ステンレス鋼ベアリング軌道を製造する際に一般的に使用される精密機械加工プロセスに対する特別な要件は何ですか?

ステンレスベアリング 、特に AISI 440C などのマルテンサイト系ステンレス鋼ベアリングは、耐食性と硬度の組み合わせで高く評価されています。ただし、これらの軸受軌道の製造には、研削や超仕上げなどの高水準の精密機械加工プロセスが必要です。ステンレス鋼の固有の冶金的特性により、これらの機械加工ステップでは、プロセスパラメータと装置の精度に関して、通常の軸受鋼の場合よりもさらに厳しい要件が課されます。

1. 研削の特別な要件: 熱損傷と加工硬化の防止

研削は、軌道形状を形成し、寸法精度と公差精度を達成するための重要なプロセスです。 440C ステンレス鋼は硬度が高く熱伝導率が低いため、ベアリングの寿命に影響を与える可能性のある表面欠陥の導入を避けるために、研削プロセスを厳密に制御する必要があります。

1. 厳密な研削熱管理

蓄熱: 440C ステンレス鋼は熱伝導率が低いため、研削中に発生する研削熱がすぐに放散することが難しく、ワーク表面が一時的に高温になります。この高温により、軌道表面の焼き戻し軟化が引き起こされ、軌道の硬度が低下し、接触疲労寿命が大幅に短くなる可能性があります。

冷却剤戦略: 確実な冷却を実現するには、高流量、高圧の冷却剤を使用する必要があります。優れた潤滑特性と冷却特性を備えた研削液を選択することは、研削ゾーンの効果的な温度制御を確保し、熱損傷層の形成を防ぐために非常に重要です。

低送り、高速: 研削力と発熱を低減するには、通常、低い半径方向送り速度と適切な砥石車速度が必要です。鋭い刃先を維持し、突然の熱上昇を引き起こす可能性のある鈍化を回避するには、砥石車の自己研磨特性も最適化する必要があります。

2. 加工硬化と残留応力の抑制

440C の加工硬化傾向: 切断または研削中、マルテンサイト系ステンレス鋼の表面粒子は塑性変形しやすく、その結果加工硬化が起こります。この硬化層により、その後の切断が困難になり、表面粗さが悪化する可能性があります。

残留応力制御: 研削パラメータが不適切であると、軌道面に残留引張応力が容易に発生する可能性があります。引張応力は、材料の疲労強度と耐応力腐食性を大幅に低下させます。適格な精密研削により、表面に好ましい残留圧縮応力が生成されます。これは、ベアリングの転がり接触疲労寿命を向上させるために重要です。

II.超仕上げ加工の特別要件: 高い表面完全性の達成

超仕上げはホーニングとも呼ばれ、ベアリング軌道の機械加工の最終ステップです。研削加工による表面のうねりや真円度誤差を除去し、極めて低い表面粗さを実現することを目的としています。

1. うねりや地形精度の制御

研削痕の除去: 超仕上げの核心は、砥石を使用して低圧力、高周波、短いストロークで軌道を振動させ、研削によって残った微細なピークを効果的に除去することにあります。 440C のような高硬度の材料の場合、軌道の巨視的形状を乱すことなくピークのみを確実に除去するには、砥石の選択 (粒径、結合剤など) と圧力制御をさらに正確に制御する必要があります。

真円度・溝形状精度：超仕上げにより軌道形状の形状誤差が大幅に改善されます。高精度のステンレス鋼軸受には、ミクロン、さらにはサブミクロンレベルの軌道真円度と溝の曲率が必要であり、超仕上げ装置の究極の剛性と動作制御精度が要求されます。

2. 表面粗さと潤滑皮膜

極めて低い Ra: 超仕上げ加工により、ステンレス鋼軌道面の表面粗さ (Ra) を Ra 0.02 ミクロン以下にまで下げることができます。この非常に滑らかな表面は、安定した流体力学的潤滑膜の形成に役立ち、高速性能に不可欠な摩擦と発熱を軽減します。

表面の完全性の最適化: 超仕上げプロセス中に、オイルストーンの圧力と切削液を制御することにより、残留圧縮応力を持つ均一な冷間塑性変形層が軌道面に形成されます。この層は軌道面の耐摩耗性と耐スポーリング性を向上させ、ステンレス鋼ベアリングの信頼性にとって極めて重要です。

3. 清浄度と汚染防止の要件

ステンレス鋼ベアリングは、その使用環境が汚染に敏感であることが多いため、清浄度に特に注意を払う必要があります。

バリ取りと洗浄：研削と超仕上げの後は、徹底的なバリ取りと洗浄が不可欠です。たとえミクロンレベルの小さな金属粒子や研磨残留物であっても、高速走行時には軌道に二次的な損傷を与え、騒音や早期故障につながる可能性があります。

防錆と不動態化: 通常の軸受鋼とは異なり、ステンレス鋼軸受は通常、表面の残留遊離鉄や汚染物質を除去し、保護酸化クロム皮膜の形成を促進し、耐食性が設計要件を確実に満たすために、機械加工後に不動態化処理が必要です。