(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸鍛造品の横断面輪郭形状に対応した刃部を有するバリ抜き刃物型を用い、上記クランク軸鍛造品のバリを切断除去するに際し、切断部位近傍のバリの厚さをＴ（ｍｍ）、ジャーナル部の軸心からカウンターウエイト部の先端までの距離をＣＷ（ｍｍ）、中心がジャーナルの軸心でこの軸心に直角な方向への幅をＰＷ（ｍｍ）、フロント部側の軸端を起点とするバリ側に向かう軸長方向への幅をＦＷ（ｍｍ）、フランジ部側の軸端を起点とするバリ側に向かう軸長方向への幅をＥＷ（ｍｍ）とした時、下記の▲１▼〜▲３▼式を満たす領域の刃高が下記の▲４▼式を満たす量ＰＨ（ｍｍ）だけ他の領域の刃高よりも高いバリ抜き刃物型を用いてバリを除去することを特徴とするクランク軸鍛造品のバリ抜き加工方法。
２×Ｔ≦ＰＷ≦２×ＣＷ  ・・・・  ▲１▼
２×Ｔ≦ＦＷ  ・・・・・・・・・  ▲２▼
２×Ｔ≦ＥＷ  ・・・・・・・・・  ▲３▼
Ｔ≦ＰＨ  ・・・・・・・・・・・  ▲４▼
【請求項２】
バリが、その周縁部に厚さの厚い厚肉部を有する場合、フロント部側の軸端からこの軸長方向のバリの厚肉部までの距離をＦＬ（ｍｍ）、フランジ部側の軸端からこの軸長方向のバリの厚肉部までの距離をＥＬ（ｍｍ）とした時、上記の幅ＦＷと幅ＥＷの上限がそれぞれ下記の▲５▼式と▲６▼式を満たすバリ抜き刃物型を用いてバリを除去することを特徴とする請求項１に記載のクランク軸鍛造品のバリ抜き加工方法。
ＦＷ≦ＦＬ  ・・・・・・  ▲５▼
ＥＷ≦ＥＬ  ・・・・・・  ▲６▼
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸鍛造品のバリ抜き方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク軸鍛造品は、一般に、２分割金型を用いた型鍛造により成形される。このため、成形された鍛造品には、図３に示すように、製品になる部分の横断面輪郭形状に沿ってバリ３が発生するので、このバリ３の除去、すなわちバリ抜き加工が必要になる。
【０００３】
なお、バり３は、図３に示すように、その周縁部に厚肉部３ａを有するが、これは型鍛造時における加圧力の低減を図るために、２分割金型の周縁部に逃げ部が形成されていることによって形成される。
【０００４】
上記のバリ抜き加工は、一般に、次のようにして行っている。すなわち、抱き型と押し型で鍛造品の製品になる部分（フロント部４、ジャーナル部６ａ〜６ｅ、カウンターウェイト部８ａ〜８ｈ、クランクピン部７ａ〜７ｄ、フランジ部５など）を保持し、製品になる部分の横断面輪郭形状に対応した刃高が均一なバリ抜き刃物型を押し型とともに押圧する。しかし、この方法では、軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが生じるという問題があった。
【０００５】
上記の問題点のうち、カウンターウェイト部の軸長方向倒れを防ぐ方法としては、特開平１−２７８９３３号公報に示される方法がる。すなわち、その方法は、図４に示すように、図中に左下がりの斜線を付して示したクランクピン部の２ヶ所の長さがａ、幅がｂの領域の刃部２０の刃高を他よりも高さｈだけ高くするとともに、カウンターウェイト部間の刃部２０ａを斜度がｈ／ｃの傾斜刃としたバリ抜き刃物型１０を用いる方法である。なお、図中の符号１０ａはクランク軸鍛造品の製品になる部分の横断面輪郭形状に対応した貫通孔、ＪＣはジャーナル部の軸心を示している。
【０００６】
しかし、この方法は、バリ抜き加工の初期に、鍛造品の部位毎に非対称な押圧力が作用するために、バリ抜き後の製品にねじれが生じたり、加工中に位置ずれが生じて噛み疵が発生しやすいという欠点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、軸曲がりやカウンターウェイト部の軸長方向倒れは勿論、バリ抜き後の製品にねじれが生じたり、加工中に位置ずれが生じて噛み疵が発生したりすることがないクランク軸鍛造品のバリ抜き方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、次のクランク軸鍛造品のバリ抜き方法にある。
【０００９】
クランク軸鍛造品の横断面輪郭形状に対応した刃部を有するバリ抜き刃物型を用い、上記クランク軸鍛造品のバリを切断除去するに際し、切断部位近傍のバリの厚さをＴ（ｍｍ）、ジャーナル部の軸心からカウンターウエイト部の先端までの距離をＣＷ（ｍｍ）、中心がジャーナルの軸心でこの軸心に直角な方向への幅をＰＷ（ｍｍ）、フロント部側の軸端を起点とするバリ側に向かう軸長方向への幅をＦＷ（ｍｍ）、フランジ部側の軸端を起点とするバリ側に向かう軸長方向への幅をＥＷ（ｍｍ）とした時、下記の▲１▼〜▲３▼式を満たす領域の刃高が下記の▲４▼式を満たす量ＰＨ（ｍｍ）だけ他の領域の刃高よりも高いバリ抜き刃物型を用いてバリを除去することを特徴とするクランク軸鍛造品のバリ抜き加工方法。
【００１０】
２×Ｔ≦ＰＷ≦２×ＣＷ  ・・・・  ▲１▼
２×Ｔ≦ＦＷ  ・・・・・・・・・  ▲２▼
２×Ｔ≦ＥＷ  ・・・・・・・・・  ▲３▼
Ｔ≦ＰＨ  ・・・・・・・・・・・  ▲４▼
上記の本発明においては、バリが、その周縁部に厚さの厚い厚肉部を有する場合、フロント部側の軸端からこの軸長方向のバリの厚肉部までの距離をＦＬ（ｍｍ、図３のロ−ロ矢視図）、フランジ部側の軸端からこの軸長方向のバリの厚肉部までの距離をＥＬ（ｍｍ、図３のハ−ハ矢視図）とした時、上記の幅ＦＷと幅ＥＷの上限がそれぞれ下記の▲５▼式と▲６▼式を満たすバリ抜き刃物型を用いてバリを除去するのが好ましい。
【００１１】
ＦＷ≦ＦＬ  ・・・・・・  ▲５▼
ＥＷ≦ＥＬ  ・・・・・・  ▲６▼
本発明者らは、上記の目的を達成するために、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１に規定されるＳ４５Ｃ製で、全長が４００ｍｍ、バリの厚さが５ｍｍで、カウンターウェイト部が８枚の４気筒エンジン用のクランク軸鍛造品を対象に、種々の条件でバリ抜き加工を行い次のことを知見し、上記の本発明を完成させた。
【００１２】
始めに、全ての位置の刃高が均一なバリ抜き刃物型を用いてバリ抜き加工を行った。その結果、バリ抜き加工後の鍛造品には、一般に指摘されるように、軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが発生することを確認した。
【００１３】
このため、バリ抜き加工を途中で中断してサンプルを抽出し、その変形過程を分析した。その結果、全ての位置の刃高が均一なバリ抜き刃物型では、バリ抜き刃物型が鍛造品に接触するまでの間は鍛造品と押し型の間に空隙があり、バリ抜き刃物型が鍛造品と接触を開始した後にバリ抜き刃物型によるバリの押圧力によって鍛造品が押し型に押し込まれ、この過程で生じる変形に起因して軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが発生することが判明した。
【００１４】
そこで、変形が生じ難い剛性の高い部位、具体的にはジャーナル部分のバリを先行して押し抜くことによって鍛造品を押し型に確実に押しつけた後に、その余の部分のバリを抜くこと、すなわちジャーナル部分のバリを切断する刃高を他よりも高くしたバリ抜き刃物型によるバリ抜き加工を試みた。
【００１５】
その結果、ジャーナル部の軸心からこの軸心と直角な方向にバリの厚さ以上、カウンターウエイト部の先端までの距離以下の範囲内に存在するバリと、両方の軸端からバリ側に向かう軸長方向にバリの厚さの２倍以上、バリの厚さが急激に厚くなる点までの距離以下の範囲内に存在するバリとを切断する刃高を、その余の部分に存在するバリを切断する刃高よりもバリの厚さ以上高くすれば、軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れの発生が大幅に抑制されることを知見した。
【００１６】
ここで、刃高が上記のようにされたバリ抜き刃物型を用いる場合に、軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れの発生が大幅に抑制されるのは、次の理由による。
【００１７】
すなわち、上記のバリ抜き刃物型では、鍛造品が押し型に押しつけられていない状態で高剛性部のバリ抜きが先行して行われるので、その際の負荷は主として高剛性部にのみ作用する。しかし、高剛性部は、変形しにくいのでほとんど変形することなく、刃高の高い刃部によるバリ抜き加工の進行に伴って鍛造品全体が押し型に完全に押し付けられる。そして、この押し付け完了後に、刃高の低い刃部による剛性の低いその余の部分のバリ抜きが行われるが、鍛造品の製品になる全ての部分が押し型で拘束されいるので、バリ抜き後の鍛造品には軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが発生しないか、仮に発生しても大幅に抑制されるようになるのである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法について、図１と図２並びに前述した図３を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１と図２は、本発明のバリ抜き加工方法で用いるバリ抜き刃物型の一例を示す模式図で、図１は平面図、図２は側面図である。
【００２０】
図に示すように、バリ抜き刃物型１は、クランク軸鍛造品の製品になる部分の横断面輪郭形状に対応した貫通孔１ａを備えており、この貫通孔１ａの内周エッジ部（刃部）で周縁部に厚肉部３ａを有するバリ３を切断するようになっている。
【００２１】
そして、刃部のうち、ジャーナル部６ａ〜６ｅの軸心ＪＣを中心とする幅ＰＷの範囲内に位置する全ての刃部と、フロント部４側の軸端から幅ＦＷの範囲内に位置する刃部と、フランジ部５側の軸端から幅ＥＷの範囲内に位置する刃部、すなわち図中に斜線で示す領域の刃部２は、図２に示すように、その余の刃部よりも高さＰＨだけ高く成形されている。
【００２２】
ここで、幅ＰＷ、幅ＦＷおよび幅ＥＷは、前述したように、いずれもバリ３の切断部位近傍の厚さＴの２倍以上で、かつ、幅ＰＷについてはジャーナル部６ａ〜６ｅの軸心ＪＣからカウンターウエイト部８ａ〜８ｈの先端までの距離ＣＷの２倍以下、幅ＦＷと幅ＥＷについてはそれぞれの各軸端からその軸長方向のバリ３の厚肉部３ａまでの距離ＦＬ以下と距離ＥＬ以下でなければならず、高さＰＨはバリ３の切断部位近傍の厚さＴ以上でなければならない。すなわち、幅ＰＷは前述の▲１▼式、幅ＦＷは▲２▼式と▲５▼式、幅ＥＷは▲３▼式と▲６▼式、高さＰＨは▲４▼式を満たす必要があるが、その理由は次の通りである。
【００２３】
幅ＰＷ、幅ＦＷおよび幅ＥＷが、いずれもバリ３の切断部位近傍の厚さＴの２倍未満では、高さをＰＨだけ高くした刃部２による先行バリ抜きによって生じる押圧力が小さく、この過程で鍛造品の製品になる全ての部分が押し型に十分に押し込まれないため、その後のバリ抜き加工によって軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが発生するようになる。
【００２４】
逆に、幅ＰＷが、距離ＣＷの２倍超では、高さをＰＨだけ高くした刃部２による先行バリ抜き部が、カウンターウェイト部８ａ〜８ｈなどの剛性の低い部分にも大きく重なるために、先行バリ抜き時に変形が生じ、軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが発生するようになる。
【００２５】
また、幅ＦＷと幅ＥＷが、それぞれ距離ＦＬ超およびＥＬ超では、高さをＰＨだけ高くした刃部２がバリ３の厚肉部３ａに先に当接し、バリ抜き前に変形が生じて軸曲がりが発生しやすくなる。
【００２６】
ただし、バリ３がその周縁部に厚肉部３ａを有しないものである場合には、上記の幅ＦＷと幅ＥＷの上限は定める必要はなく、幅ＦＷは前述の▲２▼式のみ、幅ＥＷは前述の▲３▼式のみを満たせばよい。すなわち、バリ抜き刃物型１の長手方向（図１の左右方向）の両端部は、それぞれの軸端からバリ抜き刃物型１の端部にわたる全長の幅ＰＷの領域を高さＰＨだけその余の幅方向（図１の上下方向）部分よりも高くしてもよい。
【００２７】
さらに、高さＰＨが、バリ３の切断部位近傍の厚さＴ未満では、刃部２による先行バリ抜き時における鍛造品の押し型への押し込みが十分に進行しないうちに他の刃部によるバリ抜きが始まるために、軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが発生するようになる。
【００２８】
なお、高さＰＨは▲４▼式を満たせばよく、その上限は特に定める必要はないが、バリ３の切断部位近傍の厚さＴの８倍超にすると、先行バリ抜き時にその余バリが大きく変形し、この変形に伴ってその余の部分に大きな力が作用して軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れが発生しやすくなるので、その上限はバリ３の切断部位近傍の厚さＴの８倍以下とするのが好ましい。
【００２９】
以上のことから、本発明では、バリ３がその周縁部に厚肉部３ａを有しないものである場合は前述の▲１▼式〜▲４▼式を満たすバリ抜き刃物型、バリ３がその周縁部に厚肉部３ａを有するものである場合は前述の▲１▼式〜▲４▼式および▲５▼式と▲６▼式を満たすバリ抜き刃物型を用いることにした。
【００３０】
なお、図１に示す斜線部の刃部２の高さＰＨは、基本的には全ての部位の高さを同一とするが、前述の▲４▼式を満たす範囲内であれば、部位毎に異なる高さであってもよい。具体的には、例えば、鍛造品の前述の▲１▼式〜▲３▼式を満たす範囲内に存在するバリ３の切断部位近傍の厚さＴが各部位毎に異なる場合、その厚さＴに応じて各部位の高さＰＨを変化させるなどであるが、この場合、各部位の高さＰＨは、斜線部の全ての刃部２がバリ３に同時に当接するするように変化させるのが最も好ましい。
【００３１】
また、幅ＰＷは、高さＰＨと同様に、基本的には軸長方向に同一とするが、前述の▲１▼式を満たす範囲内であれば、軸長方向に異なる幅であってもよい。
【００３２】
さらに、図１に示す斜線部以外の刃部形状は、任意であり、例えば段差を有する形状にしてもよい。ただし、この場合の図１に示す斜線部の刃部２の高さＰＨは、斜線部以外の刃部のうちの最も高い部分からの高さが前述の▲４▼式を満たす高さにする必要があることはいうまでもない。
【００３３】
上記の図１と図２にその一例を示すバリ抜き刃物型１によるバリ抜き加工は、従来と同様の工程に従って行われる。以下に、その工程を記載する。
【００３４】
第１工程：通常の方法で鋼片を製造し、これに通常の方法で仕上げ打ちまでの型鍛造を施てクランク軸鍛造品を得る。
【００３５】
第２工程：得られたクランク軸鍛造品を、押し型と抱き型および本発明になるバリ抜き刃物型を備えるバリ抜き装置にセットして保持させる。
【００３６】
第３工程：上記の状態で、押し型とバリ抜き刃物型を押圧してバリを切断除去する。
【００３７】
この時、本発明の方法では、前述したように、図１中に斜線を付して示した前述の▲１▼式〜▲４▼式を満たす刃部２によって剛性の高い部分のバリ３が先行して切断されると同時に、鍛造品の製品になる全ての部分が押し型に押し込まれ、その後にその余の部分のバリ３が高さＰＨだけ低い刃部によって切断されるので、軸曲がりとカウンターウエイト部８ａ〜８ｈの軸長方向倒れが可及的に抑制される。
【００３８】
なお、第３工程においては、バリ抜き刃物型を固定配置し、これに対して押し型と抱き型を動かすことで鍛造品を押圧し、これによってバリ３を切断除去させるようにしてもよい。
【００３９】
【実施例】
ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１に規定されるＳ４５Ｃ製で、フロント部側の軸端からフランジ部側の軸端までの全長が６２０ｍｍ、その余の各部の寸法が表１に示す寸法であり、切断部近傍の厚さが８ｍｍ、厚肉部の最大厚さが２５ｍｍ、図３に示す距離ＦＬとＥＬがいずれも３０ｍｍのバリを有するカウンターウェイト部が８枚の４気筒エンジン用のクランク軸鍛造品を準備した。
【００４０】
【表１】
0003584749.tif 000002
【００４１】
一方、バリ抜き刃物型としては、平面形状が図１に示す形状で、図１中の幅ＰＷが７０ｍｍ、幅ＦＷとＥＷがいずれも２０ｍｍの領域の刃高を他よりも高さＰＨ＝２０ｍｍだけ高くしたバリ抜き刃物型（以下、本発明例用刃物型という）を準備した。
【００４２】
また、比較のために、幅ＰＷ、幅ＦＷおよび幅ＥＷは上記の本発明例用刃物型と同じであるが、該部の刃高が５ｍｍのバリ抜き刃物型（以下、比較例用刃物型Ａという）と、幅ＦＷ、幅ＥＷおよび高さＰＨは上記の本発明例用刃物型と同じであるが、幅ＰＷが１９０ｍｍのバリ抜き刃物型（以下、比較例用刃物型Ｂという）と、同じく幅ＦＷ、幅ＥＷおよび高さＰＨは上記の本発明例用刃物型と同じであるが、幅ＰＷが１０ｍｍのバリ抜き刃物型（以下、比較例用刃物型Ｃという）も準備した。
【００４３】
さらに、平面形状が図１に示す形状で、全ての部位の刃高が同一の従来のバリ抜き刃物型（以下、従来例用刃物型Ａという）と、前述の図４に示した特開平１−２７８９３３号公報に示され方法で用いられるバリ抜き刃物型で、図４中の寸法ａが３０ｍｍ、ｂが１０ｍｍ、ｃが８２ｍｍ、ｈが２０ｍｍのバリ抜き刃物型（以下、従来例用刃物型Ｂという）も準備した。
【００４４】
そして、これらのバリ抜き刃物型を用い、準備したクランク軸鍛造品の温度が９５０℃になった時点でバリ抜き加工を行い、得られた製品の軸曲がりとカウンターウェイト部の軸長方向倒れの状況を調べる一方、噛み疵の発生率（本数比率）を調べ、その結果を表２に示した。
【００４５】
なお、表２に示す結果は、いずれもクランク軸鍛造品３０本についての平均値であり、軸曲がり量は軸長方向の中央部でのたわみ量である。
【００４６】
【表２】
0003584749.tif 000003
【００４７】
表２からわかるように、本発明の方法によった場合には、軸曲がり量が０．５ｍｍ、カウンターウエイト部の軸長方向倒れ量が０．４度と良好であり、噛み疵も発生しなかった。
【００４８】
これに対し、比較例および従来例によった場合は、軸曲がり量が１．７〜２．１ｍｍ、カウンターウエイト部の軸長方向倒れ量が０．８〜１．３度と不芳であった。また、従来例用刃物型Ｂを用いた場合には、３０本中１２本に噛み疵が発生した。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のバリ抜き方法によれば、バリ除去の際の軸曲がり量とカウンターウエイト部の軸長方向倒れ量が小さく、表面性状の良好なクランク軸鍛造品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法で用いるバリ抜き刃物型の一例を示す模式的平面図である。
【図２】同上の模式的側面図である。
【図３】クランク軸鍛造品の形状例を示す模式的平面図である。
【図４】従来のバリ抜き刃物型の一例を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
１、１０：バリ抜き刃物型、
１ａ、１０ａ：貫通孔、
２、２０、２０ａ：他よりも刃高の高い刃部、
３：バリ、
３ａ：厚肉部、
４：フロント部、
５：フランジ部、
６ａ〜６ｅ：ジャーナル部、
７ａ〜７ｄ：クランクピン部、
８ａ〜８ｈ：カウンターウェイト部、
ＪＣ：ジャーナル部の軸心、
【図１】
0003584749.tif 000004
【図２】
0003584749.tif 000005
【図３】
0003584749.tif 000006
【図４】
0003584749.tif 000007