JP3025228B2 - 歯車の成形方法 - Google Patents

歯車の成形方法

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JP3025228B2 JP9365211A JP36521197A JP3025228B2 JP 3025228 B2 JP3025228 B2 JP 3025228B2 JP 9365211 A JP9365211 A JP 9365211A JP 36521197 A JP36521197 A JP 36521197A JP 3025228 B2 JP3025228 B2 JP 3025228B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車の成形方法に
関し、特に、精密鍛造により成形した歯車の歯のメタル
フローを破壊することなく、歯車の歯面を滑らかに仕上
げることができるようにした歯車の成形方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、歯車を鍛造により成形する場合、
素材を鍛造するのに適した温度に加熱し、熱間鍛造工程
を経て、所要の形状に成形した後、この中間製品に、ホ
ブによる歯切加工をして仕上げるようにしていた。しか
しながら、この熱間鍛造と、ホブによる機械加工との組
み合わせによる歯車の成形方法は、工程数が多く、加工
費が高くつくとともに、ホブによる機械加工により、製
品である歯車の歯のメタルフローが破壊され、強度が低
下するという問題点があった。
【0003】これに対して、近年、素材の材質の向上
と、塑性加工技術の進歩により、精密鍛造により、ホブ
による機械加工をすることなく、したがって、歯車の歯
のメタルフローを破壊することなく、高精度の歯車を成
形することが可能となり、このようにして成形された歯
車は、現在、自動車等の用途に広く使用されるようにな
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、歯車に要求
される性能として、歯車の強度や大きな動力を伝達する
機能に加えて、近年、特に自動車の用途においては、駆
動時の騒音の低減が要請されるようになってきている。
【0005】しかしながら、精密鍛造により成形した歯
車は、歯面の肌荒れがあるため、そのままでは、上記の
駆動時の騒音の低減の要請に十分に応えることができな
かった。
【0006】これに対処するため、精密鍛造により歯車
の歯を成形する場合においても、最終仕上がり寸法に、
一般的に、0.02〜0.03mmのシェービング代を
付加して精密鍛造を行い、鍛造後、シェービング加工を
行うことにより、所定精度の最終製品を得るようにして
いる。
【0007】しかしながら、この歯車の成形方法は、シ
ェービング加工に手数を要し、加工費が高くつくため、
精密鍛造による工程数及び加工費の低減のメリットが相
殺されてしまうという問題があった。
【0008】本発明は、上記従来の歯車の成形方法の有
する問題点に鑑み、精密鍛造により成形した歯車の歯の
メタルフローを破壊することなく、簡易に歯車の歯面を
滑らかに仕上げることができ、駆動時の騒音の低減の要
請に応えることができるようにした歯車の成形方法を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の歯車の成形方法は、精密鍛造により歯の形
状を最終仕上がり寸法に成形した被加工歯車に、仕上げ
加工用歯車を噛合させながら押し付け、砥粒液をかけな
がら被加工歯車及び仕上げ加工用歯車を回転して、被加
工歯車の歯面の肌荒れを研磨する歯車の成形方法におい
て、被加工歯車の周囲に、略等間隔に3個の仕上げ加工
用歯車を軸方向に位置をずらして配置するとともに、こ
のうち、少なくとも2個の仕上げ加工用歯車を、球面軸
受により揺動可能に支持し、各仕上げ加工用歯車を被加
工歯車に噛合させて押し付けるようにし、被加工歯車又
は仕上げ加工用歯車のうちの1個を回転駆動し、他を従
動して回転するようにしたことを特徴とする。
【0010】この歯車の成形方法は、精密鍛造により歯
の形状を最終仕上がり寸法に成形した被加工歯車に、仕
上げ加工用歯車を噛合させながら押し付け、砥粒液をか
けながら被加工歯車及び仕上げ加工用歯車を回転して、
被加工歯車の歯面の肌荒れを研磨することにより、手数
を要するシェービング加工を行うことなく、簡易に、歯
車の歯面を、駆動時の騒音の低減の要請に応えることが
できる程度に滑らかに仕上げることができる。
【0011】特に、被加工歯車の周囲に、略等間隔に3
個の仕上げ加工用歯車を軸方向に位置をずらして配置す
るとともに、このうち、少なくとも2個の仕上げ加工用
歯車を、球面軸受により揺動可能に支持し、各仕上げ加
工用歯車を被加工歯車に噛合させて押し付けるように
し、さらに、被加工歯車又は仕上げ加工用歯車のうちの
1個を回転駆動し、他を従動して回転するようにするこ
とにより、各仕上げ加工用歯車を被加工歯車に正確に噛
合させて押し付けることができ、例えば、被加工歯車の
リード角やクラウニングに正確に対応して、高精度に、
かつ効率よく、歯車の歯面を滑らかに仕上げることがで
きる。
【0012】この場合において、仕上げ加工用歯車を振
動させながら被加工歯車に押し付けるようにすることが
できる。
【0013】これにより、仕上げ加工を、歯面全体にお
いて均一に、かつ短時間で行うことができ、より高精度
に、かつ効率よく、歯車の歯面を滑らかに仕上げること
ができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の歯車の成形方法の
実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】ここでは、本発明の歯車の成形方法を、図
3(A)に示すスパーギャーWを成形する場合につい
て、図1及び図2を用いて説明する。
【0016】まず、製造する歯車Wに適した素材を、ビ
レットシャー又は鋸で、所定の大きさに切断し、この素
材W0を鍛造するのに適した温度に加熱する。この加熱
温度は、素材W0の材質等に応じて決定する。
【0017】加熱後、素材W0を複数の熱間鍛造工程を
経て、歯を成形した第1中間製品W1に形成する。この
熱間鍛造工程は、特に限定されるものではないが、通
常、据込工程、ブロッカ工程、フィニッシャ工程及びピ
アス工程の4工程よりなる。
【0018】このうち、据込工程は、素材W0を鍛造し
易い形状に成形する工程で、この工程を経た素材を、ブ
ロッカ工程及びフィニッシャ工程により、歯を形成した
所要の形状に整えるようにする。このブロッカ工程及び
フィニッシャ工程は、素材W0の材質、成形する第1中
間製品W1の形状、大きさ等に応じて、さらに複数の工
程で以て構成することができる。そして、ピアス工程に
より、中心に軸孔を形成するようにする。
【0019】上記の工程により、歯を成形した第1中間
製品W1に対して、必要に応じて、焼準を施し、ショッ
トブラスト工程により、第1中間製品W1の表面に付着
しているスケールを除去する。
【0020】そして、次工程の冷間鍛造工程を円滑に行
うために、ショットブラスト工程を経た第1中間製品W
1に対して、潤滑処理工程において、ボンデライト・ボ
ンダリューベ処理、二硫化モリブデン系潤滑剤による処
理等の潤滑処理を施し、冷間鍛造工程において、精密鍛
造により歯の形状を最終仕上がり寸法に成形した第2中
間製品(被加工歯車)W2に形成する。
【0021】その後、必要に応じて、最終仕上がり寸法
に成形した歯を基準として、第2中間製品W2の端面、
軸孔の内周面、その他の部分の旋削加工を行うととも
に、浸炭焼入、焼戻し等の所要の処理を施すようにす
る。
【0022】ここで、精密鍛造により歯の形状を最終仕
上がり寸法に成形した第2中間製品W2に対して、図2
に示す仕上げ加工用歯車M1,M2,M3を備えた仕上
げ加工装置Mを用いて、仕上げ加工工程を行う。この仕
上げ加工工程において、第2中間製品W2に、仕上げ加
工用歯車M1,M2,M3を噛合させながら押し付け、
砥粒液をかけながら第2中間製品W2及び仕上げ加工用
歯車M1,M2,M3を回転して、第2中間製品W2の
歯面の肌荒れを研磨し、これにより、手数を要するシェ
ービング加工を行うことなく、簡易に、歯車の歯面を、
駆動時の騒音の低減の要請に応えることができる程度に
滑らかに仕上げることができるものとなる。
【0023】この場合において、仕上げ加工装置Mは、
第2中間製品W2の周囲に、略等間隔(120°)に3
個の仕上げ加工用歯車M1,M2,M3を配置するとと
もに、このうち、少なくとも2個の仕上げ加工用歯車M
2,M3を、球面軸受により揺動可能に支持し、各仕上
げ加工用歯車M1,M2,M3を第2中間製品W2に噛
合させて押し付けることができるようにするとともに、
各仕上げ加工用歯車M1,M2,M3を、第2中間製品
W2を回転駆動することにより、従動して回転するよう
に構成するようにする。これにより、各仕上げ加工用歯
車M1,M2,M3を第2中間製品W2に正確に噛合さ
せて押し付けることができ、例えば、被加工歯車のリー
ド角やクラウニングに正確に対応して、高精度に、かつ
効率よく、歯車の歯面を滑らかに仕上げることができる
ものとなる。
【0024】また、3個の仕上げ加工用歯車M1,M
2,M3は、軸方向に位置をずらして配置し、仕上げ加
工用歯車M1により、第2中間製品W2の中央部を、仕
上げ加工用歯車M2,M3により、第2中間製品W2の
両端部を、仕上げるように構成することができる。
【0025】また、各仕上げ加工用歯車M1,M2,M
3を、振動させながら第2中間製品W2に押し付けるよ
うに構成することができる。これにより、仕上げ加工
を、歯面全体において均一に、かつ短時間で行うことが
でき、より高精度に、かつ効率よく、歯車の歯面を滑ら
かに仕上げることができるものとなる。
【0026】また、仕上げ加工用歯車M1,M2,M3
は、第2中間製品W2の中心Oを通る線L1,L2,L
3上に移動可能に配設することにより、各仕上げ加工用
歯車M1,M2,M3を、直径の異なる第2中間製品W
2に噛合させて押し付けることができるように構成する
ことができる。
【0027】この場合、各仕上げ加工用歯車M1,M
2,M3の押圧力、回転数並びに振動の振動数及び振幅
等は、第2中間製品W2の材質、形状、大きさ等に応じ
て決定する。
【0028】なお、仕上げ加工用歯車M1を、球面軸受
により揺動可能に支持するように構成したり、仕上げ加
工用歯車M1,M2,M3のうちの1個、例えば、仕上
げ加工用歯車M1を回転駆動することにより、第2中間
製品W2及び仕上げ加工用歯車M2,M3を、従動して
回転するように構成することができる。
【0029】図4に、本発明の歯車の成形方法により成
形された歯車と、従来の歯車、すなわち、仕上げ加工用
歯車M1,M2,M3を備えた仕上げ加工装置Mを用い
て、仕上げ加工工程を施した歯車(図4(A))と、仕
上げ加工工程を施していない歯車(図4(B))の、そ
れぞれの歯面の粗度の測定結果を示す。図4からも明ら
かなとおり、仕上げ加工工程を施した歯車(図4
(A))では、不良による凹凸が5μm程度であるのに
対して、仕上げ加工工程を施していない歯車(図4
(B))では、不良による凹凸が15μmにも達してお
り、仕上げ加工工程を施した歯車の歯面が滑らかに仕上
がっているのが確認できた。
【0030】以上、本発明の歯車の成形方法を、図3
(A)に示すスパーギャーWを成形する場合について説
明したが、本発明の歯車の成形方法の適用対象は、これ
に限定されず、図3(B)に示すヘリカルギヤW等、多
くの種類の歯車に適用することができるものである。
【0031】
【発明の効果】本発明の歯車の成形方法によれば、精密
鍛造により歯の形状を最終仕上がり寸法に成形した被加
工歯車に、仕上げ加工用歯車を噛合させながら押し付
け、砥粒液をかけながら被加工歯車及び仕上げ加工用歯
車を回転して、被加工歯車の歯面の肌荒れを研磨するこ
とにより、歯車の歯面を、駆動時の騒音の低減の要請に
応えることができる程度に滑らかに仕上げることができ
る。また、この仕上げ加工用歯車を使用する仕上げ加工
は、手数を要するシェービング加工と比較して、はるか
に簡易に実施することができるため、精密鍛造による工
程数及び加工費の低減のメリットを生かすことができ
る。
【0032】そして、特に、被加工歯車の周囲に、略等
間隔に3個の仕上げ加工用歯車を軸方向に位置をずらし
配置するとともに、このうち、少なくとも2個の仕上
げ加工用歯車を、球面軸受により揺動可能に支持し、各
仕上げ加工用歯車を被加工歯車に噛合させて押し付ける
ようにし、さらに、被加工歯車又は仕上げ加工用歯車の
うちの1個を回転駆動し、他を従動して回転するように
することにより、各仕上げ加工用歯車を被加工歯車に正
確に噛合させて押し付けることができ、例えば、被加工
歯車のリード角やクラウニングに正確に対応して、高精
度に、かつ効率よく、歯車の歯面を滑らかに仕上げるこ
とができる。
【0033】また、仕上げ加工用歯車を振動させながら
被加工歯車に押し付けるようにすることにより、仕上げ
加工を、歯面全体において均一に、かつ短時間で行うこ
とができ、より高精度に、かつ効率よく、歯車の歯面を
滑らかに仕上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の歯車の成形方法の成形工程を示す説明
図である。
【図2】本発明の歯車の成形方法における仕上げ加工に
用いる仕上げ加工装置の説明図である。
【図3】本発明の歯車の成形方法により成形された歯車
を示し、(A)スパーギヤは、(B)はヘリカルギヤで
ある。
【図4】本発明の歯車の成形方法により成形された歯車
と従来の歯車の、それぞれの歯面の粗度の測定結果を示
し、(A)は本発明の歯車の成形方法により成形された
歯車の歯面の粗度、(B)は従来の歯車の歯面の粗度で
ある。
【符号の説明】
W0 素材 W1 第1中間製品 W2 第2中間製品(被加工歯車) W 最終製品(歯車) M 仕上げ加工装置 M1 仕上げ加工用歯車 M2 仕上げ加工用歯車 M3 仕上げ加工用歯車
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21K 1/30 B21J 1/00 - 5/12 B21H 1/00 - 9/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 精密鍛造により歯の形状を最終仕上がり
    寸法に成形した被加工歯車に、仕上げ加工用歯車を噛合
    させながら押し付け、砥粒液をかけながら被加工歯車及
    び仕上げ加工用歯車を回転して、被加工歯車の歯面の肌
    荒れを研磨する歯車の成形方法において、被加工歯車の
    周囲に、略等間隔に3個の仕上げ加工用歯車を軸方向に
    位置をずらして配置するとともに、このうち、少なくと
    も2個の仕上げ加工用歯車を、球面軸受により揺動可能
    に支持し、各仕上げ加工用歯車を被加工歯車に噛合させ
    て押し付けるようにし、被加工歯車又は仕上げ加工用歯
    車のうちの1個を回転駆動し、他を従動して回転するよ
    うにしたことを特徴とする歯車の成形方法。
  2. 【請求項2】 仕上げ加工用歯車を振動させながら被加
    工歯車に押し付けるようにしたことを特徴とする請求項
    1記載の歯車の成形方法。
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