(57)【要約】      （修正有）【課題】転がり軸受部品、ボールねじ部品、リニアガイド装置部品などの被研磨物の表面を光沢度２０以上の仕上げ面とすることのできる研磨方法を提供する。【解決手段】被研磨物に研磨粒子２を投射して被研磨物の表面を仕上げ研磨する際に、研磨粒子を被研磨物に９０°以下の角度で被研磨物に投射する。研磨粒子２として、ゴム、熱可塑性エラストマなどの弾性材からなり、かつ♯２０００以上の砥粒４を含有する研磨粒子２を用いて被研磨物の表面を仕上げ研磨する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体からなり且つ砥粒を含有する研磨粒子を被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、前記被研磨物の表面を光沢度２０以上の仕上げ面とすることを特徴とする転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項２】
前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うときに、当該仕上げ研磨の前工程の研削方向に対して前記研磨粒子を０°以上９０°以下の角度で被研磨物表面に衝突させることを特徴とする請求項１記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項３】
前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うときに、当該仕上げ研磨の前工程の研削方向に対して前記研磨粒子を０°以上９０°以下の角度で被研磨物表面に衝突させ、かつ前記仕上げ研磨の前工程の研削面のなす平面に対する垂直方向に対しての前記研磨粒子の入射角度が０°を超え９０°未満であることを特徴とする請求項１記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項４】
前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うときに、前記研磨粒子に含まれる砥粒として前記仕上げ研磨の前工程で使用した砥石の砥粒よりも粒径の小さい砥粒を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項５】
前記研磨粒子による仕上げ研磨の前工程に切削加工が含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項６】
前記研磨粒子による仕上げ研磨の前工程に塑性加工が含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項７】
前記研磨粒子による仕上げ研磨の前工程に成型加工が含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項８】
前記研磨粒子により仕上げ研磨が施された後の被研磨物表面に固着している残留異物の量が単位面積あたりの面積率で０．１％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項９】
前記研磨粒子に含まれる砥粒の割合が０．５〜９０質量％で、前記砥粒に対する前記弾性体の割合が１０〜９９．５質量％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項１０】
前記研磨粒子の大きさが０．０２〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項１１】
前記弾性体がゴムまたは熱可塑性エラストマであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項１２】
前記研磨粒子に含まれる前記砥粒が♯２０００以上の砥粒であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項１３】
前記研磨粒子に含まれる前記砥粒がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはダイヤモンドまたは炭化けい素（ＳｉＣ）からなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項１４】
前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させる方式がエアーブラスト方式であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項１５】
前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を施した後の被研磨物表面の光沢度が３０以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法。
【請求項１６】
請求項１記載の方法で前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、当該仕上げ研磨の前工程で被研磨物表面に残留した砥粒が除去されていることを特徴とする転動摺動装置部材。
【請求項１７】
請求項１記載の方法で前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、当該仕上げ研磨後の被研磨物表面の表面粗さが０．１μｍ以下であることを特徴とする転動摺動装置部材。
【請求項１８】
請求項１記載の方法で前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、当該仕上げ研磨後の被研磨物表面の表面粗さが０．０３μｍ以下であることを特徴とする転動摺動装置部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受部品（例えば内輪、外輪、転動体）、ボールねじ部品（例えばねじ軸、ナット、ボール）、リニアガイド装置部品（例えば案内レール、スライダ、転動体）などの転動摺動装置部材を研磨する転動摺動装置部材の研磨方法および当該研磨方法により研磨された転動摺動装置部材に関し、より詳細には、弾性材からなり且つ砥粒を含有する研磨粒子を被研磨物に衝突させて被研磨物表面を研磨する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド装置などの転動摺動装置に使用される転動摺動装置部材においては、転動摺動部分の寸法精度とともに、表面粗さに代表される各種表面性状も重要な要素である。これらの表面性状により転動摺動装置部材の疲れ寿命などが影響を受けることが知られている。表面性状を最適化するため、従来から各種の表面研磨方法が提案されている。
【０００３】
例えば、円筒ころ軸受に使用される円筒ころの仕上げ研磨においては、従来、表面粗さと寸法精度の向上のため、いわゆるラップ加工もしくは超仕上加工が施されていた。ラップ加工の一例としては、特許文献１に示される方式がある。
しかし、ラップ加工においては、砥石から脱落した砥粒が円筒ころの表面（被研磨面）に突き刺さって残存することが避けられない。ラップ加工もしくは超仕上加工においては、被研磨物の被研磨面に砥石を押し付けて加工しているため、砥石から脱落した砥粒が被研磨面に押し付けられ、突き刺さってしまうことになる。被研磨面に突き刺さって残存する砥粒は、その後の洗浄工程などでは容易に除去できず、最終的な製品になるまで残存することになる。砥粒が突き刺さったままの状態で使用条件が高荷重条件あるいは高速で転動または摺動するような条件では、突き刺さった砥粒に起因して、表面損傷や表面摩耗が発生することになる。
【０００４】
被研磨面に突き刺さって残存する砥粒の数量は、研削液の供給排出や研削液フィルター、砥石の組成などを改善することにより減少させることができるものの、残存する砥粒の数がより少ないほうが円筒ころ軸受の長寿命に寄与する。
ボールねじのねじ軸やナットのねじ溝は形状が複雑なため、これまで各種の仕上げ研削方法が考案されてきた（例えば、特許文献２〜４参照）。しかし、いずれも砥石を連続的に押し付けて加工する方法であり、ラップ加工と同様に、砥粒の突き刺さりによる砥粒の残留がねじ溝のフランクに発生するという事態が避けられない。
【０００５】
深溝玉軸受の内輪や外輪の軌道溝には、例えば図１０に示す方法、すなわち軌道輪ａを主軸線ｂのまわりに回転させつつスティック状の砥石ｃを軌道輪ａの軌道溝ｄに加圧接触させると同時に、砥石ｃを軌道輪ａの軸方向に揺動させながら軌道溝ｄを研削加工する方法で超仕上げ加工が従来から施されている（例えば、特許文献５参照）。しかし、この方法も、前述したラップ加工と同様に、砥粒の突き刺さりによる砥粒の残留が避けられない。
【０００６】
さらに、前述の従来からの加工方法では、被研磨物の表面に、一定方向もしくは特定方向に、いわゆる「研削目」と言われる研削加工特有のスジが残り、光り輝くいわゆる「鏡面」は得られにくい。また、０．０３μｍＲａを下回る表面粗さを得るためには、加工コストが多大なものとなるのが通常である。また、寸法精度を保持したままで、０．０３μｍＲａを下回る表面粗さを得ることもできるが、加工コストは大きくなる。
【０００７】
砥石を用いない仕上げ研磨方法としては、例えば、特許文献６あるいは特許文献７に示される方法がある。しかし、いずれの方法においても、使用する研磨粒子は、外周のほぼ全面が砥粒により覆われている構造であるため、被研磨面の表面への砥粒の残留は避けられない。
また、光沢面を得るための研磨方法として、従来からバレル研磨が適用されてきた（例えば、特許文献８参照）。しかし、この研磨方法は、バレル容器の中にメディアと被研磨物と研削液を入れ、バレル容器に機械的回転または振動を与えて被研磨物を研磨する方法であり、被研磨物同士が衝突しても打痕などが発生しない小型の被研磨物には適用できても、被研磨物の大きさが大きい場合には打痕などが発生するため、大形の被研磨物には適用できないか、あるいは１個毎の処理となり、加工コストが高くなってしまうという難点があった。
【特許文献１】特開２００２−０８６３４１号公報
【特許文献２】特開２００５−０８１４５５号公報
【特許文献３】特開２００５−２５４３７５号公報
【特許文献４】特開２００２−３７０１５５号公報
【特許文献５】特開２００３−０７１７０２号公報
【特許文献６】特開２００４−２４３４６４号公報
【特許文献７】特開２０００−０６１８４６号公報
【特許文献８】特開２００４−３３７９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、美観を兼ね備えた転動摺動装置を得ることのできる転動摺動装置部材の研磨方法および転動摺動装置部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、弾性体からなり且つ砥粒を含有する研磨粒子を被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、前記被研磨物の表面を光沢度２０以上の仕上げ面とすることを特徴とする。本発明の研磨方法に適用できる被研磨物としては、転動摺動部材の転動面、摺動面のみならず、外形面や端面等の摺動に直接関与しない面も含むことができる。
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明のように、転動摺動部材の摺動面や転動面を光沢度２０以上（ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１）の仕上げ面、すなわち表面に異物の残留が無く、清浄で粗さの良好な表面とすることにより、焼付寿命延長などの転動性能や摺動性能の向上効果がある。また、摺動面や転動面のみならず、外径面や端面を光沢度２０以上の仕上げ面とすることにより、美観の向上が図れる。また、本発明の請求項１に係る発明によれば、寸法精度を犠牲にすることなく上記効果を得ることができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うときに、当該仕上げ研磨の前工程での研削方向に対して前記研磨粒子を０°以上９０°以下の角度で被研磨物表面に衝突させることを特徴とする。つまり、本発明の仕上げ研磨の前工程が研削であった場合に、前工程の研削方向に対して、水平方向に角度をつけて衝突させることを特徴としている。
【００１２】
研削による加工で被研磨物に突き刺さって残存する砥粒の突き刺さり方向は、研削方向に沿っている。研磨粒子の衝突方向を、研削方向からの水平方向角度を有する状態とすることで、効率的に突き刺さっている砥粒を除去することができる。突き刺さって残留している砥粒の除去と同時に、前工程の研削目や研削スジも良好に除去され、清浄で粗さの良い表面が得られる。また、突き刺さって残留している砥粒が除去されるため、転動面や摺動面では焼きつき寿命等の転動性能や摺動性能の向上が図れ、かつ、より良い美感が得られる。ここで、被研磨物表面に衝突する研磨粒子の角度は、前工程での研削方向に対して４５°以上９０°以下が好ましく、７０°以上９０°未満がより好ましい。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うときに、当該仕上げ研磨の前工程での研削方向に対して前記研磨粒子を０°以上９０°以下の角度で被研磨物表面に衝突させ、かつ前記仕上げ研磨の前工程の研削面のなす平面に対する垂直方向に対しての前記研磨粒子の入射角度が０°を超え９０°未満であることを特徴とするものである。つまり、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の方法において、被研磨物表面に対する垂直方向角度をつけて研磨粒子を衝突させることを特徴とする。
【００１４】
被研磨物表面に対する対直方向角度、いわゆる入射角をもって被研磨物表面に研磨粒子を衝突させることにより、被研磨物表面の研磨を効率良く行うことが可能である。また、入射角をもって被研磨物表面に研磨粒子を衝突させることにより、さらに効果的に、突き刺さって残留している砥粒の除去と同時に清浄で粗さの良い表面が得られる。また、突き刺さって残留している砥粒が除去されるため、転動面・摺動面では焼きつき寿命等の転動性能・摺動性能の向上が図れ、かつ、より良い美感が得られる。ここで、研磨粒子の入射角度は４５°以下が好ましく、２０°以下がより好ましい。
【００１５】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うときに、前記研磨粒子に含まれる砥粒として前記仕上げ研磨の前工程で使用した砥石の砥粒よりも粒径の小さい砥粒を用いることを特徴とする。すなわち、本発明で使用する研磨粒子は、砥粒を含む弾性体からなるため、被研磨面に衝突したときの被研磨面と研磨粒子との接触面積は、前工程で使用した砥粒の粒径よりも大きいものとなる。したがって、研磨粒子に含まれる砥粒の粒径が、前工程で使用した砥粒の粒径よりも小さいものであっても、被研磨面に突き刺さって残留している砥粒を弾性体部分で効果的に除去することができる。また、研磨粒子に含まれる研磨効果を有する成分である砥粒の粒径が前工程の砥粒の粒径よりも小さいため、前工程で得られる表面よりも粗さのよい表面が得られる。
【００１６】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子による仕上げ研磨の前工程に切削加工が含まれることを特徴とするものであり、請求項１〜４のいずれか一項記載の研磨方法を、当該仕上げ研磨の前工程で切削加工が行われている被研磨面に適用した場合のものである。本発明の請求項５に係る発明によれば、前工程が切削加工であった場合、表面粗さの改善、光沢の向上による美感の向上と併せて、切削加工による、バリ、むしれ等の除去にも効果がある。
【００１７】
本発明の請求項６に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子による仕上げ研磨の前工程に塑性加工が含まれることを特徴とするものであり、請求項１〜４のいずれか一項記載の研磨方法を、当該仕上げ研磨の前工程で塑性加工が行われている被研磨面に適用した場合のものである。本発明の請求項６に係る方法では、前工程が塑性加工であった場合、表面粗さの改善、光沢の向上による美感の向上と併せて、塑性加工による、むしれや加工油剤の固着等を有効に除去できる。
【００１８】
本発明の請求項７に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子による仕上げ研磨の前工程に成型加工が含まれることを特徴とするものであり、請求項１〜４のいずれか一項記載の研磨方法を、当該仕上げ研磨の前工程で成型加工が行われている被研削面に適用した場合のものである。本発明の請求項７に係る方法によれば、前工程が射出成形、ダイキャスト等の成型加工であった場合、表面粗さの改善、光沢の向上による美感の向上と併せて、成型加工によるバリ等の除去に効果がある。
【００１９】
本発明の請求項８に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子により仕上げ研磨が施された後の被研磨物表面に固着している残留異物の量が単位面積あたりの面積率で０．１％以下であることを特徴とする。
単位面積あたりの異物の量が、面積率で０．１％以下であれば、異物により転動・摺動面が損傷を受ける確率が格段に低くなる。そのため、転動・摺動面が長期に渡り性能を維持できる。ここで、面積率は、被研磨表面を電子顕微鏡等で拡大観察し、単位面積当たりに含まれる着色点（通常は黒くなっている）の面積を画像処理ソフト等を用いて計測することで求められる。
【００２０】
本発明の請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子に含まれる砥粒の割合が０．５〜９０質量％で、前記砥粒に対する前記弾性体の割合が１０〜９９．５質量％であることを特徴とする。砥粒の割合が０．５質量％を下回ると、研磨効率が悪くなる。砥粒の割合が９０質量％を超えると、本発明の研磨粒子に起因する砥粒の残留が発生する確率が多くなる。また、弾性体の割合が１０質量％を下回ると、相対的に研磨粒子の硬度が上がり、衝突による打痕の発生等被研磨表面に損傷を与える場合があり、衝突時に研磨粒子が破断する割合も多くなるので好ましくない。弾性体の割合が９９．５質量％を超えると研磨効率が低下するため好ましくない。より好ましい組成は、研磨粒子全体に対する砥粒の割合が０．５〜５０質量％、研磨粒子全体に対する弾性体の割合が５０〜９９．５質量％である。すなわち、弾性体の割合の方が砥粒の割合より多いことが好ましい。弾性体と砥粒の比率が前文の通りであれば、前工程から被研磨面に残留している異物、例えば突き刺さって残留している砥粒も、本研磨粒子による研磨作用により発生する研磨カスや脱落した砥粒も有効に除去でき、良好な光沢の鏡面を効率よく得ることが可能である。さらに好ましくは、研磨粒子全体に対する砥粒の割合が０．５〜８質量％、研磨粒子全体に対する弾性体の割合が９９．５〜９２質量％である。最も好ましくは、研磨粒子全体に対する砥粒の割合は、０．５〜５質量％、研磨粒子全体に対する弾性体の割合が９９．５〜９５質量％である。
【００２１】
本発明の請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子の大きさが０．０２〜３ｍｍであることを特徴とする。研磨粒子の大きさが０．０２ｍｍを下回ると、研磨粒子１個当たりの重量が軽くなり、衝突エネルギーが小さく効率的な研磨が困難となる。また、研磨粒子の大きさが３ｍｍを超えても研磨効率の改善効果は少なく衝突エネルギーが過大となり、被研磨面に好ましくない損傷を与える場合があるので好ましくない。研磨粒子の大きさは０．１〜１ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。なお、研磨粒子の形状は球状に限らない。不定形の場合は、その粒子の一番の長径部を０．０２〜３ｍｍとすれば良い。
【００２２】
本発明の請求項１１に係る発明は、請求項１〜１０のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記弾性体がゴムまたは熱可塑性エラストマであることを特徴とする。砥粒を含有する研磨粒子を被研磨物に衝突させることにより仕上げ研磨を行う場合において、研磨粒子が被研磨面に衝突した際には、衝突エネルギーにより発熱するため、研磨粒子の素材が熱硬化性樹脂である場合は好ましくない。被研磨面に対して入射角をもって被研磨面に衝突した研磨粒子は、弾性変形すると同時に発熱し、被研磨面形状にならいながら、被研磨面を滑走し、この滑走中に被研磨物表面を研磨するものと考えられる。この滑走時に研磨粒子と被研磨物表面で発生している現象としては、研磨粒子に含まれる砥粒が研磨粒子表面に露出した部分では、研磨及び元々被研磨物表面に突き刺さって残留している砥粒の引き剥がしが行われ、研磨粒子に含まれる砥粒が研磨粒子表面に露出していない部分、すなわち弾性体表面では、研磨カスや引き剥がされた砥粒を被研磨物表面から押し出して、もしくは弾性体内に取り込んで除去しているものと思われる。熱可塑性樹脂もしくはゴムであれば衝突エネルギーによる発熱により軟化する傾向にあり、滑走時に被研磨面の形状にならい易くなるため好ましい。ゴムもしくは熱可塑性エラストマとしては、天然ゴム、合成ゴム、天然樹脂、合成樹脂が使用できる。また、これらのゴムもしくは熱可塑性エラストマには、種々の添加剤等が配合されていてもよい。
【００２３】
本発明の請求項１２に係る発明は、請求項１〜１１のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子に含まれる前記砥粒が♯２０００以上の砥粒であることを特徴とする。研磨粒子に含まれる砥粒が＃２０００以上の細粒であれば、表面粗さ０．１μｍＲａ以下の被研磨面が効率良く得られる。また、０．１μｍＲａを下回る表面粗さを効率よく得るためには、＃２０００を超える細粒を用いるのが好ましい。また、＃２０００未満の比較的大きな砥粒を含む研磨粒子で加工した後、＃２０００以上の砥粒を含む研磨粒子で加工した後、＃２０００以上の砥粒を含む研磨粒子で加工することも好ましい。
【００２４】
本発明の請求項１３に係る発明は、請求項１〜１２のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子に含まれる前記砥粒がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはダイヤモンドまたは炭化けい素（ＳｉＣ）からなることを特徴とする。
本発明の請求項１４に係る発明は、請求項１〜１３のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させる方式がエアーブラスト方式であることを特徴とする。ここで、研磨粒子を被研磨物に衝突させる手段としては、所定の衝突エネルギーを持って被研磨物に衝突させるものであれば特に限定はないが、遠心力を利用した回転羽方式、水や研削液と共に研磨粒子を吐出する液体方式、気体と共に研磨粒子を吐出するエアー式ブラスト方式等が好ましく適用可能である。この中でも、エアー式ブラスト方式によれば、加工時の研磨カス等もエアーの流れに乗せてフィルター等で簡便に回収でき、被研磨物に付着して残る研削液等も無いため、加工全体が効率の良いものとなるため、最も好適である。回転羽方式では、研磨カス等が被研磨面に残りやすく、液体方式では被研磨面に付着した液体の除去作業、使用後の研削液の処理作業等の負担が発生する。エアーは、いわゆる空気に限らず、窒素、アルゴン等の不活性ガス等も使用できる。エアー式ブラスト方式で研磨粒子を吐出する場合の吐出圧力は０．１〜１．５Ｍｐａ、より好ましくは０．２〜０．６Ｍｐａである。
【００２５】
本発明の請求項１５に係る発明は、請求項１〜１４のいずれか一項記載の転動摺動装置部材の研磨方法であって、前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を施した後の被研磨物表面の光沢度が３０以上であることを特徴とする。ここで、被研磨物表面の光沢度が３０以上となると、機械部品といいながらも美感に優れるものとなる。また、表面の粗さが良く、かつ、光沢度にも優れる場合には、表面の些細な傷や錆等の発見が容易となり、品質保証や機能保証上も好ましいものとなる。より好ましくは５０以上、さらに好ましくは１００以上、最も好ましくは１５０以上の光沢度である。
【００２６】
本発明の請求項１６に係る発明は、請求項１記載の方法で前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、当該仕上げ研磨の前工程で被研磨物表面に残留した砥粒が除去されていることを特徴とするものであり、転動摺動部材の転動摺動面に請求項３記載の方法を適用した場合は、転動摺動寿命の改善効果が得られる。また、転動摺動面以外の部分に適用した場合は、より良い美感が得られる。
【００２７】
本発明の請求項１７に係る発明は、請求項１記載の方法で前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、当該仕上げ研磨後の被研磨物表面の表面粗さが０．１μｍ以下であることを特徴とするものであり、被研磨面が転動摺動面である場合には、表面粗さが良いため転動摺動性能が向上する効果が得られる。また、転動面の粗さが０．１μｍＲａ以下で、かつ、表面に突き刺さって残留する砥粒も除去されているので、転動面の耐はく離性に優れた転動面とすることができる。特に、高荷重条件もしくは高速条件等で使用される大型軸受などに適用すると摺動転動性能の向上効果が顕著である。これら大型軸受などの摺動転動面以外の部分にも適用した場合は美感の向上効果が大きい。
【００２８】
本発明の請求項１８に係る発明は、請求項１記載の方法で前記研磨粒子を前記被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、当該仕上げ研磨後の被研磨物表面の表面粗さが０．０３μｍ以下であることを特徴とするものであり、被研磨面が転動摺動面である場合には、表面粗さが良いため転動摺動性能が向上する効果が得られる。また、転動面の粗さが０．０３μｍＲａ以下で、かつ、表面に突き刺さって残留する砥粒も除去されているで、転がり軸受等の転動装置の転動部を被研磨面として適用した場合には、転がり時の音響低減効果が得られる。また、寸法精度を劣化させることなく表面あらさが向上しているので、非回転同期振れ等の回転精度も良好に保てる。また、転動面以外の部分に適用した場合は、美感の向上効果が得られる。本発明の請求項１８に係る発明は、大型軸受等の大型の装置に適用できるのみならず、回転精度の要求される工作機械用の内径２００〜１０ｍｍのアンギュラ玉軸受、音響的に長寿命が要求されるエアコンファンモータ用の内径３０〜５ｍｍの小型玉軸受、小型コンピュータの冷却等のための内径１０〜１ｍｍ程度のミニチュア玉軸受、等の比較的小型で回転精度・音響性能の要求されるタイプの装置で特段の効果がある。さらに好ましくは、転動面の粗さを０．０１μｍ以下とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、美感を兼ね備えた転動摺動装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態を図１〜図４に示す。図１において、符号１は円筒ころ軸受の転動体（ころ）を示しており、この転動体１の周面部（転動面）１ａには、図示しない都石で周面部１ａを研削加工した後、図１に示す方法、すなわち平均粒子径が０．０２〜３ｍｍ程度の研磨粒子２をショットブラスト用ノズル３から転動体１の周面部１ａに投射して研磨する方法で仕上げ研磨が施されている。
【００３１】
ここで、転動体１に投射される研磨粒子としては、ゴム、熱可塑性エラストマなどの弾性体（弾性材）からなり、かつ♯２０００以上の砥粒４（図２参照）を含有した研磨粒子２が用いられ、研磨粒子２に含まれる砥粒４の材質としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはダイヤモンドまたは炭化けい素（ＳｉＣ）が挙げられる。また、研磨粒子２に含まれる砥粒４の割合としては、０．５〜９０質量％、好ましくは０．５〜５０質量％、より好ましくは０．５〜８質量％であることが望ましい。最も好ましくは、０．５〜５質量％である。さらに、転動体１に研磨粒子２を投射する際には、図３に示すように、前工程での研削方向（転動体１の軸方向）に対して研磨粒子を０°以上９０°以下の角度（ころの中心軸線１ｂに対して垂直な平面５に向けて研磨粒子が投射される角度）θ１で投射し、かつ仕上げ研磨の前工程での研削面（ころの周面部）のなす平面に対する垂直方向に対しての研磨粒子の入射角度θ２、つまりころの中心軸線１ｂに対して水平な平面６に向けて研磨粒子が投射される角度θ２を０°を超え９０°未満とすることが好ましい。なお、図３において、符号７は前工程の研削工程で転動体１の周面部に発生した研削目を示している。
【００３２】
このように、円筒ころ軸受の転動体１に研磨粒子２を投射して仕上げ研磨を施す際に、転動体１に投射される研磨粒子として、ゴム、熱可塑性エラストマなどの弾性材からなり且つ♯２０００以上の砥粒を含有する研磨粒子を用いると、図４に示すように、転動体１に投射された研磨粒子２によって、転動体１の表面が研磨されると共に前工程の研削工程で転動体１の表面に突き刺さって残留している砥石の砥粒８が除去されるため、転動体１の表面を光沢度２０以上に仕上げ研磨することができる。
【００３３】
なお、第１の実施形態では円筒ころ軸受の転動体表面の仕上げ研磨に本発明を適用した場合を例示したが、円筒ころ軸受の内輪や外輪に形成された軌道溝に仕上げ研磨を施す場合にも本発明を適用できることは勿論である。
本発明者らは、表１に示す仕様の円筒ころ軸受の転動体にラップ加工のみを施した場合とラップ加工後にショットブラスト加工を表２に示す条件で施した場合の転動体表面の表面粗さを測定した。その結果を図５に示す。
【００３４】
【表１】
2009113189.tif 000003
【００３５】
【表２】
2009113189.tif 000004
【００３６】
図５（ａ）に示すように、円筒ころ軸受の転動体にラップ加工のみを施した場合は、転動体表面の表面粗さが０．１２μｍＲａ程度となることがわかる。これに対し、図５（ａ）に示すように、ラップ加工後にショットブラスト加工を表２に示す条件で施した場合は、転動体表面の表面粗さが０．０５μｍＲａ程度となることがわかる。
【００３７】
また、円筒ころ軸受の転動体にラップ加工のみを施した場合は転動体表面の光沢度が１８程度となるのに対し、ラップ加工後にショットブラスト加工を表２に示す条件で施した場合は、転動体表面の光沢度が１８０程度となることがわかる。
したがって、転動体などの転がり軸受部品に研磨粒子を投射して転がり軸受部品の表面を仕上げ研磨する際に、弾性材からなり且つ砥粒を含有する研磨粒子を用いることにより、転がり軸受部品の表面を光沢度３０以上の仕上げ研磨とすることができる。
【００３８】
次に、本発明者らは、表３に示す仕様の自動調心ころ軸受の転動体にラップ加工のみを施した場合とラップ加工後にショットブラスト加工を表２に示す条件で施した場合の軸受の耐久性を表４に示す試験条件で試験した。その試験結果を、各サンプルの表面性状と共に表５に示す。
なお、表５において、No.１〜１６は自動調心ころ軸受の転動体にラップ加工を施した後、ショットブラスト加工を表２に示す条件で施した場合を示し、No.１７，１８は自動調心軸受の転動体にラップ加工のみを施した場合を示している。また、No.１〜１８の寿命比の各値は試験開始から軸受軌道輪の軌道面にはくりが生じるまでの回転時間を寿命とし、各サンプルにつき５回の寿命試験を行なって、ワイブル関数に基づくＬ１０寿命を計算し、最も寿命の短かったNo.１７のＬ１０を１とした時の値である。さらに、No.１〜１８の表面粗さの各値は各軸受から転動体を５つ抜き出して測定した値であり、No.１〜１８の砥粒刺さり面積率の各値は転動体の表面を電子顕微鏡等で拡大観察し、単位面積当りに含まれる着色点（通常は黒くなっている）の面積を画像処理ソフト等を用いて計測した値である。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
【表４】
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【００４１】
【表５】
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【００４２】
表５に示す試験結果から、自動調心ころ軸受の転動体にラップ加工を施した後、ショットブラスト加工を表２に示す条件で施した場合は、ラップ加工のみを施した場合よりも軸受の寿命比が高くなることがわかる。これは、ショットブラスト加工で使用される研磨粒子（投射材）として、弾性材からなり且つ砥粒を含有する研磨粒子を用いたためである。
【００４３】
したがって、転動体などの転がり軸受部品に研磨粒子を投射して転がり軸受部品の表面を仕上げ研磨する際に、弾性材からなり且つ砥粒を含有する研磨粒子を用いることにより、軸受軌道輪の軌道面にはくり等の表面損傷が生じ難くなるので、長寿命の転がり軸受を得ることができる。
【００４４】
本発明が適用されるボールねじの一例を図６に示す。図６において、符号１１はボールねじのねじ軸、１２はボールねじのナットを示し、ねじ軸１１の外周面には、軸側ねじ溝１３がねじ軸１１の一端部から他端にわたって形成されている。この軸側ねじ溝１３はナット１２の内周面に形成されたナット側ねじ溝１４と対向しており、軸側ねじ溝１３とナット側ねじ溝１４との間には、多数のボール１５が転動自在に設けられている。これらのボール１５はねじ軸１１またはナット１２の回転運動に伴って軸側ねじ溝１３とナット側ねじ溝１４との間のボール負荷転走路を転走するようになっており、ボール負荷転走路を転走し終えたボール１５はナット１２に組み付けられたボール循環チューブ１６に導入され、このボール循環チューブ１６を経由して元の位置に戻されるようになっている。なお、ナット１２の両端部には、ナット内への異物の侵入や潤滑剤の漏出を防止するために、シール１７が装着されている。
【００４５】
本発明の第２の実施形態を図７に示す。同図において、符号１１はボールねじのねじ軸を示しており、このねじ軸１１の外周面に形成された軸側ねじ溝１３には、図示しない砥石で軸側ねじ溝１３を研削加工した後、平均粒子径が０．０２〜３ｍｍ程度の研磨粒子２をショットブラスト用ノズル３から軸側ねじ溝１３に投射して研磨する方法で仕上げ研磨が施されている。
【００４６】
ここで、軸側ねじ溝１３に投射される研磨粒子としては、ゴム、熱可塑性エラストマなどの弾性体（弾性材）からなり、且つ♯２０００以上の砥粒を含有した研磨粒子２が用いられ、研磨粒子２に含まれる砥粒の材質としては、アルミナやダイヤモンドが挙げられる。また、研磨粒子に含まれる砥粒の割合としては、０．５〜９０質量％、好ましくは０．５〜５０質量％、より好ましくは０．５〜８質量％、最も好ましくは０．５〜５質量％であることが望ましい。
【００４７】
このように、ねじ軸１１の外周面に形成された軸側ねじ溝１３に研磨粒子を投射して仕上げ研磨を施す際に、軸側ねじ溝１３に投射される研磨粒子として、弾性材からなり且つ♯２０００以上の砥粒を含有した研磨粒子を用いると、軸側ねじ溝１３に投射された研磨粒子２によって、軸側ねじ溝１３の表面が研磨されると共に前工程の研削工程で軸側ねじ溝１３の表面に突き刺さって残留している砥石の砥粒が除去されるため、軸側ねじ溝１３の表面を光沢度２０以上に仕上げ研磨することができる。
【００４８】
なお、第２の実施形態ではボールねじのねじ軸外周面に形成された軸側ねじ溝の仕上げ研磨に本発明を適用した場合を例示したが、ボールねじのナット内周面に形成されたナット側ねじ溝やボールに仕上げ研磨を施す場合にも本発明を適用できることは勿論である。
本発明が適用される玉軸受の一例を図８に示す。同図において、符号２１は玉軸受の内輪、２２は内輪２１の外周に配置された外輪を示し、内輪２１の外周面には、軌道溝２３が内輪２１の全周にわたって形成されている。この軌道溝２３は外輪２２の内周面に形成された軌道溝２４と対向しており、軌道溝２３と軌道溝２４との間には、転動体としての複数の玉２５が転動自在に設けられている。なお、図中２６は玉２５を保持する保持器を示している。
【００４９】
本発明の第３の実施形態を図９に示す。同図において、符号２１は玉軸受の内輪を示しており、この内輪２１の外周面に形成された軌道溝２３には、図示しない砥石で軌道溝２３を研削加工した後、平均粒子径が０．０２〜３ｍｍ程度の研磨粒子２をショットブラスト用ノズル３から軌道溝２３に投射して研磨する方法で仕上げ研磨が施されている。
ここで、内輪２１の軌道溝２３に投射される研磨粒子としては、ゴム、熱可塑性エラストマなどの弾性体（弾性材）からなり、且つ♯２０００以上の砥粒を含有した研磨粒子２が用いられ、研磨粒子２に含まれる砥粒の材質としては、アルミナやダイヤモンドが挙げられる。また、研磨粒子に含まれる砥粒の割合としては、０．５〜９０質量％、好ましくは０．５〜５０質量％、より好ましくは０．５〜８質量％、最も好ましくは０．５〜５質量％であることが望ましい。
【００５０】
このように、内輪２１の外周面に形成された軌道溝２３に研磨粒子を投射して仕上げ研磨を施す際に、軌道溝２３に投射される研磨粒子として、弾性材からなり且つ♯２０００以上の砥粒を含有した研磨粒子を用いると、軌道溝２３に投射された研磨粒子２によって、軌道溝２３の表面が研磨されると共に前工程の研削工程で軌道溝２３の表面に突き刺さって残留している砥石の砥粒が除去されるため、軌道溝２３の表面を光沢度２０以上に仕上げ研磨することができる。
【００５１】
なお、第３の実施形態では玉軸受の内輪外周面に形成された軌道溝の仕上げ研磨に本発明を適用した場合を例示したが、玉軸受の外輪外周面に形成された軌道溝や玉に仕上げ研磨を施す場合にも本発明を適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】円筒ころ軸受の転動体に仕上げ研磨を施すときに転動体に投射される研磨粒子を示す図である。
【図３】円筒ころ軸受の転動体に投射される研磨粒子の投射角度を説明するための図である。
【図４】円筒ころ軸受の転動体に投射された研磨粒子の作用を説明するための図である。
【図５】円筒ころ軸受の転動体表面の表面粗さを測定した結果を示す図である。
【図６】ボールねじの一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図８】玉軸受の一例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１０】転がり軸受の軌道輪に形成された軌道溝を研磨するときの従来方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  円筒ころ軸受の転動体（ころ）
２  研磨粒子
３  ショットブラスト用ノズル
４  砥粒
７  研削目
８  転動体表面に突き刺さって残留している砥石の砥粒
１１  ボールねじのねじ軸
１２  ボールねじのナット
１３  軸側ねじ溝
１４  ナット側ねじ溝
１５  ボール
１６  ボール循環チューブ
２１  玉軸受の内輪
２２  玉軸受の外輪
２３，２４  軌道溝
２５  玉
【図１】
2009113189.tif 000008
【図２】
2009113189.tif 000009
【図３】
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【図４】
2009113189.tif 000011
【図５】
2009113189.tif 000012
【図６】
2009113189.tif 000013
【図７】
2009113189.tif 000014
【図８】
2009113189.tif 000015
【図９】
2009113189.tif 000016
【図１０】
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