JP2009297731A - ベアリング外輪素形材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受鋼などのシームレス鋼管から冷間鍛造により、歩留の向上と生産性の向上と製造コストの低減を行ってベアリンク外輪素形材を製造方法する。
【解決手段】 軸受鋼からなる外径ａおよび内径ｂのシームレス鋼管１を、中心軸に対して垂直に、所定の幅ｃで突切切断して複数の切断リングを同時に製造し、次いで、切断リング２にショットブラストを施して切断リング２の内径面２２に残る環状型のバリを除去した後、切断リング２の外径面２１および内径面２２を所定の径に旋削して表面の脱炭層および表面キズを除去して、旋削リング３とし、さらにショットブラストし、さらに潤滑処理としてリン酸塩処理あるいは一液潤滑処理を施して、冷間鍛造前のブランク４とし、次いで、冷間鍛造前のブランク４の外径面４１をダイ５で拘束しながら内径面４２をパンチ６およびエジェクター７間で、冷間しごき成形してベアリング外輪素形材８とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ベアリング外輪素形材の製造方法に関し、軸受鋼などのシームレス鋼管から作製された中空素材のブランクを冷間鍛造することからなる一貫ライン工程によるベアリンク外輪素形材単体の製造方法に関する。

従来技術として、軸受鋼からなる鋼管から切断した中空素材であるリングをブランクとし、ブランクを冷間鍛造して外輪素形材および内輪素形材の積み上げた形状の中間リング状製品とし、この中間リング状製品を外輪素形材および内輪素形材に分離することによりベアリングの内輪レースおよび外輪レースを製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この冷間鍛造後に切削分離によりベアリングの外輪レース素形材および内輪素形材を製造する方法では、分離後の外輪レース素形材および内輪レース素形材の表面の旋削部分を考慮するとき、どうしても材料歩留りが悪いという問題があった。

さらに、従来法であるリング状素材からの切削加工によるベアリング外輪素形材の製造方法において、材料の歩留りの向上と旋削工数の削減を狙って、冷間鍛造でリング状素材の内径面を内側に据込ませて成形することにより、鍛造後の外径面を旋削レスとする複列玉軸受外輪素形材の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法は、複列玉軸受外輪素形材の鍛造方法であり、かつ、母材の表面脱炭層や表面キズによる問題に対しては、鍛造後に旋削を必要とするものである。

特開２００７−１３０６７３号公報 特開平０３−８６３４６号公報

そこで、本発明の解決しようとする課題は、上記の従来の問題を解消する方法であり、軸受鋼などからなるシームレス鋼管から１回の冷間鍛造によりベアリング外輪素形材を製造するときの歩留の向上と生産性の向上と、さらに製造コストの低減を図ることのできるベアリンク外輪素形材の製造方法を提案することである。

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、シームレス鋼管を母材とする切断リングの外径面および内径面を予め冷間鍛造前に旋削し、さらに外径面および内径面をショットブラストおよび潤滑処理して鍛造前のブランクに作製し、このブランクを冷間鍛造によりベアリング外輪素形材とすることを特徴とする一貫ライン工程によるベアリング外輪素形材単体の製造方法である。この方法では、冷間鍛造する前に、切断リングの外径面および内径面を旋削することで、脱炭層および表面キズを除去し、かつ、母材の偏肉度合を軽減した鍛造前のブランクに作製でき、従来のような鍛造後の旋削処理を必要としない。

請求項２の発明では、冷間鍛造する前のブランクの内径面を、パンチおよびエジェクター間で冷間しごき成形した後、該ブランクを冷間鍛造してベアリング外輪素形材とすることを特徴とする請求項１に記載の一貫ライン工程によるベアリング外輪素形材の製造方法である。この方法では、鍛造前のブランクの外径面をダイで拘束しながら内径面を冷間しごき成形するため、後に外径面は旋削する必要がなく、鍛造肌のままとすることができ、寸法精度が良好である。

本発明は、母材である軸受鋼などのシームレス鋼管から冷間鍛造までを一貫ラインとすることで、生産性を向上し、製造コストを低減したベアリング外輪素形材の製造が可能である。さらに、冷間鍛造前に切断リングの外径面および内径面を旋削することで表面の脱炭層および表面キズを除去し、かつ、母材の偏肉度合を軽減した鍛造前ブランクとできるため、冷間鍛造後は脱炭およびキズの保証が可能であり、寸法精度の良いベアリング寸外輪素形材が製造できる。さらに、冷間鍛造工程では、鍛造前のブランクの外径面をダイで拘束しながら内径面を冷間しごき成形して外輪素形材を製造するため、冷間鍛造後の外径面は客先などで旋削する必要がなく、鍛造肌のままとすることが可能であり、さらに製造コストの低減に加えて、偏析に起因する内径部の剥離が回避できるなど、本発明の方法は優れた効果を奏する方法である。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。請求項１に係る手段では、図１の（ａ）に示す軸受鋼からなる外径ａおよび内径ｂの黒皮のシームレス鋼管１を、該鋼管１の中心軸に対して垂直に、図１の（ｂ）に示す所定の幅ｃで突切切断して切断リングとする。この場合、複数個の切断リングを同時に製造する。次いで、これらの切断リング２にショットブラストを施して切断リング２の内径面２２に残る環状型のバリを除去する。このバリの除去後、切断リング２の外径面２１および内径面２２をそれぞれ所定の径に旋削し、表面の脱炭層および表面キズを除去して、図１の（ｃ）に示す旋削リング３を製造する。さらに旋削リング３を、潤滑液が十分にブランク表面にのるように表面積を拡大するためにショットブラストし、さらに潤滑処理としてリン酸塩処理であるボンデ（登録商標）処理あるいは一液潤滑処理を施して、図１の（ｄ）に示す冷間鍛造前のブランク４を製造する。次いで、このブランク４を冷間鍛造により図３に示すベアリング外輪素形材８とする。潤滑処理は打鍛時の金型とブランク間の摩擦を低下させ、より低荷重で成形するために必要不可欠な工程である。ここで一液潤滑処理とは、長い処理時間および多工程を要し廃液の発生が不可欠なボンデ処理とは異なり、処理時間および工程数を短縮した潤滑方法で、また廃液の発生をなくした環境負荷を低減した潤滑方法である。

請求項２に係る手段では、上記の請求項１に係る手段における旋削リング３にリン酸塩処理であるボンデ処理あるいは一液潤滑処理を施した冷間鍛造前のブランク４とした後、図２に示すように、この冷間鍛造前のブランク４の外径面４１をダイ５で拘束しながら内径面４２をパンチ６およびエジェクター７間で、冷間しごき成形を行なうものとする。さらに、このブランク４を冷間鍛造によりベアリング外輪素形材８とする。

以上の工程を一貫ラインとすることにより、冷間鍛造後のベアリング外輪素形材８の内径面１０および両端面１１、１１については、冷間鍛造後に所定の形状に旋削仕上げとするとともに、外径面９については冷間鍛造肌のままとして、ベアリング外輪素形材８とする。

以下に本発明の実施例を（１）〜（６）の順に図１〜図３により説明する。（１）図１に示すように、外径ａを８０．０ｍｍ、内径ｂを７０．０ｍｍとしたシームレス鋼管１を、図２に示すように、鋼管１の中心軸に対して垂直に所定の幅ｃを２５．０ｍｍとして切断して複数個の外径面２１および内径面２２の切断リング２を同時に突設切断して製造した。この場合、切断方法には丸鋸切断、ディスク切断あるいは突切切断などの何れの手段で切断してもよい。

（２）２５．０ｍｍの幅ｃからなる切断リング２の内径面２２を所定の内径ｄの６６．０ｍｍに、あるいは切断リング２の外径面２１を所定の径ｅの７８．０に旋削して旋削リング３を製造した。この際、母材であるシームレス鋼管１の表面に存在する表面脱炭層および表面キズを除去し、同時に母材の偏肉も除去して旋削リング３とした。

（３）上記の旋削リング３を回転するゲージの中で上から数箇所のインペラーでショットブラストした後、潤滑処理を施し、冷間鍛造前のブランク４を製造した。この潤滑処理には、一液潤滑処理やリン酸塩処理であるボンデ処理などを実施した。いずれの潤滑も潤滑液は約５〜１０ｇ／個塗布することで、加工後はユーザースペックを満たす成品精度を得た。

（４）次いで、図２に示すように、この冷間鍛造前のブランク４の外径面４１をダイ５で拘束しながら、冷間鍛造前のブランク４の内径面４２を、矢印方向に可動するパンチ６および固定したエジェクター７の間で冷間しごき成形をして、図３に示す内径ｆが７０．０ｍｍ、外径ｇが８０．０ｍｍ、幅ｈが３０．０ｍｍおよび内部中央の内径突出部１０ａの径ｉが６０．０ｍｍからなるベアリング外輪素形材８に製造した。

（５）上記の（１）〜（４）までの工程を一貫ラインとし、材料歩留や、生産性向上および製造コストの低減を図って、ベアリング外輪素形材８が製造できた。

（６）冷間鍛造前のブランク４に上記の（２）の工程で旋削工程を付与したことで、図３に示す冷間鍛造後の外輪素形材８の外径面９は、鍛造肌のままとすることが可能であった。この（１）〜（６）の工程により、表面キズおよび脱炭を保証したベアリング外輪素形材８の単体を一貫製造できた。なお、冷間鍛造後のベアリング外輪素形材８の内径面１０および両端面１１の部分については、客先などで鍛造後の所定の形状に旋削仕上げする必要がある。

（ａ）は軸受鋼のシームレス鋼管を示す断面図、（ｂ）はシームレス鋼管をリングに切断した状態を示す断面図、（ｃ）は旋削リングの断面図、（ｄ）は冷間鍛造前のブランクの断面図である。 冷間鍛造前のブランクをダイで外周を拘束してパンチとエジェクター間で冷間しごき成形する状態を示す断面図である。 冷間鍛造により得られたベアリング外輪素形材の断面図である。

符号の説明

１ シームレス鋼管
２ 切断リング
２１ 外径面
２２ 内径面
３ 旋削リング
４ 冷間鍛造前のブランク
４１ 外径面
４２ 内径面
５ ダイ
６ パンチ
７ エジェクター
８ ベアリング外輪素形材
９ 外径面
１０ 内径面
１０ａ 内径突出部
１１ 両端面

Claims (2)

1. シームレス鋼管をリングに切断し、得られたリングの外径面および内径面を旋削して旋削リングとし、さらに外径面および内径面をショットブラストおよび潤滑処理してリング状のブランクとし、このブランンクを冷間鍛造してベアリング外輪素形材とすることを特徴とする一貫ライン工程によるベアリング外輪素形材の製造方法。
2. 冷間鍛造する前のブランクの内径面を冷間しごき成形した後、このブランクを冷間鍛造してベアリング外輪素形材とすることを特徴とする請求項１に記載の一貫ライン工程によるベアリング外輪素形材の製造方法。

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