JP2004042110A - 歯形鍛造装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】ワーク1を置く下型5の周囲を固定リング6により径方向へ位置決めするとともに、上型7の上下動をフリーにする。上型7の心出しは下型5によらず、固定リング6の内周で位置決めし、鍛造時における上型の干渉による下型の微細な傾きを防止し、歯形の精密鍛造を可能にする。また成形工程より先にピアス工程を置き、かつ約830℃程度の比較的低い温度で鍛造する、いわば温間鍛造を行う。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯車などの歯形鍛造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
歯車を鍛造により形成することは公知である。図3は熱間鍛造による歯形鍛造工程を示し、ワーク1を切断する工程、これを約1100℃に加熱する工程、外形及び厚みなどを製品の概略形状にする据込み工程、これを鍛造機2へ投入する工程、これを鍛造して歯形3及び側面の所定形状を形成する成形工程、その後ワーク1を常温まで冷却してから中央の軸穴4等を形成するピアス工程、機械加工によるサイジングで歯面を仕上げる工程、歯形3の面取りと軸穴加工を行うレース工程、さらに熱処理工程、研磨工程を経て完成品歯車が得られる。
【0003】
図4は上記成形工程の詳細を示し、鍛造機2は、ワーク1を置く下型5と、その外周を支持するための固定リング6と、ワーク1の上面を形成する上型7を有する。下型5は、ワーク1の側面(図示状態下面)を形成する側面成形部8と、歯形9を有する歯形成形部10を備える。
【0004】
歯形成形部10はリング状をなして側面成形部8の外周部を囲み、その内面に設けられた歯形9によりワーク1の外周に歯形を形成する。歯形成形部10の外周部には外周面から径方向へ突出形成される最大径部11と、上面外周部から上方へ突出するリング状突起12を有する。
【0005】
固定リング6は最大径部11を上方から抑えて下型の上下方向における位置決めをするよう内径が最大径部11の外径よりも小さくされ、ボルト13により中間リング14及びダイセット15へ固定される。中間リング14は内径が最大径部11の外径と同程度であり、下型5の径方向を位置決めする。
【0006】
上型7は、下型5の内径側空間へ嵌合してワーク1の上面を形成する成形部16と、この成形部16に外嵌して外周部を支持するホルダ17と、その下面外周部に形成された小径のガイド部18を有する。ガイド部18は外周面がリング状突起12の内周面へ嵌合し、上型7の成形部16を心出し位置決めする。なお歯車鍛造の公知例として例えば特許第2790941号がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例によれば、上型7を下降させて下型5のリング状突起12に成形部16のガイド部18を嵌合させ、中心線Cに沿って移動させることにより上型7の心出しをする。このとき上型7が僅かに傾くとガイド部18とリング状突起12が僅かに干渉し、この干渉による上型7側からの荷重(以下、干渉荷重という)が図4に白抜き矢印で示すように下型5へ伝達される。すると、下型5の最大径部11に固定リング6の下端角部6a(図4の拡大部参照)が上から当接することにより、下型5が固定リング6で固定されているため、干渉荷重が逃がされずに下型5に加わり、下型5を僅かに動かす。
【0008】
このため、歯形精度に影響が出ることになり、その後の冷間による歯面仕上げ工程が不可欠になる。すなわちこの方法では鍛造だけで歯形成形を完成するような精密鍛造を実現できない。したがって、工程を短縮するためには上型7の荷重を下型5へ伝えないようにすることができる構造が望まれる。
【0009】
また、鍛造後のピアス工程では、ワーク1を常温に冷却してから行うので、工程増加及び歯形精度の低下を招き、さらにその後の別工程で歯面仕上げが必要になる。したがって、このような工程削減をできるピアス工程が望まれていた。本願発明はこのような要請の実現を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願の請求項1に係る発明は、歯形を形成した下型の周囲へ固定リングを配置し、この固定リングの内側へワークを入れて下型の上に置き、上型を下降させることによりワークに歯形を鍛造する装置において、
前記下型を前記固定リングに対して前記上型の移動方向へフリーにしたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に係る発明は、上記請求項1において、前記上型の心出しを固定リングにて行うことを特徴とする。
【0012】
請求項3に係る発明は、上記請求項1において、前記歯形の鍛造前に加熱された前記ワークに対するピアス工程を行うことを特徴とする。
【0013】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、上型の移動方向において、下型を固定リングにて固定せず、フリーにしているので、成形時に上型が僅かに傾いて下型と干渉しても、その干渉荷重は下型へ伝わらず、固定リングへ伝えられる。このため下型が上型により動かされず、歯形精度を向上させることができる。したがって鍛造によって歯形を完成させる精密鍛造が可能になる。
【0014】
請求項2の発明によれば、上型の心出しを固定リングにて行うので、全ての干渉荷重は確実に固定リングへ伝達され、下型をさらに安定させて、歯形精度をより向上させることができる。
【0015】
請求項3の発明によれば、ピアス工程を成形工程の前に置いたので、ピアスによる歯形精度の影響をなくし、歯面仕上げ工程を省略できる。しかも加熱状態のワークをピアスできるから、成形が容易になる。ゆえに、工程数を削減できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。なお、従来例と共通する部分は共通符号を使用し、重複説明を省略する。図1は本実施例における成形工程を詳細に示す図4に対応する図、図2は全工程を示す図3に対応する図である。
【0017】
図2に示すように、本実施例工程においては、ピアス工程を成形工程の前へ移し、かつ成形後の歯面仕上げ工程を省略した点が相違する。また、この工程変更を可能にするため、鍛造機2の一部構造も変更してある。他の工程及び変更しない鍛造機2の構造は従来例と同じである。
【0018】
図2に示すように、下型5は従来例の図4におけるリング状突起12が省略され、成形部16は下型5との間で位置決めされない。その代わりに固定リング6の上部内周面へホルダ17のうち下端部の外周面である下端部外周17aを嵌合して位置決めし、上型7の心出しを行うようになっている。
【0019】
このため図1に示すように、下型5を構成する歯形成形部10の上面よりも固定リング6の上面が寸法dだけ上方へ突出し、上型7の下降時にホルダ17のうち下端部17aの外周面が固定リング6の上部内周面へ嵌合して摺動する。なお、型下降時にホルダ17の下面は歯形成形部10の上面との間に若干のクリアランス19を形成するように設定する。
【0020】
下型5の外周部は、最大径部11の外周面が中間リング14の内周面と嵌合して径方向を位置決めされるが、上下方向は固定リング6により固定されない。すなわち、下型5の外周面は最大径部11より上方に段部20、21が形成され、これらの段部20、21の外径は最大径部11の外径より小さく、さらにこの順で次第に小さくなる。なお、最大径部11の下方にも最大径部11の外径より小さな外径の段部22が形成される。
【0021】
段部20の外周面は固定リング6の内周面へ嵌合する。このとき固定リング6の内周に形成されている下端角部6aは最大径部11の上面へ当接せず、若干のクリアランス23をなす。また段部20の上方も、固定リング6の内周面と段部21との間にクリアランス24を有する。その結果、歯形成形部10は固定リング6に対して、上下方向すなわち、上型7の移動方向に対して固定されずに、フリーとなっている。但し、歯形成形部10は固定リング6の内周に形成されている下端角部6aにより上方へ抜け止めされている。
【0022】
図中の符号25はコアであり、下型5を構成する側面成形部8の中央に形成した貫通穴26及びワーク1の軸穴4を通過して、成形部16の中央に形成されたコア穴27へ嵌合する。28はコア25の基部、29、30及び31はスペーサー、32はダイセット15のベースである。
【0023】
図1中に拡大併記されているピアス工程において、符号33はダイ、34は抜き穴、35はピンであり、予備成形直後で鍛造に先立つ加熱されたワーク1に対してピン35を下降することにより軸穴4を打ち抜く。その後ワーク1を冷却し過ぎないように迅速に鍛造機2中へ投入する。
【0024】
本実施例では、ワーク1に対する加熱温度は、従来の熱間鍛造における一般的な加熱温度1100℃よりも低い、例えば830℃に加熱される。この加熱方法は、従来の熱間鍛造及び冷間鍛造に比して、温間鍛造とも称すべきものであり、その加熱温度範囲は、ワーク1の大きさ、材質並びに鍛造機2の加圧性能等により異なるが、概ね700℃〜900℃程度の範囲内であれば、本温間鍛造のカテゴリーに入る。但し、熱効率と歩留まりの関係より上記830°C程度が最も好ましい。また、ワーク1の材料としては、歯車用いられる一般的なものが使用でき、例えばLCN(タフトライド)などが上げられる。
【0025】
次に、本実施例の作用を説明する。上記のように上型7の心出しをホルダ17の下端部外周17aが固定リング6の上部内周面に案内されて行うので、成形時に上型7が僅かに傾いても、ホルダ17の下端部外周17aと固定リング6の上部内周面との間に干渉荷重が発生し、この干渉荷重は図1中に矢Aにて示すように、下型5へ伝わらず固定リング6へ伝えられ、ダイセット15にて吸収される。
【0026】
したがって下型5が上型7により動かされず、鍛造時における上型7の干渉による下型5の微細な傾きを防止するので、歯形精度を向上させることができるようになり、鍛造によって歯形を完成させる精密鍛造が可能になる。その結果、従来の熱間鍛造にて必要であった、鍛造後における歯部を完成するための機械加工が不要になり、工程を短縮してコストダウンを可能になる。
【0027】
また、上型7の心出しを固定リング6にて行うことにより、全ての干渉荷重は確実に固定リング6へ伝達されるようになる。したがって下型5をさらに安定させることができ、歯形精度をより向上させることができる。
【0028】
そのうえ、ピアス工程を成形工程の前に置くことにより、ピアスによる歯形精度への影響をなくし、鍛造後の歯面仕上げ工程を省略できる。しかも加熱状態のワーク1をピアスできるから成形が容易になるとともに工程数を削減できる。しかも、温間鍛造を行うことにより、歯形加工精度を高めるとともに熱効率を向上でき、コストダウンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例における成形工程を示す図
【図2】本実施例における歯車の鍛造工程図
【図3】従来例における図2と同様の図
【図4】従来例における図1と同様の図
【符号の説明】
1:ワーク、2:鍛造機、3:歯形、4:軸穴、5:下型、6:固定リング、7:上型、8:側面成形部、10:歯形成形部、11:最大径部、12:リング状突起、13:ボルト、14:中間リング、15:ダイセット
Claims (3)
- 歯形を形成した下型の周囲へ固定リングを配置し、この固定リングの内側へワークを入れて下型の上に置き、上型を下降させることによりワークに歯形を鍛造する装置において、
前記下型を前記固定リングに対して前記上型の移動方向へフリーにしたことを特徴とする歯形鍛造装置。 - 前記上型の心出しを前記固定リングにて行うことを特徴とする請求項1の歯形鍛造方法。
- 前記歯形の鍛造前に加熱された前記ワークに対するピアス工程を行うことを特徴とする請求項1の歯形鍛造方法。
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JP2002204276A JP4004343B2 (ja) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | 歯形鍛造装置及び歯形鍛造方法 |
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