(57)【要約】【課題】一定の歯形を有する歯車の歯の仕上げ転造加工における転造加工時間を従来に比べて短くできる転造ダイスを提供する。【解決手段】歯先、歯面及び歯元により構成された一定の歯形を有する歯車部を備えるワーク１０の歯車部を仕上げ転造する転造ダイス２０であって、転造ダイス２０はネジ形状を備えるとともに、ネジ形状は転造ダイス２０に断続的に形成される構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯先、歯面及び歯元により構成された一定の歯形を有する歯車部を備えるワークの前記歯車部を仕上げ転造加工する転造ダイスであって、前記転造ダイスはネジ形状を備えるとともに、該ネジ形状は前記転造ダイスに断続的に形成されることを特徴とする歯車の仕上げ加工用の転造ダイス。
【請求項２】
前記転造ダイスの表面には、前記ねじ形状を分断する溝部が前記転造ダイスの軸方向に平行に形成されることを特徴とする請求項１に記載の焼結歯車の仕上げ加工用の転造ダイス。
【請求項３】
前記転造ダイスに形成された前記ねじ形状は、該ネジ形状の形成方向に対して連続的な傾斜を備えて形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結歯車の仕上げ加工用の転造ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の歯形を有する歯車部を備えた歯車の仕上げ転造加工に使用する転造ダイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焼結歯車部品の歯車部を転造することにより仕上げる方法として、焼結体からなる歯車部品の粗加工品であるワークに対して、焼結体の歯車に噛み合う歯車形状を備える転造ダイスを用いて転造加工を行い、ワークの歯車部の表面を緻密化して仕上げ加工する方法がある。この方法によれば、歯車部品の粗加工品であるワークと転造ダイスとをそれぞれの回転軸を略平行に配置した状態で噛み合わせ、それぞれの回転軸を接近させる方向に加圧した状態で歯車部品の粗加工品であるワークおよび転造ダイスを回転させることにより、焼結歯車部品の歯車部の仕上げ加工を行う。
【０００３】
これに対し、表面にネジ形状を備える転造ダイスを用いて、転造ダイスと歯車部品の粗加工品であるワークそれぞれの回転軸を交差せず、かつ平行でもない筋違い軸状に配置し、焼結歯車の歯車と転造ダイスのネジ部とを噛み合わせて圧力を加え、双方を回動および相対移動させることにより、焼結歯車部品の歯車部の仕上げ加工を行う方法が開発されている。（例えば、特許文献１）
ここで、図３および４に、上記特許文献１の従来の焼結歯車の仕上げ転造方法および仕上げ転造装置における焼結歯車のワークと転造ダイスとの関係を示す。図３は、従来の焼結歯車の仕上げ転造加工時におけるワークと転造ダイスとの関係を示す概略図である。また、図４は、図３の概略図において図中Ｅ方向から焼結歯車のワークと転造ダイスとを見たときの概略図である。
【０００４】
上記特許文献１に示す、従来の焼結歯車の仕上げ転造方法および仕上げ転造装置によれば、歯車部品の粗加工品であるワークと、表面にネジ形状を備える円柱状の転造ダイスとが噛み合わされた上で圧力を加えられた状態で、双方がそれぞれの回転軸を中心として回動することによってワークの歯車の歯丈方向に対して仕上げ転造加工が行われ、さらに、転造ダイスがワークの回転軸方向に相対的に移動することによってワークの歯車の歯幅方向に対して仕上げ転造加工が行われることにより、ワークの歯車面全体に対して逐次仕上げ転造加工が行われるものである。
【０００５】
また、上記特許文献１の焼結歯車の仕上げ転造方法では、前述の通り歯丈方向および歯幅方向に関して、逐次的に仕上げ加工が行われる。そのため、歯車部品と転造ダイスの回転軸が略平行であるときと比較して、ある時点における歯車部品と転造ダイスとが接触している面積は狭くなるので、同等の加工力を加えた場合には単位面積あたりの加工圧力を大きくすることができる。
【０００６】
したがって、上記特許文献１の焼結歯車の仕上げ転造方法によれば、仕上げ転造加工に要する加工力を小さくすることができ、さらに転造ダイスに掛かる力を小さくすることができる。これにより、転造ダイスの弾性変形が起こりにくくなり転造精度が向上するので、仕上げ加工後のワークの歯車精度を向上することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１２９３１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の歯車仕上げ転造加工方法は、ワークと転造ダイスとの接触面積を小さくして、歯車の歯丈方向および歯幅方向に関して逐次的に転造加工を行うため、転造加工に必要となる時間が長くなってしまっていた。
【０００９】
ここで、転造ダイスの回転数を上昇させることによって加工時間を短縮する方法が考えられるが、この方法では、転造ダイスとワークとの間に発生する摩擦が増加するために、加工を行う際に転造ダイスとワークとの間にさらに熱が発生することになる。これによって、ワークに焼が生じてワークが変色したり、転造ダイスとワークの接触面において油膜が切れ潤滑切れが発生して転造ダイスが摩耗したり、接触抵抗が増加するために成型時の負荷が増大したり、ピッチングなどの歯面疲労が発生したりする  といった問題があった。
【００１０】
即ち、本工法における転造ダイスとワークとの関係では、転造ダイスに形成された溝が１本の場合、即ち転造ダイスの形状が一条ネジと同様の溝を形成している場合、転造ダイスが１回転するごとにワークはワークの歯車の歯１本分回転するため、ワークを１回転させるためには転造ダイスをワークの歯車の歯数と同じ回数の回転を行うことが必要となる。また、転造ダイスとワークの回転軸の配設状態は、円筒ウォームギアと同様の食い違い軸状となっているため、転造ダイスとワークの接触面において両者の回転方向は直交している。
【００１１】
したがって、転造ダイスとワークとの間には、転造ダイスの回転方向の摩擦と、ワークの回転方向（即ち転造ダイスの回転方向と直交する方向）の摩擦とが発生する滑り接触による転造加工であるため、平歯車の転造ダイスとワークとの転がり接触による転造加工と比較すると、高い接触摩擦力が発生する。そのため、成型時の負荷が増大したり、転造ダイスとワークとの間に摩擦熱が発生したりしていたので、転造ダイスの回転数を上昇させることによって転造加工に要する時間を短縮することはできず、問題の発生しない程度の回転数で転造ダイスを回転させなければならなかった。
【００１２】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、一定の歯形を有する歯車部を備えた焼結体よりなるワークの歯車部を仕上げ転造する転造ダイスであって、転造ダイスの回転数を向上することによって、転造ダイスとワークとの間に発生する摩擦等の転造加工時に発生する問題の発生を防止して、転造仕上げ加工に係る加工時間を従来に比べて短くできる転造ダイスを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１において講じた技術的手段は、一定の歯形を備えて構成された歯車部を備えた焼結体よりなるワークの歯車部を仕上げ転造加工する転造ダイスであって、前記転造ダイスはネジ形状を呈するとともに、前記ネジ形状は転造ダイスに断続的に形成されることを特徴とする焼結歯車の仕上げ加工用の転造ダイスである。
【００１４】
上記請求項１の発明によれば、転造ダイスがネジ形状を呈するとともに、ネジ形状が転造ダイスに断続的に形成されていることにより、この転造ダイスを用いて焼結体よりなるワークの歯車部を仕上げ転造加工を行う際に、ワークと転造ダイスとが断続的に当接するようになるので、ワークと転造ダイスとの間に充分な潤滑剤を供給することが可能となる。これによって、転造加工に掛かる摩擦を低減することが可能となり、ワークと転造ダイスとの間に発生する加工負荷および摩擦熱の上昇を防止することができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項２において講じた技術的手段は、転造ダイスの表面には、ねじ形状を分断する溝部が前記転造ダイスの軸方向と平行に形成されることを特徴とする請求項１に記載の焼結歯車の仕上げ加工用の転造ダイスである。
【００１６】
上記請求項２の発明によれば、転造ダイスの表面にねじ形状を分断するように溝が形成されることにより、この転造ダイスを用いて焼結体よりなるワークの歯車部を仕上げ転造加工を行う際に、この転造ダイスに形成された溝からワークと転造ダイスとの間に充分な潤滑剤を供給することが可能となる。これによって、転造加工に掛かる摩擦を低減することが可能となり、ワークと転造ダイスとの間に発生する加工負荷および摩擦熱の上昇を防止することができる。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項３において講じた技術的手段は、転造ダイスに形成されたネジ形状は、ネジ形状の形成方向に対して連続的な傾斜を備えて形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結歯車の仕上げ加工用の転造ダイスである。
【００１８】
上記請求項３の発明によれば、転造ダイスに形成されたねじ形状は、ねじ形状のらせんの形成方向に対して連続的な傾斜を備えて形成されることにより、この転造ダイスを用いて焼結体よりなるワークの歯車部を仕上げ転造加工を行う際において、ワークと転造ダイスとが断続的に当接する際の衝撃を軽減して、衝撃によりワークおよび転送ダイスが変形することを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施例の転造ダイス２０とワーク１０との構成を示す正面図である。図１において、転造ダイス２０と、転造ダイス２０によって仕上げ加工されるワーク１０とが構成されている。
【００２１】
ワーク１０は、金属粉末を型に注入してプレスし歯車形状に成型した物を焼結した焼結体の歯車であり、外周部には一定の歯形を形成した歯車部１１を備えている。また、ワーク１０の歯車の回転軸は、回転軸１５ａを備えるワーク軸１５に同軸的に軸止され、一体となって歯車の回転軸を中心として回転可能となっている。
【００２２】
転造ダイス２０は、金属製で略円柱形状をなし、図１に示すこの円柱の中心軸２０ａを回転軸として回動可能であり、図示しないモータに回転軸を連結し回転駆動することが可能であり、さらに図１に示す矢印Ｂ方向について進退可能である。
【００２３】
また、転造ダイス２０の円柱側面には、１本の溝をらせん状に形成されることによりねじ山２１が形成され略ねじ形状を成しているとともに、転造ダイス２０に形成されたねじ山２１は、ワーク１０に形成された歯車部１１と食い違い軸状に噛み合うことが可能な形状を備えている。
【００２４】
さらに、転造ダイス２０は、円柱側面上のねじ山を回転軸方向に平行に沿って取り除くことにより、転造ダイス２０には縦溝が３本形成されている。転造ダイス２０は回転軸を略水平に軸支され、転造ダイス２０の回転軸に対して回動可能になっている。
【００２５】
また、転造ダイス２０とワーク１０とは、矢印Ｄ方向に相対移動し食い違い軸状に接触することが可能であり、転造ダイス２０のねじ形状とワーク１０の歯車とを噛み合わせることにより、転造ダイス２０とワーク１０とを連動して回転させることが可能である。
【００２６】
本実施例の焼結歯車の仕上げ加工用転造ダイスによれば、図示しないモータによって回転駆動されている転造ダイス２０と、ワーク１０とを、図１に示すように噛み合わせて、両者を連動して回動させる。そして、転造ダイス２０をワーク１０に対して所定の速度にて、送り方向Ｂに送ることによってワーク１０の歯車１１の歯幅方向に対して逐次仕上げ転造加工が行われることとなる。
【００２７】
ここで、図１に示すように、転造ダイス２０に設けられたねじ山２１は、転造ダイス２０に断続的に配設されているため、非常に潤滑剤を供給しやすく、また冷却効果も高くなっている。さらに、図２に示すように、転造ダイス２０側面に配設したねじ山２１および溝部２２は、それぞれ転造ダイス２０の軸方向に平行に配設しているため、転造ダイス２０の溝部から潤滑剤を供給することにより、ワーク１０の歯車１１および転造ダイス２０のねじ山２１へ、潤滑剤を供給することが容易となるため、転造ダイス２０およびワーク１０の過熱防止と摩擦の軽減に有効である。
【００２８】
したがって、本実施例の焼結歯車の仕上げ加工用転造ダイスによれば、転造ダイス２０とワーク１０との接触面における問題の発生を防止できるので、転造ダイス２０の回転数を、従来の転造ダイスの回転数以上に設定することが可能となり、その結果、焼結歯車の仕上げ転造加工に要する加工時間を短縮することが可能となる。
【００２９】
なお、本実施例においては、図１に示すように、転造ダイスの回転に従って溝部からネジ山を形成する部分となる境界部分であるネジ山の始端においてはネジ山が徐々に隆起するようになだらかな曲面を形成して溝部とネジ玉とを連続的に接続しており、転造ダイスのネジ山を形成する部分から溝部となる境界部分であるネジ山の終端においてはネジ山の形成方向に対して略垂直に切断されて溝部と隣接しているが、これに限らず、例えば、ネジ山の始端、終端ともになだらかな曲面を形成して溝部と連接するように形成することも可能である。
【００３０】
また、本実施例においては、転造ダイスの形状を図１に示すように、従来の転造ダイスのネジ部を一定の間隔で切り取るように取り除くことにより、転造ダイス表面上に溝を形成するようにしたが、これに限らず、例えば、ネジ部のネジ山の高さを連続的に変化させることにより、転造ダイスの表面上に溝とネジ山とを形成することも可能である。
【００３１】
また、本実施例においては、図２に示すように、転造ダイスはネジ山と溝部とがそれぞれ転造ダイスの軸方向に対して略平行に配設する構造としているが、これに限らず、例えば、ネジ山と溝部とが転造ダイスの軸方向に対して略らせん状に配設する構造とすることも可能である。また、転造ダイスの軸方向に対して略平行にネジ山と溝部とを交互に配設する構造とすることも可能である。
【００３２】
また、本実施例においては、ワーク１０は粉末金属の圧粉体の焼結体であるが、切削、鍛造等によって歯車形状に粗加工された物でも良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、一定の歯形を有する歯車部を備えたワークの歯車部を仕上げ転造する転造ダイスであって、転造ダイスはネジ形状を備えるとともに、ネジ形状は転造ダイスに断続的に形成されていることにより、潤滑剤の供給を容易にして転造加工時における問題の発生を防止し転造ダイスの回転数を向上させることが可能となり、従来の仕上げ転造加工ダイスに比べて、仕上げ転造加工を高速に行い、加工に掛かる時間を短縮することができ、空間を有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における転造ダイスの転造加工時におけるワークとの関係を示す正面図である。
【図２】図１に示す転造ダイスおよびワークの矢印Ｅ方向からの矢視図である。
【図３】従来の技術による転造ダイスの転造加工時におけるワークとの関係を示す正面図である。
【図４】図３に示す転造ダイスおよびワークの矢印Ｅ方向からの矢視図である。
【符号の説明】
１０・・・ワーク
１１・・・歯車
２０・・・転造ダイス
２１・・・ねじ山（ねじ形状）
２２・・・溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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