JP2014009733A - Roller bearing - Google Patents
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Abstract
【課題】焼付き寿命及びはく離寿命に優れたころ軸受を提供する。
【解決手段】内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に転動自在に配置されたころと、前記内輪及び/又は前記外輪に選択的に形成された鍔と、を備えたころ軸受であって、前記内輪軌道面、前記外輪軌道面、前記ころの転動面、前記ころの端面、及び前記鍔面のうち、少なくとも前記ころの転動面及び/又は前記ころの端面に、平均粒径45μm以上の弾性体の表面に砥粒が含有されて構成される研磨粒子を衝突させることにより、前記ころの転動面及び/又は前記ころの端面が、表面粗さ(Ra)が0.02〜0.07μmであり、かつ、前記表面粗さ(Ra)と最大高さ(Rz)の比Rz/RaがRz/Ra≦3を満たす研磨面を有していることを特徴とするころ軸受。
【選択図】図2A roller bearing having excellent seizure life and peeling life is provided.
An inner ring having an inner ring raceway surface, an outer ring having an outer ring raceway surface, a roller disposed so as to be able to roll between the both raceway surfaces, and the inner ring and / or the outer ring are selectively formed. A roller bearing comprising: an inner ring raceway surface, the outer ring raceway surface, a rolling surface of the roller, an end surface of the roller, and a flange surface, and at least the rolling surface of the roller and / or Alternatively, the rolling surfaces of the rollers and / or the end surfaces of the rollers are made to collide with the end surfaces of the rollers by impacting abrasive particles composed of abrasive particles on the surface of an elastic body having an average particle size of 45 μm or more. A polishing surface having a surface roughness (Ra) of 0.02 to 0.07 μm and a ratio Rz / Ra of the surface roughness (Ra) to the maximum height (Rz) satisfying Rz / Ra ≦ 3 is provided. Roller bearings characterized by that.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、内輪、外輪と、両輪間に配置されたころと、内輪及び/又は外輪に選択的に形成された鍔を備えるころ軸受に関し、特に、ころの転動面及び/又はころの端面に弾性体からなりかつ砥粒を含有する粒子を衝突させることによって得られる研磨面を有するころ軸受に関する。 The present invention relates to a roller bearing including an inner ring, an outer ring, a roller disposed between the two rings, and a flange selectively formed on the inner ring and / or the outer ring, and in particular, a roller rolling surface and / or an end surface of the roller. The present invention relates to a roller bearing having a polished surface obtained by colliding particles made of an elastic body and containing abrasive grains.
ころ軸受を構成する内輪、外輪、ころ、内輪又は外輪に形成される鍔等の摺動部材においては、転動摺動部分の寸法精度とともに、表面粗さに代表される各種表面性状も重要な要素である。これらの表面性状により転動摺動装置の疲れ寿命などが影響を受けることが知られている。
例えば、円筒ころ軸受に使用される円筒ころの仕上げ研磨においては、従来、表面粗さと寸法精度の向上のため、いわゆるラップ加工もしくは超仕上加工が施されていた。ラップ加工の一例としては、特許文献1に示される方式がある。
In sliding members such as inner rings, outer rings, rollers, inner rings or outer rings forming roller bearings, various surface properties represented by surface roughness are important in addition to the dimensional accuracy of rolling sliding parts. Is an element. It is known that the fatigue life of the rolling / sliding device is affected by these surface properties.
For example, in the finish polishing of cylindrical rollers used for cylindrical roller bearings, so-called lapping or superfinishing has been conventionally performed in order to improve surface roughness and dimensional accuracy. As an example of lapping, there is a method disclosed in Patent Document 1.
しかし、ラップ加工もしくは超仕上加工においては、被研磨物の被研磨面に砥石を押し付けて加工しているため、砥石から脱落した砥粒が被研磨面に押し付けられ、突き刺さってしまうことが避けられない。被研磨面に突き刺さって残存する砥粒は、その後の洗浄工程などでは容易に除去できず、最終的な製品になるまで残存することになる。砥粒が突き刺さったままの状態で使用条件が高荷重条件あるいは高速で転動または摺動するような条件では、突き刺さった砥粒に起因して、表面損傷や表面摩耗が発生することになる。 However, in lapping or superfinishing, the grindstone is pressed against the surface to be polished of the workpiece, so that it is possible to avoid the abrasive grains falling off the grindstone from being pressed against the surface to be polished. Absent. Abrasive grains that pierce the surface to be polished cannot be easily removed in a subsequent cleaning process or the like, and remain until a final product is obtained. If the use conditions are high load conditions or rolling or sliding at high speed while the abrasive grains are pierced, surface damage or surface wear occurs due to the pierced abrasive grains.
被研磨面に突き刺さって残存する砥粒の数量は、研削液の供給排出や研削液フィルター、砥石の組成などを改善することにより減少せることができるものの、残存する砥粒の数がより小さいほうが円筒ころ軸受の長寿命に寄与する。
また、特許文献2においては、特殊な研磨材や研削液等を使用することなく、既存の研磨材やブラスト加工装置を使用して被加工物の加工表面の面粗度を向上させる方法として、被加工物の加工表面に対して、特定の入射速度と入射角の関係を満たす条件下において圧縮流体と共に研磨材を噴射することを提案している。
Although the number of abrasive grains remaining on the surface to be polished can be reduced by improving the supply and discharge of the grinding fluid, the grinding fluid filter, and the composition of the grinding wheel, the number of remaining abrasive grains should be smaller. Contributes to the long life of cylindrical roller bearings.
Further, in Patent Document 2, as a method for improving the surface roughness of the processed surface of a workpiece using an existing abrasive or blasting apparatus without using a special abrasive or grinding fluid, It has been proposed to inject an abrasive together with a compressed fluid on a processed surface of a workpiece under conditions that satisfy a specific incident velocity and incident angle relationship.
しかしながら、上記条件によって得られる摺動部材の表面性状まで規定していないため、軸受の長寿命を図るために最適なものとはいえなかった。
特許文献3においては、複雑な表面でも短時間で仕上げまでの研削あるいは研磨を行うことができ、作業環境も良好に維持することができるワーク表面の研削装置が提案されているが、この装置によって得られる摺動部材の表面性状まで規定していないため、軸受の長寿命を図るために最適なものとはいえなかった。
However, since the surface properties of the sliding member obtained under the above conditions are not defined, it cannot be said to be optimal for extending the life of the bearing.
Patent Document 3 proposes a grinding device for a workpiece surface that can perform grinding or polishing until finishing in a short time even on a complicated surface, and can maintain a good working environment. Since the surface property of the obtained sliding member is not specified, it cannot be said that it is optimal for the long life of the bearing.
さらに、特許文献4においては、美観を兼ね備えた転動摺動装置を得るために、弾性体からなり且つ砥粒を含有する研磨粒子を被研磨物に衝突させて仕上げ研磨を行うことにより、被研磨物の表面を光沢度20以上の仕上げ面とすることを提案している。
しかしながら、焼付き寿命、はく離寿命を向上させるための表面性状を規定する指標としては光沢度では不十分であった。
Furthermore, in Patent Document 4, in order to obtain a rolling and sliding device having an aesthetic appearance, polishing is performed by causing polishing particles made of an elastic body and containing abrasive grains to collide with an object to be polished. It has been proposed that the surface of the polished article be a finished surface having a glossiness of 20 or more.
However, the glossiness is insufficient as an index for defining the surface properties for improving the seizure life and the peeling life.
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、ころ軸受を構成する内輪、外輪、ころ、内輪又は外輪に形成される鍔等の摺動部材における表面性状の最適な指標を特定することによって、焼付き寿命及びはく離寿命に優れたころ軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and provides an optimum index of the surface properties of sliding members such as inner rings, outer rings, rollers, inner rings or outer rings forming roller bearings. By specifying, it aims at providing the roller bearing excellent in the seizure life and the peeling life.
本発明の発明者らは、焼付き寿命及びはく離寿命に優れたころ軸受を提供するための摺動部材の表面性状の指標について鋭意研究したところ、表面粗さRaを規定するだけでは、不十分であり、最大高さRzを低減することが有効であることを見出した。特に、表面粗さと最大高さの比Rz/Ra≦3を満たすことが焼付き寿命及びはく離寿命の向上に有効であることを見出した。さらに、ころ軸受では、ころの凸部は内輪軌道面及び外輪軌道面の凸部よりも転動面及び端面においてより有害であることがわかった。 The inventors of the present invention have earnestly studied the index of the surface property of the sliding member for providing a roller bearing with excellent seizure life and peeling life, and it is not sufficient to specify the surface roughness Ra. It was found that reducing the maximum height Rz is effective. In particular, it has been found that satisfying the ratio Rz / Ra ≦ 3 of the surface roughness to the maximum height is effective in improving the seizure life and the peeling life. Furthermore, in roller bearings, it has been found that the convex portions of the rollers are more harmful on the rolling surfaces and end surfaces than the convex portions of the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface.
凸部を低減するためには、鏡面ショット加工が有効である。鏡面ショット加工は、ゴムのような弾性体の表面にダイヤモンドなどの砥粒が含有されたメディアを、エアー圧、機械エネルギーなどを利用して対象物に衝突させて表面を加工する方法である。
本発明の要旨は以下のとおりである。
In order to reduce the convex portions, mirror shot processing is effective. Mirror shot processing is a method of processing a surface by causing a medium containing abrasive grains such as diamond on the surface of an elastic body such as rubber to collide with an object using air pressure, mechanical energy, or the like.
The gist of the present invention is as follows.
(1)内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に転動自在に配置されたころと、前記内輪及び/又は前記外輪に選択的に形成された鍔と、を備えたころ軸受であって、前記内輪軌道面、前記外輪軌道面、前記ころの転動面、前記ころの端面、及び前記鍔面のうち、少なくとも前記ころの転動面及び/又は前記ころの端面に、平均粒径45μm以上の弾性体の表面に砥粒が含有されて構成される研磨粒子を衝突させることにより、前記ころの転動面及び/又は前記ころの端面が、表面粗さ(Ra)が0.02〜0.07μmであり、かつ、前記表面粗さ(Ra)との最大高さ(Rz)の比Rz/RaがRz/Ra≦3を満たす研磨面を有していることを特徴とするころ軸受。 (1) An inner ring having an inner ring raceway surface, an outer ring having an outer ring raceway surface, a roller disposed so as to be able to roll between the both raceway surfaces, and a collar selectively formed on the inner ring and / or the outer ring. A roller bearing comprising: the inner ring raceway surface, the outer ring raceway surface, the roller rolling surface, the roller end surface, and the flange surface, and at least the roller rolling surface and / or The roller rolling surface and / or the end surface of the roller are brought into contact with the end surface of the roller by causing abrasive particles containing abrasive particles to collide with the surface of an elastic body having an average particle diameter of 45 μm or more. A polishing surface having a roughness (Ra) of 0.02 to 0.07 μm and a ratio Rz / Ra of the maximum height (Rz) to the surface roughness (Ra) satisfying Rz / Ra ≦ 3 is provided. Roller bearings characterized by that.
(2)前記研磨面は、前記ころの転動面又は前記ころの端面のうち面積率で75%以上95%以下を有することを特徴とする上記(1)に記載のころ軸受。
(3)前記砥粒は、ダイヤモンド、アルミナ又は炭化ケイ素からなることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のころ軸受。
(2) The roller bearing according to (1), wherein the polished surface has an area ratio of 75% to 95% of the rolling surface of the roller or the end surface of the roller.
(3) The roller bearing according to (1) or (2), wherein the abrasive grains are made of diamond, alumina, or silicon carbide.
(4)前記ころの転動面及び/又は端面における転がり方向に対して平行の表面粗さRa(平行)と、前記方向に対して垂直方向の表面粗さRa(垂直)の比であるRa(平行)/Ra(垂直)をαとするとき、0.8≦α≦1.2を満たすことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載のころ軸受。
(5)前記内輪軌道面にりん酸マンガン処理が施してあることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のころ軸受。
(4) Ra which is the ratio of the surface roughness Ra (parallel) parallel to the rolling direction on the rolling surface and / or end surface of the roller to the surface roughness Ra (vertical) perpendicular to the direction. The roller bearing according to any one of the above (1) to (3), wherein (parallel) / Ra (vertical) is α, 0.8 ≦ α ≦ 1.2 is satisfied.
(5) The roller bearing according to any one of (1) to (4), wherein the inner ring raceway surface is subjected to manganese phosphate treatment.
本発明によれば、焼付き寿命及びはく離寿命に優れたころ軸受を提供することができる。また、鏡面ショット加工を行うため、研磨加工時に付着した砥粒を除去することができ、さらに焼付き寿命を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the roller bearing excellent in the seizure lifetime and the peeling lifetime can be provided. Further, since the mirror shot processing is performed, the abrasive grains adhering at the time of polishing can be removed, and the seizure life can be further improved.
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
ころ軸受は、一般に、円筒ころ軸受の場合、図1に示すように、内輪11、内輪鍔13、外輪鍔15、円筒ころ19から構成されている。
本発明のころ軸受は、外輪と内輪ところとを備える。このうちの外輪は、内周面に外輪軌道を有し、内輪は、外周面に内輪軌道を有する。また、内輪及び外輪には、選択的に鍔が形成されるが、鍔が無い場合もある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In general, in the case of a cylindrical roller bearing, the roller bearing is composed of an
The roller bearing of the present invention includes an outer ring and an inner ring. Of these, the outer ring has an outer ring raceway on the inner peripheral surface, and the inner ring has an inner ring raceway on the outer peripheral surface. In addition, the inner ring and the outer ring are selectively formed with wrinkles, but may not have wrinkles.
本発明では、内輪及び外輪軌道面、ころの転動面及び端面、及び内輪及び外輪に形成された鍔面のうち、少なくともころの転動面及び/又はころの端面に、平均粒径45μm以上の弾性体の表面に砥粒が含有されて構成される研磨粒子を衝突させることにより表面性状を改善し、焼付き寿命及びはく離寿命を向上させる。
図2は、研磨粒子の衝突による研磨方法を示している。図2に示すように、ころ(転動体)21の周面部を、図示しない砥石で研削加工した後、平均粒径45μm以上の研磨粒子25をショットブラスト用ノズル23からころ21の周面部に投射して研磨する。
In the present invention, among the inner ring and outer ring raceway surfaces, the rolling surfaces and end surfaces of the rollers, and the flange surfaces formed on the inner and outer rings, at least the rolling surfaces of the rollers and / or the end surfaces of the rollers have an average particle diameter of 45 μm or more. The surface property is improved by causing abrasive particles containing abrasive grains to collide with the surface of the elastic body, thereby improving the seizure life and the peeling life.
FIG. 2 shows a polishing method by collision of abrasive particles. As shown in FIG. 2, after the peripheral surface portion of the roller (rolling element) 21 is ground with a grindstone (not shown),
本発明では、内輪及び外輪軌道面、ころの転動面及び端面、及び内輪及び外輪に形成された鍔面のうち、少なくともころの転動面及び/又はころの端面に、平均粒径45μm以上の弾性体の表面に砥粒が含有されて構成される研磨粒子を衝突させて、ころの転動面及び/又はころの端面の表面粗さRaが0.02〜0.07μmとなるように研磨する。ころの転動面及び/又はころの端面の表面粗さRaが0.07を超えると焼付き寿命が低下するため、0.07以下とする。また、表面粗さRaが0.02未満では、粗さの制御のために加工時間がかかりコストが増大し、粗さ制御の効果も飽和してしまうため、0.02以上とする。表面粗さRaは、少なくともころの転動面及び/又はころの端面において、0.02〜0.07であることが要求されるが、内輪及び外輪軌道面及び内輪及び外輪に選択的に形成された鍔面においてもこの範囲に制御されることがより好ましい。 In the present invention, among the inner ring and outer ring raceway surfaces, the rolling surfaces and end surfaces of the rollers, and the flange surfaces formed on the inner and outer rings, at least the rolling surfaces of the rollers and / or the end surfaces of the rollers have an average particle diameter of 45 μm or more. Abrasive particles containing abrasive grains are collided with the surface of the elastic body so that the surface roughness Ra of the rolling surface of the roller and / or the end surface of the roller is 0.02 to 0.07 μm. Grind. If the surface roughness Ra of the rolling surface of the roller and / or the end surface of the roller exceeds 0.07, the seizure life will be reduced, so it is set to 0.07 or less. Further, if the surface roughness Ra is less than 0.02, the processing time is increased for controlling the roughness, the cost is increased, and the effect of the roughness control is saturated. The surface roughness Ra is required to be 0.02 to 0.07 at least on the rolling surface of the roller and / or the end surface of the roller, but is selectively formed on the inner ring and the outer ring raceway surface and the inner ring and the outer ring. It is more preferable that the range is also controlled in this range.
本発明では、焼付き寿命及びはく離寿命を向上のためには表面粗さRaを規定するだけでは不十分であり、最大高さRzを低減することが有効であることを見出した。内輪及び外輪軌道面、ころの転動面及び端面、及び内輪及び外輪に形成された鍔面のうち、少なくともころの転動面及び/又はころの端面の表面粗さと最大高さの比がRz/Ra≦3とする。Rz/Raが3を超えると焼き付け寿命が低下するため、3以下とする。Rz/Raは、少なくともころの転動面及び/又はころの端面において、3以下であることが要求されるが、内輪及び外輪軌道面及び内輪及び外輪に形成された鍔面においても3以下に制御されることがより好ましい。 In the present invention, it has been found that it is not sufficient to define the surface roughness Ra in order to improve the seizure life and the peeling life, and it is effective to reduce the maximum height Rz. Of the inner ring and outer ring raceway surfaces, the rolling surfaces and end surfaces of the rollers, and the flange surfaces formed on the inner and outer rings, at least the ratio between the surface roughness and the maximum height of the rolling surfaces of the rollers and / or the end surfaces of the rollers is Rz. / Ra ≦ 3. When Rz / Ra exceeds 3, the baking life is reduced, so that it is set to 3 or less. Rz / Ra is required to be 3 or less at least on the rolling surface of the roller and / or the end surface of the roller, but it is also 3 or less on the inner ring and the outer ring raceway surface and the flange formed on the inner ring and the outer ring. More preferably, it is controlled.
本発明では、上記のように、表面性状の制御を平均粒径45μm以上の弾性体の表面に砥粒が含有されて構成される研磨粒子を衝突させる鏡面ショット加工により行う。鏡面ショット加工は、一般に、研磨粒子としてゴムのような弾性体の表面に硬質のダイヤモンドなどの研磨材が付着されたものを使用する。この研磨粒子を、エアー圧、インペラ(機械エネルギー)を利用し、対象物に投射させて、表面を加工する方法である。弾性体の平均粒径が45μm未満であると、衝突エネルギーが小さく効率的な研磨が困難となる。 In the present invention, as described above, the surface property is controlled by mirror shot processing in which abrasive particles composed of abrasive grains are collided with the surface of an elastic body having an average particle diameter of 45 μm or more. In the mirror shot processing, generally, abrasive particles such as hard diamond attached to the surface of an elastic body such as rubber are used as abrasive particles. In this method, the abrasive particles are projected onto an object using air pressure and impeller (mechanical energy) to process the surface. When the average particle diameter of the elastic body is less than 45 μm, the collision energy is small and efficient polishing becomes difficult.
本発明に使用する研磨粒子の弾性体に含有される砥粒は適切な硬度を有する硬質部材であれば特に限定されないが、好ましくは、ダイヤモンド、アルミナ又は炭化ケイ素が使用される。
本発明に使用する研磨粒子の弾性体の材料としては天然ゴム、合成ゴム、天然樹脂、合成樹脂が使用されるが特に限定されない。これらのゴム又は樹脂には、種々の添加剤等が配合されていてもよい。研磨粒子がけ対象物表面に衝突した際には、衝突エネルギーにより発熱するため、弾性体が熱可塑性樹脂もしくはゴムであれば衝突エネルギーにより軟化する傾向にあり、滑走時に被研磨面の形状になり易くなるためより好ましい。
The abrasive contained in the elastic body of the abrasive particles used in the present invention is not particularly limited as long as it is a hard member having an appropriate hardness, but diamond, alumina, or silicon carbide is preferably used.
Natural rubber, synthetic rubber, natural resin, and synthetic resin are used as the elastic material of the abrasive particles used in the present invention, but are not particularly limited. These rubbers or resins may contain various additives. When the abrasive particles collide with the surface of the object to be burned, heat is generated by the collision energy, so if the elastic body is a thermoplastic resin or rubber, it tends to soften due to the collision energy, and the surface to be polished tends to form during sliding. Therefore, it is more preferable.
本発明では、少なくともころの転動面及び/又はころの端面の面積率で75%以上95%以下の部分が研磨粒子の衝突による研磨面であることが好ましい。研磨面の面積率が75%未満であると、焼付き寿命及びはく離寿命の向上の効果が低下する傾向にあり、95%を超えるとかじりが発生するためやはり効果が低下する傾向にあるため、75〜95%であることが好ましい。研磨面の面積率は、ころの転動面及び/又はころの端面だけでなく、内輪及び外輪軌道面及び内輪及び外輪に形成された鍔面においても75〜95%の範囲であることがより好ましい。 In the present invention, it is preferable that at least a portion of 75% or more and 95% or less in the area ratio of the rolling surface of the roller and / or the end surface of the roller is a polishing surface due to collision of abrasive particles. When the area ratio of the polished surface is less than 75%, the effect of improving the seizure life and the peeling life tends to decrease, and when it exceeds 95%, the effect tends to decrease because galling occurs. It is preferable that it is 75 to 95%. The area ratio of the polished surface is more preferably in the range of 75 to 95% not only on the rolling surface of the roller and / or the end surface of the roller, but also on the inner ring and outer ring raceway surface and on the inner ring and outer ring. preferable.
本発明では、ころの転動面及び/又は端面における転がり方向に対して平行の表面粗さRa(平行)、垂直方向の表面粗さをRa(垂直)の比であるRa(平行)/Ra(垂直)をαとするとき、0.8≦α≦1.2を満たすことが好ましい。研磨面は方向性が無いほうが油黙りが生じやすい。αが1.2を超えると油黙りが生じやすくなるため1.2以下とし、また、側方漏れ、遠心力の兼ね合いにより0.8以上とする。 In the present invention, the surface roughness Ra (parallel) parallel to the rolling direction of the rolling surface and / or end face of the roller, and the surface roughness in the vertical direction is Ra (parallel) / Ra, which is the ratio of Ra (vertical). When (vertical) is α, it is preferable to satisfy 0.8 ≦ α ≦ 1.2. If the polished surface has no directionality, oil silence is likely to occur. If α exceeds 1.2, oil silence is likely to occur, so 1.2 or less, and 0.8 or more due to side leakage and centrifugal force.
鏡面ショットを施した研磨面においては、研磨粒子が残留する部分の面積割合はなるべく低いほうがよい。本発明において、鏡面ショットを施した面において、硬さHv(ビッカース硬度)800以上の粒径0.5〜2マイクロmの粒子の存在する面積割合は0.05〜1.2%以下であることが好ましい。硬質粒子が残留する面積率が1.2%以上となると著しい寿命低下を引き起こすため、1.2%以下であることが好ましい。硬質粒子が残留する面積率は0.05%未満では軸受の製鋼時から含まれていた硬質粒子と判別できないため、0.05%未満については問題としない。 On the polished surface subjected to mirror shot, the area ratio of the portion where the abrasive particles remain is preferably as low as possible. In the present invention, the area ratio of particles having a particle size of 0.5 to 2 μm having a hardness Hv (Vickers hardness) of 800 or more is 0.05 to 1.2% or less on the surface subjected to mirror shot. It is preferable. When the area ratio in which the hard particles remain is 1.2% or more, the service life is remarkably reduced. Therefore, it is preferably 1.2% or less. If the area ratio in which the hard particles remain is less than 0.05%, it cannot be distinguished from the hard particles contained from the time of steelmaking of the bearing.
また、Hv800以下の粒子であれば、寿命に大きな影響を及ぼさない。一方、Hv800以上の粒子が突き刺さって残留すると表面起点型はく離の起点となる。
残留する粒子の粒径は0.5〜2μmであることが好ましい。粒子が大きいほど寿命の低下が生じるため、粒径が2μmを超える粒子が存在すると寿命の低下するため好ましくない。また、0.5μm未満の粒子は軸受の製鋼時に含まれる可能性があるため、問題としない。
Moreover, if it is a particle | grain below Hv800, it will not have a big influence on a lifetime. On the other hand, when particles of Hv 800 or higher are stuck and remain, the surface starting type peeling starts.
The particle size of the remaining particles is preferably 0.5-2 μm. The larger the particles are, the shorter the life is. Therefore, the presence of particles having a particle size exceeding 2 μm is not preferable because the life is decreased. Further, since particles less than 0.5 μm may be included during steelmaking of the bearing, there is no problem.
本発明のころ軸受の内面軌道面にはリン酸マンガン処理がされていることが好ましい。リン酸マンガン処理は、被処理面をリン酸マンガン処理液に浸漬することにより耐摩耗性を付与することができる。他の化成処理、例えば、リン酸塩処理、クロメート処理等の処理や、黒染めなどの表面処理でもよい。 The inner raceway surface of the roller bearing of the present invention is preferably treated with manganese phosphate. Manganese phosphate treatment can impart wear resistance by immersing the surface to be treated in a manganese phosphate treatment solution. Other chemical conversion treatments such as phosphate treatment and chromate treatment, and surface treatment such as black dyeing may be used.
以下に実施例に基づき本発明をさらに具体的に説明する。圧延機ロールネック用円すいころ軸受を用意して、その寿命を評価した。この円すいころ軸受の諸元は次の通りである。
呼び番号:HR32017XJ
軸受内径:85mm
軸受外径:130mm
組立幅 :29mm
基本動定格荷重:143000N
回転数:1500min−1
潤滑剤:グリース(リチウム石けんグリース、177cSt@40度)
また、内輪、外輪、及び転動体はSUJ2鋼で構成されており、その性状は次の通りである。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. Tapered roller bearings for rolling mill roll necks were prepared and their life was evaluated. The specifications of this tapered roller bearing are as follows.
Identification number: HR32017XJ
Bearing inner diameter: 85mm
Bearing outer diameter: 130mm
Assembly width: 29mm
Basic dynamic load rating: 143000N
Rotation speed: 1500min -1
Lubricant: Grease (Lithium soap grease, 177 cSt @ 40 degrees)
Moreover, the inner ring, the outer ring, and the rolling element are made of SUJ2 steel, and the properties thereof are as follows.
表面硬さ:HRC58〜64
表面の残留オーステナイト量:20〜45体積%
表面の炭素濃度:0.8〜1.1質量%
表面の窒素濃度:0.05〜0.3質量%
なお、本実施例においては、内輪、外輪及び転動体には浸炭窒化処理が施されているが、浸炭窒化処理は施さずにズブ焼入れ及び高周波焼入れ処理を施したものでもよい。また、SUJ2鋼に代えて、SCM420、SCr420に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施したものを用いてもよい。
Surface hardness: HRC58-64
Surface retained austenite amount: 20 to 45% by volume
Surface carbon concentration: 0.8-1.1% by mass
Surface nitrogen concentration: 0.05 to 0.3% by mass
In the present embodiment, the inner ring, the outer ring, and the rolling element are subjected to carbonitriding, but may be subjected to submerged quenching and induction quenching without performing carbonitriding. Further, instead of SUJ2 steel, SCM420 and SCr420 subjected to carburizing treatment or carbonitriding treatment may be used.
寿命評価のための試験に使用した装置を図3に示した。図3において符号W は被試験体の円すいころ軸受( ワーク)であり、符号31は内輪、符号32は外輪、符号33は円すいころ、符号34は保持器である。寿命試験機の回転軸36の一端の軸受座36aに内輪31を嵌合することによりワークW を装着し、外輪32は試験機のハウジン37の外輪嵌合部材38に嵌合して固定する。回転軸36には、図示しないラジアル荷重負荷手段によってラジアル荷重Frを加え、これによりワークW にラジアル荷重を負荷する。また、外輪嵌合部材38には図示しない油圧シリンダによりアキシャル荷重Fsを加え、これによりワークW にアキシャル荷重を負荷する。
The apparatus used for the test for life evaluation is shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral W denotes a tapered roller bearing (workpiece) of a test object,
寿命試験は、水を注水しながら行なった。水の注入条件は、30cc/6hrである。置きさび起因のはく離を発生させるため、(1)上記運転で96時間回転させた後、(2)96時間回転を停止したまま水を注入した。これによって停止中に置きさびを発生させる。上記の(1)、(2)の工程を(1)→(2)→(1)→(2)→(1)・・・というサイクルで、はく離が発生するまで行う。 The life test was conducted while pouring water. The water injection condition is 30 cc / 6 hr. In order to generate peeling due to rust, (1) after rotating for 96 hours in the above operation, (2) water was injected with the rotation stopped for 96 hours. This generates rust during the stop. The above steps (1) and (2) are performed in a cycle of (1) → (2) → (1) → (2) → (1)... Until peeling occurs.
本発明において焼付き寿命とは、はく離発生までの寿命いう。本実施例においては、はく離は、トルクが初期の3倍、あるいは軸受温度が20℃上昇する時点を焼き付きと判定し、はく離発生とみなした。寿命試験の結果を表1に示す。なお、表1における寿命の数値は、比較例17の軸受の寿命を1とした場合の相対値で示してある。 In the present invention, the seizure life means the life until peeling occurs. In this example, the peeling was determined as seizure by determining that the torque was three times the initial value or the bearing temperature increased by 20 ° C. as seizure. Table 1 shows the results of the life test. In addition, the numerical value of the life in Table 1 is shown as a relative value when the life of the bearing of Comparative Example 17 is 1.
表1を参照すると、本発明の実施例である実施例1〜16は、すべて表面粗さRaが0.02〜0.07μmの範囲であり、かつ表面粗さRaと最大高さRzの比Rz/Raが3以下であるため、焼き付け寿命が比較例17の3.2〜14倍であり、格段に優れていることがわかる。 Referring to Table 1, Examples 1 to 16, which are examples of the present invention, all have a surface roughness Ra in the range of 0.02 to 0.07 μm, and a ratio between the surface roughness Ra and the maximum height Rz. Since Rz / Ra is 3 or less, it can be seen that the baking life is 3.2 to 14 times that of Comparative Example 17, which is remarkably excellent.
なお、実施例12では、研磨面の面積率が70%であるため、他の実施例ほど寿命が向上していないが、比較例に比べれば格段に向上していることがわかる。また、実施例13及び16では、転がり方向に対して平行の表面粗さRa(平行)と、垂直方向の表面粗さRa(垂直)の比であるαが、0.8≦α≦1.2の範囲外であるため、他の実施例ほど寿命が向上していないが、比較例17〜20に比べれば格段に向上していることがわかる。なお、比較例17〜19は表面粗さRaが本発明の範囲外であり、比較例20はRz/Raが本発明の範囲外である。 In Example 12, since the area ratio of the polished surface is 70%, the lifetime is not improved as much as the other examples, but it can be seen that it is remarkably improved as compared with the comparative example. In Examples 13 and 16, α which is the ratio of the surface roughness Ra (parallel) parallel to the rolling direction to the surface roughness Ra (vertical) in the vertical direction is 0.8 ≦ α ≦ 1. Since it is out of the range of 2, the lifetime is not improved as much as the other examples, but it can be seen that it is remarkably improved as compared with Comparative Examples 17-20. In Comparative Examples 17 to 19, the surface roughness Ra is outside the scope of the present invention, and in Comparative Example 20, Rz / Ra is outside the scope of the present invention.
また、表1において、実施例9と比較例19のみ、内輪にはリン酸マンガンの被膜を形成している。実施例9は、ころの転動面及び/又はころの端面の表面性状が本発明の範囲を満足し、内輪のリン酸マンガン被膜の形成により、寿命が格段に向上している。しかしながら、比較例18に示されるように内輪にリン酸マンガン被膜を形成しても、ころの転動面及び/又はころの端面の表面性状が本発明の範囲を満足しない軸受では、ほとんど効果がないことがわかる。 Further, in Table 1, a manganese phosphate coating is formed on the inner ring only in Example 9 and Comparative Example 19. In Example 9, the surface properties of the rolling surface of the roller and / or the end surface of the roller satisfy the scope of the present invention, and the life is remarkably improved by the formation of the manganese phosphate coating on the inner ring. However, as shown in Comparative Example 18, even if a manganese phosphate coating is formed on the inner ring, the bearing is not effective in terms of the surface properties of the roller rolling surface and / or the roller end surface. I understand that there is no.
さらに、実施例10の研磨面を光学顕微鏡で観察した結果の光学顕微鏡写真を図4に示した。図4の顕微鏡写真を解析した結果、粒径0.5〜2μmの粒子の存在する面積割合は0.4%であることがわかった。 Furthermore, the optical micrograph of the result of having observed the grinding | polishing surface of Example 10 with the optical microscope was shown in FIG. As a result of analyzing the micrograph in FIG. 4, it was found that the area ratio of particles having a particle diameter of 0.5 to 2 μm was 0.4%.
本発明によれば、焼付き寿命及びはく離寿命に優れたころ軸受を提供することができる。また、鏡面ショット加工を行うため、研磨加工時に付着した砥粒を除去することができ、さらに焼付き寿命を向上させることができるため、産業上の利用可能性が高い。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the roller bearing excellent in the seizure lifetime and the peeling lifetime can be provided. Moreover, since the mirror shot processing is performed, the abrasive grains adhering during the polishing processing can be removed, and the seizure life can be improved, so that the industrial applicability is high.
1 円筒ころ軸受
11 内輪
13 内輪鍔
15 外輪
17 外輪鍔
19 円筒ころ
21 ころ
23 ショットブラスト用ノズル
25 研磨粒子
27 砥粒
29 弾性体
31 内輪
32 外輪
33 円すいころ
34 保持器
36 回転軸
36a 軸受座
37 ハウジン
38 外輪嵌合部材
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