JPH02212069A - ホーニング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シリコン（Ｓｌ）含有量の高いアルミニウム
合金からなる被加工物の表面加工方法に関し、特に、前
記被加工物の表面を、砥石により加工するホーニング加
工方法に関する。

（従来の技術） 例えば、自動車エンジンのシリンダは、従来、エンジン
の軽量化及び熱伝導性の向上のためアルミニウム合金で
シリンダブロックを形成し、このシリンダブロックに鋳
鉄製のシリンダライチを嵌め込むことにより構成されて
いた。

このシリンダライチ等の被加工物の内壁面加工は、周知
のようにホーニング加工により行われており、第５図に
示すようなホーニングツール１１が使用されている。こ
のホーニングツール１１を備えたホーニングユニット１
３は、被加工物を連続的に加工するトランスファーライ
ン１２の一部に組込まれており、前工程において所定の
処理が終了した被加工物をホーニングユニット１３に搬
入し、該ユニット１３でホーニング加工を施した後に、
次工程に被加工物を搬送するようになっている。

前記ホーニングツール１１の本体１１ａには、被加工物
の研削を行うホーニングヘッド５が継手１４を介して設
けられている。このホーニングヘッド５は、第６図に示
すように、本体としてのボディ６に、軸方向に移動可能
なプッシュロッド７が装着されている。このブツシュロ
ッド７には、テーパー面８ａが形成されたテーパーコー
ン８が取付けられている。前記ボーデイ６の外周には、
棒状の砥石１０を保持したストーンホルダー９が、その
テーパー面９ａが前記テーパーコーン８のテーパー面８
ａに当接した状態で装着されている。

ブツシュロッド７には、油圧等により該ロッド７を上下
動させるための加圧装置（図示せず）が接続されている
。また、ホーニングツール１１の本体１１ａには、ボデ
ィ６を回転させる駆動モータと、軸方向に往復動させる
油圧装置とが内蔵されている。

そして、加圧装置によりブツシュロッド７を押し下げる
と、テーパーコーン８が押し下げられ、そのテーパー面
８ａがストーンホルダー９のテーパー面９ａに当接して
、ホルダー９を外方へ均等に移動させることになる。従
って、砥石１０も外方へ張り出し、被加工物１の内壁面
４に圧接することになる。また、ブツシュロッド７の押
し下げ量を制御することによって、砥石１０の圧接力っ
まり拡張圧を制御できるようになっている。このように
して、所定の拡張圧を砥石１０に加え、ホーニングヘッ
ド５を回転しながら軸方向に往復運動することにより、
被加工物１の内壁面４の加工を行うようになっている。

このようにホーニングヘッド５は、回転運動と往復運動
とを同時に行っているので、砥石１０はへリカルな切削
経路をとり、被加工物１の内壁面４には、クロラスハツ
チ１５が形成されている。

このクロラスハツチ１５で潤滑油の保持を行い、ピスト
ンの摺動性の向上が図られるようになっている。

また、ホーニング加工における切削速度は円周速度Ｖｒ
と往復速度Ｖａとを合成した主軸速度Ｖで表わされる。

主軸速度Ｖと研削量には密接な関係があり、主軸速度Ｖ
を増加させると研削量が増加するが、所定の限界速度を
越えると、逆に研削量が減少することになる。また、砥
石１０に加える拡張圧は、仕上面及び作業能率に影響を
与える重要な要因であり、拡張圧が小さいときは研削量
が少なく作業能率が悪いのは当然であるが、拡張圧を高
め過ぎると、砥粒に加わる力が増大するため砥石１０の
摩耗が著しく増加し、その割りには研削量が増大しなく
なってしまう。

ところで、前述したシリンダライナをシリンダブロック
に嵌め込んで構成したシリンダにあっては、シリンダラ
イナを嵌め込む際に、両者の密着性が良好とならなかっ
たりあるいは変形が生じてしまうという問題が生じてい
た。

そのため、近年ではシリンダライナを使用せずに、シリ
ンダ自身をアルミニウム合金で製造し、これによりエン
ジンを更に軽量化すると共に、熱伝導性の向上を図ろう
としている。

コノ種シリンダに使用されるアルミニウム合金としては
、特開昭５７−９．９００号公報等に開示されているよ
うに、シリコンの含有量を１６〜１８重量％程度に高め
た過共晶Ａｌ−８１合金が知られており、シリコン粒子
をシリンダ内壁面から浮き出させ、このシリコン粒子に
よって耐摩耗性の向上を図ると共に、浮き出したシリコ
ン粒子間の凹部によって潤滑油の保持を確実に行うよう
にしている。

そして、特開昭５２−１４７，３９２号公報には、前記
過共晶アルミニウム合金からなるシリンダの内壁面を、
弾性砥石でホーニング加工することが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の鋳鉄製のシリンダライナをホーニ
ング加工するときの主軸速度Ｖ及び拡張圧の条件の下で
、過共晶アルミニウム合金からなるシリンダの内壁面を
、前記弾性砥石でホーニング加工したところ、シリコン
粒子の破砕あるいは脱落等の加工不良が生じてしまうと
いう欠点があった。

このような不具合を発生させないためには、拡張圧を鋳
鉄の場合に比べて小さくし、この条件の下でホーニング
加工を行えば可能である。しかし、前述したように、拡
張圧を小さくすると加工効率が低下することになってし
まい、自動車部品の一連の生産効率の向上を図るという
使命に反することになる。そのため、自動車部品の加工
工程においては、加工効率を低下させることはできない
ものである。

そこで、本発明者らは、かかる欠点を解消すべく鋭意努
力した結果、シリコン粒子に破砕等の加工不良を生じる
ことなく、かつ、生産効率を向上させつつ製品を製造し
得るホーニング加工方法を見出だすに至った。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされ
たものであり、過共晶アルミニウム合金からなる被加工
物の表面をホーニング加工するにあたり、生産効率を向
上させ、かつ、加工不良を生じることなく高品質の加工
面に仕上げ得るホーニング加工方法を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、過共晶アルミニウ
ム合金からなる被加工物の表面を加工するにあたり、砥
石を前記表面側に拡張させつつ回転運動及び軸方向に往
復運動することにより前記表面を加工するホーニング加
工方法であって、前記被加工物と前記砥石とのうち少な
くとも何れか一方を前記軸方向に超音波振動させつつ前
記被加工物の表面を加工することを特徴とするホーニン
グ加工方法である。

（作用） このように、過共晶アルミニウム合金からなる被加工物
の表面を、該被加工物と砥石とを相対的に軸方向に超音
波振動させつつホーニング加工すると、生産効率を高め
つつ、かつ、析出したシリコン粒子に破砕、脱落等の加
工不良が発生することなく被加工物の表面が加工される
。

（実施例） 以下、本発明に係るホーニング加工方法を、この方法を
含むシリンダの内壁面加工の実施例に基づいて説明する
。

第１図は、本発明のホーニング加工方法を具体化したホ
ーニングツールを示す構成図、第２図は、拡張圧と研削
量との関係について本発明例と従来例とを比較したグラ
フ、第３図は、シリンダの内壁面加工の工程図、第４図
は、加工工程の各段階におけるシリンダの内壁面状態を
示す断面図であり、第５〜６図に示した部材と共通する
部材には同一符号を付し、その説明は一部省略する。

先ず、過共晶Ａｌ−５１合金からなるシリンダの内壁面
加工工程を、第３図に基づいて説明する。図示するよう
に、加工工程は６エ程からなり、被加工物としての鋳造
後のシリンダ１は、第４図に示すように、アルミニウム
母材２の内部に多数のシリコン粒子３が析出１．７た状
態にある。

第１工程においては、切削手段により第４図中Ａ線まで
ラフポーリング加工を行う。

第２工程においては、前工程よりも精度の高い切削加工
を行い、図中Ｂ線までファインポーリング加工を行う。

第３工程においては、本発明に係るホーニング加工方法
により、シリンダ１の内壁面４の研削加工を行う。この
工程は２段階からなり、先ず、粗用砥石によりセミホー
ニング加工を行い、Ｃ線まで研削する。次に、仕上用砥
石によりフィニツシユホーニング加工を行い、Ｄ線まで
研削する。

セミ、フィニツシユ両ホーニング加工にあたっては、第
１図に示すようなホーニングツール１６が使用される。

このホーニングツール１６は、被加工物としてのシリン
ダ１に軸方向の超音波振動を与えつつホーニング加工を
行うものであり、従来のホーニングツール１１に加えて
、前記超音波振動を発生する超音波振動印加装置１７が
被加工物の支持治具１８に設けられている。これにより
、前記支持治具１８に保持されたシリンダ１に超音波振
動が印加されるようになっている。

また、ホーニングヘッド５は、セミホーニング加工を行
う粗用砥石と、フィニツシユホーニング加工を行う仕上
用砥石とを有し、これら両砥石を選択的に加圧拡張し得
る構成となっている。そして、前述したのと同様に拡張
圧が制御され、所定の拡張圧のもとて粗用砥石によりセ
ミホーニング加工が行われ、その後、仕上用砥石により
フィニツシユホーニング加工が行われる。

本工程においては、シリコン粒子３と砥粒とが衝突して
シリコン粒子３を破砕することがないように、砥石とし
ては、前述した弾性砥石を使用している。そして、両ホ
ーニング加工とも、拡張圧が５〜７　ｋｇｆ／ｃｍ２の
範囲で、かつ、主軸速度が４７．０〜８５．　５ｍ／ｍ
１ｎの範囲の条件の下で行うのが最適である。

また、シリンダ１に軸方向の超音波振動を与えつつホー
ニング加工を行うので、各砥石はヘリカルな切削経路を
とるものの、シリンダ１の内壁面４には、従来のように
クロラスハツチ１５が形成されない。鋳鉄等の場合には
、このクロスハツチ１５が摺動性に影響を与えるが、過
共晶アルミニウム合金の場合には、加工完了後に内壁面
４から浮き出したシリコン粒子間の凹部によって潤滑油
の保持を行うために、クロスハツチ１５が形成されなく
ても摺動性が悪化することはない。

更に、超音波振動の印加により砥石の工作液（クーラン
ト）の透過性が非常に良くなるので、微細な切り屑が外
部に噴出しやすくなり、超音波振動面の摩擦係数が無振
動の場合に比べて著しく減少し、切り屑が砥石表面に付
着し難くなる。そのため、シリンダ１の温度上昇を低下
することができ、良好な仕上げ面を得ることができる。

次に、第４工程においては、シリンダ１の洗浄を行う。

これは、第３工程においてシリンダ１の内壁面４に残存
しているクーラントを除去するためである。

第５工程においては、シリンダ１の内壁面４のアルミニ
ウム母材２にエツチング処理を施す。すなわち、電解エ
ツチングあるいは化学的エツチングを行い、アルミニウ
ム母ＪｔＡ２のみを図中Ｅ線まで溶解し、シリコン粒子
３を浮き出させる（特公昭６２−２５．７５４号公報等
参照）。加工後のシリコン粒子３のアルミニウム母材２
表面からの浮き出し高さは約１μである。

そして、第６エ程において、シリンダ１に桟留している
エツチング処理液を除去するために洗浄を行えば、シリ
ンダの表面加工が完了する。

次に、本発明のホーニング加工方法での加工効率につい
て試験結果をもとに説明する。

試験は、砥石の拡張圧と研削量との関係について、本発
明例と従来例とを比較してみたものである。

試験に供したシリンダの素材は、両者とも前記過共晶ア
ルミニウム合金であり、本発明例はシリンダ１に軸方向
の超音波振動を与えっつホーニング加工を行い、従来例
は無振動である。また、拡張圧及び主軸速度の条件は以
下に示す通りである。

拡張圧　（ｋｇｆ／ｃｍ２）　　３〜９主軸主変速ａ＋
／ｍ１ｎ）　　６０〜７０そして、試験結果を第２図に
示す。

同図より明らかなように、本発明例、従来例とも、拡張
圧が５　ｋｇｆ／ｃｍ２までは、研削量はわずかじか増
加しないが、拡張圧が５　ｋｇｆ／ｃｍ２以上になると
研削量は急増し、加工効率の向上が著しいことがわかる
。特に、本発明例の場合は何れの拡張圧のもとでも従来
例より研削量が多く、加工効率が優れていることがわか
る。

尚、上述した実施例では、シリンダ１に軸方向の超音波
振動を印加してホーニング加工を行う場合を説明したが
、本発明はこの場合に限定されるものでなく、シリンダ
１側を固定して砥石１０側に軸方向の超音波振動を印加
したり、あるいは、シリンダ１と砥石の両方に軸方向の
超音波振動を印加しても同様の効果が得られることは言
うまでもない。

（発明の効果） ・以上説明したように、本発明は、過共晶アルミニウム
合金からなる被加工物の表面を加工するにあたり、砥石
を前記表面側に拡張させつつ回転運動及び軸方向に往復
運動することにより前記表面を加工するホーニング加工
方法であって、前記被加工物と前記砥石とのうち少なく
とも何れか一方を前記軸方向に超音波振動させつつ前記
被加工物の表面を加工するホーニング加工方法であるの
で、アルミニウム母材に析出したシリコン粒子を破砕、
脱落させずに、しかも、生産効率を向上させて加工する
ことが可能になるという実用上多大な効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のホーニング加工方法を具体化したホ
ーニングツールを示す構成図、第２図は、拡張圧と研削
量との関係について本発明例と従来例とを比較したグラ
フ、第３図は、シリンダの内壁面加工の工程図、第４図
は、加工工程の各段階におけるシリンダの内壁面状態を
示す断面図、第５図は、従来のホーニングツールを示す
構成図、第６図は、ホーニング加工の説明に供するホー
ニングヘッドの概略断面図である。 １・・・シリンダ（被加工物）、 ２・・・アルミニウム母材、 ３・・・シリコン粒子、　５・・・ホーニングヘラ７・
・・超音波振動印加装置。 ド、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 過共晶アルミニウム合金からなる被加工物の表面を加工
   するにあたり、砥石を前記表面側に拡張させつつ回転運
   動及び軸方向に往復運動することにより前記表面を加工
   するホーニング加工方法であって、前記被加工物と前記
   砥石とのうち少なくとも何れか一方を前記軸方向に超音
   波振動させつつ前記被加工物の表面を加工することを特
   徴とするホーニング加工方法。