JP4949234B2 - Rolling exercise apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、直線案内装置やボールねじ等の転がり運動装置及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、焼入れされた複数の転動体転走面を有する部材を生産性のよい方法で製造することができる転がり運動装置の製造方法、及び製造された転がり運動装置に関するものである。 The present invention relates to a rolling motion device such as a linear guide device and a ball screw and a manufacturing method thereof, and more specifically, a member having a plurality of quenched rolling element rolling surfaces can be manufactured by a highly productive method. The present invention relates to a method for manufacturing a rolling exercise device, and a manufactured rolling exercise device.
直線案内装置やボールねじ等の転がり運動装置は、工作機械等に組み込まれて工作物担持用のテーブルや部材等を案内する装置であり、転動体循環路と、その転動体循環路を転動する多数の転動体とを有している。こうした転がり運動装置は、一般に、転動体循環路を構成するように2つの部材が所定の間隔で対向配置され、その転動体循環路を多数の転動体が転動することにより、そのいずれか一方の部材が直線運動又は回転運動する。 A rolling motion device such as a linear guide device or a ball screw is a device that is incorporated in a machine tool or the like to guide a table or member for supporting a workpiece, and rolls on the rolling element circulation path and the rolling element circulation path. And a large number of rolling elements. In such a rolling exercise device, generally, two members are arranged to face each other at a predetermined interval so as to constitute a rolling element circulation path, and a large number of rolling elements roll in the rolling element circulation path. The member moves linearly or rotationally.
このような転がり運動装置のうち、図1に示す形態の直線案内装置10は、一対又は二対以上の転動体転走面1aを有する軌道レール1と、その転動体転走面1aに対応する負荷転動体転走面を含む無限循環路5cを有すると共にその無限循環路5cに配列収容された複数の転動体2を介して前記の軌道レール1に装着されるスライド部材3と、から構成されている。そして、その軌道レール1とスライド部材3とは、転動体2の転がりにより相対運動自在となっている。
Among such rolling motion devices, the
例えば、直線案内装置10を構成する軌道レール1は、転動体転走面1aが長手方向に形成された長尺の部材であり、直線型と曲線型とがある。軌道レール1は、図2に示すような複雑な断面形状からなり、しかもその軌道レール1には、所定の表面硬度からなる転動体転走面1aを高い寸法精度で形成することが要求されている。こうした軌道レール1は、例えば、所定の寸法の丸鋼材を異形ダイス等で複数回引き抜き加工してほぼ完成品に近い寸法形状とし、次いで、焼入れ及び焼き戻しを行って所定の表面硬度と靱性を付与し、その後、軌道レール1に取付穴7を形成すると共に転動体転走面1a等の研削加工を行って製造されている(例えば、特許文献1を参照。)。
For example, the
上述した一般的な軌道レールの製造方法においては、ほぼ完成品に近い寸法形状とした後に、高周波焼入れ用の誘導加熱コイルを用いて転動体転走面1aとなる領域を局部的に高周波焼入れする。この高周波焼入れにより、転動体転走面1aに硬化層8が形成され(図3を参照)、その転動体転走面1aは高強度となる。その後、約150〜200℃で1〜2時間程度の焼き戻しが施され、その転動体転走面1aに靱性が付与される。
近年、直線案内装置等の転がり運動装置においては、品質の向上とコストダウンの要求が厳しくなっており、その要求への対応が検討されている。しかしながら、例えば従来の直線案内装置の軌道レールの製造工程においては、引き抜き加工してほぼ完成品に近い寸法形状とした後の熱処理時間(特に焼き戻し時間)が長く、軌道レールの製造コストが嵩むという問題がある。こうした問題は、製造される直線案内装置のコストダウンを達成するための妨げになっていた。 2. Description of the Related Art In recent years, rolling motion devices such as linear guide devices are becoming increasingly demanding for quality improvement and cost reduction. However, for example, in the manufacturing process of the track rail of the conventional linear guide device, the heat treatment time (particularly the tempering time) after the drawing process to obtain a dimension and shape almost similar to the finished product is long, and the manufacturing cost of the track rail increases. There is a problem. Such a problem has been a hindrance to achieve cost reduction of the linear guide device manufactured.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、焼入れされた複数の転動体転走面を有する部材を生産性のよい方法で製造することができる転がり運動装置の製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、その方法により製造された転がり運動装置に関するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to provide a rolling exercise apparatus capable of manufacturing a member having a plurality of quenched rolling element rolling surfaces by a method with high productivity. It is in providing the manufacturing method of. Moreover, the objective of this invention is related with the rolling exercise device manufactured by the method.
上記目的を達成するための本発明の転がり運動装置の製造方法は、焼入れされた複数の転動体転走面を有する部材を備えた転がり運動装置の製造方法であって、前記部材の製造工程が、高炭素鋼材を所望形状に塑性加工する工程と、塑性加工後の高炭素鋼材の前記転動体転走面になる必要最小限の部分のみを焼入れする工程と、焼入れ後の高炭素鋼材を焼き戻しすることなく後加工する工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a rolling exercise device according to the present invention is a method for manufacturing a rolling exercise device including a member having a plurality of quenched rolling element rolling surfaces, and the manufacturing process of the member includes: , A step of plastic processing the high carbon steel material into a desired shape, a step of quenching only the necessary minimum portion of the high carbon steel material after the plastic working that becomes the rolling element rolling surface, and a step of quenching the high carbon steel material after quenching. And a step of post-processing without returning.
上記本発明の転がり運動装置の製造方法は、前記高炭素鋼材が、重量%で、C:0.35〜0.7%、Si:0.35%以下、Mn:1.1〜1.7%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni:0.3%以下、Cr:0.5%以下、O2:0.002%以下、及び、Fe:残部、を含有する鋼材であることに特徴を有する。In the manufacturing method of the rolling exercise device of the present invention, the high carbon steel material is in weight%, C: 0.35 to 0.7%, Si: 0.35% or less, Mn: 1.1 to 1.7. %, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, Ni: 0.3% or less, Cr: 0.5% or less, O 2 : 0.002% or less, and Fe: balance. It is characterized by the steel material it contains.
本発明によれば、転動体転走面を有する部材の製造工程が、塑性加工後の高炭素鋼材の転動体転走面になる必要最小限の部分のみを焼入れした後にその高炭素鋼材を焼き戻しすることなく後加工する工程を含むので、従来行われていた焼き戻し時間だけ全体の製造工数を削減することができる。その結果、転動体転走面を有する部材を少なくとも品質と生産性のよい方法で製造することができるので、コスト競争力のある転がり運動装置を製造することができる。 According to the present invention, the manufacturing process of a member having a rolling element rolling surface quenches the high carbon steel material after quenching only the minimum necessary portion that becomes the rolling element rolling surface of the high carbon steel material after plastic working. Since it includes a step of post-processing without returning, the total number of manufacturing steps can be reduced by the tempering time conventionally performed. As a result, the member having the rolling element rolling surface can be manufactured at least by a method with good quality and productivity, so that it is possible to manufacture a rolling exercise device with cost competitiveness.
なお、転動体転走面を有する部材が焼き戻し工程を省略してもその品質を維持又は向上できる理由は、先ず第1には、高炭素鋼材が上記組成からなることによる。すなわち、焼き戻し工程を省略した場合であっても、上記組成の高炭素鋼材に焼入れすることにより、焼入れされた転動体転走面には高硬度の硬化層が形成され、その結果、転がり寿命が向上するからである。さらに、第2には、焼き戻しされずに靱性の向上を見込めない部分が転動体転走面近傍のみであることから、転動体転走面を有する部材全体としての機械的特性(強度や靱性を含む)はその部材の大部分を占める転動体転走面近傍以外の部分が担うことになり、その結果、転動体転走面を有する部材全体としての機械的特性が維持されるからである。 The reason why a member having a rolling element rolling surface can maintain or improve its quality even if the tempering step is omitted is first because the high carbon steel material has the above composition. That is, even when the tempering step is omitted, by hardening to the high carbon steel material having the above composition, a hardened hardened layer is formed on the rolled rolling element rolling surface, resulting in a rolling life. This is because it improves. Furthermore, secondly, since the portion where the toughness cannot be improved without being tempered is only in the vicinity of the rolling element rolling surface, the mechanical characteristics (strength and toughness) of the entire member having the rolling element rolling surface. This is because the part other than the vicinity of the rolling element rolling surface that occupies most of the member is responsible, and as a result, the mechanical characteristics of the entire member having the rolling element rolling surface are maintained. .
上記本発明の転がり運動装置の製造方法は、前記高炭素鋼材が、Mo:0.15〜0.3%をさらに含有することを特徴とする。 In the method for manufacturing a rolling exercise device of the present invention, the high carbon steel material further contains Mo: 0.15 to 0.3%.
この発明によれば、上記高炭素鋼材がMo(モリブデン)を0.15〜0.3%含有するようにしたので、高価なNiを多量に含有させることなく焼入性を向上させ、硬度を高くし、加工時等の高温下で耐熱性を向上させることが可能となる。 According to this invention, since the high carbon steel material contains 0.15 to 0.3% of Mo (molybdenum), the hardenability is improved without containing a large amount of expensive Ni, and the hardness is increased. It is possible to increase the heat resistance at a high temperature such as during processing.
本発明の転がり運動装置の製造方法は、上記本発明の転がり運動装置の製造方法において、前記後加工が、前記部材に必要とされる穴あけ加工及び研削加工のうち少なくとも一方の加工を含むことを特徴とする。 The manufacturing method of the rolling exercise device of the present invention is the manufacturing method of the rolling exercise device of the present invention, wherein the post-processing includes at least one of drilling processing and grinding processing required for the member. Features.
後加工として穴あけ加工及び研削加工の一方又は両方の加工を含む場合、本発明の製造方法によれば、転動体転走面を有する部材に顕著な曲がり等の問題を生じさせず、却って穴あけ加工後や研削加工後の曲がりを小さくすることができるという効果がある。 When one or both of drilling and grinding are included as post-processing, according to the manufacturing method of the present invention, drilling is performed without causing problems such as remarkable bending on the member having the rolling element rolling surface. There is an effect that bending after and after grinding can be reduced.
本発明の転がり運動装置の製造方法は、上記本発明の転がり運動装置の製造方法において、焼入れされた前記転動体転走面が、焼き戻しにより生じるε−炭化物を含まないことを特徴とする。 The rolling exercise device manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the rolling exercise device manufacturing method of the present invention, the quenched rolling element rolling surface does not contain ε-carbide generated by tempering.
上記目的を達成するための本発明の転がり運動装置は、焼入れされた複数の転動体転走面を有する、高炭素鋼材からなる部材を備えた転がり運動装置であって、前記転動体転走面が、焼き戻しにより生じる組織を実質的に含まないことを特徴とする。このときの高炭素鋼材は、重量%で、C:0.35〜0.7%、Si:0.35%以下、Mn:1.1〜1.7%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni:0.3%以下、Cr:0.5%以下、O2:0.002%以下、及び、Fe:残部、を含有する鋼材であることが望ましい。The rolling exercise device of the present invention for achieving the above object is a rolling exercise device having a member made of a high carbon steel material, having a plurality of quenched rolling element rolling surfaces, wherein the rolling element rolling surface is provided. However, it is characterized by not containing substantially the structure | tissue which arises by tempering. At this time, the high carbon steel material is, by weight, C: 0.35 to 0.7%, Si: 0.35% or less, Mn: 1.1 to 1.7%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, Ni: 0.3% or less, Cr: 0.5% or less, O 2: 0.002% or less, and, Fe: balance, it is desirable that the steel contains.
本発明の転がり運動装置は、上述した本発明に係る製造方法により製造されたものであり、焼入れされた転動体転走面が焼き戻しにより生じる組織(例えばε−炭化物)を実質的に含まない。したがって、本発明の転がり運動装置によれば、転動体転走面を有する、高炭素鋼材からなる部材は焼き戻しがなされていないので、焼入れされた転動体転走面には高硬度の硬化層が形成されて転がり寿命が向上する。さらに、本発明の転がり運動装置によれば、焼き戻しされずに靱性の向上を見込めない部分が転動体転走面近傍のみであることから、転動体転走面を有する部材全体としての機械的特性(強度や靱性を含む)は、その部材の大部分を占める転動体転走面近傍以外の部分が担うことになり、その結果、転動体転走面を有する部材全体としての機械的特性が維持される。 The rolling motion apparatus of the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method according to the present invention, and substantially does not include a structure (for example, ε-carbide) generated by tempering of the rolled rolling element rolling surface. . Therefore, according to the rolling exercise device of the present invention, a member made of a high carbon steel material having a rolling element rolling surface is not tempered. Therefore, a hardened hardened layer is formed on the quenched rolling element rolling surface. Is formed and the rolling life is improved. Furthermore, according to the rolling exercise device of the present invention, since the portion that cannot be expected to improve toughness without being tempered is only in the vicinity of the rolling element rolling surface, it is mechanical as the entire member having the rolling element rolling surface. The characteristics (including strength and toughness) are assumed to be the part other than the vicinity of the rolling element rolling surface that occupies most of the member. As a result, the mechanical characteristics of the entire member having the rolling element rolling surface are Maintained.
本発明の転がり運動装置は、前記高炭素鋼材が、Mo:0.15〜0.3%をさらに含有することを特徴とする。 In the rolling exercise device of the present invention, the high carbon steel material further contains Mo: 0.15 to 0.3%.
この発明によれば、上記高炭素鋼材がMo(モリブデン)を0.15〜0.3%含有するようにしたので、高価なNiを多量に含有させることなく焼入性を向上させ、硬度を高くし、加工時等の高温下で耐熱性を向上させることが可能となる。 According to this invention, since the high carbon steel material contains 0.15 to 0.3% of Mo (molybdenum), the hardenability is improved without containing a large amount of expensive Ni, and the hardness is increased. It is possible to increase the heat resistance at a high temperature such as during processing.
以上説明したように、本発明の転がり運動装置の製造方法によれば、従来行われていた焼き戻し時間だけ全体の製造工数を削減することができるので、転動体転走面を有する部材を少なくとも品質と生産性のよい方法で製造することができる。その結果、コスト競争力のある転がり運動装置を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a rolling exercise device of the present invention, since the entire manufacturing man-hour can be reduced by the tempering time that has been conventionally performed, at least a member having a rolling element rolling surface is provided. It can be manufactured by a method with good quality and productivity. As a result, a cost-competitive rolling exercise device can be manufactured.
この方法で製造された転がり運動装置によれば、転動体転走面を有する、高炭素鋼材からなる部材は焼き戻しがなされていないので、焼入れされた転動体転走面には高硬度の硬化層が形成されて転がり寿命が向上する。さらに、本発明の転がり運動装置によれば、焼き戻しされずに靱性の向上を見込めない部分が転動体転走面近傍のみであることから、転動体転走面を有する部材全体としての機械的特性(強度や靱性を含む)は、その部材の大部分を占める転動体転走面近傍以外の部分が担うことになり、その結果、転動体転走面を有する部材全体としての機械的特性が維持される。また、転がり運動装置の素材にMo(モリブデン)を含有するようにしたので、寿命の長い転がり運動装置を提供することが可能となる。 According to the rolling exercise device manufactured by this method, since the member made of high carbon steel material having a rolling element rolling surface is not tempered, the hardened rolling element rolling surface is hardened with high hardness. A layer is formed to improve the rolling life. Furthermore, according to the rolling exercise device of the present invention, since the portion that cannot be expected to improve toughness without being tempered is only in the vicinity of the rolling element rolling surface, it is mechanical as the entire member having the rolling element rolling surface. The characteristics (including strength and toughness) are assumed to be the part other than the vicinity of the rolling element rolling surface that occupies most of the member. As a result, the mechanical characteristics of the entire member having the rolling element rolling surface are Maintained. In addition, since Mo (molybdenum) is contained in the material of the rolling exercise device, it is possible to provide a rolling exercise device with a long life.
1 軌道レール
1a 転動体転走面
2 転動体
3 スライド部材
5 ブロック
5a 取付面
5b 負荷転動体転走面
5c 転動体戻し孔
6 エンドプレート
7 取付穴
8 硬化層
10 直動案内装置
20 ボールスプライン
21 スプライン軸
21a 転動体転走溝
22 転動体
23 スライド部材
24 負荷転走路
25 無負荷戻し路
26 保持器
27 溝
28 止め輪
30 ボールねじ
31 ねじ軸
31a 転動体転走溝
32 ナット部材
32a 負荷転動体転走溝
33 負荷転動体転走路
34 リターンパイプ
35 転動体
36 スペーサ
A 硬化層の断面積
Z 全断面積DESCRIPTION OF
以下、本発明の転がり運動装置及びその製造方法について説明する。なお、以下において、「%」は重量%を意味する。 Hereinafter, the rolling exercise device and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described. In the following, “%” means% by weight.
本発明の転がり運動装置の製造方法は、焼入れされた複数の転動体転走面を有する部材を備えた転がり運動装置の製造方法であり、その部材の製造工程が、高炭素鋼材を所望形状に塑性加工する工程(以下、塑性加工工程という。)と、塑性加工後の高炭素鋼材の前記転動体転走面になる必要最小限の部分のみを焼入れする工程(以下、焼入れ工程という。)と、焼入れ後の高炭素鋼材を焼き戻しすることなく後加工する工程(以下、後加工工程という。)とを有している。以下の説明においては、本発明の転がり運動装置の一実施形態である直線案内装置(リニアモーションガイドともいう)の軌道レールについて説明する。 The manufacturing method of the rolling exercise device of the present invention is a manufacturing method of a rolling exercise device including a member having a plurality of quenched rolling element rolling surfaces, and the manufacturing process of the member makes a high carbon steel material into a desired shape. A step of plastic working (hereinafter referred to as a plastic working step), a step of quenching only a minimum necessary portion of the high-carbon steel material after the plastic working that becomes the rolling element rolling surface (hereinafter referred to as a quenching step), and And a post-processing step (hereinafter referred to as a post-processing step) without tempering the high-carbon steel material after quenching. In the following description, a track rail of a linear guide device (also referred to as a linear motion guide) which is an embodiment of the rolling exercise device of the present invention will be described.
直動案内装置10は、図1に示すように、焼入れされた複数の転動体転走面1aを有する軌道レール1と、その転動体転走面1aに対応する負荷転動体転走面を含む無限循環路5cを有すると共にその無限循環路5cに配列収容された複数の転動体2を介して前記の軌道レール1に装着されるスライド部材3とから構成されている。そして、その軌道レール1とスライド部材3とは、転動体2の転がりにより相対運動自在となっている。なお、本発明の転がり運動装置の技術的範囲が以下の直線案内装置の形態に限定されないことはいうまでもない。
As shown in FIG. 1, the linear
なお、図1は、本発明の転がり運動装置の一実施形態である直線案内装置の一例を示す斜視図であり、図2は、直線案内装置が備える軌道レールの一例を示す断面図であり、図3は、直線案内装置が備える軌道レールの転動体転走面の焼入れ状態を説明する断面図である。軌道レール1には、その長手方向に、焼入れされた複数の転動体転走面1aが一対又は二対以上の形成されている。
1 is a perspective view illustrating an example of a linear guide device that is an embodiment of the rolling exercise device of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a track rail provided in the linear guide device. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a quenching state of the rolling element rolling surface of the track rail included in the linear guide device. The
(塑性加工工程)
塑性加工工程は、高炭素鋼材を所望形状に塑性加工する工程である。高炭素鋼材としては、熱間加工、又は冷間加工、又は中間焼鈍を併用した冷間加工により所定の外径に塑性加工された長尺の丸鋼材が用いられる。丸鋼材は、複数回引き抜き加工されて所望形状に塑性加工されたものである。(Plastic processing process)
The plastic working step is a step of plastic working a high carbon steel material into a desired shape. As the high carbon steel material, a long round steel material plastically processed to a predetermined outer diameter is used by hot working, cold working, or cold working combined with intermediate annealing. The round steel material is drawn multiple times and plastic processed into a desired shape.
例えば図2の断面形状を呈する軌道レール1や、後述の図4に示すボールスプラインを構成するスプライン軸21においては、異形ダイス等を用いて複数回引抜加工することにより、完成品の断面にほぼ近い形状に加工される。なお、丸鋼材の外径は、引抜加工の回数により任意に設定される。一方、後述の図5に示すボールねじのねじ軸31においては、丸ダイス等を用いた引抜加工と、転造ダイスを用いた転造加工とにより、完成品の断面にほぼ近い形状に加工される。
For example, the
高炭素鋼材は、重量%で、C:0.35〜0.7%、Si:0.35%以下、Mn:1.1〜1.7%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni:0.3%以下、Cr:0.5%以下、O2:0.002%以下、及び、Fe:残部、を含有するものを例示できる。なお、この高炭素鋼材には不可避不純物も含まれる。The high carbon steel material is, by weight, C: 0.35 to 0.7%, Si: 0.35% or less, Mn: 1.1 to 1.7%, P: 0.03% or less, S: 0 Examples include those containing 0.03% or less, Ni: 0.3% or less, Cr: 0.5% or less, O 2 : 0.002% or less, and Fe: the balance. This high carbon steel material also contains inevitable impurities.
また、他の高炭素鋼材例として、Mo:0.15〜0.3%をさらに含有するもの、すなわち、重量%で、C:0.35〜0.7%、Si:0.35%以下、Mn:1.1〜1.7%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni:0.3%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0.15〜0.3%、O2:0.002%以下、及び、Fe:残部、を含有するものを用いることができる。なお、この高炭素鋼材には不可避不純物も含まれる。In addition, as another example of high carbon steel material, Mo: 0.15 to 0.3% further, that is, by weight, C: 0.35 to 0.7%, Si: 0.35% or less , Mn: 1.1 to 1.7%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, Ni: 0.3% or less, Cr: 0.5% or less, Mo: 0.15 A material containing 0.3%, O 2 : 0.002% or less, and Fe: the balance can be used. In addition, this high carbon steel material also contains inevitable impurities.
C(炭素)は、転動体転走面1aに形成される焼入れ後の硬化層8に所望の硬さを付与したり、軌道レール全体に所定の機械的強度を付与したりするための必須の成分である。C含有量が0.35%未満の場合は、硬化層8の硬さや軌道レール全体の機械的強度が低くなることがある。なお、C含有量を0.5%以上とすることが、硬化層8の硬さや機械的強度を付与する観点からより好ましい。一方、C含有量が0.7%を超えると、被削性や冷間加工性が低下することがある。
C (carbon) is indispensable for imparting desired hardness to the hardened layer 8 after quenching formed on the rolling
Si(ケイ素)は、脱酸剤として添加されるものであり、硬さと強度を高めるように作用する。Si含有量が0.35%を超えると、被削性や冷間加工性が低下することがある。なお、Siは不可避的に含まれるが、その下限値は0.15%程度である。 Si (silicon) is added as a deoxidizer and acts to increase hardness and strength. If the Si content exceeds 0.35%, machinability and cold workability may be deteriorated. Si is inevitably included, but its lower limit is about 0.15%.
Mn(マンガン)は、焼入性及び被削性を向上させるように作用する。Mn含有量が1.1%未満では、焼入性が低下することがある。一方、Mn含有量が1.7%を超えると、被削性及び冷間加工性が低下することがある。 Mn (manganese) acts to improve hardenability and machinability. If the Mn content is less than 1.1%, the hardenability may be lowered. On the other hand, if the Mn content exceeds 1.7%, machinability and cold workability may be deteriorated.
P(リン)は、鋼材の脆化を防止するよう作用する。P含有量が0.03%を超えると、粒界に偏析して機械的特性を低下させることがある。なお、Pの下限値は特に限定されないが、0.01%程度である。 P (phosphorus) acts to prevent embrittlement of the steel material. If the P content exceeds 0.03%, it may segregate at the grain boundaries and lower the mechanical properties. The lower limit value of P is not particularly limited, but is about 0.01%.
S(硫黄)は、Mnと結合してMnSとなり、被削性を向上させるように作用する。S含有量が0.03%を超えると、軟らかくて脆いMnSが増して機械的特性を低下させることがある。なお、Sの下限値は特に限定されないが、0.01%程度である。 S (sulfur) combines with Mn to become MnS and acts to improve machinability. If the S content exceeds 0.03%, soft and brittle MnS may increase and mechanical properties may be deteriorated. The lower limit of S is not particularly limited, but is about 0.01%.
Ni(ニッケル)は、強度と靭性を高めるように作用する。Ni含有量が0.3%を超えると、原料費がかさんだり、加工性を低下させたりするという欠点がある。なお、Niの下限値は特に限定されないが、0.05%程度である。 Ni (nickel) acts to increase strength and toughness. When the Ni content exceeds 0.3%, there are disadvantages that raw material costs are increased and workability is lowered. The lower limit of Ni is not particularly limited, but is about 0.05%.
Cr(クロム)は、硬度、耐食性、焼入性及び耐熱性を向上させるように作用する。Cr含有量は0.5%以下であることが好ましいが、焼入性をある程度確保するためには0.1%以上がより好ましい。一方、Cr含有量が0.5%を超えると、加工性が低下する。 Cr (chromium) acts to improve hardness, corrosion resistance, hardenability, and heat resistance. The Cr content is preferably 0.5% or less, but more preferably 0.1% or more in order to ensure hardenability to some extent. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.5%, the workability decreases.
O2(酸素)は、0.002%以下とし、疲労寿命の低下を防止する。O2含有量が0.002%を超えると、他の金属元素と酸化物を生じて疲れ寿命が低下することがある。なお、O2の下限値は特に限定されないが、0.0003〜0.0004%程度である。O 2 (oxygen) is made 0.002% or less to prevent a decrease in fatigue life. If the O 2 content exceeds 0.002%, other metal elements and oxides may be generated, and the fatigue life may be reduced. The lower limit of O 2 is not particularly limited, but is about 0.0003 to 0.0004%.
Mo(モリブデン)を0.15〜0.3%含有させることによって、高価なNiを多量に含有させることなく焼入性を向上させ、硬度を高くし、加工時等の高温下で耐熱性を向上させることが可能となる。モリブデンの含有量が多くなると鋼材の価格が上昇するとともにδ−フェライトが生成しやすく靱性が低下して転動疲労寿命が低下する可能性がある。 By containing 0.15 to 0.3% of Mo (molybdenum), the hardenability is improved without containing a large amount of expensive Ni, the hardness is increased, and the heat resistance is increased at high temperatures such as during processing. It becomes possible to improve. When the content of molybdenum increases, the price of the steel material increases, and δ-ferrite is likely to be generated, and the toughness is lowered and the rolling fatigue life may be reduced.
(焼入れ工程)
焼入れ工程は、塑性加工後の高炭素鋼材の転動体転走面1aになる必要最小限の部分のみを焼入れする工程である。(Quenching process)
The quenching step is a step of quenching only the minimum necessary portion that becomes the rolling
焼入れは、高周波焼入れ用の誘導加熱コイル(図示しない)を転動体転走面1aとなる部分に近づけて必要最小限の部分のみを局部的に加熱することにより行われる。誘導加熱コイルはコイルループを有し、そのコイルループには高周波電源からの高周波電流が供給される。軌道レール1の転動体転走面1aは、高周波電流が供給された誘導加熱コイルを一定のクリアランスで近づけることにより誘導高周波電流が流れて加熱される。転動体転走面1aは、誘導高周波電流が流れることにより所定の温度まで比較的容易に昇温する。昇温の目安としては、900〜1050℃を目途に設定される。昇温される温度の目安を900〜1050℃としたのは、均一なオーステナイト化と、焼き入れ後に均一なマルテンサイト組織を得るためである。温度が900℃未満ではフェライトの残存となることがあり、温度が1050℃を超えると結晶粒の粗大化と焼割が発生することがある。なお、転動体転走面1aは通常その形状が凹形状であるので、転動体転走面1aを均一に加熱することができるように、コイル形状等が調整される。
Quenching is performed by locally heating only the minimum necessary part by bringing an induction heating coil (not shown) for induction hardening close to the part to be the rolling
誘導加熱コイルでほぼ均一に加熱された転動体転走面1aは、冷却されて焼入れされる。冷却は、通常、シャワー水による冷却手段が適用され、転動体転走面1aを50〜150℃程度にまで急冷する。冷却温度の目安を50〜150℃としたのは、微細パーライト等の不完全焼入れ組織の発生を防止するためであり、冷却温度が50℃未満では焼割れが発生することがあり、冷却温度が150℃を超えると不完全焼入れ組成の生成となることがある。
The rolling
こうした焼入れは、誘導加熱コイルと冷却手段とが設置されているところに軌道レール1を長手方向に移動させることにより行うことができる。その結果、軌道レール1の転動体転走面1aになる必要最小限の部分のみに、ほぼ均一深さで所定硬さの硬化層8を極めて短時間に形成することができる。
Such quenching can be performed by moving the
焼入れ深さの測定は、焼き入れ面積を算出するJIS−G−0559に準拠して測定し、軌道レール1の表面からの有効焼き入れ深さを測定することにより算出される。有効焼き入れ深さは、レール断面の硬度を測定した結果から決定され、具体的には、軌道レール断面のビッカース硬度が500Hv以上となる深さとなる。なお、この有効焼き入れ深さは、軌道レール断面を硝酸水溶液でエッチングすることにより容易に確認することができる。
The quenching depth is measured according to JIS-G-0559 for calculating the quenching area, and is calculated by measuring the effective quenching depth from the surface of the
本発明においては、転動体転走面1aの硬さをおよそ770〜830Hvとすることができる。
In the present invention, the hardness of the rolling
得られた転動体転走面1aの硬さは、焼き戻し工程を省略しない従来の製造方法で製造された軌道レールに比べて、対比する各部において一律およそ30〜50Hv高い値を示している。軌道レール1は、その組成が上記範囲内であるので、焼き戻し工程を省略した場合であっても、靱性の顕著な低下を生じさせずに転動体転走面1aに所定の硬度を確保することができる。こうした硬度の向上は、転動体転走面1aの転がり寿命を向上させることができる。
The hardness of the obtained rolling
(後加工工程)
後加工工程は、焼入れ後の高炭素鋼材を焼き戻しすることなく後加工する工程である。後加工としては、部材に必要とされる各種の加工工程が挙げられる。例えば所定長への切断加工や、取付穴の穴あけ加工、転動体転走面の研削加工等を挙げることができる。(Post-processing process)
A post-processing process is a process of post-processing, without tempering the high carbon steel materials after hardening. Examples of post-processing include various processing steps required for the member. For example, cutting to a predetermined length, drilling of mounting holes, grinding of rolling element rolling surfaces, and the like can be given.
本発明の製造方法においては、焼き戻し工程が省略されるので、焼入れ加工後の軌道レールをバッチ式で長時間加熱する焼き戻し工程を経ることなく、後工程に供することができる。 In the manufacturing method of the present invention, since the tempering step is omitted, the track rail after quenching can be used for the subsequent step without going through the tempering step of heating the track rail in a batch manner for a long time.
所定長への切断加工は、必ずしも後加工として行われなくてもよいが、生産効率の観点から後加工で行われることが有利である。切断加工は、軌道レールを商品寸法とするために、焼入れ済みの長尺の軌道レールを切断機により切断することにより行われる。なお、所定長への切断加工は、後加工ではなく、引抜加工後で焼入れ前に行ってもよい。 The cutting process to the predetermined length does not necessarily have to be performed as post-processing, but it is advantageous to perform the post-processing from the viewpoint of production efficiency. The cutting process is performed by cutting a hardened long track rail with a cutting machine in order to make the track rail a product size. Note that the cutting process to a predetermined length may be performed after the drawing process and before quenching, not the post-processing.
取付穴7は、図1に示すように、軌道レール1を他の台や装置等に固定するためのボルト用の穴であり、一般に用いられる軌道レールには必ず施されているものである。取付穴7は、通常、軌道レール1の長手方向に一定の間隔で設けられる。取付穴7が設けられる位置は、転動体転走面1aが形成されていない部位であり、より詳しくは、焼入れされていない部位又は十分に焼入れされていない部位に設けられる。
As shown in FIG. 1, the mounting hole 7 is a hole for a bolt for fixing the
取付穴7の穴あけ加工は、通常、ボール盤又はマシニングセンタ等により行われる。上述した本発明の方法により製造される軌道レール1は、取付穴7の穴あけ加工後の曲がり量が、焼き戻しを省略しない従来の軌道レールに比べて小さくなるという効果がある。こうした曲がり量の減少は、一般的に行われている矯正工程を容易にしたり、省略することができるという効果がある。こうした穴あけ加工は、図4に示すスプライン軸21や図5に示すねじ軸31においては、通常は行われない。
Drilling of the mounting hole 7 is usually performed by a drilling machine or a machining center. The
研削加工は、転動体転走面1aの凹状形態からなる溝部の研削、転動体転走面1aが形成されていない部位の研削等を行う工程である。これらの研削は、軌道レール1を所望の寸法に仕上げるための加工であり、ほぼ全ての軌道レールに対して施される。こうした研削加工は、図4に示すスプライン軸21や図5に示すねじ軸31においても、軌道レールの場合と同様に行われる。
Grinding is a process of grinding a groove portion having a concave shape of the rolling
矯正工程は、軌道レール1を所望の形状に調整する加工であり、一般的な軌道レールの後加工として行われている。矯正加工は、例えば直線状の軌道レールにおいては、所望の直線形状となるように矯正され、曲線状の軌道レールにおいては、所望の曲線形状となるように矯正される。本発明の製造方法においては、取付穴7の穴あけ加工で発生する曲がり量が少ないので、必要に応じて直線矯正工程を省略することもできる。こうした矯正工程は、図4に示すスプライン軸21や図5に示すねじ軸31においても、軌道レールの場合と同様に行われる。
The straightening process is a process of adjusting the
なお、後工程として、酸化被膜等の除去を目的としたショットピーニングを必要に応じて行ってもよい。 In addition, you may perform shot peening for the purpose of removal of an oxide film etc. as a post process as needed.
(軌道レール)
上述した本発明に係る製造方法により製造された軌道レール1は、必要最小限の部分のみが焼入れされた複数の転動体転走面1aを有する、高炭素鋼材からなるものであって、その転動体転走面1aが焼き戻しにより生じる組織を実質的に含まない。本発明の転がり運動装置の一実施形態である直線案内装置10は、こうした特徴を有した軌道レール1を備えていることに特徴がある。高炭素鋼材としては、重量%で、C:0.35〜0.7%、Si:0.35%以下、Mn:1.1〜1.7%、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni:0.3%以下、Cr:0.5%以下、O2:0.002%以下、及び、Fe:残部、を含有する鋼材を好ましく例示でき、Mo:0.15〜0.3%をさらに含有するものであってもよい。(Track rail)
The
焼き戻しにより生じる組織とは、例えば微細炭化物等の組織が挙げられる。軌道レール1は、焼き戻し工程が省略されているので、こうした組織を有していないか、実質的に有していない。なお、「実質的に含まない」とは、焼き戻し工程が省略されていない場合に比べて、顕著に少ないという意味である。
The structure produced by tempering includes, for example, a structure such as fine carbide. Since the tempering process is omitted, the
軌道レール1は、焼き戻しがなされていないので、焼入れされた転動体転走面1aは表面硬度が上昇して転がり寿命が向上する。さらに、軌道レール1は、焼き戻しされずに靱性の向上を見込めない部分が転動体転走面近傍のみであることから、軌道レール全体としての機械的特性(強度や靱性を含む)は軌道レール1の大部分を占める転動体転走面近傍以外の部分が担うことになり、その結果、軌道レール全体としての機械的特性が維持される。
Since the
焼き戻し工程が省略されている軌道レール1において、図3に示すように、軌道レール1の全断面積Zに占める焼入れされた硬化層8の断面積Aの比(A/Z)は、およそ0.1〜0.2(10%〜20%)の範囲内である。この範囲内の断面積比(A/Z)からなる軌道レール1は、上記の効果を奏することができる。
In the
また、本発明の軌道レール1は、焼き戻し工程を省略することができるので、焼き戻しのための軌道レール全体への加熱を省略することができる。そのために、熱収縮にもとづく長手方向の収縮量が小さくなる。したがって、寸法のバラツキの要因になる収縮量を小さく抑えることができるので、焼き戻しによる収縮を予め考慮した加工が不要になるという利点がある。
Moreover, since the
(他の実施形態)
本発明の転がり運動装置は、上記のような直動案内装置の他、ボールスプラインやボールねじ等に用いることができる。(Other embodiments)
The rolling motion device of the present invention can be used for a ball spline, a ball screw and the like in addition to the linear motion guide device as described above.
図1に示す直動案内装置(リニアモーションガイド)は、長手方向に転動体転走面1aが形成された軌道レール1と、転動体2である多数のボールを介してこの軌道レール1に嵌合すると共に、内部に転動体2の無限循環路を備えたスライド部材3とから構成されている。スライド部材3は、転動体2の循環に伴って軌道レール1上を往復運動する。このスライド部材3は、テーブル等(図示せず)を取り付けるための取付面5aを有する略サドル状のブロック5と、このブロック5の前後両端面に固定された一対のエンドプレート6とから構成されている。上記の無限循環路は、このブロック5に軌道レール1の転動体転走面1aに対応して形成された負荷転動体転走面5b及び転動体戻し孔5cと、両エンドプレート6に形成されて該負荷転動体転走面5bおよび転動体戻し孔5cを連通する方向転換路(図示せず)とからなっている。
The linear motion guide (linear motion guide) shown in FIG. 1 is fitted to the
本発明は、図1に示す直動案内装置10において、その転動体転走面1aを有する部材である軌道レール1とスライド部材3の少なくとも一方、好ましくは両方が、上述した製造工程を経て製造されることに特徴がある。
In the linear
図4示す直動案内装置(リニアモーションガイド)は、ボールスプライン20と呼ばれ、軌道軸としてのスプライン軸21と、そのスプライン軸21に多数の転動体22を介して移動自在に取付けられたスライド部材23としての外筒とを有している。スプライン軸21は円柱形状をなし、その表面には、転動体22の軌道となる、スプライン軸21の軸線方向に延びる転動体転走面21aが形成されている。この転動体転走面21aは、複数条形成されている。転動体22と転動体転走面21aとは転動体転走面21aの底の一点で接触し、転動体転走面21aの両側には転動体転走面21aよりも掘り下げると共に転動体転走面21aの長手方向に延びる溝27が形成されている。スプライン軸21に取付けられるスライド部材23は、転動体転走面21aに対応する負荷転走面としての負荷転走面23aを有している。サーキット状のボール循環路内には、スプライン軸21に対するスライド部材23の相対的な直線運動に併せて循環する複数の転動体22が配列・収納される。スライド部材23に形成した負荷転走面23aとスプライン軸21に形成した転動体転走面21aとの間で負荷転走路14が形成される。負荷転走路14の隣には荷重から開放された転動体22が転走する無負荷戻し通路15が形成されている。スライド部材23には、複数の転動体22をスプライン軸21の軸線方向に整列・保持する保持器26が組み込まれる。スライド部材23の軸線方向の両端には、保持器26を一体で保持すべく止め輪28が設けられる。
The linear motion guide (linear motion guide) shown in FIG. 4 is called a
本発明は、図4示すボールスプラインにおいて、その転動体転走面を有する部材であるスプライン軸21とスライド部材23の少なくとも一方、好ましくは両方が、上述した製造工程を経て製造されることに特徴がある。
In the ball spline shown in FIG. 4, the present invention is characterized in that at least one of the
図5に示すボールねじは、外周面に螺旋状の転動体転走面31aが形成されたねじ軸31と、内周面に前記転動体転走面31aに対応する螺旋状の負荷転動体転走面32aが形成されて、ねじ軸31に相対的に回転可能に組み付けられたナット部材32とを備えている。ナット部材32には、ねじ軸31の転動体転走面31aとナット部材32の負荷転動体転走面32aとの間の負荷転動体転走路33の一端他端を繋ぐパイプ状の戻し部材であるリターンパイプ34が取り付けられる。リターンパイプ34の内部には、断面円形状の転動体戻し路が形成される。負荷転動体転走面33及びリターンパイプ34内部の転動体戻し路には、複数の転動体35が配列・収容される。複数の転動体間には、必要に応じて転動体同士の接触を防止するスペーサ36が介在される。こうしたボールねじは、ねじ軸31のナット部材32に対する相対的な回転に伴って、ナット部材32がねじ軸31に対してねじ軸31の軸線方向に相対的に直線運動する。このとき、転動体35は、転動体転走面31aと負荷転動体転走面32aとの間を転がり運動する。負荷転動体転走面32aの一端まで転がった転動体35は、リターンパイプ34内の転動体戻し路に導かれ、数巻き前の負荷転動体転走面32aの他端に戻される。これにより、転動体35が負荷転動体転走路33及び転動体戻し路で構成される転動体循環路を循環する。
The ball screw shown in FIG. 5 includes a
本発明は、図5示すボールねじにおいて、その転動体転走面を有する部材であるねじ軸31とナット部材32の少なくとも一方、好ましくは両方が、上述した製造工程を経て製造されることに特徴がある。
The present invention is characterized in that, in the ball screw shown in FIG. 5, at least one of the
次に、本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention.
(実施例1)
重量%で、C:0.55%、Si:0.18%、Mn:1.47%、P:0.019%、S:0.027%、Ni:0.06%、Cr:0.16%、O2:0.0005%を含有し、残部がFe及び不可避不純物からなる直径32mmの長尺の丸鋼材を供試材とした。Example 1
By weight, C: 0.55%, Si: 0.18%, Mn: 1.47%, P: 0.019%, S: 0.027%, Ni: 0.06%, Cr: 0.00. A long round steel material having a diameter of 32 mm, containing 16% and O 2 : 0.0005%, the balance being Fe and inevitable impurities was used as a test material.
先ず、この供試材を図2の断面形状となるように塑性加工した。塑性加工は、供試材に1回目の中間焼鈍(72℃・7時間)を施した後、異形ダイスで1回目の冷間引抜加工を行い、次いで、供試材に2回目の中間焼鈍(825℃・5時間)を施した後、異形ダイスで2回目の冷間引抜加工を行った。塑性加工後の供試材は、中間焼鈍と冷間引抜加工とを交互に2度繰り返すことにより、当初の断面積800mm2から断面積500mm2に加工された。所望の断面形状に加工された供試材は、転動体転走面となる部分を二対含むほぼ完成品に近い軌道レールとなった。First, this specimen was plastic processed so as to have the cross-sectional shape of FIG. In the plastic working, after the first intermediate annealing (72 ° C., 7 hours) is performed on the test material, the first cold drawing is performed with a deformed die, and then the second intermediate annealing ( 825 [deg.] C. for 5 hours), and then a second cold drawing process was performed with a deformed die. Test materials after plastic working, by repeating twice the intermediate annealing and cold drawing process alternately, was processed from the original cross-sectional area 800 mm 2 cross-sectional area 500 mm 2. The test material processed into a desired cross-sectional shape became a track rail almost similar to a finished product including two pairs of portions to be rolling element rolling surfaces.
次に、塑性加工後の供試材の転動体転走面を焼入れした。焼入れのための加熱操作は、二対の転動体転走面それぞれに対応するように一定のクリアランスで近接配置した誘導加熱コイルを用いて行った。誘導加熱コイルは、コアとコイルループとからなり、そのコイルループに高周波電流を印加することにより発熱させることができる。本実施例においては、周波数数十kHzの高周波電流を印加することにより、転動体転走面の急速加熱を行った。なお、誘導加熱コイルへの前記の印加条件は、転動体転走面を速やかに900℃程度にすることができる条件であり、実際は、軌道レールの大きさ、目途とする加熱温度、昇温時間、熱伝導、外気温等の要因を考慮して設定される。焼入れのための冷却操作は、上記のようにして加熱された転動体転走面に20℃のシャワー水を噴射させることにより行った。転動体転走面は、シャワー水の噴射により約50〜150℃に速やかに冷却され、その結果、焼入れされた。 Next, the rolling element rolling surface of the test material after plastic working was quenched. The heating operation for quenching was performed using induction heating coils arranged close to each other with a certain clearance so as to correspond to each of two pairs of rolling element rolling surfaces. The induction heating coil includes a core and a coil loop, and can generate heat by applying a high-frequency current to the coil loop. In this example, the rolling element rolling surface was rapidly heated by applying a high-frequency current having a frequency of several tens of kHz. In addition, the said application conditions to an induction heating coil are conditions which can make a rolling-element rolling surface rapidly about 900 degreeC, and are actually the magnitude | size of a track rail, the target heating temperature, and temperature rising time. It is set in consideration of factors such as heat conduction and outside air temperature. The cooling operation for quenching was performed by spraying 20 ° C. shower water onto the rolling element rolling surface heated as described above. The rolling element rolling surface was quickly cooled to about 50 to 150 ° C. by jetting shower water, and as a result, quenched.
次に、軌道レールの後加工を行った。後加工は、焼き戻し工程を経ずに、所定長への切断加工、レール取付穴の穴あけ加工、転動体転走面の精密研削加工、転動体転走面以外の部分の精密研削加工、及び矯正加工の各加工を順に行った。 Next, post-processing of the track rail was performed. Post-processing, without going through the tempering process, cutting to a predetermined length, drilling rail mounting holes, precision grinding of rolling element rolling surfaces, precision grinding of parts other than rolling element rolling surfaces, and Each process of the straightening process was performed in order.
先ず、焼入れした後の長尺の軌道レールを、切断機により商品長さである長さ1060mmに切断した。その後、ボール盤を用い、呼び径6mmの六角穴付ボルト用の段付レール取付穴を、図2の軌道レールを平面視したときの上面に等ピッチで12個あけた。次いで、転動体転走面の精密仕上げ研削と、それ以外の部分の精密仕上げ研削とを、フライス盤を用いて行った。次いで、50トンプレス矯正機を用いて最終的な矯正加工を行った。こうして実施例1の軌道レールを製造した。 First, the long track rail after quenching was cut into a product length of 1060 mm by a cutting machine. Then, using a drilling machine, twelve stepped rail mounting holes for hexagon socket head cap bolts having a nominal diameter of 6 mm were formed on the upper surface of the track rail in FIG. Next, precision finishing grinding of the rolling element rolling surface and precision finishing grinding of the other parts were performed using a milling machine. Subsequently, final correction processing was performed using a 50-ton press straightening machine. Thus, the track rail of Example 1 was manufactured.
(比較例1)
上記の実施例1の製造方法において、焼入れ後に焼き戻しを行った以外は実施例1と同様の方法により、比較例1の軌道レールを製造した。焼き戻しは、焼入れ後の軌道レールを熱処理炉に投入し、約140℃で3時間の大気雰囲気下で熱処理することにより行った。なお、熱処理後は放冷した。(Comparative Example 1)
In the manufacturing method of Example 1, the track rail of Comparative Example 1 was manufactured by the same method as in Example 1 except that tempering was performed after quenching. Tempering was performed by putting the quenched rail into a heat treatment furnace and heat-treating at about 140 ° C. in an air atmosphere for 3 hours. In addition, it stood to cool after heat processing.
(評価結果)
実施例1の軌道レール及び比較例1の軌道レールについて、各種の評価を行った。(Evaluation results)
Various evaluations were performed on the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1.
<断面積比>:実施例1の軌道レールと比較例1の軌道レールについて、全断面に占める焼入れ部分の断面積の比について測定した。軌道レールの長さ方向に直交する断面の全断面積Zは500mm2であり、焼入れ部分の硬化層8の断面積Aは90mm2であった。したがって、断面積比(A/Z)は0.18であった。<Cross sectional area ratio>: About the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1, the ratio of the cross-sectional area of the quenched portion in the entire cross section was measured. The total cross-sectional area Z of the cross section perpendicular to the length direction of the track rail was 500 mm 2 , and the cross-sectional area A of the hardened layer 8 in the quenched portion was 90 mm 2 . Therefore, the cross-sectional area ratio (A / Z) was 0.18.
<曲がり量>:実施例1の軌道レールと比較例1の軌道レールは、焼き戻しの有無による曲がり量に差が生じているのが確認された。具体的には、引抜加工後で焼入れ前の軌道レールの曲がり量を基準とし、焼入れのみを行った後の軌道レールの曲がり量と、焼入れ及び焼き戻しを行った後の軌道レールの曲がり量と比較した。曲がり量は、定盤上に軌道レールを置き、てこ式ダイヤルゲージにより測定した。その測定は、自重有りにて定盤上で行い、定盤から軌道レール上面までの長手方向100mm当たりの高さの変化率で評価した。その結果、焼入れのみを行った後の軌道レールは曲がり量が1000mm当たり0.05〜0.06mmであったのに対し、焼入れ及び焼き戻しを行った後の軌道レールは曲がり量は1000mm当たり0.20mmであった。したがって、実施例1の軌道レールは、比較例1の軌道レールに比べて曲がり量が小さく、少なくとも従来の品質よりも向上していることが確認された。 <Bend amount>: It was confirmed that the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1 had a difference in the amount of bend due to the presence or absence of tempering. Specifically, with reference to the amount of bending of the track rail after drawing and before quenching, the amount of bending of the track rail after only quenching and the amount of bending of the track rail after quenching and tempering Compared. The amount of bending was measured using a lever type dial gauge with a track rail placed on a surface plate. The measurement was performed on the surface plate with its own weight, and the evaluation was performed based on the rate of change in height per 100 mm in the longitudinal direction from the surface plate to the upper surface of the track rail. As a result, the bending amount of the track rail after only quenching was 0.05 to 0.06 mm per 1000 mm, whereas the bending amount of the track rail after quenching and tempering was 0 per 1000 mm. 20 mm. Therefore, it was confirmed that the track rail of Example 1 had a smaller amount of bending than the track rail of Comparative Example 1, and at least improved over the conventional quality.
<硬度>:実施例1の軌道レールと比較例1の軌道レールについて、転動体転走面の硬度について測定した。硬度は、ビッカース硬さHvで評価し、圧子を2.94N(300g)の荷重で押し込んだときの測定結果で比較した。その結果、実施例1の軌道レールのビッカース硬さは、焼入れされている約1.5mmの硬化層の深さ方向の全域において、比較例1の軌道レールのビッカース硬さに比較して、各部において一律30〜50Hv程度高い値を示していた。更に詳しくは、実施例1の軌道レールのビッカース硬さは、表面から約1.5mmの深さまでの各測定点で800Hv〜710Hvの範囲内であり、比較例1の軌道レールのビッカース硬さは、表面から約1.5mm深さまでの前記と同じ各測定点で750Hv〜660Hvの範囲内であった。そして、両者間には、各測定点において、常に実施例1の軌道レールの方が30〜50Hv程度高い値を示していた。したがって、実施例1の軌道レールは、比較例1の軌道レールに比べて高硬度であり、少なくとも従来の品質よりも向上していることが確認された。 <Hardness>: About the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1, the hardness of the rolling element rolling surface was measured. The hardness was evaluated by the Vickers hardness Hv, and compared with the measurement result when the indenter was pushed in with a load of 2.94 N (300 g). As a result, the Vickers hardness of the track rail of Example 1 was compared with the Vickers hardness of the track rail of Comparative Example 1 over the entire region in the depth direction of the hardened layer of about 1.5 mm that was quenched. The value was uniformly high by about 30 to 50 Hv. More specifically, the Vickers hardness of the track rail of Example 1 is in the range of 800 Hv to 710 Hv at each measurement point from the surface to a depth of about 1.5 mm, and the Vickers hardness of the track rail of Comparative Example 1 is The same measurement points from the surface to a depth of about 1.5 mm were within the range of 750 Hv to 660 Hv. And between both, the track rail of Example 1 always showed a value higher by about 30 to 50 Hv at each measurement point. Therefore, it was confirmed that the track rail of Example 1 had a higher hardness than the track rail of Comparative Example 1, and at least improved from the conventional quality.
<転がり抵抗値>:実施例1の軌道レールと比較例1の軌道レールについて、転動体転走面の転がり抵抗値を評価した。転がり抵抗値は、実際の使用態様を想定して行われる評価項目であり、加熱前後の軌道レールの寸法精度変化を転がり抵抗測定という測定方法から得る値である。加熱温度は、50℃、80℃、100℃の3点で行った。その結果、実施例1の軌道レールの転がり抵抗値と比較例1の軌道レールの転がり抵抗値は、いずれも約4〜5.5N程度であり、両者に大きな差は見られなかった。このことから、実施例1の軌道レールは、比較例1の軌道レールと転がり抵抗値が同程度で、少なくとも従来の品質を維持できることが確認された。 <Rolling resistance value>: For the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1, the rolling resistance value of the rolling element rolling surface was evaluated. The rolling resistance value is an evaluation item performed assuming an actual usage mode, and is a value obtained from a measurement method called rolling resistance measurement for a change in dimensional accuracy of the track rail before and after heating. The heating temperature was performed at three points of 50 ° C., 80 ° C., and 100 ° C. As a result, the rolling resistance value of the track rail of Example 1 and the rolling resistance value of the track rail of Comparative Example 1 were both about 4 to 5.5 N, and there was no significant difference between the two. From this, it was confirmed that the track rail of Example 1 has the same rolling resistance as that of the track rail of Comparative Example 1, and can maintain at least the conventional quality.
<荷重耐久試験>:実施例1の軌道レールと比較例1の軌道レールについて、荷重耐久試験を行った。荷重耐久試験は、軌道レールの転動体転走面とスライド部材が備える転動体とを摺動させて行った。試験条件としては、試験荷重:基本定格荷重の0.5倍、数量:10セット、最高速度:60m/分、潤滑剤:AFBグリース、潤滑剤補給間隔:100km毎とした。転動体転走面にピッチング(表面剥離)が発生するまでの累積距離を測定した。寿命L10の評価は、転動体転走面の累積破損率が10%のときの累積距離で表した。その結果、実施例1の軌道レールは寿命L10が913kmとなり、比較例1の軌道レールは寿命L10が646kmとなった。したがって、実施例1の軌道レールは、比較例1の軌道レールに比べてL10寿命が延びており、少なくとも従来の品質よりも向上していることが確認された。 <Load durability test>: A load durability test was performed on the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1. The load endurance test was performed by sliding the rolling element rolling surface of the track rail and the rolling element included in the slide member. The test conditions were: test load: 0.5 times the basic load rating, quantity: 10 sets, maximum speed: 60 m / min, lubricant: AFB grease, lubricant replenishment interval: every 100 km. The cumulative distance until pitting (surface peeling) occurred on the rolling element rolling surface was measured. The evaluation of the life L10 was expressed by the cumulative distance when the cumulative failure rate of the rolling element rolling surface was 10%. As a result, the track rail of Example 1 had a lifetime L10 of 913 km, and the track rail of Comparative Example 1 had a lifetime L10 of 646 km. Therefore, it was confirmed that the track rail of Example 1 has a longer L10 life than the track rail of Comparative Example 1, and is at least improved from the conventional quality.
<矯正加工>:矯正加工は、実施例1の軌道レール及び比較例1の軌道レールとも問題なく行うことができた。したがって、実施例1の軌道レールは、少なくとも従来の品質を維持できることが確認された。なお、実施例1の軌道レールは、上記したように曲がり量が小さいので、例えば直線型の軌道レールにあっては矯正加工を省略することも可能になるという利点もあり、コスト面でより有利になる。 <Correction processing>: The correction processing could be performed without any problem with the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1. Therefore, it was confirmed that the track rail of Example 1 can maintain at least the conventional quality. In addition, since the track rail of Example 1 has a small amount of bending as described above, for example, in the case of a linear track rail, there is an advantage that correction processing can be omitted, which is more advantageous in terms of cost. become.
<組織>:実施例1の軌道レールと比較例1の軌道レールについて、転動体転走面の断面組織について観察した。組織の観察は、切り出した断面をエッチング液(ナイタル)でエッチングし、表れた組織を金属顕微鏡により観察した。その結果、実施例1の軌道レールでは、焼き戻しにより生じるε−炭化物が観察されなかった。一方、比較例1の軌道レールでは、焼き戻しにより生じるε−炭化物が観察された。 <Organization>: Regarding the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1, the cross-sectional structure of the rolling element rolling surface was observed. For the observation of the structure, the cut section was etched with an etching solution (nitral), and the appeared structure was observed with a metallographic microscope. As a result, in the track rail of Example 1, no ε-carbide generated by tempering was observed. On the other hand, in the track rail of Comparative Example 1, ε-carbide generated by tempering was observed.
<残留応力>:実施例1の軌道レールと比較例1の軌道レールについて、長手方向の残留応力について測定した。残留応力は、X線回折により測定した。その結果、実施例1の軌道レールは約−300〜−400N/mm2の残留圧縮応力を持っているのに対し、比較例1の軌道レールは約−200〜−300N/mm2の圧縮残留応力を持っていることが分かった。残留圧縮応力が高い場合には、耐摩耗性と疲労強度に優れるといわれていることから、この結果からも、実施例1の軌道レールは、比較例1の軌道レールに比べて品質的に優れているといえる。<Residual stress> With respect to the track rail of Example 1 and the track rail of Comparative Example 1, the residual stress in the longitudinal direction was measured. Residual stress was measured by X-ray diffraction. As a result, the track rail of Example 1 has a residual compressive stress of about −300 to −400 N / mm 2 , whereas the track rail of Comparative Example 1 has a compressive residual of about −200 to −300 N / mm 2 . It was found to have stress. Since it is said that when the residual compressive stress is high, the wear resistance and fatigue strength are excellent, the results show that the track rail of Example 1 is superior in quality to the track rail of Comparative Example 1. It can be said that.
焼入れされた複数の転動体転走面を有する部材を、品質と生産性のよい方法で製造することができる転がり運動装置の製造方法を提供できるので、コスト競争力のある転がり運動装置を製造することができる。また、転動体転走面を有する部材全体としての機械的特性を維持でき、寿命の長い転がり運動装置を提供できる。 A manufacturing method of a rolling motion apparatus that can manufacture a member having a plurality of quenched rolling element rolling surfaces by a method with good quality and productivity can be provided, so that a cost-competitive rolling motion apparatus is manufactured. be able to. Moreover, the mechanical characteristic as the whole member which has a rolling-element rolling surface can be maintained, and the rolling exercise | movement apparatus with a long lifetime can be provided.
Claims (6)
前記部材の製造工程が、高炭素鋼材を所望形状に塑性加工する工程と、塑性加工後の高炭素鋼材の前記転動体転走面になる必要最小限の部分のみを焼入れする工程と、焼入れ後の高炭素鋼材を焼き戻しすることなく後加工を行う工程と、を有し、
前記高炭素鋼材が、重量%で、C:0.35〜0.7%、Si:0.15〜0.35%、Mn:1.1〜1.7%、P:0.01〜0.03%、S:0.01〜0.03%、Ni:0.05〜0.3%、Cr:0.1〜0.5%、O 2 :0.0003〜0.002%、及び、Fe:残部、を含有する鋼材であることを特徴とする転がり運動装置の製造方法。A method of manufacturing a rolling exercise device comprising a member having a plurality of quenched rolling element rolling surfaces,
The manufacturing process of the member is a step of plastic processing a high carbon steel material into a desired shape, a step of quenching only the minimum necessary portion that becomes the rolling element rolling surface of the high carbon steel material after plastic processing, and after quenching machining possess a step, the performing after without tempering the high carbon steel,
The high carbon steel material is, by weight, C: 0.35 to 0.7%, Si: 0.15 to 0.35%, Mn: 1.1 to 1.7%, P: 0.01 to 0 .03%, S: 0.01~0.03%, Ni: 0.05~0.3%, Cr: 0.1~0.5%, O 2: 0.0003~0.002%, and , Fe: a steel material containing the remainder, a method for manufacturing a rolling exercise device.
前記高炭素鋼材が、重量%で、C:0.35〜0.7%、Si:0.15〜0.35%、Mn:1.1〜1.7%、P:0.01〜0.03%、S:0.01〜0.03%、Ni:0.05〜0.3%、Cr:0.1〜0.5%、O 2 :0.0003〜0.002%、及び、Fe:残部、を含有する鋼材であり、
前記転動体転走面が、焼き戻しにより生じる組織を含まないことを特徴とする転がり運動装置。 Ri Do of high carbon steel that have a hardened plurality of rolling member rolling surface was, rolling with the rolling element member that hardening only the minimum necessary areas of rolling surfaces of the high carbon steel exercise device Because
The high carbon steel material is, by weight, C: 0.35 to 0.7%, Si: 0.15 to 0.35%, Mn: 1.1 to 1.7%, P: 0.01 to 0 .03%, S: 0.01~0.03%, Ni: 0.05~0.3%, Cr: 0.1~0.5%, O 2: 0.0003~0.002%, and , Fe: steel material containing the balance,
The rolling member rolling surface is baked tissue rolling motion device, characterized in that that does not contain a caused by return.
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