KR20020082897A - 구름 접촉 부품의 표면을 마무리하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링 구름 요소, 베어링 링 또는 트랙션 드라이브 구름 요소 등과 같은 구름 접촉 부품의 표면을 마무리하기 위한 마무리 방법에 관한 것으로, 이 방법은 상기 표면에서 절삭 작업을 실행하는 단계와, 그 후에 상기 베어링 부품의 재료보다 경질인 재료로 이루어진 볼에 의해 표면을 캘린더링하거나 버니싱하는 단계를 포함하며, 상기 단계에 의해 표면에 가해지는 최대 캘린더링 또는 버니싱 압력은 7 Gpa 미만이다.

Description

구름 접촉 부품의 표면을 마무리하는 방법{METHOD FOR FINISHING THE SURFACE OF A ROLLING CONTACT COMPONENT}

마무리 공정에서는, 강한 선삭 또는 거친 연삭 작업 후에 남겨지는 거친 피크를 소성 변형시키는 볼 캘린더링(버니싱) 공구에 의해 해당 표면이 균형 잡혀지고 강화된다. 상기 공구는 홀더를 포함하고, 이 홀더의 선단에는 볼이 대개 압력 유체에 의해 회전 가능하게 지지된다. 일반적으로, 캘린더링 볼의 직경은 2 내지 13 mm 이다.

캘린더링 또는 버니싱 작업의 결과, 상기 거친 피크는 소성 변형되어, 일반적으로 높이가 동일한 평활한 재료의 구역을 갖는 표면으로 된다. 이와 같은 표면, 즉 높이가 거의 동일한 구역을 갖고 홈에 의해 구분되는 표면의 텍스쳐는 완전히 평활하지 않으므로, 구름 요소, 파워 롤러 등의 전술한 구상 용례에 적합하다.

일본 특허 출원 JP-A-9137854호에 이러한 타입의 트랙션 드라이브 구름 요소의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 종래의 방법에 따르면, 7 Gpa 이상의 표면 압력이 인가된다. 그 결과, 그렇게 처리된 표면 아래에 압축 응력이 잔류하여, 구름 피로 저항이 증가하게 되고 표면층의 박리가 방지된다. 해당 방법에서는 표면 아래로 0.1 내지 0.2 mm의 깊이에 약 1.5 GPa의 압축 응력을 발생시키는 것이 청구되어 있다.

그러나, 특정 조건 하에서는, 박리에 대한 저항이 개선됐음에도 불구하고 수명이 감소된다. 따라서, 상기 방법은 이러한 부정적인 효과가 일어나지 않는 방식으로 적용되어야 한다.

본 발명은 구름 접촉 부품의 표면을 마무리하는 분야에 관한 것이다. 상기 부품은 예컨대, 베어링 링 또는 볼-타입이나 롤러-타입 구름 요소 등의 구름 요소 베어링의 부분을 형성할 수 있다. 또한, 구름 트랙션 드라이브(traction drive)의 부분을 형성하는 부품은 예컨대, 무한 또는 무단 변속기의 디스크 및 파워 롤러를 둘러싼다.

도 1은 연삭에 의해 얻어지는 종래의 표면의 상태를 보여주고,

도 2는 본 발명의 방법에 따라 얻어지는 표면을 보여준다.

따라서, 본 발명의 목적은 마멸 특성이 우수하면서, 접촉 피로 수명이 길고, 스커핑(scuffing) 저항성이 양호하며, 윤활막 형성 능력이 양호하도록 구름 접촉 부품의 표면을 마무리하는 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은, 베어링 구름 요소, 베어링 링 또는 트랙션 드라이브 구름 요소 등과 같은 구름 접촉 부품의 표면을 마무리하는 방법으로서,

- 표면에 절삭 작업을 실시하는 단계와,

- 그 후에 구름 접촉 부품의 재료보다 경질인 재료로 이루어진 볼에 의해 표면을 캘린더링 또는 버니싱하는 단계로서, 이로 인해 표면에 가해지는 캘린더링 또는 버니싱 압력이 7 GPa 미만인 것인 캘린더링 또는 버니싱 단계를 포함하는 마무리 방법에 의해 달성된다.

캘린더링 또는 버니싱 압력을 7 GPa 미만의 값으로 조절함으로써, 먼저 평탄한 구역 또는 영역들에 바람직한 패턴 또는 텍스쳐가 형성되고, 이들 구역은 홈에 의해 서로 구분된다. 평탄한 구역의 높이는 동일하며, 그 결과 부하를 균형있게 분산시킬 수 있다. 다른 한편으로는, 캘린더링 압력을 제한함으로써 표면과 표면하에 잔류하는 압축 응력이 감소되어 수명이 연장된다.

표면에 및/또는 표면 아래에서 압축 응력이 발생되고, 이 압축 응력은 1 GPa(절대압)을 초과하지 않는 것이 바람직하다.

이 압축 응력은 0.8 GPa(절대압)을 초과하지 않는 것이 가장 바람직하다.

해당 부품의 표면은 오버롤(overroll)되어 소성 변형되므로, 제조 단계에서 이미 길들이기(running in)가 일어난다는 것을 예상할 수 있다. 따라서, 베어링은 길들이기가 필요없다.

해당 공정은 (강한)절삭 작업과 캘린더링 작업을 단일 단계의 선삭 공정에 통합시킴으로써 신속하고 비용 효과적인 방식으로 수행될 수 있다.

캘린더링 볼은 구름 타입이나 미끄럼 타입일 수 있다.

또한, 특정 표면 부분은 1회 이상 캘린더링 또는 버니싱 압력에 노출될 수도 있다.

캘린더링 볼을 포함하는 공구의 전진 속도를 물체의 선삭 회전 속도와 관련하여 선택함으로써, 상기 볼이 표면의 각 지점에 1회 이상(예컨대, 5 회) 접촉할 수 있다.

본 발명을 도면을 참조하여 더 설명한다.

도 1에 도시된, 예컨대 베어링 링이나 파워 롤러의 표면은 절삭 작업과 그 이후의 연삭에 의해 얻어진다.

상기 표면은 ISO 기준 거칠기 R_A0.2 ㎛을 제공하는 홈(2)과 리지(ridge)(1)의 규칙적인 패턴을 갖는다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 강한 절삭 작업과 이후의 캘린더링 또는 버니싱에 의해 얻어지는 표면은 구역(4) 사이에 홈(3)을 포함한다. 전반적인 거칠기는 R_A0.27이지만, 완전히 평탄해질 필요가 없는 상기 구역의 거칠기는 R_A0.1 미크론이다.

구역(4)의 높이는 모두 동일하여, 이로 인해 완벽한 부하 부산이 가능해지는 것이 중요하다. 그 결과, 피로 수명은 매우 평활한 표면과 거의 동일하다.

본 발명에 따르면, 표면과 표면하에 잔류하는 압축 응력은 0.8 GPa 미만이다.

Claims (10)

1. 베어링 구름 요소, 베어링 링 또는 트랙션 드라이브의 구름 요소 등과 같은 구름 접촉 부품의 표면을 마무리하는 방법으로서,

   - 표면에 절삭 작업을 실시하는 단계와,

   - 그 후에 구름 접촉 부품의 재료보다 경질인 재료로 이루어진 볼에 의해 표면을 캘린더링 또는 버니싱하는 단계로서, 이로 인해 표면에 가해지는 캘린더링 또는 버니싱 압력이 7 GPa 미만인 것인 캘린더링 또는 버니싱 단계

   를 포함하는 마무리 방법.
2. 제1항에 있어서, 표면이나 표면 아래에, 또는 이들 모두에서 발생되는 압축 응력은 1 GPa(절대압)을 초과하지 않는 것인 마무리 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 압축 응력은 0.8 GPa(절대압)을 초과하지 않는 것인 마무리 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 캘린더링 또는 버니싱 작업 이전에 표면에서 절삭 작업이 실시되는 것인 마무리 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캘린더링 또는 버니싱 작업과 절삭 작업은 단일 단계의 선삭 공정에서 실시되는 것인 마무리 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캘린더링 또는 버니싱 작업은 구름 접촉 부품의 재료보다 경질인 재료로 이루어진 볼에 의해 실시되는 것인 마무리 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 볼은 표면위에서 구르는 것인 마무리 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 볼은 표면위에서 미끄러지며, 상기 볼과 표면 사이의 미끄럼력을 증대시키기 위해 고 트랙션 유체가 제공되는 것인 마무리 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 특정 표면 부분이 각각 1회 이상 캘린더링 또는 버니싱 압력에 노출되는 것인 마무리 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 볼은 상기 표면 위에서 최대 5회 구르는 것인 마무리 방법.