(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インボリュートスプラインを加工する食い付き歯部、調整歯部、仕上げ歯部、逃げ歯部からなる転造平ダイスであって、
前記食い付き歯部の先端部から加工ワーク１回転相当以上の長さまでの食い付き歯部の歯の表面がサンドブラスト処理され、
前記食い付き歯部は前記先端部から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの前部食い付き歯部と、前記前部食い付き歯部の後端に隣接する歯から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの後部食い付き歯部とからなり、
前記調整歯部は前記食い付き歯部の後端に隣接する調整歯部の第一歯から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの前部調整歯部と、前記前部調整歯部の後端に隣接する歯から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの後部調整歯部とからなり、
前記前部食い付き歯部、前記後部食い付き歯部、前記前部調整歯部、前記後部調整歯部の各歯の各コースト側の角に丸みが施されており、
前記前部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ１が前記後部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ２未満であり、
前記後部食い付き歯部のコースト側の角の丸みの半径Ｒ２が前記前部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ３以上であり、
前記後部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ４が前記前部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ３未満であり、前記仕上げ歯部の歯の先端の角の丸み半径Ｒ５が前記加工されるインボリュートスプラインの歯元の丸み半径Ｒ６と同一にされていることを特徴とする転造平ダイス。
【請求項２】
前記前部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ１は加工されるインボリュートスプラインの歯元の丸み半径Ｒ６未満とされ、
前記後部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ２は前記前部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくされ、前記前部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ３は前記前部食い付き歯部の半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくされており、前記後部調整歯部の半径Ｒ４は前記仕上げ歯部の先端の角の丸み半径Ｒ５と同一にされていることを特徴とする請求項１に記載の転造平ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転造平ダイスの歯の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インボリュートスプライン加工用に使用されている転造平ダイス１１は図２に示すように、ワークが食いつき徐々に歯丈が漸増する食い付き歯部１２と、食い付き歯部で食い付いたワークの歯を徐々に整形するように歯丈が漸増する調整歯部１３と、ほぼ歯丈が一定の仕上げ歯部１４と、ワークがダイスより容易に逃げられるようにされた逃げ歯部１５とが順次長手方向に設けられている。調整歯部１３は第二食い付き歯部と呼ばれることもある。食い付き歯部１２、調整歯部１３、仕上げ歯部１４の長さはそれぞれ少なくともワーク１回転相当以上の長さにされている。また、食い付き歯部と調整歯部とを総称して単に食い付き歯部ということもある。
【０００３】
従来のかかる転造平ダイスはの食い付き歯部１２はサンドブラスト処理を施し、平ダイス１１とワークの滑りを防止している。調整歯部１３、仕上げ歯部１４、逃げ歯部１５は、ワークと平ダイスの歯１３ａ，１４ａがかみ合っているので、滑りが発生しないため、サンドブラスト処理は施していない。食い付き歯部１２の歯１２ａの歯先形状は、コースト側（食い付き歯部側から見て、逃げ歯部方向側）の角１２ｂの丸み半径Ｒ１２が加工されるインボリュートスプライン歯元の丸み半径未満とされ、調整歯部１３、仕上げ歯部１４の歯１３ａ、１４ａの歯先形状は、コースト側の角１３ｂ、１４ｂの丸み半径Ｒ１３，Ｒ１４が加工されるインボリュートスプラインの歯元の丸み半径Ｒ６となっている。例えばワークがモジュール１．０５８、圧力角３０°、歯数２３枚、歯元の丸み半径Ｒ５＝０．３５ｍｍのインボリュートスプラインの場合は、食い付き歯１２ａの丸み半径はＲ１２＝０．２５ｍｍであり、調整歯１３ａ、仕上げ歯１４ａの丸み半径はＲ１３＝Ｒ１４＝０．３５ｍｍである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
仕上げ歯１４ａの歯先コースト側の角の丸み半径寸法Ｒ１４は、ワークの寸法で決定され、これに対して食い付き部１２ａの歯先形状のコースト側の角の丸みＲ１２を加工されるインボリュートスプラインの歯元の丸み半径Ｒ６未満と小さく設定しているのは、調整歯の転造負荷を減らそうというものである。
【０００５】
しかしながら、このような転造平ダイスが寿命に至る典型的なパターンとして、まず食い付き部１２のサンドブラスト処理を施した歯の後半からチッピングが起こり、これにより、仕上げ歯１４の負荷が増大し仕上げ歯の損傷が起こり最終的な工具寿命に至る場合が多い。通常このくい付き歯後半のチッピングは、コースト側の歯先に発生し易く寿命が短い。そこで、本発明の課題は、サンドブラスト処理を施した歯の後半（食い付き歯部の後半）のコースト側の歯先でのチッピングの防止をはかり転造平ダイスの寿命を延ばすことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、研究の結果、通常、最初に食い付き部のサンドブラスト処理を施した歯の後半のコースト側歯先からチッピング損傷が起こるのは、この部位に発生する転造加工による応力が他の部位に比べて大きいためと考え、この部位の応力集中を緩和し、他の部位に分散させることにより、当該部位のチッピング損傷を遅らせることができ、結果として最終的な工具寿命を延ばすことができると考えた。
【０００７】
そこで、本発明においては、インボリュートスプラインを加工する食い付き歯部、調整歯部、仕上げ歯部、逃げ歯部からなる転造平ダイスであって、前記食い付き歯部の先端部から加工ワーク１回転相当以上の長さまでの食い付き歯部の歯の表面がサンドブラスト処理され、前記食い付き歯部は前記先端部から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの前部食い付き歯部と、前記前部食い付き歯部の後端に隣接する歯から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの後部食い付き歯部とからなり、前記調整歯部は前記食い付き歯部の後端に隣接する調整歯部の第一歯から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの前部調整歯部と、前記前部調整歯部の後端に隣接する歯から少なくとも加工ワーク１／２回転相当以上の長さまでの後部調整歯部とからなり、前記前部食い付き歯部、前記後部食い付き歯部、前記前部調整歯部、前記後部調整歯部の各歯の各コースト側の角に丸みが施されており、前記前部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ１が前記後部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ２未満であり、前記後部食い付き歯部のコースト側の角の丸みの半径Ｒ２が前記前部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ３以上であり、前記後部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ４が前記前部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ３未満であり、前記仕上げ歯部の歯の先端の角の丸み半径Ｒ５が前記加工されるインボリュートスプラインの歯元の丸み半径Ｒ６と同一にされた転造平ダイスを提供することにより上記課題を解決した。
【０００８】
即ち、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ２≧Ｒ３、Ｒ３＞Ｒ４、Ｒ５＝Ｒ６にされている。前部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径（以下「コースト側の角の丸み半径」を単に「コーナー半径」という）Ｒ１を、後部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ２よりも小さくしたので、後部食い付き歯部のコーナー半径部の転造量が減り、当該部位への発生応力が減り、損傷の発生が遅くなる。また、後部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ２を、前部調整歯部のコーナー半径Ｒ３以上とし、後部調整歯部のコーナー半径Ｒ４を、前部調整歯部のコーナー半径Ｒ３未満とし、仕上げ歯部のコーナー半径Ｒ５をワークの丸み半径Ｒ６と同一にしているので、少なくとも、後部食い付き歯部のコーナ半径Ｒ２が最大となるようにされるので、後部食い付き歯部のコースト側コーナー半径部への応力集中が減る。
【０００９】
このとき、前後調整歯部の転造量が増え、応力が増加するが、後部食い付き歯部のコーナー半径部に集中していた応力が前後調整歯部に分散されたと見ることができ、平ダイス全体の応力バランスは良くなると考えられる。また、後部食い付き歯部、前後調整歯部と段階的にコーナー半径を小さくし、転造量を増やしているので急激に応力が増えることは無く、前後調整歯部が早期に損傷することはない。むしろ、従来のものでは後部食い付き歯部のコーナー半径部が早期に損傷し、前後調整歯部の転造量が不安定に増え、応力が増加するのに対し、本発明では後部食い付き歯部の損傷を防いで前後調整歯部への応力の増加を防止する。
【００１０】
より好ましくは、前記前部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ１は加工されるインボリュートスプラインの歯元の丸み半径Ｒ６未満とし、前記後部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ２は前記前部食い付き歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくし、前記前部調整歯部のコースト側の角の丸み半径Ｒ３は前記前部食い付き歯部の半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくし、前記後部調整歯部の半径Ｒ４は前記仕上げ歯部の先端の角の丸み半径Ｒ５と同一にするとよい（請求項２）。
【００１１】
即ち、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ２≧Ｒ３、Ｒ３＞Ｒ４、Ｒ５＝Ｒ６に加え、Ｒ１＜Ｒ６、Ｒ２＞Ｒ１＋０．１〜０．３モジュール、Ｒ３＞Ｒ１＋０．１〜０．３モジュール、Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６にされる。前部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ１はワークの歯元の丸み半径Ｒ６未満、後部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ２は前部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくし、前部調整歯のコーナー半径Ｒ３も前部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくとり、後部調整歯部と仕上げ歯部のコーナー半径Ｒ４，Ｒ５及びワークの歯元の丸み半径Ｒ６を同一としたので、転増量のバランスがとれ、後部食い付き歯部のコーナー半径部の損傷が少ない、従って前後調整歯部の転造量が安定する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態を示す転造平ダイスの（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）を上部からみた平面図、（ｃ）は前部食い付き歯部の歯の拡大図、（ｄ）は後部食い付き歯部の拡大図、（ｅ）は前部調整歯部の拡大図、（ｆ）は後部調整歯部の拡大図、（ｇ）は仕上げ歯部の拡大図である。図１において、本発明の転造平ダイス１は、ワークが食いつき徐々に歯丈が漸増する食い付き歯部１０はほぼ等分にされた前部食い付き歯部２及び後部食い付き歯部３からなる。後部食い付き歯部３に隣接してワークの歯を徐々に整形するように歯丈が漸増する調整歯部２０が設けられ、調整歯部２０はほぼ等分にされた前部調整歯部４及び後部調整歯部５からなる。後部調整歯部５に隣接してほぼ歯丈が一定の仕上げ歯部６と、ワークがダイスより容易に逃げられるようにされた逃げ歯部１５とが順次長手方向に設けられている。例えば、加工されるワークのインボリュートスプライン諸元はモジュール１．０５８、圧力角３０°、歯数２３、歯幅２０ｍｍ、歯元の丸みの半径０．３５ｍｍである。
【００１３】
前部食い付き歯部２及び後部食い付き歯部３の長さは、それぞれワークの１回転相当分である。食い付き歯部１０の全体長さはワーク２回転相当分である。前部食い付き歯部の歯２ａの先端のコースト側歯先の角２ｂに丸みが設けられ、丸み半径Ｒ１は０．３ｍｍとされ、この値は従来のものよりやや大きい。また、後部食い付き歯部３の歯３ａの角の丸み３ｂの丸み半径Ｒ２は０．５５ｍｍと従来より充分大きな半径とした。なお、両食い付き歯部とも反対側は従来と同様面取り又は丸みをつけていない。
【００１４】
前部調整歯部４及び後部調整歯部５の長さは、それぞれワークの１回転相当分である。調整歯部２０の全体長さはワーク２回転相当分である。前部調整歯部４の歯４ａの先端のコースト側歯先の角４ｂに丸みが設けられ、丸み半径Ｒ３は従来より大きな０．４５ｍｍとし、反対側は０．３ｍｍとされている。また、後部調整歯部５の歯５ａの角の丸み５ｂの丸み半径Ｒ４は従来と同様の０．３５ｍｍで、反対側も同寸法の０．３５ｍｍとされている。また、仕上げ歯部６の長さはワーク１．２回転相当分であり、歯６ａの歯先の両側の角６ｂに丸みが設けられ、丸み半径Ｒ５はワークの歯元の丸みと同じ０．３５ｍｍとされている。
【００１５】
【実施例】
この転造平ダイスを用いて、油性クーラント方式により、インボリュートスプラインの転造加工を行った。比較的損傷の遅い前部食い付き歯部２のコースト側歯先の丸み半径を従来の転造平ダイスと同様とし、損傷が最初に始まる後部食い付き歯部のコースト側歯先の丸み半径を大きく設定したので、コースト側歯先への応力集中が緩和され、後部食い付き歯部３の損傷を少なくすることができ、従来にくらべ約１．５倍の寿命を得ることができた。
【００１６】
なお、実施例においては油性クーラント方式による転造加工について説明したが、潤滑性の小さい水溶性クーラントを使用する場合、あるいは完全ドライ、微少ミストを噴霧するセミドライにより転造加工する場合でも、本実施例と同様、工具寿命延長効果が期待できる。
【００１７】
【発明の効果】
インボリュートスプラインを加工する転造平ダイスの前部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ１を、後部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ２よりも小さくし、後部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ２を、前部調整歯部のコーナー半径Ｒ３以上とし、後部調整歯部のコーナー半径Ｒ４を、前部調整歯部のコーナー半径Ｒ３未満とし、仕上げ歯部のコーナー半径Ｒ５をワークの丸み半径Ｒ６と同一とし、後部食い付き歯部のコーナ半径Ｒ２が最大となるようにし、後部食い付き歯部のコースト側コーナー半径部への応力集中を減じたので、従来の転造平ダイスで最初に損傷が始まる食い付き歯部のコースト側歯先の寿命を延ばすことができくるので、サンドブラスト処理を施した歯の後半のコースト側の歯先でのチッピングを防止し寿命を延ばすものとなった。
【００１８】
さらに、前部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ１をワークの歯元の丸み半径Ｒ６未満とし、後部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ２は前部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくし、前部調整歯部のコーナー半径Ｒ３は前部食い付き歯部のコーナー半径Ｒ１よりも０．１〜０．３モジュール大きくし、後部調整歯部のコーナー半径Ｒ４を仕上げ歯部の先端の角の丸み半径Ｒ５と同一にしたので、各歯部での応力バランスがよくなり、より寿命の長い転造平ダイスを提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す転造平ダイスの（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）を上部からみた平面図、（ｃ）は前部食い付き歯部の歯の拡大図、（ｄ）は後部食い付き歯部の歯の拡大図、（ｅ）は前部調整歯部の歯の拡大図、（ｆ）は後部調整歯部の歯の拡大図、（ｇ）は仕上げ歯部の歯の拡大図である。
【図２】従来の転造平ダイスの（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）を上部からみた平面図、（ｃ）は食い付き歯部の歯の拡大図、（ｄ）は調整歯部の歯の拡大図、（ｅ）は仕上げ歯部の歯の拡大図である。
【符号の説明】
１、１１  転造平ダイス
２    前部食い付き歯部
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ  歯
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ  歯先の角（歯先のコーナー）
２ｃ  先端部
３    後部食い付き歯部
４    前部調整歯部
５    後部調整歯部
６、１４    仕上げ歯部
１０、１２  食い付き歯部
１３、２０  調整歯部
１５  逃げ歯部
【図１】
0004371191.tif 000002
【図２】
0004371191.tif 000003