JP4520811B2 - 改善されたころがり接触面の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、改善されたころがり接触面、特にころがり軸受での軌道輪そして転動体のような部材のころがり接触面を得るための方法に関する。

ころがり軸受には、運転中にころがり運動そして部分的に滑り運動する転動体と、軸受の軌道輪に設けられたフランジとが存在している。このような軸受には、摩耗そして過熱を最小限にするために、運転を良好に行うよう油膜を形成する適正な潤滑が必要となる。

軸受の軌道輪同士が比較的低い相対速度で回転し、そして／あるいは高湿度や汚染環境で運転される応用分野では、適正な潤滑を確保するために追加的手段がしばしば必要となる。

このようなころがり接触面において油膜形成を改善するために従来用いられてきた方法は、通常、接触面により分離して形成された溝部や凹部の形態をもつ表面として、この溝部や凹部に潤滑剤を収容することである。

互いに離れた溝部をもつ、このようなころがり接触面は、例えば、特許文献１や特許文献２で知られており、この凹部や溝部は表面をショットピーニングやショットブラスト加工して、ほぼ球面をなす凹部として形成されている。

かかる方法によって得られた凹部は、接触面に不規則に分散し、各凹部が実質的に円形をなす周縁を有していることは、明らかである。
ＷＯ−Ａ−９７１９２７９ ＥＰ １０１２４８８ Ｂ１

本発明の目的は、改善されたころがり接触面を得るための方法であって、転動体そして／又は軸受軌道輪の軌道面あるいはフランジの少なくとも一つの面に凹部（微小ポケット）が所定の状態に形成されているようにすることにある。

本発明によれば、上記手段は、改善されたころがり接触面、特にころがり軸受での軌道輪そして転動体のような部材のころがり接触面を形成する方法であって、ころがり軸受部材を形成する工程と、ハードターニング工具によりころがり軸受部材の面にハードターニング加工を施し、上記軸受部材にころがり接触面を形成する工程と、ハードターニング加工された面に、ハードターニング加工で形成された微小スポットを残す程度の加工を施して基本的なターニング溝を除去する仕上加工工程をを経ることとする加工方法において、ハードターニング加工中、ハードターニング工具の先端に、切り込み方向の振動を与え、この振動により、ハードターニングされた面に、多数の凹部を形成し、該凹部が仕上げ加工工程前に円弧状断面をなし、該凹部が、軸受部材を有するころがり軸受の運転時に、油膜形成そして潤滑特性を改善するようになっていることにより達成される。

本発明は、上述のごとく構成されるので、工具の単位時間当りの送り量（軸線方向での工具の送り量）、回転速度そして振動数等の切削パラメータを適正に設定することにより、ハードターニングされた軌道面へ凹部をランダムに与えて改善された軸受特性を得ることが可能となる。この凹部は転動体のころがり方向に位置する。軽い加工を施した後には、ころがり接触面は改善された厚さの油膜の形成そして潤滑特性をもたらす。

以下、本発明の方法により得られるころがり接触面とそれらを得るための手法とを示す図面にもとづき、本発明を詳細に説明する。

軸受の軌道輪はハードターニングにより加工され、この製造方法は一般に行われている方法で、軸受が最終的に使用される用途において要求される硬度を有している材料に対して切削加工がなされる。この硬度は、もともとは軟らかい材料を特殊処理することにより、あるいはセラミックのように硬度を有している材料を選ぶことにより得られる。かかるハードターニング加工は、従来の方法に比して軸受輪の製造において非常に高い順応性がある。このようなハードターニングによる加工後、ハードターニング加工で生じた微小微小ポケットが残留するように軽度の加工を施して、基本的なターニング溝を除去するために、仕上加工を行う。かかる加工は、例えば、バニシング加工、ホーニング加工、ホーニング加工と共に行う電気化学加工として行うことができる。

図１は、本発明により改善されたころがり接触面を得るための原理を示す概要図であり、軸受軌道輪１の断面が示されていて、この実施形態では球面の一部をなす内軌道面２を図示している。しかし、本発明において、軌道面の形態はこれに限定されるものではなく、図示のもの以外の他の断面の軌道面であってもよい。

ハードターニング加工機は、ハードターニング工具が図示されており、該工具は、工具ホルダ３と切削刃４とを有し、これらは図示しない手段によりハードターニングされる面に対して直角な方向（切り込み方向）に可動となっており、又、上記面も同時に回転する。かかる切削刃４の送り（軸線方向での送り）のための手段は、図示しないが公知である。

しかし、工具ホルダ３はアクチュエータ５により作動され、該アクチュエータ５は工具ホルダ３、したがって切削刃４に対し、図１にて矢印Ａで示された切り込み方向での制御された振動を与える。

工具の単位時間当りの送り量、回転速度そして振動数等の切削パラメータを適正に設定することにより、ハードターニングされた軌道面へ凹部として微小ポケットをランダムに与えて改善された軸受特性を得ることが可能である。この微小ポケットは転動体のころがり方向に位置する。軽い加工を施した後には、ころがり接触面は改善された油膜形成そして潤滑特性をもたらす。

切削刃の先端の突出方向での該切削刃の振動（運動）により、表面に形成される小さな凹部は、該表面で転動する転動体の軸線と同方向に、すなわち、転動体の転動方向と直角な方向に長軸をもつ長円の縁を形成するようになる。

上記の微小ポケットの縁は、転動体の転動中に、弾性微小変形を生じて上記微小ポケット内の余分の少量の潤滑剤を接触面へ押し出して該接触面で弾性流体潤滑膜を形成するので、このような形態のころがり接触面をもつ軸受の油膜形成そして潤滑特性をきわめて良好にする。このような、長円、楕円のポケットあるいは凹部は転動体のころがり方向に長軸をもつように形成されていると、各ポケットに収容される潤滑剤のほとんどが転動体の最初の転動時に弾性微小変形により圧せられて押し出される。この場合、縁部が比較的旧勾配でなく緩い角度となっているので、潤滑剤の押し出しに支障がない。

図２においては、軌道輪１のころがり接触面２に形成された凹部あるいは微小ポケット６の形態が平坦面上に分布しているように展開して図示されている。この形態の面を形成するための方法は、このような微小ポケット６のランダムな分布での数を制御しつつ行うことができ、こうして、ポケット内に潤滑剤を収容し、微小ポケットを有する面上を軸受の転動体が転動したときに少量の潤滑剤を押し出すようにでき、好ましくは、各ポケット６の形は転動体の転動方向ＲＤに対し直角方向に長軸をもつ長円あるいは楕円を形成する。

切削パラメータ、すなわち、工具の単位時間当りの送り量、回転速度、そしてハードターニングのための振動周波数そして振幅等は、凹部６と隣接するころがり接触面の部分と交差角の平均値が５°以下となるように設定される。

図３には、微小ポケット６の例を上方からみた図として描かれており、長軸ｂに比し短軸ａがきわめて短く、長軸ｂが転動体の転動方向ＲＤに対してほぼ直角をなしていることが判る。

図４はころがり接触面２の断面を示しており、微小ポケット６を拡大した状態で、転動方向ＲＤにおけるポケットの縁の最大角を示している。

本発明は図示の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載もとに、種々変更可能である。

本発明による方法を示す概要図である。 本発明方法により得られたころがり接触面の斜視図である。 接触面でのマイクロポケットの一つについての一例を上方から見て示す図である。 図３のマククロポケットの拡大断面図である。

符号の説明

１ ころがり軸受部材
２ （ハードターニングされた）面
４ ハードターニング工具
６ 凹部

Claims (3)

1. ころがり軸受での軌道輪そして転動体のような軸受部材に改善されたころがり接触面を形成する方法であって、
   ころがり軸受部材（１）を形成する工程と、
   ハードターニング工具（４）によりころがり軸受部材（１）の面にハードターニング加工を施し、上記軸受部材にころがり接触面を形成する工程と、
   ハードターニング加工された面（２）に、ハードターニング加工で形成された微小スポットを残す程度の加工を施して基本的なターニング溝を除去する仕上加工工程をを経ることとする加工方法において、
   ハードターニング加工中、ハードターニング工具（４）の先端に、切り込み方向の振動を与え、
   この振動により、ハードターニングされた面（２）に、多数の凹部（６）を形成し、該凹部が仕上げ加工工程前に円弧状断面をなし、該凹部（６）が、軸受部材を有するころがり軸受の運転時に、油膜形成そして潤滑特性を改善するようになっていることを特徴とする改善されたころがり接触面の形成方法。
2. 切削パラメータであるハードターニングにおける工具の単位時間当りの送り量、回転速度、工具先端の半径、振動周波数と振幅が、軸受の転動体の転動方向（ＲＤ）に対して直角方向に長軸をもつ長円あるいは楕円の形状をした微小ポケットの形態の凹部（６）を、ハードターニングされたころがり接触面に形成するように、設定されていることとする請求項１に記載の方法。
3. 切削パラメータであるハードターニングにおける工具の単位時間当りの送り量、回転速度、工具先端の半径、振動周波数と振幅が、凹部（６）と隣接するころがり接触面との交差角の平均値が５°以下となるように設定されていることとする請求項１又は請求項２に記載の方法。

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