JP2003080335A - ベアリングレースの冷間転造における割れキズの抑制方法 - Google Patents
ベアリングレースの冷間転造における割れキズの抑制方法Info
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- JP2003080335A JP2003080335A JP2001274594A JP2001274594A JP2003080335A JP 2003080335 A JP2003080335 A JP 2003080335A JP 2001274594 A JP2001274594 A JP 2001274594A JP 2001274594 A JP2001274594 A JP 2001274594A JP 2003080335 A JP2003080335 A JP 2003080335A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベアリングの転動溝を冷間転造ままで利用す
ることのできる転造ブランク形状とすることで、困難な
転動面近傍の切削加工を無くし、生産性および歩留りの
向上を図った冷間転造方法を提供する 【解決手段】 鋼管切断リングからなる冷間転造用ブラ
ンクの円周面の中央に冷間転造により形成する転動溝Ｇ
の両側の断面平坦部Ｄの外側肩部Ｂを該平坦部Ｄの長さ
の１／４ないし１／２の長さの幅でかつ平坦部Ｄに対す
る角度θ＝３０°ないし８０°の面取りを予め形成した
後、冷間転造する。特に、冷間転造用ブランクの円周面
はベアリングアウターレースの内周面であるベアリング
レースの冷間転造時の溝肩部の割れキズの抑制方法。
ることのできる転造ブランク形状とすることで、困難な
転動面近傍の切削加工を無くし、生産性および歩留りの
向上を図った冷間転造方法を提供する 【解決手段】 鋼管切断リングからなる冷間転造用ブラ
ンクの円周面の中央に冷間転造により形成する転動溝Ｇ
の両側の断面平坦部Ｄの外側肩部Ｂを該平坦部Ｄの長さ
の１／４ないし１／２の長さの幅でかつ平坦部Ｄに対す
る角度θ＝３０°ないし８０°の面取りを予め形成した
後、冷間転造する。特に、冷間転造用ブランクの円周面
はベアリングアウターレースの内周面であるベアリング
レースの冷間転造時の溝肩部の割れキズの抑制方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】リングの円周面、特に内周面
にベアリングの転動溝を有するベアリングアウターレー
スなどの部品を製造するための冷間転造方法に関する。
にベアリングの転動溝を有するベアリングアウターレー
スなどの部品を製造するための冷間転造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車部材や産業用機械に使用されるリ
ング状素形材部品の、コストダウンを目的として従来種
々の工程や合理化が図られてきた。その多くは旋削加工
を施すため、取代削減や生産性向上のためニアネットシ
ェイプ化が進められている。その中の一つの手法として
冷間転造（すなわちＣＲＦ）方法がある。この利点は加
工が冷間で行われるので寸法精度が良いことである。し
かしこの冷間転造方法は、通常の冷間加工法と比較して
加工度が高く、材料及び加工度によって外径肩部、内径
肩部、溝肩部に割れが発生する。そのため従来の冷間転
造に使用される素材は、靱性の比較的高いクロム合金
鋼、クロム−モリブデン合金鋼、軸受鋼などが使用され
ている。しかし、コストダウンを図る中で被削性が良好
で素材コストの安い材料として中炭素のＳＣ鋼が望まれ
るが、この鋼種は冷間転造中に加工硬化により靱性が劣
化するため、１〜５ｍｍの大きな割れが発生し、使用で
きなかった。そこで出願人は、中炭素ＳＣ鋼を特に開発
するとともに、この中炭素鋼を冷間転造において、冷間
転造を多段階に分け、熱処理と組み合わせることで割れ
発生を防止した冷間転造方法を特開２０００−１６７６
３５として開発している。ところで、リング内側に転動
溝を有するアウターレースの冷間転造を行う際、転造条
件が非常に厳密であり、転造条件が適切でないとリング
内径の内周面に割れキズが発生する。特に、図１のＡで
示す溝肩部において割れキズが頻発し、冷間転造後切削
仕上げをすることが必須であった。しかし、溝肩部の形
状が複雑なため切削コストが高いという問題があった。
ング状素形材部品の、コストダウンを目的として従来種
々の工程や合理化が図られてきた。その多くは旋削加工
を施すため、取代削減や生産性向上のためニアネットシ
ェイプ化が進められている。その中の一つの手法として
冷間転造（すなわちＣＲＦ）方法がある。この利点は加
工が冷間で行われるので寸法精度が良いことである。し
かしこの冷間転造方法は、通常の冷間加工法と比較して
加工度が高く、材料及び加工度によって外径肩部、内径
肩部、溝肩部に割れが発生する。そのため従来の冷間転
造に使用される素材は、靱性の比較的高いクロム合金
鋼、クロム−モリブデン合金鋼、軸受鋼などが使用され
ている。しかし、コストダウンを図る中で被削性が良好
で素材コストの安い材料として中炭素のＳＣ鋼が望まれ
るが、この鋼種は冷間転造中に加工硬化により靱性が劣
化するため、１〜５ｍｍの大きな割れが発生し、使用で
きなかった。そこで出願人は、中炭素ＳＣ鋼を特に開発
するとともに、この中炭素鋼を冷間転造において、冷間
転造を多段階に分け、熱処理と組み合わせることで割れ
発生を防止した冷間転造方法を特開２０００−１６７６
３５として開発している。ところで、リング内側に転動
溝を有するアウターレースの冷間転造を行う際、転造条
件が非常に厳密であり、転造条件が適切でないとリング
内径の内周面に割れキズが発生する。特に、図１のＡで
示す溝肩部において割れキズが頻発し、冷間転造後切削
仕上げをすることが必須であった。しかし、溝肩部の形
状が複雑なため切削コストが高いという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、冷間転造の利点であるニアネットシ
ェイプの利点を活かし、ベアリングの転動溝を冷間転造
ままで利用することのできる転造ブランク形状とするこ
とで、困難な転動面近傍の切削加工を無くし、生産性お
よび歩留りの向上を図った冷間転造方法を提供すること
である。
ようとする課題は、冷間転造の利点であるニアネットシ
ェイプの利点を活かし、ベアリングの転動溝を冷間転造
ままで利用することのできる転造ブランク形状とするこ
とで、困難な転動面近傍の切削加工を無くし、生産性お
よび歩留りの向上を図った冷間転造方法を提供すること
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼管切断リ
ングからなる冷間転造用ブランクの円周面の中央に冷間
転造により形成する転動溝の両側の断面平坦部の外側肩
部を該平坦部の長さの１／４ないし１／２の長さの幅で
かつ平坦部に対する角度３０°ないし８０°の面取りを
予め形成した後、冷間転造することを特徴とするベアリ
ングレースの冷間転造時の溝肩部の割れキズの抑制方法
である。
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼管切断リ
ングからなる冷間転造用ブランクの円周面の中央に冷間
転造により形成する転動溝の両側の断面平坦部の外側肩
部を該平坦部の長さの１／４ないし１／２の長さの幅で
かつ平坦部に対する角度３０°ないし８０°の面取りを
予め形成した後、冷間転造することを特徴とするベアリ
ングレースの冷間転造時の溝肩部の割れキズの抑制方法
である。
【０００５】請求項２の発明では、冷間転造用ブランク
の円周面はベアリングアウターレースの内周面であるこ
とを特徴とする請求項１の手段のベアリングレースの冷
間転造時の溝肩部の割れキズの抑制方法である。
の円周面はベアリングアウターレースの内周面であるこ
とを特徴とする請求項１の手段のベアリングレースの冷
間転造時の溝肩部の割れキズの抑制方法である。
【０００６】本発明の作用について説明すると、冷間転
造時に図１で示す転動溝の溝肩部Ａで割れが発生する理
由は、転動溝を形成するマンドレルがリングの溝肩部Ａ
と最後まで接触せず自由表面となり、溝肩部Ａに周方向
の引張り応力が働くためである。この引張り応力を軽減
するため、転造ブランクを製造する際、ブランクリング
内径の断面平坦部の外側肩部Ｂを面取りしておけば、溝
肩部Ａと外側肩部Ｂの双方に引張り応力が働くようにな
り、力が分散されるので溝肩部Ａの割れキズ発生が軽減
される。
造時に図１で示す転動溝の溝肩部Ａで割れが発生する理
由は、転動溝を形成するマンドレルがリングの溝肩部Ａ
と最後まで接触せず自由表面となり、溝肩部Ａに周方向
の引張り応力が働くためである。この引張り応力を軽減
するため、転造ブランクを製造する際、ブランクリング
内径の断面平坦部の外側肩部Ｂを面取りしておけば、溝
肩部Ａと外側肩部Ｂの双方に引張り応力が働くようにな
り、力が分散されるので溝肩部Ａの割れキズ発生が軽減
される。
【０００７】この場合、溝肩部Ａで割れが発生しないた
めの面取り量は、溝肩部Ａと外側肩部Ｂまでの平坦部の
長さを距離Ｄとすると、外部肩部Ｂから溝肩部Ａ方向に
Ｄ／４〜Ｄ／２であることが、図２に示すブランクの二
次元一般化平面ひずみの有限要素解析法結果から推定さ
れる。すなわち図２において、黒色の部分は引張り応力
が大であり、この面積が大きいと引張り応力が大きいの
で不可であり、図２の○で示す面取り比０．２６および
面取り比０．４３は溝肩部Ａの黒色で示す引張り応力が
小さいことが判り、本発明で採用されるものであり、実
際に溝肩部Ａのキズ発生は抑制された。
めの面取り量は、溝肩部Ａと外側肩部Ｂまでの平坦部の
長さを距離Ｄとすると、外部肩部Ｂから溝肩部Ａ方向に
Ｄ／４〜Ｄ／２であることが、図２に示すブランクの二
次元一般化平面ひずみの有限要素解析法結果から推定さ
れる。すなわち図２において、黒色の部分は引張り応力
が大であり、この面積が大きいと引張り応力が大きいの
で不可であり、図２の○で示す面取り比０．２６および
面取り比０．４３は溝肩部Ａの黒色で示す引張り応力が
小さいことが判り、本発明で採用されるものであり、実
際に溝肩部Ａのキズ発生は抑制された。
【０００８】なお、図２において面取り境界を境界Ｍで
示す。面取りありのブランクの場合、溝肩部Ａで割れが
軽減される代わりに外側肩部Ｂ付近で軽微な割れが発生
する場合があるが、外側肩部Ｂは、図３に示すように、
通常切削代に含まれ、かつ切削も容易であるので、割れ
キズが軽微なキズとして発生しても問題ない。すなわ
ち、図３において、（ａ）は面取りなしのブランクリン
グ１とその冷間転造後の転造リング２で、転造リング２
の点線５は製品形状の仕上げ代の切削代を示し、リング
内径の平坦面側では外側肩部Ｂにキズの発生が見られる
ので点線の切削代５で示す仕上げ代分１．０ｍｍだけ切
削する必要がある。しかし（ｂ）は面取りありのブラン
クリング３とその冷間転造後の転造リング４で、転造リ
ング４の点線の切削代６は製品形状の切削仕上げ代を示
すが、外側肩部Ｂにキズの発生は見られないので、リン
グ内径の平坦面側では点線で示す切削代６は０ｍｍで切
削する必要はない。
示す。面取りありのブランクの場合、溝肩部Ａで割れが
軽減される代わりに外側肩部Ｂ付近で軽微な割れが発生
する場合があるが、外側肩部Ｂは、図３に示すように、
通常切削代に含まれ、かつ切削も容易であるので、割れ
キズが軽微なキズとして発生しても問題ない。すなわ
ち、図３において、（ａ）は面取りなしのブランクリン
グ１とその冷間転造後の転造リング２で、転造リング２
の点線５は製品形状の仕上げ代の切削代を示し、リング
内径の平坦面側では外側肩部Ｂにキズの発生が見られる
ので点線の切削代５で示す仕上げ代分１．０ｍｍだけ切
削する必要がある。しかし（ｂ）は面取りありのブラン
クリング３とその冷間転造後の転造リング４で、転造リ
ング４の点線の切削代６は製品形状の切削仕上げ代を示
すが、外側肩部Ｂにキズの発生は見られないので、リン
グ内径の平坦面側では点線で示す切削代６は０ｍｍで切
削する必要はない。
【０００９】
【発明の実施の形態】軸受鋼からなる鋼管から切断した
管の外径×内径×幅が６５．５ｍｍ×５０．５ｍｍ×２
０ｍｍであるブランクリングを８３ｍｍ×７０ｍｍ×２
０ｍｍに拡管しながら内径の円周面の中央に転動溝の溝
幅＝１８．６ｍｍの転動溝Ｇを成形する冷間転造方法に
おいて、図１に示すように、冷間転造を行う前に、ブラ
ンクリングの内径の角部である両外側肩部Ｂに面取り境
界線Ｍで示す位置で平坦部Ｄを２ｍｍ幅除去する面取り
を行った。この面取りにより、溝肩部Ａと外側肩部Ｂの
間の平坦部の長さＤ＝５．７６ｍｍなので、面取り比は
２ｍｍ／５．７６ｍｍ＝０．３５であった。次いで、こ
の面取りしたブランクリングを冷間転造し、その転造後
のリングの溝肩部Ａおよび外側肩部Ｂの割れキズの発生
を評価し、その評価を表１に示す。本発明における内径
の円周面の両外側肩部Ｂに面取りを行ったブランクリン
グを使用して冷間鍛造した場合、表１に示すように、溝
肩部Ａの評価は○で割れキズの発生は見られなかった。
管の外径×内径×幅が６５．５ｍｍ×５０．５ｍｍ×２
０ｍｍであるブランクリングを８３ｍｍ×７０ｍｍ×２
０ｍｍに拡管しながら内径の円周面の中央に転動溝の溝
幅＝１８．６ｍｍの転動溝Ｇを成形する冷間転造方法に
おいて、図１に示すように、冷間転造を行う前に、ブラ
ンクリングの内径の角部である両外側肩部Ｂに面取り境
界線Ｍで示す位置で平坦部Ｄを２ｍｍ幅除去する面取り
を行った。この面取りにより、溝肩部Ａと外側肩部Ｂの
間の平坦部の長さＤ＝５．７６ｍｍなので、面取り比は
２ｍｍ／５．７６ｍｍ＝０．３５であった。次いで、こ
の面取りしたブランクリングを冷間転造し、その転造後
のリングの溝肩部Ａおよび外側肩部Ｂの割れキズの発生
を評価し、その評価を表１に示す。本発明における内径
の円周面の両外側肩部Ｂに面取りを行ったブランクリン
グを使用して冷間鍛造した場合、表１に示すように、溝
肩部Ａの評価は○で割れキズの発生は見られなかった。
【００１０】
【表１】
【００１１】ブランクリングの内径の円周面の断面平坦
部に対し角度θ＝８０°を超える角度の面取りをした場
合は、冷間鍛造において面取りした断面内に材料が充填
せず欠肉不良のリング製品となった。
部に対し角度θ＝８０°を超える角度の面取りをした場
合は、冷間鍛造において面取りした断面内に材料が充填
せず欠肉不良のリング製品となった。
【００１２】なお、本発明は主としてベアリングのアウ
ターレースで説明したが、本発明の方法はベアリングの
インナーレースの外周面の転動溝の両サイドの両外側肩
部においても適用できることは勿論である。
ターレースで説明したが、本発明の方法はベアリングの
インナーレースの外周面の転動溝の両サイドの両外側肩
部においても適用できることは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、冷間鍛
造する前にブランクリングの円周面の外側肩部Ｂの角を
面取りすることにより、冷間鍛造時に転動溝の溝肩部Ａ
で割れを発生させる周方向の引張り応力を軽減すること
ができ、すなわち、溝肩部Ａと外側肩部Ｂの双方に引張
り応力が働いて力が分散されるので、Ａ部の割れキズの
発生が軽減され、この場合、溝肩部Ａで割れが発生しな
いための面取り量を、溝肩部Ａと外側肩部Ｂとの間の平
坦部の長さを距離Ｄとするとき、Ｄ／４〜Ｄ／２とする
ことで、溝肩部Ａの割れキズの発生は抑制されることと
なり、従来にない優れた効果を奏するものである。
造する前にブランクリングの円周面の外側肩部Ｂの角を
面取りすることにより、冷間鍛造時に転動溝の溝肩部Ａ
で割れを発生させる周方向の引張り応力を軽減すること
ができ、すなわち、溝肩部Ａと外側肩部Ｂの双方に引張
り応力が働いて力が分散されるので、Ａ部の割れキズの
発生が軽減され、この場合、溝肩部Ａで割れが発生しな
いための面取り量を、溝肩部Ａと外側肩部Ｂとの間の平
坦部の長さを距離Ｄとするとき、Ｄ／４〜Ｄ／２とする
ことで、溝肩部Ａの割れキズの発生は抑制されることと
なり、従来にない優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブランクリングの切断面を示す図である。
【図２】従来法の面取り無しリングと本発明の面取り比
を変化させた面取りありリングの二次元一般化平面ひず
みの有限要素法の解析結果を示す図である。
を変化させた面取りありリングの二次元一般化平面ひず
みの有限要素法の解析結果を示す図である。
【図３】（ａ）従来の面取り無しと（ｂ）本発明の面取
りありのブランクリングおよび転造リングの切削代を示
す図である。
りありのブランクリングおよび転造リングの切削代を示
す図である。
１ ブランクリング
２ 転造リング
３ ブランクリング
４ 転造リング
５ 切削代
６ 切削代
Ａ 溝肩部
Ｂ 外側肩部
Ｄ 平坦部
Ｇ 転動溝
θ 角度
Ｍ 面取り境界線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3J101 AA03 AA42 BA53 BA54 BA57
DA09 DA20 EA03 FA44 GA01
GA60
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼管切断リングからなる冷間転造用ブラ
ンクの円周面の中央に冷間転造により形成する転動溝の
両側の断面平坦部の外側肩部を該平坦部の長さの１／４
ないし１／２の長さの幅でかつ平坦部に対する角度３０
°ないし８０°の面取りを予め形成した後、冷間転造す
ることを特徴とするベアリングレースの冷間転造時の溝
肩部の割れキズの抑制方法。 - 【請求項２】 冷間転造用ブランクの円周面はベアリン
グアウターレースの内周面であることを特徴とする請求
項１記載のベアリングレースの冷間転造時の溝肩部の割
れキズの抑制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274594A JP2003080335A (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | ベアリングレースの冷間転造における割れキズの抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274594A JP2003080335A (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | ベアリングレースの冷間転造における割れキズの抑制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003080335A true JP2003080335A (ja) | 2003-03-18 |
Family
ID=19099599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001274594A Pending JP2003080335A (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | ベアリングレースの冷間転造における割れキズの抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003080335A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250829A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Radioactive Waste Management Funding & Research Center | 溶接変形及び残留応力の簡易３次元解析方法 |
-
2001
- 2001-09-11 JP JP2001274594A patent/JP2003080335A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250829A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Radioactive Waste Management Funding & Research Center | 溶接変形及び残留応力の簡易３次元解析方法 |
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