JP6848737B2 - 歯型ロールの製造方法及び鋼板の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板の表面に複数の溝を形成するための歯型ロールの製造方法、及び、この歯型ロールを用いた鋼板の加工方法に関する。

周知のように鋼板は大小様々な用途に用いられており、その加工の態様も多岐にわたる。加工の態様の一例として、鋼板の表面に複数の溝を形成し、例えば、機械製品の一次材料としたり、鋼板自体の特性を最適化したりするといったものが考えられる。

このような鋼板の表面に複数の溝を形成するための技術には、複数の歯部を有する歯型ロールを用いるものがある。この歯型ロールを用いる技術では、歯型ロールを鋼板の表面に押し付けて、複数の歯部により鋼板の表面に複数の溝を形成する（例えば、特許文献１、２参照）。

このような歯型ロールにおいて、複数の歯部は、微細であるため、複数の歯部の加工には、高度な加工技術が要求される。このような複数の歯部の加工については、現在、各種検討がなされている。なお、特許文献３〜５には、歯型ロールではないが、複数の歯部の加工に関する技術が開示されている。すなわち、特許文献３には、エッチングを用いる技術が開示され、特許文献４には溶射及びレーザ加工を用いる技術が開示され、特許文献５には肉盛溶接を用いる技術が開示されている。

特開２００２−２９４４１６号公報 特開昭６２−６７１１４号公報 特開２０１５−１２４４３７号公報 特開平１−３１７６０５号公報 特開２００６−２９１３５８号公報

本発明者は、複数の歯部を有する歯型ロールの製造方法について、次の二通りの方法を検討した。すなわち、第一の方法は、円柱状の母材の外周部に材料を付加する粗加工を施して複数の突条の粗加工部を形成した後、この複数の粗加工部に仕上げ加工を施して複数の歯部を形成する方法である。また、第二の方法は、円柱状の母材の外周部の一部を除去する粗加工を施して複数の突条の粗加工部を形成した後、この複数の粗加工部に仕上げ加工を施して複数の歯部を形成する方法である。そして、上記二通りの方法を検討した結果、以下の知見が得られた。

すなわち、第一の方法では、付加加工によって母材の外周部に付加された材料により複数の歯部が形成されるため、母材よりも外径の大きい歯型ロールが得られる。一方、第二の方法では、除去加工によって母材の外周部の一部が除去されることにより複数の歯部が形成されるため、母材よりも外径の小さい歯型ロールが得られる。

ここで、本発明者は、上述の歯型ロールの製造方法に、新しい母材に対して粗加工及び仕上げ加工を施して歯型ロールを得る場合に加えて、複数の歯部が使用に伴い摩耗した歯型ロールに対して粗加工及び仕上げ加工を施して歯型ロールを再生する場合も含めたいと考えた。

しかしながら、上述の第二の方法では、粗加工として除去加工を用いるため、歯型ロールを再生させる毎に、歯型ロールの外径が徐々に小さくなる。ここで、複数の歯部のピッチを不変とするためには、複数の歯部の本数を減らす必要がある。ところが、複数の歯部の本数を減らすと、鋼板に溝を転写する際に、所望の本数の溝を得ることができなくなる。一方、複数の歯部の本数を不変のままピッチを短くすることも考えられるが、そのようにすると、複数の歯部によって転写される複数の溝の本来の機能が得られなくなる。

これに対し、上述の第一の方法によれば、粗加工として付加加工を用いるため、歯型ロールの再生のための加工を繰り返し行っても、歯型ロールの外径が縮小することを抑制することができる。これにより、複数の歯部のピッチ及び本数を維持することができる。

そこで、本発明者は、先ず、粗加工に適用可能な付加加工について検討した。そして、粗加工に適用可能な付加加工としては、母材の材料と相性の良い材料を用いることにより母材の外周部に粗加工部を強固に形成できるとの理由から、溶射及び肉盛溶接を用いることにした。

次いで、本発明者は、精度良く複数の歯部を形成できる仕上げ加工について検討した。そして、本発明者は、仕上げ加工について鋭意検討した結果、複数の歯部の加工にエンドミルのような回転工具を用いた切削加工を採用することを考えた。その理由は、歯部の精度を確保できると共に、加工工程を一度確立することでＮＣ制御等により何度でも同じ形状の歯部を作り出すことができるからである。

そして、本発明者は、切削加工を含む仕上げ加工として、複数の歯部の側面の傾斜角度に合せたテーパ形状を有するエンドミルを用意し、このエンドミルを回転させて粗加工部等の被加工材に溝切り加工を施して複数の歯部を形成することを検討した。

図１３は、その検討例を説明する図である。図１３では、便宜上、歯型ロール自体の地金である母材１５０の外周部が、曲線状ではなく直線状に示されている。図１３に示されるように、本検討例では、母材１５０の周方向に並ぶ複数の突条の粗加工部１５４を付加加工である粗加工で形成した後に、切削加工による仕上げ加工を行う。

本検討例の切削加工では、エンドミル１４４として、隣り合う歯部１３２の対向する側面１３２Ａの間隔よりも外径が小さいものを用いた。そして、隣り合う歯部１３２の間に対して複数回の溝切り加工を施し、エンドミル１４４で各歯部１３２の片側の側面１３２Ａを一つずつ形成した。なお、本検討例では、一例として、隣り合う歯部１３２の対向する側面１３２Ａの間隔の半分の距離に相当する外径を有するエンドミル１４４を用い、このエンドミル１４４により隣り合う歯部１３２の間に対して２回の溝切り加工を施している。

しかしながら、本検討例のように、隣り合う歯部１３２の対向する側面１３２Ａの間隔よりも外径が小さいエンドミル１４４を用いると、隣り合う歯部１３２の間に対して複数回の溝切り加工を施す必要があり、加工時間が長くなる。また、エンドミル１４４で各歯部１３２の片側の側面１３２Ａを一つずつ形成すると、加工時にエンドミル１４４の刃の逃げ（側面１３２Ａから離れる方向への逃げ）によりびびり振動が発生し、歯部１３２の精度が低下することが分かった。

また、本発明者は、加工時間を短縮できれば、鋼板の加工に用いる歯型ロールの製造コストを低減することができ、ひいては、鋼板の加工コストを低減できると考えた。

そこで、本発明は、歯部の精度を確保しつつ、歯型ロールの製造に要する時間を短縮することを第一の目的とし、鋼板の加工コストを低減することを第二の目的とする。

上記第一の目的を達成するために、本発明の歯型ロールの製造方法は、円筒状又は円柱状の母材の外周部の一部に溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工である粗加工を施して前記母材の外周部に前記母材の周方向に並ぶ複数の突条の粗加工部を形成する粗加工工程と、前記複数の粗加工部から形成される複数の歯部の側面の傾斜角度と、隣り合う前記歯部の対向する側面の間隔とに合わせたテーパ形状を有するエンドミルを用い、前記エンドミルにより隣り合う前記粗加工部の対向する側部を同時に切削する切削加工を含む仕上げ加工を施して前記複数の粗加工部から前記複数の歯部を形成し、前記複数の歯部を有する歯型ロールを得る仕上げ加工工程と、を備える。

また、上記第二の目的を達成するために、本発明の鋼板の加工方法は、本発明の歯型ロールの製造方法により製造された歯型ロールを鋼板の表面に押し付けて前記複数の歯部により前記鋼板の表面に複数の溝を形成する溝形成工程を含む。

本発明の歯型ロールの製造方法によれば、歯部の精度を確保しつつ、歯型ロールの製造に要する時間を短縮することができる。

また、本発明の鋼板の加工方法によれば、鋼板の加工コストを低減することができる。

本発明の鋼板の加工方法の一実施形態を説明する斜視図である。 図１のＦ２−Ｆ２線断面図である。 図１のＦ３−Ｆ３線矢視図である。 図１に示される歯型ロールにおける歯部の周辺部の拡大断面図であり、図４（Ａ）は歯部が等脚台形形状である場合を示し、図４（Ｂ）は歯部が偏った楔形状である場合を示している。 本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態における粗加工工程を説明する図である。 本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態における仕上げ加工工程のうちの上部切削加工工程を説明する図である。 本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態における仕上げ加工工程のうちの側部切削加工工程を説明する図である。 本発明の歯型ロールの製造方法の第二実施形態における加工工程（粗加工工程及び仕上げ加工工程）を説明する図である。 本発明の歯型ロールの製造方法の第二実施形態における焼嵌め工程を説明する図である。 本発明の歯型ロールの製造方法の第三実施形態を説明する図である。 本発明の歯型ロールの製造方法の第四実施形態における平滑化工程を説明する図である。 本発明の歯型ロールの製造方法の第五実施形態におけるバリ取り工程を説明する図である。 切削加工を含む仕上げ加工の検討例を説明する図である。 本発明の歯車ロールを加工する際のダウンカットとアップカットの一例を比較する上面図であり、図１４（Ａ）はダウンカットを示し、図１４（Ｂ）はアップカットを示している。 本発明の歯車ロールをダウンカットとアップカットにより加工した際の歯部の形状の一例を比較する断面図であり、図１５（Ａ）はダウンカットにより加工した場合、図１５（Ｂ）はアップカットにより加工した場合を示している。

はじめに、本発明の鋼板の加工方法の一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本発明の鋼板の加工方法の一実施形態では、鋼板の加工装置１０が使用される。この鋼板の加工装置１０は、一例として、溝形成装置１４を備える。加工の材料となる鋼板７０は、その長さ方向の一端側から他端側へ順に、上工程１２から溝形成装置１４を経て下工程１６へ、図１中の矢印の向きに送られる。

溝形成装置１４では、溝形成工程が実行され、この溝形成工程では、後に詳述するように、鋼板７０の表面に複数の溝７２が形成される。本発明の鋼板の加工方法の一実施形態では、以上により、鋼板が製造される。

図１、図２に示されるように、溝形成装置１４は、より具体的には、歯型ロール３０及び押付ロール２０を有する。歯型ロール３０の外周部には、複数の突条の歯部３２が形成されている。複数の歯部３２は、歯型ロール３０の周方向に等ピッチで並んでいる。図２、図３に示されるように、複数の歯部３２の各々は、直線状に形成されており、歯型ロール３０の軸方向に対して平行になっている。但し、歯型ロール３０の軸方向に対して傾斜させるようにしても良い。

図４（Ａ）には、歯型ロール３０における歯部３２の周辺部が断面図にて示されている。図４（Ａ）では、便宜上、歯型ロール３０の外周面３４が曲線状ではなく直線状に示されている。歯部３２の歯先幅Ｗは、およそ１０〜１００μｍであり、歯部３２の高さＨは、およそ１０〜５０００μｍであり、歯型ロール３０の径方向に対する歯部３２の側面３２Ａの傾斜角度βは、およそ１０〜２０°である。また、複数の歯部３２のピッチＰは、およそ２０００〜１００００μｍである。

なお、歯部３２は歯型ロール３０の胴長方向で必ずしも一定形状である必要はない。したがって、ピッチＰも、歯型ロール３０の胴長方向で必ずしも一定である必要はなく、例えば、ワークサイド側を小、ドライブサイド側を大のように値を変えても良い。この場合、複数のピッチが混在し、歯型ロール３０の胴長方向のどこかで複数のピッチが重畳することになる。

また、図４（Ａ）では、歯部３２の断面形状として歯部３２が等脚台形形状である場合を例示したが、歯部３２は、必ずしも等脚台形形状である必要はなく、図４（Ｂ）に示すような偏った楔形状でも良い。この場合に、歯部３２の底辺の内角が鈍角である側が先に鋼板に接するように使用すると歯部３２の鋼板への食い込みが良く好適である。また、歯部３２の斜辺は平面的である必要はなく曲面でも良い。

なお、本来、図４（Ｂ）に示すような偏った楔形状は形成し難いはずであるが、次のような事実がある。すなわち、工具の回転方向は一般的に工具を上から見たときに時計回りとなっている。図１４（Ａ）に示すように、工具２００が被加工材２０２を右手に見て切削する場合をダウンカットと呼び、この場合には工具２００と被加工材２０２の間に反発力Ｆ１（工具２００を浮かす方向の力）が働く。一方、図１４（Ｂ）に示すように、工具２００が被加工材２０２を左手に見て切削する場合をアップカットと呼び、この場合には工具２００と被加工材２０２の間に引き合う力Ｆ２（工具２００を押し付ける方向の力）が働く。

このように、ダウンカットとアップカットでは力の方向が真逆となる。この現象を利用して、図１５（Ａ）に示すように、１パス目及び２パス目による仕上げパスをダウンカットとすれば、工具と反対側に歯部３２を曲げることができる（２パス目の切削加工で歯部３２の側面が押される）。一方、図１５（Ｂ）に示すように、１パス目及び２パス目による仕上げパスをアップカットとすれば工具側に歯部３２を曲げることもできる（２パス目の切削加工で歯部３２の側面が引き寄せられる）。もちろん、こうした力の駆動力となる切削抵抗は切削量に依存するため、工具の送り速度等の調整により、図４（Ａ）に示すような対称形状を実現することもできれば、図４（Ｂ）に示すような偏った楔形形状を実現することもできる。

図１、図２に示されるように、歯型ロール３０及び押付ロール２０は、互いに平行に配置されている。押付ロール２０は、歯型ロール３０に近接して配置されている。

そして、溝形成工程では、歯型ロール３０と押付ロール２０との間を鋼板７０が通過する。このとき、押付ロール２０によって鋼板７０が歯型ロール３０の側に押され、鋼板７０の表面に歯型ロール３０が押し付けられる。歯型ロール３０及び押付ロール２０は、鋼板７０との接触に伴い互いに逆方向に回転する。鋼板７０の表面に歯型ロール３０が押し付けられると、歯型ロール３０に形成された複数の歯部３２により鋼板７０の表面に複数の溝７２が形成される。

［第一実施形態］
次に、本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態について説明する。

本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態は、粗加工工程と、仕上げ加工工程とを備える。図５〜図７には、本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態が要部拡大断面図にて示されている。図５〜図７では、便宜上、歯型ロール自体の地金である母材５０の外周部が、曲線状ではなく直線状に示されている。

図５に示されるように、粗加工工程では、円柱状の母材５０の外周部の一部に粗加工が施される。この粗加工は、溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工である。そして、この粗加工により、母材５０の外周部には、想像線（二点鎖線）で示される付加部分５２が付加され、母材５０の周方向に並ぶ複数の突条の粗加工部５４が形成される。この粗加工部５４は、後述する歯部３２（図７参照）よりも高く形成されている。なお、肉盛による付加部分５２の素材は、母材５０の素材と必ずしも同一である必要はなく、別素材とすることも可能である。

さらに、図５では、粗加工において付加部分５２を離散的に付加する場合を示したが、連続させても良い。また、付加部分５２を多層に形成するようにしても良い。例えば、母材５０上に形成する第１層をＡ材で全面的に付加しておき、第１層の上に形成する第２層をＢ材で離散的に付加するといったように、多層構造化しても良い。このようにすれば、母材５０との親和性は良くないが、耐摩耗性に優れるＢ材を、母材５０と親和性が良いＡ材を介して用いることも可能となる。Ａ材としては、溶射または肉盛をする際に、母材５０の予熱を要するような素材を用いることもできる。また、第１層を全面形成する場合、メッキによって形成しても良い。

続いて、仕上げ加工工程では、図６に示される上部切削加工工程、及び、図７に示される側部切削加工工程が順に実行される。初めの上部切削加工工程では、図６に示されるように、切削工具４２を用いた切削加工が施される。つまり、母材５０の外周部の接線方向を軸方向として円盤状の切削工具４２が回転し、この切削工具４２により複数の粗加工部５４の各々の頂部５４Ａが切削されて、この頂部５４Ａが切削された部位に平面５４Ｂが形成される。このとき、複数の粗加工部５４の各々は、後述する歯部３２（図７参照）と同じ高さにまで切削工具４２により切削され、平面５４Ｂは、後述する歯部３２の歯先面とされる。

なお、図６では粗加工部５４の上部を先に切削し、側部を後に切削する場合を示したが、切削の順序は逆であっても良い。また、図６では切削工具４２が回転して歯先面を切削する場合を示したが、粗加工済みのロールを旋盤状の機械に固定してこれを回転させ、回転しない工具をロールの軸と平行に移動させることで、歯先面となる頂部５４Ａを切削するようにしても良い。

続く側部切削加工工程では、図７に示されるように、エンドミル４４を用いた切削加工が施される。エンドミル４４は、複数の粗加工部５４から形成される後述の複数の歯部３２の側面３２Ａの傾斜角度と、隣り合う歯部３２の対向する側面３２Ａの間隔とに合わせたテーパ形状を有するように、予め形状及び寸法が設定されている。

具体的には、エンドミル４４の先端側には、テーパ部４６が形成されており、このテーパ部４６の外周面４６Ａの傾斜角度（エンドミル４４の側面視でエンドミル４４の軸方向に対する傾斜角度）は、歯部３２の側面３２Ａの傾斜角度β（図４も参照）に設定されている。また、テーパ部４６の先端４６Ｂの外径は、隣り合う歯部３２の歯底円上の間隔Ｓに相当する寸法に設定されている。

そして、側部切削加工工程では、エンドミル４４が母材５０の径方向を軸方向として回転しながら隣り合う粗加工部５４の間の中心線（母材５０の軸方向に延びる中心線）に沿って移動する。これにより、想像線（二点鎖線）で示される如く、隣り合う粗加工部５４の対向する側部５４Ｃがエンドミル４４によって同時に切削される。

また、このように隣り合う粗加工部５４の対向する側部５４Ｃが切削されることにより、粗加工部５４に歯部３２の側面３２Ａが形成される。そして、エンドミル４４を隣り合う粗加工部５４の間の中心線に沿って順に移動させ、このエンドミル４４によって隣り合う粗加工部５４の対向する側部５４Ｃを順に切削することにより、複数の粗加工部５４から複数の突条の歯部３２が形成される。

本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態では、以上の要領により、複数の歯部３２を有する上述の歯型ロール３０が得られる。

なお、第一実施形態では、新品の歯型ロール３０が製造される以外に、複数の歯部３２が使用に伴い摩耗した歯型ロール３０に対し、粗加工工程及び仕上げ加工工程を実行して歯型ロール３０を再生し、新品と同様の歯型ロール３０が製造されても良い。また、この場合に、疲労層を除去するため、歯型ロール３０の表層を、一旦、ロールグラインダ等で所定の深さまで全面研削して平滑な円筒面とし、その後に歯型ロール３０を再生しても良い。その際に、図５に示す付加加工を連続して行うことによってロール径を回復することもできる。

次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態によれば、母材５０の外周部の一部に溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工である粗加工を施して母材５０の外周部に母材５０の周方向に並ぶ複数の突条の粗加工部５４を形成する。次いで、適宜上部切削加工を施すとともに、エンドミル４４による側部切削加工を含む仕上げ加工を施して、複数の粗加工部５４から複数の歯部３２を形成する。

ここで、上述の側部切削加工では、複数の粗加工部５４から形成される複数の歯部３２の側面３２Ａの傾斜角度と、隣り合う歯部３２の対向する側面３２Ａの間隔とに合わせたテーパ形状を有するエンドミル４４を用いる。そして、このエンドミル４４により隣り合う粗加工部５４の対向する側部５４Ｃを同時に切削する。したがって、例えば、隣り合う歯部３２の対向する側面３２Ａの間隔よりも外径が小さいエンドミル４４で各歯部３２の片側の側面３２Ａを一つずつ形成する場合に比して、エンドミル４４の切削距離が短縮される分、加工時間を短縮できる。

しかも、エンドミル４４により隣り合う粗加工部５４の対向する側部５４Ｃを同時に切削することにより、エンドミル４４が隣り合う粗加工部５４によって径方向の両側から拘束された状態になる。したがって、加工時にエンドミル４４の刃の逃げ（側面３２Ａから離れる方向への逃げ）を抑制することができるので、びびり振動の発生を抑制することができる。これにより、歯部３２の精度を確保することができる。

また、上述のように、粗加工として、母材５０の外周部の一部に溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工を施すので、歯型ロール３０の再生のための加工を繰り返し行っても、歯型ロール３０の外径が縮小することを抑制することができる。これにより、複数の歯部３２のピッチ及び本数を維持することができる。

さらに、本発明の歯型ロールの製造方法の第一実施形態により製造された歯型ロール３０を鋼板の加工方法の溝形成工程に用いた場合には、歯型ロール３０の製造コストが低減される分、鋼板の加工コストを低減することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の歯型ロールの製造方法の第二実施形態について説明する。

図８、図９には、本発明の歯型ロールの製造方法の第二実施形態が示されている。第二実施形態では、図１に示される歯型ロール３０に適用可能な歯型ロール８０（図９参照）を製造する。この歯型ロール８０を製造するために、第二実施形態では、図８に示される加工工程（粗加工工程及び仕上げ加工工程）が実行され、その後に、図９に示される焼嵌め工程が実行される。

また、第二実施形態では、母材として耐摩耗鋼で形成された円筒状のスリーブ８２が用いられる。この場合の耐摩耗鋼とは、摩擦や衝撃による磨耗や割れ、凹みに強い鋼材である。このような耐摩耗鋼には、例えば、高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ）がある。以下、加工工程及び焼嵌め工程について順に説明する。

先ず、図８に示されるように、加工工程では、芯材８４が用いられる。芯材８４は、例えば、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で形成される。芯材８４は、円柱状の本体部８６と、この本体部８６から軸方向両側に突出する一対の軸部８８とを有する。芯材８４の本体部８６は、スリーブ８２の内側に嵌入される。そして、加工工程では、スリーブ８２の内側に芯材８４の本体部８６が嵌入された状態で、スリーブ８２の外周部に対して皮むき加工が施され、その後、スリーブ８２に対して粗加工及び仕上げ加工が施される。

この粗加工及び仕上げ加工には、例えば、上述の第一実施形態（図６参照）における粗加工、つまり溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工と、その後の上部切削加工や側部切削加工を含む仕上げ加工が適用される。付加加工である粗加工によりスリーブ８２の外周部に肉盛される材料には、例えば、スリーブ８２の材料と同じ高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ）等が用いられる。

そして、このようにスリーブ８２に対して粗加工及び仕上げ加工が施されることにより、スリーブ８２の外周部に複数の歯部３２が形成される。芯材８４は、スリーブ８２に対して粗加工及び仕上げ加工が施された後、スリーブ８２から抜去される。

ところで、上述の加工工程では、後述するロール芯９０（図１０参照）の代わりに、ロール芯９０よりも軸長Ｌが短い芯材８４が用いられる。その理由は、後述するロール芯９０には一般に軸長Ｌが長いものが使用されるため、小型の汎用加工機にはロール芯９０をセットできない場合があるからである。芯材８４にロール芯９０よりも軸長Ｌが短いものを使用することで、小型の汎用加工機での加工が可能になる。

なお、上述の皮むき加工、粗加工、及び、仕上げ加工は、スリーブ８２を旋盤式回転装置に保持して行うことになる。保持の手段として、芯材８４を用いることができる他に、スリーブ８２自体をチャックの爪により保持することも可能である。その場合は、芯材８４を不要とすることもできる。

続いて、図９に示されるように、焼嵌め工程では、ロール芯９０が用いられる。ロール芯９０も、上述の芯材８４と同様に、円柱状の本体部９２と、この本体部９２から軸方向両側に突出する一対の軸部９４とを有する。このロール芯９０は、例えば工具鋼で形成されており、一般に耐摩耗鋼よりも安価とされる。ロール芯９０は、例えば、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で形成される。

そして、焼嵌め工程では、焼嵌めによりスリーブ８２の内側にロール芯９０の本体部９２が嵌入される。つまり、スリーブ８２を加熱して熱膨張した状態とし、この状態でスリーブ８２の内側にロール芯９０の本体部９２を挿入し、スリーブ８２を冷却して熱収縮させ、スリーブ８２の内側にロール芯９０の本体部９２を嵌合させる。このように焼嵌めによってスリーブ８２の内側にロール芯９０の本体部９２が嵌入されることにより、スリーブ８２及びロール芯９０を有する歯型ロール８０が得られる。

なお、焼嵌め後、歯型ロール８０の芯出しのために、スリーブ８２の表面が研磨されても良い。歯型ロール８０の芯振れは、例えば数百μｍ程度に及ぶ場合もあり、研磨量は、それ以上あると好適である。

また、上記製造方法は、新品の歯型ロール８０を製造する場合についての説明であるが、複数の歯部３２が使用に伴い摩耗した場合、又は、芯振れ等によって歯部３２の形状に不均一が生じた場合には、焼外しによりスリーブ８２をロール芯９０から取り外し、再度、上述の加工工程及び焼嵌め工程を実行して歯型ロール８０を再生し、新品と同様の歯型ロール８０を得ても良い。

また、２回目以降の再生加工である場合には、肉盛された部分の一部を残して歯型ロール８０の表面を研削することで、必要な肉盛の回数を削減しても良い。

次に、本発明の第二実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の歯型ロールの製造方法の第二実施形態によれば、耐摩耗鋼で形成されたスリーブ８２の内側に芯材８４の本体部８６を嵌入した状態で、スリーブ８２に対して、溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工である粗加工と、その後の上部切削加工や側部切削加工を含む仕上げ加工を施して、スリーブ８２の外周部に複数の歯部３２を形成する。そして、スリーブ８２から芯材８４を抜去した後、焼嵌めによりスリーブ８２の内側にロール芯９０を嵌入することにより、スリーブ８２及びロール芯９０を有する歯型ロール８０を得る。

したがって、例えば、全体が耐摩耗鋼で形成された円柱状の母材に対して粗加工及び仕上げ加工を施して歯型ロール８０を得る場合に比して、歯型ロール８０の一部に安価な工具鋼で形成されたロール芯９０を用いる分、歯型ロール８０の製造コストを低減することができる。

また、加工工程では、小型の汎用加工機での加工を可能にするために、芯材８４には、ロール芯９０よりも軸長Ｌが短く、小型の汎用加工機にセット可能であるものが使用される。これにより、ロール芯９０を収容し得るような大型で特注の加工機を使用しなくて済むので、小型の汎用加工機を用いる分、歯型ロール８０の製造コストをより一層低減することができる。

なお、上記第二実施形態の加工工程では、ロール芯９０の軸長Ｌが長く、このロール芯９０を小型の汎用加工機にセットできないという理由から、ロール芯９０の代わりに、ロール芯９０よりも軸長Ｌが短い芯材８４が用いられている。しかしながら、例えば、ロール芯９０をセット可能な汎用加工機がある場合、又は、ロール芯９０の軸長Ｌが汎用加工機にセット可能な寸法である場合には、加工工程の段階からロール芯９０が用いられても良い。

［第三実施形態］
次に、本発明の歯型ロールの製造方法の第三実施形態について説明する。

図１０には、本発明の歯型ロールの製造方法の第三実施形態が示されている。第三実施形態では、図１に示される歯型ロール３０に適用可能な歯型ロール１００を製造する。この第三実施形態では、母材として工具鋼で形成された円柱状のロール材１０２が用いられる。この場合の工具鋼とは、強度と耐衝撃性、耐摩耗性に優れた鋼材である。このような工具鋼には、例えば、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）がある。ロール材１０２には、軸方向両側に突出する一対の軸部１０４が形成されている。

そして、第三実施形態では、ロール材１０２に対して粗加工及び仕上げ加工が施される。この粗加工及び仕上げ加工には、例えば、上述の第一実施形態のように、溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工と、その後の上部切削加工や側部切削加工を含む仕上げ加工が適用される。付加加工である粗加工によりロール材１０２の外周部に肉盛される材料には、例えば、コバルト系軸受鋼鋼材（ステライト（登録商標））等が用いられる。このようにロール材１０２に対して粗加工及び仕上げ加工が施されることにより、複数の歯部３２が形成された歯型ロール１００が得られる。

なお、上記製造方法は、新品の歯型ロール１００を製造する場合についての説明であるが、複数の歯部３２が使用に伴い摩耗した場合には、歯型ロール１００に皮むき加工を施してロール材１０２の状態に戻し、再度、上述の粗加工工程及び仕上げ加工工程を実行して歯型ロール１００を再生し、新品と同様の歯型ロール１００を得ても良い。

次に、本発明の第三実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の歯型ロールの製造方法の第三実施形態によれば、工具鋼で形成されたロール材１０２に対して、溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工と、その後の上部切削加工や側部切削加工を含む仕上げ加工を施して、ロール材１０２の外周部に複数の歯部３２を形成し、歯型ロール１００を得る。したがって、例えば、母材であるロール材１０２が耐摩耗鋼で形成される場合に比して、ロール材１０２が安価な工具鋼で形成される分、歯型ロール１００の製造コストを低減することができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の歯型ロールの製造方法の第四実施形態について説明する。

例えば、上述の第二及び第三実施形態における粗加工に、例えば、肉盛溶接の一例であるレーザ肉盛溶接を用いた付加加工が適用される場合、この付加加工では、母材にレーザ光を照射して溶融させた部分に金属粉末を投入して金属粉末を溶解させ、その溶解した部分を凝固させることにより肉盛部が形成される。このレーザ肉盛溶接では、投入された金属粉末の全てが溶解するわけではなく、一部は半溶解状態のまま未溶解粉末として飛散する。

このような未溶解粉末は、溶解した金属粉末が凝固して形成された凝固部に固定される場合がある。未溶解粉末の大きさは、例えば１００μｍ弱のため、未溶解粉末が固定された部位（未溶解部）が歯部３２の先端部に一致すると、歯部３２の加工の際に、未溶解部が歯部３２から剥がれ落ち、歯こぼれになる虞がある。

そこで、本発明の歯型ロールの製造方法の第四実施形態では、粗加工としてレーザ肉盛溶接による付加加工が施された場合、上部切削加工や側部切削加工を含む仕上げ加工工程の後に、レーザを用いた平滑化工程（追加処理工程）を実行する。

すなわち、側部切削加工で歯部形状の加工を行う場合には、前述の未溶解部が歯部３２に生成されて歯こぼれの虞があるが、レーザを用いることで、未溶解部に適切な熱量を加えて溶解させ、歯部３２自体と同化させることで平滑化し、歯こぼれを抑制することが可能となる。

図１１には、本発明の歯型ロールの製造方法の第四実施形態における平滑化工程が示されている。図１１では、一例として、レーザ肉盛溶接によって歯型ロール３０に凝固部１０８が形成され、さらに、この凝固部１０８に形成された歯部３２の先端側に未溶解部１１０が形成されている。なお、図１１では、便宜上、歯型ロール３０の外周面３４が曲線状ではなく直線状に示されている。

そして、第四実施形態における平滑化工程では、図１１の上図に示されるように、照射部６４からレーザ光６２が歯部３２の未溶解部１１０に照射される。これにより、図１１の下図に示されるように、未溶解部１１０が溶解され、歯部３２の表面（傾斜面）が平滑化される。

このように、第四実施形態では、歯部３２の未溶解部１１０を溶解させて歯部３２の表面を平滑化するので、歯こぼれを抑制することができる。

なお、第四実施形態では、レーザ光６２を歯部３２に照射して焼入れを行い、歯部３２の表層部を硬化させても良い。

［第五実施形態］
次に、本発明の歯型ロールの製造方法の第五実施形態について説明する。

例えば、上述の第一実施形態のように、上部切削加工や側部切削加工を含む仕上げ加工を施した場合、側部切削加工の最終加工部分にバリ１２０が残存する場合がある。このようなバリ１２０は、ブラシなどで容易に除去できるものではない。

そこで、本発明の歯型ロールの製造方法の第五実施形態では、側部切削加工を含む仕上げ加工が施された後に、レーザを用いたバリ取り工程（追加処理工程）を実行する。

図１２には、本発明の歯型ロールの製造方法の第五実施形態におけるバリ取り工程が示されている。図１２では、一例として、歯部３２の側面３２Ａの頂部側にバリ１２０が残存している。なお、図１２では、便宜上、歯型ロール３０の外周面３４が曲線状ではなく直線状に示されている。

そして、第五実施形態におけるバリ取り工程では、図１２の上図に示されるように、照射部６４からレーザ光６２がバリ１２０に照射される。これにより、図１２の下図に示されるように、バリ１２０が溶解されて除去される。

このように、第五実施形態では、歯部３２に残存するバリ１２０にレーザ光６２を照射することでバリ１２０を溶解させて除去するので、バリ１２０が鋼板に転写されることを抑制することができる。

なお、第五実施形態では、バリ１２０の除去と併せて、レーザ光６２を歯部３２に照射して焼入れを行い、歯部３２の表層部を硬化させても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 鋼板の加工装置
１４ 溝形成装置
３０ 歯型ロール
３２ 歯部
３２Ａ 側面
４４ エンドミル
５０ 母材
５４ 粗加工部
７０ 鋼板
７２ 溝
８０ 歯型ロール
８２ スリーブ（母材の一例）
８４ 芯材
９０ ロール芯
１００ 歯型ロール
１０２ ロール材（母材の一例）
１１０ 未溶解部
１２０ バリ

Claims (6)

1. 円筒状の母材の外周部の一部に、溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工である粗加工を施して、前記母材の外周部に周方向に並ぶ複数の突条の粗加工部を形成する粗加工工程と、
   前記複数の粗加工部から形成される複数の歯部の側面の傾斜角度と、隣り合う前記歯部の対向する側面の間隔とに合わせたテーパ形状を有するエンドミルを用い、前記エンドミルにより隣り合う前記粗加工部の対向する側部を同時に切削する切削加工を含む仕上げ加工を施して前記複数の粗加工部から前記複数の歯部を形成し、前記複数の歯部を有する歯型ロールを得る仕上げ加工工程と、
   を備える、歯型ロールの製造方法。
2. 円柱状の母材の外周部の一部に、溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工である粗加工を施して、前記母材の外周部に周方向に並ぶ複数の突条の粗加工部を形成する粗加工工程と、
   前記複数の粗加工部から形成される複数の歯部の側面の傾斜角度と、隣り合う前記歯部の対向する側面の間隔とに合わせたテーパ形状を有するエンドミルを用い、前記エンドミルにより隣り合う前記粗加工部の対向する側部を同時に切削する切削加工を含む仕上げ加工を施して前記複数の粗加工部から前記複数の歯部を形成し、前記複数の歯部を有する歯型ロールを得る仕上げ加工工程と、
   を備える、歯型ロールの製造方法。
3. 複数の歯部が使用に伴い摩耗した歯型ロールに対し、前記歯型ロールの母材の外周部の表面を、全面研削するか又は一部を残して研削する平滑工程と、
   全面研削した前記表面の一部、又は、研削されずに残った前記表面の一部に、溶射及び肉盛溶接のいずれかを用いた付加加工である粗加工を施して、前記母材の外周部に周方向に並ぶ複数の突条の粗加工部を形成する粗加工工程と、
   前記複数の粗加工部から形成される複数の歯部の側面の傾斜角度と、隣り合う前記歯部の対向する側面の間隔とに合わせたテーパ形状を有するエンドミルを用い、前記エンドミルにより隣り合う前記粗加工部の対向する側部を同時に切削する切削加工を含む仕上げ加工を施して前記複数の粗加工部から前記複数の歯部を形成し、前記複数の歯部を有する歯型ロールを得る仕上げ加工工程と、
   を備える、歯型ロールの製造方法。
4. 前記円筒状の母材として耐摩耗鋼で形成されたスリーブを用い、
   前記スリーブの内側に芯材を嵌入した状態で、前記スリーブに対して前記粗加工及び前記仕上げ加工を施して、前記スリーブの外周部に前記複数の歯部を形成し、
   前記スリーブから前記芯材を抜去した後、焼嵌めにより前記スリーブの内側にロール芯を嵌入して、前記スリーブ及び前記ロール芯を有する前記歯型ロールを得る、請求項１に記載の歯型ロールの製造方法。
5. 前記円柱状の母材として工具鋼で形成されたロール材を用い、
   前記ロール材に対して前記粗加工及び前記仕上げ加工を施して、前記ロール材の外周部に前記複数の歯部を形成し、前記歯型ロールを得る、請求項２に記載の歯型ロールの製造方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の歯型ロールの製造方法により製造された歯型ロールを鋼板の表面に押し付けて、前記複数の歯部により前記鋼板の表面に複数の溝を形成する溝形成工程を備える、鋼板の加工方法。

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