(57)【要約】【課題】軌道輪の外径、内径、溝精度が高精度な薄肉軸受を短い生産リードタイムで製造することが可能な方法を提供する。【解決手段】軸受軌道輪の製造方法であって、外径を軸受外輪外径と取代分とを加えた寸法とし、内径を軸受内輪内径から取代分を差し引いた寸法とし、幅を軸受幅と取代分とを加えた寸法とした環状素材を製作する環状素材製作工程と、前記環状素材を、レーザ加工又は高圧ジェット加工によって、複数の軌道輪素材に切断する切断工程とを備え、切断された前記軌道輪素材のうち、一つを外輪軌道輪とし、他の一つを内輪軌道輪とした。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受軌道輪の製造方法であって、
外径を軸受外輪外径と取代分とを加えた寸法とし、内径を軸受内輪内径から取代分を差し引いた寸法とし、幅を軸受幅と取代分とを加えた寸法とした環状素材を製作する環状素材製作工程と、
前記環状素材を、レーザ加工又は高圧ジェット加工によって、複数の軌道輪素材に切断する切断工程とを備え、切断された前記軌道輪素材のうち、一つを外輪軌道輪とし、他の一つを内輪軌道輪とすることを特徴とする軸受軌道輪の製造方法。
【請求項２】
前記切断工程の後、前記外輪軌道輪及び前記内輪軌道輪の軸方向端面に同時に両頭平面研削を施す軌道輪研削工程と、前記外輪軌道輪及び前記内輪軌道輪の軸方向端面をマグネットチャックによって着磁し、外径面、内径面、溝をワンチャックでハードターニング加工を施す旋削工程とを備えている請求項１に記載の軸受軌道輪の製造方法。
【請求項３】
前記素材製作工程後に、前記環状素材に熱処理を行う熱処理工程を備えている請求項１又は２に記載の軸受軌道輪の製造方法。
【請求項４】
前記環状素材を両頭平面研削加工によって所定の平面精度に加工する研削工程を備えている請求項１から３のいずれか１に記載の軸受軌道輪の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１に記載の軸受軌道輪の製造方法によって得られた軸受軌道輪が組み込まれた軸受。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１に記載の軸受軌道輪の製造方法によって得られた有効肉厚が３％以下である薄肉な軌道輪を備える軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道輪の肉厚が薄肉な軸受を高精度で、生産リードタイムを短く製造する方法にかかり、特に軌道輪の外径及び内径の偏肉精度が高精度な薄肉軸受の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄肉軸受等の軌道輪（内輪及び外輪）は、図１０に示すような工程で製造されていた。すなわち、材料から環状の軌道輪素材に成形して、鍛造、焼鈍を施し（手順１０１）、その軌道輪素材に旋削を施し（手順１０２）、熱処理を施し（手順１０３）、平面ソリ取り、平面粗研削及び平面仕上研削を施し（手順１０４）、外径、内径及び溝研削を施す（手順１０５）ことで製造されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、内輪と外輪とを別々に製造していたため、旋削加工に工数を要するとともにそれら軌道輪の肉厚が薄肉であると熱処理における変形が著しいので軌道輪の平面や外径、内径、溝の諸精度（偏肉精度を含む。）を高精度とするために研削加工に多くの工数を要してしまい、生産リードタイムの増長の原因となっていた。
旋削加工（両頭平面研削加工等）の難易性と熱処理変形の大きさは環状素材の径方向の肉厚と軸方向の肉厚の大小に関係する。具体的には、径方向及び軸方向の肉厚が小さくなるに従い、加工の難易性は増し、熱処理変形は大きくなる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、従来技術が有する上記の問題点を解決し、軌道輪の外径、内径、溝精度が高精度な軸受軌道輪を短い生産リードタイムで製造することが可能な製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）　軸受軌道輪の製造方法であって、外径を軸受外輪外径と取代分とを加えた寸法とし、内径を軸受内輪内径から取代分を差し引いた寸法とし、幅を軸受幅と取代分とを加えた寸法とした環状素材を製作する環状素材製作工程と、前記環状素材を、レーザ加工又は高圧ジェット加工によって、複数の軌道輪素材に切断する切断工程とを備え、切断された前記軌道輪素材のうち、一つを外輪軌道輪とし、他の一つを内輪軌道輪とすることを特徴とする軸受軌道輪の製造方法。
（２）　前記切断工程の後、前記外輪軌道輪及び前記内輪軌道輪の軸方向端面に同時に両頭平面研削を施す軌道輪研削工程と、前記外輪軌道輪及び前記内輪軌道輪の軸方向端面をマグネットチャックによって着磁し、外径面、内径面、溝をワンチャックでハードターニング加工を施す旋削工程とを備えている（１）に記載の軸受軌道輪の製造方法。
（３）　前記素材製作工程後、前記環状素材に熱処理を行う熱処理工程を備えている（１）又は（２）に記載の軸受軌道輪の製造方法。
（４）　前記環状素材を両頭平面研削加工によって所定の平面精度に加工する研削工程を備えている（１）から（３）のいずれか１に記載の軸受軌道輪の製造方法。
（５）　（１）から（４）のいずれか１に記載の軸受軌道輪の製造方法によって得られた軸受軌道輪が組み込まれた軸受。
（６）　（１）から（４）のいずれか１に記載の軸受軌道輪の製造方法によって得られた有効肉厚が３％以下である薄肉な軌道輪を備える軸受。
【０００６】
上記構成の軸受軌道輪の製造方法によれば、軌道輪の環状素材として、外径を「軸受外径＋取代分」とし、内径を「軸受内径−取代分」とし、幅（環状素材の軸方向長さ）を「軸受幅＋取代分」として内外輪を同時に成形する。このとき、環状素材の径方向の肉厚は内外輪を別々に製造する場合に対し約３倍となる。この環状素材を旋削により成形後、熱処理することにより、旋削成形は簡素化され、熱処理変形は小さくなる。また、熱処理された環状素材を研削加工する際には、この研削加工の工数を減らすことができるため、生産リードタイムを低減させることができる。
【０００７】
上記構成において、外輪軌道輪及び内輪軌道輪の軸方向端面に同時に両頭平面研削を施す工程を実施すれば、変形量（熱処理変形の量）が小さいため、平面精度が向上する。
また、外輪軌道輪及び内輪軌道輪の軸方向端面をマグネットチャックによって着磁し、外径面、内径面、溝をワンチャックでハードターニング加工する工程を実施すれば、軌道輪の偏肉度はより向上する。
【０００８】
上記の構成を有する軌道輪の製造方法によれば、軌道輪の諸精度（偏肉精度を含む）が高精度であって、短い生産リードタイムで製造することが可能である。また、上記の構成を有する軌道輪の製造方法によれば、有効肉厚が３％以下である薄肉な軌道輪を備えた薄肉軸受においては、軌道輪の諸精度が高く、生産性の向上したものを得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１に本発明の実施形態にかかる軸受軌道輪の製造方法における手順を示す。
図１に示すように、本実施形態の製造方法は、軸受軌道輪の材料である環状の素材（環状素材）を所定の寸法で成形して鍛造、焼鈍を施し（手順１１）、その環状素材に旋削、熱処理を施し（手順１２）、さらに、その環状素材に両頭平面研削を施し（手順１３）、その後、環状素材を、軌道輪素材として内輪素材と外輪素材とに切断する（手順１４）。次に、これら軌道輪素材に同時に両頭平面研削を施し（手順１５）、内輪素材と外輪素材のそれぞれにハードターニング加工を施す（手順１６）。それぞれの手順について、以下に詳しく説明する。
【００１０】
まず、手順１１において、軸受軌道輪の材料となる環状素材を成形する。図２に示すように、この時点における環状素材Ｗは、外径が、軸受外輪外径Ｄに後述する工程を考慮した取代分（以下、取代分とする。）Δａ１を加えた寸法（Ｄ＋Δａ１）、内径が、軸受内輪内径ｄから取代分Δａ２を差し引いた寸法（ｄ＋Δａ２）、幅が、軸受幅ｔに取代分Δａ３を加えた寸法（ｔ＋Δａ３）に設定されている。
鍛造された後、環状素材Ｗに焼鈍が施される。
上記の手順１１は、環状素材製作工程に相当する。
【００１１】
次に、図１の手順１２において、環状素材Ｗに旋削加工及び熱処理が施される。図３に示すように、旋削及び熱処理後の環状素材Ｗの寸法は、外径が、軸受外輪外径Ｄに取代分Δｂ１を加えた寸法（Ｄ＋Δｂ１）で、内径が、軸受内輪内径ｄから取代分Δｂ２を差し引いた寸法（ｄ−Δｂ２）で、幅が、軸受幅ｔに取代分Δｂ３を加えた寸法（ｔ＋Δｂ３）に設定されている。
なお、取代分Δｂ１、Δｂ２、Δｂ３は、図２に示す手順１１の取代分Δａ１、Δａ２、Δａ３に対して、Δｂ１＜Δａ１、Δｂ２＜Δａ２、Δｂ３＜Δａ３となる。
上記の手順１２は、熱処理工程に相当する。
【００１２】
次に、図１の手順１３において、環状素材Ｗには両頭平面研削加工が施される。図４に示すように、両頭平面研削加工は、間隔をあけて平行に配された一対の円盤形状を有する回転軸の表面に砥石４１が備えられた研削機４０において、砥石４１間の隙間に環状素材Ｗの軸方向両端面が砥石４１の互いに対向する面と摺接するように配された状態で、一対の回転軸を回転させる。こうして、環状素材Ｗの軸方向端面を砥石４１によって所定の平面精度に研削する。手順１３の研削加工の後、環状素材Ｗの幅はｔ＋△ｃとなる。取代分△ｃは、取代分△ｂ３に対して、△ｃ＜△ｂとなる。
上記の手順１３は、研削工程に相当する。
【００１３】
次に、図１の手順１４において、両頭平面研削加工された環状素材Ｗを、軌道輪素材として外輪素材ＷＯＵＴと内輪素材ＷＩＮとに分割切断する。
図５に示すように、環状素材Ｗの一方の端面側から、環状素材Ｗの軸と同心で、且つ、径の異なる２つの円の円周に沿って環状素材Ｗを切断して、２つの軌道輪素材を得る。ここで、２つの円は、一方が外輪内径（Ｄ’−△ｅ）となり、他方が内輪外径（ｄ’＋△ｅ）となる寸法を有している。
図５の部材５１は切断手段を示している。切断手段５１は、レーザ加工又は高圧ジェット加工である。こうして、環状素材Ｗは、３つの円環部材に分断される。そして、その分断された円環部材のうち、最も径の大きい円環部材を軸受の外輪素材ＷＯＵＴとし、最も径の小さい円環部材を内輪素材ＷＩＮとする。
上記の手順１４は、切断工程に相当する。
【００１４】
上記手順１１から手順１４によれば、内輪素材及び外輪素材をともに単一の環状素材Ｗとして成形し、この環状素材Ｗに同時に研削加工が施されるため、研削加工に多くの工数を必用としない。このため、生産リードタイムの低減を図ることができる。
【００１５】
次に、図１に示す手順１５において、既に説明した研削機を用いて、手順１４で環状素材Ｗから切断された外輪素材ＷＯＵＴ及び内輪素材ＷＩＮに両頭平面研削を施す。
図６に示すように、研削の際は、外輪素材ＷＯＵＴ及び内輪素材ＷＩＮが、一対の回転盤６１間の隙間において、それぞれ軸方向両端面が砥石に摺接するように、且つ、互いに同心に配されている。回転盤６１の回転によって、外輪素材ＷＯＵＴ及び内輪素材ＷＩＮの軸方向端面が研削される。この研削加工によって、外輪素材ＷＯＵＴ及び内輪素材ＷＩＮは所定の幅ｔになる。
手順１５は、軌道輪研削工程に相当する。
【００１６】
次に、図１に示す手順１６では、外輪素材及び内輪素材にハードターニング加工が施される。
図７に示すように、外輪素材ＷＯＵＴ及び内輪素材ＷＩＮのそれぞれの一方の端面（図中左側端面）を、強力なマグネットチャック７１に着磁させる。チャック７１は、図示しない旋盤の回転主軸（主軸）に取り付けられている。このとき、外輪素材ＷＯＵＴ及び内輪素材ＷＩＮをワンチャックにより保持した状態で、回転主軸を一定の速度で回転させる。そして、回転する軌道輪素材の外径、内径及び溝を旋削工具（バイトなど）７２で研削を施す。軌道輪素材を旋削する際には、バックアップローラ等の支持手段によって軌道輪素材が押圧支持されている。図中の矢印は、工作機械の旋盤を動かした際における、マグネットチャック７１に対する旋削工具７２の相対的な移動方向を示している。
ワンチャックにより加工を行うため、外輪素材ＷＯＵＴ及び内輪素材ＷＩＮの外径、内径、溝の偏肉精度は、ハードターニング加工機の主軸回転精度に適合することができる。
上記の手順１６は、旋削工程に相当する。
【００１７】
手順１６の後、外輪、内輪が完成する。図８に示すように、外輪は所定の外径Ｄを有し、内輪は所定の内径ｄを有する。また、外輪の軌道溝ｒが形成される内径ｄＯＵＴ及び内輪の軌道溝ｒが形成される外径ＤＩＮが、それぞれ、組み込む軸受の諸寸法に基いてに適当な値に設定される。
【実施例】
【００１８】
内外輪を一つの環状素材として同時に熱処理を施した場合と内外輪を別々に成形してそれぞれに熱処理を施した場合とにおいて、それぞれの熱処理変形量を測定した。
本測定において、熱処理変形量として、平面幅不同と平面ソリの変化を測定した。ここで、平面幅不同とは、図９（ａ）に示すように、環状素材Ｗの幅ｔを意味する。また、平面ソリとは、図９（ｂ）に示すように、環状素材Ｗを変形した凸面を基準平面Ｆと接触するように配置した場合の、環状素材Ｗの端部と基準平面Ｆとの間隔ｗを意味する。
なお、本測定においては外径２２０ｍｍ、内径２１３ｍｍ、幅８．１ｍｍに設定された環状素材を用いた。しかし、本発明の製造方法においては、この寸法の環状素材に限定されず、様々な寸法を有することが可能である。
内外輪を別々に加工した場合の結果を下記の表１に示す。また、本発明の製造方法に従って、内外輪を一つの環状素材として加工した場合の結果を下記の表２に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
表１、２より、内外輪を一つの環状素材として加工した場合、別々に加工した場合に比べて、熱処理変形が小さいことがわかった。
【００２２】
以上のような軸受軌道輪の製造方法とすれば、軌道輪の諸精度（偏肉精度を含む）が高精度な軸受を製造することができる。また、この効果は、特に薄肉な軌道輪を備えた軸受において顕著である。
【００２３】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軌道輪の製造方法にかかる手順を示すフローチャートである。
【図２】手順１１における環状素材の平面図及び断面図である。
【図３】手順１２における環状素材の平面図及び断面図である。
【図４】手順１３における両頭平面研削を示す環状素材の断面図である。
【図５】手順１４における環状素材の断面図である。
【図６】手順１５における両頭平面研削を示す環状素材の断面図である。
【図７】手順１６におけるハードターニング加工を示す断面図である。
【図８】本発明の製造方法によって製造された外輪及び内輪を示す断面図である。
【図９】熱処理変形を測定される環状素材を示す断面図である。
【図１０】従来の軌道輪の製造方法にかかる手順を示すフローチャートある。
【符号の説明】
１１　　　手順１１
１２　　　手順１２
１３　　　手順１３
１４　　　手順１４
１５　　　手順１５
１６　　　手順１６
Ｗ　　　環状素材
【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】
2004092726.tif 000011
【図８】
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【図９】
2004092726.tif 000013
【図１０】
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