WO2023021903A1 - ディンプル加工方法 - Google Patents

Abstract

ディンプル加工方法において、棒状本体（３）の径方向に突出する切れ刃（５）を１つ以上備える回転切削工具（１）を準備する。射出スリーブの内周面に対してプランジャーチップ（３０）の外周面（３３）が摺動する部材において、射出スリーブの内周面またはプランジャーチップ（３０）の外周面（３３）を加工面とする。棒状本体（３）の軸心（３ａ）を中心に回転切削工具（１）を回転させつつ回転切削工具（１）が加工面に沿って移動するように射出スリーブまたはプランジャーチップ（３０）を相対的に送る。１つの切れ刃（５）の一度の切削で加工面に１つのディンプル（３４）を形成する。

Description

ディンプル加工方法

　本開示の１つの形態は、被加工物の表面にディンプルを形成するディンプル加工方法に関する。

　ダイカストマシンは、アルミ合金、亜鉛合金、銅合金等の溶湯を金型に向けて射出するための射出機を有する。射出機は、金型と連通する射出スリーブと、射出スリーブ内に注入された溶湯を金型に向けて圧入するプランジャーチップを有する。プランジャーチップの外周面は、潤滑油が供給される環境下で射出スリーブの内周面に対して摺動する。高温の溶湯を高圧で圧入し、しかも高速で摺動するため、プランジャーチップと射出スリーブの互いに摺動する部分は潤滑不足になり易い。そのため摺動部分に摩耗、カジリ、焼付き等の損傷、あるいは溶湯の凝固等が発生する。これらの現象は、ダイカスト成型品の品質を低下させる要因になる。そのためプランジャーチップと射出スリーブの摺動性を良好に保ち、射出加工を安定させるための技術が従来考え出されている。

　特許第６４５３４２７号公報には、射出スリーブの内周面に多数の微小な凹みであるディンプルを形成する技術が記載されている。特許第４６５５１６９号公報，特許第４７７５５２１号公報には、鋳造用金型のキャビティ面にディンプルを形成する技術が記載されている。特開２００９－１９５９３５号公報には、射出スリーブの内周面に多数の微小な表面開孔を具備するセラミックスを設ける技術が記載されている。

　潤滑油が供給される被加工物の摺動面にディンプルを形成することで、ディンプル内に潤滑油が充填される。ディンプルの近傍領域が相手材と接触する際、圧力によりディンプルから潤滑油が排出される（スクイーズ効果）。これにより相手材と被加工物の間に潤滑膜が形成されて、相手材が被加工物に対して接触しづらくなる。かくして被加工物に接触する相手材と被加工物の間に生じる摩擦抵抗を小さくすることができる。また突発的に被加工物と相手材が接触して摩擦する際、摩耗粉が発生して被加工物と相手材との間に挟まり、摩擦抵抗を大きくする場合がある。この摩耗粉をディンプル内に収容させることで、摩擦抵抗の増加を抑制できる。

　例えばプランジャーチップは、水平に延出する射出スリーブ内を重力の影響下で摺動する。そのため上側の摺動面と下側の摺動面で摺動条件に違いがある。したがって摺動条件の違いに基づいて、摺動面の領域毎に最適なディンプルの深さ、形状、面積率等を設定することが望ましい。従来、射出スリーブや鋳造用金型にディンプルを加工する方法として、例えばショットブラスト、ショットピーニング、放電加工、レーザ加工、腐食加工等が考え出されている。これらの加工方法では、摺動面の領域毎にディンプルの深さ、形状、面積率等が最適になるようにコントロールすることが難しい。また、例えば放電加工、レーザ加工の場合、エッジの進入角度が比較的大きいディンプルが形成される。そのため潤滑油がディンプル内に留まり易く圧力によって好適に排出することが難しい。

　上述のように、従来考えられているディンプル加工方法では、ダイカストマシンのプランジャーチップと射出スリーブの摺動性の低下を解消するには至らず、種々改良の余地があった。したがってダイカスト成型品の品質を維持するためにプランジャーチップと射出スリーブの摺動性を良好に保つ技術が望まれている。

　本開示の一つの特徴は、ダイカストマシンの射出スリーブまたはプランジャーチップにディンプルを形成するディンプル加工方法に関する。棒状本体の径方向に突出する切れ刃を１つ以上備える回転切削工具を準備する。射出スリーブの内周面に対してプランジャーチップの外周面が摺動する部材において、射出スリーブの内周面またはプランジャーチップの外周面を加工面とする。棒状本体の軸心を中心に回転切削工具を回転させつつ回転切削工具が加工面に沿って移動するように射出スリーブまたはプランジャーチップを相対的に送る。１つの切れ刃の一度の切削で加工面に１つのディンプルを形成する。回転切削工具が軸心中心に１回転するときに切れ刃の数だけディンプルを形成する。

　したがって加工面の摺動条件に基づいて最適な深さ、形状、面積率等のディンプルを形成できる。そのため加工面に供給される潤滑油をディンプルに好適に充填でき、かつ加工面が摺動する際の圧力によってディンプルから潤滑油を好適に排出できる。これによりプランジャーチップの外周面と射出スリーブの内周面において損傷や溶湯の溶着を抑制し、摺動性を良好に維持できる。しかも１つの切れ刃の一度の切削で１つのディンプルを形成することで、１つのディンプルの形成時間を短くできる。そのため射出スリーブまたはプランジャーチップにディンプルを形成する加工コストを抑えることができる。

　本開示の他の特徴によると、ディンプルを加工面に５％～５０％の面積率で形成する。したがってディンプルの面積率を５％以上にすることで、摺動性を維持するために十分な量の潤滑油をディンプル内に保持できる。ディンプルの面積率を５０％以上にすると、摺動面が受ける圧力が過剰に大きくなり、同部分の摩耗が進行するが、ディンプルの面積率を５０％以下にすることで摺動面の摩耗の進行を抑制できる。

　本開示の他の特徴によると、ディンプルの深さまたは面積率を円筒状の加工面の周方向または軸方向において変更する。したがって加工面の摺動条件に基づいて、形成されるディンプルの深さと面積率を加工面の領域毎に変更できる。例えばプランジャーチップの外周面は、射出スリーブの内周面に対して摺動する際、軸方向前部で面圧が大きくなり損傷し易い。プランジャーチップの外周面の軸方向前部に形成されるディンプルを、他の領域よりも深さまたは面積率を大きくすることで、射出スリーブの内周面に対する外周面の摺動性を良好にできる。

　本開示の他の特徴によると、ディンプルの形状を円形、楕円形、紡錘形、半円形とし、複数のディンプルを離間または連通させて形成する。複数のディンプルを加工面の摺動方向に対して所定の角度の方向に並ぶように配置する。したがってディンプルの長手方向、複数のディンプルが連通している場合の連通方向、あるいは複数のディンプルの配列方向に沿って潤滑油を送ることができる。そのため加工面の摺動に合わせて各ディンプルに潤滑油を順次供給できる。これにより加工面の潤滑切れを抑制でき、加工面における損傷または溶湯の溶着を抑制できる。

ディンプル加工機の概略正面図である。 回転切削工具がプランジャーチップの外周面を切削する状態を示す概略正面図である。 プランジャーチップの外周面を切削する回転切削工具を軸方向から見た下面図である。 プランジャーチップの外周面を切削する回転切削工具の側面図である。 ダイカストマシンの概略側面図である。 プランジャーチップの斜視図である。 プランジャーチップの外周面の拡大図である。 プランジャーチップを先端から見た概略正面図である。 プランジャーチップの外周面をＱ方向から見た概略斜視図である。 プランジャーチップの外周面をＰ方向から見た概略斜視図である。 回転切削工具が射出スリーブの内周面を切削する状態を示す一部断面を含む概略正面図である。 射出スリーブの内周面の拡大図である。

　本開示の１つの実施形態を図１～１２に基づいて説明する。図１に示すディンプル加工機１０は、円柱状のプランジャーチップ３０の外周面３３を加工面として、複数のディンプル３４を加工面に形成する。ディンプル加工機１０は、回転切削工具１が装着される加工装置１１と、プランジャーチップ３０が保持されるワーク保持装置１５を有する。加工装置１１が上方に配置され、ワーク保持装置１５が加工装置１１の下方に配置される。

　図１に示すように加工装置１１は、Ｘ軸方向に延出するＸ軸ガイド１１ａと、Ｘ軸ガイド１１ａに沿って移動可能なＸ方向移動部材１１ｂを有する。加工装置１１は、Ｘ方向移動部材１１ｂに対してＹ軸方向（図１の紙面厚み方向）に移動するＹ方向移動部材１１ｃと、Ｙ方向移動部材１１ｃに対してＺ軸方向に移動するＺ方向移動部材１１ｄを有する。Ｘ方向移動部材１１ｂ、Ｙ方向移動部材１１ｃ、Ｚ方向移動部材１１ｄは、例えば送りねじ機構、ラックピニオン機構、サーボモータを利用して移動する。加工装置１１は、Ｚ方向移動部材１１ｄの先端に概ね上下方向に延出するスピンドル１２を有する。スピンドル１２の先端に回転切削工具１が装着される。スピンドル１２がモータを利用して回転することで、回転切削工具１が軸心３ａを中心に回転する。

　図１に示すようにワーク保持装置１５は、基台１６の上面に設けられかつ基台１６に対して回転または移動可能なテーブル１７を有する。プランジャーチップ３０は、テーブル１７の上面に装着されたワーク保持部１７ａに保持される。テーブル１７は、ワーク保持部１７ａでプランジャーチップ３０を保持した状態でプランジャーチップ３０とともに移動または回転する。例えばプランジャーチップ３０の中心をテーブル１７の回転中心であるワーク回転軸１５ａに合わせ、モータを利用してテーブル１７を回転させる。テーブル１７は、例えば送りねじ機構、ラックピニオン機構、モータ等を利用してスピンドル１２に対して上下左右前後方向に移動可能である。スピンドル１２とテーブル１７の回転速度、移動方向、移動速度は、ディンプル加工機１０に設けられた制御装置によって制御される。

　図２に示すように回転切削工具１は、丸棒状のシャンク２と、シャンク２の先端に設けられた棒状本体３を有する。棒状本体３とシャンク２は、棒状本体３に向けて径が小さくなるテーパ状の連結部２ａで連結される。シャンク２は、スピンドル１２（図１参照）に装着される。棒状本体３は、径が一定の丸棒状あるいは円柱状である。棒状本体３とシャンク２は、例えば超硬合金で構成される。あるいは棒状本体３は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）や物理蒸着法（ＰＶＤ）等でＴｉＮ等のコーティング層が施された超硬合金で構成される。回転切削工具１が回転する中心である軸心３ａは、棒状本体３の中心を通って長手方向に延出する。棒状本体３の外周部には、軸心３ａの延出方向に沿って先端３ｂまで直線的に延びる溝８が設けられる。

　図２～４に示すように棒状本体３の外周部には、棒状本体３の先端３ｂから軸方向に並んだ複数の刃部４が設けられる。複数の刃部４は、溝８の一端縁に沿って設けられる。複数の刃部４は、棒状本体３の軸方向に所定のピッチ、例えば等間隔で配置される。刃部４は、棒状本体３と同じ材料で一体に構成される。あるいは刃部４は、超硬合金製の棒状本体３に接合された立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）で構成される。刃部４は、棒状本体３の径方向外方に突出する。刃部４は、棒状本体３の径方向外方に向く逃げ面６と、回転切削工具１の回転方向前方に向くすくい面７を有する。逃げ面６とすくい面７の交差する部分に切れ刃５が形成される。図４に示すように回転切削工具１の回転方向前方から見て、１つの切れ刃５の稜線は円弧状である。

　図３，４に示すように回転切削工具１は、軸心３ａが外周面３３（加工面）に対して平行にまたは所定の角度になるようにセットされる。また、回転切削工具１は、外周面３３に対して切れ刃５の切込み深さが所定の深さ３４ａになるようにセットされる。回転切削工具１が軸心３ａを中心に回転する際、切れ刃５が所定の回転角度領域において外周面３３を切削し、他の回転角度領域において切れ刃５が外周面３３から離れる。このように切れ刃５が外周面３３を断続的に切削する。回転切削工具１が１回転する毎に、１つの切れ刃５が外周面３３を一度切削して１つのディンプル３４を形成する。外周面３３には、深さ３４ａ、周方向幅３４ｂ、軸方向幅３４ｃの楕円形または円形のディンプル３４が形成される。

　図３，４に示すディンプル３４の深さ３４ａは、例えば０．００１～０．１ｍｍである。ディンプル３４のエッジの進入角度は、例えば１°以上、２°以上、５°以上である。そしてディンプル３４のエッジの進入角度は、例えば１０°以下、１５°以下、２０°以下である。外周面３３に対して切れ刃５が切込む深さ３４ａを変更することで、周方向幅３４ｂ、軸方向幅３４ｃを変更可能である。各ディンプル３４は、５～５０％の面積率で形成される。

　図１に示すように回転切削工具１の回転と連動させてテーブル１７を所定の回転速度でワーク回転軸１５ａを中心に回転させる。これにより外周面３３には、テーブル１７の回転方向に所定のスペース（間隔）を有して離間した複数のディンプル３４が形成される。テーブル１７の回転速度を小さくすることで、複数のディンプル３４をテーブル１７の回転方向に沿って連通させて形成できる。

　図７に示すようにプランジャーチップ３０の外周面３３には、複数のディンプル３４が線Ｊ１および線Ｊ２に沿って格子状に配列される。線Ｊ１は、プランジャーチップ３０の周方向に沿って延び、プランジャーチップ３０の軸方向に対して直交する。線Ｊ２は、プランジャーチップ３０の軸方向に対する傾斜が０°で、軸方向と略平行である。複数のディンプル３４は、プランジャーチップ３０の周方向および軸方向に所定の間隔、例えば等間隔で形成される。ディンプル３４の深さ３４ａ（図３，４参照）と面積率は、プランジャーチップ３０の周方向位置または軸方向位置によって変更可能である。例えば先端面３１に近い位置では深さ３４ａを大きくし、先端面３１から遠ざかるにしたがって深さ３４ａを小さくすることができる。これに代えて、あるいは加えて、例えば先端面３１に近い位置では面積率を大きくし、先端面３１から遠ざかるにしたがって面積率を小さくすることができる。

　次に本開示に係るプランジャーチップ３０と射出スリーブ４０を具備するダイカストマシン２０について説明する。図５に示すようにダイカストマシン２０は、固定盤２１に連結された固定型２３と、固定盤２１に対して移動可能な可動盤２２に連結された可動型２４を有する。固定型２３と可動型２４が協働してダイカスト成型品の型を形成する。固定盤２１には、固定盤２１を貫通して固定型２３と連通する略円筒状の射出スリーブ４０が連結される。射出スリーブ４０は、固定盤２１に対して固定型２３の反対側（図５において固定盤２１の右側）の上部で開口する注湯口４０ｂを有する。アルミ合金、亜鉛合金、銅合金等の溶湯２８は、注湯口４０ｂから射出スリーブ４０内に注入される。射出スリーブ４０の内側には、注湯口４０ｂから固定型２３と可動型２４が形成する型に向けて溶湯２８を送る湯道４０ｃが形成される。

　図５に示すようにプランジャーチップ３０は、射出スリーブ４０内を摺動する。プランジャーチップ３０と射出スリーブ４０は、例えば鉄鋼材料で構成される。プランジャーチップ３０の外周面３３は、射出スリーブ４０の内周面４１の内径よりもわずかに小さい外径で形成される。内周面４１と外周面３３の間のクリアランスは、例えば０．０５ｍｍである。射出スリーブ４０は、注湯口４０ｂよりも先端側にプランジャー開口４０ａを有する。プランジャー開口４０ａは、射出スリーブ４０の内周面４１と略同じ内径であり内周面４１と連通する。プランジャーチップ３０は、先端面３１を湯道４０ｃ側に向けてプランジャー開口４０ａから射出スリーブ４０内に挿入される。プランジャーチップ３０が射出スリーブ４０の内周面４１に対して摺動することで、潤滑油が外周面３３に形成されたディンプル３４内に供給される。潤滑油は、先端面３１側（前側）のディンプル３４から後方のディンプル３４へとプランジャーチップ３０の摺動方向に沿って順次供給される。

　図５に示すようにダイカストマシン２０は、プランジャーチップ３０を射出スリーブ４０内で移動させる射出機２５を有する。射出機２５は、先端にプランジャーチップ３０が装着されたプランジャーロッド２５ａと、プランジャーロッド２５ａを射出スリーブ４０に向けて押圧する射出シリンダ２５ｃを有する。プランジャーチップ３０の後端のねじ孔３２（図６参照）に、プランジャーロッド２５ａの先端に連結されたチップジョイント２５ｂがねじ締結される。プランジャーロッド２５ａは、射出スリーブ４０の延出方向に沿って延出する。射出シリンダ２５ｃは、アキュムレータの圧力を駆動源にしてプランジャーロッド２５ａをその延出方向に押圧する。これによりプランジャーチップ３０は、射出スリーブ４０の延出方向に沿って湯道４０ｃに向けて押出される。

　図５に示すようにダイカストマシン２０は、可動盤２２を固定盤２１に対して接近または離間する方向に移動させる型締機２７を有する。可動盤２２を固定盤２１に接近させることで、可動型２４が固定型２３と密着する。可動盤２２を固定盤２１から離間させることで、可動型２４と固定型２３の間で成型されたダイカスト成型品を取出すことができる。ダイカストマシン２０は、ダイカスト成型品を可動型２４から離型するための複数の押出ピン２６ｂを有する。複数の押出ピン２６ｂは、可動型２４の内側に向けて進入可能である。複数の押出ピン２６ｂは、押出機２６によって可動型２４に向けて押圧される押出盤２６ａに連結される。可動型２４と固定型２３を離間させる際、押出盤２６ａが可動型２４に接近して複数の押出ピン２６ｂが可動型２４内に打込まれる。複数の押出ピン２６ｂに押出されてダイカスト成型品が可動型２４から離型する。

　図２に示すディンプル３４が形成されたプランジャーチップ３０と、ディンプルを有さない従来のプランジャーチップについて、３５０００回のショット数でダイカスト成型した後の表面状態を比較した。プランジャーチップ３０には、周方向および軸方向に等間隔で配置され、かつ深さ３４ａ（図３，４参照）と面積率が一定である複数のディンプル３４を形成した。射出スリーブ４０の内周面４１にはディンプルを形成しなかった。

　図８に示すようにプランジャーチップ３０の外周面３３には、使用時の上端に相当するＰ方向面３３ｂにおいて溶湯の溶着が観察された。外周面３３の下端に相当するＱ方向面３３ａにおいて損傷が観察された。使用時の左右端に相当するＲＳ方向面３３ｃには、損傷または溶着がほとんど観察されなかった。以下、Ｑ方向面３３ａ（下面）と、Ｑ方向面３３ａと反対側のＰ方向面３３ｂ（上面）について説明する。

　図９に示すようにＱ方向面３３ａ（下面）には、プランジャーチップ３０の摺動方向に延出する細かい筋状の摩耗痕が観察された。また、先端面３１側のＱ方向面３３ａの端部に欠けが観察された。Ｑ方向面３３ａの損傷は、先端面３１に近い領域で観察され、先端面３１から離れるほど損傷の程度が小さかった。ディンプルを有さないプランジャーチップを同条件で使用した場合、プランジャーチップ３０の場合よりも広い図中の破線で示す領域に亘って摩耗痕が観察された。また、ディンプルを有さない従来のプランジャーチップの場合、先端面側のＱ方向面の端部においてプランジャーチップ３０よりも大きい欠けが観察された。

　図１０に示すように先端面３１側のＰ方向面３３ｂ（上面）の端部において、溶湯の溶着が観察された。Ｐ方向面３３ｂの溶着は、Ｐ方向面３３ｂの前部でのみ観察され、Ｐ方向面３３ｂの中央部、後部では観察されなかった。また、Ｐ方向面３３ｂには、摩耗痕や欠け等の損傷はほとんど観察されなかった。ディンプルを有さないプランジャーチップを同条件で使用した場合、プランジャーチップ３０の場合よりも広い図中の破線で示す領域に亘って、厚みの大きい溶着が観察された。

　図５に示すようにプランジャーチップ３０は、略水平に延出するプランジャーロッド２５ａの先端で支持されて、略水平に延出する射出スリーブ４０の内周面４１に対して摺動する。そしてプランジャーチップ３０の外周面３３と射出スリーブ４０の内周面４１の間にはクリアランスが設けられる。そのためプランジャーチップ３０の重量によってプランジャーチップ３０が上下方向に振動する。そのため先端面３１に近い領域において、外周面３３の上下部と内周面４１との間のクリアランスが、元々の大きさよりも小さくまたは大きくなる。これにより外周面３３は、Ｑ方向面３３ａ（下面）において射出スリーブ４０の内周面４１に対する面圧が大きくなって摩耗や欠け等の損傷が発生し易くなる。Ｐ方向面３３ｂ（上面）の先端面３１に近い領域において、射出スリーブ４０の内周面４１に対する面圧が小さくなり、逆流した溶湯が溶着し易くなる。

　上記の比較によって、図２に示す本開示の１つの形態の方法によりディンプル３４が形成されたプランジャーチップ３０の方が、ディンプルを有さないプランジャーチップよりも外周面の損傷または溶着が小さくなることが分かった。そのため外周面３３に形成されたディンプル３４には、射出スリーブ４０の内周面４１（図５参照）に対する外周面３３の摺動性を維持する効果があることが確認できる。

　さらに、図９，１０に示すように先端面３１に近い外周面３３で損傷または溶着が大きく、先端面３１から離れた外周面３３で損傷または溶着が小さいまたは発生しないことが分かった。そのため、例えば先端面３１に近い外周面３３ではディンプル３４の深さ３４ａ（図３，４参照）または面積率を最適化することで、先端面３１に近い外周面３３で発生する損傷または溶着を抑制できる。すなわち外周面３３には、先端面３１に近いほど深さ３４ａの深いディンプル３４を形成することができる。これに代えてまたは加えて、外周面３３には、先端面３１に近いほどディンプル３４の面積率を大きくするようにディンプル３４を形成することができる。

　さらに、図９，１０に示すように外周面３３の上下部で損傷または溶着が大きく、外周面３３の左右部で損傷または溶着が小さいことが分かった。そのため、例えば外周面３３の上下部ではディンプル３４の深さ３４ａ（図３，４参照）または面積率を大きくし、外周面３３の左右部ではディンプル３４の深さ３４ａまたは面積率を小さくすることもできる。これにより外周面３３の上下部で発生する損傷または溶着を抑制できる。また、外周面３３の左右部にディンプル３４を形成する作業時間を短縮して、ディンプル３４の形成コストを抑えることができる。

　次に、図１１に示すように回転切削工具１を用いて略円筒状の射出スリーブ４０の内周面４１に複数のディンプル４２を形成する例を説明する。回転切削工具１は、軸心３ａの延出方向が内周面４１に対して平行にまたは所定の角度になるようにセットされる。また、回転切削工具１は、内周面４１に対して切れ刃５の切込み深さが所定の深さになるようにセットされる。回転切削工具１が軸心３ａを中心に回転する際、切れ刃５が所定の回転角度領域において内周面４１を切削し、他の回転角度領域において切れ刃５が内周面４１から離れる。回転切削工具１が１回転する毎に、１つの切れ刃５が内周面４１を一度切削して１つのディンプル４２を形成する。内周面４１には楕円形または円形のディンプル４２が形成される。

　図１１に示すディンプル４２の深さは、例えば０．００１～０．１ｍｍである。ディンプル４２のエッジの進入角度は、例えば１°以上、２°以上、５°以上である。そしてディンプル３４のエッジの進入角度は、例えば１０°以下、１５°以下、２０°以下である。内周面４１に対する切れ刃５の切込み深さを変更することで、ディンプル４２の周方向幅と軸方向幅を変更可能である。各ディンプル４２は、例えば５～５０％の面積率で形成される。

　図１１に示すように射出スリーブ４０の軸中心をワーク回転軸１５ａに合わせる。回転切削工具１の回転と連動させて射出スリーブ４０を所定の回転速度でワーク回転軸１５ａを中心に回転させる。これにより内周面４１には、射出スリーブ４０の周方向に所定の間隔を有して離間した複数のディンプル４２が形成される。射出スリーブ４０の回転速度を小さくすることで、複数のディンプル４２を射出スリーブ４０の周方向に連通させて形成できる。

　図１２に示すように射出スリーブ４０の内周面４１には、周方向幅４２ａ、軸方向幅４２ｂの楕円形または円形のディンプル４２が形成される。複数のディンプル４２は、線Ｊ３および線Ｊ４に沿って格子状に配列される。線Ｊ３は、射出スリーブ４０の周方向に沿って延び、射出スリーブ４０の軸方向に対して直交する。線Ｊ４は、射出スリーブ４０の軸方向に対する傾斜が０°であり、軸方向に略平行である。複数のディンプル４２は、射出スリーブ４０の周方向および軸方向に所定の間隔、例えば等間隔で形成される。ディンプル４２の深さと面積率は、射出スリーブ４０の周方向位置または軸方向位置によって変更可能である。例えば上部内周面４１ａと下部内周面４１ｂでは、ディンプルの深さまたは面積率を内周面４１の左右部よりも大きくする。例えばプランジャーチップ３０の摺動速度に合わせて、内周面４１に形成されるディンプル４２の深さまたは面積率を最適化する。例えば射出スリーブ４０の内周面４１には、プランジャー開口４０ａに近いほどディンプル４２の深さの浅いディンプル４２を形成することができる。これに代えて、または加えて内周面４１には、プランジャー開口４０ａに近いほどディンプル４２の面積率が小さくなるようにディンプル４２を形成することができる。

　上述するようにディンプル加工方法は、図２に示すように棒状本体３の径方向に突出する切れ刃５を１つ以上備える回転切削工具１を準備する。図５に示すように射出スリーブ４０の内周面４１に対してプランジャーチップ３０の外周面３３が摺動する部材において、射出スリーブ４０の内周面４１またはプランジャーチップ３０の外周面３３を加工面とする。図２，１１に示すように棒状本体３の軸心３ａを中心に回転切削工具１を回転させつつ回転切削工具１が加工面に沿って移動するように射出スリーブ４０またはプランジャーチップ３０を相対的に送る。１つの切れ刃５の一度の切削で加工面に１つのディンプル４２またはディンプル３４を形成する。回転切削工具１が軸心３ａを中心に１回転するときに切れ刃５の数だけディンプル４２またはディンプル３４を形成する。

　したがって加工面の摺動条件に基づいて最適な深さ、形状、面積率等のディンプル３４，４２を形成できる。そのため加工面に供給される潤滑油をディンプル３４，４２に好適充填でき、かつ加工面が摺動する際の圧力によってディンプル３４，４２から潤滑油を好適に排出できる。これによりプランジャーチップ３０の外周面３３と射出スリーブ４０の内周面４１において損傷または溶湯の溶着を抑制し、摺動性を良好に維持できる。しかも１つの切れ刃５の一度の切削で１つのディンプル３４，４２を形成することで、１つのディンプル３４，４２の形成時間を短くできる。そのため射出スリーブ４０またはプランジャーチップ３０にディンプル３４，４２を形成する加工コストを抑えることができる。

　図２，１１に示すようにディンプル３４，４２を加工面に５％～５０％の面積率で形成する。したがってディンプル３４，４２の面積率を５％以上にすることで、摺動性を維持するために十分な量の潤滑油をディンプル３４，４２内に保持できる。ディンプル３４，４２の面積率を５０％以下にすることで、射出スリーブ４０とプランジャーチップ３０の摺動面の摩耗の進行を抑制できる。

　図２，１１を参照するようにディンプル３４，４２の深さまたは面積率を円筒状の加工面の周方向または軸方向において変更する。したがって加工面の摺動条件に基づいて、形成されるディンプル３４，４２の深さと面積率を加工面の領域毎に変更できる。

　図２，１１を参照するようにディンプル３４，４２の形状を円形、楕円形、紡錘形、半円形とし、複数のディンプル３４，４２を離間または連通させて形成する。複数のディンプル３４，４２を加工面の摺動方向に対して所定の角度の方向に並ぶように配置する。したがってディンプル３４，４２の長手方向、複数のディンプル３４，４２が連通している場合の連通方向、あるいは複数のディンプル３４，４２の配列方向に沿って潤滑油を送ることができる。そのため加工面の摺動に合わせて各ディンプル３４，４２に潤滑油を順次供給できる。これにより加工面の潤滑切れを抑制でき、加工面における損傷または溶湯の溶着を抑制できる。

　以上説明した実施形態には様々な変更を加えることができる。複数の切れ刃５を有する回転切削工具１を例示した。これに代えて１つの切れ刃５を有する構成としても良い。図２に示す切れ刃５は、棒状本体３の周方向に１つ形成されている。これに代えて、棒状本体３の周方向に複数個の切れ刃５を有する構成としても良い。複数の切れ刃５は、棒状本体３の軸方向または周方向に等間隔で並んでいても良く、不等間隔で並んでいても良い。軸方向に径が変わらず一定である棒状本体３を例示した。これに代えて例えば先端３ｂに向けて径が細くなる円錐状の棒状本体３を用いても良い。これらの回転切削工具を使用し、ヘリカル状にディンプルを形成しても良い。

　棒状本体３の軸心３ａの延出方向に沿って直線的に延びる溝８が設けられ、溝８の一端縁に沿って、すなわち軸心３ａの延出方向に沿って複数の切れ刃５が並ぶ回転切削工具１を例示した。これに代えて、例えば溝８を棒状本体３の外周部にヘリカル状に形成し、複数の切れ刃５を溝８の一端縁に沿ってヘリカル状に配置する構成としても良い。切れ刃５がヘリカル状に配置された回転切削工具１を回転させて加工面を切削することで、線Ｊ２（図７参照）が射出スリーブ４０またはプランジャーチップ３０の軸方向に対して９０°よりも小さい角度で傾斜する。これにより射出スリーブ４０とプランジャーチップ３０が摺動する方向に対して傾斜する方向に平行な並びで構成される千鳥格子状にディンプル３４，４２を配列できる。これに代えて、１つの切れ刃で千鳥格子状にディンプルを形成しても良い。

　図４を参照するように回転切削工具１の回転方向前方から見た稜線が円弧状である切れ刃５を例示した。これに代えて、例えば回転切削工具１の回転方向前方から見た稜線が棒状本体３の径方向に突出する三角形状の切れ刃を用いても良い。この切れ刃によって加工面にいわゆる紡錘状のディンプルを形成できる。紡錘状のディンプルは、２つの点を結ぶ直線の両側において２つの点を弧状に結んだ周縁部を有する。あるいは棒状本体３の先端３ｂにおいて軸心３ａから外れた場所に位置し、かつ軸心３ａ方向に突出する切れ刃（外周刃と底刃）を用いても良い。この切れ刃によって加工面にいわゆる三日月状のディンプルを形成できる。三日月状のディンプルは、２つの点を結ぶ直線の片側または２つの点を結ぶ直線上において２つの点を弧状または直線状に結んだ周縁部を有する。

　ディンプルを形成するもしくは形成しない加工面は、例示したものに限定されない。例えば射出スリーブ４０とプランジャーチップ３０の両方にディンプルを形成しても良く、どちらか一方のみにディンプルを形成しても良い。射出スリーブ４０に形成されるディンプル４２とプランジャーチップ３０に形成されるディンプル３４は、形状、深さ、面積率、軸方向に対する配列方向等が同じであっても良く、いずれかまたは全てが異なっていても良い。射出スリーブ４０の内周面４１において、例えばプランジャー開口４０ａに近い入口側と固定型２３に近い出口側で、形成されるディンプル４２の形状や軸方向に対する配列パターン等を変えても良い。

　ディンプル３４の深さ３４ａまたは面積率を大きくした外周面３３の領域と、プランジャーロッド２５ａの先端に装着した際のプランジャーチップ３０の上下位置とを一致させるため、ねじ締結に代わるプランジャーチップ３０の装着構造を用いても良い。例えばプランジャーチップ３０を軸回りに回転させずプランジャーロッド２５ａの軸方向にスライドさせて装着する構造としても良い。

　ディンプルのパターンについては、例えば以下の様に計算して設定する。棒状本体３の径方向において軸心３ａから切れ刃５までの最大距離である切削工具半径をＲ１［ｍｍ］、切れ刃５の稜線の輪郭形状の半径をＲ２［ｍｍ］とする。切込み深さ（ディンプル深さ）をｈ［ｍｍ］、回転切削工具１の回転方向のディンプル径をｄ１［ｍｍ］、軸方向のディンプル径をｄ２［ｍｍ］とする。加工面上のディンプル面積をＳ［ｍｍ²］、ディンプル面積率をＡｒ［％］、ｄ１方向、ｄ２方向それぞれの中心間距離をｐ１［ｍｍ］、ｐ２［ｍｍ］とする。工具回転数をＮ［ｒｐｍ］、角速度をω［ｒａｄ／ｓ］、被削材表面と切削工具の相対移動速度をＦ［ｍｍ／ｓ］とする。１つのディンプルを形成するときにおいて、回転切削工具１の回転角をθ［ｒａｄ］、回転切削工具１の相対移動距離をδ［ｍｍ］とする。各パラメータに対して以下の（式１）～（式７）の関係が成り立つ。
（式１）θ＝２・ｃоｓ^-1｛（Ｒ１－ｈ）／Ｒ１｝
（式２）ω＝π・Ｎ／３０
（式３）δ＝Ｆ・θ／ω
（式４）Ｆ＝Ｎ・ｐ１
（式５）ｄ１＝２・√｛Ｒ１²－（Ｒ１－ｈ）²｝＋δ
（式６）ｄ２＝２・√｛Ｒ２²－（Ｒ２－ｈ）²｝
（式７）Ａｒ／１００＝Ｓ／（ｐ１・ｐ２）

　これらの関係を用いれば、切削工具形状と切削条件から形成されるディンプル径や中心間距離、面積率を計算可能である。さらにディンプル形状や中心間距離、面積率から切削工具形状や切削条件を決定することができる。なお、楕円形などの場合ｄ１≠ｄ２となるが、この時、ｐ１もしくはｐ２を任意に決めても良いし、ｐ１、ｐ２とディンプル形状の間に一定の関係を持たせても良い。例えばアスペクト比Ａｓ=ｄ１／ｄ２としてＡｓの関数であるα（Ａｓ）を導入し、以下の（式８）、（式９）の関係を成り立たせても良い。
（式８）ｐ１＝√｛α・Ｓ／（Ａｒ／１００）｝
（式９）ｐ２＝ｐ１／α

Claims (4)

1. 　ダイカストマシンの射出スリーブまたはプランジャーチップにディンプルを形成するディンプル加工方法であって、
   　棒状本体の径方向に突出する切れ刃を１つ以上備える回転切削工具を準備し、
   　前記射出スリーブの内周面に対して前記プランジャーチップの外周面が摺動する部材において、前記射出スリーブの前記内周面または前記プランジャーチップの前記外周面を加工面とし、
   　前記棒状本体の軸心を中心に前記回転切削工具を回転させつつ前記回転切削工具が前記加工面に沿って移動するように前記射出スリーブまたは前記プランジャーチップを相対的に送り、
   　１つの前記切れ刃の一度の切削で前記加工面に１つのディンプルを形成するディンプル加工方法。
2. 　請求項１に記載のディンプル加工方法であって、
   　前記ディンプルを前記加工面に５％～５０％の面積率で形成するディンプル加工方法。
3. 　請求項１または２に記載のディンプル加工方法であって、
   　前記ディンプルの深さまたは面積率を円筒状の前記加工面の周方向または軸方向において変更したディンプル加工方法。
4. 　請求項１～３のいずれか１つに記載のディンプル加工方法であって、
   　前記ディンプルの形状を円形、楕円形、紡錘形、半円形とし、複数の前記ディンプルを離間または連通させて形成し、前記複数のディンプルを前記加工面の摺動方向に対して所定の角度の方向に並ぶように配置するディンプル加工方法。

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