JP2019042742A - 転造ダイス - Google Patents

Abstract

【課題】加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を供給し易くして耐久性を向上できる転造平ダイスを提供すること。【解決手段】複数の加工歯を備え、加工歯を被加工物に押し付けつつ被加工物に対して転造方向に相対移動させることで被加工物を塑性変形させて所定形状を転造する転造ダイスにおいて、加工歯の山頂に形成されて加工歯の両側のフランクに接続される複数の第１油溝を備える。これにより、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を供給し易くできるので、潤滑油によって加工歯の山頂の損傷を抑制でき、転造ダイスの耐久性を向上できる。【選択図】図２

Description

本発明は、転造ダイスに関し、特に、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を供給し易くして耐久性を向上できる転造ダイスに関する。

転造ダイスの複数の加工歯を被加工物に押し付けつつ、被加工物に対して転造ダイスを相対移動させることで被加工物を塑性変形させ、被加工物に所定形状を転造する技術が知られている。被加工物の転造時には、加工歯の損傷を抑制するため、転造ダイスの加工歯と被加工物との間に潤滑油が供給される。この潤滑油を加工歯のフランクで保持し易くするため、加工歯のフランクに溝や凹部を設け、その溝や凹部に潤滑油を保持させるものがある（特許文献１）。

特開２０１７−２９９９８号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、フランクに比べて加工歯の山頂に被加工物からの大きな圧力がかかるため、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油が入り込み難い。潤滑油によって加工歯の山頂の損傷を十分に抑制できないため、転造ダイスが十分な耐久性を得られないという問題点がある。

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、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を供給し易くして耐久性を向上できる転造ダイス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本発明の転造ダイスは、複数の加工歯を備え、前記加工歯を被加工物に押し付けつつ前記被加工物に対して転造方向に相対移動させることで前記被加工物を塑性変形させて所定形状を転造する転造ダイスにおいて、前記加工歯の山頂に形成されて前記加工歯の両側のフランクに接続される複数の第１油溝を備える。

請求項１記載の転造ダイスによれば、次の効果を奏する。加工歯の山頂に複数の第１油溝が形成されるので、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を入り込み易くできる。さらに、第１油溝が加工歯の両側のフランクに接続されるので、フランク上の潤滑油を第１油溝に供給し易くできる。これらの結果、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を供給し易くできるので、潤滑油によって加工歯の山頂の損傷を抑制でき、転造ダイスの耐久性を向上できるという効果がある。

請求項２記載の転造ダイスによれば、請求項１記載の転造ダイスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。第１油溝の溝深さは、加工歯の山の高さに対して０．５〜１０％の範囲に設定される。加工歯の山の高さに対する第１油溝の溝深さが０．５％未満では、加工歯の山頂と被加工物との間に第１油溝による空間を十分に確保できず、第１油溝に潤滑油が供給され難くなる。加工歯の山の高さに対する第１油溝の溝深さが１０％より大きいと、転造時に塑性変形する被加工物の材料が第１油溝に流れ込み易くなり、転造ダイスによる被加工物の加工精度が低下する。加工歯の山の高さに対する第１油溝の溝深さを０．５〜１０％の範囲に設定することで、第１油溝に潤滑油を供給し易くして転造ダイスの耐久性をより向上できると共に、転造ダイスによる加工精度を向上できるという効果がある。

請求項３記載の転造ダイスによれば、請求項１又は２に記載の転造ダイスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。第１油溝は、加工歯の山の高さ方向から見て転造方向に対して傾斜する傾斜油溝を備える。これにより、加工歯の山頂と被加工物との間への潤滑油の供給領域を拡大できる。その結果、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油をより供給し易くできるので、転造ダイスの耐久性をより向上できるという効果がある。

請求項４記載の転造ダイスによれば、請求項３記載の転造ダイスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。第１油溝は、傾斜油溝と交差する交差油溝を備えている。転造時には加工歯の山頂と被加工物との間に生じる圧力分布などによって複数の第１油溝への潤滑油の供給され易さにも分布が生じることがある。傾斜油溝または交差油溝のいずれか一方に潤滑油が供給され易くても、傾斜油溝と交差油溝とが交差するので、傾斜油溝および交差油溝の両方に潤滑油を供給し易くできる。これにより、傾斜油溝および交差油溝が形成されるいずれの方向にも潤滑油を広げることができるので、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を更に供給し易くできる。よって、転造ダイスの耐久性を更に向上できるという効果がある。

請求項５記載の転造ダイスによれば、請求項１から４のいずれかに記載の転造ダイスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。フランクに複数の第２油溝が形成されるので、フランクと被加工物との間に潤滑油を供給し易くできる。これにより、フランクの損傷を抑制できる。

さらに、複数の第２油溝が複数の第１油溝にそれぞれ連なるので、転造時にフランク上の潤滑油を第２油溝を介して第１油溝に供給し易くできる。これにより、加工歯の山頂と被加工物との間に潤滑油を更に供給し易くできるので、加工歯の山頂の損傷を更に抑制できる。これらの結果、転造ダイスの耐久性を更に向上できるという効果がある。

請求項６記載の転造ダイスによれば、請求項５記載の転造ダイスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。第２油溝は、加工歯の山の高さ方向から見て転造方向に沿って形成される直線油溝を備える。転造時の塑性変形に伴う被加工物の材料の流れは、転造方向に沿い易く、加工歯のフランクで生じ易い。そのため、フランクに形成される第２油溝の直線油溝を転造方向に沿わせることで、被加工物の材料の流れが直線油溝に妨げられ難くなる。その結果、被加工物の材料の流れを円滑にできるので、転造ダイスによる加工精度を向上できる。

請求項７記載の転造ダイスによれば、請求項５又は６に記載の転造ダイスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。複数の加工歯の間の谷底に形成される複数の第３油溝が、複数の第２油溝に連なる。これにより、転造時に谷底の潤滑油を第３油溝を介して第２油溝および第１油溝に供給できる。その結果、加工歯の山頂やフランクと被加工物との間に潤滑油をより一層供給し易くできるので、転造ダイスの耐久性をより一層向上できるという効果がある。

請求項８記載の転造ダイスによれば、請求項１から７のいずれかに記載の転造ダイスの奏する効果に加え、次の効果を奏する。第１油溝は、溝幅方向の両端部が凸の曲面状に形成される。この曲面に沿って第１油溝の内部の潤滑油を第１油溝の外側であって加工歯の山頂と被加工物との間に供給し易くできる。潤滑油によって加工歯の山頂の損傷を更に抑制できるので、転造ダイスの耐久性をより一層向上できるという効果がある。

本発明の第１実施の形態における転造ダイス及び被加工物の側面図である。 （ａ）は転造ダイスの側面図であり、（ｂ）は転造ダイスの斜視図である。 （ａ）は転造ダイスの上面図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における転造ダイスの断面図である。 （ａ）は第２実施の形態における転造ダイスの上面図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における転造ダイスの断面図である。 第３実施の形態における転造ダイスの上面図である。

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、図２（ａ）を参照して、転造ダイス１の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１実施の形態における転造ダイス１及び被加工物１０の側面図である。図２（ａ）は、転造ダイス１の側面図である。なお、図１及び図２では理解を容易にするため、各部の寸法を誇張して図示する共に、複数の加工歯２０を模式的に図示している。

図１に示すように、転造ダイス１は、円柱状の被加工物１０の外周面を塑性変形させてスプラインや歯車を転造するための工具であって、転造平ダイスである。転造ダイス１は、合金工具鋼または高速度工具鋼等の金属材料から略直方体状に形成される。

転造加工は、被加工物１０を一対の転造ダイス１の対向面間に挟持しつつ、被加工物１０を回転可能に支持した状態で、一対の転造ダイス１を互いに反対方向に平行移動させる。このときの被加工物１０に対する転造ダイス１の相対移動方向が転造方向Ｄである。なお、一対の転造ダイス１の一方を固定して、一対の転造ダイス１の他方を転造方向Ｄに移動させることで被加工物１０に転造加工しても良い。

転造加工時、転造ダイス１と被加工物１０との潤滑性を向上させて転造ダイス１の損傷を抑制するために、転造ダイス１と被加工物１０との間に潤滑油１１が供給される。潤滑油１１は、被加工物１０に接触する前の転造ダイス１へ向かって供給部１２から噴射して供給される。

図２（ａ）に示すように、転造ダイス１は、その上面（図２（ａ）の紙面上側）における始端側から終端側（図２（ａ）の右側から左側）へ向けて形成される食付き部２と、その食付き部２の終端側に連設される仕上げ部３と、その仕上げ部３の終端側に連設される逃げ部４と、を備える。なお、「始端側」及び「終端側」とは、転造方向Ｄにおける始端側および終端側と定義し、以下の説明においても同様とする。

食付き部２、仕上げ部３及び逃げ部４には、複数の加工歯２０が刻設され、それら複数の加工歯２０が食付き部２の始端側から逃げ部４の終端側にかけて連続して形成される。複数の加工歯２０は、転造方向Ｄに対してねじれを有さずに（即ち、リード角が略９０°で）刻設される。

食付き部２は、加工歯２０を被加工物１０（図１参照）の外周面に食付かせると共に、その加工歯２０によって被加工物１０を徐々に塑性変形させるための部位である。その食付き部２の加工歯２０の山頂２１（図２（ｂ）参照）どうしを結ぶ平面は、始端側から終端側にかけて上昇傾斜して形成される。

仕上げ部３は、食付き部２において被加工物１０に転造されたスプラインを仕上げるための部位である。その仕上げ部３の加工歯２０の山頂２１どうしを結ぶ平面は、転造ダイス１の支持面（図１（ｂ）の下側の面）に対して平行に形成される。

逃げ部４は、仕上げ部３によって仕上げられた被加工物１０を排出するための部位である。その逃げ部４の加工歯２０の山頂２１どうしを結ぶ平面は、始端側から終端側にかけて下降傾斜して形成される。

次に図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して加工歯２０の詳細構成について説明する。図２（ｂ）は転造ダイス１の斜視図である。図３（ａ）は転造ダイス１の上面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における転造ダイス１の断面図である。なお、図２（ｂ）及び図３（ａ）には、油溝３０の溝底部分が二点鎖線で模式的に図示されている。また、図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、各部の理解を容易にするため、複数の油溝３０のうち一部を間引いて図示したり、油溝３０や加工歯２０の寸法を誇張して図示している。

図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、加工歯２０は、転造ダイス１から上方へ突出する突起であり、側面視において略台形状に形成される。加工歯２０は、転造方向Ｄ及び上下方向（加工歯２０の高さ方向）に直交する転造ダイス１の幅方向Ｗに延設される（転造方向Ｄに対してねじれを有しない）。

加工歯２０は、上方に突出した突起の先端部分である山頂２１と、山頂２１の転造方向Ｄの両端から下降傾斜して形成される一対のフランク２２とを備える。転造方向Ｄに隣接する加工歯２０どうしの間が谷底２３である。谷底２３は、隣接する加工歯２０のフランク２２にそれぞれ接続される。

なお、被加工物１０にスプラインや歯車を転造するための転造ダイス１では、加工歯２０を「歯」といい、山頂２１を「歯の頂部」、フランク２２を「歯面」、谷底２３を「歯底」という。また、被加工物１０にねじ山を転造する転造ダイスに本発明を適用しても良く、その場合、加工歯２０を「ねじ山」、山頂２１を「山の頂」、フランク２２を「フランク」、谷底２３を「谷底」という。

加工歯２０（転造ダイス１の上面）には、複数の油溝３０が形成される。油溝３０は、供給部１２（図１参照）から転造ダイス１に供給された潤滑油１１（図１参照）を加工歯２０に保持するための溝である。油溝３０により加工歯２０と被加工物１０（図１参照）との間に潤滑油１１を入り込み易くすることで、潤滑油１１により加工歯２０の損傷を抑制でき、転造ダイス１の耐久性を向上できる。

本実施の形態では、食付き部２のみに油溝３０が設けられる。転造時、被加工物１０からの圧力は、仕上げ部３や逃げ部４に比べて食付き部２に大きく付与されるので、食付き部２に油溝３０を設けることで、特に食付き部２の加工歯２０の損傷を抑制できる。

油溝３０は、山頂２１に形成される複数の第１油溝３１と、フランク２２に形成される複数の第２油溝３２とを備える。第１油溝３１は、加工歯２０の両側のフランク２２に接続される。第１油溝３１は、図３（ａ）のような上面視において（加工歯２０の高さ方向から見て）転造方向Ｄに沿って設けられる。即ち、第１油溝３１は、上面視において加工歯２０の延設方向（幅方向Ｗ）と直交して設けられる。

第２油溝３２は、加工歯２０の両側のフランク２２に、上面視において転造方向Ｄに沿って形成される。両側のフランク２２の第２油溝３２は、自身が形成される加工歯２０の山頂２１の第１油溝３１の両端にそれぞれ連なる。

第１油溝３１及び第２油溝３２（油溝３０）は、レーザ加工や切削加工などによって形成される。なお、加工歯２０のフランク２２に第２油溝３２を形成するには、レーザ加工であることが好ましい。切削加工で第２油溝３２を形成する場合、隣接する加工歯２０の間に切削工具を挿入する必要があり、切削加工が困難となるためである。レーザ加工であれば、第２油溝３２の形成を容易にできる。

第１油溝３１及び第２油溝３２は、上面視において転造方向Ｄに沿って形成されつつ、互いに連なるので、上面視において第１油溝３１及び第２油溝３２が一直線上に配置される。これにより、レーザ光の照射部や切削工具を直線的に移動させて第１油溝３１及び第２油溝３２を形成できるので、第１油溝３１及び第２油溝３２の形成を容易にできる。

転造時、被加工物１０から加工歯２０が受ける圧力は、フランク２２に比べて山頂２１で大きい。そのため、転造時には、フランク２２と被加工物１０との間に比べて、山頂２１と被加工物１０との間に潤滑油１１が入り込み難い。潤滑油１１が入り込み難いと、加工歯２０と被加工物１０とが直接的に（潤滑油１１を介さずに）金属接触してしまい、加工歯２０の摩耗やチッピング等の損傷を潤滑油１１により十分に抑制できなくなる。

しかし、本実施の形態では、山頂２１に第１油溝３１が形成されるので、山頂２１と被加工物１０との間に第１油溝３１による空間が形成され、その空間で潤滑油１１を保持できる。さらに、第１油溝３１の内部の潤滑油１１を第１油溝３１の周辺へ広げることができる。これらの結果、山頂２１と被加工物１０との間に潤滑油１１を入り込み易くできるので、山頂２１と被加工物１０との潤滑性を向上でき、潤滑油１１によって山頂２１の損傷を抑制できる。その結果、転造ダイス１の耐久性を向上できる。

さらに、第１油溝３１が加工歯２０の両側のフランク２２に接続されるので、フランク２２上の潤滑油１１を第１油溝３１に供給し易くできる。これにより、第１油溝３１を介して山頂２１と被加工物１０との間に潤滑油１１をより供給し易くできるので、潤滑油１１によって山頂２１の損傷をより抑制できる。

フランク２２に第２油溝３２が形成されるので、フランク２２と被加工物１０との間に、潤滑油１１を保持するための第２油溝３２による空間を形成できる。さらに、第２油溝３２の内部の潤滑油１１を第２油溝３２の周辺へ広げることができる。これらの結果、フランク２２と被加工物１０との間に潤滑油１１を入り込み易くできる。

特に、転造時には、始端側を向いたフランク２２に被加工物１０から大きい圧力が加わる。始端側を向いたフランク２２に第２油溝３２が形成されるので、大きい圧力が加わるフランク２２と被加工物１０との間に潤滑油１１を供給し易くできる。その結果、潤滑油１１によってフランク２２の損傷を抑制できるので、転造ダイス１の耐久性を向上できる。

複数の第２油溝３２が複数の第１油溝３１にそれぞれ連なるので、フランク２２上の潤滑油１１を第２油溝３２を介して第１油溝３１に供給し易くできる。特に、始端側を向いたフランク２２に形成される第２油溝３２の内部の潤滑油１１は、被加工物１０によって終端側へ押されるように移動する。そのため、第２油溝３２の終端側が第１油溝３１に連なることで、第２油溝３２を介して第１油溝３１へ潤滑油１１をより供給し易くできる。これらの結果、山頂２１と被加工物１０との間に潤滑油１１をより供給し易くできるので、潤滑油１１によって山頂２１の損傷をより抑制できる。

転造時の塑性変形に伴う被加工物１０の材料の流れは、転造方向Ｄに沿い易く、加工歯２０のうち特にフランク２２で生じ易い。フランク２２に形成される第２油溝３２が、上面視において転造方向Ｄに対して傾斜している場合には、被加工物１０の材料の流れが第２油溝３２によって妨げられることがあり、転造ダイス１の加工精度が十分に得られないことがある。

本実施の形態では、第２油溝３２が上面視において転造方向Ｄに沿って形成されるので、被加工物１０の材料の流れを第２油溝３２に妨げられ難くできる。その結果、被加工物１０の材料の流れを円滑にできるので、転造ダイス１の加工精度を向上できる。

被加工物１０の材料の流れは、フランク２２だけでなく山頂２１でも同様に、転造方向Ｄに沿い易い。第２油溝３２と同様に、第１油溝３１も上面視において転造方向Ｄに沿って形成されるので、被加工物１０の材料の流れを円滑にできる。その結果、転造ダイス１の加工精度を向上できる。

図３（ｂ）に示すように、複数の第１油溝３１は、溝幅方向（本実施の形態では幅方向Ｗ）に連続する波状に形成されている。即ち、１つの第１油溝３１は、溝幅方向の両端部が凸の曲面、且つ、溝幅方向の中央部が凹の曲面に形成される。なお、第２油溝３２の形状は第１油溝３１の形状と同一である。また、後述する第１油溝３１の溝深さＬ１や溝幅Ｌ２も、第２油溝３２の溝深さや溝幅と同一である。

複数の第１油溝３１や第２油溝３２が連続する波状であるので、被加工物１０と加工歯２０との間に第１油溝３１や第２油溝３２による空間を多く形成できる。これにより、被加工物１０と加工歯２０との間に潤滑油１１を保持・供給し易くできるので、潤滑油１１によって加工歯２０の損傷をより抑制できる。

さらに、第１油溝３１や第２油溝３２は、溝幅方向の両端部が凸の曲面状に形成されている。この曲面に沿って第１油溝３１や第２油溝３２の内部の潤滑油１１を、第１油溝３１や第２油溝３２の外側であって加工歯２０（山頂２１やフランク２２）と被加工物１０との間に供給し易くできる。その結果、潤滑油１１によって加工歯２０の損傷を更に抑制できるので、転造ダイス１の耐久性を更に向上できる。

谷底２３から山頂２１までの加工歯２０の山の高さＬ３に対する第１油溝３１の溝深さＬ１（以下「Ｌ１／Ｌ３」と称す）は０．５〜１０％の範囲に設定される。Ｌ１／Ｌ３が０．５％未満である場合には、山頂２１と被加工物１０との間に第１油溝３１による空間を十分に確保できず、第１油溝３１に潤滑油１１を十分に供給できない。

Ｌ１／Ｌ３が１０％より大きい場合には、転造時に塑性変形する被加工物１０の材料が第１油溝３１に流れ込み易くなり、被加工物１０が第１油溝３１の形状に沿って塑性変形してしまい、転造ダイス１による被加工物１０の加工精度が低下する。特に、食付き部２で被加工物１０の一部が第１油溝３１に対応して盛り上がった後、加工歯２０に第１油溝３１がない仕上げ部３へ転造箇所が移行しても、食付き部２で盛り上がった部分は加工歯２０に沿って流れ難い。そのため、被加工物１０に転造された歯やねじ山の形状、ピッチ等の精度が低下する。

これに対してＬ１／Ｌ３を０．５〜１０％の範囲に設定することで、第１油溝３１に潤滑油１１を供給し易くして転造ダイス１の耐久性を向上できると共に、転造ダイス１による加工精度を向上できる。なお、第１油溝３１と同様に、加工歯２０の山の高さＬ３に対する第２油溝３２の溝深さが０．５〜１０％の範囲に設定されることで、第２油溝３２に潤滑油１１を供給し易くして転造ダイス１の耐久性を向上できると共に、転造ダイス１による加工精度を向上できる。

また、Ｌ１／Ｌ３を１〜５％の範囲に設定することがより好ましい。この場合、第１油溝３１や第２油溝３２に潤滑油１１をより供給し易くして転造ダイス１の耐久性をより向上できると共に、転造ダイス１による加工精度をより向上できる。

また、加工歯２０の山の高さＬ３に係わらず、第１油溝３１や第２油溝３２の溝深さＬ１を０．００５〜０．０３ｍｍの範囲に設定しても良い。さらに、溝深さＬ１を０．０１〜０．０１５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。これらの場合も同様に、第１油溝３１や第２油溝３２に潤滑油１１を供給し易くして転造ダイス１の耐久性をより向上できると共に、転造ダイス１による加工精度をより向上できる。

加工歯２０の山の高さＬ３に対する第１油溝３１の溝幅Ｌ２（以下「Ｌ２／Ｌ３」と称す）が５〜１０００％の範囲に設定される。Ｌ２／Ｌ３が５％未満である場合に、複数の第１油溝３１を幅方向Ｗに連続して形成すると、第１油溝３１の数が多くなり、第１油溝３１の加工工数が増大する。一方、Ｌ２／Ｌ３が５％未満である場合に、複数の第１油溝３１を幅方向Ｗに離隔して配置すると、山頂２１と被加工物１０との間に第１油溝３１による空間を十分に確保できず、第１油溝３１に潤滑油１１を十分に供給できない。また、Ｌ２／Ｌ３が１０００％より大きいと、転造時に塑性変形する被加工物１０の材料が第１油溝３１に流れ込み易くなり、被加工物１０が第１油溝３１の形状に沿って塑性変形してしまい、転造ダイス１による被加工物１０の加工精度が低下する。

これに対してＬ２／Ｌ３を５〜１０００％の範囲に設定することで、第１油溝３１に潤滑油１１を供給し易くして転造ダイス１の耐久性を向上できると共に、転造ダイス１による加工精度を向上できる。なお、第１油溝３１と同様に、加工歯２０の山の高さＬ３に対する第２油溝３２の溝幅が５〜１０００％の範囲に設定されることで、第２油溝３２に潤滑油１１を供給し易くして転造ダイス１の耐久性を向上できると共に、転造ダイス１による加工精度を向上できる。

また、Ｌ２／Ｌ３を１０〜５００％の範囲に設定することがより好ましい。この場合、第１油溝３１や第２油溝３２に潤滑油１１をより供給し易くして転造ダイス１の耐久性をより向上できると共に、転造ダイス１による加工精度をより向上できる。

また、加工歯２０の山の高さＬ３に係わらず、第１油溝３１や第２油溝３２の溝幅Ｌ２を０．０５〜３ｍｍの範囲に設定しても良い。さらに、溝幅Ｌ２を０．１〜１．５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。これらの場合も同様に、第１油溝３１や第２油溝３２に潤滑油１１をより供給し易くして転造ダイス１の耐久性をより向上できると共に、転造ダイス１による加工精度をより向上できる。

次に図４を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、第１油溝３１及び第２油溝３２が上面視において転造方向Ｄに沿って形成される場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、第１油溝４２及び第２油溝４３が上面視において転造方向Ｄに対して傾斜する場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図４（ａ）は第２実施の形態における転造ダイス４０の上面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における転造ダイス４０の断面図である。なお、図４（ａ）には、複数の油溝４１の溝底部分が二点鎖線で模式的に図示されている。また、図４（ａ）、図４（ｂ）では、各部の理解を容易にするため、複数の油溝４１のうち一部を間引いて図示したり、油溝４１や加工歯２０の寸法を誇張して図示している。

転造ダイス４０の加工歯２０（転造ダイス４０の上面）には、複数の油溝４１が形成される。油溝４１は、潤滑油１１（図１参照）を加工歯２０に保持するための溝である。油溝４１は、山頂２１に形成される複数の第１油溝４２と、フランク２２に形成される複数の第２油溝４３と、谷底２３に形成される複数の第３油溝４４とを備える。

山頂２１に形成される第１油溝４２は、加工歯２０の両側のフランク２２に接続する。これにより、第１実施の形態と同様に、山頂２１と被加工物１０との間に潤滑油１１を入り込み易くできるので、潤滑油１１によって山頂２１の損傷を抑制できる。その結果、転造ダイス４０の耐久性を向上できる。

第１油溝４２は、上面視において転造方向Ｄに対して傾斜する２種類の第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂを備える。第１傾斜油溝４２ａは、上面視において終端側を左側とした場合、始端側へ向かうにつれて上昇傾斜するように（図４（ａ）の左下から右上へ向かって）設けられる。第１傾斜油溝４２ｂは、上面視において終端側を左側とした場合、始端側へ向かうにつれて下降傾斜するように（図４（ａ）の左上から右下へ向かって）設けられる。

このように、上面視において第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂが転造方向Ｄに対して傾斜しているので、上面視において転造方向Ｄに沿った第１実施の形態の第１油溝３１と比べて、山頂２１と被加工物１０との間への潤滑油１１の供給領域を幅方向Ｗに拡大できる。これにより、山頂２１と被加工物１０との間に更に潤滑油１１を供給し易くできるので、潤滑油１１によって山頂２１の損傷を更に抑制できる。

ここで、転造時には、山頂２１と被加工物１０との間に生じる圧力分布などによって、複数の第１油溝４２への、フランク２２上の潤滑油１１の供給され易さにも分布が生じることがある。例えば、第１傾斜油溝４２ａに潤滑油１１が供給され易く、第１傾斜油溝４２ｂに潤滑油１１が供給され難いと、第１傾斜油溝４２ｂが形成される方向に潤滑油１１が広がり難くなる。

本実施の形態では、第１傾斜油溝４２ａと第１傾斜油溝４２ｂとが互いに交差する。そのため、例えば、第１傾斜油溝４２ａに潤滑油１１が供給され易ければ、第１傾斜油溝４２ｂに潤滑油１１が供給され難くても、第１傾斜油溝４２ａから第１傾斜油溝４２ｂへ潤滑油１１を供給できる。その結果、第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂが形成されるいずれの方向にも潤滑油１１を広げ易くできるので、山頂２１と被加工物１０との間に潤滑油１１を更に供給し易くできる。よって、潤滑油１１によって山頂２１の損傷を更に抑制できる。

第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂは、上面視において転造方向Ｄに対する傾斜角度は同一に設定される。これにより、第１傾斜油溝４２ａ及び第１傾斜油溝４２ｂの本数を増やした場合、１本の第１傾斜油溝４２ａに第１傾斜油溝４２ｂが交差する数と、１本の第１傾斜油溝４２ｂに第１傾斜油溝４２ａが交差する数とを同一にできる。そのため、第１傾斜油溝４２ａが形成される方向への潤滑油１１の広がりと、第１傾斜油溝４２ｂが形成される方向への潤滑油１１の広がりとを均一に近づけることができる。その結果、山頂２１と被加工物１０との間の全体に亘って潤滑油１１を供給し易くできるので、潤滑油１１が少ない箇所の山頂２１が損傷することを抑制できる。

第２油溝４３は、上面視において転造方向Ｄに対して傾斜する２種類の第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂを備える。第２傾斜油溝４３ａは、上面視において終端側を左側とした場合、始端側へ向かうにつれて上昇傾斜するように（図４（ａ）の左下から右上へ向かって）設けられる。第２傾斜油溝４３ｂは、上面視において終端側を左側とした場合、始端側へ向かうにつれて下降傾斜するように（図４（ａ）の左上から右下へ向かって）設けられる。

第２傾斜油溝４３ａが第１傾斜油溝４２ａに連なり、第２傾斜油溝４３ｂが第１傾斜油溝４２ｂに連なる。これにより、第１実施の形態と同様に、フランク２２と被加工物１０との間に潤滑油１１を入り込みやすくできると共に、第２油溝４３（第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂ）を介して第１油溝４２（第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂ）へ潤滑油１１を供給し易くして山頂２１と被加工物１０との間に潤滑油１１を入り込み易くできる。その結果、潤滑油１１によってフランク２２や山頂２１の損傷を抑制できるので、転造ダイス４０の耐久性を向上できる。

上面視において、第２傾斜油溝４３ａと第１傾斜油溝４２ａとが略一直線上に設けられ、第２傾斜油溝４３ｂと第１傾斜油溝４２ｂとが略一直線上に設けられる。これにより、レーザ光の照射部や切削工具を直線的に移動させて第１油溝４２及び第２油溝４３を加工歯２０に形成できるので、第１油溝４２及び第２油溝４３の形成を容易にできる。

上面視において第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂ及び第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂが幅方向Ｗに非平行なので、被加工物１０の材料の流れを第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂ及び第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂに妨げられ難くできる。上面視において転造方向Ｄに対する第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂや第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂの傾斜角度が小さい程、被加工物１０の材料の流れを円滑にでき、転造ダイス４０の加工精度を向上できる。

また、上面視において第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂ及び第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂが転造方向Ｄに非平行なので、第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂ及び第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂに被加工物１０が僅かに食い込み、被加工物１０と加工歯２０との滑りを抑制できる。上面視において転造方向Ｄに対する第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂや第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂの傾斜角度が大きい程、第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂや第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂによる滑り止め性能を向上でき、転造ダイス４０の加工精度を向上できる。

上面視において転造方向Ｄに対する第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂや第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂの傾斜角度を４０〜７０°に設定することで、被加工物１０の材料の流れを十分に円滑にしつつ、被加工物１０と加工歯２０との滑りを十分に抑制できるので、加工精度をより向上できる。その傾斜角度を３０〜６０°に設定することがより好ましい。この場合、被加工物１０の材料の流れの円滑性と、被加工物１０と加工歯２０との滑り止め性能とのバランスをより良くできるので、転造ダイス４０の加工精度を更に向上できる。

なお、ブラスト加工や、高摩擦係数の素材によるコーティング等の表面処理を加工歯２０に施すことによって、被加工物１０と加工歯２０との滑り止め性能を向上させても良い。この場合には、上面視において転造方向Ｄに対する第１傾斜油溝４２ａ，４２ｂや第２傾斜油溝４３ａ，４３ｂの傾斜角度を０〜４５°に設定することが好ましく、傾斜角度を０〜３０°に設定することが好ましい。これにより、被加工物１０と加工歯２０との滑りを十分に抑制しつつ、被加工物１０の材料の流れを円滑にできるので、転造ダイス４０の加工精度を向上できる。

谷底２３に形成される複数の第３油溝４４は、始端側および終端側が複数の第２油溝４３にそれぞれ連なる。これにより、谷底２３の潤滑油１１を第３油溝４４を介して第２油溝４３及び第１油溝４２に供給できる。その結果、山頂２１やフランク２２と被加工物１０との間に潤滑油１１を更に供給し易くできる。

複数の第１油溝４２と第２油溝４３と第３油溝４４とが連なって１本の油溝４１が形成される。即ち、１本の油溝４１が複数の加工歯２０に亘って形成されるので、潤滑油１１が複数の加工歯２０の一部に偏っていても、油溝４１を通して広い範囲の加工歯２０に潤滑油１１を供給できる。その結果、潤滑油１１によって加工歯２０の損傷を更に抑制できる。

また、油溝４１が転造ダイス４０の幅方向Ｗの端縁に接続されていない。これにより、加工歯２０と被加工物１０との間の潤滑油１１を、油溝４１を通って転造ダイス４０の幅方向Ｗの端縁から外側へ排出されないようにできる。その結果、加工歯２０と被加工物１０との間に潤滑油１１を残し易くできるので、潤滑油１１によって加工歯２０の損傷を更に抑制できる。

図４（ｂ）に示すように、第１油溝４２、第２油溝４３及び第３油溝４４は、Ｖ字状の溝から構成される。これにより、第１油溝４２、第２油溝４３及び第３油溝４４の溝幅方向の両端部に角ができ、その角が被加工物１０に食い込み易くなるので、被加工物１０と加工歯２０との滑りを抑制できる。

第１油溝４２の溝深さＬ１と、第２油溝４３の溝深さと、第３油溝４４の溝深さとは、いずれも同一の値に設定される。また、第１油溝４２の溝幅Ｌ２と、第２油溝４３の溝幅と、第３油溝４４の溝幅とは、いずれも同一の値に設定される。これにより、互いに連続する第１油溝４２、第２油溝４３及び第３油溝４４を、同一条件のレーザ光や同一の切削工具などを用い１回の加工で連続して形成できる。その結果、第１油溝４２、第２油溝４３及び第３油溝４４の形成を容易にできる。

ここで、第１実施の形態のように、複数の第１油溝３１や第２油溝３２を溝幅方向に連続する波状に形成する場合には、第１油溝３１どうしや第２油溝３２どうしが隣接するように、第１油溝３１や第２油溝３２の溝幅Ｌ２及び位置を適切に設定する必要がある。これに対し本実施の形態では、隣り合う第１油溝４２どうしや第２油溝４３どうし、第３油溝４４どうしが、それぞれ溝幅方向に離隔して配置される。そのため、第１油溝４２や第２油溝４３、第３油溝４４の溝幅Ｌ２や位置を比較的自由に設定できる。

次に図５を参照して第３実施の形態について説明する。第１，２実施の形態では、加工歯２０が転造ダイス１，４０の幅方向Ｗに延設される場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、上面視において加工歯５１が転造ダイス５０の幅方向Ｗに対して傾斜する場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

転造ダイス５０の加工歯５１は、転造ダイス５０から上方へ突出する突起であり、側面視において略台形状に形成される。加工歯５１は、上面視において、転造ダイス５０の幅方向Ｗ、及び、転造方向Ｄに対して傾斜する。即ち、複数の加工歯５１は、転造方向Ｄに対してねじれを有して（即ち、リード角が９０°未満で）転造ダイス５０の上面に刻設される。なお、加工歯５１は、第１，２実施の形態の加工歯２０に対して、転造方向Ｄに対してねじれを有する点が異なるが、その他の構成は略同一である。

加工歯５１（転造ダイス５０の上面）には、複数の油溝５２が形成される。油溝５２は、潤滑油１１（図１参照）を加工歯５１に保持するための溝である。油溝５２は、加工歯５１の山頂２１に形成される複数の第１油溝５３と、加工歯５１のフランク２２に形成される複数の第２油溝５４と、谷底２３に形成される複数の第３油溝５５とを備える。

第１油溝５３は、加工歯５１の両側のフランク２２に接続する。また、複数の第２油溝５４は、複数の第１油溝５３の始端側または終端側にそれぞれ連なる。そして、複数の第３油溝５５は、始端側および終端側が複数の第２油溝５４にそれぞれ連なる。

これにより、第１実施の形態と同様に、山頂２１やフランク２２と被加工物１０との間に潤滑油１１を入り込み易くできるので、潤滑油１１によって山頂２１やフランク２２の損傷を抑制できる。その結果、転造ダイス５０の耐久性を向上できる。

第１油溝５３は、上面視において転造方向Ｄに沿って設けられる第１直線油溝５３ａと、上面視において転造方向Ｄに対して傾斜する第１傾斜油溝５３ｂとを備える。第２油溝５４は、上面視において転造方向Ｄに沿って設けられる第２直線油溝５４ａと、上面視において転造方向Ｄに対して傾斜する第２傾斜油溝５４ｂとを備える。第３油溝５５は、上面視において転造方向Ｄに沿って設けられる第３直線油溝５５ａと、上面視において転造方向Ｄに対して傾斜する第３傾斜油溝５５ｂとを備える。

複数の第１直線油溝５３ａと第２直線油溝５４ａと第３直線油溝５５ａとが連なって、上面視において転造方向Ｄに沿った１本の油溝５２が形成される。これにより、レーザ光の照射部や切削工具を転造方向Ｄに沿って直線的に移動させることで、第１直線油溝５３ａ、第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａを容易に形成できる。

また、第１直線油溝５３ａ、第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａが上面視において転造方向Ｄに沿っているので、転造方向Ｄに沿い易い転造時の被加工物１０の材料の流れを円滑にできる。その結果、転造ダイス５０の加工精度を向上できる。

さらに、第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａが上面視において転造方向Ｄに沿っているので、転造方向Ｄに沿って塑性変形する被加工物１０に第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａの内部の潤滑油１１が転造時に転造方向Ｄに押される。これにより、第２直線油溝５４ａや第３直線油溝５５ａを介して第１直線油溝５３ａへ潤滑油１１を更に供給し易くできる。

複数の第１傾斜油溝５３ｂと第２傾斜油溝５４ｂと第３傾斜油溝５５ｂとが連なって、上面視において転造方向Ｄに対して傾斜した１本の油溝５２が形成される。これにより、レーザ光の照射部や切削工具を直線的に移動させることで、第１傾斜油溝５３ｂ、第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂを容易に形成できる。

第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂは、上面視において転造方向Ｄに沿っていない。そのため、転造方向Ｄに沿って塑性変形する被加工物１０に第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂの内部の潤滑油１１が押されることに起因する、第１傾斜油溝５３ｂへの潤滑油１１の供給のし易さが十分に得られない。

しかし、上面視において転造方向Ｄに沿う第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａと、第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂとが互いに交差しているので、第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａから第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂへ潤滑油１１を供給できる。その結果、転造方向Ｄに沿って塑性変形する被加工物１０に第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａの内部の潤滑油１１が押されることで、第２直線油溝５４ａ及び第３直線油溝５５ａから第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂを介して第１傾斜油溝５３ｂへ潤滑油１１を供給し易くできる。

加工歯５１は、上面視において終端側を左側とした場合、始端側へ向かうにつれて下降傾斜するように（図５の左上から右下へ向かって）延設される。転造方向Ｄに加工歯５１が移動する転造時には、フランク２２や谷底２３上を加工歯５１の延設方向に沿って終端側へ潤滑油１１が流れ易いので、加工歯５１と被加工物１０との間で加工歯５１の延設方向に沿って終端側へ潤滑油１１が広がり易い。

第１傾斜油溝５３ｂ、第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂは、上面視において終端側を左側とした場合、始端側へ向かうにつれて上昇傾斜するように（図５の左下から右上へ向かって）設けられる。このように、上面視において、転造方向Ｄに対する傾斜方向が、第１傾斜油溝５３ｂ、第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂと、加工歯５１とで逆なので、加工歯５１の延設方向だけでなく、第１傾斜油溝５３ｂ、第２傾斜油溝５４ｂ及び第３傾斜油溝５５ｂの傾斜方向にも潤滑油１１を広がり易くできる。その結果、潤滑油１１によって加工歯５１の損傷を更に抑制できるので、転造ダイス５０の耐久性を向上できる。

以上、上記実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記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変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、加工歯２０，５１の各部形状、油溝３０，４１，５２の形状や寸法、本数は例示であり、適宜設定できる。

なお、油溝３０，４１，５２は、山頂２１に形成されて両側のフランク２２に接続される第１油溝３１，４２，５３を有していれば良い。第２油溝３２，４３，５４や第３油溝４４，５５を省略しても良い。

上記第２実施の形態では、油溝４１が転造ダイス４０の幅方向Ｗの端縁に接続されていない場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば油溝４１の本数を増やしたり位置をずらしたりして、第１油溝４２や第２油溝４３を転造ダイス４０の幅方向Ｗの端縁に接続しても良い。なお、転造ダイス４０の幅方向Ｗの端縁に向かう第１油溝４２や第２油溝４３を幅方向Ｗの端縁の手前まで設けることで、幅方向Ｗの端縁に第１油溝４２や第２油溝４３を接続しないようにしても良い。同様に、第３実施の形態における油溝５２を転造ダイス５０の幅方向Ｗの端縁の手前まで設けて、幅方向Ｗの端縁に油溝５２を接続しないようにしても良い。

上記各実施の形態では、油溝３０，４１，５２が直線状である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。油溝の全てや一部を曲線状に形成したり、延設方向が異なる直線を組み合わせて油溝を形成したりしても良い。

上記第２実施の形態では、油溝４１（第１油溝４２、第２油溝４３及び第３油溝４４）がＶ字状の溝である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。溝幅方向の両端部に角ができるように油溝をＵ字状に形成しても良い。

上記各実施の形態では、転造ダイス１，４０，５０が転造平ダイスである場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。転造丸ダイスに本発明を適用しても良い。この場合、上記各実施の形態で説明した始端側とは転造方向（転造丸ダイスの回転方向）前方であり、終端側とは転造方向後方である。また、扇状のセグメントダイスに本発明を適用しても良い。また、被加工物１０の外周面にスプラインや歯車を転造する転造ダイス１，４０，５０に限らず、被加工物１０の外周面にねじ山を転造する転造ダイスに本発明を適用しても良い。

上記第１実施の形態では、食付き部２のみに油溝３０が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。仕上げ部３や逃げ部４に油溝３０を設けても良い。この場合、仕上げ部３や逃げ部４の加工歯２０と被加工物１０との間に潤滑油１１を入り込み易くできるので、仕上げ部３や逃げ部４の加工歯２０の損傷を抑制でき、転造ダイス１の耐久性を向上できる。

１，４０，５０ 転造ダイス
２０，５１ 加工歯
２１ 山頂
２２ フランク
２３ 谷底
３１，４２，５３ 第１油溝
３２，４３，５４ 第２油溝
４２ａ，４２ｂ 第１傾斜油溝（傾斜油溝または交差油溝）
４４，５５ 第３油溝
５３ａ 第１直線油溝（交差油溝）
５３ｂ 第１傾斜油溝（傾斜油溝）
５４ａ 第２直線油溝（直線油溝）
Ｄ 転造方向
Ｌ１ 溝深さ
Ｌ３ 山の高さ

Claims (8)

1. 複数の加工歯を備え、前記加工歯を被加工物に押し付けつつ前記被加工物に対して転造方向に相対移動させることで前記被加工物を塑性変形させて所定形状を転造する転造ダイスにおいて、
   前記加工歯の山頂に形成されて前記加工歯の両側のフランクに接続される複数の第１油溝を備えることを特徴とする転造ダイス。
2. 前記第１油溝の溝深さは、前記加工歯の山の高さに対して０．５〜１０％の範囲に設定されることを特徴とする請求項１記載の転造ダイス。
3. 前記第１油溝は、前記加工歯の山の高さ方向から見て前記転造方向に対して傾斜する傾斜油溝を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の転造ダイス。
4. 前記第１油溝は、前記傾斜油溝と交差する交差油溝を備えることを特徴とする請求項３記載の転造ダイス。
5. 前記フランクに形成されて複数の前記第１油溝にそれぞれ連なる複数の第２油溝を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の転造ダイス。
6. 前記第２油溝は、前記加工歯の山の高さ方向から見て前記転造方向に沿って形成される直線油溝を備えることを特徴とする請求項５記載の転造ダイス。
7. 複数の前記加工歯の間の谷底に形成されて複数の前記第２油溝にそれぞれ連なる複数の第３油溝を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の転造ダイス。
8. 前記第１油溝は、溝幅方向の両端部が凸の曲面状に形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の転造ダイス。

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