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加工物支持装置およびこれを用いて加工された機械構造体 - 特開2008−23624 | j-tokkyo
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【発明の名称】 加工物支持装置およびこれを用いて加工された機械構造体
【発明者】 【氏名】三羽 正敏

【氏名】宇尾野 則彦

【要約】 【課題】加工物を転接支持する支持回転体の外周面に砥粒が埋め込まれ難くすることと、支持回転体を転がり軸受の外輪とした場合に、砥粒の噛み込みによる軸受部品の損傷を抑制することである。

【構成】加工物Aの支持回転体としての玉軸受2の外輪2aをセラミックスで形成することにより、外輪2aに砥粒と同等以上の硬さを持たせ、加工物Aを転接支持する外輪2aの外周面に砥粒が埋め込まれ難くするとともに、玉軸受2の内輪2bとボール2cの各軸受部品もセラミックスで形成し、砥粒の噛み込みによる軸受部品の損傷を抑制できるようにした。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工物の外周面を支持回転体の外周面に転接させて、超仕上げされる加工物を回転自在に支持する加工物支持装置において、前記支持回転体の全体または外周面部分をセラミックスで形成したことを特徴とする加工物支持装置。
【請求項2】
前記支持回転体を転がり軸受の外輪とし、この外輪をセラミックスで形成した請求項1に記載の加工物支持装置。
【請求項3】
前記転がり軸受の内輪と転動体をセラミックスで形成した請求項2に記載の加工物支持装置。
【請求項4】
前記支持回転体を鋼製の転がり軸受の外輪とし、その外周面にセラミックスの溶射皮膜を形成するか、またはセラミックスで形成されたリングを圧入した請求項1に記載の加工物支持装置。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載された加工物支持装置を用いて加工されたことを特徴とする機械構造体。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、加工物の外周面を支持回転体の外周面に転接させて、超仕上げされる加工物を回転自在に支持する加工物支持装置、およびこれを用いて加工された機械構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
超仕上げは砥石を用いる精密加工法の一種である。超仕上げ盤等を用いて軸受部品等の機械構造体を超仕上げする際には、加工物の外周面を支持回転体の外周面に転接させて、超仕上げされる加工物を回転自在に支持する加工物支持装置がよく使用される。加工物を支持する支持回転体は、鋼製の転がり軸受の外輪とされることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上述したような加工物支持装置では、砥石から脱落した鋼よりも硬い砥粒が、鋼製の転がり軸受の外輪等の支持回転体の外周面に埋め込まれ、この支持回転体の外周面と転接する加工物の外周面に疵を付けたり、加工物の外周面の表面粗さを劣化させたりする。このため、超仕上げされる機械構造体の表面粗さが安定しないという問題がある。
【0004】
また、加工物の支持回転体を開放型の転がり軸受の外輪とする場合は、脱落した砥粒が転がり軸受の内部に入り込み、内外輪と転動体との間に噛み込まれて、これらの軸受部品を損傷する恐れがある。このため、外輪を支持回転体に用いる転がり軸受の寿命が短くなり、軸受交換に時間を要して加工効率が低下する問題もある。
【0005】
そこで、本発明の課題は、加工物を転接支持する支持回転体の外周面に砥粒が埋め込まれ難くすることと、支持回転体を転がり軸受の外輪とした場合に、砥粒の噛み込みによる軸受部品の損傷を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明は、加工物の外周面を支持回転体の外周面に転接させて、超仕上げされる加工物を回転自在に支持する加工物支持装置において、前記支持回転体の全体または外周面部分をセラミックスで形成した構成を採用した。
【0007】
すなわち、支持回転体の全体または外周面部分をセラミックスで形成することにより、支持回転体の少なくとも外周面部分に砥粒と同等以上の硬さを持たせ、加工物を転接支持する支持回転体の外周面に砥粒が埋め込まれ難くした。この支持回転体を形成するセラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。
【0008】
前記支持回転体は、転がり軸受の外輪とし、この外輪をセラミックスで形成することができる。
【0009】
前記転がり軸受の内輪と転動体をセラミックスで形成することにより、転がり軸受を開放型のものとしたときに、砥粒の噛み込みによる軸受部品の損傷を抑制することができる。
【0010】
前記支持回転体を鋼製の転がり軸受の外輪とし、その外周面にセラミックスの溶射皮膜を形成するか、またはセラミックスで形成されたリングを圧入することにより、標準品の鋼製の転がり軸受を用いて、安価な手段で支持回転体の外周面に砥粒が埋め込まれ難くすることができる。この場合は、転がり軸受を密封型のものとすることにより、砥粒の噛み込みによる軸受部品の損傷を抑制することができる。
【0011】
また、本発明の機械構造体は、上述したいずれかの加工物支持装置を用いて加工されたものとすることにより、安定した表面粗さの超仕上げ面が得られるようにした。
【発明の効果】
【0012】
本発明の加工物支持装置は、支持回転体の全体または外周面部分をセラミックスで形成することにより、支持回転体の少なくとも外周面部分に砥粒と同等以上の硬さを持たせたので、加工物を転接支持する支持回転体の外周面に砥粒が埋め込まれ難くし、超仕上げされる機械構造体の表面粗さを安定させることができる。
【0013】
前記支持回転体を転がり軸受の外輪とし、この外輪をセラミックスで形成する場合は、前記転がり軸受の内輪と転動体もセラミックスで形成することにより、転がり軸受を開放型のものとしたときに、砥粒の噛み込みによる軸受部品の損傷を抑制して、超仕上げの加工効率を高めることができる。
【0014】
前記支持回転体を鋼製の転がり軸受の外輪とし、その外周面にセラミックスの溶射皮膜を形成するか、またはセラミックスで形成されたリングを圧入することにより、標準品の鋼製の転がり軸受を用いて、安価な手段で支持回転体の外周面に砥粒が埋め込まれ難くすることができる。
【0015】
また、本発明の機械構造体は、上述したいずれかの加工物支持装置を用いて加工したので、安定した表面粗さの超仕上げ面が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1(a)、(b)は、第1の実施形態を示す。この加工物支持装置は、図1(a)に示すように、一対の平行な支持軸1に取り付けられた玉軸受2の外輪2aを支持回転体として、機械構造体としての軸受の円筒ころとなる加工物Aの外周面を2箇所で回転自在に転接支持するものであり、加工物Aの外周面が砥石3で超仕上げされる。
【0017】
図1(b)に示すように、前記玉軸受2は開放型のものであり、その外輪2a、内輪2bおよび転動体としてのボール2cは、いずれもセラミックスである窒化ケイ素で形成されている。なお、支持回転体としての外輪2aのみをセラミックスで形成してもよい。
【実施例】
【0018】
実施例として、上述した外輪、内輪およびボールの各軸受部品を窒化ケイ素で形成した玉軸受の外輪を支持回転体とした加工物支持装置を用意した。また、比較例として、上記各軸受部品を高炭素クロム軸受鋼SUJ2で形成した実施例と同寸法の玉軸受の外輪を支持回転体とした加工物支持装置も用意した。これらの実施例と比較例の加工物支持装置を用いて、加工物として軸受の円筒ころの外周面を超仕上げ加工し、良好な加工を継続できる加工時間を調査した。超仕上げ加工の加工条件は以下の通りである。
・加工物寸法 :11mmφ×11mmL(円筒ころ)
・加工物回転速度:3700rpm
・砥石揺動 :56往復/分
・砥石圧力 :0.05MPa
【0019】
図2は、上述した超仕上げ加工における実施例と比較例のものの加工時間を示す。加工時間は350時間で打ち切ったが、各軸受部品を窒化ケイ素で形成した実施例のものは、加工時間が350時間経過しても、加工物の外周面に疵付きや表面粗さの劣化が生じることなく安定した超仕上げ面が得られ、かつ、支持回転体としての玉軸受の外輪も円滑に回転し、良好な超仕上げ加工を継続できた。これに対して、各軸受部品をSUJ2で形成した比較例のものには、加工時間が7時間経過したのみで、加工物の外周面に疵が発生し、良好な超仕上げ加工を継続できない場合があった。この加工物に疵を発生させた比較例の玉軸受の外輪の外周面には、砥石の砥粒が埋め込まれているのが発見された。
【0020】
図3(a)、(b)は、第2の実施形態を示す。この加工物支持装置は、基本的な構成は第1の実施形態のものと同じであり、前記玉軸受2がシールド4を装着された密封型のものとされ、その外輪2a、内輪2bおよびボール2cが標準品の高炭素クロム軸受鋼で形成され、支持回転体としての外輪2aの外周面に、窒化ケイ素で形成されたセラミックリング5が圧入されている点が異なる。なお、このセラミックリング5を圧入する替りに、外輪2aの外周面にセラミックスの溶射皮膜を形成することもできる。
【0021】
上述した各実施形態では、支持回転体としての転がり軸受の外輪を形成したセラミックスや、鋼製の転がり軸受の外輪に圧入したセラミックリングを窒化ケイ素のものとしたが、これらのセラミックスは、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素等の他のセラミックスとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】aは第1の実施形態の加工物支持装置を示す概略正面図、bはaの玉軸受の縦断面図
【図2】図1の加工物支持装置を用いた超仕上げ加工における実施例と比較例のものの加工時間を示すグラフ
【図3】aは第2の実施形態の加工物支持装置を示す概略正面図、bはaの玉軸受の縦断面図
【符号の説明】
【0023】
1 支持軸
2 玉軸受
2a 外輪
2b 内輪
2c ボール
3 砥石
4 シールド
5 セラミックリング
【出願人】 【識別番号】000102692
【氏名又は名称】NTN株式会社
【出願日】 平成18年7月19日(2006.7.19)
【代理人】 【識別番号】100074206
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 文二

【識別番号】100087538
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥居 和久

【識別番号】100112575
【弁理士】
【氏名又は名称】田川 孝由

【識別番号】100084858
【弁理士】
【氏名又は名称】東尾 正博


【公開番号】 特開2008−23624(P2008−23624A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−196515(P2006−196515)