JPH064892B2 - レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法 - Google Patents

レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法

Info

Publication number
JPH064892B2
JPH064892B2 JP58083690A JP8369083A JPH064892B2 JP H064892 B2 JPH064892 B2 JP H064892B2 JP 58083690 A JP58083690 A JP 58083690A JP 8369083 A JP8369083 A JP 8369083A JP H064892 B2 JPH064892 B2 JP H064892B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
laser
ball screw
screw
screw shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58083690A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59208022A (ja
Inventor
健治 布目
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority to JP58083690A priority Critical patent/JPH064892B2/ja
Publication of JPS59208022A publication Critical patent/JPS59208022A/ja
Publication of JPH064892B2 publication Critical patent/JPH064892B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は鋼製品の熱処理方法、特にボールねじのボール
転走面部分の表面をレーザビームを用いて熱処理する方
法に関するものである。
[従来の技術] ボールねじは現在ロボットやコンピュータ制御された工
作機械等で数多く使用されており、その送り精度(ねじ
リード角、ねじピッチ等)で工作機械等の性能が左右さ
れる重要な機素である。これらの製品の実用的熱処理方
法としては、一般的には2通りあり、その一つは浸炭熱
処理であり、もう一つは高周波誘導加熱処理である。し
かしこれらの熱処理ではボールねじが比較的長尺な軸で
あるため、製品間に不均一な伸縮や曲り等の熱処理歪が
大きく、ねじ先のオーバーヒート、過浸炭、或いは焼き
むら等の熱処理トラブルも少なくない。又、このため浸
炭熱処理の場合は曲りを少なくするため大型の縦型浸炭
炉が使用されていた。しかしこうした方法では上記トラ
ブルを完全になくすことは不可能であり、必要な仕上げ
精度を確保するために変形分を見越した取り代をつけた
り、曲り修正を行ったり、後工程で多大な労力を費やさ
なければならなかった。
そこで上記浸炭熱処理及び高周波誘導加熱処理の欠点を
除去するものとして、近時レーザビームを加熱手段とす
る熱処理方法が開発されている。
この熱処理方法の1例としては、例えば特開昭55−1
1142号公報に記載された「レーザビームによる鋼製
品表面の熱処理方法」等がある。当該熱処理方法は、第
1図に示す如くレーザビーム発生装置(1)から照射され
たレーザビーム(2)を凸レンズ(3)を通してラック(4)表
面の歯溝(5)に照射させ、熱処理を行なうものである。
尚、この方法によってラック(4)の歯溝(5)の熱処理を行
なう時には、レーザビーム(2)及びラック(4)のいずれか
一方或いは両者を平行移動させることにより、ラック
(4)の歯溝(5)を順次熱処理するようにしている。
このように、レーザビーム(2)を用いてラック(4)の歯溝
(5)の熱処理を行なえば、ラック(4)は端部から順次局部
加熱、自己冷却を起し、焼入れされることになり、ある
瞬間における加熱部分は非常に微小な範囲ですむため、
ラック(4)の全体的な熱処理歪も少なくてすむ。
しかし上記した如くラック(4)にレーザビーム(2)を照射
する時、図示の如くレーザビーム(2)をラック(4)の歯溝
(5)に照射することにより、対向する両壁面(イ)(ロ)を連
続的に焼入れしていくと次のような問題が生じる。
即ちラック(4)の送りピッチが小さい場合、歯溝(5)と歯
溝(5)との距離が近接するため、ある歯溝(5)の両壁面
(イ)(ロ)の焼入れが終了し、ラック(4)が1ピッチ送られ
て隣接する歯溝(5)′の両壁面(イ)′(ロ)′は焼入れされ
る時、壁面(ロ)と壁面(イ)′との距離が接近しているた
め、壁面(イ)′加熱時の熱が熱伝導によって壁面(ロ)に伝
わり、壁面(ロ)が焼戻しされてしまい、確実な焼入れが
行なえないといった欠点があった。
又、このようにレーザビーム(2)によって順次ラック(4)
の歯溝(5)に焼入れを行なうと、ラック(4)全体が急速に
加熱されることはないが、歯溝(5)からの熱がラック(4)
内部に徐々に貯えられ、焼入れ中にラック(4)の全長に
伸びが生じ、レーザビーム(2)が歯溝(5)に正確に照射さ
れなくなるといった欠点もあった。
従って上記熱処理方法を用いてボールねじのボール転走
面の熱処理を行なう場合も、上記と同様の欠点が生じる
といった問題があった。
[発明が解決しようとする課題] この発明の技術的課題は、 送りピッチの小さいボールねじの送りねじ部にレーザビ
ームを用いて焼入れを行なう場合は、焼入れ組織が焼戻
されるのを防止すると共に、焼入れ時、ボールねじの内
部に熱が徐々に貯えられ、ボールねじに伸びが生じるの
を防止し、ボールねじの硬化すべきボール転走面範囲を
正確に照射できるようにすることである。
[課題を解決するための手段] この発明のレーザ照射によるねじ軸表面硬化方法は、ね
じ軸を回転させるとともにレーザビーム発生装置に対し
て相対的に移動させ、レーザビーム発生装置から照射さ
れる1本のレーザビームを光線分割用ミラーによって2
方向に分割し、この分割した各レーザビームを光線分割
用ミラーの両側方に配置した反射用ミラーによって反射
させることにより、ねじ軸表面の1つのねじ山の左右の
フランク面に同時に照射してねじ軸表面を硬化させるに
あたり、ねじ軸の下半分を冷却水中に浸漬させ、かつ、
レーザビーム照射面に圧縮空気を吹き付けることを特徴
とする。
[作用] ねじ軸の下半分を冷却水に浸漬させるのは焼入れの進行
に伴ってボールねじの内部に徐々に熱が蓄積することの
ないようにするためである。このようにボールねじの下
半分を冷却水中に浸漬させておくことによって、焼入れ
中にボールねじが伸びるのを防止できるので、ボールね
じのフランク面にレーザビームが正確に照射される。
また、ねじ軸表層部に水が付着したままレーザビームを
照射すると反射等のためレーザビームによる加熱吸収が
不安定となり加熱むらの原因となるが、このレーザビー
ムが照射される面に圧縮空気を吹き付けることによりレ
ーザビーム照射面は常に乾燥状態に維持される。
[実施例] 第2図は本発明に係るねじ軸表面硬化方法によってボー
ルねじのボール転走面に焼入れを行なう時の具体的実施
例を示す図面である。
図中(10)はレーザビーム発生装置(図示せず)から照射
されるレーザビーム(11)の強度を平均化させるためのビ
ームインテグレータ、(12)はビームインテグレータ(10)
を通過してきたレーザビーム(11)を2方向に分割するた
めの光線分割用ミラー、(13a)(13b)は光線分割用ミラー
(12)によって分割された両ビーム(11a)(11b)をそれぞれ
所定の方向に反射させるための第1及び第2の反射用ミ
ラー、(14a)(14b)は第1及び第2の反射用ミラー(13a)
(13b)によって反射された各レーザビーム(11a)(11b)を
それぞれ集光させるための第1及び第2の凸レンズであ
る。(A)は上記2本のレーザビーム(11a)(11b)によって
焼入れが行なわれるボールねじであり、当該ボールねじ
(A)は回転しながら水平方向に移動するように支持され
ており、又ボールねじ(A)の下半分はボールねじ冷却用
の冷却水(15)中に浸漬するようにしてある。
上記構成に於いて、本発明に係る方法によってボールね
じ(A)のボール転走面(B)表面に焼入れを行なうには、先
ずボールねじ(A)を回転させながら水平方向にスライド
させると同時に、レーザビーム発生装置からビームイン
テグレータ(10)を介してレーザビーム(11)を照射する。
するとレーザビーム(11)は光線分割用ミラー(12)によっ
て図中左右に2分割された後、各レーサビーム(11a)(11
b)は光線分割用ミラー(12)の両側に配置した第1及び第
2の反射ミラー(13a)(13b)によって反射され、各ミラー
(13a)(13b)と対応している第1或いは第2のレンズ(14
a)(14b)によってそれぞれ集光され、ボールねじ(A)に照
射される。そして第3図に示す如く、両レーザビーム(1
1a)(11b)はボールねじ(A)のボール転走面(B)の1つのね
じ山(D)の左右のフランク面(α)(β)(ボール転走
面)に同時に照射し、当該部分の焼入を行なう。
尚この時、ボールねじ(A)の下半分は冷却水(15)中に浸
漬しているため、ボールねじ(A)を回転させると同時に
スライドさせながらボールねじ(A)に焼入れを行なう
と、ボールねじ(A)のレーザビーム(11a)(11b)が照射さ
れる面に冷却水が付着しているため、当該レーザビーム
照射面には圧縮空気を吹き付け、レーザビームが照射さ
れる面を常に乾燥させるようにしておく。なお、圧縮空
気の代わりにNガス等の不活性ガスを使用することに
より水の飛散と同時に金属表面の加熱による酸化を防止
するという効果も期待できる。
[発明の効果] このように、ボールねじのボール転走面(B)の1つのね
じ山(D)の左右のフランク面(α)(β)にレーザビー
ム(11a)(11b)を同時に照射し、当該部分を焼入れすれ
ば、ねじが1ピッチ送られ、隣接するねじ山(D)′の左
右のフランク面(α)′(β)′が焼入れされる時、フ
ランク面(β)(α)′間の距離は、フランク面
(α)′(β)′間の距離よりも長いため、フランク面
(α)′から熱伝導によってフランク面(β)に伝わる
伝導熱の大半は軸の中心方向へ拡散され、その絶対量は
少なくなる。従ってボール転走面(B)のフランク面
(α)(β)、(α)′(β)′・・・を順次焼入れす
る時、すでに光照射を終了した焼入れ組織部分が焼戻し
されるのを防止でき、レーザビーム(11a)(11b)による高
品質の焼入れを確実に行なえる。
又、レーザビーム(11a)(11b)による焼入れを行なう時、
焼入れの進行に伴ってボールねじ(A)の内部に徐々に熱
が蓄積することのないようにボールねじ(A)の下半分を
冷却水(15)中に浸漬させているため、焼入れ中にボール
ねじ(A)が伸びるのを防止できる。したがって、レーザ
ビーム(11a)(11b)があらかじめ定められた相対的送りに
従ってボールねじ(A)のフランク面に正確に照射され、
高精度の焼入れを達成することができる。
レーザビームが照射される面に圧縮空気を吹き付けるこ
とによってレーザビーム照射面は常に乾燥状態に維持さ
れる。したがって、加熱むらが起こらず安定したレーザ
ビームによるねじ軸表面の焼入硬化が達成され、ねじ軸
表面の品質保証に寄与する。
又、ミラー(13a)(13b)の取付角及び凸レンズ(14a)(14b)
の種類を調整するたけで、レーザビーム(11a)(11b)の照
射角度、ビーム強度のバランス等の調整を自由且つ容易
に行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図はレーザビームを用いた熱処理方法の従来例を示
す図面、第2図は本発明に係るねじ軸表面硬化方法を説
明するための説明図、第3図は本発明に係る方法によっ
てねじ軸表面にレーザビームを照射した時の状態を示す
図面である。 (A)…ボールねじ、(B)…ボール転走面、(D)…ねじ山、
(α)(β)…フランク面、(11)(11a)(11b)…レーザビ
ーム、(13a)(13b)…ミラー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ねじ軸を回転させるとともにレーザビーム
    発生装置に対して相対的に移動させ、レーザビーム発生
    装置から照射される1本のレーザビームを光線分割用ミ
    ラーによって2方向に分割し、この分割した各レーザビ
    ームを光線分割用ミラーの両側方に配置した反射用ミラ
    ーによって反射させることにより、ねじ軸表面の1つの
    ねじ山の左右のフランク面に同時に照射してねじ軸表面
    を硬化させるにあたり、ねじ軸の下半分を冷却水中に浸
    漬させ、かつ、レーザビーム照射面に圧縮空気を吹き付
    けることを特徴とするレーザ照射によるねじ軸表面硬化
    方法。
JP58083690A 1983-05-12 1983-05-12 レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法 Expired - Lifetime JPH064892B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58083690A JPH064892B2 (ja) 1983-05-12 1983-05-12 レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58083690A JPH064892B2 (ja) 1983-05-12 1983-05-12 レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59208022A JPS59208022A (ja) 1984-11-26
JPH064892B2 true JPH064892B2 (ja) 1994-01-19

Family

ID=13809483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58083690A Expired - Lifetime JPH064892B2 (ja) 1983-05-12 1983-05-12 レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH064892B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611694B2 (en) 2011-05-20 2017-04-04 Atlas Copco Secoroc Ab Thread device, thread joint and drill string component for percussive rock drilling

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10315957A1 (de) * 2003-04-08 2004-10-28 Ejot Gmbh & Co. Kg Schraube mit einer partiell gehärteten Funktionsspitze und Verfahren zu ihrer Herstellung
RU2599466C2 (ru) * 2014-11-28 2016-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛАЗЕРТЕРМ" Способ лазерной обработки поверхности резьбовых соединений из низколегированных сталей
DE102017117257A1 (de) 2017-07-31 2019-01-31 Fischerwerke Gmbh & Co. Kg Betonschraube
JP6654212B2 (ja) * 2018-03-15 2020-02-26 Ntn株式会社 機械部品の製造方法および機械部品の製造装置
RU2759200C1 (ru) * 2021-02-01 2021-11-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" Способ закалки элементов конического резьбового соединения источником лазерного излучения (варианты)
CN114774638A (zh) * 2022-04-21 2022-07-22 河南中原特钢装备制造有限公司 高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面淬火方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5625928A (en) * 1979-08-07 1981-03-12 Toshiba Corp Heat treatment of worm gear

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611694B2 (en) 2011-05-20 2017-04-04 Atlas Copco Secoroc Ab Thread device, thread joint and drill string component for percussive rock drilling

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59208022A (ja) 1984-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4533400A (en) Method and apparatus for laser hardening of steel
US4250372A (en) Process and apparatus for the heat treatment by high energy beams of surfaces of steel products
EP0147190A1 (en) Method and apparatus for laser gear hardening
JP2004035953A (ja) レーザー光を利用した焼入れ方法及び装置
US4250374A (en) Process and apparatus for the surface heat treatment of steel products by a laser beam
JPH064892B2 (ja) レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法
JPH01316415A (ja) ポリゴンミラーを用いたレーザ熱処理装置及び方法
JPS62134118A (ja) 板ばねの形状精度修正方法
JP2901138B2 (ja) ベンディング金型に焼入れを行う金型焼入れ方法並びにその装置
JP2002129239A (ja) レーザ焼入れ方法及び装置
JP2666288B2 (ja) マルチモードレーザビームによる熱処理方法
JPH0790358A (ja) レーザ焼入れ装置
RU2675884C1 (ru) Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений
JPH04314827A (ja) ボールねじのねじ軸製造方法
JPH02122016A (ja) レーザ光による溝部焼入装置
JPH03188212A (ja) レーザ熱処理方法
JPH083123B2 (ja) レーザ焼入れ方法
JPS63223121A (ja) 段部を有する物品の製造方法
JPS6223054B2 (ja)
JPH07252521A (ja) レーザ焼入れ方法
JPH01152220A (ja) 工具刃先の焼入れ方法
JPS59200718A (ja) 鋼製品表面の熱処理方法及び装置
JP3849638B2 (ja) カムの焼入れ方法
JPS63277719A (ja) レ−ザ焼入れ装置
JPH05287362A (ja) 円周表面の熱処理方法