JP2011110599A

JP2011110599A - リング素材の製造方法

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Publication number: JP2011110599A
Application number: JP2009271453A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kobayashi; 一登小林; Nobuyuki Hagiwara; 信行萩原; Toshio Nakamura; 敏男中村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: JP5446787B2

Abstract

【課題】セット替えの手間がほとんどなく、ランニングコストも安く、多種のリング素材を製造できる製造方法を提供すること。
【解決手段】丸棒素材より後方押出しと打抜きにより成形したパイプ状素材から、切り出すリング状素材の長さを変えることで、前記リング状素材を一定の据込み高さに据込んで得られた据込みリング状素材の外径を制御し、前記据込みリング状素材を冷間ローリング加工で拡径することで、異なる外径のリング素材を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受、すべり軸受の内輪、外輪等に使用されるリング素材の製造方法に関するものである。

従来のリング素材の製造方法は、丸棒素材を複数の鍛造工程と切削工程とにより、完成品に近い形状及び寸法のリング素材を得る方法が知られている。例えば、特許文献１に開示されている転がり軸受の内輪、外輪に用いるリング素材を製造する方法について図４に基づいて説明する。

第１工程において丸棒素材１を所定の長さに切断して円盤状素材２を製造し、第２工程で前記円盤状素材２にプレス打抜きにより内輪内径穴を形成し円筒状素材３を成形する。次いで、第３、４工程で前記円筒状素材３の両端面に円環状の溝４、５を切削加工で形成した後に、第５工程でプレス加工により前記円筒状素材３を内輪用リング素材６と外輪用リング素材８に分離するという方法である。

しかしながら、上記の方法では製造する外輪外径と同一外径の丸棒素材を用意する必要があり、また、切削加工による材料の廃棄が生じ、材料歩留まりが悪いという問題点があった。

この対策として、特許文献１の図２では、軸受鋼円柱素材を所定の長さに切断し、これをプレス加工により、軸受の内輪用リング状素材と、外輪用リング状素材とに分離し、その後冷間ローリング加工で拡径して軸受の内輪用リング素材、外輪用リング素材に成形することで、工程数の削減と材料歩留まりの向上を行う方法が示されている。また、特許文献２の図１では、軸受鋼管を所定の長さに切断し、これを鍛造加工して軸受の外輪用リング素材、内輪用リング素材を成形することにより、材料歩留まりを向上させる方法が示されている。

特開平８−０９０１２９号公報特開２００７−１３０６７３号公報

しかしながら、これらの先行技術には、幅はそのままに外径を変更した内輪用リング素材、外輪用リング素材を製造する場合、パイプ状素材の外径、内輪内径穴用の穴あけパンチ、内輪用リング素材と外輪用リング素材とを分離するための分離パンチ、を変更する必要があり、セット替えの手間がかかる。また、製造するリングの寸法に応じた素材やパンチ類が必要となり、ランニングコストが高くなる。
さらに、特許文献１、特許文献２の方法では、何等かの不具合により、外輪用リング素材、内輪用リング素材のいずれか片方のみが必要になった場合に、不要な素材が生じてしまうという問題が有った。

そこで、本発明は、セット替えの手間を低減し、もしくは、ほとんどかけず、ランニングコストも安く、多種のリングが製造できる製造方法を提供することを課題としている。

上記問題を解決するために、本発明の請求項１は、
丸棒素材よりパイプ状素材を成形する第１工程と、
前記パイプ状素材より所定の長さのリング状素材を製作する第２工程と、
前記リング状素材を所定の据込み高さに据込んで、据込みリング状素材を成形する第３工程と、
前記据込みリング状素材を、冷間ローリングで狙いの寸法に拡径したリング素材を成形する第４工程を持つ製造工程を有し、
前記パイプ状素材から切り出す前記リング状素材の長さを変えるだけで、同一パイプ状素材、同一据込み金型、同一冷間ローリング型で、外径の異なるリング素材を成形できることを特徴としている。

また、本発明の請求項２は、パイプ状素材の製造方法として、丸棒素材から、後方押し出し、打抜きによりパイプ状素材を成形することを特徴としている。

本発明は以上のような構成を有しており、リング状素材の長さを変更するだけで、外径の異なるリング素材を成形することが出来る。また、リング状素材の長さと、据込み高さと、冷間ローリング型を変更することで、外径と幅の異なるリング素材を成形することが出来る。このように、リング素材の寸法変更によるセット替えの手間が低減可能であり、用意する素材、鍛造型が少なくて済む為、ランニングコストも安価で、多品種のリングを生産できるという効果が有る。

本発明によるリングの製造方法（長さＨ１のリング状素材から外径Ｄ１のリング素材を成形する場合）を示す図である。本発明によるリングの製造方法（長さＨ２のリング状素材から外径Ｄ２のリング素材を成形する場合）を示す図である。丸棒素材からパイプ状素材を成形する工程を示す図である。従来の方法による、軸受内輪、外輪の製造方法を示す図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１、図２、図３は、本発明に係る実施形態の工程を示すものである。
図１において、まず第１工程で、丸棒素材２２から、プレス切断、鋸切断、突っ切りのいずれかの方法により、切断ビレット２３を製作する。プレス切断により切断ビレット２３を切り出した場合、切断面の面粗さが良くない為割れが生じやすく、切断面の軸方向に対する直角度が悪いので、据込み又は端面強制を行い据込みビレット２４に成形する。

なお、鋸切断、または突っ切りにより切断の場合、切断面の面粗さ、面のビレット軸方向に対する直角度が良いので、据込み、端面強制は行わなくても良い。

次いで、据込みビレット２４を後方押出しでパイプ内径を形成し、後方押し出しビレット２５を成形する。

後方押出しは、掛かる荷重や面圧が高いため、変形抵抗を下げ、荷重低減と低面圧で成形を行う。

具体的には、図３のように、据込みビレット２４の最大外径部の断面積をＡｓ、後方押し出しビレット２５の断面積Ａｋとすると、
３０≦（Ａｋ／Ａｓ ×１００）≦５０（％）の範囲で後方据込みを行うのが望ましい。

最後に前記後方押出しビレット２５の底を打抜き、パイプ状素材１１を成形する。

次いで第２工程で、パイプ状素材１１を最終形態であるリング素材２０の必要外径Ｄ１に応じて長さＨ１に突っ切り、リング状素材１２を製作する。パイプ状素材１１の内径は、冷間ローリングのマンドレル１８の最大外径を基準に、最大外径よりも若干大きい値に決定する。

次いで第３工程で、第２工程で得られたリング状素材１２の内径をマンドレル１５に通し、上下平らな据込型１４ａ、１４ｂで挟み込み、狙いの据込み高さｈまで据込み、据込みリング状素材１６を成形する。

マンドレル１５を使うことで、リング状素材１２が据込まれる際の座屈を防止できる。

リング状素材１２の内径とマンドレル１５の外径はわずかなスキマになる様にする。

但し、冷間鍛造で据込みを行う場合は、リング状素材１２の内径とマンドレル１５を圧入状態にして成形荷重の低減を行っても良い。

次いで、第４工程で、第３工程で得られた据込みリング状素材１６の内径側にマンドレル１８を、外径側に成形ロール１９をセットし、マンドレル１８と成形ロール１９とで、据込みリング状素材１６を挟み、径方向両側より押圧する冷間ローリング加工により、据込みリング状素材１６を拡径し、狙いの外径Ｄ１、幅ｈのリング素材２０を成形する。

冷間ローリングのマンドレル１８の最大外径はマンドレル１８の材料強度により決定する。

成形したリング素材２０は切削加工、熱処理、研削加工、研磨加工、を行い、軸受リングとなる。

次に、図２に基づいてリング状素材の長さを前記図１よりも長く変更した場合について説明する。

図２において、第１工程で丸棒素材２２からパイプ状素材１１を成形する。この第１工程は図１で説明したものと同一の為、説明は省略する。

次いで第２工程で、前記第１工程で得られたパイプ状素材１１を最終形態であるリング素材２１の必要外径Ｄ２に応じて長さＨ２に突っ切り、リング状素材１３を製作する。この時、Ｈ２＞Ｈ１、Ｄ２＞Ｄ１とする。次いで第３工程で、前記第２工程で得られたリング状素材１３をマンドレル１５、据込型１４ａ、１４ｂにて、据え込み高さｈまで据込み、据込みリング状素材１７を成形する。この時の据込みリング状素材１７の外径は前記図1の第３工程で得られる据込みリング状素材１６の外径よりも大径となっている。

次いで第４工程で、前記第３工程で得られた据込みリング状素材１７をマンドレル１８と成形ロール１９により冷間ローリング加工することにより、狙いの外径Ｄ２、幅ｈのリング素材２１を成形する。

上記図１乃至図３の説明からも明らかなように、リング状素材１２、１３の長さＨ１、Ｈ２を変えるだけで、同一パイプ状素材、同一据込型、同一後方押出し型、同一抜き型、同一冷間ローリング型を用いて外径が異なるリング素材２０、２１を成形することができる。

上記製造方法によれば、リング状素材１２、１３を交互に製造工程に流すことも可能である。また、軸受の内輪リング素材としてリング素材２０を、外輪リング素材としてリング素材２１を製造する場合、後工程での不具合等により、リング素材２０、２１のいずれか片方のリング素材が不足する場合は、不足分を補う様に不足したリング素材のみを製造することができ、材料の無駄が生じるのを最小限に抑えることが出来る。

また、リング素材の幅ｈを変更する際は、据込み高さhと冷間ローリングのマンドレル１８と成形ロール１９を変更するだけで良い。

なお、本発明のリング状素材の製造方法によれば、パイプ状（管状あるいは円筒状）の素材が市販されていない材質のものについても、歩留まり良く製造することが可能である。

本発明のリング状素材の製造方法は、転がり軸受の内外輪等の製造に好適に適用することができる。

１丸棒素材
２円盤状素材
３リング状素材
４環状溝
５環状溝
６内輪用リング素材
７内輪
８外輪用リング素材
９外輪
１０内輪と外輪の内外径差分の材料
１１パイプ状素材
１２リング状素材（長さＨ１）
１３リング状素材（長さＨ２）
１４ａ据込み金型上型
１４ｂ据込み金型下型
１５据込み用マンドレル
１６据込みリング状素材（１２を据え込み）
１７据込みリング状素材（１３を据え込み）
１８冷間ローリングマンドレル
１９成形ロール
２０リング素材（外径Ｄ１）
２１リング素材（外径Ｄ２）
２２丸棒素材
２３切断ビレット
２４据込み、端面強制ビレット
２５後方押出しビレット

Claims

丸棒素材よりパイプ状素材を成形する第１工程と、
前記パイプ状素材より所定の長さのリング状素材を製作する第２工程と、
前記リング状素材を所定の据込み高さに据込んで、据込みリング状素材を成形する第３工程と、
前記据込みリング状素材を冷間ローリング加工で狙いの外径に拡径したリング素材を成形する第４工程を持つ製造工程を有し、
前記パイプ状素材から切り出す前記リング状素材の長さを変えるだけで、同一パイプ状素材、同一据込み金型、同一冷間ローリング型で、外径の異なるリング素材を成形できることを特徴とするリング素材の製造方法。
パイプ状素材の製造方法として、丸棒素材から、後方押し出し、打抜きによりパイプ状素材を成形することを特徴とする請求項１に記載のリング素材の製造方法。