説明

軸受鋼管を用いたベアリングレースの外輪および内輪の製造方法

【課題】ベアリングレースの外輪および内輪の製造歩留まりを改善し、寸法精度を維持する。
【解決手段】軸受鋼管を、軸受鋼管の中心軸に対してほぼ垂直に所定の幅で切断して、切断リングを製造し、切断リングの内径面および外径面をそれぞれ所定の径に旋削して、鍛造前素材を製造し、鍛造前素材を、鍛造前素材の内径面を拘束しながら切断面および旋削面のほぼ全面が鍛造肌仕上げとなるように冷間鍛造して素形材を製造し、素形材を、ベアリングレースの外輪素形材と内輪素形材とに分離し、外輪素形材と内輪素形材との、所定の面については切削仕上げとするとともに、他の面については鍛造肌のままとして、ベアリングレースの外輪及び内輪を製造することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ベアリングレースの外輪および内輪の製造方法に関し、特に、軸受鋼管から作製された中空素材を冷間鍛造することによるベアリングレースの外輪および内輪の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ベアリングレースの外輪および内輪の製造方法は、軸受鋼からなる中実円柱素材を複数の熱間または冷間鍛造工程において、外輪及び内輪の外径を含む中間素材にそれぞれ成形して、せん断して得られる一対のリング状部品を、切削加工または転造して得るという方法が一般的である。
【0003】
また、特許文献1には、同一の丸棒材から円状バルクを形成し、この円状バルクを冷間鍛造により周溝等を形成した後に、この円状バルクを打ち抜いて、ベアリングレースの内輪と外輪とを同時に製作する方法が開示されている。
【特許文献1】特開2003−154432号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来のベアリングレースの内輪と外輪との製造方法には、以下の問題点がある。従来の一般的な製造方法である熱間鍛造で加工する場合は、寸法精度が維持しにくく、全面切削及び余肉等の多くの部分を切削・除去作業が別途必要となる。また、特許文献1による製造方法では、中央凹部の材料をトリミング(打抜き)等により除去する必要があるため、材料歩留まりが悪いという問題点がある。
【0005】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、軸受鋼管から作製された中空素材を冷間鍛造してベアリングレースを製造することにより、歩留まりが良好であり、寸法精度を維持することが可能なベアリングレースの外輪および内輪の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願発明のベアリングレースの外輪および内輪の製造方法は、軸受鋼管を、軸受鋼管の中心軸に対して略垂直に所定の幅で切断して、切断リングを製造し、切断リングの内径面および外径面をそれぞれ所定の径に旋削して、鍛造前素材を製造し、鍛造前素材を、鍛造前素材の内径面を拘束しながら切断面および旋削面のほぼ全面が鍛造肌仕上げとなるように冷間鍛造して素形材を製造し、素形材を、ベアリングレースの外輪素形材と内輪素形材とに分離し、外輪素形材と内輪素形材との、所定の面については切削仕上げとするとともに、他の面については鍛造肌のままとして、ベアリングレースの外輪及び内輪を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
軸受鋼管から切削加工して得られた中空素材を用いてベアリングレースを冷間鍛造することにより、材料歩留まりが良好となるという効果がある。
【0008】
また、冷間鍛造の寸法精度および表面肌が良好である利点を生かし、冷間鍛造後に全面切削を行う必要がないように冷間鍛造を行うため、生産コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態であるベアリングレースの外輪および内輪の製造方法について、図を参照して詳細に説明をする。なお、本実施形態においては、主に、テーパローラベアリングの内外輪の製造方法について説明するが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、一般的なベアリングにも適用しうるものである。
【0010】
図1(a)は、本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造方法に使用する軸受鋼管の外形を示す図である。図に示すように本実施形態に使用する軸受鋼管10は、外径φa、内径φaを有する。また、本実施形態に使用する軸受鋼管10は、例えばJIS SUJ2鋼管などを使用することができる。
【0011】
図1(b)は、本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造工程における切断リングを製造する工程を示す図である。軸受鋼管10を所定の幅bに、軸受鋼管10の中心軸Zに対してほぼ垂直に切断することにより、切断リング20を製造する。切断リング20は、外形φb1(=φa)、内径φb(=φa)、幅bを有することとなる。なお、軸受鋼管10の切断方法にはいくつか種類があり、例えば、鋸切断による方法、またディスクによる切断がある。
【0012】
図1(c)は、本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造工程における鍛造前素材を製造する工程を示す図である。
【0013】
切断リング20の内径面20aを所定の径φc(>φa)にまで旋削することにより、鍛造前素材30の内径面30aを形成する。切断リング20の外径面20bを所定の径φc(<φa)にまで旋削することにより、鍛造前素材30の外径面30bを形成する。
【0014】
切断リングに切断後、直ちに鍛造加工を行う方式が一般的であり、この場合は、材料歩留まりは向上する。しかしながら、直ちに鍛造加工を行う場合には、鋼管の真円度がやや悪いという問題がある。したがって、真円度を向上させるためには、鍛造前または鍛造後のいずれかに切削加工が必要となる。
【0015】
鍛造加工後に切削加工を行う方法は従来から行われているが、この場合は切削代が増加するというデメリットがあり、また、冷間鍛造肌をそのまま利用するというメリットが失われることとなる。
【0016】
本実施形態においては、鍛造加工前に切削することで、鋼管の真円度を確保するとともに、鍛造肌のままで製品とすることを可能としている。
【0017】
同様に、旋削加工により、切断リング20の外径面20bの一部に外径テーパ部30cを形成する。テーパ30cがあることにより、冷間鍛造を行う際、ワークをダイ120にセットした時、ワークがダイ120の内部で安定し、適切な冷間鍛造が行われることとなる。
【0018】
図1(d)は、本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造工程における素形材を製造する工程を示す図である。
【0019】
鍛造前素材30を冷間鍛造することにより素形材40を製造する。冷間鍛造に際しては、鍛造前素材30の内径部30aを拘束しながら鍛造を行う。
【0020】
図2は、本実施形態の冷間鍛造におけるワーク、ダイ及びパンチの配置を示す図である。図2(a)は、冷間鍛造前のワーク、ダイ及びパンチの配置を示す図であり、図2(b)は、冷間鍛造後のワーク、ダイ及びパンチの配置を示す図である。
【0021】
図2(a)に示すように、ダイ120と鍛造前素材30とパンチ110との各中央孔に、マンドレル130を貫通させてセットする。
【0022】
マンドレル130は、ほぼ円柱状の形態を有し、その直径は、図1(d)に示す素形材40の下部内周部40cの直径にほぼ等しい。パンチ110は、中空円柱または円錐台状の形態を有し、中心軸部には、マンドレル130の直径に対応する中心孔が形成されている。また、パンチ110の先端部には所定の形状を有する先端面110aが形成されている。ダイ120は、ほぼ中空円筒状の形態を有し、内面には所定の形状を有する内周面120aが形成されている。内周面120aの下部は、マンドレル130の直径に対応する直径を有している。
【0023】
図2(a)に示すように、鍛造前素材30の内径部30aを、マンドレル130により拘束しながら鍛造を行う。
【0024】
図2(b)は、冷間鍛造後の冷間鍛造後のワーク、ダイ及びパンチの配置を示す図である。パンチ110とダイ120とで圧縮する冷間鍛造により、鍛造前素材30は素形材40へと変形する。素形材40の上部内周面40aは、パンチ110の先端面110aにより、その形態及び表面性状の加工がなされ、素形材40の下部内周面40cは、マンドレル130の外周面130aにより、その形態及び表面性状の加工がなされる。また、素形材40の外周面40bは、ダイ120の内周面120aにより、その形態及び表面性状の加工がなされる。
【0025】
本実施形態の冷間鍛造においては、素形材40の切断面および旋削面のほぼ全面を鍛造肌仕上げとすることが可能となる。そして、製品を鍛造肌仕上げとすることにより、精度を確保するための仕上げ切削が不要となり、工数削減と歩留まり向上が可能となる。
【0026】
図1(d)は、冷間鍛造により製造された素形材40を示す図である。図1(c)に示す鍛造前素材30の軸方向断面の各位置A〜Eは、冷間鍛造により、図1(d)に示す素形材40の軸方向断面の各位置A〜Eへ変位することとなる。図に示すように、素形材40は冷間鍛造により、主に、部材の幅方向(軸方向)に材料が流動し、上部のリング部と、上部のリング部より外径の小さい下部のリング部との、2段のリング部からなる形状となる。また、部材の幅が増加して部材の親子取りが可能となる。
【0027】
そして、このような親子取り冷間鍛造により、素形材40の上部のリング部は、最終的には外輪70となる部分として形成され、素形材40の下部のリング部は、最終的には内輪80となる部分として形成される。また、素形材40の上部内周面40aは、最終的に製造されるベアリングレースの外輪70の内周面となり、素形材40の下部内周面40cは、最終的に製造されるベアリングレースの内輪80の内周面となる。
【0028】
図1(e)は、本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造工程における内外輪の分離工程を示す図である。素形材40の上部内周面40aと下部内周面40cとの境界部である図中のX部で、素形材40を中心軸Zに対して垂直に切断することにより、ベアリングレースの内輪素形材60と外輪素形材50とに分離する。
【0029】
図1(f)は、本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造工程における内外輪の切削工程を示す図である。
【0030】
ベアリングレースの外輪70に関しては、切断面である外輪素形材50の両端面を切削することにより、切削面70bと70dとを形成し、外輪素形材50の外周面を切削することにより、外周面70cを形成する。外輪素形材50の内周面に関しては切削加工を行わず、素形材40の上部内周面40aが、そのまま外輪70の内周面70aとなる。
【0031】
ベアリングレースの内輪80に関しては、切断面である内輪素形材60の両端面を切削することにより、切削面80bと80dとを形成し、内輪素形材60の外周面を切削することにより、溝部を有する外周面80cを形成する。内輪素形材60の内周面に関しては切削加工を行わず、素形材40の下部内周面40cが、そのまま内輪80の内周面80aとなる。
【0032】
このように、本実施形態によれば、ベアリングレースの外輪70及び内輪80の内周面70a及び80aに関しては、冷間鍛造時の鍛造肌がそのまま、最終的な製品の外周面となる。これにより、従来に比べ切削代の大幅な低減が可能となる。
【0033】
以上説明したように本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造方法によれば、軸受鋼管から内外面切削により鍛造前の中空素材を作製し、ベアリングレースの冷間鍛造に用いることで、中空素材で冷鍛を行うため、中央凹部の除去が不必要となり、バー素材で鍛造を行う場合に比べ、材料歩留まりが良好となる。
【0034】
また、冷間鍛造の特徴のひとつである、鍛造後の寸法精度が良好であるという特徴を生かし、素材作製時の切断面および内径又は外径切削面を鍛造のままで仕上げることが可能となり、従来に比べ切削代の大幅な低減が可能となり、生産コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本実施形態のベアリングレースの外輪および内輪の製造方法の製造工程を示す図である。
【図2】本実施形態の冷間鍛造におけるワーク、ダイ及びパンチの配置を示す図である。
【符号の説明】
【0036】
10:軸受鋼管
20:切断リング
30:鍛造前素材
40:素形材
50:外輪素形材
60:内輪素形材
70:外輪
80:内輪

【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸受鋼管を、該軸受鋼管の中心軸に対して略垂直に所定の幅で切断して、切断リングを製造し、
前記切断リングの内径面および外径面をそれぞれ所定の径に旋削して、鍛造前素材を製造し、
前記鍛造前素材を、前記鍛造前素材の内径面を拘束しながら切断面および旋削面のほぼ全面が鍛造肌仕上げとなるように冷間鍛造して、素形材を製造し、
前記素形材を、ベアリングレースの外輪素形材と内輪素形材とに分離し、
前記外輪素形材と前記内輪素形材との、所定の面については切削仕上げとするとともに、他の面については鍛造肌のままとして、ベアリングレースの外輪及び内輪を製造する
ことを特徴とするベアリングレースの外輪および内輪の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2007−130673(P2007−130673A)
【公開日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−327027(P2005−327027)
【出願日】平成17年11月11日(2005.11.11)
【出願人】(000180070)山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Fターム(参考)】