JP2015200355A - 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.
なお、特許文献1には、HDDやLBP等に対応した小型のミニアチュア玉軸受の保持器が、転動体を保持する保持部を有することが記載されており、保持部の内表面を粗面化することによって、保持部内の基油の保持力を向上させることを図っている。
しかしながら、特許文献1記載のミニアチュア玉軸受では、保持器の保持部の内表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。また、グリースを封入しても、実際に潤滑に使われるのはほんの一部に過ぎず、焼き付いた軸受の保持器内周面(外輪案内の場合)、シール裏面、外輪内周面(ポケット案内、内輪案内の場合)などには、十分な基油を含んだグリースが未使用のまま付着している、という事実があり、これらのグリースを有効に活用することで、焼付き寿命をさらに延ばす余地があった。
However, in the miniature ball bearing 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、保持器の少なくとも摺接面(ポケット内面、外輪案内の場合は外周面、内輪案内の場合には内周面)に大きな表面粗さを付与することで、毛細管現象により、そこに付着したグリースから基油が保持器表面を拡がり、ポケット内周面などの摺接面に潤滑剤を供給し、軸受の焼付き寿命をさらに延長させ、工作機械の主軸等、高速回転する部材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可能な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, and the purpose thereof is at least on the sliding surface of the cage (the pocket inner surface, the outer peripheral surface in the case of the outer ring guide, the inner peripheral surface in the case of the inner ring guide). By providing a large surface roughness, the base oil spreads from the grease attached to the surface of the cage due to capillarity, supplying lubricant to the sliding contact surface such as the pocket inner peripheral surface, and the seizure life of the bearing Rolling that can maintain a lubricating oil film over a long period of time and suppress the occurrence of rapid temperature rise and seizure, even when used for high-speed rotating parts such as machine tool spindles It is to provide a bearing.
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、前記被案内面の表面粗さと前記ポケットの内面の表面粗さは、算術平均粗さRaが0.5〜10μmであることを特徴とする転がり軸受。
(2)前記保持器の被案内面ではない周面または端面のうちの、すくなくとも一つの面の算術平均粗さRaが0.5〜10μmであることを特徴とする(1)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, and an inner ring raceway surface and an outer ring raceway surface that are movably disposed. A rolling bearing comprising: a plurality of rolling elements, a plurality of pockets that hold the plurality of rolling elements in a freely rolling manner, and a cage that is guided by the inner ring or the outer ring. The rolling bearing is characterized in that the surface roughness of the guided surface and the surface roughness of the inner surface of the pocket have an arithmetic average roughness Ra of 0.5 to 10 μm.
(2) The rolling according to (1), wherein the arithmetic average roughness Ra of at least one of the peripheral surfaces or end surfaces which are not guided surfaces of the cage is 0.5 to 10 μm. bearing.
本発明によれば、保持器の少なくとも摺接面(ポケット内面、外輪案内の場合は外周面、内輪案内の場合には内周面)に大きな表面粗さを付与することで、毛細管現象により、そこに付着したグリースから基油が保持器表面を拡がり、ポケット内周面などの摺接面に潤滑剤を供給し、軸受の焼付き寿命をさらに延長させ、工作機械の主軸等、高速回転する部材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る。 According to the present invention, by imparting a large surface roughness to at least the sliding surface of the cage (inner surface of pocket, outer peripheral surface in the case of outer ring guide, inner peripheral surface in the case of inner ring guide), by capillary action, Base oil spreads from the grease adhering to the surface of the cage, supplies lubricant to the sliding contact surface such as the inner surface of the pocket, further extends the seizure life of the bearing, and rotates at high speed such as the spindle of a machine tool. Even if it is a case where it is used for a member, a lubricating oil film can be maintained over a long period of time, and rapid temperature rise and the occurrence of image sticking can be suppressed.
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、高速回転する部材に用いられ、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、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 according to the present embodiment is used for a member 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を有し、ポケット11には玉4が当接する内面11aがある。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。また、保持器10には、リング部12の被案内面ではない周面12b(内周面)と端面13もある。
The
ここで、保持器10は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等のエンジニアリングプラスチック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リング部12の被案内面12aや内面11aや、好ましくは被案内面ではない周面12b(内周面)や端面13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、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被案内面12aや内面11a表面にスキン層が形成され、これによって耐摩耗性が向上するからである。
Here, the
具体的に、保持器10の被案内面12aと内面11aに付与される表面粗さは、算術平均粗さRaが0.5〜10μm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の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの接触界面や、内面11aと玉4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。また、前記保持器の被案内面ではない周面または端面のうちの、すくなくとも一つの面の算術平均粗さRaが0.5〜10μmであることが好ましい。本発明によれば、保持器の少なくとも摺接面(ポケット内面、外輪案内の場合は外周面、内輪案内の場合には内周面)や被案内面ではない周面12b(外輪案内の場合は内周面、内輪案内の場合には外周面)と端面13等に大きな表面粗さを付与することで、毛細管現象により、そこに付着したグリースから基油が保持器表面を拡がり、ポケットの内面11aなどの摺接面に潤滑剤を供給し、軸受の焼付き寿命をさらに延長させ、工作機械の主軸等、高速回転する部材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る。
Specifically, the surface roughness given to the guided
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の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの接触界面や、内面11aと玉4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に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。
The
このように、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し、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。 Thus, even when the lubrication conditions become severe due to high-speed rotation, the oil film is formed without interruption at the contact interface, and wear powder is easily discharged from the contact interface. Can be suppressed over a longer period of time than before.
なお、算術平均粗さRaが0.5μm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10μm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 addition, in the range where the arithmetic average roughness Ra is less than 0.5 μm, the amount of grease retained in the concave portion forming the surface roughness decreases, and the contact interface between the guided
(実施例)
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:70BNR10HTV1V)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)
Next, an outer ring guide type angular contact ball bearing 1 (model number: 70BNR10HTV1V) as shown in FIG. 1 was incorporated into a
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、被案内面12aである外周面、ポケット内面11a、被案内面ではない周面12bの内周面と端面13の表面粗さが異なり、射出成型によって形成されたPPSの材料であるPPS−CF30からなる保持器10を適用し、耐久試験を行い、比焼き付き寿命を測定した。なお、被案内面12aの表面粗さは射出成型の金型によって付与された。また、比較例2の保持器10は、被案内面12a等に何の処理も施していないものである。
Here, as shown in Table 1, the surface roughness of the
表1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測定した結果が示されており、比較例2の焼き付き寿命を1として表した。被案内面12aとポケット内面の算術平均粗さRaが0.5〜10μmの範囲内に設定された実施例1〜3においては、比較例1〜2に比べて焼き付き寿命が向上し、粗く加工する部位が増えることにより更に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、保持器10の被案内面12aと外輪2の案内面2bとの潤滑や、ポケットの内面11aと玉4との潤滑を助ける効果や、毛細管現象により、そこに付着したグリースから基油が保持器表面を拡がり、保持器10の被案内面12aやポケットの内面11aなどの摺接面に潤滑剤を供給する効果等があったためであると考えられる。
Table 1 shows the result of measuring the seizure life by measuring the temperature of the
また、樹脂材料としてPPS−CF30を用いた平板において、表面の算術平均粗さを変えた試験片を作成し、その表面にグリースを塗布し、表面の油の拡がり具合を測定した。結果を算術平均粗さと比移動距離の関係として、図3に示す。図3の「比移動距離」とは、図4に示したように、初期に付着させたグリースと平板の界面からグリース内の基油が拡がった距離の比であり、Ra=2.0μm距離を1とした時の比である。図3に示したように、算術平均粗さRaが0.5μm〜10μm、好ましくは1μm〜10μm、より好ましくは2μm〜10μm、であると毛細管現象により、グリース内の基油が平板に拡がっていくことがわかる。この結果から、算術平均粗さRaを前記の範囲にすることにより、保持器10に付着したグリースから基油が保持器表面を拡がり、保持器10の被案内面12aやポケットの内面11aなどの摺接面に潤滑剤を供給する効果等があると考えられる。
Moreover, the test piece which changed the arithmetic mean roughness of the surface in the flat plate using PPS-CF30 as a resin material was created, the grease was apply | coated to the surface, and the extent of oil spread on the surface was measured. The results are shown in FIG. 3 as the relationship between the arithmetic average roughness and the specific movement distance. The “specific movement distance” in FIG. 3 is the ratio of the distance in which the base oil in the grease spreads from the interface between the initially applied grease and the flat plate, as shown in FIG. 4, and Ra = 2.0 μm distance Is the ratio when. As shown in FIG. 3, when the arithmetic average roughness Ra is 0.5 μm to 10 μm, preferably 1 μm to 10 μm, more preferably 2 μm to 10 μm, the base oil in the grease spreads on the flat plate due to capillary action. I can see it going. From this result, by setting the arithmetic average roughness Ra within the above range, the base oil spreads from the grease adhering to the
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)とポケットの内面の表面粗さは、少なくとも算術平均粗さRaが0.5〜10μmに設定され、好ましくは前記保持器の被案内面ではない外周面または端面のうちの、すくなくとも一つの面の算術平均粗さRaが0.5〜10μm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り、保持器10に付着したグリースから基油が保持器表面を拡がり、保持器10の被案内面12aやポケットの内面11aなどの摺接面に潤滑剤を供給する効果等があると考えられる。
For example, in the above-described embodiment, the outer ring guide method in which 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 inner surface 11a with which 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.
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
12b 被案内面ではない周面
13 端面
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 (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014078840A JP2015200355A (en) | 2014-04-07 | 2014-04-07 | rolling bearing |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021025550A (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 日本精工株式会社 | Conical roller bearing |
-
2014
- 2014-04-07 JP JP2014078840A patent/JP2015200355A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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