ステンレス多段深絞り容器の表面粗さの低減 内面しごき加工による ステンレス多段深絞り容器の表面粗さの低減 塑性加工研究室 池口真人 0.5mm カム 中空バルブ 軽量化：エンジンの 高出力化，低燃費化 多段深絞り加工 内面性状の悪化 バルブ ピストン ガソリンエンジン
多段深絞り加工により得られた容器の外観写真 ステンレス鋼板SUS305 直径：50mm, 板厚：1.0mm (b)1段 (c) 2段 (d) 3段 (e) 4段 (a)素板 10mm (f)5段 (g)6段 (h)7段 (i)8段 (j)9段 対象容器
多段深絞り加工により得られた容器の表面粗さ 0.5mm 1 6 しごき絞り 1 2 粗さ増加 内面 周方向平均最大高さ Rz /μm 8 4 外面 1 2 3 4 5 6 7 8 9 絞り段数
内面平滑化を目的としたしごき加工法 ストリッパ ポンチ(SKD) 容器 φ8.99 φ7.39 ダイス(SKD) ポンチ(SKD) 3° 15° 1 ポンチ(SKD) ストリッパ 容器 ダイス(SKD) しごき率 r=5,20,40％ 塩素系 プレス油 塩素系 プレス油 ポンチ(SKD) しごき率r=5,10％ 容器 コンテナ (SKD) φ8.99 φ9.03 コンテナ (SKD) ポンチ(SKD) 54 容器 15° 1 （a）内面しごき加工 （b）外面しごき加工
加工後断面写真と肉厚分布 加工後の肉厚分布 （a）内面しごき （b）外面しごき - . 1 肉 厚 ひ ず み 未加工部 未加工部 - . . 1 加工前 内面しごき 外面しごき 肉 厚 ひ ず み 未加工部 未加工部 - . 2 - . 3 クリアランス 5mm - . 4 1 2 3 4 5 未加工部 カ ッ プ 角 部 か ら の 距 離 / m 加工後の肉厚分布 （a）内面しごき （b）外面しごき
内面しごき加工と外面しごき加工の比較 0.5mm 周方向平均最大高さ Rz /μm カップ角部からの距離 / mm 2 1 5 加工前 r=5％内面しごき r=20％外面しごき 1 5 (a) 加工前 r=40％外面しごき 周方向平均最大高さ Rz /μm 1 5 (b) ｒ=5%内面しごき 1 2 3 4 5 カップ角部からの距離 / mm 0.5mm (c) ｒ=40％外面しごき
シミュレーションによる しごき加工の半径方向応力解析 (b)外面しごき（r=40%） (a)内面しごき（r=5%） σr/MPa -2500 しごき加工の半径方向応力解析 σr/MPa -2500 0 500 -500 -1000 -1500 -2000 -3000 ポンチ ポンチ コンテナ ダイス (a)内面しごき（r=5%） (b)外面しごき（r=40%）
バルブ部品への内面しごき加工の適用 押込みポンチ(SKD) ボール (超硬-TiCN) しごき率r=18％ バルブ部品 (14段) 支え 分割コンテナ 押込みポンチ(SKD) バルブ部品 (14段) 支え ボール (超硬-TiCN) 87 57 分割コンテナ R0.5 Φ3.85 (SKD) Φ4.98 (バルブ部品) 5mm Φ5.01 (コンテナ) バルブ部品(14段)
加工後断面写真と肉厚分布 加 工 前 内面しごき加工後 (r= 1 8 ％） 加工後の肉厚分布 肉 厚 ひ ず み カ ッ プ 角 部 か ら の 距 離 / m 加 工 前 内面しごき加工後 (r= 1 8 ％） 2 3 4 5 6 7 - . クリアランス 5mm 加工後の肉厚分布
ボールによるバルブ部品の内面しごき加工結果 0.5mm (a) 加工前 (b) r=18%内面しごき 最 大 高 さ R z / μ m カ ッ プ 角 部 か ら の 距 離 加 工 前 内 面 し ご き 後 ( r = 1 8 ％ ) 2 3 4 5 6 7
まとめ 多段深絞り加工により得られた容器の内面粗さを比 較的低いしごき率の内面しごき加工で大幅に低減で きた． 外面しごき加工では，高いしごき率を用いても内面 しごき加工より内面粗さを低減できなかった．これは 内面に発生する半径方向応力が小さいためである． 中空エンジンバルブ部品に対してTiCN処理した超硬ボー ルを用いて内面しごき加工を行い，内面粗さを大幅に低 減できた．