CN106488815A - 制造轴承环的方法和轴承环 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造轴承环的方法，包括：准备卷材(2)和用于从所述卷材(2)获得轴承环的冲压机(3)的步骤；在所述冲压机(3)中安装所述卷材(2)的步骤；以及将所述冲压机(3)中的所述卷材(2)加热至A1相变温度以上的温度，然后将所述卷材(2)的一部分冲压成环状，然后通过在冲压机(3)中对成形体(2A)进行淬火处理来获取轴承环的步骤。

Description

制造轴承环的方法和轴承环
技术领域
本发明涉及制造滚动轴承环的方法和滚动轴承环。本发明尤其涉及实现了缩短的制造工序的制造滚动轴承环的方法，以及利用该制造滚动轴承环的方法所制造的滚动轴承环。
背景技术
推力滚针轴承的滚动轴承环通常在下面的过程中制造。首先，通过卷绕成线圈状来获得的卷材(薄板状的轧制钢材)被准备。然后，依次冲压和形成卷材。因此，获得具有滚动轴承环的近似形状的环形的成形体。然后，在热处理之前执行设置步骤。然后，环形的成形体经受诸如渗碳的热处理。此后，通过用鼓风冷却成形体来对成形体淬火。最后，通过对淬火后的成形体进行压力回火(回火)来使成形体成形。在如上工序中制造推力滚针轴承的滚动轴承环。
模压淬火作为形成钢材的技术是已知的。模压淬火是用于对加热后的钢材进行冲压成形，并且同时通过在模具中快速冷却钢材而对该钢材淬火的技术(例如，PTD1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-296262号
发明内容
技术问题
如上所述，用于制造推力滚针轴承的滚动轴承环的常规方法包括许多步骤，诸如冲压、成形、热处理、淬火和回火。由于推力滚针轴承的滚动轴承圈的厚度小，所以热处理前的设置步骤较麻烦。因此，由于制造工序中的许多步骤，用于制造滚动轴承环的成本通常是较高的。因此，需要能够通过缩短滚动轴承圈的制造工序来提供更廉价的滚动轴承环，从而降低制造成本。
本发明是鉴于上述问题而做出的，并且目的是提供一种能够缩短制造工序的滚动轴承环的制造方法。本发明的另一个目的是提供一种制造成本降低的更廉价的滚动轴承环。
问题的解决方案
根据本发明的一种制造滚动轴承环的方法，包括：制备钢材和用于从所述钢材获取所述滚动轴承环的成形台，将所述钢材设置在所述成形台上，并且通过将所述成形台上的钢材加热到不低于A1相变点的温度，然后将所述钢材的一部分冲压成环形，并且然后在成形台上对环形的钢材进行淬火来获取所述滚动轴承环。
在根据本发明的制造滚动轴承环的方法中，对钢材进行加热、冲压、和淬火的全部步骤作为成形台上的一个步骤而被执行。因此，制造工序可以比在单独执行这些步骤的制造滚动轴承环的常规方法更短。因此，能够进一步降低滚动轴承环的制造成本，并且能够提供更廉价的滚动轴承环。因此，根据由本发明的制造滚动轴承环的方法，用于制造滚动轴承环的工序可以被缩短。
在制造滚动轴承环的方法中，呈环形的钢材通过将钢材与形成台接触来淬火。钢材可以因此更轻易地被淬火。
在制造滚动轴承环的方法中，呈环形的钢材在淬火之前在成形台上形成。因此，对钢材进行加热、冲压、成形和淬火的步骤可以作为在成形台上的一步来被执行。因此，制造滚动轴承环的工序可以被进一步缩短。
在成形时，将所述环形的钢材的内周部或外周部弯曲以沿所述环形的钢材的厚度方向定向。因此，用于推力轴承的滚动轴承环中的环形的内周部或外周部沿厚度方向的弯曲可以被测量。
在制造滚动轴承环的方法中，利用从由下列各项组成的组中选择至少任何方法来加热所述钢材：电加热、感应加热、接触传热和远红外加热。在制造滚动轴承环的方法中，可以因此采用任何加热方法作为加热该钢材的方法。
在制造滚动轴承环的方法中，在电加热时，通过对所述钢材供应直流电(DC)或交流电(AC)而产生的发热来加热所述钢材。因此，在电加热中，可以采用任何直流电和交流电。
制造滚动轴承环的方法中，钢材可以含有至少0.4质量％的碳。在淬火之后，具有高硬度的滚动轴承环可以因此被制得。
在制造滚动轴承环的方法中，钢材可以具有不大于2mm的厚度。钢材可以在厚度方向上被冲压成环形。因此，通过采用厚度相对较小的钢材，钢材的冲压可以变得容易，并且可以对钢材充分淬火。
在制造滚动轴承环的方法中，可以获得具有不低于700HV的硬度的滚动轴承环。因此，在制造滚动轴承环的方法中，制造工序被缩短，并且在将钢材充分淬火之后可以制造高硬度的滚动轴承环。
利用根据本发明的制造滚动轴承环的方法制造的一种根据本发明的滚动轴承环。在制造滚动轴承环的方法中，通过如上所述地缩短制造工序，可以进一步降低制造成本。因此，根据本发明的滚动轴承环，可以提供制造成本降低的更廉价的滚动轴承环。
滚动轴承环可以是包括在推力轴承中的滚动轴承环。因此，可以提供具有滚动轴承环的廉价的推力轴承。
发明的有益效果
从上述说明可知，根据本发明的制造滚动轴承环的方法，能够进一步缩短制造滚动轴承环的工序。根据本发明的滚动轴承环，可以提供制造成本降低的更廉价的滚动轴承环。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的推力滚针轴承的结构的示意性截面图。
图2是示意性示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法的流程图。
图3是示出在根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中的(A)供应到钢材的电流随时间的变化，(B)钢材的温度随时间的变化，(C)冲压机的冲程，(D)和(E)液压夹盘的操作的曲线图。
图4是示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中使用的卷材的示意性立体图。
图5是示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中的在冲压机上设置钢材的状态的示意性截面图。
图6是示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中的电流从馈电端子供应到钢材的状态的示意性截面图。
图7是示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中的由冲压机冲压钢材的状态的示意性截面图。
图8是示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中的形成被冲压成环形的钢材的状态的示意性截面图。
图9是示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中的淬火被冲压成环形的钢材的状态的示意性截面图。
图10是示出根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法中使用的在冲压机中设置的水冷却回路的示意性平面图。
图11是用于说明使用电加热的加热方法的示意图。
图12是用于说明使用感应加热的加热方法的示意图。
图13是用于说明使用接触传热的加热方法的示意图。
图14示出利用根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法所制造的滚动轴承环的照片。
图15示出利用根据本发明的第一实施例的制造滚动轴承环的方法所制造的滚动轴承环中的钢材的照片。
图16是用于说明根据第二实施例的制造滚动轴承环的方法的示意性截面图。
图17是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图18是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图19是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图20是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图21是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图22是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图23是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图24是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图25是说明比较示例中的制造滚动轴承环的方法的示意图。
图26是示意性示出根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法的流程图。
图27是示出在根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法中的(A)供应到钢材的电流随时间的变化，(B)钢材料的温度随时间的变化，(C)冲压机的冲程，(D)液压夹盘的操作，和(E)第一夹紧部和第二夹紧部的操作的曲线图。
图28是示出根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法中的在冲压机上设置钢材的状态的示意性截面图。
图29是示出根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法中的电流从供电端子供应到钢材的状态的示意性截面图。
图30是示出根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法中的由冲压机冲压钢材的状态的示意性截面图。
图31是示出根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法中的形成被冲压成环形的钢材的状态的示意性截面图。
图32是示出根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法中的淬火被冲压成环形的钢材的状态的示意性截面图。
图33是用于说明通过使用钢材供应部来向钢材施加张力的方法的示意图。
图34是用于说明通过使用钢材修正部来向钢材施加张力的方法的示意图。
图35是说明使用电加热的加热方法的示意图。
图36是用来说明根据本发明的第三实施例的制造滚动轴承环的方法的变形的示意性截面图。
图37是示出根据示例的用于制造滚动轴承环的制造滚动轴承环的装置的示意性截面图。
图38示出根据示例的滚动轴承环的照片。
图39示出根据示例的滚动轴承环中的钢结构的照片。
具体实施方式
在下文将参考附图描述本发明的实施例。下面的附图中相同或相应的元件具有相同的附图标记，并且将不重复其描述。
(第一实施例)
将要首先描述根据本发明的一个实施例的推力滚针轴承1的结构。图1示出了沿着推力滚针轴承1的轴向的截面图中的结构。参考图1，推力滚针轴承1主要具有一对滚动轴承环11、多个滚针12、和保持器13。
滚动轴承环11由例如碳浓度不低于0.4质量％的钢构成，并且呈盘形。滚动轴承环11具有滚动轴承环滚道面11A，滚针12与该滚动轴承环滚道面在一个主面上接触。布置该对滚动轴承环11使得滚动轴承环轨道面11A彼此相对。
滚针12由钢构成，并且在外周面具有滚动接触面12A。如图1所示，滚针12布置在一对滚动轴承环11之间，以便滚动接触面12A与滚动轴承环轨道面11A接触。
保持器13由例如树脂构成，并且在滚动轴承环11的周向上以指定的间距保持多个滚针12。更具体地说，保持器13具有在圆周方向上以相等间隔设置的多个成环形的袋部(未图示)。保持器13将滚针12容纳在袋中。
多个滚针12通过保持器13可滚动地保持在沿滚动轴承环11的周向的环滚道面上。利用上述结构，推力滚针轴承1被结构成使得一对滚动轴承环11能够相对于彼此转动。滚动轴承环11根据下文描述的本实施例的制造滚动轴承环的方法来制造。
现在，将要描述根据本发明第一实施例的制造滚动轴承环的方法。图2是示意性示出根据本实施例的制造滚动轴承环的方法的流程图。图3示出在根据本实施例的制造滚动轴承环的方法中的(A)供应到钢材的电流随时间的变化，(B)钢材料的温度随时间的变化，(C)冲压机的冲程，(D)和(E)液压夹盘的操作。下文将要以图2和3中所提供的“S0到S13”的顺序，主要参考图2中的流程图和图3中的时序图，描述根据本实施例的制造滚动轴承环的方法。
首先，准备用于获得滚动轴承环11的材料的钢材(S0)。具体地，参考图4，准备作为钢材的卷材2。如图4所示，卷材2通过卷绕成线圈状(薄板状的轧制钢材)来获得。
卷材2由含有例如至少0.4质量％的碳的钢组成。更具体地，卷材2由下列钢组成，诸如：由SAE标准界定的SAE1070、由JIS界定的S40C和S45C(作为供机械结构使用的碳钢)、由JIS界定的SUJ2(作为高碳铬轴承钢)、由JIS界定的SK95钢(作为工具钢)、由JIS界定的SCM440(作为机械结构使用的低合金钢)、由JIS界定的SKS11(作为合金工具钢)、由JIS界定的SUP13(作为弹簧钢)、或由JIS界定的SUS440(作为不锈钢)。卷材2是具有厚度不大于2mm的薄板状的钢材。
然后，准备冲压机3(S0)，作为用于从卷材2获取滚动轴承环11的成形台。将要首先参考图5描述冲压机3的结构。图5示出沿着冲压机3的竖直方向(图中双箭头所示的方向)的截面图。冲压机3主要具有冲压模30、成形模31、32、支撑基座33、和馈电端子34。
冲压模30具有圆筒状的冲压部35。冲压部35是通过将其与卷材2接触来冲压卷材2的部分。具有尖端部切口的凹部35A设置在冲压部35中。冲压模30布置成在竖直方向上面对成形模31和32。可以使冲压模30，通过未示出的驱动机制，朝向成形模31和32作出冲程，或移动离开成形模31和32。
图10示出冲压部35平面图。如图10中用虚线示出，用作冷却水通道的水冷却回路35B沿周向设置在冲压部35中。图10示出表示冷却水流的箭头。因此通过循环冷却水来冷却冲压部35，当冲压部35与卷材2接触时卷材2可以被快速冷却(模具淬火)。
参考图5，成形模31和32在竖直方向上面向冲压模30布置。如图5所示，成形模31具有圆柱形，并且在其外周部形成径向朝外凸出的凸部31A。成形模32是直径大于成形模31的环形。成形模32布置在成形模31的外部，使得在径向上成形模31和32之间设有间隙。如图7所示，当冲压部30朝向成形模31和32作出冲程时，冲压部35位于成形模31和32之间的间隙中。
参考图5，支撑基座33用于设定卷材2。馈电端子34用于向卷材2供应电流。更具体地，供电端子34连接到DC电源或AC电源(未示出)并且向卷材2供应直流电或交流电。卷材2可以被由于电流供应所生成的热量加热。冲压机3按照如上结构准备。
然后，卷材被设置在冲压机3上(S1)。具体地，参考图5，卷材2设置在冲压机3的支撑基座33上。然后，由未示出的液压夹盘夹紧卷材2(S2，以压力1夹紧)。
然后，开始电加热(S3)。具体地，参考图6，首先，馈电端子34与卷材2接触。然后，通过馈电端子34向卷材2供应电流。因此，卷材2通过由于电流供应所导致的热量(焦耳热)生成来加热(电加热)。然后，在卷材2的温度达到目标温度(S4)之后，将卷材2在目标温度下保持一段时间(S5)。因此，卷材2的电加热在冲压机3上完成(S6)。
卷材2的加热温度(目标温度)是不低于制成卷材2的钢的Al相变点，例如为1000℃。所述“Al相变点”是指当钢被加热时钢的结构开始从铁素体转变为奥氏体的温度所对应的点。因此，由于电加热，组成卷材2的钢的结构转变到奥氏体。
作为加热卷材2的方法，可以采用从包含下列各项的组中所选择的至少任一方法：电加热、感应加热、接触传热和远红外加热。每一种加热方法将要在下文中作进一步细致描述。
参照图11，在电加热中，电流I从电源101供应到具有电阻R的被加热物体100。因此，在被加热物体100中发生归因于电流I的供应的热量生成(P＝RI2)并且被加热物体100被加热。在本实施例中，卷材2可以通过由于从馈电端子34到卷材2的直流电供应所导致的热量生成来加热。卷材2可以通过由于从馈电端子34到卷材2的交流电供应所导致的热量生成来加热。
参考图12，在感应加热中，交流电从AC电源103供应到线圈102，使得在被加热物体100中产生交变磁通B。被加热物体100中，在取消交变磁通B的方向上，产生的涡电流I。然后，被加热物体100通过由被加热物体100的涡电流I和电阻R导致的热量生成来被加热。
参考图13，在接触传热中，被加热物体100通过从内部加热辊104和外部加热辊105传输的热量来被加热。在远红外加热中，通过用远红外线照射被加热物体将远红外能量供应到被加热物体。组成被加热物体的原子之间的振动产生的热量，并且因此被加热物体被加热。
然后，开始卷材2的冲压成形(S7)。具体地,参考图7,冲压模30朝向成形模31和32作出冲程。如图7所示，冲压部35与卷材2接触，并且卷材2的一部分在卷材2的厚度方向上被冲压成环形(S8)。由此得到环形的成形体2A。在冲压完成之后，释放压力1(S9)。
然后，参考图8，当冲压模30朝向成形模31和32作出进一步的冲程时，成形体2A的内周部与成形模31的凸部31A接触。当在该状态下冲压模30作出冲程时，冲压模到达下止点(S10)。因此，参考图9，成形体2A的内周部被弯曲以朝向成形体2A的厚度方向。成形体2A因此在冲压机3中形成。
然后，参考图9，由未示出的液压夹盘夹紧成形体2A(S11，以压力2夹紧)。然后，如图9所示，当成形体2A与冲压机3(冲压模30、成形模31、和基部36)接触时，成形体2A被保持一段时间。这里，冷却水供应到上述的冲压模30中的水冷却回路35B(图10)。因此，成形体2A被快速冷却到不高于Ms点的温度，该成形体2A被淬火。所述“Ms点(马氏体相变点)”是指当转变成马氏体的钢被冷却时对应于开始向马氏体转化的温度的点。因此，制成成形体2A的钢的结构转变成马氏体。成形体2A的淬火(模具淬火)因此完成(S12)。最后，释放压力2(S13)，从冲压机3取出完成了淬火的成形体2A。通过上述工序，如图14的照片所示的滚动轴承环11被制造，并且根据本实施例的制造滚动轴承环的方法完成。
现在，将参考比较示例，描述根据本实施例的制造滚动轴承环的方法的功能和效果。将首先参考图17至25描述比较示例中的制造滚动轴承环的方法。参考图17，首先，通过卷绕成线圈状来获得的卷材200(薄板状的轧制钢材)被准备。接着，参考图18至19，卷材200设置在模具310上，并且模具300朝向模具310作出冲程。卷材200因此被冲压。由此得到环形的成形体200A。然后，参考图20和图21，成形体200A设置在模具330上，并且模具320朝向模具330作出冲程，从而形成成形体200A的内周部。
然后，参考图22，在热处理之前的设置步骤中，当被悬挂在条410上时多个成形体200A被对齐。之后，参考图22和23，这些成形体200A被放置在用于对成形体200A进行渗碳的渗碳炉400中。然后，参考图24，通过供应鼓风420来冷却渗碳的成形体200A，使成形体200A淬火。最后，参考图25，淬火后的成形体200A在回火炉430中进行压力回火。由于比较示例中的制造滚动轴承环的方法包括上述多个步骤，制造滚动轴承环的成本较高。
在根据本实施例的制造滚动轴承环的方法中，加热、冲压、成形和淬火的全部步骤作为冲压机3上的一个步骤而被执行。因此，制造工序可以比在单独执行这些步骤的比较示例中的制造滚动轴承环的方法更短。因此，能够进一步降低滚动轴承环的制造成本，并且能够提供更廉价的滚动轴承环。
对利用根据本实施例的制造滚动轴承环的方法制造的滚动轴承环11(钢材：SAE1070)的维氏硬度进行测量，得到不低于700HV的硬度。更具体地，测量多个滚动轴承环11的维氏硬度，并且平均硬度为约790HV。切割滚动轴承环11的一部分，用硝酸乙醇腐蚀其截面，并用光学显微镜观察截面中的微结构。然后，观察到图15的照片中的马氏体结构。因此，在本实施例的制造滚动轴承环的方法中，能够缩短制造工序，并且能够制造由于充分的淬火而具有高硬度的滚动轴承环11。
(第二实施例)
现在将描述作为本发明的另一实施例的第二实施例。第二实施例的制造滚动轴承环的方法基本与第一实施例的制造滚动轴承环的方法类似，并到达类似的效果。然而，第二实施例与第一实施例的不同之处在于，形成环形的成形体2A的外周部(而不是内周部)。
参考图16，在第二实施例中，在成形模32的内周面上形成有径向朝内凸出的凸部32A。因此，当冲压模30作出如第一实施例中的冲程时，呈环形的成形体2A的外周部与凸部32A接触。然后，如第一实施例中那样，冲压模30作出冲程直到到达下止点。因此，如图16所示，成形体2A的外周部被弯曲以朝向成形体2A的厚度方向。因此，如第一实施例中的那样，在淬火之前，成形体2A在冲压机3中形成。
在上述实施例中，虽然以制造推力滚针轴承1的滚动轴承环的工序为例，对根据本发明的制造滚动轴承环的方法进行了描述，但是不限于此。根据本发明的制造滚动轴承环的方法也类似地适用于用于另一类型的轴承的滚动轴承环的制造。当如上述实施例那样，用于推力滚针轴承的滚动轴承环由呈薄板状的钢材制造时，冲压变得容易，并且能够制造充分淬火的滚动轴承环。
(第三实施例)
现在，将要描述根据本发明第三实施例的制造滚动轴承环的方法。图26是示意性示出根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法的流程图。图27示出在根据本发明第三实施例的制造滚动轴承环的方法中的(A)供应到钢材的电流随时间的变化，(B)钢材料的温度随时间的变化，(C)冲压机的冲程，(D)液压夹盘的操作，和(E)第一夹紧部和第二夹紧部的操作。下文将要以图26和27中所提供的“S0到S12”的顺序，主要参考图26中的流程图和图27中的时序图，描述根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法。
首先，准备用于获得滚动轴承环11的材料的钢材(S0)。具体地，参考图4，准备作为钢材的卷材2。如图4所示，卷材2通过卷绕成线圈状(薄板状的轧制钢材)来获得。
卷材2由含有例如至少0.4质量％的碳的钢组成。更具体地，卷材2由下列钢组成，诸如：由SAE标准界定的SAE1070、由JIS界定的S40C和S45C(作为供机械结构使用的碳钢)、由JIS界定的SUJ2(作为高碳铬轴承钢)、由JIS界定的SK95钢(作为工具钢)、由JIS界定的SCM440(作为机械结构使用的低合金钢)、由JIS界定的SKS11(作为合金工具钢)、由JIS界定的SUP13(作为弹簧钢)、或由JIS界定的SUS440(作为不锈钢)。卷材2是具有厚度不大于2mm的薄板状的钢材。
然后，准备冲压机3(S0)，作为用于从卷材2获取滚动轴承环11的成形台。将要首先参考图28描述冲压机3的结构。图28示出沿着冲压机3的竖直方向(图中双箭头所示的方向)的截面图。冲压机3主要具有冲压模30、成形模31和32、第一夹紧部33A和第二夹紧部33B、以及馈电端子34。
冲压模30具有圆筒状的冲压部35。冲压部35是通过将其与卷材2接触来冲压卷材2的部分。具有尖端部切口的凹部35A设置在冲压部35中。冲压模30布置成在竖直方向上面对成形模31和32。可以使冲压模30，通过未示出的驱动机制，朝向成形模31和32作出行程，或移动离开成形模31和32。
图10示出冲压部35平面图。如图10中用虚线示出，用作冷却水通道的水冷却回路35B沿周向设置在冲压部35中。图10示出表示冷却水流的箭头。因此通过循环冷却水来冷却冲压部35，当冲压部35与卷材2接触时卷材2可以被快速冷却(模具淬火)。
参考图28，成形模31和32在竖直方向上面向冲压模30布置。如图28所示，成形模31具有圆柱形，并且在其外周部形成径向朝外凸出的凸部31A。成形模32是直径大于成形模31的环形。成形模32布置在成形模31的外部，使得在径向上成形模31和32之间设有间隙。如图30所示，当冲压部30朝向成形模31和32作出冲程时，冲压部35位于成形模31和32之间的间隙中。
第一夹紧部33A和第二夹紧部33B用于将卷材2固定在冲压机3上并且对卷材2施加张力。第一夹紧部33A和第二夹紧部33B设置成能够在卷材2在竖直方向被夹持的状态和钢材未被夹持的状态之间切换。虽然第一夹紧部33A和第二夹紧部33B可以是任何结构，但是它们可以被设置为例如液压夹具或空气夹具。
第一夹紧部33A和第二夹紧部33B设置在它们彼此相对的位置处，其中冲压模30以及成形模31和32在卷材2的延伸方向上被***。第一夹紧部33A布置在卷材2沿延伸方向上的供应侧上，并且第二夹紧部33B布置在卷材2沿延伸方向上的推出侧上。
第一夹紧部33A和第二夹紧部33B设置成能够在彼此相对的方向(卷材2的延伸方向)上相对移动。例如，第一夹紧部33A和第二夹紧部33B都是包括液压缸(未示出)的液压夹具，并且可移动地设置成能够通过液压缸沿彼此相反的方向彼此远离地移动。因此，第一夹紧部33A和第二夹紧部33B可以在卷材2的延伸方向上将张力施加到设置在冲压模30和成形模31和32之间的卷材2上。可以通过第一夹紧部33A和第二夹紧部33B施加到卷材2的张力高于0MPa并且不高于500MPa。张力是指在卷材2的长度方向上的应力(用于延伸卷材2的应力，具体地说，是施加到卷材2的用于夹紧卷材2以便馈电和移除归因于热膨胀的变形的应力)。
馈电端子34用于向卷材2供应电流。更具体地，馈电端子34连接到DC电源或AC电源(未示出)并且向卷材2供应直流电或交流电。卷材2可以通过由于电流供应所导致的热量生成来加热。馈电端子34位于例如第一夹紧部33A和第二夹紧部33B的内侧，并且设置成能够与卷材2的一部分接触，其中张力通过第一夹紧部33A和第二夹紧部33B被施加。冲压机3按照如上结构准备。
然后，卷材被设置在冲压机3上(S1)。具体地，卷材2被冲压机3(S2)的第一夹紧部33A和第二夹紧部33B夹紧。用于保持卷材2的压力被供应到第一夹紧部33A和第二夹紧部33B。
然后，对卷材2施加张力(S3)。具体地，参考图28，第一夹紧部33A和第二夹紧部33B中的至少一个相对移动，以便在卷材2的延伸方向上远离另一个移动。因此，在卷材2中，对应于第一夹紧部33A和第二夹紧部33B的相对移动的量(第一夹紧部33A和第二夹紧部33B之间的距离的变化量)的张力被施加到位于由第一夹紧部33A和第二夹紧部部分33B所保持的相应部分之间的区域。施加到卷材2的张力为例如高于0MPa并且不高于500MPa。第一夹紧部33A和第二夹紧部33B之间的相对位置关系至少保持到冲压成形结束(S9)。至少在执行加热和冲压成形期间保持施加到卷材2的张力。
然后，开始电加热(S3)。具体地，参考图29，首先，馈电端子34与卷材2接触。然后，通过馈电端子34向卷材2供应电流。因此，卷材2通过由于电流供应所导致的热量生成(焦耳热)来加热(电加热)。然后，在卷材2的温度达到目标温度(S5)之后，将卷材2在目标温度下保持一段时间(S6)。因此，卷材2的电加热在冲压机3上完成(S7)。
卷材2的加热温度(目标温度)是不低于形成卷材2的钢的Al相变点，例如为1000℃。所述“Al相变点”是指当钢被加热时钢的结构开始从铁素体转变为奥氏体的温度所对应的点。因此，由于电加热，组成卷材2的钢的结构转变到奥氏体。
然后，开始卷材2的冲压成形(S8)。具体地,参考图30,冲压模30朝向成形模31和32作出冲程。如图30所示，冲压部35与卷材2接触，并且卷材2的一部分在卷材2的厚度方向上被冲压成环形(S9)。由此得到环形的成形体2A。
然后，参考图31，当冲压模30朝向成形模31和32作出进一步的冲程时，成形体2A的内周部与成形模31的凸部31A接触。当在该状态下冲压模30作出冲程时，冲压模到达下止点(S10)。因此，参考图32，成形体2A的内周部被弯曲以朝向成形体2A的厚度方向。成形体2A因此在冲压机3中形成。
然后，参考图32，当成形体2A与冲压机3(冲压模30、成形模31、和基部36)接触时，成形体2A被保持一段时间。这里，冷却水供应到上述的冲压模30中的水冷却回路35B(图10)。因此，成形体2A被快速冷却到不高于Ms点的温度，该成形体2A被淬火。所述“Ms点(马氏体相变点)”是指当转变成马氏体的钢被冷却时对应于开始向马氏体转化的温度的点。因此，制成成形体2A的钢的结构转变成马氏体。成形体2A的淬火(模具淬火)因此完成(S11)。最后，供应到用于保持卷材2的第一夹紧部33A和第二夹紧部33B的压力被释放(S12)，并且将作为废料的卷材2和已经完成淬火的成形体2A从冲压机3取出。通过释放第一夹紧部33A和第二夹紧部33B之间的夹紧力，将施加到卷材2上的张力释放(S12)。通过以上的工序，滚动轴承环11被制造，并且完成根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法。
根据本发明第三实施例的制造滚动轴承环的方法不限于如上所述。
向卷材2施加张力的方法不限于使用设置在冲压机3中的第一冲压部33A和第二冲压部33B的方法。例如，可以应用使用设置在冲压机3外部的第一冲压部33A和第二冲压部33B的方法。换言之，第一冲压部33A和第二冲压部33B都可以设置在冲压机3的外部。
代替图28中的第一夹紧部33A，可以采用如图33所示的设置成能够将卷材2供应到冲压机3的供应部40(开卷机)，或可以采用如图34所示的设置成能够修正从供应部40供应到冲压机3的卷材2的变形的修正部50(矫直机)。通过这样做，通过驱动此类部件和第二夹紧部33B中的至少一个，可以将张力施加到位于此类部件和第二夹紧部33B之间的钢材2。
例如，通过让供应部40执行重卷操作，可以跨越由供应部40和第二夹紧部33B所保持的卷材2的延伸方向上的两个点施加张力。可替代地，可以，例如通过将第二夹紧部33B在卷材2的延伸方向上远离修正部50移动，来跨越由修正部50和第二夹紧部33B所保持的卷材2的延伸方向上的两个点施加张力。
作为加热卷材2的方法，可以采用从包含下列各项的组中所选择的至少任一方法：间接电阻加热、感应加热、接触传热和远红外加热，而不限于电加热。每一种加热方法将要在下文中作进一步细致描述。
参考图35，电阻加热包括通过对具有电阻R1的被加热物100的直接馈电而产生的焦耳热量来加热被加热物100的方法，以及利用由于对发热器107的馈电所生成的焦耳热量来间接加热布置在具有电阻R2的发热器107周围的被加热物100的方法。
参考图35，在间接地加热被加热物体100的方法中，电流I从电源101施加到具有电阻R2的发热器107。因此，在发热器107中产生由于电流I的供应而导致的热生成(P＝R2I2)，并且发热器107发热。在本第三实施例中，可以向发热器107供应直流电或交流电。
在冲压机3中，第一夹紧部33A和第二夹紧部33B可以设置在它们彼此相对的位置处，其中，冲压模30和成形模31和32沿着卷材2的表面的方向***并且垂直于延伸方向(宽度方向)。
在根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法中，如图32所示，虽然成形体2A的内周部被弯曲成在成形体2A的厚度方向上取向，从而在冲压机3中形成成形体2A，但不限于此。参考图36，可以形成呈环形的成形体2A的外周部(而不是内周部)。在这种情况下，在成形模32的内周面上形成有径向朝内凸出的凸部32A。因此，当冲压模30作出如第三实施例中的冲程时，呈环形的成形体2A的外周部与凸部32A接触。然后，如第三实施例中那样，压模30作出冲程直到到达下止点。因此，如图36所示，成形体2A的外周部被弯曲以朝向成形体2A的厚度方向。通过这样做，可以在淬火之前在冲压机3中形成成形体2A，并且可以实现如第三实施例中的效果。
在第一夹紧部33A和第二夹紧部33B中，将卷材2在竖直方向夹紧并且保持卷材2的一个构件也可以用作馈电端子34。在这种情况下，在第一夹紧部33A和第二夹紧部33B中，与***有卷材2的一个构件相对的另一构件设置为不能建立与一个构件的电连接。冲压机3的结构可以因此被简化。
现在，将要描述根据本发明第三实施例的制造滚动轴承环的方法的功能和效果。在根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法中，加热、冲压、成形和淬火的全部步骤作为冲压机3上的一个步骤而被执行。因此，制造工序可以比在单独执行这些步骤的比较示例中的制造滚动轴承环的方法更短。因此，能够进一步降低滚动轴承环的制造成本，并且能够提供更廉价的滚动轴承环。
在本第三实施例的制造滚动轴承环的方法中，在获得滚动轴承环时，在沿着钢材表面的至少一个方向对钢材施加张力的同时对钢材进行加热和冲压。因此，与在获得滚动轴承环中在钢材上不施加张力的时对钢材进行加热和冲压的示例相比，能够提高所得到的滚动轴承环的加工质量。
可以确认，利用根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法制造的滚动轴承环11如下列评估的结果具有较高的加工质量。
具体地，使用由钢材SAE1070形成的卷材2和如图37所示的冲压机3，执行根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法。冲压机3被构造为使得第一夹紧部33A和一个馈电端子34连接到一个气缸37，并且第二夹紧部33B和另一个馈电端子34连接到另一个气缸37。第一夹紧部33A和第二夹紧部33B中，在竖直方向上夹紧卷材2并且保持卷材和馈电端子34的一个构件被配置成能够同时与卷材2接触。第一夹紧部33A和第二夹紧部33B中，卷材2被布置在位于与被***的卷材2的一个构件相对的另一个构件上，并且一个构件通过下降一个构件与卷材2接触，以便能够使馈电端子34与卷材2接触。
在利用如图37所示的冲压机3，在延伸方向上向卷材施加10MPa的张力的同时，将卷材2直接电阻加热至不低于A1相变点的1000℃的温度，然后进行模淬火。
如图38的照片中示出的滚动轴承环11因此被制造。所制造的多个滚动轴承环11(钢材：SAE1070)的维氏硬度因此被测量，结果平均硬度为约790HV。切割滚动轴承环11的一部分，用硝酸乙醇腐蚀其截面，并用光学显微镜观察截面中的微结构。然后，观察到图39的照片中的马氏体结构。
使用Talyrond测量滚动轴承环11的平面度，结果平面度为约10微米。相比之下，在本第三实施例中获得滚动轴承环的步骤中，通过在没有施加张力时对卷材2进行加热和冲压而获得的滚动轴承环具有约40微米的平坦度。
因此，能够确认，根据本第三实施例的制造滚动轴承环的方法，制造工序缩短，并且能够制造由于充分的淬火而硬度和加工质量较高的滚动轴承环11。
将列出本发明的实施例的特性特征，但是对于上述实施例，一些特征重复。
(1)根据本发明的一种制造滚动轴承环的方法，包括：制备钢材(卷材2)和用于从所述钢材(2)获取所述滚动轴承环(11)的成形台(冲压机3)，将所述钢材(2)设置在所述成形台(3)上，并且通过将所述成形台(3)上的钢材(2)加热到不低于A1相变点的温度，然后将所述钢材(2)的一部分冲压成环形，并且然后在成形台(3)上对环形的钢材(2)进行淬火来获取所述滚动轴承环(11)。在获取滚道面(11)的步骤中，在沿着钢材(2)的表面至少一个方向对钢材(2)施加张力的同时对钢材(2)进行加热和冲压。
在根据本实施例的制造滚动轴承环的方法中，对钢材(2)进行加热、冲压、和淬火的全部步骤作为成形台(3)上的一个步骤而被执行。因此，制造工序可以比在单独执行这些步骤的制造滚动轴承环的常规方法更短。因此，能够进一步降低滚动轴承环的制造成本，并且能够提供更廉价的滚动轴承环(11)。因此，根据由本发明的制造滚动轴承环的方法，用于制造滚动轴承环的工序可以被缩短。
在本实施例的制造滚动轴承环的方法中，在获得滚动轴承环(11)时，在沿着钢材(2)表面的至少一个方向对钢材(2)施加张力的同时对钢材(2)进行加热和冲压。因此，与在获得滚动轴承环(11)中在钢材上不施加张力的时对钢材进行加热和冲压的示例相比，能够提高所得到的滚动轴承环的加工质量。
具体地，在成形台上将钢材加热到不低于A1相变点的温度而不对钢材施加张力时，钢材由于加热而变形。特别是，推力滚针轴承的滚动轴承环，由于如上所述其厚度较小，趋于因加热而变形。如果在钢材中发生此类变形，则变形部可能与成形台(例如，冲压机3)的一部分(例如，成形模32)接触。如果发生这类接触，则供应到钢材的热量从接触部向成形台辐射，并且因此可能在钢材中产生热分布(特别是，待加工的部分，例如，位于由两个相应的夹紧部所保持的部分之间的部分)，并且可能存在未被加热到等于或高于A1相变点的温度的区域。因此，将成形体上的钢材加热到不低于A1相变点的温度，而不对钢材施加张力以及进行冲压和淬火，来获得的滚动轴承环中，某些可能由于变形引起的加热不良而加工质量不足。
当钢材在形成台上冲压而没有向钢材施加张力时，钢材被冲压伴随着由于残留在钢材中的热量而产生的变形，并且因此冲压的精确度是不利地低。
相比之下，在根据本实施例的制造滚动轴承环的方法中，在获得滚动轴承环(11)时，在沿着钢材(2)表面的至少一个方向对钢材(2)施加张力的同时对钢材(2)进行加热，从而能够缓解或抑制由于加热而引起的钢材(2)的变形。因此，由于能够防止钢材(2)与成形台(3)之间的接触，从钢材(2)通过钢材(2)的一部分向成形台(3)的热辐射被抑制，并且能够将钢材(2)的待加工的整个部分加热到不低于A1相变点的温度。
在根据本实施例的制造滚动轴承环的方法中，在获得滚动轴承环(11)时，在对钢材(2)施加张力的同时在成形台(3)上冲压钢材(2)。因此，能够对其整体被加热到不低于A1相变点并且其变形被缓解或抑制的钢材(2)进行冲压。因此，利用根据本实施例制造滚动轴承环的方法所制造的滚动轴承环(11)实现冲压精度的降低的抑制，并且实现高精度地加工。滚动轴承环(11)中的加工质量的变化减小。
(2)在制造滚动轴承环的方法中，张力高于0MPa并且不高于500Mpa。
由于热量而产生的钢材(2)的变形可以因此被充分地缓解和抑制。因此，由此获得的滚动轴承环(11)变得廉价并且加工质量高。
(3)在用制造滚动轴承环的方法获取滚动轴承环中，通过使用设置为能够向所述成形台(3)供应所述钢材(2)的供应部(40)，设置为能够修正从所述供应部(40)向所述成形台(3)供应的所述钢材(2)的变形的修正部(50)以及第一夹紧部(33A)的至少一个和第二夹紧部(33B)一起对所述钢材(2)施加张力，所述第一夹紧部设置为能够保持所述钢材(2)的一部分，所述第二夹紧部相对于所述至少任一个位于所述成形台(3)的相反侧并且设置为保持所述钢材(2)的另一部分。
因此，由于供应部(40)、校正部(50)以及第一夹紧部(33A)中的至少任一个和第二夹紧部(33B)相对于彼此移动，从而在它们保持钢材(2)的同时远离于彼此移动，可以对经受在成形台(3)上进行加热和冲压的每个步骤的钢材(2)施加张力。因此，可以获得变得廉价并且加工质量较高的滚动轴承环(11)。
(4)在制造滚动轴承环的方法中，呈环形的钢材(呈环形的成形体2A)在淬火之前在成形台(3)上形成。在成形时，将所述环形的钢材(2)的内周部或外周部弯曲以沿所述环形的钢材(2)的厚度方向定向。
因此，对钢材进行加热、冲压、成形和淬火的步骤可以作为在成形台(3)上的一步来被执行。因此，制造滚动轴承环(11)的工序可以被缩短。因此，其中环形的内周部或外周部沿厚度方向被弯曲的用于推力轴承的滚动轴承环(11)可以被测量。
(5)制造滚动轴承环的方法中，钢材(2)可以含有至少0.4质量％的碳。钢材(2)可以具有不大于2mm的厚度。钢材(2)可以在厚度方向上被冲压成环形。
因此，可以在淬火之后制得高硬度的滚动轴承环(11)。通过采用此类厚度相对较小的钢材(2)，钢材(2)的冲压可以变得容易，并且可以对钢材(2)充分淬火。
(6)在制造滚动轴承环的方法中，利用从由下列各项组成的组中选择至少任何方法来加热所述钢材(2)：电加热、间接电阻加热、感应加热、接触传热和远红外加热。因此，在制造滚动轴承环的方法中，可以因此采用任何加热方法作为加热该钢材(2)的方法。在电加热时，通过对所述钢材(2)供应直流电或交流电而产生的发热来加热所述钢材(2)。因此，在电加热中，可以采用任何直流电和交流电。
(7)在制造滚动轴承环的方法中，可以获得具有不低于700HV的硬度的滚动轴承环(11)。因此，在制造滚动轴承环的方法中，制造工序被缩短，并且在将钢材(2)充分淬火之后可以制造高硬度的滚动轴承环(11)。
应当理解，本文公开的实施例在各个方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的术语限定而不是上述描述，并且旨在包括与权利要求的术语等同的范围和含义内的任何修改。
工业实用性
根据本发明的制造滚动轴承环的方法尤其有利地适用于需要较短的制造工序的制造滚动轴承环的方法。根据本发明的滚动轴承环尤其有利地适用于要求制造成本更低的滚动轴承环。
附图标记列表
1推力滚针轴承；2卷材；3冲压机；11滚动轴承环；11A滚动轴承环滚道面；12滚针；12A滚动接触面；13保持器；30冲压模；31、32成形模；31A,32A凸部；33支撑基座；34馈电端子；35冲压部；35A凹部；35B水冷却回路；36基部；100被加热物体；101电源；102线圈；103AC电源；104内部加热辊；105外部加热辊；107发热器；B交变磁通；以及I电流(涡电流)。

Claims (14)

1.一种制造滚动轴承环的方法，包括：
制备钢材和用于从所述钢材获取所述滚动轴承环的成形台；
将所述钢材设置在所述成形台上；并且
通过将所述成形台上的钢材加热到不低于A1相变点的温度，然后将所述钢材的一部分冲压成环形，并且然后在成形台上对环形的钢材进行淬火来获取所述滚动轴承环。
2.如权利要求1所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
在获取所述滚动轴承环时，在沿着所述钢材的表面的至少一个方向上对所述钢材施加张力的同时对所述钢材进行加热和冲压。
3.如权利要求2所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
所述张力高于0MPa并且不高于500MPa。
4.如权利要求2或3所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
在获取所述滚动轴承环中，通过使用设置为能够向所述成形台供应所述钢材的供应部，设置为能够修正从所述供应部向所述成形台供应的所述钢材的变形的修正部以及第一夹紧部的至少一个和第二夹紧部一起对所述钢材施加张力，所述第一夹紧部设置为能够保持所述钢材的一部分，所述第二夹紧部相对于所述至少任一个位于所述成形台的相反侧并且设置为保持所述钢材的另一部分。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
通过使所述环形的钢材与所述成形台接触来执行所述淬火。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
在所述淬火之前在所述成形台上形成所述环形的钢材。
7.如权利要求6所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
在成形时，将所述环形的钢材的内周部或外周部弯曲以沿所述环形的钢材的厚度方向定向。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
在获取所述滚动轴承环时，利用从由下列各项组成的组中选择至少任一项来加热所述钢材：电加热、间接电阻加热、感应加热、接触传热和远红外加热。
9.如权利要求8所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
在电加热时，通过对所述钢材供应直流电或交流电而产生的发热来加热所述钢材。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
所述钢材含有至少0.4质量％的碳。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
所述钢材具有不大于2mm的厚度，并且在所述厚度方向上被冲压成环形。
12.如权利要求1至11中的任一项所述的制造滚动轴承环的方法，其特征在于，
获得具有不低于700HV的硬度的滚动轴承环。
13.一种利用如权利要求1至12中的任一项所述的制造滚动轴承环的方法来制造的滚动轴承环。
14.如权利要求13所述的滚动轴承环，用于推力轴承。
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