JP2902101B2 - ねじと歯車類似形状の同時転造方法及び転造工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、転がり円径の小さなねじと転がり円径の
大きなインボリュートセレーション、インボリュートス
プライン等の歯車類似形状を同時に軸部材に転造する平
ダイス形の転造工具、及びこれを用いる転造方法に関す
る。

（従来の技術） 第５図に示すように、セレーション等の歯車類似形状
２とねじ３を転がり円径の異なる軸部材１に同時に転造
することは、従来から行われてきたところである。例え
ば、第６図乃至第８図に示すように、下側ねじ転造工具
４と下側セレーション転造工具（歯車類似形状転造工
具）５とを直列に配置すると共に、上側ねじ転造工具６
と上側セレーション転造工具７とを下側の各転造工具と
相互に対向させて配置する。転造加工される軸部材１を
上・下の転造工具の間に配置し、先ずねじ転造を行い、
次いでセレーションを転造するようになっている。

さらに、第９図乃至第11図に示すものは、特開昭60−
72630号公報に開示されているように、上下のねじ転造
工具4,6と上下のセレーション転造工具5,7とを対向して
配置すると共に、下側ねじ転造工具４は下側セレーショ
ン転造工具５の転がり円径に合わせたリード角をもつと
共に、該下側ねじ転造工具４は下側セレーション転造工
具５が図示したようにセレーション転造工具の転造歯群
の転造終了点よりセレーションの転がり円径の約1.5倍
間隔手前でねじ転造を終了させる位置からねじ転造が開
始される位置に並設される。さらに、上側ねじ転造工具
６と上側セレーション転造工具７は前記の下側の各転造
工具と相互に対向位置に配置されている。この場合、軸
部材１を上下の各転造工具の間に配置するとともに、該
上下の転造工具を等速度で相互に反対方向に移動させ
て、セレーションの喰付き歯部での転造途中からねじ転
造を開始し、軸部材１にねじとセレーションを転造加工
する。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように、ねじ転造工具とセレーション転造工具
を直列に配置したものでは、転造ストロークが長く、い
きおい転造時間も長くかかる。しかも転造盤自体も大型
になってしまう。

下側ねじ転造工具４と下側セレーション転造工具５を
並設したものでは、第10C図に示すように軸部材１のセ
レーション径Ａとねじ径Ｂとは転がり円径に差がある。
このため、通常のリード角をもつねじ転造工具では転造
が不可能となる。

さらに、ねじ転造工具のリード角をセレーションのリ
ードのころがり円径に合わせたものでは、ねじとセレー
ションの径差による滑りが全てのねじ転造箇所にかかる
為、ねじの転造性を損なうことになり、転造不良が発生
し易い。もしねじ転造長L1がセレーション転造長L2より
も長い場合には転造荷重がねじ転造の方が大きくなりセ
レーション転造が不可能となる。

（課題を解決するための手段） この発明は、．軸部材に転がり円径の小さなねじと
転がり円形の大きな歯車類似形状を同時に転造する場
合、先ず歯車類似形状の転造工具を用いて転造を開始
し、次いで前記歯車類似形状の仕上げ転造途中から、喰
付き歯群のリード角を歯車類似形状の転がり径に合わせ
て補正したねじ転造工具を用いてねじ転造を開始し、歯
車類似形状の転造後は、喰付き歯群後半・仕上げ歯群及
び逃げ歯群が通常のねじ転がり円径に合わせたリード角
をもつ前記ねじ転造工具にて、歯車類似形状の転造後に
ねじのみの転造を行うようにした転造方法、．さらに
歯車類似形状の仕上げ歯群開始位置から転がり円径の円
周長の半分以上進んでからねじ転造が開始するようにし
たねじと歯車類似形状の転造方法、．歯車類似形状の
仕上げ歯群の途中からねじ転造歯群が始まる位置に該ね
じ転造工具を配置し、さらに該ねじ転造工具の喰付歯群
は、歯車類似形状の転がり円径に合わせたリード角で逃
がしをもつ前半喰付き部と、通常のねじリード角をもつ
後半喰付き部と仕上げ歯群と逃げ歯群と、を有し、前半
喰付き部が歯車類似形状の仕上げ歯群の途中から歯車類
似形状の転造終了位置に配置された転造工具、及び．
ねじ転造工具と歯車類似形状の転造工具の全長は相互に
同一であり、ねじ転造工具は歯車類似形状の転造工具の
喰付き歯群から仕上げ歯群途中までの歯を除去したぬす
み部を有し、歯車類似形状の転造工具はねじ転造工具の
喰付き歯群途中から仕上げ歯群・逃げ歯群終了までの歯
を除去しぬすみ部を設けた転造工具であって、転造盤の
大型化を避けることができ、ねじ転造精度の高い軸部材
を提供することができるのである。

（作用）先ず軸部材１の大径部18の外周面にセレーショ
ン転造工具5,7によってセレーションが形成される。セ
レーション仕上げ歯群13の途中から軸部材１の小径部19
に対するねじ転造が開始するが、その後セレーション転
造が終了しても、ねじ転造は引き続き行われ、最終的に
軸部材１の小径部19と大径部18にそれぞれねじとセレー
ションが転造成形される。この際、加工は短いストロー
ク範囲で成されるのであり、極めて短時間で加工が行わ
れる。また、ねじ転造工具の前半の喰付き歯群9aではセ
レーション転がり円径に合わせてリード角βが通常のリ
ード角αに比して歯が逃がしを設けてリード角が異なっ
ており、極めて精度の高い加工が行われる。

（実施例） 次に、この発明の実施例を第１図乃至第４図について
説明する。第１図はこの発明の実施例の工具の下部を示
す部分斜視図であって、下側ねじ転造工具４にはねじ転
造用の捩じれ溝８が形成され、下側セレーション転造工
具５にはラック状の歯形９が多数形成されている。前記
の下側ねじ転造工具４と下側セレーション転造工具５と
は長手方向に相互に密着した状態で図示しない基台上に
並列状態に配置されている。さらに、第４図に示すよう
に上記の転造工具４、５に対応して上部ねじ転造工具
６、上部セレーション転造工具７が図示しない移動台に
取り付けられている。また、下側転造工具と上側転造工
具の間に軸部材１を回転自在に支持した状態で上下の転
造工具を相対的に移動させることにより、回転円径の異
なるねじとセレーションを有する軸部材を転造加工する
ものである。

ねじ転造工具と歯車類似形状であるセレーション転造
工具の詳細な構造は、第２図及び第３図により下側ねじ
転造工具４と下側セレーション転造工具５にもとづいて
説明する。即ち、ねじ転造工具４とセレーション転造工
具５は長手方向の側面が密着した状態に並列配置されて
いる。ねじ転造工具４には多数のねじれ溝８を有し、か
つ喰付き歯群９、仕上げ歯群10、逃げ歯群11から構成さ
れると共に、該喰付き歯群は前半喰付き歯群9aと後半喰
付き部9bとからなる。

上記の後半喰付き歯群9bに設けられたねじれ溝８のリ
ード角βは、通常のねじ転がり円径から求められた値で
あるのに対し、前半喰付き歯群9aのリード角αはセレー
ションの転がり円径に合わせたリード角でもってねじれ
溝８に逃がしを追加することにより、前半と後半とでリ
ード角を異ならせている。この場合、α＜βの関係にな
る。

さらに、前半喰付き歯群9aと後半喰付き歯群9bのリー
ド角の相違によるねじれ溝に設けた上記の逃しは、ねじ
歯底線Ｄ−Ｄが逃げ部11を除き転造工具の底面線Ｅ−Ｅ
に平行であるが、前半喰付き歯群9aでは、喰付き側に向
けて勾配Ｆ−Ｇが付くように歯先歯厚がなくならない程
度までにセレーション転がり円径に合致するリード角で
逃げを付けている。

さらに、第２図に示すようにねじ転造工具4,6とセレ
ーション転造工具（歯車類似形状転造工具）5,7の全長
Ｗは共に同一である。しかし、ねじ転造工具はセレーシ
ョン転造工具の喰付き歯群12から仕上げ歯群13の途中ま
でに相当する部分にはぬすみ部分15が設けられている。
またセレーション転造工具５には、ねじ転造工具４の途
中の前半喰付歯群9aの終了位置からねじ転造工具の後半
喰付き歯群9b、仕上げ歯群10、逃げ部11までにぬすみ部
16が設けられている。

被転造軸部材１に歯車類似形状と、これよりも転がり
円径の小さなねじを転造加工するには、まず第４図に示
すように上下の転造工具４、５、６、７の間にリブセン
タ17により、軸部材１を回転自在に支承してから、各転
造工具を上下で相対的に移動させて転造を行う。

先ず軸部材１の大径部18の外周面にセレーション転造
工具5,7によってセレーションが形成される。セレーシ
ョン仕上げ歯13の途中から軸部材１の小径部19に対する
ねじ転造が開始するが、その後セレーション転造が終了
しても、ねじ転造は引き続き行われ、最終的に軸部材１
の小径部19と大径部18にそれぞれねじとセレーションが
転造成形される。この際、加工は短いストローク範囲で
成されるのであり、極めて短時間で加工が行われる。ま
た、ねじ転造工具の前半の喰付き歯群9aではセレーショ
ン転がり円径に合わせてリード角βが通常のリード角α
に比して歯に逃がしを設けてリード角が異なっており、
極めて精度の高い加工が行われる。

（効果） 本発明は、上述のようにねじ転造工具４、６の前半の
喰付歯群9aとセレーション転造工具5,7の仕上げ歯群13
とが並列しているので、その分だけ転造ストロークを短
くすることができ、転造盤の大型化が避けられる。

さらに、ねじ転造工具４、７の前半の喰付き歯群9aに
より被転造軸１の軸端の小径部19と大径部18との径差に
よるねじ転造時における滑りが吸収されて、以後は後半
の喰付き歯群9b、仕上げ歯群10、逃げ歯群11で滑りは充
分に矯正されて、精度の高い加工がなされる。また、ね
じ転造工具の寿命も向上した。

セレーション転造精度は喰付き歯群12の転造にて決ま
るのであり、セレーション仕上げ歯群13にてセレーショ
ンの転造加工中にねじの前半の喰付歯群9aで同時にねじ
転造が行われるのであり、該前半の喰付歯群9aではセレ
ーション転がり円径に合わせたリード角αにて逃がした
ので、セレーション転造精度が損なわれることはない。
さらに、ねじ転造工具とセレーション転造工具の全長が
等しいので、例えばねじ転造長がセレーション転造長よ
りも長くて転造荷重がねじの方が大きい場合にはセレー
ション転造が不可能となるが、本発明においてはかかる
問題は全く存在しなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の要部の斜視図、第２図はね
じ転造工具と歯車類似形状の転造工具の組合せ状態を示
す部分正面図、第３図は同側面図、第４図は同全体斜視
図、第５図は被転造軸部材の部分拡大図、第６図は従来
の転造工具の要部の斜視図、第7A図は第６図の転造工具
の正面図、第7B図は同側面図、第7C図は被転造軸部材の
加工状態の概略図、第８図は第６図の従来の工具の全体
斜視図、第９図はさらに従来の転造工具の要部の斜視
図、第10A図は第９図の転造工具の正面図、第10B図は同
側面図、第10C図は被転造軸部材の加工状態の概略図、
第11図は第９図の従来転造工具の全体斜視図である。 １……軸部材、２……歯車類形状 ３……ねじ、４……ねじ転造工具 ５……セレーション転造工具 ６……ねじ転造工具、７……セレーション転造工具 ８……ねじれ溝 ９……ねじ転造工具 9a……前半喰付歯群 9b……後半喰付歯群 10……ねじ転造工具の仕上げ歯群 11……ねじ転造工具の逃げ歯群 12……セレーション転造工具の喰付き歯群 13……セレーション転造工具の仕上げ歯群 14……セレーション転造工具の逃げ歯群 15……ぬすみ部分（ねじ転造工具） 16……ぬすみ部分（セレーション転造工具）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】喰付き歯群・仕上げ歯群及び逃げ歯群を有
   する転造工具を被転造軸部材を挟んで対置し、該対置す
   る転造工具を相互に反対方向に移動させて、該被転造軸
   部材に転がり円径の小さなねじと転がり円形の大きな歯
   車類似形状を同時に転造する場合、先ず歯車類似形状の
   転造工具を用いて転造を開始し、次いで前記歯車類似形
   状の仕上げ転造途中から、喰付き歯群のリード角を歯車
   類似形状の転がり円径に合わせて補正したねじ転造工具
   を用いてねじ転造を開始し、歯車類似形状の転造終了後
   は、喰付き歯群後半・仕上げ歯群及び逃げ歯群が通常の
   ねじ転がり円径に合わせたリード角をもつ前記ねじ転造
   工具にて、ねじのみの転造を行うようにしたことを特徴
   とする、ねじと歯車類似形状の同時転造方法。
2. 【請求項２】歯車類似形状の仕上げ歯群開始位置から同
   形状の転がり円径の円周長の半分以上進んだ後から、ね
   じ転造が開始する請求項１記載の転がり径の異なるねじ
   と歯車類似形状の同時転造方法。
3. 【請求項３】被加工軸部材を挟んで対向する一対のねじ
   転造工具と一対の歯車類似形状転造工具とが並設され、
   各転造工具には喰付き歯群・仕上げ歯群・逃げ歯群を有
   する転がり円径の小さなねじと転がり円径の大きな歯車
   類似形状の同時転造工具において、歯車類似形状の仕上
   げ歯群の途中からねじ転造歯群が始まる位置に該ねじ転
   造工具を配置し、さらに該ねじ転造工具の喰付歯群は、
   歯車類似形状の転がり円径に合わせたリード角で逃がし
   をもつ前半喰付き部と、通常のねじリード角をもつ後半
   喰付き部と仕上げ歯群と逃げ歯群と、を有し、前記前半
   喰付き部が前記歯車類似形状の仕上げ歯群の途中から歯
   車類似形状の転造終了位置に配置されていることを特徴
   とするねじと歯車類似形状の転造工具。
4. 【請求項４】ねじ転造工具と歯車類似形状の転造工具の
   全長は相互に同一であり、ねじ転造工具は歯車類似形状
   の転造工具の喰付き歯群から仕上げ歯群途中までの歯を
   除去したぬすみ部を有し、歯車類似形状の転造工具はね
   じ転造工具の喰付き歯群途中から仕上げ歯群・逃げ歯群
   終了までの歯を除去しぬすみ部を有する請求項３記載の
   ねじと歯車類似形状の転造工具。