抽象的な
本発明は、ベアリングローラーの加工方法に関し、特に長さ対直径比が１未満の大型テーパーローラーの加工方法に関する。加工工程は、異なる角度の螺旋ガイドホイールを使用してローラーの外円を複数回研削し、ローラーの外円を徐々に必要な角度に研削する；軟研削工程と粗研削工程の間にローラーを熱処理する；２回の粗研削工程の間にローラーの半分が６度を超えない場合にローラー端面を研削する；粗研削と精研削の間に中軟研削ホイールでローラーボールベース表面を研削する。本発明の加工方法を採用することにより、ローラーの表面を黒皮などの欠陥なしに均一に研削することができ、精度が高い。これにより、作動中のマッチングベアリングの騒音が大幅に低減され、ベアリングの耐用年数が向上する。
説明
長さと直径の比が1未満の大型テーパーローラーの加工方法
T技術分野
本発明は、転がり軸受の製造分野に属し、軸受ローラの加工方法に関するものであり、具体的には、長さと直径の比が１未満の大型テーパローラの加工方法に関するものである。
背景技術
一般的なテーパローラの半角は1度から4度の範囲にあり、半角が4度を超えるものを大テーパローラと呼びます。また、テーパローラは、一般的に長さが直径（テーパローラの大きい方の端の直径を指す）よりも大きい、つまり長さと直径の比が1より大きいものです。ただし、特殊なテーパローラの中には、長さが直径よりも小さく、長さと直径の比が1未満のものもあり、これを長さと直径の比が1未満のテーパローラと呼びます。
テーパローラーが大きく、長さと直径の比が 1 未満の場合、その加工の難しさは普通のローラーよりもはるかに大きくなり、主に次の点で現れます。
（１）冷間鍛造ローラーブランクの位置決めが困難。このようなローラーブランクの冷間鍛造に使用される凹型は、深さが大きく浅い。円筒形の材料セクションを凹型キャビティに配置した後、位置決めの安定性が悪く、ずれが生じやすく、ブランクがオフセットすることがよくあります。
（2）原材料の成形が困難。このタイプのローラーの大端部と小端部の直径の差は大きく、比較的短い。ブランクを冷間圧造する場合、大端部と小端部の両方が内部キャビティと同じ形状になるように大幅に変形する必要がある。そのため、小端部は高い押し出し圧力のために厳しい冷間加工硬化を起こす可能性があり、大端部は過度の変形により割れを生じる可能性がある。
（３）外輪研削が困難。このタイプのローラーの外輪をセンターレス研削盤で研削する場合、ローラーはスパイラルガイドホイールによって位置決めされ、ローラーを回転させて前進させます。粗研削中に、ローラーが大きいためにジャンプや停止が発生する可能性があり、加工品質に影響を与えます。
（4）両端面の研削が困難。このタイプのローラーの大端面と小端面を両端面研削盤で研削する場合、ローラーは送り板を介して研削領域に持ち込まれます。ローラーが大きいため、送り板の積載スペース内での位置決めが不安定になり、両端面の研削力の差によってローラーが傾き、加工精度に影響を与えます。
（５）ボールベース面の研磨が困難。ベアリングの要求に応じて、このタイプのローラーのベース面ボールの曲率半径は比較的小さく設計されています。ボールベース面を研磨する場合、ボールベース面のエッジの摩耗量は中央の摩耗量よりもはるかに大きく、研磨中にボールベース面のエッジに焼けが生じやすくなります。
以上の理由により、長さ対直径比が1未満の大型テーパーローラーを従来の加工方法で加工すると、ローラー表面に材料不足や割れが発生したり、外輪の研削不足で黒皮が発生したり、ボールベース表面が焼けたり、ローラー両端の軸が異なったりするなどの品質不良が発生する可能性があり、その結果、スクラップ率が高くなり、生産効率が低下します。
S発明の概要
上記の技術的問題を解決するために、本発明は、長さ対直径比が１未満の大型テーパーローラーに特化した加工方法を提案する。この方法は、各工程でローラーが大きいために生じる加工上の困難を回避する。ローラーブランクは、まず４度の半円錐角に冷間圧延され、その後、軟研削、粗研削、精密研削などの工程を経て、徐々に必要な半円錐角に加工される。この方法は、長さ対直径比が１未満の大型テーパーローラーの加工上の困難さを軽減し、スクラップ率の低減と生産効率の向上という目標を達成することができる。
本発明が発明の課題を達成するために採用した具体的な手順は以下の通りである。
1）ローラーブランクの構造寸法を設計します。半分が4度を超える大型テーパーローラーの場合、ブランクの半分を4度に従って均一に設計します。ブランクの大端の直径を、図面で指定された寸法に大端の研削代を加えた寸法に従って計算します。小頭直径は、計算された大頭直径、図面で指定された長さ、および端面の研削代に基づいて計算され、半分は4度です。大頭外円研削と端面研削の代は、ローラー直径に基づいて決定されます。直径が10mm未満のローラーの場合、大頭外円研削の代は0.3-0.35mmの範囲内で選択され、端面研削の代は0.3mmとして選択されます。 直径が{{1}0}}mmのローラーの場合、大端外円研削代は0.4-0.5mmの範囲内で選択し、端面研削代は0.4-0.6mmの範囲内で選択する必要があります。直径が20mm以上のローラーの場合、大端外円研削代は0.6-0.7mmの範囲内で選択し、端面研削代は0.6-0.8mmの範囲内で選択する必要があります。上記の方法に従ってブランクの構造を設計した後、小頭の研削量が増加しましたが、冷間ピアの問題は解決されました。
2) 設計されたブランクの寸法と構造寸法に従って冷間ピア金型を設計し、製造する。
3) 冷間圧造機で設計・製造した金型を使用してローラーブランクをスタンピングする。
4) スタンプされたローラーブランクをセンターレス研削盤に置き、外円をソフト研削します。ソフト研削用の 4 度スパイラルガイドホイールを使用して、外面から 0.15-0.35mm を除去し、ソフト研削後のローラーの大きい方の端に 0.15-0.35mm の余裕がなければなりません。
5) 外円の第 1 回目のソフト研削を終えたローラーを、センターレス研削盤に置き、外円の第 2 回目のソフト研削を行います。図面で指定されたローラーの半分が 5 度以上の場合は、外円の第 2 回目のソフト研削に 5 度のスパイラルガイドホイールを使用します。図面で指定されたローラーの半分が 5 度未満の場合は、ローラーの外円の第 2 回目のソフト研削に、図面で指定されたローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用します。第 2 回目のソフト研削では、大端部の外面から 0.03-0.05mm を除去し、ローラーの大端部の外面に 0.12-0.30mm の余裕を持たせます。
6) 軟質研磨ローラーを熱処理炉に入れて焼き入れと焼き戻しを行います。焼き入れ温度は 830-840 度、保持時間は 40-60 分です。焼き戻し温度は 150-160 度、保持時間は 2-2.5 時間です。その後、炉を室温まで冷却します。
7) 焼き入れ焼き戻ししたローラーをセンターレス研削盤に置き、外輪の最初の粗研削を行います。図面で指定されたローラーの半分が 6 度以上の場合は、6 度のスパイラルガイドホイールを使用して粗研削し、ローラーヘッドの外表面の 0.02-0.05mm を除去します。粗研削後、ローラーヘッドの外表面に {{10}}.1-0.25mm の余裕がなければなりません。図面で指定されたローラーの半分が 6 度未満の場合は、図面で指定されたローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して粗研削し、大頭の外表面の 0.04-0.10mm を除去することができます。粗研削後、ローラーの大頭の外表面に 0.08-0.20mm の余裕がなければなりません。
8) 1 回目の粗研削を終えたローラーを両端面研削盤に載せ、2 つの端面を研削します。両端を 0.11-0.35mm 研削し、研削後のローラーの長さ方向に 0.08-0.1mm の研削量があるはずです。 9) 両端面研削を終えたローラーをセンターレス研削盤に載せ、外円の 2 回目の粗研削を行います。図面で指定されたローラーの半分が 7 度以上の場合は、外円の 2 回目の粗研削に 7 度のスパイラルガイドホイールを使用します。図面で指定されたローラーの半分が 7 度未満で 6 度を超える場合は、外円の 2 回目の粗研削に、図面で指定されたローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用します。図面で指定されたローラーの半分が 6 度未満の場合は、外円の 2 回目の粗研削は実行されません。 半角が6度以上のローラーの場合、2回目の粗研削で大頭の外面から 0.02-0.05mm を除去する必要があります。2回目の粗研削後、大頭の外面にはまだ 0.08-0.20mm の余裕が残っている必要があります。
9) 2 回目の粗研削を終えたローラーをセンターレス研削盤に置き、外径の 3 回目の粗研削を行います。図面で指定されたローラーの半分が 8 度以上の場合は、外径の 3 回目の粗研削に 8 度のスパイラルガイドホイールを使用します。図面で指定されたローラーの半分が 8 度未満で 7 度を超える場合は、外径の 3 回目の粗研削に、図面で指定されたローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用します。図面で指定されたローラーの半分が 7 度以下の場合は、外径の 3 回目の粗研削は実行されません。半分が 7 度を超えるローラーの場合、3 回目の粗研削では、大頭の外表面から 0.02-0.05mm を除去する必要があります。粗研削後、ローラーの大頭の外表面には 0.06-0.15mm の余裕がなければなりません。
10) 粗く研磨したローラーをボールベース表面研削盤に置き、ボールベース表面を研磨します。中程度の柔らかい砥石を使用します。研磨後、球面の曲率半径は図面の要件を満たし、ローラーの長さは図面の要件を満たす必要があります。
11) 球面ベース面を研磨したローラーをセンターレス研削盤に置き、外円を細かく研磨します。完成したローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して、ローラーの大端外円は、研磨後に 0.04-0.08mm の許容差で残ります。
12) 細かく研磨されたローラーを外輪センターレスグラインダーに置き、外輪を最終研磨します。完成したローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して外輪を最終研磨すると、ローラーの外輪は最終研磨後に図面で指定されたサイズに達するはずです。
本発明の加工原理は、まずブランクを冷間据え込み加工して半角４度の小角度ブランクとし、次に各種の異なる角度の螺旋ガイドホイールを使用してローラの外径を研削し、ローラの半角を小さい方から大きい方まで徐々に研削し、最後に完成したローラと同じ角度の螺旋ガイドホイールを使用してローラの外円の研削量を全て削り取り、長さ対直径比が１未満の大型テーパローラを形成することである。
本発明の有利な効果は、本発明の加工方法を採用することにより、ローラの外面を、割れ、焼け、黒皮等の欠陥なく均一に加工することができ、加工精度が高く、これにより、運転中のマッチングベアリングの騒音が低減され、その耐用年数が向上することである。
具体的な実施方法
以下、本発明の処理方法について実施例に基づいて説明する。
例1
加工されたテーパーローラーのモデルは829234です
半円錐角: 5度3分
大きいヘッドの直径は19.6mmです
長さ: 15.7mm
球面ベースの曲率半径は105mm
処理方法は次のとおりです。
1. ローラーブランクの構造を4度の半円錐角で設計します。計算後、ブランクの大端の直径は20.1mm、小端の直径は17.8mm、長さは16.5mmです。
2. 設計された大まかな構造寸法に従って、冷間橋脚型を設計し、製造します。
3. 冷間圧造機で設計・製造した金型を使用してローラーブランクをスタンピングします。
4. 打ち抜かれたローラーブランクを円筒形のセンターレスグラインダーに置き、外円をソフト研削します。ソフト研削用の 4 度スパイラルガイドホイールを使用すると、ソフト研削後のローラーの大端直径は 19.95 mm で、マージンが 0.35 mm になります。
5. 外輪の第1回目のソフト研削を終えたローラーをセンターレス研削盤に置き、外輪の第2回目のソフト研削を行います。外輪の第2回目のソフト研削には5度のスパイラルガイドホイールを使用し、研削後のローラーの大端径は19.85mmで、余裕は0.25mmです。
6. 軟質研磨ローラーを熱処理炉に入れて焼き入れと焼き戻しを行います。焼き入れ温度は 830-840 度、保持時間は 40-60 分です。焼き戻し温度は 150-160 度、保持時間は 2-2.5 時間です。その後、炉を室温まで冷却します。
7. 焼き入れ焼き戻ししたローラーをセンターレス研削盤に置き、外円を粗く研削します。5度3'スパイラルガイドホイール研削を使用して、研削後のローラーの大端の外径は19.75mmで、余裕は0.15mmです。
8. 粗研磨したローラーを両端面研磨機に載せて両端面を研磨します。研磨後のローラーの長さは15.8mmで、まだ0.1mmの研磨量が残っています。
9. 粗く研磨したローラーをボールベース表面研削盤に置き、中軟質の研削ホイールを使用してボールベース表面を研磨します。 研磨後、球面曲率半径は図面の要件を満たし、ローラーの長さは図面の要件を満たす必要があります。
10. ボールベース面を研削したローラーをセンターレスグラインダーに置き、外円を細かく研削します。完成したローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して、研削後のローラーの大端の外径は19.65mmで、余裕は0.05mmです。
11. 細かく研磨されたローラーを外輪センターレスグラインダーに置き、外輪の最終研磨を行います。完成したローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して外輪の最終研磨を行い、ローラーの外輪が最終研磨後に図面で指定されたサイズに達するようにします。
例2
加工されたテーパーローラーモデルは829748です
半円錐角: 6度24分
大きいヘッドの直径は22.8mmです
長さ: 18.23mm
球面ベースの曲率半径は141mm
処理方法は次のとおりです。
1. ローラーブランクの構造を4度の半円錐角で設計します。計算後、ブランクの大端の直径は23.4mm、小端の直径は20.8mm、長さは18.83mmです。
2. 設計されたブランクの構造寸法に従って冷間ピア金型を設計および製造します。
3. 冷間圧造機で設計・製造した金型を使用してローラーブランクをスタンピングします。
4. 打ち抜かれたローラーブランクを円筒形のセンターレスグラインダーに置き、外円をソフト研削します。ソフト研削用の 4 度スパイラルガイドホイールを使用すると、ソフト研削後のローラーの大端直径は 23.15 mm で、マージンが 0.35 mm になります。
5. 外輪の第1回目のソフト研削を終えたローラーをセンターレス研削盤に置き、外輪の第2回目のソフト研削を行います。外輪の第2回目のソフト研削には5度のスパイラルガイドホイールを使用し、研削後のローラーの大端径は23.05mmで、余裕は0.25mmです。
6. 軟質研磨ローラーを熱処理炉に入れて焼き入れと焼き戻しを行います。焼き入れ温度は 830-840 度、保持時間は 40-60 分です。焼き戻し温度は 150-160 度、保持時間は 2-2.5 時間です。その後、炉を室温まで冷却します。
7. 焼き入れ焼き戻ししたローラーをセンターレス研削盤に置き、外円を粗く研削します。6度のスパイラルガイドホイール研削を使用して、研削後のローラーの大端の外径は22.95mmで、余裕は0.15mmです。
8. 粗研磨したローラーを両端面研磨機に載せて両端面を研磨します。研磨後のローラーの長さは18.33mmで、まだ0.1mmの研磨量が残っています。
9. 両端面研削を終えたローラーをセンターレス研削盤に置き、外輪の2回目の粗研削を行います。完成したローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して、研削後のローラーの大端の外径は22.89mmで、余裕は0.09mmです。
10. 粗く研磨したローラーをボールベース表面研削盤に置き、中軟質の研削ホイールを使用してボールベース表面を研磨します。 研磨後、球面の曲率半径は図面の要件を満たし、ローラーの長さは図面の要件を満たす必要があります。
11. ボールベース面を研削したローラーをセンターレスグラインダーに置き、外円を細かく研削します。完成したローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して、研削後のローラーの大端の外径は22.84で、余裕は0.04mmです。
12. 細かく研磨されたローラーを外輪センターレスグラインダーに置き、外輪の最終研磨を行います。完成したローラーと同じ半分のスパイラルガイドホイールを使用して外輪の最終研磨を行い、ローラーの外輪が最終研磨後に図面で指定されたサイズに達するようにします。
2024 7月2番目ウィークWBM製品推奨:
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鋼球冷間圧造工程では、棒材を円柱状のブランクに切断した後、円柱状のブランクの両端を逆角または丸角状に擦り切りし、冷間圧造機構に搬送して鋼球粗鋳物に成形する。対応する冷間圧造機には、ブランク擦り切り機構も追加で設置されている。鋼球粗鋳物の品質と良品率を高め、製造コストを削減することができる。さらに、冷間圧造機構に入るブランクの形状が規則的であるため、打ち抜き工程で冷間圧造機構が受ける応力が均一となり、冷間圧造金型の耐用年数が延びる。
