JP5042957B2 - Tapered roller manufacturing method, tapered roller and tapered roller bearing - Google Patents
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Description
本発明は、自動車や工作機械等に用いられる円錐ころ軸受用の円錐ころの製造方法、その製造方法で製造した円錐ころ、及び当該円錐ころを用いた円錐ころ軸受に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a tapered roller for a tapered roller bearing used in automobiles, machine tools, and the like, a tapered roller manufactured by the manufacturing method, and a tapered roller bearing using the tapered roller.
自動車、工作機械等に用いられる円錐ころ軸受の、外輪と内輪の間に転動可能に配列されたころとして、その外周面を軸方向に縮径(又は拡径)させた円錐ころ(例えば、特許文献1参照)がある。これら軸方向に縮径した円錐ころは、一般的に、縮径したダイス内径形状を有するダイスと、そのダイスに対して接近離間可能に設けたパンチ等を備えた金型装置によって鍛造成形される。 As a tapered roller bearing used in automobiles, machine tools, etc., a roller that is arranged so as to be able to roll between an outer ring and an inner ring, a tapered roller whose outer peripheral surface has a reduced diameter (or increased diameter) in the axial direction (for example, Patent Document 1). These axial rollers reduced in diameter in the axial direction are generally forged by a die apparatus having a die having a reduced diameter inner diameter shape and a punch or the like provided so as to be close to and away from the die. .
具体的には、図7に示すように、固定金型101のテーパ状に縮径したダイス内径形状101a内に、円柱状のころ用素材100を装填する。そして、図8に示すように、可動金型102を降下させてころ用素材100の上端を押圧し、ころ用素材100をダイス内径形状101a内に圧入する。ころ用素材100をダイス内径形状101a内に圧入すると、ころ用素材100の外周面はテーパ状に縮径塑性加工される。また、このとき、ころ用素材100の下端面において、その外周近傍部が下方へ塑性流動することにより中央部に凹曲面状の窪み100aが生じる。
Specifically, as shown in FIG. 7, a
図9に示すように、さらにころ用素材100をダイス内径形状101aに圧入して、ころ用素材100の下端をダイス内径形状101aの底部に当接させる。このように鍛造成形したころ用素材100の下端の小端面100bには、上記窪み100aが残る。
As shown in FIG. 9, the
可動金型を上昇させて固定金型から離間させ、ダイス内径形状の上部を開放する。そして、図10に示すように、固定金型101に設けたノックアウトピン103を上昇させて、ころ用素材100をダイス内径形状101a内から押し出す。
The movable mold is raised and separated from the fixed mold, and the upper part of the inner diameter shape of the die is opened. Then, as shown in FIG. 10, the
図11に示すのは、鍛造成形したころ用素材を研削する研削装置である。この研削装置104は、回転可能な砥石105と、外径拘束治具106と、基準治具107等を備える。鍛造成形したころ用素材100の外周面に外径拘束治具106を固着すると共に、ころ用素材100の小端面100bに形成された窪み100aに基準治具107を当接させる。図11の二点鎖線で示すように、ころ用素材100の大端面100cを、回転する砥石105に接近させて研削する。このように大端面100cを研削することによって、ころ用素材100の軸方向の長さを、基準治具107と窪み100aの当接位置を基準として所定長さに調整する。
しかし、図9に示すように、ころ用素材100の小端面100bに形成された窪み100aの軸方向寸法X1(深さ)は、ころ用素材100ごとにバラツキが生じる。これにより、ころ用素材100を研削する際の基準位置(基準治具107と窪み100aの当接位置)もバラツキが生じるので、軸方向長さを正確に調整することができなかった。
However, as shown in FIG. 9, the axial dimension X <b> 1 (depth) of the
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、円錐ころの軸方向の長さを精度良く仕上げることが可能な円錐ころの製造方法、その製造方法で製造した円錐ころ、及びその円錐ころを用いた円錐ころ軸受を提供しようとするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention provides a tapered roller manufacturing method capable of accurately finishing the length of the tapered roller in the axial direction, a tapered roller manufactured by the manufacturing method, and a tapered roller using the tapered roller. A roller bearing is to be provided.
請求項1の発明は、固定金型の縮径したダイス内径形状内に装填した円柱状のころ用素材を、可動金型で押圧して、前記ころ用素材を前記ダイス内径形状内に圧入しつつ縮径させる工程と、前記縮径させたころ用素材の小端面を、前記ダイス内径形状の底部に配設した凸部に押し当てて、前記小端面に凹部を形成する工程と、前記ころ用素材を前記ダイス内径形状内から取り出す工程と、前記取り出したころ用素材の前記凹部に基準治具を当接させると共に、前記ころ用素材の小端面と反対側の大端面を研削加工して、前記ころ用素材の軸方向の長さを、当該基準治具と前記凹部の当接位置を基準として所定長さに調整する工程とを有する円錐ころの製造方法である。 According to the first aspect of the present invention, a cylindrical roller material loaded in a reduced die inner diameter shape of a fixed mold is pressed with a movable mold, and the roller material is press-fitted into the die inner diameter shape. A step of reducing the diameter while pressing the small end surface of the reduced diameter roller material against a convex portion disposed on the bottom of the inner diameter of the die to form a concave portion on the small end surface; A step of taking out the material for the die from the inside shape of the die, a reference jig is brought into contact with the concave portion of the taken out roller material, and a large end surface opposite to the small end surface of the roller material is ground. And a method of manufacturing a tapered roller having a step of adjusting the length of the roller material in the axial direction to a predetermined length based on the reference jig and the contact position of the recess.
ころ用素材の小端面における軸方向の最端部から、凹部の底部までの、軸方向寸法は、所定寸法に設定されているので、研削加工時の軸方向の基準位置(基準治具と凹部の当接位置)も所定の位置に設定される。これにより、ころ用素材の軸方向の長さの調整を正確に行うことが可能である。 Since the axial dimension from the axial end of the small end surface of the roller material to the bottom of the recess is set to a predetermined dimension, the axial reference position (reference jig and recess in grinding) is set. Is also set to a predetermined position. This makes it possible to accurately adjust the axial length of the roller material.
請求項2の発明は、請求項1に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、軸方向に直交した先端の平面部と、先端へ縮径したテーパ状周面部とで構成したものである。 According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing the tapered roller according to the first aspect, the convex portion is constituted by a flat surface portion at a tip perpendicular to the axial direction and a tapered peripheral surface portion reduced in diameter toward the tip. It is.
請求項3の発明は前記凸部を、円錐状に成形したものである。 According to a third aspect of the present invention, the convex portion is formed in a conical shape.
請求項4の発明は、請求項1に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、球面状に成形したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing the tapered roller according to the first aspect, the convex portion is formed into a spherical shape.
請求項5の発明は、請求項1に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、先端の球面部と、軸方向に平行に配設されたストレート状周面部とで構成したものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing the tapered roller according to the first aspect, the convex portion is composed of a spherical portion at the tip and a straight circumferential surface portion arranged in parallel to the axial direction. is there.
請求項2から5に記載するように、凸部の形状を変更可能である。
As described in
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、前記ダイス内径形状の底部を構成すると共に前記ころ用素材をダイス内径形状内から押し出す押出部材の先端に配設したものである。 A sixth aspect of the present invention is the method of manufacturing a tapered roller according to any one of the first to fifth aspects, wherein the convex portion constitutes a bottom portion of the die inner diameter shape and the roller material is formed into a die inner diameter shape. It is arrange | positioned at the front-end | tip of the extrusion member extruded from inside.
本発明は、押出部材を備えた金型装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a mold apparatus provided with an extrusion member.
請求項7の発明は、請求項6に記載の円錐ころの製造方法において、前記ころ用素材の降伏応力をσy、前記押出部材の降伏応力をσk、前記凸部の先端面の直径をDs、前記ころ用素材の小端面の直径をDe、前記ころ用素材の小端面の半径と前記押出部材の半径の差をtとしたとき、Ds2≦σk(De−2t)2/σyの数式を満たすように製造する。 According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing the tapered roller according to the sixth aspect, the yield stress of the roller material is σy, the yield stress of the extruded member is σk, the diameter of the tip end surface of the convex portion is Ds, When the diameter of the small end surface of the roller material is De, and the difference between the radius of the small end surface of the roller material and the radius of the pushing member is t, a formula of Ds 2 ≦ σk (De−2t) 2 / σy is obtained. Manufacture to meet.
これにより、ころ用素材の小端面に凹部を確実に形成することができる。 Thereby, a recessed part can be reliably formed in the small end surface of the raw material for rollers.
請求項8の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載の円錐ころの製造方法によって成形された円錐ころ。
The invention of
これにより、軸方向の長さを高精度に仕上げた円錐ころを得ることができる。 Thereby, the tapered roller which finished the length of the axial direction with high precision can be obtained.
請求項9の発明は、請求項8に記載の円錐ころを、外輪と内輪の間に転動可能に介装した円錐ころ軸受である。 A ninth aspect of the present invention is a tapered roller bearing in which the tapered roller according to the eighth aspect is interposed between an outer ring and an inner ring so as to allow rolling.
軸方向の長さを高精度に仕上げた円錐ころを、円錐ころ軸受に適用することができる。 A tapered roller whose axial length is finished with high accuracy can be applied to a tapered roller bearing.
本発明の円錐ころの製造方法によれば、円錐ころの軸方向の長さを精度良く仕上げることができ、品質向上に繋がる。具体的には、円錐ころの小端面に形成された窪みを基準として研削する従来の方法で製造した円錐ころ比べて、本発明の方法で製造した円錐ころは、その軸方向の長さのバラツキが約5分の1に低減された。 According to the method for manufacturing a tapered roller of the present invention, the length of the tapered roller in the axial direction can be finished with high accuracy, leading to quality improvement. Specifically, the tapered roller manufactured by the method of the present invention has a variation in length in the axial direction as compared with the tapered roller manufactured by the conventional method of grinding with reference to a recess formed in the small end surface of the tapered roller. Was reduced to about 1/5.
図1は、本発明の円錐ころの製造法に使用する金型装置1の縦断面図であり、円錐ころ2を鍛造成形した状態を示している。以下、この金型装置1の構成を、図1を参照して説明する。金型装置1は、円錐ころ2の主に大端面を形成する可動金型3と、円錐ころの主に小端面と外周面を形成する固定金型4を有する。可動金型3は、図示しない金型装置本体に昇降可能に付設されている。この実施形態では、可動金型3は、パンチ5の軸心にパンチピン6を配設したものである。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mold apparatus 1 used in the method for manufacturing a tapered roller of the present invention, and shows a state in which a
固定金型4は、ダイス7と、ダイス7に対して軸方向に移動可能に組み付けられたノックアウトピン8(押出部材)を有する。ダイス7は、図の下側へテーパ状に縮径した成形孔7aが形成され手いる。成形孔7aの図の下端から下方へ連通した挿入孔7bには、ノックアウトピン8が軸方向に進退可能に挿嵌されている。図に示すように、ダイス7の成形孔7aと、ノックアウトピン8の先端面(図の上端面)との組み合わせにより、円錐ころ2を成形するためのダイス内径形状9を区画形成している。
The
ノックアウトピン8の先端には、凸部8aが配設されている。ノックアウトピン8の先端を拡大した図2の(a)に示すように、この凸部8aは、軸方向に直交した先端の平面部81と、先端へ縮径したテーパ状周面部82とで構成されている。
A
図2の(b)〜(d)は上記凸部8aの変形例を示す。(b)に示す凸部8aは、円錐状に形成され、(c)に示す凸部8aは、球面状に形成されている。また、(d)に示す凸部8aは、先端の球面部83と、軸方向に平行に配設されたストレート状周面部84とで構成されている。なお、凸部8aの形状は、これら以外の形状であってもよい。
(B) to (d) of FIG. 2 show modifications of the
以下、本発明の円錐ころの製造方法について説明する。
図3に示すように、鋼等の円柱状素材を所定長さに切断して得たころ用素材20を、固定金型4のダイス内径形状9内に装填する。図示されていない可動金型3は、固定金型4の上方に配置されている。
Hereinafter, the manufacturing method of the tapered roller of this invention is demonstrated.
As shown in FIG. 3, a
図4に示すように、可動金型3を降下させてころ用素材20の上端を押圧し、ころ用素材20をダイス内径形状9内に圧入する。ころ用素材20をダイス内径形状9内に圧入すると、ころ用素材20の外周面はテーパ状に縮径塑性加工される。また、このとき、ころ用素材20の下端面において、その外周近傍部が下方へ塑性流動することにより中央部に凹曲面状の窪み20aが生じる。
As shown in FIG. 4, the
さらに、ころ用素材20を下方へ圧入すると、ころ用素材20の窪み20aがノックアウトピン8の凸部8aに当接する。そして、窪み20aに凸部8aが押し当てられることにより、窪み20aに凹部20bが形成される(図1参照)。ころ用素材20の小端面における軸方向の最端部(外周近傍部)から、この凹部20bの底部までの、軸方向寸法X2(深さ)は、所定寸法に形成される。
Further, when the
可動金型3を上昇させて固定金型4から離間させ、ダイス内径形状9の上部を開放する。そして、図5に示すように、ノックアウトピン8を上昇させて、ころ用素材20をダイス内径形状9内から押し出す。
The
次に、鍛造形成したころ用素材20の軸方向の長さを所定の長さに調整するために、ころ用素材20の大端面の研削加工を行う。図6に示すように、まず、ころ用素材20の外周面に外径拘束治具10を固着すると共に、前記凹部20b(の底部)に基準治具11を当接させる。
Next, in order to adjust the axial length of the forged
そして、ころ用素材20を外径拘束治具10と基準治具11で保持したまま、ころ用素材20の大端面を、回転する砥石(図示省略)に接近させて研削する。ころ用素材20の軸方向の長さL(図1参照)の調整は、前記基準治具11と凹部20bの当接位置を基準として行う。上述したように、ころ用素材20の小端面における軸方向の最端部から、凹部20bの底部までの、軸方向寸法X2(図1参照)は、所定寸法に設定されているので、研削加工時の軸方向の基準位置も所定の位置に設定される。これにより、ころ用素材(円錐ころ)の軸方向の長さLの調整を正確に行うことが可能である。
Then, with the
また、図1において、凸部8aがころ用素材20の小端面に押圧されるときの小端面への応力をσy、凸部8aの先端面の直径をDsとした場合、このときのころ用素材20の小端面に負荷される荷重Fは、下記の数式(1)のように表される。
In FIG. 1, when the
また、凸部8aがころ用素材20の小端面に押圧されるときのノックアウトピン8への応力をσk、ころ用素材20の小端面の直径をDe、ころ用素材20の小端面の半径とノックアウトピン8の半径の差をtとした場合、このときのノックアウトピン8に負荷される荷重Pは、下記の数式(2)のように表される。
Further, the stress on the
ここで、前記応力σyをころ用素材20の小端面の降伏応力、前記応力σkをノックアウトピン8の降伏応力とすると、上記数式(1)(2)のFとPがF≦Pの関係であれば、凸部8aの押圧によってころ用素材20の小端面を塑性変形させて凹部20bを形成可能である。つまり、凹部20bを確実に成形するには、このF≦Pの式に、前記数式(1)及び(2)を代入して得られる下記の数式(3)の条件を満たす必要がある。
Here, when the stress σy is the yield stress of the small end face of the
例えば、σk=2100MPa、σy=700MPa、De=10mm、t=1.5mmとした場合、これらを上記数式(3)に代入すると、Ds≦4.58となる。従って、凸部8aの直径が4.58mm以下であれば、凹部20bを形成することができる。
For example, when σk = 2100 MPa, σy = 700 MPa, De = 10 mm, and t = 1.5 mm, when these are substituted into the above equation (3), Ds ≦ 4.58. Therefore, if the diameter of the
以上、本発明の円錐ころの製造方法について、円錐ころを製造する場合を例に挙げて説明した。また、本発明に使用する金型装置の寿命を延ばすために、円柱状のころ用素材を一回又は複数回の予備成形をしてから、上述の鍛造成形を行ってもよい。 The tapered roller manufacturing method of the present invention has been described by taking the case of manufacturing a tapered roller as an example. In order to extend the life of the mold apparatus used in the present invention, the above-described forging may be performed after preforming the cylindrical roller material once or a plurality of times.
1 金型装置
2 円錐ころ
3 可動金型
4 固定金型
8 ノックアウトピン(押出部材)
8a 凸部
9 ダイス内径形状
11 基準治具
20 ころ用素材
20a 窪み
20b 凹部
81 平面部
82 テーパ状周面部
83 球面部
84 ストレート状周面部
L 長さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記縮径させたころ用素材の小端面を、前記ダイス内径形状の底部に配設した凸部に押し当てて、前記小端面に凹部を形成する工程と、
前記ころ用素材を前記ダイス内径形状内から取り出す工程と、
前記取り出したころ用素材の前記凹部に基準治具を当接させると共に、前記ころ用素材の小端面と反対側の大端面を研削加工して、前記ころ用素材の軸方向の長さを、当該基準治具と前記凹部の当接位置を基準として所定長さに調整する工程とを有することを特徴とする円錐ころの製造方法。 A step of pressing a cylindrical roller material loaded in a reduced die inner diameter shape of a fixed mold with a movable mold and pressing the roller material into the die inner diameter shape to reduce the diameter; and
Pressing the small end surface of the roller material having a reduced diameter against a convex portion disposed on the bottom of the die inner diameter shape to form a concave portion on the small end surface;
A step of taking out the roller material from the inside shape of the die;
A reference jig is brought into contact with the recessed portion of the roller material taken out, and the large end surface opposite to the small end surface of the roller material is ground to process the axial length of the roller material, A method of manufacturing a tapered roller, comprising the step of adjusting the reference jig and a predetermined length based on a contact position of the recess.
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