JP3697473B2 - Manufacturing method and manufacturing apparatus for long shaft - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のスタータモータのシャフト等に用いられるような、一端にギヤやセレーション等の成形部を有する長尺シャフトの製造方法及び製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、自動車のエンジンを始動させるためのスタータモータには、先端に駆動用のギヤが同軸かつ一体に形成された長尺シャフトが備えられている。
この種の長尺シャフトの製造は、寸法精度や強度に優れる点で、冷間鍛造によって製造されることが好ましく、一般に、製造装置のダイに形成された素材投入孔内に長尺棒形状の素材を投入し、これをパンチにより前方に押し出すことで成形加工していた。
【0003】
この冷間鍛造においては、素材を高速で素材投入孔内に投入及びこれより射出する関係上、素材の外壁面と素材投入孔の内壁面との間に生ずる摩擦力による焼き付きを避けるため、この摩擦力を極力低減させる必要があった。
また、成形後の素材を素材投入孔から射出する際には、素材の先端側に形成されたギヤ等の成形部を、製造装置のノックアウトピンにより後端側に向かって押し出しするので、摩擦力が大きいと、成形部に大きな圧縮力が加わってこれを変形させてしまうことからも、摩擦力を低減させる必要があった。
【0004】
この摩擦力に基づく問題は、細長い素材を使用する場合に問題となり、特に、素材の全長をその直径で割った比(全長をL、直径をdとして、以下、この比をL/d比と称する)が10以上の長尺シャフトでは摩擦力が大きくなって歩留まりが悪くなるので、これが製造可能な長さ寸法を制限する一因となっていた。
しかし、昨今では、このL/d比が10以上の細長い長尺シャフトに対する需要が高く、歩留まりを起こしにくくて高精度の加工ができる製造方法及び製造装置の実現が強く望まれてきた。
【0005】
このような状況下、素材と素材投入孔との間に生ずる摩擦力の問題を回避するものとして、例えば図8、図9に示される製造方法及び製造装置が考えられている。
図8に示す製造装置1において、符号2は製造装置1に備えられているダイであり、このダイ2には、素材投入孔3が形成されている。素材投入孔3は、共通の軸線4を有する第一ストレート孔5と第二ストレート孔6と成形孔7から概ね構成されている。成形孔7は、例えばギヤの歯が形成された孔であり、第二ストレート孔6は、成形孔7に連続する円柱形状の孔であり、第一ストレート孔5は、第二ストレート孔6に連続するとともに、第二ストレート孔6よりも半径で間隔tだけ太い円柱形状の孔である。
【0006】
上記説明の製造装置1による長尺シャフト8の製造は、以下のように行われる。まず、素材投入孔3内に、潤滑皮膜で被覆した長尺棒形状の素材9を投入する。続いて、この素材9の後端側を製造装置1に備えられているパンチ11により前方に押圧し、成形孔7内へと押し出す。
この圧縮力により、素材9の先端側は、成形孔7のギヤ形状に合致するように塑性変形を起こしてギヤ形状の成形部8aを形成し、第二ストレート孔6に位置する部分は、太くなって第二ストレート孔6の内壁面6aを圧迫する。
【0007】
このとき、長尺シャフト8と素材投入孔3との間には、長尺シャフト8の外壁面8bが内壁面6a圧迫することによる摩擦力と、成形部8aが成形孔7の内壁面7aを圧迫することによる摩擦力とが発生するが、第一ストレート孔5では、長尺シャフト8と素材投入孔3との間のクリアランスt内に介在する前記潤滑皮膜により、ここでの摩擦力が低減されるようになっている。
【0008】
すなわち、軸線4方向における摩擦力は、第二ストレート孔6と成形孔7との部分に限定されて低減されることになる。これにより、成形後にノックアウトピン12で長尺シャフト8を押し出す際には、成形部8aに加わる力が少なくて済むので、この成形部8aのギヤの変形を起こしづらくなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように、第一ストレート孔5を設けることにより、素材投入孔3と長尺シャフト8との間の摩擦力低減がなされるようになるが、一方では、図8に示したように、長尺シャフト8のこの部分が第二ストレート孔6よりも直径でクリアランス2t分だけ太くなり、本来必要とされているシャフト径よりも太くなる。
【0010】
このような長尺シャフト8への表面仕上げを考えた場合、図9に示すように、長尺シャフト8の先端8b及び後端8cのそれぞれに芯出し用の穴10a及び穴10bを形成した後、表面仕上げ用の工作機械の治具11a及び11bで挟みこみ、軸線4が傾かないように回転自在に固定した状態で、図示されない研磨材でその側面の表面仕上げを行う必要があった。
しかし、この表面仕上げ方法では、芯出しのために穴10a及び10bを形成する工程が余計にかかるので、製造コストが高くなる問題を引き起こすことになる。
【0011】
そこで、この様な穴10a及び穴10bを形成する工程なしに表面仕上げを行う方法として、複数本の研磨ロール(図示せず)で長尺シャフト8を挟み込んで研磨するセンターレス研磨が考えられる。
しかし、このセンターレス研磨においても、長尺シャフト8の側面には段差が出来ているという理由により、研磨ロールに対して長尺シャフト8が斜めに当たって均等に研磨されないなどの不都合が生じるので、長尺シャフト8が傾かないように対処するための余計な工程が必要となり、やはり製造コストが高くなる問題を引き起こすことになる。
【0012】
以上に説明したように、従来の製造方法及び製造装置では、L/d比が10以上の長尺シャフト8を製造する場合には、摩擦力を減らす為にダイ2に第一ストレート孔5を設けることが考えられるが、これは、長尺シャフト8を部分的に太くするので、これを取り除く工程が必要となり、そのための工数が余計にかかってコスト高となる新たな問題を引き起こすこととなっていた。
【0013】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、以下の目的を達成しようとするものである。
すなわち、安価かつ高精度に製造することができる長尺シャフトの製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の長尺シャフトの製造方法及び製造装置は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載の長尺シャフトの製造方法は、ダイに形成された素材投入孔内に潤滑皮膜で被覆した長尺棒形状の素材を同軸に投入し、該素材の後端をパンチにより前方に押圧し、前記素材投入孔の前方に形成された成形孔に、前記素材を押し出して成形部を有する成形品を得る長尺シャフトの製造方法において、前記押し出し中には、前記潤滑皮膜を、前記素材投入孔の前記成形孔側に位置するとともに前記素材の外壁面と前記素材投入孔の内壁面との間隙に通じる油逃げ孔を有する油逃げ溝を介して逃がし、前記押し出し後には、前記長尺シャフトの後端と前記油逃げ孔が位置する部分とに膨張部を形成したことを特徴とする。
【0015】
上記請求項1記載の長尺シャフトの製造方法によれば、押し出し中の素材は、その径方向に塑性変形を起こして膨らもうとするが、その軸方向で油逃げ孔の位置する部分以外では、素材の外壁面を被覆する潤滑皮膜が、素材投入孔の内壁面と素材の外壁面との間隙を満たすので、その膨らみは抑えられる。一方、油逃げ孔の位置する部分では、潤滑皮膜が油逃げ溝を通って素材の外壁面によって押し出されるので、素材のこの部分では、素材投入孔の軸と同軸に保たれたまま、素材投入孔の内壁面に合致するように直径方向に膨らんで膨張部を形成する。また、押し出し時のパンチの圧力により、素材の後端部分にも、素材投入孔の軸と同軸かつ素材投入孔の内壁面に合致するように直径方向に膨らむ膨張部が形成される。これら膨張部は、センターレス加工での表面仕上げにより取り除かれる。
【0016】
請求項2記載の長尺シャフトの製造方法は、請求項1記載の長尺シャフトの製造方法において、前記押し出しによる成形を複数回の工程に分けて行い、これら工程の進行に伴って、前記各素材投入孔の孔径が順次大とされていることを特徴とする。
【0017】
上記請求項2記載の長尺シャフトの製造方法によれば、各工程では、押し出しにより素材に各膨張部が形成されるが、次工程の素材投入孔の孔径は、前工程のものより大きくされているので、素材を中に入れる際に、各膨張部が引っかかりとならずに入れやすくなっている。
【0018】
請求項3記載の長尺シャフトの製造装置は、潤滑皮膜で被覆した長尺棒形状の素材が同軸に投入されるとともに、前記素材の投入方向先端に成形部を成形させる成形孔を有する素材投入孔が形成されたダイを備えた長尺シャフトの製造装置において、前記素材投入孔の孔径は、前記素材の外径よりも大とされ、前記ダイには、前記素材投入孔の前記成形孔側に位置するとともに、前記間隙に通じる油逃げ孔を有する油逃げ溝が形成されていることを特徴とする。
【0019】
上記請求項3記載の長尺シャフトの製造装置によれば、素材投入孔内に押し出しされている最中の素材は、その径方向に塑性変形を起こして膨らもうとするが、その軸方向で油逃げ孔の位置する部分以外では、素材の外壁面を被覆する潤滑皮膜が、素材投入孔の内壁面と素材の外壁面との間隙を満たすので、その膨らみは抑えられる。一方、油逃げ孔の位置する部分では、潤滑皮膜が油逃げ溝を通って素材の膨張によって押し出されるので、素材のこの部分では、素材投入孔の軸と同軸に保たれたまま、素材投入孔に合致するように直径方向に膨らんで膨張部を形成する。また、押し出し時の圧力により、素材の後端部分にも、素材投入孔の軸と同軸かつ素材投入孔に合致するように直径方向に膨らむ膨張部が形成される。これら膨張部は、センターレス加工での表面仕上げにより取り除かれる。
【0020】
請求項4記載の長尺シャフトの製造方法は、請求項1または2記載の長尺シャフトの製造方法において、押し出し後の前記膨張部を案内面として、センターレス加工により表面仕上げすることを特徴とする。
【0021】
上記請求項4記載の長尺シャフトの製造方法によれば、膨張部は、センターレス加工の際の案内面となり、このセンターレス加工の表面仕上げにより取り除かれる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる長尺シャフトの製造装置の一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
図1に示す長尺シャフトの製造装置15には、潤滑皮膜で被覆された長尺棒形状の素材16が同軸に投入されるとともに、素材16の投入方向先端に所定形状を与える成形孔17を有する素材投入孔18が形成されたダイ19が備えられている。
【0023】
同図に示すように、素材投入孔18は、共通の軸線20を有するストレート孔21と成形孔17とから概ね構成されている。符号30は、押し出しを行うパンチであり、符号22は、押し出しによる成形後の長尺シャフトであり、符号23は、この成形後の長尺シャフト22を射出するノックアウトピンである。なお、軸20は、素材投入孔18の軸であるとともに、長尺シャフト22の軸でもある。
【0024】
図1、図3、図4に示すように、ストレート孔21は、成形孔17に連続する円柱形状の孔である。素材投入孔18の孔径、すなわちストレート孔21の孔径d1は、素材16の外径d2よりも大(d1>d2)とされており、両者の間には、半径で間隙t’が形成されている。この間隙t’としては、例えば0.01mm〜0.03mm(直径では0.02mm〜0.06mm)程度にするのが好ましい。なお、各図では、説明のために間隙t’を広めに描いている。
【0025】
図1及び図2に示すように、ダイ19には、軸20方向で素材16の全長の約半分より前記先端側に位置するとともに、間隙t’に通じる油逃げ孔24を有する油逃げ溝26が、軸20方向の2箇所に形成されている。
図3に示すように、各箇所における油逃げ溝26は、軸20に垂直な断面において、軸20を中心に約120度の等角度間隔で3本、配置されており、それぞれ、素材投入孔18の内径の約10%以下となるような細長い孔形状を有している。
【0026】
図5に示すように、成形孔17は、ギヤの歯が形成された孔であり、ここに素材16の先端を押し付けることで、素材16の先端が塑性変形してギヤの歯が形成されるようになっている。
【0027】
上記構成を有する本実施形態の長尺シャフトの製造装置による製造方法について、以下に説明を行う。
まず、潤滑皮膜27で被覆した長尺棒形状の素材16を素材投入孔18に同軸に投入し、続いて、この素材16の後端をパンチ30により押圧し、素材投入孔18に形成された成形孔17内へと素材16を押し出す。
【0028】
このときの圧縮力により、素材16の先端側は、成形孔17のギヤ形状に合致するように塑性変形を起こしてギヤ形状の成形部22aを形成し、油逃げ孔24の位置する部分は、座屈変形(塑性変形)を起こして太くなり、ストレート孔21の内壁面21aを圧迫する。押し出し中の潤滑皮膜27は、軸20方向で素材16の全長の約半分より前記前方側に位置するとともに間隙t’に通じる油逃げ孔24を有する複数の各油逃げ溝26を介して逃げる。
【0029】
すなわち、押し出し中の素材16は、その径方向に座屈変形(塑性変形)を起こして膨らもうとするが、その軸20方向で油逃げ孔24の位置する部分以外では、素材16を被覆する潤滑皮膜27は、素材投入孔18の内壁面18aと素材16の外壁面16aとの間隙t’との間に閉じこめられてその膨らみは抑えられる。
【0030】
一方、軸20方向で各油逃げ孔24の位置する部分では、素材16の外壁面16aによって潤滑皮膜27が油逃げ溝26を通って押し出されるので、素材16のこの部分は、素材投入孔18と同軸に保たれたまま、内壁面21aに合致するように直径方向に膨らんで2箇所の膨張部28を形成する。同時に、押し出し時のパンチ30からの圧力により、素材16の後端部分にも、素材投入孔18と同軸かつ内壁面21aに合致するように直径方向に膨らむ膨張部28が形成される。
【0031】
押し出し後の長尺シャフト22は、ノックアウトピン23の押圧力により、素材投入孔18から射出される。図6が、射出後の長尺シャフト22である。その後、この長尺シャフト22は、図示されない複数本の研磨ロール間に挟みこまれ、その後端と油逃げ孔24が位置していた部分とに形成されている3箇所の膨張部28を案内面としてセンターレス加工により表面仕上げがなされ、図7に示す完成品が得られる。尚、この膨張部28の真円度の狂いは、ダイ19の精密加工によって僅か(4μm〜6μm)にされており、また各膨張部28を略同径に出来ることから、この部位を2ヶ所以上設定することで、直接研磨ロールの案内面として機能させることが可能となる。
【0032】
なお、上記実施形態では、1台の製造装置15による1工程で成形が完了する例を示したが、これに限らず、同様の構造を有するとともに各素材投入孔の孔径が工程の進行に伴って順次大となるダイがそれぞれ備えられた複数台の製造装置(図示せず)を使用し、押し出しによる成形を複数回の工程に分けて行うものとしても良い。
【0033】
この製造方法によれば、各工程では、押し出しにより素材に各膨張部が形成されるが、次工程の素材投入孔の孔径は、前工程のものより大きくされているので、素材を中に入れる際に、各膨張部が引っかかりとならずに入れやすくなり、スムーズに各工程間での素材の受け渡しがなされるようになる。
【0034】
本発明の長尺シャフトの製造方法によれば、油逃げ溝26を設けたことで、成形後の長尺シャフト22に、その軸20回りに均等な半径を有する膨張部28が軸20方向に複数箇所形成される。これにより、素材投入孔18から射出されるときの長尺シャフト22が素材投入孔18と接触する部分は、成形部22aと膨張部28とに限定され、その他の箇所では両者の間に潤滑皮膜27が介在してこれらの間の摩擦力を減じるので、少ない力で成形後の長尺シャフト22を素材投入孔18から射出することができ、ノックアウトピン23によって成形部22aに加わる圧縮力が小さくなってこれを変形させにくくなる。
【0035】
さらに、各膨張部28は、素材投入孔18と同軸に保たれている上に、内壁面21aによって各直径が素材投入孔18の直径d1にほぼ等しくなるように規制されているので、すでに芯出しがなされた状態となっていて、センターレス加工を行うためにこれを前記研磨ロール間に載置した際に、芯出し済みの膨張部28で複数箇所において支持されているので、その軸20が傾いた状態にならない。
よって、センターレス加工を適用できるので、従来の技術の図9で示した芯出しの穴10a及び穴10bなどを設ける工程を不要としている。
さらに、間隙t’を0.01mm〜0.03mmという必要最低限な寸法の幅としたことで、段差を少なくして表面仕上げ時に容易にこれを取り除くことができるようになっている。
以上により、安価かつ高精度に製造することができる長尺シャフトの製造方法を提供することが可能となる。
【0036】
また、上記製造方法において、押し出しによる成形を複数回に分けて行う必要がある場合には、各素材投入孔の孔径を各工程の進行に伴って順次大とすることで、次工程における素材投入孔の孔径が、前工程のものより大きいので、素材を中に入れる際に、各膨張部が引っかかりとならずに入れやすくなり、スムーズに各工程間での素材の受け渡しがなされるようになる。
以上により、各工程毎に最適な形状の膨張部28を形成でき、押し出しによる成形を複数回に分けて行う必要があっても適用可能な製造方法とすることも可能となる。
【0037】
本発明の長尺シャフトの製造装置によれば、油逃げ溝26を設けたことで、成形後の長尺シャフト22に、その軸20回りに均等な半径を有する膨張部28が軸20方向に複数箇所形成される。これにより、素材投入孔18から射出されるときの長尺シャフト22が素材投入孔18と接触する部分は、成形部22aと膨張部28とに限定され、その他の箇所では両者の間に潤滑皮膜27が介在してこれらの間の摩擦力を減じるので、少ない力で成形後の長尺シャフト22を素材投入孔18から射出することができ、ノックアウトピン23によって成形部22aに加わる圧縮力が小さくなってこれを変形させにくくなる。
【0038】
さらに、各膨張部28は、素材投入孔18と同軸に保たれている上に、内壁面21aによって各直径が素材投入孔の直径d1にほぼ等しくなるように規制されているので、すでに芯出しがなされた状態となっていて、センターレス加工を行うためにこれを前記研磨ロール間に載置した際に、芯出し済みの膨張部28で複数箇所において支持されているので、その軸20が傾いた状態にならない。よって、センターレス加工を適用できるので、従来の技術の図9で示した芯出しの穴10a及び穴10bなどを設ける工程を不要としている。
さらに、間隙t’を0.01mm〜0.03mmという必要最低限な寸法の幅としたことで、段差を少なくして表面仕上げ時に容易にこれを取り除くことができるようになっている。
以上により、安価かつ高精度に製造することができる長尺シャフトの製造装置を提供することが可能となる。
【0039】
なお、上記実施形態において、間隙t’は4μmないし6μmとしたが、これに限らず、成形する素材16の外径d2やその他の加工条件に応じて、適宜最適な寸法を採用しても良い。
また、上記実施形態では、油逃げ孔24及び油逃げ溝26の設置数を、軸20方向で2箇所としたが、これに限らず、素材16の全長の約半分より前方側に少なくとも1箇所以上有れば良く、1箇所、または3箇所以上設けた構成としても良い。また、それらの軸20方向の設置場所としては、素材16の先端側、すなわち成形部22aに近い側に設けた方が、後端にできる膨張部28との距離が広く取れるので、芯出しがより正確になされて好ましい。
【0040】
また、上記実施形態では、油逃げ孔24及び油逃げ溝26を、軸20に垂直な断面において、3箇所に設けた構成を採用したが、これに限らず、成形する素材16の外径d2やその他の加工条件に応じて、1〜2箇所、または4箇所以上に設ける構成を採用しても良い。このとき、複数箇所に設ける場合には、それらが等角度間隔配置されるようにすると、潤滑皮膜27が周方向で均等に逃げやすくできて好ましい。
また、上記実施形態では、素材16の成形部22aには、ギヤの歯が形成される場合を例に説明を行ったが、これに限らず、セレーション等その他の形状を成形するものとしても良い。
【0041】
また、上記実施形態では、油逃げ溝26の孔径は、素材投入孔18の内径の約10%以下としたが、これに限らず、成形する素材16の外径d2やその他の加工条件に応じて、その孔径として最適なものを適宜採用しても良い。さらには、油逃げ溝26の形状も、孔ではなく、断面多角形形状など、その他の形状を採用しても良い。
【0042】
【発明の効果】
本発明の長尺シャフトの製造方法によれば、油逃げ溝を設けることで、成形後の長尺シャフトに、その軸回りに均等な半径を有する膨張部が軸方向に複数箇所形成される。これにより、素材投入孔から射出されるときの長尺シャフトが素材投入孔と接触する部分は、成形部と膨張部とに限定され、その他の箇所では両者の間に潤滑皮膜が介在してこれらの間の摩擦力を減じるので、少ない力で成形後の長尺シャフトを素材投入孔から射出することができ、成形部に加わる圧縮力が小さくなってこれを変形させにくくなる。
【0043】
さらに、各膨張部は、素材投入孔と同軸に保たれている上に、素材投入孔の内壁面によって各直径が素材投入孔の直径にほぼ等しくなるように規制されているので、すでに芯出しがなされた状態となっていて、センターレス加工を行うためにこれを載置した際に、芯出し済みの膨張部で複数箇所において支持されているので、その軸が傾いた状態にならない。よって、センターレス加工を適用できるので、芯出しの穴等を設ける工程を不要としている。
以上により、安価かつ高精度に製造することができる長尺シャフトの製造方法を提供することが可能となる。
【0044】
また、上記製造方法において、押し出しによる成形を複数回に分けて行う必要がある場合には、各素材投入孔の孔径を各工程の進行に伴って順次大とすることで、次工程における素材投入孔の孔径が、前工程のものより大きいので、素材を中に入れる際に、各膨張部が引っかかりとならずに入れやすくなり、スムーズに各工程間での素材の受け渡しがなされるようになる。
以上により、各工程毎に最適な形状の膨張部を形成できるので、押し出しによる成形を複数回に分けて行う必要があっても適用可能な製造方法とすることも可能となる。
【0045】
また、上記製造方法において、膨張部を表面仕上げの際の案内面として使用できることで、芯出しが不要となってセンターレス加工を適用することが可能となる。
【0046】
本発明の長尺シャフトの製造装置によれば、油逃げ溝を設けることで、成形後の長尺シャフトに、その軸回りに均等な半径を有する膨張部が軸方向に複数箇所形成される。これにより、素材投入孔から射出するときの長尺シャフトが素材投入孔と接触する部分は、成形部と膨張部とに限定され、その他の箇所では、両者の間に潤滑皮膜が介在してこれらの間の摩擦力を減じるので、少ない力で成形後の長尺シャフトを素材投入孔から射出することができ、成形部に加わる圧縮力が小さくなってこれを変形させにくくなる。
さらに、各膨張部は、素材投入孔と同軸に保たれている上に、素材投入孔の内壁面によって各直径が素材投入孔の直径にほぼ等しくなるように規制されているので、すでに芯出しがなされた状態となっていて、センターレス加工を行うためにこれを載置した際に、芯出し済みの膨張部で複数箇所において支持されているので、その軸が傾いた状態にならない。よって、センターレス加工を適用できるので、芯出しの穴等を設ける工程を不要としている。
以上により、安価かつ高精度に製造することができる長尺シャフトの製造装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の長尺シャフトの製造装置の一実施形態を示す図であって、要部の断面図である。
【図2】 同長尺シャフトの製造装置の要部を示す図であって、図1のA部の拡大図である。
【図3】 同長尺シャフトの製造装置の要部を示す図であって、図1のB−B線から見た断面図である。
【図4】 同長尺シャフトの製造装置の要部を示す図であって、図1のC−C線から見た断面図である。
【図5】 同長尺シャフトの製造装置の要部を示す図であって、図1のD−D線から見た断面図である。
【図6】 同長尺シャフトの製造装置で成形された長尺シャフト示す図であって、斜視図である。
【図7】 表面仕上げ加工が施された後の長尺シャフト示す図であって、斜視図である。
【図8】 従来の長尺シャフトの製造装置の要部を示す図であって、断面図である。
【図9】 同長尺シャフトの製造装置によって成形された長尺シャフトの表面仕上げ加工時を示す図であって、断面図である。
【符号の説明】
16・・・素材
16a・・・外壁面
17・・・成形孔
18・・・素材投入孔
19・・・ダイ
20・・・軸
21a・・・内壁面
22・・・長尺シャフト(成形品)
24・・・油逃げ孔
26・・・油逃げ溝
27・・・潤滑皮膜
28・・・膨張部
30・・・パンチ
t’・・・間隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a long shaft having a molded part such as a gear or a serration at one end, such as used for a shaft of a starter motor of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
For example, a starter motor for starting an automobile engine is provided with a long shaft having a driving gear coaxially and integrally formed at the tip.
This type of long shaft is preferably manufactured by cold forging because it is excellent in dimensional accuracy and strength. Generally, a long rod-like shape is formed in a material charging hole formed in a die of a manufacturing apparatus. The material was put in and molded by pushing it forward with a punch.
[0003]
In this cold forging, in order to avoid the seizure due to the friction force generated between the outer wall surface of the material and the inner wall surface of the material charging hole, the material is charged into the material charging hole at a high speed and injected therefrom. It was necessary to reduce the frictional force as much as possible.
In addition, when injecting the molded material from the material insertion hole, the molding part such as the gear formed on the front end side of the material is pushed out toward the rear end side by the knockout pin of the manufacturing apparatus, so that the frictional force If this is large, a large compressive force is applied to the molded part and it is deformed. Therefore, it is necessary to reduce the frictional force.
[0004]
The problem based on this frictional force becomes a problem when using an elongated material. In particular, the ratio of the total length of the material divided by its diameter (the total length is L, the diameter is d, hereinafter this ratio is referred to as L / d ratio). However, in a long shaft of 10 or more, the frictional force is increased and the yield is deteriorated. This is a factor that limits the length dimension that can be manufactured.
However, nowadays, there is a high demand for an elongated long shaft having an L / d ratio of 10 or more, and it has been strongly desired to realize a manufacturing method and a manufacturing apparatus that can prevent high yield and perform high-precision processing.
[0005]
Under such circumstances, for example, a manufacturing method and a manufacturing apparatus shown in FIGS. 8 and 9 are conceivable as a means for avoiding the problem of the frictional force generated between the material and the material insertion hole.
In the
[0006]
Production of the
Due to this compressive force, the distal end side of the
[0007]
At this time, the frictional force caused by the
[0008]
That is, the frictional force in the direction of the axis 4 is limited to the portion of the second
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, by providing the first straight hole 5, the frictional force between the material insertion hole 3 and the
[0010]
When considering such a surface finish on the
However, in this surface finishing method, an extra step of forming the
[0011]
Therefore, as a method of performing surface finishing without the step of forming
However, even in this centerless polishing, there is a disadvantage that the
[0012]
As described above, in the conventional manufacturing method and manufacturing apparatus, when the
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances and intends to achieve the following object.
That is, it aims at provision of the manufacturing method and manufacturing apparatus of a long shaft which can be manufactured cheaply and with high precision.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The long shaft manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention employ the following means in order to solve the above problems.
That is, in the method for manufacturing a long shaft according to
[0015]
According to the method for manufacturing a long shaft according to
[0016]
The method for producing a long shaft according to claim 2 is the method for producing a long shaft according to
[0017]
According to the method for manufacturing a long shaft according to the second aspect, in each step, each expanded portion is formed in the material by extrusion, but the diameter of the material input hole in the next step is made larger than that in the previous step. Therefore, when the material is put inside, it is easy to put each expansion part without being caught.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a long shaft manufacturing apparatus in which a long rod-shaped material coated with a lubricating film is introduced coaxially and at the leading end of the raw material in the charging direction. Form the molded part In the manufacturing apparatus of a long shaft provided with a die in which a material charging hole having a forming hole is formed, a hole diameter of the material charging hole is larger than an outer diameter of the material, The forming hole side of the material injection hole And an oil escape groove having an oil escape hole communicating with the gap is formed.
[0019]
According to the apparatus for manufacturing a long shaft according to claim 3, the material being extruded into the material charging hole tends to swell by causing plastic deformation in its radial direction, but its axial direction. In a portion other than the portion where the oil escape hole is located, the lubricating film covering the outer wall surface of the material fills the gap between the inner wall surface of the material charging hole and the outer wall surface of the material, so that the swelling is suppressed. On the other hand, in the part where the oil escape hole is located, the lubricant film is pushed out by the expansion of the material through the oil escape groove, so in this part of the material, the material input hole is kept coaxial with the axis of the material input hole. Swell in the diametrical direction so as to conform to Further, due to the pressure at the time of extrusion, an inflating portion that swells in the diametrical direction so as to be coaxial with the axis of the material charging hole and coincide with the material charging hole is formed at the rear end portion of the material. These expanded portions are removed by surface finishing in centerless processing.
[0020]
The method for manufacturing a long shaft according to claim 4 is characterized in that, in the method for manufacturing a long shaft according to
[0021]
According to the long shaft manufacturing method of the fourth aspect, the expanded portion becomes a guide surface in the centerless processing, and is removed by the surface finishing of the centerless processing.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an apparatus for producing a long shaft according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the long
[0023]
As shown in the figure, the
[0024]
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIG. 3, three
[0026]
As shown in FIG. 5, the
[0027]
The manufacturing method by the manufacturing apparatus of the long shaft of this embodiment which has the said structure is demonstrated below.
First, the long bar-shaped
[0028]
Due to the compression force at this time, the distal end side of the
[0029]
That is, the
[0030]
On the other hand, in the portion where each
[0031]
The extruded
[0032]
In the above-described embodiment, an example in which molding is completed in one process by one
[0033]
According to this manufacturing method, in each process, each expanded portion is formed in the material by extrusion, but since the diameter of the material input hole in the next process is larger than that in the previous process, the material is put inside. At this time, the respective inflatable portions are easily caught without being caught, and the material can be smoothly transferred between the respective steps.
[0034]
According to the long shaft manufacturing method of the present invention, the
[0035]
Furthermore, each
Therefore, since the centerless processing can be applied, the step of providing the centering hole 10a and the
Furthermore, by setting the gap t ′ to a minimum required width of 0.01 mm to 0.03 mm, it is possible to reduce the level difference and easily remove it during surface finishing.
As described above, it is possible to provide a method for manufacturing a long shaft that can be manufactured inexpensively and with high accuracy.
[0036]
In addition, in the above manufacturing method, when it is necessary to perform molding by extrusion multiple times, the material diameter in the next process is increased by sequentially increasing the diameter of each material input hole as each process proceeds. Since the hole diameter of the hole is larger than that of the previous process, it becomes easy to insert each expanded part without being caught when putting the material in, and the material can be smoothly transferred between the processes. .
As described above, the expanded
[0037]
According to the long shaft manufacturing apparatus of the present invention, by providing the
[0038]
Furthermore, each inflating
Furthermore, by setting the gap t ′ to a minimum required width of 0.01 mm to 0.03 mm, it is possible to reduce the level difference and easily remove it during surface finishing.
As described above, it is possible to provide a long shaft manufacturing apparatus that can be manufactured inexpensively and with high accuracy.
[0039]
In the above embodiment, the gap t ′ is set to 4 μm to 6 μm. However, the present invention is not limited to this, and an optimal dimension may be appropriately adopted according to the outer diameter d2 of the material 16 to be molded and other processing conditions. .
Moreover, in the said embodiment, although the number of installation of the
[0040]
Moreover, in the said embodiment, although the structure which provided the
In the above embodiment, the case where gear teeth are formed on the forming
[0041]
In the above embodiment, the hole diameter of the
[0042]
【The invention's effect】
According to the long shaft manufacturing method of the present invention, by providing the oil relief groove, a plurality of inflatable portions having a uniform radius around the axis are formed in the axial direction in the long shaft after molding. As a result, the portion of the long shaft that comes into contact with the material input hole when injected from the material input hole is limited to the molded part and the expanded part, and in other parts, a lubricating film is interposed between them. Therefore, the long shaft after molding can be injected from the material injection hole with a small force, and the compressive force applied to the molding part becomes small and it is difficult to deform it.
[0043]
Furthermore, each inflatable part is kept coaxial with the material input hole and is regulated by the inner wall surface of the material input hole so that each diameter is substantially equal to the diameter of the material input hole. When this is placed to perform centerless processing, it is supported at a plurality of locations by the centered expansion portion, so that the shaft does not tilt. Therefore, since centerless processing can be applied, a step of providing a centering hole or the like is not necessary.
As described above, it is possible to provide a method for manufacturing a long shaft that can be manufactured inexpensively and with high accuracy.
[0044]
In addition, in the above manufacturing method, when it is necessary to perform molding by extrusion multiple times, the material diameter in the next process is increased by sequentially increasing the diameter of each material input hole as each process proceeds. Since the hole diameter of the hole is larger than that of the previous process, it becomes easy to insert each expanded part without being caught when putting the material in, and the material can be smoothly transferred between the processes. .
As described above, since an expanded portion having an optimal shape can be formed for each process, it is possible to provide an applicable manufacturing method even if it is necessary to perform molding by extrusion a plurality of times.
[0045]
Moreover, in the said manufacturing method, since an expansion part can be used as a guide surface in the case of surface finishing, centering becomes unnecessary and it becomes possible to apply centerless processing.
[0046]
According to the long shaft manufacturing apparatus of the present invention, by providing the oil relief groove, a plurality of inflatable portions having a uniform radius around the axis are formed in the axial direction in the long shaft after molding. As a result, the portion of the long shaft that comes into contact with the material input hole when injected from the material input hole is limited to the molded part and the expanded part, and in other parts, a lubricating film is interposed between them. Therefore, the long shaft after molding can be injected from the material injection hole with a small force, and the compressive force applied to the molding part becomes small and it is difficult to deform it.
Furthermore, each inflatable part is kept coaxial with the material input hole and is regulated by the inner wall surface of the material input hole so that each diameter is substantially equal to the diameter of the material input hole. When this is placed to perform centerless processing, it is supported at a plurality of locations by the centered expansion portion, so that the shaft does not tilt. Therefore, since centerless processing can be applied, a step of providing a centering hole or the like is not necessary.
As described above, it is possible to provide a long shaft manufacturing apparatus that can be manufactured inexpensively and with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a long shaft manufacturing apparatus according to the present invention, and is a cross-sectional view of a main part.
FIG. 2 is a view showing a main part of the same long shaft manufacturing apparatus, and is an enlarged view of a part A in FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing a main part of the same long shaft manufacturing apparatus, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1;
4 is a view showing a main part of the same long shaft manufacturing apparatus, and is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 1; FIG.
5 is a view showing a main part of the same long shaft manufacturing apparatus, and is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a long shaft formed by the long shaft manufacturing apparatus.
FIG. 7 is a perspective view showing a long shaft after a surface finishing process is performed.
FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a conventional long shaft manufacturing apparatus.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a surface finishing process of a long shaft formed by the long shaft manufacturing apparatus.
[Explanation of symbols]
16 ... Material
16a ... Outer wall surface
17 ... Molding hole
18 ... Material input hole
19 ... Die
20 ... axis
21a ... inner wall surface
22 ... Long shaft (molded product)
24 ... Oil escape hole
26 ... Oil escape groove
27 ... Lubrication film
28 ... Expansion part
30 ... Punch
t ′ ・ ・ ・ Gap
Claims (4)
前記押し出し中には、前記潤滑皮膜を、前記素材投入孔の前記成形孔側に位置するとともに前記素材の外壁面と前記素材投入孔の内壁面との間隙に通じる油逃げ孔を有する油逃げ溝を介して逃がし、
前記押し出し後には、前記長尺シャフトの後端と前記油逃げ孔が位置する部分とに膨張部を形成したことを特徴とする長尺シャフトの製造方法。A long rod-shaped material coated with a lubricating film is coaxially charged into the material charging hole formed in the die, the rear end of the material is pressed forward by a punch, and formed in front of the material charging hole. In the manufacturing method of a long shaft that obtains a molded product having a molded part by extruding the material into a molding hole,
An oil escape groove having an oil escape hole located in the molding hole side of the material input hole and communicating with a gap between the outer wall surface of the material and the inner wall surface of the material input hole during the extrusion. Escape through
After the extrusion, a method of manufacturing a long shaft, wherein an inflating portion is formed at a rear end of the long shaft and a portion where the oil escape hole is located.
前記押し出しによる成形を複数回の工程に分けて行い、
これら工程の進行に伴って、前記各素材投入孔の孔径が順次大とされていることを特徴とする長尺シャフトの製造方法。In the manufacturing method of the elongate shaft of Claim 1,
The molding by the extrusion is performed in a plurality of processes,
With the progress of these steps, the diameter of each material charging hole is sequentially increased, and the method for manufacturing a long shaft is characterized in that
前記素材投入孔の孔径は、前記素材の外径よりも大とされ、
前記ダイには、前記素材投入孔の前記成形孔側に位置するとともに、前記間隙に通じる油逃げ孔を有する油逃げ溝が形成されていることを特徴とする長尺シャフトの製造装置。A long shaft having a die in which a long rod-shaped material coated with a lubricating film is coaxially charged and a material charging hole having a molding hole for forming a molding portion at the tip of the material in the charging direction is formed. In manufacturing equipment,
The hole diameter of the material injection hole is larger than the outer diameter of the material,
An apparatus for producing a long shaft, wherein the die is formed with an oil escape groove that is located on the molding hole side of the material input hole and has an oil escape hole communicating with the gap.
押し出し後の前記膨張部を案内面として、センターレス加工により表面仕上げすることを特徴とする長尺シャフトの製造方法。In the manufacturing method of the elongate shaft of Claim 1 or 2,
A method of manufacturing a long shaft, wherein the expanded portion after extrusion is used as a guide surface to perform surface finishing by centerless processing.
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