JPH06190484A - リングローリング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸方向断面形状が軸方向非対称なリング状ワ
ークを、その円筒度を確保しながら所定の寸法形状に圧
延成形する。 【構成】 成形ロール１２の成形部１２ａは、内輪成形
品２の厚肉部分２ａを成形する小径部１２ａ２と薄肉部
分２ｂを成形する大径部１２ａ１とからなる。小径部１
２ａ２と大径部１２ａ１との径差Ｔ３は、内輪成形品２
における寸法差Ｔ２と同一であり、内輪素材１における
寸法差Ｔ１よりもΔＴだけ小さい。そのため、加工の初
期時においては、成形部１２ａのうち小径部１２ａ２の
みが内輪素材１の厚肉部分１ａに当接し、厚肉部分１ａ
のみが加圧される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受内輪等のリング状
ワークを所定の寸法形状に圧延成形するリングローリン
グ加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すように、リングローリング加
工方法は、マンドレル２１と成形ロール２３とでリング
状ワーク２２を内・外径方向から挟持し、回転駆動させ
た成形ロール２３をリング状ワーク２２に加圧すること
により、リング状ワーク２２を回転・拡径させながら圧
延成形する加工方法である。マンドレル２１の側方に
は、回転駆動されるサポートローラ２５が配置され、マ
ンドレル２１を側方から支持するようになっている。成
形ロール２３は、サポートローラ２５と対向配置され、
マンドレル２１の軸線に対して直角方向に進退駆動され
る。リング状ワーク２２がマンドレル２１に挿通される
と、成形ロール２３がマンドレル２１側に移動し、リン
グ状ワーク２２を加圧する。リング状ワーク２２は、マ
ンドレル２１の成形部２１ａと成形ロール２３の成形部
２３ａとによって内・外径方向から加圧され、回転・拡
径しながら所定の寸法形状に成形されてゆく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リングロー
リング加工方法は、一般に、図５に示すリング状ワーク
２２のように、軸方向断面が軸方向対称あるいは対称に
近い形状のワークを成形するのには適しているが、軸方
向断面が軸方向非対称な形状のワークには不適であると
されてきた。これは、軸方向非対称な形状のワークにあ
っては、肉厚が軸方向に不均一であるために拡大率にバ
ラツキが生じ、円筒度を確保することが技術的に困難で
あったからである。

【０００４】例えば、図６に示す片鍔付きの軸受内輪１
２は、鍔１２ａ１の形成された厚肉部分１２ａと転走面
１２ｂ１の形成された薄肉部分１２ｂとからなり、軸方
向非対称な形状をしている。この軸受内輪１２を、仮
に、図７ａに示すような形状の内輪素材１１を用いて圧
延成形すると、肉厚の厚い厚肉部分１１ａが肉厚の薄い
薄肉部分１１ｂに比べ十分に拡径せず、同図ｂに示すよ
うなテーパ状に傾いた状態に仕上がってしまう。あるい
は、矩形形状の素材から圧延成形することも考えられる
が、やはりテーパ状に傾むくばかりでなく、成形ロール
の成形部に素材肉が十分に充足されないために、形状自
体も十分に仕上がらないといった問題も生じる。

【０００５】そのため、従来、図８に示すように、鋼材
から鍛造成形したカップ状素材１３を、同図に２点鎖線
で示す分割線Ｌで二分割し、そのうち内径側の分割体１
３ａに、底部１３ａ１の打抜き加工を行なって内輪素材
を形成し、これを、旋削加工によって所定の寸法形状に
仕上げるようにしていた。尚、外径側の分割体１３ｂは
外輪素材になる。しかしながら、旋削加工によれば、分
割体１３ａの初期寸法を、加工予定寸法に対し僅かな旋
削代を残した状態に設定する必要がある。そのため、カ
ップ状素材１３の内径Ｄ４、Ｄ５が大径化し、底部１３
ａ１の打抜き加工によって生じる抜きカス１３ａ２が大
径化することにより、材料の歩留まりが悪くなるという
問題点があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、軸方向断面形状
が軸方向非対称なリング状ワークを、その円筒度を確保
しながら所定の寸法形状に圧延成形することができる加
工方法を提供することにあり、これにより、材料歩留ま
りを向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【０００７】本発明のリングローリング加工方法は、軸
方向断面形状が軸方向非対称なリング状ワークをマンド
レルと、マンドレルの軸線に対して直角方向に移動可能
な成形ロールとで内・外径方向から挟持し、回転駆動さ
せた成形ロールをリング状ワークに加圧することによ
り、リング状ワークを回転・拡径させながら所定の寸法
形状に圧延成形するリングローリング加工方法であっ
て、リング状ワークの加工前における初期肉厚寸法を、
このリング状ワークの拡大率が軸方向に均一になるよう
に設定したものである。

【０００８】

【作用】リングローリング加工によってリング状ワーク
が回転・拡径しながら所定の寸法形状に圧延成形される
のは、リング状ワークが成形ロールとマンドレルとによ
って内・外径方向から加圧されることで肉厚が減少し、
この肉厚の減少分に相当する量（軸方向断面積の減少
量）の素材肉が塑性流動により周方向（一部は成形部へ
の充足および軸方向幅の増大に充当される）に流動する
ためである。一方、成形品の円筒度を確保するために
は、拡大率を軸方向に均一化することが必要であるが、
軸方向非対称なリング状ワークにあっては、肉厚寸法が
軸方向に不均一であるため、拡大率を均一化しようとす
れば、素材肉の流動量つまり肉厚の減少量を肉厚寸法に
応じて設定することが必要となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。

【００１０】図１に示すのは、リング状ワーク例えば軸
受の内輪素材１（同図ａ）と、この内輪素材１をリング
ローリングによって所定の寸法形状に圧延成形した内輪
成形品２（同図ｂ）である。内輪成形品２は片鍔タイプ
のもので、鍔２ａ１の形成された厚肉部分２ａと転走面
２ｂ１の形成された薄肉部分２ｂとからなり、その軸方
向断面は軸方向非対称な形状になっている。厚肉部分２
ａの肉厚寸法Ｓ２ａは、薄肉部分２ｂの肉厚寸法Ｓ２ｂ
よりも寸法差Ｔ２だけ大きい。尚、寸法差Ｔ２が鍔寸法
になる。内輪素材１は、内輪成形品２と同様に、厚肉部
分１ａと薄肉部分１ｂとからなり、その軸方向断面が軸
方向非対称な形状になっている。内輪素材１は、厚肉部
分１ａの肉厚寸法Ｓ１ａおよび薄肉部分１ｂの肉厚寸法
Ｓ１ｂが、それぞれ、肉厚寸法Ｓ２ａ、Ｓ２ｂよりも大
きく、内輪成形品２に比べ厚肉である。ただし、その内
径Ｄ１は内輪成形品２の内径Ｄ２よりも小径である。ま
た、厚肉部分１ａと薄肉部分１ｂとの寸法差Ｔ１は、内
輪成形品２における寸法差Ｔ２よりもΔＴだけ大きく設
定されている。

【００１１】図２に示すように、内輪素材１は、鋼材か
ら鍛造成形したカップ状素材３を同図に２点鎖線で示す
分割線Ｌで二分割し、そのうち内径側の分割体３ａに、
底部３ａ１の打抜き加工を行なって形成したものであ
る。尚、外径側の分割体３ｂは外輪素材となる。内輪素
材１となる分割体３ａは、リングローリングによって拡
径させながら内輪成形品２へと成形してゆくので、その
内径Ｄ１は図８に示す分割体１３ａの内径Ｄ４に比べて
小径である。そのため、底部３ａ１の抜きカス３ａ２は
抜きカス１３ａ２に比べ小径であり、その分、材料の歩
留まりが向上する。

【００１２】図３は、内輪素材１をマンドレル１１と成
形ロール１２とによって圧延成形してゆく過程を、加工
の初期時（同図ａ）と完了時（同図ｂ）とについて示し
たものである。内輪素材１は、マンドレル１１の成形部
１１ａと成形ロール１２の成形部１２ａとによって内・
外径方向から挟持され、さらに、回転駆動された成形ロ
ール１２の進出移動によって加圧され、回転・拡径しな
がら内輪成形品２へと成形されてゆく。成形ロール１２
の成形部１２ａは、内輪成形品２の厚肉部分２ａを成形
する小径部１２ａ２と薄肉部分２ｂを成形する大径部１
２ａ１とからなり、これらは内輪成形品２の寸法形状に
適合した寸法形状を有する。したがって、小径部１２ａ
２と大径部１２ａ１との径差Ｔ３は、内輪成形品２にお
ける寸法差Ｔ２と同一であり、内輪素材１における寸法
差Ｔ１よりもΔＴだけ小さい。そのため、同図ａに示す
ように、加工の初期時においては、成形部１２ａのうち
小径部１２ａ２のみが内輪素材１の厚肉部分１ａに当接
し、厚肉部分１ａのみが加圧される。そして、加圧によ
って厚肉部分１ａの肉厚寸法Ｓ１ａがΔＴだけ減少し、
径差Ｔ１が径差Ｔ３と同一になった時点以降から、小径
部１２ａ２に加え、大径部１２ａ１が内輪素材１の薄肉
部分１ｂに当接し、内輪素材１が成形部１２ａの全領域
で加圧されてゆく。その結果、同図ｂに示すように、加
工の完了時においては、成形部１２ａの全領域が内輪素
材１の外径に完全に合致し、所定の寸法形状を有する内
輪成形品２に仕上がる。

【００１３】図４は、内輪素材１の軸方向断面の変化を
示したものである。内輪素材１はマンドレル１１の成形
部１１ａと成形ロール１２の成形部１２ａとによって内
・外径方向から加圧され、同図に示すように、肉厚が縮
小している。厚肉部分１ａの肉厚変化量ΔＳ１ａはΔＳ
１ａ＝Ｓ１ａ−Ｓ２ａ、薄肉部分１ｂの肉厚変化量ΔＳ
１ｂはΔＳ１ｂ＝Ｓ１ｂ−Ｓ２ｂであり、それぞれの変
化率をＲａ、Ｒｂとすると、Ｒａ＝ΔＳ１ａ／Ｓ１ａ、
Ｒｂ＝ΔＳ１ｂ／Ｓ１ｂである。この肉厚変化量ΔＳ１
ａおよびΔＳ１ｂに相当する量（軸方向断面積の減少
量）の素材肉は、その大半が周方向に流動して内輪素材
１の拡径に充当され、残りの一部が成形部１２ａへの充
足および軸方向幅寸法Ｗ２の増大に充当される（図４に
おいては、軸方向幅寸法Ｗ１とＷ２との差をかなり誇張
してあるが、実際には、軸方向幅寸法Ｗ２の増大は僅か
なものである）。一方、内輪素材１の内径Ｄ１はＤ２に
拡径するから、内径の拡大率（以下、単に拡大率とい
う）をＲｄとすると、Ｒｄ＝Ｄ２／Ｄ１である。ここ
で、内輪成形品２において円筒度を確保するためには、
拡大率Ｒｄを軸方向に均一化することが必要であり、拡
大率Ｒｄを軸方向に均一化するためには、素材肉の流動
量つまり肉厚の減少量を肉厚寸法に応じて不均一化する
ことが必要となる。簡単に言えば、厚肉部分１ａの肉厚
変化量ΔＳ１ａを、肉厚寸法に応じて、薄肉部分１ｂの
肉厚変化量ΔＳ１ｂよりも一定量だけ大とする必要があ
る。

【００１４】以上を前提にして、肉厚の変化率Ｒａ、Ｒ
ｂと拡大率Ｒｄとの関係について検討すると、肉厚減少
に伴う素材肉の流動は、周方向、成形部１２ａへの充足
方向および軸方向に生じるので、厳密な意味では、肉厚
の変化率Ｒａ、Ｒｂと拡大率Ｒｄとは必ずしもリニアー
な関係にはならない。ただ、充足方向および軸方向への
流動量は周方向へのそれに比べて小さいから、近似的に
は、肉厚の変化率Ｒａ、Ｒｂと拡大率Ｒｄとがリニアー
な対応関係にあるとみなすことができる。そして、この
ことから、肉厚の変化率が軸方向に均一であれば、拡大
率Ｒｄが軸方向に均一になると言う関係が導かれる。言
い換えると、肉厚の変化率Ｒａ、Ｒｂが軸方向に均一
（つまり、Ｒａ＝Ｒｂ）となるように内輪素材１の肉厚
寸法Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを設定することにより、拡大率Ｒｄ
を軸方向に均一化することができるのである。

【００１５】前述したように、この実施例において、内
輪素材１における寸法差Ｔ１を内輪成形品２における寸
法差Ｔ２よりもΔＴだけ大きく設定し、加工の初期時に
おいて、厚肉部分１ａのみを加圧することとしたのは、
上記理由に基づき、厚肉部分１ａの肉厚変化量ΔＳ１ａ
を薄肉部分１ｂの肉厚変化量ΔＳ１ｂよりもΔＴだけ大
きくすることにより、肉厚の変化率Ｒａ、Ｒｂを軸方向
に均一化し、もって拡大率Ｒｄを軸方向に均一化するた
めである。これにより、内輪成形品２の円筒度が確保さ
れる。

【００１６】上記ΔＴは、例えば、次のようにして求め
ることができる。 Ｒａ＝ΔＳ１ａ／Ｓ１ａ＝Ｒｂ＝ΔＳ１ｂ／Ｓ１ｂ ΔＳ１ａ＝Ｓ１ａ−Ｓ２ａ，ΔＳ１ｂ＝Ｓ１ｂ−Ｓ２ｂ Ｓ１ａ＝Ｓ１ｂ＋Ｔ１より Ｔ１＝（Ｓ１ｂ・Ｓ２ａ−Ｓ１ｂ・Ｓ２ｂ）／Ｓ２ｂこ
れから ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２として求める。 （Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｔ２は加工予定寸法として、Ｓ１ｂ
は基準寸法として予め所定値に設定されている。）

【００１７】尚、以上片鍔タイプの軸受内輪を例にとっ
て説明したが、本発明はこれに限定されず、広く軸方向
断面形状が軸方向非対称なリング状ワーク一般に適用す
ることができる。例えば、テーパ状の軸受内輪等の圧延
成形にも同様に適用することが可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軸方向断面形状が軸方向非対称なリング状ワークにおい
て、その加工前における初期肉厚寸法を、拡大率が軸方
向に均一になるように設定したので、成形品の円筒度を
確保しつつ所定の寸法形状に圧延成形することができ
る。したがって、従来の旋削加工に比べ、材料の歩留ま
りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に用いる内輪素材の軸方向断面図（図
ａ）、この内輪素材を用いて圧延成形した内輪成形品の
軸方向断面図（図ｂ）である。

【図２】内輪素材の原素材となるカップ状素材の軸方向
断面図である。

【図３】内輪素材を圧延成形してゆく過程を、加工の初
期時（同図ａ）と完了時（同図ｂ）とについて示した軸
方向断面図である。

【図４】内輪素材の軸方向断面の変化を示す図である。

【図５】リングローリング加工の一般的方法を示す図
（図ａおよび図ｂ）である。

【図６】片鍔タイプの軸受内輪を示す軸方向断面図であ
る。

【図７】内輪素材の軸方向断面図（図ａ）と、これを従
来方法により圧延成形した場合の内輪成形品の軸方向断
面図（図ｂ）である。

【図８】従来の内輪素材の原素材となるカップ状素材の
軸方向断面図である。

【符号の説明】

１ 内輪素材（リング状ワーク） １ａ 厚肉部分 １ｂ 薄肉部分 Ｓ１ａ 肉厚寸法 Ｓ１ｂ 肉厚寸法

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向断面形状が軸方向非対称なリング
   状ワークをマンドレルと、マンドレルの軸線に対して直
   角方向に移動可能な成形ロールとで内・外径方向から挟
   持し、回転駆動させた成形ロールを上記リング状ワーク
   に加圧することにより、上記リング状ワークを回転・拡
   径させながら所定の寸法形状に圧延成形するリングロー
   リング加工方法であって、上記リング状ワークの加工前
   における初期肉厚寸法を、上記リング状ワークの拡大率
   が軸方向に均一になるように設定したことを特徴とする
   リングローリング加工方法。