JP2008284566A - Apparatus for forging teeth having crowning - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は外歯歯車の歯面にクラウニングを成形するクラウニング付歯形の鍛造成形装置に関する。 The present invention relates to a crowned forging molding apparatus for molding a crowning on a tooth surface of an external gear.
一般に外歯歯車の各歯の歯面には、駆動側の歯車と被駆動側の歯車の各歯の噛み合い当たりが良好となるように、歯筋に沿って歯筋方向の中央部から端部に向けて歯厚が漸次減少するようにしたクラウニングが成形されている。歯面にクラウニング加工してクラウニング付歯形を形成する一般的な方法としては、棒材あるいは鍛造による素材を歯切り等によって粗加工して歯厚が一定の歯車素材を成形した後に、シェービング等の切削により歯面をクラウニング加工する方法がある。しかしながら、切削によるクラウニング加工には多くの加工時間を要する。 Generally, the tooth surface of each tooth of the external gear has an end portion from the center in the tooth trace direction along the tooth trace so that the meshing of each tooth of the drive gear and the driven gear is good. The crowning is formed so that the tooth thickness gradually decreases toward the center. As a general method of crowning the tooth surface to form a crowned tooth profile, a rod material or forging material is roughly processed by gear cutting or the like to form a gear material with a constant tooth thickness, There is a method of crowning the tooth surface by cutting. However, a lot of processing time is required for crowning by cutting.
これに対し、切削によることなく鍛造によってクラウニング付歯形を成形すると加工時間を大幅に短縮することができる。クラウニング付歯形の歯車を鍛造成形するには、歯車の歯面に対応して湾曲した凹面となったダイス孔が形成されたダイスとパンチとを有する鍛造金型を用いるが、歯車の各歯の歯筋方向中央部の肉厚が両端部よりも大きいので、歯車成形後にエジェクタピンにより鍛造金型から歯車を取り出す際に肉厚部が金型の開口端部でしごき加工されることになり、所定の寸法精度が得られなくなる。 In contrast, if the crowned tooth profile is formed by forging without cutting, the processing time can be greatly reduced. In order to forge a gear having a crowned tooth profile, a forging die having a die and a punch formed with a die hole having a curved concave surface corresponding to the tooth surface of the gear is used. Since the thickness of the central portion in the tooth trace direction is larger than both end portions, when the gear is taken out from the forging die by the ejector pin after gear forming, the thick portion will be ironed at the opening end of the die, A predetermined dimensional accuracy cannot be obtained.
そこで、例えば特許文献1には、ダイス孔内にセットされた素材を塑性加工する前にテーパ部材によりダイスの開口端部を弾性収縮させた後にダイス孔内で素材をクラウニング付歯形の歯車に塑性加工し、成形された歯車をダイスから取り出すときには、ダイスの開口端部側の弾性収縮を解除させて開口端部側の内径を広げるようにした加工方法が開示されており、成形後の歯車の各歯はダイスの開口端部でしごき加工されることが防止される。 Therefore, for example, in Patent Document 1, before plastic processing the material set in the die hole, the opening end of the die is elastically contracted by a taper member, and then the material is plasticized into a toothed gear with crowning in the die hole. A processing method is disclosed in which when the processed and molded gear is taken out of the die, the elastic shrinkage on the opening end side of the die is released to widen the inner diameter on the opening end side. Each tooth is prevented from being ironed at the open end of the die.
特許文献2には、予め粗加工により歯厚が一定に加工された素材を上下2つのダイスを用いてクラウニング付歯形に鍛造成形する成形装置が記載されている。下ダイスには下端側が小さくなる部分を有する複数の第1空間が設けられ、上ダイスには上端側が小さくなる部分を有する複数の第2空間が設けられており、上パンチにより素材をその下端側から第1空間に挿入して素材の各歯に下端から中央部の間にクラウニング付歯形を成形する。続いて下ダイスの第1空間と上ダイスの第2空間とを一致させた後に、素材を下パンチにより第1空間内に保持された歯を上端側から第2空間内に挿入して歯の上端から中央部の間にクラウニング付歯形を成形する。これにより、クラウニング付歯形の歯車が鍛造加工される。 Patent Document 2 describes a molding apparatus that forges a material that has been previously processed to have a constant tooth thickness by rough machining into a toothed shape with crowning using two upper and lower dies. The lower die is provided with a plurality of first spaces having a portion where the lower end side is reduced, and the upper die is provided with a plurality of second spaces having a portion where the upper end side is reduced. To the first space to form a crowned tooth profile between the lower end and the center of each tooth of the material. Subsequently, after matching the first space of the lower die and the second space of the upper die, the teeth held in the first space by the lower punch are inserted into the second space from the upper end side to insert the teeth. A crowned tooth profile is formed between the upper end and the center. Thereby, the toothed gear with crowning is forged.
しかしながら、特許文献1に記載されるように、パンチとダイス部材とにより素材を圧縮加工する前に、ダイス部材のダイス孔の開口端部を弾性収縮変形させる場合には、ダイス部材におけるダイス孔の開口端部と反対側の部分にはクラウニングを成形するために複雑な形状に加工する必要がある。また、ダイス部材をコンテナ部に一体に形成する必要があり、ダイス部材の構造が更に複雑となり鍛造成形装置の製造コストおよびメインテナンスコストが増大する。 However, as described in Patent Document 1, when the opening end portion of the die hole of the die member is elastically contracted and deformed before the material is compressed by the punch and the die member, the die hole of the die member is In order to mold the crowning, it is necessary to process it into a complicated shape on the part opposite to the opening end. In addition, it is necessary to form the die member integrally with the container portion, and the structure of the die member is further complicated, which increases the manufacturing cost and maintenance cost of the forging apparatus.
一方、特許文献2に記載の成形装置は、上下2つのダイスと上下2つのパンチとが必要となり、鍛造成形装置の構造が複雑となると共に、上パンチにより素材の歯を下ダイスの第1空間に挿入して素材の下端部側にクラウニングを成形する工程と、下ダイスと上ダイスとを密着させる工程と、素材を下パンチにより第1空間に保持された歯を上端側から第2空間内に挿入して歯の上端部側にクラウニングを成形する工程とを有し、鍛造工程が複雑となって加工時間が増大する。 On the other hand, the molding apparatus described in Patent Document 2 requires two upper and lower dies and two upper and lower punches, which complicates the structure of the forging molding apparatus, and uses the upper punch to feed the material teeth into the first space of the lower die. A step of forming a crowning on the lower end side of the material by inserting it into the lower surface, a step of bringing the lower die and the upper die into close contact, and a tooth held in the first space by the lower punch from the upper end side in the second space And forming a crowning on the upper end side of the tooth, which complicates the forging process and increases the processing time.
そこで、1つのダイスにより各歯の歯面にクラウニングを鍛造加工し得るようにすべく、ダイスの外周面をテーパ形状とし、ダイスの外周面に直接接触するパンチにテーパ形状の摺動面を形成することによって、パンチによりダイスの軸方向両端部を直接径方向に弾性収縮変形するようにした鍛造成形装置の開発が行われた。しかしながら、パンチにより直接ダイスを弾性収縮変形するようにすると、硬度の高いダイスの外周面に接触するパンチの摺動面が短期間に摩耗するだけでなく、ダイスの外周面が摩耗することから、ダイスの交換頻度も高くなり、装置の耐久性を十分に確保することが困難になる。また、ダイスの外周面にテーパ面を形成するようにすると、クラウニングの加工量を変化させるには、ダイスを交換する必要がある。 Therefore, in order to be able to forge the crowning on the tooth surface of each tooth with one die, the outer peripheral surface of the die is tapered, and a tapered sliding surface is formed on the punch that directly contacts the outer peripheral surface of the die. As a result, a forging apparatus has been developed in which both ends of the die in the axial direction are directly elastically contracted in the radial direction by punching. However, if the die is elastically deformed directly by punching, not only the sliding surface of the punch that comes into contact with the outer peripheral surface of the high hardness die will wear out in a short period of time, but also the outer peripheral surface of the die will wear out. The frequency of die change is increased, and it becomes difficult to ensure sufficient durability of the apparatus. In addition, when a tapered surface is formed on the outer peripheral surface of the die, it is necessary to change the die in order to change the amount of crowning.
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、簡単な構造によって安定した加工精度のクラウニング付歯形が成形できるクラウニング付歯形の鍛造成形装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to provide a crowned toothed forging device capable of forming a crowned toothed tooth having a stable processing accuracy with a simple structure.
上記目的を達成する請求項1に記載のクラウニング付歯形の鍛造成形装置の発明は、歯厚が歯筋方向全体に亘って一定に形成された複数の歯を備えた歯車素材における歯面にクラウニングを成形するクラウニング付歯形の鍛造成形装置であって、歯車素材の各歯が嵌合する複数の歯形成形溝が内面に形成されてダイスホルダに支持されるダイスと、上記ダイスに向けて軸方向に移動自在に設けられて上記ダイスホルダとの間で上記歯車素材を軸方向に押圧するインナーパンチと、上記ダイスホルダに配置され、それぞれテーパ形状の外周面を有し内周面が上記ダイスの外周面に嵌合される基端層リング状部材、内周面が上記ダイスの外周面に間隙を有して嵌装される中間層リング状部材および内周面が上記ダイスの外周面に嵌合される先端層リング状部材が順次積層された駆動リングと、上記ダイスに対して軸方向に移動自在に上記インナーパンチの外側に装着され、上記基端層リング状部材、中間層リング状部材及び先端層リング状部材を径方向に弾性収縮変形するアウターパンチとを有し、上記アウターパンチの軸方向移動により上記基端層リング状部材及び先端層リング状部材を介して上記ダイスの軸方向両端部を径方向および円周方向に弾性収縮変形させ、歯車素材の各歯の歯面にクラウニングを成形する。 The invention for a forging device for crowning with tooth profile according to claim 1, which achieves the above object, is provided by crowning a tooth surface of a gear material having a plurality of teeth whose tooth thickness is uniformly formed throughout the tooth trace direction. A forging device with a crowning tooth shape for forming a die, wherein a plurality of tooth-forming grooves into which gear teeth are fitted are formed on the inner surface and supported by a die holder, and axially toward the die. An inner punch that is movably provided and presses the gear blank in the axial direction with the die holder, and is disposed on the die holder, each having a tapered outer peripheral surface and the inner peripheral surface being the outer peripheral surface of the die. The base layer ring-shaped member to be fitted, the inner peripheral surface is fitted with a gap in the outer peripheral surface of the die, and the intermediate layer ring-shaped member and the inner peripheral surface are fitted to the outer peripheral surface of the die. Advanced layer A driving ring in which ring-shaped members are sequentially stacked, and mounted on the outer side of the inner punch so as to be axially movable with respect to the die, the base layer ring-shaped member, the intermediate layer ring-shaped member, and the tip layer ring-shaped An outer punch that elastically contracts and deforms the member in the radial direction, and axially moves both ends in the axial direction of the die through the proximal layer ring member and the distal layer ring member by the axial movement of the outer punch. Then, it is elastically deformed in the circumferential direction, and crowning is formed on the tooth surface of each tooth of the gear material.
この発明によると、アウターパンチの軸方向移動により基端層リング状部材、中間層リング状部材、先端層リング部材が積層された簡単な構成の駆動リングを介してダイスの軸方向両端部を径方向および円周方向に弾性収縮変形させるようにしたので、アウターパンチをダイスに接近させる1工程によって歯車素材の各歯の歯面にクラウニングを形成してクラウニング付歯形を成形することができる。この際、駆動リングを基端層リング状部材、中間層リング部材、先端層リング部材の積層によって構成することから、基端層リング状部材、中間層リング部材、先端層リング部材がそれぞれ他のリング状部材に影響されることなく縮径方向の駆動力が付与され、基端層リング状部材及び先端層リング状部材の内周面がそれぞれ均一な押圧力でダイスの軸方向両端部の外周面に接触して径方向および円周方向の弾性収縮変形が付与されて歯面に高精度のクラウニングが成形される。 According to the present invention, both ends of the die in the axial direction are diametrically arranged via the drive ring having a simple configuration in which the base layer ring-shaped member, the intermediate layer ring-shaped member, and the tip layer ring member are stacked by the axial movement of the outer punch. Since the elastic contraction deformation is performed in the direction and the circumferential direction, the crowned tooth profile can be formed by forming the crowning on the tooth surface of each tooth of the gear material by one step of bringing the outer punch close to the die. At this time, since the drive ring is configured by stacking the proximal layer ring member, the intermediate layer ring member, and the distal layer ring member, the proximal layer ring member, the intermediate layer ring member, and the distal layer ring member are each of the other layers. A driving force in the direction of diameter reduction is applied without being affected by the ring-shaped member, and the outer peripheral surfaces of both ends in the axial direction of the die are uniformly pressed by the inner peripheral surfaces of the base end layer ring-shaped member and the distal end layer ring-shaped member. The elastic shrinkage deformation in the radial direction and the circumferential direction is applied in contact with the surface, and a highly accurate crowning is formed on the tooth surface.
また、多数の歯車素材を加工することによって基端層リング状部材、中間層リング部材、先端層リング部材の外周面が摩耗した場合には、その摩耗したリング部材のみを交換することによって他のリング状部材を交換することなく使用して歯車素材を成形することができる。このように、基端層リング状部材、中間層リング状部材、先端層リング状部材の各リング状部材が交換自在であることから、外周面のテーパ角度が相違した基端層リング状部材、中間層リング状部材、先端層リング状部材と取り換えることにより、容易にダイスの径方向の弾性収縮変形量を変更したり、歯車に成形されるクラウニング量を変更することができる。この際、高価なダイスの変更は省略できる。 In addition, when the outer peripheral surface of the base layer ring member, the intermediate layer ring member, or the tip layer ring member is worn by processing a large number of gear materials, only the worn ring member is replaced to change the other A gear blank can be formed using the ring-shaped member without replacement. Thus, since each ring-shaped member of the proximal layer ring-shaped member, the intermediate layer ring-shaped member, and the distal-end layer ring-shaped member is replaceable, the proximal-layer ring-shaped member whose outer peripheral surface has a different taper angle, By replacing the intermediate layer ring-shaped member and the tip layer ring-shaped member, the elastic shrinkage deformation amount in the radial direction of the die can be easily changed, or the crowning amount formed on the gear can be changed. In this case, expensive die changes can be omitted.
請求項2に記載の発明は、請求項1のクラウニング付歯形の鍛造成形装置において、上記基端層リング状部材、中間層リング状部材及び先端層リング状部材の外周面に接触するテーパ形状の摺動面を有するとともに上記アウターパンチにより駆動される加工ブロックを、上記基端層リング状部材、中間層リング状部材及び先端層リング部材の外側で軸方向に移動自在に配置することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a crowned toothed forging apparatus according to the first aspect, wherein the taper-shaped contact member is in contact with the outer peripheral surfaces of the base layer ring-shaped member, the intermediate layer ring-shaped member, and the tip layer ring-shaped member. A processing block having a sliding surface and driven by the outer punch is disposed so as to be axially movable outside the base layer ring member, the intermediate layer ring member, and the tip layer ring member. To do.
この発明によると、上記基端層リング状部材、中間層リング状部材及び先端層リング状部材の外周面に接触するテーパ形状の摺動面を有するとともに上記アウターパンチにより駆動される加工ブロックを備えることから、摺動面が摩耗したら加工ブロックを交換することより容易に対処でき、メンテナンスの簡素化が得られる。また、摺動面のテーパ角度が相違した加工ブロックと取り換えることにより、容易にダイスの径方向の弾性収縮変形量を変更することが可能になり、歯車に成形されるクラウニング量の変更を、ダイスを変更することなく容易に行うことができる。 According to this invention, it has a processing block which has a taper-shaped sliding surface which contacts the outer peripheral surface of the base layer ring-shaped member, the intermediate layer ring-shaped member, and the tip layer ring-shaped member and is driven by the outer punch. Therefore, if the sliding surface is worn, it can be easily handled by replacing the machining block, and the maintenance can be simplified. Also, by replacing the processing block with a different taper angle of the sliding surface, it is possible to easily change the amount of elastic shrinkage deformation in the radial direction of the die, and change the amount of crowning formed on the gear. It can be easily done without changing.
請求項3に記載の発明は、請求項2のクラウニング付歯形の鍛造成形装置において、上記加工ブロックは、ブロック本体と、上記テーパ形状の摺動面が形成されて上記ブロック本体に着脱自在に装着される環状部とを有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the crowned toothed forging apparatus according to the second aspect, wherein the processing block is detachably mounted on the block main body, wherein the block main body and the tapered sliding surface are formed. And an annular portion.
この発明によると、加工ブロックはブロック本体とこのブロック本体に取り付けられる環状部とにより形成されており、摺動面が摩耗したら、加工ブロック全体を交換することなく、環状部のみを交換することで対処でき、メンテナンスコストに優れる。 According to the present invention, the processing block is formed by the block main body and the annular portion attached to the block main body, and when the sliding surface is worn, only the annular portion is replaced without replacing the entire processing block. It can be handled and has excellent maintenance costs.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のクラウニング付歯形の鍛造成形装置において、上記ダイスホルダに固定され上記歯車素材の基端面側に当接するスリーブと、上記アウターパンチとともに軸方向に移動して前記歯車素材に形成された貫通孔を押し広げるマンドレルとを有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the crowned toothed forging apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the sleeve is fixed to the die holder and is in contact with the base end face side of the gear material, and It has a mandrel which moves in the axial direction together with the outer punch and widens the through hole formed in the gear material.
この発明によると、マンドレルとこのマンドレルが嵌合するスリーブとを設けることにより、貫通孔を有する歯車素材を加工することができ、歯車素材を貫通孔側から径方向に押し広げながら歯面のクラウニング加工をすることができる。 According to the present invention, by providing the mandrel and the sleeve to which the mandrel is fitted, the gear material having the through hole can be processed, and the tooth surface crowning is performed while the gear material is radially expanded from the through hole side. Can be processed.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項のクラウニング付歯形の鍛造成形装置において、上記基端層リング状部材及び先端層リング状部材はそれぞれ複数のリング状部材からなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the crowned toothed forging device according to any one of the first to fourth aspects, the proximal end layer ring-shaped member and the distal end layer ring-shaped member are each composed of a plurality of ring-shaped members. It is characterized by becoming.
この発明によると、駆動リングの基端側リング状部材及び先端側リング部材をそれぞれ複数によって構成することによって加工精度の向上を図ることができ、特にクラウニング加工を施す歯面が軸方向の寸法が大きい場合に有効である。 According to the present invention, it is possible to improve the machining accuracy by configuring a plurality of the proximal ring members and the distal ring members of the drive ring, and in particular, the tooth surface to be crowned has an axial dimension. Effective when large.
本発明によれば、アウターパンチの軸方向移動により基端層リング状部材、中間層リング状部材、先端層リング部材が積層された簡単な構成の駆動リングを介してダイスの軸方向両端部を径方向および円周方向に弾性収縮変形させるようにしたので、アウターパンチをダイスに接近させる1工程によって歯車素材の各歯の歯面にクラウニングを形成してクラウニング付歯形を成形することができるとともに、基端層リング状部材、中間層リング部材、先端層リング部材がそれぞれ他のリング状部材に影響されることなく縮径方向の駆動力が付与され、基端層リング状部材及び先端層リング状部材の内周面がそれぞれ均一な押圧力でダイスの軸方向両端部の外周面に接触して径方向および円周方向の弾性収縮変形が付与されて歯面に高精度のクラウニングが成形される。 According to the present invention, both ends of the die in the axial direction are moved through the drive ring having a simple configuration in which the base layer ring-shaped member, the intermediate layer ring-shaped member, and the tip layer ring member are stacked by the axial movement of the outer punch. Since the elastic contraction deformation is performed in the radial direction and the circumferential direction, the crowning can be formed on the tooth surface of each tooth of the gear material by one step in which the outer punch is brought close to the die, and the crowned tooth profile can be formed. The proximal end layer ring-shaped member, the intermediate layer ring member, and the distal end layer ring member are each applied with the driving force in the diameter reducing direction without being influenced by the other ring-shaped members, and the proximal end layer ring-shaped member and the distal end layer ring The inner peripheral surface of each member contacts the outer peripheral surfaces of both ends of the die in the axial direction with uniform pressing force, and elastic shrinkage deformation in the radial direction and the circumferential direction is imparted to the tooth surface with high accuracy. Uningu is molded.
以下、本発明によるクラウニング付歯形の鍛造成形装置の実施の形態を図1乃至図7を参照して説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a crowned toothed forging apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1(a)は歯車素材の一例を示す斜視図であり、図1(b)は歯車素材の歯面にクラウニングを鍛造加工して製品化された後の歯車を示す斜視図である。図2は本実施の形態によるクラウニング付歯形の鍛造成形装置を示す断面図であり、図3は図2のA部拡大断面図、図4は図3のB部拡大図である。 FIG. 1A is a perspective view showing an example of a gear material, and FIG. 1B is a perspective view showing the gear after forging a crowning on a tooth surface of the gear material to produce a product. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a crowned toothed forging apparatus according to the present embodiment, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of part A in FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view of part B in FIG.
図1(a)に示す歯車素材10は、棒材を歯切り加工或いは鍛造加工して形成されており、歯車素材10はボス部11と、ボス部11と一体形成された歯車本体部12とを有し、中心部には軸方向に貫通する貫通孔13が形成されている。歯車本体部12は、複数の歯14と、隣り合う歯14の間の歯溝15とが円周方向に等ピッチで形成されている。歯14および歯溝15はそれぞれ軸方向に延在し、各々の歯14は歯厚が歯筋方向全体に亘って一定であり、歯面16と歯先面17との交線は直線状であって、歯面16は平坦になっている。この歯車素材10の歯面16を鍛造成形装置20によりクラウニング加工すると、図1(b)に示す歯車10aに加工され、歯面16は歯筋方向の中央部から両端部に移行するに従って肉厚が漸次減少するように湾曲成形されて製品化される。
A
図2に示す鍛造成形装置20は、下型21とこれに向けて上下方向に移動自在となった上型22とを備えている。下型21は基台23に固定されるボルスタ24を有し、ボルスタ24は基部筒体24aとこれの上部に固定される支持筒体24bとを備えている。支持筒体24bの内部には円筒形状の上下動ブロック25が上下方向に移動自在に装着され、上下動ブロック25の上にはスペーサ26を介して加工ブロック27が装着さている。ボルスタ24には複数の押圧ピン28が装着され、押圧ピン28には図示しないばね部材や油圧などにより上方に向けて推力が加えられており、押圧ピン28により加工ブロック27には上下動ブロック25およびスペーサ26を介して上型22に向かう上方向の推力が付与される。支持筒体24bには加工ブロック27に当接する環状の固定リング29が取り付けられ、加工ブロック27の上昇移動が規制される。なお、上型22を下型21に向けて移動する際に上型22の移動を案内するためのガイドポスト30が下型21に設けられ、このガイドポスト30に摺動自在に嵌合する図示しないガイド部材が上型22に取り付けられている。
The forging
図2に示すように、ボルスタ24の支持筒体24bの中心部には円筒形状の支持台31が組み込まれ、この支持台31は基部筒体24aに固定された台座32に円筒形状のスペーサ33を介して固定されている。支持台31の上には環状のダイスホルダ34が配置され、支持台31の中央部にはスリーブ35が組み込まれ、スリーブ35は中空のスペーサ36を介して台座32に固定されている。
As shown in FIG. 2, a
ダイスホルダ34には、図3及び図4に示すように、歯車素材10が嵌合される貫通孔37aを有する円筒形状のダイス37が支持されており、ダイス37の基端面つまり下端面はダイスホルダ34に接触させた状態となってダイスホルダ34に支持される。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
図5はダイス37及び駆動リング60を拡大して示す一部破断斜視図であり、ダイス37の貫通孔37aの内面には軸方向に延びて複数の歯形成形溝38が形成されている。それぞれの歯形成形溝38は歯車素材10の歯面16に対応する歯面成形面38aと、歯先面17に対応する歯先面成形面38bとを有し、歯面成形面38aは歯車素材10の歯面16に対応して平坦に形成されている。また、ダイス37の外周面39は基端部側の大径外周面39aと先端側の小径外周面39bとが形成されて段付形状となっており、それぞれの大径外周面39aおよび小径外周面39bは中心軸と平行となったストレートな円筒面となっている。
FIG. 5 is a partially broken perspective view showing the
一方、図2に示すように、上型22は下型21に向けて軸方向に接近離反移動自在となったメインラム41を有し、メインラム41には円筒形状のホルダ42により円筒形状のアウターパンチ43が取り付けられ、アウターパンチ43はホルダ42にねじ結合するナット部材44によりホルダ42に固定されている。アウターパンチ43の中心部にはほぼ円筒形状のインナーパンチ45がアウターパンチ43に対して軸方向に移動自在に組み込まれ、メインラム41の中央部に組み込まれたインナーラム46とインナーパンチ45との間には複数本の連動ロッド47が配置されている。インナーパンチ45はメインラム41によりアウターパンチ43とともに下型21に対して軸方向に接近離反移動し、さらにインナーラム46によりインナーパンチ45はアウターパンチ43に対して軸方向に相対移動自在となる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
ホルダ42内に固定された支持ブロック48の下面には、アウターパンチ43の中心部に位置させて固定ブロック49によりマンドレル51が取り付けられている。このマンドレル51はスリーブ35と同軸上となっており、上型22が下型21に接近移動すると、図2に示すように、スリーブ35内に嵌合する。マンドレル51の先端部には本体部52aよりも小径な小径部52bが設けられ、上型22が下型21に向けて接近移動すると、まず、マンドレル51の小径部52bが歯車素材10の貫通孔13内に入り込んだ後に基端部側の大径の本体部52aによって貫通孔13が押し広げられるようにして歯車素材10は塑性加工される。
A
図2および図3に示すように、ダイス37の外側に嵌合される基端層リング状部材となる第1リング状部材61および第2リング状部材62、中間層リング状部材となる第3リング状部材63、先端層リング状部材となる第4リング状部材64及び第5リング状部材65が積層配置された駆動リング60がダイスホルダ34に着脱自在に配置される。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, a first ring-shaped
支持筒体24bに上下方向に移動自在に装着される加工ブロック27は、ブロック本体27aと、このブロック本体27aの中央部に着脱自在に取り付けられる環状部27bとにより形成されており、環状部27bの内周面は、図3及び図4に示すようにテーパ形状の摺動面27cとなっている。
The
図4及び図5に示すように、駆動リング60を構成する第1リング状部材61は、ダイスホルダ34に接触する基端面61a及び先端面61bを有する環状で、内周面61cがダイス37の大径外周面39aに接触して嵌合し、外周面61dが基端面61a側に移行するに従って大径となるテーパ状に形成されて環状部27bの摺動面27cに接触する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the first ring-shaped
第2リング状部材62は、第1リング状部材61の先端面61bに接触する基端面62a及び先端面62bを有する環状で、内周面62cがダイス37の大径外周面39aに接触して嵌合し外周面62dが基端面62a側に移行するに従って大径となるテーパ状に形成されて環状部27bの摺動面27cに接触する。
The second ring-shaped
第3リング状部材63は、第2リング状部材62の先端面62bに接触する基端面63a及び先端面63bを有する環状で、内周面63cがダイス37の外周面39に接触することのない十分な間隔を有し、外周面63dが基端面63a側に移行するに従って大径となるテーパ状に形成されて環状部27bの摺動面27cに接触する。
The third ring-shaped
第4リング状部材64は、第3リング状部材63の先端面63bに接触する基端面64a及び先端面64bを有する環状で、内周面64cがダイス37の小径外周面39bに接触して嵌合し外周面64dが基端面64a側に移行するに従って大径となるテーパ状に形成されて環状部27bの摺動面27cに接触する。
The fourth ring-shaped
第5リング状部材65は、第4リング状部材64の先端面64bに接触する基端面65a及び先端面65bを有する環状で、内周面65cがダイス37の小径外周面39bに接触して嵌合し外周面65dが基端面65a側に移行するに従って大径となるテーパ状に形成されて環状部27bの摺動面27cに接触する。
The fifth ring-shaped
これにより、支持筒体24bに軸方向に移動自在に支持された加工ブロック27に、図2および図3に示すように、アウターパンチ43が接触した状態からさらに上型22が下方に移動すると、加工ブロック27はスペーサ26および上下動ブロック25とともに図2および図3に示される位置よりもさらに下方に向けてアウターパンチ43により駆動され、駆動リング60の第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64および第5リング状部材65は 加工ブロック27の摺動面27cにより径方向に収縮する駆動力を受ける。
Thereby, as shown in FIGS. 2 and 3, when the
駆動リング60の第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64および第5リング状部材65が加工ブロック27により駆動力を受けると、ダイス37の基端部側の大径外周面39aは基端層リング状部材である第1リング状部材61の内周面61c及び第2リング状部材62の内周面62cに接触するとともにダイス37の先端部側の小径外周面39bは先端層リング状部材である第4リング状部材64の内周面64c及び第5リング状部材65の内周面65cに接触し、ダイス37の軸方向の中央部分は中間層リング状部材である第3リング状部材63の内周面63cに接触していないので、ダイス37は、第1リング状部材61、第2リング状部材62及び第4リング状部材64、第5リング状部材65により両端部つまり基端部側と先端部側が径方向内方に押し付けられ、ダイス37の両端部は径方向と円周方向とに弾性収縮変形することになる。径方向と円周方向の弾性収縮変形量は、ダイス37の両端面側が最も大きくなるので、歯車素材10の歯面16には、図1(b)に示すように、歯筋に沿って歯筋方向の中央部から端部に向けて肉厚つまり歯厚が漸次減少するように湾曲するクラウニングが加工される。
When the first ring-shaped
このように、上型22を下型21に接近させてアウターパンチ43により駆動リング60の第1リング状部材61、第2リング状部材62及び第4リング状部材64、第5リング状部材65を介してダイス37を径方向および円周方向に弾性収縮変形してクラウニング加工を行うようにしており、上型22が下型21に接近移動すると、まず、マンドレル51の先端の小径部52bが歯車素材10の貫通孔13内に入り込み、引き続き移動によりマンドレル51の大径の本体部52aにより歯車素材10は径方向外方に押し広げられるとともにダイス37によりクラウニング加工が行われる。
In this way, the
ここで、クラウニング加工を行うための駆動リング60を第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65に分離して積層することにより、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第4リング部材64及び第5リング状部材65の各外周面61d、62d、64d、65dがそれぞれ他のリング状部材に影響されることなく確実に加工ブロック27の摺動面27cに接触し、加工ブロック27の摺動面27cによって第1リング状部材61、第2リング状部材62、第4リング状部材64、第5リング状部材65に縮径方向の駆動力が付与される。これによりダイス37の大径外周面39aが第1リング状部材61および第2リング状部材62の内周面61c、62cに確実に接触するとともにダイス37の先端部側の小径外周面39bが第4リング状部材64および第5リング状部材65に内周面64c、65cに確実に接触し、ダイス37の両端部は径方向と円周方向との弾性収縮変形が付与されて歯車素材10の歯面16に歯筋方向の中央部から端部に向けて肉厚つまり歯厚が漸次減少するように湾曲する高精度のクラウニングが加工される。
Here, the
一方、仮にクラウニング加工を行うための駆動リング60を各リング状部材に分離することなく一体形成すると、駆動リング及び加工ブロックの摺動面の加工精度や使用による摩耗等により駆動リングの外周面と加工ブロックの摺動面が局部的に接触することが懸念される。この駆動リングの外周面と加工ブロックの摺動面が局部的に接触すると、駆動リングに偏在した縮径方向の駆動力が付与されて局部的に変形する駆動リングの内周面によってダイス37の両端部には偏在した弾性収縮変形が付与されて歯車素材10の歯面16に付形されるクラウニングの安定した加工精度が確保できないことが懸念される。
On the other hand, if the
また、本実施の形態における駆動リング60は、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65に分離して積層することにより、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第4リング部材64及び第5リング状部材65の各外周面61d、62d、64d、65dがそれぞれ他のリング状部材に影響されることなく確実に加工ブロック27の摺動面27cに接触することから、これら第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65が一体形成される場合に比べ、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65の外周面61d、62d、63d、64d、65dの各テーパ角度の要求加工精度が緩和されて駆動リング60の製造コストが減少する。
Further, the
図6は上型22が下型21に最接近した状態を示す断面図であり、クラウニングの加工が完了した状態を示す。また、図7はクラウニング加工が完了した後に上型22を下型21から離反させた状態を示す断面図であり、図6及び図7はそれぞれ鍛造成形装置20のうち図3に示された部分を示す。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the
次に、図2に示す鍛造成形装置によって図1(a)に示す歯車素材10を加工して歯面16にクラウニング加工を施してクラウニング付歯形を成形する加工手順について説明する。
Next, a processing procedure for processing the gear blank 10 shown in FIG. 1A by the forging apparatus shown in FIG. 2 and crowning the
上型22が下型21よりも上方に待避した状態のもとで、ダイス37の貫通孔37a内に歯車素材10をセットする。このときには、加工ブロック27は固定リング29に当接した上昇限位置に保持されている。一方、歯車素材10は各々の歯14がそれぞれダイス37の歯形成形溝38内に嵌合された状態であり、図3に示すように、ボス部11が上側で、歯14の基端部側の端面がスリーブ35に載置された状態となってダイス37内に保持される。
The gear blank 10 is set in the through
この歯車素材10がセットされた状態のもとで、上型22を下型21に向けて接近移動、即ち下降移動させると、まず、マンドレル51の先端に形成された小径部52bが歯車素材10の貫通孔13内に挿入された後に、大径の本体部52aが貫通孔13内に挿入されて貫通孔13を押し広げるように歯車素材10を塑性加工しながら、アウターパンチ43が加工ブロック27に接触するとともにインナーパンチ45が歯車素材10の先端部側の端面に接触する。図2および図3は、アウターパンチ43が加工ブロック27に接触するとともにインナーパンチ45が歯車素材10に接触した状態を示す。
When the
引き続く上型22の下降移動によって、アウターパンチ43により押し下げられる加工ブロック27の環状部27bに形成されたテーパ形状の摺動面27cが駆動リング60の第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64及び第5リング状部材65の各テーパ形状に形成された外周面61d、62d、63d、64d、65dに摺動接触し、摺動面27cの小径側が各外周面61d、62d、63d、64d、65dの大径側に向けて移動することになり、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64及び第5リング状部材65は径方向に収縮するように変形する。
The taper-shaped sliding
ダイス37の基端部側の大径外周面39aは基端層リング状部材である第1リング状部材61の内周面61c及び第2リング状部材62の内周面62cに接触するとともに、ダイス37の先端部側の小径外周面39bは先端層リング状部材である第4リング状部材64の内周面64c及び第5リング状部材65の内周面65cに接触し、ダイス37の軸方向の中央部分は中間層リング状部材である第3リング状部材63の内周面63cに接触していない。これによりダイス37は、第1リング状部材61、第2リング状部材62及び第4リング状部材64、第5リング状部材65により両端部つまり基端部側と先端部側が径方向内方に押し付けられ、ダイス37の両端部は径方向と円周方向とに弾性収縮変形することになる。径方向と円周方向の弾性収縮変形量は、ダイス37の両端面側が最も大きくなるので、歯車素材10の歯面16には、図1(b)に示すように、歯筋に沿って歯筋方向の中央部から端部に向けて肉厚つまり歯厚が漸次減少するように湾曲するクラウニングが加工される。
The large-diameter outer
図6に示すように、上型22が下型21に対して最接近する位置まで下降移動すると、クラウニング加工が終了するとともにマンドレル51による貫通孔13の押し広げ加工が終了する。
As shown in FIG. 6, when the
この図6に示すクラウニング加工終了状態から、上型22を上昇させて下型21から離反移動させると、図7に示すように、アウターパンチ43の上昇移動により加工ブロック27は固定リング29に当接する上昇限位置となり、インナーパンチ45は歯車素材10から離れるとともにマンドレル51が歯車素材10の貫通孔13から離れる。この状態で歯車素材10にクラウニングが加工されて製品となった歯車10aが下型21から取り外される。
When the
別の歯車素材10について同様の加工を行うには、図7に示すように、下型21から上型22が離れた状態のもとで歯車素材10が下型21のダイス37内にセットされ、上述した手順により歯車素材10の歯面16にはクラウニングが加工される。
In order to perform the same processing on another
本発明の鍛造成形装置においては、ダイス37の外側に駆動リング60を構成する第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65を嵌合し、各リング状部材のテーパ形状の外周面61d、62d、63d、64d、65dに摺動接触する摺動面27cを加工ブロック27に形成したので、多数の歯車素材10を加工することによってリング状部材の外周面が摩耗した場合には、その摩耗したリング状部材、例えば第1リング状部材61のみを交換することによって他の第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65は交換することなく歯車素材10を加工することができる。
In the forging apparatus of the present invention, the first ring-shaped
また、多数の歯車素材10を加工することによって駆動リング60を構成するリング状部材の外周面が摩耗した場合には、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65を交換することによってダイス37を交換することなく、高価なダイス37をそのまま使用して歯車素材10を加工することができる。
Further, when the outer peripheral surface of the ring-shaped member constituting the
同様に、加工ブロック27はブロック本体27aとこれに取り付けられる環状部27bとにより形成されており、環状部27bに形成された摺動面27cが摩耗したら、環状部27bのみを交換することで対処することができる。
Similarly, the
このように、駆動リング60を構成する第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65、及び加工ブロック27の環状部27bを交換自在とすることから、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65の外周面61d、62d、63d、64d、65d、及び環状部27bの摺動面27cのテーパ角度を相違させて、上型22の移動ストロークに対するダイス37の径方向の弾性収縮変形量を変更したり、歯車10aに形成されるクラウニング量を変更することも、ダイス37を変更することなく容易に行うことができる。
Thus, the first ring-shaped
図示する鍛造成形装置においては、加工ブロック27はブロック本体27aとこれに着脱自在となった環状部27bとにより構成されているが、環状部27bとブロック本体27aとを一体とするようにしても良い。また、加工ブロック27は下型21の支持筒体24bに上下動自在に装着され、アウターパンチ43の軸方向移動により加工ブロック27を軸方向に移動し、これの軸方向移動をテーパ面を介して第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65の径方向および周方向の弾性収縮変形に変換するようにしているが、第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65の外周面61d、62d、63d、64d、65dに摺動接触する摺動面27cをアウターパンチ43に設けることにより、アウターパンチ43により直接第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65を径方向に弾性収縮変形するようにしても良い。
In the forging apparatus shown in the drawing, the
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、駆動リング60の第1リング状部材61、第2リング状部材62、第3リング状部材63、第4リング状部材64、第5リング状部材65の内周面61c、62c、63c、64c、65cまたは環状部27bの内周面によって形成される摺動面27cを断面円形とすることなく、多角形とすることにより、歯車素材10の周方向の特定部位を局所的に成形するようにしても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the first ring-shaped
また、上記実施の形態では駆動リング60の基端層リング状部材として第1リング状部材61及び第2リング状部材62の2個のリング状部材を備え、先端層リング状部材として第4リング状部材64及び第5リング状部材65の2個のリング状部材を備えたが、それぞれ1個のリング状部材により構成することによって構成部材の点数を少なくして構成の簡素化を図ることもできる。また、駆動リング60の基端層リング状部材及び先端層リング部材をそれぞれ3個以上の複数によって構成することで、加工精度の向上を図ることもできる。これは、特にクラウニング加工を施す歯面が軸方向に長い場合に有効である。また、中間層リング状部材を複数個積層載置することもできる。
In the above-described embodiment, the first ring-shaped
この鍛造成形装置は図1(a)に示すように、中心部に貫通孔13が形成された歯車素材10を加工するために適用されているが、貫通孔13が設けられていない歯車素材を鍛造加工するようにしても良い。その場合には、スリーブ35は下型21に設けられず、マンドレル51は上型22には設けられない。また、図示する鍛造成形装置は、図1に示す平歯車の歯面16をクラウニング加工するために適用されているが、ダイス37を交換することにより、ヘリカル歯車の歯面にもクラウニング加工を行うことができる。
As shown in FIG. 1 (a), the forging apparatus is applied to process a
10 歯車素材
10a 歯車
14 歯
15 歯溝
16 歯面
20 鍛造成形装置
21 下型
22 上型
27 加工ブロック
27a ブロック本体
27b 環状部
27c 摺動面
34 ダイスホルダ
35 スリーブ
37 ダイス
37a 貫通孔
38 歯形成形溝
39 外周面
39a 大径外周面
39b 小径外周面
43 アウターパンチ
45 インナーパンチ
51 マンドレル
60 駆動リング
61 第1リング状部材(基端層リング状部材)
61c 内周面
61d 外周面
62 第2リング状部材(基端層リング状部材)
62c 内周面
62d 外周面
63 第3リング状部材(中間層リング状部材)
63c 内周面
63d 外周面
64 第4リング状部材(先端層リング状部材)
64c 内周面
64d 外周面
65 第5リング状部材(先端層リング状部材)
65c 内周面
65d 外周面
10
61c Inner
62c Inner
63c Inner
64c Inner
65c inner
Claims (5)
歯車素材の各歯が嵌合する複数の歯形成形溝が内面に形成されてダイスホルダに支持されるダイスと、
上記ダイスに向けて軸方向に移動自在に設けられて上記ダイスホルダとの間で上記歯車素材を軸方向に押圧するインナーパンチと、
上記ダイスホルダに配置され、それぞれテーパ形状の外周面を有し内周面が上記ダイスの外周面に嵌合される基端層リング状部材、内周面が上記ダイスの外周面に間隙を有して嵌装される中間層リング状部材および内周面が上記ダイスの外周面に嵌合される先端層リング状部材が順次積層された駆動リングと、
上記ダイスに対して軸方向に移動自在に上記インナーパンチの外側に装着され、上記基端層リング状部材、中間層リング状部材及び先端層リング状部材を径方向に弾性収縮変形するアウターパンチとを有し、
上記アウターパンチの軸方向移動により上記基端層リング状部材及び先端層リング状部材を介して上記ダイスの軸方向両端部を径方向および円周方向に弾性収縮変形させ、歯車素材の各歯の歯面にクラウニングを成形することを特徴とするクラウニング付歯形の鍛造成形装置。 A toothed forging device with a crowning that forms a crowning on a tooth surface of a gear material having a plurality of teeth whose tooth thickness is formed uniformly throughout the tooth trace direction,
A plurality of teeth forming grooves into which the teeth of the gear material are fitted are formed on the inner surface and supported by a die holder;
An inner punch that is provided so as to be movable in the axial direction toward the die and presses the gear material in the axial direction with the die holder;
A base layer ring-shaped member disposed on the die holder, each having a tapered outer peripheral surface and the inner peripheral surface being fitted to the outer peripheral surface of the die, and the inner peripheral surface having a gap on the outer peripheral surface of the die. A drive ring in which an intermediate layer ring-shaped member to be fitted and a tip layer ring-shaped member whose inner peripheral surface is fitted to the outer peripheral surface of the die are sequentially stacked;
An outer punch that is mounted on the outside of the inner punch so as to be axially movable with respect to the die, and elastically deforms the proximal layer ring member, the intermediate layer ring member, and the distal layer ring member in a radial direction. Have
By axial movement of the outer punch, both axial end portions of the die are elastically contracted and deformed in the radial direction and circumferential direction via the proximal end layer ring-shaped member and the distal end layer ring-shaped member, and each tooth of the gear material is deformed. A forging device for crowning with tooth profile, characterized by molding crowning on the tooth surface.
ブロック本体と、
上記テーパ形状の摺動面が形成されて上記ブロック本体に着脱自在に装着される環状部とを有することを特徴とする請求項2に記載のクラウニング付歯形の鍛造成形装置。 The above processing block is
A block body;
3. The crowned tooth profile forging device according to claim 2, further comprising an annular portion formed with the tapered sliding surface and detachably attached to the block main body.
上記アウターパンチとともに軸方向に移動して上記歯車素材に形成された貫通孔を押し広げるマンドレルとを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のクラウニング付歯形の鍛造成形装置。 A sleeve fixed to the die holder and in contact with the base end face side of the gear material;
The forging of the crowned tooth profile according to any one of claims 1 to 3, further comprising a mandrel that moves in the axial direction together with the outer punch and expands a through hole formed in the gear material. apparatus.
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