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

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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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