DE102023207341A1

DE102023207341A1 - Smoothing process

Info

Publication number: DE102023207341A1
Application number: DE102023207341.2A
Authority: DE
Inventors: Hayato Taniguchi; Hiroki Mizuno
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2023-08-01
Publication date: 2024-02-15
Also published as: CN117584050A; US20240051087A1; JP2024025406A

Abstract

Ein Glättungsverfahren umfasst: einen Schritt des Anbringens eines Werkstücks an einer Drehwelle eines Drehmechanismus; und einen Schritt des Durchführens eines direkten Druckstrahlens an dem Werkstück, während das Werkstück um die Drehwelle als eine Mittelachse rotiert. Beim Strahlen werden Einspritzmittel in einer Richtung orthogonal zur Drehwelle eingespritzt, wobei die Einspritzmittel ein Kernmaterial aus einem elastischen Körper und Schleifkörner umfassen, die auf einer Oberfläche des Kernmaterials vorgesehen sind, und die Härte des Kernmaterials geringer ist als die Härte der Schleifkörner.A smoothing method includes: a step of attaching a workpiece to a rotating shaft of a rotating mechanism; and a step of performing direct pressure blasting on the workpiece while the workpiece rotates about the rotating shaft as a central axis. In blasting, injectors are injected in a direction orthogonal to the rotating shaft, the injectors comprising a core material made of an elastic body and abrasive grains provided on a surface of the core material, and the hardness of the core material is lower than the hardness of the abrasive grains.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNGCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-128820 , die am 12. August 2022 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde, und beansprucht die Priorität dieser Anmeldung. Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen.This application is based on Japanese Patent Application No. 2022-128820 , filed with the Japanese Patent Office on August 12, 2022, and claims priority to this application. The entire contents of the Japanese patent application are incorporated herein by reference.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Glättungsverfahren.The present disclosure relates to a smoothing method.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Ein Verfahren zum Glätten der Oberfläche eines Bauteils durch Strahlen ist bekannt. Zum Beispiel offenbart die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-202307 ein Polierverfahren, bei dem Polierpartikel aus harten, feinen Partikeln auf die Oberfläche eines Wälzkörpers gespritzt werden, um Ölreservoire über die gesamte Oberfläche zu bilden, und Polierpartikel aus einem elastischen Körper, der Schleifkömer enthält, in einem vorbestimmten Winkel auf die Oberfläche des Wälzkörpers gespritzt werden, um die Oberfläche zu glätten, während die Ölreservoire erhalten bleiben.A method for smoothing the surface of a component by blasting is known. For example, the published one reveals Japanese Patent Application No. 2009-202307 a polishing method in which polishing particles of hard fine particles are sprayed onto the surface of a rolling element to form oil reservoirs over the entire surface, and polishing particles of an elastic body containing abrasive grains are sprayed onto the surface of the rolling element at a predetermined angle to smooth the surface while preserving the oil reservoirs.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Bei dem in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-202307 beschriebenen Polierverfahren werden zum Glätten der Oberfläche unter Beibehaltung der Ölreservoire Polierpartikel (Einspritzmittel) in einem bestimmten Winkel eingespritzt. Da in diesem Fall die Einspritzmittel in dem oben beschriebenen Winkel auf die Oberfläche treffen, kann die Schleifmenge je nach Position der Oberfläche variieren. Es besteht daher die Möglichkeit, dass die Oberfläche nicht gleichmäßig bearbeitet werden kann.In the case published in the Japanese Patent Application No. 2009-202307 In the polishing process described, polishing particles (injectants) are injected at a certain angle to smooth the surface while maintaining the oil reservoir. Since in this case the injectors hit the surface at the angle described above, the amount of sanding may vary depending on the position of the surface. Therefore, there is a possibility that the surface cannot be processed evenly.

Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Glättungsverfahren, das die Ungleichmäßigkeit des Glättens auf einer Oberfläche eines Werkstücks reduzieren kann.The present disclosure describes a smoothing method that can reduce non-uniformity of smoothing on a surface of a workpiece.

Ein Glättungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Schritt des Anbringens eines Werkstücks an einer Drehwelle eines Drehmechanismus; und einen Schritt des Durchführens eines direkten Druckstrahlens an dem Werkstück, während das Werkstück um die Drehwelle als eine Mittelachse rotiert. Beim Strahlen werden Einspritzmittel in einer Richtung orthogonal zur Drehwelle eingespritzt. Die Einspritzmittel bestehen aus einem Kernmaterial, das aus einem elastischen Körper besteht, und Schleifkörner, die auf einer Oberfläche des Kernmaterials vorgesehen sind. Die Härte des Kernmaterials ist geringer als die Härte der Schleifkörner.A smoothing method according to an aspect of the present disclosure includes: a step of attaching a workpiece to a rotating shaft of a rotating mechanism; and a step of performing direct pressure blasting on the workpiece while rotating the workpiece around the rotating shaft as a central axis. During blasting, injectants are injected in a direction orthogonal to the rotating shaft. The injection means is composed of a core material consisting of an elastic body and abrasive grains provided on a surface of the core material. The hardness of the core material is lower than the hardness of the abrasive grains.

Gemäß jedem Aspekt und jeder Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der Glättung auf einer Oberfläche eines Werkstücks zu reduzieren.According to each aspect and embodiment of the present disclosure, it is possible to reduce unevenness of smoothing on a surface of a workpiece.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 is a flowchart of a smoothing method according to one embodiment.
2 is a diagram schematically showing part of a processing device used in the in 1 smoothing method shown is used.
3 is a diagram schematically showing an example of an injector used in the in 1 the beam step shown is used.
4 is a diagram to explain the in 1 beam step shown.
5 is a diagram to explain the smoothing mechanism.
6A is a diagram showing the relationship between the injection angle and the maximum height.
6B is a diagram showing the relationship between injection angle and grinding depth.
7A is a graph showing the relationship between injection pressure and maximum altitude.
7B is a diagram showing the relationship between injection pressure and grinding depth.
8A is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.01MPa.
8B is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.05MPa.
8C is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.10MPa.
8D is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.20MPa.
9A is a graph showing the relationship between injection distance and maximum height.
9B is a diagram showing the relationship between injection distance and grinding depth.
10A is a diagram showing the relationship between the rotation frequency of the workpiece and the maximum height.
10B is a diagram showing the relationship between the rotation frequency of the workpiece and the grinding depth.
11A is a graph showing the relationship between the proportion of abrasive grain content in the injectant and the maximum height.
11B is a diagram showing the relationship between the proportion of grinding grain content in the injector and the grinding depth.
12A is a diagram showing the relationship between the particle size distribution of the injectants and the maximum height.
12B is a diagram showing the relationship between the particle size distribution of the injectors and the grinding depth.
13 is a graph showing a residual stress value of a workpiece subjected to shot peening and a residual stress value of a workpiece subjected to smoothing after shot peening.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

[Überblick der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung][Overview of Embodiments of the Present Disclosure]

Zunächst wird ein Überblick über die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gegeben.First, an overview of the embodiments of the present disclosure is provided.

(Abschnitt 1) Ein Glättungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Schritt des Anbringens eines Werkstücks an einer Drehwelle eines Drehmechanismus; und einen Schritt des Durchführens eines direkten Druckstrahlens an dem Werkstück, während das Werkstück um die Drehwelle als eine Mittelachse rotiert. Beim Strahlen werden Einspritzmittel in einer Richtung orthogonal zur Drehwelle eingespritzt. Die Einspritzmittel umfassen ein Kernmaterial, das aus einem elastischen Körper besteht, und aus Schleifkömem, die auf einer Oberfläche des Kernmaterials vorgesehen sind. Die Härte des Kernmaterials ist geringer als die Härte der Schleiflcörner.(Section 1) A smoothing method according to an aspect of the present disclosure includes: a step of attaching a workpiece to a rotating shaft of a rotating mechanism; and a step of performing direct pressure blasting on the workpiece while rotating the workpiece around the rotating shaft as a central axis. During blasting, injectants are injected in a direction orthogonal to the rotating shaft. The injection means includes a core material consisting of an elastic body and abrasive grains provided on a surface of the core material. The hardness of the core material is lower than the hardness of the abrasive grains.

Bei diesem Glättungsverfahren wird das direkte Druckstrahlen an dem Werkstück durchgeführt. Da sich die Einspritzmittel auf das Werkstück zubewegen, ohne sich von der Düse auszubreiten, wird die Dichte der Einspritzmittel innerhalb eines Bereichs, in dem die Einspritzmittel auf die Oberfläche des Werkstücks gespritzt werden, im Wesentlichen konstant. Da die Einspritzmittel beim Strahlen in einer Richtung senkrecht zur Drehwelle des Drehmechanismus, an dem das Werkstück befestigt ist, eingespritzt werden, ist der Abstand zwischen dem Spitzenende der Düse, aus der die Einspritzmittel eingespritzt werden, und der Oberfläche des Werkstücks im Wesentlichen konstant. Dies ermöglicht es, die Ungleichmäßigkeit des Schleifens des Werkstücks zu verringern. Dadurch ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der Glättung auf der Oberfläche des Werkstücks zu verringern.In this smoothing process, direct pressure blasting is carried out on the workpiece. Since the injectors move toward the workpiece without spreading from the nozzle, the density of the injectors becomes substantially constant within a range in which the injectors are sprayed onto the surface of the workpiece. During blasting, since the injectors are injected in a direction perpendicular to the rotating shaft of the rotating mechanism to which the workpiece is attached, the distance between the tip end of the nozzle from which the injectors are injected and the surface of the workpiece is substantially constant. This makes it possible to reduce the unevenness of grinding of the workpiece. This makes it possible to reduce the unevenness of smoothing on the surface of the workpiece.

(Abschnitt 2) Bei dem Glättungsverfahren gemäß Abschnitt 1 kann bei dem Schritt des Durchführens des Strahlens ein Einspritzdruck der Einspritzmittel auf 0,01 MPa oder mehr und 0,10 MPa oder weniger eingestellt sein. Mit steigendem Einspritzdruck der Einspritzmittel nimmt der Schleifaufwand zu, und der Luftstrom in der Nähe der Oberfläche des Werkstücks kann gestört werden. Aufgrund der Turbulenzen des Luftstroms kann die Einspritzmenge der Einspritzmittel pro Flächeneinheit je nach Position der Werkstückoberfläche variieren. Wenn der Einspritzdruck der Einspritzmittel zu niedrig ist, kann die Oberfläche des Werkstücks nicht ausreichend geschliffen werden. Liegt der Einspritzdruck der Einspritzmittel dagegen innerhalb des oben beschriebenen Bereichs, ist es möglich, die Turbulenzen des Luftstroms in der Nähe der Werkstückoberfläche zu unterdrücken, ohne die Oberfläche des Werkstücks übermäßig zu schleifen. Daher ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der Glättung auf der Oberfläche des Werkstücks weiter zu reduzieren.(Section 2) In the smoothing method according to Section 1, in the step of performing blasting, an injection pressure of the injection agents may be set to 0.01 MPa or more and 0.10 MPa or less. As the injection pressure of the injectors increases, the grinding effort increases and the air flow near the surface of the workpiece may be disturbed. Due to the turbulence of the air flow, the injection quantity of the injectants per unit area can vary depending on the position of the workpiece surface. If the injection pressure of the injectors is too low, the surface of the workpiece cannot be sufficiently ground. On the other hand, when the injection pressure of the injectors is within the above-described range, it is possible to suppress the turbulence of the air flow near the workpiece surface without excessively grinding the surface of the workpiece. Therefore, it is possible to further reduce the unevenness of smoothing on the surface of the workpiece.

(Abschnitt 3) Bei dem Glättungsverfahren gemäß Abschnitt 1 oder 2 kann der Einspritzabstand der Einspritzmittel im Schritt des Durchführens des Strahlens auf 50 mm oder mehr und 100 mm oder weniger eingestellt sein. Je kürzer der Einspritzabstand der Einspritzmittel ist, desto größer ist tendenziell die Schleifmenge. Wenn der Einspritzabstand der Einspritzmittel zu groß ist, kann die Oberfläche des Werkstücks nicht ausreichend geschliffen werden. Liegt der Einspritzabstand der Einspritzmittel dagegen innerhalb des oben beschriebenen Bereichs, kann die Oberflächenrauheit des Werkstücks verringert werden, ohne die Oberfläche des Werkstücks übermäßig zu schleifen.(Section 3) In the smoothing method according to Section 1 or 2, the injection distance of the injection agents in the step of performing blasting may be set to 50 mm or more and 100 mm or less. The shorter the injection distance of the injectors, the greater the amount of grinding tends to be. If the injection distance of the injection agents is too large, the surface of the workpiece cannot be sufficiently ground. On the other hand, if the injection distance of the injection means is within the above-described range, the surface roughness of the workpiece can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece.

(Abschnitt 4) Bei dem Glättungsverfahren gemäß einem der Abschnitte 1 bis 3 kann die Drehfrequenz des Werkstücks im Schritt des Durchführens des Strahlens auf 30 Umdrehungen pro Minute oder weniger eingestellt sein. Mit zunehmender Umdrehungsfrequenz des Werkstücks nimmt auch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Einspritzmittel und dem Werkstück zu. Daher wird eine stärkere Reibungskraft auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugt, und der Schleifaufwand nimmt tendenziell zu. Liegt die Umdrehungsfrequenz des Werkstücks dagegen innerhalb des oben beschriebenen Bereichs, kann die Oberflächenrauheit des Werkstücks verringert werden, ohne die Oberfläche des Werkstücks übermäßig zu schleifen.(Section 4) In the smoothing method according to any one of Sections 1 to 3, the rotation frequency of the workpiece in the step of performing blasting may be set to 30 revolutions per minute or less. As the rotational frequency of the workpiece increases, the relative speed between the injection medium and the workpiece also increases. Therefore one becomes starchy less frictional force is generated on the surface of the workpiece, and the grinding effort tends to increase. On the other hand, if the rotation frequency of the workpiece is within the above-described range, the surface roughness of the workpiece can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece.

(Abschnitt 5) Bei dem Glättungsverfahren gemäß einem der Abschnitte 1 bis 4 kann der Anteil der Schleifkömer in dem Einspritzmittel 15 Masseprozent oder mehr und 26 Masseprozent oder weniger betragen. Je höher der Anteil der Schleifkömer im Einspritzmittel ist, desto häufiger kommen die Schleifkörner mit der Oberfläche des Werkstücks in Kontakt, so dass der Schleifaufwand tendenziell zunimmt. Wenn der Anteil der Schleifkömer im Einspritzmedium zu gering ist, kann die Oberfläche des Werkstücks nicht ausreichend geschliffen werden. Liegt der Anteil der Schleifkömer in dem Einspritzmittel dagegen innerhalb des oben beschriebenen Bereichs, kann die Oberflächenrauheit des Werkstücks verringert werden, ohne die Oberfläche des Werkstücks übermäßig zu schleifen.(Section 5) In the smoothing method according to any one of Sections 1 to 4, the proportion of the abrasive grains in the injection agent may be 15% by mass or more and 26% by mass or less. The higher the proportion of abrasive grains in the injection agent, the more often the abrasive grains come into contact with the surface of the workpiece, so that the grinding effort tends to increase. If the proportion of abrasive particles in the injection medium is too low, the surface of the workpiece cannot be sufficiently ground. On the other hand, if the proportion of the abrasive grains in the injection agent is within the above-described range, the surface roughness of the workpiece can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece.

(Abschnitt 6) Bei dem Glättungsverfahren gemäß einem der Abschnitte 1 bis 5 können die Einspritzmittel eine Partikelgrößenverteilung von 125 µm oder mehr und 600 µm oder weniger aufweisen. Wenn die Partikelgröße der Einspritzmittel groß ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Einspritzmittel einen Teil der Oberfläche des Werkstücks, die eine komplizierte Form aufweist, nicht erreichen. Ist die Partikelgröße der Einspritzmittel hingegen klein, kann das Einspritzmittel die gesamte Oberfläche des Werkstücks erreichen, selbst wenn das Werkstück eine komplizierte Form aufweist. Je kleiner die Partikelgröße der Einspritzmittel ist, desto größer ist daher der Schleifaufwand. Liegt die Partikelgröße der Einspritzmittel dagegen innerhalb des oben beschriebenen Bereichs, kann die Möglichkeit verbessert werden, dass die gesamte Oberfläche des Werkstücks bearbeitet wird, ohne die Oberfläche des Werkstücks übermäßig zu schleifen.(Section 6) In the smoothing method according to any one of Sections 1 to 5, the injection agents may have a particle size distribution of 125 µm or more and 600 µm or less. When the particle size of the injectors is large, there is a high probability that the injectors do not reach a part of the surface of the workpiece that has a complicated shape. On the other hand, if the particle size of the injecting agent is small, the injecting agent can reach the entire surface of the workpiece even if the workpiece has a complicated shape. The smaller the particle size of the injection fluid, the greater the grinding effort. On the other hand, if the particle size of the injection agents is within the above-described range, the possibility of machining the entire surface of the workpiece without excessively grinding the surface of the workpiece can be improved.

(Abschnitt 7) Bei dem Glättungsverfahren gemäß einem der Abschnitte 1 bis 6 können eine erste Periode, in der das Werkstück in einer ersten Drehrichtung um die Drehwelle als Mittelachse rotiert, und eine zweite Periode, in der das Werkstück in einer zweiten Drehrichtung entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung rotiert, im Schritt des Durchführens des Strahlens abwechselnd wiederholt werden. Wenn die Einspritzmittel nur in einer Richtung auf der Oberfläche des Werkstücks gleiten, besteht die Möglichkeit, dass die Oberfläche des Werkstücks nicht gleichmäßig bearbeitet werden kann. Da die Einspritzmittel jedoch nicht nur in einer Richtung, sondern auch in der entgegengesetzten Richtung auf der Oberfläche des Werkstücks gleiten, kann die Ungleichmäßigkeit der Glättung auf der Oberfläche des Werkstücks weiter reduziert werden.(Section 7) In the smoothing method according to any one of Sections 1 to 6, a first period in which the workpiece rotates in a first rotation direction around the rotation shaft as a central axis, and a second period in which the workpiece rotates in a second rotation direction opposite to the first Direction of rotation rotates, repeated alternately in the step of carrying out the blasting. If the injectors slide on the surface of the workpiece in only one direction, there is a possibility that the surface of the workpiece cannot be machined uniformly. However, since the injectors slide on the surface of the workpiece not only in one direction but also in the opposite direction, the unevenness of smoothing on the surface of the workpiece can be further reduced.

(Abschnitt 8) Das Glättungsverfahren gemäß einem der Abschnitte 1 bis 7 kann ferner einen Schritt des Durchführens eines Kugelstrahlens an dem Werkstück vor dem Schritt des Durchführens des Strahlens umfassen. Wenn ein Werkstück Kugelgestrahlt wird, wird eine Druckeigenspannung auf das Werkstück ausgeübt. Diese Druckeigenspannung ist in einer vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche des Werkstücks maximal. Daher wird die Oberfläche des Werkstücks durch Strahlen nach dem Kugelgestrahlt geschliffen und ein Teil der Oberfläche des Werkstücks, auf den eine hohe Druckeigenspannung einwirkt, freigelegt. Dadurch kann die Festigkeit des bearbeiteten Werkstücks erhöht werden.(Section 8) The smoothing method according to any one of Sections 1 to 7 may further include a step of performing shot peening on the workpiece before the step of performing shot peening. When a workpiece is shot peened, a residual compressive stress is applied to the workpiece. This residual compressive stress is maximum at a predetermined depth from the surface of the workpiece. Therefore, the surface of the workpiece is ground by blasting after shot peening, and a part of the surface of the workpiece to which a high compressive residual stress is applied is exposed. This allows the strength of the machined workpiece to be increased.

[Exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung][Exemplary Embodiments of the Present Disclosure]

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und redundante Beschreibungen werden weggelassen. In jeder Abbildung kann ein XYZ-Koordinatensystem dargestellt sein. Die Richtung der Y-Achse ist eine Richtung, die die Richtung der X-Achse und die Richtung der Z-Achse schneidet (hier orthogonal dazu). Die Z-Achsen-Richtung ist eine Richtung, die die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung schneidet (hier orthogonal dazu). Beispielsweise sind die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung horizontale Richtungen, und die Z-Achsenrichtung ist eine vertikale Richtung. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet ein Zahlenbereich, der mit „bis“ angegeben wird, einen Bereich, der Zahlenwerte umfasst, die vor und nach „bis“ als Minimalwert bzw. Maximalwert beschrieben werden. Die einzeln beschriebenen oberen und unteren Grenzwerte können beliebig kombiniert werden.Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals and redundant descriptions are omitted. An XYZ coordinate system can be represented in each figure. The Y-axis direction is a direction that intersects the X-axis direction and the Z-axis direction (here orthogonal to it). The Z-axis direction is a direction that intersects the X-axis direction and the Y-axis direction (here orthogonal to it). For example, the X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal directions, and the Z-axis direction is a vertical direction. In this specification, a range of numbers denoted by “to” means a range that includes numerical values described before and after “to” as a minimum value and a maximum value, respectively. The individually described upper and lower limit values can be combined as desired.

Ein Glättungsverfahren gemäß einer Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben. 1 ist ein Flussdiagramm eines Glättungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform. 2 ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil einer Bearbeitungsvorrichtung zeigt, die bei dem in 1 gezeigten Glättungsverfahren verwendet wird. 3 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für ein Einspritzmittel zeigt, das bei dem in 1 gezeigten Strahlschritt verwendet wird. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung des in 1 dargestellten Strahlverfahrens. 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Glättungsmechanismus. Das in 1 dargestellte Glättungsverfahren M ist ein Verfahren zum Glätten einer Oberfläche eines Werkstücks W. Das Werkstück W ist beispielsweise ein Bauteil mit einer komplizierten Form. Beispiele für das Werkstück W umfassen Gleitteile oder Antriebsteile. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zahnrad als ein Beispiel für das Werkstück W verwendet.A smoothing method according to one embodiment is described with reference to 1 to 5 described. 1 is a flowchart of a smoothing method according to one embodiment. 2 is a diagram schematically showing part of a processing device used in the in 1 smoothing method shown is used. 3 is a diagram schematically showing an example of an injector used in the in 1 the beam step shown is used. 4 is a diagram to explain the in 1 Blasting process shown. 5 is a diagram to explain the smoothing mechanism. This in 1 The smoothing method M shown is a method for smoothing a surface of a workpiece W. The workpiece W is, for example, a Component with a complicated shape. Examples of the workpiece W include sliding parts or driving parts. In the present embodiment, a gear is used as an example of the workpiece W.

Wie in 2 gezeigt, wird eine Bearbeitungsvorrichtung 10 für das Glättungsverfahren M verwendet. Die Bearbeitungsvorrichtung 10 ist eine Direktdruck-Strahlvorrichtung. Die Bearbeitungsvorrichtung 10 umfasst einen Drehmechanismus 11 und eine Düse 12. Der Drehmechanismus 11 ist ein Mechanismus (eine Vorrichtung) zum Drehen des an der Drehwelle 11a befestigten Werkstücks W um (die Mittelachse AX der) Drehwelle 11a als Mittelachse. Die Drehwelle 11a erstreckt sich in Richtung der X-Achse. Der Drehmechanismus 11 ist konfiguriert, die Drehwelle 11a in Richtung der X-Achse vorwärts und rückwärts zu bewegen. Die Düse 12 spritzt Einspritzmittel 30 auf die Oberfläche des an der Drehwelle 11a befestigten Werkstücks W. Am vorderen Ende der Düse 12 befindet sich eine Einspritzöffnung 12a. Die Einspritzöffnung 12a befindet sich oberhalb der Drehwelle 11a und ist der Drehwelle 11a (Werkstück W) zugewandt. Der Durchmesser (Düsendurchmesser) der Einspritzöffnung 12a beträgt z.B. 10 mm.As in 2 shown, a processing device 10 is used for the smoothing method M. The processing device 10 is a direct printing jet device. The machining device 10 includes a rotating mechanism 11 and a nozzle 12. The rotating mechanism 11 is a mechanism (device) for rotating the workpiece W attached to the rotating shaft 11a about (the center axis AX of the) rotating shaft 11a as a center axis. The rotating shaft 11a extends in the X-axis direction. The rotation mechanism 11 is configured to move the rotation shaft 11a forward and backward in the X-axis direction. The nozzle 12 injects injection medium 30 onto the surface of the workpiece W fixed to the rotating shaft 11a. At the front end of the nozzle 12 there is an injection port 12a. The injection port 12a is located above the rotating shaft 11a and faces the rotating shaft 11a (workpiece W). The diameter (nozzle diameter) of the injection opening 12a is, for example, 10 mm.

Wie in 3 dargestellt, umfasst ein Einspritzmittel 30 ein Kernmaterial 31 und Schleifkörner 32. Das Kernmaterial 31 besteht aus einem elastischen Körper. Der elastische Körper besteht z.B. aus einem thermoplastischen Harz. Im Hinblick auf eine einfache Herstellung der Einspritzmittel 30 ist ein Beispiel für ein thermoplastisches Harz ein Heißschmelzharz. Das Heißschmelzharz ist bei Raumtemperatur ein Feststoff (feste Phase) und wird durch Schmelzen bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes flüssig (flüssige Phase). Das Heißschmelzharz wird mit einem Material verbunden, indem es in eine feste Phase übergeht, während das Heißschmelzharz in der flüssigen Phase mit dem Material in Kontakt ist. Da das Heißschmelzharz einen niedrigen Schmelzpunkt und eine niedrige Elastizität aufweist, lässt sich das Einspritzmittel 30 leicht aus dem Heißschmelzharz herstellen.As in 3 shown, an injection means 30 comprises a core material 31 and abrasive grains 32. The core material 31 consists of an elastic body. The elastic body consists, for example, of a thermoplastic resin. In view of ease of manufacturing the injectors 30, an example of a thermoplastic resin is a hot melt resin. The hot melt resin is a solid at room temperature (solid phase) and becomes liquid (liquid phase) when melted at a temperature above the melting point. The hot melt resin is bonded to a material by turning into a solid phase, while the hot melt resin is in contact with the material in the liquid phase. Since the hot melt resin has a low melting point and low elasticity, the injection agent 30 can be easily manufactured from the hot melt resin.

Zum Beispiel kann ein Heißschmelzharz mit einem Schmelzpunkt von 60°C oder mehr und 100°C oder weniger verwendet werden. Wenn der Schmelzpunkt unter 60°C liegt, kann das Heißschmelzharz während des Strahlens in eine flüssige Phase übergehen. Wenn der Schmelzpunkt über 100°C liegt, kann der Fixierungsprozess der Schleifkömer 32 kostspielig sein, und der Erweichungspunkt neigt dazu, eine hohe Temperatur anzunehmen, was die Kontrolle der Gummielastizität erschweren kann. Der Erweichungspunkt ist eine Temperatur, bei der das Heißschmelzharz zu erweichen beginnt. Es kann ein Heißschmelzharz verwendet werden, dessen Gummielastizität sich mit der Temperatur in einem Temperaturbereich von 80°C oder weniger ändert. Zum Beispiel kann ein Heißschmelzharz verwendet werden, dessen Gummihärte sich bei einer Temperaturänderung von 1°C in einem Temperaturbereich von 20°C bis 50°C um 1,3 (A) oder mehr ändert.For example, a hot melt resin having a melting point of 60°C or more and 100°C or less can be used. If the melting point is below 60°C, the hot melt resin may turn into a liquid phase during blasting. If the melting point is above 100°C, the fixing process of the abrasive grains 32 may be costly, and the softening point tends to become high temperature, which may make it difficult to control the rubber elasticity. The softening point is a temperature at which the hot melt resin begins to soften. A hot melt resin whose rubber elasticity changes with temperature in a temperature range of 80°C or less can be used. For example, a hot melt resin whose rubber hardness changes by 1.3 (A) or more with a temperature change of 1°C in a temperature range of 20°C to 50°C can be used.

Das Heißschmelzharz, das die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt, enthält zum Beispiel Ethylenvinylacetat, Polyurethan, Polyethylen niedriger Dichte, Polyester, Polyamid, Polyolefin, Ionomer oder Polyvinylalkohol als Hauptkomponente. Ein Heißschmelzharz, das Ethylenvinylacetat als Hauptbestandteil enthält, hat einen Schmelzpunkt im Bereich von 60°C bis 97°C und einen Erweichungspunkt von 69°C oder weniger (wenn der Schmelzpunkt 60°C beträgt, liegt der Erweichungspunkt bei 40°C oder weniger). Der Schmelzpunkt eines Heißschmelzharzes, das Polyurethan als Hauptbestandteil enthält, liegt bei 90°C.The hot melt resin satisfying the conditions described above contains, for example, ethylene vinyl acetate, polyurethane, low density polyethylene, polyester, polyamide, polyolefin, ionomer or polyvinyl alcohol as a main component. A hot melt resin containing ethylene vinyl acetate as a main ingredient has a melting point in the range of 60°C to 97°C and a softening point of 69°C or less (if the melting point is 60°C, the softening point is 40°C or less) . The melting point of a hot melt resin containing polyurethane as a main component is 90°C.

Das Kernmaterial 31 kann kugelförmig, plattenförmig, säulenförmig, kegelförmig oder polyedrisch sein. Der Teilchendurchmesser (Teilchengröße) des Kernmaterials 31 kann 125 µm bis 600 µm oder 150 µm bis 500 µm betragen. Das Kernmaterial 31 kann ein anderes Harz als ein thermoplastisches Harz und andere Komponenten enthalten.The core material 31 may be spherical, plate-shaped, columnar, conical or polyhedral. The particle diameter (particle size) of the core material 31 may be 125 μm to 600 μm or 150 μm to 500 μm. The core material 31 may contain a resin other than a thermoplastic resin and other components.

Bei den Schleifkörnern 32 handelt es sich um Partikel, die durch Pulverisieren eines Materials, das härter ist als das Werkstück W, auf einen Partikeldurchmesser innerhalb eines vorgegebenen Bereichs erhalten werden. Die Härte der Schleifkömer 32 ist höher als die des Kernmaterials 31. Die Schleifkömer 32 können aus Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Ceroxid, Wolframkarbid, Zirkoniumdioxid, Borkarbid, Diamant oder dergleichen hergestellt sein. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser (Teilchengröße) der Schleifkörner 32 kann im Bereich von 1 µm bis 25 µm liegen.The abrasive grains 32 are particles obtained by pulverizing a material harder than the workpiece W to a particle diameter within a predetermined range. The hardness of the abrasive grains 32 is higher than that of the core material 31. The abrasive grains 32 may be made of aluminum oxide, silicon carbide, ceria, tungsten carbide, zirconium dioxide, boron carbide, diamond or the like. The average particle diameter (particle size) of the abrasive grains 32 can range from 1 μm to 25 μm.

Die Schleifkörner 32 sind auf der Oberfläche des Kernmaterials 31 vorgesehen. Das Einspritzmittel 30, in dem die Schleifkömer 32 an die Oberfläche des Kernmaterials 31 gebunden sind, kann durch Verfestigung eines durch Wärme geschmolzenen Harzes, das der Ursprung des Kernmaterials 31 ist, durch Abkühlen in einem Zustand erhalten werden, in dem die Schleifkömer 32 in engem Kontakt mit dem Harz stehen. Jedes Schleifkom 32 kann so am Kernmaterial 31 befestigt sein, dass ein Teil des Schleifkoms 32 im Kernmaterial 31 versenkt ist und der Rest des Schleifkorns 32 an der Oberfläche des Kernmaterials 31 freiliegt. Das gesamte Schleifkom 32 kann in das Kernmaterial 31 eingebettet sein.The abrasive grains 32 are provided on the surface of the core material 31. The injection agent 30 in which the abrasive grains 32 are bonded to the surface of the core material 31 can be obtained by solidifying a heat-molten resin which is the origin of the core material 31 by cooling in a state in which the abrasive grains 32 are closely bonded be in contact with the resin. Each abrasive grain 32 can be attached to the core material 31 such that a part of the abrasive grain 32 is sunk into the core material 31 and the rest of the abrasive grain 32 is exposed on the surface of the core material 31. The entire grinding material 32 can be embedded in the core material 31.

Der Anteil der Schleifkömer 32 im Einspritzmittel 30 beträgt z.B. 15 Masse-% bis 26 Masse-%. Die Korngrößenverteilung der Einspritzmittel 30 beträgt beispielsweise 125 µm bis 600 µm.The proportion of abrasive grains 32 in the injection agent 30 is, for example, 15% by mass to 26% by mass. The grain size distribution of the injection medium 30 is, for example, 125 μm to 600 μm.

Wie in 1 dargestellt, umfasst das Glättungsverfahren M einen Vorbereitungsschritt S1 und einen Strahlschritt S2. Jeder Schritt wird im Folgenden im Detail beschrieben.As in 1 shown, the smoothing process M includes a preparation step S1 and a blasting step S2. Each step is described in detail below.

Zunächst wird der Vorbereitungsschritt S1 durchgeführt. Der Vorbereitungsschritt S1 ist ein Schritt des Vorbereitens des Werkstücks W. In dem Vorbereitungsschritt S1 wird das Werkstück W an der Drehwelle 11a des Drehmechanismus 11 befestigt. Das Werkstück W wird so an der Drehwelle 11a befestigt, dass der Mittelpunkt des Werkstücks W (Zahnrad) mit der Mittelachse AX der Drehwelle 11a zusammenfällt.First, the preparation step S1 is carried out. The preparation step S1 is a step of preparing the workpiece W. In the preparation step S1, the workpiece W is attached to the rotating shaft 11a of the rotating mechanism 11. The work W is attached to the rotating shaft 11a so that the center of the work W (gear) coincides with the central axis AX of the rotating shaft 11a.

Anschließend wird der Strahlschritt S2 durchgeführt. Der Strahlschritt S2 ist ein Schritt des Durchführens von direktem Druckstrahlen auf das Werkstück W, während das Werkstück W um (die zentrale Achse AX der) die Drehwelle 11a als Mittelachse rotiert. Im Strahlschritt S2 werden die Einspritzmittel 30 in einer Richtung (Richtung der Z-Achse) orthogonal zur Mittelachse AX der Drehwelle 11a eingespritzt. Das heißt, die Mitte der Einspritzöffnung 12a der Düse 12 befindet sich im Wesentlichen direkt über der Mittelachse AX der Drehwelle 11a, und der Einspritzwinkel beträgt im Wesentlichen 90°. Der Einspritzwinkel ist ein Winkel, der durch die Mittelachse AX der Drehwelle 11a und die Mittelachse der Düse 12 gebildet ist. Der Begriff „im Wesentlichen direkt oberhalb“ bedeutet eine Position, die als direkt oberhalb angesehen werden kann, und beispielsweise ist eine Abweichung von etwa ± 5 mm von der Mittelachse AX der Drehwelle 11a akzeptabel. Der Begriff „im Wesentlichen 90°“ bedeutet einen Winkel, der als 90° angesehen werden kann, und beispielsweise ist eine Abweichung von etwa 90° ± 2° akzeptabel.The blasting step S2 is then carried out. The blasting step S2 is a step of performing direct pressure blasting on the workpiece W while the workpiece W rotates about (the central axis AX of) the rotary shaft 11a as a central axis. In the jetting step S2, the injectors 30 are injected in a direction (Z-axis direction) orthogonal to the central axis AX of the rotating shaft 11a. That is, the center of the injection port 12a of the nozzle 12 is substantially directly above the center axis AX of the rotating shaft 11a, and the injection angle is substantially 90°. The injection angle is an angle formed by the center axis AX of the rotating shaft 11a and the center axis of the nozzle 12. The term “substantially directly above” means a position that can be considered as directly above, and, for example, a deviation of about ± 5 mm from the center axis AX of the rotating shaft 11a is acceptable. The term “substantially 90°” means an angle that may be considered 90° and, for example, a deviation of approximately 90° ± 2° is acceptable.

Das Strahlen wird unter einer vorbestimmten Bearbeitungsbedingung durchgeführt. Verschiedene Bearbeitungsparameter werden so eingestellt, dass die gewünschte Schleifmenge (Schleiftiefe) des Werkstücks W erreicht und die Oberflächenrauheit des Werkstücks W verringert wird. Im Folgenden kann die Schleifmenge des Werkstücks W einfach als „Schleifmenge“ und die Schleiftiefe des Werkstücks W einfach als „Schleiftiefe“ bezeichnet werden. Dabei folgt die Schleifmenge (Schleiftiefe) D der Oberfläche des Werkstücks W dem Prestonschen Gesetz. Das heißt, die Schleifmenge D wird durch Gleichung (1) unter Verwendung des Einspritzdrucks P, der Geschwindigkeit Va der Einspritzmittel 30, der Bewegungsgeschwindigkeit Vw (Drehfrequenz) des Werkstücks W, der Einspritzzeit T und des Preston-Koeffizienten k ausgedrückt. Wie in Gleichung (1) gezeigt, ist die Schleifmenge D proportional zum Einspritzdruck P, der Relativgeschwindigkeit und der Einspritzzeit T. Die Relativgeschwindigkeit erhält man durch Addition der Geschwindigkeit Va und der Bewegungsgeschwindigkeit Vw. Die Relativgeschwindigkeit gibt die Reibungskraft zwischen dem Werkstück W und dem Einspritzmittel 30 an. Mit zunehmender Drehfrequenz des Werkstücks W nimmt auch die Relativgeschwindigkeit zu. Die Geschwindigkeit Va ist die Geschwindigkeit der Einspritzmittel 30 beim Auftreffen der Einspritzmittel 30 auf das Werkstück W. Je länger der Einspritzabstand wird, desto stärker wird das Einspritzmittel 30 durch den Luftwiderstand beeinflusst, so dass die Geschwindigkeit Va abnimmt.
[Gleichung 1] $D = k \times P \times (V a + V w) \times T$

Blasting is carried out under a predetermined processing condition. Various machining parameters are adjusted so that the desired grinding amount (grinding depth) of the workpiece W is achieved and the surface roughness of the workpiece W is reduced. Hereinafter, the grinding amount of the workpiece W can simply be referred to as “grinding amount” and the grinding depth of the workpiece W can simply be referred to as “grinding depth”. The grinding amount (grinding depth) D of the surface of the workpiece W follows Preston's law. That is, the grinding amount D is expressed by equation (1) using the injection pressure P, the speed Va of the injectors 30, the moving speed Vw (rotational frequency) of the work W, the injection time T and the Preston coefficient k. As shown in equation (1), the grinding amount D is proportional to the injection pressure P, the relative speed and the injection time T. The relative speed is obtained by adding the speed Va and the movement speed Vw. The relative speed gives the friction force between the workpiece W and the injector 30 on. As the rotational frequency of the workpiece W increases, the relative speed also increases. The speed Va is the speed of the injector 30 when the injector 30 hits the workpiece W. The longer the injection distance becomes, the more the injector 30 is influenced by the air resistance, so that the speed Va decreases.
[Equation 1]

D = k \times P \times (v a + v w) \times T

Der Einspritzdruck der Einspritzmittel 30 wird zum Beispiel in einem Bereich von 0,01 MPa bis 0,10 MPa eingestellt. Der Einspritzabstand der Einspritzmittel 30 wird in einem Bereich von 50 mm bis 100 mm eingestellt. Der Einspritzabstand der Einspritzmittel 30 ist ein Abstand zwischen der Einspritzöffnung 12a der Düse 12 und dem Werkstück W (in der vorliegenden Ausführungsform ein Abstand zwischen der Einspritzöffnung 12a der Düse 12 und dem Zahnkopfende des Zahnrads, das das Werkstück W ist). Die Drehfrequenz des Werkstücks W (die Drehfrequenz der Drehwelle 11a) wird auf 30 Umdrehungen pro Minute (30 U/min) oder weniger eingestellt. Die Einspritzzeit der Einspritzmittel 30 wird je nach Bearbeitungsgrad entsprechend eingestellt.The injection pressure of the injectors 30 is set, for example, in a range of 0.01 MPa to 0.10 MPa. The injection distance of the injection means 30 is set in a range of 50 mm to 100 mm. The injection distance of the injectors 30 is a distance between the injection port 12a of the nozzle 12 and the workpiece W (in the present embodiment, a distance between the injection port 12a of the nozzle 12 and the tooth tip end of the gear which is the workpiece W). The rotation frequency of the workpiece W (the rotation frequency of the rotation shaft 11a) is set to 30 revolutions per minute (30 rpm) or less. The injection time of the injection means 30 is adjusted accordingly depending on the degree of processing.

Wie in 4 dargestellt, werden im Strahlschritt S2 eine Periode T1 (erste Periode) und eine Periode T2 (zweite Periode) abwechselnd wiederholt. Die Periode T1 ist eine Periode, während der die Einspritzmittel 30 in das Werkstück W eingespritzt werden, während das Werkstück W in einer Drehrichtung C1 (erste Drehrichtung) gedreht und in einer Richtung D1 bewegt wird. Die Periode T2 ist eine Periode, während der die Einspritzmittel 30 in das Werkstück W eingespritzt werden, während das Werkstück W in einer Drehrichtung C2 (zweite Drehrichtung) gedreht und in einer Richtung D2 bewegt wird. Die Drehrichtung C1 ist im Uhrzeigersinn um (die Mittelachse AX der) Drehwelle 11a als Mittelachse. Die Drehrichtung C2 ist der Drehrichtung C1 entgegengesetzt und verläuft gegen den Uhrzeigersinn um (die Mittelachse AX der) die Drehwelle 11a als Mittelachse. Die Richtung D1 ist eine Richtung weg von der Antriebsvorrichtung zum Antrieb der Drehwelle 11a in der Richtung, in der sich die Drehwelle 11a erstreckt (Richtung der X-Achse). Die Richtung D2 ist entgegengesetzt zur Richtung D1.As in 4 shown, in beam step S2 a period T1 (first period) and a period T2 (second period) are repeated alternately. The period T1 is a period during which the injectors 30 are injected into the workpiece W while the workpiece W is rotated in a rotation direction C1 (first rotation direction) and moved in a direction D1. The period T2 is a period during which the injectors 30 are injected into the workpiece W while the workpiece W is rotated in a rotation direction C2 (second rotation direction) and moved in a direction D2. The rotation direction C1 is clockwise about (the center axis AX of) the rotating shaft 11a as the center axis. The rotation direction C2 is opposite to the rotation direction C1 and extends counterclockwise around (the center axis AX of) the rotation shaft 11a as the center axis. The direction D1 is a direction away from the driving device for driving the rotating shaft 11a in the direction in which the rotating shaft 11a extends (X-direction Axis). The direction D2 is opposite to the direction D1.

Im Strahlschritt S2 werden die Einspritzmittel 30 aus der Düse 12 in einem Zustand, in dem das Werkstück W um die Mittelachse AX der Drehwelle 11a als Mittelachse gedreht wird, im Wesentlichen um 90° in Richtung des Werkstücks W gespritzt. Wie in 5 dargestellt, werden die Einspritzmittel 30 zusammen mit dem Luftstrom F in Richtung des Werkstücks W eingespritzt und kollidieren mit der Oberfläche des Werkstücks W Zu diesem Zeitpunkt wird das Kernmaterial 31 entlang der Oberfläche des Werkstücks W elastisch verformt, und die Umfangskante des Schleifkorns 32 wird von dem Vorsprung der Oberfläche des Werkstücks W erfasst. In der Nähe der Oberfläche des Werkstücks W wird der Luftstrom F durch die Oberfläche des zu dispergierenden Werkstücks W blockiert, so dass der Luftstrom F entlang der Oberfläche des Werkstücks W fließt. Da das Einspritzmittel 30 mit dem Luftstrom F auf der Oberfläche des Werkstücks W entlang der Oberfläche des Werkstücks W gleitet, schaben die Schleifkömer 32 die Vorsprünge der Oberfläche des Werkstücks W ab. Danach kehrt das Kernmaterial 31 durch elastische Kraft in dessen ursprüngliche Form zurück, so dass das Einspritzmittel 30 von der Oberfläche des Werkstücks W getrennt wird. Wie oben beschrieben, wird die Oberfläche des Werkstücks W geglättet.In the jetting step S2, the injectors 30 are sprayed substantially 90° toward the workpiece W from the nozzle 12 in a state in which the workpiece W is rotated about the center axis AX of the rotating shaft 11a as the center axis. As in 5 As shown, the injectors 30 are injected together with the air flow F toward the workpiece W and collide with the surface of the workpiece W. At this time, the core material 31 is elastically deformed along the surface of the workpiece W, and the peripheral edge of the abrasive grain 32 is separated from the Projection of the surface of the workpiece W is detected. Near the surface of the workpiece W, the air flow F is blocked by the surface of the workpiece W to be dispersed, so that the airflow F flows along the surface of the workpiece W. Since the injector 30 slides along the surface of the workpiece W with the air flow F on the surface of the workpiece W, the abrasive grains 32 scrape the protrusions of the surface of the workpiece W. Thereafter, the core material 31 returns to its original shape by elastic force, so that the injection agent 30 is separated from the surface of the workpiece W. As described above, the surface of the workpiece W is smoothed.

Bei dem oben beschriebenen Glättungsverfahren M wird das Werkstück W mit direktem Druck gestrahlt. Da sich die Einspritzmittel 30 in Richtung des Werkstücks W bewegen, ohne sich von der Düse 12 auszubreiten, wird die Dichte der Einspritzmittel 30 innerhalb eines Bereichs, in dem die Einspritzmittel 30 auf die Oberfläche des Werkstücks W gespritzt werden, im Wesentlichen konstant. Da die Einspritzmittel 30 beim Strahlen in einer Richtung orthogonal zur Drehwelle 11a, an der das Werkstück W befestigt ist, eingespritzt werden, ist der Abstand zwischen dem Spitzenende (Einspritzöffnung 12a) der Düse 12, aus der die Einspritzmittel 30 eingespritzt werden, und der Oberfläche des Werkstücks W im Wesentlichen konstant. Dadurch ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit des Schleifens des Werkstücks W zu verringern. Dadurch ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der Glättung auf der Oberfläche des Werkstücks W zu verringern.In the smoothing process M described above, the workpiece W is blasted with direct pressure. Since the injectors 30 move toward the workpiece W without spreading from the nozzle 12, the density of the injectors 30 becomes substantially constant within a range in which the injectors 30 are sprayed onto the surface of the workpiece W. Since the injectors 30 are injected during blasting in a direction orthogonal to the rotating shaft 11a to which the workpiece W is attached, the distance between the tip end (injection port 12a) of the nozzle 12 from which the injectors 30 are injected and the surface of the workpiece W is essentially constant. This makes it possible to reduce the unevenness of grinding of the workpiece W. This makes it possible to reduce the unevenness of the smoothing on the surface of the workpiece W.

Wie aus Gleichung (1) hervorgeht, nimmt mit steigendem Einspritzdruck der Einspritzmittel 30 der Schleifaufwand zu. Wenn der Einspritzdruck der Einspritzmittel 30 hoch ist, kann der Luftstrom in der Nähe der Oberfläche des Werkstücks W gestört werden. Aufgrund der Turbulenzen des Luftstroms kann die Einspritzmenge der Einspritzmittel 30 pro Flächeneinheit je nach Position der Oberfläche des Werkstücks W variieren. Ist der Einspritzdruck der Einspritzmittel 30 hingegen zu niedrig, kann die Oberfläche des Werkstücks W nicht ausreichend geschliffen werden. Für dieses Problem wird im Strahlschritt S2 der Einspritzdruck der Einspritzmittel 30 auf 0,01 MPa bis 0,10 MPa eingestellt. Dadurch ist es möglich, die Turbulenzen des Luftstroms in der Nähe der Oberfläche des Werkstücks W zu unterdrücken, ohne die Oberfläche des Werkstücks W übermäßig zu schleifen.As can be seen from equation (1), the grinding effort increases as the injection pressure of the injection means 30 increases. When the injection pressure of the injectors 30 is high, the air flow near the surface of the workpiece W may be disturbed. Due to the turbulence of the air flow, the injection amount of the injectors 30 per unit area may vary depending on the position of the surface of the workpiece W. However, if the injection pressure of the injection means 30 is too low, the surface of the workpiece W cannot be sufficiently ground. For this problem, in the jetting step S2, the injection pressure of the injectors 30 is set to 0.01 MPa to 0.10 MPa. This makes it possible to suppress the turbulence of the air flow near the surface of the work W without excessively grinding the surface of the work W.

Wenn der Einspritzabstand der Einspritzmittel 30 kürzer wird, wird die Geschwindigkeit Va in Gleichung (1) höher, so dass der Umfang des Schleifens tendenziell zunimmt. Andererseits kann die Oberfläche des Werkstücks W nicht ausreichend geschliffen werden, wenn der Einspritzabstand der Einspritzmittel 30 zu lang ist. Um diesem Problem zu begegnen, wird der Einspritzabstand der Einspritzmittel 30 im Strahlschritt S2 auf 50 mm bis 100 mm eingestellt. Dadurch kann die Oberflächenrauheit des Werkstücks W verringert werden, ohne die Oberfläche des Werkstücks W übermäßig zu schleifen.As the injection distance of the injectors 30 becomes shorter, the speed Va in equation (1) becomes higher, so the amount of grinding tends to increase. On the other hand, if the injection distance of the injectors 30 is too long, the surface of the workpiece W cannot be sufficiently ground. To address this problem, the injection distance of the injectors 30 is set to 50 mm to 100 mm in the jet step S2. Thereby, the surface roughness of the workpiece W can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece W.

Mit zunehmender Drehfrequenz des Werkstücks W nimmt auch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Einspritzmittel 30 und dem Werkstück W zu. Daher wird eine stärkere Reibungskraft auf der Oberfläche des Werkstücks W erzeugt, und der Schleifaufwand nimmt tendenziell zu. Um diesem Problem zu begegnen, wird im Strahlschritt S2 die Drehfrequenz des Werkstücks W auf 30 Umdrehungen pro Minute oder weniger eingestellt. Dadurch kann die Oberflächenrauheit des Werkstücks W verringert werden, ohne die Oberfläche des Werkstücks W übermäßig zu schleifen.As the rotational frequency of the workpiece W increases, the relative speed between the injection agent 30 and the workpiece W also increases. Therefore, a stronger friction force is generated on the surface of the workpiece W, and the grinding effort tends to increase. To address this problem, in the beam step S2, the rotation frequency of the workpiece W is set to 30 revolutions per minute or less. Thereby, the surface roughness of the workpiece W can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece W.

Wenn der Anteil der Schleifkömer in dem Einspritzmittel 30 zunimmt, erhöht sich die Anzahl der Kontakte der Schleifkömer 32 mit der Oberfläche des Werkstücks W, so dass der Umfang des Schleifens tendenziell zunimmt. Andererseits kann die Oberfläche des Werkstücks W nicht ausreichend geschliffen werden, wenn der Anteil der Schleifkömer im Einspritzmittel 30 zu gering ist. Um diesem Problem zu begegnen, wird im Strahlschritt S2 der Anteil der Schleifkömer im Einspritzmittel 30 auf 15 Masse-% bis 26 Masse-% eingestellt. Dadurch ist es möglich, die Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks W zu verringern, ohne die Oberfläche des Werkstücks W übermäßig zu schleifen.As the proportion of the abrasive grains in the injector 30 increases, the number of contacts of the abrasive grains 32 with the surface of the workpiece W increases, so that the amount of grinding tends to increase. On the other hand, the surface of the workpiece W cannot be sufficiently ground if the proportion of the abrasive grains in the injection agent 30 is too small. In order to address this problem, the proportion of abrasive particles in the injection agent 30 is set to 15% by mass to 26% by mass in the blasting step S2. This makes it possible to reduce the surface roughness of the workpiece W without excessively grinding the surface of the workpiece W.

Wenn die Partikelgröße der Einspritzmittel 30 groß ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Einspritzmittel 30 einen Teil der Oberfläche des Werkstücks W mit einer komplizierten Form nicht erreichen. Wenn die Partikelgröße der Einspritzmittel 30 hingegen klein ist, können die Einspritzmittel 30 die gesamte Oberfläche des Werkstücks W erreichen, selbst wenn das Werkstück W eine komplizierte Form hat. Je kleiner die Partikelgröße der Einspritzmittel 30 ist, desto größer ist daher der Schleifaufwand. Aus diesem Grund werden im Strahlschritt S2 Einspritzmittel 30 mit einer Partikelgrößenverteilung von 125 µm oder mehr und 600 µm oder weniger verwendet. Dadurch kann die Möglichkeit verbessert werden, dass die gesamte Oberfläche des Werkstücks W bearbeitet wird, ohne die Oberfläche des Werkstücks W übermäßig zu schleifen.When the particle size of the injectors 30 is large, there is a high possibility that the injectors 30 do not reach a part of the surface of the workpiece W having a complicated shape. On the other hand, when the particle size of the injectors 30 is small, the injectors 30 can reach the entire surface of the workpiece W even if the workpiece W has a complex has an ornamental shape. The smaller the particle size of the injection means 30, the greater the grinding effort. For this reason, injectors 30 with a particle size distribution of 125 μm or more and 600 μm or less are used in the blasting step S2. This can improve the possibility of machining the entire surface of the workpiece W without excessively grinding the surface of the workpiece W.

Wenn die Einspritzmittel 30 nur in einer Richtung auf der Oberfläche des Werkstücks W gleiten, besteht die Möglichkeit, dass die Oberfläche des Werkstücks W nicht gleichmäßig bearbeitet werden kann. Um dieses Problem zu lösen, werden im Strahlschritt S2 abwechselnd die Periode T1, in der das Werkstück W in der Drehrichtung C1 gedreht wird, und die Periode T2, in der das Werkstück W in der Drehrichtung C2 gedreht wird, wiederholt. Da die Einspritzmittel 30 nicht nur in einer Richtung, sondern auch in der entgegengesetzten Richtung auf der Oberfläche des Werkstücks W gleiten, ist es daher möglich, die Ungleichmäßigkeit der Glättung auf der Oberfläche des Werkstücks W weiter zu reduzieren.If the injectors 30 slide only in one direction on the surface of the workpiece W, there is a possibility that the surface of the workpiece W cannot be machined uniformly. To solve this problem, in the beam step S2, the period T1 in which the workpiece W is rotated in the rotation direction C1 and the period T2 in which the workpiece W is rotated in the rotation direction C2 are alternately repeated. Therefore, since the injection means 30 slides on the surface of the work W not only in one direction but also in the opposite direction, it is possible to further reduce the unevenness of smoothing on the surface of the work W.

Das Glättungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.The smoothing method according to the present disclosure is not limited to the embodiments described above.

Zum Beispiel kann in dem Strahlschritt S2 nur eine der Perioden T1 und T2 durchgeführt werden. In der Periode T1 muss das Werkstück W nicht in der Richtung D1 bewegt werden. In der Periode T2 muss das Werkstück W nicht in die Richtung D2 bewegt werden. Wie oben beschrieben, kann jeder Bearbeitungsparameter in geeigneter Weise verändert werden, um eine gewünschte Schleifmenge (Schleiftiefe) zu erzielen und die Oberflächenrauheit des Werkstücks W zu verringern.For example, in the beam step S2, only one of the periods T1 and T2 can be performed. In the period T1, the workpiece W does not need to be moved in the direction D1. In the period T2, the workpiece W does not need to be moved in the direction D2. As described above, each machining parameter can be appropriately changed to achieve a desired grinding amount (grinding depth) and reduce the surface roughness of the workpiece W.

Das Glättungsverfahren M kann ferner einen Schritt des Durchführens eines Kugelstrahlens an dem Werkstück W vor dem Strahlschritt S2 umfassen. Wenn das Kugelstrahlen an dem Werkstück W durchgeführt wird, wird eine Druckeigenspannung auf das Werkstück W ausgeübt. Diese Druckeigenspannung ist in einer vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche des Werkstücks W maximal. Daher wird durch die Durchführung des Strahlens nach dem Kugelstrahlen die Oberfläche des Werkstücks W geschliffen, und ein Abschnitt, auf den eine hohe Druckeigenspannung ausgeübt wird, wird auf der Oberfläche des Werkstücks W freigelegt.The smoothing method M may further include a step of performing shot peening on the workpiece W before the peening step S2. When shot peening is performed on the workpiece W, a compressive residual stress is applied to the workpiece W. This residual compressive stress is maximum at a predetermined depth from the surface of the workpiece W. Therefore, by performing blasting after shot peening, the surface of the workpiece W is ground, and a portion to which a high compressive residual stress is applied is exposed on the surface of the workpiece W.

BEISPIELEEXAMPLES

Nachfolgend wird die vorliegende Offenbarung anhand von Beispielen näher erläutert, um den oben beschriebenen Effekt zu erklären. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. In den nachfolgenden Beispielen wurde das in 1 gezeigte Glättungsverfahren M unter einer vorbestimmten Bearbeitungsbedingung durchgeführt, und der Einfluss jedes in der Bearbeitungsbedingung enthaltenen Bearbeitungsparameters auf die Glättung wurde bewertet. Bei der nachfolgenden Auswertung wurden die gleichen Bearbeitungsbedingungen mit Ausnahme eines zu bewertenden Parameters festgelegt. Die Bearbeitungsbedingungen wurden entsprechend angepasst, um den Einfluss des zu bewertenden Parameters zu verdeutlichen.The present disclosure is explained in more detail below using examples to explain the effect described above. The present disclosure is not limited to these examples. In the following examples this was in 1 The smoothing process M shown was performed under a predetermined machining condition, and the influence of each machining parameter included in the machining condition on the smoothing was evaluated. In the subsequent evaluation, the same processing conditions were specified with the exception of one parameter to be evaluated. The processing conditions were adjusted accordingly to clarify the influence of the parameter to be evaluated.

Der Einfluss des Einspritzwinkels auf die Glättung wurde unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen untersucht. Als Werkstück wurde ein Rundstab von 25 mm Durchmesser aus SCM-Material (Chrom-Molybdän-Stahl) verwendet, der im Vakuum aufgekohlt wurde. Es wurden Einspritzmittel mit einer Korngrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm und einem Schleifkomanteil von 20 Masseprozent verwendet. Als Schleifkömer für die Einspritzmittel wurde WA #2000 der Firma Sintokogio, Ltd. verwendet. Es wurde eine Düse mit einer Einspritzöffnung von 10 mm Durchmesser verwendet. Der Einspritzdruck wurde auf 0,20 MPa, der Einspritzabstand auf 25 mm und die Drehfrequenz des Werkstücks auf 2 Umdrehungen pro Minute eingestellt.The influence of injection angle on smoothing was investigated under the following machining conditions. A round rod with a diameter of 25 mm made of SCM material (chromium-molybdenum steel) was used as the workpiece, which was carburized in a vacuum. Injection agents with a grain size distribution of 125 µm to 600 µm and an abrasive grit content of 20 percent by mass were used. WA #2000 from Sintokogio, Ltd. was used as the abrasive grain for the injection media. used. A nozzle with an injection orifice of 10 mm diameter was used. The injection pressure was set to 0.20 MPa, the injection distance to 25 mm, and the rotation frequency of the workpiece to 2 revolutions per minute.

Die maximalen Höhen Rz und die Schleiftiefen wurden gemessen, wenn der Einspritzwinkel auf 30°, 45°, 60° und 90° eingestellt war. Die Messung wurde zu jedem Zeitpunkt (Einspritzzeit) durchgeführt, wenn 1 Minute, 2 Minuten, 4 Minuten und 10 Minuten seit Beginn des Einspritzens der Einspritzmittel verstrichen waren. Die Messergebnisse sind in 6A und 6B dargestellt. 6A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzwinkel und der maximalen Höhe zeigt. 6B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzwinkel und der Schleiftiefe zeigt. In 6A und 6B stellt die horizontale Achse die Einspritzmenge der Einspritzmittel pro Flächeneinheit des Werkstücks dar (Einheit: g/cm²). Im Folgenden wird die Menge des Einspritzens der Einspritzmittel pro Flächeneinheit des Werkstücks als „Einspritzmenge pro Flächeneinheit des Werkstücks“ oder einfach als „Einspritzmenge pro Flächeneinheit“ bezeichnet. Die vertikale Achse in 6A stellt die maximale Höhe Rz (Einheit: µm) dar. Die vertikale Achse in 6B stellt die Schleiftiefe dar (Einheit: µm). Da die Einspritzmenge pro Flächeneinheit proportional zur Einspritzzeit ist, kann man sagen, dass diese die Einspritzzeit darstellt.The maximum heights Rz and the grinding depths were measured when the injection angle was set at 30°, 45°, 60° and 90°. The measurement was carried out at each time point (injection time) when 1 minute, 2 minutes, 4 minutes and 10 minutes had elapsed since the start of injection of the injectants. The measurement results are in 6A and 6B shown. 6A is a diagram showing the relationship between the injection angle and the maximum height. 6B is a diagram showing the relationship between injection angle and grinding depth. In 6A and 6B the horizontal axis represents the injection quantity of the injection agent per unit area of the workpiece (unit: g/cm ² ). Hereinafter, the amount of injection of the injecting agents per unit area of the workpiece is referred to as “injection amount per unit area of workpiece” or simply as “injection amount per unit area”. The vertical axis in 6A represents the maximum height Rz (unit: µm). The vertical axis in 6B represents the grinding depth (unit: µm). Since the injection quantity per unit area is proportional to the injection time, it can be said that this represents the injection time.

Wie in 6A gezeigt, nahm die maximale Höhe Rz bei einem Einspritzwinkel von 45° oder 60° zu einem relativ frühen Zeitpunkt nach Beginn des Einspritzens stark ab und stabilisierte sich dann bei einem konstanten Wert. Bei einem Einspritzwinkel von 30° nahm die maximale Höhe Rz zu einem relativ frühen Zeitpunkt nach Beginn des Einspritzens stark ab, stieg dann aber im Laufe der Einspritzzeit an. Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass bei einem kleinen Einspritzwinkel die Reibungskraft zwischen dem Einspritzmittel und der Oberfläche des Werkstücks zu groß wird und die Oberfläche des Werkstücks zu stark gestrahlt wird (wellige Oberfläche). Bei einem Einspritzwinkel von 90° war die Reduktionsrate der maximalen Höhe Rz kleiner als bei anderen Einspritzwinkeln, aber der Wert, bei dem sich die maximale Höhe Rz stabilisierte, entsprach dem der anderen Einspritzwinkel. Man beachte, dass die Reduktionsrate eine Reduktionsmenge pro Zeiteinheit bedeutet.As in 6A shown, the maximum height Rz at an injection angle of 45° or 60° took place at a relatively early time after the start of injection and then stabilized at a constant value. At an injection angle of 30°, the maximum height Rz decreased sharply at a relatively early time after the start of injection, but then increased over the course of the injection time. It is believed that this is because when the injection angle is small, the friction force between the injection agent and the surface of the workpiece becomes too large, and the surface of the workpiece is blasted too much (wavy surface). At an injection angle of 90°, the reduction rate of the maximum height Rz was smaller than that at other injection angles, but the value at which the maximum height Rz stabilized was the same as that of the other injection angles. Note that the reduction rate means an amount of reduction per unit of time.

Wie in 6B gezeigt, nahm mit abnehmendem Einspritzwinkel die Schleiftiefe zu. Es wird angenommen, dass dies durch die Tatsache verursacht wird, dass je kleiner der Einspritzwinkel ist, desto größer die Kraft der Einspritzmittel in der Richtung entlang der Oberfläche des Werkstücks wird, und desto größer wird die Reibungskraft zwischen dem Einspritzmittel und der Oberfläche des Werkstücks. Es ist zu beachten, dass bei den Einspritzwinkeln die Schleiftiefen bei der Einspritzmenge (Einspritzdichte) pro Flächeneinheit zu dem Zeitpunkt, an dem die maximale Höhe Rz einen konstanten Wert erreicht, miteinander verglichen wurden.As in 6B shown, the grinding depth increased as the injection angle decreased. It is believed that this is caused by the fact that the smaller the injection angle, the greater the force of the injector becomes in the direction along the surface of the workpiece, and the greater the friction force between the injector and the surface of the workpiece becomes. Note that the injection angles compared the grinding depths at the injection quantity (injection density) per unit area at the time when the maximum height Rz reaches a constant value.

Es hat sich bestätigt, dass bei einem Einspritzwinkel von 90° die maximale Höhe Rz (Oberflächenrauheit) reduziert werden kann, ohne die Oberfläche des Werkstücks übermäßig zu schleifen.It has been confirmed that at an injection angle of 90°, the maximum height Rz (surface roughness) can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece.

Der Einfluss des Einspritzdrucks auf die Glättung wurde unter den nachfolgenden Bearbeitungsbedingungen untersucht. Als Werkstück wurde ein Stirnrad mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Länge von 30 mm in Richtung der Zahnspur aus SCM415 verwendet, das im Vakuum aufgekohlt wurde. Es wurden Einspritzmittel mit einer Korngrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm und einem Schleifkornanteil von 20 Massenprozent verwendet. Als Schleifkömer wurde WA #2000 der Firma Sintokogio, Ltd. verwendet. Es wurde eine Düse mit einer Einspritzöffnung von 10 mm Durchmesser verwendet. Der Einspritzwinkel wurde auf 90°, der Einspritzabstand auf 50 mm und die Drehfrequenz des Werkstücks auf 30 Umdrehungen pro Minute eingestellt.The influence of injection pressure on smoothing was investigated under the following machining conditions. The workpiece used was a spur gear with a diameter of 150 mm and a length of 30 mm in the direction of the tooth track made of SCM415, which was carburized in a vacuum. Injection media with a grain size distribution of 125 µm to 600 µm and an abrasive grain content of 20 percent by mass were used. The grinding grain used was WA #2000 from Sintokogio, Ltd. used. A nozzle with an injection orifice of 10 mm diameter was used. The injection angle was set to 90°, the injection distance to 50 mm, and the rotation frequency of the workpiece to 30 revolutions per minute.

Die maximalen Höhen Rz und die Schleiftiefen wurden gemessen, wenn der Einspritzdruck auf 0,01 MPa, 0,05 MPa, 0,10 MPa und 0,20 MPa eingestellt war. Die Messung wurde zu jedem Zeitpunkt (Einspritzzeit) durchgeführt, wenn 1 Minute, 2 Minuten, 4 Minuten und 10 Minuten seit dem Beginn des Einspritzens der Einspritzmittel verstrichen waren. Die Messergebnisse sind in den 7A und 7B sowie in den 8A bis 8D dargestellt. 7A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzdruck und der maximalen Höhe zeigt. 7B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzdruck und der Schleiftiefe zeigt. 8A ist ein Diagramm, das die Schleifmenge in Richtung der Zahnspur zeigt, wenn der Einspritzdruck 0,01 MPa beträgt. 8B ist ein Diagramm, das die Schleifmenge in Richtung der Zahnspur zeigt, wenn der Einspritzdruck 0,05 MPa beträgt. 8C ist ein Diagramm, das die Schleifmenge in Richtung der Zahnspur zeigt, wenn der Einspritzdruck 0,10 MPa beträgt. 8D ist ein Diagramm, das die Schleifmenge in Richtung der Zahnspur zeigt, wenn der Einspritzdruck 0,20 MPa beträgt.The maximum heights Rz and the grinding depths were measured when the injection pressure was set at 0.01 MPa, 0.05 MPa, 0.10 MPa and 0.20 MPa. The measurement was carried out at each time point (injection time) when 1 minute, 2 minutes, 4 minutes and 10 minutes had elapsed since the start of injection of the injectants. The measurement results are in the 7A and 7B as well as in the 8A to 8D shown. 7A is a graph showing the relationship between injection pressure and maximum altitude. 7B is a diagram showing the relationship between injection pressure and grinding depth. 8A is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.01MPa. 8B is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.05MPa. 8C is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.10MPa. 8D is a graph showing the amount of grinding in the direction of the tooth track when the injection pressure is 0.20MPa.

Die horizontale Achse in 7A und 7B stellt die Einspritzmenge (Einheit: g/cm²) pro Flächeneinheit des Werkstücks dar. Die vertikale Achse in 7A stellt die maximale Höhe Rz (Einheit: µm) dar. Die vertikale Achse in 7B stellt die Schleiftiefe dar (Einheit: µm). Die horizontale Achse in 8A bis 8D stellt die Messlänge (Einheit: mm) in Richtung der Zahnspur dar, und die vertikale Achse in 8A bis 8D stellt die Schleiftiefe (Einheit: mm) dar. Da der Ursprung (0,0) bei jeder Messung willkürlich festgelegt wird, variieren die Werte auf der horizontalen und der vertikalen Achse in 8A bis 8D. Daher wurden die relativen Werte der Schleiftiefe miteinander verglichen.The horizontal axis in 7A and 7B represents the injection quantity (unit: g/cm ² ) per unit area of the workpiece. The vertical axis in 7A represents the maximum height Rz (unit: µm). The vertical axis in 7B represents the grinding depth (unit: µm). The horizontal axis in 8A to 8D represents the measuring length (unit: mm) in the direction of the tooth track, and the vertical axis in 8A to 8D represents the grinding depth (unit: mm). Since the origin (0,0) is arbitrarily set for each measurement, the values on the horizontal and vertical axes vary in 8A to 8D . Therefore, the relative values of the grinding depth were compared with each other.

Wie in 7A gezeigt, wurde die maximale Höhe Rz bei jedem der oben beschriebenen Einspritzdrücke bei 1,1 µm bis 1,4 µm stabilisiert. Daher wurde festgestellt, dass der Einspritzdruck innerhalb des oben genannten Bereichs keinen Einfluss auf die maximale Höhe Rz hat. Es wird davon ausgegangen, dass die maximale Höhe Rz von der Partikelgröße der Schleifkömer abhängt. Da jedoch Schleifkömer mit ähnlicher Partikelgröße in dieser Bewertung verwendet wurden, kann gesagt werden, dass die maximalen Höhen Rz nach der Bearbeitung im Wesentlichen gleich waren.As in 7A shown, the maximum height Rz was stabilized at 1.1 µm to 1.4 µm at each of the injection pressures described above. Therefore, it was found that the injection pressure within the above range has no influence on the maximum height Rz. It is assumed that the maximum height Rz depends on the particle size of the abrasive particles. However, since abrasive grains with similar particle size were used in this evaluation, it can be said that the maximum heights Rz after machining were essentially the same.

Wie in 7B gezeigt, nahm mit steigendem Einspritzdruck die Schleifmenge tendenziell zu. Es wird davon ausgegangen, dass mit steigendem Einspritzdruck die Einspritzenergie zunimmt, so dass die Schleifmenge ansteigt. Es ist zu beachten, dass bei den Einspritzdrücken die Schleiftiefen bei der Einspritzmenge (Einspritzdichte) pro Flächeneinheit zu dem Zeitpunkt, an dem die maximale Höhe Rz einen konstanten Wert erreicht, miteinander verglichen wurden. Wie in den 8A bis 8C gezeigt, ist die Schleiftiefe bei einem Einspritzdruck von 0,01 MPa, 0,05 MPa oder 0,10 MPa im Wesentlichen gleichmäßig in Richtung der Zahnspur des Werkstücks. Wie jedoch in 8D gezeigt, tritt bei einem Einspritzdruck von 0,20 MPa eine Abweichung in der Schleiftiefe in Richtung der Zahnspur des Werkstücks auf.As in 7B shown, the amount of grinding tended to increase with increasing injection pressure. It is assumed that as the injection pressure increases, the injection energy increases, so that the amount of grinding increases. Note that the injection pressures compared the grinding depths at the injection quantity (injection density) per unit area at the time when the maximum height Rz reaches a constant value. Like in the 8A to 8C shown, the grinding depth is essentially at an injection pressure of 0.01 MPa, 0.05 MPa or 0.10 MPa evenly in the direction of the tooth track of the workpiece. However, as in 8D shown, at an injection pressure of 0.20 MPa, a deviation in the grinding depth occurs in the direction of the tooth track of the workpiece.

Die Standardabweichung σ des Wertes, der durch Subtraktion der minimalen Schleiftiefe von der maximalen Schleiftiefe bei jedem Einspritzdruck erhalten wurde, betrug 0,12 bei einem Einspritzdruck von 0,01 MPa, 0,06 bei einem Einspritzdruck von 0,05 MPa, 0,81 bei einem Einspritzdruck von 0,10 MPa und 1,57 bei einem Einspritzdruck von 0,20 MPa. Wenn die Standardabweichung σ größer als 1,00 ist, kann man sagen, dass eine Abweichung in der Schleiftiefe vorliegt.The standard deviation σ of the value obtained by subtracting the minimum grinding depth from the maximum grinding depth at each injection pressure was 0.12 at an injection pressure of 0.01 MPa, 0.06 at an injection pressure of 0.05 MPa, 0.81 at an injection pressure of 0.10 MPa and 1.57 at an injection pressure of 0.20 MPa. If the standard deviation σ is greater than 1.00, it can be said that there is a deviation in the grinding depth.

Es wird davon ausgegangen, dass bei einem höheren Einspritzdruck die Luftströmung in der Nähe der Oberfläche des Werkstücks gestört werden kann, und dass die Abweichung in der Schleiftiefe durch die Störung der Luftströmung verursacht wird. Andererseits wird, obwohl dies in den Messergebnissen nicht enthalten ist, davon ausgegangen, dass bei einem zu niedrigen Einspritzdruck die Oberfläche des Werkstücks nicht ausreichend geschliffen und die maximale Höhe Rz nicht ausreichend verringert werden kann.It is considered that at a higher injection pressure, the air flow near the surface of the workpiece may be disturbed, and the deviation in grinding depth is caused by the disturbance of the air flow. On the other hand, although it is not included in the measurement results, it is assumed that if the injection pressure is too low, the surface of the workpiece cannot be sufficiently ground and the maximum height Rz cannot be sufficiently reduced.

Es wurde bestätigt, dass die maximale Höhe Rz (Oberflächenrauhigkeit) im Wesentlichen gleichmäßig reduziert werden kann, ohne die Oberfläche des Werkstücks in einem Bereich des Einspritzdrucks von 0,01 MPa bis 0,10 MPa übermäßig zu schleifen.It was confirmed that the maximum height Rz (surface roughness) can be reduced substantially uniformly without excessively grinding the surface of the workpiece in a range of injection pressure from 0.01 MPa to 0.10 MPa.

Der Einfluss des Einspritzabstands auf die Glättung wurde unter den nachfolgenden Bearbeitungsbedingungen untersucht. Als Werkstück wurde ein Stirnrad mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Länge von 30 mm in Richtung der Zahnspur aus SCM415 verwendet, das im Vakuum aufgekohlt wurde. Es wurden Einspritzmittel mit einer Korngrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm und einem Schleifkornanteil von 20 Massenprozent verwendet. Als Schleifkömer für die Schleifmittel wurde WA #2000 der Firma Sintokogio, Ltd. verwendet. Es wurde eine Düse mit einer Einspritzöffnung von 10 mm Durchmesser verwendet. Der Einspritzwinkel wurde auf 90°, der Einspritzdruck auf 0,10 MPa und die Drehfrequenz des Werkstücks auf 30 Umdrehungen pro Minute eingestellt.The influence of injection distance on smoothing was investigated under the following machining conditions. The workpiece used was a spur gear with a diameter of 150 mm and a length of 30 mm in the direction of the tooth track made of SCM415, which was carburized in a vacuum. Injection media with a grain size distribution of 125 µm to 600 µm and an abrasive grain content of 20 percent by mass were used. WA #2000 from Sintokogio, Ltd. was used as the abrasive grain for the abrasives. used. A nozzle with an injection orifice of 10 mm diameter was used. The injection angle was set to 90°, the injection pressure to 0.10 MPa, and the rotation frequency of the workpiece to 30 revolutions per minute.

Die maximalen Höhen Rz und die Schleiftiefen wurden gemessen, wenn der Einspritzabstand auf 25 mm, 50 mm, 75 mm und 100 mm eingestellt war. Die Messung wurde zu jedem Zeitpunkt (Einspritzzeit) durchgeführt, wenn 1 Minute, 2 Minuten, 4 Minuten und 10 Minuten seit Beginn des Einspritzens der Einspritzmittel verstrichen waren. Die Messergebnisse sind in 9A und 9B dargestellt. 9A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzabstand und der maximalen Höhe zeigt. 9B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Einspritzabstand und der Schleiftiefe zeigt. Die horizontale Achse in 9A und 9B stellt die Einspritzmenge (Einheit: g/cm²) pro Flächeneinheit des Werkstücks dar. Die vertikale Achse in 9A stellt die maximale Höhe Rz (Einheit: µm) dar. Die vertikale Achse in 9B stellt die Schleiftiefe dar (Einheit: µm).The maximum heights Rz and the grinding depths were measured when the injection distance was set to 25 mm, 50 mm, 75 mm and 100 mm. The measurement was carried out at each time point (injection time) when 1 minute, 2 minutes, 4 minutes and 10 minutes had elapsed since the start of injection of the injectants. The measurement results are in 9A and 9B shown. 9A is a graph showing the relationship between injection distance and maximum height. 9B is a diagram showing the relationship between injection distance and grinding depth. The horizontal axis in 9A and 9B represents the injection quantity (unit: g/cm ² ) per unit area of the workpiece. The vertical axis in 9A represents the maximum height Rz (unit: µm). The vertical axis in 9B represents the grinding depth (unit: µm).

Wie in 9A gezeigt, war die Verringerungsrate der maximalen Höhe Rz bei allen oben beschriebenen Einspritzabständen im Wesentlichen gleich. Der Wert, bei dem die maximale Höhe Rz stabilisiert wurde, war bei allen oben beschriebenen Einspritzabständen im Wesentlichen gleich. Daher wurde festgestellt, dass der Einspritzabstand innerhalb des oben genannten Bereichs keinen Einfluss auf die Verringerungsrate der maximalen Höhe Rz und die maximale Höhe Rz hat. Obwohl nicht in den Messergebnissen enthalten, wird davon ausgegangen, dass bei einem zu langen Einspritzabstand die Oberfläche des Werkstücks nicht ausreichend geschliffen werden kann und die maximale Höhe Rz nicht reduziert werden kann.As in 9A shown, the rate of reduction in the maximum height Rz was essentially the same at all injection distances described above. The value at which the maximum height Rz was stabilized was essentially the same at all injection distances described above. Therefore, it was found that the injection distance within the above range has no influence on the reduction rate of the maximum height Rz and the maximum height Rz. Although not included in the measurement results, it is assumed that if the injection distance is too long, the surface of the workpiece cannot be sufficiently ground and the maximum height Rz cannot be reduced.

Wie in 9B dargestellt, nahm die Schleiftiefe mit zunehmendem Einspritzabstand tendenziell ab, und bei einem Einspritzabstand von 25 mm war die Schleiftiefe übermäßig groß. Bei einem Einspritzabstand von mehr als 50 mm waren die Schleiftiefen im Wesentlichen gleich. Es ist zu beachten, dass bei den Einspritzabständen die Schleiftiefen bei der Einspritzmenge (Einspritzdichte) pro Flächeneinheit zu dem Zeitpunkt, an dem die maximale Höhe Rz einen konstanten Wert erreicht, miteinander verglichen wurden. Da das spezifische Gewicht der Einspritzmittel gering ist, wird es leicht durch den Luftwiderstand beeinflusst. Daher wird davon ausgegangen, dass bei einem Einspritzabstand von 50 mm oder mehr die kinetische Energie der Einspritzmittel aufgrund des Luftwiderstands abnimmt und die Schleiftiefen im Wesentlichen gleich sind.As in 9B shown, the grinding depth tended to decrease with increasing injection distance, and at an injection distance of 25 mm, the grinding depth was excessive. When the injection distance was greater than 50 mm, the grinding depths were essentially the same. Note that the injection distances compared the grinding depths at the injection quantity (injection density) per unit area at the time when the maximum height Rz reaches a constant value. Since the specific gravity of the injectors is low, it is easily affected by air resistance. Therefore, it is considered that when the injection distance is 50 mm or more, the kinetic energy of the injectors decreases due to air resistance and the grinding depths are essentially the same.

Es wurde bestätigt, dass die maximale Höhe Rz (Oberflächenrauhigkeit) reduziert werden kann, ohne die Oberfläche des Werkstücks in einem Bereich des Einspritzabstands von 50 mm bis 100 mm übermäßig zu schleifen.It was confirmed that the maximum height Rz (surface roughness) can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece in a range of injection distance from 50 mm to 100 mm.

Der Einfluss der Drehfrequenz des Werkstücks auf die Glättung wurde unter den nachfolgenden Bearbeitungsbedingungen untersucht. Als Werkstück wurde ein Stirnrad mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Länge von 30 mm in Richtung der Zahnspur aus SCM415 verwendet, das im Vakuum aufgekohlt wurde. Es wurden Einspritzmittel mit einer Korngrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm und einem Schleifkornanteil von 20 Massenprozent verwendet. Als Schleifkörner für die Einspritzmittel wurde WA #2000 der Firma Sintokogio, Ltd. verwendet. Es wurde eine Düse mit einer Einspritzöffnung von 10 mm Durchmesser verwendet. Der Einspritzwinkel wurde auf 90°, der Einspritzdruck auf 0,10 MPa und der Einspritzabstand auf 25 mm eingestellt.The influence of the rotation frequency of the workpiece on the smoothing was investigated under the following machining conditions. A spur gear with a diameter was used as the workpiece ser of 150 mm and a length of 30 mm in the direction of the tooth track made of SCM415, which was carburized in a vacuum. Injection media with a grain size distribution of 125 µm to 600 µm and an abrasive grain content of 20 percent by mass were used. WA #2000 from Sintokogio, Ltd. was used as the abrasive grain for the injection agents. used. A nozzle with an injection orifice of 10 mm diameter was used. The injection angle was set to 90°, the injection pressure to 0.10 MPa, and the injection distance to 25 mm.

Die maximalen Höhen Rz wurden gemessen, wenn die Drehfrequenz des Werkstücks auf 2 U/min, 16 U/min und 30 U/min eingestellt war. Die Messung wurde zu jedem Zeitpunkt (Einspritzzeit) durchgeführt, wenn 1 Minute, 2 Minuten, 4 Minuten und 10 Minuten seit Beginn des Einspritzens der Einspritzmittel verstrichen waren. Die Messergebnisse sind in 10A und 10B dargestellt. 10A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehfrequenz des Werkstücks und der maximalen Höhe zeigt. 10B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehfrequenz des Werkstücks und der Schleiftiefe zeigt. Die horizontale Achse in 10A und 10B stellt die Einspritzmenge (Einheit: g/cm²) pro Flächeneinheit des Werkstücks dar. Die vertikale Achse in 10A stellt die maximale Höhe Rz (Einheit: µm) dar. Die vertikale Achse in 10B stellt die Schleiftiefe dar (Einheit: µm).The maximum heights Rz were measured when the rotation frequency of the workpiece was set at 2 rpm, 16 rpm and 30 rpm. The measurement was carried out at each time point (injection time) when 1 minute, 2 minutes, 4 minutes and 10 minutes had elapsed since the start of injection of the injectants. The measurement results are in 10A and 10B shown. 10A is a diagram showing the relationship between the rotation frequency of the workpiece and the maximum height. 10B is a diagram showing the relationship between the rotation frequency of the workpiece and the grinding depth. The horizontal axis in 10A and 10B represents the injection quantity (unit: g/cm ² ) per unit area of the workpiece. The vertical axis in 10A represents the maximum height Rz (unit: µm). The vertical axis in 10B represents the grinding depth (unit: µm).

Wie in 10A gezeigt, nimmt die Verringerungsrate der maximalen Höhe Rz leicht zu, wenn die Drehfrequenz des Werkstücks steigt. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass mit zunehmender Drehfrequenz des Werkstücks die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Einspritzmittel und dem Werkstück zunimmt, so dass eine stärkere Reibungskraft auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugt wird. Der Wert, bei dem die maximale Höhe Rz stabilisiert wird, ist bei allen oben beschriebenen Drehfrequenzen ähnlich. Wie in 10B zu sehen ist, nimmt mit zunehmender Drehfrequenz des Werkstücks die Schleifmenge tendenziell zu. Es wird angenommen, dass dies auch auf die Größe der Reibungskraft aufgrund der Relativgeschwindigkeit zurückzuführen ist. Es ist zu beachten, dass bei den Drehfrequenzen die Schleiftiefen bei der Einspritzmenge (Einspritzdichte) pro Flächeneinheit zu dem Zeitpunkt, an dem die maximale Höhe Rz einen konstanten Wert erreicht, miteinander verglichen wurden.As in 10A As shown, the reduction rate of the maximum height Rz increases slightly as the rotation frequency of the workpiece increases. It is believed that this is because as the rotation frequency of the workpiece increases, the relative speed between the injector and the workpiece increases, so that a stronger friction force is generated on the surface of the workpiece. The value at which the maximum height Rz is stabilized is similar at all rotation frequencies described above. As in 10B As can be seen, the amount of grinding tends to increase as the rotation frequency of the workpiece increases. This is also believed to be due to the magnitude of the friction force due to the relative velocity. Note that at the rotation frequencies, the grinding depths were compared with each other at the injection quantity (injection density) per unit area at the time when the maximum height Rz reaches a constant value.

Es hat sich bestätigt, dass die maximale Höhe Rz (Oberflächenrauheit) reduziert werden kann, ohne die Oberfläche des Werkstücks in einem Bereich, in dem die Drehfrequenz des Werkstücks W 30 U/min oder weniger beträgt, übermäßig zu schleifen.It has been confirmed that the maximum height Rz (surface roughness) can be reduced without excessively grinding the surface of the workpiece in a range where the rotation frequency of the workpiece W is 30 rpm or less.

Der Einfluss des Anteils an Schleifkörnern im Einspritzmittel auf die Glättung wurde unter den nachfolgenden Bearbeitungsbedingungen untersucht. Als Werkstück wurde ein vakuumaufgekohltes SCM-Material mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 10 mm verwendet. Es wurden Einspritzmittel mit einer Partikelgrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm verwendet. Als Schleifkörner für die Einspritzmittel wurde WA #2000 von Sintokogio, Ltd. verwendet. Es wurde eine Düse mit einer Einspritzöffnung von 6 mm Durchmesser verwendet. Der Einspritzwinkel wurde auf 45°, der Einspritzdruck auf 0,20 MPa und der Einspritzabstand auf 1 mm eingestellt.The influence of the proportion of abrasive grains in the injection agent on smoothing was examined under the following processing conditions. A vacuum-carburized SCM material with a diameter of 40 mm and a length of 10 mm was used as the workpiece. Injection agents with a particle size distribution of 125 µm to 600 µm were used. The abrasive grain used for the injection media was WA #2000 from Sintokogio, Ltd. used. A nozzle with an injection orifice of 6 mm diameter was used. The injection angle was set to 45°, the injection pressure to 0.20 MPa, and the injection distance to 1 mm.

Die maximalen Höhen Rz und die Schleiftiefen wurden gemessen, wenn Einspritzmittel mit einem Schleifkomanteil von 15 Masse%, 17 Masse%, 24 Masse%, 25 Masse%, 26 Masse%, 29 Masse%, 37 Masse% und 39 Masse% verwendet wurden. Die Messung wurde zu jedem Zeitpunkt (Einspritzzeitpunkt) durchgeführt, wenn 3 Minuten, 6 Minuten, 12 Minuten und 30 Minuten seit Beginn des Einspritzens der Einspritzmittel verstrichen waren. Die Messergebnisse sind in 11A und 11B dargestellt. 11A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Anteil des Schleifkorns im Einspritzmittel und der maximalen Höhe zeigt. 11B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Anteil des Schleifkorns im Einspritzmaterial und der Schleiftiefe zeigt. Die horizontale Achse in 11A und 11B stellt die Einspritzmenge (Einheit: g/cm²) pro Flächeneinheit des Werkstücks dar. Die vertikale Achse in 11A stellt die maximale Höhe Rz (Einheit: µm) dar. Die vertikale Achse in 11B stellt die Schleiftiefe dar (Einheit: µm).The maximum heights Rz and the grinding depths were measured when injectors with a grinding grit content of 15 mass%, 17 mass%, 24 mass%, 25 mass%, 26 mass%, 29 mass%, 37 mass% and 39 mass% were used. The measurement was carried out at each time point (injection time) when 3 minutes, 6 minutes, 12 minutes and 30 minutes had elapsed since the start of injection of the injectants. The measurement results are in 11A and 11B shown. 11A is a graph showing the relationship between the proportion of abrasive grain in the injectant and the maximum height. 11B is a diagram showing the relationship between the proportion of abrasive grain in the injection material and the grinding depth. The horizontal axis in 11A and 11B represents the injection quantity (unit: g/cm ² ) per unit area of the workpiece. The vertical axis in 11A represents the maximum height Rz (unit: µm). The vertical axis in 11B represents the grinding depth (unit: µm).

Wie in 11A gezeigt, war die Verringerungsrate der maximalen Höhe Rz bei allen oben beschriebenen Anteilen an Schleifkom im Wesentlichen gleich. Der Wert, bei dem die maximale Höhe Rz stabilisiert wurde, war bei allen oben beschriebenen Anteilen an Schleifkom im Wesentlichen gleich. Daher wurde festgestellt, dass der Anteil an Schleifkorn innerhalb des oben beschriebenen Bereichs keinen Einfluss auf die Verringerungsrate der maximalen Höhe Rz und der maximalen Höhe Rz hat. Es wird davon ausgegangen, dass die maximale Höhe Rz von der Korngröße der Schleifkörner abhängt. Da bei dieser Bewertung jedoch Schleifkörner mit ähnlicher Korngröße verwendet wurden, kann man sagen, dass die maximalen Höhen Rz nach der Bearbeitung im Wesentlichen gleich waren. Andererseits wird davon ausgegangen, dass die Oberfläche des Werkstücks nicht ausreichend geschliffen und die maximale Höhe Rz nicht ausreichend reduziert werden kann, wenn der Anteil der Schleifkörner zu gering ist, obwohl dies in den Messergebnissen nicht berücksichtigt wurde.As in 11A shown, the rate of reduction in the maximum height Rz was essentially the same for all abrasive particles described above. The value at which the maximum height Rz was stabilized was essentially the same for all abrasive particles described above. Therefore, it was found that the proportion of abrasive grain within the above-described range has no influence on the reduction rate of the maximum height Rz and the maximum height Rz. It is assumed that the maximum height Rz depends on the grain size of the abrasive grains. However, since abrasive grains with similar grain size were used in this evaluation, it can be said that the maximum heights Rz after machining were essentially the same. On the other hand, it is assumed that the surface of the workpiece cannot be sufficiently ground and the maximum height Rz cannot be reduced sufficiently if the proportion of abrasive grains is too low, although this was not taken into account in the measurement results.

Wie in 11B gezeigt, nimmt die Schleiftiefe tendenziell zu, wenn der Anteil der Schleifkörner zunimmt. Es wird davon ausgegangen, dass mit zunehmendem Anteil an Schleifkom die Anzahl der Kontakte zwischen der Oberfläche des Werkstücks und den Schleifkörnern zunimmt, so dass auch die Schleiftiefe steigt. Es ist zu beachten, dass bei den Anteilen an Schleifkom die Schleiftiefen bei der Einspritzmenge (Einspritzdichte) pro Flächeneinheit zu dem Zeitpunkt, an dem die maximale Höhe Rz einen konstanten Wert erreicht, miteinander verglichen wurden. Die maximale Höhe Rz liegt stabil bei ca. 1,5 bei jedem Anteil an Schleifkom. Da die zu der Zeit die Einspritzdichten 400 g/cm² bis 500 g/cm² betrugen, waren beim Vergleich der Schleiftiefen bei diesen Einspritzdichten die Schleiftiefen bei Verwendung von Einspritzmittel mit einem Anteil an Schleifkom von 15 Masse-%, 17 Masse-%, 24 Masse-%, 25 Masse-% und 26 Masse-% nahezu gleich. Bei Verwendung von Einspritzmittel mit einem Anteil an Schleifkom von 29 Masse-%, 37 Masse-% oder 39 Masse-% war die Schleiftiefe übermäßig groß.As in 11B shown, the grinding depth tends to increase as the proportion of abrasive grains increases. It is assumed that as the proportion of abrasive particles increases, the number of contacts between the surface of the workpiece and the abrasive grains increases, so that the grinding depth also increases. It should be noted that the grinding particle proportions compared the grinding depths at the injection quantity (injection density) per unit area at the time when the maximum height Rz reaches a constant value. The maximum height Rz is stable at approx. 1.5 for each proportion of grinding material. Since the injection densities at that time were 400 g/cm ² to 500 g/cm ² , when comparing the grinding depths at these injection densities, the grinding depths when using injection medium with a grinding particle content of 15% by mass, 17% by mass, 24% by mass, 25% by mass and 26% by mass almost the same. When using injectant with a grinding particle content of 29% by mass, 37% by mass or 39% by mass, the grinding depth was excessive.

Es wurde bestätigt, dass die maximale Höhe Rz (Oberflächenrauheit) ohne übermäßiges Schleifen der Oberfläche des Werkstücks in einem Bereich reduziert werden kann, in dem der Anteil des Schleifkorns 15 Masse% oder mehr und 26 Masse% oder weniger beträgt.It was confirmed that the maximum height Rz (surface roughness) can be reduced without excessive grinding of the surface of the workpiece in a range where the proportion of the abrasive grain is 15 mass% or more and 26 mass% or less.

Der Einfluss der Partikelgrößenverteilung der Einspritzmittel auf die Glättung wurde unter den nachfolgenden Bearbeitungsbedingungen bewertet. Als Werkstück wurde ein vakuumaufgekohltes SCM-Material mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 10 mm verwendet. WA #2000 von Sintokogio, Ltd. wurde als Schleifkom für das Einspritzmittel verwendet. Es wurde eine Düse mit einer Einspritzöffnung von 6 mm Durchmesser verwendet. Der Einspritzwinkel wurde auf 45°, der Einspritzdruck auf 0,20 MPa und der Einspritzabstand auf 1 mm eingestellt.The influence of the particle size distribution of the injection agents on the smoothing was evaluated under the following machining conditions. A vacuum-carburized SCM material with a diameter of 40 mm and a length of 10 mm was used as the workpiece. WA #2000 by Sintokogio, Ltd. was used as a grinding compound for the injection fluid. A nozzle with an injection orifice of 6 mm diameter was used. The injection angle was set to 45°, the injection pressure to 0.20 MPa, and the injection distance to 1 mm.

Die maximalen Höhen Rz und die Schleiftiefen wurden gemessen, wenn Einspritzmittel mit einer Partikelgrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm, 212 µm bis 500 µm und 75 µm bis 300 µm verwendet wurden. Die Messung wurde zu jedem Zeitpunkt (Einspritzzeit) durchgeführt, wenn 3 Minuten, 6 Minuten, 12 Minuten und 30 Minuten seit Beginn des Einspritzens der Einspritzmittel verstrichen waren. Es ist anzumerken, dass der Anteil an Schleifkom im Einspritzmittel mit der Partikelgrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm 25 Masse%, der Anteil an Schleifkom im Einspritzmittel mit der Partikelgrößenverteilung von 212 µm bis 500 µm 20 Masse% und der Anteil an Schleifkom im Einspritzmittel mit der Partikelgrößenverteilung von 75 µm bis 300 µm 36 Masse% betrug.The maximum heights Rz and the grinding depths were measured when injectors with a particle size distribution of 125 µm to 600 µm, 212 µm to 500 µm and 75 µm to 300 µm were used. The measurement was carried out at each time point (injection time) when 3 minutes, 6 minutes, 12 minutes and 30 minutes had elapsed since the start of injection of the injectants. It should be noted that the proportion of abrasive particles in the injection medium with the particle size distribution of 125 µm to 600 µm is 25% by mass, the proportion of abrasive particles in the injection medium with the particle size distribution of 212 µm to 500 µm is 20 mass% and the proportion of abrasive particles in the injection medium with the particle size distribution from 75 µm to 300 µm was 36% by mass.

Die Messergebnisse sind in 12A und 12B dargestellt. 12A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Partikelgrößenverteilung der Einspritzmittel und der maximalen Höhe zeigt. 12B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Partikelgrößenverteilung der Einspritzmittel und der Schleiftiefe zeigt. Die horizontale Achse in 12A und 12B stellt die Einspritzmenge (Einheit: g/cm²) pro Flächeneinheit des Werkstücks dar. Die vertikale Achse in 12A stellt die maximale Höhe Rz (Einheit: µm) dar. Die vertikale Achse in 12B stellt die Schleiftiefe dar (Einheit: µm).The measurement results are in 12A and 12B shown. 12A is a diagram showing the relationship between the particle size distribution of the injectants and the maximum height. 12B is a diagram showing the relationship between the particle size distribution of the injectors and the grinding depth. The horizontal axis in 12A and 12B represents the injection quantity (unit: g/cm ² ) per unit area of the workpiece. The vertical axis in 12A represents the maximum height Rz (unit: µm). The vertical axis in 12B represents the grinding depth (unit: µm).

Wie in 12A gezeigt, war die Reduktionsrate der maximalen Höhe Rz bei allen oben beschriebenen Partikelgrößenverteilungen im Wesentlichen gleich. Der Wert, bei dem die maximale Höhe Rz stabilisiert wurde, war bei allen oben beschriebenen Partikelgrößenverteilungen im Wesentlichen gleich. Daher wurde festgestellt, dass die oben beschriebenen Partikelgrößenverteilungen der Einspritzmittel keinen Einfluss auf die Reduktionsrate der maximalen Höhe Rz und die maximale Höhe Rz haben.As in 12A shown, the reduction rate of the maximum height Rz was essentially the same for all particle size distributions described above. The value at which the maximum height Rz was stabilized was essentially the same for all particle size distributions described above. Therefore, it was found that the particle size distributions of the injectants described above have no influence on the reduction rate of the maximum height Rz and the maximum height Rz.

Wie in 12B gezeigt, variiert die Schleiftiefe in Abhängigkeit von der Partikelgrößenverteilung der Einspritzmittel. Es ist zu beachten, dass bei den Partikelgrößenverteilungen die Schleiftiefen bei der Einspritzmenge (Einspritzdichte) pro Flächeneinheit zu dem Zeitpunkt, an dem die maximale Höhe Rz einen konstanten Wert erreicht, miteinander verglichen wurden. Bei Verwendung von Einspritzmittel mit einer Partikelgrößenverteilung von 75 µm bis 300 µm war die Schleiftiefe übermäßig groß. Bei Verwendung von Einspritzmittel mit einer Partikelgrößenverteilung von 212 µm bis 500 µm wurde ein Teil der Oberfläche des Werkstücks nicht ausreichend bearbeitet, obwohl die Schleiftiefe reduziert wurde. Wenn das Werkstück eine komplizierte Form hat, ist es wahrscheinlicher, dass die Einspritzmittel mit einer großen Partikelgröße einen Teil der Oberfläche des Werkstücks nicht erreichen. Wenn die Einspritzmittel hingegen eine kleine Partikelgröße haben, vergrößert sich der Bereich (die Abdeckung) der Oberfläche des Werkstücks, auf dem die Einspritzmittel auftreffen (Kontakt), selbst wenn das Werkstück eine komplizierte Form hat. Daher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Einspritzmittel mit einer kleineren Partikelgröße mit der Oberfläche des Werkstücks in Kontakt kommen, höher als die Wahrscheinlichkeit, dass die Einspritzmittel mit einer größeren Partikelgröße mit der Oberfläche des Werkstücks in Kontakt kommen. Außerdem vergrößert sich mit kleinerer Partikelgröße die Oberfläche der Einspritzmittel, so dass sich auch der Anteil der Schleifkörner erhöht. Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass mit kleinerer Partikelgröße auch die Schleiftiefe zunimmt.As in 12B shown, the grinding depth varies depending on the particle size distribution of the injection medium. Note that the particle size distributions compared the grinding depths at the injection quantity (injection density) per unit area at the time when the maximum height Rz reaches a constant value. When using injection fluid with a particle size distribution of 75 µm to 300 µm, the grinding depth was excessive. When using injection fluid with a particle size distribution of 212 µm to 500 µm, part of the surface of the workpiece was not sufficiently processed, although the grinding depth was reduced. If the workpiece has a complicated shape, the injectors with a large particle size are more likely to fail to reach part of the surface of the workpiece. On the other hand, when the injectors have a small particle size, the area (coverage) of the surface of the workpiece where the injectors impinge (contact) increases even if the workpiece has a complicated shape. Therefore, the probability of the injectors having a smaller particle size is with the surface of the work piece comes into contact, higher than the probability that the injectors with a larger particle size come into contact with the surface of the workpiece. In addition, with smaller particle size, the surface area of the injection medium increases, so that the proportion of abrasive grains also increases. From the above it follows that the grinding depth also increases with smaller particle size.

Es hat sich bestätigt, dass in dem Fall, in dem Einspritzmittel mit einer Partikelgrößenverteilung von 125 µm oder mehr und 600 µm oder weniger verwendet wurden, die Möglichkeit der Bearbeitung der gesamten Oberfläche des Werkstücks erhöht werden kann, ohne die Oberfläche des Werkstücks übermäßig zu schleifen.It has been confirmed that in the case where injectors having a particle size distribution of 125 µm or more and 600 µm or less were used, the possibility of machining the entire surface of the workpiece can be increased without excessively grinding the surface of the workpiece .

Zunächst wurde ein Werkstück vorbereitet, das unter den nachfolgenden Bearbeitungsbedingungen Kugelgestrahlt wurde. Ein vakuumaufgekohltes SCM-Material mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 10 mm wurde als Werkstück verwendet. Als Einspritzmittel wurde SBM210C (Stahlguss-Einspritzmittel mit einer Partikelgröße von 125 µm bis 250 µm) von Sintokogio, Ltd. verwendet. Der Einspritzwinkel wurde auf 90°, der Einspritzdruck auf 0,30 MPa und der Einspritzabstand auf 200 mm eingestellt. Der Einspritzwinkel ist ein Winkel zwischen der Mittelachse einer Drehwelle, an der ein Werkstück befestigt ist, und der Richtung, in die das Einspritzmittel eingespritzt wird. Der Einspritzabstand ist der Abstand zwischen einer Einspritzöffnung einer Düse, aus der Einspritzmittel eingespritzt werden, und einem Werkstück. Die Einspritzmenge wurde auf 9 kg/min und die Kugelstrahlzeit auf 12 Sekunden eingestellt. Der Deckungsgrad des Kugelstrahlens betrug 300 %. Die Eigenspannungswerte in verschiedenen Tiefen von der Oberfläche des Werkstücks wurden gemessen.First, a workpiece was prepared, which was shot peened under the following processing conditions. A vacuum carburized SCM material with a diameter of 40 mm and a length of 10 mm was used as a workpiece. The injector used was SBM210C (cast steel injector with a particle size of 125 µm to 250 µm) from Sintokogio, Ltd. used. The injection angle was set to 90°, the injection pressure to 0.30 MPa and the injection distance to 200 mm. The injection angle is an angle between the center axis of a rotating shaft to which a workpiece is attached and the direction in which the injectant is injected. The injection distance is the distance between an injection opening of a nozzle from which injection agents are injected and a workpiece. The injection rate was set to 9 kg/min and the shot peening time to 12 seconds. The coverage of shot peening was 300%. The residual stress values at different depths from the surface of the workpiece were measured.

Das dem Kugelstrahlen unterzogene Werkstück wurde anschließend unter den nachfolgenden Bearbeitungsbedingungen geglättet. Es wurde Einspritzmittel mit einer Korngrößenverteilung von 125 µm bis 600 µm und einem Schleifkornanteil von 20 Masse-% bis 24 Masse-% verwendet. Als Schleifkom für die Einspritzmittel wurde WA #2000 von Sintokogio, Ltd. verwendet. Es wurde eine Düse mit einer Einspritzöffnung von 6 mm Durchmesser verwendet. Der Einspritzwinkel wurde auf 45°, der Einspritzdruck auf 0,20 MPa und der Einspritzabstand auf 1 mm eingestellt. Die Einspritzzeit wurde auf 6 Minuten eingestellt.The workpiece subjected to shot peening was then smoothed under the following processing conditions. Injection agent with a grain size distribution of 125 µm to 600 µm and an abrasive grain content of 20% by mass to 24% by mass was used. WA #2000 from Sintokogio, Ltd. was used as the grinding compound for the injection fluids. used. A nozzle with an injection orifice of 6 mm diameter was used. The injection angle was set to 45°, the injection pressure to 0.20 MPa, and the injection distance to 1 mm. The injection time was set to 6 minutes.

Die Messergebnisse sind in 13 dargestellt. 13 ist ein Diagramm, das einen Eigenspannungswert eines Werkstücks, das einem Kugelstrahlen unterzogen wurde, und einen Eigenspannungswert eines Werkstücks, das nach dem Kugelstrahlen geglättet wurde, zeigt. Die horizontale Achse in 13 stellt die Tiefe (Einheit: µm) von der Oberfläche des Werkstücks dar. Die vertikale Achse in 13 stellt den Eigenspannungswert (Einheit: MPa) dar. Ein positiver Eigenspannungswert zeigt einen Spannungswert der Zugeigenspannung an, und ein negativer Eigenspannungswert zeigt einen Spannungswert der Druckeigenspannung an. Es ist zu beachten, dass die in 13 dargestellten Messergebnisse nicht mit demselben Werkstück gemessen wurden. Daher sind die Kurve, die die Eigenspannungswerte des Werkstücks zeigt, das dem Kugelstrahlen unterzogen wurde, und die Kurve, die die Eigenspannungswerte des Werkstücks zeigt, das dem Glätten nach dem Kugelstrahlen unterzogen wurde, aufgrund der unterschiedlichen Werkstücke und des Einflusses von Messfehlern und Ähnlichem leicht unterschiedlich in deren Form.The measurement results are in 13 shown. 13 is a graph showing a residual stress value of a workpiece subjected to shot peening and a residual stress value of a workpiece smoothed after shot peening. The horizontal axis in 13 represents the depth (unit: µm) from the surface of the workpiece. The vertical axis in 13 represents the residual stress value (unit: MPa). A positive residual stress value indicates a stress value of the tensile residual stress, and a negative residual stress value indicates a stress value of the compressive residual stress. It should be noted that the in 13 The measurement results shown were not measured with the same workpiece. Therefore, the curve showing the residual stress values of the workpiece subjected to shot peening and the curve showing the residual stress values of the workpiece subjected to smoothing after shot peening are easy due to the different workpieces and the influence of measurement errors and the like different in their form.

Wie in 13 gezeigt, wurde bestätigt, dass eine Druckeigenspannung auf das Werkstück einwirkte, das dem Kugelstrahlen und nicht dem Glätten unterzogen wurde, und der Wert der Druckeigenspannung wurde in einer Tiefe von etwa 20 µm von der Oberfläche des Werkstücks maximal. Die Oberfläche des Werkstücks wurde um eine Tiefe von etwa 7 µm bis 10 µm geschliffen, indem das Werkstück weiter geglättet wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Oberfläche des Werkstücks mit geringem Einfluss auf den Druckeigenspannungswert geschliffen. Im Ergebnis wurde bestätigt, dass ein Teil der Oberfläche des Werkstücks, auf den eine hohe Druckeigenspannung aufgebracht wurde, freigelegt wurde.As in 13 shown, it was confirmed that a compressive residual stress was applied to the workpiece subjected to shot peening rather than burnishing, and the value of the compressive residual stress became maximum at a depth of about 20 μm from the surface of the workpiece. The surface of the workpiece was ground to a depth of approximately 7 µm to 10 µm by further smoothing the workpiece. At this time, the surface of the workpiece was ground with little influence on the compressive residual stress value. As a result, it was confirmed that a part of the surface of the workpiece to which a high compressive residual stress was applied was exposed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2022128820 [0001]
JP 2009202307 [0003, 0004]

Claims

Smoothing process, comprising: a step of attaching a workpiece to a rotating shaft of a rotating mechanism; and a step of performing direct pressure blasting on the workpiece while the workpiece rotates about the rotating shaft as a central axis, wherein during blasting, injection agents are injected in a direction orthogonal to the rotating shaft, wherein the injection means comprises a core material made of an elastic body and abrasive grains provided on a surface of the core material, and where the hardness of the core material is lower than the hardness of the abrasive grains.

smoothing process Claim 1 , wherein in the step of performing blasting, an injection pressure of the injection agents is set to 0.01 MPa or more and 0.10 MPa or less.

smoothing process Claim 1 or 2 , wherein in the step of performing blasting, an injection distance of the injection means is set to 50 mm or more and 100 mm or less.

Smoothing process according to one of the Claims 1 until 3 , wherein in the step of performing blasting, a rotation frequency of the workpiece is set to 30 revolutions per minute or less.

Smoothing process according to one of the Claims 1 until 4 , wherein a proportion of the abrasive grains in the injection agent is 15 mass percent or more and 26 mass percent or less.

Smoothing process according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the injection agents have a particle size distribution of 125 µm or more and 600 µm or less.

Smoothing process according to one of the Claims 1 until 6 , wherein in the step of performing the blasting, a first period in which the workpiece rotates in a first rotation direction about the rotation shaft as a central axis and a second period in which the workpiece rotates in a second rotation direction opposite to the first rotation direction alternately be repeated.

Smoothing process according to one of the Claims 1 until 7 , further comprising a step of performing shot peening on the workpiece before the step of performing peening.