JP2005194570A - 継目無鋼管を素材とする高強度ベアリングレース用リング - Google Patents

Abstract

【課題】 ベアリングのボール溝の軌道面の形成におけるメタルフローの切断を無くすために据込み加工を無くし、単に冷間転造することによりベアリングのボール溝の軌道面に沿ってメタルフローを形成する製造方法を提供する。
【解決手段】 高炭素軸受鋼素材を継目無鋼管１に加工し、この継目無鋼管１を大気中で球状化焼なましして表面層に厚さ０．７ｍｍから好ましくは０．２ｍｍの脱炭層５を形成し、これを切断してリング素材７とし、このリング素材７をマンドレルおよび成形ロール間で冷間転造することによりベアリングボールの軌道面９に沿ってメタルフロー１０を湾曲させて有するベアリングレース素材８に製造する。
【選択図】 図２

Description

ベアリングレースの製造方法に関し、特に旋削加工後の軌道溝に沿ったメタルファイバーフロー（以下、省略して「メタルフロー」という。）を有する高強度ベアリングレース用のリングに関する。

ベアリングレースを製造する場合、図３に示すように棒鋼を円柱体１２に切断後、この円柱体１２を上下の金型間で据込み加工をして据込み加工品１３とした後、ａ）その平面中央部を上方から加圧する中押し加工により平面中央部の肉厚を減少させながらカップ状成形体１４に成形し、さらに、ポンチ加工により中抜きのポンチカス１６を抜きリング体１５に成形して単体のリング体１５を得るか、あるいは、ｂ）タワー状成形体１７に成形し、これを外輪素形および内輪素形に分離後、さらに内輪素形からパンチング加工により中抜きのポンチカス２０を抜きリング体に成形し、外輪用リング体１８および内輪用リング体１９を一度に得ている。これらのリング体を例えば成形ロールとマンドレルロール間で冷間ローリング加工により転造してベアリンク用のレース素形としている。

ところで、上記の中押し加工あるいはタワー状成形では、図４に示すように、据込み加工されたブランク中央部が中押し加工あるいはタワー状成形により塑性流動し、リング断面のメタルフロー２１が上下方向で均一にならずに非対称となる。このような据込み後の加工材を冷間転造によりベアリングレース素形とすると、製品のメタルフロー２１がベアリングレース素形の軌道面と平行にならない。このようなベアリングレース素形をさらに機械加工すると、このメタルフロー２１が切断されることとなり、得られたベアリングレースの軌道面にメタルフロー切断面２２が露出してベアリングの寿命が短命となる問題があった。

そこで、円盤からなるワークに据込み加工により上方から１度目の中押しを行ない、これを上下反転してさらにワークの中央部を上方から据込み加工により２度目の中押しを行ない、上下から均等に加圧することでワークの上下の中央に中押し部を形成し、この中押し部をポン抜き加工することでリング状のベアリングレース素材とする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ところで、この方法によるときは据込み加工を２度行うものであり、しかも最初の据込み加工の途中でワークを一旦金型から取り出して反転し、再び金型に装着して再度据込み加工をする必要があり、煩瑣で手数をとる問題があった。

特開平７−９０６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、ベアリングのボール溝の軌道面の形成におけるメタルフローの切断を無くすために、上記のような繰り返し反転して中押しの据込み加工をするなどの煩瑣な工程を解消する方法を提供することであり、根本的に据込み加工を無くして単に冷間転造することでベアリングのボール溝の軌道面に沿ってメタルフローが形成されているベアリングレースを製造する方法を提供することである。

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、高炭素軸受鋼素材を継目無鋼管に加工し、この継目無鋼管を切断してリング素材とし、このリング素材をマンドレルおよび成形ロール間で冷間転造することによりベアリングボールの軌道面に沿ってメタルフローを湾曲させることを特徴とするボールの軌道溝を有するベアリングレース素材の製造方法である。

請求項２の発明では、請求項１の手段の方法において、リング素材に切断する前に継目無鋼管は大気中すなわち酸化性雰囲気中で球状化焼なましにより継目無鋼管の外面および内面にその後の切削加工を容易にするためそれぞれ厚さ０．７ｍｍから好ましくは０．２ｍｍの脱炭層を形成することを特徴とするボールの軌道溝を有するベアリングレース素材の製造方法である。

本発明は、ボールの軌道溝を有するベアリングレース素材を、従来の棒鋼材から据込み加工により形成する方法に代えて、継目無鋼管の切断リングから冷間転造により製造することで、ベアリングレース素材のボールの軌道面に沿って湾曲させたメタルフローとすることができ、このボールの軌道面を有するベアリングレース素材を旋削によりベアリングレースに仕上げた場合に、メタルフローが切断されてその切断箇所が表面に露出されることがないのでベアリングレースを長寿命とすることができ、さらに脱炭層をリング素材の表面に形成して冷間転造することにより、表面の柔らかいフェライト層が塑性加工開始直後にリング表面を覆い表面欠陥による切欠き効果を低減することによりマンドレルおよび成形ロールによる成形途中のリング素材の表面における微細割れの発生を防止できるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。

本発明の実施の形態を説明する。ＪＩＳで規定するＳＵＪ２などの高炭素軸受鋼を製管工程により継目無鋼管１に加工する。この継目無鋼管１には、図１に模式的に示すように、継目無鋼管１の製管工程に起因する継目無鋼管１の外表面２および内表面３に平行な周方向のメタルフロー４および管軸方向のメタルフロー６が形成されている。この継目無鋼管１を大気中で例えば７６０〜８００℃で球状化焼なましする。この大気中での球状化焼なましにより継目無鋼管１の外表面２側および内表面３側の各表面層には０．７ｍｍ以下のそれぞれ脱炭層５が形成される。次いで、球状化焼なましをした継目無鋼管１を所定のリング素材７に切断する。

さらに、得られたリング素材７をマンドレルおよび成形ロール間で冷間転造してベアリングボールの軌道輪を形成したベアリングレース素材８に形成する。図２の（ａ）に示すように、冷間転造する前の切断したリング素材７では、メタルフロー６は鋼管の外表面２および内表面３に平行であったが、冷間転造したベアリングレース素材８では、ベアリングレース素材８の軌道面９に沿って湾曲し軌道面に沿うメタルフロー１０となって軌道面９に平行な方向に形成されている。この軌道面に沿うメタルフロー１０を有するベアリングレース素材８の表面には脱炭層１１が形成されている。さらに、このベアリングレース素材８の表面を旋削加工してベアリングレースに仕上げられる。

得られたベアリングレースには表面に露出するメタルフローの切断面は見られず、また微小割れも見られず、ベアリングレースは長寿命の使用に堪えうるものであった。

継目無鋼管のメタルフローを模式的に示す図で、（ａ）は継目無鋼管の端面より見た周面に沿う方向のメタルフロー、（ｂ）は継目無鋼管の管軸方向のメタルフローをそれぞれ示す図である。 切断リング素材のメタルフローを模式的に示す図で、（ａ）は冷間転造前のリング素材のメタルフロー、（ｂ）は冷間転造後のリング素材のメタルフローを占めす図である。 ベアリングレース用のリング素材の鍛造工程の斜視図である。 ベアリングレース用のリング素材の鍛造工程における切断リング素材のメタルフローを模式的に示す長手方向断面図である。

符号の説明

１ 継目無鋼管
２ 外表面
３ 内表面
４ 周方向のメタルフロー
５ 脱炭層
６ 管材方向のメタルフロー
７ リング素材
８ ベアリングレース素材
９ 軌道面
１０ 軌道面に沿うメタルフロー
１１ 脱炭層
１２ 円柱体
１３ 据込み加工品
１４ カップ状成形体
１５ リング体
１６ ポンチカス
１７ タワー状成形体
１８ 外輪用リング体
１９ 内輪用リング体
２０ ポンチカス
２１ メタルフロー

Claims (2)

1. 高炭素軸受鋼素材を継目無鋼管に加工し、この継目無鋼管を切断してリング素材とし、このリング素材をマンドレルおよび成形ロール間で冷間転造することによりベアリングボールの軌道面に沿ってメタルフローを湾曲させることを特徴とするボールの軌道溝を有するベアリングレース素材の製造方法。
2. 請求項１に記載の方法において、リング素材に切断する前に継目無鋼管は酸化性雰囲気中で球状化焼なましにより継目無鋼管の外面および内面にそれぞれ厚さ０．７ｍｍから好ましくは０．２ｍｍの脱炭層を形成することを特徴とするボールの軌道溝を有するベアリングレース素材の製造方法。

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