JPS62130737A

JPS62130737A - 歯車の製造方法

Info

Publication number: JPS62130737A
Application number: JP26934585A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Okada; 健一岡田; Keiichi Nakamura; 敬一中村; Hiroshi Asao; 浅尾　宏; Shinobu Watanabe; 忍渡辺; Yoichi Kawada; 川田　陽一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-06-13

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】〔発明の利用分野〕本発明は歯車の製造方法に係り、特に、大形歯車を、塑
性加工によって容易に且つ安価に製造するに好適な、歯
車の製造方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、塑性加工による歯車の製造方法としては、昭和３
８年９月、養賢堂発行の成瀬政男による“歯車の塑性加
工”と題する書籍があり、この書籍には、転造法および
鍛造法による歯車の製造方法が記載されている。

ところで、大形歯車を製造するにあたって、前記鍛造法
【よれば、加工力の増大および型費が高価であるなどの
問題点があった。一方、転造法によれば、加工力の低減
ははかれるものの、線型が必要であるために、依然とし
て型費の低減に関する配慮がされていないという問題点
があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の問題点を改善して、大形
歯車を、塑性加工によって容易に且つ安価に製造するこ
とができる、歯車の製造方法の提供を、その目的とする
ものでるる。

〔発明の概要〕

本発明に係る歯車の製造方法の構成は、金属製の円板状
素材の外周部に、塑性加工によって歯を成形するように
した歯車の製造方法において、円板中心のまわりに回転
可能に支持した円板状素材の外周部を、高周波誘導加熱
によって加工温度まで局部加熱し、該円板状素材を、成
形すべき歯の円周ピッチ角ずつ回転させながら、前記加
熱部を、該歯の隣接する歯間の空隙と同一断面形状を有
するポンチで順次鍛造加工することにより歯を成形し、
成形した歯へ冷媒を噴射することにより該歯を熱処理す
るようにしたものである。

さらに詳しくは、次の通りである。

回転装置に取付けた金属製の円板状素材の外周部で且つ
歯を成形すべき近傍を、予め高周波誘導加熱により加工
温度まで局部的に加熱した後、前記円板状素材を、成形
すべき歯の円周ピッチ角ずつ逐次回転させながら、該歯
間の空隙と同一断面形状を有するポンチにより、−歯ず
つ部分的に順次鍛造して該円板状素材の外周部に歯を成
形後、加工終了部に冷却水を噴射して、−歯ずつ表面焼
入れの熱処理を施すことにより、加工と熱処理とを同一
工程で行なえるようにしたものであって、前記順次鍛造
は、単純形状の前記ポンチにより　−歯ずつ部分的に加
工を行ない、これを連続的に順次繰返し加工し、要求さ
れる歯車の全体を創成することができるので、金型費お
よび加工力の大幅低減がはかれ安価な加工設備により製
造できるとともに、同一工程で熱処理（表面焼入れ）も
できるので、強度の高い歯車を製造できるものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る歯車の製造方法の実
施に使用される歯車製造装置の一例を示す正面図（第２
図のＩ−Ｉ矢視図）、第２図は、第１図の■−■矢視図
祖国３図は、第１図に係る歯車製造装置によって製造さ
れた大形歯車の一例を示す斜視図である。

第１，２図において、１は、ボス部Ｂを有する金属製の
円板状素材、１３は、そのロッド１４を円板状素材ｌの
ボス部Ｂへ嵌入せしめて、該円板状素材１を、鉛直面、
内で、円板中心Ｃのまわりに回転可能に支持し、前記ロ
ッド１４を介して任意の角度ず２間欠的に回転方向１５
へ回転させることができるパルスモータ（図示せず）を
具備した回転装置である。２０は、前記パルスモータと
制御盤６（詳細後述）とを接続する導線である。５は、
下プレート１９に立てたボス）４ａ、４ｂによって支持
された上プレートである。８は、高周波誘導加熱によっ
て円板状素材ｌの外周部１ａを局部加熱することができ
る、二色温度計（図示せず）と一体になった加熱コイル
であって、この加熱コイル８は、トランス９．導線１８
を介して、制御盤６内に備えられた高周波発振機（図示
せず）へ接続されており、また該加熱コイル８へは、制
御盤６内に備えられた給水ポンプ（図示せず）から冷却
水配管を通して冷却水が循環するようになっている。前
記二色温度計は、円板状素材１の局部加熱部の温度を非
接触で検出することができ、この検出値は、制御盤６内
に備えられた温度調節器（図示せず）へ入力され、前記
高周波発振機の電流を調節することによって、前記局部
加熱部の温度を設定温度に維持することができるよう忙
なっている。前記トランス９はボス）４ａに固定されて
いる。

３は、スピンドル３ａを有するシリンダであり、このシ
リンダ３は、前記ロッド１４の直上に位置するように、
前記上プレート５に固定されている。

また、このシリンダ３は、油圧配管７ａ、７ｂを介して
、制御盤６内に備えられている油圧ポンプ（図示せず）
へ接続されている。２は、成形すべき歯の隣接する歯間
の空隙と同一断面形状を有し、高さｈが成形深さと等し
く、厚さが円板状素材１の厚さよりも厚い先端部２ａを
有するポンチであり、このポンチ２は、前記シリンダ３
のスピンドル３ａの下端に取付けられている。そして、
該シリンダ３の駆動によりスピンドル３ａを介して。

円板状素材１の外周部１ａ（局部加熱された外周部１ａ
）に加工力１６を負荷することができる。

１０は、その噴射口１０ａから、成形された歯ｌｂへ冷
媒に係る冷却水１２を噴射することができるノズルであ
り、このノズル１０は、その噴射口１０ａから前記ポン
チ２の先端部２ａまでの距離が、成形すべき歯の円周ピ
ッチのほぼ１．５倍になるようにして、固定金具１１に
よってポスト４ｂに取付けられている。１７は、前記給
水ポンプからノズルｌＯへ冷却水を供給する冷却水配管
である。

前記制御盤６は、前記高周波発振機、油圧ポンプ、給水
ポンプ、温度調節器などを備えてお９、シリンダ３の駆
動量（＝成形深さ）１円板状素材１の外周部１ａの局部
加熱温度（＝加工温度）。

前記高周波発振機の電流２回転装置１３の１回当りの回
転角度（＝成形すべき歯の円周ピッチ角）。

歯数、冷却水１２の流量を設定することにより、加工条
件を制御することができるものである。

このように構成した歯車製造装置を使用して、本発明の
一実施例に係る歯車の製造方法を説明する。

回転装置１３のロッド１４へ円板状素材１のボス部Ｂを
嵌入して、該円板状素材１をセツティングする。制御盤
６に、成形深さ、加工温度、前記高周波発振機の電流、
成形すべき歯の円周ピッチ角、歯数、冷却水の流量を設
定する。

ここで歯車製造装置をＯＮにすると、制御盤６内の前記
高周波発振機が起動し、加熱コイル８によって円板状素
材１の外周部１ａが高周波誘導加熱によって局部加熱さ
れる。その局部加熱部の温度が前記二色温度計によって
検出され、検出温度が設定加工温度まで昇温すると１回
転装置１３内の前記パルスモータが駆動して、円板状素
材１が設定円周ピッチ角だけ回転方向１５へ回転し、局
部加熱された外周部１ａがポンチ２の直下に来て停止す
る。シリンダ３が駆動し、ポンチ２が設定成形深さだけ
下降して、１回目の鍛造加工が行なわれる。円板状素材
１が設定円周ピッチ角だけさらに回転方向１５へ回転し
、局部加熱された外周部１ａがポンチ２によって鍛造加
工される。これで１枚目の歯１ｂが成形される。円板状
素材１が設定円周ピッチ角だけさらに回転方向１５へ回
転し、局部加熱された外周部１ａがポンチ２によって鍛
造加工される。これで２枚目の歯１ｂが成形される。こ
のとき、さきに成形された歯１ｂがノズル１０の噴射口
１０ａ近傍に位置し、ここで該歯１ｂが、噴射口ｉｏａ
から噴射される冷却水１２によって加工温度から急冷さ
れて、焼入れの熱処理が行なわれる。円板状素材１が設
定円周ピッチ角だけさらに回転方向１５へ回転し、局部
加熱された外周部１ａがポンチ２によって鍛造加工され
る。これで３枚目の歯１ｂが成形される。以下、上述の
鍛造加工が順次繰返して行なわれ、回転装置１３による
回転角度が歯数×円周ピッチ角になったとき鍛造加工が
終了し、最後の歯１ｂの熱処理が終了したとき、歯車製
造装置がＯＦＦになる。このようにして、第３図に示す
所望の大形歯車ＩＡが得られる。

具体例を説明する。

外径１０４０ｍ、ボス内径４０間、厚さ５０順で、材質
が工具鋼の円板状素材１の外周部１ａに、歯数５０．モ
ジュール２０１円周ピッチ６２．８間。

成形深さ８０間の大形歯車を製造する具体例を、第１．
４図を用いて説明する。

第４図は、第３図に係る大形歯車（ただし、材質：工具
鋼、冷媒：水）の加工゛温度と歯面硬さとの関係を示す
加工温度−歯面硬さ線図である。

制御盤６に、成形深さ８０　ｍ　（＝シリンダ３の駆動
量）、加工温度９００Ｃ（このときの前記高周波発振機
の出力１５に！、周波数１０００Ｈｚ）。

成形すべき歯の円周ピッチ角７．２°　（＝回転装置１
３の１回当りの回転角度）、歯数５０．冷却水１２の流
量約２０ｔ／ｍｉｎを設定した。

先端２ａの高さｈが８０＋ｏ＋、厚さが６５間のポンチ
２を使用し、第１図に係る歯車製造装置により加工力１
６として４トンを負荷して歯１ｂを順次鍛造加工するこ
とにより、所望の大形歯車ＩＡ（歯面硬さＩ（ｖ＝４８
０）を製造することができた。

以上説明した実施例によれば、次の効果がある。

（１）歯１ｂを１枚ずつ、しかも加工温度まで局部加熱
して鍛造加工するようにしたので、ポンチ２の形状が単
純で、加工力が小さくなり（常温加工の約１／８）、大
形歯車ＩＡを容易に且つ安価に製造することができる。

（２）鍛造加工に続いて、ノズルｌＯから冷却水１２を
噴射することにより、熱処理工程を同時に実施すること
が可能でるる。

（３）加工温度を選ぶことにより、大形歯車ＩＡの歯面
硬さを大幅に制御することができる。

なお、本実施例においては、冷媒として水を使用するよ
うにしたが、空気、空気と水との混合した冷媒などを使
用することにより歯１ｂの冷却速度を適当に選べば、歯
面硬さをさらに大幅に制御することができ、任意の強度
を有する大形歯車を製造することができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、大形歯車を
、塑性加工によって容易に且つ安価に製造することがで
きる。歯車の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係る歯車の製造方法の実
施に使用される歯車製造装置の一例を示す正面図（第２
図のＩ−４矢視図）、第２図は、第１図の■−■矢視図
、第３図は、第１図に係る歯車製造装置によって製造さ
れた大形歯車の一例を示す斜視図、第４図は、第３図に
係る大形歯車（ただし、材質：工具鋼、冷媒：水）の加
工温度と歯面硬さとの関係を示す加工温度−歯面硬さ線
図である。１・・・円板状素材、１ａ・・・外周部、１ｂ・・・歯
、ＩＡ・・・大形歯車、２・・・ボ／チ、２ａ・・・先
端部、８・・・加　　　゛熱コイル、１０・・・ノズル
、１２・・・冷却水、１３・・・第　（ロ

Claims

【特許請求の範囲】

１、金属製の円板状素材の外周部に、塑性加工によつて
歯を形成するようにした歯車の製造方法において、円板
中心のまわりに回転可能に支持した円板状素材の外周部
を、高周波誘導加熱によつて加工温度まで局部加熱し、
該円板状素材を、成形すべき歯の円周ピツチ角ずつ回転
させながら、前記加熱部を、該歯の隣接する歯間の空隙
と同一断面形状を有するポンチで順次鍛造加工すること
により歯を成形し、成形した歯へ冷媒を噴射することに
より該歯を熱処理するようにしたことを特徴とする歯車
の製造方法。