JP4682436B2 - 微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置 - Google Patents
微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば、トロイダル式ＣＶＴの転動体の外周面に円周方向に沿って切り込み深さが１０μｍ以下の微細溝を形成するのに利用される微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの被加工面に微細凹凸(例えば、切り込み深さが１０μｍ以下の微細連続らせん溝)を形成するに際しては、まず、精密旋盤によってワークの被加工面に微細凹部分を形成した後、超仕上盤によりこの微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工(例えば、プラトー加工)を行うことによって、切り込み深さが１０μｍ以下の微細連続らせん溝を形成するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来にあっては、上記したように、微細凹部分の形成加工と微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを別工程で行っていたため、加工精度に限界があった。すなわち、精密旋盤にセットしたワークを超仕上盤にセットし直す際に、ワークの加工中心がずれることで、微細連続らせん溝の深さがばらつくなどといった不具合が生じる可能性があるという問題を有していた。
【０００４】
上記したように、微細凹部分の形成加工と微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを別工程で行ったとしても、ワークが単純な形状(例えば、単一な円柱形状)をなしている場合には、加工基準となる部分の前加工精度を高めることで、ある程度対応することはできるものの、加工コストが高くついてしまうという問題があった。
【０００５】
一方、トロイダル式ＣＶＴの転動体などのように、ワークが精度を確保し難い複雑な形状をなしている場合には、前加工精度の向上による対応そのものが困難なものとなっており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００６】
【発明の目的】
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、ワークの掴み替えによる精度の悪化をなくすことができ、加えて、同じ工具保持部にてワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具とワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを保持することで、加工精度を確保することが可能であり、その結果、従来のように前加工精度を高めることなく簡単かつ安価に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成することができる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した微細凹凸加工方法は、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、そのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを同じ工具保持部にて保持し、回転する上記ワークの被加工面に対して凹部分加工工具を切り込みながら相対移動させて微細凹部分を形成する加工を行った後、上記ワークの保持状態を維持したまま、工具保持部をスライドもしくは旋回させて上記ワークとの相対位置を移動させることにより、凹部分加工工具が加工を行っていた位置と同じ位置に仕上げ加工工具を移動させて、凹部分加工工具が加工を行った回転する上記ワークの被加工面に対して切り込みながら相対移動させて仕上げ加工を行うことにより、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成する内容のものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて前記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立して行なうことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の微細凹凸加工方法は、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、そのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを同じ工具保持部にて保持し、回転する上記ワークの被加工面に対して凹部分加工工具を切り込みながら相対移動させて微細凹部分を形成する加工を行った後、上記ワークの保持状態を維持したまま、工具保持部をスライドもしくは旋回させて上記ワークとの相対位置を移動させることにより、凹部分加工工具が加工を行っていた位置と異なる位置に仕上げ加工工具を移動させて、凹部分加工工具が加工を行った回転する上記ワークの被加工面に対して切り込みながら相対移動させて仕上げ加工を行うことにより、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成する内容のものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて前記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立して行なうことを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の微細凹凸加工装置は、ワークを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部と、そのワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具を備え、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の加工時期に各々の所定の加工開始部位に移動可能に保持しかつ凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を回転する上記ワークの被加工面に対してそれぞれ切り込ませながら送り移動可能に保持して、上記ワークの被加工面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成するものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて前記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とを互いに独立して設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の微細凹凸加工装置は、ワークを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部と、そのワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具と、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の加工時期に各々の所定の加工開始部位に移動させると共に回転する上記ワークの被加工面に対してそれぞれ切り込ませながら送り移動可能に保持する工具保持部とを備え、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成するものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とを互いに独立して設けたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３又は４に記載した凹部分加工工具及び仕上げ加工工具の各々の所定の加工開始部位を同じ位置に設定している。
請求項６に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３又は４に記載した凹部分加工工具仕上げ及び加工工具の各々の所定の加工開始部位を互いに異なる位置に設定している。
請求項７に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜６のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの回転軸と平行な平面上で互いに直交する２つの軸方向に移動可能としている。
【００１２】
請求項８に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜６のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの回転軸と平行な平面上で互いに直交する２つの軸方向及びワークの回転軸と平行な平面に垂直な回転軸回りに回転する方向のうちの少なくとも２つの方向に移動可能としている。
請求項９に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜８のいずれか１項に記載したワーク保持部が、複数のワークを保持しかつ凹部分加工工具による加工部位及び仕上げ加工工具による加工部位において各ワークの位置決めを順次行うべく作動するものである。
【００１３】
請求項１０に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜９のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの被加工面に対する切り込み方向あるいは押し付け方向を同じ向きにして凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を保持している。
請求項１１に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜９のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの回転軸と平行な平面で回動可能に支持されかつワークの被加工面に対する切り込み方向あるいは押し付け方向を異なる向きにして凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を保持していると共に割り出し位置決め回動により凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の所定の加工開始部位に移動させるようになっている。
【００１４】
請求項１２に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１１のいずれか１項に記載した凹部分加工工具が所定の加工部位に位置した状態において凹部分加工工具駆動機構が作動し、仕上げ加工工具が所定の加工部位に位置した状態において仕上げ加工工具駆動機構が切り替わって作動する。
請求項１３に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜１２のいずれか１項に記載した工具保持部には、保持部側係合部を設けると共に、凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構には駆動機構側係合部をそれぞれ設け、工具保持部の保持部側係合部と凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部とを係合した状態において凹部分加工工具駆動機構から工具保持部を介して凹部分加工工具に駆動力を伝達し、工具保持部の保持部側係合部と仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部とを係合した状態において仕上げ加工工具駆動機構から工具保持部を介して仕上げ加工工具に駆動力を伝達するようになっている。
【００１５】
請求項１４に記載の微細凹凸加工装置は、請求項１３に記載した工具保持部の保持部側係合部をスプラインあるいはセレーションとすると共に、凹部分加工工具駆動機構および仕上げ加工工具駆動機構の各駆動機構側係合部をスプラインあるいはセレーションとし、工具保持部をスライドさせてその保持部側係合部を凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部及び仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部のうちのいずれかの駆動機構側係合部に係合させることで駆動力の伝達系統が切り替わるようになっている。
【００１６】
請求項１５に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜１４のいずれか１項に記載した凹部分加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段と、仕上げ加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段とを工具保持部上にそれぞれ独立して配置されている。
【００１７】
請求項１６に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１５のいずれか１項に記載した凹部分加工工具として、研削，切削，転造，超仕上，ラップ及びこれらに電気的作用あるいは化学的作用を付加した工具のいずれかを採用している。
【００１８】
請求項１７に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１６のいずれか１項に記載した仕上げ加工工具として、研削，切削，超仕上，ラップおよびこれらに電気的作用あるいは化学的作用を付加した工具のいずれかを採用している。
【００１９】
請求項１８に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１７のいずれか１項に記載した凹部分加工工具によりワークの被加工面に微細凹部分を形成する段階で用いるクーラントと、仕上げ加工工具によりワークの被加工面の微細凹部分以外の凸部分に仕上げ加工を行う段階で用いるクーラントとを違えてある。
【００２０】
請求項１９に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１８のいずれか１項に記載した凹部分加工工具として、研削，切削及び転造の工具を用いる場合に、ミスト状のクーラント供給がなされるようになっている。
【００２１】
請求項２０に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１９のいずれか１項に記載した凹部分加工工具による加工位置において被加工面に微細凹部分の形成加工が施されているワークと、仕上げ加工工具による加工位置において被加工面の微細凹部分以外の凸部分に仕上げ加工が施されているワークとの間に、相互に生じる切屑や加工に用いるクーラントが相手側に飛散するのを阻止する仕切り板を配置している。
【００２２】
【発明の作用】
請求項１及び２に記載の微細凹凸加工方法では、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する加工からこのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工に移る間において、一旦セットしたワークをセットし直す必要がないので、その分だけ精度の悪化が回避され、加えて、同じ工具保持部上の工具で加工することから、加工精度が加工装置の位置決め精度のみに依存することとなって、高い加工精度を確保し得ることとなり、したがって、前加工精度を高める必要がなくなって、高低差が１０μｍ以下の所望する微細凹凸の形成が簡単かつ安価になされることとなり、とくに、請求項２に係わる微細凹凸加工方法では、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の違いやワークの形状による装置レイアウトの制約を受けることがないので、意図する微細凹凸の形状に応じた最適な加工を選択し得ることとなり、その結果、最もリーズナブルな微細凹凸加工がなされることとなる。
ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に、微細凹凸を精度良く形成し得ることとなり、加えて、ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立させているので、微細凹部分形成加工及び仕上げ加工の各々に適した加工送りや作動がなされることとなり、従って、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択し得ることとなって、加工面品質が良好なものとなる。
【００２３】
請求項３〜６に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工と仕上げ加工との間におけるワークの掴み替えによる精度の悪化が阻止されることとなるうえ、加工精度が装置自体の位置決め精度のみに依存することで高い加工精度が確保されて、前加工精度を高める必要がなくなり、その結果、簡単かつ安価に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸の形成がなされることとなり、とくに、請求項６に記載の微細凹凸加工装置では、加工の違いやワークの形状による装置レイアウトの制約を受けることがない分だけ、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工がなされることとなる。
また、ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に、微細凹凸を精度良く形成し得ることとなり、加えて、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とが互いに独立しているので、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々に適した加工送りや作動がなされることとなり、従って、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択し得ることとなって、加工面品質が良好なものとなる。
【００２４】
本発明の請求項７に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、加工点がワークの回転軸を含む平面上に必ず位置することとなり、２軸を同時制御して工具保持部を動作させることで、複雑な形状のワークにも対応し得ることとなり、本発明の請求項８に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、ワークの球面形状をなす被加工面に対してより精度の高い加工がなされることとなる。
【００２５】
本発明の請求項９に係わる微細凹凸加工装置では、複数のワークを保持したワーク保持部を作動させると、凹部分加工工具による加工部位および仕上げ加工工具による加工部位において各ワークの位置決めがなされて、凹部分加工工具による微細凹部分の形成加工および仕上げ加工工具による仕上げ加工が順次行われることとなり、すなわち、複数個のワークの加工が一つの設備上においてなされることとなり、この際、一方で加工を行っているときに他方で加工を行わないようになせば、他方においてワークの交換を行い得ることとなって、ワークの交換に要する時間の短縮が図られることとなり、加えて、凹部分加工工具および仕上げ加工工具の配置の仕方によっては、一つの工具保持部の移動により同時加工をなし得ることとなり、生産性の向上が図られることとなる。
【００２６】
本発明の請求項１０に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、ワークの被加工面に微細凹凸を形成するにあたって、凹部分加工工具および仕上げ加工工具の被加工面への切り込み方向が同じになり、凹凸の高低差の精度が向上することとなり、本発明の請求項１１に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、請求項６および９と同様に、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工がなされると共に、ワークの交換時間の短縮および生産性の向上が図られることとなる。
【００２８】
請求項１２に記載の微細凹凸加工装置では、上記した構成としたから、一度に凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構の２つの機構の切り替えが可能となって、時間の短縮が図られるうえ、例えば、凹部分加工工具駆動機構および仕上げ加工工具駆動機構が回転中心あるいは揺動中心を有している場合において、両駆動機構を同一軸上で切り替わるようになせば、各々の回転中心あるいは揺動中心の位置が微細凹部分形成加工および仕上げ加工の双方でずれることがなくなるので、良好な加工精度が得られることとなる。
【００２９】
請求項１３に記載の微細凹凸加工装置では、工具保持部の保持部側係合部を凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部あるいは仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部に係合すると、いずれかの工具駆動機構から工具保持部を介して凹部分加工工具あるいは仕上げ加工工具に駆動力が伝達されることから、確実な動力伝達および位置合わせがなされることとなり、本発明の請求項１４に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としたため、駆動力の伝達系統の切り替えや、位置合わせが確実かつ簡単になされることとなる。
【００３０】
請求項１５に係わる微細凹凸加工装置では、工具の位置合わせが容易になると共に、工具の摩耗に対して適切に補正を行い得ることとなり、加えて、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具の各々の加工部位における加工条件を緻密に補正できるので、最適な加工条件でそれぞれの加工がなされることとなる。
【００３１】
本発明の請求項１６及び１７に係わる微細凹凸加工装置では、意図する微細凹凸形状に合わせて工具を選択すれば、最適な加工条件での加工がなされることとなり、砥石や砥粒を固定した工具を用いる場合には、被加工面の凹凸の高低差によって微粒の砥粒を用いることになるが、この際、電気的作用あるいは化学的作用を付与して抑制すれば、目詰まりによる加工不良の発生が回避されることとなる。
【００３２】
本発明の請求項１８に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々の加工に適したクーラントを用いるようにすることで、良好に加工を行い得ることとなる。
【００３３】
本発明の請求項１９に記載の微細凹凸加工装置では、凹部分加工工具として、研削，切削および転造の工具を用いて加工を実施するのに適切なものとなる。
【００３４】
本発明の請求項２０に係わる微細凹凸加工装置は、凹部分加工工具による微細凹部分の形成加工で生じた切屑が、仕上げ加工工具による仕上げ加工が施されているワーク側に飛散するのを仕切り板が阻止することとなって、加工不良が発生することが回避され、とくに、両加工において異なるクーラントを用いている場合には、仕切り板によってクーラントの混入が阻まれるので、クーラント性能の低下が抑えられると共に、クーラント交換頻度の短期間化が抑制されることとなる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の微細凹凸加工方法では、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する加工とこの微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工との間にワークをセットし直す必要がない分だけ、精度の悪化を阻止することができ、加えて、高い加工精度を確保することが可能であり、その結果、高低差が１０μｍ以下の所望する微細凹凸を簡単でしかも低コストで形成することができ、とくに、請求項２に係わる微細凹凸加工方法では、意図する微細凹凸の形状に応じた最適な加工を選択することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に対して、微細凹凸を精度良く形成することができるうえ、微細凹部分形成加工及び仕上げ加工の各々に適した加工送りや動作を行わせることが可能であり、その結果、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択して、良好な加工面品質を得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。
【００３６】
請求項３〜６に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工と仕上げ加工との間にワークを掴み替える必要がなくなって、その分だけ精度の悪化を阻止することが可能であり、加えて、高い加工精度を確保することができるようになって、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を簡単かつ安価に形成することが可能であり、とくに、請求項６に係わる微細凹凸加工装置では、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工を行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に対して、微細凹凸を精度良く形成することができるうえ、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々に適した加工送りや動作を行わせることが可能であり、その結果、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択して、良好な加工面品質を得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。
【００３７】
本発明の請求項７に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、２軸を同時制御して工具保持部を動作させることで、複雑な形状のワークにも対応することが可能であり、本発明の請求項８に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているため、ワークの球面形状をなす被加工面に対してより精度の高い加工を行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００３８】
本発明の請求項９に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としたから、複数個のワークの加工を一つの設備上において行うことができ、一方で加工を行っているときに他方でワークの交換を行うようにすることで、ワークの交換時間の短縮を実現することが可能であり、加えて、一つの工具保持部の移動によって同時加工をなし得るように凹部分加工工具および仕上げ加工工具を配置することで、生産性を大幅に向上させ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。
【００３９】
本発明の請求項１０に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、ワークの被加工面により一層精度の高い高低差を有する微細凹凸を形成することができ、本発明の請求項１１に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、請求項６および９と同様に、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工を施すことができると共に、ワークの交換時間の短縮および生産性の向上をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４１】
請求項１２に記載の微細凹凸加工装置では、一度に凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構の２つの機構の切り替えが可能となって、加工時間の短縮を実現でき、例えば、凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構が回転中心あるいは揺動中心を有している場合において、両駆動機構を同一軸上で切り替わるようにすることで、各々の回転中心あるいは揺動中心の位置が微細凹部分形成加工および仕上げ加工の双方でずれてしまうのを防ぐことができ、従って、高い加工精度を確保することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４２】
請求項１３に記載の微細凹凸加工装置では、確実に動力を伝達することができると共に、精度の良い位置合わせを行うことが可能であり、請求項１４に記載した微細凹凸加工装置では、駆動力の伝達系統の切り替えや、位置合わせを確実かつ簡単に行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４３】
本発明の請求項１５に係わる微細凹凸加工装置では、工具の位置合わせを簡単に行うことができると共に、工具の摩耗に対して適切な補正を行うことができ、加えて、凹部分加工工具および仕上げ加工工具の各々の加工部位における加工条件を緻密に補正することで、常に最適な加工条件で加工することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４４】
請求項１６及び１７に記載の微細凹凸加工装置では、意図する微細凹凸形状に合わせた工具の選択により、常に最適な加工条件での加工を行うことができ、砥石や砥粒を固定した工具を用いたとしても、電気的作用あるいは化学的作用を付与して目詰まりを抑制することによって、この目詰まりによる加工不良の発生を防ぐことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４５】
請求項１８に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工及び仕上げ加工をいずれも良好に行うことができるという非常に優れた効果がもたらされ、請求項１９に記載の微細凹凸加工装置では、上記した構成としたから、凹部分加工工具として、研削，切削および転造の工具を用いた場合に、微細凹部分形成加工をより一層良好に行うことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４６】
請求項２０に記載の微細凹凸加工装置は、加工不良の発生を防止することができ、とくに、両加工において異なるクーラントを用いている場合であったとしても、クーラント性能の低下を少なく抑えることが可能であるとともに、クーラントの交換頻度を減らすことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００４８】
［第１実施例］
図１(ａ)および図２は、本発明の一実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例では、ＳＣＭ４２０Ｈを浸炭焼き入れ焼戻しして硬化させた円筒形状をなすワークの外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示す。
【００４９】
図１(ａ)に示すように、この微細凹凸加工装置１は、ワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するチャック(ワーク保持部)２と、ワークＷの外周面(被加工面)ＷＳに微細凹部分を形成する凹部分加工工具としての切削工具３と、ワークＷの外周面ＷＳに形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としての超仕上げ砥石４と、切削工具３および超仕上げ砥石４を保持する工具保持部１０を備えており、この実施例において、切削工具３に多結晶ＣＢＮ工具を用いていると共に、超仕上げ砥石４にＷＡセラミックボンド砥石を用いている(本発明に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置において、凹部分加工工具および仕上げ加工工具は、本実施例で示した工具に限定されるものではない)。
【００５０】
工具保持部１０は、ワークＷの回転軸ＷＬと平行な平面上に位置するＸ軸方向に沿うＸ軸テーブル１１と、前記平面上においてＸ軸テーブル１１と直交するＺ軸方向に沿うＺ軸テーブル１２と、これらのＸ軸テーブル１１およびＺ軸テーブル１２の各々に対してスライド可能に取付けられかつ回動可能とした工具台１３を具備しており、切削工具３および超仕上げ砥石４は、工具台１３の回動中心Ｐを間にして１８０°の間隔をおいて背面合わせに取り付けてある。
【００５１】
この場合、切削工具３および超仕上げ砥石４の各々の所定の加工開始部位を同じ位置に設定してあり、したがって、工具保持部１０では、切削工具３および超仕上げ砥石４の各々の加工時期に同じ所定の加工開始部位に移動させると共に、回転するワークＷの外周面ＷＳに対してそれぞれ切り込ませながら送り移動させることができるようになっている。
【００５２】
なお、この微細凹凸加工装置１は、油性のクーラントを加工点に供給する図示しないクーラント供給機構を備えている。
【００５３】
次に、上記微細凹凸加工装置１によって円筒形状をなすワークＷに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する要領を説明する。
【００５４】
まず、工具保持部１０の工具台１３をＸ軸テーブル１１およびＺ軸テーブル１２の各々に対してスライドさせて、切削工具３を所定の加工開始部位に移動させる。
【００５５】
次いで、切削工具３をワークＷの外周面ＷＳに１０μｍの深さで切り込ませつつ工具保持部１０の工具台１３とともにＺ軸テーブル１２に対してスライドさせて、すなわち、切削工具３をワークＷの回転軸ＷＬに沿って平行に移動させて、乾式切削により加工を行う。
【００５６】
この間、工具保持部１０の工具台１３に適切な送りを与えれば、ネジ状の連続した微細らせん溝(微細凹凸)が、ワークＷの外周面ＷＳに創成されることとなる。
【００５７】
そして、上記切削工具３による微細凹部分の形成加工が終了した後、工具台１３をＸ軸テーブル１１に対してスライドさせて一旦ワークＷから遠ざけ、この工具台１３をワークＷに干渉しないようにして１８０°回動させて、超仕上げ砥石４を所定の加工開始部位に移動させる。
【００５８】
このとき、切削工具３および超仕上げ砥石４の各々の所定の加工開始部位を同じ位置に設定しているので、切削工具３が加工開始時にワークＷに対峙していた部位に超仕上げ砥石４が位置することとなり、加えて、超仕上げ砥石４は、あらかじめ工具台１３上で所定の押し付け力が得られるようにして取り付けてあるので、切削工具３があった部位に位置するのと同時に、適切な押し付け力が得られるようになっている。
【００５９】
この状態で、図外のクーラント供給機構から加工点に油性のクーラントを供給しながら、超仕上げ砥石４を工具保持部１０の工具台１３とともにＺ軸テーブル１２に対してスライドさせて、すなわち、超仕上げ砥石４をワークＷの外周面ＷＳに沿って移動させて、図２に示すように、外周面ＷＳに均一にプラトー加工を施すと、ワークＷの外周面ＷＳに切削工具３によって形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げがなされることとなり、したがって、ワークＷの外周面ＷＳに、高低差が１０μｍ以下の微細らせん溝ｄ１が形成されることとなる。
【００６０】
このように、上記実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置１では、切削工具３によってワークＷの外周面ＷＳに微細凹部分を形成する加工から、超仕上げ砥石４による微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工に移る間において、一旦チャック２にセットしたワークＷを掴み替える必要がないので、その分だけ精度の悪化が抑えられ、加えて、同じ工具保持部１０上に取り付けた切削工具３および超仕上げ砥石４で加工することから、加工精度が装置１自体の位置決め精度のみに依存することで高い加工精度が確保されて、前加工精度を高める必要がなくなり、その結果、簡単かつ安価に高低差が１０μｍ以下の微細らせん溝ｄ１の形成がなされることとなる。
【００６１】
上記した実施例では、円筒形状をなすワークＷの外周面ＷＳに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、略椀形状をなすワークＷの湾曲状外周面ＷＳに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成するのに本発明を採用してもよく、この際、上記実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置１では、加工点がワークＷの回転軸ＷＬを含む平面上に必ず位置するので、Ｘ軸テーブル１１およびＺ軸テーブル１２に対する工具台１３の動作を同時制御して、切削工具３および超仕上げ砥石４をそれぞれ円弧を描かせるようにして動作させれば、上記湾曲状外周面ＷＳのような複雑な形状の被加工面にも対応し得ることとなる。
【００６２】
また、第１実施例の他の形態を図１(ｂ)に示す。図１(ｂ)に示すように、回動中心Ｐがこのような位置であっても、上記実施例と同様の加工が可能であり、したがって、同様の効果が得られるものとなる。
【００６３】
［第２実施例］
図４は、本発明の他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例では、略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示す。
【００６４】
図４に示すように、この微細凹凸加工装置２１は、ワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するチャック(ワーク保持部)２２と、ワークＷの湾曲状外周面(被加工面)ＷＳａに微細溝を形成する凹部分加工工具としての微細溝研削砥石(この実施例ではＪＩＳメッシュサイズ＃３０００のＣＢＮ砥粒を金属のボンドで焼き固めた砥石)２３と、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに形成された微細溝以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としてのプラトー面研削砥石(この実施例ではＪＩＳメッシュサイズ＃６０００のＣＢＮ砥粒を金属のボンドで焼き固めた砥石)２４と、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を保持する工具保持部３０を備えている(本発明に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置において、凹部分加工工具および仕上げ加工工具は、本実施例で示した工具に限定されるものではない)。
【００６５】
工具保持部３０は、ワークＷの回転軸ＷＬと平行な平面上に位置するＸ軸方向に沿うＸ軸テーブル３１と、前記平面上においてＸ軸テーブル３１と直交するＺ軸方向に沿うＺ軸テーブル３２と、これらのＸ軸テーブル３１およびＺ軸テーブル３２の各々に対してスライド可能に取付けられかつ回動して位置割出し可能とした工具台３３を具備しており、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４は、工具台３３に互いに平行でかつ相反する方向を向いて配置した工具装置である微細溝研削スピンドル３４の回転軸３４ａおよび同じく工具装置であるプラトー面研削スピンドル３５の回転軸３５ａにそれぞれ取り付けてある。
【００６６】
この微細凹凸加工装置２１を用いてワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、微細溝研削砥石２３には、意図する微細溝の断面形状に合わせてあらかじめ成形された砥石(例えば、砥石外周先端をＶ字状としかつ先端に５０μｍの丸み(Ｒ)を付けた砥石)を用い、砥石外周先端形状の精度および切れ味を確保すると共に工具台３３での砥石先端位置を確保するために、装置上においてツルーイングおよびドレッシングを行った後、Ｘ軸テーブル３１およびＺ軸テーブル３２に対する工具台３３の移動を同時制御しながら、微細溝研削砥石２３を湾曲状外周面ＷＳａに沿って所定の切り込み量(例えば３μｍ)で移動させて、微細らせん溝(微細凹凸)を創成する。
【００６７】
そして、工具台３３を移動させて微細溝研削砥石２３を湾曲状外周面ＷＳａから離間させた後、この工具台３３を回動させてプラトー面研削砥石２４による仕上げ加工を行う。
【００６８】
この際、微細溝研削砥石２３と同様にプラトー面研削砥石２４も、あらかじめ成形された砥石(例えば、砥石外周面を湾曲状外周面ＷＳａの曲率に合わせた総型砥石)を用い、砥石外周先端形状の精度および切れ味を確保すると共に工具台３３での砥石先端位置を確保するために、装置上においてツルーイングおよびドレッシングを行った後に、例えば０．１μｍの切り込みを与えつつ所定の溝深さとなるように加工すると、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに微細溝研削砥石２３によって形成された微細溝以外の凸部分の仕上げがなされることとなって、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに、高低差が１０μｍ以下の微細溝が形成されることとなる。
【００６９】
このように、上記実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置２１では、微細溝研削砥石２３による微細溝形成加工およびプラトー面研削砥石２４によるプラトー加工をワークＷに対して同じ位置で行うため、本実施例に示すように、スピンドル３４,３５によって砥石２３,２４を回転させて加工する場合は、ワークＷと回転する砥石２３,２４との各々の回転方向を同じに設定し得る(例えば、いずれもアップカットに設定し得る)というメリットがある。
【００７０】
なお、この実施例では、微細溝形成加工およびプラトー加工の各加工に類似する砥石２３,２４を用いているため、いずれも水溶性のクーラント液を供給しながら加工を行う。
【００７１】
また、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４の各々のスピンドル３４,３５と工具台３３との間に、砥石２３,２４を切り込む方向に、例えば、スピンドル３４,３５の回転軸３４ａ,３５ａに直交する方向に、砥石２３,２４の減耗補正機構としてのスライドテーブルを設けることがあるが、この実施例では、工具台３３のＸ軸テーブル３１およびＺ軸テーブル３２に対する移動量を変えることで補正するようにしている。
【００７２】
［第３実施例］
図５は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例においても、略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示す。
【００７３】
図５に示すように、この実施例に係わる微細凹凸加工装置４１が、先の第２実施例と相違するところは、先の第２実施例に係わる微細凹凸加工装置２１において、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を取り付けた微細溝研削スピンドル３４およびプラトー面研削スピンドル３５をいずれも工具台３３上に配置しているのに対して、この実施例に係わる微細凹凸加工装置４１では、微細溝研削スピンドル３４およびプラトー面研削スピンドル３５をいずれもＸ軸テーブル３１に直接取り付けている点にあり、他の構成は、先の第２実施例に係わる微細凹凸加工装置２１と同じである。
【００７４】
つまり、先の第２実施例に係わる微細凹凸加工装置２１では、工具台３３の回動により微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を切り替えるようにしているのに対して、この実施例に係わる微細凹凸加工装置４１では、Ｘ軸テーブル３１のスライドによって微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を切り替えて、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに対して回転軸ＷＬを挟んでそれぞれ反対側から加工するようにしており、これにより同じ位置で加工するようにした先の第２実施例と比較して構成がシンプルとなり、その分だけ、安価になるというメリットがある。
【００７５】
［第４実施例］
図６は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図である。
【００７６】
図６に示すように、この実施例に係わる微細凹凸加工装置５１は、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌを曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに高低差が１０μｍ以下の微細凹部分を形成するものであって、この微細凹凸加工装置５１は、ワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するチャック(ワーク保持部)５２と、凹部分加工工具としての切削工具５３と、仕上げ加工工具としての超仕上げ砥石５４と、切削工具５３および超仕上げ砥石５４を保持する工具保持部６０と、上記軸Ｌを回転中心軸として切削工具５３を動作させてワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構５５と、上記軸Ｌを揺動中心軸として超仕上げ砥石５４を動作させてワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構５６を備えており、両機構５５,５６は互いに独立して設けてある。
【００７７】
工具保持部６０は、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌに沿って移動可能でかつ軸Ｌ回りに回動可能に設けた工具台６１と、この工具台６１に設けられて切削工具５３および超仕上げ砥石５４を軸Ｌ方向に互いに平行をなすようにして並べて配置した工具ホルダ６２を具備している。このように、本実施例では、切削工具５３および超仕上げ砥石５４をいずれも同じ工具ホルダ６２に支持させているので、構造がシンプルで工具交換を容易に行うことができ、低コスト化を実現できるというメリットを有しているが、本実施例以外の方法を採用して加工を行う場合、例えば、より高精度の加工を行う場合には、切削工具５３および超仕上げ砥石５４を互いに別個の工具ホルダで支持することが望ましい。
【００７８】
凹部分加工工具駆動機構５５は、図６(ａ)に示すように、第１モータ５５ａと、この第１モータ５５ａの出力軸５５ｂに固定したウォームギア５５ｃと、上記軸Ｌ上に設けられてウォームギア５５ｃと噛み合う平歯車５５ｄを具備しており、一方、仕上げ加工工具駆動機構５６は、図６(ｃ)に示すように、第２モータ５６ａと、この第２モータ５６ａの出力軸５６ｂに固定した円板５６ｃと、上記軸Ｌ上に設けた揺動円板５６ｄと、一端を円板５６ｃの周縁部に枢着連結すると共に他端を揺動円板５６ｄの周縁部に枢着連結したロッド５６ｅを具備している。
【００７９】
この場合、工具保持部６０の工具台６１の両端外周面には、保持部側係合部としてのスプライン６１ａがそれぞれ設けてあると共に、凹部分加工工具駆動機構５５の平歯車５５ｄおよび仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄの各軸孔内周面には、駆動機構側係合部としてのスプライン５５ｆ,５６ｆがそれぞれ設けてある。
【００８０】
工具台６１,平歯車５５ｄおよび揺動円板５６ｄは、工具台６１の両端のスプライン６１ａ,６１ａのうちの一方のスプライン６１ａが駆動機構側のスプライン５５ｆ,５６ｆのいずれかと嵌合しているときには、他方のスプライン６１ａがフリーな状態となるように配置されており、平歯車５５ｄおよび揺動円板５６ｄにそれぞれ設けた加減圧供給口５５ｇ,５６ｇを通して供給される流体圧(例えば、油圧)により、工具保持部６０の工具台６１を軸Ｌに沿ってスライドさせてそのスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５の平歯車５５ｄおよび仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄの各スプライン５５ｆ,５６ｆのうちのいずれかのスプライン５５ｆ(５６ｆ)に嵌合させることで、駆動力の伝達系統を切り替えるようにしている。
【００８１】
この際、図６(ｂ)に示すように、工具台６１の上方のスプライン６１ａが凹部分加工工具駆動機構５５側のスプライン５５ｆと嵌合している状態において、すなわち、凹部分加工工具駆動機構５５から工具台６１を介して切削工具５３に駆動力が伝達される状態において、切削工具５３の刃先がワークＷの回転軸ＷＬと同じ高さになるように設定し、工具台６１の下方のスプライン６１ａが仕上げ加工工具駆動機構５６側のスプライン５６ｆと嵌合している状態において、すなわち、仕上げ加工工具駆動機構５６から工具台６１を介して超仕上げ砥石５４に駆動力が伝達される状態において、超仕上げ砥石５４の中心がワークＷの回転軸ＷＬと同じ高さになるように設定してある。
【００８２】
また、工具ホルダ６２の背面には、砥石押付圧力供給口(押圧力付与手段)６２ａが設けてあり、超仕上げ加工を行う際に、この砥石押付圧力供給口６２ａから空気圧を供給して超仕上げ砥石５４をワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに押し付けることができるようになっている(砥石押付圧力供給口６２ａとは別に、工具ホルダ６２に凹部分加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段を設けることも可能である)。
【００８３】
この微細凹凸加工装置５１を用いてワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌを曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、まず、工具台６１の上方のスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５側のスプライン５５ｆに嵌合させた状態(図６(ｂ)に示す状態)にして加工を開始すると、凹部分加工工具駆動機構５５から駆動力が伝達された切削工具５３が工具台６１とともに軸Ｌ回りに回動して、すなわち、切削工具５３が回転するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに沿って移動して、凹面状外周面ＷＳｂに微細溝を形成する。
【００８４】
次いで、平歯車５５ｄおよび揺動円板５６ｄの各加減圧供給口５５ｇ,５６ｇを通して流体を供給排出することで、工具保持部６０の工具台６１を軸Ｌに沿ってスライドさせて、上方のスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５側のスプライン５５ｆから離間させると共に、下方のスプライン６１ａを仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄのスプライン５６ｆに嵌合させて駆動力の伝達系統を仕上げ加工側に切り替える。
【００８５】
このとき、超仕上げ砥石５４の中心はワークＷの回転軸ＷＬと同じ高さになっており、この状態で油性のクーラントを供給しつつ仕上げ加工を開始すると、仕上げ加工工具駆動機構５６から駆動力が伝達された超仕上げ砥石５４が工具台６１とともに軸Ｌ回りに揺動して、すなわち、砥石押付圧力供給口６２ａから空気圧が付与されている超仕上げ砥石５４が回転するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂを押圧しつつこの凹面状外周面ＷＳｂに沿って移動して、微細溝の凸部を除去するので、ワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに高低差が１０μｍ以下の微細溝が形成されることとなる。
【００８６】
上記した微細凹凸加工装置５１およびこの微細凹凸加工装置５１を用いた微細凹凸加工方法では、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌを曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに、微細溝を精度良く形成し得ることとなり、加えて、凹部分加工工具駆動機構５５と、仕上げ加工工具駆動機構５６とを独立させているので、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々に適した加工送りや回動や揺動がなされることとなって、意図する微細溝に最適な加工を選択し得ることとなる。
【００８７】
また、上記微細凹凸加工装置５１では、工具保持部６０の工具台６１を軸Ｌに沿ってスライドさせてそのスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５の平歯車５５ｄおよび仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄの各スプライン５５ｆ,５６ｆのうちのいずれかのスプライン５５ｆ(５６ｆ)に嵌合させることで、駆動力の伝達系統を切り替えるようにしていることから、一度に凹部分加工工具駆動機構５５および仕上げ加工工具駆動機構５６の２つの機構の切り替えが可能となって、時間の短縮が図られるうえ、両駆動機構５５,５６を同一軸上で切り替えるようにしているので、各々の回転中心および揺動中心の位置が微細凹部分形成加工および仕上げ加工の双方でずれることがなくなり、良好な加工精度が得られることとなる。
【００８８】
さらに、上記微細凹凸加工装置５１では、工具ホルダ６２の背面に砥石押付圧力供給口６２ａを設けることで、超仕上げ加工を行う際に、超仕上げ砥石５４をワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに押し付けるようにしているので、超仕上げ砥石５４の摩耗に対して適切に補正を行い得ることとなり、加えて、超仕上げ砥石５４の加工部位における加工条件を緻密に補正できるので、最適な加工条件でそれぞれの加工がなされることとなる。
【００８９】
この実施例において、工具保持部６０の工具台６１がワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌに沿って移動しそしてこの軸Ｌ回りに回動する場合を示したが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、工具台６１Ａに支持される工具ホルダ６２ＡがワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌに沿って移動し(図７(ａ)に示す状態から図７(ｂ)に示す状態に移動し)、そして、この軸Ｌ回りに回動するようにしてもよい。
【００９０】
［第５実施例］
図８は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例では、ワーク保持部が複数のワークを保持している場合を示す。
【００９１】
図８に示すように、この微細凹凸加工装置７１は、複数(この実施例では２個)の円筒形状をなすワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部としての主軸台７２と、ワークＷの外周面(被加工面)ＷＳに微細溝を形成する凹部分加工工具としての微細溝研削砥石７３と、ワークＷの外周面ＷＳに形成された微細溝以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としてのプラトー面研削砥石７４と、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４を保持する工具保持部８０を備えている。
【００９２】
主軸台７２は主軸７２ａ回りに回動可能となっており、この主軸台７２の図示上下端部に突出する回転軸ＷＬの両端部にワークＷを固定している。そして、この主軸台７２は、微細溝研削砥石７３による加工部位およびプラトー面研削砥石７４による加工部位において各ワークＷの位置決めを順次行うべく作動するようになっている、すなわち、主軸台７２は、１８０°の間隔で位置決め可能に回動するようになっている。この実施例では、２個のワークＷを主軸台７２の上下端部において同一の回転軸ＷＬ上で保持するようにしているが、これはワークＷが円筒形状をなしているためであり、ワークＷの形状によっては保持状態を変える必要がある。
【００９３】
工具保持部８０は、ベース８１と、このベース８１に支持された可動テーブル８２を具備しており、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４は、ワークＷの回転軸ＷＬと平行をなしかつ互いに対向するようにして可動テーブル８２に固定した工具装置である微細溝研削スピンドル８４の回転軸８４ａおよび同じく工具装置であるプラトー面研削スピンドル８５の回転軸８５ａにそれぞれ取り付けてある。
【００９４】
この場合、可動テーブル８２は、ワークＷの回転軸ＷＬに対して平行移動可能でかつ接近離間可能としてあり、２つのスピンドル８４,８５の間隔は、可動テーブル８２を図示Ｚ軸方向へスライドさせて微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４のうちのいずれか一方の砥石７３(７４)で２個のワークＷ,Ｗのうちのいずれか一方のワークＷに対して加工を行う際に、いずれか他方のワークＷにいずれか他方の砥石７４(７３)が干渉しない距離に設定してある。
【００９５】
また、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４の各切り込み量は、可動テーブル８２を図示Ｘ軸方向へスライドさせることによってセットするようにしてある。
【００９６】
この微細凹凸加工装置７１を用いてワークＷの外周面ＷＳに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、まず、回転する一方のワークＷ(図示上側のワークＷ)に対して、可動テーブル８２のＸ軸方向への移動による微細溝研削砥石７３の切り込みを与えつつ、可動テーブル８２をＺ軸方向に移動させて、ワークＷの外周面ＷＳの全面に微細らせん溝(微細凹凸)を創成する。
【００９７】
次に、可動テーブル８２をＸ軸方向に移動させて微細溝研削砥石７３をワークＷから離した後、主軸台７２を回動させて微細らせん溝が形成されたワークＷを微細溝研削砥石７３と対向しているプラトー面研削砥石７４側に移動させると共に、可動テーブル８２をＺ軸方向にスライドさせて、プラトー面研削砥石７４をワークＷの加工位置に移動させ、この状態で、微細溝研削の時と同様にしてプラトー面の仕上げ加工を行う。
【００９８】
そして、プラトー面の仕上げ研削を行った後、可動テーブル８２を上記とは逆方向(図示下方向)へスライドさせて、微細溝研削砥石７３を回転する他方のワークＷの加工位置に移動させる。
【００９９】
このとき、加工後のワークＷはプラトー面研削砥石７４によるプラトー面研削が行われる部位に位置していないことから、この状態で加工後のワークＷを未加工のワークＷと交換すると、次のワークＷに対する微細溝加工のセッティングが完了することとなる。
【０１００】
このように、上記した実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置７１では、２個のワークＷの加工が一つの設備上においてなされることとなり、また、一方で加工を行っているときに他方においてワークＷの交換を行い得ることから、ワークＷの交換に要する時間が大幅に短縮することとなり、加えて、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４の配置の仕方によっては、可動テーブル８２のスライドによって同時加工をもなし得ることとなり、生産性の向上が図られることとなる。
【０１０１】
［第６実施例］
図９は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例においても、ワーク保持部が複数のワークを保持している場合を示す。
【０１０２】
図９に示すように、この微細凹凸加工装置９１は、複数(この実施例では２個)の略椀形状をなすワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部としての主軸テーブル９２と、ワークＷの湾曲状外周面(被加工面)ＷＳａに微細溝を形成する凹部分加工工具としての転造工具９３と、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに形成された微細溝以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としてのラッピングフィルム９４と、転造工具９３およびラッピングフィルム９４を保持する工具保持部としての工具台１００を備えている。
【０１０３】
主軸テーブル９２は、主軸９２ａ回りに回動可能となっており、この主軸テーブル９２の主軸９２ａの両側対称部位に位置する互いに平行をなす２本の回転軸ＷＬにそれぞれワークＷを固定している。２個のワークＷの間には、ワークＷの軸心間を結ぶ線に垂直ではなくかついずれのワークＷにも干渉しないようにして仕切板９２ｂが取り付けてある。
【０１０４】
また、微細溝を形成する転造工具９３および仕上げ加工を行うラッピングフィルム９４を取り付けた工具台１００は、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌ回りに回動するようになっており、すなわち、湾曲状外周面ＷＳａの曲率中心回りに回動するようになっており、転造工具９３およびラッピングフィルム９４は、２個のワークＷに対してそれぞれ同時に加工可能に配置してある。
【０１０５】
この微細凹凸加工装置９１を用いてワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、まず、回転する２個のワークＷ(ラッピングフィルム９４側に位置するワークＷは既に微細溝が形成されたもの)に転造工具９３およびラッピングフィルム９４を押し付けつつ工具台１００を回動させると、転造工具９３側では微細溝の形成加工が行われ、一方、ラッピングフィルム９４側では仕上げ加工が行われる。
【０１０６】
次いで、主軸テーブル９２を回動させてもワークＷが転造工具９３およびラッピングフィルム９４に干渉しないように工具台１００と主軸テーブル９２との距離を確保するのに続いて、ラッピングされた側のワークＷを微細溝が未形成の新たなワークＷと交換する。
【０１０７】
この状態において、主軸テーブル９２を１８０°回動させると、微細溝が形成されたワークＷがラッピングフィルム９４側に移動すると共に、新たにセットした未加工のワークＷが転造工具９３側に移動し、この後、回転させた２個のワークＷに対して、上記と同様にして転造工具９３およびラッピングフィルム９４を押し付けつつ工具台１００を回動させて、転造工具９３側およびラッピングフィルム９４側でそれぞれ微細溝の形成加工および仕上げ加工を施し、以降同様にして微細溝形成加工およびプラトー加工を同時に行う。
【０１０８】
この際、転造工具９３による転造加工では、油性のクーラントをミスト状に吹き付けながら行う。
【０１０９】
また、微細溝の形成加工および仕上げ加工の各々に用いるクーラントが異なる場合であったとしても、主軸テーブル９２には仕切板９２ｂが取り付けてあるので、この仕切板９２ｂによりクーラントの他方への飛散や混入が阻止されることとなり、加えて、加工中に切屑が飛散するような場合であったとしても、この仕切板９２ｂが切屑の他方へ飛散を阻止する。
【０１１０】
ここで、図１０に本発明の第５実施例に係わる微細凹凸加工装置を用いた微細凹凸加工方法により得られたトラクションドライブ転動体表面の断面曲線モデルを示す。
【０１１１】
図１０に示すように、本発明の第５実施例に係わる微細凹凸加工装置を用いた微細凹凸加工方法では、０．１〜１．７μｍの深さｄを有する微細凹部Ａと、超仕上げ加工面(プラトー面)ｓの表面粗さｆが０．０５μｍ程度に平坦化された微細凸部Ｂを有する外周面ＷＳを創成することができる、すなわち、優れたトラクション性能を発揮する転動体表面を得ることができる。
【０１１２】
したがって、上記外周面ＷＳに形成した微細凹凸(微細溝)をトロイダル式ＣＶＴの転動体に用いられる転動体表面に創成すれば、従来と同等のサイズの転動体で、従来以上の高トルクの伝達を行うことが可能となり、言い換えれば、転動体の小型化を実現し得ることとなる。
【０１１３】
なお、表面同士が相互に滑り合う摺動部材に対しても、その表面に上記微細溝と類似する微細溝を形成する加工を施すこと可能であり、この際、優れたフリクション性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(ａ) 本発明の第１実施例による微細凹凸加工装置で円筒形状をなすワークに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。(ｂ) 第１実施例による微細凹凸加工装置の他の形態を示す正面方向からの動作説明図である。
【図２】図１における微細凹凸加工装置の超仕上げ砥石で仕上げ加工を行っている状況を示す部分断面説明図である。
【図３】図１における微細凹凸加工装置により略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図４】本発明の第２実施例による微細凹凸加工装置で略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図５】本発明の第３実施例による微細凹凸加工装置で略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図６】本発明の第４実施例による微細凹凸加工装置でワークの凹面状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹部分を形成する状況を示す平面方向からの動作説明図(ａ),正面方向からの動作説明図(ｂ)および底面方向からの動作説明図(ｃ)である。
【図７】図６における微細凹凸加工装置の他の構成例を示す動作説明図(ａ)および(ｂ)である。
【図８】本発明の第５実施例による微細凹凸加工装置で円筒形状をなすワークに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図９】本発明の第６実施例による微細凹凸加工装置で略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す平面方向からの動作説明図(ａ)および正面方向からの動作説明図(ｂ)である。
【図１０】第５実施例に係わる微細凹凸加工装置を用いた微細凹凸加工方法により得られたトラクションドライブ転動体表面の断面曲線モデル説明図である。
【符号の説明】
３,５３ 切削工具(凹部分加工工具)
４,５４ 超仕上げ砥石(仕上げ加工工具)
１０,３０,６０,８０,１００ 工具保持部
２３,７３ 微細溝研削砥石(凹部分加工工具)
２４,７４ プラトー面研削砥石(仕上げ加工工具)
９３ 転造工具(凹部分加工工具)
９４ ラッピングフィルム(仕上げ加工工具)
Ｗ ワーク
ＷＳ 外周面(被加工面)
ＷＳａ 湾曲状外周面
ＷＳｂ 凹面状外周面
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば、トロイダル式ＣＶＴの転動体の外周面に円周方向に沿って切り込み深さが１０μｍ以下の微細溝を形成するのに利用される微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの被加工面に微細凹凸(例えば、切り込み深さが１０μｍ以下の微細連続らせん溝)を形成するに際しては、まず、精密旋盤によってワークの被加工面に微細凹部分を形成した後、超仕上盤によりこの微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工(例えば、プラトー加工)を行うことによって、切り込み深さが１０μｍ以下の微細連続らせん溝を形成するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来にあっては、上記したように、微細凹部分の形成加工と微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを別工程で行っていたため、加工精度に限界があった。すなわち、精密旋盤にセットしたワークを超仕上盤にセットし直す際に、ワークの加工中心がずれることで、微細連続らせん溝の深さがばらつくなどといった不具合が生じる可能性があるという問題を有していた。
【０００４】
上記したように、微細凹部分の形成加工と微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを別工程で行ったとしても、ワークが単純な形状(例えば、単一な円柱形状)をなしている場合には、加工基準となる部分の前加工精度を高めることで、ある程度対応することはできるものの、加工コストが高くついてしまうという問題があった。
【０００５】
一方、トロイダル式ＣＶＴの転動体などのように、ワークが精度を確保し難い複雑な形状をなしている場合には、前加工精度の向上による対応そのものが困難なものとなっており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００６】
【発明の目的】
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、ワークの掴み替えによる精度の悪化をなくすことができ、加えて、同じ工具保持部にてワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具とワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを保持することで、加工精度を確保することが可能であり、その結果、従来のように前加工精度を高めることなく簡単かつ安価に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成することができる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した微細凹凸加工方法は、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、そのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを同じ工具保持部にて保持し、回転する上記ワークの被加工面に対して凹部分加工工具を切り込みながら相対移動させて微細凹部分を形成する加工を行った後、上記ワークの保持状態を維持したまま、工具保持部をスライドもしくは旋回させて上記ワークとの相対位置を移動させることにより、凹部分加工工具が加工を行っていた位置と同じ位置に仕上げ加工工具を移動させて、凹部分加工工具が加工を行った回転する上記ワークの被加工面に対して切り込みながら相対移動させて仕上げ加工を行うことにより、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成する内容のものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて前記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立して行なうことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の微細凹凸加工方法は、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、そのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを同じ工具保持部にて保持し、回転する上記ワークの被加工面に対して凹部分加工工具を切り込みながら相対移動させて微細凹部分を形成する加工を行った後、上記ワークの保持状態を維持したまま、工具保持部をスライドもしくは旋回させて上記ワークとの相対位置を移動させることにより、凹部分加工工具が加工を行っていた位置と異なる位置に仕上げ加工工具を移動させて、凹部分加工工具が加工を行った回転する上記ワークの被加工面に対して切り込みながら相対移動させて仕上げ加工を行うことにより、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成する内容のものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて前記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立して行なうことを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の微細凹凸加工装置は、ワークを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部と、そのワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具を備え、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の加工時期に各々の所定の加工開始部位に移動可能に保持しかつ凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を回転する上記ワークの被加工面に対してそれぞれ切り込ませながら送り移動可能に保持して、上記ワークの被加工面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成するものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて前記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とを互いに独立して設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の微細凹凸加工装置は、ワークを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部と、そのワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具と、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の加工時期に各々の所定の加工開始部位に移動させると共に回転する上記ワークの被加工面に対してそれぞれ切り込ませながら送り移動可能に保持する工具保持部とを備え、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成するものであり、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とを互いに独立して設けたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３又は４に記載した凹部分加工工具及び仕上げ加工工具の各々の所定の加工開始部位を同じ位置に設定している。
請求項６に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３又は４に記載した凹部分加工工具仕上げ及び加工工具の各々の所定の加工開始部位を互いに異なる位置に設定している。
請求項７に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜６のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの回転軸と平行な平面上で互いに直交する２つの軸方向に移動可能としている。
【００１２】
請求項８に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜６のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの回転軸と平行な平面上で互いに直交する２つの軸方向及びワークの回転軸と平行な平面に垂直な回転軸回りに回転する方向のうちの少なくとも２つの方向に移動可能としている。
請求項９に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜８のいずれか１項に記載したワーク保持部が、複数のワークを保持しかつ凹部分加工工具による加工部位及び仕上げ加工工具による加工部位において各ワークの位置決めを順次行うべく作動するものである。
【００１３】
請求項１０に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜９のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの被加工面に対する切り込み方向あるいは押し付け方向を同じ向きにして凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を保持している。
請求項１１に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜９のいずれか１項に記載した工具保持部が、ワークの回転軸と平行な平面で回動可能に支持されかつワークの被加工面に対する切り込み方向あるいは押し付け方向を異なる向きにして凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を保持していると共に割り出し位置決め回動により凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の所定の加工開始部位に移動させるようになっている。
【００１４】
請求項１２に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１１のいずれか１項に記載した凹部分加工工具が所定の加工部位に位置した状態において凹部分加工工具駆動機構が作動し、仕上げ加工工具が所定の加工部位に位置した状態において仕上げ加工工具駆動機構が切り替わって作動する。
請求項１３に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜１２のいずれか１項に記載した工具保持部には、保持部側係合部を設けると共に、凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構には駆動機構側係合部をそれぞれ設け、工具保持部の保持部側係合部と凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部とを係合した状態において凹部分加工工具駆動機構から工具保持部を介して凹部分加工工具に駆動力を伝達し、工具保持部の保持部側係合部と仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部とを係合した状態において仕上げ加工工具駆動機構から工具保持部を介して仕上げ加工工具に駆動力を伝達するようになっている。
【００１５】
請求項１４に記載の微細凹凸加工装置は、請求項１３に記載した工具保持部の保持部側係合部をスプラインあるいはセレーションとすると共に、凹部分加工工具駆動機構および仕上げ加工工具駆動機構の各駆動機構側係合部をスプラインあるいはセレーションとし、工具保持部をスライドさせてその保持部側係合部を凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部及び仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部のうちのいずれかの駆動機構側係合部に係合させることで駆動力の伝達系統が切り替わるようになっている。
【００１６】
請求項１５に記載の微細凹凸加工装置は、請求項４〜１４のいずれか１項に記載した凹部分加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段と、仕上げ加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段とを工具保持部上にそれぞれ独立して配置されている。
【００１７】
請求項１６に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１５のいずれか１項に記載した凹部分加工工具として、研削，切削，転造，超仕上，ラップ及びこれらに電気的作用あるいは化学的作用を付加した工具のいずれかを採用している。
【００１８】
請求項１７に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１６のいずれか１項に記載した仕上げ加工工具として、研削，切削，超仕上，ラップおよびこれらに電気的作用あるいは化学的作用を付加した工具のいずれかを採用している。
【００１９】
請求項１８に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１７のいずれか１項に記載した凹部分加工工具によりワークの被加工面に微細凹部分を形成する段階で用いるクーラントと、仕上げ加工工具によりワークの被加工面の微細凹部分以外の凸部分に仕上げ加工を行う段階で用いるクーラントとを違えてある。
【００２０】
請求項１９に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１８のいずれか１項に記載した凹部分加工工具として、研削，切削及び転造の工具を用いる場合に、ミスト状のクーラント供給がなされるようになっている。
【００２１】
請求項２０に記載の微細凹凸加工装置は、請求項３〜１９のいずれか１項に記載した凹部分加工工具による加工位置において被加工面に微細凹部分の形成加工が施されているワークと、仕上げ加工工具による加工位置において被加工面の微細凹部分以外の凸部分に仕上げ加工が施されているワークとの間に、相互に生じる切屑や加工に用いるクーラントが相手側に飛散するのを阻止する仕切り板を配置している。
【００２２】
【発明の作用】
請求項１及び２に記載の微細凹凸加工方法では、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する加工からこのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工に移る間において、一旦セットしたワークをセットし直す必要がないので、その分だけ精度の悪化が回避され、加えて、同じ工具保持部上の工具で加工することから、加工精度が加工装置の位置決め精度のみに依存することとなって、高い加工精度を確保し得ることとなり、したがって、前加工精度を高める必要がなくなって、高低差が１０μｍ以下の所望する微細凹凸の形成が簡単かつ安価になされることとなり、とくに、請求項２に係わる微細凹凸加工方法では、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の違いやワークの形状による装置レイアウトの制約を受けることがないので、意図する微細凹凸の形状に応じた最適な加工を選択し得ることとなり、その結果、最もリーズナブルな微細凹凸加工がなされることとなる。
ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に、微細凹凸を精度良く形成し得ることとなり、加えて、ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立させているので、微細凹部分形成加工及び仕上げ加工の各々に適した加工送りや作動がなされることとなり、従って、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択し得ることとなって、加工面品質が良好なものとなる。
【００２３】
請求項３〜６に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工と仕上げ加工との間におけるワークの掴み替えによる精度の悪化が阻止されることとなるうえ、加工精度が装置自体の位置決め精度のみに依存することで高い加工精度が確保されて、前加工精度を高める必要がなくなり、その結果、簡単かつ安価に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸の形成がなされることとなり、とくに、請求項６に記載の微細凹凸加工装置では、加工の違いやワークの形状による装置レイアウトの制約を受けることがない分だけ、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工がなされることとなる。
また、ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に、微細凹凸を精度良く形成し得ることとなり、加えて、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とが互いに独立しているので、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々に適した加工送りや作動がなされることとなり、従って、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択し得ることとなって、加工面品質が良好なものとなる。
【００２４】
本発明の請求項７に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、加工点がワークの回転軸を含む平面上に必ず位置することとなり、２軸を同時制御して工具保持部を動作させることで、複雑な形状のワークにも対応し得ることとなり、本発明の請求項８に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、ワークの球面形状をなす被加工面に対してより精度の高い加工がなされることとなる。
【００２５】
本発明の請求項９に係わる微細凹凸加工装置では、複数のワークを保持したワーク保持部を作動させると、凹部分加工工具による加工部位および仕上げ加工工具による加工部位において各ワークの位置決めがなされて、凹部分加工工具による微細凹部分の形成加工および仕上げ加工工具による仕上げ加工が順次行われることとなり、すなわち、複数個のワークの加工が一つの設備上においてなされることとなり、この際、一方で加工を行っているときに他方で加工を行わないようになせば、他方においてワークの交換を行い得ることとなって、ワークの交換に要する時間の短縮が図られることとなり、加えて、凹部分加工工具および仕上げ加工工具の配置の仕方によっては、一つの工具保持部の移動により同時加工をなし得ることとなり、生産性の向上が図られることとなる。
【００２６】
本発明の請求項１０に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、ワークの被加工面に微細凹凸を形成するにあたって、凹部分加工工具および仕上げ加工工具の被加工面への切り込み方向が同じになり、凹凸の高低差の精度が向上することとなり、本発明の請求項１１に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、請求項６および９と同様に、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工がなされると共に、ワークの交換時間の短縮および生産性の向上が図られることとなる。
【００２８】
請求項１２に記載の微細凹凸加工装置では、上記した構成としたから、一度に凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構の２つの機構の切り替えが可能となって、時間の短縮が図られるうえ、例えば、凹部分加工工具駆動機構および仕上げ加工工具駆動機構が回転中心あるいは揺動中心を有している場合において、両駆動機構を同一軸上で切り替わるようになせば、各々の回転中心あるいは揺動中心の位置が微細凹部分形成加工および仕上げ加工の双方でずれることがなくなるので、良好な加工精度が得られることとなる。
【００２９】
請求項１３に記載の微細凹凸加工装置では、工具保持部の保持部側係合部を凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部あるいは仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部に係合すると、いずれかの工具駆動機構から工具保持部を介して凹部分加工工具あるいは仕上げ加工工具に駆動力が伝達されることから、確実な動力伝達および位置合わせがなされることとなり、本発明の請求項１４に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としたため、駆動力の伝達系統の切り替えや、位置合わせが確実かつ簡単になされることとなる。
【００３０】
請求項１５に係わる微細凹凸加工装置では、工具の位置合わせが容易になると共に、工具の摩耗に対して適切に補正を行い得ることとなり、加えて、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具の各々の加工部位における加工条件を緻密に補正できるので、最適な加工条件でそれぞれの加工がなされることとなる。
【００３１】
本発明の請求項１６及び１７に係わる微細凹凸加工装置では、意図する微細凹凸形状に合わせて工具を選択すれば、最適な加工条件での加工がなされることとなり、砥石や砥粒を固定した工具を用いる場合には、被加工面の凹凸の高低差によって微粒の砥粒を用いることになるが、この際、電気的作用あるいは化学的作用を付与して抑制すれば、目詰まりによる加工不良の発生が回避されることとなる。
【００３２】
本発明の請求項１８に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々の加工に適したクーラントを用いるようにすることで、良好に加工を行い得ることとなる。
【００３３】
本発明の請求項１９に記載の微細凹凸加工装置では、凹部分加工工具として、研削，切削および転造の工具を用いて加工を実施するのに適切なものとなる。
【００３４】
本発明の請求項２０に係わる微細凹凸加工装置は、凹部分加工工具による微細凹部分の形成加工で生じた切屑が、仕上げ加工工具による仕上げ加工が施されているワーク側に飛散するのを仕切り板が阻止することとなって、加工不良が発生することが回避され、とくに、両加工において異なるクーラントを用いている場合には、仕切り板によってクーラントの混入が阻まれるので、クーラント性能の低下が抑えられると共に、クーラント交換頻度の短期間化が抑制されることとなる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の微細凹凸加工方法では、ワークの被加工面に微細凹部分を形成する加工とこの微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工との間にワークをセットし直す必要がない分だけ、精度の悪化を阻止することができ、加えて、高い加工精度を確保することが可能であり、その結果、高低差が１０μｍ以下の所望する微細凹凸を簡単でしかも低コストで形成することができ、とくに、請求項２に係わる微細凹凸加工方法では、意図する微細凹凸の形状に応じた最適な加工を選択することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に対して、微細凹凸を精度良く形成することができるうえ、微細凹部分形成加工及び仕上げ加工の各々に適した加工送りや動作を行わせることが可能であり、その結果、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択して、良好な加工面品質を得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。
【００３６】
請求項３〜６に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工と仕上げ加工との間にワークを掴み替える必要がなくなって、その分だけ精度の悪化を阻止することが可能であり、加えて、高い加工精度を確保することができるようになって、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を簡単かつ安価に形成することが可能であり、とくに、請求項６に係わる微細凹凸加工装置では、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工を行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークの被加工面に対して、微細凹凸を精度良く形成することができるうえ、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々に適した加工送りや動作を行わせることが可能であり、その結果、意図する微細凹凸形状に最適な加工を選択して、良好な加工面品質を得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。
【００３７】
本発明の請求項７に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、２軸を同時制御して工具保持部を動作させることで、複雑な形状のワークにも対応することが可能であり、本発明の請求項８に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているため、ワークの球面形状をなす被加工面に対してより精度の高い加工を行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００３８】
本発明の請求項９に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としたから、複数個のワークの加工を一つの設備上において行うことができ、一方で加工を行っているときに他方でワークの交換を行うようにすることで、ワークの交換時間の短縮を実現することが可能であり、加えて、一つの工具保持部の移動によって同時加工をなし得るように凹部分加工工具および仕上げ加工工具を配置することで、生産性を大幅に向上させ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。
【００３９】
本発明の請求項１０に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、ワークの被加工面により一層精度の高い高低差を有する微細凹凸を形成することができ、本発明の請求項１１に係わる微細凹凸加工装置では、上記した構成としているので、請求項６および９と同様に、所望の微細凹凸の形状に最も適した微細凹凸加工を施すことができると共に、ワークの交換時間の短縮および生産性の向上をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４１】
請求項１２に記載の微細凹凸加工装置では、一度に凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構の２つの機構の切り替えが可能となって、加工時間の短縮を実現でき、例えば、凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構が回転中心あるいは揺動中心を有している場合において、両駆動機構を同一軸上で切り替わるようにすることで、各々の回転中心あるいは揺動中心の位置が微細凹部分形成加工および仕上げ加工の双方でずれてしまうのを防ぐことができ、従って、高い加工精度を確保することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４２】
請求項１３に記載の微細凹凸加工装置では、確実に動力を伝達することができると共に、精度の良い位置合わせを行うことが可能であり、請求項１４に記載した微細凹凸加工装置では、駆動力の伝達系統の切り替えや、位置合わせを確実かつ簡単に行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４３】
本発明の請求項１５に係わる微細凹凸加工装置では、工具の位置合わせを簡単に行うことができると共に、工具の摩耗に対して適切な補正を行うことができ、加えて、凹部分加工工具および仕上げ加工工具の各々の加工部位における加工条件を緻密に補正することで、常に最適な加工条件で加工することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４４】
請求項１６及び１７に記載の微細凹凸加工装置では、意図する微細凹凸形状に合わせた工具の選択により、常に最適な加工条件での加工を行うことができ、砥石や砥粒を固定した工具を用いたとしても、電気的作用あるいは化学的作用を付与して目詰まりを抑制することによって、この目詰まりによる加工不良の発生を防ぐことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４５】
請求項１８に記載の微細凹凸加工装置では、微細凹部分形成加工及び仕上げ加工をいずれも良好に行うことができるという非常に優れた効果がもたらされ、請求項１９に記載の微細凹凸加工装置では、上記した構成としたから、凹部分加工工具として、研削，切削および転造の工具を用いた場合に、微細凹部分形成加工をより一層良好に行うことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４６】
請求項２０に記載の微細凹凸加工装置は、加工不良の発生を防止することができ、とくに、両加工において異なるクーラントを用いている場合であったとしても、クーラント性能の低下を少なく抑えることが可能であるとともに、クーラントの交換頻度を減らすことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００４８】
［第１実施例］
図１(ａ)および図２は、本発明の一実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例では、ＳＣＭ４２０Ｈを浸炭焼き入れ焼戻しして硬化させた円筒形状をなすワークの外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示す。
【００４９】
図１(ａ)に示すように、この微細凹凸加工装置１は、ワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するチャック(ワーク保持部)２と、ワークＷの外周面(被加工面)ＷＳに微細凹部分を形成する凹部分加工工具としての切削工具３と、ワークＷの外周面ＷＳに形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としての超仕上げ砥石４と、切削工具３および超仕上げ砥石４を保持する工具保持部１０を備えており、この実施例において、切削工具３に多結晶ＣＢＮ工具を用いていると共に、超仕上げ砥石４にＷＡセラミックボンド砥石を用いている(本発明に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置において、凹部分加工工具および仕上げ加工工具は、本実施例で示した工具に限定されるものではない)。
【００５０】
工具保持部１０は、ワークＷの回転軸ＷＬと平行な平面上に位置するＸ軸方向に沿うＸ軸テーブル１１と、前記平面上においてＸ軸テーブル１１と直交するＺ軸方向に沿うＺ軸テーブル１２と、これらのＸ軸テーブル１１およびＺ軸テーブル１２の各々に対してスライド可能に取付けられかつ回動可能とした工具台１３を具備しており、切削工具３および超仕上げ砥石４は、工具台１３の回動中心Ｐを間にして１８０°の間隔をおいて背面合わせに取り付けてある。
【００５１】
この場合、切削工具３および超仕上げ砥石４の各々の所定の加工開始部位を同じ位置に設定してあり、したがって、工具保持部１０では、切削工具３および超仕上げ砥石４の各々の加工時期に同じ所定の加工開始部位に移動させると共に、回転するワークＷの外周面ＷＳに対してそれぞれ切り込ませながら送り移動させることができるようになっている。
【００５２】
なお、この微細凹凸加工装置１は、油性のクーラントを加工点に供給する図示しないクーラント供給機構を備えている。
【００５３】
次に、上記微細凹凸加工装置１によって円筒形状をなすワークＷに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する要領を説明する。
【００５４】
まず、工具保持部１０の工具台１３をＸ軸テーブル１１およびＺ軸テーブル１２の各々に対してスライドさせて、切削工具３を所定の加工開始部位に移動させる。
【００５５】
次いで、切削工具３をワークＷの外周面ＷＳに１０μｍの深さで切り込ませつつ工具保持部１０の工具台１３とともにＺ軸テーブル１２に対してスライドさせて、すなわち、切削工具３をワークＷの回転軸ＷＬに沿って平行に移動させて、乾式切削により加工を行う。
【００５６】
この間、工具保持部１０の工具台１３に適切な送りを与えれば、ネジ状の連続した微細らせん溝(微細凹凸)が、ワークＷの外周面ＷＳに創成されることとなる。
【００５７】
そして、上記切削工具３による微細凹部分の形成加工が終了した後、工具台１３をＸ軸テーブル１１に対してスライドさせて一旦ワークＷから遠ざけ、この工具台１３をワークＷに干渉しないようにして１８０°回動させて、超仕上げ砥石４を所定の加工開始部位に移動させる。
【００５８】
このとき、切削工具３および超仕上げ砥石４の各々の所定の加工開始部位を同じ位置に設定しているので、切削工具３が加工開始時にワークＷに対峙していた部位に超仕上げ砥石４が位置することとなり、加えて、超仕上げ砥石４は、あらかじめ工具台１３上で所定の押し付け力が得られるようにして取り付けてあるので、切削工具３があった部位に位置するのと同時に、適切な押し付け力が得られるようになっている。
【００５９】
この状態で、図外のクーラント供給機構から加工点に油性のクーラントを供給しながら、超仕上げ砥石４を工具保持部１０の工具台１３とともにＺ軸テーブル１２に対してスライドさせて、すなわち、超仕上げ砥石４をワークＷの外周面ＷＳに沿って移動させて、図２に示すように、外周面ＷＳに均一にプラトー加工を施すと、ワークＷの外周面ＷＳに切削工具３によって形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げがなされることとなり、したがって、ワークＷの外周面ＷＳに、高低差が１０μｍ以下の微細らせん溝ｄ１が形成されることとなる。
【００６０】
このように、上記実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置１では、切削工具３によってワークＷの外周面ＷＳに微細凹部分を形成する加工から、超仕上げ砥石４による微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工に移る間において、一旦チャック２にセットしたワークＷを掴み替える必要がないので、その分だけ精度の悪化が抑えられ、加えて、同じ工具保持部１０上に取り付けた切削工具３および超仕上げ砥石４で加工することから、加工精度が装置１自体の位置決め精度のみに依存することで高い加工精度が確保されて、前加工精度を高める必要がなくなり、その結果、簡単かつ安価に高低差が１０μｍ以下の微細らせん溝ｄ１の形成がなされることとなる。
【００６１】
上記した実施例では、円筒形状をなすワークＷの外周面ＷＳに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、略椀形状をなすワークＷの湾曲状外周面ＷＳに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成するのに本発明を採用してもよく、この際、上記実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置１では、加工点がワークＷの回転軸ＷＬを含む平面上に必ず位置するので、Ｘ軸テーブル１１およびＺ軸テーブル１２に対する工具台１３の動作を同時制御して、切削工具３および超仕上げ砥石４をそれぞれ円弧を描かせるようにして動作させれば、上記湾曲状外周面ＷＳのような複雑な形状の被加工面にも対応し得ることとなる。
【００６２】
また、第１実施例の他の形態を図１(ｂ)に示す。図１(ｂ)に示すように、回動中心Ｐがこのような位置であっても、上記実施例と同様の加工が可能であり、したがって、同様の効果が得られるものとなる。
【００６３】
［第２実施例］
図４は、本発明の他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例では、略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示す。
【００６４】
図４に示すように、この微細凹凸加工装置２１は、ワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するチャック(ワーク保持部)２２と、ワークＷの湾曲状外周面(被加工面)ＷＳａに微細溝を形成する凹部分加工工具としての微細溝研削砥石(この実施例ではＪＩＳメッシュサイズ＃３０００のＣＢＮ砥粒を金属のボンドで焼き固めた砥石)２３と、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに形成された微細溝以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としてのプラトー面研削砥石(この実施例ではＪＩＳメッシュサイズ＃６０００のＣＢＮ砥粒を金属のボンドで焼き固めた砥石)２４と、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を保持する工具保持部３０を備えている(本発明に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置において、凹部分加工工具および仕上げ加工工具は、本実施例で示した工具に限定されるものではない)。
【００６５】
工具保持部３０は、ワークＷの回転軸ＷＬと平行な平面上に位置するＸ軸方向に沿うＸ軸テーブル３１と、前記平面上においてＸ軸テーブル３１と直交するＺ軸方向に沿うＺ軸テーブル３２と、これらのＸ軸テーブル３１およびＺ軸テーブル３２の各々に対してスライド可能に取付けられかつ回動して位置割出し可能とした工具台３３を具備しており、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４は、工具台３３に互いに平行でかつ相反する方向を向いて配置した工具装置である微細溝研削スピンドル３４の回転軸３４ａおよび同じく工具装置であるプラトー面研削スピンドル３５の回転軸３５ａにそれぞれ取り付けてある。
【００６６】
この微細凹凸加工装置２１を用いてワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、微細溝研削砥石２３には、意図する微細溝の断面形状に合わせてあらかじめ成形された砥石(例えば、砥石外周先端をＶ字状としかつ先端に５０μｍの丸み(Ｒ)を付けた砥石)を用い、砥石外周先端形状の精度および切れ味を確保すると共に工具台３３での砥石先端位置を確保するために、装置上においてツルーイングおよびドレッシングを行った後、Ｘ軸テーブル３１およびＺ軸テーブル３２に対する工具台３３の移動を同時制御しながら、微細溝研削砥石２３を湾曲状外周面ＷＳａに沿って所定の切り込み量(例えば３μｍ)で移動させて、微細らせん溝(微細凹凸)を創成する。
【００６７】
そして、工具台３３を移動させて微細溝研削砥石２３を湾曲状外周面ＷＳａから離間させた後、この工具台３３を回動させてプラトー面研削砥石２４による仕上げ加工を行う。
【００６８】
この際、微細溝研削砥石２３と同様にプラトー面研削砥石２４も、あらかじめ成形された砥石(例えば、砥石外周面を湾曲状外周面ＷＳａの曲率に合わせた総型砥石)を用い、砥石外周先端形状の精度および切れ味を確保すると共に工具台３３での砥石先端位置を確保するために、装置上においてツルーイングおよびドレッシングを行った後に、例えば０．１μｍの切り込みを与えつつ所定の溝深さとなるように加工すると、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに微細溝研削砥石２３によって形成された微細溝以外の凸部分の仕上げがなされることとなって、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに、高低差が１０μｍ以下の微細溝が形成されることとなる。
【００６９】
このように、上記実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置２１では、微細溝研削砥石２３による微細溝形成加工およびプラトー面研削砥石２４によるプラトー加工をワークＷに対して同じ位置で行うため、本実施例に示すように、スピンドル３４,３５によって砥石２３,２４を回転させて加工する場合は、ワークＷと回転する砥石２３,２４との各々の回転方向を同じに設定し得る(例えば、いずれもアップカットに設定し得る)というメリットがある。
【００７０】
なお、この実施例では、微細溝形成加工およびプラトー加工の各加工に類似する砥石２３,２４を用いているため、いずれも水溶性のクーラント液を供給しながら加工を行う。
【００７１】
また、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４の各々のスピンドル３４,３５と工具台３３との間に、砥石２３,２４を切り込む方向に、例えば、スピンドル３４,３５の回転軸３４ａ,３５ａに直交する方向に、砥石２３,２４の減耗補正機構としてのスライドテーブルを設けることがあるが、この実施例では、工具台３３のＸ軸テーブル３１およびＺ軸テーブル３２に対する移動量を変えることで補正するようにしている。
【００７２】
［第３実施例］
図５は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例においても、略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する場合を示す。
【００７３】
図５に示すように、この実施例に係わる微細凹凸加工装置４１が、先の第２実施例と相違するところは、先の第２実施例に係わる微細凹凸加工装置２１において、微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を取り付けた微細溝研削スピンドル３４およびプラトー面研削スピンドル３５をいずれも工具台３３上に配置しているのに対して、この実施例に係わる微細凹凸加工装置４１では、微細溝研削スピンドル３４およびプラトー面研削スピンドル３５をいずれもＸ軸テーブル３１に直接取り付けている点にあり、他の構成は、先の第２実施例に係わる微細凹凸加工装置２１と同じである。
【００７４】
つまり、先の第２実施例に係わる微細凹凸加工装置２１では、工具台３３の回動により微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を切り替えるようにしているのに対して、この実施例に係わる微細凹凸加工装置４１では、Ｘ軸テーブル３１のスライドによって微細溝研削砥石２３およびプラトー面研削砥石２４を切り替えて、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに対して回転軸ＷＬを挟んでそれぞれ反対側から加工するようにしており、これにより同じ位置で加工するようにした先の第２実施例と比較して構成がシンプルとなり、その分だけ、安価になるというメリットがある。
【００７５】
［第４実施例］
図６は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図である。
【００７６】
図６に示すように、この実施例に係わる微細凹凸加工装置５１は、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌを曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに高低差が１０μｍ以下の微細凹部分を形成するものであって、この微細凹凸加工装置５１は、ワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するチャック(ワーク保持部)５２と、凹部分加工工具としての切削工具５３と、仕上げ加工工具としての超仕上げ砥石５４と、切削工具５３および超仕上げ砥石５４を保持する工具保持部６０と、上記軸Ｌを回転中心軸として切削工具５３を動作させてワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構５５と、上記軸Ｌを揺動中心軸として超仕上げ砥石５４を動作させてワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構５６を備えており、両機構５５,５６は互いに独立して設けてある。
【００７７】
工具保持部６０は、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌに沿って移動可能でかつ軸Ｌ回りに回動可能に設けた工具台６１と、この工具台６１に設けられて切削工具５３および超仕上げ砥石５４を軸Ｌ方向に互いに平行をなすようにして並べて配置した工具ホルダ６２を具備している。このように、本実施例では、切削工具５３および超仕上げ砥石５４をいずれも同じ工具ホルダ６２に支持させているので、構造がシンプルで工具交換を容易に行うことができ、低コスト化を実現できるというメリットを有しているが、本実施例以外の方法を採用して加工を行う場合、例えば、より高精度の加工を行う場合には、切削工具５３および超仕上げ砥石５４を互いに別個の工具ホルダで支持することが望ましい。
【００７８】
凹部分加工工具駆動機構５５は、図６(ａ)に示すように、第１モータ５５ａと、この第１モータ５５ａの出力軸５５ｂに固定したウォームギア５５ｃと、上記軸Ｌ上に設けられてウォームギア５５ｃと噛み合う平歯車５５ｄを具備しており、一方、仕上げ加工工具駆動機構５６は、図６(ｃ)に示すように、第２モータ５６ａと、この第２モータ５６ａの出力軸５６ｂに固定した円板５６ｃと、上記軸Ｌ上に設けた揺動円板５６ｄと、一端を円板５６ｃの周縁部に枢着連結すると共に他端を揺動円板５６ｄの周縁部に枢着連結したロッド５６ｅを具備している。
【００７９】
この場合、工具保持部６０の工具台６１の両端外周面には、保持部側係合部としてのスプライン６１ａがそれぞれ設けてあると共に、凹部分加工工具駆動機構５５の平歯車５５ｄおよび仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄの各軸孔内周面には、駆動機構側係合部としてのスプライン５５ｆ,５６ｆがそれぞれ設けてある。
【００８０】
工具台６１,平歯車５５ｄおよび揺動円板５６ｄは、工具台６１の両端のスプライン６１ａ,６１ａのうちの一方のスプライン６１ａが駆動機構側のスプライン５５ｆ,５６ｆのいずれかと嵌合しているときには、他方のスプライン６１ａがフリーな状態となるように配置されており、平歯車５５ｄおよび揺動円板５６ｄにそれぞれ設けた加減圧供給口５５ｇ,５６ｇを通して供給される流体圧(例えば、油圧)により、工具保持部６０の工具台６１を軸Ｌに沿ってスライドさせてそのスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５の平歯車５５ｄおよび仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄの各スプライン５５ｆ,５６ｆのうちのいずれかのスプライン５５ｆ(５６ｆ)に嵌合させることで、駆動力の伝達系統を切り替えるようにしている。
【００８１】
この際、図６(ｂ)に示すように、工具台６１の上方のスプライン６１ａが凹部分加工工具駆動機構５５側のスプライン５５ｆと嵌合している状態において、すなわち、凹部分加工工具駆動機構５５から工具台６１を介して切削工具５３に駆動力が伝達される状態において、切削工具５３の刃先がワークＷの回転軸ＷＬと同じ高さになるように設定し、工具台６１の下方のスプライン６１ａが仕上げ加工工具駆動機構５６側のスプライン５６ｆと嵌合している状態において、すなわち、仕上げ加工工具駆動機構５６から工具台６１を介して超仕上げ砥石５４に駆動力が伝達される状態において、超仕上げ砥石５４の中心がワークＷの回転軸ＷＬと同じ高さになるように設定してある。
【００８２】
また、工具ホルダ６２の背面には、砥石押付圧力供給口(押圧力付与手段)６２ａが設けてあり、超仕上げ加工を行う際に、この砥石押付圧力供給口６２ａから空気圧を供給して超仕上げ砥石５４をワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに押し付けることができるようになっている(砥石押付圧力供給口６２ａとは別に、工具ホルダ６２に凹部分加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段を設けることも可能である)。
【００８３】
この微細凹凸加工装置５１を用いてワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌを曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、まず、工具台６１の上方のスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５側のスプライン５５ｆに嵌合させた状態(図６(ｂ)に示す状態)にして加工を開始すると、凹部分加工工具駆動機構５５から駆動力が伝達された切削工具５３が工具台６１とともに軸Ｌ回りに回動して、すなわち、切削工具５３が回転するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに沿って移動して、凹面状外周面ＷＳｂに微細溝を形成する。
【００８４】
次いで、平歯車５５ｄおよび揺動円板５６ｄの各加減圧供給口５５ｇ,５６ｇを通して流体を供給排出することで、工具保持部６０の工具台６１を軸Ｌに沿ってスライドさせて、上方のスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５側のスプライン５５ｆから離間させると共に、下方のスプライン６１ａを仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄのスプライン５６ｆに嵌合させて駆動力の伝達系統を仕上げ加工側に切り替える。
【００８５】
このとき、超仕上げ砥石５４の中心はワークＷの回転軸ＷＬと同じ高さになっており、この状態で油性のクーラントを供給しつつ仕上げ加工を開始すると、仕上げ加工工具駆動機構５６から駆動力が伝達された超仕上げ砥石５４が工具台６１とともに軸Ｌ回りに揺動して、すなわち、砥石押付圧力供給口６２ａから空気圧が付与されている超仕上げ砥石５４が回転するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂを押圧しつつこの凹面状外周面ＷＳｂに沿って移動して、微細溝の凸部を除去するので、ワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに高低差が１０μｍ以下の微細溝が形成されることとなる。
【００８６】
上記した微細凹凸加工装置５１およびこの微細凹凸加工装置５１を用いた微細凹凸加工方法では、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌを曲率中心とする単一の曲率半径を有するワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに、微細溝を精度良く形成し得ることとなり、加えて、凹部分加工工具駆動機構５５と、仕上げ加工工具駆動機構５６とを独立させているので、微細凹部分形成加工および仕上げ加工の各々に適した加工送りや回動や揺動がなされることとなって、意図する微細溝に最適な加工を選択し得ることとなる。
【００８７】
また、上記微細凹凸加工装置５１では、工具保持部６０の工具台６１を軸Ｌに沿ってスライドさせてそのスプライン６１ａを凹部分加工工具駆動機構５５の平歯車５５ｄおよび仕上げ加工工具駆動機構５６の揺動円板５６ｄの各スプライン５５ｆ,５６ｆのうちのいずれかのスプライン５５ｆ(５６ｆ)に嵌合させることで、駆動力の伝達系統を切り替えるようにしていることから、一度に凹部分加工工具駆動機構５５および仕上げ加工工具駆動機構５６の２つの機構の切り替えが可能となって、時間の短縮が図られるうえ、両駆動機構５５,５６を同一軸上で切り替えるようにしているので、各々の回転中心および揺動中心の位置が微細凹部分形成加工および仕上げ加工の双方でずれることがなくなり、良好な加工精度が得られることとなる。
【００８８】
さらに、上記微細凹凸加工装置５１では、工具ホルダ６２の背面に砥石押付圧力供給口６２ａを設けることで、超仕上げ加工を行う際に、超仕上げ砥石５４をワークＷの凹面状外周面ＷＳｂに押し付けるようにしているので、超仕上げ砥石５４の摩耗に対して適切に補正を行い得ることとなり、加えて、超仕上げ砥石５４の加工部位における加工条件を緻密に補正できるので、最適な加工条件でそれぞれの加工がなされることとなる。
【００８９】
この実施例において、工具保持部６０の工具台６１がワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌに沿って移動しそしてこの軸Ｌ回りに回動する場合を示したが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、工具台６１Ａに支持される工具ホルダ６２ＡがワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌに沿って移動し(図７(ａ)に示す状態から図７(ｂ)に示す状態に移動し)、そして、この軸Ｌ回りに回動するようにしてもよい。
【００９０】
［第５実施例］
図８は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例では、ワーク保持部が複数のワークを保持している場合を示す。
【００９１】
図８に示すように、この微細凹凸加工装置７１は、複数(この実施例では２個)の円筒形状をなすワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部としての主軸台７２と、ワークＷの外周面(被加工面)ＷＳに微細溝を形成する凹部分加工工具としての微細溝研削砥石７３と、ワークＷの外周面ＷＳに形成された微細溝以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としてのプラトー面研削砥石７４と、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４を保持する工具保持部８０を備えている。
【００９２】
主軸台７２は主軸７２ａ回りに回動可能となっており、この主軸台７２の図示上下端部に突出する回転軸ＷＬの両端部にワークＷを固定している。そして、この主軸台７２は、微細溝研削砥石７３による加工部位およびプラトー面研削砥石７４による加工部位において各ワークＷの位置決めを順次行うべく作動するようになっている、すなわち、主軸台７２は、１８０°の間隔で位置決め可能に回動するようになっている。この実施例では、２個のワークＷを主軸台７２の上下端部において同一の回転軸ＷＬ上で保持するようにしているが、これはワークＷが円筒形状をなしているためであり、ワークＷの形状によっては保持状態を変える必要がある。
【００９３】
工具保持部８０は、ベース８１と、このベース８１に支持された可動テーブル８２を具備しており、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４は、ワークＷの回転軸ＷＬと平行をなしかつ互いに対向するようにして可動テーブル８２に固定した工具装置である微細溝研削スピンドル８４の回転軸８４ａおよび同じく工具装置であるプラトー面研削スピンドル８５の回転軸８５ａにそれぞれ取り付けてある。
【００９４】
この場合、可動テーブル８２は、ワークＷの回転軸ＷＬに対して平行移動可能でかつ接近離間可能としてあり、２つのスピンドル８４,８５の間隔は、可動テーブル８２を図示Ｚ軸方向へスライドさせて微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４のうちのいずれか一方の砥石７３(７４)で２個のワークＷ,Ｗのうちのいずれか一方のワークＷに対して加工を行う際に、いずれか他方のワークＷにいずれか他方の砥石７４(７３)が干渉しない距離に設定してある。
【００９５】
また、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４の各切り込み量は、可動テーブル８２を図示Ｘ軸方向へスライドさせることによってセットするようにしてある。
【００９６】
この微細凹凸加工装置７１を用いてワークＷの外周面ＷＳに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、まず、回転する一方のワークＷ(図示上側のワークＷ)に対して、可動テーブル８２のＸ軸方向への移動による微細溝研削砥石７３の切り込みを与えつつ、可動テーブル８２をＺ軸方向に移動させて、ワークＷの外周面ＷＳの全面に微細らせん溝(微細凹凸)を創成する。
【００９７】
次に、可動テーブル８２をＸ軸方向に移動させて微細溝研削砥石７３をワークＷから離した後、主軸台７２を回動させて微細らせん溝が形成されたワークＷを微細溝研削砥石７３と対向しているプラトー面研削砥石７４側に移動させると共に、可動テーブル８２をＺ軸方向にスライドさせて、プラトー面研削砥石７４をワークＷの加工位置に移動させ、この状態で、微細溝研削の時と同様にしてプラトー面の仕上げ加工を行う。
【００９８】
そして、プラトー面の仕上げ研削を行った後、可動テーブル８２を上記とは逆方向(図示下方向)へスライドさせて、微細溝研削砥石７３を回転する他方のワークＷの加工位置に移動させる。
【００９９】
このとき、加工後のワークＷはプラトー面研削砥石７４によるプラトー面研削が行われる部位に位置していないことから、この状態で加工後のワークＷを未加工のワークＷと交換すると、次のワークＷに対する微細溝加工のセッティングが完了することとなる。
【０１００】
このように、上記した実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置７１では、２個のワークＷの加工が一つの設備上においてなされることとなり、また、一方で加工を行っているときに他方においてワークＷの交換を行い得ることから、ワークＷの交換に要する時間が大幅に短縮することとなり、加えて、微細溝研削砥石７３およびプラトー面研削砥石７４の配置の仕方によっては、可動テーブル８２のスライドによって同時加工をもなし得ることとなり、生産性の向上が図られることとなる。
【０１０１】
［第６実施例］
図９は、本発明のさらに他の実施例に係わる微細凹凸加工方法および微細凹凸加工装置を説明する図であり、この実施例においても、ワーク保持部が複数のワークを保持している場合を示す。
【０１０２】
図９に示すように、この微細凹凸加工装置９１は、複数(この実施例では２個)の略椀形状をなすワークＷを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部としての主軸テーブル９２と、ワークＷの湾曲状外周面(被加工面)ＷＳａに微細溝を形成する凹部分加工工具としての転造工具９３と、ワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに形成された微細溝以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具としてのラッピングフィルム９４と、転造工具９３およびラッピングフィルム９４を保持する工具保持部としての工具台１００を備えている。
【０１０３】
主軸テーブル９２は、主軸９２ａ回りに回動可能となっており、この主軸テーブル９２の主軸９２ａの両側対称部位に位置する互いに平行をなす２本の回転軸ＷＬにそれぞれワークＷを固定している。２個のワークＷの間には、ワークＷの軸心間を結ぶ線に垂直ではなくかついずれのワークＷにも干渉しないようにして仕切板９２ｂが取り付けてある。
【０１０４】
また、微細溝を形成する転造工具９３および仕上げ加工を行うラッピングフィルム９４を取り付けた工具台１００は、ワークＷの回転軸ＷＬと直交する方向の軸Ｌ回りに回動するようになっており、すなわち、湾曲状外周面ＷＳａの曲率中心回りに回動するようになっており、転造工具９３およびラッピングフィルム９４は、２個のワークＷに対してそれぞれ同時に加工可能に配置してある。
【０１０５】
この微細凹凸加工装置９１を用いてワークＷの湾曲状外周面ＷＳａに高低差が１０μｍ以下の微細溝を形成する場合、まず、回転する２個のワークＷ(ラッピングフィルム９４側に位置するワークＷは既に微細溝が形成されたもの)に転造工具９３およびラッピングフィルム９４を押し付けつつ工具台１００を回動させると、転造工具９３側では微細溝の形成加工が行われ、一方、ラッピングフィルム９４側では仕上げ加工が行われる。
【０１０６】
次いで、主軸テーブル９２を回動させてもワークＷが転造工具９３およびラッピングフィルム９４に干渉しないように工具台１００と主軸テーブル９２との距離を確保するのに続いて、ラッピングされた側のワークＷを微細溝が未形成の新たなワークＷと交換する。
【０１０７】
この状態において、主軸テーブル９２を１８０°回動させると、微細溝が形成されたワークＷがラッピングフィルム９４側に移動すると共に、新たにセットした未加工のワークＷが転造工具９３側に移動し、この後、回転させた２個のワークＷに対して、上記と同様にして転造工具９３およびラッピングフィルム９４を押し付けつつ工具台１００を回動させて、転造工具９３側およびラッピングフィルム９４側でそれぞれ微細溝の形成加工および仕上げ加工を施し、以降同様にして微細溝形成加工およびプラトー加工を同時に行う。
【０１０８】
この際、転造工具９３による転造加工では、油性のクーラントをミスト状に吹き付けながら行う。
【０１０９】
また、微細溝の形成加工および仕上げ加工の各々に用いるクーラントが異なる場合であったとしても、主軸テーブル９２には仕切板９２ｂが取り付けてあるので、この仕切板９２ｂによりクーラントの他方への飛散や混入が阻止されることとなり、加えて、加工中に切屑が飛散するような場合であったとしても、この仕切板９２ｂが切屑の他方へ飛散を阻止する。
【０１１０】
ここで、図１０に本発明の第５実施例に係わる微細凹凸加工装置を用いた微細凹凸加工方法により得られたトラクションドライブ転動体表面の断面曲線モデルを示す。
【０１１１】
図１０に示すように、本発明の第５実施例に係わる微細凹凸加工装置を用いた微細凹凸加工方法では、０．１〜１．７μｍの深さｄを有する微細凹部Ａと、超仕上げ加工面(プラトー面)ｓの表面粗さｆが０．０５μｍ程度に平坦化された微細凸部Ｂを有する外周面ＷＳを創成することができる、すなわち、優れたトラクション性能を発揮する転動体表面を得ることができる。
【０１１２】
したがって、上記外周面ＷＳに形成した微細凹凸(微細溝)をトロイダル式ＣＶＴの転動体に用いられる転動体表面に創成すれば、従来と同等のサイズの転動体で、従来以上の高トルクの伝達を行うことが可能となり、言い換えれば、転動体の小型化を実現し得ることとなる。
【０１１３】
なお、表面同士が相互に滑り合う摺動部材に対しても、その表面に上記微細溝と類似する微細溝を形成する加工を施すこと可能であり、この際、優れたフリクション性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(ａ) 本発明の第１実施例による微細凹凸加工装置で円筒形状をなすワークに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。(ｂ) 第１実施例による微細凹凸加工装置の他の形態を示す正面方向からの動作説明図である。
【図２】図１における微細凹凸加工装置の超仕上げ砥石で仕上げ加工を行っている状況を示す部分断面説明図である。
【図３】図１における微細凹凸加工装置により略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図４】本発明の第２実施例による微細凹凸加工装置で略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図５】本発明の第３実施例による微細凹凸加工装置で略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図６】本発明の第４実施例による微細凹凸加工装置でワークの凹面状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹部分を形成する状況を示す平面方向からの動作説明図(ａ),正面方向からの動作説明図(ｂ)および底面方向からの動作説明図(ｃ)である。
【図７】図６における微細凹凸加工装置の他の構成例を示す動作説明図(ａ)および(ｂ)である。
【図８】本発明の第５実施例による微細凹凸加工装置で円筒形状をなすワークに高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す正面方向からの動作説明図である。
【図９】本発明の第６実施例による微細凹凸加工装置で略椀形状をなすワークの湾曲状外周面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する状況を示す平面方向からの動作説明図(ａ)および正面方向からの動作説明図(ｂ)である。
【図１０】第５実施例に係わる微細凹凸加工装置を用いた微細凹凸加工方法により得られたトラクションドライブ転動体表面の断面曲線モデル説明図である。
【符号の説明】
３,５３ 切削工具(凹部分加工工具)
４,５４ 超仕上げ砥石(仕上げ加工工具)
１０,３０,６０,８０,１００ 工具保持部
２３,７３ 微細溝研削砥石(凹部分加工工具)
２４,７４ プラトー面研削砥石(仕上げ加工工具)
９３ 転造工具(凹部分加工工具)
９４ ラッピングフィルム(仕上げ加工工具)
Ｗ ワーク
ＷＳ 外周面(被加工面)
ＷＳａ 湾曲状外周面
ＷＳｂ 凹面状外周面
Claims (20)
- ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、そのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを同じ工具保持部にて保持し、回転する上記ワークの被加工面に対して凹部分加工工具を切り込みながら相対移動させて微細凹部分を形成する加工を行った後、上記ワークの保持状態を維持したまま、工具保持部をスライドもしくは旋回させて上記ワークとの相対位置を移動させることにより、
凹部分加工工具が加工を行っていた位置と同じ位置に仕上げ加工工具を移動させて、凹部分加工工具が加工を行った回転する上記ワークの被加工面に対して切り込みながら相対移動させて仕上げ加工を行うことにより、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成する微細凹凸加工方法において、
上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて前記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、
上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立して行なうことを特徴とする微細凹凸加工方法。 - ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、そのワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具とを同じ工具保持部にて保持し、回転する上記ワークの被加工面に対して凹部分加工工具を切り込みながら相対移動させて微細凹部分を形成する加工を行った後、上記ワークの保持状態を維持したまま、工具保持部をスライドもしくは旋回させて上記ワークとの相対位置を移動させることにより、
凹部分加工工具が加工を行っていた位置と異なる位置に仕上げ加工工具を移動させて、凹部分加工工具が加工を行った回転する上記ワークの被加工面に対して切り込みながら相対移動させて仕上げ加工を行うことにより、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成する微細凹凸加工方法において、
上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面への微細凹部分の形成と、
上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて前記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工とを互いに独立して行なうことを特徴とする微細凹凸加工方法。 - ワークを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部と、そのワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具を備え、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の加工時期に各々の所定の加工開始部位に移動可能に保持しかつ凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を回転する上記ワークの被加工面に対してそれぞれ切り込ませながら送り移動可能に保持して、上記ワークの被加工面に高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を形成する微細凹凸加工装置において、
上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて前記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とを互いに独立して設けたことを特徴とする微細凹凸加工装置。 - ワークを回転させつつ加工終了まで保持するワーク保持部と、そのワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具と、上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具と、凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の加工時期に各々の所定の加工開始部位に移動させると共に回転する上記ワークの被加工面に対してそれぞれ切り込ませながら送り移動可能に保持する工具保持部とを備え、高低差が１０μｍ以下の微細凹凸を上記ワークの被加工面に形成する微細凹凸加工装置において、
上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として凹部分加工工具を動作させて上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を曲率中心とする単一の曲率半径を有する上記ワークの被加工面に微細凹部分を形成する凹部分加工工具駆動機構と、上記ワークの回転軸と直交する方向の軸を回転中心軸あるいは揺動中心軸として仕上げ加工工具を動作させて上記ワークの被加工面に形成された微細凹部分以外の凸部分の仕上げ加工を行う仕上げ加工工具駆動機構とを互いに独立して設けたことを特徴とする微細凹凸加工装置。 - 凹部分加工工具及び仕上げ加工工具の各々の所定の加工開始部位を同じ位置に設定した請求項３又は４に記載の微細凹凸加工装置。
- 凹部分加工工具仕上げ及び加工工具の各々の所定の加工開始部位を互いに異なる位置に設定した請求項３又は４に記載の微細凹凸加工装置。
- 工具保持部は、ワークの回転軸と平行な平面上で互いに直交する２つの軸方向に移動可能としてある請求項４〜６のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 工具保持部は、ワークの回転軸と平行な平面上で互いに直交する２つの軸方向及びワークの回転軸と平行な平面に垂直な回転軸回りに回転する方向のうちの少なくとも２つの方向に移動可能としてある請求項４〜６のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- ワーク保持部は、複数のワークを保持しかつ凹部分加工工具による加工部位及び仕上げ加工工具による加工部位において各ワークの位置決めを順次行うべく作動する請求項４〜８のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 工具保持部は、ワークの被加工面に対する切り込み方向あるいは押し付け方向を同じ向きにして凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を保持している請求項４〜９のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 工具保持部は、ワークの回転軸と平行な平面で回動可能に支持されかつワークの被加工面に対する切り込み方向あるいは押し付け方向を異なる向きにして凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を保持していると共に割り出し位置決め回動により凹部分加工工具及び仕上げ加工工具を各々の所定の加工開始部位に移動させる請求項４〜９のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 凹部分加工工具が所定の加工部位に位置した状態において凹部分加工工具駆動機構が作動し、仕上げ加工工具が所定の加工部位に位置した状態において仕上げ加工工具駆動機構が切り替わって作動する請求項３〜１１のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 工具保持部には保持部側係合部を設けると共に、凹部分加工工具駆動機構及び仕上げ加工工具駆動機構には駆動機構側係合部をそれぞれ設け、工具保持部の保持部側係合部と凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部とを係合した状態において凹部分加工工具駆動機構から工具保持部を介して凹部分加工工具に駆動力を伝達し、工具保持部の保持部側係合部と仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部とを係合した状態において仕上げ加工工具駆動機構から工具保持部を介して仕上げ加工工具に駆動力を伝達する請求項４〜１２のいずれか１項に微細凹凸加工装置。
- 工具保持部の保持部側係合部をスプラインあるいはセレーションとすると共に、凹部分加工工具駆動機構および仕上げ加工工具駆動機構の各駆動機構側係合部をスプラインあるいはセレーションとし、工具保持部をスライドさせてその保持部側係合部を凹部分加工工具駆動機構の駆動機構側係合部および仕上げ加工工具駆動機構の駆動機構側係合部のうちのいずれかの駆動機構側係合部に係合させることで駆動力の伝達系統が切り替わる請求項１３に記載の微細凹凸加工装置。
- 凹部分加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段と、仕上げ加工工具の切り込み力付与手段あるいは押圧力付与手段とを工具保持部上にそれぞれ独立して配置した請求項４〜１４のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 凹部分加工工具として、研削，切削，転造，超仕上，ラップ及びこれらに電気的作用あるいは化学的作用を付加した工具のいずれかを採用した請求項３〜１５のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 仕上げ加工工具として、研削，切削，超仕上，ラップおよびこれらに電気的作用あるいは化学的作用を付加した工具のいずれかを採用した請求項３〜１６のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 凹部分加工工具によりワークの被加工面に微細凹部分を形成する段階で用いるクーラントと、仕上げ加工工具によりワークの被加工面の微細凹部分以外の凸部分に仕上げ加工を行う段階で用いるクーラントとを違えてある請求項３〜１７のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 凹部分加工工具として、研削，切削及び転造の工具を用いる場合に、ミスト状のクーラント供給がなされる請求項３〜１８のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
- 凹部分加工工具による加工位置において被加工面に微細凹部分の形成加工が施されているワークと、仕上げ加工工具による加工位置において被加工面の微細凹部分以外の凸部分に仕上げ加工が施されているワークとの間に、相互に生じる切屑や加工に用いるクーラントが相手側に飛散するのを阻止する仕切り板を配置した請求項３〜１９のいずれか１項に記載の微細凹凸加工装置。
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