JP2005040894A - 摺動部材の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造効率が良好で、製造コストを低減でき、凹部の深さ分布を連続的に変化させる要求に対しても容易に対応し得る、摺動部材の加工方法を提供する。
【解決手段】 部位によって深さが異なる凹部が表面２０に分布した摺動部材Ｗの製造に際して、あらかじめ透孔３１ａ、３１ｂのパターンが形成されたマスキング部材３０を、摺動部材表面に密着させ、マスキング部材の透孔を通じて、硬質粒子４１を投射することにより、摺動部材表面に透孔のパターンに合致したパターンで凹部を形成する摺動部材の加工方法であって、マスキング部材は、摺動部材をマスクする部位に応じて板厚を変化させてある。マスキング部材は、凹部の要求深さが他の部位に比べて深い部位では、他の部位をマスクする部分での板厚に比べて薄い板厚である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸受や自動車部品などの摺動部材の表面に、例えばオイル溜まりとして機能する凹部を形成するための、摺動部材の加工方法に関するものである。

軸受や自動車部品の摺動部材にあっては表面にオイル溜まりとなる微小凹部が形成されることがある。

このように工作物の表面に凹部を形成する加工方法として、マスクブラスト法が公知である（例えば、特許文献１参照）。この加工方法は、動圧流体軸受の表面に動圧発生溝を形成する方法であって、まず、円筒部材の外周表面に所期形状の透孔を有するマスキングシートを接着剤などを使用して貼り付けてマスキングする。次いで、炭化珪素やアルミナなどの硬質小径粒子をそのマスキング面に投射することで、所定形状の凹部を形成している。

また、摺動部材間、例えば、往復摺動を行うピストン／シリンダボア間のフリクションの低減を目的として、摺動方向に対して深さを変化させた微小凹部を摺動面に形成する技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２のように部位によって深さが異なる凹部を形成する場合において、特許文献１に記載された加工方法を適用するときには、まず、厚みが一定のマスキングフィルムにあらかじめ透孔を形成し、そのマスキングフィルムを摺動部材の表面に接着剤などを使用して貼り付ける。それから、硬質小径粒子をそのマスキング面に投射することで、所定形状の凹部を形成することになる。ここで、凹部の深さを異ならせるためには、要求された凹部の深さごとに工程を分けたり、噴射エリアが狭くなるように細いブラストノズルを用いて、凹部の深さに応じて加工時間を変化させる制御を採用したりしなければならない。したがって、製造効率が悪いものとなる。

また、深さを連続的に深くあるいは浅くしながら凹部を分布させる要求、つまり、凹部の深さ分布を連続的に変化させる要求に対しては、便宜上、凹部の分布をいくつかの段階的な要求深さごとに複数のグループに分け、複数のブラスト工程を実行することによって対応せざるを得ないという問題点がある。
特開平５−５８７６５号公報 特開２００２−２３５８５２号公報

本発明は、これらの従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、製造効率が良好で、製造コストを低減でき、凹部の深さ分布を連続的に変化させる要求に対しても容易に対応し得る、摺動部材の加工方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記する手段により達成される。

本発明は、部位によって深さが異なる凹部が表面に分布した摺動部材の製造に際して、あらかじめ透孔のパターンが形成されたマスキング部材を、前記摺動部材の表面に密着させ、前記マスキング部材の前記透孔を通じて、硬質粒子を投射することにより、前記摺動部材の表面に前記透孔のパターンに合致したパターンで凹部を形成する摺動部材の加工方法であって、
前記マスキング部材は、前記摺動部材をマスクする部位に応じて板厚を変化させていることを特徴とする、摺動部材の加工方法である。

前記マスキング部材は、前記凹部の要求深さが他の部位に比べて深い部位では、前記他の部位をマスクする部分での板厚に比べて薄い板厚とするのが好ましい。

本発明に係る摺動部材の加工方法によれば、要求される凹部の深さ分布に合わせて板厚を変化させたマスキング部材が被加工面である摺動部材の表面に密着され、その状態で硬質粒子を投射するので、要求された深さ分布の凹部を一つの工程で形成することができるため、摺動部材の表面に凹部を形成する製造効率を高め、引いては、製造コストを低減することが可能となる。また、凹部の深さ分布を連続的に変化させる要求に対しては、マスキング部材の板厚を連続的に変化させることによって、容易に対応することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の摺動部材の加工方法を具現化した実施形態に係るブラスト加工装置１０を示す概略構成図、図２（Ａ）は、本発明の摺動部材の加工方法を適用して製造された摺動部材Ｗの一例を示す概略構成図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。なお、図２（Ａ）（Ｂ）においては、理解の容易のために、凹部２１の径および深さは誇張して示してある。

図２（Ａ）（Ｂ）を参照して、本発明の摺動部材の加工方法を適用して製造される摺動部材Ｗは、部位によって深さが異なる凹部２１ａ、２１ｂが表面２０に分布している。図示例では、摺動部材Ｗの幅方向中央は、凹部２１ｂの要求深さが深い部位とされ、左右両側は、凹部２１ａの要求深さが浅い部位とされている。浅い凹部２１ａおよび深い凹部２１ｂを総称して、「凹部２１」とも言う。

図１を参照して、ブラスト加工装置１０は、表面２０に凹部２１を形成すべき摺動部材Ｗを支持する図示しない加工テーブルと、透孔３１（深い透孔３１ａおよび浅い透孔３１ｂの総称）のパターンが形成され摺動部材Ｗの表面２０に密着されるシート状のマスキング部材３０と、硬質粒子４１を含んだガス４２を投射するショットブラスト装置４０と、を有している。そして、マスキング部材３０により摺動部材Ｗの表面２０をマスクし、密着されたマスキング部材３０の透孔３１を通じて、ショットブラスト装置４０から投射された硬質粒子４１を表面２０に衝突させることにより、当該表面２０に透孔３１のパターンに合致したパターンで凹部２１を形成している。図示例では、摺動部材Ｗの上部部分がショトブラスト処理により凹部２１が形成される加工部となる。

前記マスキング部材３０には、所期形状の透孔３１が所定のパターンであらかじめ形成されている。透孔３１の所期形状は、例えば、直径５０〜１００μｍの円形の貫通穴である。透孔３１は、面積率が例えば５〜４０％となるように形成されている。なお、透孔３１が形成する所定のパターンを、以下、「透孔パターン」ともいう。マスキング部材３０２０は、薄板からなり、例えば、樹脂や、薄肉金属などの公知の材料から形成できる。

本実施形態のマスキング部材３０は、摺動部材Ｗをマスクする部位に応じて、つまり、形成すべき凹部２１の要求深さに対応して、板厚を変化させてある。具体的には、マスキング部材３０は、凹部２１の要求深さが他の部位に比べて深い部位では、前記他の部位をマスクする部分での板厚に比べて薄い板厚に形成されている。換言すれば、マスキング部材３０の板厚は、凹部２１ｂの要求深さが深い部位では薄く、凹部２１ａの要求深さが浅い部位では厚く形成されている。図示例では、凹部２１の要求深さに対応して、マスキング部材３０は、凹部２１の要求深さが左右両側（「他の部位」に相当する）に比べて深い中央（「他の部位に比べて深い部位」に相当する）では、左右両側をマスクする部分での板厚に比べて薄い板厚に形成されている。透孔３１は、当然ながら、厚い肉厚の部分では深い透孔３１ａとなり、薄い肉厚の部分では浅い透孔３１ｂとなる。

前記ショットブラスト装置４０は、摺動部材Ｗの上方に配置され、加工部から所定距離離間した位置に、ブラストノズル４３の先端が配置されている。前記離間する距離は、適宜設定されるが、例えば、１００ｍｍである。投射する硬質粒子４１やその投射条件（噴射圧力や噴射流量）は適宜選択できるが、一例を挙げれば、粒度＃８００のアルミナ砥粒からなる硬質粒子４１が、噴射圧力０．４ＭＰａ、噴射流量１００ｇ／ｍｉｎで投射される。ショットブラスト装置４０から投射されるガス４２としては、例えば乾燥エアが用いられる。ショットブラスト装置４０は、摺動部材Ｗの表面２０を均一にブラスト処理するために、摺動部材Ｗの幅方向（図１で左右方向）および摺動部材Ｗの長手方向（図１で紙面に直交する方向）に沿って移動自在に構成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

まず、摺動部材Ｗの表面２０にマスキング部材３０を密着させる。密着させるための手段として、接着剤を使用したり、マスキング部材３０と摺動部材Ｗがともに磁性金属である場合には磁力を利用したりすることが可能である。

次いで、摺動部材Ｗの表面２０に密着されたマスキング部材３０に向けて、ショットブラスト装置４０から硬質粒子４１をガス４２とともに吹き付ける。硬質粒子４１は、マスキング部材３０の透孔３１を通じて、摺動部材Ｗの表面２０に衝突する。硬質粒子４１を投射しながら、摺動部材Ｗの幅方向および長手方向に沿ってショットブラスト装置４０を移動し、摺動部材Ｗの表面２０を、均一にブラスト処理する。

硬質粒子４１の投射は、所定の時間だけ継続され、あらかじめ設定された加工時間を経過した時点で、硬質粒子４１およびガス４２の投射が停止される。

その後、マスキング部材３０は摺動部材Ｗから取り外される。

以上の操作により、摺動部材Ｗの表面２０には、透孔３１ａ、３１ｂの形状に対応した形状を有する微小な凹部２１ａ、２１ｂが、透孔パターンに合致したパターンで形成される。

ここで、マスキング部材３０の板厚が厚い部分での深い透孔３１ａは、薄い部分での浅い透孔３１ｂに比べて、硬質粒子４１が通過する際の抵抗が大きい。このため、マスキング部材３０の板厚が厚い部分では、薄い部分に比べて、硬質粒子４１の表面２０への衝突の度合いが相対的に減じられることになる。したがって、投射条件を一定にしてブラスト加工を実行しても、凹部２１ａ、２１ｂの深さは、マスキング部材３０の板厚に応じて異なり、マスキング部材３０の板厚が厚い部分では浅い凹部２１ａが形成され、板厚が薄い部分では深い凹部２１ｂが形成される（図２（Ｂ）参照）。

本実施形態によれば、部位によって深さが異なる凹部２１が表面２０に分布した摺動部材Ｗの製造に際して、あらかじめ透孔３１のパターンが形成されたマスキング部材３０を、摺動部材Ｗの表面２０に密着させ、マスキング部材３０の透孔３１を通じて、硬質粒子４１を投射することにより、摺動部材Ｗの表面２０に透孔３１のパターンに合致したパターンで凹部２１を形成する摺動部材Ｗの加工方法であって、マスキング部材３０は、摺動部材Ｗをマスクする部位に応じて板厚を変化させている摺動部材Ｗの加工方法であるので、要求された深さ分布の凹部２１ａ、２１ｂを一つの工程で形成することができるため、摺動部材Ｗの表面２０に凹部２１を形成する製造効率を高め、引いては、製造コストを低減することが可能となる。

また、マスキング部材３０は、凹部２１の要求深さが他の部位に比べて深い部位では、他の部位をマスクする部分での板厚に比べて薄い板厚であるので、要求深さに適合した浅い凹部２１ａおよび深い凹部２１ｂを確実に形成することができる。

（変形例）
板厚を段階的に変化させたマスキング部材３０を示したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、マスキング部材は、摺動部材Ｗをマスクする部位に応じて板厚を連続的に変化させたものでもよい。かかるマスキング部材では、硬質粒子が透孔を通じて表面に衝突する度合いが連続的に変化することになる。このため、投射条件を一定にしてブラスト加工を実行しても、凹部の深さは、マスキング部材の板厚の連続的な変化に対応して、連続的に変化する。したがって、凹部の深さ分布を連続的に変化させる要求に対しては、マスキング部材の板厚を連続的に変化させることによって、容易に対応することが可能となる。

（対比例）
まず、要求された凹部の深さが浅い部位のみに透孔パターンを有する感光樹脂製のマスキングフィルムに接着剤を塗った後に、摺動部材の表面に貼り付け、この状態で実施形態の場合と同様のブラスト条件で硬質粒子を投射し、所定の深さの凹部を形成した。次いで、要求された凹部の深さが深い部位のみに透孔パターンを有する感光樹脂製のマスキングフィルムに接着剤を塗った後に、摺動部材の表面に貼り付け、この状態で実施形態の場合と同様のブラスト条件で、ただし投射時間のみは２倍として、硬質粒子を投射し、所定の深さの凹部を形成した。

この加工方法にあっては、マスキングフィルムの貼り付け工程、ブラスト加工工程、マスキングフィルム除去工程の一連の工程を２回繰り返すことになり、製造効率が極めて悪かった。

以上説明したように、本発明は、摺動特性に優れる摺動部材の加工方法において、マスクブラスト工法の開発を鋭意行ってきた結果、製造工程の簡略化に直結する大きな効果が得られる加工技術を見出したものであって、工業的に有益なものである。すなわち、本発明によれば、製造工程が簡便で製造コストを安く、凹部の深さ分布を連続的に変化させる要求に対しても容易に対応し得る、摺動部材の加工方法を提供できた。

摺動部材の加工方法は、軸受や自動車部品などの摺動部材Ｗの表面２０に、例えばオイル溜まりとして機能する凹部２１ａ、２１ｂを形成する用途に適用できる。

本発明の摺動部材の加工方法を具現化した実施形態に係るブラスト加工装置を示す概略構成図である。 図２（Ａ）は、本発明の摺動部材の加工方法を適用して製造された摺動部材の一例を示す概略構成図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ ブラスト加工装置、
２０ 表面、
２１ 凹部、
２１ａ 浅い凹部、
２１ｂ 深い凹部、
３０ マスキング部材、
３１ 透孔、
３１ａ 深い透孔、
３１ｂ 浅い透孔、
４０ ショットブラスト装置、
４１ 硬質粒子、
４２ ガス、
４３ ブラストノズル、
Ｗ 摺動部材。

Claims (2)

1. 部位によって深さが異なる凹部が表面に分布した摺動部材の製造に際して、あらかじめ透孔のパターンが形成されたマスキング部材を、前記摺動部材の表面に密着させ、前記マスキング部材の前記透孔を通じて、硬質粒子を投射することにより、前記摺動部材の表面に前記透孔のパターンに合致したパターンで凹部を形成する摺動部材の加工方法であって、
   前記マスキング部材は、前記摺動部材をマスクする部位に応じて板厚を変化させていることを特徴とする、摺動部材の加工方法。
2. 前記マスキング部材は、前記凹部の要求深さが他の部位に比べて深い部位では、前記他の部位をマスクする部分での板厚に比べて薄い板厚であることを特徴とする請求項１に記載の摺動部材の加工方法。
   
   
   
   
   

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