JP4543771B2

JP4543771B2 - 歯車の転造方法および転造装置

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Publication number: JP4543771B2
Application number: JP2004182238A
Authority: JP
Inventors: 智義長縄; 正道三輪; 直人田口; 陳寿相原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-06-21
Also published as: JP2006000917A

Description

本発明は、歯車の転造方法および転造装置に関し、特に、ローラダイスと円板状ワークとを噛み合わせて同期回転させることにより歯形を創成するようにした歯車の転造方法および転造装置に関するものである。

従来からローラダイスと円板状ワークとを噛み合わせて同期回転させることにより歯形を創成するようにした歯車の転造方法および転造装置は提案されている（特許文献１参照）。

これは、円板状のワークを挟んでローラダイスと対向配置されるバックアップローラに歯形拘束溝と逃げ溝とを並設し、それらをローラ自体のシフト動作によって選択切換可能とし、歯形転造中はワーク側の歯形の側面を歯形拘束溝にて加圧拘束する。そして、転造末期に至ったならばバックアップローラのシフト動作により歯形拘束溝から逃げ溝に切り換え、歯形の側面を拘束することなく切断ローラにて余肉部を切断することにより、歯形転造の末期に、創成された歯形の歯底面側に余肉部を打ち込んでしまうのを未然に防ぐようにしている。
特開２００２−３３１３３１号公報

しかしながら、上記従来例では、ローラダイスの歯形形状を一工程で成形しようとする歯車の仕上形状を得る創成形状に形成されているため、ローラダイスのワークへの加工度が過大となり、ローラダイスの加工歯が欠けやすく工具寿命が短い、サイクルタイムが長い等の不具合があった。また、圧力角が小さい歯車を創成する場合には、創成歯先の先端に欠肉を生ずる不具合がある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、サイクルタイムを短縮でき且つ工具寿命を長期化可能な歯車の転造方法および転造装置を提供することを目的とする。

本発明は、転造を行う複数の加工歯を外周部に備えたローラダイスを円板状のワークに対して同期回転させつつ所定の押込速度でワーク外周部に押込むことにより、ローラダイスの加工歯で前記円板状のワークの外周部に対して転造を行ない歯車状部材を転造する歯車の転造方法において、先ず、完成歯形の所望の圧力角よりも大きい圧力角の加工歯を備えると共に円弧状の歯先と比較的狭い歯底により歯元厚さの大きい山形の歯形を備えるローラダイスにより、歯先で尖り且つ歯底で円弧状となる中間段階の転造歯を創成する第１工程と、次いで、完成歯形の所望の圧力角の加工歯を備えると共に第１工程のローラダイスの加工歯に対して歯先および歯底の幅を拡大して円弧状とした歯形を備えるローラダイスにより、前記中間段階の転造歯に対してその歯先を押し潰して押し戻すと共に歯底を押し広げてその余肉を歯先へせりあげて新たな歯先を持つ転造歯を創成する第２工程と、を備えるようにした。

したがって、本発明では、完成歯形の所望の圧力角よりも大きい圧力角の加工歯を備えたローラダイスにより中間段階の転造歯を創成する第１工程と、次いで、前記第１工程で創成した転造歯に、完成歯形での所望の圧力角の加工歯を備えたローラダイスにより転造歯を創成する第２工程とにより歯車を転造するため、第１工程のローラダイスを高剛性とでき、高い加工度に対しても高い耐久性を保持でき工具寿命を長くでき、第２工程では第１工程で創成した転造歯を修正転造するものであり、高い加工度を必要とせず効率的に完成歯形を得ることができ、単一のローラダイスで転造する場合に比較してサイクルタイムを短縮することができる。
更に、第１工程のローラダイスの加工歯は、円弧状の歯先と比較的狭い歯底により歯元厚さの大きい山形の歯形を備えるものとして、歯先で尖り且つ歯底で円弧状となる転造歯を形成したものであるため、加工されるワークとローラダイスとの歯形位相合せの機能を備え、創成時のワーク外周への押込み時に生ずる曲げ負荷に対して高い強度を備えるものとでき、高い耐久性を発揮する。また、円弧状の歯先はワークに形成する転造歯とのなじみを良好として転造歯にまくれ込み等を生じさせないようにできる。
加えて、前記第２工程のローラダイスの加工歯は、第１工程のローラダイスの加工歯に対して歯先および歯底の幅を拡大して円弧状とした歯形を備えるものとして、第１工程での転造歯に対してその歯先を押し潰して押し戻すと共に歯底を押し広げてその余肉を歯先へせりあげるようにしたものであるため、圧力角の小さい完成歯であっても、歯先先端に欠肉を生じさせることなく創成することができる。

以下、本発明の歯車の転造方法および転造装置を一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１は本実施形態の歯車の転造方法を含む歯車製作の各工程を説明する工程図、図２は本実施形態の歯車の転造装置の概略図、図３〜図５は各ローラダイスの加工歯の形状を示す正面図、図６〜図１９は歯車の転造過程を示す説明図である。

図１において、本実施形態の歯車の製造方法は、工程（Ａ）に示すように、先ず、厚肉の鋼板を円形に打ち抜き加工することによりブランク材Ｗを製作する。次いで、工程（Ｂ）に示すように、ブランク材Ｗの外周部および図示しない取付ボス部等を除いてその他の部分の板厚をプレスよりなる段差成形機によりコイニング加工を施して薄肉化させる。さらに、工程（Ｃ）に示すように、スピニング加工機よりなる増肉成形機により外周部を押し潰して外周部に歯形転造可能に増肉してリム部Ｗ１を形成し、歯車転造が可能な歯車素材を得る。そして、工程（Ｄ）において、ローラダイスを工程（Ｃ）で得た歯車素材のリム部Ｗ１の外周に押し当て両者を同期回転させることにより歯車素材のリム部Ｗ１外周に転造歯形を創成する。さらに、工程（Ｅ）により、歯車のチャンファ面等の機械加工が実施されて歯車として完成させるようにしている。このチャンファ面の加工は、転造歯車が常時噛合状態で使用されるのでなく、必要時にのみスライドされて他の歯車と噛合う場合、例えば、エンジンのスタータ歯車等に使用される場合に付加される。

前記工程（Ｄ）での歯車の転造装置は、図２に示すように、ワークＷを挟圧保持して回転させる主軸として機能する一対のマンドレル１Ａ、１Ｂと、マンドレル１Ａ、１Ｂにより回転される歯車素材としてのワークＷと同期回転しつつワークＷ外周に加工歯３Ａ〜３Ｃを押付けてワークＷ外周に転造歯Ｗ２を創成するローラダイス２と、ローラダイス２と対向した位置においてマンドレル１Ａ、１Ｂ外周に接触して連れ回り回転しつつワークＷ外周に創成される転造歯Ｗ２の幅方向のはみ出しを規制する側面拘束ローラ４とを備える。

前記マンドレル１Ａ、１Ｂは、加工対象となる円板状のワークＷを、そのリム部Ｗ１が一方のマンドレル１Ａ先端に嵌合させた状態で挟圧保持するよう互いに同一軸線上に位置するよう配置されて一対の主軸１を備える。前記一対の主軸１は、軸方向に進退可能に配置され、互いに先端同士を離間させて開くことでワークＷを着脱可能とし、互いに接近させることによりワークＷを挟圧保持可能であり、保持状態で回転駆動することでワークＷを回転駆動する。

前記ローラダイス２は、前記マンドレル１Ａ、１Ｂの主軸１と平行な軸５上に軸５と共に回転するよう保持され、外周部には加工歯３Ａ〜３Ｃを備える。前記軸５は、マンドレル１Ａ、１Ｂの主軸１と同期して回転し且つ主軸１に対して接近離脱方向に移動可能に構成され、主軸１への接近移動によりローラダイス２の加工歯３Ａ〜３ＣをワークＷ外周に押し当ててワークＷ外周を塑性変形させてワークＷ外周に転造歯Ｗ２を創成するよう機能する。前記ローラダイス２は、粗ダイス２Ａ、中間ダイス２Ｂおよび仕上ダイス２Ｃの順に軸上に固定して配置され、創成工程毎に横（軸方向）に移動させることにより粗ダイス２Ａから中間ダイス２Ｂおよび仕上ダイス２Ｃと切換えて使用する。各ダイス２Ａ〜２ＣはワークＷのリム部Ｗ１の幅より充分大きな幅を備えている。

前記粗ダイス２Ａは、ワークＷ外周に歯形の基本形状を創成する比較的加工度の高い加工を施すものであり、加工歯３Ａに加わる転造負荷の最も高い加工を行うことなる。このため、その加工歯３Ａは、図３に示すように、圧力角（歯直角圧力角、くさび角度ともいう）が比較的大きく、円弧状の歯先を備え、しかも、比較的狭い歯底により歯元厚さの大きい山形の歯形を備えるよう形成している。このように歯元厚さが大きく圧力角の比較的大きい山形の加工歯３Ａは、加工されるワークＷとローラダイス２との歯形位相合せの機能を備え、創成時のワークＷ外周への押込み時に生ずる曲げ負荷に対して高い強度を備えるものとでき、高い耐久性を発揮する。また、円弧状の歯先はワークＷに形成する転造歯Ｗ２とのなじみを良好として転造歯Ｗ２にまくれ込み等を生じさせないようにしている。前記圧力角は創成されたワークＷの転造歯Ｗ２の内部にまくれ傷等の内部欠陥が発生しない適正な角度を試行実験などにより予め導き出して設定する。

前記中間ダイス２Ｂは、粗ダイス２ＡによりワークＷ外周に創成された転造歯Ｗ２に対して、修正を加えて転造歯Ｗ２の基本プロフィールを決定するものである。このため、その加工歯３Ｂは、図４に示すように、比較的小さい圧力角を備え且つ歯先および歯底の幅を拡大した円弧状として備え、ワークＷ外周に創成される転造歯Ｗ２の歯先幅および歯元幅を製品形状に一層近似させるようにしている。ワークＷ外周の粗ダイス２Ａにより創成された転造歯形は、中間ダイス２Ｂにより歯底部が拡幅され、その余肉が歯先に押し戻して歯先を拡幅させるよう修正される。

前記仕上ダイス２Ｃは、中間ダイス２Ｂにより創成された転造歯Ｗ２に対して、最終修正を加えて製品形状と同一形状にするものである。このため、その加工歯３Ｃは、図５に示すように、製品形状とは歯先と歯底とが入れ替わっているが、製品形状と同一形状を備えるよう構成している。図示例では、転造歯Ｗ２の歯先をより平坦にするよう、加工歯３Ｃの歯底面の形状を顕著に変更している。

前記側面拘束ローラ４は、前記ローラダイス２と対向した位置においてマンドレル１Ａ、１Ｂ外周に接触してマンドレル１Ａ、１Ｂにより連れ回り回転されるよう配置され、ローラダイス２からワークＷに加えられる転造荷重を主軸１と共に受止める。側面拘束ローラ４の外周には、転造歯車のリム部Ｗ１と同一幅に形成した円周溝４Ａを備え、円周溝４ＡをワークＷ外周のリム部Ｗ１に係合させることによりワークＷのリム部Ｗ１にローラダイス２により転造歯形が創成される際に転造歯形の幅方向へはみ出した余肉をリム部Ｗ１側へ戻してワークＷのリム形状を整えるように機能する。

以上の構成の歯車の転造方法および転造装置の動作について以下に説明する。

転造装置の離反している左右のマンドレル１Ａ、１Ｂ間に工程（Ｃ）で成形した歯車素材のリム部Ｗ１をいずれか一方のマンドレル１Ａ先端に嵌合させ、左右のマンドレル１Ａ、１Ｂを前進させ、リム部Ｗ１の内周側をマンドレル１Ａ、１Ｂの先端同士により挟圧してワークＷを保持させる。次いで、側面拘束ローラ４の円周溝４Ａとマンドレル１Ａ、１Ｂに保持されたワークＷのリム部Ｗ１との軸方向位置を合せて、側面拘束ローラ４の外周をマンドレル１Ａ、１Ｂ外周に押し当て、側面拘束ローラ４の円周溝４Ａ内にワークＷのリム部Ｗ１を嵌合させる。

次いで、マンドレル１Ａ、１Ｂを回転駆動させる。マンドレル１Ａ、１Ｂの回転により保持されたワークＷが回転されると共にマンドレル１Ａ、１Ｂに接している側面拘束ローラ４も回転される。ワークＷのリム部Ｗ１は側面拘束ローラ４の円周溝４Ａにその一部を入り込ませつつ回転する。

次いで、粗ダイス２Ａの加工歯３ＡがワークＷのリム部Ｗ１と重なるようローラダイス２を軸方向に位置合せし、図２に示すように、粗ダイス２ＡをワークＷのリム部Ｗ１外周に押し当てて押込んでゆく。リム部Ｗ１外周は粗ダイス２Ａの加工歯３Ａとの噛合いにより、図６に示すように、外周が加工歯３Ａと係合する部分で窪まされ、その余肉が残余の部分で盛上げられて創成されてゆく。押込み初期においては、加工歯３ＡとワークＷとの接触が断続的に行われるため、転造荷重の発生が間歇的となり、振動が発生しやすいため、押込み速度を高めて、早めに連続的な接触へ移行することが望ましい。また、加工歯３Ａによるリム部Ｗ１外周への転造加工は、リム部Ｗ１の側方（軸方向）への余肉のはみ出しを伴い、はみ出した余肉はリム部Ｗ１が側面拘束ローラ４の円周溝４Ａと係合する際に円周溝４Ａによりリム部Ｗ１内方に押し戻される。粗ダイス２Ａの押込み量が規定された位置に達した段階（加工歯３Ａのピッチ円ＰＡとワークＷに創成された転造歯車のピッチ円Ｐとが互いに接触して回転している段階）で押込みを停止させ、次いで、ローラダイス２をワークＷから離反させると、粗ダイス２Ａにより創成されたリム部Ｗ１外周には、図７に示すように、粗ダイス２Ａの加工歯３Ａと同様の輪郭を備えた転造歯Ｗ２が形成（転写）される。

次に、ローラダイス２の中間ダイス２Ｂの加工歯３ＢがワークＷのリム部Ｗ１と重なるようローラダイス２を軸方向に位置合せし、図８に示すように、中間ダイス２ＢをワークＷのリム部Ｗ１外周に押し当てて押込んでゆく。中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯先はリム部Ｗ１外周の転造歯Ｗ２の歯底と、また、加工歯３Ｂの歯底はリムＷ１外周の転造歯Ｗ２の歯先と、夫々噛合う。鎖線は中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂのピッチ円ＰＢとリム部Ｗ１外周の転造歯Ｗ２のピッチ円Ｐを夫々示している。

さらに、中間ダイス２Ｂを押込むと、図９に示すように、加工歯３Ｂの歯先によりリム部Ｗ１外周の転造歯Ｗ２の歯底部分に食い込み、歯底を拡大させると共にその余肉が矢印に示すようにリムＷ１外周の転造歯Ｗ２の歯先側にせり上げられ、歯先を太らせてゆく。また、加工歯３Ｂによる転造加工によりリム部Ｗ１の側方（軸方向）へはみ出した余肉はリム部Ｗ１が側面拘束ローラ４の円周溝４Ａと係合する際に円周溝４Ａによりリム部Ｗ１内方に押し戻される。そして、加工歯２Ｂのピッチ円ＰＢとワークＷに創成された転造歯Ｗ２のピッチ円Ｐとが互いに接触して回転する状態となる中間ダイス２Ｂの押込み量が規定された位置に達した段階では、図１０に示すように、リム部Ｗ１外周の転造歯Ｗ２の歯底が予め規定された量まで窪ませられ、その窪みによりはみ出した余肉が歯先を予め設定した太さに太らされている。また、粗ダイス２Ａにより形成された歯先の先端も中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯底により押し潰されて押し戻され、前記余肉と共に新たな歯先を形成する。この段階で、押込みを停止させ、次いで、ローラダイス２をワークＷから離反させると、中間ダイス２Ｂにより創成されたリム部Ｗ１外周には、図１１に示すように、中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂと同様の輪郭を備えた転造歯Ｗ２が形成（転写）される。

この創成工程において、粗ダイス２Ａの加工歯３Ａの圧力角は創成されたワークＷの転造歯Ｗ２の内部にまくれ傷等の内部欠陥が発生しない適正な角度を試行実験などにより予め導き出して設定するものであるが、粗ダイス２Ａの加工歯３Ａの圧力角が適正な圧力角から小さい側にずれた場合や大きい側にずれた場合には、中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂによる転造歯Ｗ２の創成時に下記のような現象を生じる。

即ち、粗ダイス２Ａの加工歯３Ａの圧力角を適正角度より小さく設定する場合には、図１２に示すように、中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯先により押上げる余肉量ａが増大して中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯底を充満させる量ｂより大きくなるため、中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂに加わる転造負荷が上昇して中間ダイス２Ｂの寿命が低下する。そして、粗ダイス２Ａの加工歯３Ａの圧力角を更に小さくして中間ダイス２Ｂの圧力角に近接させると、中間ダイス２Ｂの加工歯を押込む際に、図１３（Ａ）に示すように、粗ダイス２Ａの加工歯３Ａで形成した転造歯Ｗ２の歯面を中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯面により転造歯Ｗ２の歯底側へ掻き下ろすよう押込む現象ｃが生じ、図１３（Ｂ）に示すように、まくれ傷ｄとなり、内部欠陥となって歯車としての使用時に歯面剥離の原因となる。

また、逆に粗ダイス２Ａの加工歯３Ａの圧力角を適正角度より大きく設定する場合には、図１４に示すように、中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯先により押上げる余肉量ａが減少して中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯底を充満させる量ｂより少なくなるため、得られる転造歯Ｗ２の歯先部分に欠肉を発生させる。また、図１５に示すように、中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂの歯先が粗ダイス２Ａにより創成された転造歯Ｗ２の歯面に嵌りあった際に、嵌りあった転造歯Ｗ２の歯先側においては歯面の肉を歯先側にまくれ上げ（ｅ参照）、嵌りあった転造歯Ｗ２の歯底側においては歯面の肉を歯底側に掻き下ろし（ｆ参照）、いずれの部分においても、図１６に示すように、まくれ傷ｇを生じさせる。また、図１４に示すように、粗ダイス２Ａによる転造歯Ｗ２の歯丈が低くなるため、中間ダイス２Ｂの加工歯３Ｂで成形する際の肉の移動量が増加し、中間ダイス２Ｂの寿命が低下する。

次に、ローラダイス２の仕上ダイス２Ｃの加工歯３ＣがワークＷのリム部Ｗ１と重なるようローラダイス２を軸方向に位置合せし、図１７に示すように、仕上ダイス２ＣをワークＷのリム部Ｗ１外周に押し当てて押込んでゆく。さらに、仕上ダイス２Ｃを押込むと、加工歯３Ｃの歯底によりリム部Ｗ１外周の転造歯Ｗ２の歯先部分の形状が修正され、歯先を太らせてゆく。また、加工歯３Ｃによる転造加工によりリム部Ｗ１の側方（軸方向）へはみ出した余肉はリム部Ｗ１が側面拘束ローラ４の円周溝４Ａと係合する際に円周溝４Ａによりリム部Ｗ１内方に押し戻される。そして、加工歯３Ｃのピッチ円とワークＷに創成された転造歯Ｗ２のピッチ円とが互いに接触して回転する状態となる仕上ダイス２Ｃの押込み量が規定された位置に達した段階では、図１８に示すように、リム部Ｗ１外周の転造歯Ｗ２の歯先が予め規定された幅まで膨らまされ予め設定した歯先幅となる。この段階で、押込みを停止させ、次いで、ローラダイス２をワークＷから離反させると、仕上ダイス２Ｃにより創成されたリム部Ｗ１外周には、図１９に示すように、仕上ダイス２Ｃの加工歯３Ｃと同様の輪郭を備えた転造歯Ｗ２が形成（転写）される。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）転造を行う複数の加工歯３Ａ〜３Ｃを外周部に備えたローラダイス２を円板状のワークＷに対して同期回転させつつ所定の押込速度でワークＷ外周部に押込むことにより、ローラダイス２の加工歯３Ａ〜３Ｃで前記円板状のワークＷの外周部に対して転造を行ない歯車状部材を転造する歯車の転造方法において、先ず、完成歯形の所望の圧力角よりも大きい圧力角の加工歯３Ａを備えたローラダイス２Ａにより中間段階の転造歯Ｗ２を創成する第１工程と、次いで、前記第１工程で創成した転造歯Ｗ２に、完成歯形の所望の圧力角の加工歯３Ｂ、３Ｃを備えたローラダイス２Ｂ、２Ｃにより転造歯３Ｂ、３Ｃを創成する第２工程と、を備えるようにした。このため、第１工程のローラダイス２Ａを高剛性とでき、高い加工度に対しても高い耐久性を保持でき工具寿命を長くでき、第２工程では第１工程で創成した転造歯Ｗ２を修正転造するものであり、高い加工度を必要とせず効率的に完成歯形を得ることができ、単一のローラダイスで転造する場合に比較してサイクルタイムを短縮することができる。

（イ）第２工程は、前記第１工程で創成した転造歯Ｗ２に完成歯形の基本形状を付与する加工歯３Ｂを備えたローラダイス２Ｂにより転造歯Ｗ２を創成する基本工程と、前記基本工程で創成した転造歯Ｗ２に完成歯形と同じ歯形を付与する加工歯３Ｃを備えたローラダイス２Ｃにより転造歯Ｗ２を創成する完成工程とからなるため、第１工程で得られる転造歯Ｗ２を一度に完成歯に修正する場合に比較して各ローラダイス２Ａ〜２Ｃによる加工度を低くでき、まくれ込みや欠肉等の不具合の発生を抑制できる。

（ウ）第１工程のローラダイス２Ａの加工歯３Ａは、円弧状の歯先と比較的狭い歯底により歯元厚さの大きい山形の歯形を備えるため、加工されるワークＷとローラダイス２との歯形位相合せの機能を備え、創成時のワークＷ外周への押込み時に生ずる曲げ負荷に対して高い強度を備えるものとでき、高い耐久性を発揮する。また、円弧状の歯先はワークＷに形成する転造歯Ｗ２とのなじみを良好として転造歯Ｗ２にまくれ込み等を生じさせないようにできる。

（エ）第１工程に続く第２工程のローラダイス２Ｂ、２Ｃの加工歯３Ｂ、３Ｃは、第１工程のローラダイス２Ａの加工歯３Ａに対して歯先および歯底の幅を拡大して円弧状とした歯形を備え、前記第１工程に続く第２工程では、第１工程での転造歯Ｗ２の歯底を押し広げてその余肉を歯先へ押し戻すものであるため、圧力角の小さい完成歯であっても、歯先先端に欠肉を生じさせることなく創成することができる。

（オ）円板状のワークＷの転造歯Ｗ２の創成時に転造歯Ｗ２の軸方向に生ずる余肉は、ローラダイス２と対向する位置においてワークＷ若しくはワークＷを回転保持しているマンドレル１Ａ、１Ｂに接して回転している側面拘束ローラ４に設けた円周溝４Ａの側壁にワークＷ外周の側面を係合させることにより加圧拘束するため、側面拘束ローラ４の円周溝４Ａを創成される転造歯Ｗ２に合致させて、転造荷重をバックアップしながら積極的に転造歯形の歯側面を加圧拘束でき、転造歯形の形状精度を高めることができる。

本発明の一実施形態の歯車の転造方法を含む歯車製作の各工程を説明する工程図。本実施形態の歯車の転造装置の概略図。粗ダイスの加工歯の形状を示す正面図。中間ダイスの加工歯の形状を示す正面図。仕上ダイスの加工歯の形状を示す正面図。粗ダイスによる創成状態を示す説明図。粗ダイスにより創成された転造歯の断面図。中間ダイスによる転造歯への押込み初期の状態を示す説明図。中間ダイスによる転造歯への押込み中期の状態を示す説明図。中間ダイスによる転造歯への押込み終期の状態を示す説明図。中間ダイスにより創成された転造歯の断面図。粗ダイスの圧力角が適正角度より小さい場合における中間ダイスの押込み時における状態を示す説明図。図１２より更に粗ダイスの圧力角を小さくした場合における中間ダイスの押込み時における状態を示す説明図（Ａ）および転造歯の状態を示す断面図（Ｂ）。粗ダイスの圧力角が適正角度より大きい場合における中間ダイスの押込み時における状態を示す説明図。粗ダイスの圧力角が適正角度より大きい場合における中間ダイスの押込み時の転造歯の創成状態を示す説明図。図１５における転造歯の状態を示す断面図。仕上ダイスによる転造歯への押込み初期の状態を示す説明図。仕上ダイスによる転造歯への押込み終期の状態を示す説明図。仕上ダイスにより創成された転造歯の断面図。

符号の説明

Ｗワーク
Ｗ１リム部
Ｗ２転造歯
１主軸
１Ａ、１Ｂマンドレル
２ローラダイス
２Ａ粗ダイス（第１工程のローラダイス）
２Ｂ中間ダイス（第２工程のローラダイス、基本工程のローラダイス）
２Ｃ仕上ダイス（第２工程のローラダイス、完成工程のローラダイス）
３Ａ〜３Ｃ加工歯
４側面拘束ローラ
４Ａ円周溝

Claims

転造を行う複数の加工歯を外周部に備えたローラダイスを円板状のワークに対して同期回転させつつ所定の押込速度でワーク外周部に押込むことにより、ローラダイスの加工歯で前記円板状のワークの外周部に対して転造を行ない歯車状部材を転造する歯車の転造方法において、
先ず、完成歯形の所望の圧力角よりも大きい圧力角の加工歯を備えると共に円弧状の歯先と比較的狭い歯底により歯元厚さの大きい山形の歯形を備えるローラダイスにより、歯先で尖り且つ歯底で円弧状となる中間段階の転造歯を創成する第１工程と、
次いで、完成歯形の所望の圧力角の加工歯を備えると共に第１工程のローラダイスの加工歯に対して歯先および歯底の幅を拡大して円弧状とした歯形を備えるローラダイスにより、前記中間段階の転造歯に対してその歯先を押し潰して押し戻すと共に歯底を押し広げてその余肉を歯先へせりあげて新たな歯先を持つ転造歯を創成する第２工程と、を備えることを特徴とする歯車の転造方法。
前記第２工程は、前記第１工程で創成した転造歯に完成歯形の基本形状を付与する加工歯を備えたローラダイスにより転造歯を創成する基本工程と、
前記基本工程で創成した転造歯に完成歯形と同じ歯形を付与する加工歯を備えたローラダイスにより転造歯を創成する完成工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の歯車の転造方法。
前記円板状のワークへの転造歯の創成時に転造歯の軸方向に生ずる余肉は、ローラダイスと対向する位置においてワーク若しくはワークを回転保持しているマンドレルに接して回転している側面拘束ローラに設けた円周溝の側壁にワーク外周の側面を係合させることにより加圧拘束することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯車の転造方法。
転造を行う複数の加工歯を外周部に備えたローラダイスを一対のマンドレルにより挟持した円板状のワークに対して同期回転させつつ所定の押込速度でワーク外周部に押込むことにより、ローラダイスの加工歯で前記円板状のワークの外周部に対して転造を行ない歯車状部材とする歯車の転造装置であり、
前記ワークを挟んでローラダイスと対向するように配置されて、ローラダイスとともにワークに圧接して回転することによりローラダイスによる転造荷重をバックアップしながら転造歯形の側面に生じる余肉を円周溝の側壁により押し戻す側面拘束ローラと、
完成歯形の所望の圧力角よりも大きい圧力角の加工歯を備えると共に円弧状の歯先と比較的狭い歯底により歯元厚さの大きい山形の歯形を備えて、歯先で尖り且つ歯底で円弧状となる中間段階の転造歯を創成する粗加工ダイスと、完成歯形での所望の圧力角の加工歯を備えると共に前記粗加工ダイスに対して歯先および歯底の幅を拡大して円弧状とした歯形を備えて、中間段階の転造歯の歯先を押し潰して押し戻すと共に歯底を押し広げてその余肉を歯先へせりあげて新たな歯先を持つよう歯形形状を修正して完成歯形に近づける仕上げダイスと、を切換え可能としたローラダイスと、を備えることを特徴とする歯車の転造装置。