JPS5813428A - 歯車転造におけるダイス前極位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、所定の間隔を隔てて設けられた一対の転造
ダイス間にワークを回転自在に支承し、一対の転造ダイ
スを同一方向に回転させながら押圧して転造する加工方
法に関するもので、特に自動車部品等に使用するモジュ
ール２程度以下のピニオン歯（一般には曲り歯が多い）
を転造する加工方法に関するものである。

自動車部品等に使用されるモジー−ル２程度以下のピニ
オン歯（一般には曲り歯が多い）をインフィードで転造
する場合、ダイスの回転方向に対してワークが駆動され
る側（ドリブン側）の歯面とワークが追従する側（反ド
リブン側）の歯面では金属の流れ（メタルフロー）の状
態が異なるため正しくハ歯形が得られないことは一般的
に知られている事実である。即ち、歯車転造加工はホブ
カッター等による切削加工と異なり、素材（ワーク）に
塑性変形を起こさせることによって所望の製品形状を得
るものであるが、第１図に示すごとく製品歯車のドリブ
ン側歯面１０と反ドリブン側歯面１１とでは金属の流れ
がそれぞれ矢印ａ、ａおよび矢印す、ｂのごとく明らか
に異なっている。第１図では矢印Ｃの方向に製品歯車は
回転している。図示のようにドリブン側歯面１０では歯
先および歯元から歯面の表層部の金属組織がピッチ円１
２の部分に引き寄せられるように流れ（矢印ａ、ａ）、
反ドリブン側歯面１１ではピッチ円１２付近の金属組織
が歯先および歯元に向かって引かれるように流れる（矢
印す、ｂ）。この金属の流れ（メタル７０−）の影響の
ため、正確なインボリー−上歯形をもった工具歯形で製
品歯車を転造加工したならば製品歯車の歯形（（歯形誤
差を生じる。この状態を多少誇張して第２図に示した。

第２図において製品歯車のドリブン側歯面１０および反
ドリブン側歯面］ｌは実線で示しておシ、正しい形のイ
ンボリュート曲線は各４点＃＋Ｎ　Ｏ’、　　］　］’
　　で示している。寸た図から分るようにピッチ円１２
を境にしてドリブン側歯面ｌＯと反ドリブン側歯面１１
とでは金属の流れを異にしているため歯先ニ捷くれ込み
が生じる結果となる。

このように転造創成によって歯面に生じる変形は非常に
大きな圧縮応力をともなうもので、ドリブン側歯面１０
では歯面を縮める方向に、反ドリブン側歯面１１では南
面を伸す方向に変形を受けるものである。このことはホ
ブカッター等による切削加工で転造仕上代を残して荒加
工した半製品状態の歯車の歯面を転造加工によって仕上
げるいわゆるギヤバニシングにおいても同様であり、従
来よシ種々の改良が考案されてきた。

その一つとして特許公告昭和４８年第２２５７５号公報
等にみられるごとくダイス歯車の歯形をあらかじめ製品
歯形の変形量を見込んで修正する方法が知られている。

しかしながらこのような歯形の修正は一般にかなシ面倒
で困難な作業である。また他の方法として特許公開昭和
４９年第１５９号公報のととく噛合径の異なる一対のダ
イスを使用する方法もあるが、ワークに対してその都度
噛答□′：１１体の異なる２種類のダイスを用意しなけ
ればならず、極めて不経済かつ面倒なものである。さら
に上記したメタルフローを相殺させることに着目してダ
イスの回転方向を変えて転造する方法が行なわれている
が、従来性なわれている方法は製品歯車が−たん最終寸
法に仕上った後でダイスを逆転するため逆転転造時のメ
タルフローに必要なワークの余肉が不足し、充分な歯形
矯正が行なわれないものであった。

この発明は以上の点に鑑みて発明されたもので、上記メ
タルフローを相殺させる方法において、ダイスの前進を
機械的前極端よし手前の任意の位置で検出すると共にこ
の位置より前進めるいは後退しないような押圧力をダイ
ス移動装置に与えることを特徴とする。即ち、ダイスに
は何ら修正加工を施すことなく上記メタル７０−による
歯形誤差を解消させるようにしたもので、転造加工を２
回に分けて行ない、最初の転造加工においてはダイスの
前進を任意の位置で停止させて僅かな転造代を残すよう
にし、２回目の転造加工においてダイスの回転方向を逆
にすると共に再び前進させるようにしたものである ５− 以下、図面に基づいてこの発明を説明する。

第３図はセンタ支持されたワークを一対の転造ダイスに
よシ転造加工している状態を示しているもので、第４図
は本発明方法を実施する転造盤の機構概要図の一例であ
る。図において］、２は主軸で、ＩＡ、２Ａは各々主軸
１．２に取りつけられる転造ダイス、３は該一対の転造
ダイｘＩＡ、２Ａで転造されるワークである。ワーク３
は両七ンタ４．５によって回転自在に支持され製品歯車
３１が加工される。主軸１．２はそれぞれ主軸台２１．
２８に回転自在に支承され、主軸台２１は公知の移動機
構によって矢印へのごとく前進できる。即ち、主軸台２
１の一端は固定的油圧シリンダ２２に対するピストンが
形成され、常時はスプリング２３によって矢印Ａとは反
対方向に後退するようになっており、油圧シリンダ２２
内に圧力油が入り込むことによって矢印Ａの方向にスプ
リング２３を押し縮めながら前進する。主軸台２１には
これと一体的に作動杆２４が設けられ、該作動杆２４の
先に−６＝ は固定的々リミットスイッチ２６を作動させるドグ２５
が調整自在に取９つけられている。この場合、ドグ２５
を作動杆２４に固定的にし、リミットスイッチ２６を調
整自在にしても全くかまわない。２７は機械本体（図示
せず）等に設けられたストッパで、前記作動杆２４が該
ストッパ２７に当接したとき主軸台２１．即ちダイスＩ
Ａの機械的前極端位置が決定される。尚、主軸台２８は
機械本体等に固定的となっている。

７はオイルタンクで、８はオイルタンク７内に設置され
るストレーナである。１０は油圧ポンプで、モータ９の
駆動によってオイルタンク７内のオイルをストレーナ８
を介して吸い上げ、これに圧をかけるものである。油圧
ポンプＩＯにより発生した圧力油は第１の圧力調整弁１
１、流量調整弁１２によって所定の圧力および流量に調
整されてから方向切換弁１３を経て前記油圧シリンダ２
２内に導ひかれる。１４は第２の圧力調整弁で、前記第
１の圧力調整弁１１よりも低圧に設定されており、方向
切換弁１５を制御することによって前記油圧シリンダ２
２に導ひかれる圧力油を高圧から低圧に切換えるもので
ある。

次にこの装置の作動について第５図に示す動作線図に従
って説明する。

ワーク３を両センタ４．５によって回転自在に支持し、
主軸１．２を図示していないが公知の駆動手段で駆動回
転することによって一対のダイスＩＡ、２Ａは同一方向
（図示の例では時計方向）に同期して回転される。この
とき主軸台２１は油圧シリンダ２２内の復帰バネ２３に
よって後退している。この状態で方向切換弁１３．１５
を同時に付勢すると該方向切換弁１３．１５は各スプリ
ング１３ａ、１５ａを押し縮めて第４図に示す状態から
切換わる。そのため圧力油は油圧シリンダ２２内に導ひ
かれ５主軸台２１後端のピストンに第１の圧力調整弁１
１で設定した高圧が加わり、移動側ダイスｌＡが回転し
ながら前進してワーク３に転造加工を開始する、かぐし
て最初の転造加工が開始され、これは主軸台２１と一体
の作動杆２４のドグ２５がリミットスイッチ２６からな
る位置検出器を動作させるまで行なわれる。最初の転造
加工では両ダイスＩＡ、２Ａは製品歯車３１の最終仕上
りピッチ径Ｄｐより△Ｄｐだけ大きいＤ′ｐで噛合う位
置までその心間距離を狭めるよう移動側ダイスｌＡが矢
印Ａの方向に前進するもので　この△Ｄｐはドグ２５を
調整して設定することにより達成される。

最初の転造加工が行なわれているときの製品歯車３１の
メタル７０−の状況を第６図ａに示す。図において矢印
Ｃは製品歯車３１の回転方向であり、Ｄｐは最終仕上り
ピッチ径　Ｄｌｐは転造ダイスＩＡ、２Ａと噛合ってい
る噛合ピッチ径である。このときのメタル７０−はドリ
ブン側歯面３２では矢印ａ、ａの向きにあり、これは正
規のインボリュート歯形３５（図の点線）に対して噛合
ピッチ径ＤＩｐ付近の歯形をふくらます方向に作用し、
一方反ドリプン側歯面３３では矢印す、ｂの向きにメタ
ルフローが発生し、９− これは噛合ピッチ径ＤＩｐ付近の歯形をへこます方向に
作用している。尚、図面はこの様子を多少誇張して描い
である。

ドグ２５によって位置検出器（リミットスイッチ）２６
が作動されるとこれにより方向切換弁１５のみが消勢し
、自身の復帰バネ１５ａによって該方向切換弁１５が切
換わって第４図の状態に戻るので油圧シリンダ２２内の
圧力は第２の圧力調整弁１４で設定される低圧になる。

第２の圧力調整弁１４はダイスＩＡが前進も後退もしな
い適当な圧力に設定されているため、ダイスＩＡは製品
歯車３１に対して前進することなくこの位置でしばらく
の間（第５図のタイマーＡによる）ならし運転を行ない
、製品歯車３１の有効径を安定させる。タイマーＡの（
１により主軸モータ（図示せず）を停止させ、ダイスＩ
Ａ、２Ａが製品歯車３１と噛合った状態で回転を停止さ
せ逆転転造による第２回目の転造の準備をする。この準
備時間はタイマーＢによるが大体２秒位が好しい。

１０− 次いでタイマーＢの信号により主軸モータを逆転してダ
イスＩＡ、２Ａを逆方向（反時計方向）に回転させると
共に再び方向切換弁１５のルノイドが付勢されて方向切
換弁１５が切換わり、油圧シリンダ２２内は第１の圧力
調整弁１１で設定される高圧状態となるのでダイスＩＡ
は前進し、第２回目の転造を開始する。このようにして
ダイスＩＡ、２Ａの心間距＃を製品歯車３１の最終仕上
りピッチ径Ｄｐの位置捷で狭めるものであるが、この位
置は主軸台２１の作動杆２４がストッパ２７に当接する
ことによって決定される。即ち、移動側ダイスＩＡはス
トッパ２７によシ前極位置が決められ、この位置で製品
歯車３１が最終寸法に仕上るようになっている。移動側
ダイスＩＡはストッパ２７によって機械的に停止される
までの距離ｔだけ前進するもので距離ｔが前記の△Ｄｐ
に相当する。

尚、第２回目の転造は第５図の動作線図からも分るよう
にタイマーＣによって制御される。

このようにして最終的に転造加工された製品歯車３１の
状態を第６図すに示す。図示のごとく第２回目の転造に
よるメタルフローはドリブン側歯面］８（最初の転造加
工では反ドリブン側歯面３３であったもの）では矢印ａ
、ａのごとく最終仕上リビソチ径Ｄｐ伺近の歯形をふく
らます方向に作用し、捷だ反ドリブン側歯面１７（最初
の転造加工ではドリブン側歯面３２であったもの〕では
矢印す、１）のごとくピッチ径Ｄｐ付近の歯形をへこ捷
す方向に作用している。

するため、回転方向にもとすく歯形誤差をなくすことに
なる。尚、矢印Ｃ１は製品歯車３１の回転方向である。

この発明で重要な特徴は最初の転造加工と第２回目の転
造加工では両ダイスＩＡ、２Ａと製品歯車３１の噛箸ピ
ッチ径に△Ｄｐの差がある点である。従来方法は前記し
たように製品歯車が−たん最終寸法に仕上った後でダイ
スを逆転するため、メタル７０−に必要な余肉が不足し
歯形矯正が充分でなかったが、本発明では最初の転造加
工で両ダイスＩＡ、、２Ａの心間距離を機械的前極端よ
り手前の位置で検出すると共にこの位置で前進あるいは
後退しないような押圧力を与えることによって製品歯車
３１の最終仕上りピッチ径Ｄｐより△Ｄｐだけ大きい噛
合ピッチ径Ｄ’ｐで噛合う位置１でしか狭めず、逆転転
造時においてワークの余肉が不足することはない。即ち
、△Ｄｐが逆転転造時の変形に要する余肉を与えるため
の寸法となるもので、しかも△Ｄｐの量はドグ２５の取
付位置を調整することによって容易に変更することがで
きるようになっている。尚、△Ｄｐの量は製品歯車のモ
ジー−ル、歯数、材質等に応じて適切な値を実験的に求
めることが好ましく、出願人が行々つ１３’ｌＪではモ
ジュール１５で△Ｄｐは０１跋程度であった。

第１表は本発明を実施した製品歯車３１の諸元光を示す
もので、第７図は上記の製品歯車３１の歯形記録である
。第８図は上記製品歯車３１１３− を従来のごとく一方向回転のみで転造した場合の歯形記
録である。図において（イ）はドリブン側歯面を、（ロ
）は反ドリブン側歯面を示す。

第　　　１　　　表 第７図と第８図を比較すると分るように本発明方法によ
り転造された歯車はドリブン側歯面、反ドリブン側歯面
とも正規のインボリュート曲線に近づいている。

これまで本発明は転造加工について述べてきたが、切削
加工を行なったワークを転造で仕上げるギヤバニシング
にも適用できるものである。

そもそもギヤバニシングは前述のごとく半製品歯車とダ
イスを噛合せて回転を与えつつ半製品歯車の歯形を仕上
げるもので、切削された粗い１４− 歯面を鏡面に仕上げる点で効果が認められているが、転
造加工時におけるメタルフローと同様にドリブン側歯面
と反ドリブン側歯面とでは噛合ピッチ径を境にして互い
に向きが異なる方向にすべりが生じ、ドリブン側歯面は
噛合ピッチ径伺近の歯形をふぐら捷し、反ドリブン側歯
面は逆にへこむ傾向となる０、シかしながら本願発明を
ギヤバニンングに適用することによって上記誤差は相殺
されることとなり、良好な歯形が形成されることになる
。

以上、詳述したごとく本発明方法によれば前記した従来
の欠点を解消し、正規のインボＩＪ。

−ト歯形に極めて近い良好な歯形が得られるものである
が、さらに下記の効果も得られ、有益なものである。

（１）位置検出器２６を作動させるドグ２５はストッパ
２７に対して逆転時の転造代に相当する寸法１だけ手前
で設定すればよく、シかもドグ２５は調整自在であるた
め各種製品歯車に応じて最適の転造代を残した状態で最
初の転造を行なうことができる。

（２）第２回目の転造加工のための転造代はワークによ
っても異なるが、一般に０１〜Ｑ、　５　ＩＭ程度のわ
ずかの量であるため、機械的機構によってこれを達成す
るのは困離であるが、本発明はこれを単にダイス位置検
出器と油圧回路の切換のみで可能とした。

（３）一方向回転の転造ではドリブン側歯面の材料の延
びが小さいため、歯形全体がドリブン側に傾いた傾向に
なりやすいものであったが、これが防１トされる。

（４）転造時のメタルフロ〜によって第６図ａにおいて
符号３４で示すごとく反ドリブン側歯面３３の歯先々端
に鋭い刃先が盛り上る、いわゆるまぐれ込みが生じ、こ
のｉｔでは製品として使用中にまぐれ込みが生じた歯先
々端部が欠落して歯車の歯面を損傷するおそれがあるが
、本発明のとと〈転造加工の途中で逆転することによっ
て第６図すにおいて符号１９で示すように両方の刃先（
−１くれ込みに相当）が歯先々端で逢着し、欠落のおそ
れがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は歯車転造加工時において歯車のメタルフローを
示す説明図で、第２図は転造加工された製品歯車の歯形
誤差の状況を示す歯形説明図。第３図は一対の転造ダイ
スによりワークを転造しているところを示す図。第４図
は本発明方法を実施する転造盤の機構概要図の一例で、
第５図はその動作線図である。第６図ａは本発明方法に
より最初にワークを反□時計方向に回転して転造し７た
場合のメタルフロ〜の状態を示す図で、第６図すは第２
回目の転造でワークを時計方向に回転して行々っだ場合
のメタルフローの状態を示す図である。第７図は第１表
の諸元を有する歯車を本発明方法によって転造した場合
の歯形記録線図で、第８図は同様の歯車を一方向回転の
みで転造した場合の歯形記録線図である。 １７− 図面において１．２は主軸、ＩＡ、２Ａは転造ダイス、
３はワーク、３１は製品歯車、１０は油圧ポンプ、１１
は第１の圧力調整弁、１３．１５は方向切換弁、１４は
第２の圧力調整弁、２２は油圧シリンダ、２４は作動杆
、２５はドグ、２６は位置検出器、２７はストッパ特許
出願人 株式会社　津　　上 １８− 千１図 １０ 弔δ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同期的に回転駆動される一対の転造ダイス間にワークを
   狭んで回転させつつ押圧して外周（（歯車状の歯形を有
   する製品を転造する加工方法において、前記一対の転造
   ダイスのうち移動側ダイスの前進を機械的前極端より手
   前の任意の位置で検出すると共に、該移動側ダイスが前
   記任意の検出位置より前進あるいは後退しないような押
   圧力金ダイス移動装置に与えることを特徴とする歯車転
   造におけるダイス前極位置制御方法。