JP5309690B2 - 転がり軸受の内外輪の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受の内外輪の製造方法に関し、より詳細には、一つの素材から内輪および外輪の２つの軌道輪を成形する転がり軸受の内外輪の製造方法に関する。

従来から、１つの円柱状の材料から転がり軸受の内輪および外輪の２つの軌道輪を製造する方法が知られており（例えば、特許文献１参照）、図９から図１１に一例を示す。

第１工程：熱間加工での据え込みにより、図９（Ａ）に示す円柱状の材料２０１から図９（Ｂ）に示す外周面の母線形状が円弧をなす円盤状の中間成形品２０２を形成する。
第２工程：型鍛造により、中間成形品２０２から図９（Ｃ）に示す段付きの円筒状の成形品２０３を形成する。この成形品２０３は、大径の外輪部２０４の一方の端部内周において小径の内輪部２０５の一方の端部外周が連結しており、また、内輪部２０５の他方の端部内周には底２０６が形成されている。
第３工程：成形品２０３を外輪部２０４と内輪部２０５との連結部位で切断し、図９（Ｄ）に示すように、成形品２０３を外輪部２０４および内輪部２０５に分離する。
第４工程：図９（Ｅ）に示すように、分離された内輪部２０５から底２０６を打ち抜く。
第５工程：外輪部２０４および内輪部２０５をローリング成形により所定の形状に成形する。

上記第５工程では、ローリング成形による拡径及び軌道溝の成形が同時に行われており、例えば、外輪２０９の成形は、図１０に示すように、互いに並行且つ相対回転自在に支持された成形ロール２１０とマンドレル２２０との間で、鍛造成形された外輪部２０４の円周方向の一部を径方向に押圧することにより行われる。マンドレル２２０は、外輪２０９の軌道溝２０８を形成するため、外周面の一部に軌道溝２０８の形状に近似した母線形状を有するリング状凸部２２１を有する。

具体的には、図１０（ａ）に示すように、外輪部２０４をマンドレル２２０に緩く外嵌させた状態で、マンドレル２２０を成形ロール２１０に押圧しながら回転させると、外輪部２０４及び成形ロール２１０が連れ回り回転しながら拡径し、軌道溝２０８が成形される。ローリング成形の初期段階においては、図１０（ｂ）に示すように、外輪部２０４は、マンドレル２２０のリング状凸部２２１と成形ロール２１０で挟まれた外輪部２０４の軸方向中心部にのみ圧縮応力が作用した状態で拡径される。そして、リング状凸部２２１の形状が外輪部２０４にほぼ転写されると、外輪部２０４の軸方向両端部がマンドレル２２０のリング状凸部２２１の両側部分に当接し、外輪２０９が成形される（図１０（ｃ）参照）。その後、切削加工、研削加工、熱処理、等の加工を経て外輪２０９とされる。内輪部２０５についても同様の加工が施され、内輪とされる。
特許第３７２０５６５号公報

上述のように、転がり軸受の内外輪を鍛造と、これに続くローリング成形により製造するようにすると、打ち抜かれる底２０６の径を製品としての内輪の内径よりも小さくできることから、歩留まりに優れる。しかしながら、上記した拡径及び軌道溝の成形が同時に行われる従来のローリング成形によると、図１１に示すように、ローリング成形の初期段階においては、外輪部２０４の軸方向中心部（リング状凸部２２１と成形ロール２１０で挟まれた部分）にのみ圧縮応力が作用し、リング状凸部２２１の軸方向両側の部分には圧縮応力が作用しない状態で拡径される。

このため、圧縮応力が作用しながら拡径される外輪部２０４の軸方向の中心領域２０４ａには割れが発生することはないが、リング状凸部２２１の軸方向の両側領域２０４ｂは、拡径に伴う引張応力のみが作用した状態で拡径されるため、割れが発生し易いという問題があった。従って、拡径率の大きな成形条件で成形することができず、歩留り向上のためには、更なる改善の余地があった。

また、従来のローリング成形は、外輪部２０４の外周面に対して外径寸法を決めるための拘束力が作用しないため、寸法精度が低く、後工程である切削工程での切削代を多く見込む必要があり、歩留り低下と共に、切削コストが高くなる問題点があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リング状素材に割れを生じさせることなく、大きな拡径率でのローリング成形を可能として、高精度の転がり軸受用内外輪を歩留りよく、且つ安定して成形することができる転がり軸受の内外輪の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、
大径の第１のリング部と小径の第２のリング部とを有し、前記第１のリング部の一方の端部内周に前記第２のリング部の一方の端部外周が連結されており、且つ前記第２のリング部の他方の端部内周に底を有する成形品を成形する成形工程と、
前記第１のリング部と前記第２のリング部との連結部位を切断して前記成形品を前記第１のリング部および前記第２のリング部に分離する分離工程と、
前記分離工程の前または後で、前記第２のリング部の前記底を打ち抜く打ち抜き工程と、 前記分離工程を経て分離された前記第１のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する所定の形状の前記内輪を成形する第１のローリング成形工程と、
前記分離工程および前記打ち抜き工程を経て分離された前記第２のリング部を、軸方向に鍛造する据込み工程と、
前記据込み工程を経て鍛造された前記第２のリング部を、ローリング成形により拡径した後、更に前記軌道溝を有する所定の形状の前記外輪を成形する第２のローリング成形工程と、を備えることを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
（２） 上記（１）に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法に加えて、前記打ち抜き工程と前記据込み工程は、前記分離工程を経て分離された前記第２のリング部の前記底の打ち抜きと、前記軸方向の鍛造とを、同一の成形型によって連続して行うことを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
（３） 外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、
大径の第１のリング部と小径の円柱部とを有し、前記第１のリング部の一方の端部内周に前記円柱部の一方の端部外周が連結された成形品を成形する第１の成形工程と、
前記第１のリング部と前記円柱部との連結部位を切断して前記成形品を前記第１のリング部および前記円柱部に分離する分離工程と、
前記分離工程を経て分離された前記第１のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する所定の形状に成形する第１のローリング成形工程と、
前記分離工程を経て分離された前記円柱部を、端部内周に底を有する第２のリング部に成形する第２の成形工程と、
前記第２のリング部の前記底を打ち抜く打ち抜き工程と、
前記打ち抜き工程を経て前記底が打ち抜かれた前記第２のリング部を、ローリング成形により拡径した後、更に前記軌道溝を有する所定の形状に成形する第２のローリング成形工程と、
を備えることを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
（４） 上記（１）から（３）のいずれかに記載の転がり軸受の内外輪の製造方法に加えて、前記第１のローリング成形工程は、前記第１のリング部から前記軌道溝を有する所定の形状の前記内輪を成形し、
前記第２のローリング成形工程は、前記第２のリング部の内径を前記第１のリング部の外径より大径に拡径する拡径ローリング成形工程と、前記拡径ローリング成形工程により拡径された前記第２のリング部を前記軌道溝を有する所定の形状に成形する溝成形ローリング成形工程と、を備え、前記第２のリング部から前記軌道溝を有する所定の形状の前記外輪を成形する、
ことを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
（５） 外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、
大径の第１のリング部と、小径の第２のリング部とを成形する成形工程と、
前記第１のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する前記内輪の形状に成形する内輪成形ローリング成形工程と、
前記第２のリング部の内径を、ローリング成形により前記第１のリング部の外径より大径に拡径する拡径ローリング成形工程と、
前記拡径ローリング成形工程を経て拡径された前記第２のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する前記外輪の形状に成形する外輪成形ローリング成形工程と、を備え、
前記第１のリング部および前記第２のリング部を、それぞれ前記内輪および前記外輪に成形することを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。

本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、大径の第１のリング部と小径の第２のリング部とが連結して成形された成形品から、分離工程および打ち抜き工程を経て分離した第２のリング部を、据込み工程によって軸方向に鍛造し、これに続くローリング成形によって拡径した後、更に軌道溝を有する所定の形状の外輪を成形するようにしたので、内外輪の寸法に関係なく、小径の第２のリング部の内径を、マンドレル外径より大きく成形することができる。これによって、従来、ローリング成形することが困難であった寸法の軌道輪を、ローリング成形によって成形できるようにして、歩留まりよく製作することができる。

また、第２のリング部を拡径した後、更に軌道溝を有する所定の形状の外輪を成形するようにしたので、第２のリング部に割れを生じさせることなく、大きな拡径率でのローリング成形が可能となる。これによって、高精度の軌道輪を歩留りよく、且つ安定して成形することができる。

また、本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、分離工程を経て分離された第２のリング部の底の打ち抜きと、軸方向の鍛造とを、同一の成形型によって連続して行うようにしたので、鍛造された軌道輪用中間素材を、効率よく製作することができる。

本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、大径の第1のリング部と小径の円柱部とが連結して成形された成形品から、分離工程を経て分離した円柱部を成形して第２のリング部とし、これに続くローリング成形によって拡径した後、更に軌道溝を有する所定の形状に成形するようにしたので、内外輪の寸法に関係なく、第２のリング部の内径をマンドレル外径より大きく成形することができる。これによって、従来、ローリング成形することが困難であった寸法の軌道輪を、ローリング成形によって成形できるようにして、歩留まりよく製作することができる。

また、第２のリング部を拡径した後、更に軌道溝を有する所定の形状に成形するようにしたので、第２のリング部に割れを生じさせることなく、大きな拡径率でのローリング成形が可能となる。これによって、高精度の軌道輪を歩留りよく、且つ安定して成形することができる。

本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、大径の第1のリング部をローリング成形によって内輪形状に成形し、小径の第２のリング部の内径を拡径ローリング成形によって第1のリング部の外径より大径に拡径した後、続く外輪成形ローリング成形によって外輪形状に成形して、軸受の内外輪を成形するようにしたので、鍛造した際の成形品の外径寸法を内輪の寸法に対応させているので、打ち抜き工程で打ち抜かれる底の部分を小さくすることができ、歩留まりを向上できる。

以下、本発明に係る転がり軸受の内外輪の製造方法の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第１実施形態に係り、製造工程を示す図、図２は図１に示す製造工程において大径の第1のリング部はそのまま内輪用素材とし、小径の第２のリング部は据え込みした後、拡径して外輪用素材とする際の成形寸法の説明図、図３（ａ）は第２のリング部が第１成形ロールと第１マンドレルによって狭持された拡径ローリング成形工程の初期状態を示す断面図、（ｂ）は第２のリング部が矩形断面のまま拡径された拡径ローリング成形工程の完了状態を示す断面図、図４（ａ）は拡径ローリング成形工程によって拡径された第２のリング部に、軌道溝が成形される溝成形ローリング成形工程の初期状態を示す断面図、（ｂ）は溝成形ローリング成形工程が終了して転がり軸受の外輪用素材が成形された状態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法は、１つの円柱状の材料から転がり軸受の内輪および外輪の２つの軌道輪を製造するものである。この転がり軸受の内外輪の製造方法は、大径の第1のリング部と、製品となる外輪の幅より幅広の小径の第２のリング部と、を同時に成形し、ローリング成形によって大径の第1のリング部から内輪を成形し、小径の第２のリング部に据え込み加工を行った後、ローリング成形によって外輪を成形することを特徴とする。

＜成形工程＞
まず、図１（Ａ）に示す円柱状の材料１は、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、機械構造用鋼、等の鋼材からなり、この材料１を、熱間加工または温間加工での据え込みにより、図１（Ｂ）に示すような外周面の母線形状が円弧をなす円盤状の中間成形品２を形成する。

中間成形品２は、図示しない成形装置の固定型および可動型の間で熱間鍛造または温間鍛造されて、図１（Ｃ）に示す大径の第1のリング部４および小径の第２のリング部５を有する段付きの円筒状の成形品３に形成される。成形品３は、大径の第1のリング部４の一方の端部内周に、小径の第２のリング部５の一方の端部外周が連結しており、また、第２のリング部５の他方の端部内周に底６が形成されている。小径の第２のリング部５の高さＨは、製品である外輪２０の幅ｈより幅広となっている。

第1のリング部４の外周面、および第２のリング部５の外周面は、軸と平行な直線状の母線で構成されており、それぞれのリング部４、５の内周面は、上方に向かうに従って次第に拡径する傾斜面とされている。なお、後述する各工程を経て、大径の第1のリング部４は内輪１０に加工され、小径の第２のリング部５は外輪２０に加工される。

＜分離工程＞
次に、成形品３は、ダイスおよびポンチ（いずれも図示せず）によって、第１のリング部４と第２のリング部５との連結部位で切断し、図１（Ｄ）に示すように、成形品３を第１のリング部４および第２のリング部５に分離する。第１のリング部４は、後述する第１のローリング成形工程において、そのまま内輪用中間素材として使用される。

＜打ち抜き工程＞
分離された第２のリング部５は、図１（Ｅ）に示すように、ダイスおよびポンチ（いずれも図示せず）を用いて、第２のリング部５から底６を打ち抜く。

＜据え込み工程＞
次に、図１（Ｆ）に示すように、底６が打ち抜かれた第２のリング部５は、軸方向に鍛造されて、高さＨが外輪２０の幅と略同じ高さｈまで低くされて、外輪用中間素材７となる。

ここで、段付きの円筒状の成形品３から分離される小径の第２のリング部５を、外輪２０に加工可能とするには、下記の種々の条件を満たすことが要求される。
即ち、図２に示すように、第１のリング部４と第２のリング部５とに分離可能な形状の段付きの成形品３とするための条件、
第１のリング部４の内径ｄｂ＞第２のリング部５の外径Ｄｃ ――― （ａ）
図３に示すように、ローリング成形時にマンドレルを第２のリング部５の内径に挿入可能とするための条件、
第２のリング部５の内径ｄｃ＞マンドレル外径Ｄ１ ――― （ｂ）
更に、第２のリング部５を外輪２０に成形可能とするための条件、
第２のリング部５の体積＞＝外輪２０の体積 ――― （ｃ）
のすべての条件を満たすことが要求される。

これは、第２のリング部５が、（ａ）、（ｂ）を満足する内外径ｄｃ、Ｄｃとされ、且つ（式１）、整理すると第２のリング部５の高さＨを、（式２）を満たす高さＨにすることにより達成される。即ち、第２のリング部５の内外径ｄｃ、Ｄｃが、（ａ）、（ｂ）を満足するように設定されたとき、不足する虞がある第２のリング部５（外輪用中間素材７）の体積を、高さＨで補うようにしたものである。

即ち、第２のリング部５の内外径ｄｃ、Ｄｃを（ａ）、（ｂ）を満足するように設定し、そのときの第２のリング部５の高さＨを、（式２）から決めることにより、内外輪の寸法に関係なく、マンドレル外径より大きな内径ｄｃを有し（換言すれば、第２のリング部５の内径ｄｃにマンドレルを挿入してローリング成形でき）、外輪用中間素材７として使用可能な第２のリング部５が得られる。

＜第１のローリング成形工程＞
図１（Ｇ）に示すように、内輪用中間素材である第１のリング部４を、図示しない成形ロールとマンドレルとで狭持し、成形ロールとともに回転する第１のリング部４にマンドレルを押し付けてローリング成形することによって、第１のリング部４が、外周面の軸方向中央部に軌道溝１１を有する所定の形状に成形される（図１（Ｈ））。次いで、切削加工、研磨加工、焼入れ処理などが施されて内輪１０が成形される。

＜第２のローリング成形工程＞
第２のローリング成形工程は、拡径ローリング成形工程および溝成形ローリング成形工程からなる。図１（Ｇ）、（Ｈ）に示すように、外輪用中間素材７（第２のリング部５）は、拡径ローリング成形工程によって矩形断面のまま拡径のみを行った後、溝成形ローリング成形工程によって拡径を伴うことなく軌道溝の成形のみを行って、外輪２０が成形される。

＜拡径ローリング成形工程＞
外輪用中間素材７は、図１（Ｇ）に示すように、ローリング成形により、内径ｄａが、第１のリング部４の外径Ｄｂより大径に拡径される。拡径ローリング成形は、図３（ａ）に示すように、据え込みによって高さｈに成形された外輪用中間素材７が、互いに並行且つ相対回転自在に支持された第１成形ロール３１と第１マンドレル３２との間で、円周方向の一部が挟持される。第１成形ロール３１の内周部及び第１マンドレル３２の外周部には、それぞれ外輪２０の幅と略同じ幅を有する矩形溝３３、３４が設けられている。

図３（ｂ）に示すように、外輪用中間素材７を第１マンドレル３２に緩く外嵌させた状態で第１マンドレル３２を第１成形ロール３１に押圧しながら回転させると、外輪用中間素材７及び第１成形ロール３１が連れ回り回転する。これにより、外輪用中間素材７は外輪２０の外径Ｄａに近似した外径まで拡径されて、外輪用素材９が成形される。

このとき、外輪用中間素材７は、矩形断面のまま拡径のみが行われるので、断面の全領域に圧縮応力を作用させた状態で拡径することができ、従って、割れの発生が大幅に抑制される。このため、拡径と軌道溝とを同時に成形する従来のローリング成形と比較して、大きな拡径率でのローリング成形が可能となり、生産効率を大幅に向上させることができる。

上記したように、第１ローリング成形工程によって矩形断面のまま所定の外径Ｄａまで拡径のみが行われた外輪用素材９は、溝成形ローリング成形工程によって拡径を伴うことなく軌道溝２１の成形のみが行われて外輪２０が製造される。

＜溝成形ローリング成形工程＞
図４（ａ）に示すように、矩形断面のまま拡径された外輪用素材９は、その外周部２２がリング状の金型であるリングダイス３５に内嵌されて外周部２２が拘束されると共に、第２マンドレル３６に緩く外嵌されセットされる。リングダイス３５の内径は、外輪２０の外径Ｄａと同じ寸法を有する。第２マンドレル３６の外周部には、軸方向中央部に軌道溝２１の形状に近似した母線形状を有するリング状凸部３７が形成されている。

また、第２マンドレル３６は、拡径を伴うことなく溝成形のみを行うので、外形寸法を大きくすることができ、第２マンドレル３６の外径Ｄ２は、第１マンドレル３２の外径Ｄ１、好ましくは、鍛造成形された外輪用中間素材７の内径ｄｃより大きく設定されている。これにより、第２マンドレル３６の剛性が高められ、第２マンドレル３６の寿命が向上すると共に、外輪２０を精度よく製作することができる。リングダイス３５の外周部３８は、第２マンドレル３６と互いに並行且つ相対回転自在に支持された補助ロール３９に当接してバックアップされている。

図４（ｂ）に示すように、外輪用素材９をリングダイス３５に内嵌し、第２マンドレル３６に緩く外嵌させた状態で第２マンドレル３６をリングダイス３５を介して補助ロール３９に押圧しながら回転させると、外輪用素材９、リングダイス３５、及び補助ロール３９が連れ回り回転し、外輪用素材９の内周部の軸方向中央部に軌道溝２１が成形される。

この溝成形ローリング成形工程においては、拡径を伴うことなく溝成形のみが行われるので、外輪用素材９には引張応力が作用せず、従って割れが生じることはない。また、押し込みによる成形量が少なく、安定した成形を行うことができる。更に、外輪用素材９は、外周部２２がリングダイス３５によって拘束された状態で溝成形されるので、寸法精度、真円度ともに高い精度で成形することができる。従って、従来、後工程とした切削工程を削減することができ、大幅なコストダウンが達成される。

上記したように、本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、大径の第1のリング部４と小径の第２のリング部５とが連結して成形された成形品３から、分離工程および打ち抜き工程を経て分離した第２のリング部５を、据込み工程によって軸方向に鍛造し、これに続くローリング成形によって拡径した後、更に軌道溝２１を有する所定の形状に成形するようにしたので、内外輪の寸法に関係なく、小径の第２のリング部５の内径ｄｃを、マンドレル外径Ｄ１より大きく成形することができる。これによって、従来、ローリング成形することが困難であった寸法の外輪２０を、割れを生じさせることなく、大きな拡径率でのローリング成形が可能として高精度の外輪２０を歩留りよく、且つ安定して成形することができる。

次に、図５および図６を参照して、上述した第１実施形態の転がり軸受の内外輪の製造方法の変形例を説明する。図５は変形例の製造工程を示す図、図６は成形装置によって、第２のリング部の打ち抜き工程と据え込み工程とが連続して行われる成形工程を工程順に沿って示す断面図である。尚、上述した第１実施形態の製造方法と共通する部材等には、同一符号を付すことにより、説明を省略あるいは簡略する。

図５に示すように、本変形例の転がり軸受の内外輪の製造方法では、第２のリング部５から底６を打ち抜く打ち抜き工程と、軸方向に鍛造する据え込み工程とが同一の成形型４０によって連続して行われる。それ以外の製造方法は、第１実施形態の製造方法と同様であるので、説明を省略する。

図６に示すように、成形型４０は、ダイス４１と、ポンチ４２と、を備える。ダイス４１には、抜き穴４３が形成されており、この抜き穴４３の内周縁に切断刃４４が形成されている。また、ポンチ４２は、抜き穴４３の軸心上に配置されてダイス４１に対して進退可能とされている。ポンチ４２は、大径の基部４５と、基部４５の先端に突設されて抜き穴４３に進入する突部４６が設けられている。突部４６の端面の外周縁には、切断刃４７が形成されている。

図６（ａ）から（ｃ）に示すように、成形型４０は、ポンチ４２が下降して、ダイス４１の切断刃４４とポンチ４２の切断刃４７によって第２のリング部５の底６を切断し、打ち抜く。ポンチ４２は、底６を打ち抜いた後、更に下降して基部４５とダイス４１とで第２のリング部５を狭圧し、据え込み加工を行う。これにより、第２のリング部５は、軸方向に鍛造されて、その高さＨが、外輪２０の幅と略同じ高さｈまで低くされて、外輪用中間素材７に成形される。

変形例の内外輪の製造方法によれば、第１実施形態で説明した製造方法と比較して、工程数を１工程削減することができ、更に効率的な内外輪１０、２０の製作が可能となる。その他の工程、および作用、効果は、第１実施形態の内外輪の製造方法と同様であるので、説明を省略する。

（第２実施形態）
次に、図７および図８に基づいて、本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第２実施形態について説明する。第２実施形態の内外輪の製造方法によって成形される成形品は、大径の第1のリング部と小径の円柱部とが連結されており、小径の第２のリング部が円柱部から、第1のリング部の成形とは別工程で成形される点で、第１実施形態の内外輪の製造方法と異なる。その他の部分については、本発明の第１実施形態の内外輪の製造方法と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

図７は転がり軸受の内外輪の製造方法の第２実施形態の製造工程を示す図、図８は大径の第１のリング部の寸法と小径の第２のリング部との寸法を、従来の製造方法（ａ）と、本発明の第２実施形態に係る製造方法（ｂ）とで比較して示す断面図である。

第２実施形態の内外輪の製造方法は、大径の第１のリング部と小径の円柱部とが連結する成形品を成形し、大径の第１のリング部から内輪を成形し、円柱部を成形して得られる小径の第２のリング部から外輪を成形することを特徴とする。

＜第1の成形工程＞
まず、図７（Ａ）に示す、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、機械構造用鋼、等の鋼材からなる円柱状の材料１は、図示しない成形装置の固定型および可動型の間で熱間鍛造または温間鍛造されて、図７（Ｂ）に示す大径の第1のリング部４および小径の円柱部５Ａを有する段付きの成形品３に成形される。成形品３は、大径の第1のリング部４の一方の端部に、小径の円柱部５Ａの一方の端部が連結している。なお、この成形品３の成形において、円柱部５Ａは、位置合わせ用の凹部５ａが底面に形成されるだけで素材形状を保っているので、据え込み工程を必要とせず、鍛造工数の増加が回避される。

＜分離工程＞
次に、図７（Ｃ）に示すように、成形品３は、ダイスおよびポンチ（いずれも図示せず）によって連結部位で切断され、第１のリング部４と円柱部５Ａとに分離される。第１のリング部４は、第１実施形態と同様に、第１のローリング成形工程においてそのまま内輪用中間素材として使用され、内輪１０が成形される。

＜第２の成形工程＞
図７（Ｄ）に示すように、分離工程を経て分離された円柱部５Ａは、端部内周に底６を有する第２のリング部５に鍛造成形される。このように、第２のリング部５は、第１のリング部４の成形工程とは異なる工程で成形される。

従って、図８（ａ）に示すように、第１のリング部４と第２のリング部５とを同時に成形する成形方法によると、
第１のリング部４の内径ｄｂ＞≒第２のリング部５の外径Ｄｃ ――― （ｄ）
を満足する必要があり、第２のリング部５の体積が不足する（外輪２０の体積より少ない）場合が生じる。この場合、外輪２０を成形することはできない。

これに対して、本実施形態の製造方法によると、第２のリング部５は、第１のリング部４と別工程で成形されるので、図８（ｂ）に示すように、
第１のリング部４の内径ｄｂ＜第２のリング部５の外径Ｄｃ ――― （ｅ）
の条件でも成形が可能となり、これによって、第２のリング部５の内径ｄｃを、マンドレルが挿入可能な大きさとしつつ、外径Ｄｃを大きく成形して外輪用素材９として必要な体積を確保することができる。

＜打ち抜き工程＞
第２のリング部５は、図７（Ｅ）に示すように、ダイスおよびポンチ（いずれも図示せず）を用いて、第２のリング部５から底６を打ち抜く。

＜第２のローリング成形工程＞
図７（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、第２のリング部５は、図３で説明した拡径ローリング成形工程によって矩形断面のまま拡径のみを行った後、図４で説明した溝成形ローリング成形工程によって拡径を伴うことなく軌道溝２１の成形のみを行って、外輪２０が成形される。
その他の工程、および作用、効果は、第１実施形態の内外輪の製造方法と同様であるので、説明を省略する。

上記したように、本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法によれば、大径の第1のリング部４と小径の円柱部５Ａとが連結して成形された成形品３から分離した円柱部５Ａを成形して第２のリング部５とし、これに続くローリング成形によって拡径した後、更に軌道溝２１を有する所定の形状に成形するようにしたので、内外輪の寸法に関係なく、第２のリング部５の内径ｄｃをマンドレル外径より大きく成形することができる。これによって、従来、ローリング成形することが困難であった寸法の軌道輪を、ローリング成形によって成形できるようにして、歩留まりよく製作することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

本発明の転がり軸受の内外輪の製造方法の第１実施形態に係り、製造工程を示す図である。 図１に示す製造工程において大径の第1のリング部はそのまま内輪用素材とし、小径の第２のリング部は据え込みした後、拡径して外輪用素材とする際の成形寸法の説明図である。 （ａ）は第２のリング部が第１成形ロールと第１マンドレルによって狭持された拡径ローリング成形工程の初期状態を示す断面図、（ｂ）は第２のリング部が矩形断面のまま拡径された拡径ローリング成形工程の完了状態を示す断面図である。 （ａ）は拡径ローリング成形工程によって拡径された第２のリング部に、軌道溝が形成される溝成形ローリング成形工程の初期状態を示す断面図、（ｂ）は溝成形ローリング成形工程が終了して転がり軸受の外輪が成形された状態を示す断面図である。 第１実施形態の変形例の製造工程を示す図である。 成形装置によって、第２のリング部の打ち抜き工程と据え込み工程とが連続して行われる成形工程を工程順に沿って示す断面図である。 転がり軸受の内外輪の製造方法の第２実施形態の製造工程を示す図である。 大径の第１のリング部の寸法と小径の第２のリング部との寸法を、従来の製造方法（ａ）と、本発明の第２実施形態に係る製造方法（ｂ）とで比較して示す断面図である。 従来の転がり軸受の内外輪の製造方法の製造工程を示す図である。 拡径と溝成形が同時に行われる従来のローリング成形工程を工程順に沿って示す断面図である。 図１０（ｂ）におけるＸＩ部拡大図である。

符号の説明

３ 成形品
４ 第1のリング部
５ 第２のリング部
５Ａ 円柱部
６ 底
１０ 内輪
１１ 軌道溝
２０ 外輪
２１ 軌道溝
４０ 成形型
Ｄｂ 第1のリング部の外径
ｄｃ 第２のリング部の内径

Claims (5)

1. 外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、
   大径の第１のリング部と小径の第２のリング部とを有し、前記第１のリング部の一方の端部内周に前記第２のリング部の一方の端部外周が連結されており、且つ前記第２のリング部の他方の端部内周に底を有する成形品を成形する成形工程と、
   前記第１のリング部と前記第２のリング部との連結部位を切断して前記成形品を前記第１のリング部および前記第２のリング部に分離する分離工程と、
   前記分離工程の前または後で、前記第２のリング部の前記底を打ち抜く打ち抜き工程と、
   前記分離工程を経て分離された前記第１のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する所定の形状の前記内輪を成形する第１のローリング成形工程と、
   前記分離工程および前記打ち抜き工程を経て分離された前記第２のリング部を、軸方向に鍛造する据込み工程と、
   前記据込み工程を経て鍛造された前記第２のリング部を、ローリング成形により拡径した後、更に前記軌道溝を有する所定の形状の前記外輪を成形する第２のローリング成形工程と、を備えることを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
2. 前記打ち抜き工程と前記据込み工程は、前記分離工程を経て分離された前記第２のリング部の前記底の打ち抜きと、前記軸方向の鍛造とを、同一の成形型によって連続して行うことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
3. 外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、
   大径の第１のリング部と小径の円柱部とを有し、前記第１のリング部の一方の端部内周に前記円柱部の一方の端部外周が連結された成形品を成形する第１の成形工程と、
   前記第１のリング部と前記円柱部との連結部位を切断して前記成形品を前記第１のリング部および前記円柱部に分離する分離工程と、
   前記分離工程を経て分離された前記第１のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する所定の形状に成形する第１のローリング成形工程と、
   前記分離工程を経て分離された前記円柱部を、端部内周に底を有する第２のリング部に成形する第２の成形工程と、
   前記第２のリング部の前記底を打ち抜く打ち抜き工程と、
   前記打ち抜き工程を経て前記底が打ち抜かれた前記第２のリング部を、ローリング成形により拡径した後、更に前記軌道溝を有する所定の形状に成形する第２のローリング成形工程と、
   を備えることを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。
4. 前記第１のローリング成形工程は、前記第１のリング部から前記軌道溝を有する所定の形状の前記内輪を成形し、
   前記第２のローリング成形工程は、前記第２のリング部の内径を前記第１のリング部の外径より大径に拡径する拡径ローリング成形工程と、前記拡径ローリング成形工程により拡径された前記第２のリング部を前記軌道溝を有する所定の形状に成形する溝成形ローリング成形工程と、を備え、前記第２のリング部から前記軌道溝を有する所定の形状の前記外輪を成形する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受の内外輪の製造方法。
5. 外周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた内輪と、内周面の軸方向中央部に軌道溝が設けられた外輪と、を備える転がり軸受の内外輪の製造方法であって、
   大径の第１のリング部と、小径の第２のリング部とを成形する成形工程と、
   前記第１のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する前記内輪の形状に成形する内輪成形ローリング成形工程と、
   前記第２のリング部の内径を、ローリング成形により前記第１のリング部の外径より大径に拡径する拡径ローリング成形工程と、
   前記拡径ローリング成形工程を経て拡径された前記第２のリング部を、ローリング成形により前記軌道溝を有する前記外輪の形状に成形する外輪成形ローリング成形工程と、を備え、
   前記第１のリング部および前記第２のリング部を、それぞれ前記内輪および前記外輪に成形することを特徴とする転がり軸受の内外輪の製造方法。

Images