KR102601952B1 - 딤플이 형성된 피가공물 및 딤플 가공 방법 - Google Patents

Abstract

피가공물(1)의 가공면(2)에 복수의 딤플(3)이 형성된다. 딤플(3)은 길이 방향인 세로 길이(3b)와 길이 방향에 직교하는 횡방향인 가로 길이(3c)의 애스펙트비가 5.0 이상이며, 또한 50.0 이하이다.

Description

딤플이 형성된 피가공물 및 딤플 가공 방법

본 발명은 표면에 복수의 딤플이 실시된 피가공물, 및 피가공물의 표면에 복수의 딤플을 실시하는 가공 방법에 관한 것이다.

알루미늄, 구리 합금, 그것들의 주조품, 철강 재료나 수지 등의 피가공물의 표면에 소위 스크레이퍼 가공을 실시해서 다수의 미소한 오목부인 딤플을 형성할 경우가 있다. 예를 들면, 복수의 딤플에 의해서 새틴 모양을 피가공물의 표면에 형성할 경우가 있다. 피가공물에 딤플을 형성함으로써, 피가공물에 접촉하는 상대재와 피가공물 사이에 발생하는 마찰 저항을 작게 할 수 있기 때문이다. 그 원리는, 예를 들면, 피가공물과 상대재가 접촉함으로써 마모분이 생기고, 마모분이 피가공물과 상대재 사이에 끼어서 마찰 저항을 크게 할 경우가 있다. 이 마모분을 딤플 내에 수용시킴으로써, 마모분에 의해 마찰 저항이 커지는 것을 억제할 수 있다. 또는 피가공물과 상대재 사이에 기름이 주입되어, 기름이 딤플에 충전될 경우가 있다. 상대재가 딤플의 근방을 통과하면, 기름이 딤플로부터 높은 압력으로 상대재와 피가공물 사이로 배출된다(스퀴즈 효과). 이 압력에 의해서 상대재가 피가공물에 대하여 접촉하기 어려워지고, 이것에 의해 상대재와 피가공물 사이의 마찰 저항이 작아진다.

그 때문에 엔진의 실린더나 터보차저 등의 통 형상 부재의 내벽이나 인공 관절의 접합면 등에 딤플을 형성할 경우가 있다. 일본 특허공개 평 10-052998호 공보에서는 밀링커터, 엔드밀 등의 회전 절삭 공구를 이용해서 피가공물의 표면을 가식(加飾)하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 회전 절삭 공구를 회전시키면서 피가공물의 표면에 약간 회전 절삭 공구의 절삭날부를 댄다. 이것에 의해, 피가공물의 표면에, 예를 들면 원형이나 타원형을 갖는 복수의 딤플을 물방울 모양상으로 형성할 수 있다. 그리고 딤플은, 예를 들면 회전 절삭 공구의 축 방향으로 병설하도록 형성되고, 또한 축 방향에 직교하는 이송 방향으로도 등간격으로 형성된다.

피가공물과 상대재 사이에 기름이 충전되고, 피가공물과 상대재가 상대적으로 이동하면, 이들 사이에서 기름의 압력이나 전단력이 생겨서 기름에 흐름이 발생한다. 기름의 흐름은, 예를 들면, 딤플이 원형일 경우에 딤플 내에서의 소용돌이 형상의 흐트러짐(turbulence)(예를 들면, 캐비테이션)을 발생시킨다. 기름의 흐름의 소용돌이 형상의 흐트러짐은 기름막의 압력을 작게 하는 것에 기여하는 경우가 있다. 딤플을 형성하는 것에 의한 기름막의 압력을 증가시키는 효과를 효율적으로 발휘시키기 위해서는, 딤플 내의 기름의 흐름에 흐트러짐이 발생하는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 따라서, 딤플 내의 기름의 흐름의 흐트러짐을 억제 가능한 복수의 딤플 부착 피가공물이 필요로 되고 있다. 또는 그 딤플을 피가공물에 실시하는 가공 방법이 필요로 되고 있다.

본 개시의 하나의 특징은 기름막의 압력을 증가시키기 위한 복수의 딤플이 실시된 딤플이 형성된 피가공물에 관한 것이다. 복수의 각 딤플은 길이 방향인 세로 길이와, 상기 길이 방향에 직교하는 횡방향의 가로 길이의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다.

따라서, 딤플은 길이 방향으로 가늘고 긴 형상을 갖는다. 딤플은, 예를 들면 방추형이나 타원형이나 직사각형이나 마름모꼴의 형상을 갖는다. 애스펙트비가 5.0 이상인 가늘고 길게 연장되는 딤플 내에서는, 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다. 또한, 딤플 내의 기름의 흐름은, 딤플의 길이 방향을 따른 흐트러짐이 작은 흐름으로 된다. 그 때문에, 딤플 내의 기름의 흐름의 흐트러짐에 의한 기름막의 압력의 감소가 억제된다. 이와 같이 하여 딤플에 의해 기름막의 압력을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

본 개시의 다른 특징에 의하면, 복수의 딤플은 서로 평행인 복수의 제 1 딤플과, 서로 평행인 복수의 제 2 딤플을 갖는다. 복수의 제 1 딤플의 길이 방향과 복수의 제 2 딤플의 길이 방향이 각도를 갖고 교차하도록, 복수의 제 1 딤플과 복수의 제 2 딤플이 배열된다.

따라서, 제 1 딤플의 주위에서는 제 1 딤플의 길이 방향을 따라 기름이 흐르기 쉽다. 제 2 딤플의 주위에서는 제 2 딤플의 길이 방향을 따라 기름이 흐르기 쉽다. 제 1 딤플의 길이 방향과 제 2 딤플의 길이 방향은 각도를 갖고 교차하고 있다. 그 때문에 제 1 딤플 주위의 기름의 흐름과, 제 2 딤플 주위의 흐름이 수렴된다. 기름의 흐름이 수렴됨으로써 피가공물과 상대재 사이에 수용된 기름이 이들 사이로부터 유출되기 어려워져, 이들 사이에 기름을 유지할 수 있다.

본 개시의 다른 특징에 의하면, 복수의 각 딤플은 깊이가 10.0㎛ 이하이다. 각 딤플의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 피가공물의 표면에 대하여 10.0° 이하의 경사 각도를 갖는다. 따라서, 복수의 딤플은 바닥이 얕게 형성되고, 또한 특히 길이 방향의 끝 가장자리부가 피가공물의 표면과 매끄럽게 이어져서 형성된다. 그 때문에, 딤플의 깊이 방향에 대해서도, 딤플 내의 기름의 흐름으로 소용돌이가 발생하는 것이 억제된다. 또한 기름의 흐름은 딤플의 길이 방향을 따른 흐트러짐도 작다. 그 때문에, 딤플 내의 기름의 흐름의 흐트러짐에 의한 기름막의 압력의 감소가 보다 억제된다. 이와 같이 하여 딤플에 의해 기름막의 압력을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

본 개시의 다른 특징은, 회전 절삭 공구를 사용해서 피가공물에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법에 관한 것이다. 축심 둘레로 회전 가능하게 지지되는 공구 본체와, 공구 본체의 외주 가장자리에 축심이 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 돌출되어 설치된 절삭날부를 구비하는 회전 절삭 공구를 축심 둘레로 회전시킨다. 회전 절삭 공구를 회전시키면서 피가공물의 가공면을 따라 상대적으로 이송하고, 절삭날부에 의해 가공면에 딤플을 형성한다. 딤플은 길이 방향인 세로 길이와, 길이 방향에 직교하는 횡방향의 가로 길이의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다.

따라서, 애스펙트비가 비교적 큰 5.0 이상의 복수의 딤플을 피가공물의 표면 상에 용이하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 피가공물이 상대재에 대하여 상대적으로 이동하는 일방향으로 병렬되는 복수의 딤플을 비교적 용이하게 형성할 수 있다. 또는, 상기 일방향과 교차하는 타방향으로 복수의 딤플을 등간격으로 배치시키는 복수의 딤플을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.

도 1은 방추 형상의 딤플을 형성하는 회전 절삭 공구의 일부 측면과 피가공물의 일부 단면의 측면도이다.
도 2는 방추 형상의 딤플이 형성된 피가공물의 확대 정면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선 단면 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 4는 타원형상의 딤플을 형성하는 회전 절삭 공구의 일부 측면과 피가공물의 일부 단면의 측면도이다.
도 5는 타원 형상의 딤플이 형성된 피가공물의 확대 정면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI선 단면 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 7은 크랭크축의 정면과 크랭크축의 크랭크핀에 딤플을 형성하는 회전 절삭 공구의 단면을 나타내는 도면이다.
도 8은 크랭크축의 크랭크핀의 일부 단면과 회전 절삭 공구의 일부 평면을 나타내는 평면도이다.
도 9는 딤플이 형성된 크랭크핀의 확대 정면도이다.
도 10은 도 9의 X-X선 단면 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 11은 길이 방향이 각도를 갖고 교차하는 복수의 제 1 딤플과 복수의 제 2 딤플이 형성된 피가공물의 확대 정면도이다.
도 12는 도 7의 XII 부분의 확대 측면도이다.
도 13은 도 12의 절삭날부 대신에 방추 형상의 딤플을 형성하는 절삭날부를 갖는 회전 절삭 공구의 확대 측면도이다.
도 14는 복수열의 딤플을 동시에 형성하는 회전 절삭 공구와 피가공물의 사시도이다.
도 15는 원통 형상의 피가공물의 일부와 피가공물의 내주면에 딤플을 형성하는 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 16은 원통 형상의 피가공물의 일부 단면과 피가공물의 내주면에 딤플을 형성하는 회전 절삭 공구의 일부 측면의 측면도이다.
도 17은 방추 형상의 딤플이 형성된 피가공물의 확대 정면도이다.
도 18은 딤플을 형성하는 바이트와 피가공물의 정면도이다.
도 19는 딤플 형상의 차이에 의한 하중과 마찰 계수의 관계도이다.
도 20은 딤플의 애스펙트비와 마찰 계수의 관계도이다.
도 21은 속도/하중과 마찰 계수의 관계도이다.
도 22는 원형상의 딤플이 형성된 피가공물의 확대 정면도이다.
도 23은 방추 형상의 딤플이 형성된 피가공물의 확대 정면도이다.
도 24는 길이 방향이 각도를 갖고 교차하는 복수의 제 1 딤플과 복수의 제 2 딤플이 형성된 피가공물의 확대 정면도이다.
도 25는 딤플의 형상 및 크기의 차이에 따른 하중과 마찰 계수의 관계도이다.

이어서, 본 발명의 하나의 실시형태를 도 1∼도 3에 근거하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속제의 피가공물(1)은 상대재와 접촉하는 가공면(2)을 갖는다. 가공면(2)에는 회전 절삭 공구(10)를 사용함으로써 서로 이간된 복수의 딤플(3)이 형성된다. 피가공물(1)은, 예를 들면 탄소강, 일반 구조 압연강, 크롬몰리브덴강, 스테인리스강, 주철 등의 철강 재료로 구성된다. 또는, 피가공물(1)은, 예를 들면 알루미늄 및 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금 등의 비철 금속이나 수지 재료로 구성된다. 회전 절삭 공구(10)는, 축심(11a) 방향으로 연장되는 공구 본체(11)와, 공구 본체(11)의 둘레 가장자리(11b)의 일부로부터 지름 방향으로 돌출되는 절삭날부(12)를 갖는다. 공구 본체(11)는 축심(11a)을 중심으로 하는 원기둥 형상 또는 원추 형상 또는 그 밖의 회전체 형상을 갖는다. 공구 본체(11)는 1개 또는 복수개의 절삭날부(12)를 갖는다. 복수개의 경우의 절삭날부(12)는, 공구 본체(11)의 둘레 가장자리(11b)의 둘레 방향으로 또는 축 방향으로 간격을 두고, 예를 들면, 둘레 가장자리(11b)의 둘레 방향 또는 축 방향 등분 위치에 배치된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 절삭날부(12)는 제 1 하부날(12a)과 제 2 하부날(12b)을 갖는다. 제 1 하부날(12a)은 공구 본체(11)의 지름 방향 및 축 방향에 대하여 소정의 각도를 갖고 경사진 대략 평면을 갖는다. 제 2 하부날(12b)은, 공구 본체(11)의 지름 방향 및 축 방향에 대하여 소정의 각도를 갖고 경사지며, 또한 제 1 하부날(12a)과 각도를 갖고 교차하는 대략 평면을 갖는다. 제 1 하부날(12a)과 제 2 하부날(12b)은 교차해서 V자 형상의 선단(12c)을 형성한다. 즉, 절삭날부(12)는 대략 삼각형의 경사면을 갖는다. 절삭날부(12)의 경사면은 대강 공구 본체(11)의 둘레 방향을 향한다.

절삭날부(12)는 회전 절삭 공구(10)의 공구 본체(11)와 동일한 재질로 형성, 또는 다른 재질로 형성된다. 예를 들면, 절삭날부(12)와 공구 본체(11)가, 공구강, 고속도강(고속도 공구강), 초경 합금으로 형성된다. 또는 공구 본체(11)가 탄소강, 스테인리스강, 공구강, 고속도강, 초경 합금으로 형성되고, 절삭날부(12)가 다결정 다이아몬드(PCD), 입방정 질화붕소(CBN), 세라믹스로 형성되며, 절삭날부(12)가 공구 본체(11)에 접합된다. 또는 절삭날부(12)가 공구 본체(11)와 동일 또는 다른 재료로 형성되고, 절삭날부(12)에 대응하는 영역에 코팅 등의 표면 처리가 실시된다. 표면 처리는, 예를 들면 화학 기상 증착법(CVD)이나 물리 증착법(PVD) 등에 의해 실시되고, TiAlN, TiAlCrN, TiAlCrSiN 등의 Ti계, CVD 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC) 등의 코팅층이 절삭날부(12)로서 사용된다.

도 1, 도 2를 참조해서 회전 절삭 공구(10)를 사용한 스크레이퍼 가공에 의한 딤플(3)의 형성 과정을 나타낸다. 회전 절삭 공구(10)는, 공구 본체(11)의 지름 방향이 가공면(2)과 교차하는 자세로, 축심(11a)을 중심으로 해서 회전 가능하게 지지된다. 가공면(2)으로부터의 회전 절삭 공구(10)의 거리는 딤플(3)의 최대 깊이(3a)를 기초로 설정된다. 회전 절삭 공구(10)는, 최대 깊이(3a)가 3∼7㎛, 예를 들면 5㎛로 되도록 가공면(2)으로부터 거리를 두고 배치된다. 축심(11a)을 중심으로 회전하는 회전 절삭 공구(10)를, 가공면(2)에 대하여 절삭날부(12)의 절삭 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 가공면(2)에는 복수의 딤플(3)이 그 길이 방향으로 직렬하고 또한 서로 이간해서 형성된다.

도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 가공면(2)에 형성되는 딤플(3)은 소위 방추 형상을 갖는다. 딤플(3)의 최대 깊이(3a)는 3∼7㎛이며, 예를 들면 5㎛이다. 딤플(3)의 길이 방향인 세로 길이(3b)는 0.10∼1.00㎜이며, 예를 들면 0.20㎜이다. 딤플(3)의 길이 방향과 직교하는 가로 길이(3c)는, 애스펙트비(세로 길이(3b)와 가로 길이(3c)의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.010㎜이다. 딤플(3)의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 가공면(2)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도를 갖는다. 딤플(3)의 길이 방향의 끝 가장자리부는 평면 상에 있어서 60.0° 이하의 삼각형상이다. 복수의 딤플(3)은 그 길이 방향으로 소정 간격, 예를 들면 0.30㎜로 이간되어 있다. 길이 방향의 이간 거리는, 예를 들면 세로 길이(3b)보다 길다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 기름막의 압력을 증가시키기 위해서 피가공물(1)에 복수의 딤플(3)이 형성된다. 딤플(3)은, 길이 방향인 세로 길이(3b)와 길이 방향에 직교하는 가로 길이(3c)의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 딤플(3)은 길이 방향으로 가늘고 긴 방추 형상을 갖는다.

따라서, 딤플(3) 내에서는 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다. 또한, 딤플(3) 내의 기름의 흐름은 딤플(3)의 길이 방향을 따른 흐트러짐이 작은 흐름이 된다. 그 때문에 딤플(3) 내의 기름의 흐름의 흐트러짐에 의한 기름막의 압력의 저감이 억제된다. 또한, 복수의 딤플(3)은, 각각의 길이 방향이 평행해지도록 또한 서로 이간해서 가공면(2)에 형성된다. 딤플(3) 내의 기름의 흐름은 주로 딤플(3)의 길이 방향이 된다. 그 때문에 특히 상대재에 대한 피가공물(1)의 이동 방향이 딤플(3)의 길이 방향을 따를 경우에 있어서, 피가공물(1)과 상대재 사이의 기름막의 압력이 효과적으로 증가된다. 이와 같이 하여 딤플(3)에 의해 피가공물(1)과 상대재 사이의 기름막의 압력을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

도 1, 도 3에 나타내는 바와 같이, 딤플(3)은 최대 깊이(3a)가 10㎛ 이하이다. 딤플(3)의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 가공면(2)에 대하여 10.0° 이하의 경사 각도(θ)를 갖는다. 따라서, 딤플(3)은 바닥이 얕게 형성되고, 또한 특히 길이 방향의 끝 가장자리부가 가공면(2)과 매끄럽게 이어져 있다. 그 때문에 딤플(3)의 깊이 방향에 대해서도, 딤플(3) 내의 기름의 흐름으로 소용돌이가 발생하는 것이 억제된다. 또한, 기름의 흐름은 딤플(3)의 길이 방향을 따른 흐트러짐도 작다. 그 때문에, 딤플(3) 내의 기름의 흐름의 흐트러짐에 의한 기름막의 압력의 저감이 보다 억제된다. 이와 같이 하여 딤플(3)에 의해 기름막의 압력을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

도 1, 도 2를 참조하는 바와 같이, 딤플(3)을 가공면(2)에 형성할 때, 축심(11a) 둘레로 회전 가능하게 지지되는 공구 본체(11)와, 공구 본체(11)의 둘레 가장자리(11b)에 설치된 절삭날부(12)를 구비하는 회전 절삭 공구(10)를 축심(11a) 둘레로 회전시킨다. 회전 절삭 공구(10)를 회전시키면서 가공면(2)을 따라 상대적으로 이송하고, 절삭날부(12)에 의해 가공면(2)에 딤플(3)을 형성한다. 딤플(3)은 길이 방향인 세로 길이(3b)와, 길이 방향에 직교하는 횡방향의 가로 길이(3c)의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 따라서, 애스펙트비가 비교적 큰 5.0 이상의 복수의 딤플(3)을 가공면(2)에 용이하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 피가공물(1)이 상대재에 대하여 상대적으로 이동하는 일방향으로 병렬되는 복수의 딤플(3)을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.

이어서, 다른 실시형태를 도 4∼도 6에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 회전 절삭 공구(10) 대신에 도 4에 나타내는 회전 절삭 공구(20)를 사용해서 딤플(4)을 형성한다. 회전 절삭 공구(20)는 도 1에 나타내는 절삭날부(12) 대신에 도 4에 나타내는 절삭날부(22)를 갖는다. 절삭날부(22)는 하부날(22a)을 갖는다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 하부날(22a)은 공구 본체(21)의 지름 방향으로 돌출된 원호 형상으로 형성된다. 하부날(22a)이 회전 절삭 공구(20)의 지름 방향으로 가장 돌출된 위치가, 절삭날부(22)의 선단(22b)이 된다. 하부날(22a)의 곡률 반경(R2)은 0.40㎜ 이상이며, 예를 들면 0.50㎜이다. R2의 최대는, 예를 들면 2㎜이다. 축심(21a)으로부터 선단(22b)까지의 길이(R3)는 10.0㎜ 이상이며, 예를 들면 12.5㎜이다. R3의 최대는, 예를 들면 30㎜이다. 길이(R3)와 곡률 반경(R2)의 비는 25.0배 이상으로 설정된다. 절삭날부(22)의 경사면은 대략 반원 형상이며 대강 공구 본체(21)의 둘레 방향을 향하고 있다.

도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회전 절삭 공구(20)에 의해 가공면(2)에 형성되는 딤플(4)은 타원형상을 갖는다. 딤플(4)의 최대 깊이(4a)는 3∼7㎛이고, 예를 들면 5㎛이다. 딤플(4)의 길이 방향인 세로 길이(4b)는 0.10∼1.00㎜의 범위이며, 예를 들면 0.20㎜이다. 딤플(4)의 길이 방향과 직교하는 가로 길이(4c)는, 애스펙트비(세로 길이(4b)와 가로 길이(4c)의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.010㎜이다. 딤플(4)의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 가공면(2)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도(θ)를 갖는다. 복수의 딤플(4)은 길이 방향으로 배열되고 또한 각각 소정의 간격으로 배치된다. 복수의 딤플(4)의 길이 방향의 간격은, 예를 들면 0.30㎜이며, 세로 길이(4b)보다 길다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 기름막의 압력을 증가시키기 위해서 피가공물(1)에 복수의 딤플(4)이 형성된다. 딤플(4)은, 길이 방향인 세로 길이(4b)와 길이 방향에 직교하는 가로 길이(4c)의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 딤플(4)은 길이 방향으로 가늘고 긴 타원형상을 갖는다. 따라서, 딤플(4)은 딤플(3)과 마찬가지의 효과를 나타낸다. 예를 들면, 딤플(4) 내에서는 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다.

이어서, 다른 실시형태를 도 7∼도 10, 도 12에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 회전 절삭 공구(10) 대신에 도 7에 나타내는 회전 절삭 공구(30)를 사용한다. 이 실시형태에서는 원기둥 형상 부재의 둘레면에 딤플을 형성하고, 예를 들면, 크랭크축(33)의 크랭크핀(34)의 둘레면(34a)에 복수의 타원형상의 딤플(5)을 형성한다.

도 7, 도 8, 도 12에 나타내는 바와 같이, 회전 절삭 공구(30)는 축심(31a)을 중심으로 하는 원반 형상의 공구 본체(31)와, 공구 본체(31)의 둘레 가장자리(31b)로부터 지름 방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 절삭날부(32)를 갖는다. 절삭날부(32)는, 공구 본체(31)의 바깥 둘레의 일부로부터 지름 방향으로 돌출되는 원호 형상의 하부날(32a)을 갖는다. 공구 본체(31)는, 예를 들면 직경이 320.0㎜, 두께가 4.0㎜이다. 하부날(32a)의 원호 형상은, 예를 들면 두께 방향으로 160°의 각도범위의 부채 형상이다. 하부날(32a)의 원호 형상의 곡률 반경(R4)은, 예를 들면 23.5㎜이다.

도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 공구 본체(31)의 반경(R5)과 곡률 반경(R4)의 비는 25.0배 이상이다. 공구 본체(31)는 1개 또는 복수개의 절삭날부(32)를 갖는다. 복수개의 경우의 절삭날부(32)는, 공구 본체(31)의 둘레 가장자리(31b)에 간격을 두고, 예를 들면 둘레 가장자리(31b)의 둘레 방향 등분 위치에 배치된다. 절삭날부(32)의 경사면(32b)은 대강 공구 본체(31)의 둘레 방향을 향한다.

도 7, 도 8을 참조해서 회전 절삭 공구(30)에 의한 딤플(5)의 형성 과정을 나타낸다. 크랭크축(33)은 크랭크 저널(35)과 크랭크핀(34)과 크랭크 암(36)을 갖는다. 크랭크핀(34)은 크랭크 저널(35)의 축심(35a)과 평행인 축 중심으로 하는 원기둥 형상이다. 한쌍의 크랭크 암(36)은 크랭크 저널(35)로부터 지름 방향으로 연장되고, 그 선단에 크랭크핀(34)이 위치한다. 이것에 의해 크랭크핀(34)의 축심이 크랭크 저널(35)의 축심(35a)으로부터 지름 방향으로 멀어진다. 크랭크축(33)은 축심(35a)을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 크랭크축(33)의 회전에 의해, 크랭크핀(34)의 축심이 원형의 궤도(38) 상을 이동한다.

도 7, 도 8을 참조하는 바와 같이, 회전 절삭 공구(30)는, 크랭크축(33)의 축심(35a)과 평행인 축심(31a)을 중심으로 해서 회전 가능하게 지지된다. 회전 절삭 공구(30)는, 축심(35a)이 공구 공전축(37)을 중심으로 원형의 궤도(39) 상을 이동하도록 지지된다. 크랭크축(33)이 축심(35a)을 중심으로 회전함으로써, 크랭크핀(34)이 축심(35a)을 중심으로 공전한다. 크랭크핀(34)의 공전과 동일한 평행인 원 궤도에서 동기하도록 회전 절삭 공구(30)가 공구 공전축(37)을 중심으로 공전한다.

도 7, 도 8을 참조하는 바와 같이, 둘레면(34a)으로부터의 회전 절삭 공구(30)의 거리는 딤플(5)의 최대 깊이(5a)(도 10 참조)를 기초로 설정된다. 회전 절삭 공구(30)는 최대 깊이(5a)가 3∼7㎛, 예를 들면 5㎛로 되도록 둘레면(34a)으로부터의 거리가 설정된다. 절삭시에 있어서, 회전 절삭 공구(30)는 축심(31a)을 중심으로 회전하고, 또한 궤도(38) 상을 이동하는 크랭크핀(34)에 맞추어 축심(31a)이 궤도(39) 상에서 이동한다. 또한, 회전 절삭 공구(30)는 둘레면(34a)에 대하여 축심(31a)이 연장되는 방향으로 상대 이동한다. 이것에 의해, 복수의 딤플(5)이 둘레면(34a)의 둘레 방향으로 길이 방향을 갖고 배열되며, 또한 둘레면(34a)의 둘레 방향과 축 방향으로 서로 이간해서 형성된다.

도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이, 둘레면(34a)에 형성되는 딤플(5)은 타원형상이다. 딤플(5)의 최대 깊이(5a)는 3∼7㎛이고, 예를 들면 5㎛이다. 딤플(5)의 길이 방향인 세로 길이(5b)는, 예를 들면 0.970㎜이다. 딤플(5)의 길이 방향과 직교하는 가로 길이(5c)는, 애스펙트비(세로 길이(5b)와 가로 길이(5c)의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.0569㎜이다. 딤플(5)의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 둘레면(34a)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도(θ)를 갖는다. 복수의 딤플(5)의 길이 방향의 간격은, 예를 들면 1.50㎜이며, 세로 길이(5b)보다 길거나, 또는 대략 동일하다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 기름막의 압력을 증가시키기 위해서 크랭크핀(34)의 둘레면(34a)에 복수의 딤플(5)이 형성된다. 딤플(5)은, 길이 방향인 세로 길이(5b)와 길이 방향에 직교하는 가로 길이(5c)의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 딤플(5)은 길이 방향으로 가늘고 긴 타원형상을 갖는다. 따라서, 딤플(5)은 딤플(3)과 마찬가지의 효과를 나타낸다. 예를 들면, 딤플(5) 내에서는 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다. 딤플(5) 내의 기름의 흐름은 주로 딤플(5)의 길이 방향이 된다. 그 때문에, 특히 딤플(5)의 길이 방향이 상대재(커넥팅 로드)에 대한 크랭크핀(34)의 상대 이동 방향(둘레면(34a)의 둘레 방향)을 따를 경우, 크랭크핀(34)과 커넥팅 로드 사이의 기름막의 압력이 효과적으로 증가된다.

이어서, 다른 실시형태를 도 13에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는 도 12에 나타내는 절삭날부(32) 대신에 도 13에 나타내는 절삭날부(42)를 공구 본체(31)의 둘레 가장자리(31b)에 설치한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 절삭날부(42)는 제 1 하부날(42a)과 제 2 하부날(42b)을 갖는다. 제 1 하부날(42a)은, 공구 본체(31)의 지름 방향 및 축 방향에 대하여 소정의 각도를 갖고 경사진 대략 평면을 갖는다. 제 2 하부날(42b)은, 공구 본체(31)의 지름 방향 및 축 방향에 대하여 소정의 각도를 갖고 경사지며, 또한 제 1 하부날(42a)과 각도를 갖고 교차하는 대략 평면을 갖는다. 제 1 하부날(42a)과 제 2 하부날(42b)은 교차해서 V자 형상의 선단(42c)을 형성한다. 즉, 절삭날부(42)는 대략 삼각형의 경사면을 갖는다. 절삭날부(42)의 경사면은 대강 공구 본체(31)의 둘레 방향을 향한다. 절삭날부(42)는 경사면의 반대측에 측면을 갖는다.

도 13에 나타내는 절삭날부(42)에 의해, 도 7에 나타내는 크랭크축(33)의 크랭크핀(34)의 둘레면(34a)에 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같은 방추 형상의 딤플이 형성된다. 도 7에 나타내는 둘레면(34a)에 형성되는 딤플의 최대 깊이는 3∼7㎛이고, 예를 들면 5㎛이다. 딤플의 길이 방향인 세로 길이는, 예를 들면 0.970㎜이다. 딤플의 길이 방향과 직교하는 가로 길이는, 애스펙트비(세로 길이로 가로 길이의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.020㎜이다. 딤플의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 둘레면(34a)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도를 갖는다. 복수의 딤플의 길이 방향의 간격은, 예를 들면 1.50㎜이며, 세로 길이보다 길거나, 또는 대략 동일하다.

도 13에 나타내는 절삭날부(42)에 의해 도 7에 나타내는 크랭크축(33)의 크랭크핀(34)의 둘레면(34a)에 방추 형상의 딤플이 형성된다. 딤플은, 길이 방향인 세로 길이와 길이 방향에 직교하는 가로 길이의 애스펙트비가 5.0 이상이고 또한 50.0 이하이다. 딤플(4)은 길이 방향으로 가늘고 긴 방추 형상을 갖는다. 따라서, 절삭날부(42)에 의해 형성되는 딤플은 딤플(5)과 마찬가지의 효과를 나타낸다. 예를 들면, 특히 딤플의 길이 방향이 상대재(커넥팅 로드)에 대한 크랭크핀(34)의 상대 이동 방향(둘레면(34a)의 둘레 방향)을 따를 경우, 크랭크핀(34)과 커넥팅 로드 사이의 기름막의 압력이 효과적으로 증가된다.

이어서, 다른 실시형태를 도 11에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는 도 1에 나타내는 딤플(3) 대신에 도 11에 나타내는 딤플(6)을 피가공물(1)의 가공면(2)에 형성한다. 딤플(6)은, 예를 들면 도 1에 나타내는 회전 절삭 공구(10) 또는 도 4에 나타내는 회전 절삭 공구(20)로 형성된다. 딤플(6)에는 복수의 제 1 딤플(6a)과, 복수의 제 2 딤플(6b)을 갖는다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 1 딤플(6a) 및 제 2 딤플(6b)은 방추 형상이다. 또는, 제 1 딤플(6a) 및 제 2 딤플(6b)은 타원형상이다. 제 1 딤플(6a)이 형성되는 영역과 제 2 딤플(6b)이 형성되는 영역은 서로 거의 겹치지 않는다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 제 1 딤플(6a) 및 제 2 딤플(6b)의 최대 깊이는 3∼7㎛이며, 예를 들면 5㎛이다. 제 1 딤플(6a)의 길이 방향인 세로 길이(6c) 및 제 2 딤플(6b)의 길이 방향인 세로 길이(6e)는 0.10∼1.00㎜이며, 예를 들면 0.20㎜이다. 제 1 딤플(6a)의 길이 방향과 직교하는 가로 길이(6d) 및 제 2 딤플(6b)의 가로 길이(6f)는, 애스펙트비(세로 길이(6c, 6e)와 가로 길이(6d, 6f)의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.010㎜이다. 제 1 딤플(6a) 및 제 2 딤플(6b)의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 가공면(2)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도를 갖는다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 복수의 제 1 딤플(6a)은 길이 방향이 서로 평행하다. 복수의 제 2 딤플(6b)은 길이 방향이 서로 평행하다. 제 1 딤플(6a) 및 제 2 딤플(6b)은, 서로의 길이 방향이 각도(A1)를 갖고 교차하도록 배열된다. 각도(A1)는 예를 들면 90°이다. 제 1 딤플(6a)은 이웃하는 제 1 딤플(6a)에 대하여 이간되어 있다. 제 2 딤플(6b)은 이웃하는 제 2 딤플(6b)에 대하여 이간되어 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 기름막의 압력을 증가시키기 위해서 피가공물(1)에 복수의 딤플(6)이 형성된다. 복수의 딤플(6)은 복수의 제 1 딤플(6a)과 복수의 제 2 딤플(6b)을 갖는다. 제 1 딤플(6a)은, 길이 방향인 세로 길이(6c)와 길이 방향에 직교하는 가로 길이(6d)의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 제 2 딤플(6b)은, 길이 방향인 세로 길이(6e)와 길이 방향에 직교하는 가로 길이(6f)의 애스펙트비가 5.0 이상이고 또한 50.0 이하이다. 딤플(6)은 길이 방향으로 가늘고 긴 방추 형상 또는 타원형상이다. 따라서, 딤플(6) 내에서는, 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다. 또한, 딤플(6) 내의 기름의 흐름은, 딤플(6)의 길이 방향을 따른 흐트러짐이 작은 흐름이 된다. 그 때문에 딤플(6) 내의 기름의 흐름의 흐트러짐에 의한 기름막의 압력의 감소가 억제된다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 딤플(6)은 서로 평행인 복수의 제 1 딤플(6a)과, 서로 평행인 복수의 제 2 딤플(6b)을 갖는다. 복수의 제 1 딤플(6a)의 길이 방향과 복수의 제 2 딤플(6b)의 길이 방향이 각도를 갖고 교차하도록, 복수의 제 1 딤플(6a)과 복수의 제 2 딤플(6b)이 배열된다. 따라서, 제 1 딤플(6a)의 주위에서는 제 1 딤플(6a)의 길이 방향을 따라 기름이 흐르기 쉽다. 제 2 딤플(6b)의 주위에서는 제 2 딤플(6b)의 길이 방향을 따라 기름이 흐르기 쉽다. 그 때문에 제 1 딤플(6a) 주위의 기름의 흐름과, 제 2 딤플(6b) 주위의 흐름이 수렴된다. 기름의 흐름이 수렴됨으로써 피가공물(1)과 상대재 사이에 수용된 기름이 이들 사이로부터 유출되기 어려워지고, 이들 사이에 기름을 유지할 수 있다. 수렴부의 압력은 1개의 딤플일 경우보다 한층 더 증가한다.

이어서, 다른 실시형태를 도 14에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는 도 7에 나타내는 회전 절삭 공구(30) 대신에 도 14에 나타내는 회전 절삭 공구(50)를 사용한다. 회전 절삭 공구(50)에 의해 피가공물(1)의 가공면(2)에 딤플(7)이 형성된다. 회전 절삭 공구(50)는, 축심(51a)을 중심으로 하는 원기둥 형상의 공구 본체(51)와, 공구 본체(51)의 둘레 가장자리(51b)의 일부로부터 지름 방향으로 돌출되는 복수개의 절삭날부(52)를 갖는다. 복수개의 절삭날부(52)는 공구 본체(51)의 축심(51a) 방향으로 간격을 두고, 또한 둘레 가장자리(51b)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치된다. 예를 들면, 복수개의 절삭날부(52)는 절삭날부(52)의 축심(51a) 방향의 길이와 대략 동일 길이만큼 축심(51a) 방향으로 간격을 두어서 배치된다. 또한, 복수의 절삭날부(52)는, 예를 들면, 둘레 방향으로 180° 서로 이간해서 배치된다.

도 14에 나타내는 절삭날부(52)는, 예를 들면 도 12에 나타내는 절삭날부(32)의 형상 또는 도 13에 나타내는 절삭날부(42)의 형상이다. 회전 절삭 공구(50)는 딤플(7)의 최대 깊이가 3∼7㎛, 예를 들면 5㎛로 되도록 가공면(2)으로부터 거리를 두고 배치된다. 축심(51a)을 중심으로 회전하는 회전 절삭 공구(50)를, 가공면(2)에 대하여 절삭날부(52)의 절삭 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 가공면(2)에는 복수의 딤플(7)이 그 길이 방향으로 평행하게 배열되고 또한 서로 이간해서 형성된다. 절삭날부(52)에 의해 형성되는 딤플(7)은, 예를 들면 타원 형상 또는 방추 형상이다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 딤플(7)의 최대깊이는 8∼12㎛이며, 예를 들면 10㎛이다. 딤플(7)의 길이 방향인 세로 길이는, 예를 들면 4.0㎜이다. 딤플(7)의 길이 방향과 직교하는 가로 길이는, 애스펙트비(세로 길이와 가로 길이의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.50㎜이다. 딤플(7)의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 가공면(2)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도를 갖는다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 기름막의 압력을 증가시키기 위해서 피가공물(1)에 복수의 딤플(7)이 형성된다. 딤플(7)은, 길이 방향인 세로 길이와 길이 방향에 직교하는 가로 길이의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 딤플(7)은 길이 방향으로 가늘고 긴 타원 형상 또는 방추 형상이며, 길이 방향으로 평행하게 배치된다. 따라서, 딤플(7)은 딤플(3)과 마찬가지의 효과를 나타낸다. 예를 들면, 딤플(7) 내에서는, 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다. 회전 절삭 공구(50)에 의해, 축심(51a) 방향으로 이간된 복수열의 딤플(7)을 동시에 형성할 수 있다.

이어서, 다른 실시형태를 도 15∼도 17에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는 도 1에 나타내는 회전 절삭 공구(10) 대신에 도 15, 도 16에 나타내는 회전 절삭 공구(60)를 사용한다. 회전 절삭 공구(60)에 의해 원통 형상의 피가공물(63)의 내주면(63a)에 딤플(8)이 형성된다. 회전 절삭 공구(60)는 축심(61a)을 중심으로 하는 공구 본체(61)와, 공구 본체(61)의 둘레 가장자리(61b)의 일부로부터 지름 방향으로 돌출되는 1개 또는 복수개의 절삭날부(62)를 갖는다. 복수개의 경우의 절삭날부(62)는 공구 본체(61)의 둘레 가장자리(61b)의 둘레 방향으로 간격을 두고, 예를 들면, 둘레 가장자리(61b)의 둘레 방향 등분 위치에 배치되거나 및 또는 축 방향으로 소정 간격으로 배치된다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 절삭날부(62)는 제 1 하부날(62a)과 제 2 하부날(62b)을 갖는다. 제 1 하부날(62a)은 공구 본체(61)의 지름 방향 및 축 방향에 대하여 소정의 각도를 갖고 경사진 대략 평면의 끝의 엣지이다. 제 2 하부날(62b)은, 공구 본체(61)의 지름 방향 및 축 방향에 대하여 소정의 각도를 갖고 경사지며 또한 제 1 하부날(62a)과 각도를 갖고 교차하는 엣지이다. 제 1 하부날(62a)과 제 2 하부날(62b)은 교차해서 V자 형상의 선단(62c)을 형성한다. 즉 절삭날부(62)는 대략 삼각형의 경사면을 갖는다. 절삭날부(62)의 경사면은 대강 공구 본체(61)의 둘레 방향을 향한다.

도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이, 회전 절삭 공구(60)를 내주면(63a)을 따르도록 이동시키면서 축심(61a)을 중심으로 회전시킨다. 이것에 의해 절삭날부(62)가 내주면(63a)을 절삭해서 복수의 방추 형상의 딤플(8)이 형성된다. 딤플(8)은 내주면(63a)의 둘레 방향을 따라 서로 이간해서 배치된다. 딤플(8)의 길이 방향은 내주면(63a)의 둘레 방향과 동일 방향이 된다. 또한 회전 절삭 공구(60)를 축심(61a) 방향으로 이동시킴으로써, 딤플(8)은 피가공물(63)의 축 방향으로 이간되고 또한 평행하게 배열되어 배치된다.

도 16, 도 17에 나타내는 바와 같이, 딤플(8)의 최대 깊이(8a)는 3∼7㎛이며, 예를 들면 5㎛이다. 딤플(8)의 길이 방향인 세로 길이(8b)는, 예를 들면 0.557㎜이다. 딤플(8)의 길이 방향과 직교하는 가로 길이(8c)는, 애스펙트비(세로 길이(8b)와 가로 길이(8c)의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.020㎜이다. 딤플(8)의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 내주면(63a)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도를 갖는다. 회전 절삭 공구(60)는 절삭날부(62) 대신에, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 원호 형상의 절삭날부를 가짐으로써, 타원 형상의 딤플을 딤플(8)과 마찬가지로 내주면(63a)에 형성할 수 있다.

도 15∼도 17에 나타내는 바와 같이, 기름막의 압력을 증가시키기 위해서 피가공물(1)에 복수의 딤플(8)이 형성된다. 딤플(8)은, 길이 방향인 세로 길이(8b)와 길이 방향에 직교하는 가로 길이(8c)의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 딤플(8)은 길이 방향으로 가늘고 긴 타원 형상 또는 방추 형상이며, 길이 방향으로 평행하게 배치된다. 따라서, 딤플(8)은 딤플(3)과 마찬가지의 효과를 나타낸다. 예를 들면, 딤플(8) 내에서는 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다.

이어서, 다른 실시형태를 도 18에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는 도 1에 나타내는 회전 절삭 공구(10) 대신에 도 18에 나타내는 바이트(70)를 사용해서, 대략 원기둥 형상 또는 대략 원추 형상 또는 그 밖의 회전체 형상을 갖는 피가공물(73)의 가공면(73b)에 딤플을 형성한다. 바이트(70)는 봉 형상의 공구 본체(71)와, 공구 본체(71)의 선단에 설치된 절삭날부(72)를 갖는다. 절삭날부(72)는 경사면(72a)과 여유면(72b)을 갖는다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 피가공물(73)은 축심(73a)을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 축심(73a) 둘레로 회전하는 피가공물(73)의 가공면(73b)에 절삭날부(72)의 선단(72c)을 댐으로써 가공면(73b)이 절삭된다. 바이트(70)를 피가공물(73)의 지름 방향으로 왕복 이동시킴으로써, 절삭날부(72)의 선단(72c)은 가공면(73b)에 대한 접촉과 이간을 반복한다. 이와 같이 하여 절삭날부(72)에 의해 가공면(73b)에 복수의 딤플을 형성할 수 있다. 복수의 딤플은 길이 방향이 가공면(73b)의 둘레 방향을 따라서 또한 서로 이간해서 배치된다. 바이트(70)를 피가공물(73)에 대하여 축심(73a) 방향으로 상대 이동시킨다. 이것에 의해, 복수의 딤플은 축심(73a) 방향에 대해서 평행하게 배열되며 또한 서로 이간해서 배치된다.

도 18에 나타내는 가공면(73b)에 형성되는 딤플의 최대 깊이는 3∼7㎛이며, 예를 들면 5㎛이다. 딤플의 길이 방향인 세로 길이는 0.10∼1.00㎜이며, 예를 들면 0.20㎜이다. 딤플의 길이 방향과 직교하는 가로 길이는, 애스펙트비(세로 길이와 가로 길이의 비)가 5.0 이상 또한 50.0 이하로 되도록, 예를 들면 0.010㎜이다. 딤플의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 가공면(2)에 대하여 10.0° 이하의 완만한 경사 각도를 갖는다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 기름막의 압력을 증가시키기 위해서 피가공물(73)의 가공면(73b)에 복수의 딤플이 형성된다. 딤플은, 길이 방향인 세로 길이와 길이 방향에 직교하는 가로 길이의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이다. 딤플은 길이 방향으로 서로 이간해서 또한 평행하게 배치된다. 따라서, 가공면(73b)에 형성되는 딤플은 딤플(3)과 마찬가지의 효과를 나타낸다. 예를 들면, 딤플 내에서는, 기름의 흐름에 소용돌이 형상의 흐트러짐이 발생하는 것이 억제된다.

이어서, 딤플 형상을 규정하는 근거가 되는 실험과 그 결과를 나타낸다. 실험의 하나로서, 3볼 온 디스크식의 마찰 시험 장치에 의해 피가공물의 가공면에 있어서의 마찰 특성을 평가했다. 피가공물은 외경 44㎜×내경 20㎜×두께 8㎜의 디스크 형상의 주조용 알루미늄 합금(AC8A-T6)을 사용했다. 마찰의 상대재는 직경 6.35㎜의 크롬 베어링강(SUJ2) 볼을 사용했다. 상대재는 피가공물과의 접촉면이 직경 2.5㎜로 되도록 연마하고, 접촉면의 표면 거칠기(산술 평균 거칠기)가 0.01㎛ 이하로 되도록 경면 처리를 실시했다.

3개의 상대재는 피가공물의 중심으로부터 17㎜의 위치에서, 둘레 방향 3등분의 각 위치에 배치되었다. 피가공물과 상대재의 접촉면에는, 40℃에서 10cst로 되는 폴리-α-올레핀계 합성 윤활유(PAO)를 도포했다. 3개의 상대재에는 접촉면의 반대측으로부터 하중을 가했다. 3개의 상대재에 가하는 합계 하중은 50N으로부터 25N씩 450N까지 증가시켰다. 상대재에 하중을 가한 상태에서, 피가공물을 슬라이딩 속도 2.0m매초가 되도록 축중심 둘레로 회전시켰다. 상대재에 가하는 하중과 피가공물을 회전시키는 것에 필요한 토크로부터 피가공물과 상대재의 마찰 계수를 계산해서 얻었다.

이하의 시험편을 준비했다. 시험편(100)은 딤플이 형성되어 있지 않은 피가공물이다. 도 22에 나타내는 시험편(110)은 가공면(111)에 원형의 딤플(112)이 형성된 피가공물이다. 도 23에 나타내는 시험편(120)은 가공면(121)에 방추형의 딤플(122)이 형성된 피가공물이다. 도 24에 나타내는 시험편(130)은 가공면(131)에 방추형의 딤플(132)이 형성된 피가공물이다. 딤플(132)은 평행하게 배열되는 복수의 제 1 딤플(132a)과, 평행하게 배열되는 복수의 제 2 딤플(132b)을 갖는다. 제 1 딤플(132a)과 제 2 딤플(132b)은, 서로의 길이 방향이 약 25°로 교차하도록 배치된다. 딤플(132)은, 시험편(130)에 대한 상대재의 이동 방향이, 제 1 딤플(132a)과 제 2 딤플(132b)이 교차해서 수렴되는 방향으로 되도록 배치된다. 예를 들면, 도 24에서는, 위로부터 아래를 향하는 방향이 시험편(130)에 대한 상대재의 이동 방향이다. 각 시험편(110, 120, 130)은 슬라이딩면에서 딤플이 차지하는 면적 비율이 15%로 동일해지도록 딤플의 개수, 간격이 설정되어 있다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 딤플을 실시하고 있지 않은 시험편(100)의 경우, 마찰 계수가 0.01에서 0.13 정도까지 변화되고, 하중이 125N일 때에 눌러붙음이 생겼다. 시험편(110)의 경우, 200N 이하의 저하중에 있어서는 시험편(100)보다 마찰 계수가 크다. 하지만, 마찰 계수는 0.03에서 0.05 정도로, 하중의 증가에 따른 변화가 완만하며, 내하중이 375N이었다. 시험편(110)에서 마찰 계수가 안정된 것은, 딤플(112)이 마모분이나 기름이 모이는 개소로서 기능했기 때문이라고 생각된다. 저하중에 있어서 마찰 계수가 커진 것은, 딤플(112) 내의 기름의 흐름에 흐트러짐이 발생해서 기름막의 압력이 감소했기 때문이라고 생각된다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 시험편(120)의 경우, 내하중은 450N까지 증가하고, 동일 하중 하에서의 마찰 계수가 시험편(110)의 경우보다 대강 0.01에서 0.04 정도 작아졌다. 시험편(130)의 경우, 특히 100∼300N의 저하중에 있어서, 시험편(120)보다 마찰 계수가 0.02 정도 작아졌다. 이것은 딤플(132a)과 딤플(132b)이 각각 길이 방향이 교차하도록 배치되어 있기 때문에, 기름이 수렴되어 기름막의 두께가 커졌다. 그 때문에 시험편(130)과 볼의 접촉 빈도가 감소했기 때문이라 생각된다. 시험편(130)에 대한 상대재의 이동 방향을 반대로 했을 경우는, 즉, 도 24에 있어서 시험편(130)에 대한 상대재의 이동 방향을 아래로부터 위를 향할 경우에는, 시험편(100)보다 마찰 계수가 커졌다.

도 20은 실험 결과를 기초로, 일정 하중 하에 있어서의 딤플의 애스펙트비(Ar)와 마찰 계수의 관계를 나타낸다. 애스펙트비(Ar)는 길이 방향인 세로 길이와, 길이 방향과 직교하는 방향의 가로 길이의 비로 규정한다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 애스펙트비(Ar)가 1∼3일 경우, 고하중에 있어서 마찰 계수가 커졌다. 애스펙트비(Ar)가 5.0 이상일 경우, 고하중과 저하중의 양쪽에 있어서 마찰 계수가 작아졌다.

상대적으로 슬라이딩하는 2물품, 예를 들면, 원통 형상의 베어링과, 베어링의 구멍 내의 원기둥 형상의 축은, 슬라이딩할 때에 덜컹거려서 하중이 변화된다. 2물품의 한쪽 또는 양쪽에 딤플을 형성함으로써 마찰 계수가 작아진다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 딤플의 애스펙트비(Ar)를 5.0 이상으로 함으로써, 하중의 변화에 관계 없이, 마찰 계수를 작은 상태로 유지할 수 있다. 이와 같이 하여 2물품의 상대 이동이 안정된다.

딤플의 길이 방향인 세로 길이를 대략 일정하게 한 상태에서 애스펙트비(Ar)를 크게 하면, 1개의 딤플의 면적이 작아진다. 가공면 전체에 있어서의 딤플의 면적률을 일정률 이상, 예를 들면 15% 이상을 유지하기 위해서는, 애스펙트비(Ar)를 크게 할수록 다수의 딤플을 형성할 필요가 있다. 그 때문에, 애스펙트비(Ar)는 50.0을 상한으로 하는 것이 바람직하다.

도 25는 원형상의 딤플이 실시된 피가공물과, 방추 형상의 딤플이 실시된 2개의 피가공물에 대해서, 하중과 마찰 계수의 관계를 나타낸다. 2개의 피가공물에 실시된 방추 형상의 딤플은, 애스펙트비가 5.0 이상 또한 길이 방향의 세로 길이가 서로 다르다. 우선 방추 형상의 딤플과 원형상의 딤플로 마찰 계수를 비교했다. 하중의 크기에 관계 없이, 방추 형상의 딤플 쪽이 원형상의 딤플보다 마찰 계수가 작고 0.01∼0.02 정도였다. 이어서, 방추 형상의 딤플이 실시된 2개의 피가공물에서 비교했다. 50∼200N의 저중 하중에서는, 딤플의 길이 방향인 세로 길이의 차이에 의한 마찰 계수의 차이는 거의 없었다. 길이 방향인 세로 길이가 0.216㎜로 짧은 딤플이 실시된 피가공물에서는, 400N의 고하중의 경우와 저중 하중의 경우에서 마찰 계수가 거의 동일했다. 길이 방향인 세로 길이가 0.538㎜로 긴 딤플이 실시된 피가공물에서는, 400N의 고하중의 경우는 저중 하중의 경우보다 마찰 계수가 커졌다.

도 21은 가로축에 슬라이딩 속도/하중(m/(N·s))을 취하고 세로축에 마찰 계수를 취한 실험 결과의 플롯이다. 슬라이딩 속도/하중은 피가공물과 상대재의 기름막의 두께의 지표가 된다. 실험 결과의 플롯은 혼합 윤활역 내에 들어가 있다. 애스펙트비(Ar)가 5.0일 경우, 애스펙트비(Ar)가 1.0일 경우보다 속도 변화에 대한 마찰 계수의 변동은 작아졌다. 예를 들면, 대략 일정 속도로 피가공물이 상대재에 대하여 슬라이딩할 경우, 피가공물은 대강 혼합 윤활역 내에서 사용된다. 예를 들면, 속도 변화가 큰 피스톤의 실린더를 피가공물로 할 경우, 피가공물은 혼합 윤활역으로부터 경계 윤활역까지의 넓은 영역에서 사용된다. 이들 경우에 있어서도, 애스펙트비(Ar)가 5.0인 딤플을 실시한 피가공물은, 마찰 계수의 변화가 작아 거동이 안정된다고 생각된다.

이상 설명한 각 실시형태의 피가공물에는 다양한 변경을 추가할 수 있다. 예를 들면, 애스펙트비(Ar)가 5.0 이상 또한 50.0 이하이면, 직사각형상이나 마름모꼴 형상 등의 딤플을 피가공물의 가공면에 형성해도 좋다. 절삭날부를 설치하는 회전 절삭 공구에 대해서, 예를 들면, 도 1에 나타내는 회전 절삭 공구(10)의 선단부와 같이 끝이 가늘어지는 형상이어도 좋고, 도 16에 나타내는 회전 절삭 공구(60)의 선단부와 같이 대략 원주 형상이어도 좋다. 회전 절삭 공구의 회전 방향과 피가공물의 이동 방향에 대해서 적당히 선택할 수 있다. 환언하면, 딤플의 가공은 업컷이어도 좋고 다운컷이어도 좋다. 예를 들면, 길이 방향 및 폭 방향으로 평행하게 배열된 복수의 딤플과, 피가공물의 상대재에 대한 슬라이딩 방향에 대해서, 슬라이딩 방향이 딤플의 길이 방향이 슬라이딩 방향과 직교하도록 딤플을 형성해도 좋다. 금속제의 피가공물에 한하지 않고, 비금속제의 피가공물에 딤플 가공 방법을 적용해도 좋다.

첨부의 도면을 참조해서 상세히 상술한 여러가지 실시예는, 본 발명의 대표 예이며 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상세한 설명은 본 교시의 다양한 형태를 작성, 사용 및/또는 실시하기 위해서 당업자에게 교시하는 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상술한 각 부가적인 특징 및 교시는, 개량된 딤플 부착 피가공물 및/또는 그 제조 방법과 사용 방법을 제공하기 위해, 따로따로 또는 다른 특징 및 교시와 함께 적용 및/또는 사용될 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 기름막의 압력을 증가시키기 위한 복수의 딤플이 실시된 딤플이 형성된 피가공물로서,
   상기 복수의 각 딤플은 길이 방향인 세로 길이와, 상기 길이 방향에 직교하는 횡방향인 가로 길이의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하인 딤플이 형성되고,
   상기 딤플은 상기 길이 방향의 선단이 예각으로 되어 있는 방추 형상 또는 타원 형상을 가지고, 또한 상기 길이 방향의 축선을 중심으로 대칭 형상인, 상기 딤플이 형성되는 가공면과 직교하고 상기 가공면에 대해 상기 딤플의 길이방향으로 연장하는 단면에 있어서 상기 딤플의 단면 형상이 곡면인 피가공물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 딤플은 서로 평행인 복수의 제 1 딤플과, 서로 평행인 복수의 제 2 딤플을 갖고,
   상기 복수의 제 1 딤플의 길이 방향과 상기 복수의 제 2 딤플의 길이 방향이 각도를 갖고 교차하도록 상기 복수의 제 1 딤플과 상기 복수의 제 2 딤플이 배열되어 있는 딤플이 형성된 피가공물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 각 딤플은 깊이가 10.0㎛ 이하이며,
   상기 각 딤플의 길이 방향의 끝 가장자리부는, 깊이 방향으로 상기 피가공물의 표면에 대하여 10.0° 이하의 경사 각도를 갖는 딤플이 형성된 피가공물.
4. 회전 절삭 공구를 사용해서 피가공물에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법으로서,
   축심 둘레로 회전 가능하게 지지되는 공구 본체와, 상기 공구 본체의 외주 가장자리에 상기 축심이 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 돌출되어 설치된 절삭날부를 구비하는 상기 회전 절삭 공구를 상기 축심 둘레로 회전시키고 또한 상기 피가공물의 가공면을 따라 상대적으로 이송함으로써 상기 절삭날부에 의해 상기 가공면에 상기 딤플을 형성하고,
   상기 딤플은 길이 방향인 세로 길이와, 상기 길이 방향에 직교하는 횡방향인 가로 길이의 애스펙트비가 5.0 이상이며 또한 50.0 이하이고,
   상기 딤플은 상기 길이 방향의 선단이 예각으로 되어 있는 방추 형상 또는 타원 형상을 가지고, 또한 상기 길이 방향의 축선을 중심으로 대칭 형상인, 상기 딤플이 형성되는 가공면과 직교하고 상기 가공면에 대해 상기 딤플의 길이방향으로 연장하는 단면에 있어서 상기 딤플의 단면 형상이 곡면인 딤플 가공 방법.