JP2005113176A - Method for producing bearing race - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an inner ring or an outer ring of a rolling bearing.
従来、転がり軸受の内輪および外輪は、例えば以下の方法で製造されている。先ず、高炭素クロム軸受鋼からなる棒材を熱間加工等により管状に加工して、継目無鋼管を得る。次に、この鋼管に球状化焼鈍を行った後に、冷間加工(ピルガミルによる圧延または引き抜き加工等)を行って寸法を整える。
次に、冷間加工により生じた応力を除去する目的で、この鋼管に焼鈍を行う。次に、この鋼管を切断してリング状素材とする。次に、このリング状素材を旋盤により切削して、内輪および外輪の形状に加工する。次に、この加工されたものに対して、焼入れ、焼戻し等の熱処理を行う。次に、仕上げのための研削を行って、真円度の調整等を行う。
Conventionally, an inner ring and an outer ring of a rolling bearing are manufactured, for example, by the following method. First, a rod made of high carbon chromium bearing steel is processed into a tubular shape by hot working or the like to obtain a seamless steel pipe. Next, after spheroidizing annealing is performed on the steel pipe, the dimensions are adjusted by performing cold working (rolling or drawing by a pilga mill).
Next, this steel pipe is annealed for the purpose of removing stress generated by cold working. Next, this steel pipe is cut into a ring-shaped material. Next, this ring-shaped material is cut by a lathe and processed into the shapes of an inner ring and an outer ring. Next, the processed material is subjected to heat treatment such as quenching and tempering. Next, grinding for finishing is performed to adjust the roundness.
そして、従来は、前記冷間加工後の焼鈍として、A1 変態点より低い680〜720℃の温度で「歪み取り焼鈍」を行っている。
なお、軸受軌道輪の製造方法の従来技術が記載されている特許文献としては、下記の特許文献1〜3が挙げられる。
In addition, the following patent documents 1-3 are mentioned as a patent document with which the prior art of the manufacturing method of a bearing raceway is described.
しかしながら、外径(a)に対する厚さ(t)の比(t/a)が小さい(例えば、0.06以下である)リング状素材を用いた場合には、前記冷間加工後の焼鈍として「歪み取り焼鈍」を行うと、切削後の熱処理の前後で変形が大きく、所定の真円度を確保するために、研削工程に時間が掛かるという問題点がある。また、焼鈍によって表面に生じた黒皮が研削工程で除去されず、不良品となる場合もある。
本発明は、冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法において、切削後の熱処理の前後で生じる変形を小さく抑えて、研削工程に掛かる時間を短くすることを課題とする。
However, when a ring-shaped material having a small ratio (t / a) of thickness (t) to outer diameter (a) (for example, 0.06 or less) is used, the annealing after the cold working is performed. When “strain relief annealing” is performed, there is a problem that the deformation is large before and after the heat treatment after cutting, and the grinding process takes time to ensure a predetermined roundness. Further, the black skin generated on the surface by annealing may not be removed in the grinding process, resulting in a defective product.
The present invention provides a ring-shaped material having a predetermined width by annealing and cutting a cold-worked steel pipe, and then performing cutting, heat treatment, and grinding on the ring-shaped material. An object of the method of manufacturing an inner ring or an outer ring of a rolling bearing is to suppress deformation occurring before and after heat treatment after cutting, thereby shortening the time required for the grinding process.
上記課題を解決するために、本発明は、冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法において、前記焼鈍をA1 変態点(727℃)以上の温度で行うことを特徴とする軸受軌道輪の製造方法を提供する。前記焼鈍として、A1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍を行うことが好ましい。 In order to solve the above problems, the present invention obtains a ring-shaped material having a predetermined width by annealing and cutting a cold-worked steel pipe, and then cutting the ring-shaped material, Provided is a method for manufacturing a bearing race, wherein the annealing is performed at a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point (727 ° C.) in a method for manufacturing an inner ring or an outer ring of a rolling bearing by heat treatment and grinding. To do. As the annealing, it is preferable to perform spheroidizing annealing including a process of maintaining the temperature at or above the A 1 transformation point.
本発明の方法では、前記焼鈍をA1 変態点以上の温度で行うことにより、前記リング状素材の表面から内側に100μm〜150μmとなる位置(表面近傍)での圧縮残留応力を100MPa以下にすることができる。
残留応力は、引っ張り応力と圧縮応力がリング状素材全体で釣り合った状態で存在しているため、表面側での圧縮残留応力が小さいと、これに釣り合うように内部に存在する引っ張り応力も小さくなる。そして、焼鈍後のリング状素材に存在している残留応力が、切削後の熱処理によって開放されることで熱処理前後の変形が生じる。そのため、前記熱処理前後の変形の大きさは、焼鈍後のリング状素材の表面近傍に存在している圧縮残留応力の大きさに応じたものとなる。
In the method of the present invention, by performing the annealing at A 1 transformation point or more temperature, the compressive residual stress at the position (near the surface) to be 100μm~150μm inwardly from said ring-like material surface below 100MPa be able to.
Since the residual stress exists in a state where the tensile stress and the compressive stress are balanced in the entire ring-shaped material, if the compressive residual stress on the surface side is small, the tensile stress existing inside is also small to balance this. . And the deformation | transformation before and behind heat processing arises because the residual stress which exists in the ring-shaped raw material after annealing is open | released by the heat processing after cutting. Therefore, the magnitude of deformation before and after the heat treatment depends on the magnitude of compressive residual stress existing in the vicinity of the surface of the ring-shaped material after annealing.
なお、表面から内側に100μm〜150μmとなる位置での値で圧縮残留応力を限定した理由は、100μmより表面側の位置には切削による影響が存在し、150μmよりも内側の位置では冷間加工の影響が小さくなるためである。
本発明の方法は、前記リング状素材の外径(a)に対する厚さ(t)の比(t/a)が0.060以下である軸受軌道輪を製造する方法として好適である。
The reason why the compressive residual stress is limited by the value at a position of 100 μm to 150 μm from the surface to the inside is that there is an effect of cutting at a position on the surface side from 100 μm, and cold working at a position inside from 150 μm. This is because the influence of.
The method of the present invention is suitable as a method for producing a bearing ring in which the ratio (t / a) of the thickness (t) to the outer diameter (a) of the ring-shaped material is 0.060 or less.
本発明によれば、冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法において、従来の方法よりも、切削後の熱処理の前後で生じる変形を小さく抑えて、研削工程に掛かる時間を短くすることができるため、製造コストを低減することができる。 According to the present invention, a ring-shaped material having a predetermined width is obtained by annealing and cutting a cold-worked steel pipe, and then the ring-shaped material is subjected to cutting, heat treatment, and grinding. As a result, in the method of manufacturing the inner ring or outer ring of the rolling bearing, the time required for the grinding process can be shortened by suppressing the deformation occurring before and after the heat treatment after cutting, as compared with the conventional method. Can be reduced.
以下、本発明の実施形態について説明する。
呼び番号6810の単列深溝玉軸受(転がり軸受)は、図1に示すように、内輪1と外輪2と玉3と保持器4とからなる。また、図2に示すように、この玉軸受の外輪2の外径aは65mmであり、内径bは60.5mmであり、幅cは7mmである。この外輪2の厚さtは(65−60.5)/2=2.25mmであり、外径(a)に対する厚さ(t)の比(t/a)は、2.25/65=0.0346≒0.035である。
この外輪2を以下の方法で作製して、下記の試験1〜3を行った。その手順を図3にフローチャートで示す。なお、試験3では、外径aは65mmで一定とし、内径bを変えることで外輪2の比(t/a)を変化させた。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
A single row deep groove ball bearing (rolling bearing) having a nominal number 6810 includes an
The
[試験1]
熱間加工により得られたSUJ2製の継目無鋼管を用意し、この鋼管に対して焼鈍(1)を行った。この焼鈍(1)は、800℃まで加熱し、この温度で2時間保持した後、2時間で740℃まで冷却し、この温度で2時間保持した後、5℃/hの冷却速度で650℃まで徐冷した後、空冷することで行った。次に、ピルガミルを用いた冷間圧延(冷間加工)を行った。この工程で鋼管に歪みが導入される。
[Test 1]
A seamless steel pipe made of SUJ2 obtained by hot working was prepared, and the steel pipe was annealed (1). This annealing (1) was heated to 800 ° C., held at this temperature for 2 hours, cooled to 740 ° C. in 2 hours, held at this temperature for 2 hours, and then cooled to 650 ° C. at a cooling rate of 5 ° C./h. It was performed by cooling to air after cooling gradually. Next, cold rolling (cold working) using a pilga mill was performed. This process introduces strain into the steel pipe.
次に、No. 1−1では、この鋼管(冷間加工された鋼管)を、外輪2の幅に対応させた幅に切断した後に、「焼鈍(2)」を行った。この「焼鈍(2)」は、800℃(A1 変態点以上の温度)まで加熱し、この温度で2時間保持した後、2時間で740℃まで冷却し、この温度で2時間保持した後、5℃/hの冷却速度で650℃まで徐冷した後、空冷することで行った。この「焼鈍(2)」は、「A1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する。
Next, in No. 1-1, this steel pipe (a cold-worked steel pipe) was cut to a width corresponding to the width of the
No. 1−2では、この冷間加工された鋼管に対して前述の「焼鈍(2)」を行った後に、外輪2の幅に対応させた幅に切断した。
No. 1−3では、この冷間加工された鋼管に対して「焼鈍(3)」を行った後に、外輪2の幅に対応させた幅に切断した。この焼鈍(3)は、700℃まで加熱し、この温度で2時間保持した後、150℃/hの冷却速度で600℃まで徐冷した後、空冷することで行った。この焼鈍(3)は、「A1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する。
In No. 1-2, the above-described “annealing (2)” was performed on the cold-worked steel pipe, and then cut into a width corresponding to the width of the
In No. 1-3, after performing the “annealing (3)” on the cold-worked steel pipe, it was cut into a width corresponding to the width of the
このようにしてNo. 1−1〜1−3のリング状素材を各50個作製した。次に、各リング状素材を、外輪形状に旋削(旋盤で切削)することにより、外輪前駆体(熱処理前の外輪)を得た。この外輪前駆体の軌道溝21の位置での真円度を測定した。50個の測定結果から平均値を算出した。この平均値を下記の表1に示す。
次に、No. 1−1〜1−3の外輪前駆体に840℃での焼入れと180℃での焼戻しを行った。次に、この熱処理後の外輪前駆体の軌道溝21の位置での真円度を測定した。50個の測定結果から平均値を算出した。この平均値と、真円度測定値の最小値および最大値を、下記の表1に示す。また、熱処理前後の真円度の差(「熱処理後の真円度の平均値」−「熱処理前の真円度の平均値」)を算出した。その算出値も表1に示す。次に、この外輪前駆体に対して研削処理を行うことにより、外輪を完成させた。
In this way, 50 ring-shaped materials No. 1-1 to 1-3 were produced. Next, each ring-shaped material was turned into an outer ring shape (cut with a lathe) to obtain an outer ring precursor (an outer ring before heat treatment). The roundness of the outer ring precursor at the position of the
Next, the outer ring precursors of No. 1-1 to 1-3 were quenched at 840 ° C. and tempered at 180 ° C. Next, the roundness at the position of the
この表から分かるように、冷間加工後に「A1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する「焼鈍(2)」を行ったNo. 1−1とNo. 1−2では、熱処理前後で真円度の変化が20μmおよび30μmと小さかった。これに対して、A1 変態点未満の温度での「歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍(3)」を行ったNo. 1−3では、熱処理前後で真円度の変化が100と大きかった。真円度の最小値は10μmで同じであったが、最大値はNo. 1−3が380μmで大きいのに対して、No. 1−1とNo. 1−2は150μmと170μmで小さかった。 As can be seen from this table, No. 1-1 and No. 1 were subjected to “annealing (2)” corresponding to “spheroidizing annealing including a process of maintaining the temperature above the A 1 transformation point” after cold working. -2, the change in roundness before and after the heat treatment was as small as 20 μm and 30 μm. In contrast, in No. 1-3 in which “annealing (3)” corresponding to “strain relief annealing” at a temperature below the A 1 transformation point was performed, the change in roundness before and after heat treatment was as large as 100. It was. The minimum value of roundness was the same at 10 μm, but the maximum value of No. 1-3 was large at 380 μm, whereas No. 1-1 and No. 1-2 were small at 150 μm and 170 μm. .
[試験2]
試験1と同じ方法で得られた「冷間加工された鋼管」に対して、No. 2−1〜2−4では前述の「焼鈍(2)」を、No. 2−5〜2−6では「焼鈍(4)」を、No. 2−7〜2−9では前述の「焼鈍(3)」を行った。この「焼鈍(4)」は、800℃(A1 変態点以上の温度)まで加熱し、この温度で2時間保持した後、30℃/hの冷却速度で650℃まで冷却した後、空冷することで行った。
[Test 2]
In contrast to “cold-worked steel pipes” obtained in the same manner as in
次に、各焼鈍後の鋼管を外輪2の幅に対応させた幅に切断してリング状素材を得、これらを外輪形状に旋削することにより、No. 2−1〜2−9の外輪前駆体を得た。次に、これらの外輪前駆体の軌道溝21の位置での真円度(熱処理前の真円度)を測定した。次に、これらの外輪前駆体の軌道溝21の残留応力を、軌道溝21の表面から内側に100μm〜150μmとなる位置で測定した。この測定値を下記の表2に示す。なお、「−」の残留応力は「圧縮残留応力」であることを示す。
Next, the steel pipe after each annealing is cut into a width corresponding to the width of the
次に、No. 2−1〜2−9の外輪前駆体に840℃での焼入れと180℃での焼戻しを行った。次に、この熱処理後の外輪前駆体の軌道溝21の位置での真円度を測定した。そして、熱処理前後の真円度の差(「熱処理後の真円度」−「熱処理前の真円度」)を算出した。その算出値も下記の表2に示す。次に、これらの外輪前駆体に対して研削処理を行うことにより、外輪を完成させた。
Next, the outer ring precursors No. 2-1 to 2-9 were quenched at 840 ° C. and tempered at 180 ° C. Next, the roundness at the position of the
この表から分かるように、冷間加工後に「A1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する「焼鈍(2)」を行ったNo. 2−1〜No. 2−4と、「A1 変態点以上の温度での焼鈍」に相当する「焼鈍(4)」を行ったNo. 2−5〜No. 2−6では、熱処理前後での真円度の変化量が10〜90μmであり、圧縮残留応力は5〜100MPaであった。これに対して、「A1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍(3)」を行ったNo. 2−7〜2−9では、熱処理前後での真円度の変化量が160〜320μmであり、圧縮残留応力は120〜200MPaであっった。 As can be seen from this table, Nos. 2-1 to No. 2 were subjected to “annealing (2)” corresponding to “spheroidizing annealing including a process of maintaining the temperature above the A 1 transformation point” after cold working. -4 and No. 2-5 to No. 2-6 where “annealing (4)” corresponding to “annealing at a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point” was performed, the change in roundness before and after the heat treatment The amount was 10 to 90 μm, and the compressive residual stress was 5 to 100 MPa. On the other hand, in Nos. 2-7 to 2-9 where “annealing (3)” corresponding to “strain relief annealing at a temperature lower than the A 1 transformation point” was performed, the roundness before and after the heat treatment was The amount of change was 160 to 320 μm, and the compressive residual stress was 120 to 200 MPa.
この結果から分かるように、冷間加工後の焼鈍をA1 変態点以上の温度で行うことにより、外輪前駆体の前記位置での圧縮残留応力を100MPa以下にでき、これに伴って、熱処理前後での真円度の変化量を10〜90μmと小さくできる。また、No. 2−1〜No. 2−4とNo. 2−5〜2−6との比較から、冷間加工後の焼鈍として、「A1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」を行うことにより、熱処理前後での真円度の変化量を10〜65μmと特に小さくできることが分かる。 As can be seen from the results, by performing the annealing after cold working at A 1 transformation point or higher, the compressive residual stress at the location of the outer ring precursors can below 100 MPa, along with this, before and after heat treatment The amount of change in roundness at 10 can be reduced to 10 to 90 μm. In addition, from the comparison between No. 2-1 to No. 2-4 and No. 2-5 to 2-6, as the annealing after cold working, “including the process of maintaining the temperature above the A 1 transformation point” It can be seen that by performing “spheroidizing annealing”, the amount of change in roundness before and after the heat treatment can be particularly reduced to 10 to 65 μm.
[試験3]
試験1と同じ方法で得られた「冷間加工された鋼管」に対して、No. 3−1〜3−4では前述の「焼鈍(2)」を、No. 3−5〜3−11では前述の「焼鈍(3)」を行った。次に、各焼鈍後の鋼管を外輪2の幅に対応させた幅に切断してリング状素材を得、これらを各外輪形状に旋削することにより、No. 3−1〜3−11の外輪前駆体を得た。次に、これらの外輪前駆体の軌道溝21の位置での真円度(熱処理前の真円度)を測定した。
次に、これらの外輪前駆体に840℃での焼入れと180℃での焼戻しを行った。次に、熱処理後の各外輪前駆体の軌道溝21の位置での真円度を測定した。そして、熱処理前後の真円度の差(「熱処理後の真円度」−「熱処理前の真円度」)を算出した。その算出値も下記の表3に示す。次に、これらの外輪前駆体に対して研削処理を行うことにより、外輪を完成させた。
[Test 3]
In contrast to the “cold-worked steel pipe” obtained in the same manner as in
Next, these outer ring precursors were quenched at 840 ° C. and tempered at 180 ° C. Next, the roundness of each outer ring precursor after the heat treatment at the position of the
この表から分かるように、リング状素材の外径(a)に対する厚さ(t)の比(t/a)が0.060以下であるNo. 3−1〜3−8の「熱処理前後での真円度の変化量」は、冷間加工後に「A1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する「焼鈍(2)」を行ったNo. 3−1〜No. 3−4で40〜66μmであり、「A1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍(3)」を行ったNo. 3−5〜3−8での値(120〜260μm)よりも小さかった。比(t/a)が同じもの同士の比較で、前記変化量の差は80〜200μmであった。 As can be seen from this table, the ratio (t / a) of the thickness (t) to the outer diameter (a) of the ring-shaped material is 0.060 or less. The amount of change in roundness of No. 3-1 to which “annealing (2)” corresponding to “spheroidizing annealing including a process of holding at a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point” was performed after cold working was performed. No. 3-4, 40 to 66 μm, and values obtained in No. 3-5 to 3-8 where “annealing (3)” corresponding to “strain relief annealing at a temperature lower than the A 1 transformation point” was performed. (120 to 260 μm). In comparison between those having the same ratio (t / a), the difference in the amount of change was 80 to 200 μm.
また、比(t/a)が0.060を超えるNo. 3−9〜3−11は、「A1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍(3)」を行っているが、「熱処理前後での真円度の変化量」が55〜90μmであり、同じ「焼鈍(3)」を行っていて、比(t/a)が0.060以下であるNo. 3−5〜3−8の値よりも小さかった。
このように、比(t/a)が0.060を超える場合には、冷間加工後に「A1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」を行っても、熱処理による真円度の変化量は100μm未満であるが、比(t/a)が0.060以下であると前記変化量が120μm以上と大きくなっている。そのため、冷間加工後に「A1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」を行うことは、比(t/a)が0.060以下の場合に特に効果的であることが分かる。
Nos. 3-9 to 3-11 having a ratio (t / a) exceeding 0.060 perform “annealing (3)” corresponding to “strain relief annealing at a temperature lower than the A 1 transformation point”. However, the “change amount of roundness before and after heat treatment” is 55 to 90 μm, the same “annealing (3)” is performed, and the ratio (t / a) is 0.060 or less. It was smaller than the value of 3-5 to 3-8.
Thus, when the ratio (t / a) exceeds 0.060, the change in roundness due to heat treatment can be achieved even after performing “relief annealing at a temperature below the A 1 transformation point” after cold working. Although the amount is less than 100 μm, when the ratio (t / a) is 0.060 or less, the amount of change is as large as 120 μm or more. Therefore, it is particularly effective when the ratio (t / a) is 0.060 or less to perform “spheroidizing annealing including a process of maintaining the temperature at the A 1 transformation point or higher” after cold working. I understand.
1 内輪
2 外輪
21 外輪の軌道溝
3 玉
4 保持器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記焼鈍をA1 変態点以上の温度で行うことを特徴とする軸受軌道輪の製造方法。 A ring-shaped material having a predetermined width is obtained by annealing and cutting a cold-worked steel pipe, and then the ring-shaped material is subjected to cutting, heat treatment, and grinding to obtain a rolling bearing. In a method of manufacturing an inner ring or an outer ring,
Method of manufacturing a bearing ring, characterized in that performing the annealing at A 1 transformation point or higher.
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Cited By (2)
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CN106467931A (en) * | 2016-09-28 | 2017-03-01 | 武汉理工大学 | A kind of method of manufacturing technology of lifting bearer ring performance |
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