JP5084191B2 - Fine recess processing apparatus and fine recess processing method - Google Patents
Fine recess processing apparatus and fine recess processing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5084191B2 JP5084191B2 JP2006188820A JP2006188820A JP5084191B2 JP 5084191 B2 JP5084191 B2 JP 5084191B2 JP 2006188820 A JP2006188820 A JP 2006188820A JP 2006188820 A JP2006188820 A JP 2006188820A JP 5084191 B2 JP5084191 B2 JP 5084191B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- displacement
- fine
- processing
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
- F16C9/02—Crankshaft bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
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)の内周面や、クランクジャーナル,クランクピン,カムジャーナルなどの部材の外周面に、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, for example, has a fine structure for realizing low friction on the inner peripheral surface of a cylinder bore (circular hole) in a cylinder block of an automobile engine and the outer peripheral surface of a member such as a crank journal, a crankpin, and a cam journal. The present invention relates to a fine concave portion processing apparatus and a fine concave portion processing method used to form a concave portion (oil sump).
従来、ワークの表面に微細凹部を形成する方法としては、例えば、周知の転造装置に、ワークとともに微細な形状の圧子を押込むことで、微細凹部をワークに転写して形成する加工方法がある。
しかしながら、上記したような、転造装置にワークとともに微細な形状の圧子を押込む加工方法にあっては、圧子の変位及び荷重のいずれか一方が所定量となるように制御されることから、圧子の形状や材料特性、あるいは、圧子の押込み深さや押込み荷重によって、押込み変位と押込み荷重との関係が大幅に変化すると、微細凹部の形状、例えば加工深さのばらつきが大きくなってしまう可能性があるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。 However, as described above, in the processing method of pressing the indenter with a fine shape together with the workpiece into the rolling device, either the displacement of the indenter or the load is controlled so as to be a predetermined amount. If the relationship between indentation displacement and indentation load changes significantly depending on the indenter shape and material characteristics, or the indenter indentation depth and indentation load, the variation in the shape of the fine recess, for example, the processing depth, may increase. It has been a problem to solve this problem.
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あり、ワークに負荷される荷重及び加工工具の変位を測定演算して、ワーク負荷荷重及び加工工具の変位の双方を制御することができ、その結果、ワークの材質や加工工具の形状の違いに起因する塑性変形挙動の変化による微細凹部の形状のばらつきを少なく抑えることが可能である微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and measures and calculates the load applied to the workpiece and the displacement of the machining tool to control both the workpiece load and the displacement of the machining tool. As a result, it is possible to provide a fine recessed portion processing apparatus and a fine recessed portion processing method capable of suppressing the variation in the shape of the fine recessed portion due to the change in plastic deformation behavior caused by the difference in the workpiece material and the shape of the processing tool. The purpose is to do.
本発明に係る微細凹部加工装置は、ワークの表面に微細凹部を形成するものであり、表面に微細な凹凸を具備した加工工具と、この加工工具をワークに接近離間させて加工工具の表面を上記ワークの表面に押し付け可能とした押圧機構と、この押圧機構によってワークに負荷される荷重を測定する荷重測定手段と、上記加工工具の変位を測定する変位測定手段を備え、上記荷重測定手段及び変位測定手段の双方からの信号を演算して、上記加工工具に加えられる荷重及び加工工具の変位を制御する制御手段を設け、前記制御手段は、前記荷重測定手段により測定された荷重の変化割合と前記変位測定手段により測定された変位の変化割合とに基づいて、前記変位測定手段で検出したワーク表面の位置からの加工工具の相対的な変位が所定の変位となるように制御する変位測定手段による変位制御と、前記荷重測定手段で検出されるワーク負荷荷重が所定の荷重となるように制御する荷重制御との2種類の制御を加工中に切り替え可能としたものである。 The fine recessed portion machining apparatus according to the present invention forms fine recessed portions on the surface of a workpiece, and a machining tool having fine irregularities on the surface, and the machining tool is moved closer to and away from the workpiece to thereby remove the surface of the machining tool. A pressing mechanism capable of being pressed against the surface of the work; load measuring means for measuring a load applied to the work by the pressing mechanism; and displacement measuring means for measuring a displacement of the processing tool, the load measuring means, Control means is provided for controlling the load applied to the machining tool and the displacement of the machining tool by calculating signals from both of the displacement measuring means, and the control means is a change rate of the load measured by the load measuring means. And the displacement change rate measured by the displacement measuring means, the relative displacement of the machining tool from the position of the workpiece surface detected by the displacement measuring means is a predetermined change. It is possible to switch between two types of control during machining, ie, displacement control by a displacement measuring means that controls the load so that the workpiece load detected by the load measuring means becomes a predetermined load. It is a thing.
本発明に係る微細凹部加工方法は、上記した微細凹部加工装置を用いてワークの表面に微細凹部を形成するに際して、荷重測定手段によって加工工具がワーク表面に接触するのを検出し、制御手段により、ワーク表面の位置からの相対的な変位を加工工具のワーク表面への押込み変位量として設定して、上記加工工具の相対的な変位が所定の変位となるように制御する変位測定手段による変位制御と、荷重測定手段で検出されるワーク負荷荷重が所定の荷重となるように制御する荷重制御との2種類の制御を加工中に切り替えて加工するものである。 The fine recess processing method according to the present invention detects the contact of the processing tool with the work surface by the load measuring means when the fine recess is formed on the surface of the work using the above-described fine recess processing apparatus, and the control means Displacement by a displacement measuring means for controlling the relative displacement of the machining tool to be a predetermined displacement by setting the relative displacement from the position of the workpiece surface as the amount of indentation displacement of the machining tool onto the workpiece surface Two types of control, that is, control and load control for controlling the workpiece load detected by the load measuring means to be a predetermined load, are switched during machining.
本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法では、制御手段によって、ワークに負荷される荷重及び加工工具の変位をそれぞれ測定して演算し、変位測定手段による変位制御と荷重測定手段による荷重制御との2種類の制御を加工中に切り替えて加工するようになせば、ワーク負荷荷重及び加工工具の変位の双方を制御し得ることとなり、その結果、ワークの材質や加工工具の形状の違いにかかわりなく、ワークの表面の被加工部位全域にわたって、微細凹部をほとんどばらつきなく形成し得ることとなる。 In the fine recess processing apparatus and the fine recess processing method of the present invention, the load applied to the workpiece and the displacement of the processing tool are respectively measured and calculated by the control means, and the displacement control by the displacement measurement means and the load control by the load measurement means are performed. If the two types of control are switched during machining, both the workpiece load and machining tool displacement can be controlled, resulting in differences in workpiece material and machining tool shape. Regardless of this, fine concave portions can be formed with almost no variation over the entire region to be processed on the surface of the workpiece.
本発明によれば、ワークに負荷される荷重及び加工工具の変位を測定演算して、ワーク負荷荷重及び加工工具の変位の双方を制御することが可能であり、したがって、ワークの材質や加工工具の形状の違いに起因する塑性変形挙動の変化による微細凹部の形状のばらつきを少なく抑えることができるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、ワークの材質や加工工具の形状の違いに起因する塑性変形挙動の変化による微細凹部の形状のばらつきをより少なく抑え得ることができる。
According to the present invention, it is possible to measure and calculate the load applied to the workpiece and the displacement of the machining tool, and to control both the workpiece load and the displacement of the machining tool. As a result, it is possible to obtain a very excellent effect that the variation in the shape of the fine recesses due to the change in the plastic deformation behavior due to the difference in the shape of each can be suppressed.
Moreover, the variation in the shape of the fine recesses due to the change in the plastic deformation behavior caused by the difference in the workpiece material and the shape of the processing tool can be suppressed.
本発明の微細凹部加工装置において、制御手段は、荷重測定手段で検出したワーク表面の位置からの加工工具の相対的な変位が所定の変位となるように制御する変位測定手段による変位制御と、荷重測定手段で検出されるワーク負荷荷重が所定の荷重となるように制御する荷重制御との2種類の制御を加工中に切り替え可能としている構成としたり、制御手段は、荷重測定手段で検出されるワーク負荷荷重と、変位測定手段で検出される加工工具の変位とを常にモニタして記録し、検出された荷重と変位との各変化率を演算して得た演算結果に基づいて、変位制御及び荷重制御の加工中における切り替えを可能としている構成としたりすることが可能であり、いずれの場合も、ワークの材質や加工工具の形状の違いに起因する塑性変形挙動の変化による微細凹部の形状のばらつきをより少なく抑え得ることとなる。 In the fine recess processing apparatus of the present invention, the control means includes a displacement control by a displacement measuring means for controlling the relative displacement of the processing tool from the position of the workpiece surface detected by the load measuring means to be a predetermined displacement, Two types of control, load control for controlling the work load detected by the load measuring means to be a predetermined load, can be switched during machining, or the control means is detected by the load measuring means. The workpiece load and the displacement of the machining tool detected by the displacement measuring means are constantly monitored and recorded, and the displacement is calculated based on the calculation results obtained by calculating the rate of change between the detected load and displacement. Control and load control can be switched during machining, and in either case, the plastic deformation behavior caused by the difference in workpiece material and machining tool shape So that the can suppress fewer variations in the shape of the fine recesses by reduction.
また、本発明の微細凹部加工装置において、加工後のワークの表面に形成された微細凹部の形状を測定する加工形状測定手段を設け、制御手段は、加工形状測定手段で検出される微細凹部の加工深さの分布に基づいて、変位制御及び荷重制御の加工中における切り替えを可能としている構成とすることも可能であり、この場合には、加工後のワークの表面に形成された微細凹部の形状を測定し、その形状のばらつきから変位制御及び荷重制御のうちのいずれかを選択して加工を行うことができるので、ばらつきのより一層少ない微細凹部の加工を行い得ることとなる。 Further, in the fine recess processing apparatus of the present invention, a processing shape measuring means for measuring the shape of the fine recess formed on the surface of the workpiece after processing is provided, and the control means is provided for the fine recess detected by the processing shape measuring means. It is also possible to adopt a configuration that enables switching between displacement control and load control during processing based on the distribution of the processing depth. In this case, the fine recesses formed on the surface of the workpiece after processing are possible. Since the shape can be measured and processing can be performed by selecting either displacement control or load control based on the variation in the shape, it is possible to process fine recesses with less variation.
さらに、本発明の微細凹部加工装置において、押圧機構が、圧電素子によって動作するアクチュエータである構成としたり、押圧機構が、超磁歪素子によって動作するアクチュエータである構成としたり、押付機構が、コイルばねを具備している構成としたりすることができる。 Furthermore, in the fine recess processing apparatus of the present invention, the pressing mechanism is configured as an actuator that operates by a piezoelectric element, the pressing mechanism is configured as an actuator that operates by a giant magnetostrictive element, or the pressing mechanism is a coil spring. It can be set as the structure which comprises.
押圧機構が、圧電素子によって動作するアクチュエータである構成とすると、ワークの表面に対する加工工具の押し付けを高速で行い得ることとなって、加工時間の短縮化が図られることとなり、押圧機構が、超磁歪素子によって動作するアクチュエータである構成とすると、ワークの表面に対する加工工具の押し付けをより高速で行い得ることとなって、加工時間のさらなる短縮化が図られることとなり、加えて、同じサイズの超磁歪素子であれば、より大きな変位が得られるので、装置の小型化をも図られることとなり、押付機構が、コイルばねを具備している構成とすると、ワークの精度や振動などの外乱による荷重の変動を低減し得ることとなる。 If the pressing mechanism is an actuator that is operated by a piezoelectric element, the processing tool can be pressed against the surface of the workpiece at high speed, and the processing time can be shortened. When the actuator is operated by a magnetostrictive element, the processing tool can be pressed against the surface of the workpiece at a higher speed, and the processing time can be further shortened. Since a larger displacement can be obtained with a magnetostrictive element, the size of the device can be reduced. If the pressing mechanism has a coil spring, the load due to disturbances such as workpiece accuracy and vibration It is possible to reduce the fluctuations of.
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、加工工具は、その表面に多数の微細な突起を具備している構成を採用することが可能であり、この構成を採用すると、ワークの表面の被加工部位全域にわたって、短時間で複数の微細凹部を加工し得ることとなる。 Furthermore, in the fine recess processing apparatus of the present invention, the processing tool can adopt a configuration having a large number of fine protrusions on the surface, and by adopting this configuration, the surface of the workpiece is covered. A plurality of fine recesses can be processed in a short time over the entire processing site.
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、外周面に多数の微細な突起を具備して、ローラ軸回りに回転する加工ローラを加工工具とした構成とすることができ、この構成を採用すると、加工ローラを回転させながら加工を行うことで、ワークの表面の被加工部位全域にわたって、短時間のうちに微細凹部を加工し得ることとなる。 Furthermore, in the fine recess processing apparatus of the present invention, the processing roller having a large number of fine protrusions on the outer peripheral surface and rotating around the roller axis can be used as a processing tool. By performing the processing while rotating the processing roller, the fine recesses can be processed in a short time over the entire region to be processed on the surface of the workpiece.
一方、本発明の微細凹部加工方法において、制御手段により、荷重測定手段で検出されるワーク負荷荷重と、変位測定手段で検出される加工工具の変位とを常にモニタして記録し、検出された荷重と変位との各変化率を演算して得た演算結果に基づいて、変位制御及び荷重制御の加工中における切り替えを行う構成とすることができ、この場合にも、ワークの材質や加工工具の形状の違いにかかわりなく、ワークの表面の被加工部位全域にわたって、微細凹部をほとんどばらつきなく形成し得ることとなる。 On the other hand, in the fine recess machining method of the present invention, the control means constantly monitors and records the workpiece load detected by the load measuring means and the displacement of the machining tool detected by the displacement measuring means, and is detected. Based on the calculation results obtained by calculating each change rate of load and displacement, it can be configured to switch between displacement control and load control during processing. Regardless of the difference in shape, the fine recesses can be formed almost without variation over the entire region to be processed on the surface of the workpiece.
また、本発明の微細凹部加工方法において、加工形状測定手段を有する微細凹部加工装置を用いてワークの表面に微細凹部を形成するに際して、制御手段により、加工形状測定手段で検出される微細凹部の加工深さの分布に基づいて、変位測定手段で検出したワーク表面の位置からの加工工具の相対的な変位が所定の変位となるように制御する変位測定手段による変位制御と、荷重測定手段で検出されるワーク負荷荷重が所定の荷重となるように制御する荷重制御との2種類の制御を加工中に切り替える構成とすることが可能であり、この構成を採用すると、ばらつきのより一層少ない微細凹部の加工を行い得ることとなる。 Further, in the fine recess processing method of the present invention, when forming the fine recess on the surface of the workpiece using the micro recess processing apparatus having the processing shape measuring means, the control means detects the micro recesses detected by the processing shape measuring means. Based on the processing depth distribution, displacement control by the displacement measuring means for controlling the relative displacement of the machining tool from the position of the workpiece surface detected by the displacement measuring means to be a predetermined displacement, and the load measuring means It is possible to adopt a configuration in which two types of control, load control for controlling the detected workpiece load to become a predetermined load, can be switched during machining. The recess can be processed.
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摺動面に有する摺動部材、例えば、図15に示すように、微細凹部T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。 And the sliding member which has the fine recessed part processed using the above-mentioned fine recessed part processing apparatus in a sliding surface, for example, the engine which has the fine recessed part T in the internal peripheral surface Ba of the cylinder bore B, as shown in FIG. The cylinder block SB has a low friction on the inner peripheral surface Ba of the cylinder bore B on which the piston slides. As a result, the cylinder block SB can contribute to an improvement in fuel consumption.
一方、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摺動面としての外周面に有する摺動部材、例えば、図16に示すように、クランクジャーナル部Caやクランクピン部Cbに微細凹部Tを有するクランクC、カムジャーナル部やカムロブ部に微細凹部を有するカム、ジャーナル部に微細凹部を有するバランサシャフトなどのエンジン用部材は、摺動面である外周面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。 On the other hand, a sliding member having fine concave portions processed by using the fine concave portion processing apparatus described above on the outer peripheral surface as a sliding surface, for example, as shown in FIG. 16, the crank journal portion Ca and the crank pin portion Cb are fine. The engine member such as the crank C having the recess T, the cam journal portion or cam having the fine recess in the cam lobe portion, and the balancer shaft having the fine recess in the journal portion has low friction on the outer peripheral surface which is a sliding surface. As a result, it 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1及び図2に示すように、この微細凹部加工装置1は、平板状のワークWの表面に微細凹部を形成するNC工作機械であって、ワークWを載置して水平面内で移動可能としたステージ2と、ダイヤモンドや超硬合金で作られた微細で高硬度な突起3aを先端部に有する加工工具3を着脱可能に取り付けたクロスヘッド4と、このクロスヘッド4を鉛直方向に移動させて加工工具3をワークWの表面Waに押し付け可能とした押圧機構としてのサーボモータ5及びボールねじ6と、ステージ2及びクロスヘッド4の移動を制御する制御手段としての演算・制御部7を備えており、クロスヘッド4には、加工工具3に負荷される荷重を測定して演算・制御部7に出力する荷重測定手段としての荷重センサ8と、加工工具3とワークWの変位を測定して演算・制御部7に出力する変位測定手段としての変位センサ9が取り付けてある。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this fine
この微細凹部加工装置1を用いてワークWの表面Waに微細凹部を形成するに際しては、図3に示すように、まず、ワークWをステージ2に取り付け(ステップS1)、加工位置が加工工具3の真下にくるようにステージ2を移動させると共に、加工工具3の先端部がワークWの近傍にくるようにクロスヘッド4を降下させたのち、演算・制御部7に加工深さ(目標の押込み深さや押込み荷重)や加工範囲や加工速度などの加工条件を入力する(ステップS2)。
When forming the fine concave portion on the surface Wa of the workpiece W using the fine concave
この際、塑性加工では、素材のスプリングバックや材料の塑性流動によって、加工工具3の押込み深さと加工深さが一致しないため、所望の加工深さが得られるような目標押込み深さ及び押込み荷重を予備実験等で明らかにしておき、その値を入力する。なお、加工中の加工工具3の制御は、荷重センサ8から測定される荷重が加工前に設定した目標の荷重になるように制御する荷重制御と、ワーク表面Waからの押込み量が加工前に設定した目標の押込み変位となるように制御する変位制御のいずれかの方式で行う。
At this time, in the plastic working, the indentation depth of the
次に、加工工具3の変位と荷重を測定しながら加工工具3をワークWに接近させて加工を開始する(ステップS3,S4)。ここで、図5(a)に示すように、加工工具3とワークWが接触するまでは、加工工具3の変位のみが増加し荷重は発生しない(図6の状態I)。そして、図5(b)に示すように、加工工具3をワークWに接触させると、荷重が発生する(図6の状態II)。このときのワーク表面Waからの加工工具3の相対的な変位がワーク表面Waからの押込み量となり、変位制御において、このワーク表面Waからの押込み量が目標の押込み量となるように制御する(ステップS5,S6)。
Next, the
さらに、図5(c)に示すように、加工工具3に負荷される荷重及び変位を測定しながら押付けて加工を行い(図6の状態III)、演算・制御部7において、この加工中に順次測定される荷重及び変位に基づいて、所定の時間間隔での押付け荷重と押付け変位の変化割合(傾き)を計算する(ステップS7)。 Further, as shown in FIG. 5 (c), processing is performed by pressing while measuring the load and displacement applied to the processing tool 3 (state III in FIG. 6). Based on the sequentially measured load and displacement, the pressing load and the change rate (inclination) of the pressing displacement at a predetermined time interval are calculated (step S7).
まず、上記変化割合がある割合Aよりも大きい場合(押付け変位に対して押付け荷重の増加が大きい場合:図7中で領域アの場合)は荷重制御を行い(ステップS8〜S10)、これとは逆に、変化割合がある割合Aよりも小さい場合(押付け変位に対して押付け荷重の増加が小さい場合:図7中で領域ウの場合)は変位制御を行う(ステップS8,S11,S12)。 First, when the change ratio is larger than a certain ratio A (when the increase in pressing load is large with respect to the pressing displacement: in the case of area A in FIG. 7), load control is performed (steps S8 to S10). On the contrary, when the change rate is smaller than a certain rate A (when the increase in the pressing load is small with respect to the pressing displacement: in the case of the region C in FIG. 7), displacement control is performed (steps S8, S11, S12). .
ここで、変化割合の大小の基準となる割合Aは、使用する装置の変位や荷重の測定制御精度や予備実験等から事前に決定して入力しておく。また、これと同時に、この変位と荷重の変化割合の時間的変動も演算し、変化割合の増減(図7中における領域ア→イの場合や図7中における領域ウ→エの場合)によって、再度制御方式の選択を行い(ステップS9、S13,S14;ステップS11、S15,S16)、これらの判断に基づいて決定した制御方式によって押付けを終了させる。 Here, the ratio A, which is a reference for the magnitude of the change ratio, is determined and input in advance based on the displacement and load measurement control accuracy of the apparatus to be used, preliminary experiments, and the like. At the same time, the time variation of the change rate of the displacement and the load is also calculated, and by the increase / decrease of the change rate (in the case of region A → i in FIG. 7 or region C → d in FIG. 7), The control method is selected again (steps S9, S13, and S14; steps S11, S15, and S16), and the pressing is terminated by the control method determined based on these determinations.
そして、押付け終了後において、加工工具3をワークWから離間させると(ステップS17)、1回目の加工が終了となる。この間の加工では、加工する深さや荷重による材料の変形挙動に合わせて制御方式を変更しているので、加工される微細凹部の加工深さのばらつきが少なく抑えられる。この後、ステージ2を次の加工位置に移動させて上記加工を再度行い、これらの作業を複数回繰り返して、加工面範囲全面に微細凹部を形成する(ステップS18,S19)。
Then, after the pressing is completed, when the
この際、図2(b)に示すように、微細な突起3aを複数有する加工工具3を使用すると、加工回数を少なくすることができ、その結果、加工時間の短縮が図られることとなる。
At this time, as shown in FIG. 2B, when the
また、初めに加工した時の最終的な制御方式が荷重制御(図7中における領域ア又は領域エの場合)であり、且つ、ワークWの加工範囲全域が均一な材料特性であることが判っているのであれば(ステップS20)、2回目以降は上記したような制御方式の変更を行わず、加工工具3に働く荷重の測定及びこの測定値による荷重制御を行うようになすことで(ステップS21;図4に示すフローチャートにおけるステップS22〜S28)、微細凹部の加工深さのばらつきを少なく抑えつつ、加工制御の簡素化及び加工速度の向上をを実現できる。
Further, it is understood that the final control method at the first machining is load control (in the case of area A or area D in FIG. 7), and that the entire machining range of the workpiece W has uniform material characteristics. If so (step S20), the control method as described above is not changed after the second time, and the load acting on the
上記した実施例では、加工工具3をワークWの表面Waに押し付け可能とした押圧機構が、サーボモータ5及びボールネジ6を具備している場合を示したが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図8に示すように、押付機構として、圧電素子(あるいは超磁歪素子)によって動作するアクチュエータ15を採用することができる。
In the above-described embodiment, the case where the pressing mechanism capable of pressing the
圧電素子によって動作するアクチュエータ15を押圧機構とした場合には、ワークWの表面Waに対する加工工具3の押し付けを高速で行い得ることとなって、加工時間の短縮化が図られることとなり、この際、アクチュエータ15が超磁歪素子によって動作するように成すと、ワークWの表面Waに対する加工工具3の押し付けをより高速で行い得ることとなって、加工時間のさらなる短縮化が図られることとなり、加えて、同じサイズの超磁歪素子であれば、より大きな変位が得られるので、装置の小型化をも図られることとなる。
When the
また、図9に示すように、押付機構が、アクチュエータ25及びコイルばね26を具備している構成としてもよく、この場合には、ワークの精度や振動などの外乱による荷重の変動を低減し得ることとなる。
Further, as shown in FIG. 9, the pressing mechanism may include an
図10は、本発明の他の実施例による微細凹部加工装置を示している。この微細凹部加工装置31は、ワークWBの円形孔内周面WBaに微細凹部を形成するものであって、鉛直方向の回転軸L回りに回転する主軸32と、先端部に微細な凹凸を具備した加工工具33と、この加工工具33を支持する工具支持部34と、この工具支持部34を主軸32と直交する方向に移動可能に保持するハウジング35と、中心軸を主軸32の回転軸Lに合致させたワークWBの円形孔内周面WBaに加工工具33を接近離間させてその先端部の微細な凹凸を押し付け可能とした押圧機構40を備えており、工具支持部34は、その加工工具33とは反対側に設けたスプラインシャフト34aをハウジング35に設けたスプラインナット35aに摺動可能に嵌合することで、主軸32と直交する方向に移動可能となっている。
FIG. 10 shows a fine recess processing apparatus according to another embodiment of the present invention. This fine
上記押圧機構40は、工具支持部34とハウジング35との間に位置させた圧縮コイルばね41と、ハウジング35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40のステッピングモータの作動により、ハウジング35の全体をワークWBの円形孔内周面WBaに対して接近させて、圧縮コイルばね41により加工工具33に対して主軸32と直交する方向の荷重を付与することで、円形孔内周面WBaに加工工具33の微細な凹凸を押し付けるようにしている。
The
また、この微細凹部加工装置31は、押圧機構40の図示しないステッピングモータの動作を制御する制御手段としての演算・制御部37を備えており、ハウジング35と圧縮コイルばね41との間には、加工工具33に負荷される荷重を測定して演算・制御部37に出力する荷重測定手段としての荷重センサ38が設けてあると共に、工具支持部34とハウジング35との間には、加工工具33とワークWBの変位を測定して演算・制御部37に出力する変位測定手段としての変位センサ39が設けてある。
The fine
この微細凹部加工装置31では、上記した構成としているので、ワークWBの円形孔内周面WBaの被加工部位全域にわたって、微細凹部をほとんどばらつきなく形成し得ることとなる。
Since the fine
図11及び図12は、本発明のさらに他の実施例による微細凹部加工装置を示している。図11に示すように、この微細凹部加工装置51は、外周面に微細な突起53aを具備してローラ軸52回りに回転する加工ローラ53と、この加工ローラ53を上記ローラ軸52と平行を成す主軸(回転軸)54回りに回転するワークWCに接近離間させて加工ローラ53の突起53aを上記ワークWCの外周面WCaに押し付け可能とした押圧機構60と、上記加工ローラ53のワークWCに対する押し付け荷重を測る荷重測定手段としての荷重センサ58と、加工ローラ53とワークWCの変位を測定する変位測定手段としての変位センサ59と、荷重センサ58及び変位センサ59の双方からの信号を演算して加工ローラ53に加えられる荷重及び加工ローラ53の変位を制御する演算・制御部57を備えている。
11 and 12 show a fine recess processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the fine
押圧機構60は、油圧等のアクチュエータ65の作動により上下方向に往復移動するスライダ61と、このスライダ61に支持されるハウジング62と、ローラ軸52を介して加工ローラ53を支持してハウジング62に対して上下方向に進退可能としたアーム63と、このアーム63を介して加工ローラ53をワークWCに押し付けるコイルばね64を備えている。
The
この微細凹部加工装置51では、ワークWCをチャック55を介して主軸54に取り付け、加工部位が加工ローラ53の真下に位置するように移動させる。また、これと同時に、加工ローラ53の先端がワークWCの近傍に位置するように、アクチュエータ65によって加工ローラ53を降下させる。
In the fine
このとき、図12に示すように、アーム63にはロケートピン65が設けてあり、このロケートピン65で加工ローラ53を固定することによって、その外周面に配置した複数の微細突起53aのうちのいずれか1つの微細突起53aを、ワークWCに対して垂直に対向させることができるようにしている。
At this time, as shown in FIG. 12, the
この後、上記した先の実施例と同様の加工順序でワークWCに加工ローラ53の微細突起53aを押付けるが、この際の制御方式やその選択方法は、先の実施例と同じである。
Thereafter, the
そして、所定の位置まで加工ローラ53を押込んだ後、加工前に加工ローラ53を固定していたロケートピン65を加工ローラ53から離間させて、加工ローラ53の回転をフリーにする。
Then, after the
また、これと同時に、このときの押付け荷重を演算・制御部57で記録し、続いて、加工ローラ53をワークWCに押付けながらワークWCを回転させ、被加工部位全域にわたって微細凹部を形成する。
At the same time, the pressing load at this time is recorded by the calculation /
この際、ワークWCの精度等による変位のばらつきを考慮して、加工ローラ53の回転中は初めの押付け終了時に記録した荷重で一定になるように制御するようになせば、被加工部位全域にばらつきの少ない微細凹部を高速加工し得ることとなる。
At this time, in consideration of variation in displacement due to the accuracy of the workpiece WC and the like, if the control is made so that the load recorded at the end of the first pressing is constant during the rotation of the
図13及び図14は、本発明のさらに他の実施例による微細凹部加工装置を示している。図13に示すように、この微細凹部加工装置71が先の実施例による微細凹部加工装置1と相違するところは、押付機構として、圧電素子(あるいは超磁歪素子)によって動作するアクチュエータ75を採用し、加工後のワークWの表面Waに形成された微細凹部Tの形状を測定する加工形状測定手段としてのレーザ変位計76(渦電流式測定機や触針式測定機でもよい)を設けた点にあり、他の構成は、先の実施例による微細凹部加工装置1と同じである。
13 and 14 show a fine recess processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the micro
この微細凹部加工装置71では、加工部位が加工工具3の真下に位置するようにワークWを移動させる。また、これと同時に、加工工具3の先端がワークWの近傍に位置するように、アクチュエータ75によって加工工具3を降下させたのち、演算・制御部7に加工深さ(目標の押込み深さや押込み荷重)や加工範囲や加工速度などの加工条件を入力する。
In this fine
これに続いて加工を開始するが、加工中の制御は、先の実施例で説明した荷重制御及び変位制御のいずれの制御を用いてよい。荷重制御及び変位制御のいずれかの制御方式で所定回数の加工を行い、加工された微細凹部Tの加工深さをレーザ変位計76によって測定し、この測定結果を演算・制御部7に出力して、標準偏差や分散などの分布ばらつきを計算する。
Subsequent to this, machining is started, and the control during machining may be any of the load control and the displacement control described in the previous embodiment. Processing is performed a predetermined number of times by either control method of load control or displacement control, the processing depth of the processed fine recess T is measured by the
次いで、上記の制御方式とは別の制御方式で同じ回数の加工を行い、上記と同様に加工形状をレーザ変位計76で測定して、標準偏差や分散などの分布ばらつきを計算する。
Next, machining is performed the same number of times by a control method different from the above-described control method, and the machining shape is measured by the
そして、これらのばらつきを、図14に示すようにして比較し、よりばらつきが少ない制御方式でその後の加工を行う(図14中では制御Aとする)が、この後の加工中も引き続き加工深さのばらつきを測定して演算し、加工範囲の材料特性の変化等によってばらつきが増加した場合は、再度制御方式の変更を行う。このように、レーザ変位計76で検出される微細凹部Tの加工深さの分布に基づいて、変位制御及び荷重制御の変更を行いつつ加工をなすことで、被加工部位全域にわたって加工深さばらつきの少ない微細凹部を形成することができる。
Then, these variations are compared as shown in FIG. 14, and subsequent processing is performed with a control method with less variation (referred to as control A in FIG. 14). If the variation increases due to a change in the material characteristics of the processing range, the control method is changed again. Thus, based on the distribution of the processing depth of the fine recess T detected by the
1,31,51,71 微細凹部加工装置
3,33 加工工具
5 サーボモータ(押圧機構)
6 ボールねじ(押圧機構)
7,37,57 演算・制御部(制御手段)
8,38,58 荷重センサ(荷重測定手段)
9,39,59 変位センサ(変位測定手段)
15,25,65,75 アクチュエータ(押圧機構)
26,41,64 コイルばね(押圧機構)
40,60 押圧機構
53 加工ローラ(加工工具)
76 レーザ変位計(加工形状測定手段)
B シリンダボア
Ba シリンダボアの内周面
C クランク
Ca クランクジャーナル部
Cb クランクピン部
SB シリンダブロック
T 微細凹部
W,WB,WC ワーク
Wa,WBa,WCa ワークの表面
1,31,51,71 Fine
6 Ball screw (pressing mechanism)
7, 37, 57 Calculation / control section (control means)
8, 38, 58 Load sensor (load measuring means)
9, 39, 59 Displacement sensor (displacement measuring means)
15, 25, 65, 75 Actuator (Pressing mechanism)
26, 41, 64 Coil spring (pressing mechanism)
40, 60
76 Laser displacement meter (Measuring shape measuring means)
B Cylinder bore Ba Inner circumferential surface of cylinder bore C Crank Ca Crank journal part Cb Crank pin part SB Cylinder block T Fine recess W, WB, WC Workpiece Wa, WBa, WCa Work surface
Claims (18)
前記制御手段は、前記荷重測定手段により測定された荷重の変化割合と前記変位測定手段により測定された変位の変化割合とに基づいて、前記変位測定手段で検出したワーク表面の位置からの加工工具の相対的な変位が所定の変位となるように制御する変位測定手段による変位制御と、前記荷重測定手段で検出されるワーク負荷荷重が所定の荷重となるように制御する荷重制御との2種類の制御を加工中に切り替え可能としていることを特徴とする微細凹部加工装置。 This is a fine recess processing device that forms fine recesses on the surface of a workpiece, and a machining tool having fine irregularities on the surface, and this machining tool is moved closer to and away from the workpiece and the surface of the machining tool is pressed against the surface of the workpiece. A pressing mechanism, a load measuring means for measuring a load applied to the workpiece by the pressing mechanism, and a displacement measuring means for measuring the displacement of the processing tool, both from the load measuring means and the displacement measuring means. A control means for controlling the load applied to the machining tool and the displacement of the machining tool,
The control means is a processing tool based on the position of the workpiece surface detected by the displacement measuring means based on the change rate of the load measured by the load measuring means and the change rate of the displacement measured by the displacement measuring means. Displacement control by displacement measuring means for controlling the relative displacement of the workpiece to be a predetermined displacement, and load control for controlling the workpiece load detected by the load measuring means to be a predetermined load A fine recess processing apparatus characterized in that the control can be switched during processing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006188820A JP5084191B2 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Fine recess processing apparatus and fine recess processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006188820A JP5084191B2 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Fine recess processing apparatus and fine recess processing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008012585A JP2008012585A (en) | 2008-01-24 |
JP5084191B2 true JP5084191B2 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=39070133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006188820A Expired - Fee Related JP5084191B2 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Fine recess processing apparatus and fine recess processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5084191B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140078527A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-25 | 주식회사 티엠시 | Sliding Bearing including Indented Embossing Grooves for Oil Reservoir |
CN105903875B (en) * | 2016-06-24 | 2017-11-03 | 中国重型机械研究院股份公司 | A kind of large hydraulic press dimension compensation system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH081387A (en) * | 1994-06-15 | 1996-01-09 | Nikon Corp | Division graduating device for optical parts or die for optical parts |
JP2004098125A (en) * | 2002-09-10 | 2004-04-02 | Komatsu Sanki Kk | Press forming method and press forming apparatus |
JP2006150440A (en) * | 2004-11-01 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | Device and method for working minute recess |
JP2006167743A (en) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co Ltd | Tool for microfoaming work |
-
2006
- 2006-07-10 JP JP2006188820A patent/JP5084191B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008012585A (en) | 2008-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8517797B2 (en) | Grinding machine and grinding method | |
US20030120374A1 (en) | Method for Producing a Bore | |
JP2768524B2 (en) | Micro finishing machine | |
US6666061B2 (en) | Apparatus for deep rolling of recesses and radii of crankshaft journal bearings | |
JP2018001301A (en) | Machine tool, work-piece manufacturing method, and processing system | |
JP5084191B2 (en) | Fine recess processing apparatus and fine recess processing method | |
JPS63212015A (en) | Method and device for correcting work | |
JP2005342864A (en) | Device and method for machining fine recessed part | |
JP7017934B2 (en) | Surface treatment equipment | |
JP5741501B2 (en) | Grinding equipment | |
JP7373798B2 (en) | Punching device adjustment device and punching device adjustment method | |
JP2008105163A (en) | Pressing device | |
JP2006150440A (en) | Device and method for working minute recess | |
JP2020110922A (en) | Grinding device, work-piece manufacturing method, and grinding system | |
JP6675548B2 (en) | NC grinding apparatus and workpiece grinding method | |
JPH1190822A (en) | Work rest device | |
JP5423313B2 (en) | Grinding machine and grinding method | |
JP2008137094A (en) | Grinding method for workpiece such as material for long drill | |
JP2007021609A (en) | Processing method for fine recessed part | |
JPH0576940A (en) | Method for forming leaf spring | |
RU2246380C1 (en) | Bodies of revolution working method | |
US20170361406A1 (en) | Orbital Friction Surfacing of Remanufactured Cast-Iron Components | |
JP7389663B2 (en) | Press equipment and pressing method | |
CN110014176B (en) | Machining method and machining device | |
JP2024073875A (en) | Surface roughness estimating system and processing system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090604 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111011 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111027 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120903 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120904 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |