(57)【要約】【課題】成形後の機械部品の部材の表面粗さの悪化を抑制すること。【解決手段】機械部品の製造方法は、対をなす第１の金型および第２の金型の間に鋼材を設置する第１工程（Ｓ１〜Ｓ８）と、第２の金型を鋼材に押し当てることにより鋼材から機械部品の部材を打ち抜く第２工程（Ｓ９〜Ｓ１０）と、打ち抜いた部材に第２の金型をさらに押し当てることによって部材を成形する第３工程（Ｓ１１〜Ｓ１４）とを含む。第２工程の開始前から第３工程の終了後までの間の少なくともいずれかの期間に、部材に気体を吹き付ける工程（Ｓ４〜Ｓ１４）をさらに含む。【選択図】図３
2018167301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械部品の製造方法であって、
対をなす第１の金型および第２の金型の間に鋼材を設置する第１工程と、
前記第２の金型を前記鋼材に押し当てることにより前記鋼材から前記機械部品の部材を打ち抜く第２工程と、
打ち抜いた前記部材に前記第２の金型をさらに押し当てることによって前記部材を成形する第３工程とを含み、
前記第２工程の開始前から前記第３工程の終了後までの間の少なくともいずれかの期間に、前記部材に気体を吹き付ける工程をさらに含む、機械部品の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程の前に、前記鋼材をＡ１変態点以上に加熱する工程と、
前記第２工程の前に、前記第１の金型または前記第２の金型を冷却する工程と、
前記第２工程の後に、冷却された前記第１の金型または前記第２の金型を、打ち抜かれた前記部材に接触させることで焼入れをする工程とをさらに含む、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項３】
前記部材はリング状であり、
前記気体を吹き付ける工程において、前記気体を前記部材の接線方向に吹き付ける、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項４】
前記気体は不活性気体である、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項５】
前記気体の吹き出し口に供給する前記気体のガス圧は０．０３ＭＰａ以上である、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項６】
前記鋼材は、０．４質量％以上の炭素を含み、２ｍｍ以下の厚みを有しており、かつ、厚み方向においてリング状に打ち抜かれる、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項７】
製造された前記部材は７００ＨＶ以上の硬度を有する、請求項２に記載の機械部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械部品の製造方法に関し、特に、スラストニードル軸受の軌道輪の特別な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラストニードル軸受の軌道輪は、以下の工程により製造されている。まず、圧延された薄板状の鋼材がコイル状に巻き取られたコイル材が準備される。次に、このコイル材から巻き戻された薄板状の鋼材に対して打抜き加工および成形加工が順に施される。これにより、軌道輪の概略形状を有するリング状の成形体が得られる。次に、熱処理前の段取り工程が実施される。そして、リング状の成形体に対して浸炭処理などの熱処理が施される。その後、衝風を当てて成形体を冷却することにより、成形体に焼入処理が施される。最後に、焼入後の成形体にプレステンパー（焼戻処理）を施すことにより、成形体の形状が整えられる。上記のような工程により、スラストニードル軸受の軌道輪が製造されている。
【０００３】
また鋼材の成形加工技術として、ダイクエンチ工法が知られている。このダイクエンチ工法は、加熱された鋼材をプレス成形すると同時にダイにより急冷して焼入処理を行なう技術である（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９６２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ダイクエンチ工法は、鋼材を高温まで加熱するため、酸化スケールが生じる場合がある。また、打抜き加工時に生じた、金型の摩耗粉や、鋼材のせん断粉や、鋼材から剥がれた酸化スケールを、成形加工時に、ダイと鋼材との間に巻き込む場合があるため、成形体の表面粗さが悪化するおそれがある。
【０００６】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、成形後の機械部品の部材の表面粗さの悪化を抑制することが可能な機械部品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面によれば、機械部品の製造方法は、対をなす第１の金型および第２の金型の間に鋼材を設置する第１工程と、第２の金型を鋼材に押し当てることにより鋼材から機械部品の部材を打ち抜く第２工程と、打ち抜いた部材に第２の金型をさらに押し当てることによって部材を成形する第３工程とを含む。第２工程の開始前から第３工程の終了後までの間の少なくともいずれかの期間に、部材に気体を吹き付ける工程をさらに含む。
【０００８】
好ましくは、製造方法は、第２工程の前に、鋼材をＡ１変態点以上に加熱する工程と、第２工程の前に、第１の金型または第２の金型を冷却する工程と、第２工程の後に、冷却された第１の金型または第２の金型を、打ち抜かれた部材に接触させることで焼入れをする工程とをさらに含む。
【０００９】
好ましくは、部材はリング状である。気体を吹き付ける工程において、気体を部材の接線方向に吹き付ける。好ましくは、気体は不活性気体である。好ましくは、気体の吹き出し口に供給する前記気体のガス圧は０．０３Ｍｐａ以上である。
【００１０】
好ましくは、鋼材は、０．４質量％以上の炭素を含み、２ｍｍ以下の厚みを有しており、かつ、厚み方向においてリング状に打ち抜かれる。好ましくは、製造された前記部材は７００ＨＶ以上の硬度を有する。
【発明の効果】
【００１１】
これによれば、成形後の機械部品の部材の表面粗さの悪化を抑制することが可能な機械部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】スラストニードルころ軸受１の軸方向に沿った断面構造を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を実施するために用いたプレス機の構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る軌道輪の製造方法における各種パラメータの変化を説明するための波形図である。
【図５】鋼材としてのコイル材の形状を概略的に示した図である。
【図６】プレス機３の上下方向に沿った断面を示す図である。
【図７】プレス部３５Ａを平面視した状態を示す図である。
【図８】図６の状態からプレス用ダイ３０が下降しリング状部材を打ち抜いた状態を示す断面図である。
【図９】打ち抜きおよび成形される部分へのガスの吹き付けについて説明するための図である。
【図１０】打ち抜き後に行なわれる成形加工の前工程を示す断面図である。
【図１１】打ち抜き後に行なわれる成形加工の後工程を示す断面図である。
【図１２】加熱方法の一例である抵抗加熱について説明するための図である。
【図１３】加熱方法の他の一例である誘導加熱について説明するための図である。
【図１４】加熱方法の他の一例である接触加熱について説明するための図である。
【図１５】成形加工の変形例を説明するための第１の図である。
【図１６】成形加工の変形例を説明するための第２の図である。
【図１７】実施例に係る軌道輪の写真である。
【図１８】ガスを吹き付けない場合の表面性状を示す写真および表面粗さを示すグラフである。
【図１９】ガスを吹き付けた場合の表面性状を示す写真および表面粗さを示すグラフである。
【図２０】実施例に係る軌道輪における鋼組織の写真である。
【図２１】比較例の製造方法（鋼材の準備）を説明するための図である。
【図２２】比較例の製造方法（打抜き）を説明するための第１の図である。
【図２３】比較例の製造方法（打抜き）を説明するための第２の図である。
【図２４】比較例の製造方法（成形）を説明するための第１の図である。
【図２５】比較例の製造方法（成形）を説明するための第２の図である。
【図２６】比較例の製造方法（浸炭及び焼入）を説明するための第１の図である。
【図２７】比較例の製造方法（浸炭及び焼入）を説明するための第２の図である。
【図２８】比較例の製造方法（浸炭及び焼入）を説明するための第３の図である。
【図２９】比較例の製造方法（プレステンパー）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１４】
まず、本発明の一実施の形態に係るスラストニードルころ軸受１の構成について説明する。図１は、スラストニードルころ軸受１の軸方向に沿った断面構造を示している。図１を参照して、スラストニードルころ軸受１は、一対の軌道輪１１と、複数のニードルころ１２と、保持器１３とを含む。
【００１５】
軌道輪１１は、たとえば炭素濃度が０．４質量％以上である鋼からなり、中央に穴が設けられた円盤形状を有している。軌道輪１１は、一方の主面においてニードルころ１２が接触する軌道輪転走面１１Ａを有している。一対の軌道輪１１は、軌道輪転走面１１Ａが互いに対向するように配置されている。軌道輪１１の内周側は、ころ１２の脱落を防止するために浅く折り曲げられている。軌道輪１１は、ビッカース硬さが７００ＨＶ以上である。軌道輪１１の軌道輪転走面１１Ａにおける平面度は、約１０μｍである。
【００１６】
ニードルころ１２は、たとえば鋼からなり、外周面においてころ転動面１２Ａを有している。ニードルころ１２は、図１に示すように、ころ転動面１２Ａが軌道輪転走面１１Ａに接触するように、一対の軌道輪１１の間に配置されている。
【００１７】
保持器１３は、たとえば樹脂からなり、複数のニードルころ１２を軌道輪１１の周方向において所定のピッチで保持する。より具体的には、保持器１３は、円環形状を有するとともに、周方向において等間隔に形成された複数のポケット（図示しない）を有している。そして、保持器１３は、ポケットにおいてニードルころ１３を収容する。
【００１８】
複数のニードルころ１２は、保持器１３によって軌道輪１１の周方向に沿った円環状の軌道上において転動自在に保持されている。以上の構成により、スラストニードルころ軸受１は、一対の軌道輪１１が互いに相対的に回転可能に構成されている。また軌道輪１１は、以下に説明する本実施の形態に係る軌道輪の製造方法により製造される。
【００１９】
図２は、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を実施するために用いたプレス機の構成を示す図である。図２に示すプレス機３は、第１クランプ部３３Ａ（一方の通電端子を兼ねる）が１つのシリンダ３７に接続されており、第２クランプ部３３Ｂ（他方の通電端子を兼ねる）が別の１つのシリンダ３７に接続されている構成である。
【００２０】
図２に示すプレス機３を用いて、コイル材２に対して延在方向に１０ＭＰａの張力を印加した状態のまま、Ａ１変態点以上の温度である１０００℃までコイル材２を直接抵抗加熱し、その後ダイクエンチ加工を行なう。
【００２１】
図３は、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図４は、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法における各種パラメータの変化を説明するためのタイムチャートである。図４には、（Ａ）鋼材に供給される電流の経時変化、（Ｂ）鋼材の温度の経時変化、（Ｃ）プレス機のストローク（外筒）、（Ｄ）プレス機の内筒突出量、（Ｅ）油圧式チャックの圧力、（Ｆ）第１および第２クランプ部の間に作用する張力が示されている。
【００２２】
以下、図３のフローチャートおよび図４のタイムチャートを主に参照しながら、図３および図４に付された「Ｓ０〜Ｓ１４」の順に本実施の形態に係る軌道輪の製造方法を説明する。
【００２３】
まず、軌道輪１１を得るための材料である鋼材が準備される（Ｓ０）。図５は、鋼材としてのコイル材の形状を概略的に示した図である。コイル材２は、図５に示すように、圧延された薄板状の鋼材がコイル状に巻き取られたものである。
【００２４】
コイル材２は、たとえば０．４質量％以上の炭素を含む鋼からなる。より具体的には、コイル材２は、たとえばＳＡＥ規格のＳＡＥ１０７０、機械構造用炭素鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳ４０ＣおよびＳ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ，Ｓ５５Ｃ，Ｓ６０Ｃ、高炭素クロム軸受鋼であるＪＩＳ規格のＳＵＪ２、炭素工具鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＫ８５、機械構造用合金鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＣＭ４４０，ＳＣＭ４４５、合金工具鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＫＳ５、ばね鋼鋼材であるＪＩＳ規格のＳＵＰ１３、またはステンレス鋼材であるＪＩＳ規格のＳＵＳ４４０Ｃなどの鋼からなる。またコイル材２は、２ｍｍ以下の厚みを有する薄板状の鋼材である。
【００２５】
次に、コイル材２から軌道輪１１を得るための成形台としてのプレス機３が準備され（Ｓ０）、コイル材２がプレス機３に設置される（Ｓ１）。ここで、プレス機３の構成について図示して説明しておく。
【００２６】
図６は、プレス機３の上下方向（プレスのストローク方向）に沿った断面を示す図である。プレス機３は、プレス用ダイ３０と、成形用ダイ３１，３２と、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂとを含む。
【００２７】
プレス用ダイ３０は、円筒状の形状をしている。プレス用ダイ３０は、外筒３０Ａと、内筒３０Ｂとを含む。外筒３０Ａと、内筒３０Ｂとは、それぞれ円筒状の下端部に設けられたプレス部３５Ａ，３５Ｂを含む。プレス部３５Ａ，３５Ｂは、プレス時には面一な下端面を形成し、成形用ダイ３１，３２の上端面との間でコイル材２をせん断する打抜き加工を行なうための部分である。プレス用ダイ３０は、上下方向において成形用ダイ３１，３２と対向するように配置されている。またプレス用ダイ３０は、図示しない駆動機構によって、成形用ダイ３１，３２に接近するように、または成形用ダイ３１，３２から離れるようにストロークさせることが可能となっている。成形用ダイ３１，３２はプレス機のベース３６に固定されている。
【００２８】
図７は、プレス部３５Ａを平面視した状態を示す図である。図７中破線で示すように、プレス部３５Ａの内部には、冷却水の通路となる水冷回路３５Ｃが周方向に沿って設けられている。図７では、冷却水の流れを示す矢印が付されている。このように冷却水を循環させてプレス部３５Ａを冷却することにより、プレス部３５Ａをコイル材２に接触させた際に、コイル材２の急速冷却（ダイクエンチ）を行なうことができる。なお、外筒３０Ａのプレス部３５Ａだけではなく、成形用ダイ３２および内筒３０Ｂのプレス部３５Ｂにも同様に冷却水の通路を設けて冷却してもよい。
【００２９】
再び図６を参照して、成形用ダイ３１，３２は、上下方向においてプレス用ダイ３０と対向するように配置されている。成形用ダイ３１は、図６に示すように円柱形状を有する。成形用ダイ３２は、リング形状であり、内径が成形用ダイ３１の直径よりも大きい。成形用ダイ３２は、径方向において成形用ダイ３１との間に隙間を有するように、成形用ダイ３１の外側に配置されている。成形用ダイ３２には、内周部において径方向内側に突出する凸部３２Ａが形成されている。
【００３０】
図８は、図６の状態からプレス用ダイ３０が下降しリング状部材を打ち抜いた状態を示す断面図である。
【００３１】
図８に示すように、プレス用ダイ３０が成形用ダイ３１，３２側へストロークされた場合、プレス部３５Ａ，３５Ｂが成形用ダイ３１，３２の隙間に位置する。
【００３２】
第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂは、プレス機３においてコイル材２を固定し、かつコイル材２に対して張力を印加するためのものである。第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂは、図８に示すようにコイル材２を上記上下方向から挟持している状態と、図６に示すように挟持していない状態とを変更可能に設けられている。第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂは、任意の構成を有していればよいが、たとえば油圧クランプやエアクランプであってもよい。
【００３３】
第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂは、コイル材２の延在方向において、プレス用ダイ３０および成形用ダイ３１，３２を挟んで互いに対向する位置に設けられている。第１クランプ部３３Ａは上記延在方向においてコイル材２の供給側に配置され、第２クランプ部３３Ｂは上記延在方向においてコイル材２の排出側に配置されている。
【００３４】
第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂは、互い対向する方向（コイル材２の延在方向）において相対的に移動可能に設けられている。たとえば、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂはそれぞれ油圧クランプであって油圧シリンダ（図示しない）を含み、油圧シリンダにより上記対向する方向において互いに離れるように移動可能に設けられている。これにより、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂは、プレス用ダイ３０と成形用ダイ３１，３２との間に配置されたコイル材２に対し、コイル材２の延在方向に張力を印加することができる。コイル材２に対して第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂが印加可能な張力は、０ＭＰａ超え５００ＭＰａ以下である。ここで、張力とは、コイル材２の長さ方向の応力（コイル材２を伸ばすための応力であって、具体的にはコイル材２を通電するためにクランプし、熱膨張によるたわみを伸ばすためにコイル材２に印加される応力）をいう。
【００３５】
コイル材２に電流を供給するために通電端子が設けられる。通電端子は、図示しない直流電源または交流電源に接続されており、コイル材２に直流電流または交流電流を供給する。そして、この電流の供給によって生じた発熱によりコイル材２を加熱することができる。通電端子は、たとえば第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂよりも内側に位置し、コイル材２において第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂによって張力が加えられている部分に接触可能に設けられてもよいが、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂと兼用されても良い。
【００３６】
以下、図４のタイムチャートに示すようにプレス機３が順次動作する。まず、時刻ｔ１において、コイル材２がプレス機３の第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂにより挟持される（Ｓ２）。第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂには、コイル材２を保持するための圧力Ｐ１が供給される。
【００３７】
次に、時刻ｔ２において、コイル材２に張力が加えられる（Ｓ３）。具体的には、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂのうちの少なくとも一方がコイル材２の延在方向において他方から離れるように相対的に移動される。これにより、コイル材２において、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂにそれぞれ保持されている部分の間に位置する領域には、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂの相対的な移動量（第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂ間の距離の変化量）に応じた張力が加えられる。コイル材２に対して加えられる張力は、たとえば０ＭＰａ超え５００ＭＰａ以下である。第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂの相対的な位置関係は、少なくともプレス成形が終了する時刻ｔ９まで保持される。つまり、コイル材２に加えられる張力は、少なくとも加熱およびプレス成形が行なわれる間保持される。
【００３８】
次に、時刻ｔ３において、後工程で打ち抜きおよび成形されるコイル材２の部分（リング状部材２Ａおよび成形体２Ｂとなる部分）への窒素（Ｎ2）ガスの吹き付けが開始される（Ｓ４）。
【００３９】
図９は、打ち抜きおよび成形される部分へのガスの吹き付けについて説明するための図である。図９を参照して、不活性ガスの一例であるＮ2ガスは、打ち抜かれるリング状部材２Ａの外周面の円周に対して接線方向から吹きかけられる。その結果、Ｎ2ガスによる旋回流が発生する。このようにＮ2ガスを吹き付けることができるのであれば、吹き付けるノズルの形状や位置はどのようなものであってもよい。
【００４０】
この実施の形態においては、成形用ダイ３２において、リング状部材２Ａが成形される高さの位置にてリング状部材２Ａの外周面の円周の接線方向に延びるように成形用ダイ３２の内側から外側まで貫通する穴３８Ａ，３８Ｂを設けている。ノズルとしての中空円筒状のチューブがその穴３８Ａ，３８Ｂに成型用ダイ３２の外側から差し込まれる。チューブは、成形対象のリング状部材２Ａに接触しない程度に差し込まれる。Ｎ2ガスはそのチューブを介してリング状部材２Ａに吹き付けられる。ノズルの先端形状は中空円筒状でなく、他の形状であってもよい。
【００４１】
なお、この実施の形態においては、２方向からＮ2ガスを吹き付けるようにするが、これに限定されず、１または３以上の方向から吹き付けるようにしてもよい。バランス良く安定した旋回流を発生させるためには、リング状部材２Ａの周囲に等間隔で配置された複数方向からＮ2ガスを吹き付けることが好ましい。このため、この実施の形態において、穴３８Ａ，３８Ｂは、リング状部材２Ａ（成形用）の円の中心に対して点対称の位置に設けるようにする。
【００４２】
このようにリング状部材２Ａにガスを吹き付けることによって、打ち抜きや成形のときに発生したリング状部材２Ａおよびプレス用ダイ３０および成形用ダイ３１，３２の摩耗粉などの異物をプレスする面から除去することができる。このため、プレス時の異物の噛み込みを避けることができる。その結果、リング状部材２Ａから成形された成形体２Ｂの表面粗さを改善することができる。
【００４３】
なお、この実施の形態においては、無酸化雰囲気で焼入れを行なうためスケールは生成されない。しかし、無酸化雰囲気で焼入れを行なわない場合は、スケールが生成され得るので、脱落したスケールも前述の異物に含まれ得る。
【００４４】
吹き付けるＮ2ガスに掛ける圧力は、この実施の形態においては、０．０３ＭＰａ以上であることとする。これにより、摩耗粉を効果的に吹き飛ばすことができる。
【００４５】
ガスを吹き付ける期間は、この実施の形態においては、コイル材２の加熱前から成形体３Ｂの成形完了までの期間である。しかし、ガスを吹き付ける期間は、打ち抜き工程の開始前から成形工程の終了後までの間の少なくともいずれかの期間を含む期間であればよい。
【００４６】
また、吹き付けるガスは、Ｎ2ガスに限定されず、不活性ガスであれば他のガス、たとえば、二酸化炭素やアルゴンであってもよい。
【００４７】
次に、時刻ｔ４において、通電加熱が開始される（Ｓ５）。まず通電端子がコイル材２に接触するように移動される。そして、通電端子を介してコイル材２に電流が供給される。これにより、コイル材２が電流の供給により生じた発熱（ジュール熱）によって加熱される（通電加熱）。
【００４８】
時刻ｔ４〜ｔ５の間、所定電流が流されることによって温度が上昇し、時刻ｔ６において、コイル材２の温度が目標温度に到達する（Ｓ６）。目標温度に到達する少し手前の時刻ｔ５で電流が下げられ、時刻ｔ６〜ｔ７において、コイル材２が目標温度において一定時間保持される（Ｓ７）。時刻ｔ７において、プレス機３におけるコイル材２の通電加熱が完了する（Ｓ８）。
【００４９】
ここで、コイル材２の加熱温度（目標温度）は、コイル材２を構成する鋼のＡ１変態点以上の温度であって、たとえば１０００℃である。「Ａ1変態点」とは、鋼を加熱した場合に、鋼の組織がフェライトからオーステナイトへ変態を開始する温度に相当する点をいう。そのため、上記通電加熱によって、コイル材２を構成する鋼の組織がオーステナイトに変態する。
【００５０】
次に、コイル材２のプレス成形が開始される（Ｓ９）。具体的には、時刻ｔ８において、図８のプレス用ダイ３０が成形用ダイ３１，３２側へストロークする。この段階では、外筒３０Ａと内筒３０Ｂは一体的にストロークする。これにより、プレス部３５Ａ，３５Ｂがコイル材２に接触し、コイル材２の一部がコイル材２の厚み方向においてリング状に打ち抜かれる（Ｓ１０）。これにより、リング状部材２Ａが得られる。その後、時刻ｔ９においてリング状部材２Ａの成形加工が行なわれる。
【００５１】
図１０は、打ち抜き後に行なわれる成形加工の前工程を示す断面図である。図１１は、打ち抜き後に行なわれる成形加工の後工程を示す断面図である。
【００５２】
時刻ｔ９において、プレス用ダイ３０がさらに成形用ダイ３１，３２側へストロークされることにより、外筒３０Ａのプレス部３５Ａが成形用ダイ３２の凸部３２Ａと接触し、下死点に到達する（Ｓ１１）。外筒３０Ａのストロークは下死点で停止した状態であり、内筒３０Ｂは外筒３０Ａから図４（Ｄ）に示すように下方に突出する。図１０に示した状態では、プレス部３５Ａは、凸部３２Ａとの間でリング状部材２Ａを挟持する。その際の挟持力は０．２ＭＰａ以上であり、好ましくは１ＭＰａ以上とすると良い。
【００５３】
さらに図１１を参照して、内筒３０Ｂが外筒３０Ａから下方に突出することにより、リング状部材２Ａに絞り加工が行なわれる。これにより、リング状部材２Ａの内周部が、リング状部材２Ａの厚み方向に向くように下方向に折り曲げられる。このようにして、プレス機３においてリング状部材２Ａに多段プレス加工が施される（Ｓ１２）。この多段プレス加工によって、外筒３０Ａでリング状部材２Ａの外周部を押さえた状態で、内筒３０Ｂが外筒３０Ａから突出し、内筒３０Ｂでリング状部材２Ａの内周部が絞り加工され、成形体２Ｂが成形される。外周部を押さえた状態で内周部に絞り加工を行なうことによって、成形体２Ｂの外周部に生じるしわや割れを防止することができる。なお、リング状部材２Ａの温度が高いうちに絞り加工を行なわなければならないので、外筒３０Ａが下死点に到達後すぐに絞り加工を完了させる必要がある。時刻ｔ８〜ｔ９に示される打ち抜き開始から絞り加工完了までの時間は、たとえば０．１秒以内であり、好ましくは０．０２秒以内とすると良い。
【００５４】
そして、時刻ｔ９〜ｔ１０の一定時間、成形体２Ｂがプレス機３（プレス用ダイ３０、成形用ダイ３１および３２）と接触した状態において保持される。このとき、図７に示したようにプレス用ダイ３０内の水冷回路３５Ｃに冷却水が供給されているので、リング状部材２Ａの熱は冷却されたプレス用ダイ３０に奪われる。なお、成形用ダイ３２にも同様な水冷回路を設けてもよい。これにより、リング状部材２ＡがＭs点以下の温度にまで急冷されることにより、焼入処理が行なわれる。
【００５５】
ここで、「Ｍs点（マルテンサイト変態点）」とは、オーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。その結果、成形体２Ｂを構成する鋼の組織がマルテンサイトに変態する。このようにして、時刻ｔ１０において成形体２Ｂの焼入処理（ダイクエンチ）が完了する（Ｓ１３）。
【００５６】
最後に、時刻ｔ１１において、コイル材２を保持するために第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂに供給されていた圧力がアンクランプされ、抜きカス材となったコイル材２および焼入処理が完了した成形体２Ｂがプレス機３から取り出される。このとき、第１クランプ部３３Ａと第２クランプ部３３Ｂとの間のクランプ力を緩めることにより、コイル材２に加えられていた張力が緩められる（Ｓ１４）。また、Ｎ2ガスの吹き付けが終了される。上記のような工程Ｓ０〜Ｓ１４を備える製造方法により、軌道輪１１が製造される。
【００５７】
なお、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法は、上記の構成に限られるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５８】
たとえば、コイル材２に張力を加える方法としては、第１クランプ部３３Ａおよび第２クランプ部３３Ｂはいずれもプレス機３の外部に設けられていてもよい。
【００５９】
また、コイル材２の加熱方法としては、通電加熱に限られるものではなく、間接抵抗加熱、誘導加熱、接触伝熱および遠赤外線加熱からなる群より選択される少なくともいずれかの方法を採用することができる。以下、各加熱方法についてより詳細に説明する。
【００６０】
図１２は、加熱方法の一例である抵抗加熱について説明するための図である。抵抗加熱においては、２つの加熱方法が考えられる。１つは、図１２（ａ）に示すように、抵抗Ｒ１を有する被加熱物１００を直接通電して生じたジュール熱により被加熱物１００を加熱する方法である。他の１つは、図１２（ｂ）に示すように、抵抗Ｒ２を有する発熱体１０２を通電して生じたジュール熱により、発熱体１０２の近くに配置された被加熱物１００を間接的に加熱する方法である。
【００６１】
図１２（ａ）を参照して、被加熱物１００を直接通電して加熱する方法においては、抵抗Ｒ１を有する被加熱物１００に対して電源１０１から電流Ｉが供給される。これにより、被加熱物１００において電流Ｉの供給による発熱（Ｐ＝Ｒ１・Ｉ2）が生じて、被加熱物１００が加熱される。本実施の形態においては、コイル材２に対して通電端子から直流電流が供給されることにより生じた発熱により、コイル材２が加熱されてもよい。また、コイル材２に対して通電端子から交流電流が供給されることにより生じた発熱により、コイル材２が加熱されてもよい。
【００６２】
また、図１２（ｂ）を参照して、被加熱物１００を間接的に加熱する方法においては、抵抗Ｒ２を有する発熱体１０２に対して電源１０１から電流Ｉが供給される。これにより、発熱体１０２において電流Ｉの供給による発熱（Ｐ＝Ｒ２・Ｉ2）が生じて、発熱体１０２が加熱される。本実施の形態においては、発熱体１０２に対しては、直流電流が供給されてもよいし、交流電流が供給されてもよい。
【００６３】
図１３は、加熱方法の他の一例である誘導加熱について説明するための図である。図１３を参照して、誘導加熱においては、コイル１０４に対して交流電源１０３から交流電流が供給されることにより、被加熱物１００において交番磁束Ｂが発生する。また被加熱物１００において、交番磁束Ｂを打ち消す方向に渦電流Ｉが発生する。そして、渦電流Ｉと被加熱物１００の抵抗Ｒとにより生じた発熱によって、被加熱物１００が加熱される。
【００６４】
図１４は、加熱方法の他の一例である接触加熱について説明するための図である。図１４を参照して、接触伝熱においては、内部加熱ロール１０６と外部加熱ロール１０５からの伝熱によって、被加熱物１００が加熱される。
【００６５】
なお、図示しないが、遠赤外線加熱においては、被加熱物に遠赤外線を照射することにより、遠赤外エネルギーが被加熱物に与えられる。これにより、被加熱物を構成する原子間の振動が活性化することで発熱が生じ、被加熱物が加熱される。
【００６６】
また、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法では、図１１に示すように、リング状部材２Ａの内周部がリング状部材２Ａの厚み方向に向くように絞り加工によって折り曲げられることにより、プレス機３において成形体２Ｂが成形されたが、これに限られるものではない。たとえば、リング状部材２Ａの内周部ではなく外周部に絞り加工がされても良い。
【００６７】
図１５は、成形加工の変形例を説明するための第１の図である。図１６は、成形加工の変形例を説明するための第２の図である。
【００６８】
図１５、図１６に示した例では、リング状のリング状部材２Ａの外周部に成形加工が施され、成形体２Ｃを製造される。この場合、成形用ダイ１３１の内周面において径方向内側に突出する凸部１３１Ａが形成されている。このため、上記実施の形態の場合と同様にプレス用ダイ１３０のストロークを行なった場合、リング状のリング状部材２Ａの内周部が凸部１３１Ａと内筒１３０Ｂの先端部との間に挟持される。
【００６９】
そして、プレス用ダイ１３０の外筒１３０Ａが内筒１３０Ｂよりもさらにストロークされる。これにより、図１６に示すように、リング状部材２Ａの内周部が、リング状部材２Ａの厚み方向に向くように絞り加工によって折り曲げられ、成形体２Ｃが成形される。このようにしても、焼入処理の前にプレス機においてリング状部材２Ａに成形加工を施すことができ、上記実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
次に、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法による作用効果について、比較例を参照しながら説明する。まず、比較例における軌道輪の製造方法について、図２１〜図２９を参照して説明する。図２１を参照して、まず、圧延された薄板状の鋼材がコイル状に巻き取られたコイル材２００が準備される。次に、図２２および図２３を参照して、コイル材２００がダイ３１０上に設置され、ダイ３００をダイ３１０側へストロークすることにより、コイル材２００に打抜き加工が施される。これにより、リング状の成形体２００Ａが得られる。次に、図２４および図２５を参照して、成形体２００Ａがダイ３２０上に設置され、ダイ３３０をダイ３２０側へストロークすることにより、成形体２００Ａの内周部に成形加工が施される。
【００７１】
次に、図２６に示すように、熱処理前の段取り工程において、複数の成形体２００Ａがバー４１０に掛けられた状態で並べられる。その後、図２７に示した浸炭炉４００の中に、これらの成形体２００Ａが入れられ、成形体２００Ａに対して浸炭処理が実施される。次に、図２８に示すように、浸炭処理後の成形体２００Ａに衝風４２０を当てて冷却することにより、成形体２００Ａに焼入処理が施される。最後に、図２９を参照して、焼戻炉４３０において焼入処理後の成形体２００Ａに対してプレステンパー処理が施される。以上のように、比較例の軌道輪の製造方法は多くの工程からなるため、軌道輪の製造コストが高くなる。
【００７２】
これに対して、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法では、コイル材２の加熱、打抜、成形加工および焼入処理のそれぞれの工程が、全てプレス機３において一つの工程として実施される。そのため、上記比較例における軌道輪の製造方法のように、上記工程が別々に実施される場合に比べて、製造工程をより短縮することができる。その結果、軌道輪の製造コストをより低減することが可能になり、より安価な軌道輪の提供が可能になる。
【００７３】
さらに、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法において、軌道輪を得る工程では、鋼材に対して鋼材の表面に沿った少なくとも一方向に張力を加えた状態で、加熱と打ち抜きとが行なわれる。そのため、軌道輪を得る工程において鋼材に対して張力を加えていない状態で上記加熱および上記打ち抜きを行なう場合と比べて、得られる軌道輪の加工品質を向上させることができる。
【００７４】
さらに、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法においては、打ち抜き加工後の成形を多段プレスによって、絞り加工が行なわれる。多段プレスによって、リング状のリング状部材２Ａの外周（または内周）を押さえつつ、絞り加工するため、しわが生じにくく、曲げ角度も直角に近くすることができ、加工精度が良好となる。
【００７５】
本実施の形態に係る軌道輪の製造方法により製造された軌道輪１１は、以下のように評価することにより高い加工品質を有していることを確認できた。
【００７６】
このようにして図１７の写真に示すような軌道輪１１が製造された。このようにして製造された複数の軌道輪１１（鋼材：ＳＫ８５）に対してビッカース硬さ測定を行なった結果、平均の硬さは約８４０ＨＶであり、７００ＨＶ以上の硬度である。
【００７７】
また、ガスを吹き付けない場合には、軌道輪１１の表面性状は、図１８（Ａ）で示すような性状であり、図１８（Ｂ）で示すように、表面粗さはＲａ＝０．６１μｍであった。これに対して、この実施の形態のようにガスを吹き付けた場合には、軌道輪１１の表面性状は、図１９（Ａ）で示すような性状であり、図１９（Ｂ）で示すように、表面粗さはＲａ＝０．０６μｍである。このように、ガスを吹き付けた場合には、吹き付けない場合と比較して、表面粗さが大幅に改善された。
【００７８】
また、この軌道輪１１の一部を切断し、その断面をナイタル腐食し、断面を光学顕微鏡によりミクロ組織観察した場合、図２０の写真のようなマルテンサイト組織が確認された。
【００７９】
さらに、軌道輪１１に対してタリロンドを用いて平面度の測定を行なった結果、平面度は約１０μｍであった。これに対し、本実施の形態における軌道輪を得る工程において、コイル材２に対して張力を加えていない状態で上記加熱および上記打ち抜きを行なって得られた軌道輪は、平面度が約４０μｍであった。
【００８０】
このように、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法によれば、製造工程の短縮を図るとともに、十分な焼入処理を施すことにより高い硬度を有し、かつ高い加工品質を有する軌道輪１１を製造することができることが確認された。
【００８１】
なお、この実施の形態においては、つば有りタイプの軌道輪１１の製造方法を示したが、これに限定されず、同様に打ち抜き、成形を行なう他の機械部品にも、上述した製造方法を適用できる。たとえば、つば無しタイプの軌道輪にも適用できる。
【００８２】
最後に、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法について再び図を参照して総括する。
（１−１）  図３、図６、図９を参照して、機械部品（たとえば、スラストニードル軸受の軌道輪１１）の製造方法は、対をなす第１の金型（たとえば、成形用ダイ３１，３２）および第２の金型（たとえば、プレス用ダイ３０）の間に鋼材（たとえば、コイル材２）を設置する第１工程（たとえば、Ｓ１〜Ｓ８）と、第２の金型を鋼材に押し当てることにより鋼材から機械部品の部材（たとえば、リング状部材２Ａ）を打ち抜く第２工程（たとえば、Ｓ９〜Ｓ１０）と、打ち抜いた部材に第２の金型をさらに押し当てることによって部材を成形する第３工程（たとえば、Ｓ１１〜Ｓ１４）とを含む。第２工程の開始前から第３工程の終了後までの間の少なくともいずれかの期間に、部材に気体（たとえば、Ｎ2ガスなどの不活性ガス）を吹き付ける工程（たとえば、Ｓ４〜Ｓ１４）をさらに含む。
【００８３】
これによれば、部材に付着した異物を吹き飛ばすことができる。このため、成形後の機械部品の部材の表面粗さの悪化を抑制することができる。
【００８４】
（１−２）  好ましくは、製造方法は、第２工程の前に、鋼材をＡ１変態点以上に加熱する工程（たとえば、Ｓ５〜Ｓ８）と、第２工程の前に、第１の金型または第２の金型を冷却する工程（たとえば、Ｓ９で金型が部材に接触される前に金型が冷却水で冷却されている。）と、第２工程の後に、冷却された第１の金型または第２の金型を、打ち抜かれた部材に接触させることで焼入れをする工程（たとえば、Ｓ９〜Ｓ１１）とをさらに含む。
【００８５】
これによれば、部材を硬くすることができる。具体的には、製造された部材の硬度を７００ＨＶ以上とすることができる。このため、耐摩耗性、引張強さおよび疲労強度を向上させることができる。
【００８６】
（１−３）  好ましくは、部材はリング状である。気体を吹き付ける工程において、気体を部材の接線方向に吹き付ける（たとえば、図９参照）。これによれば、部材に付着した異物を効果的に吹き飛ばすことができる。
【００８７】
（１−４）  好ましくは、気体は不活性気体（たとえば、Ｎ2ガス）である。これによれば、気体を吹き付けることによって気体が部材と化学反応などを起こして、表面性状に影響を及ぼすことを防止することができる。
【００８８】
（１−５）  好ましくは、気体の吹き出し口に供給する前記気体のガス圧は０．０３ＭＰａ以上である。これによれば、部材に付着した異物を効果的に吹き飛ばすことができる。
【００８９】
（２−１）  図３、図６を参照して、本実施の形態に係る軌道輪の製造方法は、成形台に鋼材をＡ1変態点以上の温度に加熱した状態で設置する第１工程（Ｓ１〜Ｓ８）と、成形台において、鋼材からリング状部材を打ち抜いた後に、リング状部材を成形加工するとともに焼入れ処理する第２工程（Ｓ９〜Ｓ１３）とを備える。成形台は、第１の金型（成形用ダイ３１，３２）および第２の金型（プレス用ダイ３０）を含む。第２の金型は、内筒３０Ｂと外筒３０Ａに分割可能に構成される。第２工程において、コイル材２が第１の金型と第２の金型との間に配置されるとともに、内筒３０Ｂの先端部と外筒３０Ａの先端部とがコイル材２に押し当てられることによりコイル材２からリング状部材２Ａが打ち抜かれる。図６〜図１１に示すように、打ち抜かれたリング状部材２Ａは、外筒３０Ａと成形用ダイ３２との間に挟持された状態で、内筒３０Ｂの先端がさらにリング状部材２Ａに押し当てられることによってリング状部材２Ａの成形加工が行なわれるとともに焼入れ処理が行なわれる。
【００９０】
なお、変形例に示したように、打ち抜かれたリング状部材２Ａは、内筒１３０Ｂと成形用ダイ１３１との間に挟持された状態で、外筒１３０Ａの先端がさらにリング状部材２Ａに押し当てられることによってリング状部材２Ａの成形加工が行なわれるとともに焼入れ処理が行なわれるようにしても良い。
【００９１】
上記製造方法によれば、打ち抜き、成形、焼入れが短時間でかつ中途の段どり作業が不要で行なえるので安価に製造できるとともに、成形加工の加工精度も良好である。
【００９２】
（２−２）  好ましくは、第２工程では、第１段階で打ち抜き加工を行ない、第２段階で焼入れ処理とともに成形加工として絞り加工を行なう。上記製造方法は、軌道輪のような形状に特に適している。
【００９３】
（２−３）  より好ましくは、第２工程において、リング状部材の打ち抜き加工開始から成形加工が完了するまでの時間は、０．１秒以内である。
【００９４】
上記製造方法は短時間で打ち抜き加工と成形加工を行ない直ちにダイクエンチによる焼入れ処理を行なうので、焼入れの前にリング状部材が徐冷されてしまうことが無く、焼入れ効果が高い。
【００９５】
（２−４）  好ましくは、第２工程において、リング状部材が内筒と外筒のいずれか一方と第１の金型との間に挟持される挟持力は、０．２ＭＰａ以上である。このように挟持力を高くしているので、絞り加工においてしわや割れが生じにくい。
【００９６】
（２−５）  好ましくは、鋼材は、０．４質量％以上の炭素を含み、２ｍｍ以下の厚みを有しており、かつ厚み方向においてリング状に打ち抜かれる。このような鋼材を使用するので、焼入れが良好に行なわれると共に、ダイクエンチによっても内部まで焼入れ処理ができる。
【００９７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９８】
１  軸受、２，２００  コイル材、２Ａ  リング状部材、２Ｂ，２Ｃ，２００Ａ  成形体、３  プレス機、１１  軌道輪、１１Ａ  軌道輪転走面、１２  ニードルころ、１２Ａ  転動面、１３  保持器、３０，１３０  プレス用ダイ、３０Ａ，１３０Ａ  外筒、３０Ｂ，１３０Ｂ  内筒、３１，３２，１３１  成形用ダイ、３２Ａ，１３１Ａ  凸部、３３Ａ  第１クランプ部、３３Ｂ  第２クランプ部、３５Ａ，３５Ｂ  プレス部、３５Ｃ  水冷回路、３７  シリンダ、１００  被加熱物、１０１  電源、１０２  発熱体、１０３  交流電源、１０４  コイル、１０５  外部加熱ロール、１０６  内部加熱ロール、３００，３１０，３２０，３３０  ダイ、４００  浸炭炉、４３０  焼戻炉。
【図１】
2018167301.tif 000003
【図２】
2018167301.tif 000004
【図３】
2018167301.tif 000005
【図４】
2018167301.tif 000006
【図５】
2018167301.tif 000007
【図６】
2018167301.tif 000008
【図７】
2018167301.tif 000009
【図８】
2018167301.tif 000010
【図９】
2018167301.tif 000011
【図１０】
2018167301.tif 000012
【図１１】
2018167301.tif 000013
【図１２】
2018167301.tif 000014
【図１３】
2018167301.tif 000015
【図１４】
2018167301.tif 000016
【図１５】
2018167301.tif 000017
【図１６】
2018167301.tif 000018
【図１７】
2018167301.tif 000019
【図１８】
2018167301.tif 000020
【図１９】
2018167301.tif 000021
【図２０】
2018167301.tif 000022
【図２１】
2018167301.tif 000023
【図２２】
2018167301.tif 000024
【図２３】
2018167301.tif 000025
【図２４】
2018167301.tif 000026
【図２５】
2018167301.tif 000027
【図２６】
2018167301.tif 000028
【図２７】
2018167301.tif 000029
【図２８】
2018167301.tif 000030
【図２９】
2018167301.tif 000031