CN1463210A - 蜗杆滚轧加工方法及其蜗杆 - Google Patents

Abstract

为充分确保齿轮精度并减少加工工序以滚轧加工蜗杆，由第一滚轧模(100)与第二滚轧模(101)的旋转、和进给工件坯料的伺服马达(76)将工件坯料定位于滚轧模间。在蜗杆升角大、精加工直径与坯料直径的差大时，在滚轧加工进行中升角变化而产生贯穿进给。滑动板(55)由于自由滑动于进给台(53)上，在由第一滚轧模(100)、第二滚轧模(101)与工件的升角产生了贯穿进给的情况下，滑动台(55)自由滑动、由检测传感器检测。第一滚轧模(100)与第二滚轧模(101)的旋转停止。与第一滚轧模(100)和第二滚轧模(101)开始反转同时，滑板(55)也开始反向运动、开始滚轧。而后，反复进行同样的加工来进行滚轧加工。

Description

蜗杆滚轧加工方法及其蜗杆

技术领域

本发明涉及蜗杆的滚轧加工方法及其蜗杆。更详细一点说，是关于用于由滚轧加工汽车转向手柄驱动用的蜗杆等的蜗杆滚轧加工方法和由该滚轧加工方法滚轧加工的蜗杆。

背景技术

作为车辆的电动式动力转向装置，公知的有将电动马达的旋转输出通过蜗杆机构减速、对连结于方向盘的输出轴助力驱动的型式；公知的还有，在不承受大的负载的轻型汽车用的动力转向装置中，组合金属制圆筒蜗杆与树脂制蜗轮作为蜗杆副机构使用的型式(如日本专利特开平9-24855号。)

这种金属制蜗杆，由于精度要求，在对淬火钢车削加工后，还需热处理，磨削加工这样来加工制造。在以车床加工的情况下，以车刀切削；但为提高生产率使用圆锥形铣刀，使该铣刀的轴线相对蜗杆轴倾斜r(在蜗杆的节线上的升角)、以螺纹加工要领进行切削。

但是，这种蜗杆制作工艺，至少需要切削、热处理、磨削比较大的3种工序。另外，为此还需要车床、热处理设备、磨床等至少3台设备。因此，加工成本增高，树脂制的蜗杆的优点也不能得到充分发挥。

另外，在滚轧阳螺纹、蜗杆等时，使相对配置的第一滚轧模与第二滚轧模相互接近地进行压入进给。这时，蜗杆的升角变大。且精加工直经与坯料直经的差较大时，在滚轧加工进行中，有升角变化的现象叫贯穿进给。如果产生这种贯穿进给，在由贯穿进给引起的工件移动方向的螺纹牙的齿侧面与相反一侧的齿侧面的面间圆形模的接触不同，有滚轧面的精加工精度降低的问题。为了防止这种贯穿进给，通常由目视等改变第一滚轧模或第二滚轧模的轴线方向的相位位置来进行补偿。

但是，这种补偿方法，在是在阳螺纹或蜗杆的两侧存在有比阳螺纹或蜗杆的直径大的轴的零件的情况下，由于在这部分滚轧模干涉，用于防止贯穿进给的补偿比较困难。另外，这时，也可使模正转或反转进行滚轧，但由于产生齿隙等，不可能得到高精度制品，生产率也降低。本申请人提出了绕与第一滚轧模和第二滚轧模的转动轴线正交的轴线转动的主轴倾斜机构(日本利特开平11-285766号)，来解决该贯穿进给问题。

但是，即使使用这种主轴倾斜机构，在从加工开始到加工结束直径变化大的蜗杆等的工件中，也不能完全防止贯穿进给的产生，它成为加工误差出现。

本发明的目的即在于提供可充分确保蜗杆精度并减少加工工序的蜗杆滚轧加工方法和由该方法加工的蜗杆。

本发明的其他目的在于提供在充分确保蜗杆精度同时并降低成本的蜗杆滚轧加工方法和由该方法加工的蜗杆。

本发明的优点是，由于可由滚轧加工对切向移距的薄齿的蜗杆进行高精度加工，比现有的蜗杆可减少加工工序数，而且可大幅度降低加工成本。

发明内容

本发明为了达到前述目的采取如下技术方案。

本发明的蜗杆滚轧加工方法由包括如下部分的滚轧机进行：以圆筒状坯料为中心配置用于进行滚轧加工的多个圆筒状模，用于驱动前述模转动的模转动驱动装置，用于可自由旋转地支承前述坯料的坯料支承装置，使前述模相互接近地压入的压入装置，在这种蜗杆滚轧加工方法中，是交替地反复进行第一工序与第二工序来滚轧加工蜗杆，其中，

第一工序是使前述模一边向同一方向同步旋转一边向前述坯料相互压入进给来进行滚轧加工；

第二工序是在第一工序结束后，使前述模的旋转方向反转，来滚轧加工前述坯料。

前述蜗杆的滚轧，在将前述模向与前述压入进给方向相反方向待避后，当进行前述第二工序时，可继续进行更高精度加工。为了提高前述蜗杆的圆度，可在停止前述压入进给前述模的状态下，交替地进行前述第一步骤与第二工序来滚轧前述蜗杆。

前述滚轧机的前述模配置于4个导向件的大致中心，且由旋转轴线平行配置的2台构成，使用这种结构可使滚轧效果更好。

另外，前述蜗杆滚轧加工方法，在前述滚轧加工中，由于前述坯料直经变化，前述蜗杆的升角变化，而且产生前述蜗杆在轴线方向移动的贯穿进给从前述坯料的移动检测，当前述移动超出设定范围时，使前述模的旋转方向反转、从而使贯穿进给的方向反向。

再者，前述蜗杆滚轧加工方法中，前述滚轧机具有以与前述模的旋转轴线正交的轴线为中心转动的主轴斜装置；在前述滚轧加工中，由于前述坯料直经变化，升角变化，检测前述坯料在轴线方向移动的贯穿进给，运算出用于消除这种贯穿进给的前述主轴倾斜装置的补偿转动角度，可用前述主轴倾斜装置使前述模前述补偿转动角度量旋转消除前述贯穿进给。

本发明的蜗杆是由滚轧机的蜗杆滚轧加工方法滚轧加工而成，该滚轧机具有以圆筒状坯料为中心配置进行滚轧加工的多个圆筒状模、用于驱动前述模相互同步转动的模转动驱动装置、用于可自由旋转地支承前述坯料的坯料支承装置、和用于使前述模相互接近地压入的压入装置。

前述蜗杆的齿间的齿根形状是，在包含前述蜗杆轴线的断面内形成顶部。前述顶部，在使用机械构造用碳素钢情况下是120°～150°，前述顶部的前端断面最好是半径为1.0～1.5mm的圆弧形状。

另一本发明的蜗杆，是由滚轧机进行的滚轧加工方法加工而成，该滚轧机具有以圆筒状的坯料为中心配置进行滚轧加工的多个圆筒状模、用于驱动前述模相互同步转动的模转动驱动装置、用于可自由旋转地支承前述坯料的坯料支承装置、用于使前述模相互接近地压入的压入装置，

前述蜗杆齿间的齿根形状是在包含前述蜗杆的轴线的断面形成圆弧。在使用机械构造用碳素钢时，在前述圆弧中最好是断面成半径为1.0～1.5mm的圆弧形状。

本发明的蜗杆的滚轧加工中使用的前述滚轧机的前述模，最好是配置于4个导向件的大致中心，且由旋转轴线平行配置的2台构成。

另外，本发明的蜗杆滚轧加工中使用的前述滚轧机，可具有以与前述模的旋转轴线正交的轴线为中心旋转的主轴倾斜装置。前述蜗杆可适合于在包含前述蜗杆轴线的断面内前述蜗杆齿厚比齿根的间隔还小的形式。

附图说明

图1是表示用于滚轧本发明的蜗杆的滚轧机的整体的立体外观图。

图2是图1的II-II剖切时的局部剖视图。

图3是滚轧机的正视图。

图4是滚轧机的俯视图。

图5是第二模移动台的左侧视图。

图6是表示模进给装置的概略机构的滚轧机的俯视图。

图7是用于支承进给作为工作物的工件的工件进给装置的侧视图。

图8(a)是蜗杆齿形剖面图；图8(b)是与图8(a)的齿槽形状不同的另一蜗杆的齿剖面图。

图9是表示CNC装置及各控制马达等的构成的方框图。

图10(a)～(b)是表示滚轧加工蜗杆时的工序的工序图。

图11(c)～(d)是表示滚轧加工蜗杆时的工序的工序图。

图12(e)～(f)是表示滚轧加工蜗杆时的工序的工序图。

具体实施方式

下边来说明将本发明具体化的实施例。图1是表示用于滚轧本发明的蜗杆的滚轧机的整体立体外观图。图2是图1的II-II局部剖视图。图3是滚轧机正视图。图4是剖切俯视图。滚轧机1是使圆筒状模相对配置使坯料塑性变形来进行塑性加工的圆滚轧机。通常的圆模滚轧机是，将被驱动旋转的可动模和由其带动旋转的固定模其旋转轴线相互平行地相对配置，在其中间配置坯料。

本发明的蜗杆加工用滚轧机1，在加工中使2个圆模同步并同时向同一旋转方向驱动旋转。下边说明其详细构造。底座2构成了滚轧机1的本体，是内部为空洞的构造物的台子(参照图2)。底座2大概成箱形，是铸造件或将钢板焊接而成。在底座2的上面上以螺栓等平行地固定配置2条第一导轨3。在2条第一导轨3上通过直线轴承部件5可自由移动地搭载着第一模移动支承座4。在第一模移动支承座4的前面上一体固定支承着第一模移动座6。同样，第一模移动座6也通过直线轴承部件5可自由移动地设于2条第一导轨3上。

在第一模移动座6的前面7上，根据后述的理由可自由转动地支承载着第一圆模支承座8(参照图3)。在第一圆模支承座8上隔着间隔配置第一圆模轴承9与第二圆模轴承10两个轴承。在第一圆模轴承9与第二圆模轴承10之间沿水平方向配置第一圆模轴11，其两端分别由第一圆模轴承9与第二圆模轴承10支承。

第一圆模支承座8由第一主轴倾斜机构(图中未示出)使其以与第一圆模轴11的中心线正交的转动轴线为中心旋转。第一主轴倾斜机构由配置于第一模移动座6侧面上的齿轮、和与该齿轮相啮合的伺服马达构成。驱动第一圆模支承座8转动的该伺服马达142由后述的CNC装置120(参照图9)控制第一圆模支承座8的转动角度位置。第一主轴倾斜机构是一种用以防止后述的螺纹、蜗杆等的具有螺旋形状零件的加工中产生的贯穿进给现象所产生的加工误差。

在第二圆模轴承10的端部配置着齿轮箱12，在该齿轮箱12内内藏检测器134(参照图9)。齿轮箱12内的齿轮机构通过万向联轴节13将来自驱动轴14的旋转传递到第一圆模轴11。驱动轴14又通过万向联轴节15连结于减速机构16的输出轴(图中未示出)。减速机构16由支架18支承固定。

支架18搭载于驱动机构支承座20上。驱动机构支承座20与底座2侧面的中央部相邻并与底座2一体固定配置。在减速机构16的输入轴(图中未示出)上连结着伺服马达17的输出轴。结果是，伺服马达17的旋转输出，由减速机构16减速，再通过万向联轴节15、驱动轴14、万向联轴节13、及齿轮箱12内的齿轮机构根据旋转速度指令驱动第一圆模轴11旋转。伺服马达17的旋转输出由后述的CNC装置120控制。

为了将伺服马达17的旋转驱动传递到第一圆模轴11，采用了由万向联轴节15与万向联轴节13两者构成的旋转驱动传递机构。对于伺服马达17固定于驱动机构支承座20上，由于第一模移动座6在2条第一导轨3上移动，从而第一圆模轴11位置不定，采用通常的接头构造不能圆滑地传递旋转。而采用万向联轴节13、15这样的旋转驱动传递机构，可以圆滑地且等速将伺服马达17的旋转传递给第一圆模轴11。

另一方面，在与第一模移动座6相对的底座2上的位置配置着第二模移动座25。在底座2的上面上以螺栓等固定配置着2条第二导轨26。第二导轨26配置于将对第一模移动座6导向的2条第一导轨3直线延长的位置上(参照图4)。第二模移动座25通过直线轴承部件27可自由移动地搭载于2条第二导轨26上(参照图3)。

在第二模移动座25的前面28上由后述的理由以中心0为中心可自由转动地支承搭载着第二圆模支承座29(参照图5)。在第二圆模支承座29上隔开间隔地配置着第三圆模轴承30、与第四圆模轴承31两轴承(参照图2)。在第三圆模轴承30与第四圆模轴承31间沿水平方向配置第二圆模轴32，第三圆模轴承30与第四圆模轴承31分别可自由旋转地支承其两端。

第二圆模支承座29由第二主轴倾斜机构(图中未示出)使其以与第二圆模轴32的中心轴线正交的转动轴线0为中心作角度在+α、或-α范围内的转动(参照图5)。第二主轴倾斜机构由配置于第二模移动座25侧面上的齿轮和与该齿轮相啮合的伺服马达构成。驱动第二圆模支承座29的该伺服马达147由后述的CNC装置120控制第二圆模支承座29的位置(参照图9)。第二主轴倾斜机构是用来防止由影响后述的螺纹、蜗杆等那样的具有螺旋构造的零件的形状精度的贯穿进给现象造成的误差的机构。

在第四圆模轴承31的端部上配置齿轮箱33，在齿轮箱33内内藏旋转检测机构(图中未示出)，齿轮箱33内的齿轮机构通过万向联轴节34将来自驱动轴35的旋转传递到第二圆模轴32。驱动轴35再通过万向联轴节36连结到减速机构37的输出轴(图中未示出)。减速机构37由前述支架18支承固定。

在减速机构37的输入轴上连结着伺服马达38的输出轴。其结果，伺服马达38的旋转输出由减速机构37减速，通过万向联轴节36、驱动轴35、万向联轴节34与齿轮箱33中的齿轮机构遵照CNC装置120(参照图9)的指令控制第二圆模轴32。

在第一模移动支承座4与第一模移动座6外周的四角配置着轴固定部41。在轴固定部41上固定着4个连结轴40的一端。4个连结轴40相互平行地被配置，且与第一导轨3及第二导轨26相互平行被配置。在4个连结轴40上，在第二模移动座25的外周的四角配置导向部42，通过组装进该导向部42的轴承可自由移动地支承第二模移动座25。[模进给装置49]

图6是表示模进给装置的概略机构的滚轧机的概略俯视图。由以上说明可知，第二模移动座25由第二导轨26和4个连结轴导向，可作相对第一模移动座6接近、或离开的移动。连结轴40的另一端连结固定于压力板45上。在压力板45上固定着由液压缸构成的液压缸50。液压缸50具有可高精度控制活塞的伸长位置的伺服阀。作为液压缸50的输出轴的活塞杆51的前端固定于第二模移动座25的背面52上。

当向液压缸50导入液压进行驱动，活塞杆51伸长。由于液压缸50与压力板45相固定、且压力板45与第一模移动座6由连结轴40相互连结起来，故由于活塞杆51的伸长，第一模移动座6与第二模移动座25相互接近。

如图6所示，向着与第二模移动座25的移动方向相同方向配置着齿条91。该齿条91的一端固定于第二模移动座25。在压力板45上固定齿条90的一端。齿条90与齿条91相互平行配置。

齿条90与齿条91与小齿轮93啮合。小齿轮93的齿轮轴94可自由旋转地设于底座2。其结果，当驱动液压缸50时，活塞杆51伸长。由于液压缸50与压力板45相固定，且压力板45与第一模移动座6由连结轴40相互连结起来，故可由活塞杆51的伸长使第一模移动座6与第二模移动座25相互接近或离开。

这时，由于齿轮轴94可自由旋转地支承于底座2上，虽进行旋转但不移动。其结果，第一模移动座6与第二模移动座25间的间隔中心位置经常位于底座2上的一定位置。如使工件(工作物)的中心轴线与该一定位置相一致，在提高工件加工精度的同时，向滚轧机1供给或排出工件等变容易。

第一模移动座6与第二模移动座25间的间隔，由后述的配置于第二模移动座25的移动座间隔计量装置进行计量。移动座间隔计量装置由固定于第二模移动座25上部的直线标尺111、用于读取直线标尺111的磁刻度的传感器(图中未示出)、和固定传感器的棒状传感器座110等构成(参照图4)。

传感器座110的一端固定于第一模移动座6。从而，若第一模移动座6与第二模移动座25相对移动，传感器读取直线标尺111的磁刻度，可读取其间的间隔，。以上这样的滚轧机1的第一圆模轴11与第二圆模轴32的旋转驱动和各滚轧模的移动，由后述的CNC装置120同步控制或非同步控制。[工作进给装置59]

图7是支承输送作为工作物的工件W的工件进给装置59的侧视图。在前述第一圆模轴11与第二圆模轴32上以键固定着第一滚轧模100与第二滚轧模101。在基板61上由螺栓固定着一条直线导轨58。2台直线滑块57可自由移动地搭载于直线导轨58上。

在2个直线滑块57的两侧面分别挂设工件长度调整板89，由螺栓将其相互连结固定。另外，在工作长度调整板89的上面上分别由螺栓固定着滑动压板54。在2块滑动压板54间，由其导向可自由滑动地设滑动板55。由滑动压板54导向而移动的滑动板55的移动范围仅是滚轧加工中移动而被设定的移动范围。

其结果，由直线滑块57、工件长度调整板89、滑动压板54与滑动板55构成了进给台53。在滑动板55的上面固定着顶尖座60。可自由旋转地支承着蜗杆坯料或工件W的顶尖62插入固定于该顶尖座60。在顶尖座60上由螺栓64固定着决定滑动板55的移动范围的传感器夹头63。用于检测传感器夹头63的移动的前进位置检测传感器79固定于基板61上。

在滑动板55上，与顶尖座60相对地配置固定着装夹座65。在装夹座65上设顶尖支承轴67，在该顶尖支承轴67上通过轴承68可自由旋转地支承旋转顶尖66。另一方面，在装夹座65的背面由螺栓70固定着用于在轴线方向上可自由移动地驱动顶尖支承轴67的装夹用气缸69。以空气压力作动的装夹用气缸69的活塞杆与顶尖支承轴67连结。

从而，当使装夹用气缸69作动时，顶尖支承轴67与旋转顶尖66被驱动沿轴线方向伸展出或收缩，可将坯料或工件W安装于旋转顶尖66与顶尖62间，或从其间取下。在直线滑块57上固定着螺母72。在螺母72中拧入进给螺杆73。进给螺杆73的一端通过作为旋转接头的联轴节74连结于伺服马达76的输出轴77。

从而，当驱动伺服马达76时，进给螺杆73被驱动旋转，进给台53在直线导轨58上移动，其位置被控制。在装夹座65上，以螺栓78固定着传感器夹头71。用以检测传感器夹头71的移动的后退位置检测传感器75固定在基板61上。从而，由前进位置检测传感器79检测工件W的前进位置，由后退位置检测传感器75检测工件W的后退位置。

在装夹座65的侧面上配置固定着作为磁标尺的直线标尺99。直线标尺99的移动由被固定的读取装置(图中未示出)读取，检测其移动。从而，通过检测该直线标尺99的移动即可检测出工件W的移动。

当进行滚轧加工时，作为前述的蜗杆的工件W的升角变化成了误差。若没有这种误差，工件W如后所述地在理论上不会沿轴线方向移动。这种误差是作为工件沿轴向移动间距量而产生。直线标尺99的移动由传感器读取，这些数据由间距检测程序160(参照图9)计算其间距量。

即，在工件W上滚轧螺旋槽的情况下，向着工件W一点一点地相互接近地压入第一滚轧模100与第二滚轧模101，工件W的螺旋沟的谷径变小。因此，在压入完毕时与压入工件W开始时相比，工件W的谷部圆周长度变短。换言之，工件W的圆周长度与节距的关系在滚轧开始时与滚轧加工结束时是不同的。

工件W的圆周长度，假定压入开始时的圆周长为L，蜗杆的螺旋升角(螺旋角)B是一定的，从几何学上来说，在压入结束时，圆周长L只变短与直径变小对应的量。但是，在现有的滚轧机中，在该压入动作中，圆模的升角(螺旋角)B是不变的。因此，在压入开始时的工件W的节距P与压入结束时的工件W的节距P1间产生了节距偏差δP。

由于这种节距偏差δP使得在滚轧中产生工件W在其中心轴线方向的移动现象。这种滚轧中工件W的移动现象叫工件W的贯穿进给。特别是，在外径与谷径都比较大的蜗杆、螺纹那样的工件W的情况下，这种现象尤为显著。如发生贯穿进给，由贯穿进给引起的工件W的移动方向的蜗杆、螺纹齿的侧面与作为圆模的第一滚轧模100及第二滚轧模101强力接触。其结果，作为被滚轧加工的加工零件的加工精度的形状精度变差。

前述的第一主轴倾斜机构及第二主轴倾斜机构是用于防止影响于蜗杆、螺纹一类制品的开头精度间距的机构，在压入中由工件的圆周长度对螺旋升角进行补偿。而且，由补偿加工出来的工件的升角有变化，但由于是微量，对形状精度没有大的影响，与不进行补偿的情况下相比，可使误差变小而充分地收在公差范围内。[CNC装置120]

图9是表示CNC装置120、与各控制马达等的构成的方块图。CNC装置120可使用NC专用机、或个人用小型计算机(以下叫电脑)的扩展槽上装备上进行伺服马达控制、程序控制等的NC盘等、具有数值控制功能与电脑功能的所谓电脑NC装置。在CNC装置120上设置作为进行各种数据处理的信息处理装置的CPU121，在CPU121上，通过总线122连接着作为主存储装置的闪速存储器123及RAM124。

CPU121遵从存储于闪速存储器的系统程序与数据、和载于(读入存储器中)RAM124中的程序与数据进行动作。这样，作为载入RAM124中的程序，有作为基本程序的OS(操作系统)、根据有众多NC指令的各NC指令进行处理的NC指令处理程序、工具与工作物数据设定程序、测量尺寸运算程序125、倾斜角度运算程序126、测量数据设定程序127、贯穿进给量检测程序160、以及对显示部130进行文字与图形的显示的显示控制程序等。

测量尺寸运算程序125是由以传感器读取直线标尺111的第一滚轧模100与第二滚轧模101的间隔、检测器134、检测器137等的数据，时时刻刻地运算用于决定进行滚轧加工的压入速度的程序。该运算结果由NC加工程序存储器129中的NC加工程序指令于模间隔控制部150而被执行。

倾斜角度运算程序126B是用于从贯穿进给量检测程序160中测量的贯穿进给量、和测量尺寸运算程序125中计算的第一滚轧模100及第二滚轧模101的间隔等时时刻刻地运算第一主轴倾斜机构及第二主轴倾斜机构的倾斜角度的程序。该运算结果，由NC加工程序存储器129中的NC加工程序指令于第一主轴倾斜机构的倾斜控制部140和第二主轴倾斜机构的倾斜控制部145。测量数据设定程序127是将用于设定第一滚轧模100及第二滚轧模101的尺寸、工件W的尺寸等的设定数据存储于存储器中的程序。

贯穿进给量检测程序160是用于从读取直线标尺99得到的数据计测贯穿进给量的程序。在CPU121上通过总线122连接着参数存储器128。在参数存储器128中存储着滚轧加工需要的各种参数。参数存储器128通过使用不挥发存储器，在即使断了CNC装置120的电源的情况下仍能保持存储内容。

另外，在CPU121中通过总线122连接着NC加工程序存储器129等。在NC加工程序存储器129中存储着依次控制下述参数并进行滚轧加工的NC加工程序；这些参数是工件W到加工位置或待避位置的移动，加工工件时的第一滚轧模100及第二滚轧模101的旋转速度·旋转量，第一主轴倾斜机构与第二主轴倾斜机构的倾斜角度、两模的间隔等。NC加工程序是操作者根据工件W的种类、材质、形状控制加工条件、各模的旋转速度、移动速度、进给量等的程序。

另外，在CPU121上通过总线122连接着输入输出机器。作为输入输出机器，显示文字与图形的显示部130、用于操作者输入数据的输入部131通过接口回路连接于总线122。作为显示部130可使用CRT、EL显示板、或液晶显示器等；作为输入部131，可使用键盘、和显示部130一体组合起来的触模板等。

还有，在CPU121上也可以通过总线122连接作为辅助存储装置的固定盘装置。这时，在固定盘装置中存储着要由CPU121执行的各种程序等，也可适当地将这些程序等从固定盘装置转载于RAM124或NC加工程序存储器129。

CNC装置120，通过第一滚轧模100的主轴旋转控制部132、放大器133连接到驱动第一滚轧模100旋转的伺服马达17。伺服马达17的转速通过检测器134返馈到放大器133，维持规定的旋转速度。从而，第一滚轧模100的绕轴的角度位置从检测器134返馈到主轴旋转控制部132，可将第一滚轧模100控制到所期望的旋转速度、角度位置。

同样，CNC装置120，通过第二滚轧模101的旋转控制部135、放大器136连接于驱动第一滚轧模100旋转的伺服马达38。伺服马达38的旋转速度，通过检测器137反馈到放大器136，控制为规定的旋转速度。从而，第二滚轧模101的绕轴的角度位置从检测器137反馈到主轴旋转控制部132，将第二滚轧模101控制到所希望的旋转速度和角度位置。

再者，CNC装置120连接于用于使第一滚轧模100及第二滚轧模101倾斜的第一主轴倾斜机构的伺服马达142和第二主轴倾斜机构的伺服马达147，分别进行控制。即，CNC装置120，通过第一滚轧模100的倾斜控制部140、放大器141连接于控制第一滚轧模100的转动的伺服马达142。伺服马达142的旋转通过检测器143反馈到放大器141，维持规定的倾斜角度。从而，使第一滚轧模100倾斜的转动角度位置，从检测器143反馈到倾斜控制部140，可将使第一滚轧模100定位到为了倾斜的所希望的转动角度位置。

同样，CNC装置120通过第二滚轧模101的倾斜控制部145、放大器146连接于控制使第二滚轧模101倾斜的转动角度位置的伺服马达147。伺服马达147的旋转通过检测器148反馈到放大器146，控制为规定的倾斜角度。从而，第二滚轧模101的转动角度位置从检测器148反馈到倾斜控制部145，可将使第二滚轧模101定位到为了倾斜所希望的转角位置。

另外，CNC装置120由对液压缸50的伺服阀152的阀开闭的开关控制来控制第一滚轧模100与第二滚轧模101间的间隔。为此，CNC装置120通过模间隔控制部150、放大器151连接于控制液压缸50的伺服阀152。在本例中，这种定位精度，在100 4N负荷下4～5μm左右。

CNC装置120通过工件进给装置50的定位控制部153、放大器154连接于控制工件W的位置的伺服马达76。伺服马达76的旋转通过检测器155反馈到放大器154，从而进给到规定的滚轧开始位置。后退位置检测传感器75用来检测滚轧工件W时的最大后退位置。前进位置检测传感器79用来检测滚轧工件W时的最大前进位置。以上说明的各驱动轴除了第一滚轧模100与第二滚轧模101是同步旋转以外都是独立控制的。但是，在控制功能力有余力时，也可同步控制。

在顶尖座60的侧面上如前所述配置了直线标尺99。贯穿进给量检测程序160是由读取直线标尺99的值进行滚轧加工开始以后的贯穿进给量的运算的程序。贯穿进给量检测程序160在将工件W夹于顶尖座60与装夹座65间的状态下，且运算滚轧开始以后的工件W的贯穿进给量。[蜗杆的滚轧加工方法]

在以上这样的滚轧机1及工件进给装置中，可以以在车辆电动式动力转向装置的助力用的蜗杆机构中使用的蜗杆为例，说明其滚轧加工方法。图8(a)是在包含蜗杆中心线的面剖切时的蜗杆齿的剖面图。该蜗杆80如从包含节线的剖面81的圆周位置看，与通常的蜗杆相比，齿厚82形成得比齿槽83要薄。

原因是，由于与该蜗杆80相啮合的蜗轮(图中未示出)由合成树脂制，机械强度低，故蜗杆齿厚做得较厚的缘故。齿根从断面看2个螺旋状倾斜面84交叉地形成为角度α。在本例中，角度α为150℃。在本发明的蜗杆滚轧加工方法中，节圆是18-20mm、模数为1.5～2.0、蜗杆的头数为2或3的情况下，如果采用机械构造用碳素钢(比如S45C等)，从圆滑塑性流动的观点出发，角度α最好是120°～150°。另外，齿高在6mm以内，齿谷直径最好10mm以上。如出这个数值范围，就可能发生原材料从表面剥离的现象等。

以角度α相交叉的2个倾斜面84相交叉，在齿根的中间形成最小直径。在齿面88与倾斜面84间以曲面85相连接。在两倾斜面84、即圆锥面间也以曲面86相连接。前述形式的蜗杆的曲面86从圆滑塑性流动的角度出发最好是在断面上半径为1.0～1.5mm。该齿根如从工具侧看有锥状凸部，容易产生均匀塑性流动、滚轧圆滑。即，由于齿根是2个作为圆锥面的倾斜面84交叉的形状，即前端有角度的形状，故在前端部两面分配的金属容易产生均等的塑性流动。

图8(b)是与图8(a)的齿槽形状不同的另一种蜗杆齿的断面图。图8(b)所示的齿沟83的齿根87是断面形成半径R1的圆弧的形状。图8(b)所示的齿根87的形状，由于形成了齿根87为圆弧、滚轧模侧是凸状的圆弧，与图8(a)的齿根形状相比，有着更容易产生原材料的自然塑性流动的优点。用机械构造用碳素钢制造齿根87的半径R1，从圆滑塑性流动的观点出发最好是在断面上其半径为1.0～1.5mm。

图10(a)～图12(f)示出了蜗杆滚轧加工的工程顺序。在实心圆筒状的工件W的坯件M的装夹位置，使装夹用空压缸69作动，将坯件M夹持于顶尖62与旋转顶尖66间。在停止第一滚轧模100与第二滚轧模101的旋转中，起动伺服马达76，使进给螺杆73旋转来驱动滑动板55，进给到第一滚轧模100与第二滚轧模101侧[参照图10(a)]，再进给到加工开始位置[参照图10(b)]。

将第一滚轧模100与第二滚轧模101定位于规定位置。再将第一滚轧模100与第二滚轧模101起动并使其向同一旋转方向旋转，且使其相互同步旋转。一边使第一滚轧模100与第二滚轧模101相互同步旋转，一边驱动液压缸50进行压入而使其相互接近。由此压入而开始滚轧加工。

这时，在要加工的蜗杆的升角(通常是指节距点的升角)强、精加工直径与坯件直径的差大时，在滚轧开始位置与滚轧结束位置间的滚轧进行中升角变化，成为误差。这种误差即是前述的贯穿进给。当滚轧加工开始时，产生贯穿进给、滑动板55移动。滑动板55由于可在进给台53上自由滑动，滚轧中的工件W即使控制使第一滚轧模100与第二滚轧模严格同步旋转，由于第一滚轧模100及第二滚轧模101的螺旋升角一定，仅以前述的蜗杆升角和相应于该转速的移动量、即贯穿进给量在其轴线行方向进行移动。

在滚轧加工进行中，滑动板55如由贯穿进给以规定的量被输送，可由前进位置检测传感器79检测出传感器夹头63的位置。或者也可以由直线标尺99检测由贯穿进给带来的工件W的前进位置。一检测到这些，第一滚轧模100与第二滚轧模101停止旋转，停止由液压缸50进行的压入动作。再后，第一滚轧模100与第二滚轧模101相互向着与压入方向相反的方向后退。在本例中，后退约0.05～0.2mm左右，即后退到除去滚轧压接压力的程度后进行解除。

这种后退，是使坯料M的弹性变形与滚轧机的机械系统的弹性变形释放出来，使得第一滚轧模100与第二滚轧模101和坯料M不相接触的后退动作(以下，也称为“回弹)。而后，第一滚轧模100与第二滚轧模101再次压入(切入动作)到滚轧加工位置，开始逆旋转[参照图11(d)]。压入(切入动作)按前述的形式的蜗杆，采取分5～30个阶段分阶段地一边使其变化一边切入的方法。如后所述，可根据需要在本阶段间断进入后述的“暂停”来进行滚轧。

由这种逆旋转进行的滚轧加工，也可补偿由贯穿进给引起的加工误差。关于这种误差补偿原理的详细机理还不清楚，但推想可能由于工件W与模接触的均匀化。由这种滚轧加工，由第一滚轧模100与第二滚轧模101的导程，工件W沿与前述的滚轧相反的方向的轴向移动，可由后退位置检测传感器75检测传感器夹头71。或者，也可以由直线标尺99来检测由贯穿进给引起的工件W的后退位置。

其次，使第一滚轧模100与第二滚轧模101停转，并驱动液压缸50，将第一滚轧模100与第二滚轧模101从工件W引离、后退到退避位置[见图12(e)]。起动伺服马达76，使进给螺杆73反转来驱动进给台53，向着离开第一滚轧模100与第二滚轧模101的方向后退，一直后退到原加工开始位置[参照图10(f)]，以后反复进行同样的工序进行滚轧。在加工前述形式的蜗杆时第一滚轧模100及第2滚轧模101转速为10～40转/分，正转/反转的次数按15～50次反复进行。

如开始第一滚轧模100与第二滚轧模101对坯料M的滚轧，与坯料M的接触在坯料M的整个外周位置是不均匀的。即，蜗杆通常形成2条或3条齿，但同时与其相啮合的第一滚轧模100及第二滚轧模101的齿的组数在外周的角度位置是不同的。换言之，由于第一滚轧模100与第二滚轧模101推压坯料M的外周的压力为一定，塑性流动在外周的角度位置不同，在2条齿的情况下，断面形状易形成为椭圆形，3条齿的情况下容易形成大致三角形。

为修正这种形状，在使液压缸50的压入动作(进给动作)停止，并使第一滚轧模100及第二滚轧模101相互接近动作形成的压入动作停止状态(暂停)，如进行正转/反转的次数为2～5次的滚轧，前述的断面形状想要成为椭圆形、大致三角形的节圆筒直径、外径被滚轧成真圆。由这种滚轧方法，在加工前述形式的蜗杆、而不加入前述暂停工序时，成为节圆筒直径、外径的误差为0.2～0.3mm的异形，滚轧误差可在0.02mm以内。这种2～3次的暂停动作，可在压入(切入动作)的任何一阶段间断地加入来进行滚轧加工。

(蜗杆滚轧加工方法2)

前述蜗杆滚轧加工方法1中，是由使第一滚轧模100与第二滚轧模101逆转来补偿由工件的贯穿进给引起的误差。但是，也可由倾斜角度运算程序126的运算结果控制伺服马达142、伺服马达147，控制第一滚轧模100及第二滚轧模101的倾斜，进行贯穿进给的补偿。这样也可以是控制为不产生贯穿进给、或贯穿进给量在一定值以下地来进行滚轧的方法。

本发明不限于前述汽车的电动式动力转向装置中使用的蜗杆与其滚轧加工方法，也可适用其他工业机械、民用机械用的作为动力传递用的金属制蜗杆及其滚轧加工方法。

Claims (11)

1.一种蜗杆滚轧加工方法，用于这种蜗杆滚轧加工方法的滚轧机具有用于以圆筒状坯料为中心配置来进行滚轧加工的多个圆筒状模，用于驱动前述模旋转的模旋转驱动装置，用于可自由旋转地支承前述坯料的坯料支承装置，用于使前述模相互接近地进行压入的压入装置，其特征在于，交替地反复第一、第二工序来进行蜗杆滚轧加工：

在上述第一工序中一边使前述模向同一方向同步旋转、一边朝向前述坯料相互压入进给进行滚轧加工；

在上述第二工序中在前述第一工序结束后，使前述模的旋转方向反转，对前述环料进行滚轧加工。

2.按权利要求1所记述的蜗杆滚轧加工方法，其特征在于，将前述模向与前述压入进给方向相反的方向待避后，进行前述第二工序。

3.按权利要求1或2所记述的蜗杆滚轧加工方法，其特征在于，在停止前述压入进给前述模的状态，交替地进行前述第一工序与第二工序，进行前述蜗杆滚轧加工。

4.按权利要求1或2所记述的蜗杆滚轧加工方法，其特征在于，前述滚轧机的前述模配置于4根导向件的大致中心，且由旋转轴线平行配置的2台构成。

5.按权利要求1或2所记述的蜗杆滚轧加工方法，其特征在于，在前述滚轧加工中，随着前述坯料的直径的变化前述蜗杆的升角变化，从前述坯料的移动检测前述蜗杆在轴线方向的移动的贯穿进给的产生；

在前述移动超过设定的范围时，使前述模的旋转方向反转使前述贯穿进给的方向成为反方向。

6.按权利要求4所记述的蜗杆滚轧加工方法，其特征在于，

前述滚轧机具有以与前述模的旋转轴线正交的轴线为中心旋转的主轴倾斜装置；

在前述滚轧加工中，由于前述坯料的直径的变化，升角变化，检测前述坯料在轴线方向移动的贯穿进给，运算出前述主轴倾斜装置的补偿转动角度，用以消除贯穿进给；

以前述主轴倾斜装置使前述模仅旋转前述补偿转动角度量，以消除前述贯穿进给。

7.一种蜗杆，这种蜗杆是由具有下述部件的滚轧机的蜗杆滚轧加工方法滚轧加工的，上述部件是：

以圆筒状坯料为中心配置用于滚轧加工的多个圆筒状模，

用于相互同步驱动前述模旋转的模旋转驱动装置，

用于可自由旋转地支承前述坯料的坯料支承装置；

用于使前述模相互接近进行压入的压入装置；

其特征在于，

前述蜗杆齿间的齿根形状是形成在包含前述蜗杆轴线的断面内形成圆弧的顶部的形状。

8.一种蜗杆，这种蜗杆是由具有下述部件的滚轧机的蜗杆滚轧加工方法滚轧加工的，上述部件是：

以圆筒状坯料为中心配置用于滚轧加工的多个圆筒状模，

用于相互同步驱动前述模旋转的模旋转驱动装置，

用于可自由旋转地支承前述坯料的坯料支承装置，

用于使前述模相互接近地进行压入的压入装置；

其特征在于，

前述蜗杆齿间的齿根形状是在包含前述蜗杆轴线的断面内形成圆弧的形状。

9.按权利要求7或8所记述的蜗杆，其特征在于，前述滚轧机的前述模配置于4根导向件的大致中心、且由旋转轴线被平行配置的2台构成。

10.按权利要求7或8所记述的蜗杆，其特征在于，前述滚轧机具有以与前述模的旋转轴线正交的轴线为中心旋转的主轴倾斜装置。

11.按权利要求7或8所记述的蜗杆，其特征在于，前述蜗杆在包含前述蜗杆轴线的断面中，前述蜗杆的齿厚比齿根的间隔小。

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