転造用平ダイス
【課題】ダイスの全長や被加工部材の加工時間を変えることなく、被加工部材の溝深さを均一にする転造用平ダイスを提供する。
【解決手段】食付き部11と、調整部12と、仕上げ部13と、逃げ部14を備え、仕上げ部13は、第１の平行仕上げ部13aと、仕上げ逃がし部13bと、第２の平行仕上げ部13cとからなる構成とする。さらに、仕上げ逃がし部13bを第１の平行仕上げ部13aと第２の平行仕上げ部13cとの間に配置する。また、仕上げ逃がし部13bにおけるダイス歯の歯先線17、ピッチ線16および歯底線15の勾配を食付き部11および調整部12におけるダイス歯の歯先線17の勾配と逆方向として、その歯先線17、ピッチ線16および歯底線15を各々平行とする。
【解決手段】食付き部11と、調整部12と、仕上げ部13と、逃げ部14を備え、仕上げ部13は、第１の平行仕上げ部13aと、仕上げ逃がし部13bと、第２の平行仕上げ部13cとからなる構成とする。さらに、仕上げ逃がし部13bを第１の平行仕上げ部13aと第２の平行仕上げ部13cとの間に配置する。また、仕上げ逃がし部13bにおけるダイス歯の歯先線17、ピッチ線16および歯底線15の勾配を食付き部11および調整部12におけるダイス歯の歯先線17の勾配と逆方向として、その歯先線17、ピッチ線16および歯底線15を各々平行とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジや歯車などを転造加工するための転造用平ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネジや歯車など部品（被加工部材）を転造加工する転造用平ダイスは、それらを通常２本１対として転造盤に左右もしくは上下に配置して、２本の転造用平ダイス間に被加工部材をはさんだ後、２本の転造用平ダイスを各々左右方向もしくは上下方向に移動することでねじや歯車などの部品を転造加工している。
【０００３】
従来の転造用平ダイスは、例えば、図５に示すような転造用平ダイスが代表的である。図５において、一般的な転造用平ダイス２０は、転造用平ダイス２０の側面図から見て右側から被加工部材の外周面に徐々に食付いていく食付き部２１、被加工部材の外周面を食付いた後に被加工部材の外周面を徐々に塑性変形するための調整部２２、被加工部材を最終的に仕上げる仕上げ部２３、仕上られた被加工部材を転造用平ダイス間から分離、排出する逃げ部２４から構成されている。食付き部２１、調整部２２および逃げ部２４には勾配が設けられており、仕上げ部２３は転造用平ダイス２０の加工時の移動方向に対して平行である。
【０００４】
しかし、被加工部材の硬さや形状にバラツキがある場合には、被加工部材の各歯の仕上がりにもバラツキが生じて、結果として被加工部材の外周面が楕円形状となる不均一な加工となっていた。そこで、被加工部材が歯車の場合には、各歯の寸法や歯溝のピッチ等の歯車として要求される各諸元を満たすために、被加工部材の加工精度の向上を図ることの出来る転造用平ダイスが求められてきた。
【０００５】
例えば、特許文献１では、転造用平ダイスの中央部に仕上げ部があり、その仕上げ部の両側に中央部から外側に向けて調整部、食付き部および逃げ部を各々設けており、仕上げ部、調整部、食付き部および逃げ部の各ダイス歯の高さが、転造用平ダイスの長手方向においてほぼ一定形状である転造用平ダイスを用いて、転造盤にて往復運動することで被加工部材の各歯の精度向上を図る旨が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２では、転造用平ダイスの仕上げ部から逃げ部にかけて、ダイス歯の歯先線に曲線状の勾配を持たせることで、転造用平ダイスのダイス歯と被加工部材の各歯との間のかみあい率を徐々に小さくしていき、被加工部材の加工精度を悪化したり、被加工部材の歯面にキズが発生することのない転造用平ダイスが開示されている（第１図および第２図参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７４６８５５号公報
【特許文献２】実公平３−２７７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示された転造用平ダイスは、仕上げ部を中心として食付き部、調整部および逃げ部が対称に形成されているので、転造用平ダイスの全長が一定の場合には、食付き部から仕上げ部に至るまでの転造用平ダイスの勾配が必然的に大きくなり、被加工部材や転造用平ダイスに対する負荷も大きくなるために被加工部材の割れや転造用平ダイスの寿命が短くなるという問題があった。また、食付き部から仕上げ部に至るまでの転造用平ダイスの勾配を緩やかにすれば、転造用平ダイスの全長が長くなり、取り付けのできる転造盤が制限されるという問題があった。さらに、このような転造用平ダイスを往復運動することで被加工部材を転造加工することは、従来の転造用平ダイスに比べて加工時間が長くなるという問題もあった。
【０００９】
また、特許文献２に開示された転造用平ダイスでは、仕上げ部から逃げ部にかけて、その歯先線に曲線状の勾配を持たせる構成としているため、転造用平ダイスの曲線状の勾配が被加工部材に転写されるので、被加工部材の転造加工部分が均一な溝深さになりにくいという問題があった。また、転造用平ダイスの曲線状の勾配の寸法管理や寸法精度保障が難しいという問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明においては前述した問題点に鑑みて、ダイスの全長や被加工部材の加工時間を変えることなく、被加工部材の転造加工部分（外周の各歯）が均一な溝深さとなる転造用平ダイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明においては、食付き部と、調整部と、仕上げ部と、逃げ部と、を備える転造用平ダイスであって、仕上げ部は、第１の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、第２の平行仕上げ部と、から構成している転造用平ダイスとした。また、仕上げ逃がし部を第１平行仕上げ部と第２の平行仕上げ部との間に配置した。そのため、本発明に係る転造用平ダイスは、仕上げ部における転造加工時の被加工部材に対する転造推力が、従来の転造用平ダイスを用いた場合に比べて低減する。以下、本発明に係る転造用平ダイスの仕上げ部における第１の平行仕上げ部、仕上げ逃がし部および第２の平行仕上げ部について説明する。ここで、転造推力とは、転造用平ダイスが被加工部材を転造加工する時、転造用平ダイスと被加工部材との接触位置において転造用平ダイスの移動方向に発生する力をいう。
【００１２】
第１の平行仕上げ部は、転造加工時における転造用平ダイスの移動方向に対して平行なダイス歯を有し、本発明に係る転造用平ダイスの食付き部および調整部による転造加工で不均一になった被加工部材の外周の各歯の溝深さを均一に仕上げる箇所である。また、第１の平行仕上げ部のダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線のすべてが、転造加工時の転造用平ダイスの移動方向に対して平行である。
【００１３】
仕上げ逃がし部は、第１の平行仕上げ部にて仕上げ加工した被加工部材の外周面を更に仕上げ加工する箇所である。仕上げ逃がし部はダイス歯を有しており、そのダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線の勾配は、食付き部および調整部の歯先線の勾配とは逆方向である。また、仕上げ逃がし部のダイス歯の歯先線、ピッチ線および歯底線は各々平行である。
【００１４】
第２の平行仕上げ部は、仕上げ逃がし部で加工した被加工部材の外周の溝深さを再度均一に仕上る箇所である。また、第２の平行仕上げ部は、第１の平行仕上げ部と同様に、転造用平ダイスの移動方向に対して平行なダイス歯を有している。また、その歯先線、歯底線およびピッチ線のすべてが転造加工時の転造用平ダイスの移動方向に対して平行である。以下、本発明の転造用平ダイスの仕上げ部において、第２の平行仕上げ部を設けた理由について詳細に説明する。
【００１５】
従来の転造用平ダイスは、図５の転造用平ダイス２０にも示すとおり、転造加工時の転造用平ダイス２０の移動方向に対して平行な仕上げ部２３において、仕上げ加工時の被加工部材に対する転造推力が減少し続けるため、被加工部材の外周の各歯にかかる転造推力は均一とはならず、結果として被加工部材の溝深さは均一ではなかった。また、仕上げ部２３から逃げ部２４への移行時においても被加工部材に対する転造推力が急激に減少するため、最終的な被加工部材の溝深さを悪化させる原因ともなっていた。
【００１６】
ここで、転造用平ダイスの仕上げ部から逃げ部に至る被加工部材にかかる転造推力の変化について図４を用いて説明する。図４は、従来の転造用平ダイス２０および本発明に対する転造用平ダイス１０をそれぞれ用いた場合の仕上げ部から逃げ部における被加工部材にかかる転造推力の変化を示す図である。図４に示すように、従来の転造用平ダイスを用いた場合は、被加工部材の転造加工が進むにつれて、その転造推力は仕上げ部から逃げ部にかけて、ほぼ同一の減少幅を保ちつつ緩やかに減少している。そして、転造推力は急激に無負荷の状態となった後に転造加工は完了する。
【００１７】
これに対して、本発明に係る転造用平ダイス１０を用いた場合、被加工部材が第１の平行仕上げ部１３ａにある間は、その転造推力の変化は従来の転造用平ダイスと同様に緩やかに減少していく。しかし、被加工部材が第１の平行仕上げ部１３ａから仕上げ逃がし部１３ｂへ移ると従来の転造用平ダイスの場合よりも転造推力が大きく減少する。これは、仕上げ逃がし部１３ｂのダイス歯１８が意図的に被加工部材の外周面から逃がす（離す）設計になっているためである。そして、被加工部材が仕上げ逃がし部１３ｂから第２の平行仕上げ部１３ｃへ移ると、その間は転造推力がほぼ一定の状態を保ちながら転造加工が行われていく。その結果、被加工部材の外周を加工する転造推力は均一となる。被加工部材が第２の平行仕上げ部１３ｃでの転造加工が完了した時点では、従来の転造用平ダイス２０に比べて転造推力は小さいので、仕上げ部１３から逃げ部１４へ移る転造加工工程において転造推力が急激に無負荷となることによる被加工部材の溝深さに及ぼす影響も小さくなる。
【００１８】
以上より、本発明に係る転造用平ダイスの仕上げ部においては、通常の平行仕上げ部（第１の平行仕上げ部）の後に仕上げ逃がし部を設けることで、転造用平ダイスのダイス歯を意図的に被加工部材の外周面から逃がして（離して）転造推力を大きく減少させる役割を果たす。また、仕上げ逃がし部の後に別個の平行仕上げ部（第２の平行仕上げ部）を設けることで、大きく減少した転造推力をほぼ一定の状態にしながら被加工部材の転造加工を再度行う役割を果たす。なお、本発明に係る転造用平ダイスの仕上げ部は、従来の転造用平ダイスの仕上げ部の長さを保ちながら、第１および第２の平行仕上げ部と仕上げ逃がし部とから構成する仕様に変更したものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上述べたように、本発明に係る転造用平ダイスは、食付き部と、調整部と、仕上げ部と、逃げ部と、を備える転造用平ダイスであって、仕上げ部を、第１の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、第２の平行仕上げ部と、から構成する転造用平ダイスとしたので、仕上げ部における転造加工時の被加工部材に対する転造推力が、従来の転造用平ダイスを用いた場合に比べて大きく減少する。よって、従来の転造用平ダイスの長さや被加工部材の加工時間を変えることなく、被加工部材の転造加工部分が均一な溝深さとなるという効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る転造用平ダイスの側面図である。
【図２】図１の転造用平ダイス１０の仕上げ部１３および逃げ部１４における拡大側面図である。
【図３】図１に示す本発明に係る転造用平ダイス１０を用いた場合の、（ａ）は転造加工開始前、（ｂ）は調整部での転造加工時、（ｃ）は仕上げ部での転造加工時、（ｄ）は逃げ部での転造加工時での転造用平ダイスと被加工部材との位置関係を示す転造加工工程の模式説明図である。
【図４】従来の転造用平ダイスおよび本発明に係る転造用平ダイスをそれぞれ用いた場合の仕上げ部から逃げ部における被加工部材に対する転造推力の変化を示す図である。
【図５】従来の転造用平ダイスの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る転造用平ダイスの実施の形態の一例を図面に基いて説明する。図１は、本発明に係る転造用平ダイスの側面図、図２は図１に示す転造用平ダイス１０の仕上げ部１３および逃げ部１４における拡大側面図である。図１に示すように、転造用平ダイス１０は、転造加工時の移動方向側より食付き部１１、調整部１２、仕上げ部１３および逃げ部１４とを備えている。
【００２２】
食付き部１１は、転造用平ダイス１０を被加工部材の外周面に食付かせる部位であり、そのためのダイス歯１８が設けられており、後述する仕上げ部１３に向かって徐々に高くなる勾配を有している。食付き部１１のダイス歯１８は、その歯底線１５とピッチ線１６がダイスの移動方向と平行となり、歯先線１７が食付き部１１と同一方向の勾配を有するように形成されている。また、食付き部１１のダイス歯１８の表面にはサンドブラストなどで予めその表面の面粗さを粗くしておくことで、ダイス歯１８と被加工部材との間に生じる滑りを防止できる。
【００２３】
調整部１２は、食付き部１１と同一方向の勾配を有し、食付き部１１にて加工した被加工部材の外周面をさらに塑性加工するダイス歯１８を有する部位である。調整部１２のダイス歯１８は、その歯底線１５とピッチ線１６が食付き部１１と同様にダイスの移動方向と平行となり、歯先線１７が調整部１２と同一方向の勾配を有するように形成されている。また、調整部１２のダイス歯１８は、食付き部１１のダイス歯１８よりも面粗さを細かく設定することで被加工部材の外周歯の面粗さを細かくできる。
【００２４】
仕上げ部１３は、図２に示すように転造加工時における転造用平ダイス１０の移動方向に対して平行な第１の平行仕上げ部１３ａ、第２の平行仕上げ部１３ｃおよび仕上げ逃がし部１３ｂとから構成されている。また、仕上げ逃がし部１３ｂは、第１の平行仕上げ部１３ａと第２の平行仕上げ部１３ｃとの間に設置されている。
【００２５】
第１の平行仕上げ部１３ａは、本発明に係る転造用平ダイス１０の食付き部１１および調整部１２による転造加工で不均一になった被加工部材の外周の各歯の溝深さを均一に仕上げる部位である。また、第１の平行仕上げ部１３ａのダイス歯１８は、その歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６のすべてが転造加工時の転造用平ダイス１０の移動方向と平行となるように形成されている。
【００２６】
仕上げ逃がし部１３ｂは、第１の平行仕上げ部１３ａにて仕上げ加工した被加工部材の外周面を更に仕上げ加工する部位である。また、仕上げ逃がし部１３ｂのダイス歯１８は、その歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６のすべてが、食付き部１１および調整部１２における歯先線１７の勾配とは逆方向であり、かつ、その歯先線１７、ピッチ線１６および歯底線１５が各々平行である。これによって、被加工部材への転造加工が進むに従って被加工部材の外周面にかかる転造推力を大きく減少し、被加工部材の寸法変化に及ぼす影響も軽減する。
【００２７】
第２の平行仕上げ部１３ｃは、仕上げ逃がし部１３ｂにて加工した被加工部材の外周の各歯の溝深さを再度均一に仕上る部位である。また、第２の平行仕上げ部１３ｃのダイス歯１８は、第１の平行仕上げ部１３ａと同様に歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６のすべてが転造加工時の転造用平ダイス２０の移動方向と平行となるように形成されている。
【００２８】
また、仕上げ逃がし部１３ｂは、第１の平行仕上げ部１３ａと第２の平行仕上げ部１３ｃとの間に設置する。すなわち、本発明に係る転造用平ダイス１０の仕上げ部１３において、被加工部材が、第１の平行仕上げ部１３ａ、仕上げ逃がし部１３ｂ、第２の平行仕上げ部１３ｃの加工順序で転造加工される構成とした。かかる構成により、転造用平ダイスの第２の仕上げ部における被加工部材に対する転造推力の変化がほぼ一定となるので、被加工部材の外周の各歯の溝深さを均一にする。
【００２９】
最後に、逃げ部１４は、食付き部１１および調整部１２とは逆方向の勾配を有し、転造加工が完了した被加工部材を本発明に係る転造用平ダイス１０からスムーズに分離する部位である。逃げ部１４における歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６が各々平行で転造加工時の移動方向に対して傾斜するように形成されている。
【００３０】
次に、本発明に係る転造用平ダイスを用いた場合の転造加工工程について図３を参照して説明する。図３は、図１に示す転造用平ダイス１０を用いた場合の転造加工工程の模式説明図であり、同図（ａ）は転造加工開始前、同図（ｂ）は調整部での転造加工時、同図（ｃ）は仕上げ部での転造加工時、同図（ｄ）は逃げ部での転造加工時での転造用平ダイスと被加工部材との位置関係を示す。
【００３１】
図３（ａ）に示すように本発明に係る一対の転造用平ダイス１０、１０を図示しない転造盤に互いのダイス歯が向かい合うように水平方向となるよう取り付けられ、被加工部材１００も転造盤に固定されている。その後、転造用平ダイス１０、１０は、相対的に反対方向となるように一定速度で水平方向に移動することで被加工部材１００に対して転造加工を行う。その際、被加工部材１００の回転と転造用平ダイス１０、１０の移動とは図示しない伝達機構によって同期するようになっている。以下、被加工部材１００の転造加工工程を順に説明する。
【００３２】
一対の転造用平ダイス１０、１０の相対移動によって挟み込まれた被加工部材１００は、転造用平ダイス１０、１０の食付き部１１、１１の各ダイス歯によって食付かれる。その後、転造加工工程が食付き部１１、１１から調整部１２、１２に進むにつれて、図３（ｂ）に示すように被加工部材１００の外周面は塑性変形されて、転造加工される外周面の溝深さは徐々に深くなっていく。
【００３３】
さらに、被加工部材１００が第１の平行仕上げ部１３ａに至ると、被加工部材１００の外周面の溝深さを均一に仕上げながら被加工部材１００の転造加工が進んでいく。その後、被加工部材１００が仕上げ逃がし部１３ｂに至ると、図３（ｃ）に示すように被加工部材１００と転造用平ダイス１０、１０との相対的距離が徐々に離れるように転造加工が進んでいく。このとき、被加工部材１００に対する転造推力を大きく減少しながら、被加工部材１００の外周面の溝深さを均一に整えていく。被加工部材１００が第２の平行仕上げ部１３ｃに至ると、被加工部材１００に対する転造推力を一定の状態を保ちながら、被加工部材１００の外周面の溝深さを再度均一に加工して行く。最後に、被加工部材１００は、図３（ｄ）に示すように転造用平ダイス１０、１０の逃げ部１４、１４から完全に離れていくことで転造加工は完了する。
【実施例１】
【００３４】
前述した転造加工工程にもとづいて、従来の転造用平ダイスと本発明に係る転造用平ダイスをそれぞれ用いて転造加工を行った被加工部材の溝深さに関する加工精度結果について表１を用いて説明する。表１は、従来の転造用平ダイスと本発明に係る転造用平ダイスをそれぞれ用いて転造加工を行った被加工部材のオーバーボール径寸法（ＯＢＤ）の測定結果（測定箇所数：１１箇所）を示す。なお、本実施例で用いた従来の転造用平ダイスおよび本発明に係る転造用平ダイスの各部の寸法は、全長６１０ｍｍ、幅２５ｍｍ、全歯数１５４山とした。また、本発明に係る転造用平ダイスの第１の平行仕上げ部、仕上げ逃がし部および第２の平行仕上げ部の歯数は、各々１１山とした。さらに、被加工部材（歯車）の完成諸元は、モジュール１．０５８ｍｍ、圧力角３０°、歯数２２枚、外径２４．３ｍｍ、歯底径２１．６ｍｍ、ねじれ角０°、歯幅２０ｍｍ、ピッチ円上円弧歯厚１．６ｍｍである。また、被加工部材の材質は炭素鋼Ｓ４５Ｃであり、硬度はブリネル硬さでＨＢ２００とした。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１に示すように、従来の転造用平ダイスを用いて転造加工を行った被加工部材（歯車）の測定結果については、そのバラツキは１５μｍ〜２０μｍの範囲であった。ここで、バラツキとは被加工部材（歯車）の外周のオーバーボール測定を測定したときの、最大値から最小値を減じた値をいう。
【００３７】
これに対して、本発明に係る転造用平ダイスを用いて転造加工を行った被加工部材（歯車）の測定結果については、そのバラツキが５μｍ〜８μｍの範囲であり、従来の転造用平ダイスを用いた場合に比べて、大幅に改善された。
【００３８】
以上より、転造用平ダイスの仕上げ部が、第１および第２の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、からなる転造用平ダイスを用いて転造加工することで、従来の転造用平ダイスの長さや被加工部材の加工時間を変えることなく、被加工部材の溝深さを均一にできる転造用平ダイスとなった。
【００３９】
なお、実施例で用いた転造用平ダイス１０の第１の平行仕上げ部１３ａおよび第２の平行仕上げ部１３ｃのダイス歯の歯数は、調整部のダイス歯による荒加工の影響等を無くし、被加工部材の溝深さを均一にする観点から被加工部材の外周面の歯数の０．５倍以上とすることができる。同様に、仕上げ逃がし部１３ｂのダイス歯の歯数も、転造推力の急激な変化に起因した被加工部材の外周面におけるキズの発生や寸法変化を未然に防止する観点から０．２５倍以上とすることができる。さらに、図２に示す第１の平行仕上げ部１３ａと第２の平行仕上げ部１３ｃとの高低差ｄは、被加工部材の寸法バラツキを矯正して寸法精度を高める観点から、食付き部または調整部にて被加工部材が半回転する間にダイス歯が被加工部材の外周面に対して行う溝深さの加工量の０．１倍以上０．３倍以下とすることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 転造用平ダイス
１１ 食付き部
１２ 調整部
１３ 仕上げ部
１３ａ 第１の平行仕上げ部
１３ｂ 仕上げ逃がし部
１３ｃ 第２の平行仕上げ部
１４ 逃げ部
１５ 歯底線
１６ ピッチ線
１７ 歯先線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジや歯車などを転造加工するための転造用平ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネジや歯車など部品（被加工部材）を転造加工する転造用平ダイスは、それらを通常２本１対として転造盤に左右もしくは上下に配置して、２本の転造用平ダイス間に被加工部材をはさんだ後、２本の転造用平ダイスを各々左右方向もしくは上下方向に移動することでねじや歯車などの部品を転造加工している。
【０００３】
従来の転造用平ダイスは、例えば、図５に示すような転造用平ダイスが代表的である。図５において、一般的な転造用平ダイス２０は、転造用平ダイス２０の側面図から見て右側から被加工部材の外周面に徐々に食付いていく食付き部２１、被加工部材の外周面を食付いた後に被加工部材の外周面を徐々に塑性変形するための調整部２２、被加工部材を最終的に仕上げる仕上げ部２３、仕上られた被加工部材を転造用平ダイス間から分離、排出する逃げ部２４から構成されている。食付き部２１、調整部２２および逃げ部２４には勾配が設けられており、仕上げ部２３は転造用平ダイス２０の加工時の移動方向に対して平行である。
【０００４】
しかし、被加工部材の硬さや形状にバラツキがある場合には、被加工部材の各歯の仕上がりにもバラツキが生じて、結果として被加工部材の外周面が楕円形状となる不均一な加工となっていた。そこで、被加工部材が歯車の場合には、各歯の寸法や歯溝のピッチ等の歯車として要求される各諸元を満たすために、被加工部材の加工精度の向上を図ることの出来る転造用平ダイスが求められてきた。
【０００５】
例えば、特許文献１では、転造用平ダイスの中央部に仕上げ部があり、その仕上げ部の両側に中央部から外側に向けて調整部、食付き部および逃げ部を各々設けており、仕上げ部、調整部、食付き部および逃げ部の各ダイス歯の高さが、転造用平ダイスの長手方向においてほぼ一定形状である転造用平ダイスを用いて、転造盤にて往復運動することで被加工部材の各歯の精度向上を図る旨が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２では、転造用平ダイスの仕上げ部から逃げ部にかけて、ダイス歯の歯先線に曲線状の勾配を持たせることで、転造用平ダイスのダイス歯と被加工部材の各歯との間のかみあい率を徐々に小さくしていき、被加工部材の加工精度を悪化したり、被加工部材の歯面にキズが発生することのない転造用平ダイスが開示されている（第１図および第２図参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７４６８５５号公報
【特許文献２】実公平３−２７７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示された転造用平ダイスは、仕上げ部を中心として食付き部、調整部および逃げ部が対称に形成されているので、転造用平ダイスの全長が一定の場合には、食付き部から仕上げ部に至るまでの転造用平ダイスの勾配が必然的に大きくなり、被加工部材や転造用平ダイスに対する負荷も大きくなるために被加工部材の割れや転造用平ダイスの寿命が短くなるという問題があった。また、食付き部から仕上げ部に至るまでの転造用平ダイスの勾配を緩やかにすれば、転造用平ダイスの全長が長くなり、取り付けのできる転造盤が制限されるという問題があった。さらに、このような転造用平ダイスを往復運動することで被加工部材を転造加工することは、従来の転造用平ダイスに比べて加工時間が長くなるという問題もあった。
【０００９】
また、特許文献２に開示された転造用平ダイスでは、仕上げ部から逃げ部にかけて、その歯先線に曲線状の勾配を持たせる構成としているため、転造用平ダイスの曲線状の勾配が被加工部材に転写されるので、被加工部材の転造加工部分が均一な溝深さになりにくいという問題があった。また、転造用平ダイスの曲線状の勾配の寸法管理や寸法精度保障が難しいという問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明においては前述した問題点に鑑みて、ダイスの全長や被加工部材の加工時間を変えることなく、被加工部材の転造加工部分（外周の各歯）が均一な溝深さとなる転造用平ダイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明においては、食付き部と、調整部と、仕上げ部と、逃げ部と、を備える転造用平ダイスであって、仕上げ部は、第１の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、第２の平行仕上げ部と、から構成している転造用平ダイスとした。また、仕上げ逃がし部を第１平行仕上げ部と第２の平行仕上げ部との間に配置した。そのため、本発明に係る転造用平ダイスは、仕上げ部における転造加工時の被加工部材に対する転造推力が、従来の転造用平ダイスを用いた場合に比べて低減する。以下、本発明に係る転造用平ダイスの仕上げ部における第１の平行仕上げ部、仕上げ逃がし部および第２の平行仕上げ部について説明する。ここで、転造推力とは、転造用平ダイスが被加工部材を転造加工する時、転造用平ダイスと被加工部材との接触位置において転造用平ダイスの移動方向に発生する力をいう。
【００１２】
第１の平行仕上げ部は、転造加工時における転造用平ダイスの移動方向に対して平行なダイス歯を有し、本発明に係る転造用平ダイスの食付き部および調整部による転造加工で不均一になった被加工部材の外周の各歯の溝深さを均一に仕上げる箇所である。また、第１の平行仕上げ部のダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線のすべてが、転造加工時の転造用平ダイスの移動方向に対して平行である。
【００１３】
仕上げ逃がし部は、第１の平行仕上げ部にて仕上げ加工した被加工部材の外周面を更に仕上げ加工する箇所である。仕上げ逃がし部はダイス歯を有しており、そのダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線の勾配は、食付き部および調整部の歯先線の勾配とは逆方向である。また、仕上げ逃がし部のダイス歯の歯先線、ピッチ線および歯底線は各々平行である。
【００１４】
第２の平行仕上げ部は、仕上げ逃がし部で加工した被加工部材の外周の溝深さを再度均一に仕上る箇所である。また、第２の平行仕上げ部は、第１の平行仕上げ部と同様に、転造用平ダイスの移動方向に対して平行なダイス歯を有している。また、その歯先線、歯底線およびピッチ線のすべてが転造加工時の転造用平ダイスの移動方向に対して平行である。以下、本発明の転造用平ダイスの仕上げ部において、第２の平行仕上げ部を設けた理由について詳細に説明する。
【００１５】
従来の転造用平ダイスは、図５の転造用平ダイス２０にも示すとおり、転造加工時の転造用平ダイス２０の移動方向に対して平行な仕上げ部２３において、仕上げ加工時の被加工部材に対する転造推力が減少し続けるため、被加工部材の外周の各歯にかかる転造推力は均一とはならず、結果として被加工部材の溝深さは均一ではなかった。また、仕上げ部２３から逃げ部２４への移行時においても被加工部材に対する転造推力が急激に減少するため、最終的な被加工部材の溝深さを悪化させる原因ともなっていた。
【００１６】
ここで、転造用平ダイスの仕上げ部から逃げ部に至る被加工部材にかかる転造推力の変化について図４を用いて説明する。図４は、従来の転造用平ダイス２０および本発明に対する転造用平ダイス１０をそれぞれ用いた場合の仕上げ部から逃げ部における被加工部材にかかる転造推力の変化を示す図である。図４に示すように、従来の転造用平ダイスを用いた場合は、被加工部材の転造加工が進むにつれて、その転造推力は仕上げ部から逃げ部にかけて、ほぼ同一の減少幅を保ちつつ緩やかに減少している。そして、転造推力は急激に無負荷の状態となった後に転造加工は完了する。
【００１７】
これに対して、本発明に係る転造用平ダイス１０を用いた場合、被加工部材が第１の平行仕上げ部１３ａにある間は、その転造推力の変化は従来の転造用平ダイスと同様に緩やかに減少していく。しかし、被加工部材が第１の平行仕上げ部１３ａから仕上げ逃がし部１３ｂへ移ると従来の転造用平ダイスの場合よりも転造推力が大きく減少する。これは、仕上げ逃がし部１３ｂのダイス歯１８が意図的に被加工部材の外周面から逃がす（離す）設計になっているためである。そして、被加工部材が仕上げ逃がし部１３ｂから第２の平行仕上げ部１３ｃへ移ると、その間は転造推力がほぼ一定の状態を保ちながら転造加工が行われていく。その結果、被加工部材の外周を加工する転造推力は均一となる。被加工部材が第２の平行仕上げ部１３ｃでの転造加工が完了した時点では、従来の転造用平ダイス２０に比べて転造推力は小さいので、仕上げ部１３から逃げ部１４へ移る転造加工工程において転造推力が急激に無負荷となることによる被加工部材の溝深さに及ぼす影響も小さくなる。
【００１８】
以上より、本発明に係る転造用平ダイスの仕上げ部においては、通常の平行仕上げ部（第１の平行仕上げ部）の後に仕上げ逃がし部を設けることで、転造用平ダイスのダイス歯を意図的に被加工部材の外周面から逃がして（離して）転造推力を大きく減少させる役割を果たす。また、仕上げ逃がし部の後に別個の平行仕上げ部（第２の平行仕上げ部）を設けることで、大きく減少した転造推力をほぼ一定の状態にしながら被加工部材の転造加工を再度行う役割を果たす。なお、本発明に係る転造用平ダイスの仕上げ部は、従来の転造用平ダイスの仕上げ部の長さを保ちながら、第１および第２の平行仕上げ部と仕上げ逃がし部とから構成する仕様に変更したものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上述べたように、本発明に係る転造用平ダイスは、食付き部と、調整部と、仕上げ部と、逃げ部と、を備える転造用平ダイスであって、仕上げ部を、第１の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、第２の平行仕上げ部と、から構成する転造用平ダイスとしたので、仕上げ部における転造加工時の被加工部材に対する転造推力が、従来の転造用平ダイスを用いた場合に比べて大きく減少する。よって、従来の転造用平ダイスの長さや被加工部材の加工時間を変えることなく、被加工部材の転造加工部分が均一な溝深さとなるという効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る転造用平ダイスの側面図である。
【図２】図１の転造用平ダイス１０の仕上げ部１３および逃げ部１４における拡大側面図である。
【図３】図１に示す本発明に係る転造用平ダイス１０を用いた場合の、（ａ）は転造加工開始前、（ｂ）は調整部での転造加工時、（ｃ）は仕上げ部での転造加工時、（ｄ）は逃げ部での転造加工時での転造用平ダイスと被加工部材との位置関係を示す転造加工工程の模式説明図である。
【図４】従来の転造用平ダイスおよび本発明に係る転造用平ダイスをそれぞれ用いた場合の仕上げ部から逃げ部における被加工部材に対する転造推力の変化を示す図である。
【図５】従来の転造用平ダイスの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る転造用平ダイスの実施の形態の一例を図面に基いて説明する。図１は、本発明に係る転造用平ダイスの側面図、図２は図１に示す転造用平ダイス１０の仕上げ部１３および逃げ部１４における拡大側面図である。図１に示すように、転造用平ダイス１０は、転造加工時の移動方向側より食付き部１１、調整部１２、仕上げ部１３および逃げ部１４とを備えている。
【００２２】
食付き部１１は、転造用平ダイス１０を被加工部材の外周面に食付かせる部位であり、そのためのダイス歯１８が設けられており、後述する仕上げ部１３に向かって徐々に高くなる勾配を有している。食付き部１１のダイス歯１８は、その歯底線１５とピッチ線１６がダイスの移動方向と平行となり、歯先線１７が食付き部１１と同一方向の勾配を有するように形成されている。また、食付き部１１のダイス歯１８の表面にはサンドブラストなどで予めその表面の面粗さを粗くしておくことで、ダイス歯１８と被加工部材との間に生じる滑りを防止できる。
【００２３】
調整部１２は、食付き部１１と同一方向の勾配を有し、食付き部１１にて加工した被加工部材の外周面をさらに塑性加工するダイス歯１８を有する部位である。調整部１２のダイス歯１８は、その歯底線１５とピッチ線１６が食付き部１１と同様にダイスの移動方向と平行となり、歯先線１７が調整部１２と同一方向の勾配を有するように形成されている。また、調整部１２のダイス歯１８は、食付き部１１のダイス歯１８よりも面粗さを細かく設定することで被加工部材の外周歯の面粗さを細かくできる。
【００２４】
仕上げ部１３は、図２に示すように転造加工時における転造用平ダイス１０の移動方向に対して平行な第１の平行仕上げ部１３ａ、第２の平行仕上げ部１３ｃおよび仕上げ逃がし部１３ｂとから構成されている。また、仕上げ逃がし部１３ｂは、第１の平行仕上げ部１３ａと第２の平行仕上げ部１３ｃとの間に設置されている。
【００２５】
第１の平行仕上げ部１３ａは、本発明に係る転造用平ダイス１０の食付き部１１および調整部１２による転造加工で不均一になった被加工部材の外周の各歯の溝深さを均一に仕上げる部位である。また、第１の平行仕上げ部１３ａのダイス歯１８は、その歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６のすべてが転造加工時の転造用平ダイス１０の移動方向と平行となるように形成されている。
【００２６】
仕上げ逃がし部１３ｂは、第１の平行仕上げ部１３ａにて仕上げ加工した被加工部材の外周面を更に仕上げ加工する部位である。また、仕上げ逃がし部１３ｂのダイス歯１８は、その歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６のすべてが、食付き部１１および調整部１２における歯先線１７の勾配とは逆方向であり、かつ、その歯先線１７、ピッチ線１６および歯底線１５が各々平行である。これによって、被加工部材への転造加工が進むに従って被加工部材の外周面にかかる転造推力を大きく減少し、被加工部材の寸法変化に及ぼす影響も軽減する。
【００２７】
第２の平行仕上げ部１３ｃは、仕上げ逃がし部１３ｂにて加工した被加工部材の外周の各歯の溝深さを再度均一に仕上る部位である。また、第２の平行仕上げ部１３ｃのダイス歯１８は、第１の平行仕上げ部１３ａと同様に歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６のすべてが転造加工時の転造用平ダイス２０の移動方向と平行となるように形成されている。
【００２８】
また、仕上げ逃がし部１３ｂは、第１の平行仕上げ部１３ａと第２の平行仕上げ部１３ｃとの間に設置する。すなわち、本発明に係る転造用平ダイス１０の仕上げ部１３において、被加工部材が、第１の平行仕上げ部１３ａ、仕上げ逃がし部１３ｂ、第２の平行仕上げ部１３ｃの加工順序で転造加工される構成とした。かかる構成により、転造用平ダイスの第２の仕上げ部における被加工部材に対する転造推力の変化がほぼ一定となるので、被加工部材の外周の各歯の溝深さを均一にする。
【００２９】
最後に、逃げ部１４は、食付き部１１および調整部１２とは逆方向の勾配を有し、転造加工が完了した被加工部材を本発明に係る転造用平ダイス１０からスムーズに分離する部位である。逃げ部１４における歯先線１７、歯底線１５およびピッチ線１６が各々平行で転造加工時の移動方向に対して傾斜するように形成されている。
【００３０】
次に、本発明に係る転造用平ダイスを用いた場合の転造加工工程について図３を参照して説明する。図３は、図１に示す転造用平ダイス１０を用いた場合の転造加工工程の模式説明図であり、同図（ａ）は転造加工開始前、同図（ｂ）は調整部での転造加工時、同図（ｃ）は仕上げ部での転造加工時、同図（ｄ）は逃げ部での転造加工時での転造用平ダイスと被加工部材との位置関係を示す。
【００３１】
図３（ａ）に示すように本発明に係る一対の転造用平ダイス１０、１０を図示しない転造盤に互いのダイス歯が向かい合うように水平方向となるよう取り付けられ、被加工部材１００も転造盤に固定されている。その後、転造用平ダイス１０、１０は、相対的に反対方向となるように一定速度で水平方向に移動することで被加工部材１００に対して転造加工を行う。その際、被加工部材１００の回転と転造用平ダイス１０、１０の移動とは図示しない伝達機構によって同期するようになっている。以下、被加工部材１００の転造加工工程を順に説明する。
【００３２】
一対の転造用平ダイス１０、１０の相対移動によって挟み込まれた被加工部材１００は、転造用平ダイス１０、１０の食付き部１１、１１の各ダイス歯によって食付かれる。その後、転造加工工程が食付き部１１、１１から調整部１２、１２に進むにつれて、図３（ｂ）に示すように被加工部材１００の外周面は塑性変形されて、転造加工される外周面の溝深さは徐々に深くなっていく。
【００３３】
さらに、被加工部材１００が第１の平行仕上げ部１３ａに至ると、被加工部材１００の外周面の溝深さを均一に仕上げながら被加工部材１００の転造加工が進んでいく。その後、被加工部材１００が仕上げ逃がし部１３ｂに至ると、図３（ｃ）に示すように被加工部材１００と転造用平ダイス１０、１０との相対的距離が徐々に離れるように転造加工が進んでいく。このとき、被加工部材１００に対する転造推力を大きく減少しながら、被加工部材１００の外周面の溝深さを均一に整えていく。被加工部材１００が第２の平行仕上げ部１３ｃに至ると、被加工部材１００に対する転造推力を一定の状態を保ちながら、被加工部材１００の外周面の溝深さを再度均一に加工して行く。最後に、被加工部材１００は、図３（ｄ）に示すように転造用平ダイス１０、１０の逃げ部１４、１４から完全に離れていくことで転造加工は完了する。
【実施例１】
【００３４】
前述した転造加工工程にもとづいて、従来の転造用平ダイスと本発明に係る転造用平ダイスをそれぞれ用いて転造加工を行った被加工部材の溝深さに関する加工精度結果について表１を用いて説明する。表１は、従来の転造用平ダイスと本発明に係る転造用平ダイスをそれぞれ用いて転造加工を行った被加工部材のオーバーボール径寸法（ＯＢＤ）の測定結果（測定箇所数：１１箇所）を示す。なお、本実施例で用いた従来の転造用平ダイスおよび本発明に係る転造用平ダイスの各部の寸法は、全長６１０ｍｍ、幅２５ｍｍ、全歯数１５４山とした。また、本発明に係る転造用平ダイスの第１の平行仕上げ部、仕上げ逃がし部および第２の平行仕上げ部の歯数は、各々１１山とした。さらに、被加工部材（歯車）の完成諸元は、モジュール１．０５８ｍｍ、圧力角３０°、歯数２２枚、外径２４．３ｍｍ、歯底径２１．６ｍｍ、ねじれ角０°、歯幅２０ｍｍ、ピッチ円上円弧歯厚１．６ｍｍである。また、被加工部材の材質は炭素鋼Ｓ４５Ｃであり、硬度はブリネル硬さでＨＢ２００とした。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１に示すように、従来の転造用平ダイスを用いて転造加工を行った被加工部材（歯車）の測定結果については、そのバラツキは１５μｍ〜２０μｍの範囲であった。ここで、バラツキとは被加工部材（歯車）の外周のオーバーボール測定を測定したときの、最大値から最小値を減じた値をいう。
【００３７】
これに対して、本発明に係る転造用平ダイスを用いて転造加工を行った被加工部材（歯車）の測定結果については、そのバラツキが５μｍ〜８μｍの範囲であり、従来の転造用平ダイスを用いた場合に比べて、大幅に改善された。
【００３８】
以上より、転造用平ダイスの仕上げ部が、第１および第２の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、からなる転造用平ダイスを用いて転造加工することで、従来の転造用平ダイスの長さや被加工部材の加工時間を変えることなく、被加工部材の溝深さを均一にできる転造用平ダイスとなった。
【００３９】
なお、実施例で用いた転造用平ダイス１０の第１の平行仕上げ部１３ａおよび第２の平行仕上げ部１３ｃのダイス歯の歯数は、調整部のダイス歯による荒加工の影響等を無くし、被加工部材の溝深さを均一にする観点から被加工部材の外周面の歯数の０．５倍以上とすることができる。同様に、仕上げ逃がし部１３ｂのダイス歯の歯数も、転造推力の急激な変化に起因した被加工部材の外周面におけるキズの発生や寸法変化を未然に防止する観点から０．２５倍以上とすることができる。さらに、図２に示す第１の平行仕上げ部１３ａと第２の平行仕上げ部１３ｃとの高低差ｄは、被加工部材の寸法バラツキを矯正して寸法精度を高める観点から、食付き部または調整部にて被加工部材が半回転する間にダイス歯が被加工部材の外周面に対して行う溝深さの加工量の０．１倍以上０．３倍以下とすることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 転造用平ダイス
１１ 食付き部
１２ 調整部
１３ 仕上げ部
１３ａ 第１の平行仕上げ部
１３ｂ 仕上げ逃がし部
１３ｃ 第２の平行仕上げ部
１４ 逃げ部
１５ 歯底線
１６ ピッチ線
１７ 歯先線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食付き部と、調整部と、仕上げ部と、逃げ部と、を備える転造用平ダイスであって、前記仕上げ部は、第１の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、第２の平行仕上げ部と、から成り、前記仕上げ逃がし部が前記第１平行仕上げ部と第２の平行仕上げ部との間に配置されており、
前記第１および第２の平行仕上げ部は、前記転造用平ダイスの移動方向に対して平行なダイス歯を有しており、前記ダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線のすべてが、前記転造用平ダイスの移動方向に対して平行であり、
前記仕上げ逃がし部は、ダイス歯を有しており、前記ダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線の勾配が、前記食付き部および前記調整部におけるダイス歯の歯先線の勾配とは逆方向であって、かつ前記仕上げ逃がし部のダイス歯の歯先線、ピッチ線および歯底線が各々平行であることを特徴とする転造用平ダイス。
【請求項１】
食付き部と、調整部と、仕上げ部と、逃げ部と、を備える転造用平ダイスであって、前記仕上げ部は、第１の平行仕上げ部と、仕上げ逃がし部と、第２の平行仕上げ部と、から成り、前記仕上げ逃がし部が前記第１平行仕上げ部と第２の平行仕上げ部との間に配置されており、
前記第１および第２の平行仕上げ部は、前記転造用平ダイスの移動方向に対して平行なダイス歯を有しており、前記ダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線のすべてが、前記転造用平ダイスの移動方向に対して平行であり、
前記仕上げ逃がし部は、ダイス歯を有しており、前記ダイス歯の歯先線、歯底線およびピッチ線の勾配が、前記食付き部および前記調整部におけるダイス歯の歯先線の勾配とは逆方向であって、かつ前記仕上げ逃がし部のダイス歯の歯先線、ピッチ線および歯底線が各々平行であることを特徴とする転造用平ダイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１５２５６０（Ｐ２０１１−１５２５６０Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４８５（Ｐ２０１０−１５４８５）
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（０００００５１９７）株式会社不二越 (625)
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（０００００５１９７）株式会社不二越 (625)
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