JP2018202578A

JP2018202578A - 溝の超仕上げ方法及び軸受の製造方法

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Publication number: JP2018202578A
Application number: JP2017113335A
Authority: JP
Inventors: 健海老名; Takeshi Ebina; 敬本間; Takashi Honma; 修史上西; Shuji Uenishi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-08
Also published as: JP6911547B2

Abstract

【課題】それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された溝の表面に、１工程で高精度な超仕上げを施すことができる方法を提供する。【解決手段】周面に軌道溝２を有するワークを自身の中心軸を中心として回転させながら、軌道溝２の表面に砥石１１を押し付ける。この状態で、砥石１１を自身の揺動軸心Ｃ9を中心として揺動させることに伴って、砥石１１の先端面１８を、ワークの軸方向に関して軌道溝２の表面の一方側端部と他方側端部との間で往復移動させる。さらに、２つの曲面部３ａ、３ｂのうちの何れか一方の曲面部から他方の曲面部に砥石１１の先端面１８を移動させる際に、揺動軸心Ｃ9を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心Ｏa（Ｏb）の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心Ｏb（Ｏa）の位置に移動させる。【選択図】図６

Description

本発明は、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された溝の超仕上げ方法、及び、軸受の製造方法に関する。

一般的な深溝玉軸受では、軌道輪の周面に存在する軌道溝は、単一円弧形の断面形状を有する。このような軌道溝の表面に、加工の最終段階で超仕上げを施す場合、従来の一般的な超仕上げ方法では、軌道輪を自身の中心軸を中心として回転させながら、軌道溝の表面に砥石を押し付けた状態で、この砥石を、軌道溝の断面形状の曲率中心を揺動中心として揺動させる。これにより、軌道溝の表面を磨き上げ、軌道溝の表面粗さを向上させる。

一方、４点接触玉軸受では、軌道輪の周面に存在する軌道溝は、曲率中心が異なる位置に存在する２つの円弧を組み合わせて構成された、ゴシックアーク形の断面形状を有する。すなわち、４点接触玉軸受の軌道溝は、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心が異なる位置に存在する、２つの曲面部を組み合わせて構成された表面を有している。このような軌道溝の表面に、加工の最終段階で超仕上げを施す場合、従来の一般的な超仕上げ方法では、２つの曲面部ごとに、一般的な深溝玉軸受の軌道溝の場合と同様の方法で超仕上げを施していた。すなわち、従来の一般的な超仕上げ方法では、一方の曲面部に施す超仕上げと、他方の曲面部に施す超仕上げとを、別工程で行っていた。

このため、４点接触玉軸受の軌道溝の加工ラインには、一方の曲面部に超仕上げを施すための設備と、他方の曲面部に超仕上げを施すための設備とが、それぞれ必要となり、一般的な深溝玉軸受の軌道溝の加工ラインに比べて、設備コストが高くなっていた。

このような不都合を解消できる発明として、特開２００３−２６０６５０号公報には、４点接触玉軸受の軌道溝の表面を構成する２つの曲面部に、１工程で超仕上げを施す方法が記載されている。特開２００３−２６０６５０号公報に記載された超仕上げ方法は、２つの砥石部を有する１個の砥石を使用し、軌道溝の周方向に対して傾斜した揺動軸心を中心として砥石を揺動させながら、一方の砥石部により一方の曲面部に超仕上げを施し、他方の砥石部により他方の曲面部に超仕上げを施すものである。

特開２００３−２６０６５０号公報

特開２００３−２６０６５０号公報に記載された超仕上げ方法では、２つの砥石部の揺動軌跡は、２つの曲面部の断面形状に近似はするものの、２つの曲面部の断面形状と同一にはならないため、２つの曲面部に高精度な超仕上げを施すことが難しい。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された溝の表面に、１工程で高精度な超仕上げを施すことができる方法を提供することである。

本発明の溝の超仕上げ方法は、周面と、該周面に形成され、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する溝とを備えるワークを、該ワークの中心軸を中心として回転させながら、前記複数の曲面部のうちの何れの曲面部の幅寸法よりも小さい幅寸法を有する砥石の先端面を前記溝の表面に押し付けた状態で、前記砥石を該砥石の揺動軸心を中心として揺動させることにより前記砥石の先端面を前記ワークの軸方向に関して前記溝の表面の一方側端部と他方側端部との間で往復移動させ、かつ、前記複数の曲面部のうち、互いに隣り合う２つの曲面部のうちの何れか一方の曲面部から他方の曲面部に前記砥石の先端面を移動させる際に、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させる。

本発明の溝の超仕上げ方法では、前記何れか一方の曲面部から前記他方の曲面部に前記砥石の先端面を移動させる際に、これらの２つの曲面部の接続部で前記砥石の先端面の移動を、一旦停止させることなく、又は、一旦停止させた状態で、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させることができる。

本発明の溝の超仕上げ方法では、前記砥石を、前記揺動軸心を中心として、一定の揺動周波数で揺動させながら、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させることができる。

本発明の製造方法の対象となる軸受は、周面と、該周面に形成され、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する軌道溝とを備え、かつ、前記軌道溝に超仕上げが施されている軌道輪を含んで構成されている。
特に、本発明の軸受の製造方法では、前記軌道溝の超仕上げを、本発明の溝の超仕上げ方法により行う。

本発明の溝の超仕上げ方法及び軸受の製造方法によれば、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された溝の表面に、１工程で高精度な超仕上げを施すことができる。

図１は、実施の形態の第１例に関する、４点接触玉軸受を構成する内輪の半部断面図である。図２は、図１の上端部の左右方向中間部を取り出して示す拡大図である。図３は、実施の形態の第１例の超仕上げ装置の略斜視図である。図４は、実施の形態の第１例の超仕上げ装置を構成する砥石ホルダに保持された砥石を、内輪の軌道溝の表面に押し付けた状態を示す断面図である。図５は、実施の形態の第１例の超仕上げ装置を構成する砥石の先端部を拡大して示す断面図である。図６は、実施の形態の第１例の超仕上げ方法を実施する際の砥石の動きを説明するための断面図である。図７は、実施の形態の第１例の超仕上げ装置を構成する砥石の移動条件を説明するための断面図である。図８（Ａ）は、実施の形態の第１例の超仕上げ方法を実施する際の砥石の揺動角度の時間的変化を表す線図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の砥石の揺動中心位置の時間的変化を表す線図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）の砥石の揺動中心位置の移動速度の時間的変化を表す線図である。図９は、実施の形態の第２例に関する、アンギュラ玉軸受を構成する内輪の部分断面図である。図１０は、実施の形態の第３例の超仕上げ方法を実施する際の砥石の揺動角度の時間的変化を表す線図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図８を用いて説明する。
本例は、４点接触玉軸受の製造方法に関するもので、この４点接触玉軸受を構成する軌道輪である内輪１の軌道溝（内輪軌道）２に超仕上げを施す方法に特徴がある。このため、以下、この特徴部分を中心に説明する。

まず、図１及び図２を用いて、内輪１の構成を説明する。内輪１は、軸受鋼などの硬質金属製で、全体を円筒状に構成されており、外周面と、該外周面に形成された円環状の軌道溝２とを備えている。軌道溝２の断面形状は、曲率中心が異なる位置に存在する２つの円弧を組み合わせて構成された、ゴシックアーク形である。すなわち、軌道溝２は、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b（図２参照）が異なる位置に存在する、２つの曲面部３ａ、３ｂを組み合わせて構成された表面を有している。

内輪１の中心軸線Ｃ₁と直交し、かつ、軌道溝２の軸方向中央部を通る仮想平面をＳ₁とした場合に、２つの曲面部３ａ、３ｂの接続部は、仮想平面Ｓ₁上に存在している。また、２つの曲面部３ａ、３ｂの断面形状は、仮想平面Ｓ₁を挟んで鏡面対称になっている。すなわち、内輪１の軸方向に関して仮想平面Ｓ₁よりも一方側に位置する一方の曲面部３ａの断面形状の曲率中心Ｏ_aは、内輪１の軸方向に関して仮想平面Ｓ₁よりも他方側に位置しており、内輪１の軸方向に関して仮想平面Ｓ₁よりも他方側に位置する他方の曲面部３ｂの断面形状の曲率中心Ｏ_bは、内輪１の軸方向に関して仮想平面Ｓ₁よりも一方側に位置している。また、一方の曲面部３ａの断面形状の曲率中心Ｏ_aと、他方の曲面部３ｂの断面形状の曲率中心Ｏ_bとは、内輪１の中心軸線Ｃ₁からの径方向距離が等しく、かつ、仮想平面Ｓ₁からの軸方向距離がいずれもＬ／２で等しくなっている。また、一方の曲面部３ａの断面形状の曲率半径Ｒ_aと、他方の曲面部３ｂの断面形状の曲率半径Ｒ_bとは、互いに等しくなっている（Ｒ_a＝Ｒ_b）。なお、内輪１の軸方向に関して一方側とは、図１、図２、図４、図６、図７における左側であり、内輪１の軸方向に関して他方側とは、図１、図２、図４、図６、図７における右側である。また、軌道溝２の表面には、後述する本例の超仕上げ方法により、超仕上げが施されている。

なお、本例の製造対象となる４点接触玉軸受は、内輪１の他、軌道輪である外輪と、複数個の玉とを備えている。前記外輪は、内周面と、該内周面に形成されたゴシックアーク形の断面形状を有する円環状の軌道溝（外輪軌道）とを有している。前記複数個の玉は、内輪１の軌道溝２と前記外輪の軌道溝との間に転動自在に配置されている。

つぎに、図３〜図５を用いて、軌道溝２の表面に超仕上げを施すための超仕上げ装置について説明する。超仕上げ装置は、工場の床面などに固定される基台５と、Ｘステージ６と、支柱７と、Ｚステージ８と、揺動軸９と、砥石ホルダ１０と、砥石１１と、スピンドル装置１２と、制御装置１３とを備える。

Ｘステージ６は、基台５の上面に、水平面内の一方向であるＸ方向に関する移動を可能に支持されている。基台５に対するＸステージ６のＸ方向に関する移動は、サーボモータ１４を駆動源として、高精度に行えるようになっている。

支柱７は、Ｘステージ６の上面から上方に伸長するように配置されており、この状態で、Ｘステージ６に固定されている。

Ｚステージ８は、支柱７に対し、上下方向であるＺ方向に関する移動を可能に支持されている。支柱７に対するＺステージ８のＺ方向に関する移動は、サーボモータ１５を駆動源として、高精度に行えるようになっている。

揺動軸９は、Ｚステージ８に対し、自身の中心軸線である揺動軸心Ｃ₉を中心とする回動、すなわち揺動を可能に支持されている。揺動軸９の揺動軸心Ｃ₉の方向は、水平面内でＸ方向に対して直角な方向であるＹ方向と一致している。Ｚステージ８に対する揺動軸９の揺動軸心Ｃ₉を中心とする揺動は、揺動軸９に対して直接又は無端ベルト、歯車機構などを介して連結されたサーボモータ１６を駆動源として、高精度に行えるようになっている。

砥石ホルダ１０は、揺動軸９の先端部に固定されており、ばね式、空気圧式などのシリンダ１７を有している。シリンダ１７の中心軸線Ｃ₁₇は、揺動軸９の揺動軸心Ｃ₉と直交している。

砥石１１は、結合剤としてビトリファイドを用いたビトリファイド砥石であり、砥石ホルダ１０のシリンダ１７に組み付けられている。この状態で、砥石１１は、シリンダ１７の中心軸線Ｃ₁₇方向の変位を可能とされている。揺動軸９の揺動軸心Ｃ₉と直交する仮想平面内、すなわちＸ−Ｚ平面内における砥石１１の先端面１８の幅寸法Ｗ₁₈は、内輪１の軌道溝２の表面を構成する曲面部３ａ、３ｂのそれぞれの幅寸法Ｗ_3a、Ｗ_3bよりも小さい。また、Ｘ−Ｚ平面内における砥石１１の先端面１８の断面形状は、砥石１１の先端側が凸となる円弧形である。また、該円弧の曲率半径Ｒ₁₈は、軌道溝２の表面を構成する曲面部３ａ、３ｂの断面形状の曲率半径Ｒ_a、Ｒ_bよりも小さい。なお、本発明を実施する場合、砥石１１として、結合剤としてレジンボンドを用いた弾性砥石であるレジンボンド砥石など、他の種類の結合剤を用いた砥石を採用することもできる。

スピンドル装置１２は、基台５に支持されており、駆動軸１９を有している。駆動軸１９は、駆動軸１９の中心線である駆動軸心Ｃ₁₉を中心とする回転駆動が可能である。駆動軸１９の駆動軸心Ｃ₁₉の方向は、Ｘ方向と一致している。駆動軸１９の駆動軸心Ｃ₁₉と、シリンダ１７の中心軸線Ｃ₁₇とは、Ｙ方向と直交する共通の仮想平面内に存在している。

制御装置１３は、軌道溝２の表面に超仕上げを施す際に、スピンドル装置１２及びサーボモータ１４〜１６の駆動制御を行うことにより、砥石１１及び揺動軸９の位置や動きなどを制御するためのものである。

具体的には、制御装置１３は、スピンドル装置１２の駆動制御を行うこと、すなわち、駆動軸心Ｃ₁₉を中心とする駆動軸１９の回転を制御することにより、駆動軸１９の先端部に装着される内輪１の回転を制御可能である。
また、制御装置１３は、サーボモータ１４の駆動制御を行うこと、すなわち、Ｘ方向に関するＸステージ６の位置や動きを制御することにより、Ｘ方向に関する砥石１１及び揺動軸９の位置や動きを制御可能である。
加えて、制御装置１３は、サーボモータ１５の駆動制御を行うこと、すなわち、Ｚ方向に関するＺステージ８の位置や動きを制御することにより、Ｚ方向に関する砥石１１及び揺動軸９の位置や動きを制御可能である。
さらに、制御装置１３は、サーボモータ１６の駆動制御を行うこと、すなわち、揺動軸心Ｃ₉を中心とする揺動軸９の揺動方向の位置及び動きを制御することにより、揺動軸心Ｃ₉を中心とする砥石１１の揺動方向の位置及び動きを制御可能である。

特に、本例では、制御装置１３は、サーボモータ１４〜１６の駆動を同期して制御することにより、揺動軸心Ｃ₉を中心として砥石１１を揺動させながら、揺動軸心Ｃ₉の位置をＸ−Ｚ平面内で移動させることが可能である。

つぎに、図３〜図５に加えて、図６〜図８を参照しながら、上記の超仕上げ装置により、軌道溝２の表面に超仕上げを施す方法について説明する。

まず、準備工程として、超仕上げ装置にワークとなる内輪１をセットする。すなわち、スピンドル装置１２の駆動軸１９の駆動軸心Ｃ₁₉と内輪１の中心軸線Ｃ₁とが同軸となるように、駆動軸１９の先端部に内輪１を装着する。

超仕上げ装置に内輪１をセットした後、スピンドル装置１２の駆動軸１９を回転させることにより、内輪１を内輪１の中心軸線Ｃ₁を中心として回転させる。また、このように内輪１を回転させながら、図４及び図６に示すように、内輪１の軌道溝２の表面に砥石１１の先端面１８を押し付けた状態で、揺動軸心Ｃ₉を中心として砥石１１を揺動させる。これにより、砥石１１の先端面１８を、内輪１の軸方向であるＸ方向に関して、軌道溝２の表面の一方側端部と他方側端部との間で繰り返し往復移動させることによって、軌道溝２の表面に超仕上げを施す。

具体的には、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、軌道溝２の表面の一方側端部から他方側端部に向けて移動させる際には、まず、図６（Ａ）→図６（Ｂ）→図６（Ｃ）の順に示すように、揺動軸心Ｃ₉を曲率中心Ｏ_aに一致させた状態で、該揺動軸心Ｃ₉を中心として砥石１１を揺動させることにより、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、一方の曲面部３ａの一方側端部から他方側端部まで、すなわち、一方の曲面部３ａと他方の曲面部３ｂとの接続部まで移動させる。ついで、図６（Ｃ）→図６（Ｄ）→図６（Ｅ）の順に示すように、一方の曲面部３ａと他方の曲面部３ｂとの接続部で砥石１１の先端面１８の移動を一旦停止させた状態で、揺動軸心Ｃ₉を、曲率中心Ｏ_aの位置から曲率中心Ｏ_bの位置まで移動させる、すなわち、揺動軸心Ｃ₉を曲率中心Ｏ_bに一致させる。そして、この状態で、図６（Ｅ）→図６（Ｆ）→図６（Ｇ）の順に示すように、揺動軸心Ｃ₉を中心として砥石１１を揺動させることにより、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、他方の曲面部３ｂの一方側端部から他方側端部に向けて移動させる。

反対に、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、軌道溝２の表面の他方側端部から一方側端部に向けて移動させる際には、図６（Ｇ）→図６（Ｆ）→図６（Ｅ）の順に示すように、揺動軸心Ｃ₉を曲率中心Ｏ_bに一致させた状態で、該揺動軸心Ｃ₉を中心として砥石１１を揺動させることにより、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、他方の曲面部３ｂの他方側端部から一方側端部まで、すなわち、他方の曲面部３ｂと一方の曲面部３ａとの接続部まで移動させる。ついで、図６（Ｅ）→図６（Ｄ）→図６（Ｃ）の順に示すように、他方の曲面部３ｂと一方の曲面部３ａとの接続部で砥石１１の先端面１８の移動を一旦停止させた状態で、揺動軸心Ｃ₉を、曲率中心Ｏ_bの位置から曲率中心Ｏ_aの位置まで移動させる、すなわち、揺動軸心Ｃ₉を曲率中心Ｏ_aに一致させる。そして、この状態で、図６（Ｃ）→図６（Ｂ）→図６（Ａ）の順に示すように、揺動軸心Ｃ₉を中心として砥石１１を揺動させることにより、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、一方の曲面部３ａの他方側端部から一方側端部に向けて移動させる。

本例では、以上のように、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、軌道溝２の表面の一方側端部から他方側端部に向けて移動させる動作と、砥石１１の先端面１８を、Ｘ方向に関して、軌道溝２の表面の他方側端部から一方側端部に向けて移動させる動作とを、繰り返し交互に行うことによって、軌道溝２の表面に超仕上げを施す。なお、この際に軌道溝２の表面に対する砥石１１の先端面１８の押し付け力（接触圧）は、シリンダ１７から砥石１１に付与される、ばね式、空気圧式などの力によって、ほぼ一定（所定の範囲の大きさ）に保たれるようになっている。

さらに、本例では、以上のような軌道溝２の表面の超仕上げを、砥石１１を揺動軸心Ｃ₉を中心として一定の揺動周波数で揺動させながら行う。すなわち、本例では、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、又は、図６（Ｅ）〜図６（Ｇ）に示すように、砥石１１の先端面１８を何れかの曲面部３ａ、３ｂで移動させる動作だけでなく、図６（Ｃ）→図６（Ｄ）→図６（Ｅ）の順に示すように、又は、図６（Ｅ）→図６（Ｄ）→図６（Ｃ）の順に示すように、揺動軸心Ｃ₉を２つの曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間で移動させる動作も、砥石１１を揺動軸心Ｃ₉を中心として一定の揺動周波数で揺動させながら行う。このために、本例では、砥石１１の先端面１８が一方の曲面部３ａから他方の曲面部３ｂに乗り移る際、又は、砥石１１の先端面１８が他方の曲面部３ｂから一方の曲面部３ａに乗り移る際に、一方の曲面部３ａと他方の曲面部３ｂとの接続部で砥石１１の先端面１８の移動が一旦停止する速度で、揺動軸心Ｃ₉を２つの曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間で移動させる。

ここで、図６に示したような砥石１１の動きを実現するための各種条件について、図７を用いて具体的に説明する。なお、図７では、モデルを一般化するために、軌道溝２の表面を構成する２つの曲面部３ａ、３ｂの断面形状の曲率中心Ｏ_a、Ｏ_bの径方向位置を互いに異ならせ、かつ、２つの曲面部３ａ、３ｂの断面形状の曲率半径Ｒ_a、Ｒ_bを互いに異ならせている。

まず、前提条件は、次の通りである。
＜前提条件＞
砥石１１の揺動周波数：ｆ［Hz］
砥石１１の揺動角度の変化範囲：＋α〜−α［rad］
砥石１１の揺動角速度ω ： ω＝４・α・ｆ［rad／sec］
曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間の距離：Ｌ［mm］
曲面部３ａ、３ｂ同士の接続部から見た曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間の角度： θ［rad］

曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間での揺動軸心Ｃ₉の移動条件は、次の通りである。
＜移動条件＞
曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間での揺動軸心Ｃ₉の移動時間ｔ：ｔ＝θ／ω［sec］
曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間での揺動軸心Ｃ₉の移動速度ｖ：ｖ＝Ｌ／ｔ［mm／sec］
なお、砥石１１は、シリンダ１７によって軌道溝２の表面に付勢されているため、揺動軸心Ｃ₉が曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間で移動することに伴って、砥石１１の揺動半径が変化しても、軌道溝２の表面に対する砥石１１の先端面１８の押し付け状態は、常に維持される。

したがって、以上のような＜前提条件＞及び＜移動条件＞に基づいて、制御装置１３による制御を実行すれば、図６に示したような砥石１１の動きを実現することができる。なお、図８は、本例の超仕上げ方法を実施する場合の、砥石１１の「揺動角度の時間的変化」と、砥石１１の揺動軸心Ｃ₉の位置の時間的変化である「揺動中心位置の時間的変化」と、砥石１１の揺動軸心Ｃ₉の移動速度ｖの時間的変化である「揺動中心位置移動速度の時間的変化」との関係を示している。

なお、本例では、２つの曲面部３ａ、３ｂの断面形状の曲率中心Ｏ_a、Ｏ_bの径方向位置が互いに等しく、かつ、２つの曲面部３ａ、３ｂの断面形状の曲率半径Ｒ_a、Ｒ_bが互いに等しい。このため、揺動軸心Ｃ₉が曲率中心Ｏ_a、Ｏ_b間で移動する際に、この揺動軸心Ｃ₉の移動速度ｖは、揺動軸心Ｃ₉を中心とする砥石１１の先端面１８の周方向速度とほぼ等しくなる。

以上のように、本例の溝の超仕上げ方法によれば、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心Ｏ_a、Ｏ_bが異なる位置に存在する、２つの曲面部３ａ、３ｂを組み合わせて構成された軌道溝２の表面に、１工程で高精度な超仕上げを施すことができる。

すなわち、本例では、一方の曲面部３ａに超仕上げを施す際、すなわち、砥石１１の先端面１８を一方の曲面部３ａで移動させる際には、一方の曲面部３ａの断面形状の曲率中心Ｏ_aに揺動軸心Ｃ₉を一致させた状態で、該揺動軸心Ｃ₉を中心として砥石１１を揺動させる。また、他方の曲面部３ｂに超仕上げを施す際、すなわち、砥石１１の先端面１８を他方の曲面部３ｂで移動させる際には、他方の曲面部３ｂの断面形状の曲率中心Ｏ_bに揺動軸心Ｃ₉を一致させた状態で、該を中心として砥石１１を揺動させる。このため、一方の曲面部３ａに超仕上げを施す際には、砥石１１の先端面１８の揺動軌跡が一方の曲面部３ａの断面形状と同一になり、他方の曲面部３ｂに超仕上げを施す際には、砥石１１の先端面１８の揺動軌跡が他方の曲面部３ｂの断面形状と同一になる。したがって、２つの曲面部３ａ、３ｂに高精度な超仕上げを施すことができる。

また、本例では、軌道溝２の表面に押し付けた砥石１１の先端面１８が、砥石１１の揺動に伴って、２つの曲面部３ａ、３ｂの接続部を軸方向に通過するため、この接続部にも高精度の超仕上げを施すことができる。

なお、４点接触玉軸受の場合、２つの曲面部３ａ、３ｂの接続部に対して、玉が転がり接触することはない。但し、２つの曲面部３ａ、３ｂの接続部に高精度の超仕上げを施して、この接続部の表面粗さを向上させれば、使用時に、この接続部に応力が作用した場合でも、この接続部の表面を起点として亀裂などの損傷が生じる可能性を低くすることができる。

一方、従来の超仕上げ方法のように、一方の曲面部３ａに施す超仕上げと、他方の曲面部３ｂに施す超仕上げとを、別工程で行う場合には、軌道溝２の表面に押し付けた砥石１１の先端面１８が、砥石１１の揺動に伴って、２つの曲面部３ａ、３ｂの接続部を軸方向に通過することはない。このため、この接続部に超仕上げを施すことができず、この接続部の表面粗さを向上させることができない。

また、本例では、砥石１１として、軌道溝２の表面に超仕上げを施す際に殆ど弾性変形しない、ビトリファイド砥石を使用している。このため、前工程で行われた研削加工によって、軌道溝２の表面にビビリと呼ばれる斑模様の表面荒れが生じている場合でも、この表面荒れを、ビトリファイド砥石による超仕上げによって、大幅に改善することができる。

なお、本発明を実施する場合には、上述した実施の形態の第１例の変形例として、軌道溝２の表面に超仕上げを施す際に、砥石１１の動きを次のように制御することもできる。

すなわち、実施の形態の第１例では、砥石１１の先端面１８を、軌道溝２の表面の一方側端部から他方側端部に向けて（他方側端部から一方側端部に向けて）移動させる際に、一方の曲面部３ａと他方の曲面部３ｂとの接続部で砥石１１の先端面１８の移動を一旦停止させた状態で、揺動軸心Ｃ₉を曲率中心Ｏ_aの位置（Ｏ_bの位置）から曲率中心Ｏ_bの位置（Ｏ_aの位置）まで移動させる制御を行っている。ただし、本発明を実施する場合には、この際に、揺動軸心Ｃ₉を曲率中心Ｏ_aの位置（Ｏ_bの位置）から曲率中心Ｏ_bの位置（Ｏ_aの位置）まで移動させる動作を、砥石１１の先端面１８が一方の曲面部３ａと他方の曲面部３ｂとの接続部に到達する少し前から開始し、砥石１１の先端面１８が該接続部に到達した時点で終了させる制御を行うこともできる。すなわち、該接続部で砥石１１の先端面１８の移動を一旦停止させることなく、砥石１１の先端面１８が該接続部を通過する際に、砥石１１の先端面１８の移動速度（曲面部を幅方向に移動する速度）が実質的に変化しないようにする制御を行なうこともできる。

通常、軌道溝２の表面の形状は、切削加工と研削加工とによって決定され、その後に行われる超仕上加工は、軌道溝２の表面の面粗さを整えるために行われる。適切に行われた超仕上加工では削り代は極めて小さく、軌道溝２の表面の形状を変化させることはない。この点に関して、上述した変形例では、砥石１１の先端面１８が一方の曲面部３ａ（他方の曲面部３ｂ）を幅方向に移動している最中に、揺動軸心Ｃ₉の移動が行われる。ただし、該揺動軸心Ｃ₉の移動中も、一方の曲面部３ａ（他方の曲面部３ｂ）に対する砥石１１の先端面１８の接触圧は、シリンダ１７による砥石１１の付勢によって、適切な大きさ（所定の範囲の大きさ）に規制される。このため、揺動軸心Ｃ₉の移動中も、一方の曲面部３ａ（他方の曲面部３ｂ）に対する超仕上げを適切に行うことができる。

なお、上述した変形例を実施する場合に、揺動軸心Ｃ₉の移動中に揺動半径が小さくなるときは、サーボモータ１６を制御することにより砥石１１の揺動速度（揺動周波数）を小さくして、砥石１１の先端面１８の移動速度が実質的に変化しないようにするのが好ましい。

何れにしても、上述した変形例では、実施の形態の第１例の場合と同様、砥石１１の先端面１８を軌道溝２の表面の一方側端部と他方側端部との間で往復移動させる動作を行っている間中、基本的には砥石１１の先端面１８が押し付けられている曲面部の断面形状の曲率中心に揺動軸心Ｃ₉を一致させ、何れか一方の曲面部から他方の曲面部に砥石１１の先端面１８を移動させる際にのみ、揺動軸心Ｃ₉を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置まで移動させる制御を行う。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図９を用いて説明する。
本例は、アンギュラ玉軸受の製造方法に関するもので、このアンギュラ玉軸受を構成する軌道輪である内輪４の軌道溝（内輪軌道）２ａに超仕上げを施す方法に特徴がある。このため、以下、この特徴部分を中心に説明する。

内輪４は、軸受鋼などの硬質金属製で、全体を円筒状に構成されており、外周面と、該外周面に形成された円環状の軌道溝２ａとを備えている。軌道溝２ａの断面形状は、曲率中心が異なる位置に存在する３つの円弧を組み合わせて構成された複合曲線形である。すなわち、軌道溝２ａは、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心Ｏ_c、Ｏ_d、Ｏ_eが異なる位置に存在する、３つの曲面部３ｃ、３ｄ、３ｅを組み合わせて構成された表面を有している。また、本例では、互いに隣り合う２つの曲面部３ｃ、３ｄの接続部において、これらの曲面部３ｃ、３ｄの断面形状の端部は、互いに共通の接線を有している。このため、これらの曲面部３ｃ、３ｄは、互いに滑らかに接続されている。また、互いに隣り合う２つの曲面部３ｄ、３ｅの接続部においても、これらの曲面部３ｄ、３ｅの断面形状の端部は、互いに共通の接線を有している。このため、これらの曲面部３ｄ、３ｅも、互いに滑らかに接続されている。軌道溝２ａの表面には、後述する方法により、超仕上げが施されている。

なお、本例の製造対象となるアンギュラ玉軸受は、内輪４の他、軌道輪である外輪と、複数個の玉とを備えている。前記外輪は、内周面と、該内周面に形成されたアンギュラ型の軌道溝（外輪軌道）とを有している。前記複数個の玉は、内輪４の軌道溝２ａと前記外輪の軌道溝との間に転動自在に配置されている。

本例でも、このようなアンギュラ玉軸受を製造する際には、上述した実施の形態の第１例の変形例の場合と同様の方法により、内輪４の軌道溝２ａの表面に対して超仕上げを施す。このため、軌道溝２ａの表面全体、すなわち、３つの曲面部３ｃ、３ｄ、３ｅと、互いに隣り合う２つの曲面部３ｃ、３ｄの接続部と、互いに隣り合う２つの曲面部３ｄ、３ｅの接続部とのそれぞれに、１工程で高精度な超仕上げを施すことができる。

内輪４を含んで構成されるアンギュラ玉軸受では、負荷されるアキシアル荷重の変化に伴って、軌道溝２ａの表面に対する玉の転がり接触部が軸方向に移動する。このため、軌道溝２ａの表面のうち、互いに隣り合う２つの曲面部３ｃ、３ｄの接続部や、互いに隣り合う２つの曲面部３ｄ、３ｅの接続部にも、玉が転がり接触する可能性がある。したがって、本例では、これらの接続部の表面粗さを良好にして、軌道溝２ａの表面の転がり疲れ寿命を長くすることができる。
その他の構成及び作用は、実施の形態の第１例の変形例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図１０を用いて説明する。
本例では、軌道溝２の表面に超仕上げを施す際の、揺動軸心Ｃ₉を中心とする砥石１１（図２参照）の揺動運動の仕方が、実施の形態の第１例の場合と若干異なる。

すなわち、実施の形態の第１例では、軌道溝２の表面に超仕上げを施す際に、砥石１１を、図１０に二点鎖線Ｐで示すように、揺動軸心Ｃ₉を中心として一定の揺動周波数ｆで揺動させていた。これに対して、本例では、軌道溝２の表面に超仕上げを施す際に、砥石１１を、図１０に実線Ｑで示すように、揺動軸心Ｃ₉を中心とする揺動方向に関して細かく振動させながら、揺動軸心Ｃ₉を中心として一定の揺動周波数ｆで揺動させる。

このため、本例では、実施の形態の第１例の場合に比べて、単位時間当たりの研磨量を増大させることができる。したがって、超仕上げ装置の機械的応答性や電気的応答性により、前記揺動周波数ｆを大きくすることができない場合でも、軌道溝２の表面に超仕上げを施す時間を短くすることができる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

なお、本発明は、上述したそれぞれの実施の形態を、相互に矛盾を生じない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。

本発明の溝の超仕上げ方法は、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する溝であれば、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受などの玉軸受を構成する内輪の外周面に形成された軌道溝に限らず、各種ワークの周面に形成された溝に対して実施することができる。
たとえば、本発明の溝の超仕上げ方法は、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受などの玉軸受を構成する外輪の内周面に存在する軌道溝や、ボールねじ装置を構成するボールねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝や、ボールねじ装置を構成するボールナットの内周面に形成されたボールナット溝に対して実施することもできる。
本発明の溝の超仕上げ方法を、ボールねじ溝又はボールナット溝に対して実施する場合には、ワークであるボールねじ軸又はボールナットを、自身の中心軸を中心として回転させ、かつ、砥石に対して軸方向に移動させながら、ボールねじ溝又はボールナット溝の表面に砥石を押し付けた状態で砥石を揺動させる。
また、本発明に関して、溝の表面を構成する曲面部が３つ以上存在する場合には、これらの曲面部の断面形状の曲率中心は、すべてが異なる位置に存在している必要はなく、互いに隣り合う曲面部の断面形状の曲率中心が異なる位置に存在していれば良い。

１内輪
２、２ａ軌道溝
３ａ〜３ｅ曲面部
４内輪
５基台
６Ｘステージ
７支柱
８Ｚステージ
９揺動軸
１０砥石ホルダ
１１砥石
１２スピンドル装置
１３制御装置
１４サーボモータ
１５サーボモータ
１６サーボモータ
１７シリンダ
１８先端面
１９駆動軸

Claims

周面と、該周面に形成され、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する溝とを備えるワークを、該ワークの中心軸を中心として回転させながら、前記複数の曲面部のうちの何れの曲面部の幅寸法よりも小さい幅寸法を有する砥石の先端面を前記溝の表面に押し付けた状態で、前記砥石を該砥石の揺動軸心を中心として揺動させることにより前記砥石の先端面を前記ワークの軸方向に関して前記溝の表面の一方側端部と他方側端部との間で往復移動させ、かつ、前記複数の曲面部のうち、互いに隣り合う２つの曲面部のうちの何れか一方の曲面部から他方の曲面部に前記砥石の先端面を移動させる際に、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させる、溝の超仕上げ方法。
前記何れか一方の曲面部から前記他方の曲面部に前記砥石の先端面を移動させる際に、これらの２つの曲面部の接続部で前記砥石の先端面の移動を一旦停止させることなく、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させる、請求項１に記載した溝の超仕上げ方法。
前記何れか一方の曲面部から前記他方の曲面部に前記砥石の先端面を移動させる際に、これらの２つの曲面部の接続部で前記砥石の先端面の移動を一旦停止させた状態で、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させる、請求項１に記載した溝の超仕上げ方法。
前記砥石を前記揺動軸心を中心として一定の揺動周波数で揺動させながら、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させる、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した溝の超仕上げ方法。
周面と、該周面に形成され、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する軌道溝とを備え、かつ、前記軌道溝に超仕上げが施されている軌道輪を含んで構成された軸受の製造方法であって、前記軌道溝の超仕上げを、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した溝の超仕上げ方法により行う軸受の製造方法。