JP2011079064A - シート状摺動部材および工作機械の案内構造用摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】接着強度が高く経時劣化も少ない摺動部材とし、また長期使用時の接着不良の発生による摺動部材の剥離を未然に防止する工作機械の案内構造用摺動部材とすることである。
【解決手段】工作機械の案内構造用摺動部材は、接着剤を介して金属製基材と密着可能であるように所定高低差の凹部１ａと凸部１ｂとを設けた裏面を設ける。凹部１ａによって接着面積が増加できるように、凹凸部の所定高低差が、２０〜１００μｍであるように形成する。さらに表面改質処理を行なった摺動部材の裏面を工作機械の案内機構に接着する。
【選択図】図３

Description

この発明は、摺動部材に関し、例えば工作機械の主軸台や刃物台などを案内する構造に用いられるシート状摺動部材である工作機械の案内構造用摺動部材に関するものである。

一般的な工作機械の構造例として、ベッドと、ベッド上に配設されたコラムと、軸線が水平に配置され、工具を保持する主軸と、上下方向（Ｙ軸方向）に移動自在にコラムによって支持され、主軸をその軸線中心に回転自在に支持する主軸頭と、主軸軸線方向（Ｚ軸方向）に移動自在にベッド上に配設されたサドルと、Ｙ軸及びＺ軸の双方と直交するＸ軸方向に移動自在にサドル上に配設され、ワークが載置されるテーブルとから構成されるものがある。

また、前記工作機械は、コラムに形成された滑り案内面と主軸頭に形成された滑り案内面との係合関係によりこの主軸頭のＹ軸方向への移動を案内するＹ軸滑り案内機構と、ベッドに形成された滑り案内面とサドルに形成された滑り案内面との係合関係により当該サドルのＺ軸方向への移動を案内するＺ軸滑り案内機構と、サドルに形成された滑り案内面とテーブルに形成された滑り案内面との係合関係によりこのテーブルのＸ軸方向への移動を案内するＸ軸滑り案内機構と、主軸頭をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構と、サドルをＺ軸方向に移動させるＺ軸送り機構と、テーブルをＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構とを備えている。

前記主軸頭には、前記Ｙ軸滑り案内機構の主軸頭側滑り案内面を構成する摺動部材が、前記サドルには、Ｚ軸滑り案内機構のサドル側滑り案内面を構成する摺動部材が、前記テーブルには、Ｘ軸滑り案内機構のテーブル側滑り案内面を構成するシート状の摺動部材がそれぞれ取り付けられている。

各摺動部材は、含フッ素樹脂材からなり、主軸頭やサドル、テーブルに接着され、その後に潤滑油の油溜りとなる微小な凹凸を多数形成すべく、表面（案内面）にキサゲ加工が施されている。尚、各滑り案内機構の互いに係合する滑り案内面は、これらの間に供給された潤滑油の油膜を介して当接している(特許文献１)。

そして、このように構成された工作機械では、各送り機構によって主軸頭，サドル及びテーブルが各案内機構による案内の下それぞれ所定の送り方向に移動せしめられることにより、テーブル上のワークが主軸に保持された工具によって加工される。

各摺動部材の表面には、キサゲ加工によって微小な凹凸（潤滑油の油溜り）が多数形成されており、滑り案内面間への潤滑油の供給が効率的に行われ、また、主軸頭，サドル及びテーブルの移動に伴うくさび作用によって油膜圧力が生じるので、各滑り案内面同士が直接接触するのが防止されている。これにより、各滑り案内機構について高い案内精度が得られ、精度の良い加工が行われる。

キサゲ加工は、キサゲという工具を手に持って使用し、その先端の刃を摺動面に押し付けて動かし、摺動面表面を適当量だけ削り取るステップを繰り返す。このため、キサゲ作業は体力と熟練を要すると共に、摺動面全体を仕上げるには何遍もの作業を繰り返さなければならず、時間がかかる欠点がある。

そのような理由から、近年ではキサゲ加工に代えて機械によるエンドミル加工によって千鳥状に配置された円形状の浅皿状凹部が形成された合成樹脂製の摺動部材が提案されている。このような摺動部材を備えた工作機械においても、上記工作機械と同様、滑り案内機構の案内精度が高いことから、高精度にワークが加工される（特許文献２、特許文献３）。

また、工作機械の滑り案内機構に用いられる摺動部材として、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略記する。）を主成分として、銅や銅合金の粉末を含ませて円柱状などの成形体を得て、これを旋削加工してシート状に成形し、これを加熱して金型に押し付けて塑性変形させることで複数の凹部が滑り案内面に形成された摺動部材が提案されている（特許文献４）。

また、フッ素樹脂の中でも最も分子構造の不活性なＰＴＦＥは、不活性ゆえに金属など他の物質との接着する際には表面改質処理を行なうことが知られている。その表面改質処理の例としては、金属ナトリウム溶液を用いた湿式エッチング処理、プライマー処理、レーザー照射処理、プラズマ処理などが知られている。

これらの表面処理により、ＰＴＦＥの表面は多孔質化して接着剤を繋ぎ止めるアンカー効果を発揮することが主な接着性向上作用であると考えられている。

また、金属ナトリウム処理によって接着性が向上する理由は、エッチングされたＰＴＦＥ表面に生じるアンカー効果の他に、表面に生成したカルボニル基などの極性基が接着剤と水素結合その他の化学結合により界面の相互作用を高めているためと考えられている。

特許第２５１７６８１号公報 特開２００３−２１１３３３号公報 特開２００６−２０７８１１号公報 特開２００７−６１９５５号公報

しかし、表面改質処理を施したＰＴＦＥ製のシート状摺動部材であっても、金属構造体に対して接着剤で固定される際に、金属構造体の接着面および摺動部材の接着面との接着強度が充分にあるように洗浄し、脱脂されることが必要である。さらに金属構造体の接着面は洗浄の前に所定表面粗さに粗面化しておく必要がある。

通常、金属構造体には仕上げ加工に用いた切削油が残っているため、有機溶剤を用いて洗浄、脱脂を行なうが、接着面積が広くなれば洗浄や脱脂での切削油の完全除去の難易度が高まり、また、脱脂の程度を目視で確認することは困難である。シート状摺動部材を金属構造体に固定するためには、一般にエポキシ樹脂系の接着剤が用いられるが、エポキシ樹脂系接着剤は接着強度が非常に高くて脱脂が不十分であっても初期の接着強度が目に見えて低くなることはない。

そのために却って初期の接着不良を見過ごしたまま、長期間使用され、５〜１０年経過後にシート状摺動部材が不意に剥がれるという不具合を発生させる場合がある。

また、接着剤の不適当な塗布量や、過剰な圧着荷重によって接着面から必要量の接着剤が流失した場合も、同様な不具合が発生する恐れがある。
さらに特許文献２、３の工作機械では、その摺動部材の表面にエンドミル加工によって凹部が形成されているが、このような凹部を多く形成すると、キサゲ加工よりも加工時間が長くなることもあり、これでは摺動部材は簡便に得られない。

また、エンドミル先端の摩耗により凹部の深さが変化すると、均一な深さの凹部を得ることができず、このため、各凹部による潤滑油の保持量が不均一となって滑り案内面間への潤滑油の供給にムラを生じ、案内精度が低下するという問題もあった。

また、表面に加工バリが生じるため、バリの処理に手間取るという問題もあった。特にＰＴＦＥを主成分とするためバリが取れ難いという問題があった。
さらには、金属構造体に摺動部材を接着した後でエンドミル加工するため、工作機械の組立がエンドミル加工の間行なうことができず、組立期間が長くなるという問題がある。

また、特許文献４に記載されるシート状摺動部材は、塑性変形によって複数の凹部を形成する際に、摺動部材のガラス転移点より高く、かつ融点よりも低い温度に加熱され、その後にシート材の一方の表面（当接面）を金型によって所定圧力で押圧して塑性変形させて摺動部材を得ているため、加工バリは発生しないが、摺動部材の製造に長時間を要し、量産のための生産効率が低いという問題点がある。

また、特許文献４のシート状摺動部材に形成される凹部は、個々に独立して保油機能はあるが、案内面の必要な部分に潤滑油が適当に移動せず、例えば一部分に潤滑油が不足すると、その部分の周囲から潤滑油を補うことは困難であり、また案内面と被案内面との間に新しい潤滑油を供給しても古い潤滑油と速やかに入れ替えることが困難であるという問題点がある。

また、上述したようにＰＴＦＥを主成分とするシート状摺動部材は、液体に対するぬれ性が非常に悪く、工作機械のサドルやテーブルなど金属構造体に接着するためには、接着予定の面を化学処理して接着可能にしなければならない。化学処理された面は低摩擦特性が低下するため、通常シート状摺動部材の接着予定面のみに限定して行なっている。そのためには、例えば前処理としてマスキングなどの付加的な処理が別途必要になり、またそのための製造工程の増加やマスキングテープなどの焼却処理などにも費用や環境負荷の増加があるという問題点がある。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、接着強度が高く経時劣化も少ないシート状摺動部材とし、また長期使用時の接着不良の発生による摺動部材の剥離を未然に防止する工作機械の案内構造用摺動部材とすることである。

また、工作機械の案内構造における案内面と被案内面の間の一部分に潤滑油が不足する場合に、その部分に周囲から潤滑油を速やかに補うことができるようにし、新しい潤滑油を案内面と被案内面との間に供給すると、古い潤滑油と新しい潤滑油が速やかに入れ替わる工作機械の案内構造用摺動部材とすることである。

また、この発明では保持された潤滑油が速やかに分散または移動できるシート状摺動部材とし、円滑に摺動状態が保たれて案内精度の高い工作機械用の摺動部材とすることも課題である。

この発明では、ＰＴＦＥを主成分とした工作機械用のシート状の摺動部材について、少なくとも接着予定の面を接着可能に処理し、その処理の際にマスキングなどの補助用具およびその取り付け・取り外し・廃棄が必要でなく、可及的に製造容易な構造とし、そのような一部の工程を省略して効率の良い製造方法とすることも課題である。
さらに工作機械用のシート状の摺動部材については、製造工程の増加や補助用具とその処理コストやそれに伴う環境負荷の増加がないように構造を改良し、また効率の良い製造方法とすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、工作物の支持台を所定方向に案内する案内面と、この案内面に摺接して案内される被案内面と、これら案内面と被案内面との間に保持する潤滑油とを備えた工作機械の案内構造における金属製基材に接着されて前記案内面または前記被案内面を形成するＰＴＦＥを主成分とするシート状の摺動部材において、このシート状の摺動部材は、前記金属製基材に対して接着性を高めた表面改質処理面を有するものであり、この表面改質処理面に接着剤を介して前記金属製基材と密着可能な所定高低差の凹凸部を設けたことを特徴とする工作機械の案内構造用摺動部材としたのである。

上記したように構成されるこの発明の工作機械の案内構造用摺動部材は、金属製基材に対する接着面として、接着性を高めた表面改質処理面を有するので、主成分のＰＴＦＥと接着剤層との接着性が高められ、それらは経時的に層間剥離などを起こし難くなっており、接着強度も高くなっている。

さらに、表面改質処理面に接着剤を介して前記金属製基材と密着可能な所定高低差の凹凸部を設けたことにより、接着剤層は凸部で薄肉であり、凹部で肉厚であり、誤って過度な接着荷重をかけた場合でも凹部で十分な接着剤層が確保できるため、接着強度の低下は生じない。また、適正な接着荷重の場合では接着面積の増加によって接着強度は高められたものになり、接着不良によると思われる長期使用時の摺動部材の剥離を未然に防止することが期待できる。

シート状摺動部材の接着面の凹凸部の所定高低差は、２０〜１００μｍであることが好ましく、接着剤を介した表面改質処理面と金属製基材との強い密着状態が確実に奏される。

凹凸部の所定高低差が２０〜１００μｍであるので、反接着面の摺動面に凹凸が転写されることがなく、またはシート状摺動部材の厚さが１．０ｍｍ以下の場合でも接着後の研削工程によって摺動面に転写された凹凸を消滅させることができる。凹凸差が２０μｍ未満では、接着強度を高くする効果は乏しく、１００μｍを超えると接着層に入った空気を抜くことが困難になって好ましくないからである。

上記した凹凸部は、プレス加工によって形成された凹凸部であることが、適切な所定高低差で製造容易であるために好ましい。特に、凹凸部が、表面改質処理を施す前にプレス加工によって形成された凹凸部であることが好ましい。表面改質処理面に凹凸部を形成すると接着面積の増加に伴って表面改質処理面が引き伸ばされるため、接着力の低下が生じるが、表面改質処理を凹凸部の上から施すことによって、接着力の低下を防止できる。

一方、シート状の摺動部材の摺動面である案内面または被案内面は、平面状の潤滑油保持面に複数の凸部を独立させて設けたものとし、前記複数の凸部頂上に摺接用平面を設けてこれらの摺接用平面を同一平面内に配置したものであることが好ましい。

摺動部材は、平面状の潤滑油保持面に複数の凸部を独立させて設けたことにより、凸部の四方が開放されて平面的に潤滑油流路のネットワークが形成され、このような潤滑油保持面に潤滑油を移動自在に保持できる。

そのため、案内面と被案内面との間の一部分に潤滑油が不足してもその部分の周囲から潤滑油を速やかに補うことができ、また新しい潤滑油を案内面と被案内面との間に供給すると、古い潤滑油と新しい潤滑油が速やかに入れ替わる。

そして、摺接用平面は、複数の凸部頂上に設けられてこれらは同一平面内に配置されていることにより、潤滑油保持面から潤滑油が均等に補なわれて薄い油膜が常に形成されると共に、ＰＴＦＥを主成分とするため、摺動部材の素材自体に備わる潤滑特性によって常に低摩擦係数で摺接する。

また、摺接面を充分な大きさで確保して耐久性を向上させるためにも凸部頂上の総面積が、案内面または被案内面の２０〜５０％である構成を採用し、凹部の面積を充分に確保することが好ましい。すなわち、表面における潤滑油保持部と摺動用滑面の面積割合が１：１〜１：２であるので、実際の摺動部材にかかる面圧がキサゲ加工されたものの場合と同程度になるため、公知の摺動部材を使用することができる。

そして、摺動面の凹凸部が、高低差５０〜５００μｍの凹凸部であることにより、潤滑油の保持性と流動性がより適当な状態に保たれる。

また、摺動による接触面に薄い油膜が常に形成されるようにするために、摺接用平面が、円形状または楕円形状の平面であり、前記円形状の直径または楕円形状の短径が３〜６ｍｍである上記構成の工作機械の案内構造用摺動部材とすることが好ましい。

ＰＴＦＥを主成分とするシート状の摺動部材に用いられる材料組成としては、ＰＴＦＥを主成分とし、銅成分７０重量％以上の銅合金粉末を３５〜６０重量％均一分散状態に含有するものが好ましい。

銅成分が７０重量％以上の銅合金粉末の配合割合が、３５重量％未満の少量では、耐摩耗性について充分に改善することはできないが、ＰＴＦＥの低摩擦係数によってある程度の使用に耐える摺動部材になる。銅合金粉末の配合割合が、６０重量％を超える多量に配合しても耐摩耗性の改善はそれ以上になく、ＰＴＦＥの摩擦特性が所期した程度に発揮され難くなって好ましくない。

また、工作機械の案内構造用摺動部材においてシート状の摺動部材が、金属製基材との接着力を高める表面改質処理面を表裏両面に設けたシート状の摺動部材であることが、従来のマスキングの必要がなく、製造工程数の削減のために好ましい。シート状の摺動部材は接着剤によって金属製基材に接着されるため、接着剤の厚みを均一にすることが出来ない。そのため、相手材との面当たりを均一にするため、反接着面の表面を切削加工するため、表面改質処理を表裏両面に施しても問題は生じない。

また、ＰＴＦＥを主成分とするシート状摺動部材の裏面を金属製基材との接着力を高める表面改質処理面で形成し、この表面改質処理面に接着剤を介して前記金属製基材と密着可能であるように所定高低差の凹凸部を設けてなるシート状摺動部材とすることが、工作機械の案内構造用摺動部材以外に汎用性のあるシート状摺動部材とすることができる。

シート状摺動部材に係る発明は、ＰＴＦＥを主成分とするシート状摺動部材の裏面を金属製基材との接着力を高める表面改質処理面で形成し、この表面改質処理面に所定高低差の凹凸部を設けたので、接着強度が高く経時劣化も少ない摺動部材とし、また長期使用による摺動部材の剥離を未然に防止できる汎用性のあるシート状摺動部材となる利点がある。
また、工作機械の案内構造用摺動部材に係る発明では、シート状の摺動部材の片面を金属製基材に対して接着性を高めた表面改質処理面とし、この表面改質処理面に接着剤が密着可能な所定高低差の凹凸部を設けたので、接着強度が高く経時劣化も少ない摺動部材となり、また長期使用による摺動部材の剥離を未然に防止する工作機械の案内構造用摺動部材となる利点がある。

また、ＰＴＦＥを主成分とする工作機械の案内構造用摺動部材の案内面または被案内面に関わる平面状の潤滑油保持面に、複数の凸部を独立させて設けたので、案内面と被案内面との間で部分的に潤滑油が不足しても、その部分の周囲から潤滑油を速やかに補うことができ、また新しい潤滑油を案内面と被案内面との間に供給した場合には、古い潤滑油と新しい潤滑油を速やかに入れ替えることのできる工作機械の案内構造用摺動部材となる利点もある。

また、この発明の工作機械の案内構造用摺動部材は、潤滑油が適当に分散するように移動して円滑に摺動状態が保たれ、案内精度の高い工作機械用の摺動部材となり、そのような工作機械の案内構造用摺動部材がプレス成形によって生産性に優れたものとなる利点もある。

実施形態の使用状態の説明図 図１の要部を拡大して説明する断面図 表面改質処理面の凹凸部を示す実施形態の拡大平面図 表面改質処理面の凹凸部を示す図３のIII-III線拡大断面図 実施形態の案内面または被案内面を示す平面図 図５の丸印IV内の拡大平面図 図６のV-V線の一部拡大断面図 シート状の摺動部材と鋼板とが接着された試験片の断面図 引っ張り試験を示す試験片の断面図

この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
実施形態のシート状の摺動部材は、図１、２に概要構成を示す工作機械１０に装着される。
工作機械１０は、ベッド１１と、ベッド１１上に配設されたコラム１２と、コラム１２に支持され、上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在となった主軸頭１３と、軸線がＺ軸と平行となるように、かつこの軸線中心に回転自在に主軸頭１３によって支持された主軸１４と、ベッド１１上に配設され、水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在となったサドル１５と、サドル１５上に配設され、Ｚ軸及びＹ軸の双方と直交するＸ軸方向に移動自在となったテーブル１６を主な構成部品とし、主軸１４には工具Ｔが装着され、テーブル１６にはワークＷが載置されている。

また、工作機械１は、主軸頭１３のＺ軸方向への移動を案内するＺ軸案内機構２０と、サドル１５のＹ軸方向への移動を案内するＹ軸案内機構２１と、テーブル１６のＸ軸方向への移動を案内するＸ軸案内機構２５と、主軸頭１３をＺ軸方向に移動させるＺ軸送り機構（図示せず）と、サドル１５をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構（図示せず）と、テーブル１６をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構（図示せず）を備えている。

Ｚ軸案内機構２０は、主軸頭１３の裏面にＺ軸に沿って配設されたガイドレール２０ａと、コラム１２の上部前面に固定して設けられ、ガイドレール２０ａに移動自在に係合したスライダ２０ｂを具備している。

Ｙ軸案内機構２１は、ベッド１１の上面にＹ軸方向に沿って形成された滑り案内面２２と、サドル１５の下面にＹ軸方向に沿って形成され、前記ベッド側滑り案内面２２と移動自在に係合する滑り案内部２３とからなり、この滑り案内部２３には、ベッド側滑り案内面２２と当接する摺動部材１がベッド側滑り案内面２２との対向部全面に渡って設けられている。

前記Ｘ軸案内機構２５は、サドル１５の上面にＸ軸方向に沿って形成された滑り案内面と、テーブル１６の下面にＸ軸方向に沿って形成され、前記サドル側滑り案内面と移動自在に係合する滑り案内部２７とからなり、この滑り案内部２７には、サドル側滑り案内面と当接する摺動部材１がサドル側滑り案内面との対向部全面に渡って設けられている。

摺動部材１は、ベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面との当接面が滑り案内面として機能するものであり、摺動部材１の当接面（滑り案内面）とベッド側滑り案内面２２との間や、摺動部材１の当接面（滑り案内面）とサドル側滑り案内面との間に適宜供給された潤滑油を介してベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面に当接している。

摺動部材１は、ＰＴＦＥを主成分とし、かつ銅や銅合金の粉末を３５〜６０重量％含んだシート状の部材から構成されていることが好ましい。ＰＴＦＥは、各種合成樹脂の中で摩擦係数が最も低く、また耐熱性やコスト面でも優れているからである。銅や銅合金の粉末を含ませている理由は、これらが耐圧縮クリープ特性を向上させかつ耐摩耗性を向上させること、また鉄よりも硬度が低い、摩擦係数が低い、加工し易いといった好ましい点を有するからである。

また、銅や銅合金を採用するに際して、これらが鉄よりも硬度が低い必要性があるのは、ベッド側滑り案内面２２(図１参照)やサドル側の案内面３が、通常、金属元素としての鉄を含んだ各種の合金からなる金属で構成されており、摺動部材１に含まれた物質（実施形態では、銅や銅合金の粉末）によって案内面３、ベッド側滑り案内面２２が傷付けられるのを防止するためである。

また、銅や銅合金の粉末の粒径を１５０μｍ以下（１００メッシュパス）とすることが好ましい。その理由は、粒径が１５０μｍを超えると、銅や銅合金の比重が大きいことから、粉末をＰＴＦＥ中に均一に分散させることができず、強度や耐摩耗性にムラやバラツキを生じるからである。粉末の粒径の下限については２μｍ以上が実用的であり、２μｍ未満では粉末をＰＴＦＥ中に均一に分散させることが難しく、２μｍ〜７５μｍであれば摺動部材の表面粗さを小さくできるのでより好ましい。

このように銅や銅合金の粉末の含有量を上記範囲内とすることにより、ＰＴＦＥの有する低摩擦特性を損なうことなく、強度や耐摩耗性を向上させることができ、さらにクリープ変形を生じ難くし、案内精度の低下を防止することができる。また、銅や銅合金の粉末の粒径を上記範囲内とすることで、粉末をＰＴＦＥ中に均一に分散させて強度や耐摩耗性を均一にすることができる。
銅合金は、銅と錫または銅と亜鉛からなる銅合金であるので、相手材を摩耗させることがなく、高荷重にも耐える工作機械用摺動部材となる。

シート材は、厚みｔが０．５〜２．０ｍｍであるシートが好ましい。なぜなら、厚みｔが０．５ｍｍ未満の薄肉シートでは、均一な厚みに製造困難であり、厚みｔが２．０ｍｍを超えると製造コストが増加すると共に切削加工後のシート材に生じるうねりを除去し難く、シート材が波打って滑り案内部２３、２７に接着させ難くなり、接着面をムラ無く接着させることが容易でないからである。

このようなシート状の摺動部材１は、円柱状の焼結成形体を旋削加工して得られたシート材や、押し出し成形されたシート材を採用できる。例えば厚さ０．５ｍｍから２．０ｍｍのシート材を用いて、上下２つのローラを有するロールプレス機のロールギャップを通過させることで、一方のローラ表面に形成した凹凸をシート材表面に転写し、シート材の裏面に表面積が多くなるように凹凸を形成する。シート表面に凹凸差が浮き出てきても接着後の研削加工で平面に仕上げることは可能であるが、研削代が多くなるため好ましくない。

このシート材に対して、その裏面の接着性を高め、少なくとも接着を可能化するために表面改質処理を行なう。シート材の裏面に対する表面改質処理は、例えばコロナ放電処理、スパッタエッチング処理、プラズマエッチング処理、アンモニア化成処理などの表面エッチング処理、紫外線照射処理等を採用することが可能であり、特に液体アンモニアに金属ナトリウムなどのアルカリ金属を約１％含む溶液に数秒程度浸漬するというアンモニア化成処理を採用すれば、効率のよい処理工程で接着力が充分に高くなるので好ましい。
このような表面改質処理は、シート材の裏面に凹凸を形成する前に行なっても良いが、凹凸によって表面改質層が引き伸ばされることや、表面改質処理は紫外線によって接着性改善効果が低下するため、凹凸の形成後に行なうことが好ましい。

そして、図３、４に示すように、ＰＴＦＥを主成分とするシート状の摺動部材は、片面に所定高低差の凹部１ａと凸部１ｂとを設けた裏面を設けており、接着剤を介して前記金属製基材と密着可能である。凹部１ａは、凹凸部の所定高低差が、２０〜１００μｍであるように形成する。

凹部１ａの形状は、円形状のものを示したが、三角形、四角形、五角形その他の多角形または楕円もしくはその他の変形した円形状またはそれらを組み合わせて複数形態のものであってもよい。またそれらの配置は、ランダムまたは千鳥状など規則的に表面改質処理面の全体または所要区域に均等に分布するように配置することが好ましい。

凹凸部は、エンボスールを用いるなどしたプレス加工によって形成することが、正確に適切な所定高低差で効率よく製造するために好ましい。
このように凹部１ａと凸部１ｂとを設けた裏面とし、さらに表面改質処理を行なったシート材の裏面を工作機械の案内機構に接着する。
このとき用いる接着剤としては、周知な接着剤を適宜に選択して採用できるが、具体的には上記したエポキシ系接着剤の他に、フェノール系接着剤、ビニルエーテル系接着剤、ビニルアセタール系接着剤なども使用できる。

このようにしてシート状摺動部材を工作機械の案内機構に接着する際、図４に示すように接着剤層Ａが、金属製基材と密着可能な所定高低差の凹凸部を被覆して平面状の表面を形成する。凹凸部によって摺動部材の接着面積が増加することによって接着強度が高められる。

そして、接着剤が硬化した後には、接着剤層の厚みの斑（むら）によるシート材表面の凹凸を取るためシート材表面を研削加工することが好ましい。さらに相手材との摺り合わせのため、シート材表面にキサゲ加工を施すこともできる。
キサゲ加工は、相手材との摺り合わせの他に、潤滑溝を形成する役割も果たす加工法である。この相手材との摺り合わせは、例えば実公平７−８１０３にも記載されている方法を採用できる。

また、キサゲ加工による潤滑溝形成の他に、プレス加工によって潤滑溝を形成しても良く、具体的には平面状の潤滑油保持面に複数の凸部を独立させ、凸部の四方を開放して平面的に潤滑油流路のネットワークを形成し、このような潤滑油保持面に潤滑油を移動自在に保持することができる。

[実施例１〜５、比較例１]
ロールプレス機を用いて、厚さ１．２ｍｍのＰＴＦＥ製のシート状摺動部材１(図３参照)の片面(摺動面を表面とした場合の裏面)に、φ４ｍｍの円形状の凹部１ａを深さ０．０１、０．０２、０．０５、０．０７、０．１ｍｍに形成したものを順に実施例１〜５としていずれも６ｍｍピッチの等間隔で千鳥状に配置し、このシート状の摺動部材１の凹部１ａ形成面に金属ナトリウムを用いた表面改質処理を行った。これを２５×１００ｍｍにカットして接着サンプルを準備した。
また、厚さ１．２ｍｍのＰＴＦＥ製のシート状摺動部材の両面に金属ナトリウムを用いた表面改質処理を行い、２５×１００ｍｍにカットして比較用接着サンプルを準備した。なお、比較用接着サンプルには凹部１ａは形成していない。

一方、金属製基材の試験片として、４×２５×１００ｍｍの長方形鋼板片（ＳＳ４００）を別途準備し、その表面をショットブラストにより処理した。
次に、図８に示すように、長方形鋼板片１８と接着サンプルの表面改質処理面とを突合せ、一方の端から幅２５×長さ１２．５ｍｍの範囲をエポキシ系接着剤Ａで接着した。接着の際には３ｋｇｆの錘を使用して接着部分に２４時間連続して荷重Ｐをかけ、この荷重Ｐを解除してから４８時間後に引張り試験（ＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠する１８０度はく離試験）を行なった。

引張り試験は、図９に示すように、１０ｍｍ／分の速度で最高引張り強度Ｔ（Ｎ／２５ｍｍ）を測定し、試行３回の測定結果とその平均値を表１中に示した。

表１に示した引張り試験の結果からも明らかなように、接着面に凹みを形成した実施例１〜５は、いずれも接着面が平らな比較例よりも接着強度が高く、特に実施例２〜５に顕著な改善効果が認められた。

１ 摺動部材
１ａ 凹部
１ｂ、２ 凸部
３ 案内面
４ 被案内面
５ 潤滑油保持面
６ 摺接用平面
１０ 工作機械
１１ ベッド
１２ コラム
１３ 主軸頭
１４ 主軸
１５ サドル
１６ テーブル
１８ 長方形鋼板片
２０ Ｚ軸案内機構
２１ Y軸案内機構
２２ ベッド側滑り案内面
２３、２７ 滑り案内部
２５ Ｘ軸案内機構
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
Ｏ 潤滑油
Ａ 接着剤層
Ｐ 荷重
Ｔ 最高引張り強度

Claims (11)

1. 工作物の支持台を所定方向に案内する案内面と、この案内面に摺接して案内される被案内面と、これら案内面と被案内面との間に保持する潤滑油とを備えた工作機械の案内構造における金属製基材に接着されて前記案内面または前記被案内面を形成するポリテトラフルオロエチレン樹脂を主成分とするシート状の摺動部材において、
   このシート状の摺動部材は、前記金属製基材に対して接着性を高めた表面改質処理面を有するものであり、この表面改質処理面に接着剤を介して前記金属製基材と密着可能な所定高低差の凹凸部を設けたことを特徴とする工作機械の案内構造用摺動部材。
2. 凹凸部の所定高低差が、２０〜１００μｍである請求項１に記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
3. 凹凸部が、プレス加工によって形成された凹凸部である請求項１または２に記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
4. 凹凸部の表面改質処理面が、凹凸部を形成後に表面改質処理されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
5. 請求項１に記載の工作機械の案内構造用摺動部材におけるシート状の摺動部材が、案内面または被案内面となる平面状の潤滑油保持面に複数の凸部を独立させて設けたものからなり、前記複数の凸部頂上に摺接用平面を設けてこれらの摺接用平面を同一平面内に配置したことを特徴とする工作機械の案内構造用摺動部材。
6. 凹凸部の凸部頂上の総面積が、案内面または被案内面の２０〜５０％である請求項５に記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
7. 凹凸部が、高低差５０〜５００μｍの凹凸部である請求項５または６に記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
8. 摺接用平面が、円形状または楕円形状の平面である請求項５〜７のいずれかに記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
9. シート状の摺動部材が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を主成分とし、銅成分７０重量％以上の銅合金粉末を３５〜６０重量％含有する組成物からなるシート状の摺動部材である請求項１〜８のいずれかに記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
10. シート状の摺動部材が、金属製基材との接着力を高める表面改質処理面を表裏両面に設けたシート状の摺動部材である請求項１〜９のいずれかに記載の工作機械の案内構造用摺動部材。
11. ポリテトラフルオロエチレン樹脂を主成分とするシート状摺動部材の裏面を金属製基材との接着力を高める表面改質処理面で形成し、この表面改質処理面に接着剤を介して前記金属製基材と密着可能であるように所定高低差の凹凸部を設けてなるシート状摺動部材。

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