JP2003183735A - Method and apparatus for heat-treating ball screw - Google Patents

Method and apparatus for heat-treating ball screw

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JP2003183735A
JP2003183735A JP2001384666A JP2001384666A JP2003183735A JP 2003183735 A JP2003183735 A JP 2003183735A JP 2001384666 A JP2001384666 A JP 2001384666A JP 2001384666 A JP2001384666 A JP 2001384666A JP 2003183735 A JP2003183735 A JP 2003183735A
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ball screw
thread groove
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Katsuhisa Tonooka
勝久 殿岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for heat-treating a ball screw, which can harden the surface of a formed groove portion of a nut, by induction hardening. <P>SOLUTION: In a process of heat-treating the nut 2 which forms the ball screw, this apparatus is characterized by arranging the first coil 11 for low-frequency heating, in the outer diameter side of the nut 2, and the second coil 12 for high-frequency heating in the interior diameter side of the nut 2. Then, the heat treatment method comprises, at first, passing a low-frequency current to the first coil 11, to heat the nut 2 from the outer diameter side, leaving it for a predetermined time after heating by the first coil 11, passing a high-frequency current to the second coil 12 arranged in the interior diameter side of the nut 2, to rapidly heat the surface of the formed groove portion, stopping the heating by the second coil 12 after heating the surface of the formed groove portion up to a quenching temperature, and rapidly cooling the nut 2 with cooling water. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじを構成
するナットの内径側ねじ溝形成部の表面硬化を行うため
のボールねじの熱処理方法および熱処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment method and a heat treatment apparatus for a ball screw for hardening the surface of an inner diameter side thread groove forming portion of a nut constituting a ball screw.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械においては、スライド駆動部分
にボールねじが使用されている。このボールねじは、ね
じ軸とナットの間に多数のボールを介在させ、ボールが
ねじ溝を転動しながら循環して運動を伝達する機構を有
し、ねじの滑り摩擦を転がり摩擦に置き換えたものであ
る。
2. Description of the Related Art In machine tools, a ball screw is used for a slide driving portion. This ball screw has a mechanism in which a large number of balls are interposed between a screw shaft and a nut, and the balls circulate while rolling in a screw groove to transmit the motion. The sliding friction of the screw is replaced by rolling friction. It is a thing.

【0003】このボールねじの構造について図4を参照
しながら説明する。図4はチューブ式ボールねじの構造
の一例を部分的に透視して示す図である。
The structure of this ball screw will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view partially showing an example of the structure of the tube type ball screw.

【0004】ボールねじは、図4に示すように、ねじ軸
1と、ナット2とを有し、ねじ軸1およびナット2に
は、ボール3を受け入れるためのねじ溝が形成されてい
る。ねじ軸1とナット2間には、それぞれのねじ溝を介
して多数のボール3が充填されている。ねじ軸1が回さ
れると、ボール3がねじ軸1とナット2の間にかみ込ま
れ、それらの間をねじ溝に沿って転がりながら進行し、
リターンチューブ4を介して循環する。
As shown in FIG. 4, the ball screw has a screw shaft 1 and a nut 2, and the screw shaft 1 and the nut 2 are formed with a thread groove for receiving the ball 3. A large number of balls 3 are filled between the screw shaft 1 and the nut 2 via respective screw grooves. When the screw shaft 1 is rotated, the ball 3 is caught between the screw shaft 1 and the nut 2, and the ball 3 advances while rolling between them along the screw groove.
It circulates via the return tube 4.

【0005】このようなボールねじにおいては、高い耐
久性が要求されるので、ボールねじ軸とネットのそれぞ
れのねじ溝形成部に対しては、熱処理によって表面硬化
が行われる。
Since such a ball screw is required to have high durability, surface hardening is performed by heat treatment on the thread groove forming portions of the ball screw shaft and the net.

【0006】このねじ軸に対する表面硬化の方法として
は、低炭素合金鋼の棒材からねじ溝加工を施した軸を製
作し、この軸に浸炭熱処理を施す方法がある。即ち、こ
の方法は、低炭素合金鋼は、炭素量が少なく(0.2重
量%未満)、単に焼入れをしても軸受やボールねじなど
の転動装置として必要な硬さが得られないので、浸炭処
理により表層部の炭素量を増加させ、焼入れを行うこと
によって、低炭素合金鋼を素材とする場合でも、転動装
置として使用に耐え得る硬さを得る方法である。
As a surface hardening method for this screw shaft, there is a method in which a shaft subjected to thread groove processing is manufactured from a bar material of low carbon alloy steel, and this shaft is subjected to carburizing heat treatment. That is, according to this method, the low carbon alloy steel has a small amount of carbon (less than 0.2% by weight), and the hardness required for rolling devices such as bearings and ball screws cannot be obtained even by simply quenching. In this method, the carbon content of the surface layer is increased by carburizing and quenching is performed to obtain a hardness that can be used as a rolling device even when a low carbon alloy steel is used as a material.

【0007】また、浸炭を行わず焼入れ、焼戻しのみで
十分な硬さが得られる中炭素合金鋼を素材とする場合、
この中炭素合金鋼の棒材かららねじ溝加工を施した軸を
製作し、この軸に高周波焼入れを施し、その後、焼戻し
を施すことによって、表面硬化を行う方法がある。
Further, in the case of using a medium carbon alloy steel which can obtain a sufficient hardness only by quenching and tempering without carburizing,
There is a method in which a shaft having a thread groove is manufactured from a rod of medium carbon alloy steel, induction hardening is performed on the shaft, and then tempering is performed to perform surface hardening.

【0008】他方、ボールねじのナットの場合、外形が
円筒形状で、その内径側にねじ溝が螺旋状に形成されて
いるので、切削加工性に優れた硬さが低い材質で熱処理
状態の素材を機械加工した後に、熱処理、研削仕上げを
して部品として完成される。ここで、素材としては、例
えば炭素量約0.15重量%のクロム鋼(JIS SC
R415)、クロムモリブデン鋼(同 SCM415)
等のような低炭素合金鋼が使用され、ナットの転動面の
耐摩耗性を重視して、熱処理方法として、通常、浸炭焼
入れが行われている。これにより、表面層の炭素量が増
し、焼入れにより必要な硬さが得られる。
On the other hand, in the case of the nut of the ball screw, the outer shape is cylindrical and the thread groove is formed in a spiral shape on the inner diameter side thereof. After being machined, it is heat-treated and ground to be finished as a part. Here, as the material, for example, chromium steel having a carbon content of about 0.15% by weight (JIS SC
R415), chrome molybdenum steel (SCM415)
Low carbon alloy steels such as those mentioned above are used, and carburizing and quenching is usually performed as a heat treatment method with emphasis on the wear resistance of the rolling surface of the nut. As a result, the amount of carbon in the surface layer increases and the required hardness can be obtained by quenching.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボール
ねじのナットに対する表面硬化を浸炭焼入れにより行う
場合、熱処理に伴うひずみが大きくなり、内径側に螺旋
状に形成されたねじ溝の研削仕上げを行う際の加工取代
が大きくなるので、加工能率が悪くなる。
However, when the surface hardening of the nut of the ball screw is carried out by carburizing and quenching, the strain accompanying the heat treatment becomes large, and when the thread groove spirally formed on the inner diameter side is ground and finished. Since the machining allowance of becomes large, the machining efficiency becomes poor.

【0010】また、ナットのねじ溝形成部の表面硬化
を、高周波焼入れにより行うことが考えられるが、この
場合、ナットの内径側にねじ溝が形成されているので、
ナット内にコイルを挿入する必要がある。しかしなが
ら、ナットの内径が小さい場合、これに挿入されたコイ
ルからは十分な加熱能力を得ることができず、加熱時間
が長くなり、表面に焼入れ層を形成することができな
い。また、コイル自体の耐久性が乏しい。このような事
情から、ナットのねじ溝形成部の表面硬化を高周波焼入
れにより行う方法は実用化されていない。
Further, it is possible to harden the surface of the thread groove forming portion of the nut by induction hardening, but in this case, since the thread groove is formed on the inner diameter side of the nut,
It is necessary to insert the coil in the nut. However, when the inner diameter of the nut is small, a sufficient heating capacity cannot be obtained from the coil inserted in the nut, the heating time becomes long, and the quenching layer cannot be formed on the surface. Also, the durability of the coil itself is poor. Under such circumstances, the method of hardening the surface of the thread groove forming portion of the nut by induction hardening has not been put into practical use.

【0011】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、高周波焼入れによりナットのねじ溝
形成部の表面硬化を行うことができるボールねじの熱処
理方法および熱処理装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a heat treatment method and a heat treatment apparatus for a ball screw, which can perform surface hardening of a thread groove forming portion of a nut by induction hardening. With the goal.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、ボールねじを
構成するナットの内径側ねじ溝形成部の表面硬化を行う
ためのボールねじの熱処理方法であって、前記ナットの
外径側に配置された第1のコイルに低周波電流を流し、
該ナットをその外径側から加熱する工程と、所定時間の
経過後に前記ナットの内径側に配置された第2のコイル
に高周波電流を流し、該ナットのねじ溝形成部の温度が
焼入れ温度に達するまで該ナットをその内径側から加熱
する工程と、前記ナットの内径側からの加熱終了後、前
記ナットを冷却して焼入れする工程とを有することを特
徴とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a method for heat treating a ball screw for hardening the surface of an inner diameter side thread groove forming portion of a nut constituting a ball screw, the method being arranged on the outer diameter side of the nut. Low-frequency current is passed through the first coil
A step of heating the nut from its outer diameter side and a high frequency current is passed through a second coil arranged on the inner diameter side of the nut after a lapse of a predetermined time so that the temperature of the thread groove forming portion of the nut becomes the quenching temperature. It is characterized by including a step of heating the nut from the inner diameter side until reaching the temperature and a step of cooling and quenching the nut after heating from the inner diameter side of the nut is completed.

【0013】また、本発明は、ボールねじの熱処理装置
であって、ボールねじを構成するナットの外周に配置さ
れる第1のコイルと、前記ナットの内周に配置された第
2のコイルと、前記第1のコイルと前記第2のコイルと
にそれぞれ独立して対応する周波数の交番電流を供給す
る制御手段とを備えることを特徴とする。
Further, the present invention is a heat treatment apparatus for a ball screw, comprising a first coil arranged on the outer circumference of a nut constituting the ball screw and a second coil arranged on the inner circumference of the nut. , And control means for independently supplying an alternating current having a corresponding frequency to the first coil and the second coil, respectively.

【0014】本発明のボールねじの熱処理方法では、ま
ず、ナットの外径側に配置された第1のコイルに低周波
電流を流す。これにより、ナットの外径側表面近傍に渦
電流が誘起され、ナットがその外径側から所定時間加熱
される。そして、所定時間の経過後、即ち、第1のコイ
ルによってナット全体が加熱された後に、ナットの内径
側に配置された第2のコイルに高周波電流が流され、ナ
ットのねじ溝形成部の表面に渦電流が誘起されて該ナッ
トがその内径側から加熱される。ここで、第2のコイル
には高周波電流が流されているので、ねじ溝形成部にお
ける加熱部位は表層のみとなり、また、ナット全体が加
熱されているので、第2のコイルによってねじ溝形成部
の表層が焼入れ温度までに非常に短時間で加熱されるこ
とになる。ねじ溝形成部の表層が焼入れ温度まで加熱さ
れると、ナットが冷却(焼入れ)される。
In the heat treatment method for the ball screw of the present invention, first, a low frequency current is passed through the first coil arranged on the outer diameter side of the nut. As a result, an eddy current is induced near the outer diameter side surface of the nut, and the nut is heated from the outer diameter side for a predetermined time. Then, after a lapse of a predetermined time, that is, after the entire nut is heated by the first coil, a high-frequency current is passed through the second coil arranged on the inner diameter side of the nut, and the surface of the thread groove forming portion of the nut An eddy current is induced in the nut to heat the nut from the inner diameter side. Here, since the high frequency current is passed through the second coil, the heating portion of the thread groove forming portion is only the surface layer, and the entire nut is heated. The surface layer of is heated to the quenching temperature in a very short time. When the surface layer of the thread groove forming portion is heated to the quenching temperature, the nut is cooled (quenched).

【0015】上記一連の処理即ち高周波焼入れにより、
ナット内径側のねじ溝形成部には、その輪郭に沿って均
一な表面硬化層を形成することができ、ナットに優れた
耐久性を付与することができる。よって、このナットを
用いることによって、耐久性に優れたボールねじを構成
することができる。また、第2のコイルによる加熱時間
が短時間になることにより、小径ナットの場合でも、コ
イル寿命の問題がなくなる。なお、焼入れ後に行う焼戻
しについては、従来と同様でよい。
By the above series of treatments, that is, induction hardening,
In the thread groove forming portion on the inner diameter side of the nut, a uniform surface hardened layer can be formed along the contour of the thread groove forming portion, and excellent durability can be imparted to the nut. Therefore, by using this nut, a ball screw having excellent durability can be constructed. Further, since the heating time by the second coil is short, the problem of coil life is eliminated even in the case of a small diameter nut. The tempering performed after quenching may be the same as the conventional one.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明の実施の一形態に係るボール
ねじの熱処理方法を実現するための装置の主要部を模式
的に示す図、図2は図1の装置によるナットのねじ溝形
成部を含む内径側表層部に対するヒートパターンを示す
図、図3(a)は図1の装置の熱処理によりナットのね
じ溝形成部に形成された表面硬化層を模式的に示す図、
図3(b)は図1の装置の熱処理によりナットのねじ溝
形成部に形成された表面硬化層における負荷時の応力分
布の状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a main part of an apparatus for realizing a heat treatment method for a ball screw according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a thread groove forming part of a nut by the apparatus of FIG. FIG. 3A is a diagram showing a heat pattern for an inner diameter side surface layer portion including, FIG. 3A is a diagram schematically showing a surface hardened layer formed on a thread groove forming portion of a nut by heat treatment of the apparatus of FIG.
FIG. 3B is a diagram showing a state of stress distribution under load in the surface hardened layer formed in the thread groove forming portion of the nut by the heat treatment of the apparatus of FIG.

【0018】ボールねじにおいては、ボールねじ軸とネ
ットのそれぞれのねじ溝形成部に対しては、熱処理によ
って表面硬化が行われる。このねじ軸の製造に関して
は、従来と同様に、炭素量が少ない(0.2重量%未
満)低炭素合金鋼の棒材をねじ溝加工し、その加工物を
浸炭処理により表層の炭素量を増加させ、焼入れを行
う。これにより、表面硬化が行われたねじ軸が得られ
る。また、浸炭を行わず焼入れのみで十分な硬さが得ら
れる中炭素合金鋼を素材とする場合には、この中炭素合
金鋼の棒材からねじ溝加工を施した軸を製作し、この軸
に高周波焼入れを施すことによって、表面硬化が行われ
たねじ軸が得られる。
In the ball screw, surface hardening is performed on each of the thread groove forming portions of the ball screw shaft and the net by heat treatment. Regarding the production of this screw shaft, as in the conventional method, a rod material of a low carbon alloy steel having a low carbon content (less than 0.2% by weight) is thread grooved, and the processed product is carburized to reduce the carbon content of the surface layer. Increase and quench. As a result, the surface of the screw shaft is obtained. Also, when using medium carbon alloy steel that can obtain sufficient hardness only by quenching without carburizing, manufacture a shaft with thread groove processing from the rod of this medium carbon alloy steel and By subjecting the steel to induction hardening, a surface-hardened screw shaft can be obtained.

【0019】ナットの製造に関しては、中炭素合金鋼が
素材として用いられる。ここで、使用される中炭素合金
鋼は、焼入れ、焼戻し後の硬化層の硬さとしてHRC6
0以上の硬さが得られるものであればよい。例えば、ク
ロム鋼、あるいはクロムモリブデン鋼、その他の合金を
使用することが可能である。機械加工性も考慮し、炭素
含有量としては、0.2〜0.9重量%(より好ましく
は0.4〜0.7重量%)が好ましい。そして、上記中
炭素合金鋼が機械加工され、円筒形状の外形を有し、そ
の内径側にねじ溝が螺旋状に形成されているナットが製
作される。このナットは、ねじ溝形成部の表面硬化を行
うための熱処理工程に移される。
For the production of the nut, medium carbon alloy steel is used as a raw material. Here, the medium carbon alloy steel used has a hardness of HRC6 as the hardness of the hardened layer after quenching and tempering.
Any material that can obtain a hardness of 0 or more may be used. For example, chrome steel, chrome molybdenum steel, or other alloys can be used. Considering machinability, the carbon content is preferably 0.2 to 0.9% by weight (more preferably 0.4 to 0.7% by weight). Then, the above-mentioned medium carbon alloy steel is machined to produce a nut having a cylindrical outer shape and a thread groove spirally formed on the inner diameter side thereof. This nut is transferred to a heat treatment process for hardening the surface of the thread groove forming portion.

【0020】この熱処理工程においては、図1に示すよ
うに、ナット2の外径側に低周波加熱用第1コイル11
が配置され、ナット2の内径側に高周波加熱用第2コイ
ル12が配置される。この第2コイル12は、ナット2
のねじ溝2aのリードに等しいピッチを有する螺旋状の
コイルからなり、ねじ溝2aに対向するようにナット2
内に位置決めされる。第1コイル11と第2コイル12
とは制御装置(図示せず)に接続され、この制御装置
は、第1コイル11に低周波電流を、第2コイル12に
高周波電流をそれぞれ独立に供給する制御を行う。この
制御装置は、例えば1つの可変周波数電流源とスイッチ
とを用いて第1コイル11および第2コイル12への電
流供給の切換制御を行うように構成されている。この切
換制御は、後述する図2に示すヒートパターンに従い実
行される。また、可変周波数電流源に代えて、各コイル
11,12に対して個別に専用電流源を設けてもよい。
In this heat treatment step, as shown in FIG. 1, the low-frequency heating first coil 11 is attached to the outer diameter side of the nut 2.
And the second coil 12 for high frequency heating is arranged on the inner diameter side of the nut 2. The second coil 12 is a nut 2
Of the spiral groove having a pitch equal to the lead of the screw groove 2a of the nut 2 so as to face the screw groove 2a.
Is positioned within. First coil 11 and second coil 12
Is connected to a control device (not shown), and this control device controls to supply a low frequency current to the first coil 11 and a high frequency current to the second coil 12 independently. This control device is configured to perform switching control of current supply to the first coil 11 and the second coil 12 using, for example, one variable frequency current source and a switch. This switching control is executed according to a heat pattern shown in FIG. 2 described later. Further, instead of the variable frequency current source, a dedicated current source may be provided individually for each coil 11, 12.

【0021】この熱処理工程においては、具体的には、
図2に示すように、まず第1コイル11に低周波電流が
流され、ナット2の外径側表面近傍に渦電流が誘起され
る。これにより、ナット2がその外径側から加熱され
る。そして、第1コイル11によってナット2全体が所
定温度Twまで加熱されると(t1時点)、第1コイル
11への低周波電流の供給が停止され、ナット2が所定
期間(t1〜t2時点までの期間)自然冷却される。
In this heat treatment step, specifically,
As shown in FIG. 2, first, a low-frequency current is passed through the first coil 11, and an eddy current is induced near the outer diameter side surface of the nut 2. As a result, the nut 2 is heated from the outer diameter side. Then, when the entire nut 2 is heated to the predetermined temperature Tw by the first coil 11 (time t1), the supply of the low frequency current to the first coil 11 is stopped, and the nut 2 is kept for a predetermined period (time t1 to t2). Period) is naturally cooled.

【0022】次いで、ナット2内径側に配置された第2
コイル12に高周波電流が流される(t2時点)。これ
により、ナット2のねじ溝2aが形成された内径側部位
(以下、ねじ溝形成部という)の表面に渦電流が集中し
て生じるので、ねじ溝形成部の表層が急熱される。な
お、この間、ナット2における第2コイル12により加
熱されない部分(すなわち表面硬化層となる部分を除く
部分)は、自然冷却が進行している。ここで、自然冷却
により多少は温度が低下しているものの、ナット2全体
が既に加熱されている状態にあるので、第2コイル12
によってねじ溝形成部の表層温度が焼入れ温度Twに非
常に短時間で達する(t3時点)。この焼入れ温度Tw
は、鋼の種類(炭素含有量等)により適宜選択される。
Next, the second nut arranged on the inner diameter side of the nut 2
A high frequency current is passed through the coil 12 (at time t2). As a result, eddy current concentrates on the surface of the inner diameter side portion of the nut 2 where the thread groove 2a is formed (hereinafter referred to as thread groove forming section), so that the surface layer of the thread groove forming section is rapidly heated. During this period, the part of the nut 2 that is not heated by the second coil 12 (that is, the part other than the part that becomes the surface hardened layer) is being naturally cooled. Here, although the temperature is somewhat lowered by natural cooling, the entire nut 2 is already heated, so the second coil 12
As a result, the surface layer temperature of the thread groove forming portion reaches the quenching temperature Tw in a very short time (at time t3). This quenching temperature Tw
Is appropriately selected depending on the type of steel (carbon content, etc.).

【0023】ねじ溝形成部の表層が焼入れ温度までに加
熱されると、第2コイル12への高周波電流の供給が停
止され、第2コイル12による加熱が停止される。そし
て、ナット2が冷却水で急冷される。この後、適宜の方
法により、焼戻しを行う。焼戻しの加熱には、第1コイ
ル11、第2コイル12のいずれかを使用してもよい
し、あるいは他のものを用いてもよい。これにより、図
3(a)に示すように、ねじ溝形成部には、ねじ溝2a
の輪郭に沿ったほぼ均一な深さの表面硬化層2bが形成
される。本実施の形態では、約HRC(ロックウェルC
スケール硬さ)60のほぼ均一な深さの表面硬化層2b
が形成される。また、それ以外の部位においては、調質
硬さ程度(HRC20〜40)が確保される。
When the surface layer of the thread groove forming portion is heated to the quenching temperature, the supply of the high frequency current to the second coil 12 is stopped and the heating by the second coil 12 is stopped. Then, the nut 2 is rapidly cooled with cooling water. After that, tempering is performed by an appropriate method. For the heating for tempering, either the first coil 11 or the second coil 12 may be used, or another one may be used. As a result, as shown in FIG. 3A, the thread groove 2a is formed in the thread groove forming portion.
The hardened surface layer 2b having a substantially uniform depth is formed along the contour of the. In this embodiment, about HRC (Rockwell C
(Scale hardness) 60 surface hardened layer 2b having a substantially uniform depth
Is formed. In addition, the temper hardness (HRC 20 to 40) is secured in the other parts.

【0024】また、第2コイル12の加熱においては、
周波数が高いほど渦電流が表層に集中するので、高周波
電流の周波数を制御することによって表面硬化層2bの
深さを制御することが可能であり、例えば、小さい素材
に浅い硬化層を形成するときには、高周波電流の周波数
がより高く設定すればよい。本実施の形態では、例えば
図3(b)に示すように、ねじ溝2aがゴシックアーク
の溝とした場合、ボール3との接触位置P近傍において
法線方向に負荷が掛った際に生じる剪断力σの分布状態
に応じて、形成すべき表面硬化層2bの深さを決定して
いる。ここでは、表面硬化層2bに深さが最大剪断力σ
maxの位置を含む深さになるように決定されることが好
ましく、この条件を満足するように、高周波電流の周波
数、加熱パターンなどが決定される。但し、必要な性能
(耐摩耗性、耐久性等)が得られれば、必ずしもこのよ
うな深さに限定する必要はなく、使用条件などにより、
適宜定めればよい。
In heating the second coil 12,
Since the eddy current concentrates on the surface layer as the frequency increases, it is possible to control the depth of the surface hardened layer 2b by controlling the frequency of the high frequency current. For example, when forming a shallow hardened layer on a small material. The frequency of the high frequency current may be set higher. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3B, when the thread groove 2a is a groove of a Gothic arc, shear that occurs when a load is applied in the normal direction in the vicinity of the contact position P with the ball 3 The depth of the surface hardened layer 2b to be formed is determined according to the distribution state of the force σ. Here, the depth of the surface hardened layer 2b is the maximum shearing force σ.
The depth is preferably determined to include the position of max, and the frequency of the high frequency current, the heating pattern, etc. are determined so as to satisfy this condition. However, if the required performance (wear resistance, durability, etc.) is obtained, it is not necessary to limit the depth to such a value,
It may be set appropriately.

【0025】このようにして得られたナット2と、上述
した浸炭焼入れ処理されたねじ軸とを組み合わせること
によって、チューブ式のボールねじ(図4に示す)が得
られる。また、ねじ軸としては、中炭素合金鋼を高周波
焼入れしたものを組み合わせてもよい。
A tube type ball screw (shown in FIG. 4) is obtained by combining the nut 2 thus obtained with the above-mentioned carburized and quenched screw shaft. The screw shaft may be a combination of induction hardened medium carbon alloy steel.

【0026】このように、本実施の形態によれば、第2
コイル12を用いた高周波焼入れにより、ナット2内径
側のねじ溝形成部にその輪郭に沿って均一な表面硬化層
2bを形成することができ、ナット2に優れた耐久性を
付与することができる。よって、このナット2を用いる
ことによって、耐久性に優れたボールねじを構成するこ
とができる。また、第2コイル12による加熱時間が短
時間になることにより、小径ナットの場合でも、コイル
寿命の問題がなくなる。
As described above, according to this embodiment, the second
By induction hardening using the coil 12, a uniform surface hardened layer 2b can be formed along the contour of the thread groove forming portion on the inner diameter side of the nut 2, and the nut 2 can have excellent durability. . Therefore, by using this nut 2, a ball screw having excellent durability can be constructed. Further, since the heating time by the second coil 12 is short, the problem of coil life is eliminated even in the case of a small diameter nut.

【0027】なお、本発明の原理は、コマ式のボールね
じ等、他の方式のボールねじに適用可能であることはい
うまでもない。
Needless to say, the principle of the present invention can be applied to other types of ball screws such as a top type ball screw.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ナットの外径側に配置された第1のコイルに低周波電流
を流し、該ナットをその外径側から加熱し、所定時間の
経過後にナットの内径側に配置された第2のコイルに高
周波電流を流し、該ナットのねじ溝形成部の温度が焼入
れ温度に達するまで該ナットをその内径側から加熱し、
ナットの内径側からの加熱終了後、ナットを冷却して焼
入れするので、第2のコイルによる高周波焼入れによ
り、ナット内径側のねじ溝形成部にその輪郭に沿って均
一な表面硬化層を形成することができ、ナットに優れた
耐久性を付与することができる。よって、このナットを
用いることによって、耐久性に優れたボールねじを構成
することができる。また、第2のコイルによる加熱時間
が短時間になることにより、小径ナットの場合でも、コ
イル寿命が短命化することを阻止することができる。
As described above, according to the present invention,
A low-frequency current is applied to the first coil arranged on the outer diameter side of the nut to heat the nut from the outer diameter side, and after a predetermined time has passed, a high frequency wave is applied to the second coil arranged on the inner diameter side of the nut. Applying an electric current, heating the nut from the inner diameter side until the temperature of the thread groove forming part of the nut reaches the quenching temperature,
After the heating from the inner diameter side of the nut is completed, the nut is cooled and hardened, so by induction hardening with the second coil, a uniform surface hardened layer is formed in the thread groove forming portion on the inner diameter side of the nut along the contour thereof. It is possible to give the nut excellent durability. Therefore, by using this nut, a ball screw having excellent durability can be constructed. Further, since the heating time by the second coil is short, it is possible to prevent the life of the coil from being shortened even in the case of a small diameter nut.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態に係るボールねじの熱処
理方法を実現するための装置の主要部を模式的に示す図
である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a main part of an apparatus for realizing a heat treatment method for a ball screw according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置によるナットのねじ溝形成部を含む
内径側表層部に対するヒートパターンを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a heat pattern for an inner diameter side surface layer portion including a thread groove forming portion of a nut by the apparatus of FIG.

【図3】(a)は図1の装置の熱処理によりナットのね
じ溝形成部に形成された表面硬化層を模式的に示す図、
(b)は図1の装置の熱処理によりナットのねじ溝形成
部に形成された表面硬化層における負荷時の応力分布の
状態を示す図である。
3 (a) is a diagram schematically showing a surface hardened layer formed on a thread groove forming portion of a nut by heat treatment of the apparatus of FIG. 1,
FIG. 2B is a diagram showing a stress distribution state under load in the surface hardened layer formed in the thread groove forming portion of the nut by the heat treatment of the apparatus of FIG. 1.

【図4】チューブ式ボールねじの構造の一例を部分的に
透視して示す図である。
FIG. 4 is a diagram partially showing an example of the structure of a tube type ball screw.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ナット 2a ねじ溝 2b 表面硬化層 3 ボール 11 第1コイル 12 第2コイル 2 nuts 2a thread groove 2b Surface hardened layer Three balls 11 first coil 12 Second coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J062 AA21 AB22 AC07 BA01 CD06 4K042 AA15 AA18 BA03 BA10 BA13 DA01 DA02 DB01 EA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 3J062 AA21 AB22 AC07 BA01 CD06                 4K042 AA15 AA18 BA03 BA10 BA13                       DA01 DA02 DB01 EA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ボールねじを構成するナットの内径側ね
じ溝形成部の表面硬化を行うためのボールねじの熱処理
方法であって、前記ナットの外径側に配置された第1の
コイルに低周波電流を流し、該ナットをその外径側から
加熱する工程と、所定時間の経過後に前記ナットの内径
側に配置された第2のコイルに高周波電流を流し、該ナ
ットのねじ溝形成部の温度が焼入れ温度に達するまで該
ナットをその内径側から加熱する工程と、前記ナットの
内径側からの加熱終了後、前記ナットを冷却して焼入れ
する工程とを有することを特徴とするボールねじの熱処
理方法。
1. A method of heat treating a ball screw for hardening the surface of an inner diameter side thread groove forming part of a nut constituting a ball screw, wherein the first coil arranged on the outer diameter side of the nut has a low temperature. A step of applying a high-frequency current to heat the nut from the outer diameter side, and a high-frequency current is applied to the second coil arranged on the inner diameter side of the nut after a predetermined time elapses, so that the thread groove forming portion of the nut is formed. A ball screw characterized by comprising the step of heating the nut from the inner diameter side thereof until the temperature reaches the quenching temperature, and the step of cooling and quenching the nut after the heating from the inner diameter side of the nut is completed. Heat treatment method.
【請求項2】 ボールねじを構成するナットの外周に配
置される第1のコイルと、前記ナットの内周に配置され
た第2のコイルと、前記第1のコイルと前記第2のコイ
ルとにそれぞれ独立して対応する周波数の交番電流を供
給する制御手段とを備えることを特徴とするボールねじ
の熱処理装置。
2. A first coil arranged on the outer circumference of a nut constituting a ball screw, a second coil arranged on the inner circumference of the nut, the first coil and the second coil. And a control means for independently supplying an alternating current having a corresponding frequency to the heat treatment apparatus for a ball screw.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009138777A (en) * 2007-12-03 2009-06-25 Nsk Ltd Rolling screw device and its manufacturing method
JP2010090924A (en) * 2008-10-03 2010-04-22 Thk Co Ltd Ball screw
JP2011513681A (en) * 2009-01-06 2011-04-28 アルコア インコーポレイテッド Improved nuts and bolts
WO2012066693A1 (en) 2010-11-15 2012-05-24 日本精工株式会社 Ball screw
JP2012180539A (en) * 2011-02-28 2012-09-20 Nsk Ltd Method for manufacturing nut for ball screw, and nut for ball screw
JP2013076462A (en) * 2011-09-15 2013-04-25 Nsk Ltd Ball screw actuator
US8950283B2 (en) 2010-03-31 2015-02-10 Nsk Ltd. Method for manufacturing nut for ball screw and ball screw
JP2015042769A (en) * 2013-08-26 2015-03-05 高周波熱錬株式会社 Heat treatment method and induction heating coil
US10655669B2 (en) 2013-11-26 2020-05-19 Arconic Inc. Advanced nut and bolt
CN113832306A (en) * 2021-10-15 2021-12-24 燕山大学 Large-diameter large-pitch lead screw surface induction heating device and surface heating method
US11519452B2 (en) 2013-11-26 2022-12-06 Howmet Aerospace Inc. Advanced nut and bolt

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009138777A (en) * 2007-12-03 2009-06-25 Nsk Ltd Rolling screw device and its manufacturing method
JP2010090924A (en) * 2008-10-03 2010-04-22 Thk Co Ltd Ball screw
JP2011513681A (en) * 2009-01-06 2011-04-28 アルコア インコーポレイテッド Improved nuts and bolts
US8465240B2 (en) 2009-01-06 2013-06-18 Alcoa Inc. Advanced nut and bolt
US8950283B2 (en) 2010-03-31 2015-02-10 Nsk Ltd. Method for manufacturing nut for ball screw and ball screw
WO2012066693A1 (en) 2010-11-15 2012-05-24 日本精工株式会社 Ball screw
JP2012180539A (en) * 2011-02-28 2012-09-20 Nsk Ltd Method for manufacturing nut for ball screw, and nut for ball screw
JP2013076462A (en) * 2011-09-15 2013-04-25 Nsk Ltd Ball screw actuator
JP2015042769A (en) * 2013-08-26 2015-03-05 高周波熱錬株式会社 Heat treatment method and induction heating coil
US10655669B2 (en) 2013-11-26 2020-05-19 Arconic Inc. Advanced nut and bolt
US11519452B2 (en) 2013-11-26 2022-12-06 Howmet Aerospace Inc. Advanced nut and bolt
CN113832306A (en) * 2021-10-15 2021-12-24 燕山大学 Large-diameter large-pitch lead screw surface induction heating device and surface heating method

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