(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面又は外周面のうち、一方の周面に仕上げ用の成型歯（７ａ）を有する環状のダイス（７）を設け、該ダイス（７）の他方の周面をダイスガイド（５）にテーパー嵌合（８）させ、前記成型歯（７ａ）に対し、粗歯（１５ａ）表層部の結晶粒が偏平な格子状に改質可能なしごき代（Ｔ）を有する中間製品（１５）を設けるとともに、前記粗歯（１５ａ）の歯面（歯厚）方向のしごき代（Ｔ）は、成形歯（７ａ）の先端部に対する粗歯（１５ａ）先端部のしごき代（Ｔ１）を成形歯（７ａ）の基部に対する粗歯（１５ａ）基部のしごき代（Ｔ２）よりも大きくし、前記中間製品（１５）を前記ダイス（７）に圧入させるしごきパンチ（１０）と、該しごきパンチ（１０）の作動終期に前記ダイス（７）とダイスガイド（５）とのうち、少なくとも一方を他方に対して前記ダイス（７）が前記テーパー嵌合（８）部を介して半径方向に弾性変形する軸方向に相対移動させるダイスパンチ（１１）とを設け、前記しごきパンチ（１０）の対向側にカウンタパンチ（３）を設け、前記ダイスパンチ（１１）の作動終期に前記しごきパンチ（１０）と前記カウンタパンチ（３）とで中間製品（１５）を軸方向に圧縮することを特徴とする冷間鍛造装置。
【請求項２】
ダイス（７）の成型歯（７ａ）と中間製品（１５）の粗歯（１５ａ）との間に潤滑油を供給したことを特徴とする請求項１記載の冷間鍛造装置。
【請求項３】
成型歯（７ａ）に対する粗歯（１５ａ）の歯面（歯厚）方向のしごき代（Ｔ）は、粗歯（１５ａ）先端部のしごき代（Ｔ１）を成形歯（７ａ）の先端部に対して片面当たり３０μｍ〜８０μｍとし、粗歯（１５ａ）基部のしごき代（Ｔ２）を成形歯（７ａ）の基部に対して片面当たり１０μｍ〜３０μｍとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の冷間鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粗加工された中間製品の被成型面、例えば粗加工された外歯ギヤの粗歯を精密に仕上げるとともにその歯面を改質して粒界酸化及び腐食のし難い製品を得る冷間鍛造装置（温間鍛造装置を含む）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、内周面に仕上げ用の成型歯を有する環状のダイスを設け、該ダイスの外周面を機台側に設けたダイスガイドに下方が縮小するテーパー面を介してテーパー嵌合させ、外周面に粗歯を有する中間製品を設けるとともに、該中間製品の粗歯は上記成型歯に所定のクリアランスを保持して嵌合する粗歯とし、押込みパンチにより上記中間製品を上記ダイスに嵌合させ、この状態でダイスパンチにより上記ダイスをダイスホルダーに押込み、該ダイスを軸心方向に弾性変形させてその成型歯を中間製品の粗歯に押し付けて該粗歯を仕上げるようにした冷間鍛造装置があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、ダイスの成型歯を中間製品の粗歯に押し付けることを主工程として該粗歯を仕上げるようにしていたので、図７に示すように、上記仕上げられた歯２０の表面の結晶粒Ｃ１は、材料の生成時（溶融→凝固時）に発生した格子状の形態がそのまま保持され、腐食し易い結晶粒界Ｃ１ａが歯２０の表面に多数現れることになる。本発明は歯の表面を改質して該歯の表面に現れる結晶粒界の数を低減させ、粒界酸化及び腐食のし難い製品を得る新規な冷間鍛造装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、内周面又は外周面のうち、一方の周面に仕上げ用の成型歯を有する環状のダイスを設け、該ダイスの他方の周面をダイスガイドにテーパー嵌合させ、前記成型歯に対し、粗歯表層部の結晶粒が偏平な格子状に改質可能なしごき代を有する中間製品を設けるとともに、前記粗歯の歯面（歯厚）方向のしごき代は、成形歯の先端部に対する粗歯先端部のしごき代を成形歯の基部に対する粗歯基部のしごき代よりも大きくし、前記中間製品を前記ダイスに圧入させるしごきパンチと、該しごきパンチの作動終期に前記ダイスとダイスガイドとのうち、少なくとも一方を他方に対して前記ダイスが前記テーパー嵌合部を介して半径方向に弾性変形する軸方向に相対移動させるダイスパンチとを設け、前記しごきパンチの対向側にカウンタパンチを設け、前記ダイスパンチの作動終期に前記しごきパンチと前記カウンタパンチとで中間製品を軸方向に圧縮する構成にしたものである。請求項２に係る発明は、ダイスの成型歯と中間製品の粗歯との間に潤滑油を供給したものである。請求項３に係る発明は、成型歯に対する粗歯の歯面（歯厚）方向のしごき代は、粗歯先端部のしごき代を成形歯の先端部に対して片面当たり３０μｍ〜８０μｍとし、粗歯基部のしごき代を成形歯の基部に対して片面当たり１０μｍ〜３０μｍとしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図において、図１は本発明による中間製品の圧入初期状態を示す断面図、図２は成型前段の状態を示す要部拡大断面図、図３は図２のIII-III拡大断面図、 図４は成形後段の状態を示す要部断面図、図５は成型された製品の部分拡大断面図、図６は図５のＡ部の結晶粒の状態を示す説明用断面図である。
【０００６】
図１において、１は冷間（又は温間）鍛造装置、２はその受圧板である。この受圧板２にノックアウトを兼ねたカウンタパンチ３、受けリング４、ダイスガイド５、及びガイドホルダ６を同軸に配置して取り付ける。上記ダイスガイド５はカウンタパンチ３及び受けリング４よりも上方に突出させて上記ダイスホルダ６に圧入固定し、その上部内周は下方に向かって縮小するテーパー面とし、該テーパー面に環状のダイス７をテーパー嵌合８させる。このダイス７はその内周に軸方向に延びる仕上げ用の成型歯（成型面）７ａが形成されている。
【０００７】
１５は上記ダイス７に嵌合される中間製品であり、外周に粗歯（被成型面）１５ａを有する。この中間製品１５は鍛造、転造、あるいは機械切削により形成する。上記中間製品１５の粗歯１５ａは上記成型歯７ａに対して所定のしごき代Ｔを有するように形成する。本例では図３に示すように、粗歯１５ａの先端部が成型歯７ａの先端部に対して片面当たりのしごき代Ｔ１が約３０μm〜８０μm、粗歯１５ａの基部が成型歯７ａの基部に対して片面当たりのしごき代Ｔ２が約１０μm〜３０μmとなるようにする。なお、上記しごき代Ｔは歯形の種類、中間製品１５の材質等によって適宜設定する。また、上記ダイス７の成型歯７ａ、及び中間製品１５の粗歯１５ａはヘリカル歯にしてもよく、また成型歯７ａはクラウン歯にしてもよい。
【０００８】
上記ダイス７及び中間製品１５の上方にラム（図示省略）によって上下動されるしごきパンチ１０及びダイスパンチ１１を配置する。しごきパンチ１０はダイスパンチ１１の軸心部から所定量下方に突出させてダイス７の上部に配置した中間製品１５に対面させ、ダイスパンチ１１は上記ダイス７に対面させる。上記しごきパンチ１０とダイスパンチ１１との上下位置は、しごきパンチ１０が中間製品１５をダイス７内に押し込んでその粗歯１５ａの全域がダイス７の成型歯７ａに圧入された直後に、上記ダイスパンチ１１がダイス７の上面に当接するようにする。
【０００９】
そして、上記中間製品１５の粗歯１５ａ及びダイス７の成型歯７ａに潤滑油を供給（塗布）し、ラムを介して上記しごきパンチ１０及びダイスパンチ１１を下方に移動させ、まず、しごきパンチ１０により中間製品１５を下方に押圧してその粗歯１５ａをダイス７の成型歯７ａに圧入する。さすれば、上記成型歯７ａが粗歯１５ａの表層部をしごき、図３に示すように、粗歯１５ａが仮想線１５ａの状態から実線（しごき歯）１５ａ’の状態に塑性変形される。これにより、上記しごき歯１５ａ’の表層部は、図６に示すようにその結晶粒Ｃ２が表面に沿う偏平な格子状に改質され、しごき歯１５ａ’の表面に現れる結晶粒界Ｃ２ａの数が低減することになる。
【００１０】
上記しごきパンチ１０及びダイスパンチ１１がさらに下方に移動されると、中間製品１５の粗歯１５ａの全域がダイス７の成型歯７ａに圧入され、次いでダイスパンチ１１がダイス７に当接してこれを下方に移動させる。さすれば、該ダイス７がテーパー嵌合８部を介して軸心方向に弾性変形され、該ダイス７の成型歯７ａが上記しごき歯１５ａ’を軸心方向に加圧することになる。
【００１１】
この状態が所定量進行すると、図２に示すように中間製品１５の下面がカウンタパンチ３に当接し、さらに所定量進行すると、図４に示すようにしごきパンチ１０とカウンタパンチ３とで上記中間製品１５を軸方向に圧縮し、該中間製品１５の軸心部の肉部が外周方向に流れ、上記ダイス７の軸心方向への弾性変形と相まって成型歯７ａとしごき歯１５ａ’との圧接力が高くなり、しごき歯１５ａ’が成型歯７ａの形状に高精度に転写され、図５に示すように精密な仕上げ歯１５−１が形成されるとともに、該仕上げ歯１５−１の表層部に所定の残留応力が付与され、前述した表面の結晶粒界Ｃ２ａが高密度に改質されることになる。
【００１２】
なお、本発明は、ダイス７を軸心方向に弾性変形させる手段として、ダイスガイド５をダイス７に対して上方に移動させるようにしてもよく、あるいはダイス７の下方への移動と、ダイスガイド５の上方への移動とを同時に行わせるようにしてもよい。この場合、ダイスパンチ１１はダイスガイド５の下方側で上下動させる必要がある。また、内歯ギヤを成型する場合は、ダイスの外周面に成型歯（成型）を形成し、内周面をダイスガイドにテーパー嵌合させるようにする。
【００１３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本願発明は、ダイスに嵌合させる中間製品を該ダイスによってしごき、表層部の結晶粒を偏平な格子状に改質してその表面に現れる結晶粒界の数を低減し、次いで上記ダイスを半径方向に弾性変形させてその成型面により中間製品の被成型面を加圧してその表層部に所定の残留応力を付与し、該表面の結晶粒界が高密度となるようにしたので、粒界酸化及び腐食のし難い製品を得ることができる。
また、ダイスの成型面と中間製品の被成型面との間に潤滑油を供給するようにしたので、ダイスによる中間製品のしごきが安定して行われることになる。
また、成型面に対する被成型面のしごき代を３０μm〜８０μmとしたので、表層部の結晶粒を円滑に偏平な格子状に改質することができる。
また、ダイスパンチの作動終期にしごきパンチとカウンタパンチとで中間製品を軸方向に圧縮するようにしたので、被成型面に成型歯の形状が高精度に転写されるとともに該被成型面の結晶粒界がより高密度となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による中間製品の圧入初期状態を示す断面図である。
【図２】成型前段の状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】図２のIII-III拡大断面図である。
【図４】成形後段の状態を示す要部断面図である。
【図５】成型された製品の部分拡大断面図である。
【図６】図５のＡ部の結晶粒の状態を示す説明用断面図である。
【図７】従来による成型品の歯部の結晶粒の状態を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１    冷間（又は温間）鍛造装置
２    受圧板
３    カウンタパンチ
４    受けリング
５    ダイスガイド
６    ガイドホルダ
７    ダイス
７ａ  成型歯（成型面）
８    テーパー嵌合部
１０    しごきパンチ
１１    ダイスパンチ
１５    中間製品
１５ａ  粗歯（被成型面）
１５ａ’しごき歯
１５−１  仕上げ歯
Ｃ２    結晶粒
Ｃ２ａ  結晶粒界
Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）    しごき代
【図１】
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【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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