JP7336737B2 - 熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一つの熱間フォーマーを用いて一個の円柱状素材から軸受における内、外輪を、２セットで計４個を圧造成形するための熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法に関する。

従来、軸受の内、外輪の製造方法としては、一つの熱間フォーマーを用いて、例えば図８に示すように、まず第１工程において、所定温度に加熱されかつ所定寸法に切断された図８の（ａ）に示す一個の円柱状素材１０Ａに据え込み加工を施して図８の（ｂ）に示すような扁平な円盤状素材１０Ｂを形成し、次いで、第２工程において、円盤状素材１０Ｂをパンチとダイで圧造成形して図８の（ｃ）に示す大径の外輪部１１と、外輪部１１と同心一体で薄板状の底部１３を有する小径の内輪部１２とからなる一個の親子成形品１０Ｃを形成し、その後、第３工程において、親子成形品１０Ｃをパンチによる打抜きにより外輪部１１と内輪部１２との境界で二つに分離して、図８の（ｄ）に示すような外輪Ｒ１と、外径が外輪Ｒ１の内径と同径となりかつ底部１３を有する内輪部１２とを形成し、然る後、第４工程において、パンチにより内輪部１２における底部１３を穴抜きして、内輪Ｒ２と、内輪Ｒ２の内径と同径の円板状穴抜カス１３との二つに分離し、これにより内、外輪Ｒ１，Ｒ２を製造するようにしたものが知られている。
なお、以上ようにして製造された内、外輪Ｒ１，Ｒ２のうち、少なくとも外輪Ｒ１は、熱間フォーマーによる成形後、後工程でリングロール法による冷間転造組成加工にて拡径成形されて使用される。

ところで、上記した熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法よれば、一個の円柱状素材Ａから大径の外輪Ｒ１と、外径が外輪Ｒ１の内径と同径となる内輪Ｒ２が製造されると同時に、円板状穴抜カス１３が発生することになる。その際、内輪Ｒ２の内径と同径の大きな円板状穴抜カス１３が発生することから、大きな材料ロスが生じて歩留まりが悪い問題あった。
この問題を解消する手段として、従来では第２工程において、図８の（ｃ）に示すように外輪部１１と、底部１３を有する内輪部１２とからなる一個の親子成形品１０Ｃを形成する際、外輪部１１と内輪部１２との中心部に形成する段付凹所１４の深さを深く形成し、つまり外輪部１１の中央部上面から内輪部１２の底面近くに至る上下二段の凹部からなる深い段付凹所１４を形成して、内輪部１２における底部１２の板厚を小さく設定し、これにより穴抜カス１３を軽減して材料ロスを抑えるように図られている。
しかし、円盤状素材１０Ｂからいきなり図８の（ｃ）に示す外輪部１１と、段付凹所１４が深く形成されかつ底部１３の板厚を小さく設定した有底内輪部１２とからなる親子成形品１０Ｃを圧造成形するには、第２工程において極端に大きな成形荷重（例えば＃６３１４ＣＲＦのブランクを親子成形する場合、成形荷重が１２００～１３００トンに設定されている。）が必要となる。このように第２工程におけるダイとパンチに大きな成形荷重がかかると成形時の金型摩耗が激しく発生することになり、その結果、高価な金型の寿命、つまり交換時期が短くなってしまっているのが現状である。また、内輪Ｒ２の内径と同径となる円板状穴抜カス１３の大きな外径面積自体は変わることがないので、依然として歩留まりが悪く材料コストが高く付く問題を有していた。

そこで、本発明は、上記した問題に鑑み発明したもので、一個の円柱状素材から内、外輪を成形する際に生じる穴抜カスを、２セット目として小サイズの内、外輪を圧造成形する際の第２円柱状素材として有効利用できるように工夫し、これにより一つの熱間フォーマーで一個の円柱状素材から内、外輪を２セットで計４個を成形することができ、しかも、成形荷重を低減させて成形時の金型摩耗を軽減させ金型寿命を長期化でき、その上、全体として材料の歩留まりも大幅に向上して材料コストの低減化が図れる熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法の提供を課題とする。

本発明は、一つの熱間フォーマーを用いて一個の円柱状素材から内、外輪を、２セットで計４個を圧造成形するための熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法であって、まず、第１工程において、加熱され所定寸法に切断された一個の円柱状素材Ａをダイとパンチにより圧造成形して、外輪部Ｂ１と、外輪部Ｂ１の中央上部に形成されかつ外輪部Ｂ１の内径と同径の上側凹部Ｂ５と内輪部Ｂ２の内径と同径の下側凹部Ｂ６とからなる浅い段付凹所Ｂ４と、段付凹所Ｂ４を除く外輪部Ｂ１の内周部分と同心一体に連設されかつ下部が外輪部Ｂ１の下面よりも下方に突出しかつ厚肉底部Ｂ３を備えた内輪部Ｂ２とでなる第１親子成形品Ｂを形成し、次いで、第２工程において、第１親子成形品Ｂをダイとパンチにより外輪部Ｂ１と内輪部Ｂ２の境界で打抜いて二つに分離し、外輪Ｒ１と、外径が外輪Ｒ１の内径と同径で上部に凹部Ｃ６を有する厚肉底部Ｃ３付きの内輪部Ｃ２とを形成し、その後、第３工程において、ダイとパンチにより厚肉底部Ｃ３付き内輪部Ｃ２における厚肉底部Ｃ３を穴抜きして、内輪Ｒ２と、内輪Ｒ２の内径と同径で２セット目小サイズの内、外輪を成形するための高さを有する第２円柱状素材Ｄ３との二つに分離し、さらに、第４工程において、第２円柱状素材Ｄ３をダイとパンチにより圧造成形して、第２外輪部Ｅ１と、第２外輪部Ｅ１の中央上部に形成されかつ第２外輪部Ｅ１の内径と同径の上側凹部Ｅ５と第２内輪部Ｅ２の内径と同径の下側凹部Ｅ６とからなる段付凹所Ｅ４と、段付凹所Ｅ４部分を除いて第２外輪部Ｅ１と同心一体に連設されかつ下部が外輪部Ｅ１の下面よりも下方に突出する厚肉底部Ｅ３付きの第２内輪部Ｅ２とでなる第２親子成形品Ｅを形成し、然る後、第５工程において、第２親子成形品Ｅを内外二つのダイと内外二つのパンチで２段打ち抜き加工することにより、第２内輪部Ｅ２における底部Ｅ３を穴抜きすると共に、第２外輪Ｅ１と第２内輪部Ｅ２との境界部分で打抜いて二つに分離して、第２外輪Ｒ３と、第２外輪Ｒ３の内径と同径の外径を有する第２内輪Ｒ４と、その底部の穴抜カスＦ３との三つに分離形成するようにしたことを特徴とする。

上記した本発明の熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法によれば、一個の円柱状素材Ａから内、外輪Ｒ１，Ｒ２を圧造成形する際に生じる穴抜カスを、２セット目として小サイズの内、外輪Ｒ３，Ｒ４を成形する際の第２円柱状素材Ｄ３として有効利用できるように工夫したから、一つの熱間フォーマーで一個の円柱状素材から内、外輪を２セットで計４個を圧造成形することができる。しかも、成形荷重を低減させて成形時の金型摩耗を軽減させ金型寿命を長期化でき、その上、全体として材料の歩留まりも大幅に向上して材料コストの低減化を図ることができる。
具体的には、上記した第３工程において、１セット目の内、外輪Ｒ１，Ｒ２を成形する際に生じる穴抜カスを、穴抜カスとしてではなく２セット目で小サイズの内、外輪Ｒ３，Ｒ４を成形するための高さとボリューウムを有する第２円柱状素材Ｄ３として残すように工夫した。そのためには、第１工程において、外輪部Ｂ１と、上下の段付凹所Ｂ４と、底部Ｂ３付きの内輪部Ｂ２とからなる第１親子成形品Ｂを圧造成形する際、上下の段付凹所Ｂ４の深さを、積極的に外輪部Ｂ１の中央上部に浅く形成するようにした。その結果、前述した従来例のように、その第２工程において穴抜きカスを少なくする目的で、外輪部１１の中央部でこれの上面から内輪部１２の底面近くにまで至る深い段付凹所１４を形成する製造方法の場合に較べて、その成形荷重を著しく低減できる。したがって、この成形荷重の低減により成形時の金型摩耗を軽減させて金型交換時期を長期にできる。
また、第２円柱状素材Ｄ３を、内輪Ｄ２の内径と同径で高さとボリューウムのある円柱形状として残すことにより、第２円柱状素材Ｄ３の温度を圧造成形可能な高温状態のまま維持することができる。これにより、第４、第５工程において２セット目小サイズの内、外輪Ｒ３，Ｒ４を圧造成形する場合についても、高温状態のもとで成形荷重を極力抑えて高精度に第２親子成形品Ｅを圧造成形することができる。その上、最後の第５工程において発生する穴抜きカスＦ３は、内、外輪を２セットで計４個を成形したうえでの穴抜きカスＦ３であり、加えて２セット目の内輪Ｒ４の内径が１セット目の内輪Ｒ２の内径よりも小さいことから、従来の穴抜きカス１３よりも少なく抑えることができる。その結果、全体として材料に対する歩留まりを大幅に向上して材料コストの低減化を図ることができる。

本発明に係る内、外輪の製造方法による内、外輪の製造工程における円柱状素材の正面図である。 同据込加工によりスケール落としされた円柱状素材の正面図である。 同第１工程における第１親子成形品の縦断面図である。 同第２工程における成形品の縦断面図である。 同第３工程における成形品の縦断面図である。 同第４工程における第２親子成形品の縦断面図である。 同第５工程における成形品の縦断面図である。 従来例の説明図である。

以下、本発明に係る、熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法を図に基づいて説明する。

図１～図７は、一つの熱間フォーマーにより一個の円柱状素材から軸受における内、外輪を２セットで計４個を圧造成形する製造工程を段階的に示している。

図１は加熱されたうえで所定寸法に切断された一個の中実の円柱状素材Ａを示す。この円柱状素材Ａは、複数の圧造ステーションを備えた横型多段式の熱間フォーマー（横型多段式の熱間フォーマーの全体構造については図示せず。）において加熱された丸棒状線材を送り装置によりダイブロックの前方に寸法決めして送り出し、かつ切断装置の切断刃にて所定寸法に切断したものである。

そして、この円柱状素材Ａは、熱間フォーマーにおける第１工程よりも前段の据込工程において、スケール落としのための据込加工が行われ、その据込加工によって図２に示すようなスケール落としが施されたやや外膨みの円柱状素材Ａ１が形成される。
その場合、例えば＃６２０６ＣＲＦに使用する円柱状素材Ａを据込加工する場合、成形荷重は２０～２５トンで行なわれる。なお、このスケール落としを行うための据込加工は必ずしも必要ではなく省略してもよい。
スケール落としが行われた円柱状素材Ａ１は図示しないトランスファチャックにより熱間フォーマーの第１工程に移送される。

そして、熱間フォーマーの第１工程において、加熱された円柱状素材Ａ１はダイとパンチにより圧造成形され、図３に示す外輪部Ｂ１と、外輪部Ｂ１の中央上部に形成されかつ外輪部Ｂ１の内径と同径の上側凹部Ｂ５と内輪部Ｂ２の内径と同径の下側凹部Ｂ６とからなる浅い段付凹所Ｂ４と、段付凹所Ｂ４を除く外輪部Ｂ１の内周部分と同心一体に連設されかつ下部が外輪部Ｂ１の下面よりも下方に突出しかつ厚肉底部Ｂ３を備えた内輪部Ｂ２とでなる第１親子成形品Ｂが形成される。
この第１工程において、外輪部Ｂ１と、上下の段付凹所Ｂ４と、底部Ｂ３付き内輪部Ｂ２とからなる第１親子成形品Ｂを形成する際、段付凹所Ｂ４の深さを、外輪部Ｂ１の中央上部に浅く形成するだけでよい。これにより、その成形荷重を著しく低減できる。例えば、図３に示す＃６３１４ＣＲＦのブランクを親子成形する場合、従来の成形荷重に対して、本発明ではその成形荷重を従来の５０％以下に低減することができる。
図に示す実施例では、外輪部Ｂ１と内輪部Ｂ２の上下高さ寸法が同一に設定されている。なお、この高さ寸法は多少異なる寸法であってもよい。
そして、圧造成形されダイ外に排出された第１工程成形品Ｃは図示しないトランスファチャックにより挟持されて熱間フォーマーの第２工程に移送される。

次いで、第２工程において、第１成形品Ｂがダイとパンチにより外輪部Ｂ１と内輪部Ｂ２との境界で打抜かれて二つに分離され、図４に示すような１セット目の外輪Ｒ１と、外径が外輪Ｒ１の内径と同径で上部に凹部Ｃ６を有する厚肉底部Ｃ３付きの内輪部Ｃ２とが形成される。
そして、成形された外輪Ｒ１はダイ外部の所定位置に取り出されたうえで排出コンベア（図示せず）上などに排出されて適宜収納部に配送される一方、厚肉底部Ｃ３付きの内輪部Ｃ２はトランスファチャックにより挟持されて熱間フォーマーの第３工程に移送される。

その後、第３工程において、ダイと穴抜きパンチにより厚肉底部Ｃ３付き内輪Ｃ２における底部Ｃ３を穴抜きして、図５に示すように１セット目の内輪Ｒ２と、内輪Ｒ２の内径と同径で２セット目小サイズの内、外輪を成形するための高さとボリュームを有する第２円柱状素材Ｄ３との二つに分離される。
そして、成形された内輪Ｒ２はダイ外部の所定位置に取り出されたうえで排出コンベア（図示せず）上などに排出されて適宜収納部に配送される一方、第２円柱状素材Ｄ３はトランスファチャックにより挟持されて熱間フォーマーの第４工程に移送される。

さらに、第４工程において、第２の円柱状素材Ｄ３をダイとパンチにより圧造成形して、図６に示すような第２外輪部Ｅ１と、第２外輪部Ｅ１の中央上部に形成されかつ第２外輪部Ｅ１の内径と同径の上側凹部Ｅ５と第２内輪部Ｅ２の内径と同径の下側凹部Ｅ６とからなる段付凹所Ｅ４と、段付凹所Ｅ４部分を除いて第２外輪部Ｅ１と同心一体に連設されかつ下部が外輪部Ｅ１の下面よりも下方に突出する底部Ｅ３付きの第２内輪部Ｅ２とでなる第２親子成形品Ｅが形成される。
図に示す実施例では、底部Ｅ３の板厚を薄くすることと、底部Ｅ３の下からの穴抜きが円滑に行えるようにするため、底部Ｅ３の底面側にも内輪部Ｅ２の内径と同径の凹所Ｅ７が形成されている。
その場合、第４工程においては、第１親子成形品Ｂのサイズに較べて図６に示すような小さなサイズの第２親子成形品Ｅを形成することになるので、その成形荷重は第１親子成形品Ｂの成形荷重よりも低減されるのは勿論、例えば図６に示す＃６２０６ＣＲＦのブランクを親子成形する場合、その成形荷重は従来の８０％に低減される。
そして、圧造成形された第２親子成形品Ｅは図示しないトランスファチャックにより挟持されて熱間フォーマーの第５工程に移送される。

然る後、第５工程において、第２親子成形品Ｅは、内外二つのダイと内外二つのパンチで２段打ち抜き加工されて、第２内輪部Ｅ２における底部Ｅ３が穴抜きされると共に、第２外輪Ｅ１と第２内輪部Ｅ２との境界部分で打抜かれて二つに分離され、図７に示すように第２外輪Ｒ３と、第２外輪Ｒ３の内径と同径の外径を有する第２内輪Ｒ４と、その底部の薄板状穴抜カスＦ３との三つに分離形成されることになる。
そして、第５工程において成形された第２外輪Ｒ３と第２内輪Ｒ４は、それぞれダイ外部の所定位置に取り出されたうえで排出コンベア（図示せず）上などに排出されて適宜収納部に配送される一方、穴抜カスＦ３は穴抜き動作時にダイ外へ押し出されて排出される。

以上のように上記した本発明の熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法によれば、一個の円柱状素材Ａから内、外輪Ｒ１，Ｒ２を圧造成形する際に生じる穴抜カスを、２セット目として小サイズの内、外輪Ｒ３，Ｒ４を成形する際の第２円柱状素材Ｄ３として有効利用できるように工夫したから、一つの熱間フォーマーで一個の円柱状素材から内、外輪を２セットで計４個を圧造成形することができる。しかも、成形荷重を低減させて成形時の金型摩耗を軽減させ金型寿命を長期化でき、その上、全体として材料の歩留まりも大幅に向上して材料コストの低減化を図ることができる。
具体的には、上記した第３工程において、１セット目の内、外輪Ｒ１，Ｒ２を成形する際に生じる穴抜カスを、穴抜カスとしてではなく２セット目で小サイズの内、外輪Ｒ３，Ｒ４を成形するための高さとボリューウムを有する第２円柱状素材Ｄ３として残すように工夫した。そのためには、第１工程において、外輪部Ｂ１と、上下の段付凹所Ｂ４と、底部Ｂ３付きの内輪部Ｂ２とからなる第１親子成形品Ｂを圧造成形する際、上下の段付凹所Ｂ４の深さを、積極的に外輪部Ｂ１の中央上部に浅く形成するようにした。その結果、前述した従来例のように、その第２工程において穴抜きカスを少なくする目的で、外輪部１１の中央部でこれの上面から内輪部１２の底面近くにまで至る深い段付凹所１４を形成する製造方法の場合に較べて、その成形荷重を著しく低減できる。したがって、この成形荷重の低減により成形時の金型摩耗を軽減させて金型交換時期を長期にできる。
また、第２円柱状素材Ｄ３を、内輪Ｄ２の内径と同径で高さとボリューウムのある円柱形状として残すことにより、第２円柱状素材Ｄ３の温度を圧造成形可能な高温状態のまま維持することができる。これにより、第４、第５工程において２セット目小サイズの内、外輪Ｒ３，Ｒ４を圧造成形する場合についても、高温状態のもとで成形荷重を極力抑えて高精度に第２親子成形品Ｅを圧造成形することができる。その上、最後の第５工程において発生する穴抜きカスＦ３は、内、外輪を２セットで計４個を成形したうえでの穴抜きカスＦ３であり、加えて２セット目の内輪Ｒ４の内径が１セット目の内輪Ｒ２の内径よりも小さいことから、従来の穴抜きカス１３よりも少なく抑えることができる。その結果、全体として材料に対する歩留まりを大幅に向上して材料コストの低減化を図ることができる。

Ａ 円柱状素材
Ｂ 第１親子成形品
Ｂ１ 外輪部
Ｂ２ 内輪部
Ｂ３ 肉厚底部
Ｂ４ 段付凹所
Ｂ５ 上側凹部
Ｂ６ 下側凹部
Ｃ２ 内輪部
Ｃ３ 底部
Ｃ６ 凹部
Ｄ３ 第２円柱状素材
Ｅ 第２親子成形品
Ｅ１ 第２外輪部
Ｅ２ 第２内輪部
Ｅ３ 底部
Ｅ４ 段付凹所
Ｅ５ 上側凹部
Ｅ６ 下側凹部
Ｆ３ 穴抜きカス
Ｒ１ 外輪
Ｒ２ 内輪
Ｒ３ 第２外輪
Ｒ４ 第２内輪

Claims (1)

1. 一つの熱間フォーマーを用いて一個の円柱状素材から内、外輪を、２セットで計４個を圧造成形するための熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法であって、まず、第１工程において、加熱され所定寸法に切断された一個の円柱状素材Ａをダイとパンチにより圧造成形して、外輪部Ｂ１と、外輪部Ｂ１の中央上部に形成されかつ外輪部Ｂ１の内径と同径の上側凹部Ｂ５と内輪部Ｂ２の内径と同径の下側凹部Ｂ６とからなる浅い段付凹所Ｂ４と、段付凹所Ｂ４を除く外輪部Ｂ１の内周部分と同心一体に連設されかつ下部が外輪部Ｂ１の下面よりも下方に突出しかつ厚肉底部Ｂ３を備えた内輪部Ｂ２とでなる第１親子成形品Ｂを形成し、次いで、第２工程において、第１親子成形品Ｂをダイとパンチにより外輪部Ｂ１と内輪部Ｂ２の境界で打抜いて二つに分離し、外輪Ｒ１と、外径が外輪Ｒ１の内径と同径で上部に凹部Ｃ６を有する厚肉底部Ｃ３付きの内輪部Ｃ２とを形成し、その後、第３工程において、ダイとパンチにより厚肉底部Ｃ３付き内輪部Ｃ２における厚肉底部Ｃ３を穴抜きして、内輪Ｒ２と、内輪Ｒ２の内径と同径で２セット目小サイズの内、外輪を成形するための高さを有する第２円柱状素材Ｄ３との二つに分離し、さらに、第４工程において、第２円柱状素材Ｄ３をダイとパンチにより圧造成形して、第２外輪部Ｅ１と、第２外輪部Ｅ１の中央上部に形成されかつ第２外輪部Ｅ１の内径と同径の上側凹部Ｅ５と第２内輪部Ｅ２の内径と同径の下側凹部Ｅ６とからなる段付凹所Ｅ４と、段付凹所Ｅ４部分を除いて第２外輪部Ｅ１と同心一体に連設されかつ下部が外輪部Ｅ１の下面よりも下方に突出する厚肉底部Ｅ３付きの第２内輪部Ｅ２とでなる第２親子成形品Ｅを形成し、然る後、第５工程において、第２親子成形品Ｅを内外二つのダイと内外二つのパンチで２段打ち抜き加工することにより、第２内輪部Ｅ２における底部Ｅ３を穴抜きすると共に、第２外輪Ｅ１と第２内輪部Ｅ２との境界部分で打抜いて二つに分離して、第２外輪Ｒ３と、第２外輪Ｒ３の内径と同径の外径を有する第２内輪Ｒ４と、その底部の穴抜カスＦ３との三つに分離形成するようにしたことを特徴とする熱間フォーマーによる内、外輪の製造方法。

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