JPH11188502A - 異種金属複合製品の切削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削面にヤング率の異なる材料が積層された
製品を効率的に切削する方法を提供する。 【解決手段】 切削面にヤング率の異なる金属(3,2)が
積層されているワークを、積層方向を軸として回転させ
ながら切削工具(5)で該ワークの表面を切削加工するに
際して、切削工具(5)をヤング率の高い金属材料(3)側か
ら低い金属材料(2)側に移動させながら切削ことによっ
て剥離等の欠点を発生させない異種金属複合製品の切削
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベルト接触面に金属板
を鋳ぐるんで製造したアルミニウム合金製のプーリーの
ように、切削して仕上げる金属製品の表面に、異なるヤ
ング率ないし硬度を持つ金属が層状に形成されているも
のを正確に切削できる方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、エンジンのクランクプーリーは
軽量化のためにアルミニウム合金等の軽金属を使用して
いるが、このプーリーのベルト溝部のようにベルトとの
接触面がアルミニウムのままであると簡単に磨耗して滑
り易くなり、駆動プーリーから従動プーリーに必要とす
る動力を正確に伝達できないと言う問題がある。

【０００３】そこでこのような軽量なプーリーのベルト
溝部の磨耗の問題を解決するために鋼板をプレス加工に
よってベルト溝の形状に形成したインサート部材を鋳型
の内部に配置した状態でアルミ合金の溶湯を注入して鋳
ぐるんで構成した複合プーリーを製造する方法が提案実
施されている。また、トップリングに鋳鉄製のリングト
レーを鋳込んだアルミ合金製ピストンや、バルブステム
エンドとの接触部に鋳鉄や超硬合金を鋳込んだアルミ合
金製ロッカーアーム等の複合鋳造品が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記クランクプーリー
やピストンやロッカーアーム等は鋳造後に旋盤で表面を
切削して仕上げる方法が行なわれているが、この切削工
程においては同一の切削工具（バイト）がヤング率ある
いは硬度の低いアルミ合金の部分と、ヤング率あるいは
硬度の高い鋼板や鋳鉄、あるいは超硬合金の部分を通過
することになる。

【０００５】これらの異種金属が積層されている部分は
ヤング率が段階的に異なっており、鋳造品であるワーク
の回転速度が一定の条件の場合には、切削工具がこのワ
ークから受ける切削抵抗は、当然、ヤング率が高く、硬
度の高い部分がヤング率が低く硬度の低い部分より大き
な切削抵抗を受けることになる。従って、ヤング率ある
いは硬度の高い金属部分に比較して低い金属部分は切り
込み量を大きくすることができる。

【０００６】また、ヤング率の低い金属からなるワーク
は、ヤング率の高い金属からなるワークに比較して切り
屑が飛散することがなく、切削工具の近辺に残り易く、
その結果、切り屑が切削工具の周りにまとわりついて排
出することができなくなるようなことが発生するので、
ワークの回転速度を上げて切り屑が飛散し易いように操
作している。

【０００７】このように、ワークのヤング率が異なれば
切削条件が全く異なるために、ヤング率が異なる異種金
属が積層されて部分、特に異種金属間の境界部分の切削
条件の調節が非常に重要になる。つまり、アルミ合金と
鋼板からなる複合金属製のプーリーを切削加工する場合
を例にとると、図３に示すアルミ合金からなる本体部分
２に鋼板製の成形板３ａ，３ｂからなる溝部３を鋳ぐる
んだ複合金属製のプーリー（例えばエンジンのクランク
プーリー）を切削する場合、切削抵抗の少ないアルミ合
金である本体部分２から鋼板である成形板３ａ，３ｂ側
へと切削すると、切削条件が同一であれば、切削抵抗が
急激に増加する。このため、この抵抗力により成形板３
ａ，３ｂの先端部分３ｔを切削工具が押圧してこの先端
部分３ｔを本体部分２から剥離させて間隙ｇを形成しな
がらベルト溝部３側に変形させるという現象が発生す
る。

【０００８】そこでこのような複合金属製品の一般的な
切削加工法の公知技術の例について述べると次の通りで
ある。 Ａ．特開平５−５７５０１号公報により、チタンまたは
その合金と鋼とを組み合わせた状態で切削加工する際の
接合部分における段差の発生や形状の精度の低下を防ぐ
ために、鋼の硬度をチタンまたはチタン合金の硬度の±
２０％以内におさめ、かつ鋼の切削において構成刃先が
形成されない切削条件を選択して共削りする方法が提案
されている。

【０００９】しかし、この発明の共削り加工法は、チタ
ンまたはチタン合金と鋼との間の硬度の範囲を制限する
ものであるから、材料が限定されるという本質的な問題
がある上に、この技術的思想をアルミ合金と鋼からなる
複合金属鋳物製品のように、ヤング率あるいは硬度が全
く異なる金属からなる複合金属製品には適用できないと
言う問題がある。

【００１０】Ｂ．特開平７−３２８８０１号公報によ
り、丸棒を切削する際に切削工具のワークへの切り込み
量を変化させて、第一段階でそのワークの表面を波形に
切削し、次の段階で最小径の部分に合わせて切削工具を
突出させた状態で直線的に切削することによって、切削
屑を切断しながら効率的に切削する方法に関する発明が
提案されている。しかし、この発明の切削方法は長い丸
棒の肉を大量に切削する場合以外には適用することがで
きないものである。

【００１１】Ｃ．特開平６−６３８４６号公報により、
ワークの端面を外径部から中心に切削する際に、切削工
具の送り速度を次第に減速させるようにした旋盤の工具
送り速度制御装置に関する発明が提案されている。しか
し、この発明もヤング率の異なる材料を積層した外形部
分を切削する方法を提案するものではない。本発明は、
表面にヤング率あるいは硬度の異なる金属材料の層が積
層状態で形成されているワークの表面を切削する際に、
前記のように切削抵抗が急激に変化する現象から発生す
る問題点を解決するために検討した結果得られたもので
あって、金属の境界部分における剥離等の欠点がなく、
切削加工面を美麗にする切削方法を提供することを目的
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明における異種金属複合製品の切削方法は、切削
面にヤング率の異なる金属が積層されているワークを、
積層方向を軸として回転させながら切削工具で該ワーク
の表面を切削加工するに際して、切削工具をヤング率の
高い金属材料側から低い金属材料側に移動させながら切
削することを特徴としている。

【００１３】また、本発明は、端面にヤング率が高い金
属層が形成されているワークを切削する際に好適な方法
である。更に、前記ワークがプーリーであって、ヤング
率の低い部分がアルミ合金からなる本体で、ヤング率の
高い部分が鋼板を成形したベルト溝部で構成されている
ものを切削するのが適している。前記のようにヤング率
が高く、切削抵抗が大きい金属材料が端部に露出してい
る複合金属製品を切削する場合、端面に位置しているヤ
ング率の高い金属材料側からヤング率の低い金属材料側
へと切削を行えば、境界部分で切削抵抗の急激な変化を
受けることはなく、ヤング率の高い金属材料の層をヤン
グ率の低い金属層側から剥離させることなく、効率的に
切削して製品を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は鋳造したクランクプーリー
１の一部を切開して示す断面図であって、本体部分２は
アルミ合金で、この本体部分２の所定の位置に露出状態
のベルト溝部３は鋼板で構成されている。

【００１５】そしてこのベルト溝部３は、２枚の皿状の
成形板３ａと３ｂの内径側の延長部３ｃを部分的に溶接
して一体化した状態で鋳型内に配置し、次いでアミル合
金の溶湯を注湯して鋳ぐるんで形成したものであり、外
形部分１ａを切削して必要とする寸法を出す必要があ
る。この切削工程には図２に示すように外形部分１ａを
切削する必要があるが、本発明においては切削工具５
（バイト）を矢印のように鋼板からなる成形板３ａある
いは３ｂ側からアルミ合金からなる本体部分２の方に送
り込んでいくことを特徴としている。

【００１６】なお、ベルト溝部３を構成する一対の成形
板３ａと３ｂは、予めアルミ合金の溶湯の中に浸漬して
その表面に薄いアルミ被膜を形成するアルミナイズド処
理を行なって本体部分２のアルミ合金と化学的結合層を
形成して接合するように常法にしたがって前処理されて
いる。この実施例におけるアルミ合金（ＡＣ４Ｃ）のヤ
ング率は６８×１０³ （ＭＰａ）、硬度は約６０ＨＢで
あるのに対して鋼板（ＳＰＣＣ）のヤング率は２２０×
１０³ （ＭＰａ）、硬度は約１０５ＨＢであって、特に
ヤング率は約３倍の差を持っている。

【００１７】当然のことながら、このヤング率の差は、
同一の切削工具（バイト）で連続的に切削する場合の切
削性の差になって現れるもので、前記のように高いヤン
グ率の鋼板からなる成形板３ａ，３ｂ側は切込み量を少
なくし、また、低いヤング率のアルミ合金からなる本体
部分２側は多くの切込み量となるように操作する必要が
ある。

【００１８】この成形板３ａ，３ｂを切削するときのワ
ークの回転速度は、アルミ合金の本体部分２を切削する
場合の回転速度に比較して小さいものであるが、図３に
矢印で示したように本体部分２の外形部分１ａを切削し
た後にベルト溝部３の成形板３ａ，３ｂ側の外径部分を
切削しようとすると、先に述べたように急激な切削抵抗
の変化により、その先端部分３ｔに切削工具５の押圧力
を作用させることになり、この先端部分３ｔを本体部分
２より剥離させて間隙ｇを形成することになる。この間
隙ｇは成形板３ａ，３ｂの板厚にもよるが、目に見えな
いようなものであっても、接合面は剥離していることが
多い。

【００１９】そこで本発明においては、この図３に示す
欠点を発生しないようにするために、図２に矢印でそれ
ぞれ示すように成形板３ａ，３ｂ側から本体部分２側に
切削工具（バイト）５を移動させながら切削加工を進め
るのである。このように成形板３ａ，３ｂ側から本体部
分２側に切削加工を進めると、成形板３ａ，３ｂに対し
て本体部分２の方がヤング率が低いため、切削工具がワ
ークから受ける切削抵抗は減少して図３に示すように成
形板３ａ，３ｂを本体部分２から剥離させる力を発生し
ないのである。

【００２０】前記のように、高ヤング率の材料側から切
削を開始して低ヤング率の材料側へと切削を進めていく
ことによって、高ヤング率の材料の表面に曲げ応力を発
生させることがないために、この高ヤング率の材料が薄
い金属板であっても、これと接合している低ヤング率の
材料より剥離することがない。なお、前記切削工程にお
ける切削工具５の移動方向や切込み量は手作業でも可能
であるが、実際の切削工程においてはワークの寸法や形
状が決まっているものを所定の寸法に仕上げる場合が多
いものであるから、ワークの寸法や製品の寸法、そして
切削方向の指示に関するデータとをコンピューターに入
力しておいて切削することが好ましい。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る異種金属複合製品の切削方
法は、切削面にヤング率の異なる金属が積層されている
ワークを、積層方向を軸として回転させながら切削工具
で該ワークの表面を切削加工するに際して、切削工具を
ヤング率の高い金属材料側から低い金属材料側に移動さ
せながら切削することを特徴としている。

【００２２】従って、端面にヤング率が高い金属材料
と、ヤング率が低い金属材料とを積層した異種金属複合
製品の積層面を切削加工しても、ヤング率が高い金属材
料が隣接する材料面から剥離するようなことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】クランクプーリーの一部を切断して示す正面図
である。

【図２】本発明に係る切削方法の説明用断面図である。

【図３】従来の切削方法の欠点の説明用断面図である。

【符号の説明】

１ クランクプーリー １ａ 外形部分 ２ 本体
部分 ３ ベルト溝部 ３ａ，３ｂ 成形板 ３ｃ 延長
部 ３ｔ 先端部 ５ 切削工具（バイト）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 正巳 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内 (72)発明者 岩田 憲仁 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内 (72)発明者 中西 晋一 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内 (72)発明者 峯 憲一郎 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内 (72)発明者 西 直美 東京都千代田区外神田３丁目15番１号 リ ョービ株式会社東京本社内 (72)発明者 新田 真 東京都千代田区外神田３丁目15番１号 リ ョービ株式会社東京本社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削面にヤング率の異なる金属が積層さ
   れているワークを、積層方向を軸として回転させながら
   切削工具で該ワークの表面を切削加工するに際して、切
   削工具をヤング率の高い金属材料側から低い金属材料側
   に移動させながら切削することを特徴とする異種金属複
   合製品の切削方法。
2. 【請求項２】 端面にヤング率が高い金属層が形成され
   ているワークを切削する請求項１記載の異種金属複合製
   品の切削方法。
3. 【請求項３】 前記ワークがプーリーであって、ヤング
   率の低い部分がアルミ合金からなる本体で、ヤング率の
   高い部分が鋼板を成形したベルト溝部で構成されている
   請求項１記載の異種金属複合製品の切削方法。