(57)【要約】【目的】熱間により歯車を精密鍛造する方法において、ワークを置いた下型が上型と干渉して僅かな傾きを生じることにより、歯形の精度が影響を受けるため、成形工程後においてピアス及び歯面仕上げが必要になる。その結果、工程数が多くなるので、これを削減する。【構成】ワーク１を置く下型５の周囲を固定リング６により径方向へ位置決めするとともに、上型７の上下動をフリーにする。上型７の心出しは下型５によらず、固定リング６の内周で位置決めし、鍛造時における上型の干渉による下型の微細な傾きを防止し、歯形の精密鍛造を可能にする。また成形工程より先にピアス工程を置き、かつ約８３０℃程度の比較的低い温度で鍛造する、いわば温間鍛造を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯形を形成した下型の周囲へ固定リングを配置し、この固定リングの内側へワークを入れて下型の上に置き、上型を下降させることによりワークに歯形を鍛造する装置において、
前記下型を前記固定リングに対して前記上型の移動方向へフリーにしたことを特徴とする歯形鍛造装置。
【請求項２】
前記上型の心出しを前記固定リングにて行うことを特徴とする請求項１の歯形鍛造方法。
【請求項３】
前記歯形の鍛造前に加熱された前記ワークに対するピアス工程を行うことを特徴とする請求項１の歯形鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯車などの歯形鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯車を鍛造により形成することは公知である。図３は熱間鍛造による歯形鍛造工程を示し、ワーク１を切断する工程、これを約１１００℃に加熱する工程、外形及び厚みなどを製品の概略形状にする据込み工程、これを鍛造機２へ投入する工程、これを鍛造して歯形３及び側面の所定形状を形成する成形工程、その後ワーク１を常温まで冷却してから中央の軸穴４等を形成するピアス工程、機械加工によるサイジングで歯面を仕上げる工程、歯形３の面取りと軸穴加工を行うレース工程、さらに熱処理工程、研磨工程を経て完成品歯車が得られる。
【０００３】
図４は上記成形工程の詳細を示し、鍛造機２は、ワーク１を置く下型５と、その外周を支持するための固定リング６と、ワーク１の上面を形成する上型７を有する。下型５は、ワーク１の側面（図示状態下面）を形成する側面成形部８と、歯形９を有する歯形成形部１０を備える。
【０００４】
歯形成形部１０はリング状をなして側面成形部８の外周部を囲み、その内面に設けられた歯形９によりワーク１の外周に歯形を形成する。歯形成形部１０の外周部には外周面から径方向へ突出形成される最大径部１１と、上面外周部から上方へ突出するリング状突起１２を有する。
【０００５】
固定リング６は最大径部１１を上方から抑えて下型の上下方向における位置決めをするよう内径が最大径部１１の外径よりも小さくされ、ボルト１３により中間リング１４及びダイセット１５へ固定される。中間リング１４は内径が最大径部１１の外径と同程度であり、下型５の径方向を位置決めする。
【０００６】
上型７は、下型５の内径側空間へ嵌合してワーク１の上面を形成する成形部１６と、この成形部１６に外嵌して外周部を支持するホルダ１７と、その下面外周部に形成された小径のガイド部１８を有する。ガイド部１８は外周面がリング状突起１２の内周面へ嵌合し、上型７の成形部１６を心出し位置決めする。なお歯車鍛造の公知例として例えば特許第２７９０９４１号がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例によれば、上型７を下降させて下型５のリング状突起１２に成形部１６のガイド部１８を嵌合させ、中心線Ｃに沿って移動させることにより上型７の心出しをする。このとき上型７が僅かに傾くとガイド部１８とリング状突起１２が僅かに干渉し、この干渉による上型７側からの荷重（以下、干渉荷重という）が図４に白抜き矢印で示すように下型５へ伝達される。すると、下型５の最大径部１１に固定リング６の下端角部６ａ（図４の拡大部参照）が上から当接することにより、下型５が固定リング６で固定されているため、干渉荷重が逃がされずに下型５に加わり、下型５を僅かに動かす。
【０００８】
このため、歯形精度に影響が出ることになり、その後の冷間による歯面仕上げ工程が不可欠になる。すなわちこの方法では鍛造だけで歯形成形を完成するような精密鍛造を実現できない。したがって、工程を短縮するためには上型７の荷重を下型５へ伝えないようにすることができる構造が望まれる。
【０００９】
また、鍛造後のピアス工程では、ワーク１を常温に冷却してから行うので、工程増加及び歯形精度の低下を招き、さらにその後の別工程で歯面仕上げが必要になる。したがって、このような工程削減をできるピアス工程が望まれていた。本願発明はこのような要請の実現を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願の請求項１に係る発明は、歯形を形成した下型の周囲へ固定リングを配置し、この固定リングの内側へワークを入れて下型の上に置き、上型を下降させることによりワークに歯形を鍛造する装置において、
前記下型を前記固定リングに対して前記上型の移動方向へフリーにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上記請求項１において、前記上型の心出しを固定リングにて行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１において、前記歯形の鍛造前に加熱された前記ワークに対するピアス工程を行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、上型の移動方向において、下型を固定リングにて固定せず、フリーにしているので、成形時に上型が僅かに傾いて下型と干渉しても、その干渉荷重は下型へ伝わらず、固定リングへ伝えられる。このため下型が上型により動かされず、歯形精度を向上させることができる。したがって鍛造によって歯形を完成させる精密鍛造が可能になる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、上型の心出しを固定リングにて行うので、全ての干渉荷重は確実に固定リングへ伝達され、下型をさらに安定させて、歯形精度をより向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、ピアス工程を成形工程の前に置いたので、ピアスによる歯形精度の影響をなくし、歯面仕上げ工程を省略できる。しかも加熱状態のワークをピアスできるから、成形が容易になる。ゆえに、工程数を削減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。なお、従来例と共通する部分は共通符号を使用し、重複説明を省略する。図１は本実施例における成形工程を詳細に示す図４に対応する図、図２は全工程を示す図３に対応する図である。
【００１７】
図２に示すように、本実施例工程においては、ピアス工程を成形工程の前へ移し、かつ成形後の歯面仕上げ工程を省略した点が相違する。また、この工程変更を可能にするため、鍛造機２の一部構造も変更してある。他の工程及び変更しない鍛造機２の構造は従来例と同じである。
【００１８】
図２に示すように、下型５は従来例の図４におけるリング状突起１２が省略され、成形部１６は下型５との間で位置決めされない。その代わりに固定リング６の上部内周面へホルダ１７のうち下端部の外周面である下端部外周１７ａを嵌合して位置決めし、上型７の心出しを行うようになっている。
【００１９】
このため図１に示すように、下型５を構成する歯形成形部１０の上面よりも固定リング６の上面が寸法ｄだけ上方へ突出し、上型７の下降時にホルダ１７のうち下端部１７ａの外周面が固定リング６の上部内周面へ嵌合して摺動する。なお、型下降時にホルダ１７の下面は歯形成形部１０の上面との間に若干のクリアランス１９を形成するように設定する。
【００２０】
下型５の外周部は、最大径部１１の外周面が中間リング１４の内周面と嵌合して径方向を位置決めされるが、上下方向は固定リング６により固定されない。すなわち、下型５の外周面は最大径部１１より上方に段部２０、２１が形成され、これらの段部２０、２１の外径は最大径部１１の外径より小さく、さらにこの順で次第に小さくなる。なお、最大径部１１の下方にも最大径部１１の外径より小さな外径の段部２２が形成される。
【００２１】
段部２０の外周面は固定リング６の内周面へ嵌合する。このとき固定リング６の内周に形成されている下端角部６ａは最大径部１１の上面へ当接せず、若干のクリアランス２３をなす。また段部２０の上方も、固定リング６の内周面と段部２１との間にクリアランス２４を有する。その結果、歯形成形部１０は固定リング６に対して、上下方向すなわち、上型７の移動方向に対して固定されずに、フリーとなっている。但し、歯形成形部１０は固定リング６の内周に形成されている下端角部６ａにより上方へ抜け止めされている。
【００２２】
図中の符号２５はコアであり、下型５を構成する側面成形部８の中央に形成した貫通穴２６及びワーク１の軸穴４を通過して、成形部１６の中央に形成されたコア穴２７へ嵌合する。２８はコア２５の基部、２９、３０及び３１はスペーサー、３２はダイセット１５のベースである。
【００２３】
図１中に拡大併記されているピアス工程において、符号３３はダイ、３４は抜き穴、３５はピンであり、予備成形直後で鍛造に先立つ加熱されたワーク１に対してピン３５を下降することにより軸穴４を打ち抜く。その後ワーク１を冷却し過ぎないように迅速に鍛造機２中へ投入する。
【００２４】
本実施例では、ワーク１に対する加熱温度は、従来の熱間鍛造における一般的な加熱温度１１００℃よりも低い、例えば８３０℃に加熱される。この加熱方法は、従来の熱間鍛造及び冷間鍛造に比して、温間鍛造とも称すべきものであり、その加熱温度範囲は、ワーク１の大きさ、材質並びに鍛造機２の加圧性能等により異なるが、概ね７００℃〜９００℃程度の範囲内であれば、本温間鍛造のカテゴリーに入る。但し、熱効率と歩留まりの関係より上記８３０°Ｃ程度が最も好ましい。また、ワーク１の材料としては、歯車用いられる一般的なものが使用でき、例えばＬＣＮ（タフトライド）などが上げられる。
【００２５】
次に、本実施例の作用を説明する。上記のように上型７の心出しをホルダ１７の下端部外周１７ａが固定リング６の上部内周面に案内されて行うので、成形時に上型７が僅かに傾いても、ホルダ１７の下端部外周１７ａと固定リング６の上部内周面との間に干渉荷重が発生し、この干渉荷重は図１中に矢Ａにて示すように、下型５へ伝わらず固定リング６へ伝えられ、ダイセット１５にて吸収される。
【００２６】
したがって下型５が上型７により動かされず、鍛造時における上型７の干渉による下型５の微細な傾きを防止するので、歯形精度を向上させることができるようになり、鍛造によって歯形を完成させる精密鍛造が可能になる。その結果、従来の熱間鍛造にて必要であった、鍛造後における歯部を完成するための機械加工が不要になり、工程を短縮してコストダウンを可能になる。
【００２７】
また、上型７の心出しを固定リング６にて行うことにより、全ての干渉荷重は確実に固定リング６へ伝達されるようになる。したがって下型５をさらに安定させることができ、歯形精度をより向上させることができる。
【００２８】
そのうえ、ピアス工程を成形工程の前に置くことにより、ピアスによる歯形精度への影響をなくし、鍛造後の歯面仕上げ工程を省略できる。しかも加熱状態のワーク１をピアスできるから成形が容易になるとともに工程数を削減できる。しかも、温間鍛造を行うことにより、歯形加工精度を高めるとともに熱効率を向上でき、コストダウンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における成形工程を示す図
【図２】本実施例における歯車の鍛造工程図
【図３】従来例における図２と同様の図
【図４】従来例における図１と同様の図
【符号の説明】
１：ワーク、２：鍛造機、３：歯形、４：軸穴、５：下型、６：固定リング、７：上型、８：側面成形部、１０：歯形成形部、１１：最大径部、１２：リング状突起、１３：ボルト、１４：中間リング、１５：ダイセット
【図１】
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【図２】
2004042110.tif 000004
【図３】
2004042110.tif 000005
【図４】
2004042110.tif 000006