JP2022175327A

JP2022175327A - 転造ダイス

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Publication number: JP2022175327A
Application number: JP2021081639A
Authority: JP
Inventors: 喜隆小黒; Yoshitaka Oguro; 直樹桑原; Naoki Kuwabara
Original assignee: Union Tool Co
Current assignee: Union Tool Co
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2022-11-25
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Abstract

【課題】転造加工時の被転造素材の流動を最適化し、製品の歯先が不完全な形状に形成されることを防止し、転造加工後の突起の除去処理が不要となる転造ダイスを提供する。【解決手段】被転造素材20の外周面に螺旋状の歯形21を転造形成する際に用いる転造ダイスであって、転造方向始端側から転造方向終端側に向かって食付き部１、仕上げ部２及び逃げ部３を有し、前記食付き部１、前記仕上げ部２及び前記逃げ部３には、夫々、前記被転造素材20に当接する加工歯が設けられ、前記食付き部１の加工歯４は、歯先に先端に向かって凸となる山形先端部７を有し、この山形先端部７は、前記加工歯４の歯厚中心線Ｃｒに対して前記転造方向始端側の肉量が、前記転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されている転造ダイス。【選択図】図１

Description

本発明は、転造ダイスに関するものである。

従来、ねじ、リードスクリュー、ウォームの製造においては、略円筒形状の被転造素材を転造歯型が形成された転造ダイスで挟み込み、圧力をかけながら塑性変形加工する転造加工が広く用いられている。この転造加工は、切削加工と比較した場合、量産性に優れ大量生産に最適であること、加工硬化により２０％～３０％ほど被加工品の硬度が高くなること、転造ダイスと被転造素材とのバニシング効果により被転造品の加工面粗さが良好となること等のメリットがある。

また、この転造加工において、長尺の被転造素材を連続加工する場合、特許文献１～５に示すような丸ダイスを用いたスルーフィード転造加工装置（通し転造加工装置）が用いられる。このスルーフィード転造加工装置は、外周面に螺旋状の転造歯型を有する一対の丸ダイスを並列に配置し、回転軸に対して同一方向に回転させると共に、被転造素材の軸方向に対して一対の丸ダイスの回転軸をそれぞれ所定角度ずつ互いに逆方向に傾けて配置することで、被転造素材が軸方向に移動する「歩み現象」を利用し、長尺の被転造素材を連続加工するものである。

また、このスルーフィード転造加工装置に用いられる丸ダイスは、一般的には、一端の円柱底面にあたる転造方向始端側から順に転造方向に対する傾斜角度が夫々異なる食付き部、仕上げ部及び逃げ部を有する構成であり、具体的には、食付き部は加工歯の歯先線の回転軌跡が転造方向始端側から転造方向終端側に向かって拡径する拡径テーパ形状に形成され、仕上げ部は加工歯の歯先線の回転軌跡の直径が食付き部の終端位置における直径と同径となる円柱形状に形成され、逃げ部は加工歯の歯先線の回転軌跡が転造方向終端側に向かって縮径する縮径テーパ形状に形成されている。

特開２００４－６６２７２号公報特開２００１－３００６７５号公報実公昭４６－２２４２６号公報特開２００９－９５８８３号公報実開平５－８８７３３号公報

ところで、この丸ダイスにおいて、従来、加工歯の形状が、仕上げ部及び逃げ部においては歯先が平坦な歯直角断面視台形状に形成され、食付き部においては歯先に左右対称な山形（二等辺三角形）部を有する歯直角断面視ホームベース形状に形成されているものがある。

しかしながら、食付き部の加工歯が上記形状に形成されている場合、スルーフィード転造加工は、図２２に示すように、転造ダイス30の歯面を被転造素材40に押し当てながら回転させ、被転造素材40を転造ダイス30の歯先から歯底へ流動させ加工歯31の形状を転写・塑性変形（転造）させる加工方法であることから、食付き部の加工歯31の転造方向終端側フランク32（歯面のうち転造方向終端側を向くフランク）において、被転造素材40をダイス歯底側へ流動させる方向の摩擦力が作用し、転造ダイス30の食付き部の加工歯31により加工される被転造素材40は、この加工歯31の転造方向始端側フランク33（歯面のうち転造方向始端側を向くフランク）に接する部分に比べ、転造方向終端側フランク32に接する部分の方が大きく隆起してしまう。なお、図２２において矢印で示した転造方向は、転造加工中に被転造素材40が移動する方向（被転造素材40の軸方向）である。

このような隆起が生じた場合、図２３に示すように、被転造素材40の歯形41の先端にて突起42が形成され、歯形41が不完全な形状となってしまい、このような歯形41を有する製品を使用した際に相手部品との干渉による動作音（振動音）が大きくなったり、相手部品の摩耗による寿命に影響したりするなどの問題が生じてしまう。

そのため、従来は、転造加工後に例えば研削加工でこの突起42を除去する処理を行い、上記問題を解消しているが、この突起42の除去処理の追加により、スループットの低下やコストアップなどの新たな問題が生じている。

本発明は、このような現状に鑑みなされたものであり、転造加工時の被転造素材の流動を最適化し、製品の歯先が不完全な形状に形成されることを防止し、転造加工後の突起42の除去処理が不要となる転造ダイスを提供することを目的とする。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

被転造素材20の外周面に螺旋状の歯形21を転造形成する際に用いる転造ダイスであって、転造方向始端側から転造方向終端側に向かって食付き部１、仕上げ部２及び逃げ部３を有し、前記食付き部１、前記仕上げ部２及び前記逃げ部３には、夫々、前記被転造素材20に当接する加工歯が設けられ、前記食付き部１の加工歯４は、歯先に先端に向かって凸となる山形先端部７を有し、この山形先端部７は、前記加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒに対して前記転造方向始端側の肉量が、前記転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

また、請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記山形先端部７の先端に位置する頂部７ａが前記歯厚中心線Ｃ_ｒに対して前記転造方向始端側に偏倚していることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

また、請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記山形先端部７は、歯直角断面視形状が三角形状に構成されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

また、請求項２，３いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、下式（１）で求められる前記頂部７ａの前記歯厚中心線Ｃ_ｒに対する偏倚度合いが１２％以上であることを特徴とする転造ダイスに係るものである。
偏倚度合い（％）＝Ｄ／（Ｗ－（Ｗ_ｄＬ－Ｗ_ｒＬ））×１００（１）
ここで、Ｄは食付き部１の加工歯４の歯直角断面視における歯厚中心線Ｃ_ｒに対する前記加工歯４の前記頂部７ａの偏倚量、Ｗは仕上げ部２の加工歯５の先端における歯先歯厚、Ｗ_ｄＬは仕上げ部２の加工歯５の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚、Ｗ_ｒＬは食付き部１の加工歯４の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚である。

また、請求項４記載の転造ダイスにおいて、前記偏倚度合いが２４％以上４４％以下であることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

また、請求項１～５いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記仕上げ部２に設けられた加工歯５及び前記逃げ部３に設けられた加工歯６は、夫々、先端が平坦面に形成され、また、前記仕上げ部２に設けられた加工歯５は、前記食付き部１側の所定範囲において、前記平坦面の幅が前記食付き部１側ほど狭くなっていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

また、請求項１～６いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、この転造ダイスは、ダイス回転軸Ｏ周りに回転する丸ダイスに構成され、前記食付き部１は、この食付き部１の加工歯４の歯先線Ｔ１の回転軌跡が前記転造方向始端側から前記転造方向終端側に向かって拡径する拡径テーパ形状に形成され、前記仕上げ部２は、この仕上げ部２の加工歯５の歯先線Ｔ２の回転軌跡の直径が前記食付き部１の終端位置における直径と同径となる円柱形状に形成され、前記逃げ部３は、この逃げ部３の加工歯６の歯先線Ｔ３の回転軌跡が前記転造方向終端側に向かって縮径する縮径テーパ形状に形成されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

本発明は上述のように構成したから、転造加工時の被転造素材の流動が最適化され、製品の歯先が不完全な形状に形成されることが可及的に防止される。

したがって、本発明を用いることで、転造加工後の突起（隆起）の除去処理が不要となり、工数削減によるスループットの向上やコスト低減の効果が得られる。

本実施例を示す説明正面図である。本実施例の食付き部と仕上げ部の境界部を示す拡大説明断面図である。本実施例の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の食付き部及び仕上げ部の加工歯に関する記号説明図である。本実施例を用いた場合の食付き部での被転造素材の流動状態を示す説明図である。本実施例を用いて転造加工した被転造素材を示す説明図である。本実施例の実験例１の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例２の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例３の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例４の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例５の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例６の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例７の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例８の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例９の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例１０の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実施例の実験例１１の食付き部の加工歯を示す説明図である。比較例の食付き部の加工歯を示す説明図である。本実験の評価結果をまとめた表である。本実験のＳ_２／Ｓ_１面積比に関する詳細をまとめた表である。本実験の盛り上がり評価の判定基準を示す図である。従来例（比較例）を用いた場合の食付き部での被転造素材の流動状態を示す説明図である。従来例（比較例）を用いて転造加工した被転造素材を示す説明図である。

好適と考える
本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明は、食付き部１の加工歯４が、歯先に先端に向かって凸となる山形先端部７を有し、この山形先端部７は、加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒに対して転造方向始端側の肉量が、転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されているから、転造加工時に、食付き部１の加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒより転造方向始端側における被転造素材への押し込み量（食い込み量）が、歯厚中心線Ｃ_ｒより転造方向終端側における被転造素材への押し込み量よりも多くなる。

これにより、本発明において、被転造素材20は、従来の左右対称な山形（二等辺三角形）部を有する歯直角断面視ホームベース形状に形成された加工歯31で転造加工した場合に比べ、食付き部１の加工歯４の転造方向始端側フランク９の方への流動量が多くなり（食付き部１の加工歯４の転造方向終端側フランク８の方への流動の偏りが低減され）、食付き部１の加工歯４の転造方向始端側及び転造方向終端側への被転造素材20の流動がほぼ均等になって、製品の歯先が不完全な形状に形成されること（隆起により突起42が形成されること）が防止される。

したがって、本発明を用いることで、転造加工後の突起42（隆起）の除去処理が不要となり、工数削減によるスループットの向上やコスト低減の効果が得られる。

なお、本発明において、食付き部１の加工歯４の歯先の山形先端部７とは、食付き部１の加工歯４の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に所定距離を隔てた位置よりも先端側（歯先側）に向かって凸となる山形に形成された部分（例えば、図３に示す斜線部）を意味する。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、被転造素材20の外周面に歯形21を転造形成する際に用いる転造ダイス、具体的には、長尺棒状の被転造素材20の外周面にスルーフィード転造（通し転造）により螺旋状の歯形21を転造形成する際に用いる丸ダイスに係るものであり、図１に示すように、加工歯４の歯先線Ｔ１の回転軌跡が前記転造方向始端側から前記転造方向終端側に向かって拡径する拡径テーパ形状に形成された食付き部１と、この食付き部１に連設され、加工歯５の歯先線Ｔ２の回転軌跡の直径が前記食付き部１の終端位置における直径と同径となる円柱形状に形成された仕上げ部２と、この仕上げ部２に連設され、加工歯６の歯先線Ｔ３の回転軌跡が前記転造方向終端側に向かって縮径する縮径テーパ形状に形成された逃げ部３とからなり、この食付き部１、仕上げ部２及び逃げ部３の夫々の外周面に、連続する螺旋状の加工歯（転造歯型）が設けられているものである。

ここで、歯先線Ｔ１は、食付き部１の加工歯４の歯先を結ぶ仮想線であり、歯先線Ｔ２は、仕上げ部２の加工歯５の歯先を結ぶ仮想線であり、歯先線Ｔ３は、逃げ部３の加工歯６の歯先を結ぶ仮想線である。図１においては、これらの歯先線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を実線で表して丸ダイスの輪郭を示している。

具体的には、この螺旋状の加工歯はダイス回転軸Ｏ周りに形成されている。

また、この加工歯において、仕上げ部２に設けられた加工歯５及び逃げ部３に設けられた加工歯６は、図１中の拡大図に示すように、先端（歯先）が平坦面に形成され、且つ、先端側に向かうほど歯厚が薄くなる略左右対称な歯直角断面視台形状に形成されている。

また、この仕上げ部２においては、図２に示すように、食付き部１側の所定範囲における加工歯５の先端平坦面の幅が食付き部１側ほど狭くなっており、且つ、この先端平坦面は食付き部１寄りに形成されている。このような形状とすることにより、食付き部１の加工歯４と仕上げ部２の加工歯５との急激な形状変化を徐々に緩和し、この形状のギャップに起因する加工不具合（転造品の歯底部のキズやむしれ等）の発生を防止し、より高品位な歯形を有する転造品を得る際に好適なものとなる。

なお、食付き部１側の所定範囲とは、仕上げ部２の幅（食付き部１と仕上げ部２との境界から仕上げ部２から逃げ部３との境界までの、ダイス回転軸Ｏ方向の距離）の７０％以下である。仕上げ部２の幅の７０％を超えて先端平坦面の幅が狭い加工歯５が形成された場合には、仕上げ部２のうちの逃げ部３側に形成された先端平坦面の幅が狭くなっていない加工歯５での加工が不十分となり、被転造素材40が所望の形状に仕上がらない恐れがある。

また、食付き部１の加工歯４は、この加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒに対して転造方向始端側の肉量が転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されている。

ここで、前記肉量は以下に示すように断面積に置き換えて比較することができる。

具体的には、図３に示すように、食付き部１の加工歯４は、歯先に先端に向かって凸となる山形先端部７を有する構成、すなわち、本実施例の食付き部１の加工歯４は、歯先が先端に向かって凸となる山形（山形先端部７）に形成された構成であり、この山形先端部７は、この加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒに対して転造方向始端側の肉量が、転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されている。

より具体的には、山形先端部７は、歯直角断面視において、頂部７ａが歯厚中心線Ｃ_ｒに対して転造方向始端側に偏倚し、歯厚中心線Ｃ_ｒより転造方向終端側断面積Ｓ_１（図３中の右下がり斜線部）に対して転造方向始端側断面積Ｓ_２（図３中の左下がり斜線部）が大きい略三角形の凸状、言い換えると、転造方向終端側の斜辺が転造方向始端側の斜辺に比して長さが長く、傾斜角度が緩やかとなる略三角形の凸状を呈する形状に形成されている。

さらに詳細に説明すると、本実施例の食付き部１の加工歯４は、歯底側（加工歯基端側）が仕上げ部２や逃げ部３と同様、歯直角断面視略台形に形成され、歯先側（加工歯先端側）、具体的には、山形先端部７が歯直角断面視略三角形（頂部７ａが歯厚中心線Ｃ_ｒに対して転造方向始端側に偏倚している略三角形）に形成され、さらに、歯丈ｈが仕上げ部２や逃げ部３と同じ丈に設定されている。ここで、食付き部１の加工歯４及び仕上げ部２の加工歯５の歯丈ｈは、夫々の加工歯の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先までのダイスの半径方向の距離であり、逃げ部３の加工歯６の歯丈ｈは、加工歯６の転造方向始端側に隣接する歯底から歯先までのダイスの半径方向の距離である。

なお、この食付き部１の加工歯４においては、転造方向終端側フランク８が仕上げ部２の加工歯５の転造方向終端側フランク10（図４参照）と同様の形状である範囲が歯丈ｈの５０％を超えて形成されると、頂部７ａから転造方向終端側フランク８に至る傾斜面の傾斜角度が小さくなり、食付き部１において、転造方向始端側フランク９の方への被転造素材20の流動量が多くなる効果が抑制されてしまうことから、仕上げ部２の加工歯５の転造方向終端側フランク10（図４参照）と同様の形状となる範囲は歯底から歯丈ｈの５０％以下であることが望ましく、本実施例においては、歯底から歯丈ｈの４２％以下の部分における形状が仕上げ部２の加工歯５と略同形状に形成されている。

また、この食付き部１の加工歯４は、上記山形先端部７の歯直角断面視略三角形における頂部７ａの歯厚中心線Ｃ_ｒに対する下式（１）で求められる偏倚度合いが１２％以上、好ましくは、２４％以上４４％以下となるように構成されている。
偏倚度合い（％）＝Ｄ／（Ｗ－（Ｗ_ｄＬ－Ｗ_ｒＬ））×１００（１）

ここで、図４を参照して、Ｄは食付き部１の加工歯４（図４中、実線で表示）の歯直角断面視における歯厚中心線Ｃ_ｒに対する頂部７ａの偏倚量、Ｗは仕上げ部２の加工歯５（図４中、破線で表示）の先端における歯先歯厚、Ｗ_ｄＬは仕上げ部２の加工歯５の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚、Ｗ_ｒＬは食付き部１の加工歯４の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚である。

また、距離Ｌは食付き部１の加工歯４における転造方向終端側の歯底から山形先端部７が形成されず略台形の歯形状が維持されている範囲（転造方向終端側フランク８のフランク角α₁及び転造方向始端側フランク９のフランク角α₂が維持されている任意の部分）とする。ここでフランク角α₁及びα₂は、歯厚中心線Ｃ_ｒ（に平行な直線）と各フランクとがなす角である。

また、Ｃ_ｄは仕上げ部２の加工歯５の歯直角断面視における歯厚中心線である。

なお、本実施例では、転造方向終端側フランク８のフランク角α₁と転造方向始端側フランク９のフランク角α₂は同じ角度としているが、夫々、異なる角度となっても良い。

また、仕上げ部２の加工歯５の歯先歯厚Ｗについて、先端（歯先）の平坦面と転造方向始端側フランク11若しくは転造方向終端側フランク10とが曲面や面取り加工面で接続される場合には、平坦面及び両フランクの延長線を外挿し、夫々の延長線の交点間の距離を歯先歯厚Ｗとする。

また、この食付き部１の加工歯４の頂部７ａ形状については、先鋭形状だとチッピングが生じやすくダイス寿命が短くなるため、図３に示すようなＲ形状や、頂部７ａから転造方向始端側に向かって下り傾斜する面を有する面取り形状とすることが好ましい。

以上のように構成される本実施例の作用効果について以下に説明する。

本実施例は、食付き部１の加工歯４が、歯先に先端に向かって凸となる山形先端部７を有し、この山形先端部７は、加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒに対して転造方向始端側の肉量が、転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されている、具体的には、前記山形先端部７が、歯直角断面視三角形状に形成され、この山形先端部７における頂部７ａの歯厚中心線Ｃ_ｒに対する偏倚度合いが１２％以上、好ましくは、２４％以上４４％以下となるように構成され、加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒに対して転造方向始端側の肉量が、転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されているから、転造加工時に、この食付き部１の加工歯４の歯厚中心線Ｃ_ｒより転造方向始端側における被転造素材20への押し込み量（食い込み量）が、歯厚中心線Ｃ_ｒより転造方向終端側における被転造素材20への押し込み量よりも多くなり、被転造素材20は、従来の左右対称な山形（二等辺三角形）部を有する歯直角断面視ホームベース形状に形成された加工歯で転造加工した場合に比べ、食付き部１の加工歯４の転造方向始端側フランク９の方への流動量が多くなり（食付き部１の加工歯４の転造方向終端側フランク８の方への流動の偏りが低減され）、図５に示すように、食付き部１の加工歯４の転造方向始端側及び転造方向終端側への被転造素材20の流動がほぼ均等になって、製品（リードスクリュー）の歯先が不完全な形状に形成されること（隆起により突起42が形成されること）が防止され、図６に示すような適正な形状の歯形21が転造形成されることとなる。

さらに、本実施例は、食付き部１の加工歯４の頂部７ａの形状がＲ形状に形成されているから、チッピングが生じにくく、ダイス寿命が延命化されることとなる。

したがって、本実施例を用いることで、転造加工後の突起42（隆起）の除去処理が不要となり、工数削減によるスループットの向上やコスト低減の効果が得られる。

次に、本実施例の効果を裏付ける実験結果（性能評価結果）について説明する。

本実験では、ねじれ方向が右（右ねじれ）であるリードスクリューを作成するためのスルーフィード転造丸ダイスを用いた。具体的には、食付き部１の加工歯４を、図７（実験例１）～図１７（実験例１１）に示すような山形先端部７の頂部７ａの歯厚中心線Ｃ_ｒに対する偏倚量Ｄが異なる形状に形成した丸ダイス及び図１８（比較例）に示す従来形状（偏倚量Ｄ＝０）に形成した丸ダイスを用いてスルーフィード転造により被転造素材20に歯形21を形成したリードスクリューを作成し、この被転造素材20の歯形21の盛り上がり状態を確認すると共に、各丸ダイスのダイス寿命を確認した。

これらのリードスクリューの仕様は、実験例１，２，９においては外径８ｍｍ・ピッチ１．９６ｍｍ・条数５、実験例３，４，１０においては外径８ｍｍ・ピッチ２．５ｍｍ・条数６、実験例５～８，１１及び比較例においては外径９ｍｍ・ピッチ２．５５ｍｍ・条数４である。

なお、これらのリードスクリューの歯形仕様は、いずれも、その歯形21の歯先の肩部が丸みを帯びた形状であること、すなわち、転造加工時にスルーフィード転造丸ダイスの仕上げ部２の加工歯５の転造方向終端側フランクと接する第一フランク23（図２１参照）及び転造加工時にスルーフィード転造丸ダイスの仕上げ部２の加工歯５の転造方向始端側フランクと接する第二フランク24（図２１参照）の両フランクと歯先上面との接続部分に、外方に凸となる円弧部22を有することが求められる仕様である。

また、丸ダイスの仕上げ部２において、加工歯５の先端平坦面の幅が狭くなるよう形成された領域の幅は、仕上げ部２の幅に対して実験例１，２，９においては６１．０％、実験例３，４，１０においては６８．７％、実験例５～８，１１では５１．２％である。

＜盛り上がり評価＞
被転造素材20の歯形21の盛り上がり評価は、食付き部１の加工歯４の山形先端部７の歯直角断面視形状における頂部７ａの偏倚度合い及び山形先端部７の歯直角断面視形状における転造方向始端側断面積Ｓ_２／転造方向終端側断面積Ｓ_１の面積比と関連付けて行った。

各実験例の偏倚度合いは、下式（１）を用いて求めた。
偏倚度合い（％）＝Ｄ／（Ｗ－（Ｗ_ｄＬ－Ｗ_ｒＬ））×１００（１）

ここで、Ｄは食付き部１の加工歯４の歯直角断面視における歯厚中心線Ｃ_ｒに対する加工歯４の頂部７ａの偏倚量、Ｗは仕上げ部２の加工歯５の先端における歯厚、Ｗ_ｄＬは仕上げ部２の加工歯５の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚、Ｗ_ｒＬは食付き部１の加工歯４の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚である（図４参照）。

なお、上記式（１）にて求められる偏倚度合いの最大値は５０％となる。

また、転造方向始端側断面積Ｓ_２／転造方向終端側断面積Ｓ_１の面積比は、図３に示すように、山形先端部７と歯底側の仕上げ部２の加工歯５と同様の歯形状領域、すなわち、山形先端部７を構成する２つの傾斜面と転造方向終端側フランク８若しくは転造方向始端側フランク９との夫々の境界に形成されるａ点及びｂ点のうち、より歯底側にある点から歯厚中心線Ｃ_ｒに直交する直線を引き、その直線より先端側（歯先側）の転造方向終端側断面積Ｓ_１及び転造方向始端側面積Ｓ_２を求め、算出した（図２０参照）。

なお、ａ点及びｂ点が円弧状となっている場合は、円弧の始点が最も歯底側の位置から歯厚中心線Ｃ_ｒに直交する直線を引き、その直線より先端側（歯先側）の転造方向終端側断面積Ｓ_１及び転造方向始端側断面積Ｓ_２を求めた。

図１９に実験例１～１１及び比較例の盛り上がり評価結果を示す。なお、盛り上がり評価の判定は、図２１に示すように、被転造素材20のリードスクリューの歯形21の前記第一フランク23及び前記第二フランク24の両フランクと歯先上面との接続部分に、外方に凸となる円弧部22が得られると共に、歯先上面が平坦面となる歯形21が得られたものを「Ａ」、若干の未充填部が見られるが、被転造素材20のリードスクリューの歯形21の先端まで素材が到達し、前記第一フランク23及び前記第二フランク24の両フランクと歯先上面との接続部分に円弧部22が得られたものを「Ｂ」、前記第二フランク24の盛り上がりが不足して円弧部22が得られず、被転造素材20のリードスクリューの歯形21の歯先の先端において明らかな突起42が存在しているものを「Ｃ」とした。「Ｃ」の形状においては相手部品との干渉による動作音の発生や、相手部品の摩耗による寿命の悪化につながる。これに対して「Ｂ」の形状では円弧部22が形成されており相手部品と滑らかに接触することができるため、「Ｃ」の形状で発生する問題は生じないため、好ましい態様である。「Ａ」はさらに好ましい態様となる。

図１９に示すように、盛り上がり評価に関しては、比較例（偏倚度合い０％）のみに被転造素材20のリードスクリューの歯形21の歯先の先端において明らかな突起42が見られた。

また、突起42が見られなかった実験例１～１１において、偏倚度合いが１２．６％の実験例５と２３．２％の実験例１は、判定Ｂであった。さらに、実験例１及び実験例５以外では、判定Ａとなった。この結果より、実験例１～１１については、良好な盛り上がり状態であることが確認できた。

また、転造方向始端側断面積Ｓ_２／転造方向終端側断面積Ｓ_１の面積比は、Ｓ_２／Ｓ_１＝１．３０～１．７９であり、この面積比は上記偏倚度合いとほぼ対応しており、偏倚度合いが最も小さい実験例５の面積比が最も小さかった。
＜ダイス寿命評価＞
ダイス寿命評価は、長さ２．５ｍの被転造素材20の転造加工を３００回行った後、食付き部１の加工歯４のチッピングの有無を確認し、このチッピングの有無でダイス寿命を判定した。なお、本実験では、チッピング無しを「Ａ」、チッピング有りを「Ｂ」とした。

図１９に示すように、ダイス寿命評価に関しては、実験例９，１０，１１の３つの丸ダイスにおいて、チッピングの発生が確認された。この実験例９～１１は、図１５～１７に示すように、食付き部１の加工歯４の頂部７ａが先鋭形状に形成されたものである。すなわち、頂部７ａをＲ形状に形成したものにはチッピングの発生は見られなかった。

＜総合判定＞
図１９に、上述の盛り上がり評価の結果とダイス寿命評価の結果による総合判定結果を示す。総合判定は良好な結果から順に「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の三段階での判定を行い、盛り上がり評価とダイス寿命評価が共にＡであった実施例については総合判定Ａ、盛り上がり評価とダイス寿命評価のいずれか一方がＡでもう一方がＢであった実施例、及び盛り上がり評価とダイス寿命評価が共にＢであった実施例については総合判定Ｂ、また、盛り上がり評価結果がＣとなる実施例については、総合判定Ｃとした。総合判定Ａは、盛り上がりについて最も良好な状態であり、且つダイス寿命も良好であることから、最も良好な態様となる。総合判定Ｂは、少なくとも食付き部の加工歯のチッピングが発生しダイス寿命と判定されるまでは、良好な盛り上がり状態のリードスクリューの歯形21が得られる。これに対し総合判定Ｃとなるものは、ダイス寿命によらず突起42が発生してしまう。

評価の結果、実験例２～４，６～８が総合判定Ａ、実験例１，５，９～１１が総合判定Ｂ、比較例は総合判定Ｃとなった。

以上、上述した盛り上がり評価の結果とダイス寿命評価及び総合判定の結果を鑑みて、食付き部１の加工歯４は、山形先端部７の歯直角断面視形状における頂部７ａの偏倚度合いが１２％以上、好ましくは、２４％以上４４％以下（Ｓ_２／Ｓ_１の面積比では１．５６以上）が好ましく、また、頂部７ａの形状はＲ形状（Ｒ＝０．１～０．３ｍｍ程度）若しくは面取り形状とすることが好ましい。

上述のとおり、本実施例の効果を裏付ける実験として、ねじれ方向が右（右ねじれ）であるリードスクリューを作成するためのスルーフィード転造丸ダイスを用いたが、本発明は、右ねじれのリードスクリューに限らず、ねじれ方向が左（左ねじれ）であるリードスクリューを作成するためのスルーフィード転造丸ダイスに適用しても良い。

なお、ねじれ方向が左（左ねじれ）であるリードスクリューを転造加工する場合は、転造方向が同じであることを前提条件として、すなわち、本実施例においては図５に示すように、被転造素材20が右側から左側へ移動することを前提条件として、右ねじれのリードスクリューの転造加工における設定に対して、加工歯の螺旋方向が逆方向となる丸ダイスを用いて、ダイス回転軸を傾ける方向を逆方向に設定して一対の丸ダイスを配置し、丸ダイスの回転方向を逆方向に設定すれば良い。

また、本実施例に係る転造ダイスは、リードスクリューに限らず、台形ねじやウォームなど、螺旋状の歯形を有する被転造素材の転造加工に適用することもできる。

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１食付き部
２仕上げ部
３逃げ部
４（食付き部の）加工歯
５（仕上げ部の）加工歯
６（逃げ部の）加工歯
７山形先端部
７ａ頂部
20 被転造素材
21 歯形
Ｃ_ｒ（食付き部の加工歯の）歯厚中心線
Ｏダイス回転軸
Ｔ１（食付き部の加工歯の）歯先線
Ｔ２（仕上げ部の加工歯の）歯先線
Ｔ３（逃げ部の加工歯の）歯先線

Claims

被転造素材の外周面に螺旋状の歯形を転造形成する際に用いる転造ダイスであって、転造方向始端側から転造方向終端側に向かって食付き部、仕上げ部及び逃げ部を有し、前記食付き部、前記仕上げ部及び前記逃げ部には、夫々、前記被転造素材に当接する加工歯が設けられ、前記食付き部の加工歯は、歯先に先端に向かって凸となる山形先端部を有し、この山形先端部は、前記加工歯の歯厚中心線に対して前記転造方向始端側の肉量が、前記転造方向終端側の肉量に比して多い肉量となるように構成されていることを特徴とする転造ダイス。
請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記山形先端部の先端に位置する頂部が前記歯厚中心線に対して前記転造方向始端側に偏倚していることを特徴とする転造ダイス。
請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記山形先端部は、歯直角断面視形状が三角形状に構成されていることを特徴とする転造ダイス。
請求項２，３いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、下式（１）で求められる前記頂部の前記歯厚中心線に対する偏倚度合いが１２％以上であることを特徴とする転造ダイス。
偏倚度合い（％）＝Ｄ／（Ｗ－（Ｗ_ｄＬ－Ｗ_ｒＬ））×１００（１）
ここで、Ｄは食付き部の加工歯の歯直角断面視における歯厚中心線に対する前記加工歯の前記頂部の偏倚量、Ｗは仕上げ部の加工歯の先端における歯先歯厚、Ｗ_ｄＬは仕上げ部の加工歯の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚、Ｗ_ｒＬは食付き部の加工歯の転造方向終端側に隣接する歯底から歯先方向に距離Ｌを隔てた位置における歯厚である。
請求項４記載の転造ダイスにおいて、前記偏倚度合いが２４％以上４４％以下であることを特徴とする転造ダイス。
請求項１～５いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記仕上げ部に設けられた加工歯及び前記逃げ部に設けられた加工歯は、夫々、先端が平坦面に形成され、また、前記仕上げ部に設けられた加工歯は、前記食付き部側の所定範囲において、前記平坦面の幅が前記食付き部側ほど狭くなっていることを特徴とする転造ダイス。
請求項１～６いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、この転造ダイスは、ダイス回転軸周りに回転する丸ダイスに構成され、前記食付き部は、この食付き部の加工歯の歯先線の回転軌跡が前記転造方向始端側から前記転造方向終端側に向かって拡径する拡径テーパ形状に形成され、前記仕上げ部は、この仕上げ部の加工歯の歯先線の回転軌跡の直径が前記食付き部の終端位置における直径と同径となる円柱形状に形成され、前記逃げ部は、この逃げ部の加工歯の歯先線の回転軌跡が前記転造方向終端側に向かって縮径する縮径テーパ形状に形成されていることを特徴とする転造ダイス。