JP2012045577A - Method for manufacturing outer ring of conical roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円錐ころ軸受の外輪を製造する方法に関し、特に鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の外輪の製造に好適である。 The present invention relates to a method for manufacturing an outer ring of a tapered roller bearing, and is particularly suitable for manufacturing an outer ring of a tapered roller bearing for a work roll of a steel rolling mill.
鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受は、水環境下で使用されることから、軸受寿命が短く、破損部分の多くは外輪であることが知られている(非特許文献1参照)。従来から、軌道輪の軌道面と、加工時に形成されたメタルフロー(鍛流線)との関係が研究されており、軌道輪の軌道面の損傷を抑えるためには、メタルフローと軌道面とがより平行であることが好ましいとされている。 Since the tapered roller bearing for work rolls of a steel rolling mill is used in a water environment, it is known that the bearing life is short and most of the damaged portion is an outer ring (see Non-Patent Document 1). Conventionally, the relationship between the raceway surface of the raceway and the metal flow (forging line) formed during processing has been studied. In order to suppress damage to the raceway surface of the raceway, Are more preferably parallel.
例えば、特許文献1では、ワークロール用円錐ころ軸受のように、ハウジングの剛性が弱く、使用時に曲げ応力が発生して外輪が変形したり、圧延水の浸入により潤滑油膜が切れて軌道面に接線力が作用するなどの過酷な環境下で使用される軸受において、長寿命化のために内外輪の少なくとも一方を、メタルフローが転動体の公転方向に対して±15°以内になるようにすることを提案している。また、特許文献2では、軸線を含む断面にける軌道溝の転動体接触点での接線と、前記断面における軌道溝の最も表面側のメタルフローの方向を示す直線とのなす角度が0°以上60°以下となるように鍛造条件を設定することが記載されている。
For example, in
しかしながら、上記の各方法では、内外輪の設計毎に鍛造条件を変えて最適なメタルフローを生成しなければならない。特に、円錐ころ軸受の外輪では軌道面が傾斜しているため、軌道面がメタルフローと平行になるように素材から切り出すのは難しく、更には1つの素材から複数の外輪を切り出すのはより困難になる。 However, in each of the above methods, an optimal metal flow must be generated by changing the forging conditions for each design of the inner and outer rings. In particular, since the raceway surface of the outer ring of a tapered roller bearing is inclined, it is difficult to cut out from the material so that the raceway surface is parallel to the metal flow, and it is more difficult to cut out multiple outer rings from one material. become.
そこで本発明は、円錐ころ軸受の外輪の製造において、1つの素材から2つの外輪を、軌道面が素材のメタルフローと平行になるように切り出す方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of cutting two outer rings from one material so that the raceway surface is parallel to the metal flow of the material in the manufacture of the outer ring of the tapered roller bearing.
上記目低を達成するために、本発明は下記の円錐ころ軸受の外輪の製造方法を提供する。
(1)円錐ころ軸受の外輪を製造する方法であって、
円柱状の棒材を据え込み加工して円盤状素材を作製する工程と、
前記円盤状素材の中心部を孔開け加工した後、外周面を固定した状態で内周面を外方に広げて円環状素材を作製する工程と、
前記円環状素材から2つの外輪を、該円環状素材の幅を2分する平面を中心にしてころ大径側端面同士が対面し、かつ、軌道面が内周側を向いて該軌道面同士のなす角度が180°未満となるように切り出す工程と、
を有することを特徴とする円錐ころ軸受の外輪の製造方法。
(2)鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の外輪製造用であることを特徴とする上記(1)記載の円錐ころ軸受の製造方法。
In order to achieve the above-described reduction, the present invention provides the following method for manufacturing the outer ring of a tapered roller bearing.
(1) A method of manufacturing an outer ring of a tapered roller bearing,
A process of making a disk-shaped material by upsetting a cylindrical bar; and
After drilling the center of the disc-shaped material, a step of creating an annular material by spreading the inner peripheral surface outward with the outer peripheral surface fixed,
Two outer rings from the annular material, the roller large-diameter side end surfaces face each other around the plane that bisects the width of the annular material, and the raceway surfaces face the inner peripheral side, and the raceway surfaces A step of cutting out so that the angle formed by is less than 180 °,
A method for manufacturing an outer ring of a tapered roller bearing, comprising:
(2) The method for manufacturing a tapered roller bearing according to (1), wherein the method is for manufacturing an outer ring of a tapered roller bearing for a work roll of a steel rolling mill.
本発明によれば、素材のメタルフローと、得られる外輪の軌道面とが平行に近く、高強度の外輪を、1つの素材から2つ同時に得ることができる。 According to the present invention, the metal flow of the material and the raceway surface of the outer ring to be obtained are nearly parallel, and two high-strength outer rings can be obtained simultaneously from one material.
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受1(以下、単に「円錐ころ軸受」という)の一例を示す断面図である。外輪10,10と、内輪11、11と、外輪10、10と内輪11、11との間に配置される円錐ころ12、12と、これらの円錐ころ12、12を支持する保持器13、13と、外輪間に配設された外輪間座14a、14bと、最外側の外輪10、10の端部に配置されたシールホルダ15、15と、シールホルダ15、15によって支持されたシール16、16と、一対の内輪11、11が接する部分の内径面に形成されている凹部に保持される中間シール17とを備えている。そして、内輪11、11に、ロール軸20が嵌合している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a tapered roller bearing 1 for work rolls (hereinafter simply referred to as a “conical roller bearing”) of a steel rolling mill.
本発明では、外輪10を以下の工程に従い製造する。
In the present invention, the
先ず、図2(a)に示すように、円柱状の素材100を用意する。便宜上メタルフローを符号Mfで示すこととするが、このような円柱状素材100は押し出し成形で形成されるため、図示されるように軸線に沿って平行となる。尚、素材は塑性加工が可能で、焼入れができるものであれば制限はなく、中炭素鋼や軸受鋼、浸炭鋼等の従来から外輪用素材に使用されているもので構わない。
First, as shown in FIG. 2A, a
次いで、円柱状素材100を熱間で据え込み加工する。図2(b)に示すように、この据え込み加工により図中の上下方向に圧縮されて半径方向に拡径し、円盤状素材110が得られる。この円盤状素材110は、通常は図示されるすように厚み方向中央部が最大径となり、ほぼ樽状になる。それに伴い、円盤状素材110におけるメタルフローMfは、厚み方向中央部が大きく湾曲する。
Next, the
次いで、図2(c)に示すように、円盤状素材110の外周面に円環状の固定枠120を配置した状態で、熱間で軸線に沿って円柱状の押圧部材130を押し込む。これにより、メタルフローMfは、図示のように湾曲の曲率半径が大きくなるとともに、外周側において軸線に対し平行に近づくようになる。
Next, as shown in FIG. 2C, in a state where the
次いで、底部111を打抜き加工により除去し、更に図2(d)に示すように、外周面に円環状の固定枠140を配置した状態で、熱間で内径を押し広げる。これにより、図2(c)において外周側上面に形成されていた盛り上がり部分112が外方に押し遣られて断面略矩形となるように整形され、円環状素材150が得られる。それに伴い、メタルフローMfは、図示のように湾曲の曲率半径がより大きくなり、外周側において軸線により平行に近づく。
Next, the
次いで、円環状素材150から外輪形状に合わせて切り出し加工を行う。図2(e)(図2(d)のA部分の拡大図)に切り出し形状を符号Kで示すが、K1は外輪のころ大径側端面(図1の10b)に相当する部分であり、K2は外輪の軌道面(図1の10a)に相当する部分であり、K3は外輪の外周面(図1の10c)に相当する部分である。本発明では、2つの外輪を切り出すために、円環状素材150の幅を2分する平面Hを中心に、2つのころ大径側端面相当部分K1が対向し、かつ、2つの軌道面相当部分K2が内周側を向き、軌道面相当部分同士がなす角度αが180°未満になるように切り出す。円環状素材150において、メタルフローMfの曲率は内周側ほど大きく、外周に向かうほど軸線と平行に近くなっている。そのため、このような切り出しを行うと、内周側の湾曲しているメタルフローMf1と対向するようにして軌道面相当部分K2が切り出され、得られる外輪10の軌道面10aが素材のメタルフロー(Mf1)と平行に近くなる。その結果、軌道面10aの機械的強度が高まり、円錐ころの転動に伴う摩耗等に対する耐性が向上する。また、得られる外輪の外周面10cも、素材のメタルフロー(Mf2)とほぼ平行になる。
Next, the
このように、本発明の製造方法によれば、軌道面10a及び外周面10cが素材のメタルフローと平行に近く、高強度の外輪10が得られる。更には、1つの素材から2つの外輪10が得られる。
Thus, according to the manufacturing method of the present invention, the
上記において、図2(b)に示す据え込み加工時の圧縮率を調整することによりメタルフローMfの湾曲度合(曲率半径の大きさ)を制御することができる。例えば、図3に示すように、圧縮率を高めてメタルフローMfを大きく湾曲させ、それに合わせて図2(e)における切り出し加工の際に、軌道面相当部分K2のなす角度αを小さくして2つの外輪を切り出すことにより、軌道面10aの傾斜角度が大きい外輪10を製造することができる。この場合も、軌道面10aが素材のメタルフローMfと平行に近くなり、高強度の外輪10が得られる。
In the above, the degree of curvature (the radius of curvature) of the metal flow Mf can be controlled by adjusting the compression rate during upsetting shown in FIG. For example, as shown in FIG. 3, the metal flow Mf is greatly curved by increasing the compression rate, and the angle α formed by the track surface equivalent portion K2 is reduced at the time of the cutting process in FIG. By cutting out the two outer rings, the
これに対し、例えば図4に示すように、据え込み加工することなく円柱状素材100から図2(e)の切り出し形状Kにて2つの外輪を切り出しても、メタルフローMfは軸権に平行であるため、傾斜している軌道面相当部分K2とメタルフローMfとが交差する。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 4, even if the two outer rings are cut out from the
また、図5に示すように、円環状素材150から1つの外輪を切り出す場合も、メタルフローMfと軌道面相当部分K2とが交差する。
Further, as shown in FIG. 5, when one outer ring is cut out from the
また、図6は3つの外輪を切り出す場合を示す図であるが、切り出し形状Kは、中段と下段とをころ大径側端面相当部分K1が対向した切り出し形状Kとし、上段をころ大径側端面相当部分K1が反対側に向けた切り出し形状Kとする様式では、上段と中段において軌道面相当部分K2とメタルフローMfとが交差する。 FIG. 6 is a diagram showing a case where three outer rings are cut out. In the cutout shape K, the middle stage and the lower stage are set to a cutout shape K in which the roller large-diameter end face equivalent portion K1 is opposed, and the upper stage is the large-diameter side In the style of the cutout shape K with the end surface equivalent portion K1 directed to the opposite side, the track surface equivalent portion K2 and the metal flow Mf intersect at the upper stage and the middle stage.
また、図7に示すように、2つの外輪を切り出す際に、ころ小径側端面(図1の10d)に相当する部分K4を対向させ、角度αが180°を超えるように切り出す場合も、軌道面相当部分K2とメタルフローMfとが交差するようになる。 In addition, as shown in FIG. 7, when the two outer rings are cut out, the portion K4 corresponding to the roller small-diameter side end face (10d in FIG. 1) is opposed so that the angle α exceeds 180 °. The surface equivalent portion K2 and the metal flow Mf intersect each other.
また、図8に示すように、2つの外輪を素材の径方向に並べて切り出す場合も、軌道面相当部分K2とメタルフローMfとが交差するようになる。 Also, as shown in FIG. 8, when the two outer rings are cut out in the radial direction of the material, the track surface equivalent portion K2 and the metal flow Mf intersect each other.
このように、本発明以外の切り出し形状Kで切り出しても、素材のメタルフローMfと平行な軌道面10aを有する外輪10が得られない。
Thus, even if it cuts out with the cutting shape K other than this invention, the outer ring |
そして、切り出した外輪の面取り、仕上げ加工を行い、最終製品とする。 Then, the cut outer ring is chamfered and finished to obtain the final product.
以下、本発明に関して実施例及び比較例を挙げて更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and demonstrated further regarding this invention, this invention is not restrict | limited at all by this.
(実施例1)
図2に示す工程に従い、日本精工(株)製円錐ころ軸受「343KVS4551(外輪外径φ457.098mm、内輪内径φ343.052mm、組立て幅254mm、基本動定格荷重1530000N)」の外輪を製造した。
Example 1
According to the process shown in FIG. 2, an outer ring of Nippon Seiko Co., Ltd. tapered roller bearing “343KVS4551 (outer ring outer diameter φ457.098 mm, inner ring inner diameter φ343.052 mm, assembly width 254 mm, basic dynamic load rating 1530000 N)” was manufactured.
即ち、先ず、SUJ2製で、全長260mm、直径140mmの円柱状素材を熱間で据え込み加工して樽状素材(図2(b)参照)を得た。次いで、外周面に円環状の固定枠を配置した状態で、熱間で軸線に沿って円柱状の押圧部材を押し込み、底部を打抜き加工した後(図2(c)参照)、更に熱間で内径を押し広げて、内径416mm、外径470mm、厚さ105mmの円環状素材を得た(図2(d)参照)。次いで、円環状素材から図2(e)に示すように、ころ大径側端面相当部分が対向するようにし、かつ、2つの軌道面相当部分同士がなす角度αが145°になるように切り出した。そして、面取り及び仕上げ加工を行い、試験外輪Aを得た。 That is, first, a columnar material made of SUJ2 and having a total length of 260 mm and a diameter of 140 mm was hot processed to obtain a barrel-shaped material (see FIG. 2B). Next, in a state where an annular fixing frame is disposed on the outer peripheral surface, a cylindrical pressing member is pushed in along the axis line in the hot state, and the bottom portion is punched (see FIG. 2 (c)). The inner diameter was expanded to obtain an annular material having an inner diameter of 416 mm, an outer diameter of 470 mm, and a thickness of 105 mm (see FIG. 2D). Next, as shown in FIG. 2 (e), the roller large diameter side end surface corresponding portion is cut from the annular material so that the angle α formed by the two track surface corresponding portions is 145 °. It was. Then, chamfering and finishing were performed to obtain a test outer ring A.
(比較例1)
実施例1と同様にして円環状素材を得た後、図7に示すように、ころ小径側端面相当部分同士を対向させて2つの外輪を切り出した。そして、面取り及び仕上げ加工を行い、試験外輪Bを得た。
(Comparative Example 1)
After obtaining an annular material in the same manner as in Example 1, as shown in FIG. 7, two outer rings were cut out with the roller small-diameter side end face portions facing each other. Then, chamfering and finishing were performed to obtain a test outer ring B.
上記試験外輪A、Bを用い、図1に示すような4列円錐ころ軸受を組み立ててグリース(協同油脂(株)製「パルマックス RBG」)を1300g充填し、ラジアル荷重588400N、内輪回転数700min−1、軸受内部への注水量720mL/hの条件にて回転させ、検出振動が初期値の2倍になった時点で回転を中止し、外輪軌道面のフレーキングを確認した。回転中止までの時間を計測し、寿命とした。結果を表1に示す。この軸受の定格疲れ寿命は505時間であるが、実施例1の試験外輪Aを用いた場合には、比較例1の試験外輪Bを用いた場合に比べて寿命が2倍強に延びており、定格疲れ寿命も超える長寿命であった。 Using the test outer rings A and B, a four-row tapered roller bearing as shown in FIG. -1 Rotating under the condition that the amount of water injected into the bearing was 720 mL / h, the rotation was stopped when the detected vibration became twice the initial value, and flaking of the outer ring raceway surface was confirmed. The time until the rotation was stopped was measured as the life. The results are shown in Table 1. The rated fatigue life of this bearing is 505 hours, but when the test outer ring A of Example 1 is used, the life is extended more than twice compared with the case of using the test outer ring B of Comparative Example 1. The service life was longer than the rated fatigue life.
以上、本発明に関して主に鉄鋼圧延機のワークロール用円錐ころ軸受の外輪の製造を例にして説明したが、一般的な円錐ころ軸受の外輪の製造においても有効であり、高強度で耐久性に優れる外輪が得られることは明らかである。 As described above, the production of the outer ring of the tapered roller bearing for a work roll of a steel rolling mill has been described as an example mainly for the present invention, but it is effective in the production of the outer ring of a general tapered roller bearing, and has high strength and durability. It is clear that an outer ring excellent in the above can be obtained.
1 ワークロール用円錐ころ軸受
10 外輪
11 内輪
12 円錐ころ
13 保持器
16 シール
20 ロール軸
Mf メタルフロー
1 Tapered roller bearing for
Claims (2)
円柱状の棒材を据え込み加工して円盤状素材を作製する工程と、
前記円盤状素材の中心部を孔開け加工した後、外周面を固定した状態で内周面を外方に広げて円環状素材を作製する工程と、
前記円環状素材から2つの外輪を、該円環状素材の幅を2分する平面を中心にしてころ大径側端面同士が対面し、かつ、軌道面が内周側を向いて該軌道面同士のなす角度が180°未満となるように切り出す工程と、
を有することを特徴とする円錐ころ軸受の外輪の製造方法。 A method of manufacturing an outer ring of a tapered roller bearing,
A process of making a disk-shaped material by upsetting a cylindrical bar; and
After drilling the center of the disc-shaped material, a step of creating an annular material by spreading the inner peripheral surface outward with the outer peripheral surface fixed,
Two outer rings from the annular material, the roller large-diameter side end surfaces face each other around the plane that bisects the width of the annular material, and the raceway surfaces face the inner peripheral side, and the raceway surfaces A step of cutting out so that the angle formed by is less than 180 °,
A method for manufacturing an outer ring of a tapered roller bearing, comprising:
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