(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝を被転造素材の外周面に転造するための板状体を備えた溝用ダイスにおいて、
前記板状体の長手方向一端側から他端側へ向けて所定の食付き角度で傾斜されその傾斜方向へ連続して頂部が尖形状に形成された導入食付き部と、
前記板状体の長手方向他端側に頂部が略平坦状に形成された仕上げ部と、
その仕上げ部の頂部と面一な略平坦状に形成され、前記導入食付き部の終端から前記仕上げ部へ向けて頂部幅が漸増される拡幅食付き部と、
前記仕上げ部の幅方向一側面を構成するとともにその仕上げ部の頂部幅方向と略直交して形成された立面と、
前記仕上げ部の幅方向他側面を構成するとともに前記立面に対して所定の角度で傾斜され前記仕上げ部の頂部へ向けてその頂部幅を漸減させる勾配面とを備え、
前記導入食付き部の頂部先端の稜線が前記立面に対して平行に連続しており、前記稜線が前記勾配面よりも前記立面側に偏倚されていることを特徴とする溝用ダイス。
【請求項２】
被転造素材を挟持して、その被転造素材の外周面を塑性変形させてスプラインやセレーション等の複数条の歯形を転造する歯形面を有する一対の歯形用ダイスと、その一対の歯形用ダイスによる複数条の歯形の転造と同時に被転造素材の外周面にスナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝を転造する溝用ダイスとを備えた転造ダイスにおいて、
前記溝用ダイスは、前記一対の歯形用ダイスの歯形面にそれぞれ立設される一対の板状体と、その板状体の長手方向一端側から他端側へ向けて所定の食付き角度で傾斜されその傾斜方向へ連続して頂部が尖形状に形成された導入食付き部と、前記板状体の長手方向他端側に頂部が略平坦状に形成された仕上げ部と、その仕上げ部の頂部と面一な略平坦状に形成され、前記導入食付き部の終端から前記仕上げ部へ向けて頂部幅が漸増される拡幅食付き部と、前記仕上げ部の幅方向一側面を構成するとともにその仕上げ部の頂部幅方向と略直交して形成された立面と、前記仕上げ部の幅方向他側面を構成するとともに前記立面に対して所定の角度で傾斜され前記仕上げ部の頂部へ向けてその頂部幅を漸減させる勾配面とを備え、前記導入食付き部の頂部先端の稜線が前記立面に対して平行に連続しており、前記稜線が前記勾配面よりも前記立面側に偏倚されていることを特徴とする転造ダイス。
【請求項３】
前記溝用ダイスは、前記仕上げ部の頂部に施される略円弧状の面取り面を備えていることを特徴とする請求項２記載の転造ダイス。
【請求項４】
前記歯形用ダイスの一端面は、前記溝用ダイスの前記勾配面の傾斜方向と略同方向に傾斜され、その溝用ダイスが前記歯形用ダイスの前記歯形面に立設された場合に前記勾配面と対向され、その勾配面に当接可能に形成されていることを特徴とする請求項３記載の転造ダイス。
【請求項５】
前記歯形用ダイスの歯形面は、その歯形面に立設される前記板状体の長手方向他端側の延長部分に更に延設されていることを特徴とする請求項４記載の転造ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、止め輪が嵌着される止め輪溝とを被転造素材に転造する溝用ダイス、及び、止め輪溝とスプラインやセレーション等の複数条の歯形とを被転造素材に同時転造する転造ダイスに関し、特に、被転造素材に止め輪溝を転造するための下溝を予め加工せずに、止め輪溝の縁部の盛り上がり及び止め輪溝の内面に生じる表層剥離を抑制して、被転造素材の転造加工精度を向上することができる溝用ダイス及び転造ダイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数条の歯形であるスプラインが外周面に形成されるスプライン軸には、そのスプラインの先端外周面にスナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝が形成されている。このような溝付きスプライン軸を転造により製造する場合には、スプラインを転造するための歯形用ダイスに止め輪溝を転造するための溝用ダイスが取り付けられた転造ダイス（以下、「溝付きスプライン転造ダイス」と称す。）が使用される。例えば、特許２８７６３６６号公報に記載される溝付きスプライン転造ダイスでは、スプラインを転造する歯形面を有する平ダイスに板状の溝用ダイスが填め込まれ、この溝用ダイスによりワークの外周面に止め輪溝が転造される。
【０００３】
ところで、溝深さが大きな止め輪溝を転造する場合には、止め輪溝の溝深さとワークの外径との比率である圧下量（圧下率）が大きくなる。このように圧下量が大きくなると、止め輪溝の転造に伴ってワーク内部に過剰な応力が生じてしまい、かかる応力により止め輪溝の内面に表層剥離が生じ、止め輪溝の加工精度が低下してしまう。
【０００４】
そこで、特開平６−１９０４８３号公報に記載される溝用ダイスでは、食付き部始端に所定の導入角（食付き角）を有する導入刃部と、その導入刃部の導入角より小さな傾斜角を有する予成形刃部と、均一な高さを有する仕上げ刃部とを設け、食付き部始端から仕上げ部にかけて導入刃部、予成形刃部の刃幅を徐々に漸増させている。このように予成形刃部の高さ及び幅を漸減させることにより、ワークに転造される止め輪溝の塑性変形が徐々に進行されるので、ワーク内部での過剰な応力が抑制され、止め輪溝の内面に生じる表層剥離が抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許２８７６３６６号公報に記載される溝付きスプライン転造ダイスでは、溝深さが大きな止め輪溝を転造する場合にワークの塑性変形量が大きくなるため、止め輪溝の縁部が盛り上がり、スプラインの外形が変形してしまうという問題点があった。また、溝深さが大きな止め輪溝を転造加工する場合には圧下量（圧下率）が大きくなるため、止め輪溝の内面に表層剥離が生じ、かかる表層剥離により止め輪溝の加工精度が低下してしまうという問題点があった。かかる場合には、止め輪溝が転造されるワークの外周面に下溝を切削加工等により予め加工することで、転造後の止め輪溝の縁部の盛り上がりや止め輪溝内面の表層剥離を抑制できるが、下溝を加工する工程が必要となり、その分、溝付きスプライン軸の製造工程が増加してしまうという問題点があった。
【０００６】
また、特開平６−１９０４８３号公報に記載される溝用ダイスでは、止め輪溝の内面に生じる表層剥離を抑制できるが、転造された止め輪溝の縁部が盛り上がってしまい、スプラインの外形が変形して溝付スプライン軸の転造加工精度が低下してしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、被転造素材に止め輪溝を転造するための下溝を予め加工せずに、止め輪溝の縁部の盛り上がりや止め輪溝の内面に生じる表層剥離を抑制して、被転造素材の転造加工精度を向上することができる溝用ダイス及び転造ダイスを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載の溝用ダイスは、スナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝を被転造素材の外周面に転造するための板状体を備え、前記板状体の長手方向一端側から他端側へ向けて所定の食付き角度で傾斜されその傾斜方向へ連続して頂部が尖形状に形成された導入食付き部と、前記板状体の長手方向他端側に頂部が略平坦状に形成された仕上げ部と、その仕上げ部の頂部と面一な略平坦状に形成され、前記導入食付き部の終端から前記仕上げ部へ向けて頂部幅が漸増される拡幅食付き部と、前記仕上げ部の幅方向一側面を構成するとともにその仕上げ部の頂部幅方向と略直交して形成された立面と、前記仕上げ部の幅方向他側面を構成するとともに前記立面に対して所定の角度で傾斜され前記仕上げ部の頂部へ向けてその頂部幅を漸減させる勾配面とを備え、前記導入食付き部の頂部先端の稜線が前記立面に対して平行に連続しており、前記稜線が前記勾配面よりも前記立面側に偏倚されている。
【０００９】
また、請求項２記載の転造ダイスは、被転造素材を挟持して、その被転造素材の外周面を塑性変形させてスプラインやセレーション等の複数条の歯形を転造する歯形面を有する一対の歯形用ダイスと、その一対の歯形用ダイスによる複数条の歯形の転造と同時に被転造素材の外周面にスナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝を転造する溝用ダイスとを備え、前記溝用ダイスは、前記一対の歯形用ダイスの歯形面にそれぞれ立設される一対の板状体と、その板状体の長手方向一端側から他端側へ向けて所定の食付き角度で傾斜されその傾斜方向へ連続して頂部が尖形状に形成された導入食付き部と、前記板状体の長手方向他端側に頂部が略平坦状に形成された仕上げ部と、その仕上げ部の頂部と面一な略平坦状に形成され、前記導入食付き部の終端から前記仕上げ部へ向けて頂部幅が漸増される拡幅食付き部と、前記仕上げ部の幅方向一側面を構成するとともにその仕上げ部の頂部幅方向と略直交して形成された立面と、前記仕上げ部の幅方向他側面を構成するとともに前記立面に対して所定の角度で傾斜され前記仕上げ部の頂部へ向けてその頂部幅を漸減させる勾配面とを備え、前記導入食付き部の頂部先端の稜線が前記立面に対して平行に連続しており、前記稜線が前記勾配面よりも前記立面側に偏倚されている。
【００１０】
請求項１記載の溝用ダイス、又は、請求項２記載の転造ダイスによれば、溝用ダイスは、板状体の導入食付き部の頂部が尖形状に形成され、かつ、所定の食付き角度で傾斜されるので、被転造素材に転造される止め輪溝の溝幅及び溝深さが徐々に拡大される。また、仕上げ部の頂部と面一な略平坦状に形成された拡幅食付き部の頂部は、その頂部幅が導入食付き部の終端から仕上げ部へ向けて漸増されるので、導入食付き部の終端から仕上げ部の始端にかけて止め輪溝の底部における溝幅が徐々に拡大される。更に、溝用ダイスの仕上げ部は、その立面が被転造素材の止め輪溝の１の内側面に当接する一方、勾配面が止め輪溝における他の内側面に当接して、止め輪溝の両内側面の仕上げが行われる。
【００１１】
また、請求項２記載の転造ダイスでは、一対の歯形用ダイスにより被転造素材が挟持され、一方の歯形用ダイスが他方の歯形用ダイスに対して相対的に移動される。この歯形用ダイスの移動に伴って、被転造素材の外周面が歯形面により塑性変形され、被転造素材の外周面にスプラインやセレーション等の複数条の歯形が転造される。一方、かかる複数条の歯形の転造と同時に、歯形用ダイスの歯形面に立設された溝用ダイスの一対の板状体により被転造素材が挟持され、被転造素材の外周面が塑性変形されて止め輪溝が転造される。
【００１２】
請求項３記載の転造ダイスは、請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記溝用ダイスは、前記仕上げ部の頂部に施される略円弧状の面取り面を備えている。
【００１３】
この請求項３記載の転造ダイスによれば、請求項２記載の転造ダイスと同様に作用する上、溝用ダイスの仕上げ部は、その面取り面が止め輪溝の底面に当接して、止め輪溝の底面の仕上げを行うのである。
【００１４】
請求項４記載の転造ダイスは、請求項３記載の転造ダイスにおいて、前記歯形用ダイスの一端面は、前記溝用ダイスの前記勾配面の傾斜方向と略同方向に傾斜され、その溝用ダイスが前記歯形用ダイスの前記歯形面に立設された場合に前記勾配面と対向され、その勾配面に当接可能に形成されている。
【００１５】
請求項５記載の転造ダイスは、請求項４記載の転造ダイスにおいて、前記歯形用ダイスの歯形面は、その歯形面に立設される前記板状体の長手方向他端側の延長部分に更に延設されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である溝付きスプライン転造ダイス（以下、単に「転造ダイス」と称す。）１１（図３参照）に使用される溝用ダイス１の外観斜視図である。溝用ダイス１は、円柱状の軸状素材の外周面にスナップリング等の止め輪を嵌着するための止め輪溝を転造する工具であり、図５（ｂ）に示すワークＷの外周面を塑性変形させて、その外周面に止め輪溝２２を転造することができる。
【００１７】
図１に示すように、溝用ダイス１は、転造に適した合金工具鋼又は高速度工具鋼等の金属材料で形成された略平板状体（板状体）で構成されている。溝用ダイス１の一端側（図１左側）には、導入食付き部２が設けられており、その導入食付き部２の終端には、導入食付き部２と連続して拡幅食付き部３が設けられている。また、拡幅食付き部３の終端には、拡幅食付き部３と連続して仕上げ部４が設けられており、その仕上げ部４の終端には、仕上げ部４に連続して逃げ部５が設けられている。
【００１８】
導入食付き部２は、溝用ダイス１をワークＷの外周面に食い付かせるための部位であり、その上端には断面形状が略逆Ｖ字の尖形状に形成された刃先２ａが設けられている。この尖形状の刃先２ａは、溝用ダイス１の長手方向一端側（図１左側）から他端側（図１右側）へ向けて連続して形成されており、その刃先２ａの両側面は、その刃先２ａの頂部から側面視略逆Ｖ字状に下降傾斜された一対の傾斜面６，７で形成されている（図２（ｃ）参照）。この一対の傾斜面６，７により導入食付き部２の刃先２ａは、その刃先角θ１が略４６°とされている。このような導入食付き部２がワークＷの外周面に食い付くことにより、ワークＷに断面視略Ｖ字状の下溝が転造されるのである。なお、刃先２ａの先端は曲率半径が略０．１ｍｍの曲面状に形成されている。
【００１９】
拡幅食付き部３は、導入食付き部２によりワークＷの外周面に転造された断面視略Ｖ字状の下溝の底面幅を拡幅するための部位であり、その上端には導入食付き部２の刃先２ａと連続して刃先３ａが設けられている。刃先３ａの頂部の刃先幅は、拡幅食付き部３の始端から終端へ向けて所定の開き角θ２で漸増されており、この刃先３ａの両側面は、上述した一対の傾斜面６，７によって、その刃先３ａの頂部から側面視略八の字状に下降傾斜されている。また、刃先３ａの上端面は、溝用ダイス１の下端面に対して略平行な略平坦状に形成されている。
【００２０】
仕上げ部４は、拡幅食付き部３により底面幅が拡幅されたワークＷの下溝を仕上げて止め輪溝２２を形成する部位であり、その上端には拡幅食付き部３の刃先３ａと連続して刃先４ａが設けられている。刃先４ａは、その頂部の刃先幅ｔ１が刃先３ａの終端の刃先幅ｔ１と略等しくされ、且つ、刃先３ａの上端面と面一な略平坦状に形成されている。
【００２１】
また、仕上げ部４の終端には、その仕上げ部４の終端から溝用ダイス１の長手方向他端へ向けて（即ち、図１の左側から右側へ向けて）下降傾斜された逃げ部５が設けられ、この逃げ部５の上端には仕上げ部４の刃先４ａと連続して刃先５ａが設けられている。更に、拡幅食付き部３、仕上げ部４及び逃げ部５の各刃先３ａ〜５ａには、その各刃先３ａ〜５ａの頂部側から溝用ダイス１の側端面９側へ下降傾斜された勾配面８が設けられている。
【００２２】
図２（ａ）は、溝用ダイス１の上面図であり、図２（ｂ）は、その側面図であり、図２（ｃ）は、その前面図である。ここで、溝用ダイス１の前面とは、図２（ａ），（ｂ）に示す溝用ダイス１の右端面のことである。図２（ａ）に示すように、溝用ダイス１は、その導入食付き部２の刃先２ａの頂部先端の稜線が側端面９，１０に対して略平行に連続しており、この刃先２ａの頂部先端の稜線は溝用ダイス１の幅方向中心線Ｌに対して幅ｅ分だけ側端面１０側に偏倚されている。即ち、導入食付き部２の刃先２ａの頂部先端は、図２（ｃ）に示すように、溝用ダイス１の幅方向中心線Ｌに対して幅ｅだけズレており、左右非対称に形成されている。
【００２３】
また、図２（ｂ）に示すように、導入食付き部２の刃先２ａは、拡幅食付き部３及び仕上げ部４の刃先３ａ，４ａの上端面（図２（ｂ）の上側）に対して、刃先２ａの始端（図２（ｂ）右側）から終端（図２（ｂ）左側）へ向けて所定の食付き角κで上昇傾斜されている。よって、このように食付き角κで刃先２ａを傾斜させることによって、かかる刃先２ａをワークＷの外周面に徐々に食い付かせることができるのである。
【００２４】
更に、図２（ｃ）に示すように、溝用ダイス１の側端面１０は、拡幅食付き部３及び仕上げ部４の刃先３ａ，４ａの上端面に対して略直交するように形成されており、この側端面１０の反対側に側端面１０と略平行な側端面９が形成されている。側端面９の上部には、上述した勾配面８が刃先３ａ，４ａの上端面の一側（図２（ｃ）右側）から側端面９の上端へ向けて下降傾斜して設けられている。
【００２５】
図３（ａ）は、上述した溝用ダイス１を使用した転造ダイス１１の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図であって、転造ダイス１１における溝用ダイス１の仕上げ部４の側断面を示している。転造ダイス１１は、円柱状の軸状素材の外周面を塑性変形させて、複数条の断面視略山形状または略凸状の歯形を転造すると同時に、軸状素材の外周面に止め輪溝を転造仕上げする工具である。図５（ｂ）は、転造前の無垢な状態のワークＷ、及び、転造後の溝付きスプライン軸２０の部分側面図であり、転造ダイス１１によれば、図５（ｂ）に示す複数条の歯形であるスプライン２１と、スナップリング等の止め輪を嵌着するための止め輪溝２２とを円柱状のワークＷに同時に転造することができる。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、転造ダイス１１は、平面視略長方形状に形成されており、主に、溝付きスプライン軸２０のスプライン２１を転造する歯形用ダイス１２，１３と、この歯形ダイス１２，１３の間に挟持されつつ配設される溝用ダイス１とを備えている。歯形用ダイス１２，１３は、溝用ダイス１と同様に、転造に適した合金工具鋼又は高速度工具鋼等の金属材料で形成されており、その上面にはスプライン２１を転造する歯形面１２ａ，１３ａが形成されている。
【００２７】
これらの歯形面１２ａ，１３ａには、歯形用ダイス１２，１３の始端側（図３（ａ）右側）から終端側（図３（ａ）左側）へ向けて、スプライン食付き部、スプライン仕上げ部および逃げ部が順に連続して設けられており、歯形用ダイス１２，１３の始端側から終端側へ向けてワークＷが相対的に転動移動されることにより、溝付きスプライン軸２０が製造されるのである。
【００２８】
歯形用ダイス１２は、溝付きスプライン軸２０のスプライン２１におけるスプライン端部２１ｂ（図５（ｂ）参照）を転造するためのものであり、歯形用ダイス１３は、スプライン２１におけるスプライン基部２１ａ（図５（ｂ）参照）を転造するためのものである。歯形用ダイス１２の歯形用ダイス１３との対向面側には、歯形用ダイス１２の始端（図３（ａ）右端）から終端側近傍（図３（ａ）左側）にかけて切欠部１２ｂが設けられ、この切欠部１２ｂにより両ダイス１２，１３の対向面間には所定幅の間隙１１ａが設けられている。この間隙１１ａには、上述した溝用ダイス１が填め込まれており、この填め込みにより、溝用ダイス１が転造ダイス１１の長手方向（図３（ａ）の左右方向）沿って設けられている。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、歯形用ダイス１２，１３はそれぞれの歯形面１２ａ，１３ａが面一になるように配設され、歯形用ダイス１２，１３の対向面間には上述した間隙１１ａが設けられている。間隙１１ａに填め込まれた溝用ダイス１は、歯形用ダイス１２，１３の対向面間に挟持され、かかる溝用ダイス１の上端部が歯形用ダイス１２，１３の歯形面１２ａ，１３ａから上方へ突出するように立設されている。
【００３０】
また、歯形用ダイス１２には、その幅方向（図３（ｂ）の左右方向）に貫通するねじ穴１２ｃが設けられ、歯形用ダイス１３にはねじ穴１２ｃに対応して幅方向に貫通する通穴１３ｂが設けられている。しかも、溝用ダイス１には、ねじ穴１２ｃ及び通穴１３ｂに対応して通穴１ａが設けられ、通穴１３ｂ，１ａに通されたボルト１４がねじ穴１２ｃにねじ込まれることにより、歯形用ダイス１２，１３に挟持された溝用ダイス１が両歯形用ダイス１２，１３間に共締めされている。
【００３１】
図４は、図３（ｂ）に示す転造ダイス１１における溝用ダイス１の仕上げ部４の拡大断面図である。図４に示すように、溝用ダイス１の仕上げ部４の刃先４ａの幅方向（図４左右方向）両端には、上述した勾配面８の上端と側端面１０の上端とが連設されており、かかる連設部分には、曲率半径が略１．２ｍｍの断面視円弧状の曲面４ｂ，４ｃが設けられている。この曲面４ｂ，４ｃによって、仕上げ部４の刃先４ａが止め輪溝２０の底面２２ａを仕上げる際に、曲面４ｂ，４ｃとワークＷとの接触部分に加わる負荷を低減して、転造を行い易くすることができる。
【００３２】
溝用ダイス１の側端面９，１０は、仕上げ部４の刃先４ａの上端面及び歯形面１２ａ，１３ａに対して略垂直に形成されている。側端面９の上端には勾配面８の下端が連設されており、その勾配面８の上端には曲面４ｂが連設されている。この勾配面８は、側端面９に対して所定の傾斜角θ３で傾斜されており、この傾斜角θ３は略１０°にされている。
【００３３】
このように傾斜された勾配面８によって、溝用ダイス１の幅ｔは、仕上げ部４の刃先４ａへ向かうに従って漸減されており、この刃先４ａの上端部の刃先幅ｔ１は溝用ダイス１の幅ｔより小さくされている（ｔ１＜ｔ）。溝用ダイス１の仕上げ部４の刃先４ａの刃先幅ｔ１を溝用ダイス１における側端面９，１０間の幅ｔより小さく形成することにより、仕上げ部４の刃先４ａをワークＷに食い込み易くすることができるのである。尚、本実施例では、溝用ダイス１の幅ｔが略３ｍｍとされ、刃先幅ｔ１が略１．９ｍｍとされている。
【００３４】
溝用ダイス１の両側端面９，１０は、歯形用ダイス１２，１３の側端面１２ｄ，１３ｃにそれぞれ当接されており、更に、歯形用ダイス１２の側端面１２ｄの上端には、溝用ダイス１の勾配面８の傾斜角θ３に沿って傾斜された傾斜端面１２ｅが形成されている。この傾斜端面１２ｅには、溝用ダイス１の勾配面８が当接されており、かかる当接により歯形面１２ａの端面と溝用ダイス１の勾配面８との間に隙間ができることが防止されている。
【００３５】
次に、図５を参照して、上記のように構成された転造ダイス１１による転造方法について説明する。図５（ａ）は、本実施例の転造ダイス１１の使用態様を模式的に示した側面図であり、図５（ｂ）は、転造前の無垢な状態のワークＷ、及び、転造後の溝付きスプライン軸２０の部分側面図である。まず、図５（ｂ）に示すように、円柱状の軸状素材であるワークＷの端面に面取りＭが切削加工等により形成される。一方、上述した転造ダイス１１が転造盤（図示せず）に一対取り付けられる。
【００３６】
この一対の転造ダイス１１，１１は、図５（ａ）に示すように、それぞれの歯形面１２ａ，１３ａ（溝用ダイス１の立設面）が対向するように転造盤に取り付けられる。その後、一対の転造ダイス１１，１１の歯形面１２ａ，１３ａによりワークＷが挟持され、両転造ダイス１１，１１が相対的に反対方向（図５（ａ）の矢印Ｘ１，Ｘ２方向）へ等速度で移動されることにより、スプライン２１及び止め輪溝２２が一度に（同時に）ワークＷに転造され、溝付きスプライン軸２０が製造される。
【００３７】
ここで、各転造ダイス１１，１１に取り付けられた溝用ダイス１，１による止め輪溝２２の転造過程について説明する。一対の転造ダイス１１，１１が相対的に移動されると、まず、一対の溝用ダイス１，１の各導入食付き部２，２の始端がワークＷの外周面に当接され、その外周面に各刃先２ａ，２ａがそれぞれ食い付き、一対の溝用ダイス１，１の刃先２ａ，２ａ間にワークＷが挟持される。各刃先２ａ間に挟持されたワークＷは、転造ダイス１１，１１の相対移動に伴って、溝用ダイス１，１間で回転される。
【００３８】
導入食付き部２，２の刃先２ａ，２ａがワークＷの外周面に食い付くと、刃先２ａの幅方向断面形状に適合した溝、即ち、ワークＷの軸方向断面形状略Ｖ字状の溝が転造される。しかも、導入食付き部２，２は始端側から終端側へ向けて食付き角κで傾斜されるので、転造ダイス１１，１１の移動に伴って、ワークＷに転造される溝の深さが徐々に拡大するように塑性変形される。一方、この溝深さ方向への塑性変形に伴って、ワークＷに加工される溝幅が徐々に拡大するように塑性変形される。
【００３９】
次に、この導入食付き部２，２の終端、即ち、拡幅食付き部３，３の始端がワークＷに到達すると、かかる拡幅食付き部３，３による溝加工が開始される。この拡幅食付き部３，３は、その刃先３ａ，３ａの刃先幅が始端から終端へ向けて開き角θ２で漸増されるので、転造ダイス１１，１１の移動に伴って、ワークＷに加工される溝の底面部分の溝幅が徐々に拡大するように塑性変形される。その後、拡幅食付き部３，３の終端、即ち、仕上げ部４，４の始端がワークＷに到達すると、かかる仕上げ部４，４によるの止め輪溝２２の仕上げが行われる。
【００４０】
仕上げ部４は、歯形用ダイス１２側に勾配面８が形成され、この勾配面８により刃先４ａの刃先幅が先端側へ向かうに従って漸減されるので、かかる刃先４ａをワークＷに食い付き易くすることができる。しかも、刃先４ａの歯形用ダイス１３側の側端面１０は刃先４ａの上端面と略直交するように形成されるので、止め輪溝２２の内側面（内面）２２ｂが溝付きスプライン２０の軸方向に対して略垂直に仕上げられる。
【００４１】
このため、止め輪溝２２に嵌着されるスナップリングが止め輪溝２２内でガタつくことが防止される。更に、刃先４ａの幅方向両端には曲面４ｂ，４ｃが形成されるので、かかる曲面４ｂ，４ｃとワークＷとの接触部分に加わる負荷が低減されるのである。その後、この仕上げ部４，４により止め輪溝２２が仕上げられ、ワークＷは逃げ部５を経て一対の転造ダイス１１，１１の間から外れる。この結果、ワークＷから溝付きスプライン軸２０が転造により製造されるのである。
【００４２】
以上説明したように、本実施例の転造ダイス１１では、溝付きスプライン軸２０の止め輪溝２２を転造する溝用ダイス１は、転造ダイス１１，１１にそれぞれ一対設けられ、この一対の溝用ダイス１，１によりワークＷを挟持して止め輪溝２２を転造するので、ワークＷの１回転当たりの圧下量を低減することができる。よって、溝深さが大きな止め輪溝２２を転造加工する場合に、止め輪溝２２の底面２２ａ及び内側面２２ｂ，２２ｃに表層剥離が生じることを抑制して、溝付きスプライン軸２０の止め輪溝２２の転造加工精度を向上することができる。
【００４３】
また、導入食付き部２の刃先２ａは、尖形状に形成され、且つ、所定の食付き角κで傾斜されるので、溝用ダイス１がワークＷに食い付く際の抵抗負荷を低減して、ワークＷの１回転当たりの圧下量を更に低減することができる。よって、従来の転造ダイスのように、止め輪溝２２を転造するためにワークＷの外周面に下溝の加工を予め加工することなく、止め輪溝２２の縁部の急激な盛り上がりを抑制することができる。
【００４４】
よって、かかる盛り上がりによりスプライン２１の外形が変形することを防止して、溝付きスプライン軸２０のスプライン２１の転造加工精度を向上することができるのである。しかも、上記のように導入食付き部２の刃先２ａを形成することにより、止め輪溝２２の底面２２ａ及び内側面２２ｂ，２２ｃに生じる表層剥離を更に抑制することができるのである。
【００４５】
仕上げ部４の刃先４ａには略円弧状の曲面４ｂ，４ｃが形成されるので、仕上げ部４の刃先４ａをワークＷの外周面に食い込み易くすることができる。しかも、仕上げ部４の刃先４ａの刃幅は、勾配面８により刃先４ａの頂部へ向けて漸減されるので、かかる刃先４ａをワークＷの外周面に更に食い込み易くすることができる。よって、仕上げ部４によるワークＷの塑性変形に伴う抵抗負荷を低減して、ワークＷの１回転当たりの圧下量を更に低減することができる。
【００４６】
また、側端面１０は仕上げ部４の刃先幅方向と略直交するように形成されるので、かかる側端面１０と当接して仕上げられる止め輪溝２２の内側面２２ｂの縁部の捲れ込みや垂れ込み（バリ）を抑制し、スプライン２１や止め輪溝２２の転造加工精度を向上することができる。歯形用ダイス１２の傾斜端面１２ｅは、溝用ダイス１の勾配面８と同方向に傾斜され、その勾配面８に当接されるので、かかる勾配面８と歯形用ダイス１２との対向面間に隙間が生じることがない。このため、止め輪溝２２の縁部の捲れ込みや垂れ込みを抑制して、スプライン２１や止め輪溝２２の転造加工精度を向上することができる。
【００４７】
更に、図３に示すように、歯形用ダイス１２の歯形面１２ａは、その歯形面１２ａに立設される溝用ダイス１の長手方向他端（図３左側）の延長部分、即ち、溝用ダイス１の逃げ部５の延長部分に更に延設されるので、かかる延設された歯形面１２ａにより止め輪溝２２の縁部の捲れ込みや垂れ込みを抑制して、スプライン２１や止め輪溝２２の転造加工精度を更に向上することができるのである。
【００４８】
次に、図６及び図７を参照して、前記した実施例の変形例について説明する。以下、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。図６は、第２実施例の転造ダイス３０における溝用ダイス３１の仕上げ部４の拡大断面図である。図６に示すように、溝用ダイス３１の仕上げ部４の刃先３２の幅方向（図４左右方向）両端には、上述した勾配面８の上端と側端面１０の上端とが連設されており、この刃先３２は断面視円弧状に形成されている。このように、第２実施例の転造ダイス３０によれば、溝用ダイス３１の仕上げ部４における刃先３２は、その全体が断面視略円弧状に形成されるので、溝用ダイス３１の仕上げ部４が止め輪溝２０の底面２２ａを仕上げる際に、刃先３２とワークＷとの接触部分に加わる負荷を低減して、転造を行い易くすることができるのである。
【００４９】
図７は、第３実施例の転造ダイス４０の上面図である。図７に示すように、転造ダイス４０は、主に、溝付きスプライン軸２０のスプライン２１を転造する歯形用ダイス４１，４２と、溝用ダイス１とを備えている。歯形用ダイス４１，４２は、溝用ダイス１と同様に、転造に適した合金工具鋼又は高速度工具鋼等の金属材料で形成されており、その上面にはスプライン２１を転造する歯形面１２ａ，１３ａが形成されている。
【００５０】
歯形用ダイス４１，４２の対向する端面には、歯形用ダイス４１，４２の始端（図７右端）から終端側近傍（図７左側）にかけて切欠部４１ａ，４２ａがそれぞれ設けられ、この切欠部４１ａ，４２ａにより両ダイス４１，４２の対向面間には溝用ダイス１を填め込むための所定幅の間隙４０ａが設けられている。一方、歯形用ダイス４１，４２における切欠部４１ａ，４２ａの非形成部分の端面４１ｂ，４２ｂは互いに当接されている。この端面４１ｂ，４２ｂの境界面は、溝用ダイス１の幅方向（図７の上下方向）略中央に位置されており、溝用ダイス１の長手方向（図７左右方向）と略同一方向へ延びている。このように、溝用ダイス１が填め込まれる間隙４０ａは、歯形用ダイス４１，４２に切欠部４１ａ，４１ｂをそれぞれ設けることにより形成することもできる。
【００５１】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５２】
本実施の実施例では、導入食付き部２の刃先角θ１は略４６°、刃先２ａの先端の曲率半径は略０．１ｍｍとされたが、かかる刃先角θ１、刃先２ａの先端の曲率半径の数値はこれに限定されるものではなく、例えば、刃先角θ１は略３０°〜１００°の範囲内で、刃先２ａの先端の曲率半径を略０．１〜０．５ｍｍの範囲で設定することにより、実用上、ワークＷに止め輪溝２２を転造するための下溝を予め加工することなく、止め輪溝２２の縁部の盛り上がりや止め輪溝２２の内面に生じる表層剥離を抑制することができる転造ダイスを得ることができるのである。
【００５３】
また、本実施例では、溝付きスプライン軸２０を転造する転造ダイス１１を例に説明したが、例えば、本発明を溝付きセレーション軸を転造する転造ダイスに適用することは当然に可能である。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の溝用ダイス、又は、請求項２記載の転造ダイスによれば、溝用ダイスは、板状体の導入食付き部の頂部が尖形状に形成され、かつ、所定の食付き角で傾斜されるので、被転造素材に転造される止め輪溝の溝幅及び溝深さを徐々に拡大することができる。しかも、仕上げ部の頂部と面一な略平坦状に形成された拡幅食付き部の頂部は、その頂部幅が導入食付き部の終端から仕上げ部へ向けて漸増されるので、導入食付き部の終端から仕上げ部の始端にかけて止め輪溝の底部における溝幅を徐々に拡大することができる。
【００５５】
このように、転造される止め輪溝の溝幅及び溝深さは、導入食付き部および拡幅食付き部により徐々に拡大されるので、被転造素材の１回転当たりの圧下量を更に低減することができる。従って、溝深さが大きな止め輪溝を転造する場合には、被転造素材に止め輪溝を転造するための下溝を予め加工せずに、転造される止め輪溝の縁部の大きな盛り上がりを抑制することができ、更に、止め輪溝の内面に生じる表層剥離を抑制して、被転造素材の転造加工精度を更に向上することができるという効果がある。しかも、仕上げ部の頂部幅は、立面と勾配面により頂部へ向けて漸減されるので、仕上げ部を被転造素材の外周面に食い込み易くすることができる。よって、仕上げ部による被転造素材の塑性変形に伴う抵抗負荷を低減することができるという効果がある。また、立面は仕上げ部の頂部幅方向と略直交して形成されるので、かかる立面と当接して仕上げられる止め輪溝の内側面の縁部の捲れ込みや垂れを抑制して、止め輪溝および複数条の歯形の転造加工精度を向上することができるという効果がある。
【００５６】
また、請求項２記載の転造ダイスでは、止め輪溝を転造する溝用ダイスは一対の板状体により被転造素材を挟持して止め輪溝を転造するので、被転造素材の１回転当たりの圧下量を低減することができる。よって、溝深さが大きな止め輪溝を転造する場合には、被転造素材に止め輪溝を転造するための下溝を予め加工せずに、止め輪溝の内面に生じる表層剥離を抑制して、止め輪溝の転造加工精度を向上することができるという効果がある。
【００５７】
請求項３記載の転造ダイスによれば、請求項２記載の転造ダイスの奏する効果に加え、仕上げ部の頂部には略円弧状の面取面が形成されるので、仕上げ部の頂部を被転造素材の外周面に食い込み易くすることができるという効果がある。
【００５８】
請求項４記載の転造ダイスによれば、請求項３記載の転造ダイスの奏する効果に加え、歯形用ダイスの一端面は、溝用ダイスが歯形用ダイスの歯形面に立設された場合に勾配面と対向され、その勾配面に当接されるので、かかる勾配面と歯形用ダイスの一端面との間に隙間が生じることが無く、止め輪溝の縁部の捲れ込みや垂れを抑制して、止め輪溝および複数条の歯形の転造加工精度を向上することができるという効果がある。
【００５９】
請求項５記載の転造ダイスによれば、請求項４記載の転造ダイスの奏する効果に加え、歯形用ダイスの歯形面は、その歯形面に立設される溝用ダイスの板状体における長手方向他端側の延長部分に更に延設されるので、かかる延設された歯形面により止め輪溝の縁部の捲れ込みや垂れを抑制して、止め輪溝および複数条の歯形の転造加工精度を更に向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である溝付きスプライン転造ダイスに使用される溝用ダイスの外観斜視図である。
【図２】  （ａ）は、溝用ダイスの上面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、その前面図である。
【図３】  （ａ）は、溝用ダイスを使用した溝付きスプライン転造ダイスの上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図である。
【図４】  図３（ｂ）における溝付きスプライン転造ダイスにおける溝用ダイスの仕上げ部の拡大断面図である。
【図５】  （ａ）は、溝付きスプライン転造ダイスの使用態様を模式的に示した側面図であり、（ｂ）は、転造前の無垢な状態のワーク、及び、転造後の溝付きスプライン軸の部分側面図である。
【図６】  第２実施例の転造ダイスにおける溝用ダイスの仕上げ部の拡大断面図である。
【図７】  第３実施例の転造ダイスの上面図である。
【符号の説明】
１                  溝用ダイス
２                  導入食付き部
２ａ                刃先（導入食付き部の頂部）
３                  拡幅食付き部
３ａ                刃先（拡幅食付き部の頂部）
４                  仕上げ部
４ａ                刃先（仕上げ部の頂部）
４ｂ，４ｃ          曲面
８                  勾配面
９                  側端面
１０                側端面（立面）
１１                溝付きスプライン転造ダイス（転造ダイス）
１２，１３          歯形用ダイス
１２ａ，１３ａ      歯形面
１２ｅ              傾斜端面（勾配面と当接可能な歯形用ダイスの一端面）
２０                溝付きスプライン軸
２１                スプライン（複数条の歯形）
２２                止め輪溝
３２                刃先（面取り面、仕上げ部の頂部）
Ｗ                  ワーク（被転造素材）
κ                  食付き角
【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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