JPH0135226B2 - - Google Patents
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- JPH0135226B2 JPH0135226B2 JP56212946A JP21294681A JPH0135226B2 JP H0135226 B2 JPH0135226 B2 JP H0135226B2 JP 56212946 A JP56212946 A JP 56212946A JP 21294681 A JP21294681 A JP 21294681A JP H0135226 B2 JPH0135226 B2 JP H0135226B2
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- screw shaft
- contraction
- expansion
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- hardening
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Links
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は焼入時の相変態組識変化、内部応力
等によつて生じるねじ軸のピツチ誤差を焼入過程
に修正するようにしたねじ軸の熱処理変形修正方
法に関するものである。
等によつて生じるねじ軸のピツチ誤差を焼入過程
に修正するようにしたねじ軸の熱処理変形修正方
法に関するものである。
所定の硬度と寸法精度とが要求されるねじ軸、
例えば測定機械、工作機械の送りねじに用いられ
るボールねじはアンギユラ玉軸受に似たこるがり
対偶をなし、軌道面はころがり寿命の向上と摩擦
抵抗の低減のため、旋削によつて所定の精度でね
じ溝を形成した後、必要な種類の熱処理（浸炭焼
入、高周波焼入れ等の焼入れ処理及び焼戻し処
理）を施こして調質し（硬化し）、次いで研削加
工によつて非常に高精度（例えば単一ピツチ誤差
3μ以下、累積ピツチ誤差20μ／300mm）に仕上げ
られる。
例えば測定機械、工作機械の送りねじに用いられ
るボールねじはアンギユラ玉軸受に似たこるがり
対偶をなし、軌道面はころがり寿命の向上と摩擦
抵抗の低減のため、旋削によつて所定の精度でね
じ溝を形成した後、必要な種類の熱処理（浸炭焼
入、高周波焼入れ等の焼入れ処理及び焼戻し処
理）を施こして調質し（硬化し）、次いで研削加
工によつて非常に高精度（例えば単一ピツチ誤差
3μ以下、累積ピツチ誤差20μ／300mm）に仕上げ
られる。
ところが、金属材料は一般に熱処理時に相変態
組識変化を起し、加熱令却により材料内部に生ず
る熱応力や外力と相合わさつて、寸法及び形状変
化を起こし、これによつて寸法及び形状変化を起
こす。そして、これらの変化量は金属材料の成分
やそれまでの熱処理履歴、熱処理条件の微妙な相
異によつて変動する。これは、ねじ軸にあつては
ピツチ誤差となつて現われ、後工程の研削加工に
悪影響を及ぼす。即ち、研削加工では、ねじ軸は
その回転駆動に同期して砥石と相対的に研削送り
されるが、熱処理によつて、ねじ軸が軸方向に伸
縮し、旋削によつて予め見込んだ熱処理変形量を
考慮した所定精度に形成されたねじ溝のピツチが
狂つてくると、研削条件によつて定められている
研削ピツチと一致しなくなり、砥石作業面のうち
一側部のみが深い砥石切り込みで研削し、砥石異
状脱落を起したり、他側部ではねじフランク面に
黒皮残り（研削されずに、そのまま残つているこ
と）が生じたりする。特に、砥石異状脱落が起こ
るとねじフランク面にはその砥石形状が転写され
ることになるため、所定の精度に仕上げることが
できなくなる。
組識変化を起し、加熱令却により材料内部に生ず
る熱応力や外力と相合わさつて、寸法及び形状変
化を起こし、これによつて寸法及び形状変化を起
こす。そして、これらの変化量は金属材料の成分
やそれまでの熱処理履歴、熱処理条件の微妙な相
異によつて変動する。これは、ねじ軸にあつては
ピツチ誤差となつて現われ、後工程の研削加工に
悪影響を及ぼす。即ち、研削加工では、ねじ軸は
その回転駆動に同期して砥石と相対的に研削送り
されるが、熱処理によつて、ねじ軸が軸方向に伸
縮し、旋削によつて予め見込んだ熱処理変形量を
考慮した所定精度に形成されたねじ溝のピツチが
狂つてくると、研削条件によつて定められている
研削ピツチと一致しなくなり、砥石作業面のうち
一側部のみが深い砥石切り込みで研削し、砥石異
状脱落を起したり、他側部ではねじフランク面に
黒皮残り（研削されずに、そのまま残つているこ
と）が生じたりする。特に、砥石異状脱落が起こ
るとねじフランク面にはその砥石形状が転写され
ることになるため、所定の精度に仕上げることが
できなくなる。
ところで、熱処理によつて生ずるピツチ誤差は
焼戻し時よりも焼入れ時の方が大きく、またその
バラツキは焼戻し時には少なく伸縮の傾向が比較
的安定しているのに対し、焼入時には焼入れ条件
の微妙な相違によつて変動して大きなバラツキと
なり、且つ伸縮の傾向も定まらないことが判明し
ている。このため焼戻し時に生じるピツチ誤差は
容認でき、また対処することも可能で、例えば焼
戻し時のピツチ誤差を見込んで前加工時にねじ軸
に旋削するねじ山のピツチを所定ピツチより大き
い目、或いは小さい目に旋削しておき、焼戻しが
完了した時点で所定のピツチに修正することも可
能である。
焼戻し時よりも焼入れ時の方が大きく、またその
バラツキは焼戻し時には少なく伸縮の傾向が比較
的安定しているのに対し、焼入時には焼入れ条件
の微妙な相違によつて変動して大きなバラツキと
なり、且つ伸縮の傾向も定まらないことが判明し
ている。このため焼戻し時に生じるピツチ誤差は
容認でき、また対処することも可能で、例えば焼
戻し時のピツチ誤差を見込んで前加工時にねじ軸
に旋削するねじ山のピツチを所定ピツチより大き
い目、或いは小さい目に旋削しておき、焼戻しが
完了した時点で所定のピツチに修正することも可
能である。
しかし、焼入れ時に生じるピツチ誤差は上述し
たような方法では充分に対処することができず、
このためボールねじ等の所定の硬度と寸法精度と
が要求されるねじを製造するに際しては、熱処理
時に寸法変化等が少ない熱処理条件を厳しく設定
したり、研削加工時の研削取代を多く設定した
り、砥石目直しをひんぱんに行なう等で所定のね
じ精度を確保するようにしていたが、これ等はい
ずれも、ねじ軸の処理能率及び加工能率を低下さ
せるものであつた。
たような方法では充分に対処することができず、
このためボールねじ等の所定の硬度と寸法精度と
が要求されるねじを製造するに際しては、熱処理
時に寸法変化等が少ない熱処理条件を厳しく設定
したり、研削加工時の研削取代を多く設定した
り、砥石目直しをひんぱんに行なう等で所定のね
じ精度を確保するようにしていたが、これ等はい
ずれも、ねじ軸の処理能率及び加工能率を低下さ
せるものであつた。
この発明は上述の製造工程での問題に鑑み、ね
じ軸を捩じることによつて有効ねじ部のうず巻き
線が変化し、その結果ねじのピツチが変化するこ
とに着目して案出したもので、ねじ軸を鋼種によ
つて定められた焼入れ温度に加熱して焼入れ処理
を施すときに、この処理過程（昇温途上、昇温時
及び冷却途上）において金属材料が容易に塑性変
形（永久ねじれ変形）する性質を利用し、ねじ軸
を捩つて該ねじ軸に修正すべきピツチ誤差に対応
した永久ねじれ変形を与え、焼入れ時に生じるピ
ツチ誤差を修正するようにしたものである。
じ軸を捩じることによつて有効ねじ部のうず巻き
線が変化し、その結果ねじのピツチが変化するこ
とに着目して案出したもので、ねじ軸を鋼種によ
つて定められた焼入れ温度に加熱して焼入れ処理
を施すときに、この処理過程（昇温途上、昇温時
及び冷却途上）において金属材料が容易に塑性変
形（永久ねじれ変形）する性質を利用し、ねじ軸
を捩つて該ねじ軸に修正すべきピツチ誤差に対応
した永久ねじれ変形を与え、焼入れ時に生じるピ
ツチ誤差を修正するようにしたものである。
以下、この発明を図面に従つて説明する。
第１図イ，ロ及び第２図イ，ロはねじ軸の焼入
れ後の伸縮状態を示している。一般にねじ軸を高
周波焼入れすると、第１図に示すように、収縮す
ることが多いが、素材の金属部分、焼入性、調質
条件、または、ねじ軸の焼入れ条件等によつて
は、第２図に示すように、伸長する場合がある。
両図よりねじ軸の有効ねじ部３は焼入れ時の熱履
歴（急冷）によつて軸方向の伸縮Δ1，Δ2を起し、
有効ねじ軸の基準長さL0がL1，L2に変化する。
すなわちΔ1，Δ2だけ累積ピツチ誤差を生ずる。
以下Δ1，Δ2を修正伸縮量という。
れ後の伸縮状態を示している。一般にねじ軸を高
周波焼入れすると、第１図に示すように、収縮す
ることが多いが、素材の金属部分、焼入性、調質
条件、または、ねじ軸の焼入れ条件等によつて
は、第２図に示すように、伸長する場合がある。
両図よりねじ軸の有効ねじ部３は焼入れ時の熱履
歴（急冷）によつて軸方向の伸縮Δ1，Δ2を起し、
有効ねじ軸の基準長さL0がL1，L2に変化する。
すなわちΔ1，Δ2だけ累積ピツチ誤差を生ずる。
以下Δ1，Δ2を修正伸縮量という。
そしてこの発明は、ねじ軸を焼入れ温度に加熱
冷却するときに、測定点A1，A2側の軸端部１を
廻り止めし、測定標点C1，C2側の軸端部２を捩
じる。このようにすることによつて、塑性変形は
均一に、有効ねじ部３のほぼねじ軸中心線に垂直
な円周線上に沿つて起き、有効ねじ部３の各単一
ピツチ誤差を一様に修正することができる。
冷却するときに、測定点A1，A2側の軸端部１を
廻り止めし、測定標点C1，C2側の軸端部２を捩
じる。このようにすることによつて、塑性変形は
均一に、有効ねじ部３のほぼねじ軸中心線に垂直
な円周線上に沿つて起き、有効ねじ部３の各単一
ピツチ誤差を一様に修正することができる。
そして、点C1，C2を軸芯に垂直な円周線上に
沿つてC1′，C2′点まで塑性流動させるねじれ角、
つまり修正伸縮量Δ1，Δ2に対応したねじれ角θ1，
θ2を軸端部２（（X1−Y1）、（X2−Y2）断面）に
与えることによつて有効ねじ部の累積ピツチ誤差
を容易に、且つ正確に修正することができる。
沿つてC1′，C2′点まで塑性流動させるねじれ角、
つまり修正伸縮量Δ1，Δ2に対応したねじれ角θ1，
θ2を軸端部２（（X1−Y1）、（X2−Y2）断面）に
与えることによつて有効ねじ部の累積ピツチ誤差
を容易に、且つ正確に修正することができる。
第３図はこの発明を高周波焼入装置に適用した
場合を示す。図中４は両軸端部５，６を駆動側の
チヤツク７と制動側のチヤツク８によつて支持し
たねじ軸である。９は駆動側のチヤツク７を減速
駆動する減速機付きモーターで、その出力軸端と
駆動側のチヤツク７の間にクラツチ１０、トルク
検出装置１１が連結される。１２は制動側のチヤ
ツク８の回転に制動を掛ける制動装置で、例えば
ブレーキモータ等が用いられ、発生する電流値に
よつて制動トルクを変化させ、ねじ軸４の捩じり
トルクの調整を行なう。１３，１４は駆動側と制
動側のチヤツク７，８の軸受装置である。
場合を示す。図中４は両軸端部５，６を駆動側の
チヤツク７と制動側のチヤツク８によつて支持し
たねじ軸である。９は駆動側のチヤツク７を減速
駆動する減速機付きモーターで、その出力軸端と
駆動側のチヤツク７の間にクラツチ１０、トルク
検出装置１１が連結される。１２は制動側のチヤ
ツク８の回転に制動を掛ける制動装置で、例えば
ブレーキモータ等が用いられ、発生する電流値に
よつて制動トルクを変化させ、ねじ軸４の捩じり
トルクの調整を行なう。１３，１４は駆動側と制
動側のチヤツク７，８の軸受装置である。
そして、上記減速機付モーター９と軸受装置１
３とはこの焼入装置のベース１５に固定され、一
方軸受装置１４と制動装置１２とはベース１５に
形成した摺動案内部（図示せず）に支承され、ね
じ軸４の伸縮に応じて軸方向に摺動自在に支持さ
れる。尚、チヤツク８がねじ軸４を周方向に固定
で軸方向に移動可能な型式のものであるのなら
ば、軸受装置１４と制動装置１２とはベース１５
に固定しても良い。
３とはこの焼入装置のベース１５に固定され、一
方軸受装置１４と制動装置１２とはベース１５に
形成した摺動案内部（図示せず）に支承され、ね
じ軸４の伸縮に応じて軸方向に摺動自在に支持さ
れる。尚、チヤツク８がねじ軸４を周方向に固定
で軸方向に移動可能な型式のものであるのなら
ば、軸受装置１４と制動装置１２とはベース１５
に固定しても良い。
１６はねじ軸４の伸縮量を制動装置１２を介し
て間接的に或は直接ねじ軸４の軸端に当接して測
定する微小変位計であつて、例えばダイヤルゲー
ジ、差動トランス形の変位計等が用いられ、ベー
ス１５の適所に固定される。
て間接的に或は直接ねじ軸４の軸端に当接して測
定する微小変位計であつて、例えばダイヤルゲー
ジ、差動トランス形の変位計等が用いられ、ベー
ス１５の適所に固定される。
１７はねじ軸４の軸方向に沿つて移動可能に設
けられる高周波加熱装置であつて、下部には駆動
側と制動側のチヤツク７，８によつて支持したね
じ軸４のねじ部４ａの外周を覆う高周波加熱コイ
ル１８と、これに隣接して焼入水噴出リング１９
が突設される。
けられる高周波加熱装置であつて、下部には駆動
側と制動側のチヤツク７，８によつて支持したね
じ軸４のねじ部４ａの外周を覆う高周波加熱コイ
ル１８と、これに隣接して焼入水噴出リング１９
が突設される。
２０はこの高周波焼入装置の枠体２１に固定し
た高周波加熱装置１７の摺動案内部材、２２は高
周波加熱装置１７に螺合させた送りねじ、２３は
互いに噛合する歯車２４，２５を介して送りねじ
２２を回転駆動する駆動モータで、高周波加熱装
置１７の送り速度を任意の大きさに設定できるよ
うにするため歯車２４との間には無段変速機２６
が接続されている。２８はねじ軸４の加熱直前の
温度及び冷却直後の温度を測定する検出器であ
る。
た高周波加熱装置１７の摺動案内部材、２２は高
周波加熱装置１７に螺合させた送りねじ、２３は
互いに噛合する歯車２４，２５を介して送りねじ
２２を回転駆動する駆動モータで、高周波加熱装
置１７の送り速度を任意の大きさに設定できるよ
うにするため歯車２４との間には無段変速機２６
が接続されている。２８はねじ軸４の加熱直前の
温度及び冷却直後の温度を測定する検出器であ
る。
次に上記の高周波焼入装置を用いてねじ軸４の
修正伸縮量Δ1，Δ2を修正するためのねじりトル
クＴについて説明する。
修正伸縮量Δ1，Δ2を修正するためのねじりトル
クＴについて説明する。
一般に、種々の鋼種、各サイズのねじ軸を焼入
温度に加熱してねじり試験を行なうと、同一鋼
種、同一サイズのねじ軸について修正伸縮量Δ1，
Δ2とねじ軸に負荷する回転駆動条件との間には
第４図に示すような一様な関係、即ちねじ軸のね
じ山１ピツチ当りの伸縮補正量δとねじ軸に負荷
するねじりトルクＴとの間には一様な比例関係が
成立し、而もこの関係はねじ軸の熱処理条件WA，
WB，WC、特に高周波出力と高周波加熱コイルの
送り速度等とをパラメーターにして変化すること
が判る。従つて、焼入れ時に生じるねじ軸４の修
正伸縮量Δ1，Δ2より１ピツチ当りの伸縮補正量
δを算出すれば、その熱処理条件下における修正
伸縮量Δ1，Δ2を修正するに適正なねじ軸４の回
転駆動条件ある熱処理条件Ｗ下におけるねじりト
ルクＴを一義的に決定することができる。
温度に加熱してねじり試験を行なうと、同一鋼
種、同一サイズのねじ軸について修正伸縮量Δ1，
Δ2とねじ軸に負荷する回転駆動条件との間には
第４図に示すような一様な関係、即ちねじ軸のね
じ山１ピツチ当りの伸縮補正量δとねじ軸に負荷
するねじりトルクＴとの間には一様な比例関係が
成立し、而もこの関係はねじ軸の熱処理条件WA，
WB，WC、特に高周波出力と高周波加熱コイルの
送り速度等とをパラメーターにして変化すること
が判る。従つて、焼入れ時に生じるねじ軸４の修
正伸縮量Δ1，Δ2より１ピツチ当りの伸縮補正量
δを算出すれば、その熱処理条件下における修正
伸縮量Δ1，Δ2を修正するに適正なねじ軸４の回
転駆動条件ある熱処理条件Ｗ下におけるねじりト
ルクＴを一義的に決定することができる。
以上説明したように種々の鋼種、サイズのねじ
軸に対して設定されたねじりトルクをもとにし
て、修正伸縮量Δ1，Δ2を修正する動作は、（）
予じめ同一鋼種、サイズのねじ軸を同一熱処理条
件で行なつた予備実験で目標修正量を検出してお
き、これに相当するねじり角θ1，θ2を与える一定
のねじりトルクＴをねじ軸４に与えて行なう場合
と、（）夫々ねじ部４ａの加熱、冷却が同時に
行なわれ、膨張収縮を繰り返している定常状態に
おいて、ねじ軸４の伸縮を時々刻々（例えば、単
位処理時間ごと或は単位処理ピツチごとに）検出
し、この量によつて演算されるねじりトルクＴを
直ちに且つその都度ねじ軸４に与えて、時々刻々
とフイードバツク修正していく場合がある。
軸に対して設定されたねじりトルクをもとにし
て、修正伸縮量Δ1，Δ2を修正する動作は、（）
予じめ同一鋼種、サイズのねじ軸を同一熱処理条
件で行なつた予備実験で目標修正量を検出してお
き、これに相当するねじり角θ1，θ2を与える一定
のねじりトルクＴをねじ軸４に与えて行なう場合
と、（）夫々ねじ部４ａの加熱、冷却が同時に
行なわれ、膨張収縮を繰り返している定常状態に
おいて、ねじ軸４の伸縮を時々刻々（例えば、単
位処理時間ごと或は単位処理ピツチごとに）検出
し、この量によつて演算されるねじりトルクＴを
直ちに且つその都度ねじ軸４に与えて、時々刻々
とフイードバツク修正していく場合がある。
先ず、（）予じめ目標修正量に相当するねじ
れ角θ1，θ2を与える駆動トルクＴをねじ軸４に与
えて行なう場合の修正動作を第５図に示すブロツ
ク図に従つて説明する。
れ角θ1，θ2を与える駆動トルクＴをねじ軸４に与
えて行なう場合の修正動作を第５図に示すブロツ
ク図に従つて説明する。
この場合、予備実験として、ねじ軸４の両端部
を制動側と駆動側のチヤツク７，８で強固に固定
する。そして、このねじ軸４は駆動トルクＴを負
荷させずにねじ軸４に沿つて連続的に軸端部５よ
り軸端部６に向つて高周波焼入れを行なう。つま
りねじりトルクＴを負荷せずに高周波加熱装置１
７をねじ軸４の軸方向へ移動させ、高周波加熱コ
イル１８によつて各ねじ部４ａを焼入温度に加熱
すると共に、この後焼入水噴出リング１９より冷
却水を噴出させ表面焼入れを行なう。
を制動側と駆動側のチヤツク７，８で強固に固定
する。そして、このねじ軸４は駆動トルクＴを負
荷させずにねじ軸４に沿つて連続的に軸端部５よ
り軸端部６に向つて高周波焼入れを行なう。つま
りねじりトルクＴを負荷せずに高周波加熱装置１
７をねじ軸４の軸方向へ移動させ、高周波加熱コ
イル１８によつて各ねじ部４ａを焼入温度に加熱
すると共に、この後焼入水噴出リング１９より冷
却水を噴出させ表面焼入れを行なう。
この間、制動側のチヤツク８と制動装置１２は
ねじ軸４の伸縮によつて僅かであるが軸方向に摺
動する。尚、チヤツク８がねじ軸４を軸方向可動
な状態で把持できる場合は軸端２は軸方向に摺動
（移動）する。次に、高周波焼入れが終了した時
点の制動装置１６の変位量でもつて、ねじ軸４の
目標リードL0に対する伸縮量Δ1，Δ2を測定する。
ねじ軸４の伸縮によつて僅かであるが軸方向に摺
動する。尚、チヤツク８がねじ軸４を軸方向可動
な状態で把持できる場合は軸端２は軸方向に摺動
（移動）する。次に、高周波焼入れが終了した時
点の制動装置１６の変位量でもつて、ねじ軸４の
目標リードL0に対する伸縮量Δ1，Δ2を測定する。
そして、上記の測定した修正伸縮量Δ1，Δ2を
もとにねじ山の単位処理当りの伸縮補正量δを演
算制御部２７で算出し、第４図に示す関係より伸
縮量Δ1，Δ2を修正するのに適切なねじ軸４の回
転駆動条件、即ちねじりトルクＴを決定し、演算
制御部２７に記憶させる。この演算制御部２７は
上記の決定した駆動条件にて、減速モータ９と制
動装置１２を駆動し、量産時のねじ軸４にねじり
トルクＴを負荷しながら高周波焼入れを行なう。
もとにねじ山の単位処理当りの伸縮補正量δを演
算制御部２７で算出し、第４図に示す関係より伸
縮量Δ1，Δ2を修正するのに適切なねじ軸４の回
転駆動条件、即ちねじりトルクＴを決定し、演算
制御部２７に記憶させる。この演算制御部２７は
上記の決定した駆動条件にて、減速モータ９と制
動装置１２を駆動し、量産時のねじ軸４にねじり
トルクＴを負荷しながら高周波焼入れを行なう。
また、量産時にはトルク検出器１１によつてね
じ軸４に実際負荷しているねじりトルクＴを測定
し、演算制御部２７ではこのトルクＴと上記の駆
動条件によつて設定した設定回転駆動トルクＴを
比較演算し、演算結果を制動装置１２にフイード
バツクし、設定回転駆動トルクＴがねじ軸４に負
荷されるよう制動力の調整を行なわせる。
じ軸４に実際負荷しているねじりトルクＴを測定
し、演算制御部２７ではこのトルクＴと上記の駆
動条件によつて設定した設定回転駆動トルクＴを
比較演算し、演算結果を制動装置１２にフイード
バツクし、設定回転駆動トルクＴがねじ軸４に負
荷されるよう制動力の調整を行なわせる。
そして、このような駆動条件にてねじ軸４に沿
つて各ねじ山の高周波焼入れを移動しながら行な
い、単位処理ごとに伸縮修正を行い、軸端部６の
高周波焼入れが完了したときには、このロツトの
ねじ軸４に焼入れによつて起こる伸縮量Δ1，Δ2、
詳細には収縮にともなう累積リード誤差を修正す
るようにする。
つて各ねじ山の高周波焼入れを移動しながら行な
い、単位処理ごとに伸縮修正を行い、軸端部６の
高周波焼入れが完了したときには、このロツトの
ねじ軸４に焼入れによつて起こる伸縮量Δ1，Δ2、
詳細には収縮にともなう累積リード誤差を修正す
るようにする。
この修正結果を第６図に沿つて説明する。第７
図は本発明の修正方法を採用することなく、同一
の焼入れ条件で処理した場合の結果を示す。な
お、目標のねじ軸は直径34mm、ねじリード８mm、
36山のものである。
図は本発明の修正方法を採用することなく、同一
の焼入れ条件で処理した場合の結果を示す。な
お、目標のねじ軸は直径34mm、ねじリード８mm、
36山のものである。
第７図は、上記目標のねじ軸を得る場合、焼入
変形量を伸長側へ0.04mm／36山と見込み、旋削工
程において、あらかじめ0.04mm／36山短く製作し
た試験片を、そのまま焼入れしたところ、逆に
0.025mm／36山収縮変形して、リード誤差０狙い
に対して0.065mm／36山ずれたことを示す図であ
る。
変形量を伸長側へ0.04mm／36山と見込み、旋削工
程において、あらかじめ0.04mm／36山短く製作し
た試験片を、そのまま焼入れしたところ、逆に
0.025mm／36山収縮変形して、リード誤差０狙い
に対して0.065mm／36山ずれたことを示す図であ
る。
第６図は本発明の修正方法を採用した場合で、
焼入変形量を伸長側へ0.07mm／36山と見込み、旋
削工程において、あらかじめ、0.07mm／36山短く
製作した試験片を、焼入れ中に、ねじをときほぐ
す方向（リードが長くなる方向）に６Kg・ｍのね
じりトルクを加え、このトルクの大きさを制御し
たもので、リード誤差０狙いに対して−0.01mm／
36山に修正したこと、ならびに、30Kg・ｍのねじ
りトルクを加えて＋0.29mm／36山への対応も可能
であることを示す図である。
焼入変形量を伸長側へ0.07mm／36山と見込み、旋
削工程において、あらかじめ、0.07mm／36山短く
製作した試験片を、焼入れ中に、ねじをときほぐ
す方向（リードが長くなる方向）に６Kg・ｍのね
じりトルクを加え、このトルクの大きさを制御し
たもので、リード誤差０狙いに対して−0.01mm／
36山に修正したこと、ならびに、30Kg・ｍのねじ
りトルクを加えて＋0.29mm／36山への対応も可能
であることを示す図である。
次に、（）夫々のねじ部４ａの加熱、冷却が
同時に行なわれている移動焼入れ時の定常状態に
おいて、ねじ軸の伸縮を時々刻々（例えば単位処
理時間ごと或は単位処理ピツチごと）検出し、こ
れは直ちに且つその都度修正する駆動トルクＴを
ねじ軸にフイードバツクして負荷する修正動作に
ついて説明する。
同時に行なわれている移動焼入れ時の定常状態に
おいて、ねじ軸の伸縮を時々刻々（例えば単位処
理時間ごと或は単位処理ピツチごと）検出し、こ
れは直ちに且つその都度修正する駆動トルクＴを
ねじ軸にフイードバツクして負荷する修正動作に
ついて説明する。
この修正動作はねじ軸４が高周波加熱コイル１
８の加熱によつて膨張すると共に同時に焼入れ水
噴水リング１９より噴出される冷却水によつて相
変態によつて体積膨張しつつ収縮している移動焼
入れ時の定常状態下において、時々刻々と進行す
る各ねじ部４ａの焼入れと同時に、この単位処理
時間当り或は単位処理ピツチ当りの焼入れによつ
て生ずる各ねじ部４ａの伸縮量を微小変位計１６
で測定し、その測定値を常温の値に換算した結果
をフイードバツクし、これから焼入れを行うねじ
部４ａに対して直ちに且つその都度修正しようと
するものである。
８の加熱によつて膨張すると共に同時に焼入れ水
噴水リング１９より噴出される冷却水によつて相
変態によつて体積膨張しつつ収縮している移動焼
入れ時の定常状態下において、時々刻々と進行す
る各ねじ部４ａの焼入れと同時に、この単位処理
時間当り或は単位処理ピツチ当りの焼入れによつ
て生ずる各ねじ部４ａの伸縮量を微小変位計１６
で測定し、その測定値を常温の値に換算した結果
をフイードバツクし、これから焼入れを行うねじ
部４ａに対して直ちに且つその都度修正しようと
するものである。
更に具体的に説明すると、先ず前もつて単位処
理時間当り或は単位処理ピツチ当りのねじ部４ａ
を室温より焼入れ温度に加熱すると共にそれを所
定の引き上げ温度（焼入れするのに必要な冷却中
止温度）まで急冷し、その伸縮量を検出してお
く。又、時々刻々と焼入れが進行している間（ね
じ軸の加熱、冷却が完了したばかりで、未だ内部
に潜熱を存している間）の単位処理時間当り或は
単位処理ピツチ当りの伸縮量（微小変位計１６で
測定される実処理中の寸法）を検出する。そし
て、焼入れが完了し、微小変位計１６による測定
が完了した時点から室温まで冷却されるまでの伸
縮量を減算して、真の伸縮補正量δを演算する。
以上の予備実験の後、量産時のねじ軸４の軸端６
の単位処理時間当り或は単位処理ピツチ当りの伸
縮量を微小変位計１６で且つ冷却が完了した時点
におけるねじ軸の潜熱を温度検出器２８で測定
し、真の伸縮量δに換算したのち、第４図にて定
められるねじりトルクＴで第５図に示すブロツク
図に従つてねじ軸４をねじる。
理時間当り或は単位処理ピツチ当りのねじ部４ａ
を室温より焼入れ温度に加熱すると共にそれを所
定の引き上げ温度（焼入れするのに必要な冷却中
止温度）まで急冷し、その伸縮量を検出してお
く。又、時々刻々と焼入れが進行している間（ね
じ軸の加熱、冷却が完了したばかりで、未だ内部
に潜熱を存している間）の単位処理時間当り或は
単位処理ピツチ当りの伸縮量（微小変位計１６で
測定される実処理中の寸法）を検出する。そし
て、焼入れが完了し、微小変位計１６による測定
が完了した時点から室温まで冷却されるまでの伸
縮量を減算して、真の伸縮補正量δを演算する。
以上の予備実験の後、量産時のねじ軸４の軸端６
の単位処理時間当り或は単位処理ピツチ当りの伸
縮量を微小変位計１６で且つ冷却が完了した時点
におけるねじ軸の潜熱を温度検出器２８で測定
し、真の伸縮量δに換算したのち、第４図にて定
められるねじりトルクＴで第５図に示すブロツク
図に従つてねじ軸４をねじる。
尚、以上の実施例では、焼入れ時の累積リード
誤差を零にするという趣旨で説明したが、焼戻し
時に生じる累積リード誤差が予め定量的に把握で
きている場合は、その量（寸法）を加味した累積
リード誤差に修正することもできる。又、この実
施例ではねじ山部が三角ねじであるねじ軸を高周
波焼入装置を用いて伸縮を修正する場合について
説明したが、ねじ軸はボールねじは勿論、ねじ山
部が梯形の静圧ねじであつても良く、また焼入装
置は加熱中ねじ軸をねじるようにしてやればバツ
チ炉、連続炉等にも使用することができる。
誤差を零にするという趣旨で説明したが、焼戻し
時に生じる累積リード誤差が予め定量的に把握で
きている場合は、その量（寸法）を加味した累積
リード誤差に修正することもできる。又、この実
施例ではねじ山部が三角ねじであるねじ軸を高周
波焼入装置を用いて伸縮を修正する場合について
説明したが、ねじ軸はボールねじは勿論、ねじ山
部が梯形の静圧ねじであつても良く、また焼入装
置は加熱中ねじ軸をねじるようにしてやればバツ
チ炉、連続炉等にも使用することができる。
以上説明したようにこの発明は、金属がある温
度において弾性限が低下したり、クリープを起し
たり、あるいは超塑性といわれる挙動等の塑性変
形を容易に行う性質を着目し、焼入れ温度に加熱
した状態において塑性変形を容易に行なう性質を
利用し、焼入れ温度状態において、ねじ軸を該ね
じ軸焼入れ時に生じるピツチ誤差に対応したねじ
り角だけ捩り、焼入れ処理を施こすと共に該ねじ
軸に永久ねじれ変形を与え、焼入れ時に生じるピ
ツチ誤差を修正するようにしたねじ軸の熱処理変
形修正方法であつて、焼入時の急冷等によつて生
ずるねじ軸の比較的大きいピツチ誤差を容易に且
つ高精度に修正することができるから、熱処理后
の研削取代を減少させて研削仕上加工の所要時間
を短縮することが可能であり、且つ、焼入れ時に
修正を行なうから生産性を阻害することがなく、
またねじ軸を捩るトルクも小さく設定することが
できる。
度において弾性限が低下したり、クリープを起し
たり、あるいは超塑性といわれる挙動等の塑性変
形を容易に行う性質を着目し、焼入れ温度に加熱
した状態において塑性変形を容易に行なう性質を
利用し、焼入れ温度状態において、ねじ軸を該ね
じ軸焼入れ時に生じるピツチ誤差に対応したねじ
り角だけ捩り、焼入れ処理を施こすと共に該ねじ
軸に永久ねじれ変形を与え、焼入れ時に生じるピ
ツチ誤差を修正するようにしたねじ軸の熱処理変
形修正方法であつて、焼入時の急冷等によつて生
ずるねじ軸の比較的大きいピツチ誤差を容易に且
つ高精度に修正することができるから、熱処理后
の研削取代を減少させて研削仕上加工の所要時間
を短縮することが可能であり、且つ、焼入れ時に
修正を行なうから生産性を阻害することがなく、
またねじ軸を捩るトルクも小さく設定することが
できる。
また、この伸縮量修正に際して、ねじ軸を引
張、圧縮することなく捩じるだけであるから座屈
を生ずる心配がなく、且つ軸端部を伸縮修正量に
対応したねじれ角に捩じるだけであるから、ねじ
軸全長に亘つて均一な修正が行なえる。
張、圧縮することなく捩じるだけであるから座屈
を生ずる心配がなく、且つ軸端部を伸縮修正量に
対応したねじれ角に捩じるだけであるから、ねじ
軸全長に亘つて均一な修正が行なえる。
第１図イ，ロ及び第２図イ，ロは本発明に係る
ねじ軸の熱処理変形修正方法を説明する図であ
る。第３図は本発明の方法を具体化した装置の実
施例であり、第４図はねじ軸のねじ山１ピツチ当
りの伸縮補正量δとねじ軸に負荷する駆動条件と
の関係線図を示す。また第５図は予じめ目標修正
量に相当するねじれ角θ1，θ2を与える駆動トルク
をねじ軸に与えて修正する場合のブロツク図を示
す。第６図、第７図は本発明の修正方法について
の比較実験結果を示す。 ４……ねじ軸、θ1，θ2……ねじり角。
ねじ軸の熱処理変形修正方法を説明する図であ
る。第３図は本発明の方法を具体化した装置の実
施例であり、第４図はねじ軸のねじ山１ピツチ当
りの伸縮補正量δとねじ軸に負荷する駆動条件と
の関係線図を示す。また第５図は予じめ目標修正
量に相当するねじれ角θ1，θ2を与える駆動トルク
をねじ軸に与えて修正する場合のブロツク図を示
す。第６図、第７図は本発明の修正方法について
の比較実験結果を示す。 ４……ねじ軸、θ1，θ2……ねじり角。
Claims (1)
- １ 焼入れ時に生じるねじ軸のピツチ誤差を修正
する方法であつて、焼入れ温度状態において、ね
じ軸を該ねじ軸の焼入れ時に生じるピツチ誤差に
対応したねじり角だけ捩り、焼入れ処理を施こす
と共に該ねじ軸に永久ねじれ変形を与え、焼入れ
時に生じるピツチ誤差を修正するようにしたこと
を特徴とするねじ軸の熱処理変形修正方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212946A JPS58118363A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | ねじ軸の熱処理変形修正方法 |
| GB08235601A GB2112421B (en) | 1981-12-29 | 1982-12-14 | Screw shaft deformation |
| US06/451,390 US4459164A (en) | 1981-12-29 | 1982-12-20 | Method and apparatus for compensating for axial deformation of screw shafts due to heat treatment |
| DE3247565A DE3247565C2 (de) | 1981-12-29 | 1982-12-22 | Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Steigung des Gewindes an Schraubenschäften aus Stahl beim Härten |
| IT49743/82A IT1149183B (it) | 1981-12-29 | 1982-12-24 | Procedimento ed apparecchio per compensare la deformazione assiale in alberi a vite per effetto di trattamento termico |
| FR8222029A FR2518909B1 (fr) | 1981-12-29 | 1982-12-29 | Procede et appareil de compensation de la deformation axiale par suite d'un traitement thermique, d'arbres filetes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212946A JPS58118363A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | ねじ軸の熱処理変形修正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58118363A JPS58118363A (ja) | 1983-07-14 |
| JPH0135226B2 true JPH0135226B2 (ja) | 1989-07-24 |
Family
ID=16630909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56212946A Granted JPS58118363A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | ねじ軸の熱処理変形修正方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4459164A (ja) |
| JP (1) | JPS58118363A (ja) |
| DE (1) | DE3247565C2 (ja) |
| FR (1) | FR2518909B1 (ja) |
| GB (1) | GB2112421B (ja) |
| IT (1) | IT1149183B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6718809B1 (en) * | 1998-01-10 | 2004-04-13 | General Electric Company | Method for processing billets out of metals and alloys and the article |
| JP2002115030A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Ntn Corp | 工作機械主軸用転がり軸受 |
| US6652664B2 (en) * | 2002-01-09 | 2003-11-25 | Leo R. Durocher | Oil pump screen cleaning method and apparatus |
| DE102010020942B4 (de) * | 2010-05-19 | 2012-05-10 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Spannvorrichtung und Verfahren zum Wärmebehandeln eines Langmaterials |
| TWI495809B (zh) * | 2013-01-22 | 2015-08-11 | Univ Nat Cheng Kung | Ball screw device with holding temperature function |
| JP2017014549A (ja) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | Ntn株式会社 | 機械部品の製造方法 |
| CN117139418B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-02-23 | 江苏烁源新材料科技有限公司 | 一种夹持型铝棒加工用的拉伸设备及工艺 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE154780C (ja) * | ||||
| US3488236A (en) * | 1966-12-22 | 1970-01-06 | Beaver Precision Prod | Method and apparatus for heat treating a metallic workpiece |
| SU711127A1 (ru) * | 1976-06-21 | 1980-01-25 | Предприятие П/Я Г-4585 | Способ термомеханической обработки изделий |
| FR2388887A2 (fr) * | 1977-04-26 | 1978-11-24 | Centre Techn Ind Mecanique | Procede et machine pour le traitement de pieces elancees en vue d'ameliorer leur structure interne et/ou pour les dresser |
| SU840156A1 (ru) * | 1978-02-06 | 1981-06-23 | Физико-Механический Институт Анукраинской Ccp | Способ упрочнени торсионных валов |
| JPS57181327A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | Preventing method for deformation due to heat treatment by induction hardening |
-
1981
- 1981-12-29 JP JP56212946A patent/JPS58118363A/ja active Granted
-
1982
- 1982-12-14 GB GB08235601A patent/GB2112421B/en not_active Expired
- 1982-12-20 US US06/451,390 patent/US4459164A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-12-22 DE DE3247565A patent/DE3247565C2/de not_active Expired
- 1982-12-24 IT IT49743/82A patent/IT1149183B/it active
- 1982-12-29 FR FR8222029A patent/FR2518909B1/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2518909B1 (fr) | 1988-10-28 |
| FR2518909A1 (fr) | 1983-07-01 |
| IT8249743A0 (it) | 1982-12-24 |
| GB2112421A (en) | 1983-07-20 |
| US4459164A (en) | 1984-07-10 |
| DE3247565A1 (de) | 1983-09-01 |
| IT1149183B (it) | 1986-12-03 |
| JPS58118363A (ja) | 1983-07-14 |
| GB2112421B (en) | 1985-08-21 |
| DE3247565C2 (de) | 1986-08-21 |
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