(57)【要約】      （修正有）【課題】円錐ころ軸受の外輪の製造において、１つの素材から２つの外輪を、軌道面が素材のメタルフローと平行になるように切り出す方法を提供する。【解決手段】円柱状の棒材100を据え込み加工して円盤状素材110を作製する工程と、前記円盤状素材110の中心部を孔開け加工した後、外周面を固定した状態で内周面を外方に広げて円環状素材150を作製する工程と、前記円環状素材150から２つの外輪を、該円環状素材150の幅を２分する平面を中心にしてころ大径側端面同士が対面し、かつ、軌道面が内周側を向いて該軌道面同士のなす角度が１８０°未満となるように切り出す工程とを経て円錐ころ軸受の外輪を作製する。【選択図】図２
2012045577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐ころ軸受の外輪を製造する方法であって、
円柱状の棒材を据え込み加工して円盤状素材を作製する工程と、
前記円盤状素材の中心部を孔開け加工した後、外周面を固定した状態で内周面を外方に広げて円環状素材を作製する工程と、
前記円環状素材から２つの外輪を、該円環状素材の幅を２分する平面を中心にしてころ大径側端面同士が対面し、かつ、軌道面が内周側を向いて該軌道面同士のなす角度が１８０°未満となるように切り出す工程と、
を有することを特徴とする円錐ころ軸受の外輪の製造方法。
【請求項２】
鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の外輪製造用であることを特徴とする請求項１記載の円錐ころ軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円錐ころ軸受の外輪を製造する方法に関し、特に鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の外輪の製造に好適である。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受は、水環境下で使用されることから、軸受寿命が短く、破損部分の多くは外輪であることが知られている（非特許文献１参照）。従来から、軌道輪の軌道面と、加工時に形成されたメタルフロー（鍛流線）との関係が研究されており、軌道輪の軌道面の損傷を抑えるためには、メタルフローと軌道面とがより平行であることが好ましいとされている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ワークロール用円錐ころ軸受のように、ハウジングの剛性が弱く、使用時に曲げ応力が発生して外輪が変形したり、圧延水の浸入により潤滑油膜が切れて軌道面に接線力が作用するなどの過酷な環境下で使用される軸受において、長寿命化のために内外輪の少なくとも一方を、メタルフローが転動体の公転方向に対して±１５°以内になるようにすることを提案している。また、特許文献２では、軸線を含む断面にける軌道溝の転動体接触点での接線と、前記断面における軌道溝の最も表面側のメタルフローの方向を示す直線とのなす角度が０°以上６０°以下となるように鍛造条件を設定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６１０５９８号公報
【特許文献２】特開２００６−２５０３１７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Matsumoto, Y, Murakami, Y, Oohori, M “Rolling Contact Fatigue Under Water-Infiltrated Lubrication”, Bearing Steel Technology, ASTM STP 1419, J. M. Beswick, Ed., American Society for Testing and Materials International, West Conshohoken, PA, 2002 P231 L18-19
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の各方法では、内外輪の設計毎に鍛造条件を変えて最適なメタルフローを生成しなければならない。特に、円錐ころ軸受の外輪では軌道面が傾斜しているため、軌道面がメタルフローと平行になるように素材から切り出すのは難しく、更には１つの素材から複数の外輪を切り出すのはより困難になる。
【０００７】
そこで本発明は、円錐ころ軸受の外輪の製造において、１つの素材から２つの外輪を、軌道面が素材のメタルフローと平行になるように切り出す方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目低を達成するために、本発明は下記の円錐ころ軸受の外輪の製造方法を提供する。
（１）円錐ころ軸受の外輪を製造する方法であって、
円柱状の棒材を据え込み加工して円盤状素材を作製する工程と、
前記円盤状素材の中心部を孔開け加工した後、外周面を固定した状態で内周面を外方に広げて円環状素材を作製する工程と、
前記円環状素材から２つの外輪を、該円環状素材の幅を２分する平面を中心にしてころ大径側端面同士が対面し、かつ、軌道面が内周側を向いて該軌道面同士のなす角度が１８０°未満となるように切り出す工程と、
を有することを特徴とする円錐ころ軸受の外輪の製造方法。
（２）鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の外輪製造用であることを特徴とする上記（１）記載の円錐ころ軸受の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、素材のメタルフローと、得られる外輪の軌道面とが平行に近く、高強度の外輪を、１つの素材から２つ同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法を説明するための工程図である。
【図３】据え込み加工の他の例を、図２（ｂ）に従って示す図である。
【図４】素材から外輪を切り出す際の、本発明以外の切り出し様式を図２（ｅ）に従って示す図である。
【図５】素材から外輪を切り出す際の、本発明以外の切り出し様式を図２（ｅ）に従って示す図である。
【図６】素材から外輪を切り出す際の、本発明以外の切り出し様式を図２（ｅ）に従って示す図である。
【図７】素材から外輪を切り出す際の、本発明以外の切り出し様式を図２（ｅ）に従って示す図である。
【図８】素材から外輪を切り出す際の、本発明以外の切り出し様式を図２（ｅ）に従って示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受１（以下、単に「円錐ころ軸受」という）の一例を示す断面図である。外輪１０，１０と、内輪１１、１１と、外輪１０、１０と内輪１１、１１との間に配置される円錐ころ１２、１２と、これらの円錐ころ１２、１２を支持する保持器１３、１３と、外輪間に配設された外輪間座１４ａ、１４ｂと、最外側の外輪１０、１０の端部に配置されたシールホルダ１５、１５と、シールホルダ１５、１５によって支持されたシール１６、１６と、一対の内輪１１、１１が接する部分の内径面に形成されている凹部に保持される中間シール１７とを備えている。そして、内輪１１、１１に、ロール軸２０が嵌合している。
【００１３】
本発明では、外輪１０を以下の工程に従い製造する。
【００１４】
先ず、図２（ａ）に示すように、円柱状の素材１００を用意する。便宜上メタルフローを符号Ｍｆで示すこととするが、このような円柱状素材１００は押し出し成形で形成されるため、図示されるように軸線に沿って平行となる。尚、素材は塑性加工が可能で、焼入れができるものであれば制限はなく、中炭素鋼や軸受鋼、浸炭鋼等の従来から外輪用素材に使用されているもので構わない。
【００１５】
次いで、円柱状素材１００を熱間で据え込み加工する。図２（ｂ）に示すように、この据え込み加工により図中の上下方向に圧縮されて半径方向に拡径し、円盤状素材１１０が得られる。この円盤状素材１１０は、通常は図示されるすように厚み方向中央部が最大径となり、ほぼ樽状になる。それに伴い、円盤状素材１１０におけるメタルフローＭｆは、厚み方向中央部が大きく湾曲する。
【００１６】
次いで、図２（ｃ）に示すように、円盤状素材１１０の外周面に円環状の固定枠１２０を配置した状態で、熱間で軸線に沿って円柱状の押圧部材１３０を押し込む。これにより、メタルフローＭｆは、図示のように湾曲の曲率半径が大きくなるとともに、外周側において軸線に対し平行に近づくようになる。
【００１７】
次いで、底部１１１を打抜き加工により除去し、更に図２（ｄ）に示すように、外周面に円環状の固定枠１４０を配置した状態で、熱間で内径を押し広げる。これにより、図２（ｃ）において外周側上面に形成されていた盛り上がり部分１１２が外方に押し遣られて断面略矩形となるように整形され、円環状素材１５０が得られる。それに伴い、メタルフローＭｆは、図示のように湾曲の曲率半径がより大きくなり、外周側において軸線により平行に近づく。
【００１８】
次いで、円環状素材１５０から外輪形状に合わせて切り出し加工を行う。図２（ｅ）（図２（ｄ）のＡ部分の拡大図）に切り出し形状を符号Ｋで示すが、Ｋ１は外輪のころ大径側端面（図１の１０ｂ）に相当する部分であり、Ｋ２は外輪の軌道面（図１の１０ａ）に相当する部分であり、Ｋ３は外輪の外周面（図１の１０ｃ）に相当する部分である。本発明では、２つの外輪を切り出すために、円環状素材１５０の幅を２分する平面Ｈを中心に、２つのころ大径側端面相当部分Ｋ１が対向し、かつ、２つの軌道面相当部分Ｋ２が内周側を向き、軌道面相当部分同士がなす角度αが１８０°未満になるように切り出す。円環状素材１５０において、メタルフローＭｆの曲率は内周側ほど大きく、外周に向かうほど軸線と平行に近くなっている。そのため、このような切り出しを行うと、内周側の湾曲しているメタルフローＭｆ１と対向するようにして軌道面相当部分Ｋ２が切り出され、得られる外輪１０の軌道面１０ａが素材のメタルフロー（Ｍｆ１）と平行に近くなる。その結果、軌道面１０ａの機械的強度が高まり、円錐ころの転動に伴う摩耗等に対する耐性が向上する。また、得られる外輪の外周面１０ｃも、素材のメタルフロー（Ｍｆ２）とほぼ平行になる。
【００１９】
このように、本発明の製造方法によれば、軌道面１０ａ及び外周面１０ｃが素材のメタルフローと平行に近く、高強度の外輪１０が得られる。更には、１つの素材から２つの外輪１０が得られる。
【００２０】
上記において、図２（ｂ）に示す据え込み加工時の圧縮率を調整することによりメタルフローＭｆの湾曲度合（曲率半径の大きさ）を制御することができる。例えば、図３に示すように、圧縮率を高めてメタルフローＭｆを大きく湾曲させ、それに合わせて図２（ｅ）における切り出し加工の際に、軌道面相当部分Ｋ２のなす角度αを小さくして２つの外輪を切り出すことにより、軌道面１０ａの傾斜角度が大きい外輪１０を製造することができる。この場合も、軌道面１０ａが素材のメタルフローＭｆと平行に近くなり、高強度の外輪１０が得られる。
【００２１】
これに対し、例えば図４に示すように、据え込み加工することなく円柱状素材１００から図２（ｅ）の切り出し形状Ｋにて２つの外輪を切り出しても、メタルフローＭｆは軸権に平行であるため、傾斜している軌道面相当部分Ｋ２とメタルフローＭｆとが交差する。
【００２２】
また、図５に示すように、円環状素材１５０から１つの外輪を切り出す場合も、メタルフローＭｆと軌道面相当部分Ｋ２とが交差する。
【００２３】
また、図６は３つの外輪を切り出す場合を示す図であるが、切り出し形状Ｋは、中段と下段とをころ大径側端面相当部分Ｋ１が対向した切り出し形状Ｋとし、上段をころ大径側端面相当部分Ｋ１が反対側に向けた切り出し形状Ｋとする様式では、上段と中段において軌道面相当部分Ｋ２とメタルフローＭｆとが交差する。
【００２４】
また、図７に示すように、２つの外輪を切り出す際に、ころ小径側端面（図１の１０ｄ）に相当する部分Ｋ４を対向させ、角度αが１８０°を超えるように切り出す場合も、軌道面相当部分Ｋ２とメタルフローＭｆとが交差するようになる。
【００２５】
また、図８に示すように、２つの外輪を素材の径方向に並べて切り出す場合も、軌道面相当部分Ｋ２とメタルフローＭｆとが交差するようになる。
【００２６】
このように、本発明以外の切り出し形状Ｋで切り出しても、素材のメタルフローＭｆと平行な軌道面１０ａを有する外輪１０が得られない。
【００２７】
そして、切り出した外輪の面取り、仕上げ加工を行い、最終製品とする。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明に関して実施例及び比較例を挙げて更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
図２に示す工程に従い、日本精工（株）製円錐ころ軸受「３４３ＫＶＳ４５５１（外輪外径φ４５７．０９８ｍｍ、内輪内径φ３４３．０５２ｍｍ、組立て幅２５４ｍｍ、基本動定格荷重１５３００００Ｎ）」の外輪を製造した。
【００３０】
即ち、先ず、ＳＵＪ２製で、全長２６０ｍｍ、直径１４０ｍｍの円柱状素材を熱間で据え込み加工して樽状素材（図２（ｂ）参照）を得た。次いで、外周面に円環状の固定枠を配置した状態で、熱間で軸線に沿って円柱状の押圧部材を押し込み、底部を打抜き加工した後（図２（ｃ）参照）、更に熱間で内径を押し広げて、内径４１６ｍｍ、外径４７０ｍｍ、厚さ１０５ｍｍの円環状素材を得た（図２（ｄ）参照）。次いで、円環状素材から図２（ｅ）に示すように、ころ大径側端面相当部分が対向するようにし、かつ、２つの軌道面相当部分同士がなす角度αが１４５°になるように切り出した。そして、面取り及び仕上げ加工を行い、試験外輪Ａを得た。
【００３１】
（比較例１）
実施例１と同様にして円環状素材を得た後、図７に示すように、ころ小径側端面相当部分同士を対向させて２つの外輪を切り出した。そして、面取り及び仕上げ加工を行い、試験外輪Ｂを得た。
【００３２】
上記試験外輪Ａ、Ｂを用い、図１に示すような４列円錐ころ軸受を組み立ててグリース（協同油脂（株）製「パルマックス  ＲＢＧ」）を１３００ｇ充填し、ラジアル荷重５８８４００Ｎ、内輪回転数７００ｍｉｎ−１、軸受内部への注水量７２０ｍＬ／ｈの条件にて回転させ、検出振動が初期値の２倍になった時点で回転を中止し、外輪軌道面のフレーキングを確認した。回転中止までの時間を計測し、寿命とした。結果を表１に示す。この軸受の定格疲れ寿命は５０５時間であるが、実施例１の試験外輪Ａを用いた場合には、比較例１の試験外輪Ｂを用いた場合に比べて寿命が２倍強に延びており、定格疲れ寿命も超える長寿命であった。
【００３３】
【表１】
2012045577.tif 000003
【００３４】
以上、本発明に関して主に鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の外輪の製造を例にして説明したが、一般的な円錐ころ軸受の外輪の製造においても有効であり、高強度で耐久性に優れる外輪が得られることは明らかである。
【符号の説明】
【００３５】
１  ワークロール用円錐ころ軸受
１０  外輪
１１  内輪
１２  円錐ころ
１３  保持器
１６  シール
２０  ロール軸
Ｍｆ  メタルフロー
【図１】
2012045577.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012045577.tif 000008
【図６】
2012045577.tif 000009
【図７】
2012045577.tif 000010
【図８】
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