(57)【要約】【課題】棒鋼の切断素材からブランク鍛造によりブランクを鍛造し、このブランクから冷間成形工程を要することなく、熱間鍛造して外輪素形および内輪素形からなるタワーに成形し、次いで内輪の最大外径Ａおよび外輪の最小内径Ｂの大きさに対応した分離工程によりタワーを外輪素形および内輪素形に分離し、さらに分離した外輪素形および内輪素形を旋削仕上げしてテーパーベアリングの内輪および外輪とする方法を提供する。【解決手段】リング状ブランク１２からテーパーベアリングの内輪素形５に外輪素形２を積み重ねたタワー１に熱間成形し、このタワー１を内輪素形５と外輪素形２に分離した後、これらの内輪素形５および外輪素形２を旋削仕上げしてテーパーベアリングの内輪９および外輪８とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブランクからテーパーベアリングの内輪素形に外輪素形を積み重ねた形状のタワーに熱間成形し、該タワーを内輪素形と外輪素形に分離した後、これらの内輪素形および外輪素形を旋削仕上げして内輪および外輪とすることを特徴とするテーパーベアリングレースの製造方法。
【請求項２】
ブランクから熱間成形するタワーは、横型高速鍛造機による熱間鍛造により成形することを特徴とする請求項１に記載のテーパーベアリングレースの製造方法。
【請求項３】
内輪素形から旋削仕上げする内輪の最大外径Ａが外輪素形から旋削仕上げする外輪の最小内径Ｂと同じかそれより大きな径からなる場合において、熱間成形したタワーは内輪素形と外輪素形を切削により分離することを特徴とする請求項１または２に記載のテーパーベアリングレースの製造方法。
【請求項４】
内輪素形から旋削仕上げする内輪の最大外径Ａが外輪素形から旋削仕上げする外輪の最小内径Ｂより小さな径からなる場合において、熱間成形したタワーは外輪素形最小内径部に内輪素形の最大外径部を同軸に連接して鍛造すると共に該同軸の外輪素形最小内径部と内輪素形の最大外径部の連接部分を鍛造により分離して外輪素形と内輪素形とすることを特徴とする請求項１または２に記載のテーパーベアリングレースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はテーパーベアリングの輪材、特にテーパーベアリングの外輪および内輪の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボールベアリングの軌道溝を有する外輪および内輪の成形方法として、図４のように円板状素材から外輪素形および内輪素形を積み重ねた状態（以下、「タワー」という。）に鍛造した後、このタワーを外輪素形および内輪素形に鍛造により分離すると同時に内輪素形の底抜きを行い、外輪素形および内輪素形を得る。その後、旋削加工して外輪および内輪とし、内輪の外径および外輪の内径に軌道溝を旋削加工する方法がある。さらにこの方法の軌道溝の旋削加工によるファイバーフローの切断を改良するものとして、上記の軌道溝の旋削加工に代えて、内輪の内径から外径方向に押して内輪外径をその周囲の溝成形型に押し広げることにより、内輪外径面に軌道溝を成形する方法（例えば、特許文献１参照）などがある。
【０００３】
このように外輪素形および内輪素形のタワーを鍛造し、さらに外輪素形および内輪素形の両者を分離して旋削仕上げすることにより内輪および外輪とする方法は、ボールベアリングに対する方法であって、テーパーベアリングの外輪素形および内輪素形をタワー鍛造した後に分離し、旋削仕上げして外輪および内輪とするものではなかった。テーパーベアリングの外輪および内輪は、それらの軌道輪側となる内輪の外径あるいは外輪の内径はテーパー状であるため、図２で示すように外輪の内径の一番小さい径が、内輪の外径の一番大きな径より大きくなるとは限らない。したがって、軌道輪側となる内輪の外径より外輪の内径が必ず大きいボールベアリングの内輪および外輪をタワーから成形する手法をそのまま適応することはできない問題がある。
【０００４】
ボールベアリングの内輪の外径は常に外輪の内径より小さいものである。ところがテーパーベアリングの場合は、内輪および外輪のテーパーローラーとの当接面はローラーがテーパー状であるため、内輪および外輪の外径および内径も同様にテーパー状である。そして外輪の最小内径Ｂは内輪の最大外径Ａより常に大きいとは限らない。すなわち、外輪の最小内径Ｂは内輪の最大外径Ａと同じかそれよりも小さい場合と、外輪の最小内径Ｂは内輪の最大外径Ａより常に大きい場合の２種類がある。このため、それぞれに対応したタワー製造の条件やタワーから内輪および外輪を仕上げる製造の条件も相違し、上記の２種類に適した製造条件を必要とする。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２７７６１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、棒鋼の切断素材からブランク鍛造によりブランクを鍛造し、このブランクから冷間成形工程を要することなく、熱間鍛造して外輪素形および内輪素形からなるタワーに成形し、次いで内輪の最大外径Ａおよび外輪の最小内径Ｂの大きさに対応した分離工程によりタワーを外輪素形および内輪素形に分離し、さらに分離した外輪素形および内輪素形を旋削仕上げしてテーパーベアリングの内輪および外輪とする方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明の手段は、請求項１の発明では、ブランクからテーパーベアリングの内輪素形に外輪素形を積み重ねた形状のタワーに熱間成形し、該タワーを内輪素形と外輪素形に分離した後、これらの内輪素形および外輪素形を旋削仕上げして内輪および外輪とすることを特徴とするテーパーベアリングレースの製造方法である。
【０００８】
請求項２の発明では、ブランクから熱間成形するタワーは、横型高速鍛造機による熱間鍛造により成形することを特徴とする請求項１の手段のテーパーベアリングレースの製造方法である。
【０００９】
請求項３の発明では、内輪素形から旋削仕上げする内輪の最大外径Ａが外輪素形から旋削仕上げする外輪の最小内径Ｂと同じかそれより大きな径からなる場合において、熱間成形したタワーは内輪素形と外輪素形を切削により分離することを特徴とする請求項１または２の手段のテーパーベアリングレースの製造方法である。
【００１０】
請求項４の発明では、内輪素形から旋削仕上げする内輪の最大外径Ａが外輪素形から旋削仕上げする外輪の最小内径Ｂより小さな径からなる場合において、熱間成形したタワーは外輪素形最小内径部に内輪素形の最大外径部を同軸に連接して鍛造すると共に該同軸の外輪素形最小内径部と内輪素形の最大外径部の連接部分を鍛造により分離して外輪素形と内輪素形とすることを特徴とする請求項１または２の手段のテーパーベアリングレースの製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。先ず、この実施の形態では、ＣＡＥ（コンピューター支援エンジニアリング）解析によって、鍛造材料である軸受用鋼および浸炭用肌焼鋼を鍛造用の金型内の隅々まで充填でき、かつ、鍛造後に最も歩留り良く旋削加工し得るタワー形状のキャビティーを有する鍛造金型を設計することである。
【００１２】
第１の実施の形態では、テーパーベアリングの外輪８の最小内径Ｂが内輪９の最大外径Ａと同じかそれより大きい場合に対するタワー形状の鍛造用キャビティーを設定することである。この場合はＣＡＥ解析により鍛造材料の鍛造時のメタルフローを予想し、この予想理論を実際の鍛造で確認し、鍛造金型の鍛造キャビティーの領域を図１に示すように縦型とする。例えば、図２に示す実施の形態の場合は、タワー１の上部を外輪素形２とし、タワー１の下部を内輪素形５として示すとき、タワー１の内輪素形５の上端６の外径面の鍛造方向に対する角度ａおよび外輪素形２から内輪素形５に連続する中間領域の肉厚の幅ｂを選定し、それらを最も歩留りの良い角度および大きさとすると共に、外輪素形２の上端部３および内輪素形５の下端部７に鍛造材料が確実に充填して鍛造できるキャビティ形状に形成するものとする。
【００１３】
この第１の実施の形態は、内輪素形５から旋削仕上げする内輪９の最大外径Ａが外輪素形２から旋削仕上げする外輪８の最小内径Ｂと同じかより大きな径からなるテーパーベアリングレースを製造するためのタワー１およびタワー１からの製造方法である。
【００１４】
図２に示す実施の形態において、内輪素形５の高さを１８．２１ｍｍ、内輪素形５と外輪素形２の連接部の高さを３ｍｍ、さらに外輪素形２の高さを１４．６５ｍｍとするとき、タワー１の高さは３５．８６ｍｍで、内輪素形５の内径は２８．３８ｍｍ、内輪素形５の下端の外径は、３６．５ｍｍ、内輪素形５の上端の外径は５１．４４ｍｍで、外輪素形２の外径５６．３ｍｍ、外輪素形２の上端の最大内径５０．２４ｍｍ、外輪素形２の最小内径は４２．２０ｍｍであり、ａの角度は３５°で、ｂの肉厚は５．４ｍｍである。仕上げる内輪９の最大外径Ａは４３．８５ｍｍで、外輪８の最小内径Ｂの４３．０５ｍｍよりも大である。
【００１５】
この場合は、図４に模式的に示すように、熱間加工温度に加熱した後、鋼棒材１０をアプセットする大きさに切断し、この切断した切断片１１を円板状ブランク１２にアプセット鍛造する。次いで、得られた円板状ブランク１２を、図１に示すように、ダイ１３、パンチ１４、ノックアウトピン１５およびインサート１６からなる熱間鍛造装置１７によりテーパーベアリングレースのタワー１の形状に熱間鍛造する。
【００１６】
このタワー１は、図２に示すように、内輪素形５の上方に外輪素形２をタワー状に積み上げた形状で軸芯方向に連接しているものである。熱間鍛造により得られたタワー１は、図１に示すように、ノックアウトピン１５によりダイ１３から上方に押し出し、ポンチかす部１８をさらに鍛造によりポンかす抜きしてタワー１に仕上げ、冷却後に外輪素形２と内輪素形５とに突切により切断して分離する。
【００１７】
第２の実施の形態は、図３に示すように、テーパーベアリングの外輪８の最小内径Ｂが内輪９の最大外径Ａより小さい場合に対するタワー形状の鍛造用キャビティーを設計することである。この場合も上記と同様にＣＡＥ解析により鍛造材料のメタルフローを予想し、この予想理論を実際の鍛造で確認し、鍛造金型の鍛造キャビティーの領域を図１に示すように縦型とする。図３に示すように、上部を外輪素形２とし、下部を内輪素形５の下部とするとき、鍛造金型の鍛造キャビティーの領域であるタワー１の外輪の最小内径Ｂを内包する外輪素形２の内径の内側に内輪の最大外径Ａを内包する内輪素形５の外径の部分を連接し、内輪素形２の下部を下方にタワー状に突出せしめ、外輪素形２の上端３および内輪素形５の下端７に鍛造材料が確実に充填して鍛造できるキャビティ形状に形成するものとする。
【００１８】
この第２の実施の形態は、内輪素形５から旋削仕上げする内輪９の最大外径Ａが外輪素形２から旋削仕上げする外輪８の最小内径Ｂより小さな径からなるテーパーベアリングレースを製造するため、タワー１を鍛造し、さらにこの鍛造と同時にタワー１から外輪素形２と内輪素形５をこの鍛造により分離すると共にポンチかす部１８を抜く方法である。
【００１９】
図３に示す実施の形態において、内輪素形５の高さを１７．６１ｍｍ、内輪素形５と外輪素形２の連接部である内輪素形５の最外周の高さ６．７ｍｍ、さらに外輪素形２の高さ１５．６６ｍｍ、外輪素形２の最小内径の高さ６．７ｍｍ、鍛造分離する前のタワー１の高さ２６．５７ｍｍである。さらに、内輪素形５の内径２８．３８ｍｍ、内輪素形５の下端の外径３６．５ｍｍ、内輪素形５の上端の外径４８．０１ｍｍ、外輪素形２の外径６３．０ｍｍ、外輪素形２の内径４８．０１ｍｍである。旋削仕上げする内輪９の最大外径Ａは４５．７９ｍｍで外輪８の最小内径Ｂの４９．６６ｍｍよりも小である。
【００２０】
この場合は、同じく図４に示すように、熱間加工温度に加熱した後、鋼棒材１０をアプセットする大きさに切断し、この切断した切断片１１を円板状ブランク１２にアプセット鍛造する。次いで、得られた円板状ブランク１２を、ダイ１３およびパンチ１４からなる図１と同様の熱間鍛造装置によりテーパーベアリングレースの外輪素形２の最小内径Ｂの内側に内輪素形５の最外径部Ａを一体に連接し、内輪素形５のより小径の外径部を外輪素形２から下側に突出せしめた形状のタワー１に熱間鍛造するものであり、この熱間鍛造と同時に外輪素形２と内輪素形５を鍛造分離する。さらに、内輪５の内側に形成されたポンチかす部１８を鍛造によりポンかす抜きして得られた外輪素形２および内輪素形５を冷却する。
【００２１】
上記の第１の実施の形態の方法および第２の実施の形態の方法で得られた外輪素形２および内輪素形５からなるリング状のテーパーベアリングレースの素形は、それぞれさらに旋削加工してテーパーベアリングの外輪８およびテーパーベアリングの内輪９に仕上げ、さらに熱処理を施した後、研磨することによりテーパーベアリングレースに完成する。
【００２２】
他の実施の形態では、テーパーベアリングレースの外輪素形２および内輪素形５からなるタワー１を成形する上記の熱間鍛造を行う方法において、熱間鍛造装置１７としてパンチ１３の移動方向を水平方向とする片押し式のパンチ１３のストロークが短く、かつ、単位時間当たりのスライドストローク数が例えば毎分８０の高速である横型高速鍛造機を使用して外輪素形２および内輪素形５からなるタワー１を成形する方法である。
【００２３】
得られた外輪素形２および内輪素形５からなるタワー１は上記の第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態におけると同様にして、外輪素形２および内輪素形５に分離し、得られた外輪素形２および内輪素形５をさらに旋削してそれぞれテーパーベアリングの外輪８および内輪９に仕上げるものとする。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本願の発明は、テーパーベアリングのニアネットシェープである外輪素形および内輪素形からなるタワーに熱間鍛造により成形すると共に、このタワーから外輪素形および内輪素形に分離し、得られた外輪素形および内輪素形をさらに旋削することにより外輪および内輪に仕上げてテーパーベアリングレースとするもので、横型高速鍛造機を使用して熱間鍛造することで、冷間鍛造を使用することなく、製造コストを低下することができるなど優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱間鍛造装置による鍛造時の状態を説明する図である。
【図２】本発明の外輪の最小内径が内輪の最大外径と同じかより小であるタワーの切断面を示す図である。
【図３】本発明の外輪の最小内径が内輪の最大外径より大であるタワーの切断面を示す図である。
【図４】本発明の棒鋼材から外輪素形および内輪素形を製造する工程を示す図である。
【符号の説明】
１  タワー
２  外輪素形
３  上端
４  下端
５  内輪素形
６  上端
７  下端
８  外輪
９  内輪
１０  鋼棒材
１１  切断片
１２  円板状ブランク
１３  ダイ
１３ａ  フォアダイ
１３ｂ  バックダイ
１４  パンチ
１５  ノックアウトピン
１６  インサート
１７  熱間鍛造装置
１８  ポンチかす部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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