JPH11254081A - 高精度の歯形を有する各種歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主に切削加工で製造されていた、高精度の歯
形を有する各種歯車を、生産性の高い冷間プレス加工に
置き換え、コストを低減する。 【構成】 鍛造加工によって成形され、鍛流線（ファイ
バー）の繋がった素材をクリアランスが極めて小さく、
特殊な断面形状から成るダイスを有する金型を使用し、
冷間プレス打ち抜き加工を行う。冷間プレス打ち抜き加
工は２ステージからなり、第１ステージの工程では、打
ち抜き手前で加工完了し、第２ステージの工程では、第
１ステージの加工の残りカスと極めて少ない仕上げ代を
打ち抜く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧減速機、自動
車等に用いられる、比較的厚い、高精度の歯形を有する
各種歯車を、冷間汎用プレス機を用いて、温、熱間鍛造
後、高精度に製造する加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高精度の歯車を有する各種歯車を
製作する場合、温、熱間鍛造により粗材を製作し、焼き
ならし等熱処理後、旋盤、フライス盤等で外周部や内側
の歯形状部を精密加工し、その後ホブ加工ないしは、シ
ェービング加工を加えた後に、焼き入れ等熱処理後の熱
歪み除去の為の研磨加工を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の製作法では、鍛
造後全て切削加工になる為、生産性が著しく悪く、一個
あたりの製作所要時間は、２０分ないし３０分である。
さらに、大型な工作機も必要である上に、切削スピード
を上げれば、精度が低下してしまう欠点を持っている。
又歯車表面部分に焼き入れ処理をする時、ホブ加工又は
シェービング加工で、歯形部の素材のファイバーが切断
されている為、熱歪みが大きく発生する欠点がある。本
発明は、上記課題を解決する為に、切削加工を、生産性
が極めて高く、品質精度の安定した冷間プレス加工に置
き換え、安価で高精度な歯形を有する各種歯形を製造可
能とするものである。

【０００４】

【問題を解決する為の手段】請求項１記載の方法の特徴
本説明は、外周部に歯車を有する平歯車を例にする。第
１工程として、原材料を、温、熱間鍛造により成形す
る。その際歯形外周部の鍛流線（ファイバー）は、切断
されることなく連続している。粗材Ｕの寸法は、第４工
程（荒半抜き工程）で打ち抜く為の余肉、０．５ないし
５ｍｍが付けられている。本工程は、トランスファー装
置等を使用し連続加工も可能である。第２工程は、前工
程で成形した粗材Ｕの余肉（バリ）除去する。第３工程
は、内部組織改善の為の熱処理（歯車用鋼材では通常、
球状化焼鈍）冷間プレス加工を円滑に行う為のボンデ処
理を行う。第４工程において、冷間域でプレス加工を行
うと、歯形外周部、内側の穴外周部に、クラックや抜き
ダレが発生し易い。それらを防止する手段として、本工
程では、打ち抜く手前で、プレスが下死点に達するよう
に金型設計をする。即ち、パンチとダイスは交錯しない
為、クリアランスを極めて小さく（場合によってはゼ
ロ）する事が可能であり、最も重要な歯形外周部に、ク
ラックや抜きダレが発生しない。半抜きの為、抜きカス
排出装置が不要であり、パンチ、ダイス類は設計上の制
約が少なく、剛性のある高い強度にする事ができる。上
部加圧力を低減する為、ダイス入り口に特殊テーパー部
（５ないし３０度）を設け、その下にストレート部（抜
き打ち厚さの７０％以下）を設け、それより下は逃がし
部（直径で０．１ないし２ｍｍ以内）を設ける。又パン
チとダイスが交錯しない事もあいまって、金型の命数を
大幅に伸ばす事が可能である。第５工程において、ダイ
ス内に外周歯形パンチが一定位置まで進入し、同時に内
側の穴形状パンチ類も外周歯形パンチのダイスの役を持
つ穴の一定位置まで進入する様に、金型設計をする。
この工程においても、上部加圧力を低減する為、ダイス
入り口に特殊テーパー部（５ないし３０度）を設け、そ
の下にストレート部（打ち抜き厚さの７０％以下）を設
け、それより下は逃がし部（直径で０．１ないし２ｍｍ
以内）を設ける。第４工程で、精度よく半抜き成形され
ている為、本工程では、外周歯形部と内側の穴形状部抜
き代は、極めて僅かに設定でき、さらに、外周部と内側
の打ち抜き加工を同時に行う為、それらの相対位置関係
が、極めて精度が高く加工可能である。

【０００５】

【実施例】本発明による、高精度の歯形を有する各種歯
車の成形加工法の実施例について、図面を参照に説明す
る。本実施例の製品は、材質ＳＮＣＭ系、歯山直径２０
０ｍｍ、厚さ２５ｍｍからなる比較的大きめの平歯車で
ある。第１工程であるところの温、熱間鍛造加工及び、
第２工程であるところのトリミング加工は、公知の技術
であり、その詳細は省略する。上記２工程により出来た
粗材Ｕは、外見上完成製品に近い。しかし温、熱間域で
の加工の為、歯形形状の常温での公差内寸法を確定する
のは非常に困難である。従って粗材Ｕは、冷間域での打
ち抜き加工のため、余肉がついている。

【０００６】粗材Ｕの表面は、加熱によるスケールが全
面に発生しており、その除去にショットブラスト加工を
行う。その後、球状化焼鈍を行い、さらに次工程の冷間
打ち抜き加工時に、スムーズにダイスへの挿入を計る為
のボンデ処理を行う。

【０００７】図−１に示すのは、冷間プレス加工用２ス
テージ並列金型の正面図である。図−１左側の第１ステ
ージは第４工程であるところの、粗材Ｕの外周部及び内
側の穴部に付いている余肉の大部分を取り除く加工工程
である。この工程では大きな加圧力が必要である。この
問題点を解決する為図−２に示す様に、ダイスＡにはテ
ーパー部Ａ−１、ストレート部（ランド部）Ａ−２、逃
がし部Ａ−３が設けられており、その効果により、加圧
力が一定以下となる。さらに、前述のように、パンチａ
とダイスＡは交錯せず、クリアランスは極めて小さく
（場合によってはゼロ）設定される。加圧力を高めて
も、ダイスとパンチが接触して破損する事はない。粗材
ＵをダイスＡの上面中心部に挿入し、パンチａが下降、
半抜き加工後、プレスが下死点（最下点）を通過した
後、圧力体ＣによってストリッパＤが押され、粗材Ｕ
は、ダイスＡの上面中心部に戻され、終了する。この工
程により粗材Ｖが成形される。

【０００８】図−１右側第２ステージは、第５工程であ
るところの僅かに残る余肉及び第１ステージでの抜き残
しを、精密打ち抜きで取り除く加工工程である。この工
程では、ダイスＢの中にパンチｂが、パンチｂの下面内
部に設置された小経ダイスｂ−１の中に小径パンチＥが
進入する。精密打ち抜きの為、ダイス、パンチ間のクリ
アランスは極めて小さく設定してある。横からの荷重が
働くと、ダイス、パンチが接触し破損する可能性があ
り、それを防ぐ為にも上部加圧力は小さくする必要があ
る。この工程で取り去る外周歯形の余肉及び各種内側穴
の余肉は、極めて小さく設定されている為に、上部加圧
力は、一般打ち抜き加工時に発生する加圧力の１０分の
１以下となる。さらに、図−３に示す様に、ダイスＢに
は入り口テーパー部Ｂ−１、ストレート部Ｂ−２（ラン
ド部）、逃がし部Ｂ−３を設け、パンチＥ先端には、図
−４に示す様に面取り部あるいはＲ部を設ける事によ
り、加圧力の一層の低減を計っている。粗材Ｖには、半
抜き加工時に発生した残りカスＶ−１が付着している
為、ダイスＢ上面中心部に残りカスの付いた方を上にし
て挿入し、打ち抜き加工を完了する。外周部の抜きカス
は、最上部に設定されているノックアウト用圧力体ｅに
よりプレスが上死点に達した時点でノックアウトピンｆ
とカス排出用ストリッパｇにより排出される。一方、小
径穴の抜きカスも、同時にパンチ下面部ｂ−１より排出
される。完成品形状を、Ｗに示す。この工程終了時に得
られる特殊歯形の精度は、ＪＩＳ６級以上という非常に
高精度なものであり、歯形部に高周波焼き入れ、浸炭焼
き入れ等の熱処理を加えた時の歪みも極めて小さな値で
ある。

【０００９】

【発明の効果】本発明に係る製造方法によれば、高精度
の歯形を有する各種歯車を、安価で、極めて高い生産性
（従来工法に比べ１００倍以上）のもとに、安定的に製
作可能である。この事は、広範囲に使用される高精度歯
車の、加工工程の革命的変更であり、その変更によっ
て、コストの低減又生産に伴う消費エネルギーの大いな
る低減等今日の環境対策にも大いに貢献するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図−１】冷間プレス加工用２ステージ並列金型の断面
図である。

【図−２】ダイスＡの断面図である

【図−３】ダイスＢの断面図である

【図−４】パンチ正面図である

【符号の説明】

ａ 第１ステージパンチ ｂ 第２ステージパンチ ｃ 圧力体 ｅ 圧力体 ｆ ノックアウトピン ｇ ストリッパ Ａ 第１ステージダイズ Ａ−１ テーパー部 Ａ−２ ストレート部（ランド部） Ａ−３ 逃がし部 Ｂ 第２ステージダイズ Ｂ−１ テーパー部 Ｂ−２ ストレート部（ランド部） Ｂ−３ 逃がし部 Ｂ 第２ステージダイズ Ｃ 圧力体 Ｄ ストリッパ Ｅ 第２ステージ 小径パンチ Ｕ 鍛造工程完了の素材 Ｖ 第１ステージ完了の素材 Ｖ−１ 残りカス Ｗ 完成品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次に示す加工工程からなる、高精度の歯車
   を有する各種歯車の製造方法。 （１）第１工程 丸棒より所定の長さに切断された鋼材
   を加熱後、加圧成形する温、熱間鍛造工程。この時の成
   形品を粗材Ｕと称する、以下同じ。 （２）第２工程 粗材の余肉を除去する、トリミング工
   程。 （３）第３工程 次工程の為の熱処理、ボンデ処理工
   程。 （４）第４工程 形状部に僅かの加工代を残し、打ち抜
   く手前でプレスストロークを止める、冷間プレス荒半抜
   き工程。 （５）第５工程 形状部を精密に打ち抜く、冷間プレス
   精密打ち抜き工程。
2. 【請求項２】前記第３工程を省略する事を特徴とする、
   請求項１記載の高精度の歯形を有する各種歯車の製造方
   法。