JP2729949B2

JP2729949B2 - バニシ加工工具

Info

Publication number: JP2729949B2
Application number: JP1008519A
Authority: JP
Inventors: 浩年高田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JPH02190259A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、被加工物の被加工面の押圧仕上に使用す
るバニシ加工工具に関するものである。

［従来の技術］従来バニシ加工工具は、加工用の多数個の鋼製ローラ
とこれを適当間隔に配置、保持する保持器とローラを回
転駆動させる鋼製軌道部とによって構成されており、こ
のような加工工具を被加工面たる円筒状の周面に押付
け、軌道輪を回転駆動してローラを被加工面上を転動さ
せることによって、被加工面に塑性変形を生ぜしめ、そ
の表面粗さを改善するとともに形状、寸法を目的の値に
形成し、かつ、加工硬化を生ぜしめて表面硬度を高め、
耐摩耗性や性能の改善、耐久性の向上を計るものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来のバニシ加工工具としては、そのローラ
は鋼で製作されているので、焼入れを行ったり、組成を
変えたりすることによって、その硬さを高めても著しく
硬くすることはできない。そのため、バニシ加工の効果
である表面粗さの改善、形状寸法の改善、表面品質や耐
久性の改善を有効に行わせるための被加工表面の塑性変
形及び加工硬化の効果を上げるためには、被加工物の硬
さはあまり高くないもの、例えば、H_RC40程度以下の鋼
や他の金属に限られ、たとえば焼入鋼が使用され、H_RC6
0程度以上の硬さを有するカム、軸受その他の機械部品
の加工に対してはあまり効果的では無かった。すなわ
ち、これら硬さの高い被加工物に対して適用しても、表
面の粗さ、形状、寸法、品質、耐久性の改善があまり有
効に行えないのみでなく、バニシ加工工具のローラや軌
道面の劣化、摩耗、変形、かじり等が生じ易い等の問題
があった。

［課題を解決するための手段］この発明のバニシ加工工具は、転動面の表層部を高硬
度セラミックス、その内部を高靱性の金属で構成した複
数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、
前記転動体を前記保持器と共に保持回転する軌道部を有
する工具本体とを備えている。

また前記軌道部は軌道表面を高硬度セラミックス、そ
の内部を高靱性の金属で構成することができる。

また前記転動体の内部を構成する金属が表層部に形成
されたセラミックスと同程度の線膨脹係数とし、この金
属とセラミックスが接合してもよい。

［作用］この発明によれば、バニシ加工工具を構成する転動体
の転動面の表層部は硬度の極めて高いセラミックスで構
成されているので、被加工物がH_RC60程度以上の硬さを
有する焼入鋼製のカム、軸受その他の機械部品であって
も、これよりはるかに高い硬度の転動体によって、被加
工表面は効果的に塑性変形・加工硬化を受ける効果、表
面粗さ・形状寸法・表面品質・耐久性等の改善が有効に
行われる。またバニシ加工工具の軌道部の軌道表面は硬
度の極めて高いセラミックスで構成されているので、転
動体が加工を行う際に受ける大きい反力によっても変形
・摩耗・破壊等の不都合を生じることなくこれを吸収
し、バニシ工具としての耐久性を高めることができる。

［実施例］第１の実施例を図を参照しながら説明する。１は複数
個の転動体、２はバニシ加工工具本体、３は前記複数個
の転動体１を保持する保持器で、バニシ加工工具本体２
の一端側にはテーパ部21が設けられ、回転駆動機構のス
ピンドル４と係合しており、他端側には前記転動体１が
転動する軌道部22が形成されている。５は転動体１の脱
落防止用のつば輪である。転動体１の転動面の表層部11
は窒化硅素、ジルコニア、炭化硅素等のセラミックスで
構成され、その内部12は焼入鋼等の高靱性の材料で構成
する。前記バニシ加工工具の軌道部22も転動体１と接触
する表面部221即ち軌道表面は窒化硅素、ジルコニア、
炭化硅素等のセラミックスで構成され、その内部222お
よび他の部分は焼入鋼等の高靱性の材料で構成されてい
る。

回転駆動機構のスピンドル４の回転によって、バニシ
加工工具本体２はテーパ部21を介して回転駆動され、同
時に軌道部22により転動体１が回転させられる。このバ
ニシ加工工具本体２を被加工物100の内周加工面101に挿
入することにより、転動体１が内周加工面101上を転動
し、加工面101よりはるかに高硬度を有する転動体１は
何等摩耗や塑性変形することなく加工面101に塑性変形
加工硬化、圧縮残留応力を与え、その結果加工面101の
表面粗さ、形状、寸法、表面品質、耐久性等が改善され
る。しかも転動体１と軌道部22はそれぞれ内部を靱性の
高い材料で構成しているので、加工中に衝撃荷重や大荷
重を受けてもそれを内部で支持吸収し、表層部や軌道表
面のセラミックスが衝撃荷重によってクラックを生じる
のを防ぐことができる。

このようにして、本実施例によるバニシ加工工具を用
いることによって、従来は効果的な加工が困難であっ
た。H_RC60程度以上の高硬度焼入鋼のバニシ加工が簡単
・有効に実施できる。

第３図に示された第２の実施例においては、バニシ加
工工具は、複数個の転動体１、バニシ加工工具本体２、
前記複数個の転動体１を保持する保持器３よりなり、転
動体１および軌道部22は前記実施例同様に構成され、図
示を省略した回転駆動機構のスピンドルと本体２とが係
合している。本実施例では転動体１が軌道部内周面上に
即ち軌道表面に等間隔を配置されている。この転動体１
を被加工物100の外周加工面102の外周部を覆うように係
合させ、バニシ加工工具２を回転駆動すると、転動体は
加工面である円筒外周面を転動し、前記第１実施例と同
様の作用によって加工面が加工され、第１実施例と同様
の効果が期待される。

第３実施例（第４図）は、被加工面が曲面溝状の場合
に対する実施例である。この場合、被加工面に接する転
動体１は窒化硅素、炭化硅素、アルミナ、ジルコニア等
のセラミックスで構成した球であり、この球を等間隔に
保持するのは保持器３であり、球が負荷を受けて転動す
るのをその曲面溝状軌道部で転動支持する軌道部22を有
するバニシ加工工具本体２は回転駆動機構のスピンドル
４と係合している。また、球が転動する曲面溝状軌道部
22はその内部222を靱性と硬度の高い鋼又は合金で構成
し、その表面部221即ち軌道表面を前記したセラミック
スで被覆して構成する。

この工具を被加工面である曲面溝状の円輪内周面に挿
入して加工する際の作用と効果は第１実施例のそれと同
様である。

第４実施例は被加工面が平面の場合で、図示は省略す
るが、バニシ加工工具本体の端面に転動体が保持、回転
されるように構成されている。このバニシ加工工具本体
を被加工平面に押付けてその面上を転動させると、前記
実施例同様の効果が得られる。

なお、図には示さなかったが、本発明の、被加工面に
直接接触する転動体１は、ローラ、球のみでなく、円す
い、円筒と円すいの組合せ体その他被加工面の形状に応
じて定めた回転体にすることが可能であり、そのさい軌
道部の軌道表面はその転動体の輪郭形状に呼応した輪郭
形状をもつように構成すればよい。また転動体の表層部
及び／又は軌道輪の軌道表面をジルコニアに構成した場
合は、その内部を鋼で構成すれば、両材料の線膨脹係数
がほぼ等しいので、温度を上昇させ（或いは低下させ）
て使用するさいにも、両材料間の接合部に大きい熱応力
を発生せず、好都合である。

［発明の効果］この発明は、バニシ加工工具の加工用転動体の転動面
の表層部を硬度の極めて高いセラミックスで構成したの
で、産業用に広範囲に使用されているH_RC60程度以上の
焼入鋼等の高硬度の部材をバニシ加工することが可能と
なり、そのさい、その被加工材に対して加工用転動体は
表面硬度が著しく高いので、極めて高能率に加工できる
のみでなく、その加工に伴う表面粗さ改善・形状寸法改
善・表面品質や耐久性の改善において、従来の方法では
得られなかった顕著な効果を有する。例えば、被加工材
の硬度がHrC60（Hv800）程度に対して前記セラミックス
のHv1700〜3000という高硬度のものの転動体による加工
で、従来の金属製工具では得られない圧縮残留応力の大
きい値と広い領域が賦与され、加工硬化の程度が顕著に
なり、その結果、耐久性と耐摩耗性とが顕著に改善され
る。同時に、加工代を大きくとることが可能になったの
で、加工時間を顕著に短縮できるのみでなく、表面粗さ
や形状の改善が顕著となり、従来加工後研削仕上等が必
要であったものが、それを省略する事も可能となる。さ
らに、セラミックスの有する耐熱性と高温領域まで硬度
が保持される性質により、加工に伴う発熱による加工能
力低下を防ぐ効果も大きいし、セラミックスの有する耐
無潤滑（耐焼付）能力の大きいことも、加工における能
力を顕著に向上させる。

また、バニシ加工工具の軌道部の軌道表面は硬度の極
めて高いセラミックスで構成されているので、転動体が
加工を行う際に受ける大きい反力によっても変形・摩耗
・破壊等の不都合を生じることなくこれを吸収し、バニ
シ工具としての耐久性を高めることができる。

なお、転動体の転動面の表層部や軌道部の軌道表面を
セラミックス、内部を高靱性の金属で構成したものにつ
いては、これら効果を有しながら、加工中の大きい衝撃
荷重にもよりいっそうの耐久性を示し、さらに苛酷な条
件で運転を可能にする。

また、転動体は表層部のセラミックスと内部の金属と
は同程度の線膨脹係数を有するので、温度を上昇させ
（或いは低下させ）て使用するさいにも、両材料間の接
合部に大きい熱応力を発生せず、好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の第１実施例を示し、第
１図はその横断の正面図、第２図は同じくその縦断の側
面図、第３図は第２実施例の断面図、第４図は第３実施
例の断面図である。符号の説明１は転動体、２はバニシ加工工具本体、３は保持器、11
は転動体の表層部、22は軌道部、221は軌道部の表面
部、222は軌道部の内部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転動面の表層部を高硬度セラミックス、そ
の内部を高靱性の金属で構成した複数の転動体と、前記
複数の転動体を保持する保持器と、前記転動体を前記保
持器と共に保持回転する軌道部を有する工具本体とを備
えたバニシ加工工具。
【請求項２】軌道部は軌道表面を高硬度セラミックス、
その内部を高靱性の金属で構成した請求項１記載のバニ
シ加工工具。
【請求項３】転動体の内部を構成する金属が表層部に形
成されたセラミックスと同程度の線膨脹係数を有し、こ
の金属とセラミックスが接合してなる請求項１又は請求
項２記載のバニシ加工工具。