JP5005406B2 - 平面用バニシング工具およびバニシング加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの表面の平面部分に押圧させてバニシング加工を行うための平面用バニシング工具およびバニシング加工方法に関する。

従来、金属材料からなるワークの表面の仕上加工を行う手段としては、ローラをワークの表面の微小な凹凸に転圧し押しならして塑性変形させることで鏡面のような平滑な仕上がり面を得ることができる転圧加工（バニシング加工）がある。このバニシング加工では、旋盤等の工作機械に各種のバニシング工具を装着することにより、ワークの内径面、外径面、端面、テーパ面、Ｒ面、球面等のあらゆる形状の部分を転圧加工して、表面粗さおよび強度を向上できるようになっている。

図９は、従来の平面鏡面仕上用のバニシング工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は段差面を有するワークの加工時の状態を示す側面図、（ｄ）はバニシング加工した小径端面のワークの状態を示す要部拡大側面図である。図１０は、従来の円形平端面鏡面仕上用のバニシング工具を示す図であり、（ａ）は一部断面を有する側面図、（ｂ）は円形平端面鏡面仕上用のバニシング工具で加工した被加工面を示す要部拡大平面図である。

従来、ワークの表面の平面部分にローラを押し当ててバニシング加工を行うための工具としては、図９に示すような平面鏡面仕上用のバニシング工具１００と、図１０に示すような円形平端面鏡面仕上用のバニシング工具（例えば、特許文献１参照）２００とが使用されている。

図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、いずれのバニシング工具１００，２００も、工作機械の回転運動や直進運動（送り）が可能な駆動機構の主軸に固定されるシャンク１１０，２１０に円盤状のフレーム１２０，２２０を連結し、このフレーム１２０，２２０の先端面に放射状に形成した溝内部にローラ１３０，２３０を軸支して主に構成されている。

ローラ１３０，２３０は、マンドレル１４０，２４０によりワークの表面のうちの平面部分に向けて押圧されており、ローラ１３０，２３０をワークの表面に押圧させた状態でシャンク１１０，２１０を回転させると、ローラ１３０，２３０が回転（自転）しながら、フレーム１２０，２２０の中心に対して円運動（公転）する。これにより、ローラ１３０，２３０の円運動の軌跡に沿ってワークの表面が転圧されてバニシング加工されるようになっている。

図９（ｃ）に示す平面鏡面仕上用のバニシング工具１００は、このバニシング工具１００をマシニングセンタ等の駆動部（図示せず）に取り付けて回転させることによって、ローラ１３０でワークＷ１の被加工面Ｗ１ａを転圧しながら、そのワークＷ１を横方向に送って平らな所望範囲の被加工面Ｗ１ａをバニシング加工する。
ローラ１３０は、図９（ａ）に示すように、例えば、フレーム１２０の中心Ｏ１から外周方向に半径Ｃ１（例えば、４ｍｍ）離れた位置から外径Ｂ１（例えば、２８ｍｍ）まで放射状に複数配置され、加工有効径Ａ１が２０ｍｍとなっている。このため、ローラ１３０を有するバニシング工具１００は、広範囲を加工するのに適している。

図１０（ａ）に示すように、ローラ２３０は、例えば、フレーム２２０の中心Ｏ２から外周方向に半径Ｃ２（例えば、０．７５ｍｍ）離れた位置から外径Ｂ２（例えば、１０．５ｍｍ）まで放射状に複数配置されている。このため、ローラ２３０を有するバニシング工具２００は、幅の広い溝の底面等を加工するのに適している。
円形平端面鏡面仕上用のバニシング工具２００では、ワークＷ３を回転させて使用したり、また、バニシング工具２００を回転させてバニシング加工しているので、被加工面Ｗ３ａが図１０（ｂ）に示すようなリング形状になっている。

その他、段差面Ｗ１ｂ内をバニシング加工可能なものとしては、特許文献２に開示されたような先端が円錐形のバニシ加工部を有するバニシング加工具が知られている。

特開２００２−１２７００２号公報 特開２００１−２６００１７号公報

しかしながら、図９（ａ）〜（ｂ）に示すような平面鏡面仕上用のバニシング工具１００は、加工圧調整用のばねを備えていないため、ワークＷ１の寸法のバラツキに対応できず、一定の推力（加工圧）を発生させることが困難であるという問題点があった。

バニシング工具１００は、例えば、図９（ｃ）に示すような広範囲の平らな被加工面Ｗ１ａをバニシング加工するためのものであるため、被加工面Ｗ１ａに狭い範囲の段差面Ｗ１ｂがある場合、段差面Ｗ１ｂ内をバニシング加工できないという問題点があった。

図９（ａ）および図１０（ａ）に示すようなバニシング工具１００，２００は、ローラ１３０，２３０を有することによって、加工範囲となる外径Ｂ１，Ｂ２が大きくなるため、幅の狭い溝内の底面をバニシング加工ができないという問題点があった。

特許文献２に開示されたバニシング加工具は、段差面Ｗ１ｂ内に形成されたテーパ内面部Ｗ１ｃをバニシング加工する専用のものであって、段差面Ｗ１ｂ内の底面をバニシング加工することができないという問題点があった。

前記した図９（ａ）、（ｂ）に示すような平面鏡面仕上用のバニシング工具１００は、図９（ｄ）に示すようなワークＷ２の被加工面Ｗ２ａが円形平端面の場合、ワークＷ２の被加工面Ｗ２ａの外周端部にローラ１３０が片当たりすることによって、前記外周端部が丸く面取りを施したように加工されてしまう、アール形状のいわゆるダレが形成されるという問題点があった。このため、ローラ１３０を備えたバニシング工具１００は、小径端面のバニシング加工に不適であるという問題点があった。

一方、図１０（ａ）、（ｂ）に示すような平面鏡面仕上用バニシング工具でワークＷ３をバニシング加工した場合には、ローラ２３０がフレーム２２０の中心Ｏ２から外周方向に半径Ｃ２離れた位置から放射方向に向けて配置されているため、中心Ｏ２側に最小で直径１．５ｍｍ程度の未加工部分Ｗ３ｂができるという問題点があった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、狭い平端溝底面および小径円端面のバニシング加工を可能にした平面用バニシング工具およびバニシング加工方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の平面用バニシング工具の発明は、加工機に装着される筒状のシャンクと、前記シャンク内に挿入されて支持され前記シャンクと一体に回転するマンドレルと、前記シャンクの先端側に配置したワークの方向に前記マンドレルを付勢する付勢手段と、前記付勢手段によって発生する付勢力を調整する付勢力調整手段と、を備えて、前記ワークの被加工面に前記マンドレルの先端部を押圧して、前記被加工面を塑性変形させてバニシング加工する平面用バニシング工具であって、前記先端部は、円柱形状に形成されて、先端に平らな円形の面で形成され前記被加工面を押圧する押圧部を有すると共に、前記平面用バニシング工具の回転中心に対して偏心して設置され、前記付勢力調整手段は、前記付勢手段の基端部側を支持し、前記シャンクに形成された設置孔内に進退自在に挿入されたガイドと、前記ガイドを所望位置に進退させるための調整ねじと、を備えて構成されると共に、前記調整ねじは、固定部材によって所定位置に保持されていることを特徴とする。

請求項１に記載の平面用バニシング工具の発明によれば、マンドレルの先端部が、円柱形状に形成されて、先端に平らな円形の面で形成され前記被加工面を押圧する押圧部を有すると共に、平面用バニシング工具の回転中心に対して偏心して設置されていることによって、平面用バニシング工具が回転してバニシング加工すると、回転中心から偏心した平面用バニシング工具の最大外径部分までの長さを半径とする軌跡円を描くように加工するため、その加工した円内に未加工部分が発生することを解消すると共に、狭い箇所の加工が可能となる。
なお、ここで、「狭い」とは、ローラで加工するローラ式の平面用バニシング工具で加工することができる限界の最小幅のことを言い、本発明の平面用バニシング工具は、それより狭い箇所の加工が可能である。
また、付勢力調整手段は、調整ねじをマンドレル側にねじ込めば、マンドレルを押圧する付勢手段の付勢力が強くなり、調整ねじをマンドレル側から遠下がるように緩めれば、付勢手段の付勢力が弱く調整することができる。

請求項２に記載の平面用バニシング工具の発明は、請求項１に記載の平面用バニシング工具であって、前記先端部の偏心中心は、前記マンドレルの中心線上から前記先端部の半径の長さ以内の偏心位置にあることを特徴とする。

請求項２に記載の平面用バニシング工具の発明によれば、マンドレルの先端部の偏心中心が、マンドレルの中心線上から先端部の半径の長さ以内の偏心位置にあることによって、平面用バニシング工具が回転すると、マンドレルの先端部は、マンドレルの中心線上から先端部の半径の長さ以内の偏心位置を公転して、バニシング加工する。バニシング加工されたワークの被加工面は、平面用バニシング工具の回転中心からの偏心長さに、マンドレルに先端部の半径を加算した長さを半径とする軌跡円内全体となる。このため、バニシング加工された円形の被加工面内には、未加工面が存在しない。

請求項３に記載の平面用バニシング工具の発明は、請求項１に記載の平面用バニシング工具であって、前記先端部の偏心中心は、前記マンドレルの中心線上から前記先端部の半径の長さの半分以内の偏心位置にあることを特徴とする。

請求項３に記載の平面用バニシング工具の発明によれば、バニシング加工された円形の被加工面内に、さらに、確実に未加工面が存在しないように加工することができる。

請求項４に記載のバニシング加工方法の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の平面用バニシング工具を用いたバニシング加工方法であって、前記マンドレルの先端に形成された押圧部を前記ワークの被加工面に押し当てて、前記押圧部を偏心回転させてバニシング加工することを特徴とする。

請求項４に記載のバニシング加工方法の発明によれば、マンドレルの先端の押圧部をワークの被加工面に押し当てて、先端面を偏心回転させてバニシング加工することによって、平面用バニシング工具が回転してバニシング加工すると、回転中心から偏心した平面用バニシング工具の最大外径部分までの長さを半径とする軌跡円を描くように公転しながら加工する。このため、その加工した円内に未加工部分が発生することが解消されると共に、狭い箇所の加工が可能となる。

請求項５に記載のバニシング加工方法の発明は、請求項４に記載のバニシング加工方法であって、前記押圧部を、前記ワークに形成された溝の底面に押し当てて、前記押圧部を偏心回転させながら移動させてバニシング加工することを特徴とする。

請求項５に記載のバニシング加工方法の発明によれば、マンドレルの先端の押圧部をワークの溝の底面に押し当てて、押圧部を偏心回転させながら移動させてバニシング加工することによって、種々の形状の溝の底面を加工することができる。

本発明に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法によれば、狭い平端溝底面および小径円端面のバニシング加工を可能にした平面用バニシング工具およびバニシング加工方法を提供することができる。

以下、図１〜図５を参照して本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具を示す半断面図である。
図１に示す平面用バニシング工具１を説明する前に、この平面用バニシング工具１が取り付けられる加工機（図示せず）およびワークＷ（図５（ａ）参照）について説明する。

≪加工機の構成≫
加工機（図示せず）は、駆動部に平面用バニシング工具１を取り付けて回転させるための工作機械であり、ワークＷ（図２参照）と平面用バニシング工具１との芯出し、および平面用バニシング工具１に回転と送りとを与えることができる機械からなる。その加工機は、例えば、着脱可能な工具を回転させて切削加工するマシニングセンタや旋盤や汎用フライス盤等である。この加工機による平面用バニシング工具１でバニシング加工する加工条件は、例えば、周速が５０〜２００ｍ／ｍｉｎ程度で、送り速度が０．０５〜０．１ｍｍ／ｒｅｖ．程度で、押付量が０．１〜０．２ｍｍである。なお、加工機に平面用バニシング工具１を取り付けてバニシング加工する際には、加工圧、回転速度、送り速度を徐々に上げながら適宜な加工条件で行う。

≪ワークの構成≫
図１に示す平面用バニシング工具１によって加工されるワークＷ（図５（ａ）参照）は、例えば、硬度（ＨＲＣ）が４０以下で、バニシング加工前の表面粗さがＲｍａｘ２μｍ程度の金属材料であって、例えば、鋼、アルミニウム合金、銅合金、ダイカスト材料（アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金等）等の部材である。このワークＷは、平面板部材や、円形等の小径端面Ｗｄ’（図７参照）や、平らの底面Ｗｃを有する溝Ｗｅ（図５（ａ）参照）や、段差面等の被加工面Ｗａを有するものであり、例えば、自動車等のエンジン用部品や油圧空気圧関連機器や金型等である。その被加工面Ｗａとは、例えば、Ｏリングを挿入するための平坦な端面に形成される平端面Ｏリング溝や、オイルシール溝等のシール材を装着される部分等である。
以下、ワークＷ（図５（ａ）、（ｃ）参照）の幅ｂの狭い溝Ｗｅ内の平らな底面Ｗｃをバニシング加工する場合を例に挙げて説明する。

≪平面用バニシング工具の構成≫
図１に示すように、平面用バニシング工具１は、金属製のワークＷ（図２参照）の表面（平面）にマンドレル２の先端部２ｆを押圧して塑性変形させることによって鏡面のような平滑な仕上がり面にバニシング加工する工具である。この平面用バニシング工具１は、加工機（図示せず）の主軸やテーブル等に装着されて回転し、ワークＷを押圧してバシング加工するものであって、特に、ワークＷの平坦面に形成された溝Ｗｅの底面Ｗｃ（図５（ａ）参照）や後記する小径端面Ｗｄ’（図７参照）の加工に最適である。

平面用バニシング工具１は、加工機（図示せず）に装着される筒状のシャンク３と、このシャンク３内に挿入されて支持されシャンク３と一体に回転するマンドレル２と、シャンク３の設置孔３ａ内の先端側に形成したキー溝３ｃとマンドレル２の外周面に形成したキー溝２ｂとに挿入されてマンドレル２をシャンク３と一体に回転するようにするためのキー４と、ワークＷの方向にマンドレル２を付勢するばね（付勢手段）ＳＰと、ばねＳＰによって発生する付勢力を調整する付勢力調整手段５と、を備えている。
なお、平面用バニシング工具１でワークＷをバニシング加工する場合には、工作液を供給しながら行う。その工作液は、潤滑、洗浄、および冷却を目的とするものであって、例えば、油性、水溶性、エマルジョン等からなる。

≪マンドレルの構成≫
図１に示すように、マンドレル２は、ワークＷ（図２参照）の被加工面Ｗａを押圧して移動されることでバニシング加工する押圧部２ａを先端に有する部材であり、例えば、超硬金属等の硬い材料によって形成されている。このマンドレル２は、シャンク３（図１参照）の設置孔３ａ内に挿入され、キー４によってそのシャンク３内に一体として回転するように結合されている。マンドレル２は、先端部２ｆに押圧部２ａ、基端部にばねＳＰを支持するばね受け部２ｃ、外側側面にキー溝２ｂ（図３参照）および鍔形状のストッパ２ｄが一体形成された段付き円柱形状をしている。このマンドレル２は、シャンク３の設置孔３ａ内に挿入される側が太い略円柱形状に形成されてマンドレル本体部を形成し、押圧部２ａがある先端側がそのマンドレル本体から突出した細い円柱形状をしている。

このように形成されたマンドレル２は、シャンク３の基端側から設置孔３ａ内に挿入されてストッパ２ｄを段差部３ｄに係止させた状態で、ばねＳＰ、ガイド６、およびスペーサ７を介在させて調整ねじＮ１を雌ねじ部３ｅに螺着することで、先端側に弾性的に押圧されて基端側に移動可能な状態に設置孔３ａに内設されている。そして、マンドレル２は、キー４によって、中心線Ｏａ−Ｏａに沿って直線移動（後退）できるように、シャンク３に連結されている。

図２は、図１に示すＸ部の拡大図である。図３は、本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具を示す正面図である。図４は、本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具を示す正面図である。

図２に示すように、マンドレル２の先端部２ｆは、例えば、直径が２．５ｍｍ程度の円柱形状に形成されて押圧部２ａを形成するための部分であり、外周縁２ｅにアールが形成されている。
そのマンドレル２の先端部２ｆは、図３に示すように、平面用バニシング工具１の回転中心Ｏａに対して偏心長さＬずらし設置されている。マンドレル２の先端部２ｆの偏心中心Ｏｂは、マンドレル２の中心線Ｏａ−Ｏａ上から先端部２ｆの半径の長さＲａ以内の位置にある。前記長さＬ（偏心量）は、例えば、０．５ｍｍである。

図２に示すように、押圧部２ａは、ワークＷの被加工面Ｗａを押圧して加工する部分であり、マンドレル２の先端部２ｆに形成された平坦な面の部分からなる。押圧部２ａは、その平坦部の直径Ｄａが、例えば、１．７ｍｍ程度に形成されている。押圧部２ａは、加工機の回転によって回転した場合、回転中心Ｏａを中心として、図２に示すように、偏心長さＬと、マンドレル２の先端部２ｆの半径Ｒａの長さとを加算した長さを半径とする軌跡円を描くように回転して、ワークＷの直径Ｄｂ（例えば、２．７ｍｍ）の円形の加工範囲をバニシング加工するようになっている。

ばね受け部２ｃは、ばねＳＰの先端側が圧接してばね力を受けると共に、そのばねＳＰを支持する部分である。
ストッパ２ｄは、ばねＳＰによってワークＷ側に付勢されたマンドレル２がシャンク３の段差部３ｄに当接して移動が抑止される箇所であり、フランジ形状に形成されている。

≪シャンクの構成≫
図１に示すシャンク３は、工作機（図示せず）の駆動部に取り付けられる略円筒形状の部材であり、平面用バニシング工具１の本体を構成するものである。このシャンク３は、中心線Ｏａ−Ｏａ上に穿設された設置孔３ａと、外側側面からこの設置孔３ａに導通するように穿設された横穴３ｂと、設置孔３ａ内の基端側に形成された雌ねじ部３ｅと、基端面の設置孔３ａの周囲に形成された溝３ｆと、を有している。

設置孔３ａは、シャンク３の中心線Ｏａ−Ｏａを中心として、この中心線Ｏａ−Ｏａに沿って穿設された孔であり、その設置孔３ａ内には、マンドレル２の外周部に形成されたストッパ２ｄが係止する段差部３ｄと、調整ねじＮ１の雄ねじ部Ｎ１ｂが螺合する雌ねじ部３ｅと、が形成されている。その設置孔３ａ内には、先端側からマンドレル２、キー４、ばねＳＰ、ガイド６、スペーサ７、および調整ねじＮ１が設けられている。

横穴３ｂには、セットピース９およびねじ部材Ｎ２が挿設されている。
溝３ｆは、調整ねじＮ１の雌ねじ部３ｅに螺合させて回動してマンドレル２の付勢力を調整するときのプリロードの目盛りとなるものであり、例えば、設置孔３ａを中心として放射状に８等分した状態に形成された複数の細長いＶ字状溝からなる（図４参照）。

≪キーの構成≫
図１および図３に示すように、キー４は、平面用バニシング工具１が回転している最中に、シャンク３とマンドレル２とが一体に回転するようにするための四角柱状の部材であり、マンドレル２およびシャンク３に形成されたキー溝２ｂ，３ｃに挿入されている。

≪付勢力調整手段の構成≫
図１に示す付勢力調整手段５は、マンドレル２を常時ワークＷ側に押圧しているばねＳＰの付勢力を調整するものであり、調整ねじＮ１をマンドレル２側にねじ込めばマンドレル２を押圧するばねＳＰの付勢力が強くなり、調整ねじＮ１をマンドレル２側から遠下がるように緩めれば、ばねＳＰの付勢力が弱くなるようになっている。
この付勢力調整手段５は、シャンク３の設置孔３ａに配置されたマンドレル２を先端側に押圧するばねＳＰと、このばねＳＰの基端部側を支持して設置孔３ａ内に進退自在に挿入されたガイド６と、このガイド６を所望位置に進退させるための調整ねじＮ１と、この調整ねじＮ１とガイド６との間に介在されたスペーサ７と、ばねＳＰのばね力による付勢力の目盛りとなる溝３ｆと、を備えて構成されている。

＜ばねの構成＞
図１に示すばねＳＰは、マンドレル２を先端側に押圧するプリロードの加工圧用ばねであり、例えば、荷重が８５〜１７０Ｎで５ｍｍ程度撓むコイルばねからなる。このばねＳＰは、設置孔３ａ内のシャンク３とガイド６との間に圧縮させた状態で、伸縮自在に挿入されている。ばねＳＰは、先端側がシャンク３のばね受け部２ｃに圧接した状態で支持され、基端部側がガイド６のばね受け部６ａに圧接した状態で支持されている。ばね受け部２ｃは、マンドレル２の基端面に形成され、中心線Ｏａ−Ｏａ上に円柱形状の凸部を突設している

＜ガイドの構成＞
ガイド６は、ばねＳＰが中心線Ｏａ−Ｏａに沿って伸縮するように支持する略円盤形状の部材であり、設置孔３ａ内に進退自在に設置されている。このガイド６は、先端側の面の中央にばねＳＰを支持する円柱形状の凸部が形成されたばね受け部６ａを有する。

＜スペーサの構成＞
図１に示すように、スペーサ７は、調整ねじＮ１の動きをガイド６に伝達するための部材であり、設置孔３ａ内に進退自在に設置された円筒形状の部材（スリーブ）からなる。このスペーサ７は、調整ねじＮ１とガイド６との間にばねＳＰのばね力で弾性的に押圧された状態で介在され、調整ねじＮ１が回動されると、この調製ねじＮ１の中心線Ｏａ−Ｏａ方向の移動に伴って共に中心線Ｏａ−Ｏａに沿って移動するように設置孔３ａ内に設けられている。
なお、スペーサ７は、ガイド６や調整ねじＮ１に一体に形成しても構わない。

＜調整ねじの構成＞
調整ねじＮ１は、設置孔３ａの基端部側の開口端部内に形成された雌ねじ部３ｅに螺合して進退し、ばねＳＰの付勢力を調整するためのねじであり、例えば、六角穴付止めねじから形成されている。調整ねじＮ１は、先端側にスペーサ７に圧接する平らな先端面を有し、基端部側に六角レンチ等の工具が係合される六角穴Ｎ１ａを有し、外周側面全体に雄ねじ部Ｎ１ｂが形成されている。雄ねじ部Ｎ１ｂは、セットピース９の先端が当接していて、調整ねじＮ１が振動等で移動しないようになっている。

≪固定手段の構成≫
固定手段８は、付勢力調整手段５の調整ねじＮ１の移動を阻止して所定位置に保持させるための部材であり、例えば、セットピース９と、ねじ部材Ｎ２とから構成されている。
セットピース９は、横穴３ｂに進退自在に挿入された円柱形状の比較的軟質な金属部材等から形成されている。このセットピース９は、軸心側の先端面が調整ねじＮ１の雄ねじ部Ｎ１ｂに当接し、外側の端面がねじ部材Ｎ２に押圧された状態で横穴３ｂに内設されている。
ねじ部材Ｎ２は、例えば、前記調整ねじＮ１と同様な六角穴付止めねじからなり、横穴３ｂ内に没入した状態で設置されている。

［作用］
次に、図１と図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と図６とを主に参照しながら本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法の作用を説明する。
図５は、本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法を示す図であり、（ａ）は段差部を有するワークの断面図、（ｂ）は（ａ）のＹ部をバニシング加工するときの状態を示す拡大図、（ｃ）はＺ−Ｚ線の断面図である。図６は、図５（ｂ）のＺ−Ｚ線拡大断面図である。

＜バニシング加工前の前加工＞
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図６に示すように、ワークＷの被加工面Ｗａの仕上精度を正確にする場合には、バニシング加工を行う前に、被加工面Ｗａの平面度を０．０２ｍｍ以内に切削加工等で仕上げておく。また、平面用バニシング工具１で仕上面粗度を３．２Ｓ以下にする場合には、前もって被加工面Ｗａの粗度を６．３Ｓ〜１２．５Ｓ程度に加工しておくことが望ましい。

＜ワークの固定、および平面用バニシング工具の取り付け＞
図５（ａ）に示すワークＷは、マシニングセンタ等の加工機（図示せず）のテーブルにしっかりと固定する。平面用バニシング工具１は、加工機に取り付けた後、平面用バニシング工具１をワークＷの被加工面Ｗａに接近させて、平面用バニシング工具１の回転中心ＯａとワークＷの被加工面Ｗａの中心とを一致させる。これにより、平面用バニシング工具１の回転中心Ｏａが、平面用バニシング工具１の回転軸となる。

＜段差形状部を有するワークをバニシング加工する場合＞
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図６に示すように、ワークＷの表面から一段下がった溝（段差形状部Ｗｂ）内の底面Ｗｃを被加工面Ｗａとして平面用バニシング工具１でバニシング加工する場合を説明する。
この場合は、まず、図５（ｂ）に示すように、平面用バニシング工具１のマンドレル２の先端を被加工面Ｗａに当接させる。
その後、図６に示すように、適宜な加工条件で平面用バニシング工具１を回転させ、マンドレル２の先端面をワークＷの被加工面Ｗａの加工開始位置に押し付けて送りを与えて、工作液を注油しながら、先端部２ｆを偏心回転させて溝Ｗｅ内の被加工面Ｗａをバニシング加工する。

さらに詳述すると、平面用バニシング工具１は、加工開始時に、図５（ｃ）にハッチングで示す押圧部２ａの位置にマンドレル２の先端があった場合、平面用バニシング工具１が回転すると、その実線の先端部２ｆの位置から二点鎖線で示す先端部２ｆ１，２ｆ２，２ｆ３（図６参照）と移動して、偏心円の軌跡を描くように、回転中心Ｏａ（Ｏｗ）を中心として偏心回転移動し、矢印ａ方向に送りをかけながらワークＷを押圧して、段差形状部（溝Ｗｅ）Ｗｂの底面Ｗｃをバニシング加工する。
そして、マンドレル２の押圧部２ａによって被加工面Ｗａが所望の状態に鏡面加工されたら、ワークＷからマンドレル２を離間させて、平面用バニシング工具１の回転を止めて加工を終了させる。

このとき、付勢力調整手段５と、工作機の主軸のストローク量とでマンドレル２の押圧部２ａがワークＷの表面をバニシング加工する押圧量が適切な値となるように調整することにより、ワークＷの表面の凹凸が所定の押圧量だけ塑性変形し、ワークＷの表面が円形に鏡面仕上げされる。平面用バニシング工具１は、加工圧調整用のばねＳＰを内蔵したことによって、ばねＳＰがワークＷの被加工面Ｗａの寸法のバラツキを吸収することができると共に、一定の付勢力（推力）を発生するようになる。このようにして加工されたワークＷは、バニシング加工で被加工面Ｗａが鏡面に仕上がり、同時に加工した表面の硬度も向上し、緻密で耐久性に優れた仕上面を得ることができる。このように付勢力調整手段５を備えたことによって平面用バニシング工具１は、一般に使用されているレンズウインド精密位置決め機構等が不要となるため、内部構成を簡素化することができる。

平面用バニシング工具１で加工したワークＷの被加工面Ｗａは、例えば、バニシング加工前の表面粗さがＲｍａｘ２μｍ程度であったものを、表面粗さＲｍａｘ０．３μｍ程度（０．８０μｍ以下）に鏡面仕上げすることができる。
このようにバニシング加工されたことによって、従来、バニシング加工すること不可能だったワークＷの段差形状部Ｗｂ（溝部）は、底面Ｗｃの表面粗さが改善されることによって、シール性が向上される。また、ワークＷは、マンドレル２が押圧してバニシング加工したことにより、被加工面Ｗａである被転圧部Ｗｄが塑性加工されるため、切削加工や研削加工されたものと比較して、強度が向上される。

＜ワークの小径端面をバニシング加工する場合＞
図７は、本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法を示す図であり、ワークの小径端面をバニシング加工するときの状態を示す要部拡大図である。
次に、図７に示すように、例えば、旋盤のチャック（図示せず）では保持することができないようなワークＷ’の幅が２．７ｍｍ程度の小径端面Ｗｄ’の全面をバニシング加工する場合を説明する。

この場合は、図７に示すように、適宜な加工条件で平面用バニシング工具１を回転させ、マンドレル２の先端面をワークＷ’の被加工面Ｗａ’(小径端面Ｗｄ’)の加工開始位置に押し付けて、工作液を注油しながら、先端面の押圧部２ａを偏心回転させて被加工面Ｗａをバニシング加工する。

すると、先端部２ｆは、図６に示す先端部２ｆ，２ｆ１，２ｆ２，２ｆ３のように、平面用バニシング工具１の回転中心Ｏａから半径の長さＬ離れた位置に偏心円を描くように偏心回転移動して、押圧部２ａが偏心円内全体をバニシング加工する。このとき、押圧部２ａは、ワークＷ’の小径端面（被加工面Ｗａ’）Ｗｄ’の全面を漏れる箇所なく偏心回転移動しながら押圧してバニシング加工することができる。このため、偏心円に加工された被加工面Ｗａ’の内側に、未加工部分Ｗ３ｂ（図１０（ｂ）参照）が発生することを解消できる。

マンドレル２の加工部は、平らな面で形成された押圧部２ａからなり、この押圧部２ａの外側がアールを形成した外周縁２ｅとなっている。加工中、マンドレル２は、その押圧部２ａのみがワークＷ’の被加工面Ｗａの全面が押圧されて、外周縁２ｅが小径端面（被加工面Ｗａ’）Ｗｄ’との接触を最少にできるため、ダレの発生を最少とすることができる。

なお、このように平面用バニシング工具１を送らないで回転のみで加工する場合には、円形溝（穴）の内底面や、円形孔内のリング状の段差面を未加工部分が最少となるようにバニシング加工することができる。

＜付勢力の調整＞
次に、図１を参照しながらマンドレル２を付勢するばね（付勢手段）ＳＰによって発生する付勢力を調整する付勢力調整手段５の作用を説明する。
図１に示すように、マンドレル２は、ばねＳＰのばね力によって先端側に付勢されて、ストッパ２ｄが設置孔３ａ内の段差部３ｄに係止することにより、付勢力（加圧力）を有している。その付勢力は、固定手段８のねじ部材Ｎ２を緩めて、調整ねじＮ１をレンチ等の工具で回動させることによって、強くしたり、弱くしたり調整することができる。

この場合、シャンク３に内装されたばねＳＰによるプリロードを調節することによって、マンドレル２を押圧するばねＳＰの付勢力を調整する。プリロードの設定は、ストッパ２ｄが段差部３ｄに当接しているマンドレル２のゼロの位置から０．１〜０．２ｍｍ程度押し込んだときに所定の表面粗さを得ることができる状態にすることが最適である。

例えば、調整ねじＮ１を右回転させれば、調整ねじＮ１がスペーサ７を介在してガイド６を先端側に押圧して移動させ、ばねＳＰを圧縮させる。これにより、ばねＳＰは、圧縮された分だけマンドレル２を先端側に押圧する付勢力が強くなる。
そして、調整ねじＮ１を左側に回動させれば、それと逆になってばねＳＰの付勢力を弱く調整できるようになっている。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。

本発明は、前記実施形態で、平面用バニシング工具１で加工するワークＷ，Ｗ’の被加工面Ｗａ，Ｗａ’として、直線形状の溝Ｗｅの底面Ｗｃ（図５参照）や、小径端面Ｗｄ’（図７参照）を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。

図８は、本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法によって加工可能なワークを示す図であり、（ａ）はリング形状の溝の底面、（ｂ）は曲線形状の溝の底面、（ｃ）は孔内に形成された段差形状部、（ｄ）は円形の溝の底面をそれぞれ示す斜視図である。

図５ｃおよび図６に示すように、平面用バニシング工具１は、例えば、ワークＷを固定した加工機（図示せず）のテーブルをワークＷの被加工面Ｗａに沿って矢印ａ方向に送って移動させれば、直線形状の溝Ｗｅ以外に、図８（ａ）に示すようなリング形状の溝Ｗｅ１の底面、図８（ｂ）に示すような曲線形状の溝Ｗｅ２の底面、多角形の形状の溝の底面、円柱の外周面に形成された環状溝等のあらゆる形状の溝の底面や、図８（ｃ）に示すように、孔内に形成された段差形状部Ｗｅ３のバニシング加工もできる。また、ワークＷを固定した加工機（図示せず）のテーブルをワークＷの被加工面Ｗａに押し付けただけであっても、図８（ｄ）に示すような円形の溝（穴）Ｗｅ４の底面に未加工部分が最少となるようにバニシング加工もできる。
このようにすれば、Ｏリングやオイルシール等を設けるための幅ｂ（例えば、２ｍｍ程度）の狭い溝Ｗｅの底面をバニシング加工することが可能となる。

本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具を示す半断面図である。 図１に示すＸ部の拡大図である。 本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法を示す図であり、（ａ）は段差部を有するワークの断面図、（ｂ）は（ａ）のＹ部をバニシング加工するときの状態を示す拡大図、（ｃ）はＺ−Ｚ線の断面図である。 図５（ｂ）のＺ−Ｚ拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法を示す図であり、ワークの小径端面をバニシング加工するときの状態を示す要部拡大図である。 本発明の実施形態に係る平面用バニシング工具およびバニシング加工方法によって加工可能なワークを示す図であり、（ａ）はリング形状の溝の底面、（ｂ）は曲線形状の溝の底面、（ｃ）は孔内に形成された段差形状部、（ｄ）は円形の溝の底面をそれぞれ示す斜視図である。 従来の平面鏡面仕上用のバニシング工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は段差面を有するワークの加工時の状態を示す側面図、（ｄ）バニシング加工した小径端面のワークの状態を示す要部拡大側面図である。 従来の円形平端面鏡面仕上用のバニシング工具を示す図であり、（ａ）は一部断面を有する側面図、（ｂ）は円形平端面鏡面仕上用のバニシング工具で加工した被加工面を示す要部拡大平面図である。

符号の説明

１ 平面用バニシング工具
２ マンドレル
２ａ 押圧部
２ｆ 先端部
３ シャンク
５ 付勢力調整手段
Ｏａ 回転中心
Ｏａ−Ｏａ 中心線
Ｏｂ 偏心中心
Ｒａ 先端部の半径の長さ
ＳＰ ばね
Ｗ，Ｗ’ ワーク
Ｗａ，Ｗａ’ 被加工面
Ｗｂ，Ｗｂ１ 段差形状部
Ｗｃ 底面
Ｗｅ，Ｗｅ１，Ｗｅ２，Ｗｅ３ 溝

Claims (5)

1. 加工機に装着される筒状のシャンクと、
   前記シャンク内に挿入されて支持され前記シャンクと一体に回転するマンドレルと、
   前記シャンクの先端側に配置したワークの方向に前記マンドレルを付勢する付勢手段と、
   前記付勢手段によって発生する付勢力を調整する付勢力調整手段と、を備えて、前記ワークの被加工面に前記マンドレルの先端部を押圧して、前記被加工面を塑性変形させてバニシング加工する平面用バニシング工具であって、
   前記先端部は、円柱形状に形成されて、先端に平らな円形の面で形成され前記被加工面を押圧する押圧部を有すると共に、前記平面用バニシング工具の回転中心に対して偏心して設置され、
   前記付勢力調整手段は、前記付勢手段の基端部側を支持し、前記シャンクに形成された設置孔内に進退自在に挿入されたガイドと、
   前記ガイドを所望位置に進退させるための調整ねじと、を備えて構成されると共に、
   前記調整ねじは、固定部材によって所定位置に保持されていることを特徴とする平面用バニシング工具。
2. 前記先端部の偏心中心は、前記マンドレルの中心線上から前記先端部の半径の長さ以内の偏心位置にあることを特徴とする請求項１に記載の平面用バニシング工具。
3. 前記先端部の偏心中心は、前記マンドレルの中心線上から前記先端部の半径の長さの半分以内の偏心位置にあることを特徴とする請求項１に記載の平面用バニシング工具。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の平面用バニシング工具を用いたバニシング加工方法であって、
   前記マンドレルの先端に形成された押圧部を前記ワークの被加工面に押し当てて、前記押圧部を偏心回転させてバニシング加工することを特徴とするバニシング加工方法。
5. 前記押圧部を、前記ワークに形成された溝の底面に押し当てて、前記押圧部を偏心回転させながら移動させてバニシング加工することを特徴とする請求項４に記載のバニシング加工方法。

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