JP4471814B2 - Helical gear forging machine - Google Patents
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Description
本発明は、外周に螺旋状のヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成する鍛造成形装置に関する。 The present invention relates to a forging apparatus for forming a helical gear having helical helical teeth on the outer periphery.
従来より外周に螺旋状のヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成する場合、予め素材から円盤状又はリング状の鍛造品を鍛造にて成形後、ギヤシェービング又はホブ等切削加工にて鍛造品の外周にヘリカル歯を成形してヘリカル歯車を形成することが多く実施されてきた。 Conventionally, when forming helical gears with helical helical teeth on the outer periphery, after forging a disk-shaped or ring-shaped forged product from the material in advance, it is applied to the outer periphery of the forged product by cutting such as gear shaving or hob. It has often been practiced to form helical gears by forming helical teeth.
しかし近年鍛造技術の進歩によりヘリカル歯を鍛造成形にて成形し、切削加工を省くことが可能となってきた。このようなヘリカル歯車の鍛造成形装置及びその成形方法を図6乃至図8に基づいて説明する。 In recent years, however, forging technology has made it possible to form helical teeth by forging and eliminate cutting. Such a helical gear forging and forming apparatus and its forming method will be described with reference to FIGS.
図6は鍛造成形前の鍛造成形装置110を表し、可動型111と固定型121とからなる。固定型121は、その内周にヘリカル歯102を成形する螺旋状の歯型123を有するダイ122と、そのダイ122の外周側に配置されるダイホルダ127とが、焼き嵌めにて一体に固定され、ダイ122の内周側には歯型123と螺合するカウンタ歯135を有し軸線方向に移動可能なカウンタピン134が配置される。このカウンタピン134とダイ122内周との間で型彫空間126が画成される。また可動型111は、固定型121の軸心に沿ってパンチ112が配置され、パンチ112の先端外周にはダイ122の歯型123と螺合するパンチ歯115が形成される。この可動型111は固定型121に対して進退可能である。
FIG. 6 shows a
上記鍛造成形装置110でヘリカル歯車W101を形成するとき、可動型111を上方で待機させた状態で素材W100を固定型121の型彫空間126に投入し、続いて可動型111を下降させる。そしてパンチ112のパンチ歯115がダイ122の歯型123に当接後、パンチ112はダイ122に螺入され、図7に示す如く、パンチ112及びカウンタピン134との間で素材W100は軸線方向に押圧される。このとき素材W100はダイ122の歯型123側に拡径されてヘリカル歯102が成形され、ヘリカル歯車W101が形成される。その後、図8に示す如く、カウンタピン134が上昇し、ヘリカル歯車W101はカウンタピン134と一体的にダイ122の歯型123に沿って回転しながらダイ122から取り出され、ヘリカル歯車W101の形成工程が完了する。
When the helical gear W101 is formed by the forging
上記の如き鍛造成形装置110を使用しヘリカル歯車W101を形成すると、鍛造にてヘリカル歯102を成形することが可能となり、切削加工を削減できるという利点がある。
When the helical gear W101 is formed using the forging
しかしこのように鍛造成形されたヘリカル歯車W101は、ダイ122から取り出されるとき螺旋状の歯型123に沿って回転しながら取り出されるため、ヘリカル歯102に対し抵抗力が掛かり、ダイ122からヘリカル歯車W101が取り出されたときヘリカル歯102が変形して歯形精度が低下するということがある。特にダイ122の歯型123のねじれ角が大きい場合には、取り出し時の抵抗力が増加して歯形精度が著しく低下し、許容範囲を外れてしまうことも考えられる。
However, since the helical gear W101 forged and formed in this way is taken out while rotating along the
また、上記ヘリカル歯車W101の取り出し時の抵抗力はダイ122の歯型123に対しても掛かる。そのため取り出し時の歯型123に掛かる負荷により歯型123が破損し、ダイ122の金型寿命が低下してしまうということもある。
Further, the resistance force when the helical gear W101 is taken out is also applied to the
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、歯形精度の高いヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成でき、ダイの金型寿命の長いヘリカル歯車の鍛造成形装置を提供することを目的とする。
解決しようとする問題点は、鍛造成形によりヘリカル歯車を成形すると、ヘリカル歯車を鍛造成形装置からの取り出す時にヘリカル歯に抵抗力が掛かり、鍛造成形装置からヘリカル歯車が取り出されたときヘリカル歯が変形して歯形精度が低下する点、及びヘリカル歯車を鍛造成形装置からの取り出し時に鍛造装置の歯型に負荷が掛かり、金型寿命が低下する点である。 The problem to be solved is that when a helical gear is formed by forging, a resistance force is applied to the helical tooth when the helical gear is removed from the forging apparatus, and the helical tooth is deformed when the helical gear is removed from the forging apparatus. As a result, the tooth profile accuracy is lowered, and when the helical gear is taken out from the forging apparatus, a load is applied to the tooth mold of the forging apparatus, and the die life is reduced.
よって本発明は、歯形精度の高いヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成でき、歯型の金型寿命の長いヘリカル歯車の鍛造成形装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a helical gear forging device that can form a helical gear having helical teeth with high tooth profile accuracy and has a long die life.
内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有する歯型と、歯型の外周側に配置される下ホルダと、歯型を保持する下ダイスと、下ダイス及び歯型の内周側に配置され素材を載置し、歯型の内径より小径の外径を有するリング状のカウンターパンチと、歯型を軸線方向に移動可能に支持する緩衝機構とを備える固定型と、固定型に対して進退可能な上型を備える可動型とからなるヘリカル歯車の鍛造成形装置において、歯型はその外周が可動型側に向かって漸次小径となる外周テーパを、上型はその内周が固定型側に向かって漸次大径となる内周テーパを有し、歯型のみが上型により内側に縮径可能であることを特徴とするヘリカル歯車の鍛造成形装置。 A tooth mold having a forming tooth portion for forming helical teeth of a helical gear on the inner periphery, a lower holder disposed on the outer periphery side of the tooth mold, a lower die for holding the tooth mold, and inner peripheries of the lower die and the tooth mold A fixed die having a ring-shaped counter punch that has a material arranged on the side and has an outer diameter smaller than the inner diameter of the tooth die, and a buffer mechanism that supports the tooth die so as to be movable in the axial direction; In a helical gear forging apparatus comprising a movable mold having an upper mold capable of moving forward and backward, the tooth mold has an outer peripheral taper whose outer periphery gradually decreases in diameter toward the movable mold, and the upper mold has an inner periphery thereof. A helical gear forging apparatus characterized by having an inner circumferential taper that gradually increases in diameter toward the fixed mold side, and only the tooth mold can be reduced inward by the upper mold.
本発明の特徴によるヘリカル歯車の鍛造成形装置によれば、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有する歯型と、歯型の外周側に配置される下ホルダと、歯型を保持する下ダイスと、下ダイス及び歯型の内周側に配置され素材を載置し、歯型の内径より小径の外径を有するリング状のカウンターパンチと、歯型を軸線方向に移動可能に保持する緩衝機構とを備える固定型と、固定型に対して進退可能な上型を備える可動型とからなり、歯型はその外周が可動型側に向かって漸次小径となる外周テーパを、上型はその内周が固定型側に向かって漸次大径となる内周テーパを有し、歯型は上型により内側に縮径可能であるので、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有し、所望するヘリカル歯車の外径より大径の内径を有する歯型の内周側に素材を配置する第一工程と、歯型を内周側への径方向からの荷重により所望するヘリカル歯車の外径形状を形成するために必要な内周形状に縮径する第二工程と、歯型が上型に押圧され緩衝機構の収縮により歯型と上型が一体に反上型方向に移動しヘリカル歯が形成されたヘリカル歯車が形成される第三工程と、歯型にかかる内周側への径方向からの荷重を開放し、歯型が縮径前の寸法に復帰した状態でヘリカル歯車を取り出す第四工程とよりなる成形方法を実現でき、歯型から成形後のヘリカル歯車を取り出すとき、歯型が外周側へ拡径されるので、ヘリカル歯に掛かる歯型からの抵抗力を削減することができ、高い歯形精度のヘリカル歯車を形成することができる。更に歯型に掛かる抵抗力も削減されるため、歯型の金型寿命も向上させることができる。 According to the helical gear forging and forming apparatus according to the features of the present invention, a tooth mold having a forming tooth portion for forming helical teeth of the helical gear on the inner periphery, a lower holder disposed on the outer peripheral side of the tooth mold, and a tooth mold A lower die holding the ring, a material placed on the inner periphery of the lower die and the tooth mold, a ring-shaped counter punch having an outer diameter smaller than the inner diameter of the tooth mold, and the tooth mold moved in the axial direction A fixed mold having a buffer mechanism for holding the movable mold and a movable mold having an upper mold capable of moving forward and backward with respect to the fixed mold, and the tooth mold has an outer peripheral taper whose outer diameter gradually becomes smaller toward the movable mold. The upper die has an inner peripheral taper whose inner circumference gradually increases in diameter toward the fixed die side, and the tooth die can be reduced inward by the upper die, so that helical teeth of the helical gear are provided on the inner circumference. Has a molded tooth part to be molded and has a diameter larger than the outer diameter of the desired helical gear The first step to arrange the material on the inner circumference side of the tooth mold having the inner diameter, and the inner circumference necessary for forming the outer diameter shape of the desired helical gear by the load from the radial direction to the inner circumference side of the tooth mold The second step of reducing the diameter to the shape, and the tooth mold is pressed against the upper mold, and the contraction of the buffer mechanism causes the tooth mold and the upper mold to move together in the opposite upper mold direction to form a helical gear with helical teeth formed. Realized a molding method consisting of the third step and the fourth step of releasing the helical gear with the tooth mold returning to the dimension before diameter reduction, releasing the load from the radial direction on the tooth mold. When the helical gear after molding is taken out from the tooth mold, the tooth mold is expanded to the outer peripheral side, so the resistance force from the tooth mold on the helical tooth can be reduced, and a helical gear with high tooth profile accuracy can be obtained. Can be formed. Furthermore, since the resistance force applied to the tooth mold is reduced, the mold life of the tooth mold can be improved.
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below on the basis of preferred embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
図は本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置の実施例を表すもので、図1は(ア)は成形前の素材、(イ)は成形後のヘリカル歯車を表す断面正面図、図2はヘリカル歯車を形成する前の状態を表す部分断面正面図、図3は左半部は形成の初期段階、右半部は形成の第二段階を表す部分断面正面図、図4は形成の最終段階を表す部分断面正面図、図5は左半部は取り出しの初期段階、右半部は取り出しの最終段階を表す部分断面正面図である。 FIG. 1 shows an embodiment of a helical gear forging and forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional front view showing a material before molding, and FIG. 2 is a partial sectional front view showing a state before forming a helical gear, FIG. 3 is a left sectional view showing an initial stage of formation, a right half is a partial sectional front view showing a second stage of formation, and FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional front view showing the final stage, FIG. 5 is a partial cross-sectional front view showing the initial stage of extraction, and the right half is the final stage of extraction.
本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置及び鍛造成形方法について、図1乃至図5に基づいて説明する。 A helical gear forging device and a forging method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、形成前の円筒状の素材W0(図1の(ア))と、本発明の実施例による鍛造成形装置10を使用して形成するヘリカル歯車W1(図1の(イ))を表す。ヘリカル歯車W1は外周に螺旋状のヘリカル歯2を有し、両端面中心付近に凹む凹部3,3を有し、径方向中心に貫通する貫通孔4を有する。
FIG. 1 shows a cylindrical material W0 (FIG. 1A) before formation and a helical gear W1 (FIG. 1A) formed using a forging
まず図2に基づいて本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置を説明する。10は鍛造成形装置で、可動型11と固定型21とからなる。
First, a helical gear forging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
固定型21は、内周にヘリカル歯車W1のヘリカル歯2を成形する成形歯部24を有する歯型22と、歯型22の外周側に配置される下ホルダ45と、下ホルダ45の内周側に配置され、歯型22を載置する下ダイス28と、下ホルダ45と下ダイス28を載置するダイ32を有する。この歯型22、下ダイス28及びダイ32の内周側にはカウンターパンチ34が配置され、カウンターパンチ34の内周にはマンドレル38が配置される。ダイ32の外周にはダイホルダ33が配置され、ダイホルダ33はガイド37に載置される。ガイド37の内側には複数のピン44が配置され、またガイド37の下方には緩衝機構である油圧シリンダ39配置される。
The fixed
上記鍛造成形装置10について更に詳細に説明する。歯型22はその外周が可動型11側に向かって漸次小径となる外周テーパ23を有し、一方可動型11側に小開口26、他方に大開口27が形成さる。大開口27内側には段部25が形成され、段部25に連続し内周に成形歯部24が形成される。この成形歯部24の内径はヘリカル歯車外径より若干大径に形成される。また下ダイス28は、円筒部29と円筒部29から可動型11側に突出する突出部30とよりなり、突出部30は歯型22の大開口27内周に、段部25と当接する状態で装入されている。またカウンターパンチ34は歯型22の内径より小径の外径を有するリング状で、ピン44及びガイド37上に載置され軸線方向に移動可能で、その上端にはヘリカル歯車W1の凹部3を成形する凸端部36を有する受圧部35が形成される。この歯型22、下ダイス28、カウンターパンチ34及びマンドレル38との間で形彫空間50が形成される。また、油圧シリンダ39は図示せぬ油圧ポンプと繋がる管路43と、管路43と連続する油圧室42と、油圧室42内に収容されるピストン40と、ピストン40より上方へ突設しガイド37に形成された穴部37aに挿通するピストン杆41とを備える。ダイ32はピストン杆41に支持され、軸線方向に移動可能である。更にダイ32とダイホルダ33の上側には固定リング31が配置され、ダイ32の軸線方向の移動を規制する。
The forging
また、可動型11は、固定型21に対して同一軸心上で進退可能に配置される。この可動型11の軸心に沿ってパンチ13が配置され、パンチ13外周には締付ホルダ14が配置され、このパンチ13と締付ホルダ14とで上型12を構成する。パンチ13の下端にはヘリカル歯車W1の凹部3を成形する凸端部16を有する押圧部15が形成される。また締付ホルダ14は内周が固定型21側に向かって漸次大径となり歯型22の外周テーパ23と同一傾斜の内周テーパ17を有する。
The
続いて上記鍛造成形装置10でヘリカル歯車W1を形成する方法を説明する。予め可動型11を上方で待機させ、図2に示す如く固定型21のダイ32が固定リング31と当接する上端位置に配置した状態で円筒形の素材W0を固定型21の型彫空間50に投入しカウンターパンチ34の上に載置する。このとき歯型22の内径は下ダイス28の内径より大径である。続いて可動型11を下降させる。そして締付ホルダ14の内周テーパ17が歯型22の外周テーパ23に当接し内周テーパ17が外周テーパ23に沿って移動すると、図3左半部に示す如く歯型22が内周側へ径方向の荷重を受け漸次縮径し、歯型22の内径が下ダイス28の内径と同径になり、ついで図3右半部に示す如く、可動型11のパンチ13凸端部16が素材W0に当接する。連続して可動型11は更に下降し、図4に示す如く、歯型22は所望するヘリカル歯車W1の外径形状を形成するためヘリカル歯車W1の外径形状と略同一の内周形状となるように縮径した状態で、締付ホルダ14と一体となって下降する。このときパンチ13とカウンターパンチ34との間で素材W0は軸線方向に押圧され、凸端部36,16により素材W0の両端部に凹部3,3が成形されると同時に外周方向に拡径されて歯型22の成形歯部24によりヘリカル歯2が成形され、ヘリカル歯車W1が完成する。
Next, a method for forming the helical gear W1 with the forging
次に、可動型11の上方への退避が開始されると、油圧シリンダ39によりダイ32が上昇し、ヘリカル歯車W1は、歯型22、下ダイス28及び下ホルダ45と一体となって上方へ移動して、歯型22からのヘリカル歯車W1の取り出しが開始されるが、この取り出しの初期段階では、ダイ32が固定リング31に当接するまで移動する。そして図5の左半部に示す如く、連続的に可動型11の締付ホルダ14が上方へ退避すると、歯型22は内周側への径方向の荷重から開放され、縮径前の寸法に復帰する。この状態で更に連続的にカウンターパンチ34がピン44に押されて上昇し、ヘリカル歯車W1はカウンターパンチ34と一体的に上昇して図5右半部に示す如く、ヘリカル歯車W1は歯型22から取り出され、ヘリカル歯車W1の成形が完了する。
Next, when the upward movement of the
上記ヘリカル歯車の鍛造成形装置10によれば、内周にヘリカル歯車1のヘリカル歯2を成形する成形歯部24を有する歯型22と、歯型22の外周側に配置される下ホルダ45と、歯型22を保持する下ダイス28と、下ダイス28及び歯型22の内周側に配置され素材W0を載置し、歯型の内径より小径の外径を有するリング状のカウンターパンチ34と、歯型22を軸線方向に移動可能に支持する緩衝機構である油圧シリンダ39とを備える固定型21と、固定型21に対して進退可能な上型12を備える可動型11とからなり、歯型22はその外周が可動型11側に向かって漸次小径となる外周テーパ23を、上型12はその内周が固定型21側に向かって漸次大径となる内周テーパ17を有し、歯型22は上型12により内側に縮径可能であるので、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯2を成形し、ヘリカル歯車W1の外径より大径の内径を有する成形歯部24を有する歯型22の内周側に素材W0を配置する第一工程と、歯型22を内周側への径方向からの荷重により所望するヘリカル歯車W1の外径形状を形成するために必要な内周形状に縮径する第二工程と、歯型22が上型12に押圧され緩衝機構である油圧シリンダ39の収縮により歯型22と上型12が一体に反上型方向に移動しヘリカル歯2が形成されたヘリカル歯車W1が形成される第三工程と、歯型22にかかる内周側への径方向からの荷重を開放し、歯型22が縮径前の寸法に復帰した状態で前記ヘリカル歯車W1を取り出す第四工程とよりなる鍛造成形方法を実現できるため、歯型22から成形後のヘリカル歯車W1を取り出すとき、歯型22が外周側へ拡径されるので、ヘリカル歯2に掛かる歯型22からの抵抗力を削減することができる。また、歯型22に係るヘリカル歯車W1からの抵抗も削減することができる。
According to the helical gear forging and forming
2 ヘリカル歯
11 可動型
12 上型
17 内周テーパ
21 固定型
22 歯型
23 外周テーパ
24 成形歯部
28 下ダイス
34 カウンターパンチ
39 緩衝機構
2
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