JP2003205456A - 穴の加工方法およびボールバニッシュ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被加工穴の内径を高精度に仕上げる。 【解決手段】軸受スリーブ１１を支持する支持部材１４
と、加工ボール１６を軸受スリーブ１１の軸線方向に加
圧等速移動させる直線駆動機構を備えた押圧装置１８
と、加工ボール１６を加圧通過させる前に軸受スリーブ
９の内周面にオイルを供給する給油装置２１と、加工ボ
ール１６の移動方向に振動させる加振装置１９とを備え
た。オイルを軸受穴の内周面に供給し、加工ボールを加
圧しながら振動を加えることにより、低い加圧力でボー
ルバニッシュが可能となり、スティックスリップを防止
して軸受穴内周面の残留突起を平滑化し、内径最終仕上
げを高精度に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば流体軸受
モータ等に用いられる軸受スリーブなどの軸受穴の内径
を高精度に仕上げるボールバニッシュ装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、軸受スリーブ１の下穴の内径が切
削加工条件によって基準径に対して６μｍ程度のバラツ
キを持つが、切削加工後の軸受穴の仕上がり内径も、こ
の下穴の内径のバラツキにより同程度のバラツキを持っ
てしまう。このため穴の内径を高精度に仕上げ加工する
ために穴の仕上げ加工装置であるボールバニッシュ装置
が使用されており、例えば特開平０７−１６４０８６号
公報に開示されている。

【０００３】図３および図４に示すように、前記ボール
バニッシュ装置により加工される軸受スリーブ１は、機
械加工された軸受穴１Ａの内周面に、動圧発生溝２が形
成されており、軸受穴１Ａの内周面に残留突起３が残族
することがある。このため、押圧部材５により加工ボー
ル４を貫通させて残留突起３を除去するとともに内周面
と内径とを仕上げるように構成される。

【０００４】摺動または回転自在な上部ステ−ジ６に複
数の種類の径の加工ボール７Ｂ〜７Ｅを配置し、これら
の中から軸受穴１Ａの直径に合わせて加工ボール７Ｃを
選択し、この加工ボール７Ｃを押圧部材５により軸受穴
１Ａに押し通して貫通させることにより、残留突起３を
除去して内周面を平滑に、内径を高精度で仕上げるよう
に構成されている。このボールバニッシュ加工により、
軸受スリーブ１の軸受穴１Ａの内径は、切削加工後の内
径（下穴径）Ｄ１よりわずかに大きい内径Ｄ２に仕上げ
られる。

【０００５】なお、上記従来発明では、軸受穴１Ａに押
し通す加工ボール７Ｂ〜７Ｅの速度を、軸受穴１Ａの開
口付近よりも軸受穴１Ａの両開口付近の中間部で速くす
るように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精度面
では、ボールバニッシュ加工を行う際に、必ず軸受穴１
Ａの内周面と加工ボール７Ｃとの接触面で静止摩擦状態
になり、残留応力が発生するためスティックスリップ
（摩擦係数が滑り速度の増加とともに減少するときや、
静摩擦から動摩擦に移る際の不連続的な摩擦低下を含む
ときに発生する）が生じ、その結果軸受穴１Ａの内周面
粗さが低下して内径精度を低下させるという問題があっ
た。

【０００７】また従来の構成では、軸受スリーブの内径
測定、複数のボール供給装置など設備がコスト高であ
り、又、１サイクルあたりの加工タクトも長くかかり、
コスト高になるという問題があった。本発明は、前記従
来の課題を解決するもので、被加工穴の内周面粗さを良
好にし、かつ内径精度を向上させることができる穴の加
工方法およびボールバニッシュ装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る穴の加工方法は、加工ボールを被加工
穴に加圧通過させることにより、被加工穴の内周を仕上
げるに際し、前記被加工穴を通過する加工ボールに被加
工穴の軸線方向の振動を付与して、加工ボールを常に動
摩擦状態で被加工穴内周面に加圧接触させるものであ
る。

【０００９】上記構成によれば、加圧通過される被加工
穴内で、加工ボールに被加工穴の軸線方向（移動方向）
の振動を付加することにより、被加工穴内に加工ボール
が常に動摩擦状態で接触して通過されるので、被加工穴
の内周面に残留応力が生じるのを防止してスティックス
リップの発生を未然に防ぐことができる。これにより内
周面の残留突起を効果的に平滑化して内周面粗さを向上
させ、内径の仕上げ精度を向上させることができる。

【００１０】また請求項２記載の穴の加工方法は、請求
項１記載の構成において、被加工穴の内周面に潤滑剤を
供給して潤滑するものである。上記構成によれば、潤滑
剤により動摩擦状態で接触する加工ボールと被加工穴内
周面との間の摩擦を軽減することができ、小さい加圧力
で、効果的にスティックスリップを防止しつつ、ボール
バニッシュ加工を行うことができる。

【００１１】請求項３記載の穴の加工方法は、請求項１
または２記載の構成において、被加工穴は、切削加工に
より軸受スリーブに形成されて内周面に動圧発生溝が形
成された軸受穴としたものである。

【００１２】上記構成によれば、軸受スリーブの軸受穴
を、小さい加圧力でより高精度で仕上げ加工することが
できる。請求項４記載のボールバニッシュ装置は、切削
加工により被加工材に形成された被加工穴に、加工ボー
ルを加圧通過させてその内周面を仕上げるボールバニッ
シュ装置であって、前記被加工材を支持する支持手段
と、前記加工ボールを被加工穴の軸線方向に加圧等速移
動させる押圧部材を備えた押圧手段と、前記押圧部材を
介して加工ボールを被加工穴の軸線方向に振動させる加
振手段とを備えたものである。

【００１３】上記構成によれば、被加工穴内を通過中の
加圧ボールに、加振手段により押圧部材を介して被加工
穴の軸線方向（移動方向）の振動を付加することによ
り、被加工穴内に加工ボールが常に動摩擦状態で接触し
て通過されるので、被加工穴の内周面に残留応力が生じ
ることなくスティックスリップの発生を防止することが
できる。これにより、内周面の残留突起を効果的に平滑
化して内周面粗さを向上させ、内径の仕上げ精度を向上
させることができる。

【００１４】請求項５記載のボールバニッシュ装置は、
請求項４記載の構成において、前記加工ボールの加圧通
過前に被加工穴の内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給
手段を設けたものである。

【００１５】上記構成によれば、潤滑剤供給手段から被
加工穴の内周面に供給される潤滑剤により、動摩擦状態
で接触する加工ボールと被加工穴内周面との間の摩擦抵
抗を軽減することができ、効果的にスティックスリップ
を防止することができて、加工ボールの加圧力を削減す
ることができる。

【００１６】請求項６記載のボールバニッシュ装置は、
切削加工により流体軸受モータの軸受スリーブに軸受穴
を加工し、該軸受穴の内周面に動圧発生溝を切削加工あ
るいは塑性加工により溝加工をした後、前記軸受内周面
に加工ボールを加圧通過させて仕上げるボールバニッシ
ュ装置であって、前記軸受スリーブを支持する支持手段
と、前記加工ボールを前記軸受スリーブの軸線方向に加
圧等速移動させる加圧部を備えた押圧手段と、前記加工
ボールを加圧通過させる前に前記軸受スリーブの内周面
に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、前記加工ボール
の移動方向に振動させる加振手段を備えたものである。

【００１７】上記構成によれば、潤滑剤を軸受スリーブ
の内周面に供給するとともに、加工ボールを軸受穴の軸
線方向に加圧しながら軸受穴の軸線方向に振動を加える
ことにより、軸受穴の内周面と加工ボールの接触面を常
に動摩擦状態にして、残留応力を発生させることがな
い。したがって、スティックスリップを生じさせること
がなく、かつ小さい加圧力でボールバニッシュが可能と
なり、軸受スリーブの軸受穴内周面の残留突起をより平
滑化することができて、内径の最終仕上げを高精度に行
え、低圧で滑らかなボールバニッシュ加工が可能とな
る。

【００１８】請求項７記載のボールバニッシュ装置は、
請求項６記載の構成において、支持部に複数の軸受スリ
ーブをそれぞれ保持する複数のスリーブ保持部を設け、
前記各スリーブ保持部に対応してそれぞれ押圧部材と加
工ボールとを設け、加圧手段により、前記押圧部材によ
り複数の加工ボールを軸受スリーブの軸受穴にそれぞれ
同時に加圧通過させるように構成したものである。

【００１９】上記構成によれば、従来の軸受穴の測定や
加工ボールの選択などの工程を行う装置を省略できるの
で、ボールバニッシュ装置を低コスト製作でき、また複
数の軸受スリーブの軸受穴を同時に加工することができ
るので、大量生産することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る精密ボール
バニッシュ装置の実施の形態を図１および図２に基づい
て説明する。

【００２１】図１および図２において、１１はワークの
一例として動圧溝付の軸受スリーブで、この軸受スリー
ブ１１には下穴を切削加工して被加工穴である軸受穴１
２が形成され、この軸受穴１２の内周面には、切削加工
あるいは塑性加工により動圧発生溝１３が形成されてい
る。

【００２２】ボールバニッシュ装置には、複数の軸受ス
リーブ１１を支持する支持部材（支持手段）１４が設け
られており、支持部材１４には、水平面上で軸受スリー
ブ１１を軸線が鉛直方向となる姿勢で保持する貫通穴状
の複数のスリーブ保持部１４が設けられている。

【００２３】前記各スリーブ保持部１４の上方には、加
工ボール１６を軸受スリーブ１１の軸受穴１２に通過さ
せる押圧部材１７がそれぞれ垂直姿勢で配置されてい
る。上記支持部材１５の上方には、押圧部材１７を介し
て加工ボール１６を上下方向に加圧等速移動させる押圧
装置（押圧手段）１８が配設されており、この押圧装置
１８には、駆動モータ１８ａからなる駆動手段によりボ
ールねじ軸と雌ねじ部材、ガイドなどを具備した直線駆
動機構により、押圧部材１７を上下方向に等速移動する
ように構成されている。また、押圧装置１８の出力部材
１８ｂと押圧部材１７との間には、押圧部材１７を介し
て加工ボール１６を移動方向に振動させる加振装置（加
振手段）１９が介在されている。２０は、加工ボール１
６を通過させる前に軸受スリーブ１１の内周面にオイル
（潤滑剤）を供給するための給油装置（潤滑剤供給手
段）２１の注油ノズルであり、注油ノズル２０から供給
されたオイルにより、振動されながら軸受穴１２を通過
する加工ボール１６と内周面との摩擦抵抗を低減して、
加工ボール１６の通過に要する加圧力を小さくすること
ができる。

【００２４】軸受穴１２を通過した加工ボール１６は、
スリーブ保持部１４の下部にそれぞれ設置された排出シ
ュート２２で回収され、加工ボール供給手段（図示しな
い）から再度供給されて繰り返し使用される。

【００２５】以上のように構成された精密ボールバニッ
シュ装置について、以下その動作、作用を説明する。ま
ず、軸受スリーブ１１を複数個支持部材１４のスリーブ
保持部１５にセットし、給油装置２１により注油ノズル
２０から軸受スリーブ１１の内周面に潤滑剤となるオイ
ルを供給し、加工ボール供給装置（図示しない）より一
定寸法の加工ボール１６を軸受スリーブ１１上部にセッ
トする。

【００２６】次に、駆動モータ１８ａにより直線駆動機
構を駆動して出力部材１８ｂを等速下降させ、押圧部材
１７により加工ボール１６を加圧して軸受穴１１を所定
速度（たとえば１０ｍｍ／ｓ）通過させその内周面をボ
ールバニッシュ加工をする。

【００２７】この時、加工ボール１６が軸受穴１２の内
周面を通過する過程で、加振装置１９を起動して加工ボ
ール１６をその移動方向（軸受穴１２の軸線方向）に、
たとえば振幅が１０μｍで、振動周期が２８ｋｃ／ｓで
振動させる。このように、加工ボール１６に移動方向の
振動を付与することにより、軸受穴１２の内周面と加工
ボール１６の接触面を常に動摩擦状態にし、軸受穴１２
の内周面の残留応力をなくしてスティックスリップの発
生を防止し、内周面の残留突起をより平滑化して最終仕
上げを高精度に行うことができる。

【００２８】この加工ボール１６の振動は、振幅が１０
〜３０μｍの範囲で、振動周期が１ｋ〜４０ｋｃ／ｓの
範囲であればよい。これは振動周期が１ｋｃ／ｓ以下の
場合は、振動を付与する効果が薄れ、滑らかなボールバ
ニッシュができなくなるためであり、また４０ｋｃ／ｓ
を越えると、軸受スリーブ１１が振動により支持部材１
４と接触して傷が発生するという問題が生じるためであ
る。

【００２９】上記実施の形態によれば、加振装置１９を
駆動して加工ボール１６に移動方向の振動を付与するこ
とにより、軸受スリーブ１１の軸受穴１２の内周面と加
工ボール１１の接触面を常に動摩擦状態とし、内周面に
残留応力が発生することがないので、スティックスリッ
プが発生することがない。これにより、押圧部材１７を
低圧で駆動してもボールバニッシュ（バニッシング）が
可能となり、軸受穴１２の内周面の残留突起をより平滑
化し、内径の最終仕上げを高精度に行うことができる。
また複数の軸受スリーブ１１の軸受穴１２を同時にボー
ルバニッシュをすることができる。

【００３０】さらに、加工ボール１６を通過させる前に
注油ノズル２０から軸受穴１２の内周面に潤滑液として
オイルを注油することにより、振動する加工ボール１６
と軸受穴１２との内周面との摩擦抵抗を軽減することが
でき、押圧装置１８による加工ボール１６の加圧力を小
さくすることができる。その結果、小さい加圧力で軸受
スリーブ１１の内周面の残留突起をより平滑化し、更に
内径の最終仕上げを高精度で行うことができる。さらに
従来のように、軸受スリーブの内径測定、複数のボール
供給装置など設備も不要で、１サイクルあたりの加工タ
クトも短く、複数の軸受スリーブ１１の軸受穴加工を同
時に行うことができるので、ボールバニッシュ装置を低
コストで製作でき、また複数の軸受スリーブの軸受穴を
同時に加工して大量生産することができ、軸受穴の仕上
げ加工のコストの削減を図ることができる。

【００３１】なお、上記精密ボールバニッシュ装置は、
軸受スリーブ１１にメッキ等の硬質な皮膜層を設けたも
のであっても、その軸受穴１２の硬質な皮膜層を有する
内周面を同様にボールバニッシュ加工することができ、
上記と同様な作用効果が得られる。

【００３２】

【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の発明
によれば、加圧通過される被加工穴内で、加工ボールに
被加工穴の軸線方向（移動方向）の振動を付加すること
により、被加工穴内に加工ボールが常に動摩擦状態で接
触して通過されるので、被加工穴の内周面に残留応力が
生じるのを防止してスティックスリップの発生を未然に
防ぐことができる。これにより内周面の残留突起を効果
的に平滑化して内周面粗さを向上させ、内径の仕上げ精
度を向上させることができる。

【００３３】また請求項２記載の穴の加工方法によれ
ば、潤滑剤により動摩擦状態で接触する加工ボールと被
加工穴内周面との間の摩擦抵抗を軽減することができ、
小さい加圧力で、効果的にスティックスリップを防止し
つつ、ボールバニッシュ加工を行うことができる。

【００３４】請求項３記載の穴の加工方法によれば、軸
受スリーブの軸受穴を、小さい加圧力でより高精度で仕
上げ加工することができる。請求項４記載のボールバニ
ッシュ装置によれば、被加工穴内を通過中の加圧ボール
に、加振手段により押圧部材を介して被加工穴の軸線方
向（移動方向）の振動を付加することにより、被加工穴
内に加工ボールが常に動摩擦状態で接触して通過される
ので、被加工穴の内周面に残留応力が生じることなくス
ティックスリップの発生を防止することができる。こと
れにより、内周面の残留突起を効果的に平滑化して内周
面粗さを向上させ、内径の仕上げ精度を向上させること
ができる。

【００３５】請求項５記載のボールバニッシュ装置によ
れば、潤滑剤供給手段から被加工穴の内周面に供給され
る潤滑剤により、動摩擦状態で接触する加工ボールと被
加工穴内周面との間の摩擦抵抗を軽減することができ、
効果的にスティックスリップを防止することができて、
加工ボールの加圧力を削減することができる。

【００３６】請求項６記載のボールバニッシュ装置によ
れば、潤滑剤を軸受スリーブの内周面に供給するととも
に、加工ボールを軸受穴の軸線方向に加圧しながら軸受
穴の軸線方向に振動を加えることにより、軸受穴の内周
面と加工ボールの接触面を常に動摩擦状態にして、残留
応力を発生させることがない。したがって、スティック
スリップを生じさせることがなく、かつ小さい加圧力で
ボールバニッシュが可能となり、軸受スリーブの軸受穴
内周面の残留突起をより平滑化することができて、内径
の最終仕上げを高精度に行え、低圧で滑らかなボールバ
ニッシュ加工が可能となる。

【００３７】請求項７記載のボールバニッシュ装置によ
れば、従来の軸受穴の測定や加工ボールの選択などの工
程を行う装置を省略できるので、ボールバニッシュ装置
を低コスト製作でき、また複数の軸受スリーブの軸受穴
を同時に加工することができるので、大量生産すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るボールバニッシュ装置の実施の形
態を示す概略構成図である。

【図２】同ボールバニッシュ装置により加工される軸受
スリーブを示す縦断面図である。

【図３】従来のボールバニッシュ装置を示す概略構成図
である。

【図４】従来のボールバニッシュ装置による加工手順を
示し、（ａ）は加工前の、（ｂ）は加工後の軸受スリー
ブの断面図である。

【符号の説明】

１１ 軸受スリーブ １２ 軸受穴 １３ 動圧発生溝 １４ 支持部材 １５ スリーブ保持部 １６ 加工ボール １７ 押圧部材 １８ 押圧装置 １８ａ 駆動モータ １８ｂ 出力部材 １９ 加振装置 ２０ 注油ノズル ２１ 給油装置 ２２ 排出シュート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工ボールを被加工穴に加圧通過させるこ
   とにより、被加工穴の内周を仕上げるに際し、 前記被加工穴を通過する加工ボールに被加工穴の軸線方
   向の振動を付与して、加工ボールを常に動摩擦状態で被
   加工穴内周面に加圧接触させることを特徴とする穴の加
   工方法。
2. 【請求項２】被加工穴の内周面に潤滑剤を供給して潤滑
   することを特徴とする請求項１記載の穴の加工方法。
3. 【請求項３】被加工穴は、切削加工により軸受スリーブ
   に形成されて内周面に動圧発生溝が形成された軸受穴と
   したことを特徴とする請求項１または２記載の穴の加工
   方法。
4. 【請求項４】切削加工により被加工材に形成された被加
   工穴に、加工ボールを加圧通過させてその内周面を仕上
   げるボールバニッシュ装置であって、 前記被加工材を支持する支持手段と、 前記加工ボールを被加工穴の軸線方向に加圧等速移動さ
   せる押圧部材を備えた押圧手段と、 前記押圧部材を介して加工ボールを被加工穴の軸線方向
   に振動させる加振手段とを備えたことを特徴とするボー
   ルバニッシュ装置。
5. 【請求項５】前記加工ボールの加圧通過前に被加工穴の
   内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を設けたこと
   を特徴とする請求項４記載のボールバニッシュ装置。
6. 【請求項６】切削加工により流体軸受モータの軸受スリ
   ーブに軸受穴を加工し、該軸受穴の内周面に動圧発生溝
   を切削加工あるいは塑性加工により溝加工をした後、前
   記軸受内周面に加工ボールを加圧通過させて仕上げるボ
   ールバニッシュ装置であって、 前記軸受スリーブを支持する支持手段と、前記加工ボー
   ルを前記軸受スリーブの軸線方向に加圧等速移動させる
   押圧部材を備えた押圧手段と、前記加工ボールを加圧通
   過させる前に前記軸受スリーブの内周面に潤滑剤を供給
   する潤滑剤供給手段と、前記加工ボールの移動方向に振
   動させる加振手段を備えたことを特徴とするボールバニ
   ッシュ装置。
7. 【請求項７】支持部に複数の軸受スリーブをそれぞれ保
   持する複数のスリーブ保持部を設け、 前記各スリーブ保持部に対応してそれぞれ押圧部材と加
   工ボールとを設け、 加圧手段により、前記押圧部材により複数の加工ボール
   を軸受スリーブの軸受穴にそれぞれ同時に加圧通過させ
   るように構成したことを特徴とする請求項６記載のボー
   ルバニッシュ装置。