JP3278328B2 - 転造ダイスへの潤滑剤の塗布方法 - Google Patents

転造ダイスへの潤滑剤の塗布方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱間転造や温間転造
する際に、転造ダイスに潤滑剤を塗布する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、切削加工で作られていた製品、例
えばねじ、歯車やスプラインを熱間転造により成形する
技術が近年開発されている。熱間転造加工は、素材の節
約、加工時間の短縮や機械的諸性質の向上等の点で切削
加工より優れているからである。
【0003】例えば、熱間転造により歯車を製造するに
は、粗材を高周波加熱などにより加熱し、加熱された粗
材の外周部にその両側からローラダイスを押し込みつつ
回転させて、粗材の外周部に所定の歯部を創成する。こ
のような熱間転造時、潤滑性及び離型性を向上させるた
めに、ローラダイスに潤滑剤を噴霧して付着させてい
る。潤滑剤としては、一般に水等の溶剤に黒鉛微粒子等
の固体潤滑剤を分散させたもの等が用いられており、こ
のような潤滑剤は被塗物の温度によって付着性が異な
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、熱間での転
造加工を繰り返し行う場合、転造加工の繰り返しに伴い
転造ダイスの表面温度が変化する。すなわち、加工開始
時には室温にある転造ダイスの表面温度は、転造加工の
繰り返しにしたがって徐々に上昇し、最高400℃程度
にまで達する。
【0005】ところが、従来の転造ダイスへの潤滑剤の
塗布方法では、上記したように潤滑剤の付着性が温度に
より異なるにもかかわらず、転造ダイスの温度に起因す
る潤滑剤の付着性が考慮されていなかった。このため、
加工開始直後と、加工の繰り返し後とで、転造ダイスへ
の潤滑剤の付着性が異なり、安定した潤滑効果を得るこ
とができなかった。
【0006】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、熱間又は温間での転造加工を繰り返し行う場合に
安定した潤滑効果を得ることのできる転造ダイスへの潤
滑剤の塗布方法を提供することを解決すべき技術課題と
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の転造ダイスへの潤滑剤の塗布方法は、熱間又は温間
での転造加工中に転造ダイスの表面温度を測定し、該ダ
イスの表面温度に応じて、複数種の潤滑剤の中から選択
した一種以上の潤滑剤を該ダイスの表面に塗布する転造
ダイスへの潤滑剤の塗布方法であって、上記転造加工中
に上記転造ダイスの表面温度の変化に対応させて塗布す
る潤滑剤を変化させることを特徴とする。
【0008】本発明の塗布方法は、ダイスの表面温度を
測定し、転造ダイスの表面温度に応じて選択された潤滑
剤をダイス表面に塗布するものであって、転造加工中に
転造ダイスの表面温度の変化に対応させて塗布する潤滑
剤を変化させるものであるから、転造ダイスの表面温度
の変化に対応させて、その温度に適した潤滑剤をダイス
表面に塗布することができる。このため、転造加工初期
でダイス表面温度が低い場合でも、また転造加工を繰り
返した後でダイス表面温度が高い場合でも安定した潤滑
効果を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の転造ダイスへの潤
滑剤の塗布方法に係る実施の形態について説明する。 (第1の実施形態)本実施形態は、一対のローラダイス
1、1を用いて鋼材よりなる被加工体Wを繰り返し熱間
転造して歯車を大量に製造する場合に、本発明の転造ダ
イスへの潤滑剤の塗布方法を適用したものである。
【0010】(第1の実施形態に係る潤滑剤の塗布装
置)本実施形態に係る潤滑剤の塗布装置は、その全体構
成を図1に示すように、一方のローラダイス1の表面温
度を測定する温度検出手段としての放射温度計2と、放
射温度計2からの検出信号がコントローラー3を介して
送られる制御部4と、第1タンク5a、第2タンク5b
及び第3タンク5cと、第1タンク5a、第2タンク5
b又は第3タンク5cのいずれかのタンクから送られた
潤滑剤を一対のローラダイス1、1の表面にそれぞれ噴
射する一対の噴射ノズル6、6とを有している。
【0011】上記一対の噴射ノズル6、6は、ローラダ
イス1、1が被加工体Wから離脱した直後で、各噴射ノ
ズル6、6から各ローラダイス1、1に同じタイミング
で噴射されるように配置する。両ローラダイス1、1の
潤滑性や温度分布を均一化させるためである。また、放
射温度計2はローラダイス1、1が被加工体Wから離脱
した直後で、しかも潤滑剤塗布位置より前に配置する。
【0012】第1タンク5a、第2タンク5b及び第3
タンク5cと一対の噴射ノズル6、6とは、一対の噴射
ノズル6、6の双方に接続された主管路7及び主管路7
から分岐して第1タンク5a、第2タンク5b、第3タ
ンク5cにそれぞれ接続された第1分岐管路7a、第2
分岐管路7b、第3分岐管路7cにより連結されてい
る。そして、第1分岐管路7a、第2分岐管路7b、第
3分岐管路7cには、それぞれ第1開閉弁8a、第2開
閉弁8b、第3開閉弁8cが配設されている。第1開閉
弁8a、第2開閉弁8b及び第3開閉弁8cはソレノイ
ド式のもので、その開閉は上記制御部4により制御され
る。
【0013】なお、上記実施形態では、一方のローラダ
イス1のみの表面温度を測定する例について説明した
が、放射温度計2や第1開閉弁8a、第2開閉弁8b、
第3開閉弁8c等を2組用いて、一対のローラダイス
1、1の双方の表面温度をそれぞれ測定し、それぞれの
ローラダイス1、1の表面温度に応じて潤滑剤の塗布を
独立して制御することもできる。また、ローラダイス1
の表面温度を測定する温度検出手段としては、特に限定
されるものではなく、上記放射温度計2の他に熱電対式
の温度計等を用いることができる。
【0014】また、タンク5の数も適宜変更することが
可能である。 (第1の実施形態に係る潤滑剤の塗布方法)上記構成を
有する潤滑剤の塗布装置を用いた潤滑剤の塗布方法につ
いて説明する。まず、所定条件で熱間転造を繰り返した
ときのローラダイス1の表面温度の変化を調べておき、
室温t1 からローラダイス1の最高到達温度t4 までの
温度域を、温度変化に応じて以下に示すように3段階の
温度域を設定する。
【0015】第1温度域:室温t1 〜第1設定温度t2
(t1 <t2 ) 第2温度域:第1設定温度t2 〜第2設定温度t3 (t
2 <t3 ) 第3温度域:第2設定温度t3 〜最高到達温度t4 (t
3 <t4 ) なお、後述するように水溶性の黒鉛微粒子タイプの潤滑
剤を用いた本実施形態では、第1設定温度t2 、第2設
定温度t3 を以下のように設定した。
【0016】第1設定温度t2 :100℃ 第2設定温度t3 :250℃ そして、各温度域に適した3種類の潤滑剤A〜Cを準備
し、第1温度域に適した潤滑剤Aを第1タンク5aに、
第2温度域に適した潤滑剤Bを第2タンク5bに、第3
温度域に適した潤滑剤Cを第3タンク5cにそれぞれ収
容しておく。なお、本実施形態では、潤滑剤として、水
溶性の黒鉛微粒子タイプの潤滑剤で、以下のように濃度
を調整したものを用いた。
【0017】 潤滑剤A:高濃度(微粒子黒鉛:溶媒=1:3) 潤滑剤B:中濃度(微粒子黒鉛:溶媒=1:10) 潤滑剤C:低濃度(微粒子黒鉛:溶媒=1:20) そして、熱間転造開始直後から随時、放射温度計2によ
りローラダイス1の表面温度t0 を検出するようにすれ
ば、制御部4における信号処理により、転造開始直後か
ら転造終了までの間、ローラダイス1の表面温度t0
応じて、3種の潤滑剤A〜Cの中からローラダイス1の
表面温度t0 に適した一種の潤滑剤を選定し、この潤滑
剤を各噴射ノズル6、6から各ローラダイス1、1表面
にそれぞれ噴射することができる。
【0018】制御部4における信号処理について、図2
に示すフローチャートにより説明する。転造が開始され
ると、放射温度計2からの検出信号(ローラダイス温度
0)がコントローラ3を介して制御部4に随時入力さ
れる。制御部4では、この入力信号に従い以下のように
処理する。まずステップ1で、ローラダイス温度t0
1 ≦t0 <t2 を満たすか否かを判別する。そして、
ローラダイス温度t0 がt1 ≦t0 <t2 を満たす場合
は、第1開閉弁8aを開き、かつ、第2開閉弁8b及び
第3開閉弁8cを閉じる。これにより、ローラダイス温
度t0 が室温t1 〜第1設定温度t2 の第1温度域にあ
る場合(t1 ≦t0 <t2 )は、潤滑剤Aが選択されて
各噴射ノズル6、6からローラダイス1、1表面にそれ
ぞれ塗布される。一方、ローラダイス温度t 0 がt1
0 <t2 を満たさない場合は、ステップ2に至る。
【0019】ステップ2では、ローラダイス温度t0
2 ≦t0 ≦t3 を満たすか否かを判別する。そして、
ローラダイス温度t0 がt2 ≦t0 ≦t3 を満たす場合
は、第2開閉弁8bを開き、かつ、第1開閉弁8a及び
第3開閉弁8cを閉じる。これにより、ローラダイス温
度t0 が第1設定温度t2 〜第2設定温度t3 の第2温
度域にある場合(t2 ≦t0 ≦t3 )は、潤滑剤Bが選
択されて各噴射ノズル6、6からローラダイス1、1表
面にそれぞれ塗布される。一方、ローラダイス温度t0
がt2 ≦t0 ≦t3 を満たさない場合は、ステップ3に
至る。
【0020】ステップ3では、ローラダイス温度t0
3 <t0 を満たすか否かを判別する。そして、ローラ
ダイス温度t0 がt3 <t0 を満たす場合は、第3開閉
弁8cを開き、かつ、第1開閉弁8a及び第2開閉弁8
bを閉じる。これにより、ローラダイス温度t0 が第2
設定温度t3 〜最高到達温度t4 の第3温度域にある場
合(t3 <t0 )は、潤滑剤Cが選択されて各噴射ノズ
ル6、6からローラダイス1、1表面にそれぞれ塗布さ
れる。一方、ローラダイス温度t0 がt3 <t 0 を満た
さない場合は、ステップ4に至る。
【0021】ステップ4では、熱間転造が終了している
か否かを判別する。そして、熱間転造が終了している場
合は、第1開閉弁8a、第2開閉弁8b及び第3開閉弁
8cを閉じる。一方、熱間転造が終了していない場合は
ステップ1に戻る。このように、本実施形態では、加工
開始直後で温度が低い第1温度域では、高濃度の潤滑剤
Aを塗布し、転造加工を数回〜数十回繰り返して温度が
比較的高くなった第2温度域では中濃度の潤滑剤Bを塗
布し、転造加工を数十回以上繰り返してローラダイス温
度t0 が最高到達温度近くになった第3温度域では低濃
度の潤滑剤Cを塗布することができる。したがって、転
造開始直後から転造終了までの熱間転造中、ローラダイ
ス1表面に一定量の安定した潤滑被膜を形成して安定し
た潤滑効果を得ることができる。また、本実施形態で
は、ローラダイス1表面には、ローラダイス温度t0
応じた適切な潤滑剤が常に供給されるので、上記安定し
た潤滑効果を常に得ることができる。したがって、本実
施形態は、歯車を高精度に転造加工するのに有利とな
る。
【0022】なお、本実施形態では、潤滑剤A〜Cのう
ちいずれか一つの潤滑剤を選択してローラダイス1表面
に噴霧する例について説明したが、第1〜第3開閉弁8
a〜8cの開閉制御により、2つ以上の潤滑剤を選択し
て複数の潤滑剤を同時にローラダイス1表面に噴霧させ
ることもできる。 (第1の実施形態に係る潤滑剤)本実施形態で用いる潤
滑剤の種類としては特に限定されないが、水等の溶媒に
黒鉛微粒子やBN(窒化ホウ素)微粒子等の固体潤滑剤
を分散した水溶性潤滑剤や、油性溶剤を一部混入したエ
マルジョンタイプのものや、これらの潤滑剤にアルコー
ル類を添加したものなどを適宜選択して用いることがで
きる。
【0023】例えば、水溶性の黒鉛微粒子タイプの潤滑
剤を用いる場合、加工開始直後の低温域では高濃度と
し、繰り返し加工にしたがって低濃度とする。具体的に
は、ローラダイス温度t0 が室温〜80℃の場合は、希
釈率を、黒鉛微粒子:溶媒(水)=1:2〜1:3程度
とし、80℃〜250℃の場合は、黒鉛微粒子:溶媒
(水)=1:5〜1:10程度とし、250〜400℃
の場合は、黒鉛微粒子:溶媒(水)=1:10〜1:2
0程度とすることが、潤滑被膜の厚さの安定性の面から
好ましい。
【0024】また、ローラダイス温度t0 が特に低いと
きは、付着性の面から溶媒に揮発性の高いものを添加す
ることが好ましい。例えば、ローラダイス温度t0 が室
温〜50℃のときは、アルコール類を溶媒に5〜10%
添加することが好ましく、50〜100℃程度のとき
は、アルコール類を溶媒に1〜5%添加することが好ま
しい。
【0025】ローラダイス温度t0 が80℃以下のとき
は、油性溶剤を一部混入したエマルジョンタイプ、具体
的にはデルタフォージ907(商品名、発売元:日本ア
ジソン(株)等が良好な潤滑性を与える。またローラダ
イス温度t0 が80℃以上のときは、具体的にはデルタ
フォージ44N(商品名、発売元:日本アジソン(株)
等を適宜希釈して用いる。
【0026】(第2の実施の形態)本実施形態に係る潤
滑剤の塗布装置は、図3に示すように、第1〜第3開閉
弁8a〜8bの代わりに第1〜第3流量制御弁9a〜9
cを用いること以外は、上記第1の実施形態に係る塗布
装置と同様の構成である。本実施形態に係る塗布装置を
用いる場合、例えば以下の3種の液を準備し、A液を第
1タンク5aに、B液を第2タンク5bに、C液を第3
タンク5cにそれぞれ収容する。
【0027】 A液…潤滑剤のベースとなる溶剤(鉱油)を水で希釈し
たもの(溶剤:水=1:2程度) B液…ベースとなる溶剤にアルコールを10%添加し、
これを水で希釈したもの(溶媒+アルコール:水=1:
2程度) C液…水 そして、ダイスローラ温度t0 に応じて、制御部4によ
り第1〜第3流量制御弁9a〜9cを適宜調整して、流
量を連続的又は断続的に変化させ、A液、B液及びC液
の一種以上を適当な混合比で混合して塗布するようにす
れば、ダイスローラ温度t0 に応じたより最適な潤滑剤
の塗布制御が可能となる。
【0028】なお、前述の実施形態では、いずれも熱間
転造加工に本発明を適用したものだが、温間転造加工に
も本発明を適用しうることは勿論である。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の塗布方法
によれば、熱間又は温間での転造加工中、転造ダイスの
表面温度の変化に対応させて、その温度に適した潤滑剤
をダイス表面に塗布することができるので、繰り返し転
造加工して転造ダイスの表面温度が変化しても、常に、
ダイス表面に一定量の安定した潤滑被膜を形成して安定
した潤滑効果を得ることができ、高精度に転造加工する
のに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る装置全体を模式的に示す
説明図である。
【図2】制御部における信号処理を説明するフローチャ
ートである。
【図3】第2の実施形態に係る装置全体を模式的に示す
説明図である。
【符号の説明】
図中、1はローラダイス、2は放射温度計、4は制御
部、5a〜5cは第1〜第3タンク、6は噴射ノズル、
8a〜8bは第1〜第3開閉弁、9a〜9bは第1〜第
3流量制御弁である。
フロントページの続き (72)発明者 宮本 典孝 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 利秋 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 土屋 能成 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 高見 保雄 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号 株式会社不二越内 (72)発明者 北村 義宏 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号 株式会社不二越内 (56)参考文献 実開 平6−23637(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H21H 1/00 H21H 3/00 H21H 5/00 B21D 37/18 B21J 3/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱間又は温間での転造加工中に転造ダイス
    の表面温度を測定し、該ダイスの表面温度に応じて、複
    数種の潤滑剤の中から選択した一種以上の潤滑剤を該ダ
    イスの表面に塗布する転造ダイスへの潤滑剤の塗布方法
    であって、 上記転造加工中に上記転造ダイスの表面温度の変化に対
    応させて塗布する潤滑剤を変化させる ことを特徴とする
    転造ダイスへの潤滑剤の塗布方法。
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