TW201805539A - 滾珠軸承 - Google Patents

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松永恭平
勝野美昭
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日本精工股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種根據軸承之使用用途而適當地設定設置於外環供油型軸承之外環之徑向孔之軸向位置，而可獲得更良好之潤滑性能之滾珠軸承。 於角接觸滾珠軸承10中，外環12具有自其外周面遍及徑向貫通至內周面之至少1個徑向孔15，該徑向孔15之中心線X之軸向位置以如下方式設定：於將自徑向孔15之中心線X與滾珠13之表面之交點連至滾珠13之中心O的直線相對於滾珠13之自轉軸s所成之劣角設為λ時，0°＜λ≦60°。

Description

滾珠軸承
本發明係關於一種滾珠軸承，更詳細而言，係關於一種外環供油型滾珠軸承。
近年來，為了提高切削效率，工具機用主軸之高速化之要求提高。又，對於該主軸，近來，為實現生產的高效率化而亦出現對可不使用複數台工具機且不換模地對複雜形狀之被加工物進行加工的5軸加工機之對應需求。就5軸加工機而言，由於主軸或工作台迴旋，故而根據利用迴旋半徑之縮短化而實現之省空間化、或利用迴旋時之慣性(inertia)減輕或輕量化而實現之省電意向等要求，而謀求心軸(spindle)之軸向長度之縮短。 作為多被採用為工具機主軸用之滾動軸承之潤滑方法，可列舉油脂潤滑(grease lubrication)、油氣潤滑(oil-air lubrication)、油霧潤滑(oil-mist lubrication)等。一般而言，於高速旋轉(dmn80萬以上)之區域採用油氣潤滑。作為先前之油氣潤滑，已知有如下方式：使用圖8(a)所示之配置於軸承100之側方之供油用噴嘴口101、或圖8(b)所示之插入配置於軸承100之側方的外隔圈102的徑向貫通孔102a之供油用噴嘴口101，自軸承側面對軸承內部供給高壓空氣及微細之油粒。 於該方式中，另外需要噴嘴口101等供油用零件，心軸之零件件數變多，因此導致心軸整體之成本提高及管理之工夫增加。又，由於使用噴嘴口101，故而外隔圈(outer ring spacer)之形狀或外殼之構造變得複雜，心軸之設計、加工之工夫增加。進而，由於將噴嘴口101設置於軸承之軸向側面側，故而需要某種程度之隔圈長度，心軸之軸向長度變長。因此，工具機自身之大小變大，或心軸重量以軸向長度增加之量變重，或心軸之危險速度(所謂危險速度係指根據心軸所具有之固有振動數而算出之旋轉速度，若於該危險速度區域使心軸旋轉，則振動會變大)變低。又，來自供油用噴嘴之油粒之供給被伴隨高速旋轉化而產生之氣簾(所謂氣簾係指因空氣與高速旋轉之內環外徑表面之摩擦而產生的圓周方向之高速空氣流之壁)阻礙，其結果，有無法向軸承內部確實地供給潤滑油而導致燒蝕之情況。如此，先前之油氣潤滑雖就高速旋轉下之潤滑性而言勝過油脂潤滑，但隨著高速化推進，於其構造上及功能上存在問題。 又，作為除此以外之油氣潤滑方式，如圖9所示，已知有使用外環供油型軸承110，該外環供油型軸承110於外環111之外周面之周向形成油槽112，且於與該油槽112相同之軸向位置形成有朝向徑向之油孔113(例如參照專利文獻1)。此種外環供油型軸承中，即便於在高速旋轉下使用軸承之情形時，油粒之供給亦不會被氣簾阻礙。因此，可實現即便為高速旋轉亦穩定之心軸之使用。 圖10係表示使用噴嘴口101之油氣潤滑與外環供油規格之油氣潤滑各自之情形時之主軸的概略圖。圖10之上半部分為外環供油規格之油氣潤滑之心軸120，下半部分為使用噴嘴口101之油氣潤滑之心軸120A。再者，圖10中，符號121為旋轉軸，符號122為嵌合於旋轉軸121之馬達之轉子。如此，於使用有噴嘴口101之油氣潤滑之情形時，為自軸承100之側面供給潤滑油而需要固定以上之軸向長度之隔圈。與此相對，於外環供油規格之情形時，無需供油用隔圈，故而可實現噴嘴口之削減或使隔圈之構造變得簡單，可使隔圈123之軸向長度與使用噴嘴口之規格相比變短。藉此，就外環供油規格而言，主軸、供油用零件之設計、加工或零件之管理變得簡單，於工具機之設計、製造、管理中可實現整體之成本降低。此外，由於可使軸向長度變短，故而亦促成工具機尺寸之小型化及心軸危險速度之提高。如此，與先前之側面供油型軸承相比，外環供油型軸承具有較多之優點。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-79711號公報
[發明所欲解決之問題] 然而，於外環供油型軸承中，由於對滾動體與內外環之接觸部附近直接供給潤滑油，故而根據其供給位置，有軸承產生功能上之問題之情形。例如，於外環徑向孔之軌道面側開口位置和外環槽與滾珠之間之接觸部之接觸橢圓重疊的情形時，於其開口部淵附近，外環槽與滾珠之間之接觸面壓提高，軸承容易產生早期燒蝕等損傷。又，即便設置於外環之徑向孔之軌道面側開口部和外環槽與滾珠之間之接觸橢圓不重疊，若對該接觸橢圓附近一次供給潤滑油，則亦有可能產生由軸承發熱大所致之損傷。 本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種藉由根據軸承之使用用途適當地設定設置於外環供油型軸承之外環之徑向孔之軸向位置，可獲得更良好之潤滑性能及旋轉性能之滾珠軸承。 [解決問題之技術手段] 本發明之上述目的係藉由下述構成而達成。 (1)一種滾珠軸承，其具備：內環，其於外周面具有內環軌道槽；外環，其於內周面具有外環軌道槽；及複數個滾珠，其等滾動自如地配置於上述內環軌道槽與上述外環軌道槽之間；且該滾珠軸承由潤滑油予以潤滑， 上述外環具有自其外周面遍及徑向貫通至內周面之至少1個徑向孔， 該徑向孔之中心線之軸向位置以如下方式設定：於將自上述徑向孔之中心線與上述滾珠之表面之交點連至上述滾珠之中心的直線相對於上述滾珠之自轉軸所成之劣角設為λ時，0°＜λ≦60°。 (2)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行；且 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述傾斜部內。 (3)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行；且 上述徑向孔之內徑側開口部係以跨及上述傾斜部與上述筆直部之方式定位。 (4)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行；且 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述筆直部。 (5)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行；且 上述徑向孔之內徑側開口部係以跨及上述筆直部與上述外環軌道槽之方式定位。 (6)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行；且 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述外環軌道槽。 (7)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具備自軸向端面至上述外環軌道槽逐漸縮徑之傾斜部， 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述埋頭孔。 (8)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具備自軸向端面至上述外環軌道槽逐漸縮徑之傾斜部， 上述徑向孔之內徑側開口部係以跨及上述埋頭孔與上述外環軌道槽之方式定位。 (9)如(1)之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具備自軸向端面至上述外環軌道槽逐漸縮徑之傾斜部， 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述外環軌道槽。 (10)如(1)至(9)中任一項之滾珠軸承，其中該徑向孔之軌道槽側開口部之軸向位置係以30°≦λ≦60°之方式設定。 (11)如(1)至(10)中任一項之滾珠軸承，其中於上述外環之外周面，沿著周向形成有與上述徑向孔連通之凹狀槽。 (12)如(11)之滾珠軸承，其中於上述外環之外周面，於隔著上述凹狀槽之軸向兩側沿著周向形成環狀槽，於上述各環狀槽分別配置環狀之密封構件。 (13)如(1)至(12)中任一項之滾珠軸承，其中上述徑向孔之直徑為0.5～1.5 mm。 (14)如(1)至(13)中任一項之滾珠軸承，其係工具機主軸用軸承。 [發明之效果] 根據本發明之滾珠軸承，外環具有自其外周面遍及徑向貫通至內周面之至少1個徑向孔，該徑向孔之中心線之軸向位置以如下方式設定：於將自徑向孔之中心線與滾珠之表面之交點連至滾珠之中心的直線相對於滾珠之自轉軸所成之劣角設為λ時，0°＜λ≦60°，故而於高速用途中，可獲得更穩定之潤滑性能及旋轉性能。
以下，基於圖式對本發明之各實施形態之滾珠軸承進行詳細說明。 (第1實施形態) 如圖1所示，本實施形態之滾珠軸承10係應用於高速之工具機主軸之用途，且具備：內環11，其於外周面具有圓弧狀之內環軌道槽11a；外環12，其於內周面具有圓弧狀之外環軌道槽12a；及複數個滾珠13，其等被保持器14保持，且以特定之接觸角α滾動自如地配置於內環軌道槽11a與外環軌道槽12a之間。於外環12之軸向一側之內周面，設置有埋頭孔12b，該埋頭孔12b具備自軸向端面至外環軌道槽12a逐漸縮徑之傾斜部，另一方面，於軸向另一側之內周面，形成有槽肩12c。 再者，於用於高速之工具機主軸之用途中，接觸角α被設定為15～30°。又，為了抑制由軸承旋轉時之離心力所致之旋轉側環之膨脹或由內外環溫度差所致之內部徑向(radial)間隙減小的不良影響，接觸角α更佳為被設定為18°＜α≦25°。 該滾珠軸承10係外環供油型軸承，外環12具有其自外周面遍及徑向貫通至內周面之徑向孔15。又，於外環12之外周面，沿著周向形成有與徑向孔15連通之凹狀槽16。藉此，於角接觸滾珠軸承10中，自未圖示之外殼之供油路供給之油粒及潤滑空氣係經由外環12之凹狀槽16及徑向孔15直接供給至滾珠13，進行油氣潤滑。 再者，周狀之凹狀槽亦可代替設置於外環12，而於外殼之內周面中形成於與徑向孔15連通之供油路開口之位置。 又，於本實施形態中，徑向孔15之中心線X之軸向位置係以如下方式設定。 此處，圖1中，所謂自轉軸s係於軸承旋轉過程中，滾珠13於外環軌道槽12a或內環軌道槽11a上進行滾動運動時之旋轉軸，且相對於表示接觸角α之直線具有大致90°之角度。又，N所示之點係成為滾珠13之自轉運動之極之點。進而，圖中之點A、點B分別為與滾珠13之自轉軸s所成之角度λ為60°、30°之直線與滾珠13之表面之交點。該角度λ係將自徑向孔15之中心線X與滾珠13之表面之交點連至滾珠13之中心的直線相對於滾珠13之自轉軸s所成之順時針方向之角度定義為正角度者，且為自轉軸s與該直線之劣角。再者，於本說明書中，所謂徑向孔15之中心線X包含其延長線。 即，於本實施形態中，徑向孔15之中心線X之軸向位置係以0°＜λ≦60°(圖1中T1所示之範圍)，更佳為30°≦λ≦60°(圖1中T2所示之範圍)之方式設定。 即，將徑向孔15之中心線X之軌道槽側開口部之軸向位置設定為λ超過0°，即，將徑向孔15之中心線X之軸向位置設定在較圖1之點N更靠外環槽底側，藉此利用由滾珠13之公轉所產生之離心力及由滾珠13之自轉所產生之離心力，將於供給潤滑油時附著於滾珠13之表面之潤滑油輸送至外環軌道槽12a內及內環軌道槽11a內。尤其，利用由軸承旋轉過程中之滾珠13之自轉所產生之離心力及潤滑油向滾珠13之表面之附著力，將附著於滾珠13之表面之較圖1之點N更靠槽底側的潤滑油輸送至赤道側(圖1中之表示接觸角α之直線側)、即外環軌道槽12a內及內環軌道槽11a內。 圖2係表示滾珠13之表面之潤滑油附著性之構思的模式圖。圖2(b)之點C、圖2(c)之點D分別表示滾珠13之表面之較點N更靠槽底相反側、槽底側之某任意點。又，L1、L2、L3分別為通過表示滾珠13之表面之圓上之點N、點C、點D之切線。將切線L1、L2、L3與於徑向(與徑向剖面平行)延伸之直線(相當於設置於外環12之徑向孔15之中心線X)所成之角度分別設為θ1、θ2、θ3。 當徑向孔15之中心線X超過點N通往槽底相反側時，圖2(b)中之θ之值變大，與θ之值較小之情形相比，潤滑油向滾珠13之附著性降低。即，θ越大，所供給之潤滑油越會以掠過滾珠13表面之方式與其接觸，並朝周圍發散。進而，潤滑油附著於保持器14等滾珠13以外之處之可能性亦變高，故而自徑向孔15供給之潤滑油難以被輸送至滾珠13與內環11或外環12之接觸部，故而有潤滑之可靠性降低之顧慮。又，於在徑向孔15之中心線X與點N相交之位置設有徑向孔15之情形時，有自徑向孔15供給之潤滑油附著於點N，上述利用伴隨滾珠13之自轉而產生之離心力之潤滑油輸送效果變小，而導致潤滑性降低之顧慮。因此，藉由以設置於外環12之徑向孔15之中心線X來到較圖1及圖2之點N更靠槽底側之方式設置徑向孔15，可獲得更穩定之潤滑性及旋轉性能。 另一方面，當徑向孔15之中心線X來到圖1之λ＞60°之範圍時、或越過槽底來到接觸角側時，會對接近滾珠13與外環12之接觸部之區域供給潤滑油。若對滾珠13與內外環11、12之接觸部或接觸部附近，以通常之油霧潤滑之供給量程度一下子供給潤滑油時，該潤滑油與滾珠13之間之阻力變大，有可能引起較大之發熱。因該發熱大而導致滾珠13與外環12之接觸部及接觸部附近之軸承零件及潤滑油溫度上升，且潤滑油之油膜形成性能降低，因此有產生燒蝕等損傷之顧慮。 為了抑制該問題產生，較理想為對滾珠13與內外環11、12之接觸部及接觸部附近逐次少量地供給微量之潤滑油，藉由以徑向孔15之中心線X來到圖1之0°＜λ≦60°、更佳為30°≦λ≦60°之範圍之方式設置徑向孔15，藉由利用伴隨上述滾珠13之自轉所產生之離心力之潤滑油輸送效果，可達成上述目的。30°≦λ≦60°之範圍更佳之理由，可舉出於點N或其附近(0°＜λ＜30°)，滾珠13之表面之周速較小，上述潤滑油輸送效果亦變小。藉由將λ設為30°(圖1之B點)以上，潤滑油附著之部分、即自轉軸s之旋轉半徑成為滾珠徑之1/2以上，可獲得適當之潤滑油輸送效果。若要獲得更大之潤滑油輸送效果，較理想為徑向孔15之中心線X來到30°≦λ≦60°之範圍。 又，若徑向孔15之中心線X已來到圖1之λ＞60°之範圍，則與0°＜λ≦60°內之情形相比，經供給之潤滑油所附著之滾珠13之表面之自轉周速度會變得過大。當已對自轉周速度較大之部分供給潤滑油時，若與對自轉周速度較小之部分供給潤滑油之情形相比，則潤滑油附著於滾珠13之表面時之滾珠13與潤滑油之間之阻力會變大。因此，若已對λ＞60°之範圍供給潤滑油，則與對0°＜λ≦60°內供給潤滑油之情形相比，軸承發熱會變大。因此，藉由以徑向孔15之中心線X來到圖1之0°＜λ≦60°內、更佳為30°≦λ≦60°內之方式設置徑向孔15，可獲得更穩定之旋轉性能。 尤其是，由於高速之工具機主軸中所使用之軸承(接觸角α＝15～30°)之軸承之接觸角較小，滾珠13與外環12之接觸部會接近外環槽底，故而當將接觸角之上限設定為30°且油穴之中心線X來到上述λ＞60°之範圍時，有可能導致徑向孔15、外環12與滾珠13間之接觸橢圓重疊，引起徑向孔15之淵部附近與滾珠13之間之接觸面壓大。因此，於主要使用本實施形態之滾珠軸承10之高速用途中，以徑向孔15之中心線X來到0°＜λ≦60°內、更佳為30°≦λ≦60°內之方式設置徑向孔15，藉此可獲得更穩定之旋轉性能。 再者，於本實施形態中，將接觸角α設定為15～30°，故而徑向孔15之中心線X之軌道槽側開口部之軸向位置形成於較外環槽底更靠接觸角相反側(埋頭孔側)之範圍內。 再者，將接觸角α設定為30°以下之理由係如下所述。 於如本實施形態般採用油氣潤滑等之高速之工具機用主軸用途等中，當作為接觸角α進行如超過30°之設定時，內外環11、12之旋轉軸與滾珠13之自轉軸之背離變大，滾珠13與內環軌道槽11a及滾珠13與外環軌道槽12a之各接觸部之旋轉滑動、陀螺儀滑動等滑動變得顯著，且由滾珠13之公轉所產生之離心力亦變得非常大。 因此，軸承之內部荷重(＝軸承運轉中之預壓荷重)增加，上述接觸部之面壓亦增大。其結果，會超過成為軸承之高速旋轉時之燒蝕極限之主要原因的指標即極限PV值。 因此，於本用途中，藉由將接觸角α設為30°以下，可避免如上所述之不良。 此處，於表1所示之高速之工具機主軸所要求之主軸運轉條件下，對接觸角不同之複數種規格之軸承進行解析。將其結果示於表2。 [表1] [表2] 主軸運轉條件係dmn值(dmn值係滾動體之節圓直徑(mm)與軸承之轉速(min-1 )之積)為130萬以上(最近之高速主軸標準使用條件)，由旋轉產生之離心力非常高，此外，如上所述隨著接觸角變大而軸承之內部滑動(旋轉滑動、陀螺儀滑動等)變大。 因此，為了降低高速旋轉時之運轉中之內部預壓，且降低滾動接觸部之PV值，隨著將接觸角設定得較大，必須使軸承之主軸組入後之預壓荷重(靜止時＝轉速為0之狀態)更小(表中(1))。 即，規格研究之結果，如表2所示，就接觸角為30°以下而言，成為即便附加主軸組入後預壓荷重亦可滿足作為主軸之功能之設定，但若接觸角超過30°，則無法附加預壓荷重，而必須成為主軸組入後內部間隙為大於0之間隙(所謂之溝狀態)之設定。因此，無法確保運轉中之主軸之剛性，容易產生振動，並且於工具機主軸之情形時，旋轉精度亦惡化而產生加工精度不良。 又，於未被賦予預壓之軸承之狀態下，由於軸承存在溝，故而於主軸之急加速運轉或急減速運轉時，容易產生滾動接觸部之公轉滑動(滑行(skidding)；未自旋轉輪對滾動體傳遞驅動力，而於兩者間之接觸部產生極大之滑動之現象)，有可能因由本現象所引起之異常升溫而導致磨耗或燒蝕。 由以上之試算結果可知，軸承之接觸角必須成為30°以下，於設為本條件下之情形時，可有效地發揮0°＜λ≦60°之效果。 圖3係表示將本實施形態之徑向孔15之中心線X之軸向位置以成為0°＜λ≦60°之範圍之方式設定之例，圖3(a)係表示λ＝1°時之徑向孔15，圖3(b)係表示λ＝31°時之徑向孔15，圖3(c)係表示λ＝60°時之徑向孔15。 圖3(a)中，徑向孔15之外環內徑側開口部全部位於埋頭孔12b，且處於外環軌道槽12a之外側，於軌道槽加工時無需顧慮油孔開口部(油孔開口部與軌道槽之交叉部之毛邊等)，加工性良好。進而，滾珠13與油孔開口部之接觸、或滾珠13與外環軌道槽12a之接觸橢圓不會與油孔開口部重疊，故而組裝作業性及操作性良好。 即，由於油孔開口部處於外環軌道槽12a之外側，故而不可能於滾珠表面造成傷痕、或因該滾珠表面之傷痕而產生軸承之聲響性能降低或早期損傷等。 圖3(b)中，徑向孔15之外環內徑側開口部跨及埋頭孔12b與軌道槽12a內而形成。就通常之組裝作業或軸承使用方法而言，滾珠13與外環軌道槽12a內之埋頭孔附近部不會接觸，故根據與上述相同之理由，組裝作業性及操作性良好。又，油孔開口部之一部分處於軌道槽12a內，且接近滾珠13與內、外環11、12之接觸部，故而油之供給性良好。 圖3(c)中，徑向孔15之外環內徑側開口部全部處於外環軌道槽12a內，且處於軌道槽內之埋頭孔側(相對於槽底與接觸角為相反側)。因此，於軸承旋轉時，油孔開口部和滾珠13與外環軌道槽12a之接觸橢圓不會重疊，不會產生因重疊而產生之接觸面壓過大等，因而產生軸承之早期損傷等之可能性較低。又，油之供給性亦良好，可實現軸承之良好之旋轉性能。 再者，如圖3(c)般，於油孔開口部處於外環軌道槽12a內之情形時，只要注意軸承組裝時或將軸承組入主軸時之作業方法，可消除上述油孔開口部與軌道槽之交叉部之毛邊或於滾珠表面造成傷痕之可能性。 再者，於本實施形態中，徑向孔15之直徑係考慮潤滑油之供給性而被設定為0.5～1.5 mm。又，於本實施形態中，徑向孔15遍及徑向具有均等之直徑。 因此，根據本實施形態之滾珠軸承10，外環12之徑向孔15之中心線X之軸向位置以如下方式設定：於將自徑向孔15之中心線X與滾珠13之表面之交點連至滾珠13之中心O的直線相對於滾珠13之自轉軸s所成之劣角設為λ時，0°＜λ≦60°，故而對於用於高速用途之滾珠軸承，可獲得更穩定之潤滑性及旋轉性能。 又，於本實施形態中，亦可如圖4所示之變化例般，於滾珠軸承10之外環12之外周面中，在隔著凹狀槽16之軸向兩側沿著周向形成環狀槽19，於各環狀槽19配置例如O形環等環狀之彈性構件即密封構件20。藉此，於潤滑油供給時，可防止有可能於外環12之外周面與供外環12內嵌之外殼之內周面之間產生之潤滑油洩漏。 (第2實施形態) 其次，參照圖5～圖7對本發明之第2實施形態之滾珠軸承進行詳細說明。再者，對與第1實施形態相同或同等部分附上相同符號並省略或簡化說明。 本實施形態之角接觸滾珠軸承10a就外環12之內周面之埋頭孔側之形狀而言與第1實施形態不同。即，於本實施形態中，埋頭孔12b具有：傾斜部(圓錐面)12b1，其自軸向端面朝向軌道槽12a側逐漸縮徑；及筆直部(圓柱面)12b2，其與將傾斜部12b1與軌道槽12a相連之滾珠軸承之旋轉軸中心線L(參照圖10)平行。 角接觸滾珠軸承10a係為防止於組入後軸承分解之情況，而於外環12或內環11設置圖5所示之稱為卡合裕度Δr之部分。因此，於組裝角接觸滾珠軸承10a時，將外環12加熱，使外環12以相應於卡合裕度Δr之量膨脹後進行組裝。為了使該組裝時之外環加熱溫度或時間為固定，且易於進行組裝生產線之管理，又，為了防止組裝後之軸承分解，該卡合裕度Δr之尺寸較理想為藉由最終精研削加工而以數十微米級進行管理。 如此，於設置規定卡合裕度Δr之筆直部12b2之本實施形態之情形時，與埋頭孔12b僅由傾斜部構成且於埋頭孔12b與外環軌道槽12a之間設置有邊緣之情形相比，可實現卡合裕度Δr之尺寸管理之容易化(由於研削加工時容易獲得尺寸精度且存在筆直部，故而容易測定卡合裕度直徑尺寸D)或軸承組裝時之滾珠傷痕產生之抑制。 於本實施形態中，外環12之徑向孔15之中心線X之軸向位置亦只要以如下方式設定便可：於將自徑向孔15之中心線X與滾珠13之表面之交點N連至滾珠13之中心O的直線相對於滾珠13之自轉軸s所成之劣角設為λ時，0°＜λ≦60°，較佳為30°≦λ≦60°。藉此，對於用於高速用途之滾珠軸承，可獲得更穩定之潤滑性及旋轉性能。 具體而言，於本實施形態中，徑向孔15之中心線X之軸向位置只要被設計為圖6(a)～圖7(b)所示之任一位置便可。 圖6(a)中，徑向孔15之外環內徑側開口部全部位於埋頭孔12b之傾斜部12b1內。 藉由於此種位置設置徑向孔15，於軌道槽加工時可不考慮油孔開口部之毛邊等，外環軌道槽12a之加工性良好。又，於將軸承組入至主軸時或使用時，滾珠13與外環軌道槽12a之接觸橢圓和油孔開口部不重疊，故而可抑制滾珠傷痕之產生或接觸面壓之異常增大。 圖6(b)中，徑向孔15之外環內徑側開口部以跨及傾斜部12b1與筆直部12b2之方式定位。藉此，除圖6(a)之滾珠軸承之效果以外，可進一步對軸承內部側供給油，故而可獲得軸承之更良好之旋轉性能。 圖6(c)中，徑向孔15之外環內徑側開口部全部位於筆直部12b2。藉此，除圖6(a)及(b)之滾珠軸承之效果以外，由於開口部之一部分不傾斜，故而可確保所供給之油之直進性，可更確實地供給油。 詳細而言，圖6(a)及(b)之滾珠軸承中，沿著埋頭孔之傾斜部12b1形成有徑向孔15之外環內徑側開口部，自開口部之徑向觀察到之剖面相對於油之供給方向(與滾珠軸承之旋轉軸中心線L正交之方向)傾斜。於此種情形時，開口部之軸向端面側相較筆直部側空間更大，故而於軸向端面側之壓力變弱，與油一同被供給至埋頭孔之傾斜部側之空氣流動，伴隨於此，油亦可能向傾斜部側流動。與此相對，於圖6(c)所示之滾珠軸承中，將徑向孔15之外環內徑側開口部全部設置於筆直部12b2，藉此，自開口部之徑向觀察到之剖面相對於油之供給方向平行，故而可確保上述油之直進性。 圖7(a)中，徑向孔15之外環內徑側開口部以跨及筆直部12b2與外環軌道槽12a之方式定位。藉由設置此種徑向孔15，徑向孔15之開口部之一部分與外環軌道槽12a重疊，故而油之供給性提高。 圖7(b)中，徑向孔15之外環內徑側開口部全部位於外環軌道槽12a。藉由如此設置徑向孔15，可直接對滾珠13與外環軌道槽12a之間之較窄之間隙供給油。因此，尤其是可抑制於需要更多潤滑油量之高速運轉時之油膜用盡，故而可獲得穩定之高速性。 再者，本發明並不限定於上述實施形態，可適當變化、改良等。 例如，徑向孔只要為自外環之外周面遍及徑向貫通至內周面者便可，除本實施形態之沿著半徑方向(與徑向剖面平行)形成者以外，亦可朝周向傾斜。 又，於上述實施形態中，外環12係設為具有1個補給孔，但並不限於此，亦可具有複數個補給孔。 再者，對外環之徑向孔之潤滑油之補給方法除油氣潤滑以外，亦可採用油霧潤滑。視情形亦可為噴油(oil jet)潤滑。然而，於使用軸承之周邊部或主軸外部之潤滑劑補給裝置自外環12之徑向孔15供給潤滑脂的潤滑脂補給法之情形時，若徑向孔15以朝外環軌道槽12a內、埋頭孔12b與外環軌道槽12a之交點部、或埋頭孔12b內之外環軌道槽附近側開口之方式形成，則作為包含增稠劑之半固體之潤滑脂會被供給至外環軌道槽12a內。 於此情形時，由於潤滑脂被卡入至外環軌道槽12a內，故而因攪拌阻力而產生轉矩增大或異常發熱等問題。該等問題特別容易於如本實施形態般之高速旋轉中產生。因此，於本發明中較理想為供給不包含增稠劑之潤滑油之油潤滑方法。 進而，本發明之滾珠軸承並不限定於應用於工具機用主軸裝置者，亦可應用為普通工業機械或馬達等高速旋轉之裝置之滾珠軸承。
10‧‧‧角接觸滾珠軸承(滾珠軸承)
10a‧‧‧角接觸滾珠軸承
11‧‧‧內環
11a‧‧‧內環軌道槽
12‧‧‧外環
12a‧‧‧外環軌道槽
12b‧‧‧埋頭孔
12b1‧‧‧傾斜部(圓錐面)
12b2‧‧‧筆直部(圓柱面)
12c‧‧‧槽肩
13‧‧‧滾珠
14‧‧‧保持器
15‧‧‧徑向孔
16‧‧‧凹狀槽
19‧‧‧環狀槽
20‧‧‧密封構件
100‧‧‧軸承
101‧‧‧供油用噴嘴口
102‧‧‧外隔圈
102a‧‧‧徑向貫通孔
110‧‧‧外環供油型軸承
111‧‧‧外環
112‧‧‧油槽
113‧‧‧油孔
120‧‧‧心軸
120A‧‧‧心軸
121‧‧‧旋轉軸
122‧‧‧馬達之轉子
123‧‧‧隔圈
A‧‧‧點
B‧‧‧點
C‧‧‧點
D‧‧‧點
L1、L2、L3‧‧‧切線
N‧‧‧點
O‧‧‧滾珠之中心
s‧‧‧自轉軸
T1‧‧‧範圍
T2‧‧‧範圍
X‧‧‧中心線
α‧‧‧接觸角
θ1、θ2、θ3‧‧‧角度
λ‧‧‧劣角
Δr‧‧‧卡合裕度
圖1係本發明之第1實施形態之滾珠軸承之剖視圖。 圖2(a)係徑向孔之軌道槽側開口部之軸向位置處於點N之滾珠軸承的剖視圖，(b)係徑向孔之軌道槽側開口部之軸向位置處於點C之滾珠軸承的剖視圖，(c)係徑向孔之軌道槽側開口部之軸向位置處於點D之滾珠軸承的剖視圖。 圖3(a)係徑向孔之軌道槽側開口部之軸向位置為λ＝1°之滾珠軸承的剖視圖，(b)係該軸向位置為λ＝31°之滾珠軸承之剖視圖，(c)係該軸向位置為λ＝60°之滾珠軸承之剖視圖。 圖4係第1實施形態之變化例之滾珠軸承之剖視圖。 圖5係本發明之第2實施形態之滾珠軸承之剖視圖。 圖6(a)係徑向孔之內徑側開口部全部位於傾斜部內之情形時之滾珠軸承的剖視圖，(b)係徑向孔之內徑側開口部以跨及傾斜部與筆直部之方式定位之情形時的滾珠軸承之剖視圖，(c)係徑向孔之內徑側開口部全部位於筆直部之情形時之滾珠軸承的剖視圖。 圖7(a)係徑向孔之內徑側開口部以跨及筆直部與外環軌道槽之方式定位之情形時的滾珠軸承之剖視圖，(b)係徑向孔之內徑側開口部全部位於外環軌道槽之情形時之滾珠軸承的剖視圖。 圖8(a)及(b)係表示使用有噴嘴口之先前之油氣潤滑之剖視圖。 圖9係外環供油規格之油氣潤滑之滾珠軸承之剖視圖。 圖10係上半部分為外環供油規格之油氣潤滑之心軸且下半部分為使用有噴嘴口之油氣潤滑之心軸的各自之剖視圖。
10‧‧‧角接觸滾珠軸承(滾珠軸承)
11‧‧‧內環
11a‧‧‧內環軌道槽
12‧‧‧外環
12a‧‧‧外環軌道槽
12b‧‧‧埋頭孔
12c‧‧‧槽肩
13‧‧‧滾珠
14‧‧‧保持器
15‧‧‧徑向孔
16‧‧‧凹狀槽
A‧‧‧點
B‧‧‧點
N‧‧‧點
O‧‧‧滾珠之中心
s‧‧‧自轉軸
T1‧‧‧範圍
T2‧‧‧範圍
X‧‧‧中心線
α‧‧‧接觸角
λ‧‧‧劣角

Claims (16)

  1. 一種滾珠軸承，其具備：內環，其於外周面具有內環軌道槽；外環，其於內周面具有外環軌道槽；及複數個滾珠，其等滾動自如地配置於上述內環軌道槽與上述外環軌道槽之間；且該滾珠軸承由潤滑油予以潤滑， 上述外環具有自其外周面遍及徑向貫通至內周面之至少1個徑向孔， 該徑向孔之中心線之軸向位置以如下方式設定：於將自上述徑向孔之中心線與上述滾珠之表面之交點連至上述滾珠之中心的直線相對於上述滾珠之自轉軸所成之劣角設為λ時，0°＜λ≦60°。
  2. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行； 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述傾斜部內。
  3. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行； 上述徑向孔之內徑側開口部係以跨及上述傾斜部與上述筆直部之方式定位。
  4. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行； 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述筆直部。
  5. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行； 上述徑向孔之內徑側開口部係以跨及上述筆直部與上述外環軌道槽之方式定位。
  6. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具有：傾斜部，其自軸向端面朝向上述外環軌道槽逐漸縮徑；及筆直部，其連結該傾斜部至上述外環軌道槽，且與上述滾珠軸承之旋轉軸中心線平行； 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述外環軌道槽。
  7. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具備自軸向端面至上述外環軌道槽逐漸縮徑之傾斜部， 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述埋頭孔。
  8. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具備自軸向端面至上述外環軌道槽逐漸縮徑之傾斜部， 上述徑向孔之內徑側開口部係以跨及上述埋頭孔與上述外環軌道槽之方式定位。
  9. 如請求項1之滾珠軸承，其中上述外環之內周面具有埋頭孔，該埋頭孔具備自軸向端面至上述外環軌道槽逐漸縮徑之傾斜部， 上述徑向孔之內徑側開口部全部位於上述外環軌道槽。
  10. 如請求項1至9中任一項之滾珠軸承，其中該徑向孔之中心線之軸向位置以30°≦λ≦60°之方式設定。
  11. 如請求項1至9中任一項之滾珠軸承，其中於上述外環之外周面，沿著周向形成有與上述徑向孔連通之凹狀槽。
  12. 如請求項10之滾珠軸承，其中於上述外環之外周面，沿著周向形成有與上述徑向孔連通之凹狀槽。
  13. 如請求項11之滾珠軸承，其中於上述外環之外周面，於隔著上述凹狀槽之軸向兩側沿著周向形成環狀槽，於上述各環狀槽分別配置環狀之密封構件。
  14. 如請求項12之滾珠軸承，其中於上述外環之外周面，於隔著上述凹狀槽之軸向兩側沿著周向形成環狀槽，於上述各環狀槽分別配置環狀之密封構件。
  15. 如請求項1至9中任一項之滾珠軸承，其中上述徑向孔之直徑為0.5～1.5 mm。
  16. 如請求項1至9中任一項之滾珠軸承，其係工具機主軸用軸承。
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