[发明专利]超精加工砂轮、使用该砂轮的超精加工方法和球轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种对工件进行超精加工的超精加工砂轮，特别是适于对球轴承的滚道进行超精加工的超精加工砂轮，使用该砂轮的超精加工方法以及球轴承。

背景技术

在对球轴承的滚道面进行超精加工时，通常使用专用超精加工机床。在使用该超精加工机床来对球轴承的内圈滚道或外圈滚道进行超精加工时，通过使内圈或外圈旋转，将把持于砂轮架的砂轮按压到滚道上且进行摆动，使其沿着滚道在一定角度范围内往复移动进行超精加工。此时，与磨削作业不同，超精加工砂轮没有加工初期的修整或打磨等砂轮成形工序，因此，需要预先将砂轮工作面的形状整形为与所加工的滚道的圆弧曲面相应。

另外，球轴承的滚道是利用超精加工前的磨削来预加工成截面圆弧状。在超精加工中，在维持该磨削的预加工精度的同时，短时间且高效地将滚道抛光为例如0.01μmRa以下。

并且，在加工中，与滚道接触的砂轮能够通过每当出现磨损也不会中断加工，而只是通过将砂轮从砂轮架中以相应的磨损量推出，总是修正其位置。在球轴承的超精加工中，在工件为内圈的情况下对外周面、在为外圈的情况下对内周面采用各自的加工方式实施超精加工。

在现有的外圈滚道的超精加工中，使用了如图7所示的前端部具有与滚道的圆弧曲面相当的直径尺寸的凸状圆弧面101的砂轮100，如图9所示，将凸状圆弧面101沿着外圈2的外圈滚道3配置，使外圈2旋转，并且在使砂轮100沿外圈2的旋转轴方向摆动的同时进行外圈滚道3的超精加工。

另外，如图8所示，在专利文献1中记载有如下内容：将砂轮200的前端部做成包括圆筒面部分201和尖细部分202的形状，其中，圆筒面部分201的曲率半径比外圈滚道的曲率半径稍大，尖细部分202与该圆筒面部分201的轴向两侧接续。并且，通过使砂轮200的形状如上所述，减小了外圈滚道与砂轮的接触面积，从而提高了表面压力，使得磨料容易脱落。由此，使砂轮的形状在短时间内接近外圈滚道的形状，也就是使得接触变为连续。其结果是，不会产生磨削痕迹，消除了因精度不高造成的不合格加工品的废弃和再加工，使得砂轮更换后的第一个轴承开始就是合格品。

另外，除了专利文献1以外，还已知有多份与砂轮有关的在先技术文献(专利文献2～6)。

专利文献1：日本实用新型登记第2600506号公报

专利文献2：日本特开2006-130635号公报

专利文献3：日本特开平5-329780号公报

专利文献4：日本实开昭57-189774号公报

专利文献5：日本实开昭59-12561号公报

专利文献6：日本实开平3-130367号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，上述任一在先技术文献所述的砂轮均不是砂轮的易试研磨度(以下也称为试研磨性)方面令人满意的制品，仍有改善的余地。在超精加工中通过砂轮使用之初的工件进行试研磨作业时，存在批量生产工序中的生产率低或者因形成不充分的砂轮工作面而引发不合格率等诸多问题。

另一方面，为了提高砂轮的试研磨性，也考虑采用富有破碎性的磨料或软质超精加工砂轮，该情况将使得砂轮磨损量增多、砂轮形状变形或砂轮寿命变短，且无法实现期望的表面精度，很少的加工作业量便需更换砂轮。

超精加工砂轮中的使用超硬质立方晶氮化硼(CBN)磨料或金刚石(SD)磨料的陶瓷结合剂砂轮的实用化的发展，正代替现有的氧化铝(WA)磨料或绿碳化硅(GC)磨料砂轮。

特别是对于轴承钢，广泛选择含有超硬质磨料的陶瓷砂轮。但是，超硬质磨料与WA和GC磨料相比价格高，因而要求耐磨损性强或砂轮寿命长的砂轮品质，结果使砂轮磨损量变得极少。例如，每个工件的砂轮磨损量微少到1μm以下，而在WA或GC砂轮的情况下，砂轮磨损量为其20～30倍。

因此，特别在使用了超硬质磨料的超精加工中，加工初期的试研磨性成为重要的课题。即使在将砂轮工作面整形为完整三维形状的情况下，滚道的预加工磨削而成的圆弧中心在安装于超精加工机床的状态下，也未必与砂轮中心线一致，在发生偏心的情况下，即使该偏心量很微小，也有可能造成砂轮的变形、缺损等，导致超精加工精度、效率的降低。

在砂轮更换中，当工件与砂轮的位置关系存在偏心时，在含有超硬质磨料的陶瓷砂轮的情况下，尽管也基于砂轮尺寸(砂轮工作面的大小)，需要例如砂轮工作面积为10～15mm²，试研磨个数为10～20。

本发明是鉴于上述状况而作出，其目的在于提供一种易于对工件进行试研磨的超精加工砂轮、使用该砂轮的超精加工方法以及球轴承。