JP2963607B2 - ベアリングの内輪と外輪を製造する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベアリングの外輪と内
輪を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在最も発達した小径ベアリング製造方
法の工程図を図１に示す。この図に示す製造方法は、下
記の工程で外輪と内輪とを製作する。 （１）ベアリングの原材料であるバー材１を鍛造機２で
鍛造して、中心に孔のある円盤状とする。その後、熱処
理して焼きなましする。この処理をした原材料３が、加
工工場に運搬される。 （２）加工工場に運搬された円盤状の原材料３は、外輪
部分と内輪部分の側面となる幅を研磨する。この工程
で、原材料３の幅は、完成外輪５と内輪６の幅に等しく
加工される。 （３）原材料３の外径面を研磨する。この工程で、原材
料３の外径は完成外輪５の外径に等しく加工される。 （４）原材料３の内径面を旋削する。この工程で、原材
料３の内径は、完成内輪６の内径に等しく旋削される。
ところで、本明細書において、「旋削」とは研磨を含む
広い意味に使用する。 （５）外周の隅部と、内周の隅部とを旋削して丸面に加
工する。 （６）外輪と内輪とを分離するために、原材料３の片面
に溝４を旋削する。溝４の幅は、溝４で分離される外輪
の内径と、内輪の外径とをほぼ完成品の寸法とするよう
に決定される。 （７）原材料３を反転して、反対面にも溝４を旋削す
る。 （８）外輪を停止して内輪をプレスし、外輪と内輪とを
分離する。 （９）外輪の内面に、外軌道７を旋削する。 （１０）外輪に、ベアリングのシールを嵌着するための
外溝９を両側に旋削する。 （１１）分離された内輪の外周面に、内軌道８を旋削す
る。 （１２）内輪の外周面を旋削して、内輪を完成品とす
る。

【０００３】以上の工程で製作された外輪５と内輪６
は、加工精度が±４／１００ｍｍのベアリングレースで
ある。この精度に加工されたベアリングレースは、ベア
リングの組立工場に運ばれ、焼き入れ、研磨されて、精
度が１／１０００ｍｍオーダーに仕上げられてベアリン
グとして組み立てられる。本明細書において、外輪５と
内輪６の完成品は、ベアリング工場に運搬される前の状
態、すなわち、研磨して所定の精度に処理する前のベア
リングレースの状態を意味するものとする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにして外輪
と内輪を製造する方法は、原材料を有効に使用すること
ができない。さらに、製作工程において多量の切粉が発
生する欠点がある。それは、外輪５と内輪６を分離する
ために、円盤状の原材料３に溝４を旋削するからであ
る。ベアリングは、多くの機械装置に多用される基礎部
品である。このため、安価に多量生産することが極めて
大切である。従来から行われている前記の加工方法は、
各処理工程において、すでに極限まで検討され、製造コ
ストは最低まで低減されている。したがって、従来の方
法で、さらに製造コストを低減することはほとんど不可
能である。

【０００５】外輪と内輪を安価に多量生産するために
は、原材料コストを低減して、加工処理に要するコスト
を低減する必要がある。本発明者等は、まず、溝を旋削
して外輪と内輪とに分離する工程で、相当量の金属を切
削して除去することに着目した。旋削工程は、原材料の
一部を削り取るので原材料の歩留を低下させる。さら
に、廃棄するのに経費がかかる切粉が多量に発生する。
切粉が発生する旋削工程を省略して、外輪と内輪とに分
離できるなら、原材料の使用効率を改善して歩留を向上
できると共に、廃棄に手間がかかる切粉の発生量を著し
く低減できる。このため、原材料コストを低減して、全
体の加工コストを安価にできる効果がある。

【０００６】外輪と内輪を、スクラップができないよう
にして分離する方法が、特開昭５２−１１９４６３号公
報に記載される。この公報に記載されるベアリングの製
造方法は、図１１に示す工程で内輪と外輪を製作する。 （１）原材料２１を偏平形状に加工する。 （２）偏平形状の素材を凹部を有する有底形状に形成す
る。この形状に加工された素材は、底部が内輪となり、
筒部が外輪となる。筒部の外径と内径は、外輪の外径と
内径に等しく加工される。さらに、素材全体の高さは外
輪の高さと同一に加工される。 （３）有底形状に加工された素材の筒部の内側部分の軸
方向に延長する切断線で、底部と筒部とに切断して、外
輪を形成して内輪を分離する。さらに、この工程で、底
部から中央を円形に打ち抜いて、内輪を製造する環状素
材２２を形成する。環状素材２２を形成するときに、打
ち抜かれた円形部分はスクラップとして廃棄される。 （４）環状素材２２は、内輪よりも大きな外径と、内輪
よりも小さい内径となっている。さらに、環状素材は、
内輪よりも薄くなっている。薄い環状素材を、所定の外
径と内径と厚さの内輪２３に加工する。

【０００７】この公報に記載される製造方法は、原材料
からスクラップができないように外輪と内輪を分離でき
る特長がある。しかしながら、この製造方法は、外輪と
内輪を分離するときにできるスクラップを皆無にするた
めに、薄い板状に加工された環状素材から内輪を製作す
る必要がある。いいかえると、薄い環状素材から内輪を
加工する必要がある。内輪に加工される環状素材の外径
を、外輪の内径に等しくして、外輪と内輪を分離すると
きにできるスクラップを皆無にするからである。薄い環
状素材を内輪に加工するのは極めて困難である。とく
に、ベアリングには炭素成分の多い硬い金属材料が使用
されるので、薄い板状にプレスされた環状素材を、その
後の加工で厚くして外径を小さくして全体を厚くするの
は、実際には極めて困難である。さらに、ベアリングに
極めて高い信頼性が要求されることも、薄い環状素材を
厚く、外径を小さく加工することを著しく難しくしてい
る。それは、薄い環状素材を厚く加工して外径を小さく
するという難しい工程では、鋼球の転動面となる内輪の
外周面にクラック等が発生する可能性を皆無にできない
からである。ベアリングの製造工程において、たとえ１
万個に１個の不良品が発生したとしても、そのベアリン
グを確実に除去する必要があり、その選別は極めて困難
である。

【０００８】内輪を薄い環状素材とするのではなくて、
完成された内輪と外輪にほぼ等しい形状にして分離する
方法も記載される。この製造方法は、図１２に示すよう
に、原材料２１を外輪と内輪の厚さに等しく加工した
後、中心を内輪の内径に等しい大きさで打抜し、さら
に、外輪と内輪を段差ができる形状に加工して、外輪と
内輪の間を円盤状に除去して外輪と内輪を分離する。こ
の方法て分離された外輪と内輪は、薄い金属素材を厚く
加工する必要がない。ただ、この方法は、外輪と内輪の
間にできる円盤状のスクラップができるのを皆無にでき
ない。このため、原材料を有効に使用できない。

【０００９】すなわち、従来の方法は、外輪と内輪を分
離するときにスクラップができるか 、あるいは、スクラ
ップができないようにすると、内輪の加工が難しくなっ
て、高品質な内輪を安価に多量生産できなくなる欠点が
ある。

【００１０】本発明の第１の目的は、この弊害を解消す
ることを目的とし、内輪を外輪から打抜加工すると共
に、これを圧延成形することによって、原材料の使用効
率を改善して原材コストを低減できるベアリングの内輪
と外輪とを製造する方法を提供するにある。

【００１１】ところで、打抜加工して分離された内輪の
外径は、分離された外輪の内径に等しくなる。従来の製
造方法のように、外輪と内輪の間に所定の幅の溝を旋削
して、外輪と内輪とを分離しないからである。この方法
で分離される内輪は、中心孔を打抜加工して穿孔するこ
とが極めて難しい。先に原材料に中心孔を穿孔し、これ
を打抜加工して内輪と外輪とに分離すると、内輪と外輪
を分離する打抜加工で、内輪６に亀裂１２が発生し、ま
た、中心孔１１の形状が変形するからである。図２と図
３は、先に中心孔１１を設けて外輪から打抜加工された
内輪６の状態を示している。打抜加工して外輪から分離
された内輪６は、図２に示すように、ポンチで打抜加工
される反対面（図２において右面）に亀裂１２が発生す
る。また、打抜加工された内輪には、図３に示すよう
に、中心孔１１から放射状にも亀裂１２が発生する。さ
らに、打抜加工された内輪は、図２示すように、中心孔
１１がテーパー状に変形してしまう。たとえば、内径が
１１．５ｍｍである中心孔１１を穿孔した原材料３を打
抜加工して、外輪と内輪とに分離すると、中心孔１１
は、図２に示すように、一端が９．７８ｍｍ、他端が１
２．３０ｍｍのテーパー状となる。

【００１２】このように、内輪に亀裂１２が発生し、ま
た、中心孔１１が変形するのは、原材料３を打抜加工し
て外輪と内輪とに分離するときに、図４の矢印で示す方
向に内部で応力が作用するからである。すなわち、ポン
チ１４でプレスされる原材料３は、押圧面１４Ａの近傍
では、内径側に向かう応力が作用する。反対側では外径
側に逃げようとする応力が作用する。すなわち、押圧面
１４Ａの近傍では強い圧縮応力が作用し、反対側では引
張応力が作用する。押圧面１４Ａの圧縮応力は中心孔１
１を小さく変形させ、反対側の引張応力は中心孔１１を
拡大させる。さらに、強い引張応力は、内輪に亀裂１２
を発生させる原因となる。

【００１３】本発明者等は、この欠点を解消するため
に、先に穿孔した中心孔にブッシュ（図示せず）を挿入
して外輪と内輪を分離する方法を実験した。原材料の中
心孔に挿入されたブッシュは、打抜加工するときに、中
心孔が変形するのを防止する。とくに、押圧面の近傍
で、中心孔が小さくなるのを効果的に防止する。ブッシ
ュが中心孔の縮小を防止すると、反対側で中心孔が大き
くなるのも少なくできる。しかしながら、この方法は、
打抜加工された内輪に、図３に示すように、半径方向に
割れやすい弊害が多発する。それは、打抜加工するとき
に、ブッシュが中心孔１１の内面を強く押圧して押し広
げるからである。また、ブッシュを挿入して原材料３を
打抜加工する方法は、図２に示すように、押圧面の反対
側に発生する亀裂を効果的に防止することも難しい。

【００１４】さらに、厚い金属製の原材料を打抜加工し
て外輪から内輪を分離すると、図５に示すように、内輪
の外側面に段差６Ａができる。段差６Ａは、この部分を
旋削除去して所定寸法の内輪６に仕上げられる。旋削量
を少なくするためには、段差６Ａを極力少なくすること
が大切である。ところが、打抜加工するときに、内輪の
段差６Ａを少なくすることは極めて困難である。それ
は、相当に厚い金属を打抜加工して、外輪と内輪に分離
するからである。

【００１５】本発明のベアリングの内輪と外輪を製造す
る方法は、さらにこれ等の欠点を解消するために開発さ
れたものである。本発明の重要な第２の目的は、打抜加
工するときに発生する内輪の亀裂を防止し、さらに、中
心孔の変形を防止して、ポンチング機でもって外輪と内
輪を分離し、また、打抜加工して内輪に中心孔を穿孔で
きるベアリングの内輪と外輪を製造する方法を提供する
ことにある。また、本発明の他の重要な目的は、打抜加
工した内輪に中心孔を穿設する工程で、内輪の外側にで
きる段差を少なくし、その後の旋削量を少なくできるベ
アリングの内輪と外輪を製造する方法を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、前
述の目的を達成するために下記のようにして外輪と内輪
を製造する。本発明の製造方法は、製品となる外輪より
も小さい外径の円盤状に形成されている金属製の原材料
３を、ポンチング機で打抜加工して、外輪と内輪とに分
離し、また、ポンチング機で内輪に中心孔１１を穿孔す
る。

【００１７】本発明の製造方法は、ポンチング機で原材
料３を打抜加工して外輪と内輪とに分離し、その後に分
離された内輪をさらに打抜加工して中心孔１１を穿孔す
る。すなわち、中心孔１１を穿設していない原材料３を
ポンチング機で打抜加工して外輪と内輪とに分離し、外
輪から分離した内輪を打抜加工して中心孔１１を穿孔
し、中心孔の穿孔された内輪を圧延成形することを特徴
とする。

【００１８】さらに、本発明のベアリングの内輪と外輪
の製造方法は、原材料を打抜加工して外輪から分離され
た内輪に、中心孔を打抜加工して穿設する。打抜加工す
る内輪は、好ましくは熱処理する。外輪と内輪を分離す
る打抜加工で内輪に発生する残留応力を少なくし、さら
に、打抜加工によって加工硬化した硬度を低下させるた
めである。熱処理は、内輪を６００〜９００℃、好まし
くは７００〜８５０℃以上に加熱して除冷する。中心孔
の穿設された内輪と、内輪の分離された外輪の両方を圧
延成形する。圧延成形は、内輪の外径および内径を完成
内輪の外径と内径に、外輪の外径および内径を完成外輪
の外径と内径に同一に成形する。

【００１９】

【作用】本発明のベアリングの内輪と外輪を製造する方
法は、外輪から分離された内輪を、打抜加工して中心孔
１１を穿孔して圧延成形する。ベアリングの内輪と外輪
は、薄い金属板を打抜加工して製造されるのではない。
厚い円盤状の原材料３を打抜加工して、外輪と内輪とに
分離し、その後に打抜加工して中心孔１１を穿孔する。
本発明の外輪と内輪の製造方法は、最初に原材料３を、
外輪と内輪に分離し、その後に、内輪にポンチング機で
中心孔１１を穿孔し、内輪と外輪を圧延成形する。この
方法は、溝を旋削しないので、切粉が発生しない。溝を
旋削して分離する従来の方法は、原材料を、外輪と、内
輪と相当量の切粉とに分離する。本発明の製造方法は、
原材料を打抜加工して外輪と内輪に分離し、分離する工
程で切粉を発生させない。このため、原材料を無駄なく
有効に利用して、外輪と内輪とに分離できる。 打抜加工
した外輪と内輪とは、外径や内径が完成品であるレース
の寸法とはならない。打抜加工した状態で、内輪の外径
が外輪の内径に等しくなるからである。外径と内径の寸
法が異なる外輪と内輪とは、圧延成形して完成品である
レースと同じ寸法に成形する。圧延成形は、旋削するの
でなく、外輪と内輪とを押圧して、成形するので、切粉
が発生しない。また、この方法で成形すると、外径や内
径を所定の寸法に成形するのと同時に、軌道等を設けた
り、丸面取り等をすることもできる。このため、従来の
旋削方法に比較すると、簡単かつ容易に、しかも短時間
に所定の寸法に成形して、軌道等を設けることができ
る。さらに、本発明の方法は、これまでのように、最初
に中心孔１１を穿設し、その後に外輪と内輪とに分離す
るのではない。中心孔１１を穿孔した原材料３を打抜加
工して外輪と内輪に分離する方法は、内輪と外輪を分離
する打抜加工において、内輪に損傷を受ける。しかしな
がら、本発明の方法は、外輪から分離した内輪を打抜加
工して中心孔１１を穿孔する。したがって、原材料３を
打抜加工して外輪と内輪とに分離する工程において、内
輪の損傷を極減できる。外輪から分離されるときに、内
輪には中心孔１１が穿孔されていないからである。外輪
から分離された内輪は、熱処理して残留応力を除き、さ
らに、打抜加工の加工硬化を解消する。熱処理された内
輪は硬度が低下し、ポンチング機で打抜加工して中心孔
１１を穿孔する。

【００２０】この状態で打抜加工される内輪は、従来の
ように、ポンチング機で加工するときの亀裂１２等の発
生を防止できるばかりでなく、外形を綺麗に成形して中
心孔１１を穿孔できる特長がある。それは、図５に示す
ように、打抜加工する金型１８の凹部１８Ａに嵌入して
セットされた内輪６が、ポンチング機で打抜加工される
ときに、その外形が金型の凹部１８Ａの内面に強く押し
付けられて成形されるからである。このため、本発明の
製造方法は、内輪に中心孔１１を打抜加工するときに、
内輪の外側にできる段差６Ａを少なくして綺麗に成形す
る。外側に大きい段差６Ａのある内輪６を、図５に示す
ように、金型１８の凹部１８Ａに嵌入して、中心にポン
チ１９を打ち込むと、強く押し込まれるポンチ１９によ
って、外側に広げようとする拡開力が作用する。この拡
開力は、内輪の外径を金型１８の凹部１８Ａの内面に強
く押しつけて、段差６Ａを少なくする。とくに、本発明
の製造方法は、熱処理して軟化した内輪を金型１８の凹
部１８Ａに嵌入して打抜加工するので、変形しやすくな
った内輪は、ポンチ１９の押圧力による拡開力で段差６
Ａが少なくなる形状に成形される。したがって、ポンチ
ング機で外輪から分離された内輪は、熱処理して中心孔
１１を打抜加工する工程で、亀裂の発生を防止できると
共に、外側面の段差を少なく成形して綺麗な表面とし、
さらに、中心には太さを一定とする中心孔が穿孔され
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図６に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための方法を例示するものであって、本発
明のベアリングの内輪と外輪を製造する方法を下記の方
法に特定するものでない。

【００２２】（１）バー材を所定の厚さに切断する工程 図７に示すように、カッター１０を使用して、円柱状の
バー材１を所定の厚さに切断してベアリングの原材料３
とする。バー材１には、組織を球状化処理したもので、
硬さが、ロックウェル（Ｂスケール）で測定してＨＲＢ
＝９０〜９１であるＳＵＪ２を使用する。このバー材１
は、鉄以外に下記の成分を含有する。

【００２３】 Ｃ……０．９５〜１．１０重量％ Ｓｉ…０．１５〜０．３５重量％ Ｍｎ…０．５重量％以下 Ｐ……０．０２５重量％以下 Ｓ……０．０２０重量％以下 Ｃｒ…１．３０〜１．６０重量％ Ｍｏ…０．０８重量％以下 Ｎｉ…０．２５重量％ Ｃｕ…０．２５重量％以下

【００２４】ただ、バー材１には、ＳＵＪ２に代わって
ＳＵＪ３〜５も使用できる。また、バー材１には、ＨＲ
Ｂが８８〜９５の範囲にある球状化処理したものが使用
できる。バー材１を切断するカッター１０は、回転軸１
０Ａに所定の間隔で丸鋸刃１０Ｂを固定している。カッ
ター１０の回転軸１０Ａをバー材１と平行に配設し、回
転しているカッター１０をバー材１に接近させて、バー
材１を切断する。バー材１の外径は、これを打抜加工し
た後に圧延成形して、所定の寸法の外輪と内輪とにでき
る大きさに設計される。たとえば、完成外輪５の外径を
４０ｍｍとするレースを製作するバー材１は、外径を３
１ｍｍとする。

【００２５】（２）ポンチング機で原材料を打抜加工し
て外輪と内輪を分離する工程 図８に示すように、ポンチング機を使用して、原材料３
を打抜加工して外輪５と内輪６とに分離する。ポンチン
グ機は、原材料３を嵌入する凹部１３Ａのある金型１３
と、原材料３の中心を打抜加工するポンチ１４を備え
る。さらに、ポンチング機は、原材料３を金型１３の凹
部１３Ａに挿入するポンチガイド１７を備える。ポンチ
ガイド１７が原材料３を押圧する状態で、ポンチ１４で
もって原材料３をポンチングする。金型の凹部１３Ａ
は、原材料３の外径よりも多少大きいがほぼ等しい内径
に設計され、打抜加工するときに、原材料３の外径が変
形するのを防止する。ポンチ１４の外径は、打抜加工す
る内輪６の外径にほぼ等しい。このポンチング機は、ポ
ンチで原材料３を打抜加工して、原材料３を外輪５と内
輪６とに分離する。打抜加工される内輪６の外径は、た
とえば、完成内輪６の外径を２５ｍｍとするレースを製
作する場合、打抜加工される内輪６の外径を２２ｍｍと
する。

【００２６】（３）外輪から分離された内輪を熱処理す
る工程 ポンチング機で打抜加工された内輪は、加工硬化、残留
応力を解消するために熱処理する。打抜加工された内輪
は、ポンチ１４に強い力で打ち抜かれるときに、加工硬
化している。また、内輪の内部には強い残留応力が生じ
ている。熱処理は、内輪を軟化させる。熱処理は、内輪
を８００℃に１０分間加熱した後で除冷して行われる。
内輪を加熱して熱処理する温度は、低すぎると内輪を充
分に軟化できず、高すぎると材料の球状化を阻害する。
このため、内輪の加熱温度は、６００〜９００℃の範囲
に設定される。内輪の加熱時間は加熱温度によって相違
する。加熱時間は、好ましくは、７５０℃以上に加熱す
る時間を１０分以上とする。加熱時間が短すぎると、内
輪を充分に軟化できない。長すぎても弊害はないが、ラ
ンニングコストが高くなる。したがって、内輪の加熱時
間は、ランニングコストと内輪を軟化できる程度とを考
慮して、最適値に設定される。熱処理して軟化された内
輪は、再びポンチング機にセットされて、中心孔１１を
打抜加工するときの割れが防止でき、また、中心に打ち
込まれるポンチによって外面が金型の凹部の内面に押し
出されて成形できる。

【００２７】（４）熱処理された内輪を打抜加工して中
心孔を穿孔する工程 熱処理して軟化された内輪は、図５に示すように、ポン
チング機の金型１８の凹部１８Ａに入れられ、円筒状の
ポンチガイド２０が内輪６の外周を押圧する状態で、ポ
ンチ１９でもって内輪６をポンチングして中心孔１１を
打抜加工する。金型１８は、内輪６を嵌入できる凹部１
８Ａを有する。凹部１８Ａは内面を平滑面とする円柱状
である。凹部１８Ａの内径は、ここに打抜加工された内
輪６を嵌入できるように、凹部１８Ａに嵌入する部分の
内輪６の外径よりも大きいがなるべく小さく設計され
る。たとえば、凹部１８Ａの内径は、内輪６の凹部１８
Ａに嵌入する部分の外径よりも０．１〜０．３ｍｍ大き
く設計される。

【００２８】ポンチング機で打抜加工して外輪から分離
された内輪は、外径全体が同じ直径とはならない。内輪
は、図５に示すように中央部分の外径が小さくなって、
外周面に段差６Ａができる。内輪６に中心孔１１を穿設
するポンチング機は、必ずしも内輪６の全体を凹部１８
Ａに嵌入する必要はないが、図８に示す金型１８は、内
輪６のほぼ全体を凹部１８Ａに嵌入している。

【００２９】凹部１８Ａと内輪６との隙間を狭くして、
ポンチ１９で打抜加工すると、内輪６の外周面が凹部１
８Ａの内面に強く押し出されて、理想的な形状に成形さ
れる。ポンチ１９が内輪を打ち抜くときに、内輪を外側
に押し広げようとする力が作用するからである。外周面
が凹部１８Ａに強く押し付けられる内輪６は、金型１８
の凹部１８Ａによって段差６Ａが少なくなるように成形
される。

【００３０】ちなみに、本発明者等が実際に行った実験
では、下記の条件で内輪を打抜加工したところ、段差の
あるＡ点では外径が２８／１０００ｍｍ太く成形され、
Ｂ点では５／１０００ｍｍ太く成形された。 内輪の最大外径（Ｄｍａｘ）……２１．２ｍｍ 内輪の厚さ（Ｌｍａｘ）…………１２．０ｍｍ 金型凹部の内径（Ｄｍ）…………２１．４ｍｍ 金型凹部の深さ（Ｌｍ）…………１３．０ｍｍ ポンチの外径（Ｄｐ）………………９．０ｍｍ ポンチの打抜圧力…………………６０トン

【００３１】（５）外輪と内輪の両方を熱処理する工程 打抜加工に適した硬度の原材料は、打抜加工して外輪と
内輪に分離して冷間ローリングして圧延成形すると、表
面に微細な割れが発生する。また、圧延成形するときに
歪んで完全に円形とならない。それは、打抜加工された
外輪と内輪が硬すぎることが理由である。打抜加工され
た外輪と内輪は、軟化させるとともに、打抜加工に起因
する加工硬化と残留応力を除くために熱処理する。外輪
と内輪は、強い力で打ち抜かれるときに加工硬化する。
加工硬化は、打抜加工して分離された外輪と内輪を、原
材料の硬度よりもさらに硬くする。

【００３２】打抜加工された外輪と内輪をやわらかくす
るために、熱処理する。熱処理は、外輪と内輪を７８０
℃に４時間加熱し、３時間かけて７８０℃から７００℃
まで徐冷する。この熱処理をすると、熱処理前のＨＲＢ
が１１０〜１２０であった外輪と内輪は、ＨＲＢが９０
に低下する。打抜加工して熱処理する前のＨＲＢが１１
０〜１２０となる外輪と内輪は、ＨＲＢが９０〜９１の
ＳＵＪ２製の原材料を打抜加工したものである。すなわ
ち、ＨＲＢが９０〜９１の原材料は、打抜加工するとＨ
ＲＢが１１０〜１２０となり、これを熱処理すると９０
に低下する。ただし、熱処理した外輪と内輪のＨＲＢ
は、測定部位によって多少のバラツキがある。

【００３３】この工程における熱処理は、外輪と内輪の
ＨＲＢを９４以下に軟化させる必要がある。ベアリング
レースに使用されるバー材は、６００±２５℃に加熱し
て、その後に徐冷する熱処理によって、加工硬化と残留
応力をほぼ完全に除去できる。この工程の熱処理は、打
抜加工の残留応力と加工硬化を除くことのみを目的する
ものではない。熱処理は、残留応力を除くことに加え
て、外輪と内輪の硬度を低下させて、圧延成形する時に
発生する割れと変形を防止する。このことを考慮する
と、打抜加工後の熱処理は、外輪と内輪の加熱温度を７
００℃以上、さらに好ましくは７２３℃以上に設定す
る。７２３℃以上に加熱すると、外輪と内輪の硬度を低
下できる。

【００３４】加熱温度を高くすると、外輪と内輪のＨＲ
Ｂは低下する。また、加熱時間を長くしても、ＨＲＢは
低下する。ただ、加熱温度が高すぎると、球状化処理し
た外輪と内輪の球状化が低下する。外輪の内輪の球状化
を害しない加熱温度は９００℃以下である。したがっ
て、この熱処理工程において、外輪と内輪は７００〜９
００℃、好ましくは７２３〜８５０℃に加熱される。加
熱時間は温度が高いと短く、低いと長くする必要があ
る。たとえば加熱温度を７８０℃とする場合、加熱時間
を２時間以上とする。

【００３５】（６）熱処理した外輪と内輪を旋削する工
程 熱処理した外輪と内輪とは、加熱されて表面に脱炭層が
できる。脱炭層の膜厚は５／１００〜８／１００ｍｍで
ある。この脱炭層を除去するために、外輪と内輪の表面
を旋削する。外輪と内輪とは、内径を旋削し、外径と幅
を旋削または研磨する。脱炭層を完全に除去するため
に、外輪と内輪とは、表面を１０／１００ｍｍ以上旋削
する。

【００３６】（７）外輪と内輪を圧延成形する工程 表面を旋削した外輪と内輪を、冷間転造成形盤を使用し
て、冷間ローリングによる圧延成形する。冷間ローリン
グされる内輪は、５０〜１００℃に加温することもでき
る。圧延成形された外輪と内輪は、完成外輪と内輪の寸
法に仕上げられる。

【００３７】冷間転造成形盤は、図９に示すように、内
輪と外輪の中心に挿入されるマンドレル１５と成形ロー
ル１６とを有する。マンドレル１５は、外輪または内輪
の内径に挿入され、成形ロール１６が外周を押圧、転造
して外輪と内輪とを冷間圧延する。たとえば、内径を１
０．５ｍｍとする内輪を圧延成形するマンドレル１５
は、内輪の内径を転造する部分の最大外径を１０．３ｍ
ｍとし、最少外径を約８ｍｍとする。外輪と内輪とは、
圧延成形して、図１０のＡ〜Ｈ面を仕上げる。すなわ
ち、外輪のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ面と、内輪のＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈ
面とを仕上げる。外輪をこの形状に圧延成形して仕上げ
るマンドレル１５は、外輪に外軌道を成形する凸条を有
する。内輪をこの形状に圧延成形する成形ロール１６
は、内軌道を成形する凸条を有する。このように、内輪
を圧延成形して内軌道を成形し、外輪を圧延成形すると
きに外軌道を成形すると、軌道として除去される部分の
材料を有効に使用できる特長がある。ただ、圧延成形し
た後、旋削して内軌道と外軌道とを加工することもでき
るのは言うまでもない。

【００３８】（８）旋削して外輪と内輪を所定の寸法に
仕上げる工程 圧延成形された外輪は、幅を旋削して所定の寸法に仕上
げるとともに、ベアリングのシールを嵌着するための溝
を旋削して形成する。内輪は、幅を旋削して所定の寸法
に仕上げる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のベアリングの製造方法は、外輪
と内輪を分離するときにスクラップが発生しないにもか
かわらず、極めて高品質に、外輪と内輪のレースを多量
生産できる特長がある。それは、本発明のベアリングの
製造方法が、図１１に示す従来の方法のように、薄い環
状素材を厚く加工して内輪を製造する必要がないからで
ある。本発明の製法は、外輪と内輪を分離するときに、
スクラップが発生しないように 内輪の外径を外輪の内
径に等しくするが、分離された外輪と内輪の両方を圧延
成形して外径を大きくするので、内輪を薄い環状素材と
する必要がない。図１１に示すように、軸方向の厚さに
比較して、半径方向の幅が相当に広い環状素材を半径方
向に押しつぶして、所定の外径の内輪とする従来の製造
方法は、薄い環状素材を厚い内輪に加工するのが極めて
難しく、高品質なベアリングを多量生産することは実際
にはほとんど不可能である。本発明の製造方法は、分離
された外輪の内径と、内輪の外径をほぼ等しくするが、
その後に外輪と内輪の両方を大きく圧延成形するので、
内輪を薄い環状素材から加工する必要がない。このた
め、外輪と内輪とをスクラップができないように分離で
きるにもかかわらず、高品質なレースを安価に多量生産
できるという、ベアリングの製造方法にとって正に理想
的な特長を実現する。

【００４０】さらに、本発明のベアリングの内輪と外輪
を製造する方法は、外輪と内輪を分離し、かつ、内輪に
中心孔を穿孔するという二つの工程を打抜加工で能率よ
く処理でき、さらに、加工された内輪の変形や割れを極
減できる特長がある。それは、本発明の製造方法が、先
に打抜加工して外輪と内輪を分離し、その後、内輪を熱
処理して加工硬化と残留応力を除去し、これを金型の凹
部に嵌入して打抜加工するからである。本発明の外輪と
内輪の製造方法は、あらかじめ中心孔を打抜加工した原
材料を打抜加工する従来の方法とは異なり、外輪と内輪
を分離した後、内輪を打抜加工して中心孔を穿孔する。
さらに、外輪から分離された内輪は、熱処理して軟化さ
せた後、再び打抜加工して、中心孔を穿孔する。この方
法で外輪から分離され、また、中心孔が穿孔される内輪
は、２工程の打抜加工によって、極めて単時間に能率よ
く加工され、しかも、従来の方法では解決することが難
しい打抜加工時の亀裂や変形を効果的に解消できる特長
がある。このため、本発明の製造方法は、高品質な外輪
と内輪を、安価に多量生産できる特長がある。

【００４１】さらにまた、本発明の特筆すべき特長は、
打抜加工で中心孔を穿孔した内輪の旋削量を少なくでき
ることにある。このことは、ベアリングレースの製造に
とって極めて大切なことである。旋削量が多いことは、
旋削費用を高くするばかりでなく、原材料の歩留を低下
させ、さらに、切粉の廃棄に手間がかかるからである。
外輪と内輪を打抜加工して分離する方法は、極めて短時
間に能率よく加工処理できる特長はあるが、打抜加工さ
れた内輪の外周に、図５に示すように段差ができる。そ
れは、相当に厚い金属を打抜加工して、外輪と内輪とに
分離するからである。段差のある内輪は、その後に段差
部分を旋削して除去する必要がある。段差が大きいと、
内輪の旋削量は多くなる。本発明の製造方法は、打抜加
工して外輪から分離した内輪を、熱処理して軟化させた
後、金型の凹部に嵌入して中心孔を打抜加工している。
金型の凹部に入れられてポンチで打ち抜かれる内輪は、
挿入されるポンチで強制的に外側に押し広げられる。こ
の力は、段差のある内輪の外周面を金型の凹部に強く押
し付けて成形する。したがって、ポンチを打ち込んで中
心孔を穿孔した内輪は、段差のある外周面が凹部によっ
て綺麗に成形される。成形された内輪の外周面は段差が
少なくなる。したがって、本発明のベアリングの内輪と
外輪との製造方法は、２工程の打抜加工で外輪と内輪を
分離し、さらに、中心孔を穿孔して加工能率を改善でき
ると共に、内輪の旋削量を少なくできる特長も実現す
る。

【００４２】中心孔を穿孔するときに、内輪の外周面を
鍛造状態とする本発明の製法は、段差を少なくして後処
理の旋削量を少なくできる効果に加えて、内輪の外周面
を理想的な状態に加工処理することにも効果がある。内
輪の外周面は、ベアリングにとって極めて大切な鋼球の
転動面となる。この面をいかに理想的な状態にできるか
は、ベアリングの寿命に大きく影響する。内輪は、外周
面を理想的な状態にして寿命を延長できる。内輪は、外
周面を鍛造することによって、表面のマルテンサイト組
織を緻密にできる。表面組織の緻密な内輪は、使用する
ときに表面の剥離が防止されて長寿命となる。

【００４３】さらに、本発明の内輪と外輪を製造する方
法は、鍛造状態で中心孔を穿孔した内輪を圧延成形す
る。圧延成形される内輪は、外周面が成形ロールで押圧
されてさらに鍛造される。従って、内輪の外周面は、さ
らにこの工程で表面組織が緻密に加工される。以上のよ
うに、鋼球の転動面である内輪の外周面を緻密な組織に
できる本発明の製法は、長寿命の内輪が製造できる優れ
た特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のベアリングの製造過程を示す工程図

【図２】従来の方法で打抜加工された内輪の断面図

【図３】従来の方法で打抜加工された内輪の斜視図

【図４】従来の方法で外輪から内輪を打抜加工する状態
を示す断面図

【図５】本発明の方法で内輪に中心孔を打抜加工する状
態を示す断面図

【図６】本発明の一実施例にかかるベアリングの製造過
程を示す工程図

【図７】バー材を円盤状に切断する状態を示す正面図

【図８】原材料を打抜加工して外輪と内輪とに分離する
状態を示す断面図

【図９】打抜加工された外輪と内輪とを圧延成形する状
態を示す断面図

【図１０】圧延成形された外輪と内輪の断面を示す断面
図

【図１１】 スクラップができないように、外輪と内輪を
分離する従来の製造方法を示す断面図

【図１２】 外輪と内輪を分離してレースを製造する従来
の製法を示す断面図

【符号の説明】

１…バー材 ２…鍛造機 ３…原材料 ４…溝 ５…外輪 ６…内輪 ６Ａ…段差 ７…外軌道 ８…内軌道 ９…外溝 １０…カッター １０Ａ…回転軸 １０
Ｂ…丸鋸刃 １１…中心孔 １２…亀裂 １３…金型 １３Ａ…凹部 １４…ポンチ １４Ａ…押圧面 １５…マンドレル １６…成形ロール １７…ポンチガイド １８…金型 １８Ａ…凹部 １９…ポンチ ２０…ポンチガイド２１…原材料 ２２…環状素材 ２３…内輪

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品となる外輪よりも小さい外径の円盤
   状に形成されている金属製の原材料をポンチング機で打
   抜加工して、ベアリングの完成品である完成内輪の外径
   よりも小さい外径の内輪を外輪から分離し、ポンチング
   機で外輪から分離された内輪を、金型の凹部に嵌入して
   ポンチング機のポンチで打抜加工して中心孔を穿孔し、 中心孔の穿設された内輪と、内輪の分離された外輪の両
   方を圧延成形し、内輪の外径および内径を完成内輪の外
   径と内径に、外輪の外径および内径を完成外輪の外径と
   内径に同一に成形することを特徴とするベアリングの内
   輪と外輪を製造する方法。