CN101029658A - 烧结动压轴承的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的烧结动压轴承的制造方法的特征为，以具有8～20vol％的气孔率的烧结轴承为原材料，依次进行以下的工序：尺寸调整工序，对该烧结轴承进行再压，调整全长、外径、以及内径中的至少一个的尺寸；动压槽形成工序，对烧结轴承进行再压，通过塑性加工在烧结轴承的轴承面上设置用于产生动压的动压槽；树脂含浸工序，使树脂含浸在烧结轴承的至少表露在轴承面上的气孔中，对气孔进行封孔；滚磨工序，对烧结轴承实施磁滚磨或电磁滚磨，对烧结轴承的整个面进行研磨。

Description

烧结动压轴承的制造方法

技术领域

本发明涉及一种由烧结体构成的动压轴承的制造方法，特别是涉及适用于进行磁盘或光盘的读写的盘片驱动装置的驱动源或激光打印机的多边形马达等各种信息设备的驱动用小型马达的烧结动压轴承的制造方法。

背景技术

在这种信息设备用小型马达中，除了高速且高精密的旋转性能之外，还要求高量产性和低成本化，进而要求低噪音化，这些特性的好坏很大程度上受支撑轴的轴承的影响。上述烧结动压轴承作为满足各要求的轴承在近年来广泛采用。烧结动压轴承作为由烧结体形成，将供给到与轴之间的微小间隙中的润滑油形成油膜，通过旋转轴的旋转使这种油膜高压化，以高刚性支撑轴的非接触式的轴承而广为人知。所产生的动压通过在轴滑动的轴承面(内周面或端面)上形成产生动压用的槽、即动压槽而有效地获得，动压槽形成为人字形或螺旋形的情况较多(参照特开2003-262217号公报)。

但是，烧结动压轴承具有气孔，在例如用于小型马达时采用具有15vol％左右的气孔的烧结动压轴承，但如果气孔存在于轴承面上，则润滑油从该气孔进入轴承中，油膜的压力泄漏，导致动压效果的降低。因此，希望实施至少堵塞轴承面的气孔的封孔处理，保持液密性，抑制动压的降低，为此，公知的有喷丸或喷砂这种机械的打击，或者使气孔中含浸适当的树脂的方式(参照特开平11-62948号公报)。

但是，机械打击所进行的封孔处理有可能磨损所形成的动压槽，或者使轴承的内周面形状变形，而且，充分封孔自身也困难，无疑会使某种程度的动压降低。另一方面，在将树脂含浸在气孔中的情况下，虽然作为封孔的状态达到了满足的水平，但难以用水充分清洗掉表面的树脂被膜，不可避免地存在树脂残留，具有尺寸精度因而降低的不良情况。而且，如果在树脂含浸后进行再压(精压)完成的塑性加工而形成动压槽，则存在因树脂凝着在精压模芯等凸模上而从轴承面上剥离，尺寸精度降低或产生变形的情况。由于烧结动压轴承为多孔质的，所以具有即使从在模具内压缩成形的状态进行脱模，弹性变形回复也小，动压槽的转印性优良的一面，但若对树脂含浸后的动压轴承进行再压，则存在气孔减少，弹性变形回复相应地增大，而且在其量上具有分散性等的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种烧结动压轴承的制造方法，不容易引起再压工序后的尺寸变化，其结果，尺寸精度提高，能够使高速、高精度的旋转性能和低噪音性等轴承性能进一步提高。

本发明的烧结动压轴承的制造方法的特征是，以具有8～20vol％的气孔率的烧结轴承为原材料，依次进行以下的工序：尺寸调整工序，对该烧结轴承进行再压，调整全长、外径、以及内径中的至少一个的尺寸；动压槽形成工序，对经过了该尺寸调整工序的烧结轴承进行再压，通过塑性加工在该烧结轴承的轴承面上设置用于产生动压的动压槽；树脂含浸工序，使树脂含浸在经过了该动压槽形成工序的烧结轴承的至少表露在轴承面上的气孔中，对该气孔进行封孔；滚磨工序，对经过了该树脂含浸工序的烧结轴承实施磁滚磨或电磁滚磨，对该烧结轴承的整个面进行研磨。

本发明是以在通过再压进行了整体的烧结轴承的尺寸调整和动压槽在轴承面上的形成后，使树脂含浸在表露在轴承面上的气孔中进行封孔，最后实施磁滚磨或电磁滚磨的顺序获得烧结动压轴承的方法。根据这种方法，首先，由于通过树脂含浸进行轴承面的气孔的封孔处理，所以与通过喷丸等机械的打击进行封孔处理的情况相比，不必担心所形成的动压槽和支撑轴的内周面等的形状变形，并且气孔被充分堵塞而不会引起动压的降低。

在通过树脂含浸对气孔进行封孔的情况下，虽然树脂在水清洗后的树脂残留导致尺寸精度的降低，但本发明中由于在树脂合浸后进行滚磨，对整个表面进行研磨，所以残留的树脂通过滚磨被除去，维持了尺寸精度。而且，在本发明中，由于是在所有的再压工序结束后进行树脂含浸，所以不会产生树脂凝着在再压用的凸模上而从轴承面上剥离的不良情况，因而尺寸精度不会因这种不良情况而降低。而且，由于再压时处于气孔尚未被树脂封孔的单纯的烧结体的状态，所以进行再压、脱模后的弹性变形回复小、动压槽的转印性优良这种烧结轴承所具备的特征得以维持。

本发明的滚磨并不仅限于磁滚磨或电磁滚磨。由于这种滚磨是通过在产生空间磁场的滚筒(容器)内与多个微细的介质一起搅拌工件，使介质打击工件而除去工件表面的微细的毛刺或凹凸使其平滑的，所以特别是作为适用于轴承等的异形的工件的最终精加工的研磨方式是公知的。尤其是在适用于本发明的轴承的情况下，介质的打击效果延及轴承的内周面，并且能够不损害形成于轴承上的动压槽的形状地具有打击效果。而且，在本发明的情况下，通过最后进行滚磨，如上所述，在对轴承进行了清洗之后残留在表面上的树脂被除去，获得了清洁的轴承面，轴承面的气孔进而孔眼被压烂，成为气孔的封孔处理完全的轴承。

由于通过滚磨烧结轴承的包括内周面在内的整个表面是清洁的，所以能够适于进行例如提高密封效果的树脂涂敷。树脂涂敷例如能够通过在包括轴承的内周面在内的整个面上形成膜厚为5μm以下的氟树脂被膜而实现，由于通过树脂涂敷，润滑油被排斥，所以即使在轴承的内部残留有气孔，也阻止了润滑油从动压槽向轴承内浸透，其结果，能够进一步提高动压效果。

根据本发明，由于通过采用在进行了再压实现的尺寸调整和动压槽形成的工序后，使树脂含浸在气孔中进行封孔，然后实施磁滚磨或电磁滚磨的工序顺序，气孔被充分地封孔，有效地阻止了动压降低，并且不易产生再压工序后的尺寸变化，所以起到了尺寸精度提高，能够使高速、高精度的旋转性能和低噪音性等轴承性能进一步提高的效果。

附图说明

图1为由本发明的一实施方式制造的烧结动压轴承的纵向剖视图。

图2为图1所示的烧结含油轴承的俯视图。

图3为该轴承的横向剖视图。

图4为表示一实施方式的制造方法的工序顺序的附图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式加以说明。

图1表示由一实施方式的制造方法制造的圆筒状的烧结动压轴承(以下称为轴承)1的纵剖面，图2为该轴承的俯视图，图3为横向剖视图。这种轴承1为适用于磁盘驱动装置的主轴马达中的小型轴承，作为尺寸的例子，外径为Φ5mm左右～6mm左右，内径、即轴孔11的直径为Φ2mm左右～3mm左右。轴承1是由对将原料的金属粉末压缩成形后的成形体进行烧结的烧结体构成的，气孔率为8～20vol％，使用时将润滑油含浸在气孔中作为烧结含油轴承。

轴承1支撑插入轴孔11中的轴(图3中的附图标记2所示)，使其旋转自如。这种情况下的轴2在插入轴孔11中的轴主体上形成有凸缘，在图1中，轴主体从上方插入轴孔11中，凸缘与上端面12对置。轴2的径向负载由轴承1的内周面13支撑，推力负载由轴承1的上端面12支撑。

如图2所示，在轴承1的上端面12上，在周向上等间隔地形成随着朝向轴2的旋转方向R而向内周侧弯曲并延伸的多个螺旋槽14(在图2中为了区别于上端面12而绘成斜线)。这些螺旋槽14的外周侧的端部在外周面上开口，但内周侧的端部则不在内周面13上开口而是封闭的。螺旋槽14形成10条左右(在图12中为12条)，而且，最大深度为10～20μm。

而且，如图3所示，在轴承1的轴孔11的内周面13上，在周向上等间隔地形成有截面为半圆弧状、遍及两端面延着轴向笔直延伸的多个分离槽15。而且，在内周面13的各分离槽15之间形成有偏心槽16，相对于轴承1的外径的轴心P偏心，截面形状为随着朝向轴2的旋转方向R而向内周一侧缩径。在这种情况下，虽然在图示的例子中分离槽15和偏心槽16分别形成5个，但分别为3～6个是适当的数量。

偏心槽16的内表面与轴2的外周面之间的微小间隙成随着朝向轴2的旋转方向而逐渐变窄小的楔形截面。分离槽15的宽度为相当于图3中所示的以轴承1的轴心P为中心朝向圆周方向的角度θ为8～20度的长度，而且，其最大深度为0.10mm左右。

轴承1的内周面13与插入轴孔11中的轴2的轴主体的外周面之间作为径向一侧的轴承间隙，轴承1的上端面12与轴的凸缘之间为推力一侧的轴承间隙，润滑油供给到这些间隙中。例如，径向一侧的轴承间隙设定为1～3μm左右，推力一侧的轴承间隙设定为5～10μm。

当通过上述轴承1，插入到轴孔11中的轴2在图2和图3所示的箭头R的方向上旋转时，渗出并存储在内周面13的各分离槽15中的润滑油被有效地卷入轴2上，并侵入偏心槽16与轴2之间的楔形的微小间隙中，形成油膜。通过进入到该微小间隙中的润滑油流动到微小间隙的窄小一侧，产生楔形效果而成为高压，从而产生高的径向动压。这样，油膜高压化的部分与偏心槽16相对应地在周向上等间隔地产生，这样一来，轴2的径向负载以平衡、高刚性地得到支撑。

另一方面，润滑油也渗出并存储在形成于轴承1的上端面12上的螺旋槽14内，该润滑油的一部分因轴2的旋转而从螺旋槽14内流出，在上端面12与凸缘之间形成油膜。而且，保持在螺旋槽14内的润滑油从螺旋槽14内的外周侧向内周侧流动，在内周侧的端部产生最高压化的推力动压。而且，由于凸缘承受该推力动压，所以成为轴2稍稍上浮的状态，这样一来，推力负载也以平衡、高刚性地得到支撑。

以下，对一实施方式所涉及的上述轴承1的制造方法加以说明。另外，图4为按照工序顺序表示其制造方法的流程图。

(1)压粉体的成形～烧结

首先，对由金属粉构成的原料粉末进行压缩成形，获得相当于轴承1的同时复合成形压粉体。将这种压粉体装入烧结炉中进行烧结，作为原材料获得气孔率为8～20vol％的烧结轴承。

(2)再压进行的尺寸调整～动压槽形成

然后，将获得的烧结轴承设置在规定的尺寸形状的模具内进行再压，将外径、内径、以及轴向长度(高度)精加工成必要的尺寸精度。接着，采用具有与上述螺旋槽14相对应的凸部的模芯，将螺旋槽14转印形成在尺寸调整后的烧结轴承的一个端面(上述上端面12)上。再采用具有与上述分离槽15和偏心槽16相对应的凸部的精压模芯，将分离槽15和偏心槽16转印形成在烧结轴承的内周面13上。

(3)树脂含浸

将在一个端面上形成螺旋槽14、在内周面13上形成分离槽15和偏心槽16的烧结轴承在真空中浸渍在树脂溶液中，之后与大气连通，通过真空与大气压的压力差使树脂溶液含浸在烧结轴承的气孔中。作为含浸的树脂，优选采用以二甲基聚二乙醇(ポリゲルコ一ルジメタクリレ一ト)为主要成分的厌气性粘接剂。这种树脂在含浸在烧结轴承中后通过加热而固化。由于含浸的树脂覆盖烧结轴承的整个面地附着，所以在树脂固化之前通过水洗除去包括内周面13在内的整个表面上的树脂。

(4)滚磨

将通过树脂含浸对气孔进行了封孔后的烧结轴承供于磁滚磨或电磁滚磨。用于滚磨的介质以Φ0.5mm左右的微细不锈钢针为好，众多的介质通过磁滚磨或电磁滚磨而打击烧结轴承的表面。其结果，烧结轴承的包括形成了螺旋槽14的端面、形成了分离槽15和偏心槽16的内周面13的烧结轴承的整个面被介质研磨，附着在表面上、用水洗未去除干净的树脂被完全除去，表面洁净。

而且，在含浸的树脂为上述厌气性粘接剂的情况下，有时在加热固化阶段树脂的体积膨胀而渗出到表面上固化，若干残留在表面上。而且，即使用树脂充满气孔，也存在固化后冷却到常温时，树脂的堆积收缩而气孔稍有残留的情况。这样，即使树脂残留在表面上，或者相反残留有气孔，通过用滚磨对烧结轴承的表面进行研磨，残留的树脂也被除去，而且，残留的气孔的气眼被压烂，气孔被完全封闭。

(5)树脂涂敷

通过将滚磨后的烧结轴承浸渍在涂敷用的树脂溶液中，或者将树脂溶液喷涂在整个面上等方法，用树脂被覆烧结轴承的整个面，形成树脂涂敷层。树脂材料既可以是丙烯酸系或环氧系的材料，也可以是斥油性优良的速干性氟树脂。而且，从不对尺寸精度产生影响的观点考虑，涂敷层的膜厚为5μm以下，优选地为1μm左右。

以上的本实施方式的烧结动压轴承的制造方法通过再压进行整体的烧结轴承的尺寸调整，然后通过相同的再压在上端面12上形成螺旋槽14，在内周面13上形成分离槽15和偏心槽16，之后，通过树脂含浸的气孔的封孔，滚磨(磁或电磁)，树脂涂敷这种工序的顺序，获得烧结动压轴承。

根据这种方法，由于通过树脂含浸进行气孔的封孔处理，所以与通过喷丸等机械的打击进行封孔处理的情况相比，不必担心使形成的螺旋槽14、分离槽15、以及偏心槽16或支撑轴2的内周面13等的形状变形，并且气孔被充分堵塞，不会引起动压的降低。而且，由于在所有的再压工序结束后进行树脂含浸，所以不会产生树脂凝着在再压用的凸模上而从烧结轴承的表面剥离的不良情况，因而尺寸精度不会因这种不良情况而降低。而且，由于再压时处于气孔尚未被树脂封孔的单纯的烧结体的状态，所以进行再压、脱模后的弹性变形回复小、动压槽的转印性优良这种烧结轴承所具备的特征得以维持。另外，由于在树脂含浸后进行滚磨，对整个表面进行研磨，所以残留在表面上的树脂或者气孔通过滚磨而被除去，维持了尺寸精度。这样一来，气孔被充分封孔，有效地防止了动压降低，同时能够获得尺寸精度提高，高速、高精度的旋转性能或和噪音性等轴承性能进一步提高的烧结动压轴承。

而且，由于通过滚磨，烧结轴承的整个表面被清洁，所以能够以良好的状态形成树脂涂敷层。这种马达用的烧结动压轴承从磨合性和强度的观点考虑多使用铁-铜系的金属材料，但这种材料在大气中容易生锈。通过对表面进行树脂涂敷，斥水效果提高，有效地防止了生锈。

Claims (3)

1.一种烧结动压轴承的制造方法，其特征是，以具有8～20vol％的气孔率的烧结轴承为原材料，依次进行以下的工序：

尺寸调整工序，对该烧结轴承进行再压，调整全长、外径、以及内径中的至少一个的尺寸；

动压槽形成工序，对所述烧结轴承进行再压，通过塑性加工在该烧结轴承的轴承面上设置用于产生动压的动压槽；

树脂含浸工序，使树脂含浸在所述烧结轴承的至少表露在所述轴承面上的气孔中，对该气孔进行封孔；

滚磨工序，对所述烧结轴承实施磁滚磨或电磁滚磨，对该烧结轴承的整个面进行研磨。

2.如权利要求1所述的烧结动压轴承的制造方法，其特征是，在所述滚磨工序之后，在所述烧结轴承的整个面上形成树脂涂敷层。

3.如权利要求2所述的烧结动压轴承的制造方法，其特征是，所述树脂涂敷层由氟树脂形成膜厚为5μm以下。

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