JP4427750B2 - Fine recess processing apparatus and fine recess processing method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、自動車用エンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア(円形孔)の内周面に、低フリクション化を実現するための微細な凹部(油だまり)を形成するのに用いられる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法に関するものである。
The present invention provides, for example, a fine recess processing apparatus used to form a fine recess (oil sump) for realizing low friction on the inner peripheral surface of a cylinder bore (circular hole) in a cylinder block of an automobile engine. And a fine recess processing method .
従来、上記したようなシリンダブロックのシリンダボアの内周面に微細凹部を形成する場合には、ショットブラストが多く採用されている。このショットブラストでは、シリンダボアの内周面に所定形状の透孔を有するマスキングシートを貼り付けた後、セラミックス等の小径粒子をシリンダボアの内周面に向けて圧縮空気とともに投射することで、内周面の透孔を通して露出している部分に凹部を形成するようにしている。 Conventionally, shot blasting is often used when forming a fine recess in the inner peripheral surface of the cylinder bore of the cylinder block as described above. In this shot blasting, a masking sheet having a predetermined shape of holes is affixed to the inner peripheral surface of the cylinder bore, and then small diameter particles such as ceramics are projected onto the inner peripheral surface of the cylinder bore together with compressed air, thereby A recess is formed in a portion exposed through the through hole of the surface.
そして、凹部を形成した後は、マスキングシートを取り外して洗浄するのに続いて、再びホーニングを行うことにより、上記ショットブラスト加工で凹部の周囲に生じた盛上り部分を除去するようにしている。
しかしながら、上記したようなショットブラストを用いた微細凹部の形成にあっては、微細な凹部を規則的に配置することが困難であり、加えて、円形孔の内周面に対するマスキングシートの貼り付け工程及び取り外し工程、並びに、洗浄工程が不可欠であって、このような作業が多い分だけ、加工コストが高くついてしまうという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。 However, in the formation of fine recesses using shot blasting as described above, it is difficult to regularly arrange the fine recesses, and in addition, the masking sheet is attached to the inner peripheral surface of the circular hole. The process, the removal process, and the cleaning process are indispensable, and there is a problem that the processing cost is increased by the amount of such work, and it has been a conventional problem to solve these problems .
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、円形孔の内周面に対して精度良好に微細凹部を形成することができるのは勿論のこと、微細凹部を形成するのと同時に、円形孔の内径や真円度や円筒度に加えて微細凹部の深さなどといった形状データを得ることができ、その結果、特別な検査工程を必要とすることなく品質の確認を行うことが可能であり、加えて、特別な検査工程を省ける分だけ加工コストの低減にも寄与することができる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法の提供を目的としている。
The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and of course, it is possible to form fine recesses with good accuracy with respect to the inner peripheral surface of the circular hole. At the same time, it is possible to obtain shape data such as the inner diameter, roundness, and cylindricity of the circular hole, as well as the depth of the fine recess, and as a result, the quality can be confirmed without requiring a special inspection process. In addition, an object of the present invention is to provide a fine recess processing apparatus and a fine recess processing method that can contribute to a reduction in processing cost as much as a special inspection process can be omitted.
本発明に係る微細凹部加工装置は、円形孔の内周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置において、主軸と、この主軸に同軸装着されて一体で回転するホルダと、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラと、上記ホルダに設けられて主軸と平行を成すローラ軸回りに加工ローラを回転可能に支持するローラ支持部と、このローラ支持部に対して加工ローラの径方向の荷重を付与して中心軸を上記ホルダの回転軸に合致させた円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段と、上記ホルダに設けられて円形孔の内周面の形状データを得るデータ取得手段とを備えており、データ取得手段が、円形孔の内周面に対して接触せずに形状データを得る非接触式のデータ取得手段と、加工ローラの径方向の変位に基づいて円形孔の内周面の形状データを得るローラ変位測定手段との双方を具備したことを特徴としている。
本発明の微細凹部加工装置では、微細凹部を形成するのと同時に、円形孔の内径や真円度や円筒度に加えて微細凹部の深さなどといった形状データが得られるので、特別な検査工程を必要とすることなく品質の確認を行い得ることとなる。
A fine recess processing apparatus according to the present invention is a fine recess processing apparatus that forms a fine recess on an inner peripheral surface of a circular hole. A main shaft, a holder that is coaxially mounted on the main shaft and rotates integrally, and a fine outer peripheral portion. A processing roller having irregularities, a roller support provided on the holder for supporting the processing roller rotatably around a roller axis parallel to the main shaft, and a radial load of the processing roller with respect to the roller support And a load generating means for pressing fine irregularities of the processing roller onto the inner peripheral surface of the circular hole whose central axis is matched with the rotation axis of the holder, and the shape of the inner peripheral surface of the circular hole provided in the holder A data acquisition means for obtaining data, wherein the data acquisition means obtains shape data without contacting the inner peripheral surface of the circular hole, and a radial displacement of the processing roller. Round based on It is characterized by comprising both the inner circumferential surface roller displacement measuring means for obtaining shape data of the.
In the microrecess processing apparatus of the present invention, since the microrecesses are formed, shape data such as the depth of the microrecesses in addition to the inner diameter, roundness, and cylindricity of the circular hole can be obtained. The quality can be confirmed without the need for.
本発明に係る微細凹部加工方法は、円形孔の内周面を整える前処理加工と、上記の微細凹部加工装置を用いて行う微細凹部加工を経て、上記円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、微細凹部加工の工程において円形孔の内周面に微細凹部を形成している間に、円形孔の内周面に対して接触せずに形状データを得るとともに、加工ローラの径方向の変位に基づいて円形孔の内周面の形状データを取得し、このデータ取得手段で得た円形孔の内周面の形状データを前処理加工の工程にフィードバックして前処理加工条件の調整を行うことを特徴としている。
本発明の微細凹部加工方法によれば、微細凹部を形成している間にデータ取得手段で得た円形孔の内周面の形状データを前処理加工の工程にフィードバックして前処理加工条件の調整を行うようにしているので、微細凹部の精度の向上が図られることとなり、加えて、微細凹部を形成した後の仕上げ加工を円形孔の内周面の全面にわたってほぼ均一に行い得ることとなり、したがって、高精度な深さの微細凹部を形成し得ることとなる。
The fine recess processing method according to the present invention includes a pre-processing process for adjusting the inner peripheral surface of the circular hole and a fine recess processing performed using the above-described fine recess processing apparatus, so that the fine recess is formed on the inner peripheral surface of the circular hole. When forming the fine recesses on the inner peripheral surface of the circular hole in the fine recess processing step, the shape data is obtained without contacting the inner peripheral surface of the circular hole, and the diameter of the processing roller is obtained. The shape data of the inner peripheral surface of the circular hole is acquired based on the displacement in the direction, and the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole obtained by this data acquisition means is fed back to the pre-processing step and the pre-processing condition It is characterized by making adjustments.
According to the fine recess processing method of the present invention, the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole obtained by the data acquisition means during the formation of the fine recess is fed back to the preprocessing process and Since the adjustment is performed, the precision of the fine recesses can be improved, and in addition, the finishing process after forming the fine recesses can be performed almost uniformly over the entire inner surface of the circular hole. Therefore, it is possible to form a fine recess having a highly accurate depth.
本発明によれば、円形孔の内周面に対して精度良好に微細凹部を形成することができるのはいうまでもなく、微細凹部の形成と同時に、円形孔の内径や真円度や円筒度に加えて微細凹部の深さなどといった形状データを得ることが可能であり、したがって、特別な検査工程を必要とすることなく品質を確認することができ、加えて、特別な検査工程が不要になる分だけ加工コストの低減をも実現可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、データ取得手段が、円形孔の内周面に対して接触せずに形状データを得る非接触式のデータ取得手段と、加工ローラの径方向の変位に基づいて円形孔の内周面の形状データを得るローラ変位測定手段との双方を具備しているので、ローラ変位測定手段によって取得した微細凹部の深さZから、非接触式のデータ取得手段によって取得した微細凹部の深さZ’を減ずることで、高精度な微細凹部の加工深さhの取得が可能となる。すなわち、高精度な微細凹部の加工深さhは、h=Z−Z’から取得が可能である。
さらに、円形孔の内周面に対して加工ローラを接触させ、荷重センサにより検出した荷重が予め設定した値になるまで作動を継続させる押圧機構を有する荷重発生手段とすることにより、その荷重センサの検出荷重が設定値になるまで押圧機構の作動を継続させれば、シリンダボアの内周面を所定の荷重で加圧することができる。
According to the present invention, it is needless to say that fine concave portions can be formed with good accuracy with respect to the inner peripheral surface of the circular hole. It is possible to obtain shape data such as the depth of the fine recesses in addition to the degree, so that the quality can be confirmed without requiring a special inspection process, and in addition, no special inspection process is required. As a result, it is possible to achieve a very excellent effect that it is possible to reduce the processing cost.
Further, the data acquisition means is a non-contact type data acquisition means for obtaining shape data without contacting the inner peripheral surface of the circular hole, and the inner peripheral surface of the circular hole based on the radial displacement of the processing roller. Since it has both the roller displacement measuring means for obtaining the shape data, the depth Z ′ of the fine recess obtained by the non-contact type data obtaining means from the depth Z of the fine recess obtained by the roller displacement measuring means. It is possible to obtain the processing depth h of the fine concave portion with high accuracy. That is, the processing depth h of the high-precision fine recess can be obtained from h = Z−Z ′.
Further, the load sensor has a pressing mechanism for bringing the processing roller into contact with the inner peripheral surface of the circular hole and continuing the operation until the load detected by the load sensor reaches a preset value. If the operation of the pressing mechanism is continued until the detected load reaches the set value, the inner peripheral surface of the cylinder bore can be pressurized with a predetermined load.
本発明の微細凹部加工装置において、データ取得手段を円形孔の内周面に対して接触せずに形状データを得る非接触式のデータ取得手段とした構成とすることが可能であり、この場合には、円形孔の内周面に傷を付けずに形状データが得られることとなる。 In the fine recess processing apparatus of the present invention, the data acquisition means can be configured as a non-contact type data acquisition means for obtaining shape data without contacting the inner peripheral surface of the circular hole. Therefore, shape data can be obtained without scratching the inner peripheral surface of the circular hole.
また、本発明の微細凹部加工装置において、加工ローラの径方向の変位に基づいて円形孔の内周面の形状データを得るローラ変位測定手段をデータ取得手段とした構成を採用することができ、この構成を採用すると、加工ローラを測定子の代替えとして用いることができるので、円形孔の内周面の汚れなどの影響を受けることなく、高精度な形状データの取得が可能となる。 Further, in the fine recess processing apparatus of the present invention, it is possible to adopt a configuration in which the roller displacement measuring means for obtaining the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole based on the radial displacement of the processing roller is a data acquisition means, If this configuration is adopted, the processing roller can be used as a substitute for the measuring element, so that highly accurate shape data can be obtained without being affected by dirt on the inner peripheral surface of the circular hole.
さらに、本発明の微細凹部加工装置において、データ取得手段として、円形孔の内周面に対して接触せずに形状データを得る非接触式のデータ取得手段と、加工ローラの径方向の変位に基づいて円形孔の内周面の形状データを得るローラ変位測定手段との双方を具備している構成を採用することができ、この場合は、円形孔の内径や真円度や円筒度などといった形状データが得られるのに加えて、微細凹部の観察を行い得るので、加工中の微細凹部の深さを高精度で測定し得ることとなる。 Furthermore, in the fine recess processing apparatus of the present invention, as the data acquisition means, non-contact type data acquisition means for obtaining shape data without contacting the inner peripheral surface of the circular hole, and radial displacement of the processing roller Based on this, it is possible to adopt a configuration including both of the roller displacement measuring means for obtaining the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole, and in this case, the inner diameter, roundness, cylindricity, etc. of the circular hole, etc. In addition to obtaining the shape data, the fine recesses can be observed, so that the depth of the fine recesses during processing can be measured with high accuracy.
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、ホルダに被覆部分を設け、この被覆部分にローラ変位測定手段を配置した構成とすることが可能であり、この場合には、切削液などの影響を受けることなく、高精度な形状データの取得が可能となる。 Furthermore, in the fine recess processing apparatus of the present invention, the holder can be provided with a covering portion, and a roller displacement measuring means can be disposed on the covering portion. In this case, the influence of cutting fluid or the like can be obtained. Without receiving it, it becomes possible to obtain highly accurate shape data.
一方、本発明の微細凹部加工装置を用いた微細凹部加工方法において、非接触式のデータ取得手段又はローラ変位測定手段を具備している微細凹部加工装置を用いて行う微細凹部加工と、微細凹部が形成された円形孔の内周面を仕上げる後処理加工を経て、上記円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、微細凹部加工の工程において円形孔の内周面に微細凹部を形成している間に、データ取得手段によって円形孔の内周面の形状データを取得し、このデータ取得手段で得た円形孔の内周面の形状データに基づいて後処理加工を行う構成とすることができ、この構成を採用すると、微細凹部が形成された円形孔の内周面の形状データに基づいて後処理加工である仕上げ加工を行うことができるので、円形孔の内周面の全面にわたってほぼ均一な溝深さの微細凹部を形成し得ることとなる。 On the other hand, in the fine concave portion processing method using the fine concave portion processing apparatus of the present invention, the fine concave portion processing using the fine concave portion processing apparatus provided with the non-contact type data acquisition means or the roller displacement measuring means, and the fine concave portion After finishing the inner peripheral surface of the circular hole formed with a fine recess on the inner peripheral surface of the circular hole, a fine recess is formed on the inner peripheral surface of the circular hole in the step of processing the fine recess. During this process, the data acquisition means acquires the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole, and performs post-processing based on the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole obtained by the data acquisition means. By adopting this configuration, the finishing process, which is a post-processing process, can be performed based on the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole in which the fine recesses are formed. Almost over And thus capable of forming a fine concave one groove depth.
また、本発明の微細凹部加工装置を用いた微細凹部加工方法において、データ取得手段として、非接触式のデータ取得手段及びローラ変位測定手段の双方を具備している微細凹部加工装置を用いて行う微細凹部加工と、微細凹部が形成された円形孔の内周面を仕上げる後処理加工を経て、上記円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、微細凹部加工の工程において円形孔の内周面に微細凹部を形成している間に、データ取得手段によって円形孔の内周面の形状データを取得し、このデータ取得手段で得た円形孔の内周面の形状データに基づいて後処理加工を行う構成とすることができ、この構成を採用すると、微細凹部の加工深さを均一とするべく、後処理加工である仕上げ加工を調整し得ることとなり、上記と同じく、円形孔の内周面の全面にわたってほぼ均一な溝深さの微細凹部を形成し得ることとなる。 Moreover, in the fine recessed part processing method using the fine recessed part processing apparatus of this invention, it carries out using the fine recessed part processing apparatus which comprises both a non-contact-type data acquisition means and a roller displacement measuring means as a data acquisition means. When forming the fine recesses in the inner peripheral surface of the circular hole through the fine recess processing and the post-processing processing to finish the inner peripheral surface of the circular hole in which the fine recesses are formed, While forming the fine recesses on the peripheral surface, the data acquisition means acquires the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole, and then based on the shape data of the inner peripheral surface of the circular hole obtained by this data acquisition means By adopting this configuration, finishing processing, which is post-processing processing, can be adjusted in order to make the processing depth of the fine recesses uniform. Inner circumference And thus capable of forming a fine recess substantially uniform depth over the entire surface of the.
ここで、微細凹部加工と、微細凹部が形成された円形孔の内周面を仕上げる後処理加工を経て、上記円形孔の内周面に微細凹部を形成する場合、微細凹部加工を行う前に、円形孔の内周面を整える前処理加工を行う構成としてもよい。 Here, when forming the fine recesses on the inner peripheral surface of the circular hole through the fine recess processing and the post-processing processing to finish the inner peripheral surface of the circular hole in which the fine recesses are formed, before performing the fine recess processing Further, it may be configured to perform a pretreatment process for adjusting the inner peripheral surface of the circular hole.
そして、上記した微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を円形孔の摺動面としての内周面に有するワーク、例えば、図18に示すように、微細凹部BbをシリンダボアBの内周面Baに有するエンジンのシリンダブロックSBは、ピストンが摺動するシリンダボアBの内周面Baの摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。 Then, a work having fine concave portions processed by using the fine concave portion processing apparatus described above on the inner peripheral surface as the sliding surface of the circular hole, for example, as shown in FIG. The engine cylinder block SB on the surface Ba has a low friction on the inner peripheral surface Ba of the cylinder bore B on which the piston slides, and as a result, can contribute to an improvement in fuel consumption.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to a following example.
図2に示すように、この微細凹部加工装置1は、自動車用エンジンのシリンダブロックの円形孔であるシリンダボアの内周面に微細凹部を形成するNC工作機械であって、鉛直方向に移動可能な主軸ヘッド2に下向きに突出した状態で支持される主軸3と、主軸ヘッド2の下方において水平面内で互いに直交する二軸方向に移動可能としたワーク載置用のテーブル4と、主軸3に同軸に装着されて一体で回転するホルダ10を備えており、ホルダ10の主軸3に対する着脱は、図示しない自動工具交換装置によりなされるようになっている。
As shown in FIG. 2, this fine
上記ホルダ10は、図1に示すように、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラ11と、ローラ軸12を介してこの加工ローラ11を回転可能に支持するローラ支持部13と、このローラ支持部13を主軸3と直交する方向に移動可能に保持するハウジング14と、中心軸をホルダ10の回転軸Lに合致させたシリンダボアBの内周面Baに加工ローラ11を接近離間させてその外周面の微細な凹凸を押し付け可能とした荷重発生手段としての押圧機構20を備えており、ハウジング14には、シリンダボアBの内周面Baに対して接触せずに形状データを得る非接触式の変位測定器(データ取得手段)15が設けてある。
As shown in FIG. 1, the
上記押圧機構20は、ローラ支持部13とハウジング14との間に位置させた圧縮コイルばね21と、ハウジング14の上端に内蔵した図示しないステッピングモータを具備しており、この押圧機構20のステッピングモータの作動により、ハウジング14の全体をシリンダボアBの内周面Baに対して接近させて(図1では左方向に移動させて)、圧縮コイルばね21により加工ローラ11に対して主軸3と直交する方向の荷重を付与することで、シリンダボアBの内周面Baに加工ローラ11の外周部を押し付けるようにしている。なお、ハウジング14と圧縮コイルばね21との間には、ロードセル等の荷重センサ16が設けてある。
The
上記した微細凹部加工装置1において、シリンダボアBの内周面Baに微細凹部を形成するに際しては、まず、主軸3とシリンダボアBの中心軸とをほぼ一致させるように位置決めをして、主軸3とともにホルダ10を下降させ、シリンダボアBに対して加工ローラ11を挿入する。
In the fine
次に、押圧機構20を作動させて、図1に示すように、シリンダボアBの内周面Baに対して加工ローラ11を接触させ、荷重センサ16により検出した荷重が予め設定した値になるまで押圧機構20の作動を継続させる。
Next, the
つまり、シリンダボアBの内周面Baに加工ローラ11が接触した後、押圧機構20の作動を継続させると、ローラ支持部13とハウジング14との間で圧縮コイルばね21が圧縮され、その反発力が荷重として加工ローラ11に付与されると共に、荷重センサ16によりこの荷重が検出されることから、この荷重センサ16の検出荷重が設定値になるまで押圧機構20の作動を継続させれば、シリンダボアBの内周面Baを所定の荷重で加圧し得ることとなる。
That is, after the
そして、上記のように、荷重の設定値を検出した段階において、押圧機構20の作動を停止するのに続いて、主軸3とともにホルダ10を回転させると、シリンダボアBの内周面Baに押し付けられている加工ローラ11が回転軸L周りに旋回することとなり、この状態で主軸3を下降させると、シリンダボアBの内周面Baの広い領域に微細な凹部が形成されることとなる。
As described above, when the set value of the load is detected and subsequently the operation of the
この間、ハウジング14に設けた非接触式の変位測定器15が、加工ローラ11と同じようにして回転軸L周りに旋回して、シリンダボアBの内周面Baに対して接触せずに形状データを得る。
During this time, the non-contact type
そして、微細凹部加工が終了すると、押圧機構20を作動させて、シリンダボアBの内周面Baから加工ローラ11を離間させるのに続いて、回転を停止した主軸3とともにホルダ10を上昇させて、シリンダボアBから加工ローラ11を離脱させる。
Then, when the fine recess processing is completed, the
上記したように、この実施例による微細凹部加工装置1では、加工ローラ11による微細凹部の転写加工を行うのと同時に、変位測定器15によってシリンダボアBの内径や真円度や円筒度に加えて微細凹部の深さなどといった形状データを得るようにしているので、特別な検査工程を必要とすることなく品質の確認を行い得ることとなる。
As described above, in the fine concave
また、上記した実施例による微細凹部加工装置1では、データ取得手段として、シリンダボアBの内周面Baに対して接触せずに形状データを得る非接触式の変位測定器15を採用しているので、シリンダボアBの内周面Baに傷を付けずに形状データが得られることとなる。
Moreover, in the fine recessed
上記した実施例において、押圧機構20は、ローラ支持部13とハウジング14との間に位置させた圧縮コイルばね21と、ハウジング14の上端に内蔵した図示しないステッピングモータを具備している構成としているが、他の構成として、例えば、ハウジング14に設置した油圧アクチュエータや空気圧アクチュエータや電動アクチュエータを押圧機構としてもよく、この場合には、アクチュエータの作動により、ローラ支持部13をシリンダボアBの内周面Baに対して接近させて、シリンダボアBの内周面Baに加工ローラ11の外周部を押し付けるようにし、ローラ支持部13とアクチュエータとの間に、荷重センサを配置する。
In the embodiment described above, the
図3は、本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示しており、図3に示すように、この実施例における微細凹部加工装置31が、図1に示した微細凹部加工装置1と相違するところは、ハウジング14の加工ローラ11近傍部分に設置されて加工ローラ11の径方向の変位に基づいてシリンダボアBの内周面Baの形状データを得るローラ変位測定器(ローラ変位測定手段)45をデータ取得手段とした点にあり、他の構成は先の図1に示した微細凹部加工装置1と同じである。
FIG. 3 shows another embodiment of the fine recess processing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 3, the micro
この実施例における微細凹部加工装置31では、加工ローラ11を測定子の代替えとして用いることができるので、シリンダボアBの内周面Baの汚れなどの影響を受けることなく、高精度な形状データの取得が可能となる。
In the fine
図4は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示しており、図4に示すように、この実施例における微細凹部加工装置51が、図3に示した微細凹部加工装置31と相違するところは、ホルダ10のハウジング14が有する被覆部分にローラ変位測定器45を配置した点にあり、他の構成は先の図3に示した微細凹部加工装置31と同じである。
FIG. 4 shows still another embodiment of the fine recess processing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 4, the fine
この実施例における微細凹部加工装置51では、切削液などの影響を受けることなく、高精度な形状データの取得が可能となる。
In the fine
上記したローラ変位測定器45をデータ取得手段とした微細凹部加工装置51(31)において、シリンダボアBの内周面Baに微細凹部を形成するに際しては、まず、主軸3とシリンダボアBの中心軸とをほぼ一致させるように位置決めをして、主軸3とともにホルダ10を下降させ、シリンダボアBに対して加工ローラ11を挿入する。
In the fine recess processing apparatus 51 (31) using the roller
次いで、図4に示すように、押圧機構20の作動によりハウジング14を移動させて、シリンダボアBの内周面Baに対して加工ローラ11を接触させ、荷重センサ16により検出した荷重が予め設定した値になるまで押圧機構20の作動を継続させ、変位の設定値を検出した段階において、押圧機構20の作動を停止するのに続いて、主軸3とともにホルダ10を回転させると、シリンダボアBの内周面Baに押し付けられている加工ローラ11が回転軸L周りに旋回することとなり、この状態で主軸3を降下させると、シリンダボアBの内周面Baの広い領域に微細な凹部が形成されることとなる。
Next, as shown in FIG. 4, the
このとき、加工ローラ11がシリンダボアBの内周面Baに当接した段階において、ローラ変位測定器45から形状データが出力される。
At this time, when the
この形状データのうち、例えば、シリンダボアBの半径Rは、図5にも示すように、初期状態における加工ローラ11の変位の基準位置(初期状態における加工ローラ11の周縁部と回転軸Lとの距離;装置基準長さX)と、加工ローラ11がシリンダボアBの内周面Baに当接するまでの移動量(ハウジング14の移動量Y)と、加工ローラ11の所定押込み量(微細凹部の深さZ)とから、R=X+Y−Zとして決定される。
In this shape data, for example, the radius R of the cylinder bore B is the reference position of the displacement of the
そして、微細凹部加工が終了すると、押圧機構20を作動させて、シリンダボアBの内周面Baから、加工ローラ11を離間させるのに続いて、回転を停止した主軸3とともにホルダ10を上昇させて、シリンダボアBから加工ローラ11を離脱させる。
When the fine recess processing is completed, the
上記したように、この実施例による微細凹部加工装置51(31)においても、加工ローラ11による均一な深さの微細凹部の転写加工を行い得ると同時に、図6にも示すように、シリンダボアBの内周面Baに当接して微細凹部を形成しつつ変位する加工ローラ11を測定子として、ローラ変位測定器45によってシリンダボアBの内径や真円度や円筒度に加えて微細凹部の深さなどといった形状データを得るようにしているので、特別な検査工程を必要とすることなく品質の確認を行い得ることとなる。
As described above, the fine recess processing apparatus 51 (31) according to this embodiment can perform transfer processing of the fine recess with a uniform depth by the
図7及び図8は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示しており、図7に示すように、この実施例における微細凹部加工装置71が、図4に示した微細凹部加工装置51と相違するところは、ハウジング14の加工ローラ11近傍部分に、シリンダボアBの内周面Baに対して接触せずに形状データを得る非接触式の変位測定器15を配置して、シリンダボアBの内周面Baに対する加工ローラ11の接触状況を測定するようにした点にあり、他の構成は先の図4に示した微細凹部加工装置51と同じである。
7 and 8 show still another embodiment of the fine recess processing apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 7, the fine
この実施例における微細凹部加工装置71では、図8の拡大図に示すように、上記したようにしてローラ変位測定器45によって取得した微細凹部の深さZから、変位測定器15によって取得した微細凹部の深さZ’を減ずることで、高精度な微細凹部の加工深さhの取得が可能となる、すなわち、高精度な微細凹部の加工深さhは、h=Z−Z’から取得が可能となる。
In the fine
ここで、上記した微細凹部加工装置1,31,51,71を用いて微細凹部加工を行う場合、図9に示すように、シリンダボアBの内周面Baを整える前処理加工と、微細凹部が形成されたシリンダボアBの内周面Baを仕上げる後処理加工を行う本発明の微細凹部加工方法を採用することができる。
Here, when performing fine recess processing using the above-described micro
この一実施例における微細凹部加工方法において、シリンダボアBの内周面Baを整える前処理加工と、上記した微細凹部加工装置1,31,51,71を用いて行う微細凹部加工を経て、シリンダボアBの内周面Baに微細凹部を形成する場合には、微細凹部加工の工程においてシリンダボアBの内周面Baに微細凹部を形成している間に、変位測定器15やローラ変位測定器45によってシリンダボアBの内周面Baの形状データを取得し、変位測定器15やローラ変位測定器45で得た形状データ、例えば、図10に示すようなシリンダボアBの内径が加工開始側から加工終了側にかけて漸次大きくなるという形状データを前処理加工の工程にフィードバックし、この前処理加工工程において、図11に示すように、シリンダボアBの内径が加工開始側から加工終了側にかけて漸次小さくなるように切削加工のボーリングヘッド91の加工経路Kを調整する。
In the fine recess processing method according to this embodiment, the cylinder bore B is subjected to pre-processing for adjusting the inner peripheral surface Ba of the cylinder bore B and fine recess processing performed using the fine
この微細凹部加工方法では、微細凹部を形成している間に変位測定器15やローラ変位測定器45で得たシリンダボアBの内周面Baの形状データを前処理加工の工程にフィードバックして前処理加工条件の調整を行うようにしているので、微細凹部の精度の向上が図られることとなり、加えて、微細凹部を形成した後の仕上げ加工をシリンダボアBの内周面Baの全面にわたってほぼ均一に行い得ることとなり、したがって、高精度な深さの微細凹部を形成し得ることとなる。
In this fine recess processing method, the shape data of the inner peripheral surface Ba of the cylinder bore B obtained by the
なお、上記した微細凹部加工方法では、前処理加工がボーリングヘッド91を用いた切削加工である場合を示したが、図12に示すように、ホーニング砥石92を用いたホーニング加工を前処理加工として、ホーニング砥石92の拡張量が加工開始側から加工終了側にかけて漸次小さくなるように調整したり、図13に示すように、砥石93を用いた研削加工を前処理加工として、砥石93の旋回半径が加工開始側から加工終了側にかけて漸次小さくなるように調整したりしてもよい。
In the fine recess processing method described above, the case where the preprocessing is a cutting process using the
また、上記微細凹部加工方法において、上記した微細凹部加工装置1,31,51,71を用いて行う微細凹部加工と、微細凹部が形成されたシリンダボアBの内周面Baを仕上げる後処理加工を経て、シリンダボアBの内周面Baに微細凹部を形成する場合には、微細凹部加工の工程においてシリンダボアBの内周面Baに微細凹部を形成している間に、変位測定器15やローラ変位測定器45によってシリンダボアBの内周面Baの形状データを取得し、変位測定器15やローラ変位測定器45で得た形状データ、例えば、図14に示すような目標とする微細凹部の深さhよりも実際の微細凹部の深さH(ワークの硬度のばらつきで変動する)の方が大きいという形状データに基づいて、仕上げ加工による取り代mを決定して後処理加工を行う。
Further, in the fine concave portion processing method, fine concave portion processing performed using the fine concave
この際、図15に示すように、ホーニング砥石92を用いたホーニング加工を後処理加工として、例えば、ホーニング砥石92の拡張量が加工開始側から加工終了側にかけて漸次大きくなるようにして加工ローラ11による加工で生じた盛り上がりCを除去したり、図16に示すように、砥石93を用いた研削加工を後処理加工として、例えば、砥石93の旋回半径が加工開始側から加工終了側にかけて漸次大きくなるようにして盛り上がりCを除去したり、図17に示すように、ボーリングヘッド91を用いた切削加工を後処理加工として、例えば、ボーリングヘッド91旋回半径が加工開始側から加工終了側にかけて漸次大きくなるようにして盛り上がりCを除去したりすることができる。
At this time, as shown in FIG. 15, the honing process using the honing
この微細凹部加工方法では、微細凹部が形成されたシリンダボアBの内周面Baの形状データに基づいて後処理加工である仕上げ加工を行うことができるので、シリンダボアBの内周面Baの全面にわたってほぼ均一な溝深さの微細凹部を短時間で形成し得ることとなる。 In this fine concave portion processing method, finishing processing that is post-processing can be performed based on the shape data of the inner peripheral surface Ba of the cylinder bore B in which the fine concave portions are formed, so that the entire inner peripheral surface Ba of the cylinder bore B is covered. A fine recess having a substantially uniform groove depth can be formed in a short time.
1,31,51,71 微細凹部加工装置
3 主軸
10 ホルダ
11 加工ローラ
12 ローラ軸
13 ローラ支持部
15 変位測定器(データ取得手段)
20 押圧機構(荷重発生手段)
21 圧縮コイルばね(押圧機構)
45 ローラ変位測定器(ローラ変位測定手段)
B シリンダボア
Ba シリンダボアの内周面
L ホルダの回転軸
SB シリンダブロック
DESCRIPTION OF
20 Pressing mechanism (load generating means)
21 Compression coil spring (pressing mechanism)
45 Roller displacement measuring device (roller displacement measuring means)
B Cylinder bore Ba Cylinder bore inner surface L Holder rotation shaft SB Cylinder block
Claims (5)
主軸と、この主軸に同軸装着されて一体で回転するホルダと、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラと、上記ホルダに設けられて主軸と平行を成すローラ軸回りに加工ローラを回転可能に支持するローラ支持部と、このローラ支持部に対して加工ローラの径方向の荷重を付与して中心軸を上記ホルダの回転軸に合致させた円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段と、上記ホルダに設けられて円形孔の内周面の形状データを得るデータ取得手段とを備えており、
データ取得手段が、円形孔の内周面に対して接触せずに形状データを得る非接触式のデータ取得手段と、加工ローラの径方向の変位に基づいて円形孔の内周面の形状データを得るローラ変位測定手段との双方を具備していることを特徴とする微細凹部加工装置。 In a fine recess processing apparatus for forming a fine recess on the inner peripheral surface of a circular hole,
The main shaft, a holder that is coaxially mounted on this main shaft and rotates integrally, a processing roller having fine irregularities on the outer periphery, and a processing roller that can be rotated around a roller shaft that is provided on the holder and is parallel to the main shaft A roller support portion to be supported on the inner surface of the circular hole with a load applied in the radial direction of the processing roller to the roller support portion so that the central axis matches the rotation axis of the holder. Load generating means for pressing the unevenness, and data acquisition means provided in the holder to obtain shape data of the inner peripheral surface of the circular hole,
Non-contact type data acquisition means in which the data acquisition means obtains shape data without contacting the inner peripheral surface of the circular hole, and shape data of the inner peripheral surface of the circular hole based on the radial displacement of the processing roller And a roller displacement measuring means for obtaining a fine recess processing apparatus.
円形孔の内周面の形状データに基づいて後処理加工を行うことを特徴とする微細凹部加工方法。 Fine processing is performed on the inner peripheral surface of the circular hole through fine concave processing performed using the micro concave processing device according to claim 1 and post-processing to finish the inner peripheral surface of the circular hole in which the micro concave portion is formed. When forming the concave portion, while forming the fine concave portion on the inner peripheral surface of the circular hole in the step of processing the fine concave portion, the shape data is obtained without contacting the inner peripheral surface of the circular hole, and the processing roller is obtained. The shape data of the inner peripheral surface of the circular hole was acquired based on the displacement in the radial direction, and obtained by this data acquisition means
A fine recess processing method, wherein post-processing is performed based on shape data of an inner peripheral surface of a circular hole.
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