JP4059421B2

JP4059421B2 - Shot pinning device

Info

Publication number: JP4059421B2
Application number: JP2000332559A
Authority: JP
Inventors: 原田泰典; 小林祐次
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP2002137166A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械部品などの内面をピ−ニングするのに好適なショットピ−ニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面加工法の一つであるショットピーニングは、機械部品の疲労強度を高める目的で多く利用されている。表面付近に大きな塑性変形を生じさせることで、加工硬化と圧縮残留応力を発生させ、疲労強度を高めている。ショットピーニング法には、空気式投射や遠投式投射などが用いられている。しかしながら、機械部品などの内面を加工する場合、ショットを垂直かつ均一に投射することは困難である。
このため、板状反射板などの反射治具を用い、ショットの跳ね返りを利用した方法が提案されている（例えば、特開平５−１３８５３５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法は、部品内面に対するピーニングとしては有効であるが、ピ−ニング効率が低いことや反射治具の制御が必要であることが問題である。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、その目的は、機械部品などの内面をピ−ニングするのに好適なショットピ−ニング装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明のショットピ−ニング装置は、ショットを含む圧縮空気を噴射するノズルと、このノズルに対向して機械部品内部に設置されかつ上記ノズルから噴出するショットを該ノズルの先端外部にて反射させて機械部品内部の内面に向かわせる反射面を有するショット反射治具と、該ショット反射治具を前記機械部品内部の軸線方向に相対的に動かす移動手段と、を有するショットピ−ニング装置であって、
前記ショット反射治具が、前記ノズル内に固設された接続板に軸支された接続棒の先端に固定されており、前記ノズルから噴射されるとともに、前記接続板と接続棒の回りを通過する圧縮空気により、回転可能であり、かつ軸線に垂直な平面に対し３０度から６０度である反射面の角度を有してなることを特徴とする。
本発明によるショットピ−ニング装置によれば、簡易に効率良くショットの跳ね返りをさせ、部品内面におけるカバレージ（投射密度）などを良好にすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ここで、機械部品とは、たとえば、バネ、エンジンブロックなどをいう。また、機械部品には、円筒管などの半製品をも含む。本発明のピ−ニング装置は、筒状の空洞（通し孔でなくても良い）を有する機械部品を効率よく処理できる。また、機械部品は、ピ−ニングにより疲労強度が改善されれば、その材質は問わずに適用できる。さらに、本発明は、熱処理や研磨などと合わせた処理にも使用されるものである。
【００１１】
本発明において、ショット反射治具が回転運動及び／又は前記機械部品内部の軸線方向に相対的運動をするとは、処理される機械部品によって、回転運動や相対運動を用いて適宜処理することである。大量生産の場合は、処理条件を制御プログラムにより設定をしておく。
本発明のショットピ−ニング装置において、ショット反射治具はノズルから噴射される圧縮空気により回転運動する。ここで、下から反射治具を支えることもできるが処理の自由度が落ち、下から支える治具の位置設定などが煩雑になる。
【００１２】
さらに、本発明のショットピ−ニング装置では、前記反射面の角度が、軸線に垂直な平面に対し３０度から６０度である。また、反射治具に複数の反射面があれば、その数は２面、３面でも４面でもよい。
【００１３】
【実施例】
以下、発明の一実施例について図面に基づき詳細に説明する。図１は、ショットピーニング装置である。図２及び図３は、本発明に用いる反射治具の例を示す。図４は、反射治具を固定するための投射ノズルを示す。
【００１４】
図１において、ショットピ−ニング装置は、キャビネット１と、キャビネット１内で機械部品Ｗを把持すると共に移動可能な機械部品移動ユニットＵと、キャビネット１の上部に設けた図示していないショット供給装置と、図示していない圧縮空気源と、ショット供給装置と圧縮空気源に連通された反射治具Ｒを連結したノズルＮと、から構成されている。ここで、機械部品移動ユニットＵは、キャビネット１の天井の上部に設けられたモ−タ２、このモ−タ２に連結されたギアボックス３、そして、ギアボックス３に連結され、モ−タ２の回転運動を直線運動に変えるネジ機構４から構成されている。さらに、ネジ機構４には機械部品Ｗを把持するガイド５が連結されている。
尚、機械部品移動ユニットＵは、これに限定されるものではなく、たとえば、空気式シリンダ、油圧式シリンダ、若しくは電気式シリンダなどでもよい。移動が効率よく制御できれば、他の手段をとっても良い。
【００１５】
図２、図３は反射治具Ｒを示す。図２は、反射面数が４面の場合、図３は、反射面数が３面の場合である。いずれの場合もショットＳは反射面で跳ね返ることで部品内面に衝突するようになっている。図２において反射治具Ｒは断面円錐形で、ノズル内に固設された接続部材に回転可能に構成されている。図３において反射治具Ｒは、反射面Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を３面有しており、反射面Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の角度θは３０〜６０゜であり、より好適には４０〜５０゜である。
【００１６】
図４は、図２に示す反射治具Ｒを固定した投射ノズルＮを示す。反射治具Ｒは投射ノズルＮの先端部に接続棒Ｊ２と接続してあり、接続棒Ｊ２は投射ノズルＮの中心に位置するように接続板Ｊ１によって投射ノズルＮと接続してある。接続板Ｊ１と接続棒Ｊ２により接続部材を構成している。
【００１７】
以上にように構成されたショットピ−ニング装置の動きを以下説明する。ショット供給装置と圧縮空気源に連通された反射治具Ｒを連結したノズルＮから、ショットＳを投射すると、圧縮空気によって加速した全てのショットＳは、投射ノズルＮ内を通過した後、反射治具Ｒに衝突するようになっている。衝突したショットＳは反射面Ｒ１、Ｒ２等で直角に跳ね返り、機械部品Ｗ内面に再度衝突する。
ショットの投射中に、機械部品Ｗの内面に対するカバレージを変化させるため、機械部品Ｗは一定速度で上下に移動できるようになっている。機械部品Ｗはガイド５によって固定されており、機械部品Ｗとガイド５は、モータ２によって回転するネジ機構４である台形ネジで移動できるようになっている。機械部品Ｗの移動速度はモータ２の回転数を変化させることで制御している。
【００１８】
反射治具Ｒを含めた投射ノズルＮは、空気式投射装置に一般に使用されているブラストガンに容易に接続が可能となっており、取り扱いは簡便である。
【００１９】
そして、ショットは高炭素鋳鋼（HV700）であり、反射治具Ｒは熱処理を施した工具鋼SKD11(HV750)である。ショット径はd=0.3〜1.0mmである。ピ−ニング条件を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
機械部品Ｗは円管であり、アルミニウム合金A6063、銅合金C1220Tおよびステンレス鋼SUS304を用い、内径は全て46mmである。供試材料を表２に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
以下に以上の条件での結果を示す。
（反射面角度とピ−ニング領域の関係）
反射治具Ｒによって跳ね返ったショットは機械部品Ｗ内面に一定方向に衝突するため、反射面角度によってその衝突するピ−ニング領域は異なる。ショットが内面に十分に衝突するピ−ニング領域、すなわち約100%のカバレージが得られる領域の投射位置と反射面角度の関係を図５に示す。ピ−ニングは反射治具を固定した状態で行い、カバレージの測定は簡易測定法で行った。反射面角度θ=45゜のとき、機械部品Ｗ内面に対してほぼ垂直方向に衝突することが分かる。
【００２４】
（円周方向のカバレージ）
機械部品Ｗ内面の円周方向におけるショットの衝突分布を調べるため、反射治具(反射角：45゜)を固定した状態で円周方向のカバレージを調べた。A6063合金で得られた円周方向におけるカバレージの分布を図６に示す。円周方向に対し、ほぼ均一なカバレージが得られているが、α=180゜付近はカバレージが若干低い。接続板Ｊ１と接続棒Ｊ２を設け、接続棒２の先端に反射治具Ｒの上端を軸支すると、180゜付近には接続板Ｊ１があるため、接続板Ｊ１によってショットの通過が妨げられ、反射治具Ｒに衝突するショット数が少なくなり、カバレージが低くなったためと考えられる。
【００２５】
（カバレ−ジの不均一）
ここで、機械部品Ｗ内面におけるカバレージを均一にするため、機械部品Ｗを回転することが考えられるが、装置が複雑となる。そこで、反射治具Ｒを圧縮空気（ショットを含む）により回転運動をさせた。これにより、接続板Ｊ１付近におけるカバレージは高くなることが確認できた。
【００２６】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、簡易な構造で、反射治具の効率を高めるため、ショットの跳ね返りを利用して効率よく機械部品内面へのショットピーニングができる。
さらに、ショットピ−ニング装置に用いる反射治具は、その上部に反射面が複数面以上あることから、圧縮空気により自転するため、ショットの跳ね返りを利用して効率よく機械部品内面へのショットピーニングができる。以上のように、本発明が業界に寄与する効果は著大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いたショットピ−ニング装置の概要図である。
【図２】本発明に用いた反射治具の部分断面図である。
【図３】本発明に用いた反射治具の斜視図である。
【図４】本発明に用いた反射治具つきノズルとその使用例を示す概要図である。
【図５】本発明の投射位置と反射面角度の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の円周方向のカバレ−ジと投射位置の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１キャビネット
２モータ
３ギアボックス
Ｊ１接続板
Ｊ２接続棒
Ｎ投射ノズル
Ｒ反射治具
Ｓショット
Ｗ機械部品 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, the inner surface of the machine parts peak - suitable sheet Yottopi to training - about the training equipment.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, shot peening, which is one of surface processing methods, is widely used for the purpose of increasing the fatigue strength of machine parts. By causing large plastic deformation in the vicinity of the surface, work hardening and compressive residual stress are generated, and fatigue strength is increased. For the shot peening method, pneumatic projection, long throw projection, or the like is used. However, when machining the inner surface of a machine part or the like, it is difficult to project a shot vertically and uniformly.
For this reason, a method using a reflection of a shot using a reflecting jig such as a plate-like reflecting plate has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-138535).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, this method is effective as peening for the inner surface of the component, but has a problem that the peening efficiency is low and it is necessary to control the reflecting jig.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is the inner surface of the machine parts peak - is to provide a training equipment - suitable sheet Yottopi to training.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a shot pinning apparatus according to the present invention includes a nozzle that injects compressed air containing a shot, and a shot that is installed in a machine part opposite to the nozzle and is ejected from the nozzle. A shot reflecting jig having a reflecting surface that is reflected outside the front end of the machine part and directed toward the inner surface inside the machine component, and a moving means that relatively moves the shot reflecting jig in the axial direction inside the machine component. A shot pinning device comprising:
The shot reflecting jig is fixed to a tip of a connecting rod pivotally supported by a connecting plate fixed in the nozzle, and is sprayed from the nozzle and passes around the connecting plate and the connecting rod. It is characterized by having an angle of a reflecting surface that is 30 degrees to 60 degrees with respect to a plane that is rotatable by the compressed air and that is perpendicular to the axis .
According to the shot pinning device of the present invention, it is possible to easily and efficiently rebound shots, and to improve the coverage (projection density) on the inner surface of the component.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, mechanical parts refer to, for example, a spring, an engine block, and the like. The machine parts also include semi-finished products such as cylindrical tubes. The pinning device of the present invention can efficiently process a machine part having a cylindrical cavity (not necessarily a through hole). In addition, the mechanical parts can be applied to any material as long as the fatigue strength is improved by pinning. Furthermore, the present invention is also used for processing combined with heat treatment and polishing.
[0011]
In the present invention, that the shot reflecting jig performs a rotational motion and / or a relative motion in the axial direction inside the mechanical component means that the shot reflecting jig is appropriately processed by using the rotational motion or the relative motion depending on the mechanical component to be processed. . In the case of mass production, processing conditions are set by a control program.
In the shot pinning apparatus of the present invention, the shot reflecting jig rotates by the compressed air ejected from the nozzle. Here, the reflection jig can be supported from below, but the degree of freedom of processing is reduced, and the position setting of the jig to be supported from below becomes complicated.
[0012]
Furthermore, in the shot pinning device of the present invention, the angle of the reflecting surface is 30 to 60 degrees with respect to a plane perpendicular to the axis . If the reflecting jig has a plurality of reflecting surfaces, the number may be two, three, or four.
[0013]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a shot peening apparatus. 2 and 3 show examples of the reflecting jig used in the present invention. FIG. 4 shows a projection nozzle for fixing the reflecting jig.
[0014]
In FIG. 1, the shot pinning apparatus includes a cabinet 1, a machine part moving unit U that holds and moves the machine part W in the cabinet 1, and a shot supply apparatus (not shown) provided on the upper part of the cabinet 1. , A compressed air source (not shown), and a nozzle N to which a reflection jig R connected to the shot supply device and the compressed air source is connected. Here, the machine part moving unit U is connected to the motor 2 provided at the upper part of the ceiling of the cabinet 1, the gear box 3 connected to the motor 2, and the gear box 3. The screw mechanism 4 is configured to change the rotational motion of 2 into a linear motion. Further, a guide 5 for holding the machine part W is connected to the screw mechanism 4.
The machine part moving unit U is not limited to this, and may be, for example, a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder, or an electric cylinder. Other means may be used as long as the movement can be controlled efficiently.
[0015]
2 and 3 show the reflecting jig R. FIG. 2 shows a case where the number of reflecting surfaces is four, and FIG. 3 shows a case where the number of reflecting surfaces is three. In either case, the shot S rebounds on the reflecting surface and collides with the inner surface of the component. Reflection jig in FIG 2 R is a sectional conical, and is rotatable in the connecting member which is fixed to the nozzle. In FIG. 3, the reflecting jig R has three reflecting surfaces R1, R2, and R3, and the angle θ of the reflecting surfaces R1, R2, and R3 is 30 to 60 °, and more preferably 40 to 50 °. It is.
[0016]
FIG. 4 shows the projection nozzle N to which the reflecting jig R shown in FIG. 2 is fixed. The reflection jig R is connected to the connection rod J2 at the tip of the projection nozzle N, and the connection rod J2 is connected to the projection nozzle N by the connection plate J1 so as to be positioned at the center of the projection nozzle N. A connecting member is constituted by the connecting plate J1 and the connecting rod J2.
[0017]
The operation of the shot pinning apparatus configured as described above will be described below. When a shot S is projected from a nozzle N connected to a reflection jig R connected to a shot supply device and a compressed air source, all the shots S accelerated by the compressed air pass through the projection nozzle N and are then reflected. It collides with the tool R. The colliding shot S rebounds at a right angle on the reflecting surfaces R1, R2, etc., and collides again with the inner surface of the machine part W.
In order to change the coverage with respect to the inner surface of the machine part W during shot projection, the machine part W can move up and down at a constant speed. The machine part W is fixed by a guide 5, and the machine part W and the guide 5 can be moved by a trapezoidal screw that is a screw mechanism 4 rotated by the motor 2. The moving speed of the machine part W is controlled by changing the rotation speed of the motor 2.
[0018]
The projection nozzle N including the reflecting jig R can be easily connected to a blast gun generally used in a pneumatic projection apparatus, and is easy to handle.
[0019]
The shot is high carbon cast steel (HV700), and the reflection jig R is heat treated tool steel SKD11 (HV750). The shot diameter is d = 0.3 to 1.0 mm. Table 1 shows the pinning conditions.
[0020]
[Table 1]

[0021]
The machine part W is a circular pipe and uses an aluminum alloy A6063, a copper alloy C1220T and stainless steel SUS304, and the inner diameter is all 46 mm. Table 2 shows the test materials.
[0022]
[Table 2]

[0023]
The results under the above conditions are shown below.
(Relation between reflection surface angle and pinning area)
Since the shot bounced off by the reflecting jig R collides with the inner surface of the machine part W in a fixed direction, the colliding pinning region varies depending on the angle of the reflecting surface. FIG. 5 shows the relationship between the projection position and the reflecting surface angle in a pinning region where the shot sufficiently collides with the inner surface, that is, a region where about 100% coverage is obtained. The pinning was performed with the reflecting jig fixed, and the coverage was measured by a simple measurement method. It can be seen that when the reflection surface angle θ = 45 °, it collides with the inner surface of the machine part W in a substantially vertical direction.
[0024]
(Circumferential coverage)
In order to investigate the shot collision distribution in the circumferential direction of the inner surface of the machine part W, the circumferential coverage was examined with the reflection jig (reflection angle: 45 °) fixed. The distribution of coverage in the circumferential direction obtained with the A6063 alloy is shown in FIG. Although almost uniform coverage is obtained in the circumferential direction, the coverage is slightly low around α = 180 °. When the connecting plate J1 and the connecting rod J2 are provided, and the upper end of the reflecting jig R is pivotally supported at the tip of the connecting rod 2, the connecting plate J1 has a connection plate J1 near 180 °. This is probably because the number of shots colliding with the reflecting jig R is reduced and the coverage is lowered.
[0025]
(Non-uniform coverage)
Here, in order to make the coverage on the inner surface of the machine part W uniform, it is conceivable to rotate the machine part W, but the apparatus becomes complicated. Therefore, the reflecting jig R was rotated by compressed air (including shots). Thereby, it was confirmed that the coverage in the vicinity of the connection plate J1 was increased.
[0026]
【The invention's effect】
As apparent from the above description , according to the present invention , shot peening can be efficiently performed on the inner surface of the machine component using shot rebound in order to increase the efficiency of the reflecting jig with a simple structure.
Et al is, Shottopi - reflection jig used in the training device, the shot from the reflecting surface thereon has more than several surfaces, in order to rotate by compressed air, by utilizing the rebound of shot to efficiently machine parts inside surface Peening can be done. As described above, the effect that the present invention contributes to the industry is remarkable.
[Brief description of the drawings]
Shottopi used in the invention, FIG - is a schematic view of a training device.
2 is a partial cross-sectional view of a reflection jig used in the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a reflecting jig used in the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a nozzle with a reflecting jig used in the present invention and an example of its use.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a projection position and a reflection surface angle according to the present invention.
[6] in the circumferential direction of the present invention Kabale - it is a graph showing the relationship between di and the projection position.
[Explanation of symbols]
1 cabinet
2 Motor
3 Gearbox
J1 connection board
J2 connecting rod
N projection nozzle
R Reflective jig
S shot
W Machine parts

Claims

A nozzle that injects compressed air containing a shot, and a reflection that is installed inside the machine component opposite to the nozzle and reflects off the tip of the nozzle toward the inner surface of the machine component A shot pinning apparatus comprising: a shot reflecting jig having a surface; and a moving means for relatively moving the shot reflecting jig in the axial direction inside the mechanical component,
The shot reflecting jig is fixed to the tip of a connecting rod pivotally supported by a connecting plate fixed in the nozzle, and is sprayed from the nozzle and passes around the connecting plate and the connecting rod. A shot pinning apparatus characterized by having an angle of a reflecting surface that is 30 degrees to 60 degrees with respect to a plane that is rotatable by compressed air and that is perpendicular to the axis .