JPH01258836A - 転造加工装置および転造工具 - 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】 技術分野 本発明は、同〒軸心上に設けられた径寸法が異なる複数
の被加工部に、それぞれ軸心に対して傾斜する凸条を同
時に転造加工する転造加工装置、およびその転造加工装
置に用いられる転造工具に関するものである。

従来技術 径寸法が異なる複数の被加工部を同一軸心上に有する輪
状部材のその被加工部に、その軸心に対して傾斜する凸
条、例えばねじやウオームなどを形成するための装置と
して、それ等の凸条に対応する凹凸が形成された加工面
をそれぞれ有する複数の平板状の転造工具を上記被加工
部に押圧しつつ、その軸状部材を相対的に転動させて転
造加工を行う転造加工装置が従来から知られている。こ
の場合に、上記複数の被加工部の周速度は、それ等の径
寸法の相違に基づいてそれぞれ異なるため、上記転造工
具は一最に直列に配設され、それぞれ別々に被加工部に
押圧されて転造加工を行うようになっている。

例えば、第３図はその一例を説明する図で、軸状部材１
０は、径寸法が異なる一対の被加工部、すなわち大径部
１２および小径部１４を同一軸心上に一体に備えている
とともに、一対のセンタ１６により略水平な姿勢で軸心
まわりの回転可能に支持されている一方、かかる軸状部
材ＩＯの両側には、上記大径部１２．小径部１４に転造
加工を行うための転造工具１８．２０が配設されている
。

これ等の転造工具１８．２０は平板状を成し、それぞれ
軸状部材１０を挟んで対称的に一対ずつ設けられている
とともに、その加工面には大径部工２、小径部１４に形
成すべき凸条、この場合にはねじに対応する凹凸がそれ
ぞれ形成されている。

また、それ等の転造工具１８．２０は、大径部１２、小
径部１４に対応して輪状部材１０の軸心方向へ位置がず
らされた状態で上下方向に直列に設けられ、輪状部材１
０の両側において対称的に上下方向へ相対移動させられ
る。これにより、先ず、転造工具１８が大径部１２の外
周面に押圧されて、軸状部材１０を軸心まわりに回転さ
せつつその大径部１２に転造加工が行われ、その後、転
造工具２０が小径部１４の外周面に押圧されて、軸状部
材１０を軸心まわりに回転させつつその小径部１４に転
造加工が行われる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このように複数の転造工具を直列に配設
すると、その転造工具の移動ストロークが大きくなって
装置が大型になるとともに、サイクルタイムが長くなっ
て加工能率が低下するという問題があった。

なお、前記軸状部材の径寸法が異なる複数の被加工部に
セレーションとねじとを転造加工する際には、セレーシ
ョン転造工具とねじ転造工具とを並列に配設してそれ等
を同時に被加工部に押圧することにより、ねじ転造工具
と被加工部との間で滑りを生じさせながら上記セレーシ
ョンとねじとを同時に転造加工するようにした転造加工
装置が、例えば特開昭６０−７２６３０号公報等に記載
されている。これは、上記セレーション転造工具の加工
面にはその移動方向に対して直角な方向に凹凸が形成さ
れているため、かかるセレーション転造工具と被加工部
との間における相対移動に対する抵抗は極めて大きく、
専らねじ転造工具側で滑りを生じるからであり、そのね
じ転造工具の加工面には、滑りの存在下において所望す
るリード角のねじが転造加工されるように、被加工部の
転がり径の相違を考慮して凹凸が形成される。しかし、
前述したように共に軸心に対して傾斜する凸条を転造加
工する場合には、複数の被加工部と転造工具との間の相
対移動に対する抵抗に大きな差異がないため、僅かな加
工条件の変化に伴って転造工具と被加工部との間の滑り
方が変動し、転造加工される凸条の傾斜が変化して充分
な加工精度が得られなかった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、径寸法が異なる複数の被加工部に
それぞれ軸心に対して傾斜する凸条を同時に転造加工で
きるコンパクトな転造加工装置を提供するとともに、併
せて、その転造加工装置に好適に用いられる転造工具を
提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明は、径寸法が異な
る複数の被加工部を同一軸心上に有する軸状部材のその
被加工部に複数の平板状の転造工具をそれぞれ押圧しつ
つその軸状部材を相対的に転動させることにより、その
被加工部に前記軸心に対して傾斜する凸条をそれぞれ転
造加工する装置であって、前記複数の転造工具は、前記
被加工部に同時に転造加工を行うように互いに並列に且
つ相対移動不能に配置されている一方、その転造工具の
うちの一つは、前記被加工部との間で滑りが生じること
のないように他の転造工具よりも加工面の摩擦抵抗が大
きい駆動転造工具とされており、且つ、その他の転造工
具は、前記被加工部との間で滑りを伴いつつ転造加工を
行うことによってその被加工部に所望する凸条を形成す
る加工面を備えていることを特徴とする。

また、上記他の転造工具によってリード角がαのねじを
転造加工する場合には、それによって転造加工が行われ
る被加工部の転がり径をＤ１、前記駆動転造工具によっ
て転造加工が行われる被加工部の転がり径をＤ２とした
とき、次式（１）を満足する角度βで傾斜する凹凸が加
工面に形成されているとともに、チタン炭素化合物の被
膜がその加工面に設けられている転造工具が好適に用い
られる。

作用および発明の効果 このような転造加工装置においては、互いに並列に且つ
相対移動不能に配置された複数の転造工具が複数の被加
工部にそれぞれ押圧されつつ軸状部材に対して相対移動
させられることにより、その軸状部材は、複数の転造工
具のうち加工面の摩擦抵抗が最も大きい一つの駆動転造
工具を基準として、他の転造工具との間で滑りを生じつ
つ相対的に転動させられ、その滑りの存在下において所
望する凸条を形成するように加工面が形成されたそれ等
の他の転造工具および上記駆動転造工具によって、径寸
法が異なる複数の被加工部に同時に転造加工が行われる
。

このように、本発明の転造加工装置は複数の転造工具が
並列に配設されているため、その移動ストロークが小さ
くなって装置がコンパクトに構成される一方、それ等の
転造工具によって複数の被加工部に同時に転造加工が行
われるため、サイクルタイムが短くなって加工能率が向
上する。

ここで、転造工具と被加工部との間の相対移動に対する
抵抗、換言すれば滑り難さは、上記加工面の摩擦抵抗の
みならず、形成すべき凸条の高さや軸心方向における転
造範囲、リード角、径寸法。

変形抵抗などによっても影響されるものであり、加工面
の摩擦抵抗が大きいからといって一概に被加工部との間
の滑りが防止されるとは限らない。

したがって、駆動転造工具の摩擦抵抗は、上記凸条の高
さや転造範囲、リード角等を考慮しつつ、被加工部との
間で滑りが生じることのないように、他の転造工具の加
工面における摩擦抵抗よりも大きくされる。また、この
意味において、形成すべき凸条の高さや転造範囲、リー
ド角、径寸法、変形抵抗等が大きく、転造工具と被加工
部との間の相対移動に対する抵抗が大きい状態で転造加
工を行う転造工具を駆動転造工具に定めることが望まし
い。

一方、前記（１）式を満足する角度βで傾斜する凹凸が
加工面に形成されているとともに、チタン炭素化合物の
被膜がその加工面に設けられている転造工具は、チタン
炭素化合物の被膜の存在によって加工面の摩擦係数が非
常に小さいため、被加工部との間で滑りが発生し易くな
る。このため、前記転造加工装置における他の転造工具
として用いられることにより、駆動転造工具側で滑りを
生じさせることなくその転造工具と被加工部との間で良
好に滑りが発生させられ、その滑りの存在下において所
望するリード角αのねじが精度良く転造加工される。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。なお、以下の実施例は前記従来例と同じ転造加工を
行うためのもので、従来例と共通する部分には同一の符
号を付して詳しい説明を省略する。

第１図において、前記軸状部材１０の両側には、大径部
１２．小径部１４にねじを転造加工するための平板状の
鉄鋼材料製転造工具３０．３２が、それぞれ軸状部材１
０を挟んで対称的に一対ずつ設けられている。これ等の
転造工具３０．３２は、大径部１２．小径部１４に同時
に転造加工を行うように、それ等の大径部１２．小径部
１４に対応して軸状部材１０の軸心方向へ位置がずらさ
れた状態で、互いに並列に且つ相対移動不能に配設され
、図示しない相対移動装置によって軸状部材１０の両側
において対称的に上下方向へ相対移動させられる。上記
相対移動装置は、例えばピニオンに両側から噛み合わさ
れた一対のラック、およびそのラックの何れか一方を上
下方向へ駆動する駆動シリンダを備えて構成され、上記
転造工具３０゜３２は一対のラックに一体的に固設され
て相対移動させられる。

ここで、相対移動不能に配置された一対の転造工具３０
．３２を用いて径寸法が異なる大径部１２、小径部１４
に同時に転造加工を行うと、それ等の転がり径の相違に
よって何れか一方の転造工具３０または３２と軸状部材
１０との間で相対移動、すなわち輪状部材１０の回転方
向に滑りが生じる。そして、このように滑りが生じると
、形成されるねじのリード角が変化するため、その滑り
が生じる側の転造工具３０または３２の加工面には、そ
の滑りの存在下において所望するリード角のねじが形成
されるように凹凸を形成する必要がある。また、滑りが
生じない側の転造工具３２また′は３０の加工面には、
形成すべきねじのリード角と同じ傾斜角度の凹凸を形成
すれば良く、この滑りを生じない側の転造工具３２また
は３０が駆動転造工具で、上記滑りを生じる側の転造工
具３０または３２が他の転造工具に相当する。

一方、何れの転造工具３０または３２と軸状部材１０と
の間で滑りが生じるかは、転造すべきねじの径寸法、リ
ード、ねじ長すなわち転造範囲。

或いは転造時の変形抵抗などによって異なり、それ等は
何れも小さい方が滑りを発生し易い。よって、この実施
例では、転造工具３０．３２によって転造加工されるね
じの径寸法、リード、ねじ長。

および変形抵抗の比をそれぞれ求め、それ等の比の乗数
が小さい方の転造工具３０または３２が軸状部材１０と
の間で滑りを生じる他の転造工具に定められ、比の乗数
の大きい方の転造工具３２または３０が駆動転造工具に
定められる。なお、これはあくまでも滑り易さの程度の
問題で、上記比の乗数が大きいからといって必ずしも確
実に滑りが生じないというものではなく、また、形成す
べきねし山の高さなど他の要因によっても滑り易さは異
なってくる。

以下、大径部１２に転造加工を行う転造工具３０が駆動
転造工具で、小径部１４に転造加工を行う転造工具３２
が他の転造工具に定められた場合について説明する。

先ず、それ等の転造工具３０．３２の加工面に設けられ
る凹凸について具体的に説明すると、第２図の平面図に
明らかに示されているように、駆動転造工具に定められ
た転造工具３０の加工面には、形成すべきねじのリード
角と同じ角度で傾斜する凹凸が設けられ、前記従来例に
おける転造工具１８と全く同様に構成される。しかし、
他の転造工具に定められた転造工具３２の加工面には、
滑りの存在下において所望するリード角のねじが形成さ
れるように、形成すべきねじのリード角をα、転造時に
おける小径部１４の転がり径をり、。

転造時における大径部１２の転がり径をＤ２としたとき
、前記（１）式を満足する角度βで傾斜する凹凸が設け
られる。なお、前記従来例における転造工具２０の加工
面には、形成すべきねじのリード角と同じ角度αで傾斜
する凹凸が設けられている。

また、両転造工具３０．３２は何れも食付き部３０ａ、
３２ａ、仕上げ部３０ｂ、３２ｂ、逃げ部３０ｃ、３２
ｃから構成されているが、転造工具３２の食付き部３２
ａの始端、すなわち第２図における右端縁は転造工具３
０の食付き部３０ａの中間に位置させられている一方、
転造工具３２の仕上げ部３２ｂの終端は、転造工具３０
の仕上げ部３０ｂの後半、具体的には仕上げ部３０ｂの
終端から大径部１２の外周長さの１／２と路間しかそれ
以上の寸法したけ離間した部分に位置させられている。

また、転造工具３０．３２の加工面は何れも研削成形さ
れているが、転造工具３０の食付き部３０ａおよびそれ
に続く仕上げ部３０ｂの前半部分、具体的には転造工具
３２の仕上げ部３２ｂの終端と略一致する位置までの部
分にはサンドブラスト加工等が施されて滑り摩擦抵抗が
大きくされている一方、転造工具３２の加工面にはチタ
ン炭素化合物（ＴｉＣ）の被膜・がイオンブレーティン
グ法等により約５μｍ程度の厚さで設けられている。か
かる被膜が設けられた転造工具３２は本発明の転造工具
の一実施例を成すものであり、この被膜表面の摩擦係数
は鋼の約２２％程度で非常に小さい。このような両転造
工具３０．３２の各部の位置関係や構造は、転造時にお
ける転造工具３０の滑りを確実に防止し、転造工具３２
例のみで滑りを生じさせるためである。

そして、以上のように構成された転造加工装置において
は、センタ１６により軸心まわりの回転自在に支持され
た軸状部材ＩＯに対して、その両側に配設された転造工
具３０．３２を対称的に上下方向へ移動させることによ
り、先ず、転造工具３０の食付き部３０ａが大径部１２
に押圧されて、軸状部材１０を回転させつつその大径部
１２の外周面にねじが転造加工される。続いて、転造工
具３２の食付き部３２ａが小径部１４に押圧されて、上
記大径部１２に対する転造加工と同時に小径部１４の外
周面にねじが転造加工されるようになるが、輪状部材１
０は、既に転造加工が進行中で表面の摩擦抵抗が大きく
、しかもねじの径寸法やリードなどに関しても滑りが生
じ難い方の転造工具３０の凹凸と噛み合って回転させら
れる。このため、転造工具３２は小径部１４との間で滑
りを伴いつつ転造加工を行い、所望するリード角αのね
じが精度良く形成される。

また、かかる小径部１４に対する転造加工は、転造工具
３０の仕上げ部３０ｂによる転造加工の途中で終了する
ため、転造工具３２は最後まで小径部１４との間で滑り
を生じつつ転造加工を行う。

一方、転造工具３０の仕上げ部３０ｂの後半部分、具体
的には寸法りの範囲では、転造工具３２の小径部１４に
対する押圧が解消し、軸状部材１０には転造工具３０の
みが押圧されるようになる。このため、軸状部材１０は
転造工具３０の移動に伴って良好に回転させられ、それ
までの過程で大径部１２に転造加工されたねじの形状が
修正される。

また、上記寸法りの範囲は研削成形されたままでその表
面の面粗さが細かいため、ねじの面精度も向上させられ
る。寸法りは、大径部１２の外周長さの１／２と路間し
かそれ以上の寸法に定められているため、大径部１２の
全周に亘ってねじの形状が修正されるとともに面精度が
向上させられる。

そして、転造工具３０．３２が更に上下方向へ相対移動
させられることにより、軸状部材１０の大径部１２およ
び小径部１４に対する転造加工は終了する。

このように、本実施例の転造加工装置は、一対の転造工
具３０．３２のうち、形成すべきねじの径寸法やリード
等に基づいて転造時に滑り難い方の転造工具３０を駆動
転造工具とするだけでなく、その転造工具３０の加工面
の摩擦抵抗を大きくするとともに、他方の転造工具３２
の加工面の摩擦抵抗を小さくすることにより、転造工具
３０と軸状部材１０との間の滑りを確実に防止し、径寸
法が異なる大径部１２および小径部１４に同時に精度の
高いねじ転造加工を行い得るようにしたのであり、これ
により、転造加工のサイクルタイムが短くなって加工能
率が向上する。また、転造工具３０．３２が並列に配設
されるところから、その移動ストロークが短くなって転
造加工装置がコンパクトに構成されるようになる。

一方、上記転造工具３２は、その加工面にチタン炭素化
合物の被膜が設けられ、表面の摩擦抵抗が非常に低くさ
れているため、小径部１４との間で滑りが発生し易くな
り、軸状部材１０が転造工具３０との噛合いによって軸
心まわりに回転させられることにより、傾斜角度βで形
成された凹凸によってリード角αのねじが小径部１４に
良好に転造加工される。。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例の転造工具３２にはチタン炭素化合
物の被膜が設けられているが、この被膜の製法や膜厚を
適宜変更できることは勿論、硬度など転造加工に必要な
機械的強度を備えているとともに摩擦係数の小さい他の
被膜を設けることも可能である。

また、上記被膜を用いる替わりに、表面粗さを小さくし
て摩擦抵抗を低下させることも可能であり、更に転造工
具３０の摩擦抵抗がその材質や表面粗さ等によって充分
に大きくされている場合には、転造工具３２の摩擦抵抗
を低くするための処理は必ずしも必要ない。

また、前記実施例では転造工具３０の加工面にサンドブ
ラスト等が施されて表面粗さが粗くされているが、転造
工具３２に比較して摩擦抵抗が大きく、大径部１２との
間で滑りが生じない限りにおいて、このような表面処理
は必ずしも必要ない。

なお、転造工具３０の摩擦抵抗を大きくするために、摩
擦係数の大きい被膜を設けることも可能である。

また、前記実施例では軸状部材ｌＯの両側に転造工具３
０．３２が配設されて、対称的に上下方向へ移動させら
れるようになっているが、一方の転造工具３０．３２を
位置固定に設けるとともに軸状部材ＩＯを上下方向の移
動可能に配置し、他方の転造工具３０．　３２により軸
状部材１０を一方の転造工具３０．．３２に押圧して転
動させるようにすることも可能である。なお、片側に配
設された１個ずつの転造工具３０．３２だけで転造加工
を行うこともできる。

また、前記実施例における転造工具３０．３２の各部の
位置関係は、例えば転造工具３２の食付き部３２ａの始
端を転造工具３２の仕上げ部３０ｂの範囲内に位置させ
るようにしても差支えないなど、転造加工時に転造工具
３０側で滑りが生じない限りにおいて適宜変更できる。

また、前記実施例ではねじを転造加工する転造加工装置
および転造工具について説明したが、ウオームなどねし
以外の凸条を転造加工したり、ねじとウオームを同時に
転造加工したりする場合にも本発明は同様に適用され得
る。

また、前記実施例では２対の転造工具３０．３２によっ
て大径部１２および小径部１４の２箇所の被加工部に同
時に転造加工を行うようになっているが、３対以上の転
造工具を用いて３箇所以上の被加工部に同時に転造加工
を行うように構成することも可能である。その場合に、
形成すべき凸条の傾斜がそれぞれ異なるときには、駆動
転造工具と輪状部材との間の転造抵抗を小さくする上で
、中間の傾斜角の凸条を転造加工する転造工具を駆動転
造工具とすることが望ましい。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である転造加工装置における
転造工具と輪状部材との位置関係を示す斜視図である。 第２図は第１図における転造工具の加工面を示す平面図
である。第３図は従来の転造加工装置における転造工具
と輪状部材との位置関係を示す斜視図である。 ｌＯ二輪状部材　　　１２：大径部（被加工部）１４：
小径部（被加工部） ３０．３２：転造工具 出願人　　オーニスジー株式会社 同　　　トヨタ自動車株式会社 −９１弓−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）径寸法が異なる複数の被加工部を同一軸心上に有
   する軸状部材の該被加工部に複数の平板状の転造工具を
   それぞれ押圧しつつ該軸状部材を相対的に転動させるこ
   とにより、該被加工部に前記軸心に対して傾斜する凸条
   をそれぞれ転造加工する装置であって、 前記複数の転造工具は、前記被加工部に同時に転造加工
   を行うように互いに並列に且つ相対移動不能に配置され
   ている一方、該転造工具のうちの一つは、前記被加工部
   との間で滑りが生じることのないように他の転造工具よ
   りも加工面の摩擦抵抗が大きい駆動転造工具とされてお
   り、且つ、該他の転造工具は、前記被加工部との間で滑
   りを伴いつつ転造加工を行うことによって該被加工部に
   所望する凸条を形成する加工面を備えていることを特徴
   とする転造加工装置。
2. （２）請求項１に記載の転造加工装置における他の転造
   工具として用いられる転造工具であって、リード角がα
   のねじを転造加工するためのもので、その加工面には、
   該転造工具によって転造加工が行われる被加工部の転が
   り径をＤ＿１、前記駆動転造工具によって転造加工が行
   われる被加工部の転がり径をＤ＿２としたとき、次式ｔ
   ａｎβ＝Ｄ＿１／Ｄ＿２・ｔａｎα を満足する角度βで傾斜する凹凸が形成されているとと
   もに、チタン炭素化合物の被膜が設けられていることを
   特徴とする転造工具。