設備紹介
外輪ボール

ラジアル・テーパー旋削２ライン化による生産能力向上
内輪

中井 博之*NAKAI Hiroyuki

1. はじめに一方、テーパーベアリング（図２）は、円すいの一部の形をした断面を持つレースが、同じく円すい台形のコロを近年、ＮＳＳＰ（寧波山陽特殊鋼製品有限公司）では、挟み込む形状を持ち、すべての円すいの頂点は軸受の中心ラジアルボールベアリング（本報では以下ラジアルベアリ

図 1 ラジアルボールベアリング
軸上の１点に集まる。
この円すい形状により、接触線をングと称す）、およびテーパーローラーベアリング（同長く取ることができ、点接触となるボールベアリングよりテーパーベアリングと称す）について、旋削完了製品の顧も大きな力を受けることができる。テーパーベアリングは客要求量が増加してきており、社内生産能力が不足していラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を支持することがた。そこでラジアルベアリング内輪旋削ライン、テーパーでき、多くの用途で背中合わせに組み合わせて使われ、自ベアリング外輪旋削ラインについて、工程の短縮・構成の動車はもちろん、鉄道用の車軸や圧延機、減速機など、広変更を行い、生産能力の向上を図った。

く用いられている。

2. ‌ボールベアリングとテーパーベアリングについて
外輪
コロ

ボールベアリング（図１）は回転時の摩擦を軽減し、ラジアル荷重（軸に対して垂直方向にかかる荷重）およびアキシアル荷重（軸と同一方向にかかる荷重）を軽減するこ

内輪とができる。主には内輪と外輪の2つの軌道輪（レース）で鋼球（ボール）を囲み、ボールを通して荷重を伝達する。通常、レースの一方は固定され、もう片方のレースが回転すると、それによってボールも回転する。ボールベアリングは構造が簡単なため使用量が多く、さまざまな機械の回転部に使用されている。

図２

外輪
ボール

図２

内輪

テーパーローラーベアリング

テーパーローラーベアリング

3. 旋‌ 削工程について
旋削工程とは、特に被加工物の回転運動とその回転軸を含む平面内でのバイトの送り運動によって，被加工物を望む形状に切削する加工方式のことである。
また、それらの加工を行う機械が旋盤加工機であり、その種類としては、まず工作物を回転軸に取り付け、油圧やエアーシリンダーを使用して刃物を単一位置にスラ

図1

イドさせ、被加工物を加工する単能旋盤機と呼ばれる機械

ラジアルボールベアリング

図 1 ラジアルボールベアリング＊素形材事業部があり、その機械を必要な加工箇所分だけライン上に連結素形材技術管理室長

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して、求める製品形状へ加工する単能盤方式（図３）があ

御によって自動的に１台で行うことができる、ＭＣ（マシる。また旋盤加工機にＮＣ（数値制御機能）を取り付け、ニングセンタ）と呼ばれる機械を用いる方式がある。

刃物台の移動距離や送り速度を数値で指示できるようにし

4. NSSPでの各種ベアリングの製造工程について‌て自動的に切削加工を行う、ＮＣ旋盤機と呼ばれる機械を用いる方式がある。更に自動工具交換機能をもち、目的に

4.1 ‌ラジアルベアリングとテーパーベアリングの主要な製合わせて穴開け、ねじ切り加工などの異種の加工を数値制造工程について
NSSPでのラジアルベアリングとテーパーベアリングの製造工程については、軸受鋼（SUJ2）の棒鋼をスタートとして、横型熱間鍛造機により、鍛造ブランクを製作、もしくは同鋼種の鋼管をスタートとして、突っ切り切断機により切断リングブランクを製作し、熱処理後に単能盤方式
により、旋削加工を実施する（ラジアルベアリングは鍛造ブランク、切断リングブランクの両方を使用。テーパーベアリングは鍛造ブランクを使用する。各工程の一覧を図４に示す）。旋削加工後は、刻印や検査を行い、その後、ユーザーに出荷している。
4.2 従来の旋削工程について
4.2.1 ラジアルベアリングの場合
ラジアルベアリングの従来の旋削工程は、図５に示す通り、５工程にて各部位の旋削加工を実施していた。１工程
目では、鍛造ブランクもしくは切断リングブランクの外径

図３ 単能機ライン
図３
図３ 単能機ライン
単能機ラインをチャックし、片側の幅面を基準として、内径の旋削加工

棒鋼

鋼管
棒鋼

鋼管

切断
切断鍛造
鍛造

鍛造鍛造

(横型)

(横型)

ﾊﾞﾘ取り機
ﾊﾞﾘ取り機

熱処理
熱処理
ｼｮｯﾄﾌﾞﾗｽﾄ
ｼｮｯﾄﾌﾞﾗｽﾄ
(CRF処理)(分離)(CRF処理)(分離) (単能機)ｶﾞｰﾄﾞﾅｶﾞｰﾄﾞﾅｶﾞｰﾄﾞﾅ

ｾﾝﾀﾚｽ
ｾﾝﾀﾚｽ

ｾﾝﾀﾚｽ

旋削

旋削

旋削

ｶﾞｰﾄﾞﾅ
ｾﾝﾀﾚｽ
旋削

ｼｮｯﾄﾌﾞﾗｽﾄ
ｼｮｯﾄﾌﾞﾗｽﾄ
刻印
刻印

(単能機)

(ｻｲｼﾞﾝｸﾞ)(ｻｲｼﾞﾝｸﾞ)
旋削

旋削

(単能機)
(単能機)

(単能機)
(単能機)

(単能機)

(刻印)(刻印)(刻印) (刻印)(刻印) (刻印)

検査 検査

検査 検査

検査

ﾗｼﾞｱﾙﾎﾞｰﾙ
ﾗｼﾞｱﾙﾎﾞｰﾙ
ﾍﾞｱﾘﾝｸﾞﾍﾞｱﾘﾝｸﾞ

(縦型)

(縦型)

(単能機)

検査

旋削
旋削
＆刻印 旋削
＆刻印
(単能機)

検査

(単能機)

検査

(NC旋盤)

検査

旋削

旋削(NC旋盤)

検査(NC旋盤)

検査

検査

検査

旋削
(NC旋盤)

検査

ﾃｰﾊﾟｰ ﾃｰﾊﾟｰ
ﾊﾌﾞⅠ ﾊﾌﾞⅠ
ﾊﾌﾞⅡ,Ⅲ ﾊﾌﾞⅡ,Ⅲ
ﾊﾌﾞ内輪ﾊﾌﾞ内輪
外輪
ﾛｰﾗｰ ﾛｰﾗｰ 旋削品 旋削品 外輪 外輪 鍛完品 鍛完品 外輪旋削品
旋削品 旋削品
旋削品
ﾍﾞｱﾘﾝｸﾞﾍﾞｱﾘﾝｸﾞ
図４ＮＳＳＰ製造工程一覧

ＮＳＳＰ製造工程一覧
図４ 図４ＮＳＳＰ製造工程一覧
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5. ‌各種ベアリングの生産性向上のための方策についてを実施する。続いて２工程目では、内径をチャックして外径の旋削加工を行う。３工程目では、外径をチャックして、片側の幅面の内径コーナー部の面取り加工を実施し、

5.1 ‌ラジアルベアリングの改善ポイントと新規旋削工程に続く４工程目では、外径をチャックし、反対側の幅面の内ついて径コーナー部の面取り加工を行う。最後に５工程目では、ラジアルベアリング旋削工程の１工程の加工部位を増や内径をチャックし、外径部のシール溝形状の加工および軌すことにより、従来5台の単能機で加工を完了させていた道レース面の加工を実施する。

ものを、3台で加工出来る様に工夫した。具体的には、１4.2.2 テーパーベアリングの場合工程は内径ホルダーに面取バイトを追加、２工程はホルテーパーベアリングの従来の旋削工程では、図６に示すダー自体を増設している。この同一工程で２部位の加工を通り、同じく５工程にて各部位の旋削加工を実施してい行うには、ホルダーの変更以外にも、これまでは別々のバた。１工程目では、鍛造ブランクの外径をチャックし、大イトで一部位ずつ削るため調整が比較的容易であったとこ

端面側の幅面を基準として、内径の旋削加工および小端面ろ、同一もしくは2個のホルダーで同時に削ることになる側の幅面の加工を実施する。２工程目では、内径をチャッため、調整がかなり困難となった部分を克服する必要がクし、旋削済みの小端面側の幅面を基準として、外径の旋あった。つまり、2部位を加工するそれぞれのバイトが被削加工および大端面側の幅面の加工を実施する。３工程目

加工物に接触するタイミング、加工スピードの適正値を型では、外径をチャックし、大端面側の幅面を基準として、番別に見出し、且つ型替毎に再現する必要があり、長期間小端面側の幅面の外径コーナー部の面取り加工およびテーのテストと標準化および現場へ浸透が不可欠であった。こパー軌道レース面の荒加工を実施する。４工程目では、同れら試行錯誤の結果、従来の１ラインに単能機を1台追加

じく外径をチャックし、大端面側の幅面を基準として、小するだけで、3台×2ライン化することができ、生産能力端面側の幅面の内径コーナー部の面取り加工およびテー向上を実現することができた。以下に当該新規工程の詳細

パー軌道レース面の仕上げ加工を行う。最後に５工程目でを示す。
まず旧１・３工程を統合し、新１工程（内径と面取Ａ）は、再び外径をチャックし、外径コーナー部の面取り加工とし、旧２・４工程を統合し、新２工程（外径と面取Ｂ）および内径コーナー部の面取り加工を実施する。とした。更に余った単能機2台で同じく新１・２工程を編成し、新たなラインに配置した。更に旧５工程の1台と、それと同じものを1台新設し、そのまま新３工程として、各ラインに追加し、結果3台×2ラインの構成（図７）とし、単能機1台を新設するだけで、2ライン分の加工を可

図５

従来の旋削加工工程（ラジアル内輪）

図６

従来の旋削加工工程（テーパー外輪）

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まず端面・外径面をオフラインで研削仕上げとし、旧能にした。ただしサイクルタイムを落とす必要があるた

１・２工程として、幅面と外径面を加工していた単能機め、約1.6倍の能力増となった。

2台を、1台は外径面取り＋軌道レース面の荒加工（旧３5.2 ‌テーパーベアリングの改善ポイントと新規旋削工程に工程）、もう1台は、内径面取り＋軌道レース面の仕上げついて加工（旧４工程）へ改造した。元々存在した旧３工程おテーパーベアリング旋削工程での端面、外径面を旋削仕よび旧４工程はそのままで、それぞれ新１・２工程とし上げから研削仕上げ（オフライン化）とすることで、外て2ラインに配置した。更に、旧５工程は面取り加工のみ径・幅の旋削工程を省略し、5台要していた工程を3台でのため、他の工程の1/2のサイクルタイムで加工が可能で加工出来るようにし、省略した外径・幅の切削用単能機あることから、旧５工程１台を、そのまま新３工程としを、別部位の加工用にそれぞれ改造することで2ライン化て、2ライン分の加工をさせることで、2台×2ライン＋1することができ、生産能力向上を実現することができた。

台共通、の構成（図８）にし、2ライン分の加工を可能に

以下に当該新規工程の詳細を示す。

した。サイクルタイムは従来通りのため、2倍の能力増と

1工程①

新工程
旧工程

2工程①

3工程①
旧5工程

旧1工程 旧3工程 旧2工程 旧4工程
チャック基準

旧 1 ライン（5 台）⇒3 台×2 ライン化
（1 台は新設）

①ライン
加工部位

※ラジアル内輪 2 ライン化に加工

新工程
旧工程

あたり必要だった改良例

内径+面取A

外径+面取B

ｼｰﾙ溝+軌道

1工程②

2工程②

3工程②
旧5工程

旧1工程 旧3工程 旧2工程 旧4工程

②ライン

1 工程バイトホルダーを変更
旧

新

加工部位

内径+面取A

図７

外径+面取B

ｼｰﾙ溝+軌道

1 工程の内径ホルダーに面取バイトを追加

新規旋削加工工程（ラジアル内輪）

図７

①ライン

新規旋削加工工程（ラジアル内輪）

1工程①

2工程①

旧3工程

旧4工程

基準

新工程
旧工程

3工程①②

オフライン
旧1工程

加工

旧2工程

旧5工程

チャック

端面：ｶﾞｰﾄﾞﾅｰ仕上
加工部位 外径面：ｾﾝﾀﾚｽ仕上

外面取+軌道荒加工

内面取+軌道仕上加工

1工程②

2工程②

旧3工程

旧4工程
主面取+内面取

小端面+大端面+外径

旧 1 ライン（5 台）⇒オフライン②ライン＋2 台×2 ライン
外面取+軌道荒加工

図８

内面取+軌道仕上加工＋1 台化

図８
新規旋削加工工程（テーパー外輪）
新規旋削加工工程（テーパー外輪）

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ラジアル・テーパー旋削２ライン化による生産能力向上

なった。

6. 効果について
今回、ラジアルベアリング旋削全10ラインのうち2ライン、およびテーパーベアリング旋削ライン全15ラインのうち2ラインに新規旋削工程を適用した結果、ラジアルベアリングライン全体としては、648千個／月（約14％）の生産能力の向上、テーパーベアリングライン全体としては、378千個／月（約27％）の生産能力の向上を実現することができた。

7. 最後に
中国国内でのラジアルベアリングおよびテーパーベアリングの需要については、今後も増大していくことが期待されており、ユーザーからの需要に最大限応えられるように、今後も更なる生産性向上、品質向上を目指していく所
存である。

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