JPH01237040A - 歯車の成形方法 - 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】 Ａ０発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、歯車の成形方法に関し、特に軸方向に沿う歯
筋の歯形部を外周に備える歯車を塑性加工により成形す
るようにした歯車の成形方法に関する。

（２）従来の技術 従来、特開昭５８−１８１４５０号公報により開示され
ているように、ポンチと、それに対向した予備輪郭打抜
きダイスおよびシェービングダイスとを段設したプレス
型に所要温度に加熱した厚肉素材を装着し、そのプレス
型の一行程で素輪郭部ブランクの熱間成形および該素輪
郭部ブランクの熱間シェービングを行なうようにしたも
のがある。

（３）発明が解決しようとする課題 ところが上記従来のものでは、素輪郭部ブランクの成形
およびシェービング成形をプレス型の一行程で行なうの
で、成形荷重が高くなり、金型の摩耗および破損が多く
なり、装宜も大型になるだけでなく、段設構造であるの
で金型構成も規制される。

また上記公報には、素輪郭部ブランクを予め成形してお
き、この素輪郭部ブランクを加熱してシェービングする
ものも記載されているが、この方法では上記公報に記載
されているように、歯形部に亀裂および先端のだれが生
じ、実用に供し難い等の問題が残されたままとなる。

本発明は、かかる事情に迄みてなされたものであり、簡
単な構成でかつ比較的小さな荷重により歯車の成形を可
能とし、しかもだれや亀裂が生じることのないようにし
た歯車の成形方法を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、軸方向に沿う歯
筋の粗歯形部を外周に有する粗歯形ブランクを準備し、
粗歯形部をシェービング成形するための切刃を内周に有
する固定のアウタロアーダイと前記切刃に噛合して軸方
向に移動可能なインナロアーダイとから成るロアーダイ
上に、前記粗歯形ブランクを加熱状態で載置し、インナ
ロアーダイの上方で昇降可能なアッパーダイとインナロ
アーダイとの間に粗歯形ブランクを挟持して所定のカウ
ンター圧をかけながら粗歯形ブランクをアラクロア−ダ
イ内に押込み、前記切刃により粗歯形部をシェービング
成形することを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、アッパーダイとの
軸方向相対移動を可能にして該アンバ−ダイを囲繞する
ストリッパを粗歯形部に対応する粗歯形ブランクの上面
に接触させながら、粗歯形ブランクをアウタロアーダイ
内に押込むことを第２の特徴とする。

また本発明は、第２の特徴に加えて、カウンター圧に対
抗する荷重をス１−リンパにかけることを第３の特徴と
する。

さらに本発明は、第１の特徴に加えて、鍛造成形時に生
じたバリ部を粗歯形部の一端全周に残したままで粗歯形
ブランクを準備し、アッパーダイとの軸方向相対移動を
可能にして該アッパーダイを囲繞するストリッパでバリ
部を押さえながら、アッパーダイで粗歯形ブランクをア
ウタロアーダイ内に押込んで前記切刃により粗歯形部を
シェービング成形し、シェービングにより生じるシェー
ビング環部をアウタロアーダイでバリ部に圧着し、バリ
部およびシェービング環部を、シェービング後の成形歯
形の端面から分離する直前の半抜き状態とすることを第
４の特徴とする。

さらに本発明は、第１の特徴に加えて、粗歯形ブランク
の加熱温度を７００〜９５０℃とすることを第５の特徴
とする。

（２）　　作用 第１の特徴によれば、加熱状態にある粗歯形ブランクを
インナロアーダイおよびアッパーダイ間に挟持してアウ
タロアーダイに押込むので、荷重を比較的小さ（してシ
ェービング成形することができ、しかもそのシェービン
グ時にはシェービング荷重に対抗してカウンター圧によ
る圧縮荷重が粗歯形部にかかるので、荷重をバランスさ
せながらシェービング成形することができ、安定したシ
ェービング面が得られる。

第２の特徴によれば、ストリッパが粗歯形部に対応する
粗歯形ブランクの上面に当接するので、カウンター圧を
粗歯形部に有効に作用させることができる。

第３の特徴によれば、ストリッパにカウンター圧に対抗
する荷重をかけることにより、粗歯形部の内圧を増大さ
せることができる。

第４の特徴によれば、ストリッパでバリ部を押さえなが
らアッパーダイで粗歯形ブランクをアウタロアーダイに
押込んでシェービング成形するので、シェービング環部
がアウタロアーダイによりバリ部に圧着され、細かく分
散することな（バリ部に沿って側方に逃げ、安定したシ
ェービング面が得られるとともに生産性が向上する。

第５の特徴によれば、粗歯形ブランクの加熱温度を７０
０〜９５０℃とするので、欠陥が生じることを権力回避
することができる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第１図において、歯車の成形にあたっては、加熱
状態での鍛造成形により粗歯形ブランクｌが準備される
。この粗歯形ブランク１は、軸方向に沿う歯筋の粗歯形
部２を外周に有するとともに、その粗歯形部２の一端に
は鍛造時に生じたバリ部２ａが全周にわたって残された
ままとなっている。該粗歯形ブランク１は、シェービン
グ温度たとえば７００〜９５０℃に加熱された状態で成
形装置３に供給され、該成形装置３により粗歯形部２の
シェービング加工が行なわれる。

成形装置３は、インナロアーダイ４およびアウタロアー
ダイ５から成るロアーダイ６と、インナロアーダイ４と
の間に粗歯形ブランク１を挟持して該粗歯形ブランク１
をアウタロアーダイ５に押込むためのアッパーダイアと
を備える。

固定のダイセットプレート８上には第１グイプレート９
が固定され、また第１グイプレート９上には円筒状の第
２ダイプレー）１０が固定される。

さらに第２グイプレート１０上には円筒状のダイホルダ
１１が固定されており、このダイホルダ１１および第２
グイプレート１０により、基本的に円筒状のアウタロア
ーダイ５が固定的に支持される。またアウタロアーダイ
５の上部寄り内面には、粗歯形部２をシェービング加工
するための切刃１２が設けられる。

インナロアーダイ４は基本的に円柱状に形成されており
、アウタロアーダイ５内に昇降作動を可能にして同軸に
配置される。しかも該インナロアーダイ４の上部外面に
は前記アウタロアーダイ５の切刃１２に噛合する歯部１
３が設けられる。またインナロアーダイ４の下端には、
第２ダイプレート１２の内面に摺接する鍔部４ａが設け
られる。

さらにインナロアーダイ４の上端面は、粗歯形ブランク
ｌを載置すべく該粗歯形ブランク１の下面に対応した形
状に形成される。

第２図および第３図を併せて参照して、アウタロアーダ
イ５の上端部内縁には、環状凹部１４が設けられており
、この環状凹部１４にはアウタロアーダイ５の上端面と
面一にして位相合わせ用ガイド部材１５が嵌合、固定さ
れる。このガイド部材１５は基本的に短円筒状に形成さ
れるものであり、その内面下部には粗歯形ブランク１の
粗歯形部２に対応するガイド歯部１６が、アウタロアー
ダイ５の切刃１２に連なって設けられる。

ダイセットプレート８および第１グイプレート９を上下
方向移動自在に貫通するノックアウトピン１７の下部が
図示しないシリンダ等の駆動手段に連結され、該ノック
アウトピン１７は、インナロアーダイ４の中央部で上下
に延びて穿設された貫通孔４ｂ内を上昇して粗歯形ブラ
ンク１の下面に当接可能である。またアウタロアーダイ
５の下部には、上下方向に延びる軸線を有するシリンダ
１８が周方向に等間隔をあけた複数個所に埋設、配置さ
れており、これらのシリンダ１８のピストンロッド１９
はアウタロアーダイ５の下面から下方に延びてインナロ
アーダイ４における下端の鍔部４ａ上面に当接する。

第１グイプレート９の上部には、ノックアウトピン１７
を囲む周方向複数位置に、上下方向に延びる軸線を有す
るシリンダ２０が埋設、配置されており、これらのシリ
ンダ２０のピストンロッド２１はインナロアーダイ４の
下面に当接する。しかも各シリンダ２０は、粗歯形ブラ
ンクｌをインナロアーダイ４上に載せる原位置では、イ
ンナーロアーダイ４の上端縁がアウタロアーダイ５の上
部内端縁よりもわずかに下方に位置するように前記各シ
リンダ１８による下方への押圧力に対抗する上方への押
圧力を発揮するものであり、インナロアーダイ４が第１
図で示す原位置にある状態から下降するときには、イン
ナロアーダイ４すなわち粗歯形ブランク１にカウンター
圧が作用すべく上方に向けての弾発力を発揮する。

アッパーダイアは、粗歯形ブランク１の上面に対応した
下面を有して基本的に円柱状に形成されており、図示し
ない昇降駆動手段に連結されて昇降可能な可動ダイプレ
ート２２に固設されたホルダ２３に、制限された範囲の
上下相対移動を許容して保持される。このアッパーダイ
アの外面には軸方向に延びる歯筋を有する歯部２４が設
けられる。

ホルダ２３には、アッパーダイアを囲繞する環状に形成
されたストリッパ２５が吊下される。すなわちストリッ
パ２５には上下に延びる複数のロッド２６の基端が固着
されており、これらのロッド２６の上端に設けられた規
制鍔２７は、上下に延びるとともに両端を閉塞してホル
ダ２３に設けられた保持孔２８に摺動可能に嵌合される
。しかも保持孔２８の上部閉塞端と規制鍔２７との間に
ばばね２９または油圧シリンダが介設′されており、こ
のばね２９または油圧シリンダの反発力によりストリッ
パ２５は下方に向けて弾発付勢される。

したがってストリッパ２５は下方に向けて弾発付勢され
ながらアッパーダイアに対して上下に制限された範囲で
相対移動可能である。

ストリッパ２５の内縁下部には下方に向けて突出する突
部２５ａが突設されており、この突部２５ａの下端はイ
ンナロアーダイ４上に載った粗歯形ブランク１における
粗歯形部２の上部のバリ部２ａに当接可能である。しか
もストリッパ２５の内面には、アッパーダイアの歯部２
４に噛合する歯部３０が設けられる。

次に成形装置３による粗歯形ブランク１の加工手順につ
いて説明すると、先ず７００〜９５０゜Ｃに加熱された
状態にある粗歯形ブランク１を、ガイド部材１５のガイ
ド歯部１６によって粗歯形部２０位相がアウタロアーダ
イ５の切刃１２に合うようにしてロアーダイ６上に載置
する。

次いで可動ダイプレート２２を下降作動せしめると、第
１図で示すように粗歯形ブランク１はロアーダイ６にお
けるインナロアーダイ４とアッパーダイアとの間に挟持
されることになる。この状態でさらに可動ダイプレート
２２すなわちアッパーダイアを降下させると、粗歯形ブ
ランク１は、インナロアーダイ４およびアッパーダイア
間に挟持されたまま、アウタロアーダイ５内に押込まれ
ていき、粗歯形ブランク１における外周の粗歯形部２が
アウタロアーダイ５の切刃１２によりシェービング加工
される。

このシェービング加工時に、粗歯形部２には切刃１２に
よりシェービング荷重（引張応力）が作用する。このよ
うな一定方向のみの荷重が作用したままであると、切刃
１２の抵抗により粗歯形部２にはその歯先のびびりやひ
け、ならびに二次剪断による亀裂等が生じ、ノックアウ
トピン１７によるノックアウト時にも切刃１２から製品
が垂直に抜けずに上述と同様の欠陥が生じることになる
。

しかるに、インナロアーダイ４にはその下降時に複数の
シリンダ２０によるカウンター圧が作用する。これによ
り粗歯形ブランク１の粗歯形部２には、前記シェービン
グ荷重と、そのシェービング荷重に対抗するカウンター
圧による圧縮荷重とが作用することになり、一定の引張
および圧縮応力のバランス状態で粗歯形部２のシェービ
ング加工が行なわれることになる。

しかもアッパーダイアにょる粗歯形ブランク１の押下げ
時には、第４図で示すようにストリッパ２５の下端の突
部２５ａが粗歯形ブランクｌにおける粗歯形部２の上部
のバリ部２ａに当接するので、前記カウンター圧が粗歯
形部２に有効に作用する。さらにストリッパ２５は、該
ストリッパー２５に対するホルダ２３の下方への相対移
動に応じてばね２９が圧縮されることにより、粗歯形部
２に背圧を加えることになる。したがって粗歯形部２に
はカウンター圧とそれに対抗する前圧とが作用すること
になり、粗歯形部２の内圧を増大することができ、シェ
ービング加工時にびびり、ひけおよびだれ等が生じるこ
とを確実に防止することが可能となる。

またこのシェービング時に生じるシェービング滓部２ｂ
は、アウタロアーダイ５の切刃１２によりストリッパ２
５で押さえられているバリ部２ａに押付けられる。した
がってシェービング滓部２ｂはバリ部２ａに圧着し、細
かく分散することなく該バリ部２ａに沿って側方に逃げ
るので、安定したシェービング面が得られるとともに生
産性が向上する。

インナロアーダイ４が最下限まで降下したときに粗歯形
部２のシェービング加工が終了するが、このとき、アウ
タロアーダイ５は粗歯形ブランク１のバリ部２ａの一部
を剪断し、第５図で示すように、アウタロアーダイ５の
切刃１２に対応する部分でバリ部２ａの上面は半抜きバ
リ部２ａ′として隆起し、またシェービング滓部２ｂも
バリ部２ａに付着したままとなる。すなわち半抜きバリ
部２ａ’　を含むバリ部２ａと、シェービング滓部２ｂ
とは、シェービング加工により形成された成形歯形２ｃ
の端面から完全に分離する直前の半抜き状態で残り、成
形装置３内にバリ部２ａおよびシェービング滓部２ｂが
分散することはない、その後、アッパーダイアを上昇さ
せ、さらにノックアウトビン１７を上昇させてシェービ
ング加工が終了した粗歯形ブランク１をロアーダイ６上
から取外し、さらにシェービング加工により生じたバリ
部２ａおよびシェービング滓部２ｂを切除して製品を得
る。

ここで歯面のひけ量とカウンター圧との関係を示すと第
６図のようになり、許容ひけ量を２ｍｍとすると、カウ
ンター圧は３　ｋｇ　／　ｍ　ｍ　”以上であることが
必要である。またシェービング温度と成形性との関係を
示すと第７図のようになる。この第７図はだれ量のシェ
ービング温度に対する関係を示すものであるが、許容だ
れ量を１ｍｍとしたときにシェービング温度は９５０６
Ｃ以下であることが要求される。またシェービング温度
が７００℃未満であると加工時に被加工部にかけが生じ
るので、結局シェービング温度は７００〜９５０＠Ｃで
あることが要求されることになる。

次に本発明に従って歯車を成形したときの具体例を示す
。

材質をＳＣＭ４２０．５Ｃｒ４２０として直径を７７ｍ
ｍΦ、軸方向に沿う厚みを１５ｍｍとした粗歯形ブラン
クを、加熱状態で１０００７　ｏ　ｎプレスにより鍛造
成形する０次いで７００〜９５０″′Ｃの加熱状態で、
シェービング化をＯ〜０．６ｍｍ、シェービング速度を
９０〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ、シェービング荷重を６０〜
１４０Ｔｏｎ。

カウンター圧力を３〜８ｋｇ／ｍｍ”とした条件下で、
歯先円直径を７６ｍｍΦ、モジュール２．５のインボリ
ュート歯車を成形した。

このとき、歯部の周方向表面粗さをＲ１，軸方向粗さを
Ｒ２、歯溝のふれ盪をＲ３とすると、Ｎ００１およびＮ
ｏ、２の製品精度は次表に示すようになる。

この結果から判るように、本発明に従って歯車を成形し
ても、充分精度の高い歯車を得ることができる。

Ｃ９発明の効果 以上のように本発明の第１の特徴によれば、軸方向に沿
う歯筋の粗歯形部を外周に有する粗歯形ブランクを準備
し、粗歯形部をシェービング成形するための切刃を内周
に有する固定のアウタロアーダイと前記切刃に噛合して
軸方向に移動可能なインナロアーダイとから成るロアー
ダイ上に、粗歯形ブランクを加熱状態で載置し、インナ
ロアーダイの上方で昇降可能なアッパーダイとインナロ
アーダイとの間に粗歯形ブランクを挟持して所定のカウ
ンター圧をかけなから該粗歯形ブランクをアウタロアー
ダイ内に押込み、前記切刃により粗歯形部をシェービン
グ成形するので、構成を比較的簡単にし、しかも荷重を
比較的小さくしてシェービング成形することができ、成
形装置の小型化に寄与することができる。またシェービ
ング時にはシェービング荷重に対抗してカウンター圧に
よる圧縮荷重が粗歯形部にかかるので、荷重をバランス
させながらシェービング成形することができ、製品の精
度を向上することができる。

また第２の特徴によれば、アッパーダイとの軸方向相対
移動を可能にして該アッパーダイを囲繞するストリッパ
を粗歯形部端面に接触させながら、粗歯形ブランクをア
ウタロアーダイ内に押込むので、カウンター圧を粗歯形
部に有効に作用させることができる。

第３の特徴によれば、カウンター圧に対抗する荷重をス
トリッパにかけるので、粗歯形部の内圧を上昇させ、欠
陥が生じることを確実に防止することができる。

また第４の特徴によれば、鍛造成形時に生じたバリ部を
粗歯形部の一端全周に残したままで粗歯形ブランクを準
備し、アッパーダイとの軸方向相対移動を可能にして該
アッパーダイを囲繞するストリンパでバリ部を押さえな
がら、アッパーダイで粗歯形ブランクをアウタロアーダ
イ内に押込んで前記切刃により粗歯形部をシェービング
成形し、シェービングにより生じるシェービング環部を
アウタロアーダイでバリ部に圧着し、バリ部およびシェ
ービング環部を、シェービング後の成形歯形の端面から
分離する直前の半抜き状態とするので、バリ部およびシ
ェービング環部を分散することなく加工することができ
、安定したシェービング面が得られるとともに生産性が
向上する。

さらに第５の特徴によれば、粗歯形ブランクの加熱温度
を７００〜９５０＠Ｃとするので、欠陥が生じることを
振力回避することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は成
形装置の縦断面図、第２図は第１図の■部拡大図、第３
図は第２図の■−■線断面図、第４図は成形終了時の第
２図に対応した断面図、第５図は成形終了時の粗歯形ブ
ランクを示す斜視図、第６図はカウンター圧力および歯
面のひけ量の関係を示すグラフ、第７図はシェービング
温度およびだれ量の関係を示すグラフである。 １・・・粗歯形ブランク、２・・・粗歯形部、２ａ・・
・バリ部、２ｂ・・・シェービング環部、２ｃ・・・成
形歯形、４、・・・インナロアーダイ、５・・・アウタ
ロアーダイ、６・・・ロアーダイ、７・・・アッパーダ
イ、１２・・・切刃、２５・・・ストリッパ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向に沿う歯筋の粗歯形部を外周に有する粗歯
   形ブランクを準備し、粗歯形部をシェービング成形する
   ための切刃を内周に有する固定のアウタロアーダイと前
   記切刃に噛合して軸方向に移動可能なインナロアーダイ
   とから成るロアーダイ上に、前記粗歯形ブランクを加熱
   状態で載置し、インナロアーダイの上方で昇降可能なア
   ッパーダイとインナロアーダイとの間に粗歯形ブランク
   を挟持して所定のカウンター圧をかけながら粗歯形ブラ
   ンクをアウタロアーダイ内に押込み、前記切刃により粗
   歯形部をシェービング成形することを特徴とする歯車の
   成形方法。
2. （２）アッパーダイとの軸方向相対移動を可能にして該
   アッパーダイを囲繞するストリッパを粗歯形部に対応す
   る粗歯形ブランクの上面に接触させながら、粗歯形ブラ
   ンクをアウタロアーダイ内に押込むことを特徴とする第
   （１）項記載の歯車の成形方法。
3. （３）カウンター圧に対抗する荷重をストリッパにかけ
   ることを特徴とする第（２）項記載の歯車の成形方法。
4. （４）鍛造成形時に生じたバリ部を粗歯形部の一端全周
   に残したままで粗歯形ブランクを準備し、アッパーダイ
   との軸方向相対移動を可能にして該アッパーダイを囲繞
   するストリッパでバリ部を押さえながら、アッパーダイ
   で粗歯形ブランクをアウタロアーダイ内に押込んで前記
   切刃により粗歯形部をシェービング成形し、シェービン
   グにより生じるシェービング滓部をアウタロアーダイで
   バリ部に圧着し、バリ部およびシェービング滓部を、シ
   ェービング後の成形歯形の端面から分離する直前の半抜
   き状態とすることを特徴とする第（１）項記載の歯車の
   成形方法。
5. （５）粗歯形ブランクの加熱温度を７００〜９５０℃と
   することを特徴とする第（１）項記載の歯車の成形方法
   。