專利名稱：滾動(dòng)部件的制造方法、滾動(dòng)軸承的制造方法、滾動(dòng)軸承的滾道部件以及滾動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)部件的制造方法、滾動(dòng)軸承的制造方法、滾動(dòng)軸承的
滾道部件以及滾動(dòng)軸承，尤其涉及由含O. 7質(zhì)量％以上的碳的鋼形成的滾動(dòng) 部件的制造方法、滾動(dòng)軸承的制造方法、滾動(dòng)軸承的滾道部件以及滾動(dòng)軸 承。
背景技術(shù)：
一般而言，構(gòu)成滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)部件的材料廣泛使用高碳鉻軸承鋼即 SUJ2 (JISG4805)等。另外，在使用由SUJ2那樣的高碳鋼形成的鋼棒等坯料 來(lái)制造滾動(dòng)部件時(shí)，大多是在對(duì)該坯料進(jìn)行了熱加工后實(shí)施球化退火，然后在 冷加工后實(shí)施淬火硬化。
下面說明以往的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法的一例。參照?qǐng)D11，首 先，在工序(S111)中準(zhǔn)備好由SUJ2那樣的高碳鋼形成的鋼棒等坯料。接 著，在工序(S112)中將坯料切斷后，并在工序(S113)中在大氣中對(duì)被 切斷的坯料進(jìn)行熱鍛，由此來(lái)制作毛坯環(huán)。之后，在工序(S114A)中通過 將毛坯環(huán)在大氣中加熱至規(guī)定溫度來(lái)實(shí)施球化退火。由此，毛坯環(huán)軟化， 且構(gòu)成毛坯環(huán)的鋼的顯微組織的狀態(tài)改善，加工性(加工的容易性)提高。 接著，在工序(S116)中對(duì)該毛坯環(huán)進(jìn)行冷鍛，制作用于形成滾動(dòng)軸承的 內(nèi)圈和外圈的帶臺(tái)階環(huán)。接著，在工序(S117)中使該帶臺(tái)階環(huán)分離成內(nèi) 圈部分和外圈部分，之后，在工序(S118A)中對(duì)內(nèi)圈部分和外圈部分的整 個(gè)面進(jìn)行旋削加工。由此來(lái)制作具有滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈和外圈的概略形狀的 成形環(huán)。
然后，該成形環(huán)在工序(S119)中進(jìn)行淬火硬化，之后，在工序(S120)中實(shí)施回火，接著在工序(S121)中實(shí)施磨削加工等精加工。由此來(lái)完成 作為滾動(dòng)部件的滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈和外圈。接著，在工序(S122)中將該內(nèi) 圈和外圈與另行準(zhǔn)備好的滾動(dòng)體等組合，從而完成滾動(dòng)軸承。
在此，工序(S113)的熱鍛和工序(S114A)的退火是通過在大氣中對(duì) 毛坯環(huán)進(jìn)行加熱來(lái)實(shí)施的。因此，會(huì)在毛坯環(huán)的表層部形成氧化鐵層(氧 化皮)，并在氧化皮的正下方形成碳含量比內(nèi)部低的脫碳層。此時(shí)，由于 形成氧化皮，毛坯環(huán)表面的凹凸變大。因此，在工序(S116)的冷鍛時(shí)， 可能會(huì)發(fā)生毛坯環(huán)的表面被巻入內(nèi)部的現(xiàn)象(內(nèi)陷，日文法〈tt込^)。 一旦發(fā)生內(nèi)陷，該部分便會(huì)成為完成后的滾動(dòng)部件的缺陷，給耐久性帶來(lái) 不良影響。另外，若表層部的碳含量因形成脫碳層而降低，則不僅無(wú)法通 過工序(S119)的淬火硬化來(lái)確保足夠的硬度，而且還會(huì)在表層部殘留拉 伸應(yīng)力，給耐久性帶來(lái)不良影響。
因此，在工序(S118A)中對(duì)被分離的帶臺(tái)階環(huán)的整個(gè)面進(jìn)行旋削加工， 將氧化皮、因其而引起的內(nèi)陷以及脫碳層除去，避免因上述氧化皮和脫碳 層的形成而給滾動(dòng)部件的耐久性帶來(lái)不良影響。然而，在上述制造工序中， 由于對(duì)被分離的帶臺(tái)階環(huán)的整個(gè)面進(jìn)行旋削加工，因此不但加工工序數(shù)變 多，而且坯料的利用率下降，存在滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造成本上升的 問題。
下面說明以往的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法的另一例。參照?qǐng)D12， 以往的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法的另一例與參照?qǐng)Dll說明的以往的 滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法基本相同。不過，在圖12的制造方法中， 作為工序(S114B)實(shí)施增碳退火來(lái)代替圖11的制造方法中工序(S114A) 的在大氣中進(jìn)行的退火，通過對(duì)退火中氛圍的碳勢(shì)(Cp)值進(jìn)行控制， 一邊 對(duì)在工序(S113)中產(chǎn)生的脫碳層進(jìn)行增碳一邊進(jìn)行退火。由此，脫碳層 在工序(S114B)中消失，從而不需要為了除去脫碳層而進(jìn)行上述整個(gè)面旋 削。另外，代替圖ll的工序(S118A)，實(shí)施工序(S118B)，僅對(duì)因形狀 復(fù)雜等原因而很難用冷鍛來(lái)成形的部位進(jìn)行旋削加工。其結(jié)果是，可減少 被分離的帶臺(tái)階環(huán)中的實(shí)施旋削加工的區(qū)域，可降低制造成本。此外，還提出了各種抑制脫碳層形成的方法或使形成的脫碳層消失的方法(日本專
利特開2002-285233號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)、日本專利特開2003-194072 號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)、日本專利特開平9-176740號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3) 以及日本專利特開平11-347673號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4))。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2002-285233號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2003-194072號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本專利特開平9-176740號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4:日本專利特開平11-347673號(hào)公報(bào)
然而，參照上述圖12說明的滾動(dòng)部件的制造方法和專利文獻(xiàn)1 4所 公開的制造方法雖然能防止因脫碳層而引起的問題，但不能在充分消除因 形成氧化皮而引起的問題的同時(shí)降低制造成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，通過同時(shí)避免因形成脫碳層而引起的問題以 及因形成氧化皮而引起的問題并減少滾動(dòng)部件的在熱鍛和退火后實(shí)施的旋 削加工等切削加工的實(shí)施區(qū)域，來(lái)提供一種可降低制造成本的滾動(dòng)部件和 滾動(dòng)軸承的制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種可同時(shí)避免因 形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的問題并降低制造成本 的滾動(dòng)軸承的滾道部件和滾動(dòng)軸承。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
本發(fā)明的滾動(dòng)部件的制造方法包括鋼制部件準(zhǔn)備工序、熱鍛工序、切削 工序、以及冷鍛工序。在鋼制部件準(zhǔn)備工序中，準(zhǔn)備好由含0.7質(zhì)量％以上 的碳的鋼形成的鋼制部件。在熱鍛工序中，通過對(duì)在鋼制部件準(zhǔn)備工序中準(zhǔn) 備好的鋼制部件進(jìn)行熱鍛來(lái)制作第一鍛造部件。切削工序中，通過對(duì)在熱鍛 工序中制作好的第一鍛造部件進(jìn)行切削加工將第一鍛造部件的一部分除 去。在此，所謂第一鍛造部件的一部分是指例如對(duì)在產(chǎn)品狀態(tài)下不必形成 有凹凸的面除去氧化皮和脫碳層而言足夠的區(qū)域(距離表面的深度為0.2mm 左右的區(qū)域)。在冷鍛工序中，通過對(duì)在切削工序中進(jìn)行了切削加工的第一鍛造部件進(jìn)行冷鍛來(lái)制作第二鍛造部件。另外，在冷鍛工序后面的工序中 不對(duì)第二鍛造部件的在切削工序中經(jīng)切削加工后的部位進(jìn)行切削加工。
采用本發(fā)明的滾動(dòng)部件的制造方法，通過在切削工序中對(duì)第一鍛造部件的 一部分進(jìn)行切削加工，將該部分的氧化皮和脫碳層除去。在冷鍛工序中，將第 一鍛造部件的在切削工序中除去了氧化皮和脫碳層的部分成形成產(chǎn)品的形狀 而成為第二鍛造部件，之后，在滾動(dòng)部件完成之前的工序中，不對(duì)該部分進(jìn) 行切削加工。
艮P，在本發(fā)明的滾動(dòng)部件的制造方法中，對(duì)于要進(jìn)行制造的滾動(dòng)部件 的形狀中凹凸較少、與可通過冷鍛而加工成該形狀的部分相當(dāng)?shù)牟糠郑?實(shí)施冷鍛前的具有較簡(jiǎn)單形狀的第一鍛造部件的階段，通過對(duì)該部分進(jìn)行旋 削加工將脫碳層和氧化皮除去。隨后，通過在冷鍛工序中實(shí)施冷鍛，在該 部分消除了因脫碳層而引起的不充分的淬火硬化和拉伸應(yīng)力的殘留、因氧 化皮而引起的內(nèi)陷的發(fā)生等問題的狀態(tài)下成形成滾動(dòng)部件的形狀。因此， 該部分可通過實(shí)施磨削加工、超精加工等精加工來(lái)完成，從而無(wú)需在冷鍛 工序后實(shí)施切削加工(同時(shí)復(fù)合成形)。
另一方面，對(duì)于滾動(dòng)部件的因凹凸多等原因而很難通過冷鍛加工成該 形狀的部分，需要在冷鍛工序后進(jìn)行旋削加工等切削加工。對(duì)于這樣的部 分，即使在冷鍛后殘留有內(nèi)陷和脫碳層，也可通過在冷鍛工序后面實(shí)施的 切削加工將它們除去。因此，在切削工序中，即使不對(duì)這樣的部分進(jìn)行切 削加工，也不會(huì)發(fā)生因形成脫碳層而引起的問題和因形成氧化皮而引起的 問題。
如上所述，采用本發(fā)明的滾動(dòng)部件的制造方法，通過同時(shí)避免因形成 脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的問題并減少滾動(dòng)部件的在 冷鍛后實(shí)施的旋削加工等切削加工的實(shí)施區(qū)域，可降低制造成本。
在此，所謂切削加工是指利用刀具(車刀)對(duì)旋削加工等的被加工物 進(jìn)行切除加工，并不包括磨削、研磨、超精加工等加工。
本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的制造方法包括制造滾道部件的滾道部件制造工 序、制造滾動(dòng)體的滾動(dòng)體制造工序、以及通過將在滾道部件制造工序中制造的滾道部件和在滾動(dòng)體制造工序中制造的滾動(dòng)體組合來(lái)裝配滾動(dòng)軸承的 裝配工序。滾道部件制造工序通過上述滾動(dòng)部件的制造方法來(lái)實(shí)施。
采用本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的制造方法，滾道部件制造工序通過可同時(shí)避 免因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的問題并可降低制 造成本的上述滾動(dòng)部件的制造方法來(lái)實(shí)施。因此，能制造一種滾道部件可 同時(shí)避免因形成脫碳層和氧化皮而引起的問題、并且能降低制造成本的滾 動(dòng)軸承。
本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的滾道部件通過上述滾動(dòng)部件的制造方法來(lái)制造。 采用本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的滾道部件，可提供一種能同時(shí)避免因形成脫碳層 和氧化皮而引起的問題、并能降低制造成本的滾動(dòng)軸承的滾道部件。
本發(fā)明的圓錐滾子軸承的套圈通過上述滾動(dòng)部件的制造方法來(lái)制造。 具有較簡(jiǎn)單形狀的圓錐滾子軸承的套圈在冷鍛后不需要進(jìn)行切削加工的區(qū)
域大，通過利用上述滾動(dòng)部件的制造方法進(jìn)行制造，降低制造成本的效果 顯著。
本發(fā)明的滾動(dòng)軸承包括滾道部件、以及與滾道部件接觸并配置在圓 環(huán)狀的滾道上的多個(gè)滾動(dòng)體。滾道部件是上述本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的滾道部 件。采用本發(fā)明的滾動(dòng)軸承，可提供一種滾道部件可同時(shí)避免因形成脫碳 層和氧化皮而引起的問題、并且能降低制造成本的滾動(dòng)軸承。
發(fā)明效果
由上面的說明可以明確，采用本發(fā)明的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方 法，通過同時(shí)避免因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的 問題并減少滾動(dòng)部件的在熱鍛和退火后實(shí)施的旋削加工等切削加工的實(shí)施 區(qū)域，可降低制造成本。另外，采用本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的滾道部件和滾動(dòng) 軸承，可提供一種能同時(shí)避免因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化 皮而引起的問題并降低制造成本的滾動(dòng)軸承的滾道部件和滾動(dòng)軸承。
圖1是表示作為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的包括滾動(dòng)軸承的滾道部件的滾動(dòng)軸承的圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
圖2是表示作為本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的包括滾動(dòng)軸承的滾道部件的滾動(dòng) 軸承的深槽滾珠軸承的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的制造方法的概況的圖。
圖4是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的制造方法中的滾動(dòng)部件的制
造方法的概況的圖。
圖5是表示作為滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的坯料的鋼制部件的概略剖視圖。
圖6是表示在滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法中制作的作為第一鍛造部 件的毛坯環(huán)的概略剖視圖。
圖7是表示在滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法中制作的作為第二鍛造部 件的帶臺(tái)階環(huán)的概略剖視圖。
圖8是比較例1的試驗(yàn)面附近的顯微組織的光學(xué)顯微鏡照片。
圖9是比較例2的試驗(yàn)面附近的顯微組織的光學(xué)顯微鏡照片。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)面附近的顯微組織的光學(xué)顯微鏡照片。
圖11是表示以往的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法的一例的圖。
圖12是表示以往的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法的另一例的圖。 (符號(hào)說明)
1圓錐滾子軸承
2深槽滾珠軸承 .5鋼制部件
6毛坯環(huán)
6A端面
6B內(nèi)周面
6C端面表層部
6D內(nèi)周表層部
7帶臺(tái)階環(huán)
7A大環(huán)部
7B小環(huán)部11、 21外圈
11A、 21A外圈滾道面
12、 22內(nèi)圈
12A、 22A內(nèi)圈滾道面
12B內(nèi)圈內(nèi)周面
13滾子
14、 24保持架
23滾珠
90試驗(yàn)面
91內(nèi)陷
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。在下面的附圖中，對(duì)相同或 相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)記相同的符號(hào)，不再贅述。
首先，對(duì)作為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的圓錐滾子軸承進(jìn)行說明。
參照?qǐng)D1，圓錐滾子軸承1包括作為滾道部件的環(huán)狀外圈11;配置在外 圈11內(nèi)側(cè)的作為滾道部件的環(huán)狀內(nèi)圈12;以及配置在外圈11與內(nèi)圈12之間、 被圓環(huán)狀的保持架14保持的作為滾動(dòng)體的多個(gè)滾子13。在外圈11的內(nèi)周面上 形成有外圈滾道面IIA，在內(nèi)圈12的外周面上形成有內(nèi)圈滾道面12A。外圈11 和內(nèi)圈12配置成使內(nèi)圈滾道面12A和外圈滾道面IIA彼此相對(duì)。多個(gè)滾子13 與內(nèi)圈滾道面12A和外圈滾道面11A接觸，并利用保持架14在周向上以規(guī)定 的間距進(jìn)行配置，可自由滾動(dòng)地保持在圓環(huán)狀的滾道上。在該圓錐滾子軸承l(wèi) 中，包含外圈滾道面11A的圓錐、包含內(nèi)圈滾道面12A的圓錐以及包含滾子13 滾動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)軸的軌跡的圓錐各自的頂點(diǎn)相交于軸承中心線上的一點(diǎn)。采用上述結(jié) 構(gòu)時(shí)，圓錐滾子軸承l(wèi)的外圈ll和內(nèi)圈12彼此可相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
在此，作為本實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的滾道部件的外圏11和內(nèi)圈12利 用后述本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)部件的制造方法進(jìn)行制造。其結(jié)果是，可 同時(shí)避免因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的問題，并可降低制造成本。
下面對(duì)作為本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的深槽滾珠軸承進(jìn)行說明。
參照?qǐng)D2，深槽滾珠軸承2基本上具有與參照?qǐng)D1說明的圓錐滾子軸
承1相同的結(jié)構(gòu)。不過，深槽滾珠軸承2在滾道部件和滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)上與
圓錐滾子軸承l(wèi)不同。即，深槽滾珠軸承2包括作為滾道部件的環(huán)狀外圈 21;配置在外圈21內(nèi)側(cè)的作為滾道部件的環(huán)狀內(nèi)圈22;以及配置在外圈21 與內(nèi)圈22之間、被圓環(huán)狀的保持架24保持的作為滾動(dòng)體的多個(gè)滾珠23。在外 圈21的內(nèi)周面上形成有外圈滾道面21A，在內(nèi)圈22的外周面上形成有內(nèi)圈滾 道面22A。外圈21和內(nèi)圈22配置成使內(nèi)圈滾道面22A和外圈滾道面21A彼此 相對(duì)。多個(gè)滾珠23與內(nèi)圈滾道面22A和外圈滾道面21A接觸，并利用保持架 24在周向上以規(guī)定的間距進(jìn)行配置，可自由滾動(dòng)地保持在圓環(huán)狀的滾道上。采 用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，深槽滾珠軸承2的外圈21和內(nèi)圈22彼此可相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
在此，作為本實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的滾道部件的外圈21和內(nèi)圈22利 用后述本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)部件的制造方法進(jìn)行制造。其結(jié)果是，可 同時(shí)避免因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的問題，并 可降低制造成本。
下面對(duì)本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法進(jìn)行說 明。下面，以上述本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的一實(shí)施形態(tài)即圓錐滾子軸承1為例 對(duì)制造方法進(jìn)行說明，但對(duì)包括上述深槽滾珠軸承2在內(nèi)的具有其它形狀 的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承也可同樣地進(jìn)行制造。
參照?qǐng)D3，在作為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的圓錐滾子軸承1的 制造方法中，首先實(shí)施制造滾道部件的滾道部件制造工序以及制造滾動(dòng)體 的滾動(dòng)體制造工序。具體而言，在滾道部件制造工序中，制造作為滾動(dòng)部 件的外圈11、內(nèi)圈12等。另一方面，在滾動(dòng)體制造工序中，制造滾子13
等o
另外，通過組合在滾道部件制造工序中制造的滾道部件以及在滾動(dòng)體 制造工序中制造的滾動(dòng)體，來(lái)實(shí)施裝配圓錐滾子軸承1的裝配工序。具體而言，例如通過組合外圈11、內(nèi)圈12和滾子13、以及另行備好的保持架 14，來(lái)裝配圓錐滾子軸承1。上述滾道部件制造工序例如利用下面的滾動(dòng)部 件的制造方法來(lái)實(shí)施。
參照?qǐng)D4，在本實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)部件的制造方法中，首先實(shí)施鋼制部 件準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備好由含0.7質(zhì)量％以上的碳的鋼形成的鋼制部件。鋼制 部件準(zhǔn)備工序包括準(zhǔn)備好含0.7質(zhì)量％以上的碳的鋼棒等鋼材的鋼材準(zhǔn) 備工序(S11)、以及通過將工序(S11)中準(zhǔn)備好的鋼材切斷來(lái)制作鋼制 部件的切斷工序。具體而言，通過將與長(zhǎng)度方向垂直的截面呈圓形的鋼棒 沿與長(zhǎng)度方向垂直的面切斷，來(lái)制作圖5所示的圓盤狀的鋼制部件5。
在此，作為含O. 7質(zhì)量％以上的碳的鋼，例如有JIS規(guī)格SUJ2、 SUJ3 等的軸承鋼、SUP3等的彈簧鋼、SK3、 SK4等的碳素工具鋼等，特別地，最 好是采用適于作為滾動(dòng)部件坯料的軸承鋼。
接著，參照?qǐng)D4，實(shí)施熱鍛工序(S13)，通過在大氣中對(duì)在工序(S11) 和工序(S12)中準(zhǔn)備好的鋼制部件5進(jìn)行熱鍛來(lái)制作第一鍛造部件。具體 而言，參照?qǐng)D5和圖6，將鋼制部件5加熱至構(gòu)成鋼制部件5的鋼的再結(jié)晶 溫度以上的溫度即95(TC以上115(TC以下的溫度(例如105(TC)，實(shí)施鐓 鍛和沖裁等加工。由此，如圖6所示，形成貫穿兩側(cè)的主面的貫穿孔，制 作具有圓環(huán)狀形狀的作為第一鍛造部件的毛坯環(huán)6。
然后，參照?qǐng)D4，在大氣中實(shí)施退火工序(S14)，進(jìn)行用于提高在工 序(S13)中制作好的毛坯環(huán)6的加工性的退火。具體而言，例如當(dāng)在工序 (S11)中準(zhǔn)備好的鋼材是軸承鋼(JIS規(guī)格)時(shí)，實(shí)施球化退火，將鋼材 加熱至A,點(diǎn)正上方的溫度域即74(TC以上82(TC以下的溫度(例如780°C)， 在保持了 30分鐘以上180分鐘以下的時(shí)間(例如60分鐘)后，使鋼材慢 慢冷卻至A,點(diǎn)以下的溫度域。由此，毛坯環(huán)6的硬度下降至90HRB以下， 且構(gòu)成毛坯環(huán)6的鋼的顯微組織的狀態(tài)改善，加工性提高。在此，如上所 述，工序(S13)和工序(S14)通過在大氣中對(duì)鋼制部件5或毛坯環(huán)6進(jìn) 行加熱來(lái)實(shí)施，因此，會(huì)在毛坯環(huán)6的表面上形成氧化皮，并在氧化皮的 正下方形成脫碳層。接著，參照?qǐng)D4，實(shí)施作為切削工序的第一旋削工序(S15)，通過對(duì)
在工序(S13)中制作、在工序(S14)中進(jìn)行了退火的毛坯環(huán)6進(jìn)行切削 加工將毛坯環(huán)6的一部分除去。具體而言，參照?qǐng)D1和圖6，對(duì)要作為圓錐 滾子軸承1的外圈滾道面11A的部分即毛坯環(huán)6的一個(gè)端面6A以及要作為 圓錐滾子軸承1的內(nèi)圈滾道面12A的部分即毛坯環(huán)6的內(nèi)周面6B進(jìn)行旋削 加工。由此，將毛坯環(huán)6的一部分即端面表層部6C和內(nèi)周表層部6D除去， 從而將該部位上形成的氧化皮和脫碳層除去。
在此，在工序(S15)中被除去的毛坯環(huán)6的表層部的厚度可根據(jù)構(gòu)成 毛坯環(huán)的鋼的種類、取決于熱加工、退火的條件的脫碳層的厚度來(lái)適當(dāng)確 定。具體而言，脫碳層的厚度通常為O. 1 0.2ram左右，考慮到毛坯環(huán)的精 度，被除去的毛坯環(huán)6的表層部的厚度至少需要是0. 2mm以上，最好是0. 3腿 以上。另外，從提高材料利用率的角度出發(fā)，被除去的毛坯環(huán)6的厚度最 好是1. 5mm以下。在工序(S15)中，既可對(duì)毛坯環(huán)6的一個(gè)端面6A的一 部分進(jìn)行旋削加工，也可對(duì)全部進(jìn)行旋削加工。同樣，在工序(S15中)， 既可對(duì)毛坯環(huán)6的內(nèi)周面6B的一部分進(jìn)行旋削加工，也可對(duì)全部進(jìn)行旋削 加工。
然后，參照?qǐng)D4，實(shí)施冷鍛工序(S16)，通過對(duì)在工序(S15)中經(jīng) 切削加工后的毛坯環(huán)6進(jìn)行冷鍛來(lái)制作作為第二鍛造部件的帶臺(tái)階環(huán)。具 體而言，參照?qǐng)D1和圖7，通過對(duì)毛坯環(huán)6進(jìn)行冷鍛，來(lái)制作可形成圓錐滾 子軸承1的一個(gè)外圈11和一個(gè)內(nèi)圈12的帶臺(tái)階環(huán)7。
帶臺(tái)階環(huán)7具有圓環(huán)狀的形狀，包括用于形成外圈11的內(nèi)徑大的大 環(huán)部7A、以及用于形成內(nèi)圈12的內(nèi)徑比大環(huán)部小的小環(huán)部7B。大環(huán)部7A 的內(nèi)周面與上述毛坯環(huán)6的一個(gè)端面6A對(duì)應(yīng)，是要作為外圈滾道面11A的 部分。小環(huán)部7B的內(nèi)周面與毛坯環(huán)6的內(nèi)周面6B對(duì)應(yīng)，是要作為內(nèi)圈內(nèi) 周面12B的部分。
在此，在外圈11和內(nèi)圈12中，要作為無(wú)需形成凹凸而具有較簡(jiǎn)單的 形狀的外圈滾道面IIA和內(nèi)圈內(nèi)周面12B的部分可在不保留旋削加工用的 切削余量的情況下進(jìn)行成形。如上所述，該部分已通過旋削加工除去了氧化皮和脫碳層，成為脫碳層被除去、抑制了內(nèi)陷發(fā)生的良好的表面狀態(tài)。
因此，在工序(S16)后面的工序中，帶臺(tái)階環(huán)7的在工序(S15)中經(jīng)旋 削加工后的部位即要作為外圈滾道面11A和內(nèi)圈內(nèi)周面12B的部分不進(jìn)行 切削加工。
接著，參照?qǐng)D4，實(shí)施分離工序(S17)，使帶臺(tái)階環(huán)7分離成作為外 圈11的部分和作為內(nèi)圈12的部分。具體而言，參照?qǐng)D7，將在工序(S16) 中制作好的帶臺(tái)階環(huán)7在沿著線段A的面處切斷、分離。然后，實(shí)施作為 第二切削工序的第二旋削工序(S18)，通過切削加工將在工序(S16)中 制作、在工序(S17)中分離后的帶臺(tái)階環(huán)7的一部分除去。具體而言，參 照?qǐng)D7，對(duì)被分離后的帶臺(tái)階環(huán)7，通過僅對(duì)在第一旋削加工中經(jīng)旋削加工 (切削加工)的部位以外的部分進(jìn)行旋削加工，來(lái)制作具有與外圈ll和內(nèi) 圈12相同的形狀的成形環(huán)。
接著，參照?qǐng)D4，實(shí)施熱處理工序，對(duì)在工序(S18)中制作好的成形 環(huán)進(jìn)行熱處理。熱處理工序包括淬火硬化工序(S19)和回火工序(S20)。 在工序(S19)中，通過對(duì)成形環(huán)進(jìn)行加熱，并使其從構(gòu)成成形環(huán)的鋼(例 如SUJ2)的A,點(diǎn)以上的溫度冷卻至Ms點(diǎn)以下的溫度，來(lái)使成形環(huán)進(jìn)行淬火 硬化。具體而言，將成形環(huán)加熱至A,點(diǎn)以上的溫度即80(TC以上IOO(TC以 下的溫度(例如85(TC)，在保持了 30分鐘以上150分鐘以下的時(shí)間(例 如60分鐘)后，將其浸漬在油中(油冷)，使其冷卻至Ms點(diǎn)以下的溫度， 進(jìn)行淬火硬化。
在此，所謂A,點(diǎn)是指相當(dāng)于對(duì)鋼進(jìn)行加熱時(shí)鋼的組織開始從鐵素體轉(zhuǎn) 變成奧氏體的溫度的點(diǎn)。所謂Ms點(diǎn)是指相當(dāng)于奧氏體化后的鋼在冷卻時(shí)開 始馬氏體化的溫度的點(diǎn)。
然后，在工序(S20)中，通過將淬火硬化后的成形環(huán)加熱至未滿A, 點(diǎn)的溫度來(lái)進(jìn)行回火。具體而言，將淬火硬化后的成形環(huán)加熱至未滿A，的 溫度即15(TC以上35(TC以下的溫度(例如180°C)，并保持30分鐘以上 240分鐘以下的時(shí)間(例如120分鐘)，之后使其在室溫的空氣中冷卻(空 冷)。接著，參照?qǐng)D4，實(shí)施精加工工序(S21)。具體而言，對(duì)實(shí)施了熱處 理工序的成形環(huán)實(shí)施磨削加工、超精加工等精加工。在此，即使在工序(S16) 中發(fā)生了內(nèi)陷，其量也極小，因此，可通過精加工將其充分除去。由此， 完成作為滾動(dòng)軸承的套圈(滾動(dòng)部件)的外圈11和內(nèi)圈12。
如上所述，采用本實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)軸承的套圈(滾動(dòng)部件)和滾動(dòng)軸 承的制造方法，通過在工序(S15)中對(duì)毛坯環(huán)6的一個(gè)端面6A和內(nèi)周面 6B進(jìn)行旋削加工，將該部分的氧化皮和脫碳層除去。此時(shí)，毛坯環(huán)6具有 較簡(jiǎn)單的形狀，且旋削加工中保持毛坯環(huán)6的部位的選擇范圍也大。因此， 上述旋削加工較為容易，并可低成本地實(shí)施。
另外，在工序(S16)中，毛坯環(huán)6的在工序(S15)中除去了氧化皮 和脫碳層的部分被成形成外圈ll和內(nèi)圈12的形狀而成為帶臺(tái)階環(huán)7，之后， 該部分在外圈ll和內(nèi)圈12完成之前不進(jìn)行切削加工。
艮口，在本實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法中，對(duì)于要制造 的外圈11和內(nèi)圈12的形狀中沒有凹凸、可通過冷鍛而加工成該形狀的與 外圈滾道面IIA和內(nèi)圈內(nèi)周面12B相當(dāng)?shù)囊粋€(gè)端面6A和內(nèi)周面6B，在實(shí)施 冷鍛前的具有較簡(jiǎn)單形狀的毛坯環(huán)6的階段，通過對(duì)該部分進(jìn)行旋削加工 將脫碳層和氧化皮除去。另外，通過在工序(S16)中實(shí)施冷鍛，在該部分 消除了因脫碳層而引起的不充分的淬火硬化和拉伸應(yīng)力的殘留、因氧化皮 而引起的內(nèi)陷的發(fā)生等問題的狀態(tài)下成形成外圈11和內(nèi)圈12的形狀。因 此，該部分在熱處理后僅通過實(shí)施磨削加工、超精加工等精加工即可完成， 無(wú)需在工序(S16)后實(shí)施切削加工。由于冷鍛的精加工面精度和表面粗糙 度由模具精度來(lái)確定，可維持目前的旋削加工精度以上的精度，因此，不 會(huì)發(fā)生冷鍛精加工的精度方面的問題。
另一方面，對(duì)于外圈11和內(nèi)圈12上的因需要形成凸緣等之類的原因 而很難通過冷鍛加工成該形狀的部分，需要在工序(S16)后進(jìn)行旋削加工 等切削加工。對(duì)于這樣的部分，即使在冷鍛后殘留有內(nèi)陷和脫碳層，也可 在工序(S18)中將它們除去。因此，在工序(S15)中，即使不對(duì)這樣的 部分進(jìn)行旋削加工，也不會(huì)發(fā)生因形成脫碳層而引起的問題和因形成氧化皮而引起的問題。
艮卩，采用本實(shí)施形態(tài)的滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造方法，可同時(shí)避免 因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的問題，而且，在外
圈11和內(nèi)圈12中，可減少在冷鍛后實(shí)施的工序(S18)中進(jìn)行旋削加工的 區(qū)域。在此，在工序(S18)中進(jìn)行旋削加工的成形環(huán)與毛坯環(huán)6相比形狀 復(fù)雜，且接近產(chǎn)品的形狀，因此，在旋削加工中進(jìn)行保持的部位的選擇范 圍小，工序(S18)的旋削加工具有成本上升的傾向。因此，如上所述，通 過減少在工序(S18)中進(jìn)行旋削加工的區(qū)域，可提高材料的利用率，并抑 制滾動(dòng)部件和滾動(dòng)軸承的制造成本。 (實(shí)施例1)
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例l進(jìn)行說明。針對(duì)剛冷鍛后的帶臺(tái)階環(huán)的表層 部的狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的滾道部件和以往的滾動(dòng)軸承 的滾道部件進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)的順序如下所述。
首先對(duì)作為試驗(yàn)對(duì)象的試驗(yàn)片的制作方法進(jìn)行說明。先準(zhǔn)備好JIS規(guī) 格SUJ2的鋼棒。接著，將其作為坯料，實(shí)施參照?qǐng)D4說明的本發(fā)明的一實(shí) 施形態(tài)的滾動(dòng)部件的制造方法，直至工序(S16)。接著，將得到的帶臺(tái)階 環(huán)作為試驗(yàn)片(本發(fā)明的實(shí)施例)。另一方面，將同樣準(zhǔn)備好的SUJ2的鋼 棒作為坯料，分別實(shí)施參照?qǐng)D11和圖12說明的以往的滾動(dòng)軸承的制造方 法，直至工序(S116)。接著，將得到的帶臺(tái)階環(huán)分別作為試驗(yàn)片(比較 例1和比較例2)。
接著，將帶臺(tái)階環(huán)沿著與要作為外圈滾道面的表面(試驗(yàn)面)垂直的 面切斷。然后，在對(duì)該截面進(jìn)行了磨削后，利用苦醇(苦味酸酒精溶液)進(jìn) 行腐蝕，并利用光學(xué)顯微鏡對(duì)試驗(yàn)面附近進(jìn)行觀察。
下面參照?qǐng)D8 圖IO對(duì)實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說明。在圖8 圖10 中，上側(cè)為外圈滾道面?zhèn)?，白色區(qū)域?yàn)殇摰幕w，黑點(diǎn)為滲碳體(碳化鐵， Fe3C)。
參照?qǐng)D8，在比較例1中，如上所述，對(duì)于試驗(yàn)面90，工序(S113) 和工序(S114A)的熱鍛和退火在大氣中進(jìn)行實(shí)施，此時(shí)的表面直接通過冷鍛而形成。因此，在比較例1中，在試驗(yàn)面90附近可觀察到滲碳體較少的
脫碳層。在比較例1中，由于形成氧化皮，因此不但能觀察到內(nèi)陷91，而 且試驗(yàn)面90的凹凸也大。因此，若不將該試驗(yàn)面90通過旋削加工等除去 就完成滾動(dòng)軸承的套圈，則磨削時(shí)就無(wú)法除盡脫碳層，在外圈滾道面上會(huì) 產(chǎn)生因脫碳層而導(dǎo)致殘留有拉伸應(yīng)力以及淬火硬化不充分的問題。另外， 內(nèi)陷91作為缺陷起作用，還可能會(huì)縮短套圈的滾動(dòng)疲勞壽命。
另一方面，參照?qǐng)D9，在比較例2中，工序(S113)的熱加工時(shí)形成 的脫碳層在工序(S114B)的增碳退火中消失。因此，在比較例2中，在試 驗(yàn)面90附近觀察不到脫碳層。但是，在比較例2中，在工序(S113)中產(chǎn) 生的氧化皮未被完全除去的狀態(tài)下在工序(S116)中實(shí)施冷鍛。因此，在 比較例2中，不但能觀察到內(nèi)陷91，而且試驗(yàn)面90的凹凸也大。因此，若 不將該試驗(yàn)面90通過旋削加工等除去就完成滾動(dòng)軸承的套圈，則在磨削加 工余量不充分時(shí)，因凹凸的影響而無(wú)法除盡的內(nèi)陷91會(huì)作為缺陷起作用， 可能會(huì)縮短套圈的滾動(dòng)疲勞壽命。
與此相對(duì)，參照?qǐng)D10，在本發(fā)明的實(shí)施例中，試驗(yàn)面90在工序(S15) 中進(jìn)行了旋削加工后通過在工序(S16)中進(jìn)行冷鍛而形成。因此，在本發(fā) 明的實(shí)施例中，在試驗(yàn)面90附近觀察不到脫碳層。而且，在本發(fā)明的實(shí)施 例中，不但觀察不到內(nèi)陷，試驗(yàn)面90的表面也平滑。因此，之后無(wú)需對(duì)該 試驗(yàn)面90實(shí)施旋削加工等切削加工，可知，通過根據(jù)參照?qǐng)D4說明的本發(fā) 明的一實(shí)施形態(tài)一直實(shí)施至工序(S21)，可同時(shí)避免因形成脫碳層而引起 的問題以及因形成氧化皮而引起的問題。即，已經(jīng)確認(rèn)，采用本發(fā)明的滾 動(dòng)部件的制造方法，可同時(shí)避免因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧 化皮而引起的問題，并可減少滾動(dòng)部件的在熱鍛和退火后實(shí)施的旋削加工 等切削加工的實(shí)施區(qū)域，從而可降低制造成本。
應(yīng)當(dāng)理解，上面公開的實(shí)施形態(tài)以及實(shí)施例在所有方面均只是例示， 而并不構(gòu)成限制。本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求書來(lái)表示的，而不是由上述 說明來(lái)表示的，旨在包括與權(quán)利要求書等同的意思以及范圍內(nèi)的所有變更。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的滾動(dòng)部件的制造方法、滾動(dòng)軸承的制造方法、滾動(dòng)軸承的滾 道部件以及滾動(dòng)軸承尤其適用于由含0.7質(zhì)量％以上的碳的鋼形成的滾動(dòng) 部件的制造方法、滾動(dòng)軸承的制造方法、滾動(dòng)軸承的滾道部件以及滾動(dòng)軸 承。
權(quán)利要求
1. 一種滾動(dòng)部件的制造方法，其特征在于，包括鋼制部件準(zhǔn)備工序，在該鋼制部件準(zhǔn)備工序中，準(zhǔn)備好由含0.7質(zhì)量％以上的碳的鋼形成的鋼制部件；熱鍛工序，在該熱鍛工序中，通過對(duì)在所述鋼制部件準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備好的所述鋼制部件進(jìn)行熱鍛來(lái)制作第一鍛造部件；切削工序，在該切削工序中，通過對(duì)在所述熱鍛工序中制作好的所述第一鍛造部件進(jìn)行切削加工將所述第一鍛造部件的一部分除去；以及冷鍛工序，在該冷鍛工序中，通過對(duì)在所述切削工序中進(jìn)行了切削加工的所述第一鍛造部件進(jìn)行冷鍛來(lái)制作第二鍛造部件，在所述冷鍛工序后面的工序中，不對(duì)所述第二鍛造部件的在所述切削工序中經(jīng)切削加工后的部位進(jìn)行切削加工。
2. —種滾動(dòng)軸承的制造方法，其特征在于，包括制造滾道部件的滾道部件制造工序、制造滾動(dòng)體的滾動(dòng)體制造工序、以及 .通過將在所述滾道部件制造工序中制造的所述滾道部件和在所述滾動(dòng) 體制造工序中制造的所述滾動(dòng)體組合來(lái)裝配滾動(dòng)軸承的裝配工序，所述滾道部件制造工序通過權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)部件的制造方法來(lái) 實(shí)施。
3. —種滾動(dòng)軸承的滾道部件(11、 12、 21、 22)，其特征在于，通過 權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)部件的制造方法來(lái)制造。
4. 一種圓錐滾子軸承的套圈(11、 12)，其特征在于，通過權(quán)利要求 1所述的滾動(dòng)部件的制造方法來(lái)制造。
5. —種滾動(dòng)軸承(1、 2)，其特征在于，包括 滾道部件(11、 12、 21、 22)、以及與所述滾道部件(11、 12、 21、 22)接觸并配置在圓環(huán)狀的滾道上的 多個(gè)滾動(dòng)體(13、 23)，所述滾道部件(11、 12、 21、 22)是權(quán)利要求3所述的滾動(dòng)軸承的滾 道部件(11、 12、 21、 22)。
全文摘要
一種能同時(shí)避免因形成脫碳層而引起的問題以及因形成氧化皮而引起的問題并降低制造成本的滾動(dòng)部件的制造方法，包括準(zhǔn)備好由含0.7質(zhì)量％以上的碳的鋼形成的鋼制部件的鋼制部件準(zhǔn)備工序、通過對(duì)在鋼制部件準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備好的鋼制部件進(jìn)行熱鍛來(lái)制作作為第一鍛造部件的毛坯環(huán)的熱鍛工序、通過對(duì)在熱鍛工序中制作好的毛坯環(huán)進(jìn)行旋削加工將毛坯環(huán)的一部分除去的第一旋削工序、以及通過對(duì)在第一旋削工序中經(jīng)旋削加工后的毛坯環(huán)進(jìn)行冷鍛來(lái)制作帶臺(tái)階環(huán)的冷鍛工序。在冷鍛工序后面的工序中，不對(duì)帶臺(tái)階環(huán)的在第一旋削工序中經(jīng)切削加工后的部位進(jìn)行切削加工。
文檔編號(hào)F16C33/64GK101460754SQ20078002011
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者岡本裕二, 前田喜久男 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社