(57)【要約】【課題】セラミックス製の軸受軌道輪における軌道面の表面粗さを小さくすることができるとともに、加工コストを安くすることができる軸受軌道面の鏡面仕上げ加工方法を提供する。【解決手段】軸受軌道輪としての内輪４を軸線Ｌ回りに回転させつつ、当該内輪４の軌道面４ａに、所定の曲率半径を有し且つケイ素を含むセラミックスからなるボール６を、水酸基を有する加工液３中で摺接させることにより、軌道面４ａの表面を鏡面仕上げする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ素を含むセラミックス製の軸受軌道輪に形成された断面円弧状の軌道面を鏡面仕上げ加工する方法であって、
前記軸受軌道輪をその軸線回りに回転させつつ、当該軸受軌道輪の軌道面に、所定の曲率半径を有し且つケイ素を含むセラミックスからなるボールを、水酸基を有する加工液中で摺接させることにより、前記軌道面を鏡面化するとともに、当該軌道面の円弧状断面を、前記ボールの曲率半径と等しい曲率半径に仕上げることを特徴とする軸受軌道面の鏡面仕上げ加工方法。
【請求項２】
前記ボールの自転を規制した状態で、前記軌道面にボールを摺接させる請求項１に記載の軸受軌道面の鏡面仕上げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケイ素を含むセラミックス製の軸受軌道輪に形成された断面円弧状の軌道面を鏡面仕上げ加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受鋼や浸炭鋼等の軸受用鋼からなる玉軸受の軌道輪については、研削加工された断面円弧状の軌道面を、鏡面仕上げ加工（超仕上げ加工）することが行われている。この軌道面の鏡面仕上げ加工方法として、前記軌道輪をその軸線回りに回転させた状態で、軌道面に超仕上げ用の砥石を揺動させながら押圧接触させる方法が一般に採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方、玉軸受の軌道輪と玉とを軸受用鋼ではなくセラミックスで構成したセラミック軸受が、耐食性、耐熱性、耐摩耗性等に優れることから広く用いられている。このようなセラミックスからなる軌道輪における軌道面の鏡面仕上げは、通常、ダイヤモンド砥石を用いて、前述した軸受用鋼製の軸受の軌道輪と同様な加工方法で行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−７９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、セラミックスは硬さが高く、脆性材料であるため、前述した従来の方法で軌道面の鏡面化を図った場合、当該軌道面に研削痕が残り易く、軌道面の表面粗さが粗くなって、転がり軸受の音及び振動特性が低下するという問題があった。そこで、ダイヤモンド砥石による鏡面仕上げ加工が完了した後に、軌道面をラップ加工することにより、軌道面の表面粗さを小さくすることが考えられる。しかしこの場合には、加工工程が増えるので、加工コストが高くなるという新たな問題が生じる。
また、ダイヤモンド砥石自体も高価であるので、その加工コストが高く付くという問題もあった。
【０００６】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、セラミックス製の軸受軌道輪における軌道面の表面粗さを小さくすることができるとともに、加工コストを安くすることができる軸受軌道面の鏡面仕上げ加工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】
【０００７】
本発明の軸受軌道面の鏡面仕上げ加工方法は、ケイ素を含むセラミックス製の軸受軌道輪に形成された断面円弧状の軌道面を鏡面仕上げ加工する方法であって、前記軸受軌道輪をその軸線回りに回転させつつ、当該軸受軌道輪の軌道面に、所定の曲率半径を有し且つケイ素を含むセラミックスからなるボールを、水酸基を有する加工液中で摺接させることにより、前記軌道面を鏡面化するとともに、当該軌道面の円弧状断面を、前記ボールの曲率半径と等しい曲率半径に仕上げることを特徴としている。
【０００８】
本発明の鏡面仕上げ加工方法によれば、水酸基を有する加工液中で、セラミックスからなる軸受軌道輪の軌道面に、セラミックスからなるボールを摺接させることにより、摺接面にトライボケミカル反応を生じさせてシリカ（ＳｉＯ2）を生成することができ、この生成したシリカが摺接面から離脱することにより、当該摺接面を摩耗させることができる。このような化学反応によって、前記軌道面の表面粗さを小さくすることができる。
また、軌道面の円弧状断面を、所定の曲率半径のボールを用いて当該ボールの曲率半径と等しい曲率半径に仕上げるので、その仕上げ加工を容易に行うことができる。さらに、ダイヤモンド砥石を用いる必要がないので、加工コストを安くすることができる。
【０００９】
上記軸受軌道面の鏡面仕上げ加工方法においては、前記ボールの自転を規制した状態で前記軌道面にボールを摺接させるのが好ましい。この場合、軌道面に対するボールの摩擦抵抗を高めることができるので、軌道面の鏡面仕上げをより効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、セラミックスからなる軸受軌道輪における軌道面の表面粗さを小さくすることができるとともに、当該軌道面を所定の曲率半径の円弧状断面に容易に仕上げることができる。また、軸受軌道面の鏡面仕上げの加工コストを安くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係る軸受軌道面の鏡面仕上げ加工方法に用いる仕上げ装置１を示す模式図である。この実施形態においては、深溝型玉軸受の内輪４の軌道面４ａを鏡面仕上げ加工する場合を示している。
前記内輪４は、ケイ素を含むセラミックス製のものであり、その軌道面４ａは断面円弧状になっている。前記セラミックスとしては、強度の強い窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等が用いられる。なお、前記軌道面４ａは予め研磨加工されている。
【００１２】
前記仕上げ装置１は、上端面が開放された液槽２の中に水酸基を有する加工液３が注入されており、この加工液３の中に、前記内輪４の全体が浸漬されている。前記水酸基を有する加工液としては、例えば、水、エタノール、メタノール、及びこれらの混合物や、水酸化ナトリウム水溶液を挙げることができるが、費用が安いことから、水が好ましい。
【００１３】
前記内輪４は軸線Ｌを水平にした状態で配置されており、図示しない回転駆動装置によって軸線Ｌ回りに回転駆動される。また、前記内輪４の直上には、その軌道面４ａに沿わせた状態でボール６が配置されている。このボール６はボール支持具５によって支持されている。このボール支持具５は筒状のものであり、その先端が縮径された状態で開口されている。ボール６は前記ボール支持具５の内部に導入されており、その下端部の開口を通して下部が露出して軌道面４ａに接触している。また、前記ボール６には、その上部に配置された加圧部材７を介して、上部から所定の圧力が負荷されており、これによりボール６が自転するのを規制した状態で、当該ボール６を軌道面４ａに押し付けている。
【００１４】
前記ボール６は、ケイ素を含むセラミックス製のものであり、その表面は鏡面化されている。前記セラミックスとしては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が挙げられる。また、ボール６の曲率半径は、鏡面仕上げ加工後に要求される軌道面４ａにおける円弧状断面の曲率半径と等しい値に設定されている。
【００１５】
前記仕上げ装置１を用いて内輪４の軌道面４ａを鏡面仕上げ加工するには、液槽２内の加工液３中にセットされた内輪４の軌道面４ａに、ボール６の露出部分を押し付けた状態で、前記回転駆動手段によって内輪４を軸線Ｌ回りに回転駆動させる。これによって、ボール６の表面と内輪４の軌道面４ａとの間に加工液３が介在した状態で、内輪４の軌道面４ａに対してボール６を摺接させることができる。この摺接速度は、例えば２００ｍｍ／秒に設定される。また、内輪４の回転トルクが一定値に低下した時点で、鏡面仕上げ加工が完了したとみなして前記摺接を停止させる。
【００１６】
このように、水酸基を有する加工液３中で、セラミックスからなる内輪４の軌道面４ａに対して、セラミックスからなるボール６を摺接させることで、両者の摺接面にトライボケミカル反応によるシリカ（ＳｉＯ2）を生成することができ、この生成したシリカが摺接面から離脱することにより、当該摺接面を摩耗させることができる。このような化学反応によって、軌道面４ａの表面粗さを小さくすることができ、セラミックス製の転がり軸受の音及び振動特性が向上する。
【００１７】
この鏡面化された軌道面４ａの表面粗さに関して、従来のダイヤモンド砥石を用いて鏡面仕上げを行ったＳｉＣ製及びＳｉ３Ｎ４製の内輪（量産品）における軌道面の中心線平均粗さ（Ｒａ）は０．０３μｍであるのに対し、本願発明の鏡面仕上げ加工方法を用いて鏡面仕上げを行ったＳｉＣ製及びＳｉ３Ｎ４製の内輪における軌道面の中心線平均粗さは０．０１μｍと、従来品に較べてかなり小さいことが確認された。
【００１８】
また、軌道面４ａの鏡面化後の円弧状断面に合致するボール６を用いているので、当該軌道面４ａの全周に亘って、その円弧状断面を所望の曲率半径に容易に仕上げることができる。さらに、本願発明の鏡面仕上げ加工方法は、ダイヤモンド砥石のような高価な砥石を必要としないので、加工コストを安くすることができる。
さらに、前記鏡面仕上げ加工においては、ボール６の自転が規制されているので、この軌道面４ａに対するボール６の摩擦抵抗を高めることができる。このため、軌道面４ａの鏡面仕上げを効率的に行うことができる。
【００１９】
前記鏡面仕上げ加工方法においては、前記ボール６の表面のうちの軌道面４ａに摺接させる部位を、所定回数鏡面仕上げ加工する毎に移動して行ってもよい。これにより、鏡面仕上げ加工を繰り返すことによってボール６が摩耗し、この摩耗した部分が軌道面４ａに摺接することに起因して、当該軌道面４ａの円弧状断面の曲率半径の精度が低下するのを抑制することができる。
【００２０】
なお、この発明の鏡面仕上げ加工方法は、前記した深溝型の玉軸受の内輪４の他、当該玉軸受の外輪の軌道面の鏡面仕上げにも適用することができる。また、深溝型の玉軸受の他、アンギュラ玉軸受の軌道輪の鏡面仕上げにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の軌道面の鏡面仕上げ加工方法に用いる仕上げ装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    仕上げ装置
２    液槽
３    水（水酸基を有する加工液）
４    内輪（軸受軌道輪）
４ａ  軌道面
６    ボール
Ｌ    内輪の軸線
【図１】
2009248251.tif 000003