CN1981962A - 含油烧结轴承的制造方法及用于该方法的整形销 - Google Patents

Abstract

提供一种可以低成本地调整内周面的表面开孔率的含油烧结轴承的制造方法及用于该方法的整形销。在整形销(12)的外周面设置有对烧结体(11)的内周面(11a)进行整形的整形面(大径面(13a))、径比大径面(13a)的径小的小径面(14a)、及连接大径面(13a)和小径面(14a)的台阶部(15)，从具有小径面(14a)的小径部(14)侧将所述结构的整形销(12)压入烧结体(11)的内周面(11a)。

Description

含油烧结轴承的制造方法及用于该方法的整形销

技术领域

本发明涉及使润滑剂(润滑油或润滑脂)浸渍到由烧结金属构成的多孔体中的含油烧结轴承的制造方法。

背景技术

在含油烧结轴承中，随着它与需要支承的轴的相对旋转，浸渍在内部的润滑油等在含油烧结轴承与轴的滑动部渗出而形成油膜，通过该油膜对轴进行支承。

通常，这种含油烧结轴承如下获得，即，将金属粉末压缩成形，并烧结该压粉成形体，由此形成烧结体，进而用整形销(sizing pin)等将该烧结体整形到规定尺寸(例如，参见专利文献1)。

此外，在将这种含油烧结轴承组装在例如HDD等信息设备用的主轴电动机中使用的情况下，为了获得更高的旋转精度，在含油烧结轴承的内周面上形成有作为动压产生机构的动压槽。在这种情况，通常通过在对烧结体实施了尺寸整形后进一步实施旋转整形，来调整成为径向轴承面的内表面的表面开孔率(例如参见专利文献2)。

专利文献1：日本特公平07-88521号公报

专利文献2：日本特开平11-182551号公报

在常规的尺寸整形过程中，通过将整形销压入烧结体内周面，使内周面扩张，并且通过用其外周面摩擦烧结体内周面，封闭表面的开孔部分。因此如上所述，在需要将内周面的表面开孔率抑制为较低的情况下，在一次尺寸整形中，难以将内周面的表面开孔率减小到规定的比率。

此外，如专利文献2所示，如果除了常规的尺寸整形之外还实施旋转整形，则能够减小内周面的表面开孔率，但是，由于其引起操作工序的增加，从而不可避免地造成成本高昂。

发明内容

本发明的任务是提供一种能够低成本地调整内周面的表面开孔率的含油烧结轴承的制造方法及用于该方法的整形销。

为了解决所述问题，本发明提供一种含油烧结轴承的制造方法，其将整形销压入对金属粉末的压缩成形体进行烧结而得的烧结体的内周面，并将内周面整形到规定尺寸，由此形成含油烧结轴承，其特征在于，在整形销的外周面设置有对内周面进行整形的整形面、径比整形面的径小的小径面、及连接整形面和小径面的台阶部，从小径面侧将整形销压入烧结体的内周。

此外，为了解决所述问题，本发明提供一种整形销，其用于通过压入对金属粉末的压缩成形体进行烧结而得的烧结体的内周面，将内周面整形到规定尺寸，其特征在于，在外周面设置有对内周面进行整形的整形面、径比整形面的径小的小径面、及连接整形面和小径面的台阶部，并且台阶部的大径侧角部具有可以压入烧结体的内周面的外径尺寸。

通常，用于尺寸整形的整形销，在其前端设置有用于将整形销对位地导入烧结体的内周的导向面。因此，在压入整形销时，导向面首先与烧结体的内周面平缓地接触，慢慢地扩张烧结体的内周面，然后通过与外周面的滑动摩擦封闭内周面表面的开孔。与此相对，在本发明中，在整形销的外周面设置有对烧结体的内周面进行整形的整形面、径比整形面的径小的小径面、及连接整形面和小径面的台阶部，从小径面侧将整形销压入烧结体的内周面。由此，能够在提高了相对烧结体的内周面的接触角的状态下接触角部，除了由整形面产生的摩擦力之外还能够对内周面赋予由角部产生的高摩擦力。因此，与使用同径而没有台阶部的整形销的情况相比，能够减小实施了整形的面的表面开孔率。因此，能够在常规的尺寸整形后，不实施旋转整形的情况下，获得减小了内周面的表面开孔率的含油烧结轴承，从而能够实现制造成本的降低化。

在整形销的外周面设置的台阶部的大径侧角部能形成为例如呈R剖面形状。根据所述结构，整形销的角部(R面部)相对烧结体的内周面的接触角在内径侧最高，且随着向外径侧而慢慢减小，因此能够将相对烧结体内周面的接触角保持得较高，缓和销的压入阻力，从而容易且高精度地进行销的压入(整形)。

(发明效果)

由此，根据本发明，能提供一种可以低成本地调整内周面的表面开孔率的含油烧结轴承的制造方法及用于该方法的整形销。

附图说明

图1是本发明一实施方式的含油烧结轴承的纵剖面图。

图2是示意性表示烧结体尺寸整形工序的一例的剖面图。

图3是示意性表示烧结体尺寸整形工序的一例的放大剖面图。

图4是示意性表示烧结体尺寸整形工序的一例的剖面图。

图5是表示组装有含油烧结轴承的动压轴承装置的一结构例的剖面图。

图6是含油烧结轴承的含轴剖面图。

符号说明

1含油烧结轴承

2轴

11烧结体

11a内周面

11b外周面

12整形销

13大径部

13a大径面

14小径部

14a小径面

15台阶部

15a大径侧角部

16模

17上冲头

18下冲头

100电动机

101流体轴承装置

102轴

103盘毂(disk hub)

104定子线圈

105转子磁铁

106托架

107含油烧结轴承

107a内周面

107a1、107a2动压槽

108壳体

109密封部件

D盘

d1外径尺寸(整形销)

d2内径尺寸(烧结体)

R1、R2径向轴承部

T1、T2推力轴承部

具体实施方式

以下，根据图1-图4对本发明的第一实施方式进行说明。

图1表示了本发明第一实施方式的含油烧结轴承。该含油烧结轴承1是呈圆筒状的金属制的多孔体，在其内部浸渍有润滑油。在含油烧结轴承1的内周设置有与需要支承的轴2(图中单点划线)的外周面(滑动面)2a滑动的轴承面1a。而且，在轴2旋转时，润滑油经由与轴2外周面2a滑动的轴承面1a的表面开孔从轴承内部渗出。由此，在轴2和含油烧结轴承1的滑动部，形成具有高油膜压力的油膜，通过所述油膜支承轴2并确保其旋转自如。

通过将例如Cu粉末或Cu合金粉末、Fe粉末、由Cu覆盖的Fe粉末等金属粉末压缩成形为圆筒状的压粉成形工序、以规定烧结温度对压粉成形工序中所得的压粉成形体进行烧结的烧结工序和对烧结工序中所得的烧结体施加压力以将尺寸整形到规定尺寸的尺寸整形工序，来制造该含油烧结轴承1。下面，重点说明尺寸整形工序。

图2示意性表示了在整形工序中使用的加工装置，在所述整形工序中，将实施尺寸整形前的未含油烧结金属轴承(以下，仅称之为“烧结体”)11整形到规定尺寸。在该实施方式中的加工装置主要由以下部件构成，即，挤压圆筒形状的烧结体11的内周面11a的整形销12、挤压烧结体11的外周面11b的模16、及从上下方向(轴向)约束烧结体11的轴向两端面的第一冲头17(上冲头)和第二冲头18(下冲头)。

上冲头17在上下方向滑动自如地外插在整形销12的外周。整形销12和上冲头17分别通过独立的驱动源来进行升降运动。在该实施方式中，整形销12与上冲头17同步下降。模16通过未图示的驱动机构，与整形销12及上冲头17独立地进行升降运动。在该实施方式中，下冲头18固定在该装置的静止部件(例如底座等)上。

整形销12主要包括大径部13和设置在大径部13的前端侧的小径部14。在大径部13和小径部14之间设置有台阶部15，其将整形销12的外周面划分成大径面13a和小径面14a。其中，成为整形面的大径部13的外周面(大径面)13a和台阶部15的大径侧角部15a的外径尺寸都比烧结体11的内周面11a的内径尺寸大。在该实施方式中，从大径部13的大径面13a的外径尺寸d1减去了整形前的烧结体11的内径尺寸d2所得的值就是整形时的挤压余量d1-d2。此外，大径侧的角部15a呈R剖面形状，台阶部15的端面和大径面13a经由所述剖面R曲面平滑地连接。此外，在小径部14的前端，设置有圆锥形的导向部14b。

首先，如图2所示，将作为被加工物的烧结体11配置在下冲头18的上端面上。模16将烧结体11的整个外周面11b收容于内部，并且以在与外周面11b之间留有稍许间隙的状态配置在烧结体11的外径侧。整形销12和上冲头17相对烧结体11配置在轴向上方。

如图3所示，从所述状态使整形销12下降，将整形销12压入烧结体11的内周。此时，模16限制烧结体11的外周面11b向外径方向的位移，因此通过整形销12的压入，烧结体11的内周面11a及其表层部分受到压力从而向外径方向位移。由此，将烧结体11的内周面11a整形到规定的内径尺寸(在此为整形销12的外径尺寸d1)。

此时，如图3所示，台阶部15的大径侧角部15a比整形销12的大径面(整形面)13a先与烧结体11的内周面11a接触。因此，在与现有技术的整形销相比提高了角部15a相对内周面11a的接触角的状态下，内周面11a向外径方向扩张，并且用角部15a摩擦烧结体11的内周面11a。由此，烧结体11的内周面11a除了受到来自大径部13的大径面13a的摩擦力外，还受到来自角部15a的高摩擦力。因此，能够更多地封闭内周面11a的表面开孔，从而能够将尺寸整形后的表面开孔率抑制得较低。

此外，在该实施方式中，由于用台阶部15的大径侧角部15a形成为呈R剖面形状的整形销12进行整形，因此，整形销12的大径侧角部15a(R面部)相对烧结体11的内周面11a的接触角在内径侧最大，随着向外径侧而逐渐减小。因此，能够获得角部15a对烧结体内周面11a摩擦而产生的高摩擦效果，并且缓和整形销12压入时的阻力，从而容易且高精度地进行尺寸整形。此外，由于角部15a形成圆角，因此能降低烧结体11或整形销12双方的损伤。尤其可以延长持续使用的整形销12的寿命。

而且，可以根据整形销的挤压余量d1-d2或大径侧角部15a的R面部的大小(R径)等，适当调整内周面11a的表面开孔率。

如上所述将整形销12压入烧结体11的内周，则如图4所示，由大径侧角部15a和大径面13a对烧结体11的整个内周面11a进行整形。此外，使整形销12和上冲头17一起下降，使上冲头17与烧结体11的上端面接触。由此，通过上下冲头17、18从轴向两侧约束烧结体11，将烧结体11整形到规定的轴向尺寸。而且，也可以在用整形销12对内周面11a进行整形之前，通过上下冲头17、18对烧结体11进行约束。

虽然省略了图示，但是在所述工序完成后，在维持用模16和上下冲头17、18进行约束的状态下，使模16下降，从而解除对烧结体11的内径方向的压力。接着，使整形销12上升，从而解除对烧结体11的外径方向的压力。最后，使上冲头17上升，从该加工装置中取出固定在整形销12上的烧结体11。然后，根据需要，进行清洗等后工序，最后浸渍润滑油，由此获得作为成品的含油烧结轴承1。

此外，在所述实施方式中，说明了在将模16的内径设置成比烧结体11的外径稍大的状态下对内周面11a进行整形的情况，但是，并不限于此，例如也可以在内周面11a的整形之前，将外周面11b压入模16的内周面16a，从而将烧结体11的外径整形到规定尺寸。

以上说明的含油烧结轴承可以组装在例如信息设备用的电动机中进行使用。以下，根据图5和图6说明将含油烧结轴承应用于所述电动机用的轴承的结构例。

图5表示组装有流体轴承装置101的电动机100的剖面图。该电动机100用作例如HDD等盘驱动装置用的主轴电动机，该电动机100包括非接触支承轴102并确保其旋转自如的流体轴承装置101、装配在轴102上的转子(盘毂)103、及例如经由半径方向的间隙而对置的定子线圈104和转子磁铁105。定子线圈104安装在托架106的外周，转子磁铁105安装在盘毂103的内周。盘毂103上支承有一张或数张磁盘等盘D。如果对定子线圈104通电，则转子磁铁105通过定子线圈104和转子磁铁105之间的磁力旋转，由此，盘毂103和保持在盘毂103上的盘D与轴102一体旋转。

在该实施方式中，含油烧结轴承107与轴102、壳体108和密封部件109一起构成流体轴承装置101，在含油烧结轴承107的内周***轴102，并且将含油烧结轴承107固定在壳体108的内周。在含油烧结轴承107的下端面107b和对置的壳体108的底部108b的上端面108b1之间，收容在轴102下端设置的凸缘部102b。

在含油烧结轴承107的内周面107a的全部或部分圆筒区域，形成排列有作为径向动压产生部的多个动压槽的区域。在该实施方式中，例如图6所示，在轴向上分开形成将多个动压槽107a1、107a2排列成人字形状的两个区域。

在含油烧结轴承107的下端面107b的全部或部分环状区域，形成例如将多个动压槽排列成螺旋状的区域来作为推力动压产生部，省略图示。

在所述结构的流体轴承装置101中，在轴102旋转时，在含油烧结轴承107的内周面107a上形成的动压槽107a1、107a2形成区域，在与对置的轴102的外周面102a之间形成径向轴承间隙。而且，随着轴102的旋转，所述径向轴承间隙的润滑油压入到动压槽107a1、107a2的轴向中心侧，从而其压力上升。于是，通过由动压槽107a1、107a2产生的润滑油的动压作用，分别构成沿径向非接触支承轴102的第一径向轴承部R1和第二径向轴承部R2。

与此同时，在含油烧结轴承107的下端面107b(动压槽形成区域)和与其对置的凸缘部102b的上端面之间的推力轴承间隙、及在壳体108的底部108b的上端面108b1(动压槽形成区域)和与其对置的凸缘部102b的下端面之间的推力轴承间隙形成的润滑油膜的压力比动压槽的动压作用高。而且，通过这些油膜的压力，分别构成沿推力方向非接触支承凸缘部102b(轴102)的第一推力轴承部T1和第二推力轴承部T2。

与所述第一实施方式相同，在压粉成形工序、烧结工序、尺寸整形工序后，经过动压槽107a1、107a2的成形工序，形成所述结构的含油烧结轴承107。在此情况下，虽然省略了图示，但是在芯棒(core rod)的外周面形成与动压槽107a1、107a2形成区域对应的凹凸状的成形模(成形面)，用该芯棒对含油烧结轴承107的剖面正圆状的内周面107a施压，在芯棒的成形模上对所述内周面107a进行加压并使之塑性变形，由此，如图6所示，能够成形动压槽107a1、107a2形成区域。

在此情况下，由于进行与第一实施方式相同的尺寸整形而形成含油烧结轴承107，所以成为径向轴承面的内周面107a(例如动压槽107a1、107a2的底面)的表面开孔率被抑制为较低。由此，能够在由所述径向轴承部R1、R2产生的油膜压力不从轴承面的表面开孔逃逸的情况下获得高油膜刚性(轴承刚性)。

本发明的含油烧结轴承1、107不限于以上的例示，其可以作为各种信息设备或办公设备的旋转轴支承用的轴承而广泛地应用，其中尤其如上所述，可以优选地作为要求将成为轴承面的内周面的表面开孔率抑制为较低的、动压轴承装置用的含油烧结轴承而使用。具体地，可以作为以所述HDD等磁盘驱动用的主轴电动机为代表的要求高旋转精度的信息设备用的小型电动机例如光盘的光磁盘驱动用的主轴电动机、或激光束打印机的多面体扫描器(polygon scanner)电动机等的旋转轴支承用的轴承而优选地使用。

Claims (3)

1.一种含油烧结轴承的制造方法，其将整形销压入对金属粉末的压缩成形体进行烧结而得的烧结体的内周面，并将该内周面整形到规定尺寸，由此形成含油烧结轴承，其特征在于，

在所述整形销的外周面设置有对所述内周面进行整形的整形面、径比该整形面的径小的小径面、及连接所述整形面和所述小径面的台阶部，

从所述小径面侧将所述整形销压入所述烧结体的内周。

2.一种整形销，其用于通过压入对金属粉末的压缩成形体进行烧结而得的烧结体的内周面，将该内周面整形到规定尺寸，其特征在于，

在外周面设置有对所述内周面进行整形的整形面、径比该整形面的径小的小径面、及连接所述整形面和所述小径面的台阶部，并且所述台阶部的大径侧角部具有可以压入烧结体的内周面的外径尺寸。

3.根据权利要求2所述的整形销，其特征在于，

所述大径侧角部呈R剖面形状。

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