JP5084191B2 - 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。
社団法人 日本機械学会 「機械工学便覧」昭和63年5月15日、B2−111
Conventionally, as a method for forming a fine concave portion on the surface of a workpiece, for example, there is a processing method in which a fine concave portion is transferred to a workpiece by pressing a fine indenter together with the workpiece into a known rolling device. is there.
The Japan Society of Mechanical Engineers "Mechanical Engineering Handbook", May 15, 1988, B2-111

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 recess processing apparatus 1 is an NC machine tool that forms fine recesses on the surface of a flat workpiece W, and can be moved in a horizontal plane by placing the workpiece W thereon. Stage 2, a crosshead 4 detachably mounted with a processing tool 3 made of diamond or cemented carbide and having a fine and hard projection 3 a at its tip, and the crosshead 4 is moved in the vertical direction. A servo motor 5 and a ball screw 6 as a pressing mechanism that enables the processing tool 3 to be pressed against the surface Wa of the workpiece W, and an arithmetic / control unit 7 as a control unit that controls the movement of the stage 2 and the cross head 4. The crosshead 4 is provided with a load sensor 8 as a load measuring means for measuring a load applied to the machining tool 3 and outputting the load to the calculation / control unit 7, and measuring a displacement of the machining tool 3 and the workpiece W. And the displacement sensor 9 as a displacement measuring means for outputting the arithmetic and control unit 7 is attached.

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 portion processing apparatus 1, first, the workpiece W is attached to the stage 2 (step S1) as shown in FIG. The stage 2 is moved so that the tip of the machining tool 3 is positioned in the vicinity of the workpiece W, and the cross head 4 is lowered so that the machining depth (target push-in) Processing conditions such as depth, indentation load), processing range and processing speed are input (step S2).

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 machining tool 3 and the machining depth do not coincide with each other due to the springback of the material or the plastic flow of the material, and therefore the target indentation depth and indentation load that can obtain a desired machining depth. Is clarified in a preliminary experiment or the like, and the value is input. Control of the processing tool 3 during processing includes load control for controlling the load measured from the load sensor 8 to a target load set before processing, and the amount of pressing from the workpiece surface Wa before the processing. This is performed by one of the displacement control methods for controlling so as to achieve the set target pushing displacement.

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 machining tool 3 is brought close to the workpiece W while measuring the displacement and load of the machining tool 3, and machining is started (steps S3 and S4). Here, as shown in FIG. 5A, until the machining tool 3 and the workpiece W come into contact, only the displacement of the machining tool 3 increases and no load is generated (state I in FIG. 6). And as shown in FIG.5 (b), when the processing tool 3 is made to contact the workpiece | work W, a load will generate | occur | produce (state II of FIG. 6). At this time, the relative displacement of the machining tool 3 from the workpiece surface Wa becomes the pushing amount from the workpiece surface Wa, and in the displacement control, the pushing amount from the workpiece surface Wa is controlled to become the target pushing amount ( Steps S5 and S6).

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 processing tool 3 is separated from the workpiece W (step S17), the first processing is ended. In the processing during this time, since the control method is changed in accordance with the deformation behavior of the material depending on the depth to be processed and the load, variations in the processing depth of the processed fine recesses can be reduced. Thereafter, the stage 2 is moved to the next processing position and the above processing is performed again, and these operations are repeated a plurality of times to form fine concave portions over the entire processing surface range (steps S18 and S19).

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 machining tool 3 having a plurality of fine protrusions 3a is used, the number of machining operations can be reduced, and as a result, the machining time can be shortened.

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 machining tool 3 is measured and the load is controlled by this measurement value (step S20). S21; Steps S22 to S28 in the flowchart shown in FIG. 4, and it is possible to realize the simplification of the machining control and the improvement of the machining speed while suppressing the variation in the machining depth of the fine recesses.

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 processing tool 3 against the surface Wa of the workpiece W is provided with the servo motor 5 and the ball screw 6 is not limited thereto. As another configuration, for example, as shown in FIG. 8, an actuator 15 that operates by a piezoelectric element (or a giant magnetostrictive element) can be employed as a pressing mechanism.

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 actuator 15 operated by the piezoelectric element is a pressing mechanism, the processing tool 3 can be pressed against the surface Wa of the workpiece W at a high speed, and the processing time can be shortened. If the actuator 15 is operated by the giant magnetostrictive element, the machining tool 3 can be pressed against the surface Wa of the workpiece W at a higher speed, and the machining time can be further shortened. Thus, if the magnetostrictive elements have the same size, a larger displacement can be obtained, so that the size of the apparatus can be reduced.

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 actuator 25 and a coil spring 26, and in this case, fluctuations in load due to disturbances such as workpiece accuracy and vibration can be reduced. It will be.

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 recess processing apparatus 31 forms a fine recess in the circular hole inner peripheral surface WBa of the workpiece WB, and has a main shaft 32 that rotates around a vertical rotation axis L and a fine unevenness at the tip. Machining tool 33, a tool support 34 that supports the machining tool 33, a housing 35 that holds the tool support 34 movably in a direction orthogonal to the main shaft 32, and a central axis that is a rotation axis L of the main shaft 32. Is provided with a pressing mechanism 40 that allows the processing tool 33 to approach and separate from the inner peripheral surface WBa of the circular hole of the workpiece WB matched to the above, and presses the fine irregularities at the tip of the processing tool 33. The spline shaft 34 a provided on the side opposite to the tool 33 is slidably fitted to the spline nut 35 a provided on the housing 35, so that it can move in a direction orthogonal to the main shaft 32.

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 pressing mechanism 40 includes a compression coil spring 41 positioned between the tool support 34 and the housing 35, and a stepping motor (not shown) built in the upper end of the housing 35. The stepping motor of the pressing mechanism 40 By bringing the entire housing 35 close to the circular hole inner peripheral surface WBa of the workpiece WB by the operation of, and applying a load in a direction perpendicular to the main shaft 32 to the processing tool 33 by the compression coil spring 41, The fine irregularities of the processing tool 33 are pressed against the circular hole inner peripheral surface WBa.

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 recess processing apparatus 31 includes a calculation / control unit 37 as a control unit that controls the operation of a stepping motor (not shown) of the pressing mechanism 40, and between the housing 35 and the compression coil spring 41, A load sensor 38 is provided as a load measuring unit that measures a load applied to the processing tool 33 and outputs the load to the calculation / control unit 37, and the processing tool 33 is provided between the tool support 34 and the housing 35. And a displacement sensor 39 as a displacement measuring means for measuring the displacement of the workpiece WB and outputting it to the calculation / control section 37.

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 recess processing apparatus 31 has the above-described configuration, the fine recesses can be formed almost without variation over the entire region to be processed of the circular hole inner peripheral surface WBa of the workpiece WB.

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 recess processing apparatus 51 includes a processing roller 53 having a fine protrusion 53 a on the outer peripheral surface and rotating around the roller shaft 52, and the processing roller 53 parallel to the roller shaft 52. A pressing mechanism 60 that allows the protrusion 53a of the processing roller 53 to be pressed against the outer peripheral surface WCa of the work WC by approaching and separating from the work WC rotating around the main shaft (rotating shaft) 54, and the work roller 53 with respect to the work WC A load sensor 58 as a load measuring means for measuring the pressing load, a displacement sensor 59 as a displacement measuring means for measuring the displacement of the processing roller 53 and the workpiece WC, and signals from both the load sensor 58 and the displacement sensor 59 are calculated. An arithmetic / control unit 57 that controls the load applied to the processing roller 53 and the displacement of the processing roller 53 is provided.

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 pressing mechanism 60 includes a slider 61 that reciprocates in the vertical direction by the operation of an actuator 65 such as hydraulic pressure, a housing 62 that is supported by the slider 61, and a processing roller 53 that is supported by the roller shaft 52. On the other hand, an arm 63 that can be moved back and forth in the vertical direction and a coil spring 64 that presses the processing roller 53 against the workpiece WC via the arm 63 are provided.

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 recess processing apparatus 51, the work WC is attached to the main shaft 54 via the chuck 55, and is moved so that the processing part is positioned directly below the processing roller 53. At the same time, the processing roller 53 is lowered by the actuator 65 so that the tip of the processing roller 53 is positioned in the vicinity of the workpiece WC.

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 arm 63 is provided with a locate pin 65, and by fixing the processing roller 53 with the locate pin 65, any one of the plurality of fine protrusions 53 a arranged on the outer peripheral surface thereof. One fine protrusion 53a can be vertically opposed to the workpiece WC.

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 fine protrusions 53a of the processing roller 53 are pressed against the work WC in the same processing order as in the previous embodiment, and the control method and selection method in this case are the same as in the previous embodiment.

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 processing roller 53 is pushed to a predetermined position, the locating pin 65 that has fixed the processing roller 53 before the processing is separated from the processing roller 53 so that the processing roller 53 is free to rotate.

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 / control unit 57, and then the workpiece WC is rotated while pressing the processing roller 53 against the workpiece WC to form fine concave portions over the entire region to be processed.

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 processing roller 53, the entire area to be processed can be obtained. Fine recesses with little variation can be processed at high speed.

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 recess processing apparatus 71 is different from the micro recess processing apparatus 1 according to the previous embodiment in that an actuator 75 operated by a piezoelectric element (or a giant magnetostrictive element) is used as a pressing mechanism. A laser displacement meter 76 (which may be an eddy current measuring instrument or a stylus measuring instrument) is provided as a processing shape measuring means for measuring the shape of the fine recess T formed on the surface Wa of the workpiece W after processing. The other configuration is the same as that of the fine recess processing apparatus 1 according to the previous embodiment.

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 recess processing apparatus 71, the workpiece W is moved so that the processing site is located directly below the processing tool 3. At the same time, after the machining tool 3 is lowered by the actuator 75 so that the tip of the machining tool 3 is positioned in the vicinity of the workpiece W, the machining / control unit 7 sends the machining depth (target pushing depth or pushing force). Input machining conditions such as load), machining range and machining speed.

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 laser displacement meter 76, and the measurement result is output to the calculation / control unit 7. To calculate distribution variations such as standard deviation and variance.

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 laser displacement meter 76 in the same manner as described above to calculate distribution variations such as standard deviation and dispersion.

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 laser displacement meter 76, the processing depth varies over the entire processing region by performing processing while changing the displacement control and load control. It is possible to form fine concave portions with a small amount.

本発明の微細凹部加工装置の一実施例を示す正面説明図である。(実施例1)It is front explanatory drawing which shows one Example of the fine recessed part processing apparatus of this invention. Example 1 図1における微細凹部加工装置の加工工具先端部分の斜視説明図(a)及び微細突起を多数配置した加工工具先端部分の斜視説明図(b)である。(実施例1)FIG. 2 is a perspective explanatory view (a) of a processing tool tip portion of the fine recess processing apparatus in FIG. 1 and a perspective explanatory view (b) of a processing tool tip portion in which a large number of fine protrusions are arranged. Example 1 図1に示した微細凹部加工装置による加工の制御フローチャートである。(実施例1)It is a control flowchart of the process by the fine recessed part processing apparatus shown in FIG. Example 1 図1に示した微細凹部加工装置による加工の荷重制御のみの場合のフローチャートである。(実施例1)It is a flowchart in the case of only the load control of the process by the fine recessed part processing apparatus shown in FIG. Example 1 図1に示した微細凹部加工装置による加工中のワークと加工工具との相対変位説明図(a)〜(c)である。It is relative displacement explanatory drawing (a)-(c) of the workpiece | work in process by the micro recessed part processing apparatus shown in FIG. 1, and a processing tool. 図5のワークと加工工具との相対変位に対応する押付け荷重,変位と時間との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the pressing load corresponding to the relative displacement of the workpiece | work of FIG. 5, and a processing tool, a displacement, and time. 図1に示した微細凹部加工装置の加工工具の押付け荷重と押付け変位との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the pressing load and pressing displacement of the processing tool of the fine recessed part processing apparatus shown in FIG. 図1における微細凹部加工装置の他の構成例を示す正面説明図である。It is front explanatory drawing which shows the other structural example of the fine recessed part processing apparatus in FIG. 図1における微細凹部加工装置のさらに他の構成例を示す正面説明図である。It is front explanatory drawing which shows the other structural example of the fine recessed part processing apparatus in FIG. 本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示す断面説明図である。(実施例2)。It is sectional explanatory drawing which shows the other Example of the fine recessed part processing apparatus of this invention. (Example 2). 本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す正面説明図である。(実施例3)。It is front explanatory drawing which shows other Example of the fine recessed part processing apparatus of this invention. (Example 3). 図11における微細凹部加工装置の加工ローラの拡大側面図である。It is an enlarged side view of the processing roller of the fine recessed part processing apparatus in FIG. 本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す正面説明図である。(実施例4)It is front explanatory drawing which shows other Example of the fine recessed part processing apparatus of this invention. Example 4 図13の微細凹部加工装置により形成された微細凹部の加工形状のばらつき具合を示すグラフである。It is a graph which shows the dispersion | variation degree of the processing shape of the fine recessed part formed with the fine recessed part processing apparatus of FIG. 本発明の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をシリンダボアの内周面に有するシリンダブロックの平面説明図(a),微細凹部形成部分の拡大断面説明図(b)及びシリンダブロックの断面説明図(c)である。Plane explanatory drawing (a) of a cylinder block having a fine concave portion processed using the fine concave portion processing apparatus of the present invention on the inner peripheral surface of the cylinder bore, an enlarged sectional explanatory view (b) of a fine concave portion forming portion, and a cross section of the cylinder block It is explanatory drawing (c). 本発明の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をクランクジャーナル部やクランクピン部に有するクランクの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the crank which has the fine recessed part processed using the fine recessed part processing apparatus of this invention in a crank journal part or a crankpin part.

符号の説明Explanation of symbols

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 recess processing device 3,33 Processing tool 5 Servo motor (pressing mechanism)
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 Pressing mechanism 53 Processing roller (processing tool)
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)

ワークの表面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、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.
制御手段は、荷重測定手段で測定されるワーク負荷荷重と、変位測定手段で測定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請求項1に記載の微細凹部加工装置。 The control means constantly monitors and records the workpiece load measured by the load measuring means and the displacement of the machining tool measured by the displacement measuring means, and calculates each rate of change between the detected load and displacement. The fine recess processing apparatus according to claim 1, wherein switching during displacement control and load control processing is possible based on a calculation result obtained in this way. 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請求項1又は2に記載の微細凹部加工装置。 A machining 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 controls the displacement based on the processing depth distribution of the fine recess detected by the machining shape measuring means. And the fine recessed part processing apparatus of Claim 1 or 2 which enables switching in the process of load control . 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請求項1〜3のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。 The fine recess processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the pressing mechanism is an actuator operated by a piezoelectric element . 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請求項1〜のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。 The fine recess processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the pressing mechanism is an actuator operated by a giant magnetostrictive element . 押付機構が、コイルばねを具備している請求項1〜のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。 The fine recess processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the pressing mechanism includes a coil spring . 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請求項1〜のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。 The fine recess processing apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the processing tool has a large number of fine protrusions on a surface thereof . 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請求項1〜7のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。 The micro recessed part processing apparatus as described in any one of Claims 1-7 which used the processing roller which comprises many fine processus | protrusions on an outer peripheral surface and rotates around a roller axis | shaft as a processing tool . 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の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ことを特徴とする微細凹部加工方法 When forming a micro recessed part on the surface of a workpiece | work using the micro recessed part processing apparatus as described in any one of Claims 1-8, it detects that a processing tool contacts a workpiece | work surface by a load measurement means, and controls it. Displacement measuring means for 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 by means, and controlling the relative displacement of the machining tool to be a predetermined displacement A fine recess processing method characterized by switching between two types of control, that is, displacement control by a load and load control for controlling the workpiece load detected by the load measuring means to be a predetermined load. . 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請求項9に記載の微細凹部加工方法。 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 calculates each rate of change between the detected load and displacement. The fine recess processing method according to claim 9, wherein switching is performed during processing of displacement control and load control based on a calculation result obtained in this manner. 請求項3〜9のいずれか一つの項に記載の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、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ることを特徴とする微細凹部加工方法。 The processing depth of the fine recess detected by the processing shape measuring means by the control means when forming the fine recess on the surface of the workpiece using the fine recess processing apparatus according to any one of claims 3 to 9. Displacement control by a displacement measuring means for controlling the relative displacement of the machining tool from the position of the workpiece surface detected by the load measuring means to be a predetermined displacement, and detected by the load measuring means. A fine recess processing method, wherein two types of control, load control for controlling the work load to become a predetermined load, are switched during processing. 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の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ことを特徴とする摺動部材。A sliding member having a fine concave portion processed by using the fine concave portion processing apparatus according to claim 1 on a sliding surface. 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をシリンダボアの内周面に有することを特徴とするシリンダブロック A cylinder block having fine concave portions processed by using the fine concave portion processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 on an inner peripheral surface of a cylinder bore . 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をクランクジャーナル部に有することを特徴とするクランク A crank having fine concave portions processed by using the fine concave portion processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 in a crank journal portion . 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をクランクピン部に有することを特徴とするクランク A crank having a fine concave portion processed by using the fine concave portion processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 in a crank pin portion . 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をカムジャーナル部に有することを特徴とするカム A cam having a fine concave portion processed by using the fine concave portion processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 in a cam journal portion . 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をカムロブ部に有することを特徴とするカム。 A cam having a fine concave portion processed by using the fine concave portion processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 in a cam lobe portion . 請求項1〜8のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をジャーナル部に有することを特徴とするバランサシャフト A balancer shaft, wherein the journal portion has a fine recess processed by using the fine recess processing device according to claim 1 .
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