JP3621377B2 - Manufacturing method of bevel gear, manufacturing method of bevel gear gear blank, bevel gear blank, and mold body for manufacturing bevel gear blank - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、傘歯車の製造方法、傘歯車のギアブランクの製造方法、傘歯車のギアブランクおよび傘歯車のギアブランク製造用の金型本体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の傘歯車の製造方法は、機械による切削加工方式で傘歯車のギアブランクを形成した後、このギアブランクをホブ盤で加工する後続の作業によって歯車製品とする方法である。しかしながら、このような加工方式で製造された傘歯車は、ギアブランクを製造する過程において、機械による切削加工が重複して行われ、溝、貫通穴およびギアブランク底部の勾配が形成される。したがって、加工の工程が長すぎて経済的効果に適わない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械による切削加工によってギアブランクを予め製造することなく、高密度・高強度の金属粉末焼結によるギアブランクと、そのギアブランクを利用して行い、製造工程が経済的効果に適った傘歯車の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者は、ギアブランクを焼結によって得て、これに後続の切削工程などを施して傘歯車製品を得る製造方法に着目して鋭意研究し、本発明に至った。
【０００５】
すなわち、本発明の傘歯車の製造方法は、傘歯車のギアブランクを製造するための金型本体と、上部圧縮部と、下部圧縮部とを備えた成形金型を用意し、予め加熱した金属粉末を、その成型金型に装填して加圧することによってギアブランクを成形し、このギアブランクを焼結して切削加工を行い、浸炭熱処理を加えて傘歯車製品を得る。
【０００６】
以下に詳しく説明する。
本発明の傘歯車の製造方法は、次の第１〜５の工程を含んでいる。
すなわち、第１の工程においては、傘歯車のギアブランクを製造するための金型本体と、上部圧縮部と、下部圧縮部とを備えた成形金型を用意する。前記金型本体の内部には、キャビティーが形成され、該キャビティーは円柱形状部と、該円柱形状部から下方に向かって口径の狭まる縮小部とを備えており、その円柱形状部と縮小部との壁面はほぼ平滑に形成されている。また、キャビティーには、金型本体の上面から前記円柱形状部に連通する上部スプルーと、金型本体の底面から該縮小部に連通する下部スプルーとが形成されている。上部圧縮部および下部圧縮部は、それぞれ、上部スプルーと下部スプルーとに対して上下運動を行い、キャビティー内に装填された金属粉末材料を加圧するものである。上部圧縮部の前記円柱形状部に対向する一端の表面において、円柱形状部の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上には、突起ブロックが上部圧縮部と一体に形成されており、突起ブロックの水平方向の中央の位置には、中心軸の軸方向に沿って延伸し、縮小部に至る上部芯棒が一体に形成されている。また、下部圧縮部には、縮小部に至る上部芯棒に対応する下部芯棒が形成されている。
【０００７】
第２の工程においては、予め１２０℃〜１５０℃に加熱した金属粉末がキャビティー内に装填し、同時に、成形金型の上部圧縮部および下部圧縮部の温度も１２０℃〜１５０℃の維持して、キャビティー内の金属粉末を加圧することによってギアブランクを成形する。
【０００８】
第３の工程においては、第２の工程で成形されたギアブランクを、１１５０℃〜１３００℃の保護雰囲気の下で焼結して傘歯車のギアブランクを形成する。
【０００９】
第４の工程においては、第３の工程で得られた傘歯車のギアブランクに対してホブを用いて切削加工を行う。
【００１０】
第５の工程においては、切削加工を行なった傘歯車を、高温、かつ、炭素当量０．８％〜１．２％の環境下で浸炭熱処理を加えて傘歯車製品を得る。
【００１１】
本発明の傘歯車の製造方法は、第２の工程において、金属粉末を、７２００〜７５００ｋｇ／ｍ３（７．２〜７．５ｇ／ｃｃ）の密度に加圧する。
【００１２】
また、本発明の傘歯車の製造方法は、キャビティーに、円柱形状部を水平方向に貫通する凹溝を形成し、その凹溝は、第２の工程における金属粉末の逃げを受ける場所として提供する。
【００１３】
また、本発明の傘歯車の製造方法は、金属粉末が、１〜２％の銅と、２〜５％のニッケルと、０．２％〜１．５％のモリブデンと、多くとも０．３５％の炭素とを含み、それらの他は、鉄およびその他物質を含んでいる。
【００１４】
さらに、本発明の傘歯車の製造方法は、次の第６〜８の工程を含んでいる。
すなわち、第６の工程においては、傘歯車のギアブランクを製造するための金型本体と、上部圧縮部と、下部圧縮部とを備えた成形金型を用意する。金型本体の内部にはキャビティーが形成され、該キャビティーには、円柱形状部と該円柱形状部から下方に向かって口径の狭まる縮小部とが形成されている。円柱形状部と縮小部との壁面はほぼ平滑に形成されている。また、キャビティーには、金型本体の上面から該円柱形状部に連通する上部スプルーと、本体の底面から該縮小部に連通する下部スプルーとが形成されている。上部圧縮部と下部圧縮部とは、それぞれ、上部スプルーと下部スプルーとに対して上下運動を行い、キャビティー内に装填した金属粉末材料を加圧するものである。上部圧縮部の円柱形状部に対向する一端の表面において、円柱形状部の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上には、突起ブロックが上部圧縮部と一体に形成されており、突起ブロックの水平方向の中央の位置には、中心軸の軸方向に沿って延伸し、縮小部に至る芯棒が一体に形成されている。また、下部圧縮部は、縮小部に至る芯棒に対応する芯棒が形成されている。
【００１５】
第７の工程においては、予め１２０℃〜１５０℃に加熱した金属粉末をキャビティー内に装填し、同時に、成形金型の上下圧縮部の温度も１２０℃〜１５０℃に維持して、キャビティー内の金属粉末を加圧することによってギアブランクを成形する。
【００１６】
第８の工程においては、第７の工程において成形されたギアブランクを、１１５０℃〜１３００℃の保護雰囲気の下で焼結して傘歯車のギアブランクを形成する。
【００１７】
本発明の傘歯車のギアブランクの製造方法は、第７の工程における金属粉末を、７２００〜７５００ｋｇ／ｍ３（７．２〜７．５ｇ／ｃｃ）の密度に加圧する。
【００１８】
また、本発明の傘歯車のギアブランクの製造方法は、キャビティーに円柱形状部を水平方向に貫通する凹溝を形成し、第６の工程における金属粉末の逃げを受ける場所として提供する。
【００１９】
また、本発明の傘歯車のギアブランクの製造方法は、第６の工程における金属粉末が、１〜２％の銅と、２〜５％のニッケルと、０．２％〜１．５％のモリブデンと、多くとも０．３５％の炭素とを含み、それらの他は、鉄およびその他物質を含んでいる。
【００２０】
また、本発明の傘歯車のギアブランクは、前記の製造方法によって製造され、上部圧縮部の突起ブロックによって形成される溝と、上部圧縮部および下部圧縮部の芯棒によって形成される貫通孔と、前記キャビティーの縮小部によって形成される勾配とが形成されており、かつ、傘歯車のギアブランクは平滑な表面を有している。
【００２１】
また、本発明の傘歯車のギアブランクは、第６の工程におけるキャビティーの縮小部によって形成された、傾斜角度が１５°〜２０°の勾配を有している。
【００２２】
また、本発明の傘歯車のギアブランクは、上部圧縮部の突起ブロックによって形成される溝に、さらに、その溝の外縁部が延伸してなる凸部が形成されている。
【００２３】
本発明の傘歯車のギアブランク製造用の金型本体は、上部圧縮部と下部圧縮部とを備えており、金型本体の内部にはキャビティーが形成され、そのキャビティーには、円柱形状部と該円柱形状部から下方に向かって口径の狭まる縮小部とが形成されている。円柱形状部と縮小部との壁面はほぼ平滑に形成されており、キャビティーには金型本体の上面から円柱形状部に連通する上部スプルーと、本体の底面から該縮小部に連通する下部スプルーとが形成されている。上部圧縮部と下部圧縮部とは、それぞれ上部スプルーと下部スプルーとに対して上下運動を行い、キャビティー内に装填した金属粉末材料を加圧するものである。上部圧縮部の円柱形状部に対向する一端の表面において、円柱形状部の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上には、突起ブロックが上部圧縮部と一体に形成されており、突起ブロックの水平方向の中央の位置には、中心軸の軸方向に沿って延伸し、縮小部に至る芯棒が一体に形成されている。下部圧縮部は、縮小部に至る芯棒に対応する芯棒が形成されている。
【００２４】
本発明の傘歯車のギアブランク製造用の金型本体は、キャビティーに、さらに円柱形状部を水平方向に貫通する凹溝が形成されている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、傘歯車の製造方法と、その製造方法において用いる傘歯車のギアブランクの製造方法と、ギアブランクを製造するための金型本体と、ギアブランクとに関し、従来の技術のように、機械切削加工によってギアブランクを予め製造することなく、金属粉末を焼結して高密度で高強度のギアブランクを得て、そのギアブランクに、後続の切削加工などを施して傘歯車製品を得る。
【００２６】
本発明の一実施の形態について図１から図５に基づいて以下に具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る傘歯車の製造方法の断面説明図であって、図２に開示する傘歯車のギアブランク１００を加工して傘歯車を製造するための好ましいシステムを開示している。すなわち、本実施の形態に係る傘歯車の成形金型（図示しない）は、金型本体１０と、上部圧縮部２０と、下部圧縮部３０とから構成されている。
【００２８】
金型本体１０には、キャビティー４０が形成されている。その形状は、前記傘歯車のギアブランク１００にほぼ対応するものであり、円柱形状部４２と、円柱形状部４２から下方に向かって口径の狭まる縮小部４４とを備えている。円柱形状部４２と縮小部４４との壁面はほぼ平滑に形成されている。また、金型本体１０の上面から円柱形状部４２に連通する上部スプルー２０と、金型本体１０の底面から縮小部４４に連通する下部スプルー３０とが形成されている。さらに、キャビティー４０には、円柱形状部４２を水平方向に貫通する凹溝５０が形成されている。凹溝５０は、製造工程において金属粉末の逃げを受ける場所として提供される。
【００２９】
上部圧縮部２０と下部圧縮部３０とは、それぞれ、上部スプルー４６と下部スプルー４８とに対して上下運動を行い、キャビティー４０内の金属粉末材料を加圧する。上部圧縮部２０の、円柱形状部４２に対向する一端の表面２０２において、円柱形状部４２の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上には、突起ブロック２０４が上部圧縮部２０と一体に形成されている。また、突起ブロック２０４の水平方向の中央の位置には、中心軸（図示しない）の軸方向に沿って延伸し、縮小部４４に至る上部芯棒２０６が一体に形成されている。下部圧縮部３０には、上部芯棒２０６に対応する下部芯棒３０２が設けられており、下部芯棒３０２の上端縁部の表面はほぼ平坦に形成されている。
【００３０】
傘歯車のギアブランク１００を焼結によって形成する前に、予め１２０℃〜１５０℃に加熱した金属粉末（図示しない）がキャビティー４０内に装填される。
【００３１】
それと同時に、成形金型の一部も加熱され、その温度範囲（１２０℃〜１５０℃）に維持される。次に、成形金型の上部圧縮部２０および下部圧縮部３０によって、１２０℃〜１５０℃の温度で、１回で加圧して成形し、成形品を得る。
【００３２】
その成形品は、１１５０℃〜１３００℃の保護雰囲気の下で焼結され、高強度の傘歯車のギアブランク１００が形成される。
【００３３】
上述の工程において、金属粉末は、１〜２％の銅と、２〜５％のニッケルと、１．２％〜１．５％のモリブデンと、多くとも０．３５％の炭素とを含み、それらの他は、鉄およびその他物質を含んでいる。前記その他物質は、後続の切削工程を順調に進行させるために、０．３％未満の硫化マンガン（ＭｎＳ２）を含んでいることが好ましい。上記の金属粉末の成分配合は、本実施の形態の技術上の特徴に基づくものであり、一回の加圧によって、最高７２００〜７５００ｋｇ／ｍ３（７．２〜７．５ｇ／ｃｃ）の密度にすることができる。
【００３４】
図２から図４に、上述の製造方法によって得られる傘歯車のギアブランク１００を示す。ギアブランク１００には、溝１０２と、軸方向の貫通孔１０４と、図４に示す勾配θとが形成されており、好ましくはさらに一歩進んで、溝１０２の外縁部１０６が延伸してなる凸部１０８が形成されている。溝１０２と貫通孔１０４とは、加圧時において、上部圧縮部２０に形成された突起ブロック２０４と上部芯棒２０６とによって一回の加圧で形成され、勾配θは、成形金型内においてキャビティー４０の縮小部４４の勾配によって形成される。凸部１０８が形成されることにより、傘歯車のギアブランク１００に対してホブ盤で切削加工を行なう場合、溝１０２の外縁部１０６にバリが発生することを防ぐことができる。
【００３５】
一般に必要とされ、市販されている傘歯車の大きさに基づいた、本実施の形態に係る傘歯車のギアブランク１００の仕様は、貫通孔の口径が３〜７ｍｍ、貫通孔の深さが５〜７ｍｍ、貫通孔の底部の傾斜角が０．２〜１．０ｍｍで勾配θは１５〜２５°であることが好ましい。
【００３６】
上述の本実施の形態に係る傘歯車のギアブランク１００と、従来の技術によるギアブランクとを比較した場合、従来、当業者において使用される機械加工鋼材（ＳＣＭ４１５）のギアブランクの引っ張り強度は、標準規格が８３４ＭＰａ以上であるのに対して、本実施の形態に係る傘歯車のギアブランク１００は、引っ張り強度が１１００ＭＰａ以上の機械的特性を備えている。
【００３７】
また、従来の技術では、傘歯車のギアブランクに対して、機械による切削加工を施すことにより、溝、貫通孔および勾配などの外観上の特徴を形成するが、その加工は容易ではなく、コストも高い。しかし、本実施の形態では、溝１０２、貫通孔１０４および勾配θは、焼結工程において１回の加圧成型で形成される。よって、機械による切削の工程を省くことができ、同時に、ホブの寿命も３０％以上延ばすことができる。したがって、本実施の形態に係る傘歯車のギアブランク１００は、機械的強度または経済的効果のいずれの面においても、従来と比べて極めて優れた特徴を備えている。
【００３８】
傘歯車のギアブランク１００を成型した後、ホブによる切削加工、浸炭熱処理および振動研磨などの後続の加工作業を行なう。浸炭熱処理を行なう場合は、温度を８３０℃〜８８０℃に制御するとともに、その温度を６０分〜９０分間維持し、炭素当量は０．８〜１．２％とすることが好ましい。６０℃のオイルで焼入れをした後、１８０℃〜２００℃の温度で６０〜１２０分間焼戻しをすることによって、高強度で靭性の向上した、焼戻しマルテンサイト微細構造が形成される。最後に、図５に示すように、傘歯車の歯部の密度が、７２００〜７５００ｋｇ／ｍ３（７．２〜７．５ｇ／ｃｃ）の傘歯車２００（傘歯車製品）を形成する。したがって、本発明の製造方法によって形成された傘歯車２００は、従来よりもさらに優れた強度を有する歯部Ｔを備えている。
【００３９】
本発明は、金型本体と、上部圧縮部と、下部圧縮部とを備えた傘歯車のギアブランク製造用の成形金型を用意し、金属粉末を該成型金型に装填して加圧してギアブランクを成形し、このギアブランクを焼結して切削加工を行い、浸炭熱処理を加えて傘歯車製品を得る。成型金型本体の内部にはキャビティーが形成され、そのキャビティーには、円柱形状部と、円柱形状部から下方に向かって口径の狭まる縮小部とが形成され、それらの壁面はほぼ平滑に形成される。また、キャビティーには、金型本体の上面から円柱形状部に連通する上部スプルーと、金型本体の底面から縮小部に連通する下部スプルーとが形成されている。上部圧縮部の円柱形状部に対向する一端の表面には、円柱形状部の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上に突起ブロックが一体となって形成されており、その突起ブロックの水平方向の中央の位置には、中心軸の軸方向に沿って延伸し、縮小部に至る上部芯棒が一体となって形成されており、かつ、下部圧縮部には、縮小部に至る上部芯棒に対応する下部芯棒が形成されていると表現することができる。
【００４０】
以上は、本発明の好ましい実施の形態であり、本発明の実施の範囲を制限するものではない。したがって、当業者のなし得る修正もしくは変更したものであっても、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る傘歯車の製造方法は、金属粉末を焼結させてギアブランクを形成するので、従来のような、ギアブランクを得るための切削加工の工程を省くことができ、製造コストを低減させることができる。
【００４２】
また、製造工程において、ホブなどの切削工具を使用する時間を短縮することができるので、その寿命を延長させることができる。
【００４３】
さらに、本発明に係るギアブランクは、従来のギアブランクに比べて高密度・高強度なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る傘歯車の製造方法の断面説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る傘歯車のギアブランクの斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る傘歯車のギアブランクの平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る傘歯車のギアブランクの４−４線断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る傘歯車の斜視図である。
【符号の説明】
１０ 金型本体
２０ 上部圧縮部
３０ 下部圧縮部
４０ キャビティー
４２ 円柱形状部
４４ 縮小部
４６ 上部スプルー
４８ 下部スプルー
５０ 凹溝
１００ ギアブランク
１０２ 溝
１０４ 貫通孔
１０６ 外延部
１０８ 凸部
２００ 傘歯車
２０２ 表面
２０４ 突起ブロック
２０６ 上部芯棒
３０２ 下部芯棒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method of a bevel gear, a manufacturing method of a bevel gear blank, a bevel gear blank, and a mold body for manufacturing a bevel gear blank.
[0002]
[Prior art]
A conventional method for manufacturing a bevel gear is a method in which a gear blank of a bevel gear is formed by a machine cutting method, and then the gear blank is processed by a hobbing machine to obtain a gear product. However, in the process of manufacturing a gear blank, a bevel gear manufactured by such a processing method is subjected to redundant cutting by a machine, and a groove, a through hole, and a gradient of a gear blank bottom are formed. Therefore, the processing step is too long and is not suitable for economic effects.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to produce a gear blank by high-density, high-strength metal powder sintering without producing a gear blank in advance by cutting with a machine, and its An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bevel gear which is performed using a gear blank and whose manufacturing process is suitable for economic effects.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventor has earnestly studied focusing on a manufacturing method of obtaining a bevel gear product by obtaining a gear blank by sintering and performing a subsequent cutting step on the gear blank, and the present invention. It came to.
[0005]
That is, the method for manufacturing a bevel gear according to the present invention provides a mold that includes a mold body for manufacturing a bevel gear gear blank, an upper compression portion, and a lower compression portion, and is a preheated metal. A gear blank is formed by charging and pressing the powder into the molding die, the gear blank is sintered and cut, and carburizing heat treatment is applied to obtain a bevel gear product.
[0006]
This will be described in detail below.
The manufacturing method of the bevel gear of the present invention includes the following first to fifth steps.
That is, in the first step, a molding die including a die body for manufacturing a gear blank for a bevel gear, an upper compression portion, and a lower compression portion is prepared. A cavity is formed inside the mold body, and the cavity includes a columnar portion and a reduced portion whose diameter decreases downward from the columnar portion. The wall surface with the part is formed almost smoothly. The cavity is formed with an upper sprue that communicates with the cylindrical portion from the upper surface of the mold body and a lower sprue that communicates with the reduced portion from the bottom surface of the mold body. The upper compression part and the lower compression part move up and down with respect to the upper sprue and the lower sprue, respectively, and pressurize the metal powder material loaded in the cavity. On the surface of one end of the upper compression portion facing the cylindrical portion, a protruding block is formed integrally with the upper compression portion on a line passing through the center point of the cross section of the cylindrical portion and connecting the circumferences. An upper core rod that extends along the axial direction of the central axis and reaches the reduced portion is integrally formed at a central position in the horizontal direction of the protruding block. Moreover, the lower core part corresponding to the upper core bar which leads to a reduction | decrease part is formed in the lower compression part.
[0007]
In the second step, the metal powder previously heated to 120 ° C. to 150 ° C. is loaded into the cavity, and at the same time, the temperatures of the upper compression portion and the lower compression portion of the molding die are maintained at 120 ° C. to 150 ° C. Then, the gear blank is formed by pressurizing the metal powder in the cavity.
[0008]
In the third step, the gear blank formed in the second step is sintered under a protective atmosphere of 1150 ° C. to 1300 ° C. to form a gear blank of a bevel gear.
[0009]
In a 4th process, it cuts using the hob with respect to the gear blank of the bevel gear obtained at the 3rd process.
[0010]
In the fifth step, the bevel gear product is obtained by subjecting the bevel gear subjected to the cutting process to carburizing heat treatment in an environment of high temperature and a carbon equivalent of 0.8% to 1.2%.
[0011]
The manufacturing method of the bevel gear of this invention pressurizes metal powder to the density of 7200-7500 kg / m < 3 > (7.2-7.5 g / cc) in a 2nd process.
[0012]
In the method for manufacturing a bevel gear according to the present invention, a concave groove that penetrates the cylindrical portion in the horizontal direction is formed in the cavity, and the concave groove is provided as a place to receive escape of the metal powder in the second step. To do.
[0013]
Also, in the method for manufacturing a bevel gear according to the present invention, the metal powder is composed of 1 to 2% copper, 2 to 5% nickel, 0.2 to 1.5% molybdenum, and at most 0.35. % Of carbon and the others contain iron and other substances.
[0014]
Furthermore, the method for manufacturing a bevel gear according to the present invention includes the following sixth to eighth steps.
That is, in the sixth step, a molding die including a die body for manufacturing a gear blank for a bevel gear, an upper compression portion, and a lower compression portion is prepared. A cavity is formed inside the mold body, and a cylindrical portion and a reduced portion whose diameter decreases downward from the cylindrical portion are formed in the cavity. The wall surfaces of the cylindrical portion and the reduced portion are formed almost smoothly. The cavity is formed with an upper sprue communicating with the cylindrical portion from the upper surface of the mold main body and a lower sprue communicating with the reduced portion from the bottom surface of the main body. The upper compression part and the lower compression part respectively move up and down with respect to the upper sprue and the lower sprue and pressurize the metal powder material loaded in the cavity. On the surface of one end facing the cylindrical portion of the upper compression portion, a protruding block is formed integrally with the upper compression portion on a line passing through the center point of the cross section of the cylindrical portion and connecting the circumferences, A core bar that extends along the axial direction of the central axis and reaches the reduced portion is integrally formed at a central position in the horizontal direction of the protrusion block. Further, the lower compression portion is formed with a core rod corresponding to the core rod reaching the reduced portion.
[0015]
In the seventh step, the metal powder previously heated to 120 ° C. to 150 ° C. is loaded into the cavity, and at the same time, the temperature of the upper and lower compression parts of the molding die is maintained at 120 ° C. to 150 ° C. A gear blank is formed by pressurizing the metal powder inside.
[0016]
In the eighth step, the gear blank formed in the seventh step is sintered under a protective atmosphere of 1150 ° C. to 1300 ° C. to form a gear blank of a bevel gear.
[0017]
The manufacturing method of the gear blank of the bevel gear according to the present invention pressurizes the metal powder in the seventh step to a density of 7200 to 7500 kg / m 3 (7.2 to 7.5 g / cc).
[0018]
Moreover, the manufacturing method of the gear blank of the bevel gear of the present invention forms a concave groove that penetrates the cylindrical portion in the horizontal direction in the cavity, and provides it as a place to receive the escape of the metal powder in the sixth step.
[0019]
Moreover, the manufacturing method of the gear blank of the bevel gear according to the present invention is such that the metal powder in the sixth step is 1 to 2% copper, 2 to 5% nickel, and 0.2% to 1.5%. It contains molybdenum and at most 0.35% carbon, others contain iron and other materials.
[0020]
Further, the gear blank of the bevel gear according to the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method, and a groove formed by the protruding block of the upper compression portion, and a through hole formed by the core rod of the upper compression portion and the lower compression portion And a gradient formed by the reduced portion of the cavity, and the gear blank of the bevel gear has a smooth surface.
[0021]
Moreover, the gear blank of the bevel gear according to the present invention has a slope with an inclination angle of 15 ° to 20 ° formed by the reduced portion of the cavity in the sixth step.
[0022]
Further, in the gear blank of the bevel gear according to the present invention, a convex portion formed by extending the outer edge portion of the groove is further formed in the groove formed by the protruding block of the upper compression portion.
[0023]
A mold body for manufacturing a gear blank of a bevel gear according to the present invention includes an upper compression part and a lower compression part, a cavity is formed inside the mold body, and the cavity has a cylindrical shape. And a reduced portion whose diameter decreases downward from the cylindrical portion. The wall surfaces of the cylindrical portion and the reduced portion are formed almost smoothly. The cavity has an upper sprue that communicates with the cylindrical portion from the upper surface of the mold body, and a lower sprue that communicates with the reduced portion from the bottom surface of the main body. And are formed. The upper compression part and the lower compression part move up and down with respect to the upper sprue and the lower sprue, respectively, and pressurize the metal powder material loaded in the cavity. On the surface of one end facing the cylindrical portion of the upper compression portion, a protruding block is formed integrally with the upper compression portion on a line passing through the center point of the cross section of the cylindrical portion and connecting the circumferences, A core bar that extends along the axial direction of the central axis and reaches the reduced portion is integrally formed at a central position in the horizontal direction of the protrusion block. The lower compression part is formed with a core bar corresponding to the core bar leading to the reduction part.
[0024]
The mold main body for manufacturing the gear blank of the bevel gear according to the present invention is formed with a concave groove penetrating the cylindrical portion in the horizontal direction in the cavity.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a bevel gear, a method for manufacturing a gear blank for a bevel gear used in the manufacturing method, a mold body for manufacturing the gear blank, and a gear blank. Without pre-manufacturing the gear blank by mechanical cutting, the metal powder is sintered to obtain a high-density and high-strength gear blank, and the gear blank is subjected to subsequent cutting to obtain a bevel gear product. .
[0026]
An embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS.
[0027]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a method for manufacturing a bevel gear according to the present embodiment, and discloses a preferred system for manufacturing a bevel gear by processing the
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
Before the bevel gear blank 100 is formed by sintering, a metal powder (not shown) preheated to 120 ° C. to 150 ° C. is loaded into the
[0031]
At the same time, a part of the molding die is also heated and maintained in the temperature range (120 ° C. to 150 ° C.). Next, the
[0032]
The molded product is sintered under a protective atmosphere of 1150 ° C. to 1300 ° C. to form a
[0033]
In the above process, the metal powder comprises 1-2% copper, 2-5% nickel, 1.2% -1.5% molybdenum, and at most 0.35% carbon, Others include iron and other materials. It is preferable that the other substance contains less than 0.3% manganese sulfide (MnS 2 ) in order to allow the subsequent cutting process to proceed smoothly. The composition of the metal powder component is based on the technical characteristics of the present embodiment, and can be up to 7200-7500 kg / m 3 (7.2-7.5 g / cc) by one pressurization. Can be in density.
[0034]
2 to 4 show a
[0035]
The specifications of the
[0036]
When comparing the
[0037]
In addition, in the conventional technology, appearance features such as grooves, through holes, and gradients are formed by cutting a gear blank of a bevel gear by a machine. However, the processing is not easy and the cost is low. Is also expensive. However, in the present embodiment, the
[0038]
After the bevel gear blank 100 is molded, subsequent machining operations such as cutting with a hob, carburizing heat treatment, and vibration polishing are performed. When performing the carburizing heat treatment, it is preferable to control the temperature to 830 ° C. to 880 ° C., maintain the temperature for 60 minutes to 90 minutes, and set the carbon equivalent to 0.8 to 1.2%. After quenching with 60 ° C. oil, tempering at a temperature of 180 ° C. to 200 ° C. for 60 to 120 minutes forms a tempered martensite microstructure with high strength and improved toughness. Finally, as shown in FIG. 5, a bevel gear 200 (bevel gear product) in which the density of the tooth portion of the bevel gear is 7200 to 7500 kg / m 3 (7.2 to 7.5 g / cc) is formed. Therefore, the
[0039]
The present invention provides a molding die for manufacturing a bevel gear gear blank having a die body, an upper compression portion, and a lower compression portion, and a metal powder is loaded into the molding die and pressed. A gear blank is formed, the gear blank is sintered and cut, and carburizing heat treatment is applied to obtain a bevel gear product. A cavity is formed inside the molding die body, and a cylindrical portion and a reduced portion whose diameter decreases downward from the cylindrical portion are formed in the cavity. It is formed. The cavity is formed with an upper sprue that communicates with the cylindrical portion from the upper surface of the mold body and a lower sprue that communicates with the reduced portion from the bottom surface of the mold body. A projection block is integrally formed on the surface of one end of the upper compression portion facing the cylindrical portion on a line passing through the center point of the cross section of the cylindrical portion and connecting the circumferences. An upper core rod that extends along the axial direction of the central axis and reaches the reduced portion is integrally formed at a central position in the horizontal direction, and the lower compressed portion reaches the reduced portion. It can be expressed that a lower core corresponding to the upper core is formed.
[0040]
The above is a preferred embodiment of the present invention and does not limit the scope of the present invention. Accordingly, any modifications or changes that can be made by those skilled in the art are intended to fall within the scope of the claims of the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
In the method for manufacturing a bevel gear according to the present invention, a metal blank is sintered to form a gear blank, so that a conventional cutting process for obtaining a gear blank can be omitted and the manufacturing cost can be reduced. Can be made.
[0042]
In addition, since the time for using a cutting tool such as a hob can be shortened in the manufacturing process, the service life can be extended.
[0043]
Furthermore, the gear blank according to the present invention can be higher in density and strength than the conventional gear blank.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a method for manufacturing a bevel gear according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a gear blank of a bevel gear according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a gear blank of a bevel gear according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of a gear blank of a bevel gear according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a bevel gear according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
該傘歯車のギアブランクを製造するための金型本体と、上部圧縮部と、下部圧縮部とを備えた成形金型を用意する第１の工程を含み、
前記金型本体は、該金型本体の内部にキャビティーが形成され、該キャビティーには、円柱形状部と、該円柱形状部から下方に向かって口径の狭まる縮小部とが形成され、前記円柱形状部と前記縮小部の壁面はほぼ平滑に形成され、かつ、前記金型本体の上面から前記円柱形状部に連通する上部スプルーと、前記金型本体の底面から前記縮小部に連通する下部スプルーとが形成されているものであり、
前記上部圧縮部および前記下部圧縮部は、それぞれ、前記上部スプルーおよび前記下部スプルーに対して上下運動を行い、前記キャビティー内に装填される金属粉末材料を加圧するものであり、また、前記上部圧縮部の前記円柱形状部に対向する一端の表面には、前記円柱形状部の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上に突起ブロックが一体に形成され、該突起ブロックの水平方向の中央の位置には、中心軸の軸方向に沿って延伸し、前記縮小部に至る上部芯棒が一体に形成され、かつ、前記下部圧縮部には、前記縮小部に至る前記上部芯棒に対応する下部芯棒が形成されているものであり、
さらに、予め１２０℃〜１５０℃に加熱した金属粉末を前記キャビティー内に装填し、同時に前記成形金型の前記上部圧縮部および前記下部圧縮部の温度も１２０℃〜１５０℃に維持し、前記キャビティー内の前記金属粉末を加圧することによってギアブランクを成形する第２の工程と、
前記第２の工程で成形されたギアブランクを、１１５０℃〜１３００℃の保護雰囲気の下で焼結する第３の工程と、
前記第３の工程で得られた傘歯車のギアブランクに対して、ホブを用いて切削加工を行う第４の工程と、
前記第４の工程で切削加工を行なった前記傘歯車を、高温、かつ、炭素当量０．８〜１．２％の環境下で浸炭熱処理を加えて傘歯車製品を得る第５の工程とを含むことを特徴とする傘歯車の製造方法。In the method of manufacturing a bevel gear,
Including a first step of preparing a molding die including a die body for manufacturing the gear blank of the bevel gear, an upper compression portion, and a lower compression portion;
The mold body is formed with a cavity inside the mold body, and the cavity is formed with a columnar part and a reduced part whose diameter decreases from the columnar part downward, The wall surface of the columnar part and the reduction part is formed substantially smooth, and an upper sprue that communicates with the columnar part from the upper surface of the mold body, and a lower part that communicates with the reduction part from the bottom surface of the mold body Sprue is formed,
The upper compression part and the lower compression part move up and down with respect to the upper sprue and the lower sprue, respectively, and pressurize the metal powder material loaded in the cavity. A protruding block is integrally formed on the surface of one end of the compressing portion facing the cylindrical portion on a line passing through the center point of the cross section of the cylindrical portion and connecting the circumferences, and the horizontal direction of the protruding block The upper core rod extending along the axial direction of the central axis and reaching the contraction portion is integrally formed at the center position of the upper core rod, and the upper core rod reaching the contraction portion is formed in the lower compression portion. The lower core rod corresponding to is formed,
Furthermore, the metal powder previously heated to 120 ° C. to 150 ° C. is loaded into the cavity, and at the same time, the temperatures of the upper compression portion and the lower compression portion of the molding die are maintained at 120 ° C. to 150 ° C., A second step of forming a gear blank by pressing the metal powder in the cavity;
A third step of sintering the gear blank formed in the second step under a protective atmosphere of 1150 ° C to 1300 ° C;
A fourth step of performing cutting using a hob on the gear blank of the bevel gear obtained in the third step;
A fifth step of obtaining a bevel gear product by subjecting the bevel gear cut in the fourth step to carburizing heat treatment in an environment of high temperature and a carbon equivalent of 0.8 to 1.2%. A method for manufacturing a bevel gear, comprising:
該傘歯車のギアブランクを製造するための金型本体と、上部圧縮部と、下部圧縮部とを備えた成形金型を用意する第６の工程を含み、
前記金型本体は、該金型本体の内部にキャビティーが形成され、該キャビティーには、円柱形状部と、該円柱形状部から下方に向かって口径の狭まる縮小部とが形成され、前記円柱形状部と前記縮小部の壁面はほぼ平滑に形成され、かつ、前記金型本体の上面から前記円柱形状部に連通する上部スプルーと、前記金型本体の底面から前記縮小部に連通する下部スプルーとが形成されているものであり、前記上部圧縮部および前記下部圧縮部は、それぞれ、前記上部スプルーおよび前記下部スプルーに対して上下運動を行い、前記キャビティー内に装填される金属粉末材料を加圧するものであり、また、前記上部圧縮部の前記円柱形状部に対向する一端の表面には、前記円柱形状部の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上に突起ブロックが一体に形成され、該突起ブロックの水平方向の中央の位置には、中心軸の軸方向に沿って延伸し、前記縮小部に至る上部芯棒が一体に形成され、かつ、前記下部圧縮部には、前記縮小部に至る前記上部芯棒に対応する下部芯棒が形成されているものであり、
さらに、予め１２０℃〜１５０℃に加熱した金属粉末を前記キャビティー内に装填し、同時に、前記成形金型の前記上部圧縮部および前記下部圧縮部の温度も１２０℃〜１５０℃に維持し、前記キャビティー内の前記金属粉末を加圧することによってギアブランクを成形する第７の工程と、
前記第７の工程で成形されたギアブランクを、１１５０℃〜１３００℃の保護雰囲気の下で焼結して傘歯車のギアブランクを得る第８の工程とを含むことを特徴とする傘歯車のギアブランクの製造方法。In the manufacturing method of the bevel gear blank,
Including a sixth step of preparing a molding die including a die body for manufacturing the gear blank of the bevel gear, an upper compression portion, and a lower compression portion;
The mold body is formed with a cavity inside the mold body, and the cavity is formed with a columnar part and a reduced part whose diameter decreases from the columnar part downward, The wall surface of the columnar part and the reduction part is formed substantially smooth, and an upper sprue that communicates with the columnar part from the upper surface of the mold body, and a lower part that communicates with the reduction part from the bottom surface of the mold body A metal powder material loaded in the cavity, wherein the upper compression part and the lower compression part respectively move up and down with respect to the upper sprue and the lower sprue. Further, a protrusion block is formed on a surface of one end of the upper compression portion facing the columnar portion that passes through the center point of the cross section of the columnar portion and connects the circumferences. An upper core rod extending in the axial direction of the central axis and reaching the contraction portion is integrally formed at the central position in the horizontal direction of the projection block, and the lower compression portion Is formed with a lower core corresponding to the upper core reaching the reduced portion,
Furthermore, the metal powder previously heated to 120 ° C. to 150 ° C. is loaded into the cavity, and at the same time, the temperature of the upper compression portion and the lower compression portion of the molding die is also maintained at 120 ° C. to 150 ° C., A seventh step of forming a gear blank by pressurizing the metal powder in the cavity;
And an eighth step of obtaining a gear blank of the bevel gear by sintering the gear blank formed in the seventh step under a protective atmosphere of 1150 ° C. to 1300 ° C. Gear blank manufacturing method.
前記請求項５ないし８のいずれか１項に記載の傘歯車のギアブランクの製造方法で製造され、前記上部圧縮部の突起ブロックによって形成される溝と、前記上部圧縮部および前記下部圧縮部のそれぞれの芯棒によって形成される貫通孔と、前記キャビティーの縮小部によって形成される勾配とが形成され、かつ、平滑な表面を有していることを特徴とする傘歯車のギアブランク。In the bevel gear blank,
A groove formed by the protruding block of the upper compression portion, the upper compression portion, and the lower compression portion of the bevel gear blank manufacturing method according to any one of claims 5 to 8. A gear blank for a bevel gear, characterized in that a through hole formed by each core rod and a gradient formed by the reduced portion of the cavity are formed and have a smooth surface.
上部圧縮部と、下部圧縮部とを備え、前記金型本体は、該金型本体の内部にキャビティーが形成され、該キャビティーには、円柱形状部と、該円柱形状部から下方に向かって口径の狭まる縮小部とが形成され、前記円柱形状部と前記縮小部の壁面はほぼ平滑に形成され、かつ、前記金型本体の上面から前記円柱形状部に連通する上部スプルーと、前記金型本体の底面から前記縮小部に連通する下部スプルーとが形成されているものであり、前記上部圧縮部および前記下部圧縮部は、それぞれ、前記上部スプルーおよび前記下部スプルーに対して上下運動を行い、前記キャビティー内に装填される金属粉末材料を加圧するものであり、また、前記上部圧縮部の前記円柱形状部に対向する一端の表面には、前記円柱形状部の断面の中心点を通過して円周間を結ぶ線上に突起ブロックが一体に形成され、該突起ブロックの水平方向の中央の位置には、中心軸の軸方向に沿って延伸し、前記縮小部に至る上部芯棒が一体に形成され、かつ、前記下部圧縮部には、前記縮小部に至る前記上部芯棒に対応する下部芯棒が形成されていることを特徴とする傘歯車のギアブランク製造用の金型本体。In the mold body for manufacturing bevel gear blanks,
The mold body has a cavity formed inside the mold body, and the cavity has a columnar part and a downward direction from the columnar part. And a cylindrical portion and a wall surface of the reduced portion are formed substantially smooth, and an upper sprue communicating with the cylindrical portion from the upper surface of the mold body, and the mold A lower sprue communicating with the reduced portion from the bottom surface of the mold main body is formed, and the upper compression portion and the lower compression portion perform vertical movement with respect to the upper sprue and the lower sprue, respectively. The metal powder material loaded in the cavity is pressurized, and the surface of one end of the upper compression portion facing the columnar portion passes through the center point of the cross section of the columnar portion. Shi A protrusion block is integrally formed on a line connecting the circumferences, and an upper core rod that extends along the axial direction of the central axis is integrally formed at the center position in the horizontal direction of the protrusion block. A die main body for manufacturing a gear blank for a bevel gear, wherein the lower compression portion is formed with a lower core rod corresponding to the upper core rod reaching the reduction portion.
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