JPH07290181A - 歯車の製造方法及びその製造装置 - Google Patents
歯車の製造方法及びその製造装置Info
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Abstract
となくスエジングとスピニングにて歯車を成形する。 【構成】 円板状の素材の外周部を400〜500℃に
加熱してから、この外周部を、軸芯方向へのスエジング
加工にて肉厚にし、ついでこの肉厚にした外周部にスピ
ニング加工にて歯車を塑性成形する。
Description
行なわれるギヤの製造方法及びその装置に関するもので
ある。
公報にて開示されたドライブプレートの製造方法を先願
として提案した。この先願の発明に係るドライブプレー
トの製造方法は、円板素材の外周部をスエジングダイに
て軸心方向にスエジング加工してこの円板素材の外周部
を肉厚にし、ついでこのスエジング加工部の内側部を軸
方向に押圧して皿状のブランクを成形し、さらにこのブ
ランクの外周部と内周部の一方に支持ダイを圧入し、他
方の歯型ダイを圧入して上記ブランクの外周部と内周部
の一方に歯車を成形するようにしており、さらに、この
ようにして製造されたブランクの外周部と内周部の一方
に転造加工や機械加工により歯車を成形するようにして
いる。
ドライブプレートの製造方法にて用いられる円板状の素
材は、一般に高炭素鋼板であり、あるいは、強度をそれ
ぞれ必要とせず、スエジング加工による加工硬化により
必要な強度となるような場合には軟鋼板が用いられる。
グ加工は常温で行なわれていたため、素材の流動性が低
く、スエジング加工により素材にひび割れが生じること
があり、また加工刃具の寿命が短かった。この素材の割
れを防止する手段として特願平4−171408号に示
された方法が知られているが、この方法では、球状化処
理によるコスト高が考えられ、また加工限界による材質
の制約があり、しかも加圧による塑性変形に要する力が
大で加工工程が多く、加工時間も大幅に長くなり、この
点からもコスト高はまぬがれなかった。
ので、円板状の素材の外周部のスエージング加工及び、
このスエージング加工による肉厚部の歯形転造(スピニ
ング)加工時における素材のひび割れを防止でき、また
上記スエージング加工及びスピニング加工用の加工装置
を小型化できると共に、工具及びダイの長寿命化を図る
ことができ、さらに加工工程を短縮できて加工時間を短
縮でき生産性の向上を図る等の作用効果を奏することが
できるようにした歯車の製造方法を提供することを目的
とするものである。
に、本発明に係る歯車の製造方法は、円板状の素材の外
周部を400〜500℃に加熱してから、この外周部
を、軸芯方向へのスエジング加工にて肉厚にし、ついで
この肉厚にした外周部にスピニング加工にて歯車を塑性
成形する。また、このように塑性成形された歯車部分を
焼入れ温度まで加熱してから焼入れする。
置は、円板状の素材を支持する素材支持部の周囲に、粗
成形加工ユニットと、仕上げ成形加工ユニットと、高周
波加熱ユニットをそれぞれの工具支持部を上記素材支持
部に対して接離可能にして設け、上記粗成形ユニットの
工具支持部を上記素材支持部に対して選択的に対向可能
にして複数設けると共に、この各工具支持部に、素材支
持部に支持された素材の外周部を肉厚にするスエジング
ダイと、この肉厚部に歯車を粗成形する歯車粗成形用の
スピニングダイとをそれぞれ支持し、また仕上げ成形加
工ユニットに歯車仕上げ成形用のスピニングダイを支持
し、この両スピニングダイを、歯形成形部材と、この歯
形成形部材の軸方向両側に固着され、かつ歯形成形部材
より大径にしたフランジにて構成した構成となってい
る。
はスエジン加工にて肉厚にされ、ついで、この肉厚部に
粗成形用と仕上げ成形用のスピニングダイにて歯車が塑
性成形される。この歯車成形部は必要に応じて高周波加
熱して焼入れされる。
グダイによる歯車の成形は部分的に密閉鍛造状に行なわ
れる。
る。 (第1工程)板厚が2〜3mmの板材を円板状に打抜き
成形した円板状の素材1を、図1に示すように、これの
外周部のスエンジング加工部1aを避けた軸心側を固定
台2と押圧板3にて挾持して固定する。このとき、固定
台2の軸心に設けた位置決めピン4を円板素材1の軸心
に嵌合して位置決めを行なう。 (第2工程)ついで、図2に示すように、上記スエジン
グ加工部1aを高周波加熱装置5にて400〜500℃
に加熱する。
スエジングダイ6にて上記素材1のスエジング加工部1
aを軸心方向のスエジング加工を行なう。このときの加
工形状は図に示すように、外周側が細くなるようにす
る。 (第4工程)ついで、図4に示すように、肉厚状になっ
たスエジング加工部を、歯車粗成形用のスピニングダイ
7にてスピニング加工して、この部分に断面形状を角状
にした歯車8が粗成形される。
歯車仕上げ成形用のスピニングダイ9にて上記歯車8を
スピニング加工にて仕上げ成形する。
における素材1のそれぞれの加工部の温度は、まず第2
工程にて加熱されて400〜500℃になり、その後、
第3工程のスエジング加工による塑性変形による摩擦に
より500℃より高い温度に昇温する。しかしながらこ
のときの温度は再結晶温度である700℃を越えない。
これは第4・第5の工程においても同様であり、上記ス
エジング加工及びスピニング加工は400℃以上、70
0℃にて行なわれる。
を付加された状態で塑性加工されることになり、加工圧
力は冷間加工の場合の1/2程度となる。そして、しか
もこの温度が実質的に700℃以下であることにより加
工部にスケールが発生することがない。
ニング加工による塑性変形による加工硬化が生じ、素材
1の本来の硬度より硬度が高くなる。このため、強度を
それ程必要としない部分である場合は、この第5工程に
よる成形品を完成品として実用に供する。なおこの場合
の素材1は成品として特に熱処理を行なわないことによ
り、高炭素鋼以外にSPC材等の軟鋼板を用いてもよ
い。
合には、素材1に高炭素鋼板を用いる。そして上記第5
工程の次に、第6工程として塑性成形部を第2工程で用
いた高周波加熱装置5にてこの部分を焼入れ温度まで加
熱して、第7工程として急冷して焼入れを行なう。この
加熱及び冷却は固定台2と押圧板3にて挾持された状態
で行なわれるので、加熱、冷却による歪み変形が防止さ
れる。
グ加工の前にスエジング加工部分を400〜500℃に
加熱する理由を以下に述べる。鋼材の伸び率は、図6に
示すように、400℃から450℃を越える部分にわた
って急激に良くなる、これは加熱によって成生される低
炭素マルテンサイトがフェライトと2次元的セメンタイ
トに分解し、ε炭化物が消え、2次元的セメンタイトが
析出してセメタイトが軟化するためである。一方を加熱
上限を500℃にしたのは、これ以上加熱すると、スエ
ジング加工時の塑性変形の摩擦熱により、この塑性加工
部が700℃を越えてしまって加工部にスケールが発生
することによる。
例を図7から図10に基づいて説明する。図7、図8は
歯車の製造装置の全体を示すもので、10は素材支持部
であり、この素材支持部10の周囲に粗成形加工ユニッ
ト11と、仕上げ成形加工ユニット12と高周波加熱ユ
ニット13が配置されている。
ョンがタレット状に順次上記素材支持部10に対向する
ようにして設けてあり、この各ステーションに、第3工
程用のスエジングダイ6、第4工程用の粗成形用のスピ
ニングダイ7がそれぞれ装備されている。なお上記ステ
ーションが多い場合には、上記スエジングダイ及びスピ
ニングダイ7は、それぞれ成形度を変えて複数づつ分け
て各ステーションに装着してもよい。また複数のダイの
組合せにより、複数の形状の成形が必要に応じて加工が
可能になる。
10に対してそれぞれボールねじとサーボモータにより
正確に位置制御され、素材支持部10に支持された素材
1に対する嵌合位置をセンサにて確認の上、加圧移動す
るようになっている。そして各ステーションによる成形
加工は素材1を回転して行ない、各ダイはこれに従動し
て回転させる。
が終了したら、この粗成形加工ユニット11の最後の加
工ダイを後退させてから仕上げ成形加工ユニット12を
前進させてこれの歯車仕上げ成形用のスピニングダイ9
を素材1に嵌合して仕上げ成形加工を行なう。仕上げ成
形加工ユニット12の前進動作は上記粗成形加工ユニッ
ト11の各ステーションと同様にボールねじとサーボモ
ータにより正確に行なわれる。
に対して離接するようになっていて、両加工ユニット1
1,12が素材支持部10より後退していることを確認
してから前進動して素材1の加工部を所定の温度、すな
わち、加工前には400〜500℃に、また加工後には
焼入れ温度、例えば900℃にそれぞれ加熱する。
切替えは、(1)電極を取替えて電圧を変える、(2)
周波数を変える、(3)コイルと被加熱部品の距離を変
える、(4)加熱時間を変える、等の条件設定により行
なう。
で、これは歯形成形部品14と、この歯形成形部品14
の軸方向両側を挾着する両側のフランジ部材15,16
とからなっていて、この両フランジ部材15,16の外
径は歯形成形部材14の先端より大径になっている。こ
のスピニングダイの構成は粗成形用、仕上げ成形用でそ
れぞれダイ形状が異なるだけで同じである。
ニングされる歯車8は、歯形成形部材14と、これの両
側のフランジ部15,16にて構成される凹状部で、部
分的に密閉鍛造状に成形される。
成形用ダイ11a,11bによる粗成形状態を示すもの
で、素材1の歯車8は各ダイにより順次正常の歯形に成
形されていく。
部のスエジング加工及び、このスエジング加工による肉
厚部のスピニング加工時における素材1のひび割れを防
止できる。
工が冷間加工時より1/2程度と小さくなるため各加工
用の装置を小形化できると共に、工具及びダイの長寿命
化を図ることができる。さらに加工工程を短縮できて加
工時間を短縮できる。従って生産性が向上される。
素材1を加熱して加工するにもかかわらず、その温度は
700℃を越えないことにより、成形加工時のスケール
の発生をゼロにすることができて肌荒れのない成形品を
得ることができる。
部分的に密閉鍛造状に行なわれるので、歯形部はヒケが
生じることなく正確な形状に成形される。
状態を示す断面図である。
る。
面図である。
す断面図である。
図である。
る。
ある。
である。
押圧板、4…位置決めピン、5…高周波加熱装置、6…
スエジングダイ、7,9…スピニングダイ、8…歯車、
10…素材支持部、11…粗成形加工ユニット、12…
仕上げ成形加工ユニット、13…高周波加熱ユニット、
14…歯車成形部材、15,16…フランジ部材。
Claims (3)
- 【請求項1】 円板状の素材の外周部を400〜500
℃に加熱してから、この外周部を、軸芯方向へのスエジ
ング加工にて肉厚にし、ついでこの肉厚にした外周部に
スピニング加工にて歯車を塑性成形することを特徴とす
る歯車の製造方法。 - 【請求項2】 円板状の素材の外周部を400〜500
℃に加熱してから、この外周部を、軸芯方向へのスエジ
ング加工にて肉厚にし、ついでこの肉厚にした外周部に
スピニング加工にて歯車を塑性成形し、その後、この歯
車部分を焼入れ温度まで加熱してから焼入れすることを
特徴とする歯車の製造方法。 - 【請求項3】 円板状の素材を支持する素材支持部の周
囲に、粗成形加工ユニットと、仕上げ成形加工ユニット
と、高周波加熱ユニットをそれぞれの工具支持部を上記
素材支持部に対して接離可能にして設け、上記粗成形加
工ユニットの工具支持部を上記素材支持部に対して選択
的に対向可能にして複数設けると共に、この各工具支持
部に、素材支持部に支持された素材の外周部を肉厚にす
るスエジングダイと、この肉厚部に歯車を粗成形する歯
車粗成形用のスピニングダイとをそれぞれ支持し、また
仕上げ成形加工ユニットに歯車仕上げ成形用の密閉鍛造
状に余肉をガイドするスピニングダイを支持し、この両
スピニングダイを、歯形成形部材と、この歯形成形部材
の軸方向両側に固着され、かつ歯形成形部材より大径に
したフランジとにて構成したことを特徴とする歯車の製
造装置。
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