ボールミルベアリング

ボールミルベアリングとその製造・検査プロセスの詳細な紹介

I. ボールミルベアリングの機能と種類

• 高い耐荷重: 大きなラジアル荷重（主）と軸方向荷重（シリンダーの駆動から）に耐えることができます。

• 耐衝撃性: 不均一な供給による一時的な過負荷に適応可能。

• 耐摩耗性：ジャーナルとの摩擦係数が低く（≤0.001）、耐用年数は10,000時間以上。

• 保守性: 取り付け、潤滑、交換が簡単です。

1. スフェリカルローラーベアリング

• 構造: 外輪に球面軌道を備えた 2 列のローラーがあり、内輪が外輪に対して位置合わせできます (偏向許容範囲 ±2°)。

• 特徴：主にラジアル荷重とわずかな軸方向荷重に耐え、小型から中型のボールミル（シリンダー径≤3m）に適しています。

2. 複列円すいころ軸受

• 構造: 2 列のテーパー ローラーで、ラジアル荷重と軸方向荷重の両方に耐えることができます (強力な軸方向荷重容量)。

• 特徴: ペアで設置する必要があり(対称配置)、中型から大型のボールミル(シリンダー直径 3 〜 5 m)に適しています。

3. 滑り軸受（バビットメタルベアリング）

• 構造: バビット金属 (スズベースまたは鉛ベース) がベアリング シェルの内面に鋳造され、油膜によって潤滑されます。

• 特徴: 非常に高い負荷容量 (シリンダー直径 5m 以上の超大型ボールミルに適しています) ですが、強制潤滑システムと複雑なメンテナンスが必要です。

II. ボールミルベアリングの製造工程（スフェリカルローラーベアリングを例に）

1.内輪・外輪の製造（材質：高炭素クロム軸受鋼GCr15）

• ブランクの準備：

• 鍛造：丸鋼を850～900℃に加熱し、リング状のブランク（大端部に3～5mmの余裕を持たせて鍛造）に成形する。鍛造後、焼ならし（860℃で2時間保持、空冷）を行い、網状炭化物を除去する。

• 検査：内部欠陥の超音波検査（ユタ州）（φ2mm以上の介在物は不可）。

• 荒加工：

• 旋削: CNC 旋盤で内穴、外円、端面を加工し、1 ～ 2 んん の研削代を残します。

• 穴あけ加工（外輪）：給油穴（直径5～8mm）を位置公差±0.5mmで加工します。

• 熱処理：

• 焼入れ：830〜860℃に加熱し、油冷で200℃以下に冷却し、硬度は61〜65HRCになります。

• 焼き戻し：150〜180℃で2〜3時間保持して焼入れ応力を除去し、構造を安定させます。

• 仕上げ加工：

• 内輪：内面研削盤で内穴を加工（公差IT5、表面粗さRa≤0.4μm）、センターレス研削盤で外輪を加工（球面精度0.005mm）。

• 外輪：円筒研削盤で外円を加工（許容差 IT6）、特殊研削盤で内球面を加工（曲率半径偏差 ±0.01mm）。

• 研削：

• 超仕上げ：レース面を超仕上げ（ラ≤0.1μm）して摩擦係数を低減します。

2. ローラーの製造（材質：GCr15SiMn、GCr15よりも耐摩耗性に優れている）

• 空白：冷間圧造により球状の頭部を形成し、酸化スケールを除去します。

• 熱処理：焼入れ＋低温焼戻し（内輪と同じ、硬度60～64HRC）

• 研削: センターレスグラインダーは外円（円筒度≤0.002mm）を加工します。球面グラインダーは球面端部（レースウェイとのフィット度≥90%）を加工します。

3. ケージの製造（材質：低炭素鋼20＃または真鍮H62）

• スタンピング: 鋼板をポケット構造にスタンピングするか (20# 鋼の場合)、真鍮を鍛造してから旋削してポケットを形成します。

• 成形: ポケット サイズの許容差は ±0.1mm で、ポケット内のローラーの柔軟な回転を保証します (クリアランス 0.1 ～ 0.3mm)。

4. 組み立て工程

• 清掃：すべての部品を灯油で洗浄します（鉄片と油を除去します）。

• グループマッチング: 内輪、外輪、ローラーは寸法公差 (グループあたり ±0.001mm) 別にグループ化され、半径方向のクリアランス (0.1 ～ 0.3mm) を確保します。

• リベット/溶接: ケージとローラーを組み立てた後、リベット(スチールケージ)または溶接(真鍮ケージ)で固定します。

• 最終検査: 回転柔軟性(詰まりなし)を確認し、防錆油を塗布して梱包します。

3. ボールミルベアリングの検査プロセス

1. 原材料とブランクの検査

• 材料検査：

• GCr15: Cr（1.4〜1.65%）およびC（0.95〜1.05%）の含有量を確認するためのスペクトル分析。

• バビット金属（滑り軸受）：スズベース合金（スン≥83%）および鉛ベース合金（鉛≥78%）を検証するための化学分析。

• 鍛造品質：

• マクロ組織検査（エッチング法）：ひけ巣やひび割れなし、ネットワーク炭化物グレード≤2。

2. 工程内検査（キーノード）

• 熱処理後：

• 硬度: ロックウェル硬度計は、内輪/外輪 (61-65HRC) およびローラー (60-64HRC) を測定します。

• 金属組織: マルテンサイトグレード ≤2、残留オーステナイト ≤15% (寸法変化を避けるため)。

• 仕上げ加工後：

• 寸法精度: CMM は内輪内径 (IT5) と外輪外径 (IT6) を測定します。

• 幾何公差：内輪のラジアル振れ≤0.003mm、外輪の端面の垂直度≤0.002mm/100mm。

• 表面品質: レースウェイ粗さ(ラ≤0.4μm)、傷や打ち傷なし(10倍の拡大鏡で確認)。

3. 完成品検査

• 回転精度：

• 内輪ラジアル振れ（神父）≤0.01mm、外輪ラジアル振れ（ファ）≤0.015mm。

• ラジアルクリアランス: フィラーまたはクリアランスゲージで測定します（0.1〜0.3mm、ベアリングサイズによって調整）。

• ライフテスト：寿命が1000時間以上（実使用で10,000時間以上に相当）の加速寿命試験（1000r/分、定格負荷の1.2倍）用のサンプリング。

• シール性能 (シールベアリングの場合): 水浸テスト(水深50mm、500r/分、30分間浸水なし)。