JP2007051354A - Method and apparatus for manufacturing gear - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing gear Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007051354A JP2007051354A JP2005238601A JP2005238601A JP2007051354A JP 2007051354 A JP2007051354 A JP 2007051354A JP 2005238601 A JP2005238601 A JP 2005238601A JP 2005238601 A JP2005238601 A JP 2005238601A JP 2007051354 A JP2007051354 A JP 2007051354A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shot
- gear
- tooth
- tooth surface
- vicinity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、歯車を真空浸炭焼入れ処理した後、ショットピーニング加工を行う歯車の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a gear manufacturing method and a manufacturing apparatus that perform shot peening after vacuum carburizing and quenching of a gear.
自動車の変速機などに使用するハイポイドギヤのガス浸炭焼入れ工程は、歯数の違いなど各種仕様の歯車部品を、自動車などの組立手順に合わせて生産を行えるように、処理時間の大幅な短縮が求められている。ところが、一般的に行われているガス浸炭工法は、処理時間短縮に関わる技術開発が既に限界にきており、大幅な時間短縮は困難である。 The gas carburizing and quenching process for hypoid gears used in automobile transmissions, etc. requires a significant reduction in processing time so that gear parts of various specifications, such as the number of teeth, can be produced according to the assembly procedure of automobiles, etc. It has been. However, in the gas carburizing method that is generally performed, technological development related to shortening the processing time has already reached its limit, and it is difficult to significantly reduce the time.
また、近年導入されてきた真空浸炭工法は、常にある一定濃度のガス雰囲気中での平衡反応であるガス浸炭工法に対し、真空中で少量のガスを吹き付けて行う直接・非平衡反応であるが故に、大幅な処理時間短縮が可能となるが、その反面処理部品の炭素濃度分布が不均一になることが分かっており、ガス浸炭と同等の強度を確保することが困難である。 In addition, the vacuum carburizing method that has been introduced in recent years is a direct / non-equilibrium reaction in which a small amount of gas is blown in a vacuum in contrast to the gas carburizing method, which is always an equilibrium reaction in a gas atmosphere of a certain concentration. Therefore, it is possible to greatly reduce the processing time, but on the other hand, it has been found that the carbon concentration distribution of the processed parts becomes non-uniform, and it is difficult to ensure the same strength as gas carburizing.
この際、上記した迅速浸炭に対応する真空浸炭工法の特徴である炭素濃度の不均一性により、歯底と比較して、歯面の特に歯幅方向外側の端部付近は炭素濃度が高まり、この炭素濃度が高まった部位付近については、残留オーステナイトが増加し、機械的特性が悪化して疲労強度の低下を招く。 At this time, due to the non-uniformity of the carbon concentration that is a feature of the vacuum carburization method corresponding to the rapid carburization described above, the carbon concentration is increased in the vicinity of the end of the tooth surface, particularly in the tooth width direction, compared to the tooth bottom, In the vicinity of the portion where the carbon concentration is increased, retained austenite is increased, the mechanical properties are deteriorated, and the fatigue strength is reduced.
これに対し、例えば下記特許文献1には、真空浸炭焼き入れ処理した後に、ショットピーニング加工を施すことで、疲労強度を高めることが記載されている。
上記した特許文献1に記載されているように、真空浸炭焼入れ処理の後、疲労強度を高めるためにショットピーニング加工を施すことは有効であるが、通常適用しているショットピーニングの手法は、ハイポイドギヤの強度ネックである歯底にショット投射ノズルの中心を合わせているため、真空浸炭での歯面の歯幅方向外側の端部付近における強度低下を補うことはできないものとなっている。
As described in the above-mentioned
そこで、本発明は、真空浸炭での歯面の歯幅方向外側の端部付近における強度低下を補うようにショットピーニング加工を行うことを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to perform shot peening so as to compensate for strength reduction in the vicinity of the end of the tooth surface in the width direction of the tooth surface in vacuum carburization.
本発明は、外周面に歯部を備えた円形の歯車に対し、真空浸炭焼入れ処理した後、ショットピーニング加工を行う歯車の製造方法において、前記ショットピーニング加工を前記歯車の歯底とともに歯面における歯幅方向外側の端部に対して行うように、ショット投射ノズルのショット投射方向を、前記歯車の中心軸線を含む平面に対し、前記歯車の半径方向外側にずれた方向とすることを最も主要な特徴とする。 The present invention relates to a gear manufacturing method for performing shot peening after vacuum carburizing and quenching on a circular gear having teeth on an outer peripheral surface, and performing shot peening on the tooth surface together with the tooth bottom of the gear. It is most important that the shot projection direction of the shot projection nozzle is shifted to the outer side in the radial direction of the gear with respect to the plane including the central axis of the gear, as performed on the outer end portion in the tooth width direction. Features.
本発明によれば、通常のガス浸炭焼入れ処理に比較して大幅な処理時間短縮が可能な真空浸炭焼入れ処理後に、歯底と比較して歯面における歯幅方向外側の端部の炭素濃度が高まって残留オーステナイトの増加により疲労強度が低下しても、真空浸炭焼入れ処理後のショットピーニング加工を、ショット投射ノズルのショット投射方向を歯車の中心軸線を含む平面に対し、歯車の半径方向外側にずれた方向として、歯車の歯底とともに歯面における歯幅方向外側の端部に対して行うようにしたので、歯面における歯幅方向外側の端部の疲労強度低下を補うことができる。 According to the present invention, after the vacuum carburizing and quenching process, which can significantly reduce the processing time as compared with a normal gas carburizing and quenching process, the carbon concentration at the outer edge in the tooth width direction on the tooth surface is compared with the tooth bottom. Even if fatigue strength decreases due to an increase in retained austenite, shot peening after vacuum carburizing and quenching is performed so that the shot projection direction of the shot projection nozzle is on the radially outer side of the gear with respect to the plane including the central axis of the gear. Since the deviation direction is performed on the outer end portion of the tooth surface in the tooth width direction together with the tooth bottom of the gear, the decrease in fatigue strength at the outer end portion of the tooth surface in the tooth width direction can be compensated.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、真空浸炭焼入れ処理(以下、単に真空浸炭と呼ぶ)と通常のガス浸炭焼入れ処理(同ガス浸炭と呼ぶ)を行った場合の、図3に示す外周面に歯部を備えた円形の歯車であるハイポイドギヤ1の歯底1aおよび、歯面1bの特に歯幅方向外側の端部に相当する歯面エッジ部(歯面稜線部)1c付近の表面炭素濃度を示している。上記図1では、実線がガス浸炭に対応し、破線が真空浸炭に対応している。
FIG. 1 shows a circular shape having teeth on the outer peripheral surface shown in FIG. 3 when a vacuum carburizing and quenching process (hereinafter simply referred to as vacuum carburizing) and a normal gas carburizing and quenching process (referred to as gas carburizing) are performed. The surface carbon concentration in the vicinity of a tooth surface edge portion (tooth surface ridge line portion) 1c corresponding to the end portion of the
図1では、ハイポイドギヤ1に真空浸炭を適用した場合、歯底1aの疲労強度をガス浸炭と同等に確保するために、炭素濃度をガス浸炭と同等の炭素濃度(0.75〜0.85%)に設定している。このとき、歯面エッジ部1c付近の炭素濃度に関しては、真空浸炭がガス浸炭に対し、前述した炭素濃度の不均一性により、0.2〜0.25%高くなっている。
In FIG. 1, when vacuum carburizing is applied to the
歯面エッジ部1c付近の炭素濃度が高くなると、Ms(Martensite Start)点が70〜88℃下がることによって歯面エッジ部1c付近の残留オーステナイト(γ)量が増加し、機械的特性が悪化して疲労強度の低下を招く。
When the carbon concentration in the vicinity of the tooth
図2は、上記したガス浸炭および真空浸炭後のそれぞれのハイポイドギヤに、現状のショットピーニング加工を行った場合の、ハイポイドギヤの噛み合い疲労強度を比較している。 FIG. 2 compares the meshing fatigue strength of hypoid gears when the current shot peening is performed on the hypoid gears after gas carburizing and vacuum carburizing.
現状のショットピーニング加工は、図3に示すように、ハイポイドギヤ1を回転駆動軸3に水平に設置して回転させた状態で、ショット投射ノズル5を、ハイポイドギヤ1の外方から水平面に対して45度傾け、かつハイポイドギヤ1の中心軸線7を含む平面P(図5参照)上で、歯部に向けて投射している。これにより、ハイポイドギヤ1の強度ネックである歯底1aにショットが確実に投射される。
In the current shot peening process, as shown in FIG. 3, in a state where the
前記した図2においては、横軸を破損回数、縦軸を入力軸トルクとしており、実線が「ガス浸炭+現状(通常)のショット」で、破線が「真空浸炭+現状(通常)のショット」に対応している。 In FIG. 2, the horizontal axis is the number of breaks and the vertical axis is the input shaft torque. The solid line is “gas carburized + current (normal) shot” and the broken line is “vacuum carburized + current (normal) shot”. It corresponds to.
これによれば、「真空浸炭+現状(通常)のショット」の方が、「ガス浸炭+現状(通常)のショット」よりも、噛み合い疲労強度が低下していることがわかる。ここで、破損回数Tは10万回強度に対応し、このとき前者が後者に対し約10%低い疲労強度となっている。 According to this, it is understood that the mesh fatigue strength is lower in “vacuum carburizing + current (normal) shot” than in “gas carburizing + current (normal) shot”. Here, the number of breaks T corresponds to a strength of 100,000 times. At this time, the former has a fatigue strength that is about 10% lower than the latter.
このように、迅速浸炭に対応する真空浸炭を実施した後、前記図3に示す現状(通常)のショットピーニング加工を行った場合には、ショットを強度ネックである歯底1aに向けて投射しているので、歯面エッジ部1c付近の疲労強度が低下したものとなる。この歯面エッジ部1c付近は、他の歯車との噛み合い時に、応力を特に受ける部位であり、高い疲労強度が要求されている。
As described above, after the vacuum carburization corresponding to the rapid carburization is performed, when the current (normal) shot peening process shown in FIG. 3 is performed, the shot is projected toward the
そこで、本実施形態では、上記した歯面エッジ部1c付近の疲労強度低下を補うために、図4に示すようなショットピーニング加工を行う。
Therefore, in the present embodiment, shot peening is performed as shown in FIG. 4 in order to compensate for the fatigue strength reduction in the vicinity of the tooth
図4(a)は、本発明の一実施形態に係わるショットピーニング加工を行っている状態を示す、前記図3に相当する斜視図、図4(b)は同正面図である。なお、ここでは、前記図3と同一部分に同一符号を付している。 FIG. 4A is a perspective view corresponding to FIG. 3 showing a state in which shot peening processing according to an embodiment of the present invention is performed, and FIG. 4B is a front view thereof. Here, the same parts as those in FIG.
この実施形態は、図3に示した現状のショット方法に対し、ショット投射ノズル5のショット投射方向を、ハイポイドギヤ1の中心軸線7を含む平面P(図5参照)に対し、ハイポイドギヤ1の半径方向外側(図5中で下部側)にずれた方向としている。この際、ショット投射ノズル5の先端を上記ずれた方向に向け、また歯幅Hの全域にショットを投射するために、ショット投射ノズル5を円周方向に沿って複数設置してもよい。
This embodiment is different from the current shot method shown in FIG. 3 in that the shot projection direction of the
ショット投射ノズル5のショット投射方向を上記のように設定することで、ハイポイドギヤ1の強度ネックである歯底1aとともに、真空浸炭によって強度低下している歯面エッジ部1c付近に対しても、ショットを充分照射して疲労強度を高めることができる。
By setting the shot projection direction of the
ここで、ショット投射ノズル5の、ショット投射方向の中心軸線7を含む平面Pに対するずれ量は、ハイポイドギヤ1の外径の15〜25%が好ましい。なお、ここでのずれ量は、上記した平面Pからショット投射ノズル5の投射口中心の延長線が歯部に交差する点までの、図5中で上下方向長さに相当するものとする。
Here, the amount of deviation of the
図5は、ハイポイドギヤ1に対しショット投射ノズル5のショット方向を変化させた場合の平面図で、水準1は、前記図3に示した現状のショット方法に対応し、中心軸線7を含む平面Pに沿ってショットを投射する状態に相当し、水準2は、上記したずれ量をハイポイドギヤ1の外径の5%とした状態に相当する。以後、水準3〜5は、水準2に対してずれ量を順次5%ずつ増加させている。
FIG. 5 is a plan view when the shot direction of the
図6は、ショットピーニング後の歯部表面からの距離に応じた残留圧縮応力値を、上記した水準1における歯底1aと歯面エッジ部1c付近および、水準5における歯底1aと歯面エッジ部1c付近について示している。これによれば、歯底1aについては、水準1と水準5でほぼ同等の残留圧縮応力値であるが、歯面エッジ部1c付近については、ショット投射ノズル5のずれ量を20%とした水準5が、水準1に対して残留圧縮応力値が25〜30%程度向上している。これは、ガス浸炭に水準1のショット手法を適用した場合と同等のレベルである。
FIG. 6 shows residual compressive stress values according to the distance from the tooth surface after shot peening, in the vicinity of the
なお、ショット投射ノズル5のショット投射方向の中心軸線7を含む平面Pに対するずれ量を、上記の20%からさらに25%と増やすことで、歯面エッジ部1c付近の残留圧縮応力は増加していくが、歯底1aへのショット投射量が減少するため、歯底1aの残留圧縮応力が低下して強度低下が予想されるので、ずれ量を20%とすることで、歯底1aおよび歯面エッジ部1c付近の双方の疲労強度を所望に確保することができる。
The residual compressive stress in the vicinity of the tooth
このように、本実施形態では、通常の浸炭焼入れ処理に比較して大幅な処理時間短縮が可能な真空浸炭焼入れ処理後に、歯底1aと比較して歯面エッジ部1c付近の炭素濃度が高まって残留オーステナイトの増加により疲労強度が低下しても、真空浸炭焼入れ処理後のショットピーニング加工を、ショット投射ノズル5のショット投射方向をハイポイドギヤ1の中心軸線7を含む平面Pから半径方向外側にずれた方向として、ハイポイドギヤ1の歯底1aとともに歯面エッジ部1c付近に対して行うようにしたので、歯面エッジ部1c付近の疲労強度低下を補うことができる。
Thus, in this embodiment, the carbon concentration near the tooth
1 ハイポイドギヤ(円形の歯車)
1a 歯底
1b 歯面
1c 歯面エッジ部(歯面における歯幅方向外側の端部)
5 ショット投射ノズル
7 ハイポイドギヤの中心軸線
P ハイポイドギヤの中心軸線を含む平面
1 Hypoid gear (circular gear)
5
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005238601A JP2007051354A (en) | 2005-08-19 | 2005-08-19 | Method and apparatus for manufacturing gear |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005238601A JP2007051354A (en) | 2005-08-19 | 2005-08-19 | Method and apparatus for manufacturing gear |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007051354A true JP2007051354A (en) | 2007-03-01 |
Family
ID=37915990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005238601A Withdrawn JP2007051354A (en) | 2005-08-19 | 2005-08-19 | Method and apparatus for manufacturing gear |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007051354A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1965321A1 (en) | 2007-03-01 | 2008-09-03 | Sony Corporation | Information processing apparatus, method, and program |
CN103495935A (en) * | 2013-09-27 | 2014-01-08 | 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 | Positioning device of conical gear with upward tooth surface |
CN109271711A (en) * | 2018-09-25 | 2019-01-25 | 重庆大学 | A kind of comentation hardening gear finite element modeling method considering uneven characteristic |
-
2005
- 2005-08-19 JP JP2005238601A patent/JP2007051354A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1965321A1 (en) | 2007-03-01 | 2008-09-03 | Sony Corporation | Information processing apparatus, method, and program |
CN103495935A (en) * | 2013-09-27 | 2014-01-08 | 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 | Positioning device of conical gear with upward tooth surface |
CN109271711A (en) * | 2018-09-25 | 2019-01-25 | 重庆大学 | A kind of comentation hardening gear finite element modeling method considering uneven characteristic |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5164539B2 (en) | Shot peening method | |
JP2006028541A (en) | Method for manufacturing components for high-strength mechanical structure and components for high-strength mechanical structure | |
WO2014203610A1 (en) | Gear and process for producing same | |
JP2007051354A (en) | Method and apparatus for manufacturing gear | |
JP5505364B2 (en) | Composite steel parts and manufacturing method thereof | |
JP5668592B2 (en) | Manufacturing method of composite steel parts | |
JP2007262505A (en) | Heat treatment method of steel member | |
WO2007023936A1 (en) | Method of shot peening | |
JP5522105B2 (en) | Steel gear and manufacturing method thereof | |
JP2006105352A (en) | Gear having superior fatigue characteristics and its fatigue characteristics improving method | |
JP2007262506A (en) | Method for producing machine parts | |
EP1291445B1 (en) | Steel material production method | |
CN105814230B (en) | The method for manufacturing ferrous metal part | |
JP2009057597A (en) | Gear and manufacturing method thereof | |
JP2011173203A (en) | Apparatus and method for shot peening | |
JPH05140726A (en) | Manufacture of driving system machine parts having high fatigue strength | |
JP2020110876A (en) | Surface processing method of gear tooth surface | |
WO2018173588A1 (en) | Reduced pressure carburizing and nitriding treatment method for steel material | |
JP3028624B2 (en) | How to strengthen carburized parts | |
JP2016033251A (en) | Method for restoring nitride layer | |
JP2003055711A (en) | Surface treatment method for steel member, and hardened component thereof | |
JP6287656B2 (en) | Planetary carrier manufacturing method and planetary carrier | |
JP4858071B2 (en) | Steel surface treatment method and surface-treated steel material | |
JP2018028113A (en) | Method for manufacturing steel material | |
JP2005256870A (en) | Method for manufacturing endless metal belt |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080625 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090914 |