KR20230004457A - 내압흔성의 측정 방법, 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 기계 가공 조건의 선정 방법, 베어링 재료 품질의 선정 방법, 버니싱 가공 조건의 선정 방법 및 베어링 제조 방법 - Google Patents

Abstract

시험편의 제작 작업이나 시험 작업을 필요로 하지 않고, 외륜 궤도면 및 내륜 궤도면을 기계 가공에 의해 경화시키는 경우의, 외륜 및 내륜 각각의 궤도륜의 내압흔성의 측정을 가능하게 하는 방법을 제공한다. 궤도면에 기계 가공이 실시되기 전 상태에 있어서의, 구름 베어링의 형성 재료의 궤도면의 깊이 방향의 항복 전단 응력을 나타내는 제 1 곡선과, 궤도면에 기계 가공이 실시되어 있는 상태에 있어서의, 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 2 곡선과, 궤도면에 전동체가 접촉하여 정적 하중이 부하된 상태에 있어서의, 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 3 곡선을 구함과 함께, 제 1 곡선과 제 2 곡선을 상회하고, 또한 제 3 곡선을 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 A 로 하고, 면적 A 와 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계를 구하는, 내압흔성의 측정 방법.

Description

내압흔성의 측정 방법, 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 기계 가공 조건의 선정 방법, 베어링 재료 품질의 선정 방법, 버니싱 가공 조건의 선정 방법 및 베어링 제조 방법

본 발명은, 내압흔성의 측정 방법, 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 기계 가공 조건의 선정 방법, 베어링 재료 품질의 선정 방법, 버니싱 가공 조건의 선정 방법 및 베어링 제조 방법에 관한 것이다.

구름 베어링에서는, 정지 중에 과대한 하중을 받으면, 구름 베어링의 외륜 궤도륜 및 내륜 궤도륜과 전동체 간에 Hertz 접촉이 생겨 영구 변형 (브리넬 압흔) 이 남는 것이 알려져 있다. 이와 같은 압흔이 존재하면, 구름 베어링의 사용 시에 음향이나 진동 특성에 영향을 미친다. 예를 들어, 공작기계와 같은 고속으로 회전하는 용도에서의 구름 베어링에서는, 1 ㎛ 정도의 미소한 압흔이어도, 이음이나 진동이 큰 문제가 된다. 이 때문에, 구름 베어링을 설계하는 경우에는, 정적 한계 하중 (기본 정정격 하중) 을 접촉 응력으로 정하고 있고, JIS B 1519 (2009년) 에서는, 예를 들어, 트러스트 볼 베어링 및 자동 조심 볼 베어링을 제외한 레이디얼 볼 베어링의 접촉 응력을 4.2 GPa 로 하는 것이 정해져 있다.

또, 자동차 등의 저연비화를 배경으로 한, 구름 베어링의 소형화에는, 과대한 하중에 견딜 수 있는 소성 변형 저항성이 필요해진다. 종래, 구름 베어링의 소성 변형 저항성의 향상에는, 구름 베어링의 외륜 궤도륜 및 내륜 궤도륜의 경도와 잔류 오스테나이트량의 밸런스가 중요하고, 구름 베어링의 궤도륜의 경도를 상승시키거나, 강의 연질의 조직인 잔류 오스테나이트를 감소시키거나 함으로써 영구 변형 저항성을 향상시켜, 내압흔성을 향상시키는 대처가 실시되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 고탄소 크롬 베어링강에 침탄 질화 처리 및 템퍼링을 실시한 기술이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 베어링 내외륜의 궤도면에 서브제로 처리를 실시한 기술이 기재되어 있다.

그러나, 이와 같은 열처리 및 성분 조정만으로 내압흔성을 향상시키려고 하면, 침탄 질화 처리나 서브제로 처리와 같은 특수 열처리는, 장시간을 필요로 함과 함께, 그것을 위한 공정이 별도 필요로도 되어, 제조 비용이 증가한다.

한편, 압흔의 형성은 궤도면의 소성 변형이며, 단순한 재료의 항복 현상이라고 생각할 수 있다. 재료의 강화법은 여러 가지 방법이 존재하고 있고, 열처리나 성분 조정 외에, 가공 경화라는 수법이 존재한다. 본 발명자들은, 퀀칭강이라는 열처리에 의해 최대한으로 경화된 재료에 기계 가공을 가함으로써, 더욱 내압흔성을 높일 수 있는 것을 알아냈다. 기계 가공의 방법은, 버니싱 가공이나 숏 피닝 등 여러 가지 방법이 존재하고, 공업적으로도 실현되어 있다.

특히 버니싱 가공은, 숏 피닝과 같은 표면 성상의 악화가 억제되고, 후공정에서 필요에 따라 실시하는 마무리 가공 시의 가공 여유를 억제할 수 있다.

일본 공개특허공보 2015-200351 호 일본 공개특허공보 2000-274440 호

그러나, 어느 것도, 어떠한 베어링 재료에 대해, 어느 정도의 기계 가공을 실시하면 구름 베어링의 내압흔성을 적정하게 개선할 수 있는지 예측이 곤란하기 때문에, 많은 시작 (試作) 과 평가 및 검토를 할 필요가 있다. 그 때문에, 처리 조건이나 가공 조건, 합금 조성 등을 여러 가지 변경한 시험편을 제작하고, 그때마다 평가할 필요가 있어, 비용이나 시간을 필요로 하고 있다.

본 발명은, 상기의 과제에 주목하여 이루어진 것으로, 시험편의 제작 작업이나 시험 작업을 필요로 하지 않고, 외륜 궤도면 및 내륜 궤도면을 기계 가공에 의해 경화시키는 경우의, 외륜 및 내륜 각각의 궤도륜의 내압흔성의 측정 방법 및 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 나아가서는, 기계 가공 조건의 선정 및 열처리 후의 베어링 재료 품질의 선정을 가능하게 하는 방법, 그리고 베어링 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은, 시험편의 제작 작업이나 시험 작업을 필요로 하지 않고 계산에 근거한 검증에 의해, 외륜 궤도면이나 내륜 궤도면 등의 베어링 궤도륜의 궤도면을 버니싱 가공에 의해 경화시키는 경우의, 내압흔성을 높이기 위해서 최적인 버니싱 가공 조건의 선정 방법 및 베어링 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

구름 베어링의 압흔의 형성은, 전동체와 궤도륜의 표면 접촉에 수반하는 소성 변형이다. 이 소성 변형을 발생시키고 있는 응력은, Hertz 접촉의 이론으로 설명된다. 한편, 금속은 항복 응력을 초과하여 하중이 가해지면 소성 변형이 생기고, 그 소성 변형을 계속하기 위해서는 더욱 큰 하중이 필요해져, 「가공 경화」라고 불리는 현상이 일어난다. 또, 가공 경화한 금속은 일단 제하한 경우, 그것과 동등 이상의 하중이 부여되지 않는 한 변형되지 않는다는 특징이 있다. 이들 현상을 조합하면, 전동체와 궤도륜의 접촉에 의해 변형되는 영역은 양자 간에 발생하는 Hertz 접촉의 응력장에 따라, 미리 기계 가공을 가해 두면, 그 범위는 변형되지 않게 되고, 양자의 차분이 압흔 형성에 기여한다.

즉, Hertz 접촉의 이론에 근거하여 재료의 변형을 설명할 수 있게 되어, 실험적으로 검량선을 작성하면, 기하학적인 계산만으로, 가한 기계 가공에 의해 발생하는 압흔의 형성량을 예측할 수 있다.

그리고, 예를 들어, 기계 가공으로서 버니싱 가공을 실시하는 경우, 당해 예측 시에, 버니싱 툴 선단에 장착하는 버니싱 볼의 사이즈 및 그 버니싱 볼을 구성하는 재질, 그리고 버니싱 하중 등을 고려함으로써, 최적의 가공 조건을 선정할 수 있다.

본 발명은 이와 같은 지견에 근거하는 것으로, 상기의 과제를 해결하기 위해서 하기 (1) 에 나타내는 내압흔성의 측정 방법을 제공한다.

(1) 기계 가공을 실시한 궤도면을 갖는 궤도륜의 사이에, 복수의 전동체를 자유롭게 전동할 수 있게 유지하여 이루어지는 구름 베어링의 내압흔성의 측정 방법으로서,

상기 궤도면에 기계 가공이 실시되기 전 상태에 있어서의, 구름 베어링의 형성 재료의 상기 궤도면의 깊이 방향의 항복 전단 응력을 나타내는 제 1 곡선과,

상기 궤도면에 기계 가공이 실시되어 있는 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 2 곡선과,

상기 궤도면에 상기 전동체가 접촉하여 정적 하중이 부하된 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 3 곡선을 구함과 함께,

상기 제 1 곡선과 상기 제 2 곡선을 상회하고, 또한 상기 제 3 곡선을 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 A 로 하고, 상기 면적 A 와 상기 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계를 구하는 것을 특징으로 하는, 내압흔성의 측정 방법.

또, 본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 하기 (2) 에 나타내는 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 하기 (3) 에 나타내는 기계 가공 조건의 선정 방법, 하기 (4) 에 나타내는 베어링 재료 품질의 선정 방법, 및 하기 (5) 에 나타내는 베어링 제조 방법을 제공한다.

(2) 상기 (1) 에 기재된 내압흔성의 측정 방법에 근거하여, 상기 궤도륜의 내압흔성을 예측하는 것을 특징으로 하는, 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법.

(3) 상기 (2) 에 기재된 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법을 사용한 기계 가공 조건의 선정 방법으로서,

상기 면적 A 와 상기 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계로부터, 상기 궤도륜의 내압흔성이 임의의 크기가 되도록 상기 면적 A 를 구하고, 또, 상기 면적 A 가 되도록 상기 제 2 곡선을 구하고, 그 후 상기 제 2 곡선이 되는 기계 가공 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는, 기계 가공 조건의 선정 방법.

(4) 상기 (2) 에 기재된 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법을 사용한 베어링 재료 품질의 선정 방법으로서,

상기 면적 A 와 상기 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계로부터, 상기 궤도륜의 내압흔성이 임의의 크기가 되도록 상기 면적 A 를 구하고, 또, 상기 면적 A 가 되도록 상기 제 1 곡선을 구하고, 그 후 상기 제 1 곡선이 되는 열처리 후의 베어링 재료 품질을 결정하는 것을 특징으로 하는, 베어링 재료 품질의 선정 방법.

(5) 상기 (2) 에 기재된 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 상기 (3) 에 기재된 기계 가공 조건의 선정 방법, 및 상기 (4) 에 기재된 베어링 재료 품질의 선정 방법 중 적어도 1 개의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 제조 방법.

또한, 본 명세서에 있어서 상기 (1) ~ (5) 에 관련된 발명을 「제 1 발명군」이라고 칭한다.

또, 본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 하기 (6) ~ (10) 에 나타내는 버니싱 가공 조건의 선정 방법을 제공한다.

(6) 베어링 궤도륜의 궤도면에 실시하는 버니싱 가공의 가공 조건을 선정하는 방법으로서,

상기 궤도면에 상기 버니싱 가공이 실시되기 전 상태에 있어서의, 상기 베어링 궤도륜의 형성 재료의 상기 궤도면의 깊이 방향의 항복 전단 응력을 나타내는 제 1 곡선과,

상기 궤도면에 상기 버니싱 가공이 실시되어 있는 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 2 곡선과,

상기 궤도면에 전동체가 접촉하여 정적 하중이 부하된 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 3 곡선을 구함과 함께,

상기 제 1 곡선과 상기 제 2 곡선을 상회하고, 또한 상기 제 3 곡선을 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 A 로 하고,

상기 제 1 곡선을 상회하고, 또한 상기 제 3 곡선을 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 S 로 할 때,

상기 면적 A ＜ 상기 면적 S 를 만족하는 가공 조건을 선정하는 것을 특징으로 하는, 버니싱 가공 조건의 선정 방법.

(7) 상기 (6) 에 기재된 버니싱 가공 조건의 선정 방법으로서,

상기 버니싱 가공이, 선단에 버니싱 볼을 장착한 버니싱 툴을 사용하여 실시되는 것이며,

상기 버니싱 볼의 반경을 상기 베어링 궤도륜의 홈 반경으로 나눈 값을, 버니싱 볼 선정 지수 B 로 할 때,

B ≤ 1 인 것을 특징으로 하는, 버니싱 가공 조건의 선정 방법.

(8) 상기 (7) 에 기재된 버니싱 가공 조건의 선정 방법으로서,

(상기 면적 S - 상기 면적 A)/상기 면적 S 로 나타내는 버니싱 내압흔성 지수 α 와, 상기 버니싱 볼 선정 지수 B 의 상관을 구하는 것을 특징으로 하는, 버니싱 가공 조건의 선정 방법.

(9) 상기 (8) 에 기재된 버니싱 가공 조건의 선정 방법으로서,

상기 버니싱 내압흔성 지수 α 와 상기 버니싱 볼 선정 지수 B 의 상관관계로부터, 상기 버니싱 내압흔성 지수 α 가 최대가 되는, 상기 버니싱 볼의 사이즈 및 재질, 그리고 버니싱 하중을 결정하는 것을 특징으로 하는, 버니싱 가공 조건의 선정 방법.

(10) 상기 (7) ~ (9) 중 어느 하나에 기재된 버니싱 가공 조건의 선정 방법으로서,

상기 버니싱 볼로서, 200 GPa 이상의 영률을 갖는 재료를 선택하는 것을 특징으로 하는, 버니싱 가공 조건의 선정 방법.

또, 본 발명은, 하기 (11) 에 나타내는 베어링 제조 방법을 제공한다.

(11) 상기 (6) ~ (10) 중 어느 하나에 기재된 버니싱 가공 조건의 선정 방법에 의해 선정한 버니싱 가공 조건을 사용하는 버니싱 가공 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 베어링 제조 방법.

또한, 본 명세서에 있어서 상기 (6) ~ (11) 에 관련된 발명을 「제 2 발명군」이라고 칭한다.

상기 「제 1 발명군」에 관련된 본 발명에 의하면, 시험편의 제작 작업이나 시험 작업을 필요로 하지 않고, 베어링 궤도륜의 내압흔성의 측정, 내압흔성의 예측, 기계 가공 조건의 선정, 열처리 후의 베어링 재료 품질의 선정, 및 내압흔성이 우수한 베어링의 제조를 가능하게 한다.

또, 상기 「제 2 발명군」에 관련된 본 발명에 의하면, 시험편의 제작 작업이나 시험 작업을 필요로 하지 않고 계산에 근거한 검증에 의해, 외륜 궤도면이나 내륜 궤도면 등의 베어링 궤도륜의 궤도면을 버니싱 가공에 의해 경화시키는 경우의, 내압흔성을 높이기 위해서 최적의 가공 조건의 선정 방법 및 베어링 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1 은, 구름 베어링의 일례인 레이디얼 볼 베어링을 나타내는 일부 절결 사시도이다.
도 2 는, 정적 전단 응력을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3 은, 면적 S 의 산출 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4 는, 면적 A 의 산출 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5 는, 제 1 실시형태에 있어서 제 1 발명군에 관련된 본 발명을 설명하기 위한, 면적 A 와 궤도륜의 압흔 깊이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 제 2 실시형태에 있어서 제 2 발명군에 관련된 본 발명을 설명하기 위한, 버니싱 툴, 볼의 재질 및 버니싱 하중을 변화시킨 경우에 있어서의, 버니싱 볼 선정 지수 B 와 버니싱 내압흔성 지수 α 의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 제 2 실시형태에 있어서 제 2 발명군에 관련된 본 발명을 설명하기 위한, 버니싱 하중을 변화시킨 경우에 있어서의, 버니싱 볼 선정 지수 B 와 버니싱 내압흔성 지수 α 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 제 2 실시형태에 있어서 제 2 발명군에 관련된 본 발명을 설명하기 위한, 버니싱 볼의 재질을 변화시킨 경우에 있어서의, 버니싱 볼 선정 지수 B 와 버니싱 내압흔성 지수 α 의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은, 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경하여 적용할 수 있다.

또한, 이하에 나타내는 실시형태에 있어서는, 상기 「제 1 발명군」에 관련된 본 발명을 설명하기 위한 실시형태를 「제 1 실시형태」라고 칭하고, 상기 「제 2 발명군」에 관련된 본 발명을 설명하기 위한 실시형태를 「제 2 실시형태」라고 칭한다.

＜제 1 실시형태＞

먼저, 제 1 실시형태에 대해 설명한다.

본 발명에 있어서 구름 베어링의 종류나 구성에 제한은 없고, 예를 들어 도 1 에 나타내는 레이디얼 볼 베어링을 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 레이디얼 볼 베어링 (1) 은, 내주면에 외륜 궤도면 (2) 을 갖는 외륜 (3) 과, 외주면에 내륜 궤도면 (4) 을 갖는 내륜 (5) 과, 이들 외륜 궤도면 (2) 과 내륜 궤도면 (4) 사이에 설치한, 각각이 전동체인 복수개의 볼 (6) 을 구비한다. 이들 각 볼 (6) 은, 원주 방향으로 등간격으로 배치된 상태에서, 유지기 (7) 에 의해, 자유롭게 전동할 수 있게 유지되고 있다.

또, 외륜 궤도면 (2) 및 내륜 궤도면 (4) 은, 기계 가공이 실시되어 있다. 기계 가공으로서는, 제한은 없지만, 버니싱 가공이나 숏 피닝 가공이 바람직하다.

버니싱 가공이란, 가공 지그인 선단이 구상이고 고경도의 부품이 설치된 장치를 외륜 궤도면 (2) 이나 내륜 궤도면 (4) 에 가압하고, 외륜 (3) 이나 내륜 (5) 을 자체의 축선을 중심으로 하여 회전시켜, 외륜 궤도면 (2) 이나 내륜 궤도면 (4) 에 압축 응력을 작용시키는 가공 방법이다. 또, 숏 피닝 가공이란, 고경도이고 대략 구상의 투사재를 외륜 궤도면 (2) 이나 내륜 궤도면 (4) 에 분사하는 가공 방법이다. 대략 구상의 투사재의 크기나 재질, 분사 속도 등의 처리 조건을 조정하여, 버니싱 가공과 동등의 품질로 조정할 수 있다.

그런데, 구름 베어링에 있어서는, 정적 하중이 부하된 경우, 전동체와의 접촉에 의해 궤도륜이 소성 변형하여, 궤도면에 압흔이 생기는 경우가 있다. 소성 변형에 의한 변형량은, 구름 베어링의 형성 재료의 정적 항복 전단 응력과, 전동체와 궤도륜의 Hertz 접촉에 의해 궤도륜 내부에 생기는 정적 전단 응력의 상대관계에 의한 것이라고 생각된다. 또한, 정적 전단 응력은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 궤도륜과 전동체의 접촉점 O 에 있어서, 전동체의 접선 방향에 대해 45°의 방향으로 작용하는 정적 전단 응력 (τ_st) 이다.

도 3 에 있어서, 구름 베어링의 형성 재료의 궤도면의 깊이 방향에 있어서의 항복 전단 응력을 나타내는 「곡선 a」와, 소정의 정적 하중이 부하된 경우의, 궤도륜의 내부에 생기는 궤도면의 깊이 방향에 있어서의 정적 전단 응력을 나타내는 「곡선 b」를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 곡선 b 로 나타내는 정적 전단 응력이 곡선 a 로 나타내는 구름 베어링의 형성 재료의 항복 전단 응력을 상회하는 영역 (도면 중, 해칭 부분) 이 형성되어 있고, 그 「면적 S」의 크기에 의해 궤도면의 소성 변형량을 추정할 수 있다. 이 면적 S 가 작을수록, 소성 변형하기 어렵고, 궤도면에 압흔이 생기기 어렵다고 할 수 있다.

또한, 도 3 에 있어서 「곡선 a」는, 편의상, 단순한 직선으로 나타내고 있지만, 실제로는 대략 직선상의 곡선이다. 또, 이하에서 설명하는 도 4 에 있어서의 「곡선 a」도 동일하다.

동일하게, 궤도면에 기계 가공을 실시한 경우도, 가공 지그 (버니싱 가공이라면 선단부가 구상 부품, 숏 피닝 가공이라면 대략 구상의 투사재) 와, 궤도면이 접촉하기 때문에, Hertz 접촉이라고 생각할 수 있다. 또, 정적 하중이 부하되기 전에 미리, 구름 베어링의 형성 재료의 항복 전단 응력을 상회하는 정적 전단 응력이 도입되었다고 생각할 수 있다.

도 4 에, 궤도면에 기계 가공이 실시되기 전 상태에 있어서의, 구름 베어링의 형성 재료의 궤도면의 깊이 방향에 있어서의 항복 전단 응력을 나타내는 「곡선 a」(제 1 곡선) 와, 소정의 조건하에서 기계 가공된 경우, 즉 궤도면에 기계 가공이 실시되어 있는 상태에 있어서의, 궤도면의 깊이 방향에 있어서의 정적 전단 응력을 나타내는 「곡선 c」(제 2 곡선) 와, 소정의 정적 하중이 부하된 경우, 즉 궤도면에 전동체가 접촉하여 정적 하중이 부하된 상태에 있어서의, 궤도면의 깊이 방향에 있어서의 정적 전단 응력을 나타내는 「곡선 b」(제 3 곡선) 를, 아울러 나타낸다.

도 4 에서는, 곡선 a (제 1 곡선) 와 곡선 c (제 2 곡선) 를 상회하고, 또한 곡선 b (제 3 곡선) 를 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역 (도면 중, 해칭 부분) 의 「면적 A」(소성 변형 지수) 에 의해, 기계 가공의 조건으로부터 얻어지는 궤도륜의 내압흔성을 예측할 수 있다. 또한, 각 곡선은, 이하의 계산으로부터 구할 수 있다.

궤도륜의 내부에 생기는 정적 전단 응력 τ_st 는, 궤도륜과 전동체의 접촉점에 있어서, 전동체의 접선 방향에 대해 생기는 수직 응력 σ_x (단위 MPa), 법선 방향에 대해 생기는 수직 응력 σ_z (단위 MPa) 로 하면 이하의 식 (1) 로 나타내고, 공지된 탄성 이론해를 이용하여 계산할 수 있다.

수직 응력 σ_x 와 σ_z 는, 점접촉의 경우, 예를 들어 Hanson 의 탄성 이론해 (Hanson, M. T. and Johnson, T., "The Elastic Field for Spherical Hertzian Contact of Isotropic Bodies Revisited : Some Alternative Expressions", Transactions of the ASME, Journal of Tribology, Vol.115 (1993), pp.327-332) 를 이용하여 계산할 수 있다. Hertz 접촉의 최대 접촉 면압 q_max, 접촉면 반경 a, 푸아송비 ν 를 사용하고, σ_x 와 σ_z 는 이하의 식 (2) ~ (7) 로 나타낸다.

여기서, x = rcosθ (r ＞ 0) 이며, x ＞ 0 일 때 θ = 0, x ＜ 0 일 때 θ = π 로 한다. Hertz 접촉의 최대 접촉 면압 q_max, 접촉면 반경 a 는, 예를 들어 「볼베어링 설계 계산 입문」(오카모토 쥰조, 2011년) 등을 참고로 계산할 수 있다.

또한, 선접촉의 경우에는, 예를 들어 Smith 의 탄성 이론해 (Smith, J. O., Liu, C. K. and Ill U., "Stress Due to Tangential and Normal Loads on an Elastic Solid With Application to Some Contact Stress Problems", Transaction of the ASME, Journal of Applied Mechanics, Vol.20 (1953), pp.157-166), 또는, 타나카의 계산식 (타나카 나오유키, "타원 접촉의 내부 응력의 계산에 대해", 일본 기계 학회 논문집 C 편, 61 권 660 호 (2001), pp.265-269) 을 이용하여 계산할 수 있다.

또, 구름 베어링의 형성 재료의 항복 전단 응력 τ_y (단위 MPa) 는, 0.2 % 내력을 σ_0.2, 궤도륜의 비커스 경도를 HV 로 하면, 이하의 식 (8) 로 나타낸다.

그리고, 상기 식으로부터 각 곡선을 산출하고, 표면으로부터의 동일 깊이에 있어서의 곡선 a 와, 곡선 b 와, 곡선 c 의 차분을, 표면으로부터의 깊이 방향으로 적분함으로써, 면적 A 를 구할 수 있다.

또, 계산을 용이하게 하기 위해서, 구분구적법을 이용하여 근사적으로 산출할 수도 있다. 즉, 궤도륜과 전동체의 접촉점을 기준으로 하여 전동체의 법선 방향에 대해, 복수의 미소 구간 ΔZ 로 분할하고, 이들 미소 구간의 면적을 합산하면 된다. 보다 정확하게 계산하기 위해서는, 미소 구간 ΔZ 를 작게 하는 것이 바람직하지만, 0.01 mm 가 적당하다. 이 이상 작게 해도, 산출되는 면적 A 의 차는 무시할 수 있을 정도로 작다.

또한, 본 발명은, 롤러 버니싱 등, Hertz 접촉의 이론에 의해 금속을 기계 가공하고, 또한 구름 베어링과 같이 변형에 관한 이론이 Hertz 접촉에 의해 생기는 경우에 적용되는 압흔 형성량의 측정 방법 및 예측 방법이며, 압흔 형성량을 제어하기 위한 기계 가공의 조건이나 열처리 후의 베어링 재료 품질의 선정을 하는 것이다.

＜제 1 실시형태에 관련된 실시예＞

이하, 실시예 및 비교예를 들어, 제 1 발명군에 관련된 본 발명의 효과를 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 상기에서 설명한 바와 같이 하여 구해지는 면적 A 는, 하기에 나타내는 바와 같이, 궤도면의 압흔 깊이와의 간에 높은 상관을 갖는 것이 판명되었다.

(시험편의 제작)

구름 베어링의 궤도륜을 모의한 평판 형상의 시험편에 강구를 가압하고, 시험편의 표면에 발생한 압흔의 깊이를 측정하였다. 시험편은 모두 베어링강 (SUJ2 강) 을 소재로 하고, 퀀칭 템퍼링을 실시하였다. 실시예 1 은 840 ℃ 퀀칭 180 ℃ 템퍼링을 실시하고, 또 실시예 2 는 840 ℃ 퀀칭 300 ℃ 템퍼링을 실시하였다. 그리고, 평면 마무리 가공 후, 실시예 1, 2 에서는 버니싱 가공을 실시하였다. 비교예 1 은 840 ℃ 퀀칭 180 ℃ 템퍼링, 비교예 2 는 840 ℃ 퀀칭 300 ℃ 템퍼링을 실시하였다. 그 후, 비교예 1, 2 에서는 버니싱 가공을 실시하지 않고, 평면 마무리 가공만 실시하였다. 또한, 버니싱 가공 조건은, 버니싱 툴의 선단 형상을 φ3 mm, 미끄럼률을 100 %, 주속 (周速) 을 100 m/min, 툴의 이송 속도를 0.05 mm/rev, 툴의 압입량을 0.3 mm 로 하였다. 또, 가공 시에는, 여과된 공작액을 사용하고, 버니싱 하중은, 탄성 변형만이 생긴다고 가정하여 최대 접촉 면압을 산출하고, 9.2 GPa 로 하였다.

(압흔 시험)

압흔 시험에서는, 구름 베어링의 궤도륜을 모의한 평판 형상의 시험편과 동일하게, 베어링강으로 제작하고, 퀀칭 템퍼링된 3/8 인치의 강구를 사용하여, 시험편의 최대 접촉 면압이 5.0 GPa, 5.5 GPa, 6.0 GPa 가 되도록 하중을 부하한 후, 테일러 홉슨사 제조의 3 차원 표면 성상 측정기 (CCI) 를 사용하여, 시험편의 표면에 발생한 압흔의 깊이를 측정하였다. 표 1 에, 압흔 시험의 결과 및 면적 A 의 산출 결과를 나타낸다. 실시예 1 과 비교예 1, 실시예 2 와 비교예 2 의 결과를 비교하고, 버니싱 가공을 실시함으로써, 압흔 깊이가 저감되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

또, 도 5 에, 면적 A 와 궤도륜의 압흔 깊이의 관계를 그래프화하여 나타낸다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 산출한 면적 A 와 측정한 압흔 깊이에는 양호한 상관성이 확인되었다.

이와 같이, 면적 A 를 산출할 수 있다면 압흔 깊이를 예측할 수 있으므로, 시험편을 제작할 때마다 내압흔성의 평가 시험을 실시할 필요가 없어져, 기계 가공 후의 베어링 궤도륜의 내압흔성을 예측할 수 있어, 내압흔성이 우수한 베어링을 제공할 수 있다.

또, 면적 A 와 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계로부터, 궤도륜의 내압흔성이 임의의 크기가 되도록 면적 A 를 구하고, 또, 그 면적 A 가 되도록 제 2 곡선을 구하고, 그 후 제 2 곡선이 되는 기계 가공 조건을 결정할 수 있다.

또한, 면적 A 와 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계로부터, 궤도륜의 내압흔성이 임의의 크기가 되도록 면적 A 를 구하고, 또 그 면적 A 가 되도록 제 1 곡선을 구하고, 그 후 제 1 곡선이 되는 열처리 후의 베어링 재료 품질을 결정할 수 있다.

또, 상기한 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 기계 가공 조건의 선정 방법, 및 베어링 재료 품질의 선정 방법 중 적어도 하나의 공정을 포함하는 베어링 제조 방법에 의해, 내압흔성이 우수한 베어링을 제조할 수 있다.

＜제 2 실시형태＞

계속해서, 제 2 실시형태에 대해 설명한다.

제 2 실시형태에 있어서도 구름 베어링의 종류나 구성에 제한은 없고, 예를 들어 도 1 에 나타내는 레이디얼 볼 베어링을 나타낼 수 있다. 그리고, 외륜 궤도면 (2) 및 내륜 궤도면 (4) 은, 기계 가공으로서 버니싱 가공이 실시되어 있다.

궤도면에 버니싱 가공을 실시한 경우도, 구상인 버니싱 툴의 선단과, 궤도면이 접촉하기 때문에, Hertz 접촉이라고 생각할 수 있다. 또, 정적 하중이 부하되기 전에 미리, 구름 베어링의 형성 재료의 항복 전단 응력을 상회하는 전단 응력이 도입되었다고 생각할 수 있다.

그 때문에, 도 3 을 참조하여 설명한 바와 같이, 구름 베어링의 형성 재료의 궤도면의 깊이 방향에 있어서의 항복 전단 응력을 나타내는 「곡선 a」와, 소정의 정적 하중이 부하된 경우의, 궤도륜의 내부에 생기는 궤도면의 깊이 방향에 있어서의 정적 전단 응력을 나타내는 「곡선 b」에 있어서, 곡선 b 로 나타내는 정적 전단 응력이 곡선 a 로 나타내는 구름 베어링의 형성 재료의 항복 전단 응력을 상회하는 영역의 「면적 S」의 크기에 의해 궤도면의 소성 변형량을 추정할 수 있다. 이 면적 S 가 작을수록, 소성 변형하기 어렵고, 궤도면에 압흔이 생기기 어렵다고 할 수 있다.

또, 도 4 를 참조하여 설명한 바와 같이, 곡선 a (제 1의 곡선) 와 곡선 c (제 2 곡선) 를 상회하고, 또한 곡선 b (제 3 곡선) 를 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역 (도면 중, 해칭 부분) 의 「면적 A」(소성 변형 지수) 에 의해, 버니싱 가공의 조건으로부터 얻어지는 궤도륜의 내압흔성을 예측할 수 있다.

또한, 각 곡선은, 상기한 식 (1) ~ 식 (8) 로부터 구할 수 있다.

그리고, 상기 식으로부터 각 곡선을 산출하고, 표면으로부터의 동일 깊이에 있어서의 곡선 a 와, 곡선 b 와, 곡선 c 의 차분을, 표면으로부터의 깊이 방향으로 적분함으로써, 면적 S 또는 면적 A 를 구할 수 있다.

또, 계산을 용이하게 하기 위해서, 구분구적법을 이용하여 근사적으로 산출할 수도 있다. 즉, 궤도륜과 전동체의 접촉점을 기준으로 하여 전동체의 법선 방향에 대해, 복수의 미소 구간 ΔZ 로 분할하고, 이들 미소 구간의 면적을 합산하면 된다. 보다 정확하게 계산하기 위해서는, 미소 구간 ΔZ 를 작게 하는 것이 바람직하지만, 0.01 mm 가 적당하다. 이 이상 작게 해도, 산출되는 면적 S 나 면적 A 의 차는 무시할 수 있을 정도로 작다.

버니싱 가공에 의해, 베어링 궤도륜의 내압흔성을 향상시키기 위해서는, 곡선 a 와 곡선 c 를 상회하고, 또한 곡선 b 를 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 A 로 하고, 곡선 a 를 상회하고, 또한 곡선 b 를 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 S 로 할 때, 「면적 A ＜ 면적 S」일 필요가 있다. 또한, 「면적 A = 면적 S」이면, 버니싱 가공에 의한 경화가 불충분하여, 내압흔성의 향상에 기여하지 않는다.

베어링 궤도륜의 궤도면에 버니싱 가공을 실시하려면, 버니싱 툴인 버니싱 볼의 반경을 베어링 궤도륜의 홈 반경으로 나눈 값을, 버니싱 볼 선정 지수 B 로 할 때, B ≤ 1 일 필요가 있다. 또한, B ＞ 1 인 경우, 베어링 궤도륜의 홈부에 버니싱 툴 선단의 볼을 삽입할 수 없어, 원하는 버니싱 가공을 실시할 수 없다.

또, 면적 S 로부터 면적 A 를 –A 값을 면적 S 로 나눈 값, 즉 「(면적 S - 면적 A)/면적 S」를 버니싱 내압흔성 지수 α 로 할 때, 후술하는 실시예로 나타내는 바와 같이, 이 버니싱 내압흔성 지수 α 와 버니싱 볼 선정 지수 B 간에는 상관이 확인된다. 그리고, 후술하는 도 6 ~ 8 에 나타내는 바와 같이, 버니싱 볼 선정 지수 B 를 「x」(가로축), 버니싱 내압흔성 지수 α 를 「y」(세로축) 로 하는 xy 좌표를 취하는 경우에, 버니싱 내압흔성 지수 α 가 커질수록, 버니싱 가공에 의한 베어링 궤도륜의 내압흔성이 보다 효과적으로 향상된다.

즉, 상기 xy 좌표에 있어서 버니싱 내압흔성 지수 α 가 최대가 되는, 버니싱 볼의 사이즈, 즉 반경이나, 버니싱 볼의 재질, 그리고 버니싱 하중을 결정하는 것이 바람직하다.

또, 버니싱 볼의 재질이, 버니싱 가공 조건에 영향을 준다. 여기서, 후술하는 실시예에서 나타내는 바와 같이, 버니싱 볼의 영률과 내압흔성 간에는 상관이 확인되고, 영률이 큰 재료일수록 버니싱 내압흔성 지수 α 가 커진다.

구체적으로는, 철 (영률 200 GPa) 의 영률 이상의 영률을 갖는 재료를 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 질화규소 (영률 320 GPa) 가 바람직하고, 탄화텅스텐 (영률 550 GPa) 등의 초경합금으로 불리는 것이나, 다이아몬드 (영률 786 GPa) 등이 더욱 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 버니싱 툴의 볼 사이즈나, 그 볼을 구성하는 재질, 나아가서는, 부하하는 버니싱 하중에 따라, 버니싱 가공에 의한 베어링 궤도륜의 내압흔성이 크게 상이하다. 따라서, 본 발명과 같이, 버니싱 볼 선정 지수 B 와 버니싱 내압흔성 지수 α 의 상관관계로부터, 버니싱 내압흔성 지수 α 가 최대가 되는 버니싱 볼의 사이즈 및 재질, 그리고 버니싱 하중을 결정하면, 시험편의 제작 작업이나 시험 작업을 필요로 하지 않고, 베어링 궤도륜의 내압흔성을 향상시키는 최적의 버니싱 가공 조건의 선정이 가능해진다.

또, 상기 「제 2 발명군」에 관련된 본 발명은, 상기와 같이 선정한 최적의 가공 조건으로 버니싱 가공을 내륜 궤도면이나 외륜 궤도면에 실시하는 버니싱 가공 공정을 포함하는, 구름 베어링의 베어링 제조 방법을 제공한다. 또한, 버니싱 가공 공정 이외에는, 종래의 제조 방법에 따라 적절히 실시할 수 있다.

＜제 2 실시형태에 관련된 실시예＞

버니싱 가공의 가공 조건의 선정 (툴 선정) 이, 베어링 궤도륜의 내압흔성에 미치는 영향을 계산에 근거하여 검증하였다. 또한 이하, 검증예를 들어, 제 2 발명군에 관련된 본 발명의 효과를 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

여러 가지 베어링 궤도륜에 대해, 버니싱 가공을 실시한 경우의 내압흔성을 검증하였다. 대상으로 한 베어링은, 앵귤러 볼 베어링 내륜이며, 주요한 베어링 형상을 표 2 에 나타낸다. 대상으로 한 베어링의 재질은, 침탄 질화강, 전동체는, 세라믹스이다. 또한, 표 2 에 있어서 「PCD」란, 전동체 피치 원직경이다.

또, 본 검증에서 사용한 버니싱 툴을 표 3 에 나타낸다. 각 툴은, 선단의 볼 사이즈와 적용 가능한 버니싱 하중이 상이하다. 볼의 재질은, 질화규소 (영률 320 GPa, 푸아송비 0.26), 초경합금인 탄화텅스텐 (영률 550 GPa, 푸아송비 0.22), 다이아몬드 (영률 786 GPa, 푸아송비 0.2) 중 어느 것으로 하였다.

각 베어링의 버니싱 볼 선정 지수 B 를 버니싱 툴별로 정리한 것을 표 4 에 나타낸다. 또한, 베어링 궤도면에 버니싱 가공을 실시하려면, 적어도 버니싱 볼 선정 지수 B ≤ 1 일 필요가 있다. 상기 서술한 바와 같이, 버니싱 볼 선정 지수 B ＞ 1 인 경우, 베어링 궤도륜의 홈부에 버니싱 툴 선단의 볼을 삽입할 수 없어, 원하는 버니싱 가공을 실시할 수 없다. 그 때문에, 표 4 에는 버니싱 볼 선정 지수 B ＞ 1 인 경우, 「-」를 기재하고 있다.

그리고, 베어링 궤도면에 전동체가 접촉하여 최대 접촉 면압으로 4.6 GPa 의 정적 하중이 부하되었다고 하고, 곡선 a, 곡선 b 및 곡선 c 를 각각 구하고, 면적 A 및 면적 S 를 산출하였다. 또한, 표 4 에 있어서, 「-」가 기재되어 있지 않은 베어링과 툴의 조합 중에서, 후술하는 바와 같이, 버니싱 볼의 재질이나 버니싱 하중을 적절히 선정함으로써, 「면적 A ＜ 면적 S」를 만족시킬 수 있다.

계속해서, 면적 A 및 면적 S 로부터, 「(면적 S - 면적 A)/면적 S」인 버니싱 내압흔성 지수 α 를 산출하고, 버니싱 볼 선정 지수 B 와의 상관을 조사하였다. 도 6 에, 버니싱 툴, 볼의 재질 및 버니싱 하중을 변화시킨 경우에 있어서의, 버니싱 볼 선정 지수 B 를 「x」(가로축), 버니싱 내압흔성 지수 α 를 「y」(세로축) 로 하는 xy 좌표의 그래프를 나타낸다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 버니싱 내압흔성 지수 α 와 버니싱 볼 선정 지수 B 간에는 상관이 확인되고, 버니싱 볼 선정 지수 B 가 커지는 것에 따라 버니싱 내압흔성 지수 α 가 상승하지만, 버니싱 볼 선정 지수 B 가 어느 값 이상이 되면 버니싱 내압흔성 지수 α 가 작아지고 있다. 이와 같이, 계산에 근거한 검증에 의해 베어링 궤도륜의 홈 반경에 대응하여, 버니싱 툴의 최적의 볼 사이즈가 존재한다고 할 수 있다.

계속해서 도 7 에, 버니싱 볼의 재질이 초경합금인 버니싱 툴 1 또는 2 를 사용한 검증에 있어서, 버니싱 하중을 변화시킨 경우에 있어서의, 버니싱 볼 선정 지수 B 와 버니싱 내압흔성 지수 α 의 관계를 나타낸다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 버니싱 하중이 클수록 베어링 궤도륜의 내압흔성이 향상되는 것을, 계산에 근거한 검증에 의해 확인할 수 있었다. 또, 버니싱 볼이 작을수록 베어링 궤도륜의 내압흔성이 향상되지만, 실제로 버니싱 툴을 사용할 때는 볼의 내구성을 고려하여 적용 가능한 버니싱 최대 하중이 제한되기 때문에, 볼 사이즈와 버니싱 하중의 최적의 조합으로부터, 원하는 버니싱 툴을 선정할 필요가 있다.

도 8 에, 베어링 3 ~ 9 를 대상으로 한, 버니싱 툴 2 를 사용한 버니싱 하중 2000 N 의 경우의 검증에 있어서, 버니싱 볼의 재질을 변화시킨 경우에 있어서의, 버니싱 볼 선정 지수 B 와 버니싱 내압흔성 지수 α 의 관계를 나타낸다. 또한, 본 검증 (계산에 근거한 검증) 에 있어서는, 버니싱 볼의 재질로서, 상기한 질화규소 (영률 320 GPa, 푸아송비 0.26), 초경합금인 탄화텅스텐 (영률 550 GPa, 푸아송비 0.22), 다이아몬드 (영률 786 GPa, 푸아송비 0.2) 에 부가하여, 철 (영률 200 GPa, 푸아송비 0.28) 도 추가하여, 검증을 실시하였다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 버니싱 볼의 재질이, 철, 질화규소, 초경합금 (탄화텅스텐), 다이아몬드의 순서로 내압흔성이 향상되고 있고, 즉 영률이 높을수록 내압흔성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또, 본 검증에 있어서, 버니싱 볼이 철의 영률 200 GPa 이상의 재질로 구성되어 있으면, 베어링 궤도륜의 내압흔성을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 버니싱 툴인 버니싱 볼의 사이즈나, 그 볼을 구성하는 재질, 그리고 부하하는 버니싱 하중에 따라, 버니싱 가공에 의한 베어링 궤도륜의 내압흔성이 크게 상이하다. 따라서, 본 발명과 같이, 버니싱 볼 선정 지수 B 와 버니싱 내압흔성 지수 α 의 상관관계로부터, 버니싱 내압흔성 지수 α 가 최대가 되는, 버니싱 볼의 사이즈 및 재질, 그리고 버니싱 하중을 결정하면, 시험편의 제작 작업이나 시험 작업을 필요로 하지 않고, 베어링 궤도륜의 내압흔성을 향상시키는 버니싱 가공의 최적의 가공 조건 (툴 선정) 이 가능해진다.

이상, 도면을 참조하면서 각종 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허 청구 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합하여도 된다.

또한, 본 출원은 2020년 4월 30일 출원된 일본 특허 출원 (일본 특허출원 2020-080615) 및 2021년 2월 17일 출원된 일본 특허 출원 (일본 특허출원 2021-023516) 에 근거하는 것이며, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.

1 : 레이디얼 볼 베어링
2 : 외륜 궤도면
3 : 외륜
4 : 내륜 궤도면
5 : 내륜
6 : 볼
7 : 유지기

Claims (11)

1. 기계 가공을 실시한 궤도면을 갖는 궤도륜 사이에, 복수의 전동체를 자유롭게 전동할 수 있게 유지하여 이루어지는 구름 베어링의 내압흔성의 측정 방법으로서,
   상기 궤도면에 기계 가공이 실시되기 전 상태에 있어서의, 구름 베어링의 형성 재료의 상기 궤도면의 깊이 방향의 항복 전단 응력을 나타내는 제 1 곡선과,
   상기 궤도면에 기계 가공이 실시되어 있는 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 2 곡선과,
   상기 궤도면에 상기 전동체가 접촉하여 정적 하중이 부하된 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 3 곡선을 구함과 함께,
   상기 제 1 곡선과 상기 제 2 곡선을 상회하고, 또한 상기 제 3 곡선을 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 A 로 하고, 상기 면적 A 와 상기 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계를 구하는 것을 특징으로 하는 내압흔성의 측정 방법.
2. 제 1 항에 기재된 내압흔성의 측정 방법에 근거하여, 상기 궤도륜의 내압흔성을 예측하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법.
3. 제 2 항에 기재된 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법을 이용한 기계 가공 조건의 선정 방법으로서,
   상기 면적 A 와 상기 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계로부터, 상기 궤도륜의 내압흔성이 임의의 크기가 되도록 상기 면적 A 를 구하고, 또, 상기 면적 A 가 되도록 상기 제 2 곡선을 구하고, 그 후 상기 제 2 곡선이 되는 기계 가공 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 기계 가공 조건의 선정 방법.
4. 제 2 항에 기재된 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법을 이용한 베어링 재료 품질의 선정 방법으로서,
   상기 면적 A 와 상기 궤도륜의 압흔 깊이의 상관관계로부터, 상기 궤도륜의 내압흔성이 임의의 크기가 되도록 상기 면적 A 를 구하고, 또, 상기 면적 A 가 되도록 상기 제 1 곡선을 구하고, 그 후 상기 제 1 곡선이 되는 열처리 후의 베어링 재료 품질을 결정하는 것을 특징으로 하는 베어링 재료 품질의 선정 방법.
5. 제 2 항에 기재된 구름 베어링의 내압흔성의 예측 방법, 제 3 항에 기재된 기계 가공 조건의 선정 방법, 및 제 4 항에 기재된 베어링 재료 품질의 선정 방법 중 적어도 하나의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 제조 방법.
6. 베어링 궤도륜의 궤도면에 실시하는 버니싱 가공의 가공 조건을 선정하는 방법으로서,
   상기 궤도면에 상기 버니싱 가공이 실시되기 전 상태에 있어서의, 상기 베어링 궤도륜의 형성 재료의 상기 궤도면의 깊이 방향의 항복 전단 응력을 나타내는 제 1 곡선과,
   상기 궤도면에 상기 버니싱 가공이 실시되어 있는 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 2 곡선과,
   상기 궤도면에 전동체가 접촉하여 정적 하중이 부하된 상태에 있어서의, 상기 궤도면의 깊이 방향의 정적 전단 응력을 나타내는 제 3 곡선을 구함과 함께,
   상기 제 1 곡선과 상기 제 2 곡선을 상회하고, 또한 상기 제 3 곡선을 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 A 로 하고,
   상기 제 1 곡선을 상회하고, 또한 상기 제 3 곡선을 하회하는 것에 의해 둘러싸이는 영역을 면적 S 로 할 때,
   상기 면적 A ＜ 상기 면적 S 를 만족하는 가공 조건을 선정하는 것을 특징으로 하는 버니싱 가공 조건의 선정 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 버니싱 가공이, 선단에 버니싱 볼을 장착한 버니싱 툴을 사용하여 실시되는 것이며,
   상기 버니싱 볼의 반경을 상기 베어링 궤도륜의 홈 반경으로 나눈 값을, 버니싱 볼 선정 지수 B 로 할 때,
   B ≤ 1 인 것을 특징으로 하는 버니싱 가공 조건의 선정 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   (상기 면적 S - 상기 면적 A)/상기 면적 S 로 나타내는 버니싱 내압흔성 지수 α 와, 상기 버니싱 볼 선정 지수 B 의 상관을 구하는 것을 특징으로 하는 버니싱 가공 조건의 선정 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 버니싱 내압흔성 지수 α 와 상기 버니싱 볼 선정 지수 B 의 상관관계로부터, 상기 버니싱 내압흔성 지수 α 가 최대가 되는, 상기 버니싱 볼의 사이즈 및 재질, 그리고 버니싱 하중을 결정하는 것을 특징으로 하는 버니싱 가공 조건의 선정 방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버니싱 볼로서, 200 GPa 이상의 영률을 갖는 재료를 선택하는 것을 특징으로 하는 버니싱 가공 조건의 선정 방법.
11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 버니싱 가공 조건의 선정 방법에 의해 선정한 버니싱 가공 조건을 사용하는 버니싱 가공 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 제조 방법.

Images