JP3720805B2 - ローリングダイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、おねじの塑性加工用のねじローラを具えるローリングダイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来のローリングダイスのねじローラを示し、図示の如く従来のローリングダイスのねじローラ３は、連続する平行ねじ部１７のみで構成されている。かかる平行ねじ部１７のみのねじローラ３を具える従来のローリングダイスは、一般に使用されている自動旋盤等で使用できるメリットはあるものの、自進力が弱く、ワークに食い付きにくいので、被加工ねじのピッチに合うように送りカムを調整したりローリングダイスの押し込み量や押し込み力を調整したりする必要があった。
【０００３】
さらに従来のローリングダイスは、ねじローラ３が連続する平行ねじ部１７のみで構成されているため、ねじローラ３の平行ねじ部１７の第１山１７ａで完全ねじ山を形成しようとすることから、ワークの塑性流動させる体積の急激な増加により、特に第１山１７ａへ加わる盛り上げ抵抗が大きくなり、ねじローラ３のねじ山の摩耗や欠けによる寿命への影響が大きかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の技術の問題点を解決して、長寿命のねじローラを具える耐久性の向上したローリングダイスを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明のローリングダイスは、各々中心軸線に対し直行する平面に沿って延在する複数条の環状のねじ山から構成された連続する平行ねじ部を持つねじローラを、被加工ねじのリード角に等しく傾斜させて具えるローリングダイスにおいて、前記ねじローラの前記平行ねじ部よりも先端側に、各々中心軸線に対し直行する平面に沿って延在する複数条の環状のねじ山から構成され、前記ねじ山の外径部と谷底部とのうち少なくとも外径部が前記ねじローラの先端へ向かって先細りとなった食付き部を設け、前記食付き部の前記ねじ山の山頂の切取り高さを前記平行ねじ部の前記ねじ山の山頂の切取り高さより小さくすることにより、前記食付き部の山頂の幅を前記平行ねじ部の山頂の幅よりも狭くしたことを特徴としている。
【０００６】
かかる本発明のローリングダイスによれば、ねじローラの平行ねじ部よりも先端側に、ねじ山の外径部と谷底部とのうち少なくとも外径部が前記ねじローラの先端へ向かって先細りとなった食付き部を設けたから、その食付き部の先細りの外径部が、ワークの先端部の外周面に強固に食い付いて、強い自進力を生じさせるので、被加工ねじのピッチに合うように送りカムを調整したりローリングダイスの押し込み量や押し込み力を調整したりする必要が殆どもしくは全くない。
【０００７】
しかも食付き部の少なくとも外径部を先細りとしたから、ねじローラの食付き部の食付き初めのねじ山で完全ねじ山を形成せず、複数のねじ山でワークの塑性流動させる体積を徐々に増加させるので、食付き初めのねじ山にかかる負担を少なくし得て、ねじ山の摩耗や欠けを防止することができ、これにより、ねじローラの寿命を延ばし、ローリングダイスの耐久性を向上させることができる。ここで、本発明のローリングダイスは被加工ねじの中心軸線に対してねじローラの中心軸線が平行でなく傾斜している場合に適用されるので、ねじローラのねじ山は螺旋状でなくそれ自身がリードを持たない環状の突条である。
【０００８】
さらに、本発明によれば、前記食付き部のねじ山の山頂の切取り高さを前記平行ねじ部のねじ山の山頂の切取り高さより小さくすることにより、前記食付き部の山頂の幅を前記平行ねじ部の山頂の幅よりも狭くしていることから、さらに食付き性がよくなり自進力が増すので、より長寿命のねじローラを具える、より耐久性の向上したローリングダイスを提供することができる。
【０００９】
なお、本発明においては、請求項２に記載のように、前記食付き部から前記平行ねじ部にかけてのねじ山ピッチを、ねじ山の山頂を基準として設定しても良く、このようにすれば、ワークへの食付きピッチが一定になって自進力がさらに増すので、より長寿命のねじローラを具える、より耐久性の向上したローリングダイスを提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ）および（ｂ）は、本発明のローリングダイスの第１参考例を示す正面図および側面図であり、図２は、その第１参考例のローリングダイスの、ねじローラのねじ部の拡大説明図、図３は、３個のねじローラを被加工ねじのリードに合わせて組み付けたときのそれぞれの食付き部の働きを示す拡大説明図、そして図４はその食付き部の盛り上げ形態図である。
【００１１】
この第１参考例のローリングダイスは、図１に示すように、ワークに雄ねじを盛り上げるための３個（１番ねじローラ、２番ねじローラ、３番ねじローラ）のねじローラ３と、それらのねじローラ３を挿入孔２の周りに周方向に等間隔に配置するための母体となるリング状のダイス駒１と、各ねじローラ３をダイス駒１に回転自在に組み付けるためのピン４とを具えてなり、この参考例では被加工ねじの中心軸線に対し各ねじローラ３の中心軸線を平行でなく被加工ねじのリード角に等しく傾斜させて配置するように、各ピン４をダイス駒１の中心軸線に対し傾けてダイス駒１に固定しているので、各ねじローラ３は、ねじ山にリードのない、中心軸線に対し直交する平面に沿って延在する（螺旋状でなく環状の）複数条のねじ山を形成されており、３個のねじローラ３は、被加工ねじのリードに合うように互いにリードの３分の１ずつねじ山をずらされてダイス駒１に組み付けられている。
【００１２】
そしてこの第１参考例では、図２に１番ねじローラについて代表で示す如く、各ねじローラ３のねじ部５が、連続する平行ねじ部６と、その平行ねじ部６に対しねじローラ３の先端側に連続した食付き部７とを有しており、ここでの食付き部７は、ねじ山の外径部と谷底部との両方がねじローラ３の先端へ向かって先細りとなっていて、上述した３個のねじローラ３のねじ山の互いのずれにより、図３に示すように、食付き部７の先端の最も低い１番ねじローラ３の第１山７ａから２番ねじローラ３の第１山７ｄ、３番ねじローラ３の第１山７ｆ、さらに１番ねじローラ３の第２山７ｂ、２番ねじローラ３の第２山７ｅ、３番ねじローラ３の第２山７ｇ、そして平行ねじ部６にかかる最も高い１番ねじローラ３の第３山７ｃまで順次ねじ山の高さが高く（外径が大きく）なっており、これにより、外径部の傾斜角θ１に沿った裁頭円錐状の食付き形状となっている。
【００１３】
この第１参考例のローリングダイスによれば、ねじローラ３の平行ねじ部６よりも先端側に、ねじ山の外径部と谷底部との両方がねじローラ３の先端へ向かって先細りとなった食付き部７を設けたから、その食付き部７の先細りの外径部がワークの先端部の外周面に強固に食い付いて強い自進力を生じさせるので、被加工ねじのピッチに合うように送りカムを調整したりローリングダイスの押し込み量や押し込み力を調整したりする必要が殆どもしくは全くない。
【００１４】
しかも食付き部７の外径部と谷径部とを先細りとしたから、３個のねじローラ３が、それらの食付き部７の食付き初めのねじ山７ａ，７ｄ，７ｆで完全ねじ山を形成せず、図４に示すように、複数のねじ山７ａ〜７ｇでワークの塑性流動させる体積を徐々に増加させて被加工ねじを盛り上げるので、食付き初めのねじ山７ａ，７ｄ，７ｆにかかる負担を少なくし得て、ねじ山の摩耗や欠けを防止することができ、これによりねじローラ３の寿命を延ばし得て、ローリングダイスの耐久性を向上させることができる。
【００１５】
図５は、本発明のローリングダイスの第２参考例の、ねじローラのねじ部の拡大説明図であり、図６は、３個のねじローラを被加工ねじのリードに合わせて組み付けたときのそれぞれの食付き部の働きを示す拡大説明図、そして図７は、その食付き部の盛り上げ形態図である。
【００１６】
この第２参考例では、挿入孔２を持つダイス駒１と、そのダイス駒１に固定されるピン４とは先の実施例と同一であるが、３個のねじローラ３は先の実施例と異なって互いに同一であり、各ねじローラ３は、図５に１番ねじローラについて代表で示す如く、ねじ部８が、連続する平行ねじ部９と、その平行ねじ部９に対しねじローラ３の先端側に連続した食付き部１０とを有している。
【００１７】
ここでの食付き部１０は、ねじ山の外径部と谷底部との両方がねじローラ３の先端へ向かって先細りとなっていているものの、ねじローラ同士互いに同一のため、上述した３個のねじローラ３のねじ山の互いのずれにより、図６に示すように、１番ねじローラ３の第１山１０ａと２番ねじローラ３の第１山１０ｄと３番ねじローラ３の第１山１０ｆとが同一高さ、また１番ねじローラ３の第２山１０ｂと２番ねじローラ３の第２山１０ｅと３番ねじローラ３の第２山１０ｇとが同一高さで、食付き部５の先端の最も低い第１山１０ａ，１０ｄ，１０ｆから、第２山１０ｂ，１０ｅ，１０ｇを間において、平行ねじ部６にかかる最も高い第３山１０ｃまで順次ねじ山の高さが高く（外径が大きく）なっており、これにより階段状の食付き形状となっている。ここで、図５に示すねじ山１０ｃ〜１０ａの先細りする量については、特に限定されず、適宜定めることができる。
【００１８】
この第２参考例のローリングダイスによれば、図７に示すように、複数のねじ山１０ａ〜１０ｇでワークの塑性流動させる体積を段階的に増加させて被加工ねじを盛り上げるので、先の第１実施例と同様の作用効果を得ることができ、しかも３個のねじローラ３が互いに同一であるので、ねじローラ３ひいてはローリングダイスの製造コストを安価にすることができる。
【００１９】
図８は、本発明のローリングダイスの第１実施例の、ねじローラのねじ部の拡大説明図である。この第１実施例では、挿入孔２を持つダイス駒１と、そのダイス駒１に固定されるピン４とは先の参考例と同一であるが、図８に１番ねじローラについて代表で示す如く、３個のねじローラ３の各々のねじ部１１が、連続する平行ねじ部１２と、その平行ねじ部１２に対しねじローラ３の先端側に連続した食付き部１３とを有しているものの、食付き部１３のねじ山頂の切取り高さを平行ねじ部１２のねじ山頂の切取り高さより小さくすることにより、その食付き部１３のねじ山頂の幅Ｗ２，Ｗ３が、平行ねじ部１２のねじ山頂の幅Ｗ１よりも狭くされている。なお、第１山の山頂幅Ｗ２と第２山の山頂幅Ｗ３とは同一でも良く、異なっていても良い。また３個のねじローラ３は、先の第１参考例と同様に食付き部１３のねじ山が順次に高くなるものでも良く、先の第２参考例と同様に互いに同一であっても良い。
【００２０】
この第１実施例のローリングダイスによれば、先の第１，第２参考例と同様の作用効果を得ることができ、しかも、食付き性がよくなり自進力が増すので、ねじローラ３の寿命をより延ばし得て、ローリングダイスの耐久性をより向上させることができる。
【００２１】
図９は、本発明のローリングダイスの第３参考例の、ねじローラのねじ部の拡大説明図である。この第３参考例では、挿入孔２を持つダイス駒１と、そのダイス駒１に固定されるピン４とは先の参考例と同一であるが、図９に１番ねじローラについて代表で示す如く、３個のねじローラ３の各々のねじ部１４が、連続する平行ねじ部１５と、その平行ねじ部１５に対しねじローラ３の先端側に連続した食付き部１６とを有しているものの、その食付き部１６から平行ねじ部１５にかけてのねじ山ピッチＰを、ねじ山の山頂１６ａ，１６ｂ，１６ｃを基準として設定している。すなわちここでは、食付き部１６から平行ねじ部１５にかけての谷底のピッチを、ずれ量Ａ１およびＢ１だけ補正して、それぞれ第１山１６ａと第２山１６ｂの間でＰ＋Ａ１−Ｂ１、第２山１６ｂと第３山１６ｃの間でＰ＋Ｂ１とすることで、ねじ山頂基準で正規のピッチとしている。なお、３個のねじローラ３は、先の第１参考例と同様に食付き部１３のねじ山が順次に高くなるものでも良く、先の第２参考例と同様に互いに同一であっても良い。
【００２２】
この第３参考例のローリングダイスによれば、先の第１，第２参考例と同様の作用効果を得ることができ、しかも、ワークへの食付きピッチが一定になって自進力がさらに増すので、ねじローラ３の寿命をさらに延ばし得て、ローリングダイスの耐久性をさらに向上させることができる。
【００２３】
以下の表１は、上記第３参考例のローリングダイス（但し３個のねじローラ３は先の第２参考例と同様に食付き部１３のねじ山が階段状に高くなるもの）と従来のローリングダイス（従来品）とでそれぞれねじ加工を行って、ワークへの食付き時の押込み力を求めた結果を比較して示すものであり、ねじ加工の条件は何れも以下の通りである。
使用機械：卓上旋盤
回転数：２５０ｒｐｍ
ワーク材質：ＳＵＳ３０３
ワーク外径：φ２．６４（被加工ねじサイズＭ３×０．５）
φ３．５４（被加工ねじサイズＭ４×０．７）
φ４．４０（被加工ねじサイズＭ５×０．８）
φ５．３０（被加工ねじサイズＭ６×１）
【００２４】
【表１】

【００２５】
この表１に示す結果からも、上記第３参考例のローリングダイスは明らかに、従来品と比較して自進力が増すので、ねじローラの寿命を延ばし得て、ローリングダイスの耐久性を向上させることができることがわかる。
そして、この発明の第２実施例では、図示しないが先の第１実施例のローリングダイスの食付き部から平行ねじ部にかけてのねじ山ピッチを、上記第３参考例のローリングダイスと同様にねじ山の山頂を基準として設定する。これにより、先の第１実施例と同様の作用効果を得ることができ、しかも、上記第３参考例と同様にワークへの食付きピッチが一定になって自進力がさらに増すので、ねじローラ３の寿命をさらに延ばし得て、ローリングダイスの耐久性をさらに向上させることができる。
【００２６】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上記各実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で、例えば、食付き部のねじ山の外径部のみねじローラの先端へ向けて先細りとしたり、食付き部の先細りのテーパを断面円弧状にしたり、食付き部のねじ山の角度を変えて相似形で盛り上げないようにしたりする等の各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００２７】
また本発明は、ねじローラに表面処理を施すローリングダイスにも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）および（ｂ）は、本発明のローリングダイスの第１参考例を示す正面図および側面図である。
【図２】 上記第１参考例のローリングダイスの、ねじローラのねじ部の拡大説明図である。
【図３】 上記第１参考例における３個のねじローラを被加工ねじのリードに合わせて組み付けたときのそれぞれの食付き部の働きを示す拡大説明図である。
【図４】 上記第１参考例における上記食付き部の盛り上げ形態図である。
【図５】 本発明のローリングダイスの第２参考例の、ねじローラのねじ部の拡大説明図である。
【図６】 上記第２参考例における３個のねじローラを被加工ねじのリードに合わせて組み付けたときのそれぞれの食付き部の働きを示す拡大説明図である。
【図７】 上記第２参考例における食付き部の盛り上げ形態図である。
【図８】 本発明のローリングダイスの第１実施例の、ねじローラのねじ部の拡大説明図である。
【図９】 本発明のローリングダイスの第３参考例の、ねじローラのねじ部の拡大説明図である。
【図１０】 従来のローリングダイスの、ねじローラのねじ部の拡大説明図である。
【符号の説明】
１ ダイス駒
２ 挿入孔
３ ねじローラ（１番ローラ、２番ローラ、３番ローラ）
４ ピン
５，８，１１，１４ ねじ部
６，９，１２，１５，１７ 平行ねじ部
７，１０，１３，１６ 食付き部
７ａ，７ｄ，７ｆ，１０ａ，１０ｄ，１０ｆ，１６ａ，１７ａ 第１山
７ｂ，７ｅ，７ｇ，１０ｂ，１０ｅ，１０ｇ，１６ｂ 第２山
７ｃ，１０ｃ，１６ｃ 第３山
Ｗ１ 平行ねじ部山頂幅
Ｗ２，Ｗ３ 食付き部山頂幅
Ａ１ 第１谷底と第２谷底間のピッチ補正量
Ｂ１ 第２谷底と第３谷底間のピッチ補正量
Ｐ ピッチ
θ１ 食付き部のねじ山の外径部の傾斜角

Claims (2)

1. 各々中心軸線に対し直行する平面に沿って延在する複数条の環状のねじ山から構成された連続する平行ねじ部（１２）を持つねじローラ（３）を、被加工ねじのリード角に等しく傾斜させて具えるローリングダイスにおいて、
   前記ねじローラ（３）の前記平行ねじ部（１２）よりも先端側に、各々中心軸線に対し直行する平面に沿って延在する複数条の環状のねじ山から構成され、前記ねじ山の外径部と谷底部とのうち少なくとも外径部が前記ねじローラの先端へ向かって先細りとなった食付き部（１３）を設け、
   前記食付き部（１３）の前記ねじ山の山頂の切取り高さを前記平行ねじ部（１２）の前記ねじ山の山頂の切取り高さより小さくすることにより、前記食付き部（１３）の山頂の幅を前記平行ねじ部（１２）の山頂の幅よりも狭くしたことを特徴とする、ローリングダイス。
2. 前記食付き部（１６）から前記平行ねじ部（１５）にかけてのねじ山ピッチ（Ｐ）を、ねじ山の山頂を基準として設定したことを特徴とする、請求項１記載のローリングダイス。

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