JP2002526271A - 加工材の表面に圧縮残留応力層を設けるバニシ加工法及び装置 - Google Patents
加工材の表面に圧縮残留応力層を設けるバニシ加工法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のバニシ加工法またはショットピーニング法によるよりも遥かに長い圧縮応力保持期間の残留圧縮応力層を加工材の表面に形成する。
【解決手段】 本発明バニシ加工方法を実行する装置１００は、単一点バニシ加工プロセスを用いて、最少量の冷間加工と表面硬化をもって深い圧縮を提供する。ことに、加工材１４４の表面１７８に沿ってバニシ加工しようとする領域が定められ、自由回転バニシ加工ボール１１４が加工材１４４の表面に押し付けられて、この表面に深い圧縮層を有する局部的変形領域を生じさせる。ついで、バニシ加工ボール１１４は実質的に非重複パターンで表面上を転動する。バニシ加工装置１００の好適な実施形態は、ボール座１１０と一緒になった先端部材１０４を有するソケット１０８と、ボール座１１０内に配置されたバニシ加工ボール１１４と、先端部材１０４と一体に形成されたロッド部材１０６と、従来県の工具ホルダにソケット１０８を支持するソケット支持体１０２とを包含する。ソケット１０８には、外部のリザーバからボール座１１０へ潤滑流体を差し向けて、バニシ加工ボール１１４を自由に回転させるとともに、所定量の潤滑流体を加工材１４４の表面１７８へ差し向ける手段が設けられている。
Description
【０００１】
本発明は、バニシ加工法及び装置、特に、加工材の表面に圧縮残留応力の層を
設けるバニシ加工法及び装置に関する。
設けるバニシ加工法及び装置に関する。
【０００２】
本発明は、バニシ加工作業、詳しくは、加工材の表面に圧縮残留応力の層を誘
起させて比較的良好な仕上げ状態及び改善された物理的性質を備えた部品を提供
するバニシ加工法及び装置にに関する。
起させて比較的良好な仕上げ状態及び改善された物理的性質を備えた部品を提供
するバニシ加工法及び装置にに関する。
【０００３】 表面残留応力は、使用中の部品の疲労及び応力腐蝕性能に大きく影響すること
が知られている。例えば研磨、旋盤加工、または溶接のような製作工程において
発生する引っ張り残留応力が、疲労寿命を減じ、広い範囲の材料における腐蝕疲
労及び応力腐蝕割れに対する感度を増すことは周知である。加工材の表面に誘起
される圧縮残留応力が、疲労寿命を増し、腐蝕疲労及び応力腐蝕割れの感度を減
じることは周知である。しかしながら、応力腐蝕、割れ、疲労、及び腐蝕疲労に
対する感受性を減じる表面圧縮層の利点は、圧縮層が使用時間の経過に伴って弛
緩されると喪失される。
が知られている。例えば研磨、旋盤加工、または溶接のような製作工程において
発生する引っ張り残留応力が、疲労寿命を減じ、広い範囲の材料における腐蝕疲
労及び応力腐蝕割れに対する感度を増すことは周知である。加工材の表面に誘起
される圧縮残留応力が、疲労寿命を増し、腐蝕疲労及び応力腐蝕割れの感度を減
じることは周知である。しかしながら、応力腐蝕、割れ、疲労、及び腐蝕疲労に
対する感受性を減じる表面圧縮層の利点は、圧縮層が使用時間の経過に伴って弛
緩されると喪失される。
【０００４】 金属部品の表面に圧縮応力を誘起させるのに現在多くの方法があり、その中の
特定の方法では、加工材の寸法及び形状、その強度及び剛性、仕上げ面の所望品
質、仕上げ部品の所望の物理的特性、及び作業遂行費用を包含するいくつもの要
因に依存している。
特定の方法では、加工材の寸法及び形状、その強度及び剛性、仕上げ面の所望品
質、仕上げ部品の所望の物理的特性、及び作業遂行費用を包含するいくつもの要
因に依存している。
【０００５】 バニシ加工は、表面仕上げ、疲労寿命、及び腐蝕抵抗性を改善するのに用いら
れてきた。今までに受け入れられているバニシ加工のやり方は、材料の表面をわ
ざと冷間加工させるように構成材の表面を繰り返し変形させて、降伏強度を増大
させるものである。圧縮応力は、引っ張り状態にある材料の表面を屈従させて変
形に伴う圧縮の状態に戻すことにより生じる。しかしながら不幸なことに、過剰
な冷間加工が、引っ張り表面残留応力を生じ、この表面を過荷重及び熱緩和に感
じ易くする。
れてきた。今までに受け入れられているバニシ加工のやり方は、材料の表面をわ
ざと冷間加工させるように構成材の表面を繰り返し変形させて、降伏強度を増大
させるものである。圧縮応力は、引っ張り状態にある材料の表面を屈従させて変
形に伴う圧縮の状態に戻すことにより生じる。しかしながら不幸なことに、過剰
な冷間加工が、引っ張り表面残留応力を生じ、この表面を過荷重及び熱緩和に感
じ易くする。
【０００６】 加工材の表面に圧縮応力を誘起させるのに業界で通常用いられている方法はシ
ョットピーニングであり、この方法では、金属またはセラミックの複数個のペレ
ットを機械的にまたは空気圧により投射して加工材の表面に衝突させる。このよ
うな方法は、比較的費用がかからず、多くの場合に好適で、加工材の全面に及ば
すことができるが、屡々衝突領域が重複する。このような衝突領域の重複は、冷
間加工量を多くし、表面圧縮層が応力弛緩に感じ易くなる。さらに、ショットピ
ーニングは、上位仕上げを要する部分、局部圧縮応力領域、さらには、より深い
ところまで圧縮応力が浸透することを要する部分に用いるのには適していない。
ョットピーニングであり、この方法では、金属またはセラミックの複数個のペレ
ットを機械的にまたは空気圧により投射して加工材の表面に衝突させる。このよ
うな方法は、比較的費用がかからず、多くの場合に好適で、加工材の全面に及ば
すことができるが、屡々衝突領域が重複する。このような衝突領域の重複は、冷
間加工量を多くし、表面圧縮層が応力弛緩に感じ易くなる。さらに、ショットピ
ーニングは、上位仕上げを要する部分、局部圧縮応力領域、さらには、より深い
ところまで圧縮応力が浸透することを要する部分に用いるのには適していない。
【０００７】 加工材の表面に圧縮応力を誘起させるに業界で通常用いられている、ショット
ピーニングと似た他の方法としては、重力ピーニングがある。この方法では、ペ
レットが所定の高さ位置から加工材の表面へとシュートを通って落下させられる
。重力ピーニングは、表面を変形させるのに少数の大きなペレットを用いるが、
加工材は実質的な量の冷間加工にさらされ続ける。さらに、ショットピーニング
法に似て、重力ピーニングは、屡々上位仕上げを要する部分、局部圧縮応力領域
、さらには、より深いところまで圧縮応力が浸透することを要する部分に用いる
のには適していない。
ピーニングと似た他の方法としては、重力ピーニングがある。この方法では、ペ
レットが所定の高さ位置から加工材の表面へとシュートを通って落下させられる
。重力ピーニングは、表面を変形させるのに少数の大きなペレットを用いるが、
加工材は実質的な量の冷間加工にさらされ続ける。さらに、ショットピーニング
法に似て、重力ピーニングは、屡々上位仕上げを要する部分、局部圧縮応力領域
、さらには、より深いところまで圧縮応力が浸透することを要する部分に用いる
のには適していない。
【０００８】 加工材の表面に圧縮応力を誘起させるに業界で通常用いられている他の方法と
しては、バニシ加工による方法がある。この方法によれば、バニシ加工アセンブ
リの接触部分が加工材の表面に押し付けられ、これにより、この表面を慎重に冷
間加工し、表面の荒さを少なくし、表面硬度を増し、これにより部品の疲労強度
を改善する。加工材の表面は、表面形状において高低をなくすに充分な圧力をも
ってバニシ加工アセンブリの接触部分を表面の上に多数回通過させることによっ
て広く冷間加工され、所望の表面硬度が達成され、従って所望残留圧縮応力が達
成されるものと現在に至るまで信じられてきた。
しては、バニシ加工による方法がある。この方法によれば、バニシ加工アセンブ
リの接触部分が加工材の表面に押し付けられ、これにより、この表面を慎重に冷
間加工し、表面の荒さを少なくし、表面硬度を増し、これにより部品の疲労強度
を改善する。加工材の表面は、表面形状において高低をなくすに充分な圧力をも
ってバニシ加工アセンブリの接触部分を表面の上に多数回通過させることによっ
て広く冷間加工され、所望の表面硬度が達成され、従って所望残留圧縮応力が達
成されるものと現在に至るまで信じられてきた。
【０００９】 加工材の表面を冷間加工するに用いられるバニシ加工装置は、典型的には、複
数の円筒形のローラまたはボールを包含し、これらのローラーまたはボールが、
加工材の表面を冷間加工して圧縮応力を生じさせるに充分な圧力をもって表面に
接触する。しかしながら、このようなバニシ加工装置は、典型的には円筒形また
は偏平な形の加工材への適用にかぎられる。また、多数回の通過は、屡々過剰な
冷間加工を結果して、引っ張り残留応力を発生させ、圧縮層を弛緩にさらすこと
となる。
数の円筒形のローラまたはボールを包含し、これらのローラーまたはボールが、
加工材の表面を冷間加工して圧縮応力を生じさせるに充分な圧力をもって表面に
接触する。しかしながら、このようなバニシ加工装置は、典型的には円筒形また
は偏平な形の加工材への適用にかぎられる。また、多数回の通過は、屡々過剰な
冷間加工を結果して、引っ張り残留応力を発生させ、圧縮層を弛緩にさらすこと
となる。
【００１０】 加工材の表面を潤滑することにより、バニシ加工から生じる表面被害量は著し
く減少させることができることもまた知られている。しかしながら不幸なことに
、現在に至るまで、潤滑剤の適用は、作業員の手または別体のアプリケータを用
いて実行されねばならない。このため、加工材とバニシ加工装置の接触部分との
加工材の接触点とバニシ加工装置の接触点とにおける適度の潤滑が妨げられてい
る。
く減少させることができることもまた知られている。しかしながら不幸なことに
、現在に至るまで、潤滑剤の適用は、作業員の手または別体のアプリケータを用
いて実行されねばならない。このため、加工材とバニシ加工装置の接触部分との
加工材の接触点とバニシ加工装置の接触点とにおける適度の潤滑が妨げられてい
る。
【００１１】 この結果、部品の表面に圧縮応力の層を誘起させることによりこの部品の物理
的性質を改善するための比較的費用のかからない方法及びこの方法を実行する装
置であって、複雑に曲がった表面に用いるに効果的であり、かつ従来のバニシ加
工法またはショットピーニング法によっては得られなかったような長い圧縮応力
保持期間を提供するような方法及び装置に対する要望が存在する。
的性質を改善するための比較的費用のかからない方法及びこの方法を実行する装
置であって、複雑に曲がった表面に用いるに効果的であり、かつ従来のバニシ加
工法またはショットピーニング法によっては得られなかったような長い圧縮応力
保持期間を提供するような方法及び装置に対する要望が存在する。
【００１２】
本発明の新規な方法及びこの方法を実行する装置は、単一点バニシ加工のプロ
セスを用いて最少量の冷間加工及び表面硬化により圧縮残留応力の層を誘起させ
、従来のバニシ加工法またはショットピーニング法を用いて得られていたような
圧縮応力保持期間よりも遥かに長い圧縮応力保持期間を提供するものである。こ
とに、加工材の表面に沿うバニシ加工すべき領域は限定され、接触バニシ加工手
段の単一点を有するバニシ加工装置が、加工材の表面に押し付けられて、この表
面内に深い圧縮層を有する変形領域を生じさせるのである。ついで、バニシ加工
装置は、このバニシ加工装置の各通過により形成される変形領域が重複しないよ
うにして、バニシ加工しようとする領域を横切って所定パターンで通過させられ
る。
セスを用いて最少量の冷間加工及び表面硬化により圧縮残留応力の層を誘起させ
、従来のバニシ加工法またはショットピーニング法を用いて得られていたような
圧縮応力保持期間よりも遥かに長い圧縮応力保持期間を提供するものである。こ
とに、加工材の表面に沿うバニシ加工すべき領域は限定され、接触バニシ加工手
段の単一点を有するバニシ加工装置が、加工材の表面に押し付けられて、この表
面内に深い圧縮層を有する変形領域を生じさせるのである。ついで、バニシ加工
装置は、このバニシ加工装置の各通過により形成される変形領域が重複しないよ
うにして、バニシ加工しようとする領域を横切って所定パターンで通過させられ
る。
【００１３】 本発明の他の好適な実施形態においては、圧縮応力は、本発明のバニシ加工装
置を用いる方法により部品の表面に誘起される。特に、この方法はさらに、加工
材の表面に対して押し付ける力を予め定めて調節し、バニシ加工の作業に必要な
潤滑冷却の量を定め、所用潤滑流体の正しい量を加工材の表面に提供するように
流体圧力を調節し、制御ユニットをプログラミングして加工材の上を複数回通過
して最少の冷間加工及び表面硬化をもって最大の圧縮残留応力を提供するように
バニシ加工装置に指示する工程を包含する。
置を用いる方法により部品の表面に誘起される。特に、この方法はさらに、加工
材の表面に対して押し付ける力を予め定めて調節し、バニシ加工の作業に必要な
潤滑冷却の量を定め、所用潤滑流体の正しい量を加工材の表面に提供するように
流体圧力を調節し、制御ユニットをプログラミングして加工材の上を複数回通過
して最少の冷間加工及び表面硬化をもって最大の圧縮残留応力を提供するように
バニシ加工装置に指示する工程を包含する。
【００１４】 本発明の他の好適な実施形態においては、本発明のバニシ加工法を実行するバ
ニシ加工装置は、ボール座を合体させた先端部分と、前記ボール座内に配設した
バニシ加工ボールと、前記先端部分と一体に形成されソケットとなるロッド部分
と、従来型の工具ホルダに前記ソケットを支持するソケット支持部分とを包含す
る。ソケットは、リザーバからボール座へ潤滑流体を差し向けてバニシ加工ボー
ルを自由に回転させ、所定量の潤滑流体を加工材の表面へ差し向けることを可能
とする手段を備えている。
ニシ加工装置は、ボール座を合体させた先端部分と、前記ボール座内に配設した
バニシ加工ボールと、前記先端部分と一体に形成されソケットとなるロッド部分
と、従来型の工具ホルダに前記ソケットを支持するソケット支持部分とを包含す
る。ソケットは、リザーバからボール座へ潤滑流体を差し向けてバニシ加工ボー
ルを自由に回転させ、所定量の潤滑流体を加工材の表面へ差し向けることを可能
とする手段を備えている。
【００１５】 作動においては、潤滑流体は、ソケットの先端部分へ差し向けられて、バニシ
加工ボールをバニシ加工しようとする加工材の表面に向けて外方に押し出すよう
にする。流体圧力が均等化されてバニシ加工ボールが潤滑流体の薄層上に常時浮
遊してバニシ加工ボールが自由回転流体軸受のように機能し、充分な量の潤滑流
体が加工材の表面へ移送されて潤滑及び冷却を提供するようになるまで、毛細管
作用がバニシ加工ボールの外面の周りに潤滑流体を引き寄せる。
加工ボールをバニシ加工しようとする加工材の表面に向けて外方に押し出すよう
にする。流体圧力が均等化されてバニシ加工ボールが潤滑流体の薄層上に常時浮
遊してバニシ加工ボールが自由回転流体軸受のように機能し、充分な量の潤滑流
体が加工材の表面へ移送されて潤滑及び冷却を提供するようになるまで、毛細管
作用がバニシ加工ボールの外面の周りに潤滑流体を引き寄せる。
【００１６】 本発明の他の好適な実施形態においては、本発明バニシ加工法を実行するバニ
シ加工装置は、加工材の表面に加えられる圧縮力を調節する手段を備えている。
シ加工装置は、加工材の表面に加えられる圧縮力を調節する手段を備えている。
【００１７】 本発明の他の好適な実施形態においては、本発明バニシ加工法を実行するバニ
シ加工装置は、バニシ加工ボールの動き、位置及び圧縮力を自動的に制御する制
御装置に接続されている。
シ加工装置は、バニシ加工ボールの動き、位置及び圧縮力を自動的に制御する制
御装置に接続されている。
【００１８】 したがって、本発明の第１の目的は、改善された仕上げ及び改善された物理的
特性を備えた部品を提供する方法を実行する方法及び装置を提供することにある
。
特性を備えた部品を提供する方法を実行する方法及び装置を提供することにある
。
【００１９】 本発明の他の主要な目的は、部品の表面に圧縮応力層を誘起させる方法を実行
する方法及び装置を提供することにある。
する方法及び装置を提供することにある。
【００２０】 本発明の他の主要な目的は、比較的費用をかけずに部品の表面に圧縮応力層を
誘起させる方法を実行する方法及び装置を提供することにある。
誘起させる方法を実行する方法及び装置を提供することにある。
【００２１】 本発明の他の主要な目的は、比較的よく限定された局部的圧縮応力領域を有す
る圧縮応力層を誘起させる方法を実行する方法及び装置を提供することにある。
る圧縮応力層を誘起させる方法を実行する方法及び装置を提供することにある。
【００２２】 本発明の他の主要な目的は、部品の表面に圧縮応力層を誘起させ、従来のバニ
シ加工法やショットピーニング法を用いて得られた圧縮応力の保持期間よりも遥
かに長い保持期間を提供する方法を実行する方法及び装置を提供することにある
。
シ加工法やショットピーニング法を用いて得られた圧縮応力の保持期間よりも遥
かに長い保持期間を提供する方法を実行する方法及び装置を提供することにある
。
【００２３】 本発明の他の主要な目的は、表面の最小限の冷間加工及び加工材硬化をもって
部品の表面に圧縮応力領域を有する圧縮応力層を誘起させる方法を実行する方法
及び装置を提供することにある。
部品の表面に圧縮応力領域を有する圧縮応力層を誘起させる方法を実行する方法
及び装置を提供することにある。
【００２４】 本発明の他の主要な目的は、バニシ加工作業中加工材表面を潤滑し冷却する流
体を金属部品の加工表面に自動的に提供し、部品の表面に圧縮応力層を誘起させ
る方法を実行する方法及び装置を提供することにある。
体を金属部品の加工表面に自動的に提供し、部品の表面に圧縮応力層を誘起させ
る方法を実行する方法及び装置を提供することにある。
【００２５】 本発明の他の主要な目的は、加工材の表面に所定の圧縮力を提供するように調
節することができ、部品の表面に圧縮応力層を誘起させる方法を実行する方法及
び装置を提供することにある。
節することができ、部品の表面に圧縮応力層を誘起させる方法を実行する方法及
び装置を提供することにある。
【００２６】 本発明のこれらの目的及びその他の目的は、以下の本文、添付図、及び請求項
の記載から明らかとなろう。
の記載から明らかとなろう。
【００２７】
本発明のバニシ加工法は、単一点バニシ加工のプロセスを用いて、冷間加工及
び表面硬化の量を最小限としながら深くまでの圧縮を提供することにある。こと
に、加工材の表面に沿うバニシ加工しようとする領域が定められ、接触バニシ加
工手段の単一点を有するバニシ加工装置が、加工材の表面に対して押し付けられ
て変形領域を生じさせ、表面の内部に深い圧縮層を生じさせる。ついで、バニシ
加工手段を、バニシ加工しようとする領域を横切って所定パターンを描いて通過
させて、バニシ加工手段の各通過により形成される変形領域が重複しないように
する。単一通過で施される単一点バニシ加工法または圧縮力を減じた多数回通過
は、表面の引っ張り変形に伴って圧縮残留応力を生じさせ、最小限の冷間加工で
深い圧縮を生じさせることが意外にも見い出された。
び表面硬化の量を最小限としながら深くまでの圧縮を提供することにある。こと
に、加工材の表面に沿うバニシ加工しようとする領域が定められ、接触バニシ加
工手段の単一点を有するバニシ加工装置が、加工材の表面に対して押し付けられ
て変形領域を生じさせ、表面の内部に深い圧縮層を生じさせる。ついで、バニシ
加工手段を、バニシ加工しようとする領域を横切って所定パターンを描いて通過
させて、バニシ加工手段の各通過により形成される変形領域が重複しないように
する。単一通過で施される単一点バニシ加工法または圧縮力を減じた多数回通過
は、表面の引っ張り変形に伴って圧縮残留応力を生じさせ、最小限の冷間加工で
深い圧縮を生じさせることが意外にも見い出された。
【００２８】 図１及び図２には、本発明のバニシ加工法を実行するバニシ加工装置１００の
好適な実施形態が示されており、このバニシ加工装置は、ソケット１０８を形成
するように略円筒形のロッド部材１０６に一体に形成された略円筒形の先端部材
１０４と、従来の工具ホルダ（図示してない）にソケットを支持させるソケット
支持体１０２とを包含している。
好適な実施形態が示されており、このバニシ加工装置は、ソケット１０８を形成
するように略円筒形のロッド部材１０６に一体に形成された略円筒形の先端部材
１０４と、従来の工具ホルダ（図示してない）にソケットを支持させるソケット
支持体１０２とを包含している。
【００２９】 先端部材１０４は、ボール座１１０内に配置されているバニシ加工ボール１１
４の表面１１２に適合する本質的に球形状を有するボール座１１０を包含する。
ボール座１１０の寸法は、バニシ加工ボール１１４の直径により決定され、ボー
ル座１１０の支持面１１８とバニシ加工ボール１１４との間に小間隙１１６を与
えるように選定される。バニシ加工ボール１１４は、加工材よりも高い降伏強度
を有し加工材の最大変形を許容させる比較的高い弾性係数を有する各種材料から
選定され得る。典型的な材料としては、限定するわけではないが、焼き入れ鋼、
タングステンカーバイド及びその他の類似材料を包含する。先端部材１０４の外
周辺表面１２０は、テーパ付き外部部分１２２と保持キャップ１３０の内部ねじ
面１２８に整合するねじ切り外面１２６を有する円筒形の中間部分１２４と、中
間部分１２４よりも若干大きな直径の内部部分１３２とを包含している。ソケッ
ト１０８の先端部分１０４はさらに、ボール座１１０と流れ連通し、ボール座１
１０から先端部分１０４を通って、外部流体供給源１３８へ接続されている取付
金具１３６まで延びている流体通路１３４を備えている。
４の表面１１２に適合する本質的に球形状を有するボール座１１０を包含する。
ボール座１１０の寸法は、バニシ加工ボール１１４の直径により決定され、ボー
ル座１１０の支持面１１８とバニシ加工ボール１１４との間に小間隙１１６を与
えるように選定される。バニシ加工ボール１１４は、加工材よりも高い降伏強度
を有し加工材の最大変形を許容させる比較的高い弾性係数を有する各種材料から
選定され得る。典型的な材料としては、限定するわけではないが、焼き入れ鋼、
タングステンカーバイド及びその他の類似材料を包含する。先端部材１０４の外
周辺表面１２０は、テーパ付き外部部分１２２と保持キャップ１３０の内部ねじ
面１２８に整合するねじ切り外面１２６を有する円筒形の中間部分１２４と、中
間部分１２４よりも若干大きな直径の内部部分１３２とを包含している。ソケッ
ト１０８の先端部分１０４はさらに、ボール座１１０と流れ連通し、ボール座１
１０から先端部分１０４を通って、外部流体供給源１３８へ接続されている取付
金具１３６まで延びている流体通路１３４を備えている。
【００３０】 保持キャップ１３０は、先端部材１０４の寸法と形状に適合したものとされ、
先端部材１０４の外周辺面１２０に長手方向に沿って配置され、これを取り囲む
ようにされている。保持キャップ１３０の外周辺面１４２の前部部分１４０ハテ
ーパを付けられ、加工材１４４の任意の形状との干渉を最小限とするようにされ
ており、ボール座１１０内のバニシ加工ボール１１４を緩く保持するための半径
方向内方に延びる保持端縁１４６を包含している。図３において、いくつかのチ
ャネル１４８が保持端縁１４６の表面１５０に沿って間隔を隔てており、ここを
通って軸線方向に侵入している。その目的を以下に述べる。
先端部材１０４の外周辺面１２０に長手方向に沿って配置され、これを取り囲む
ようにされている。保持キャップ１３０の外周辺面１４２の前部部分１４０ハテ
ーパを付けられ、加工材１４４の任意の形状との干渉を最小限とするようにされ
ており、ボール座１１０内のバニシ加工ボール１１４を緩く保持するための半径
方向内方に延びる保持端縁１４６を包含している。図３において、いくつかのチ
ャネル１４８が保持端縁１４６の表面１５０に沿って間隔を隔てており、ここを
通って軸線方向に侵入している。その目的を以下に述べる。
【００３１】 バニシ加工装置１００のソケット支持体１０２は、バニシ加工ソケット１０８
のロッド部材１０６を受けるための第１の端部１５６と、ねじ切り内面１６０を
有する第２の端部１５８とを有する長手方向に延びる孔１５４を包含しているス
ライド１５２を包含する。ねじには、例えばベルビュばねまたは圧縮ばねまたは
その他の同様な手段のような機械的ばね手段１６６を介してバニシ加工ソケット
１０８のロッド部材１０６に結合された内端部１６４を有する圧力調節ねじ１６
２が受けられている。ロッド部材１０６をスライド１５２の第１の端部１５６内
に鎖錠するために、ソケット支持体１０２の外周辺表面１６８は、第１及び第２
の凹所１７０を備えている。これら凹所のそれぞれは、半径方向に延びる開口１
７２を有し、この開口がロッド部材１０６の半径方向に延びる開口１７４（図２
）と協働して鎖錠ピン１７６を受けている。これらの凹所及び鎖錠ピン１７６の
形状は、ソケット１０８が加工材１４４へ軸線方向に広がったり後退したりして
、ソケット１０８を容易にソケット支持体１０２に着脱することを可能とするよ
うな形状とされている。しかし、例えば掛け金、鎖錠ねじ、及びその類似物のよ
うな他の鎖錠手段もまた、ロッド部材１０６をスライド１５２の孔１５４内に保
持するのに利用することができよう。
のロッド部材１０６を受けるための第１の端部１５６と、ねじ切り内面１６０を
有する第２の端部１５８とを有する長手方向に延びる孔１５４を包含しているス
ライド１５２を包含する。ねじには、例えばベルビュばねまたは圧縮ばねまたは
その他の同様な手段のような機械的ばね手段１６６を介してバニシ加工ソケット
１０８のロッド部材１０６に結合された内端部１６４を有する圧力調節ねじ１６
２が受けられている。ロッド部材１０６をスライド１５２の第１の端部１５６内
に鎖錠するために、ソケット支持体１０２の外周辺表面１６８は、第１及び第２
の凹所１７０を備えている。これら凹所のそれぞれは、半径方向に延びる開口１
７２を有し、この開口がロッド部材１０６の半径方向に延びる開口１７４（図２
）と協働して鎖錠ピン１７６を受けている。これらの凹所及び鎖錠ピン１７６の
形状は、ソケット１０８が加工材１４４へ軸線方向に広がったり後退したりして
、ソケット１０８を容易にソケット支持体１０２に着脱することを可能とするよ
うな形状とされている。しかし、例えば掛け金、鎖錠ねじ、及びその類似物のよ
うな他の鎖錠手段もまた、ロッド部材１０６をスライド１５２の孔１５４内に保
持するのに利用することができよう。
【００３２】 図３において、スライド１５２は、例えば従来の旋盤ポストの凹所内のような
バニシ加工装置１００の動きを制御する任意の固定部分に容易に装架され得るよ
うな略四角形横断面を有する。しかしながら、例えば円形横断面のような他の横
断面形状もまた選択することができよう。さらに、ソケット支持体には、従来の
工具支持固定部分に装架するためのフランジまたはその他の公知手段を設けても
よい。
バニシ加工装置１００の動きを制御する任意の固定部分に容易に装架され得るよ
うな略四角形横断面を有する。しかしながら、例えば円形横断面のような他の横
断面形状もまた選択することができよう。さらに、ソケット支持体には、従来の
工具支持固定部分に装架するためのフランジまたはその他の公知手段を設けても
よい。
【００３３】 上述の部品がどのように相関するかを理解されるように、バニシ加工装置１０
０の動作を述べる。作業中、潤滑流体は、従来型の流体ポンプシステム（図示し
てない）を用いて外部潤滑流体供給源１３８から取付金具１３６及び流体通路１
３４を介して小間隙１１６内に圧送され、バニシ加工ボール１１４を外方に押し
出して、このバニシ加工ボール１１４の最前部先端が保持キャップ１３０の保持
端縁１４６を僅かに越えて延びるようにする。ついで、毛細管作用が、流体圧力
が均等化されてバニシ加工ボール１１４を潤滑流体の薄膜上に連続して浮遊させ
これにより自由回転流体軸受を形成するまで、潤滑流体をバニシ加工ボール１１
４の外面１１２の周りに引き寄せる。ついで、ソケット１０８は、バニシ加工ボ
ール１１４の最前部先端が加工材表面１７８に接触するまで加工材１４４の表面
１７８に向けて前進せしめられる。流体圧力をさらに調節することにより、所望
量の潤滑流体がバニシ加工ボール１１４の周りに侵入し、保持端縁１４６内の流
体チャネル１４８を通って流れ出て、加工材１４４の表面１７８に移送されて、
バニシ加工のための所望の潤滑と冷却を与える。
０の動作を述べる。作業中、潤滑流体は、従来型の流体ポンプシステム（図示し
てない）を用いて外部潤滑流体供給源１３８から取付金具１３６及び流体通路１
３４を介して小間隙１１６内に圧送され、バニシ加工ボール１１４を外方に押し
出して、このバニシ加工ボール１１４の最前部先端が保持キャップ１３０の保持
端縁１４６を僅かに越えて延びるようにする。ついで、毛細管作用が、流体圧力
が均等化されてバニシ加工ボール１１４を潤滑流体の薄膜上に連続して浮遊させ
これにより自由回転流体軸受を形成するまで、潤滑流体をバニシ加工ボール１１
４の外面１１２の周りに引き寄せる。ついで、ソケット１０８は、バニシ加工ボ
ール１１４の最前部先端が加工材表面１７８に接触するまで加工材１４４の表面
１７８に向けて前進せしめられる。流体圧力をさらに調節することにより、所望
量の潤滑流体がバニシ加工ボール１１４の周りに侵入し、保持端縁１４６内の流
体チャネル１４８を通って流れ出て、加工材１４４の表面１７８に移送されて、
バニシ加工のための所望の潤滑と冷却を与える。
【００３４】 バニシ加工作業中に加工材１４４の表面１７８へ加えられる本来の圧力すなわ
ち圧縮力は、調節ねじ１６２を注意深く締めたり緩めたりすることで与えられる
。バニシ加工ボール１１４は、ばね手段１６６を介して調節ねじ１６２に結合さ
れているので、調節ねじ１６２を締めたり緩めたりすることは、ばね手段１６６
を軸線方向に圧縮したり伸ばしたりし、バニシ加工ボール１１４により加工材１
４４の表面１７８の上に呈せられる所定の力に対応することとなる。さらに、バ
ニシ加工ボール１１４は、公知のばね特性を有するばね手段１６６を介して結合
されているので、加工材表面１７８の僅かな変化は、バニシ加工作業に影響を及
ぼすことなくばね手段１６６により吸収される。したがって、バニシ加工ボール
１１４により加工材１４４の表面１７８に呈せられる圧力すなわち圧縮力は、精
密に制御され得る。ついで、バニシ加工作業は、加工材の動きまたはバニシ加工
頭部の動きを制御する、図示してない従来型の電子制御ユニットにより制御され
る。
ち圧縮力は、調節ねじ１６２を注意深く締めたり緩めたりすることで与えられる
。バニシ加工ボール１１４は、ばね手段１６６を介して調節ねじ１６２に結合さ
れているので、調節ねじ１６２を締めたり緩めたりすることは、ばね手段１６６
を軸線方向に圧縮したり伸ばしたりし、バニシ加工ボール１１４により加工材１
４４の表面１７８の上に呈せられる所定の力に対応することとなる。さらに、バ
ニシ加工ボール１１４は、公知のばね特性を有するばね手段１６６を介して結合
されているので、加工材表面１７８の僅かな変化は、バニシ加工作業に影響を及
ぼすことなくばね手段１６６により吸収される。したがって、バニシ加工ボール
１１４により加工材１４４の表面１７８に呈せられる圧力すなわち圧縮力は、精
密に制御され得る。ついで、バニシ加工作業は、加工材の動きまたはバニシ加工
頭部の動きを制御する、図示してない従来型の電子制御ユニットにより制御され
る。
【００３５】 図４に示す本発明の他の好適な実施形態では、調節ねじがシリンダピストンア
センブリ１８２のフォロワロッド１８０に置き換わっている。フォロワロッド１
８０を内方又は外方に動かすことにより、ばね張力は対応して増減し、加工材１
４４の表面１７８へバニシ加工ボール１１４により加えられる圧力すなわち圧縮
力は対応的に調節される。
センブリ１８２のフォロワロッド１８０に置き換わっている。フォロワロッド１
８０を内方又は外方に動かすことにより、ばね張力は対応して増減し、加工材１
４４の表面１７８へバニシ加工ボール１１４により加えられる圧力すなわち圧縮
力は対応的に調節される。
【００３６】 本発明方法を実行する装置は、単一点バニシ加工のプロセスを利用し、これに
より、バニシ加工ボールの最前部先端は、転動運動をしながら加工材の表面場を
通過して、冷間加工及び表面硬化を最小限の量としながら深い圧縮を与えるよう
にする。単一回の通過または減少した圧縮力での多数回の通過で行われる単一点
バニシ加工法は、最小限の冷間加工を伴う深い圧縮を生じるような、表面の引っ
張り変形に続く圧縮残留応力の生成に効果あることが意外にも見い出されたので
ある。さらに、バニシ加工ボールを自由回転流体軸受として機能させることは、
複雑な曲面を容易にバニシ加工することを可能とする。
より、バニシ加工ボールの最前部先端は、転動運動をしながら加工材の表面場を
通過して、冷間加工及び表面硬化を最小限の量としながら深い圧縮を与えるよう
にする。単一回の通過または減少した圧縮力での多数回の通過で行われる単一点
バニシ加工法は、最小限の冷間加工を伴う深い圧縮を生じるような、表面の引っ
張り変形に続く圧縮残留応力の生成に効果あることが意外にも見い出されたので
ある。さらに、バニシ加工ボールを自由回転流体軸受として機能させることは、
複雑な曲面を容易にバニシ加工することを可能とする。
【００３７】 図５ないし図１０を参照すると、残留応力分布（図５）及び関連する冷間加工
のパーセント（図６）が、従来のバニシ加工と本発明の単一点バニシ加工法とを
比較して示されている。図７及び図９は、本発明の単一点バニシ加工法と従来の
ショットピーニング法及び従来の重力ピーニング法とについて、試料の表面層の
圧縮残留応力の弛緩量（４２５℃において１時間後）及びこの試料に関連する冷
間加工のパーセント（図８と図１０）をそれぞれ示している。表面下の残留応力
及び冷間加工パーセントの測定方法は、当業界において公知であり、１９８７年
オハイオ州メタルス パークのアメリカン ソサイティ フォ メタルス発行、ダブ
リュ．ビー．ヤング編集の”レジデュアル ストレス イン デザイン，プロセス
アンド マテリアル セレクション”の第１１ー１９頁、ポール エス．プレヴィ
執筆の「ニッケル合金における表面下残留応力及び冷間加工分布の測定」の項に
記載されている。本発明の単一点バニシ加工法は、従来のショットピーニング又
は重力ピーニングのいずれよりも遥かに少ない冷間加工及び表面加工硬化を生じ
るものである。意外にも、本発明により開発された、最小限の冷間加工を伴う残
留圧縮応力増加は、例えばショットピーニングのような大抵の従来法よりも、よ
り深い深さにまで及んでいることが見い出された。さらに、約３．５パーセント
以下、好適には約２．０パーセント以下の表面の冷間加工が、従来の冷間加工及
び表面硬化プロセスに比較して、高められた温度における圧縮残留応力の保持期
間を、より長くし、周期的負荷における急速弛緩を、より少なくし、引っ張り又
は圧縮過負荷中の残留応力フィールドの変更を最少化することを、意外にも見い
出したのである。これに加えて、バニシ加工法及び本発明方法を実行する装置は
自動的に、加工材の接触点及びバニシ加工頭部の接触部分における潤滑及び冷却
を提供し、これにより、バニシ加工作業を妨げたりすることなく加工材の表面の
変形を最小限とする。
のパーセント（図６）が、従来のバニシ加工と本発明の単一点バニシ加工法とを
比較して示されている。図７及び図９は、本発明の単一点バニシ加工法と従来の
ショットピーニング法及び従来の重力ピーニング法とについて、試料の表面層の
圧縮残留応力の弛緩量（４２５℃において１時間後）及びこの試料に関連する冷
間加工のパーセント（図８と図１０）をそれぞれ示している。表面下の残留応力
及び冷間加工パーセントの測定方法は、当業界において公知であり、１９８７年
オハイオ州メタルス パークのアメリカン ソサイティ フォ メタルス発行、ダブ
リュ．ビー．ヤング編集の”レジデュアル ストレス イン デザイン，プロセス
アンド マテリアル セレクション”の第１１ー１９頁、ポール エス．プレヴィ
執筆の「ニッケル合金における表面下残留応力及び冷間加工分布の測定」の項に
記載されている。本発明の単一点バニシ加工法は、従来のショットピーニング又
は重力ピーニングのいずれよりも遥かに少ない冷間加工及び表面加工硬化を生じ
るものである。意外にも、本発明により開発された、最小限の冷間加工を伴う残
留圧縮応力増加は、例えばショットピーニングのような大抵の従来法よりも、よ
り深い深さにまで及んでいることが見い出された。さらに、約３．５パーセント
以下、好適には約２．０パーセント以下の表面の冷間加工が、従来の冷間加工及
び表面硬化プロセスに比較して、高められた温度における圧縮残留応力の保持期
間を、より長くし、周期的負荷における急速弛緩を、より少なくし、引っ張り又
は圧縮過負荷中の残留応力フィールドの変更を最少化することを、意外にも見い
出したのである。これに加えて、バニシ加工法及び本発明方法を実行する装置は
自動的に、加工材の接触点及びバニシ加工頭部の接触部分における潤滑及び冷却
を提供し、これにより、バニシ加工作業を妨げたりすることなく加工材の表面の
変形を最小限とする。
【００３８】 バニシ加工プロセス及び本発明のバニシ加工プロセスのための装置は、様々な
形状の加工材に用いることができる。例えば、図１１においては、１つ以上の表
面１７８ａ及び１７８ｂを有する加工材１４４は、それぞれソケット支持体１０
２に取り付けたソケット１０８を有する１つ以上の数のバニシ加工装置１００を
用いるものとして示されている。図示のように、ソケット支持体１０２は、加工
材１４４の両表面１７８ａ及び１７８ｂを同時にバニシ加工できるように、かつ
バニシ加工力が直接的に対向し、かつバランスするようにして加工材１４４がソ
ケット１０８間に支持されるように配設されている。
形状の加工材に用いることができる。例えば、図１１においては、１つ以上の表
面１７８ａ及び１７８ｂを有する加工材１４４は、それぞれソケット支持体１０
２に取り付けたソケット１０８を有する１つ以上の数のバニシ加工装置１００を
用いるものとして示されている。図示のように、ソケット支持体１０２は、加工
材１４４の両表面１７８ａ及び１７８ｂを同時にバニシ加工できるように、かつ
バニシ加工力が直接的に対向し、かつバランスするようにして加工材１４４がソ
ケット１０８間に支持されるように配設されている。
【００３９】 本発明のバニシ加工プロセスを実行する装置の他の実施形態では、図１２に示
すように、おおよそ円筒形の内面１７８を有する加工材１４４が、それぞれソケ
ット支持体１０２に取り付けたソケット１０８を有する１対の軸線方向に対向す
るバニシ加工装置１００を用いてバニシ加工される。
すように、おおよそ円筒形の内面１７８を有する加工材１４４が、それぞれソケ
ット支持体１０２に取り付けたソケット１０８を有する１対の軸線方向に対向す
るバニシ加工装置１００を用いてバニシ加工される。
【００４０】 図１３には、本発明のバニシ加工プロセスを実行する装置の他の実施形態が示
めされている。この装置では、例えばタービンの鳩尾状のスロットやタービン機
械に用いられるコンプレッサディスクで見られるような複雑な形状面が容易にバ
ニシ加工される。既に前述したが詳細は図示しなかった１対のソケット１０８が
、これらソケット１０８が予め選定した角度で外向きに指向するようにして、そ
れぞれのソケット支持体１０２ａ及び１０２ｂの突出部１８４に装架されるもの
として示されている。ソケット支持体１０２ａ及び１０２ｂは、従来型のピン１
８６またはその他の類似手段により回転可能にピン止めされ、ソケット１０８を
加工材１４４の表面１７８に係合する位置へと容易に枢動できるようにされてい
る。ソケット支持体１０２ａ及び１０２ｂはそれぞれ、従来型のネジ付きワッシ
ャ１９３によりその場に取り付けられたボルト１９２のネジ付きの柄部分１９０
を受ける孔１８８を包含している。ばね手段１９４が、ボルト１９２の柄部分１
９０の周囲に位置させられており、１つのソケット支持体１０２ａの外面１９６
と柄部分１９０にねじ込んだナット１９８との間に捕捉され、ナット１９８を回
転から妨げるが、加工材表面の僅かな変化に応答してこれを吸収するようにソケ
ット支持体１０２ａ及び１０２ｂを僅かに枢動させることを許容している。
めされている。この装置では、例えばタービンの鳩尾状のスロットやタービン機
械に用いられるコンプレッサディスクで見られるような複雑な形状面が容易にバ
ニシ加工される。既に前述したが詳細は図示しなかった１対のソケット１０８が
、これらソケット１０８が予め選定した角度で外向きに指向するようにして、そ
れぞれのソケット支持体１０２ａ及び１０２ｂの突出部１８４に装架されるもの
として示されている。ソケット支持体１０２ａ及び１０２ｂは、従来型のピン１
８６またはその他の類似手段により回転可能にピン止めされ、ソケット１０８を
加工材１４４の表面１７８に係合する位置へと容易に枢動できるようにされてい
る。ソケット支持体１０２ａ及び１０２ｂはそれぞれ、従来型のネジ付きワッシ
ャ１９３によりその場に取り付けられたボルト１９２のネジ付きの柄部分１９０
を受ける孔１８８を包含している。ばね手段１９４が、ボルト１９２の柄部分１
９０の周囲に位置させられており、１つのソケット支持体１０２ａの外面１９６
と柄部分１９０にねじ込んだナット１９８との間に捕捉され、ナット１９８を回
転から妨げるが、加工材表面の僅かな変化に応答してこれを吸収するようにソケ
ット支持体１０２ａ及び１０２ｂを僅かに枢動させることを許容している。
【００４１】 したがって、本発明方法を実行する方法及び装置は、加工材に圧縮力を提供し
、最小限の冷間加工と最小限の表面硬化をもって単純なまたは複雑な加工材表面
形状の良好に限界された局部領域に圧縮応力を誘起させる、比較的高価でなく効
果的な手段を提供する。冷間加工の量と表面硬化の量を最小限とすることにより
、本発明方法は、高められた温度における圧縮残留応力の保持期間をより長くし
、周期的負荷下の弛緩をより少なくし、引っ張りまたは圧縮過荷重間の残留応力
のフィールドの変更を最小限とすることが、意外にも見い出されたのである。し
たがって、バニシ加工業界の慣行と教示とは逆に、本発明方法を実行する方法及
び装置は、加工材の表面に圧縮応力層を誘起させる一方、冷間加工と表面硬化の
量を最小限とする。
、最小限の冷間加工と最小限の表面硬化をもって単純なまたは複雑な加工材表面
形状の良好に限界された局部領域に圧縮応力を誘起させる、比較的高価でなく効
果的な手段を提供する。冷間加工の量と表面硬化の量を最小限とすることにより
、本発明方法は、高められた温度における圧縮残留応力の保持期間をより長くし
、周期的負荷下の弛緩をより少なくし、引っ張りまたは圧縮過荷重間の残留応力
のフィールドの変更を最小限とすることが、意外にも見い出されたのである。し
たがって、バニシ加工業界の慣行と教示とは逆に、本発明方法を実行する方法及
び装置は、加工材の表面に圧縮応力層を誘起させる一方、冷間加工と表面硬化の
量を最小限とする。
【００４２】 本発明をその実施形態について図示し詳述したが、その形態及び詳細について
様々な変更を、本発明の精神及び請求の範囲記載の範疇から逸脱することなくな
しうることは、当業者にとって理解されうるところであろう。
様々な変更を、本発明の精神及び請求の範囲記載の範疇から逸脱することなくな
しうることは、当業者にとって理解されうるところであろう。
【図１】 本発明のバニシ加工装置の好適な実施形態の長手方向の断面図である。
【図２】 図１のバニシ加工装置のソケットの長手方向断面図で、略円筒形のロッド部材
と一体に形成した略円筒形の先端部材を示す図である。
と一体に形成した略円筒形の先端部材を示す図である。
【図３】 図１のバニシ加工装置のボールバニシ加工頭部の端面図で、バニシ加工ボール
と複数の突出するチャネルを有する保持キャップの保持端縁を示す図である。
と複数の突出するチャネルを有する保持キャップの保持端縁を示す図である。
【図４】 バニシ加工装置の他の好適な実施形態の長手方向断面図で、加工材の表面に対
するバニシ加工ボールの圧縮力を調節するホロワロッドの使用を示す図である。
するバニシ加工ボールの圧縮力を調節するホロワロッドの使用を示す図である。
【図５】 従来のバニシ加工と本発明の単一点バニシ加工法とにより加工材の表面に誘起
された残留圧縮応力層を示すグラフである。
された残留圧縮応力層を示すグラフである。
【図６】 図５に示すように生じた残留圧縮応力層に関連する冷間加工のパーセントを示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】 従来のショットピーニング及び本発明の単一点バニシ加工法により加工材の表
面に誘起された残留圧縮応力層と、高められた温度における１時間後の残留圧縮
応力保持とを示すグラフである。
面に誘起された残留圧縮応力層と、高められた温度における１時間後の残留圧縮
応力保持とを示すグラフである。
【図８】 図７の残留圧縮応力層に関連する冷間加工のパーセントを示すグラフである。
【図９】 従来の重力ピーニングと本発明の単一点バニシ加工法により加工材の表面に誘
起された残留圧縮応力層と高められた温度において１時間経過後の残留圧縮応力
保持とを示すグラフである。
起された残留圧縮応力層と高められた温度において１時間経過後の残留圧縮応力
保持とを示すグラフである。
【図１０】 図９の残留圧縮応力層に関連する冷間加工のパーセントを示すグラフである。
【図１１】 図１のバニシ加工装置１つ以上を示す部分側面図である。
【図１２】 図１のバニシ加工装置１つ以上を示す部分側面図で、加工材の内面のバニシ加
工方法を示す図である。
工方法を示す図である。
【図１３】 図１のバニシ加工装置の他の実施形態を示す部分側面図で、例えばタービンの
鳩尾形スロットまたはコンプレッサディスクのような鋭角面を有する加工材の表
面をバニシ加工する方法を示す図である。
鳩尾形スロットまたはコンプレッサディスクのような鋭角面を有する加工材の表
面をバニシ加工する方法を示す図である。
１００ バニシ加工装置 １０２、１０２ａ、１０２ｂ ソケット支持体 １０４ 先端部材 １０６ ロッド部材 １０８ ソケット １１０ ボール座 １１２ 表面 １１４ バニシ加工ボール １１６ 小間隙 １１８ 支持面 １２０ 外周辺表面 １２２ テーパ付き外部部分 １２４ 中間部分 １２６ ねじ切り外面 １２８ 内部ねじ面 １３０ 保持キャップ １３２ 内部部分 １３４ 流体通路 １３６ 取付金具 １３８ 外部流体供給源 １４０ 前部部分 １４２ 外周辺面 １４４ 加工材 １４６ 保持端縁 １４８ チャネル １５０ 表面 １５２ スライド １５４ 孔 １５６ 第１の端部 １５８ 第２の端部 １６０ ねじ切り内面 １６２ 圧力調節ねじ １６４ 内端部 １６６ 機械的ばね手段 １６８ 外周辺面 １７０ 凹所 １７２、１７４ 開口 １７６ 鎖錠ピン １７８ 表面 １８０ フォロワロッド １８２ シリンダピストンアセンブリ １８４ 突出部 １８６ ピン １８８ 孔 １９０ ねじ付きの柄部分 １９２ ボルト １９３ ワッシャ １９４ ばね手段 １９６ 外面 １９８ ナット
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ボール１１４を自由に回転させるとともに、所定量の潤 滑流体を加工材１４４の表面１７８へ差し向ける手段が 設けられている。
Claims (20)
- 【請求項１】 加工材の表面に圧縮応力層を誘起させる方法において、 圧縮応力を受ける表面領域を定め、 変形領域を生じるバニシ加工作業を実行して、関連する冷間加工約３．５パーセ
ント以下で前記加工材の表面内に深い圧縮層を誘起させる工程を包含する方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記関連する冷間加工が約２
．０パーセント以下である方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法において、前記バニシ加工作業が、単一
点バニシ加工手段を有するバニシ加工装置により実行される方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の方法において、前記単一点バニシ加工手段が
、前記定められた表面領域を横切って所定のパターンで通過して、前記単一点バ
ニシ加工手段の各通過により形成された変形領域が実質的に重複しないようにす
る工程をさらに包含する方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の方法において、前記バニシ加工作業を実行す
るのに要する潤滑及び冷却の量を予め定め、 前記加工材の表面に前記バニシ加工作業を実行するのに要する潤滑流体の前記所
定量を自動的に供給する工程をさらに包含する方法。 - 【請求項６】 請求項３記載の方法において、前記バニシ加工装置が、前記
加工材の表面を横切って所定のパターンでの前記単一点バニシ加工手段の通過を
制御する制御手段を備えている方法。 - 【請求項７】 請求項３記載の方法において、前記バニシ加工装置が、前記
加工材の表面に対して前記単一点バニシ加工手段により加えられる力を調節する
手段を包含する方法。 - 【請求項８】 請求項３記載の方法において、前記単一点バニシ加工手段が
、 ボール座を合体している先端部材を有するソケットと、 前記ボール座内に配置されているバニシ加工ボールとを包含する方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の方法において、前記バニシ加工装置がさらに
、 前記先端部材と一体に成型したロッド部材と、 従来型の工具ホルダに前記ソケットを支持するソケット支持体と、 前記バニシ加工ボールを自由に回転させるようにリザーバから前記ボール座へ潤
滑流体を差し向ける手段と、 前記加工材の表面へ前記予め定めた量の潤滑流体を自動的に供給する手段とを包
含する方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載の方法において、前記潤滑流体が前記ソケッ
トの前記先端部材内に差し向けられて、バニシ加工ボールを前記加工材の表面に
向けて外方に押し出すようにする方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、毛細管作用がバニシ加工
ボールの外面の周りに潤滑流体を引き出し、流体圧力が均等化されてバニシ加工
ボールが潤滑流体の薄層上に常時浮遊して、これによりバニシ加工ボールが自由
回転流体軸受のように機能するようにするようにする方法。 - 【請求項１２】 請求項９記載の方法において、前記ソケット支持体が、 前記ソケットの前記ロッド部材を受ける第１の端部とねじ付き内面を有する第２
の端部とを有する長手方向に延在する孔を包含するスライドと、 前記孔の前記ねじ付き内面に受けられ、ばねを介して前記ソケットの前記ロッド
部材に結合された内端を有する調節ねじとを包含する方法。 - 【請求項１３】 請求項９記載の方法において、前記ソケット支持体が、 前記ソケットの前記ロッド部材を受ける第１の端部とシリンダピストンアセンブ
リのフォロワロッドを受ける第２の端部とを有する長手方向に延在する孔を包含
するスライドを包含する方法。 - 【請求項１４】 最少量の冷間加工と表面硬化をもって加工材の表面に圧縮
応力を誘起させる方法において、 圧縮横領を受ける表面領域を定め、 ボール座と該ボール座内に配置された自由回転のバニシ加工ボールとを一緒にす
る先端部材を有するソケットを包含するバニシ加工装置によりバニシ加工作業を
実行し、 前記加工材の表面に対して前記バニシ加工ボールの最先端を押しつけ、 前記定められた表面領域の上で前記バニシ加工ボールを転動させて、約３．０パ
ーセント以下の冷間加工で前記表面内に深い圧縮層を誘起させる工程を包含する
方法。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の方法において、前記冷間加工が約２．０
パーセント以下である方法。 - 【請求項１６】 請求項１４記載の方法において、前記バニシ加工装置が、
前記加工材の表面を横切る所定のパターンでの前記バニシ加工ボールの通過を制
御する制御手段を備えている方法。 - 【請求項１７】 請求項１４記載の方法において、前記バニシ加工装置がさ
らに、 前記先端部材と一体に形成したロッド部材と、 従来型の工具ホルダに前記ソケットを支持するソケット支持体と、 リザーバから前記ボール座へ潤滑流体を差し向け手前記バニシ加工ボールを前記
加工材の表面に向けて外方に押し付けて前記バニシ加工ボールを自由に回転する
ようにする手段と、 前記加工材の表面へ前記潤滑流体を自動的に送給する手段とを包含する方法。 - 【請求項１８】 請求項１７記載の方法において、前記ソケット支持体が、
前記ソケットの前記ロッド部材を受ける第１の端部とねじ付き内面を有する第２
の端部とを有する長手方向に延在する孔を包含するスライドと、 前記孔の前記ねじ付き内面に受けられ、ばねを介して前記ソケットの前記ロッド
部材に結合された内端を有する調節ねじとを包含する方法。 - 【請求項１９】 請求項１７記載の方法において、前記ソケット支持体が、
前記ソケットの前記ロッド部材を受ける第１の端部とシリンダピストンアセンブ
リのフォロワロッドを受ける第２の端部とを有する長手方向に延在する孔を包含
するスライドを包含する方法。 - 【請求項２０】 最少量の冷間加工と表面硬化をもって加工材の表面に圧縮
応力を誘起させる装置において、 略円筒形のロッド部材と一体に形勢された略円筒形の先端部材を有するソケット
と、該ソケットを従来型の工具ホルダに支持するソケット支持体とを包含し、前
記先端部材が、ボール座内に配置したバニシ加工ボールの表面に適合する基本的
に球形状のバール座を包含し、 リザーバからの潤滑流体を前記バニシ加工ボールに差し向けて、前記バニシ加工
ボールを加工材の表面に向けて外方に押し、さらに、前記潤滑流体を前記バニシ
加工ボールの外面の周囲に供給して前記バニシ加工ボールが前記潤滑流体の薄膜
上に浮遊するようにする手段を包含し、 前記ソケット支持体が、前記ロッド部材を受ける第１の端部とねじ付き内面を有
するねじ付き端部とを有する長手方向に延在する孔を有するスライドを包含し、
調節ねじが前記孔の前記ねじ付き内面内に受けられており、前記調節ねじが機械
的ばね手段を介して前記ロッド部材へ結合させた内端部を包含している装置。
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