(57)【要約】  成形用のダイ（１）と回転可能な工具（２）とを用いて出発材料（３）を成形することにより実質的に軸対称な工作物を製造する方法であって、ダイがその中心軸線に沿って穴（１１）を有している、前記方法において、出発材料をダイの前記穴を通じて挿入するステップと、出発材料をダイと回転している工具との間に圧入して、出発材料をダイの輪郭（１２）に対応するように前記中心軸線から外側へ流動させるステップとを含んでいる。
2009501084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用のダイ（１）と回転可能な工具（２）とを用いて出発材料（３）を成形することにより実質的に軸対称な工作物を製造する方法であって、前記ダイがその中心軸線に沿って穴（１１）を有している、前記方法において、
出発材料を前記ダイの前記穴を通じて挿入するステップと、
前記出発材料を前記ダイと回転している前記工具との間に圧入して、前記出発材料を前記ダイの輪郭（１２）に対応するように前記中心軸線から外側へ流動させるステップと、
を含んでいる方法。
【請求項２】
前記出発材料を連続的に且つコントロールして挿入する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ダイが位置固定して支持されている、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイが回転軸線のまわりに回転可能に支持されている、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記ダイの回転数を前記工具の回転数とは独立に制御する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ダイを、回転している前記工具とつれ回りさせる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記工具の回転数ｎおよび／または前記工具と前記ダイとの間隔ａを成形中に調整する、上記請求項のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記工具の回転軸線が前記ダイの中心軸線に対し偏心率ｅでずれている、上記請求項のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
回転している前記工具を前記ダイの中心軸線のまわりに回転振動させることによって前記偏心率を調整する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ダイが好ましくは輪郭付けされた(profiled)縁部（１３）を有している、上記請求項のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
前記挿入ステップまたは前記圧入ステップで前記出発材料を加熱する、上記請求項のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
前記出発材料を中実または管状に挿入する、上記請求項のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
前記工具が対称な工具輪郭または非対称な工具輪郭を有している、上記請求項のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一つに記載の方法を用いて製造した工作物において、一体成形された表面輪郭に対し実質的に平行で、連続的な、中断部のない繊維を有していることを特徴とする工作物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に軸対称な工作物、特に歯形状の外形を備えた工作物を、非切削加工で生産するための方法、および、この方法により製造される工作物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
技術水準から知られている従来の方法は、非切削成形によりたとえば冠歯車のような軸対称形状の工作物を生産するものであるが、とりわけ高コストの工具を必要とすることに特徴がある。成形プロセスでは大きな成形力が発生して工具内部に応力を生じさせ、その一部は極度のノッチストレスピーク値に達するが、これは工具の寿命にネガティブに影響し、それ故そのコストに悪影響を及ぼす。
【０００３】
この種の従来の方法の一例としてアキシャルロール鍛造が挙げられる。この場合、成形対象である材料の全体積をはじめから型の間に設置しなければならず、したがって予成形をおこなわねばならないが、これは作業コストを付加的に拡大させるものである。また、アキシャルロール鍛造の場合、型の設置角度を正確にコントロールされた範囲に保持せねばならず、しかもローリング速度のような他のパラメータにも注意を払わねばならず、当然のことながら製造をさらに複雑にさせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それ故本発明の目的は、加工がより簡単で、したがってより迅速な且つより低コストな加工を可能にする、実質的に軸対称な工作物、特に歯形状の外形を備えた工作物を生産するための方法を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の構成を備えた方法により解決される。有利な実施態様は従属項から明らかである。
【０００６】
出発材料を成形することにより実質的に軸対称な工作物を製造するための本発明による方法は、ダイと回転可能な工具とを使用し、その際ダイはその中心軸線に沿って穴を有している。この場合、出発材料はダイの穴を通じて挿入されて、ダイと回転している工具との間に圧入され、その結果出発材料はダイの輪郭に対応して中心軸線から外側へ流動する。したがって、工作物は１回の作業工程で製造される。寸法精度および表面品質に対する要求に応じては、機械的な後加工または校正を行なってよい。ダイ内部での材料の流動と工具の回転とにより、従来の方法に比べて小さな成形力が発生するにすぎず、その結果工具に対する要求を低減でき、したがってコストを低減できる。成形は非切削加工で行なわれるので、その結果得られる、完成工作物の繊維の延在態様は好ましいものになり、工作物に優れた機械的性質を付与する。
【０００７】
さらに、本発明は、出発材料をダイと工作物との間に連続的に且つコントロールして挿入できることを特徴としており、有利である。これにより、単位時間当たりに成形される材料の量を、選定した成形条件に対し最適に適合させることができ、このことは付加的に、必要とする成形力を制限内に保持させる。
【０００８】
有利な実施態様によれば、ダイは位置固定して支持されている。したがって、成形は材料の供給速度と工具の回転速度だけで決定されており、その結果簡単でコスト効率に優れた方法制御を使用できる。
【０００９】
しかし、ダイが回転軸線のまわりに回転可能に支持されていても有利である。これは成形を制御するための新たな可能性を開くものであるが、制御を著しく複雑にさせるものではない。
【００１０】
制御の他の可能性を得るため、有利には、ダイの回転数を工具の回転数とは独立に制御するのがよい。しかしながら、ダイは回転する工具とつれ回りすることも可能である。このようにすると、材料と工具との間に発生するいかなる摩擦もコントロールすることができ、これによって材料は極めて均一に流動し、その結果最終生産物の性質を改善させることになる。
【００１１】
有利な実施態様では、工具の回転数ｎおよび／または工具とダイとの間隔ａが成形中に調整される。これにより、方法をすでに実行しているときにも、発生する状況に成形を適合させることができる。
【００１２】
ダイの内部で成形される工作物と工具との間にある摩擦面を広くするのが望ましい適用例に対しては、ダイの中心軸線と工具の回転軸線とは一直線上に配置することができる。しかしながら、たとえば中実の工作物の場合のように、より低い摩擦が望ましい場合、すなわち摩擦面がより小さい方が望ましい場合には、他の有利な実施態様に応じて、工具の回転軸線をダイの中心軸線に対し偏心率ｅでずらしてよい。偏心率の程度は、好ましくは、回転している工具をダイの中心軸線のまわりに回転振動させることによって調整することができる。この場合、偏心率を、成形の対象である出発材料または仕上げの対象である工作物の外のり寸法に適合させる。振動は、たとえば工具を半径方向に送り運動させることによって得られる。さらに、摩擦面積を減少させると、部分接触であるので、成形に必要な力が減少し、よってエネルギーが減少するという利点がある。
【００１３】
ダイの最適な充填を達成するため、有利な実施態様では、ダイは好適に輪郭付けされた(profiled)縁部を有している。したがって本発明による方法は、特に歯形状の外形を備えた工作物を非切削加工で製造するのに好都合である。それ故、成形中のダイ内部での均一な材料流と型充填とにより、工作物の端面側の正確な輪郭付け、たとえば端面側の歯形状部の形成が可能になる。
【００１４】
有利には、挿入ステップまたは圧入ステップで出発材料を加熱するのがよい。これによって材料の流動特性が改善し、よって成形力がさらに低減する。
【００１５】
本発明による方法により、中実な出発材料ばかりでなく、中空の出発材料も成形することができる。すなわち、有利には、出発材料はダイの穴を通じてダイと工具との間の中間空間のなかに中実にまたは管状に挿入される。したがって、管状材料の場合には、ダイ内部での流動方向の変更も可能である。
【００１６】
有利には、工具は対称な工具輪郭または非対称な工具輪郭を有している。完成工作物の片側はダイの形状または輪郭によって決定されるが、対称な輪郭または非対称な輪郭を持った工具を使用することにより、他の側の形状を多様に制御する可能性が与えられている。
【００１７】
したがって、本発明による非切削方法で製造された工作物は、一体成形された表面輪郭に対し実質的に平行で、連続的な、中断部のない繊維の延在態様を特徴としている。このような繊維の延在態様は材料の耐荷重性、寿命、精度を向上させ、よって総じて工作物の品質を向上させる。加えて、完成工作物は極めて短時間で製造されるので、費用便益比率に好影響する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を図１の代表的な実施形態に関し説明する。
【００１９】
図１は工具の概略構成図であり、ダイ１とその上に配置された工具２とを示したものである。ダイは、その中心軸線を通る穴１１と、歯形状輪郭部１２の形状の輪郭と、工具側の縁部１３とを有している。工具は回転数ｎで回転し、工具とダイの間の間隔ａは送り運動によって調整することができる。出発材料３はプランジャー（図示せず）を用いて連続的に供給速度で穴１１に挿入され（矢印Ｓ）、そこからダイの輪郭部１２と工具２との間の中間空間のなかへ圧入される。この圧入と材料に作用する工具の回転とにより、材料はダイの輪郭に沿って半径方向外側へ流れ、縁部１３が設けられているために最終的に材料はダイの形状を満たして完成工作物を生じさせる。なお、前記間隔ａをダイのなかの材料の量に適合させてもよい。材料の量は、所定の条件のもとで成形に必要な量だけの材料が圧入されるように制御する。
【００２０】
特許請求の範囲に開示した方法により、中実の出発材料または管状の出発材料から、歯形状の外形を備えた軸対称な工作物または歯形状の外形のない軸対称な工作物を非切削成形によって製造することが可能である。ここに示した例を手がかりにして、当業者が本発明の範囲内にある他の有利な実施形態を認識できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による方法で使用されるダイと工具の概略斜視図であり、材料流を示唆した図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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