(57)【要約】【課題】外輪ブランクおよび内輪ブランクのタワーから鍛造分離した外輪レースまたは内輪レースからなるベアリングレースのＣＲＦ加工時の割れ発生を効果的に防止する。【解決手段】外輪ブランク８および内輪ブランク１０を上下に一体化したタワー７に鍛造する共にタワー７を上下に分離して得られた外輪ブランク８あるいは内輪ブランク７に無酸化焼鈍により０．０１〜０．０３ｍｍ厚さのフェライト脱炭層を表面に形成し、例えば、外輪ブランク８はＣＲＦ加工によりレース２１を内径内に形成すると共にベアリングレース素形２０に形成し、次いで旋削加工して製品ベアリングレース２５とする。【選択図】        図１
2004298898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール溝の深い深溝球軸受の製造において、外輪ブランクおよび内輪ブランクを上下に一体化したタワーに鍛造すると共にタワーを上下に分離して得られた外輪ブランクあるいは内輪ブランクを無酸化焼鈍により０．０１〜０．０３ｍｍの厚さのフェライト脱炭層を表面に形成した後、冷間ローリング加工によりベアリングレースを形成することを特徴とする冷間ローリング加工時の割れ発生を防止したベアリングレースの製造方法。
【請求項２】
無酸化焼鈍は無酸化焼鈍炉において炉内のカーボンポテンシャルを０．７〜１．１％とすることを特徴とする請求項１記載の冷間ローリング加工時の割れ発生を防止したベアリングレースの製造方法。
【請求項３】
冷間ローリング加工は、成形比を１０％未満とすることを特徴とする請求項１または２に記載の冷間ローリング加工時の割れ発生を防止した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】
冷間ローリング加工（以下、「ＣＲＦ加工」という。）における素形材の割れ発生の防止、特に深溝付きベアリングレースの割れ発生の防止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の部品などとして用いられる球軸受のベアリングレースの加工は、素材の旋削無駄を少なくし、省資源化および省力化を図るため、棒鋼材からの切断片をリング状に鍛造した後、このリング状ブランクを、ベアリングの外輪ブランクおよび内輪ブランクの上下一体に積み上げたタワーに鍛造し、さらにタワーを外輪ブランクと内輪ブランクに切断分離し、それぞれのブランクをＣＲＦ加工による冷間転造でベアリングレースにニアネットシェープ化することで、最小限の旋削仕上げによりベアリング外輪レースあるいはベアリング内輪レースとしている。
【０００３】
しかし、上記した加工方法で深いボール溝を有するベアリングレースを製造するとき、ベアリングの外輪ブランクおよび内輪ブランクの上下一体に積み上げたタワーに成形して外輪ブランクおよび内輪ブランクに分離切断した後、さらにそれぞれをＣＲＦ加工して内外輪レースを仕上げる際に、内外輪レースに深い割れが形成される問題がある。これらの原因を鋭意探求したところ、タワーに成形する際にタワーの上下間に連続するメタルフローが形成されることとなる。ところで、このタワーを外輪ブランクと内輪ブランクに分離する際に、上記の上下間に連続するメタルフローが切断されることとなる。このようにメタルフローが分断される結果、外輪ブランクの内径下部側と内輪ブランクの外径上部側にメタルフローの切断口が開くこととなり、深いボール溝を形成するＣＲＦ加工時にこの開いた切断口が割れの起点となって、深い割れに到る問題がある。
【０００４】
ところで、従来のベアリングレースの製造方法には、種々の多数の方法があるが（例えば、特許文献１参照。）、ベアリングの外輪ブランク及び内輪ブランクをタワーに形成して切断分離する方法においてはベアリングレースに発生する深い割れを解消する方法は見当たらない。
【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】
この発明が解決しようとする課題は、外輪ブランクおよび内輪ブランクを積み上げた形状のタワーに鍛造し、このタワーから内輪ブランクおよび内輪ブランクを鍛造分離し、さらに各外輪ブランクあるいは内輪ブランクをＣＲＦ加工して外輪レースあるいは内輪レースを有するベアリングレースの製造において、外輪レースまたは内輪レースからなるベアリングレースにおけるＣＲＦ加工時の割れ発生を効果的に防止した製造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】
ベアリングレースの外輪ブランクおよび内輪ブランクを鍛造によりタワーに成形すると共にタワーを上下に分離して得られた外輪ブランクあるいは内輪ブランクを球状化焼鈍してこれらのブランク表面にフェライト脱炭層を形成した後、さらに冷間にてＣＲＦ加工してボールベアリングレースを有するベアリングレース素材に成形し、さらにこのベアリングレース素材を旋削加工して、製品ベアリングレースに仕上げる。この際、前加工であるタワー成形からＣＲＦ加工に到る全工程の最適な加工の程度およびフェライト脱炭層形成の焼鈍処理の程度並びにＣＲＦ加工後の旋削仕上げにおける取り代の程度までを幅広く検討した結果、ＣＲＦ加工時の割れ発生を効果的に防止する最適な手段を発明者らは見出したものである。
【０００８】
すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、ボール溝の深い深溝球軸受の製造において、外輪ブランクおよび内輪ブランクを上下に一体化したタワーに鍛造すると共にタワーを上下に分離して得られた外輪ブランクあるいは内輪ブランクを無酸化焼鈍により０．０１〜０．０３ｍｍの厚さのフェライト脱炭層を表面に形成した後、冷間ローリング加工によりベアリングレースを形成することを特徴とするＣＲＦ加工時の割れ発生を防止したベアリングレースの製造方法である。
【０００９】
請求項２の発明では、無酸化焼鈍は酸素分圧あるいはＣＯ及びＣＯ２濃度測定により無酸化焼鈍炉内のカーボンポテンシャルを０．７〜１．１％に管理し、フェライト脱炭層深さを０．０１〜０．０３ｍｍにすることを特徴とする請求項１の手段のＣＲＦ加工時の割れ発生を防止したベアリングレースの製造方法である。なお、カーボンポテンシャルが１．１％超ではフェライト脱炭層の厚さ０．０１ｍｍの確保が難しくなり、ＣＲＦ加工時に割れが発生し易くなる。一方、カーボンポテンシャルが０．７％未満では、フェライト脱炭層が０．０３ｍｍより厚くなり、旋削仕上げでベアリングレース表面の一部に脱炭層が残留する恐れがある。
【００１０】
請求項３の発明では、ＣＲＦ加工は、成形比を１０％未満とすることを特徴とする請求項１または２の手段のＣＲＦ加工時の割れ発生を防止した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。図１に示すように、第１工程として棒鋼１を切断箇所２で突き切り切断し、得られた切断棒鋼片３を熱間鍛造して鍛造品５に鍛造した。次いで、第二工程として該鍛造品５をダイおよびパンチからなる鍛造装置によりさらに熱間鍛造して外輪ブランク８および内輪ブランク１０の積み上げられた一体形状のタワー７に成形する共に、第３工程得られたタワー７をさらに外輪ブランク８とポンチかす部１０’を有する内輪ブランク１０に分離した。第４工程として内輪ブランク１０内のポンチかす部１０’を抜いて内輪ブランク１０とした。これらの鍛造工程において、メタルフローを細い実線で表わすとき、切断棒鋼片３内にメタルフロー４が、鍛造品５内にメタルフロー６が形成され、さらにタワー７では鍛造によりメタルフロー９が上下の外輪ブランク８と内輪ブランク１０およびポンチかす部１０’に形成された。その結果、タワー７から分離しポンチかす抜きをした外輪ブランク８の内径１１の下方部にメタルフロー切断箇所１２が、内輪ブランク１０の外径１３の上方部と内径１３’の下方部にメタルフロー切断箇所１４が形成された。
【００１２】
次いで、分離した外輪ブランク８あるいは内輪ブランク１０をそれぞれ無酸化焼鈍した。この無酸化焼鈍はカーボンポテンシャルを０．８％に管理して行った。この無酸化焼鈍によりそれぞれのメタルフロー切断箇所１２あるいはメタルフロー切断箇所１４を含むブランクの表面にフェライト脱炭層を形成した。
【００１３】
さらに、フェライト脱炭層を形成した外輪ブランク８あるいは内輪ブランク１０を、冷間ローリング装置により、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．５に示すように、成形比１０％未満の大きさに加工度を限定してＣＲＦ加工し、ボール溝すなわちレース深さの深い球軸受形状の、例えば図３に示すレース２１を形成すると共にニアネットシェープのベアリングレース素形２０に成形した。この場合、成形比１０％未満の加工をした本発明における方法では、いずれも割れ発生は認められなかった。
【００１４】
次いで、得られたニアネットシェープのベアリングレース素形２０の表面をさらに旋削仕上げし、さらに常法どおり熱処理により焼入れしてボール溝すなわちレース深さの深い球軸受の製品ベアリングレース２５に完成した。
【００１５】
【表１】
2004298898.tif 000003
【００１６】
これに対し、表１のＮｏ．１’の成形比１０．０３％、またはＮｏ．２’の成形比１３．２９％に示すように、成形比１０％以上のＣＲＦ加工をした比較例のＮｏ．１’またはＮｏ．２’では、いずれもＣＲＦ加工により割れが発生した。さらに比較例のＮｏ１’’はカーボンポテンシャルを１．３％とした例であり、フェライト脱炭層が０．００４ｍｍと薄くＣＲＦ加工で割れが発生した。またＮｏ．１’’’はカーボンポテンシャルを０．６％とした例であり、フェライト脱炭層が０．０３７ｍｍと厚く、旋削加工後、製品ベアリングレース２５には表面の一部に脱炭層が残留していた。
【００１７】
なお、表１における成形比とは、図２の（ａ）に示すように、ＣＲＦ加工後の製品のボール溝の断面積をＡとし、ＣＲＦ加工後のボール溝の断面積Ａを除いた製品の断面積をＢとするときのＡ／Ｂをいう。さらに減縮率とは、図４の（ｂ）に示すように、ＣＲＦ加工前の熱間鍛造して分離したブランクの断面積をＣとし、この断面積ＣのブランクをＣＲＦ加工してボール溝の断面積Ａを除いた製品の断面積をＢとするとき、１−（Ｂ／Ｃ）をいう。
【００１８】
例えば、図３の（ａ）に示すように、ベアリングレース素形１５において、レース１６の断面の半径１８を１０．１ｍｍとし、レース奥行きを半径１８より浅くするための減少幅１９を０．３ｍｍとし、従ってレース径１７をφ８６．２ｍｍとするときは、レース部分のＣＲＦ加工の度合いが大きく、この場合は上記の表１のＮｏ．１’あるいはＮｏ．２’に示す成形比１０％以上のＣＲＦ加工の場合となり、例えばＮｏ．２’で割れの発生率は１．５４％であった。
【００１９】
これに対し、本発明の場合は、図３の（ｂ）に示すように、ベアリングレース素形２０において、レース２１の断面の半径２２は同様に１０．１ｍｍであるが、レース奥行きを半径２２より浅くするための減少幅２４を０．６ｍｍとし、従ってレース径２３をφ８５．６ｍｍとするときは、レース部分のＣＲＦ加工の度合いが小さく、この場合は上記の表１のＮｏ．１あるいはＮｏ．２に示す成形比１０％未満のＣＲＦ加工の場合となり、割れの発生は解消された。
【００２０】
さらにＣＲＦ加工してニアネットシェープとしてベアリングレース素形２０をさらに旋削処理して表面のフェライト脱炭層を除去して製品ベアリングレース２５に仕上げた。図４に旋削仕上げした本発明の内径にレース２６を有する製品ベアリングレース２５を示す。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は、ボール溝の深い深溝球軸受の製造において、外輪ブランクおよび内輪ブランクを上下に一体化したタワーに鍛造する共にタワーを上下に分離して得られた外輪ブランクあるいは内輪ブランクを無酸化焼鈍することによりフェライト脱炭層を表面に形成した後、冷間ローリング加工によりベアリングレースを形成することにより、タワーを分離した時に生じたメタルフローの断点を形成したフェライト脱炭層の延性によりＣＲＦ加工時に発生する割れの進展をくい止め、このことにより割れの発生を防止し、さらに、上記の無酸化焼鈍は酸素分圧を適正値に管理することで上記したフェライト脱炭層の厚さを確保し、さらに、ＣＲＦ加工の加工度を下げることでフェライト脱炭層の厚さを適正にしたので、ＣＲＦ加工時の割れ発生を的確に防止したボールベアリングレースを効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベアリングレースをタワーを経て製造する工程の一部を説明する図である。
【図２】ＣＲＦ加工における成形比と減少率を説明する図である。
【図３】ＣＲＦ加工における外輪のレースの加工度合いを説明する図で、（ａ）は従来方法で（ｂ）は本発明の方法を示す。
【図４】製品ベアリングレースの外輪を示す図である。
【符号の説明】
１  棒鋼
２  切断箇所
３  切断棒鋼片
４  メタルフロー
５  鍛造品
６  メタルフロー
７  タワー
８  外輪ブランク
９  メタルフロー
１０  内輪ブランク
１０’  ポンチかす部
１１  内径
１２  メタルフロー切断箇所
１３  外径
１３’  内径
１４  メタルフロー切断箇所
１５  ベアリングレース素形
１６  レース
１７  レース径
１８  半径
１９  減少幅
２０  ベアリングレース素形
２１  レース
２２  半径
２３  レース径
２４  減少幅
２５  製品ベアリングレース
２６  レース
【図１】
2004298898.tif 000004
【図２】
2004298898.tif 000005
【図３】
2004298898.tif 000006
【図４】
2004298898.tif 000007