技術コラム
ベアリングの加工工程と設計・加工におけるポイント
ベアリングは摩擦を低減し、機械性能や、エネルギー効率に影響を与える重要部品です。ベアリングを製作する際にはいくつか押さえるべきポイントが存在します。
そこで本記事では、ベアリング加工の工程と、加工のポイントについて解説します。
ベアリングの加工工程
①旋削
旋削加工とは、切削工具を固定し、ワークを回転しながら削る方法です。この段階で、内輪と外輪、軌道の大まかな形を作ります。
②熱処理
形ができた後、部品を丈夫で長持ちさせるために熱処理を行います。800℃以上に加熱して素早く冷やすことで、部品の強度、硬度、耐摩耗性を向上させます。
③研削・研磨
熱処理を行ったあとは、研削・研磨を行います。この工程は内輪・外輪の幅、外径、内径、溝を寸法通りに仕上げるための工程です。ベアリングが滑らかに回転するように軌道は特に丁寧に磨きをかけることが重要です。
④組み立て
内輪、外輪、転動体、保持器の全ての部品を組み合わせる工程です。転動体を均等な間隔で配置し、保持器を用いた固定を行います。ベアリングによっては、グリースを封入し、漏れを防ぐためのシールド加工や、シール加工が行われます。
ベアリングの加工・設計で押さえるべきポイント
①使用環境や目的に応じて材料を選定する
ベアリングには、硬度と耐久性に優れたSUJ2（高炭素クロム軸受鋼）がよく使用されます。
しかしベアリングの性能や寿命は素材に大きく左右されるため、よく使われる素材であるから使用するのではなく、適切な素材を選択することが重要です。そのため使用環境によって、耐食性を考慮したステンレス鋼や、高負荷に耐える合金鋼、軽量化が必要な場合にはアルミニウム合金など、目的や要件に合わせた素材を選択することが必要です。
加工を委託する際には、とりあえずSUJ2を選択するのではなく、そのベアリングが使われる具体的な環境や求められる性能に合わせ委託先に伝えることで、最適な材料を選定することができます。
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②真円度・表面粗さ・嵌め合いなど精度を高めるための加工条件を最適化する
ベアリングは機械の中の軸を滑らかに回転させる役割を果たします。そのため、真円度や表面粗さや部品との嵌め合いなど、特に精度を高めることが求められます。そのため、各項目での加工条件の最適化が求められます。当たり前のことですが、ベアリングを依頼する際には、要求精度を実現できるか、また、環境や目的などに応じて最適な加工条件を選定し製作ができるかを考慮して、企業を選定する必要があります。下記にて各項目について解説いたします。
真円度
基本的なベアリングの内輪・外輪の各部寸法に加え、ボールが転がる軌道面の真円度が非常に重要です。真円度不良が発生すると荷重が不均一にかかり、異音や早期摩耗につながり、エネルギー効率が低下します。真円度を出すためには、把握力を適切な強さにするなど、保持方法の見直しや、主軸の回転バランスの確認や加工時の冷却など機械の加工条件の見直しが必要です。
表面粗さ
ベアリングの転動体を滑らかに動かすためには、軌道面の鏡面仕上げが重要です。滑らかな表面は摩擦を低減し、機械のエネルギー効率の向上やベアリングの長寿命化につながります。研削加工時には表面を滑らかにするために、回転速度の調整や仕上げ専用砥石の使用など加工条件の最適化を行うことが必要です。
はめあい面と内部すきま
軸やハウジングにベアリングを取り付ける際のはめあい面の公差と粗さは、回転の精度を大きく左右するため、ミクロン単位の精度が求められます。精度の高い加工を行うためには、厳格な温度管理や、三次元測定機を用いての測定データを確認し寸法ズレの補正をリアルタイムで行うなど、歪みを最小限に抑えるため細かな品質管理が求められます。
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この旋盤ラインにより、スピーディー且つ高精度、さらには低コストで量産加工を行っています。当社の旋盤加工ラインのご紹介動画を下記にてご紹介しますので、是非ご確認ください。
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当社の加工事例を一部ご紹介！
加工事例：自動車用スラストベアリング
こちらは、自動車用のスラストベアリングの加工事例です。バー材を切断後、内径へ穴あけを行い、旋盤加工工程へと回しています。非常に精度が求められる難しい加工でしたが、当社の豊富なノウハウにより加工条件を最適化し、高精度な加工を実現しています。
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