WO2020226111A1 - 焼結歯車の製造方法 - Google Patents

焼結歯車の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020226111A1
WO2020226111A1 PCT/JP2020/018196 JP2020018196W WO2020226111A1 WO 2020226111 A1 WO2020226111 A1 WO 2020226111A1 JP 2020018196 W JP2020018196 W JP 2020018196W WO 2020226111 A1 WO2020226111 A1 WO 2020226111A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
green compact
hob
gear
feed rate
blade
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/018196
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一誠 嶋内
友之 上野
朝之 伊志嶺
宗巨 野田
Original Assignee
住友電気工業株式会社
住友電工焼結合金株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社, 住友電工焼結合金株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Priority to JP2021518372A priority Critical patent/JP7410939B2/ja
Priority to CN202080028503.3A priority patent/CN113677461B/zh
Priority to DE112020002250.1T priority patent/DE112020002250T5/de
Priority to US17/608,504 priority patent/US20220226944A1/en
Publication of WO2020226111A1 publication Critical patent/WO2020226111A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/12—Milling tools
    • B23F21/16—Hobs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/08—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of toothed articles, e.g. gear wheels; of cam discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F17/00—Special methods or machines for making gear teeth, not covered by the preceding groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F9/00—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction
    • B23F9/08—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction by milling, e.g. with helicoidal hob
    • B23F9/082—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction by milling, e.g. with helicoidal hob with a hob
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F2003/023—Lubricant mixed with the metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a sintered gear.
  • This application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2019-08860 of the Japanese application dated May 8, 2019, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses that a green compact is machined into a gear shape and then sintered.
  • the method for manufacturing the sintered gear of the present disclosure is as follows.
  • the process of preparing a cylindrical green compact and The process of gear cutting the green compact with a hobbing It is provided with a step of sintering the green compact that has been geared.
  • the hob has a ratio of the number of blades per circumference to the number of rows of more than 8.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a processing process in the method for manufacturing a sintered gear according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic side view showing an example of a hob.
  • FIG. 3 is a schematic end view showing an example of a hob.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram showing a hob feed start position in the processing process.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram showing a state during processing in the processing process.
  • FIG. 4C is an explanatory diagram showing a hob feed end position in the processing process.
  • the green compact has a lower hardness than the sintered body. Therefore, the green compact is easier to cut than the sintered body. However, the green compact is brittle and easily chipped because the powder is simply compression-molded and hardened. Therefore, the green compact is liable to be chipped during cutting.
  • the hob is provided with a plurality of blades along a thread on the outer peripheral surface of a cylindrical body.
  • the work is usually arranged so that the axial direction thereof is the vertical direction, and the hobb is arranged so that the axial direction is orthogonal to the axial direction of the work. Then, while rotating the hob and the work synchronously, the hob is sent in the axial direction of the work. Gears are created by sequentially cutting each blade into the outer peripheral surface of the work.
  • the green compact When the green compact is gear-cut with a hobbing, the green compact may be chipped. In particular, when the hob blade comes off the end face of the green compact, the green compact is chipped.
  • One of the purposes of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a sintered gear capable of suppressing chipping generated in a green compact during hobbing gear cutting.
  • the method for manufacturing a sintered gear of the present disclosure can suppress chipping generated in a green compact during gear cutting by a hobb.
  • the present inventors considered to reduce the stress acting on the green compact during the gear cutting process by the hobb in order to suppress the occurrence of chipping. Therefore, in order to reduce the cutting load per hob blade, the present inventors have focused on the number of blades per circumference of the hob and the number of hob rows. The greater the number of blades per revolution in the hob, the greater the number of cuts per rotation of the hob. That is, the number of times the blade is cut per rotation of the hob increases. Therefore, as the number of blades per circumference increases, the depth of cut per blade decreases. In other words, the chip thickness is reduced. The cutting depth is the amount of cutting of the green compact in the radial direction. Therefore, if the cutting depth per blade is small, the cutting load is also small.
  • the main component force and the feed component force received by the green compact are reduced, so that the stress generated in the green compact can be reduced.
  • the larger the number of hobs the higher the processing efficiency.
  • the green compact is rotated by n pitches per rotation of the hob. That is, teeth for n pitches are created for each rotation of the hob.
  • the depth of cut per blade increases accordingly. Therefore, as the number of hobs increases, the cutting load per blade increases.
  • the chipping generated in the green compact can be effectively suppressed by setting the ratio of the number of blades per circumference to the number of rows in the hob to more than 8. ..
  • the method for manufacturing a sintered gear according to the embodiment of the present disclosure is as follows. The process of preparing a cylindrical green compact and The process of gear cutting the green compact with a hobbing It is provided with a step of sintering the green compact that has been geared.
  • the hob has a ratio of the number of blades per circumference to the number of rows of more than 8.
  • the cutting load per hob blade can be sufficiently reduced because the ratio of the number of blades per circumference to the number of rows in the hob is more than 8. Therefore, the stress generated in the green compact during the gear cutting process by the hobb can be sufficiently reduced. Therefore, the method for manufacturing a sintered gear of the present disclosure can suppress chipping generated in the green compact during gear cutting by a hobb.
  • the feed rate of the hob on one end face of the green compact on the side where the blade of the hob comes out is higher than the feed rate of the hob on the other end face of the green compact. It can be slowed down.
  • the above-mentioned form can achieve the following effect because the feeding speed of the hob at one end face on the side where the blade of the hob comes out in the green compact is made slower than the feeding speed of the hob at the other end face. ..
  • the first effect is that chipping that occurs near one end face of the green compact can be suppressed.
  • the green compact may be chipped when the hob blade comes off the end face of the green compact.
  • chipping is likely to occur in the vicinity of one end face on the side where the hob blade comes out in the green compact.
  • the hob feed rate is slowed down, the feed rate per blade becomes smaller. Therefore, the cutting length per blade becomes small. In other words, the chip length is reduced.
  • the cut length is the amount of cut in the green compact in the axial direction. Therefore, if the cutting length per blade is small, the cutting load is also small. As a result, the stress generated in the green compact during the gear cutting process by the hobbing can be further reduced, and the chipping generated in the vicinity of one end face of the green compact can be suppressed.
  • the second effect is that the increase in processing time can be suppressed compared to the case where the hob feed rate is constant and slowed down. This is because the hob feed rate on the other end face of the green compact is relatively faster than that on one end face of the green compact.
  • the hobbing feed rate is 1.0 mm / mm in the region within 5 mm at the maximum from one end face on the side where the blade of the hobb comes out in the green compact to the other end face side. rev. In the other regions, the hob feed rate is 2.0 mm / rev. The above can be mentioned.
  • the hob feed rate is 1.0 mm / rev.
  • the green compact may be chipped when the hobbing blade comes off the end face of the green compact.
  • chipping is likely to occur in the vicinity of one end face on the side where the hob blade comes out in the green compact.
  • the hob feed rate is 1.0 mm / rev. In the region within 5 mm at the maximum from one end face on the side where the hob blade comes out in the green compact to the other end face side. It is as follows.
  • the above-mentioned area may be referred to as a “exit area”.
  • the maximum of 5 mm or less is at least a part of the region within 5 mm from the one end face of the green compact, and the hob feed rate is 1.0 mm / rev. It means that it should be as follows. Of course, the feed rate may be slowed down over the entire area within 5 mm. Therefore, the above-mentioned form can effectively suppress chipping in the vicinity of one end face of the green compact, which is particularly prone to chipping. Further, in the above-described embodiment, the hob feed rate is 2.0 mm / rev in a region other than the pull-out region. That is all. That is, the feed rate in the exit region is relatively slowed down.
  • the lower limit of the pull-out region is preferably, for example, 0.1 mm or more, further 0.5 mm or more, and 1 mm or more from one end surface of the powder compact on the side where the hob blade comes out.
  • the hob feed rate is 1.0 mm / rev.
  • the compactor In the step of gear cutting, the compactor is arranged so that its axial direction is along the vertical direction, and the hobbing is sent from the lower end surface side to the upper end surface side of the green compact.
  • the hob feeding direction is upward along the axial direction of the green compact.
  • the method for manufacturing a sintered gear according to the embodiment includes the following steps. First step: A step of preparing a cylindrical green compact. Second step: The step of cutting the green compact with a hobbing process. Third step: The step of sintering the geared green compact.
  • FIG. 1 shows a state in which the green compact 1 is gear-cut by the hob 2.
  • the white arrows in FIG. 1 indicate the rotation direction of the green compact 1 and the hob 2 and the feed direction of the hob 2 during gear cutting.
  • the green compact 1 is a compression-molded raw material powder containing a metal powder.
  • the metal powder is a main material constituting the green compact 1 and, by extension, the sintered gear.
  • the metal powder include iron-based powder made of iron (pure iron) or an iron-based alloy. Pure iron has a purity of 99% by mass or more and further 99.5% by mass or more.
  • the iron-based alloy include those containing an additive element and the balance of which is iron (Fe) and unavoidable impurities.
  • the Fe content in the iron-based alloy is more than 50% by mass, preferably 80% by mass or more, and further 90% by mass or more.
  • the additive element is selected from the group consisting of, for example, copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), chromium (Cr), molybdenum (Mo), manganese (Mn), and carbon (C). There are more than seed elements.
  • the additive element contributes to the improvement of the mechanical properties of the iron-based sintered gear.
  • the total contents of Cu, Ni, Sn, Cr, Mo, and Mn are, for example, 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less, and further 1.0% by mass or more and 3.0% by mass. % Or less.
  • Examples of the C content include 0.2% by mass or more and 2.0% by mass or less, and further 0.4% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • the content of the metal powder in the raw material powder is 90% by mass or more, further 95% by mass or more.
  • the metal powder include those prepared by a water atomization method, a gas atomization method, a carbonyl method, a reduction method and the like.
  • the average particle size of the metal powder is, for example, 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and further 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the metal powder is the average particle size of the particles constituting the metal powder.
  • the average particle size is the particle size (D50) at which the cumulative volume in the volume particle size distribution measured by the laser diffraction type particle size distribution measuring device is 50%.
  • the raw material powder may contain at least one of a lubricant and a binder in addition to the above metal powder.
  • the total content of the lubricant and the binder is, for example, 0.1% by mass or less, assuming that the entire raw material powder is 100% by mass.
  • the lubricant include higher fatty acids, metal soaps, fatty acid amides, higher fatty acid amides and the like.
  • the binder include resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefin, polymethylmethacrylate, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyamide, polyester, polyether, polyvinyl alcohol, vinyl acetate, and waxes such as paraffin.
  • the lubricant and binder may or may not be added as needed.
  • the green compact 1 can be produced by filling a mold with raw material powder and uniaxial pressure molding.
  • a mold for forming the cylindrical green compact 1 is typically configured to include a die, a lower punch and an upper punch fitted into the die, and a core rod inserted into the die.
  • the molding pressure is, for example, 980 MPa or more, further 1470 MPa or more, particularly 1960 MPa or more. By increasing the molding pressure, the density of the green compact 1 can be increased. Therefore, the density of the sintered gear can be increased.
  • the upper limit of the molding pressure is not particularly limited, and examples thereof include 2160 MPa or less and 2060 MPa or less.
  • the green compact 1 can be produced by a known method.
  • the relative density of the green compact 1 is, for example, 93% or more, more preferably 95% or more, and particularly preferably 96% or more.
  • the relative density of the green compact 1 is ideally 100%, but may be 99% or less in consideration of manufacturability and the like.
  • the relative density of the green compact 1 can be obtained as [measured density / theoretical density] ⁇ 100.
  • the measured density can be measured by, for example, the Archimedes method.
  • the theoretical density can be calculated, for example, from the composition of the raw material powder.
  • the size of the green compact 1 may be appropriately selected according to the size of the sintered gear to be manufactured, and is not particularly limited.
  • the outer diameter of the green compact 1 is, for example, 20 mm or more and 160 mm or less, and further 25 mm or more and 150 mm or less.
  • the inner diameter of the green compact 1 is, for example, 10 mm or more and 80 mm or less, further 15 mm or more and 70 mm or less, and the width of the green compact 1, that is, the difference between the inner and outer diameters is, for example, 10 mm or more and 80 mm or less, and further 15 mm or more and 70 mm or less. ..
  • the height of the green compact 1, that is, the length in the axial direction is, for example, 5 mm or more and 120 mm or less, and further 10 mm or more and 110 mm or less.
  • Second process Processing process >> In this step, the green compact 1 is geared with the hob 2.
  • FIG. 2 is a side view of the hob 2 as viewed from a direction orthogonal to the axial direction.
  • FIG. 3 is an end view of the hob 2 as viewed from the axial direction.
  • the hob 2 has a plurality of blades 21 on the outer peripheral surface of the cylindrical main body 20 along the screw lines 22.
  • the hob 2 has 9 blades per circumference.
  • the green compact 1 When the green compact 1 is gear-cut by the hob 2, as shown in FIG. 1, the green compact 1 is arranged so that the axial direction of the green compact 1 and the axial direction of the hob 2 are orthogonal to each other. Then, while rotating the green compact 1 and the hob 2 synchronously, the hob 2 is sent in the axial direction of the green compact 1.
  • the gear teeth 13 are created by sequentially cutting each blade 21 into the outer peripheral surface 11 of the green compact 1.
  • the green compact 1 is arranged so that its axial direction is along the vertical direction, that is, the vertical direction
  • the hob 2 is arranged so that its axial direction is along the horizontal direction.
  • the green compact 1 rotates counterclockwise when viewed from above.
  • the hob 2 rotates so that the blade 21 enters the outer peripheral surface 11 of the green compact 1 from above. Further, in this example, the hob 2 is sent from the lower end surface side of the green compact 1 toward the upper end surface side. That is, the hobbing 2 is fed upward, and the gear cutting is performed from the lower end surface side of the green compact 1.
  • the feeding direction of the hob 2 may be downward, or a conventional cut in which gear cutting is performed from the upper end surface side of the green compact 1.
  • the blade 21 of the hob 2 rotates so as to enter the outer peripheral surface 11 of the green compact 1 from above. Therefore, on the lower end surface side of the green compact 1, the blade 21 of the hob 2 comes off from the outer peripheral surface 11 of the green compact 1 to the lower end surface.
  • gear cutting is performed with the backing plate 3 attached to the lower end surface of the green compact 1 is illustrated. The configuration of the backing plate 3 will be described later.
  • the ratio of the number of blades per circumference to the number of rows in the hob 2, that is, the number of blades / number of rows is more than 8.
  • the larger the number of blades per circumference the smaller the cutting depth per blade. Therefore, since the cutting load per blade is reduced, the stress generated in the green compact 1 acting during machining can be reduced.
  • the number of hobs 2 increases, the cutting load per blade increases. Therefore, as the number of blades / number of threads of the hob 2 is large, the cutting load per blade is small, and the stress generated in the green compact 1 can be reduced. Therefore, chipping generated in the green compact 1 can be suppressed.
  • the number of blades / number of threads of the hob 2 is more preferably 9 or more, particularly preferably 10 or more.
  • the upper limit of the number of blades / number of threads is not particularly limited, and examples thereof include 27 or less.
  • the number of blades and the number of rows of the hob 2 may be appropriately set so that the number of blades / number of rows exceeds 8.
  • the number of blades per circumference in the hob 2 is, for example, 9 blades or more and 27 blades or less, and 10 blades or more and 25 blades or less.
  • When increasing the number of blades it is necessary to make the blade 21 smaller or increase the outer diameter of the hob 2.
  • the strength of the blade 21 decreases.
  • Increasing the outer diameter of the hob 2 increases the size of the hob 2 and increases the cost.
  • the outer diameter of the hob 2 is, for example, more than 70 mm and 140 mm or less, and further 80 mm or more and 130 mm or less.
  • the number of articles of Hob 2 is, for example, 1 to 4 articles, and 2 to 3 articles.
  • the feed rate of the hob 2 can be set as appropriate.
  • the feed rate refers to the distance that the hob 2 moves in one rotation of the green compact 1, that is, the feed amount. If the feed rate is increased, the machining time can be shortened. However, since the feed amount is large, the cutting length per blade is large. Therefore, the cutting load per blade becomes large. On the other hand, if the feed rate is slowed down, the cutting length per blade becomes small and the cutting load becomes small. However, if the feed rate is set too slow, the processing time becomes long and the productivity is lowered.
  • the feed rate of the hob 2 is, for example, 0.1 mm / rev. More than 10 mm / rev. Hereinafter, further 0.2 mm / rev.
  • the cutting speed of the hob 2 is, for example, 40 m / min or more and 280 m / min or less, and further 50 m / min or more and 250 m / min or less.
  • the feed rate of the hobb 2 may be constant during the processing or may be changed during the processing.
  • a machining example in which the feed rate is changed for machining will be described with reference to FIG. 4A and 4C show the feed start position and feed end position of the hob 2, respectively.
  • FIG. 4B shows a state in the middle of processing, and shows a state in which the blade 21 of the hob 2 has reached the pull-out region A in the green compact 1.
  • the feed rate is slowed down near the end surface of the green compact 1 on the side where the blade 21 of the hob 2 comes out, that is, near the lower end surface, and the feed rate is slowed down at the other end surface, that is, the feed rate other than that including the upper end surface.
  • the feed rate of the hob 2 on the end face on the machining start side is slower than that on the end face on the machining end side in the green compact 1.
  • the feed rate is 1.0 mm / rev. It is as follows. Further, in other regions, the feed rate is 2.0 mm / rev. That is all.
  • the other region is a section from when the blade 21 of the hob 2 passes through the pull-out region A until it reaches the machining end position.
  • the green compact 1 When the green compact 1 is gear-cut by the hob 2, the green compact 1 may be chipped when the blade 21 of the hob 2 comes out from the lower end surface of the green compact 1. In particular, chipping is likely to occur near the lower end surface of the green compact 1.
  • the feed rate in the pull-out region A, the feed rate is 1.0 mm / rev. By doing the following, it is possible to effectively suppress the chipping that occurs on the lower end surface of the green compact 1. Further, in the region other than the pull-out region A, the feed rate is 2.0 mm / rev. By doing so, it is possible to suppress an increase in processing time. Therefore, the green compact 1 can be processed efficiently, and the productivity is excellent.
  • the backing plate 3 may be arranged on the lower end surface of the green compact 1.
  • the green compact 1 may be gear-cut together with the backing plate 3.
  • gear cutting is performed with the backing plate 3 arranged, when the blade 21 of the hobb 2 comes off from the lower end surface of the green compact 1, the lower end surface of the green compact 1 is less likely to be chipped. This is because the lower end surface of the green compact 1 is supported by the backing plate 3, so that a force can be applied in the direction in which the blade 21 comes out, that is, in the direction in which the downward force is canceled.
  • the material of the backing plate 3 can be appropriately selected as long as it has rigidity that can apply a force in the direction in which the blade 21 of the hob 2 comes out, that is, in the direction in which the downward force is canceled.
  • the backing plate 3 may be made of a metal such as steel or stainless steel.
  • the shape of the backing plate 3 may be a circular shape.
  • the outer diameter of the backing plate 3 may be the same as the outer diameter of the green compact 1, or may be larger than the outer diameter of the green compact 1.
  • the difference between the outer diameter of the backing plate 3 and the outer diameter of the green compact 1 is, for example, 0 mm or more and 0.7 mm or less, 0.05 mm or more and 0.6 mm or less, and 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the difference between the outer diameter of the backing plate 3 and the outer diameter of the green compact 1 is 0.05 mm or more, the lower end surface of the green compact 1 can be easily supported by the backing plate 3 over the entire surface.
  • the thickness of the backing plate 3 is, for example, 2 mm or more and 10 mm or less, and further 3 mm or more and 8 mm or less.
  • Sintered gears can be obtained by sintering the geared green compact 1.
  • known conditions according to the composition of the metal powder can be applied.
  • the sintering temperature is, for example, 1100 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower, and further 1200 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower.
  • the sintering time depends on the size of the green compact 1, and examples thereof include 10 minutes or more and 150 minutes or less, and further 20 minutes or more and 60 minutes or less.
  • the method for manufacturing the sintered gear of the embodiment may include at least one of the following steps.
  • This step is a step of finishing the green compact 1 that has been geared. This step is carried out after the processing step which is the second step described above and before the sintering step which is the third step. Examples of the finishing process include chamfering and shaving. Known methods can be used for chamfering and shaving.
  • This step is a step of heat-treating the sintered gear obtained by sintering. This step is carried out after the sintering step, which is the third step described above.
  • the heat treatment include quenching treatment and tempering treatment.
  • the quenching treatment may be a carburizing quenching treatment. Known conditions can be applied to the quenching treatment, carburizing quenching treatment, and tempering treatment.
  • This step is a step of polishing the sintered gear obtained by sintering. This step is carried out after the sintering step, which is the third step described above, and after that step when the sintered gear is heat-treated. Polishing includes tooth grinding. A known method can be adopted for the polishing process.
  • the method for manufacturing a sintered gear according to the embodiment can suppress chipping generated in the green compact 1 during gear cutting by the hobb 2. This is because the cutting load per blade can be reduced by using the hob 2 in which the ratio of the number of blades per circumference to the number of rows is more than 8 in the processing process. As a result, the stress generated in the green compact 1 during the gear cutting process by the hob 2 can be reduced, so that the occurrence of chipping can be suppressed.
  • the feed rate of the hob 2 is 1.0 mm / rev. In the other regions, the feed rate is 2.0 mm / rev. That is all. As a result, the processing time can be shortened while the chipping generated in the green compact 1 can be suppressed more effectively.
  • the chipping generated in the green compact 1 during gear cutting can be sufficiently reduced.
  • the length of the chip generated on the end surface of the green compact 1 on the side where the blade 21 of the hob 2 comes out that is, the lower end surface can be set to 0.3 mm or less, and further 0.2 mm or less. If the length of the chip generated on the end face of the green compact 1 is 0.3 mm or less, the chip can be removed by performing a finishing process such as chamfering in a subsequent step.
  • the length of the chip is the length along the axial direction from the lower end surface of the green compact.
  • Test Example 1 A test was conducted in which a cylindrical green compact was cut with a hobb.
  • a cylindrical green compact having an outer diameter of 45 mm, an inner diameter of 20 mm, and a height of 20 mm was prepared.
  • the green compact was prepared as follows.
  • a raw material powder a mixed powder of an iron-based powder and a carbon powder was prepared.
  • the composition of the iron-based powder is Fe-1.9Ni-0.2Mn-0.55Mo.
  • the content of the additive element is mass%.
  • the average particle size (D50) of the iron-based powder is 155 ⁇ m.
  • the average particle size (D50) of the carbon powder is 5.8 ⁇ m.
  • the mixing ratio of the iron powder and the carbon powder is 99.6: 0.4 in terms of mass ratio.
  • the mixed powder was filled in a mold, and a cylindrical green compact was produced by a uniaxial press device.
  • the molding pressure is 1940 MPa.
  • the density of the green compact is 7.71 g / cm 3 .
  • the relative density of the green compact is 98.8%.
  • the green compact was cut into gears by hobbing.
  • the specifications of the gear to be machined are module: 1.4, number of teeth: 29, pressure angle: 17.5 °, twist angle: 15.8 °.
  • the hobb was attached to the NC hobbing machine so that its axial direction was along the horizontal direction, and the green compact was arranged so that its axial direction was along the vertical direction, that is, the vertical direction.
  • the gear cutting was performed by feeding the hobb in the axial direction of the green compact while rotating the green compact and the hob synchronously.
  • the hob feed direction was climb cut.
  • gear cutting was performed with a backing plate attached to the lower end surface of the green compact.
  • the backing plate used is a molten steel material.
  • the shape of the backing plate is a disk shape having an outer diameter of 45 mm, an inner diameter of 20 mm, and a height of 5 mm.
  • the outer diameter of the green compact and the outer diameter of the backing plate are the same.
  • gear cutting was performed under the conditions of Tests A, B, and C shown below.
  • Test A The specifications of the hob used were 24 blades per circumference, 2 blades, 12 blades / number of blades, and an outer diameter of 120 mm.
  • the processing conditions are a feed rate of 4.0 mm / rev. To be constant. That is, the feed rate from the start of hob feed to the end of feed is constant.
  • the feed rate in the edge region of the green compact was 0.5 mm / rev. And. Specifically, the feed rate in a section of ⁇ 1 mm in the vertical direction from the lower end surface of the green compact is 0.5 mm / rev. The remaining section is 4.0 mm / rev. And said. That is, the feed rate until the hob blade reaches the position of 1 mm downward from the lower end surface of the green compact is 4.0 mm / rev. And. From that position, the feed rate was 0.5 mm / rev. After changing to 1 mm from the lower end surface of the green compact to a position of 1 mm upward, the feed rate was set to 4.0 mm / rev. Change to.
  • the processing time when the green compact was gear-cut under each of the conditions of tests A, B and C was investigated.
  • the processing time is the actual processing time required for gear cutting of one green compact, in other words, the time from the start of processing to the end of processing.
  • the processing time was 10 seconds.
  • the processing time was 11.5 seconds.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

円筒状の圧粉体を用意する工程と、前記圧粉体をホブにより歯切り加工する工程と、歯切り加工した前記圧粉体を焼結する工程と、を備え、前記ホブは、１周あたりの刃数と条数との比が８超である、焼結歯車の製造方法。

Description

焼結歯車の製造方法
　本開示は、焼結歯車の製造方法に関する。
本出願は、２０１９年５月８日付の日本国出願の特願２０１９－０８８６５０号に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１には、圧粉体を歯車形状に機械加工した後、焼結することが開示されている。
特開２０１７－１８６６２５号公報
　本開示の焼結歯車の製造方法は、
　円筒状の圧粉体を用意する工程と、
　前記圧粉体をホブにより歯切り加工する工程と、
　歯切り加工した前記圧粉体を焼結する工程と、を備え、
　前記ホブは、１周あたりの刃数と条数との比が８超である。
図１は、実施形態に係る焼結歯車の製造方法における加工工程を示す説明図である。 図２は、ホブの一例を示す概略側面図である。 図３は、ホブの一例を示す概略端面図である。 図４Ａは、加工工程におけるホブの送り開始位置を示す説明図である。 図４Ｂは、加工工程における加工途中の状態を示す説明図である。 図４Ｃは、加工工程におけるホブの送り終了位置を示す説明図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　圧粉体は、焼結体に比べて硬度が低い。そのため、圧粉体は、焼結体に比べて切削加工し易い。しかし、圧粉体は、粉末を圧縮成形して固めただけであるので、脆くて欠け易い。そのため、圧粉体は、切削加工時に欠けが発生し易い。
　歯車の歯切り加工にホブが使用されている。ホブは、円筒状の本体の外周面上にねじ筋に沿って複数の刃が設けられている。ホブによる歯切り加工は、通常、ワークをその軸方向が鉛直方向になるように配置すると共に、ホブをその軸方向がワークの軸方向と直交するように配置する。そして、ホブとワークを同期回転させながら、ホブをワークの軸方向に送る。各刃がワークの外周面に順次切り込まれることによって、歯車が創成される。
　ホブにより圧粉体を歯切り加工した場合、圧粉体に欠けが発生することがある。特に、ホブの刃が圧粉体の端面から抜ける際に圧粉体に欠けが発生する。
　本開示は、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に発生する欠けを抑制することができる焼結歯車の製造方法を提供することを目的の一つとする。
　［本開示の効果］
　本開示の焼結歯車の製造方法は、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に発生する欠けを抑制することができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　本発明者らは、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に発生する欠けを抑制する方法について鋭意検討した結果、次のような知見を得た。
　本発明者らは、欠けの発生を抑制するため、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に作用する応力を低減することを考えた。そこで、本発明者らは、ホブ１刃あたりの切削負荷を小さくするため、ホブにおける１周あたりの刃数とホブの条数に着目した。ホブにおける１周あたりの刃数が多いほど、ホブ１回転あたりの切削回数が多くなる。つまり、ホブ１回転あたりの刃の切込み回数が増える。そのため、１周あたりの刃数が多いほど、１刃あたりの切込み深さが小さくなる。換言すれば、切りくずの厚さが小さくなる。切込み深さは、圧粉体の径方向への切込み量である。よって、１刃あたりの切込み深さが小さければ、切削負荷も小さくなる。その結果、圧粉体が受ける主分力及び送り分力が小さくなるので、圧粉体に生じる応力を低減できる。一方、ホブの条数が多いほど、加工能率が向上する。ホブの条数がｎ条の場合、ホブ１回転につき圧粉体がｎピッチ分回転することになる。つまり、ホブ１回転につきｎピッチ分の歯が創成される。しかしながら、ホブの条数が増えれば、その分１刃あたりの切込み深さが増える。そのため、ホブの条数が多いほど、１刃あたりの切削負荷が増大することになる。
　したがって、ホブにおける条数に対する１周あたりの刃数の比である刃数／条数が大きいほど、１刃あたりの切削負荷が小さくなり、圧粉体に生じる応力を低減できる。よって、圧粉体に発生する欠けを抑制することができる。本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、ホブにおける１周あたりの刃数と条数との比を８超とすることにより、圧粉体に発生する欠けを効果的に抑制できることを見出した。
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）本開示の実施形態に係る焼結歯車の製造方法は、
　円筒状の圧粉体を用意する工程と、
　前記圧粉体をホブにより歯切り加工する工程と、
　歯切り加工した前記圧粉体を焼結する工程と、を備え、
　前記ホブは、１周あたりの刃数と条数との比が８超である。
　本開示の焼結歯車の製造方法は、ホブにおける１周あたりの刃数と条数との比が８超であることで、ホブ１刃あたりの切削負荷を十分に低減できる。そのため、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に生じる応力を十分に低減できる。したがって、本開示の焼結歯車の製造方法は、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に発生する欠けを抑制することができる。
　（２）本開示の焼結歯車の製造方法の一形態として、
　前記歯切り加工する工程において、前記圧粉体における前記ホブの刃が抜ける側の一方の端面での前記ホブの送り速度を、前記圧粉体の他方の端面での前記ホブの送り速度よりも遅くすることが挙げられる。
　上記形態は、圧粉体におけるホブの刃が抜ける側の一方の端面でのホブの送り速度を、他方の端面でのホブの送り速度よりも遅くすることから、次の効果を奏することができる。
　一つ目の効果は、圧粉体の一方の端面近傍に発生する欠けを抑制できることである。ホブによる歯切り加工時において、ホブの刃が圧粉体の端面から抜ける際に圧粉体に欠けが発生することがある。特に、圧粉体におけるホブの刃が抜ける側の一方の端面近傍に欠けが発生し易い。ホブの送り速度を遅くすれば、１刃あたりの送り量が小さくなる。そのため、１刃あたりの切取り長さが小さくなる。換言すれば、切りくずの長さが小さくなる。切取り長さは、圧粉体の軸方向への切込み量である。よって、１刃あたりの切取り長さが小さければ、切削負荷も小さくなる。その結果、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に生じる応力をより低減でき、圧粉体の一方の端面近傍に発生する欠けを抑制できる。
　二つ目の効果は、ホブの送り速度を一定で遅くする場合に比べて、加工時間の増加を抑制できることである。圧粉体の他方の端面でのホブの送り速度を、圧粉体の一方の端面に比べて相対的に速くするからである。
　（３）本開示の焼結歯車の製造方法の一形態として、
　前記歯切り加工する工程において、前記圧粉体における前記ホブの刃が抜ける側の一方の端面から他方の端面側に向かって最大で５ｍｍ以内の領域では、前記ホブの送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とし、それ以外の領域では、前記ホブの送り速度を２．０ｍｍ／ｒｅｖ．以上とすることが挙げられる。
　ホブの送り速度を遅くすれば、１刃あたりの送り量が小さくなる。そのため、１刃あたりの切取り長さが小さくなる。換言すれば、切りくずの長さが小さくなる。切取り長さは、圧粉体の軸方向への切込み量である。よって、１刃あたりの切取り長さが小さければ、切削負荷も小さくなる。その結果、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に生じる応力をより低減できる。したがって、上記形態は、ホブの送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とすることで、ホブによる歯切り加工時に圧粉体に発生する欠けをより効果的に抑制することができる。
　ホブによる歯切り加工時において、ホブの刃が圧粉体の端面から抜ける際に圧粉体に欠けが発生することがある。特に、圧粉体におけるホブの刃が抜ける側の一方の端面近傍に欠けが発生し易い。上記形態は、圧粉体におけるホブの刃が抜ける側の一方の端面から他方の端面側に向かって最大で５ｍｍ以内の領域では、ホブの送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とする。以下、上記領域を「抜け際領域」という場合がある。最大で５ｍｍ以内とは、圧粉体における上記一方の端面から５ｍｍ以内の領域の少なくとも一部で、ホブの送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とすればよいことを意味する。もちろん、５ｍｍ以内の全域にわたって送り速度を遅くしてもよい。そのため、上記形態は、特に欠けが発生し易い圧粉体の一方の端面近傍における欠けを効果的に抑制することができる。また、上記形態は、抜け際領域以外の領域では、ホブの送り速度を２．０ｍｍ／ｒｅｖ．以上とする。つまり、抜け際領域での送り速度を相対的に遅くする。歯切り加工における加工開始位置から加工終了位置までのホブの移動距離に比べれば、抜け際領域は非常に短い。そのため、１個の圧粉体を歯切り加工するのに要する時間が大幅に増加することがない。したがって、上記形態は、圧粉体に発生する欠けを抑制できながら、加工時間の増加を抑制することができる。よって、上記形態は、圧粉体を効率よく加工することができ、生産性に優れる。上記抜け際領域の下限は、圧粉体におけるホブの刃が抜ける側の一方の端面から例えば０．１ｍｍ以上、更に０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上であることが好ましい。圧粉体におけるホブの刃が抜ける側の端面から少なくとも０．１ｍｍ、更に０．５ｍｍの領域において、ホブの送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とすることで、圧粉体に発生する欠けを十分に抑制することができる。
　（４）本開示の焼結歯車の製造方法の一形態として、
　前記歯切り加工する工程において、前記圧粉体をその軸方向が鉛直方向に沿うように配置し、前記圧粉体の下端面側から上端面側に向かって前記ホブを送ることが挙げられる。
　上記形態は、ホブの送り方向が圧粉体の軸方向に沿う方向で上向きである。
　［本開示の実施形態の詳細］
　以下、図面を参照して、本開示の実施形態に係る焼結歯車の製造方法の具体例を説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本願発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　＜焼結歯車の製造方法＞
　実施形態に係る焼結歯車の製造方法は、以下の工程を備える。
　第一の工程：円筒状の圧粉体を用意する工程。
　第二の工程：圧粉体をホブにより歯切り加工する工程。
　第三の工程：歯切り加工した圧粉体を焼結する工程。
　実施形態に係る焼結歯車の製造方法の特徴の１つは、１周あたりの刃数と条数との比が８超であるホブを使用する点にある。図１は、圧粉体１をホブ２により歯切り加工している状態を示す。図１中の白抜き矢印は、歯切り加工時の圧粉体１及びホブ２の回転方向やホブ２の送り方向を示す。以下、各工程について詳しく説明する。
　《第一の工程：用意工程》
　この工程では、円筒状の圧粉体１を用意する。
　（圧粉体）
　圧粉体１は、金属粉末を含む原料粉末を圧縮成形したものである。金属粉末は、圧粉体１、ひいては焼結歯車を構成する主たる材料である。金属粉末は、鉄（純鉄）又は鉄基合金からなる鉄系粉末が挙げられる。純鉄は、純度９９質量％以上、更に９９．５質量％以上が挙げられる。鉄基合金は、添加元素を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物からなるものが挙げられる。鉄基合金におけるＦｅの含有量は、５０質量％超、好ましくは８０質量％以上、更に９０質量％以上が挙げられる。添加元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、及び炭素（Ｃ）からなる群より選択される１種以上の元素が挙げられる。上記添加元素は、鉄系焼結歯車の機械的特性の向上に寄与する。上記添加元素のうち、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＭｎの含有量は合計で、例えば０．５質量％以上５．０質量％以下、更に１．０質量％以上３．０質量％以下が挙げられる。Ｃの含有量は、例えば０．２質量％以上２．０質量％以下、更に０．４質量％以上１．０質量以下が挙げられる。原料粉末における金属粉末の含有量は、９０質量％以上、更に９５質量％以上が挙げられる。金属粉末は、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、カルボニル法、還元法などにより作製したものが挙げられる。
　金属粉末の平均粒径は、例えば２０μｍ以上２００μｍ以下、更に５０μｍ以上１５０μｍ以下が挙げられる。金属粉末の平均粒径が上記範囲内であることで、取り扱い易く、原料粉末を圧縮成形し易い。そのため、高密度で緻密な圧粉体１を作製し易い。結果として、高密度の焼結歯車が得られる。金属粉末の平均粒径は、金属粉末を構成する粒子の平均粒径のことである。平均粒径とは、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定した体積粒度分布における累積体積が５０％となる粒径（Ｄ５０）とする。
　その他、原料粉末は、上記金属粉末に加えて、潤滑剤及びバインダの少なくとも一方を含有してもよい。潤滑剤及びバインダの合計含有量は、原料粉末全体を１００質量％として、例えば０．１質量％以下とすることが挙げられる。潤滑剤としては、例えば高級脂肪酸、金属石鹸、脂肪酸アミド、高級脂肪酸アミドなどが挙げられる。バインダとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、酢酸ビニルなどの樹脂、パラフィンなどのワックス類が挙げられる。潤滑剤及びバインダは、必要に応じて添加すればよく、添加しなくてもよい。
　圧粉体１は、原料粉末を金型に充填し、一軸加圧成形することで作製することができる。円筒状の圧粉体１を成形する金型は、代表的には、ダイと、ダイに嵌め込まれる下パンチ及び上パンチと、ダイ内に挿入されるコアロッドとを備える構成が挙げられる。成形圧力は、例えば９８０ＭＰａ以上、更に１４７０ＭＰａ以上、特に１９６０ＭＰａ以上が挙げられる。成形圧力を高くすることで、圧粉体１の密度を高めることができる。そのため、焼結歯車を高密度化することができる。成形圧力の上限は特に限定されないが、例えば２１６０ＭＰａ以下、更に２０６０ＭＰａ以下が挙げられる。圧粉体１は、公知の方法により作製することができる。
　圧粉体１の相対密度は、例えば９３％以上、更に９５％以上、特に９６％以上が好ましい。圧粉体１の相対密度は、理想的には１００％であるが、製造性などを考慮すると、９９％以下でもよい。圧粉体１の相対密度は、［実測密度／理論密度］×１００として求めることができる。実測密度は、例えばアルキメデス法により測定することができる。理論密度は、例えば原料粉末の組成から計算によって求めることができる。
　圧粉体１のサイズは、製造する焼結歯車のサイズに応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。圧粉体１の外径は、例えば２０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下、更に２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が挙げられる。圧粉体１の内径は、例えば１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、更に１５ｍｍ以上７０ｍｍ以下が挙げられる、圧粉体１の幅、即ち内外径差は、例えば１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、更に１５ｍｍ以上７０ｍｍ以下が挙げられる。圧粉体１の高さ、即ち軸方向の長さは、例えば５ｍｍ以上１２０ｍｍ以下、更に１０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下が挙げられる。
　《第二の工程：加工工程》
　この工程では、圧粉体１をホブ２により歯切り加工する。
　（ホブ）
　図２、図３を参照して、ホブ２の概略構成を説明する。図２は、ホブ２を軸方向と直交する方向から見た側面図である。図３は、ホブ２を軸方向から見た端面図である。ホブ２は、図２に示すように、円筒状の本体２０の外周面上にねじ筋２２に沿って複数の刃２１を有する。ホブ２は、図３に示すように、１周あたりの刃数が９刃である。
　（歯切り加工）
　圧粉体１をホブ２により歯切り加工するときは、図１に示すように、圧粉体１の軸方向とホブ２の軸方向とが直交するように配置する。そして、圧粉体１とホブ２を同期回転させながら、ホブ２を圧粉体１の軸方向に送る。各刃２１が圧粉体１の外周面１１に順次切り込まれることによって、歯車の歯１３が創成される。本例では、圧粉体１をその軸方向が鉛直方向、即ち上下方向に沿うように配置し、ホブ２をその軸方向が水平方向に沿うように配置している。圧粉体１は、上から見て、反時計回りに回転する。ホブ２は、刃２１が圧粉体１の外周面１１に上側から入り込むように回転する。また、本例では、圧粉体１の下端面側から上端面側に向かってホブ２を送る。つまり、ホブ２の送り方向が上向きであり、圧粉体１の下端面側から歯切り加工を行うクライムカットである。ホブ２の送り方向が下向きでもよく、圧粉体１の上端面側から歯切り加工を行うコンベンショナルカットでもよい。
　本例の場合、ホブ２の刃２１が圧粉体１の外周面１１に上側から入り込むように回転する。そのため、圧粉体１の下端面側において、ホブ２の刃２１が圧粉体１の外周面１１から下端面に抜けることになる。なお、本例では、圧粉体１の下端面に当て板３を取り付けた状態で歯切り加工を行う場合を例示する。当て板３の構成については、後述する。
　〈刃数と条数との比〉
　ホブ２における１周あたりの刃数と条数との比、即ち刃数／条数が８超である。上述したように、１周あたりの刃数が多いほど、１刃あたりの切込み深さが小さくなる。そのため、１刃あたりの切削負荷が小さくなることから、加工時に作用する圧粉体１に生じる応力を低減できる。一方で、ホブ２の条数が多いほど、１刃あたりの切削負荷が増大することになる。したがって、ホブ２の刃数／条数が大きいほど、１刃あたりの切削負荷が小さくなり、圧粉体１に生じる応力を低減できる。よって、圧粉体１に発生する欠けを抑制することができる。ホブ２の刃数／条数は、更に９以上、特に１０以上が好ましい。刃数／条数の上限は特に限定されないが、例えば２７以下が挙げられる。
　ホブ２の刃数及び条数は、刃数／条数が８超となるように適宜設定すればよい。ホブ２における１周あたりの刃数は、例えば９刃以上２７刃以下、更に１０刃以上２５刃以下が挙げられる。刃数を増やす場合、刃２１を小さくする、あるいは、ホブ２の外径を大きくする必要がある。刃２１を小さくすると、刃２１の強度が低下する。ホブ２の外径を大きくすると、ホブ２が大型化し、コストが高くなる。ホブ２の外径は、例えば７０ｍｍ超１４０ｍｍ以下、更に８０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下が挙げられる。ホブ２の条数は、例えば１条以上４条以下、更に２条以上３条以下が挙げられる。
　〈送り速度〉
　ホブ２の送り速度は、適宜設定することができる。送り速度とは、圧粉体１が１回転するにあたり、ホブ２が移動する距離、即ち送り量をいう。送り速度を速くすれば、加工時間を短縮できる。しかし、送り量が大きくなるため、１刃あたりの切取り長さが大きくなる。よって、１刃あたりの切削負荷が大きくなる。一方、送り速度を遅くすれば、１刃あたりの切取り長さが小さくなり、切削負荷が小さくなる。しかし、送り速度を遅くし過ぎると、加工時間が長くなり、生産性の低下を招く。ホブ２の送り速度は、例えば０．１ｍｍ／ｒｅｖ．以上１０ｍｍ／ｒｅｖ．以下、更に０．２ｍｍ／ｒｅｖ．以上９ｍｍ／ｒｅｖ．以下が挙げられる。その他、ホブ２の切削速度は、例えば４０ｍ／ｍｉｎ以上２８０ｍ／ｍｉｎ以下、更に５０ｍ／ｍｉｎ以上２５０ｍ／ｍｉｎ以下が挙げられる。
　歯切り加工時において、ホブ２の送り速度は加工中一定でもよいし、加工の途中で変更してもよい。送り速度を変更して加工する場合の加工例を、図４を参照して説明する。図４Ａ及び図４Ｃはそれぞれ、ホブ２の送り開始位置及び送り終了位置を示す。図４Ｂは、加工途中の状態を示し、ホブ２の刃２１が圧粉体１における抜け際領域Ａに到達した状態を示す。送り速度を変更する場合、圧粉体１におけるホブ２の刃２１が抜ける側の端面、即ち下端面の近傍では、送り速度を遅くし、他方の端面、即ち上端面を含むそれ以外では送り速度を速くすることが挙げられる。本例では、圧粉体１における加工終了側の端面よりも加工開始側の端面でのホブ２の送り速度を遅くする。具体的には、圧粉体１の下端面から上端面側に向かって最大で５ｍｍ以内の領域、つまり図４Ｂに示す抜け際領域Ａでは、送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とする。更に、それ以外の領域では、送り速度を２．０ｍｍ／ｒｅｖ．以上とする。それ以外の領域とは、ホブ２の刃２１が抜け際領域Ａを通過した後に加工終了位置に到達するまでの区間である。
　圧粉体１をホブ２により歯切り加工したとき、ホブ２の刃２１が圧粉体１の下端面から抜ける際に圧粉体１に欠けが発生することがある。特に、圧粉体１の下端面近傍に欠けが発生し易い。上述した加工例のように、抜け際領域Ａでは、送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とすることで、圧粉体１の下端面に発生する欠けを効果的に抑制することができる。更に、抜け際領域Ａ以外の領域では、送り速度を２．０ｍｍ／ｒｅｖ．以上とすることで、加工時間の増加を抑制することができる。よって、圧粉体１を効率よく加工することでき、生産性に優れる。
　〈当て板〉
　図１に示すように、圧粉体１の下端面に当て板３を配置してもよい。この場合、当て板３ごと圧粉体１を歯切り加工することが挙げられる。当て板３を配置した状態で歯切り加工した場合、ホブ２の刃２１が圧粉体１の下端面から抜ける際、圧粉体１の下端面に欠けが生じ難くなる。これは、圧粉体１の下端面が当て板３に支持されることによって、刃２１が抜ける方向、即ち下方向の力を打ち消す方向に力を付与できるからである。
　当て板３の材質は、ホブ２の刃２１が抜ける方向、即ち下方向の力を打ち消す方向に力を付与できる剛性を有するものであれば、適宜選択できる。当て板３は、例えば鋼、ステンレス鋼などの金属で構成することが挙げられる。
　当て板３の形状は、円形状とすることが挙げられる。当て板３の外径は、圧粉体１の外径と同じであってもよいし、圧粉体１の外径よりも大きくてもよい。当て板３の外径と圧粉体１の外径との差は、例えば０ｍｍ以上０．７ｍｍ以下、更に０．０５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が挙げられる。当て板３の外径と圧粉体１の外径との差が０．０５ｍｍ以上あれば、圧粉体１の下端面を全面にわたって当て板３で支持し易い。当て板３の外径と圧粉体１の外径との差が０．７ｍｍ以下あれば、当て板３の大径化を抑制し易い。当て板３の厚みは、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に３ｍｍ以上８ｍｍ以下が挙げられる。
　《第三の工程：焼結工程》
　この工程では、歯切り加工した圧粉体１を焼結する。
　歯切り加工した圧粉体１を焼結することで、焼結歯車が得られる。焼結は、金属粉末の組成に応じた公知の条件を適用できる。金属粉末が鉄粉や鉄基合金粉の場合、焼結温度は、例えば１１００℃以上１４００℃以下、更に１２００℃以上１３００℃以下が挙げられる。焼結時間は、圧粉体１のサイズにもよるが、例えば１０分以上１５０分以下、更に２０分以上６０分以下が挙げられる。
　（その他の工程）
　その他、実施形態の焼結歯車の製造方法は、以下の工程のうち、少なくとも１つの工程を備えてもよい。
　《仕上げ工程》
　この工程は、歯切り加工した圧粉体１を仕上げ加工する工程である。この工程は、上述した第二の工程である加工工程の後、第三の工程である焼結工程の前に実施する。仕上げ加工は、例えば面取り加工、シェービング加工などが挙げられる。面取り加工、シェービング加工は公知の方法を採用できる。
　《熱処理工程》
　この工程は、焼結して得られた焼結歯車を熱処理する工程である。この工程は、上述した第三の工程である焼結工程の後に実施する。熱処理は、例えば焼入れ処理、焼戻し処理などが挙げられる。焼入れ処理は、浸炭焼入れ処理でもよい。焼入れ処理や浸炭焼入れ処理、焼戻し処理は公知の条件を適用できる。
　《研磨工程》
　この工程は、焼結して得られた焼結歯車を研磨加工する工程である。この工程は、上述した第三の工程である焼結工程の後、焼結歯車を熱処理する場合はその工程の後に実施する。研磨加工には、歯研加工が含まれる。研磨加工は公知の方法を採用できる。
　｛効果｝
　実施形態に係る焼結歯車の製造方法は、ホブ２による歯切り加工時に圧粉体１に発生する欠けを抑制することができる。加工工程において、１周あたりの刃数と条数との比が８超であるホブ２を使用することで、１刃あたりの切削負荷を低減できるからである。その結果、ホブ２による歯切り加工時に圧粉体１に生じる応力を低減できるため、欠けの発生を抑制できる。特に、圧粉体１における抜け際領域Ａではホブ２の送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とし、それ以外の領域では送り速度を２．０ｍｍ／ｒｅｖ．以上とする。これにより、圧粉体１に発生する欠けをより効果的に抑制できながら、加工時間を短縮できる。
　実施形態に係る焼結歯車の製造方法によれば、歯切り加工時に圧粉体１に発生する欠けを十分小さくできる。具体的には、圧粉体１におけるホブ２の刃２１が抜ける側の端面、即ち下端面に発生する欠けの長さを０．３ｍｍ以下、更に０．２ｍｍ以下にすることが可能である。圧粉体１の端面に発生する欠けの長さが０．３ｍｍ以下であれば、後工程で面取り加工などの仕上げ加工を行うことによって、欠けを除去することが可能である。欠けの長さは、圧粉体の下端面から軸方向に沿う長さである。
　［試験例１］
　円筒状の圧粉体をホブにより歯切り加工する試験を行った。
　外径４５ｍｍ×内径２０ｍｍ×高さ２０ｍｍの円筒状の圧粉体を用意した。
　圧粉体は、以下のようにして作製した。原料粉末として、鉄系粉末とカーボン粉末との混合粉末を準備した。鉄系粉末の組成は、Ｆｅ－１．９Ｎｉ－０．２Ｍｎ－０．５５Ｍｏである。添加元素の含有量は質量％である。鉄系粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１５５μｍである。カーボン粉末の平均粒径（Ｄ５０）は５．８μｍである。鉄系粉末とカーボン粉末との配合割合は、質量比で９９．６：０．４である。上記混合粉末を金型に充填し、一軸プレス装置によって円筒状の圧粉体を作製した。成形圧力は１９４０ＭＰａである。圧粉体の密度は７．７１ｇ／ｃｍ３である。また、圧粉体の相対密度は９８．８％である。
　圧粉体をホブにより歯切り加工して歯車形状に加工した。
　加工する歯車の仕様は、モジュール：１．４、歯数：２９、圧力角：１７．５°、ねじれ角：１５．８°である。
　ＮＣホブ盤にホブをその軸方向が水平方向に沿うように取り付け、圧粉体をその軸方向が鉛直方向、即ち上下方向に沿うように配置した。圧粉体とホブを同期回転させながら、ホブを圧粉体の軸方向に送ることによって、歯切り加工を行った。ホブの送り方向はクライムカットとした。試験例１では、圧粉体の下端面に当て板を取り付けた状態で歯切り加工した。使用した当て板は、鋼の溶製材である。当て板の形状は、外径４５ｍｍ×内径２０ｍｍ×高さ５ｍｍの円盤状である。圧粉体の外径と当て板の外径は同じである。
　試験例１では、以下に示す試験Ａ、Ｂ及びＣの各条件で歯切り加工を実施した。
　〔試験Ａ〕
　使用したホブの諸元は、１周あたりの刃数：２４刃、条数：２条、刃数／条数：１２、外径１２０ｍｍである。
　加工条件は、送り速度を４．０ｍｍ／ｒｅｖ．の一定とする。つまり、ホブの送り開始から送り終了までの送り速度を一定とした。
　〔試験Ｂ〕
　使用したホブの諸元は、１周あたりの刃数：２４刃、条数：２条、刃数／条数：１２、外径１２０ｍｍである。
　加工条件は、圧粉体における抜け際領域での送り速度を０．５ｍｍ／ｒｅｖ．とする。具体的には、圧粉体の下端面から上下方向に±１ｍｍの区間における送り速度を０．５ｍｍ／ｒｅｖ．とし、残りの区間は４．０ｍｍ／ｒｅｖ．とした。つまり、ホブの刃が圧粉体の下端面から下方向に１ｍｍの位置に到達するまでの送り速度を４．０ｍｍ／ｒｅｖ．とする。その位置から送り速度を０．５ｍｍ／ｒｅｖ．に変更し、圧粉体の下端面から上方向に１ｍｍの位置まで歯切り加工した後、送り速度を４．０ｍｍ／ｒｅｖ．に変更する。
　〔試験Ｃ〕
　使用したホブの諸元は、１周あたりの刃数：１６刃、条数：２条、刃数／条数：８、外径８０ｍｍである。
　加工条件は、送り速度を４．０ｍｍ／ｒｅｖ．の一定とする。つまり、ホブの送り開始から送り終了までの送り速度を一定とした。
　（欠けの評価）
　試験Ａ、Ｂ及びＣの各条件で、それぞれ１０００個の圧粉体を歯切り加工した。各条件で歯切り加工した圧粉体ついて、欠けを評価した。欠けの評価は、次のようにして行った。各条件で加工したそれぞれ１０００個の圧粉体について、加工時における下端面を目視検査し、欠けが発生したものを抽出する。各条件で欠けがあるものについて、欠け発生箇所を光学顕微鏡で観察し、欠けの長さを測定する。欠けの長さは、圧粉体の下端面から軸方向に沿う長さの最大値とする。その結果、試験Ａでは、欠けの長さの平均値が０．３ｍｍであった。試験Ｂでは、欠けの長さの平均値が０．１ｍｍであった。一方、試験Ｃでは、欠けの長さの平均値が０．５ｍｍであった。
　（加工時間の評価）
　試験Ａ、Ｂ及びＣの各条件で圧粉体を歯切り加工したときの加工時間を調べた。加工時間は、１個の圧粉体を歯切り加工するのに必要な実加工時間、換言すれば加工開始から加工終了までの時間とする。その結果、試験Ａ、Ｃでは、加工時間が１０秒であった。これに対し、試験Ｂでは、加工時間が１１．５秒であった。
　以上の結果から、刃数／条数が８超であるホブを使用した試験Ａ、Ｂでは、欠けの長さが０．３ｍｍ以下であり、欠けを効果的に抑制できることが分かる。また、試験Ａ、Ｃと試験Ｂの加工時間の差は１．５秒であり、試験Ｂでの加工時間の増加はほとんどない。
　１　圧粉体
　１１　外周面
　１３　歯
　２　ホブ
　２０　本体
　２１　刃
　２２　ねじ筋
　３　当て板
　Ａ　抜け際領域

Claims (4)

  1. 　円筒状の圧粉体を用意する工程と、
    　前記圧粉体をホブにより歯切り加工する工程と、
    　歯切り加工した前記圧粉体を焼結する工程と、を備え、
    　前記ホブは、１周あたりの刃数と条数との比が８超である、
    焼結歯車の製造方法。
  2. 　前記歯切り加工する工程において、前記圧粉体における前記ホブの刃が抜ける側の一方の端面での前記ホブの送り速度を、前記圧粉体の他方の端面での前記ホブの送り速度よりも遅くする請求項１に記載の焼結歯車の製造方法。
  3. 　前記歯切り加工する工程において、前記圧粉体における前記ホブの刃が抜ける側の一方の端面から他方の端面側に向かって最大で５ｍｍ以内の領域では、前記ホブの送り速度を１．０ｍｍ／ｒｅｖ．以下とし、それ以外の領域では、前記ホブの送り速度を２．０ｍｍ／ｒｅｖ．以上とする請求項１又は請求項２に記載の焼結歯車の製造方法。
  4. 　前記歯切り加工する工程において、前記圧粉体をその軸方向が鉛直方向に沿うように配置し、前記圧粉体の下端面側から上端面側に向かって前記ホブを送る請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の焼結歯車の製造方法。
PCT/JP2020/018196 2019-05-08 2020-04-28 焼結歯車の製造方法 WO2020226111A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021518372A JP7410939B2 (ja) 2019-05-08 2020-04-28 焼結歯車の製造方法
CN202080028503.3A CN113677461B (zh) 2019-05-08 2020-04-28 烧结齿轮的制造方法
DE112020002250.1T DE112020002250T5 (de) 2019-05-08 2020-04-28 Verfahren für die Herstellung eines gesinterten Zahnrades
US17/608,504 US20220226944A1 (en) 2019-05-08 2020-04-28 Method for manufacturing sintered gear

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019088650 2019-05-08
JP2019-088650 2019-05-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020226111A1 true WO2020226111A1 (ja) 2020-11-12

Family

ID=73051120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/018196 WO2020226111A1 (ja) 2019-05-08 2020-04-28 焼結歯車の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220226944A1 (ja)
JP (1) JP7410939B2 (ja)
CN (1) CN113677461B (ja)
DE (1) DE112020002250T5 (ja)
WO (1) WO2020226111A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114589471B (zh) * 2022-02-22 2024-02-13 浙江传承动力制造有限公司 一种汽车变速箱高耐磨传动齿轮的制造方法及其生产设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56130402A (en) * 1980-03-18 1981-10-13 Toshiba Corp Production of sintered parts
JPS6284916A (ja) * 1985-10-08 1987-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 端面に歯溝を有する歯車の加工方法
JP2014514172A (ja) * 2011-04-07 2014-06-19 マーク イーアス ゲーエムベーハー 工作物への歯部の作製方法
JP2015208806A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 株式会社ジェイテクト 歯車加工方法及び歯車並びに工作機械及び補正ホブ
WO2017175772A1 (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 住友電気工業株式会社 焼結体の製造方法、および焼結体

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3165658B2 (ja) * 1997-04-10 2001-05-14 三菱重工業株式会社 歯車加工方法
US6134786A (en) * 1999-01-29 2000-10-24 Amsted Industries Incorporated Method for improvement of involute and lead error in powder metal gears
JP2005125419A (ja) * 2003-10-21 2005-05-19 Takashi Utsunomiya 分割型ホブおよび歯車の歯切り方法
JP2007262536A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 焼結歯車およびその製造方法
JP5969273B2 (ja) * 2012-06-12 2016-08-17 Ntn株式会社 焼結歯車の製造方法
CN104674111B (zh) * 2015-03-07 2017-03-01 佛山市汇禧建筑五金制品有限公司 粉末冶金烧结齿轮
US11591681B2 (en) * 2016-02-08 2023-02-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Iron-based sintered body
JP7008482B2 (ja) 2017-11-16 2022-01-25 株式会社藤商事 遊技機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56130402A (en) * 1980-03-18 1981-10-13 Toshiba Corp Production of sintered parts
JPS6284916A (ja) * 1985-10-08 1987-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 端面に歯溝を有する歯車の加工方法
JP2014514172A (ja) * 2011-04-07 2014-06-19 マーク イーアス ゲーエムベーハー 工作物への歯部の作製方法
JP2015208806A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 株式会社ジェイテクト 歯車加工方法及び歯車並びに工作機械及び補正ホブ
WO2017175772A1 (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 住友電気工業株式会社 焼結体の製造方法、および焼結体

Also Published As

Publication number Publication date
DE112020002250T5 (de) 2022-01-20
JPWO2020226111A1 (ja) 2020-11-12
CN113677461B (zh) 2024-01-02
CN113677461A (zh) 2021-11-19
JP7410939B2 (ja) 2024-01-10
US20220226944A1 (en) 2022-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107921535B (zh) 制作烧结体的方法及烧结体
US11305347B2 (en) Method for manufacturing sintered component, sintered component, and drill
JP6319110B2 (ja) 粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および焼結体の製造方法
EP0169292A1 (en) Compound body and method of making the same
WO2020226111A1 (ja) 焼結歯車の製造方法
WO2020179520A1 (ja) 焼結体の製造方法
JPWO2019058872A1 (ja) 加工方法、プラネタリキャリアの製造方法及びプラネタリキャリア
JPWO2018216461A1 (ja) 焼結部材の製造方法
JP7193677B2 (ja) 焼結歯車の製造方法
JP6975376B2 (ja) 焼結部品の製造方法
JP6673682B2 (ja) 焼結体の製造方法
JP7221028B2 (ja) 焼結歯車の製造方法
JP5518375B2 (ja) 加速電極用ドリル加工性に優れたモリブデン合金からなる成形体およびその製造方法
JP6766212B2 (ja) 焼結体の製造方法
JPWO2020158788A1 (ja) 焼結材、歯車、及び焼結材の製造方法
JP6493357B2 (ja) 粉末冶金用混合粉およびその製造方法ならびに焼結体の製造方法
JPWO2020157880A1 (ja) 焼結材、及び焼結材の製造方法
US20210283685A1 (en) Method for collecting iron-based powder and method for manufacturing sintered body
EP3785852A1 (en) Polycrystalline abrasive grains, and grinding wheel provided with same
FORGING ASP process for high speed tool steels
CN106756403A (zh) 一种精密复合拉刀加工工艺

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20802657

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021518372

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20802657

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1