WO2017086120A1 - 軸受用ころの超仕上げ加工方法および超仕上げ加工装置 - Google Patents

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晃平 東
慎二 伏原
晃範 大塚
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    • F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
    • F16C33/366—Tapered rollers, i.e. rollers generally shaped as truncated cones

Definitions

  • the present invention relates to a superfinishing method and a superfinishing device for a rolling surface on which logarithmic curve crowning of a bearing roller is formed.
  • Patent Document 2 The method of Patent Document 2 is characterized in that the roller shaft center is tilted with a multi-piece split screw on the feed drum, but this method can process a crowning with a small single curvature to some extent. Due to the wear problem of the threaded portion, it is difficult to stably superfinish the crowning composed of the logarithmic curve crowning at the end of the rolling surface of the roller and the arc of compound curvature. Furthermore, it is impossible to continuously superfinish the entire raceway surface including such a logarithmic curve crowning portion. Further, since it is necessary to process the split screws separately, the productivity of the feed drum is extremely low.
  • the present invention provides a superfinishing method and a superfinishing apparatus for bearing rollers that efficiently and highly accurately process the entire raceway surface including the logarithmic curve crowning portion of the bearing rollers. With the goal.
  • the present invention has a pair of feed drums arranged in parallel and having a guide screw surface that continues in a spiral shape on the outer periphery and driven to rotate around the central axis.
  • Is configured to support and rotate a work as a bearing roller with the guide screw surfaces facing each other and to feed the two through the feed drums, and the outer peripheral surface of the work passing between the two feed drums is a grindstone.
  • the thread bottom angle of the guide screw surface is changed according to the position in the axial direction of the feed drum, and the work passing through the feed drums is fed once.
  • the straight portion of the rolling surface of the bearing roller and the logarithmic curve crowning portions at both ends thereof are superfinished.
  • the present invention for the superfinishing apparatus is provided with a pair of feed drums that have a spiral guide screw surface on the outer periphery and are driven to rotate around the central axis, and these feed drums face each other.
  • Supporting and rotating a work as a bearing roller on the guide screw surface and feeding the feed drum between the two feed drums, and provided with a grindstone for machining the outer peripheral surface of the work passing between the two feed drums In a super-finishing machine for bearing rollers, the screw bottom angle of the guide screw surfaces of the pair of feed drums varies according to the shapes of the straight portion of the rolling surface of the bearing roller and the logarithmic curve crowning portions at both ends thereof. It was made to be characterized.
  • the logarithmic curve crowning includes a crowning composed of a logarithmic curve and a crowning approximated to a logarithmic curve in which a plurality of arcs having different curvatures are smoothly connected.
  • the through feed means a feed in which the workpiece is passed in the axial direction from the entry side to the discharge side of both feed drums.
  • the entire rolling surface having the logarithmic curve crowning portion of the bearing roller Super-finishing can be performed with a processing machine, and manufacturing costs can be reduced and productivity can be improved.
  • the bearing roller is a tapered roller or a cylindrical roller, the required performance for a mass-produced tapered roller bearing or a cylindrical roller bearing can be satisfied, and the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4. It is a front view of the principal part of the feed drum of the superfinishing apparatus. It is a figure which shows the concept of the operation
  • a superfinishing method and superfinishing apparatus will be described with reference to FIGS.
  • a tapered roller bearing incorporating a bearing roller processed by the superfinishing method and superfinishing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a tapered roller bearing.
  • the tapered roller bearing 1 includes an outer ring 2, an inner ring 3, a tapered roller 4, and a cage 5.
  • the outer ring 2 has a conical raceway surface 6 on its inner peripheral surface.
  • the inner ring 3 has a conical raceway surface 8 on the outer peripheral surface, and has a large brim surface 7 on the large diameter side of the raceway surface 8 and a small brim surface 10 on the small diameter side.
  • the tapered roller 4 is disposed between the outer ring 2 and the inner ring 3, has a tapered rolling surface 9 on the outer peripheral surface, and has a large end surface 11 and a small end surface 12.
  • the rolling surface 9 has a conical angle ⁇ .
  • the cage 5 accommodates a large number of tapered rollers 4 in a pocket 13 so as to roll freely at regular intervals.
  • Logarithmic curve crowning is formed on the large end face 11 side and the small end face 12 side of the rolling surface 9 of the tapered roller 4.
  • FIG. 2a is a front view of the tapered roller 4, showing the upper half from the center line.
  • FIG. 2b is an enlarged view of part A of FIG. 2a.
  • the rolling surface 9 of the tapered roller 4 includes a straight straight portion 9a, and a crowning portion 9b formed on the small end surface 12 side from both axial ends of the straight portion 9a and the large end surface 11 side. And a crowning portion 9c formed on the surface.
  • the crowning portion 9b formed on the small end face 12 side of the tapered roller 4 has a complex arc shape in which three arcs having large radii of curvature R1, R2, and R3 are smoothly connected to the straight portion 9a.
  • the drop amount of the crowning portion 9b is approximated to a logarithmic curve by defining the drop amount Z1 of the first gate, the drop amount Z2 of the intermediate second gate, and the maximum drop amount Z3 of the third gate. It becomes the crowning shape. Thereby, edge load can be avoided and the surface pressure distribution in the axial direction can be made uniform.
  • the drop amount varies depending on the size and model number, but is about 20 ⁇ m to 40 ⁇ m at the maximum. Since the crowning portion 9c formed on the large end surface 11 side is the same as the crowning portion 9b, description thereof is omitted.
  • the tapered roller 4 is manufactured by superfinishing a workpiece W, which will be described later, the symbol W is also shown in FIGS. 2a and 2b.
  • the workpiece W before superfinishing is ground at portions corresponding to the straight portion 9a and the crowning portions 9b, 9c of the rolling surface 9.
  • the present invention is not limited to this, and the portion corresponding to the rolling surface 9 of the workpiece W may be ground into a linear shape over the entire length, and the crowning portion may not be formed. In this case, the crowning portion is formed by superfinishing.
  • the portion corresponding to the rolling surface 9 is rolled on the outer peripheral surface of the workpiece W.
  • the superfinishing apparatus 50 mainly includes a pair of feed drums 51 and 52 and a grindstone 53 (see FIG. 5).
  • Each of the feed drums 51 and 52 has guide screw surfaces 54a and 54b that follow a spiral shape on the outer periphery, and the feed drum 51 is provided with a flange 55 at the end of the guide screw surface 54a.
  • the feed drums 51 and 52 are rotationally driven around their central axes L1 and L2.
  • the pair of feed drums 51 and 52 are arranged in parallel at a predetermined interval.
  • the feed drums 51 and 52 support and rotate the work W by guide screw surfaces 54 a and 54 b facing each other, and the work W is fed between the feed drums 51 and 52.
  • the grindstone 53 finishes the tapered roller 4 shown in FIG. 2 by super-finishing the workpiece W whose entire length corresponding to the rolling surface 9 has been ground into a linear shape.
  • the rolling surface 9 of the tapered roller 4 includes the straight portion 9a and the crowning portions 9b and 9c.
  • the raceway surface of the workpiece W is fed through the workpiece W while rotating. 9 Superfinishing the corresponding part.
  • a so-called stick grindstone formed in a plate shape is used as the grindstone 53.
  • a plurality of these plate-like grindstones 53 are arranged in parallel to the central axes L1 and L2 of the feed drums 51 and 52, and as shown in FIG. 5, a lower edge 53a that is a processing surface of the plate-like grindstone 53 is formed. They are arranged so as to be inserted between the feed drums 51 and 52, respectively.
  • the plurality of grindstones 53 are supported by the support member M as shown in FIGS. 5 and 6, and each grindstone 53 is parallel to the central axes L1 and L2 (see FIG. 5) with respect to the support member M as shown in FIG. Is configured to be swingable.
  • Each rocking grindstone 53 is configured to form a raceway surface 9 including a straight portion 9a and crowning portions 9b and 9c of the tapered roller 4 by superfinishing the workpiece W.
  • a gap S (see FIG. 6) is provided between the grindstones 53 and 53 so as not to interfere with the adjacent grindstone 53 when the grindstone 53 swings.
  • the grindstone 53 is oscillated and displaced when the workpiece W is conveyed in a state where the corresponding portion of the crown W of the workpiece W is in contact with the lower edge 53a of the grindstone 53.
  • the workpiece W moves the grindstone 53 counterclockwise with respect to the feed drums 51 and 52 in FIG.
  • a small curvature (a large radius of curvature, for example, for example, by moving the portion corresponding to the track surface 9 of the workpiece W with respect to the lower end edge 53a, which is the processing surface of the grindstone 53).
  • About 1000 mm can be formed.
  • the two feed drums 51 and 52 include a male feed drum 51 and a female feed drum 52.
  • the guide screw surface 54 a of the male feed drum 51 is partitioned from the adjacent guide screw surface 54 a by the spiral flange 55.
  • the guide thread surface 54b of the female feed drum 52 is not provided with a flange.
  • the feed drums 51 and 52 are rotated in a state where the large end surface 11 of the workpiece W is in contact with the flange portion 55, so that the small end surface 12 of the workpiece W is directed forward (conveying direction). Then, the workpiece W is transferred from the entry side indicated by the arrow A1 to the discharge side.
  • FIG. 5 Based on As shown in FIG. 5, the workpiece W is in contact with the guide screw surfaces 54 a and 54 b of the two feed drums 51 and 52.
  • a straight line connecting the workpiece W and the contact portion C of the feed drums 51 and 52 and the central axes L1 and L2 of the feed drums 51 and 52 is defined as K.
  • An angle formed by the straight line K and the plane Lp including the central axes L1 and L2 of the feed drums 51 and 52 is ⁇ .
  • a straight line passing through the center O of the workpiece W and passing through the center of the grindstone 53 is denoted as H.
  • FIG. 6 is a view of the HOK line in FIG. 5 as viewed in the P direction.
  • the angles ⁇ and ⁇ shown in FIG. 6 will be described.
  • the angle formed by the screw bottom of the guide screw surface 54a of the feed drum 51 and the central axis L1 is ⁇ .
  • an angle formed by the lower end edge 53a of the grindstone 53 and the portion corresponding to the rolling surface 9 of the workpiece W on a plane including the straight line H of FIG. 5 and parallel to the central axis L1 is ⁇ .
  • the rolling surface 9 of the tapered roller 4 has a conical angle ⁇ as shown in FIG. As shown in FIG.
  • the plane including the straight line K and the central axis L1 and the plane including the straight line H and parallel to the central axis L1 form an angle of (90 ° ⁇ ). Because of this geometrical relationship, in order to set the angle ⁇ , the angle ⁇ is obtained in consideration of the cone angle ⁇ and the angle of (90 ° ⁇ ). When the angle ⁇ thus obtained is formed on the screw bottom of the guide screw surface 54a of the feed drum 51, an angle ⁇ is formed between the lower end edge 53a of the grindstone 53 and the portion corresponding to the rolling surface 9 of the workpiece W.
  • FIG. 6 the angle ⁇ corresponding to the shape of the crowning portions 9 b and 9 c and the straight portion 9 a (see FIG. 2 a) of the rolling surface 9 of the tapered roller 4 from the entrance side to the discharge side in the transport direction.
  • the screw bottom angle ⁇ of the guide screw surface 54b of the feed drum 52 is set in the same manner as the screw bottom angle ⁇ of the guide screw surface 54a of the feed drum 51.
  • the screw bottom surfaces of the guide screw surfaces 54a and 54b of the feed drums 51 and 52 are flat surfaces, a sufficient contact width with the outer peripheral surface of the workpiece W can be ensured, and the straight portion 9a and logarithmic curve crowning portions 9b and 9c at both ends thereof can be secured.
  • the entire rolling surface 9 consisting of the above can be stably superfinished, and can be processed efficiently and with high accuracy.
  • the configuration of the superfinishing apparatus according to this embodiment is as described above. Next, the operation will be described. First, the screw bottom angle ⁇ of the guide screw surfaces of the feed drums 51 and 52 is gradually changed from the entry side to the discharge side in the conveyance direction of the workpiece W, and the crowning portion corresponding to the rolling surface 29 of the workpiece W is changed. The concept of the operation of superfinishing the 9b and 9c corresponding portions and the straight portion 9a corresponding portions will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 7 shows a case in which superfinishing is performed in the order of the corresponding part of the raceway surface 9 of the workpiece W corresponding to the crowning part 9b on the small end face 12 side, the corresponding part of the straight part 9a, and finally the corresponding part of the crowning part 9c on the large end face 11 side.
  • the screw bottom angle ⁇ of the guide screw surface 54a of the feed drum 51 is set to ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4, ⁇ 5, and ⁇ 6 from the entry side to the discharge side in the transport direction.
  • the straight portion 9a is smoothly connected by the crowning portions 9b and 9c. Can do. However, since the portion corresponding to the crowning portion 9c on the large end surface 11 side is superfinished after the superfinishing of the straight portion 9a, abrasive scratches may remain on the straight portion 9a.
  • FIG. 8 shows a case where superfinishing is performed in the order of the crowning portion 9c corresponding portion on the small end surface 12 side of the portion corresponding to the raceway surface 9 of the workpiece W, the crown corresponding portion 9c corresponding to the large end surface 11 side, and finally the straight portion 9a corresponding portion.
  • the screw bottom angle ⁇ of the guide screw surface 54a of the feed drum 51 is ⁇ 1 1 , ⁇ 2 1 , ⁇ 3 1 , ⁇ 4 1 , ⁇ 5 1 , ⁇ 6 1 from the entry side to the discharge side in the transport direction. And set.
  • the screw bottom angle ⁇ is compared with that in FIG.
  • the tapered roller 4 as a bearing roller is obtained.
  • the two grindstones 53 1 to 53 6 are prepared for the entire length of the feed drums 51 and 52 (not shown).
  • the two grindstones 53 1 and 53 2 provided in the section E on the entry side in the transport direction superfinish the corresponding part of the crowning part 9b on the small end face 12 side of the workpiece W.
  • the two grindstones 53 3 and 53 4 provided in the section F of the intermediate part superfinish the corresponding part of the crowning part 9c on the large end face 11 side.
  • the two grindstones 53 5 and 53 6 provided in the last discharge-side section G superfinish the corresponding portion of the straight portion 9a.
  • the screw thread angle corresponding to a plurality of arcs having different curvatures is set on the guide screw surface 54a of the feed drum 51 in the section E.
  • screw bottom angles ⁇ 1 2 , ⁇ 2 2 , ⁇ 3 2 , and ⁇ 4 2 are set for the small sections E1, E2, E3, and E4 in the section E, respectively.
  • the screw thread angle 54a corresponding to a plurality of circular arcs having different curvatures is set on the guide screw surface 54a of the feed drum 51 in the section F in order to form a logarithmic curve crowning shape of the crowning portion 9c on the large end surface 11 side.
  • the small section F1, F2, F3, F4 in the interval F, the thread root angle .beta.5 2 respectively, ⁇ 6 2, ⁇ 7 2, ⁇ 8 2 is set.
  • the guide screw surface 54b of the feed drum 52 is similarly provided with sections E to G, small sections E1 to E4, and F1 to F4, and feed drums are arranged in the small sections E1 to E4, F1 to F4, and section G.
  • the same screw bottom angle as the screw bottom angle of the 51 guide screw surface 54a is set.
  • the axial distances of the small sections E1 to E4 and F1 to F4 are appropriately set according to the crowning shape.
  • the sections E to G are appropriately set in consideration of the size and model number of the workpiece W.
  • the superfinishing apparatus of this embodiment since the specific example of the superfinishing apparatus of this embodiment is configured as described above, when the workpiece W is fed through from the entry side in the conveyance direction to the discharge side, the straight portion 9a and the crowning portions 9b and 9c. The entire rolling surface 9 is superfinished efficiently and with high accuracy.
  • a tapered roller 4 as a bearing roller shown in FIGS. 2a and 2b is obtained. Therefore, the entire rolling surface having the logarithmic curve crowning portion of the bearing roller can be superfinished with one processing machine, and the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
  • the tapered roller 4 of the tapered roller bearing 1 is exemplified as the bearing roller to be processed, but the present invention is not limited to this, and a cylindrical roller of a cylindrical roller bearing may be used.
  • the cylindrical roller bearing 21 includes an outer ring 22, an inner ring 23, a cylindrical roller 24, and a cage 25.
  • the outer ring 22 has a cylindrical raceway surface 26 on its inner peripheral surface, and has flange surfaces 27 at both ends of the raceway surface 26.
  • the inner ring 23 has a cylindrical raceway surface 28 on the outer peripheral surface.
  • the cylindrical roller 24 is disposed between the outer ring 22 and the inner ring 23, has a cylindrical rolling surface 29 on the outer peripheral surface, and end surfaces 30 at both ends.
  • the retainer 25 accommodates a large number of cylindrical rollers 24 in a pocket 31 at regular intervals so as to roll freely. Although illustration is omitted, logarithmic curve crowning is formed at both ends of the rolling surface 29 of the cylindrical roller 24.
  • the details of the crowning shape are the same as the crowning shape of the tapered roller 1 described above, and therefore, the contents described for the tapered roller 1 apply mutatis mutandis.
  • the superfinishing apparatus and the superfinishing method are the same as those in the above-described embodiment, the explanation is applied mutatis mutandis and the explanation is omitted.

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Abstract

螺旋状に続く案内ねじ面５４ａ、５４ｂを外周に有し中心軸Ｌ１、Ｌ２周りに回転駆動される一対のフィードドラム５１、５２を平行に設置し、これらフィードドラム５１、５２は、互いに対向する案内ねじ面５４ａ、５４ｂで軸受用ころ４となるワークＷを支持して回転させ両フィードドラム５１、５２間を通し送りするものであり、両フィードドラム５１、５２間を通過するワークＷの外周面を砥石５３で加工する軸受用ころ４の超仕上げ加工方法において、案内ねじ面５４ａ、５４ｂのねじ底角度βをフィードドラム５１、５２の軸方向の位置により変化させ、両フィードドラム５１、５２間を通過するワークＷの１回の通し送りにより、軸受用ころ４の転動面９のストレート部９ａとその両端の対数曲線クラウニング部９ｂ、９ｃを超仕上げ加工することを特徴とする。

Description

軸受用ころの超仕上げ加工方法および超仕上げ加工装置
　本発明は、軸受用ころの対数曲線クラウニングを形成した転動面の超仕上げ加工方法および超仕上げ加工装置に関する。
　一般に円すいころ軸受に使用される円すいころの外径面には超仕上げ加工が施される。昨今、円すいころ軸受のミスアライメントによって、ころの端部に発生する応力集中（エッジロード）をなくす要求があり、ころの転動面の端部に対数曲線クラウニングや複合曲率の円弧で構成されたクラウニングを採用することが多い。また、円すいころ軸受に使用される円すいころは、その転動面を超仕上げ加工することが求められるが、従来の超仕上げ加工では、クラウニング部を効率的、かつ高精度に超仕上げ加工を行うことは困難であった。この問題に対する提案技術として、特許文献１や特許文献２がある。
実開昭５６－１２１５６２号公報 特開２０１２－６１５７１号公報
　特許文献１の方法では、円すいころのクラウニング部の超仕上げ加工において、円すいころの支持面となるフィードドラムの案内ねじ面の角度を入口側と出口側で変化させている。しかし、この方法では、ころの転動面端部の対数曲線クラウニングや複合曲率の円弧で構成されたクラウニングを超仕上げ加工することはできない。さらに、クラウニング部を含む軌道面全域を効率的に、かつ高精度に超仕上げ加工するという着目がない。
　特許文献２の方法では、フィードドラムに多条の分割ねじによって、ころの軸中心を傾けることを特徴としているが、この方法では、ある程度小さい単一曲率のクラウニングは加工できるが、多条の分割ねじ部の摩耗問題等から、ころの転動面の端部の対数曲線クラウニングや複合曲率の円弧で構成されたクラウニングを安定して超仕上げ加工することは困難である。さらに、このような対数曲線クラウニング部を含めた軌道面全域を連続的に超仕上げ加工することはできない。また、分割ねじを別個に加工する必要があるため、フィードドラムの生産性が著しく低い。
　本発明は、上記の問題に鑑み、軸受用ころの対数曲線クラウニング部を含む軌道面全域を効率的に、かつ高精度に加工する軸受用ころの超仕上げ加工方法および超仕上げ装置を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、フィードドラムの進入側から排出側に向かって案内ねじ面のねじ底角度を変化させ、軸受用ころの対数曲線クラウニング部を含む軌道面全域を超仕上げ加工するという新たな着想に至った。
　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、螺旋状に続く案内ねじ面を外周に有し中心軸周りに回転駆動される一対のフィードドラムを平行に設置し、これらフィードドラムは、互いに対向する前記案内ねじ面で軸受用ころとなるワークを支持して回転させ前記両フィードドラム間を通し送りするものであり、前記両フィードドラム間を通過する前記ワークの外周面を砥石で加工する軸受用ころの超仕上げ加工方法において、前記案内ねじ面のねじ底角度を前記フィードドラムの軸方向の位置により変化させ、前記両フィードドラム間を通過する前記ワークの１回の通し送りにより、前記軸受用ころの転動面のストレート部とその両端の対数曲線クラウニング部を超仕上げ加工することを特徴とする。
　また、超仕上げ加工装置についての本発明は、螺旋状に続く案内ねじ面を外周に有し中心軸周りに回転駆動される一対のフィードドラムを平行に設置し、これらフィードドラムは、互いに対向する前記案内ねじ面で軸受用ころとなるワークを支持して回転させ前記両フィードドラム間を通し送りするものであり、前記両フィードドラム間を通過する前記ワークの外周面を加工する砥石を備えた軸受用ころの超仕上げ加工装置において、前記一対のフィードドラムの案内ねじ面のねじ底角度を前記軸受用ころの転動面のストレート部とその両端の対数曲線クラウニング部の形状に対応して変化させたことを特徴とする。
　上記の構成により、軸受用ころの対数曲線クラウニング部を含む軌道面全域を効率的に、かつ高精度に加工する軸受用ころの超仕上げ加工方法および超仕上げ装置を実現することができる。ここで、対数曲線クラウニングとは、対数曲線からなるクラウニングと、曲率の異なる複数円弧が滑らかに接続された対数曲線に近似したクラウニングとを含む意味のものである。また、通し送りとは、ワークを両フィードドラムの進入側から排出側まで軸方向に通過させる送りを意味する。
　上記の案内ねじ面の底面の角度を前記フィードドラムの軸方向の位置により連続的にあるいは段階的に変化させたことにより、軸受用ころの対数曲線クラウニング部を有する転動面全域を１台の加工機で超仕上げ加工することができ、製造コストの低減、生産性の向上が図れる。
　上記の軸受用ころが円すいころや円筒ころであることにより、量産製品である円すいころ軸受や円筒ころ軸受に対する要求性能を満足し、かつ、製造コストの低減、生産性の向上が図れる。
　本発明によれば、軸受用ころの対数曲線クラウニング部を含む軌道面全域を効率的に、かつ高精度に加工する軸受用ころの超仕上げ加工方法および超仕上げ装置を実現することができる。
本発明の一実施形態に係る超仕上げ加工方法および超仕上げ加工装置によって加工される軸受用ころを組み込んだ円すいころ軸受の縦断面図である。 図１の円すいころの正面図である。 図２ａのＡ部の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る超仕上げ加工装置の平面図である。 同超仕上げ加工装置の平面図である。 図４のＢ－Ｂ線で矢視した横断面図である。 同超仕上げ加工装置のフィードドラムの要部の正面図である。 同超仕上げ加工装置で超仕上げ加工を行う作動の概念を示す図である。 同超仕上げ加工装置で超仕上げ加工を行う作動の概念を示す図である。 同超仕上げ加工装置で超仕上げ加工を行う具体例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る超仕上げ加工方法および超仕上げ加工装置によって加工される軸受用ころを組み込んだ円筒ころ軸受の縦断面図である。
　本発明の一実施形態に係る超仕上げ加工方法および超仕上げ加工装置を図１～図９に基づいて説明する。まず、本実施形態に係る超仕上げ加工方法および超仕上げ加工装置によって加工される軸受用ころを組み込んだ円すいころ軸受を図１、図２に基づいて説明する。
　図１は円すいころ軸受の縦断面図である。円すいころ軸受１は、外輪２と内輪３と円すいころ４と保持器５とで構成されている。外輪２は、その内周面に円すい状の軌道面６を有する。内輪３は外周面に円すい状の軌道面８を有し、軌道面８の大径側に大つば面７を、小径側に小つば面１０を有する。円すいころ４は、外輪２と内輪３との間に配置され、外周面に円すい状の転動面９を有し、大端面１１と小端面１２を有する。転動面９は円錐角θを有する。保持器５は多数の円すいころ４を一定間隔でポケット１３に転動自在に収容する。円すいころ４の転動面９の大端面１１側および小端面１２側に対数曲線クラウニングが形成されている。
　図２ａ、図２ｂに基づいて、円すいころ４の転動面９に形成された対数曲線クラウニングを説明する。図２ａは円すいころ４の正面図で、中心線から上側半分を示す。図２ｂは、図２ａのＡ部の拡大図である。図２ａに示すように、円すいころ４の転動面９は、直線形状のストレート部９ａと、このストレート部９ａの軸方向両端から小端面１２側に形成されたクラウニング部９ｂと大端面１１側に形成されたクラウニング部９ｃとからなる。
　円すいころ４の小端面１２側に形成されたクラウニング部９ｂの詳細を図２ｂに基づいて説明する。クラウニング部９ｂは、ストレート部９ａに大きな曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をもつ３つの円弧が滑らかに接続され複合的な円弧形状で構成されている。そして、クラウニング部９ｂのドロップ量として、第１のゲートのドロップ量Ｚ１、中間の第２のゲートのドロップ量Ｚ２、最大の第３のゲートのドロップ量Ｚ３を規定することにより、対数曲線に近似したクラウニング形状となる。これにより、エッジロードを回避し軸方向の面圧分布を均一化できる。ドロップ量は、サイズや型番によって異なるが、最大でも２０μｍ～４０μｍ程度である。大端面１１側に形成されたクラウニング部９ｃは、クラウニング部９ｂと同様であるので、説明を省略する。
　円すいころ４は、後述するワークＷを超仕上げ加工することより製作されるので、図２ａ、図２ｂに符号Ｗを併記する。超仕上げ加工前のワークＷは、転動面９のストレート部９ａ、クラウニング部９ｂ、９ｃに対応する部分が研削加工されている。しかし、これに限られず、ワークＷの転動面９に対応する部分は、全長にわたって直線形状に研削加工され、クラウニング部が形成されていないものであってもよい。この場合は、超仕上げ加工によりクラウニング部を形成する。円すいころ４の転動面９、ストレート部９ａ、クラウニング部９ｂ、９ｃについて、以降の超仕上げ加工におけるワークＷの説明では、ワークＷの外周面において、転動面９に対応する部分を転動面９対応部と、ストレート部９ａに対応する部分をストレート部９ａ対応部と、クラウニング部９ｂに対応する部分をクラウニング部９ｂ対応部と、クラウニング部９ｃに対応する部分をクラウニング部９ｃ対応部と、それぞれ称する。
　次に、本発明の一実施形態に係る超仕上げ加工装置を図３～図９に基づいて説明する。以下の説明は、本発明の一実施形態に係る超仕上げ加工方法についての説明も含む。この実施形態に係る超仕上げ加工装置では、円すいころの軌道面を超仕上げ加工する例について説明する。
　超仕上げ加工装置の構成を説明する。図３～図５に示すように、超仕上げ加工装置５０は、主に、一対のフィードドラム５１、５２と、砥石５３（図５参照）とを備えている。フィードドラム５１、５２は、それぞれ螺旋状に続く案内ねじ面５４ａ、５４ｂを外周に有し、フィードドラム５１には、案内ねじ面５４ａの端部に鍔部５５が設けられている。フィードドラム５１、５２は、その中心軸Ｌ１、Ｌ２の周りに回転駆動される。一対のフィードドラム５１、５２は、所定の間隔を隔てて平行に配置されている。フィードドラム５１、５２は、互いに対向する案内ねじ面５４ａ、５４ｂでワークＷを支持して回転させ、ワークＷがフィードドラム５１、５２間を通し送りされる。
　砥石５３は、転動面９対応部の全長が直線形状に研削加工されたワークＷに超仕上げ加工を施すことにより図２に示す円すいころ４に仕上げるものである。前述したように、円すいころ４の転動面９は、ストレート部９ａとクラウニング部９ｂ、９ｃとからなる。砥石５３（図５参照）の加工面である下端縁部５３ａをワークＷの軌道面９対応部に当接させた状態で、ワークＷを自転させながら通し送りすることで、ワークＷの軌道面９対応部を超仕上げ加工する。
　図５、図６に示すように、砥石５３として、この例では、板状に形成された、いわゆるスティック砥石が用いられる。これらの板状の砥石５３は、フィードドラム５１、５２の中心軸Ｌ１、Ｌ２に平行に複数並べて配置され、図５に示すように、板状の砥石５３の加工面である下端縁部５３ａがそれぞれフィードドラム５１、５２の間に挿入されるように配置されている。
　複数の砥石５３は、図５、図６に示すように支持部材Ｍに支持され、各砥石５３は、図６に示すように支持部材Ｍに対し中心軸Ｌ１、Ｌ２（図５参照）に平行に揺動可能に構成されている。揺動可能な各砥石５３は、ワークＷに超仕上げ加工を施すことにより、円すいころ４のストレート部９ａとクラウニング部９ｂ、９ｃからなる軌道面９を形成するために構成されている。砥石５３が揺動するとき、隣接する砥石５３に干渉しないように砥石５３、５３間に隙間Ｓ（図６参照）が設けられている。砥石５３の下端縁部５３ａにワークＷのクラウニング部９ｂ対応部が当接した状態で、ワークＷが搬送されることで、砥石５３が揺動変位する。１個のワークＷを見たとき、ワークＷがフィードドラム５１、５２の進入側から排出側まで搬送されるとき、ワークＷがフィードドラム５１、５２に対し、砥石５３を図６の反時計回りに微小に揺動変位させると共に、砥石５３の加工面である下端縁部５３ａに対してワークＷの軌道面９対応部を傾斜させて搬送することで、微小な曲率（大きな曲率半径、例えば、１０００ｍｍ程度）のクラウニング部９ｂを形成することができる。
　図３に示すように、２本のフィードドラム５１、５２は、雄側フィードドラム５１と雌側フィードドラム５２とからなる。これらのうち雄側フィードドラム５１の案内ねじ面５４ａは、螺旋状の鍔部５５によって隣り合う案内ねじ面５４ａと区画されている。雌側フィードドラム５２の案内ねじ面５４ｂには鍔部は設けられていない。図６に示すように、鍔部５５にワークＷの大端面１１を当接させた状態で、フィードドラム５１、５２を回転させることで、ワークＷの小端面１２を前方（搬送方向）に向けて、ワークＷを矢印Ａ１で表記する進入側から排出側に搬送する。
　次に、フィードドラム５１、５２の案内ねじ面５４ａ、５４ｂのねじ底角度および、ワークＷの軌道面９対応部と砥石５３の下端縁部５３ａとの間の傾斜角度について、図５、図６に基づいて説明する。図５に示すように、ワークＷは、２本のフィードドラム５１、５２の案内ねじ面５４ａ、５４ｂに当接している。ワークＷとフィードドラム５１、５２の当接部Ｃと各フィードドラム５１、５２の中心軸Ｌ１、Ｌ２を結ぶ直線をＫとする。直線Ｋと両フィードドラム５１、５２の中心軸Ｌ１、Ｌ２を含む平面Ｌｐとのなす角度をγとする。ワークＷは大端面１１と小端面１２を有するので、図５に示すワークＷとフィードドラム５１、５２の案内ねじ面５４ａ、５４ｂとの当接部Ｃは、便宜上、ワークＷの軸方向中央、すなわち、平均径の部分とし、この部分のワークＷの軸心Ｏは直線Ｋ上に位置する。ワークＷの軸心Ｏを通り砥石５３の中心を通る直線をＨと表記している。
　図６は、図５のＨ－Ｏ－Ｋ線をＰ方向に矢視した図である。図６に示す角度α、βについて説明する。図５の直線Ｋと中心軸Ｌ１を含む平面上において、フィードドラム５１の案内ねじ面５４ａのねじ底と中心軸Ｌ１とのなす角度をβとする。また、図５の直線Ｈを含み中心軸Ｌ１と平行な平面上において、砥石５３の下端縁部５３ａとワークＷの転動面９対応部とのなす角をαとする。円すいころ４の転動面９は、図１に示すように円錐角θを有している。図５に示すように、直線Ｋと中心軸Ｌ１を含む平面と、直線Ｈを含み中心軸Ｌ１と平行な平面とが（９０°－γ）の角度をなす。このような幾何学的な関係にあるので、角度αを設定するためには、円錐角θと（９０°－γ）の角度を考慮して角度βが求められる。これにより求めた角度βをフィードドラム５１の案内ねじ面５４ａのねじ底に形成すると、砥石５３の下端縁部５３ａとワークＷの転動面９対応部との間に角度αが形成される。
　図６に示すように、搬送方向の進入側から排出側に向けて、円すいころ４の転動面９のクラウニング部９ｂ、９ｃおよびストレート部９ａ（図２ａ参照）の形状に対応して角度αをα１、α２、α３、・・・α（ｎ）と変化させるために、角度βをβ１、β２、β３、・・・β（ｎ）と連続的に、あるいは段階的に変化させて形成する。図６において、角度α１～α３は、円すいころ４の転動面９の小端面１２側のクラウニング部９ｂを超仕上げ加工する領域で、角度α（ｎ）〔α（ｎ）＝０°〕は、転動面９のストレート部９ａを超仕上げ加工する領域となる。
　図示は省略したが、フィードドラム５２の案内ねじ面５４ｂもフィードドラム５１の案内ねじ面５４ａのねじ底角度βと同様にしてねじ底角度βが設定されている。
　フィードドラム５１、５２の案内ねじ面５４ａ、５４ｂのねじ底面は平坦面であるので、ワークＷの外周面との接触幅を十分確保でき、ストレート部９ａとその両端の対数曲線クラウニング部９ｂ、９ｃとからなる転動面９全域を安定して超仕上げ加工することができ、効率的に、かつ高精度に加工することができる。
　本実施形態に係る超仕上げ加工装置の構成は以上に説明したとおりである。次に、その作動を説明する。初めに、ワークＷの搬送方向の進入側から排出側に向かってフィードドラム５１、５２の案内ねじ面のねじ底角度βを段階的に変化させ、ワークＷの転動面２９対応部のクラウニング部９ｂ、９ｃ対応部およびストレート部９ａ対応部を超仕上げ加工する作動の概念を図７、図８に基づいて説明する。
　図７は、ワークＷの軌道面９対応部の小端面１２側のクラウニング部９ｂ対応部からストレート部９ａ対応部、最後に大端面１１側のクラウニング部９ｃ対応部の順に超仕上げ加工する場合を示す。この場合は、図示のように、フィードドラム５１の案内ねじ面５４ａのねじ底角度βは、搬送方向の進入側から排出側へβ１、β２、β３、β４、β５、β６と設定する。小端面１２側のクラウニング部９ｂ対応部からストレート部９ａ対応部、大端面１１側のクラウニング部９ｃ対応部まで順に超仕上げ加工されるため、ストレート部９ａをクラウニング部９ｂ、９ｃにより滑らかにつなぐことができる。ただし、ストレート部９ａの超仕上げ後に大端面１１側のクラウニング部９ｃ対応部を超仕上げするため、ストレート部９ａに砥粒傷が残る可能性がある。
　図８は、ワークＷの軌道面９対応部の小端面１２側のクラウニング部９ｂ対応部から大端面１１側のクラウニング部９ｃ対応部、最後にストレート部９ａ対応部の順に超仕上げ加工する場合を示す。この場合は、図示のように、フィードドラム５１の案内ねじ面５４ａのねじ底角度βは、搬送方向の進入側から排出側へβ１１、β２１、β３１、β４１、β５１、β６１と設定する。ねじ底角度βを図７の場合と比較すると、β１１＝β１、β２１＝β２、β３１＝β５、β４１＝β６、β５１＝β３、β６１＝β４となる。最後にストレート部９ａ対応部を超仕上げするため、ストレート部９ａに砥粒傷が残りにくい。
　図７、図８おいても、フィードドラム５２の図示を省略したが、フィードドラム５２の案内ねじ面５４ｂのねじ底角度は、図７、図８それぞれのフィードドラム５１の案内ねじ面５４ａのねじ底角度βと同じねじ底角度が設定されている。
　ワークＷが搬送方向の進入側から排出側へ通し送りされ、超仕上げ加工装置５０から排出されると、軸受用ころとしての円すいころ４となる。
　次に、具体例を図９に基づいて説明する。フィードドラム５１、５２（図示省略）の全長に対して、６式の砥石５３１～５３６が用意されている。搬送方向の進入側の区間Ｅに設けた２つ砥石５３１、５３２は、ワークＷの小端面１２側のクラウニング部９ｂ対応部を超仕上げする。次に、中間部の区間Ｆに設けた２つの砥石５３３、５３４は、大端面１１側のクラウニング部９ｃ対応部を超仕上げする。最後の排出側の区間Ｇに設けた２つ砥石５３５、５３６は、ストレート部９ａ対応部を超仕上げする。
　区間Ｅのフィードドラム５１の案内ねじ面５４ａは、小端面１２側のクラウニング部９ｂの対数曲線クラウニング形状を形成するために曲率の異なる複数の円弧に対応するねじ底角度が設定されている。具体的には、区間Ｅの中の小区間Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４について、それぞれねじ底角度β１２、β２２、β３２、β４２が設定されている。同様に、区間Ｆのフィードドラム５１の案内ねじ面５４ａは、大端面１１側のクラウニング部９ｃの対数曲線クラウニング形状を形成するために曲率の異なる複数の円弧に対応するねじ底角度が設定されている。具体的には、区間Ｆの中の小区間Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４について、それぞれねじ底角度β５２、β６２、β７２、β８２が設定されている。
　下流側の区間Ｇのフィードドラム５１の案内ねじ面５４ａは、ストレート部９ａに対応するねじ底角度が設定され、この区間Ｇについては、その全域のねじ底角度βＧは同一に設定されている。
　各小区間Ｅ１～Ｅ４、Ｆ１～Ｅ４の間および小区間４と区間Ｇとの間の案内ねじ面５４に接続部があり、ねじ底角度βが段階的に変化する。
　図示は省略したが、フィードドラム５２の案内ねじ面５４ｂも同様に区間Ｅ～Ｇ、小区間Ｅ１～Ｅ４、Ｆ１～Ｆ４が設けられ、小区間Ｅ１～Ｅ４、Ｆ１～Ｆ４および区間Ｇにフィードドラム５１の案内ねじ面５４ａのねじ底角度と同じねじ底角度が設定されている。
　小区間Ｅ１～Ｅ４、Ｆ１～Ｆ４の軸方向距離はクラウニング形状に応じて適宜設定される。また、区間Ｅ～ＧはワークＷのサイズや型番等を考慮して適宜設定される。
　本実施形態の超仕上げ加工装置の具体例は、以上のように構成されているので、ワークＷが搬送方向の進入側から排出側へ通し送りされると、ストレート部９ａおよびクラウニング部９ｂ、９ｃからなる転動面９の全域が効率的に、かつ高精度に超仕上げ加工される。ワークＷが、搬送方向の進入側から排出側へ通し送りされ、超仕上げ加工装置から排出されると、図２ａ、図２ｂに示す軸受用ころとしての円すいころ４となる。したがって、軸受用ころの対数曲線クラウニング部を有する転動面全域を１台の加工機で超仕上げ加工することができ、製造コストの低減、生産性の向上が図れる。
　本実施形態では、加工対象となる軸受用ころを円すいころ軸受１の円すいころ４を例示したが、これに限られず、円筒ころ軸受の円筒ころであってもよい。円筒ころ軸受２１は、図１０に示すように、外輪２２と内輪２３と円筒ころ２４と保持器２５とで構成されている。外輪２２は、その内周面に円筒状の軌道面２６を有し、軌道面２６の両端につば面２７を有する。内輪２３は外周面に円筒状の軌道面２８有する。円筒ころ２４は、外輪２２と内輪２３との間に配置され、外周面に円筒状の転動面２９を有し、両端に端面３０を有する。保持器２５は多数の円筒ころ２４を一定間隔でポケット３１に転動自在に収容する。図示は省略するが、円筒ころ２４の転動面２９の両端部に対数曲線クラウニングが形成されている。クラウニング形状の詳細は、前述した円すいころ１のクラウニング形状と同様であるので、円すいころ１で説明した内容を準用する。また、超仕上げ加工装置および超仕上げ加工方法は前述した実施形態と同様であるので、その説明内容を準用し、説明を省略する。
　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
１　　　　　円すいころ軸受
２　　　　　外輪
３　　　　　内輪
４　　　　　円すいころ
５　　　　　保持器
９　　　　　転動面
９ａ　　　　ストレート部
９ｂ　　　　クラウニング部
９ｃ　　　　クラウニング部
２１　　　　円筒ころ軸受
２２　　　　外輪
２３　　　　内輪
２４　　　　円筒ころ
２５　　　　保持器
２９　　　　転動面
５０　　　　超仕上げ加工装置
５１　　　　フィードドラム
５２　　　　フィードドラム
５３　　　　砥石
５３ａ　　　下端縁部
５４ａ　　　案内ねじ面
５４ｂ　　　案内ねじ面
Ｌ１　　　　中心軸
Ｌ２　　　　中心軸
Ｗ　　　　　ワーク
α　　　　　角度
β　　　　　ねじ底角度
θ　　　　　円錐角

Claims (6)

  1. 　螺旋状に続く案内ねじ面を外周に有し中心軸周りに回転駆動される一対のフィードドラムを平行に設置し、これらフィードドラムは、互いに対向する前記案内ねじ面で軸受用ころとなるワークを支持して回転させ前記両フィードドラム間を通し送りするものであり、前記両フィードドラム間を通過する前記ワークの外周面を砥石で加工する軸受用ころの超仕上げ加工方法において、
    　前記案内ねじ面のねじ底角度を前記フィードドラムの軸方向の位置により変化させ、
    　前記両フィードドラム間を通過する前記ワークの１回の通し送りにより、前記軸受用ころの転動面のストレート部とその両端の対数曲線クラウニング部を超仕上げ加工することを特徴とする軸受用ころの超仕上げ加工方法。
  2. 　前記案内ねじ面のねじ底角度を前記フィードドラムの軸方向の位置により連続的にあるいは段階的に変化させたことを特徴とする請求項１に記載の軸受用ころの超仕上げ加工方法。
  3. 　前記軸受用ころが円すいころであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸受用ころの超仕上げ加工方法。
  4. 　前記軸受用ころが円筒ころであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸受用ころの超仕上げ加工方法。
  5. 　螺旋状に続く案内ねじ面を外周に有し中心軸周りに回転駆動される一対のフィードドラムを平行に設置し、これらフィードドラムは、互いに対向する前記案内ねじ面で軸受用ころとなるワークを支持して回転させ前記両フィードドラム間を通し送りするものであり、前記両フィードドラム間を通過する前記ワークの外周面を加工する砥石を備えた軸受用ころの超仕上げ加工装置において、
    　前記一対のフィードドラムの案内ねじ面のねじ底角度を前記軸受用ころの転動面のストレート部とその両端の対数曲線クラウニング部の形状に対応して変化させたことを特徴とする軸受用ころの超仕上げ加工装置。
  6. 　前記案内ねじ面のねじ底角度を前記フィードドラムの軸方向の位置により連続的にあるいは段階的に変化させたことを特徴とする請求項５に記載の軸受用ころの超仕上げ加工装置。
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