JP2913523B2 - 平歯車の鍛造加工方法 - Google Patents

平歯車の鍛造加工方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平歯車の鍛造加工方
法、さらに詳しくは平歯車を冷間鍛造加工によって製造
する方法に関している。
【0002】
【従来の技術】平歯車を鍛造加工によって製造する技術
は、特公平3−37810号によって知られている。
【0003】上記従来技術は、素材を熱間もしくは温間
鍛造にて歯形部を最終仕上り歯プロファイルより少し大
きく成形した後、これを冷却・焼準・ショットブラスト
・ボンディング処理を順次行い、次いでこれを冷間しご
きダイスのアプローチに嵌込み、かつ該ダイスに押し込
み、冷間しごき工程にて所望の精度を得るようになした
ことを特徴するものであり、熱間もしくは温間鍛造によ
って歯形部までの形状に成形した後、冷間しごき型を使
用して冷間鍛造によって仕上り成形しているので、浸炭
焼入後の歯部の変形が少なく強度が大であり、このため
ニッケルクロムモリブデン鋼など高価な素材を使用しな
くてもよいので素材単価も安価となることの効果があ
る、とされている。
【0004】上記したように、従来技術においては、熱
間もしくは温間鍛造によって歯形部を最終仕上り歯輪郭
よりも少し大きく成形しているが、熱間もしくは温間鍛
造は素材の変形が大きく精度が安定しない。従来技術で
行われる熱間もしくは温間鍛造加工は最終仕上げを行う
加工ではないが、熱間もしくは温間鍛造では最終仕上げ
工程の冷間しごき加工で必要とされる0.01〜0.0
5mmのしごき代を安定して確保することができず、こ
のため、しごき後の製品精度が劣るといった問題があ
る。
【0005】又、素材が鉄の場合、熱間鍛造では、一般
に素材を1000°C、温間鍛造では500〜900°
Cに加熱して行うが、この加工は金型の摩耗を早めるこ
とになり、結果として製品の精度を向上させることがで
きない。
【0006】図11,12は、従来技術を実施する金型
構造を示しており、共に金型密閉型である。図11にお
いて、1はダイ、2はパンチ、3はカウンタパンチ、4
は素材、図において成形加工を行うと、成形された歯車
5の歯元部6に素材が突出する所謂バリが発生し、又、
歯先部7に欠肉が発生する。一方、同図において次工程
へ投入可能な歯形を成形後、再度同様な金型で成形した
場合もパンチ2とダイ1の嵌合部、特に素材が早く接触
する歯元部6にバリが発生する。
【0007】又、図12のダイ1はスプリング8で支持
され、パンチ9はダイ1の開口部を覆っている。この場
合は、バリの発生はみられないが、歯先部7に欠肉が発
生し、又、カウンターパンチ3への応力が高くなり歯先
部端面を直接押すことがないので、図11に比べて歯先
部7の欠肉が大きくなる。
【0008】このため、従来技術における上記した問題
点を解消するためには、強大な出力を有するプレス機械
を使用する必要があるなど解決されなければならない幾
つかの問題点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、冷間鍛造によって高精度な製品(歯車)が
得られる平歯車の鍛造加工方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明において課題を解
決するための第1の手段は、素材を得るべき平歯車の歯
車形状の歯輪郭より小さく設定した歯車形状を有し、か
つ歯車の端面に向う歯形部の端側部を端面に向って小径
となるテーパ状部を形成した半加工歯車にすえ込み成形
する第1の加工工程、上記半加工歯車に形成されたテー
パ状部をパンチ側に対向させ、かつ成形加工中に歯形以
外の部分で材料を自由に流動させつつ仕上げ歯形を有す
る製品歯車に圧縮成形する第2の加工工程とからなり、
これらの各工程を冷間鍛造加工で行うことを特徴とする
ものである。
【0011】又、本発明において課題を解決するための
第2の手段は、素材を得るべき平歯車の歯車形状の歯輪
郭より小さく設定した歯車形状を有し、かつ歯車の端面
に向う歯形部の端側部を端面に向って小径となるテーパ
状部を形成した半加工歯車にすえ込み成形する第1の加
工工程、上記半加工歯車に形成されたテーパ状部をパン
チ側に対向させ、かつ成形加工中に歯形以外の部分で材
料を自由に流動させつつ仕上げ歯形を有する製品歯車に
圧縮成形する第2の加工工程、上記製品歯車を最終製品
にしごき成形する第3の加工工程とからなり、これらの
各工程を冷間鍛造加工で行うことを特徴とするものであ
る。
【0012】
【実施例】
第1実施例 図1,2は第1実施例を表わしており、図1は第1の加
工工程、図2は第2の加工工程を実施する金型を表わし
ている。図1において、10はダイ、11はダイ10の
歯形部、12は歯形部11と連通する端面側に端面に向
う程小径となるテーパ部であり、上記ダイ10に嵌合す
るパンチ13及び該パンチ13と対応してノックアウト
ピン14が設けられている。15は素材、16は第1の
加工工程で加工された半加工歯車である。
【0013】又、図2において、20はダイ、21はダ
イ20の歯形部、22は歯形部21と連通し上記ダイ2
0を貫通する透孔、23は上記ダイ20に嵌合するパン
チ、24はダイ20の透孔22内に挿入したノックアウ
トピンである。なお、17は第2の加工工程で加工され
た製品歯車である。
【0014】図3は第1の加工工程で成形加工される半
加工歯車と第2の加工工程で成形加工される製品歯車と
の歯形形状を比較した図であり、第1の加工工程で成形
された歯形輪郭160は第2の加工工程で成形された製
品歯車の歯形輪郭170よりも小さくなるように設定さ
れている。
【0015】図1において、素材15からすえ込み成形
された半加工歯車16には、ダイ10の歯形部11と連
通して形成したテーパ部12が転写され、テーパ状部1
6aが成形される。なお、第1の加工工程では材料の金
型への充満は不十分でよい。又、図2に半加工歯車16
を投入する時は、テーパ状部16aをパンチ23に対応
して投入し、パンチ23による圧縮成形によって材料を
歯形部21に充満させる。
【0016】パンチ23による圧縮成形において成形さ
れた製品歯車17には、上記テーパ状部16aは圧縮さ
れて空間が小さくなるが、パンチ23とダイ20との嵌
合部で微少な空間17aとして残るので、当該部分への
バリの発生を防ぐ。又、同時に圧縮成形時にノックアウ
トピン24が挿入されている透孔22に向って材料を自
由状態で流動させることにより歯形に材料が充満する。
すなわち、仕上げ歯車17の成形加工中に歯形以外の部
分に金型に材料を拘束しない箇所を設け、該部分で材料
を自由に流動させることにより、歯形部に材料を充満さ
せる。
【0017】なお、以下の説明で同一符号を使用する部
材は第1実施例で説明した構成部材と同じ部材を表わす
ものとする。
【0018】第2実施例 図4は第2実施例であり、第1実施例における第1の加
工工程を別の方法で実施する金型を表わしている。ダイ
10にバネ等の弾性体30で付勢された上ダイ31の中
央部に形成した孔32に素材15を投入し、当該孔32
に嵌合するパンチ33によって素材15をすえ込み成形
して半加工歯車16に成形する。
【0019】なお、第2の加工工程を実施する金型は第
1実施例と同じである。
【0020】第3実施例 図5,6は第3実施例を表わしており、図5は第1の加
工工程、図6は第2の加工工程を実施する金型を表わし
ている。ダイ10,20は第1実施例と同じ構造のもの
を使用するが、ダイ10内に第1マンドレル40を装着
し、ダイス20内に第2マンドレル50を装着する。但
し、第1マンドレル40の軸径Dは第2マンドレル50
の軸径dより大径に形成されている。又、上記ダイ10
に嵌合するパンチ41及びダイ20に嵌合するパンチ5
1は第1マンドレル40ならびに第2マンドレル50の
外周面に摺動できるよう筒状に形成されている。なお、
42,52は第1及び第2マンドレル40,50の外周
部に設けたノックアウトピンである。
【0021】第3実施例においては、ダイ10内に投入
する素材43は筒状のものを使用する。第1及び第2の
加工工程で使用されるマンドレル40,50の軸径が異
なるのは、第2の加工工程において半加工歯車44と第
2マンドレル50との間に材料を流動させる空間部45
を確保するためである。すなわち、第3実施例において
は、歯形以外の部分で材料を自由に流動させる箇所を素
材自体に形成している。46は製品歯車である。
【0022】第4実施例 図7,8は第4実施例を表わしており、図7は第1の加
工工程、図8は第2の加工工程を実施する金型を表わし
ている。ダイ10,20は第1実施例と同じ構造のもの
を使用する。
【0023】第4実施例においては、第1の加工工程で
使用するパンチ60の下端部に突出部61が形成されて
いて、素材62が半加工歯車63に成形されたとき、該
半加工歯車63に凹み64が形成される。そして該凹み
64がパンチ65による第2の加工工程で材料を自由に
流動させる空間となる。66は製品歯車である。
【0024】第5実施例 図9は第5実施例を表わしており、上記各実施例で成形
された製品歯車をさらに高精度に仕上げるための金型を
表わしている。
【0025】ダイ70の歯形部71にはしごき加工を行
うアプローチ72が形成されており、又、ダイ70には
マンドレル73及びノックアウトピン74が設けられて
いる。さらに又、ダイ70に対応してマンドレル73に
適合する筒状のパンチ75が設けられる。製品歯車76
は中央部に穴をあけたものなので、第1及び第4実施例
で成形された歯車では加工前に中央部に穴をあける。
【0026】ダイ70に製品歯車76を投入してパンチ
75によるしごき成形を行うと、製品歯車76はさらに
高精度の仕上げ歯車77となる。
【0027】この他、図10は本発明によって成形でき
る歯車の形状例を示すものである。
【0028】
【発明の効果】本発明は、第1の加工工程において成形
される半加工歯車に歯形部の端側部を端面に向って小径
となるテーパ状部を形成し、第2の加工工程において前
記テーパ状部に材料を流動させつつ金型に材料を充満さ
せると共に、同時に材料の自由な流動を行わせて成形加
工を行うようにしたので、上記テーパ状部が圧縮されて
微少な空間として残ることにより当該部分へのバリの発
生を防止し、従って、高精度な歯車が得られるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の第1の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図2】第1実施例の第2の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図3】第1の加工工程と第2の加工工程で成形加工さ
れた歯形形状の比較図。
【図4】第2実施例の第1の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図5】第3実施例の第1の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図6】第3実施例の第2の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図7】第4実施例の第1の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図8】第4実施例の第2の加工工程で使用する金型の
断面図。
【図9】第5実施例の仕上げ加工で使用する金型の断面
図。
【図10】本発明によって成形された歯車を部品として
使用可能な歯車を表わす断面図。
【図11】従来技術において使用される金型の断面図。
【図12】従来技術において使用される他の金型の断面
図。
【符号の説明】
10 ダイ 11 歯形部 12 テーパ部 13 パンチ 14 ノックアウトピン 15 素材 16 半加工歯車 17 製品歯車 20 ダイ 21 歯形部 22 透孔 23 パンチ 24 ノックアウトピン 30 弾性体 31 上ダイ 32 孔 33 パンチ 40 第1マンドレル 41 パンチ 42 ノックアウトピン 43 素材 44 半加工歯車 45 空間部 46 製品歯車 50 第2マンドレル 51 パンチ 52 ノックアウトピン 60 パンチ 61 突出部 62 素材 63 半加工歯車 64 凹み 65 パンチ 66 製品歯車 70 ダイ 71 歯形部 72 アプローチ 73 マンドレル 74 ノックアウトピン 75 パンチ 76 製品歯車 77 仕上げ歯車 160 歯形輪郭 170 歯形輪郭

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素材を得るべき平歯車の歯車形状の歯輪
    郭より小さく設定した歯車形状を有し、かつ歯車の端面
    に向う歯形部の端側部を端面に向って小径となるテーパ
    状部を形成した半加工歯車にすえ込み成形する第1の加
    工工程、上記半加工歯車に形成されたテーパ状部をパン
    チ側に対向させ、かつ成形加工中に歯形以外の部分で材
    料を自由に流動させつつ仕上げ歯形を有する製品歯車に
    圧縮成形する第2の加工工程とからなり、これらの各工
    程を冷間鍛造加工で行うことを特徴とする平歯車の鍛造
    加工方法。
  2. 【請求項2】 素材を得るべき平歯車の歯車形状の歯輪
    郭より小さく設定した歯車形状を有し、かつ歯車の端面
    に向う歯形部の端側部を端面に向って小径となるテーパ
    状部を形成した半加工歯車にすえ込み成形する第1の加
    工工程、上記半加工歯車に形成されたテーパ状部をパン
    チ側に対向させ、かつ成形加工中に歯形以外の部分で材
    料を自由に流動させつつ仕上げ歯形を有する製品歯車に
    圧縮成形する第2の加工工程、上記製品歯車を最終製品
    にしごき成形する第3の加工工程とからなり、これらの
    各工程を冷間鍛造加工で行うことを特徴とする平歯車の
    鍛造加工方法。
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