JPH02212073A - ワークの穴内面の仕上げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ワークの穴内面を塑性加工により仕上げする
加工方法に関する。

（従来の技術） 一般に、自動車用のクランクシャフト１　（第５図参照
）には油室２を設けである。そして、この油室２は自動
車運転時に生じる捩りの力に対して応力集中部となり、
クランクシャフト１の他の部位にくらべ強度１最も弱い
部分となっている。特に高出力、高回転クランクシャフ
トにおいては捩り共振によって折損等を生じるおそれが
あり、折損等を生じさせないために材質的に強度向上を
図る必要がある。この強度向上策の一例としてガスや塩
浴を用いた軟窒化処理が用いられることが多い、しかし
、軟窒化処理を行なっても強度的に不十分な場合があり
、この場合には表面塑性加工による圧縮残留応力の付与
を行なって硬さの向上（加工硬化）を図ると効果がある
ことが知られている。そして、この表面塑性加工法とし
て、いわゆるボール通し法がある。このボール通し法で
は、第５図に示すように軸部３の先端部にボール４を設
し丈たボールバニッシュ工具５を、クランクシャフト１
の油室２に対して圧入し、油室２の内面の塑性加工を行
なうとともに表面粗さを改善している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の仕上げ加工方法ではボー
ル４が油室２の内面に全周当りするため、加工荷重が高
くなり、このような高い荷重で加工が行なわれる結果、
例えば第６図に示すように油室２の入口付近が盛り上っ
て肉の盛り上り部３０を形成してしまうことがあった。

又クランクシャフトが曲がって変形するという問題があ
った。

本発明は、上記問題点の解決を課題としてなされたもの
で、加工荷重を低く抑えられて穴の入口付近に肉の盛り
上り部を形成することがないワークの穴内面の仕上げ加
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） 本発明は、上記目的を達成するために軸部の先端部に加
工部を設け、該加工部の特定形状の加工面を前記軸部の
径より大きい同心円上に一定間隔で位置してなる工具を
用い、該工具を回転しつつ、その加工部をワークの穴に
圧入することにより摺動接触により塑性加工を行うこと
を特徴とする。

（作　用） 本発明は、上記構成によって加工部がワークの穴内面に
部分接触することになり、この結果加工荷重が低くなる
ので、ワークの穴の入口付近に肉の盛り上りを生じなく
なる。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例について添付図面を参照して
説明する。なお、第５図と同一部分は同一符号で示す。

第１．２図は本発明の一実施例に用いられる加工用工具
１０を示す、加工用工具ｌＯはクランクシャフト１の油
室２の内径より細い径の円柱状の軸部１１を有し、軸部
１１の先端に加工部１２を連接している。加工部１２は
加工用工具１０の下方から見るとほぼ三角形を成し、そ
の加工面１３は下方から見ると半径ｒ＋の球面形状にな
っている。この加工面１３は軸部１１の軸心Ｇを中心と
し、かつ軸部１１の半径ｒ０より大きい半径ｒ２の同心
円上に配されており、油室２の内面に対して断続的に接
触するようになっている。なお、加工部１２を正面から
見ると加工面１３は半径ｒ、の球面形状になっている。

このように構成した加工用工具ｌＯの作用について、以
下に説明する。まず、加工用工具ｌＯの加工部１３を油
室２に当接し、この工具１０を回転しつつ押圧する。す
ると、加工部１２の加工面１３が油室２の内面に対して
部分接触することになり加工荷重が低くなる。この結果
油室２の入口付近に肉の盛り上りを生じるようなことが
なくなる。

第３．４図に他の実施例に用いられる加工用工具２０を
示す、前記実施例のように同一面内に加工部を設けたも
のとは異なり軸方向に沿う異なる断面内に加工部を設け
た点が特徴である。

この工具２０はクランクシャフト１の油室２の内径より
細い径の円柱状の軸部２１を有している。

軸部２１にはこの軸部２１を斜めに巻回するように加工
部２２を連接している。加工部２２は斜め上部および下
部にくらべこれら上部・下部の間の部分が突出しており
、当該部分が加工面２３を形成している。この加工面２
３は軸部２１の軸心Ｇを中心とし、かつ軸部２１の半径
ｒｏより大きい半径ｒ２の同心円上に配されており、油
室２の内面に対して断続的に接触するようになっている
。

そして、この加工用工具２０の加工部２２を油室２に当
接し、この工具２０を回転しながら押圧する。すると、
加工部２２の加工面２３が油室２の内面に対して部分当
りする。そして、上述した加工用工具ｌＯと同様にして
油室２の入口付近に肉の盛り上りを生じない。

なお、上述した各実施例ではワークとしてクランクシャ
フトを例にしたが、必ずしもこれに限定されるものでは
ない。

また、本発明の各実施例における加工面は真円に限るこ
となく楕円、放物線等の滑らかな曲線よりなる曲面とし
ても良い。

次に上述した本発明の実施例および従来例についての比
較結果を示す、この場合、クランクシャフト１は自動車
用４気筒４サイクル１６００ｃｃ用のものであり、袖穴
２の径はφ５．５としている。また、ビン径はφ４．０
であり、袖穴２をピンの軸方向と直角に形成しである。

クランクシャフトｌの材質は一般炭素鋼Ｓ５５であり、
焼入れ焼もどしを行なったうえに、タフトライド処理を
施している。なお、袖穴２にはリーマ加工を行なっであ
る。

第５図に示すポールバニッシュ工具５を用いた加工方法
（以下、方法Ａという）により得られたデータを第７．
８．９図中符号Ａで示す。

この場合、加工代４０μｍと設定し、基準寸法φ５．５
に対し８０μｍ大きい径のボール４とした。

第１，２図に示す加工用工具ｌＯを用いた加工方法（以
下、方法Ｂという）により得られたデータを第７．８．
９図中符号Ｂで示す、この場合、加工面１３の半径ｒ１
をｌＩ、半径ｒ、を２＋＋＋ｍとした。また、方法Ａの
場合と同様に加工代を４０μｍとし、基準寸法φ５．５
に対し８０μｍ太き（なるように加工面１３を形成しで
ある。

第３．４図に示す加工用工具２０を用いた加工方法（以
下、方法Ｃという）により得られたデータを第７．８．
９図中符号Ｃで示す、この場合も加工代を４０μｍとし
、基準寸法φ５．５より８０μｍ大きくなるように加工
面２３を形成している。

上述した方法Ａ、Ｂ、Ｃの場合加工荷重を調査すると、
第７図のようになり、方法Ａにくらべ方法Ｂ、Ｃによれ
ば加工荷重を大幅に低減できることが明らかになった。

この場合の加工荷重は回転トルクを与えずに単純に軸方
向へ圧入した際の荷重とした。

また、方法Ａ、Ｂ、Ｃによる加工における袖穴２の入口
付近の肉の盛り上り状態を調べて加工精度を比較した。

そして、第８図にこの比較結果を示しである。この場合
、方法Ａによれば盛り上り量が極めて大きかったのに対
し、方法Ｂ、Ｃによれば肉の盛り上りが無くなって加工
精度を向上できることが明らかとなった。

また、方法Ａ、Ｂ、Ｃで得られたクランクシャフトｌの
振れの精度を測定すると第９図に示すような結果が得ら
れた。この結果、方法Ｂ、Ｃによれば方法Ａにくらべ振
れに与える影響を小さくできることが明らかとなった。

さらに、表面粗さについて測定すると、方法Ａ、Ｂ、Ｃ
いずれの場合も２μｍ　Ｒｚ以下のデータを得られるこ
とが分った。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、工具をワークの穴に当
接して回転押圧すると、ワークに対して断続的に接触す
るように形成された加工面のみがワークの穴内面に摺動
接触することになって加工荷重が低くなるのでワークの
穴の入口付近に肉の盛り上りを生じないという効果を有
する。又、加工荷重が低くなることでワークを変形させ
ることがなく、かつ加工用工具自体の負担も少なくなっ
て該加工用工具の折損を防止できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に用いられる加工用工具を示
す正面図、 第２図は同加工用工具を示す下面図、 第３図は本発明の他の実施例に用いられる加工用工具を
示す正面図、 第４図は同加工用工具を示す下面図、 第５図は従来のワークの穴内面の加工方法の一例を示す
断面図、 第６図はワークの穴の肉の盛り上りを示す図、 第７．８．９図は、第１，２図、第３，４図および第５
図にそれぞれ示す工具によって得られる試験結果を示し
、第７図は加工荷重を、第８図は盛り上り量を、第９図
は振れの変化量を、それぞれ示す特性図である。 ｌ・・・クランクシャフト ２・・・袖穴 １０、２０・・・加工用工具 １２、２２・・・加工部 １３、２３・・・加工面 第１ 図 第２ 図 第３　因 第４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸部の先端部に加工部を設け、該加工部の特定形状の加
   工面を前記軸部の径より大きい同心円上に一定間隔で位
   置してなる工具を用い、該工具を回転しつつ、その加工
   部をワークの穴に圧入することにより摺動接触により塑
   性加工を行うことを特徴とするワークの穴内面の仕上げ
   加工方法。