JP2001105074A - シュリンク型転造丸ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外周側の円環状ダイス部と内周側のコア部と
の間の緩みがなくしかも安価な転造丸ダイスを提供す
る。 【解決手段】 転造丸ダイス１０は、金属製の円環状ダ
イス部２４が加熱により膨張させられた状態でベース部
２０の外周に嵌め合わせられ、この状態での冷却によっ
て円環状ダイス部２４が収縮させられる焼き嵌めが行わ
れることにより、ベース部２０の外周面１８にその外周
面１８よりも小径の内周面２２を有する円環状ダイス部
２４が強固に嵌め着けられているので、ねじ結合のため
のねじ形成や緩止め機構を要することなく外周側の円環
状ダイス部２４と内周側のコア部２０との間が強固に結
合されるとともに、摩耗や欠損などが生じた場合には円
環状ダイス部２４だけ取り替えが可能であるので安価な
転造丸ダイス１０が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転造加工面を有す
る外周側の円環状ダイス部を焼嵌めを用いることによっ
てベース部に固着させ、その円環状ダイス部を取り替え
可能としたシュリンク型転造回転丸ダイスに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】円柱状素材の外周面に外周歯、ねじ、セ
レーション、ローレットなどを転造により塑性加工する
ための転造丸ダイスが知られている。この転造丸ダイス
は、他の固定ダイス、転造丸ダイス、或いはローラとの
間に円柱状素材を挟むことが可能な位置で１軸心まわり
に回転可能に設けられ、その外周面に形成された凹凸面
すなわち転造加工面を円柱状素材の外周面に食い込ませ
ることにより、その円柱状素材を転造加工するようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記転造丸
ダイスの外周面に形成された転造加工面には大きな転造
圧力が加えられることから、その摩耗を少なくしてダイ
ス寿命を長くするために、たとえば工具鋼、高速度工具
鋼等の比較的耐久性の高い材料が用いられるので、比較
的体積が大きな転造丸ダイスが比較的高価となるという
欠点があった。

【０００４】これに対し、転造丸ダイスを内周側のベー
ス部と外周側のダイス部とに分割し、それらベース部お
よびダイス部を相互にねじ結合により結合することが考
えられる。このようにすれば、ダイス部の外周面に形成
された転造加工面が摩耗したり欠けたりして型寿命が尽
きた場合は、ダイス部をコア部から取り外して交換すれ
ばよいので、転造丸ダイス全体のうちの摩耗した部分だ
けが新しくされ且つ残りのコア部が再利用されることに
なり、転造丸ダイスが安価となることが期待される。

【０００５】しかしながら、上記ねじ結合によってコア
部とダイス部とが相互に結合される場合は、比較的大き
な転造負荷（圧力）や転造中の振動などによってそのね
じ結合が緩むことを確実に防止するための緩止め機構を
必要とするとともに、特にダイス部が硬質材料から構成
される場合にはねじ加工が面倒となるので、取り替え費
用が十分に安価となる訳ではなかった。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、外周側の円環状ダイ
ス部と内周側のコア部との間の緩みがなくしかも安価な
転造丸ダイスを提供することにある。。

【０００７】本発明者等は、上記の事情を背景として種
々検討を重ねた結果、外周部を構成する円環状のダイス
部を、焼き嵌めにより内周側のコア部の外周面に固着す
ると、緩止め機構を要することなく容易に十分な固着強
度が得られて、ねじ加工のような面倒な加工が不要とな
ることを見いだした。本発明はこのような知見に基づい
て為されたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは、被加工部材に転造加工を施すためにそ
の被加工部材に押圧される転造加工面を備え、転造可能
に際して１軸心まわりに回転させられるシュリンク型転
造丸ダイスであって、(a) 前記１軸心を中心とする外周
面を有し、該１軸心まわりに回転可能に支持されるベー
ス部と、(b) 前記転造加工面が形成された外周面と前記
ベース部の外径寸法よりも所定値だけ小さな内径寸法を
備えた内周面とを有し、焼き嵌めにより前記ベース部の
外周面に嵌め着けられた金属製の円環状ダイス部とを、
含むことにある。

【０００９】

【発明の効果】このようにすれば、金属製の円環状ダイ
ス部が加熱により膨張させられた状態でベース部の外周
に嵌め合わせられ、この状態での冷却によって円環状ダ
イス部が収縮させられる焼き嵌めが行われることによ
り、ベース部の外周面にその外周面よりも小径の内周面
を有する円環状ダイス部が強固に嵌め着けられているの
で、緩止め機構を要することなく外周側の円環状ダイス
部と内周側のコア部との間が強固に結合されるととも
に、摩耗や欠損などが生じた場合には円環状ダイス部だ
け取り替えが可能であるので安価な転造丸ダイスが得ら
れる。また、本発明によれば、ベース部と円環状ダイス
部とが一体のソリッド型ではないので、ベース部の材質
の選択の自由度が高くなり、転造丸ダイスが一層安価と
なる。

【００１０】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記ベース部の
外周面においてその幅方向に横断するように形成された
溝がさらに設けられる。このようにすれば、円環状ダイ
ス部の外側からその溝に向かって切断砥石や切断刃など
の切断工具を入れることにより、円環状ダイス部を容易
にベース部から取り外すことができるとともに、円環状
ダイス部の取り外し作業に伴ってベース部の外周面が不
要に傷付けられない利点がある。

【００１１】また、好適には、上記溝は、前記ベース部
の外周面において周方向に１８０度の角度間隔の２位置
に設けられたものである。このようにすれば、最小個数
の溝が用いられることにより確実に円環状ダイス部の取
り外し作業が可能となる。

【００１２】また、好適には、前記円環状ダイス部は、
前記ベース部よりも熱膨張率が大きい材質で構成された
ものである。このようにすれば、円環状ダイス部を切断
することなく、単に加熱することによって円環状ダイス
部をベース部に対して容易に着脱できる。

【００１３】また、好適には、前記円環状ダイス部の外
周面に設けられた転造加工面は、その円環状ダイス部が
焼き嵌めにより前記ベース部の外周に嵌め着けられた後
に、形成加工されたものである。このようにすれば、転
造加工面がベース部、特にその取付穴を基準として高精
度で形成される利点がある。

【００１４】

【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の実施例であ
るねじ転造用のシュリンク型転造丸ダイス１０を図面を
参照しつつ詳細に説明する。図１は転造丸ダイス１０の
正面図、図２は転造丸ダイス１０の一部を切り欠いた側
面図である。

【００１５】図１および図２において、転造丸ダイス１
０は、短円柱状を成し、図示しない円柱状素材である被
加工部材に対してねじ転造加工を施すためにその被加工
部材に押圧される転造加工面１２を外周面に備え、ねじ
転造加工に際して１軸心まわりに回転させられるもので
ある。すなわち、転造丸ダイス１０は、他の固定ダイ
ス、転造丸ダイス、或いはローラとの間に上記被加工部
材を挟むことが可能な位置で１軸心まわりに回転可能に
設けられ、上記転造加工面１２上に転動させる過程でそ
の転造加工面１２に形成された凹凸面すなわちねじ転造
加工面を上記被加工部材の外周面に食い込ませることに
より、その被加工部材の外周面にねじを形成するように
なっている。上記転造加工面１２には、軸心を通る断面
において転造すべきねじと同じ形状となるように凹凸が
形成されているのである。

【００１６】上記転造丸ダイス１０は、１軸心を中心と
するキー溝付き取付穴１６および外周面１８を有してそ
の１軸心まわりに回転可能に支持されるコア部すなわち
ベース部２０と、前記転造加工面１２が形成された外周
面と上記ベース部２０の外周面１８に対して焼き嵌めに
より密着させられた内周面２２と前記転造加工面１２と
を同心に有してリング状を成す円環状ダイス部２４とか
ら構成されている。

【００１７】上記ベース部２０は、たとえば工具鋼、炭
素鋼などの焼き入れ可能な鋼から構成され、図３に詳し
くしめすように、その外周面１８には、周方向に１８０
度隔てた２位置において幅方向すなわち軸心方向に貫通
する所定深さの溝２６が形成されている。この溝２６
は、円環状ダイス部２４の交換に際してその円環状ダイ
ス部２４を切断するための切断刃或いは切断砥石の先端
を収容するためのものである。上記ベース部２０は、た
とえば１４０ｍｍ程度の外径Ｄ_c と４０ｍｍ程度の厚み
寸法とを備えている。

【００１８】上記円環状ダイス部２４は、たとえば高速
度鋼、工具鋼、炭素鋼などの焼き入れ可能な鋼から構成
され、図４に詳しくしめすように、内周面２２の内径Ｄ
_d が上記ベース部２０の外周面１８の外径Ｄ_c よりも所
定値αだけ小さな寸法となるように設定されている。こ
の所定値αは、焼嵌め時の締代に相当するものであり、
たとえば１０乃至３０μｍ程度の値である。上記円環状
ダイス部２４は、たとえば１７０ｍｍ程度の外径と１４
０ｍｍ程度の内径Ｄ_d と４０ｍｍ程度の厚み寸法とを備
えている。

【００１９】上記転造丸ダイス１０は、たとえば図５に
示す工程に従って製造される。すなわち、ベース部焼入
れ工程３０では、機械加工によりたとえば１４０ｍｍφ
×４０ｍｍｔとされたベース部２０の少なくとも外周面
１８および取付穴１６の内周面に、硬度を高めるための
焼き入れが施される。次いで、内周面研磨工程３２で
は、その取付穴１６の内周面に対して砥石を用いた研磨
加工が施されて内径寸法が５４ｍｍφ程度に仕上げられ
る。続く外周面研磨工程３４では、上記ベース部２０の
外周面１８に対して砥石を用いた研磨加工が施されて外
形寸法が１４０ｍｍφ程度に仕上げられる。

【００２０】一方、ダイス部焼入れ工程３６では、機械
加工によりたとえば１７０ｍｍφ×１４０ｍｍφ×４０
ｍｍｔとされた円環状ダイス部２４の少なくとも転造加
工面（外周面）１２および内周面２２に、硬度を高める
ための焼き入れが施される。次いで、内周面研磨工程３
８では、その内周面２２に対して砥石を用いた研磨加工
が施されて寸法Ｄ_d が１４０ｍｍφ程度ではあるが前記
ベース部２０の外周面１８の径Ｄ_c よりも所定値αだけ
小さな寸法に仕上げられる。

【００２１】続いて、焼嵌め工程４０では、上記円環状
ダイス部２４が加熱（本実施例では約３００℃）されて
膨張させることにより内周面２２の径Ｄ_d が約３０μｍ
程度拡径され（加熱工程）、その内周面２２に外周面１
８が対向するようにベース部２０が円環状ダイス部２４
内に嵌め入れられ（嵌合工程）、その内周面２２と外周
面１８とが相互に密着するように円環状ダイス部２４が
冷却されて縮径させられる（冷却工程）。

【００２２】次いで、平面研磨工程４２では、上記のよ
うにして焼嵌めされた転造丸ダイス１０の正面および裏
面に対して平面研削砥石を用いた平面研磨が施されて面
一とされた後、転造加工面研磨工程４４では、転造丸ダ
イス１０の転造加工面１２に対して、形成すべきねじ山
と同じ断面形状を外周面に有するねじ研磨用砥石を用い
た所謂ねじ研が施されることにより、転造加工面１２が
仕上げられる。

【００２３】以上のようにして製造された転造丸ダイス
１０は、１軸心を中心とする外周面１８を有し、その１
軸心まわりに回転可能に支持されるベース部２０と、転
造加工面１２が形成された外周面と上記ベース部２０の
外径寸法Ｄ_c よりも所定値αだけ小さな内径寸法を備え
た内周面２２とを有し、焼き嵌めによりベース部２０の
外周面１８に嵌め着けられた金属製の円環状ダイス部２
４とから構成されていることから、金属製の円環状ダイ
ス部２４が加熱により膨張させられた状態でベース部２
０の外周に嵌め合わせられ、この状態での冷却によって
円環状ダイス部２４が収縮させられる焼き嵌めが行われ
ることにより、ベース部２０の外周面１８にその外周面
１８よりも小径の内周面２２を有する円環状ダイス部２
４が強固に嵌め着けられているので、ねじ結合のための
ねじ形成や緩止め機構を要することなく外周側の円環状
ダイス部２４と内周側のベース部２０との間が強固に結
合されるとともに、摩耗や欠損などが生じた場合には円
環状ダイス部２４だけ取り替えが可能であるので安価な
転造丸ダイス１０が得られる。また、本実施例の転造丸
ダイス１０によれば、ベース部２０と円環状ダイス部２
４とが一体のソリッド型ではないので、ベース部２０の
材質の選択の自由度が高くなり、転造丸ダイス１０が一
層安価となる。

【００２４】また、本実施例では、ベース部２０の外周
面１８においてその幅方向に横断するように形成された
１対の溝２６がさらに設けられていることから、円環状
ダイス部２４の外側からその溝２６に向かって切断砥石
や切断刃などの切断工具を入れることにより、円環状ダ
イス部２４を容易にベース部２０から取り外すことがで
きるとともに、円環状ダイス部２４の取り外し作業に伴
ってベース部２０の外周面１８が不要に傷付けられない
利点がある。

【００２５】また、本実施例では、上記溝２６は、ベー
ス部２０の外周面１８において周方向に１８０度の角度
間隔で位置する２位置に設けられていることから、最小
個数の溝２６が用いられることにより確実に円環状ダイ
ス部２４の取り外し作業が可能となる。

【００２６】また、本実施例の転造丸ダイス１０は、円
環状ダイス部２４の外周面に設けられた転造加工面１２
が、その円環状ダイス部２４が焼き嵌めによりベース部
２０の外周面１８に嵌め着けられた後に、所謂ねじ研に
より形成加工されたものであるので、転造加工面１２が
ベース部２０、特にその取付穴１６を基準として高精度
で形成される利点がある。

【００２７】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。

【００２８】たとえば、前述の実施例の転造用丸ダイス
１０はねじ転造用であったが、転造加工面１２の凹凸を
変更することにより、セレーション、ローレット、平歯
車、斜歯歯車などに用いられる転造用丸ダイスであって
もよい。

【００２９】また、前述の実施例の焼嵌め工程４０にお
いて用いられる所定値αすなわち締め代は、１０乃至３
０μｍ程度であったが、円環状ダイス部２４の材質、大
きさ、転造の種類などに応じて、それ以外の数値たとえ
ば１０μｍ以下、或いは３０μｍ以上であってもよい。

【００３０】また、前述の実施例のベース部２０は、工
具鋼、炭素鋼などの焼き入れ可能な鋼から構成されてい
たが、その材質は金属製でなくてもよく、たとえばセラ
ミックス製などのように、焼嵌めに耐える強度を有し且
つ転造加工に際して円環状ダイス部２４を精度良く支持
できる剛性の高いものであればよい。

【００３１】また、前述の実施例では、ベース部２０の
外周面１８の幅（厚み）寸法とそれに嵌着けられる円環
状ダイス部２４の内周面２２の幅（厚み）寸法とが一致
させられていたが、相違していてもよく、たとえばベー
ス部２０の外周面１８の幅の一部に円環状ダイス部２４
が嵌め着けられていてもよい。

【００３２】また、前述の転造用丸ダイス１０におい
て、たとえば円環状ダイス部２４を高速度鋼製とし且つ
ベース部２０を超硬合金製とすることにより、円環状ダ
イス部２４の熱膨張率をベース部２０よりも大きい材質
で構成してもよい。このようにすれば、円環状ダイス部
２４を切断することなく、単に加熱することによって円
環状ダイス部２４をベース部２０に対して容易に着脱で
きる。

【００３３】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であ
り、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良
を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である転造丸ダイスの構成を
説明する正面図である。

【図２】図１の転造丸ダイスを説明するために一部を切
り欠いて示す側面図である。

【図３】図１の転造丸ダイスの内周部を構成するベース
部を説明する正面図である。

【図４】図１の転造丸ダイスの外周部を構成する円環状
ダイス部を説明する正面図である。

【図５】図１の転造丸ダイスの製造工程を説明する工程
図である。

【符号の説明】

１０：シュリンク型転造丸ダイス １２：転造加工面 １８：外周面 ２０：ベース部 ２２：内周面 ２４：円環状ダイス部 ２６：溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工部材に転造加工を施すために該被
   加工部材に押圧される転造加工面を備え、転造加工に際
   して１軸心まわりに回転させられる転造丸ダイスであっ
   て、 前記１軸心を中心とする外周面を有し、該１軸心まわり
   に回転可能に支持されるベース部と、 前記転造加工面が形成された外周面と前記ベース部の外
   径寸法よりも所定値だけ小さな内径寸法を備えた内周面
   とを有し、焼き嵌めにより前記ベース部の外周面に嵌め
   着けられた金属製の円環状ダイス部とを、含むことを特
   徴とするシュリンク型転造丸ダイス。
2. 【請求項２】 前記ベース部の外周面においてその幅方
   向に横断するように形成された溝をさらに含むものであ
   る請求項１のシュリンク型転造丸ダイス。