JP2011131251A - リング素材の製造方法 - Google Patents

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。
【解決手段】丸棒素材１１より切出す切断ビレット１２の長さを変えることで、後方押出しと打抜きにより成形したリング状素材１５の長さと、前記リング状素材１５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１６の外径を制御し、前記据込みリング状素材１６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１７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加工し、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、軸受の内輪用素材と、外輪用素材とに分離し、その後冷間ローリング加工と切削加工とを行うことにより軸受の内輪、外輪を製造することで、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素形材、内輪素形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

特許文献１は冷間ローリングによる拡径工程を有する為、丸棒素材の径を外輪外径に合わせる必要が無く、材料歩留まりも良い。また、特許文献２についても軸受鋼管材を材料に用いると共に切削加工を減らすことで、材料歩留まりを向上させる効果がある。

しかし、上記２つの特許文献では、一つの材料から外輪、内輪を得る為、何等かの不具合により、外輪素形材、内輪素形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。

また、特許文献１については、径の異なる外輪素形材、内輪素形材を製造する場合に、少なくとも内輪内径穴用の穴あけパンチ、外輪素形材と内輪素形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パンチ類が必要となり、ランニングコストが高くなる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、丸棒素材から所定の長さの切断ビレットを切り出し、これを後方押出し、打抜きにより所定の長さのリング状素材に成形する第１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２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３工程を持つ製造工程を有し、前記切断ビレットの長さを変えるだけで、同一丸棒素材、同一据込み金型、同一後方押出し型、同一抜型、で、長さの異なるリング状素材を成形することが出来、また、前記リング状素材より、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。

本発明は以上のような構成を有しており、切断ビレット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、切断ビレットの長さと、リング状素材の据込み高さと、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素材の製造方法（長さｈ１の切断ビレットから外径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素材の製造方法（長さｈ２の切断ビレットから外径Ｄ２のリング素材を成形する場合）を示すものである。 丸棒素材からリング状素材を成形する工程（第１工程）を示すものである。 従来の方法による、軸受内輪、外輪の製造方法を示すものである。

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１１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、長さｈ１の切断ビレット１２を製作する。切断ビレットの長さｈ１は、リング状素材１５の必要長さＨ１に応じて決められる。また、リング状素材１５の必要長さＨ１は、最終形態であるリング素材１７の必要外径Ｄ１に応じて決められる。

プレス切断により切断ビレット１２を切り出した場合、切断面の面粗さが良くない為後方押出し時に割れが生じやすく、切断面の軸方向に対する直角度が悪いので、端面矯正を行い端面矯正ビレット１３に成形する。

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

次いで、端面矯正ビレット１３に後方押出しを行いパイプ内径を形成し、後方押出しビレット１４を成形する。後方押出し型の下死点位置は切断ビレット１２の長さに関らず同一とし、切断ビレット１２の長さｈ１が変わればリング状素材１５の高さＨ１も変わるようにする。

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、端面矯正ビレット１３の最大外径部の断面積をＡｓ、後方押出しビレット１４の断面積Ａｋとすると、
３０≦（（Ａｓ−Ａｋ）／Ａｓ
×１００）≦５０（％）
の範囲で後方押出しを行うのが望ましい。

最後に前記後方押出しビレット１４の底を打抜き、長さＨ１のリング状素材１５を成形する。

リング状素材１５の内径は、冷間ローリングのマンドレル２６の最大外径を基準に、前記最大外径よりも若干大きい値に決定する。

次いで第２工程で、第１工程で得られたリング状素材１５の内径にマンドレル２５を通し、上下平らな据込型２４ａ、２４ｂで挟み込み、狙いの据込み高さＨ３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２５を使うことで、リング状素材１５が据込まれる際の座屈を防止できる。
リング状素材１５の内径とマンドレル２５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１５の内径とマンドレル２５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３工程で、第２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２６を、外径側に成形ロール２７をセットし、マンドレル２６と成形ロール２７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Ｈ３のリング素材１７を成形する。

冷間ローリングのマンドレル２６の最大外径はマンドレル２６の材料強度により決定する。成形したリング素材１７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に基づいて切断ビレットの長さを前記図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１１から最終形態であるリング素材２３の必要外径Ｄ２に応じて長さｈ２の切断ビレット１８を製作し、これより長さＨ２のリング状素材２１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。なお、ｈ２＞ｈ１、Ｈ２＞Ｈ１、Ｄ２＞Ｄ１とする。

次いで第２工程で、前記第１工程で得られたリング状素材２１をマンドレル２５、据込型２４ａ、２４ｂにて据込み高さＨ３まで据込み、据込みリング状素材２２を成形する。この時の据込みリング状素材２２の外径は前記図1の第２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３工程で、前記第２工程で得られた据込みリング状素材２２をマンドレル２６と成形ロール２７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Ｈ３のリング素材２３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、丸棒素材１１より切出す切断ビレットの長さｈ１、ｈ２、を変えるだけで、同一丸棒素材、同一後方押出し型、同一抜き型、同一据込み型、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１７、２３を成形することができる。

また、リング素材の外径と幅を変更する際は、丸棒素材１１より切出す切断ビレットの長さｈ１、ｈ２、に加えて据込み高さＨ３と冷間ローリングのマンドレル２６と成形ロール２７を変更する。

上記製造方法によれば、切断ビレット１２、１８を交互に製造工程に流し、リング素材１７、２３を交互に製造することも可能である。また、軸受の内輪リング素材としてリング素材１７を、外輪リング素材としてリング素材２３を製造する場合、後工程での不具合等により、リング素材１７、２３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。

なお、本発明のリング素材の製造方法によれば、パイプ状（環状あるいは円筒状）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出来る。

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として好適に利用可能である。

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 丸棒素材
１２ 切断ビレット（長さｈ１）
１３ 端面矯正ビレット
１４ 後方押出しビレット
１５ リング状素材（長さＨ１）
１６ 据込みリング状素材（１５を据込み）
１７ リング素材（外径Ｄ１）
１８ 切断ビレット（長さｈ２）
１９ 端面矯正ビレット
２０ 後方押出しビレット
２１ リング状素材（長さＨ２）
２２ 据込みリング状素材（２１を据込み）
２３ リング素材（外径Ｄ２）
２４ａ 据込み金型上型
２４ｂ 据込み金型下型
２５ 据込み用マンドレル
２６ ローリング用マンドレル
２７ 成形ロール

Claims (1)

1. 丸棒素材より所定の長さの切断ビレットを切り出し、前記切断ビレットを後方押出し、打抜きにより所定の長さのリング状素材に成形する第１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２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３工程を持つ製造工程を有し、前記丸棒素材から切り出す前記切断ビレットの長さを変えるだけで、同一丸棒素材、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。

Images