JP2008302402A

JP2008302402A - 軸受用外輪の製造方法

Info

Publication number: JP2008302402A
Application number: JP2007153127A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kobayashi; 一登小林; Hiroshi Koyama; 寛小山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-08
Also published as: JP5034696B2

Abstract

【課題】外輪素材に割れや欠肉が生じるのを防止し、歩留まりの向上を図ることができる軸受用外輪の製造方法を提供する。
【解決手段】内周面の軸方向中央部に転動体の軌道溝１４が形成されるとともに内周面の軸方向両端部に凹設された段部１６にシール溝１５が形成される軸受用外輪１０の製造方法であって、外周面に所定の凹凸が形成されたマンドレル１２を回転する円筒状の外輪素材１１の内周面に押し付けて、外輪素材１１を所定の径に拡径するとともに軌道溝１４および段部１６の概形を外輪素材１１に形成するローリング成形工程を備え、外輪素材１１に段部１６の概形を形成するマンドレル１２の段部形成用凸部１９間の寸法よりも外輪素材１１の軸方向寸法を短くして外輪素材１１にローリング成形を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受用外輪の製造方法の改良に関する。

従来、軸受用外輪を製造する際には、図４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、熱間、温間または冷間鍛造により円筒状に成形された外輪素材１を、その内径側に配置されたマンドレル２と外径側に配置された成形ロール３とで径方向に局部的に挟み、外輪素材１を回転させながら外輪素材１の内周面にマンドレル２を押し付けて、所謂ローリング成形により外輪素材１を所定の径に拡径するとともに外輪素材１に軌道溝４の概形を形成している。その後、外輪素材１に、切削加工、研削加工、熱処理、等の仕上げ加工を施して製品として外輪を得ている。

シール付の外輪の場合には、ローリング成形後に、図５に示すように、外輪素材１の内周面の軸方向両端部に切削加工を施して、シール装着用のシール溝５を形成している。尚、図５において、二点鎖線で示される輪郭はローリング成形後の外輪素材１の断面を示し、また、実線で示される輪郭は製品としての外輪の断面を示している。

ここで、シール溝５は、外輪素材１の内周面の軸方向両端部に凹設された段部６に形成されるため、シール溝５を全て切削加工で形成すると、図５において破線で囲まれる切削取り代１ａが多くなるため、歩留まりが悪く、また、切削コストが高くつき、さらには、リードタイムが長いという問題がある。

このような問題を改善するため、例えば、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すマンドレル７を用いた軸受用外輪の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６（Ａ）に示すように、マンドレル７には、外周面の軸方向中央部に軌道溝形成用凸部８が設けられており、シール溝５が形成される段部６を外輪素材１の内周面の軸方向両端部に凹設するための段部形成用凸部９が軌道溝形成用凸部８の両側に設けられている。

このマンドレル７を用いたローリング成形によれば、外輪素材１を所定の径に拡径するとともに、外輪素材１の内周面の軸方向中央部に軌道溝４の概形を形成し、さらに、軸方向両端部に段部６の概形を形成することができる。それにより、シール溝５を形成する際の切削取り代を削減することができる。
特開２００６−１８１６３８号公報

しかし、図６に示すマンドレル７では、段部形成用凸部９が軌道溝形成用凸部８より先に外輪素材１の内周面に接触している。図７を参照して、軌道溝形成用凸部８が外輪素材１の内周面に接触するまでのローリング成形工程の初期において、外輪素材１は段部形成用凸部９と成形ロール３との間で径方向に挟まれる外輪素材１の軸方向両端部の領域１ｂ，１ｂのみに圧縮応力が作用した状態で拡径される。すなわち、外輪素材１の軸方向中央部の領域１ｃについては、圧縮応力が作用することなく、拡径に伴う引張応力のみが作用しており、割れが生じやすくなる。

一方で、図８〜図１０に示すように、軌道溝形成用凸部８が段部形成用凸部９より先に外輪素材１の内周面に接触するようにマンドレル７を構成した場合には、軌道溝形成用凸部８と段部形成用凸部９との間の凹部に材料が充填されにくくなる。それにより、図１１に示すように、ローリング成形後の外輪素材１において軌道溝４の肩部分に欠肉が生じてしまい、製品として成り立たなくなる。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、外輪素材に割れや欠肉が生じるのを防止し、歩留まりの向上を図ることができる軸受用外輪の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面の軸方向中央部に転動体の軌道溝が形成されるとともに内周面の軸方向両端部に凹設された段部にシール溝が形成される軸受用外輪の製造方法であって、外周面に所定の凹凸が形成されたマンドレルを回転する円筒状の外輪素材の内周面に押し付けて、該外輪素材を所定の径に拡径するとともに前記軌道溝および前記段部の概形を該外輪素材に形成するローリング成形工程を備え、前記外輪素材に前記段部の概形を形成する前記マンドレルの段部形成用凸部間の寸法よりも該外輪素材の軸方向寸法を短くして該外輪素材にローリング成形を施すことを特徴とする軸受用外輪の製造方法。
（２）前記成形工程は、前記段部形成用凸部を有する第１マンドレルを用いて前記外輪素材を所定の径に拡径するとともに前記段部の概形を該外輪素材に形成する第１ローリング成形工程と、該外輪素材に前記軌道溝の概形を形成する軌道溝形成用凸部を有する第２マンドレルを用いて該軌道溝の概形を該外輪素材に形成する第２ローリング成形工程と、を含んでいることを特徴とする（１）に記載の軸受用外輪の製造方法。
（３）前記第２ローリング成形工程において、前記外輪素材の外周を型で拘束することを特徴とする（２）に記載の軸受用外輪の製造方法。

本発明の軸受用外輪の製造方法によれば、外輪素材の軸方向寸法をマンドレルの段部形成用凸部間の寸法より短くしている。それにより、ローリング成形工程の初期においても外輪素材の全体に圧縮応力を作用させることができ、外輪素材に割れや欠肉が生じるのを防止することができる。そして、シール溝が形成される段部の概形をローリング成形により形成するようにしているので、切削取り代を削減して歩留まりの向上を図ることができる。

以下、本発明に係る軸受用外輪の製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１および図２を参照して、本発明に係る軸受用外輪の製造方法の第１実施形態について説明する。図１は本発明に係る軸受用外輪の製造方法の第１実施形態を説明するための断面図、図２は図１に示す製造方法により得る外輪素材および外輪の断面図である。

本実施形態の軸受用外輪の製造方法は、内周面の軸方向中央部に転動体の軌道溝１４が形成されるとともに、内周面の軸方向両端部に凹設された段部１６にシール装着用のシール溝１５が形成される外輪１０（図２参照）を得るものである。

そして、本実施形態の軸受用外輪の製造方法は、図１に示すように、熱間、温間、または冷間鍛造により円筒状に成形された外輪素材１１を、その内径側に配置されたマンドレル１２と外径側に配置された成形ロール１３とで径方向に局部的に挟み、成形ロール１３を回転駆動して外輪素材１１を回転させながら、外輪素材１１の内周面にマンドレル１２を押し付けて、外輪素材１１を所定の径に拡径するとともに軌道溝１４および段部１６の概形を外輪素材１１に形成するローリング成形工程を備えている。

マンドレル１２の外周面には、図１（Ａ）に示すように、その軸方向中央部に全周にわたって軌道溝形成用凸部１８が設けられており、また、シール溝１５が形成される段部１６を外輪素材１１の内周面の軸方向両端部に凹設するための段部形成用凸部１９が軌道溝形成用凸部１８の両側に全周にわたって設けられている。

図１（Ａ）〜（Ｄ）に順次示すように、マンドレル１２を用いたローリング成形により、外輪素材１１を所定の径に次第に拡径するとともに、その内周面に軌道溝１４および段部１６の概形を形成する。そして、図２を参照して、ローリング成形が施された外輪素材１１に対して切削加工等の仕上げ加工を施し、軌道溝１４および段部１６を形成し、そして段部１６にシール溝１５を形成して、外輪１０を得る。

このように、シール溝１５が形成される段部１６の概形をローリング成形により形成するようにしているので、切削取り代を削減して歩留まりの向上を図ることができる。

そして、図１（Ａ）に示すように、ローリン成形が施される前の外輪素材１１は、その軸方向寸法がマンドレル１２の段部形成用凸部１９，１９間の寸法より短くなるように形成されており、図１（Ａ）から図１（Ｂ）に示すローリング成形工程の初期において、外輪素材１１はマンドレル１２の段部形成用凸部１９に接触していない。そのため、軌道溝形成用凸部１８に押圧されて周囲に押しのけられた外輪素材１１の材料は、図１（Ｂ）に示すように、軌道溝形成用凸部１８と段部形成用凸部１９との間の凹部２０に充填されていく。

このように、外輪素材１１の材料が凹部２０に充填されることにより、外輪素材１１の全体に圧縮応力が作用するようになる。それにより、外輪素材１１に割れが生じることを防止することができ、ローリング成形工程における外輪素材１１の拡径率を大きくすることができる。

さらに、外輪素材１１の材料が凹部２０に充填されることにより、ローリング成形後の外輪素材１１に欠肉が生じるのを防止することができる。

次に、図３を参照して、本発明に係る軸受用外輪の製造方法の第２実施形態について説明する。図３は、本発明に係る軸受用外輪の製造方法の第２実施形態を説明するための断面図である。

本実施形態の軸受用外輪の製造方法は、内周面の軸方向中央部に転動体の軌道溝１４が形成されるとともに、内周面の軸方向両端部に凹設された段部１６にシール装着用のシール溝１５が形成された外輪１０（図２参照）を得るものである。

そして、本実施形態の軸受用外輪の製造方法は、図３（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、熱間、温間、または冷間鍛造により円筒状に成形された外輪素材１１を、その内径側に配置された第１マンドレル２２と外径側に配置された成形ロール２３とで径方向に局部的に挟み、成形ロール２３を回転駆動して外輪素材１１を回転させながら、外輪素材１１の内周面に第１マンドレル２２を押し付けて、外輪素材１１を所定の径に拡径するとともに段部１６の概形を外輪素材１１に形成する第１ローリング成形工程と、図３（Ｃ）〜（Ｄ）に示すように、第１ローリング成形工程を経た外輪素材１１を、その内径側に配置された第２マンドレル３２と外径側に配置された成形ロール３３とで径方向に局部的に挟み、成形ロール３３を回転駆動して外輪素材１１を回転させながら、外輪素材１１の内周面に第２マンドレル３２を押し付けて、軌道溝１４およびシール溝１５の概形を形成する第２ローリング成形工程と、を含んでいる。

第１マンドレル２２の外周面には、図３（Ａ）に示すように、シール溝１５が形成される段部１６を外輪素材１１の内周面の軸方向両端部に凹設するための段部形成用凸部２９が軸方向両端部に全周にわたって設けられている。

図３（Ａ）〜（Ｂ）に順次示すように、第１マンドレル２２を用いたローリング成形により、外輪素材１１を所定の径に次第に拡径するとともに、その内周面に段部１６の概形を形成する。

そして、図３（Ａ）に示すように、第１ローリン成形が施される前の外輪素材１１は、その軸方向寸法がマンドレル２２の段部形成用凸部２９，２９間の寸法より短くなるように形成されており、図３（Ａ）から図３（Ｂ）に示すローリング成形工程の初期においても、外輪素材１１の全体に圧縮応力が作用するようになる。それにより、外輪素材１１に割れが生じることを防止することができ、ローリング成形工程における外輪素材１１の拡径率を大きくすることができる。

第２マンドレル３２の外周面には、図３（Ｃ）に示すように、その軸方向中央部に全周にわたって軌道溝形成用凸部３８が設けられており、また、外輪素材１１の内周面の軸方向両端部に概ね形成された段部１６に整合する段部整形用凸部３９が軌道溝形成用凸部１８の両側に全周にわたって設けられている。そして、この段部整形用凸部３９には、シール溝１５の概形を形成するためのシール溝形成用凸部３９ａが全周にわたって設けられている。

図３（Ｃ）〜（Ｄ）に順次示すように、第２マンドレル３２を用いたローリング成形により、外輪素材１１の内周面に軌道溝１４およびシール溝１５の概形を形成する。このとき、円筒状の型３４に外輪素材１１を挿嵌して外輪素材１１の外周を拘束しており、それにより、外輪素材１１が拡径することを規制するようにしている。そして、図２を参照して、ローリング成形が施された外輪素材１１に対して切削加工等の仕上げ加工を施し、軌道溝１４および段部１６を形成し、そして段部１６にシール溝１５を形成して、外輪１０を得る。

このように、シール溝１５の概形をローリング成形により形成するようにしているので、切削取り代をさらに削減して歩留まりの向上を図ることができる。

さらに、外輪素材１１の拡径と、軌道溝１４およびシール溝１５の概形の形成とで、ローリング成形を２工程に分けており、軌道溝１４およびシール溝１５の概形を形成する第２ローリング成形工程では第２マンドレル３２の押し込みによる成形量が少なく、安定した加工が可能となる。

さらに、第２ローリング成形工程では外輪素材１１の拡径を伴わないため、第２マンドレル３２の外径を大きくすることができ、第２マンドレル３２の剛性を向上させることができる。それにより、外輪素材１１の寸法精度が安定し、また、第２マンドレル３２の寿命も向上する。

さらに、外輪素材１１の外周を型３４で拘束した状態で軌道溝１４およびシール溝１５の概形を形成することにより、外輪素材１１の寸法精度を高めることができ、ローリング成形後の切削加工等の仕上げ加工の工程の削減が可能となる。それにより、大幅なコストダウンを図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明に係る軸受用外輪の製造方法の第１実施形態を説明するための断面図である。図１に示す製造方法により得る外輪素材および外輪の断面図である。本発明に係る軸受用外輪の製造方法の第２実施形態を説明するための断面図である。従来の軸受用外輪の製造方法を説明するための断面図である。図４に示す軸受用外輪の製造方法の問題点を説明するための要部断面図である。従来の他の軸受用外輪の製造方法を説明するための断面図である。図６に示す軸受用外輪の製造方法の問題点を説明するための要部断面図である。軌道溝成形部が装着溝成形部より先に外輪素材の内周面に接触するマンドレルを用いてローリング成形を行う例を説明するための断面図である。図８のＩＸ部拡大断面図である。図８のＸ部拡大断面図である。図８に示す軸受用外輪の製造方法の問題点を説明するための要部断面図である。

符号の説明

１０外輪
１１外輪素材
１２マンドレル
１４軌道溝
１５シール溝
１６段部
１８軌道溝形成用凸部
１９段部形成用凸部
２２第１マンドレル
２９段部形成用凸部
３２第２マンドレル
３８軌道溝形成用凸部
３９ａシール溝形成用凸部

Claims

内周面の軸方向中央部に転動体の軌道溝が形成されるとともに内周面の軸方向両端部に凹設された段部にシール溝が形成される軸受用外輪の製造方法であって、
外周面に所定の凹凸が形成されたマンドレルを回転する円筒状の外輪素材の内周面に押し付けて、該外輪素材を所定の径に拡径するとともに前記軌道溝および前記段部の概形を該外輪素材に形成するローリング成形工程を備え、
前記外輪素材に前記段部の概形を形成する前記マンドレルの段部形成用凸部間の寸法よりも該外輪素材の軸方向寸法を短くして該外輪素材にローリング成形を施すことを特徴とする軸受用外輪の製造方法。
前記成形工程は、前記段部形成用凸部を有する第１マンドレルを用いて前記外輪素材を所定の径に拡径するとともに前記段部の概形を該外輪素材に形成する第１ローリング成形工程と、該外輪素材に前記軌道溝の概形を形成する軌道溝形成用凸部を有する第２マンドレルを用いて該軌道溝の概形を該外輪素材に形成する第２ローリング成形工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の軸受用外輪の製造方法。
前記第２ローリング成形工程において、前記外輪素材の外周を型で拘束することを特徴とする請求項２に記載の軸受用外輪の製造方法。