JP4764242B2 - ギヤ類の鍛造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ギヤ、スプライン軸等を冷間鍛造により成形するギヤ類の鍛造装置に関するものである。

冷間でギヤを鍛造するものとして、内周に歯形成形歯が形成された環状のダイを締金に嵌合させ、前記ダイに円筒状の素材をパンチにより押し込んで外周に歯を形成する鍛造装置は一般に知られている。

ところで、従来の鍛造装置に使用されているダイは図５に示すようになっていた。即ち、ダイ１の中心孔に形成される歯形成形歯２は、上下中間部の短い区域に製品と対応する歯丈及び断面形状の成形ランド２ｂを形成し、上部側及び下部側の長い区域に歯丈が前記成形ランド２ｂから次第に低くなる素材導入斜面２ａ及び素材排出斜面２ｃを形成したものであった。

前記従来のものは、歯形成形歯２の成形ランド２ｂが短くなっていたため、素材側に形成される歯の歯形成形歯２に対する摩擦力が小さくなり、押し込み時における歯形成形歯の摩擦による素材背圧を大きくすることができなかった。このため、成形される歯に欠肉が発生し易く、特に、素材の押し込み進行側の歯端部に欠肉が顕著に発生するものであった。このため、欠肉歯の除去分を考慮して長い素材を使用したり、また、歯形成形後に欠肉歯の発生した端部を切断して除去する必要があり、素材の浪費につながるとともに、後処理に手数を要するものであった。さらに、前記成形ランド２ｂが短くなっていたため、押し込み時に素材が傾き易く、成形品の品質が不安定になるものであった。
特開平１１−２５４０８３号公報

本発明は、歯の欠肉発生を防止するとともに、成形品の品質が安定する新規なギヤ類の鍛造装置を得ることを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、中心孔の内周に歯形成形歯が形成された環状のダイを締金に圧入し、平滑な円形の外周面を有する素材を前記ダイに押し込むパンチを設けてなるギヤ類の鍛造装置において、前記ダイの歯形歯形成形歯を、製品と略対応する歯形で前記中心孔の略全長に亘たって延出形成し、前記ダイを締金に圧入する際に、素材排出側の圧入率を素材導入側の圧入率に対して小さくすることで、押し込み時における歯形成形歯の摩擦による素材背圧を調整する構成にしたものである。

パンチによって素材がダイに押し込まれると、ダイの歯形成形歯によって素材の外周部に歯が形成される。この場合、前記歯形成形歯は中心孔の略全長に亘たって製品と略対応する歯形となっているので、素材に形成される歯がダイ側の歯形成形歯に大きな摩擦力で接触し、押し込み時における歯形成形歯の摩擦による素材背圧が高くなる。これにより、素材に形成される歯は、全長に亘たって歯形成形歯の歯形が高精度に転写されることになる。しかも、前記歯形成形歯は中心孔の略全長に亘たって延びているので、素材を同軸に保持する保持力が増し、成形品の品質が安定することになる。

以下本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図において、図１は本発明による鍛造装置の断面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は本発明によるダイの要部拡大断面端面図、図４は図３のIV-IV線による部分展開図である。

図１において、１０は鍛造装置であり、ダイユニット１１及びパンチユニット３０により構成されている。ダイユニット１１は、受金１２に環状のセンターブロック１３及び下部周リング１４を同軸に嵌合させて載置するとともに、該受金１２の軸心部にカウンタパンチ１５を起立固定する。また、前記センターブロック１３及び下部周リング１４の上に環状の内締金１６、外締金１８、及び上部周リング１９を同軸に圧入して載置し、これらを大径の保持リング２０により締め付けて一体化する。

前記内締金１６は、その軸心部に保持孔１７を形成し、該保持孔１７の上部１７ａに円筒状のガイド２２を、下部１７ｂにダイ２３を嵌合させる。前記保持孔１７の上部１７ａは上方に向かって大きい角度（３〜５度）で縮小するテーパー孔とし、この部に前記ガイド２２をテーパー嵌合させる。また、前記保持孔の下部１７ｂは、複合のテーパー孔にする。即ち、図２に示すように、下部１７ｂ全体を上方に向かって小さい角度（１〜２度）で縮小するテーパー孔にするとともに、後述する歯形成形歯２４の素材導入斜面２４ａに対応する上段１７ｂ−１を下段１７ｂ−３に対して段状に小径、本例では約０．１ｍｍの段差で小径にし、上段１７ｂ−１と下段１７ｂ−３とを小幅な中段１７ｂ−２により滑らかに接続する。

前記ダイ２３の中心孔２３ａの内周にヘリカルギヤ形成用の歯形成形歯２４を形成する。該歯形成形歯２４は、図３、図４に示すように、素材が押し込まれる上端部を、歯丈が上端に向かって次第に低くなる素材導入斜面２４ａにし、該素材導入斜面２４ａから中心孔２３ａの下端部に至る前段歯形成形歯２４ｂ，及び後段歯形成形歯２４ｃは歯丈及び歯厚が変化しない製品と略同一の歯形にする。前記素材導入斜面２４ａは、図４に示すように、歯形成形歯２４の延長する線Ｌに対して歯厚方向に略直交する面（歯直角となる面）に形成する。

前記ダイ２３の外周は、上方に向かって小さい角度（１〜２度）で縮小する単純なテーパー面にするとともに、その外径は前記保持孔１７の下部１７ｂの内径よりも若干大径、本例では０．４ｍｍ大径にして前記下部１７ｂに圧入する。これにより、前記保持孔１７に対し、ダイ２３の上部が圧入率０．５％〜０．６％、ダイ２３の下部がこれよりも小さい圧入率となるようにし、図２の仮想線−実線で示すように、内締金１６に圧入した際に、ダイ２３の上部を下部よりも若干大きく軸心方向に弾性変形させる。

前記圧入率の変化は、素材４０をダイ２３に押し込む（打ち込む）際における歯形成形歯の摩擦による素材背圧を調整し、素材の外周の肉を歯形成形歯２４に円滑に充満させて該歯形成形歯２４の歯形を素材に高精度に転写させるためのものである。圧入率を前記の如く変化させないと、素材４０と歯形成形歯２４との摩擦力が大きくなり過ぎて前記素材背圧が異常に上昇し、ダイ２３が損傷したり、素材がダイ２３に押し込まれなくなったりする。本発明は、ダイ２３下部の圧入率を上部の圧入率よりも小さくすることで前記素材背圧を調整する。これにより、ダイの下部側に油圧等で作動する素材背圧調整用の部材を省略し、構造を簡素にする。

図１において、２７は外締金１８と上部周リング１９との間に形成した熱交換用の環状の水室であり、上部周リング１９の側部に形成した供給口２７ａ、排出口２７ｂを介して前記水室２７に温水又は冷却水を流通させる。本例では、成形開始時に、前記水室２７に温水を流通させて内締金１６、外締金１８を介してガイド２２及びダイ２３を４５℃〜６５℃に予熱し、成形が開始された後は前記水室２７に冷却水を流通させて前記ガイド２２及びダイ２３を１００℃以下に保持し、素材−金型間の摩擦係数を管理する。これによって素材４０の成形が円滑に行えるようにする。なお、２８はセンターブロック１３に形成した成形品切り離し用のエア噴出路である。

前述したカウンターパンチ１５は、ガイド２２に嵌合する上部１５ａを小径に、ダイ２３に嵌合する中間部１５ｂを大径に形成するとともに、両者の連結部を前述した歯形成形歯２４の素材導入斜面２４ａ部に位置させ、この部を下方に向かって拡開するテーパー部１５ｃに形成する。

前述したダイユニット１１の上方にパンチユニット３０を設ける。該パンチユニット３０は、ラム３１によって上下動されるパンチホルダー３２の軸心部に円筒状のパンチ３３を下方に向けて突出固定し、該パンチ３３の外周に円筒状の位置決め部材３４を嵌合させて前記パンチホルダー３２に係止する。前記パンチ３３は、下方に移動された際に、ダイユニット１１のガイド２２とカウンターパンチ１５上部との間隙部に嵌合可能なっている。また、前記位置決め部材３４は、前記パンチ３３が下方に所定量移動した際にガイド２２の上面に当接して該パンチ３３の下死点位置を確認するためのものである。

前記パンチ３３は、短尺かつ円筒状の素材４０（４０−１，４０−２，４０−３）をガイド２２とカウンターパンチ１５との間隙部に順次間欠的に押し込む。この場合、前記パンチ３３の下死点位置は以下の如く設定されている。即ち、下段の素材４０−１が前記ダイ２３の素材導入斜面２４ａの下部、即ち、図２に示す頂部（成形ランド相当）２４ａ−１を通過して残余の歯形成形歯２４ｃ上に位置し、中段の素材４０−２の下端（前進端）が前記素材導入斜面２４ａの下部点Ｍ（図２）に到来した時点をパンチ３３の下死点位置とし、前記中段の素材４０−２をここで一時停止させる。これにより、ダイ２３によって成形される製品（ヘリカルギヤ）４１の歯に、素材の移動中断による継ぎ目模様が発生しなくなる。

前記実施例によれば、パンチ３３によって素材４０がダイ２３に押し込まれると、ダイ２３の歯形成形歯２４によって素材４０の外周部に歯が形成される。この場合、前記歯形歯形成形歯２４は中心孔２３ａの略全長に亘たって製品と略対応する歯形となっているので、素材４０に形成される歯が前記歯形成形歯２４に大きな摩擦力で接触し、押し込み時における歯形成形歯の摩擦による素材背圧が高くなる。これにより、素材４０に形成される歯は、全長に亘たって歯形成形歯２４の歯形が高精度に転写されることになる。さらに、前記歯形成形歯２４が中心孔２３ａの略全長に亘たって延びているので、素材４０を同軸に保持する保持力が増し、成形品の品質が安定することになる。

なお、前述した素材４０は充実した円柱状にしてもよい。この場合、カウンターパンチ１５は省略する。また、平歯ギヤを形成する場合は、前記歯形成形歯２４を軸方向に直線に延びるストレート状とする。

本発明による鍛造装置の断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 本発明によるダイの要部拡大断面端面図である。 図３のIV-IV線による部分展開図である。 従来による歯形成形歯の断面端面図である。

符号の説明

１０ 鍛造装置
１１ ダイユニット
１２ 受金
１３ センターブロック
１４ 下部周リング
１５ カウンターパンチ
１６ 内締金
１７ 保持孔
１７ａ 上部
１７ｂ 下部
１７ｂ−１ 上段
１７ｂ−２ 中段
１７ｂ−３ 下段
１８ 外締金
１９ 上部周リング
２０ 保持リング
２２ ガイド
２３ ダイ
２３ａ 中心孔
２４ 歯形成形歯
２４ａ 素材導入斜面
２４ｂ 前段歯形成形歯
２４ｃ 後段歯形成形歯
２６ リングナット
２７ 水室
２７ａ 供給口
２７ｂ 排出口
２８ エア噴出路
３０ パンチユニット
３１ ラム
３２ パンチホルダー
３３ パンチ
３４ 位置決め部材
４０（４０−１，４０−２，４０−３） 素材
４１ 製品（ヘリカルギヤ）

Claims (1)

1. 中心孔（２３ａ）の内周に歯形成形歯（２４）が形成された環状のダイ（２３）を締金（１６）に圧入し、平滑な円形の外周面を有する素材（４０）を前記ダイ（２３）に押し込むパンチを設けてなるギヤ類の鍛造装置において、前記ダイ（２３）の歯形成形歯（２４）を、製品と略対応する歯形で前記中心孔（２３ａ）の略全長に亘たって延出形成し、前記ダイ（２３）を締金（１６）に圧入する際に、素材排出側の圧入率を素材導入側の圧入率に対して小さくすることで、押し込み時における歯形成形歯の摩擦による素材背圧を調整したことを特徴とするギヤ類の鍛造装置。

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