JP4217691B2

JP4217691B2 - 円筒状部品の製造方法

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Publication number: JP4217691B2
Application number: JP2005112233A
Authority: JP
Inventors: 智也長谷川; 弘之加地
Original assignee: Aisin Kiko Co Ltd
Current assignee: Aisin Kiko Co Ltd
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: JP2005205498A

Description

本発明は円筒状部品の製造方法に係り、特に、鍛造加工を主体として製造する技術に関するものである。

ヘリカル歯車を鍛造加工を主体とする加工で製造することが、例えば特許文献１に記載されているが、ヘリカル歯車の歯筋に沿ってパンチを強制的に回転させる必要があることから、可動部分が多くて構造が複雑になる。また、ヘリカル歯車の歯部を鍛造加工で強制的に成形するため、材料流動が十分に行われず、ダレや欠損等を生じる可能性があった。他にも、密閉鍛造による歯車成形が行われているが、歯の形状によっては十分な材料の充填を行うために高圧力を加えなければならず、型の耐久性や寿命に問題を抱えていた。

これに対し、鍛造加工のメリットである材料歩留りの良さと、切削加工のメリットである加工精度の良さとから、鍛造加工により予備成形した円筒状の材料に切削加工を施して歯を形成することが考えられる。その場合に、円筒状の材料を鍛造加工によって製造する方法としては、例えば図１１に示すように、先ず(a) において円柱形状の丸棒材から所定長さの粗材２００を切り出し、(b) で目的とする円筒状部品２０２（(d) 参照）の外径と略等しい外径寸法となるように軸方向からすえ込み鍛造を行う。また、(c) で、形成すべき貫通穴２０４と略等しい径寸法の有底穴２０６を押出し鍛造によって形成し、(d) で有底穴２０６の底部２０８を抜きパンチによって打ち抜くことにより、目的とする円筒状部品２０２が得られる。図１１の各図の一点鎖線は中心線で、左側半分は断面図である。
特開平８−２０６７７２号公報

しかしながら、このような円筒状部品２０２の製造方法においては、貫通穴２０４の内周面のうち底部２０８が存在した部分にせん断によるバリが残存し、十分な面精度（面粗さなど）が得られないという問題があった。また、軸方向の端面２１０の面精度（中心線に対する直角度や平面度など）が十分に得られず、その後に端面２１０を基準面として歯切り加工などを行う場合に加工精度が損なわれるという別の問題もあった。すなわち、(c) の押出し鍛造では、有底穴２０６内にポンチが押し込まれることにより、その部分の材料が軸方向へ流れるが、中心線まわりにおいて必ずしも均等ではないなど、十分な面精度が得られないのである。(d) の打抜き加工の後に、外周面および内周面を拘束しつつ軸方向に圧縮することにより端面２１０の精度出しを行うことも考えられるが、型破損等を防止する上で型と材料との間に隙間を設ける必要があるため、高い面精度を得ることは困難である。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その第１の目的は、貫通穴の内周面の面粗さが優れた円筒状部品を、鍛造加工を主体として製造できるようにすることで、第２の目的は、貫通穴の内周面の面粗さに加えて軸方向の端面の面精度を向上させることにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、中心部に断面円形の貫通穴を有する金属製の円筒状部品を製造する方法であって、(a) 所定の粗材に鍛造加工を施すことにより、外径寸法が前記円筒状部品の外径と略等しく且つ軸方向長さがその円筒状部品の軸方向長さより短い円柱形状を成しているとともに、軸方向の少なくとも一方の端面であって前記貫通穴より外側になる部分の一部に、軸方向へ突き出す円環形状の凸部がその円柱形状の中心線と略同心に設けられている第１中間品を製造する第１中間品製造工程と、(b) その第１中間品の外周面を拘束しつつその第１中間品の中心部に前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛造加工によって形成することにより、軸方向長さが前記円筒状部品の軸方向長さと略等しい第２中間品を製造する第２中間品製造工程と、(c) その第２中間品の前記有底穴内に抜きパンチを挿入することにより、その有底穴の底部を打ち抜いて前記貫通穴を形成し、円筒状の第３中間品を製造する第３中間品製造工程と、(d) その第３中間品の外周面および内周面の変形を防止しつつその第３中間品を軸方向から圧縮することにより、前記円環形状の凸部の先端面を所定形状に精度出しするとともに、前記抜きパンチの挿入側と反対側からバニシ工具を前記貫通穴内に押し込んで、その貫通穴の内周面をバニシ仕上げする面仕上げ工程とを有することを特徴とする。

本発明では、第２中間品製造工程で鍛造加工により有底穴を形成した後、第３中間品製造工程でその有底穴の底部を抜きパンチで打ち抜いて貫通穴を形成する場合に、抜きパンチの挿入側と反対側からバニシ工具を押し込んで貫通穴内周面をバニシ仕上げする面仕上げ工程を有するため、抜きパンチで打ち抜く際に形成されたバリがバニシ仕上げによって押し潰され、高い面精度（面粗さなど）が得られる。特に、抜きパンチの挿入側と反対側からバニシ工具を押し込むため、バリが押し戻されるように内周面の破断部位、すなわち抜きパンチで破断された有底穴の底部部分に押圧され、一層高い面精度が得られる。すなわち、抜きパンチと同じ方向からバニシ工具を押し込むと、バリが更に引き延ばされ、有底穴加工で形成された有底穴の内周面に押し着けられるだけで、その部分が肉盛りされた状態になり、必ずしも高い面精度が得られないのである。バリは、金属組織が抜きパンチによって引き千切られたものであるため、その引張方向すなわち抜きパンチの挿入方向と同じ方向へバニシ工具を移動させても、バリが完全に取り除かれることはなく、内周面に圧着されてしまうのである。

また、第１中間品製造工程で軸方向の少なくとも一方の端面であって貫通穴より外側になる部分の一部に円環形状の凸部が設けられ、第２中間品製造工程および第３中間品製造工程で貫通穴が設けられた後、面仕上げ工程で外周面および内周面の変形を防止しつつ軸方向から圧縮することにより、その凸部の先端面を所定形状に精度出しするため、その凸部の先端面が高い面精度（軸心に対する直角度や平面度など）で形成される。すなわち、端面のうち凸部の先端面以外の部分は必ずしも精度が要求されないため、圧縮に伴う金属流動の受け皿として成形型との間に隙間を設けることが可能で、外周面および内周面の拘束等に拘らず凸部の先端面を圧縮により確実に塑性変形させて、高い面精度を得ることができるようになるのである。これにより、例えばその凸部の先端面を基準面として後工程の歯切り加工などを高い精度で行うことができるようになる。

一方、上記凸部は円柱形状の段階で形成されるため、貫通穴を空けた後で凸部を形成する場合に比較して、型構造が簡単に構成される。また、第２中間品製造工程では、有底穴部分の金属が軸方向へ流動させられるため、凸部が設けられた端面側から有底穴が形成される場合には凸部を含む端面形状が変形するが、第１中間品の外径寸法が維持されるため、有底穴より外周側の端面は単に軸方向へ押し動かされるだけであり、凸部が分からなくなる程大きく変形させられることはなく、面仕上げ工程で凸部の先端面が全周に亘って確実に塑性変形させられて精度出しされる。

本発明は、例えばヘリカル歯車等の歯車粗材として用いられる円筒状部品の製造に好適に適用されるが、歯車粗材以外の円筒状部品の製造にも適用され得る。

端面に設けられる凸部の先端面は、一般的には中心線に対して直角な平坦面である場合が多いが、中心線に対して直角な平面から所定角度だけ傾斜していても良いなど、円筒状部品の使用形態などに応じて適宜設定される。

凸部は何れか一方の端面だけでも良いが、その後の取扱いの容易性から両端面に設けることが望ましい。また、凸部は製品状態（円筒状部品）において端面の一部、すなわち円環形状の端面の内周側、外周側、或いはその中間位置に設けられるが、例えば外歯の歯車粗材として用いる場合には、歯と関係のない内周側部分に設けることが望ましく、内歯の歯車粗材として用いる場合には、歯と関係のない外周側部分に設けることが望ましいなど、その後の使用形態などに応じて適宜定められる。

第１中間品製造工程は、例えば(a) 外径寸法が前記円筒状部品の外径より小さい円柱状粗材を丸棒材から切り出す切出し工程と、(b) 外径寸法が円筒状部品の外径と略等しく且つ軸方向長さが円筒状部品の軸方向長さより短くなるように、前記円柱状粗材を軸方向にすえ込み鍛造するすえ込み鍛造工程と、(c) その後に圧印加工などで端面に凸部を形成する圧印鍛造工程とを有することが望ましい。すなわち、外径寸法が前記円筒状部品の外径と略等しく且つ軸方向長さがその円筒状部品の軸方向長さより短い円柱形状を成している円柱状粗材を丸棒材などから切り出して用意し、その円柱状粗材の端面に鍛造加工（圧印加工など）によって凸部を形成することも可能であるが、切断面に歪が存在するとともに、金属組織（メタルフロー）が切断された切断面に凸部が設けられるため好ましくないのである。丸棒材は一般にメタルフローが軸方向に揃っているため、鍛造加工を行う上で好適に用いられる。

第２中間品製造工程で第１中間品に設けられる有底穴は、第１中間品の両端面から設けることが望ましいが、何れか一方の端面（凸部が設けられた端面とは限らない）のみから有底穴を形成するようにしても良い。

凸部の先端を圧縮鍛造などで圧縮して精度出しする際には、円筒状部品の外周面や内周面の変形を防止するために拘束ダイスなどで拘束しておくことが望ましいが、凸部の圧縮変形量が少ない場合や、凸部の形成位置が端面の内外周の中間位置である場合など、凸部の圧縮による塑性変形で外周面や内周面が変形する恐れがない場合は、必ずしもそれ等の面を拘束する必要はない。本発明の「変形を防止しつつ」とは、圧縮鍛造に伴って変形する場合は拘束ダイスなどで拘束して変形を防止するが、圧縮鍛造時に変形する恐れがない場合は、必ずしも特別な拘束手段を設ける必要はなく、変形しないように必要に応じて拘束手段が設けられれば良いという趣旨である。

面仕上げ工程では、例えばバニシ工具を貫通穴内に押し込んでバニシ仕上げするとともに、そのバニシ工具で内周面を拘束しつつ軸方向から圧縮することにより、凸部の先端面の精度出しを１回のプレス工程で行うことが望ましいが、バニシ工具による貫通穴のバニシ仕上げと凸部先端面の精度出しとを異なるプレス工程で行うようにしても良い。バニシ工具による内周面の拘束は、特に端面の内周側部分に凸部を形成した場合に有効である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明方法に従って円筒状部品１０を製造する際の手順を説明する図である。円筒状部品１０は、中心部に断面円形の貫通穴１２を有する金属製の円筒状の部品で、円環形状を成す両端面１４、１６には、それぞれ内周側に軸方向へ突き出す円環形状の凸部１４ａ、１６ａが設けられているとともに、その凸部１４ａ、１６ａの先端面が中心線に対して直角な平坦面とされている。この円筒状部品１０は、ヘリカル歯車等の外歯歯車の粗材で、後工程において凸部１４ａ、１６ａよりも外周側の部分に切削加工により歯が形成されるが、この切削加工は凸部１４ａまたは１６ａの先端面を基準面として行われる。図１の各図(a) 〜(f) の一点鎖線は、何れも中心線を表しており、中心線よりも左側半分は断面図である。

図１の(a) は切出し工程で、目的とする円筒状部品１０の外径寸法より小さい外径寸法の丸棒材を所定の長さ寸法で切断して円柱状粗材２０を用意する。丸棒材は引抜き加工などによって得られたもので、メタルフローが軸方向に揃っており、円柱状粗材２０も同様であるが、両端面２２、２４には切断時の歪が残っている。本実施例では、プレスのせん断加工によって切断するようになっており、せん断による歪が存在する。

図１の(b) はすえ込み鍛造工程で、前記円柱状粗材２０を軸方向にすえ込み鍛造することにより、外径寸法が円筒状部品１０の外径と略等しく且つ軸方向長さが円筒状部品１０の軸方向長さより短い略円柱形状の中間品３０を製造する。図２および図３の鍛造装置３２は、図１(b) のすえ込み鍛造を行う鍛造装置の一例で、図２は、円柱状粗材２０が図示しない搬送装置により下部ダイス３４上に略垂直に載置され、押えパンチ３６で位置決めされた状態である。押えパンチ３６は、スプリング３８によって下方へ付勢されており、このスプリング３８の付勢力に従って円柱状粗材２０を下部ダイス３４上に位置決め保持する一方、上型４０が下降させられるのに伴って収容穴４２内に相対的に押し込まれ、摺動部材４４が上側移動端に達することにより、押えパンチ３６の下端面は成形パンチ４６の成形面（下端面）と略一致させられる。そして、その状態で更に上型４０が下降させられると、図３に示すように円柱状粗材２０は上記押えパンチ３６、成形パンチ４６、下部ダイス３４、および下部ダイス３４上に配設されたリングダイス４８によって囲まれた略密閉した空間内において軸方向に圧縮され、中間品３０とされる。リングダイス４８の内径寸法は円筒状部品１０の外径寸法と略等しい。なお、下死点において成形パンチ４６とリングダイス４８との間には僅かな隙間が存在するとともに、下部ダイス３４の中心部にはノックアウトピン５０が配設されている。

このようにすえ込み鍛造が行われることにより、切断時に生じた歪が是正され、軸心まわりの重量バランスが改善される。また、リングダイス４８の内壁面の下部は、径寸法が漸減するように傾斜面（テーパ面）が設けられており、中間品３０の一方の端部５２側の外周面５４は、その傾斜面に対応して端部５２に近づくに従って僅かに小径となるテーパ面とされている。

図１の(c) は圧印鍛造工程で、中間品３０の両端面に圧印加工が施されることにより、前記貫通穴１２よりも外側になる部分の一部、具体的には前記凸部１４ａ、１６ａに対応するように貫通穴１２に連続する内周側の部分に、軸方向へ突き出す円環形状の凸部５６、５８が中心線と略同心に設けられた中間品６０が製造される。凸部５６、５８は、幅寸法および突出寸法がそれぞれ等しい略同一形状で、突出寸法は約０．５５ｍｍである。図４および図５の鍛造装置６２は、図１(c) の圧印鍛造を行う鍛造装置の一例で、図４は、中間品３０が図示しない搬送装置によりダイス６４内に配置されるとともに、押えパンチ６６で位置決めされた状態であり、図５はダイス６４およびパンチ６８により圧印鍛造が行われ、凸部５６、５８を有する中間品６０に成形された状態である。中間品３０は、前記端部５２側、すなわちテーパ形状の外周面５４が形成された側が上になるように上下反転した姿勢で配置され、図５に示すようにパンチ６８によって押圧される際に、ダイス６４の開口部とパンチ６８との間から粗材が溢れ出すことが防止される。

押えパンチ６６は、スプリング７０によって下方へ付勢されており、このスプリング７０の付勢力に従って中間品３０を位置決め固定する一方、上型７２が下降させられるのに伴って収容穴７４内に相対的に押し込まれ、摺動部材７６が上側移動端に達することにより、押えパンチ６６の下端面は第１リングパンチ７８の下端面と略一致させられる。押えパンチ６６は、前記貫通穴１２の内径すなわち凸部５６の内径と略等しい外径寸法で、第１リングパンチ７８の内径寸法は凸部５６の外径寸法と略等しく、それ等の間には、下端面が凸部５６の突出寸法だけ凹むように第２リングパンチ８０が配設されている。これ等の押えパンチ６６、第１リングパンチ７８、第２リングパンチ８０によってパンチ６８が構成されている。

前記ダイス６４は、ノックアウトピン８２、第１リングダイス８４、第２リングダイス８６、および外周面拘束ダイス８８から構成されている。ノックアウトピン８２は、前記貫通穴１２の内径すなわち凸部５８の内径と略等しい外径寸法で、第１リングダイス８４の内径寸法は凸部５８の外径寸法と略等しく、それ等の間の第２リングダイス８６は、上端面が凸部５８の突出寸法だけ凹むように配設されている。また、外周面拘束ダイス８８は、第１リングダイス８４上に配設されているとともに、その内径寸法は円筒状部品１０の外径寸法、すなわち中間品３０の外径寸法と略等しく、中間品３０を同心に位置決めするとともに外周面を拘束した状態で圧印鍛造が行われる。

本実施例では、上記図１(a) の切出し工程、図１(b) のすえ込み鍛造工程、および図１(c) の圧印鍛造工程が第１中間品製造工程に相当し、中間品６０は第１中間品に相当する。

図１の(d) は押出し鍛造工程で、中間品６０の外周面６０ｆを拘束しつつ両端面の中心部、すなわち前記凸部５６、５８の内側部分に貫通穴１２と等しい径寸法の有底穴９０、９２を形成することにより、軸方向長さが前記円筒状部品１０の軸方向長さと略等しい中間品９４が製造される。図６の鍛造装置９６は、図１(d) の押出し鍛造を行う鍛造装置の一例で、パンチ９８およびダイス１００により中間品６０に押出し鍛造が行われ、有底穴９０、９２を有する中間品９４に成形された状態である。図１(d) の押出し鍛造工程は第２中間品製造工程で、中間品９４は第２中間品に相当する。

上記パンチ９８は、貫通穴１２と略等しい外径の中心パンチ１０２と、その外周側に配設されたリングパンチ１０４とから成り、リングパンチ１０４の内周側には凸部５６に対応する凹みが設けられて、中間品６０の凸部５６が略そのままの形状で維持されるようになっている。中心パンチ１０２は、中間品６０における凸部５６の突出寸法より大きく突き出しており、これにより有底穴９０が形成される。ダイス１００は、貫通穴１２と等しい外径のノックアウトピン１０６、その外周側に配設された幅寸法が凸部５８の幅寸法と等しいリングダイス１０８、および内径寸法が円筒状部品１０の外径寸法すなわち中間品６０の外径寸法と等しい外周面拘束ダイス１１０から構成されている。ノックアウトピン１０６は、リングダイス１０８の上端面から凸部５８の突出寸法よもり十分に大きく上方へ突き出しており、パンチ９８が下降させられて中間品６０がノックアウトピン１０６に押圧されることにより、ノックアウトピン１０６が中間品６０に食い込み、その部分の粗材がノックアウトピン１０６と外周面拘束ダイス１１０との間の環状空間へ流動させられることにより、有底穴９０より深い有底穴９２が形成されるとともに、軸方向長さが円筒状部品１０の軸方向長さと略等しい中間品９４が得られる。有底穴９０部分の粗材が軸方向の下方へ流動させられるが、外周面拘束ダイス１１０によって中間品６０の外径寸法が維持されるため、凸部５８およびそれより外側の端面は単に軸方向の下方へ押し動かされるだけで、凸部５８は中間品６０の時の形状が略そのまま維持される。また、中間品６０は外周面拘束ダイス１１０内に挿入されることにより同心に位置決め保持される。成形された中間品９４の下端部、厳密には凸部５８と、リングダイス１０８の上端面との間には僅かな隙間が残るようになっている。

図１の(e) は打抜き工程で、中間品９４の一方の有底穴９２内に抜きパンチを挿入することにより、有底穴９０、９２の間に存在する底部１１２を打ち抜いて前記貫通穴１２を形成し、円筒状の中間品１１４を製造する。図７のプレス機械１１６は、図１(e) の打抜き加工（ピアス加工）を行うプレス機械の一例で、円筒状の押えパンチ１１８および円柱状の抜きパンチ１２０により中間品９４の底部１１２を打ち抜いて貫通穴１２を有する中間品１１４とする。この図１(e) の打抜き工程は第３中間品製造工程で、中間品１１４は第３中間品に相当する。

上記押えパンチ１１８の下端面は、外径寸法が中間品９４の外径と同じか僅かに小さいとともに、内径寸法が凸部５６の内径寸法と同じか僅かに大きく、且つ凸部５６に対応する凹部が設けられており、凸部５６の形状を維持するようになっている。抜きパンチ１２０の上端面は、外径寸法が有底穴９２の内径より僅かに小さいとともに、その外周縁部にせん断刃が設けられており、押えパンチ１１８によって中間品９４が下方へ押圧されることにより、抜きパンチ１２０が相対的に有底穴９２内に挿入され、せん断刃によって底部１１２を上方へ打ち抜く。抜きパンチ１２０の周囲には、中間品９４の外径と略等しい内径寸法の位置決めダイス１２２が同心に配設されており、中間品９４を同心に位置決めするようになっている。また、打ち抜かれた底部１１２は、打抜き加工が繰り返されるのに伴って新たな底部１１２が上方へ打ち抜かれることにより、押えパンチ１１８の円筒内を順次上方へ押し上げられ、排出穴１２４から外部へ排出される。

ここで、中間品１１４の貫通穴１２の内周面には、底部１１２が存在した部分に微小な段差１２６が残っている。図９の(a) は、中間品１１４の断面のメタルフローＦを簡略して示す図で、メタルフローＦは底部１１２部分で圧縮され、上記打抜き加工で底部１１２が打ち抜かれることにより破断されるとともに、そのメタルフローＦの破断部がバリとして貫通穴１２内に残って段差１２６になる。図９の(b) は、その段差（バリ）１２６付近を拡大した図で、底部１１２が抜きパンチ１２０によって上方へ打ち抜かれる際にメタルフローＦが引き千切られ、上方へ傾斜した状態で残存する。

図１の(f) は面仕上げ工程で、前記抜きパンチ１２０の挿入側と反対側からバニシ工具を前記貫通穴１２内に押し込んで、その貫通穴１２の内周面をバニシ仕上げするとともに、中間品１１４の外周面および内周面を拘束しつつその中間品１１４を軸方向から圧縮して前記凸部５６、５８の先端面を所定形状に精度出しする。図８の鍛造装置１３０は、図１(f) の面仕上げを行う鍛造装置の一例で、ダイス１３２内に凸部５６側が下向きになるように上下反転して配設された中間品１１４が、円筒状の押えパンチ１３４によって下方へ押圧されることにより、円柱状のバニシ工具１３６が凸部５６側から貫通穴１２内に押し込まれ、その貫通穴１２の内周面がバニシ仕上げされるとともに、そのバニシ工具１３６で内周面を拘束しつつ外周面拘束ダイス１３８で外周面を拘束した状態で軸方向から圧縮することにより、両端面の凸部５６、５８の先端面の精度出しが１回のプレス工程で行われ、目的とする円筒状部品１０が得られる。

上記押えパンチ１３４の下端面は、外径寸法が中間品１１４の外径と略同じで、内径寸法が有底穴１２の内径と略同じで、且つ凸部５８の突出寸法より僅かに小さい深さの凹部が凸部５８に対応して内周側に設けられており、中間品１１４を下方へ押圧して圧縮することにより凸部５８の先端が塑性変形させられ、押えパンチ１３４の下端面に対応する形状の凸部１４ａが鍛造成形される。凸部１４ａの突出寸法は約０．５０ｍｍで、凸部５８に比較して０．０５ｍｍ程度圧縮される。バニシ工具１３６は、外径寸法が貫通穴１２の内径と略等しく、貫通穴１２内に押し込まれることにより内周面をバニシ仕上げするとともに、その貫通穴１２内に押し込まれた状態で軸方向から圧縮鍛造が行われる際には、中間品１１４の内周面を拘束する。バニシ工具１３６の周囲には、内径寸法が凸部５６の外径寸法と略等しい第１リングダイス１４０が配設されているとともに、それ等の間には、上端面が凸部５６の突出寸法より小さい所定寸法だけ第１リングダイス１４０より低くなるように第２リングダイス１４２が配設されており、押えパンチ１３４によって中間品１１４が下方へ押圧されると、凸部５６の先端が第２リングダイス１４２に当接させられて塑性変形させられ、第２リングダイス１４２の先端面形状に対応する先端面を有する凸部１６ａが鍛造成形される。また、外周面拘束ダイス１３８は、第１リングダイス１４０上に配設されているとともに、その内径寸法は円筒状部品１０の外径寸法、すなわち中間品１１４の外径寸法と等しく、中間品１１４を同心に位置決めするとともに外周面を拘束した状態で圧縮鍛造が行われる。

ここで、バニシ工具１３６は前記抜きパンチ１２０の挿入側と反対側、すなわち凸部５６を有する端部側で、前記図９の(b) では上方側から下方へ向かって貫通穴１２内に押し込まれるため、バリが押し戻されるように内周面の破断部位、すなわち抜きパンチ１２０で破断された底部１１２の切断部位に押圧され、段差１２６が良好に解消して高い面精度（面粗さ）が得られる。すなわち、抜きパンチ１２０と同じ方向（図９(b) の下側）からバニシ工具１３６を押し込むと、バリが更に上方へ引き延ばされ、貫通穴１２（厳密には有底穴９０部分）の内周面に押し着けられるだけで、その部分が肉盛りされた状態になり、必ずしも高い面精度が得られないのである。バリは、メタルフローＦが抜きパンチ１２０によって引き千切られたものであるため、その引張方向すなわち抜きパンチ１２０の挿入方向と同じ方向へバニシ工具１３６を移動させても、バリが完全に取り除かれることはなく、内周面に圧着されてしまうのである。

一方、押えパンチ１３４と第２リングダイス１４２との間で中間品１１４が圧縮鍛造された状態、すなわち円筒状部品１０に成形された状態において、その円筒状粗材１０と第１リングダイス１４０の上端面との間には図１０に示すように僅かな隙間が残るようになっており、外周面および内周面の拘束に拘らず凸部５６の先端部が全周に亘って確実に塑性変形させられ、第２リングダイス１４２の上端面に対応する面形状に高い精度で成形される。従って、円筒状部品１０の両端面１４、１６の凸部１４ａ、１６ａの先端面は、何れも図１(f) の面仕上げ工程の圧縮鍛造で高い面精度に精度出しされ、本実施例では中心線に対して直角な平坦面に高い精度で成形される。第２リングダイス１４２の上端面および押えパンチ１３４の下端面の凹部は、何れも中心線に対して直角な平坦面にて構成されている。また、このように隙間が存在することから、鍛造加圧力が低くて済むとともに優れた型寿命が得られる。なお、凸部１６ａの突出寸法も約０．５０ｍｍで、凸部５６に比較して０．０５ｍｍ程度圧縮されるが、この圧縮寸法は凸部５６、５８の全周における突出寸法のばらつきなどを考慮して、全周に亘って圧縮鍛造が行われるように適宜定められる。また、押えパンチ１３４の下端面の外周側部分（凹部以外の部分）と円筒状部品１０との間に隙間が形成されても良い。

このように本実施例の円筒状部品１０は鍛造加工（図１の(b) 、(c) 、(d) 、(f) ）を主体とする加工で製造されるため、材料歩留りが優れているとともに、両端部から外周部にかけてメタルフローＦが繋がっているため、特に外周部側において優れた機械的特性が得られる。

また、中間品６０の段階で圧印鍛造（図１(c) ）により両端面に軸方向へ突き出す凸部５６、５８を形成し、貫通穴１２を形成した後に面仕上げ工程（図１(f) ）で軸方向から圧縮して、その凸部５６、５８の先端部を塑性変形させて精度出しするようになっているため、凸部１４ａ、１６ａの先端面の面精度（軸心に対する直角度や平面度）が高く、その凸部１４ａ、１６ａの先端面を基準面として後工程の歯切り加工などを高い精度で行うことができる。特に、上記凸部５６、５８は円柱形状の段階で形成されるため、貫通穴１２を空けた後で凸部５６、５８を形成する場合に比較して、型構造が簡単に構成される。

また、押出し鍛造工程（図１(d) ）で有底穴９０、９２を形成した後、その有底穴９０、９２の底部１１２を抜きパンチ１２０で打ち抜いて貫通穴１２を形成し（図１(e) ）、その後、抜きパンチ１２０の挿入側と反対側からバニシ工具１３６を押し込んで貫通穴１２の内周面をバニシ仕上げする（図１(f) ）ようになっているため、抜きパンチ１２０で打ち抜く際に形成されたバリがバニシ仕上げによって押し潰され、高い面精度（面粗さ）が得られる。このため、特に切削加工などの仕上げ加工を必要とすることなく、円筒状部品１０を歯車粗材としてそのまま用いることが可能である。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明方法に従って円筒状部品を製造する際の製造工程の一例を説明する図である。図１の(b) のすえ込み鍛造工程で使用される鍛造装置の一例を示す断面図で、ワークが位置決めされた状態である。図２の鍛造装置によってワークにすえ込み鍛造が行われた状態である。図１の(c) の圧印鍛造工程で使用される鍛造装置の一例を示す断面図で、ワークが位置決めされた状態である。図４の鍛造装置によってワークに圧印鍛造が行われた状態である。図１の(d) の押出し鍛造工程で使用される鍛造装置の一例を示す断面図で、ワークに押出し鍛造が行われた状態である。図１の(e) の打抜き工程で使用されるプレス機械の一例を示す断面図で、ワークに打抜き加工が行われた状態である。図１の(f) の面仕上げ工程で使用される鍛造装置の一例を示す断面図で、ワークにバニシ仕上げおよび圧縮鍛造が行われた状態である。図１の(e) の打抜き工程で得られた中間品のメタルフローＦおよび打抜きに伴って生じるバリを説明する図である。図８の鍛造装置の成形時（下死点）に生じる隙間を説明する断面図である。鍛造加工を主体とする加工で円筒状部品を製造する際の製造工程の比較例を説明する図である。

符号の説明

１０：円筒状部品１２：貫通穴１４ａ、１６ａ：凸部５６、５８：凸部６０：中間品（第１中間品）９０、９２：有底穴９４：中間品（第２中間品）１１２：底部１１４：中間品（第３中間品）１２０：抜きパンチ１３６：バニシ工具

Claims

中心部に断面円形の貫通穴を有する金属製の円筒状部品を製造する方法であって、
所定の粗材に鍛造加工を施すことにより、外径寸法が前記円筒状部品の外径と略等しく且つ軸方向長さが該円筒状部品の軸方向長さより短い円柱形状を成しているとともに、軸方向の少なくとも一方の端面であって前記貫通穴より外側になる部分の一部に、軸方向へ突き出す円環形状の凸部が該円柱形状の中心線と略同心に設けられている第１中間品を製造する第１中間品製造工程と、
該第１中間品の外周面を拘束しつつ該第１中間品の中心部に前記貫通穴と略等しい径寸法の有底穴を鍛造加工によって形成することにより、軸方向長さが前記円筒状部品の軸方向長さと略等しい第２中間品を製造する第２中間品製造工程と、
該第２中間品の前記有底穴内に抜きパンチを挿入することにより、該有底穴の底部を打ち抜いて前記貫通穴を形成し、円筒状の第３中間品を製造する第３中間品製造工程と、
該第３中間品の外周面および内周面の変形を防止しつつ該第３中間品を軸方向から圧縮することにより、前記円環形状の凸部の先端面を所定形状に精度出しするとともに、前記抜きパンチの挿入側と反対側からバニシ工具を前記貫通穴内に押し込んで、該貫通穴の内周面をバニシ仕上げする面仕上げ工程と
を有することを特徴とする円筒状部品の製造方法。