JP2014095469A - Rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing.
一般に、工作機械の主軸用軸受には、円筒ころ軸受やアンギュラ玉軸受等の転がり軸受が使用されている。これらの転がり軸受の保持器としては、綿布補強のフェノール樹脂を切削加工した保持器や、ガラス繊維で補強したポリアミド66樹脂等を材料とする、いわゆるプラスチック保持器(合成樹脂製保持器)が用いられる。プラスチック保持器は、軽量なので回転時の遠心力が小さく、さらに自己潤滑性を有するので、高速回転に有利である。これらのプラスチック保持器を使用した高速回転用転がり軸受にあっては、通常、保持器が軸受外輪によって回転案内される外輪案内方式が採用される。 Generally, rolling bearings such as cylindrical roller bearings and angular ball bearings are used as bearings for main spindles of machine tools. As the cage for these rolling bearings, a so-called plastic cage (synthetic resin cage) made of a cotton cloth-reinforced phenolic resin or a polyamide 66 resin reinforced with glass fiber is used. It is done. Since the plastic cage is lightweight, it has a small centrifugal force during rotation and is self-lubricating, which is advantageous for high-speed rotation. In rolling bearings for high-speed rotation using these plastic cages, an outer ring guide system in which the cage is rotated and guided by a bearing outer ring is usually employed.
また、これらの転がり軸受の潤滑法としては、グリース潤滑、オイルエア潤滑、ジェット潤滑等が、使用条件やコストによって適宜、選択されているが、一般的には、低コストでメンテナンスも容易なことから初期封入によるグリース封入潤滑が利用されることが多い。 In addition, as a lubrication method for these rolling bearings, grease lubrication, oil-air lubrication, jet lubrication, etc. are appropriately selected depending on the use conditions and cost, but generally they are low in cost and easy to maintain. Grease-filled lubrication by initial filling is often used.
ところで、近年、工作機械の分野では、切削能力を向上させて加工時間を短縮する方向にあり、それに伴い主軸の回転数を高速化する傾向が顕著である。そのため、高速回転する主軸を支承する軸受に供給する潤滑油量も微量(必要最小限の量)となる傾向にある。 Incidentally, in recent years, in the field of machine tools, there is a tendency to improve the cutting ability and shorten the machining time, and accordingly, the tendency to increase the rotation speed of the main spindle is remarkable. For this reason, the amount of lubricating oil supplied to the bearing that supports the main shaft that rotates at high speed also tends to be very small (the minimum amount necessary).
しかしながら、例えばグリース潤滑のように、回転中に外部から軸受内部に潤滑油が供給されない場合には、時間の経過と共に潤滑油が一時的或いは継続的に不足して、潤滑油膜が途切れがちになってしまう。このような厳しい潤滑条件では、十分な潤滑を得ることが困難である。 However, when the lubricating oil is not supplied from the outside to the inside of the bearing during rotation, such as grease lubrication, the lubricating oil film tends to be interrupted due to a temporary or continuous shortage of lubricating oil over time. End up. Under such severe lubrication conditions, it is difficult to obtain sufficient lubrication.
特許文献1及び2に記載の軸受用保持器では、保持部のポケットの内面を粗面化することによって、ポケット内の基油の保持力を向上させることを図っている。
In the bearing cages described in
ところで、特許文献1に記載の軸受用保持器では、表面粗さのパラメータとして、算術平均粗さRaが用いられている。しかしながら、図11に示すように、算術平均粗さRaが同じ場合において、最大高さRtが大きいと、周辺に対して特異的に高い山部や低い谷部が存在する表面であることが考えられる。特異的に高い山部や低い谷部が存在すると(図11(b)のXI、XI´参照)、摺動時に振動の原因となり、軸受の性能としては好ましくなく、寿命にも悪影響を及ぼす可能性がある。特許文献1や2に記載の軸受用保持器では、算術平均粗さRaと最大高さRtの両方を考慮して粗面化する点については記載されていない。
By the way, in the bearing cage described in
また、特許文献1及び2記載の軸受用保持器では、保持器のポケットの内面のみを粗面化しており、上述した外輪案内方式の転がり軸受のように高速域での使用を想定していないものと考えられる。保持器が外輪又は内輪に案内される方式の軸受では、保持器と転動体との摺動部のみならず、保持器と外輪又は内輪との摺動部が発熱して高温になり、場合によっては焼きついて回転停止に到るという問題が発生することがあった。
Moreover, in the bearing cages described in
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、工作機械の主軸等、高速回転する装置に用いられる場合であっても、潤滑油膜を長期に亘って維持し、急激な温度上昇や焼き付きの発生を抑制することができ、さらに、摺動時の振動を抑制して、軸受性能を向上することができる転がり軸受を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The purpose of the present invention is to maintain a lubricating oil film over a long period of time, even when used in an apparatus that rotates at high speed, such as a spindle of a machine tool. An object of the present invention is to provide a rolling bearing capable of suppressing the occurrence of excessive temperature rise and seizure, and further suppressing vibration during sliding to improve bearing performance.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 内輪軌道面が形成された外周面を有する内輪と、
外輪軌道面が形成された内周面を有する外輪と、
前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
前記複数の転動体を転動自在に保持する複数のポケットと、前記内輪又は前記外輪に案内される被案内面と、を有する保持器と、
を備えた転がり軸受であって、
前記保持器は、合成樹脂製保持器であり、
前記転動体が当接する前記ポケットの内面と、前記被案内面との少なくとも一方の表面粗さは、算術平均粗さRaが1.0〜9.8μmであり、最大高さRtが10.1〜102.9μmであることを特徴とする転がり軸受。
(2) 前記転動体が当接する前記ポケットの内面と、前記被案内面との少なくとも一方の表面粗さは、凹凸の平均間隔RSmが29.3〜213.2μmであることを特徴とする(1)に記載の転がり軸受。
(3) 前記転動体が当接する前記ポケットの内面と、前記被案内面との少なくとも一方の表面粗さは、前記ポケットの内径をR(mm)、前記転動体の直径をr(mm)とし、T=(R×r)/2(R−r)としたとき、2.33×10−6≦Ra/T(m/m)≦6.33×10−4であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の転がり軸受。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) an inner ring having an outer peripheral surface on which an inner ring raceway surface is formed;
An outer ring having an inner peripheral surface on which an outer ring raceway surface is formed;
A plurality of rolling elements arranged to be freely rollable between the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface;
A cage having a plurality of pockets for holding the plurality of rolling elements in a rollable manner and a guided surface guided by the inner ring or the outer ring;
A rolling bearing with
The cage is a synthetic resin cage,
As for the surface roughness of at least one of the inner surface of the pocket with which the rolling element abuts and the guided surface, the arithmetic average roughness Ra is 1.0 to 9.8 μm, and the maximum height Rt is 10.1. A rolling bearing characterized by having a thickness of -102.9 μm.
(2) The surface roughness of at least one of the inner surface of the pocket with which the rolling element abuts and the guided surface is characterized in that the average interval RSm of unevenness is 29.3 to 213.2 μm ( Rolling bearing according to 1).
(3) The surface roughness of at least one of the inner surface of the pocket with which the rolling element abuts and the guided surface is such that the inner diameter of the pocket is R (mm) and the diameter of the rolling element is r (mm). , T = (R × r) / 2 (R−r), 2.33 × 10 −6 ≦ Ra / T (m / m) ≦ 6.33 × 10 −4 The rolling bearing according to (1) or (2).
本発明の転がり軸受によれば、保持器の転動体が当接する前記ポケットの内面と、被案内面との少なくとも一方の算術平均粗さを1.0〜9.8μmに設定したことで、表面粗さを形成する凹部に潤滑油が保持され、この凹部からポケット内面と転動体表面との接触界面や、保持器と内輪又は外輪との接触界面に潤滑剤が供給されるので、接触界面に油膜を途切れることなく形成することが可能である。
この結果、高速回転化によって潤滑条件が厳しくなった場合であっても、上記接触界面に油膜が途切れることなく形成されるため、急激な温度上昇や焼き付きを、従来よりも長期に亘り抑制することが可能である。
さらに、上記算術平均粗さRaの規定を満たす表面の最大高さRtを10.1〜102.9μmとしたので、特異的に高い山部や低い谷部の発生を抑えて、摺動時の振動を抑制し、軸受性能を向上することができる。
According to the rolling bearing of the present invention, the arithmetic average roughness of at least one of the inner surface of the pocket with which the rolling element of the cage abuts and the guided surface is set to 1.0 to 9.8 μm. Lubricating oil is held in the recess that forms the roughness, and lubricant is supplied from this recess to the contact interface between the pocket inner surface and the surface of the rolling element and the contact interface between the cage and the inner ring or outer ring. It is possible to form the oil film without interruption.
As a result, even when the lubrication conditions become severe due to high-speed rotation, the oil film is formed without interruption at the contact interface, so that rapid temperature rise and seizure can be suppressed for a longer time than before. Is possible.
Furthermore, since the maximum height Rt of the surface satisfying the above-mentioned arithmetic mean roughness Ra is set to 10.1 to 102.9 μm, the occurrence of specifically high peaks and low valleys is suppressed, Vibration can be suppressed and bearing performance can be improved.
以下、本発明に係る転がり軸受の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a rolling bearing according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受1は、工作機械の主軸等、高速回転する装置に用いられ、内周面に外輪軌道面2aを有する外輪2と、外周面に内輪軌道面3aを有する内輪3と、外輪軌道面2a及び内輪軌道面3aとの間に接触角αを持って転動自在に配置される複数の玉(転動体)4と、複数の玉4を周方向に所定の間隔で保持する保持器10と、外輪2の内周面と内輪3の外周面との間に存在する軸受空間の軸方向両端部開口を塞ぐようにそれぞれ配設され、軸受内部を密封する一対のオイルシール5と、を備える。なお、本実施形態では、アンギュラ玉軸受1は、軸受空間内に初期封入されたグリースによって潤滑されるグリース封入潤滑で使用される。
An angular ball bearing 1 as a rolling bearing of the present embodiment is used in a device that rotates at high speed, such as a spindle of a machine tool, and an
保持器10は、周方向に所定の間隔で形成され、それぞれ玉4を保持する複数の円筒状のポケット11を有する。また、保持器10は、軸方向両側に位置する一対のリング部12のうち、一方(図1中、右側)のリング部12の被案内面12a(外周面)が、外輪2の外輪軌道面2aに対して反カウンターボア側の案内面2b(内周面)に案内される外輪案内方式である。
The
ここで、保持器10は、ポリアミド、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の合成樹脂を主材料として射出成型によって形成されており、当該射出成形時に金型から、玉4が当接するポケット11の内面11a及びリング部12の被案内面12aに対して通常よりも大きな表面粗さが転写される。ここで、表面粗さを機械加工ではなく、射出成形時の金型によって付与される構成としたのは、射出成形時に材料が高温となることでポケット11の内面11aや被案内面12aの表面に表面層が形成され、これによって耐摩耗性が向上するからである。なお、同様の効果は、ショット加工によって表面粗さを玉4が当接するポケット11の内面11a及び被案内面12aに付与する方法でも期待できるが、その場合、残留メディアの影響を無くすために、ステンレスメディアを用いたショット加工が望ましい。
Here, the
具体的に、保持器10のポケット11の内面11a及び被案内面12aに付与される表面粗さは、JIS B0601に規定される算術平均粗さRaを1.0〜9.8μmに、最大高さRtを10.1〜102.9μmに設定される。これにより、表面粗さを形成する凹部にグリースが保持され、この凹部から保持器10のポケット11の内面11aと玉4の表面との接触界面、及び保持器10の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの接触界面にグリースが供給されるので、接触界面に油膜を途切れることなく形成することが可能である。
Specifically, the surface roughness imparted to the
これにより、高速回転化によって潤滑条件が厳しくなった場合であっても、上記接触界面に油膜を途切れることなく形成されるため、急激な温度上昇や焼き付きを、従来よりも長期に亘り抑制することが可能である。 As a result, even when the lubrication conditions become severe due to high-speed rotation, the oil film is formed without interruption at the contact interface, so that rapid temperature rise and seizure are suppressed for a longer time than before. Is possible.
また、保持器10には、耐摩耗性や機械的強度の向上のために、ガラス繊維や炭素繊維等の充填材による強化を施しても良いが、保持器10のポケット11の内面11aと玉4の表面との接触界面、及び保持器10の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの接触界面で生成される充填材を含む摩耗粉が異物として作用し、切削摩耗が増大する虞がある。しかしながら、本実施形態では、保持器10や転動体が案内される方向と平行に存在する表面粗さ、すなわち周方向や転動体の回転方向に沿って形成された凹凸により、摩耗粉が接触界面から容易に排除され、耐摩耗性を向上させることが可能である。また、案内される方向と直角方向の表面粗さや凹凸も本発明の範囲とすることにより耐摩耗性はより向上するので好ましい。
The
なお、算術平均粗さRaが1.0μm未満の範囲では、表面粗さを形成する凹部のグリース保持量が少なくなり、保持器10のポケット11の内面11aと玉4の表面との接触界面、及び、保持器10の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの接触界面に対するグリース供給が不十分となってしまう。また、算術平均粗さRaが9.8μmを超えると、当該粗さ自体が、高精度の高速回転が要求される工作機械の主軸用軸受の回転精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
In the range where the arithmetic average roughness Ra is less than 1.0 μm, the amount of grease retained in the recesses forming the surface roughness decreases, and the contact interface between the
また、玉4が当接するポケット11の内面11a及びリング部12の被案内面12aに付与される表面粗さは、最大高さRtを10.1〜102.9μmとしている。このように最大高さRtを規定することで、特異的に高い山部や低い谷部の発生を抑えることができ、摺動時の振動が抑制され、軸受性能を向上することができる。
Further, the surface roughness applied to the
さらに、玉4が当接するポケット11の内面11a及びリング部12の被案内面12aに付与される表面粗さは、凹凸の平均間隔RSmを29.3〜213.2μmとすることが好ましい。これは、算術平均粗さRaが同じ場合において、凹凸の平均間隔RSmが大きい面というのは、図4(b)に示すように、凹凸の数が少なく、ひとつひとつの凹凸の幅が大きい形状が考えられる。このような形状をしていると、付与した凹凸のくぼみのなかに転動体が落ち込むといったことが発生し(図4(b)のIV参照)、振動や破損の原因となり得る。また、凹凸の平均間隔RSmが本発明の範囲から外れる場合には、接触面積のなかに、油だまりとなる凹部が存在しない瞬間が発生し、凹凸を付与したことによる耐焼付き性向上効果を最大限に引き出すことが難しくなる。このため、上記指定範囲内のRSmに設定されることが望ましい。
Furthermore, it is preferable that the surface roughness given to the
また、玉4が当接するポケット11の内面11a及びリング部12の被案内面12aは、JIS B0601:2001で規定されるスキューネスRSkが2以下、好ましくは0以下に設定されることが、振動を小さくし、寿命を長くする上で好ましい。
前述のように、保持器表面には潤滑剤の供給や摩耗粉の排出を促すための凹部が多数存在していることが重要であり、ポケット11の内面11aや被案内面12aには、先鋭な(尖っている)凸部は少ないほど好ましい。スキューネスRSkは歪度ともよばれる表面形状をあらわすパラメータであるが、スキューネスRSkが0以下(または負)であれば、図5(b)に示すように、その表面の断面形状は緩慢な曲線状の凸部が連続して存在する状態となっており好ましい。一方、スキューネスRSkが正であると、図5(a)に示すように、その表面の断面形状は先鋭な(尖った)凸部が連続して存在する状態となり、軸受の振動や寿命に悪影響を及ぼす可能性がある。このような理由から、保持器表面に付与する形状はスキューネスRSkが大きくとも2以下でなければならず、より高い効果を期待する場合は負であることが望ましい。これは、スキューネスRSkが2以下であれば、運転初期に起きる摩耗やなじみとよばれる現象により、表面の突出した凸部が除去され、スキューネスRSkが小さくなることが期待できるからである。
Further, the
As described above, it is important that the retainer surface has a large number of recesses for promoting the supply of lubricant and the discharge of wear powder, and the
また、玉4としては、セラミックボールが使用されることが好ましい。
窒化珪素のようなセラミックボールは軽量・高剛性・低熱膨張・低摩擦・低発熱といった特徴があり、軸受が高速で使用されるような場合には特に、耐焼付き性向上に効果がある。また、本発明のような表面形状を付与した保持器10とともに使用すると、相乗効果によりさらに高い耐焼付き性向上効果が期待できる。これは、セラミックボールが硬いため、同じ荷重が加わったときに、樹脂の変形量が大きくなり、凹部に蓄えられていた潤滑剤がより効率的に供給されるためである。
Further, as the
Ceramic balls such as silicon nitride have features such as light weight, high rigidity, low thermal expansion, low friction, and low heat generation, and are particularly effective in improving seizure resistance when the bearing is used at a high speed. Further, when used together with the
また、玉4の表面粗さは、Ra≦0.05μm、外輪2の案内面2bの表面粗さは、Ra≦1.0μmと、いずれも滑らかであるほうが、軸受寿命の観点から好ましい。これは、保持器10よりも軸受鋼のほうが硬いため、玉4の表面や案内面2bが粗いと、保持器10の摩耗を促進してしまい、付与した表面形状が早期に摩滅してしまう恐れがあるためである。よって、潤滑剤供給および摩耗粉トラップ効果は保持器表面の凹凸が担い、玉4および案内面2bは保持器10を摩耗させないよう上記規定の範囲内であることが望ましい。
In addition, it is preferable from the viewpoint of bearing life that the surface roughness of the
以上、説明したように、本実施形態のアンギュラ玉軸受1によれば、保持器10の玉4が当接するポケット11の内面11a及びリング部12の被案内面12aの表面粗さは、算術平均粗さRaが1.0〜9.8μmに設定される。これにより、表面粗さを形成する凹部に潤滑油が保持され、この凹部からポケット11の内面11aと玉4の表面との接触界面や、保持器10の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの接触界面にグリースが供給されるので、接触界面に油膜を途切れることなく形成することが可能である。これにより、高速回転化によって潤滑条件が厳しくなった場合であっても、上記接触界面に油膜が途切れることなく形成されるため、急激な温度上昇や焼き付きを、従来よりも長期に亘り抑制することが可能である。
また、保持器10に、耐摩耗性や機械的強度の向上のためにガラス繊維や炭素繊維等の充填材による強化を施した場合であっても、保持器10と転動体が案内される方向と平行に存在する表面粗さにより、摩耗粉が接触界面から容易に排除され、耐摩耗性を向上させることが可能である。
さらに、上記算術平均粗さRaの規定を満たす表面の最大高さRtを10.1〜102.9μmとしたので、特異的に高い山部や低い谷部の発生を抑えて、摺動時の振動を抑制し、軸受性能を向上することができる。
As described above, according to the
Further, even when the
Furthermore, since the maximum height Rt of the surface satisfying the above-mentioned arithmetic mean roughness Ra is set to 10.1 to 102.9 μm, the occurrence of specifically high peaks and low valleys is suppressed, Vibration can be suppressed and bearing performance can be improved.
また、保持器10の被案内面12aの表面粗さは、凹凸の平均間隔RSmを29.3〜213.2μmとしたので、凹凸の幅の大きさが適度に設定され、より耐焼き付き性を向上させることが可能である。また、案内される方向と直角方向の表面粗さや凹凸も本発明の範囲とすることにより耐摩耗性はより向上するので好ましい。
Moreover, since the surface roughness of the guided
また、保持器10の被案内面12a及びポケット11の内面11aの表面粗さは、保持器10の射出成形時に金型からの転写、又はステンレスメディアを用いたショット加工によって付与されるので、被案内面12a及び内面11aに表面層が形成され、耐摩耗性を向上させることが可能である。
Further, the surface roughness of the guided
なお、上記実施形態では、玉4が当接するポケット11の内面11a及びリング部12の被案内面12aの表面粗さについて規定しているが、表面粗さなどのパラメータを規定する際、適用する軸受の大きさや名番、使用条件等によって最適値が変わる。例えば、小さな軸受の保持器10に表面形状を付与する場合、その転動体および保持器10のポケット内径も当然小さくなり、それに応じて、転動体とポケット面の接触面積も小さくなる。このとき、効果を発現するために必要な表面粗さを規定する算術平均粗さRa、最大高さRt、凹凸の平均間隔RSmは小さくなる。なぜなら、付与した表面粗さにおける凹凸が接触面積に対して極端に大きいと、付与した凹凸のくぼみのなかに転動体が落ち込む、といったことが発生し、振動や破損の原因となり得る。また、大きな軸受の保持器10に表面形状を付与する場合、それに応じて、効果を発言するために必要な表面粗さを規定する算術平均粗さRa、最大高さRt、凹凸の平均間隔RSmは大きくなる。なぜなら、軸受サイズが大きくなると、保持器表面に加わる荷重も大きくなる傾向にあるため、付与した表面粗さが小さすぎると、使用している間に付与した形状が摩耗・摩滅してしまい、十分な耐久性を発揮できない、といった問題が発生する可能性があるためである。そのため、それぞれの大きさの軸受で表面形状の効果を十分に発揮するため、表面粗さの算術平均粗さRa、最大高さRt、凹凸の平均間隔RSmを、転動体の直径rと保持器10のポケット内径Rの関係から求められる等価半径Tという値によって無次元化することで、どのような大きさの軸受保持器にも技術を応用できるようにした。
In the above-described embodiment, the surface roughness of the
即ち、図6に示すように、2つの曲面の接触を、1つの曲面と1つの平面の接触に置き換えて考えたとき、置き換えた1つの曲面の半径を等価半径Tとよび、曲面が内接する場合に、内側の曲面の半径をq、外側の曲面の半径をQとすると、T=(Q×q)/(Q−q)と表される。また、2つの曲面が接触する際の接触面積は、等価半径に大きく影響を受ける、ということが理論的に導かれている。 That is, as shown in FIG. 6, when the contact between two curved surfaces is replaced with the contact between one curved surface and one flat surface, the radius of the replaced one curved surface is called an equivalent radius T, and the curved surface is inscribed. In this case, if the radius of the inner curved surface is q and the radius of the outer curved surface is Q, T = (Q × q) / (Q−q). It is theoretically derived that the contact area when two curved surfaces come into contact is greatly influenced by the equivalent radius.
この考えを、保持器10のポケット面と転動体の関係に適用した場合、本発明において、保持器10のポケット面内径をR、転動体の直径をrとすると、
Q=R/2、q=r/2
に相当するので、
T=(Q×q)/(Q−q)に、Qとqを代入すると、
T=((R/2)×(r/2))/(R/2−r/2)となり、
T=(R×r)/2(R−r)となる。
When this idea is applied to the relationship between the pocket surface of the
Q = R / 2, q = r / 2
Is equivalent to
Substituting Q and q into T = (Q × q) / (Q−q),
T = ((R / 2) × (r / 2)) / (R / 2−r / 2)
T = (R × r) / 2 (R−r).
また、表面粗さやディンプルを表面に付与する際、この接触面積の大きさが、効果の有無や大きさに影響しており、接触面積が大きいときには、大きな表面粗さを付与すべきであり、接触面積が小さいときには、小さな表面粗さを付与すべきである、ということを新たに見出し、表面粗さのRaを等価半径のTで割り、Ra/Tとして無次元化することにより、どの様な大きさの保持器にも対応できる値とした。
また、上記と同様に、最大高さRt、凹凸の平均間隔RSmも、Tを用いてRt/T、RSm/Tとして無次元化した。
In addition, when the surface roughness and dimples are applied to the surface, the size of the contact area affects the presence or absence of the effect and the size, and when the contact area is large, a large surface roughness should be applied, By newly finding that a small surface roughness should be imparted when the contact area is small, the surface roughness Ra is divided by the equivalent radius T and rendered non-dimensional as Ra / T. The value can be used for a cage of a large size.
Further, similarly to the above, the maximum height Rt and the average interval RSm of unevenness were also made dimensionless as Tt / T and RSm / T using T.
具体的に、Ra/Tは、2.33×10−6≦Ra/T(m/m)≦6.33×10−4、好ましくは、2.33×10−6≦Ra/T(m/m)≦4.21×10−4に設定され、これにより、耐焼付き性向上が期待できる。また、Rt/Tは、4.67×10−5≦Rt/T(m/m)≦5.47×10−3、好ましくは、4.67×10−5≦Rt/T(m/m)≦4.21×10−3に設定され、RSm/Tは、1.40×10−4≦RSm/T(m/m)≦8.79×10−3、好ましくは、1.40×10−4≦RSm/T(m/m)≦8.41×10−3に設定される。これらの規定を満たすとき、耐焼付き性向上がさらに期待できる。なお、無次元化のため、Ra、Rt、RSmといったパラメータ、およびポケット面内径R、転動体の直径r、等価半径Tの単位は揃えている。 Specifically, Ra / T is 2.33 × 10 −6 ≦ Ra / T (m / m) ≦ 6.33 × 10 −4 , preferably 2.33 × 10 −6 ≦ Ra / T (m /M)≦4.21×10 −4 , thereby improving seizure resistance. Rt / T is 4.67 × 10 −5 ≦ Rt / T (m / m) ≦ 5.47 × 10 −3 , preferably 4.67 × 10 −5 ≦ Rt / T (m / m ) ≦ 4.21 × 10 −3 and RSm / T is 1.40 × 10 −4 ≦ RSm / T (m / m) ≦ 8.79 × 10 −3 , preferably 1.40 × 10 −4 ≦ RSm / T (m / m) ≦ 8.41 × 10 −3 is set. When these regulations are satisfied, seizure resistance can be further improved. For dimensionlessness, parameters such as Ra, Rt, and RSm, and the units of the pocket surface inner diameter R, the rolling element diameter r, and the equivalent radius T are aligned.
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
例えば、上述の実施形態においては、保持器10が外輪2に案内される外輪案内方式であるとしたが、内輪案内方式としてもよい。この場合、内輪の案内面(外周面)に案内される保持器の被案内面(内周面)の表面粗さは、少なくとも算術平均粗さRaが1.0〜9.8μmに、最大高さRtが10.1〜102・9μmに設定され、望ましくは凹凸の平均間隔RSmが29.3〜213.2μmに設定される。このように構成することで、保持器の被案内面と内輪の案内面との接触界面に油膜が途切れることなく形成され、且つ接触界面から摩耗粉が排出され易いため、急激な温度上昇や焼き付きを、従来よりも長期に亘り抑制することが可能である。
For example, in the above-described embodiment, the outer ring guide method in which the
また、少なくとも保持器10の被案内面に、本発明の表面粗さが付与される限り、保持器10の外周面又は内周面全体に表面粗さを付与してもよく、保持器10の全面に表面粗さを付与してもよい。
Further, as long as the surface roughness of the present invention is applied to at least the guided surface of the
また、上述の実施形態においては、保持器10のポケット11のうち、玉4が当接する内面11aに表面粗さを付与するとしたが、保持器10のポケット11の全面に表面粗さを付与しても構わない。
Further, in the above-described embodiment, the surface roughness is given to the
また、転がり軸受としては、アンギュラ玉軸受に限定されるものではなく、円筒ころ軸受等、任意の転がり軸受として構わない。 Further, the rolling bearing is not limited to the angular ball bearing, and may be any rolling bearing such as a cylindrical roller bearing.
(実施例1)
次に、図1に示すような外輪案内方式のアンギュラ玉軸受1(型番:70BNR20HTV1V)を、図2に示すような軸受試験機としてのスピンドル装置20に組み込んで、焼き付き寿命を評価した。
Example 1
Next, the outer ring guide type angular contact ball bearing 1 (model number: 70BNR20HTV1V) as shown in FIG. 1 was incorporated in the
スピンドル装置20は、工作機械用のスピンドル装置であり、回転軸21が、その工具側(軸方向前方、図2中左側)を支承する2列のアンギュラ玉軸受1、1(前側軸受)と、反工具側(軸方向後方、図2中右側)を支承する2列の後側軸受60、60と、によって、ハウジングHに回転自在に支持されている。ハウジングHは、工具側から順に、前蓋31、外筒33、後蓋34によって構成されている。回転軸21の工具側には、軸中心を通り軸方向に形成された工具取付孔24が設けられており、工具取付孔24は、刃具などの不図示の工具を回転軸21に取付けるために使用される。
The
そして、回転軸21を不図示のモータによって回転数16000min−1(dmn値
142万)で回転駆動することにより、アンギュラ玉軸受1の耐久試験を行った。なお、それぞれのアンギュラ玉軸受1の内部に封入されるグリース量は2.6gに設定され、耐久試験中、ハウジングHを構成する外筒33は、不図示の冷却機構によって冷却された。
Then, the endurance test of the
ここで、表1に示すように、アンギュラ玉軸受1には、ポケット11の内面11aと被案内面12aの表面粗さがそれぞれ異なる、射出成型によって形成されたPPSからなる保持器10を適用して、耐久試験を行った。なお、ポケット11の内面11a及び被案内面12aの表面粗さは、実施例と比較例1−2、1−3では、射出成形するときの金型の表面にショットピーニングにより、ランダムな凹凸を付与しており、射出成形で保持器を作製する際に、金型の表面形状が保持器表面に転写される。また、比較例1−1の保持器10は、ポケット11の内面11a及び被案内面12aに何の処理も施していない射出成型によって形成されたPPSからなるものである。
Here, as shown in Table 1, a
表1及び図7〜図9には、外輪2の温度を測定することによって焼き付き寿命を判定した結果が示されており、比較例1−1の焼き付き寿命を1として表した。ポケット11の内面11a及び被案内面12aの算術平均粗さRaが1.0〜9.8μmの範囲内に設定された実施例1−1〜1−9においては、比較例1−1〜1−3に比べて焼き付き寿命が向上しているのがわかる。これは、耐久試験終了後にもポケット11の内面11a及び被案内面12aに、表面粗さを構成する凹部が残存しており、グリースが保持され易く、ポケット11の内面11aと玉4、及び保持器10の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの潤滑を助ける効果があったためであると考えられる。また、算術平均粗さRaが上記範囲を満たすと共に、最大高さRtが10.1〜102.9μm、且つ凹凸の平均間隔RSmが29.3〜213.2μmの範囲内であれば、より高い耐久寿命が得られることが明らかとなった。なお、例として、図3に、実施例1−2に係る被案内面12aの断面形状を示した。
Table 1 and FIGS. 7 to 9 show the results of determining the seizure life by measuring the temperature of the
(実施例2)
実施例2では、実施例1と同様に、図1に示すような外輪案内方式のアンギュラ玉軸受1(型番:70BNR20HTV1V)を、図2に示すような軸受試験機としてのスピンドル装置20に組み込んで、焼き付き寿命を評価した。但し、実施例2では、表2に示すように、ポケット11の内面11a、及び被案内面12a(外周面)の表面粗さがそれぞれ異なり、射出成型によって形成されたPPSからなる保持器10を適用し、耐久試験を行った。また、表面粗さは、射出成形するときの金型の表面にショットピーニングにより、ランダムな凹凸を付与しており、射出成形で保持器を作製する際に、金型の表面形状が保持器表面に転写される。ここで、比較例2−1の保持器はポケット面及び被案内面12aに何の処理も施していない射出成型によって形成されたPPSからなるものである。その他の試験条件などは、実施例1と同様とする。
(Example 2)
In the second embodiment, as in the first embodiment, an outer ring guide type angular ball bearing 1 (model number: 70BNR20HTV1V) as shown in FIG. 1 is incorporated in a
表2には、外輪2の温度を測定することによって焼き付き寿命を判定した結果が示されており、比較例2−1を1として表した。表2からわかるように、いずれの実施例2−1〜2−3においても焼付き寿命が向上しており、焼付き防止効果があると言える。実施例においては、試験終了後にも表面に凹部が残存しており、グリースが保持されやすく、保持器ポケット11の内面11aと玉4、および被案内面12aと外輪2の案内面2bとの間の潤滑を助ける効果があったものと考えられる。また、表面形状を付与する部位は、玉4や外輪2の案内面2bと摺動する、ポケット11の内面11aあるいは被案内面12aが考えられるが、被案内面12aに付与することが好ましく、ポケット11の内面11aに付与することがより好ましく、両方に付与することが更に好ましい。
Table 2 shows the result of determining the seizure life by measuring the temperature of the
(実施例3)
また、実施例3では、実施例1と同様に、図1に示すような外輪案内方式のアンギュラ玉軸受1を、図2に示すような軸受試験機としてのスピンドル装置20に組み込んで、焼き付き寿命を評価した。但し、実施例3では、表3に示すように、保持器10のポケット11の内面11aの表面粗さと等価半径Tがそれぞれ異なり、射出成型によって形成されたPPSからなる保持器10を適用し、耐久試験を行った。保持器10は、ポケット11の内径Rが3.58〜26.21mmのものが使用され、玉4は、直径rが3.18〜25.5mmのものが使用される。また、ポケット11の内面11aの表面粗さは、算術平均粗さRaが1.0〜9.8μm、最大高さRtが10.1〜102.9μm、凹凸の平均間隔RSmが29.3〜213.2μmの範囲にあるものが使用されている。なお、実施例1と同様に、ポケット面の表面粗さはショットピーニングにより金型に付与されたものを保持器表面に転写したものである。また、比較例3−1の保持器10は、ポケット面に何の処理も施していない射出成型によって形成されたPPSからなるものである。また、比較例3−2の保持器10は、射出成型によって形成されたPPSからなり、射出成型時に金型から転写されたものである。その他の試験条件などは、実施例1と同様とする。
(Example 3)
Further, in the third embodiment, as in the first embodiment, the outer ring guide type
表3〜5と図10には、外輪2の温度を測定することによって焼き付き寿命を判定した結果が示されており、いずれも未処理の保持器を用いた比較例3−1を寿命比1として表した。表3及び図10に示す実施例3−1〜3−11からわかるように、2.33×10−6≦Ra/T(m/m)≦6.33×10−4であるとき、耐焼付き性向上の効果が期待できる。好ましくは、2.33×10−6≦Ra/T(m/m)≦4.21×10−4に設定されることで、比較例3−1に対して、寿命比が2倍以上となり、耐焼付き性向上の効果がより期待できる。
Tables 3 to 5 and FIG. 10 show the results of determining the seizure life by measuring the temperature of the
表4は、Ra/Tの上記範囲を満たす実施例3−12〜3−21を示しており、4.67×10−5≦Rt/T(m/m)≦5.47×10−3であるとき、耐焼付き性向上の効果が期待できる。好ましくは、4.67×10−5≦Rt/T(m/m)≦4.21×10−3に設定されることで、比較例3−1に対して、寿命比が5倍以上となり、耐焼付き性向上の効果がより期待できる。 Table 4 shows Examples 3-12 to 3-21 that satisfy the above range of Ra / T, and 4.67 × 10 −5 ≦ Rt / T (m / m) ≦ 5.47 × 10 −3. In this case, the effect of improving seizure resistance can be expected. Preferably, 4.67 × 10 −5 ≦ Rt / T (m / m) ≦ 4.21 × 10 −3 is set so that the life ratio becomes 5 times or more that of Comparative Example 3-1. The effect of improving seizure resistance can be expected more.
表5は、Ra/T、及びRt/Tの上記範囲を満たす実施例3−22〜3−29を示しており、1.40×10−4≦RSm/T(m/m)≦8.79×10−3であるとき、耐焼付き性向上の効果が期待できる。好ましくは、1.40×10−4≦RSm/T(m/m)≦8.41×10−3に設定されることで、比較例3−1に対して、寿命比が5倍以上となり、耐焼付き性向上の効果がより期待できる。 Table 5 shows Examples 3-22 to 3-29 that satisfy the above ranges of Ra / T and Rt / T, and 1.40 × 10 −4 ≦ RSm / T (m / m) ≦ 8. When it is 79 × 10 −3 , an effect of improving seizure resistance can be expected. Preferably, by setting 1.40 × 10 −4 ≦ RSm / T (m / m) ≦ 8.41 × 10 −3 , the life ratio becomes 5 times or more as compared with Comparative Example 3-1. The effect of improving seizure resistance can be expected more.
(実施例4)
また、実施例3と同様の試験で、玉4としてセラミック球を使用した場合と、SUJ2球を使用した場合の結果を示す。保持器10は同じサイズで、未処理のもの(比較例4−1、4−2)と、実施例3と同様の表面形状を持つよう加工されたもの(実施例3のRa/T、Rt/T、RSm/Tの規定範囲内である実施例4−1、4−2)を使用した。また、保持器10を未処理、玉4としてSUJ2球を用いた比較例4−1の場合の寿命比を1とした。
したがって、表6に示すように、セラミック球を用いることで、保持器10の耐焼付き寿命向上効果が大きくなり、寿命が延びたことがわかる。
(Example 4)
Further, in the same test as in Example 3, the results when a ceramic sphere is used as the
Therefore, as shown in Table 6, it can be seen that the use of ceramic spheres increases the effect of improving the seizure life of the
(実施例5)
また、実施例3と同様の実験で、JIS B0601:2001で定義されるスキューネスRSkの影響について試験した結果を表7に示す。保持器10は同じサイズであり、上述のRa、Rt、RSmの規定範囲内であるものを実施例5−1〜5−6として使用した。また、比較例5−1として、保持器10が未処理の場合の寿命比を1とした。
したがって、表7に示すように、スキューネスを−2.0〜1.9の範囲内にすることで、より高い効果が期待できることがわかる。
(Example 5)
Table 7 shows the results of testing the effect of skewness RSk defined in JIS B0601: 2001 in the same experiment as in Example 3. The
Therefore, as shown in Table 7, it can be seen that a higher effect can be expected by setting the skewness within the range of -2.0 to 1.9.
(実施例6)
また、実施例3と同様の実験で、転動体粗さおよび案内面粗さの影響について試験した結果を表8に示す。保持器10は同じサイズであり、上述のRa、Rt、RSmの規定範囲内で、同様の形状になるよう加工したものを使用し、表8に示す、転動体粗さRaと案内面粗さRaがそれぞれ異なる転動体と外輪を使用した実施例6−1〜6−34について、耐久試験を行った。また、比較例6−1として、保持器未処理の場合の寿命比を1とした。
したがって、表8に示すように、転動体粗さRaを0.05μm以下、および案内面粗さRaを1.0μm以下にすることで、より高い効果が期待できることがわかる。
(Example 6)
In addition, Table 8 shows the results of testing the effects of rolling element roughness and guide surface roughness in the same experiment as in Example 3. The
Therefore, as shown in Table 8, it can be seen that a higher effect can be expected by setting the rolling element roughness Ra to 0.05 μm or less and the guide surface roughness Ra to 1.0 μm or less.
1 アンギュラ玉軸受(転がり軸受)
2 外輪
2a 外輪軌道面
2b 案内面
3 内輪
3a 内輪軌道面
4 玉(転動体)
5 オイルシール
10 保持器
11 ポケット
11a 内面
12 リング部
12a 被案内面
20 スピンドル装置
21 回転軸
24 工具取付孔
31 前蓋
33 外筒
34 後蓋
60 後側軸受
H ハウジング
α 接触角
1 Angular contact ball bearings (rolling bearings)
2
5
Claims (3)
外輪軌道面が形成された内周面を有する外輪と、
前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
前記複数の転動体を転動自在に保持する複数のポケットと、前記内輪又は前記外輪に案内される被案内面と、を有する保持器と、
を備えた転がり軸受であって、
前記保持器は、合成樹脂製保持器であり、
前記転動体が当接する前記ポケットの内面と、前記被案内面との少なくとも一方の表面粗さは、算術平均粗さRaが1.0〜9.8μmであり、最大高さRtが10.1〜102.9μmであることを特徴とする転がり軸受。 An inner ring having an outer peripheral surface on which an inner ring raceway surface is formed;
An outer ring having an inner peripheral surface on which an outer ring raceway surface is formed;
A plurality of rolling elements arranged to be freely rollable between the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface;
A cage having a plurality of pockets for holding the plurality of rolling elements in a rollable manner and a guided surface guided by the inner ring or the outer ring;
A rolling bearing with
The cage is a synthetic resin cage,
As for the surface roughness of at least one of the inner surface of the pocket with which the rolling element abuts and the guided surface, the arithmetic average roughness Ra is 1.0 to 9.8 μm, and the maximum height Rt is 10.1. A rolling bearing characterized by having a thickness of -102.9 μm.
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Legal Events
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