(57)【要約】【課題】歯型成形用鍛造金型の歯型成形部を修復または再形成することにより、前記歯型成形部の耐久性を向上させ、コストの低減を図る。【解決手段】歯型成形用鍛造金型の略中央部に刻設される歯型部２０における角部２２が摩耗または損傷した場合、前記歯型部２０の内周面を被覆するように耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材２４を溶接し、機械加工によって歯型部２０の歯先２６に溶接された前記修復部材２４の一部を除去するとともに、放電加工によって歯溝２９に残存した該修復部材２４を除去し、歯型部２０の角部２２の摩耗部位または損傷部位にのみ修復部材２４を残存させることにより、前記歯型部２０を本来の形状へと修復する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造成形によってワークに歯型を成形する歯型成形部を有する歯型成形用鍛造金型において、
前記歯型成形部には、コバルト基合金材料およびクロム、モリブデン、ケイ素から選択される耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材により、放電加工された歯型が形成されていることを特徴とする歯型成形用鍛造金型。
【請求項２】
鍛造成形によってワークに歯型を成形する歯型成形部を有する歯型成形用鍛造金型の製造方法において、
前記歯型成形部における摩耗部位あるいは損傷部位を除去する工程と、
前記歯型成形部の除去された部位にコバルト基合金材料およびクロム、モリブデン、ケイ素から選択される耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材を肉盛り溶接する工程と、
前記歯型成形部に溶接された前記修復部材の肉盛り部位を一部除去する工程と、
前記歯型成形部の肉盛り部位を放電加工によって歯型に形成する工程と、
を有することを特徴とする歯型成形用鍛造金型の製造方法。
【請求項３】
鍛造成形によってワークに歯型を成形する歯型成形部を有する歯型成形用鍛造金型の製造方法において、
前記歯型成形部の全体を除去する工程と、
前記歯型成形部の除去された部位を被覆するようにコバルト基合金材料およびクロム、モリブデン、ケイ素から選択される耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材で肉盛り溶接する工程と、
前記溶接によって得られた前記肉盛り部位を一部除去する工程と、
前記歯型成形部の肉盛り部位を放電加工によって歯型に形成する工程と、
を有することを特徴とする歯型成形用鍛造金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ミッションギアなどの歯型を鍛造成形するための歯型成形用鍛造金型およびその製造方法に関し、一層詳細には、鍛造成形を行う際に摩耗あるいは損傷する歯型部の耐久性を向上させることが可能な歯型成形用鍛造金型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、成形される鍛造用素材を高温に加熱して鍛造加工を行う熱間鍛造によって歯車を成形する歯型成形用鍛造金型が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の歯型成形用鍛造金型を用いて熱間鍛造を行う際には、前記加熱された鍛造用素材に伴って該歯型成形用鍛造金型の温度が相当高温に上昇するに至る。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−１１５３４２号公報（第１頁左欄）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術に係る歯型成形用鍛造金型においては、熱間鍛造を行う際、成形される鍛造用素材を予め高温に加熱した状態で鍛造成形を行い、前記鍛造用素材に対して歯型を形成しているが、通常温度で鍛造成形を行う場合と比較して高温下における成形であるために該歯型成形用鍛造金型の強度が低下する。詳細には、熱間鍛造を行う際に歯型成形用鍛造金型に対して高温下で繰り返し荷重がかかるため、歯型成形用鍛造金型の歯型の先端部位が徐々に摩耗あるいは損傷する。すなわち、円弧状に形成されている先端部位が摩耗するにつれてその先端部位の半径が大きくなる場合が多い。
【０００６】
そのため、鍛造用素材に対して鍛造成形を行う際、円弧状の先端部の半径が大きくなることによって前記鍛造用素材を加圧して歯型へ圧入する際の食い込みが鈍くなり、歯型の鍛造成形を行うことが困難となるとともに、成形される鍛造用素材における歯型の寸法精度が低下する。
【０００７】
このように、歯型成形用鍛造金型の歯型が摩耗して前記歯型の寸法精度が低下すると、新しい金型へと交換せざるを得なくなる。しかしながら、新しい金型を製作するのに伴って多大なコストが必要となるため、前記金型の耐久性を向上させることにより金型のライフサイクルを延ばして、コストを低減したいという要請がある。
【０００８】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、歯型の摩耗または損傷を修復することにより前記歯型の耐久性を向上させるとともに、コストを低減することが可能な歯型成形用鍛造金型およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、鍛造成形によってワークに歯型を成形する歯型成形部を有する歯型成形用鍛造金型において、
前記歯型成形部には、コバルト基合金材料およびクロム、モリブデン、ケイ素から選択される耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材により、放電加工された歯型が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材により放電加工された歯型を修復または再形成している。従って、歯型が摩耗または損傷した歯型成形用鍛造金型を修復して繰り返し利用することができるため、歯型成形用鍛造金型の耐久性を向上させてライフサイクルを延ばすことができ、前記歯型成形用鍛造金型を交換するのに伴って発生するコストを低減することができる。
【００１１】
また、歯型成形部は、高温時において高強度を有する耐熱性合金、または、本来の歯型よりも硬度が高い耐摩耗性合金からなる修復部材によって修復されるため、鍛造成形を行う際に歯型成形部に生じる摩耗または損傷が低減され、歯型成形部の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
さらにまた、本発明は、鍛造成形によってワークに歯型を成形する歯型成形部を有する歯型成形用鍛造金型の製造方法において、
前記歯型成形部における摩耗部位あるいは損傷部位を除去する工程と、
前記歯型成形部の除去された部位にコバルト基合金材料およびクロム、モリブデン、ケイ素から選択される耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材を肉盛り溶接する工程と、
前記歯型成形部に溶接された前記修復部材の肉盛り部位を一部除去する工程と、
前記歯型成形部の肉盛り部位を放電加工によって歯型に形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、歯型の摩耗部位または損傷部位を部分的に除去し、前記摩耗部位または損傷部位を被覆するように耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材を溶接する。そして、摩耗部位または損傷部位に溶接された修復部材を放電加工によって加工し、前記歯型成形部を摩耗または損傷が生じていない本来の歯型の形状へと簡便に修復することができる。
【００１４】
従って、歯型が摩耗または損傷した歯型成形用鍛造金型を修復して繰り返し利用することができるため、歯型成形用鍛造金型のライフサイクルを延ばすことができ、前記歯型成形用鍛造金型を新しいものと交換するのに伴って発生するコストを低減することができる。
【００１５】
しかも、歯型における摩耗部位または損傷部位は、高温時において高強度を有する耐熱性合金、または、本来の歯型よりも硬度が高い耐摩耗性合金からなる修復部材によって修復されるため、修復された後に熱間鍛造成形を行う際に歯型成形部に生じる摩耗または損傷が低減され、それに伴って修復された歯型成形部の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
さらに、本発明は、鍛造成形によってワークに歯型を成形する歯型成形部を有する歯型成形用鍛造金型の製造方法において、
前記歯型成形部の全体を除去する工程と、
前記歯型成形部の除去された部位を被覆するようにコバルト基合金材料およびクロム、モリブデン、ケイ素から選択される耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材で肉盛り溶接する工程と、
前記溶接によって得られた前記肉盛り部位を一部除去する工程と、
前記歯型成形部の肉盛り部位を放電加工によって歯型に形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、歯型成形部の全体を除去し、前記歯型成形部が除去された部位に耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材を溶接する。そして、摩耗部位または損傷部位に溶接された修復部材を放電加工によって加工し、前記歯型成形部を摩耗または損傷が生じていない本来の歯型の形状を簡便に再形成することができる。
【００１８】
従って、歯型が摩耗または損傷した歯型成形用鍛造金型の歯型を再形成して繰り返し利用することができるため、歯型成形用鍛造金型のライフサイクルを延ばすことができ、前記歯型成形用鍛造金型を新しいものと交換するのに伴って発生するコストを低減することができる。
【００１９】
また、歯型成形部の全体が耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材によって一体的に形成されているため、前記歯型成形用鍛造金型における歯型成形部の全体の強度を向上させることができる。従って、歯型成形部の強度をより一層向上させることができ、それに伴って耐久性をさらに向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る歯型成形用鍛造金型およびその製造方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２１】
図１〜図３において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る歯型成形用鍛造金型を示す。
【００２２】
図１に示すように、歯型成形用鍛造金型１０は、金属製材料により環状に形成されるボディ１２と、前記ボディ１２の略中央部に軸線方向に沿って下方に所定長だけ窪んで形成され、鍛造用素材（ワーク）１３（図２参照）が装填される環状のワーク装填部１４と、前記ワーク装填部１４の下方に該ワーク装填部１４より小径に形成される貫通孔１６と、前記貫通孔１６のワーク装填部１４側の内周面に内歯（歯型）１８が刻設された歯型部（歯型成形部）２０とからなる。
【００２３】
前記歯型部２０における内歯１８の上部には、図４に示されるように、所定半径（例えば、半径１ｍｍ）からなる円弧状の角部２２が形成されている。すなわち、前記角部２２は、成形される鍛造用素材１３がワーク装填部１４に装填され、図１および図２の上方より図示しない上型によって加圧された際、前記鍛造用素材１３が歯型部２０の内歯１８に食い込みやすいように形成されている。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る歯型成形用鍛造金型１０は、基本的には以上のように構成される。
【００２５】
一方で、前記歯型成形用鍛造金型１０によって鍛造成形が繰り返し行われることにより、歯型部２０の上部に形成される角部２２が徐々に摩耗または損傷してくる（図５参照）。詳細には、歯型部２０の角部２２が摩耗することにより前記角部２２の半径が大きくなり（図４中、二点鎖線形状）、それに伴って所望の鍛造品が得られなくなる。すなわち、前記歯型成形用鍛造金型１０によって成形される図示しない歯型の寸法精度が低下するおそれがある。
【００２６】
そのため、前記歯型成形用鍛造金型１０における歯型部２０の角部２２に摩耗または損傷が生じた際、本実施の形態では、その摩耗部位および損傷部位を補修および歯型部２０全体を再形成する。その方法について次に説明する。
【００２７】
まず、図５に示されるような歯型部２０の角部２２に生じた摩耗部位および損傷部位を補修する場合には、前記歯型部２０における角部２２の摩耗部位および損傷部位を切削、研削などの機械加工によって部分的に切除して平滑にする（図６参照）。すなわち、歯型部２０において摩耗部位または損傷部位以外を残した状態とする。
【００２８】
次に、図７に示されるように、部分的に切除された歯型部２０の内周面全体を被覆するように修復部材２４を溶接する。なお、前記修復部材２４には、ステライト、コバルト基、クロム基、モリブデン基、ケイ素、カーボン、バナジウムなどの合金が含有され、高温時において高強度を有する耐熱性合金、またはボディ１２よりも硬度が高い耐摩耗性合金が用いられる。また、前記修復部材２４をボディ１２へと溶接する方法としては、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、アセチレンガス溶接、プラズマ溶射法などが用いられる。すなわち、耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材２４が、前記歯型部２０の内周面に一体的に肉盛りされて溶接された状態となる。
【００２９】
この場合、前記修復部材２４の溶接は、単層のみに限定されるものではなく、その用途に応じて複層としてもよい。すなわち、歯型部２０に溶接される前記修復部材２４のボディ１２近傍に靭性を持たせるとともに、歯先２６の部分の硬度が高くなるように修復材料２４を選択して調整することもできる。
【００３０】
次に、図７に示されるような歯型部２０の内周面に修復部材２４が一体的に溶接された状態において、本来の内歯１８における歯先２６を形成するために前記歯先２６と略同等の直径となるように機械加工（例えば、切削加工、研削加工）を施し、溶接された前記修復部材２４の一部を除去することにより平滑化させる。換言すると、歯先２６の直径から半径内方向に突出するように溶接された修復部材２４（図８中、破線形状）を機械加工によって切除する。その結果、前記歯型部２０の本来の内歯１８の歯先２６の形状となる（図８参照）。
【００３１】
最後に、図８に示されるように、歯底２８および前記歯底２８と歯先２６とからなる歯溝２９に前記修復部材２４が残存している。そして、歯型部２０に対して図示しない加工電極を介して放電加工を施すことにより、前記歯型部２０の歯溝２９に残存する修復部材２４が除去され、所望の鍛造成形面が再び得られる（図９参照）。
【００３２】
詳細には、放電加工は、前記加工電極が歯型部２０における歯溝２９の形状に対応した形状に形成され、前記加工電極と歯型部２０との間に高周波の交流電流を供給し、内歯１８における歯溝２９に残存する修復部材２４を除去することができる。なお、前記放電加工は、耐熱性合金または耐摩耗性合金などの高硬度の材料を容易に加工することができるとともに、その加工精度が高いという利点がある。
【００３３】
すなわち、歯型部２０の内歯１８における歯先２６に溶接された修復部材２４が機械加工によって除去されて本来の内歯１８の形状に修復するとともに、前記内歯１８における歯底２８および歯先２６と歯底２８とからなる歯溝２９に溶接された修復部材２４が放電加工によって除去されて本来の歯型部２０における内歯１８の形状へと復帰する。
【００３４】
その結果、歯型部２０の内周面を被覆するように溶接された修復部材２４が、内歯１８の角部２２の摩耗部位または損傷部位のみに残存するため、前記角部２２における前記摩耗部位または損傷部位が修復部材２４によって修復されて新たに被覆された状態となり、摩耗または損傷する以前の本来の歯型部２０における内歯１８の形状へと復帰させることができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態に係る歯型成形用鍛造金型１０およびその製造方法では、歯型部２０の内歯１８における摩耗部位または損傷部位を部分的に切除し、前記摩耗部位または損傷部位を被覆するように耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材２４を溶接する。そして、摩耗部位または損傷部位以外の修復部材２４を機械加工を介して除去するとともに、放電加工を施すことによって前記歯型部２０を摩耗または損傷する以前の本来の歯型部２０の内歯１８の形状へと簡便に復帰させることができる。
【００３６】
その結果、歯型部２０が摩耗または損傷した歯型成形用鍛造金型１０を修復して繰り返し利用することができるため、歯型成形用鍛造金型１０のライフサイクルを延ばすことができ、前記歯型成形用鍛造金型１０を交換するのに伴って発生するコストを低減することができる。
【００３７】
また、歯型部２０における角部２２の摩耗部位または損傷部位は、高温時において高強度を有する耐熱性合金、または、本来の歯型部２０よりも硬度が高い耐摩耗性合金からなる修復部材２４によって修復されるため、修復された後に熱間鍛造成形を行う際に内歯１８の角部２２に生じる摩耗または損傷を低減させることができ、それに伴って修復された歯型部２０の耐久性を向上させることができる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。この他の実施の形態では、歯型成形用鍛造金型１０における歯型部２０の一部を補修するのではなく、歯型部２０全体を再形成する。
【００３９】
先ず、図５に示されるような歯型部２０の内歯１８における角部２２が摩耗または損傷した場合において、前記歯型部２０の内歯１８の歯先２６より半径外方向に向かって所定距離だけ一体的に切除する（図１０参照）。すなわち、歯型成形用鍛造金型１０の略中央部より前記歯型部２０全体が一体的に切除された状態となる。
【００４０】
次に、図１１に示されるように、前記歯型部２０が一体的に切除されたボディ１２の内周面３０に、該内周面３０を被覆するように耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材２４を溶接する。その際、前記修復部材２４は、ボディ１２の内周面３０に略環状となるように溶接されるとともに、その溶接された修復部材２４の内周面３２が切除される前の歯型部２０の歯先２６より内周側となるように設けられる。
【００４１】
次に、図１２に示されるように、溶接された修復部材２４の内周面３２を本来の歯型部２０における歯先２６と同一直径となるように機械加工（例えば、切削加工、研削加工）する。その結果、修復部材２４の内周面３２が、半径内方向に所定距離だけ切除されて本来の歯型部２０の歯先２６の直径と略同等となる。
【００４２】
最後に、図１３に示されるように、本来の歯型部２０における歯底２８および前記歯底２８と歯先２６とからなる歯溝２９の形状に対応した図示しない加工電極を介して修復部材２４に対して放電加工を施すことにより、前記修復部材２４の一部が溶解して除去されて歯溝２９の形状が再形成される。
【００４３】
その結果、歯型部２０が切除された後にボディ１２の内周側に修復部材２４が溶接され、前記修復部材２４の一部を機械加工によって除去することにより歯型部２０における歯先２６の形状が再形成されるとともに、放電加工によって修復部材２４の他の一部が除去されて歯溝２９が再形成される。そして、本来の歯型部２０の形状が再形成される。なお、その際に形成される歯型部２０は、内歯１８の角部２２に摩耗または損傷が生じていない本来の形状となる。
【００４４】
以上のように、この他の実施の形態では、歯型成形用鍛造金型１０の歯型部２０の全体を一旦切除し、前記切除された部位に耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材２４を溶接する。そして、再び本来の歯型部２０の形状を再形成することによって、前記歯型部２０を摩耗または損傷する以前の歯型部２０の形状へと簡便に復帰させることができる。
【００４５】
その結果、歯型部２０が摩耗または損傷した歯型成形用鍛造金型１０を修復して繰り返し利用することができるため、前記歯型成形用鍛造金型１０のライフサイクルを延ばすことができ、前記歯型成形用鍛造金型１０を交換するのに伴って発生するコストを低減することができる。
【００４６】
また、歯型部２０の全体が耐熱性合金または耐摩耗性合金からなる修復部材２４によって一体的に形成されているため、前記歯型成形用鍛造金型１０の歯型部２０全体の強度を向上させることができる。そのため、歯型部２０の摩耗部位または損傷部位のみを修復した場合と比較して、より一層歯型部２０の強度を向上させることができ、それに伴って耐久性を向上させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４８】
すなわち、歯型の摩耗部位または損傷部位に溶接された修復部材を放電加工によって加工し、前記歯型を摩耗または損傷が生じていない本来の歯型の形状へと簡便に修復することにより、歯型成形用鍛造金型を修復して何度も繰り返し利用することができ、歯型成形用鍛造金型のライフサイクルを延ばすことができるため、前記歯型成形用鍛造金型の交換に伴って発生するコストを低減することができる。
【００４９】
また、歯型の摩耗部位または損傷部位に溶接する修復部材を、耐熱性合金または耐摩耗性合金とすることにより、鍛造成形を行う際に歯型に生じる摩耗または損傷が低減され、それに伴って修復された歯型成形部の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る歯型成形用鍛造金型の斜視図である。
【図２】図１における歯型成形用鍛造金型の縦断面図である。
【図３】図１における歯型成形用鍛造金型の平面図である。
【図４】図３における歯型成形用鍛造金型の歯型部の一部拡大縦断面図である。
【図５】図３における歯型部の一部拡大横断面図である。
【図６】図５における歯型部の角部を切除した状態を示す一部拡大横断面図である。
【図７】図６における歯型部の内周面を修復部材によって被覆した状態を示す一部拡大横断面図である。
【図８】図７における歯型部の内周面を機械加工によって加工した状態を示す一部拡大横断面図である。
【図９】図８における歯型部の歯溝に放電加工を施し、本来の歯型部の形状へと修復された状態を示す一部拡大横断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る歯型成形用鍛造金型において、歯型部全体が切除された状態を示す一部拡大横断面図である。
【図１１】図１０におけるボディの内周面に修復部材を被覆するように溶接した状態を示す一部拡大横断面図である。
【図１２】図１１における修復部材の内周面を機械加工によって加工した状態を示す一部拡大横断面図である。
【図１３】図１２における歯型部の歯溝に放電加工を施し、本来の歯型部の形状へと修復された状態を示す一部拡大横断面図である。
【符号の説明】
１０…歯型成形用鍛造金型          １２…ボディ
１４…ワーク装填部                １６…貫通孔
１８…内歯                        ２０…歯型部
２２…角部                        ２４…修復部材
２６…歯先                        ２８…歯底
２９…歯溝
【図１】
2004167580.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004167580.tif 000011
【図１０】
2004167580.tif 000012
【図１１】
2004167580.tif 000013
【図１２】
2004167580.tif 000014
【図１３】
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