(57)【要約】      （修正有）【課題】工作物と転造ダイスとの間に滑りが発生することを防止することが可能な転造ダイスおよび転造方法を提供する。【解決手段】転造ダイス１は、軸状の工作物に対して周方向に相対移動することにより、工作物の外周面を塑性変形させる転造部２０と、転造部２０が工作物を塑性変形させる際に、工作物の外周面のうち転造部２０と接触していない部位に食い込んで工作物を回転駆動させる突起３１，４１を有する駆動部３０，４０と、を備える。【選択図】図３
2013244488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状の工作物に対して周方向に相対移動することにより、前記工作物の外周面を塑性変形させる転造部と、
前記転造部が前記工作物を塑性変形させる際に、前記工作物の外周面のうち前記転造部と接触していない部位に食い込んで前記工作物を回転駆動させる突起を有する駆動部と、
を備える転造ダイス。
【請求項２】
前記転造部は、前記工作物を塑性変形させる開始端である導入歯と、前記工作物の変形部位の軸方向幅を拡げる拡幅歯と、を有し、
前記駆動部は、前記拡幅部と幅方向に並んで設けられている、請求項１の転造ダイス。
【請求項３】
前記駆動部は、前記転造ダイスにおいて前記転造部が設けられた幅方向範囲の内側に設けられている、請求項１または２の転造ダイス。
【請求項４】
前記駆動部は、前記転造部が設けられた台座に対して着脱可能に固定される、請求項１〜３の何れか一項の転造ダイス。
【請求項５】
前記転造部は、前記工作物を塑性変形させる際に幅方向中央において前記工作物と非接触となるように、幅方向両端よりも歯丈が低く形成された凹部を有し、
前記駆動部は、前記転造部の前記凹部の内側に設けられている、請求項１〜４の何れか一項の転造ダイス。
【請求項６】
軸状の工作物を挟んで配置された一対の転造ダイスを周方向に相対移動させて、前記転造ダイスの転造部が前記工作物の外周面を塑性変形させるとともに、前記転造ダイスに設けられた駆動部の突起が前記工作物の外周面のうち前記転造部と接触していない部位に食い込んで前記工作物を回転駆動させる転造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転造加工に用いられる転造ダイス、およびこれを用いた転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転造加工は、軸状の工作物を挟んで配置された一対の転造ダイスを周方向に相対移動させて、工作物を塑性変形させて環状溝などを形成する加工方法である。このような転造加工において、軸状の工作物は、両端部を回転可能に支持されており、転造ダイスとの接触抵抗により周方向に回転駆動される。ここで、工作物の目標形状によっては、転造ダイスとの接触抵抗よりも工作物の変形抵抗が大きくなり、工作物と転造ダイスとの間に滑りが生じることがある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、工作物を支持するセンタの外周面に形成されたピニオンギヤと、転造ダイスの上面に形成されたラック歯とを噛み合わせる転造方法が開示されている。また、例えば特許文献２には、工作物を直接的に回転駆動させる駆動手段を備える転造加工機が開示されている。このような構成によると、転造加工の際に、転造ダイスの移動に工作物の回転が同期して両部材間に滑りが発生することを抑制できるものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２６２６３６号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、転造加工においては、工作物と転造ダイスの滑りを防止しつつ、転造ダイスを含む設備に要するコストを低減することへの要請がある。これに対して、特許文献１ではラック歯の分だけ転造ダイスを幅広に形成する必要があり、特許文献２では駆動手段およびこれを同期させるための制御手段が必要となり、設備コストの増大が懸念される。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、工作物と転造ダイスとの間に滑りが発生することを防止することが可能な転造ダイスおよび転造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１）本発明に係る転造ダイスは、軸状の工作物に対して周方向に相対移動することにより、前記工作物の外周面を塑性変形させる転造部と、前記転造部が前記工作物を塑性変形させる際に、前記工作物の外周面のうち前記転造部と接触していない部位に食い込んで前記工作物を回転駆動させる突起を有する駆動部と、を備える。
【０００８】
（請求項２）また、前記転造部は、前記工作物を塑性変形させる開始端である導入歯と、前記工作物の変形部位の軸方向幅を拡げる拡幅歯と、を有し、前記駆動部は、前記拡幅部と幅方向に並んで設けられているようにしてもよい。
（請求項３）また、前記駆動部は、前記転造ダイスにおいて前記転造部が設けられた幅方向範囲の内側に設けられているようにしてもよい。
【０００９】
（請求項４）また、前記駆動部は、前記転造部が設けられた台座に対して着脱可能に固定されるようにしてもよい。
（請求項５）また、前記転造部は、前記工作物を塑性変形させる際に幅方向中央において前記工作物と非接触となるように、幅方向両端よりも歯丈が低く形成された凹部を有し、前記駆動部は、前記転造部の前記凹部の内側に設けられているようにしてもよい。
【００１０】
（請求項６）本発明に係る転造方法は、軸状の工作物を挟んで配置された一対の転造ダイスを周方向に相対移動させて、前記転造ダイスの転造部が前記工作物の外周面を塑性変形させるとともに、前記転造ダイスに設けられた駆動部の突起が前記工作物の外周面のうち前記転造部と接触していない部位に食い込んで前記工作物を回転駆動させる。
【発明の効果】
【００１１】
（請求項１）本発明によれば、駆動部の突起が転造部と接触していない工作物の外周面に食い込むため、転造ダイスの移動に伴って工作物が同期して回転駆動することになる。そのため、工作物と転造ダイスとの間に滑りが発生することを防止することができる。また、工作物の変形抵抗が大きくなる場合には、転造ダイスによる加圧力も大きくなり、これに伴って駆動部の突起が工作物の外周面により食い込むことになる。よって、滑りが発生しやすい状態においても工作物と転造ダイスの接触抵抗を増加できるため、確実に滑りの発生を抑制することができる。
【００１２】
（請求項２）本発明によれば、駆動部が転造部の拡幅歯と幅方向に並んで設けられるものとしている。ここで、転造加工においては、工作物の変形部位の軸方向幅を拡げる工程で工作物の変形抵抗が増大するため、特に滑りが生じやすい。そこで、上記のような構成とすることで、拡幅歯による転造の際に工作物を回転駆動できるので、効率的に滑りの発生を抑制することができる。
【００１３】
（請求項３）本発明によれば、駆動部が転造部の幅方向範囲の内側に設けられるものとしている。ここで、駆動部は、工作物を回転駆動させる際に突起を工作物の外周面に食い込ませるため、転造ダイスの加圧力によっては工作物の外周面に食い込み痕が残ることがある。そこで、上記のような構成とすることで、転造部のうち駆動部よりも転造ダイスの後端側に位置する部位が、突起が食い込んでいた工作物の外周面と接触することになり、食い込み痕を除去することができる。これにより、転造加工による製品の仕上げ面をより良質にすることができる。
【００１４】
（請求項４）本発明によれば、駆動部が転造ダイスの台座に対して着脱可能に固定されるため、駆動部のみを交換することが可能となる。これにより、突起の形状を適宜変更するなど用途に応じた駆動部の設置が可能となる。また、転造加工においては、同一の転造ダイスにより製品を量産するため、駆動部の突起が摩耗して接触抵抗を低下させてしまうことがある。そこで、駆動部のみを交換することで、工作物を良好に回転駆動させる状態を維持できる。
【００１５】
（請求項５）本発明によれば、駆動部が転造部の凹部の内側に設けられているため、転造加工において工作物の変形抵抗が増大する工程で確実に工作物を回転駆動させることができる。また、当該駆動部が工作物の外周面に食い込み痕を残した場合にも、駆動部よりも転造ダイスの後端側に位置する転造部、例えば仕上げ用の部位により食い込み痕を除去することができる。これにより、転造加工による製品の仕上げ面をより良質にすることができる。
【００１６】
（請求項６）本発明によれば、駆動部の突起が工作物の外周面に食い込むため、転造ダイスの移動に伴って工作物が同期して回転駆動することになる。そのため、工作物と転造ダイスとの間に滑りが発生することを防止することができる。また、工作物の変形抵抗が大きくなる場合には、転造ダイスによる加圧力も大きくなり、これに伴って駆動部の突起が工作物の外周面により食い込むことになる。よって、滑りが発生しやすい状態においても工作物と転造ダイスの接触抵抗を増加できるため、確実に滑りの発生を抑制することができる。
また、転造ダイスにおける他の特徴部分についても、本発明の転造方法に同様に適用できる。この場合、同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態における転造ダイスを用いた転造加工を示す側方図である。
【図２】転造加工により環状溝を形成された工作物を示す図である。
【図３】転造ダイスを示す上面図である。
【図４】図３における転造ダイスのＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３における転造ダイスのＢ−Ｂ断面図である。
【図６】転造加工における導入工程を示す幅方向の断面図である。
【図７】転造加工における拡幅工程を示す幅方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施形態＞
以下、本発明の転造ダイスおよび転造方法を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。ここで、本実施形態の転造ダイスは、図１に示すように、軸状の工作物Ｗを挟んで配置された一対の平板状ダイスである。一対の転造ダイスは、転造加工の際には工作物Ｗの周方向に相対移動され、これにより工作物Ｗを塑性変形させて環状溝などを形成する。また、本実施形態においては、転造加工により工作物Ｗに環状溝を形成し、図２に示すように、工作物Ｗの環状溝は目標の溝幅Ｌおよび溝深さＤに加工されるものとする。
【００１９】
（転造ダイスの構成）
本実施形態の転造ダイス１は、図３に示すように、台座１０と、転造部２０と、第一駆動部３０と、第二駆動部４０とを備えて構成される。台座１０は、転造ダイス１の本体部材であって、全体形状としては直方体状に形成され、転造加工の際には図示しない転造盤のスライダに支持される。また、台座１０は、工作物Ｗの外周面と対向する上面に、後述する第一駆動部３０および第二駆動部４０をそれぞれ取り付けるために設けられた第一取付溝１１および第二取付溝１２を有している。
【００２０】
第一取付溝１１は転造部２０から離間して配置され、第二取付溝１２は転造部２０の幅方向中央部に配置されている。各取付溝１１，１２は、転造方向（転造ダイス１の長手方向であって、図３の左右方向）に延びる長方形に形成されている。また、第一取付溝１１は、溝底面と台座１０の下面（背面）を貫通するノックピン用の貫通孔１１ａを複数有している。第二取付溝１２は、第一取付溝１１と同様に、貫通孔１２ａを複数有している。
【００２１】
転造部２０は、台座１０の上面に一体的に設けられ、転造加工の際に工作物Ｗに対して周方向に相対移動することにより、工作物Ｗの外周面を塑性変形させる部位である。転造部２０は、耐摩耗性を向上させるために熱処理されたＳＫＤなどの鋼材により形成されている。この転造部２０は、転造加工の開始端側（図３の右側）から順に、導入歯２１と、拡幅歯２２と、仕上げ歯２３と、凹部２４とを有する。
【００２２】
導入歯２１は、工作物Ｗを塑性変形させる開始端であり、転造ダイス１を工作物Ｗの外周面に食い付かせる転造歯である。この導入歯２１は、先端部が尖った形状をなし、幅方向の断面形状が逆Ｖ字状に形成されている。また、導入歯２１の歯丈は、転造ダイス１の開始端側から後端側（図３の左側）に向かって工作物Ｗの環状溝の溝深さＤに応じた高さとなるように漸増されている。
【００２３】
拡幅歯２２は、導入歯２１の後端側に連設され、工作物Ｗの変形部位の軸方向幅を拡げる転造歯である。この拡幅歯２２は、本実施形態においては、工作物Ｗに環状溝を形成するために、導入歯２１が溝深さＤまで形成した幅狭の環状溝の両溝側面と接触して目標の溝幅Ｌまで拡げるように一対の歯面を有している。また、拡幅歯２２の歯丈Ｈ１は、幅方向両端部において工作物Ｗの環状溝の溝深さＤに応じた高さとなるように設定され、転造加工の際に環状溝の底面と接触するようになっている。
【００２４】
また、拡幅歯２２は、幅方向両端部から中央部に向かって徐々に歯丈が低くなるように形成された凹部２２ａを有している。より詳細には、凹部２２ａは、図４に示すように、その歯丈Ｈ２が幅方向両端部の歯丈Ｈ１よりも低くなるように設定されている。このような構成により、拡幅歯２２は、工作物Ｗを塑性変形させる際に、幅方向両端部の上面のみが接触し、凹部２２ａが形成された中央部では工作物Ｗと非接触となる。この凹部２２ａの内側の平坦部には、上述した台座１０の第二取付溝１２が形成されている。
【００２５】
仕上げ歯２３は、拡幅歯２２の後端側に連接され、工作物Ｗの環状溝の目標形状に応じた外周形状に形成された転造歯である。つまり、仕上げ歯２３は、歯幅が環状溝の溝幅Ｌに対応するとともに、歯丈が環状溝の溝深さＤに対応するように形成されている。このように、仕上げ歯２３は、転造加工の際には、拡幅歯２２により形成された仕上げ前の環状溝における溝底面および両溝側面と接触して、環状溝の各面を均して目標形状に整える外周形状となっている。
【００２６】
第一駆動部３０および第二駆動部４０は、転造部２０が工作物Ｗを塑性変形させる際に工作物Ｗの外周面のうち転造部２０と接触していない部位に食い込んで工作物Ｗを回転駆動させる部位である。より具体的には、第一駆動部３０および第二駆動部４０は、全体形状としては直方体状に形成され、それぞれの上面にローレット部３１，４１（本発明の「突起」に相当する）が形成されている。このローレット部３１，４１は、転造方向の直交方向に延びるギザ状からなる。
【００２７】
また、第一駆動部３０および第二駆動部４０の背面には、図５に示すように、複数のピン孔３２，４２が形成されている。そして、第一駆動部３０は、台座１０の第一取付溝１１に嵌め込まれ、複数の貫通孔１１ａとそれぞれ連通する複数のピン孔３２にノックピンを挿入されて固定される。同様に、第二駆動部４０は、台座１０の第二取付溝１２に嵌め込まれ、複数の貫通孔１２ａとそれぞれ連通する複数のピン孔４２にノックピンを挿入されて着脱可能に固定される。
【００２８】
このように、第一駆動部３０および第二駆動部４０は、台座１０に対して位置決め固定され、図３に示すように、拡幅歯２２と幅方向に並んで設けられる。さらに、第一駆動部３０および第二駆動部４０は、拡幅歯２２の後端部および仕上げ歯２３の幅方向端部よりも中央側に位置し、即ち、転造ダイス１において転造部２０が設けられた幅方向範囲Ｒの内側に設けられている。
【００２９】
また、第一駆動部３０は、台座１０に固定された状態において、図４および図５に示すように、ローレット部３１の上端部が台座１０の上面から突出するように配置される。これにより、ローレット部３１は、転造加工の際に、工作物Ｗの外周面のうち未加工の部位に食い込む構成となっている。一方で、第二駆動部４０は、台座１０に固定された状態において、ローレット部４１の上端部が拡幅歯２２の幅方向両端部の上面から突出するように配置される。これにより、ローレット部４１は、転造加工の際に、工作物Ｗの外周面のうち導入歯２１および拡幅歯２２の一部により形成された環状溝の溝底面に食い込む構成となっている。
【００３０】
（転造ダイスによる溝加工）
続いて、上述した転造ダイス１を用いて工作物Ｗに溝加工を行う転造方法について説明する。先ず、一対の転造ダイス１が転造盤のスライダに互いの転造部２０が対向するように工作物Ｗの直径分だけ離間して設置される。そして、一対の転造ダイス１は、転造加工に際して転造方向の一方側と他方側にそれぞれ相対移動される。次に、一対の転造ダイス１の間に円柱状の工作物Ｗが配置され、その両端部を回転可能に支持される。
【００３１】
転造加工が開始されると、一対の転造ダイス１が対向面（台座１０の上面）の平行状態を維持して、互いに反対方向に同速度でスライドする。これに伴い、台座１０の上面と接触している工作物Ｗが回転駆動する。その後に、転造加工の導入工程では、転造部２０の導入歯２１の先端部が工作物Ｗに食い付いて、工作物Ｗの外周面に形成される環状溝の溝深さが徐々に深くなっていく（図１参照）。
【００３２】
この導入工程においては、転造ダイス１が所定量だけ移動されると、図６に示すように、第一駆動部３０のローレット部３１が工作物Ｗの外周面に食い込み始める。これにより、工作物Ｗは、台座１０および導入歯２１のそれぞれから受ける摩擦力に加えて、ローレット部３１の食い込みによって周方向に駆動力を加えられて、転造ダイス１の移動に同期した回転が維持される。そして、導入歯２１の後端部により、工作物Ｗにおける環状溝が目標の溝深さＤにまで塑性変形される。
【００３３】
次に、転造加工の拡幅工程においては、図７に示すように、拡幅歯２２の一対の歯面が環状溝の両溝側面と接触して目標の溝幅Ｌまで徐々に拡幅するように、工作物Ｗを塑性変形させる。その後に、工作物Ｗに対して転造ダイス１が所定量だけ相対移動すると、工作物Ｗがローレット部３１の終端を過ぎて第一駆動部３０から離間するとともに、第二駆動部４０のローレット部４１が工作物の外周面のうち導入歯２１および拡幅歯２２の一部により形成された環状溝の溝底面に食い込む。
【００３４】
これにより、工作物Ｗは、ローレット部４１の食い込みによって周方向に駆動力が加えられて、転造ダイス１の移動に同期した回転が維持される。そして、拡幅歯２２の後端部により、工作物Ｗにおける環状溝が目標の溝幅Ｌにまで塑性変形させる。また、第一駆動部３０のローレット部３１が食い込んでいた工作物Ｗの外周面の部位は、当該ローレット部３１よりも後端側に位置する拡幅歯２２と接触して塑性変形される。このように、ローレット部３１による食い込み痕が残りの拡幅工程以降によって除去されるようになっている。
【００３５】
最後に、転造加工の仕上げ工程においては、工作物Ｗが拡幅歯２２およびローレット部４１の終端を過ぎて第二駆動部４０から離間する。そして、工作物Ｗの環状溝の目標形状に応じた外周形状に形成された仕上げ歯２３が環状溝の溝底面および溝側面を均すように接触する。これにより、環状溝が目標形状に仕上げられるように塑性変形される。また、第二駆動部４０のローレット部４１が食い込んでいた工作物Ｗの外周面の部位（溝底面）は、当該ローレット部４１よりも後端側に位置する仕上げ歯２３と接触して塑性変形される。このように、ローレット部４１による食い込み痕が仕上げ工程によって除去されるようになっている。
【００３６】
（実施形態の構成による効果）
上述した転造ダイス１および転造方法によると、第一駆動部３０および第二駆動部４０のローレット部３１，４１が転造部２０と接触していない工作物Ｗの外周面に食い込む構成とした。そのため、転造ダイス１の移動に伴って工作物Ｗが同期して回転駆動することになる。そのため、工作物Ｗと転造ダイス１との間に滑りが発生することを防止することができる。また、工作物Ｗの変形抵抗が大きくなる場合には、転造ダイス１による加圧力も大きくなり、これに伴って各ローレット部３１，４１が工作物Ｗの外周面により食い込むことになる。よって、滑りが発生しやすい状態においても工作物Ｗと転造ダイス１の接触抵抗を増加できるため、確実に滑りの発生を抑制することができる。
【００３７】
また、第一駆動部３０および第二駆動部４０は、転造部２０の拡幅歯２２と幅方向に並んで設けられるものとした。転造加工の拡幅工程では、工作物Ｗの変形抵抗が増大するため特に滑りが生じやすい。そこで、このような構成とすることで、拡幅工程において工作物Ｗを回転駆動できるので、効率的に滑りの発生を抑制することができる。
【００３８】
第一駆動部３０および第二駆動部４０は、転造部２０の幅方向範囲Ｒの内側に設けられるものとした。さらに、第二駆動部４０は、転造部２０における拡幅歯２２の凹部２２ａの内側に設けられるものとした。これにより、転造加工において工作物Ｗの変形抵抗が増大する工程で確実に工作物Ｗを回転駆動させることができる。また、各ローレット部３１，４１よりも後端側に位置する拡幅歯２２または仕上げ歯２３によって食い込み痕を除去することができる。よって、転造加工による製品の仕上げ面をより良質にすることができる。
【００３９】
さらに、第一駆動部３０および第二駆動部４０が転造ダイス１の台座に対して着脱可能に固定されるため、第一駆動部３０および第二駆動部４０のみを交換することが可能となる。これにより、ローレット部３１，４１の形状を適宜変更するなど用途に応じた第一駆動部３０および第二駆動部４０の設置が可能となる。また、転造加工においては、同一の転造ダイス１により製品を量産するため、第一駆動部３０および第二駆動部４０のローレット部３１，４１が摩耗して接触抵抗を低下させてしまうことがある。そこで、第一駆動部３０および第二駆動部４０のみを交換することで、工作物Ｗを良好に回転駆動させる状態を維持できる。
【００４０】
＜実施形態の変形態様＞
本実施形態において、第一駆動部３０および第二駆動部４０は、工作物Ｗの外周面に食い込む突起として、ローレット部３１，４１を有するものとした。この突起は、接触対象の工作物Ｗの硬度などに応じて適宜変更してもよく、その他に綾目ローレットや複数のスタッドを配置する構成としてもよい。また、本実施形態では、転造ダイスとして平板状ダイスを例示して説明した。これに対して、転造ダイス１を展開形状とするロール状ダイスに適用してもよい。このような構成においても実施形態と同様の効果を奏する。
【００４１】
転造ダイス１は、転造部２０の外側に一つの第一駆動部３０を備えるものとしたが、転造部２０を挟んだ両側に複数の駆動部を備えるようにしてもよい。また、駆動部は、導入歯２１または仕上げ歯２３の幅方向に並んで設けられるようにしてもよい。但し、食い込み痕の除去などを勘案すると、実施形態で例示した態様が好適である。
【００４２】
また、第一駆動部３０および第二駆動部４０は、その幅を適宜設定されるものであり、例えば、突起形状や駆動部の耐久性、滑りの発生しやすい部位などを考慮して設定される。そのため、転造加工の各工程において、駆動部の幅や歯丈を徐変させるようにしてもよい。
【００４３】
その他に、第一駆動部３０および第二駆動部４０は、台座１０の第一取付溝１１および第二取付溝１２にそれぞれ嵌め込まれてノックピンで固定されるものとした。これに対して、例えば弾性部材などを介して台座１０に対して歯丈方向に移動可能に支持される構成としてもよい。これにより、工作物Ｗとの接触抵抗を調整して、転造加工における滑りを防止することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：転造ダイス、  １０：台座、  ２０：転造部、  ２１：導入歯、  ２２：拡幅歯、  ２２ａ：凹部、３０：第一駆動部、  ３１：ローレット部（突起）、  ４０：第二駆動部、  ４１：ローレット部（突起）、  Ｗ：工作物、  Ｌ：溝幅、  Ｄ：溝深さ、  Ｒ：幅方向範囲
【図１】
2013244488.tif 000003
【図２】
2013244488.tif 000004
【図３】
2013244488.tif 000005
【図４】
2013244488.tif 000006
【図５】
2013244488.tif 000007
【図６】
2013244488.tif 000008
【図７】
2013244488.tif 000009