JPH01113137A - ホビングによる金型製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は雄型（ホブ）を円柱等柱状素材上面に押し込
んで雌型に加工するホビングによる金型製造方法に関す
るものである。

（従来の技術） 従来より鍛造など塑性加工用の金型を製造する方法の１
つとして、素材に雄型（ホブ）を押し込んで所定形状の
成形用凹部を形成し、以て同素材を雌型に加工するホビ
ングによる金型製造方法が知られている。

このホビングによる金型製造方法は、得られる金型の内
面が鏡面に仕上がって別途研磨などの加工が必要でなく
、また繊維！ｌ織が加工後も連続して残ることから金型
の寿命が長い上に、一つのｉｌＪ型で多数の金型が製造
できるなど種々の利点を有することから広く行われてい
る。

しかしながら反面において、このホビングによる方法は
加工対象、即ち素材が一般的に工具鋼等硬い材料であっ
て変形し難いため、雄型を素材に押し込むときに極めて
大きな圧力が必要であること、雄型の押込速度を０．０
１〜０．１ｍｍ／秒程度の極めてｄい速度としなければ
ならず、加工時間が非常に長くなって生産性が悪いこと
、Ｊ６型の押込みに大きな圧力を要し、加えて押込速度
がｄいことからホビング加工用の高価な専用プレス装置
が必要であること、素材が硬いために加圧により割れを
生じ易いことなど種々の欠点も有している。

このようなことから、例えば自動車のデファレンシャル
ギヤのような複雑形状部品用の金型を製造する場合、従
来は所定形状に加工・形成した放電電極からアークを飛
ばして素材を溶かし、以て素材に電極形状に対応した形
状の成形用凹部を形成する放電加工方法が行われている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら水沫は素材を溶かしながら加工して行くも
のであるために加工時間か長くかかる上、′電極が１回
の加工で消耗してしまって加工コストが高くなり、しか
も水沫は素材を溶かして成形用凹部を形成するため、得
られた凹部内面の肌が荒れた状態となって後に研磨加工
が必要であるなど種々の問題を有している。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明者等はかかる放電加工に代えてホビング加
工により金型を製造すべく研究を進めて行く過程で、素
材の側に特定形状の凹所を形成することを着想し、本発
明の金型製造方法を完成した。而して本発明に係る製造
方法の要旨とするところは、高さが外径寸法よりも低い
柱状素材の上面に雄型をプレス装置により押し込んで所
定形状の成形用凹部を形成し、以て該素材を塑性加工用
の雌型に加工する金型製造方法であって、該素材の被加
工面である上面と反対側の１面側に、ほぼ円錐若しくは
円錐台形状を成し、その上面、下面の直径が夫々前記成
形用凹部の径若しくは幅の２／３以下、ｌ／２以北であ
って扛つ該上面の外周と下１ｍの外周とを結んで形成さ
れる面の傾斜角度が８０度以下である形状の凹所をＩｉ
Ｉ記雄型の押込方向と同じ向きに形成し、該雄型の押込
時に素材材料を該凹所に逃がすようにしたことにある。

尚ここでほぼ円錐形状若しくは円錐台形状としたのは、
外周部がテーパ面である円錐形状或いは円錐台形状のみ
ならず、かかる外周面が凹又は凸に多少湾曲している場
合、或いは−Ｌドに階段状を成している場合などをも含
む、０図である。′ＡＩするにに端からＦ端に進むにつ
れて開［１部幅が漸次広くなるようなほぼ円錐又は円３
ｆｔ台形状であって。

［１つ上面外周部と下面外周部とを結んで形成される而
（仮想的な而である場合もある）の傾斜角度が８０度以
下であるような凹部形状のものであれば良いのである。

このような本発明によれば低圧力で、しかも形状精度良
く金型を製造することができる。

これは雄型を押し込むとき材料が凹所にスムーズに逃げ
られるからであるが、その凹所の形状は上記形状の範囲
とすることが必要であり、例えば凹所ド面の径が成形用
凹部の径若しくは幅、つまり雄型の径若しくは幅のｌ／
２より小さいと材料が凹所内にスムーズに逃げられなく
なって良い結果が得られない、逆に上面の径が成形用凹
部の径若しくは幅の２／３よりも大きくなると、或いは
凹所上面と下面とを結ぶ面の傾斜角度が８０度より大き
くなると、雄型の押込みによって材料が剪断破壊するよ
うになり、同じく好結果が得られない。

このように本発明では凹所の形状が重大なα味を有し、
これにより低圧力で形状精度良く金型？ホビング加工で
きるようになるが、特に素材を６５０℃〜９００℃に予
め加熱しておいて雄型を押し込むようにすれば、加工割
れを防止しつつ極めて低い圧力で加工できるようになり
、上述した専用プレス装置を用いなくても機械プレス装
置、油圧プレス装置等慣用プレス装置を用いて容易に金
型を加工できるようになる。

尤も素材を８００〜１０００℃程度まで加熱してホビン
グ加工することは既に知られている。

しかしながらこの従来の熱間加工法の場合、プレス速度
が数■層／秒と遅いために加工中素材を上記温度に保持
しておく必要があり、これに伴って加工装置が大がかり
となるとともに、素材の脱炭、スケール発生等の問題が
生じ、このため通常の工具鋼の場合、同法の適用は困難
と考えられている。

これに対し１本発１１によれば速い速度で加工できるた
めに、加工中素材の温度を保持している必要は特になく
、加えて素材の加熱温度は比較的低いから、上記のよう
な脱炭、スケール発生等の問題は特に生じない。

このように、本発明は素材を予め所定温度に加熱してお
くならば通常の機械プレス装置或いは油圧プレス装置等
の汎用プレス装置を用いて加工することができるが、特
に機械プレス装置を用いた場合、材料を逃がすための凹
所の体積を成形用凹部形成のための材料排除体積よりも
大きくしておくと、極めて良好に金型を加工することが
できる。

また一方プレス装置として油圧プレス装置を用いた場合
には、材料排除体積を凹所の体積で割った比率が１〜１
．２となるようにした場合において、特に良好な結果の
得られることが確認されている。

このように機械プレス装置と油圧プレス装置とで最適条
件が異なって来るのは、油圧プレス装置の場合には機械
プレス装置よりもプレス速度が遅い（機械プレス装置の
場合には１０２　ｔｍｍ／秒のオーターであるのに対し
、油圧プレス装置の場合には１０　’　ｒｓｍ／秒のオ
ーダー以下）ために、材料の流れが機械プレス装置の場
合とは異なって来ることに由来するものである。即ち雄
型が自身の成形面に局部的に小さな凹型部を有している
ような場合、素材側逃げ部の凹所体積を成形凹部形成の
ための材料排除体積よりも小さくしておくことにより、
このような凹型部にも材料をうまく充填し得、以て雌型
の形状を雄型に良く倣った形に成形できるのである。

（実施例） 次に本発明の効果をより明確にすべく、以下にその実施
例について説明する。

［実施例１］ 第１図の工程図に示すように、素材材料として５ＸＤ５
１　を用い、これを第２図（Ａ）に示すような円柱形状
に切り出して第１表に示すような種々寸法の円錐又は円
錐台形状の凹所１０を設けた（ブランク加工（１２））
　、これらを　２００℃に予熱した後（予熱工程（１４
））　、黒鉛潤滑処理（１６）を施し、更に第１表に示
す種々の温度に加熱して（加熱［Ａ！（１８））これに
ナンクルジョイントプレス（６００）ン）を用いてホビ
ング加工（成形工程（２０））を施した。その後加工物
を外形切削加工（２２）　、焼入れ・焼戻し処理（２４
）を施して第２図（Ｂ）に示すように、歯車成形用の凹
部２６（体積１８０００ａ＋ｍ２）を備えた雌型２８を
得た。而してこの雌型２８の形状精度（雄型の転写精度
）、加工成形性を調査したところ第１表の如くであった
。尚、本例によって製造した雌型２８の外観及びその断
面を参考写Ｅｌ（イ）　　、　（ａ）として示した。ま
たこの雌型を用いて鍛造成形した歯車を参考写真（ハ）
として示した。

これらの結果にみられるように、未決によれば通常の機
械プレス装置を用いて、しかも形状精度良く雌型を加工
することができる。

［実施例２］ 実施例１と同様の工程に従って素材材料５ＫＤ６１を第
３図（Ａ）に示す円柱形状に切り出し、そしてその裏面
側に第２表に示す種々寸法の円錐又は円錐台形状の凹所
３０を形成した（ブランク加工（１２））。これを予熱
処理（１４）、黒鉛潤滑処理（Ｉｌｌｉ）、加熱処理（
Ｉｌｌ）　した後油圧プレス装置（２０００）ン）を用
いてホビング加工（２０）　Ｌ、更に外形切削加工（２
２）　、焼入れ・焼戻し処理（２４）して歯車成形用の
凹部３２（体積２９００００ｍｍ２）を備えた雌型３４
を得た。得られた雌型３４の形状精度（雄型の転写精度
）、加工成形性を調査したところ：ｉＳＺ表の如くであ
った。尚、本例にて得られた雌型３４の外観とその断面
を参考写真（ニ）、１（＊）として、またこの雌型３４
を用いて鍛造成形した歯車を参考写真（へ）として示し
ている。

同表及び参考写真に示すように１本法によれば通常の油
圧プレス装置を用いた場合にも容易にホ　　（ヒング加
工でき、得られた金型の１゛法精も良好　　（である。

以」−本発明の実施例を詳述したが、本発明はこのよう
な歯車のみに限られず、種々形状の製品を　　１成形す
るための金型の加工に適用することができるものであっ
て、その趣旨を逸脱しない範囲において、当業者の知識
に〕ｘづき様々な変更を加えた態様において実施可能で
ある。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば低圧力で形状精度
良く金型をホビング加工することができる。これにより
、金型の製造コストを大幅に低減でき、短時間で金型を
製造できて生産能率も高くなり、特に素材を所定温度に
加熱した後ホビング加工した場合には、プレス装置とし
て汎用的な機成プレス装置、油圧プレス装置等を用いる
ことができるなど工業上意義ある優れた効果が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・実施例である金型製造方法つ工程
を示すブロック図であり、第２図は本発明り一実施例に
おいて用意された円柱状素材と同素材のホビング加工に
より得られた金型とを簡略化して示す図であり、第３図
は本発明の他の実施例において用意された円柱状素材と
同素材のホビング加工により得られた金型とを簡略化し
て示す図である。 １０．３０：凹所 ２６　、３２　：歯車成形用凹部 ２８　、３４　：雌型 第２図 （Ａ） ＣＢ） 第３図 （Ａ） ＣＢ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高さが外径寸法よりも低い柱状素材の上面に雄型
   をプレス装置により押し込んで所定形状の成形用凹部を
   形成し、以て該素材を塑性加工用の雌型に加工する金型
   製造方法であって、 該素材の被加工面である上面と反対側の下面側に、ほぼ
   円錐若しくは円錐台形状を成し、その上面、下面の直径
   が夫々前記成形用凹部の径若しくは幅の２／３以下、１
   ／２以上であって且つ該上面の外周と下面の外周とを結
   んで形成される面の傾斜角度が８０度以下である形状の
   凹所を前記雄型の押込方向と同じ向きに形成し、該雄型
   の押込時に素材材料を該凹所に逃がすようにしたことを
   特徴とするホビングによる金型製造方法。
2. （２）前記柱状素材を６５０℃〜９００℃に予め加熱し
   た後に前記雄型の該柱状素材上面への押込みを行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金型製造方
   法。
3. （３）前記プレス装置として機械プレス装置を用い、且
   つ前記ほぼ円錐若しくは円錐台形状の凹所の体積を前記
   素材上面側の成形用凹部形成のための材料排除体積以上
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項若しくは
   第２項に記載の金型製造方法。
4. （４）前記プレス装置として油圧プレス装置を用い、且
   つ前記素材上面側の成形用凹部形成のための材料排除体
   積を前記ほぼ円錐若しくは円錐台形状の凹所体積で割っ
   た比率が１〜１．２の範囲とすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項若しくは第２項に記載の金型製造方法
   。