(57)【要約】【課題】被加工物の加工対象面を、損傷や変形を生じさせることなく好適に加工できること。【解決手段】振動子２ｂを備え、この振動子に高周波振動を発生させる高周波振動発生装置１と、振動子に連結されて高周波振動するブロック４と、施工用円筒５の内面５ａをブロックのブロック外周面４ａに隙間部７を有して対向配置させるように、施工用円筒を支持する油槽８の円筒保持部８ａと、少なくとも隙間部７に油１６を静止状態で介在させる油供給装置１５とを備え、ブロック４を高周波振動させて隙間部７にキャビテーションを発生させ、このキャビテーションの作用で施工用円筒５の内面５ａを加工するよう構成されたものである。【選択図】  図１
2009078305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子を備え、この振動子に高周波振動を発生させる高周波振動発生装置と、
前記振動子に連結されて高周波振動する振動体と、
被加工物の加工対象面を前記振動体の作用面に隙間部を有して対向配置させるように、前記被加工物を支持する支持装置と、
少なくとも前記隙間部に液体を静止状態で介在させる液体保持装置とを備え、
前記振動体を高周波振動させて、当該振動体の作用面と前記加工対象面との前記隙間部にキャビテーションを発生させ、このキャビテーションの作用で前記加工対象面を加工するよう構成されたことを特徴とする表面加工装置。
【請求項２】
高周波振動発生装置の振動子は、超磁歪材料または圧電型セラミックス材料を用いて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項３】
前記振動体は、キャビテーション気泡の崩壊により発生する衝撃波にて壊食されにくい高硬度材料にて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項４】
前記振動体は、円盤形状、棒形状、または先端部が鋭角形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項５】
前記振動体の作用面は、被加工物の加工対象面の曲率と同程度の曲率に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項６】
前記隙間部の寸法が、０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項７】
前記支持装置は、被加工物を回転させる回転駆動装置を備え、回転する前記被加工物の加工対象面と振動体の作用面との隙間部にキャビテーションを発生させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項８】
前記支持装置は、被加工物を昇降させる昇降装置を備え、昇降する前記被加工物の加工対象面と振動体の作用面との隙間部にキャビテーションを発生させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項９】
前記液体保持装置は、少なくとも被加工物の加工対象面と振動体の作用面との隙間部に液体を供給し、この隙間部にキャビテーションを連続して発生させる液体供給装置であることを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項１０】
前記液体供給装置は、供給する液体を所定の温度に加熱または冷却する機能を具備したことを特徴とする請求項９に記載の表面加工装置。
【請求項１１】
前記液体が、油であることを特徴とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項１２】
高周波振動可能な振動体を被加工物の加工対象面に隙間部を有して対向配置させ、
この隙間部に液体を静止状態で介在させて前記振動体を高周波振動させ、
前記隙間部に発生するキャビテーションの作用で前記加工対象面を加工することを特徴とする表面加工方法。
【請求項１３】
前記被加工物と振動体とを相対回転させながら、これらの被加工物の加工対象面と振動体の作用面との隙間部にキャビテーションを発生させることを特徴とする請求項１２に記載の表面加工方法。
【請求項１４】
前記被加工物と振動体とを相対的に昇降させながら、これらの被加工物の加工対象面と振動体の作用面との隙間部にキャビテーションを発生させることを特徴とする請求項１２に記載の表面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビテーション気泡の崩壊時に発生する衝撃波を利用して、被加工物の加工対象面に微細な凹凸もしくは表面硬化を施す表面加工装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形状の軸受けや摺動面などにおいて、表面を硬化させもしくは当該表面に微細な凹凸を施工する手段として、ウオータージェットピーニングやショットピーニングなどが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の「ウオータージェットピーニング法」は、水中でノズルから高圧水を噴射し、キャビテーションを伴う水中水噴流を加工対象面に対して斜めに衝突させて、この加工対象面の応力改善を図るものであり、中心軸に対して傾斜した複数のノズルを有するものが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の「すべり軸受構造」は、車両用内燃機関のコネクテイングロッドの軸受け部において、軸受け面の裏側にショットピーニングを施工することにより、軸受け面の外周部を硬化させてフレッテイング摩耗を抑制し、クラックの発生を防止するものである。
【特許文献１】特開平７−３２８８５８号公報
【特許文献２】特開平９−２２２１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載のウオータージェットピーニング方式では、小口径の円筒内面に実施する場合に、噴流が円筒内に滞留して噴流の流れが妨げられるため、噴流の流れをスムーズに制御することが難しく、円筒内面に均一にピーニング施工もしくは微細な凹凸を施すことが困難であった。また、軸受け材料は一般に厚さが薄く、軟らかい材料が使用されているため、高速・高圧噴流を噴射すると、軸受け表面が噴流の大きな力によって変形する恐れがあった。
【０００６】
特許文献２に記載のショットピーニング方式では、小口径の一体型の円筒内面の施工方法について適用されていない。一体型の円筒内面をショットピーニングする場合には、ショット材を軸受け表面に対して斜めに投射しなければならず、得られるピーニング効果が減じる結果となる。
【０００７】
また、受け材料は一般に真鍮やホワイトメタル等のように軟らかい材料が使用されるため、ショット材が軸受け材料の表面にめり込む現象が発生し、ショットピーニング後に軸受け表面に残存しているショット材を、ワイヤブラシ等で除去しなければならない課題がある。この際、ブラッシングにより軸受け表面が損傷し、潤滑特性が著しく低下する恐れがある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、被加工物の加工対象面を、損傷や変形を生じさせることなく好適に加工できる表面加工装置及び方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、被加工物の加工対象面が小口径であっても、当該加工対象面を高精度に加工できる表面加工装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る表面加工装置は、振動子を備え、この振動子に高周波振動を発生させる高周波振動発生装置と、前記振動子に連結されて高周波振動する振動体と、被加工物の加工対象面を前記振動体の作用面に隙間部を有して対向配置させるように、前記被加工物を支持する支持装置と、少なくとも前記隙間部に液体を静止状態で介在させる液体保持装置とを備え、前記振動体を高周波振動させて、当該振動体の作用面と前記加工対象面との前記隙間部にキャビテーションを発生させ、このキャビテーションの作用で前記加工対象面を加工するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る表面加工方法は、高周波振動可能な振動体を被加工物の加工対象面に隙間部を有して対向配置させ、この隙間部に液体を静止状態で介在させて前記振動体を高周波振動させ、前記隙間部に発生するキャビテーションの作用で前記加工対象面を加工することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る表面加工装置及び方法によれば、振動体の作用面と被加工物の加工対象面との隙間部に液体を静止状態で介在させて振動体を高周波振動させ、この隙間部に発生するキャビテーションの作用で前記加工対象面を加工するので、この加工対象面を、損傷や変形を生じさせることなく好適に加工できる。また、振動体を鋭角形状にすることで、被加工物の加工対象面が小口径であっても、当該加工対象面を高精度に加工できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図４）
図１は、本発明に係る表面加工装置の第１の実施の形態を示す構成図である。図２は、図１のブロック及び施工用円筒を拡大して示す断面図である。
【００１５】
図１に示す表面加工装置２０は、被加工物としての施工用円筒５において、加工対象面である内面５ａに、表面硬化または微細な凹凸の加工を施すものである。この表面加工装置２０は、基礎２０Ａなどに静置された高周波振動発生装置１と、高周波電源装置２と、高周波振動発生装置１の振動子２ｂ（後述）で発生させた振動を伝達する軸３と、軸３の下端に静止状態で固定して設置された振動体としての円盤形状のブロック４と、施工用円筒５の内面５ａを、ブロック４の作用面としてのブロック外周面４ａに対し隙間部７を有して対向配置させるように、当該施工用円筒５を保持する円筒保持部８ａを備えた油槽８とを有して構成される。更に、この表面加工装置２０は、油槽８を昇降させる昇降装置としての昇降シリンダ１２と、油槽８及び昇降シリンダ１２を回転させる回転ケーブル１３を備えた回転駆動装置１４と、施工用円筒５の内面５ａとブロック４のブロック外周面４ａとの隙間部７に、液体としての油１６を静止状態で介在させる液体保持装置としての油（液体）供給装置１５と、を有して構成される。
【００１６】
ここで、隙間部７に介在される油１６の静止状態とは、油１６を噴流状態としない意味である。また、上記油槽８の円筒保持部８ａ、昇降シリンダ１２及び回転駆動装置１４が、施工用円筒５を支持する支持装置を構成する。
【００１７】
高周波振動発生装置１は、高周波コイル２ａ及び振動子２ｂを内包して備える。振動子２ｂは、超磁歪材料または圧電型セラミックス材料にて構成されるが、本実施形態では超磁歪材料にて構成されたものが用いられている。高周波コイル２ａには、高周波電源装置２から高周波電流が供給される。高周波コイル２ａは、供給された高周波電流を高周波の交番磁界に変換し、この交番磁界を振動子２ｂに付与する。振動子２ｂは、この交番磁界によって高周波で振動する。
【００１８】
振動子２ｂには軸２ｃが固定して設置されており、この軸２ｃは、振動子２ｂの高周波振動（交番振動）が直接伝達されて、矢印Ａのように軸方向に伸縮振動する。軸２ｃの端部には軸３が固定され、この軸３は軸方向（矢印Ｂ方向）に伸縮振動する。この軸３の下端部に、円盤状のブロック４が固定して設置される。
【００１９】
このブロック４は、振動子２ｂにて発生し、軸２ｃ及び３を介して伝達された高周波振動による軸方向（矢印Ａ方向およびＢ方向）の撓み（伸縮）を、当該軸方向に直交する半径方向（矢印Ｃ方向）の撓み（伸縮）に変換し、ブロック４のブロック外周面４ａを矢印Ｃ方向に同心円状に高周波振動させる。
【００２０】
この振動方向変換の原理は、固体の一端に力が加わると、発生する縦歪が材料に依存する特有の変換比（ポアソン比）によって横歪に変換される現象による。この現象を利用することによって、振動子２ｂにて発生した高周波振動を軸２ｃ及び３に伝達し、この軸３において軸方向の撓み（伸縮）が最大になる位置にブロック４の中心を固定して、軸３の軸方向（Ｂ方向）の伸縮を半径方向（Ｃ方向）の伸縮に変換させる。これにより、図３に示すように、ブロック４のブロック外周面４ａを、同心円状に収縮と拡大を繰り返えさせて、高周波振動させることが可能となる。ブロック４のブロック外周面４ａが収縮した瞬間の位置を図３の一点鎖線に示す。
【００２１】
また、このブロック外周面４ａは、施工用円筒５の内面５ａの曲率と同程度の曲率または相似な曲率に構成される。これにより、ブロック４のブロック外周面４ａと施工用円筒５の内面５ａとの隙間部７のギャップ寸法ａが、ブロック外周面４ａ及び内面５ａの全周に亘り、許容された一定の範囲（後述の０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ）内の誤差範囲に保持される。
【００２２】
ブロック４は、図２に示すように、施工用円筒５の内面５ａにギャップ寸法ａの隙間部７を有して対向配置されている。このギャップ寸法ａは、０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの微小範囲に設定される。施工用円筒５内には、油１６または他の液体（本実施形態では油１６）が満たされている。従って、施工用円筒５の内面５ａとブロック４のブロック外周面４ａとの隙間部７に、油１６等の液体が噴流状態ではなく、静止状態で介在される。
【００２３】
ブロック４のブロック外周面４ａが同心円状に高周波振動すると、ギャップ寸法ａが０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの微小範囲に設定されていることから、ブロック外周面４ａと施工円筒５の内面５ａの両面は、図４に示すようにキャビテーション気泡６を発生させるキャビテーション発生面となって、隙間部７内の全体にキャビテーション気泡６が生ずる。このうち、ブロック４が、キャビテーション気泡６が崩壊するときの衝撃波６ａにて壊食されにくい高硬度材料にて構成されているので、施工用円筒の内面５ａのみが前記衝撃波６ａによって表面硬化もしくは微細な凹凸に加工される。
【００２４】
内面５ａが加工される施工用円筒５は、油槽８の下部に設けられた円筒保持部８ａに嵌合された状態で保持される。このとき、施工用円筒５の内面５ａの中心位置は、ブロック４の中心位置と同一なるように調整されている。施工用円筒５は、円筒保持部８ａの下面に固定された昇降用シリンダ１２のシリダロッド１２ａにて上下に昇降可能に設けられる。
【００２５】
昇降用シリンダ１２は回転テーブル１３に固定して設置されており、この回転テーブル１３はベアリング１３ｂを介して支持台１３ａに回転自在に支持される。回転テーブル１３は、回転ホイール１３ｄに接し、この回転ホイール１３ｄを軸端に設けた旋回用モータ１３ｃから回転動力が伝達されて回転駆動される。旋回用モータ１３ｃに、モータ用電源１３ｅから電源が給電される。これらの回転テーブル１３、旋回用モータ１３ｃ、回転ホイール１３ｄ及びモータ用電源１３ｅが回転駆動装置１４を構成する。
【００２６】
キャピテーション気泡６（図４）は振動、温度、ギャップなどによってその発生が大きく影響を受けるため、ブロック４と施工用円筒５が静止状態のままで長時間施工されると、キャビテーションの発生にむらが生じ、施工用円筒５の内面５ａの表面硬化や微細な凹凸の加工にむらが生じやすくなる。このため、施工用円筒５を一定速度で回転させ、この回転した施工用円筒５の内面５ａとブロック４のブロック外周面４ａとの隙間部７にキャビテーションを生じさせて、上述の加工むらの発生を防止している。
【００２７】
また、施工用円筒５が昇降シリンダ１２によりブロック４に対して昇降されることで、施工用円筒５の内面５ａの高さ方向の全ての位置にブロック４が対向して配置されることになる。これにより、ブロック４のブロック外周面４ａと施工用円筒５の内面５ａとの隙間部７に生ずるキャビテーションの作用で、内面５ａの全面に表面硬化または微細な凹凸の加工が施される。
【００２８】
ブロック４が施工用円筒５内の液体（油１６）中で高周波振動すると、この油１６は振動により温度が上昇する。油１６の温度が過大に上昇するとキャビテーション気泡６が発生するための飽和蒸気圧が変化し、キャビテーション気泡６の発生量が変化をする。このため、施工用円筒５内へは油供給装置１５から、この施工用円筒５内に滞留している油１６が許容温度を超えないように一定量の油１６が供給される。この施工用円筒５内に供給された油１６は、少なくとも施工用円筒５の内面５ａとブロック４のブロック外周面４ａとの隙間部７に供給されて、この隙間部７を満たすことになり、この隙間部７内にキャビテーションが連続して発生可能となる。
【００２９】
施工用円筒５からオーバーフローした油１６は、油槽８の漏油溜り部８ｂに貯留された後に、この漏油溜り部８ｂの排出口８ｃから油槽９に流下される。油槽９は基礎２０Ａに静置されている。この油槽９に流下された油１６は、供給ポンプ１０にて吸い込み管１０ａから吸引され、温度調整装置１１内へ送給される。温度調整装置１１は、吸引した油１６が所定の温度よりも低い場合には、例えばヒータ１１ａにより油１６を加熱し、所要温度より高い場合には冷却する機能を有する。ヒータ１１ａには、電源装置１１ｂから電源が給電される。温度調整装置１１にて所定温度に加熱もしくは冷却された油１６は、吐出管１０ｂから施工用円筒５内に供給される。上述の供給ポンプ１０、吸い込み管１０ａ、吐出管１０ｂ及び温度調整装置１１が油供給装置１５を構成する。
【００３０】
次に、キャビテーションの作用で施工用円筒５の内面５ａを加工する機能について更に詳説する。
【００３１】
ブロック４のブロック外周面４ａと施工用円筒５の内面５ａとの隙間部７はギャップ寸法ａの一定範囲に保持され、且つこの隙間部７内を含めた施工用円筒５内に油１６が満たされている。この状態で、高周波振動発生装置１が作動すると、振動子２ｂの高周波振動が軸３を軸方向（Ｂ方向）に高周波振動（伸縮振動）させ、この伸縮振動がブロック４により、軸３に直交する半径方向（Ｃ方向）の伸縮振動に変換されて、図３に示すように、ブロック４のブロック外周面４ａが同心円状に伸縮振動を繰り返す。
【００３２】
今、ギャップ寸法ａが０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの微小な間隙部７を保った状態で、ブロック４のブロック外周面４ａが図４における上方に瞬時に移動すると、油１６の粘性によって隙間部７内への油１６の流入が阻止されるので、隙間部７の全体が瞬間的に負圧となり、この隙間部７に油１６の飽和蒸気圧以下の圧力場が形成されて、キャビテーション気泡６と呼ばれる微細な泡が隙間部７の全体に均一に発生する。従って、ブロック４のブロック外周面４ａと施工用円筒５の内面５ａとが、共にキャビテーション発生面となる。
【００３３】
次に、ブロック外周面４ａが図４における下方に瞬時に移動すると、隙間部７内に発生していたキャピテーション気泡６が圧力により崩壊し、このとき、数百ＭＰａに達する衝撃波６ａが発生する。
【００３４】
このとき発生する衝撃波６ａは、距離が大きくなるに従って拡散して減衰されるため、数十ミリと離れた施工面に対しては衝撃波としての作用をほとんど及ぼさない。しかし、ギャップ寸法ａを０．２ｍｍ〜５．０ｍｍに設定することで、この衝撃波６ａは他のキャビテーション気泡６と相互に作用しながら多数の衝撃波６ａを発生し、その一部は、施工用円筒５の内面５ａとブロック４のブロック外周面４ａとの間で反射を繰り返して、反射波６ｂとなる。この傾向は、キャピテーション気泡６が狭い空間に高密度に発生する場合に顕著に表れる。
【００３５】
ブロック４が上記衝撃波６ａに対して壊食されにくい高硬度材料にて構成されているので、この衝撃波６ａは、施工用円筒５の内面５ａに作用してこの内面５ａを塑性変形させ、内面５ａに表面硬化もしくは微細な凹凸を施す。施工用円筒５の材質や硬さと所望の硬化深さを考慮して、ブロック４のブロック外周面４ａに発生する高周波振動の振幅値及び周波数を適切な値に調整することにより、施工用円筒５の内面５ａとブロック４のブロック外周面４ａとの隙間部７にキャビテーション気泡６を高密度に発生させることが可能となり、施工用円筒５の内面５ａに表面硬化もしくは所望の微細な凹凸を好適に施工することができる。
【００３６】
上述のように構成された本実施の形態の表面加工装置２０によれば、次の効果（１）〜（４）を奏する。
【００３７】
（１）ブロック４のブロック外周面４ａと施工用円筒５の内面５ａとの隙間部７を一定範囲のギャップ寸法ａに保持し、この隙間部７に油１６を静止状態で介在させて、ブロック外周面４ａを高周波振動（伸縮振動）させ、隙間部７にキャビテーションを安定的に発生させる。これにより、隙間部７内にキャビテーション気泡６が高密度に発生し、このキャビテーション気泡６の崩壊により生ずる衝撃波６ａ及びその反射波６ｂの作用で、施工用円筒５の内面５ａを表面硬化させ、または微細な凹凸を加工することができる。この結果、ショットピーニングにおいてショット材除去時のブラシによる損傷や、ウォータージェットにおいて噴流圧力による変形が施工用円筒５の内面５ａに発生せず、当該円筒５ａを好適に加工することができる。
【００３８】
（２）ブロック４を静置状態とし、施工用円筒５を回転駆動装置１４によりブロック４と同軸状態で回転させることから、ブロック４のブロック外周面４ａと施工用円筒５の内面５ａとの隙間部７におけるキャビテーションの発生むらを抑制できる。この結果、このキャビテーションの作用により加工される施工用円筒５の内面５ａにおける加工むらを防止して、この内面５ａの全面に均一な加工を施すことができる。
【００３９】
（３）ブロック４のブロック外周面４ａと施工用円筒５の内面５ａとの隙間部７のギャップ寸法ａが０．２〜５．０ｍｍの範囲に設定されたことから、ブロック外周面４ａの高周波振動によって隙間部７の全体にキャビテーション気泡６を発生させることができるので、このキャビテーション気泡６の崩壊により生ずる衝撃波６ａによって、施工用円筒５の内面５ａを均一に加工することができる。
【００４０】
（４）施工用円筒５内へ油供給装置１５から供給される油１６の温度が、温度調整装置１１により所定範囲に調整されるので、施工用円筒５の内面５ａとブロック４のブロック外周面４ａとの隙間部７に発生するキャビテーション気泡６の発生量を適切化でき、このキャビテーション気泡６の崩壊による衝撃波６ａによって、施工用円筒５の内面５ａを好適に加工することができる。
【００４１】
［Ｂ］第２の実施の形態（図５）
図５は、本発明に係る表面加工装置の第２の実施の形態を示し、図３に対応する断面図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００４２】
本実施の形態の表面加工装置２５が前記第１の実施の形態の表面加工装置２０と異なる点は、軸３に固定される振動体が棒形状のステム２６である点である。つまり、このステム２６は、高周波振動発生装置１の振動子２ｂの高周波振動を伝達する軸３の最大振幅発生位置に、左右対称に一対固定して設置される。これら一対のステム２６の総質量は、前記実施の形態のブロック４よりも小さく構成されている。
【００４３】
このステム２６は、高周波振動発生装置１の振動子２ｂから軸３に伝達された軸方向の高周波振動を、軸３の半径方向（Ｃ方向）の高周波振動に変換し、ステム外周面２６ａを上記半径方向（Ｃ方向）に伸縮振動させる。図５中の符号２６ｂは、ステム外周面２６ａの収縮時の瞬間位置を示す。
【００４４】
従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）及び（６）を奏する。
【００４５】
（５）軸３の軸方向の振動を当該軸３に直交する方向の振動に変換する場合、この変換は、ポアソン比と呼ばれる材料定数にて一義的に定められるが、振動させる質量が大きいとそれだけ大きな振動エネルギーが必要となり、大きな出力の振動子２ｂを使用しなければならない。そこで、円盤形状のブロック４よりも質量が小さなステム２６を用い、このステム２６を振動させることにより、高周波振動発生装置１が発生する振動エネルギーを低減することができる。
【００４６】
（６）高周波振動発生装置１が発生する振動エネルギーが同一の場合には、軸３に固定されたステム２６を適当な長さと太さに調整することにより、ステム２６のステム外周面２６ａに生ずる振幅値を、図３に示す円盤形状のブロック４のブロック外周面４ａに発生する振幅値よりも大きくすることができ、キャビテーション気泡６の発生密度を向上させることができる。
【００４７】
［Ｃ］第３の実施の形態（図６）
図６は、本発明に係る表面加工装置の第３の実施の形態を示す構成図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００４８】
本実施の形態の表面加工装置３０が前記第１の実施の形態の表面加工装置２０と異なる点は、軸３の下端部に固定して設置された振動体が、先端部が鋭角形状の円錐、円錐台、角錐または角錐台（本実施の形態では円錐台）形状のコマ３１であり、高周波振動発生装置１が一定の傾斜角θで基礎２０Ａに傾斜して設置された点である。傾斜角θは、コマ３１のコマ側面３１ａが施工用円筒５の内面５ａに対し、側面視状態で平行になるように設定される。
【００４９】
このコマ３１のコマ側面３１ａと施工用円筒５の内面５ａとの間に、ギャップ寸法ａの隙間部７が形成され、この隙間部７内に、施工用円筒５内に貯留された油１６等の液体が静止状態で満たされる。そして、このコマ３１は、超音波振動発生装置１の振動子２ｂから軸３に伝達された軸方向の高周波振動を、軸３の半径方向（Ｃ方向）の高周波振動に変換し、コマ側面３１ａを上記半径方向（Ｃ方向）に伸縮振動させる。
【００５０】
コマ３１は、先端部が鋭角形状に形成されているので、円盤形状のブロック４や棒形状のステム２６が挿入不可能な小口径の施工用円筒５であっても、内部へ挿入することが可能となる。
【００５１】
従って、本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）〜（６）と同様な効果を奏するほか、次の効果（７）を奏する。
【００５２】
（７）円盤形状のブロック４や棒形状のステム４ａは、適切な伸縮振動を発生させるために、軸３の寸法との関係から、振動可能な円盤形状等の外形寸法に制約を受ける。このため、施工用円筒５が円盤形状のブロック４などが使用できない極小な口径の場合、この極小な口径に適した先端形状のコマ３１の先端部を、極小な口径の施工用円筒５の内面５ａに挿入する。これにより、コマ３１のコマ側面３１ａと施工用円筒５の内面５ａとの間に、ギャップ寸法ａの狭降な隙間部７を形成させてキャビテーションを発生させることができ、この施工用円筒５の内面５ａに所望の表面硬化もしくは微細な凹凸の加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る表面加工装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】図１のブロック及び施工用円筒を拡大して示す断面図。
【図３】図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】キャビテーションによる加工作用を説明するための断面図。
【図５】本発明に係る表面加工装置の第２の実施の形態を示し、図３に対応する断面図。
【図６】本発明に係る表面加工装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
【００５４】
１  高周波振動発生装置
２ｂ  振動子
４  ブロック（振動体）
４ａ  ブロック外周面
５  施工用円筒（被加工物）
５ａ  内面（加工対象面）
６  キャビテーション気泡
７  隙間部
８  油槽
８ａ  円筒保持部（支持装置）
１１  温度調整装置
１２  昇降用シリンダ（昇降装置；支持装置）
１３  回転テーブル
１４  回転駆動装置（支持装置）
１５  油供給装置（液体供給装置；液体保持装置）
１６  油（液体）
２０  表面加工装置
２５  表面加工装置
２６  ステム（振動体）
２６ａ  ステム外周面
３０  表面加工装置
３１  コマ（振動体）
３１ａ  コマ側面
ａ  ギャップ寸法
【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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