(57)【要約】【課題】被加工物としてアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部材を使用した場合でも、高精度な動圧発生溝を連続して形成することのできる加工方法を提供する。【解決手段】円柱状の加工部１ｂから突出する凸部の表面（ボール１０の表面）に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）被膜１２が形成された加工用治具１を用いて、軸受スリーブ２に動圧発生溝２ｖの転造加工を行なう。この治具の採用により、この凸部と被加工物との間の摩擦を低減することができる。また、アルミニウムおよびアルミニウム合金のような延性に富んだ金属材料を用いた被加工物に転造加工を行なう場合でも、この金属材料の治具への凝着を防止することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の被加工物の内径より小さな外径の円柱部材の外周面から周方向に等間隔で突出する複数の凸部を備える治具を、前記被加工物の内周に相対回転を与えつつ挿入することにより、この被加工物の内周面に、前記凸部の軌跡に相当するパターンの微細な溝を形成する動圧発生溝の加工方法において、
前記治具として、少なくとも被加工物と接触する前記凸部の表面に、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成された治具を用いることを特徴とする動圧発生溝の加工方法。
【請求項２】
前記凸部が、前記円柱部材の外周面に設けられたガイド穴に嵌め入れられたダイヤモンドライクカーボン被膜を有するボールによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の動圧発生溝の加工方法。
【請求項３】
円柱状の被加工物の外径より大きな内径の円筒部材の内周面から周方向に等間隔で突出する複数の凸部を備える治具を、前記被加工物の外周に相対回転を与えつつ挿入することにより、この被加工物の外周面に、前記凸部の軌跡に相当するパターンの微細な溝を形成する動圧発生溝の加工方法において、
前記治具として、少なくとも被加工物と接触する前記凸部の表面に、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成された治具を用いることを特徴とする動圧発生溝の加工方法。
【請求項４】
前記凸部が、前記円筒部材の内周面に設けられたガイド穴に嵌め入れられたダイヤモンドライクカーボン被膜を有するボールによって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の動圧発生溝の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、治具から突出する凸部による塑性変形を利用して、動圧軸受の部材に動圧発生溝を形成する加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動圧軸受装置は、僅かのすき間を挟んで対向配置した２つの部材の間に、作動流体を注入するとともに、これら２つの部材の対向面のいずれか一方に動圧発生溝を形成し、これらの相対回転により生じる動圧力によって、これらの部材を非接触に支持する構造をとる。
【０００３】
動圧軸受の中でも、軸周りの回転を支持するラジアル動圧軸受の動圧発生溝は、Ｖパターンまたはヘリングボーンパターン等が採用されており、僅かなすき間を挟んで対向配置された回転軸（シャフト）の外周面、あるいは筒状体（スリーブ）の内周面のどちらか一方に、塑性加工によって形成されている。このような形状のラジアル動圧発生溝を高精度に加工する方法として、硬質なボールを用いて塑性加工を行なうボール転造が好適に用いられている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【０００４】
図３は、ボール転造加工によるラジアル動圧発生溝の形成方法の概略を示す説明図である。この図は、円筒状の被加工物（スリーブ）の内周面２ｘに、軸方向に距離を隔てた２ヶ所のラジアル動圧発生溝２ｖ，２ｖを形成する事例を示したものであって、動圧発生溝を形成すべきスリーブ２を、旋盤等（図示省略）のチャック３に固定して芯出しを行なうとともに、先端近傍の外周面に複数のボール２０を保持する加工用治具１を正逆（左右）回転させながら、スリーブ２に対して軸方向に相対移動させることにより、周方向にＶパターンまたはヘリングボーンパターンの動圧発生溝２ｖを形成している。
【０００５】
図４は、動圧発生溝のボール転造に用いられる従来の加工用治具の構造を示す一部断面図であり、図５は、図４のＢ矢視端面図である。この加工用治具１は、旋盤等（図示省略）に固定するための支持部１ａと、この支持部１ａと一体に形成された小径の円柱状加工部１ｂと、この加工部１ｂの内周に嵌め入れられた支持ピン１ｃと、硬質な材料から形成された複数のボール２０とからなる。この加工部１ｂの先端近傍は、支持部１ａと同心の中空円筒状に形成されているとともに、この中空部位には、開口径が前記ボール２０の直径とほぼ同径に設定されたガイド穴１ｈが、周方向に等間隔で複数（この例においては６個）設けられている。また、これらのガイド穴１ｈには、加工部１ｂ内周側から、それぞれボール２０が嵌め入れられ、加工部１ｂの内周に嵌合された支持ピン１ｃによって、支持されている。なお、図５のように、加工部１ｂの外周面から突出するこれらボール２０の径方向外端を結んだ外接円の直径Ｄは、加工対象であるスリーブ２の内径より、数μｍ〜十数μｍ程度大きくなるように設定されている。また、このボール２０を構成する材料としては、硬質な金属（超硬合金等）やセラミックス等が好適に使用される。
【０００６】
図６は、転造加工による動圧発生溝２ｖの形成手順を説明する模式的断面図である。この転造加工は、まず加工用治具１を一方向（正方向）に回転させながら、この加工用治具１の加工部１ｂを軸方向に相対移動させて、被加工物（スリーブ２）の内周に押し込む。この加工部１ｂに配設されているボール２０が、動圧発生溝を形成させるべき区間の軸方向中間点Ｍまで達した後は、加工用治具１を逆方向に回転させながら加工部１ｂを更に進行させ、半数の動圧発生溝２ｖを形成する。その後、加工用治具１を逆方向に引き抜きながら、同様の操作を行なうことによって、残り半数の動圧発生溝２ｖが形成される。この方法によって、加工用治具１の一度の往復により、加工部１ｂに配設されたボール数の２倍の本数の動圧発生溝が形成されることとなる。
【０００７】
なお、溝形状の転造に寄与する加工用治具外周面の突出部位（凸部）を形成する方法として、上述の硬質なボールを加工部外周面に装着する方法の他、加工部の一部に外周面に突出する形状を有するピンやリング等を装着する方法、あるいは加工部外周面に種々の形状の凸部を一体に形成する方法等が提案されている（特許文献２等を参照）。
【０００８】
また、転造による塑性加工は、動圧軸受のシャフト外周面に同様な動圧発生溝を形成する場合にも利用される。この場合は、前述の従来例とは逆に、内周面に硬質な材料からなる複数のボールを配置したパイプ状加工部を有する加工用治具が用いられる（特許文献３等を参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−６４２６号公報
【特許文献２】特開平８−２４３６７４号公報
【特許文献３】特開昭６１−１１１７１４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような動圧発生溝の加工方法において、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被加工物（ワーク）を加工する場合、数回の加工でこの治具が使用不能になってしまうという問題があった。
【００１１】
この問題は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の極めて高い延性に起因して発生するもので、この治具の凸部に従来使用されている金属（鋼材、超硬材等）やセラミックスの表面に、アルミニウムが凝着することによって、加工に伴う摩擦の増大、動圧発生溝形状のばらつき等の不具合が発生してしまう。そのため、通常、部品の軽量化に有利なアルミニウムおよびアルミニウム合金ではあるが、転造加工によるラジアル動圧発生溝の形成が難しく、動圧軸受部品の大量生産には向かないとされてきた。
【００１２】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、被加工物としてアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部材を使用した場合でも、高精度な動圧発生溝を連続して形成することのできる加工方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、円筒状の被加工物の内径より小さな外径の円柱部材の外周面から周方向に等間隔で突出する複数の凸部を備える治具を、前記被加工物の内周に相対回転を与えつつ挿入することにより、この被加工物の内周面に、前記凸部の軌跡に相当するパターンの微細な溝を形成する動圧発生溝の加工方法において、前記治具として、少なくとも被加工物と接触する前記凸部の表面に、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成された治具を用いることを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記凸部が、前記加工部の外周面に設けられたガイド穴に嵌め入れたボールによって形成されている場合は、そのボールの表面にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成すれば良い。（請求項２）
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、円柱状の被加工物の外径より大きな内径の円筒部材の内周面から周方向に等間隔で突出する複数の凸部を備える治具を、前記被加工物の外周に相対回転を与えつつ挿入することにより、この被加工物の外周面に、前記凸部の軌跡に相当するパターンの微細な溝を形成する動圧発生溝の加工方法において、前記治具として、少なくとも被加工物と接触する前記凸部の表面に、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成された治具を用いることを特徴とする。
【００１６】
また更に、請求項２と同様、前記凸部が、前記加工部の内周面に設けられたガイド穴に嵌め入れたボールによって形成されている場合は、そのボールの表面にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成すれば良い。（請求項４）
【００１７】
本発明は、転造による動圧発生溝の加工方法において、被加工物との接触面に、平滑かつ低摩耗で、金属類との親和性も低いダイヤモンドライクカーボン被膜（以下、ＤＬＣ被膜）を介在させることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、動圧発生溝の転造加工に、被加工物との接触面である凸部表面（ボール転造の場合は、使用されるボールの表面）にＤＬＣ被膜を有する加工治具を用いることにより、この凸部と被加工物との間の摩擦を低減することができる。また、ＤＬＣ被膜は強固である上、被加工物である金属類との親和性に乏しいため、転造加工により発生した切削紛等の付着を防止する効果も併せて奏することができる。従って、本発明の動圧発生溝の加工方法によれば、従来の加工用治具に比べ、加工用治具の寿命が向上する。
【００１９】
また特に、この治具を用いることにより、アルミニウムおよびアルミニウム合金のような延性に富んだ金属材料を用いた被加工物に転造加工を行なう場合でも、この金属材料の凸部への凝着が防止される。従って、本発明の加工方法によれば、このような延性に富んだ金属材料を用いた被加工物であっても、高精度な動圧発生溝を連続して加工することができる。
【００２０】
なお、本発明は、加工部の一部に内外周面に突出する形状を有するピンやリング等を装着した加工用治具を用いた方法や、加工部の内外周面に種々の形状の凸部を一体に形成した加工用治具を用いた方法、あるいは内周面に複数のボールを配置したパイプ状加工用治具により動圧軸受のシャフト外周面に動圧発生溝を形成する方法等、転造加工による動圧発生溝の形成全般を包含するが、特にこの分野で多用されるボール転造の場合は、使用されるボールにあらかじめＤＬＣ被膜を施しておくことにより、従来使用されている治具を流用し、最小限のコストアップで、容易にこの発明を実施できるというメリットもある。
【００２１】
また、ＤＬＣ被膜は、最小限、加工用治具の凸部表面に形成されていれば良く、加工用治具の加工部全体、あるいは加工用治具全体に施しても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態における動圧発生溝の加工に用いられる治具の外観を示す側面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付記する。また、この実施の形態における事例も、従来例と同様に、円筒状の被加工物（スリーブ２）の内周面２ｘに、軸方向に距離を隔てた２ヶ所のラジアル動圧発生溝２ｖ，２ｖを形成するものとする。
【００２３】
この実施の形態における加工用治具１も、基本的な構造は、図４に示す従来例と同様であり、支持部１ａと、この支持部１ａと一体に形成された小径の加工部１ｂと、この加工部１ｂの内周に嵌め入れられた支持ピン１ｃと、複数のボール１０とからなる。この加工部１ｂの先端近傍は、支持部１ａと同心の中空円筒状に形成されているとともに、この中空部位には、開口径が前記ボール１０の直径とほぼ同径に設定されたガイド穴１ｈが、周方向に等間隔で複数（この例においては６個）設けられている。また、これらのガイド穴１ｈには、加工部１ｂ内周側から、それぞれボール１０が嵌め入れられ、加工部１ｂの内周に嵌合された支持ピン１ｃによって支持されている。
【００２４】
なお、この加工用治具１を用いた動圧発生溝の転造加工も、図３および図６で説明した従来例と同様の方法で行なわれ、加工部１ｂの外周面に複数のボール１０を保持する加工用治具１を正逆（左右）回転させながら、被加工物（スリーブ２）に対して軸方向に相対移動させることにより、周方向にＶパターンまたはヘリングボーンパターンの動圧発生溝２ｖ，２ｖが形成されることとなる。
【００２５】
本実施の形態における動圧発生溝の加工方法の特徴は、図２の断面図のような、加工部１ｂに配置された各ボール１０の表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）被膜１２が形成された加工用治具１を用いて、転造加工を行なう点である。
【００２６】
この加工用治具を使用することにより、本実施の形態における動圧発生溝の加工方法は、転造加工時における被加工物との摩擦が低減される。また、このＤＬＣ被膜は、転造加工により発生した切削紛等の付着を防止する効果も併せて発揮する。従って、本発明の動圧発生溝の加工方法によれば、従来の加工用治具に比べ、加工用治具１の寿命が向上する。
【００２７】
また、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被加工物に転造加工を行なう場合でも、ＤＬＣ被膜を有する加工用治具１を使用することによって、この被加工物の材料が各ボール１０の表面に凝着することが防止される。従って、本発明の動圧発生溝の加工方法によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被加工物であっても、連続して転造加工を行なうことができる。
【００２８】
なお、以上の実施の形態におけるボール１０の基体１１の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、超硬合金等の硬質な金属材料や、セラミックス等を採用することができる。また、各ボールの大きさや個数、配置等も特に限定されるものではなく、動圧発生溝を形成すべき被加工物の材質や、所望とする動圧発生溝の形状・パターン等によって、適宜変更すれば良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の動圧発生溝の加工方法によれば、加工部から突出する凸部の表面にＤＬＣ被膜を有する加工治具を使用することにより、この加工用治具の寿命を向上させることができる。
【００３０】
また、アルミニウムおよびアルミニウム合金のような延性に富んだ金属材料を用いた被加工物に転造加工を行なう場合でも、この金属材料の凸部への凝着が防止され、連続して転造加工を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における動圧発生溝の加工に用いられる治具の外観を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における加工用治具の構造を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】ボール転造によるラジアル動圧発生溝の形成方法の概略を示す説明図である。
【図４】動圧発生溝のボール転造に用いられる従来の加工用治具の構造を示す一部断面図である。
【図５】図４のＢ矢視端面図である。
【図６】加工用治具を用いた動圧発生溝の形成手順を説明する模式的断面図である。
【符号の説明】
１  加工用治具
１ａ  支持部
１ｂ  加工部
１ｃ  支持ピン
１ｈ  ガイド穴
２  スリーブ
２ｖ  動圧発生溝
２ｘ  内周面
３  チャック
１０  ボール
１１  基体
１２  ダイヤモンドライクカーボン被膜
２０  ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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