
ベアリングボールは、非常に球形で滑らかな特殊なボールで、最も一般的にはボールベアリングに使用されますが、フリーホイール機構などの部品としても使用されます。ボール自体は一般的にボールベアリングと呼ばれます。[ 1 ]これは提喩の一例です。ボールにはさまざまなグレードがあります。これらのグレードは、ベアリングボールの精度の基準を設定する団体である米国ベアリング製造者協会(ABMA)などの団体によって定義されています。これらは、その作業のために特別に設計された機械で製造されます。
2008年、米国は57億7800万個のベアリングボールを生産した。[ 2 ]
ベアリングボールは、幾何公差を定義する特定のグレードで製造されます。グレードは2000から3まであり、数字が小さいほど精度が高くなります。グレードは「GXXXX」と表記され、例えばグレード100は「G100」となります。[ 3 ] [ 4 ]グレードが低いほど、平面、ピット、軟らかい部分、切り欠きなどの欠陥も少なくなります。表面の滑らかさは、表面粗さと波状度の2つの方法で測定されます。[ 4 ]
サイズとは、ボールの表面上の2点間の最大距離を指し、表面に接触している2枚の平行板で測定されます。開始サイズは公称ボール直径で、これは公称または理論上のボール直径です。ボールサイズは、最大直径と最小直径の差であるボール直径変動を測定することによって決定されます。特定のロットにはロット直径変動があり、これはロット内の最大ボールの平均直径と最小ボールの平均直径の差です。 [ 4 ]
球形度とは、真の球形からのずれ(真円度からのずれ)の度合いを指します。 [ 4 ]これは、ゲージ力が4グラム(0.14オンス)未満のリニアトランスデューサに対してボールを回転させることで測定されます。得られた極座標グラフは、可能な限り最小の円で外接され、この外接円とボールの公称直径との差が偏差となります。 [ 4 ]
ベアリングボールの製造方法は、ボールの材料の種類によって異なります。

金属球はワイヤーから作られます。ワイヤーはせん断されて、所望の外径(OD)を持つ球とほぼ同じ体積のペレットになります。このペレットは、粗い球形に成形されます。次に、球はバリ取りと余分な材料を除去して滑らかな表面にする機械に供給されます。この機械は、リルプレートと呼ばれる2枚の重い鋳鉄[ 5 ]または硬化鋼板の間を球を移動させることで機能します。一方のプレートは固定され、もう一方は回転します。上のプレートには、球がリルプレートに出入りするための開口部があります。これらのプレートには、球が移動する細かい円周状の溝があります。球は、各球がこれらの溝の多くを通過するのに十分な時間、機械内を移動します。これにより、特定の溝が仕様外であっても、各球がまったく同じサイズであることが保証されます。制御可能な機械変数は、加える圧力の量、プレートの移動速度、および球が機械内に留まる時間です。[ 6 ]
運転中、溝板間の高圧と摩擦によってかなりの熱が発生するため、溝板間に冷却液が送り込まれる。ボールに加わる高圧は冷間加工も誘発し、ボールの強化に役立つ。[ 6 ]
ボールはその後、精度を向上させるために、ソフト研磨工程を経ることがあります。これは同じタイプの機械で行われますが、溝板が研磨石に置き換えられます。[ 5 ]
ボールが鋼鉄製の場合は、熱処理されます。熱処理後、残留物や副生成物を取り除くためにスケール除去が行われます。 [ 5 ]
次に、ボールを硬質研削します。研削は、以前と同じタイプの機械で行いますが、クーラントに研磨剤を投入するか、回転プレートを非常に硬い微細粒研削砥石に交換します。この工程により、ボールの寸法を± 0.0001インチ(0.0025 mm)以内にすることができます。ボールにさらに高い精度が必要な場合は、同じタイプの機械でラップ研磨を行います。ただし、この場合は、溝板は通常鋳鉄などのより柔らかい材料で作られ、圧力は少なく、プレートはゆっくりと回転します。この工程により、ベアリングボールに光沢のある外観が与えられ、ボールの硬度をグレード10から48の間にすることができます。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
さらに高い精度が必要な場合は、通常、独自の化学的および機械的プロセスが使用されます。[ 5 ]
ベアリングボールの検査は、フレデリック・ウィンズロー・テイラーの古典的名著『科学的管理の原理』における事例研究の一つであった。
プラスチック製のベアリングボールは、金属製のベアリングボールについて上述した方法と同じ方法で製造されます。[ 6 ]

セラミックベアリングボールは、焼結材料から作られ、上記と同じプロセスを使用してサイズと形状に研磨されます。一般的な材料には、窒化ケイ素(Si)などがあります。3N4)および二酸化ジルコニウム(ZrO₂)2 ). [ 8 ]
一般的な材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼、クロム鋼、真鍮、アルミニウム、炭化タングステン、プラチナ、金、チタン、プラスチックなどがある。あまり一般的ではない材料としては、銅、モネル、K-モネル、鉛、銀、ガラス、ニオブなどがある。[ 9 ]