WO2010001706A1 - 軸受用ころ、軸受、および軸受用ころ加工方法 - Google Patents

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outer diameter
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end surface
diameter surface
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平野　秀和
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NTN Corp
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles
    • F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/50—Crowning, e.g. crowning height or crowning radius

Definitions

  • the present invention relates to a bearing roller, a bearing, and a bearing roller processing method.
  • Bearings include cylindrical roller bearings using cylindrical rollers, tapered roller bearings using tapered rollers, and centering roller bearings using centering rollers.
  • the inner ring portion is in line contact and the outer ring portion is in line contact.
  • Cylindrical roller bearings have a large radial load capacity and are suitable for heavy loads.
  • the tapered roller bearing has a conical shape in which the race of the inner ring, the race of the outer ring, and the rollers each have a head cut.
  • the inner ring raceway, the outer ring raceway, and the conical vertices of the rollers are designed to be gathered at one point on the axis.
  • the race of the outer ring is designed to be a spherical surface centered on a point that coincides with the center of the bearing, and the roller is attached to the inner ring together with the cage in a barrel shape.
  • FIG. 11 shows a self-aligning roller bearing, which is an inner ring 1 having two rows of raceway surfaces 1a and 1b on the outer diameter surface, and a raceway facing the raceway surfaces 1a and 1b of the inner ring 1 on the inner diameter surface.
  • the outer ring 2 provided with the surface 2a, the two rows of rollers 3 arranged between the raceways 1a, 1b and 2a of the inner ring 1 and the outer ring 2, and an integrated cage 4 for holding these two rows of rollers 3.
  • the inner ring 1 is provided with a middle collar part 5 between the raceway surfaces 1a and 1b, and is provided with outer collar parts 6 and 6 at axial end parts. For this reason, the roller 3 is interposed between the middle collar part 5 and the outer collar part 6.
  • the outer diameter surface 3a is a spherical surface having a curvature corresponding to the raceway surface of the outer ring 2
  • the large end surface 3b is a spherical surface having a larger curvature than the outer diameter surface 3a
  • the small end surface 3c is straight. It is considered as a surface.
  • rounded portions Ra and Ra are formed at the boundary between the outer diameter surface 3a and the large end surface 3b and at the boundary between the outer diameter surface 3a and the small end surface 3c, respectively. In many cases, such rounded portions Ra and Ra are generally used while leaving a corner rounded at the time of material processing. Further, the processing of the outer diameter surface 3a, the processing of the end surfaces 3b and 3c, and the processing of the rounded portions Ra and Ra were performed at different rotation centers.
  • rollers 3 there are rollers 3 as shown in FIG.
  • the roller 3 is provided with chamfered rounded portions Rb and Rc at the boundary between the outer diameter surface 3a and the large end surface 3b and the boundary between the outer diameter surface 3a and the small end surface 3c, respectively.
  • the chamfered rounded portion Rb continues smoothly through the first rounded portion R1, and the large end surface 3b and the chamfered rounded portion Rb continue smoothly through the second rounded portion R2.
  • the roller 3 shown in FIG. 12 uses a grinding wheel 10 as shown in FIG. 13 as described in Patent Document 1.
  • the grinding wheel 10 includes an outer diameter grinding portion 10a for grinding the outer diameter surface 3a of the roller 3, a large end surface grinding portion 10b for grinding the large end surface 3b, and a chamfering grinding portion 10Rb for grinding the chamfered radius portion Rb.
  • the 1st rounding part 10R1 and the 2nd rounding part 10R2 are provided.
  • the first round grinding portion 10R1 has a radius of curvature corresponding to the first round R1 of the roller 3, and smoothly connects the outer diameter grinding portion 10a and the chamfering grinding portion 10Rb.
  • the second rounded grinding part 10R2 has a radius of curvature corresponding to the second rounded R2 of the roller 3, and smoothly connects the large end face grinding part 10b and the chamfered grinding part 10Rb.
  • the outer diameter surface 3a, the large end surface 3b, and the chamfered rounded portion Rb of the roller 3 are ground simultaneously.
  • each processing surface can be processed with high accuracy.
  • the relationship between the processed surfaces becomes unstable. That is, the corner of the finished product may not be concentric with the center of rotation of the roller. For this reason, there is a possibility that a highly accurate product (roller) cannot be provided.
  • the grinding wheel 10 as shown in FIG. 13 is affected by the size of the material, and if the outer diameter is made uniform, the overall length may vary, and if the entire length is made uniform, the outer diameter may vary.
  • the present invention provides a bearing roller that can be molded with high accuracy and can achieve a long life, a method for processing the bearing roller, can reduce rotational torque, and can improve rotational accuracy. It is in providing a bearing that can be achieved.
  • the bearing roller of the present invention is a bearing roller in which center holes are formed on both end surfaces, respectively, and the outer diameter surface and the rounded portion of the end surface and the outer diameter surface are supported in the center hole. It is processed so as to be smoothly continuous.
  • Edge load may occur in the bearing.
  • the edge load means that, when the shape of the roller is inadequate in contact with the raceway ring, a local increase in surface pressure occurs at the end, and early peeling occurs from that point. For this reason, if the outer diameter surface and the corner portion between the end surface and the outer diameter surface are not continuously continuous, an edge load may occur.
  • the bearing roller of the present invention since the outer diameter surface and the rounded portion of the corner between the end surface and the outer diameter surface are processed smoothly, when this roller is incorporated in the bearing, Edge load can be suppressed and rotational torque can be reduced.
  • It may be a cylindrical roller, a tapered roller, or a centering roller.
  • the bearing of the present invention uses the bearing roller described above.
  • the processing method of the bearing roller according to the present invention grinds the end surface and the end surface side rounded portion in the rounded portion while rotating around its axis by gripping the outer diameter surface while being supported by the center holes on both end surfaces.
  • the outer diameter surface and the outer diameter of the rounded portion are rotated around its axis by driving force transmission from at least one of the end surfaces while being supported by the center holes on both end surfaces and the end surface grinding process.
  • an outer diameter surface grinding step for grinding the surface-side corner portion for grinding the surface-side corner portion.
  • the end face and the end face side rounded part in the rounded part can be ground while being supported by the center hole, and the outer side is supported in the center hole.
  • the outer diameter surface side corner portion in the radial surface and the rounded portion can be ground. For this reason, high quality processing becomes possible.
  • the bearing incorporating the bearing roller of the present invention can suppress the edge load, the load applied to the inner ring and the outer ring is reduced, and the life of the bearing can be extended. Further, the rotational torque can be reduced, and high-precision rotation can be obtained.
  • the separately processed parts are also concentric, and the outer diameter surface and the corner portion between the end surface and the outer diameter surface are smoothly continuous. Processing is possible. Furthermore, since the end surface and the outer diameter surface can be processed separately, the dimensional accuracy is improved, and the rotational accuracy of the bearing using the roller thus processed is improved.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a corner portion between a large end surface and an outer diameter surface of the roller shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a corner portion between a small end surface and an outer diameter surface of the roller shown in FIG. 1.
  • It is a simplified block diagram of the roller processing method for bearings which shows the embodiment of the present invention. It is a simplified diagram showing a hardened steel cutting process. It is a schematic diagram which shows an end surface grinding process. It is a principal part enlarged view of the grindstone shown in FIG. It is a simplified diagram showing an outer diameter surface grinding process. It is a principal part enlarged view of the grindstone shown in FIG. It is a graph which shows a residual stress. It is principal part sectional drawing which shows the conventional bearing. It is an enlarged view of the said conventional roller for bearings. It is principal part sectional drawing of the conventional grinding wheel used for the roller processing for bearings.
  • this bearing roller 20 is a self-aligning roller.
  • Self-aligning roller bearings include asymmetric roller bearings and symmetrical roller bearings depending on the shape of the rollers.
  • the asymmetric roller bearing uses an asymmetric roller whose maximum diameter is out of the center of the length. In the symmetric roller bearing, a symmetric roller having a maximum diameter at the center of the length is used.
  • the roller 20 of this embodiment is an asymmetric roller, and the maximum outer diameter portion M of the outer diameter surface 20a is deviated from the axial center line.
  • the large end surface 20b is a spherical surface having a larger curvature than the outer diameter surface 20a, and the small end surface 20c is a straight surface. That is, B> A> C, where A is the outer diameter of the large end surface 20b, B is the outer diameter of the largest outer diameter portion M, and C is the outer diameter of the small end surface 20c.
  • a rounded portion 21 is formed at a corner between the outer diameter surface 20a and the large end surface 20b.
  • a rounded portion 22 is formed at a corner between the outer diameter surface 20a and the small end surface 20c.
  • the rounded portion 21 includes an outer diameter surface side corner portion 21a on the outer diameter surface 20a side, a large end surface side corner portion 21b on the large end surface 20b side, an outer diameter surface side corner portion 21a and a large end surface. It consists of the intermediate
  • the radius of curvature of the outer diameter surface side corner portion 21a is Ra
  • the large end surface side corner portion 21b is Rb
  • the intermediate round portion 21c Rc
  • Ra Rb.
  • the rounded portion 22 includes an outer diameter surface side corner portion 22a on the outer diameter surface 20a side and a small end surface side corner portion 22b on the small end surface 20c side.
  • ra the curvature radius of the outer diameter surface side corner portion 22a
  • rb the large end surface side corner portion 22b
  • the outer diameter surface 20a and the rounded portion 21 of the large end surface 20b and the outer diameter surface 20a are processed so as to be smoothly continuous, and the outer diameter surface 20a and the rounded portion 22 of the small end surface 20c and the outer diameter surface 20a are smooth. It is processed to be continuous. Further, as shown in FIG. 1, center holes 23 and 24 disposed on the roller axis are provided in the large end surface 20b and the small end surface 20c.
  • the roller in this case is a tapered roller, and a corner portion 21 including an outer diameter surface side corner portion 21a, an intermediate radius portion 21c, and a large end surface side corner portion 21b is formed on the large end surface 20b side.
  • a corner portion 22 composed of an outer diameter surface side corner portion 22a and a small end surface side corner portion 22b is formed.
  • the hardened steel cutting process 70 which rough-processes the surface
  • the end surface grinding process 71 which grinds the end surface side rounded portions 21b and 22b in the end surfaces 20b and 20c and the rounded portions 21 and 22, as shown in FIG.
  • an outer diameter surface grinding step 72 for grinding the outer diameter surface side corner portions 21a, 22a in the outer diameter surface 20a and the rounded portions 21, 22.
  • the hardened steel cutting process 70 uses a chuck device 30 that supports the center holes 23 and 24 of the roller 20 as shown in FIG.
  • the chuck device 30 includes a driving side member 31 and a driven side member 32.
  • the drive side member 31 includes a rotating body 33, a transmission body 34 that transmits the rotational force of the rotating body 33 to the small end face 20c of the roller 20, and a center 35 in which the tip is fitted into the center hole 24 of the small end face 20c.
  • the driven member 32 includes a rotating body 36 that freely rotates around its axis and a center 37 whose tip is fitted into the center hole 23 of the large end surface 20b.
  • the roller 20 is supported on the axis O at the center 35 of the driving side member 31 and the center 37 of the driven side member 32.
  • this rotational force is transmitted to the small end surface 20c of the roller 20 via the transmitting body 34, and the roller 20 rotates about its axis O. To do.
  • the cutting tool 40 includes a cutting tool main body 42 and a cutting tool 43 attached to the cutting tool main body 42.
  • the cutting tool 40 can cut the outer diameter surface 20a by moving in the arrow direction A along the outer diameter surface 20a, and cut the end surface 20b by moving in the arrow direction B along the end surface 20b. be able to.
  • the outer diameter surface 20a and the end surface 20b are cut by one cutting tool 40.
  • the outer diameter surface cutting tool and the end surface cutting tool are provided. It may be.
  • the cutting in this case is a hardened steel cutting.
  • this roller material has a hardened layer formed by heat treatment on the surface, and steel materials (for example, bearing steel, medium carbon steel, etc.) conventionally used for this type of roller are used.
  • hardened steel cutting is simply cutting, and since cutting is usually performed in the state of raw material, it is called hardened steel cutting in order to clarify that the cutting is after heat treatment (after quenching). did. Since cutting is performed after quenching, the heat treatment deformation of the material can be removed in this cutting process. When quenching, tensile residual stress tends to remain, and fatigue strength decreases as it is. For this reason, if the surface is cut, a compressive residual stress can be given to the outermost surface portion, thereby improving the fatigue strength.
  • Curing treatment is performed by induction hardening (not often used for heat treatment of rollers), (submerged quenching + tempering), carburizing quenching, or the like depending on the material used.
  • Quenching by high-frequency heating is a quenching method that applies the principle of heating a conductive object by placing Joule heat in a coil through which high-frequency current flows, and generating Joule heat by electromagnetic induction. is there.
  • Carburizing and quenching is a process in which carbon is impregnated from the surface layer (carburizing treatment) by heating the steel in a carburizing agent such as activated carbon-rich gas, liquid or solid for a long time. It is a method of quenching and tempering steel.
  • the small end face 20c can be cut with the cutting tool 41 if the large end face 20b side is supported by the driving side member 31.
  • a rounded portion having the same radius of curvature as the curvature radius Rc of the intermediate rounded portion 21c of the rounded portion 21 is formed, and on the small end surface 20c, the rounded portion 22 of the rounded portion 22c is formed.
  • a rounded portion having the same curvature radius as the curvature radius rb of the small end face side corner portion 22b is formed.
  • Fig. 10 shows the relationship between depth from the surface and residual stress.
  • No. 1 o and No. 2 ⁇ indicate cutting with a small cutting allowance, and ⁇ indicates heavy cutting with a large cutting allowance. It can be understood that compressive stress is generated on the surface by cutting hardened steel in this way.
  • an end face grinding step 71 is performed to grind the end faces 20b and 20c.
  • plunge cutting is performed with a grindstone 50 formed by a dress.
  • Plunge cut is grinding by sending a grindstone in the radial direction.
  • the grindstone 50 includes an end surface grinding part 51 and a corner part grinding part 52.
  • the end surface grinding part 51 is disposed on the vertical surface, and the corner part grinding part 52 is inclined with respect to the end surface grinding part 51 so as to form a predetermined angle ⁇ 2 (for example, about 30 degrees).
  • the chuck device 55 when using the grindstone 50, a chuck device 55 as shown in FIG. 6 is used.
  • the chuck device 55 includes a driving side member 56 and a driven side member 57.
  • the driving side member 56 includes a rotating body 58, a transmission body 59 that transmits the rotational force of the rotating body 58 to the outer diameter surface 20a of the roller 20, and a center 60 whose tip is fitted into the center hole 24 of the small end surface 20c.
  • the driven member 57 includes a rotating body 61 that freely rotates around its axis and a center 62 whose tip is fitted into the center hole 23 of the large end face 20b. Since the driven side member 57 has the same structure as the driven side member 32 shown in FIG. 5, the driven side member 32 can be used.
  • the roller 20 is supported on the axis O by the center 60 of the driving side member 56 and the center 37 of the driven side member 57.
  • this rotational force is transmitted to the outer diameter surface 20a of the roller 20 via the transmission body 59, and the roller 20 is rotated around its axis O. Rotate.
  • the large end surface 20 b and the large end surface side corner portion 21 c of the rounded portion 21 can be ground by the grindstone 50 while rotating the roller 20 around the axis O by the chuck device 55.
  • the small end surface 20c is similar to the grindstone 50, and an end surface grinding portion;
  • the small end surface 20c and the small end surface side corner portion 22b of the rounded portion 22 can be ground with a grindstone provided with a corner portion grinding portion.
  • an outer diameter surface grinding step 72 is performed to grind the outer diameter surface 20a of the roller as shown in FIG. Also in this case, the plunge cut is performed with the grindstone 65 formed by the dress.
  • the grindstone 65 includes a concave portion 66 that is externally fitted to the outer diameter surface 20 a, and the bottom surface of the concave portion 66 serves as the outer diameter surface grinding portion 67.
  • the outer diameter surface grinding portion side of the side surface 68 on the large end surface side of the concave portion 66 becomes a corner cutting portion 68a for grinding the outer diameter surface side corner portion 21a.
  • the outer diameter surface grinding part side of the side surface 69 on the small end face side of the recess 66 becomes a corner cutting part 69a for grinding the outer diameter surface side corner part 22a.
  • the chuck device 30 shown in FIG. 5 can be used as the chuck device.
  • the roller 20 when the roller 20 is disposed on the axis at the center 35 of the driving side member 31 and the center 37 of the driven side member 32, and the rotating body 33 on the driving side member 31 side is rotationally driven, The rotational force is transmitted to the small end surface 20c of the roller 20 via the transmission body 34, and the roller 20 rotates about its axis.
  • the outer diameter surface 20a and the outer diameter surface side corner portions 21a and 22a of the roller 20 are ground by the grindstone 65 while the roller 20 is rotated about its axis by the chuck device 30. Thereby, the grinding operation (processing operation) for the roller 20 is completed.
  • the inclination angle of the outer diameter surface side corner portion 21a is ⁇ 1, for example, it is 30 degrees
  • the inclination angle of the outer diameter surface side corner portion 22a is ⁇ 3, for example, 20 degrees. It is said.
  • CNC computer numerical control
  • the tapered rollers are processed.
  • the same processing steps as this processing step are performed. Can be processed.
  • the center holes 23 and 24 are formed on both end faces, the outer diameter is supported by the center holes 23 and 24 using such a processing apparatus.
  • the corners 21 and 22 of the corners of the surface 20a and the end surfaces 20b and 20c and the outer diameter surface 20a can be processed smoothly.
  • the outer diameter surface 20a and the rounded portions 21 and 22 of the end surfaces 20b and 20c and the outer diameter surface 20a are processed so as to be smoothly continuous.
  • the edge load can be suppressed and the rotational torque can be reduced.
  • the edge load can be suppressed, the load applied to the inner ring and the outer ring is reduced, and the life of the bearing can be extended. Further, the rotational torque can be reduced, and high-precision rotation can be obtained.
  • the separately processed parts are also concentric.
  • the corner parts 21 and 22 with 20a can be processed smoothly.
  • the end surfaces 20b and 20c and the outer diameter surface 20a can be processed separately, the dimensional accuracy is improved, and the rotational accuracy of the bearing using the roller thus processed is improved.
  • CNC computer numerical control
  • the embodiment of the present invention has been described.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • the curvature radius of each corner part 21 and 22, ie, the curvature radius of the outer surface side corner parts 21a and 22a and the end surface side corner parts 21a and 22b can be set arbitrarily.
  • the lapping process is a kind of polishing, and is a process in which abrasive grains are interposed between the workpiece and the tool and rubbed together.
  • It may be a cylindrical roller, a tapered roller, or a centering roller. In the case of a self-aligning roller, it can be a symmetric roller bearing.

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Abstract

　精度よく成形することができ、しかも長寿命化を達成できる軸受用ころおよび軸受用ころの加工方法の提供、回転トルクを小さくでき、しかも回転精度の向上を達成できる軸受を提供する。 　両端面のセンタ穴２３、２４にて支持された状態で、外径面２０ａ把持によりその軸心廻りに回転させつつ、端面２０ｂ、２０ｃ、及びアール部２１、２２における端面側アール部２１ｂ、２２ｂを研削する。両端面のセンタ穴２３、２４にて支持された状態で、少なくともいずれか一方の端面２０ｂ、２０ｃからの駆動力伝達によってその軸心廻りに回転させつつ、外径面２０ａ、及びアール部２１、２２における外径面側コーナ部２１ａ，２１ｂを研削する。 　

Description

軸受用ころ、軸受、および軸受用ころ加工方法
　本発明は、軸受用ころ、軸受、および軸受用ころ加工方法に関する。
　軸受には、円筒ころを用いた円筒ころ軸受、円錐ころを用いた円錐ころ軸受、調芯ころを用いた調芯ころ軸受等がある。円筒ころ軸受は、内輪ところとが線接触するとともに、外輪ところとが線接触しているものである。円筒ころ軸受は、ラジアル負荷能力が大きく重荷重用に適している。円錐ころ軸受は、内輪の軌道、外輪の軌道、及びころがそれぞれ頭を切った円すい形である。そして、内輪の軌道、外輪の軌道、及びころのそれぞれの円すいの頂点が軸線上の１点に集まるよう設計されている。調芯ころ軸受は、外輪の軌道は軸受中心と一致する点を中心とした球面に設計され、ころはたる形で、保持器とともに内輪に取付けられている。
　図１１は調芯ころ軸受を示し、この軸受は、外径面に２列の軌道面１ａ、１ｂが設けられた内輪１と、内径面に内輪１の各軌道面１ａ、１ｂに対向する軌道面２ａが設けられた外輪２と、内輪１と外輪２の軌道面１ａ、１ｂ、２ａ間に配列された２列のころ３と、これらの２列のころ３を保持する一体の保持器４とを備える。また、内輪１は、その軌道面１ａ、１ｂ間に中鍔部５が設けられているとともに、軸方向端部に外鍔部６、６が設けられている。このため、ころ３は、中鍔部５と外鍔部６との間に介在される。
　この場合、ころ３は、外径面３ａが外輪２の軌道面に対応した曲率を有する球面とされ、大端面３ｂが外径面３ａよりも大きな曲率を有する球面とされ、小端面３ｃがストレート面とされている。
　また、外径面３ａと大端面３ｂとの境界、および、外径面３ａと小端面３ｃとの境界には、それぞれ、アール部Ｒａ、Ｒａが形成されている。このようなアール部Ｒａ、Ｒａは一般的には素材加工時につけたコーナアールを残してこれを使用している場合が多い。また、外径面３ａの加工、端面３ｂ、３ｃの加工、アール部Ｒａ、Ｒａの加工は、それぞれ別々の回転中心で行っていた。
　ころ３には、図１２に示すようなものがある。このころ３は、外径面３ａと大端面３ｂとの境界、および、外径面３ａと小端面３ｃとの境界には、それぞれ、面取アール部Ｒｂ、Ｒｃが施され、外径面３ａと面取アール部Ｒｂとは第１アール部Ｒ１を介して滑らかに連続し、大端面３ｂと面取アール部Ｒｂとは第２アール部Ｒ２を介して滑らかに連続している。
　前記図１２に示すころ３は、特許文献１に記載のように、図１３に示すような研削砥石１０を使用するものもある。この研削砥石１０は、ころ３の外径面３ａを研削する外径研削部１０ａと、大端面３ｂを研削する大端面研削部１０ｂと、面取アール部Ｒｂを研削する面取研削部１０Ｒｂと、第１アール研削部１０Ｒ１と、第２アール研削部１０Ｒ２とを備える。第１アール研削部１０Ｒ１は、ころ３の第１アールＲ１に対応した曲率半径を有し、外径研削部１０ａと面取研削部１０Ｒｂとを滑らかに連続させるものである。第２アール研削部１０Ｒ２は、ころ３の第２アールＲ２に対応した曲率半径を有し、大端面研削部１０ｂと面取研削部１０Ｒｂとを滑らかに連続させるものである。この場合、ころ３の外径面３ａ、大端面３ｂ、面取アール部Ｒｂを同時研削することになる。
特許３５３９７７０号公報
　素材加工時につけたコーナアールを残して使用する場合、連続した接線アールにはなり難い。また、外径面３ａの加工、端面３ｂ、３ｃの加工、面取アール部Ｒｂ、Ｒｃの加工を、それぞれ別々の回転中心で行うものでは、それぞれの加工面を高精度に加工できても、各加工面同士の関係が不安定となる。すなわち、完成品のコーナがころの自転回転中心と同心円とならなかったりする。このため、高精度の製品（ころ）を提供できないおそれがある。
　また、特許文献１に記載のものでは、切り込み方向が１方向であるため、アール部Ｒｂ、Ｒｃを一度（同時）に加工することができない。このため、第１アール部Ｒｂと第２アール部Ｒｃとのいずれか一方が滑らかに連続しないものとなるおそれがある。
　しかも、図１３に示すような研削砥石１０では、素材の大きさに影響され、外径寸法を揃えれば、全長寸法がバラツキ、全長寸法を揃えれば、外径寸法がばらついてしまうおそれがある。
　本発明は、前記課題に鑑みて、精度よく成形することができ、しかも長寿命化を達成できる軸受用ころおよび軸受用ころの加工方法の提供、回転トルクを小さくでき、しかも回転精度の向上を達成できる軸受の提供にある。
　本発明の軸受用ころは、両端面にそれぞれセンタ穴が形成された軸受用ころであって、前記センタ穴に支持された状態で、外径面、及び端面と外径面とのアール部が滑らかに連続するように加工されてなるものである。
　軸受においてエッジロードが生じる場合がある。ここで、エッジロードとは、軌道輪ところとの接触において、ころの形状が不適切であると、局所的な面圧増大が端部に生じ、そこを起点として早期剥離が生じることである。このため、外径面、及び端面と外径面とのコーナ部が滑らかに連続していなければ、エッジロードが生じるおそれがある。しかしながら、本発明の軸受用ころによれば、外径面、及び端面と外径面とのコーナのアール部が滑らかに連続するように加工されているので、このころを軸受に組み込んだ場合、エッジロードを抑えることができるとともに、回転トルクを小さくすることができる。
　しかも、各加工面をセンタ穴に支持された状態で加工されているので、全ての加工工程で、別個に加工した部位も同心になる。
　円筒ころであっても、円錐ころであっても、調芯ころであってもよい。
　本発明の軸受は、前記記載の軸受用ころを用いたものである。
　本発明の軸受用ころの加工方法は、両端面のセンタ穴にて支持された状態で、外径面把持によりその軸心廻りに回転させつつ、端面、及びアール部における端面側アール部を研削する端面研削工程と、両端面のセンタ穴にて支持された状態で、少なくともいずれか一方の端面からの駆動力伝達によってその軸心廻りに回転させつつ、外径面、及びアール部における外径面側コーナ部を研削する外径面研削工程とを備えたものである。
　本発明の軸受用ころの加工方法によれば、センタ穴にて支持された状態で、端面、及びアール部における端面側アール部を研削することができ、センタ穴にて支持された状態で外径面、及びアール部における外径面側コーナ部を研削することができる。このため、高品質の加工が可能となる。
　焼入鋼切削にて表面を粗加工した後、前記研削工程を行うのが好ましい。ここで、焼入鋼切削とは、熱硬化処理（焼入れ）後に切削することである。このため、焼入鋼切削時に生じた圧縮応力がころ表面に残る。
　本発明の軸受用ころを組み込んだ軸受は、エッジロードを抑えることができるので、内輪及び外輪に与える負荷が低減され、軸受の長寿命化を図ることができる。また、回転トルクを小さくでき、高精度の回転を得ることができる。ころの加工では、全ての加工工程で、センタ穴を支持して加工するため、別個に加工した部位も同心になり、外径面、及び端面と外径面とのコーナ部が滑らかに連続する加工が可能である。さらに、端面と外径面とを分けて加工することができるため、寸法精度が向上し、このように加工されたころを使用した軸受の回転精度が向上する。
　焼入鋼切削を行えば、焼入鋼切削時に生じた圧縮応力がころ表面に残り、より長寿命化を達成できる。
本発明の実施形態を示すころの側面図である。 前記図１に示すころの大端面と外径面との間のコーナ部の拡大図である。 前記図１に示すころの小端面と外径面との間のコーナ部の拡大図である。 本発明の実施形態を示す軸受用ころ加工方法の簡略ブロック図である。 焼入鋼切削工程を示す簡略図である。 端面研削工程を示す簡略図である。 図６に示す砥石の要部拡大図である。 外径面研削工程を示す簡略図である。 図８に示す砥石の要部拡大図である。 残留応力を示すグラフ図である。 従来の軸受を示す要部断面図である。 前記従来の軸受用ころの拡大図である。 軸受用ころ加工に用いる従来の研削砥石の要部断面図である。
　以下本発明の実施の形態を図１から図１０に基づいて説明する。
　図１から図３は、本発明に係る軸受用ころを示し、この軸受用ころ２０は、自動調心ころである。自動調心ころ軸受には、ころの形状により非対称ころ軸受と、対称ころ軸受とがある。非対称ころ軸受は、最大径の位置が、長さの中央から外れている非対称ころを用いたものである。対称ころ軸受では、最大径の位置が、長さの中央にある対称ころが用いられる。
　この実施形態のころ２０は、非対称ころであって、外径面２０ａの最大外径部Ｍが軸方向センタラインからずれている。また、大端面２０ｂは、外径面２０ａよりも大きな曲率を有する球面とされ、小端面２０ｃはストレート面とされている。すなわち、大端面２０ｂの外径寸法をＡとし、最大外径部Ｍの外径寸法をＢとし、小端面２０ｃの外径寸法をＣとしたときに、Ｂ＞Ａ＞Ｃとなる。ころの軸方向長さをＬとし、最大外径部Ｍから大端面２０ｂまでの軸方向長さをＬ１とし、最大外径部Ｍから小端面２０ｃまでの軸方向長さをＬ２とした場合、Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌであり、Ｌ１＜Ｌ２である。なお、図１において、Ｏｂは大端面２０ｂの曲率中心を示している。
　外径面２０ａと大端面２０ｂとのコーナにはアール部２１が形成される。外径面２０ａと小端面２０ｃとのコーナにはアール部２２が形成される。
　アール部２１は、図２に示すように、外径面２０ａ側の外径面側コーナ部２１ａと、大端面２０ｂ側の大端面側コーナ部２１ｂと、外径面側コーナ部２１ａと大端面側コーナ部２１ｂとの間の中間アール部２１ｃとからなる。この場合、外径面側コーナ部２１ａの曲率半径をＲａとし、大端面側コーナ部２１ｂをＲｂとし、中間アール部２１ｃをＲｃとしたときに、Ｒｃ＞Ｒａ＝Ｒｂとしている。
　アール部２２は、図３に示すように、外径面２０ａ側の外径面側コーナ部２２ａと、小端面２０ｃ側の小端面側コーナ部２２ｂとからなる。この場合、外径面側コーナ部２２ａの曲率半径をｒａとし、大端面側コーナ部２２ｂをｒｂとしたときに、ｒｂ＞ｒａとしている。
　外径面２０ａ、及び大端面２０ｂと外径面２０ａとのアール部２１が滑らかに連続するように加工され、外径面２０ａ、及び小端面２０ｃと外径面２０ａとのアール部２２が滑らかに連続するように加工されている。また、大端面２０ｂと小端面２０ｃには、図１に示すように、ころ軸線上に配設されるセンタ穴２３，２４が設けられている。
　次に発明にかかる軸受用ころの加工方法を説明する。この場合のころは、円錐ころであって、大端面２０ｂ側には、外径面側コーナ部２１ａと中間アール部２１ｃと大端面側コーナ部２１ｂとからなるコーナ部２１が形成され、小端面２０ｃ側には、外径面側コーナ部２２ａと小端面側コーナ部２２ｂからなるコーナ部２２が形成されている。
　この加工方法は、図４に示すように、表面を粗加工する焼入鋼切削工程７０と、端面２０ｂ、２０ｃ及びアール部２１、２２における端面側アール部２１ｂ、２２ｂを研削する端面研削工程７１と、外径面２０ａ及びアール部２１、２２における外径面側コーナ部２１ａ，２２ａを研削する外径面研削工程７２とを備える。
　焼入鋼切削工程７０は、図５に示すように、ころ２０のセンタ穴２３，２４を支持するチャック装置３０を使用する。チャック装置３０は、駆動側部材３１と従動側部材３２とを備える。駆動側部材３１は、回転体３３と、この回転体３３の回転力をころ２０の小端面２０ｃに伝達する伝達体３４と、小端面２０ｃのセンタ穴２４にその先端が嵌入するセンタ３５とを備える。また、従動側部材３２は、その軸心廻りにフリーに回転する回転体３６と、大端面２０ｂのセンタ穴２３にその先端が嵌入するセンタ３７とを備える。
　このため、駆動側部材３１のセンタ３５と、従動側部材３２のセンタ３７とで、ころ２０がその軸線Ｏ上に配設された状態にて支持される。この状態で、駆動側部材３１側の回転体３３が回転駆動されると、この回転力が伝達体３４を介してころ２０の小端面２０ｃに伝達され、ころ２０はその軸心Ｏ廻りに回転する。
　この際、切削工具４０にて切削される。切削工具４０は、切削工具本体４２と、この切削工具本体４２に付設されるバイト４３とを備える。この切削工具４０は、外径面２０ａに沿って矢印方向Ａへ移動することによって外径面２０ａを切削することができ、端面２０ｂに沿って矢印方向Ｂへ移動することによって端面２０ｂを切削することができる。なお、この実施形態においては、外径面２０ａと端面２０ｂとの切削を一つの切削工具４０にて行うようにしているが、外径面用の切削工具と、端面用の切削工具とを備えたものであってもよい。
　この場合の切削は、焼入鋼切削である。このため、このころ素材は、表面に熱処理による硬化層が形成されたものであって、従来からこの種のころに使用されている鋼材（例えば、軸受鋼、中炭素鋼等）を用いられる。ここで、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。焼入れを行うと、引張残留応力が残り易く、そのままでは疲労強度が低下する。このため、表面を切削すれば、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、これにより疲労強度が向上する。
　硬化処理（熱処理）としては、用いる材質に応じて高周波焼入れ（ころの熱処理にはあまり使われていない）や（ズブ焼入＋焼き戻し）や浸炭焼入れ等にて行われる。高周波加熱による焼き入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。浸炭焼入れとは、活性化した炭素を多く含むガス、液体、固体などの浸炭剤中で鋼を長時間加熱することにより、表面層から炭素を含浸させる処理（浸炭処理）を行い、この浸炭した鋼に対して、焼入れ焼もどしを行う方法である。
　なお、小端面２０ｃ側の切削についての図示を省略しているが、大端面２０ｂ側を駆動側部材３１にて支持させれば、小端面２０ｃを切削工具４１にて切削することができる。
　これらの焼入鋼切削工程７０では、大端面２０ｂ側においては、アール部２１の中間アール部２１ｃの曲率半径Ｒｃと同じ曲率半径のアール部が形成され、小端面２０ｃにおいては、アール部２２の小端面側コーナ部２２ｂの曲率半径ｒｂと同じ曲率半径のアール部が形成される。
　図１０に、表面からの深さと残留応力の関係を示す。図１０において、Ｎｏ.１の○およびＮｏ.２の●は削り代の小さな切削であり、△は削り代の大きな重切削を示している。このように焼入鋼切削することによって、表面に圧縮応力が生じることが分かる。
　次に端面研削工程７１を行って、端面２０ｂ、２０ｃを研削する。この場合、図６に示すように、ドレスにより成形された砥石５０でプランジカットする。プランジカットとは砥石を半径方向に送って研削することである。砥石５０は、図７に示すように、端面研削部５１と、コーナ部研削部５２とを備える。この場合、端面研削部５１は鉛直面上に配設され、コーナ部研削部５２は端面研削部５１に対して所定角度θ２（例えば、約３０度）をなすように傾斜している。
　また、この砥石５０を用いる際には、図６に示すようなチャック装置５５が使用される。チャック装置５５は、駆動側部材５６と従動側部材５７とを備える。駆動側部材５６は、回転体５８と、この回転体５８の回転力をころ２０の外径面２０ａに伝達する伝達体５９と、小端面２０ｃのセンタ穴２４にその先端が嵌入するセンタ６０とを備える。また、従動側部材５７は、その軸心廻りにフリーに回転する回転体６１と、大端面２０ｂのセンタ穴２３にその先端が嵌入するセンタ６２とを備える。なお、この従動側部材５７としては、前記図５に示した従動側部材３２と同一構造であるので、従動側部材３２を用いることができる。
　このため、駆動側部材５６のセンタ６０と、従動側部材５７のセンタ３７とで、ころ２０がその軸線Ｏ上に配設された状態にて支持される。この状態で、駆動側部材５６側の回転体５８が回転駆動されると、この回転力が伝達体５９を介してころ２０の外径面２０ａに伝達され、ころ２０はその軸心Ｏ廻りに回転する。
　すなわち、このチャック装置５５によって、ころ２０をその軸心Ｏ廻りに回転させつつ、砥石５０によって、大端面２０ｂと、アール部２１の大端面側コーナ部２１ｃとを研削することができる。
　なお、小端面２０ｃ側の研削についての図示を省略しているが、大端面２０ｂ側を駆動部材５６にて支持させれば、小端面２０ｃを、前記砥石５０と同様な、端面研削部と、コーナ部研削部とを備えた砥石にて、小端面２０ｃと、アール部２２の小端面側コーナ部２２ｂとを研削することができる。
　次に、外径面研削工程７２を行って、図８に示すように、ころの外径面２０ａを研削する。この場合も、ドレスにより成形された砥石６５でプランジカットする。図９に示すように、砥石６５は、外径面２０ａに対して外嵌状となる凹部６６を備え、凹部６６の底面が外径面研削部６７となる。また、凹部６６の大端面側の側面６８の外径面研削部側が、外径面側コーナ部２１ａを研削するコーナ切削部６８ａとなる。凹部６６の小端面側の側面６９の外径面研削部側が、外径面側コーナ部２２ａを研削するコーナ切削部６９ａとなる。
　この場合のチャック装置は図５に示すチャック装置３０を使用することができる。このため、駆動側部材３１のセンタ３５と、従動側部材３２のセンタ３７とで、ころ２０がその軸線上に配設され、駆動側部材３１側の回転体３３が回転駆動されると、この回転力が伝達体３４を介してころ２０の小端面２０ｃに伝達され、ころ２０はその軸心廻りに回転する。
　すなわち、このチャック装置３０によって、ころ２０をその軸心廻りに回転させつつ、ころ２０の外径面２０ａおよび外径面側コーナ部２１ａ、２２ａを砥石６５で研削する。これによって、ころ２０に対する研削作業（加工作業）が終了する。なお、図２に示すように、外径面側コーナ部２１ａの傾斜角度をθ１とした場合、例えば３０度とされ、外径面側コーナ部２２ａの傾斜角度をθ３とした場合、例えば２０度とされる。
　ところで、図５～図９に示す加工設備は、例えばコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）の指令によって駆動する。ＣＮＣとは、機械工作に於いて工具の移動量や移動速度などをコンピュータにより数値で制御することである。
　図５から図９に示す加工工程では、円錐ころを加工するものであったが、図１から図３に示すように、調心ころであっても、この加工工程と同様の加工工程にて加工できる。また、円筒ころであっても、両端面にセンタ穴２３、２４が形成されているものであれば、このような加工装置を用いて、センタ穴２３、２４に支持された状態で、外径面２０ａ、及び端面２０ｂ、２０ｃと外径面２０ａとのコーナのアール部２１、２２が滑らかに連続するように加工できる。
　本発明の軸受用ころによれば、外径面２０ａ、及び端面２０ｂ、２０ｃと外径面２０ａとのアール部２１、２２が滑らかに連続するように加工されているので、このころ２０を軸受に組み込んだ場合、エッジロードを抑えることができるとともに、回転トルクを小さくすることができる。
　このように、エッジロードを抑えることができるので、内輪及び外輪に与える負荷が低減され、軸受の長寿命化を図ることができる。また、回転トルクを小さくでき、高精度の回転を得ることができる。ころ２０の加工では、全ての加工工程で、センタ穴２３、２４を支持して加工するので、別個に加工した部位も同心になるので、外径面２０ａ、及び端面２０ｂ、２０ｃと外径面２０ａとのコーナ部２１、２２が滑らかに連続する加工が可能である。さらに、端面２０ｂ、２０ｃと外径面２０ａとを分けて加工することができるため、寸法精度が向上し、このように加工されたころを使用した軸受の回転精度が向上する。
　焼入鋼切削を行えば、焼入鋼切削時に生じた圧縮応力がころ表面に残り、より長寿命化を達成できる。また、図９に示すように外径面２０ａの研削時には、端面２０ｂに伝達体３４を押し付けるものである。すなわち、この外径面２０ａの研削時を図７に示すように研削された端面２０ｂを基準面とすることになる。このため、軸方向の位置精度が向上し、加工されるころの寸法精度が向上する。
　加工設備として、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）の指令によって駆動するものであれば、連続した加工面を安定して加工できる利点がある。
　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、調心ころである場合、対称ころ軸受であってもよい。また、各コーナ部２１，２２の曲率半径、つまり、外径面側コーナ部２１ａ、２２ａおよび端面側コーナ部２１ａ、２２ｂの曲率半径を任意に設定できる。また、加工の粗さが必要な場合には、ラップ加工を行ってもよい。ここで、ラップ加工とは、研磨の一種であって、加工対象物と工具との間に砥粒を介在させ擦り合わせる加工である。
　円筒ころであっても、円錐ころであっても、調芯ころであってもよい。調心ころである場合、対称ころ軸受とすることができる。
　２０ａ　　外径面
　２０ｂ　　大端面
　２０ｃ　　小端面
　２１　　　アール部
　２２　　　アール部
　２３，２４　　センタ穴
　７０　　　焼入鋼切削工程
　７１　　　端面研削工程
　７２　　　外径面研削工程
　

Claims (7)

  1. 　両端面にそれぞれセンタ穴が形成された軸受用ころであって、
    前記センタ穴に支持された状態で、外径面、及び端面と外径面とのコーナのアール部が滑らかに連続するように加工されてなることを特徴とする軸受用ころ。
  2. 　円筒ころであることを特徴とする請求項１に記載の軸受用ころ。
  3. 　円錐ころであることを特徴とする請求項１に記載の軸受用ころ。
  4. 　調芯ころであることを特徴とする請求項１に記載の軸受用ころ。
  5. 　前記請求項１～請求項４にいずれか１項に記載の軸受用ころを用いたことを特徴とする軸受。
  6. 　両端面のセンタ穴にて支持された状態で、外径面把持によりその軸心廻りに回転させつつ、端面、及びアール部における端面側アール部を研削する端面研削工程と、
    　両端面のセンタ穴にて支持された状態で、少なくともいずれか一方の端面からの駆動力伝達によってその軸心廻りに回転させつつ、外径面、及びアール部における外径面側コーナ部を研削する外径面研削工程とを備えたことを特徴とする軸受用ころ加工方法。
  7. 　焼入鋼切削にて表面を粗加工した後、前記研削工程を行うことを特徴とする請求項６に記載の軸受用ころ加工方法。
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