JP4051139B2 - 転造ボールねじの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送りねじとして用いられる転造ボールねじの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転造ボールねじの製造方法として、一対の丸形ロールダイス間に素材棒を押付ける通し転造方式が用いられている（例えば、日刊工業新聞社発行月刊雑誌「機械設計」第２４巻第８号（１９８０年７月号）第７乃至９頁参照。）。
以下、図５及び図６を参照して、通し転造方式を簡述する。なお、図６は、右ねじを転造形成するための左螺旋突条を有するロールダイスを示す。
通し転造方式とは、歩き現象を利用してロールダイスの幅より長いねじを転造する方式である。ここに、「歩き」現象とは、ロールダイスのリード角と転造成形されるねじのリード角に少しの角度差を設け、このリード角の差によって、素材棒がロールダイス間で軸方向に移動する現象をいう。
ロールダイス２０，３０は、その軸（図示せず）が上記リード角の差だけ傾斜して矢印Ｐ，Ｑの方向に同じ周速度で回転する。素材棒１はレスト４０の上に置かれる。一方ロールダイス２０の軸は固定され、他方のロールダイス３０の軸は固定ダイス２０の軸に対して両矢印Ｒの方向に移動して、素材棒１に転造力を加えたり素材棒１の挿入、取り出しを行なう。ロールダイス３０の移動は、油圧式またはカム式（図示せず。）で行なわれる。なお、「転造力」とは、ロールダイス２０，３０を素材棒１に押し付け、ボールねじを転造形成するために必要な力をいう。
【０００３】
ロールダイス２０，３０には、円柱部２１の両端に外向きに径が小さくなる円錐台部２２，２３が非対称に形成されている。また、一方の円錐台部２２から円柱部２１を経由して他方の円錐台部２３にかけて連結した転造用螺旋突条２４が設けられている。この螺旋突条２４がボールねじのねじ溝部を形成し、螺旋突条２４，２４間の谷部２５がボールねじのねじ山部を形成する。
円柱部２１の螺旋突条２４の頂点を結ぶ面と、円錐台部２２の螺旋突条２４の頂点を結ぶ面の成す角度θ２は、転造時の摩擦を減らして素材棒１の軸端を食い付かせるために、一般的に３〜５°に設定されている。なお、符号Ｗはロールダイス２０，３０の幅を示す。
【０００４】
次に、素材棒１について説明する。
ロールダイス寿命の観点から、転造加工される素材棒の先端に面取りを施すことが一般的になっている。ねじ転造盤メーカーは、図７に示すように、素材棒１の面取り部２６の形状を、先端径Ｓを所望ねじ溝谷径より僅かに小さくし、面取り角度θ３を１５〜３０°に設定することを推奨している。
しかし、この面取り形状は三角ねじに適用されるものであって、ボールねじに適用することはできない。
そこで、実験及び経験から、図８に示すようなテーパ部２８を素材棒１の先端に設けて転造加工を行なっている。簡述すると、テーパ部２８の先端径Ｔを所望ねじ溝谷径（図３の符号Ｆ）より僅かに小さくし、テーパ角度θ４をロールダイス２０，３０の傾斜角度θ２より僅かに小さく設定している。
なお、ねじ転造盤メーカーから、素材棒径Ｄおよび転造力の選定実験式が公表されている。しかし、公表されている選定実験式は三角ねじに対する実験から得られたものであって、ボールねじにそのまま適用することはできない。このため、各ボールねじメーカーは、夫々、実験および経験から素材棒径Ｄおよび転造力を決定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近、転造ボールねじが研削ボールねじより価格が安いことから、転造ボールねじを工作機械のベッドや刃物台の送りに用いようとする動きが出てきた。このような用途では、ねじ軸呼び外径が６０ｍｍを越えるものが多く用いられる。
しかし、ねじ軸呼び外径が６０ｍｍを越えるものを転造加工する場合、図８に示すテーパ部ではロールダイスに食い付かず、しかもロールダイスが空回りして焼き付くという問題が発生した。さらに、無理やり転造加工すると、所定のリード精度等が得られないという問題もあった。
そこで、転造力を所要の値より大きくしてみたが、転造力が大きくなる程ロールダイスの摩耗が激しいばかりでなく、破損の原因にもなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、ねじ軸呼び外径が６０ｍｍを越えるものを転造加工しても、ロールダイスが空回りして焼き付かず、しかも、素材棒が正常に食い付いて所定のリード精度等が得られる転造ボールねじの製造方法を提供することを目的とする。
さらに、転造力を所要の値より大きくする必要のない転造ボールねじの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、一対のロールダイス間に素材棒を挟んで該素材棒の外周にボールねじを転造によって形成する転造ボールねじの製造方法において、
前記ロールダイスに食い付く前記素材棒端部に、その径が所望ねじ溝谷径より大きく且つ前記素材棒径より小さい円柱部と、該円柱部に連続して前記素材棒径側に拡開するテーパ部とを設け、前記円柱部径が（前記素材棒径＋前記所望ねじ溝谷径）／２で、該円柱部の軸方向長さが前記ロールダイス幅の２／３で、且つ、前記テーパ部のテーパ角度が１〜３°であるという構成により、前記課題を解決した。
【００１０】
【作用】
本発明の転造ボールねじの製造方法は、前記のように構成されているので、ねじ軸呼び径が６０ｍｍを超えるものを転造加工しても、ロールダイスが空回りして焼き付かず、しかも素材棒が正常に食い付いて所定のリード精度等を有するボールねじを得ることができる。
さらに、転造力を所要の値より大きくする必要がない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来と同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
図１に示すように、素材棒１の端部に、その径Ａが所望ねじ溝谷径（図３の符号Ｆ）より大きく且つ素材棒径Ｄより小さい円柱部２と、この円柱部２に連続して素材棒径Ｄ側にテーパ角度θ１を有して拡開するテーパ部３が形成されている。
具体的には、この円柱部径Ａを（素材棒径Ｄ＋所望ねじ溝谷径Ｆ）／２とし、円柱部２の軸方向長さＬをロールダイス２０，３０の幅Ｗの２／３とする。また、テーパ部３のテーパ角度θ１を１〜３°に設定する。なお、これらの値は、実験及び経験から得られたものである。
さらに、円柱部２の口元にＣ面取り部４が形成されている。このＣ面取り部４を設ける理由は、素材棒１のロールダイス２０，３０への食い付きをより容易にするためである。
【００１２】
図２及び図３に示すように、素材棒１の端部はロールダイス２０，３０に緩やかに食い付いて、所定のリード精度等を有するボールねじが転造形成される。また転造ボールねじの先端には、ねじ山部の幅が正寸のものより広く且つねじ溝部６の深さが正寸のものより浅い不完全ねじ部７（正寸ねじ山部５の頂点を結んだ一点鎖線８より小さい部分）が形成される。なお、符号Ｅ，Ｆは、夫々、ねじ軸呼び外径及びねじ溝谷径を示す。
その後、通常の熱処理工程及び表面処理工程を経て製品となる。なお、不完全ねじ部７は、ボールねじを使用する際に切断除去される。
【００１３】
次に、図４に、本発明の第２実施形態を示す。
素材棒１の端部に、素材棒径Ｄ側に拡開するテーパ部９が形成されている。テーパ部９の先端径Ｂは、所望ねじ溝谷径Ｆより僅かに小さく形成されている。また、その軸方向長さＭは、ロールダイス２０，３０の幅の２／３以上１以下に形成されている。
その作用は前記第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の転造ボールねじの製造方法によれば、ねじ軸呼び外径が６０ｍｍを超えるものを転造加工しても、ロールダイスが空回りして焼き付かず、しかも、素材棒が正常に食い付いて所定のリード精度等を有するボールねじを得ることができる効果がある。
また、転造力を所要の値より大きくする必要がない。なお、本発明は、ねじ軸呼び外径が６０ｍｍを超えるものに有効であるが、ねじ軸呼び外径６０ｍｍ以下のものにも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の正面図。
【図２】 素材棒がロールダイスに食い付く状態を示す概略図。
【図３】 転造加工後のボールねじの形状を示す正面図。
【図４】 本発明の第２実施形態の正面図。
【図５】 通し転造方式の模式図。
【図６】 ロールダイスの概略図。
【図７】 従来の面取り形状を示す正面図。
【図８】 従来のテーパ形状を示す正面図。
【符号の説明】
１ 素材棒
２ 円柱部
３，９ テーパ部
５ ねじ山部
６ ねじ溝部
２０，３０ ロールダイス
２４ 螺旋突条
２５ 谷部
Ｄ 素材棒径
Ｆ ねじ溝谷径

Claims (1)

1. 一対のロールダイス間に素材棒を挟んで該素材棒の外周にボールねじを転造によって形成する転造ボールねじの製造方法において、
   前記ロールダイスに食い付く前記素材棒端部に、その径が所望ねじ溝谷径より大きく且つ前記素材棒径より小さい円柱部と、該円柱部に連続して前記素材棒径側に拡開するテーパ部とが設けられ、
   前記円柱部径が（前記素材棒径＋前記所望ねじ溝谷径）／２で、該円柱部の軸方向長さが前記ロールダイス幅の２／３で、且つ、前記テーパ部のテーパ角度が１〜３°であることを特徴とする、
   転造ボールねじの製造方法。

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