JP3937631B2

JP3937631B2 - 断面複雑形状のリング状製品の製造方法

Info

Publication number: JP3937631B2
Application number: JP03999999A
Authority: JP
Inventors: 勝彦尾崎; 学香月; 守人渡辺
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2019-02-18
Also published as: JP2000071040A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シール溝付きベアリングレースなどその断面が複雑な形状を有するリング状製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面に凸条などの突起や溝などの複雑な形状を有するベアリングレース（例えばシール溝付きベアリングレース）のリング状製品は、従来は、（１）素材リングの全面旋削、（２）素材リングの冷間輪体圧延＋旋削、（３）素材リングの熱間輪体圧延＋旋削、などの方法で製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の（１）の方法は、削り代が著しく多いために材料歩留まりの点で好ましくない。また、（２）の方法は、冷間輪体圧延後に該素材リングを全面旋削するＡ方式と、冷間輪体圧延前に素材リングを全面旋削するＢ方式の２つの方式に分けられる。Ａ方式は、旋削コストが高くなるので好ましくない。また、Ｂ方式における旋削コストは、Ａ方式に比べ１０〜２０％安くなるものの、リング内面に研磨で除去しきれないキズが発生すること、さらにシール溝部などの複雑な形状部分が圧延で成形できないため、圧延後に当該部を旋削するための旋削工程が必要になる。また、シール溝部を有するベアリングレースの場合、旋削で加工されたシール溝は、溝底の表面粗さが粗いために時として当該部から油漏れが生じるという問題が発生し、このため圧延によるシール溝の成形方法が望まれていた。（３）の方法では、熱間圧延のため加熱炉などの付帯設備を有していなければならず、更に圧延後の旋削代も熱間加工のために大きくなってしまう、などの種々の問題点を有している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、各々周面に加工溝を有する外面加工用成形ロールおよび内面加工用マンドレルを使用し、リング状素材をこれに挿通した前記マンドレルおよびその外方に位置する前記外面加工用成形ロールの対向する加工溝間で挟圧しながら圧延する加工方法において、内面加工用マンドレルの径が素材リング内径の６０％以下で、かつ、素材リング肉厚の圧下速度ｆと外面加工用成形ロールの周速ｖの比ｆ／ｖが５．６×１０^-5≦ｆ／ｖ≦１．５×１０^-4の範囲にあるものとすることを特徴とする断面複雑形状のリング状製品の製造方法である。
【０００５】
請求項２の発明では、各々周面に加工溝を有する外面加工用成形ロールおよび内面加工用マンドレルを使用し、リング状素材をこれに挿通した前記マンドレルおよびその外方に位置する前記外面加工用成形ロールの対向する加工溝間で挟圧しながら圧延する加工方法において、内面加工用マンドレルの径が素材リング内径の６０％以下で、表面に５０μｍ以下の脱炭層を有する素材リングを使用し、かつ、素材リング肉厚の圧下速度ｆと外面加工用成形ロールの周速ｖの比ｆ／ｖが５．６×１０^-5≦ｆ／ｖ≦２．２×１０^-4の範囲にあるものとすることを特徴とする断面複雑形状のリング状製品の製造方法である。
【０００６】
請求項３の発明では、請求項１又は請求項２の方法の手段において、成形中の素材リングの外径を挟み込むことができる複数の矯正ロールを素材リングの外径に適用し、矯正ロール荷重を圧延荷重の５０％〜６０％の範囲として圧延することを特徴とする断面複雑形状のリング状製品の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に発明の実施の形態について、請求項に記載した範囲の限定理由を示しながら説明する。
【０００８】
外径５８．３ｍｍ、内径４２．０ｍｍ、幅１７．７ｍｍで、内径周面に半径方向１．５ｍｍ、幅方向に２．０ｍｍに切り欠いたぬすみ１１を付与した図２に示す断面形状の表面に脱炭層を形成していない素材リング３を、図１に示した成形ロール１、マンドレル２、マンドレルの駆動用並びに支持用のマンドレル受けロール４、および矯正ロール５からなる構造の冷間輪体圧延機を用いて、シール溝付きベアリングレースに冷間圧延した。矢印６を成形ロール１の回転方向とし、矢印７を成形ロール１の圧下方向とし、矢印８は成形中の素材リング３の回転方向、矢印９をマンドレル２の回転方向、矢印１０をマンドレル受けロール４の回転方向として冷間圧延加工をして素材リング３を拡径しながらシール溝などを成形する。このとき、マンドレル２の径を素材リング３の内径に対して５０〜８５％まで変化させたときの結果を内面キズの発生割合、シール溝の成形性について評価し表１に示す。この結果からマンドレル２の径は素材リング３の内径に対して６０％以下とすることが好ましいことが判った。すなわち、マンドレル径が素材リング内径の６０％を超えると内面キズが発生する。
【０００９】
【表１】

【００１０】
上記と同様の形状の表面に脱炭層を形成していない素材リング３、および素材リング３の内径の６０％の径を有するマンドレル２を用いて、素材リング３の肉厚圧下速度ｆと成形ロール１の周速ｖの比ｆ／ｖを２．２×１０^-4から１．９×１０^-5まで変化させたときの結果を表２に示す。この表２の結果から、前記ｆ／ｖの範囲を５．６×１０^-5≦ｆ／ｖ≦１．５×１０^-4とすべきことが判明した。すなわち、素材リングの表面に脱炭層を形成しない場合は、ｆ／ｖ＜５．６×１０^-5のとき、圧延が不安定となり、製品の真円度が悪くなる。また、ｆ／ｖ＞１．５×１０^-4のとき、素材リング断面形状が未充満をおこし、かつ僅かながら製品のリングにキズが発生する。
【００１１】
【表２】

【００１２】
上記と同様の形状の表面に脱炭層を形成していない素材リング３、マンドレル２を用い、前記ｆ／ｖ値を２．２５×１０^-4および７．５×１０^-5とし、矯正ロール５の荷重を変化させたときの素材リング３の単位幅当たりの矯正ロール荷重と、圧延後の圧延リングの真円度の関係を図３に示す。この結果から、素材リング３の単位幅当たりの矯正ロール荷重が２９４ＭＰａ〜４９０ＭＰａのときに、最も良い真円度を示し、これは圧延荷重の５０〜６０％に相当する。すなわち、矯正ロール荷重が圧延荷重の５０〜６０％の範囲外になると、製品の真円度が悪くなる。
【００１３】
上記と同様の形状の素材リング３の表面を５０μｍ脱炭させ、上記と同様のマンドレル２を用い、前記ｆ／ｖの値を２．２×１０^-4から５．６×１０^-5、前記矯正ロール荷重を圧延荷重の５０％〜６０％まで種々に変化させたところ、シール溝部の成形が良好で、かつ、内面キズのない圧延リングが得られた。素材リングの表面に５０μｍの脱炭層を形成した場合でも、ｆ／ｖ＜５．６×１０^-5のときは圧延が不安定となり、製品の真円度が悪くなる。また、ｆ／ｖ＞２．２×１０^-4のときは、素材リング断面形状が未充満をおこし、かつ僅かながら製品のリングにキズが発生する。
【００１４】
以上の結果から、請求項１の発明の実施の形態は、それぞれ周面に加工溝を有する外面加工用の成形ロール１および内面加工用のマンドレル２とマンドレル受けロール４を使用し、素材リング３をこれに挿通した前記マンドレル２および素材リング３を挟持してその外方に位置する外面加工用の成形ロール１の対向する加工溝間で挟圧しながら圧延加工する方法において、内面加工用のマンドレル２の径を素材リング３の内径の６０％以下とし、かつ、素材リングの肉厚の圧下速度ｆと外面加工用の成形ロール１の周速ｖの比ｆ／ｖを、５．６×１０^-5≦ｆ／ｖ≦１．５×１０^-4の範囲にして断面複雑形状のリング状製品を製造する方法である。
【００１５】
請求項２の発明の実施の形態は、それぞれ周面に加工溝を有する外面加工用成形ロール１および内面加工用のマンドレル２とマンドレル受けロール４を使用し、素材リング３を挟持してその外方に位置する外面加工用の成形ロール１の対向する加工溝間で挟圧しながら圧延加工する方法において、内面加工用のマンドレル２の径を素材リング３の内径の６０％以下とし、表面に５０μｍ以下の脱炭層を形成した素材リングを使用し、かつ、素材リングの肉厚の圧下速度ｆと外面加工用のロール１の周速ｖの比ｆ／ｖを、５．６×１０^-5≦ｆ／ｖ≦２．２×１０^-4の範囲にして断面複雑形状のリング状製品を製造する方法である。
【００１６】
請求項３の発明の実施の形態は、上記の請求項１又は請求項２の実施の形態において、成形中の素材リング３の外径を挟み込むことができる２個の矯正ロール５を素材リング３の外径でかつ成形ロール１の上下に当接挟持するようにに適用し、矯正ロール５の荷重を圧延荷重の５０％〜６０％の範囲として圧延することからなる断面複雑形状のリング状製品の製造方法である。
【００１７】
【実施例】
球状化焼鈍を施した軸受け鋼の熱間圧延鋼管を切断して得られたリングを全面旋削し、図２に示す素材リング３を作製した。この素材リング３および該素材リング３の表面を４０μｍ脱炭させた素材リングの２種類を用いて、シール溝付きベアリングレースを作製した本発明の実施例を比較例と共に表３に示す。
【００１８】
【表３】

【００１９】
表３に示した内面キズの評価は２０倍の顕微鏡で観察し、評価したもので、キズ深さはキズ断面を１００倍の顕微鏡で観察し、評価したものである。また真円度はタッチプローブ式の真円度計により、リングの平均値からのずれの最大値と最小値を以て定義したものである。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、シール溝付きベアリングレースなどの複雑な断面形状を有するリング状製品を低コストで、かつ、高品質に製造することができ、その効果は極めて大なるものである。特に、素材リングの表面に５０μｍ以下の脱炭層を形成する場合は、素材リングの肉厚の圧下速度に対する外面加工用成形ロールの周速の比の上限を１．５×１０^-4から２．２×１０^-4まで拡大しても高品質のリング状製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷間輪体圧延機の構造および圧延中の素材リングの状態を示す図である。
【図２】実施例および比較例に供した素材リングの断面形状を示す図である。
【図３】素材リング単位幅当たりの矯正ロール荷重と圧延リングの真円度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１成形ロール２マンドレル
３素材リング
４マンドレルの駆動用並びに支持用のマンドレル受けロール
５矯正ロール６成形ロール回転方向
７成形ロール圧下方向８素材リングの回転方向
９マンドレルの回転方向１０マンドレル受けロールの回転方向
１１ぬすみ

Claims

各々周面に加工溝を有する外面加工用成形ロールおよび内面加工用マンドレルを使用し、リング状素材をこれに挿通した前記マンドレルおよびその外方に位置する前記外面加工用成形ロールの対向する加工溝間で挟圧しながら圧延する加工方法において、内面加工用マンドレルの径が素材リング内径の６０％以下で、かつ、素材リング肉厚の圧下速度ｆと外面加工用成形ロールの周速ｖの比ｆ／ｖが５．６×１０^-5≦ｆ／ｖ≦１．５×１０^-4の範囲にあるものとすることを特徴とする断面複雑形状のリング状製品の製造方法。
各々周面に加工溝を有する外面加工用成形ロールおよび内面加工用マンドレルを使用し、リング状素材をこれに挿通した前記マンドレルおよびその外方に位置する前記外面加工用成形ロールの対向する加工溝間で挟圧しながら圧延する加工方法において、内面加工用マンドレルの径が素材リング内径の６０％以下で、表面に５０μｍ以下の脱炭層を有する素材リングを使用し、かつ、素材リング肉厚の圧下速度ｆと外面加工用成形ロールの周速ｖの比ｆ／ｖが５．６×１０^-5≦ｆ／ｖ≦２．２×１０^-4の範囲にあるものとすることを特徴とする断面複雑形状のリング状製品の製造方法。
請求項１又は請求項２記載の方法において、成形中の素材リングの外径を挟み込むことができる複数の矯正ロールを素材リングの外径に適用し、矯正ロール荷重を圧延荷重の５０％〜６０％の範囲として圧延することを特徴とする断面複雑形状のリング状製品の製造方法。