專利名稱：軸承用滾子、軸承及軸承用滾子加工方法
技術領域：
本發明涉及軸承用滾子、軸承及軸承用滾子加工方法。
背景技術：
軸承包括使用了圓柱滾子的圓柱滾子軸承、使用了圓錐滾子的圓錐滾子軸承、使 用了調心滾子的調心滾子軸承等。圓柱滾子軸承是內圈與滾子進行線接觸且外圈與滾子進 行線接觸的軸承。圓柱滾子軸承適用于徑向負載能力大的重載荷用。圓錐滾子軸承是內圈 的滾道、外圈的滾道及滾子分別為切掉頭的圓錐形的軸承。并且，內圈的滾道、外圈的滾道 及滾子的各自的圓錐的頂點設計成集中于軸線上的1點。調心滾子軸承的外圈的滾道設計 成以與軸承中心一致的點為中心的球面，滾子為桶形并與保持器一起安裝于內圈。圖11示出調心滾子軸承，該軸承具備在外徑面上設有兩列滾道面la、Ib的內圈 1 ；在內徑面上設有與內圈1的各滾道面la、lb相對向的滾道面加的外圈2 ；在內圈1與外 圈2的滾道面IaUbda之間排列的兩列的滾子3 ；保持所述兩列滾子3的一體的保持器4。 而且，內圈1在其滾道面la、lb之間設置中鍔部5，并且在軸向端部設置外鍔部6、6。因此， 滾子3夾設在中鍔部5與外鍔部6之間。這種情況下，滾子3的外徑面3a形成為具有與外圈2的滾道面相對應的曲率的球 面，大端面北形成為具有比外徑面3a大的曲率的球面，小端面3c形成為筆直面。另外，在外徑面3a與大端面北的邊界、及外徑面3a與小端面3c的邊界分別形成 有圓角部Ra、Ra。此種圓角部Ra、Ra通常多保留原料加工時帶有的圓角(日語原文一 tr-H)而進行使用。而且，外徑面3a的加工、端面;3b、3c的加工、圓角部Ra、Ra的加工 分別在各自的旋轉中心進行。滾子3包括圖12所示的情況。該滾子3在外徑面3a與大端面北的邊界、及外徑 面3a與小端面3c的邊界分別實施倒角圓角部Rb、Re，外徑面3a和倒角圓角部Rb經由第 一圓角部Rl平滑連續，大端面北和倒角圓角部Rb經由第二圓角部R2平滑連續。如專利文獻1記載所述，所述圖12所示的滾子3存在使用圖13所示的磨削砂輪 10的情況。該磨削砂輪10具備對滾子3的外徑面3a進行磨削的外徑磨削部IOa ；對大端 面北進行磨削的大端面磨削部IOb ；對倒角圓角部Rb進行磨削的倒角磨削部IORb ；第一 圓角磨削部IORl ；第二圓角磨削部10R2。第一圓角磨削部IORl具有與滾子3的第一圓角 部Rl相對應的曲率半徑，并使外徑磨削部IOa與倒角磨削部IORb平滑連續。第二圓角磨 削部10R2具有與滾子3的第二圓角部R2相對應的曲率半徑，并使大端面磨削部IOb與倒 角磨削部IORb平滑連續。這種情況下，對滾子3的外徑面3a、大端面北、倒角圓角部Rb進 行同時磨削。專利文獻1 日本專利3539770號公報保留原料加工時帶有的圓角而進行使用時，難以形成連續的切線圓角。而且，在分 別在各自的旋轉中心進行外徑面3a的加工、端面:3b、3c的加工、倒角圓角部Rb、Rc的加工 中，即使能夠高精度地加工各個加工面，各加工面彼此的關系也變得不穩定。即，完成品的角未與滾子的自轉旋轉中心成為同心圓。因此，有可能無法提供高精度的產品(滾子)。
另外，在專利文獻1所記載的方法中，由于切入方向為單方向，因此無法一下子 (同時)加工圓角部Rb、RC。因此，有可能第一圓角部Rb和第二圓角部Rc的任一方不為平
滑連續。 而且，在如圖13所示的磨削砂輪10中，受原料的尺寸影響，若外徑尺寸一致，則全 長尺寸有可能變動，若全長尺寸一致，則外徑尺寸有可能變動。
發明內容
本發明鑒于所述課題，提供一種能夠高精度地成形，而且能夠實現長壽命化的軸 承用滾子及軸承用滾子的加工方法，并提供一種能夠減小旋轉力矩，而且能夠實現高旋轉 精度的軸承。本發明的軸承用滾子是在兩端面分別形成有中心孔的軸承用滾子，以在所述中心 孔進行支承的狀態將外徑面、及端面與外徑面的圓角部加工成平滑連續。在軸承中存在產生邊緣載荷的情況。在此，所謂邊緣載荷是指在滾道圈與滾子的 接觸中，當滾子的形狀不適當時，在端部會產生局部性的面壓力增大，以此為起點會產生提 前剝離的情況。因此，只要外徑面、及端面與外徑面的角部不是平滑連續，就有可能會產生 邊緣載荷。然而，根據本發明的軸承用滾子，由于以使外徑面、及端面與外徑面的角的圓角 部平滑連續的方式進行加工，因此將該滾子裝入軸承時，能夠抑制邊緣載荷，并能夠減小旋 轉力矩。而且，由于以在中心孔進行支承的狀態加工各加工面，因此在全部的加工工序中， 分別加工的部位也同心。可以是圓柱滾子，也可以是圓錐滾子，還可以是調心滾子。本發明的軸承使用所述記載的軸承用滾子。本發明的軸承用滾子的加工方法具備在利用兩端面的中心孔進行支承的狀態 下，通過把持外徑面而使軸承用滾子繞其軸心旋轉，并磨削端面、及圓角部中的端面側圓角 部的端面磨削工序；在利用兩端面的中心孔進行支承的狀態下，通過來自至少任一方的端 面的驅動力傳遞而使軸承用滾子繞其軸心旋轉，并磨削外徑面、及圓角部中的外徑面側角 部的外徑面磨削工序。根據本發明的軸承用滾子的加工方法，能夠以在中心孔進行支承的狀態磨削端 面、及圓角部中的端面側圓角部，能夠以在中心孔進行支承的狀態磨削外徑面、及圓角部中 的外徑面側角部。因此，能夠進行高品質的加工。優選在利用淬火鋼切削對表面進行粗加工后，進行所述磨削工序。在此，淬火鋼切 削是指在熱硬化處理(淬火)后進行切削。因此，淬火鋼切削時產生的壓縮應力殘留在滾
子表面。發明效果裝入有本發明的軸承用滾子的軸承由于能夠抑制邊緣載荷，因此能夠減少施加給 內圈及外圈的負載，實現軸承的長壽命化。而且，能夠減小旋轉力矩，而得到高精度的旋轉。 由于在滾子的加工的全部的加工工序中都支承中心孔而進行加工，因此分別加工的部位也 同心，從而能夠平滑連續地加工外徑面、及端面與外徑面的角部。此外，由于能夠分開加工端面和外徑面，因此提高尺寸精度，從而提高使用了如此加工的滾子的軸承的旋轉精度。
若進行淬火鋼切削時，則淬火鋼切削時產生的壓縮應力殘留在滾子表面，從而能 夠實現更長壽命化。
圖1是示出本發明的實施方式的滾子的側視圖。圖2是所述圖1所示的滾子的大端面與外徑面之間的角部的放大圖。圖3是所述圖1所示的滾子的小端面與外徑面之間的角部的放大圖。圖4是示出本發明的實施方式的軸承用滾子加工方法的簡略框圖。圖5是示出淬火鋼切削工序的簡圖。圖6是示出端面磨削工序的簡圖。圖7是圖6所示的砂輪的主要部分放大圖。圖8是示出外徑面磨削工序的簡圖。圖9是圖8所示的砂輪的主要部分放大圖。圖10是示出殘余應力的圖形的圖。圖11是示出以往的軸承的主要部分剖視圖。圖12是所述以往的軸承用滾子的放大圖。圖13是軸承用滾子加工中使用的以往的磨削砂輪的主要部分剖視圖。
具體實施例方式以下，基于圖1至圖10，說明本發明的實施方式。圖1至圖3示出本發明的軸承用滾子，該軸承用滾子20是自動調心滾子。在自動 調心滾子軸承中，根據滾子的形狀有非對稱滾子軸承和對稱滾子軸承。非對稱滾子軸承是 使用最大徑的位置從長度的中央偏離的非對稱滾子的軸承。在對稱滾子軸承中，使用最大 徑的位置處于長度的中央的對稱滾子。該實施方式的滾子20是非對稱滾子，外徑面20a的最大外徑部M從軸向中心線偏 離。而且，大端面20b成為具有比外徑面20a大的曲率的球面，小端面20c成為筆直面。艮口， 大端面20b的外徑尺寸為A，最大外徑部M的外徑尺寸為B，小端面20c的外徑尺寸為C時， B > A > C。滾子的軸向長度為L，從最大外徑部M到大端面20b的軸向長度為Li，從最大 外徑部M到小端面20c的軸向長度為L2時，L1+L2 = L，L1 < L2。此外，在圖1中，Ob表示 大端面20b的曲率中心。在外徑面20a與大端面20b的角形成有圓角部21。在外徑面20a與小端面20c的 角形成有圓角部22。如圖2所示，圓角部21包括外徑面20a側的外徑面側角部21a、大端面20b側的 大端面側角部21b、外徑面側角部21a與大端面側角部21b之間的中間圓角部21c。這種情 況下，外徑面側角部21a的曲率半徑為Ra，大端面側角部21b為Rb，中間圓角部21c為Rc 時，Rc > Ra = Rb。如圖3所示，圓角部22包括外徑面20a側的外徑面側角部22a ；小端面20c側的 小端面側角部22b。這種情況下，外徑面側角部22a的曲率半徑為ra，大端面側角部22b為rb 時，rb > ra。將外徑面20a、及大端面20b與外徑面20a的圓角部21加工成平滑連續，將外徑面 20a、及小端面20c與外徑面20a的圓角部22加工成平滑連續。而且，如圖1所示，在大端 面20b和小端面20c上設有配設在滾子軸線上的中心孔23、24。接下來說明發明的軸承用滾子的加工方法。這種情況的滾子為圓錐滾子，在大端 面20b側形成有由外徑面側角部21a、中間圓角部21c和大端面側角部21b構成的角部21， 在小端面20c側形成有由外徑面側角部2 和小端面側角部22b構成的角部22。如圖4所示，該加工方法具備對表面進行粗加工的淬火鋼切削工序70 ；對端面 20b,20c及圓角部21、22中的端面側圓角部21b、22b進行磨削的端面磨削工序71 ；對外徑 面20a及圓角部21、22中的外徑面側角部21a、2h進行磨削的外徑面磨削工序72。如圖5所示，淬火鋼切削工序70使用支承滾子20的中心孔23J4的卡盤裝置30。 卡盤裝置30具備驅動側部件31和從動側部件32。驅動側部件31具備旋轉體33 ；將該旋 轉體33的旋轉力向滾子20的小端面20c傳遞的傳遞體34 ；其前端嵌入到小端面20c的中 心孔M中的頂尖35。而且，從動側部件32具備繞其軸心自由旋轉的旋轉體36和其前端嵌 入到大端面20b的中心孔23中的頂尖37。因此，通過驅動側部件31的頂尖35和從動側部件32的頂尖37將滾子20支承為 配設在其軸線0上的狀態。在該狀態下，驅動驅動側部件31側的旋轉體33旋轉時，該旋轉 力經由傳遞體34向滾子20的小端面20c傳遞，滾子20繞其軸心0旋轉。此時，利用切削工具40進行切削。切削工具40具備切削工具主體42和附設于該 切削工具主體42上的刀頭43。該切削工具40通過沿外徑面20a向箭頭方向A移動而能夠 切削外徑面20a，通過沿端面20b向箭頭方向B移動而能夠切削端面20b。此外，在該實施 方式中，利用一個切削工具40進行外徑面20a和端面20b的切削，但也可以具備外徑面用 的切削工具和端面用的切削工具。這種情況的切削是淬火鋼切削。因此，該滾子原料是在表面形成有基于熱處理的 硬化層的原料，使用以往此種滾子中使用的鋼材(例如，軸承鋼、中碳鋼等)。在此，淬火鋼 切削僅指切削，切削在通常原材料的狀態下進行，因此為了明確為熱處理后(淬火后)的切 削而稱為淬火鋼切削。由于在淬火后進行切削，因此在該切削過程中能夠除去原料的熱處 理變形。進行淬火時，容易殘留有拉伸殘余應力，這樣的話疲勞強度會下降。因此，當切削 表面時，能夠將壓縮殘余應力施加給最表面部，由此提高疲勞強度。作為硬化處理(熱處理)，根據使用的材質而利用高頻淬火(滾子的熱處理中幾 乎不使用)或(完整淬火+回火)或滲碳淬火等進行。基于高頻加熱的淬火是指應用了如 下原理的淬火方法，該原理為在高頻電流流動的線圈中放入需要淬火的部分，通過電磁感 應作用，產生焦耳熱，而加熱傳導性物體。滲碳淬火是指通過在含有較多的活性化的碳的氣 體、液體、固體等滲碳劑中對鋼進行長時間加熱，而進行使碳從表面層滲入的處理(滲碳處 理)，并對該滲碳后的鋼進行淬火回火的方法。此外，雖然省略了關于小端面20c側的切削的圖示，但只要利用驅動側部件31支 承大端面20b側，就能夠利用切削工具41切削小端面20c。在所述淬火鋼切削工序70中，在大端面20b側形成有與圓角部21的中間圓角部 21c的曲率半徑Rc相同曲率半徑的圓角部，在小端面20c上形成有與圓角部22的小端面側角部22b的曲率半徑rb相同曲率半徑的圓角部。圖10示出距表面的深度與殘余應力的關系。在圖10中，No. 1的〇及No. 2的· 表示切削量小的切削，Δ表示切削量大的重切削。如此可知，通過進行淬火鋼切削而在表面 產生壓縮應力。接下來進行端面磨削工序71，磨削端面20b、20c。這種情況下，如圖6所示，利用 通過修整成形的砂輪50進行橫向進給磨削。橫向進給磨削是指沿徑向傳送砂輪而進行磨 削。如圖7所示，砂輪50具備端面磨削部51和角部磨削部52。這種情況下，端面磨削部 51配設在鉛垂面上，角部磨削部52相對于端面磨削部51傾斜成規定角度θ 2 (例如，約30 度)。另外，在使用該砂輪50時，使用圖6所示的卡盤裝置55。卡盤裝置55具備驅動側 部件56和從動側部件57。驅動側部件56具備旋轉體58 ；將該旋轉體58的旋轉力向滾子 20的外徑面20a傳遞的傳遞體59 ；其前端嵌入到小端面20c的中心孔M中的頂尖60。而 且，從動側部件57具備繞其軸心自由旋轉的旋轉體61和其前端嵌入到大端面20b的中心 孔23中的頂尖62。此外，作為該從動側部件57，由于與所述圖5所示的從動側部件32為 相同結構，因此能夠使用從動側部件32。因此，通過驅動側部件56的頂尖60和從動側部件57的頂尖37將滾子20支承為 配設在其軸線0上的狀態。在該狀態下，驅動驅動側部件56側的旋轉體58旋轉時，該旋轉 力經由傳遞體59向滾子20的外徑面20a傳遞，滾子20繞其軸心0旋轉。即，能夠通過該卡盤裝置55，使滾子20繞其軸心0旋轉，并通過砂輪50磨削大端 面20b、和圓角部21的大端面側角部21c。此外，雖然省略了小端面20c側的磨削的圖示，但只要利用驅動部件56支承大端 面20b側，就能夠利用與所述砂輪50同樣的具備端面磨削部和角部磨削部的砂輪，磨削小 端面20c和圓角部22的小端面側角部22b。接下來，進行外徑面磨削工序72，如圖8所示，磨削滾子的外徑面20a。這種情況 下，也利用通過修整成形的砂輪65進行橫向進給磨削。如圖9所示，砂輪65具備相對于外 徑面20a成為外嵌狀的凹部66，凹部66的底面成為外徑面磨削部67。而且，凹部66的大 端面側的側面68的外徑面磨削部側成為磨削外徑面側角部21a的角切削部68a。凹部66 的小端面側的側面69的外徑面磨削部側成為磨削外徑面側角部22a的角切削部69a。這種情況下的卡盤裝置能夠使用圖5所示的卡盤裝置30。因此，通過驅動側部件 31的頂尖35和從動側部件32的頂尖37，將滾子20配設在其軸線上，當驅動驅動側部件31 側的旋轉體33旋轉時，該旋轉力經由傳遞體34向滾子20的小端面20c傳遞，從而滾子20 繞其軸心旋轉。S卩，通過該卡盤裝置30使滾子20繞其軸心旋轉，并通過砂輪65磨削滾子20的 外徑面20a及外徑面側角部21a、22a。由此，對滾子20的磨削作業(加工作業)結束。此 外，如圖2所示，外徑面側角部21a的傾斜角度為θ 1的情況下，例如為30度，外徑面側角 部22a的傾斜角度為θ 3的情況下，例如為20度。然而，圖5 圖9所示的加工設備通過例如計算機數值控制(CNC)的指令進行驅 動。CNC是指在機械工作中通過計算機利用數值控制工具的移動量或移動速度等。在圖5至圖9所示的加工工序中，加工圓錐滾子，但如圖1至圖3所示，即使為調心滾子，也能夠利用與該加工工序同樣的加工工序進行加工。而且，即使為圓柱滾子，只要 在兩端面形成中心孔23、24，就能夠使用此種加工裝置，以在中心孔23J4進行支承的狀態 平滑連續地加工外徑面20a、及端面20b、20c與外徑面20a的角的圓角部21、22。根據本發明的軸承用滾子，由于能平滑連續地加工外徑面20a、及端面20b、20c與 外徑面20a的圓角部21、22，因此將該滾子20裝入軸承時，能夠抑制邊緣載荷并能夠減小旋 轉力矩。如此，由于能夠抑制邊緣載荷，因此能夠減少施加給內圈及外圈的負載，而實現軸 承的長壽命化。而且，能夠減小旋轉力矩，而得到高精度的旋轉。由于在滾子20的加工的 全部的加工工序中支承中心孔23J4而進行加工，因此分別加工的部位也成為同心，因此 能夠平滑連續地加工外徑面20a、及端面20b、20c與外徑面20a的角部21、22。此外，由于 能夠分開加工端面20b、20c和外徑面20a，因此提高尺寸精度，從而提高使用了如此加工的 滾子的軸承的旋轉精度。若進行淬火鋼切削，則淬火鋼切削時產生的壓縮應力殘留于滾子表面，能夠實現 進一步的長壽命化。而且，如圖9所示，在磨削外徑面20a時，將傳遞體34向端面20b按壓。 即，在磨削該外徑面20a時，如圖7所示，以磨削的端面20b為基準面。因此，能提高軸向的 位置精度，從而提高加工的滾子的尺寸精度。作為加工設備，通過計算機數值控制(CNC)的指令進行驅動時，具有能夠穩定地 加工連續的加工面的優點。以上，說明了本發明的實施方式，但本發明并不局限于所述實施方式而能夠進行 各種變形，當為調心滾子時，也可以為對稱滾子軸承。而且，能夠任意設定各角部21、22的 曲率半徑，即能夠任意設定外徑面側角部21a、2h及端面側角部21a、22b的曲率半徑。而 且，在需要加工的粗糙度時，也可以進行研磨加工。在此，研磨加工是磨削的一種，是指在加 工對象物與工具之間夾設砂粒而使它們相互摩擦的加工。工業實用性可以是圓柱滾子，也可以是圓錐滾子，還可以是調心滾子。當為調心滾子時，能夠 形成為對稱滾子軸承。符號說明20a夕卜徑面20b大端面20c小端面21圓角部22圓角部23,24 中心孔70淬火鋼切削工序71端面磨削工序72外徑面磨削工序
權利要求
1.一種軸承用滾子，在兩端面分別形成有中心孔，其特征在于，以在所述中心孔進行支承的狀態將外徑面、及端面與外徑面的角的圓角部加工成平滑 連續。
2.根據權利要求1所述的軸承用滾子，其特征在于， 所述軸承用滾子是圓柱滾子。
3.根據權利要求1所述的軸承用滾子，其特征在于， 所述軸承用滾子是圓錐滾子。
4.根據權利要求1所述的軸承用滾子，其特征在于， 所述軸承用滾子是調心滾子。
5.一種軸承，其特征在于，使用所述權利要求1 4中任一項所述的軸承用滾子。
6.一種軸承用滾子加工方法，其特征在于，具備在利用兩端面的中心孔進行支承的狀態下，通過把持外徑面而使軸承用滾子繞其軸心 旋轉，并磨削端面、及圓角部中的端面側圓角部的端面磨削工序；在利用兩端面的中心孔進行支承的狀態下，通過來自至少任一方的端面的驅動力傳遞 而使軸承用滾子繞其軸心旋轉，并磨削外徑面、及圓角部中的外徑面側角部的外徑面磨削工序。
7.根據權利要求6所述的軸承用滾子加工方法，其特征在于， 在利用淬火鋼切削對表面進行粗加工后，進行所述磨削工序。
全文摘要
本發明提供一種能夠高精度地成形，而且能夠實現長壽命化的軸承用滾子及軸承用滾子的加工方法，并提供一種能夠減小旋轉力矩，而且能夠實現高旋轉精度的軸承。在利用兩端面的中心孔(23、24)進行支承的狀態下，通過外徑面(20a)把持而使軸承用滾子繞其軸心旋轉，并磨削端面(20b、20c)、及圓角部(21、22)中的端面側圓角部(21b、22b)。在利用兩端面的中心孔(23、24)進行支承的狀態下，通過來自至少任一方的端面(20b、20c)的驅動力傳遞而使軸承用滾子繞其軸心旋轉，并磨削外徑面(20a)、及圓角部(21、22)中的外徑面側角部(21a、21b)。
文檔編號F16C19/22GK102076980SQ20098012493
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月12日 優先權日2008年7月1日
發明者平野秀和 申請人:Ntn株式會社