JPH0137800Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、ウオーム、ねじ、セレーシヨン、歯
車等を転造するための転造ダイスに関し、特に食
付き部から仕上げ部にかけての構造の改良に関す
るものである。

従来の技術 上記のような転造ダイスには平ダイスと丸ダイ
スとがあるが、いずれにしても、加工歯の歯先を
結ぶ歯先線が基準面から等しい距離隔てて延びる
仕上げ部と、歯先線がその仕上げ部から離れるほ
ど上記基準面に接近する食付き部とを備え、その
食付き部が仕上げ部に先立つて被加工部材に食い
付くようにされるのが普通である。

従来、この種の転造ダイスとしては、平ダイス
を例に取ると、特開昭57−175037号公報に開示さ
れているように、食付き部の加工歯の歯底を結ぶ
歯底線が、基準面たるダイス底面と平行であつ
て、かつ食付き部加工歯の歯厚寸法を食付き部端
部側から仕上げ部に向つて漸次厚くし、仕上げ部
に達した時に標準歯厚寸法となるようにしたもの
が開示されている。

また、特開昭58−145322号公報には、歯厚寸法
については上記公報と同様であるが、食付き部の
歯底線がダイス底面に対して傾斜させられた転造
平ダイスが開示されている。

その他、特開昭58−167043号公報には、転造加
圧後の弾性復帰現象の軽減を目的として仕上げ部
を複数の部分に分け、逃げ部側部分の歯厚を食付
き部側部分の歯厚より若干薄くした転造平ダイ
ス、更にはそれに加えて、ダイス底面から歯先ま
での距離を逃げ部側部分において食付き部側部分
より若干小さくした転造平ダイスが開示されてい
る。

考案が解決しようとする問題点 これら従来の転造ダイスの主なる課題は、被加
工部材の加圧創成時における素材の隆起を円滑に
すること、或いは歯数の多い歯車や大形歯車の転
造に際してその精度を向上させること等にあつ
た。しかしながら、一般に機械構造用炭素鋼系材
料からなる小径の被加工部材に対する転造につい
ては、満足できる転造製品が得られるとは言い難
いのが実情である。すなわち、ウオーム、ねじ等
の転造であつて、比較的小径でピツチ（リード
角）の大きいもの、特に、外径に対してピツチが
20％以上のものの転造においては、第５図にウオ
ーム転造の場合を示すように、被加工部材１００
が転造加圧力を受けて軸方向に延びてしまい、正
規の製品１０２に比べて延びｌが著しい。また、
このような延びｌが生じることによつて、転造さ
れたウオーム部１０４が中央部において太く、両
端部において細い中太形状となり、両端側におい
て不完全形状の歯の範囲が大きくなつてしまうな
どの問題があつた。

また、外径に対して歯の高さ、或いはねじ山の
高さが比較的大きい転造の場合には、被加工部材
の盛り上がり性が不充分で、第６図および第７図
にウオーム転造の例を示すように、前記中太形状
部分の歯部にワレC₁が生じたり、第７図に示す
ように被加工部材の軸心部にワレC₂が生じたり
する問題があつた。

このような被加工部材の延びや中太り、或いは
ワレ等の問題は、転造製品の精度云々以前の、転
造加工上の根幹に係わる致命的な欠陥と言わざる
を得ない。

問題点を解決するための手段 このような重大な問題を解決するために、本考
案は、前述のような仕上げ部と食付き部とを備え
た転造ダイスにおいて、それら食付き部と仕上げ
部との間に、歯先線が仕上げ部とほぼ一致し、か
つ歯丈が食付き部に近づくほど大きくなる加工歯
を有する中仕上げ部を設ける一方、上記食付き部
の加工歯先端形状を中仕上げ部のものと同等以上
に尖らせたことを特徴とする。

作 用 このような転造平ダイスにおいては、転造の初
期に中仕上げ部に先立つて食付き部が被加工部材
に食い付くのであるが、食付き部の加工歯先端形
状が中仕上げ部のものと同等以上に尖らせられて
いるため、食い込みの際の転造抵抗が小さく、か
つ被加工部材の加圧されることによる余肉の隆起
が大きくなるとともに、この段階で被加工部材に
形成される歯（凹凸）の歯底線が軸心に平行な方
向に確保される。続いて、中仕上げ部の加工歯に
よる加圧が行なわれるが、この加工歯の歯先線
は、仕上げ部と略一致しているため、被加工部材
に対する食込み作用は無く、その被加工部材谷部
の幅を主に歯厚方向に押し拡げることにより、転
造負荷が小さい状態で隆起部分を更に盛り上がら
せ、このような中仕上げ転造を経て仕上げ部に移
行し、そこでの仕上げが行なわれることとなる。

実施例 以下、本考案を転造平ダイスに適用した実施例
と、転造丸ダイスに適用した実施例とを図面に基
づいて詳細に説明する。

第１図および第２図には、本考案をウオーム転
造用の平ダイスに適用した場合の実施例が示され
ている。この転造平ダイス１０は、角柱体状のダ
イス素材の一側面に被加工部材（以下、素材と称
する）に対する相対移動方向Ｆの下流側から、順
次、食付き部１２、中仕上げ部１４、仕上げ部１
６および逃げ部１８を有しているが、仕上げ部１
６と逃げ部１８とは従来と同様である。そして、
これら４領域には、それぞれ複数の加工歯が形成
されているが、それらの歯スジは、上記移動方向
Ｆに対してウオームのリード角に相当する角度
（たとえば、７度程度）傾斜させられている。

この平ダイス１０の加工歯の歯先を結ぶ歯先線
Ｔは、仕上げ部１６と中仕上げ部１４との領域で
は、一直線状に延びて平ダイス１０の底面で構成
される基準平面２０と平行であるが、食付き部１
２においては、ダイス前端２２に向かうほど基準
平面２０に接近するように傾斜させられている。
また、平ダイス１０の歯底を結ぶ歯底線Ｂは、仕
上げ部１６においては基準平面２０と平行である
が、中仕上げ部１４および食付き部１２において
は、基準平面２０に対してダイス前端２２側ほど
接近する向きに一直線状に傾斜させられており、
その結果、食付き部１２においては、歯先線Ｔと
歯底線Ｂとが平行となつており、中仕上げ部１４
においては、食付き部１２に近づくほど歯先線Ｔ
と歯底線Ｂとの距離が大きくなつている。すなわ
ち、中仕上げ部１４における加工歯は、その歯先
線が仕上げ部１６におけるそれの延長線上にあ
り、かつ食付き部１２に向かうほど歯丈が大きく
なるようにされているのである。

また、平ダイス１０のピツチ線Ｐは、ダイス前
端２２からダイス後端２４に至るまで、歯底線Ｂ
に平行とされてそれとの距離が等しくされてお
り、このピツチ線Ｐの仕上げ部１６の部分を延長
した直線上に、歯先線Ｔのダイス先端２２側の端
が位置するようにされている。

第２図には、食付き部１２における加工歯２６
の歯形形状、中仕上げ部１４における加工歯２８
の歯形形状、および仕上げ部１６における加工歯
３０の歯形形状がそれぞれ示されている。これら
の歯形形状は、理解を容易にするために食付き部
１２、中仕上げ部１４および仕上げ部１６におい
て、歯直角断面を紙面に投影したものである。こ
の第２図から明らかなように、中仕上げ部１４に
おける加工歯２８の歯先側部分の厚さは、その歯
丈が食付き部１２側ほど大きくなるので、食付き
部１２側に近づくに従つて仕上げ部１６の加工歯
３０の歯厚より漸次薄くなる。一方、食付き部１
２における加工歯２６は、いずれも同様な歯形を
有し、一般的には、その歯丈が中仕上げ部１４の
加工歯２８のそれより高く、かつ歯先側部分の歯
厚が中仕上げ部１４のそれより薄くされている。
その結果、食付き部１２における加工歯先端形状
は、中仕上げ部１４におけるより尖つた形状とさ
れているのである。

なお、このような転造平ダイス１０のピツチ線
Ｐは、前述のようにダイス前端２２から後端２４
に至るまで歯底線Ｂからの距離が一定とされてい
るため、このダイス１０を製作するに際しては、
最も歯丈の大きい食付き部１２を歯形形状に対応
する切削工具もしくは研削工具を用いて、歯底線
Ｂからの歯丈が全て等しい加工歯を形成し、歯先
側部分には歯先線Ｔに沿つて別の加工を施すこと
により、例えば特開昭57−175037号公報に記載さ
れている方法等に比べて、容易かつ低コストで製
作することができる。

以上のように構成された転造平ダイス１０にお
いては、先ず転造の初期において食付き部１２が
素材外周面に食い付くのであるが、その加工歯２
６の先端形状が尖つているため、転造負荷が小さ
い状態で素材外周面に容易に食い込み、かつ食い
込み部分の余肉を流動性良く隆起させ、無理のな
い状態で比較的狭く、かつ深い転造を行う。この
段階で、素材に形成される歯の素材軸心に平行な
歯底線が決定され、素材が中太形状になることが
防止される。それに続く中仕上げ部１４において
は、その歯先線Ｔが前記基準平面２０と平行であ
るため、素材に対する食い込み作用は生じない
が、食付き部１２側から仕上げ部１６側に向つて
歯先側の歯厚が漸次厚くされているため、食付き
部１２の食い込みによつて生じた谷部を両側フラ
ンク面の方向に押し広げ、谷部の幅を広くすると
共に、山部の隆起を大きくしていき、仕上げ部１
６に移行するまでの過程で盛り上げ代を正規寸法
に近い状態まで持つていく。そして、このような
中仕上げ転造を経て仕上げ部１６に移行し、そこ
で最終的な仕上げが行われて、逃げ部１８に至る
のである。

ところで、従来において、小径の素材にリード
角の大きいウオームを転造するとき、素材が軸方
向に延びてしまう現象は、転造初期に大きな加圧
力が作用するために発生するものであつて、転造
の終期でないことは、転造品の歯形が延びた方向
に傾いてはいないこと、また破壊に近い状態では
なく正常に近い状態で盛り上がつていること等か
らも明らかである。それ故、本実施例において
は、先ず食付き部１２において尖つた加工歯２６
による深い転造を行い、その後中仕上げ部１４に
おいて谷幅を広げていくようにダイス１０が構成
されているのであり、そのため転造初期における
加圧負荷が素材の軸方向に作用することが軽減さ
れ、転造初期において素材が軸方向に延びるこ
と、中太りになること、更にはワレが生じたりす
ること等が回避され得るのである。

次に、本考案をウオーム転造用の丸ダイスに適
用した場合の実施例を第３図および第４図に基づ
いて説明する。

要するにこの実施例は、平面上に形成された前
記実施例における食付き部１２、中仕上げ部１
４、仕上げ部１６および逃げ部１８を、厚肉円板
状のダイス素材の外周面に巻きつけた格好とする
ことにより、転造丸ダイス４０としたものであ
り、この転造丸ダイス４０の回転方向Ｆに沿つ
て、順次、食付き部１２から逃げ部１８までが形
成されていて、転造起端４２から転造終端４４ま
での間でウオームの転造が行なわれるようになつ
ている。これら転造の起端４２と終端４４との間
には、切欠４６が形成されて、素材の転造が起端
４２から円滑に行い得るようにされている。ま
た、この起端４２の歯先とダイス軸心Ｏとの距離
は、仕上げ部１６におけるピツチ線Ｐのダイス軸
心Ｏからの距離に等しくされている。

いま、ダイス軸心Ｏと同心の基準円筒面４８を
想定すると、起端４２から出発した歯底線Ｂおよ
び歯先線Ｔは、食付き部１２において互いに等し
い間隔を保ちつつ、渦巻き線状に基準円筒面４８
から徐々に遠ざかり、中仕上げ部１４に至る。こ
の中仕上げ部１４において、歯底線Ｂは基準円筒
４８からさらに渦巻き線状に遠ざかるが、歯先線
Ｔはダイス軸心Ｏを中心とする円弧状に延び、仕
上げ部１６に至る。仕上げ部１６では、歯底線
Ｂ、歯先線Ｔのいずれもが、ダイス軸心Ｏを中心
として円弧状に延び、更に逃げ部１８において
は、互いの間隔を等しく保ちつつ渦巻き線状に基
準円筒面４８に接近して、終端４４へと至る。歯
底線Ｂとピツチ線Ｐとの間隔は、起端４２から終
端４４へ至るまで、全体を通じて等間隔となつて
いる。

理解を容易とするために、上記基準円筒面４８
を平面に展開すると第４図に示すようになる。す
なわち、前記第２図に示す転造平ダイス１０の場
合と同様に、食付き部１２における加工歯２６の
歯直角断面を投影した歯形形状は、中仕上げ部１
４の加工歯２８のそれより尖つており、中仕上げ
部１４の加工歯２８の先端部分の歯厚は、仕上げ
部１６に向つて漸次厚くされていて、仕上げ部１
６および逃げ部１８における加工歯３０および３
２の歯形はいずれも等しくなつている。

なお、このような転造丸ダイス４０を製作する
に際しては、最も歯丈の大きい食付き部１２の歯
形形状に対応する切削工具または研削工具を用い
て、それの切込みをカム方式或いはNC方式等で
制御することにより、歯底線Ｂからの歯丈の等し
い加工歯を形成し、次いで歯先線Ｔに沿つた加工
を別に行うことにより容易に製作することができ
る。

以上のような転造丸ダイス４０の場合であつて
も、食付き部１２が鋭く素材に食い込み、次いで
中仕上げ部１４がその食込み部を押し拡げること
となつて、前記実施例の転造平ダイス１０と実質
的に同様の作用、効果が得られる。

次に、本考案に従う転造ダイスを用いて、実際
に行つた加工結果の具体的なデータを紹介する。

その１ 転造平ダイスの全長が400mmであつて、食付き
部１２が全長の38％、中仕上げ部１４が48％、仕
上げ部１６が10％、逃げ部１８が４％の長さをそ
れぞれ占め、加工歯のリード角は7゜16′、また食
付き部１２の前端における歯丈が3.63mm、仕上げ
部１６の歯丈が2.07mmのものを使用した。そし
て、この転造平ダイスにより、単条の円筒ウオー
ムであつて、歯先円径9.75mm、基準ピツチ円径
7.95mm、歯底円径5.61mm、モジユール0.9、圧力角
14.5゜、リード角7゜16′のものを転造した。なお、
これに併せて、中仕上げ部を備えず、また食付き
部の歯先部分に所謂山払いが施されて、その加圧
面積が前端側程大きくされた従来の転造ダイスに
より同様のウオーム転造を行つた。

その結果、従来の転造平ダイスによる転造で
は、転造加工幅30mmの中央と両端との歯底径に、
0.6mmの差が生じて中太形状となり、両端部の盛
り上がり不足による不完全山は、片側にそれぞれ
2.5山、また中太部分の歯部に生じたワレは29箇
所に及び、しかも軸方向において２mmの延びが観
測された。

一方、本考案に従う上記転造平ダイスを使用し
た場合には、転造部の中央と両端との歯底径の差
は0.02mm、両端の不完全山は片側にそれぞれ１
山、ワレの生じた歯はなく、軸方向の延びは0.3
mmであつた。

その２ 転造平ダイスであつて、全長600mmのうち、食
付き部１２が60％、中仕上げ部１４が30％、仕上
げ部１６が５％、逃げ部１８が５％の長さをそれ
ぞれ占め、食付き部１２前端の歯丈が2.45mm、仕
上げ部１６の歯丈が1.76mmで、リード角が8゜11′の
平ダイスを用意した。このダイスにより、単条の
円筒ウオームを、歯先円径7.70mm、基準ピツチ円
径6.10mm、歯先円径4.18mm、モジユール0.8、圧力
角20゜、リード角8゜11′の予定寸法で転造を行つた。

結果は、その１と略同様であり、転造品の軸方
向の延びは従来のダイスを用いた場合に比べて遥
かに小さく、またワレ等も認められなかつた。

その３ 転造丸ダイスであつて、外径144mm、幅60mmを
有し、ダイス軸心周りの360゜の角度範囲のうち、
食付き部１２が220°、中仕上げ部１４が45°、仕
上げ部１６が45°、逃げ部１８が50゜の角度範囲を
それぞれ占めると共に、起端４２における歯丈が
2.50mm、仕上げ部１６での歯丈が1.80mmのものを
用意した。そして、この転造丸ダイスにより、２
条の円筒ウオームであつて、歯先円径6.68mm、基
準ピツチ円径5.09mm、歯底円径3.08mm、モジユー
ル0.8、圧力角20゜、リード角18゜06′の予定寸法で
転造を行つた。

その結果、このような転造丸ダイスの場合で
も、ほぼ良好な結果が得られ、実用化できること
が証明された。

以上、本考案の幾つかの実施例および具体的な
データを説明したが、本考案はこれらの具体的な
記載によつて限定されるものではなく、例えばウ
オームの転造以外に、ねじ類、歯車類、セレーシ
ヨン軸等を転造するためのダイスに適用すること
も可能であつて、当業者の知識に基づき種々の変
更、改良等を施した態様で本考案を実施すること
ができる。

考案の効果 以上詳記したように、本考案は、転造ダイスの
食付き部と仕上げ部との間に中仕上げ部を設ける
と共に、食付き部の加工歯先端形状を中仕上げ部
のものと同等以上に尖らせたことにより、食付き
部が素材に対して食い込み易く、また隆起させ易
くなるため、転造負荷を軽減しつつ鋭い食い込み
を行い、その後、中仕上げ部がその食い込み部を
両側に押し拡げるように加圧することにより、無
理のない円滑な転造が可能となり、特に小径素材
に対する転造においても、軸方向に延びが生じた
り、歯部或いはねじ部にワレが生じたりすること
が回避されて、良好な転造製品が得られる効果を
もたらすのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例である転造平ダイ
スを概念的に示す簡略正面図であり、第２図は、
その転造平ダイスの各部における歯形形状の一平
面への投影図である。第３図は、本考案の別の実
施例である転造丸ダイスを概念的に示す簡略正面
図であり、第４図は、その転造丸ダイスの各部の
歯形形状を示す第２図に相当する図である。第５
図、第６図および第７図は、従来の転造ダイスを
用いた場合の問題点を指摘するための説明図であ
る。 １０：転造平ダイス、１２：食付き部、１４：
中仕上げ部、１６：仕上げ部、１８：逃げ部、２
０：基準平面（基準面）、２６，２８，３０：加
工歯、４０：転造丸ダイス、４８：基準円筒面
（基準面）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 加工歯の歯先を結ぶ歯先線が基準面から等し
   い距離隔てて延びる仕上げ部と、歯先線が該仕
   上げ部から離れるほど前記基準面に接近する食
   付き部とを備え、該食付き部が該仕上げ部に先
   立つて被加工部材に食い付く形式の転造ダイス
   において、 前記食付き部と仕上げ部との間に、歯先線が
   該仕上げ部と略一致し且つ歯丈が該食付き部に
   近づく程大きくなる加工歯を有した中仕上げ部
   を設ける一方、前記食付き部の加工歯先端形状
   を該中仕上げ部のものと同等以上に尖らせたこ
   とを特徴とする転造ダイス。 (2) 前記食付き部、中仕上げ部、および仕上げ部
   が、角柱体状のダイス素材の一側面に順次形成
   されたものである実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の転造ダイス。 (3) 前記食付き部、中仕上げ部、および仕上げ部
   が、厚肉円板状のダイス素材の外周面に順次形
   成されたものである実用新案登録請求の範囲第
   １項に記載の転造ダイス。