(57)【要約】【課題】リング状素材に割れを生じさせることなく、大きな拡径率でのローリング成形を可能として、高精度の転がり軸受用外輪を歩留りよく、且つ安定して成形することができる転がり軸受用外輪の製造方法及び転がり軸受を提供する。【解決手段】鍛造によりリング状素材１１を成形する工程と、矩形断面のままリング状素材１１を所定の外径Ｄ２まで拡径する第１ローリング成形工程と、拡径された中間処理リング状素材１１Ａに軌道溝１６を成形する第２ローリング成形工程と、によって軸受用外輪１０を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状で、内周面の軸方向中間部に軌道溝を有し、所定の外径を持った転がり軸受用外輪の製造方法であって、
鍛造によりリング状素材を成形する工程と、
矩形断面のまま前記リング状素材を前記所定の外径まで拡径する第１ローリング成形工程と、
前記リング状素材に前記軌道溝を成形する第２ローリング成形工程と、
を備えることを特徴とする転がり軸受用外輪の製造方法。
【請求項２】
前記第２ローリング成形工程は、前記リング状素材の外周部をリング状の金型で拘束しながら前記軌道溝を成形することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用外輪の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法によって製造される外輪を有することを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受用外輪の製造方法及び転がり軸受に関し、より詳細には、ローリング成形によって拡径し、軌道溝を成形する転がり軸受用外輪の製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受用外輪は、熱間鍛造、温間鍛造、或いは冷間鍛造などによってリング状素材を成形した後、このリング状素材をローリング成形によって拡径し、内周面の軸方向中間部に軌道溝を成形し、更に切削加工して製作される（例えば、特許文献１参照。）。このような鍛造及びローリング成形によって転がり軸受用外輪を製造すると、鍛造時の目抜き部の径を、製品内径よりも小さくでき、歩留りが向上することから、転がり軸受用外輪の製造に一般的に用いられている。
【０００３】
従来のローリング成形による拡径及び軌道溝の成形は同時に行われており、図５に示すように、互いに並行且つ相対回転自在に支持された成形ロール１とマンドレル２との間で、鍛造成形されたリング状素材３の円周方向の一部を径方向に押圧することにより行われる。マンドレル２は、転がり軸受用外輪４の軌道溝５を形成するため、外周面の一部に軌道溝５の形状に近似した母線形状を有するリング状凸部６を有する。
【０００４】
具体的には、図５（ａ）に示すように、リング状素材３をマンドレル２に緩く外嵌させた状態で、マンドレル２を成形ロール１に押圧しながら回転させると、リング状素材３及び成形ロール１が連れ回り回転しながら拡径し、軌道溝５が成形される。ローリング成形の初期段階においては、図５（ｂ）に示すように、リング状素材３は、マンドレル２のリング状凸部６と成形ロール１で挟まれたリング状素材３の軸方向中心部にのみ圧縮応力が作用した状態で拡径される。そして、リング状凸部６の形状がリング状素材３にほぼ転写されると、リング状素材３の軸方向両端部がマンドレル２のリング状凸部６の両側部分に当接し、転がり軸受用外輪４が成形される（図５（ｃ）参照）。
【特許文献１】特開２００６−１８１６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した拡径及び軌道溝の成形が同時に行われる従来のローリング成形によると、図６に示すように、ローリング成形の初期段階においては、リング状素材３の軸方向中心部（リング状凸部６と成形ロール１で挟まれた部分）にのみ圧縮応力が作用し、リング状凸部６の軸方向両側の部分には圧縮応力が作用しない状態で拡径される。このため、圧縮応力が作用しながら拡径されるリング状素材３の軸方向の中心領域３ａには割れが発生することはないが、リング状凸部６の軸方向の両側領域３ｂは、拡径に伴う引張応力のみが作用した状態で拡径されるため、割れが発生し易いという問題があった。従って、拡径率の大きな成形条件で成形することができず、歩留り向上のためには、更なる改善の余地があった。
【０００６】
また、従来のローリング成形は、リング状素材３の外周面に対して外径寸法を決めるための拘束力が作用しないため、寸法精度が低く、後工程である切削工程での切削代を多く見込む必要があり、歩留り低下と共に、切削コストが高くなる問題点があった。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リング状素材に割れを生じさせることなく、大きな拡径率でのローリング成形を可能として、高精度の転がり軸受用外輪を歩留りよく、且つ安定して成形することができる転がり軸受用外輪の製造方法及び転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の方法により達成される。
（１）  円筒状で、内周面の軸方向中間部に軌道溝を有し、所定の外径を持った転がり軸受用外輪の製造方法であって、
鍛造によりリング状素材を成形する工程と、
矩形断面のまま前記リング状素材を前記所定の外径まで拡径する第１ローリング成形工程と、
前記リング状素材に前記軌道溝を成形する第２ローリング成形工程と、
を備えることを特徴とする転がり軸受用外輪の製造方法。
（２）  前記第２ローリング成形工程は、前記リング状素材の外周部をリング状の金型で拘束しながら前記軌道溝を成形することを特徴とする（１）に記載の転がり軸受用外輪の製造方法。
（３）  （１）又は（２）に記載の製造方法によって製造される外輪を有することを特徴とする転がり軸受。
【０００９】
尚、本発明で言う「転がり軸受用外輪」とは、上記第１、第２ローリング成形工程後に仕上げ加工等の後工程が行われるものも含むものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転がり軸受用外輪の製造方法によれば、鍛造によりリング状素材を成形した後、第１ローリング成形工程によって矩形断面のままリング状素材を所定の外径まで拡径するようにしたので、矩形断面の全領域に圧縮応力を作用させながら拡径することができる。これにより、割れの発生を抑制して、大きな拡径率でのローリング成形が可能となる。
【００１１】
また、第１ローリング成形工程によって所定の外径まで拡径されたリング状素材に対して、第２ローリング成形工程によって軌道溝を成形するようにしたので、軌道溝成形時の押し込みによる成形量が少なく、安定した生産が可能となる。また、第２ローリング成形工程においては拡径を伴わないので、マンドレルの外径を大きくして剛性を高めることができ、これによりマンドレルの寿命が向上すると共に、転がり軸受用外輪の寸法精度が安定する。
【００１２】
また、第２ローリング成形工程において、リング状素材の外周部をリング状の金型で拘束しながら軌道溝を成形すれば、極めて寸法精度が高い転がり軸受用外輪の成形が可能となり、従来後工程とした切削加工の削減が可能となり、コストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る転がり軸受用外輪の製造方法及び転がり軸受の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係る転がり軸受用外輪の製造方法は、第１ローリング成形工程によってリング状素材を矩形断面のまま拡径のみを行った後、第２ローリング成形工程によって拡径を伴うことなく軌道溝の成形のみを行って、転がり軸受用外輪を製造することを特徴とする。
【００１５】
転がり軸受用外輪１０を成形するためのリング状素材１１は、高炭素クロム軸受鋼、高速度鋼、ステンレス鋼等を、熱間、温間、または冷間鍛造により鍛造成形することにより準備される。リング状素材１１の断面形状は矩形であり、その外径Ｄ１及び内径ｄ１は、製品である転がり軸受用外輪１０の外径Ｄ２及び内径ｄ２より小さく成形されている。
【００１６】
このようなリング状素材１１は、先ず、第１ローリング成形工程によって矩形断面のまま拡径のみが行われる。即ち、図１に示すように、リング状素材１１は、互いに並行且つ相対回転自在に支持された第１成形ロール１２と第１マンドレル１３との間で、円周方向の一部が挟持される。第１成形ロール１２の内周部及び第１マンドレル１３の外周部には、それぞれ転がり軸受用外輪１０の幅と略同じ幅を有する矩形溝１４、１５が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、リング状素材１１を第１マンドレル１３に緩く外嵌させた状態で第１マンドレル１３を第１成形ロール１２に押圧しながら回転させると、リング状素材１１及び第１成形ロール１２が連れ回り回転する。これにより、リング状素材１１は転がり軸受用外輪１０の外径Ｄ２に近似した外径まで拡径されて、中間処理リング状素材１１Ａが成形される。
【００１８】
このとき、リング状素材１１は、矩形断面のまま拡径のみが行われるので、断面の全領域に圧縮応力を作用させた状態で拡径することができ、従って、割れの発生が大幅に抑制される。このため、拡径と軌道溝とを同時に成形する従来のローリング成形と比較して、大きな拡径率でのローリング成形が可能となり、生産効率を大幅に向上させることができる。
【００１９】
上記したように、第１ローリング成形工程によって矩形断面のまま所定の外径Ｄ２まで拡径のみが行われた中間処理リング状素材１１Ａは、第２ローリング成形工程によって拡径を伴うことなく軌道溝１６の成形のみが行われて転がり軸受用外輪１０が製造される。
【００２０】
図３に示すように、矩形断面のまま拡径された中間処理リング状素材１１Ａは、その外周部１７がリング状の金型であるリングダイス２１に内嵌され外周部１７が拘束されると共に、第２マンドレル２３に緩く外嵌されセットされる。リングダイス２１の内径は、転がり軸受用外輪１０の外径Ｄ２と同じ寸法を有する。第２マンドレル２３の外周部には、軸方向中央部に軌道溝１６の形状に近似した母線形状を有するリング状凸部２４が形成されている。また、第２マンドレル２３は、拡径を伴うことなく溝成形のみを行うので、外形寸法を大きくすることができ、第２マンドレル２３の外径Ｄ４は、第１マンドレル１３の外径Ｄ３、好ましくは、鍛造成形されたリング状素材１１の内径ｄ１より大きく設定されている。これにより、第２マンドレル２３の剛性が高められ、第２マンドレル２３の寿命が向上すると共に、転がり軸受用外輪１０を精度よく製作することができる。リングダイス２１の外周部２６は、第２マンドレル２３と互いに並行且つ相対回転自在に支持された補助ロール２２に当接してバックアップされている。
【００２１】
図４に示すように、中間処理リング状素材１１Ａをリングダイス２１に内嵌し、第２マンドレル２３に緩く外嵌させた状態で第２マンドレル２３をリングダイス２１を介して補助ロール２２に押圧しながら回転させると、中間処理リング状素材１１Ａ、リングダイス２１、及び補助ロール２２が連れ回り回転し、中間処理リング状素材１１Ａの内周部に軌道溝１６が成形される。
【００２２】
この第２ローリング成形工程においては、拡径を伴うことなく溝成形のみが行われるので、中間処理リング状素材１１Ａには引張応力が作用せず、従って割れが生じることはない。また、押し込みによる成形量が少なく、安定した成形を行うことができる。更に、中間処理リング状素材１１Ａは、外周部１７がリングダイス２１によって拘束された状態で溝成形されるので、寸法精度、真円度ともに高い精度で成形することができる。従って、従来後工程とした切削工程を削減することができ、大幅なコストダウンが達成される。
【００２３】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、リング状素材の製造方法は、特に限定されず、従来公知の任意の方法によって成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】リング状素材が第１成形ロールと第１マンドレルによって挟持された第１ローリング成形工程の初期状態を示す断面図である。
【図２】リング状素材が矩形断面のまま拡径された第１ローリング成形工程の完了状態を示す断面図である。
【図３】第１ローリング成形工程によって拡径された中間処理リング状素材に、軌道溝が成形される第２ローリング成形工程の初期状態を示す断面図である。
【図４】第２ローリング成形工程が終了して転がり軸受用外輪が成形された状態を示す断面図である。
【図５】拡径と溝成形が同時に行われる従来のローリング成形工程を工程順に沿って示す断面図である。
【図６】図５（ｂ）におけるVI部拡大図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  転がり軸受用外輪
１１  リング状素材
１１Ａ  中間処理リング状素材
１６  軌道溝
１７  リング状素材の外周部
２１  リングダイス（リング状の金型）
Ｄ２  転がり軸受用外輪の外径（所定の外径）
【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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