JP2006181608A - Machine and method for micro-processing cylindrical inner face - Google Patents
Machine and method for micro-processing cylindrical inner face Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006181608A JP2006181608A JP2004378070A JP2004378070A JP2006181608A JP 2006181608 A JP2006181608 A JP 2006181608A JP 2004378070 A JP2004378070 A JP 2004378070A JP 2004378070 A JP2004378070 A JP 2004378070A JP 2006181608 A JP2006181608 A JP 2006181608A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- mold tool
- cylinder
- tool
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、円筒状内面の微細加工装置および微細加工方法に関する。 The present invention relates to a micromachining apparatus and a micromachining method for a cylindrical inner surface.
シリンダとピストンの焼き付きを防止および摩擦を低減するため、シリンダ穴内面の円筒状内面に、マスキング材を貼付けた後、全面をブラスト処理することで、微細な凹凸部を形成している(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、マスキング材の貼付けや剥離のための工程、マスキング材の剥離後の洗浄のための工程などが存在し、多くの加工工程を必要とする。そのため、総加工時間、設備費および設備占有床面積が増大し、加工コストが上昇する問題を有する。 However, there are a process for attaching and peeling the masking material, a process for cleaning the masking material after peeling, and many processing steps are required. Therefore, there is a problem that the total processing time, the equipment cost, and the equipment occupied floor area increase, and the processing cost increases.
本発明は、上記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、穴部の円筒状内面の加工コストを低減し得る微細加工装置および微細加工方法を提供することを目的とする。また、本発明は、穴部の円筒状内面が微細加工されかつ良好な加工コストを有する加工物を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems associated with the prior art, and an object thereof is to provide a micromachining apparatus and a micromachining method that can reduce the machining cost of the cylindrical inner surface of a hole. Another object of the present invention is to provide a workpiece in which the cylindrical inner surface of the hole is finely processed and has a good processing cost.
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、
円筒状内面の穴部を有する加工物を保持するための加工物保持部、
前記加工物の穴部と略同一の曲率を有し、かつ突起部が配置されている外側表面を有する型工具、
前記型工具を、前記穴部の内側に位置決めし、保持するための型工具保持部、
前記型工具の外側表面の逆側に位置する内側表面を押圧し、前記型工具の外側表面の突起部によって、前記加工物の穴部の円筒状内面に、前記突起部に対応する凹凸部を形成するための押圧工具、および、
前記押圧工具を、前記穴部の軸方向に移動自在に保持するための押圧工具保持部
を有することを特徴とする微細加工装置である。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A workpiece holding portion for holding a workpiece having a hole in a cylindrical inner surface;
A mold tool having an outer surface having substantially the same curvature as the hole portion of the workpiece and on which a protrusion is disposed;
A mold tool holding unit for positioning and holding the mold tool inside the hole,
The inner surface located on the opposite side of the outer surface of the mold tool is pressed, and the projections on the outer surface of the mold tool are provided with uneven portions corresponding to the projections on the cylindrical inner surface of the hole of the workpiece. A pressing tool for forming, and
A micromachining apparatus comprising a pressing tool holding portion for holding the pressing tool so as to be movable in the axial direction of the hole portion.
上記目的を達成するための請求項24に記載の発明は、
請求項1〜23のいずれか1項に記載の微細加工装置によって、穴部の円筒状内面を加工するための微細加工方法であって、
加工物保持部によって、円筒状内面の穴部を有する加工物を保持し、
前記加工物の穴部と略同一の曲率を有し、かつ突起部が配置されている外側表面を有する型工具を、型工具保持部によって、前記穴部の内側に保持し、
押圧工具保持部によって、押圧工具を前記穴部の軸方向に移動させながら、前記押圧工具によって、前記型工具の外側表面の逆側に位置する内側表面を押圧し、前記型工具の外側表面の突起部によって、前記加工物の穴部の円筒状内面に、前記突起部に対応する凹凸部を形成する
ことを特徴とする微細加工方法である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 24 provides
A micromachining method for machining a cylindrical inner surface of a hole by the micromachining device according to any one of claims 1 to 23,
The workpiece holding portion holds the workpiece having the hole on the cylindrical inner surface,
A mold tool having an outer surface having substantially the same curvature as the hole portion of the workpiece and having a protrusion disposed thereon is held inside the hole portion by a mold tool holding portion,
While the pressing tool is moved in the axial direction of the hole by the pressing tool holding portion, the inner surface located on the opposite side of the outer surface of the mold tool is pressed by the pressing tool, and the outer surface of the mold tool is pressed. According to another aspect of the present invention, there is provided a micromachining method, wherein a projection and depression are formed on the cylindrical inner surface of the hole of the workpiece by the projection.
上記目的を達成するための請求項29に記載の発明は、
請求項24〜28のいずれか1項に記載の微細加工方法によって、穴部の円筒状内面が加工されたことを特徴とする加工物である。
The invention according to claim 29 for achieving the above object is as follows.
A workpiece obtained by processing a cylindrical inner surface of a hole by the fine processing method according to any one of claims 24 to 28.
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。 The present invention configured as described above has the following effects.
請求項1に記載の発明によれば、押圧工具保持部によって、押圧工具を穴部の軸方向に移動させながら、押圧工具によって、型工具の外側表面の逆側に位置する内側表面を押圧することで、型工具の外側表面の突起部によって、加工物の穴部の円筒状内面に、前突起部に対応する凹凸部を形成することが可能である。そのため、マスキング材の貼付けや剥離のための工程や、マスキング材の剥離後の洗浄のための工程が不要であり、加工工程を削減することが可能である。つまり、穴部の円筒状内面の加工コストを低減し得る微細加工装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the inner surface located on the opposite side of the outer surface of the mold tool is pressed by the pressing tool while the pressing tool is moved in the axial direction of the hole by the pressing tool holding portion. Thus, it is possible to form an uneven portion corresponding to the front protrusion on the cylindrical inner surface of the hole of the workpiece by the protrusion on the outer surface of the mold tool. Therefore, a process for sticking and peeling the masking material and a process for cleaning after the masking material is peeled off are unnecessary, and the number of processing steps can be reduced. That is, it is possible to provide a fine processing apparatus that can reduce the processing cost of the cylindrical inner surface of the hole.
請求項24に記載の発明によれば、押圧工具保持部によって、押圧工具を穴部の軸方向に移動させながら、押圧工具によって、型工具の外側表面の逆側に位置する内側表面を押圧することで、型工具の外側表面の突起部によって、加工物の穴部の円筒状内面に、前突起部に対応する凹凸部が形成される。そのため、マスキング材の貼付けや剥離のための工程や、マスキング材の剥離後の洗浄のための工程が不要であり、加工工程が削減される。つまり、穴部の円筒状内面の加工コストを低減し得る微細加工方法を提供することができる。 According to the invention of claim 24, the inner surface located on the opposite side of the outer surface of the mold tool is pressed by the pressing tool while the pressing tool is moved in the axial direction of the hole by the pressing tool holding portion. As a result, the projections on the outer surface of the mold tool form an uneven portion corresponding to the front projection on the cylindrical inner surface of the hole of the workpiece. Therefore, the process for sticking and peeling of the masking material and the process for cleaning after peeling of the masking material are unnecessary, and the processing steps are reduced. That is, it is possible to provide a fine processing method that can reduce the processing cost of the cylindrical inner surface of the hole.
請求項29に記載の発明によれば、シリンダ穴部の円筒状内面の微細加工は、加工コストを低減し得る微細加工方法が適用されている。つまり、穴部の円筒状内面が微細加工されかつ良好な加工コストを有する加工物を提供することができる。 According to the twenty-ninth aspect of the present invention, a fine processing method that can reduce the processing cost is applied to the fine processing of the cylindrical inner surface of the cylinder hole. That is, it is possible to provide a workpiece in which the cylindrical inner surface of the hole is finely processed and has a favorable processing cost.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施の形態1に係る加工物を説明するための側面図、図2は、図1に示される加工物の平面図である。 FIG. 1 is a side view for explaining a workpiece according to Embodiment 1, and FIG. 2 is a plan view of the workpiece shown in FIG.
加工物は、エンジンのシリンダブロック10に配置されるシリンダ20であり、加工部位は、シリンダ穴内面(穴部の円筒状内面)22である。シリンダ穴内面22は、微細な凹凸部が形成される。凹凸部は、潤滑油溜りとして機能するため、シリンダとピストンとの間の焼き付きを防止し、また、シリンダの摩擦損失を低減することが可能である。 The workpiece is a cylinder 20 disposed in the cylinder block 10 of the engine, and the processing site is a cylinder hole inner surface (cylindrical inner surface of the hole) 22. On the inner surface 22 of the cylinder hole, fine uneven portions are formed. Since the concavo-convex portion functions as a lubricating oil reservoir, it is possible to prevent seizure between the cylinder and the piston and to reduce the friction loss of the cylinder.
加工物および加工部位は、エンジンのシリンダおよびシリンダ穴内面に限定されず、円筒状内面を有する穴部が配置される他の部材に、適用することが可能である。なお、符号30は、シリンダ穴内面22の外周部に配置される穴部であり、シリンダヘッドの取付けに使用される。 The workpiece and the processing site are not limited to the cylinder of the engine and the inner surface of the cylinder hole, and can be applied to other members in which a hole having a cylindrical inner surface is arranged. Reference numeral 30 denotes a hole disposed on the outer periphery of the cylinder hole inner surface 22 and is used for mounting the cylinder head.
図3は、実施の形態1に係る微細加工装置を説明するための側面図、図4は、図3に示される型工具を説明するための斜視図、図5は、型工具の突起部を説明するための斜視図、図6は、図3に示される型工具保持部を説明するための断面図、図7は、押圧工具および押圧工具保持部を説明するための断面図、図8は、押圧工具の配置を説明するための断面図、図9は、押圧工具のローラの変位量を説明するための断面図、図10は、型工具の回転を説明するための断面図である。 3 is a side view for explaining the microfabrication apparatus according to the first embodiment, FIG. 4 is a perspective view for explaining the mold tool shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a projection of the mold tool. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the mold tool holding portion shown in FIG. 3, FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the pressing tool and the pressing tool holding portion, and FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the displacement of the roller of the pressing tool, and FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the rotation of the mold tool.
微細加工(マイクロフォーミング)装置100は、加工物保持部110、型工具120、型工具保持部140、押圧工具150、押圧工具保持部170、および台座部180を有する。 The micromachining apparatus 100 includes a workpiece holding unit 110, a mold tool 120, a mold tool holding unit 140, a pressing tool 150, a pressing tool holding unit 170, and a pedestal unit 180.
加工物保持部110は、シリンダ穴内面22を有するシリンダ20が配置されるシリンダブロック10を保持するために使用され、図中奥行き方向に移動自在に設置される。 The workpiece holding unit 110 is used to hold the cylinder block 10 on which the cylinder 20 having the cylinder hole inner surface 22 is disposed, and is installed to be movable in the depth direction in the drawing.
型工具120は、フランジ部123を有する円筒状中空体であり、シリンダ穴内面22を構成する材料より大きな硬度を有する材料から形成され、微小な凹凸部からなる加工形状を、シリンダ穴内面22に形成するために使用される。型工具120は、2分割され、複数の分割型工具121,122からなり、拡径自在であり、円筒状の型工具を、低コストかつ容易に製造している。型工具120の分割数は2に限定されない。 The mold tool 120 is a cylindrical hollow body having a flange portion 123, which is formed of a material having a hardness higher than that of the material constituting the cylinder hole inner surface 22. Used to form. The mold tool 120 is divided into two parts and is composed of a plurality of divided mold tools 121 and 122. The diameter of the mold tool 120 is freely adjustable, and a cylindrical mold tool is easily manufactured at low cost. The number of divisions of the mold tool 120 is not limited to two.
型工具120の外側表面124は、シリンダ穴内面22と略同一の曲率を有し、かつ突起部126が配置されている。突起部126は、シリンダ20の内径に比べて僅かに小さい微小構造体であり、シリンダ穴内面22を構成する材料より大きな硬度を有する材料、例えば、ダイヤモンドや超硬合金から形成される。突起部126の間隔Wおよび高さHは、目的とする加工形状に対応して決定される(図5参照)。なお、符号128は、型工具120の内側表面である。 The outer surface 124 of the mold tool 120 has substantially the same curvature as the cylinder hole inner surface 22, and the protrusion 126 is disposed. The protrusion 126 is a microstructure that is slightly smaller than the inner diameter of the cylinder 20 and is made of a material having a hardness greater than that of the material constituting the cylinder hole inner surface 22, for example, diamond or cemented carbide. The interval W and the height H of the protrusion 126 are determined in accordance with the target machining shape (see FIG. 5). Reference numeral 128 denotes an inner surface of the mold tool 120.
型工具保持部140は、駆動ユニット144、駆動ユニット144を数値制御するための制御部(不図示)、および駆動ユニット144が支持される支柱部142を有する。駆動ユニット144は、型工具120を着脱自在に保持するための保持機構146を有しており、型工具120を、シリンダ20の内側に挿入し、シリンダ20の軸方向(鉛直方向)Zに移動させ、また、シリンダ20の中心軸Sを中心に回転させるために使用される(図8および図10参照)。 The mold tool holding unit 140 includes a drive unit 144, a control unit (not shown) for numerically controlling the drive unit 144, and a support column 142 on which the drive unit 144 is supported. The drive unit 144 has a holding mechanism 146 for detachably holding the mold tool 120. The drive unit 144 is inserted into the cylinder 20 and moved in the axial direction (vertical direction) Z of the cylinder 20. And is used to rotate around the central axis S of the cylinder 20 (see FIGS. 8 and 10).
保持機構146は、アクチュエータ147、ガイドレール148およびガイド部149を有する(図6参照)。ガイド部149は、型工具120に取付けられ、ガイドレール148に沿って、内側方向に移動自在である。アクチュエータ147は、ガイド部149を介し、型工具120のフランジ部123の側方端面を押圧し、型工具120を内側方向に収縮させることで、型工具120の取外しを容易とする。 The holding mechanism 146 includes an actuator 147, a guide rail 148, and a guide portion 149 (see FIG. 6). The guide portion 149 is attached to the mold tool 120 and is movable inward along the guide rail 148. The actuator 147 makes it easy to remove the mold tool 120 by pressing the side end surface of the flange portion 123 of the mold tool 120 via the guide portion 149 and contracting the mold tool 120 in the inner direction.
押圧工具150は、型工具120の外側表面124の逆側に位置する内側表面128を押圧し、型工具120の外側表面の突起部126によって、シリンダ穴内面22に、突起部126に対応する凹凸部を形成するために使用される。 The pressing tool 150 presses the inner surface 128 located on the opposite side of the outer surface 124 of the mold tool 120, and the projections 126 on the outer surface of the mold tool 120 cause unevenness corresponding to the projections 126 on the cylinder hole inner surface 22. Used to form part.
押圧工具150は、型工具120(分割型工具121,122)の内側表面128を押圧するためのローラ(円盤状部材)152と、ローラ152を回転自在に支持するための軸部が配置された保持部を有するアーム部154と、アーム部154を駆動するアクチュエータを有する駆動機構部156とを有する(図7参照)。ローラ152は、型工具120との摩擦を低減し、加工の際における型工具120の内側表面128へのダメージを軽減することが可能である。 The pressing tool 150 is provided with a roller (disk-shaped member) 152 for pressing the inner surface 128 of the mold tool 120 (divided mold tool 121, 122) and a shaft portion for rotatably supporting the roller 152. It has the arm part 154 which has a holding | maintenance part, and the drive mechanism part 156 which has an actuator which drives the arm part 154 (refer FIG. 7). The roller 152 can reduce friction with the mold tool 120 and reduce damage to the inner surface 128 of the mold tool 120 during processing.
ローラ152を保持するアーム部154は、押圧工具150の軸対称な位置に、ペア(ローラペア)となって配置され、円周方向に等間隔で、4セット設けられている(図8参照)。つまり、ローラ152およびアーム部154は、8個設置される。駆動機構部156は、流体式あるいは電動式であり、ローラ152の変位を制御可能である。ローラペアのセット数および配置位置は、特に限定されない。 The arm portions 154 that hold the rollers 152 are arranged in pairs (roller pairs) at positions that are axially symmetrical to the pressing tool 150, and four sets are provided at equal intervals in the circumferential direction (see FIG. 8). That is, eight rollers 152 and arm portions 154 are installed. The drive mechanism unit 156 is a fluid type or an electric type, and can control the displacement of the roller 152. There are no particular restrictions on the number of roller pairs set and the location of the roller pairs.
ローラ152の変位は、ローラ152の外形によって定義されるローラペア間の離間距離D1が、シリンダ20の径D2から、突起部126を含んだ型工具120の厚みD3の2倍の値を減じた残余D4(=D2−2×D3)より、大きくなるように、制御され、ローラ152は、シリンダ穴内面22に向かって移動する(図9参照)。 The displacement of the roller 152 is such that the distance D 1 between the roller pairs defined by the outer shape of the roller 152 is twice the value of the thickness D 3 of the mold tool 120 including the protrusion 126 from the diameter D 2 of the cylinder 20. The roller 152 is moved toward the inner surface 22 of the cylinder hole (see FIG. 9), being controlled so as to be larger than the reduced residual D 4 (= D 2 −2 × D 3 ).
押圧工具保持部170は、押圧工具150を駆動するための駆動ユニット174と、駆動ユニット174が支持される支柱部172とを有する。駆動ユニット174は、シリンダ20の軸方向Zに移動自在であり、押圧工具150を、シリンダ穴内面22に沿って移動させるために使用される。なお、押圧工具150を回転自在に保持し、シリンダ20の中心軸Sに垂直な平面において移動自在とするための機構を、駆動ユニット174に付加することも可能である。 The pressing tool holding unit 170 includes a driving unit 174 for driving the pressing tool 150 and a support column 172 on which the driving unit 174 is supported. The drive unit 174 is movable in the axial direction Z of the cylinder 20 and is used to move the pressing tool 150 along the cylinder hole inner surface 22. A mechanism for holding the pressing tool 150 in a rotatable manner and allowing it to move in a plane perpendicular to the central axis S of the cylinder 20 can be added to the drive unit 174.
突起部126が配置される型工具120の外側表面124は、シリンダ穴内面22と略同一の曲率を有しており、押圧工具保持部170および型工具120の中心軸は、シリンダ20の中心軸Sに一致させることが可能であるため、シリンダ穴内面22に形成される微細な凹凸部は、シリンダ20の円周方向に関し、均一な深さを有すこととなる。なお、凹凸部の深さは、式(2×D3+D1−D2)/2)によって算出される。 The outer surface 124 of the mold tool 120 on which the protrusion 126 is disposed has substantially the same curvature as the inner surface 22 of the cylinder hole, and the central axis of the pressing tool holding unit 170 and the mold tool 120 is the central axis of the cylinder 20. Since it is possible to match S, the fine irregularities formed on the cylinder hole inner surface 22 have a uniform depth in the circumferential direction of the cylinder 20. The depth of the concavo-convex portion is calculated by the formula (2 × D 3 + D 1 −D 2 ) / 2).
台座部180は、略水平に固定的に設置され、型工具保持部140が配置される一端、型工具保持部140が配置される他端、および加工物保持部110が配置される中央部を有する。 The pedestal part 180 is fixedly installed substantially horizontally, and has one end where the mold tool holding part 140 is arranged, the other end where the mold tool holding part 140 is arranged, and a central part where the workpiece holding part 110 is arranged. Have.
以上のように、微細加工装置100は、押圧工具保持部170によって、押圧工具150をシリンダ20の軸方向(穴部の軸方向)Zに移動させながら、押圧工具150によって、型工具120の外側表面124の逆側に位置する内側表面128を押圧することで、型工具120の外側表面124の突起部126によって、シリンダ穴内面(加工物の穴部の円筒状内面)22に、突起部に対応する凹凸部を形成することが可能である。そのため、マスキング材の貼付けや剥離のための工程や、マスキング材の剥離後の洗浄のための工程が不要であり、加工工程を削減することが可能である。 As described above, the micromachining device 100 moves the pressing tool 150 in the axial direction Z of the cylinder 20 (the axial direction of the hole) Z by the pressing tool holding unit 170, while the pressing tool 150 moves the outside of the mold tool 120. By pressing the inner surface 128 located on the opposite side of the surface 124, the protrusion 126 on the outer surface 124 of the mold tool 120 causes the protrusion to the cylinder hole inner surface (cylindrical inner surface of the hole portion of the workpiece) 22. Corresponding uneven portions can be formed. Therefore, a process for sticking and peeling the masking material and a process for cleaning after the masking material is peeled off are unnecessary, and the number of processing steps can be reduced.
次に、実施の形態1に係る微細加工方法を説明する。 Next, the microfabrication method according to Embodiment 1 will be described.
加工物保持部110に、シリンダブロック10が載置される。加工物保持部110は、シリンダブロック10のシリンダ20の中心軸Sが、押圧工具150の真下に位置するように、移動し、押圧工具150の中心軸と、シリンダ20の中心軸Sとを一致させる(図3参照)。 The cylinder block 10 is placed on the workpiece holding unit 110. The workpiece holding unit 110 moves so that the central axis S of the cylinder 20 of the cylinder block 10 is located directly below the pressing tool 150, and the central axis of the pressing tool 150 and the central axis S of the cylinder 20 coincide with each other. (See FIG. 3).
型工具120は、型工具保持部140の駆動ユニット144によって駆動され、シリンダブロック10のシリンダ20の内側に挿入および保持され、加工部位であるシリンダ穴内面22に位置決めされる。 The mold tool 120 is driven by the drive unit 144 of the mold tool holding unit 140, is inserted and held inside the cylinder 20 of the cylinder block 10, and is positioned on the cylinder hole inner surface 22 which is a processing site.
押圧工具150は、押圧工具保持部170の駆動ユニット174によって、下方に向って、シリンダ20の軸方向Zに移動され、型工具120の内側に挿入自在である上方位置に、配置される(図7参照)。 The pressing tool 150 is moved downward in the axial direction Z of the cylinder 20 by the driving unit 174 of the pressing tool holding unit 170 and is disposed at an upper position where it can be inserted inside the mold tool 120 (see FIG. 7).
押圧工具150の駆動機構部156によって、型工具120の内側表面128に向かってローラ152が移動するように、ローラ152の変位が制御され、目的とする凹凸部の深さを得るために、ローラペア間の離間距離D1が適宜設定される。押圧工具150は、押圧工具保持部170の駆動ユニット174によって、下方に向ってさらに移動され、型工具120の内側に挿入される。 The drive mechanism 156 of the pressing tool 150 controls the displacement of the roller 152 so that the roller 152 moves toward the inner surface 128 of the mold tool 120, and in order to obtain the desired depth of the uneven portion, distance D 1 of the between is set appropriately. The pressing tool 150 is further moved downward by the drive unit 174 of the pressing tool holding unit 170 and inserted inside the mold tool 120.
押圧工具150のローラ152は、型工具120の内側表面128を押圧する。内側表面128の逆側に位置する型工具120の外側表面124は、突起部126が配置され、かつシリンダ穴内面22に接しているため、シリンダ穴内面22に、突起部126に対応する微細な凹凸部が形成される(図8参照)。凹凸部の深さは、上述のように、ローラペア間の離間距離D1に対応する値となる。なお、型工具120の隙間部(分割型工具121,122の間の空間)に位置するローラ152は、シリンダ穴内面22と接触せず、凹凸部を形成しない。 The roller 152 of the pressing tool 150 presses the inner surface 128 of the mold tool 120. The outer surface 124 of the mold tool 120 located on the opposite side of the inner surface 128 is provided with the protrusion 126 and is in contact with the inner surface 22 of the cylinder hole. Uneven portions are formed (see FIG. 8). The depth of the concave-convex portion, as described above, a value corresponding to the distance D 1 of the inter-roller pair. The roller 152 located in the gap portion of the mold tool 120 (the space between the divided mold tools 121 and 122) does not contact the inner surface 22 of the cylinder hole and does not form an uneven portion.
押圧工具150が、型工具120の下端部に到達することで、シリンダ穴内面22に、シリンダ20の軸方向Zに沿った凹凸部が形成されることとなる。突起部126が配置される型工具120の外側表面124は、シリンダ穴内面22と略同一の曲率を有しており、押圧工具保持部170および型工具120の中心軸は、シリンダ20の中心軸Sに一致しているため、凹凸部は、シリンダ20の円周方向に関し、均一な深さを有すこととなる。 When the pressing tool 150 reaches the lower end portion of the mold tool 120, an uneven portion along the axial direction Z of the cylinder 20 is formed on the inner surface 22 of the cylinder hole. The outer surface 124 of the mold tool 120 on which the protrusion 126 is disposed has substantially the same curvature as the inner surface 22 of the cylinder hole, and the central axis of the pressing tool holding unit 170 and the mold tool 120 is the central axis of the cylinder 20. Since it corresponds to S, the concavo-convex portion has a uniform depth in the circumferential direction of the cylinder 20.
押圧工具150の駆動機構部156によって、型工具120の内側表面128からローラ152が離間するように、ローラ152の変位が制御されると、押圧工具150は、押圧工具保持部170の駆動ユニット174によって、上方に向かって駆動され、型工具120の内側に挿入自在である上方位置に、復帰する(図7参照)。 When the displacement of the roller 152 is controlled such that the roller 152 is separated from the inner surface 128 of the mold tool 120 by the driving mechanism unit 156 of the pressing tool 150, the pressing tool 150 is driven by the driving unit 174 of the pressing tool holding unit 170. Thus, it is driven upward and returns to the upper position where it can be inserted inside the mold tool 120 (see FIG. 7).
型工具保持部140の駆動ユニット144は、型工具120をシリンダ20の中心軸Sを中心に回転させる(図10参照)。回転角度は、90度である。その後、ローラ152の変位の制御、押圧工具150の下方に向ったシリンダ20の軸方向Zの移動および復帰、型工具120の回転を、繰り返し、シリンダ穴内面22の全面に渡って、微小な凹凸部を形成する。 The drive unit 144 of the mold tool holding unit 140 rotates the mold tool 120 about the central axis S of the cylinder 20 (see FIG. 10). The rotation angle is 90 degrees. Thereafter, the control of the displacement of the roller 152, the movement and return of the cylinder 20 in the axial direction Z toward the lower side of the pressing tool 150, and the rotation of the mold tool 120 are repeated repeatedly to form minute irregularities over the entire inner surface 22 of the cylinder hole. Forming part.
型工具12の回転角度は、90度に限定されず、45度としたり、途中で変化させたり、累積回転角度を、360度以上とすることも可能である。なお、型工具120は、複数の分割型工具121,122から構成されるが、型工具120の回転は、数値制御されるため、高精度であり、シリンダ穴内面22の円周方向に、継ぎ目のない微細加工が施される。 The rotation angle of the mold tool 12 is not limited to 90 degrees, and may be 45 degrees, may be changed in the middle, or the cumulative rotation angle may be 360 degrees or more. The mold tool 120 is composed of a plurality of divided mold tools 121 and 122. Since the rotation of the mold tool 120 is numerically controlled, the mold tool 120 is highly accurate and has a seam in the circumferential direction of the inner surface 22 of the cylinder hole. Fine processing without any effect.
シリンダ穴内面22の微細加工が終了すると、押圧工具150は、押圧工具保持部170の駆動ユニット174によって、上方に向って移動され、型工具120から離間される。型工具保持部140の保持機構146のアクチュエータ147によって、ガイド部149を介し、型工具120のフランジ部123の側方端面が押圧されることで、型工具120が内側方向に収縮すると、型工具120が取り外される。 When the micromachining of the inner surface 22 of the cylinder hole is finished, the pressing tool 150 is moved upward by the drive unit 174 of the pressing tool holding unit 170 and is separated from the mold tool 120. When the mold tool 120 contracts inward by pressing the side end surface of the flange portion 123 of the mold tool 120 via the guide portion 149 by the actuator 147 of the holding mechanism 146 of the mold tool holding unit 140, 120 is removed.
以上のように、押圧工具保持部170によって、押圧工具150をシリンダ20の軸方向(穴部の軸方向)Zに移動させながら、押圧工具150によって、型工具120の外側表面124の逆側に位置する内側表面128を押圧することで、型工具120の外側表面124の突起部126によって、シリンダ穴内面(加工物の穴部の円筒状内面)22に、突起部に対応する凹凸部が形成される。そのため、マスキング材の貼付けや剥離のための工程や、マスキング材の剥離後の洗浄のための工程が不要であり、加工工程が削減される。 As described above, while the pressing tool 150 is moved in the axial direction Z of the cylinder 20 (the axial direction of the hole) by the pressing tool holding portion 170, the pressing tool 150 moves the opposite side of the outer surface 124 of the mold tool 120. By pressing the inner surface 128 positioned, the protrusion 126 of the outer surface 124 of the mold tool 120 forms an uneven portion corresponding to the protrusion on the inner surface of the cylinder hole (cylindrical inner surface of the hole of the workpiece) 22. Is done. Therefore, the process for sticking and peeling of the masking material and the process for cleaning after peeling of the masking material are unnecessary, and the processing steps are reduced.
図11〜図13は、実施の形態1に係る変形例1〜3を説明するための断面図であり、凹凸部の形状を示している。 FIGS. 11 to 13 are cross-sectional views for explaining modified examples 1 to 3 according to the first embodiment, and show the shape of the concavo-convex portion.
ローラペア間の離間距離D1は、微細加工の際に、一定に保つことに限定されず、シリンダ20の内側を降下中に変更することも可能であり、この場合、シリンダ20の軸方向に沿って凹凸部の深さが変化する。 Distance D 1 of the inter-roller pair, when the fine processing is not limited to be kept constant, it is also possible to change the inside of the cylinder 20 during descent, this case, along the axial direction of the cylinder 20 The depth of the uneven part changes.
ピストンの上死点近傍および下死点近傍に対応するシリンダ穴内面22の部位は、潤滑油の油膜厚さが薄くなる傾向がある。そのため、例えば、シリンダ穴内面22の部位における凹凸部の深さを、上死点近傍と下死点近傍との間に位置する中央部に対応するシリンダ穴内面22の部位における凹凸部の深さより大きくし、潤滑油の保持能力を向上させる場合、厳しい摺動条件においても、焼付きを防止することが可能である(図11参照)。 The portion of the cylinder hole inner surface 22 corresponding to the vicinity of the top dead center and the bottom dead center of the piston tends to have a thin oil film thickness of the lubricating oil. Therefore, for example, the depth of the concavo-convex portion in the portion of the cylinder hole inner surface 22 is greater than the depth of the concavo-convex portion in the portion of the cylinder hole inner surface 22 corresponding to the central portion located between the vicinity of the top dead center and the vicinity of the bottom dead center. In the case of increasing the lubricating oil retention capability, seizure can be prevented even under severe sliding conditions (see FIG. 11).
ローラペア間の離間距離D1は、型工具12を回転させた後で、変更することで、シリンダ20の円周方向に関し、凹凸部の深さを変化させることも可能である。 The distance D 1 between the roller pairs can be changed after the mold tool 12 is rotated, thereby changing the depth of the concavo-convex portion in the circumferential direction of the cylinder 20.
ピストンのスカート部は、シリンダ穴内面22に接触する。そのため、例えば、スカート部が接触するシリンダ穴内面22の部位における凹凸部の深さを、スカート部と非接触であるシリンダ穴内面22の部位における凹凸部の深さより大きくする場合、スカート部とシリンダ穴内面22との直接接触を低減することが可能である(図12参照)。 The skirt portion of the piston contacts the cylinder hole inner surface 22. Therefore, for example, when the depth of the uneven portion in the portion of the cylinder hole inner surface 22 that contacts the skirt portion is larger than the depth of the uneven portion in the portion of the cylinder hole inner surface 22 that is not in contact with the skirt portion, the skirt portion and the cylinder It is possible to reduce direct contact with the hole inner surface 22 (see FIG. 12).
シリンダヘッドを取付ける際、シリンダ穴内面22が変形すると、偏磨耗を引き起こす。そのため、例えば、突起部の高さを周方向に関して変化させた型工具を適用し、シリンダ穴内面22における凹凸部の深さを、シリンダとシリンダヘッドとを締結する部位から、シリンダ穴内面22までの最短距離に比例させる場合、偏磨耗の影響を低減することが可能である(図13参照)。 When the cylinder head is mounted, if the cylinder hole inner surface 22 is deformed, uneven wear is caused. Therefore, for example, a mold tool in which the height of the protrusion is changed in the circumferential direction is applied, and the depth of the concavo-convex portion on the cylinder hole inner surface 22 is changed from the portion where the cylinder and the cylinder head are fastened to the cylinder hole inner surface 22. When it is made proportional to the shortest distance, it is possible to reduce the influence of uneven wear (see FIG. 13).
図14および図15は、実施の形態1に係る変形例4および変形例5を説明するための斜視図であり、型工具の突起部を示しており、図16は、変形例6を説明するための斜視図であり、型工具を示している。 FIGS. 14 and 15 are perspective views for explaining the fourth modification and the fifth modification according to the first embodiment, showing the protrusions of the mold tool, and FIG. 16 explaining the sixth modification. FIG. 2 is a perspective view for showing a mold tool.
型工具は、同一形状の突起部126を有することに限定されず、必要に応じて、突起部126の形状を、局所的に変更したり、突起部126が配置されない領域を設けたりすることで、多様な形状の凹凸部を得ることが可能である(図14参照)。 The mold tool is not limited to having the protrusions 126 of the same shape, and if necessary, by changing the shape of the protrusions 126 locally or providing an area where the protrusions 126 are not arranged. It is possible to obtain uneven portions having various shapes (see FIG. 14).
凹凸部の形状を、分割型工具毎に変更することによっても、多様な形状の凹凸部を得ることも可能であり、この場合、型工具の製造コストが抑制される(図5および図15参照)。また、型工具の外側表面124を、複数の領域に区分し、当該区分ごとに異なる形状の突起部を設けることも可能である。 It is also possible to obtain uneven portions having various shapes by changing the shape of the uneven portion for each divided tool, and in this case, the manufacturing cost of the mold tool is suppressed (see FIGS. 5 and 15). ). It is also possible to divide the outer surface 124 of the mold tool into a plurality of regions, and to provide protrusions having different shapes for the respective sections.
型工具120に、スリット130を配置することで、分割することなく、拡径自在とすることも可能である。この場合、型工具120を回転させることなく、シリンダ穴内面の全面に渡って、凹凸部の形状を一括で得ることが可能である(図16参照)。スリット130は、型工具120の上下の端面から交互に延長して形成され、その幅は、突起部126の間隔Wよりも小さことが好ましい。 By arranging the slit 130 in the mold tool 120, the diameter can be freely expanded without being divided. In this case, the shape of the concavo-convex portion can be obtained in a lump over the entire inner surface of the cylinder hole without rotating the mold tool 120 (see FIG. 16). The slits 130 are formed by alternately extending from the upper and lower end surfaces of the mold tool 120, and the width thereof is preferably smaller than the interval W between the protrusions 126.
図17は、実施の形態1に係る変形例7を説明するための斜視図であり、押圧工具を示している。 FIG. 17 is a perspective view for explaining Modification Example 7 according to Embodiment 1, and shows a pressing tool.
押圧工具160は、ボール(球状部材)162と、ボール162を回転自在に保持するための保持部を有するアーム部164と、アーム部164を駆動するアクチュエータを有する駆動機構部166とを有する。ボール162は、ローラ152と同様に、型工具120との摩擦を低減すること可能である。そのため、押圧工具160は、押圧工具150と同様に、加工の際における型工具120の内側表面128へのダメージを軽減することが可能である。 The pressing tool 160 includes a ball (spherical member) 162, an arm portion 164 having a holding portion for holding the ball 162 rotatably, and a drive mechanism portion 166 having an actuator that drives the arm portion 164. As with the roller 152, the ball 162 can reduce friction with the mold tool 120. Therefore, like the pressing tool 150, the pressing tool 160 can reduce damage to the inner surface 128 of the mold tool 120 during processing.
以上にように、実施の形態1においては、穴部の円筒状内面の加工コストを低減し得る微細加工装置および微細加工方法を提供することが可能である。また、穴部の円筒状内面の微細加工は、加工コストを低減し得る微細加工方法が適用されている。つまり、穴部の円筒状内面が微細加工されかつ良好な加工コストを有する加工物を提供することができる。 As described above, in the first embodiment, it is possible to provide a micromachining apparatus and a micromachining method that can reduce the machining cost of the cylindrical inner surface of the hole. In addition, a micromachining method that can reduce the machining cost is applied to the micromachining of the cylindrical inner surface of the hole. That is, it is possible to provide a workpiece in which the cylindrical inner surface of the hole is finely processed and has a favorable processing cost.
図18は、実施の形態2に係る微細加工装置を説明するための断面図、図19は、図18の線XIX−XIXに関する断面図である。なお、実施の形態1と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。 18 is a cross-sectional view for explaining the microfabrication apparatus according to the second embodiment, and FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. In addition, about the member which has the function similar to Embodiment 1, the same code | symbol is used and in order to avoid duplication, the description is abbreviate | omitted.
実施の形態2に係る微細加工装置は、型工具および押圧工具の構成に関し、実施の形態1に係る微細加工装置と概して異なる。 The micromachining apparatus according to the second embodiment is generally different from the micromachining apparatus according to the first embodiment with respect to the configuration of the mold tool and the pressing tool.
型工具220は、上下の端面から交互に延長して形成されているスリット230を有し、拡径自在であり、シリンダ穴内面22の全面を覆うように配置される。 The mold tool 220 has slits 230 that are alternately extended from the upper and lower end faces, can be increased in diameter, and is disposed so as to cover the entire inner surface 22 of the cylinder hole.
押圧工具250は、外側部251、拘束部材260および内側挿入体262を有する。外側部251は、型工具220の内側に配置され、円弧状断面を有する6個の分割押圧部材252から構成される。6個の分割押圧部材252は、全体として円筒状形状を呈し、型工具220の内面全面を押圧し得るように拡径自在に配置され、拘束部材260が配置される溝部253を有する。拘束部材260は、弾性体からなるリングであり、分割押圧部材252を、中心方向に向かって、弾性的に拘束する。外側部251の内径は、軸方向に沿って変化しており、外側部251は、2段からなるテーパ状内面254,255を有する。 The pressing tool 250 includes an outer portion 251, a restraining member 260, and an inner insert 262. The outer part 251 is arranged on the inner side of the mold tool 220 and is composed of six divided pressing members 252 having an arcuate cross section. The six divided pressing members 252 have a cylindrical shape as a whole, are arranged so as to be able to expand the diameter so that the entire inner surface of the mold tool 220 can be pressed, and have a groove portion 253 in which the restraining member 260 is arranged. The restraining member 260 is a ring made of an elastic body, and resiliently restrains the divided pressing member 252 toward the central direction. The inner diameter of the outer portion 251 changes along the axial direction, and the outer portion 251 has two tapered tapered inner surfaces 254 and 255.
内側挿入体262は、テーパ状外面264,265を有し、その外周形状は、外側部251のテーパ状内面254,255に対応している。内側挿入体262は、押圧工具保持部(不図示)に連結されており、シリンダ20の軸方向に移動自在に保持されている。 The inner insert 262 has tapered outer surfaces 264 and 265, and the outer peripheral shape thereof corresponds to the tapered inner surfaces 254 and 255 of the outer portion 251. The inner insert 262 is connected to a pressing tool holding portion (not shown) and is held so as to be movable in the axial direction of the cylinder 20.
内側挿入体262は、押圧工具保持部によって駆動され、分割押圧部材252(外側部251)の内側に挿入されると、テーパ状外面264,265は、分割押圧部材252のテーパ状内面254,255と接触し、分割押圧部材252を半径方向に移動させ、外側部251は拡張することとなる。 When the inner insert 262 is driven by the pressing tool holding portion and is inserted inside the divided pressing member 252 (outer portion 251), the tapered outer surfaces 264 and 265 become the tapered inner surfaces 254 and 255 of the divided pressing member 252. , The split pressing member 252 is moved in the radial direction, and the outer portion 251 is expanded.
分割押圧部材252の外側には、型工具220が覆うように配置されているため、分割押圧部材252は、型工具220の内側表面228の全面を押圧する。内側表面228の逆側に位置する型工具220の外側表面224は、突起部226が配置され、かつシリンダ穴内面22に接しているため、シリンダ穴内面22の全面に、突起部226に対応する微細な凹凸部が、一括で形成されることになる。 Since the mold tool 220 is arranged outside the divided pressing member 252, the divided pressing member 252 presses the entire inner surface 228 of the mold tool 220. On the outer surface 224 of the mold tool 220 located on the opposite side of the inner surface 228, the protrusion 226 is disposed and is in contact with the cylinder hole inner surface 22, so that the entire surface of the cylinder hole inner surface 22 corresponds to the protrusion 226. Fine irregularities are formed in a lump.
図20は、加工深さと押付け荷重との関係を説明するためのグラフ、図21は、突起部の押し込み途中を説明するための断面図、図22は、突起部の押し込み完了を説明するための断面図である。 20 is a graph for explaining the relationship between the machining depth and the pressing load, FIG. 21 is a cross-sectional view for explaining the pushing process of the protrusion, and FIG. 22 is for explaining the completion of the pushing of the protrusion. It is sectional drawing.
型工具220の外側表面224を、シリンダ穴内面22に押し付けると、外側表面224に配置される突起部226に対応する微細な凹凸部が、形成される。突起部226による加工深さMは、押付け荷重Pと関連している。 When the outer surface 224 of the mold tool 220 is pressed against the inner surface 22 of the cylinder hole, fine uneven portions corresponding to the protrusions 226 disposed on the outer surface 224 are formed. The processing depth M by the protrusion 226 is related to the pressing load P.
突起部226がシリンダ穴内面22に押し込まれている途中においては(図21参照)、押付け荷重Pの増大に伴って加工深さMが増加する。そして、突起部226の根元部がシリンダ穴内面22に接触し、加工深さMが突起部226の高さHと一致すると(図22参照)、面圧が急激に低下する。そのため、突起部226の押し込み完了後において押付け荷重Pを増大させる場合、加工深さMの増加は、微小である。 While the protrusion 226 is being pushed into the cylinder hole inner surface 22 (see FIG. 21), the machining depth M increases as the pressing load P increases. And if the root part of the protrusion part 226 contacts the cylinder hole inner surface 22, and the processing depth M corresponds with the height H of the protrusion part 226 (refer FIG. 22), a surface pressure will fall rapidly. Therefore, when the pressing load P is increased after the pushing of the protrusion 226 is completed, the increase in the processing depth M is very small.
したがって、加工深さMが突起部226の高さHと一致する際の値P1に、押付け荷重Pが到達したことを検出し、内側挿入体262を駆動する押圧工具保持部を制御することで、シリンダ穴内面22に形成される凹凸部の深さが、一定となるように制御することが可能である。押付け荷重P1は、例えば、荷重センサーおよび変位センサーを利用し、微細加工前に予め測定して決定したり、微細加工中に決定することも可能である。 Therefore, detecting that the pressing load P has reached the value P 1 when the machining depth M coincides with the height H of the protrusion 226 and controlling the pressing tool holding unit that drives the inner insert 262. Thus, the depth of the concavo-convex portion formed on the cylinder hole inner surface 22 can be controlled to be constant. Load P 1 pressing, for example, using load sensors and displacement sensors, or determined by previously measured before microfabrication, it can be determined during micromachining.
図23は、実施の形態2に係る変形例1を説明するための断面図であり、型工具の突起部近傍を示しており、図24は、加工深さと押付け荷重との関係を説明するためのグラフ、図25は、突起部の押し込み途中を説明するための断面図、図26は、突起部の押し込み完了を説明するための断面図、図27は、突起部の押し込み完了後を説明するための断面図である。 FIG. 23 is a cross-sectional view for explaining the first modification according to the second embodiment, showing the vicinity of the protrusion of the mold tool, and FIG. 24 for explaining the relationship between the machining depth and the pressing load. FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining the process of pushing the protrusion, FIG. 26 is a cross-sectional view for explaining the completion of the push of the protrusion, and FIG. 27 is a view after the push of the protrusion is completed. FIG.
型工具220は、外側表面224の突起部226の周囲を取り囲んで配置される弾性構造体235を有する。弾性構造体235は、シート状弾性体であり、突起部226の高さHは、弾性構造体235の表面が基準となる。そのため、突起部226がシリンダ穴内面22に押し込まれている途中においては(図25参照)、押付け荷重Pの増加に伴って加工深さMが増大する。 The mold tool 220 has an elastic structure 235 that is disposed around the protrusion 226 of the outer surface 224. The elastic structure 235 is a sheet-like elastic body, and the height H of the protrusion 226 is based on the surface of the elastic structure 235. Therefore, while the protrusion 226 is being pushed into the cylinder hole inner surface 22 (see FIG. 25), the machining depth M increases as the pressing load P increases.
突起部226の根元部に配置される弾性構造体235が、シリンダ穴内面22に接触し、加工深さMが突起部226の高さHと一致すると、面圧が急激に低下する(図26参照)。突起部226の押し込み完了後において押付け荷重Pを増大させる場合、弾性構造体235が圧縮されることで、加工深さMは、略一定に保たれる。弾性構造体235が圧縮限界に達し、弾性を呈さなくなると(図27参照)、押付け荷重Pの増大に伴って、加工深さMは、微増する。 When the elastic structure 235 disposed at the base of the protrusion 226 contacts the cylinder hole inner surface 22 and the processing depth M coincides with the height H of the protrusion 226, the surface pressure rapidly decreases (FIG. 26). reference). When the pressing load P is increased after the pressing of the protrusion 226 is completed, the processing depth M is kept substantially constant by the elastic structure 235 being compressed. When the elastic structure 235 reaches the compression limit and does not exhibit elasticity (see FIG. 27), the processing depth M slightly increases as the pressing load P increases.
したがって、加工深さMが突起部226の高さHと一致する際の値P1と、弾性構造体235が弾性を呈さなくなる際の値P2との間に、押付け荷重Pが位置する場合、シリンダ穴内面22に形成される凹凸部の深さが、一定となる。したがって、押付け荷重Pの制御が容易である。また、弾性構造体235は、シリンダ穴内面22へのダメージを低減する作用を有する点でも好ましい。 Accordingly, the value P 1 at the time of machining depth M coincides with the height H of the protrusions 226, between the value P 2 when the elastic structure 235 not exhibit elasticity, when the pressing load P is located The depth of the concavo-convex portion formed on the cylinder hole inner surface 22 is constant. Therefore, the control of the pressing load P is easy. The elastic structure 235 is also preferable in that it has an effect of reducing damage to the cylinder hole inner surface 22.
図28および図29は、実施の形態2に係る変形例2および変形例3を説明するための断面図であり、型工具の突起部近傍を示している。 FIGS. 28 and 29 are cross-sectional views for explaining the second modification and the third modification according to the second embodiment, and show the vicinity of the protrusion of the mold tool.
弾性構造体235は、突起部226の周囲を取り囲んで配置される形態に限定されない。例えば、型工具220の外側表面224と、突起部226の基部との間に配置することも可能であり(図28参照)、この場合、弾性構造体235は、突起部226の断面形状と一致する断面形状を有するブロック状弾性体である。また、型工具220の外側表面224を2層構造とし、バネなどの弾性体を含んでいる弾性機構からなる弾性構造体235を、内部に配置することも可能である(図29参照)。 The elastic structure 235 is not limited to a configuration in which the elastic structure 235 is disposed so as to surround the protrusion 226. For example, it may be arranged between the outer surface 224 of the mold tool 220 and the base of the protrusion 226 (see FIG. 28). In this case, the elastic structure 235 matches the cross-sectional shape of the protrusion 226. It is a block-like elastic body having a cross-sectional shape. In addition, the outer surface 224 of the mold tool 220 has a two-layer structure, and an elastic structure 235 made of an elastic mechanism including an elastic body such as a spring can be disposed inside (see FIG. 29).
以上のように、実施の形態2は、突起部226に対応する微細な凹凸部を、シリンダ穴内面22の全面に一括で形成することが可能である。したがって、加工速度を向上させることができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to collectively form fine uneven portions corresponding to the protrusions 226 on the entire inner surface 22 of the cylinder hole. Therefore, the processing speed can be improved.
図30は、実施の形態3に係る微細加工装置を説明するための断面図、図31は、図30に示される袋体の膨張を説明するための断面図なお、実施の形態1と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。 30 is a cross-sectional view for explaining the microfabrication apparatus according to the third embodiment, and FIG. 31 is a cross-sectional view for explaining the expansion of the bag shown in FIG. 30. The same as in the first embodiment Similar symbols are used for members having functions, and the description thereof is omitted to avoid duplication.
実施の形態3に係る微細加工装置は、微細加工の際にシリンダ穴内面の変形を抑制するための変形抑制機構を有する点で、実施の形態1および実施の形態2に係る微細加工装置と概して異なる。 The microfabrication apparatus according to the third embodiment is generally the same as the micromachining apparatus according to the first and second embodiments in that it has a deformation suppressing mechanism for suppressing deformation of the inner surface of the cylinder hole during micromachining. Different.
変形抑制機構は、袋体392、袋体保持部384、圧力発生装置396、配管系398および制御部397を有する。 The deformation suppression mechanism includes a bag body 392, a bag body holding part 384, a pressure generator 396, a piping system 398, and a control part 397.
袋体392は、加工物保持部310の載置されるシリンダブロック10のシリンダ穴内面22の外周部に配置される冷却用の溝部35に挿入される。袋体392は、ゴム系または高分子材料等の弾性材料から形成されており、加圧流体を内部に導入し、圧力を付加することで、膨出自在である。 The bag body 392 is inserted into the cooling groove 35 disposed on the outer peripheral portion of the cylinder hole inner surface 22 of the cylinder block 10 on which the workpiece holding unit 310 is placed. The bag body 392 is made of an elastic material such as rubber or a polymer material, and can be swelled by introducing a pressurized fluid into the interior and applying pressure.
袋体保持部384は、押圧工具保持部の支柱部372に取り付けられ、シリンダ20の軸方向に移動可能であり、袋体392をシリンダブロック10の溝部35の内側に位置決めするために使用される。 The bag body holding portion 384 is attached to the column portion 372 of the pressing tool holding portion, is movable in the axial direction of the cylinder 20, and is used for positioning the bag body 392 inside the groove portion 35 of the cylinder block 10. .
圧力発生装置396は、台座部380に設置され、袋体392を膨出させるための圧力(加圧流体)を発生させるために使用される。圧力発生装置396は、例えば、圧縮空気を発生させるコンプレッサや、圧縮水を発生させるポンプである。 The pressure generating device 396 is installed in the pedestal portion 380 and is used to generate pressure (pressurized fluid) for inflating the bag body 392. The pressure generator 396 is, for example, a compressor that generates compressed air or a pump that generates compressed water.
配管系398は、袋体392と圧力発生装置396とを連結し、加圧流体を伝達するために使用される。 The piping system 398 is used to connect the bag body 392 and the pressure generating device 396 and transmit the pressurized fluid.
制御部397は、袋体保持部384および圧力発生装置396の動作を制御するために使用され、押圧工具による微細加工と連動させ、加圧流体を発生させる。 The control unit 397 is used to control the operation of the bag body holding unit 384 and the pressure generating device 396, and generates a pressurized fluid in conjunction with fine processing by a pressing tool.
型工具および押圧工具によるシリンダ穴内面22の微細加工の際、袋体保持部384を駆動し、袋体392をシリンダブロック10の溝部35の内側に位置決めして、圧力発生装置396を作動させる。袋体392は、圧力発生装置396からの配管系398を経由した加圧流体が内部に導入され、膨出する。 At the time of fine machining of the cylinder hole inner surface 22 by the mold tool and the pressing tool, the bag body holding portion 384 is driven, the bag body 392 is positioned inside the groove portion 35 of the cylinder block 10, and the pressure generating device 396 is operated. The bag body 392 bulges when a pressurized fluid is introduced into the bag 392 from the pressure generator 396 via the piping system 398.
溝部35は、シリンダ穴内面22の外周部に配置されているため、溝部35の内部において膨出した袋体392は、シリンダ穴内面22に対して、シリンダ20の中心方向に向かった圧力を、外側から付加し、微細加工の際に生じるシリンダ穴内面の変形を抑制する。したがって、実施の形態1および実施の形態2に比べて、高精度な微細加工を実施することが可能である。なお、袋体392に付加する圧力は、押圧工具によってシリンダ穴内面22に付加される押圧力に基づいて決定することが好ましい。押圧力は、例えば、押圧工具の押付け圧力と押付け面積とによって算出することが可能である。 Since the groove portion 35 is disposed on the outer peripheral portion of the cylinder hole inner surface 22, the bag body 392 bulging inside the groove portion 35 applies a pressure toward the center direction of the cylinder 20 to the cylinder hole inner surface 22. It is added from the outside to suppress deformation of the inner surface of the cylinder hole that occurs during microfabrication. Therefore, it is possible to perform fine processing with higher accuracy than in the first and second embodiments. The pressure applied to the bag body 392 is preferably determined based on the pressing force applied to the cylinder hole inner surface 22 by the pressing tool. The pressing force can be calculated from, for example, the pressing pressure and pressing area of the pressing tool.
図32は、実施の形態3に係る変形例1を説明するための断面図である。 FIG. 32 is a cross-sectional view for explaining the first modification according to the third embodiment.
変形例1に係る変形抑制機構は、袋体392の代わりに、溝部35の内部を密閉するためのシール手段393を有する。そのため、シール手段393によって密閉された溝部35の内部に、加圧流体を導入することで、微細加工の際にシリンダ穴内面の変形を抑制するための圧力を、発生させることが可能である。 The deformation suppressing mechanism according to Modification 1 includes a sealing unit 393 for sealing the inside of the groove 35 instead of the bag body 392. Therefore, by introducing a pressurized fluid into the groove 35 sealed by the sealing means 393, it is possible to generate a pressure for suppressing deformation of the inner surface of the cylinder hole at the time of fine processing.
したがって、袋体392の挿入が困難であるセミクローズドの構造を有する溝部35においても、適用が容易である。 Therefore, application is easy also in the groove part 35 which has a semi-closed structure where insertion of the bag body 392 is difficult.
以上のように、実施の形態3は、微細加工の際に円筒状内面の変形を抑制することで、高精度な加工が可能である。 As described above, the third embodiment can perform highly accurate processing by suppressing deformation of the cylindrical inner surface during fine processing.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.
10・・シリンダブロック、
20・・シリンダ、
22・・シリンダ穴内面、
30・・シリンダヘッド取付け用穴部、
35・・溝部、
100・・微細加工装置、
110・・加工物保持部、
120・・型工具、
121,122・・分割型工具、
123・・フランジ部、
124・・外側表面、
126・・突起部、
128・・内側表面、
130・・スリット、
140・・型工具保持部、
142・・支柱部、
144・・駆動ユニット、
146・・保持機構、
147・・アクチュエータ、
148・・ガイドレール
149・・ガイド部
150・・押圧工具、
152・・ローラ、
154・・アーム部、
156・・駆動機構部、
160・・押圧工具、
162・・ボール、
164・・アーム部、
166・・駆動機構部、
170・・押圧工具保持部、
172・・支柱部、
174・・駆動ユニット、
180・・台座部、
220・・型工具、
224・・外側表面、
226・・突起部、
228・・内側表面、
230・・スリット、
235・・弾性構造体、
250・・押圧工具、
251・・外側部、
252・・分割押圧部材、
253・・溝部、
254,255・・テーパ状内面、
260・・拘束部材、
262・・内側挿入体、
264,265・・テーパ状外面、
310・・加工物保持部、
372・・支柱部、
380・・台座部、
384・・袋体保持部、
392・・袋体、
393・・シール手段、
396・・圧力発生装置、
397・・制御部、
398・・配管系、
D1・・離間距離、
D2・・径、
D3・・厚み、
D4・・残余、
H・・高さ、
M・・加工深さ、
P,P1,・P2・・押付け荷重、
S・・中心軸、
W・・間隔、
Z・・軸方向。
10. ・ Cylinder block,
20. ・ Cylinder,
22. ・ Inner cylinder bore,
30. ・ Cylinder head mounting hole,
35 .. Groove part,
100 ... Fine processing equipment,
110 .. Workpiece holding part,
120 .. Mold tool,
121, 122 .. Split-type tool,
123-Flange part,
124..Outer surface,
126 .. Projection,
128 .. Inner surface,
130 .. slit,
140 .. Mold tool holding part,
142..
144 .. Drive unit,
146 .. Holding mechanism,
147 .. Actuator,
148 .. Guide rail 149.. Guide part 150..
152. Roller,
154 .. Arm part,
156 .. Drive mechanism section,
160..Pressing tool,
162 ・ ・ Ball
164 .. Arm part,
166 .. Drive mechanism section,
170..Pressing tool holder,
172..
174 .. Drive unit,
180 .. pedestal part,
220 .. Mold tool,
224 .. Outer surface,
226 .. Projection,
228 .. Inner surface,
230 .. slit,
235 .. Elastic structure,
250 ... Pressing tool,
251 .. Outer part,
252 .. split pressing member,
253 .. Groove part,
254, 255 .. Tapered inner surface,
260 .. Restraint member,
262 .. Inner insert,
264, 265.. Tapered outer surface,
310 .. Workpiece holding part,
372..
380 ... the pedestal,
384 .. Bag body holding part,
392..Bag body,
393 .. Sealing means,
396 .. Pressure generator,
397 .. Control part,
398 ... Piping system
D 1 .... separation distance,
D 2 ... Diameter,
D 3. Thickness,
D 4 .
H, height,
M ・ ・ Processing depth,
P, P 1 , .P 2 ..Pressing load,
S ・ ・ The central axis,
W ... interval,
Z ... Axial direction.
Claims (29)
前記加工物の穴部と略同一の曲率を有し、かつ突起部が配置されている外側表面を有する型工具、
前記型工具を、前記穴部の内側に位置決めし、保持するための型工具保持部、
前記型工具の外側表面の逆側に位置する内側表面を押圧し、前記型工具の外側表面の突起部によって、前記加工物の穴部の円筒状内面に、前記突起部に対応する凹凸部を形成するための押圧工具、および、
前記押圧工具を、前記穴部の軸方向に移動自在に保持するための押圧工具保持部
を有することを特徴とする微細加工装置。 A workpiece holding portion for holding a workpiece having a hole in a cylindrical inner surface;
A mold tool having an outer surface having substantially the same curvature as the hole portion of the workpiece and on which a protrusion is disposed;
A mold tool holding unit for positioning and holding the mold tool inside the hole,
The inner surface located on the opposite side of the outer surface of the mold tool is pressed, and the projections on the outer surface of the mold tool are provided with uneven portions corresponding to the projections on the cylindrical inner surface of the hole of the workpiece. A pressing tool for forming, and
A micromachining apparatus comprising a pressing tool holding portion for holding the pressing tool so as to be movable in the axial direction of the hole portion.
前記変形抑制機構は、前記シリンダ穴内面に対して、前記シリンダの中心方向に向かった圧力を、外側から付加するための加圧手段と、前記シリンダ穴内面に、前記突起部に対応する凹凸部を形成する際に、前記加圧手段を連動させて作動させるための制御手段とを有することを特徴とする請求項20に記載の微細加工装置。 A deformation suppressing mechanism for suppressing deformation of the cylinder hole inner surface when forming an uneven portion corresponding to the protrusion on the inner surface of the cylinder hole;
The deformation suppressing mechanism includes a pressurizing unit for applying a pressure toward the center of the cylinder from the outside to the cylinder hole inner surface, and an uneven portion corresponding to the protrusion on the cylinder hole inner surface. 21. The microfabrication apparatus according to claim 20, further comprising a control unit for operating the pressurizing unit in conjunction with the pressurizing unit.
前記加圧手段は、前記溝部の内部に配置される袋体を有し、前記袋体は、加圧流体を導入することで膨出し、圧力を発生させることを特徴とする請求項21に記載の微細加工装置。 The cylinder block of the engine has a cooling groove disposed on the outer periphery of the inner surface of the cylinder hole.
The said pressurizing means has a bag body arrange | positioned inside the said groove part, The said bag body expand | swells by introduce | transducing a pressurized fluid, The pressure is generated, It is characterized by the above-mentioned. Fine processing equipment.
前記加圧手段は、前記溝部の内部を密閉するためのシール手段を有し、前記溝部は、加圧流体を導入することで圧力を発生させることを特徴とする請求項21に記載の微細加工装置。 The cylinder block of the engine has a cooling groove disposed on the outer periphery of the inner surface of the cylinder hole.
The microfabrication according to claim 21, wherein the pressurizing unit includes a sealing unit for sealing the inside of the groove part, and the groove part generates pressure by introducing a pressurized fluid. apparatus.
加工物保持部によって、円筒状内面の穴部を有する加工物を保持し、
前記加工物の穴部と略同一の曲率を有し、かつ突起部が配置されている外側表面を有する型工具を、型工具保持部によって、前記穴部の内側に保持し、
押圧工具保持部によって、押圧工具を前記穴部の軸方向に移動させながら、前記押圧工具によって、前記型工具の外側表面の逆側に位置する内側表面を押圧し、前記型工具の外側表面の突起部によって、前記加工物の穴部の円筒状内面に、前記突起部に対応する凹凸部を形成する
ことを特徴とする微細加工方法。 A micromachining method for machining a cylindrical inner surface of a hole by the micromachining device according to any one of claims 1 to 23,
The workpiece holding portion holds the workpiece having the hole on the cylindrical inner surface,
A mold tool having an outer surface having substantially the same curvature as the hole portion of the workpiece and having a protrusion disposed thereon is held inside the hole portion by a mold tool holding portion,
While the pressing tool is moved in the axial direction of the hole by the pressing tool holding portion, the inner surface located on the opposite side of the outer surface of the mold tool is pressed by the pressing tool, and the outer surface of the mold tool is pressed. An uneven portion corresponding to the protrusion is formed on the cylindrical inner surface of the hole of the workpiece by the protrusion.
ピストンの上死点近傍および下死点近傍に対応するシリンダ穴内面の部位における凹凸部の深さを、前記上死点近傍と下死点近傍との間に位置する中央部に対応するシリンダ穴内面の部位における凹凸部の深さをより大きくすることを特徴とする請求項24に記載の微細加工方法。 The workpiece is an engine cylinder, and the cylindrical inner surface of the hole is a cylinder hole inner surface,
Cylinder hole corresponding to the central portion located between the top dead center and the bottom dead center with respect to the depth of the concave and convex portions at the inner surface of the cylinder hole corresponding to the vicinity of the top dead center and the bottom dead center of the piston 25. The microfabrication method according to claim 24, wherein the depth of the concavo-convex portion at the inner surface portion is increased.
ピストンのスカート部が接触するシリンダ穴内面の部位における凹凸部の深さを、スカート部と非接触であるシリンダ穴内面の部位における凹凸部の深さより大きくすることを特徴とする請求項24に記載の微細加工方法。 The workpiece is an engine cylinder, and the cylindrical inner surface of the hole is a cylinder hole inner surface,
25. The depth of the concavo-convex portion at the portion of the inner surface of the cylinder hole where the skirt portion of the piston contacts is greater than the depth of the concavo-convex portion at the portion of the inner surface of the cylinder hole that is not in contact with the skirt portion. Fine processing method.
シリンダ穴内面における凹凸部の深さを、シリンダとシリンダヘッドとを締結する部位から、前記シリンダ穴内面までの最短距離に比例させることを特徴とする請求項24に記載の微細加工方法。 The workpiece is an engine cylinder, and the cylindrical inner surface of the hole is a cylinder hole inner surface,
25. The microfabrication method according to claim 24, wherein the depth of the concavo-convex portion on the inner surface of the cylinder hole is proportional to the shortest distance from a portion where the cylinder and the cylinder head are fastened to the inner surface of the cylinder hole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004378070A JP2006181608A (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Machine and method for micro-processing cylindrical inner face |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004378070A JP2006181608A (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Machine and method for micro-processing cylindrical inner face |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006181608A true JP2006181608A (en) | 2006-07-13 |
Family
ID=36735086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004378070A Pending JP2006181608A (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Machine and method for micro-processing cylindrical inner face |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006181608A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017102608A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Mag Ias Gmbh | Method and tool for roughening a cylinder bore wall to be coated, and component for guiding a cylinder piston |
KR101911550B1 (en) * | 2011-12-19 | 2018-10-25 | 두산인프라코어 주식회사 | Cylinder device wear resistance improved by optimal locations of micro texturing |
-
2004
- 2004-12-27 JP JP2004378070A patent/JP2006181608A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101911550B1 (en) * | 2011-12-19 | 2018-10-25 | 두산인프라코어 주식회사 | Cylinder device wear resistance improved by optimal locations of micro texturing |
WO2017102608A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Mag Ias Gmbh | Method and tool for roughening a cylinder bore wall to be coated, and component for guiding a cylinder piston |
CN108290255A (en) * | 2015-12-18 | 2018-07-17 | Mag Ias有限公司 | Method and tool for roughening cylinder bore wall to be coated and component for guiding cylinder piston |
KR20180104604A (en) * | 2015-12-18 | 2018-09-21 | 마그 이아스 게엠베하 | Method and tool for roughening a cylindrical bore wall to be coated, and component for guiding a cylindrical piston |
CN108290255B (en) * | 2015-12-18 | 2021-06-01 | Mag Ias有限公司 | Method and tool for roughening cylinder bore wall to be coated and component for guiding cylinder piston |
US11331763B2 (en) | 2015-12-18 | 2022-05-17 | Mag Ias Gmbh | Method and tool for roughening a cylinder bore wall to be coated, and component for guiding a cylinder piston |
KR102628220B1 (en) * | 2015-12-18 | 2024-01-23 | 마그 이아스 게엠베하 | Method and tool for roughening a cylindrical bore wall to be coated and components for guiding a cylindrical piston |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11440073B2 (en) | Incremental sheet forming system with resilient tooling | |
JP5079496B2 (en) | Apparatus and method for forming a microstructure | |
JPH10109777A (en) | Sheet feeding shaft, manufacturing device and manufacturing method thereof | |
JP4992654B2 (en) | Chuck device | |
JP4587026B2 (en) | Fine recess processing apparatus and fine recess processing method | |
US6108909A (en) | Groove forming processes for shaft outer diameter | |
JP2006181608A (en) | Machine and method for micro-processing cylindrical inner face | |
JP6528701B2 (en) | Production method | |
JP2006289564A (en) | Minute recess machining device and minute recess machining method | |
JP2006255813A (en) | Device and method for machining fine recessed part | |
JP2006075925A (en) | Method of machining inner peripheral surface of circular hole | |
JP4678219B2 (en) | Micro recess processing equipment | |
JP4973904B2 (en) | Fine recess processing apparatus and fine recess processing method | |
JP2008126303A (en) | Apparatus and method for working fine recessed part | |
JP2006068829A (en) | Device and method for micro-forming hole inner surface | |
JP2006159259A (en) | Micro-forming device, micro-forming method, method for machining inner surface of engine cylinder, and engine cylinder | |
JPH07114766A (en) | Dynamic pressure bearing device | |
JP2007021547A (en) | Apparatus for working pipe | |
JP4900672B2 (en) | Micro recess processing equipment | |
JP5051499B2 (en) | Micro recess processing equipment | |
JP2006297467A (en) | Apparatus for working fine-recessed parts | |
JP2006326669A (en) | Apparatus for forming fine recessed parts | |
JP2006247694A (en) | Apparatus and method for machining fine recessed portion | |
JP2008068285A (en) | Apparatus and method for working fine recessed part | |
WO1997038821A1 (en) | Working machine equipped with mechanism for inclining machining means |