CN101233335A - 运动引导装置的制造方法、及使用该方法制造的运动引导装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种运动引导装置的制造方法，执行包括下述工序的处理：磨削加工工序，通过使用磨具进行的磨削加工，来成形采用滚动体的运动引导装置的滚动摩擦面及滑动摩擦面的至少一部分摩擦面；表面处理工序，为了使在前述磨削加工工序中产生的摩擦面上的缺陷无害化，对由前述磨削加工工序成形的摩擦面实施喷丸处理。经该处理工序来制造运动引导装置，由此，可使摩擦面上产生的伤痕等缺陷无害化，提高疲劳强度和滑动性，提高装置寿命，在行进距离试验中，也实现了使计算寿命大幅度提高的行进距离。由此，即使因使用磨具进行的磨削加工而在摩擦面或滚行面上产生了伤痕，也可使伤痕无害化，而不会对处理对象部件的容许尺寸精度带来影响。

Description

运动引导装置的制造方法、及使用该方法制造的运动引导装置
技术领域
本发明涉及运动引导装置的制造方法、及使用该方法制造的运动引导装置，特别涉及采用了使加工时产生的摩擦面(包括滚动体的滚行面在内的用语)上的缺陷无害化的技术的运动引导装置的制造方法、及使用该方法制造的运动引导装置。
背景技术
一直以来，在线性引导器或直线引导装置、滚珠花键装置、滚珠丝杠装置等那样的采用滚动体的运动引导装置中，考虑到构成该装置的部件经由滚动体受到反复滚动/滑动压力，要求部件与滚动体的摩擦面具有较高的表面品质。
这样的摩擦面一般是通过使用磨具进行的磨削加工而成形的，而在磨具磨削中，有时由于磨削过程中从磨具脱落的磨粒的咬入，而在摩擦面的表面上产生伤痕。摩擦面上的伤痕会对运动引导装置的装置寿命带来重大的影响，所以不能原样残留。另一方面，摩擦面要形成滚动体的滚行通道，所以还存在必须维持由磨削加工成形的容许尺寸精度的制约。因此，以往，一旦在摩擦面上产生了伤痕，则难以在维持摩擦面的容许尺寸精度的同时除去伤痕，所以对于产生了缺陷的部件，实际上不得不废弃。
专利文献1：特开平05-078859号公报
另外，作为在某种程度上维持摩擦面的容许尺寸精度的同时进行金属表面的改质的技术，公知有被称为喷丸处理(shot peening)或硬喷丸处理(hard shot peening)的处理技术。这些处理技术由于能有效提高疲劳强度，所以被用于齿轮或弹簧等机构部件的表面改质(例如，参照上述专利文献1)。
但是，以喷丸处理或硬喷丸处理为代表的以往的表面改质技术是以改变(或控制)金属表面的性质为目的而开发的方法，不能考虑用该技术将摩擦面上产生的伤痕(例如，由磨粒的咬入引起的几μm～几十μm左右的伤痕)除去。
发明内容
本发明是鉴于上述课题的存在而作出的，目的在于提供一种新的喷丸处理技术，可在维持摩擦面或滚行面的容许尺寸精度的状态下、使因使用磨具进行的磨削加工而在摩擦面或滚行面上产生的伤痕无害化。此外，本发明的目的在于提供一种新的喷丸处理技术，能发挥现有技术中不可能实现的下述效果：不仅能使摩擦面或滚行面上的伤痕无害化，还能够提高疲劳强度和滑动性，进而也能提高装置寿命。
本发明的运动引导装置的制造方法，其特征在于，执行包括下述工序的处理：磨削加工工序，通过使用磨具进行的磨削加工，来成形采用滚动体的运动引导装置的滚动摩擦面及滑动摩擦面的至少一部分摩擦面；表面处理工序，为了使在前述磨削加工工序中产生的摩擦面上的缺陷无害化，对由前述磨削加工工序成形的摩擦面实施喷丸处理。
此外，本发明的另一运动引导装置的制造方法中，所述运动引导装置具备：轨道部件，具有滚动体滚行面；移动部件，具有与前述滚动体滚行面对置的负荷滚动体滚行面；多个滚动体，滚动自如地设置在由前述滚动体滚行面和前述负荷滚动体滚行面构成的负荷滚行通道内；由此，前述移动部件沿着前述轨道部件的轴线方向或圆周方向自如往复运动或自如旋转运动，该运动引导装置的制造方法的特征在于，执行包括下述工序的处理：磨削加工工序，通过使用磨具进行的磨削加工，在前述移动部件上成形前述负荷滚动体滚行面；表面处理工序，对前述移动部件的至少包括前述负荷滚动体滚行面的区域实施喷丸处理，由此使前述磨削加工工序中产生的前述负荷滚动体滚行面上的缺陷无害化。
在本发明的运动引导装置的制造方法中，通过前述表面处理工序中实施的喷丸处理，可使前述负荷滚动体滚行面的表面粗糙度Ra为0.4μm以下。
此外，在本发明的运动引导装置的制造方法中，前述喷丸处理可以是微粒子喷丸处理。
进而，在本发明的运动引导装置的制造方法中，在前述表面处理工序中，可包括在前述喷丸处理后执行的滚筒处理。
使用上述方法制造的本发明的运动引导装置具备：轨道部件，具有滚动体滚行面；移动部件，具有与前述滚动体滚行面对置的负荷滚动体滚行面；多个滚动体，滚动自如地设置在由前述滚动体滚行面和前述负荷滚动体滚行面构成的负荷滚行通道内；由此，前述移动部件沿着前述轨道部件的轴线方向或圆周方向自如往复运动或自如旋转运动，其特征在于，前述滚动体滚行面及前述负荷滚动体滚行面的至少一部分滚行面受到喷丸处理，且表面粗糙度Ra为0.4μm以下。
另外，上述发明的概要并不是列举本发明所需要的所有特征，这些特征组的变形也能成为发明。
根据本发明，可提供一种新喷丸处理技术，即使通过采用了磨具的磨削加工在摩擦面或滚行面上产生了伤痕，也可不对处理对象部件的容许尺寸精度带来影响地使伤痕无害化。此外，根据该喷丸处理技术，不仅可以使摩擦面或滚行面上的伤痕无害化，还可以提高疲劳强度和滑动性，进而还使装置寿命提高。
附图说明
图1A是例示通过本发明的运动引导装置的制造方法制造的线性引导装置的一实施方式的外观立体图。
图1B是用于说明图1A中所示的线性引导装置具有的无限循环通道的剖视图。
图2是表示在表1中所示的各实验条件下受到处理后的线性引导装置的行进距离试验的结果的图。
图3是表示在表1中所示的各实验条件下进行微粒子喷丸处理前后的表面粗糙度Ra的图。
图4是例示通过本发明的运动引导装置的制造方法制造的花键装置的一实施方式的外观立体图。
图5A是例示将本发明的运动引导装置构成为旋转轴承装置的情况的一实施方式的局部纵剖立体图。
图5B是表示图5A所示的旋转轴承装置的纵截面的图。
附图标记说明
40 线性引导装置，41 轨道导轨，41a 滚动体滚行面，42、62 滚珠，43 移动块，43a 负荷滚动体滚行面，52 负荷滚行通道，53 无负荷滚行通道，55 方向转换通道，60 花键装置，61 花键轴，61a 滚动体滚行面，63 外筒，64 保持器，70 旋转轴承装置，71 内圈，72 内侧轨道面，73 外圈，74 外侧轨道面，75 轨道通道，77 滚柱。
具体实施方式
下面，使用附图对用于实施本发明的优选的实施方式进行说明。另外，以下的实施方式并不限定各权利要求所涉及的发明，而且实施方式中说明的特征的所有组合对发明的解决方案来说不一定是必需的。
另外，本说明书中的“运动引导装置”例如包括用于工作机械中的所有滚动轴承或在真空中使用的无润滑轴承、线性引导器或直线引导装置、滚珠花键装置、滚珠丝杠装置、滚柱丝杠装置、斜置轧辊等所有伴随滚动/滑动动作的装置。
本实施方式的运动引导装置的制造方法可用于作为图1A及图1B所述那样的线性引导装置而构成的运动引导装置。这里，图1A是例示通过本发明的运动引导装置的制造方法制造的线性引导装置的一实施方式的外观立体图。此外，图1B是用于说明图1A中所示的线性引导装置具有的无限循环通道的剖视图。
首先，对图1A及图1B例示的线性引导装置40的结构进行说明，作为本实施方式的运动引导装置的线性引导装置40具有：作为轨道部件的轨道导轨41、和经由多个作为滚动体而设置的滚珠42......可滑动地安装在轨道导轨41上的作为移动部件的移动块43。轨道导轨41是与其纵长方向正交的截面形成为大致矩形的长条部件，在其表面(上表面及两侧面)上，在轨道导轨41的全长范围内，形成有作为滚珠滚动时的轨道的滚动体滚行面41a......
这里，轨道导轨41有的形成为直线状地延伸，有的形成为曲线状地延伸。此外，滚动体滚行面41a......的条数设置为左右各两条、共计四条，但是其条数可根据线性引导装置40的用途等改变。
另一方面，在移动块43上的与滚动体滚行面41a......分别对应的位置上，设置有负荷滚动体滚行面43a......由轨道导轨41的滚动体滚行面41a.....和移动块43的负荷滚动体滚行面43a......形成负荷滚行通道52......夹持多个滚珠42。进而，在移动块43上设置有：与各滚动体滚行面41a......平行地延伸的四条无负荷滚行通道53......、和将各无负荷滚行通道53......与各负荷滚行通道52......连接起来的方向转换通道55......通过一个负荷滚行通道52以及无负荷滚行通道53、和将它们连接的一对方向转换通道55的组合，构成一个无限循环通道(参照1B)。
多个滚珠42......被设置为可在由负荷滚行通道52、无负荷滚行通道53、和一对方向转换通道55、55构成的无限循环通道中无限循环，由此，移动块43可相对于轨道导轨41相对地往复运动。
在具有以上那样的结构的本实施方式所涉及的线性引导装置40中，作为其特征点可举出：滚动体滚行面41a......及负荷滚动体滚行面43a......中的至少一部分滚行面接受了微粒子喷丸处理，并且，接受了该微粒子喷丸处理的滚行面的表面粗糙度Ra为0.4μm以下。
对包含该微粒子喷丸处理的本实施方式的线性引导装置40的制造方法进行说明，首先，通过使用磨具进行的磨削加工，将滚动体相对于构成线性引导装置40的部件接触的摩擦面成形(磨削加工工序)。另外，若为图1A及图1B所例示的线性引导装置40，则该摩擦面相当于轨道导轨41的滚动体滚行面41a......、移动块43的负荷滚动体滚行面43a......等滚行面。
接着，对在磨削加工工序中成形的摩擦面实施微粒子喷丸处理(表面处理工序)。作为进行该微粒子喷丸处理的装置，使用在以往的喷丸处理或硬喷丸处理等中使用的喷射装置即可，相对于轨道导轨41或移动块43等部件，以后述的本发明特有的处理条件击出粒径40μm～80μm左右的非常细微的喷丸。另外，实施微粒子喷丸处理的区域至少含有摩擦面即可，也可对轨道导轨41或移动块43整体进行微粒子喷丸处理。执行该微粒子喷丸处理起到下述作用：使磨削加工工序中可能产生的磨粒咬入伤痕等缺陷无害化。
这里，关于微粒子喷丸处理使摩擦面上产生的磨粒咬入伤痕等缺陷无害化的原理，认为有以下方面等：通过40μm～80μm左右的非常细微的喷丸的剧烈冲击，(1)将伤痕的有害部(凸部)弹飞；(2)由于喷丸的剧烈冲击，瞬间产生热而瞬间将伤痕周边的金属融化，并通过之后的急速冷却使伤痕消失；(3)即使伤痕没有因喷丸的剧烈冲击产生的热而完全消失，也会使伤痕极小化、无害化到不会影响滚动体的滚动/滑动运动的程度。
此外，本实施方式的微粒子喷丸处理只是使用40μm～80μm左右的非常细微的喷丸击打摩擦面，所以其尺寸变化为几μm级别，能充分满足滚动体滚行面41a......或负荷滚动体滚行面43a......等滚行面所需要的容许尺寸精度。
另外，在本实施方式的运动引导装置的制造方法中，在上述表面处理工序中，也可包含在微粒子喷丸处理后执行的滚筒处理。即，微粒子喷丸处理虽然能在充分满足滚动体滚行面41a......或负荷滚动体滚行面43a......等滚行面所需要的容许尺寸精度的状态下，使伤痕无害化，但是，不能避免喷丸处理后的滚行面与磨削面相比表面粗糙度降低一些的问题。鉴于此，对进行了微粒子喷丸处理的滚行面进行滚筒处理，由此可适当地改善表面粗糙度。
作为滚筒处理的具体内容，例如在放入有铝粉或云母(云母片)、冲击介质(金属球、磨具碎片、磨粒、天然及人造石块、石英、砂、皮、锯屑等)、工作液等的滚筒容器中，放入作为处理对象的轨道导轨41或移动块43并使其振动、搅拌即可。通过该处理可部分地除去受到微粒子喷丸处理的滚行面表面的凹凸，得到平滑的滚行面。此外，在滚筒容器中，除了上述物质之外，为了促进防锈作用、磨削作用，也可适当添加混合物。
在本实施方式的运动引导装置的制造方法中，滚筒处理的实施并不是必须的，根据作为制造对象的运动引导装置的使用环境或产品规格等来确定是否采用即可。
接着，对本实施方式的微粒子喷丸处理的具体实施条件进行说明。即，本发明者们对一直以来公知的喷丸处理或硬喷丸处理等以往的喷丸处理进行改良，找出了以往不可能的、在维持容许尺寸精度的同时使摩擦面上产生的伤痕等缺陷无害化的新喷丸处理的处理条件。
表1是表示发明者们进行的微粒子喷丸处理的实验条件的表。以往的喷丸处理或硬喷丸处理采用的喷丸粒径约为800μm，与此相对，本发明采用40μm～80μm左右的非常细微的喷丸，进行用于适当地使伤痕无害化的处理。
[表1]
表1实验条件
Figure S2006800273500D00071
表2表示表1中所示的各实验条件下的结果。此外，图2是表示在表1所示的各实验条件下受到处理后的线性引导装置40的行进距离试验的结果的图。从表2也会清楚地看到，除了在15秒内击出粒度#400的珠子的情况(比较1)以外，均可使磨削伤痕无害化。此外，特别如图2所示那样，本实施方式的实施了微粒子喷丸处理后的线性引导装置40都实现了大幅超过计算寿命即400km的行进距离。特别是在(发明1)的条件下进行的微粒子喷丸处理中，可实现计算寿命400km的两倍以上的882km的行进距离。这表明本实施方式的微粒子喷丸处理能发挥现有技术中不能实现的下述效果：不仅能使伤痕等缺陷无害化、还能提高疲劳强度和滑动性、进而能改善装置寿命。另外，未进行微粒子喷丸处理而残存有伤痕的状态的线性引导装置和本实施方式的受到了微粒子喷丸处理的线性引导装置的行进距离的差别当然很明显。
[表2]
表2各实施条件下的结果
    微粒子喷丸处理
    比较1   发明1     发明2     发明3     发明4
  磨削伤痕的修复     ×   ○     ○     ○     ○
  表面粗糙度Ra0.4μm以下 ○ ○ ○ ○ ○
  组织变化     无   无     有     有     有
  行进距离[km](计算寿命400km) - 882 735 662 599
  残留奥氏体残存 - 多 中 少 中
  压缩残留应力增加 - 少 中 多 中
  微粒子喷丸处理的强度 弱 中 强 强 强
评价 不可以   良 可以 可以 可以
另外，图3是表示表1所示的各实验条件下微粒子喷丸处理前后的表面粗糙度Ra的图，可知除了不能除去伤痕(比较1)的实验条件以外，表面粗糙度都会恶化一些。这表明：为了使伤痕等缺陷无害化，必须牺牲一些表面粗糙度，但是若采用达到伴随滚动/滑动动作的运动引导装置一般所需的表面粗糙度Ra也就是0.4μm以下值的条件(含有滚筒处理的实施)，则本发明的微粒子喷丸处理还可使更大的缺陷无害化。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明的技术范围不限定于上述实施方式中记载的范围。在上述实施方式中，可添加各种改变或改良。即，本发明的运动引导装置的制造方法的表面处理工序中实施的处理条件不仅仅限定于表1所示的发明条件，只要是能使伤痕等缺陷无害化、且表面粗糙度Ra达到0.4μm以下值的条件，可以根据作为处理对象的金属材料或运动引导装置所要求的性能等，采用适当的优选条件。
此外，在本实施方式中，例示了本发明的运动引导装置构成为线性引导装置40的情况而进行了说明，但是也可对图4所示那样的花键装置60，应用本发明的运动引导装置的制造方法。
这里，简单地对图4所示的花键装置60的结构进行说明，花键装置60具有作为轨道部件的花键轴61、和作为移动部件的圆筒状的外筒63，所述外筒63经由多个作为滚动体的滚珠62......移动自如地安装在该花键轴61上。在花键轴61的表面上，形成有滚动体滚行面61a......所述滚动体滚行面61a......为滚珠62的轨道，且沿着花键轴21的轴线方向延伸。在安装在花键轴61上的外筒63上，形成有与滚动体滚行面61a对应的负荷滚动体滚行面。在这些负荷滚动体滚行面上，形成有沿滚动体滚行面61a......延伸的方向延伸的多条突起。在形成于外筒63上的负荷滚动体滚行面和形成于花键轴61上的滚动体滚行面61a之间，形成负荷滚行通道。在负荷滚行通道的临近处，形成有供从载荷释放的滚珠62移动的无负荷返回通道。在外筒63上，组装有保持器64，所述保持器64跑道状地排列/保持多个滚珠62......而且，多个滚珠62......滚动自如地设置在外筒63的负荷滚动体滚行面和花键轴61的滚动体滚动面61a之间，被设置成通过无负荷返回通道而无限循环，由此，外筒63可相对于花键轴61相对地往复运动。
可对构成这样的花键装置60的部件中的滚动体滚行面61a......和负荷滚动体滚行面的至少一方，实施本发明的喷丸处理。通过本发明的运动引导装置的制造方法制造花键装置60，可实现无伤痕的滚动体滚行面61a......及负荷滚动体滚行面，进而，可得到疲劳强度和滑动性、装置寿命提高了的花键装置60。
进而，由本发明的运动引导装置的制造方法制造的运动引导装置可构成为图5A及图5B所示那样的旋转轴承装置。这里，图5A是例示将本发明的运动引导装置构成为旋转轴承装置的情况的一实施方式的局部纵剖立体图。此外，图5B是表示图5A所示的旋转轴承装置的纵截面的图。
如图5A及图5B所示，构成为旋转轴承装置70的运动引导装置具备：(作为轨道部件或移动部件的)内圈71，在外周面上具有截面V字状的内侧轨道面72；(作为移动部件或轨道部件的)外圈73，在内周面上具有截面V字状的外侧轨道面74；多个作为滚动体的滚柱77......交叉排列成可在由内侧轨道面72和外侧轨道面74形成的截面大致矩形的轨道通道75之间滚动；由此，内圈71及外圈73可在圆周方向上进行相对的旋转运动。
可对构成这样的旋转轴承装置70的部件中的至少内侧轨道面72及外侧轨道面74的某一方，实施本发明的喷丸处理。通过本发明的运动引导装置的制造方法制造旋转轴承装置70，可实现无伤痕的内侧轨道面72及外侧轨道面74，进而，可得到疲劳强度和滑动性、装置寿命提高了的旋转轴承装置70。
另外，本发明不仅可应用于上述的线性引导装置、花键装置、旋转轴承装置，还可以应用于直线引导装置或滚动轴承等所有运动引导装置中。施加了这样的改变或改良的方式也包含于本发明的技术范围内，根据权利要求书的记载会更清楚。

Claims (6)

1.一种运动引导装置的制造方法，其特征在于，执行包括下述工序的处理：
磨削加工工序，通过使用磨具进行的磨削加工，来成形采用滚动体的运动引导装置的滚动摩擦面及滑动摩擦面的至少一部分摩擦面；
表面处理工序，为了使在前述磨削加工工序中产生的摩擦面上的缺陷无害化，对由前述磨削加工工序成形的摩擦面实施喷丸处理。
2.一种运动引导装置的制造方法，所述运动引导装置具备：
轨道部件，具有滚动体滚行面；
移动部件，具有与前述滚动体滚行面对置的负荷滚动体滚行面；
多个滚动体，滚动自如地设置在由前述滚动体滚行面和前述负荷滚动体滚行面构成的负荷滚行通道内；
由此，前述移动部件沿着前述轨道部件的轴线方向或圆周方向自如往复运动或自如旋转运动，该运动引导装置的制造方法的特征在于，执行包括下述工序的处理：
磨削加工工序，通过使用磨具进行的磨削加工，在前述移动部件上成形前述负荷滚动体滚行面；
表面处理工序，对前述移动部件的至少包括前述负荷滚动体滚行面的区域实施喷丸处理，由此使前述磨削加工工序中产生的前述负荷滚动体滚行面上的缺陷无害化。
3.如权利要求1或2所述的运动引导装置的制造方法，其特征在于，
通过前述表面处理工序中实施的喷丸处理，使前述负荷滚动体滚行面的表面粗糙度Ra为0.4μm以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的运动引导装置的制造方法，其特征在于，
前述喷丸处理是微粒子喷丸处理。
5.如权利要求1～4中任一项所述的运动引导装置的制造方法，其特征在于，
在前述表面处理工序中，包括在前述喷丸处理后执行的滚筒处理。
6.一种运动引导装置，具备：
轨道部件，具有滚动体滚行面；
移动部件，具有与前述滚动体滚行面对置的负荷滚动体滚行面；
多个滚动体，滚动自如地设置在由前述滚动体滚行面和前述负荷滚动体滚行面构成的负荷滚行通道内；
由此，前述移动部件沿着前述轨道部件的轴线方向或圆周方向自如往复运动或自如旋转运动，其特征在于，
前述滚动体滚行面及前述负荷滚动体滚行面的至少一部分滚行面受到喷丸处理，且表面粗糙度Ra为0.4μm以下。
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