JP2007307567A - 転造工具及び転造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転造が困難な形状の歯形であっても精度良く転造することができる転造工具及び転造方法を提供すること。
【解決手段】転造工具１が一対の丸ダイス（第１及び第２ダイス１ａ，１ｂ）から構成されると共に、転造歯形面３が食付き部３ａを備える構成であるので、被転造素材の外周面に食い付かせるために、一方の丸ダイスを油圧などにより前進移動させ、両丸ダイスの間隔を狭めるという従来の工程を不要とすることができる。これにより、食付き時のばらつきを抑制して、転造精度の向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、転造工具及び転造方法に関し、特に、転造が困難な形状の歯形であっても精度良く転造することができる転造工具及び転造方法に関するものである。

おねじやウォームなどのねじ状の歯形やセレーションなどの歯車状の歯形を軸状部材に形成する手法としては、種々の手法が従来から知られているが、その内の一つに、一対の丸ダイスやロータリー式ダイスを用いて転造により形成する手法がある。

例えば、特開昭５１−１０７２５３号公報には、一対の丸ダイスを互いに反対方向へ等速で回転させ、これら一対の丸ダイスの転造面間に挟持された軸状部材（被転造素材）の外周面を塑性変形させることで、転造により歯形を形成する技術が開示されている（特許文献１）。

また、実開昭５０−１４５７３５号公報には、一方向へ回転する丸ダイスに対して所定間隔を隔てた位置にセグメントダイスが固定されてなるロータリー式ダイスを用い、これら丸ダイスとセグメントダイスとの転造面間で軸状部材（被転造素材）を転動させることで、転造により歯形を形成する技術が開示されている（特許文献２）。
特開昭５１−１０７２５３号公報 実開昭５０−１４５７３５号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術であって、第２図に開示されるように、一方の丸ダイスを油圧などの駆動力により前進移動させ、両丸ダイスの間隔を徐々に狭めることで、被転造素材の外周面へ加工歯を押し込んで食い付かせる構成では、一方の丸ダイスを前進移動させるための構造が複雑化し、ばらつきが生じやすくなるため、転造精度の低下を招くという問題点があった。

そこで、特許文献１の第１図には、一方の丸ダイスがその周面のほぼ半周域において加工歯が削り取られると共に削り取られなかった加工歯の端部が角取りされることで、丸ダイスを前進移動させるための機構を不要とする技術が開示されている。

しかしながら、この場合には、加工歯が削り取られている分、転造に使用できる領域が減少し、工具寿命の低下を招くという問題点があった。また、一歯当たりの圧下量が大きくなるため、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形を形成することができないという問題点があった。また、特許文献２に開示されるロータリー式ダイスの場合も、セグメントダイスの長さが限られていることから、同様の問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、転造が困難な形状の歯形であっても精度良く転造することができる転造工具及び転造方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載の転造工具は、円筒外周面に刻設される第１転造面を有する円筒状の第１ダイスと、その第１ダイスの第１転造面に対向配置される第２転造面を有する第２ダイスとを備え、少なくとも前記第１ダイスを回転させることにより、前記第１転造面と第２転造面との対向面間に挟持された被転造素材の外周面を塑性変形させて、ねじ状または歯車状の歯形を転造するものであって、前記第１ダイスの第１転造面は、前記被転造素材に食い付く食付き部と、その食付き部の転造方向後端に連設される仕上げ部とを備え、前記食付き部の加工歯は、前記仕上げ部の加工歯を山払いした形状に形成されている。

請求項２記載の転造工具は、請求項１記載の転造工具において、前記第２ダイスは、円筒状に形成されその円筒外周面に前記第２転造面が刻設されると共に、前記第１ダイスと反対方向に回転されるものであり、前記第２ダイスの第２転造面は、前記被転造素材に食い付く食付き部と、その食付き部の転造方向後端に連設される仕上げ部とを備えると共に、前記食付き部の加工歯は、前記仕上げ部の加工歯を山払いした形状に形成されている。

請求項３記載の転造工具は、請求項２記載の転造工具において、前記第１ダイスの第１転造面及び第２ダイスの第２転造面は、前記仕上げ部の転造方向終端に前記食付き部の転造方向始端が接続されている。

請求項４記載の転造工具は、請求項３記載の転造工具において、前記第１ダイスの第１転造面および前記第２ダイスの第２転造面は、前記仕上げ部の円弧の角度が、前記被転造素材の１回転以上かつ２回転以下の転動に対応する範囲内に設定され、前記仕上げ部の残部が前記食付き部とされている。

請求項５記載の転造工具は、請求項１記載の転造工具において、前記第２ダイスは、前記第１転造面に沿って湾曲する弧状面に前記第２転造面が刻設されると共に、固定して使用されるものであり、前記第２ダイスの第２転造面は、前記第１転造面の仕上げ部と同心状に形成される仕上げ部と、その仕上げ部の転造方向後端に連設され前記被転造素材を排出するための逃げ部とを備えている。

請求項６記載の転造工具は、請求項５記載の転造工具において、前記第１ダイスの第１転造面は、前記仕上げ部の円弧の角度が、前記被転造素材の１回転以上かつ２回転以下の転動に対応する範囲内に設定され、前記第１ダイスの第１転動面は、前記仕上げ部の残部が前記食付き部とされている。

請求項７記載の転造方法は、請求項２から４のいずれかに記載の前記第１ダイスと第２ダイスとを用いて、被転造素材の外周面にねじ状または歯車状の歯形を転造する方法であり、前記第１ダイスと第２ダイスとを互いに反対方向へ回転させ、前記第１転造面と第２転造面との対向面間に挟持された前記被転造素材を前記食付き部から仕上げ部まで順に転動させることにより、前記被転造素材の外周面にねじ状または歯車状の歯形を転造する転造工程と、前記転造工程において前記被転造素材が前記仕上げ部上で少なくとも１回転以上転動した後、前記第１ダイス又は第２ダイスのいずれか一方を互いに離間する方向へ平行移動させることにより、前記被転造素材を前記仕上げ部から排出する排出工程とを備えている。

請求項１記載の転造工具によれば、円筒状の第１ダイスの円筒外周面に第１転造面を設ける（即ち、第１ダイスを丸ダイスとして構成する）と共に、その第１転造面が食付き部と仕上げ部とを備える構成であるので、例えば、第２ダイスが丸ダイスとして構成される場合には、両丸ダイスの間隔を狭めるために、一方の丸ダイスを油圧などにより前進移動させるという従来の工程が不要となる。これにより、食付き時のばらつきを抑制して、転造精度の向上を図ることができるという効果がある。

また、例えば、第２ダイスがセグメントダイスとして構成される場合には、セグメントダイスに食付き部を設ける従来のロータリー式ダイスと比較して、食付き部の長さを十分に確保することができるので、一歯当たりの圧下量を小さくして、台形や歯丈の高い歯形など転造が困難な形状の歯形であっても精度良く転造することができるという効果がある。

また、本発明によれば、第１転造面の各加工歯を山払いすることにより食付き部が形成される構成であるので、山払いされていない加工歯で食付き部が形成されている場合と比較して、被転造素材の外周面を円滑に流動させ、分割ピッチ及び盛り上げ精度の優れた歯形を転造することができるという効果がある。

また、この食付き部の加工歯は、仕上げ部の加工歯を山払いした形状であるので、山払い加工を施す前の各加工歯を第１転造面の全周に亘って同一の形状とすることができる。よって、各加工歯の歯切り工程を簡素化して、第１ダイスの製造を容易とすることができるので、その分、転造工具全体としての製造コストの削減を図ることができるという効果がある。

請求項２記載の転造工具によれば、請求項１記載の転造工具の奏する効果に加え、円筒状に形成された第２ダイスの円筒外周面に第２転造面を設ける（即ち、第１ダイスに加え第２ダイスも丸ダイスとして構成する）と共に、その第２転造面が食付き部と仕上げ部とを備える構成であるので、両丸ダイスの間隔を狭めるために、一方の丸ダイスを前進移動させるという従来の構造が不要となる。これにより、食付き時のばらつきを抑制して、転造精度の向上を図ることができるという効果がある。

また、本発明によれば、第２転造面の各加工歯を山払いすることにより食付き部が形成される構成であるので、山払いされていない加工歯で食付き部が形成されている場合と比較して、被転造素材の外周面を円滑に流動させ、分割ピッチ及び盛り上げ精度の優れた歯形を転造することができるという効果がある。

また、この食付き部の加工歯は、仕上げ部の加工歯を山払いした形状であるので、山払い加工を施す前の各加工歯を第２転造面の全周に亘って同一の形状とすることができる。よって、各加工歯の歯切り工程を簡素化して、第２ダイスの製造を容易とすることができるので、その分、転造工具全体としての製造コストの削減を図ることができるという効果がある。

請求項３記載の転造工具によれば、請求項２記載の転造工具の奏する効果に加え、第１ダイスの第１転造面及び第２ダイスの第２転造面は、仕上げ部の転造方向終端に食付き部の転造方向始端が接続されている、即ち、逃げ部を有さない構成であるので、その分、転造に使用できる領域を確保することができる。よって、工具寿命の延長を図ることができると共に、一歯当たりの圧下量を小さくして、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形を精度良く転造することができるという効果がある。

請求項４記載の転造工具によれば、請求項３記載の転造工具の奏する効果に加え、第１ダイスの第１転造面および第２ダイスの第２転造面は、仕上げ部の円弧の角度が、被転造素材の１回転以上かつ２回転以下の転動に対応する範囲内に設定され、その仕上げ部の残部が食付き部とされている、即ち、食付き部の長さを最大限確保することができる構成であるので、工具寿命の延長と、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形の高精度な転造とをより確実に達成することができるという効果がある。

請求項５記載の転造工具によれば、請求項１記載の転造工具の奏する効果に加え、第２ダイスを、第１ダイスの第１転造面に沿って湾曲する弧状面に第２転造面が刻設されると共に固定して使用されものとして（即ち、セグメントダイスとして）構成し、第２ダイスの第２転造面が仕上げ部と逃げ部とを備える一方、第１ダイスの第１転造面が食付き部と仕上げ部とを備えるので、セグメントダイスに食付き部を設ける従来のロータリー式ダイスと比較して、食付き部の長さを十分に確保することができるので、工具寿命の延長を図ることができると共に、一歯当たりの圧下量を小さくして、台形や歯丈の高い歯形など転造が困難な形状の歯形であっても精度良く転造することができるという効果がある。

また、第２ダイスの第２転造面は、第１転造面の仕上げ部と同心状に形成される仕上げ部と、その仕上げ部に連設される逃げ部とを備える、即ち、仕上げ部に逃げ部のみを設ければ良く、食付き部を設ける必要がない。よって、第２転造面の製造工数を簡素化して、第２ダイスの製造を容易とすることができるので、その分、転造工具全体としての製造コストの削減を図ることができるという効果がある。

請求項６記載の転造工具によれば、請求項５記載の転造工具の奏する効果に加え、第１ダイスの第１転造面は、仕上げ部の円弧の角度が、被転造素材の１回転以上かつ２回転以下の転動に対応する範囲内に設定され、その仕上げ部の残部が食付き部とされている、即ち、食付き部の長さを最大限確保することができる構成であるので、工具寿命の延長と、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形の高精度な転造とをより確実に達成することができるという効果がある。

請求項７記載の転造方法によれば、転造工程においては、請求項２から４のいずれかに記載の第１ダイス及び第２ダイスを互いに反対方向へ回転させ、第１転造面と第２転造面との対向面間に挟持された被転造素材を食付き部から仕上げ部まで順に転動させることにより、被転造素材の外周面にねじ状または歯車状の歯形を転造するので、両丸ダイスの間隔を狭めるために、一方の丸ダイスを前進移動させるという従来の工程を行う必要がない。これにより、食付き時のばらつきを抑制して、転造精度の向上を図ることができるという効果がある。

また、第１転造面及び第２転造面の各加工歯を山払いすることにより食付き部が形成された第１ダイス及び第２ダイスを用いるので、山払いされていない加工歯で食付き部が形成されている場合と比較して、被転造素材の外周面を円滑に流動させ、分割ピッチ及び盛り上げ精度の優れた歯形を転造することができるという効果がある。

また、仕上げ部の転造方向終端に食付き部の転造方向始端を接続する、即ち、逃げ部を設けずに第１転造面及び第２転造面が構成された第１ダイス及び第２ダイスを用いた場合には、その分、転造に使用できる領域を確保することができるので、工具寿命の延長を図ることができると共に、一歯当たりの圧下量を小さくして、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形を精度良く転造することができるという効果がある。

更に、仕上げ部の円弧の角度が、被転造素材の１回転以上かつ２回転以下の転動に対応する範囲内に設定され、その仕上げ部の残部が食付き部とされている第１転造面及び第２転造面を有する第１ダイス及び第２ダイスを用いた場合には、食付き部の長さを最大限確保することができるので、その分、工具寿命の延長と、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形の高精度な転造とをより確実に達成することができるという効果がある。

ここで、本発明の転造方法によれば、排出工程を備え、かかる排出工程において、転造工程において被転造素材が仕上げ部上で少なくとも１回転以上転動した後、第１ダイス又は第２ダイスのいずれか一方を互いに離間する方向へ平行移動させることで、被転造素材を仕上げ部から排出することができる。

これにより、第１転造面及び第２転造面に逃げ部を設けることを不要とすることができるので、転造に使用することができる領域を確保して、工具寿命の延長を図ることができると共に、一歯当たりの圧下量を小さくして、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形をより精度良く転造することができるという効果がある。同時に、逃げ部の形成が不要となる分、転造工具全体としての製造コストの削減を図ることができるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、転造工具１について説明する。図１は、本発明の第１実施の形態における転造工具１を構成する第１ダイス１ａの正面図である。なお、図１では、理解を容易とするために、加工歯４を模式的に図示すると共にその歯丈を実際よりも拡大した状態で図示する。

転造工具１は、円柱状の軸状部材（被転造素材Ｍ）の外周面を塑性変形させて、ねじ状又は歯車状の歯形（例えば、おねじ、ウォーム、セレーションなど）を転造するための工具であり、転造に適した合金工具鋼又は高速度工具鋼等の材料から円筒形状に形成される一対の丸ダイス（第１ダイス１ａ、第２ダイス１ｂ）から構成されている。

即ち、第１実施の形態における転造工具１は、左右一対の第１及び第２ダイス１ａ，１ｂから構成され（図２参照）、これら左右一対の第１及び第２ダイス１ａ，１ｂの対向面間に被転造素材Ｍを回転自在に支持し、第１ダイス１ａと第２ダイス１ｂとを互いに反対方向に回転させることで、被転造素材Ｍの外周面にセレーションなどの歯形を転造する。

なお、第１ダイス１ａと第２ダイス１ｂとは、同一の材料から同一の形状に構成されるものであるので、以下では、第１ダイス１ａについてのみ説明し、第２ダイス１ｂについての説明を省略する。

第１ダイス１ａは、図１に示すように、転造盤の主軸に係合される係合穴２が円筒軸心部に穿設されることで、正面視円環状に形成されると共に、被転造素材Ｍの外周面にセレーションなどの歯形を転造するための転造歯形面３が円筒外周面に刻設されている。

係合穴２には、図１に示すように、断面コ字状のキー溝２ａが凹設されており、このキー溝２ａに挿入されるキーを介して、第１ダイス１ａが転造盤の主軸に対して周方向に位置決めされると共に回転不可能に係合される。

転造歯形面３には、図１に示すように、転造方向始端側から終端側に向けて（図１の位置Ａから時計回りに）、食付き部３ａと仕上げ部３ｂ１，３ｂ２とが順に連続して設けられており、これら食付き部３ａ、仕上げ部３ｂ１，３ｂ２で構成された転造歯形面３には、複数の加工歯４が刻設されている。なお、各加工歯４は、その歯底面が軸心Ｏを中心軸とする円筒面となるように形成されている。

食付き部３ａは、転造歯形面３を被転造素材Ｍの外周面に食い付かせる為の部位であり、いわゆる食付き部として用いられる。この食付き部３ａの各加工歯４には、図１に示すように、所定の傾斜角で山払いが施されており、これにより、食付き部３ａは、転造方向始端側（図１の位置Ａ側）から仕上げ部３ｂ１側（図２左側）へ向けて加工歯４の歯丈が順次高くなるように構成されている。

なお、食付き部３ａの加工歯４は、後述する仕上げ部３ｂ１，３ｂ２の加工歯４に山払い加工を施した形状である。即ち、山払い加工を施す前の各加工歯４が転造歯形面３の全周に亘って同一の形状であれば良いので、これら各加工歯４の歯切り工程を簡素化することができる。これにより、第１ダイス１ａの製造を容易として、その分、転造工具１全体としての製造コストの削減を図ることができる。

また、食付き部３ａの加工歯４は、山払い量が最大となる箇所では、被転造素材Ｍの素材外径と同等又は素材外径よりも大きく山払いされている。これにより、後述する転造工程においては（図２（ａ）参照）、一対の転造歯形面３間への被転造素材Ｍの供給を容易に行うことができると共に、第１又は第２ダイス１ａ，１ｂのいずれか一方を平行移動させることで食付き部３ａを被転造素材Ｍの外周面に食い付かせるという工程を不要とすることができる。

仕上げ部３ｂ１，３ｂ２は、食付き部３ａによって被転造素材Ｍに転造されたセレーションなどの歯形を仕上げるための部位であり、図１に示すように、第１ダイス１ａの軸心Ｏを中心とする円弧状に形成されている。なお、仕上げ部３ｂ１と仕上げ部３ｂ２とは互いに同じ形状に形成される部位であるが、転造方法の説明（図２及び図３参照）を容易とするべく、便宜的に異なる符号３ｂ１，３ｂ２を付して区別している。

図１に示すように、第１ダイス１ａは、仕上げ部３ｂ２の転造方向終端に食付き部３ａの転造方向始端が接続されると共に（図１の位置Ａ）、食付き部３ａの転造方向終端に仕上げ部３ｂ１の転造方向始端が接続されて構成されている。

即ち、第１ダイス１ａは、図１に示すように、いわゆる逃げ部を有さない構成であるので、その分、転造に使用できる領域（特に食付き部３ａの長さ）を確保することができる。これにより、工具寿命の延長を図ることができると共に、一歯当たりの圧下量を小さくすることができるので、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形であっても精度良く転造することができる。

なお、本実施の形態における転造工具１によりセレーション等の歯形を転造する際には、被転造素材Ｍの転動が仕上げ部３ｂ２に達した時点で、第１ダイス１ａ又は第２ダイス１ｂのいずれか一方を互いに離間する方向へ徐々に平行移動させる。これにより、逃げ部を設けなくても、被転造素材Ｍを仕上げ部３ｂ２から排出することができる（排出工程、図３（ｂ）参照）。排出工程については後述する。

ここで、本実施の形態では、仕上げ部３ｂ１の円弧の角度θ１が４５度に設定され、仕上げ部３ｂ２の円弧の角度θ２が１５度に設定されている。従って、食付き部３ａの円弧の角度は３０５度である。なお、仕上げ部３ｂ１の円弧の角度θ１は、３０度以上かつ６０度以下の範囲で設定されることが好ましい。

即ち、仕上げ部３ｂ１の円弧の角度θ１の合計値は、被転造素材Ｍに転造する歯形形状などに応じて適宜変更され、具体的には、仕上げ部３ｂ１の長さが被転造素材Ｍの１回転の転動に対応する長さよりも長く且つ２回転の転動に対応する長さよりも短い長さに設定されることが好ましい。

これにより、仕上げ部３ｂ２の長さを確保して、後述する排出工程における被転造素材Ｍの排出性を向上させつつも（図３（ｂ）参照）、仕上げ部３ｂ１，３ｂ２全体としての長さが不必要に長くなることを回避して、食付き部３ａの長さを最大限確保することができるので、工具寿命の延長と、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形の高精度な転造とをより確実に達成することができるからである。

次いで、図２及び図３を参照して、第１実施の形態における転造工具１を用いた転造方法について説明する。図２及び図３は転造工具１の正面図であり、転造盤に装着された状態が模式的に図示されている。

転造工具１は、第１ダイス１ａと第２ダイス１ｂとが所定間隔を隔てつつ互いに対向された状態で転造盤に装着されており、被転造素材にセレーション等の歯形を転造するに際しては、まず、図２（ａ）に示すように、食付き部３ａの転造方向始端が互いに対向する周方向位置に両ダイス１ａ，１ｂを配置すると共に、これら両ダイス１ａ，１ｂ（転造歯形面３）の対向面間に被転造素材Ｍを供給する。なお、被転造素材Ｍはレストにより回転自在に支持されている。

次いで、第１ダイス１ａ及び第２ダイス１ｂを互いに反対方向（図２（ａ）矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）へ回転させ、両ダイス１ａ，１ｂの転造歯形面３間に挟持された被転造素材Ｍを食付き部３ａから仕上げ部３ｂ１，３ｂ２まで順に転動させる。

これにより、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、転造歯形面３の食付き部３ａを被転造素材Ｍの外周面に徐々に食い付かせると共に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、転造歯形面３の仕上げ部３ｂ１，３ｂ２で被転造素材Ｍの外周面に形成された歯形を仕上げることで、かかる被転造素材Ｍの外周面にセレーション等の歯形を転造する（転造工程）。

このように、本実施の形態における転造工具１によれば、食付き部３ａを備え、この食付き部３ａを両ダイス１ａ，１ｂの回転のみにより被転造素材Ｍに食い付かせることができるので、従来品のように、第１ダイス１ａと第２ダイス１ｂとの対向面間隔を狭めるために、これら両ダイス１ａ，１ｂの内のいずれか一方のダイスを他方のダイスへ向けて前進移動させるという工程を行う必要がない。その結果、食付き時のばらつきを抑制して、転造精度の向上を図ることができる。

また、転造工具１によれば、食付き部３ａが、上述したように、転造歯形面３ａの各加工歯４を山払いすることにより形成されているので、山払いされていない加工歯で食付き部が形成されている場合と比較して、被転造素材Ｍの外周面を円滑に流動させ、分割ピッチ及び盛り上げ精度の優れた歯形を転造することができる。

転造工程において、被転造素材Ｍの外周面にセレーション等の歯形を転造した後は、被転造素材Ｍが仕上げ部３ｂ１，３ｂ２上で少なくとも１回転以上転動した（本実施の形態では、被転造素材Ｍが仕上げ部３ｂ２に達した）タイミングで、両ダイス１ａ，１ｂの矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向への回転は継続しつつ、図３（ｂ）に示すように、第１ダイス１ａから離間する方向（図３（ｂ）矢印Ｚ方向）へ向けての第２ダイス１ｂの平行移動を開始する。

これにより、第１ダイス１ａと第２ダイス１ｂとの対向面間隔が徐々に拡大され、転造歯形面３の加工歯４と被転造素材Ｍの歯形との噛み合いが外れることで、被転造素材Ｍを転造歯形面３（仕上げ部３ｂ２）から排出する（排出工程）。

なお、排出工程は、両ダイス１ａ，１ｂの回転中に完了する必要は必ずしもなく、両ダイス１ａ，１ｂの回転中に所定距離（例えば、０．２ｍｍ）の平行移動を行うと共に、両ダイス１ａ，１ｂの回転が停止した後に更に所定距離（例えば、０．５ｍｍ）の平行移動を行うように構成しても良い。

このように、本実施の形態における転造方法によれば、排出工程において、第２ダイス１ｂを第１ダイス１ａから離間する方向（図３（ｂ）矢印Ｚ方向）へ平行移動させることで、被転造素材Ｍを仕上げ部３ｂ１，３ｂ２から排出することができる。

即ち、両ダイス１ａ，１ｂの転造歯形面３に逃げ部を設けることを不要とすることができるので、転造に使用することができる領域（食付き部３ａ及び仕上げ部３ｂ１，３ｂ２の長さ）を確保して、工具寿命の延長を図ることができると共に、食付き部３ａにおける一歯当たりの圧下量を小さくして、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形をより精度良く転造することができる。また、逃げ部の形成が不要となる分、転造工具１全体としての製造コストの削減を図ることもできる。

次いで、図４を参照して、第２実施の形態について説明する。図４は、第２実施の形態における転造工具２１を構成する第１ダイス２１ａ及び第２ダイス２１ｂの正面図であり、転造盤に装着された状態に対応する。

第１実施の形態では、転造工具１が一対の丸ダイスから構成される場を説明したが、第２実施の形態では、転造工具２１が丸ダイスとセグメントダイスとからなるロータリー式ダイスとして構成されている。なお、上記した第１実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

第２実施の形態における転造工具２１は、第１実施の形態における転造工具と同様に、円柱状の軸状部材（被転造素材Ｍ）の外周面を塑性変形させて、ねじ状又は歯車状の歯形（例えば、おねじ、ウォーム、セレーションなど）を転造するための工具であり、転造に適した合金工具鋼又は高速度工具鋼等の材料から円筒形状に形成される丸ダイス（第１ダイス２１ａ）と、その第１ダイス２１ａの外方に対向配置されるセグメントダイス（第２ダイス２１ｂ）とから構成されている。

即ち、第２実施の形態における転造工具２１は、一対の第２ダイス２１ｂが転造歯形面２５を互いに対向させた状態で固定されると共に、それら転造歯形面２５の対向面間に第１ダイス２１ａが配置され、この第１ダイス２１ａを軸心Ｏ回り（図４矢印Ｒ方向）に回転させつつ、被転造素材Ｍを両ダイス２１ａ，２１ｂ間に供給（矢印Ｓ）することで、両ダイス２１ａ，２１ｂの転造歯形面２３，２４間で被転造素材Ｍを転動移動させ、その外周面にセレーションなどの歯形を転造する。

第１ダイス２１ａは、図４に示すように、円環状（円筒状）に形成されており、その円筒外周面には、被転造素材Ｍの外周面にセレーションなどの歯形を転造するための転造歯形面２３が刻設されている。

転造歯形面２３には、図４に示すように、転造方向始端側から終端側に向けて（即ち、図４時計回りに）食付き部２３ａと仕上げ部２３ｂとが順に連続して設けられており、これら食付き部２３ａ及び仕上げ部２３ｂで構成された転造歯形面２３には、複数の加工歯２４が刻設されている。なお、各加工歯２４は、その歯底面が軸心Ｏを中心軸とする円筒面となるように形成されている。

なお、第２実施の形態における転造歯形面２３には、図４に示すように、食付き部２３ａ及び仕上げ部２３ｂがそれぞれ一対ずつ周方向交互に形成されている。即ち、転造歯形面２３の半周面には、一方の食付き部２３ａ及び仕上げ部２３ｂが形成されると共に、転造歯形面２３の残りの半周面には、他方の食付き部２３ａ及び仕上げ部２３ｂが形成されている。

食付き部２３ａは、転造歯形面２３を被転造素材Ｍの外周面に食い付かせる為の部位であり、いわゆる食付き部として用いられる。この食付き部２３ａの各加工歯２４には、図４に示すように、所定の傾斜角で山払いが施されており、これにより、食付き部２３ａは、転造方向始端側から仕上げ部２３ｂ側へ向けて加工歯２４の歯丈が順次高くなるように構成されている。

なお、食付き部２３ａの加工歯４は、上述した第１実施の形態の場合と同様に、仕上げ部２３ｂの加工歯４に山払い加工を施した形状である。即ち、山払い加工を施す前の各加工歯２４が転造歯形面２３の全周に亘って同一の形状であれば良いので、これら各加工歯２４の歯切り工程を簡素化することができる。これにより、第１ダイス２１ａの製造を容易として、その分、転造工具２１全体としての製造コストの削減を図ることができる。

仕上げ部２３ｂは、食付き部２３ａによって被転造素材Ｍに転造されたセレーションなどの歯形を仕上げるための部位であり、図４に示すように、第１ダイス２１ａの軸心Ｏを中心とする円弧状に形成されている。

このように、第１ダイス２１ａは、上述した第１実施の形態の場合と同様に、いわゆる逃げ部を有さない構成であるので、その分、転造に使用できる領域（特に食付き部２３ａの長さ）を確保することができる。これにより、工具寿命の延長を図ることができると共に、一歯当たりの圧下量を小さくすることができるので、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形であっても精度良く転造することができる。

ここで、本実施の形態では、仕上げ部２３ｂの円弧の角度θ３が６０度に設定されている。従って、食付き部２３ａの円弧の角度は１２０度である。なお、仕上げ部２３ｂの円弧の角度θ３は、４５度以上かつ９０度以下の範囲で設定されることが好ましい。

即ち、仕上げ部３ｂの円弧の角度θ３は、被転造素材Ｍに転造される歯形形状などに応じて適宜変更され、具体的には、仕上げ部３ｂの長さが被転造素材Ｍの１回転の転動に対応する長さよりも長く且つ２回転の転動に対応する長さよりも短い長さであって、更に、第２ダイス２１ｂの逃げ部２５ｃとの間で被転造素材Ｍを転造歯形面２３，２５から排出可能な長さに設定されていることが好ましい。

これにより、被転造素材Ｍの排出性を確保しつつも、仕上げ部２３ｂ全体としての長さが不必要に長くなることを回避して、食付き部２３ａの長さを最大限確保することができるので、工具寿命の延長と、台形や歯丈の高いねじ山など転造が困難な歯形の高精度な転造とをより確実に達成することができるからである。

第２ダイス２１ｂは、図４に示すように、第１ダイス２１ａを挟む位置に一対が配設されると共にこの第１ダイス２１ａの転造歯形面２３に沿って湾曲する弧状面に転造歯形面２５が刻設されており、これら両転造歯形面２３，２５間で被転造素材Ｍの外周面にセレーションなどの歯形を転造する。

転造歯形面２５には、図４に示すように、転造方向始端側から終端側に向けて（即ち、軸心Ｏを中心として図４反時計回りに）仕上げ部２５ｂと逃げ部２５ｃとが順に連続して設けられており、これら仕上げ部２５ｂ及び逃げ部２５ｃで構成された転造歯形面２５には、複数の加工歯２６が刻設されている。

仕上げ部２５ｂは、第１ダイス２１ａの食付き部２３ａとの間で転造素材Ｍの外周面にセレーションなどの歯形を盛り上げて転造すると共に、被転造素材Ｍに転造されたセレーションなどの歯形を第１ダイス２１ａの仕上げ部２３ｂとの間で仕上げるための部位であり、図４に示すように、第１ダイス２１ａの軸心Ｏを中心とする円弧状に湾曲して形成されている。

逃げ部２５ｃは、仕上げ部２３ｂ，２５ｂにより仕上げられた被転造素材Ｍを転造歯形面２３，２５から排出するための部位であり、いわゆる逃げ部として用いられている。この逃げ部２５ｃは、図４に示すように、直線状に傾斜して形成されており、仕上げ部２５ｂの終端から第２ダイス２１ｂの転造方向終端へ向かうに従って第１ダイス２１ａとの対向間隔が漸次拡大するように構成されている。

ここで、本実施の形態では、軸心Ｏを中心として、仕上げ部２５ｂの円弧の角度が８２．５度に設定されると共に、逃げ部２５ｃの円弧の角度が７．５度に設定されている。即ち、第２ダイス２１ｂは、第１ダイス２１ａの食付き部２３ａ（円弧の角度１２０度）と仕上げ部２３ｂの転造方向前半部（円弧の角度４５度）とに対応して、仕上げ部２５ｂの円弧の角度が８２．５度に設定されると共に、第１ダイス２１ａの仕上げ部２３ｂの転造方向後半（円弧の角度１５度）部に対応して、逃げ部２５ｃの円弧の角度が７．５度に設定されている。

このように、第２実施の形態における転造工具２１によれば、回転側の丸ダイスとして構成される第１ダイス２１ａに食付き部２３ａと仕上げ部２３ｂとを設けると共に、固定側のセグメントダイスとして構成される第２ダイス２１ｂに仕上げ部２５ｂと逃げ部２５ｃとを設ける構成である。

これにより、セグメントダイスに食付き部を設ける従来のロータリー式ダイスと比較して、食付き部の長さを十分に確保することができので、工具寿命の延長を図ることができると共に、一歯当たりの圧下量を小さくして、台形や歯丈の高い歯形など転造が困難な形状の歯形であっても精度良く転造することができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記各実施の形態では、被転造素材Ｍの外周面にセレーションを転造する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の歯形を転造することは当然可能である。他の歯形としては、おねじやウォームなどのねじ状の歯形、スプラインなどの歯車状の歯形などが例示される。

本発明の第１実施の形態における転造工具を構成する第１ダイスの正面図である。 転造工具の正面図であり、転造盤に装着された状態に対応する。 転造工具の正面図であり、転造盤に装着された状態に対応する。 第２実施の形態における転造工具を構成する第１ダイス及び第２ダイスの正面図であり、転造盤に装着された状態に対応する。

符号の説明

１，２１ 転造工具
１ａ，２１ａ 第１ダイス
３，２３ 転造歯形面（第１転造面）
３ａ，２３ａ 食付き部
３ｂ１，３ｂ２，２３ｂ 仕上げ部
４，２４ 加工歯
１ｂ，２１ｂ 第２ダイス
３，２５ 転造歯形面（第２転造面）
３ｂ１，３ｂ２，２５ｂ 仕上げ部
２５ｃ 逃げ部
４，２６ 加工歯
Ｍ 被転造素材
θ１，θ２，θ３ 仕上げ部の円弧の角度

Claims (7)

1. 円筒外周面に刻設される第１転造面を有する円筒状の第１ダイスと、その第１ダイスの第１転造面に対向配置される第２転造面を有する第２ダイスとを備え、少なくとも前記第１ダイスを回転させることにより、前記第１転造面と第２転造面との対向面間に挟持された被転造素材の外周面を塑性変形させて、ねじ状または歯車状の歯形を転造する転造工具において、
   前記第１ダイスの第１転造面は、前記被転造素材に食い付く食付き部と、その食付き部の転造方向後端に連設される仕上げ部とを備え、前記食付き部の加工歯は、前記仕上げ部の加工歯を山払いした形状に形成されていることを特徴とする転造工具。
2. 前記第２ダイスは、円筒状に形成されその円筒外周面に前記第２転造面が刻設されると共に、前記第１ダイスと反対方向に回転されるものであり、
   前記第２ダイスの第２転造面は、前記被転造素材に食い付く食付き部と、その食付き部の転造方向後端に連設される仕上げ部とを備えると共に、前記食付き部の加工歯は、前記仕上げ部の加工歯を山払いした形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の転造工具。
3. 前記第１ダイスの第１転造面及び第２ダイスの第２転造面は、前記仕上げ部の転造方向終端に前記食付き部の転造方向始端が接続されていることを特徴とする請求項２記載の転造工具。
4. 前記第１ダイスの第１転造面および前記第２ダイスの第２転造面は、前記仕上げ部の円弧の角度が、前記被転造素材の１回転以上かつ２回転以下の転動に対応する範囲内に設定され、前記仕上げ部の残部が前記食付き部とされていることを特徴とする請求項３記載の転造工具。
5. 前記第２ダイスは、前記第１転造面に沿って湾曲する弧状面に前記第２転造面が刻設されると共に、固定して使用されるものであり、
   前記第２ダイスの第２転造面は、前記第１転造面の仕上げ部と同心状に形成される仕上げ部と、その仕上げ部の転造方向後端に連設され前記被転造素材を排出するための逃げ部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の転造工具。
6. 前記第１ダイスの第１転造面は、前記仕上げ部の円弧の角度が、前記被転造素材の１回転以上かつ２回転以下の転動に対応する範囲内に設定され、前記第１ダイスの第１転動面は、前記仕上げ部の残部が前記食付き部とされていることを特徴とする請求項５記載の転造工具。
7. 請求項２から４のいずれかに記載の前記第１ダイスと第２ダイスとを用いて、被転造素材の外周面にねじ状または歯車状の歯形を転造する転造方法において、
   前記第１ダイスと第２ダイスとを互いに反対方向へ回転させ、前記第１転造面と第２転造面との対向面間に挟持された前記被転造素材を前記食付き部から仕上げ部まで順に転動させることにより、前記被転造素材の外周面にねじ状または歯車状の歯形を転造する転造工程と、
   前記転造工程において前記被転造素材が前記仕上げ部上で少なくとも１回転以上転動した後、前記第１ダイス又は第２ダイスのいずれか一方を互いに離間する方向へ平行移動させることにより、前記被転造素材を前記仕上げ部から排出する排出工程とを備えていることを特徴とする転造方法。

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