JPS63223122A - 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、衝撃強度、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、過度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、このワークの曲り矯正を
する矯正工程と、この矯正工程の後に、焼き入れされた
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、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曲りを矯
正して、ワークを真直となす−この幡７１”ｌガイ勺り
士　奥面ｒ９曹Ａ（■乏虐★ｈでぃ外い状態において実
行されることになるので、この矯正動作に伴なってワー
クの表面にクラックが発生する虞は無くなる。このよう
に真直となしたワークの表面に、所定の溝を形成して、
段部を有するように機械加工する。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。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製造方法
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１ｏ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
にワッシャを嵌合させて係止させておくための溝を形成
することにより、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、曲り
矯正工程１４において、ワーク１０に生じた反り（曲り
）が矯正される。ここで、この矯正工程１４においては
、上述したように、このワーク１０には曲りが発生しな
いか、例え発生したとしても、その矯正量は僅かなもの
である。このようにして、この矯正動作を受けたワーク
１０の変形量は、極めて小さいものとなり、この矯正動
作によりワーク１０に応力集中が発生して、これを原因
としてクラック（割れ）が発生する虞は解消されること
になる。

この曲り矯正工程１４においては、第２図に示すように
、ワーク１０に対向するように配設された曲り矯正治具
１６により矯正される。この曲り矯正治具１６は、回転
支持装置１８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１６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１６は、前述した全体焼き入れ工
程１２が実行された後において、この焼き入れによる加
熱状態が維持された状態で実行される。このように、ワ
ーク１０は、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１０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。

このように、曲り矯正工程１４により、その曲りを矯正
されたワーク１０は、次に、機械加工工程２０において
、ワーク１０の表面にワッシャが嵌入される溝２２が形
成されることになる。この機械加工工程２０においては
、第３図に示すように、旋盤２４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２６、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２２が加工形成される。

この機械加工工程２０においては、レーザ装置２８によ
り、ワーク１０の表面において、溝２２が形成される部
位に、レーザビーム２８ａが照射され、この部位が熱に
より軟化されるように構成されている。このようにして
、機械加工工程２０は温間において実行されることにな
る。即ち、このようにレーザビーム２８ａにより加熱さ
れたワーク１０の表面部位が切削加工されることになる
。この結果、この切削加工における切削抵抗は減少され
て、切削加工は、例え焼き入れされた表面に施されるも
のであるにも拘らず、容易に行なわれれるようになる。

このようにして、機械加工工程２０により、ワーク１０
の表面に溝２２が形成されることにより、この溝２２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３０にお
いて、８溝２２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４図に示すように、この溝
２２が形成されたワーク１０は、再び、回転支持装置１
８に支持され、これにより、回転駆動される。この回転
支持装置１８に支持されたワーク１０の近傍には、レー
ザ焼き入れ装置３２が配設されている。

このレーザ焼き入れ装置３２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３２ａ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３２
ａにより溶融した金属表面は、レーザビーム３２ａ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３２により、溝２２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３２にしてレーザ焼き入
れされた溝２２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３２からは、光学系
によりレーザビーム３２ａが斜め上方から夫々出力され
ている。このレーザビーム３２ａ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
２２を形成する側面及び底面には、レーザビーム３２ａ
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３２ａの出力は、出力制御
装置により制御されており、回転支持装置１８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３０において、ワ
ーク１０の溝２２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２２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３０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。

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
工を行なう前に、曲り矯正を行なっている。このように
して、この曲り矯正により、ワーク１０にクラックが発
生することは確実に防止される。この曲り矯正の後、ワ
ークの表面に溝２２を形成するような機械加工がなされ
、この後、レーザ焼き入れが行なわれようにしている。

この方法により、ワーク１０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、全体焼き入れによる加熱の影響下において
行なわれるので、ワーク１０の温間加工となるので、ク
ラックを発生することなく、且つ、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、機械加工工程２
０におけるレーザ装置２８と、レーザ焼き入れ工程３０
におけるレーザ焼き入れ装置３２とは、別であるように
して説明したが、これに限定されることなく、これらレ
ーザ装置２８とレーザ焼き入れ装置３２とは同一物から
構成されるようにしても良い。この場合、機械加工工程
２０におけるレーザビームの出力は、レーザ焼き入れ工
程３０におけるレーザビームの出力より弱く設定される
ことになる。

また、この発明は、単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、このワークの曲り矯正をする矯正工程と、この矯正
工程の後に、焼き入れされた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、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を曲り矯正するため
の装置を概略的に示す上面図；第３図は曲り矯正された
ワークの表面に溝を形成するための装置を概略的に示す
上面図；そして、 第４図は溝が形成された部分をレーザ焼き入れするため
の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・・・曲り矯正工程、１６・・・曲り矯正治具、
１８・・・回転支持装置、２０・・・機械加工工程、２
２・・・溝、２４・・・旋盤、２６・・・切削刃、２８
・・・レーザ装置、２８ａ・・・レーザビーム、３ｏ・
・・レーザ焼き入れ工程、３２・・・レーザ焼き入れ装
置、３２ａ・・・レーザビームである。 特許出願人　　マツダ株感、会社−１Ｊ）ｓ代理人　弁
理士　　　大　塚　康　徳（″、他１名−）、＼　゛へ 第３図 １ｄ 第４図

Claims (3)

【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、このワークの曲り矯正をする
   矯正工程と、 この矯正工程の後に、焼き入れされたワークの表面に溝
   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、 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）前記加工工程は、加工される部位がレーザ照射を
   受けて軟化されてい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）前記矯正工程は、焼き入れ工程における熱影響が
   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１項に記載の段部を有する物品の製造方法。