JPH0976029A - ころ軸受のころ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ころの転動面と面取り部とのつなぎ部でシャー
プエッジが形成されることがないころ軸受のころ製造方
法を提供する。 【解決手段】ころ軸受のころを、ころ転動面を成形する
上型１Ｂと面取り部Ｒを成形する下型１Ａとからなる分
割金型を用いて密閉鍛造する際に、鍛造されたころの上
型１Ｂと下型１Ａとのつなぎ部４の位置に、ころ転動面
外径を拡大させてなる段１２を形成させ、次いで当該鍛
造品の外径面を研削加工して前記段１２を除去し、その
後バレル加工する。段１２を除去するように研削加工す
るから、つなぎ部４には従来のようなシャープエッジは
形成されない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ころ軸受のころ
製造方法に関し、特に、ころ鍛造金型を改良してころ転
動面と面取り部とのつなぎ部にシャープエッジが形成さ
れることを防止し、ころ同士のぶつかりによる損傷や軸
受軌道面との間のエッジロードの発生しない品質の優れ
たころを量産可能とするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動調心ころ軸受等の転動
体として多用されているころは、図１０に示すような金
型１を用いて密閉鍛造された部材を、研削加工し、その
後更にバレル加工を施して製造されている。金型１は割
型であって、ころの端面と面取り部とを形成するキャビ
ティ２を有する外径面テーパ状の金型１Ａ（下型）と、
ころの転動面を形成するキャビティ３を有する同じく外
径面テーパ状の金型１Ｂ（上型）とに分割されている。
両分割金型１Ａ，１Ｂは、つなぎ部４で接合して、内径
面テーパ状のケース１Ｃに組み込まれて保持される。そ
のつなぎ部４は、軸受の転動体であるころの転動面と面
取り部（チャンファー部）との連結する箇所となってい
る。

【０００３】上記従来の金型１では、下型１Ａのキャビ
ティ２におけるころ端面を形成する内面２ａの寸法と、
上型１Ｂのキャビティ３におけるころ転動面を形成する
内面３ａの寸法とが、研削加工の研削代を見込んでその
分、製品ころの寸法より拡張されている（但し、面取り
部の曲面Ｒは研削代なし）。図１１は、上記金型１を用
いて鍛造したころと、それを更に研削加工して整形した
ころとの形状の変化を比較した部分断面である。図１１
の破線（一部実線）が研削前のころの形状、サイズ（即
ち金型１のキャビティの形状，サイズ）を表し、実線が
研削加工後のころの形状，サイズを表している。図１
０，図１１から明らかなように、従来金型１にあって
は、下型１Ａと上型１Ｂとが、つなぎ部４において滑ら
かな曲線を描いてつながっている。そして、この両型１
Ａ，１Ｂとケース１Ｃとの間のはめあいを変え、剛性の
小さい上型１Ｂのはめあいをきつくして弾性変形を抑制
している。その金型１を用いたころ鍛造品の研削加工前
の形状は、研削代５Ａを含んで破線で示される被研削端
面６と研削代５Ｂを含んで破線で示される被研削転動面
７と面取り部Ｒとが滑らかな曲線を描いて連なってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研削代
を研削加工した後のころの形状は、図１１に示した端面
の研削代５Ａと転動面の研削代５Ｂとがなくなり、面取
り部Ｒはそのままに残されることから、下型１Ａと上型
１Ｂとのつなぎ部４（ころ転動面と面取り部Ｒとの接続
部分）がシャープエッジを形成してしまう。

【０００５】このようなシャープエッジを、研削加工後
のバレル加工で十分に丸めるには、長時間バレルにかけ
なくてはならず、実際上は非常に困難で生産性が阻害さ
れるという未解決の課題があった。因みに、このシャー
プエッジを十分に丸めないでおくと、軸受の疲れ寿命に
大きく影響を及ぼすことになる。つなぎ部４の部分のシ
ャープエッジが十分に丸まらずに残ったままにしておく
と、そのころ軸受を中荷重ないし重荷重下で使用した際
に、シャープエッジのつなぎ部４と軸受の内・外輪の軌
道面とでエッジロードを生じる恐れがある。

【０００６】また、つなぎ部４にシャープエッジが残っ
ていると、製造工程中でころ同士がぶつかり合うときに
ころ転動面に打ち傷ができ易い。そこで本発明は、この
ような従来の未解決の課題に着目してなされたものであ
り、ころの転動面と面取り部とのつなぎ部でシャープエ
ッジが形成されることがないころ軸受のころ製造方法を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、ころ軸受のころを、ころ転動面を成形する上型
と面取り部を成形する下型とからなる分割金型を用いて
密閉鍛造する際に、鍛造されたころの前記上型と下型と
のつなぎ部の位置に、ころ転動面外径を拡張させてなる
段を形成させ、次いで当該鍛造品の外径面を研削加工し
て前記段を除去し、その後バレル加工することを特徴と
する。

【０００８】すなわち、本発明は、密閉鍛造型でころ軸
受のころ形状を鍛造する際に、その鍛造品形状を従来と
は異ならしめる。すなわち、上型と下型とのつなぎ部の
位置に、図６に示すように意識的に「段」を形成する。
従来は、この「段」が付かないように苦心していたもの
を、本発明ではむしろ積極的に一定の狙いの値を有する
段を利用して、つなぎ部にシャープエッジが形成される
ことがないころ製造方法を提供するものである。その段
は、金型自体に予め形成しておいてもよく、あるいは鍛
造時の加圧力で上型が外周方向に拡張されることにより
形成されるものであってもよい。

【０００９】このようなつなぎ部が段になった形状の鍛
造品を研削加工すれば、つなぎ部にシャープエッジが形
成されることがない。これをバレル加工すれば、短時間
のバレル加工で、転動面と面取り部とのつなぎ部を十分
に丸めることができる。ひいては、このころを用いてこ
ろ軸受の内・外輪の軌道面でのエッジロードを抑制する
ことができ、また、製造中のころ同士のぶつかり合いに
より発生するころ転動面の打ち傷も無くすことができ
る。

【００１０】本発明は、金型を従来とは僅かに変更する
のみで、製造工程を変更することなく簡単に実施するこ
とができて、しかも従来より大幅に生産性を向上せしめ
得るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１は、この実施形態で製造さ
れる自動調心ころ軸受用の製品ころ１０で、その最大径
がころ中央から一端側に片寄った位置にあるいわゆる非
対称ころである。ころの一端の小端面１０Ａから面取り
部Ｒを経て外周面を形成する転動面１０Ｂの球面に滑ら
かに連なり、他端は大端面１０Ｃになっている。

【００１２】図２ないし図８は上記ころ１０を密閉鍛造
する金型の第１の実施の形態を示す図である。この密閉
鍛造用の金型１は、強度上の問題から一般的に図２，図
３に示すように下型（下ニブ）１Ａと上型（上ニブ）１
Ｂとからなる割型になっている。下型１Ａには、ころの
小端面１０Ａと面取り部Ｒの部分を形成するキャビティ
２が形成され、外径面はテーパ状である。

【００１３】一方、上型１Ｂには、ころの転動面１０Ｂ
を形成するキャビティ３が形成され、外周面はテーパ状
である。キャビティ３の内周面は、ころ１０の転動面１
０Ｂに研削代５Ｂを見込んだ転動面寸法７（図４参照）
に拡大して形成されている。しかし、その研削代５Ｂ
は、従来のように上型１Ｂの下端で厚みを急減させて下
型１Ａの面取り部Ｒに曲線を描いて滑らかに接続させる
ものとは異なり、上型１Ｂの全長にわたり同じ厚みの研
削代５Ｂとされ、図３に示すように下型１Ａとのつなぎ
部４に意識的に段１２を形成するようにしている。すな
わち、本実施形態例においては、予め両型１Ａ，１Ｂの
つなぎ部４の曲面の径寸法を変えて段１２を形成してあ
る。これにより、研削代５Ｂを研削加工で除去してころ
の転動面１０Ｂを仕上げると、その転動面１０Ｂと面取
り部Ｒとのつなぎ部４は滑らかになり、シャープエッジ
にはならないのである。なお、１３は下型１Ａに形成さ
れたノックアウトピンのピン孔である。

【００１４】上記の両分割金型１Ａ，１Ｂは、つなぎ部
４で接合して内径面テーパ状のケース１Ｃに組み込まれ
る。しかして、下型１Ａと上型１Ｂとでは形状・肉厚が
異なるため径方向の剛性に差があり、プレス時にキャビ
ティ内面にかかる外周方向への圧力に対してリング状・
薄肉の上型１Ｂの方が弾性変形して径が拡張し易い。か
かる変形の違いが分割型に生じると、鍛造品の形状・寸
法が狂ってしまい、予め設定した通りの段１２は得られ
ないことになる。そこで、プレスする際に両型１Ａ，１
Ｂの変形差が生じないように、ケース１Ｃと両型１Ａ，
１Ｂとのはめあいを変えて両型１Ａ，１Ｂの剛性（弾性
変形）の差を実質的に消去している。

【００１５】こうして、ケース１Ｃに両型１Ａ，１Ｂを
嵌めこんだ後、図４に示すように下からノックアウトピ
ン孔１４を有するフィラー１５を挿入して、ころ１０の
密閉鍛造金型１が形成される。この金型１を、図５に
示すヘッダのダイホルダ１６にセットし、フィラー１５
の下側からノックアウトピン孔１４，１３にノックアウ
トピン１７を挿入して、鍛造の準備を整える。

【００１６】図５に、上記金型１を使用してころ１０の
ヘッダ加工を行う加工工程を示す。同図は「材料送り
工程」である。材料の線材２０を、送りロール２１によ
り、ダイホルダ１６に取り付けられているクイル２３を
通して、カッタ２４に所定長さだけ送り込む。カッタ２
４には、クイルの真上に対向させて材料保持孔２４ａ、
その材料保持孔２４ａに上方から挿通されるバネリター
ン式のカッターピン２４ｂ、そのカッターピン２４ｂの
ストッパ２４ｃが設けられており、ストッパ２４ｃでカ
ッターピン２４ｂのストローク長を規制して線材２０の
送り長さを一定にする。

【００１７】同図は「切断工程」である。材料の線材
２０が一定長さ送りこまれたカッター２４を水平移動さ
せて、線材２０を所定長さに切断すると共に、金型１の
真上に運ぶ。同図は「第１圧縮（予備成形）工程」で
ある。この工程では、ヘッダの第１パンチ２５を圧下し
てカッターピン２４ｂを加圧することにより、材料の線
材２０の下端側を金型１の上型１Ｂのキャビティ３に圧
入する。

【００１８】同図は「第２圧縮（仕上成形）工程」で
ある。前記第１圧縮に続くもので、第１パンチ２５及び
カッタ２４を退避させて第２パンチケース２６と入れ換
え、第２パンチ２７により材料の線材２０を下型のキャ
ビティ３まで深く圧入して、ころ形状のワークに鍛造す
る。同図は「鍛造品のノックアウト工程」である。

【００１９】仕上成形されたワークＷを、ノックアウト
ピン１７で金型１の外に突き出して取り出す。この手順
を経て金型１を用い鍛造されたワークＷの形状は、下型
１Ａと上型１Ｂとの分割部がそのまま転写される結果、
図６に示すように被研削端面６と被研削転動面７とのつ
なぎ部４に段１２が形成されたものとなる。

【００２０】段１２を有する上記ワークＷを研削加工し
て、被研削端面６の研削代５Ａ及び被研削転動面７の研
削代５Ｂを研削することにより、端面１０Ａと転動面１
０Ｂとが形成され、その転動面１０Ｂと面取り部Ｒとの
つなぎ部４は従来のようなシャープエッジにはならな
い。この研削加工済のワークをバレル加工することによ
り、転動面１０Ｂと面取り部Ｒとのつなぎ部４を短時間
で十分に丸めることができる。したがって、本第１の実
施形態例によれば、従来、極めて長時間を要していたバ
レル加工工程が短時間で完了することとなり、ころ軸受
のころを極めて高能率で量産することが可能になって生
産性向上に大きく貢献できる。

【００２１】しかも、シャープエッジがないので、製造
工程中でころ同士がぶつかり合うときにころ転動面に打
ち傷ができるおそれがなく、高品質のころが得られる。
また、本第１実施形態例の方法で製造したころを組み付
けたころ軸受を使用すれば、中荷重ないし重荷重下でも
軸受の内・外輪の軌道面にエッジロードを生じる恐れは
なくなり、長時間の疲れ寿命を維持することができるか
ら、軸受の品質面でも大きく貢献することができる。

【００２２】更に、本第１実施形態例の方法によれば、
密閉鍛造用の金型のキャビティ寸法・形状のみを従来の
ものとは若干変えるだけで済み、製造工程はそのままで
変更する必要はないから、製造設備等に新たな投資は全
く不要で容易に実施可能である。図７〜図９は、本発明
の第２の実施形態を示す図である。なお、上記第１の実
施形態例と同一または相当する部分には同じ符号を付し
て、重複する説明は省略する。

【００２３】この実施形態例では、両金型１Ａ，１Ｂの
剛性の違いを積極的に利用して、鍛造時にワークに型分
割線の段１２を形成する点が上記第１の実施形態例とは
異なっている。すなわち、この第２の実施形態例にあっ
ては、図７に示すように、下型１Ａと上型１Ｂとのつな
ぎ部４の曲面の径寸法を同じにして、つなぎ部４を滑ら
かな曲線を描いてつなげてあり、型自体にはつなぎ部の
段１２を形成してない。一方、両型１Ａ，１Ｂとケース
Ｃとのはめあいに関しては、上記第１の実施形態例の場
合のように殊更に変えてはいない。換言すれば、剛性が
低い上型１Ｂの径方向の弾性変形による拡張を意識的に
許容し、これを積極的に利用して鍛造時に研削代を拡張
形成することにより、ワークにつなぎ部の段１２を形成
しようとするものである。

【００２４】因みに、この第２の実施の形態と同じく、
両金型１Ａ，１ＢとケースＣとのはめあいを同じままに
して、両者の剛性の違いにより鍛造時の加圧力で上型が
外周方向に拡張される従来の他のころ製造法では、図１
２に示すように、下型１Ａと上型１Ｂとのつなぎ部４の
曲面の径寸法を異なるものにし（上型１Ｂの方を小さく
する）、つなぎ部４に段差を付けてつなげた金型を使用
している。プレスの加圧力で上型１Ｂが図１３，図１４
に示すように拡張される。その結果、プレスされたワー
クＷの形状は、図１５に示すようにつなぎ部４が滑らか
な曲線を描いてつながっている。このワークＷの表面を
研削するので、つなぎ部４がシャープエッジになる。

【００２５】さて、この第２の実施の形態における両金
型１Ａ，１Ｂを組み込んだ金型１を用いて上記同様の手
順で鍛造を行うと、ヘッダでプレスした際に、図８に実
線で示すように、下型１Ａより剛性の低い上型１Ｂが変
形してその径寸法（二点鎖線で示す）が拡張される。そ
の結果、図９に部分拡大して示すように、プレス後のつ
なぎ部４には段１２が形成されることになる。したがっ
て、この第２の実施形態例の金型１を用いて鍛造された
ワークＷの形状は、図６に示す第１の実施形態例のもの
と同じになり、つなぎ部の段１２が形成されたものとな
る。

【００２６】この段１２を有するワークＷを研削加工し
て、更にバレル加工することにより、転動面１０Ｂと面
取り部Ｒとのつなぎ部４を短時間で十分に丸めることが
できる。したがって、本第２の実施形態例によれば、上
記第１の実施形態例と同様の効果が得られる。なお、上
記実施形態例では、非対称ころの場合を例にとって説明
したが、これに限らず、本発明は対称ころに対しても適
用可能である。その場合には、図５のに示される第２
パンチケース２６及び第２パンチ２７を本発明の金型１
と入れ換えて、上下同時に鍛造する。

【００２７】また、上記実施の形態では、自動調心ころ
軸受のころを例にとって説明したが、本発明のころ軸受
のころ製造方法は、これに限らずその他のころ軸受のこ
ろにも適用できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分割金型を用いて密閉鍛造されたころの上型と下型との
つなぎ部の位置に、研削代のぶん径を拡大させた段を形
成し、その段を除去するように鍛造品の外径面を研削加
工するものとしたため、つなぎ部にシャープエッジが形
成されることがない。これをバレル加工すれば、短時間
のバレル加工で、転動面と面取り部とのつなぎ部を十分
に丸めることができ、その結果、製造工程を従来と変え
ることなく高品質のころが容易に量産できるという効果
がある。

【００２９】また、従来、極めて長時間を要していたバ
レル加工工程が短時間で完了することとなり、ころ軸受
のころを極めて高能率で量産できて生産性向上に大きく
貢献できるという効果を奏する。しかも、鍛造品にシャ
ープエッジがないので、製造工程中でころ同士が衝突し
てころ転動面に打ち傷ができるおそれがなく、高品質の
ころが得られるという効果がある。

【００３０】また、本発明の方法で製造したころを組み
付けたころ軸受を使用すれば、中荷重ないし重荷重下で
も軸受の内・外輪の軌道面にエッジロードを生じる恐れ
はなくなり、軸受の品質面でも大きく貢献することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ころ軸受のころの正面図である。

【図２】本発明の一実施形態例で使用されるころ鍛造型
を分解した断面図である。

【図３】図２の金型を組み立てた断面図である。

【図４】ころ鍛造型の全体組み立て断面図である。

【図５】ころの鍛造工程を説明する図である。

【図６】図３の金型を用いて鍛造された研削前のころの
正面図（大端面側は省略）である。

【図７】本発明の他の実施形態例で使用されるころ鍛造
型の断面図である。

【図８】図７の鍛造型の鍛造加圧時の変形態様を示す断
面図である。

【図９】図８のIX部の部分拡大図である。

【図１０】従来のころ鍛造型の断面図である。

【図１１】図１０の金型を用いて鍛造した従来のころの
研削加工前後の形状の違いを示す要部断面図である。

【図１２】従来の他のころ鍛造型の断面図である。

【図１３】図１２の鍛造型の加圧時の変形態様を示す断
面図である。

【図１４】図１３のXIV 部の部分拡大図である。

【図１５】図１２の金型を用いて鍛造された研削前のこ
ろの正面図である。

【符号の説明】

１ 金型 １Ａ 下型 １Ｂ 上型 ４ つなぎ部 １０ ころ １０Ｂ 転動面 Ｒ 面取り部 １２ 段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ころ軸受のころを、ころ転動面を成形す
   る上型と面取り部を成形する下型とからなる分割金型を
   用いて密閉鍛造する際に、鍛造されたころの前記上型と
   下型とのつなぎ部の位置に、ころ転動面外径を拡張させ
   てなる段を形成させ、次いで当該鍛造品の外径面を研削
   加工して前記段を除去し、その後バレル加工することを
   特徴とするころ軸受のころ製造方法。