JPH02303647A - 鍛造部品の押出し成形装置 - 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） 本発明は熱間鍛造又は温間鍛造により成形された粗形部
材の外周面の加工精度を高めるため行なわれるサイジン
グ工程で用いる鍛造部品の押出し成形装置に関する。

（従来の技術） 鍛造部品は強靭で信頼性があるのでエンジンやギアなど
の主要機械部品に広く使用されている。

鍛造部品加工法には熱間鍛造、温間鍛造、冷間鍛造があ
り、熱間鍛造は通常、８００℃〜１３００℃の温度域で
行なわれ、材料の加工性の良さより加工品の形状や寸法
に制約がなく、幅広く採用されている。冷間鍛造は常温
で行なおれ、生産性が高く、部品強度が上昇するなどの
利点がある。又、温間鍛造は、工程短縮、大物部品の加
工を可能とする上で冷間鍛造の温度域より高い温度域で
あって、しかも寸法精度の向上を計る上で熱間鍛造の温
度域より低いという両者の中間温度域（５００℃〜８０
０℃）での加工を目的として行なわれている。

ところで、ギア等の被加工物を製造する場合、一旦、素
材を略筒状に鍛造し、この外周をホブ盤にて研削し、シ
ェービング加工して完成品を得るという方法の他に、鍛
造時に歯出し成形までを行なった粗形部材を得ておき、
その後で外形寸法精度を高めるべく、冷間時にその粗形
部材をホブ盤にて研削し、シェービング加工して完成品
を得ることも行なわれている。しかし、このような方法
では熱間又は温間時に鍛造を行なうので、得られた粗形
部材は熱収縮を起し、その結果１寸法端度が悪く、完成
品を得るにはホブ盤での研削加工を十分行なうことを必
要としていた。

そこで、歯出し成形された粗形部材を熱間又は温間の鍛
造により得た後、この粗形部材の寸法精度を高めるべく
、冷間時に押出し成形装置を用いてサイジング加工を行
ない、これにより、ホブ盤での研削を排除し、生産性の
向上及び加工精度の向上を計るという方法が提案さ九で
おり、その−例が本出願人により、温間または熱間鍛造
部品の製造方法（昭和６３年１１月１１日提出の特許出
願）としてその明細書及び図面中に開示されている。

ここでは、熱間鍛造工程において、粗形部材を形成し、
潤滑処理工程において、その粗形部材の表面に金属せっ
けん層を形成する処理を行ない、その上で、冷間時にお
いて、サイジング工程で、プレスの下型取付台側に支持
されると共に自身の中央加工穴の内周壁に粗形部材の外
周面を研削する切り刃が形成されたダイを用い、粗形部
材の外周面を研削している。

即ち、このサイジング加工ではダイの中央加工穴の切り
刃により粗形部材の外周面を冷間時に研削し、所定の寸
法精度を確保している。この加工により、後から行なわ
れるシェービング加工におけるとりしろ内に粗形部材の
加工精度を保つよう成形加工している。

このような加工法によれば、生産性を上げることができ
る。しかも、この様に冷間にて行なわれるサイジング加
工では、ダイの切り刃の寸法を所要の精度に確保すれば
、被加工物の外周面も所要の加工精度で形成されること
となる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この様に製造されたギア等の被成形品は、そ
の外形寸法がサイジング加工で用いたダイの切り刃の寸
法精度により左右される。

ところが、押出し成形装置内のダイの雰囲気温度は季節
等により変化する。このため、雰囲気温度に応じてダイ
、即ち、切り刃の寸法、例えば、ピッチ円径等が温度の
増減に応じて変化すると。

被加工物の外形寸法も増減変化することとなる。

例えば、本発明者の測定によると、比較的大きな平歯車
（外形が１００ｍｍ程度の場合）では温度１℃当り１μ
のずれを生じる。

更に、被成形品が完成後において所定箇所に装着される
場合、対向する他の部材との相対的な位置関係その他よ
り、その外形形状を僅かに増減微調整することが望まし
い場合もある。

このように、被成形品の寸法を基準寸法に調整する上で
、雰囲気温度による切り刃の寸法ずれを微調整する必要
性が生じる場合、あるいは被成形品の外形寸法をその基
準寸法に対して増減微調整して成形する必要が生じる場
合もある。

このため、ダイの切り刃の外形寸法を例えば、基準値よ
り０．１ｍ乃至０．２ｍ程度増減１１ｒＩＲ整できるこ
とが必要となっている。

処が、従来はこのように被成形品の外形を必要により増
減微調整する場合、新たに所望の寸法精度のダイを製作
することを必要としており、コスト的に問題があった。

本発明の目的は、サイジング加工に用いるダイ自体の外
形寸法を微調整することにより、被成形品の寸法精度を
所望量に保持できる鍛造部品の押出し成形装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するため、本発明は、上型及び下型の
各取付台間を接離させて加圧作動を行なうプレスと、上
記プレスの下型取付台側に支持されると共に自身の中央
加工穴の内周壁に粗形部材の外周面を研削する切り刃が
形成されたダイと、上記上型及び下型の各取付台に別々
に支持されると共に上記粗形部材を上下より挾持する一
対の挾持部材とを備えＪ上記一対の挾持部材に挾持され
た上記粗形部材を上記中央加工穴に押し込みサイジング
加工するものであって、特に、上記加工穴と対向する位
置に上記ダイを加熱するヒータを配設し、上記ヒータに
は上記ダイを所要温度に保持するヒータ駆動手段が接続
されたことを特徴とする。

（作　　用） ヒータによりダイを加熱し、このダイをヒータ駆動手段
が所要温度に保持できるので、ダイは温度に応じた量だ
け熱膨張、収縮してその外形寸法を増減調整され、その
中央加工穴の切り刃により研削される粗形部材は所望の
寸法精度の被成形品に成形される。

（実　施　例） 第１図に示した鍛造部品の押出し成形装置は被成形品と
しての平歯車Ｇを製造するものである。

なお、第２図は後述の粗形部材Ａの右半分のサイジング
加工される前を、左半分はサイジング加工された後の状
態を示している。

ここでは、熱間鍛造により予め、平歯車Ｇの粗形部材Ａ
を成形しておき、そこより供給された粗形部材Ａを鍛造
部品の押出し成形装置内でサイジング加工して被成形品
である平歯車Ｇを得るものである。

なお、ここで用いる鍛造装置は、周知のもので良く、そ
の−例は前述の温間または熱間鍛造部品の製造方法（昭
和６３年１１月１１日提出の特許出願）に開示されてい
る。

このような鍛造装置は、加熱された素材を上下より圧縮
し、これにより、外周部分に歯形Ａａを。

その歯形Ａａの内側には半径方向の断面が下型をなすリ
ブＡｂをそれぞれ形成された粗形部材Ａを成形するよう
構成されたものが使用される。

鍛造部品の押出し成形装置は、第１図に示すように、概
略はプレス１としての構成を採り、上型２と下型３を上
下方向に相対的に接離作動させる。

特に、その基枠の上下にそれぞれ支持される上型２、下
型３、上型２を上下させる油圧シリンダ４゜上下基枠に
上下端が支持されると共に上型２を案内する一対のガイ
ド軸５、下型３内のダイ６を加熱するヒータ７、及びヒ
ータ７に接続されたヒータ駆動手段８とで構成されてい
る。

上型２は、油圧シリンダ４のピストンに接続されると共
にガイド軸５に両側端が摺動自在に支持された下取付台
９と、下取付台９に上端が一体的に支持された上挟持部
材としての上パンチ１０とで構成される。

他方、下型３は、プレス１の下基枠に固定された下取付
台１１と、下取付台１１に支持される下挟持部材として
の下バンチ１２と、下取付台１１に支持されると共に自
身の中央加工穴１３の内周壁に粗形部材Ａの外周面の歯
形Ａａ（第２図参照）を研削するよう、その歯形Ａａよ
りやや大きい内歯形状の切り刃１４が形成されたダイ６
とで構成されている。

上下パンチ１０．１２は中央加工穴１３内を上下に移動
するものであり、下バンチ１２はその下部に圧縮ばね１
８を対設し、上下動を可能としている。しかも、両パン
チ１０，１２１ｉ粗形部材Ａを挾持した上で切り刃１４
と干渉することが無いよう、端部の外周寸法が粗形部材
Ａの歯形Ａａの谷部よりも幾分小さくなるように外径が
決定されている。この場合。

粗形部材ＡのリブＡｂは断面工学状に形成されている。

上下両パンチ１０，１２は粗形部材Ａの上下開側面の環
状の凹部Ａｌ、Ａ２と係合するような凸状端部を成し、
それらの端面が、鍛造工程で使用される鍛型である下型
の上面（又は、少なくとも外周部と同様）及び上型の下
面と略同等形状に形成されている。

なお、第２図の右側は粗形部材Ａを上パンチと下パンチ
との間に挾持し、案内歯部１４１に挿入した状態、又同
じく左側は右側の状態から両パンチ１０．１２を下方に
移動させて切り刃１４を通過させ歯形のサイジング加工
をした後の粗形部材Ａの状態を示すものである。

第２図に示すように、ダイ６の中央加工穴１３の内周壁
には、上位置より、歯形Ａａよりやや大きい内歯形状の
案内歯部１４１と、これにより下方に延出するテーバ状
部１４２と、これにより下方に延出し、実質的に歯形Ａ
ａを成形する切り刃１４とが順次形成されている。

ここで、ダイ６は常温（２０℃とする）で加工される際
に、その切り刃１４の外形寸法の一つであるピッチ円径
Ｄｐが基準ピッチ円径Ｄｐａより所要量−Ｘμだけ小さ
く形成される。即ち、このダイ６のピッチ円径ＤＰを基
準ピッチ円径Ｄｐａに合わせるには、後述の加熱膨張処
理を必要とするように構成されている。

第２図に示すように、ダイ６はその下面側であって、中
央加工穴１３を囲む位置に環状溝１５を形成され、そこ
にヒータ７を嵌着し、しかも、ダイ６の要部には温度セ
ンサ１６が取付けられている。

ここでのヒータ７は円筒状の金属ケース内に発熱体（シ
ーズヒータ）を収納したメタロツクヒータとして構成さ
れており、そのリード線７０１はコントローラ８内のヒ
ータ駆動回路８０４に接続されている。又、温度センサ
１６はその温度情報をコントローラ８内の入出力回路８
０３に入力するよう構成されている。なお、符号１７は
指定温度情報をコントローラ８に入力する温度指定スイ
ッチを示している。

コントローラ８は制御回路８０１と、所定の温度制御プ
ログラム（第４図参照）を書き込まれた記憶回路８０２
と、入力信号を受け、制御信号を出力する入出力回路８
０３と、上述のヒータ駆動回路８０４と、Ａ／Ｄ変換器
８０５とで構成されている。

このような鍛造部品の押出し成形装置の作動を被成形品
としての平歯車Ｇを製造する工程（第５図参照）と共に
説明する。

初めに、素材のはだ焼鋼を所定温度（約１２５０℃）に
加熱し、略鍛型状に１次成形する。更に、図示しない鍛
造装置の雌型と雄型との間に１次成形した素材を入れて
圧縮し、これにより、外周に完成時の歯形Ａａより歯形
外周が所要量大きい歯形部と、中央にリブＡｂを備えた
平歯車Ｇ用の粗形部材Ａを２次成形し、熱間鍛造工程を
終了する。

ついで、粗形部材Ａの表面に金属せっけん層を形成する
。

即ち、粗形部材Ａをリン酸亜鉛溶液からステアリン酸ナ
トリウム溶液へと順次浸漬させて、粗形部材Ａの表面に
ステアリン酸亜鉛層を生成させる。

これにより、金属せっけん層が粗形部材Ａ表面に形成さ
れ、潤滑処理工程を終了する。

この後、サイジング工程に移る。

この場合、コントローラ８には既に温度スイッチ１７よ
り指定温度情報Ｔｘが入力され、その指定温度Ｔｘにダ
イ６を保持するようヒータを駆動する。

即ち、ここで制御回路８０１は、第４図にその制御の流
れを示すように、温度センサ１６よりの温度情報Ｔと温
度指定スイッチ１７よりの指定温度Ｔｘ情報とを取り込
み１両値を比較し、その偏差を無くすよう、ヒータ７を
駆動するための出力を発する。

ヒータ駆動回路８０４は、この制御信号に応じて、ヒー
タ７に駆動電力を供給し、ダイ６の温度を増減させる。

なお、ここではダイ６に強制冷却手段は装着されて無く
、単に、大気への放熱による自然冷却作用を利用して冷
却手段に代えている。しかし場合により、冷却水循環手
段等の強制冷却手段を装着してもよい。

ここで平歯車Ｇは、基準寸法に成形されるものとし、ダ
イ６の切り刃１４のピッチ円径Ｄｐ４基準ピッチ円径Ｄ
ｐａに保持するものとする。

このため１例えば第６図の概算表に基づき、ダイの雰囲
気温度を基準ピッチ円径を得るための基準温度Ｔａ（こ
こでは８０℃とする）を指定温度ＴＸとして求める。

なお、平歯車Ｇの外形寸法を基準径より増減微調整した
い場合は、ダイ６のピッチ円径Ｄｐを基準ピッチ円径Ｄ
ｐａより増減させるべく、その温度値を第６図の概算表
に基づき求め、その指定温度情報を温度指定スイッチ！
７によりコントローラ８に入力することとなる。ここで
用いる第６図の概算表は各装置毎に前以て作成しておく
。

この様な状態に保持された鍛造部品の押出し成形装置に
粗形部材Ａをセットする。即ち、上下パンチ１０．１２
により粗形部材Ａを挾持し、これをダイの切り刃１４に
対して上方より下方に通し、所望の寸法以外の部分（歯
形Ａａの回りについて例えば０．２ｍ〜０．５ｍ程度）
が剪断され、歯形Ｂａが形成されサイジング工程が終了
する。

このサイジング加工後の平歯車Ｇは下型３下方より取り
出され、歯形Ｂａ上面のパリが除去され、次のシェービ
ング工程に入る。

このシェービング工程では１周知のシェービング装置に
掛けられ、その歯形Ａａの部分の所定量のとりしるの研
磨処理がなされ、歯幅方向の曲面化処理もなされ、平歯
車Ｇが完成する。

この様に、第１図の鍛造部品の押出し成形装置は、基準
寸法の平歯車Ｇの製造時に、ダイをヒータにより所要温
度に加熱し、ダイをその温度に応じた量だけ熱膨張させ
、ダイのピッチ円径Ｄｐを基準ピッチ円径Ｄｐａに容易
に微調整出来る。このため、平歯車Ｇの外形寸法精度を
容易に所望量に微調整できる。

上述の鍛造部品の押出し成形装置は平歯車Ｇの外周歯部
のサイジング加工を行なうのに利用されていたが、この
他にも、例えば各種の引き抜き成形装置のダイに本発明
を適用出来、被成形品の外形寸法の微調整を容易に行な
うことができる。

（発明の効果） 以上１本発明はダイをヒータにより所要温度に加熱し、
ダイを熱膨張、収縮させダイの外形寸法を増減調整品き
るので、その中央加工穴の切り刃により粗形部材をサイ
ジング加工して得られた被成形品の寸法精度は所望量に
容易に調整保持されるという効果がある。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例としての鍛造部品の押出し成
形装置の全体構成図、第２図は同上成形装置のダイの部
分、特に粗形部材のサイジング加工前を右側に加工後を
左側に表した拡大断面図、第３図は第１図の同上成形装
置のダイの部分の平面図、第４図は第１図の同上成形装
置内のコントローラが行なう制御プログラムのフローチ
ャート、第５図は本発明装置を用いたサイジング工程を
含む平歯車Ｇの製造工程図、第６図は第１図の同上成形
装置のダイ温度−切り刃のピッチ円の増減量特性図であ
る。

１・・・プレス、２・・・上型、３・・・下型、６・・
・ダイ、７・・・ヒータ、８・・・コントローラ、９・
・・下取付台、１０・・・上パンチ、１１・・・下取付
台、１２・・・下パンチ、１３・・・中央加工穴、１４
・・・切り刃、Ａ・・・粗形部材、Ａａ・・・歯形、Ｇ
・・・平歯車。

形４因　　　　処５■ 処Ｏ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上型及び下型の各取付台間を接離させて加圧作動を行な
   うプレスと、上記プレスの下型取付台側に支持されると
   共に自身の中央加工穴の内周壁に粗形部材の外周面を研
   削する切り刃が形成されたダイと、上記上型及び下型の
   各取付台に別々に支持されると共に上記粗形部材を上下
   より挾持する一対の挾持部材とを備え、上記一対の挾持
   部材に挾持された上記粗形部材を上記中央加工穴に押し
   込みサイジング加工する鍛造部品の押出し成形装置にお
   いて、上記加工穴と対向する位置に上記ダイを加熱する
   ヒータを配設し、上記ヒータには上記ダイを所要温度に
   保持するヒータ駆動手段が接続されたことを特徴とする
   鍛造部品の押出し成形装置。