(57)【要約】【課題】軸受軌道輪の製造方法において、切削後の熱処理の前後で生じる変形を小さく抑えて、研削工程に掛かる時間を短くする。【解決手段】冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する。その際に、前記焼鈍をＡ1 変態点以上の温度で行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法において、
前記焼鈍をＡ1 変態点以上の温度で行うことを特徴とする軸受軌道輪の製造方法。
【請求項２】
前記焼鈍として、Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍を行う請求項１記載の軸受軌道輪の製造方法。
【請求項３】
前記焼鈍により、前記リング状素材の表面から内側に１００μｍ〜１５０μｍとなる位置での圧縮残留応力を１００ＭＰａ以下にする請求項１記載の軸受軌道輪の製造方法。
【請求項４】
前記リング状素材の外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）が０．０６０以下である請求項１記載の軸受軌道輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受の内輪および外輪は、例えば以下の方法で製造されている。先ず、高炭素クロム軸受鋼からなる棒材を熱間加工等により管状に加工して、継目無鋼管を得る。次に、この鋼管に球状化焼鈍を行った後に、冷間加工（ピルガミルによる圧延または引き抜き加工等）を行って寸法を整える。
次に、冷間加工により生じた応力を除去する目的で、この鋼管に焼鈍を行う。次に、この鋼管を切断してリング状素材とする。次に、このリング状素材を旋盤により切削して、内輪および外輪の形状に加工する。次に、この加工されたものに対して、焼入れ、焼戻し等の熱処理を行う。次に、仕上げのための研削を行って、真円度の調整等を行う。
【０００３】
そして、従来は、前記冷間加工後の焼鈍として、Ａ1 変態点より低い６８０〜７２０℃の温度で「歪み取り焼鈍」を行っている。
なお、軸受軌道輪の製造方法の従来技術が記載されている特許文献としては、下記の特許文献１〜３が挙げられる。
【特許文献１】特公平７−３７６４５号公報
【特許文献２】特開平９−１７６７４０号公報
【特許文献３】特開２００２−１０５５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）が小さい（例えば、０．０６以下である）リング状素材を用いた場合には、前記冷間加工後の焼鈍として「歪み取り焼鈍」を行うと、切削後の熱処理の前後で変形が大きく、所定の真円度を確保するために、研削工程に時間が掛かるという問題点がある。また、焼鈍によって表面に生じた黒皮が研削工程で除去されず、不良品となる場合もある。
本発明は、冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法において、切削後の熱処理の前後で生じる変形を小さく抑えて、研削工程に掛かる時間を短くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法において、前記焼鈍をＡ1 変態点（７２７℃）以上の温度で行うことを特徴とする軸受軌道輪の製造方法を提供する。前記焼鈍として、Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍を行うことが好ましい。
【０００６】
本発明の方法では、前記焼鈍をＡ1 変態点以上の温度で行うことにより、前記リング状素材の表面から内側に１００μｍ〜１５０μｍとなる位置（表面近傍）での圧縮残留応力を１００ＭＰａ以下にすることができる。
残留応力は、引っ張り応力と圧縮応力がリング状素材全体で釣り合った状態で存在しているため、表面側での圧縮残留応力が小さいと、これに釣り合うように内部に存在する引っ張り応力も小さくなる。そして、焼鈍後のリング状素材に存在している残留応力が、切削後の熱処理によって開放されることで熱処理前後の変形が生じる。そのため、前記熱処理前後の変形の大きさは、焼鈍後のリング状素材の表面近傍に存在している圧縮残留応力の大きさに応じたものとなる。
【０００７】
なお、表面から内側に１００μｍ〜１５０μｍとなる位置での値で圧縮残留応力を限定した理由は、１００μｍより表面側の位置には切削による影響が存在し、１５０μｍよりも内側の位置では冷間加工の影響が小さくなるためである。
本発明の方法は、前記リング状素材の外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）が０．０６０以下である軸受軌道輪を製造する方法として好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷間加工された鋼管に対して焼鈍と切断を行うことにより、所定幅のリング状素材を得た後、このリング状素材に対して、切削、熱処理、および研削を行うことにより、転がり軸受の内輪または外輪を製造する方法において、従来の方法よりも、切削後の熱処理の前後で生じる変形を小さく抑えて、研削工程に掛かる時間を短くすることができるため、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
呼び番号６８１０の単列深溝玉軸受（転がり軸受）は、図１に示すように、内輪１と外輪２と玉３と保持器４とからなる。また、図２に示すように、この玉軸受の外輪２の外径ａは６５ｍｍであり、内径ｂは６０．５ｍｍであり、幅ｃは７ｍｍである。この外輪２の厚さｔは（６５−６０．５）／２＝２．２５ｍｍであり、外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）は、２．２５／６５＝０．０３４６≒０．０３５である。
この外輪２を以下の方法で作製して、下記の試験１〜３を行った。その手順を図３にフローチャートで示す。なお、試験３では、外径ａは６５ｍｍで一定とし、内径ｂを変えることで外輪２の比（ｔ／ａ）を変化させた。
【００１０】
［試験１］
熱間加工により得られたＳＵＪ２製の継目無鋼管を用意し、この鋼管に対して焼鈍（１）を行った。この焼鈍（１）は、８００℃まで加熱し、この温度で２時間保持した後、２時間で７４０℃まで冷却し、この温度で２時間保持した後、５℃／ｈの冷却速度で６５０℃まで徐冷した後、空冷することで行った。次に、ピルガミルを用いた冷間圧延（冷間加工）を行った。この工程で鋼管に歪みが導入される。
【００１１】
次に、No. １−１では、この鋼管（冷間加工された鋼管）を、外輪２の幅に対応させた幅に切断した後に、「焼鈍（２）」を行った。この「焼鈍（２）」は、８００℃（Ａ1 変態点以上の温度）まで加熱し、この温度で２時間保持した後、２時間で７４０℃まで冷却し、この温度で２時間保持した後、５℃／ｈの冷却速度で６５０℃まで徐冷した後、空冷することで行った。この「焼鈍（２）」は、「Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する。
【００１２】
No. １−２では、この冷間加工された鋼管に対して前述の「焼鈍（２）」を行った後に、外輪２の幅に対応させた幅に切断した。
No. １−３では、この冷間加工された鋼管に対して「焼鈍（３）」を行った後に、外輪２の幅に対応させた幅に切断した。この焼鈍（３）は、７００℃まで加熱し、この温度で２時間保持した後、１５０℃／ｈの冷却速度で６００℃まで徐冷した後、空冷することで行った。この焼鈍（３）は、「Ａ1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する。
【００１３】
このようにしてNo. １−１〜１−３のリング状素材を各５０個作製した。次に、各リング状素材を、外輪形状に旋削（旋盤で切削）することにより、外輪前駆体（熱処理前の外輪）を得た。この外輪前駆体の軌道溝２１の位置での真円度を測定した。５０個の測定結果から平均値を算出した。この平均値を下記の表１に示す。
次に、No. １−１〜１−３の外輪前駆体に８４０℃での焼入れと１８０℃での焼戻しを行った。次に、この熱処理後の外輪前駆体の軌道溝２１の位置での真円度を測定した。５０個の測定結果から平均値を算出した。この平均値と、真円度測定値の最小値および最大値を、下記の表１に示す。また、熱処理前後の真円度の差（「熱処理後の真円度の平均値」−「熱処理前の真円度の平均値」）を算出した。その算出値も表１に示す。次に、この外輪前駆体に対して研削処理を行うことにより、外輪を完成させた。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
この表から分かるように、冷間加工後に「Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する「焼鈍（２）」を行ったNo. １−１とNo. １−２では、熱処理前後で真円度の変化が２０μｍおよび３０μｍと小さかった。これに対して、Ａ1 変態点未満の温度での「歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍（３）」を行ったNo. １−３では、熱処理前後で真円度の変化が１００と大きかった。真円度の最小値は１０μｍで同じであったが、最大値はNo. １−３が３８０μｍで大きいのに対して、No. １−１とNo. １−２は１５０μｍと１７０μｍで小さかった。
【００１６】
［試験２］
試験１と同じ方法で得られた「冷間加工された鋼管」に対して、No. ２−１〜２−４では前述の「焼鈍（２）」を、No. ２−５〜２−６では「焼鈍（４）」を、No. ２−７〜２−９では前述の「焼鈍（３）」を行った。この「焼鈍（４）」は、８００℃（Ａ1 変態点以上の温度）まで加熱し、この温度で２時間保持した後、３０℃／ｈの冷却速度で６５０℃まで冷却した後、空冷することで行った。
【００１７】
次に、各焼鈍後の鋼管を外輪２の幅に対応させた幅に切断してリング状素材を得、これらを外輪形状に旋削することにより、No. ２−１〜２−９の外輪前駆体を得た。次に、これらの外輪前駆体の軌道溝２１の位置での真円度（熱処理前の真円度）を測定した。次に、これらの外輪前駆体の軌道溝２１の残留応力を、軌道溝２１の表面から内側に１００μｍ〜１５０μｍとなる位置で測定した。この測定値を下記の表２に示す。なお、「−」の残留応力は「圧縮残留応力」であることを示す。
【００１８】
次に、No. ２−１〜２−９の外輪前駆体に８４０℃での焼入れと１８０℃での焼戻しを行った。次に、この熱処理後の外輪前駆体の軌道溝２１の位置での真円度を測定した。そして、熱処理前後の真円度の差（「熱処理後の真円度」−「熱処理前の真円度」）を算出した。その算出値も下記の表２に示す。次に、これらの外輪前駆体に対して研削処理を行うことにより、外輪を完成させた。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
この表から分かるように、冷間加工後に「Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する「焼鈍（２）」を行ったNo. ２−１〜No. ２−４と、「Ａ1 変態点以上の温度での焼鈍」に相当する「焼鈍（４）」を行ったNo. ２−５〜No. ２−６では、熱処理前後での真円度の変化量が１０〜９０μｍであり、圧縮残留応力は５〜１００ＭＰａであった。これに対して、「Ａ1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍（３）」を行ったNo. ２−７〜２−９では、熱処理前後での真円度の変化量が１６０〜３２０μｍであり、圧縮残留応力は１２０〜２００ＭＰａであっった。
【００２１】
この結果から分かるように、冷間加工後の焼鈍をＡ1 変態点以上の温度で行うことにより、外輪前駆体の前記位置での圧縮残留応力を１００ＭＰａ以下にでき、これに伴って、熱処理前後での真円度の変化量を１０〜９０μｍと小さくできる。また、No. ２−１〜No. ２−４とNo. ２−５〜２−６との比較から、冷間加工後の焼鈍として、「Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」を行うことにより、熱処理前後での真円度の変化量を１０〜６５μｍと特に小さくできることが分かる。
【００２２】
［試験３］
試験１と同じ方法で得られた「冷間加工された鋼管」に対して、No. ３−１〜３−４では前述の「焼鈍（２）」を、No. ３−５〜３−１１では前述の「焼鈍（３）」を行った。次に、各焼鈍後の鋼管を外輪２の幅に対応させた幅に切断してリング状素材を得、これらを各外輪形状に旋削することにより、No. ３−１〜３−１１の外輪前駆体を得た。次に、これらの外輪前駆体の軌道溝２１の位置での真円度（熱処理前の真円度）を測定した。
次に、これらの外輪前駆体に８４０℃での焼入れと１８０℃での焼戻しを行った。次に、熱処理後の各外輪前駆体の軌道溝２１の位置での真円度を測定した。そして、熱処理前後の真円度の差（「熱処理後の真円度」−「熱処理前の真円度」）を算出した。その算出値も下記の表３に示す。次に、これらの外輪前駆体に対して研削処理を行うことにより、外輪を完成させた。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
この表から分かるように、リング状素材の外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）が０．０６０以下であるNo. ３−１〜３−８の「熱処理前後での真円度の変化量」は、冷間加工後に「Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」に相当する「焼鈍（２）」を行ったNo. ３−１〜No. ３−４で４０〜６６μｍであり、「Ａ1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍（３）」を行ったNo. ３−５〜３−８での値（１２０〜２６０μｍ）よりも小さかった。比（ｔ／ａ）が同じもの同士の比較で、前記変化量の差は８０〜２００μｍであった。
【００２５】
また、比（ｔ／ａ）が０．０６０を超えるNo. ３−９〜３−１１は、「Ａ1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」に相当する「焼鈍（３）」を行っているが、「熱処理前後での真円度の変化量」が５５〜９０μｍであり、同じ「焼鈍（３）」を行っていて、比（ｔ／ａ）が０．０６０以下であるNo. ３−５〜３−８の値よりも小さかった。
このように、比（ｔ／ａ）が０．０６０を超える場合には、冷間加工後に「Ａ1 変態点未満の温度での歪み取り焼鈍」を行っても、熱処理による真円度の変化量は１００μｍ未満であるが、比（ｔ／ａ）が０．０６０以下であると前記変化量が１２０μｍ以上と大きくなっている。そのため、冷間加工後に「Ａ1 変態点以上の温度に保持する過程を含む球状化焼鈍」を行うことは、比（ｔ／ａ）が０．０６０以下の場合に特に効果的であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】単列深溝玉軸受（転がり軸受）の一例を示す断面図である。
【図２】図１の軸受の外輪を示す断面図である。
【図３】実施形態で行った外輪の作製方法と、試験１〜３の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１  内輪
２  外輪
２１  外輪の軌道溝
３  玉
４  保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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