JP5624570B2 - ディンプル成形バニシング工具、及びディンプル成形バニシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボールを加工対象面に接触させて当該加工対象面にディンプルを成形するためのディンプル成形バニシング工具、及びディンプル成形バニシング方法に関する。

軸受等の摺動部材の摺動面に、潤滑油を保持し得る微細なディンプルを成形して摺動面の摩擦抵抗を低減する技術が存在する。このような摺動面等の加工対象面にディンプルを成形する表面処理として、いわゆるＷＰＣ処理（微粒子ショットピーニング）によるディンプル成形、レーザー加工によるディンプル成形等が知られている。

ＷＰＣ処理によるディンプル成形は、通常のピーニング加工よりも微細な粒子を高速で噴射して加工対象面に衝突させてディンプルを成形する表面処理である。また、レーザー加工によるディンプル成形は、専用の加工機を用いて加工対象面にレーザー光を照射してディンプルを成形する表面処理である。

また、マンドレルに回転自在に外嵌される筒状のフレームに、複数の転動体を回転自在かつフレームの外周面から径方向に出没自在に保持し、加工機に装着されるマンドレルの回転に伴ってマンドレルの外周面に形成された凸部がボール等の転動体と係合して、加工対象面であるワークの内周面に対して転動体を振動させながら転動させるバニシング工具を用いて、加工対象面にディンプルを成形する表面処理が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４５７５８９９号公報

しかしながら、コンプレッサの構成部品における溝部の側面等の狭小部の加工対象面に対して、ディンプルを成形する表面処理を施す場合、次のような課題があった。
すなわち、ＷＰＣ処理では、表面処理を行うたびに粒子の噴射が必要であり、加工コストが高くなるため効率的とは言い難い。また、レーザー加工は、このような溝部の側面等の狭小部の加工対象面に適用することが困難である。

さらに、前記特許文献１に記載のバニシング工具は、ワークに形成された孔等の内周面に挿入されて内周面の表面処理に使用する工具であるため、例えば溝の側面等の加工対象面に対する表面処理にそのまま適用できるものではない。しかも、溝部の側面等の狭小部の加工対象面に対して工具を用いる場合にはおのずと工具径が小さくなりディンプルの成形時に工具が撓んでしまうため、全ての転動体を加工対象面に確実に接触させてディンプルの成形を行うことが困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溝部の側面等の狭小部の加工対象面に対してディンプルを効率良く確実に成形することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、一端側を加工機に装着して回転させるマンドレルと、前記マンドレルの他端側に外嵌されて固定され、前記マンドレルの外周面に接触する複数のボールを保持するフレームと、を備え、前記マンドレル及び前記フレームの回転に伴い前記外周面上の前記ボールを加工対象面に接触させて当該加工対象面にディンプルを成形するためのディンプル成形バニシング工具であって、前記ディンプルの成形時の前記マンドレルが撓んだ状態における、前記外周面における前記加工対象面側の前記ボールとの接触面と、前記加工対象面との間の前記加工対象面に垂直な方向の距離についての前記加工機側とその反対側との差が、前記マンドレルが撓む前の該マンドレルの軸心を前記加工対象面に平行にした状態におけるものよりも小さくなるように、前記マンドレルの前記外周面の直径が設定されていることを特徴とするディンプル成形バニシング工具である。

この発明によれば、ディンプルの成形時において、バニシング工具の径が小さいためにマンドレルが撓んだとしても、マンドレルが撓んだ状態で外周面上に配置された全てのボールがより均一な強さで加工対象面に押し付けられる。これにより、例えば溝部の側面等の狭小部の加工対象面における所定領域の全面に、概ね均一な深さの多数のディンプルを成形することができる。
すなわち、溝部の側面等の狭小部の加工対象面に対してディンプルを効率良く確実に成形することが可能となる。
したがって、加工対象面に非常に細かい均一なディンプルを形成して該ディンプルに潤滑油を保持することができるため、加工対象面における油切れを防止して摩擦抵抗を低減し、摺動特性を向上させることができる。
また、ディンプル成形バニシング工具は、マシニングセンタ、ＮＣフライス盤等の汎用的な加工機（工作機械）に装着して使用できるため、容易かつ安価に必要とされる形状のディンプルを形成することが可能となる。

また、請求項２に係る発明は、一端側を加工機に装着して回転させるマンドレルと、前記マンドレルの他端側に外嵌されて固定され、前記マンドレルの外周面に接触する複数のボールを保持するフレームと、を備え、前記マンドレル及び前記フレームの回転に伴い前記外周面上の前記ボールを加工対象面に接触させて当該加工対象面にディンプルを成形するためのディンプル成形バニシング工具であって、前記ディンプルの成形時の前記マンドレルが撓んだ状態における、前記マンドレルの軸心を含み前記加工対象面に垂直な平面により切断された前記外周面の前記加工対象面側の切断線と、前記平面により切断された前記加工対象面の切断線との平行度が、前記マンドレルが撓む前の状態におけるものよりも小さくなるように、前記マンドレルの前記外周面の直径は、前記加工機側と反対側の方が前記加工機側よりも大きく設定されていることを特徴とする。

この発明によれば、加工対象面が平面である場合に適用でき、ディンプルの成形時のマンドレルが撓んだ状態において、外周面の加工対象面側の切断線と加工対象面の切断線とが概ね平行となるため、外周面上に配置された全てのボールをより均一な強さで加工対象面に押し付けることができる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のディンプル成形バニシング工具であって、前記マンドレルの前記外周面は、前記加工機側と反対側に行くほど拡径した円錐台の側面形状を呈していることを特徴とする。

この発明によれば、マンドレルが撓んだ状態において外周面の加工対象面側の切断線が厳密には曲線となって直線とはならないものの、外周面の加工対象面側の切断線と加工対象面の切断線との平行度を十分小さくすることが可能である。ここで、マンドレルの外周面を円錐台の側面形状に形成することは、マンドレル自体の製造工程において、真直な円柱側面形状に形成することに対して僅かな変更で対応することができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のディンプル成形バニシング工具であって、前記ボールは、前記フレームの周方向において間隔を空けて複数配置されると共に、前記フレームの軸心に平行な方向において間隔を空けて複数配置されることを特徴とする。

この発明によれば、加工対象面に多数のディンプルをより効率的に成形することが可能となる。

また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のディンプル成形バニシング工具であって、前記フレームは、前記マンドレルに外嵌され、前記ボールが装着される第１貫通孔が形成されたフレーム本体と、前記フレーム本体に外嵌され、前記ボールを前記フレームの外周面から径方向外方に突出させると共に前記ボールの前記第１貫通孔からの脱落を規制する第２貫通孔が前記第１貫通孔と対応する位置に形成されたフレームカバーと、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、ボールを保持するための孔の形成等の加工が容易となり、ディンプル成形バニシング工具の製造作業性が向上する。

前記目的を達成するため、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のディンプル成形バニシング工具を用いて、前記ボールを前記加工対象面に接触させて当該加工対象面にディンプルを成形するディンプル成形バニシング方法である。
この発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。

本発明によれば、溝部の側面等の狭小部の加工対象面に対してディンプルを効率良く確実に成形することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るディンプル成形バニシング工具の全体構成を示す半断面図である。 図１に示されるバニシング工具の使用状態例を示す概略斜視図である。 マンドレルが撓む前の状態におけるマンドレルの前部周辺を示す模式図である。 ディンプルの成形時のマンドレルが撓んだ状態におけるマンドレルの前部周辺を示す模式図である。 ディンプルの成形時のマンドレルが撓んだ状態におけるマンドレルの前部周辺を模式的に示す斜視図である。 バニシング工具によるディンプルの成形の様子を示す図であり、（ａ）は加工対象面に対向する位置から見た概略図、（ｂ）は（ａ）に示される加工対象面に成形されたディンプルの拡大図である。 バニシング工具を加工対象面に向けて押し込む押込み量を変化させたときの様子を示す模式図であり、（ａ）は押込み量が小さい場合、（ｂ）は押込み量が適切である場合、（ｃ）は押込み量が大きい場合を示す。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るディンプル成形バニシング工具（以下、単に「バニシング工具」ともいう。）の全体構成を示す半断面図である。図１では、バニシング工具の軸心ＣＬの上側を断面図で示し、下側を側面図で示している。なお、説明を明確にするため、図１に示すようにバニシング工具における前後の方向を設定する。

図１に示すように、バニシング工具１は、後端側をマシニングセンタ、ＮＣフライス盤等の加工機（図示せず）に装着して回転させるマンドレル２と、マンドレル２の前端側に外嵌されて固定され、マンドレル２の外周面２３に接触する複数のボール３を保持するフレーム４と、を備えている。

マンドレル２は、全体として丸棒形状に構成されており、加工機に装着されるシャンク部２１と、フレーム４が外嵌される本体部２２とを備えている。マンドレル２は、シャンク部２１と本体部２２とが一体に形成された一体形状の部材で構成されており、余分な振動の伝達の抑制、剛性の向上、安定したしなりの確保等が図られている。

シャンク部２１は、図１に示すようなストレート形状の他、テーパ形状のもの等、装着される加工機に適合できるように種々の形状が採用される。本体部２２は、シャンク部２１に連続する胴部２４と、胴部２４よりも小径に形成され、ボール３が接触する外周面２３を有する前部２５とを備えている。但し、前部２５は、必ずしも胴部２４よりも小径でなくてもよい。

フレーム４は、全体として概ね円筒形状を呈しており、マンドレル２に外嵌されるフレーム本体４１と、フレーム本体４１に外嵌されるフレームカバー４２とを備えている。

フレーム本体４１は、ボール３が装着される第１貫通孔４３が形成された保持部４４と、保持部４４よりも大径に形成されフレーム４をマンドレル２に取り付けるための取付部４５と、保持部４４と取付部４５とを繋ぐ中間部４６とを備えている。第１貫通孔４３の内径は、ボール３の直径よりも僅かに大きく形成されており、第１貫通孔４３内にボール３が嵌入されて保持されるようになっている。

フレーム本体４１の取付部４５の後側には、円周上等角度間隔の位置に形成された半径方向に沿う複数（例えば３つ）のねじ孔４７が形成されている。また、マンドレル２の胴部２４の外周面には、断面Ｖ字形状の環状凹部２６が形成されている。そして、止めねじ６１をねじ孔４７にねじ込んで、胴部２４に形成された環状凹部２６の内面に押し付けることにより、フレーム４はマンドレル２に固定される。このとき、止めねじ６１の先端が環状凹部２６の内面のうちの前側斜面に当接するように、ねじ孔４７及び環状凹部２６の前後方向の位置が設定されている。これにより、フレーム本体４１の中間部４６の後側端面が、マンドレル２の胴部２４の前側端面に当接され、フレーム４はマンドレル２に対して確実に位置決めされる。

フレーム４のフレーム本体４１は、保持部４４とこれよりも大径の取付部４５とを中間部４６で繋いだ段差形状を呈しており、大径の取付部４５においてマンドレル２に固定する構成となっている。このように構成すれば、段差の殆どない円筒形状のフレームと比較した場合、剛性が向上すると共に、マンドレル２への強固な固定が可能となり、バニシング工具１の先端側（前側）の変位を抑制して、より安定させることができる。

フレームカバー４２は円筒形状を呈しており、このフレームカバー４２には、第２貫通孔４８がフレーム本体４１の第１貫通孔４３と対応する位置に形成されている。第２貫通孔４８の内径は、ボール３の直径よりも小さく形成されており、第２貫通孔４８は、ボール３の一部をフレーム４の外周面から径方向外方に突出させると共にボール３の第１貫通孔４３からの脱落を規制する機能を有している。

フレームカバー４２は、第１貫通孔４３の位置と第２貫通孔４８の位置とが合致するようにフレーム本体４１に外嵌されて、複数（例えば２つ）のクランプ５によってフレーム本体４１に固定される。クランプ５は、Ｌ字形状を呈しており、ねじ部材６２が挿通される貫通孔５３が形成された取付部５１と、フレームカバー４２をフレーム本体４１との間で挟持する挟持部５２とを備えている。また、フレーム本体４１の取付部４５の前側には、円周上等角度間隔の位置に形成された半径方向に沿う複数（例えば２つ）のねじ孔４９が形成されている。そして、ねじ部材６２を貫通孔５３に挿通させてねじ孔４９にねじ込むことにより、フレームカバー４２は、クランプ５とフレーム本体４１との間で挟持されて固定される。

フレーム４は、ここでは、フレーム本体４１とフレームカバー４２との２つの別部材を備えて構成されている。このように構成すれば、ボール３を保持するための孔の形成等の加工が容易となり、バニシング工具１の製造作業性が向上する。但し、フレーム４は、フレーム本体４１とフレームカバー４２とが一体に形成された一体形状の部材で構成されてもよい。

ボール３は、フレーム４の周方向において間隔を空けて複数配置されると共に、フレームの軸心ＣＬ（バニシング工具１と共通の軸心）に平行な方向（以下、「軸方向」ともいう。）において間隔を空けて複数配置されている。このように構成すれば、加工対象面７（図２参照）に多数のディンプル７１（図４参照）をより効率的に成形することが可能となる。ここで、ボール３の配置レイアウトに応じて、フレーム本体４１における第１貫通孔４３の位置、及びフレームカバー４２における第２貫通孔４８の位置が決定される。

図１では、ボール３は、フレーム４の周方向に９０度ずつ間隔を空けた４つの周方向位置の各々において軸方向に複数並んだボール列をなして配置されており、かつ隣接するボール列間でボール３の位置を軸方向に少しずつずらしている。但し、加工対象面７（図２参照）の大きさや材質等に応じて、ボール３の設置数、周方向／軸方向のボール３の設置間隔等のボール３の配置レイアウトは、適宜変更可能である。

図２は、図１に示されるバニシング工具の使用状態例を示す概略斜視図である。図３は、マンドレルが撓む前の状態におけるマンドレルの前部周辺を示す模式図である。図４は、ディンプルの成形時のマンドレルが撓んだ状態におけるマンドレルの前部周辺を示す模式図である。図５は、ディンプルの成形時のマンドレルが撓んだ状態におけるマンドレルの前部周辺を模式的に示す斜視図である。なお、図３及び図４において、説明の便宜上、マンドレル２の形状は誇張して描かれており、ボール３の数も実際とは異なって描かれている（図７も同様）。また、図５において、説明の便宜上、マンドレル２の形状は誇張して描かれており、ボール３は図示省略している。

図２に示すように、バニシング工具１は、マンドレル２及びフレーム４の回転に伴い外周面２３（図１参照）上のボール３をワークＷの加工対象面７に接触させて当該加工対象面７にディンプル７１（図４参照）を成形するための工具である。加工対象面７は、ここでは、ワークＷに形成された溝部Ｓの側面である。

図３〜図５に示すように、最も先端側（前側）のボール３が加工対象面７に丁度僅かに接触する位置（図３参照）から、さらにＰ方向（図２参照）に所定の押込み量だけバニシング工具１が加工対象面７に向けて押し込まれると（図４参照）、マンドレル２の軸心ＣＬ（バニシング工具１と共通の軸心）は先端側に行くほど加工対象面７と反対側に撓んでマンドレル２の先端において最大撓み量δとなり、加工対象面７にディンプル７１が成形される。

本実施形態では、ディンプル７１の成形時のマンドレル２が撓んだ状態（図４及び図５参照）における、外周面２３における加工対象面７側のボール３との接触面２３ａと、加工対象面７との間の加工対象面７に垂直な方向の距離Ｌについての加工機側（後側）とその反対側（前側）との差が、マンドレル２が撓む前の状態（図３参照）におけるものよりも小さくなるように、マンドレル２の外周面２３の直径が、加工対象面７の形状に応じて軸心ＣＬに沿って変化して設定されている。具体的には、接触面２３ａと加工対象面７との間の距離Ｌは、マンドレル２が撓む前の状態（図３参照）では前側の方が後側よりも小さいが、マンドレル２が撓んだ状態（図４及び図５参照）では外周面２３の前側と後側とで概ね同一である。ここで、マンドレル２が撓む前の状態とは、換言すれば、加工対象面７からの反力がないと仮定した場合におけるマンドレル２の撓みがない状態をいう。

また、本実施形態では、ディンプル７１の成形時のマンドレル２が撓んだ状態（図５参照）における、マンドレル２の軸心ＣＬを含み加工対象面７に垂直な平面Ｍにより切断された外周面２３の加工対象面７側の切断線２７と、前記平面Ｍにより切断された加工対象面７の切断線７２との平行度が、マンドレル２が撓む前の状態におけるものよりも小さくなるように、マンドレル２の外周面２３の直径は、加工機側と反対側（前側）の方が加工機側（後側）よりも大きく設定されている。ここでの加工対象面７は、加工対象面７自体のみならず加工対象面７を含む平面を意味する概念である。具体的には、外周面２３の加工対象面７側の切断線２７と加工対象面７の切断線７２とは、マンドレル２が撓む前の状態（図３参照）では前側に行くほど接近していて平行ではないが、マンドレル２が撓んだ状態（図４参照）では概ね平行である。ここで、平行度とは、基準直線からの平行であるべき直線の狂いの大きさ（誤差）をいう。

このような構成によれば、本実施形態のような加工対象面７が平面である場合に適用でき、ディンプル７１の成形時のマンドレル２が撓んだ状態において、外周面２３の加工対象面７側の切断線２７と加工対象面７の切断線７２とが概ね平行となるため、外周面２３上に配置された全てのボール３をより均一な強さで加工対象面７に押し付けることができる。

そして、本実施形態では、マンドレル２の前部２５の外周面２３は、加工機側と反対側（前側）に行くほど拡径した円錐台の側面形状を呈している。すなわち、マンドレル２の外周面２３は、所定の傾斜角度（例えば１０分、すなわち１／６度）を有する先太のテーパ形状に形成されている。このように構成すれば、マンドレル２が撓んだ状態（図４参照）において外周面２３の加工対象面７側の切断線２７が厳密には曲線となって直線とはならないものの、外周面２３の加工対象面７側の切断線２７と加工対象面７の切断線７２との平行度を十分小さくすることが可能である。ここで、マンドレル２の外周面２３を円錐台の側面形状に形成することは、マンドレル２自体の製造工程において、真直な円柱側面形状に形成することに対して僅かな変更で対応することができる。

なお、マンドレル２、ボール３、及びフレーム４には耐久性が要求されるため、特殊合金鋼を使用し、熱処理をして硬度および靭性を向上させている。また、使用条件によっては、ＤＬＣ、ＴＩＮ、ＴＩＣＮ等の表面コーティング処理をしてさらに耐久性を向上させることもできる。また、マンドレル２やボール３の材質として、超硬合金やセラミック材等を使用することもできる。

次に、図１〜図５に加えて図６及び図７を参照して、前記のように構成されたバニシング工具１を用いたディンプル成形バニシング方法について説明する。
図６は、バニシング工具によるディンプルの成形の様子を示す図であり、（ａ）は加工対象面に対向する位置から見た概略図、（ｂ）は（ａ）に示される加工対象面に成形されたディンプルの拡大図である。図７は、バニシング工具を加工対象面に向けて押し込む押込み量を変化させたときの様子を示す模式図であり、（ａ）は押込み量が小さい場合、（ｂ）は押込み量が適切である場合、（ｃ）は押込み量が大きい場合を示す。

まず、電源（図示せず）の起動によって、例えばＮＣフライス盤等の加工機（図示せず）に装着されたバニシング工具１が所定の回転速度で、Ｒ方向（図２参照）に回転させられる。このとき、マンドレル２にフレーム４が固定されているため、両者は一体となって回転する。

続いて、図２及び図６に示すように、バニシング工具１は、ボール３を加工対象面７に向けて押し込む押込み量が所定値に設定された状態で、溝部Ｓの延在方向に沿ってＱ方向に、所定の送り速度で送られる。

これにより、図６に示すように、回転するマンドレル２の外周面２３上でフレーム４に保持されたボール３が、ワークＷの溝部Ｓの側面である加工対象面７に断続的に接触して、加工対象面７の所定領域の全面にわたって多数のディンプル７１が成形される。ここで、ディンプル７１の深さは、ワークＷの反発力等の関係から、ボール３の押込み量よりも小さくなる。

ディンプル７１は、マンドレル２の周方向、すなわちＱ方向に沿って横方向配列ピッチＰ１の間隔で、マンドレル２の軸心ＣＬに平行な方向である軸方向に沿って縦方向配列ピッチＰ２の間隔で加工対象面７に成形される（図６（ｂ）参照）。ここでは、横方向配列ピッチＰ１はバニシング工具１の１回転当たりのＱ方向の送り量、縦方向配列ピッチＰ２はフレーム４の円周上９０度間隔で隣接するボール列間でボール３の位置を軸方向にずらした量に相当する。

加工対象面７に対するディンプル７１の成形が終了すると、バニシング工具１がワークＷから離間させられて、バニシング工具１の回転が停止される。

ここで、最も先端側（前側）のボール３が加工対象面７に丁度僅かに接触する位置から、さらにバニシング工具１を加工対象面７に向けて押し込む前記押込み量は、予め実験により決定される。

図７（ａ）に示すように、押込み量が小さ過ぎると、マンドレル２の撓みが小さいため、先端側（前側）に行くほど拡径した外周面２３上の前側に配置されたボール３の方が後側に配置されたボール３よりも強く加工対象面７に押し付けられる。このため、前側に成形されるディンプル７１の深さは後側に成形されるディンプル７１の深さよりも大きくなり、最悪の場合には後側にディンプル７１が成形されない虞も生じる。また、図７（ｃ）に示すように、押込み量が大き過ぎると、マンドレル２の撓みが大きくなるため、外周面２３上の後側に配置されたボール３の方が前側に配置されたボール３よりも強く加工対象面７に押し付けられる。このため、後側に成形されるディンプル７１の深さは前側に成形されるディンプル７１の深さよりも大きくなり、最悪の場合には前側にディンプル７１が成形されない虞も生じる。一方、図７（ｂ）に示すように、押込み量が適切であると、マンドレル２が撓んだ状態で外周面２３の加工対象面７側の切断線２７と加工対象面７の切断線７２とが概ね平行となるため、外周面２３上の前側に配置されたボール３と後側に配置されたボール３とがより均一な強さで加工対象面７に押し付けられる。これにより、前側に成形されるディンプル７１の深さと後側に成形されるディンプル７１の深さとが概ね均一となる。

したがって、図７（ｂ）に示すような概ね均一な深さのディンプル７１が加工対象面７に成形されるような押込み量を、実験により求めて決定する。

ディンプル７１の大きさ、深さ、配列ピッチ、配列態様等は、加工条件（バニシング工具１の回転速度、送り速度）、ボール３の直径・配置レイアウト・数量、マンドレル２の外周面２３の傾斜角度（テーパ角度）、ボール３の加工対象面７への押付け力等を変更することにより調整され得る。また、この際に、ワークＷの加工対象面７の材質（硬度）も考慮される。

バニシング工具１は、ここでは、深さが２０ｍｍ〜５０ｍｍで幅が２０ｍｍ程度の溝部Ｓの側面である加工対象面７に対するディンプル７１の成形に適用可能に構成される。大きさ等の条件の異なる溝部Ｓに適用する場合には、設計段階で径や長さのサイズが異なるバニシング工具１が製作されるか、あるいはマンドレル２からフレーム４及びボール３が取り外されて仕様の異なるものと交換されることによって、対応可能である。

前記したように、本実施形態のバニシング工具１は、後端側を加工機に装着して回転させるマンドレル２と、マンドレル２の前端側に外嵌されて固定され、マンドレル２の外周面２３に接触する複数のボール３を保持するフレーム４と、を備えており、マンドレル２及びフレーム４の回転に伴い外周面２３上のボール３を加工対象面７に接触させて当該加工対象面７にディンプル７１を成形する。ここで、ディンプル７１の成形時のマンドレル２が撓んだ状態における、外周面２３における加工対象面７側のボール３との接触面２３ａと、加工対象面７との間の加工対象面７に垂直な方向の距離Ｌについての前側と後側との差が、マンドレル２が撓む前の状態におけるものよりも小さくなるように、マンドレル２の外周面２３の直径が設定されている。

このような本実施形態によれば、ディンプル７１の成形時において、バニシング工具１の径が小さいためにマンドレル２が撓んだとしても、マンドレル２が撓んだ状態で外周面２３上に配置された全てのボール３がより均一な強さで加工対象面７に押し付けられる。これにより、例えば溝部Ｓの側面等の狭小部の加工対象面７における所定領域の全面に、概ね均一な深さの多数のディンプル７１を成形することができる。
すなわち、溝部Ｓの側面等の狭小部の加工対象面７に対してディンプル７１を効率良く確実に成形することが可能となる。

したがって、ワークＷの加工対象面７に非常に細かい均一なディンプル７１を形成して該ディンプル７１に潤滑油を保持することができるため、加工対象面７における油切れを防止して摩擦抵抗を低減し、摺動特性を向上させることができる。

また、バニシング工具１は、マシニングセンタ、ＮＣフライス盤等の汎用的な加工機（工作機械）に装着して使用できるため、容易かつ安価に必要とされる形状のディンプルを形成することが可能となる。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、前記実施形態では、バニシング工具１の軸心ＣＬが鉛直方向に沿った状態で立形の加工機に装着した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、バニシング工具１の軸心ＣＬが水平方向に沿った状態で横形の工作機械に装着して使用することも可能である。

また、前記実施形態では、加工対象面７が鉛直軸と平行な平面である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば加工対象面７が水平面で切断した断面において（平面視して）曲がっている場合にも適用可能である。具体的には、本発明は、加工対象面７が、コンプレッサの構成部品におけるスクロール溝の側面である場合や、ワークＷに形成された孔等の内周面である場合等にも適用可能である。また、本発明は、加工対象面７が鉛直軸に対して傾斜した平面である場合にも適用することができる。

このような場合、バニシング工具１は、例えば５軸加工機に装着され、軸心ＣＬを加工対象面７に平行にして使用することができる。すなわち、加工対象面７の形状や角度等を考慮して、バニシング工具１が装着される加工ヘッド（図示せず）の互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の３軸方向の移動制御と、ワークＷが固定されるワーク固定部（図示せず）のＡ／Ｂ軸、及びＣ軸の２つの軸回りの回転（回動）制御とが組み合わされて実行されて、ワークＷの加工対象面７に対するディンプル７１の成形が行われる。

さらに、本発明は、加工対象面７が、例えば鉛直面で切断した断面において（正面視して）曲がっている場合にも適用可能である。この場合、ディンプル７１の成形時のマンドレル２が撓んだ状態において、接触面２３ａと加工対象面７との間の距離Ｌがマンドレル２の外周面２３の前側と後側とで概ね同一となるように、外周面２３の直径が、加工対象面７の曲がった形状に応じて軸心ＣＬに沿って変化して、設定されることになる。

また、前記実施形態では、フレーム４に形成された１つの円形状の貫通孔に１つのボール３が装着されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、フレーム４に長円形状の貫通孔を形成し、この長円形状の貫通孔に複数のボール３が装着されるように構成することも可能である。

１ ディンプル成形バニシング工具
２ マンドレル
２３ 外周面
２３ａ 接触面
２７ 切断線
３ ボール
４ フレーム
４１ フレーム本体
４２ フレームカバー
４３ 第１貫通孔
４８ 第２貫通孔
７ 加工対象面
７１ ディンプル
７２ 切断線
ＣＬ 軸心
Ｌ 距離
Ｍ 平面

Claims (6)

1. 一端側を加工機に装着して回転させるマンドレルと、
   前記マンドレルの他端側に外嵌されて固定され、前記マンドレルの外周面に接触する複数のボールを保持するフレームと、を備え、
   前記マンドレル及び前記フレームの回転に伴い前記外周面上の前記ボールを加工対象面に接触させて当該加工対象面にディンプルを成形するためのディンプル成形バニシング工具であって、
   前記ディンプルの成形時の前記マンドレルが撓んだ状態における、前記外周面における前記加工対象面側の前記ボールとの接触面と、前記加工対象面との間の前記加工対象面に垂直な方向の距離についての前記加工機側とその反対側との差が、前記マンドレルが撓む前の該マンドレルの軸心を前記加工対象面に平行にした状態におけるものよりも小さくなるように、前記マンドレルの前記外周面の直径が設定されていることを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
2. 一端側を加工機に装着して回転させるマンドレルと、
   前記マンドレルの他端側に外嵌されて固定され、前記マンドレルの外周面に接触する複数のボールを保持するフレームと、を備え、
   前記マンドレル及び前記フレームの回転に伴い前記外周面上の前記ボールを加工対象面に接触させて当該加工対象面にディンプルを成形するためのディンプル成形バニシング工具であって、
   前記ディンプルの成形時の前記マンドレルが撓んだ状態における、前記マンドレルの軸心を含み前記加工対象面に垂直な平面により切断された前記外周面の前記加工対象面側の切断線と、前記平面により切断された前記加工対象面の切断線との平行度が、前記マンドレルが撓む前の状態におけるものよりも小さくなるように、前記マンドレルの前記外周面の直径は、前記加工機側と反対側の方が前記加工機側よりも大きく設定されていることを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
3. 前記マンドレルの前記外周面は、前記加工機側と反対側に行くほど拡径した円錐台の側面形状を呈していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディンプル成形バニシング工具。
4. 前記ボールは、前記フレームの周方向において間隔を空けて複数配置されると共に、前記フレームの軸心に平行な方向において間隔を空けて複数配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のディンプル成形バニシング工具。
5. 前記フレームは、
   前記マンドレルに外嵌され、前記ボールが装着される第１貫通孔が形成されたフレーム本体と、
   前記フレーム本体に外嵌され、前記ボールを前記フレームの外周面から径方向外方に突出させると共に前記ボールの前記第１貫通孔からの脱落を規制する第２貫通孔が前記第１貫通孔と対応する位置に形成されたフレームカバーと、
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のディンプル成形バニシング工具。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のディンプル成形バニシング工具を用いて、前記ボールを前記加工対象面に接触させて当該加工対象面にディンプルを成形するディンプル成形バニシング方法。

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