JP2791924B2 - スリーブ軸受加工方法 - Google Patents

スリーブ軸受加工方法

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JP2791924B2 JP3120041A JP12004191A JP2791924B2 JP 2791924 B2 JP2791924 B2 JP 2791924B2 JP 3120041 A JP3120041 A JP 3120041A JP 12004191 A JP12004191 A JP 12004191A JP 2791924 B2 JP2791924 B2 JP 2791924B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内周面にグルーブ(動
圧溝)を形成した動圧形ラジアル軸受部を有し、特にＶ
ＴＲやＦＤＤ装置の回転部に使用される高精度なスリー
ブ軸受を加工するためのスリーブ軸受加工方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のスリーブ軸受加工方法
は、図２(b)のスリーブ加工工程により、図12(a)のよう
な施削仕上げ加工された筒状のブランク材11の内周面12
に、図12(b)のように外周部に小径鋼球22を複数個対向
固着保持し、その対向させた一対の小径鋼球22間の距離
25をブランク材11の内周面12に加工する溝深さに対応さ
せた溝加工工具20によって溝(グルーブ)13を加工(グル
ーブ加工)する。この溝加工の際、溝加工工具20の小径
鋼球22は、内周面12に溝13を形成すると同時に、溝13の
両側にブランク材11の肉の盛り上がりを生じさせる。こ
の内周面12の溝13部に生じた盛り上がりを、内周面の仕
上げの径より数μm〜十数μm大きな外径を持つ鋼球35を
通過させて除去し、仕上げを行う(図12(c)：ボールサイ
ジング)。同時に施削加工のブランク材11の内周面12の
面粗さは、鋼球35通過の塑性加工により向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のスリーブ軸受加工方法では、内周面12へのグルー
ブ加工での盛り上がりの除去，仕上加工に鋼球35を通過
させる(ボールサイジング)ため、スリーブ軸受が薄肉で
ある時は、一度に鋼球35を通して仕上げようとする場合
に、かえって軸受部の形状精度を低下させてしまう問題
がある。またボールサイジングでの面粗さは、後で詳述
するが、ブランク材11の内周面12の面粗さ(図10(a))の
半分程度(図10(b))にしか仕上げられず、スリーブ軸受
の耐久性に影響を及ぼす問題もあった。
【０００４】このように上記の問題を有する従来のスリ
ーブ軸受加工方法は、スリーブ軸受の短筒化，薄肉化に
よる回転部の小型化，軽量化に応じられないものであっ
た。
【０００５】本発明の目的は、このような従来の問題を
解決するものであり、短筒化，薄肉化したスリーブ軸受
の形状精度と表面粗さを改善したスリーブ軸受加工方法
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、筒状に加工されたブランク材の内周面
に工具軸の外周部に小径鋼球を複数個固着した溝加工工
具により溝を形成し、溝加工による内周面の盛り上がり
を鋼球を通すことによって除去するが、この鋼球による
除去に際して形状精度を保つために加工量は盛り上がり
分だけとする。次に、ブランク材を高速回転させなが
ら、調心機能を備えかつ工具先端部に回転自在に保持さ
れたテーパ状ローラを複数個有する仕上工具により、前
記盛り上がりが除去された内周面に対して鏡面仕上とな
るように仕上げ加工を施す。
【０００７】
【作用】上記の手段によれば、溝加工(グルーブ加工)時
に生じる内周面の盛り上がりを、鋼球を通し除去(ボー
ルサイジング)加工するが、形状精度(真円)を保つよう
に、その盛り上がり分のみを加工するようにする。しか
る後にテーパ状ローラを持つ仕上工具で軸受内周面の仕
上加工(ローラバニッシュ)を行うが、この時、ワークと
なるブランク材を高速で回転させておき、仕上工具は自
在に回転する構成にしておけば、ワークの回転に対し加
工中に自転・公転を、その複数個から成るテーパ状ロー
ラがすることになり、スリーブ軸受の軸受部は、その径
と面粗さが良好に仕上げられる。
【０００８】
【実施例】図１(a)〜(d)は本発明の一実施例によるスリ
ーブ軸受加工工程と、この加工工程において用いられる
加工装置の説明図、図２(a)は本実施例の工程を示すブ
ロック図である。
【０００９】図１(a)はブランク材11と、その軸受部を
構成する円筒孔の内周面12を示している。図１(b)はグ
ルーブ加工を示し、ブランク材11の内周面12を外周部に
小径鋼球22を設けた溝加工工具20によってグルーブ(動
圧溝)13を加工する。溝加工工具20はグルーブ13の本数
及び角度に応じ、時計方向及び反時計方向に回転すると
同時に上下に移動してグルーブ13を形成する。
【００１０】図１(c)は、ボールサイジング加工を示
し、鋼球(ボール)35を加圧軸36で加圧してグルーブ13の
加工された円筒孔の内周面12へ通過させる。ボール35の
通過後のグルーブ13は盛りが除去されたグルーブ13′と
なる。
【００１１】図１(d)は、ローラバニッシュ加工を示
し、複数のテーパ状ローラ41を有する仕上加工工具40に
より内周面12(グルーブ13″)の仕上げ加工をする。仕上
げ加工により内周面12は所定の面状態になる。
【００１２】図３はグルーブ加工装置の構成図であり、
ワークのブランク材11はチャック瓜26にクランプされ
る。チャック瓜26はエアー配管27により供給されるエア
ーにより、ワーク11の締め付けと開放動作をする。溝加
工工具20は、グルーブ加工装置の主軸に固定され、順逆
回転29及び上下動30をする。またグルーブ加工装置は加
工中に油を加工部へ供給するノズル28を備えている。
【００１３】図４はボールサイジング装置の構成図であ
り、ワーク11は台座37上に置かれ、円筒孔にボール35が
載せられる。ボール35は加圧軸36によって方向39に加圧
され円筒孔を通過させられる。ボールサイジング装置も
ノズル38を備えて、ボール35に油を供給する。
【００１４】図５はローラバニッシュ装置の構成図であ
り、ワーク11はスピンドル49にクランパ50によりクラン
プされ、スピンドル49と共に回転をする。仕上加工工具
40は、ローラバニッシュ装置の主軸に固定され、ワーク
11が方向52へ回転を始めるとワーク11の方向53へ移動
し、仕上げ加工をする。51はローラバニッシュ装置の給
油ノズルで加工部へ加工油を供給する。
【００１５】図６はグルーブ加工工具20の構成を詳細に
示す一部断面図であり、工具軸21には先端から小径軸23
が圧入されている。小径鋼球22は、軸23の周辺にリング
24に対で圧入保持されると同時に、軸23に接するように
圧入保持され、一対の小径鋼球22間の距離25は、規制さ
れていると同時に、グルーブ13の深さに対応した寸法に
なっている。
【００１６】図７は仕上加工工具40の構成を詳細に示す
一部断面図であり、仕上加工工具40の構造は、先端加工
部にテーパ状ローラ41を、等間隔に複数個、回転自在に
フレーム42に保持しているが、中心部にテーパローラ41
とは逆テーパを持つマンドレル43が通って、テーパロー
ラ41の位置を決め、ツール径48を規制している。またマ
ンドレル43は、加工寸法に応じてシャンク47に組込まれ
た、アジャストリング46のハウジング45を回転すること
で上下動し、テーパローラ41のツール径48を微調可能と
する。
【００１７】一方、フレーム42はハウジング45に保持さ
れるが、フレーム42とハウジング45はスプリング44によ
って図７で上方に押え付けられるが、加工中にスプリン
グ４４の力を超える力がテーパローラ４１に働いた時、
フレーム42はわずかな傾きを生じる。この作用により仕
上加工工具40は調心機能を有している。
【００１８】図８は仕上加工工具40の先端加工部の断面
図であり、ワーク11の内周面12にテーパローラ41が、マ
ンドレル43にツール径48を規制されると同時に圧力を加
えつつ、加工している状態を示している。ワーク11の回
転52により、テーパローラ41は同じ方向に自転をする
が、反対方向に公転する遊星運動を行う。このテーパロ
ーラ41の運動が、加工される内周面12の面粗さを均一
に、鏡面仕上する効果を与える。
【００１９】図９は仕上加工工具40のワーク11への加工
中の状態を示す説明図であり、テーパローラ41は工具先
端が大きなテーパをなし、上記の加工内周面12の面粗さ
を良好に加工する効果と同じ効果を有する。
【００２０】また、加工終了後、ワーク11から仕上加工
工具40を抜き去る時に、マンドレル43を後退させ、ツー
ル径48を縮小させ、抜き出しを容易にするように構成さ
せることが可能である。
【００２１】図10(a)〜(c)は触針式の粗さ測定器による
軸受部の内周面12の粗さを工程毎に示す説明図であり、
図10(a)は施削仕上加工のブランク材11の内周面12のも
の、図10(b)はボールサイジング後の内周面12のもの、
図10(c)はローラバニッシュ後の内周面12のものであ
る。図10(a)→図10(b)→図10(c)の順に表面粗さが改善
していく。
【００２２】図11(a)〜(c)は触針式の真円度計による軸
受部の内周面12の真円度を工程毎に示す説明図であり、
図11(a)はブランク材11の軸受円筒孔の真円度を、図11
(b)はグルーブ加工による真円度とグルーブ加工による
内周面12の盛り上がり56を示している。図11(c)はボー
ルサイジング後の内周面12の真円度を示し、ボールサイ
ジングにより内周面12の盛り上がり56を除去している。
【００２３】次に、上記の実施例の動作について説明す
る。
【００２４】ブランク材11は、軸受に適した金属であ
り、加工性の良い銅系合金からなり、スリーブ軸受の軸
受長さを有し、筒長が軸径の３倍以内、肉厚(スリーブ
軸受の外筒一内筒)が軸径と同等以内の短筒で薄肉であ
る。この内周面12に溝加工工具20でグルーブ(動圧溝)を
加工するが、グルーブの本数や角度や、幅と深さは設計
軸受剛性によって決まり、一般的には、グルーブ本数は
６〜12本、角度は10°〜25°、幅は0.1〜0.3mmで、深さ
は数μm〜十数μmである。
【００２５】従って、溝加工工具20の小径鋼球22の径は
0.8〜1.5mmで、グルーブ本数の半分の個数が対として軸
23の周囲に固着されている。加工径25は軸受円筒孔の径
にグルーブ深さを２倍した値をプラスした値にするよう
に、軸23で一対の小径鋼球22の距離が規制される。この
ように設定された条件によりグルーブ加工はなされる
が、グルーブ加工による内周面12に発生した盛り上がり
56は、グルーブ深さのほぼ１/５から１/２程になり、円
筒孔は小さくなっている(図11(b))。
【００２６】ボールサイジングは、ブランク材11の円筒
孔の径より数μm程大きな径を持つ鋼球35を、円筒孔の
内周面12を通過させる。鋼球35は油圧により加圧軸36に
よって一定速度で押込まれる。従って、グルーブ部の盛
り上り56は除去され、軸受円筒孔の径がほぼブランク材
11の初期の円筒孔の径と同じに加工される。しかも上記
の加工量においては、上記の薄肉のスリーブ軸受の軸受
円筒孔の内周面12の真円度が損われず、真円を保って
(図11(c))加工がなされる。
【００２７】しかし図２(b)の従来の加工工程を示すブ
ロック図のようにボールサイジングのみで仕上げ加工を
行うには、軸受円筒孔を通過させる鋼球35の径を、前記
鋼球35の径よりさらに数μm程度大きくする必要がある
ため、軸受円筒孔の真円度が損われてしまう。またボー
ルサイジングではワークを回転させないので鏡面仕上は
できず、図10(b)の触針式粗さ測定器による測定結果に
示したように、軸受内周面12の面粗さは耐久性を十分に
保つには不十分である。
【００２８】次にボールサイジングによってグルーブ部
の盛り上がり56が除去された内周面12を仕上加工工具40
によって仕上加工(ローラバニッシュ)する。このローラ
バニッシュは、上記の説明による仕上加工工具40の構成
とテーパローラ41の遊星運動により、内周面12を鏡面に
する(図10(c))と同時に、ツール径48は軸受円筒孔の仕
上径より３〜数μm程大きく規制され加工する。従っ
て、軸受円筒孔の真円度を保ちつつ、その径をブランク
材11の径より２〜３μm大きく仕上げる。
【００２９】ここで、図２(c)の加工工程を示すブロッ
ク図のようにボールサイジングを除いた加工をした場合
は、内周面12に、グルーブ加工の盛り上がり56が残って
いるため、仕上加工工具40は盛り上がり56に振られて真
円度は悪くなり、短筒の動圧形ラジアル軸受における軸
受剛性は低下してしまい、高精度なスリーブ軸受は加工
できない。
【００３０】このように上記の実施例によれば、軸受内
周面12のグルーブ加工による盛り上がり56を除去し、軸
受円筒孔の径を仕上げるのに、ボールサイジング加工と
ローラバニッシュ加工を組合せて仕上加工するように
し、それぞれの加工量を内周面の真円度などの形状精度
を損わずに、最良の面粗さを得るように設定して加工す
るようにしたものであり、ボールサイジングによる真円
度を保持しながらの加工と、ローラバニッシュによる鏡
面仕上げの効果を有効に結びつけ、短筒で薄肉のスリー
ブ軸受を高精度に加工し、装置回転部の小型，軽量化を
可能にすることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
グルーブ加工後の仕上加工工程を、鋼球によりグルーブ
加工の内周面の盛り上がりのみを除去するボールサイジ
ング加工と、調心機能を備えかつ工具先端部に回転自在
に保持されたテーパ状ローラを複数個有する仕上工具に
より、高速回転する軸受円筒孔の径を仕上げることによ
って、内周面を鏡面加工するローラバニッシュ加工の組
合せ仕上げとしたものであり、この組合せ加工としたこ
とにより、真円度などの形状精度を損わずに、軸受内周
面を鏡面に仕上げることができ、さらに仕上げ加工を組
合せで行うため、短筒で薄肉のスリーブ軸受において、
高精度に加工することができるため、装置回転部の小型
化，軽量化を可能にすることができるスリーブ軸受加工
方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を実施するためのスリーブ軸
受加工方法によるスリーブ軸受加工工程の説明図であ
る。
【図２】スリーブ軸受加工の各種工程を示すブロック図
である。
【図３】グルーブ加工装置の構成図である。
【図４】ボールサイジング装置の構成図である。
【図５】ローラバニッシュ装置の構成図である。
【図６】グルーブ加工工具を詳細に示す一部断面図であ
る。
【図７】ローラバニッシュ工具を詳細に示す一部断面図
である。
【図８】仕上加工工具の先端加工部の加工中の状態を示
す断面図である。
【図９】仕上加工工具の加工中の状態を示す要部の説明
図である。
【図１０】加工による軸受内周面の表面粗さを示した説
明図である。
【図１１】加工による軸受内周面の真円度を示した説明
図である。
【図１２】従来のスリーブ軸受加工工程の説明図であ
る。
【符号の説明】
11…ブランク材、 12…軸受円筒孔の内周面、 13…グ
ルーブ(動圧溝)、 20…溝加工工具、 22…小径鋼球、
35…ボール(鋼球)、 40…仕上加工工具、 41…テー
パ状ローラ、 43…マンドレル、 56…グルーブ加工の
盛り上がり部。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23P 13/00 B23P 13/02 B24B 39/02 F16C 17/02 B23P 9/00 B23P 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 筒状ブランク材の内周面に、工具軸の外
    周部に小径鋼球を複数個固着した溝加工工具により溝を
    形成した後、溝加工による前記内周面における盛り上が
    りのみを鋼球を通すことによって除去し、その後、調心
    機能を備えかつ工具先端部に回転自在に保持されたテー
    パ状ローラを複数個有する仕上工具により、筒状ブラン
    ク材を高速回転させながら前記盛り上がりが除去された
    内周面に対する仕上げ加工を施すことを特徴とするスリ
    ーブ軸受加工方法。
JP3120041A 1991-05-24 1991-05-24 スリーブ軸受加工方法 Expired - Fee Related JP2791924B2 (ja)

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US08/128,750 US5339523A (en) 1991-05-24 1993-09-30 Method of machining sleeve bearing

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