JP2002046001A - 微細溝加工方法および微細溝加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラクションドライブ式変速機の転動体に溝
加工を施すに際して、トラクション伝達良好なトラクシ
ョン面を安価に形成する。 【解決手段】 先端の刃先３ａから基端側にかけての幅
寸法ｗが一定でかつその幅寸法ｗを微細溝ＷＣの溝幅Ｗ
ｗと等しく設定した切削有効部分３を有する工具２と、
この工具２を支持しかつ工具２の切り込み方向の突き出
し量ｓを調整する突き出し量調整機構４を具備したホル
ダ５を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えば、トラクシ
ョンドライブ式変速機の転動体の表面としての外周面に
円周方向に沿って10〜400μmの幅を有する微細溝を形成
する際に利用される微細溝加工方法および微細溝加工装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、上記したトラクションド
ライブ式変速機の転動体にあっては、将来の環境への負
荷の低減を考慮して、より一層の燃費の向上を図るため
に車両重量を軽くする必要があり、これを実現するうえ
で、ユニットサイズを小型化したり、あるいは、同じサ
イズのユニットとした場合には動力伝達能力を大きくし
たりする必要がある。

【０００３】この必要性に対する解析結果によれば、転
動体の動力を伝達するトラクション面(外周面)に関し
て、 表面粗さ計により測定される断面曲線（フィルター
を通していないもの）を凹部（溝）と凸部（山）とが交
互に等間隔に配列される形状とする 断面曲線の中心線（断面曲線を長さ方向に積分した
平均的な高さに引かれる線）よりも上に位置する部分の
凸部を台形形状,角が丸みを帯びた台形形状,楕円弧状
（正弦波状）および頂点が丸みを帯びた三角形状のうち
のいずれかの形状とする 断面曲線の凸部頂上から凹部底までの深さを０．５
〜１．５μｍとする さらに好ましくは、表面粗さ計にて測定される断面
曲線を上記中心線で切ったときに、全体に対する凹部の
割合が２０〜６０％（中心線で切られる凹部の長さを分
母とし、中心線で切られる凸部の長さを分子とした比
が、４から０．６）とする ことにより、より大きなトラクション伝達が可能である
ことが確かめられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来にあっ
ては、工具先端に向かって幅の小さくなる工具形状、例
えば、図８(ａ)に示すように、切り込み方向(図８(ａ)
白抜き矢印方向)に対して左右に45度開いた稜線５１,５
１の先端に微小円弧部５２を有する形状の工具５０しか
存在しなかったため、図８(ｂ)に示すように、この工具
５０を送り方向(図８(ｂ)白抜き矢印方向)に移動させて
転動体Ｗａのトラクション面Ｗｂを上記した断面曲線が
得られるように旋削しようとしても、工具５０が摩耗す
るにつれて溝断面積（溝幅）が変化してしまうことか
ら、溝断面形状が変化してしまい、その結果、トラクシ
ョン伝達が良好な断面曲線を有する転動体Ｗａを得るこ
とができないという問題があった。

【０００５】また、一般的な溝加工用工具においても、
上記した断面曲線が得られるように転動体Ｗａのトラク
ション面Ｗｂを旋削することは困難であり、これらの問
題を解決することが従来の課題であった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題に着目し
てなされたもので、例えば、トラクションドライブ式変
速機の転動体に溝加工を施すに際して、トラクション伝
達良好なトラクション面を安価に形成することができる
微細溝加工方法および微細溝加工装置を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る微細溝加工方法は、10〜400μmの幅を有する微細溝を
形成するに際して、先端の刃先から基端側にかけての幅
寸法が一定でかつその幅寸法を微細溝の溝幅と等しく設
定した切削有効部分を有する工具を切り込み方向に移動
可能に支持し、この工具による所定切り込み量の切削を
行うと共に、工具の切削有効部分の刃先が摩耗した段階
において刃先の摩耗量に応じて工具の切り込み量を調整
して切削を行う構成としており、この微細溝加工方法の
構成を従来の課題を解決するための手段としている。

【０００８】本発明の請求項２に係わる微細溝加工装置
は、10〜400μmの幅を有する微細溝の加工装置であっ
て、先端の刃先から基端側にかけての幅寸法が一定でか
つその幅寸法を微細溝の溝幅と等しく設定した切削有効
部分を有する工具と、この工具を支持しかつ工具の切り
込み方向の突き出し量を調整する突き出し量調整機構を
具備したホルダを備えている構成としており、この微細
溝加工装置の構成を従来の課題を解決するための手段と
している。

【０００９】本発明の請求項３に係わる微細溝加工装置
において、工具は、軸回りに回転させたワークの表面に
円周方向に沿って微細溝を形成する旋削工具およびワー
ク回りに回転してワークの表面に円周方向に沿って微細
溝を形成する切削工具のいずれかである構成としてい
る。

【００１０】ここで、ワークの表面には、ワークの外周
面を含むほか、ワークが円筒状をなしている場合には、
ワークの内周面も含むものとする。

【００１１】本発明の請求項４に係わる微細溝加工装置
において、ワークに切り込む工具の切削有効部分の刃先
は、切り込み方向に対して傾斜していると共に、傾斜す
る刃先が工具送り方向に向いている構成とし、本発明の
請求項５に係わる微細溝加工装置は、傾斜する刃先の傾
斜角度をワークに切り込む方向に対して５９°〜８９．
６°とした構成とし、本発明の請求項６に係わる微細溝
加工装置は、工具の傾斜する刃先の傾斜部分の範囲が切
り込み量以下である構成としている。

【００１２】本発明の請求項７に係わる微細溝加工装置
において、工具の切削有効部分は全て同じ材質からなっ
ている構成としている。

【００１３】この場合、熱処理を施した軸受鋼に対し
て、図７(ａ)に示すように、多結晶ＣＢＮ工具(Ｐ-ＣＢ
Ｎ工具)１Ａによる旋削試験を行い、この時の工具先端の
摩耗した部位の角度θを求めたところ、図７(ｂ)に示す
ように、０．４°〜３１°であった。この摩耗したまま
の状態で更に切削を行うと、図７(ｃ)に示すように、ほ
ぼ同じ角度θで定常的な摩耗が進行していくことが判
り、これに基づいて本発明の請求項５に係わる微細溝加
工装置では、傾斜する刃先の傾斜角度をワークに切り込
む方向に対して５９°〜８９．６°に規定した。

【００１４】つまり、当初より工具の刃先の傾斜角度を
ワークに切り込む方向に対して５９°〜８９．６°とす
ることで、加工した微細溝の断面形状をほぼ同じ形とす
ることができる。

【００１５】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる微細溝加工方
法では、例えば、トラクションドライブ式変速機の転動
体に10〜400μmの微細溝を形成するに際して、先端の刃
先から基端側にかけての幅寸法が一定でかつその幅寸法
を微細溝の溝幅と等しく設定した切削有効部分を有する
工具の切り込み量を必要最小限に設定して微細溝加工を
施すと、工具に摩耗が生じた場合には、その摩耗量に応
じた分だけ工具の切り込み量を適切に調整すれば、わず
かな溝断面形状の変化に留め得ることとなり、この際、
工具の切削有効部分のほぼ全てを安定して使用すること
ができるので、トラクション伝達の良好な表面が安価に
得られることとなる。

【００１６】本発明の請求項２に係わる微細溝加工装置
では、上記した構成としているので、例えば、トラクシ
ョンドライブ式変速機の転動体に10〜400μmの微細溝を
形成するに際して、ホルダに、先端の刃先から基端側に
かけての幅寸法が一定でかつその幅寸法を微細溝の溝幅
と等しく設定した切削有効部分を有する工具を取付けた
後、ホルダの突き出し量調整機構により工具の所定切り
込み量に合せて突き出し量を必要最小限に設定し、この
状態で転動体に対して微細溝加工を施すと、工具は加工
時に受ける力に対してより大きな力をもってホルダに支
持され、工具に摩耗が生じた場合には、ホルダの突き出
し量調整機構によって工具の摩耗量に応じた分だけホル
ダからの工具の突き出し量を適切に調整すれば、わずか
な溝断面形状の変化に留め得ることとなり、この際、工
具の切削有効部分のほぼ全てを安定して使用することが
できるので、トラクション伝達の良好な表面が安価に得
られることとなる。

【００１７】本発明の請求項３に係わる微細溝加工装置
において、上記した構成としているので、回転するワー
クに工具を切り込ませて微細溝を加工する旋削加工およ
び工具を回転させてワークに切り込ませて微細溝を加工
する切削加工のいずれの加工にも適用し得ることとな
り、すなわち、比較的安価である反面工具摩耗による断
面形状の変化が激しい加工に適用し得ることとなる。

【００１８】本発明の請求項４および５に係わる微細溝
加工装置では、旋削加工を行いつつ工具をワークの回転
軸に水平な方向へ送ることで連続螺旋状の微細溝を形成
するに際して、上記した構成としているので、微細溝加
工固有の摩耗による断面形状変化を最小限に抑制し得る
こととなる。

【００１９】本発明の請求項６に係わる微細溝加工装置
では、工具の刃先の送り方向に傾斜した部分を切り込み
量以下の範囲としたことで、刃先に比較的均一な工具摩
耗を生じさせ得ることとなり、形成された微細溝の断面
形状の変化が最小限となり、本発明の請求項７に係わる
微細溝加工装置では、工具先端に配置した切削有効部分
をすべて同じ材質としたことにより、加工により生じる
摩耗が比較的均一になり、この場合も、形成された微細
溝の断面形状の変化が最小限になる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる微細溝加工方
法において、上記した構成としているので、例えば、ト
ラクションドライブ式変速機の転動体に10〜400μmの微
細溝を形成するに際して、トラクション伝達良好なトラ
クション面を安価に形成することが可能であるという非
常に優れた効果がもたらされる。

【００２１】本発明の請求項２に係わる微細溝加工装置
において、上記した構成としたから、例えば、トラクシ
ョンドライブ式変速機の転動体に10〜400μmの微細溝を
形成するのに採用した場合には、トラクション伝達が良
好なトラクション面を安価に形成することが可能である
という非常に優れた効果がもたらされる。

【００２２】本発明の請求項３に係わる微細溝加工装置
において、上記した構成としているので、比較的安価で
ある反面工具摩耗による断面形状の変化が激しい加工に
も適用することができ、本発明の請求項４および５に係
わる微細溝加工装置では、上記した構成としたため、旋
削加工を行いつつ工具をワークの回転軸に水平な方向へ
送って連続螺旋状の微細溝を形成する場合、微細溝加工
固有の摩耗による断面形状変化を最小限に抑制すること
が可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

【００２３】本発明の請求項６に係わる微細溝加工装置
では、上記した構成としているので、刃先に比較的均一
な工具摩耗を生じさせることができ、その結果、微細溝
の断面形状の変化を最小限に抑えることが可能であり、
本発明の請求項７に係わる微細溝加工装置では、工具先
端に配置した切削有効部分をすべて同じ材質としたこと
により、加工により生じる摩耗を比較的均一にすること
ができ、この場合も、形成された微細溝の断面形状の変
化を最小限に抑えることが可能であるという非常に優れ
た効果がもたらされる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００２５】図１および図２は本発明に係わる微細溝加
工装置の一実施例を示している。

【００２６】図１に示すように、この微細溝加工装置１
は、先端の刃先３ａから基端側にかけての幅寸法ｗが一
定でかつその幅寸法ｗを微細溝ＷＣの溝幅Ｗｗと等しく
設定した切削有効部分３を有する工具２と、この工具２
を支持しかつ工具２の切り込み方向(図１(ａ)矢印方向)
の突き出し量ｓを調整する突き出し量調整機構４を具備
したホルダ５を備えており、ホルダ５の突き出し量調整
機構４は、工具２の基端に位置する２個のテーパブロッ
ク６,６の一方をねじ７で押し込んで切削有効部分３を
ホルダ５から押し出すようになすことにより、切削有効
部分３の突き出し量を調整するようにしている。

【００２７】この場合、工具２の形状は、図２に示すよ
うに、微細溝加工で動力を伝達するトラクション面(表
面)ＷＢでトラクション係数が向上するとされる溝形状
幅Ｗｗおよび溝形状に合せて選択される。

【００２８】ここで、刃先３ａの幅を２０〜１５０μｍ
とした工具２を用いて旋削加工により転動体(ワーク)Ｗ
Ａのトラクション面ＷＢに溝幅Ｗｗの微細溝ＷＣを形成
するにあたっては、まず、転動体ＷＡの材質や硬度によ
り最適な工具材種を選択し、例えば軸受鋼に熱処理を施
してＨＲＣ硬度で６０のような場合には、切削有効部分
３を全て多結晶CBN焼結体からなるものとする。

【００２９】次いで、ホルダ５に、先端の刃先３ａから
基端側にかけての幅寸法ｗが一定でかつその幅寸法ｗを
微細溝ＷＣの溝幅Ｗｗと等しく設定した切削有効部分３
を有する工具２を取付けた後、ホルダ５の突き出し量調
整機構４のねじ７の操作により工具２の所定切り込み量
Ｄに合せて突き出し量ｓを必要最小限に設定し、この状
態で転動体ＷＡに対して微細溝加工を施すと、工具２は
加工時に受ける力に対してより大きな力をもってホルダ
５に支持され、工具２に摩耗が生じた場合には、ホルダ
５の突き出し量調整機構４によって工具２の摩耗量に応
じた分だけホルダ５からの工具２の突き出し量ｓを適切
に調整すれば、わずかな溝断面形状の変化に留め得るこ
ととなり、この際、工具２の切削有効部分３のほぼ全て
を安定して使用することができるので、トラクション伝
達の良好な表面が安価に得られることとなる。

【００３０】なお、本実施例では、ねじ７を手動操作す
る突き出し量調整機構４を採用しているので、工具２の
突き出し量ｓの調整は、旋削加工を行なっていない時に
行うものとする。

【００３１】図３は本発明に係わる微細溝加工装置の他
の実施例を示している。

【００３２】図３に示す微細溝加工装置１１は、ホルダ
１５の突き出し量調整機構１４に例えばピエゾ素子１６
を用いることで、旋削加工中においても電気信号を付与
することにより、工具２の突き出し量ｓの調整を行うこ
とができるようにしており、他の構成は先の実施例にお
ける微細溝加工装置１と同じである。

【００３３】したがって、この微細溝加工装置１１で
は、突き出し量調整機構１４にピエゾ素子１６を用いた
ことにより、工具２の摩耗が激しい場合や転動体ＷＡの
切削距離が長く、加工終了までの間に工具２の摩耗が大
きくなり、初期の切り込み量が維持できない場合など
に、切削加工途中であっても常に工具２の突き出し量ｓ
を一定とすることができることとなり、その結果、切り
込み量が小さくなることなく、安定した加工を行うこと
ができる。

【００３４】図４は本発明に係わる微細溝加工装置のさ
らに他の実施例を示している。

【００３５】図４に示す微細溝加工装置２１は、第１実
施例における微細溝加工装置１の工具２において、工具
２を送る方向(図示白抜き矢印方向)に刃先２３ａを傾斜
させた構成をなすものである。傾斜する刃先２３ａは工
具２２の切り込み方向(図示上下方向)に対しα(５９°
〜８９．６°)の角度を持っている。また、刃先２３ａ
の傾斜部分の切り込み方向における範囲Ｓは、工具２２
の切り込み量Ｄに対し、Ｄ≧Ｓの関係に有る。

【００３６】この微細溝加工装置２１によって、旋削加
工により転動体ＷＡのトラクション面ＷＢに溝幅Ｗｗの
微細溝ＷＣを形成するに際して、図５に示すように、工
具２２を転動体ＷＡの回転軸Ｌに平行に送ると、連続し
た螺旋状の微細溝ＷＣ１が形成される。こ のとき、工
具２２の刃先２３ａは、上述したように、当初から転動
体ＷＡに切り込む方向に対して５９°〜８９．６°傾斜
させてあるので、従来と比較して、溝断面形状の変化を
最小限に抑え得ることとなり、しかも、工具２２の摩耗
に応じて突き出し量ｓを調整する機構４を有する工具ホ
ルダ５を用いるため、工具２２の摩耗に応じた切り込み
量の調整も可能であり、微細溝断面積の変化を最小限に
抑えつつ、安定した加工がなされることとなる。

【００３７】これは、図６に示すように、環状の微細溝
ＷＣ２を複数設ける場合においても同様である。

【００３８】本発明に係わる微細溝加工方法および微細
溝加工装置の詳細な構成は、上記した実施例に限定され
るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる微細溝加工装置の一実施例を簡
略的に示す正面方向からの断面説明図(ａ)および側面方
向からの断面説明図(ｂ)である。

【図２】図1における微細溝幅および形状を決定する際
の定義づけとなる断面説明図(ａ)，(ｂ)である。

【図３】本発明に係わる微細溝加工装置の他の実施例を
簡略的に示す側面方向からの断面説明図である。

【図４】本発明に係わる微細溝加工装置のさらに他の実
施例を簡略的に示す正面方向からの断面説明図である。

【図５】図４における微細溝加工装置により転動体の外
周面に螺旋状微細溝を形成する状況を示す動作説明図で
ある。

【図６】図４における微細溝加工装置により転動体の外
周面に環状の微細溝を複数形成する状況を示す動作説明
図である。

【図７】本発明の請求項５に係わる微細溝加工装置にお
いてワークに切り込む方向に対する刃先の傾斜角度を決
定するための摩耗状況説明図(ａ),摩耗部の傾斜角度説
明図(ｂ) および刃先の定常摩耗状況説明図(ｃ)であ
る。

【図８】従来における微細溝加工装置を簡略的に示す正
面方向からの断面説明図(ａ)および側面方向からの断面
説明図(ｂ)である。

【符号の説明】

１，１１,２１ 微細溝加工装置 ２，２２ 工具 ３，２３ 切削有効部分 ３ａ，２３ａ 刃先 ４，１４ 突き出し量調整機構 ５，１５ ホルダ Ｄ 切り込み量 Ｌ 回転軸 Ｓ 刃先の傾斜部分の範囲 ＷＡ 転動体(ワーク) ＷＢ トラクション面(表面) ＷＣ，ＷＣ１，ＷＣ２ 微細溝 Ｗｗ 微細溝の溝幅 ｓ 工具の突き出し量 ｗ 切削有効部分の幅寸法 α 傾斜する刃先の傾斜角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太 田 稔 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3C045 CA30 DA03 3C046 KK01 PP03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 10〜400μmの幅を有する微細溝を形成す
   るに際して、先端の刃先から基端側にかけての幅寸法が
   一定でかつその幅寸法を微細溝の溝幅と等しく設定した
   切削有効部分を有する工具を切り込み方向に移動可能に
   支持し、この工具による所定切り込み量の切削を行うと
   共に、工具の切削有効部分の刃先が摩耗した段階におい
   て刃先の摩耗量に応じて工具の切り込み量を調整して切
   削を行うことを特徴とする微細溝加工方法。
2. 【請求項２】 10〜400μmの幅を有する微細溝の加工装
   置であって、先端の刃先から基端側にかけての幅寸法が
   一定でかつその幅寸法を微細溝の溝幅と等しく設定した
   切削有効部分を有する工具と、この工具を支持しかつ工
   具の切り込み方向の突き出し量を調整する突き出し量調
   整機構を具備したホルダを備えていることを特徴とする
   微細溝加工装置。
3. 【請求項３】 工具は、軸回りに回転させたワークの表
   面に円周方向に沿って微細溝を形成する旋削工具および
   ワーク回りに回転してワークの表面に円周方向に沿って
   微細溝を形成する切削工具のいずれかである請求項２記
   載の微細溝加工装置。
4. 【請求項４】 ワークに切り込む工具の切削有効部分の
   刃先は、切り込み方向に対して傾斜していると共に、傾
   斜する刃先が工具送り方向に向いている請求項２または
   ３に記載の微細溝加工装置。
5. 【請求項５】 傾斜する刃先の傾斜角度をワークに切り
   込む方向に対して５９°〜８９．６°とした請求項４に
   記載の微細溝加工装置。
6. 【請求項６】 工具の傾斜する刃先の傾斜部分の範囲が
   切り込み量以下である請求項４または５に記載の微細溝
   加工装置。
7. 【請求項７】 工具の切削有効部分は全て同じ材質から
   なっている請求項２〜６のいずれかに記載の微細溝加工
   装置。