JP4883348B2 - Fine recess processing apparatus and fine recess processing method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、自動車用エンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア(円形穴)の内周面に、低フリクション化を実現するための微細凹部(油だまり)を形成するのに用いられる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法に関するものである。 The present invention provides, for example, a fine recess processing apparatus used for forming a fine recess (oil sump) for realizing low friction on the inner peripheral surface of a cylinder bore (circular hole) in a cylinder block of an automobile engine, and The present invention relates to a fine recess processing method.
従来、上記したようなシリンダブロックのシリンダボアの内周面に微細凹部を形成する場合には、ショットブラストが多く採用されている。このショットブラストでは、シリンダボアの内周面に所定形状の透孔を有するマスキングシートを貼り付けた後、圧縮空気とともにセラミックス等の小径粒子をシリンダボアの内周面に向けて投射することで、内周面の透孔を通して露出している部分に微細凹部を形成する。 Conventionally, shot blasting is often used when forming a fine recess in the inner peripheral surface of the cylinder bore of the cylinder block as described above. In this shot blasting, a masking sheet having a predetermined shape of holes is affixed to the inner peripheral surface of the cylinder bore, and then small particles such as ceramics are projected toward the inner peripheral surface of the cylinder bore together with compressed air. A fine recess is formed in a portion exposed through the through hole of the surface.
そして、微細凹部を形成した後は、マスキングシートを取り外して洗浄するのに続いて、再びホーニングを行うことにより、上記のショットブラスト加工で微細凹部の周囲に生じた盛上り部分を除去するようにしていた。
しかしながら、上記したようなショットブラストによる微細凹部の形成にあっては、微細凹部を規則的に配置することが困難であり、加えて、円形穴の内周面に対するマスキングシートの貼り付け工程及び取り外し工程、並びに洗浄工程が不可欠であって、このような作業が多い分だけ加工コストが嵩むという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。 However, in the formation of fine recesses by shot blasting as described above, it is difficult to regularly arrange the fine recesses, and in addition, the masking sheet affixing process and removal from the inner peripheral surface of the circular hole The process and the cleaning process are indispensable, and there is a problem that the processing cost increases by the amount of such work, and it has been a conventional problem to solve these problems.
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、被加工物の円形穴の内周面に対して精度良好に微細凹部を形成することができると共に、加工コストの低減を実現することが可能である微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-described conventional problems, and can form fine concave portions with good accuracy with respect to the inner peripheral surface of the circular hole of the workpiece, and reduce processing costs. It is an object of the present invention to provide a fine recess processing apparatus and a fine recess processing method capable of realizing the above.
本発明の請求項1の微細凹部加工装置は、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を形成する加工装置であって、円形穴と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダと、工具ホルダに保持されるローラ支持部材と、外周部に凹部形成用の凸部を有し且つローラ支持部材に対して工具ホルダの回転軸と平行なローラ軸回りに回転自在なフォームローラと、円形穴の内周面に対してフォームローラが前進する方向にローラ支持部材を押圧する第1荷重発生手段、及び、円形穴の内周面に対してフォームローラが後退する方向にローラ支持部材を押圧する第2荷重発生手段のうちの少なくともいずれか一方の荷重発生手段を備え、工具ホルダに対してその径方向に移動可能な径方向移動手段を備えると共に、この径方向移動手段に、移動方向を一致させた状態で前記ローラ支持部材を備え、第1荷重発生手段が、前記径方向移動手段とローラ支持部材との間に介装したばねであって、工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させるべく、ローラ支持部材を工具ホルダに対してその径方向に移動可能にしている。
A fine recess processing apparatus according to
上記の微細凹部加工装置は、被加工物の円形穴と工具ホルダを同軸状態に配置して、工具ホルダを回転駆動することにより、この工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させつつ、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させて、円形穴の内周面に微細凹部を連続的に形成する。この際、フォームローラに生じる遠心力が、常に所定の圧接荷重となるように工具ホルダの回転速度などの条件をコントロールする。 The above-mentioned fine recess processing apparatus is arranged such that the circular hole of the workpiece and the tool holder are arranged coaxially, and the tool holder is rotationally driven, whereby the centrifugal force generated on the roller support member and the foam roller by the rotation of the tool holder. Then, the foam roller is rolled along the inner peripheral surface of the circular hole while the foam roller is pressed against the inner peripheral surface of the circular hole to continuously form fine concave portions on the inner peripheral surface of the circular hole. At this time, the conditions such as the rotational speed of the tool holder are controlled so that the centrifugal force generated in the foam roller always has a predetermined pressure contact load.
本発明の微細凹部加工装置では、フォームローラの所定の圧接荷重に対して、工具ホルダの回転速度が小さくてフォームローラに働く遠心力が所定の圧接荷重よりも小さい場合には、第1荷重発生手段の発生荷重(フォームローラの前進方向の荷重)を遠心力の分だけ小さくしてフォームローラの圧接荷重を所定値に維持する。 When in the fine pore recess machining apparatus of the present invention, for a given pressure load of the foam roller, centrifugal force acting on the form roller a small rotational speed of the tool holder is less than a predetermined pressure load, first load The generated load of the generating means (the load in the forward direction of the foam roller) is reduced by the centrifugal force to maintain the pressure contact load of the foam roller at a predetermined value.
また、フォームローラの所定の圧接荷重に対して、工具ホルダの回転速度が大きくて遠心力が所定の圧接荷重よりも大きい場合には、第2荷重発生手段の発生荷重(フォームローラの後退方向の荷重)を遠心力の分だけ大きくしてフォームローラの圧接荷重を所定値に維持する。 Further, when the rotational speed of the tool holder is large and the centrifugal force is larger than the predetermined pressure contact load with respect to the predetermined pressure contact load of the foam roller, the generated load of the second load generating means (in the direction of retraction of the foam roller) (Load) is increased by the amount of centrifugal force, and the pressure contact load of the foam roller is maintained at a predetermined value.
本発明の微細凹部加工方法では、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を形にするに際し、円形穴と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダと、工具ホルダに保持されるローラ支持部材と、外周部に凹部形成用の凸部を有し且つローラ支持部材に対して工具ホルダの回転軸と平行なローラ軸回りに回転自在なフォームローラを備え、工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させるべく、ローラ支持部材を工具ホルダに対してその径方向に移動可能とした微細凹部加工装置を用いて、被加工物の円形穴と工具ホルダを同軸状態に配置すると共に、工具ホルダの回転軸に対してフォームローラのローラ軸をオフセットした状態にする。 In the fine recess processing method of the present invention, when forming the fine recess on the inner peripheral surface of the circular hole of the workpiece, a tool holder that is arranged coaxially with the circular hole and is driven to rotate, and held by the tool holder. A roller support member having a convex portion for forming a concave portion on the outer peripheral portion, and a foam roller rotatable about a roller axis parallel to the rotation axis of the tool holder with respect to the roller support member. A micro recess processing device is used in which the roller support member is movable in the radial direction with respect to the tool holder so that the foam roller is pressed against the inner peripheral surface of the circular hole by centrifugal force generated on the roller support member and the foam roller. Thus , the circular hole of the workpiece and the tool holder are arranged coaxially and the roller axis of the foam roller is offset with respect to the rotation axis of the tool holder.
そして、この微細凹部加工方法では、工具ホルダを回転駆動することにより、円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させつつ、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させて、円形穴の内周面に微細凹部を連続的に形成し、フォームローラに生じている遠心力による圧接荷重を所定荷重に維持するべく工具ホルダの回転速度を制御する。 In this fine recess processing method, by rotating the tool holder, the foam roller is rolled along the inner peripheral surface of the circular hole while the foam roller is pressed against the inner peripheral surface of the circular hole. the fine recesses on the inner peripheral surface of the circular hole formed continuously, that Gyosu control the rotational speed of the tool holder so as to maintain the pressure load to a predetermined load due to the centrifugal force caused in the off Omurora.
本発明の微細凹部加工装置によれば、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を高効率で且つ高精度に形成することができ、加えて、同内周面に対してフォームローラを一定荷重で圧接させることができるので、微細凹部を加工する前の内周面を精度良く仕上げておく必要がなく、この前工程を省略することができ、その結果、加工コストの大幅な低減を実現することが可能である。 According to the fine concave portion processing apparatus of the present invention, the fine concave portion can be formed with high efficiency and high accuracy on the inner peripheral surface of the circular hole of the workpiece, and in addition, the foam roller is formed on the inner peripheral surface. Can be pressed with a constant load, so there is no need to finish the inner peripheral surface with high precision before processing the fine recess, and this pre-process can be omitted, resulting in a significant reduction in processing costs. Can be realized.
また、微細凹部加工装置によれば、円形穴の内周面に対してフォームローラを前進方向に押圧する第1荷重発生手段に加えて、フォームローラを後退方向に押圧する第2荷重発生手段を採用することにより、簡単で且つ小型の構造でありながら、加工時に少なくともフォームローラが受ける遠心力を相殺することができ、これにより、工具ホルダを高速回転させた場合でも、深さや大きさが均一な微細凹部を低荷重で形成することができ、工具ホルダの回転の高速化に伴って加工効率をより一層高めることができるほか、構造が簡単で且つ小型であることから、小径の円形穴にも対応することができる。
さらに、微細凹部加工装置によれば、径方向移動手段を備えているので、径が異なる円形穴に対応することが容易であり、また、荷重発生手段としてばねを採用したので、簡単で且つ小型の構造でありながら、ローラ支持部材及びフォームローラに充分な荷重を付与することができる。
Further, according to the fine recess processing apparatus, in addition to the first load generating means for pressing the foam roller in the forward direction against the inner peripheral surface of the circular hole, the second load generating means for pressing the foam roller in the backward direction. By adopting it, it is possible to cancel at least the centrifugal force applied to the foam roller during processing, while maintaining a simple and compact structure. This makes the depth and size uniform even when the tool holder is rotated at high speed. Can be formed with a low load, and the machining efficiency can be further increased with the speed of rotation of the tool holder, and the structure is simple and small, so that Can also respond.
Furthermore, according to the fine recess processing apparatus, since the radial direction moving means is provided, it is easy to cope with circular holes having different diameters, and since a spring is used as the load generating means, it is simple and small. Even with this structure, a sufficient load can be applied to the roller support member and the foam roller.
本発明の微細凹部加工方法によれば、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を高効率で且つ高精度に形成することができると共に、加工前の内周面を精度良く仕上げる工程を省略して、加工コストの大幅な低減を実現することが可能であり、また、加工時に少なくともフォームローラが受ける遠心力を相殺することができるので、工具ホルダを高速回転させた場合でも、深さや大きさが均一な微細凹部を低荷重で形成することができ、工具ホルダの回転の高速化に伴って加工効率をより一層高めることができる。 According to the fine recess processing method of the present invention, the fine recess can be formed with high efficiency and high accuracy on the inner peripheral surface of the circular hole of the workpiece, and the inner peripheral surface before processing is accurately finished. It is possible to achieve a significant reduction in machining cost, and at least the centrifugal force applied to the foam roller during machining can be offset, so even when the tool holder is rotated at high speed, Fine recesses having a uniform sheath size can be formed with a low load, and the processing efficiency can be further increased as the tool holder rotates faster.
以下、図面に基づいて、本発明に係わる微細凹部加工装置及び加工方法の一実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of a fine recess processing apparatus and a processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図2に示す微細凹部加工装置1は、自動車用エンジンのシリンダブロックを被加工物とし、円形穴であるシリンダボアの内周面に微細凹部を形成するNC工作機械であって、鉛直方向に移動可能な主軸ヘッド2と、主軸ヘッド2に下向きに突出した状態で支持される主軸3と、主軸ヘッド2の下側において水平面内で互いに直交する二軸方向に移動可能な被加工物載置用のテーブル4と、主軸3に同軸に装着されて一体で回転する工具ホルダ10を備えており、図示しない自動工具交換装置により、主軸3に対して工具ホルダ10の着脱を行うようになっている。
The fine
工具ホルダ10は、図1に示すように、主軸3に装着する部位であるシャンク部10Aと、その下側に連続するボディ部10Bを有しており、ボディ部10Bの下側に、工具ホルダ10に対してその径方向に移動可能な径方向移動手段としてのアダプタ11と、アダプタ11に対して同アダプタ11の移動方向(工具ホルダ10の径方向)に移動可能なローラ支持部材12と、ローラ支持部材12に対して工具ホルダ10の回転軸L1と平行なローラ軸L2回りに回転自在なフォームローラ13を備えており、シリンダボアBの内周面に対してフォームローラ13を進退可能にしている。
As shown in FIG. 1, the
アダプタ11は、工具ホルダ10のボディ部10Bとの間に、例えばステッピングモータを具備した移動機構(図示せず)を備えたものであって、この移動機構により、工具ホルダ10の径方向に往復動する。
The
ローラ支持部材12は、アダプタ11の下面に設けた水平ガイド14によって案内されるスライド15と、スライド体15から垂下する本体部16を備えると共に、本体部16の下端部に、組合せアンギュラ玉軸受を含む垂直な支持軸17を介して、フォームローラ13が回転自在に装着してある。この支持軸17の中心線がローラ軸L2である。
The
フォームローラ13は、シリンダボアBの直径よりも小さい直径を有すると共に、その外周部に凹部形成用の凸部を有している。このとき、フォームローラ13は、ディンプル状の微細凹部を形成する突起型の凸部を所定間隔で設けたものや、溝状の微細凹部を連続的に形成する鍔型の凸部を設けたものとすることができる。
The
上記のフォームローラ13は、材料がとくに限定されるものではないが、例えば、超硬、超硬以外の硬質金属やアルミナ、窒化珪素等のセラミックスなどから成るものであって、高い強度と靭性を有しており、被加工物が焼入れ鋼などの高硬度材料であっても微細凹部を形成することができる。
The material of the
ここで、アダプタ11は、工具ホルダ10のボディ部10Bに対する移動方向両側に、下向きに突出した保持部11a,11bを備えており、一方の保持部11aとローラ支持部材12のスライド15との間に、シリンダボアBの内周面に対してフォームローラ13が前進する方向(図1中で右方向)にローラ支持部材12を押圧する第1荷重発生手段としての第1圧縮コイルばね18Aと、第1圧縮コイルばね(第1荷重発生手段)18Aによる発生荷重を検出する第1荷重検出手段としての圧電型の第1ロードセル19Aが介装してある。
Here, the
また、アダプタ11は、他方の保持部11bとローラ支持部材12のスライド15との間に、シリンダボアBの内周面に対してフォームローラ13が後退する方向(図1中で左方向)にローラ支持部材12を押圧する第2荷重発生手段としての第2圧縮コイルばね18Bと、第2圧縮コイルばね(第2荷重発生手段)18Bによる発生荷重を検出する第2荷重検出手段としての圧電型の第2ロードセル19Bが介装してある。
Further, the
このように、第1及び第2の荷重発生手段として、第1及び第2の圧縮コイルばね18A,18Bを採用すれば、簡単で且つ小型の構造でありながら、ローラ支持部材12及びフォームローラ13に充分な荷重を付与し得る。
As described above, if the first and second
また、第1及び第2の荷重検出手段として、第1及び第2のロードセル19A,19Bを採用すれば、簡単で且つ小型の構造でありながら、第1及び第2の圧縮コイルばね18A,18Bによる発生荷重を正確に検出し得る。
Further, if the first and
さらに、当該微細凹部加工装置1は、図1中に仮想線で示すように、工具ホルダ10の回転速度(回転数)を検出する回転速度検出手段としてのロータリエンコーダ20を備えている。このロータリエンコーダ20は、主軸ヘッド2において、工具ホルダ10と一体的に回転する主軸3の回転速度を検出するようになっており、簡単で且つ小型の構造でありながら、工具ホルダ10の回転速度を正確に検出し得る。
Further, the fine
さらに、当該微細凹部加工装置1は、主軸ヘッド2が、軸方向移動手段すなわちシリンダブロック(被加工物)CBと工具ホルダ10をシリンダボア(円形穴)の中心線L3に沿う方向に相対的に移動させる手段であり、ここでは工具ホルダ10を昇降させる。
Further, in the fine
さらに、当該微細凹部加工装置1は、第1及び第2のロードセル19A,19Bやロータリエンコーダ20からの検出信号が入力される制御装置(図示せず)を備えており、この制御装置により、主軸ヘッド2、主軸3、テーブル4及びアダプタ11の動作制御を行うようになっている。
Further, the fine
上記の微細凹部加工装置1において、シリンダボアBの内周面に微細凹部を形成するに際しては、まず、工具ホルダ10の回転軸L1とシリンダボアBの中心線L3とが一致するように位置決めをして、主軸ヘッド2により工具ホルダ10を下降させ、シリンダボアB内にフォームローラ13を侵入させる。
In the fine
次に、アダプタ11の移動により、フォームローラ13を前進させてシリンダボアBの内周面に接触させ、第1ロードセル19Aにより検出した荷重が予め設定した値になるまでアダプタ11の移動を継続させる。
Next, by moving the
つまり、シリンダボアBの内周面にフォームローラ13が接触した後、アダプタ11の移動を継続すると、アダプタ11とローラ支持部材12との間で第1圧縮コイルばね18Aが圧縮され、その反発力が発生荷重としてフォームローラ13に付与されると共に、第1ロードセル19Aによりこの荷重が検出されることから、この第1ロードセル19Aの検出荷重が設定値になるまでアダプタ11の移動を継続すれば、フォームローラ13がシリンダボアBの内周面に所定荷重で圧接することとなる。
That is, when the
この状態において、フォームローラ13は、工具ホルダ10の回転軸L1に対してローラ軸L2がオフセットされ、また、アダプタ11、ローラ支持部材12及びフォームローラ13を含む機能部の重心は、工具ホルダ10の回転軸L1に対してフォームローラ13側にある。
In this state, the roller axis L2 of the
その後、第1ロードセル19Aで荷重の設定値を検出した段階で、アダプタ11の移動を停止し、主軸3により工具ホルダ10を回転駆動すると、シリンダボアBの内周面に圧接しているフォームローラ13が連れ回りし、このフォームローラ13の転動によってシリンダボアBの内周面に微細凹部を形成する。また、主軸3の回転駆動と主軸ヘッド(軸方向移動手段)2の下降とを同期させると、シリンダボアBの内周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部が連続的に形成されることとなり、同内周面の広い領域に微細凹部を効率良く形成することができる。
Thereafter, when the set value of the load is detected by the
このとき、当該微細凹部加工装置1及び加工方法では、第1及び第2のロードセル19A,19Bにより第1及び第2の圧縮コイルばね18A,18Bの発生荷重を検出すると共に、ロータリエンコーダ20により工具ホルダ10の回転速度を検出し、工具ホルダ10の回転速度に応じて、シリンダボアBの内周面に対するフォームローラ13の圧接荷重を制御する。
At this time, in the fine
より望ましくは、シリンダボアBにフォームローラ13を侵入させる前段階において、工具ホルダ10を試験的に回転駆動して、その回転速度と、回転によりローラ支持部材12及びフォームローラ13に生じる遠心力を測定し、その後の加工中において、工具ホルダ10の回転速度と遠心力との関係、及び加工中に取得した発生荷重と回転速度のデータに基づいて、フォームローラ13の圧接荷重を制御する。
More preferably, before the
すなわち、当該微細凹部加工装置1及び加工方法では、工具ホルダ10の回転軸L1に対してフォームローラ13のローラ軸L2がオフセットされた位置にあると共に、機能部の重心がフォームローラ13側にあり、加工時には、工具ホルダ10の回転軸L1回りにフォームローラ13を転動させることから、ローラ支持部材12やフォームローラ13には、図3に示すように、回転速度(回転数)に応じた遠心力Fbが作用する。
That is, in the fine
この遠心力Fbは、工具ホルダ10の回転速度と、シリンダボアBの内周面に対するフォームローラ13の圧接荷重との関係に対応しており、工具ホルダ10の回転速度の増大に伴ってフォームローラ13の圧接荷重を増大させることとなる。
This centrifugal force Fb corresponds to the relationship between the rotational speed of the
そこで、当該微細凹部加工装置1及び加工方法では、回転速度と遠心力との関係を予め求めておくことで、図3に示すように、所望の大きさ及び深さの微細凹部を形成するためのフォームローラ13の基準圧接荷重Faを設定すると共に、基準圧接荷重Faと遠心力Fbとが一致する基準回転速度Vsを設定する。
Therefore, in the fine
そして、工具ホルダ10の回転速度が基準回転速度Vs以下であって、遠心力Fbが基準圧接荷重Faよりも小さい場合には、フォームローラ13の圧接荷重が基準圧接荷重Faと遠心力Fbとの差(Fa−Fb)を保つように制御する。
When the rotational speed of the
具体的には、アダプタ11をフォームローラ13の後退方向に移動させることで、第1圧縮コイルばね18Aの発生荷重(フォームローラの前進方向の荷重)が遠心力Fbの分だけ小さくなるようにし、これによりフォームローラ13の圧接荷重を基準圧接荷重Faに維持する。
Specifically, by moving the
また、工具ホルダ10の回転速度が基準回転速度Vs以上であって、遠心力Fbが基準圧接荷重Faよりも大きい場合には、フォームローラ13の圧接荷重が遠心力Fbと基準圧接荷重Faとの差(Fb−Fa)を保つように制御する。
Further, when the rotation speed of the
具体的には、アダプタ11をフォームローラ13の後退方向に移動させることで、第2圧縮コイルばね18Bの発生荷重(フォームローラの後退方向の荷重)が遠心力Fbの分だけ大きくなるようにし、これによりフォームローラ13の圧接荷重を基準圧接荷重Faに維持する。
Specifically, by moving the
このように、上記の微細凹部加工装置1及び加工方法によれば、シリンダボアBの内周面に微細凹部を高効率で且つ高精度に形成することができ、加えて、同内周面に対してフォームローラ13を一定荷重で圧接させることができるので、微細凹部を加工する前の内周面を精度良く仕上げておく必要がなく、この前工程を省略することができ、その結果、加工コストの大幅な低減を実現する。
As described above, according to the fine
また、シリンダボアBの内周面に対してフォームローラ13を前進方向に押圧する第1圧縮コイルばね18Aと、フォームローラ13を後退方向に押圧する第2圧縮コイルばね18Bを採用したことにより、加工時にローラ支持部材12及びフォームローラ13に作用する遠心力を相殺することができるので、工具ホルダ10を高速回転させた場合でも、深さや大きさが均一な微細凹部を低荷重で形成することができると共に、工具ホルダ10の回転の高速化に伴って加工効率をより一層高めることができ、また、構造が簡単で且つ小型であることから、小径のシリンダボアBにも対応し得るものとなる。
Further, the first
さらに、当該微細凹部加工装置1は、工具ホルダ10に対してその径方向に移動可能な径方向移動手段としてのアダプタ11を備えているので、径が異なるシリンダボアBに対応することが容易であり、上記実施例では、大きさや深さが均一な微細凹部を形成する場合を説明したが、加工中にフォームローラ13の圧接荷重を変化させて、微細凹部の大きさや深さを部分的に異ならせることも可能である。
Furthermore, since the fine
そして、上記の微細凹部加工装置1及び加工方法により、シリンダボアBの内周面に微細凹部が規則的に形成されたシリンダブロックCBは、その微細凹部が油溜りとして有効に機能して、ピストンとの摺接面である内周面の低フリクション化を実現し、ひいてはエンジンの高出力化にも貢献し得るものとなる。
The cylinder block CB in which fine concave portions are regularly formed on the inner peripheral surface of the cylinder bore B by the fine concave
図4は、本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 4 is a view for explaining another embodiment of the fine recess processing apparatus of the present invention. Note that the same components as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
図示の微細凹部加工装置における工具ホルダ10は、先の実施例では、第1及び第2の荷重発生手段が共に圧縮コイルばね(18A,18B)であったのに対して、第1荷重発生手段に圧縮コイルばね18Aを用い、第2荷重発生手段に、伸縮駆動されるアクチュエータ28を用いた場合を例示している。
The
上記の工具ホルダ10を用いた微細凹部加工装置にあっても、先の実施例と同様の作用及び効果を得ることができ、とくに、第2荷重発生手段にアクチュエータ28を採用したことにより、図3において、遠心力Fbが基準圧接荷重Faよりも大きくて、フォームローラ13の圧接荷重が遠心力Fbと基準圧接荷重Faとの差(Fb−Fa)を保つように制御する場合には、先の実施例のようにアダプタ11を移動させずに、アクチュエータ28を伸長駆動して発生荷重(フォームローラの後退方向の荷重)が遠心力Fbの分だけ大きくなるようにすることで、フォームローラ13の圧接荷重を基準圧接荷重Faに維持することができる。
Even in the fine recess processing apparatus using the
上記のように、第1荷重発生手段を圧縮コイルばね18Aとし、第2荷重発生手段をアクチュエータ28とすれば、アダプタ(径方向移動手段)11による効果すなわち径が異なるシリンダボアBにも容易に対処し得る効果を備えたままで、加工時にローラ支持部材12及びフォームローラ13に作用する遠心力を相殺し得ることとなる。
As described above, if the first load generating means is the
また、第1及び第2の荷重発生手段を共にアクチュエータとすることもでき、この場合には、上記のアダプタ11を備えたものとしても良いし、アダプタ11を廃止して構造のさならる簡略化を実現することもできる。
In addition, both the first and second load generating means can be actuators. In this case, the
図5は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する図であり、図5に示す微細凹部加工装置における工具ホルダ10が、先の実施例と相違するところは、第2の荷重発生手段としての圧縮コイルばね18Bのみを備えている点にあり、他の構成は先の実施例における工具ホルダ10と同じである。
FIG. 5 is a view for explaining still another embodiment of the fine recess processing apparatus of the present invention. The
この実施例における微細凹部加工装置は、工具ホルダ10の回転速度が基準回転速度Vs以上であって、遠心力Fbが基準圧接荷重Faよりも常に大きくなる場合(図3参照)に好適であり、このように、基準圧接荷重Faを発生させるための第1の荷重発生手段としての圧縮コイルばね18Aを必要としない分だけ、構造のさらなる簡略化が図られることとなる。
The fine recess processing apparatus in this embodiment is suitable when the rotational speed of the
図6は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する図であり、図6に示す微細凹部加工装置における工具ホルダ10が、先の実施例と相違するところは、ローラ支持部材12を工具ホルダ10に対してその径方向に移動可能にして、工具ホルダ10の回転によってローラ支持部材12及びフォームローラ13に生じる遠心力FbのみでシリンダボアBの内周面に対してフォームローラ13を圧接させるようにした点にあり、すなわち、第1及び第2の荷重発生手段としての圧縮コイルばね18A,18Bをいずれも省略した点にあり、他の構成は先の実施例における工具ホルダ10と同じである。
FIG. 6 is a view for explaining still another embodiment of the fine recess processing apparatus of the present invention. The
この実施例における微細凹部加工装置では、フォームローラ13に生じる遠心力Fbが、常に基準圧接荷重Fa(所定の圧接荷重)となるように工具ホルダ10の回転速度(回転数)などの条件をコントロールすればよく、このように、第1及び第2の荷重発生手段としての圧縮コイルばね18A,18Bをいずれも必要としない分だけ、構造のより一層の簡略化が図られることとなる。
In the fine recess processing apparatus in this embodiment, the conditions such as the rotation speed (the number of rotations) of the
なお、本発明の微細凹部加工装置及び加工方法は、その構成が上記各実施例のみに限定されることはなく、構成の細部を適宜変更することができ、また、シリンダボア以外の円形穴の内周面、例えば、摺動部材であるコンプレッサのシリンダボアの内周面や、同じく摺動部材であるすべり軸受の摺動孔の内周面に微細凹部を形成する場合にも適用可能であり、さらには、円形穴の内周面に微細凹部を形成した後、ホーニング等により微細凹部の周囲に生じた材料の盛り上がりを除去することも、円形穴の内周面の品質をより一層高めるうえで有効である。 The fine recess processing apparatus and the processing method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and the details of the configuration can be changed as appropriate, and the inside of the circular hole other than the cylinder bore can be changed. It is also applicable to the case where fine recesses are formed on the peripheral surface, for example, the inner peripheral surface of a cylinder bore of a compressor that is a sliding member, or the inner peripheral surface of a sliding bearing of a sliding bearing that is also a sliding member. It is also effective to further improve the quality of the inner peripheral surface of the circular hole by removing the bulge of the material generated around the fine concave portion by honing etc. after forming the fine concave portion on the inner peripheral surface of the circular hole It is.
B シリンダボア(円形穴)
CB シリンダブロック(被加工物)
1 微細凹部加工装置
2 主軸ヘッド(軸方向移動手段)
10 工具ホルダ
11 アダプタ(径方向移動手段)
12 ローラ支持部材
13 フォームローラ
18A 第1圧縮コイルばね(第1荷重発生手段)
18B 第2圧縮コイルばね(第2荷重発生手段)
19A 第1ロードセル(第1荷重検出手段)
19B 第2ロードセル(第2荷重検出手段)
20 ロータリエンコーダ(回転速度検出手段)
28 アクチュエータ
B Cylinder bore (circular hole)
CB Cylinder block (workpiece)
DESCRIPTION OF
10
12
18B Second compression coil spring (second load generating means)
19A First load cell (first load detecting means)
19B 2nd load cell (2nd load detection means)
20 Rotary encoder (rotational speed detection means)
28 Actuator
Claims (16)
円形穴と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダと、
工具ホルダに保持されるローラ支持部材と、
外周部に凹部形成用の凸部を有し且つローラ支持部材に対して工具ホルダの回転軸と平行なローラ軸回りに回転自在なフォームローラと、
円形穴の内周面に対してフォームローラが前進する方向にローラ支持部材を押圧する第1荷重発生手段、及び、円形穴の内周面に対してフォームローラが後退する方向にローラ支持部材を押圧する第2荷重発生手段のうちの少なくともいずれか一方の荷重発生手段を備え、
工具ホルダに対してその径方向に移動可能な径方向移動手段を備えると共に、この径方向移動手段に、移動方向を一致させた状態で前記ローラ支持部材を備え、
第1荷重発生手段が、前記径方向移動手段とローラ支持部材との間に介装したばねであって、
工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させるべく、ローラ支持部材を工具ホルダに対してその径方向に移動可能としたことを特徴とする微細凹部加工装置。 A processing device for forming fine recesses on the inner peripheral surface of a circular hole of a workpiece,
A tool holder which is arranged coaxially with the circular hole and is driven to rotate;
A roller support member held by the tool holder;
A foam roller having a convex part for forming a concave part on the outer peripheral part and rotatable about a roller axis parallel to the rotational axis of the tool holder with respect to the roller support member ;
First load generating means for pressing the roller support member in a direction in which the foam roller advances with respect to the inner peripheral surface of the circular hole, and a roller support member in a direction in which the foam roller moves backward with respect to the inner peripheral surface of the circular hole. Comprising at least one of the second load generating means to be pressed;
With a radial movement means that is movable in the radial direction with respect to the tool holder, the radial movement means is provided with the roller support member in a state in which the movement directions are matched,
The first load generating means is a spring interposed between the radial movement means and the roller support member,
The roller support member can be moved in the radial direction with respect to the tool holder so that the foam roller is pressed against the inner peripheral surface of the circular hole by centrifugal force generated on the roller support member and the foam roller by the rotation of the tool holder. A fine recess processing apparatus characterized by the above.
円形穴と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダと、
工具ホルダに保持されるローラ支持部材と、
外周部に凹部形成用の凸部を有し且つローラ支持部材に対して工具ホルダの回転軸と平行なローラ軸回りに回転自在なフォームローラと、
円形穴の内周面に対してフォームローラが前進する方向にローラ支持部材を押圧する第1荷重発生手段、及び、円形穴の内周面に対してフォームローラが後退する方向にローラ支持部材を押圧する第2荷重発生手段のうちの少なくともいずれか一方の荷重発生手段を備え、
工具ホルダに対してその径方向に移動可能な径方向移動手段を備えると共に、この径方向移動手段に、移動方向を一致させた状態で前記ローラ支持部材を備え、
第2荷重発生手段が、前記径方向移動手段とローラ支持部材との間に介装したばねであって、
工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させるべく、ローラ支持部材を工具ホルダに対してその径方向に移動可能としたことを特徴とする微細凹部加工装置。 A processing device for forming fine recesses on the inner peripheral surface of a circular hole of a workpiece,
A tool holder which is arranged coaxially with the circular hole and is driven to rotate;
A roller support member held by the tool holder;
A foam roller having a convex part for forming a concave part on the outer peripheral part and rotatable about a roller axis parallel to the rotational axis of the tool holder with respect to the roller support member;
First load generating means for pressing the roller support member in a direction in which the foam roller advances with respect to the inner peripheral surface of the circular hole, and a roller support member in a direction in which the foam roller moves backward with respect to the inner peripheral surface of the circular hole. Comprising at least one of the second load generating means to be pressed;
With a radial movement means that is movable in the radial direction with respect to the tool holder, the radial movement means is provided with the roller support member in a state in which the movement directions are matched,
The second load generating means is a spring interposed between the radial direction moving means and the roller support member,
The roller support member can be moved in the radial direction with respect to the tool holder so that the foam roller is pressed against the inner peripheral surface of the circular hole by centrifugal force generated on the roller support member and the foam roller by the rotation of the tool holder. A fine recess processing apparatus characterized by the above.
円形穴と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダと、工具ホルダに保持されるローラ支持部材と、外周部に凹部形成用の凸部を有し且つローラ支持部材に対して工具ホルダの回転軸と平行なローラ軸回りに回転自在なフォームローラを備え、工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させるべく、ローラ支持部材を工具ホルダに対してその径方向に移動可能とした微細凹部加工装置を用い、
被加工物の円形穴と工具ホルダを同軸状態に配置すると共に、工具ホルダの回転軸に対してフォームローラのローラ軸をオフセットした状態にし、この状態で工具ホルダを回転駆動することによってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させつつ、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させて同内周面に微細凹部を形成すると共に、フォームローラの圧接荷重を所定荷重に維持するべく工具ホルダの回転速度を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。 When forming a fine recess on the inner peripheral surface of the circular hole of the workpiece,
A tool holder that is arranged coaxially with the circular hole and is driven to rotate, a roller support member that is held by the tool holder, a convex portion for forming a concave portion on the outer periphery, and the tool holder with respect to the roller support member A roller provided with a foam roller rotatable around a roller shaft parallel to the rotation shaft, and in order to press the foam roller against the inner peripheral surface of the circular hole by centrifugal force generated in the roller support member and the foam roller by the rotation of the tool holder Using a fine recess processing device that allows the support member to move in the radial direction with respect to the tool holder ,
The circular hole of the workpiece and the tool holder are arranged coaxially, the roller axis of the foam roller is offset with respect to the rotation axis of the tool holder, and the tool holder is driven to rotate in this state, thereby supporting the roller support member. And while the foam roller is pressed against the inner peripheral surface of the circular hole by centrifugal force generated on the foam roller, the foam roller is rolled along the inner peripheral surface of the circular hole to form a fine recess on the inner peripheral surface. In addition, a fine recess processing method characterized by controlling the rotational speed of the tool holder so as to maintain the pressure contact load of the foam roller at a predetermined load.
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