JP2008114346A - Finishing method and device of fine recessed part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摺動部材となる被加工物の被加工面(摺動面)に油溜りとして機能する多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を除去するのに用いられる微細凹部の仕上げ加工方法及び仕上げ加工装置に関するものである。 In the present invention, after forming a large number of fine recesses that function as oil reservoirs on a work surface (sliding surface) of a work piece that becomes a sliding member, the swelled portion of the meat generated around the fine recesses is removed. The present invention relates to a finishing method and a finishing device for fine recesses used in the manufacturing.
従来、微細凹部の加工としては、例えば、被加工物の円柱部の外周面に微細凹部を形成するもの(特許文献1)や被加工物の円形孔の内周面に微細凹部を形成するもの(特許文献2)があった。これらの加工では、外周部に微細凹部形成用の凸部を有する加工ローラを用い、被加工物の被加工面に加工ローラを押付けて転動させることにより、被加工面に微細凹部を連続的に形成する。 Conventionally, as processing of a fine recess, for example, a method of forming a fine recess on the outer peripheral surface of a cylindrical portion of a workpiece (Patent Document 1) or a method of forming a micro recess on an inner peripheral surface of a circular hole of a workpiece (Patent Document 2). In these processes, by using a processing roller having a convex part for forming a fine concave part on the outer periphery, and pressing the processing roller against the work surface of the work piece, the fine concave part is continuously formed on the work surface. To form.
このような加工ローラを用いた微細凹部の加工は、機械加工であるため、例えばショットブラスト等によって微細凹部を形成する場合に比べて、微細凹部を高精度に且つ効率良く形成することができ、生産性の向上や製造コストの低減を実現するうえで非常に有効なものとなっている。 Since the processing of the fine recesses using such a processing roller is mechanical processing, the fine recesses can be formed with high accuracy and efficiency compared to the case of forming the fine recesses by shot blasting, for example, This is very effective in improving productivity and reducing manufacturing costs.
ここで、上記のような微細凹部の加工では、微細凹部の周囲に肉の盛上り部分が生じるので、ホーニング等の研削加工により盛上り部分を除去する仕上げ加工が必要となる。このような微細凹部の仕上げ加工としては、摩擦と温度に関して高負荷可能で且つ工作物の使用中に潤滑剤が供給される表面を得るために、レーザー光線とホーニング加工により工作物の表面を精密加工する方法(特許文献3)があった。 Here, in the processing of the fine recesses as described above, a raised portion of the meat is generated around the fine recesses, and thus a finishing process is required to remove the raised portion by grinding such as honing. In order to obtain a surface that can be loaded with high friction and temperature and is supplied with lubricant during use of the workpiece, the surface of the workpiece is precisely machined by laser beam and honing. There was a method (patent document 3) to do.
上記の方法は、工作物の表面に、互いに交差する模様に従って配置される溝をレーザー光線による削り取りによって形成し、この溝が工作物の表面の潤滑剤保持部すなわち油溜りとして機能する微細凹部となるように、工作物の表面を非常に浅い粗削り深さと高担持機能を有する最終寸法にホーニング加工するものである。
しかしながら、上記したような従来の微細凹部の仕上げ加工では、レーザー光線による削り取りにより生じた盛上り部分を除去することは可能であるが、ホーニング加工の管理を充分に考慮したものではないことから、最終的に得られる微細凹部の深さにばらつきが生じることがあった。このため、従来の微細凹部の仕上げ加工では、微細凹部の深さのばらつきを防止することや加工効率のさらなる向上が要望されていた。 However, it is possible to remove the swelled portion caused by the laser beam scraping in the finishing process of the conventional fine recesses as described above, but since the management of the honing process is not fully taken into consideration, In some cases, the depth of the fine recesses obtained may vary. For this reason, in the finishing process of the conventional fine recessed part, the variation in the depth of a fine recessed part was prevented, and the further improvement of processing efficiency was requested | required.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、被加工物の被加工面に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた盛上り部分を研削加工により除去するに際し、最終的に得られる微細凹部の深さのばらつきを極力小さくすることができると共に、加工効率の向上を実現することができる微細凹部の仕上げ加工方法及び仕上げ加工装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and after forming a large number of fine recesses on the surface to be processed of the workpiece, the swelled portion generated around the fine recesses is ground by grinding. To provide a finishing method and a finishing device for a fine recess capable of minimizing the variation in the depth of the fine recess finally obtained upon removal and improving processing efficiency. It is aimed.
本発明の微細凹部の仕上げ加工方法は、被加工物における円柱部の外周面や円形孔の内周面である円周面を被加工面とし、この被加工面に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた盛上り部分を研削加工により除去する方法である。 The fine recess finishing method of the present invention uses a circumferential surface which is an outer peripheral surface of a cylindrical portion or an inner peripheral surface of a circular hole in a workpiece as a workpiece surface, and a number of minute recesses are formed on the workpiece surface. Thereafter, the swelled portion formed around the fine recess is removed by grinding.
この際、当該仕上げ加工方法は、請求項1として、被加工面に研削工具を押付けた状態にし、被加工物及び研削工具の少なくとも一方を回転させて盛上り部分を除去しながら、研削工具の研削抵抗及び押付け圧力の少なくとも一方を検出し、研削抵抗及び押付け圧力の少なくとも一方の検出値に基いて加工完了を判断することを特徴としている。 In this case, the finishing method according to the first aspect of the present invention is that the grinding tool is pressed against the work surface, and at least one of the work piece and the grinding tool is rotated to remove the raised portion, It is characterized in that at least one of grinding resistance and pressing pressure is detected, and the completion of processing is judged based on a detected value of at least one of grinding resistance and pressing pressure.
すなわち、盛上り部分を除去しているときには、研削工具が盛上り部分にのみ接触しているので、摩擦抵抗が比較的小さく、研削工具の研削抵抗や押付け圧力も小さいが、盛上り部分が除去されると、研削工具のほぼ全面が被加工面に接触することによって摩擦抵抗が増大し、研削工具の研削抵抗や押付け圧力も大きくなる。そこで、この研削抵抗や押付け圧力が増大したときの値をしきい値として予め設定しておけば、研削抵抗及び押付け圧力の少なくとも一方の検出値がしきい値を超えたところで加工完了と判断し得る。 That is, when removing the bulging part, the grinding tool is in contact only with the bulging part, so the frictional resistance is relatively small and the grinding resistance and pressing pressure of the grinding tool are small, but the bulging part is removed. When this is done, the frictional resistance increases when almost the entire surface of the grinding tool comes into contact with the work surface, and the grinding resistance and pressing pressure of the grinding tool also increase. Therefore, if the value when the grinding resistance or pressing pressure increases is set in advance as a threshold value, it is determined that the machining is completed when the detected value of at least one of the grinding resistance and pressing pressure exceeds the threshold value. obtain.
また、本発明の微細凹部の仕上げ加工方法は、請求項2として、被加工面に研削工具を押付けた状態にし、被加工物を回転させて盛上り部分を除去しながら、被加工物の回転抵抗を検出し、被加工物の回転抵抗の検出値に基いて加工完了を判断することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fine recess finishing method according to
本発明の微細凹部の仕上げ加工装置は、被加工物における円柱部の外周面や円形孔の内周面である円周面を被加工面とし、この被加工面に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を研削加工により除去する装置である。 The fine recess finishing apparatus of the present invention uses a circumferential surface that is an outer peripheral surface of a cylindrical portion or an inner peripheral surface of a circular hole in a workpiece, and a plurality of fine recesses are formed on the processed surface. Then, it is an apparatus which removes the swelled portion of the meat generated around the fine recesses by grinding.
そして、当該仕上げ加工装置は、請求項3として、回転駆動される研削工具と、研削工具を被加工面に押付ける工具押付け手段と、研削工具の研削抵抗及び工具押付け手段による研削工具の押付け圧力の少なくとも一方を検出する負荷検出手段と、負荷検出手段により検出した研削抵抗及び押付け圧力の少なくとも一方の検出値に基いて加工完了を判断する加工状況判定手段を備えたことを特徴としており、加工状況判定手段では、例えば検出値が予め設定したしきい値を超えたところで加工完了と判断する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the finishing device according to
また、本発明の微細凹部の仕上げ加工装置は、請求項4として、研削工具と、研削工具を被加工面に押付ける工具押付け手段と、被加工物を円周面である被加工面の軸線回りに回転駆動するワーク回転駆動手段と、ワーク回転駆動手段による被加工物の回転抵抗を検出する負荷検出手段と、負荷検出手段により検出した回転抵抗の検出値に基いて加工完了を判断する加工状況判定手段を備えたことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a finishing device for a fine recess according to a fourth aspect of the present invention, a grinding tool, a tool pressing means for pressing the grinding tool against the surface to be processed, and an axis of the surface to be processed that is a circumferential surface A workpiece rotation driving unit that rotates around, a load detection unit that detects a rotation resistance of the workpiece by the workpiece rotation driving unit, and a machining that determines completion of machining based on a detected value of the rotation resistance detected by the load detection unit It is characterized by having a situation determination means.
本発明の微細凹部の仕上げ加工方法によれば、被加工物の被加工面に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた盛上り部分を研削加工により除去するに際し、研削工具の研削抵抗、押付け圧力及び被加工物の回転抵抗の少なくとも1つを検出して、その検出値に基いて制御することで、盛上り部分を除去した時点で加工を終了させることができ、加工時間の短縮、加工効率の向上や加工コストの低減を図ることができると共に、盛上り部分のみを確実に除去することができるので、微細凹部の深さのばらつきを極力小さくした被加工物を提供することができる。 According to the fine recess finishing method of the present invention, after forming a large number of fine recesses on the work surface of the workpiece, a grinding tool is used to remove the swelled portion around the fine recesses by grinding. By detecting at least one of the grinding resistance, pressing pressure and rotational resistance of the workpiece and controlling based on the detected value, the machining can be terminated when the swelled portion is removed, It is possible to shorten the time, improve the processing efficiency and reduce the processing cost, and it is possible to reliably remove only the swelled portion, thus providing a work piece that minimizes the variation in the depth of the fine recess. can do.
本発明の微細凹部の仕上げ加工装置によれば、被加工物の被加工面に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた盛上り部分を研削加工により除去するに際し、研削工具の研削抵抗、押付け圧力及び被加工物の回転抵抗の少なくとも1つを検出して、その検出値に基いて制御することから、盛上り部分を除去した時点で加工を終了させることができ、盛上り部分のみを確実に除去することができるので、微細凹部の深さのばらつきを極力小さくすることができると共に、加工時間の短縮、加工効率の向上や加工コストの低減を実現することができる。 According to the fine recess finishing apparatus of the present invention, after forming a large number of fine recesses on the work surface of the workpiece, a grinding tool is used to remove the swelled portions around the fine recesses by grinding. Since at least one of the grinding resistance, pressing pressure and rotational resistance of the workpiece is detected and controlled based on the detected value, the machining can be terminated at the time when the rising portion is removed. Since only the ascending portion can be surely removed, the variation in the depth of the fine recess can be minimized, and the processing time can be shortened, the processing efficiency can be improved, and the processing cost can be reduced.
図1は、本発明の微細凹部の仕上げ加工装置の一実施例を説明する図である。図示の仕上げ加工装置は、被加工物W1の円形孔の内周面(円周面)を被加工面S1とし、この被加工面S1に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を研削加工により除去するものであって、この実施例では研削工具として回転駆動されるホーニングツールT1を備えている。 FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a fine recess finishing apparatus of the present invention. In the illustrated finishing apparatus, the inner peripheral surface (circumferential surface) of the circular hole of the workpiece W1 is used as the processing surface S1, and a large number of fine recesses are formed on the processing surface S1. In this embodiment, a honing tool T1 that is rotationally driven is provided as a grinding tool.
被加工物W1は、例えば自動車のエンジン用シリンダブロックであって、円形孔であるシリンダボアの内周面に、低フリクション化を図るために油溜りとして機能する多数の微細凹部が形成される。 The workpiece W1 is, for example, a cylinder block for an engine of an automobile, and a large number of fine recesses that function as an oil reservoir are formed on the inner peripheral surface of a cylinder bore that is a circular hole in order to reduce friction.
微細凹部の形成には、例えば、本出願人が先に出願した特願2004−138179号(特開2005−319476号公報)の明細書に記載した微細凹部加工装置を用いることができる。この装置は、外周部に微細凹部形成用の凸部を有する加工ローラを備え、加工ローラを円形孔の内周面に押付けて円形孔の軸線回りに転動させると共に、円形孔の軸線に沿って移動させることにより、微細凹部を連続的に効率良く形成するものである。 For forming the fine recesses, for example, a fine recess processing apparatus described in the specification of Japanese Patent Application No. 2004-138179 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-319476) filed earlier by the present applicant can be used. This apparatus includes a processing roller having a convex part for forming a fine concave part on the outer peripheral part, presses the processing roller against the inner peripheral surface of the circular hole, rolls it around the axis of the circular hole, and follows the axis of the circular hole. Thus, the fine recesses are formed continuously and efficiently.
図示のホーニングツールT1は、円周上に配置した複数のホーニング砥石1と、これらのホーニング砥石1を外周面に固定した砥石シュー2と、下端部に油圧シリンダ3を同軸状に連結した主軸4を備えている。砥石シュー2は、放射状に分割した複数のブロックを概略円筒状に組み合わせたものであって、図示しないリングばねによって中心方向に付勢されており、内部に上向きのテーパ面5を上下二段に有している。
The illustrated honing tool T1 includes a plurality of
また、砥石シュー2には、油圧シリンダ3のシリンダロッド6と一体化したテーパシャフト7が挿設してある。このテーパシャフト7は、砥石シュー2の各テーパ面5に当接する下向きのテーパ面8を上下二段に有している。これにより、油圧シリンダ3を伸長駆動すると、テーパシャフト7の下降に伴って砥石シュー2が拡張してホーニング砥石1が被加工面S1に押付けられることとなり、油圧シリンダ3を収縮駆動すると、テーパシャフト7の上昇に伴って先述のリングばねの作用により砥石シュー2が中心方向に戻る。
Further, a
つまり、この実施例では、油圧シリンダ3、テーパシャフト7及び砥石シュー2などにより、各ホーニング砥石1を半径方向に移動させて被加工面S1に押付ける工具押付け手段を構成している。
In other words, in this embodiment, the tool pressing means is configured to move each
また、当該仕上げ加工装置は、上位側に配置した基盤9に昇降可能なスライダ10を備えると共に、このスライダ10に回転モータ11を備えており、この回転モータ11に主軸4の上端部が連結してある。つまり、この実施例では、スライダ10が、ホーニングツール(研削工具)T1を円周面である被加工面S1の軸線方向に移動させる軸送り手段を構成しており、回転モータ11が、ホーニングツールの回転駆動手段を構成している。
The finishing device includes a
さらに、当該仕上げ加工装置は、ホーニングツール(研削工具)T1の研削抵抗及び被加工面S1に対する押付け圧力の少なくとも一方を検出する負荷検出手段12と、負荷検出手段12により検出した研削抵抗及び押付け圧力の少なくとも一方の出値に基いて加工完了を判断する加工状況判定手段13を備えている。 Further, the finishing apparatus includes a load detecting means 12 for detecting at least one of a grinding resistance of the honing tool (grinding tool) T1 and a pressing pressure against the work surface S1, and a grinding resistance and a pressing pressure detected by the load detecting means 12. Is provided with machining status determination means 13 for determining the completion of machining based on at least one of the output values.
加工状況判定手段13は、ホーニングツール(研削工具)T1の研削抵抗や押付け圧力に関するデータを蓄積するデータベース13aと、データベース13aのデータ及び負荷検出手段12による検出値に基づいて演算を行う演算部13bと、演算部13bの演算結果に基づいて加工完了を判断する判定部13cを備えている。
The machining status determination means 13 includes a database 13a for accumulating data relating to the grinding resistance and pressing pressure of the honing tool (grinding tool) T1, and a
そして、この実施例では、ホーニングツールT1の研削抵抗として回転モータ11の動力信号をモニタリングするようにしている。なお、研削工具の押付け圧力として、例えば油圧シリンダ3により発生した負荷をモニタリングすることも可能である。
In this embodiment, the power signal of the
ここで、被加工物W1がシリンダブロックであって、円形孔がシリンダボアである場合、少なくとも被加工面S1の材質は、主に鋳鉄であるが、その他、アルミニウム合金、スチール、溶射面及びめっき面であっても良い。ホーニング砥石1は、肉の盛上り部分を完全に除去し得ると共に、被加工面S1をあまり除去しないように、例えば平均粒径が20μm以下のダイヤモンド砥粒を用いたものがより望ましい。なお、砥粒はとくに限定されることはなく、ダイヤモンド以外の超砥粒や、GC等の一般砥粒でも良い。また、加工能率が低いものであれば、例えば、平均粒径が20μm以上の砥粒を使った弾性ボンド砥石でも良い。
Here, when the workpiece W1 is a cylinder block and the circular hole is a cylinder bore, at least the material of the workpiece surface S1 is mainly cast iron, but in addition, aluminum alloy, steel, sprayed surface and plated surface It may be. The honing
上記構成を備えた仕上げ加工装置を用いて微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を除去するには、被加工物W1の円形孔の内部へホーニングツールT1を下降させ、回転モータ11によりホーニングツールT1を回転させると共に、スライダ10によりホーニングツールT1を上下動させる。
In order to remove the swelled portion of the meat generated around the fine recess using the finishing device having the above-described configuration, the honing tool T1 is lowered into the circular hole of the workpiece W1, and the
その後、油圧シリンダ3を伸長駆動してホーニング砥石1を被加工面S1に押付けることで、ホーニング砥石1による盛上り部分の除去を開始する。加工初期は、図2(a)に示すように、ホーニング砥石1と微細凹部Aの周囲に生じた盛上り部分Bの先端部とが接触した状態になっており、時間経過とともに盛上り部分Bが徐々に除去され、最終的には、図2(b)に示すように、盛上り部分が完全に除去されて、ホーニング砥石1が被加工面S1のほぼ全面に接触する状態になる。
Thereafter, the
この間、ホーニング砥石1は、油圧シリンダ3により定圧で被加工面S1に押付けられている。そのため、図2(a)に示す加工初期の状態では、ホーニング砥石1と盛上り部分Bの先端部との接触により、接触部の単位面積当たりの加工面圧が高く作用し、盛上り部分Bを集中的に加工することができる。そして、図2(b)に示す如く盛上り部分が完全に除去されてホーニング砥石1のほぼ全面が被加工面S1に接触すると、接触部の単位面積当たりの加工面圧が極端に小さくなり、被加工面S1の加工能率が極端に低下し、加工時間を長くしても被加工面S1はほとんど加工されない。
During this time, the honing
上記の加工中において、当該仕上げ加工装置では、負荷検出手段12において加工中の回転モータ11の動力信号を常時モニタリングすると共に、動力信号の変化を加工状況判定手段13に入力している。
During the above machining, the finish machining apparatus constantly monitors the power signal of the
図3は、加工時間に対する回転モータ11の動力値の変化を示すグラフであって、ホーニングツールT1が空転しているときは、ホーニング砥石1が盛上り部分Bに接触していないので、a−bに示すように動力値に変化は無い。ホーニング砥石1が盛上がり部分Bに接触すると、動力値が増大し、盛上り部分Bが徐々に除去されているときは、b−cに示すように動力値が増大する。
FIG. 3 is a graph showing a change in the power value of the
そして、盛上り部分が完全に除去されてホーニング砥石1が被加工面S1のほぼ全面に接触すると、ホーニング砥石1の表面と被加工面S1との間で作用する研削抵抗及び摩擦抵抗が急激に増大し、結果として、c−dに示すように回転モータ11の動力値が著しく増大し、その後は、被加工面S1に対する加工がほとんど行われないため、d−eに示すように動力値がほぼ一定の値をとなる。
Then, when the swelled portion is completely removed and the honing
そこで、加工状況判定手段13では、上記の動力値のb−c間の傾きからc−d間の傾きへの変化を演算し、傾きが変化した時点で加工を完了、若しくはc以降の任意の動力値をしきい値として予め設定し、検出値がしきい値を超えた時点で加工を完了する。これにより、盛上り部分を完全に除去して、被加工面S1がほとんど加工されていない状態に仕上げることができる。 Therefore, the machining status determination means 13 calculates the change of the power value from the inclination between bc to the inclination between cd and completes the processing when the inclination changes, or an arbitrary value after c. The power value is set as a threshold value in advance, and the machining is completed when the detected value exceeds the threshold value. Thereby, a swell part can be removed completely and it can finish in the state by which the to-be-processed surface S1 is hardly processed.
このとき、加工状況判定手段13は、データベース13a、演算部13b及び判定部13cを備えた構成としたことにより、高速で且つ高精度に加工完了を判断することができる。
At this time, the machining status determination means 13 can determine completion of machining at high speed and high accuracy by adopting a configuration including the database 13a, the
このようにして、当該仕上げ加工方法及び仕上げ加工装置では、加工時間を最短にすることができ、加工効率を向上させて加工コストを低減することができる。また、盛上り部分B以外の部分がほとんど加工されないことから、最終的に高精度で且つ深さの分布が均一な微細凹部を有する被加工面S1を得ることができる。 Thus, in the finishing method and the finishing device, the processing time can be minimized, the processing efficiency can be improved, and the processing cost can be reduced. In addition, since the portions other than the raised portion B are hardly processed, it is possible to finally obtain the processing surface S1 having fine concave portions with high accuracy and uniform depth distribution.
なお、上記の如く動力値の傾きの変化を検出し得るということは、盛上り部分Bのみを除去したことを判断することができるほか、意図的に加工を継続することで、盛上り部分Bの除去に続いて被加工面S1の一定量のホーニング加工を行なうこともできる。 Note that the fact that the change in the slope of the power value can be detected as described above means that it is possible to determine that only the climax portion B has been removed, and that the bulge portion B can be obtained by intentionally continuing the processing. Subsequent to the removal, a certain amount of honing processing can be performed on the processing surface S1.
図4は、本発明の微細凹部の仕上げ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 diagram for explaining another embodiment of the fine recess finishing 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.
図示の仕上げ加工装置は、先の実施例では、油圧シリンダ(3)により砥石シュー(2)を駆動してホーニング砥石(1)を被加工面(S1)に押付ける構成としていたのに対して、主軸4が、その内部に先の実施例のものよりも充分に長いテーパシャフト7を摺動自在に挿設した二重構造になっており、このテーパシャフト7を切込み制御用モータ15で軸線方向に沿って往復動させることにより、砥石シュー2を半径方向に移動させてホーニング砥石1を被加工面S1に押付ける構成になっている。
In the previous embodiment, the illustrated finishing apparatus is configured to press the honing grindstone (1) against the work surface (S1) by driving the grindstone shoe (2) by the hydraulic cylinder (3). The
そして、この実施例では、負荷検出手段12において、被加工面S1に対するホーンングツールT1の押付け圧力として、切込み制御用モータ15の動力信号を常時モニタリングし、その検出値を加工状況判定手段13に入力している。
In this embodiment, the load detection means 12 constantly monitors the power signal of the cutting
図5は、加工時間に対する切込み制御用モータ11の動力値の変化を示すグラフであって、ホーニングツールT1が空転しているときは、ホーニング砥石1が盛上り部分Bに接触していないので、a−bに示すように動力値に変化は無い。ホーニング砥石1が盛上がり部分Bに接触すると、動力値が増大し、盛上り部分Bが徐々に除去されているときは、b−cに示すように動力値が増大する。
FIG. 5 is a graph showing a change in the power value of the cutting
そして、盛上り部分が完全に除去されてホーニング砥石1が被加工面S1のほぼ全面に接触すると、被加工面S1に対して加工能率の低いホーニング砥石1を使用しているため、ホーニング砥石1が被加工面S1に切込むための負荷が急激に高くなり、結果としてc以降に示すように、切り込み制御用モータ15の動力値が極端に増大する。
When the swelled portion is completely removed and the honing
そこで、加工状況判定手段13では、上記の動力値のb−c間の傾きからc以降の傾きへの変化を演算し、傾きが変化した時点で加工を完了、若しくはc以降の任意の動力値をしきい値として予め設定し、検出値がしきい値を超えた時点で加工を完了する。これにより、盛上り部分を完全に除去して、被加工面S1がほとんど加工されていない状態に仕上げることができる。 Therefore, the machining status determination means 13 calculates a change from the inclination between bc of the power value to the inclination after c, and completes the processing when the inclination changes, or any power value after c. Is set in advance as a threshold value, and the processing is completed when the detected value exceeds the threshold value. Thereby, a swell part can be removed completely and it can finish in the state by which the to-be-processed surface S1 is hardly processed.
このようにして、当該仕上げ加工方法及び仕上げ加工装置では、先の実施例と同様に、加工時間を最短にすることができ、加工効率を向上させて加工コストを低減することができる。また、盛上り部分B以外の部分がほとんど加工されないことから、最終的に高精度で且つ深さの分布が均一な微細凹部を有する被加工面S1を得ることができる。 Thus, in the finishing method and the finishing device, as in the previous embodiment, the processing time can be minimized, the processing efficiency can be improved, and the processing cost can be reduced. In addition, since the portions other than the raised portion B are hardly processed, it is possible to finally obtain the processing surface S1 having fine concave portions with high accuracy and uniform depth distribution.
図6は本発明の微細凹部の仕上げ加工装置のさらに他の実施例を説明する図である。図示の仕上げ加工装置は、被加工物W2の円柱部の外周面(円周面)を被加工面S2とし、この被加工面S2に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を研削加工により除去するものである。 FIG. 6 is a view for explaining still another embodiment of the fine recess finishing apparatus of the present invention. The illustrated finishing processing apparatus uses the outer peripheral surface (circumferential surface) of the cylindrical portion of the workpiece W2 as the processing surface S2, and after forming a large number of microscopic recesses on the processing surface S2, it is generated around the microscopic recesses. The raised part of the meat is removed by grinding.
被加工物W2は、例えば自動車のエンジン用カムシャフトであって、円柱部であるジャーナル部の外周面に、低フリクション化を図るために油溜りとして機能する多数の微細凹部が形成してあり、微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を除去する。 The workpiece W2 is, for example, a camshaft for an automobile engine, and a large number of fine recesses functioning as an oil sump are formed on the outer peripheral surface of a journal portion which is a cylindrical portion in order to reduce friction. The swelled portion of the meat generated around the fine recess is removed.
図6(a)に示す仕上げ加工装置は、被加工物W2の一端部を把持するチャッキング装置20を設けた主軸台21と、被加工物W2の他端部を保持するセンタ22を備えた心押し台23を備えており、主軸台21と心押し台23とで被加工物W2を水平に保持し、主軸台21に内蔵した主軸モータ24が被加工物W2を軸線回りに回転駆動するワーク回転駆動手段に相当する。
The finishing device shown in FIG. 6A includes a
また、この実施例の仕上げ加工装置は、研削工具として、エアシリンダ25のシリンダロッド26の先端に固定した砥石T2を備えており、エアシリンダ25により、図6(b)に示す如く被加工物W2の被加工面S1に砥石T2を所定の圧力で押付ける。
Further, the finishing apparatus of this embodiment includes a grindstone T2 fixed to the tip of the
さらに、仕上げ加工装置は、砥石(研削工具)T2を円周面である被加工面S2の軸線方向に移動させる軸送り手段27を備えており、この実施例の軸送り手段27は、エアシリンダ25とともに砥石T2を往復動させるものとなっている。 Further, the finishing apparatus includes an axis feeding means 27 for moving the grindstone (grinding tool) T2 in the axial direction of the work surface S2 which is a circumferential surface. The axis feeding means 27 of this embodiment is an air cylinder. 25, the grindstone T2 is reciprocated.
上記の仕上げ加工装置は、研削工具の研削抵抗として被加工物W2の回転抵抗を検出するようにしており、具体的には、負荷検出手段12で主軸モータ24の動力信号を常時モニタリングし、先の各実施例と同様に、加工状況判定手段13において主軸モータ24の動力信号に基いて加工完了を判断する。
The finishing device described above detects the rotational resistance of the workpiece W2 as the grinding resistance of the grinding tool. Specifically, the load detection means 12 constantly monitors the power signal of the
なお、上記実施例の場合、被加工面S2に対する砥石(研削工具)T2の押付け圧力として、エアシリンダ25による負荷を検出し、この検出値に基いて加工状況判定手段13で加工完了を判断することも可能である。
In the case of the above embodiment, the load applied by the
このため、加工状況判定手段13は、研削工具の研削抵抗、押付け圧力及び被加工物W2の回転抵抗に関するデータを蓄積するデータベース13aと、データベース13aのデータ及び負荷検出手段12による検出値に基づいて演算を行う演算部13bと、演算部13bの演算結果に基づいて加工完了を判断する判定部13cを備えている。
For this reason, the machining status determination means 13 is based on the database 13a for accumulating data relating to the grinding resistance, pressing pressure and rotation resistance of the workpiece W2 of the grinding tool, the data in the database 13a and the detection value by the load detection means 12. A
図7は本発明の微細凹部の仕上げ加工装置のさらに他の実施例を説明する図である。図示の仕上げ加工装置は、被加工物W2の円柱部の外周面(円周面)を被加工面S2とし、この被加工面S2に多数の微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を研削加工により除去するものである。 FIG. 7 is a view for explaining still another embodiment of the fine recess finishing apparatus of the present invention. The illustrated finishing processing apparatus uses the outer peripheral surface (circumferential surface) of the cylindrical portion of the workpiece W2 as the processing surface S2, and after forming a large number of microscopic recesses on the processing surface S2, it is generated around the microscopic recesses. The raised part of the meat is removed by grinding.
図7(a)に示す仕上げ加工装置は、被加工物W2の一端部を把持するチャッキング装置20を設けた主軸台21と、被加工物W2の他端部を保持するセンタ22を備えた心押し台23を備えており、主軸台21と心押し台23とで被加工物W2を水平に保持し、主軸台21に内蔵した主軸モータ24が被加工物W2を軸線回りに回転駆動するワーク回転駆動手段に相当する。
The finishing apparatus shown in FIG. 7A includes a
また、この実施例の仕上げ加工装置は、図7(b)及び(c)に示すように、研削工具としてのラッピングフィルムT3と、ラッピングフィルムT3を被加工物W2の被加工面S2に押付けるためのポリッシュシュー31を備えている。
In addition, as shown in FIGS. 7B and 7C, the finishing apparatus of this embodiment presses the wrapping film T3 as a grinding tool and the wrapping film T3 against the work surface S2 of the work W2. A polishing
ポリッシュシュー31は、被加工物W2を上下から挟持する一対のブロック31A,31Bから成ると共に、図示しないシリンダやモータ等の駆動源により互いに近接離間するように駆動され、両ブロック31A,31Bの内側に取付けたウレタンゴム等の弾性体32(図7bに示す)、あるいはストーンインサート(図7cに示す)33を介してラッピングフィルムT3を被加工面S2に押付ける。
The
さらに、仕上げ加工装置は、ポリッシュシュー31とともにラッピングフィルムT3を被加工面S2の軸線方向に移動させる軸送り手段や、ラッピングフィルムT3を被加工物W2の半径方向に引くことで同ラッピングフィルムを被加工面S2の円周面に添って移動させる周送り手段を備えている。
Further, the finishing processing apparatus includes an axis feeding means for moving the wrapping film T3 along with the
このように、軸送り手段や周送り手段により、ラッピングフィルムT3を被加工面S2の軸方向や円周面に添って移動させることで、ラッピングフィルムT3の常に新しい部分を使って被加工面S2を加工することができると共に、ラッピングフィルムT3の目詰まりを防止することができ、常に安定した状態で研磨をすることができる。 As described above, the wrapping film T3 is moved along the axial direction or the circumferential surface of the processing surface S2 by the shaft feeding means or the circumferential feeding means, so that the processing surface S2 always uses a new portion of the wrapping film T3. Can be processed and clogging of the wrapping film T3 can be prevented, and polishing can be performed in a stable state at all times.
上記の仕上げ加工装置は、研削工具の研削抵抗として被加工物W2の回転抵抗を検出するようにしており、具体的には、負荷検出手段12で主軸モータ24の動力信号を常時モニタリングし、先の各実施例と同様に、加工状況判定手段13において主軸モータ24の動力信号に基いて加工完了を判断する。これにより、先の各実施例と同様の効果を得ることができる。
The finishing device described above detects the rotational resistance of the workpiece W2 as the grinding resistance of the grinding tool. Specifically, the load detection means 12 constantly monitors the power signal of the
上記の各実施例で説明した微細凹部の仕上げ加工方法及び仕上げ加工装置によれば、被加工物W1,W2の被加工面S1,S2に微細凹部を形成した後、微細凹部の周囲に生じた肉の盛上り部分を研削加工により除去するに際し、被加工面の形態すなわち外周面か内周面かに応じて、研削抵抗 押付け圧力及び回転抵抗の少なくとも1つを直接的に検出し、又はモータ等のアクチュエータの動力信号などから研削抵抗 押付け圧力及び回転抵抗の少なくとも1つを間接的に検出して、その検出値に基いて加工完了を判断することで、盛上り部分を除去した時点で加工を終了させることができ、加工時間の短縮、加工効率の向上や加工コストの低減を図ることができると共に、最終的に得られる微細凹部の深さのばらつきを極力小さくした被加工物を提供することができる。 According to the finishing method and the finishing apparatus for fine recesses described in the above embodiments, after forming the fine recesses on the processed surfaces S1 and S2 of the workpieces W1 and W2, the fine recesses are generated around the fine recesses. When removing the swelled portion of the meat by grinding, at least one of the grinding resistance pressing pressure and the rotational resistance is directly detected according to the form of the work surface, that is, the outer peripheral surface or the inner peripheral surface, or the motor When at least one of grinding resistance, pressing pressure and rotational resistance is indirectly detected from the power signal of the actuator, etc., and the completion of machining is judged based on the detected value, and machining is performed when the climax part is removed. Can reduce the processing time, improve the processing efficiency, reduce the processing cost, and reduce the variation in the depth of the fine recesses finally obtained as much as possible. Things can be provided.
また、上記各実施例の仕上げ加工方法及び仕上げ加工装置は、被加工物及び研削工具の少なくとも一方を円周面である被加工面の軸線方向に相対的に移動させる軸送り手段を備えたているので、軸線方向に長い円柱部の外周面や軸線方向に長い円形孔の内周面といった被加工面を仕上げ加工することができ、軸方向の移動により、砥石の目詰まりを防止して常に安定した状態で研削加工することができる。 Further, the finishing method and the finishing device of each of the above embodiments are provided with an axis feeding means for relatively moving at least one of the workpiece and the grinding tool in the axial direction of the workpiece surface which is a circumferential surface. Therefore, it is possible to finish the work surface such as the outer peripheral surface of the cylindrical part that is long in the axial direction and the inner peripheral surface of the circular hole that is long in the axial direction, and the movement in the axial direction always prevents clogging of the grindstone. Grinding can be performed in a stable state.
なお、本発明の微細凹部の仕上げ加工装置は、その詳細な構成が上記の各実施例に限定されるものではなく、被加工物の種類、研削工具の種類及び駆動機構などに応じて構成の細部を適宜変更することができる。 The fine recess finishing apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments in detail, and is configured according to the type of workpiece, the type of grinding tool, the drive mechanism, and the like. Details can be changed as appropriate.
また、上記各実施例では、被加工物としてシリンダブロックやカムシャフトを例示したが、シリンダボアの内周面を被加工面とするコンプレッサのシリンダ、摺動面を被加工面とするすべり軸受、ジャーナル、ピン及びカムロブの外周面を被加工面とするクランクシャフト、摺動面を被加工面とするバランスシャフト 摺動面である外周面を被加工面とするピストン及び摺動面を被加工面とするピストンピンなどの各種摺動部材に適用することができ、被加工面に高精度の微細凹部を有し、これにより優れた低フリクション性能を発揮する摺動部材を提供することができる。 In each of the above embodiments, the cylinder block and the camshaft are exemplified as the work piece. However, the cylinder of the compressor having the inner peripheral surface of the cylinder bore as the work surface, the slide bearing and the journal having the slide surface as the work surface. A crankshaft with the outer peripheral surface of the pin and cam lobe as the work surface, a balance shaft with the slide surface as the work surface, and a piston and slide surface with the outer peripheral surface as the work surface as the work surface. The present invention can be applied to various sliding members such as a piston pin, and can provide a sliding member that has a highly accurate fine recess on the surface to be processed, thereby exhibiting excellent low friction performance.
A 微細凹部
B 盛上り部分
S1 S2 被加工面
T1 ホーニングツール(研削工具)
T2 砥石(研削工具)
T3 ラッピングフィルム(研削工具)
W1 W2 被加工物
1 ホーニング砥石
2 砥石シュー
3 油圧シリンダ(工具押付け手段)
7 テーパシャフト(工具押付け手段)
10 スライダ(軸送り手段)
12 負荷検出手段
13 加工状況判定手段
13a データベース
13b 演算部
13c 判定部
15 切込み制御用モータ(工具押付け手段)
24 主軸モータ(ワーク回転駆動手段)
25 エアシリンダ(工具押付け手段)
27 軸送り手段
31 ポリッシュシュー(工具押付け手段)
A Fine concave part B Swelling part S1 S2 Work surface T1 Honing tool (grinding tool)
T2 grinding wheel (grinding tool)
T3 Wrapping film (grinding tool)
7 Taper shaft (tool pressing means)
10 Slider (shaft feed means)
DESCRIPTION OF
24 Spindle motor (work rotation drive means)
25 Air cylinder (tool pressing means)
27 Shaft feed means 31 Polish shoe (tool pressing means)
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-
2006
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