JPH02133136A - 温間または熱間鍛造部品の製造方法 - 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〕 本発明は、温間鍛造または熱間鍛造部品の寸法精度を向
上させ、かつ該部品を安価に得る型鍛造部品の製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

一般に大型の平歯車あるいはヘリカル歯車（例えば歯車
外径がφ８０〜３００ｍｍ）を製造する場合には、歯車
径に対応して温間鍛造または熱間鍛造のいずれか一方の
鍛造方法により筒状部材を圧縮成形し、その後その筒状
部材をホブ盤にて荒削りおよび仕上げ削りからなる歯切
り加工をすることが知られている。

また、一方ではこの歯切り加工を簡略化するために、鍛
造時に歯出し成形をすることも知られているが、温間鍛
造または熱間鍛造の場合には、高温度下で行うため、鍛
型の熱膨張または鍛造部品の熱収縮等が起こり寸法精度
が悪く、そのため少なくともホブ盤による仕上げ削りを
行う必要があった。

そして熱間鍛造では、素材を１０００〜１３００℃（温
間鍛造の場合には３００〜８００℃）の所定温度に加熱
して略鍛型状に一次成形した後、−次成形素材を鍛型に
入れ圧縮成形して二次成形を行う。

この場合、素材は予め加熱（例えば、はだ焼鋼の場合に
は約１２５０℃）され”Ｃいるため金属の流動が容易と
なり、鍛型内での成形を行う際に単位面積当たりの加圧
が、小さな圧力（約８ｔ／ｃＩ１１）ですみ、それだけ
大型の歯車（例えば約φ１５０ｍｍ）の粗形部材を容易
に得ることができる。

これに対して冷間鍛造は、寸法精度の高い部品を成形し
得るが、素材を殆ど加熱しないため（常温〜２００℃）
金属の流動が悪く、鍛型で圧縮成形する際に単位面積当
たり著しく大きな圧力（約３０ｔ　／　ｏ＋ｌ　）が必
要となり、そのため上述のような大型の歯車を鍛造する
ことは困難であった。

また冷間鍛造で歯車を製造する場合には、上記理由のた
め歯車の大きさに制限があるだけでなく、鍛造による歯
形加工のため歯形精度の向上には自ずと限界があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、大型の歯車（例えば歯車外径がφ８０〜３
００ｍ＋ｎ）を製造する場合には、温間鍛造または熱間
鍛造によって成形した粗形部材に上記何れの方法でもホ
ブ盤による歯切り加工を必要としていた。

そして、ホブ盤はその設備費や歯切りカッタ寿命の短さ
、さらに歯型の精度及びピッチを維持するための管理費
等、製品のコストを上げてしまう不具合があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る型鍛造部品の製造方法は、上述の不具合を
解決するために創造されたもので、所定温度に加熱した
素材を鍛型内で所望の粗形部材に圧縮成形する温間鍛造
または熱間鍛造工程、同温間鍛造または熱間鍛造工程の
いずれか一方の鍛造工程によって成形された上記粗形部
材の表面に金属せっけん層を形成させる潤滑処理工程、
同潤滑処理工程後の上記粗形部材をダイの軸方向に冷間
圧入させて所望形状に成形する押出成形工程とからなる
こと、また上記粗形部材が歯車の粗形部材であり、かつ
上記押出成形工程において上記歯車の歯形谷径より僅か
に小径の上下パンチで上記歯車の両側面から挟持した状
態で上記ダイの軸方向に冷間圧入させて歯形の成形をし
うることを特徴としている。

〔作　用〕

本発明は上述の手段を講じることにより、冷間鍛造では
成形困難な温間または熱間鍛造に適した大型の部品の製
造を温間または熱間鍛造して粗形部材を成形した後、粗
形部材の精密加工を特殊な工作機械の設備を用いること
なくダイの冷間押出成形により可能とした。

また、歯車の歯形谷径より僅かに小径の上下パンチで歯
車の両側面から挟持した状態で、歯車粗形部材を上記ダ
イの軸方向に冷間圧入させて歯形の成形をしつるように
構成したため、歯形の変形を未然に防止することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１〜２図に基づいて説明す
る。

まず、第１図に示す鍛造装置２の要部から説明する。

鍛造装置２の鍛型は下型ブロック４と、内周に歯形成形
用の歯型６ａが設けられた下型６と、下型ブロック４に
収容され上面に製造されるべき部品としての歯車の粗形
部材Ａの一側面が刻設された下型８と、下型ブロック４
の孔４ａ内に嵌装されると共に下型８の下面に連結され
図示しない駆動機構により上下動するノックアウトビン
１０とからなる雌型、および下面に上記粗形部材への他
側面が刻設された上型１２および上型１４とからなる雄
型で構成される。

そして、素材から粗形部材へを成形する場合、先ず上記
雌型に素材を入れた後、上記雌型に雄型を挿入して素材
を鍛型内で上記雄型の軸方向に圧縮する。

すると、素材は上記雄型の軸方向と直交する方向に押し
拡げられ、鍛型のすみまで満たされていく。

こうして、素材はその外周に歯形Ａａを有する粗形部材
Ａに成形される。

なお符号Ａｂはリブであって、その半径方向の断面は１
字状をなす。

次に押出成形工程に使用される押出成形装置２０を第２
図において説明する。

なお第２図の右半分は押出加工前を、左半分は押出加工
後の状態を示す。

この装置２０はテーブル２２に固定されたダイ２４と、
粗形部材Ａを上下から挟持する上パンチ２６、下パンチ
２８とからなる。

そし、てダイ２４の孔２４ａ内周には粗形部材への歯形
Ａａを下方に沿い遊動しうるべく歯形Ａａよりやや大き
い内歯形状の案内部２４ｂと、同案内部２４ｂから下方
に形成したテーパ状部２４ｃと、実質的に歯形を成形す
る成形部としての切り刃部２４ｄとが設けられている。

なお、上記両バンチ２６．２８は孔２４ａよりも縮径さ
れた案内部２４ｂおよび切り刃部２４ｄに干渉しないよ
うに孔２４ａ内を上下動し得る。

また、粗形部材へのリブが断面１字状に形成されている
ため、上下両パンチ２６．２８は、粗形部材Ａ上下両側
面の環状の凹部Ａ−１、Ａ−２と係合するように、それ
らの外径寸法が粗形部材Ａの歯形Ａａの谷径よりも幾分
小さくかつそれらの端面が、鍛造工程で使用される鍛型
である下型８の上面（又は少なくても外周部と同様）お
よび上型１２の下面と路間−の形状に形成されている。

そして、第２図の右側は粗形部材Ａを上パンチ２６と下
パンチ２８との間に挟持し案内部２４ｂに挿入した状態
、また同じく左側は右側の状態から両パンチ２６．２８
を下方に移動させて切り刃部２４ｄを通過させ歯形の押
出成形をした歯車Ｂを成形した状態を示すものである。

次に以上のように構成された装置を用いた熱間鍛造部品
の製造方法について説明する。

初めに、予め円筒状に成形した素材（例えば、はだ焼鋼
）を所定温度（約１２５０℃）に加熱した後に、上下方
向に圧縮（自由鍛造）して略鍛型状となるように一次成
形を行い、この−次成形時の圧縮のため素材形状が変形
して、表面の酸化皮膜が除去される。

さらに、第１図に示す鍛造装置２の雌型と雄型との間に
一次成形した素材を挿入して圧縮成形し、素材を軸方向
と直交する方向に押し拡げる。

すると下型６に歯形６ａが設けられているため、素材外
周にダイ２４の切り刃部２４ｄの歯形より歯形外周が大
きい（約１＋＋＋ｍ）歯形Ａａを有する粗形部材Ａが成
形される。

次いでノックアウトビン１０を上方へ移動させて下型６
および８の間から粗形部材を取外した後にパリ取りをし
て熱間鍛造工程を終了する。

ただし、この工程で温間鍛造により歯車を圧縮成形する
場合には、加熱温度が３００℃〜８００℃のため、素材
の表面には酸化皮膜が生成されない。

したがって、この温間鍛造の場合には、製造しようとす
る歯車の大きさによっては、酸化皮膜の除去をも目的と
している上記−次成形を省略してもよい。

次に前工程を終了した粗形部材への表面に金属せっけん
層を形成する一方法を説明する。

上記熱間鍛造工程により成形した粗形部材Ａをリン酸亜
鉛溶液からステアリン酸ナトリウム溶液へと順番に浸漬
させて、粗形部材Ａの表面にステアリン酸亜鉛層を生成
させる。

これにより金属せっけん層が粗形部材へ表面に形成され
潤滑処理工程を終了する。

そして、押出成形工程に移るが、先ず表面に金属せっけ
ん層の形成された粗形部材へを上記押出成形装置２０の
上パンチ２６および下パンチ２８とで挟持して案内部２
４ｂに導く。

次いで粗形部材Ａを冷間で下方に押出成形して切り刃部
２４ｃを通過させることにより、所望の寸法以外の部分
（歯形Ａａの回りについて０．２〜０゜５ＬＩＩＩＩ＋
）が剪断され歯形Ｂａが形成される。

このとき歯形Ｂａ上面にパリが生成される。

さらにこの歯形Ｂａのパリを切削することにより押出成
形工程を終了し歯車Ｂが得られる。

また、以上の押出成形を複数（２〜３回）に別けて行っ
てもよい。

なお、ヘリカル歯車の押出加工をする場合には、上記上
下両バンチ２６．２８が歯車を挟持した状態で回転自在
となるような連結部材を上下両パンチ２６．２８に設け
ることにより上述の押出成形工程と同様に歯形を成形し
得る。

この工程により製造された歯車Ｂの軸穴を加工する場合
には、自体公知である旋盤のワーク支持方法と同様に３
乃至４本の丸棒を放射状にかつ摺動自在に立設した装置
（図示せず）により歯車Ｂを支持して軸穴加工をする。

また、上記歯車Ｂを変速機用の歯車として使用する場合
には、歯車Ｂの歯形Ｂａをシェービング加工した後、浸
炭熱処理をして耐摩耗性の向上を計るようにすればよい
。

ここで、本実施例の作用について説明する。

本実施例の製造方法によれば、温間鍛造または熱間鍛造
によるため、冷間鍛造において成形できない大型の歯車
（例えばφ８０〜３００＋ｎｍ）の粗形部材Ａを成形す
ることができる。

また、潤滑処理工程において粗形部材Ａの表面に金属せ
っけん層を形成したため、金属せっけん層の潤滑作用に
より、次工程の押出成形時に切り刃部２４ｄと歯形Ａａ
面との間に焼付が発生するのを防止することができる。

かくして押出成形により、ホブ盤の歯面加工の精度（誤
差２０〜３０μｍ）と略同様の精度の歯形Ｂａがホブ盤
の加工をすることなく得られる。

さらにこの押出成形工程は、押出成形を複数回に別ける
ことにより歯形の精度をさらに向上させることができる
。

そして歯車Ｂは軸穴を旋盤のワーク支持方法と同様放射
状にかつ摺動自在に立設された３乃至４本の丸棒を用い
歯形Ｂａの歯面を支持して軸穴加工をするため、予め歯
形Ｂａの加工をした歯車Ｂの軸穴を精度良く加工するこ
とができる。

したがって、本実施例の製造方法によれば、次のような
効果を奏する。

すなわち、大型の歯車（例えばφ８０〜３００順）を製
造する場合に、温間鍛造または熱間鍛造工程により粗形
部材Ａを成形した後に、潤滑処理工程において粗形部材
Ａの表面に金属せっけん層を形成させ、歯形を冷間の押
出成形工程により成形するだけで、容易に歯形Ｂａを成
形できるため、ホブ盤を使用して歯形の加工をした場合
のその設備費や歯切りカッタ寿命の短さ、さらに歯型の
精度及びピッチを維持するための管理費等、製品のコス
トを上げてしまうという従来の不具合を解消することが
できる。

また、潤滑処理工程において形成された粗形部材へ表面
の金属せっけん層の潤滑作用により、次工程の押出成形
時に、切り刃部２４ｄと歯形Ａａ面との焼付を防止して
、歯面Ｂａを滑らかに成形できると共に焼付によるダイ
２４のかじりも防止することができる。ひいてはダイを
保護して、ダイの耐久性を向上させる効果を奏する。

そして、この歯車は押出加工のみで製品に必要とされる
充分な精度を確保しているため、高い精度が要求されな
い変速機等以外の単に動力伝達のための歯車では大幅な
コスト削減が可能となる。

その上、上下両パンチ２６．２８がそれぞれ粗形部材Ａ
の凹部Ａ−１、Ａ−２に係合しているため、押出成形時
に発生する歯形回りの塑性変形を未然に防止し、ひいて
は歯車の歯形精度を向上させることができる。

本実施例は、上述のように歯車の製造方法について説明
したが、ブーり等（その他車体の部品でその断面形状の
同一なもの）のように温間鍛造または熱間鍛造して形成
した粗形部材に特殊な工作機械による精密加工を必要す
るものについても適用でき、歯車の製造方法に限定され
るものではない。

〔発明の効果〕

本発明により、冷間ｍ造では成形困難な温間鍛造または
熱間鍛造に適した大型の部品の製造を温間または熱間鍛
造して粗形部材を成形した後、粗形部材の精密加工を特
殊な工作機械の設備を用いることなくダイの冷間押出成
形するだけで容易におこなうことができ、ひいては設備
費および製造コストを低減することができる。

また、歯車の歯形谷径より僅かに小径の上下パンチで歯
車の両側面から挟持した状態で上記ダイの軸方向に冷間
圧入させるだけで歯形の成形をすることにより、歯形の
変形が未然に防止されるため、歯車の歯形精度をそれだ
け向上させることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間鍛造装置の要部を示す断面図、第２図は押
出成形装置の要部を示す断面図であり、右側が粗形部材
Ａの押出成形前の状態、左側は右側の状態から下方に移
動させて歯形の押出成形をした状態である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定温度に加熱した素材を鍛型内で所望の粗形部
   材に圧縮成形する温間鍛造または熱間鍛造工程、同温間
   鍛造または熱間鍛造工程のいずれか一方の鍛造工程によ
   って成形された上記粗形部材の表面に金属せっけん層を
   形成させる潤滑処理工程、同潤滑処理工程後の上記粗形
   部材をダイの軸方向に冷間圧入させて所望形状に成形す
   る押出成形工程とからなることを特徴とする温感または
   熱間鍛造部品の製造方法
2. （２）上記粗形部材が歯車の粗形部材であり、かつ上記
   押出成形工程において上記歯車の歯形谷径より僅かに小
   径の上下パンチで上記歯車の両側面から挟持した状態で
   上記ダイの軸方向に冷間圧入させて歯形の成形をしうる
   ことを特徴とする上記特許請求の範囲第１項の温間また
   は熱間鍛造部品の製造方法