(57)【要約】【課題】鋳物表面の鋳巣を補修する工具であって、工具表面に凝集する余肉の除去が可能な表面加工工具を提供する。【解決手段】本発明の表面加工工具は、円筒部をもつ鋳物Ｃの内周面ＣＳを加工する表面加工工具１であって、回転軸Ｘを中心に回転するとともに軸方向に送られる本体部２と、本体部２から突出し、内周面ＣＳに対して傾斜するとともに回転方向前方に面するしごき面３２ａと、しごき面３２ａの先端部に位置し内周面ＣＳを押圧する押圧端部３ｐと、をもつ押圧突起３と、押圧突起３よりも送り方向後方で本体部２から突出し、しごき面３２ａよりも大きく傾斜する切削面４２ａと、切削面４２ａの先端部に位置し押圧突起３が通過後の内周面ＣＳに当接する当接端部４ｐと、をもつ当接突起４と、を備える。回転する本体部２を円筒部内で軸方向に送ることで、押圧突起３のしごき面３２ａ側に集まる余肉Ｍが、当接突起４により切削される。【選択図】図４
2010005752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部をもつ鋳物の内周面を加工する表面加工工具であって、
回転軸を中心に回転するとともに軸方向に送られる本体部と、
前記本体部から突出し、前記内周面に対して傾斜するとともに回転方向前方に面するしごき面と、該しごき面の先端部に位置し前記内周面を押圧する押圧端部と、をもつ押圧突起と、
前記押圧突起よりも送り方向後方で前記本体部から突出し、前記内周面に対して前記しごき面よりも大きく傾斜するとともに回転方向前方に面する切削面と、該切削面の先端部に位置し前記押圧突起が通過後の前記内周面に当接する当接端部と、をもつ当接突起と、
を備え、回転する前記本体部を前記円筒部内で軸方向に送ることで、前記押圧突起の前記しごき面側に集まる余肉を前記当接突起により切削して除去することを特徴とする表面加工工具。
【請求項２】
前記押圧突起および前記当接突起は、前記軸方向に互いに隣接するとともに、前記押圧端部の先端と前記当接端部の先端とが軸方向の同一直線上に配設される請求項１記載の表面加工工具。
【請求項３】
前記押圧突起および前記当接突起は、前記軸方向に互いに隣接するとともに、前記当接端部が前記押圧端部よりも回転方向後方に位置するように配設される請求項１記載の表面加工工具。
【請求項４】
前記押圧突起は、さらに、前記しごき面の後端部で該しごき面と隣接し、前記内周面に対して該しごき面よりも大きく傾斜する逃げ面をもつ請求項１記載の表面加工工具。
【請求項５】
前記押圧突起および／または前記当接突起は、表面の少なくとも一部に表面処理が施されている請求項１記載の表面加工工具。
【請求項６】
前記しごき面は、前記押圧端部と前記内周面との当接位置における前記内周面の接線に対して５°〜４５°傾斜する請求項１記載の表面加工工具。
【請求項７】
前記切削面は、前記当接端部と前記内周面との当接位置における前記内周面の接線に対して６０°〜１２０°傾斜する請求項１記載の表面加工工具。
【請求項８】
円筒状の鋳物の内周面を加工する表面加工装置であって、
請求項１に記載の表面加工工具と、回転軸を中心に該表面加工工具を回転する回転手段と、該表面加工工具を軸方向に送る送り手段と、を備えることを特徴とする表面加工装置。
【請求項９】
さらに、前記表面加工工具の表面と前記内周面との当接面間に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備える請求項８記載の表面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト等により得られた円筒部を有する鋳物の内周面の加工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造製品のひとつとして自動車エンジンのシリンダブロックがある。シリンダブロックは、ピストンを収容する複数個の円筒部（シリンダボア）を備える。シリンダブロックは、軽量で安価なアルミニウム合金からなり、ダイカストにより鋳造されることが多い。鋳造では、円筒部の内周面に鋳巣ができることがある。このような鋳巣は、シリンダブロックとピストンとの間の気密性を損ねるので、鋳巣を補修する必要がある。
【０００３】
鋳物の表面側にある鋳巣を補修する方法として、表面加工により鋳物の表層を塑性変形させて鋳巣を潰す方法がある。たとえば、特許文献１には、図１に示す円筒工具１を用い、鋳物の円筒部８１の内周面を加工する方法が開示されている。円筒工具１は、押圧突起１１と溝部２１とが円周方向に交互に配設されて凹凸形状を呈してなる凹凸加工部１０を軸線Ｃ１方向に複数有する。軸方向に隣接する凹凸加工部１０の押圧突起１１の配置位置は、互いにずれている。この円筒工具１を回転させることなく軸線Ｃ１方向に沿って円筒部８１内で前進させることで、円筒部８１の内周面は押圧突起１１により押圧されるため、表面の鋳巣が押し潰されて鋳造欠陥が少なくなる。
【０００４】
また、特許文献２、特許文献３および特許文献４には、円筒形状の鋳物の内周面において、回転軸に取り付けられ周方向および軸方向に移動可能な工具により鋳巣の周りの表層を塑性変形させることで、鋳巣を補修する方法が記載されている。具体的には、特許文献２の図１〜図８のように、工具１０は、回転軸３０から突出し、内周面５２に対して傾斜するとともに回転方向前方に面するすくい面１３と、工具１０の先端部であってすくい面１３と隣接する刃殺し面１６と、を備える。円筒部内で工具１０を回転させつつ軸方向に送ることにより、内周面が刃殺し面１６により局所的に加圧されるとともにすくい面１３により円周方向に塑性流動する（しごき加工）。このとき、内周面にくぼみ５５（鋳巣）があれば、くぼみ５５の手前側の表層５８ａが移動してくぼみ５５の向こう側の表層５８ｂと結合し、くぼみ５５を閉塞する新たな組織５８ｃが形成される。
【特許文献１】特開２００３−１９１１６２号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５３５７号公報
【特許文献３】特開２００３−３４０５６６号公報
【特許文献４】特開２００４−２０２５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２〜特許文献４に記載の鋳巣の補修方法によれば、簡単な構成の安価な工具により、鋳物の表層を塑性変形させることができ、容易に鋳巣が補修される。ところが、表面に大きく開口する鋳巣を補修するためには、たとえば、鋳物表面に対する工具の圧下量を増加させる必要がある。工具の圧下量が増加すると、鋳巣は塞がりやすくなる。しかし、工具の圧下量が増加すると、工具により塑性流動される材料（余肉）が増加し、工具の移動方向前方に溜まって工具表面に余肉が凝集しやすくなる。その結果、工具と材料との凝着が生じやすくなったり、加工が滑らかに行われず加工後の内周面に荒れが発生しやすくなったり、といった問題がある。工具寿命や製品の外観を保つために、これらの問題に対して何らかの対策が必要であるが、潤滑方法（たとえば特許文献３）、工具材質、表面処理などによる対策に留まっているのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、工具表面に凝集する余肉の除去が可能な表面加工工具および表面加工装置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】
【０００７】
本発明の表面加工工具は、円筒部をもつ鋳物の内周面を加工する表面加工工具であって、
回転軸を中心に回転するとともに軸方向に送られる本体部と、
前記本体部から突出し、前記内周面に対して傾斜するとともに回転方向前方に面するしごき面と、該しごき面の先端部に位置し前記内周面を押圧する押圧端部と、をもつ押圧突起と、
前記押圧突起よりも送り方向後方で前記本体部から突出し、前記内周面に対して前記しごき面よりも大きく傾斜するとともに回転方向前方に面する切削面と、該切削面の先端部に位置し前記押圧突起が通過後の前記内周面に当接する当接端部と、をもつ当接突起と、
を備え、回転する前記本体部を前記円筒部内で軸方向に送ることで、前記押圧突起の前記しごき面側に集まる余肉を前記当接突起により切削して除去することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の表面加工装置は、円筒状の鋳物の内周面を加工する表面加工装置であって、
上記本発明の表面加工工具と、回転軸を中心に該表面加工工具を回転する回転手段と、該表面加工工具を軸方向に送る送り手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の表面加工工具および表面加工装置は、しごき加工により鋳物の内周面を加工する押圧突起とともに、当接突起を備える。当接突起は、押圧突起がもつしごき面よりも内周面に対して大きく傾斜する切削面をもち、押圧突起よりも送り方向後方に配設される。内周面上を移動する押圧突起により鋳物の内周面が押圧されると、押圧突起の移動方向前方で鋳物の表層が塑性流動する。このとき、鋳物の内周面側に鋳巣などの凹部があれば、流動した材料が移動して補われることで凹部は閉塞される。押圧突起の移動方向前方には順次余肉が溜まるが、送り方向後方に過剰に溜まった余肉は、切削面をもつ当接突起により切断される。その結果、押圧突起の表面と材料との凝着が防止され、工具への負荷が低減される。また、当接突起は、押圧突起によりしごき加工された後の内周面に当接した状態で移動するため、加工後の鋳物の内周面は非常に平滑で、寸法精度に優れる。
【００１０】
本発明の表面加工工具の押圧突起は、さらに、しごき面の後端部で該しごき面と隣接し、内周面に対して該しごき面よりも大きく傾斜する逃げ面をもつのが好ましい。逃げ面により、周方向に過剰に溜まった余肉の分断も可能となる。したがって、当接突起と、逃げ面をもつ押圧突起と、をあわせもつ本発明の表面加工工具を使用することで、余肉の凝集が効果的に抑制される。
【００１１】
つまり、本発明の表面加工工具および表面加工装置によれば、鋳物の内周面に対する押圧突起の圧下量が通常のしごき加工よりも多い場合であっても、工具にかかる負荷が少なく、良好な表面加工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の表面加工工具および表面加工装置を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
［表面加工工具］
本発明の表面加工工具は、円筒部をもつ鋳物の内周面を加工する表面加工工具であって、主として、本体部、押圧突起および当接突起を備える。以下に、各部の構成を説明する。
【００１４】
なお、本発明の表面加工工具により表面を加工される鋳物は、円筒部をもつ形状であれば、その寸法や材質に特に限定はない。形状としては、たとえば、穴部をもつブロック状、円筒状、などである。具体的には、エンジンのシリンダブロックが挙げられる。鋳物の内周面の内径をあえて規定するのであれば３０〜２００ｍｍさらには５０〜１５０ｍｍが望ましく、内周面の内径は軸方向で変化しないのがよい。また、本発明の表面加工工具は、特に、鋳巣ができ易いアルミニウム製またはアルミニウム合金製の鋳物に好適である。鋳巣が内周面に開口した凹部であれば、本発明の表面加工工具により加工されて開口部が塞がれる。また、鋳巣は、内周面側に存在するとともに内周面に開口しない空洞であってもよい。内周面側に存在する空洞は、本発明の表面加工工具により加工されて潰される。ただし、凹部や空洞は、鋳巣に限られない。
【００１５】
本体部は、回転軸を中心に回転するとともに軸方向に送られる。本体部の形状に特に限定はないが、被加工面である鋳物の内径よりも小さい外径の外周面をもつとよい。具体的には、本体部は、円柱形状や円筒形状であるのがよい。押圧突起および当接突起を複数備える場合であっても、本体部の外周面にバランスよく配設することが可能となる。
【００１６】
押圧突起は、本体部から突出し、少なくともしごき面および押圧端部をもつ。しごき面は、鋳物の内周面に対して傾斜するとともに回転方向前方に面する。押圧端部は、しごき面の先端部に位置し鋳物の内周面を押圧する。ここで、「先端部」および後出の「後端部」は、押圧突起（あるいは当接突起）の突出する方向に対して用いる。なお、押圧突起（あるいは当接突起）の突出する方向は、通常、半径方向にほぼ一致する。
【００１７】
しごき面は、押圧端部と鋳物の内周面との当接位置における内周面の接線に対して５°〜４５°さらには１０°〜３０°傾斜するのが好ましい。この傾斜角度を、以下「しごき角度」と記載する。しごき角度が５°未満では、鋳物の内周面を所望の圧下量で押圧した場合の接触面積が大きくなり、表面加工工具を滑らかに回転させ難くなる。しごき角度が４５°を超えると、内周面において、しごき加工による表面部の材料の流動よりも、切削による材料の分断が起こりやすくなり、鋳巣がうまく補修できなくなるため好ましくない。
【００１８】
押圧端部は、しごき面の先端部に位置し、押圧突起の先端部を構成する。押圧端部は、しごき面と隣接する第一ランド面をもつとよい。第一ランド面は、鋳物の内周面の内径よりも僅かに大きな径の円形を描くように構成されるとよい。なお、鋳物の内周面の半径と第一ランド面が描く円形の半径との差は、加工時の圧下量に相当する。本発明の表面加工工具は、圧下量が大きくても良好な表面加工が可能であるが、圧下量を、径方向に０．１〜０．４ｍｍとするとよい。また、第一ランド面は、鋳物の内周面とのすべり負荷を小さくする観点から、周方向の幅を０．３〜２ｍｍ、軸方向の長さを１〜５ｍｍとするのが好ましく、内周面との接触面積を１０ｍｍ２以下さらには０．３〜５ｍｍ２とするのが好ましい。
【００１９】
押圧突起はしごき面をもち、しごき面の先端部に押圧端部をもちさえすればよいため、本体部から斜めに突出する板状体であってもよいが、押圧突起の強度の点から、たとえば、押圧突起の先端部の軸方向の断面形状が三角形あるいは台形であるとよい。特に、等脚台形であれば、本体部の回転方向に関わらず、同じ条件での加工が可能となる。ただし、押圧端部は、円筒部の内周面を押圧するため、台形の上底は円弧であってもよい。
【００２０】
押圧突起は、さらに、しごき面の後端部で該しごき面と隣接し、内周面に対して該しごき面よりも大きく傾斜する逃げ面をもつのが好ましい。逃げ面は、しごき面に対して１５°〜１１５°さらには２０°〜１１０°傾斜するのが好ましい。また、逃げ面は、押圧端部と鋳物の内周面との当接位置における内周面の接線に対して６０°以上であれば、加工中に周方向に過剰にたまった余肉が分断され、材料のしごき面への凝集が抑制される。一方、１２０°を超えると、押圧突起と本体部との接続部の寸法が小さくなって押圧突起の強度が低下するため好ましくない。
【００２１】
押圧突起は、さらに、少なくともしごき面と送り方向（軸方向）前方で隣接するテーパ面をもつ軸方向導入部をもつとよい。テーパ面は、鋳物の内周面および本体部の送り方向前方に面し、本体部の回転軸に対して１°〜１０°さらには３°〜７°傾斜するのが好ましい。１°以上であれば、軸方向導入部により、軸方向への表面加工工具の送りが滑らかに行われる。しかし、１０°を超えると、軸方向導入部の長さが短くなるため軸送りに伴う加工の進行が急激に生じ、鋳物に割れが生じやすくなるため好ましくない。
【００２２】
当接突起は、押圧突起よりも送り方向後方で本体部から突出し、少なくとも切削面および当接突部をもつ。切削面は、内周面に対してしごき面よりも大きく傾斜するとともに回転方向前方に面する。当接端部は、切削面の先端部に位置し、押圧突起が通過後の内周面に当接する。
【００２３】
切削面は、当接端部と鋳物の内周面との当接位置における内周面の接線に対して６０°〜１２０°さらには７０°〜１００°傾斜するのが好ましい。この傾斜角度を、以下「切削角度」と記載する。切削角度が６０°以上であれば、送り方向後方に過剰に溜まった余肉が当接突起により良好に切断される。一方、切削角度が１２０°を超えると、当接突起と本体部との接続部の寸法が小さくなって当接突起の強度が低下するため好ましくない。
【００２４】
当接端部は、切削面の先端部に位置し、当接突起の先端部を構成する。当接端部は、切削面と隣接する第二ランド面をもつとよい。第二ランド面は、押圧突起が通過後の内周面の内径と同じ径の円形を描くように構成されるとよい。すなわち、前述の第一ランド面と第二ランド面とは、回転軸を中心に回転させたときに同じ大きさの円形を描くように構成されるとよい。第二ランド面は、鋳物の内周面とのすべり負荷を小さくして回転力を小さくするため、また工具への負荷の点から、内周面との接触面積は、押圧突起の第一ランド面と同様にするとよい。すなわち、周方向の幅を０．３〜２ｍｍ、軸方向の長さを１〜５ｍｍとするのが好ましく、内周面との接触面積を１０ｍｍ２以下さらには０．３〜５ｍｍ２とするのが好ましい。
【００２５】
当接突起は切削面をもち、切削面の先端部に当接端部をもちさえすればよいため、本体部から斜めに突出する板状体であってもよいが、当接突起の強度の点から、たとえば、当接突起の先端部の軸方向の断面形状が三角形あるいは台形であるとよい。特に、等脚台形であれば、本体部の回転方向に関わらず、同じ条件での加工が可能となる。ただし、当接端部は、円筒部の内周面を押圧するため、台形の上底は円弧であってもよい。
【００２６】
以上説明した押圧突起、当接突起および本体部は、一体的に成形されていてもよいし、押圧突起および当接突起が本体部に着脱可能であってもよい。また、押圧突部と当接突部とは、一体的に成形されていてもよいし、それぞれ別体であってもよい。また、１つの本体部から突出する押圧突起および当接突起の個数に特に限定はなく、複数個の押圧突起および当接突起が周方向に配列されてもよい。このとき、当接突起は、押圧突起よりも送り方向後方に位置するのであれば、押圧突起１つに対して当接突起が複数あってもよい。さらに、押圧突起と当接突起は、相対回転しても構わない。
【００２７】
押圧突部および当接突部は、軸方向に互いに隣接するとともに、押圧端部の先端と当接端部の先端とが軸方向の同一直線上に配設されるのが望ましい。押圧突起に凝集して軸方向に過剰にたまった余肉が直ちに分断されるため、表面加工が円滑に行われる。あるいは、押圧突起および当接突起は、軸方向に互いに隣接するとともに、当接端部が押圧端部よりも回転方向後方に位置するように配設されてもよい。このとき、押圧突起の先端と当接突起の先端との位置は、軸に垂直方向の寸法がぴったり一致するか、押圧突起の軸に垂直方向の寸法よりも当接突起の軸に垂直方向の寸法をやや小さくして当接突起の先端が付き出ないようにすべきである。なお、両者を相対回転させる場合には、この限りではない。
【００２８】
押圧突起および当接突起の材質は、鋳物の表面の加工に適した材料からなれば特に限定はない。鋳物がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であれば、押圧突起および当接突起は、工具鋼、高速度鋼、超硬合金、サーメットなどからなるとよい。また、押圧突起および／または当接突起は、表面に各種表面処理が施されているとよい。たとえば、押圧突起および／または当接突起の表面の少なくとも一部に、窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）、炭化バナジウム膜（ＶＣ膜）などの硬質膜の他、非晶質炭素膜（ＤＬＣ膜）も用いられる。これらの膜により余肉の凝着が抑制される。なお、表面処理は、押圧突起であればしごき面および鋳物の内周面と当接する面、当接突起であれば切削面および鋳物の内周面と当接する面、に少なくとも施されればよい。
【００２９】
上記の押圧突起および当接突起を備える本発明の表面加工工具は、回転する本体部を円筒部内で軸方向に送ることで、はじめに、押圧突起により押圧された鋳物の内周面の表層が塑性流動する。このとき、鋳物の内周面に開口する凹部があれば、流動した材料が移動して凹部に補われることで、凹部の開口端部が閉塞される。押圧突起の移動方向前方には順次余肉が溜まる。押圧突起のしごき面側に集まる余肉は、送り方向後方に過剰に溜まると当接突起により切削され、しごき面、しごき面の近傍および鋳物の内周面から除去される。
【００３０】
［表面加工装置］
本発明の表面加工装置は、円筒状の鋳物の内周面を加工する表面加工装置であって、上記表面加工工具と、回転軸を中心に表面加工工具を回転する回転手段と、表面加工工具を軸方向に送る送り手段と、を備える。
【００３１】
回転手段および送り手段は、上記本体部を回転させつつ軸方向に送る駆動手段であればよい。その回転速度や送り速度は、内周面の直径や、圧下量、押圧突部および当接突起の寸法や形状に応じて適宜選択すればよいが、たとえば、直径５０〜１５０ｍｍの内周面を加工する場合には、圧下量は０．１〜０．４ｍｍ、回転速度は６０〜６００ｒｐｍ、とするのがよく、送り速度Ｖは、押圧突起および当接突起の合計の突起数をｎ、回転速度をＮ、としたとき０．０５×Ｎ×ｎ≦Ｖ≦０．３×Ｎ×ｎで表される。たとえば、送り速度Ｖは、ｎ＝２とすると６〜３６０ｍｍ／分、ｎ＝４とすると１２〜７２０ｍｍ／分である。圧下量が大きすぎたり回転速度が速すぎたりすると、工具への負荷が大きくなり、加工中に大きく振動したり工具寿命が低下したりするため、望ましくない。
【００３２】
また、本発明の表面加工装置は、さらに、表面加工工具の表面と鋳物の内周面との当接面間に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備えるとよい。
【００３３】
以上、本発明の表面加工工具および表面加工装置の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【実施例】
【００３４】
以下に、本発明の表面加工工具および表面加工装置の実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、図１〜図３は、本発明の表面加工工具の一例を示す模式図であって、図１は平面図、図２は側面図、図３は押圧突起および当接突起の斜視図である。
【００３５】
［表面加工装置］
表面加工装置は、表面加工工具１と、回転軸Ｘを中心に表面加工工具１を回転する回転手段（図示せず）と、表面加工工具１を軸方向に送る送り手段（図示せず）と、を備える。回転手段および送り手段は、駆動軸９を駆動することで、駆動軸９の先端部に取り付けられた表面加工工具１を鋳物Ｃの円筒部内で回転させた状態で軸方向に移動させる（図２の矢印参照）。
【００３６】
表面加工工具１は、高速度工具鋼ＳＫＨ５１製で、本体部２、押圧突起３および当接突起４を備える。本体部２は、高さ２５ｍｍの円柱の中央に駆動軸９を取り付けるための穴部２ｈを有する。穴部２ｈは、その内周面側に凹部をもつ。また、駆動軸９は、先端部に形成され後端部側に凹部と嵌合する凸部をもつ小径部９ｈを有する。穴部２ｈに小径部９ｈを挿入することで、穴部２ｈの凹部と小径部９ｈの凸部とが嵌合して周り止めの役割を果たし、本体部２と駆動軸９との相対回転が防止される。本体部２と駆動軸９とは、駆動軸９の先端側からスプリングワッシャ９２を介して締め付けナット９１で固定される。
【００３７】
本体部２から突出する突起５は、軸方向に互いに隣接する押圧突起３と当接突起４とからなる。突起５は、本体部２の外周面に本体部２と一体的に成形されており、同一の形状・寸法の突起５が周方向に等間隔に４つ配設される。突起５の軸方向の長さは２５ｍｍであって、そのうち駆動軸９の先端側（送り方向前方）から１７ｍｍを押圧突起３、残りの８ｍｍを当接突起４、が占める。
【００３８】
押圧突起３は、第一ランド面３１、第一ランドに隣接するしごき面３２ａおよびしごき面３２ｂ、しごき面３２ａに隣接する逃げ面３３ａ、しごき面３２ｂに隣接する逃げ面３３ｂをもつ。押圧突起３の先端部である押圧端部３ｐの端面が、第一ランド面３１であって、軸方向の長さが３ｍｍ、周方向の長さが０．７ｍｍである。押圧突起３は、第一ランド面３１の一方の長辺からしごき面３２ａ、逃げ面３３ａ、の順に、第一ランド面３１の他方の長辺からしごき面３２ｂ、逃げ面３３ｂ、の順に、後端部へと連ねた形状をもつ。
【００３９】
また、押圧突起３は、軸方向導入部３ｑをもつ。軸方向導入部３ｑは、送り方向前方側に位置し、第一ランド面３１およびしごき面３２ａ、３２ｂと送り方向前方側で隣接するテーパ面３４をもつ。
【００４０】
当接突起４は、押圧突起３の送り方向後方側に位置する。当接突起４は、第二ランド面４１、第二ランド面に隣接する切削面４２ａおよび切削面４２ｂをもつ。当接突起４の先端部である当接端部４ｐの端面が第二ランド面４１であって、軸方向の長さが３ｍｍ、周方向の長さが０．５ｍｍである。当接突起４は、切削面４２ａ、第二ランド面４１、切削面４２ｂ、の順に、連ねた形状をもつ。第二ランド面４１は、回転軸Ｘを中心に回転させたときに、前述の押圧突起３がもつ第一ランド面３１と、同じ大きさの円形を描くように構成される。すなわち、第一ランド面３１と第二ランド面４１とは、同じ曲率半径をもつ曲線からなる同一曲面として形成される。また、当接突起４は、送り方向後方に位置し、第二ランド面４１および切削面４２ａ、４２ｂと隣接するテーパ面４４をもつ。
【００４１】
［表面加工方法］
以上説明した表面加工装置を用いて、アルミニウム合金製の鋳物Ｃの内周面ＣＳを加工した。鋳物Ｃは、内周面ＣＳの直径を７９．０６ｍｍまたは７８．８６ｍｍ、外径を９５ｍｍとした。また、鋳巣の補修効果を評価するために、内周面ＣＳには、予め、深さ２ｍｍの人工欠陥を加工した。人工欠陥ＣＨの直径は、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍの三種類とした。
【００４２】
また、表面加工工具１は、しごき角度α１を２５°または１５°、切削角度α２を７０°、しごき面３２ａに対する逃げ面３３ａの傾斜角度α３を４５°または５５°、回転軸Ｘに対するテーパ面３４の傾斜角度α４を７°、回転軸Ｘに対するテーパ面４４の傾斜角度α５を１５°、とした。そして、第一ランド面および第二ランド面の曲率半径を３９．６３ｍｍ、工具回転速度を６０ｒｐｍとした。加工中、表面加工工具１の表面に潤滑剤を吹き付けた。
【００４３】
しごき角度α１、圧下量および表面加工工具１の軸方向送り速度を変えて、下記の六種類の表面加工を行った。加工条件を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2010005752.tif 000003
【００４５】
次に、図４および図５を用いて、表面加工方法を説明する。図４は突起５の先端側から見た突起５の側面図（左図）、および、回転方向前方から見た突起５の側面図（右図）である。図５は、送り方向後方から見た突起５の平面図である。なお、図５に、しごき面３２ｂ、切削面４２ｂおよび逃げ面３３ｂの傾斜角度α１、α２およびα３を示すが、突起部５は、第一ランド面３１および第二ランド面４１の中心を通り径方向に広がる面Ｙに対して対称であるため、しごき面３２ａ、切削面４２ａおよび逃げ面３３ａの傾斜角度は、α１〜α３と同じである。
【００４６】
表面加工工具１を鋳物Ｃの円筒部に、軸方向導入部３ｑ側から挿入する。その状態で表面加工工具１が軸方向に送られると、押圧端部３ｐは、内周面ＣＳを押圧する。そして、押圧突起３が周方向および軸方向に内周面ＣＳを移動することで、押圧突起３により押圧された内周面ＣＳの表層が塑性流動する。このとき、回転方向前方に面するしごき面３２ａには、順次余肉Ｍが溜まる。人工欠陥ＣＨの周囲では、余肉Ｍの一部である余肉ＭＣが凹部に移動して補われ、人工欠陥ＣＨは閉塞される。残りの余肉Ｍのうち周方向に過剰に溜まった余肉Ｍ３は、逃げ面３３ａにより分断される。また、送り方向後方に過剰に溜まった余肉Ｍ４は、切削面４２ａをもつ当接突起４により切断される。また、当接突起４の第二ランド面４１により、内周面ＣＳの表面が平滑にされる。
【００４７】
［評価］
表面加工後、しごき面３２ａおよび鋳物Ｃの内周面ＣＳを目視にて観察するとともに、鋳物Ｃを軸方向に切断して人工欠陥ＣＨを直径方向に切断した断面を光学顕微鏡で観察した。それぞれの断面写真を図６〜図１１に示す。
【００４８】
しごき面３２ａの傾斜角度を２５°とした実施例１〜実施例３では、圧下量を０．２ｍｍとすることで、直径１ｍｍまでの人工欠陥であれば完全に塞ぐことができた。このとき、実施例１〜３のいずれの鋳物Ｃも、内周面ＣＳに荒れは見られず、平滑な面が得られた。また、いずれの実施例においても、加工中に分断された余肉と思われる金属屑が発生し、加工後のしごき面３２ａに材料の凝着は見られなかった。
【００４９】
また、しごき面３２ａの傾斜角度を１５°とした実施例４〜実施例６では、圧下量を０．２ｍｍとすることで、直径２ｍｍの人工欠陥をも完全に塞ぐことができた。このとき、いずれの鋳物Ｃも、内周面ＣＳに荒れは見られず、平滑な面が得られた。また、いずれの実施例においても、加工中に分断された余肉と思われる金属屑が発生し、加工後のしごき面３２ａに材料の凝着が僅かに生じた。この凝着は、表面処理を施し、表面に非晶質炭素膜やＶＣ膜を形成することで抑制された。
【００５０】
なお、実施例１〜実施例６において、工具回転速度を３００ｒｐｍとした場合であっても、上記と同様に人工欠陥を塞ぐことができるとともに、しごき面３２ａへの材料の凝着や鋳物Ｃの内周面ＣＳの荒れは見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】各実施例に用いた表面加工工具を示す模式図であって、送り方向後方から見た平面図である。
【図２】各実施例に用いた表面加工工具を示す模式的に示す側面図である。
【図３】図１および図２に示す表面加工工具を構成する押圧突起および当接突起を示す斜視図である。
【図４】各実施例に用いた表面加工工具を構成する押圧突起および当接突起を示す側面図である。
【図５】各実施例に用いた表面加工工具を構成する押圧突起および当接突起を示す平面図である。
【図６】実施例１で加工された鋳物の断面を示す図面代用写真である。
【図７】実施例２で加工された鋳物の断面を示す図面代用写真である。
【図８】実施例３で加工された鋳物の断面を示す図面代用写真である。
【図９】実施例４で加工された鋳物の断面を示す図面代用写真である。
【図１０】実施例５で加工された鋳物の断面を示す図面代用写真である。
【図１１】実施例６で加工された鋳物の断面を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
【００５２】
１：表面加工工具
２：本体部
３：押圧突起
３ｐ：押圧端部
３１：第一ランド面  ３２ａ，３２ｂ：しごき面  ３３ａ，３３ｂ：逃げ面
４：当接突起
４ｐ：当接端部
４１：第二ランド面  ４２ａ，４２ｂ：切削面
【図１】
2010005752.tif 000004
【図２】
2010005752.tif 000005
【図３】
2010005752.tif 000006
【図４】
2010005752.tif 000007
【図５】
2010005752.tif 000008
【図６】
2010005752.tif 000009
【図７】
2010005752.tif 000010
【図８】
2010005752.tif 000011
【図９】
2010005752.tif 000012
【図１０】
2010005752.tif 000013
【図１１】
2010005752.tif 000014