JPH09206875A - 歯形の成形方法及びその方法に使用する歯形成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な歯形の成形方法及びその方法に使用す
る歯形成形金型を提供する。 【解決手段】 素材Ｍが略１５０〜１，２００℃の温間
若しくは熱間加工温度に加熱されているから、プレス鍛
造の際の変形抵抗は小さくなるが摩擦抵抗が増加する。
従って、雌ダイス部の寿命が冷間鍛造の場合の金型より
も短くなるが、耐用寿命が尽きると雌ダイス１０のみを
使い捨て交換する。この雌ダイス１０は、ホブ盤等によ
る歯切り加工により歯形部１３を形成するものであり、
使い捨て交換を行っても、放電加工により成形して超仕
上加工を施すことにより鏡面に加工する必要がなく、冷
間鍛造の歯形成形金型に比して、製作費が著しく安価と
なる。空冷途中にサイジングを行うため再加熱する必要
がなく、製造コストの低減に寄与でき、製品単価の点で
従来の歯切り成形製品に対して優位となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温間若しくは熱間
加工温度に加熱した素材に、歯形を成形する方法及びそ
の方法に使用する歯形成形金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレス打ち抜きによる歯形成形
は、精密仕上金型を用いる冷間加工により行われていた
（特公平６−８５９６９号公報）。歯形成形を行うダイ
スは、一体型であって、熱処理後放電加工によりダイス
入口に所定のＲ面若しくはテーパ及び歯形部を形成する
とともに、Ｒ面、歯面、歯底面等の素材との接触面は、
超仕上により磨きを施して鏡面に形成していた。そし
て、このダイスにより成形した一次製品に対して、仕上
加工、面付け加工等を行った後、歯形部に対する焼入れ
及び焼鈍等の熱処理を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記精
密仕上金型は一体型であり、鏡面加工等の精密加工を必
要とするため非常に高価となる。また、その金型に供す
る材料には、引き抜き、コイリング、溶接及びバリ取り
等の前加工を施こす必要があり材料費も高くなる。従っ
て、製品単価が高くなり、歯切り成形製品に対して優位
性を持つものではなかった。本発明は上記に鑑みてなさ
れたもので、安価な歯形の成形方法及びその方法に使用
する歯形成形金型を提供することを目的とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載された歯形の成形方法は、素材を温間
若しくは熱間加工温度に加熱する加熱工程と、歯切り加
工により歯形を形成した雌ダイス部のみを使い捨て交換
可能に固定した歯形成形金型に、前記加熱工程を経た前
記素材をセットして加圧し、内周若しくは外周に歯形を
有する一次製品を製造するプレス鍛造工程と、該プレス
鍛造後の空冷途中の前記一次製品をサイジング用金型に
セットして加圧整形するサイジング工程とからなること
を特徴とする。

【０００５】請求項２に記載された歯形の成形方法は、
請求項１に記載の構成において、前記サイジング工程後
の一次製品の残熱を利用して焼入を行う焼入加工工程を
備えたことを特徴とする。

【０００６】また、請求項３に記載された歯形成形金型
は、ダイホルダの上部に受圧部を形成するとともに、該
受圧部の上部に、内周若しくは外周に歯切り加工により
歯形を形成した雌ダイス部を使い捨て交換可能に載置固
定し、該雌ダイス部の内周若しくは外周に、温間若しく
は熱間加工温度に加熱した素材をセットするようにした
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の作用及び効果】請求項１に記載された歯形の成
形方法は、先ず温間若しくは熱間加工温度に加熱した素
材を、歯形成形金型にセットしてプレス鍛造を行い、内
周若しくは外周に歯形を有する一次製品を製造する。そ
して、この一次製品は空冷途中でサイジング用金型にセ
ットして加圧整形する。このプレス鍛造の場合、素材を
温間若しくは熱間加工温度に加熱することにより、摩擦
抵抗が増加して雌ダイス部の寿命が冷間鍛造の場合の金
型よりも短くなるが、耐用寿命が尽きるとこの雌ダイス
部のみを使い捨て交換する。しかしながら、雌ダイス部
はホブ盤等による歯切り加工により歯形を形成するもの
であり、冷間鍛造の歯形成形金型のように、放電加工に
より成形して超仕上加工を施し鏡面に加工する必要がな
く、製作費が著しく安価となり上記のように使い捨て交
換を行っても十分経済的なメリットを有する。また、空
冷途中にサイジングを行うため再加熱する必要がなく、
製造コストの低減に寄与できる等の効果を有する。

【０００８】請求項２に記載された歯形の成形方法は、
サイジング工程後の一次製品の残熱を利用して焼入を行
うもので、ランニングコストの低減に寄与でき製品単価
を一層安価とすることができる効果を有する。

【０００９】請求項３に記載された歯形成形金型は、雌
ダイス部に形成する歯形をホブ盤等による歯切り加工に
より形成されたもので、金型製作費が従来の精密仕上金
型に比して格別に安価となる。そして、歯形成形部をダ
イホルダの上部の受圧部に載置固定するもので、該歯形
成形部のみを容易に使い捨て交換することができ、製品
単価の点において従来の歯切り成形製品に対して十分優
位性を有する。また、歯形成形部をダイホルダの受圧部
に載置固定したものであるから、両者の接合面間の隙間
をプレス鍛造時の空気逃げとして活用でき、素材の流動
が良好になって歯形の成形性が向上する等の効果を有す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態を、丸棒鋼
材をリング形に形成してその外周に歯形を成形する態様
により説明する。図１は本発明方法の概略の製造工程を
示すブロック図である。製造工程は、加熱工程１０１、
歯形成形プレス鍛造工程１０２、歯形部に対する仕上サ
イジング加工工程１０３、歯形部に対する焼入加工工程
１０４及び焼戻し加工工程１０５からなる。

【００１１】上記歯形成形プレス鍛造工程１０２に用い
るプレス鍛造金型につき図２を参照して説明する。プレ
ス機の図示しないスライダには、上部ダイセット１が固
定されている。このダイセット１には、パンチホルダ２
によりパンチ３が取り付けられている。パンチ３の下端
部は、中心穴４を穿設して筒状に形成されている。ま
た、プレス機の図示しないボルスタには、下部ダイセッ
ト５が固定されている。該下部ダイセット５の中心孔６
には、下方から圧力装置の押上げ部７が挿入されてい
る。下部ダイセット５上には、円筒形のダイホルダ８が
固定されている。

【００１２】ダイホルダ８の上部には受圧部９が形成さ
れている。そして、その受圧部９の上面に歯形成形用の
雌ダイス１０が載置され、締着ボルト１１により締着さ
れている。雌ダイス１０は、リング形状をなしその内周
下部に形成した段部１２に歯形部１３が形成されてい
る。歯形部１３には図２及び図３に示すように、面付け
加工部１３ａが形成されている。該歯形部１３はホブ盤
を用いた歯切り加工により形成され、通常の研削及び磨
き加工や熱処理が施されている。

【００１３】また、下部ダイセット５の中心には、エジ
ェクタプレート１４が載置されている。そして、該エジ
ェクタプレート１４の外周と円筒形のダイホルダ８の内
周との間に支持リング１５が配置されている。支持リン
グ１５の上面には、カウンタ１６の下部フランジ１７が
載置されている。カウンタ１６の外周には、エジェクタ
リング１８が嵌装されている。下部フランジ１７には、
貫通孔１９が穿設されエジェクタプレート１４上に配置
したエジェクタピン２０が挿通され、エジェクタリング
１８を突き上げるようになっている。エジェクタリング
１８の上端の位置は、ダイホルダ８の上面位置に合致さ
せている。

【００１４】さらに、エジェクタリング１８の上端位置
に合わせてカウンタ１６には、縮径段部２１が形成され
その縮径段部２１から上部の縮径部２２の外周を雌ダイ
ス１０の内周に対向させている。縮径部２２の上端は、
雌ダイス１０の上面と面一となっている。対向する雌ダ
イス１０の内周と縮径部２２の外周とにより形成される
環状溝２３に、リング形の素材Ｍをセットする。環状溝
２３の入口を構成する雌ダイス１０の内周口縁と縮径部
２２の外周縁にはＲ面取りが施されるとともに、テーパ
面１０ａ，２２ａが形成されている。

【００１５】以下各工程順に、リング形の素材Ｍの外周
に歯形を成形する方法について説明する。加熱工程１０
１では、丸棒鋼材をカールさせた後、素材Ｍの１個相当
分ずつに切断するとともに、両端をフラッシュバット溶
接により接合してリング形状とした素材Ｍの材質や鋼材
の外径等に応じて１５０℃〜１，２００℃に加熱する。

【００１６】歯形成形プレス鍛造工程１０２では、加熱
工程１０１を経たリング形の素材Ｍが、対向する雌ダイ
ス１０の内周と縮径部２２の外周とにより形成される環
状溝２３内にセットされる。プレス機のスライダが下降
して、上部ダイセット１に取り付けたパンチ３により素
材Ｍを加圧して、雌ダイス１０とカウンタ１６の縮径部
２２及びエジェクタリング１８の上端面により構成され
る密閉型内に押し込む。このとき、密閉型内に閉じ込め
られる空気は、雌ダイス１０とダイホルダ８の受圧部９
の上面との接合面の隙間から排出される。このため、素
材Ｍの雌ダイス１０の歯形部１３に沿う材料の流動が良
好になり、外周に歯形が転写成形されるとともに、歯形
に対して面付け加工部１３ａにより面付け加工が施され
る。そして、プレス機のスライダが上昇すると、圧力装
置が作動して押上げ部７がエジェクタプレート１４を押
上げる。これにより、エジェクタピン２０がエジェクタ
リング１８が上昇して、外周に歯形が成形された素材Ｍ
を環状溝２３から押し上げる。上記のように素材Ｍに歯
形成形して製造した一次製品は、大気中で自然冷却す
る。

【００１７】一次製品の歯形部に対する仕上サイジング
加工工程１０３では、上記空冷により一次製品の温度
が、概ね８５０〜９００℃に下がったころ見計らって、
図示しないサイジングダイスを備えたプレス機を用いて
仕上加工を行う。仕上加工は、サイジングダイス内に一
次製品を押し込み、歯形部等に対して最終製品として要
求される寸法精度に整形するものである。そして、歯形
部に対する焼入加工工程１０４では、上記一次製品の歯
形に対して７８０〜８５０℃に加熱して焼入を行う。続
く焼戻し加工工程１０５では、焼入加工後放冷されて室
温に下がった一次製品を２００℃程度に再加熱する。そ
の後、ショットピーニング等によりバリ取り等を行う。
以上により、図４（ａ），（ｂ）に示すように外周先端
部に歯形が形成されたリング形の歯車が製造される。図
４（ａ）に示したものは、外周先端部に面付け５２を施
された歯形５３と端部に座５４とが一体に形成された座
付リングギヤ５１である。また、図４（ｂ）に示したも
のは、外周先端部に面付け６２が施された歯形６３が形
成された一般的なプレーンリングギヤ６１である。

【００１８】上記した方法によれば、素材Ｍが略１５０
〜１，２００℃の温間若しくは熱間加工温度に加熱され
ているから、プレス鍛造の際の変形抵抗は小さくなるが
摩擦抵抗が増加する。従って、雌ダイス部の寿命が冷間
鍛造の場合の金型よりも短くなるが、耐用寿命が尽きる
と雌ダイス１０のみを使い捨て交換する。この雌ダイス
１０は、ホブ盤等による歯切り加工により歯形部１３を
形成するものであり、使い捨て交換を行っても、放電加
工により成形して超仕上加工を施すことにより鏡面に加
工する必要がなく、冷間鍛造の歯形成形金型に比して、
製作費が著しく安価となる。また、空冷途中にサイジン
グを行うため再加熱する必要がなく、製造コストの一層
の低減に寄与でき、製品単価の点において従来の歯切り
成形品に対して優位となる。

【００１９】また、歯形成形用の雌ダイス１０は、その
歯形部１３をホブ盤等による歯切り加工により形成し
て、ダイホルダ８の上部の受圧部９に締着ボルト１１交
換可能に締着するもので、両者の接合面間の隙間をプレ
ス鍛造時の空気逃げとして活用でき、素材Ｍの材料流動
が良好になり歯形の成形性が向上する利点を有する。

【００２０】その他、１５０〜１２００℃に加熱した素
材を、歯形成形プレス鍛造により歯形及び面付け加工
し、自然冷却又は微風冷却により２００〜６５０℃に冷
却した状態で、歯形部に対するサイジング加工を施こし
て、室温に下がった一次製品を７００〜８５０℃に再加
熱して、歯形部に対する焼入加工を施こす方法もある。
この方法は、サイジングを低温で行い再加熱により焼入
を行うもので、製造工程の精管理が容易となる。

【００２１】上記した説明にように一次製品の歯形部に
施こす面付け加工は、素材に対する歯形成形時と同時に
行う場合の他に、仕上げサイジング加工時、或いは専用
の面付け加工金型を用いて行うこともできる。尚、上記
発明の形態において説明した歯形の成形方法は、丸棒鋼
材のみならずリング形の角棒鋼材に対しても適用でき
る。さらに、リング形状以外の形状の素材に対する歯形
成形にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の概略の製造工程を示すブロック図
である。

【図２】本発明方法の歯形成形プレス鍛造工程で使用す
るプレス鍛造型を示す断面図である。

【図３】本発明方法の歯形成形プレス鍛造型の要部の拡
大断面図である。

【図４】本発明方法で製造されるリング形歯車の断面図
である。

【符号の説明】

１０１...加熱工程 １０２...歯形成形プレス鍛造工
程 １０３...仕上サイジング加工工程 １０４...焼入加
工工程 １０５...焼戻し加工工程 ８...ダイホルダ ９...受圧部 １０...雌ダイス
１３...歯形部 １３ａ...面付け加工部 Ｍ...素材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素材を温間若しくは熱間加工温度に加熱
   する加熱工程と、歯切り加工により歯形を形成した雌ダ
   イス部のみを使い捨て交換可能に固定した歯形成形金型
   に、前記加熱工程を経た前記素材をセットして加圧し、
   内周若しくは外周に歯形を有する一次製品を製造するプ
   レス鍛造工程と、該プレス鍛造後の空冷途中の前記一次
   製品をサイジング用金型にセットして加圧整形するサイ
   ジング工程とからなることを特徴とする歯形の成形方
   法。
2. 【請求項２】 前記サイジング工程後の前記一次製品の
   残熱を利用して焼入を行う焼入加工工程を備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の歯形の成形方法。
3. 【請求項３】 ダイホルダの上部に受圧部を形成すると
   ともに、該受圧部の上部に、内周若しくは外周に歯切り
   加工により歯形を形成した雌ダイス部を使い捨て交換可
   能に載置固定し、該雌ダイス部の内周若しくは外周に、
   温間若しくは熱間加工温度に加熱した素材をセットする
   ようにしたことを特徴とする歯形成形金型。