JP4978552B2 - リング状軌道輪素材の製造方法 - Google Patents

Description

この発明に係るリング状軌道輪素材の製造方法は、例えばラジアル玉軸受を構成する内輪及び外輪を造る為の素材となる、リング状軌道輪素材を低コストで造る為に利用する。尚、この様なリング状軌道輪素材により造られる内輪及び外輪を組み込んだラジアル玉軸受は、例えば、電気掃除機、換気扇等、各種家庭用電気製品に組み込む電動モータ、或いは各種自動車用補機等の回転支持部の様に、あまり高度の回転精度を要求されない部分に使用する。但し、加工装置の精度向上により、より高度の回転精度を要求される用途に使用できる内輪及び外輪を造る為に利用する事も可能である。

各種回転機器の回転支持部に、図７に示す様なラジアル玉軸受１が組み込まれている。このラジアル玉軸受１は、単列深溝型であって、互いに同心に配置された外輪２と内輪３との間に複数個の玉４、４を設置して成る。このうちの外輪２の内周面の軸方向中間部に深溝型の外輪軌道５を、内輪３の外周面の軸方向中間部に深溝型の内輪軌道６を、それぞれ全周に亙って形成している。前記各玉４、４は、保持器７により保持された状態で、前記外輪軌道５と前記内輪軌道６との間に転動自在に配置している。そして、この構成により、前記外輪２と前記内輪３との相対回転を自在としている。

上述の様なラジアル玉軸受１を構成する、前記外輪２や前記内輪３等の軌道輪を低コストで造る方法として、特許文献１に記載された方法が知られている。図８は、この特許文献１に記載された、ラジアル玉軸受を構成する外輪や内輪を造る為のリング状軌道輪素材（高精度リング）の製造方法を示している。この従来から知られている製造方法の場合には、先ず、特許請求の範囲に記載した円柱状の素材である、図８の（Ａ）に示したビレット８を軸方向に押し潰して、（Ｂ）に示したビヤ樽型の予備中間素材９を得る。次いで、この予備中間素材９に、更に軸方向に押し潰す据え込み加工を施す事により、（Ｃ）に示した、段付円板状の第二予備中間素材１０を得る。次に、この第二予備中間素材１０の径方向中央部を更に押し潰す、第二の据え込み加工を施す事により、（Ｄ）に示す様な、この径方向中央部を円筒状とした、第三予備中間素材１１とする。次いで、この第三予備中間素材１１の中央部を打ち抜いて、（Ｅ）に示した第一中間素材１２を得る。

更に、この第一中間素材１２を径方向中間部で切断し、（Ｆ）に示した、第一リング状軌道輪素材１３と第二中間素材１４とを得る。このうちの第一リング状軌道輪素材１３に、ＣＲＦ等のロール成形や旋削等の切削加工、焼き入れ等の熱処理を施して、ラジアル玉軸受用の内輪とする。一方、前記第二中間素材１４は、断面形状を９０度変更する、反転加工を施して、第二リング状軌道輪素材とする。そして、この第二リング状軌道輪素材に、ロール成形や切削加工、熱処理を施して、ラジアル玉軸受用の外輪とする。

上述の様な従来のリング状軌道輪素材の製造方法は、工程数が多く、コスト低減を図る面からは改良の余地がある。単一の円柱状の素材を塑性加工して、直径が互いに異なる１対のリング状軌道輪素材を得る事を、より少ない工程で行う事を考慮した場合、図９に示す様な工程で行う事が考えられる。この方法では、先ず、（Ａ）に示したビレット８に、軸方向に押し潰す据え込み加工を施して、（Ｂ）に示した、円盤状の中間素材１５を得る。次いで、更にこの中間素材１５を熱間で塑性変形させて、（Ｃ）に示した、段付円筒状の第二中間素材１６とする。そして、この第二中間素材１６の底部を打ち抜くと共に、大径部と小径部とを分離して、それぞれが円筒状で直径が互いに異なる、第一、第二のリング状軌道輪素材を得る。更に、これら両リング状軌道輪素材に、それぞれ、ロール成形や切削加工、熱処理を施して、ラジアル玉軸受用の内輪及び外輪とする。

この様な図９に示した加工は、図９の（Ｂ）→（Ｃ）を見れば明らかな通り、加工に伴う金属材料の変形量が多い為、熱間加工によらざるを得ない。但し、熱間加工により造られたリング状軌道輪素材は、金型の熱膨張等に起因して、形状精度及び寸法精度が悪い。又、熱間加工に伴って表面に脱炭層が生じる事が避けられない。外輪や内輪等の軌道輪部材は、外輪軌道や内輪軌道の転がり疲れ寿命を確保する為等、表面硬度を十分に高くする必要がある。そして、表面硬度を高くする為には、前記脱炭層の存在が妨げとなる。従って、熱間加工により前記両リング状軌道輪素材を造った場合には、脱炭層の除去が必要になる。これら脱炭層の除去と寸法精度並びに形状精度の確保の為、熱間加工により前記リング状軌道輪素材を造った場合には、削り代が多くなって、切削コストが嵩むだけでなく、材料の歩留まりが悪化する。この結果、転がり軸受用軌道輪の製造コストを低く抑えられない。

この様な、削り代の増大によるコスト上昇は、ビレットから１対のリング状軌道輪素材の加工を、冷間加工により行う事で解消できる。冷間加工の場合には、金型が熱膨張する事なく、加工品の形状精度及び寸法精度を確保できる事に加えて、加工に伴ってこの加工品の表面に脱炭層が生じる事もない。この為、削り代の削減乃至は切削加工そのものの廃止が可能となり、大幅なコストダウンが可能になる。但し、冷間加工は熱間加工に比べて加工力が高く、加工に伴って金属材料に割れ等の損傷が発生し易い事から、図９の様な工程で行う事は、余程小型のリング状軌道輪素材を造る場合でない限り、極めて難しい。

冷間加工により図９の（Ｃ）に示す様な第二中間素材１６を得る為には、図１０の（Ｃ）（Ｄ）に示す様に、外輪用のリング状軌道輪素材とする為の大径側円筒部１７を形成する後方押出工程と、内輪用のリング状軌道輪素材とする為の小径側円筒部１８を形成する後方押出工程とを前後して行う事が考えられる。但し、この場合には、工程数の増加に伴うコスト上昇が避けられないだけでなく、高精度のリング状軌道輪素材を得る事が難しい。この理由は、図１１に示す様に、小径側円筒部１８を形成する為に後から行う後方押出工程の際に、この小径側円筒部１８の外周部を拘束できない為である。この結果、図１１（Ｂ）、及び図１２に示す様に得られた第二中間素材１６ａの小径側円筒部１８が、反り返る様に変形して、内輪用のリング状軌道輪素材の品質が不良になる。

特開２００６−３４１２５５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、例えばラジアル玉軸受を構成する内輪及び外輪を造る為の素材となるリング状軌道輪素材を、冷間加工で、精度良く、且つ、低コストで造れる製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明のリング状軌道輪素材の製造方法は何れも、それぞれが円筒状で直径が互いに異なる、第一、第二のリング状軌道輪素材を造る。
そして、請求項１に記載した発明の場合には、少なくとも次の(a) 〜(c) に示した工程を有する。
(a) 金属製で、直径が小さな第一のリング状軌道輪素材の外径以下の外径を有し、第一、第二のリング状軌道輪素材の容積の合計よりも大きな容積を有する円柱状の素材を軸方向に圧縮する据え込み加工により、この素材の軸方向片半部の直径を拡げて円板状部とすると共に、この素材の軸方向他半部の外径寄り部分を軸方向に押し出す、前方押出加工を施す事により、前記第一のリング状軌道輪素材の内外径に見合う内外径を有する小径側円筒部として、前記円板状部と前記小径側円筒部とを備えた第一中間素材とする第一工程。
(b) この第一中間素材の軸方向他半部を、前記小径側円筒部の内外径及び軸方向寸法が変化しない様に拘束した状態で、前記円板状部に、外径を拘束しつつ径方向中央部を軸方向に押し潰す後方押出加工を施す事により、軸方向片半部を、前記第二のリング状軌道輪素材の内外径に見合う内外径を有する大径側円筒部として、この大径側円筒部と前記小径側円筒部とを備えた第二中間素材とする第二工程。
(c) 前記大径側円筒部と前記小径側円筒部とを分離して、前記第一、第二のリング状軌道輪素材とする第三工程。

この様な請求項１に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記素材の軸方向片端面に、この素材の外径よりも大きな外径を有するパンチを突き当てる。又、この素材の軸方向他端面径方向中央部に、この素材の外径よりも小さな外径を有するカウンターパンチを突き当てる。更に、この素材が第一中間素材に加工される過程でこの素材の周囲を、前記パンチの押圧方向に変位するフローティングダイにより囲んだ状態で、このパンチを前記カウンターパンチに向けて押圧する。そして、第一工程の据え込み加工と前方押出し加工とを同時に行う。

一方、請求項３に記載した発明の場合には、少なくとも次の(d) 〜(f) に示した工程を有する。
(d) 金属製で、直径が小さな第一のリング状軌道輪素材の外径以下の外径を有し、第一、第二のリング状軌道輪素材の容積の合計よりも大きな容積を有する円柱状の素材を、軸方向片面側から軸方向に圧縮する据え込み加工を、この素材の軸方向他端寄り部分を外径が拡がらない様に拘束した状態で行う事により、小径部と大径部とを備えた第一中間素材とする第一工程。
(e) 前記第一中間素材の軸方向片半部を前記大径部の外径が拡がらない様に、同じく軸方向他半部を前記小径部の外径が拡がらない様に、それぞれ拘束した状態で、前記大径部の径方向中央部とこの小径部の径方向中央部とをそれぞれ押し潰しつつそれぞれの径方向外寄り部分を軸方向に押し出す、前後方押出加工を施す事により、軸方向片半部を前記第二のリング状軌道輪素材の内外径に見合う内外径を有する大径側円筒部とすると同時に、軸方向他半部を前記第一のリング状軌道輪部材の内外径に見合う内外径を有する小径側円筒部として、この小径側円筒部と前記大径側円筒部とを備えた第二中間素材とする第二工程。
(f) この大径側円筒部と前記小径側円筒部とを分離して、前記第一、第二のリング状軌道輪素材とする第三工程。

この様な請求項３に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記第一中間素材の軸方向片端面の径方向中央部に、この第一中間素材の大径部の外径よりも小さな外径を有するパンチを突き当てる。又、この第一中間素材の軸方向他端面の径方向中央部に、この第一中間素材の小径部の外径よりも小さな外径を有するカウンターパンチを突き当てる。更に、この第一中間素材が第二中間素材に加工される過程でこの第一中間素材の周囲を、この第一中間素材の加工方向に変位するフローティングダイにより囲んだ状態で、前記パンチを前記カウンターパンチに向けて押圧する。そして、前記第一中間素材に前後方押出加工を施す。

それぞれ上述の様に構成する本発明によれば、例えばラジアル玉軸受を構成する内輪及び外輪を造る為の素材となるリング状軌道輪素材を、冷間加工で、精度良く、且つ、低コストで造れる。
即ち、本発明のリング状軌道輪素材の製造方法の場合には、例えば内輪を造る為の第一のリング状軌道輪素材となるべき小径側円筒部と、例えば外輪を造る為の第二のリング状軌道輪素材となるべき大径側円筒部とを、素材から２工程で造る事が可能になる。しかも、各工程での加工量を少なく抑える事ができて、冷間での塑性加工が可能になり、塑性加工により加工された部材の形状精度及び寸法精度を確保できる。又、加工された部材の表面に脱炭層が生じる事も防止できる。これらにより、後加工で除去する材料を少なく抑えられて、後加工に要する手間の低減と材料の歩留向上とによる低コスト化を図れる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、図１の（Ａ）に示した、素材である円柱状のビレット８を、（Ｂ）に示した第一中間素材１９とし、次いでこの第一中間素材１９を、（Ｃ）に示した第二中間素材２０とする。更に、この第二中間素材２０を分離して、それぞれが円筒状で直径が互いに異なる、第一、第二のリング状軌道輪素材とする。以下、これらの加工に就いて、順番に説明する。

先ず、圧延加工等により造った長尺な円柱状の原材料を所定長さに切断して、図１の（Ａ）に示した円柱状のビレット８を得る。このビレット８の外径Ｄ₈ は、直径が小さな第一のリング状軌道輪素材の外径（後述する小径側円筒部１８ａの外径Ｄ₁₈と同じ）以下で、好ましくは、この第一のリング状軌道輪素材の外径よりも僅かに小さい（Ｄ₈ ≦Ｄ₁₈）。又、前記ビレット８の容積は、このビレット８から造るべき前記第一、第二のリング状軌道輪素材の容積の合計よりも大きい。

この様なビレット８には、図２に示す様な鍛造装置２１により冷間鍛造を施して、前記第一中間素材１９とする。この鍛造装置２１は、パンチ２２と、カウンターパンチ２３と、フローティングダイ２４とを備える。このうちのパンチ２２の外径Ｄ₂₂は、前記ビレット８の外径Ｄ₈ よりも大きく、直径が大きな第二のリング状軌道輪素材の外径（後述する大径側円筒部１７ａの外径Ｄ₁₇と同じ）と同じか僅かに小さい（Ｄ₈ ＜Ｄ₂₂≦Ｄ₁₇）。又、前記パンチ２２の先端面（下端面）は、中央部が中心軸に直交する方向の平坦面で、外径寄り部分が、外周縁に向かう程上方に向かう方向に傾斜した、部分円すい凸面状の傾斜面としている。又、前記カウンターパンチ２３の外径Ｄ₂₃は、前記ビレット８の外径Ｄ₈ よりも小さく、前記第一のリング状軌道輪素材の内径（後述する小径側円筒部１８ａの内径Ｒ₁₈と同じ）と同じである（Ｄ₈ ＞Ｄ₂₃＝Ｒ₁₈）。

更に、前記フローティングダイ２４は、段付円筒状の内周面を有し、前記カウンターパンチ２３の周囲に配置すると共に、下方に向いた大きな力が加わった場合に下降する様に、弾性的に支持している。即ち、前記フローティングダイ２４の内周面は、下半部の小径部２５と上半部の大径部２６とを傾斜部２７により連続させた段付き円筒面である。このうちの小径部２５の内径Ｒ₂₅は、前記ビレット８の外径Ｄ₈ と同じか僅かに小さい（Ｒ₂₅≦Ｄ₈ ）。又、前記大径部２６の内径Ｒ₂₆は、後述する大径側円筒部１７ａの外径Ｄ₁₇と同じか僅かに小さい（Ｒ₂₆≦Ｄ₁₇）。更に、前記傾斜部２７は、下方程内径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい状凹面としている。内周面をこの様な形状とした前記フローティングダイ２４の下方には、このフローティングダイ２４の下降量を制限する為のストッパ２８を設けている。更に、これらフローティングダイ２４の下端面とストッパ２８の上面との間に、圧縮コイルばね、皿板ばね等の弾性部材２９を設けて、前記フローティングダイ２４に、上方に向く弾力を付与している。この弾力は、前記パンチ２２の加圧力よりも小さいが、前記ビレット８の一部を塑性変形させられる程度に大きくしている。

上述の様な鍛造装置２１により前記ビレット８に、冷間鍛造による据え込み加工を施して、前記第一中間素材１９とする作業は、次の様にして行う。先ず、プレス加工機のラムに固定した前記パンチ２２を上昇させ、前記弾性部材２９の弾力により前記フローティングダイ２４を上昇させた状態で、前記カウンターパンチ２３上に前記ビレット８を載置する。この状態でこのビレット８の下端部が、このカウンターパンチ２３の上端面と前記フローティングダイ２４の内周面の小径部２５に支持された状態となる。そこで、前記プレス加工機のラムにより前記パンチ２２を下降させて、図２の（Ａ）に示す様に、このパンチ２２の先端面中央部を前記ビレット８の上端面に突き当てる。

前記パンチ２２は、図２の（Ａ）に示した状態から更に下降させて、このパンチ２２の先端面（下端面）と前記カウンターパンチ２３の先端面（上端面）との間で、前記ビレット８を軸方向に押し潰す。すると、図２の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に、このビレット８の上半部が前記パンチ２２の先端面と前記フローティングダイ２４の内周面の傾斜部２７との間で押し潰されて円板状に変形すると同時に、前記ビレット８の下半部が、前記カウンターパンチ２３の先端部外周面と前記フローティングダイ２４の内周面の小径部２５との間に入り込む。即ち、前記ビレット８の軸方向片半部（図１〜２の上半部）の直径を、据え込み加工により拡げると共に、軸方向他半部（図１〜２の下半部）を、前方押出加工により円筒状に加工する。この結果、図２の（Ｃ）に示す様な第一中間素材１９を得られる。この第一中間素材１９は、軸方向片半部が、外径側程軸方向の厚さ寸法が小さくなる円板状部３０であり、軸方向他半部が小径側円筒部１８ａとなる。この小径側円筒部１８ａの外径Ｄ₁₈は、前記径が小さい第一のリング状軌道輪素材の外径と等しく、同じく内径Ｒ₁₈は、この第一のリング状軌道輪素材の内径と等しい。図２の（Ｃ）に示した状態では、前記フローティングダイ２４の下端面が前記ストッパ２８の上面に突き当たって、このフローティングダイ２４の下降が停止する。この結果、前記パンチ２２を、それ以上下降しない状態に迄（金属材料が加工用のキャビティ内に充満する迄）下降させる事で、前記第一中間素材１９を高精度に加工できる。

冷間鍛造による据え込み加工及び前方押出加工により、上述の様な第一中間素材１９を得たならば、次いで、この第一中間素材１９に、冷間で後方押出加工を施す事により、図１の（Ｃ）に示した第二中間素材２０を得る。この後方押出加工は、図３に示す様に、ダイス３１とパンチ３２とマンドレル３３とから成る第二の鍛造装置３４により行う。このうちのダイス３１の中心孔３５は、上半部の大径部３６と下半部の小径部３７とを、軸に対し直角方向に存在する段差面３８により連続させて成る。このうちの大径部３６の内径Ｒ₃₆は、前記後方押出加工により形成すべき大径側円筒部１７ａの外径Ｄ₁₇と等しく（Ｒ₃₆＝Ｄ₁₇）、前記小径部３７の内径Ｒ₃₇は、前記小径側円筒部１８ａの外径Ｄ₁₈と等しい（Ｒ₃₇＝Ｄ₁₈）。又、前記パンチ３２の外径Ｄ₃₂は、例えば、このパンチ３２により形成すべき、前記大径側円筒部１７ａの内径Ｒ₁₇と等しい（Ｄ₃₂＝Ｒ₁₇）。但し、これら外径Ｄ₃₂と内径Ｒ₁₇との大小関係は、後加工との関係で、多少変更する場合もある。更に、前記マンドレル３３は、前記ダイス３１に対し昇降可能に設置されており、このダイス３１の底部を貫通した状態で、前記小径部３７の内径側に、この小径部３７と同心に配置されている。前記マンドレル３３の外径Ｄ₃₃は、前記小径側円筒部１８ａの内径Ｒ₁₈と等しい（Ｄ₃₃＝Ｒ₁₈）。

上述の様な第二の鍛造装置３４により前記第一中間素材１９に、冷間鍛造による後方押出加工を施して、この第一中間素材１９を前記第二中間素材２０とする作業は、次の様にして行う。先ず、図３の（Ａ）に示す様に、前記第一中間素材１９の小径側円筒部１８ａを、前記中心孔３５の小径部３７の内周面と前記マンドレル３３の外周面との間に挿入する。この状態でこのマンドレル３３の先端面（上端面）を、前記第一中間素材１９の下面中央部で前記小径側円筒部１８ａに囲まれた部分に突き当てる。次いで、図３の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、前記パンチ３２を固定したプレス加工機のラムを下降させ、このパンチ３２により、前記第一中間素材１９の円板状部３０の上面中央部を強く押圧する。この結果、この円板状部３０が、前記中心孔３５の大径部３６及び段差面３８と前記パンチ３２の先端部外面とに強く挟まれて塑性変形し、前記大径側円筒部１７ａとなる。この結果、前記第一中間素材１９が、この大径側円筒部１７ａと前記小径側円筒部１８ａとを備えた、前記第二中間素材２０となる。

この様な第二中間素材２０は、前記マンドレル３３を上昇させる事により前記ダイス３１から取り出した後、前記大径側円筒部１７ａと前記小径側円筒部１８ａとを分離すると共に、この小径側円筒部１８ａの底部を除去する。そして、直径が互いに異なる、前記第一、第二のリング状軌道輪素材とする。具体的には、図１の（Ｃ）に斜格子を付した円板状部分（底部）３９及び円環状部分４０を除去して、内径がＲ₁₇、外径がＤ₁₇、軸方向長さがＬ₁₇である前記大径側円筒部１７ａと、内径がＲ₁₈、外径がＤ₁₈、軸方向長さがＬ₁₈である前記小径側円筒部１８ａとに分離する。この様に、前記第二中間素材２０をこれら大径側、小径側両円筒部１７ａ、１８ａに分離する方法は特に問わない。例えば、レーザカッタによる切断等により行う事もできる。但し、プレスによる打ち抜き加工が、加工時間が短くて済み、加工コストを抑えられる面からは好ましい。又、上記円環状部分４０を軸方向に扱いて、前記大径側円筒部１７ａの軸方向反対側に、この円環状部分４０よりも薄肉の内向鍔部を形成してから、この内向鍔部を打ち抜く事もできる。何れにしても、前記大径側、小径側両円筒部１７ａ、１８ａには、ロール成形（ＣＲＦ）、切削加工、研削加工、熱処理等の後処理を施して、前記大径側円筒部１７ａをラジアル転がり軸受用の外輪に、前記小径側円筒部１８ａを同じく内輪に、それぞれ加工する。
何れも冷間での塑性加工により形成される、前記大径側、小径側両円筒部１７ａ、１８ａの形状精度及び寸法精度は良好であるから、削り代の削減や切削工程そのものの廃止が可能となり、製造コストを大幅に低減できる。

［実施の形態の第２例］
図４〜６は、請求項３、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、図４の（Ａ）に示したビレット８に据え込み加工を施して、（Ｂ）に示した様な、小径部４１と大径部４２とを備えた第一中間素材４３とした後、この第一中間素材４３に前後方押出加工を施して、（Ｃ）に示した第二中間素材４４とする。前記ビレット８の寸法等に就いては、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。又、このビレット８を前記第一中間素材４３とする為の据え込み加工の実施状況に就いては、特に問わない。従来から一般的に使用されている据え込み加工方法を採用できる。

本例の場合には、図５に示す様に、前記ビレット８の下端部をダイス４５の中心孔３５ａの小径部３７ａに内嵌した状態で、パンチ３２ａにより前記ビレット８を押し潰す。そして、このビレット８を、小径部４１と大径部４２とを備えた、前記第一中間素材４３とする。この第一中間素材４３の小径部４１の外径は、前記中心孔３５ａの小径部３７ａの内径に等しく、同じく大径部４２の外径は、この中心孔３５ａの大径部３６ａの内径に等しい。この様な小径部４１と大径部４２とを備えた、前記第一中間素材４３は、例えばマンドレル３３ａを上昇させて前記ダイス４５から取り出し、次の前後方押出加工工程に送る。

この前後方押出加工工程では、図６に示した鍛造装置２１ａにより前記第一中間素材４３に、冷間鍛造である前後方押出加工を施して、前記第二中間素材４４とする。この鍛造装置２１ａは、パンチ２２ａと、カウンターパンチ２３ａと、フローティングダイ２４ａとを備える。このうちのパンチ２２ａの外径Ｄ_22a は、前記ビレット８の外径Ｄ₈ ｛図４の（Ａ）参照｝よりも大きく、直径が大きな第二のリング状軌道輪素材の内径（後述する大径側円筒部１７ａの内径Ｒ₁₇と同じ）と同じである（Ｄ₈ ＜Ｄ_22a ＝Ｒ₁₇）。又、前記パンチ２２ａの先端面（下端面）は、中央部及び径方向中間部分が中心軸に直交する方向の平坦面で、これらの間部分及び外径側端部が、径方向外側に向かう程上方に向かう方向に傾斜した、部分円すい凸面状の傾斜面としている。又、前記カウンターパンチ２３ａの外径Ｄ₂₃は、第一中間素材４３の小径部４１の外径Ｄ₄₁（前記ビレット８の外径Ｄ₈ とほぼ同じ）よりも小さく、前記第一のリング状軌道輪素材の内径（後述する小径側円筒部１８ａの内径Ｒ₁₈と同じ）と同じである（Ｄ₄₁≒Ｄ₈ ＞Ｄ₂₃＝Ｒ₁₈）。

更に、前記フローティングダイ２４ａは、段付円筒状の内周面を有し、前記カウンターパンチ２３ａの周囲に配置すると共に、下方に向いた大きな力が加わった場合に下降する様に、弾性的に支持している。即ち、前記フローティングダイ２４ａの内周面は、下半部の小径部２５ａと上半部の大径部２６ａとを、軸方向に対し直角方向に存在する段差面４８により連続させた段付き円筒面である。このうちの前記大径部２６ａの内径Ｒ_26a は、前記直径が大きな第二のリング状軌道輪素材の外径（後述する大径側円筒部１７ａの外径Ｄ₁₇と同じ）と同じである（Ｒ_26a ＝Ｄ₁₇）。又、小径部２５ａの内径Ｒ_25a は、前記ビレット８の外径Ｄ₈ よりも大きく、直径が小さな第一のリング状軌道輪素材の外径（後述する小径側円筒部１８ａの外径Ｄ₁₈と同じ）と同じである（Ｄ₈ ＜Ｒ_25a ＝Ｄ₁₈）。内周面をこの様な形状とした前記フローティングダイ２４ａの下方には、このフローティングダイ２４ａの下降量を制限する為のストッパ２８ａを設けている。更に、これらフローティングダイ２４ａの下端面とストッパ２８ａの上面との間に、圧縮コイルばね、皿板ばね等の弾性部材２９ａを設けて、前記フローティングダイ２４ａに、上方に向く弾力を付与している。この弾力は、前記パンチ２２ａの加圧力よりも小さいが、前記第一中間素材４３の一部を塑性変形させられる程度に大きくしている。

上述の様な鍛造装置２１ａにより前記第一中間素材４３に、冷間鍛造による前後方押出加工を施して、前記第二中間素材４４とする作業は、次の様にして行う。先ず、プレス加工機のラムに固定した前記パンチ２２ａを上昇させ、前記弾性部材２９ａの弾力により前記フローティングダイ２４ａを上昇させた状態で、このフローティングダイ２４ａの内周面の段差面４８上に、前記第一中間素材４３の大径部４２を載置する。又、前記カウンターパンチ２３ａの上端面を、この第一中間素材４３の小径部４１の下面中央部に突き当てる。そして、前記プレス加工機のラムにより前記パンチ２２ａを下降させて、図６の（Ａ）に示す様に、このパンチ２２ａの先端面中央部を、前記第一中間素材４３の大径部４２の上面中央部に突き当てる。

前記パンチ２２ａは、図６の（Ａ）に示した状態から更に下降させて、このパンチ２２ａの先端面（下端面）と前記カウンターパンチ２３ａの先端面（上端面）との間で、前記第一中間素材４３の中央部を軸方向に押し潰す。そして、この押し潰しにより径方向外側に押し出された金属材料を、前記パンチ２２ａの外周面と前記中心孔３５ａの大径部２６ａの内周面との間の大径側円筒状空間４９、及び、前記カウンターパンチ２３ａの外周面と前記中心孔３５ａの小径部２５ａの内周面との間の小径側円筒状空間５０内に、図６の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に、順次送り込む。この場合に、前記大径側円筒状空間４９内に送り込む金属材料は、前記第一中間素材４３の大径部４２の中央部を押し潰す事によって供給し、前記大径側円筒状空間４９内に大径側円筒部１７ａを形成する。又、前記小径側円筒状空間５０内に送り込む金属材料は、前記第一中間素材４３の小径部４１の中央部を押し潰す事によって供給し、前記小径側円筒状空間５０内に小径側円筒部１８ａを形成する。この結果、図６の（Ｃ）に示す様な、軸方向片半部を大径の外輪を造る為の第二のリング状軌道輪素材に見合う前記大径側円筒部１７ａとし、軸方向他半部を小径の内輪を造る為の第一のリング状軌道輪部材に見合う前記小径側円筒部１８ａとした、前記第二中間素材４４を得られる。図６の（Ｃ）に示した状態では、前記フローティングダイ２４ａの下端面が前記ストッパ２８ａの上面に突き当たって、このフローティングダイ２４ａの下降が停止する。この結果、前記パンチ２２ａを、それ以上下降しない状態に迄（金属材料が加工用のキャビティ内に充満する迄）下降させる事で、前記第二中間素材４４を高精度に加工できる。

この第二中間素材４４は、前述した実施の形態の第１例の場合に得られる、図１の（Ｃ）及び図３の（Ｂ）に示した第二中間素材２０とほぼ同様のものである。そこで、前述した実施の形態の第１例の場合と同様に、前記第二中間素材４４を、前記大径側円筒部１７ａと前記小径側円筒部１８ａとに分離して、前記第一、第二のリング状軌道輪素材とする。
この様な本例の場合も、前述した実施の形態の第１例と同様に、製造コストを大幅に低減できる。

前述の実施の形態の第１例ではビレット８を第一中間素材１９に加工する過程で、上述した実施の形態の第２例では第一中間素材４３を第二中間素材４４に加工する過程で、それぞれフローティングダイ２４、２４ａを使用した。これに対して、形成すべき大径側円筒部１７、１７ａや小径側円筒部１８、１８ａの径方向厚さや軸方向長さのバランスとの関係で、前方押出加工（第１例の場合）や前後方押出加工を容易に行えるのであれば、これらの加工をフローティングダイを使用せずに行う事もできる。逆に言えば、前記フローティングダイを使用する事で、上記バランスに関係なく、高精度の加工を安定して行える。

本発明の実施の形態の第１例を示す、ビレットを第一中間素材を介して第二中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。 ビレットを第一中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。 第一中間素材を第二中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 ビレットを第一中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。 第一中間素材を第二中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。 本発明の製造方法の対象であるリング状軌道輪素材から造られる外輪及び内輪を備えた玉軸受の１例を示す部分切断斜視図。 従来の製造方法の１例を工程順に示す断面図。 先に考えた製造方法の第１例を工程順に示す断面図。 同第２例を工程順に示す断面図。 この第２例で第二中間素材の形状が不良になる理由を説明する為の、後方押出加工を工程順に示す断面図。 形状が不良になった第二中間素材を示す断面図。

符号の説明

１ ラジアル玉軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７ 保持器
８ ビレット
９ 予備中間素材
１０ 第二予備中間素材
１１ 第三予備中間素材
１２ 第一中間素材
１３ 第一リング状軌道輪部材
１４ 第二中間素材
１５ 中間素材
１６、１６ａ 第二中間素材
１７、１７ａ 大径側円筒部
１８、１８ａ 小径側円筒部
１９ 第一中間素材
２０ 第二中間素材
２１、２１ａ 鍛造装置
２２、２２ａ パンチ
２３、２３ａ カウンターパンチ
２４、２４ａ フローティングダイ
２５、２５ａ 小径部
２６、２６ａ 大径部
２７ 傾斜部
２８、２８ａ ストッパ
２９、２９ａ 弾性部材
３０ 円板状部
３１ ダイス
３２、３２ａ パンチ
３３、３３ａ マンドレル
３４ 第二の鍛造装置
３５、３５ａ 中心孔
３６、３６ａ 大径部
３７、３７ａ 小径部
３８ 段差面
３９ 円板状部分
４０ 円環状部分
４１ 小径部
４２ 大径部
４３ 第一中間素材
４４ 第二中間素材
４５ ダイス
４８ 段差面
４９ 大径側円筒状空間
５０ 小径側円筒状空間

Claims (4)

1. 少なくとも次の(a) 〜(c) に示した工程を有し、それぞれが円筒状で直径が互いに異なる、第一、第二のリング状軌道輪素材を造る、リング状軌道輪素材の製造方法。
   (a) 金属製で、直径が小さな第一のリング状軌道輪素材の外径以下の外径を有し、第一、第二のリング状軌道輪素材の容積の合計よりも大きな容積を有する円柱状の素材を軸方向に圧縮する据え込み加工により、この素材の軸方向片半部の直径を拡げて円板状部とすると共に、この素材の軸方向他半部の外径寄り部分を軸方向に押し出す、前方押出加工を施す事により、前記第一のリング状軌道輪素材の内外径に見合う内外径を有する小径側円筒部として、前記円板状部と前記小径側円筒部とを備えた第一中間素材とする第一工程。
   (b) この第一中間素材の軸方向他半部を、前記小径側円筒部の内外径及び軸方向寸法が変化しない様に拘束した状態で、前記円板状部に、外径を拘束しつつ径方向中央部を軸方向に押し潰す後方押出加工を施す事により、軸方向片半部を、前記第二のリング状軌道輪素材の内外径に見合う内外径を有する大径側円筒部として、この大径側円筒部と前記小径側円筒部とを備えた第二中間素材とする第二工程。
   (c) 前記大径側円筒部と前記小径側円筒部とを分離して、前記第一、第二のリング状軌道輪素材とする第三工程。
2. 素材の軸方向片端面に、この素材の外径よりも大きな外径を有するパンチを突き当てると共に、この素材の軸方向他端面径方向中央部に、この素材の外径よりも小さな外径を有するカウンターパンチを突き当て、この素材が第一中間素材に加工される過程でこの素材の周囲を、前記パンチの押圧方向に変位するフローティングダイにより囲んだ状態で、このパンチを前記カウンターパンチに向けて押圧する事により、第一工程の据え込み加工と前方押出し加工とを同時に行う、請求項１に記載したリング状軌道輪素材の製造方法。
3. 少なくとも次の(d) 〜(f) に示した工程を有し、それぞれが円筒状で直径が互いに異なる、第一、第二のリング状軌道輪素材を造る、リング状軌道輪素材の製造方法。
   (d) 金属製で、直径が小さな第一のリング状軌道輪素材の外径以下の外径を有し、第一、第二のリング状軌道輪素材の容積の合計よりも大きな容積を有する円柱状の素材を、軸方向片面側から軸方向に圧縮する据え込み加工を、この素材の軸方向他端寄り部分を外径が拡がらない様に拘束した状態で行う事により、小径部と大径部とを備えた第一中間素材とする第一工程。
   (e) 前記第一中間素材の軸方向片半部を前記大径部の外径が拡がらない様に、同じく軸方向他半部を前記小径部の外径が拡がらない様に、それぞれ拘束した状態で、前記大径部の径方向中央部とこの小径部の径方向中央部とをそれぞれ押し潰しつつそれぞれの径方向外寄り部分を軸方向に押し出す、前後方押出加工を施す事により、軸方向片半部を前記第二のリング状軌道輪素材の内外径に見合う内外径を有する大径側円筒部とすると同時に、軸方向他半部を前記第一のリング状軌道輪部材の内外径に見合う内外径を有する小径側円筒部として、この小径側円筒部と前記大径側円筒部とを備えた第二中間素材とする第二工程。
   (f) この大径側円筒部と前記小径側円筒部とを分離して、前記第一、第二のリング状軌道輪素材とする第三工程。
4. 第一中間素材の軸方向片端面の径方向中央部に、この第一中間素材の大径部の外径よりも小さな外径を有するパンチを突き当てると共に、この第一中間素材の軸方向他端面の径方向中央部に、この第一中間素材の小径部の外径よりも小さな外径を有するカウンターパンチを突き当て、この第一中間素材が第二中間素材に加工される過程でこの第一中間素材の周囲を、この第一中間素材の加工方向に変位するフローティングダイにより囲んだ状態で、前記パンチを前記カウンターパンチに向けて押圧して、前記第一中間素材に前後方押出加工を施す、請求項３に記載したリング状軌道輪素材の製造方法。

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