JP6549851B2 - 摺動部材のテクスチャ加工方法 - Google Patents
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Description
ここで、「ローラバニシングによる塑性変形」とは、(金属等の)被加工物にローラを押し付けて転動させることで、被加工物の材料自体が有する展性及び延性を利用して表面を押しならし、切粉や切屑を発生させることなく塑性変形を生じさせることを言う。本発明ではローラとして、鋭利な刃先を有するスクライビングホイールの刃先先端に丸味を持たせたバニシングホイールを用いることでバニシング加工とともに溝の形成を行うようにしている。
なお、例えば前記特許文献1の「切削加工による塑性変形」によっても溝は形成できるが、切削加工による場合は被加工物の一部が切粉や切屑として剥離しながら塑性変形が行われる点で、「ローラバニシングによる塑性変形」とは異なる。ローラバニシングによる押しならしによって形成される溝は、切削により形成される溝と比べて形成された溝の縁に形成される盛り上がりの高さが格段に小さく、また、この盛り上がりを一定高さとすることができ、摺動面に形成される溝として理想的な形状の溝にすることができる。また、バニシングにより表面を硬化させる作用も生じる。
本発明では、脆性材料のスクライブに用いられていたスクライビングホイールの刃先先端に丸味を持たせたバニシングホイールを、展性及び延性を示す金属等の被加工物に利用するという新規な方法でテクスチャ加工を行うものである。なお、摺動部材となる被加工物は、金属以外には焼結前のLTCC基板等の(押圧により変形可能なグリーンシート状態の)脆性材料であってもよい。
また、従来のエッチング加工やレーザ加工のように複雑な付帯設備を必要とせず、バニシングホイールを摺動面に押し付けながら相対的に移動させるだけでよいから、簡単な装置で済むとともにトータルコスト及びランニングコストを低減できる。また、加工対象となる摺動部材の材料は、バニシングホイールの押し付けによってバニシングによる塑性変形が可能な材料であれば加工することができるので、多様な金属材料や焼結前のグリーンシート状態のセラミック等に適用することができ、被加工材料の制約を大幅に緩和することができるといった多くの効果がある。
また、軸受メタル3a、3bの軸受面の略全域には、回転軸2の周方向に沿った微細な溝10が平行して多数形成されている。この微細な溝10の領域が油溜まりとして機能するテクスチャパターンである。以下に本発明によるテクスチャ加工方法を説明する。
ここで、図5は溝を加工する際に治具を用いた加工方法の一例を示す図である。軸受メタル3a(または3b)を保持して軸受メタル3aの凹曲した摺動面の円弧中心Cを支点として反復円弧揺動する治具15を用意する。そして図5(a)に示すように、バニシングホイール11を摺動面の端に押し付けた状態で治具15を図5(b)の位置まで反時計方向に揺動させることにより、摺動面に円弧の周方向に沿った溝10がバニシングホイール11の転動痕跡として形成される。次いで、図5(b)の位置でバニシングホイール11を1ピッチ分だけ溝幅方向に移動させて治具15を時計方向に揺動させ、先に加工した溝と平行な溝を加工する。以下、同様の工程を繰り返すことにより軸受メタル3a、3bの摺動面に図1に示すような多数の微細な溝10によるテクスチャパターンを形成する。
溝10の深さHは、主にバニシングホイール11の刃先形状や押圧力を変えることにより、容易に所望の数値に調整することができる。また、溝幅Lは、主に使用するバニシングホイール11のサイズや刃先角度を変えることによって調整することが可能である。
本実施例の場合、直径Dが1.5mm、厚みWが1mm、刃先角度αが150°のバニシングホイール11を使用し、押圧力5Nかつ1m/sの転動速度により、アルミニウム合金製の摺動面に加工を行った結果、溝深さHが3μm、溝幅Lが0.2μmの溝を加工することができた。このようにして形成された溝10は、油溜まりとしての機能を十分に発揮することができた。
なお、すべり軸受(摺動部材)3の材料がセラミックの場合は、焼結前のセラミック材料(グリーンシート状態)に上記手法で加工するようにすればよい。これにより、脆性材料で硬度の高いセラミックであっても、溝10を非切削による塑性変形によって容易に形成することができる。
したがって、この溝付きのバニシングホイール11’の転動痕跡として形成される摺動面の断続した線または点の溝10’や10”は、上記した溝付きのバニシングホイール11’の凹部18の長さに相当する間隔をあけて形成され、形状も凸部19のサイズに相当する大きさで形成される。このように断続してそれぞれ独立した線または点とすることで、油溜まりとしての機能をさらに高めることができる。
1 軸受部材
3 すべり軸受(摺動部材)
10 溝
10’ 断続した線状の溝
10” 断続した点状の溝
11 バニシングホイール
11’ 溝付きのバニシングホイール
12 ホルダ
13 ガイド
14 スクライブヘッド
18 凹部
19 凸部
Claims (6)
- 超硬合金もしくは焼結ダイヤモンドで形成され、直径が1.0〜3.0mmで形成されており、刃先角度が90〜150°であり、外周稜線に沿って鋭利な刃先を有するスクライビングホイールの当該刃先先端に丸味を持たせたバニシングホイールを使用し、
被加工物となる摺動部材の摺動面に対し前記バニシングホイールの前記丸味を持たせた刃先を押し付けながら転動させて前記摺動面にローラバニシングによる塑性変形を生じさせ、微細な溝の転動痕跡を前記摺動面に形成することによりテクスチャパターンを加工するようにした摺動部材のテクスチャ加工方法。 - 前記バニシングホイールの転動によって形成される溝の深さが1〜6μmであり、溝幅が0.1〜0.4mmである請求項1に記載の摺動部材のテクスチャ加工方法。
- 前記バニシングホイールの転動によって形成される溝が、連続した線で形成されている請求項1または請求項2のいずれかに記載の摺動部材のテクスチャ加工方法。
- 前記バニシングホイールは、前記丸味を持たせた刃先となる稜線部全周に凹部と凸部とが連続して形成されている溝付きのバニシングホイールである請求項1に記載の摺動部材のテクスチャ加工方法。
- 前記溝付きのバニシングホイールの転動によって形成される溝が、断続した線で形成されている請求項4に記載の摺動部材のテクスチャ加工方法。
- 前記溝付きのバニシングホイールの転動によって形成される溝が、断続した点で形成されている請求項4に記載の摺動部材のテクスチャ加工方法。
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