(57)【要約】 【課題】円筒部をもつ鋳物の内周面に存在する鋳巣の周辺を繰り返し押圧することで、鋳巣を補修することが可能な表面加工装置を提供する。【解決手段】本発明の表面加工装置は、表面加工工具９を備える。表面加工工具９は、転動中心軸Ｎと、鋳物Ｃの内周面Ｃｓを押圧する押圧面１２ｆをもつ押圧突起１２１および溝１２０が転動中心軸Ｎを中心とした周方向に交互に配設されてなる凹凸部１２とを有する転動ローラ１０をもつ。凹凸部１２は、転動ローラ１０が内周面Ｃｓを転動することで内周面Ｃｓに形成される押圧面１２ｆのいずれか一つに押圧された被押圧位置および該被押圧位置に挟まれた未押圧位置のうち該未押圧位置の少なくとも一部を、転動ローラ１０が転動軸Ｎ方向に送られることで押圧面１２ｆのいずれか一つにより押圧する形状をもつ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動中心軸と円筒部をもつ鋳物の内周面を押圧する押圧面をもつ押圧突起および溝が該転動中心軸を中心とした周方向に交互に配設されてなる凹凸部とを有する転動ローラをもつ表面加工工具と、
前記転動中心軸を前記内周面の前記周方向に相対移動させて前記転動ローラを転動させつつ前記押圧面で該内周面を押圧するローラ転動手段と、
前記表面加工工具と前記鋳物とを前記転動中心軸方向に相対移動させる送り手段と、
を備え、前記凹凸部は、前記転動ローラが前記内周面を転動することで該内周面に形成される前記押圧面のいずれか一つに押圧された被押圧位置および該被押圧位置に挟まれた未押圧位置のうち該未押圧位置の少なくとも一部を、該転動ローラが前記転動軸方向に送られることで該押圧面のいずれか一つにより押圧する形状をもつことを特徴とする表面加工装置。
【請求項２】
前記押圧面を区画し前記押圧突起と前記溝との境界に位置する辺の少なくとも一部は、前記転動ローラの周方向および前記転動中心軸方向に対して傾斜する請求項１記載の表面加工装置。
【請求項３】
前記押圧面は、四角形である請求項２記載の表面加工装置。
【請求項４】
前記押圧面は、前記転動中心軸方向に向かい合う上底と下底をもつ台形である請求項３記載の表面加工装置。
【請求項５】
前記凹凸部は、前記転動中心軸方向に２列以上配設され、該転動中心軸方向で隣り合う前記押圧突起の配置が前記転動ローラの周方向に互いにずれている請求項１記載の表面加工装置。
【請求項６】
前記表面加工工具は、２以上の前記転動ローラをもつ請求項１記載の表面加工装置。
【請求項７】
前記表面加工工具は、前記凹凸部の形状が異なる２種類以上の前記転動ローラをもつ請求項６記載の表面加工装置。
【請求項８】
前記表面加工工具は、前記転動ローラを自転可能に保持し、前記鋳物と相対回転することで該転動ローラが公転する主軸を有する本体部をもつ請求項１記載の表面加工装置。
【請求項９】
さらに、前記転動ローラの自転を制御する転動ローラ制御手段を備える請求項１記載の表面加工装置。
【請求項１０】
前記表面加工工具は、さらに、第二転動中心軸と該第二転動中心軸を中心とした円筒面とを有し、前記ローラ転動手段により前記第二転動中心軸を前記内周面の前記周方向に移動させて該円筒面により前記転動ローラが通過後の該内周面を押圧する仕上げローラをもつ請求項１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】
鋳物にできた鋳巣を補修する方法として、鋳巣の周囲を塑性変形させる補修方法がある。たとえば、特許文献１（図１１（Ｂ）参照）には、円筒形状の鋳物Ｗの内周面にある鋳巣を押し潰して除去する方法が記載されている。回転軸６４ｂの先端に取り付けた支持ブロック６５内には、球体６４ｒが回転可能に収納されている。旋盤６４の主軸６４ｍに円筒形状の鋳物Ｗを固定し、その内部に回転軸６４ｂの先端部を挿入する。回転軸６４ｂを回転させると同時に軸方向に移動させると、球体６４ｒは、鋳物Ｗの内周面に沿って回転しつつ軸方向に移動する。このとき、球体６４ｒの球面で鋳物Ｗの内周面の鋳巣が押し潰される。また、特許文献２には、ローレット部材を備える粗面化装置により、シリンダブロックの内周面に網目形状の粗面を形成する。粗面を形成することで、内周面の鋳巣は粗面を構成する凸条や凹溝の一部となり、さらにその粗面に溶射を施すことで、結果的に鋳巣は除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９４８６９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、球体と内周面とが点接触するため、接触位置に加圧力が集中する。しかしながら、球面は、鋳巣の周囲の材料を塑性変形させて鋳巣を塞ぐのに適した形状であるとは言い難く、鋳巣の形状や加工条件によっては補修効果が十分ではない。
【０００６】
また、特許文献２では、ローレット部材の表面の凹凸形状に倣った粗面が内周面に形成されるのみである。内周面に粗面を形成するだけでは、鋳巣は十分に除去されない。特に、図６および図９〜図１１から、使用されるローレット部材は、断面の形状が三角形の凸条および凹溝を表面にもつことが推測される。先鋭の凹凸形状を表面にもつローレット部材では、鋳巣周辺を塑性変形させることはできても、鋳巣を塞ぐことは困難である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、鋳巣の周辺を繰り返し押圧することで鋳巣を補修することが可能な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】
【０００８】
本発明の表面加工装置は、転動中心軸と円筒部をもつ鋳物の内周面を押圧する押圧面をもつ押圧突起および溝が該転動中心軸を中心とした周方向に交互に配設されてなる凹凸部とを有する転動ローラをもつ表面加工工具と、
前記転動中心軸を前記内周面の前記周方向に相対移動させて前記転動ローラを転動させつつ前記押圧面で該内周面を押圧するローラ転動手段と、
前記表面加工工具と前記鋳物とを前記転動中心軸方向に相対移動させる送り手段と、
を備え、前記凹凸部は、前記転動ローラが前記内周面を転動することで該内周面に形成される前記押圧面のいずれか一つに押圧された被押圧位置および該被押圧位置に挟まれた未押圧位置のうち該未押圧位置の少なくとも一部を、該転動ローラが前記転動軸方向に送られることで該押圧面のいずれか一つにより押圧する形状をもつことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の表面加工装置は、凹凸部を有する転動ローラをもつ。凹凸部は、押圧突起および溝が周方向に交互に配設されてなる。鋳物の内周面は、押圧面に押圧されることで、表層部が塑性変形する。鋳巣の周囲で塑性変形が起こると、塑性変形により鋳巣の縁部の少なくとも一部が鋳巣の内側へ流動する。押圧面のいずれか一つに押圧されて内周面に形成される被押圧位置に挟まれた未押圧位置は、転動ローラが送り手段により送られることで、未押圧位置の少なくとも一部が押圧面のいずれか一つにより押圧され、鋳巣の縁部はさらに塑性変形し、鋳巣の内側へと流動する。送り手段により転動ローラが転動中心軸方向に送られることで未押圧位置は繰り返し押圧されるため、鋳物の内周面に存在する鋳巣は、確実に補修される。また、内周面は押圧突起により局所的に加圧されるため、加工中に鋳物を損傷し難い。
【００１０】
本発明の表面加工装置は、未押圧部分を繰り返し押圧することが容易な特定の形状の押圧面をもつ転動ローラを用いることで、鋳巣が効率よく補修される。たとえば、前記押圧面を区画し前記押圧突起と前記溝との境界に位置する辺の少なくとも一部は、前記転動ローラの周方向および前記転動中心軸方向に対して傾斜するのが好ましい。あるいは、前記転動ローラの自転を制御する転動ローラ制御手段を備えることで、押圧面が未押圧部分を繰り返し押圧できるように転動ローラの位置を調整できる。
【００１１】
なお、通常、シリンダボア内面には、溶射皮膜が形成されることが多い。溶射皮膜の内周面への密着強度を向上させるため、従来は、内周面にショットブラストやエッチング、切削加工などの粗面化処理を施す必要がある。本発明の表面加工装置により加工した内周面は、押圧面による繰り返しの押圧により適度な粗面が形成されるため、そのままの状態で溶射工程に供しても密着強度が得られる。したがって、本発明の表面加工装置を用いれば、粗面化処理を省略できる。
【００１２】
また、前記表面加工工具は、さらに、第二転動中心軸と該第二転動中心軸を中心とした円筒面とを有し、前記ローラ転動手段により前記第二転動中心軸を前記内周面の前記周方向に移動させて該円筒面により前記転動ローラが通過後の該内周面を押圧する仕上げローラをもつのが好ましい。転動ローラが通過後の内周面（粗面）を、仕上げローラの円筒面により押圧することで、内周面を平坦に仕上げることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の表面加工装置の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示す表面加工装置の径方向断面図である。
【図３】本発明の表面加工装置が備える転動ローラの外観を示す側面図である。
【図４】加工例１で用いた転動ローラの外観を示す図面代用写真である。
【図５】加工例１で用いた転動ローラの側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図６】加工例１で用いた転動ローラの径方向断面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図７】加工前のシリンダボア内面を示す図面代用写真である。
【図８】加工例１による加工後のシリンダボア内面を示す図面代用写真である。
【図９】加工例２による加工後のシリンダボア内面を示す図面代用写真である。
【図１０】加工例３による加工後のシリンダボア内面を示す図面代用写真である。
【図１１】加工例４で用いた転動ローラの外観を示す図面代用写真である。
【図１２】加工例４で用いた転動ローラの側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図１３】加工例４で用いた転動ローラの径方向断面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図１４】加工例４により加工後のシリンダボア内面を示す図面代用写真である。
【図１５】実施例１で用いた転動ローラの外観を示す図面代用写真である。
【図１６】実施例１で用いた転動ローラの側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図１７】実施例１で用いた転動ローラの径方向断面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図１８】実施例１による加工後のシリンダボア内面を示す図面代用写真であって、内面全体とその一部分を拡大した写真である。
【図１９】実施例２で用いた転動ローラの外観を示す図面代用写真である。
【図２０】実施例２で用いた転動ローラの側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図２１】実施例２で用いた転動ローラの径方向断面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。
【図２２】実施例２による加工後のシリンダボア内面を示す図面代用写真であって、内面全体とその一部分を拡大した写真である。
【図２３】実施例３による加工後のシリンダボア内面を示す図面代用写真であって、内面全体とその一部分を拡大した写真である。
【図２４】加工前のシリンダボア内面、押し込み量を０．２ｍｍで加工したシリンダボア内面および押し込み量を０．３ｍｍで加工したシリンダボア内面を示す図面代用写真である。
【図２５】加工例５において、加工条件１で加工後の人工欠陥穴（φ０．５ｍｍ）の表層部を観察した図面代用写真である。
【図２６】加工例５において、加工条件２で加工後の人工欠陥穴（φ０．５ｍｍ）の表層部を観察した図面代用写真である。
【図２７】加工例５において、加工条件２で加工後の人工欠陥穴（φ１．０ｍｍ）の表層部を観察した図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の表面加工装置を実施するための最良の形態を説明する。
【００１５】
本発明の表面加工装置は、転動ローラをもつ表面加工工具とローラ転動手段と送り手段とを備え、円筒部をもつ鋳物の内周面を加工する。
【００１６】
表面加工工具は、転動中心軸と凹凸部とを有する転動ローラをもつ。ひとつの表面加工工具がもつ転動ローラの数に限定はなく、１つでも複数でもよい。複数の転動ローラをもつ場合には、凹凸部の形状が異なる転動ローラを組み合わせて使用するとよい。また、表面加工工具の構成に特に限定はないが、表面加工工具は、転動ローラを自転可能に保持し、鋳物と相対回転することで転動ローラが公転する主軸を有する本体部をもつ構成であるのが好ましい。複数の転動ローラは、その凹凸部が本体部の軸方向の同じ位置で保持されるとよい。このとき、複数のローラは、周方向に等間隔に保持されるとよい。
【００１７】
凹凸部は、鋳物の内周面を押圧する押圧面をもつ押圧突起と溝とが転動中心軸を中心とした周方向に交互に配設されてなる。凹凸部は、押圧突起および溝が周方向に交互に複数配列されていればよく、押圧突起および溝の数に特に限定はない。また、押圧突起および溝は、転動中心軸方向に２列以上配設されてもよい。なお、押圧面の望ましい形状については、後述する。
【００１８】
ローラ転動手段は、転動中心軸を内周面の周方向に相対移動させて転動ローラを転動させつつ押圧面で鋳物の内周面を押圧する。また、送り手段は、表面加工工具と鋳物とを転動中心軸方向に相対移動させる。ローラ転動手段と送り手段は、同時に駆動されるのがよい。ローラ転動手段は、鋳物の内周面の中心軸を中心として、転動ローラの転動中心軸を公転させるのが好ましい。ローラ転動手段による転動ローラの公転速度に特に限定はないが、たとえば、３０〜６００ｒｐｍさらには１２０〜２４０ｒｐｍであるのが好ましい。３０ｒｐｍ未満では、鋳巣の補修は十分されるものの加工の効率がよくない。６００ｒｐｍを超えると、転動ローラが内周面ですべりを生じ、転動し難くなる場合があるため好ましくない。送り手段による軸方向の送り量に特に限定はないが、たとえば、一周当たり０．０５〜０．８ｍｍさらには０．１〜０．４ｍｍの範囲で移動させるのが好ましい。０．０５ｍｍ未満では、鋳巣の補修は十分されるものの加工の効率がよくない。０．８ｍｍを超えると、凹凸部の寸法によっては、鋳巣を良好に補修することが出来ないため好ましくない。また、送り手段による軸方向の送り速度は、０．０２５〜２．４ｍｍ／秒さらには０．５〜１．２ｍｍ／秒とするとよい。
【００１９】
凹凸部は、転動ローラが鋳物の内周面を転動することで、押圧面のいずれか一つに押圧された被押圧位置および被押圧位置に挟まれた未押圧位置を内周面に形成する。そして、凹凸部は、未押圧位置の少なくとも一部を押圧面のいずれか一つにより押圧する形状をもつ。転動ローラが転動軸方向に送られることで、未押圧位置は押圧面により順次押圧される。
【００２０】
たとえば、押圧面を区画し押圧突起と溝との境界に位置する辺が転動中心軸方向に伸びる場合であっても、表面加工工具（すなわち転動ローラ）の送り量を適切に設定すれば、押圧面により未押圧位置を繰り返し押圧させられるため、鋳物の内周面に存在する鋳巣が良好に補修される。ところが、転動ローラの形状や鋳物の材質によっては、加工の初期に鋳物の内周面に形成された押圧位置および未押圧位置に倣って転動ローラが転動中心軸に対して自転し続けることがあり、結果的に、鋳物の内周面には平行に延びるスプラインが形成されることがある。この場合、スプラインの谷部では鋳巣が補修されるが、山部に位置する鋳巣は、補修され難い。スプラインの形成を防止するために、周方向に隣接する押圧突起（押圧面）の間隔および／または周方向に隣接する溝の間隔（押圧面の周方向の長さ）を不等間隔とするとよい。それでも不十分であれば、さらに、転動ローラの自転を制御する転動ローラ制御手段を備える表面加工装置を用いるとよい。すなわち、転動ローラ制御手段により、転動ローラの凹凸部が内周面に形成された押圧位置および未押圧位置に倣って自転するのを規制することで、スプラインの形成が防止される。
【００２１】
あるいは、押圧面を区画し押圧突起と溝との境界に位置する辺の少なくとも一部を、転動ローラの周方向および転動中心軸方向に対して傾斜させることで、転動ローラ制御手段を用いることなくスプラインの形成が抑制される。特に、転動中心軸方向に２列以上配設され転動中心軸方向で隣り合う押圧突起の配置が転動ローラの周方向に互いにずれている凹凸部が望ましい。また、異なる形状の凹凸部をもつ転動ローラを２つ以上組み合わせて用いることでも、スプラインの形成が効果的に抑制される。
【００２２】
転動ローラの寸法に特に限定はないが、押圧面が直径２０〜４０ｍｍの円周上に配列するのが望ましい。また、転動中心軸方向の凹凸部の幅（Ｗ）が０．２〜２ｍｍさらには０．５〜１ｍｍであるとよい。幅が０．２ｍｍ未満では、効率のよい加工を行うことができない。幅が２ｍｍを超えると、押圧量（転動ローラの内周面への押し込み量）が多く必要となり、鋳物に割れが発生しやすくなるため好ましくない。また、押圧面および溝の周方向の長さ（Ｐ）は周方向の一端から他端までの直線距離にして０．２〜２ｍｍさらには０．５〜１ｍｍの範囲内であるのが好ましい。２ｍｍを超えると、押圧量が多く必要となり、鋳物に割れが発生しやすくなるため好ましくない。０．２ｍｍ未満では、効率のよい加工を行うことができなくなるため好ましくない。なお、押し込み量は、凹凸部の形状や内周面の直径にもよるが、あえて規定するならば、０．１〜０．５ｍｍさらには０．２〜０．３５ｍｍが好ましい。
【００２３】
本発明の表面加工装置により加工された後の鋳物の内周面は、繰り返し押圧面に押圧されて塑性変形することで、粗面となる。平滑な内周面を得たい場合には、円筒面をもつ仕上げローラを使用するとよい。すなわち、表面加工工具は、さらに、第二転動中心軸と、第二転動中心軸を中心とした円筒面と、を有し、ローラ転動手段により第二転動中心軸を内周面の周方向に移動させて円筒面により転動ローラが通過後の内周面を押圧する仕上げローラをもつのが望ましい。
【００２４】
本発明の表面加工装置は、円筒部をもつ鋳物であれば使用可能であり、寸法や形状に特に限定はない。特に好ましいのは、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鋳鉄などの金属製の鋳物で、その内周面に鋳巣が開口して存在する鋳物である。具体的には、シリンダブロック、ホイールなどである。
【００２５】
以上、本発明の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】
【００２６】
以下に、本発明の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。
【００２７】
［表面加工装置］
以下の各加工例および各実施例にて使用した表面加工装置を図１〜図３を用いて説明する。図１は、表面加工装置を模式的に示す説明図である。図２は、図１の径方向断面図である。図３は、転動ローラの外観を示す側面図である。
【００２８】
表面加工装置は、転動ローラをもつ表面加工工具９とローラ転動手段（図示せず）と送り手段（図示せず）とを備える。表面加工工具９は、工具鋼製で、本体部９０と、本体部９０に自転可能に保持される２つの転動ローラ１０と、からなる。本体部９０は直径７６ｍｍの略円柱形で、その一端面から同軸的に延びる駆動軸９０ａと、直径方向の両端部にそれぞれ形成され側面に開口する凹部からなる２つのローラ保持空間９０ｂと、をもつ。駆動軸９０ａは、図示しない駆動源（大阪機工株式会社製フライス盤ＭＨＡ４００ＩＩ：ローラ転動手段および送り手段に相当）に駆動され、本体部９０を主軸Ｍを中心に回転させながら軸方向へ移動させる。
【００２９】
転動ローラ１０は、それぞれ、ローラ保持空間９０ｂに転動中心軸Ｎを中心に自転可能に保持される。転動ローラ１０は、軸方向の中央部に最大径部１１ｅをもち両端に向かって縮径するソロバン玉形状である。転動ローラ１０は、高さＨが１１ｍｍ、最大径部１１ｅの直径φ１が２６．７４ｍｍで、最大径部１１ｅと同軸的で軸方向に延びる直径φ０が１４ｍｍのピン穴１１ｄをもつ。また、最大径部１１ｅに隣接するテーパ面の傾斜θ１０は１５°である。なお、最大径部１１ｅは、その表面部に、内周面Ｃｓを押圧する押圧面をもつ押圧突起および溝が転動中心軸Ｎを中心とした周方向に交互に配設されてなる凹凸部をもつ。凹凸部の詳しい形状は、後述する。転動ローラ１０は、本体部９０を軸方向に貫通するヒンジピン９２により保持される。ヒンジピン９２は、ローラ保持空間９０ｂにてピン穴１１ｄに挿入され、本体部９０に固定される。転動ローラ１０とヒンジピン９２との間には、保持器付針状ころ９３が介在する。また、転動ローラ１０の両端面とローラ保持空間９０ｂの壁面との間には、スラスト保持器付針状ころ９４および軌道輪９５が介在する。
【００３０】
２つの転動ローラ１０は、その最大径部１１ｅが本体部９０の側面から突出してローラ保持空間９０ｂに保持される。このとき、本体部９０が駆動軸９０ａにより公転することで転動ローラ１０が描く軌跡の最大径は、φ７９．２６ｍｍ（すなわち、本体部９０の側面から最大で１．６３ｍｍずつ突出）である。
【００３１】
［シリンダブロック］
アルミニウムダイカスト（ＡＤＣ１２）製のシリンダブロックＣを準備した。シリンダブロックＣの内周面Ｃｓには、鋳巣の補修効果を評価するために、予め、深さ２ｍｍの人工欠陥穴Ｃｈを放電加工した。人工欠陥穴Ｃｈの直径は、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍの三種類とした。内周面Ｃｓは、上記の２つの転動ローラ１０が公転して描く軌跡よりも小さい内径とした。各加工例および各実施例においては、内周面Ｃｓの内径を変えることで、内周面Ｃｓに対する転動ローラ１０の押し込み量を調整した。
【００３２】
以下に説明する各加工例および各実施例においては、転動ローラ１０の種類あるいは押し込み量を変えて、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。
【００３３】
［加工例１］
転動ローラ１０として、図４に示す等ピッチローラ１０を用い、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。等ピッチローラ１０の凹凸部の構成を図５および図６を用いて説明する。図５は、等ピッチローラ１０の側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。図６は、図５のＸ−Ｘ断面を示す。
【００３４】
凹凸部１２は、軸方向の幅Ｗ０が０．５ｍｍの最大径部１１ｅの表面部に、転動中心軸Ｎに対して平行に延びる複数の溝１２０を周方向に等間隔に形成してなる。隣接する溝１２０の間は、最大径部１１ｅの外周面１１ｆを押圧面１２ｆとして有する押圧突起１２１となる。
【００３５】
溝１２０は、隣接する押圧面１２ｆに対してθ０１＝４５°で傾斜する斜面と、曲率半径Ｒ０が０．２ｍｍで斜面と連続する底面と、で区画され、径方向の断面形状は深さＤ０が０．２ｍｍの略三角形状である。このとき、溝１２０の開口幅Ｐ０は、直線距離で０．５ｍｍである。また、溝１２０はＰ１＝０．５ｍｍ間隔で形成されるため、溝１２０の斜面と隣接する押圧面１２ｆは、０．５ｍｍ×０．５ｍｍの略正方形を呈する。隣接する溝部１２０の斜面と押圧面１２ｆとの間は、Ｒ１＝０．０５ｍｍに面取りされている。
【００３６】
等ピッチローラ１０を２つもつ表面加工工具を備える表面加工装置を用い、内径が７９．０６ｍｍのシリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。加工条件は、駆動軸９０ａの回転速度；６０ｒｐｍ、駆動軸９０ａの送り速度：０．１ｍｍ／秒、押し込み量０．１ｍｍ、とし、シリンダブロックＣの円筒部の一端（上面）より表面加工工具９を圧入した。加工中、等ピッチローラ１０は、主軸Ｍに沿って一方向に移動しながら、主軸Ｍを中心に公転するとともに転動中心軸Ｎを中心に自転した。このとき、潤滑油として、炭素鋼用加工油（ユカワ化工油株式会社製Ｎ−１００）を表面加工工具９（押圧面１２ｆ）と内周面Ｃｓとの間に供給した。シリンダブロックＣの一端から１１０ｍｍまで表面加工工具９を下降させて加工した後、送り方向を逆転させて、加工しながら表面加工工具９を上昇させて元の位置まで戻した。加工前のシリンダブロックＣの内周面を図７に、加工後のシリンダブロックＣの内周面を図８に、それぞれ示す。
【００３７】
図７において、Ａに示す部分は、予め加工された人工欠陥穴Ｃｈ（上からφ０．５ｍｍ、φ１ｍｍ、φ２ｍｍ）である。また、Ｂで示す穴は、ダイカスト鋳造の際に形成された直径が０．５〜１ｍｍ程度の鋳巣である。この内周面Ｃｓを加工すると、軸方向に延びるスプラインが形成されたが、表面に開口していた小さな鋳巣やφ０．５ｍｍ程度の人工欠陥穴は塞がれることがわかった（図８）。大きな人工欠陥穴が十分に塞がれなかったのは、表面加工工具９において、ヒンジピン９２の周りを等ピッチローラ１０が自由に回転することで、凹凸部１２が、加工の初期に内周面Ｃｓに形成された押圧模様に倣って、スプラインが形成されたためである。すなわち、表面加工工具９において、等ピッチローラ１０の自由な回転を規制して、先に形成された押圧模様の未押圧位置を確実に押圧するように制御すれば、スプラインの形成を抑制するとともに、鋳巣の補修も行えることが推測できる。
【００３８】
［加工例２］
Ｐ０およびＰ１を１ｍｍ、Ｗ０を１ｍｍとした他は等ピッチローラ１０と同様の等ピッチローラ２０（等ピッチローラ１０と区別するための符号であって、図示せず）を２つ用い、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。
【００３９】
シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工する際の加工条件は、駆動軸９０ａの回転速度；６０ｒｐｍ、駆動軸９０ａの送り速度：０．４ｍｍ／秒、押し込み量０．１ｍｍ、とした他は加工例１と同様とした。加工後のシリンダブロックＣの内周面を図９に示す。
【００４０】
内周面Ｃｓを加工すると、軸方向に延びるスプラインが形成されたが、表面に開口していた小さな鋳巣やφ０．５ｍｍ程度までの人工欠陥穴は塞がれることがわかった（図９）。大きな人工欠陥穴が十分に塞がれなかったのは、表面加工工具９において、ヒンジピン９２の周りを等ピッチローラ２０が自由に回転することで、凹凸部が、加工の初期に内周面Ｃｓに形成された押圧模様に倣って、スプラインが形成されたためである。すなわち、表面加工工具９において、等ピッチローラ２０の自由な回転を規制して、先に形成された押圧模様の未押圧位置を確実に押圧するように制御すれば、スプラインの形成を抑制するとともに、鋳巣の補修も行えることが推測できる。
【００４１】
［加工例３］
図６に示す等ピッチローラ１０において、Ｐ０を０．８ｍｍ、Ｐ１を０．３ｍｍ、０．５ｍｍまたは０．７ｍｍ、θ１１を６０°、溝の深さＤ０を０．６ｍｍとした他は等ピッチローラ１０と同様の不等ピッチローラ３０（図示せず）を２つ用い、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。なお、Ｐ１は、…、０．３、０．５、０．７、０．３、０．５、…と、周方向に順に繰り返し配列させた。
【００４２】
加工例１と同様の条件で、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。加工後のシリンダブロックＣの内周面を図１０に示す。
【００４３】
内周面Ｃｓを加工すると、軸方向に延びるスプラインが形成されたが、表面に開口していた鋳巣や人工欠陥穴が塞がれることがわかった（図１０）。しかし、表面加工工具９において、ヒンジピン９２の周りを不等ピッチローラ３０が自由に回転することで、凹凸部が、加工の初期に内周面Ｃｓに形成された押圧模様に倣ったために、スプラインが形成された。すなわち、表面加工工具９において、不等ピッチローラ３０の自由な回転を規制して、先に形成された押圧模様の未押圧位置を確実に押圧するように制御すれば、スプラインの形成を抑制するとともに、鋳巣の補修も十分に行えることが推測できる。
【００４４】
［加工例４］
転動ローラ１０として、図１１に示す台形ローラ４０を用い、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。台形ローラ４０の凹凸部の構成を図１２および図１３を用いて説明する。図１２は、台形ローラ４０の側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。図１３は、図１２のＹ−Ｙ断面を示す。
【００４５】
凹凸部４２は、軸方向の幅Ｗ０４が０．５ｍｍの最大径部４１ｅの表面部に、転動中心軸Ｎに対して３０°または−３０°傾斜する傾きの異なる２種類の溝４２０を周方向に交互に等間隔に形成してなる。隣接する溝４２０の間は、最大径部４１ｅの外周面を押圧面４２ｆとして有する押圧突起４２１となる。
【００４６】
溝４２０は、隣接する押圧面４２ｆに対して傾斜するとともにθ０４が６０°をなす斜面と、曲率半径Ｒ０４が０．２ｍｍで斜面と連続する底面と、で区画され、溝の延びる方向に垂直なＹ−Ｙ断面の形状は深さＤ０４が０．６ｍｍの略三角形である。このとき、溝４２０の開口幅Ｐ０４’は、直線距離で０．８ｍｍである。また、２種類の溝４２０は、幅Ｗ０４の中心において周方向に１．７ｍｍ間隔で交互に形成されるため、溝４２０の斜面と隣接する押圧面４２ｆは、台形を呈する。押圧面４２ｆは、上底Ｐ１４が０．５ｍｍ、下底Ｐ１４’が１．１ｍｍであって、押圧面４２ｆ間の距離Ｐ０４（溝４２０の周方向の幅）は、直線距離で０．９ｍｍである。また、隣接する溝部４２０の斜面と押圧面４２ｆとの間は、Ｒ１４＝０．０５ｍｍに面取りされている。
【００４７】
加工例１と同様の条件で、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。加工後のシリンダブロックＣの内周面を図１４に示す。
【００４８】
内周面Ｃｓを加工すると、軸方向に延びるスプラインが形成されたが、表面に開口していた鋳巣や人工欠陥穴が塞がれることがわかった（図１４）。しかし、表面加工工具９において、ヒンジピン９２の周りを台形ローラ４０が自由に回転することで、凹凸部が、加工の初期に内周面Ｃｓに形成された押圧模様に倣ったために、スプラインが形成された。すなわち、表面加工工具９において、台形ローラ４０の自由な回転を規制して、先に形成された押圧模様の未押圧位置を確実に押圧するように制御すれば、スプラインの形成を抑制するとともに、鋳巣の補修も十分に行えることが推測できる。
【００４９】
［実施例１］
転動ローラ１０として、図１５に示す交差ローラ５０を用い、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。交差ローラ５０の凹凸部の構成を図１６および図１７を用いて説明する。図１６は、交差ローラ５０の側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。図１７は、図１６のＺ−Ｚ断面を示す。
【００５０】
凹凸部５２は、軸方向の幅Ｗ０５が１ｍｍの最大径部５１ｅの表面部に、転動中心軸Ｎに対して平行に延びる複数の溝５２０を周方向に等間隔に形成してなる。溝５２０は、幅Ｗ０５の中心を通る円周Ｌを挟んで２列配設される。このとき、溝５２０の長手方向の一端部は４分の１の球面により区画されており、その先端は、円周Ｌに接する。そして、円周Ｌを挟んで対向する溝５２０は、周方向に互いにずれている。さらに、隣接する溝５２０の間は、最大径部５１ｅの外周面を押圧面５２ｆとして有する押圧突起５２１となる。
【００５１】
溝５２０は、溝の延びる方向に垂直なＺ−Ｚ断面の形状が矩形である。角部は、Ｒ０５＝０．０５ｍｍに面取りされている。このとき、溝５２０の開口幅Ｐ０５は、直線距離で０．５ｍｍである。また、溝５２０は、０．５ｍｍ間隔で交互に形成される。また、円周Ｌを挟んで対向する溝５２０は、互いに０．２５ｍｍずれている。
【００５２】
なお、以上説明した交差ローラ５０では、溝５２０の先端部が曲面となっており、円周Ｌを挟んで向かい合う溝５２０が互いに接触しないため、押圧突起５２１は一続きになっている。しかし、押圧突起５２１は必ずしも一続きである必要はなく、複数の突起が周方向および転動中心軸Ｎ方向に独立して形成されていてもよい。
【００５３】
加工条件を、駆動軸９０ａの回転速度；６０ｒｐｍ、駆動軸９０ａの送り速度：０．４ｍｍ／秒、押し込み量０．２ｍｍ、とした他は加工例１と同様にして、内径が７８．８６ｍｍのシリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。加工後のシリンダブロックＣの内周面を図１８に示す。
【００５４】
内周面Ｃｓを加工すると、内周面Ｃｓにはスプラインは形成されず、押圧面５２ｆによる局所的な押圧が繰り返し行われて形成された凹凸からなる粗面が見られた（図１８の全体図）。また、表面に開口していた人工欠陥穴は、φ１ｍｍであってもほぼ塞がれることがわかった（図１８の拡大図）。
【００５５】
［実施例２］
転動ローラ１０として、図１９に示す左傾斜ローラ６Ａおよび右傾斜ローラ６Ｂを用い、シリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。左傾斜ローラ６Ａの凹凸部の構成を図２０および図２１を用いて説明する。図２０は、左傾斜ローラ６Ａの側面図であって、凹凸部のみを模式的に示す。図２１は、図２０のＶ−Ｖ断面を示す。
【００５６】
凹凸部６２は、軸方向の幅Ｗ０６が１ｍｍの最大径部６１ｅの表面部に、転動中心軸Ｎに対して４５°傾斜する複数の溝６２０を周方向に交互に等間隔に形成してなる。隣接する溝６２０の間は、最大径部６１ｅの外周面を押圧面６２ｆとして有する押圧突起６２１である。
【００５７】
溝６２０は、溝の延びる方向に垂直なＶ−Ｖ断面の形状は矩形である。角部は、Ｒ０６＝０．０５ｍｍに面取りされている。このとき、溝６２０の開口幅Ｐ０６は、直線距離で０．５ｍｍである。また、溝６２０は一定の間隔で形成され、溝６２０の斜面と隣接する押圧面６２ｆは平行四辺形を呈する。押圧面６２ｆは、周方向に向かい合う二辺の距離Ｐ１６が０．５ｍｍである。なお、右傾斜ローラ６Ｂは、溝６２０を転動中心軸Ｎに対して−４５°傾斜させたほかは、左傾斜ローラ６Ａと同様である。
【００５８】
左傾斜ローラ６Ａおよび右傾斜ローラ６Ｂを１つずつもつ表面加工工具９を備える表面加工装置を用い、加工条件を、駆動軸９０ａの回転速度；６０ｒｐｍ、駆動軸９０ａの送り速度：０．４ｍｍ／秒、押し込み量０．２ｍｍ、とした他は加工例１と同様にして、内径が７８．８６ｍｍのシリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。加工後のシリンダブロックＣの内周面を図２２に示す。
【００５９】
内周面Ｃｓを加工すると、内周面Ｃｓにはスプラインは形成されず、押圧面６２ｆによる局所的な押圧が繰り返し行われて形成された凹凸からなる粗面が見られた（図２２の全体図）。また、表面に開口していた人工欠陥穴は、φ１ｍｍであってもほぼ塞がれることがわかった（図２２の拡大図）。
【００６０】
［実施例３］
上記の交差ローラ５０および右傾斜ローラ６Ｂを１つずつもつ表面加工工具９を備える表面加工装置を用い、加工条件を、駆動軸９０ａの回転速度；６０ｒｐｍ、駆動軸９０ａの送り速度：０．４ｍｍ／秒、押し込み量０．２ｍｍ、とした他は加工例１と同様にして、内径が７８．８６ｍｍのシリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。なお、駆動軸９０ａの回転方向と送り方向は、右螺子の方向とした。加工後のシリンダブロックＣの内周面を図２３に示す。
【００６１】
内周面Ｃｓを加工すると、内周面Ｃｓにはスプラインは形成されず、押圧面５２ｆおよび６２ｆによる局所的な押圧が繰り返し行われて形成された凹凸からなる粗面が見られた（図２３の全体図）。また、表面に開口していた人工欠陥穴は、φ１ｍｍまで塞がれることがわかった（図２３の拡大図）。
【００６２】
［実施例４］
押し込み量を０．３ｍｍとした他は実施例１と同様にして、内径が７８．６６ｍｍのシリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。加工後のシリンダブロックＣの内周面を、加工前および押し込み量０．２ｍｍ（実施例１）の結果とともに図２４に示す。
【００６３】
押し込み量を０．３ｍｍとしたことで、φ１ｍｍの人工欠陥穴は完全に塞がれ、φ２ｍｍの人工欠陥穴も開口がかなり小さくなった。したがって、押し込み量を大きくすることで、鋳巣の補修効果は向上した。ただし、同様の加工を押し込み量０．４ｍｍで行うと、シリンダブロックＣに割れが生じ、加工できなかった。
【００６４】
［加工例５］
上記の等ピッチローラ１０および等ピッチローラ２０を１つずつ有する表面加工工具９を備える表面加工装置を用い、表１に記載の加工条件１および加工条件２のもとでシリンダブロックＣの内周面Ｃｓを加工した。なお、表面加工工具９の送り方向は一方向のみとした。内周面Ｃｓには、スプラインが形成された。
【００６５】
鋳巣の補修効果を評価するために、加工後に、いずれかの人工欠陥穴の表層部を観察した。結果を図２５〜図２７に示す。各図において、「送り方向」とは、表面加工工具９の送り方向であり、写真の上側が内周面Ｃｓ側である。
【００６６】
加工条件１で加工後の直径φ０．５ｍｍの人工欠陥穴は、約０．３ｍｍの厚みで穴が塞がっていた。また、加工条件２で加工後の直径φ０．５ｍｍの人工欠陥穴は約０．３ｍｍの厚みで穴が塞がり、直径φ１ｍｍの人工欠陥穴は、ほぼ塞がった。
【００６７】
【表１】
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【符号の説明】
【００６８】
１０，４０，５０，６Ａ，６Ｂ：転動ローラ
１２，４２，５２，６２：凹凸部
１２０，４２０，５２０，６２０：溝
１２１，４２１，５２１，６２１：押圧突起
１２ｆ，４２ｆ，５２ｆ，６２ｆ：押圧面
Ｎ：転動中心軸
９：表面加工工具  ９０：本体部  ９０ａ：駆動軸
Ｃ：シリンダブロック  Ｃｓ：内周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２１】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2010201483.tif 000028
【図２６】
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【図２７】
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