JPH0841531A - 案内軸受部品の焼き入れ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複雑な形状部品でも冷間引き抜き加工で容易に
成形でき、しかも特定の個所の表面硬度を選択的に高め
ることが容易で、かつ焼入れによる変形を最小限に抑制
できる素材成形と焼き入れ方法を提供する。 【構成】低炭素鋼素材を所定の断面形状に冷間引き抜き
加工で成形し、その後その成形品の全表面に浸炭して表
面の炭素濃度を高め、次いで硬度の必要な所定部分のみ
に高周波焼き入れ等の部分焼入れを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種の転がり軸受や
直線案内軸受（リニアガイド装置）等の転がり機械要素
において、特にリニアガイド装置のように使用される部
品が複雑な異形断面形状であったり、長尺薄肉であった
りした場合でも、容易に焼き入れ硬化部が得られる焼き
入れ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記転がり機械要素は、しばしば高面圧
下での繰り返しせん断応力に耐えて運動し転がり疲労寿
命を確保する必要があることから、その製造に当たって
は、成形後に焼入れ処理を施して表面硬度を高めること
が行われる。特にリニアガイド装置にあっては、従来の
その焼き入れ方法としては、低炭素鋼を用いて浸炭焼
き入れを行う方法と、高炭素鋼を用いて高周波焼き入
れを行う方法とが周知である。

【０００３】前者は、案内レールやスライダ等の構成部
品を製造する場合、低炭素鋼を素材として冷間引き抜き
加工して所定断面の総形形状に成形した後、浸炭焼き入
れを施すものであり、素材の炭素濃度が低いため冷間引
き抜き加工による成形が容易にできる利点がある。後者
は、高炭素鋼を素材として冷間引き抜き加工すると共に
複雑形状であれば補助的に機械加工の工程を経て所定形
状に形成し、その後成形素材を高周波焼入れ用コイルで
囲んで部分焼入れとしての高周波焼き入れを施すもので
あり、任意の個所に部分的に焼入れを施し易い利点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えばリニアガイド装
置の案内レールやスライダにおける転動体転動溝のよう
に、繰り返しせん断応力を負荷される個所は、転がり疲
労寿命を確保するために表面硬度を高めることを必要と
する。しかしながら、上記の浸炭焼き入れを行う方法
の場合、そうした特定個所を部分的に焼入れ硬化させる
ときには、その他の部分に銅めっきを施したり防炭剤を
塗布して焼入れ硬化を防止する工程が必要であり、その
分工程が複雑になるという問題点がある。

【０００５】また、低炭素鋼の表面に炭素をしみ込ませ
て表面の炭素濃度をあげてその後焼入れするが、その焼
入れ工程では部品全体を高温にした後に急冷を行う。そ
のため、部品形状が異形である程、部品全体の冷却速度
がアンバランスになり、その結果大きな変形や曲がり，
ねじれを生じてしまうことがあり、焼入れ後に変形や曲
がり，ねじれの矯正工程を必要とするという問題点があ
る。

【０００６】一方、上記の高周波焼き入れを行う方法
の場合、部分的に焼入れ硬化を施すことは焼入れコイル
の設計で容易に対応できるし、且つ部品全体に熱を加え
る必要がないので焼入れ時の変形や曲がり，ねじれ等も
少なくて済み、その変形等の矯正もし易いのであるが、
反面、複雑形状であれば高炭素鋼を素材とするため冷間
引き抜き加工による総形成形が極めて困難である。すな
わち、冷間引き抜き加工だけで総形形状に成形すること
はできず補助的に機械加工を行うことが必要であるとい
う問題点がある。

【０００７】また、高炭素鋼を冷間引き抜き加工する際
に表面部が脱炭することがあり、その場合には復炭工程
が必要でコスト高になるという問題点がある。そこで、
この発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもの
であり、リニアガイド装置の案内レールやスライダ等の
ような複雑な形状部品が冷間引き抜き加工で容易に成形
でき、しかも転動体転動溝のような特定の個所の表面硬
度を選択的に高くすることが容易にできて、焼入れによ
る変形を最小限に抑制することを可能とする複雑な形状
部品焼き入れ方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る案内軸受
部品の焼き入れ方法は、所定の断面形状に冷間引き抜き
加工した低炭素鋼素材の全面に浸炭して表面の炭素濃度
を高め、その後、浸炭した表面の硬度の必要な所定部分
のみに部分焼入れを施すことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】素材として低炭素鋼を使用するから、冷間引き
抜きによる成形加工が容易にできる。また、素材表面に
浸炭を施し、特に表面硬度を必要とする特定個所の焼入
れに選択的に高周波焼き入れ等の部分焼入れを用いるの
で、焼入れ時の変形が最小限に抑制される。また、部分
焼入れ後の曲がり等の矯正も容易である。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の第１の実施例で、リニアガイ
ド装置の案内レール１の成形加工と焼入れ処理の状態を
工程順に示す正面図である。この実施例の案内レール１
は、図１（ａ）に示すように比較的肉薄でほぼコ字状の
断面形状を有する軸方向に長い長尺の異形部品で、その
凹部内側面に転動体転動溝２を備えている。

【００１１】この案内レール１の素材は、例えば低炭素
鋼のＳＣＭ４１５Ｈ（Ｃ量0.12〜0.18％）またはＳＣＭ
４２０Ｈ（Ｃ量0.17〜0.23％）のようなＣ量0.2 ％程度
の低炭素鋼を用いている。この実施例の案内レール１の
素材成形と焼き入れの工程を図２に示す。各工程別に説
明すると、工程１は、上記低炭素鋼を用いて総形形状に
冷間引き抜き加工する工程である。素材が低炭素鋼であ
ることから、このような異形形状の部品であっても容易
に冷間引き抜き加工ができる。なお、冷間成形性をより
向上させるために球状化焼きなまし処理を行ってもよ
い。

【００１２】工程２は、冷間引き抜き加工で成形した案
内レール１の全面に浸炭処理を施す工程である。この浸
炭処理は、鋼材の表面に化学反応で炭素を拡散浸透させ
ることを目的として行われる。浸炭方法は、固体浸炭，
液体浸炭，ガス浸炭のいずれでも良い。この実施例で
は、そのうちのガス浸炭を採用して行なった。また、浸
炭層１０の形成状態を図１（ｂ）に模式的に示す。

【００１３】浸炭後の焼き入れは浸炭温度より低い温度
とし、その後焼入硬化させないために空気中で放冷す
る。工程３は、高い表面硬度を必要とする部分、すなわ
ち案内レール１の転動体転動溝２の溝面に、高周波焼き
入れを施す工程である。この工程では、案内レール１の
転動体転動溝２に近接させた高周波焼入れ用コイルを用
いて高周波電流を流し、鋼材の転動体転動溝２の表面部
分のみを誘導電流により加熱後、冷却水を吹付けて焼き
入れ硬化させた。この焼入れ硬化は、案内レールをコイ
ルに対して連続的に移動して行われる。この場合の硬化
深さは交流周波数とか電流値、コイルの移動速度によっ
て調整することができるが、この実施例では周波数３０
ＫＨｚで焼入れ処理し、硬化深さ１ｍｍで硬さはＨ_R Ｃ
６２を得た。

【００１４】工程４は、以上の焼き入れ処理を終わった
案内レール１を焼戻し処理する工程である。これによ
り、図１（ｃ）に示すように、案内レール１の内側面の
転動体転動溝２の部分のみに高硬度の高周波焼き入れ部
１１が形成された。工程５は、以上の熱処理で生じた案
内レール１の曲がり，ねじれ等を矯正する工程である。
上記熱処理した後の案内レール１の曲がりの程度は極め
て小さく、その曲がりの矯正は容易であった。

【００１５】図３はこの発明の第２の実施例で、図１の
案内レール１に組み付けるリニアガイド装置のスライダ
本体５の成形加工と焼入れ処理の状態を工程順に示す正
面図である。この実施例のスライダ本体５は、図３
（ａ）に示すように比較的肉厚で、上部に軸方向の凹溝
６を有し、長さは比較的短い異形部品であり、その両側
面の下部には、前記案内レール１の転動体転動溝２と対
向する転動体転動溝７を備えている。また肉厚部には転
動体転動溝７に平行する軸方向の貫通孔８，８を有する
と共に、各貫通孔８の直上位置にスライダ本体５にねじ
止めで装着される図外のエンドキャップの取り付け用ね
じ孔９，９が設けられている。

【００１６】このスライダ本体５の素材は、上記案内レ
ール１と同じである。また、その素材の成形法と焼き入
れ方法も、図２に示した案内レール１の場合と同様であ
る。図４は第３の実施例であり、この発明をほぼ角柱形
状の案内レールを跨いでスライダを装着するタイプのリ
ニアガイド装置の案内レール１Ａに適用した例である。

【００１７】この案内レール１Ａにあっては、その両側
面にほぼ半円状の転動体転動溝２Ａを備えると共に、両
側面と上面との稜線部にもほぼ四分の一円状の転動体転
動溝２Ｂを備えている。この案内レール１Ａの素材は、
上記案内レール１と同じである。また、その素材の成形
法と焼き入れ方法も、図２に示した案内レール１の場合
とほぼ同様でよい。但し、この場合は、部分高周波焼き
入れ工程において、案内レール１Ａの転動体転動溝２
Ａ，２Ｂの双方を含むレール上半部の両側面に高周波焼
き入れ部１１が形成される。

【００１８】図５は第４の実施例であり、この発明を上
記第３実施例の案内レール１Ａに組み付ける断面ほぼコ
字形のスライダ本体５Ａに適用したものである。このス
ライダ本体５Ａにあっては、その両内側面に前記第３の
実施例の案内レール１Ａの各転動体転動溝２Ａ，２Ｂに
それぞれ対向するほぼ半円状の転動体転動溝７Ａ，７Ｂ
を備えている。

【００１９】このスライダ本体５Ａに使用した素材は、
上記スライダ本体５の場合と同じである。また、その素
材の成形法と焼き入れ方法も、図２に示した案内レール
１の場合とほぼ同様でよい。但し、この場合は、部分高
周波焼き入れ工程において、スライダ本体５の転動体転
動溝７Ａ，７Ｂの双方を含むスライダ本体の両内側面に
高周波焼き入れ部１１が形成される。

【００２０】図６は第２の実施例の変形例である。これ
はスライダをボールねじで駆動するタイプのリニアガイ
ド装置のスライダ本体であって、中央部にボールを介し
てボールねじ軸と嵌合する貫通したねじ穴１２を有して
いる。このねじ穴１２は、低炭素鋼素材を冷間引き抜き
加工した後にドリルにより貫通孔をあけ、その貫通孔の
内周面に旋削によって転動体転動溝を加工することによ
って形成する。

【００２１】このねじ穴１２に設けられた転動体転動溝
も第２の実施例の転動体転動溝７と同じように焼入れ硬
化させる必要がある。この転動体転動溝の焼入れ硬化方
法も第２のように行えばよい。但し、ねじ穴の転動体転
動溝の高周波焼入れはヘアピンのように折り曲げた熱処
理用コイルをねじ穴１２に挿入することによって行う。
このような焼入れ方法によって、浸炭焼入れを施す場合
のようにねじ穴加工部分以外に防炭剤を塗布する工程が
不用となり、またスライダ本体の中央部にねじ穴を設け
ることによって生じる薄肉部分の熱処理による変形を最
小限に抑えることができる。

【００２２】なお、上記各実施例では、複雑な形状部品
としてリニアガイド装置の案内レールおよびスライダを
例にあげて説明したが、これに限定されるものではな
く、その他の部品にも適用可能である。また、以上の各
実施例においては、硬度の必要な所定部分に高周波熱処
理を施したが、必要に応じてその他の部分焼入れ方法、
例えばレーザビーム等による焼入れ方法を用いても良
い。

【００２３】さらにまた、上記各実施例においては、ス
ライダが直線的に形成された案内レールによって直線的
に案内されるリニアガイド装置について説明したが、ス
ライダが曲線的に形成された案内レールによって曲線的
に案内される案内軸受装置であっても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る案
内軸受部品の焼入れ方法にあっては、所定の断面形状に
冷間引き抜き加工した低炭素鋼素材の全表面に浸炭して
表面の炭素濃度を高め、その後、浸炭した表面の硬度の
必要な所定部分のみに部分焼入れを施すものとしたた
め、複雑な形状部品であっても冷間引き抜き加工で容易
に総形形状で成形できて、後工程で機械加工を行ったり
防炭工程や復炭工程を行う必要がなく、短い浸炭時間で
処理が完了し工程が簡略化されてコストダウンできると
いう効果を奏すると共に、高い硬度を必要とする部分に
は、高周波焼入れ等の部分焼入れによりその表面硬度を
選択的に高めることが容易で、しかも焼き入れ変形を最
小限に抑制することができて、焼き入れ後の形状矯正も
容易になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の成形加工と焼入れ処理
の態様を説明する正面図である。

【図２】本発明の素材成形と焼き入れの工程を説明する
流れ図である。

【図３】本発明の第２の実施例の成形加工と焼入れ処理
の態様を説明する正面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の成形加工と焼入れ処理
の態様を説明する正面図である。

【図５】本発明の第４の実施例の成形加工と焼入れ処理
の態様を説明する正面図である。

【図６】本発明の第２の実施例の変形例の成形加工と焼
入れ処理の態様を説明する正面図である

【符号の説明】

１ 案内レール １Ａ 案内レール ２ 転動体転動溝（硬度の必要な部分） ２Ａ 転動体転動溝（硬度の必要な部分） ２Ｂ 転動体転動溝（硬度の必要な部分） ５ スライダ本体 ５Ａ スライダ本体 ７ 転動体転動溝（硬度の必要な部分） ７Ａ 転動体転動溝（硬度の必要な部分） ７Ｂ 転動体転動溝（硬度の必要な部分） １０ 浸炭層 １１ 焼入れ硬化層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の断面形状に冷間引き抜き加工した
   低炭素鋼素材の全面に浸炭して表面の炭素濃度を高め、
   その後、浸炭した表面の硬度の必要な所定部分のみに部
   分焼入れを施すことを特徴とする案内軸受部品の焼き入
   れ方法。