(57)【要約】【課題】薄肉の鋳物であっても、球体により鋳巣の周辺を押圧することで、鋳物を破壊することなく鋳巣を補修することが可能な表面加工方法を提供する。【解決手段】円筒部をもつ鋳物の内周面を押圧する球面を有する押圧ボールを備える表面加工工具と、前記押圧ボールを前記内周面の周方向に相対的に移動させて該押圧ボールを転動させつつ前記球面で該内周面を押圧するボール転動手段と、前記表面加工工具と前記鋳物とを該鋳物の軸方向に相対移動させる送り手段と、を備える表面加工装置を用い、前記表面加工工具が備える該押圧ボールの個数、該押圧ボールの直径、該内周面に対する該押圧ボールの押込量、前記ボール転動手段による該押圧ボールの移動量および前記送り手段による該押圧ボールの移動量を調整して、該内周面を軸方向に順に加工する。【選択図】図１
2011036931.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押圧する球面を有する押圧ボールを備える表面加工工具と、前記押圧ボールを前記内周面の周方向に相対的に移動させて該押圧ボールを転動させつつ前記球面で該内周面を押圧するボール転動手段と、前記表面加工工具と前記鋳物とを該鋳物の軸方向に相対移動させる送り手段と、を備える表面加工装置を用い、
前記円筒部の厚さをＴ［ｍｍ］、前記押圧ボールに押圧されて前記内周面に形成される溝の溝幅をｂ［ｍｍ］、隣り合う該溝の間隔をｐ［ｍｍ］、該押圧ボールによる合計の押込量をｔ［ｍｍ］、としたときに０＜ｐ／ｂ＜１かつ０．０１８Ｔ≦ｔ≦０．０６２５Ｔを満たすとともに該押圧ボールの押込荷重が該円筒部の厚さおよび該円筒部の材質の変形抵抗に応じて求められる上限値を超えないように、前記表面加工工具が備える該押圧ボールの個数、該押圧ボールの直径、該内周面に対する該押圧ボールの押込量、前記ボール転動手段による該押圧ボールの移動量および前記送り手段による該押圧ボールの移動量を調整して、該内周面を軸方向に順に加工することを特徴とする表面加工方法。
【請求項２】
前記押圧ボールにより押圧され加工された前記内周面をさらに加工する請求項１記載の表面加工方法。
【請求項３】
前記円筒部の厚さＴ［ｍｍ］と前記溝の溝幅ｂ［ｍｍ］との関係が０．０９８Ｔ≦ｂ≦０．３２５Ｔである請求項１または２に記載の表面加工方法。
【請求項４】
前記表面加工工具は、軸方向の異なる位置に配置された複数の前記押圧ボールを備える請求項２または３に記載の表面加工方法。
【請求項５】
前記表面加工工具は、軸方向に垂直な円周上に等間隔に配置された複数の前記押圧ボールを備える請求項１〜４のいずれかに記載の表面加工方法。
【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方法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。シリンダブロックは、ピストンとの摩耗や燃料の爆発が行われるため、円筒部にシリンダライナが圧入されるが、近年、軽量化のためライナレスにし、内周面（ボア面）を溶射被覆することが行われ始めている。しかし、鋳造では、円筒部の内周面に鋳造欠陥（鋳巣）ができることがある。このような鋳巣は、内周面に溶射を施しても埋めることは困難であり、シリンダブロックとピストンとの間の気密性を損ねる。そのため、溶射に先立ち、内周面の鋳巣を補修する必要がある。鋳物にできた鋳巣を補修する方法として、鋳物の表面に球状の工具を押し付けることで鋳巣の周囲を塑性変形させる補修方法がある。
【０００３】
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球体により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。
【０００４】
また、特許文献２（図８および図９参照）には、アルミ鋳造品であるシリンダブロックのシール面にある鋳巣を球体により押し潰して除去する方法が記載されている。図８は、シール面を加工するのに用いられる押圧工具２０が図示されている。押圧工具２０の先端部には、セラミックス製の球体２５が回転可能な状態で収納されている。押圧工具２０をシール面に倣って移動させると、シール面は塑性変形して溝が形成される。この溝に隣接して同様に塑性変形させて２本目の溝を形成し、さらに２本の溝の中央部を同様に塑性変形させることで、シール面を浅溝状に変形させて鋳巣を押し潰している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−  ９４８６９号公報
【特許文献２】特開平１０−２０２４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２に記載のように球体を備える工具を用いて鋳巣を押し潰す場合には、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。そのため、薄肉の円筒部をもつ鋳物の内周面を塑性加工して鋳巣を押し潰すときに、鋳物の外面が変形したり鋳物が割れたりして鋳物が破壊されるという問題が生じることがわかった。しかしながら、従来は、薄肉の鋳物を加工する際に鋳物の破壊が発生しうることに着目されておらず、また、どの加工条件を調整することで鋳物の破壊を抑制できるかが明らかにされていなかった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、薄肉の鋳物であっても、球体により鋳巣の周辺を押圧することで、鋳物を破壊することなく鋳巣を補修することが可能な表面加工方法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】
本発明の表面加工方法は、円筒部をもつ鋳物の内周面を押圧する球面を有する押圧ボールを備える表面加工工具と、前記押圧ボールを前記内周面の周方向に相対的に移動させて該押圧ボールを転動させつつ前記球面で該内周面を押圧するボール転動手段と、前記表面加工工具と前記鋳物とを該鋳物の軸方向に相対移動させる送り手段と、を備える表面加工装置を用い、
前記円筒部の厚さをＴ［ｍｍ］、前記押圧ボールに押圧されて前記内周面に形成される溝の溝幅をｂ［ｍｍ］、隣り合う該溝の間隔をｐ［ｍｍ］、該押圧ボールによる合計の押込量をｔ［ｍｍ］、としたときに０＜ｐ／ｂ＜１かつ０．０１８Ｔ≦ｔ≦０．０６２５Ｔを満たすとともに該押圧ボールの押込荷重が該円筒部の厚さおよび該円筒部の材質の変形抵抗に応じて求められる上限値を超えないように、前記表面加工工具が備える該押圧ボールの個数、該押圧ボールの直径、該内周面に対する該押圧ボールの押込量、前記ボール転動手段による該押圧ボールの移動量および前記送り手段による該押圧ボールの移動量を調整して、該内周面を軸方向に順に加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の表面加工方法によれば、鋳物が薄肉であっても鋳物を破壊させることなく、表面直下に存在する鋳造欠陥を能率よく潰すことができる。本発明の表面加工方法では、押圧ボールを押し込むことにより行う局所の加工範囲（溝幅ｂに相当）を鋳物の材質および肉厚に応じた範囲に設定することで、表面加工による材料流れ範囲（流動応力発生範囲）を円筒部の内表面近傍に集中させ、外周側には変形が及ばないようにすることができる。その結果、円筒部の外面が変形したり円筒部が割れたりといった鋳物の破壊が抑制される。
【００１０】
さらには、押圧ボールの移動量を適正範囲にし、内周面に過大な凹凸や過剰な繰り返し加工を与えずに鋳物（円筒部）の軸方向に加工範囲を広げていくことで、内周面に存在する鋳造欠陥を確実にかつ能率的に加工していくことができる。
【００１１】
さらに、押圧ボールは転動しつつ円筒部の内周面を押圧するため、表面加工工具が高速で移動しても、押圧ボールと円筒部の内周面との焼付きが防止される。
【００１２】
また、前記押圧ボールにより押圧され加工された前記内周面をさらに加工してもよい。本発明の表面加工方法を複数回にわけて繰り返し行うことで、凹凸の小さい滑らかな加工面が広い範囲で得られるとともに、一回の押込量を増大させることなく比較的大きな鋳巣を効果的に補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の表面加工方法による鋳巣の補修方法を説明する概略図である。
【図２】加工前のシリンダブロックとボア面を示す図面代用写真である。
【図３】本発明の表面加工方法に用いることができる表面加工装置を模式的に示す図であって、表面加工装置の平面図である。
【図４】本発明の表面加工方法に用いることができる表面加工装置を模式的に示す図であって、表面加工装置の外観を示す正面図である。
【図５】押込量ｈと成形角度θとの関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。
【図６】押込量ｈと加工溝幅ｂとの関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。
【図７】押込量ｈと押込荷重との関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。
【図８】参考例の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図９】比較例の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１０】本発明（実施例１）の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１１】本発明（実施例２）の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１２】本発明（実施例３）の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１３】本発明（実施例４）の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１４】本発明（実施例５）の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１５】本発明（実施例５）の表面加工方法により加工されたシリンダブロックを人工欠陥穴（鋳巣）の中心を通るように軸方向に切断した断面を示す図面代用写真である。
【図１６】比較例の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１７】本発明（実施例６）の表面加工方法により加工したシリンダブロックのボア面を示す図面代用写真である。
【図１８】本発明（実施例６）の表面加工方法により加工されたシリンダブロックを人工欠陥穴（鋳巣）の中心を通るように軸方向に切断した断面を示す図面代用写真である。
【図１９】合計の押込量ｔに対する加工後の人工欠陥穴の開口径（測定値）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の表面加工方法を実施するための最良の形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「ｘ〜ｙ」は、下限ｘおよび上限ｙをその範囲に含む。
【００１５】
本発明の表面加工装置は、押圧ボールをもつ表面加工工具とボール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。以下に、表面加工工具、ボール転動手段および送り手段について、それぞれ説明する。
【００１６】
表面加工工具は、押圧ボールを備える。押圧ボールは、鋳物の内周面を押圧する球面を有し、また、ボール転動手段により転動するため、真球に近い形状であるのが好ましい。押圧ボールは、鋳物の円筒部の内周面に開口する鋳巣の開口の大きさ（最大径）よりも大きいのが好ましく、ボール径は、直径φ２ｍｍ以上であるのが実用的である。ボール径がφ２ｍｍ未満では、鋳巣を効率的に補修することが困難であるだけでなく、余肉がボールに堆積して連続して加工を行うことが困難なことがある。また、ボール径はφ６ｍｍ以下であるのが好ましい。φ６ｍｍを超えると、球面と内周面との接触面積が大きくなることで押圧ボールの押込荷重が増大し、鋳物が破損しやすくなるためである。
【００１７】
また、押圧ボールの材質に特に限定はないが、鋳物の被加工部分の材質よりも機械的強度に優れる金属またはセラミックス製であるとよい。被加工材である鋳物は、金属、なかでもシリンダブロックとして使用されるアルミニウム合金またはマグネシウム合金からなるのが好適であるため、鋼製、セラミックスまたは工具鋼製の押圧ボールを使用するとよい。
【００１８】
押圧ボールは、表面加工工具に、転動可能な状態で保持される。押圧ボールの保持機構については、従来から用いられている一般的な機構であればよい。ひとつの表面加工工具がもつ押圧ボールの数に限定はなく、１つでも複数でもよい。しかし、円筒部の内周面を加工するのに加工荷重のバランスがとりやすいため、２つ以上の押圧ボールを使用するのが好ましい。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、押圧ボールを転動可能に保持し、鋳物と相対回転することで押圧ボールが転動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。押圧ボールが複数である場合には、その中心が本体部の軸方向の同じ位置に配置されるように保持されるとよい。このとき、複数の押圧ボールは、周方向に等間隔に保持されるとよい。軸方向の同じ位置で保持される押圧ボールの数は、２〜１２個程度が好ましく、個々の押圧ボールによる加工が干渉し合わないように互いに間隔をもって配置するとよい。さらに、軸方向の異なる位置に押圧ボールを配置することも可能である。表面加工工具を円筒内で軸方向へ１度移動させるだけで、内周面を２回以上押圧することができる。
【００１９】
ボール転動手段は、押圧ボールを内周面の周方向に相対的に移動させて、押圧ボールを転動させつつ球面で内周面を押圧する。また、送り手段は、表面加工工具と鋳物とを、鋳物の軸方向に相対移動させる。ボール転動手段と送り手段は、同時に駆動されるのがよい。ボール転動手段は、鋳物の内周面の中心軸を中心として、押圧ボールを公転させるのが好ましい。ボール転動手段による押圧ボールの公転速度に限定はないが、たとえば、３０〜１５００ｒｐｍさらには６０〜６００ｒｐｍ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。１５００ｒｐｍを超えると、押圧ボール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、送り速度にして０．５〜３０ｍｍ／秒さらには１〜２０ｍｍ／秒の範囲で移動させるのが好ましい。０．５ｍｍ／秒未満では、鋳巣の補修は十分されるものの加工の効率がよくない。３０ｍｍ／秒を超えると、ボール径、押込量および公転速度によっては、未加工部が生じ、鋳巣を良好に補修することができなくなるばかりか、表面加工工具および表面加工装置への負荷が厳しくなることがあるため好ましくない。
【００２０】
上記の表面加工装置を用いた本発明の表面加工方法の概略を、図１を用いて説明する。図１は、円筒部をもつ鋳物Ｃの軸方向の断面において、鋳物Ｃの内周面Ｃｓが加工されている状態を示す。ただし、図１では、説明を簡略化するために、表面加工装置は押圧ボールのみを図示している。ボールＢは、ボール転動手段により内周面Ｃｓの周方向Ｒに、送り手段により軸方向Ｐに、移動する。ボールＢは、内周面Ｃｓを押圧しながら周方向Ｒに移動しつつ軸方向Ｐに移動して、Ｂ’で示す位置に至る。ボールＢにより内周面Ｃｓが押圧されると、ボールＢのボール径と内周面Ｃｓへの押込量ｈに応じた幅ｂで軸方向に略直交して延びる溝が形成される。このとき、ボールＢに押し込まれて余った余肉がボールＢの移動方向前方に盛り上がる。周方向前方の余肉（図示せず）は、ボールＢが転動しつつ周方向Ｒへ移動することでボールＢにより順次押し潰される。一方、軸方向前方の余肉Ｄは、ボールＢが図１のＢ’で示される位置に至ったときに押し潰すことができる。この繰り返しにより、内周面に開口する鋳巣の周囲が塑性変形し、鋳巣が補修される。
【００２１】
なお、本発明の表面加工方法では、ボール転動手段および送り手段により押圧ボールを螺旋状に移動させることで、円筒部の内周面の所望の範囲を軸方向に順次加工することができる。表面加工工具を一方向に送ることで円筒の内周面の所望の範囲を加工し終わったら、次に逆の方向に送ることで、一度加工された内周面を再度加工してもよい。２度目以降の加工を行う場合には、押圧ボールによる押圧量を変更したり、ボール転動手段により押圧ボールの公転方向を変えたり、送り速度を変えたり、押圧位置の位相を変えたり、してもよい。
【００２２】
本発明の表面加工方法では、表面加工工具が備える押圧ボールの個数、押圧ボールの直径、内周面に対する押圧ボールの押込量、ボール転動手段による押圧ボールの移動量および送り手段による押圧ボールの移動量を調整して、内周面を軸方向に順に加工することで、鋳物の破壊を抑制しつつ鋳巣の補修を行うことができる。なお、既に表面加工装置の説明において、望ましい数値範囲を記したが、以下の条件に適合すれば、上記の範囲を超えても差し支えはない。
【００２３】
円筒部の厚さをＴ［ｍｍ］、押圧ボールに押圧されて内周面に形成される溝の溝幅をｂ［ｍｍ］、隣り合う溝の間隔をｐ［ｍｍ］、押圧ボールによる合計の押込量をｔ［ｍｍ］、としたときに、（１）〜（３）となるように上記の加工条件を調整することで、円筒部の内側のみを変形させつつ鋳巣の補修を行うことができる。
【００２４】
（１）０＜ｐ／ｂ＜１、かつ
（２）０．０１８Ｔ≦ｔ≦０．０６２５Ｔ、を満たすとともに
（３）押圧ボールの押込荷重が、円筒部の厚さおよび円筒部の材質の変形抵抗に応じて求められる上限値を超えない。
【００２５】
ここで、厚さＴは、加工前の鋳物の円筒部の厚さの実測値である。溝幅ｂは、押圧ボールの半径と押込量ｈから算出することができる接触投影面積の直径に相当する値であって、加工により内周面に形成される溝の幅に一致することがわかっている。溝間隔ｐは、押圧ボールの移動量に応じて変化する値であって、加工後の鋳物の軸方向の断面において、ある１つの溝の最も深い位置から、その溝に隣り合う溝の最も深い位置までの軸方向の距離の実測値である。合計の押込量ｔは、軸方向への加工を１度しか行わない場合はｔ＝ｈであるが、軸方向への加工を２回以上行う場合にはそれぞれの加工における押込量を合計した値である。
【００２６】
（１）に関し、ｐ／ｂ＝０では、軸方向への加工が進行しない。また、ｐ／ｂ≧１では、隣り合う２本の溝の間に未加工部が形成されるため、未加工部に位置する鋳巣を補修することができない。好ましくは０．１≦ｐ／ｂ＜１、さらに好ましくは０．２５≦ｐ／ｂ≦０．８である。
【００２７】
（２）に関し、０．０１８Ｔ＞ｔでは、鋳巣を補修する効果が低減し、内周面での開口がφ２ｍｍを超える大きさの鋳巣を補修することが困難である。好ましくは０．０２Ｔ≦ｔ、さらに好ましくは０．０２５Ｔ≦ｔである。また、ｔ＞０．０６２５Ｔでは、押込量が過大となり成形困難となる。好ましくはｔ≦０．０５Ｔ、さらに好ましくはｔ≦０．０３Ｔである。押圧ボールのボール径に依存するが、合計の押込量ｔの範囲の上下限から、溝幅ｂの上下限も自ずと決定される。なお、合計の押込量ｔの好適な範囲を具体的に示すのであれば、０．１３〜０．５ｍｍさらには０．１５〜０．４ｍｍであるのが好ましい。
【００２８】
（３）に関し、押圧ボールの押込荷重は、押圧ボールと内周面とが接触する接触投影断面積と、円筒部の材質の変形抵抗σと、の積である。接触投影断面積は、直径ｂ［ｍｍ］の円の面積に等しい。そのため、押圧ボールの押込荷重がある値（上限値）を超えないようにすることで、溝幅ｂの値の上限が実質的に規定される。比較される上限値は、たとえば、加工される円筒部と同じ材質で同じ厚さの試験片の一方の面を厚さ方向に押圧した場合に、試験片の他方側が変形するとき、あるいは試験片が破壊するときの押込荷重である。変形抵抗は、金属の種類に応じた固有の値であるため既知の値を用いてもよいが、実測値を用いてもよい。なお、溝幅ｂの好適な範囲を具体的に示すのであれば、０．５〜２．５ｍｍ、０．７９〜２ｍｍさらには１．２〜１．８ｍｍであるのが好ましい。
【００２９】
さらに（４）として、円筒部の厚さＴ［ｍｍ］と溝の溝幅ｂ［ｍｍ］との関係が０．０９８Ｔ≦ｂ、０．１５Ｔ≦ｂさらには０．１８Ｔ≦ｂであるのが好ましい。０．０９８Ｔ＞ｂでは、加工される溝幅および押込量が小さすぎて、加工能率および鋳巣を補修する効果が低くなりやすいため、好ましくない。また、ｂ≦０．３２５Ｔさらにはｂ≦０．２５Ｔであるのが好ましい。ｂ＞０．３２５Ｔでは、加工荷重が大きくなるので、変形する範囲も大きくなり、円筒部に割れが発生しやすくなるためである。
【００３０】
（５）使用するボールの個数は、２〜１２個が好ましい。個数が多くなると、隣り合うボールの加工域が干渉しやすくなったり、全体荷重が大きくなり円筒部に割れが生じやすくなったりするためである。
【００３１】
なお、合計の押込量ｔとなるまで複数回加工を行う場合には、各回のｂ／ｐおよび押圧ボールの押込荷重が、上記（１）および（３）、必要に応じて（４）および／または（５）の条件に当てはまる必要がある。
【００３２】
なお、本発明の表面加工方法は、円筒部の厚さと加工条件が、上記の各条件を満たせば、鋳物の破壊を抑制しつつ鋳巣の補修を良好に行うことができる。しかし、あえて具体的な値で規定するのであれば、本発明は、加工によって破壊しやすい、厚さＴが５〜１２ｍｍさらには７〜９ｍｍの円筒部をもつ鋳物に対して好適である。円筒部の直径にも特に限定はないが、内径がφ３０〜１６０ｍｍ、φ５０〜１２０ｍｍさらにはφ７０〜９０ｍｍであるのが好ましい。また、鋳巣は、内周面に開口する直径（最大径）がφ２．５ｍｍ以下、φ２ｍｍ以下さらにはφ１．５ｍｍ以下であれば、本発明の表面加工方法により十分に補修される。
【００３３】
以上、本発明の表面加工方法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、本発明の表面加工方法の実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。以下に説明する加工例では、高さ１４０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、内径φ７８．２６〜７９．１６ｍｍの範囲のうちのいずれかの円筒部をもつ、アルミニウムダイカスト（ＡＤＣ１２）製のシリンダブロックＢの内周面（ボア面）Ｂｓを加工した。シリンダブロックＢのボア面Ｂｓには、鋳巣の補修効果を評価するために、予め、深さ２ｍｍの人工欠陥穴を放電加工した。人工欠陥穴は、シリンダブロックの一端面から軸方向に５０ｍｍ離れたところに直径φ０．５ｍｍ穴、さらに５ｍｍ離れた箇所に直径φ１ｍｍ穴、さらに１０ｍｍ離れた箇所に直径φ２ｍｍ穴、を形成した。シリンダブロックＢに形成した人工欠陥穴を図２に示す。なお、図２の左下の写真において円で囲った部分に人工欠陥穴が形成されており、右上の写真は、人工欠陥穴の拡大写真である。
【００３５】
＜表面加工装置＞
以下の各加工例にて使用した表面加工装置を図３および図４を用いて説明する。図３は表面加工装置を駆動軸側からみた図、図４は表面加工装置の外観を示す正面図である。
【００３６】
表面加工装置は、押圧ボールをもつ表面加工工具９とボール転動手段（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に転動可能に保持される複数の押圧ボール１０と、からなる。本体部９０は軸方向一方側に拡径するテーパリング９１と、押圧ボール１０を収容する複数の貫通孔９５をもつ略有底円筒形状のボールハウジング９２と、を備える。貫通孔９５は、ボールハウジング９２の壁面に１２個形成されており、軸方向の同じ位置であってφ７９．２６ｍｍ（外接円）の同一円周上に等間隔に配置されている。押圧ボール１０は、必要な個数がボールハウジング９２の内側から貫通孔９５に納められるとともに、ボールハウジング９２の内部に同軸的に収容されたテーパリング９１で保持される。テーパリング９１およびボールハウジング９２は、本体部９０の軸方向他方側において同軸的に固定された駆動軸９０ａ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：ボール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一方側へと移動させる。
【００３７】
なお、以下の計算および加工には、押圧ボール１０としてボール径φ２ｍｍ、φ４ｍｍおよびφ６ｍｍの工具鋼製の球体を使用した。そして、貫通孔９５の寸法および当接する位置でのテーパリング９１の外径に応じて押圧ボール１０の突出量を変更し、工具全体としての外接円の径を決定することで、ボア面Ｂｓに対する押圧ボール１０の押込量を変化させた。
【００３８】
＜計算結果＞
上記の表面加工装置を用いたシリンダブロックＢのボア面Ｂｓの加工において、押圧ボール１０のボール径と押込量とを種々組み合わせた場合の、成形角度θ、加工溝幅ｂおよび押込荷重を計算した。なお、ボール径は、φ２ｍｍ、φ４ｍｍおよびφ６ｍｍの３種類とした。押込量は、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍおよび０．５ｍｍのいずれかとした。押圧ボール１０は、いずれのボール径においても４個ずつ用いるとした。押圧ボールは、無潤滑のもと、工具の回転速度を６０ｒｐｍ、送り速度を０．５〜４ｍｍ／秒にして移動させるとした。
【００３９】
計算結果を図５〜図７に示す。図５は押込量ｈと成形角度θとの関係を、図６は押込量ｈと加工溝幅ｂとの関係を、図７は押込量ｈと押込荷重との関係を、使用した押圧ボールのボール径毎に示すグラフである。押込荷重は、加工溝幅ｂから接触投影面積を算出し、ＡＤＣ１２の変形抵抗σ：２０ｋｇｆ／ｍｍ２を用いて算出した。
【００４０】
ボール径φ２の押圧ボールを用い押込量ｈ＝０．３ｍｍで加工を行った場合には、θ＝４５°となる（図５）。θ＝４５°では押圧ボールへの余肉の堆積が増大するため、ボール径φ２の押圧ボールを用いた場合には、押込量ｈが０．３ｍｍ以上で軸方向への移動が停止して加工が進まない。また、ボール径φ６の押圧ボールを用いた場合には押込量０．３ｍｍ以上で、ボール径φ４の押圧ボールを用いた場合には押込量０．５ｍｍで、シリンダブロックＢに割れが生じると考えられる。つまり、加工溝幅ｂが２．５ｍｍを超えると破壊が生じやすい（図６）。これは、図７から、ボール径φ６の押圧ボールを用いた場合には押込量０．３ｍｍ以上で、ボール径φ４の押圧ボールを用いた場合には押込量０．５ｍｍで、押込荷重が１００ｋｇを超えるためである。
【００４１】
なお、押込量ｈが０．１ｍ以下では、φ２ｍｍはもちろんのこと、φ０．５ｍｍの人工欠陥穴も十分に補修することはできない。
【００４２】
＜シリンダブロックの加工＞
上記と同様の表面加工装置を用い、表１に示す加工条件の下、シリンダブロックＢの内周面の加工を行った。表面加工装置を作動させてシリンダブロックＢの一端側から表面加工工具を挿入し、シリンダブロックＢの一端面から９０ｍｍまでを軸方向に順次加工した。そして、加工後のシリンダブロックＢについて溝間隔を測定した。溝間隔は、図１に模式的に示すように、軸方向の断面において、ある１つの溝の最も深い位置から、その溝に隣り合う溝の最も深い位置までの軸方向の距離を測定した。さらに、内周面の人工欠陥穴を観察し、補修効果を評価した。
【００４３】
加工後のボア面の溝間隔ｐを表１に示す。なお、溝間隔ｐは、押圧ボールの個数および工具送り速度から算出可能である。しかし、実際には、各押圧ボールが一周して形成された加工溝および余肉さらには潤滑剤の影響で、二周目以降に形成される加工溝の位置が計算値からずれるため、実測値を採用した。また、加工後の人工欠陥穴を図８〜図１８に示すとともに、評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
加工後の人工欠陥穴については、表面の開口の最大径を測定した。表１では、○：開口が視認されなかった、△：小さな開口が存在した、×：元の大きさの２分の１以上の開口が存在した、と評価した。また、図１９に、潤滑油が存在しない（無潤滑）下で行った加工に関し、合計の押込量ｔに対する加工後の人工欠陥穴の開口径（測定値）を示す。
【００４６】
参考例１について：図８は、加工後の人工欠陥穴を示す図面代用写真である。図８において、暗い部分が加工によって形成された溝部、明るい部分が未加工部である。参考例１は、ｐ／ｂが１を超える加工例であるため、未加工部が観察された。また、φ２ｍｍの人工欠陥穴の周囲は押圧ボールにより押し込まれた形跡があったため補修されていたものの、未加工部に位置した場合には、いずれの人工欠陥穴も十分に補修されなかったと予測される。
【００４７】
比較例１および２について：これらの比較例では、φ０．５ｍｍの人工欠陥穴ですら完全に補修することができなかった。これらの比較例の加工は、上記（１）の条件を満たしているが、上記（２）の条件を満たしていなかったためである。
【００４８】
実施例１〜４および実施例６：これらの加工例では、加工後の内周面に周方向に平行な複数の凹凸が形成されるが、上記（１）の条件を満たす加工であったため、未加工部は存在しなかった。また、実施例４および実施例６は、φ１ｍｍ以下の人工欠陥穴であれば十分な補修が可能であった。図１８は、実施例６で加工されたシリンダブロックを人工欠陥穴の中心を通るように軸方向に切断した断面を示す図面代用写真である。φ０．５ｍｍおよびφ１ｍｍの人工欠陥穴では、開口部で塑性変形が生じて開口が塞がっている様子が確認された。
【００４９】
実施例５について：実施例５は、内周面に対して押圧ボールを合計で０．２４ｍｍ押し込んで加工を行った例である。加工は、０．１ｍｍ押込後、表面加工工具の押圧ボールの突出量を変更して、さらに０．１ｍｍ押込み、その後さらに押圧ボールの突出量を変更して、さらに０．０４ｍｍ押し込んだ。その結果、全ての人工欠陥穴を溶射の前の表面処理として使用可能な程度に十分に補修することができた（図１５）。さらに、加工後の内周面は、他の実施例と比較して、表面粗さが緩和された（図１４）。
【００５０】
また、図１９は、合計の押込量に対する加工後の人工欠陥穴の開口径を示すグラフである。ほぼ直線上にプロットされているのは、表面加工を１回行った実施例２〜４、６および比較例２の結果である。合計の押込量が増加するほど、いずれの大きさの人工欠陥穴も開口径は小さくなり、補修効果が向上することがわかった。そして、図１９のグラフより、φ２ｍｍの人工欠陥穴を完全に補修するには、１回の押込量が０．３ｍｍを超えなければならないことがわかった。ところが、複数回に分けて加工を行った実施例５では、合計の押込量は０．２４ｍｍであるにもかかわらず、すべての人工欠陥穴を完全に補修することができた。つまり、複数回に分けて加工を行うことにより、少ない押込量で十分な鋳巣の補修が可能であることがわかった。
【００５１】
なお、表１に示すいずれの加工例においても、シリンダブロックＢが割れたり外側が変形したりといった不具合は生じなかった。いずれの加工例においても、加工溝幅ｂと変形抵抗σ（２０ｋｇｆ／ｍｍ２を用いた）から算出される押込荷重が１００ｋｇを超えず、上記（３）の条件を満たしていたためである。（実施例１では、押込荷重は４７．５ｋｇ程度）
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１９】
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【図２】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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