(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前工程にて予備成形した、軸部およびカップを有する軸状部材の軸部を、冷間押出しまたは冷間ローリングによる冷間鍛造で所定の寸法形状に仕上成形した後、軸部の所定部位に後加工を施すに際し、
予備成形の段階で、軸部の後加工予定部位の外径を、仕上成形完了時における軸部の他の部位の外径よりも小さくすると共に、軸部の前記冷間鍛造前の後加工予定部位と軸部との間に位置する境界部の絞り角Ｆを、軸部の前記冷間鍛造後の軸部とカップとの間の絞り角Ｅと等しくすることを特徴とする軸状部材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、等速自在継手の外輪等を始めとする軸状部材の加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
等速自在継手、例えばダブルオフセット型等速自在継手の外輪は、円筒状のカップと軸状のステムとを同軸状に一体形成し、カップの内径面に軸方向に沿って延びるストレートなボール転動溝を数条設けて構成される。
【０００３】
この種の外輪のうち、特に長尺のステムを有するものは、一般に図３（ａ）〜（ｃ）に示す手順で製作される。すなわち、先ず、亜熱間鍛造等により完成品よりも短尺大径且つ厚肉の外輪素材（21）を予備成形する（同図（ａ）参照）。次に、外輪素材（21）にリン酸塩被膜処理等の表面処理を施した後、ポンチ及びダイスを用いてカップ（22）にしごき加工を施し、カップ（22）の内径及び内径面のボール転動溝（23）を所定の寸法に仕上げる（同図（ｂ）参照）。次に、例えばステム（24）の外周面に複数個のロールを圧接して冷間ローリングを行い、この部分を小径化しつつ軸方向に延ばして所定寸法に仕上成形する（同図（ｃ）参照）。ここで、カップ（22）及びステム（24）をしごきや冷間ローリング等の冷間鍛造で仕上げるのは、熱間鍛造では十分な精度を得ることができないからである。
【０００４】
このような手順で製作された外輪（25）は、必要箇所を旋削した後、ステム（24）の端部（26）にセレーションやスプラインを転造して製品化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に常温下で金属材料を冷間加工すると、その加工部分には加工硬化が生じる。従って、上述のようにステムを冷間ローリング等により延ばす際にもステムの全長にわたって加工硬化が生じる。
【０００６】
しかし、このような加工硬化が生じると、冷間鍛造完了後、セレーション等を転造する際に転造工具に過大な負荷が作用する。そのため、従来では、セレーション等の後加工を施した部位の仕上げ寸法がばらつき易く、また、工具寿命の短縮化等の問題も生じていた。
【０００７】
そこで、本発明は、ステムを冷間鍛造により仕上成形する際の、後加工予定部位の加工硬化を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では前工程にて予備成形した、軸部およびカップを有する軸状部材の軸部を、冷間押出しまたは冷間ローリングによる冷間鍛造で所定の寸法形状に仕上成形した後、軸部の所定部位に後加工を施すに際し、予備成形の段階で、軸部の後加工予定部位の外径を、仕上成形完了時における軸部の他の部位の外径よりも小さくすると共に、軸部の前記冷間鍛造前の後加工予定部位と軸部との間に位置する境界部の絞り角Ｆを、軸部の前記冷間鍛造後の軸部とカップとの間の絞り角Ｅと等しくすることとした。
【０００９】
【作用】
予備成形時に、軸状部の後加工予定部位の外径を、冷間鍛造完了時における後加工予定部位を除いた軸部の外径よりも小さくすれば、冷間鍛造中は後加工予定部位と鍛造加圧面（ロールの外径面やダイスの内径面等）とが非接触になるので、後加工予定部位が鍛造加圧面から加圧力を受けることもない。従って、冷間鍛造に伴う後加工予定部位の加工硬化を防止してその特性を初期状態のまま維持することが可能となる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１及び図２に基づいて説明する。
【００１１】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明による軸状ワーク、例えばダブルオフセット型等速自在継手の外輪（７）の製作手順を示す側面一部断面図である。以下、この手順を説明する。
【００１２】
先ず、亜熱間鍛造等により完成品よりも短尺大径且つ厚肉の外輪素材（１）を予備成形する（（ａ）図参照）。この時、ステム（軸部）（２）は、予め段付き軸状に形成され、その軸端（３）（後加工予定部位）は、これよりもカップ（４）側に位置する他の軸部分（５）よりも小径に形成される。具体的には、後加工予定部位（３）の外径（Ｂ）は、軸部分（５）の最終仕上外径（Ａ）よりも小径に形成される（Ｂ＜Ａ）。また、後加工予定部位（３）の長さ（Ｄ）は、後の工程で転造するセレーションの軸方向長さ（Ｃ）と等しくされる。
【００１３】
以下、従来と同様の手順でカップ（４）をしごき加工し（（ｂ）図参照）、次いでステム（２）をローリングにより冷間鍛造して（ｃ）図に示す所定形状の外輪（７）を仕上成形する。その後、所要箇所を旋削し、さらに後加工予定部位（３）にセレーションを転造することにより外輪（７）が製品化される。
【００１４】
ステム（２）のローリングは、図２に示す装置によって行なわれる。この装置は、軸線を平行にして配置した３つのロール（10ａ）〜（10ｃ）を、図示しない回転駆動源により同方向に回転駆動するもので、外輪素材（１）のステム（２）は３つのロール（10ａ）〜（10ｃ）の間に形成された略三角形型の隙間にその軸線をロール（10ａ）〜（10ｃ）の軸線と平行にして挿入される。各ロール（10ａ）〜（10ｃ）は、図示しないシリンダ等のスライド駆動源によりステム（２）の軸心方向に向けてスライド可能に支持される。各ロール（10ａ）〜（10ｃ）をステム（２）側にスライドさせると、ロール外周面がステム（２）の外周面３箇所に圧接してこれを軸心方向に押圧するので、ステム（２）は二点鎖線で示すように徐々に小径化しながら下方に延びる。この時、カップ（４）が軸方向及び半径方向に変位しないよう、カップ（４）の内径部には上方から押込みヘッド（11）が嵌挿され、カップ（４）の外径面にはベアリング（12）で回転自在に支持した円筒状のガイド（13）が被嵌される。
【００１５】
以上の工程及び装置であれば、ステム（２）のローリング中は、後加工予定部位（３）が常時鍛造加圧面、すなわち各ロール（10ａ）〜（10ｃ）の外径面（14）よりも内径側（ステムの軸心側）に位置する。従って、後加工予定部位（３）は、ローリングの開始から終了に至るまでロール（10ａ）〜（10ｃ）と接触することはなく、鍛造加圧面（14）から圧縮方向に加圧されることもない。従って、ローリングによる後加工予定部位（３）の加工硬化を回避することができ、これにより、セレーション転造時の転造工具への負荷を軽減して仕上げ寸法のばらつき、成形不良や工具寿命の短縮化等を防止することが可能となる。
【００１６】
本発明は、ステム（２）をローリング以外の他の冷間鍛造法で仕上成形する場合にも同様に適用可能である。例えば、ポンチとダイスによる冷間押出しでステム（２）を延ばす場合でも、上述の条件式（Ｂ＜Ａ）を満足している限り、後加工予定部位（３）が鍛造加圧面（14）（ダイスの内径面）に接触することはなく、後加工予定部位（３）に加工硬化は生じない。
【００１７】
この場合、外輪素材（１）の後加工予定部位（３）と軸部分（５）との間に位置する境界部（15）の絞り角（Ｆ°）をダイスの導入角（図１（ｃ）において、外輪（７）のステム（２）とカップ（４）との間の絞り角（Ｅ°）に対応する）と等しくしておけば、ステム（２）をダイス内径部に導入した時点で、境界部（15）外径面と鍛造加圧面とが面接触するので、外輪素材（７）の姿勢が安定化し、ポンチで加圧した際のステム（２）の座屈を防止することが可能となる。
【００１８】
なお、加工硬化により加工性が悪化するのは何もセレーション等を転造する場合に限られない。すなわち、金属材料に力を加えて塑性変形させる塑性加工（鍛造、押出し、引抜き、圧延、プレス等）や切削加工でも加工硬化の存在により、加工性が著しく低下する。従って、本発明は、冷間鍛造完了後にこれらの加工を後加工予定部位（３）に施す場合にも同様に適用可能である。もちろん、等速自在継手の外輪（７）に限らず、冷間鍛造、転造等の後加工の順で加工する限り、他の形状の軸状部材を加工する際にも同様に適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、予備成形した軸状部材の軸部を冷間鍛造により所定の寸法形状に仕上成形した後、軸部の所定部位に後加工を施す場合でも、冷間鍛造に伴う後加工予定部位の加工硬化を回避又は軽減することができる。従って、後加工時に工具に作用する負荷を軽減でき、仕上げ寸法のばらつき、成形不良や工具寿命の短縮化等を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる工程を示す側面一部断面図である。
【図２】（ａ）図は、ステムを冷間鍛造するためのローリング装置の縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図中のＸ−Ｘ線での断面図である。
【図３】従来の工程を示す側面一部断面図である。
【符号の説明】
１    外輪素材
２    ステム（軸部）
３    後加工予定部位
４    カップ
７    外輪（軸状部材）
14    鍛造加圧面
15    境界部
【図１】
0003697287.tif 000002
【図２】
0003697287.tif 000003
【図３】
0003697287.tif 000004