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ベアリングボールは、球形度が高く滑らかな特殊なボールで、ボールベアリングで最も一般的に使用されますが、フリーホイール機構などの部品としても使用されます。ボール自体は一般にボールベアリングと呼ばれます。[1]これは提喩の例です。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。ベアリングボールは、その作業用に特別に設計された機械で製造されます。
2008年に米国は57億7800万個のベアリングボールを生産した。[2]
学年
ベアリングボールは、その幾何公差を定義する特定のグレードに従って製造されます。グレードは2000から3までで、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、グレード100は「G100」となります。[3] [4]グレードが低いほど、平らな部分、穴、柔らかい部分、切れ目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、ボールの表面と接触している2枚の平行板で測定された、ボールの表面上の2点間の最も遠い距離を指します。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、ボール直径の変動、つまり最大直径と最小直径の測定値の差を測定することで決定されます。特定のロットにはロット直径の変動があり、これはロット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、真球形からの偏差（真円度からの偏差）のことです。 [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ーに対してボールを回転させることによって測定されます。得られた極座標グラフは、可能な限り小さな円で外接され、この外接円と公称ボール直径の差が偏差となります。 [4]
製造
ベアリングボールの製造は、ボールが作られる材料の種類によって異なります。
金属
金属ボールはワイヤーから始まります。ワイヤーはせん断されて、ボールとほぼ同じ体積で、必要な外径 (OD) のペレットになります。次に、このペレットは大まかな球形に成形されます。次に、ボールはバリ取り機に送り込まれます。この機械は、ボールを 2 枚の重い鋳鉄[5]または硬化鋼のプレート(リル プレートと呼ばれる) の間に送り込むことで、バリ取りを行います。プレートの 1 つは固定され、もう 1 つは回転します。上部のプレートには、ボールがリル プレートに出入りできるように開口部があります。これらのプレートには、ボールが進む細かい円周溝があります。ボールは、各ボールがこれらの溝の多くを通過するのに十分な長さで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、各ボールが同じサイズになります。制御可能な機械変数は、加える圧力の量、プレートの速度、およびボールを機械内に残す時間です。[6]
作動中は、プレート間の高圧と摩擦によりかなりの熱が発生するため、冷却剤がリルプレート間に送り込まれます。ボールに加えられる高圧により冷間加工も誘発され、ボールが強化されます。[6]
精度を向上させるために、ボールはその後ソフトグラインディング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、リルプレートが砥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る。熱処理後、残留物や副産物を除去するためにスケール除去が行われる。 [5]
次にボールはハードグラインディングされます。ボールは以前と同じタイプの機械で研削されますが、冷却剤に研磨剤が導入されるか、回転プレートが非常に硬い微粒子の研削ホイールに置き換えられます。このステップにより、ボールの精度は ±0.0001 インチ (0.0025 mm) 以内に抑えられます。ボールにさらに精度が必要な場合は、同じタイプの機械でラップ仕上げされます。ただし、この場合は、リルプレートはより柔らかい材料 (通常は鋳鉄) 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。このステップにより、ベアリングボールに光沢のある外観が与えられ、ボールのグレードは 10 から 48 になります。[5] [6] [7]
さらに高い精度が必要な場合は、独自の化学的および機械的プロセスが通常使用されます。[5]
ベアリングボールの検査は、フレデリック・ウィンスロー・テイラーの古典的な著書『科学的管理法の原則』におけるケーススタディの 1 つでした。
プラスチック
プラスチックベアリングボールは上記と同じ方法で作られます。[6]
セラミック
セラミックベアリングボールは焼結材料から作られ、その後上記の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
3いいえ
4）および二酸化ジルコニウム（ZrO
2）。[8]
材料
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ります。その他の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、ニオブなどがあります。[9]
- ^ abcde 1が最低で5が最高
参照
参考文献
- ^ [1]メリアム・ウェブスター
- ^ MA332Q - 減摩ベアリング、米国国勢調査局、2008年。
- ^ ボールの定義 - 仕様では、表面の完全性、サイズ、球形度の3つのパラメータが定義されています。表面の完全性とは、表面の滑らかさ、硬度を指します。
- ^ abcdefg ABMA 定義、2009 年 10 月 8 日にオリジナルからアーカイブ、 2009 年 11 月 16 日に取得
- ^ abcde Manufacturing、2009年5月7日時点のオリジナルよりアーカイブ、2009年7月2日閲覧。
- ^ abcd ボールベアリングのボールはどのようにしてこんなに完璧に丸く滑らかになるのか？、2000 年 11 月 15 日、2009 年 7 月 1 日に取得。
- ^ 標準グレード24のクロム鋼ボールの製造工程、2008年5月17日にオリジナルからアーカイブ、2009年7月2日に取得。
- ^ Ley, Wilfried; Wittmann, Klaus; Hallmann, Willi (2009-06-16). 宇宙技術ハンドブック. Wiley. ISBN 978-0-470-69739-9。
- ^ 資料、2009-07-03取得。
- ^ ボールの材質の種類、2008年2月28日にオリジナルからアーカイブ、2010年10月6日に取得。