JP4801155B2 - 放電による表面処理方法及びドレッシング方法 - Google Patents
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Description
例えば、ノズルの場合、ノズルニードルの外周面の一部は、このノズルニードルが移動可能に挿入されるノズルボディに形成された軸孔の一部の内周面に対して摺動する摺動部となっており、この摺動部や、また、ノズルボディのシート部に着座するノズルニードルの先端部分には、摺動による摩耗の抑圧等のため、PVD、CVD等の公知・周知の方法によるコーティング、表面処理が施されることが多くなされている(例えば、特許文献1等参照)。
ところが、このようなノズルボディ内部の加工は作業の手間を要するだけでなく、熟練が必要である等の問題がある。
本発明の他の目的は、従来と異なり、表面処理が施された部品の寸法に合わせて、他の部品の内部を加工する必要がないノズルの製造方法及びノズルを提供することにある。
本発明の他の目的は、比較的簡易な作業により、剥がれ難く、耐摩耗性の良好な機構部品の表面処理方法を提供することにある。
加工液内において、前記機構部品の表面処理を必要とする被表面処理部位の近傍に、所定の材料を用いてなる圧粉体電極を位置せしめ、放電のためのパルスを出力する加工電源の正極を前記機構部品に、前記加工電源の負極を前記圧粉体電極に、それぞれ接続し、前記機構部品を前記圧粉体電極の周囲で回転させると共に、圧粉体電極を、その長手軸方向の軸を中心に回転せしめつつ、前記機構部品と前記圧粉体電極間で放電を行い、前記機構部品の被表面処理部位に、前記圧粉体電極の所定の部材が移行堆積されてなる被膜を形成せしめ、
前記機構部品は、バルブボールが着座、離間し、燃料通路の一端部が中央に開口するシート部が柱状部材の一端側に凹設されてなり、被表面処理部位を前記シート部とするバルブボディであって、前記バルブボディは、コモンレール式燃料噴射制御装置において高圧燃料をディーゼル機関の気筒内に噴射供給するインジェクタに用いられるものである放電による表面処理方法が提供される。
本発明の第2の形態によれば、放電により機構部品の表面処理を行う放電による表面処理方法であって、
加工液内において、前記機構部品の表面処理を必要とする被表面処理部位の近傍に、所定の材料を用いてなる圧粉体電極を位置せしめ、放電のためのパルスを出力する加工電源の正極を前記機構部品に、前記加工電源の負極を前記圧粉体電極に、それぞれ接続し、前記機構部品を前記圧粉体電極の周囲で回転させると共に、圧粉体電極を、その長手軸方向の軸を中心に回転せしめつつ、前記機構部品と前記圧粉体電極間で放電を行い、前記機構部品の被表面処理部位に、前記圧粉体電極の所定の部材が移行堆積されてなる被膜を形成せしめ、
前記機構部品は、柱状に形成されてなるニードルと、当該ニードルが内部において摺動可能に配設されるノズルボディとからなり、前記ニードルの先端部が着座、離間するシート部が内部に形成されてなり、被表面処理部位を前記シート部とするノズルであって、前記ノズルは、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に用いられるものである放電による表面処理方法が提供される。
また、比較的簡易な表面処理にも関わらす、硬質の表面を得ることができ、摩耗や衝撃等に対する耐性の向上による信頼性の向上がなされた機構部品を得ることができる。
さらに、表面改質放電加工を用いることで、従来の表面処理方法では必要とされていた高度な脱脂洗浄等の作業が不要であるため、従来に比して作業のより簡素化が図られ、作業時間の削減ができる。
またさらに、従来のプラズマコーティングでは不可能であった深穴底や側面への表面処理を簡易に行うことができる。
2…ノズルニードル
4…摺動部
5…摺動案内部
7…弁頭部
8…シート部
9…噴孔
21…保冶具
23…加工槽
26…電極支持筒
31…第1の圧粉体電極
32…第2の圧粉体電極
34…スリット
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるノズルの製造方法により製造されたノズルの構成例について、図1を参照しつつ説明する。
このノズルは、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に用いられるもので、基本的な構成は公知のものである。
すなわち、このノズルは、ノズルボディ1とノズルニードル2との大別されて構成されてなるもので、ノズルボディ1内に形成された軸孔3内に、ノズルニードル2がその軸方向で移動可能に収納されるものとなっている(図1参照)。
一方、ノズルボディ1の軸孔3は、ノズルボディ1の後端側に開口すると共に、先端近傍まで形成されており、特に、上述のノズルニードル2の摺動部4に対応する部位は、ノズルニードル2を、その軸方向に移動可能に支持、案内する摺動案内部5となっている。
一方、ノズルボディ1の先端部内部には、弁頭部7が着座するシート部8が形成されており、弁頭部7のシート部8への着座、離間によって、ノズルボディ1の先端部に穿設された噴孔9が開閉成されるものとなっている。
さらに、このようなノズルボディ1内部への表面処理を行うため、ノズルニードル2は、特に、摺動部4の外径が、ノズルボディ1の摺動案内部5の内径に合わせて加工処理されたものとなっている点も従来のノズルと特徴的に異なるものである。
本発明の実施の形態におけるノズルは、ノズルボディ1の摺動案内部5の内周面とシート部8に、それぞれ表面改質放電加工法による表面処理(詳細は後述)を施し(図2(a)参照)、この後、その表面処理が施された部分の仕上げ加工を行う(図2(b)参照)。
次いで、摺動案内部5の内径を計測し、その計測された内径に適合するようノズルニードル2の摺動部4の外径加工を施してノズルの製造が行われるものとなっている(図2(c)参照)。
表面改質放電加工法自体は、既に公知のものであるが、図3は、本発明の実施の形態におけるノズルの製造工程において行われる表面改質放電加工法の基本的な構成が示されたものとなっている。
まず、表面改質放電加工の対象であるノズルボディ1は、ノズルボディ1を保持する導電性部材からなる保持具21に、その先端部近傍が保持された状態で、この保持具21と共に、絶縁性の加工油22で満たされた加工槽23内に置かれる。そして、保持具21には、加工電源24の正極が接続される。
一方、加工槽23は、2次元方向、すなわち、換言すれば、x軸及びy軸のそれぞれの方向において所望の位置への移動が可能で、かつ、回転可能に設けられた移動テーブル28上に載置されるようになっており、圧粉体電極25の回転と、加工槽23の移動、すなわち、ノズルボディ1の移動、回転とによってノズルボディ1内部の所望する部位への表面処理が可能となっている。
なお、加工電源24の出力は、一般的にはパルス出力であり、具体的なパルス幅やそのピーク電流値、繰り返し周波数などは必要とされる表面処理の具体的な条件によって異なるものであり、そのような具体的な条件に応じて個々の設定されるべきものである。
最初に、シート部8の表面処理に用いられる第1の圧粉体電極31は、円柱状に形成されると共に、その先端部分が先端に向かうにしたがって小径となるようにテーパが形成されてなるものが好適である(図4参照)。
なお、この第1の圧粉体電極31のノズルボディ1内への挿入に際しては、予めノズルボディ1は、加工油で満たされた加工槽23内に位置させておくものとする(図5参照)。なお、図5においては、先の図3に示された保持具21や加工電源24、また、加工電源24との配線などが省略されたものとなっている。
そして、この場合、放電の際には、第1の圧粉体電極31を固定した状態としても良いし、また、第1の圧粉体電極31を、その中心軸を中心に回転させるようにしてもいずれでも良い。
なお、第1の圧粉体電極31の中心軸は仮想的なものであり、現実的には、電極支持筒26と共にモータ27に取着された際に、第1の圧粉体電極31の中心を回転中心として第1の圧粉体電極31が回転されるよう予め構成されているものとする。これは、後述する第2の圧粉体電極32,32Aについても同様であるとする。
そして、この場合、第1の圧粉体電極31をその中心軸を中心に回転させると共に、移動テーブル28を回転させることでノズルボディ1をその中心軸を中心に回転させて放電を行うのが好適である。
そして、噴孔9の形成前である場合には、加工油は、ノズルボディ1の後端側の軸孔3の開口部分から溢れて外部へ流出するに任せれば良い。
最初に、摺動案内部5の表面処理に用いられる第2の圧粉体電極32は、円柱状に形成されたものが好適である(図10参照)。
そして、ノズルボディ1を加工油で満たされた加工槽23内に位置させた状態で、第2の圧粉体電極32をノズルボディ1内へ挿入させてゆき、摺動案内部5に位置させるようにする(図10参照)。なお、図10においては、先の図3に示された保持具21や加工電源24、また、加工電源24との配線などが省略されたものとなっている。
そして、この場合、放電の際には、第2の圧粉体電極32Aの円弧の部分を、摺動案内部5の内周面の一部に接近して対向させた状態とし、ノズルボディ1のみをその中心軸を中心に回転させるのが好適である(図13参照)。
なお、第2の圧粉体電極32Aにスリット34を形成した例が図16に示されている。この例では、一つのスリット34が第2の圧粉体電極32Aの円弧状の部分に設けられたものとなっている。換言すれば、第2の圧粉体電極32Aには、放電の際に摺動案内部5と対向する部分にスリット34が形成されたものとなっている。
この場合、電極支持筒26Aをその軸方向に移動させることによって、第1及び第2の圧粉体電極31,32を、先に説明したようにそれぞれ表面処理を施す部位に位置させるようにすれば良い(図18及び図19参照)。
ここでは、特に、放電加工による端部の変形が顕著となる第1の圧粉体電極31のドレスの例について説明することとする。
図20は、逆円錐形状の凹部41aを有するドレス用治具41を用いる例を示すものであり、第1の圧粉電体電極31を凹部41a内部へ押しつけるようにすることで、特に、先端部分を本来の形状に整形するものである。
この例は、放電加工を行う直前であってもドレスが可能であるという特徴を有するもので、まず、通常に放電加工を行う場合と同様に第1の圧粉体電極31をシート部8の近傍に位置させる(図22(a)参照)。次いで、第1の圧粉体電極31とノズルボディ1の加工電源24(図3参照)との接続極性を通常とは逆、すなわち、第1の圧粉体電極31を正極に、ノズルボディ1を負極として逆放電を行う。この逆放電によって、第1の圧粉体電極31の特にテーパ部分を簡易にドレスすることが可能となる。
そして、ドレス後は、それぞれの接続極性を本来の極性へ戻し、先に説明した要領で放電加工を行えば良い。
バレル51は、図示されないプランジャと共に燃料噴射ポンプを構成するもので、その内部には、プランジャ(図示せず)がその軸方向で移動する孔52が穿設されている(図23参照)。この孔52は、小径部52aと大径部52bとからなり、この例では、小径部52aから大径部52bへ移る手前側の小径部52aの一部の周壁部分が特にプランジャとの摺動のために表面処理を要する部分となっている。なお、図23においては、×印によって表面処理が必要となる範囲が示されている。
具体的には、図24に示されたように、バレル51をバレル保持具53に保持した状態で加工槽23内に置き、基本的に図10で示したと同様にして放電加工による表面処理を行えば良い。なお、この場合、放電の際における第2の圧粉体電極32とバレル51との位置関係は、先に図11乃至図13で説明したと同様に、いずれかを適宜に用いることができることは勿論である。
本発明の実施の形態におけるバルブボディ61は、例えば、コモンレール式燃料噴射制御装置において、高圧燃料をディーゼル機関の気筒内に噴射供給する公知・周知のインジェクタ(図示せず)に用いられるものである。すなわち、バルブボディ61は、インジェクタによる燃料噴射量及び噴射圧を制御する制御圧室62が形成されると共に、その制御圧室62の圧力制御を可能とする構造に形成されたものである(図27及び図28参照)。
また、シート形成部64には、例えば、セラミック等の部材を用いてなるバルブボール66が、シート形成部64の中央部に開口する燃料通路68を塞ぐように配設されるものとなっている(図28参照)。すなわち、バルブボール66は、通常、電磁力で往復動可能に設けられる柱状に形成されたアーマチュア(図示せず)の先端に取着されたものとなっている。
まず、制御圧室62は、図示されない高圧燃料の共通通路を介して高圧側に連通する一方、シート形成部64は、低圧側に連通するようになっているため、バルブボール66がシート部67に着座した状態にあっては、制御圧室62は高圧状態に維持されることとなる。そのため、図示されないノズルニードルが制御圧室62の背圧を受け、噴射孔(図示せず)が閉鎖されて、燃料噴射が停止された状態となる。
なお、第1の圧粉電極31、シート部67と加工電源24との接続は、図3に示された接続例に準ずればよい。また、加工油22の供給は、図3に示されたように加工槽23に加工油22を満たし、第1の圧粉電極31とバルブボディ61とを加工増23内に配設するようにして第1の圧粉電極31とシート部67との間に供給できるようにしてもよく、また、第1の圧粉電極31とシート部67に流れるようにしても、いずれでもよい(図8及び図9参照)。
さらに、放電中における第1の圧粉電極31やバルブボディ61の回転有無についても、先に図6、図7を参照しつつ説明したシート部8に対する表面改質放電加工の場合に準じて、適宜選択して行うようにすればよい。
かかる放電による表面処理が施されることにより、シート部67は、その表面処理された部位が剥がれ難く、耐摩耗性の良好なものとなる。
なお、本発明の実施の形態においては、機構部品と圧粉体電極との間に加工油を供給するようにしたが、加工油に限定される必要はなく、加工油に準じたものであれば、他の液体であっても勿論良いものである。
Claims (3)
- 表面改質放電加工により機構部品の表面処理を行う放電による表面処理方法であって、
加工液内において、前記機構部品の表面処理を必要とする被表面処理部位の近傍に、所定の材料を用いてなる圧粉体電極を位置せしめ、放電のためのパルスを出力する加工電源の正極を前記機構部品に、前記加工電源の負極を前記圧粉体電極に、それぞれ接続し、前記機構部品を前記圧粉体電極の周囲で回転させると共に、圧粉体電極を、その長手軸方向の軸を中心に回転せしめつつ、前記機構部品と前記圧粉体電極間で放電を行い、前記機構部品の被表面処理部位に、前記圧粉体電極の所定の部材が移行堆積されてなる被膜を形成せしめ、
前記機構部品は、バルブボールが着座、離間し、燃料通路の一端部が中央に開口するシート部が柱状部材の一端側に凹設されてなり、被表面処理部位を前記シート部とするバルブボディであって、前記バルブボディは、コモンレール式燃料噴射制御装置において高圧燃料をディーゼル機関の気筒内に噴射供給するインジェクタに用いられるものであることを特徴とする放電による表面処理方法。 - 表面改質放電加工により機構部品の表面処理を行う放電による表面処理方法であって、
加工液内において、前記機構部品の表面処理を必要とする被表面処理部位の近傍に、所定の材料を用いてなる圧粉体電極を位置せしめ、放電のためのパルスを出力する加工電源の正極を前記機構部品に、前記加工電源の負極を前記圧粉体電極に、それぞれ接続し、前記機構部品を前記圧粉体電極の周囲で回転させると共に、圧粉体電極を、その長手軸方向の軸を中心に回転せしめつつ、前記機構部品と前記圧粉体電極間で放電を行い、前記機構部品の被表面処理部位に、前記圧粉体電極の所定の部材が移行堆積されてなる被膜を形成せしめ、
前記機構部品は、柱状に形成されてなるニードルと、当該ニードルが内部において摺動可能に配設されるノズルボディとからなり、前記ニードルの先端部が着座、離間するシート部が内部に形成されてなり、被表面処理部位を前記シート部とするノズルであって、前記ノズルは、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に用いられるものであることを特徴とする放電による表面処理方法。 - シート部と共に、ニードルの先端部と反対側の端部近傍に形成された摺動部を支持、案内するノズルボディ内に形成された摺動案内部の内周面を被表面処理部とすることを特徴とする請求項2記載の放電による表面処理方法。
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