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JP2001200399A - 流体動圧軸受部材の表面加工方法 - Google Patents

流体動圧軸受部材の表面加工方法

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Publication number
JP2001200399A
JP2001200399A JP2000009185A JP2000009185A JP2001200399A JP 2001200399 A JP2001200399 A JP 2001200399A JP 2000009185 A JP2000009185 A JP 2000009185A JP 2000009185 A JP2000009185 A JP 2000009185A JP 2001200399 A JP2001200399 A JP 2001200399A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
processing
dynamic pressure
bearing member
fluid dynamic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000009185A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadao Iwaki
岩城  忠雄
Kazuaki Oguchi
和明 小口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP2000009185A priority Critical patent/JP2001200399A/ja
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体動圧軸受部材の動圧溝加工前の表面仕上
げを定コストで高品質に行えるようにする。 【解決手段】 流体動圧軸受部材の動圧溝加工前の表面
加工方法であって、被加工材1の表面1Aをまず切削で
荒加工した後、被加工材1を目的寸法とするための所要
の表面加工量ΔSを算出し、被加工材1を電解液21を
介して加工用電極23の滑らかな円周面23Aと対向さ
せ、被加工材1と加工用電極23との間にパルス電流を
流し、これにより被加工材1の表面1Aを所要の表面加
工量ΔSだけ電解エッチングにより加工すると共に所要
の面粗さ状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体動圧軸受のシ
ャフト、スリーブ等の流体動圧軸受部材の溝加工前の表
面加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】潤滑油等を用いた流体動圧軸受には動圧
発生用の微小な動圧溝を形成する必要がある。このた
め、従来においては、シャフト、スリーブ等の如き流体
動圧軸受部材を加工する場合、金属の塑性変形を利用し
た転造、化学エッチング、電解エッチングなどの方法が
採用されてきている。
【0003】このうち、特に電解エッチングを用いた微
小溝の加工方法は、高速で溝形成が可能であること、加
工面が滑らかで高品質の加工が可能であること、エッチ
ング液が人体に安全な中性塩を用いることができ安全性
に優れていることなどから近年特に注目を集めてきてい
る。
【0004】例えば、特開平9−192932号公報に
は、所定の微小溝形状が電解加工される被加工物と、当
該被加工物に加工される微小溝形状に対応した微小溝形
状の電極露出部を有する電極工具と、を互いに近接して
対向配置するとともに、これら被加工物及び電極工具を
電極加工用電源の負極及び正極にそれぞれ接続し、電極
工具と被加工物との間に所定の電解液を流動させながら
通電することによって上記被加工物を前記微小溝形状に
対応して溶出させ微小溝の電解加工を行う場合に、上記
電極工具及び被加工物を所定の加工間隙をもって相対的
に不動状態に固定するとともに、前記電極加工用電源か
ら所定の時間間隔でパルス状電圧を出力し、当該電解加
工用電源から与えられた総電気量を制御することによっ
て、被加工物における微小溝形状の電解加工量を制御
し、これによって、電解微小溝加工を行う方法が開示さ
れている。
【0005】ところで、流体動圧軸受のシャフト、スリ
ーブ等の加工においては、動圧溝そのものが微小である
から、その溝深さ等も非常に小さいものとなる。このた
め、従来においては、動圧溝加工前に被加工材の表面を
仕上げ加工する場合、仕上げ面がその後に行われる溝加
工のための加工深さに比べて充分な面粗度となるように
機械加工により表面仕上げを行うのが一般的である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の加工方法によると、所定の加工仕上げ面精度を
実現するためには、切削、研削、場合によっては研磨工
程を要するため、加工時間がかかると同時に加工不良も
多くなり、結果的には加工コストが高くなるという問題
点を有していた。
【0007】本発明の目的は、従来技術における上述の
問題点を解決することができるようにした、流体動圧軸
受部材の動圧溝加工前の表面加工方法を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、流体動圧軸受部材の動圧溝加工前
の表面加工方法であって、所与の被加工材をまず切削で
荒加工した後、前記被加工材を目的寸法とするための所
要の加工量を算出し、前記被加工材を電解液を介して加
工電極の滑らかな表面と対向させ、前記被加工材と前記
加工電極との間にパルス電流を流し、これにより前記被
加工材の表面を前記所要の表面加工量だけ電解エッチン
グにより加工すると共に所要の面粗さ状態とするように
した方法が提案される。
【0009】荒加工により得られた被加工材の実測寸法
と目的とする寸法との差分を算出し、この差分に相当す
る加工を電解液を用いた電解エッチングにより行うの
で、被加工材を精度よく所要の寸法値に加工することが
できる上に、被加工材の表面粗さも同時に所要の値とす
ることができる。このように、シャフト、スリーブ等の
軸受部材の仕上げ寸法と仕上げ面粗度とを同時に制御し
ながら加工できるので、軸受部材を高品質で安定に加工
することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明による流体動圧軸受のシャ
フトの加工工程を説明するため、その加工工程の一部を
示した工程図である。
【0012】図1の(A)に示すように、シャフトとし
て加工すべきステンレス鋼材から成る円柱状の被加工材
1を用意する。被加工材1の外径寸法S1は、目的外径
寸法S0よりも充分に大きく、その表面1Aの面粗度
は、例えば10μm乃至100μm程度のものとするこ
とができる。
【0013】次に、図1の(B)に示すように、切削加
工装置11を用い、被加工材1の表面1Aを切削加工
し、所定の同軸度及び同芯度であり、且つその外径寸法
が目的外径寸法S0に対して5〜10μm程度大きくな
るように荒加工する。この荒加工により得られた被加工
材1の表面粗さは山谷間で約2.5μm程度にする。す
なわち、このときの表面粗さは、目的外径寸法S0に対
する削り代よりも大きくならないことが必要である。
【0014】このように、図1の(A)〜(B)に示し
た工程によって、原材料である被加工材1を切削加工し
て、外径寸法が最終目標寸法値に近いがそれよりは若干
大きい値のS2であり、表面粗さが数μmオーダーのシ
ャフト用の被加工材1が得られる。
【0015】しかる後、図1の(C)に示すように被加
工材1の表面1Aを充分に洗浄し、図1の(D)に示す
ように触針式の外径測定器12を用いて荒加工後の被加
工材1の外径寸法S2を測定する。そして、被加工材1
を目的外径寸法S0とするために必要である表面1Aの
表面加工量S2−S0(=ΔS)を計算する。ここで、
外径測定器12としては触針式のもの以外にも、レーザ
方式のもの、静電容量方式のものなどを用いることが出
来る。また、測定箇所としては1箇所ではなく、被加工
材1の軸方向に沿った複数点を同時に計測できるように
するのが好ましい。
【0016】図2には、上述の如くして得られた荒加工
後の被加工材1の表面1Aを電界エッチングにより表面
加工量ΔSだけ加工し、その外径寸法を目的外径寸法S
0とすると共に、表面1Aの面粗さを所定の値に仕上げ
るための仕上げ加工装置が示されている。
【0017】仕上げ加工装置20は、電解液21が満た
されている加工タンク22を有しており、加工タンク2
2内に設けられている円筒状の加工用電極23内に被加
工材1がセットされている。加工用電極23は内周面2
3Aが円筒面となっており、被加工材1の表面1Aは加
工用電極23の内周面23Aに囲まれ、且つ表面1Aと
内周面23Aとの間に形成される加工間隙Gの間隙幅W
が全周に亘って均一となるよう、図示しない固定用治具
を用いて被加工材1が加工用電極23内に同軸配置され
ている。
【0018】被加工材1及び加工用電極23は電解液2
1内に浸漬されているので、加工間隙G内も電解液21
によって満たされている。
【0019】加工間隙Gに加工のために必要な加工用パ
ルス電圧を与えるため、直流電源24がスイッチ25を
介して図2に示す如く電気的に接続されている。すなわ
ち、直流電源24の負極は加工用電極23に直接接続さ
れ、直流電源24の正極は被加工材1にスイッチ25を
介して接続されている。
【0020】スイッチ25を周期的にオン、オフ動作さ
せるため、オン/オフコントローラ26が設けられてお
り、オン/オフコントローラ26からのオン/オフ制御
信号Sに応答してスイッチ25がオン/オフを繰り返
し、これにより加工間隙Gに加工用パルス電圧が繰り返
し印加される構成である。ここで、スイッチ25は、例
えばトランジスタの如き半導体スイッチング素子とする
ことができる。
【0021】符号27で示されるのは、加工タンク22
内の電解液21を浄化処理し、浄化処理された電解液を
再び加工タンク22内に戻すための電解液再処理装置で
ある。電解液再処理装置27は、ドレインパイプ27A
を介して加工タンク内の電解液21を取り込み、再生処
理された電解液を供給パイプ27Bを介して加工タンク
22内に戻す公知の構成の電解液のための再生処理装置
であるから、その詳細について説明するのを省略する。
【0022】符号28で示されるのは、電解液21を加
圧して加工間隙G内に送り込み、これにより加工間隙G
内に電解液21の流れを作り、加工速度及び加工の安定
性を向上させるための電解液噴流装置である。電解液噴
流装置28は、加工タンク22内の電解液21を取入パ
イプ28Aを介して取り込み、図示しない加圧ポンプに
よって電解液21を加圧し、加圧された電解液21を噴
射ノズル28Bから加工間隙Gに向けて送り出す公知の
構成となっている。電解液21の送出圧力は、送給パイ
プ28Cに取り付けられている流量調整弁28Dによっ
て調整することができ、圧力計28Eによりその送出圧
力を知ることができる構成となっている。
【0023】なお、図2では、噴射ノズル28Bが唯一
つだけ設けられている構成が示されているが、噴射ノズ
ル28Bを加工間隙Gに沿って複数個配設し、加工間隙
Gの開口に対して均等に電解液21を加工間隙G内に向
けて送り出すようにすることもできる。
【0024】次に、電解加工装置20による具体的加工
例について説明する。本実施の形態では、電解液21と
してNaCl水溶液が用いられており、加工用パルス電
圧の印加により加工間隙Gに電流を所定の時間流して被
加工材1の表面1Aの加工を行った。
【0025】このときの電圧値と印加時間は、間隙幅
W、電解液21の濃度および温度、加工溝の深さと加工
面積とに依存して決定される。
【0026】例えば、30°Cで35%のNaCl水溶
液を電解液21として用い、間隙幅Wの値を500μm
としたとき、2V×1Aでデューティー1/5のパルス
電圧を印加したところステンレス鋼材である被加工材1
を略毎秒2μmの速さで加工できた。
【0027】この実施例においても、加工時間はおよそ
5秒以内であった。また、加工後の被加工材1の目的と
する加工寸法との差は±0.3μm以内であった。さら
に、最初山谷間で約2.5μmであった表面粗さも約
0.1μm程度となり研磨加工としての効果も得られ
た。
【0028】以上、図1及び図2を参照してシャフトの
加工の一例を説明したが、スリーブの加工及びスラスト
板の如き円盤状の部材の加工についてもこれと同様の方
法で加工することができる。そして、いずれの場合にお
いても次のような利点を得ることができる。
【0029】切削等の機械的加工により軸受部材をその
溝加工前に略目的とする寸法及び表面粗さに荒加工して
おき、その後の仕上げ加工を、滑らかな表面の加工電極
と前記被加工材とを対向させ、その間隙に電解液を介在
させてパルス電流を所定の時間流すことにより表面加工
することにより行い、これにより、溝加工前の被加工材
の目標加工寸法と目標表面粗さとを同時に実現するよう
にしたので、全ての工程を機械的な切削や研磨等により
行う従来の方法に比べ、動圧軸受部材の溝加工前の表面
加工を短時間で且つ高精度にて行うことが出来ると同時
に、加工面である被加工材の表面が均一で滑らかに加工
できるので、品質の安定した動圧軸受の提供が可能とな
る。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、 切削等の機械的加工
により軸受部材をその溝加工前に略目的とする寸法及び
表面粗さに荒加工しておき、その後の仕上げ加工を、滑
らかな表面の加工電極と前記被加工材とを対向させ、そ
の間隙に電解液を介在させてパルス電流を所定の時間流
すことにより表面加工することにより行い、これによ
り、溝加工前の被加工材の目標加工寸法と目標表面粗さ
とを同時に実現するようにしたので、全ての工程を機械
的な切削や研磨等により行う従来の方法に比べ、動圧軸
受部材の溝加工前の表面加工を短時間で且つ高精度にて
行うことが出来ると同時に、加工面である被加工材の表
面が均一で滑らかに加工できるので、品質の安定した動
圧軸受の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によるシャフトの加工工程の一部
を説明するための工程図。
【図2】図1に示す工程により得られたシャフトを電解
エッチングによる表面仕上げ加工するための工程で使用
する仕上げ加工装置の一例を一部断面して示す概略構成
図。
【符号の説明】
1 被加工材 1A 表面 11 切削加工装置 12 外径測定器 20 仕上げ加工装置 21 電解液 23 加工用電極 23A 内周面 24 直流電源 26 オン/オフコントローラ 27 電解液再処理装置 28 電解液噴流装置 S0 目的外径寸法 S1 外径寸法 S2 外径寸法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 33/14 F16C 33/14 Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体動圧軸受部材の動圧溝加工前の表面
    加工方法であって、 所与の被加工材の表面をまず切削で荒加工した後、前記
    被加工材を目的寸法とするための所要の表面加工量を算
    出し、前記被加工材を電解液を介して加工電極の滑らか
    な表面と対向させ、前記被加工材と前記加工電極との間
    にパルス電流を流し、これにより前記被加工材の表面を
    前記所要の表面加工量だけ電解エッチングにより加工す
    ると共に所要の面粗さ状態とすることを特徴とする流体
    動圧軸受部材の表面加工方法。
  2. 【請求項2】 前記被加工材が流体動圧軸受を構成する
    シャフトであることを特徴とする流体動圧軸受部材の表
    面加工方法。
JP2000009185A 2000-01-18 2000-01-18 流体動圧軸受部材の表面加工方法 Pending JP2001200399A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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