JP3757601B2

JP3757601B2 - 孔の面取り加工方法

Info

Publication number: JP3757601B2
Application number: JP02741598A
Authority: JP
Inventors: 浩大関
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11221746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射ノズルのノズルボディ等に穿設される孔の面取り加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、エンジンの燃料噴射ノズルのノズルボディａには燃料噴射を行うための複数の噴孔ｂが穿設される。そしてこれら噴孔ｂ自体の加工は、外部からドリル切削加工によって行うのが一般的である。こうするとノズルボディａ内部の噴孔入口ｃにバリが出て燃料の流れが阻害されるため、噴孔入口ｃは図６に示すように面取り加工を施し、バリを完全に除去する必要がある。また、放電加工によってバリが生じない場合でも、噴孔入口ｃは流路断面積が急激に減少する場所となるので、面取りにより流路断面積変化を緩慢とし、流量係数を向上し且つ流体力学上の絞り損失を低減する必要もある。
【０００３】
ところで、噴孔入口ｃは狭いホール部ｄ内の空間にあるため、バイト等による通常の切削加工が行えず、従来の面取り加工方法としては以下の二種類の方法が採用されている。
【０００４】
▲１▼ 電解加工法
これは、図６に実線で示すように、電極ｅにより噴孔入口ｃの周囲のエッジ部ｆを電気的に分解し、鋭利な角部を丸く仕上げる方法である。
【０００５】
▲２▼ 流体研磨加工法
これは、図６に一点鎖線で示すように、砥粒を混入した研磨効果のある粘性流体ｇをノズルボディ内部から噴孔ｂに高圧（ 4〜10 MPa）で流し込み、エッジ部ｆを研磨して丸く仕上げる方法である。
【０００６】
ここで、▲１▼の電解加工法だと加工のバラツキを制御できない。よって今後は、ノズル性能の要求精度に鑑み、▲２▼の流体研磨加工法が主流となることが予想される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、流体研磨加工法の場合、加工能率を向上させるとエッジ部全周を均等に加工するのが困難で、偏った加工となる欠点がある。この対策として流体粘度を下げる方法もあるが、これだと加工精度は向上するものの加工能率が低下する。
【０００８】
このように、短時間でエッジ部全周を均等に加工することができる孔の面取り加工方法が待ち臨まれている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る孔の面取り加工方法は、先端部が閉塞された筒体状ワークの閉塞端部に形成された孔の面取り加工方法であって、上記筒体状ワーク内に開放した上記孔の入口に、ボールを止着せしめた後、上記筒体状ワークにダイスを挿入して該ダイスをボールに当てると共に、該ダイスに所定圧力を加えて上記孔の入口に上記ボールを押し付け、上記ボールの求心効果により上記ボールと上記孔との同軸性を保ちつつ、上記孔の入口のエッジ部を塑性加工し、その塑性加工によって出来た上記エッジ部を研磨加工するようにしたものである。
【００１０】
これによれば、エッジ部を研磨加工前に塑性加工するため、研磨加工の時間が少なくて済み、全体の加工時間を短縮できる。また、塑性加工にボールを用いるので，その求心効果により全周均等に加工できる。
【００１１】
なお、上記ボールの上記入口への止着は、上記孔の出口側から吸引を行って上記孔の入口に上記ボールを吸着させて行うのが好ましい。また、上記研磨加工が流体研磨加工法によるのが好ましい。上記ワークが流体噴射ノズルのノズルボディであってもよい。また、本発明に係る孔の面取り加工方法は、孔の一端にボールを押し付けて該孔のエッジ部を塑性加工した後、該エッジ部を研磨加工するようにした孔の面取り加工方法であって、上記ボールの押し付け前に、上記孔の他端側から吸引を行って上記孔の一端に上記ボールを吸着させるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図４は、本発明に係る方法を実施するための面取り加工装置を示す。図示するように、ここでは被加工物たるワークとして燃料噴射ノズルのノズルボディ１が用いられる。ノズルボディ１は、全体として略円筒状に形成されると共に、下方の先端部２が先細りとなるテーパ状に形成され、且つ閉塞されている。そしてその先端部２の最先端且つ軸心位置に、先端側に略半球状に突出する小径のホール部３が形成されている。ホール部３には小径の孔即ち噴孔４が複数（ここでは６個）穿設されている。噴孔４は径方向外側かつ下方に燃料を噴射するよう、ノズル軸方向に対し所定角度傾斜されている。また噴孔４は周方向に等間隔で配置されている。
【００１４】
ノズルボディ１の内部の軸心部にはニードル弁等を収容させるための軸心孔５が設けられるが、ここではその軸心孔５にダイス６が摺動可能、昇降可能に挿入されるようになっている。軸心孔５の途中には径方向外側に突出する円環状の燃料溜まり７が形成され、燃料溜まり７には上部に開放する燃料供給孔８が連通されている。燃料溜まり７より先端側の位置でノズルボディ１は縮径され、即ちノズルボディ１の円筒部分は基端側の大径部９と先端側の小径部１０とから形成される。
【００１５】
本装置では、このようなノズルボディ１を嵌合固定するためのテーブル１１が設けられる。即ち、テーブル１１には上方に開放する嵌合穴１２が設けられ、この嵌合穴１２にノズルボディ１の小径部１０が上方から差し込まれる。そして嵌合穴１２の底面にノズルボディ１の先端部２が、テーブル１１の上面にノズルボディ１の大径部９がそれぞれ当接することにより、ノズルボディ１の軸方向ないし上下方向の移動が規制される。嵌合穴１２の中間位置にＯリング１３が収容配置され、これより下方の気密性が確保されるようになっている。
【００１６】
嵌合穴１２の底壁部の軸心位置に、ホール部３を嵌合させるための小嵌合穴１４が設けられる。小嵌合穴１４の下方に連続して吸引穴１５が設けられ、少なくとも噴孔４の下端の出口が吸引穴１５内に露出するようになっている。吸引穴１５の下端は開放され、図示しないホース等を介して真空ポンプに接続される。
【００１７】
一方、本装置では、燃料供給孔８からノズルボディ１内にボール１６を落下供給するためのボール供給装置１７が設けられる。図１に示すように、噴孔４はその一端の入口１８がホール部３内に開放するが、ボール１６はその入口１８を閉塞し得る大きさのもの、好ましくは噴孔径の 1.4〜1.6 倍程度（φ 0.3〜1 mm程度）の外径のものが、噴孔数と同数供給される。
【００１８】
また、図１に示すように、ダイス６は、供給されたボール１６を噴孔４の入口１８に押し付け、その入口１８の周囲のエッジ部（角部）１９を塑性加工するようになっている。即ち、ダイス６の先端且つ軸心位置にはホール部３内に挿入可能な小径の加工部２０が一体に突出形成される。そして加工部２０は、基端部２１が円柱状に、先端部２２が尖頭状に形成されている。先端部２２の外周面はボール半径より大きい曲率半径のアール状に形成され、外周側に全てのボール１６を適合させられるようになっている。
【００１９】
次に、この装置による噴孔の面取り加工方法を説明する。
【００２０】
先ず、図４に示すように、ダイス６を上昇位置で待機させた状態で、噴孔４加工後のノズルボディ１をテーブル１１にセットする。そしてノズルボディ１内に噴孔４と同数のボール１６を落下供給する。次に、図示しない真空ポンプを起動させる。すると、Ｏリング１３の位置で気密性が確保されることから、吸引穴１５、噴孔４を通じてノズルボディ１内のボール１６が吸引され、各噴孔４の入口１８に一つずつ止着ないし吸着されるようになる。これによって噴孔４が閉塞され、ボール１６が噴孔４のエッジ部１９に全周均等に当たるようになる。このとき幾つかのボール１６が噴孔入口１８に止着されないようならば、テーブル１１を適宜振動させ、ボール１６を転がして止着させるようにしても構わない。
【００２１】
この後、ダイス６を下降させ、図１に示す如く、各ボール１６に加工部２０の先端部２２を当てると共に、ダイス６に所定圧力を加え、ボール１６を噴孔４のエッジ部１９に強力に押し付ける。このときボール１６の求心効果により、ボール１６と噴孔４との同軸性が保たれ、ボール１６はエッジ部１９に全周均等に当たり、且つエッジ部１９を全周均等に押圧するようになる。こうなるとエッジ部１９が塑性加工され、図２に示すように、エッジ部１９は全周均等に凹まされ、ボール形状が転写されることとなる。
【００２２】
この後ダイス６を上昇し、真空ポンプを停止する。そして前述の流体研磨加工法により、塑性加工後のエッジ部１９を軽く研磨する。すると塑性加工によって出来た各角部２３が面取りされ、丸く仕上げられる。こうして噴孔４の面取り加工が完了し、噴孔４は入口部付近が拡径されたラッパ形状となる。
【００２３】
このように、本方法によれば、エッジ部１９を研磨加工する前に、ボール１６による塑性加工を行うため、研磨加工の時間を減少し、ひいては面取り加工全体に要する時間を大幅に短縮することができる。なお本方法によれば、従来 2〜30分程度要していた加工時間が１分以内に止められると予想される。
【００２４】
また、塑性加工にボール１６を用いるので、塑性加工を全周均等に行え、ひいては全周均等な面取り加工が可能となり、加工精度も大幅に向上できる。
【００２５】
ここで、例えばノズルボディ１がSCM 製の場合、ボール１６はそれより硬質の材料、例えば超硬合金、セラミック又はSUJ 等で作られるのが好ましい。材料の選定はボール１６の寿命やコスト、加工形状等を考慮して行うが、試作段階ではSUJ 、量産段階では超硬合金又はセラミックが可能又は適当と考えられる。
【００２６】
また、最終工程の研磨加工は例えば砥石等による通常の方法も採用し得る。ただしこの方法によれば切り屑が発生し、これの処理が繁雑なので、切り屑が発生しない本方法が断然有利である。
【００２７】
さらに、本方法においては、孔加工の加工誤差により噴孔入口１８の位置が多少ばらついても、確実にボール１６を止着させ、塑性加工が可能である。よって全数の噴孔４を確実且つ均等に面取り加工できる。
【００２８】
本発明の実施の形態は上記のものに限られない。またここではエンジンの燃料噴射ノズルを例に挙げたが、他にも機械潤滑油ノズル、紡糸ノズル、洗浄用ノズル等のあらゆる流体噴射ノズルが適用できる。またこのようなノズル部品に限らず、本発明はあらゆる孔の面取り加工に適用できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、短時間で孔のエッジ部を全周均等に面取り加工できるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る面取り加工方法を説明するための縦断面図である。
【図２】塑性加工後の孔のエッジ部を示す拡大図である。
【図３】研磨加工後の孔のエッジ部を示す拡大図である。
【図４】面取り加工装置を示す縦断面図である。
【図５】ノズルボディを示す縦断面図である。
【図６】従来の面取り加工方法を説明するための拡大図である。
【符号の説明】
１ノズルボディ
４噴孔
１６ボール
１９エッジ部

Claims

先端部が閉塞された筒体状ワークの閉塞端部に形成された孔の面取り加工方法であって、
上記筒体状ワーク内に開放した上記孔の入口に、ボールを止着せしめた後、上記筒体状ワークにダイスを挿入して該ダイスをボールに当てると共に、該ダイスに所定圧力を加えて上記孔の入口に上記ボールを押し付け、上記ボールの求心効果により上記ボールと上記孔との同軸性を保ちつつ、上記孔の入口のエッジ部を塑性加工し、その塑性加工によって出来た上記エッジ部を研磨加工するようにしたことを特徴とする孔の面取り加工方法。
上記ボールの上記入口への止着は、上記孔の出口側から吸引を行って上記孔の入口に上記ボールを吸着させて行う請求項１記載の孔の面取り加工方法。
上記研磨加工が流体研磨加工法によるものである請求項１又は２記載の孔の面取り加工方法。
上記ワークが流体噴射ノズルのノズルボディである請求項１から３いずれかに記載の孔の面取り加工方法。
孔の一端にボールを押し付けて該孔のエッジ部を塑性加工した後、該エッジ部を研磨加工するようにした孔の面取り加工方法であって、
上記ボールの押し付け前に、上記孔の他端側から吸引を行って上記孔の一端に上記ボールを吸着させるようにしたことを特徴とする孔の面取り加工方法。