JPS63223121A - 段部を有する物品の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、段部を有する物品を、この全表面が焼き入
れされた状態で製造するための、段部を有する物品の製
造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、エンジンの高出力化に伴い、トランスミッション
のメインシャフトや、セカンダリシャフトにかかるトル
クは、大幅に増大することになっている。このため、シ
ャフトやギヤにおける疲労強度、ｌ！ｌｉｔ強度、並び
に、耐摩耗性等の向上が切望されている。特に、シャフ
トにおいては、ワッシャを係止するためのワッシャ溝が
形成されており、この溝は、疲労強度の観点からは、脆
弱な部位としてとらえられ、ここにおける疲労破壊が懸
念されている。

即ち、段部を有する物品の従来の製造方法においては、
先ず、円柱体からなるシャフトの素材としてのワークに
、所定の溝を形成し、このワークが段部を有するように
機械加工している。そして、この段部を有するワークを
全体として浸炭焼き入れして、少なくとも表面を硬化さ
せる。ここで、溝が形成されたワークを焼き入れする際
に、この溝の存在により、どうしても反りが発生するこ
とになる。このため、この焼き入れ後、ワークの曲り矯
正を実行しなければならない。

［発明が解決しようとする問題点］ ここで、溝が形成された状態で焼き入れされているので
、段部を形成する面も焼き入れされていることになる。

このため、曲り矯正において、ワークを、これに発生し
た反りと反対方向に曲げるように変形を加えると、段部
を形成する角部に、角の応力集中が発生することになる
。このようにして、曲り矯正の度合が大きい場合には、
この曲り矯正動作により、却って、段部の角部にクラッ
クが発生し、強度的に極めて弱いものとなる問題点が有
る。

この発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、こ
の発明の目的は、段部が形成された物品においても、段
部の角部からクラックが発生することなく、強度的に優
れた物品を製造することのできる、段部を有する物品の
製造方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 上述した問題点を解決し、目的を達成するため、この発
明に係わる段部を有する物品の製造方法は、ワークを、
少なくとも略全表面に渡って焼き入れする焼き入れ工程
と、この焼き入れ工程の後に、このワークの表面に溝を
形成して、段部を有するように機械加工する加工工程と
、この加工工程の後に、前記溝の底面をレーザ焼き入れ
するレーザ焼き入れ工程とを具備する事を特徴としてい
る。

［作用］ 以上のように構成される段部を有する物品の製造方法に
よれば、先ず、ワークを、少なくとも全表面に渡って焼
き入れる。このように焼き入れられたワークの表面に、
所定の溝を形成して、段部を有するように機械加工する
。そして、この機械する。ここで、この溝形成のために
機械加工により最初に焼き入れられた表面は、切削され
ており、焼き入れされていない表面が露出していること
になる。しかしながら、この焼き入れされていない表面
が露出された部分は、今度はレーザにより再び焼き入れ
られることになる。っこのようにして、ワークは、段部
が形成されているものの、その全表面に渡って焼き入れ
られていることになり、強度的に優れたものとなる。

［実施例］ 以下に、この発明に係わる段部を有する物品の’ＸＩ　
遣方法の一実施例を、トランスミッションのギヤシャフ
トを製造する製造方法に適用した場合につき、添付図面
を参照して、詳細に説明する。

第１図に示すように、この製造方法においては、ワーク
としての鋼鉄製の丸棒１０から、段部を有する物品とし
ての、自動車のトランスミッションのギヤシャフトが製
造されることになる。即ち、この段部は、ギヤシャフト
にワッシャを嵌合より、備えられるものである。

先ず、このワーク１０は、周知の図示しない焼き入れ炉
中に入れられて、ここで加熱された上で、浸炭焼き入れ
がなされる全体焼き入れ工程１２が施される。この全体
焼き入れ工程１２により、このワーク１０は、少なくと
もその全表面に渡って浸炭焼き入れがなされ、この全表
面は、その強度を強化されることになる。ここで、この
浸炭焼き入れは、表面に何等溝が形成されていない丸棒
の状態で実行されることになるので、このワーク１０は
、焼き入れにより、軸の曲り（反り）を生じる可能性が
減少され、例え生じたとしても、その曲り量は、小さい
値となる。

このようにして、全体焼き入れ工程１２により、全表面
に渡って浸炭焼き入れされたワーク１０は、次に、機械
加工工程１４において、この表面にワッシャが嵌入され
る溝１６が形成されることになる。この機械加工工程１
４においては、第２図に示すように、旋盤１８に取り付
けられたワーク１０は、高速で回転駆動されることによ
り、超鋼製の切削刃２０、例えば、スローアウェイチッ
プを介して、軸方向に沿って、複数の溝１６が加工形成
される。

このようにして、機械加工工程１４により、ワーク１０
の表面に溝１６が形成されることにより、この溝１６が
形成された部分の底面及び側面は、浸炭焼き入れされて
いない素材の表面が露出することになる。このような浸
炭焼き入れされていない素材の表面は、強度的に弱いも
のであり、このため、次のレーザ焼き入れ工程２２にお
いて、８溝１６の底面及び側面が、レーザ焼き入れされ
ることになる。すなわち、第３図に示すように、この溝
１６が形成されたワーク１０は、回転支持機構２３に支
持され、これにより、回転駆動される。この回転支持機
構２３に支持されたワーク１０の近傍には、レーザ焼き
入れ装置２４が配設されている。

このレーザ焼き入れ装置２４は、ワーク１０の軸方向に
沿って移動可能になされており、これから放出されるレ
ーザビーム２４ａにより、これが照射された金属表面は
、溶融されることになる。

ここで、レーザビームの特性により、レーザビームによ
り溶融した金属表面は、レーザビームが通過した直後に
おいて、素材の自己冷却により、自動的に焼き入れを完
了することになる。

即ち、このレーザ焼き入れ装置２４により、溝１６の底
面及び側面を焼き入れすることにより、切削加工により
、素材の表面が露出したところの焼き入れされていない
部分は、ここで焼き入れされることになる。このように
して、このレーザ焼き入れ装置２４にしてレーザ焼き入
れされた溝１６の底面及び側面は、圧縮の残留応力のた
めに、疲労強度の向上が図られることになる。

更に詳細には、レーザ焼き入れ装置２４からは、光学系
によりレーザビーム２４ａが斜め上方から出力されてい
る。このレーザビーム２４ａにより、疲労強度的に弱い
コーナ部が特に照射されることになる。ここで、溝１６
を形成する側面及び底面には、レーザビーム２４ａの吸
収を良好にするために、予め、グラファイトスプレによ
り、表面皮膜が施されている。

尚、照射されるレーザビーム２４ａの出力は、出力制御
装置により制御されており、回転支持機構２３によるワ
ーク１０の回転速度も適切な値に制御されている。

このようにして、レーザ焼き入れ工程２２において、ワ
ーク１０の溝１６の底面及び側面に渡ってレーザ焼き入
れされることにより、溝１６が形成されたワーク１０の
全ての露出した表面に関して、焼き入れがなされ、強度
的に優れたものになる。ここで、このレーザ焼き入れ工
程２２において焼き入れされるワーク１０は、単にその
表面のみが局部的に焼き入れられることになるので、こ
のレーザ焼き入れにより、ワーク１０に反りが発生する
ことは無い。

ここで、前述した全体焼き入れ工程１２において、ワー
ク１０に反りが発生していない場合には、このレーザ焼
き入れ工程２２の終了に伴い、ギヤシャフトの製造工程
を全て完了することになる。しかし、この全体焼き入れ
工程１２において、ワーク１０に反りが発生した場合に
は、曲り矯正工程２６が実行される。

この曲り矯正工程２６は、第３図に示すように、レーザ
焼き入れ装置２４に対して、間にワーク１０を介在した
状態で対向するように、曲り矯正治具２８が配設されて
いる。この曲り矯正治具２８は、回転支持機構２３によ
り回転駆動されているワーク１０の外周面に当接して、
ワーク１０の曲りが矯正されるように、ワーク１０の軸
方向に直交する方向に沿って付勢されるように構成され
ている。

即ち、この曲り矯正治具２８は、図示しないワーク１０
の回転振れ回りを検出する検出機構により検出された振
れ回り量が、零になるように、換言すれば、ワーク１０
の真直度を得るように、フィードバック制御が実行され
ている。

尚、この曲り矯正工程２６は、前述したレーザ焼き入れ
工程２２が実行されるのと同時に実行されることになる
。このように、ワーク１０は、レーザ焼き入れ装置２４
により加熱された状態となされているので、この曲り矯
正動作は、温間加工となる。このようにして、ワーク１
０の変形抵抗が極力小さく設定されることになり、曲り
矯正が容易になされることになる。

また、前述したように、全体焼き入れ工程１２において
発生したワーク１０の反りの量は、極めて小さい値であ
るので、この曲り矯正動作は、上述した温間加工と相ま
って、これによりワーク１０にクラック（割れ）を生じ
させる虞は解消されることになる。

以上詳述したように、この一実施例の製造方法によれば
、ワーク１０を浸炭焼き入れした後に、溝１６の機械加
工を行ない、この後、曲り矯正とレーザ焼き入れとを同
時に行なうようにしている。この方法により、ワーク１
０に割れ等の発生の不安がなくなり、また、局部的な焼
き入れが可能となる。更に、曲り矯正は、レーザビーム
２４ａによる加熱により、ワーク１０の温間加工となる
ので、容易に行なわれることになる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されること
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
であることは言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、曲り矯正工程２
６をレーザ焼き入れ工程２２と同時に実行するように説
明したが、これに限定されることなく、この曲り矯正工
程は、レーザ焼き入れ工程の終了後において、このレー
ザ焼き入れによる加熱状態が維持されている範囲におい
て実行するようにしても、同様の効果を奏することが出
来るものである。

また、この発明は、車に溝が形成されたギヤシャフトに
適用されることに限定されることなく、例えば、段付き
のシャフトや、浸炭後において機械加工により浸炭層が
切削された部位を有し、この機械加工後、再度焼き入れ
する必要のある物品、即ち、段部を有する物品であれば
、何にでも適用されるものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係わる段部を有する物
品の製造方法は、ワークを、少なくとも略全表面に渡っ
て焼き入れする焼き入れ工程と、この焼き入れ工程の後
に、このワークの表面に溝を形成して、段部を有するよ
うに機械加工する加工工程と、この加工工程の後に、前
記溝の底面をレーザ焼き入れするレーザ焼き入れ工程と
を具備する事を特徴としている。

従って、この発明によれば、段部が形成された物品にお
いても、段部の角部からクラックが発生することなく、
強度的に優れた物品を製造することのできる、段部を有
する物品の製造方法が提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる段部を有する物品の製造方法
の構成を示す工程図； 第２図は全体焼き入れされたワークに溝を形成するため
に機械加工する装置を概略的に示す上面図；そして、 第３図は溝が形成された部分をレーザ焼き入れすると共
に、曲り矯正する装置を概略的に示す上面図である。 図中、１０・・・ワーク、１２・・・全体焼き入れ工程
、１４・・・機械加工工程、１６・・・溝、１８・・・
旋盤、２０・・・切削刃、２２・・・レーザ焼き入れ工
程、２３・・・回転支持機構、２４・・・レーザ焼き入
れ装置、２４ａ・・・レーザビーム、２６・・・曲り矯
正工程、２８・・・曲り矯正治具である。 特許出願人　　マツダ株式会７″社゛、＋、、：、 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークを、少なくとも略全表面に渡つて焼き入れ
   する焼き入れ工程と、 この焼き入れ工程の後に、このワークの表面に溝を形成
   して、段部を有するように機械加工する加工工程と、 この加工工程の後に、前記溝の底面をレーザ焼き入れす
   るレーザ焼き入れ工程とを具備する事を特徴とする段部
   を有する物品の製造方法。
2. （２）前記レーザ焼き入れ工程と同時に、前記ワークは
   曲り矯正工程により、曲り矯正される事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の段部を有する物品の製造方
   法。
3. （３）前記レーザ焼き入れ工程の後に、前記ワークは曲
   り矯正工程により曲り矯正される事を特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の段部を有する物品の製造方法。
4. （４）前記曲り矯正工程は、レーザ焼き入れ工程の後に
   、これにおける熱影響が残留している間に実行される事
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の段部を有す
   る物品の製造方法。