JP2003230927A - 焼入れ歪みを低減した軌道輪用素形材とその製造方法 - Google Patents

焼入れ歪みを低減した軌道輪用素形材とその製造方法

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学 香月
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷間ローリングし旋削加工したリング素材の
焼入れ歪みを除去するための研磨工程の加工時間が長時
間となる問題点を解消することを目的とし、旋削加工後
の焼入れ時の焼入れ歪みを低減して研磨工程の加工時間
を短縮する軌道輪用素形材の製造方法およびこの方法に
よる軌道輪用素形材を提供する。 【解決手段】 高炭素軸受鋼鋼管の切断によるリング素
材5の冷間ローリングよる軌道輪用素形材の製造におい
て、内径拡管率を1.5以下とし、外径拡管率を1.4
以下とし、かつ、全冷間ローリング時間のうち、加工速
度をリング素材1回転当たりの減少肉厚で示すとき、ロ
ーリング初期の1/3の間を加工速度0.4mm/回転
以下、ローリング中期の1/3の間を0.5mm/回転
以下、ローリング末期の1/3の間を0.25mm/回
転以下として冷間ローリングし、次いでサイジング加工
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼炭素軸受鋼な
どの熱間鍛造リング又は継目無鋼管の切断リングを冷間
ローリングすることによりニヤネットシェイプ化したベ
アリングの軌道輪とされる旋削加工後の焼入れ歪みを低
減した軌道輪用素形材に関する。
【0002】
【従来の技術】汎用ベアリングの軌道輪に主に使用され
る高炭素軸受鋼は材料歩留の改善や切削サイクルの短縮
を目的に冷間ローリングした後に旋削加工される。旋削
加工後に所定の転動疲労寿命を得るため、旋削加工した
リング材を硬さHRC58から64に焼入れし、さらに
この焼入れにより生じた焼入れ歪みの除去および旋削加
工精度の改善のため、軌道や外輪外径や内輪内径を研磨
して軌道輪が完成する。
【0003】ところで、上記の焼入れ歪みは、焼入れの
際にマルテンサイト変態することや、残留応力の発生
や、焼入れ方法により発生する。この焼入れ歪みが大き
く発生した場合、その後の研磨工程での送り速度が大幅
に制限されるため研磨回数も増加することとなり、研磨
工程の加工時間が長くなる問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、上記の冷間ローリングし旋削加工したリ
ング素材の焼入れ歪みを除去するための研磨工程の加工
時間が長時間となる問題点を解消することを目的とする
もので、旋削加工後の焼入れ時の焼入れ歪みを低減して
研磨工程の加工時間を短縮する軌道輪用素形材の製造方
法およびこの方法による軌道輪用素形材を提供すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の課題は、請求項1の発明では、高炭素軸受
鋼鋼管の切断によるリング素材の冷間ローリングよる軌
道輪用素形材の製造において、内径拡管率を1.5以下
とし、外径拡管率を1.4以下とし、かつ、全冷間ロー
リング時間のうち、加工速度をリング素材1回転当たり
の減少肉厚で示すとき、ローリング初期の1/3の間を
加工速度0.4mm/回転以下、ローリング中期の1/
3の間を0.5mm/回転以下、ローリング末期の1/
3の間を0.25mm/回転以下として冷間ローリング
し、次いでサイジング加工することを特徴とする旋削加
工後の焼入れ時の焼入れ歪みを低減した軌道輪用素形材
の製造方法である。
【0006】請求項2の発明では、サイジング加工は、
加工率を外径の1%以下に抑えて行うことを特徴とする
請求項1の手段の旋削加工後の焼入れ時の焼入れ歪みを
低減した軌道輪用素形材の製造方法である。
【0007】請求項3の発明では、冷間ローリングは鋼
管リング外形面をバックアップロールで加圧しながら行
うことによりサイジング前の鋼管リングの真円度を0.
5mm以下にするものであることを特徴とする請求項1
または2に記載の旋削加工後の焼入れ時の焼入れ歪みを
低減した軌道輪用素形材の製造方法。
【0008】請求項4の発明では、請求項1〜請求項3
のいずれか1項の手段の軌道輪用素形材の製造方法によ
り製造したことを特徴とする高炭素軸受鋼からなる旋削
加工後の焼入れ時の焼入れ歪みを低減した軌道輪用素形
材である。
【0009】請求項5の発明では、請求項4の手段の軌
道輪用素形材は軌道輪用リングであることを特徴とする
高炭素軸受鋼からなる旋削加工後の焼入れ時の焼入れ歪
みを低減した軌道輪用素形材である。
【0010】
【発明の実施の形態】熱間圧延によるC:1.0質量%
を含有する高炭素軸受鋼、例えば、SUJ2鋼からなる
鋼管の突切切断による外径85.8mm、内径66.3
mm、切断幅27.9mmの冷間ローリング母材のリン
グ素材5を、図1に示すように、成形ロール2とマンド
レル3と受けロール4とからなる冷間ローリング装置1
において、成形ロール2とマンドレル3の間に挟持して
成形ロール2とマンドレル3をそれぞれ矢印で示す回転
方向9と回転方向10に回転して成形ロール2とマンド
レル3間で、例えば、成形ロール2を矢印で示す加圧方
向7に加圧することで、冷間ローリング(CRF)によ
りリング素材5を拡管し軌道を設けて軌道輪用素形材に
形成する。なお、図1においける冷間ローリング装置1
の受けロール4はマンドレル3に加わる力を受けるため
のものであり、回転方向11に回転する。
【0011】上記の冷間ローリングにおいて、内径拡管
率を1.5以下とし、外径拡管率を1.4以下とし、か
つ、全冷間ローリング時間のうち、ローリング初期の1
/3の期間を加工速度0.4mm/回転以下、ローリン
グ中期の1/3の期間を0.5mm/回転以下、ローリ
ング末期の1/3の期間を0.25mm/回転以下とし
て冷間ローリングして軌道輪用素形材とする。
【0012】実施の形態の1例、冷間ローリング後の軌
道輪用素形材リングの拡管後の内径寸法は95.44m
mで、内径拡管率は95.44mm/66.3mmの
1.44であった。また、拡管後の外形寸法は111.
5mmで、外径拡管率は111.5mm/85.8mm
の1.29であった。さらに上記の全冷間ローリング時
間のうち、ローリング初期の1/3の期間の加工速度は
0.3mm/回転とし、中期の1/3の期間の加工速度
は0.38mm/回転とし、末期の1/3の期間の加工
速度を0.20mm/回転とした。
【0013】さらに、他の発明の実施の形態の例では、
上記の発明の実施の形態の例の冷間ローリング加工にお
いて、図2に示すように、成形ロール2とマンドレル3
と受けロール4とバックアップロール6とからなる冷間
ローリング装置13において、バックアップロール6を
リング素材5の外周面に当接して矢印で示す回転方向1
2に回転子ながら加圧方向8に加圧しながら冷間ローリ
ンクするもので、バックアップロール6で加圧してサイ
ジング前の軌道輪用成形素材の真円度を0.5mm以下
のものとした。
【0014】さらに他の実施の形態の例では、上記の冷
間ローリングにより成形した軌道輪用素形材をダイス径
110.8mmのサイジングダイスを用いて加工率を外
径の0.6%としてサイジングした。
【0015】このようにして得られた軌道輪用素形材を
旋削加工した後、所定の転動疲労寿命を得るため、85
0℃に30分加熱保持した後、油焼入れした。以上の方
法により焼入れした軌道輪用素形材のうち真円度0.0
3mmを超える焼入れ歪みを生じた製品の発生率は、
0.08%であった。
【0016】本発明の実施の形態の例と対比するため、
次の比較の形態を比較例として説明する。先ず、C:
1.0質量%を含有する高炭素軸受鋼、例えば、SUJ
2鋼鋼管からなる冷間ローリング母材の突切切断による
外径79.64mm、内径59.65mm、切断幅2
7.9mmのリング素材5を準備する。
【0017】比較例1:上記のリング素材5をパックア
ップロール6による加圧を加えることなく、図1に示す
冷間ローリング装置1にて、全冷間ローリング加工時間
における加工速度は加工初期も加工中期も加工末期もそ
れぞれ任意として内径を95.44mmに、外径を11
1.5mmにそれぞれ拡径して冷間ローリングした。そ
れぞれの拡径率は、内径拡径率1.6、外径拡径率1.
4であった。得られた軌道輪用素形材をサイジングダイ
スを用いて、比較例1では、加工率を外径の1.0%と
してサイジングした。さらに、上記の実施の形態と同様
に、得られた軌道輪用素形材を旋削加工後、所定の転動
疲労寿命を得るため、850℃に30分加熱保持した
後、油焼入れをした。焼入れした軌道輪用素形材のうち
真円度0.03mmを超える焼入れ歪みを生じた製品は
10%であった。
【0018】比較例2:図2に示す冷間ローリング装置
13にて、上記のリング素材5をパックアップロール6
による加圧を加えてサイジング前の軌道輪用成形素材の
真円度を0.5mm以下のものとしながら、全冷間ロー
リング加工時間における加工速度を、加工初期も加工中
期も加工末期もそれぞれ任意として、内径を95.44
mmに、外径を111.5mmにそれぞれ拡径して冷間
ローリングした。それぞれの拡径率は、内径拡径率1.
6、外径拡径率1.4であった。得られた軌道輪用素形
材をサイジングダイスを用いて、加工率を外径の1.0
%としてサイジングした。さらに、上記の実施の形態と
同様に、得られた軌道輪用素形材を旋削加工後、850
℃に30分加熱保持した後、所定の転動疲労寿命を得る
ため、油焼入れをした。焼入れした軌道輪用素形材のう
ち真円度0.03mmを超える焼入れ歪みを発生した製
品は6%であった。
【0019】上記のとおりの冷間ローリングにより製造
の軌道輪素形材の焼入れしたものの真円度0.03mm
を超える焼入れ歪みを有する製品の発生率は、本発明の
実施の形態による製品では0.08%であったが、これ
に対し比較例によるものは、バックアップロールによる
加圧を行わないものでは10%で、真円度0.5mm以
下のバックアップロールによる加圧を行ったもので6%
であり、本発明の実施の形態のものはニアネットシェー
プ化率が高いものであった。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、高炭素軸受鋼鋼管
からなるリング素材を冷間ローリングして製造の軌道輪
用素形材の旋削加工後に焼入れによる焼入れ歪みについ
て、本発明は、真円度で0.3mmを超える焼入れ歪み
の製品の発生頻度が0.1%以下と、従来の冷間ローリ
ングによる場合の10%にも達する発生頻度から大幅に
低減でき、極めて高いニアネット化が図られ、目的製品
を短時間で、低コストで得ることができ、本発明は優れ
た効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】冷間ローリング装置による冷間ローリングを模
式的に示す図である。
【図2】冷間ローリング装置による冷間ローリングを模
式的に示す図で、バックアップロールを有する装置によ
るものを示す図である。
【符号の説明】
1 冷間ローリング装置 2 成形ロール 3 マンドレル 4 受けロール 5 リング素材 6 バックアップロール 7 加圧方向 8 加圧方向 9 回転方向 10 回転方向 11 回転方向 12 回転方向 13 冷間ローリング装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炭素軸受鋼鋼管の切断によるリング素
    材の冷間ローリングよる軌道輪用素形材の製造におい
    て、内径拡管率を1.5以下とし、外径拡管率を1.4
    以下とし、かつ、全冷間ローリング時間のうち、加工速
    度をリング素材1回転当たりの減少肉厚で示すとき、ロ
    ーリング初期の1/3の間を加工速度0.4mm/回転
    以下、ローリング中期の1/3の間を0.5mm/回転
    以下、ローリング末期の1/3の間を0.25mm/回
    転以下として冷間ローリングし、次いでサイジング加工
    することを特徴とする旋削加工後の焼入れ時の焼入れ歪
    みを低減した軌道輪用素形材の製造方法。
  2. 【請求項2】 サイジング加工は、加工率を外径の1%
    以下に抑えて行うことを特徴とする請求項1に記載の旋
    削加工後の焼入れ時の焼入れ歪みを低減した軌道輪用素
    形材の製造方法。
  3. 【請求項3】 冷間ローリングは鋼管リング外形面をバ
    ックアップロールで加圧しながら行うことによりサイジ
    ング前の鋼管リングの真円度を0.5mm以下にするも
    のであることを特徴とする請求項1または2に記載の旋
    削加工後の焼入れ時の焼入れ歪みを低減した軌道輪用素
    形材の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記
    載の軌道輪用素形材の製造方法により製造したことを特
    徴とする高炭素軸受鋼からなる旋削加工後の焼入れ時の
    焼入れ歪みを低減した軌道輪用素形材。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の軌道輪用素形材は軌道
    輪用リングであることを特徴とする高炭素軸受鋼からな
    る旋削加工後の焼入れ時の焼入れ歪みを低減した軌道輪
    用素形材。
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