(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストであり、リードタイムが短く、かつ、精度の高い歯出し鍛造用金型及びその製造方法、並びに、このような歯出し鍛造用金型を用いた、はす歯歯車の製造方法を提供すること。【解決手段】歯出し鍛造用金型は、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造に用いられる金型であって、金型素材２０に対し、前記はす歯歯車の歯形を形成するための溝（雌はす歯）をギアシェーパー１０により形成することにより製造される。このような歯出し鍛造用金型を用いて、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成を備えた歯出し鍛造用金型の製造方法。
（１）前記歯出し鍛造用金型は、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造に用いられる。
（２）前記歯出し鍛造用金型の製造方法は、金型素材に対し、前記はす歯歯車の歯形を形成するための溝（雌はす歯）をギアシェーパーにより形成する切削工程を備えている。
【請求項２】
以下の構成をさらに備えた請求項１に記載の歯出し鍛造用金型の製造方法。
（３）前記金型素材の硬度は、ＨＲＣ４２以上５０以下である。
【請求項３】
以下の構成をさらに備えた請求項１又は２に記載の歯出し鍛造用金型の製造方法。
（４）前記切削工程は、前記ギアシェーパーを用いて、
ストローク数：５ｓｔｒ／ｍｉｎ以上５４ｓｔｒ／ｍｉｎ以下、及び、
ラジアル送り速度：０．００１ｍｍｓｔｒ以下
の条件下で前記溝を切削加工するものである。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法により得られる歯出し鍛造用金型。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法により得られる歯出し鍛造用金型を用いて、歯車素材に対し、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造を行う鍛造工程を備えたはす歯歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯出し鍛造用金型及びその製造方法、並びに、はす歯歯車の製造方法に関し、さらに詳しくは、はす歯歯車の歯形を鍛造により創成するための歯出し鍛造用金型及びその製造方法、並びに、このような歯出し鍛造用金型を用いたはす歯歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
はす歯歯車（ヘリカルギア）とは、歯すじが螺旋状に傾斜している歯車をいう。はす歯歯車の創成は、一般に、切削加工（歯切り加工）、鍛造加工などにより行われている。切削加工方法としては、ホブ加工、ブローチ加工、ギアシェーパーによる加工（非特許文献１参照）などが知られている。切削加工を用いて歯車を創成すると、高い歯車精度は得られるが、生産効率は低い。そのため、生産効率が重視されるはす歯歯車の製造には、鍛造加工が用いられる場合がある。
【０００３】
鍛造加工を用いてはす歯歯車の歯形を形成するためには、歯車素材に歯形を転写（歯出し鍛造）するための溝（雌はす歯）が形成された鍛造用金型が必要となる。歯出し鍛造によりはす歯歯車を製造する場合、はす歯歯車の精度（歯形精度、歯すじ精度、ピッチ精度、歯溝の振れ精度）は、鍛造用金型に形成された溝（雌はす歯）の精度より低くなる。すなわち、鍛造用金型には、製造される歯車よりも高い精度が求められる。そのため、歯出し鍛造用金型の溝（雌はす歯）の形成には、一般に、高精度加工が可能な放電加工が用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
放電加工を用いて、歯出し鍛造用金型の溝（雌はす歯）を形成するためには、金型の溝（雌はす歯）とかみ合うはす歯が表面に形成された電極（はす歯電極）が必要になる。放電加工を用いた溝（雌はす歯）の形成は、はす歯電極を素材の表面に近接させ、はす歯電極を歯すじ方向に往復運動させることにより行われる。
しかしながら、はす歯電極の作製には費用と時間が掛かる。そのため、放電加工法は、コストが高く、リードタイムが長いという問題があった。
【０００５】
また、内歯の金型を製造するためには、金型の内径にほぼ等しい直径を有するはす歯電極が必要になる。そのため、内歯の金型を製造する場合において、金型の内径が大きくなるほど、はす歯電極の外径も大きくなる。
しかしながら、はす歯電極が大型になるほど、はす歯電極の慣性が大きくなる。そのため、内径の大きい内歯の金型を製造する場合、放電加工時のはす歯電極の往復運動に際して歯すじ精度を出しにくくなり、精度維持が難しくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０４−１５２０２５号公報
【特許文献２】特開平１１−２０７５２９号公報
【特許文献３】特開２００９−１７８７３９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】興野  文人  他、三菱重工技法、VOL.34、No.2（１９９７−３）、ｐ１０８−１１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、低コストであり、リードタイムが短く、かつ、精度の高い歯出し鍛造用金型及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、このような方法により製造された歯出し鍛造用金型を用いた、はす歯歯車の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る歯出し鍛造用金型の製造方法は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記歯出し鍛造用金型は、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造に用いられる。
（２）前記歯出し鍛造用金型の製造方法は、金型素材に対し、前記はす歯歯車の歯形を形成するための溝（雌はす歯）をギアシェーパーにより形成する切削工程を備えている。
【００１０】
また、本発明に係る歯出し鍛造用金型は、本発明に係る方法により得られるものからなる。
さらに、本発明に係るはす歯歯車の製造方法は、本発明に係る方法により得られる歯出し鍛造用金型を用いて、歯車素材に対し、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造を行う鍛造工程を備えていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
ギアシェーパーは、従来、はす歯歯車そのものを製造するために用いられていた。本発明は、このギアシェーパーを用いて歯出し鍛造用金型の溝（雌はす歯）の形成を行うことを特徴とする。切削加工で歯出し鍛造用金型の溝（雌はす歯）を形成すると、放電加工を用いた場合に比べて、金型を安価に、かつ、短時間で作製することができる。また、内歯又は外歯のいずれの金型を製造する場合であっても、あるいは、内径の大きい内歯の金型を製造する場合であっても、溝（雌はす歯）の精度が高い。さらに、切削加工条件を最適化すると、溝（雌はす歯）の精度は、放電加工とほぼ同等となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、ピニオンカッタの正面図及び加工途中の金型素材の正面断面図である。図１（ｂ）は、ピニオンカッタで加工している途中の金型素材の平面図である。
【図２】金型素材の硬さがＨＲＣ４６であるときの、ストローク数と歯車精度との関係を示す図である。
【図３】金型素材の硬さがＨＲＣ４６であるときの、ラジアル送り速度と歯車精度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  歯出し鍛造用金型及びその製造方法］
本発明に係る歯出し鍛造用金型は、本発明に係る方法により得られるものからなる。
また、本発明に係る歯出し鍛造用金型の製造方法は、以下の構成を備えている。
（１）前記歯出し鍛造用金型は、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造に用いられる。
（２）前記歯出し鍛造用金型の製造方法は、金型素材に対し、前記はす歯歯車の歯形を形成するための溝（雌はす歯）をギアシェーパーにより形成する切削工程を備えている。
【００１４】
［１．１．  用途］
本発明に係る歯出し鍛造用金型は、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造に用いられる。外径の大きな外歯のはす歯歯車を鍛造により製造するためには、内径の大きな内歯の歯出し鍛造用金型が必要となる。本発明に係る方法は、内径の大きな内歯の歯出し鍛造用金型であっても、高い精度で製造することができる。
【００１５】
［１．２．  金型素材］
本発明において、金型素材は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な材料を選択することができる。
一般に、金型素材の硬度が低くなるほど、切削加工は容易になるが、金型寿命が低下する。従って、金型素材の硬度は、ＨＲＣ４２以上が好ましい。金型素材の硬度は、さらに好ましくは、ＨＲＣ４４以上である。
金型素材の硬度が高くなるほど、金型寿命は長くなる。しかしながら、金型素材の硬度が高すぎると、切削加工が困難となり、溝（雌はす歯）の精度も低下する。従って、金型素材の硬度は、ＨＲＣ５０以下が好ましい。
【００１６】
本発明に適した金型素材は、焼き入れ状態での直彫りが可能な材料（例えば、ＳＫＤ６１などの熱間ダイス鋼、ＳＫＴ４などのプレハードン鋼など）である。
【００１７】
［１．３．  ギアシェーパーによる切削加工］
図１（ａ）に、ピニオンカッタ１０の正面図及び加工途中の金型素材（ワーク）２０の正面断面図を示す。図１（ｂ）に、ピニオンカッタ１０で加工している途中の金型素材２０の平面図を示す。
「ギアシェーパー」とは、図１に示すように、ピニオンカッタ１０を円周方向に回転させながら、ピニオンカッタ１０を歯すじ方向に往復運動させる加工装置をいう。はす歯が形成されたピニオンカッタ１０をラジアル方向及び円周方向に所定の送り速度で送りながら、ストローク方向に往復運動させると、金型素材２０の表面に溝（雌はす歯）を形成することができる。ラジアル方向への送りは、連続的に（１ストロークの間に切り込み量を少しずつ増やしながら）行われる。一方、円周方向の送りは、同じ切り歯で削り続けないように、１ストローク毎に歯のピッチ（隣の歯までの間隔）に合わせて、間欠的に（切り歯が入れ替わるように）行われる。
なお、図１に示す例において、金型素材２０に内歯を形成する状態が示されているが、外歯も同様の方法により形成することができる。
【００１８】
ギアシェーパーを用いて金型素材の表面に溝（雌はす歯）を切削加工する場合、切削条件は、特に限定されるものではなく、金型素材の組成や金型に求められる特性などに応じて最適な条件を選択するのが好ましい。
【００１９】
単位時間当たりのストローク数（以下、単に「ストローク数」ともいう）は、切削速度に比例する。一般に、ストローク数が少なくなるほど、工具の摩耗が抑えられ、溝（雌はす歯）の精度は高くなる。しかしながら、ストローク数が少なすぎると、加工能率が低下する。従って、ストローク数は、５ｓｔｒ／ｍｉｎ以上が好ましい。ストローク数は、さらに好ましくは、５０ｓｔｒ／ｍｉｎ以上である。
一方、ストローク数が多くなりすぎると、ピニオンカッタ１０の摩耗が著しくなり、溝（雌はす歯）の精度が低下する。従って、ストローク数は、５４ｓｔｒ／ｍｉｎ以下が好ましい。
【００２０】
ラジアル方向への送り速度（ラジアル送り速度）が遅くなるほど、切削負荷が小さくなり、工具の変形や逃げが抑制されるため、溝（雌はす歯）の精度は高くなる。しかしながら、ラジアル送り速度が遅すぎると、加工能率が低下する。従って、ラジアル送り速度は、０．０００５ｍｍ／ｓｔｒ以上が好ましい。
一方、ラジアル送り速度が速くなりすぎると、切削負荷が大きくなり、工具の変形や逃げが大きくなるために、溝（雌はす歯）の精度が低下し、あるいは、ピニオンカッタの摩耗が著しくなる。従って、ラジアル送り速度は、０．００１ｍｍ／ｓｔｒ以下が好ましい。
【００２１】
［２．  はす歯歯車の製造方法］
本発明に係るはす歯歯車の製造方法は、本発明に係る方法により得られる歯出し鍛造用金型を用いて、歯車素材に対し、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造を行う鍛造工程を備えている。
本発明は、ギアシェーパーを用いて製造された歯出し鍛造用金型を用いてはす歯歯車の歯出し鍛造を行うことを特徴とする。歯出し鍛造そのものは、従来と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００２２】
［３．  作用］
ギアシェーパーは、従来、はす歯歯車そのものを製造するために用いられていた。本発明は、このギアシェーパーを用いて歯出し鍛造用金型の溝（雌はす歯）の形成を行うことを特徴とする。切削加工で歯出し鍛造用金型の溝（雌はす歯）を形成すると、放電加工を用いた場合に比べて、金型を安価に、かつ、短時間で作製することができる。また、内歯又は外歯のいずれの金型を製造する場合であっても、あるいは、内径の大きい内歯の金型を製造する場合であっても、溝（雌はす歯）の精度が高い。さらに、切削加工条件を最適化すると、溝（雌はす歯）の精度は、放電加工とほぼ同等となる。
【実施例】
【００２３】
［１．  歯出し鍛造用金型の作製］
図１に示すギアシェーパーを用いて、外歯歯車を製造するための歯出し鍛造用金型を作製した。金型素材にはＳＫＤ６１を用い、硬さがＨＲＣ４２〜５２となるように調質した。切削工具（ピニオンカッタ）には、粉末ハイスを用いた。
切削条件は、ストローク数：５０〜６００ｓｔｒ／ｍｉｎ、円周送り速度：０．４０〜０．４５ｍｍ／ｓｔｒ、ラジアル送り速度：０．０００５〜０．０１０ｍｍ／ｓｔｒ、とした。
金型の歯車諸元は、モジュール：２．７０５、ねじれ角：２９°、圧力角：９°、歯先円直径：φ２１１．１、歯元円直径：φ２２３．３、全歯丈：６．０８３とした。
【００２４】
［２．  試験方法］
作製された金型の内表面に形成された溝の精度（雌はす歯の歯車精度）をＪＩＳ  Ｂ１７０２−１に準拠して評価した。
【００２５】
［３．  結果］
図２に、金型素材の硬さがＨＲＣ４６であるときの、ストローク数と歯車精度との関係を示す。図３に、金型素材の硬さがＨＲＣ４６であるときの、ラジアル送り速度と歯車精度との関係を示す。さらに、表１に、金型素材の硬さと歯車精度の関係を示す。図２〜図３及び表１より、以下のことがわかる。
（１）ストローク数が少なくなるほど、歯車精度が高くなる。
（２）金型素材の硬度が低くなるほど、歯車精度が高くなる。
（３）ＪＩＳ等級６以上の歯車精度を得るためには、ストローク数は、５４ｓｔｒ／ｍｉｎ以下が好ましい。
（４）ＪＩＳ等級６以上の歯車精度を得ることができ、かつ、工具の早期損傷を防ぐためには、金型素材の硬さは、ＨＲＣ５０以下が好ましい。
【００２６】
（５）ラジアル送り速度が遅くなるほど、歯車精度が高くなる。
（６）一般的に、ＨＲＣ４２〜５０の硬度が必要とされる歯車用金型において、切削加工＋放電加工を伴わずに、切削加工のみでの成型を行った場合には、被削性、熱変形、摩耗等の影響に起因して、仕上げ外観に影響が生じる。そのため、精密歯車形状等の加工には仕上げ精度の面で限界が生じていた。よって、最終工程として、放電加工を行う事が従来技術とされてきた。しかし、本発明のギアシェーパーを用いた切削条件での加工では、放電加工によるＪＩＳ規格の範囲と同等の精度であることが図２、図３及び表１より証明されている。以上により、放電加工を伴わずに切削加工のみで最終成形を行えることが本発明の最大の効果となる。
【００２７】
【表１】
2014100725.tif 000003
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る歯出し鍛造用金型は、内歯又は外歯のはす歯歯車の歯出し鍛造に用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０            ピニオンカッタ
２０            金型素材（ワーク）
【図１】
2014100725.tif 000004
【図２】
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【図３】
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