JPH0938746A

JPH0938746A - 転造用ダイス

Info

Publication number: JPH0938746A
Application number: JP20992995A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ikushima; 幸一生島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】成形荷重の低減を図る。【解決手段】平転造ダイス１２が複数備えた成形歯１
２ａ，１２ｂ，１２ｃの歯高を漸増し、歯側壁面の傾き
を、完成品の側壁面の傾きに徐々に接近するように形成
することによって、前段階の成形歯１２ａで成形された
粗材１１の山部と次の成形歯１２ｂとの間に空間１１ｂ
を形成し、成形歯１２ｂによって排除された余肉を前記
空間１１ｂに向けて流動させることによって、排除した
余肉の流動抵抗による成形荷重の上昇を防止する。した
がって、比較的低い成形荷重で精度の高い転造を行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、歯車やスプライ
ン等の転造に用いられる転造用ダイスに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、円筒状粗材に歯車の歯やスプ
ライン歯を、平転造ダイスによって成形する場合には、
例えば図４に示すように、ダイスとしては、成形歯の歯
形状が完成した製品の歯形状と同一で、歯の高さのみを
徐々に高く変化させたものが使用されている。

【０００３】すなわち、図４において符号１は円筒状の
粗材、２はダイスの成形歯、３は完成した製品の歯車の
歯形輪郭線で、図４（Ａ）に示すように、円筒状の粗材
１の表面に対して、完成した製品の歯車の歯形３と同じ
形状のダイスの成形歯２が垂直に圧接する。

【０００４】次に、成形歯２ａの先端が粗材１の表面に
浅く嵌入する。そしてこの嵌入に伴って排除された粗材
１の余肉１ａは、この成形歯２の近傍の粗材１の表面に
余肉溜１ｂとなって盛り上がって山部の一部を形成する
（図４（Ｂ）参照）。そして、歯高の高い次の成形歯２
ｂの先端が、粗材１に更に深く嵌入することにより、排
除された余肉１ｃは、前工程で排除された余肉溜１ｂを
押し上げるようにしてより高い余肉溜１ｄとなる（図４
（Ｃ）参照）。また更に歯高の高いその次の成形歯２ｃ
によって余肉１ｅが排除され、前工程で排除された余肉
１ｄを押し上げるようにしてより高い余肉溜１ｆとなる
（図４（Ｄ）参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、粗材１の
転造加工時にダイスの成形歯２によって排除された谷部
の余肉１ａ，１ｃ，１ｅは、成形歯２の近傍外側に溜ま
って余肉溜１ｂ，１ｄ，１ｆとなって山部を形成する。
このようにして、ダイスの成形歯２の歯高が漸増するの
に従って、粗材１の谷部の加工箇所が深くなるため、前
工程（一段前の成形歯）により排除された余肉１ｂ（１
ｄ）の下側へ、新たに排除された余肉が供給されること
となる。その結果、加工硬化した余肉（先に排除された
余肉）を、新たに排除された余肉と共に流動させること
となり、排除された余肉が累積すると、これを流動させ
るために大きな力が必要となり加工荷重が増大するとい
う問題があった。

【０００６】さらに、ダイスが排除する余肉は、成形抵
抗が小さくなるようにダイスの成形歯に沿って流動しよ
うとするが、前記した従来のダイス構造では、成形歯２
の近傍に隙間や空間はない。したがって、前工程で排除
された余肉１ｂ，１ｄの移動距離が長くなり、加工が進
むに連れて流動抵抗が増加するという問題があった。

【０００７】そこで、流動抵抗の増加を抑えるダイス構
造として、ダイスの成形歯の歯高を漸増させるととも
に、この成形歯の厚みを、成形初期においては完成した
製品の歯車の歯厚より薄くして、最終的には製品の歯厚
と同一に成形されるように漸増させた転造用平ダイスが
提案されている（特公昭６０−３８８９号公報参照）。

【０００８】しかし、この歯厚が漸増する形式の平転造
ダイスの場合にも、ダイスの各成形歯の側壁の傾斜角度
は、完成品の歯車の側壁の傾斜角度と同じに形成されて
いる。そのため、この成形歯を粗材の表面に対して垂直
に嵌入させると、歯厚が薄くなった分、成形抵抗は低減
されるが、排除される余肉の移動方向および移動距離
は、前述した従来の平転造ダイスの場合と同じため、成
形荷重は余り低減できなかった。

【０００９】この発明は、上記の事情に鑑みなされたも
ので、転造加工時の余肉の流動抵抗の上昇を抑え、低い
成形圧で成形することのできる転造用ダイスを提供する
ことを目的としている。

【００１０】これは、転造ダイスの成形歯の形状を徐々
に変化させることによって、排除された余肉を収容する
空間を転造粗材とダイスとの間に形成することによって
達成される。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の課
題を解決するための手段として、初期成形歯群から最終
成形歯群までの複数の成形歯が所定ピッチで形成された
転造用ダイスにおいて、前記複数の成形歯が、前記初期
成形歯から最終成形歯に向けてそれぞれの歯高を漸増す
るとともに、歯側壁面の傾斜角度が完成品の歯側壁面の
傾斜角度に徐々に接近するように形成されていることを
特徴としている。

【００１２】そして、このように構成することによっ
て、ダイスに複数備えた成形歯の歯高が漸増し、歯側壁
面の傾きが徐々に起きる方向に変化するため、前段階の
成形歯で成形された粗材の山部と次の成形歯との間に空
間が形成される。したがって、成形歯によって粗材の谷
部から排除された余肉は、成形歯に沿って移動して前記
粗材の山部と成形歯との間の空間に充填される。また次
の段階においても、更に排除された余肉の上面と、次の
成形歯との間に空間が形成され、この空間へ排除された
余肉が充填される。

【００１３】したがって、成形歯によって排除される余
肉は、先に排除されている余肉の上側の空間を埋めるよ
うに移動するため、空間が無く、先に排除された余肉を
押し上げるようにして余肉を排除する従来の転造用ダイ
スによる場合と比べて、流動抵抗は小さく抑えられるた
め、比較的低い成形荷重で転造される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の転造用ダイス
を、一般的な平歯車成形用の平転造ダイスに適用した一
実施例を図１ないし図３に基づいて説明する。

【００１５】一対の平転造ダイス１２によって、円筒状
粗材１１を上下から挟圧した状態で転動させ、この粗材
１１の外周部に山部１３と谷部１４とを交互に形成して
歯車を製造する。

【００１６】図２に断面を示すようにこの平転造ダイス
１２は、図において左側から導入部Ｌ1 、成形部Ｌ2 、
仕上げ部Ｌ3 および逃げ部Ｌ4 の４つの部分で構成され
ている。そして、転造代を有する前記成形部Ｌ2 には、
導入部Ｌ1 側から順に、初期成形歯１２ａ群と、中間成
形歯１２ｂ群と、最終成形歯１２ｃ群（それぞれ１個の
み図示）が所定のピッチ（Ｐ2 ×２）で形成されてい
る。

【００１７】また、これら各成形歯１２ａ，１２ｂ，１
２ｃの形状は、歯厚Ｗ0 が一定で、初期成形歯１２ａか
ら中間成形歯１２ｂ、更に最終成形歯１２ｃの順に、そ
の歯高が漸増して最終的には、仕上げ部Ｌ3 に形成され
た仕上げ歯１６の歯高と一致し、また歯側壁面の傾斜角
度（工具圧力角：cutter pressure angle ）αが漸減
し、最終的には仕上げ歯１６の傾斜角度α3 （α3 ＝２
０度(又は１４．５度)）と一致するように形成されてい
る。

【００１８】また、各成形歯の歯先幅は、歯厚Ｗ0 が一
定であるため、歯高と歯側壁面の傾斜角度αとが決まる
と自動的に決定され、初期成形歯１２ａの歯先幅Ｗ1 が
最も狭く、中間成形歯１２ｂの歯先幅Ｗ2 の順に拡幅し
て、最終的には仕上げ歯１６の歯先幅Ｗ3 と一致するよ
うに形成されている。

【００１９】すなわち、図２に示すように、初期成形歯
１２ａ群は、歯高が低く、かつ歯側壁面の傾斜角度αが
大きく（α1 ）形成されている。そして、この初期成形
歯１２ａは、前記歯高および側壁面の傾斜角度αが同一
の成形歯を、このダイスによって成形する平歯車の歯数
と同数ずつ備えると共に、歯高が漸増し、かつ傾斜角度
（工具圧力角）αが漸減するように形成された複数組の
歯群で構成されている。

【００２０】また、前記初期成形歯１２ａ群に連続して
設けられた中間成形歯１２ｂ群は、歯高をより高くし、
歯側壁面の傾斜角度（工具圧力角）α2 が、初期成形歯
群の最後の成形歯１２ａの歯側壁面の傾斜角度α1 より
も小さく形成されるとともに、成形する平歯車の歯数と
同数を１組とし、さらに歯高が漸増し、かつ前記傾斜角
度が漸減するように複数組の歯群で構成されている。

【００２１】さらに、前記中間成形歯１２ｂ群に連続し
て設けられた最終成形歯１２ｃ群は、歯高が漸増し、歯
側壁面の傾斜角度α3 が、中間成形歯群の最後の成形歯
１２ｂより、歯高が高く、かつ歯側壁面の傾斜角度（工
具圧力角）α3 が小さく形成されるとともに、成形する
平歯車の歯数と同数を１組とし、さらに歯高が漸増し、
かつ傾斜角度αが漸減する複数組の歯群で構成されてい
る。

【００２２】次に、上記のように構成されるこの実施例
の平転造ダイス１２を用いて、円筒状粗材１１から平歯
車を転造する場合について説明する。

【００２３】図１(A) において符号１１は円筒状粗材
で、作図の便宜上、直径を∞にしてその外周を直線状に
表しており、この外周面に山部１３と谷部１４とを交互
に形成する。

【００２４】円筒状粗材１１を、上下一対の平転造ダイ
ス１２（下側は図示せず）間に挟圧した状態で、両平転
造ダイス１２を相対方向にスライドさせると、両平転造
ダイス１２間で粗材１１が転動する。

【００２５】この転造初期においては、平転造ダイス１
２の成形部Ｌ2 の導入部側（図２において左寄り）に形
成された初期成形歯１２ａ群によって成形される。ま
た、初期成形歯１２ａは、転造する歯車の歯数と同数の
同形歯を１組にして複数組設けられているため、粗材１
１が１回転して次の段階の初期成形歯１２ａに係合し
て、段階的に転造される。

【００２６】このとき、初期成形歯１２ａは、図１(B)
に示すように、歯高が低く、かつ歯側壁面の傾斜角度
（工具圧力角）が大きく形成されている。そのため、初
期成形歯１２ａによって粗材１１の余肉が排除されて谷
部１４となる凹部１１ａが形成されるとともに、この凹
部１１ａから排除された余肉は、初期成形歯１２ａの近
傍において、粗材１１の平滑な表面と初期成形歯１２ａ
の溝部との間に形成される空間内に送り込まれて、山部
１３となる余肉溜１１ｂが形成される。

【００２７】次に、例えば中間成形歯１２ｂによって成
形されるとすると、図１(C) に示すように、中間成形歯
１２ｂによって、さらに深く凹部１１ｃが形成されると
ともに、この凹部１１ｃから排除された余肉は、前工程
において排除された余肉溜１１ｂの表面と中間成形歯１
２ｂの溝部との間に形成される空間内に送り込まれてフ
ィルアップする。その結果、山部１３の位置に形成され
た余肉溜１１ｂの上側に、さらに余肉溜１１ｄとして積
み上げられる。

【００２８】さらに、図１(D) に示すように、転造が進
んで最終成形歯１２ｃによって成形されると、さらに深
く凹部１１ｅが形成されて所定の深さの谷部１４が形成
されるとともに、この凹部１１ｅから排除された余肉
は、前工程において排除された余肉溜１１ｄの表面と最
終成形歯１２ｃの溝部との間に形成される空間内に供給
されることによってフィルアップされる。その結果、余
肉溜１１ｄの上側に、さらに余肉溜１１ｆとして積み上
げられ、所定の高さの山部１３が形成される。

【００２９】そして、最終成形歯１２ｃによって所定の
高さと深さとにそれぞれ成形された山部１３と谷部１４
とは、仕上げ歯１６によってさらに転造されることによ
り、表面仕上げされて平歯車が完成する。

【００３０】したがって、初期成形歯１１ａと中間成形
歯１１ｂと最終成形歯１１ｃの順に、歯高が漸増すると
ともに、歯側壁面の傾斜角度（工具圧力角）が徐々に小
さくなるため、各成形歯１２ａ，１２ｂ，１２ｃの溝部
と粗材１１との間に空間が形成され、この空間に、各成
形歯１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって排除された余肉が
充填される。その結果、排除された余肉の流動抵抗の上
昇が抑えられるため、比較的低い成形荷重によって、歯
形精度の高い平歯車の転造を行うことができる。また、
比較的低い成形荷重によって精度の高い転造ができるた
め、用いる平転造ダイスの損耗を防ぎ、ダイス寿命を長
くすることができる。

【００３１】また、この実施例においては、平転造ダイ
ス１２の成形部Ｌ2 において、転造代が増加するのに従
って歯形ピッチは、成形過程の隣接する歯先を結ぶ線分
の長さの半分（直角三角形の斜辺に相当）をＰ1 とし、
完成品の歯先ピッチの半分（直角三角形の底辺に相当）
をＰ2 とした時に、（Ｐ1 −Ｐ2 ）だけ長くなる。特
に、成形部Ｌ2 が極端に短い場合にはその値が大きくな
るため周速の違いによるスベリが発生する。したがっ
て、（Ｐ1 −Ｐ2 ）の値が小さくなるようにピッチ補正
を行えば、周速の違いによるスベリが発生せず、波形曲
線の最適化が図れ、精度の高い転造を行うことができ
る。

【００３２】また、この実施例においては、平転造ダイ
ス１２の初期成形歯１２ａから最終成形歯１２ｃまでの
各歯の歯厚Ｗ0 を一定にした場合について説明したが、
この歯厚を、初期成形歯１２ａにおいては厚く設定し、
その後、漸減させて最終成形歯１２ｃで歯厚Ｗ0 となる
ように設定しても成形荷重を低減することができる。

【００３３】また、上記実施例においては、この発明の
転造ダイスを一般的な平歯車の転造に用いる平転造ダイ
ス１２に適用した場合について説明したが、この平転造
ダイス１２の成形歯をダイス移動方向に対して所定の角
度（直角を除く）を持たせて形成することによって、ヘ
リカルギヤ成形用転造ダイスとすることができる。

【００３４】また、上記実施例においては、一般的な歯
幅の平歯車の転造用ダイスの場合について説明したが、
歯幅が特に大きい平歯車等を転造する場合には図３に示
すように、平転造ダイス２２の各成形歯２２ａを、その
歯筋方向に傾きＫ1 を持たせて形成すれば、歯車の歯筋
方向の逐次加工が可能となるため、歯幅方向の歯形状の
自由度が大幅に拡大する。

【００３５】さらに、上記実施例においては、この発明
の転造用ダイスを平転造ダイスに適用した場合について
説明したが、加工開始位置を制御すれば丸形転造ダイス
にもほぼ同様に実施することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の転造用ダ
イスは、複数備えた成形歯の歯高と側壁面の傾きとが徐
々に変化して、前段階の成形歯で成形された粗材の山部
と次の成形歯との間に空間が形成されるので、排除され
た余肉が前記空間に向けて流動してその空間内に収容さ
れるので、排除される余肉の流動抵抗が上昇せず、比較
的低い成形荷重で精度の高い転造を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の平転造ダイスによる平歯
車の転造過程を示す説明図である。

【図２】この発明の一実施例の平転造ダイスを示す一部
省略断面側面図である。

【図３】この実施例の平転造ダイスの変形例を示す要部
拡大図である。

【図４】従来の平転造ダイスによる平歯車の転造過程を
示す説明図である。

【符号の説明】

１１円筒状粗材１１ａ，１１ｃ，１１ｅ凹部１１ｂ，１１ｄ，１１ｆ空間１２平転造ダイス１２ａ初期成形歯１２ｂ中間成形歯１２ｃ最終成形歯１３山部１４谷部Ｌ2 成形部 α1 ，α2 ，α3 歯側壁面の傾斜角度（工具圧力角）ＣＬピッチ線Ｋ1 傾き

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】初期成形歯群から最終成形歯群までの複
数の成形歯が所定ピッチで形成された転造用ダイスにお
いて、前記複数の成形歯が、前記初期成形歯から最終成形歯に
向けてそれぞれの歯高を漸増するとともに、歯側壁面の
傾斜角度が完成品の歯側壁面の傾斜角度に徐々に接近す
るように形成されていることを特徴とする転造用ダイ
ス。