明図。
【図２】実施例１における，円筒工具を正面（図１のＡ矢視）から見た説明図。
【図３】実施例１における，円筒工具の縦断面図（図２のＢ−Ｂ線矢視断面図）。
【図４】実施例１における，円筒工具を正面（図３のＣ矢視）から見た説明図。
【図５】実施例１における，鋳造品の斜視図。
【図６】実施例１における，鋳造品の円筒部を示す断面図（図５のＤ−Ｄ線矢視断面図）。
【図７】実施例２における，円筒工具の構成を示す説明図。
【図８】実施例３における，円筒部内面の表面加工方法を示す説明図。
【図９】実施例３における，押圧突起の形状を示す説明図。
【図１０】実施例３における，押圧突起の断面形状を示す説明図（図８のＥ−Ｅ線矢視断面図）。
【図１１】実施例４における，円筒部内面の表面加工方法を示す説明図。
【図１２】実施例４における，押圧突起の断面図（図１１のＦ−Ｆ線矢視断面図）。
【符号の説明】
１，２，３．．．円筒工具，
１０．．．凹凸加工部，
１１，２１，３１．．．押圧突起，
１１１，２１１，３１１．．．傾斜面，
１１２，２１２，３１２．．．ランド部，
１２，２２，３２．．．溝部，
１９，２９．．．サイジング部，
８．．．鋳造品，
８１．．．円筒部，
【技術分野】
本発明は，ダイカストなどの鋳造により得られた円筒部を有する鋳造品，及び円筒部内面の表面加工方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばダイカストなどによって得られた鋳造品を研削または切削して形状を整えて表面処理する場合には，鋳巣等の表面付近の鋳造欠陥が問題となる。そのために，表面を加工して欠陥を潰す方法がいくつか提案されている。
第１の従来法は，特開平１０−９４８６９号公報に示されているごとく，シリンダブロック上平面をコンパクトな加圧手段で表面を加圧し，表面層の鋳巣を潰す方法である。この方法では，転動，ローラー，球を用い，これらを加圧方向に対して横方向あるいは斜め方向に移動させながら，鋳物の表面を連続して加圧する。また，上記シリンダブロックを加熱することも記載されている。
【０００３】
第２の従来法は，特開２０００−２６３３３５号公報に示されているごとく，アルミ鋳物シール面を荒加工後，発熱用プローブピンを回転させながら押し付け，発生する摩擦熱で母材を塑性流動させピンを押し込み，移動させることで，内部欠陥を潰す方法である。
【０００４】
第３の従来法は，特開２０００−３３４５５号公報に示されているごとく，シリンダブロックそのものの鋳巣を潰すのではなく，別部材であるスリーブ素材を型鍛造により略コップ状に成形し，底部を除去してスリーブとし，シリンダブロックに鋳込みまたは圧入する方法である。
【０００５】
第４の従来法は，塑性加工学会において，株式会社豊田中央研究所，名古屋工業大学，名古屋大学などにより発表されたものであって，円筒部材内面を加工するに当たって，ボールやローラーを押し通したりする方法である。最近では多数個のボールやローラーをベアリングに保持して内面に押し当てて回転しながら通して仕上げる方法も提案されている。
【０００６】
第５の従来法は，ＵＳＰ５６０９９２２号公報に示されているように，溶射で表面の鋳造欠陥を埋める方法である。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかしながら，例えばエンジンのシリンダブロックのように円筒部を有する鋳造品の円筒部内面を表面加工するには，上記いずれの従来法にも問題がある。
即ち，上記第１及び第２の従来法は，そもそも平面を加工対象としており，また，加工が局部的に行われるので面全体を加工するのに時間がかかる。また加工後の精度は低いと考えられる。第３の従来法は，鋳巣等の鋳造欠陥を改善するものではない。第４の従来法では，滑らかな内面を形成するのは困難である。さらに，第５の従来法では生産能率（処理コスト）や性能に問題がある。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，鋳造品における円筒部の内面を効率よく容易に表面加工することができる表面加工方法及びこの方法によって得られた鋳造品を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円周方向に押圧突起と溝部とを交互に配設して凹凸形状を呈してなる凹凸加工部を軸線方向に複数有していると共に，隣接する上記凹凸加工部における上記押圧突起の配設位置が互いにずれており，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成された円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法にある（請求項１）。
【００１０】
上記第１の発明の円筒工具は，上記複数の凹凸加工部を軸線方向に連ねて有している。そのため，この円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させるだけで，比較的小さな加工荷重で精度よく表面加工を行うことができる。
【００１１】
即ち，上記各凹凸加工部は，上記押圧突起と溝部とを交互に有している。そのため，上記円筒工具を上記鋳造品の円筒部内で前進させる際には，上記押圧突起の外周面部分のみが上記円筒部の内表面に接触し，その部分が局部的に加工される。そのため，加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００１２】
また，上記円筒工具には，上記凹凸加工部が軸方向に複数段連なっている。そして，各段の押圧突起の位置は互いにずれているので，前段に配設されている凹凸加工部の押圧突起により加工されなかった部分は，後段側に配設されている凹凸加工部の押圧突起によって加工される。また，すべての押圧突起の外周端を結んだ輪郭は，上記のごとく円形を有しているので，上記円筒工具の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
【００１３】
そして，上記押圧突起による押圧によって加工された上記鋳造品の円筒部の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。しかも，このような効果は，上記のごとく，円筒工具を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
このように，上記第１の本発明によれば，鋳造品における円筒部の内面を効率よく容易に表面加工することができる表面加工方法を提供することができる。
【００１４】
第２の発明は，円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円筒状の外周面において押圧突起と溝部とを交互に有すると共に上記押圧突起及び上記溝部を軸線方向から所定角度傾けて配置してなり，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成され，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有し，該ランド部と上記傾斜面との境界部である角部が，上記円筒部の加工前内径と上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭との差である圧下量の０．１〜０．５倍の値の曲率半径を有する曲面になるよう滑らかに面取りしてある円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法にある（請求項５）。
【００１５】
上記第２の発明の円筒工具は，上記押圧突起と溝部とを軸線方向から所定角度傾むけて斜めに配置してあり，いわばはすば歯車のような形状を有している。そのため，この円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることにより，比較的小さな加工荷重で精度よく表面加工を行うことができる。
【００１６】
即ち，上記各押圧突起と溝部とは軸線方向に対して傾いているので，円筒工具を円筒部内で前進させることによって，上記鋳造品の円筒部内面に対して，上記押圧突起が局部的に順次接触し，加工される。そのため，加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００１７】
また，上記円筒工具は，上記斜めの押圧突起のすべての外周端を結んだ輪郭が，上記のごとく円形を有するよう構成されている。そのため，上記円筒工具の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
そして，この第２発明によっても，上記押圧突起による押圧によって加工された上記鋳造品の円筒部の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。しかも，このような効果が，上記のごとく，円筒工具を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
【００１８】
第３の発明は，円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円筒状の外周面において押圧突起と溝部とを交互に有すると共に上記押圧突起及び上記溝部を軸線方向から０°あるいは所定角度傾けて配置してなり，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を連続的又は間欠的に描くよう構成され，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有し，該ランド部と上記傾斜面との境界部である角部が，上記円筒部の加工前内径と上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭との差である圧下量の０．１〜０．５倍の値の曲率半径を有する曲面になるよう滑らかに面取りしてある円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させながら軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させ，
かつ，上記円筒工具の周速をＡ（ｍｍ／ｓ），軸線方向の前進の速度をＢ（ｍｍ／ｓ）とした場合，Ａ／Ｂが０．５〜５０であることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法にある（請求項８）。
【００１９】
上記第３の発明の円筒工具も，上記押圧突起と溝部とを軸線方向から所定角度傾むけて斜めに配置してあり，いわばはすば歯車状の形状を有している。そして，この円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させながら前進させる。このとき上記のごとく，上記円筒工具の周速をＡ，軸線方向の前進の速度をＢとした場合，Ａ／Ｂが０．５〜５０とする。これにより，効率よく，かつ精度よく上記円筒部内面の表面加工を行うことができる。
【００２０】
上記Ａ／Ｂが０．５未満の場合には，回転による表面粗度向上効果が少なくなるという問題がある。一方，上記Ａ／Ｂが５０を超える場合には，前進速度に対する周速が早すぎて，微小圧下状態でこする現象が生じやすくなり，鋳巣等の鋳造欠陥を潰す効果が減少するおそれがある。
なお，このＡ／Ｂの比の与え方は，回転させながら押し込んでも，間欠的に，即ち一定量押し込んでから一定量周方向へ送る方法でも良い。
【００２１】
また，この第３の発明によっても，上記押圧突起による局部的な加工が繰り返されるので，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて加工荷重を小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００２２】
また，上記円筒工具には，上記斜めの押圧突起のすべての外周端を結んだ輪郭が，上記のごとく連続的又は間欠的に円形を描くように構成されているので，上記円筒工具の前進と回転につれて加工された部分が増え，前進及び回転の完了によって内表面全体が加工される。
そして，この第３発明によっても，上記押圧突起による押圧によって加工された上記鋳造品の円筒部の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。
【００２３】
第４の発明は，円筒部を有する鋳造品であって，上記円筒部の内面は，請求項１〜９のいずれか１項に記載の円筒部内面の表面加工方法を施してあることを特徴とする円筒部を有する鋳造品にある（請求項１１）。
【００２４】
この鋳造品は，上記のごとく優れた加工方法により円筒部内面を表面加工されているので，非常に平滑で優れた内面を有するものとなる。それ故，例えば，エンジンのシリンダブロック等の円筒部の精度が重要な部品にも適用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明においては，上記押圧突起は，軸線方向に対して傾斜した傾斜面と，外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有していることが好ましい（請求項２）。この場合には，上記傾斜部によって徐々に円筒部内面への押圧量を増し，上記ランド部によって押圧状態を維持することができる。これにより，鋳巣等の鋳造欠陥を潰す効果を安定して得ることができる。
【００２６】
また，上記円筒工具は，３以上の上記凹凸加工部を有していることが好ましい（請求項３）。これにより，１つの凹凸加工部における押圧突起により同時に加工する面積をより小さくすることができ，加工荷重をより低減することができる。さらに，同一箇所を複数回順次加工するように多数の凹凸加工部を配置することにより，形状精度をさらに向上させることができる。
【００２７】
また，上記第１又は第２の発明においては，上記円筒工具は，上記円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部を最後部に有していることが好ましい（請求項４，７）。これにより，上記鋳造品の円筒部の形状精度や表面粗度をさらに向上させることができる。
【００２８】
また，上記第２又は第３の発明においては，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有している。これにより，上記傾斜部によって徐々に円筒部内面への押圧量を増し，上記ランド部によって押圧状態を維持することができ，鋳巣等の鋳造欠陥を潰す効果を安定して得ることができる。
【００２９】
また，上記第４の発明にいては，上記円筒部の内面は，上記表面加工方法を施した後に，表面処理を施してあることが好ましい（請求項１１）。この場合には，上記表面処理によって，より平滑で優れた内面を得ることができる。
【００３０】
また，上記円筒部内面の表面加工方法を施した後に施す上記表面処理は，溶射処理であることが好ましい（請求項１２）。溶射処理は，溶融した金属粒子等を吹きつけて被覆を行う方法であって，表面硬化，防錆その他の種々の改質を得ることができる。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例に係る円筒部内面の表面加工方法につき，図１〜図６を用いて説明する。
本例の表面加工方法は，図５，図６に示すごとく，円筒部８１を有する鋳造品８の上記円筒部８１の内面を表面加工する方法である。
この方法は，図１に示すごとく，円周方向に押圧突起１１と溝部１２とを交互に配設して凹凸形状を呈してなる凹凸加工部１０（１０ａ〜１０ｃ）を軸線Ｃ１方向に複数有していると共に，隣接する上記凹凸加工部１０における上記押圧突起１１の配設位置が互いにずれており，軸線Ｃ１方向に透視した場合に上記押圧突起１１の外周端を結んだ輪郭Ｒ（図２）が上記円筒部８１の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成された円筒工具１を用いる。
そして，円筒工具１の軸線Ｃ１と上記鋳造品８における円筒部８１の軸線Ｃ２とを同一線上に合わせた状態で，円筒工具１を回転させることなく軸線方向に沿って円筒部８１内で前進させる。
以下，これを詳説する。
【００３２】
本例で加工する鋳造品８は，図５，図６に示すごとく，アルミ合金をダイカストすることにより得られたエンジンのシリンダブロックである。この鋳造品８は，図５に示すごとく，円筒部８１としてのシリンダを４箇所に有し，各円筒部８１の周囲には水冷ジャケット用の空隙８５が形成されている。本例では，この円筒部８１の内面を表面加工する。図６に示すごとく，円筒部８１の内周面は，予め直径Ｄ１となるように切削加工しておく。この時点では，鋳巣が表面に露出し，内周面に微小な凹部が残存している。
【００３３】
この鋳造品８の円筒部８１内面を加工する工具としては，上記の円筒工具１を用いる。本例では，図１に示すごとく，上記凹凸加工部１０ａ，１０ｂ，１０ｃをそれぞれ有する円盤状のセグメントを少しずつ位相を変えて３つ重ねて一体化したものを用いた。
図２に示すごとく，隣接するセグメント，即ち隣接する凹凸加工部１０における上記押圧突起１１の配設位置が互いにずれており，軸線方向に透視した押圧突起１１の外周端を結んだ輪郭Ｒが上記円筒部８１の加工前内径Ｄ１よりも若干大きい径ｄ０を有している。具体的な直径差は，例えば０．２〜３ｍｍ，圧下量に換算して０．１〜１．５ｍｍに設定する。また，本例では，工具直径８０ｍｍ，溝数１２とし，各凹凸加工部１０の押圧突起１１の配設ピッチＰ１を２０．９ｍｍ，その軸方向長さＬ１を２０ｍｍとした。
【００３４】
なお，この直径差（圧下量）は，上記円筒部８１の肉厚等によって変更することができる。ここで上記円筒部８１の肉厚をｔとすると，圧下量はｔの０．０１倍〜０．３倍の範囲で設定することが好ましい。圧下量が円筒部の肉厚ｔの０．０１倍未満の場合には，材料流れが小さくなり，表面の空隙がうまらないという問題があり，一方，０．３倍を超える場合には，シリンダ外周部にかかる応力が高くなって割れやすくなるという問題がある。
【００３５】
また，図３に示すごとく，各押圧突起１１は，軸線方向に対して傾斜した傾斜面１１１と，外径が略一定のランド部１１２とを連ねた形状を有している。上記傾斜部１１１の軸線方向に対する傾斜角α１は，円筒部８１の内面を圧下する圧下量の設定値などによって適宜変更することができるが，４°〜６０°の範囲にすることが好ましい。４°未満の場合には，適度な圧下量を得るのに長い距離が必要となり，一方，６０°を超える場合には傾斜がきつすぎて円筒工具１の前進をスムーズに行うことが困難となるという問題がある。
【００３６】
また，図４に示すごとく，各押圧突起の側面角部１１３には，外周端の接線方向に対して傾斜角度α２の角度の面取りを施してある。これにより押圧突起１１からの押圧によって円筒部８１の内面の材料に段差ができて折り重なったりする不具合を防止する。なお，この傾斜角度α２も，１０°〜６０°の範囲で適宜変更することができる。α２が１０°未満の場合には，円周方向のランド部１１２の長さが短くなる問題が生じ，一方，６０°を超える場合には，上記折り重なり等の不具合防止効果が小さくなるという問題がある。
【００３７】
次に，上記のごとき構成を有する円筒工具１を用いて上記鋳造品８の円筒部８１内面を加工するに当たっては，まず，図１に示すごとく，円筒工具１の軸線Ｃ１と上記鋳造品８における上記円筒部８１の軸線Ｃ２とを同一線上に合わせる。
次いで，円筒工具１を回転させることなく軸線Ｃ１方向に沿って円筒部８１内に挿入し，前進させる。そして，円筒工具１が円筒部８１を貫通して抜け出るまで円筒工具１を前進させる。
【００３８】
このときの上記円筒工具１の前進によって，まず第１段目のセグメントにおける凹凸加工部１０ａの押圧突起１１が，円筒部８１内に圧入される。具体的には，図３に示すごとく，押圧突起１１の傾斜部１１１が円筒部８１の内面に当接し，その当接部を局部的に圧下量ｈまで圧下し，その後ランド部１１２により圧下量ｈを維持したまま押圧を続ける。次いで，２段目のセグメントにおける凹凸加工部１０ｂの押圧突起１１が，軸方向において１段目の押圧突起１１と重なっている部分では，さらにランド部１１２による圧下量ｈの押圧が続けられる。
【００３９】
同様に，１段目の押圧突起１１と３段目の押圧突起１１による２回の押圧，あるいは１段目には押圧されずに，２段目の押圧突起１１と３段目の押圧突起１１によって圧下される部分も有り，全体で見れば，すべての面が順次局部的に最小限１回は押圧加工される。そして，すべての押圧突起１１の外周端を結んだ輪郭Ｒが，上記のごとく円形を有しているので，円筒工具１の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
【００４０】
これにより，上記円筒工具１を通過させた円筒部８１の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上した非常に優れた面となる。
しかも，このような効果は，上記のごとく，円筒工具１を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。そしてその際の加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部に付与されて円筒部８１に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００４１】
しかも，このような効果は，上記のごとく，円筒工具１を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
このように，本例によれば，鋳造品８における円筒部８１の内面を効率よく容易に表面加工することができる
【００４２】
（実施例２）
本例では，図７に示すごとく，実施例１における円筒工具１の構成を変更し，凹凸加工部１０（ａ〜ｆ）を６段構成とすると共に，さらに最終段として円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部１９を，上記凹凸加工部１０ｆの最後部に設けた例である。
【００４３】
この場合には，上記サイジング部１９を通過させることにより，上記円筒部８１の内面の面粗度状態や形状精度をさらに向上させることができる。
さらに，上記凹凸加工部１０を３段から６段に増加させることによって，最初の３段（１０ａ〜１０ｃ）の外形寸法（ｄ０１）と後の３段（１０ｄ〜１０ｆ）の外形寸法（ｄ０２）を変化させることもでき，２段階の押圧加工を１度の前進動作により実施することもできる。これにより，一層大きな加工を円筒部８１内面に与えることも可能となる。
【００４４】
この凹凸加工部１０の段数やサイジング部１９の有無は，対象部品の厚みｔや鋳造時に発生した欠陥の大きさや分布状況によって適宜選択することができる。
ただし，あまり段数が多いと，工具製造にコストがかかるため，１０段以下とすることが望ましい。少ないほうは，最小限２段とすることもできる。
また，１段後部の凹凸部は本例では１２であるが，最小限３，最大はいくつでもよいが，製作の手間からすると５０くらいまでとすべきである。
【００４５】
（実施例３）
本例は，実施例１における円筒工具１に変えて，異なる形状の円筒工具２を用いて上記円筒部８１の内面を表面加工する例である。
本例の円筒工具２は，図８に示すごとく，円筒状の外周面において押圧突起２１と溝部２２とを交互に有すると共に上記押圧突起２１及び上記溝部２２を軸線Ｃ３方向から所定角度β１傾けて配置してなり，軸線Ｃ３方向に透視した場合に上記押圧突起２１の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部８１の加工前内径Ｄ１よりも若干大きい径ｄ０の円形を描くよう構成されている。
【００４６】
また，押圧突起２１の傾きβ１は，図８に示すごとく，軸線Ｃ３方向で見たときに重なりＫが生ずるように選ぶ必要がある。従って，押圧突起２１の軸線方向長さＬ２が短いほど，傾き角β１は大きくとる必要がある。
本例では，傾き角β１を３０°とし，長さとピッチを選んだ。
【００４７】
また，図９，図１０に示すごとく，上記押圧突起２１は，上記溝部２２に面する側面に設けた傾斜面２１１と，上記押圧突起２１の頂点部に設けた外径が略一定のランド部２１２とを連ねた形状を有している。本例では，上記押圧突起２１の左右の側面に傾斜面２１１を設け，いずれも同じ傾き角β３とした。この傾き角β３は１０°〜６０°の範囲で選択することができる。また，傾斜面２１１とランド部２１２との境界部である角部２１５は，曲率半径が圧下量ｈの０．１〜０．５倍程度の曲面になるよう滑らかに面取りしてある。
【００４８】
また，押圧突起２１の前端角部には，傾斜角β２だけ傾斜した導入部２１３を設けた。β２は４°〜６０°の範囲で選びうる。その理由は実施例１と同様な理由である。
さらに，図８に示すごとく，本例の円筒工具２は，上記円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部２９を最後部に有している。
【００４９】
そして，図８に示すごとく，本例においても，実施例１と同様に，上記構成の円筒工具２の軸線Ｃ３と鋳造品３における円筒部８１の軸線Ｃ２とを同一線上に合わせた状態で，円筒工具２を回転させることなく軸線Ｃ３方向に沿って円筒部８１内で前進させる。これにより，鋳造品８の円筒部８１内面に対して，押圧突起２１が局部的に順次圧接触し，加工が施される。そのため，加工荷重は，内表面の円周方向全面を同時に加工する場合に比べて大幅に小さくすることができ，また，過剰な荷重が円筒部８１に付与されて円筒部８１に割れが入る等の不具合を防止することもできる。
【００５０】
また，上記円筒工具２は，上記斜めの押圧突起２１のすべての外周端を結んだ輪郭が，上記のごとく円形を有するよう構成されている。そのため，上記円筒工具２１の前進につれて加工された部分が増え，前進完了によって内表面全体が加工される。
そして，本例によっても，上記押圧突起２１による押圧によって加工された上記鋳造品８の円筒部８１の内表面は，鋳巣等が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなり，表面粗さや形状精度も向上する。しかも，このような効果が，上記のごとく，円筒工具２を回転させることなく前進させるだけで得られるのである。
【００５１】
なお，本実施例における円筒工具２の構成を変えて，多段構成とすることもできる。この場合，上記押圧突起２１を有する工具を２段以上とすることで，より大きな圧下量がとれ，面の性状も向上する。また，２段以上にする場合，ねじれ角の方向を交互に逆転させることで，加工時に工具と被加工物間で回転しようとする力を抑制することもできる。
【００５２】
（実施例４）
本例は，実施例３とほぼ同様あるいはねじれ角が０かやや減少させた円筒工具３を用いて，これを回転させながら軸線Ｃ４方向に沿って前進させて表面加工する例である。
図１１に示すごとく，本例の円筒工具３は，円筒状の外周面において押圧突起３１と溝部３２とを交互に有すると共に上記押圧突起３１及び溝部３２を軸線Ｃ４方向から所定角度γ１傾けて配置してなり，実施例３のごとく，軸線Ｃ４方向に透視した場合に押圧突起３１の外周端を結んだ輪郭が円筒部８１の加工前内径Ｄ１よりも若干大きい径ｄ０の円形を描くよう構成してもよいが，回転させることから，必ずしも円形とならず間欠した円形でもよい。
【００５３】
押圧突起３１は，図１２に示すごとく，溝部３２に面する側面に設けた傾斜面３１１と，上記押圧突起３１の頂点部に設けた外径が略一定のランド部３１２とを連ねた形状を有している。
即ち，本例の円筒工具３は，実施例３における円筒工具２からサイジング部２９を除いたことや，ねじれ角を減少方向に変化させた以外はほぼ同様の構成としたものである。
【００５４】
本例の円筒工具３が実施例３の場合と大きく異なる点は，円筒工具３が，図１１に示すごとく，矢印Ｇ方向に回転しながら前進できるよう構成されている点である。
また，この回転を取り入れることにより，本例の場合には，上記押圧突起３１の傾き角度γ１を０°〜１５°程度の範囲で選択可能である。また，図１２に示すごとく，押圧突起３１の傾斜部３１１の傾き角γ３は実施例３のβ３と異なる値に設定することができる。この理由は，円筒工具の押し込みにより排除された材料が円周方向にも流されるが，この排除されるボリュームは，押圧突起３１のランド部３１２の長さ，導入角γ２，傾き角γ３，傾き角γ１及び軸線方向の送り速度Ｂと周速Ａとの関係によって変化するからである。
なお，その他の傾斜部３１１とランド部３１２との境界部３１５の面取り曲率半径等は，実施例３の場合と同様に設定することができる。
【００５５】
そして本例では，加工条件である送り速度（円筒工具の前進速度Ｂ）と周速Ａの相対的な設定の仕方が重要である。
本例では，Ａ／Ｂが０．５〜５０となるように設定した。
この条件で上記鋳造品８の円筒部８１内面を表面加工した結果，鋳巣等の鋳造欠陥は潰れて消滅し，内面形状及び面粗度は非常に優れた状態となった。
【００５６】
なお，工具回転や送りが遅いと加工能率が悪く，速すぎると発熱や，モーターパワーおよび振動等が問題となる。また，送りに対して工具回転が遅すぎると工具回転トルクが過大となるため，そのため，送り速度Ｂは１０ｍｍ／ｓ〜４０ｍｍ／ｓ，周速を回転数Ｎに換算した場合，回転数Ｎは１０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ程度が適当である。
【００５７】
また，工具回転数のみ必要以上に高速化しても，表面が微小圧下状態でこすられるために，表面肌は向上するが，結果的に押圧突起３１の一回当りの圧下量は小さくなり，変形が内部まで及びにくくなって，大きな鋳造欠陥はつぶされないため，最表面に微小な仕上げ加工する以外はさけるべきである。
工具を適度に回転させることは，機械油等の潤滑剤の導入効果を促進し，工具に設ける突起数も最小限でよい利点もあるが，上記の理由によって最適な工具押しこみ送りと回転速度の設定に配慮しないと，鋳造欠陥を押しつぶす効果は十分には得られない。
【００５８】
なお，工具の突起は最小２個でも可能であるが，３個以上が望ましい。そしてその回転の仕方は送りと同期して連続的でも一定量送ってから間欠的に回転させてもよい。そして工具を多段として，大きな圧下量を与えることも可能である。
【００５９】
上述した実施例１〜４においては，鋳造品８として上記シリンダブロックを適用し，そのシリンダ部分である円筒部８１の内面を表面加工して優れた加工結果を得ることができた。この鋳造品８に代えて，円筒部の肉厚が極端に薄くなったり，成形性が極めて悪い材料の場合を加工する場合には，円筒部の外周部を拘束することで，割れ発生を抑制することができ，健全に内面を加工することができる。また，円筒部の外周部が鋳造により形成されている場合には，精度の低い曲面形状をしているために，通常の工具では効果的に拘束することが容易ではなく，鋳造時の中子に相当する型形状を模擬した形状としたり，砂や油等の流動性にとんだものを用いることが効果的である。
【００６０】
また，上記実施例１〜４において表面加工された円筒部８１の内面は，鋳巣等が消滅しているので，その後に溶射処理等の表面処理を施すことによって，非常に平滑で表面硬度の高い円筒内面となる。それ故，上記方法を用いれば，容易に優れたシリンダブロックを製造することができる。
【００６１】
なお，加工対象となる鋳造品は，上記のシリンダーブロックに限らず，円筒部を有する鋳造品であれば他の様々なものを加工対象とすることができることは勿論である。特にアルミダイカスト品に対しては極めて有効である。一例を挙げるとブレーキ用油圧シリンダの内面仕上げにも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，円筒部内面の表面加工方法を示す説明図。
【図２】実施例１における，円筒工具を正面（図１のＡ矢視）から見た説明図。
【図３】実施例１における，円筒工具の縦断面図（図２のＢ−Ｂ線矢視断面図）。
【図４】実施例１における，円筒工具を正面（図３のＣ矢視）から見た説明図。
【図５】実施例１における，鋳造品の斜視図。
【図６】実施例１における，鋳造品の円筒部を示す断面図（図５のＤ−Ｄ線矢視断面図）。
【図７】実施例２における，円筒工具の構成を示す説明図。
【図８】実施例３における，円筒部内面の表面加工方法を示す説明図。
【図９】実施例３における，押圧突起の形状を示す説明図。
【図１０】実施例３における，押圧突起の断面形状を示す説明図（図８のＥ−Ｅ線矢視断面図）。
【図１１】実施例４における，円筒部内面の表面加工方法を示す説明図。
【図１２】実施例４における，押圧突起の断面図（図１１のＦ−Ｆ線矢視断面図）。
【符号の説明】
１，２，３．．．円筒工具，
１０．．．凹凸加工部，
１１，２１，３１．．．押圧突起，
１１１，２１１，３１１．．．傾斜面，
１１２，２１２，３１２．．．ランド部，
１２，２２，３２．．．溝部，
１９，２９．．．サイジング部，
８．．．鋳造品，
８１．．．円筒部，
Claims (13)
- 円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円周方向に押圧突起と溝部とを交互に配設して凹凸形状を呈してなる凹凸加工部を軸線方向に複数有していると共に，隣接する上記凹凸加工部における上記押圧突起の配設位置が互いにずれており，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成された円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。 - 請求項１において，上記押圧突起は，軸線方向に対して傾斜した傾斜面と，外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有していることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。
- 請求項１又は２において，上記円筒工具は，３以上の上記凹凸加工部を有していることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項において，上記円筒工具は，上記円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部を，上記凹凸加工部の最後部に有していることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。
- 円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円筒状の外周面において押圧突起と溝部とを交互に有すると共に上記押圧突起及び上記溝部を軸線方向から所定角度傾けて配置してなり，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を描くよう構成され，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有し，該ランド部と上記傾斜面との境界部である角部が，上記円筒部の加工前内径と上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭との差である圧下量の０．１〜０．５倍の値の曲率半径を有する曲面になるよう滑らかに面取りしてある円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させることなく軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。 - 請求項５において，上記溝部に面する側面に設けた上記傾斜面の径方向に対する傾き角度は１０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。
- 請求項５又は６において，上記円筒工具は，上記円周方向において凹凸のない略真円状の加工面を有するサイジング部を最後部に有していることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。
- 円筒部を有する鋳造品の上記円筒部の内面を表面加工する方法であって，
円筒状の外周面において押圧突起と溝部とを交互に有すると共に上記押圧突起及び上記溝部を軸線方向から０°あるいは所定角度傾けて配置してなり，軸線方向に透視した場合に上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭が上記円筒部の加工前内径よりも若干大きい径の円形を連続的又は間欠的に描くよう構成され，上記押圧突起は，上記溝部に面する側面に設けた傾斜面と，上記押圧突起の頂点部に設けた外径が略一定のランド部とを連ねた形状を有し，該ランド部と上記傾斜面との境界部である角部が，上記円筒部の加工前内径と上記押圧突起の外周端を結んだ輪郭との差である圧下量の０．１〜０．５倍の値の曲率半径を有する曲面になるよう滑らかに面取りしてある円筒工具を用い，
該円筒工具の軸線と上記鋳造品における上記円筒部の軸線とを同一線上に合わせた状態で，上記円筒工具を回転させながら軸線方向に沿って上記円筒部内で前進させ，
かつ，上記円筒工具の周速をＡ（ｍｍ／ｓ），軸線方向の前進の速度をＢ（ｍｍ／ｓ）とした場合，Ａ／Ｂが０．５〜５０であることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。 - 請求項８において，上記溝部に面する側面に設けた上記傾斜面の径方向に対する傾き角度は１０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする円筒部内面の表面加工方法。
- 円筒部を有する鋳造品であって，上記円筒部の内面は，請求項１〜９のいずれか１項に記載の円筒部内面の表面加工方法を施してあることを特徴とする円筒部を有する鋳造品。
- 請求項１０において，上記円筒部の内面は，上記表面加工方法を施した後に，表面処理を施してあることを特徴とする円筒部を有する鋳造品。
- 請求項１１において，上記表面処理は，溶射処理であることを特徴とする円筒部を有する鋳造品。
- 請求項１０〜１２のいずれか１項において，上記鋳造品は，アルミ合金をダイカストすることにより得られたエンジンのシリンダブロックであることを特徴とする円筒部を有する鋳造品。
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