(57)【要約】【課題】転がり軸受の軌道面に適切な研磨加工を施すことによって、貧潤滑条件においても転動体との間に確実に油膜を形成し、耐久性を向上させることができる軌道輪の製造方法を提供する。【解決手段】軌道面１１ａ，１２ａの研磨工程を含む軌道輪１１，１２の製造方法であって、研磨工程は、水分を保持し弾力性及び粘着性を有する核体３１の表面に砥粒３２を付着させた研磨材３０を用い、軌道輪１１，１２をその軸心回りに回転させながら、前記軌道面１１ａ，１２ａに垂直な方向に対して周方向に傾斜した角度から当該軌道面１１ａ，１２ａに向けて研磨材３０を吹き付けて当該軌道面１１ａ，１２ａを研磨する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面の研磨工程を含む軌道輪の製造方法であって、
前記研磨工程は、水分を保持し弾力性及び粘着性を有する核体の表面に砥粒を付着させた研磨材を用い、前記軌道輪をその軸心回りに回転させながら、前記軌道面に垂直な方向に対して周方向に傾斜した角度から前記軌道面に向けて前記研磨材を吹き付けて当該軌道面を研磨することを特徴とする、転がり軸受における軌道輪の製造方法。
【請求項２】
前記研磨工程により、前記軌道面の微視的な突起部分の先端を略平坦状に除去する、請求項１に記載の転がり軸受における軌道輪の製造方法。
【請求項３】
前記軌道輪が、ステンレス鋼製である、請求項１又は２に記載の転がり軸受における軌道輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受における軌道輪の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種回転軸を支持する転がり軸受として、内輪及び外輪と、これらの間に転動可能に設けられた複数の転動体とを備えたものがあり、内輪及び外輪には、転動体が転動する軌道面が形成されている。そして、この軌道面は、研削加工されたのちに超仕上げ等の研磨工程を経ることによって所定の表面粗さに仕上げられ、転動体の円滑な転動を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３０４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような転がり軸受は、通常、潤滑された状態で使用されるが、潤滑油量が少ないと、軌道面と転動体との間に油膜が十分に形成されず、焼き付きが発生し易くなる。特に、軌道面の表面粗さが大きいと、例えば図７に示されるように、軌道面Ｃの微視的な突起部分Ｃ１が大きくなり、転動体の表面Ｄとの間の油膜Ｌが破れて金属接触が生じ、耐久性を低下させる原因となる。
【０００５】
一方、潤滑油量が多くすると、軌道面と転動体との間に十分な油膜を形成することができ、焼き付き等を好適に防止することができるが、撹拌抵抗により回転トルクが増大するという欠点がある。そのため、潤滑油量が少ない条件（貧潤滑条件）での転がり軸受の使用を求められる場合があり、このような条件下であっても耐久性を向上させることが望まれている。
【０００６】
本発明は、転がり軸受の軌道面に適切な研磨加工を施すことによって、貧潤滑条件においても転動体との間に確実に油膜を形成し、耐久性を向上させることができる軌道輪の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、軌道面の研磨工程を含む軌道輪の製造方法であって、前記研磨工程は、水分を保持し弾力性及び粘着性を有する核体の表面に砥粒を付着させた研磨材を用い、前記軌道輪をその軸心回りに回転させながら、前記軌道面に垂直な方向に対して周方向に傾斜した角度から前記軌道面に向けて前記研磨材を吹き付けて当該軌道面を研磨することを特徴とする。
【０００８】
水分を保持し弾力性及び粘着性を有する核体の表面に砥粒を付着させた研磨材をワークの表面に吹き付けて研磨する方法は、従来から知られている（例えば特許第３３７６３３４号公報参照）。本発明は、このような研磨方法を用いて転がり軸受の軌道輪を製造するにあたり、軌道輪を回転させながら、周方向に傾斜した角度から軌道面に向けて研磨材を吹き付けるようにしたものである。
そして、本発明によれば、上記の研磨方法を軌道面の研磨工程に適用することによって、軌道面の母線形状の変化を小さくしながら表面粗さを従来（例えば、砥石を用いた超仕上げ）よりも小さくすることができ、しかも、方向性のほとんどない研磨を行うことができる。これにより、軌道面に好適に潤滑油を保持し、軌道面と転動体との間の油膜を形成しやすくすることができ、耐久性を向上させることができる。
【０００９】
前記研磨工程により、前記軌道面の微視的な突起部分の先端を略平坦状に除去することが好ましい。
これにより、軌道面の断面形状が、平坦面と平坦面との間に凹部を有するプラトー形状（台地形状）となり、凹部の部分で潤滑油を保持しつつ、平坦面の部分で転動体との間に好適に油膜を形成することができる。
【００１０】
前記軌道輪は、ステンレス鋼製であってもよい。
従来の超仕上げ等では、ステンレス鋼の表面粗さを小さくすることが困難であるが、本発明の研磨方法を適用することによってステンレス鋼であっても表面粗さを好適に小さくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、貧潤滑条件においても転動体との間に確実に油膜を形成し、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法を適用可能な転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。
【図２】軌道輪を研磨する研磨装置を示す説明図である。
【図３】転がり軸受の内輪に対する研磨材の噴射方向を説明する図である。
【図４】転がり軸受の外輪に対する研磨材の噴射方向を説明する図である。
【図５】研磨装置で使用する研磨材を示す正面説明図である。
【図６】軌道輪の軌道面と転動体との接触面を示す断面説明図である。
【図７】従来の軌道面と転動体との接触面を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の転がり軸受の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の製造方法を適用可能な転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。この転がり軸受１０は、ラジアル玉軸受であり、内周に外側軌道面１１ａを有する外輪１１と、この外輪１１と同軸に配置され、外周に外側軌道面１１ａに対向する内側軌道面１２ａを有する内輪１２と、外側軌道面１１ａと内側軌道面１２ａとの間に介在した複数の転動体１３と、各転動体１３を周方向に沿って所定間隔毎に保持する保持器１４とを備えている。転動体１３の外面は、外側軌道面１１ａ及び内側軌道面１２ａを転走する転走面として構成されている。
【００１４】
前記外輪１１、内輪１２及び転動体１３は、軸受鋼や浸炭鋼等の軸受用鋼や、ステンレス鋼等からなり、熱処理によって所定の硬さに硬化されている。
保持器１４は、金属製又は合成樹脂製の環状体に、転動体１３を収容するポケット部１４ａを周方向に沿って所定間隔毎に複数個形成したものである。この保持器１４の外周面は、ガイド面１４ｂとして構成されており、このガイド面１４ｂを外輪１１の内周面に摺接させることにより、保持器１４の回転が案内される。
【００１５】
上記転がり軸受１０の外輪１１及び内輪１２は、次のように製造される。
まず、軸受鋼や浸炭鋼等の軸受用鋼を鍛造して得られた環状素材に切削加工を施すことにより、内周面、外周面、端面、及び軌道面１１ａ，１２ａをそれぞれ所定形状に形成し、中間素材を形成する。
次に、中間素材に熱処理を施し、表面を硬化させる。
硬化された中間素材の内周面、外周面、端面、及び軌道面１１ａ，１２ａに、粗仕上げ、中間仕上げ、精密仕上げ等の研磨加工を施して所定の寸法に形成する。
【００１６】
本実施形態では、研磨加工（研磨工程）における軌道面の精密仕上げとして、鏡面仕上げが実施される。そして、この鏡面仕上げには、図２に示される研磨装置２０が用いられる。
図２は、研磨装置２０を示す説明図である。この研磨装置２０は、エアロラップ（登録商標）とよばれるものであり、ロータ２１から研磨材を噴射してワークである外輪１１や内輪１２（以下、軌道輪ともいう）に吹き付けるものである。
【００１７】
ロータ２１は、円盤状に形成されるとともに、図示しないモータによって回転駆動される。ロータ２１の中央部には供給口２１ａが形成され、研磨材ガイド２２を介して搬送された研磨材３０が供給口２１ａに供給される。ロータ２１の供給口２１ａの径方向外側には、ほぼ径方向に沿って延びる貫通孔（図示略）が形成されている。
【００１８】
ロータ２１の外周面は、その下端付近から上端付近までの領域が無端状のベルト２３によって閉塞されている。このベルト２３は、複数のプーリ２４に巻回されており、ベルト２３の回送に追従してプーリ２４が回転する。
以上の構成により、ロータ２１の供給口２１ａから供給された研磨材３０は、ロータ２１の高速回転による遠心力で貫通孔を通って矢印方向に噴射され、ワークである軌道輪１１，１２に吹き付けられる。
【００１９】
図５は、研磨材を示す正面説明図である。
本実施形態の研磨装置２０に用いられる研磨材３０は、図５に示されるように、核体３１と、核体３１表面の粘着性により表面に付着される複数の砥粒３２とを含む。また、核体３１には、水と、核体からの水の蒸発を防止する蒸発防止材とが含有されている。
【００２０】
核体３１は、水を含有すると所望の弾力性および粘着性を有する材料から形成される。例えば、核体３１は、食品素材を用いたゼラチンからなる。核体３１の径は、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とされる。
砥粒３２は、例えばダイヤモンド、炭化珪素、アルミナのいずれか又は複数を混合したものからなる。砥粒３２の粒度は、３０００メッシュ〜１００００メッシュとされている。蒸発防止材には、例えば、エチレングリコール、ソルビトール等の水溶性オイルが用いられている。
【００２１】
そして、研磨材３０を製造するには、まず、核体３１に水と蒸発防止材との混合液を吹き付けることによって含有させ、所望の弾性力と粘着性とをもたせる。そして、この核体３１の表面に砥粒３２を付着させるか、核体３１に砥粒３２を混ぜ込むことによって研磨材３０が製造される。なお、上述した研磨装置２０及び研磨材３０については、例えば特許第３３７６３３４号公報等において公知である。
【００２２】
以上のような研磨材３０は、研磨装置２０に供給されるとともにロータ２１からワークである軌道輪（外輪１１、内輪１２）に吹き付けられ、その軌道面１１ａ，１２ａを研磨する。
図３は、内輪１２に対する研磨材３０の噴射方向を説明する図である。図４は、外輪１１に対する研磨材３０の噴射方向を説明する図である。
研磨装置２０にセットされた軌道輪、すなわち内輪１２及び外輪１１は、回転駆動機構２５によって回転駆動された状態で研磨される。この軌道輪１１，１２の回転速度は、例えば、１ｍｉｎ−１とすることができる。
【００２３】
図３に示されるように、内輪１２には、矢印Ａで示す方向に研磨材３０が吹き付けられる。図３（ａ）に示されるように、研磨材３０の吹き付け方向Ａは、軌道面１２ａに垂直な方向に対して周方向に傾斜した角度α１に設定されている。この角度α１は、例えば３０°〜６０°の範囲に設定することができる。
また、図３（ｂ）に示されるように、研磨材３０の吹き付け方向Ａは、軸方向に関して軌道面１２ａに垂直な方向に設定されている。
【００２４】
一方、外輪１１は、図４に示されるように、矢印Ｂで示す方向に研磨材３０が吹き付けられる。具体的に、研磨材３０の吹き付け方向Ｂは、図４（ａ）に示されるように、軌道面１１ａに垂直な方向（図示例では鉛直方向）に対して周方向に傾斜した角度α２に設定されている。この角度α２は、例えば、３０°〜６０°に設定することができる。
また、研磨材３０の吹き付け方向Ｂは、図４（ｂ）に示されるように、軌道面１１ａに垂直な方向に対して軸方向に傾斜した角度βに設定されている。この角度βは、例えば、５°〜３０°に設定することができる。このように角度βで傾斜させているのは、ロータ２１から噴射された研磨材３０を外輪１１の外周面に干渉することなく軌道面１１ａに衝突させるためである。なお、軌道面１１ａに対して均一に研磨材３０を吹き付けるために、角度βの傾斜で軸方向の両側から交互に研磨材３０を吹き付けてもよい。
【００２５】
研磨材３０は、ロータ２１から高速で噴射され、軌道面１１ａ，１２ａに吹き付けられる。このとき、軌道面１１ａ，１２ａに衝突したときの衝撃は、研磨材３０の弾性力によって吸収され、研磨材３０は、軌道面１１ａ，１２ａの表面を滑走し、そのときに発生する摩擦エネルギーによって軌道面１１ａ，１２ａの表面を研磨する。また、研磨材３０の吹き付け方向Ａ、Ｂを周方向に関して斜めに傾斜した角度α１，α２に設定しているので、研磨材３０の衝突による衝撃を少なくしつつ軌道面１１ａ，１２ａの表面を滑走し易くすることができ、効率よく研磨を行うことができる。また、軌道輪１１，１２を定速で回転させながら研磨材３０を吹き付けることによって、軌道面１１ａ，１２ａ全体を均一に研磨することができる。
【００２６】
以上のように研磨された軌道面１１ａ，１２ａの断面は、図６に示されるように、平坦面１１ａ１，１２ａ１と凹部１１ａ２，１２ａ２とが並んだ形状となる。これは、図７に示す軌道面Ｃの突起部分Ｃ１の先端のみが研磨材３０によって取り除かれて略平坦状になったものである。このような断面形状によって、凹部１１ａ２，１２ａ２内に潤滑油を好適に保持することができ、しかも軌道面１１ａ，１２ａ（平坦面１１ａ１，１２ａ１）から油膜Ｌに作用する面圧が低下するため、軌道面１１ａ，１２ａと転動体１３の転走面１３ａとの間に好適に油膜Ｌを形成することができ、焼き付き等の発生を好適に防止することができる。
【００２７】
また、従来の超仕上げのように、軌道面１１ａ、１２ａを砥石で擦って研磨する場合、軌道面１１ａ，１２ａには特定の方向性を有する研磨目が生じ、潤滑油はその方向に沿って流れやすくなるが、本実施形態では、軌道面１１ａ，１２ａに研磨材３０を吹き付けるものであるため、方向性を有する研磨目がほとんど生じない。これにより、潤滑油の保持能力を高め、潤滑性能を向上させることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、鏡面仕上げを行う前段階の研磨工程で、軌道面１１ａ，１２ａの母線形状は、ほぼ設計通りの曲率半径に形成されており、鏡面仕上げでは、図７に示す軌道面Ｃの突起部分Ｃ１の先端部を取り除く加工であるため、その母線形状をほとんど変化させることなく表面粗さを小さくすることが可能となっている。
【００２９】
次の表は、軸受鋼（ＳＵＪ２）に対して従来の超仕上げによる研磨方法（Ｎｏ．１）と、本実施形態の研磨方法（Ｎｏ．２）とを適用したときの、軌道面の表面粗さ及び軌道面の曲率半径を比較して示すものである。なお、本実施形態の研磨方法は、従来の超仕上げによる研磨方法を施した後、さらに軌道面に対して適用したものとなっている。したがって、同表には、前者に対する後者の変化率も併せて示している。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
上記の表によれば、本実施形態は従来に比べて十点平均粗さＲａ及び算術平均粗さＲｚの双方が好適に小さくなっており、その変化率は−５５％以上である。特に、本実施形態では、Ｒａを０．０１５μｍ以下に、Ｒｚを０．０５０μｍ以下にすることができる。一方、軌道面の曲率半径は、両者ともほとんど変化はなく、変化率は−０．１％となっている。したがって、本実施形態では、軌道面の母線形状をほとんど変化させることなく表面粗さを効果的に小さくすることができる。
【００３２】
なお、以上のような結果は、ステンレス鋼に対して本実施形態の研磨方法（製造方法）を適用した場合にもほぼ同様に得ることができ、このステンレス鋼は、従来の超仕上げ等による研磨方法では十分に表面粗さを小さくすることが困難であるので、本実施形態の研磨方法（製造方法）を適用することがより効果的となる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、ロータの回転によって研磨材を噴射する研磨装置を用いているが、他の形式、例えば、圧縮空気によって研磨材を噴射する研磨装置を用いることも可能である。
また、本発明は、玉軸受に限らず、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受等の軌道輪の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０：転がり軸受、１１：外輪（軌道輪）、１１ａ：外側軌道面、１２：内輪（軌道輪）、１２ａ：内側軌道面、１３：転動体、２０：研磨装置、３０：研磨材、３１：核体、３２：砥粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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