(57)【要約】【課題】本発明は、加工歯の損傷を抑制し、高い加工精度を長期的に維持することのできる転造ダイスを提供する。【解決手段】本発明の転造ダイスは、平ダイス転造方式に用いられる転造ダイスであって、転造方向に沿って複数の加工歯が配列された転造歯形面を有し、転造歯形面は、転造方向始端側から順に、被転造材の外周面に食付く食付き部と、被転造材を仕上げる仕上げ部と、を有し、食付き部の転造方向始端側には、研掃領域が設けられ、研掃領域の転造方向後方に表面に保油構造を有した保油領域が設けられていることを特徴とする。【選択図】図３
2017029998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平ダイス転造方式に用いられる転造ダイスであって、
転造方向に沿って複数の加工歯が配列された転造歯形面を有し、
前記転造歯形面は、転造方向始端側から順に、被転造材の外周面に食付く食付き部と、前記被転造材を仕上げる仕上げ部と、を有し、
前記食付き部の転造方向始端側には、研掃領域が設けられ、前記研掃領域の転造方向後方に表面に保油構造を有した保油領域が設けられている
ことを特徴とする転造ダイス。
【請求項２】
前記保油領域は、前記食付き部の前記転造方向における長さに対して前記転造方向始端側から８０％以下の領域であって、前記研掃領域を除く領域である
請求項１に記載の転造ダイス。
【請求項３】
前記保油領域は、前記食付き部の前記転造方向における長さに対して前記転造方向始端側から９５％以下の領域であって、前記研掃領域を除く領域である
請求項１または２に記載の転造ダイス。
【請求項４】
前記保油構造が、前記転造方向に交差する方向へ延在する前記加工歯の側面に形成され、断面が角形状の溝を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の転造ダイス。
【請求項５】
前記保油構造が、前記転造方向に交差する方向へ延在する前記加工歯の側面に形成され、断面が凹曲面状の溝を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の転造ダイス。
【請求項６】
前記保油構造が、凹球状の凹部を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の転造ダイス。
【請求項７】
前記食付き部は、前記転造方向における前記保油領域の転造方向後方に、少なくとも前記被転造材の１回転分の長さに相当する平滑領域を有し、
前記平滑領域には、平滑な表面を有する前記加工歯が複数設けられている
請求項１から６のいずれか一項に記載の転造ダイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転造ダイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転造ダイスを用いた転造加工装置では、一対の平行な平ダイスの間に被転造材を挟み込み、一方の平ダイスが他方の平ダイスに対して平行に移動する際に、被転造材を回転させて外周面に加工を行うものである。
この際、一対の平ダイス間に確実に被転造材を挟み込ませるために、各平ダイスの転造歯形面には滑り止め加工が施されている（例えば、特許文献１）。この滑り止め加工は、転造歯形面に対してブラスト加工（研掃加工）を行うことで転造歯形面を粗面化し、被転造材が転造歯形面上を滑動するのを抑制する効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９１０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
転造ダイスは、加工歯が摩耗したり、折損したりすることにより寿命に至る。本発明者が上記構成の転造ダイスにおける寿命決定要因を調査したところ、大きな負荷が掛かる食付き部先端の滑り止め加工された部分ではなく、滑り止め加工が施されていない領域において、滑り止め加工が施された領域と比較して加工歯の損傷が大きいことが判明した。
【０００５】
本発明は、転造歯形面のほぼ全体にわたって加工歯の損傷を抑制でき、高い加工精度を長期的に維持することのできる転造ダイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における転造ダイスは、平ダイス転造方式に用いられる転造ダイスであって、転造方向に沿って複数の加工歯が配列された転造歯形面を有し、前記転造歯形面は、転造方向始端側から順に、被転造材の外周面に食付く食付き部と、前記被転造材を仕上げる仕上げ部と、を有し、前記食付き部の転造方向始端側には、研掃領域が設けられ、前記研掃領域の転造方向後方に表面に保油構造を有した保油領域が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
この構成の転造ダイスにおいては、研掃領域の転造方向後方に表面に保油構造を有した保油領域が設けられていることから、転造加工時に用いられる転造油を上記保油構造において良好に保持することが可能となる。これにより、食付き部における研掃領域以外の領域においても被転造材に対する潤滑性を高めることができるので、加工歯の損傷を抑制することができる。その結果、工具寿命を延ばすことが可能になり、被転造材に対する高い加工精度を長期的に維持することができる。
【０００８】
本発明の一態様における転造ダイスにおいて、前記保油領域は、前記食付き部の前記転造方向における長さに対して前記転造方向始端側から８０％以下の領域であって、前記研掃領域を除く領域である構成とされていてもよい。
この構成によれば、転造歯形面の転造方向後半部分において加工歯に損傷が生じるのを抑制することが可能である。
【０００９】
本発明の一態様における転造ダイスにおいて、前記保油領域は、前記食付き部の前記転造方向における長さに対して前記転造方向始端側から９５％以下の領域であって、前記研掃領域を除く領域である構成としてもよい。
この構成によれば、転造歯形面の転造方向後半部分において加工歯に損傷が生じるのを抑制することが可能である。
【００１０】
本発明の一態様における転造ダイスにおいて、前記保油構造が、前記転造方向に交差する方向へ延在する前記加工歯の側面に形成され、断面が角形状の溝を含む構成としてもよい。
この構成によれば、溝内に多くの転造油を積極的に保持させることができるため、被転造材に対する潤滑性が高められ、加工歯の損傷をより効果的に抑制し得る。
【００１１】
本発明の一態様における転造ダイスにおいて、前記保油構造が、前記転造方向に交差する方向へ延在する前記加工歯の側面に形成され、断面が凹曲面状の溝を含む構成としてもよい。
この構成によれば、溝内に多くの転造油を積極的に保持させることができるため、被転造材に対する潤滑性が高められ、加工歯の損傷をより効果的に抑制し得る。
【００１２】
本発明の一態様における転造ダイスにおいて、前記保油構造が、凹球状の凹部を含む構成としてもよい。
この構成によれば、凹部内に多くの転造油を積極的に保持させることができるため、被転造材に対する潤滑性が高められ、加工歯の損傷をより効果的に抑制し得る。
【００１３】
本発明の一態様における転造ダイスにおいて、前記食付き部は、前記転造方向における前記保油領域の転造方向後方に、少なくとも前記被転造材の１回転分の長さに相当する平滑領域を有し、前記平滑領域には、平滑な表面を有する前記加工歯が複数設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、転造加工時に、加工歯に設けられた保油構造が被転造材に転造されてしまった場合でも、被転造材の表面に平滑な表面を有する加工歯が当接することにより、転造精度を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様における転造ダイスによれば、加工歯の損傷を抑制し、高い加工精度を長期的に維持することのできる転造ダイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一対の転造用平ダイスによって被転造材に対して転造加工を施す様子を示す図。
【図２】転造用平ダイスの概略構成を示す斜視図。
【図３】（ａ）は、転造用平ダイスの転造歯形面を示す模式図、（ｂ）は、転造用平ダイスを示す側面図。
【図４】加工歯の概略構成を部分的に拡大して示す斜視図。
【図５】保油構造の変形例を示す斜視図である。
【図６】保油構造の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
図１は、一対の転造用平ダイスによって被転造材に対して転造加工を施す様子を示す図である。
【００１８】
転造用平ダイス（転造ダイス）１０は、円柱状の被転造材１１の外周面１１Ａに、複数の加工歯１２を有する転造歯形面１０ａ、いわゆる転造面を当接させることで上記外周面を塑性変形させ、所望の歯形を転造する工具である。本実施形態は、平ダイス転造方式に用いられる転造用平ダイスである。一対の転造用平ダイス１０，１０を一組として、転造歯形面１０ａを対向させた状態で上下に対向配置し、これら転造用平ダイス１０，１０の間に被転造材１１を挟み込んで転造加工を行う。被転造材１１は、転造歯形面１０ａ上を転造方向始端側から後端側に向けて相対的に転動しながら移動することによって、その外周面１１Ａに複数の歯形が転造されることになる。
【００１９】
（平ダイス）
図２は、転造用平ダイスの概略構成を示す斜視図である。図３（ａ）は、転造用平ダイスの転造歯形面を示す模式図であり、図３（ｂ）は、転造用平ダイスを示す側面図である。なお、図３（ｂ）では、各加工歯の歯先の位置を実線で示し、各加工歯の歯底の位置を一点鎖線で示している。図４は、加工歯の概略構成を部分的に拡大して示す斜視図である。
【００２０】
転造用平ダイス１０は、図２に示すように、転造方向に沿って複数の加工歯１２が多数配列された転造歯形面１０ａを有している。転造歯形面１０ａは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、食付き部Ａ、仕上げ部Ｂ及び逃げ部Ｃを有しており、転造方向始端側から、食付き部Ａ、仕上げ部Ｂ及び逃げ部Ｃが連続して形成されている。複数の加工歯１２を有する転造歯形面１０ａは、予め所定の寸法に外形加工された母材を研削加工することにより形成される。
【００２１】
食付き部Ａは、被転造材１１の外周面１１Ａに、転造用平ダイス１０の転造歯形面１０ａを喰い付かせるための部分である。仕上げ部Ｂは、食付き部Ａによって被転造材１１に転造された複数の歯形の表面を平滑に仕上げるための部分である。逃げ部Ｃは、仕上げ部Ｂにより仕上げられた被転造材１１を転造用平ダイス１０上から排出させるための部分である。
【００２２】
加工歯１２が設けられていない底面をダイス基準面１０ｂとした場合、食付き部Ａは、転造方向始端側から後端側に向かって漸次高くなるように、上記ダイス基準面１０ｂに対して所定の角度で上昇傾斜している。仕上げ部Ｂはダイス基準面１０ｂに平行である。逃げ部は、転造方向始端側から後端側に向かって漸次低くなるように、ダイス基準面１０ｂに対して所定の角度で下降傾斜している。具体的に逃げ部Ｃでは、上面の第２傾斜角度θ２が食付き部Ａの第１傾斜角度θ１と同角度、あるいは第１傾斜角度θ１よりも大きく設定されている。
【００２３】
転造歯形面１０ａには、転造方向に連設された複数の加工歯１２が設けられている。複数の加工歯１２は、それぞれが転造方向に対して略交差する方向へ延在し、被転造材１１の外周寸法に対応した一定のピッチで転造方向に連続して設けられている。
【００２４】
加工歯１２は、転造方向に沿う断面形状が略台形状をなしており、歯先に向かうほどその厚さが小さくなっている。隣り合う加工歯１２の間に形成される溝は、歯底に向かうほどその幅が小さくなる断面視略台形状あるいは略三角形状をなしている。
【００２５】
食付き部Ａでは、複数の加工歯１２の歯底から歯先までの長さ、つまり各加工歯１２の高さＨ（図４）が転造位置（食付き部Ａ内の加工歯１２の位置）に応じて異なっている。具体的には、転造方向始端側から後端側に向かって各加工歯１２の高さＨが漸次高くなっている。仕上げ部Ｂでは、各加工歯１２の高さＨが一定であり、ダイス基準面１０ｂに対して歯先及び歯底がそれぞれ平行である。逃げ部Ｃでは、各加工歯１２の高さは一定であるが、図３（ｂ）に示すように、ダイス基準面１０ｂに対して歯先（実線）及び歯底（一点鎖線）がそれぞれ傾斜している。
【００２６】
転造加工を実施する際には、一対の転造用平ダイス１０を互いの転造歯形面１０ａを対向させるように一対配置し、各転造用平ダイス１０，１０を互いに逆方向へ相対移動させる。これら一対の転造用平ダイス１０，１０の移動により、相互間に挟み込まれた被転造材１１が回転させられながら圧力を加えられると、転造用平ダイス１０，１０の転造歯形面１０ａに対応する歯形が被転造材１１の外周面１１Ａに形成される。あるいは、一方の転造用平ダイス１０を固定し、他方の転造用平ダイス１０のみを移動させるようにしてもよい。
【００２７】
以下、各部を具体的に述べる。
【００２８】
（転造歯形面）
食付き部Ａは転造方向始端側から順に、研掃領域Ｒ１、保油領域Ｒ２、及び平滑領域Ｒ３に区画されている。研掃領域Ｒ１は、食付き部Ａにおける転造方向始端側に設けられており、転造方向始端側から、例えば５０％以下の範囲に設けられている。
【００２９】
保油領域Ｒ２は、研掃領域Ｒ１の転造方向後端側に連設されている。保油領域Ｒ２は、食付き部Ａの転造方向における長さに対して転造方向始端側から例えば８０％以下の領域であって、研掃領域Ｒ１を除く領域に設けられている。より好ましくは、食付き部Ａの転造方向における長さに対して転造方向始端側から９５％以下の領域であって、研掃領域Ｒ１を除く領域である。
【００３０】
平滑領域Ｒ３は、食付き部Ａにおける研掃領域Ｒ１及び保油領域Ｒ２を除いた領域であり、保油領域Ｒ２の転造方向後端側に連設されている。平滑領域Ｒ３は、転造方向に少なくとも被転造材１１の１回転分の長さ（外周寸法）に相当する長さを有していることが好ましい。
【００３１】
研掃領域Ｒ１内の複数の加工歯１２には、表面に滑り止め加工が施されている。滑り止め加工は、ブラスト処理によって行われ、各加工歯１２に向けて微粒径のスチールボール等を高速で衝突させることにより、表面を粗面化させるものである。これにより、粗面化された転造歯形面１０ａが、被転造材１１の外周面１１Ａに対して食い込んで密着した状態で当接することが可能となり、転造加工時に被転造材１１が転造歯形面１０ａ上を滑動することが抑制される。
【００３２】
また、本実施形態の場合、粗面化された各加工歯１２の表面には微小な凹部が多数存在しており、これら微小な凹部内に入り込んだ転造油によって転造歯形面１０ａの摩耗が防止される。したがって、研掃領域Ｒ１においては保油構造を設けなくてもよい。
【００３３】
保油領域Ｒ２内の複数の加工歯１２は、表面に保油構造を有している。この保油構造は、転造加工時に用いられる転造油を積極的に保持するためのもので、例えば複数の角溝１３を含んで構成されている。具体的に、角溝１３は、図４に示すように、転造方向に交差する方向へ延在するとともに転造方向に沿う断面形状が角形状の溝である。角溝１３は、各加工歯１２の両側面１２ｂにそれぞれ複数（図示では２本）ずつ形成され、深さ方向が上面１２ａに平行している。
【００３４】
本実施形態の場合、保油領域Ｒ２内の各加工歯１２には、研掃領域Ｒ１内の加工歯１２と同じブラスト処理は施されていない。しかし、角溝１３のエッジ部において多少の滑り止め効果が得られるため、全く平滑な表面の加工歯１２と比較すると被転造材１１に対する食付き性は良好である。角溝１３を有する加工歯１２の表面にブラスト処理を施しても構わない。ブラスト処理を施すことで被転造材１１に対する食付き性と保油性がさらに向上する。
【００３５】
なお、各側面１２ｂに形成される角溝１３の数は２本に限られず、３本以上であってもよい。また、複数でなくてもよく、各側面１２ｂの少なくとも一方に１本だけ設けても構わない。
【００３６】
本実施形態では、角溝１３が、側面１２ｂの長さ方向（転造方向に交差する方向）全体に亘って直線状に形成されているが、これに限らない。例えば、延在方向で分断されていてもよいし、直線状ではなく例えば波形状であっても構わない。
【００３７】
なお、角溝１３の溝深さは一定であってもよいし、場所によって異なっていてもよい。また、角溝１３の数や位置においても適宜変更が可能である。本実施形態では、加工歯１２の両側面１２ｂに角溝１３がそれぞれ同じ数だけ設けられているが、側面１２ｂ、１２ｂ間で角溝１３の数が異なっていてもよい。
【００３８】
転造加工時に供給される転造油は、角溝１３の毛細管現象により当該角溝１３の隅々にまで浸透して保持される。本実施形態の保油領域Ｒ２では、複数の角溝１３によって、研掃領域Ｒ１よりも多くの転造油を保持することが可能である。
【００３９】
一方、平滑領域Ｒ３内の複数の加工歯１２の両側面及び上面は平滑面とされており、ブラスト処理によって粗面化されてはいない。さらに、各加工歯１２の表面には保油構造も設けられていないため、転造加工時に被転造材１１の外周面１１Ａを荒らすことなく、仕上げ精度を確保することができる。
【００４０】
（仕上げ部）
仕上げ部Ｂにおける複数の加工歯１２の表面は、平滑領域Ｒ３と同様に平滑面とされている。これにより、被転造材１１に転造された歯形の表面を滑らかな平滑状に仕上げることができる。
【００４１】
（逃げ部）
逃げ部Ｃに設けられた複数の加工歯１２の表面は平滑面とされている。上述したように、逃げ部Ｃは、ダイス基準面１０ｂに対して第２傾斜角度θ２で傾斜しており、各加工歯１２の高さＨが一定である。このため複数の加工歯１２の各歯底が、仕上げ部Ｂにおける転造方向終端位置の加工歯１２の歯底よりも全て低い位置となっており、各歯底の落ち量が転造方向後端側に向かって漸次大きくなっている。これにより、被転造材１１にかかっていた負荷を少しずつ減らして開放させることができる。
【００４２】
以上述べた本実施形態の一対の転造用平ダイス１０，１０により、被転造材１１に対して転造加工を施す場合には、加工熱の減少や、被転造材１１と転造用平ダイス１０との摩擦の減少などの面から転造油が用いられる。
【００４３】
食付き部Ａの研掃領域Ｒ１内の加工歯１２には、表面を粗面化する滑り止め加工が施されており、これによって各加工歯１２の表面に微小な凹部が多数存在している。研掃領域Ｒ１では、微小凹部内に入り込んだ転造油によって潤滑性が向上し、転造歯形面１０ａの摩耗を防止することが可能である。
【００４４】
本実施形態では、転造歯形面１０ａの摩耗をより効果的に防止するために、食付き部Ａにおける研掃領域Ｒ１の転造方向後方に連接して、表面に保油構造を有した保油領域Ｒ２を設けた。保油構造として各加工歯１２に設けられた角溝１３には、毛細管現象によってその延在方向全体に転造油が浸透する。このため、保油領域Ｒ２では、複数の角溝１３によって、研掃領域Ｒ１よりも多くの転造油を良好に保持することが可能となり、被転造材１１に対して優れた潤滑性能が得られる。
【００４５】
これにより、加工圧力が高くなる研掃領域Ｒ１の転造方向後方においても被転造材１１に対する潤滑性が高められるので、転造加工する場合に、転造歯形面１０ａが被転造材１１の外周面１１Ａと凝着して加工歯１２が折損してしまうのを抑制することが可能となる。その結果、工具寿命を延ばすことが可能になり、被転造材１１に対する加工精度を高い状態で維持することができる。
【００４６】
また、保油領域Ｒ２の角溝１３が高い保油性を有する一方で、転造加工時に被転造材１１に対して溝形状が転造されてしまうことがあるが、保油領域Ｒ２の転造方向後方に位置する平滑領域Ｒ３において、被転造材１１に転造された溝形状すなわち凸部を削り取ることが可能である。つまり、凸部が形成されてしまった被転造材１１の表面に、平滑な表面を有する加工歯１２を当接させることで、被転造材１１の表面を平滑な状態に近づけることができる。これにより、転造精度を確保することが可能となり、精度の高い転造品を得ることができる。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４８】
例えば、加工歯１２の表面に形成される保油構造は上述した構造に限らない。
図５に示すように、転造方向に沿う断面が凹曲面状の複数の溝１５を含む保油構造としてもよい。溝１５は、加工歯１２の両側面１２ｂにそれぞれ１つあるいは複数ずつ設けられ、転造方向に交差する方向へ延在する。溝１５を構成する曲面１５ａの曲率は適宜設定され、各溝１５において一定であってもよいし異なっていてもよい。
【００４９】
あるいは、図６に示すように、転造方向に沿う断面が凹球状の複数の凹部１６を含む保油構造としてもよい。凹部１６は、平面視円形状あるいは楕円形状の凹部である。凹部１６はブラスト処理によって形成することも可能であるが、被転造材１１に対する食付き性を付与するものではないため、研掃領域Ｒ１における微小凹部よりも１つ１つの凹部が大きくして保油性を高めることが好ましい。また、保油性を維持できる範囲で凹部１６の形成密度を低くしてもよい。これにより、凹部１６による被転造材１１への凹凸の転写を抑制することができる。凹部１６は、加工歯１２の両側面１２ｂにそれぞれ１つあるいは複数ずつ設けられる。凹部１６を複数設ける場合は、加工歯１２の側面１２ｂに規則的な配置で設けてもよいし、不規則な配置で設けても構わない。
【符号の説明】
【００５０】
１１…被転造材、Ａ…食付き部、Ｂ…仕上げ部、１０…転造用平ダイス（転造ダイス）、１０ａ…転造歯形面、１１Ａ…外周面、１２…加工歯、１２ｂ…側面、１５，１６…溝、１５ａ…曲面、Ｒ１…研掃領域、Ｒ２…保油領域、Ｒ３…平滑領域
【図１】
2017029998.tif 000003
【図２】
2017029998.tif 000004
【図３】
2017029998.tif 000005
【図４】
2017029998.tif 000006
【図５】
2017029998.tif 000007
【図６】
2017029998.tif 000008