專利名稱：動壓型流體軸承用套筒的制造方法及該套筒的制作方法
技術領域：
本發明涉及在支承旋轉軸的軸承面上形成動壓槽的動壓型流體 軸承用套筒的制造方法、以及采用該制造方法制造出的動壓型流體軸承用套筒。
技術背景動壓型流體軸承用套筒在內周面上形成產生動壓用的動壓槽， 當插入到該套筒的軸旋轉時，動壓槽使軸和套筒之間的流體產生動 壓，相對于套筒在徑向上對軸進行支撐。作為在該套筒的內面形成動壓槽的方法，己知下述方法通過 將粉末材料壓縮成型，成型為圓筒狀的壓縮成型體，同時通過設有與 動壓槽相對應的凸狀部的芯棒，以復制的方式在內周面上形成動壓槽 (專利文獻1)。此外，作為軸承面上的動壓槽的成型方法，已知下述方法在 軸承材料的內周面插入軸狀的加工工具，該加工工具以圓周等間隔排 列保持比軸承材料更硬的多個球體，通過加工工具的旋轉和進給，使 鋼球進行螺旋運動，同時在材料的內周面上對鋼球進行加壓，從而對 動壓槽的形成區域進行塑性加工(專利文獻2)。專利文獻1:特開平10-306827號公報 專利文獻2:專利第2541208號公報發明內容然而，專利文獻1所述的方法存在以下的問題點。 也就是說，由于作為拔出具有與動壓槽對應的凸狀部的芯棒的 方法，是利用材料的回彈，所以可以成型的槽的深度依賴于回彈量， 只能適用于小到幾十tai、 OlOmm以下程度的小徑軸承，不適用于縫紉機等中使用的大徑軸承。此外，如果釆用專利文獻2記載的方法，則動壓槽只是螺旋形 狀的組合，無法自由地實現理想的動壓槽。而且，還存在以下問題， 即，當擠壓鋼球而形成動壓槽時，在槽的兩側會產生由泊松變形引起 的凸起，因此需要用車床或絞床對其進行去除加工，另外，為了去除 因二次加工產生的二次毛刺，還會增加工時。本發明是鑒于上述問題點而提出的，其目的是提供一種動壓型 流體軸承用套筒的制造方法以及動壓型流體軸承用套筒，其不受尺寸 的限制，可以以較少的工時和良好的精度，進行形狀自由的三維形狀 的動壓面的成型加工。為了實現上述目的，本發明的動壓型流體軸承用套筒的制造方 法，其特征在于，按順序經過以下工序成型體形成工序，其在具有 動壓軸承套筒形狀的空腔的模具內部，放入圓筒狀的樹脂制型芯，該型芯在圓筒外周具有用于復制形成動壓槽的凸狀部，通過對將金屬粉 末或陶瓷粉末與粘合劑混勻而制成的成型材料進行注射成型，形成成 型體；脫脂工序，其在從前述成型體中去除粘合劑的一部分成分之后， 將前述成型體放入燒結爐中加熱，使粘合劑的殘余成分熱分解，同時 使前述樹脂制型芯也熱分解并消失；以及燒結工序，其在脫脂工序之 后進行加熱，使前述成型體的金屬粉末或陶瓷粉末燒結。通過按順序經過該工序，可以不受尺寸的限制，形成在內表面 具有形狀自由的三維形狀的動壓槽的軸承用套筒。另外，為了確保尺 寸精度，還可以進行精壓加工等二次加工。本發明的特征在于，前述脫脂工序通過預備脫脂工序和主脫脂 工序來進行，上述預備脫脂工序從前述成型體中去除粘合劑的石蠟成 分，前述主脫脂工序去除粘合劑的聚合物成分，在前述主脫脂工序中， 過度加熱至大于或等于聚合物成分的熱分解溫度而使型芯分解消失。另外，本發明的動壓型流體軸承用套筒的制造方法，其特征在 于，作為前述樹脂制型芯，使用中空地形成的聚合物型芯。這樣，通過使用中空的聚合物的型芯，可以高效地進行惰性氣 體相對于型芯的對流，容易進行燒結前的熱分解。本發明的動壓型流體軸承用套筒的制造方法，具體地講，可以 使用前述金屬粉末或陶瓷粉末，分別通過金屬注射成型法或陶瓷注射 成型法，形成前述成型體。發明的效果這樣，根據本發明的動壓型流體軸承用套筒的制造方法，可以 自由地設計三維的動壓槽的形狀和尺寸等，以簡單且較少的工序，在 軸承用套筒的內徑上，高精度地形成具有動壓作用的復雜槽形或尺寸。此外，本發明的動壓型流體軸承用套筒，其特征在于，采用前 述技術方案1 3所述的任一項的動壓型流體軸承用套筒的制造方法 制成。根據本發明的動壓型流體軸承用套筒，即使具有以自由設計的復雜槽形狀形成的動壓槽，軸承面的成型精度仍然很高，因此確保軸與動壓型流體軸承用套筒之間的適宜的潤滑油(潤滑脂)的循環，并 且具有良好穩定的軸承性能和很高的耐久性。
圖1是由本發明的制造方法制造的人字形動壓軸承用套筒的剖面圖(A)及側視圖(B)。圖2是本發明的制造工序的流程圖。圖3是型芯的正視圖(A)以及側視圖(B)。圖4是表示插入型芯進行金屬注射成型的模具內部的概略說明圖。圖5是包含金屬注射成型的型芯在內的成型體的正視圖(A)以 及側視圖(B)。圖6是根據本發明的制造方法制造的三圓弧動壓軸承用套筒的 剖面圖。
具體實施方式
圖1表示由本發明的制造方法制造的動壓型流體軸承用套筒1 (以下簡稱"軸承用套筒1")的一個實施例。圖1 (A)表示(B)的側視圖中的A-A剖面。在該軸承用套筒1的內徑上，凹刻形成人字形的動壓槽2，該形 狀通過現有工藝的模具成型不可能實現或很難實現，由相對于軸向傾 斜的線組合構成。此外，前述動壓槽2的作用為，通過插入軸承用套 筒1中的軸進行旋轉，存在于軸承用套筒1和軸之間的潤滑油(潤滑 脂)沿著槽形狀集中到尖端部，使軸承用套筒1和軸成為非接觸狀態 而使摩擦力降低。下面按照圖2的流程圖對于本發明的動壓型流體軸承用套筒1 的制造方法進行說明。首先，如圖3所示，通過塑料注射成型而將型芯4成型，該型 芯4在圓筒外周上形成用于復制形成人字形動壓槽2的凸狀部(S1)。 作為形成型芯4的樹脂，可以使用聚縮醛(POM)等熱可塑化樹脂 成型材料，或以酚醛樹脂、環氧樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙基酯樹脂等 為基礎的熱硬化性樹脂成型材料。本實施方式中，為了容易進行后述 的步驟S15的燒結前的熱分解，使型芯4成為形成在軸向上貫穿的 空洞部5的中空構造。另一方面，為了對軸承用套筒1進行金屬注射成型(MIM: Metal Injection Molding)，將鋼材粉末等金屬細粉末、和由作為高分子化 合物(聚合體)的塑料的顆粒和石蠟成分構成的粘合劑加熱并混勻 (S11)，進而，使用造粒機進行造粒而準備金屬注射成型用的原材 料(S12)。然后，將芯棒6插入前述型芯4的空洞部5中后，如圖4所示， 插入具有軸承用套筒l形狀的空腔7的金屬注射成型用模具8的內 部，將使金屬粉末和粘合劑混勻而成的材料M，以15(TC 18(TC的 溫度從噴嘴9注入空腔7內，進行注射成型(S13:成型體成型工序)。 然后，在瞬時冷卻后取出，拔出芯棒6，根據需要進行注射口切斷部 和毛刺的去除，如圖5所示，形成通稱為胚料(green)的金屬成型 體10。然后，對于金屬成型體10，利用加熱脫脂或正己垸等的溶劑脫 脂，僅去除粘合劑的一個成分即石蠟成分，進行保持定形性程度的預 備脫脂，獲得通稱為褐色體(bro簡)的脫脂體(S14A:預備脫脂工序)。加熱脫脂時的預備脫脂工序，使其大于或等于石蠟成分的熱分 解溫度且小于聚合物的熱分解溫度。然后，將該脫脂體放入未圖示的燒結爐內， 一邊使氮氣或氬氣 等惰性氣體或氫氣等還原性氣體流入，一邊過度加熱至大于或等于聚合物的熱分解溫度的溫度(例如65(TC)，使粘合劑的殘留成分即聚 合物熱分解，同時使樹脂制(聚合物)型芯4也熱分解，完全氣化而 通過真空泵向燒結爐外排出(S14B:主脫脂工序)。由該主脫脂工序 和前述預備脫脂工序構成脫脂工序(S14)。然后，將金屬粉末成分加熱至進行燒結的溫度而進行燒結，獲 得通稱為銀色體(silver)的燒結體(S15:燒結工序)。然后，根據需要，通過表面處理或進一步的熱處理等進行細部 的精壓加工，形成所希望形狀的高密度的動壓軸承用套筒1 (S16)。例如，在作為前述金屬粉末，采用SCM材料(鉻鉬鋼)、SNCM 材料(鎳鉻鉬鋼)、SUS材料(不銹鋼)等鐵類金屬粉末的情況下， 從90(TC開始金屬粉末之間產生收縮而開始結合，溫度上升至1000 。C 140(TC而使其燒結，形成密度80 100%的軸承用套筒1。作為前 述金屬粉末，也可以取代銅類合金或金屬粉末而使用陶瓷粉末，該情 況下，同樣也可以形成高密度的動壓型流體軸承用套筒1。并且，如本實施例所示，通過使用在軸承用套筒1燒結前消失 的型芯4，不必考慮從作為燒結體的軸承用套筒1中拔出型芯4，就 可以自由地設計三維的動壓槽2的形狀和尺寸，簡單地在軸承用套筒 1的內徑上形成復雜槽形狀或尺寸的動壓槽2。此外，前述實施方式中對于具有人字形狀的動壓槽2的軸承用 套筒1的制造方法進行說明，但動壓槽2不限于人字形狀，根據本實 施方式的制造方法，例如還能夠簡單而尺寸精度很高地制造三圓弧動 壓軸承用套筒IA，該三圓弧動壓軸承用套筒1A是在軸承用套筒1 的同一內周圓上的三個位置，形成用于儲存由供油孔供給的油脂的楔部(參照圖6:標號13為軸)。此外，通過使用在燒結的同時或燒結前消失的型芯4，可以使尺 寸精度極高地進行制造，可以避免如現有例這樣，由于進行二次加工 而產生二次毛刺的去除需要耗費工時等的問題，后續處理變得簡單， 與其他現有的工藝相比，可以通過很少的工序形成，可以降低制造成 本。此外，如本實施例所示形成的軸承用套筒1，由于軸承面的成型 精度高，確保軸與軸承用套筒1之間適宜的潤滑油(潤滑脂)的循環， 具有良好且穩定的軸承性能以及很高的耐久性。此外，本發明不限定于前述的實施方式，可以根據需要進行各 種改變。工業實用性本發明的動壓流體軸承用套筒的制造方法，作為可以用于例如 工業用縫紉機等比較大型的機械的軸承的動壓型流體軸承用套筒的 制造方法非常有效，作為制造結果物的動壓流體軸承用套筒，成為可 以比現有的金屬軸承更高速化以及低音化的產品。
權利要求
1.一種動壓型流體軸承用套筒的制造方法，其特征在于，按順序經過以下工序成型體形成工序，其在具有動壓軸承套筒形狀的空腔的模具內部，放入圓筒狀的樹脂制型芯，該型芯在圓筒外周具有用于在套筒上復制形成動壓槽的凸狀部，通過對將金屬粉末或陶瓷粉末與粘合劑混勻而制成的成型材料進行注射成型，形成成型體；脫脂工序，其在從前述成型體中去除粘合劑的一部分成分之后，將前述成型體放入燒結爐中加熱，使粘合劑的殘余成分熱分解，同時使前述樹脂制型芯也熱分解并消失；以及燒結工序，其在脫脂工序之后進行加熱，使前述成型體的金屬粉末或陶瓷粉末燒結。
2. 如權利要求1所述的動壓型流體軸承用套筒的制造方法，其 特征在于，前述脫脂工序通過預備脫脂工序和主脫脂工序來進行，上述預備脫脂工序從前述成型體中去除粘合劑的石蠟成分，前述主脫脂工序去除粘合劑的聚合物成分，在前述主脫脂工序中，過度加熱至大于或等于聚合物成分的熱 分解溫度而使型芯分解消失。
3. 如權利要求2所述的動壓型流體軸承用套筒的制造方法，其 特征在于，作為前述樹脂制型芯，使用中空地形成的聚合物型芯。
4. 如權利要求2所述的動壓型流體軸承用套筒的制造方法，其 特征在于，通過加熱脫脂進行前述預備脫脂工序。
5. 如權利要求2所述的動壓型流體軸承用套筒的制造方法，其特征在于，通過溶劑脫脂進行前述預備脫脂工序。
6. —種動壓型流體軸承用套筒，其特征在于， 采用前述權利要求1 5任一項所述的動壓型流體軸承用套筒的制造方法制造而成。
全文摘要
本發明提供動壓型流體軸承用套筒的制造方法，其可以使用金屬注射成型法，以較少工時和良好精度不受尺寸限制地進行形狀自由的三維形狀動壓面的成型加工。按順序經過以下工序制造成型體形成工序，其在具有動壓軸承用套筒形狀的空腔的模具內部，放入圓筒狀樹脂制型芯，其在圓筒外周具有用于復制形成動壓槽的凸狀部，通過對將金屬粉末或陶瓷粉末和粘合劑混勻而制成的成型材料進行注射成型形成成型體；預備脫脂工序，其從成型體去除粘合劑的一部分成分；脫脂工序，其在預備脫脂工序后將成型體放入燒結爐中加熱，使粘合劑的殘余成分熱分解，同時使樹脂制型芯也熱分解消失；以及燒結工序，其在脫脂工序后進行加熱使成型體的金屬粉末或陶瓷粉末燒結。
文檔編號C04B35/622GK101254538SQ20081008163
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月27日 優先權日2007年2月27日
發明者八賀詳司, 椎名好弘 申請人:Juki株式會社