JP3713465B2

JP3713465B2 - 転造加工方法

Info

Publication number: JP3713465B2
Application number: JP2002033526A
Authority: JP
Inventors: 優炭谷; 康弘村井
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP2003230929A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被転造物の外周を塑性加工すると同時に塑性加工端部の面取りを塑性加工する転造加工方法に関し、特に歯車、インボリュートスプラインの歯面の端面面取りに適した転造加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の変速機の軸部品などに用いられるスプライン転造部は、平ダイスによる転造加工後、熱処理して完成となる。軸部品と結合されるギヤなどの相手部品はインボリュートスプライン穴をブローチ加工されており、圧入または滑合状態で組み込まれる。この組み込み作業においては、スプライン軸と穴のスプラインの位相を正確に合わせる必要があり、自動組立が困難である。そこで、軸スプライン部の端面に面取りを施せば、ラフな位相決めで組み付け作業ができることは容易に想像できる。しかし、端面面取り用に新しく面取り加工などの工程を増設するのは部品のコストアップにつながり問題がある。
【０００３】
そこで、自動車の変速機の平歯車、はすば歯車については、ギヤローリング成形法により、面取り加工を施した例がある。例えば、特開平２−８０１４６号公報においては、歯車部加工済みの被加工歯車に面取り加工用回転工具を噛合させて面取り加工を施し、ギヤローリング成型ダイスを別途設けて面取り加工によって生じた歯面の盛り上がりを成形する例が開示されている。しかし、この事例は、面取り成形後、別の成型ダイスで歯面の盛り上がり成形を行うため、加工時間がかかるという問題がある。一般にスプライン転造で用いられる平ダイス方式にこの方式を適用しようとすると、２つの工程が必要なため、装置が複雑になるという問題があった。一方、実開昭６０−２４４３７号公報では、被加工物の面取り部に対向する部位に突起部を形成し、被加工物の歯面に転造加工と共に面取り加工を施すことが開示され、ギヤローリング法及びラック法によるものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、歯面加工部と面取り部とが一体のダイスを製作するためには、非常に高い加工コストがかかるという問題があった。そこで、特公平５−３８６６７号公報においては、ギヤローリング法であるが、歯部形成部と面取り形成部を分離して製作し、互いに位相が合うように固定している。また、特開平８−７１８９９号公報では歯車でなくピンの端面の面取りを同様な方法で行っている。しかしながら、スプライン転造ダイスと面取りダイスを分離して製作し一体に配設して転造加工を行うと、スプライン部と面取り部の接続部で歯面への盛り上がり、ばりが生じるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は上記問題点に鑑みて、被転造物外周を塑性加工する外周転造部と、外周転造部に隣接して設けられ被転造物外周部の軸方向の端部の面取り部を塑性加工をする面取り形成部とからなる転造用平ダイスを用いた転造加工方法において、外周転造部と面取り形成部の隣接部で生じる盛り上がり、ばりをなくすことである。特に、歯車、スプラインの端面の面取り部で生じる歯面への盛り上がり、ばりをなくすことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、一対の平ダイスを対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、平ダイスを相対的に移動させ被転造物外周を塑性加工する転造加工方法において、前記転造用平ダイスは前記被転造物外周を塑性加工する外周転造部と、前記外周転造部に隣接して設けられ前記被転造物外周部の軸方向の端部の面取り部を塑性加工をする面取り形成部とからなり、該転造用平ダイスで外周及び面取り部を転造した後に、前記被転造物を逆方向に回転させても前記被転造物と前記面取り形成部とが干渉しない距離だけ軸方向にずらした後、前記被転造物を逆転させ、前記外周転造部と前記面取り部との合わせ面で生じた前記被転造物の異形部を前記外周転造部に設けられた仕上げ部でさらに外周転造する転造加工方法を提供することにより上記課題を解決した。
【０００７】
（作用）
即ち、一対の平ダイスを対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、平ダイスを相対的に移動させることにより、外周転造部と、これに隣接して設置された面取り形成部により、被転造物の外周部と軸方向の端部の面取り部の転造が同時に行われる。しかし、このとき、互いに隣接する外周転造部と面取り形成部の合わせ面で、外周転造部と面取り形成部の製作上の誤差、組み付けのずれによる若干の形状の不連続部があり、転造加工時の材料の盛り上がり力により、歯面に肉の盛り上がり、ばりなどの異形部が発生する。しかし、本発明においては、転造用平ダイスで外周及び面取り部を転造した後に、被転造物を逆方向に回転させても被転造物と面取り形成部とが干渉しない距離だけ軸方向にずらした後、被転造物を逆転させ、外周転造部と面取り部との合わせ面で生じた被転造物の異形部を前記外周転造部に設けられた仕上げ部でさらに外周転造するようにしたので、外周転造部と面取り形成部との隣接部、即ち合わせ面に発生した盛り上がり、ばりなどの異形部が外周転造部の仕上げ部で押しつぶされる。この結果、端部の面取り部の盛り上がり、ばりのない良好な転造物が得られる。
【０００８】
転造ダイスは一般に粗加工部から仕上げ加工部へと移動するので、逆転のままでは仕上げ加工したものを粗加工部へ戻す必要がある。この場合は形状によって干渉する虞がある。そこで請求項２に記載の発明においては、前記被転造物を逆転した後、再度正転させ前記被転造物を回収するようにした。
【０００９】
かかる転造加工方法は端面に面取りを有するものに有効であるが、特にスプラインや歯車の歯面端面の面取りに適する。また、一般の転造歯車は、食いつき歯部、仕上げ歯部、逃げ歯部から構成されている。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記転造平ダイスは被転造物外周歯部を塑性加工する歯溝を有する外周転造部と、前記外周転造部に隣接して設けられ前記被転造物外周歯部の軸方向の端部の面取り部を塑性加工をする面取り形成部と、からなり、さらに、前記外周転造部と前記面取り形成部は、食いつき歯部、仕上げ歯部、逃げ歯部からなる転造平ダイスとするのが好ましい。
【００１０】
歯車やスプライン等の場合は、歯車やスプラインを形成する凹凸状にされた外周転造部、歯部の面取り形成部とは、特に製作上の誤差、組み付けのずれによる若干の形状の不連続部が生じやすく、転造加工時の材料の盛り上がり力により、特に歯面に盛り上がり、ばりなどが発生しやすい。本発明によれば、面取り後、さらに外周転造部により歯車やスプライン転造するので、この歯面の盛り上がり、ばりなどを修正することができる。また、従来の転造用平ダイスの構成とほぼ同様とすることができ、従来の転造盤をそのまま、あるいは小改造で使用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、スプライン軸の加工に適用した場合について図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す転造用平ダイスの一方を示し、外周転造部の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図２は面取り形成部の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。図３は図１で示す一対の転造用平ダイスで被転造物（以下ワークという）にスプライン転造加工を開始前の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図４はスプライン及び面取り転造加工後、図５は軸方向移動時、図６は異常部修正時、図７は加工完了時の説明図であってそれぞれ（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。また、図８は本発明の実施の形態で使用する転造前のワークの正面図、図９は本発明の実施の形態を示すスプライン転造及びスプライン端の面取りを同時転造した直後のワークの正面図であり、図１のＡ−Ａ線（図２のＢ−Ｂ線）断面の近傍、図１０は本発明の実施の形態を示すスプライン（外周面）転造及びスプライン端（歯面端）の面取りの異形部修正後のワークの正面図であり、図１のＡ−Ａ線（図２のＢ−Ｂ線）断面近傍を示す。図３に示すように、本発明の転造用平ダイス１、２は図１に示す長手方向に対し直角方向にスプライン加工用歯溝３１が形成された外周転造部３と、図２に示す面取り形成部とから構成される。面取り形成部４は外周転造部３と側面視で同形状にされ、かつスプライン加工用歯溝３１の側面３１ａと同形状の側面形状の面取り溝４１を有する。
【００１２】
図３に示すように、外周転造部３の側面３２に面取り形成部４がその側面４２を当接させて図示しないボルトで固定されている。外周転造部３は加工開始端３５より、歯高が漸増する食いつき歯部３６、歯高が一定の仕上げ歯部３７、歯高が漸減する逃げ歯部３８から形成されている。これに応じて、図２に示すように、面取り形成部４も同形状とされ、さらに、外周転造部のスプライン加工用歯溝３１に対応して面取り溝４１が形成されており、面取り溝の側面（合わせ面）４２の歯形は、外周転造部の合わせ面の側面３２の歯形と互いに概ね一致するように設定されている。さらに、面取り溝４１は幅方向に角度α（３０°〜４５°が好ましい）で切り上がっており、また、ダイス取り付け面６からのそれぞれの歯高ｈ寸法が一致している。
【００１３】
被加工物であるワーク７の素材の形状は図８に示すように軸７ａ，７ｂの一部に加工すべき円筒部８が設けられ円筒部の両側端部がそれぞれテーパ面９，１０にされている。符号５１はワークを回転保持するため芯押し具であり、５２は芯押し具の先端が嵌合するようにされた芯だし穴である。本発明の実施の形態においては、図８で示すワーク７の円筒部８にスプラインを創成し、図８でみて左側テーパ部９側の歯面に面取りを施そうというものである。右側テーパ部１０側は単に従来通りの歯面を形成するのみであり、面取りは行わない。係るワークを図３に示すように、図１に示す転造用平ダイス１と図１の歯溝方向軸に対して軸対称となるような転造用平ダイス２を一対として対称位置に平行に配置する。転造用平ダイス２の構成は転造平ダイス１と同様であり、転造用平ダイス１と同様な構成について同符号を付し説明を省略する。図３に示すようにワーク７を芯押し治具５１で回転自在の支持し、ワーク７の円筒部左端８ａが外周転造部３と面取り形成部４との合わせ面３２（４２）と一致するように食いつき歯部３６側から平ダイス間１，２に挟持し、図示しない同期装置により平ダイスを同期して相対的に移動させ転造加工を行う。
【００１４】
まず食いつき歯部３６から仕上げ歯部３７にかけて、転造され図４に示すようにワーク７は逃げ歯部位置に達する。この状態においては、図９に示すように、ワークの外周にスプライン部１１と面取り部１２が同時に転造加工され、左側テーパ面９は縮径、変形する。転造時に、合わせ面３２における外周転造部３の歯溝３１と面取り形成部４の面取り溝４１の歯形が一致しているので、ワーク７のスプライン部１１と面取り部１２の幾何形状が概ね連続的となり、また、面取り溝４１は角度αで切り上がりとなっているので、歯面の面取り部１２は歯先１３を挟んで歯面から軸方向にすぼまるように底部が丸みを帯びた略Ｖ字状のテーパ面に形成される。また、外周転造部３の歯溝３１と面取り形成部４の歯高ｈが一致しているので、左側テーパ面９はさらに面取り形成部４の上面４５で押圧され歯底１４と同高さの延長部１５に転造される。延長部１５の先端１６は変形を制限するものがないので自由形状、例えば波状となり、テーパ端でテーパ面９が残っている。同様に左側歯先近傍１３ａではテーパ面９の一部９ａが残るようにされている。これは転造時の素材の流れを容易にし、また、加工誤差の影響を少なくでき、合わせ面の盛り上がり、ばりの発生を少なくでき、転造加工が容易となる。ワーク右側面１０はテーパ面に沿って面取りされることなくスプライン１１の一部が形成される。
【００１５】
しかしながら、図４に示すまでのスプライン部１１と面取り部１２の転造加工では、外周転造部３と面取り形成部４の製作上の誤差、組み付けのずれにより、図９に示すように合わせ面歯面端面近傍１３ａに、若干の盛り上がり、ばり等の異常部１７が発生することがある。そこで、図５に示すように、逃げ歯部でワーク７を図示で右方向に移動、即ちワーク（被転造物）７を逆方向に回転させても被転造物と面取り形成部とが干渉しない距離だけ軸方向にＬだけずらした後、図６及び図１０に示すようにワークを逆転させ、再び仕上げ歯部３７で、外周即ちスプライン転造加工を再度行う。これにより、歯面の盛り上がり、ばり等の異常部１７を、仕上げ歯部３７により押しつぶす。その後、ワーク７を正転させ図７に示すように転造用平ダイス１，２を移動させ、逃げ歯部３８よりワーク７を取り出す。かかる工程により加工されたワーク７の加工完了時には、図１０に示すような端面に面取りの付いた、歯面に盛り上がり、ばりのない良好なスプライン軸が得られる。
【００１６】
なお、軸方向移動距離は１〜２ｍｍ程度でよい。また、ワーク７の歯底１４と延長部１５との合わせ面１８にも誤差等による盛り上がり、ばり等の発生があるが、実際のスプライン組みつけ時等には歯底部１４の干渉はほとんどないので、合わせ面の調整の精度を高くすることにより異常部の発生を少なくする程度でよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、転造用平ダイスで外周及び面取り部を転造した後に、被転造物をＬだけ軸方向にずらし、被転造物を逆転させ、外周転造部と面取り部との合わせ面で生じた被転造物の異形部を前記外周転造部に設けられた仕上げ部でさらに外周転造するようにし、合わせ面に発生した異形部を外周転造部の仕上げ部で押しつぶすようにしたので、転造物が歯面の盛り上がりやばりのない良好なものとなった。また、請求項２に記載の発明においては、被転造物を逆転した後、再度正転させ被転造物を回収するようにしたので、簡単な操作でバリ等をなくすことが可能となった。
【００１８】
さらに、食いつき歯部、仕上げ歯部、逃げ歯部を有するスプラインや歯車の転造用平ダイスに適しており、請求項３に記載の発明においては、外周転造部を食いつき歯部、仕上げ歯部、逃げ歯部から構成するようにし、従来の転造用平ダイスの構成とほぼ同様とし、従来の転造盤をそのまま、あるいは小改造で使用できるので、構造、加工が簡単であり、また、大量生産に向いたコストの低い面取り用転造ダイスを提供するものとなった。また、スプラインの組み付けが容易な面取りスプライン軸を提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す転造用平ダイスを構成する外周転造部の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す転造用平ダイスを構成する面取り形成部の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面である。
【図３】本発明の実施の形態を示し、図１、図２で示す一対の転造用平ダイスで被転造物（以下ワークという）にスプライン転造加工を開始前の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明の実施の形態を示すスプライン及び面取り転造加工後の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の実施の形態を示すスプライン及び面取り軸方向移動時の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の実施の形態を示すスプライン及び面取り異常部修正時の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の実施の形態を示すスプライン及び面取り加工完了時の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】本発明の実施の形態で使用する転造前のワークの正面図である。
【図９】本発明の実施の形態を示すスプライン転造及びスプライン端の面取りを同時転造した直後のワークの正面図であり、図１のＡ−Ａ線（図２のＢ−Ｂ線）断面近傍を示す断面図である。
【図１０】、図１０は本発明の実施の形態を示すスプライン（外周面）転造及びスプライン端（歯面端）の面取りの異形部修正後のワークの正面図であり、図１のＡ−Ａ線（図２のＢ−Ｂ線）断面近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２転造用平ダイス
３外周転造部
４面取り形成部
７被転造物（ワーク）
８被転造物外周
１２面取り部
１７異形部
３１歯溝
３２、４２合わせ面
３６食いつき歯部
３７仕上げ部（仕上げ歯部）
３８逃げ歯部
Ｌ被転造物と面取り形成部が干渉しない距離

Claims

一対の平ダイスを対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、平ダイスを相対的に移動させ被転造物外周を塑性加工する転造加工方法において、前記転造用平ダイスは前記被転造物外周を塑性加工する外周転造部と、前記外周転造部に隣接して設けられ前記被転造物外周部の軸方向の端部の面取り部を塑性加工をする面取り形成部とからなり、該転造用平ダイスで外周及び面取り部を転造した後に、前記被転造物を逆方向に回転させても前記被転造物と前記面取り形成部とが干渉しない距離だけ軸方向にずらした後、前記被転造物を逆転させ、前記外周転造部と前記面取り部との合わせ面で生じた前記被転造物の異形部を前記外周転造部に設けられた仕上げ部でさらに外周転造することを特徴とする転造加工方法。
前記被転造物を逆転した後、再度正転させ前記被転造物を回収することを特徴とする請求項１に記載の転造加工方法。
前記転造用平ダイスは被転造物外周歯部を塑性加工する歯溝を有する外周転造部と、前記外周転造部に隣接して設けられ前記被転造物外周歯部の軸方向の端部の面取り部を塑性加工をする面取り形成部と、からなり、さらに、前記外周転造部と前記面取り形成部は、食いつき歯部、仕上げ歯部、逃げ歯部からなる転造用平ダイスであることを特徴とする請求項２に記載の転造加工方法。