CN101376153A

CN101376153A - 内齿轮的成形方法及成形装置

Info

Publication number: CN101376153A
Application number: CNA2008102130875A
Authority: CN
Inventors: 饭尾良夫; 岸野纯治
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2009-03-04
Also published as: JP2009050905A

Abstract

一种即使是对薄壁的坯料通过塑性加工进行的内齿轮的成形，也能不会产生缺料地缩短周期的内齿轮的成形方法及成形装置。在通过将坯料(P)安装在周面上具有齿形(2c)的心轴(2)上并向该坯料(P)推压拉深辊(1)，将坯料(P)推压在心轴(2)上，形成圆筒形的内齿轮的内齿轮(W)的成形方法中，使用在两个部位具有与坯料(P)接触的圆弧部分(R1、R2)，并与先和坯料(P)接触的圆弧部分的外径(D1)相比后接触的圆弧部分(R2)的外径(D2)大的拉深辊(1)，通过使该拉深辊(1)在与心轴(2)的轴心(M)平行的方向移动来成形圆筒形的内齿轮(W)。

Description

内齿轮的成形方法及成形装置

技术领域

[0001]本发明涉及内齿轮的成形方法及成形装置，特别涉及即使通过塑性加工也能成形不缺料的良好的内齿轮的方法及成形装置。

背景技术

[0002]在现有的内齿轮的成形方法之中的由塑性加工进行的方法，一般采用的方法是，使用预先将内齿轮的坯料的形状做成杯状的坯料形状，以覆盖在外周面上具有齿形的心轴上的方式安装，由通过拉深辊进行的推压进行塑性加工。

但是，在此情况下，作为将坯料做成杯状的工序，需要冲压加工等工序，存在着在每一个产品的制作时间上花费较多的时间的问题。

[0003]因此，作为在从圆板形坯料通过使用旋压装置的塑性加工直接成形成杯状的同时成形内齿轮的方法，已被采用的是，由在外周面上形成了齿形的纵向的模具和配置在该模具上的上模夹持圆板形坯料的大致中央，在使坯料自转或者使进行推压的拉深辊进行公转的同时使拉深辊或者坯料在模具的轴向移动，同时，由拉深辊将坯料压附在模具上而使圆板形的坯料进行塑性变形(例如，参照专利文献1)。

[0004]但是，在此情况下，有时会产生图5所示的Z1部分，即在加工完的内齿轮中，在做成了杯状的坯料的内侧角部的部位会产生因材料收缩现象引起的缺料，存在着零件的强度和耐久性差、同时因缺料的程度高而导致在产品检查中不合格这样的问题。

[0005]为了解决此问题，本申请人以前申请了图6～图7所示的内齿轮的成形方法及成形装置。

[0006]可是，在此内齿轮的成形装置中，如图6所示，加工由两道工序构成，第一工序是将圆板形坯料P安装在已配设在旋转的主轴(图示省略)的前端上的、在外周面上具有齿形2c的心轴2的端面上，通过拉深辊4的推压将圆板形坯料P塑性加工成圆锥台形状，第二工序是通过拉深辊5的推压将由该第一工序形成圆锥台形状的坯料推压到心轴2上，通过塑性加工形成圆筒形的内齿轮W。

[0007]在图中，首先将圆板形坯料P安装在一个在外周侧面上具有齿形2c的心轴2的端面上。这时，如图所示，将在圆板形坯料P的中心开口的孔Pa嵌套在心轴2的前端的突起部分2a上，以由与心轴2的端面相对的推压构件3能够夹入的方式进行夹持固定(参照图6(a))。

[0008]然后，通过在向箭头方向移动拉深辊4的同时将其推压到圆板形坯料P上，使得圆板形坯料P成为圆锥台的形状，实施将圆板形坯料P加工成圆锥台形状的塑性加工(以下称为“锥形加工”)(参照图6(b))。

在此情况下，通过倒角加工等，将心轴2的前端部分2b设置成角度α，由此能容易且可靠地进行锥形加工。

[0009]然后，使拉深辊5相对于心轴2的轴心平行移动，通过拉深辊5的推压，已成形为圆锥台形状的圆板形坯料P的里面，经过塑性变形成为与在心轴2的外周侧面上形成的齿形2c相同的形状，完成图7(a)所示的杯状的内齿轮W(例如，参照专利文献2)。

[0010]专利文献1：日本专利特开平5—76982号公报

专利文献2：日本专利特开2004—298953号公报

发明内容

发明要解决的课题

[0011]此内齿轮的成形方法及成形装置，例如，在对板厚为10mm左右的坯料、加工后的外径为150mm左右的坯料进行加工的情况下，如果将拉深辊5的圆弧径(指圆弧的半径，下同)R设定为10mm，则由塑性加工产生的旋压效果良好，而且能加工成相对于心轴2的齿形2c不产生缺料的良好的产品。另外，在第一工序中使用的拉深辊4的圆弧径R4最好也设定为10mm。

但是，由于完成后的内齿轮W的圆板部分(底板部分)的板厚为10mm厚，重量大，所以希望使用例如板厚6mm左右的坯料进行成形，在使板厚薄到6mm的情况下，用圆弧径R5为10mm的拉深辊5，虽然旋压效果良好，但是，坯料的材料流动也因此加快，坯料未进入到心轴2的齿形2c的角部分就流走了，存在着在图7(b)所示的Z2部分(齿形的角部分)上产生缺料的问题。

[0012]对于这样的问题，虽然考虑抑制圆弧径R5为10mm的拉深辊5加工时的压入量地加工，进行工具更换，通过使用圆弧径为20mm左右的拉深辊，做到不产生缺料，但由于进行工具更换，所以也存在用于产品加工的周期变长的问题。

[0013]鉴于上述现有的内齿轮的成形方法及成形装置存在的问题，本发明的目的在于提供一种即使是对薄壁的坯料通过塑性加工进行的内齿轮的成形，也能不会产生缺料地缩短周期的内齿轮的成形方法及成形装置。

为了解决课题的手段

[0014]为了达到上述目的，本发明的内齿轮的成形方法及成形装置，将坯料安装在周面上具有齿形的心轴上，通过向该坯料推压拉深辊压附在心轴上，形成圆筒形的内齿轮，其特征在于，通过使用在两个部位具有与坯料接触的圆弧部分、与先和坯料接触的圆弧部分的外径相比后接触的圆弧部分的外径大的拉深辊，使该拉深辊在与心轴的轴心平行的方向移动，成形圆筒形的内齿轮。

[0015]在此情况下，可以使用与先和坯料接触的圆弧部分的圆弧径相比后接触的圆弧部分的圆弧径大的拉深辊。

[0016]另外，在上述方法中使用的本发明的内齿轮的成形方法，由配设在旋转的主轴的前端上的在外周面上具有齿形的心轴、与该心轴相对地配设的推压构件、对安装在心轴上由推压构件以夹入的方式固定的圆板形坯料实施塑性加工的拉深辊构成，其特征在于，拉深辊在两个部位具有与坯料接触的圆弧部分，该圆弧部分的外径做成与先和坯料接触的圆弧部分的外径相比后接触的圆弧部分的外径大。

[0017]另外，可以将拉深辊做成与先和坯料接触的圆弧部分的圆弧径相比后接触的圆弧部分的圆弧径大。

发明的效果

[0018]根据本发明的内齿轮的成形方法及成形装置，因为通过使用在两个部位上具有与坯料接触的圆弧部分、与先和坯料接触的圆弧部分的外径相比后接触的圆弧部分的外径大的拉深辊，使该拉深辊在与心轴的轴心平行的方向移动来成形圆筒形的内齿轮，所以能提供能以先和坯料接触的圆弧部分进行良好的旋压加工，以后接触的圆弧部分进行仅外径差的部分为压入量、不用使拉深辊在X轴方向移动、坯料一直进入到心轴的齿形的角部分、不会产生缺料的塑性加工的内齿轮的成形方法及成形装置。

[0019]另外，通过使用与先和坯料接触的圆弧部分的圆弧径相比后接触的圆弧部分的圆弧径大的拉深辊，例如，在壁厚为6mm左右的坯料的情况下，先接触的圆弧部分的圆弧径为6～12mm(最好为10mm左右)，后接触的圆弧部分的圆弧径为18～24mm(最好为20mm左右)的拉深辊，在圆弧径小的圆弧部分能进行良好的旋压加工(最佳的成形加工)，在圆弧径大的圆弧部分能进行伴随良好的材料流动的加工(最佳的齿形滚轧加工)。

附图说明

[0039]图1是本发明的内齿轮的成形装置的局部剖视的俯视图。

图2是在该装置上使用的拉深辊的局部切除的俯视图。

图3是表示使用该装置的加工要领的说明图，(a)是说明锥形加工的局部剖视图，(b)是说明第一成形部分的加工的局部剖视图，(c)是说明第二成形部分的加工的局部剖视图。

图4是在该装置上使用的拉深辊的另一个实施例。

图5是由现有的内齿轮的成形方法产生的缺料的说明图。

图6是现有的内齿轮的成形装置的说明图，(a)是说明坯料安装状态，(b)是说明第一道工序的局部剖视图，(c)是说明第二道工序的局部剖视图，(d)是对辊的圆弧径进行说明的辊的局部剖视的正视图。

图7表示由现有的内齿轮的成形方法成形的内齿轮，(a)是正视图，(b)是(a)的Z部详细图，是产生了缺料的齿形部分的放大图。

符号说明

[0040]

1：拉深辊

2：心轴

2c：齿轮

11：第一成形部分

12：第二成形部分

D1：外径

D2：外径

R1：圆弧部分

R2：圆弧部分

M：心轴轴心

P：圆板形坯料

S：内齿轮的成形装置

W：内齿轮

具体实施方式

[0020]下面，根据附图说明本发明的内齿轮的成形方法及成形装置的实施方式。另外，对于与现有装置相同的结构赋予相同的符号、一系列的符号并省略说明。

[实施例1]

[0021]图1～图3表示本发明的内齿轮的成形方法及成形装置的实施例。

[0022]此内齿轮的成形装置，在周面上具有齿形2c的心轴2上安装圆板形坯料P，通过使用在两个部位具有与该圆板形坯料P接触的圆弧部分R1、R2、与先和圆板形坯料P接触的圆弧部分R1的外径D1相比增大了后接触的圆弧部分R2的外径D2的拉深辊1，使该拉深辊1在与心轴2的轴心平行的方向移动，成形圆筒形的内齿轮W。

[0023]此内齿轮的成形装置S由配设在旋转的主轴20的前端上的在外周面上具有齿形2c的心轴2、与该心轴2相对地配设的推压构件3、对安装在心轴2上由推压构件3以夹入的方式固定的圆板形坯料P实施塑性加工的拉深辊1构成。

[0024]心轴2与现有例一样，在前端形成了嵌入在穿设于圆板形坯料P的中心的孔Pa内的突起部分2a，同时，将前端部分2b通过倒角加工等设置成角度α(α的角度为20～40°，最好为30°)，以便能容易地进行将圆板形坯料P塑性加工成圆锥台形状的锥形加工。

[0025]推压构件3是用于将安装在心轴2上的圆板形坯料P向心轴2侧推压、防止在加工中圆板形坯料P从心轴2脱落的构件，通过轴承等转动自由地配设成在将圆板形坯料P推压到心轴2侧的状态下能够伴随主轴20的旋转进行旋转。

[0026]拉深辊1由形成了先和圆板形坯料P接触的圆弧部分R1的第一成形部分11、及形成了后和圆板形坯料P接触的圆弧部分R2的第二成形部分12构成，与圆弧部分R1的外径D1相比，使得圆弧部分R2的外径D2大。

此外径D1、D2之差为在由第一成形部分11进行了最佳的成形加工之后，由作为最佳的齿形滚轧加工的第二成形部分12进行塑性加工时的压入量d(d＝(D2-D1)/2)，例如，在将D1作为200mm、将D2作为203mm的情况下，由第二成形部分12进行塑性加工时的压入量为1.5mm。

压入量d可以根据圆板形坯料P的外径、板厚进行适当的变更。

[0027]而且，第二成形部分12的圆弧部分R2的圆弧径比第一成形部分11的圆弧部分R1的圆弧径大。

具体地说，当圆板形坯料P的板厚为6mm左右，加工后的外径为150mm左右时，希望将圆弧部分R1的圆弧径取为6～12mm(最好为10mm)，将圆弧部分R2的圆弧径取为15～30mm(最好为20mm)。

[0028]第一成形部分11和第二成形部分12之间的间距Lp(圆弧中心之间的距离)，及从第一成形部分11的圆弧中心、到第一成形部分11的圆弧部分R1的顶点部分的延长线与第二成形部分12的圆弧部分R2相交的点为止的与轴心M平行的距离Lq，分别比圆板形坯料P通过由第一成形部分11进行的塑性加工延伸并被成形为杯状时的长度L大，这从直到由第一成形部分11进行的塑性加工结束为止不用使第二成形部分12与坯料P接触地获得良好的旋压效果的观点看很好，但也可以使L>Lp(Lq)，在由第一成形部分11进行的塑性加工在结束的过程中开始第二成形部分12的塑性加工。

[0029]拉深辊1是通过轴承等转动自由地配设在已配设于夹具14上的轴15上的，夹具14被控制成能够在图1所示的X轴、Z轴的方向移动。

[0030]另外，拉深辊1的形状，除了由凹部13连接第一成形部分11和第二成形部分12的一体结构外，如图4所示，也可以做成由中心部分分割成第一成形部分11a和第二成形部分12a的分割辊。

在此情况下，由在辊之间配设调整垫的方法等能容易地变更间距Lp。

[0031]拉深辊1的配设数，未被特别地限定，在本实施例中表示在相对的两个部位配设的例子，但是，除了可以由一个辊进行加工外，也可以由三个辊、四个辊进行加工。

[0032]然后，由本发明的内齿轮的成形方法及成形装置进行加工的圆板形坯料P，使用板厚10mm以下的薄壁(例如6mm左右)的圆板形坯料P，在本实施例中说明的例子是，首先与现有例同样地加工成圆锥台形状，此后，由同一拉深辊1实施本发明的内齿轮的成形方法，不用进行坯料的装换和工具更换，从圆板形坯料P成形加工内齿轮W。

[0033]首先，将圆板形坯料P安装在外周侧面上具有齿形2c的心轴2的端面上，由推压构件3以夹入的方式固定。

[0034]接着，如图3(a)所示，同时控制Z轴、X轴两轴，使拉深辊1向箭头Y1方向移动，使拉深辊1的第一成形部分11压接到圆板形坯料P上，与现有例同样，沿着通过倒角加工等设置了角度α的心轴2的前端部分2b，呈圆锥台形状地实施锥形加工。

[0035]然后，如图3(b)所示，只在Z轴方向(与心轴2的轴心M平行的方向)进行控制，使拉深辊1向箭头Y2方向移动，压接能进行良好的旋压加工的第一成形部分11，将已塑性加工成圆锥台形的坯料成形为杯状。

[0036]然后，使得拉深辊1在处于X轴方向不变的状态下，通过再向箭头Y2方向移动，只以作为第一成形部分11和第二成形部分12之间的外径差的压入量d，由圆弧径大的能进行伴随良好的材料流动性的加工(最佳的齿形滚轧加工)的第二成形部分12对已成形为杯状的坯料的周面实施塑性加工。

[0037]以上，根据实施例说明了本发明的内齿轮的成形方法及成形装置，但本发明是不被记载于上述实施例的结构限定的，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以适当地变更其结构。

产业上的利用可能性

[0038]本发明的内齿轮的成形方法及成形装置，因为具有能由一个辊进行良好的旋压加工和良好的齿形成形、能不会产生缺料地缩短周期的特性，所以能很好地适用于从薄壁的圆板形坯料成形内齿轮的用途。

另外，适用对象除了新型的内齿轮的成形装置外，对于现有的内齿轮的成形装置，通过更换拉深辊也能适用。

Claims

1.一种内齿轮的成形方法，将坯料安装在周面上具有齿形的心轴上，通过向该坯料推压拉深辊压附在心轴上，形成圆筒形的内齿轮，其特征在于，通过使用在两个部位具有与坯料接触的圆弧部分、与先和坯料接触的圆弧部分的外径相比后接触的圆弧部分的外径大的拉深辊，使该拉深辊在与心轴的轴心平行的方向移动，成形圆筒形的内齿轮。

2.根据权利要求1所述的内齿轮的成形方法，其特征在于，使用与先和坯料接触的圆弧部分的圆弧径相比后接触的圆弧部分的圆弧径大的拉深辊。

3.一种内齿轮的成形装置，由配设在旋转的主轴的前端上的在外周面上具有齿形的心轴、与该心轴相对地配设的推压构件、对安装在心轴上由推压构件以夹入的方式固定的圆板形坯料实施塑性加工的拉深辊构成，其特征在于，拉深辊在两个部位具有与坯料接触的圆弧部分，该圆弧部分的外径做成与先和坯料接触的圆弧部分的外径相比后接触的圆弧部分的外径大。

4.根据权利要求3所述的内齿轮的成形装置，其特征在于，将拉深辊做成与先和坯料接触的圆弧部分的圆弧径相比后接触的圆弧部分的圆弧径大。