JPH0569075A - 短円筒の転造加工方法 - Google Patents

短円筒の転造加工方法

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JPH0569075A
JPH0569075A JP26116891A JP26116891A JPH0569075A JP H0569075 A JPH0569075 A JP H0569075A JP 26116891 A JP26116891 A JP 26116891A JP 26116891 A JP26116891 A JP 26116891A JP H0569075 A JPH0569075 A JP H0569075A
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JP
Japan
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surface processing
diameter
processing roll
roll
groove
Prior art date
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Withdrawn
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JP26116891A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Ozaki
勝彦 尾崎
Kazuisa Nogata
一勲 野方
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールベアリングの外輪を冷間転造加工によ
って制作する際に、従来内面に多発していた割れきずの
発生を防ぐ。 【構成】 素材を内面加工ロールと外面加工ロールの加
工溝間で冷間転造する際に、素材内径Aiに対する内面
加工ロールの加工溝径Idの比をYとし、素材の一回転
当たりの平均圧下量をXmmとしたとき Y<C0 /X2 +C1 /X+Y0 −δ になるように素材一回転当たりの平均圧下量Xを選ぶ。
但し、C0 、C1 、Y0 は内面加工ロールの加工溝径及
び素材の軸に直交する面の断面積によって決まる定数、
δ=3〜5である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この方法は、短円筒形素材に冷間
転造加工を施す方法にかかり、特にボールベアリングの
外輪を形成するのに適した加工方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、ボールベアリングの外輪の製造に
一部で冷間転造加工が使用されており、これに次の2種
類の方法がある。 (イ)熱間鍛造による全面黒皮つきリングまたは熱間仕
上鋼管を切断して得た内外面黒皮つきリングを所定寸法
に冷間転造し、その全面を旋盤で旋削した後、熱処理及
び研磨を行う。 (ロ)上記の黒皮つきリングの全面を旋盤で旋削してか
ら冷間転造し、これに熱処理及び研磨を行う。
【0003】これらの方法における冷間転造は、素材リ
ングにその内径より若干細い内面加工ロールを挿通し、
素材リングの外方に位置する外面加工ロールの加工溝と
上記内面加工ロールの加工溝との間に上記素材リングを
挟んで圧延加工を行うものである。上記内面加工ロール
の加工溝の底面には、ボール溝を転造するための隆条が
存在する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記(イ)、(ロ)の
製造方法のうち、製造コストの面では(ロ)が有利であ
るが、次のような問題があるために極一部でしか採用さ
れておらず、(イ)の方法が広く採用されている。
(ロ)の方法を採用した場合は、ベアリング外輪内面の
ボール溝の縁部に、長さ0.2〜0.3mm、深さ0.
01〜0.1mmの微細な割れきずが多発する。この割
れきずは、実用上は影響がないとされているが、ベアリ
ングの品質面で好ましくないので、(ロ)の方法が嫌わ
れる原因になっている。この発明は、製造コスト面で有
利な(ロ)の方法において、上述の割れきずの発生を防
止しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明においては、従
来の転造加工と同様に、図1に示すように短円筒形の素
材1の外部に位置する外面加工ロール2及び素材内に挿
通される内面加工ロール3を使用する。両ロールは、い
ずれも周面に素材の幅に等しい幅の加工溝4及び5を有
している。そして、素材1を双方のロールの加工溝4、
5間で挟圧しながら、これらロールの一方または双方を
回転駆動して、素材を冷間で圧延加工する。
【0006】この発明の特徴として、素材内径に対する
内面加工ロールの加工溝底基準面の直径の比をY(%)
とし、上記素材の一回転当たりの平均圧下量を、X(m
m)としたとき、 Y<C0 /X2 +C1 /X+Y0 −δ 但し、C0 、C1 、Y0 は、内面加工ロールの加工基準
面直径、素材断面積(軸方向を法線とする円環領域平面
の断面積)によって決まる定数、δは3〜5程度の値を
とる安全補正項を満たすように、内面加工ロールの加工
溝底基準面径、素材内外径、及び素材一回転当たりの平
均圧下量を選ぶ。ここでYは次式によって与える。 Y=Id/Ai×100 また、素材一回転当たりの平均圧下量Xは、一方のロー
ルを固定し、他方のロールを移動させて素材を圧下する
ものとした場合、次式によって与えられる。 X=30(Ai+Bi)v/Id・Re 但し、Ai:素材内径(mm) Bi:製品内径(mm) Id:内面加工ロール溝底基準面径(mm) Re:内面加工ロール回転速度(rpm) V:ロールの送り速度(mm/sec) また、C0 、C1 、Y0 は、図5、図6、図7によって
それぞれ決定することができる。
【0007】
【作用】ボールベアリングの外輪を製造する場合には、
素材1の内面にボール溝7を刻設するために、図2に示
すように内面加工ロール3として溝底基準面6の中央に
隆条8を有するものを使用する。素材1を、内外面の加
工ロール2、3の加工溝4、5間に挟み、両加工ロール
2、3間に圧縮力を与えながらこれらを駆動すると、素
材1は圧延されて径が次第に広がり、かつ内面にボール
溝7が形成される。このようにして得た製品は、図3に
示すように外径がAoからBoへ、内径がAiからBi
へ、それぞれ拡大されており、その内面は基準面12、
12の中央にボール溝7が凹設されている。
【0008】従来の上述のような製法による製品11を
顕微鏡で観察すると、ボール溝7の両側部分14、14
では割れきずが無数に発生しているのが見受けられると
共に、ここには旋盤加工条痕がそのまま残存していた。
また、基準面12、12では、旋盤加工条痕は認められ
なかったが、割れきずが若干発見された。ボール溝7の
溝底部分13には、割れきず及び旋盤加工条痕が共に存
在していなかった。これらの割れきず15、15・・・・
は、軸方向に0.2〜0.3mmの長さで、深さが0.
01〜0.02mm程度の浅いものが多かった。
【0009】ボール溝両側部分14、14に割れきず1
5、15・・・・が多発する理由は、次のように考えられ
る。ボール溝底部分13は、内面加工ロール3の隆条8
によって十分押圧加工されるので、この部分には旋盤加
工条痕が存在しない。一方ボール溝両側部分14、14
は、内面加工ロール3による押圧加工を殆ど受けていな
いことが旋盤加工条痕の残存によって認められ、内径の
拡大は引張り応力だけによって起こっているために、割
れきずが多発するのであろう。基準面12、12は、一
応押圧加工を受けているが、ボール溝が加工される折に
引張り応力が加わるため、これによって時折割れきずが
発生するのであろう。
【0010】よって、割れきずを生じさせないために
は、ボール溝底部のように、内面加工ロールによって素
材内面がその幅全体にわたって十分に押圧される必要が
ある。そこで割れきずを生じない適切な加工条件を見出
すために、次の実験を行った。
【0011】(実験1)まず、素材がその幅全体にわた
って、内面加工ロールからの押圧を十分に受け、きずが
発生しない条件を見出すために、溝成形用の隆条のな
い、内面加工ロールにて素材を圧延し、きず発生状況を
低倍率顕微鏡にて観察した。圧延条件を表1に、結果の
まとめを表2に示す。なお、内面加工ロールによる押圧
状況は、内面加工ロール圧下率(=内面加工ロールによ
る素材内面圧下量/(内面加工ロールによる素材内面圧
量+外面加工ロールによる素材外面圧下量)×100
(%))にて評価した。内面加工ロール圧下率の計算に
は、工具寸法、材料寸法、材料変形抵抗など種々の圧延
条件を示す数値が必要であるが、そのうち、素材内径、
内面加工ロール径、素材一回転当たりの圧下量が最も大
きな影響を及ぼす。従って内面加工ロール圧下率を調整
するためには、上記3条件を適当に振れば良い。すなわ
ち、素材内径に対し、内面加工ロール径が太いと内面加
工ロール圧下率は小さくなり、細いと大きくなる。ま
た、内面加工ロール径が素材内径に対して比較的太いと
き、素材一回転当たりの圧下量が大きくなるほど内面加
工ロール圧下率は小さくなり、細いときはその逆の傾向
を示す。実験1により、内面加工ロール圧下率が、45
%以上、望ましくは50%以上の圧延にて、素材内面に
十分な押圧が作用し、きずが発生しなくなることがわか
った。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】(実験)次に、溝成形用隆条のある内面加
工ロールを用い、表3の圧延条件にて実験を行い、きず
発生状況を観察した。観察結果のまとめを表4に示す。
実験1及び2から、内面加工ロールに溝成形用隆条のあ
るなしに拘らず、内面加工ロール圧下率50%以上を与
える圧延条件で、きずが発生しなくなることがわかっ
た。
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】(内面加工ロール圧下率50%を与える近
似式)図4に外面加工ロール径φ185mm、素材断面
積1814mm2 、内面加工ロール径φ37、32、2
7mmのときの内面加工ロール圧下率50%を与える曲
線を実線で示す。この曲線は回帰により、 Y=C0 /X2 +C1 /X+Y0 の式で近似できる。回帰結果を同図中に破線で示す。従
って、C0 、C1 、Y0 がわかれば、 Y<C0 /X2 +C1 /X+Y0 −δ となるように、素材内外径、内面加工ロール径及び素材
一回転当たりの平均圧下量を選べば、内面きずのない製
品を得ることができる。但し、δは安全のため補正項
で、図4において破線と実線の高さの違いが3〜5程度
の範囲内であるところから、δ=3〜5の範囲に選べば
よいことがわかる。そこで素材断面積、1000〜30
00mm2 についてC0 、C1 、Y0 を求め、図5、図
6、図7を得た。図8に、素材断面積1814mm2
内面加工ロール径φ27のときの、δ=3としてこの式
を用いて整理した結果を示す。図9には、同様に、素材
断面積1814mm2 、φ25.81のボール溝成形用
隆条付き内面加工ロールを用いたときの、同式による結
果を示す。なお、図8中の番号は、実験1の一部のプロ
ットであり、表1最下行に示した番号である。
【0018】
【実施例】表5に示す素材を、同表に示す条件で冷間転
造加工し、顕微鏡的にも完全無きずの製品を得ることが
できた。
【表5】
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明によるときは、
冷間転造により短円筒形素材を加工する際に、全く割れ
きずが発生しないために、転造加工後に旋盤を用いて旋
削加工する必要が無くなって、直ちに熱処理及び研磨に
移ることができるので、特にボールベアリングの外輪の
生産に実施してその生産コストを引下げることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明における素材及び加工ロールの関係を
示す図である。
【図2】この発明をボールベアリングの外輪の転造に実
施する際の素材及び加工ロールの断面図である。
【図3】冷間転造によって造られたボールベアリングの
外輪の断面図である。
【図4】素材1回転当たりの平均圧下量Xと素材内径に
対する内面加工ロール溝底径の比Yとの関係を示す線図
である。
【図5】C0 の値を示す線図である。
【図6】C1 の値を示す線図である。
【図7】Y0 の値を示す線図である。
【図8】隆条の内内面加工ロールを用いて各種の条件で
加工を行った場合の曲線Y=C0 /X2 +C1 /X+Y
0 −δに対する製品の分布図である。
【図9】隆条つき内面加工ロールを用いて各種の条件で
加工を行った場合の曲線Y=C0 /X2 +C1 /X+Y
0 −δに対する製品の分布図である。
【符号の説明】
1 素材 2 外面加工ロール 3 内面加工ロール 4 加工溝 5 加工溝 Ai 素材内径 Id 内面加工ロール加工溝直径

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ素材の幅に等しい幅の加工溝を
    周面に有する外面加工ロール及び内面加工ロールを使用
    し、短円筒形の上記素材をこれに挿通した上記内面加工
    ロール及びその外方に位置する上記外面加工ロールの上
    記溝間で挟圧し、上記加工ロールの一方または双方を回
    転駆動することにより上記素材に径の拡大を伴なう冷間
    転造を行う加工方法において、上記素材内径に対する上
    記内面加工ロールの加工溝基準面の直径の比を、Y
    (%)とし、上記素材の一回転当たりの平均圧下量をX
    (mm)としたとき、 Y<C0 /X2 +C1 /X+Y0 −δ 但し、C0 、C1 、Y0 は、内面加工ロールの加工基準
    面直径、素材断面積(軸方向を法線とする円環領域平面
    の断面積)によって決まる定数、δは3〜5程度の値を
    とる安全補正項を満たすように、内面加工ロールの加工
    溝底基準面径、素材内外径、及び素材一回転当たりの平
    均圧下量を選ぶことを特徴とする短円筒の転造加工方
    法。
JP26116891A 1991-09-11 1991-09-11 短円筒の転造加工方法 Withdrawn JPH0569075A (ja)

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