(57)【要約】【課題】生産性に優れる焼結歯車の製造方法を提供する。【解決手段】複数の歯を備える歯車形状の圧粉成形体を用意する工程と、前記各歯のエッジを面取りする工程と、面取りされた前記圧粉成形体を焼結する工程とを備え、前記各歯のエッジの面取りは、前記歯車の軸回りに回転する前記圧粉成形体に対して、前記エッジを切削工具で切削することで行い、前記切削工具は、切削時に回転不可に支持されると共に、弾性材によって前記エッジ側に付勢される焼結歯車の製造方法。【選択図】図１Ａ
2020082203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯を備える歯車形状の圧粉成形体を用意する工程と、
前記各歯のエッジを面取りする工程と、
面取りされた前記圧粉成形体を焼結する工程とを備え、
前記各歯のエッジの面取りは、
前記歯車の軸回りに回転する前記圧粉成形体に対して、前記エッジを切削工具で切削することで行い、
前記切削工具は、切削時に回転不可に支持されると共に、弾性材によって前記エッジ側に付勢される、
焼結歯車の製造方法。
【請求項２】
前記エッジの面取りは、
前記各歯について、前記圧粉成形体の回転方向の前方に位置する歯底エッジ、歯面エッジ、歯先エッジを順に連続して切削する処理を含む請求項１に記載の焼結歯車の製造方法。
【請求項３】
前記エッジの面取りは、
前記圧粉成形体を一方向に回転させて前記切削する処理を行った後、前記圧粉成形体を逆方向に回転させて前記切削する処理を行う請求項２に記載の焼結歯車の製造方法。
【請求項４】
前記圧粉成形体の平均相対密度が９３％以上である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の焼結歯車の製造方法。
【請求項５】
前記圧粉成形体を構成する粉末は、鉄粉及び非鉄元素粉、鉄基合金粉及び非鉄元素粉、又は鉄基合金粉を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の焼結歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、焼結歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製の歯車として、焼結体からなるもの（例、特許文献１）や溶製材からなるもの（例、特許文献２〜４）がある。特許文献１は、焼結体からなる歯車（以下、焼結歯車と呼ぶ）として、焼結前の圧粉成形体に切削加工を施して歯を形成した後に焼結することを開示する（明細書［００５９］，［００６０］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８６６２５号公報
【特許文献２】特開２０１７−１５９４００号公報
【特許文献３】特開２０１７−１５９４０１号公報
【特許文献４】特開２０１７−２２６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
焼結歯車に対して、生産性の更なる向上が望まれている。
焼結歯車は、丸棒等の溶製材を切り出して歯車を製造する方法（特許文献２〜４）に比較して、量産性に優れる。更に、特許文献１に記載されるように焼結前の圧粉成形体に歯を形成すれば、焼結後の焼結材に歯を形成する場合に比較して、切削加工を行い易い。この点で、焼結歯車の生産性を向上できる。
【０００５】
しかし、以下に説明するように、各歯のエッジが面取りされた焼結歯車を生産性よく製造することに関して、改善の余地がある。
【０００６】
ここで、歯車の各歯のエッジが鋭利なままであると、例えば焼結後に浸炭処理を施した場合に局所的に過度な浸炭がなされたり、歯車の使用時にエッジが欠けたりする恐れがある。そのため、各歯のエッジを面取りすることが望まれる。しかし、例えば焼結工程と浸炭工程との間に面取り工程を含むと、熱処理炉や面取り装置といった製造装置に対して、素材の入替を繰り返すことになる。詳しくは、焼結後に熱処理炉から素材を取出し、取出した素材を面取り装置に順次配置して、面取りを行う。面取り後、面取り装置から熱処理炉に素材を再配置して浸炭処理を行う。このような素材の入替は、生産性の低下を招く一要因といえる。
【０００７】
そこで、本開示は、生産性に優れる焼結歯車の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の焼結歯車の製造方法は、
複数の歯を備える歯車形状の圧粉成形体を用意する工程と、
前記各歯のエッジを面取りする工程と、
面取りされた前記圧粉成形体を焼結する工程とを備え、
前記各歯のエッジの面取りは、
前記歯車の軸回りに回転する前記圧粉成形体に対して、前記エッジを切削工具で切削することで行い、
前記切削工具は、切削時に回転不可に支持されると共に、弾性材によって前記エッジ側に付勢される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の焼結歯車の製造方法は、焼結歯車の生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、焼結歯車の一例を示す概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す焼結歯車において、破線で囲まれる部分Ｂを拡大して示す部分斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、複数の歯を備える歯車形状の圧粉成形体において、歯先近くを拡大して示す部分斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、歯車形状の圧粉成形体であって、各歯のエッジに面取り加工が施されたものにおいて、歯先近くを拡大して示す部分斜視図である。
【図３】図３は、面取り量の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本開示の実施形態の説明］
本発明者らは、焼結歯車の生産性を向上するために、焼結前の圧粉成形体に対して、各歯のエッジを面取りすることを検討した。
【００１２】
従来、溶製材で製造された歯車に対して、各歯のエッジの面取りには、フレージング加工、各歯に対してバイトを高速で進退させる切削加工、エンドミル等の回転工具を用いた倣い加工が利用されている。フレージング加工では、エッジを押し潰すという塑性変形によって上記歯のエッジを無くす。バイトを高速で進退させる切削加工では、バイトを、バイトのシャンク部の軸方向に沿って進退させる駆動機構によって支持する。そして、歯車の軸回りに歯車を回転させつつ、バイトを各歯に向かって高速で進出させることで切刃を上記歯のエッジに接触させ、面取りする。バイトが退く間に歯車を回転させて、次の歯のエッジを面取り可能にする。倣い加工では、上記歯のエッジに沿って上記回転工具が追従するように上記回転工具を動かすことで上記歯のエッジを面取りする。
【００１３】
上述の倣い加工では、加工時間が長くなり易い。上記回転工具を歯車形状に追従させるためには、送り速度を速くできないからである。また、焼結前の圧粉成形体に上記倣い加工を適用する際には、加工速度を溶製材の場合よりも遅くする必要がある。焼結前の圧粉成形体は、溶製材に比較して機械的強度に劣る。そのため、上記回転工具が圧粉成形体に衝突することで、圧粉成形体に欠けが生じるからである。更に、上述の回転工具を追従させるための数値制御の設定時間も長くなり易い。歯車の設定形状が同じであっても、公差の範囲で形状誤差が生じる。従って、歯車ごとに追従条件を設定する必要があるからである。これらのことから、圧粉成形体に上記倣い加工を適用することは、設定時間を含めた加工サイクル時間が比較的長く（例、３分以上）、量産に不向きである。なお、加工サイクル時間は、一つの歯車について、歯のエッジの面取りが完了する時間である。
【００１４】
一方、上述のフレージング加工や上述のバイトによる切削加工は、通常、加工サイクル時間が比較的短く（例、３０秒以下）、量産に適する。しかし、上述のフレージング加工や上述のバイトを高速で進退させる切削加工を焼結前の圧粉成形体に施せば、圧粉成形体に欠けが生じる。上述のように圧粉成形体は、溶製材に比較して機械的強度に劣る。そのため、フレージング加工の加工工具による押圧や高速で進出するバイトとの衝突によって、圧粉成形体に欠けが生じる。その結果、適切に面取りを行うことが難しい。
【００１５】
以上を踏まえて、焼結前の圧粉成形体に対して、各歯のエッジの面取りを適切に行える切削条件を見出し、本開示の焼結歯車の製造方法を完成するに至った。
以下、本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１６】
（１）本開示の実施形態に係る焼結歯車の製造方法は、
複数の歯を備える歯車形状の圧粉成形体を用意する工程と、
前記各歯のエッジを面取りする工程と、
面取りされた前記圧粉成形体を焼結する工程とを備え、
前記各歯のエッジの面取りは、
前記歯車の軸回りに回転する前記圧粉成形体に対して、前記エッジを切削工具で切削することで行い、
前記切削工具は、切削時に回転不可に支持されると共に、弾性材によって前記エッジ側に付勢される。
【００１７】
ここでの各歯のエッジとは、歯車の端面（側面）と歯底面とがつくる稜線、歯車の端面と歯面とがつくる稜線、歯車の端面と歯先面とがつくる稜線が挙げられる。
【００１８】
本開示の焼結歯車の製造方法は、以下の理由により、焼結歯車の生産性に優れる。
（ａ）面取りに用いる切削工具を、切削時に回転させず、弾性材によって歯のエッジ側に付勢した状態で支持する。そのため、切削工具の切刃は、弾性材の弾性変形の範囲で歯のエッジに対して進退できる。このように支持した切削工具を回転する圧粉成形体に対して接触させることで、切削工具の切刃は各歯のエッジに自動的に追従する。圧粉成形体の回転速度をある程度速めても、圧粉成形体に欠け等が生じたり、局所的に削り過ぎたりすることを防止し易い。そのため、上記回転速度を速めても、各歯のエッジを適切に面取りできる。加工速度を速められることで、加工サイクル時間を短縮できる（後述の試験例参照）。加工サイクル時間の短縮によって、焼結歯車の生産性を向上できる。
（ｂ）焼結後に浸炭処理を行う場合に、代表的には焼結工程と浸炭工程とを連続して行える。そのため、熱処理炉への素材の入替を不要にできる。入替時間の省略によって、製造時間を短縮できる。
【００１９】
（ｃ）焼結前の圧粉成形体に施される切削加工は、圧粉成形体を構成する粉末粒子を分離して削り落とすような加工といえる。そのため、切削時に素材の塑性変形に起因するバリが実質的に生じない。従って、バリの除去作業も不要である。バリの除去時間の省略によって、製造時間を短縮できる。なお、溶製材や焼結材に切削加工を施すと、切削時に素材の塑性変形に起因するバリが生じる。バリが生じた場合、除去作業が必要である。
（ｄ）面取りに伴う加工屑は、代表的には粉末状である。そのため、エアブロー等を用いて加工屑の除去を容易に、かつ短時間で行える。また、エアブローであれば、加工屑の除去時に圧粉成形体を損傷し難い。損傷による不良品の発生を低減できる点で、焼結歯車の生産性を向上できる。
（ｅ）焼結前の圧粉成形体の切削抵抗が溶製材や焼結材に比較して低いことで、切削工具の寿命を長くできる。そのため、切削工具の交換頻度を低くできる。焼結歯車を量産する場合、切削工具の交換時間を短縮できる点で、製造時間を短縮できる。
【００２０】
（２）本開示の焼結歯車の製造方法の一例として、
前記エッジの面取りは、
前記各歯について、前記圧粉成形体の回転方向の前方に位置する歯底エッジ、歯面エッジ、歯先エッジを順に連続して切削する処理を含む形態が挙げられる。
【００２１】
上記形態は、各歯の歯底エッジ、歯面エッジ、歯先エッジの面取りを連続して行わず、それぞれ分けて行う場合に比較して、面取り時間を短縮できる。この点で、上記形態は、焼結歯車の生産性により優れる。
【００２２】
（３）本開示の焼結歯車の製造方法の一例として、
前記エッジの面取りは、
前記圧粉成形体を一方向に回転させて前記切削する処理を行った後、前記圧粉成形体を逆方向に回転させて前記切削する処理を行う形態が挙げられる。
【００２３】
圧粉成形体が一方向に回転した際、各歯のエッジにおける回転方向の前方に位置する領域を第一の領域とし、後方に位置する領域を第二の領域とする。上記形態は、各歯のエッジにおける第一の領域を順に面取りした後に、圧粉成形体を逆回転させて第二の領域を順に面取りする。即ち、上記形態は、圧粉成形体の回転方向を正逆反転するという簡単な操作で、第一の領域の面取りと第二の領域の面取りとを連続して行う。第一の領域の面取りと第二の領域の面取りとの間で、圧粉成形体の配置を変更しなくてよい。この点で上記形態は、面取り加工時の作業性に優れて、焼結歯車の生産性をより高め易い。また、第一の領域の面取りと第二の領域の面取りとで歯先エッジや歯底エッジが重複して切削されても、歯先エッジ及びその近傍や歯底エッジ及びその近傍にバリが実質的に生じない。被削材が焼結前の圧粉成形体であるからである。バリの除去工程が不要であることからも、上記形態は、焼結歯車の生産性をより高め易い。なお、歯先エッジや歯底エッジに生じた加工屑は、上述のようにエアブロー等で容易に除去できる。
【００２４】
（４）本開示の焼結歯車の製造方法の一例として、
前記圧粉成形体の平均相対密度が９３％以上である形態が挙げられる。
【００２５】
上記形態は、被削材である圧粉成形体の相対密度が９３％以上と高い。このような緻密な圧粉成形体は、機械的強度に優れており、面取り加工時に欠けや亀裂等が生じ難い。即ち、面取り加工を良好に行えて、不良品の発生を低減できる。歩留りが高いことからも、上記形態は、焼結歯車の生産性をより高め易い。
【００２６】
（５）本開示の焼結歯車の製造方法の一例として、
前記圧粉成形体を構成する粉末は、鉄粉及び非鉄元素粉、鉄基合金粉及び非鉄元素粉、又は鉄基合金粉を含む形態が挙げられる。
【００２７】
上記形態は、鉄基合金からなる焼結歯車を製造できる。鉄基合金は、機械的強度、剛性、耐摩耗性に優れる。従って、上記形態は、機械的特性に優れる焼結歯車を製造できる。
【００２８】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本開示の実施形態を具体的に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
【００２９】
［焼結歯車］
〈概要〉
主に図１を参照して、焼結歯車１を説明する。
図１Ａに示す焼結歯車１は、はす歯外歯車である。焼結歯車１は、貫通孔２ｈを有する円筒状であり、外周面に複数の歯２を備える。焼結歯車１の軸方向（貫通孔２ｈの軸方向）の両側に位置する各端面（側面）２ｅは、平坦な平面である。貫通孔２ｈは、両端面２ｅの中央部を抜けるように設けられる。図１に示す歯車形状は例示であり、適宜変更できる。その他の形状として、平歯車、かさ歯車、ねじ歯車といった円筒状の歯車、ラックやヘリカルラックといった棒状歯車等が挙げられる。円筒状の歯車は、内歯車でもよい。
【００３０】
図１Ｂに拡大して示すように、焼結歯車１に備えられる各歯２は、主として、歯底面２０、歯面２１、歯先面２２によって構成される。歯底面２０は、隣り合う歯２の間に設けられる空間（歯溝）の底を構成する面である。歯先面２２は、先端側の領域を構成する面である。歯底面２０及び歯先面２２は、焼結歯車１の軸と同軸に回転する面である。歯面２１は、歯底面２０と歯先面２２との間の面である。歯面２１には、焼結歯車１に噛み合う別の歯車（図示せず）の歯面が接触する。図１Ａ，図１Ｂの歯面２１は、平面を例示するが、インボリュート曲面でもよい。
【００３１】
更に、焼結歯車１は、各歯２における端面２ｅとの境界近くに面取り箇所３を備える。面取り箇所３は、焼結歯車１の製造過程で、各歯２を構成する各面（歯底面２０、歯面２１、歯先面２２）と端面２ｅとの稜線であるエッジ４（図２Ａ）が面取りされることで形成される。なお、図１Ａでは、面取り箇所３を省略する。
【００３２】
〈組成〉
焼結歯車１の主たる構成材料は、金属である。上記金属は、鉄基合金が好ましい。ここでの鉄基合金とは、Ｆｅ（鉄）を８０質量％以上、好ましくは９０質量％以上含む合金とする。このような鉄基合金は、機械的強度、剛性、耐摩耗性等に優れる。そのため、上記鉄基合金からなる焼結歯車１は、機械的特性に優れる。
【００３３】
鉄基合金の具体的な組成として、例えば、Ｃｕ（銅），Ｎｉ（ニッケル），Ｓｎ（錫），Ｃｒ（クロム），Ｍｏ（モリブデン），Ｍｎ（マンガン）及びＣ（カーボン）からなる群より選択される少なくとも１種の非鉄元素を含有し、残部がＦｅ（鉄）及び不可避不純物からなるものが挙げられる。Ｃを含む鉄基合金の代表例として鋼（炭素鋼、合金鋼）が挙げられる。合金鋼、特にＮｉ，Ｍｏ，Ｍｎを含む合金鋼は機械的強度に優れて好ましい。
【００３４】
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ等の非鉄金属元素の含有量は、合計で０．５質量％以上５．０質量％以下が挙げられる。更に、上記含有量は、合計で１．０質量％以上３．０質量％以下としてもよい。
【００３５】
Ｃの含有量は、０．２質量％以上２．０質量％以下が挙げられる。更に、Ｃの含有量は０．４質量％以上１．０質量以下としてもよい。
【００３６】
所望の組成の焼結歯車１となるように、原料粉末の組成を調整するとよい。
【００３７】
〈相対密度〉
焼結歯車１は、その全体の平均相対密度が高く、緻密であることが好ましい。機械的強度や剛性、耐摩耗性に優れるからである。例えば、上記全体の平均相対密度は９３％以上が挙げられる。上記全体の平均相対密度が９３％以上であれば、気孔が非常に少なく緻密であり、機械的特性に優れる。上記全体の平均相対密度は、９５％以上、更に９６％以上、９７％以上が好ましい。このような緻密な焼結歯車１は、例えば、製造過程で緻密な圧粉成形体を利用することで製造できる。
【００３８】
焼結歯車１の全体の平均相対密度は、以下のように求める。
焼結歯車１の歯２及び歯２以外の領域について、以下の三つの位置で断面をとり、各断面を画像解析し、この処理像を用いる。上記三つの位置とは、焼結歯車１の軸方向の中央近傍、一方の端面２ｅ近傍、及び他方の端面２ｅ近傍である。端面２ｅ近傍とは、例えば焼結歯車１の端面２ｅから３ｍｍ以内の位置が挙げられる。上記断面は、上記軸方向に交差する平面、代表的には直交する平面で切断して採取する。
【００３９】
より具体的な手順は以下の通りである。
（１）各断面において複数の観察視野の画像を採取する。例えば、各断面において５００μｍ×６００μｍ＝３０００００μｍ２の面積を有する観察視野の画像を１０個以上取得する。各観察視野の画像は、断面を例えば周方向や長手方向に均等に分割し、各分割領域から取得することが好ましい。
（２）取得した各観察視野の画像を二値化処理する。二値化処理像において、観察視野に占める金属粒子の面積割合を求める。この面積割合を観察視野の相対密度と見做す。
（３）各観察視野の相対密度を求めて平均する。この平均値を焼結歯車１の全体の平均相対密度とする。
【００４０】
なお、焼結歯車１の製造過程において、圧粉成形体を成形するときの加圧方向は、代表的には貫通孔２ｈの軸方向に平行な方向が挙げられる。この場合、焼結歯車１の軸方向は、上述の加圧方向に実質的に等しい。
【００４１】
焼結歯車１は、気孔の含有を許容する。しかし、上述のように気孔が少ないことが好ましい。上述の全体の平均相対密度が高いほど、気孔が少ないといえる。
【００４２】
〈面取り形状〉
焼結歯車１の面取り箇所３は、歯底面取り部３０と、歯面面取り部３１と、歯先面取り部３２とを備える。歯底面取り部３０は、端面２ｅと歯底面２０との境界近くに設けられる。歯面面取り部３１は、端面２ｅと歯面２１との境界近くに設けられる。歯先面取り部３２は、端面２ｅと歯先面２２との境界近くに設けられる。
【００４３】
面取り箇所３の構成面の少なくとも一部は、平面を含むことが挙げられる。図１Ｂでは、面取り箇所３の構成面である歯底面取り部３０、歯面面取り部３１、及び歯先面取り部３２がいずれも平面である場合を例示する。平面を含む面取り箇所３は、例えば製造過程で各歯２のエッジ４（図２Ａ）を切削工具で切除することで形成できる。
【００４４】
歯底面取り部３０と歯面面取り部３１との間の角部、歯面面取り部３１と歯先面取り部３２との間の角部は、曲面２６（図１（Ｂ））を含むことが挙げられる。上記角部が曲面２６を含む面取り箇所３は、例えば製造過程で歯底エッジ４０から歯面エッジ４１に連続的に切削したり、歯面エッジ４１から歯先エッジ４２に連続的に切削したりすることで形成できる（エッジ４については図２Ａ参照）。
【００４５】
なお、図１Ｂの実線は、上記角部が隣り合う面取り部を構成する平面（例、歯底面取り部３０の構成面と歯面面取り部３１の構成面と）を繋ぐ稜線２５を含む場合を例示する。図１Ｂの二点鎖線（図１Ｂの紙面右側に位置する歯２参照）は、上記角部が曲面２６を含む場合を仮想的に示す。
【００４６】
〈面取り量〉
図３を参照して、面取り量Ｌ１〜Ｌ３を説明する。
図３は、焼結歯車１に備えられる歯２において、歯先面取り部３２の近傍を焼結歯車１の軸方向に平行な平面で切断した状態を模式的に示す部分断面図である。以下の説明は、歯先面取り部３２を例に挙げて行う。なお、歯先面取り部３２の面取り量Ｌ１〜Ｌ３に関する事項は、歯底面取り部３０、歯面面取り部３１についても同様に適用できる。
【００４７】
面取り箇所３における面取り量Ｌ１とは、面取り箇所３の構成面（図３では歯先面取り部３２の構成面）において、沿面方向に沿った長さである。面取り量Ｌ２とは、面取り箇所３において、歯２の構成面（図３では歯先面２２）に沿った長さである。面取り量Ｌ３とは、面取り箇所３において、端面２ｅに沿った長さである。
【００４８】
詳しくは、面取り量Ｌ１とは、以下の交点Ｐ１と交点Ｐ２との間の距離である。面取り量Ｌ２とは、以下の交点Ｐ１と交点Ｐ３との間の距離である。面取り量Ｌ３とは、以下の交点Ｐ２と交点Ｐ３との間の距離である。
交点Ｐ１は、歯２の構成面（歯先面２２）を延長した仮想面（図３では仮想面２２０）と面取り箇所３の構成面を延長した仮想面（図３では仮想面３２０）との交点である。
交点Ｐ２は、端面２ｅを延長した仮想面２０ｅと上述の面取り箇所３の仮想面３２０との交点である。
交点Ｐ３は、上述の仮想面２２０と仮想面２０ｅとの交点である。
【００４９】
面取り量Ｌ１〜Ｌ３は、焼結歯車１の各歯２の大きさに応じて適宜選択できる。また、面取り量Ｌ２，Ｌ３のうち、小さい値を基準としたときの大きい値の比（以下、面取り比と呼ぶ）を１超としてもよい。図３では、面取り比は、面取り量Ｌ２に対する面取り量Ｌ３の比、即ちＬ３／Ｌ２である。更に上記面取り比を１．５以上、２以上、３以上としてもよい。基準値にもよるが、上記面取り比が大きいほど、面取り量Ｌ３が大きくなり易い。面取り量Ｌ３が大きいほど、端面２ｅと各歯２の構成面との境界近くの領域が欠け難い焼結歯車１にできる。製造過程で焼結前の圧粉成形体１０を面取りして、面取り箇所３を形成する場合、面取り量Ｌ２，Ｌ３の比を１超にし易い。圧粉成形体１０は、焼結後の焼結材に比較して切削抵抗が小さく、切削長さを長くし易いからである。面取り量Ｌ２，Ｌ３が実質的に等しくてもよい。即ち、上記面取り比を１としてもよい。
【００５０】
〈表面性状〉
焼結歯車１は、製造過程で焼結前の圧粉成形体１０を面取りして、面取り箇所３を形成する場合、面取り箇所３の表面は比較的荒れている。面取りによって、圧粉成形体１０を構成する粉末粒子が削り落とされることで、面取り後の加工面は、上記粉末粒子の大きさに基づく凹凸が生じ易い。このような荒れた加工面を有する圧粉成形体１０を焼結することで、上記凹凸に起因して焼結歯車１の面取り箇所３の表面も荒れ易い。
【００５１】
［焼結歯車の製造方法］
〈概要〉
図２を適宜参照して、実施形態の焼結歯車の製造方法を説明する。
上述の焼結歯車１は、例えば、以下の実施形態の焼結歯車の製造方法によって製造することが挙げられる。実施形態の焼結体の製造方法は、下記の各工程を備える。
工程Ｓ１：複数の歯２を備える歯車形状の圧粉成形体１０を用意する。
工程Ｓ２：各歯２のエッジ４を面取りする。
工程Ｓ３：面取りされた圧粉成形体１０（以下、加工体１１と呼ぶ）を焼結する。
各歯２のエッジ４の面取りは、歯車の軸回りに回転する圧粉成形体１０に対して、エッジ４を切削工具（図示せず）で切削することで行う。切削工具は、切削時に回転不可に支持される。かつ、切削工具は、弾性材によって歯２のエッジ４側に付勢される。
以下、各工程を詳細に説明する。
【００５２】
〈工程Ｓ１〉
この工程では、歯車形状の圧粉成形体１０を用意する。歯車形状の圧粉成形体１０は、例えば、所定の形状の圧粉成形体にホブ加工等の歯切り加工を施して製造することが挙げられる。この場合、歯切り加工前の圧粉成形体を円筒状等の単純な形状にできる。そのため、歯切り加工前の圧粉成形体を形状精度よく、かつ寸法精度よく成形し易い。圧粉成形体の製造性に優れる点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。又は、歯車形状の圧粉成形体１０を金型によって成形してもよい。
【００５３】
《圧粉成形体の作製》
圧粉成形体は、金属粉末を主体とする集合体である。詳しくは、圧粉成形体は、金属粉末の各粉末粒子が塑性変形することで互いに噛み合って一塊の状態を維持する。このような圧粉成形体は、金属粉末を主体とする原料粉末を所定の形状の金型に充填し、圧縮成形することで製造できる。圧粉成形体の製造には、一軸加圧のプレス装置といった公知のプレス装置を利用できる。上記プレス装置は、代表的には、貫通孔を有するダイと、貫通孔の上下の開口部に配置される上パンチ及び下パンチとを備える。筒状の圧粉成形体を製造する場合にはコアロッドを用いてもよい。
【００５４】
≪原料粉末≫
原料粉末の主成分である金属粉末の含有量は、例えば、原料粉末を１００質量％として、９０質量％以上とすることが挙げられる。上記金属粉末の含有量は９５質量％以上、更に９８質量％以上としてもよい。原料粉末における金属粉末の含有割合が高いほど、緻密な圧粉成形体を得易い。なお、ここでの金属粉末は、後述する鉄基合金に利用される非鉄元素粉であって非金属元素からなる粉末を含む。
【００５５】
原料粉末の組成は、焼結歯車１の組成に応じて調整すればよい。例えば、鉄基合金からなる焼結歯車１を製造する場合、圧粉成形体を構成する粉末は、鉄粉及び非鉄元素粉、鉄基合金粉及び非鉄元素粉、又は鉄基合金粉を含むことが挙げられる。この場合、上述のように機械的特性に優れる焼結歯車１を製造できる。鉄基合金の詳細は、上述した焼結歯車の〈組成〉の項を参照するとよい。
【００５６】
ここでの鉄粉は、純鉄からなる粉末である。純鉄は、代表的には、Ｆｅ及び不純物からなるものが挙げられる。純鉄における不純物の含有量は、例えば合計で１質量％以下が挙げられる。純鉄におけるＣの含有量は０．０２質量％以下である。非鉄元素粉は、Ｆｅ以外の金属元素からなる粉末、又は非金属元素からなる粉末である。Ｆｅ以外の金属元素は、上述のＣｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ等が挙げられる。非金属元素は、Ｃ等が挙げられる。例えば、鉄粉と非鉄元素粉とを用いる場合、原料粉末の段階では鉄基合金ではないが、焼結によって合金化することで、鉄基合金からなる焼結歯車１を製造できる。所望の組成の鉄基合金が得られるように、鉄粉又は鉄基合金粉（以下、鉄系粉末と呼ぶ）と非鉄元素粉との配合量を調整するとよい。鉄系粉末と非鉄元素粉との配合割合（質量％）は、例えば鉄系粉末：非鉄元素粉が９９以上：１以下が挙げられる。更に、鉄系粉末：非鉄元素粉を９９．３以上：０．７以下、更に９９．５以上：０．５以下としてもよい。
【００５７】
鉄基合金粉は、鉄基合金からなる粉末である。鉄基合金粉を用いる場合、原料粉末に含まれる金属粉末の組成と、焼結後の焼結歯車１の組成とは実質的に等しい。
【００５８】
上述の鉄粉、非鉄金属元素からなる粉末、鉄基合金粉は、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、カルボニル法、還元法等によって製造できる。市販の粉末を用いてもよい。
【００５９】
上述の鉄粉、鉄基合金粉の平均粒径は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下が挙げられる。上記平均粒径が１０μｍ以上２００μｍ以下であれば、粉末を取り扱い易く、加圧成形し易い。また、上記平均粒径が１０μｍ以上であれば、原料粉末が良好な流動性を有して、原料粉末を金型に充填し易い。上記平均粒径が２００μｍ以下であれば、焼結性に優れ、緻密な焼結歯車１を得易い。上記平均粒径がより小さければ、上述の表面荒れを小さくし易い。成形性、緻密性、表面性状の向上等を望む場合には、上記平均粒径を４０μｍ以上１５０μｍ以下としてもよい。複数種の粉末を用いる場合、各粉末の平均粒径は等しくてもよいし、異なってもよい。ここでの平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置によって測定した体積粒度分布における累積体積が５０％となる粒径（Ｄ５０）とする。
【００６０】
緻密な圧粉成形体（例、後述する全体の平均相対密度が９３％以上）を製造する場合には、上述のように原料粉末における金属粉末の含有割合が高いほど好ましい。そのため、原料粉末は、例えば実質的に金属粉末のみとしてもよい。又は、緻密な圧粉成形体が得られる範囲で潤滑剤及び有機バインダーの少なくとも一方を含んでもよい。潤滑剤を含むと、金型の焼き付き等を防止できる。潤滑剤の含有量は、原料粉末を１００質量％として、０．２質量％以下が好ましい。有機バインダーを含むと、成形時に圧粉成形体の欠けや亀裂の発生を抑制し易い。潤滑剤や有機バインダーは公知のものが利用できる（特許文献１の明細書［００４０］，［００４１］参照）。
【００６１】
≪成形条件≫
圧粉成形体を成形する金型は、所定の形状、大きさの圧粉成形体を成形可能なものを適宜選択するとよい。
【００６２】
成形時の加圧圧力は、例えば６００ＭＰａ以上が挙げられる。上記加圧圧力が６００ＭＰａ以上であれば、圧粉成形体を緻密にし易い。上記加圧圧力が高いほど圧粉成形体を緻密化し易い。そのため、上記加圧圧力は、１０００ＭＰａ以上、更に１５００ＭＰａ以上が好ましい。上記加圧圧力の上限は特に設けないが、３０００ＭＰａ以下であれば金型の破損等を防止し易い。
【００６３】
金型の内周面（上述のダイの内周面やパンチの押圧面）に潤滑剤を塗布することが好ましい。金型に潤滑剤を塗布することで、原料粉末に上述の潤滑剤を含まない場合でも、金型の焼き付き等を防止できつつ、原料粉末における金属粉末の含有割合を高められる。この潤滑剤には公知のものが利用できる（特許文献１の明細書［００４４］参照）。
【００６４】
≪圧粉成形体の相対密度≫
圧粉成形体の全体の平均相対密度は９３％以上であることが好ましい。上記全体の平均相対密度が９３％以上という緻密な圧粉成形体は、機械的強度に優れる。そのため、後述する面取り加工時、更に歯切り加工やその他の切削加工を行う場合にはこれらの切削加工時に、圧粉成形体に欠けや亀裂等が生じ難い。つまり、面取り加工等の切削加工を適切に行えて、不良品の発生を低減できる。歩留りの向上によって、焼結歯車１の生産性を向上できる。また、緻密な圧粉成形体を用いることで、緻密な焼結歯車１を製造できる。緻密な焼結歯車１は、上述のように機械的特性に優れて好ましい。
【００６５】
圧粉成形体の全体の平均相対密度が高いほど、機械的強度に優れて好ましい。従って、上記全体の平均相対密度は、９５％以上、更に９６％以上、９７％以上が好ましい。上記全体の平均相対密度を高めるには、原料粉末における金属粉末の含有割合を高めたり、成形圧力を大きくしたり、金属粉末を微粗混合にしたり、粒径が大きい粉末を用いたりすることが挙げられる。
【００６６】
圧粉成形体の全体の平均相対密度は、基本的には、上述の焼結歯車１の全体の平均相対密度と同様にして求める。圧粉成形体から採取する断面の位置は、成形時の加圧方向の中央近傍、一方の端面２ｅ近傍、及び他方の端面２ｅの近傍が挙げられる。歯車形状の圧粉成形体１０については、歯２及び歯２以外の領域について、上述の三つの位置で断面を採取するとよい。上記断面は、上記加圧方向に交差する平面、代表的には直交する平面で切断して採取する。その他、焼結歯車１における全体の平均相対密度の求め方を参照すればよく、詳細な説明は省略する。
【００６７】
≪歯切り加工≫
歯切り加工を行って歯車形状の圧粉成形体１０を製造する場合、歯切り加工には公知の歯切り工具を利用できる。代表的な歯切り工具は、ホブ、ブローチ、ピニオンカッタ等が挙げられる。マシニングセンタを用いて歯切り加工を行ってもよい。
【００６８】
歯切り加工に供する前に、以下の溶液を圧粉成形体の表面に塗布してもよい。又は以下の溶液に圧粉成形体の表面を浸漬してもよい。上記溶液は、有機バインダーを溶かした揮発性溶液、可塑性溶液等が挙げられる。圧粉成形体の表面に上記溶液が塗布される又は浸漬されることで、歯切り加工時に圧粉成形体の表層の欠けや亀裂を抑制できる。場合によっては、次の面取り加工時にも欠けや亀裂を抑制できることが期待される。そのため、上記溶剤の塗布又は上記溶剤への浸漬は、欠けや亀裂による不良品の低減に寄与して、歩留りを高められる。上記溶剤の塗布又は上記溶剤への浸漬は、面取り加工前や、歯切り加工及び面取り加工以外の切削加工前に行ってもよい。
【００６９】
上述の歯切り加工の他、後述の面取り加工前の圧粉成形体に対して、その他の切削加工を施してもよい。この切削加工は、転削加工、旋削加工のいずれでもよい。複数種の加工を自動的に行えるマシニングセンタを用いてもよい。具体的な加工として、例えば穴あけ加工等が挙げられる。
【００７０】
なお、上述の歯切り加工、後述の面取り加工、その他の切削加工による加工量は、焼結後の焼結材の寸法を測定し、この実測値をフィードバックさせて調整してもよい。実測値に即して上記加工量を調整することで、焼結後の焼結材の寸法と設定寸法との差を小さくし易い。その結果、焼結後の仕上げ加工等の加工時間を短縮し易い。この点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。
【００７１】
上述の歯切り加工、後述の面取り加工、その他の切削加工によって生じた加工屑は、原料粉末に再利用するとよい。ここで、圧粉成形体を被削材とする場合、切削加工によって生じる加工屑は、主として、圧粉成形体を構成する粉末粒子が分離されてできた粉末状のものである。このような加工屑は、再溶解及び再固化することなく、そのままの状態で原料粉末に再利用できる。粉末粒子が固まった粒塊がある場合には、粒塊を適宜解砕してもよい。また、切削時に欠けや亀裂が生じた圧粉成形体も、適宜解砕して粉末化すれば、原料粉末に再利用できる。このように圧粉成形体を被削材とする場合には、焼結材を被削材とする場合に比較して、加工屑や不良品を再利用し易い。この点は、材料コストの低減に寄与する。また、加工屑が粉末状であるため、エアブロー等を利用して圧粉成形体から加工屑を容易に除去できる。更に、エアブローで加工屑を除去すれば、加工屑の除去時に圧粉成形体を損傷し難い。損傷による不良品の発生を低減でき、歩留りを高め易い点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。
【００７２】
〈工程Ｓ２〉
この工程では、歯車形状の圧粉成形体１０（図２Ａ）に備えられる各歯２のエッジ４に対して切削加工によって面取りして、加工体１１（図２Ｂ）を作製する。各歯２のエッジ４は、代表的には、歯底エッジ４０、一対の歯面エッジ４１（４１Ｒ，４１Ｌ）、歯先エッジ４２を有する。歯底エッジ４０は、圧粉成形体１０の端面２ｅと歯底面２０とがつくる稜線である。各歯面エッジ４１は、上記端面２ｅと各歯面２１とがつくる稜線である。歯先エッジ４２は、上記端面２ｅと歯先面２２とがつくる稜線である。
【００７３】
《加工体》
加工体１１は、上述の焼結歯車１の形状に概ね等しい。この例の加工体１１は、上述の焼結歯車１と同様にはす歯外歯車であり、一対の端面２ｅと、外周側に設けられる複数の歯２とを備える。また、この加工体１１は、各歯２の構成面（歯底面２０、歯面２１、歯先面２２）と端面２ｅとの境界近くに面取り箇所３を備える。面取り箇所３は、歯底面取り部３０と、歯面面取り部３１と、歯先面取り部３２とを備える。
【００７４】
加工体１１の全体の平均相対密度は、面取り前の圧粉成形体１０の全体の平均相対密度を実質的に維持する。加工体１１の全体の平均相対密度が９３％以上と緻密であれば、上述のように焼結後も緻密な焼結歯車１にできる。また、加工体１１がこのように緻密であれば、焼結時の収縮が均一的になり易い。そのため、加工体１１の形状及び寸法と焼結歯車１の形状及び寸法との差を小さくし易い。その結果、焼結後の仕上げ加工等の加工時間を短縮し易い。この点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。
【００７５】
《面取り条件》
エッジ４の面取り条件は、焼結後の焼結材と比較して脆弱である圧粉成形体１０に、欠けや亀裂等が生じない条件が望まれる。このような条件として、以下を満たすことが挙げられる。
（１）歯車形状の圧粉成形体１０を歯車の軸回りに回転させた状態で、各歯２のエッジ４を切削工具で切削する。
（２）切削工具を、切削時に回転不可に支持する。
（３）切削工具を、弾性材によって圧粉成形体１０のエッジ４側に付勢した状態で支持する。
【００７６】
上述の切削工具を特定の支持状態とすることで、以下の作用効果を奏する。
（１−１）各歯２のエッジ４を切削するため、各歯２のエッジ４を押し潰して塑性変形させる場合に比較して、圧粉成形体１０に欠け等の不良が生じ難い。
【００７７】
（２−１）切削工具を回転不可に支持し、ワークを回転させる。ワークの回転速度（回転数）は例えば２００ｒｐｍ以下と小さくできる。そのため、ワークの回転機構として、容量が大きな駆動機構（例、モータ）が不要である。この点で、面取り装置に関するコストを低減できる。
【００７８】
（３−１）切削工具は、弾性材（例、圧縮コイルばね）によって圧粉成形体１０のエッジ４側に付勢されることで、弾性材の弾性変形の範囲で変位可能である。そのため、歯底エッジ４０から歯面エッジ４１を経て歯先エッジ４２に至るエッジ４の凹凸に沿って切削工具を追従させられる。また、圧粉成形体１０を歯車の軸回りに回転させると、歯２のエッジ４に当接する切削工具の切刃は、歯２に押圧されるものの、上述の付勢力によって変位することでエッジ４に接した状態を維持できる。その結果、上記切刃は、圧粉成形体１０の回転に伴って歯２のエッジ４に沿って変位しながら、エッジ４を切削できる。即ち、上記切刃は、圧粉成形体１０の回転に伴う歯２の移動に自動的に追従して、エッジ４を面取りできる。
【００７９】
切削工具の切刃を歯２Ａのエッジ４、例えば歯底エッジ４０に接して配置した状態を例に挙げて、面取り動作を詳しく説明する。この配置状態で、圧粉成形体１０が図２（Ａ）の黒矢印の方向（時計回り）に回転すると、上記切刃は、代表的には歯２Ａの歯底エッジ４０から歯面エッジ４１Ｒを経て歯先エッジ４２に至って切削できる。圧粉成形体１０が更に回転すると、上記切刃は、歯２Ａの歯先エッジ４２から離れる。しかし、圧粉成形体１０の回転に伴って、上記切刃は、歯２Ａに対して回転方向の後方に隣り合う歯２Ｂとの間の歯底エッジ４０に配置され、歯２Ｂのエッジ４を切削する。従って、各歯２のエッジ４を順に切削できる。
【００８０】
また、切削工具を弾性材の弾性変形の範囲で変位させる。そのため、圧粉成形体の回転速度をある程度速めても、歯２のエッジ４に欠け等が生じたり、局所的に削り過ぎたりすることを防止できる。そのため、各歯２のエッジ４を良好に面取りできつつ、回転速度を速められる。結果として面取り時の加工速度を速められる。加工速度の高速化の点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。更に、弾性材によって切削工具を変位可能に支持すれば、各歯２のエッジ４に沿って追従させるための切削工具の駆動機構（例、モータ）も不要である。
【００８１】
≪切削工具≫
上述の条件を満たす切削装置として、例えば、特許文献２〜４に記載の装置を利用できる。この装置は、切刃を有する切削ツール（切削工具の一例）と、切削ツールを保持するホルダと、ワークである歯車をその軸回りに回転可能に保持する治具とを備える。切削ツールは、シャフト部と、シャフト部の先端に設けられた切刃とを備える棒状体である。切刃は、主として歯面エッジ４１を切削する第一切刃と、主として歯底エッジ４０を切削する第二切刃とを連続して備える。ホルダは、シャフト部の軸回りの回転不可にシャフト部を支持する。また、ホルダは、圧縮コイルばね（弾性材の一例）によって、シャフト部の軸方向に沿って切刃を歯車側に付勢した状態で支持する。
【００８２】
特許文献２，３の装置に備えられる切削ツールは、シャフト部の軸を中心として対称形状である。シャフト部の先端はＴ字状である。Ｔ字の縦棒がシャフトの軸に対応し、縦棒の先端から左右に延びる各横片に切刃を備える。また、この装置に備えられるホルダは、切削ツールを、歯車の回転軸に対して一定の角度に傾けた状態で支持する。
【００８３】
特許文献４の装置に備えられる切削ツールの先端部は、円錐状である。円錐の頂点近くがＣ字状に湾曲しており、この湾曲箇所を切刃とする。
【００８４】
≪面取り方法≫
各歯２のエッジ４の面取りは、例えば、歯車形状の圧粉成形体１０の一方の端面２ｅ側のエッジ４について面取りした後、他方の端面２ｅ側のエッジ４について面取りすることが挙げられる。また、各端面２ｅ側のエッジ４の面取りは、例えば、各歯２のエッジ４において、歯底エッジ４０、歯面エッジ４１、歯先エッジ４２の面取りをそれぞれ分けて行ってもよいが、連続して行うと、面取り時間を短縮し易い。面取り時間の短縮は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。
【００８５】
ここで、圧粉成形体１０が一方向、例えば図２Ａの黒矢印の方向に回転した際、各歯２のエッジ４における回転方向の前方に位置する領域を第一の領域４Ｒとし、回転方向の後方に位置する領域を第二の領域４Ｌとする。図２Ａでは、二点鎖線のハッチングを付して、歯２Ａについて第一の領域４Ｒを仮想的に示す。また、二点鎖線のクロスハッチングを付して、第二の領域４Ｌを仮想的に示す。なお、図２Ａでは両領域４Ｒ，４Ｌの境界を模式的に直線で示す。
【００８６】
圧粉成形体１０が一方向、例えば図２Ａの黒矢印の方向（時計回り）に回転する場合に、各歯２の第一の領域４Ｒの面取りを連続して行えば、効率的である。同様に、圧粉成形体１０が逆方向（反時計回り）に回転する場合に、各歯２の第二の領域４Ｌの面取りを連続して行えば、効率的である。このような面取り方法の一例として、各歯２のエッジ４の面取りは、各歯２について、圧粉成形体１０の回転方向の前方に位置する歯底エッジ４０、歯面エッジ４１、歯先エッジ４２を順に連続して切削する処理（以下、連続処理と呼ぶことがある）を含むことが挙げられる。この面取り方法では、例えば圧粉成形体１０が一方向（ここでは時計回り）に回転すれば、例えば歯２Ａの歯底エッジ４０、歯面エッジ４１Ｒ、歯先エッジ４２を順に面取りした後に、歯２Ａに隣り合う別の歯２Ｂの歯底エッジ４０、歯面エッジ４１Ｒ、歯先エッジ４２を順に面取りできる。
【００８７】
更に、上述の第一の領域４Ｒの面取りと、第二の領域４Ｌの面取りとを連続して行うと、より効率的である。このような面取り方法の一例として、各歯２のエッジ４の面取りは、圧粉成形体１０を一方向に回転させて上述の連続処理を行った後、圧粉成形体１０を逆方向に回転させて上記連続処理を行うことが挙げられる。
【００８８】
上述の面取り方法では、例えば各歯２のエッジ４における第一の領域４Ｒの面取りから、第二の領域４Ｌの面取りに移行する際に、圧粉成形体１０の回転方向を正逆反転させることで、両領域４Ｒ，４Ｌの面取りを連続して行う。そのため、第一の領域４Ｒの面取りと第二の領域４Ｌの面取りとの間で圧粉成形体１０の配置の変更が不要である。圧粉成形体１０の付替時間を省略できる点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。上述の面取り方法では、例えば圧粉成形体１０を一方向に回転させた状態では、歯底エッジ４０、歯面エッジ４１Ｒ、歯先エッジ４２を順に切削し、逆方向に回転させた状態では、歯底エッジ４０、歯面エッジ４１Ｌ、歯先エッジ４２を順に切削するとよい。
【００８９】
各歯２のエッジ４における第一の領域４Ｒの面取りは、圧粉成形体１０を一方向に一回転すれば行える。また、各歯２のエッジ４における第二の領域４Ｌの面取りは、圧粉成形体１０を逆方向に一回転すれば行える。各回転方向の回転回数は一回でもよいが、複数回とすると、各歯２のエッジ４をより確実に面取りできる。回転回数を複数回とする場合、一方向の回転を複数回行ってから、逆方向の回転を複数回行うと、回転方向の変更回数が１回でよい。その結果、回転方向の変更に伴う時間を短くし易い。この点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。なお、回転回数が多過ぎると、面取り時間の増大を招く。そのため、一つの方向の回転回数は３回以下程度（正逆回転で合計６回以下）が好ましい。
【００９０】
上述の面取り方法では、上述の第一の領域４Ｒの面取りと第二の領域４Ｌの面取りとにおいて、歯先エッジ４２や歯底エッジ４０を重複して切削することを許容する。被削材が圧粉成形体１０であるため、重複して切削しても、歯先エッジ４２及びその近傍や歯底エッジ４０及びその近傍にバリが実質的に生じない。従って、歯先エッジ４２や歯底エッジ４０の重複切削に伴うバリの除去工程を削減できる。このように工程数を低減できる点は、焼結歯車１の生産性の向上に寄与する。なお、上述の重複切削によって、歯先エッジ４２や歯底エッジ４０に加工屑が生じ得る。この加工屑は、上述のように粉末状であるため、エアブロー等で容易に除去できる。更に、エアブローを利用すれば、加工屑の除去時に面取り後の加工面の損傷も防止できる。
【００９１】
≪切削条件≫
切削工具の構成材料は、例えば、超硬合金等が挙げられる。
面取り加工の切削条件は、例えば、ワークの回転速度が１０ｒｐｍ以上２００ｒｐｍ以下、更に１５０ｒｐｍ以下、切込み速度が０．１ｍｍ／ｒｅｖ．以上２．５ｍｍ／ｒｅｖ．以下が挙げられる。
【００９２】
《その他の面取り加工》
歯車形状の圧粉成形体１０において、各歯２のエッジ４以外の箇所についても、面取りしてもよい。例えば、圧粉成形体１０の貫通孔２ｈの内周エッジ４ｈ（図１Ａ参照）を面取りすることが挙げられる。内周エッジ４ｈの面取り加工は、各歯２のエッジ４の面取り工程で同時に行ってもよいし、エッジ４の面取り工程の前又は後に行ってもよい。
【００９３】
〈工程Ｓ３〉
この工程では、面取りされた圧粉成形体１０（加工体１１）を焼結する。加工体１１を焼結することで、各歯２に面取り箇所３を備える焼結歯車１が得られる。
【００９４】
加工体１１の焼結条件は、原料粉末の組成に応じて適宜調整するとよい。公知の焼結条件を参照できる。例えば、鉄基合金からなる焼結歯車１を製造する場合には、以下の焼結条件が挙げられる。
焼結温度は、１０００℃以上１４００℃以下が挙げられる。更に、焼結温度を１１００℃以上１３００℃以下としてもよい。
焼結時間は、１０分以上１５０分以下が挙げられる。更に、焼結時間を１５分以上６０分以下としてもよい。
【００９５】
〈その他の工程〉
その他の工程として、例えば、焼結後の焼結材に浸炭処理を施す工程、浸炭処理後に仕上げ加工を行う工程等が挙げられる。浸炭処理の条件や仕上げ加工の条件等は公知の条件を参照できる。
【００９６】
〈主要な効果〉
実施形態の焼結歯車の製造方法は、焼結歯車１を生産性よく製造できる。主な理由は以下の通りである。
（ａ）面取りに用いる切削工具を上述の特定の支持状態とする。そのため、切削工具の切刃は、回転する圧粉成形体１０の各歯２のエッジ４に自動的に追従できる。更に、圧粉成形体１０の回転速度をある程度速めても、圧粉成形体１０に欠け等が生じ難く、各歯２のエッジ４を良好に面取りできる。加工速度を速められることで、加工サイクル時間を短くできる（後述の試験例１参照）。いわば、高速の倣い加工を行える。
（ｂ）焼結後に浸炭処理を行う場合に、代表的には焼結工程と浸炭工程とを連続して行える。そのため、熱処理炉への素材の入替、素材の再配列等を不要にできる。この入替時間を省略できることで、製造時間を短くできる。
【００９７】
（ｃ）バリが実質的に生じない。従って、バリの除去時間を不要にできる。
（ｄ）加工屑が主として粉末状であるため、エアブロー等によって容易に除去できる。従って、加工屑の除去時間を短くし易い。
（ｅ）被削材である圧粉成形体１０の切削抵抗が溶製材や焼結材に比較して低いことで、切削工具を長寿命にし易い。そのため、大量の焼結歯車１を連続して製造する場合には、切削工具の交換頻度を低くできる。従って、連続生産時における切削工具の交換時間を短くし易い。
（ｆ）焼結前の圧粉成形体１０は焼結材よりも切削加工性に優れる。そのため、歯切り加工等の加工速度も速められる。従って、切削時の加工時間を短くし易い。
上述の面取りを含めた切削加工の被削材を焼結前の圧粉成形体１０とすれば、焼結歯車１をより生産性よく製造できる。
【００９８】
［試験例１］
以下の焼結歯車を作製し、各歯のエッジを面取りするときの加工サイクル時間を調べた。
【００９９】
ここでは、焼結歯車として、鉄基合金からなるはす歯外歯車を作製した。歯車の仕様は以下の通りである。
〈焼結歯車〉
外径：φ４５ｍｍ、内径：φ２０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ
モジュール：１．４
ねじれ角：１５．８°
密度：７．７１ｇ／ｃｍ３
全体の平均相対密度：９９．５％
【０１００】
上記焼結歯車は、以下のように作製した。
原料粉末として、鉄系粉末とカーボン粉末との混合粉末を用意した。鉄系粉末の組成は、Ｆｅ−１．９Ｎｉ−０．２Ｍｎ−０．５５Ｍｏ（添加元素の含有量：質量％）である。鉄系粉末の平均粒径は４２μｍである。カーボン粉末の平均粒径は８μｍである。鉄系粉末とカーボン粉末との配合割合（質量比）は９９．６：０．４である。上記混合粉末を用いて、一軸プレス装置によって、円筒状の圧粉成形体を作製した。成形圧力は、２０００ＭＰａである。圧粉成形体の密度は７．７１ｇ／ｃｍ３である。また、圧粉成形体の全体の平均相対密度は９９．５％であり、９３％以上である。なお、焼結歯車の全体の平均相対密度、及び圧粉成形体の全体の平均密度は、上述の〈相対密度〉の項で説明したように、三つの位置で断面をとり、各断面から１０個以上の観察視野をとり、各観察視野を画像解析し、この処理像を用いて求める。各観察視野の大きさは、５００μｍ×６００μｍ＝３０００００μｍ２とする。詳細は、上述の〈相対密度〉の項を参照するとよい。
【０１０１】
上述の円筒状の圧粉成形体に歯切り加工を施して、歯車形状の圧粉成形体を作製した。歯切り加工には、公知のホブ盤を利用した。この歯切り加工によって、圧粉成形体に欠けや亀裂等が生じなかった。なお、加工屑は、粉末状であった。
【０１０２】
上述の歯車形状の圧粉成形体について、各歯のエッジを面取りした。この面取りは、以下のように行った。上記圧粉成形体を歯車の軸回りに回転させる。この回転する圧粉成形体のエッジを切削工具で切削する。切削工具は、切削時に回転不可に支持する。かつ、切削工具は、弾性材によって、上記圧粉成形体の歯のエッジ側に付勢するように支持する。切削工具は、超硬合金からなるものを用いた。
【０１０３】
この試験では、上記圧粉成形体の一方の端面について各歯のエッジの面取りを行った後、他方の端面について各歯のエッジの面取りを行った。各端面についての面取りは、圧粉成形体を一方向に回転させて、以下の連続処理を行った後に、圧粉成形体を逆方向に回転させて連続処理を行った。上記連続処理とは、各歯について圧粉成形体の回転方向の前方に位置する歯底エッジ、歯面エッジ、歯先エッジを順に連続して切削する処理である。ここでは、一方向の回転を２回連続して行った後、逆方向の回転を２回連続して行った。また、圧粉成形体の回転速度は、１００ｒｐｍとした。切込み速度は、１．０ｍｍ／ｒｅｖ．とした。
【０１０４】
以上のようにして、上記圧粉成形体の両端面についての面取りを行った。この両端面の面取りの開始から終了までの時間を加工サイクル時間として測定した。上記加工サイクル時間には、一方の端面についての面取りから他方の端面についての面取りを行う際に圧粉成形体の表裏を代えて、装置に付け替える時間を含む。
【０１０５】
試験の結果、加工サイクル時間は２０秒であり、非常に短かった。この試験では、歯底エッジ、歯面エッジ、歯先エッジを順に連続して面取りしたことからも、加工サイクル時間を短くできたと考えられる。また、面取り加工によって、圧粉成形体に欠けや亀裂等が生じなかった。詳しくは、圧粉成形体の各歯において、面取り後の加工面、歯底面、歯面、及び歯先面における上記加工面の近傍のいずれも、欠けや亀裂等が生じなかった。面取り後の圧粉成形体について、各面取り部の面取り量Ｌ３（図３参照）を測定した。その結果、歯底面取り部の面取り量Ｌ３は０．２ｍｍ、歯面面取り部の面取り量Ｌ３は０．３ｍｍ、歯先面取り部の面取り量Ｌ３は０．５ｍｍであった。
【０１０６】
面取りした圧粉成形体を焼結した。焼結条件は、焼結温度：１１５０℃、焼結時間：２０分である。焼結後に得られた焼結歯車は、各歯のエッジ近くに面取り箇所を有していた。焼結歯車の面取り箇所は、上述の圧粉成形体における面取り箇所を実質的に維持していた。
【０１０７】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、試験例１において、焼結歯車（原料粉末）の組成、焼結歯車の仕様、各歯のエッジの面取り条件等を適宜変更できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  焼結歯車
１０  圧粉成形体、１１  加工体
２，２Ａ，２Ｂ  歯、２ｅ  端面、２ｈ  貫通孔
２０  歯底面、２１  歯面、２２  歯先面、２２０，３２０，２０ｅ  仮想面
２５  稜線、２６  曲面
３  面取り箇所、３０  歯底面取り部、３１  歯面面取り部、３２  歯先面取り部
４  エッジ、４０  歯底エッジ、４１，４１Ｒ，４１Ｌ  歯面エッジ、４２  歯先エッジ
４ｈ  内周エッジ、４Ｒ  第一の領域、４Ｌ  第二の領域
【図１Ａ】
2020082203.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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