JPH06341432A

JPH06341432A - 直動案内軸受

Info

Publication number: JPH06341432A
Application number: JP5129762A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Muraoka; 智機村岡; Tsutomu Abe; 力阿部; Kazuhiro Kobayashi; 一博小林; Kenichi Hosoda; 賢一細田
Original assignee: NSK Ltd; Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-12-13
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: US5542991A; JP3353946B2

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼を冷間引抜き加工により成形し、これに高周
波焼入れを行って得られるレールを備えた直動案内軸受
において、レールの軌道面をＨ_V７００を超える硬さに
するとともに、冷間引抜き加工時の金型寿命を低下させ
ない。【構成】直動案内軸受のレールをなす鋼を、Ｃを０．５
６〜１．０重量％、Ｓｉを０．１５重量％以下、Ｍｎを
０．２０〜０．４０重量％、Ｃｒを０．３０〜０．７０
重量％、Ｂを０．０００５〜０．００３５重量％の各範
囲で含有するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼を冷間引抜き加工に
より成形し、これに高周波焼入れを行って得られるレー
ルを備えた直動案内軸受に関し、特に、前記レールの軌
道面の硬さが従来のものよりも硬く、耐磨耗性、且つ冷
間引き抜き加工性に優れ、金型寿命の高いものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直動案内軸受のレールは、棒
鋼を冷間引抜き加工により成形し、これに高周波焼入れ
を行って得られている。このような用途に用いられる鋼
材としては、引抜き工程の生産性を考慮して、ＪＩＳ
Ｓ５３Ｃ鋼等が主に用いられている。そして、例えば雑
誌「特殊鋼」１９９０年２月号３３〜３６頁記載の文献
『直動案内ユニット』では、Ｃを０．５３重量％、Ｍｎ
を１．５重量％含有し、酸素量を１０ｐｐｍとした鋼材
を用いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高周波
焼入れを行い、焼戻しをした後の鋼材表層部は鋼材の炭
素含有量が多いほど硬いが、前記従来例の鋼材では炭素
含有量が少ないため、熱処理条件を工夫しても、ばらつ
きを考慮すると、ビッカース硬さでＨ_V７００（ロック
ウェル硬さでＨ_RＣ６０に相当）を超えるような硬さを
安定して得ることはできなかった。

【０００４】一方、鋼材の炭素含有量が多くなると冷間
加工性が低下するため、冷間引抜き工程時に金型寿命が
低下して金型コストが上昇すること、あるいは引き抜き
速度を下げなければならなくなること等から、生産性が
悪くなるという問題点があった。本発明は、このような
従来技術の問題点に着目してなされたものであり、ばら
つきを考慮しても安定して軌道面にＨ_V７００を超える
硬さを与えながら、冷間加工性を損なうことのない鋼材
からなるレールを備えた直動案内軸受を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の直動案内軸受は、鋼を冷間引抜き加工によ
り成形し、これに高周波焼入れを行って得られるレール
を備えた直動案内軸受において、前記鋼が、Ｃを０．５
６〜１．０重量％、Ｓｉを０．１５重量％以下、Ｍｎを
０．２０〜０．４０重量％、Ｃｒを０．３０〜０．７０
重量％、Ｂを０．０００５〜０．００３５重量％の各範
囲で含有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の直動案内軸受では、レールに使用する
鋼を、Ｃを０．５６〜１．０重量％、Ｓｉを０．１５重
量％以下、Ｍｎを０．２０〜０．４０重量％、Ｃｒを
０．３０〜０．７０重量％、Ｂを０．０００５〜０．０
０３５重量％の各範囲で含有するものとした。

【０００７】すなわち、ＪＩＳＳ５３Ｃ鋼等の組成と
比べて炭素含有量を増加したことにより、高周波焼入
れ、焼戻し後の鋼材表層部の硬さを向上することができ
る。また、ＳｉとＭｎとをＪＩＳＳ５３Ｃ鋼等の組成
と比べて少なくしたことにより、炭素含有量の増加に伴
って低下する冷間加工性を向上させ、金型寿命を向上さ
せることができる。さらに、ＣｒをＪＩＳＳ５３Ｃ鋼
等の組成と比べて増加することと、Ｂを含有させたこと
により、フェライト強化元素であるＳｉとＭｎとの減少
に伴って焼入れ性が低下することを防ぐことができる。

【０００８】以下に、各成分の含有量の限定理由を述べ
る。『Ｃ：０．５６〜１．０重量％』高周波焼入れを行い、
焼戻しをした後の鋼材表層部は鋼材の炭素含有量が多い
ほど硬いが、１．０重量％を超えると冷間加工性を低下
させるため１．０重量％以下とした。また、０．５６重
量％以上とすることにより、鋼材表層部にＨ_V７００を
超える硬さを安定して与えることができる。なお、炭素
含有量が多いと、Ｂを添加することによる焼入れ性向上
効果が低下し、ＳｉとＭｎの添加量を少なくしＢを添加
することによって焼入れ性を向上させるという本発明の
作用が発揮されない。したがって炭素含有量は０．５６
〜０．８０重量％であることが好ましい。

【０００９】『Ｓｉ：０．１５重量％以下』Ｓｉは脱酸
素剤として作用する元素であるが、冷間加工性を低下さ
せる作用があるため０．１５重量％以下とした。Ｓｉは
鋼に必然的に０．０５重量％程度は存在するものであ
り、全く含有しないことはない。『Ｍｎ：０．２０〜０．４０重量％』Ｍｎは焼入れ性の
向上に有効な成分であり、その効果は０．２０重量％以
上で顕著であるが、多すぎると冷間加工性が低下するた
め０．２０〜０．４０重量％とした。なお、０．２０重
量％未満にすることは現在の製鋼技術ではコスト高にな
る。

【００１０】『Ｃｒ：０．３０〜０．７０重量％』Ｍｎ
と同様に焼入れ性を向上させるとともに、炭化物の球状
化を促進させる元素であってその効果は０．３０重量％
以上で顕著となるが、多すぎると冷間加工性を低下させ
るため、０．３０〜０．７０重量％とした。『Ｂ：０．０００５〜０．００３５重量％』少量の添加
で焼入れ性に有効な成分であるが、０．０００５重量％
未満では不十分であり、０．００３５重量％を超えると
焼入れ性向上の効果が飽和する。

【００１１】したがって、このような鋼からなるレール
によれば、高周波焼入れにより軌道面に安定してＨ_V７
００を超える硬さを与えることができるとともに、冷間
加工性を損なうことがない。なお、直動案内軸受のレー
ルにおいて、軌道面の硬さは、耐磨耗性と靱性との点か
らビッカース硬さでＨ_V７００〜８００（ロックウェル
硬さでＨ_RＣ６０から６４）が好ましく、この硬さは、
鋼の組成を上記の通りとすることと、高周波焼入れ後の
焼戻し温度を１５０〜１８０℃とすることとにより達成
される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００１３】

【表１】

【００１４】上記の表１に示す組成の実施例１〜３およ
び比較例１〜４の各鋼材（直径４０ｍｍ×長さ５ｍのみ
がき棒鋼）を素材として用い、次のような手順ですべて
同じ条件にて冷間引抜き加工を行った。なお、比較例１
の鋼材はＪＩＳＳ５３Ｃに、比較例２の鋼材はＳＡＥ
１０６５にそれぞれ相当する。また、各素材は、球状化
焼鈍を施した後に機械加工を行って得られたものであ
る。

【００１５】冷間引抜き加工は、（１）口付け（素材の
先端をダイスの穴に通す）、（２）低温焼鈍、（３）素
材の表面に潤滑剤膜（リン酸塩被膜＋金属石けん被膜）
を形成する、（４）素材を引抜く、からなる一連の工程
を、荒引抜き、中引抜き、仕上げ引抜き用の各超硬合金
製ダイスにより繰り返すことで行い、図１に示すよう
に、断面が円である素材（ａ）を、（ｂ）、（ｃ）の各
断面を経て（ｄ）の所定形状のボール溝１１を有するレ
ール１に仕上げた。

【００１６】そして、各素材についてダイス（金型）の
寿命を比較した。すなわち、寸法精度の厳しい仕上げ工
程において、ダイスによる引抜き本数が１０００本に達
した後、５０ケ毎に製品の形状を測定し、ダイスの内面
の磨耗によりボール溝１１の寸法精度が不良となった時
の処理本数を調べた。そして、２３００本の処理ができ
た比較例１の寿命を基準として寿命比を算出した。その
結果と各素材のヴッカース硬さ（Ｈ_V）の測定結果とを
表２に併せて示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】表２の結果から分かるように、実施例１〜
３の鋼材は、そのダイス寿命比が、比較例１（従来使用
されているＪＩＳＳ５３Ｃ鋼に相当）より大きい値で
あり、従来のものと同等以上の冷間引抜き加工特性を有
している。比較例２〜４の鋼材は、炭素含有量は本発明
の範囲内であるが他の条件を満たしていなかったり、炭
素含有量が多すぎたりしためダイスの寿命が比較例１の
半分程度と短かく、冷間引抜き加工特性に劣るものであ
った。

【００１９】また、このようにして冷間引抜き加工が施
された各レール１の、ボール溝１１が形成されている対
向する二側面に、下記の条件で高周波焼入れ（移動焼入
れ）および焼戻しを行った。〔焼入れ条件〕周波数３０ｋＨｚ電圧１０ｋＶ電流１０Ａ送り速度８ｍｍ／ｓｅｃ冷却水流量３５リットル／ｍｉｎ〔焼戻し温度〕１６０℃ 熱処理後に、各レール１の軌道面（図２のボール溝１１
ａ）におけるビッカース硬さを測定した。測定は、図２
に示すように、Ａ方向から１ｋｇ荷重をかけ、表面から
内部に向けて十数箇所において行った。その結果を、実
施例１と比較例１および２とについて図３にグラフで示
した。また、熱処理後の表面におけるビッカース硬さを
前記表２に併せて示した。

【００２０】図３から分かるように、実施例１と比較例
２においては表面から１４ｍｍまでＨ_V７００を超える
硬さとなっているが、比較例１ではその範囲においても
Ｈ_V７００未満の硬さとなっている。しかしながら、比
較例２の組成の鋼は、前述のように、冷間引抜き加工特
性に劣るものである。次に、上述のようにして実施例１
〜３と比較例１〜４の各鋼により作製されたレール１を
用いて図４に示すような直動案内軸受を組み立て、下記
の試験条件により各３本づつ耐摩耗性の評価試験を行っ
た。すなわち、図５に示すように、ベアリング２を二つ
備えたレール１を二本並列に配置し、その上にテーブル
３を載せて四つのベアリング２がテーブル３の四隅に配
置されるようにして、テーブルの中心に上方から負荷Ｗ
をかけ、各ベアリング２に等しい反力Ｒ₁＝Ｒ₂＝Ｒ₃
＝Ｒ₄が生じる状態でテーブル３を往復させた。

【００２１】〔試験条件〕レール長さ１．５ｍ負荷荷重６５５ｋｇｆ／軸受試験平均速度２４ｍ／ｍｉｎ潤滑グリース潤滑（アルバニア No.２）往復距離４００ｍｍ往復運動総走行距離が６４００ｋｍとなった後に、各レ
ール１についてボール溝１１の平均摩耗深さを測定し、
比較例１の平均摩耗深さを基準とした平均摩耗深さ比を
算出した。その結果も前記表２に併せて示してある。

【００２２】表２の結果から分かるように、実施例１〜
３および比較例２〜４の平均摩耗深さ比は０．７５〜
０．９５であり、比較例１と比べて耐摩耗性が良いもの
であるが、比較例２〜４は前述のように金型寿命が劣る
ものであった。以上の結果より、実施例１〜３の組成の
鋼によれば、冷間引抜き加工特性に優れるとともに、高
周波焼入れにより鋼の表層部にＨ_V７００を超える硬さ
を与えることができ、直動案内軸受のレールとした時に
耐磨耗性に優れるとともに、金型寿命を高くすることが
でき、生産性の高い材料となる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の直動
案内軸受によれば、そのレールをなす鋼の組成の限定に
より、冷間加工性を低下させずに（すなわち、金型の寿
命を短くすることなく）、レールの軌道面の硬さがＨ_V
７００を超えるものを得ることができる。その結果、耐
磨耗性に優れた直動案内軸受のレールが効率よく生産で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で行った冷間引抜き加工における、荒引
抜き、中引抜き、仕上げ引抜きの各工程でのレールの断
面形状を示す断面図である。

【図２】ビッカース硬さの測定位置を示す概要図であ
る。

【図３】高周波焼入れ、焼戻し後のビッカース硬さとそ
の測定位置（表面からの距離）との関係を示すグラフで
ある。

【図４】摩耗試験に供した直動案内軸受を示す部分破断
正面図である。

【図５】摩耗試験の負荷方法を説明するための側面図お
よび平面図である。

【符号の説明】

１レール

フロントページの続き (72)発明者細田賢一兵庫県姫路市飾磨区細江246−４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼を冷間引抜き加工により成形し、これ
に高周波焼入れを行って得られるレールを備えた直動案
内軸受において、前記鋼が、Ｃを０．５６〜１．０重量
％、Ｓｉを０．１５重量％以下、Ｍｎを０．２０〜０．
４０重量％、Ｃｒを０．３０〜０．７０重量％、Ｂを
０．０００５〜０．００３５重量％の各範囲で含有する
ことを特徴とする直動案内軸受。