JPH10511312A - 内歯を備えた部分の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、成形工具（２）を装着したマンドレル（１）と単数又は複数の圧力ローラ（３）とから成る圧力マンドレル（１０）により、内歯を備えた部分を製作するためのフロー・ターニング法に関し、成形工具（２）若しくは圧力マンドレル（１０）と圧力ローラ（３）との間にワーク（４）を配置し、圧力ローラ（３）の力の印加によりワーク（４）を塑性変形せしめる。特に大量生産を考慮した改良のために、成形工具（２）がクロム及びモリブデンを含む材料から製作され、熱処理され、かつ表面硬化され、かつ、機械内での圧力マンドレル（１０）の保持箇所と成形工具（２）との間の間隔を、機械軸線（５）に対してある程度の偏倚（α）を成形工具（２）が実施できるような大きさにする。

Description

【発明の詳細な説明】 内歯を備えた部分の製法 本発明は請求項１の上位概念に記載の内歯を備えた部分の製法に関する。 ドイツ連邦共和国特許公開第２４２００１４号明細書には上記形式の円筒フロ ー・ターニング法が記載されており、この方法によれば管状のワークが回転押出 プロセスで処理される。その場合、ワークの塑性変形若しくは点状ペースト化が 生じる。この方法は圧延、鍛造又は深絞りとは根本的に異なっている。それとい うのは、この場合もっぱらワークの冷間硬化しか生じないからである。 上述のフロー・ターニング法では、回転駆動される圧力マンドレル上にワーク が位置しており、その場合、単数又は複数の圧力ローラが外側からワークに縦方 向運動中に当付けられる。圧力マンドレル若しくは成形工具と単数又は複数の圧 力ローラとの間で金属のフローフォーミングが生じ、その際、ワークの肉厚が減 少して長さが増大する。 本発明の課題とするところは、大量生産が保証されるように、請求項１の上位 概念に記載の方法を改良することにある。 本発明によればこの課題は請求項１の特徴概念に記 載した特徴により解決される。 機械内での圧力マンドレルの保持箇所と成形工具との間の間隔が、機械軸線に 対して成形工具をある程度偏倚させることができる程に大きいことにより、周囲 に均一に係合する圧力ローラの圧力下で成形工具をマンドレルの偏倚によりセン タリングすることができる。マンドレル（ひいては成形工具）の自動的なセンタ リングは、応力により工具を常に破損させることなしに外側のローラ圧力下で確 実な仕上げを生ぜしめる。 成形工具は本発明によればクロム及びモリブデンを含む材料（例えばＤＩＮ規 格１．２３４３；１．２３４４；１．２６０６）から成っており、かつ熱処理さ れ、かつ表面硬化されている。有利には成形工具は次いでさらに研磨される。こ れらの手段により成形工具は著しい耐久性を有しかつ長時間使用に適している。 有利にはマンドレルの保持箇所と成形工具との間の間隔は２００ｍｍ以上、有 利には５００ｍｍである。この数値は機械の安定性及び大きさに依存するのは勿 論である。いずれにしても、成形工具はある程度の偏倚を実施できることが保証 されていなければならない。 圧力ローラは有利にはＨＳＳ−鋼若しくは硬質合金から製作される。さらに、 単数若しくは複数の圧力ローラの走入角は有利な実施例では５°〜４５°の間で ある。走出角は０〜２０°の間、かつ外側のローラ半 径は０．５〜２．５ｍｍの間である。 本発明の別の特徴によれば、予め旋削され又は予め鍛造されたコップ状のブラ ンクとしてのワークが成形工具に押しはめられる。これにより、ワークは成形工 具上に固定的に係止される。 圧力ローラをワークに良好に係合させることができるように、ワークの外側の 端面側に狭窄部を設けるのが有利であり、狭窄部の深さは、ワークの肉厚をＳと すれば０．２〜０．６×Ｓである。狭窄部が最大４５°の角度δを介してワーク の外周面へ移行していると効果的である。 有利なバリエーションでは、フロー・ターニングは対向ターニング法によって も実施することができる。この場合には、機械内に案内された心押台が成形工具 に隣接して配置され、かつ、マンドレル、成形工具及び心押台が１つのユニット を形成する。この場合、コップ状のブランクとしてのワークが成形工具とマンド レルとの間に締付けられる。 さらに別の有利な実施例では、両側に内歯を備えた部分の製作のために同期タ ーニング法と対向ターニング法との組合せが使用され、その場合、両方の成形工 具の間に両側のコップ状のブランクがワークとして配置され、心押台に隣接する 圧力ローラが対向ターニング法でブランクの端部から中央へ向けて移動させられ 、マンドレルに隣り合う圧力ローラが同期ターニング 法でブランクの中央からマンドレルへ向けて移動させられる。 ブランクとしての両側のコップ状のワークが片側に中央へ向いた狭窄部を備え ていると有利であり、この狭窄部は最大２０°の角度でワークの外周面へ移行し ており、かつ、ワークの肉厚をＳとすれば０．２〜０．６×Ｓの深さを有してい る。 本発明の別の特徴が図面に示され、次ぎに説明される。ここに、 第１図は同期ターニング法で載着されたワークと当付けられた圧力ローラとを 備えた圧力マンドレルを示し、 第２図ははす歯を備えた成形工具を備えた圧力マンドレルを示し、 第３図は対向ターニング法でのフロー・ターニングのための装置を示し、 第４図は両側に歯を備えたワークのフロー・ターニングのための装置を示し、 第５図は成形工具の断面を示し、 第６図は圧力ローラの断面を示し、 第７図はブランクとしてのコップ状のワークを断面で示し、 第８図はブランクとしての二重コップ状のワークを断面で示す。 第１図は圧力マンドレル１０の一部を概略的に示し ており、圧力マンドレルは端面に取り付けた成形工具２を備えるマンドレル１か ら成っている。機械内での圧力マンドレル１０の保持箇所は図示されていない。 成形工具２はマンドレル１の端面側の拡張部１１上に回動不能に装着されている 。 第５図はこの種の成形工具２の実施例を断面で示している。成形工具２の表面 に、縦方向に延びる歯、溝又はチャンネルを配置してあり、該歯、溝又はチャン ネルは製作すべき歯の雌形を成している。 成形工具２上にコップ状(topffoermig)のワーク４が押し嵌められている（第 １図参照）。圧力ローラ３が外側からワーク４に係合しており、圧力ローラ３の 力の作用によりワーク４の金属の流動変形(Fliess-verformung)が生じる。この 場合、金属の肉厚が減少し、長さが同時に増大する。ここでは同期ターニング法 (Gleichlaufdrueckverfahren:synchronous turning method)が示されている。 本発明によれば、機械内での圧力マンドレル１０の保持箇所（図示せず）と成 形工具２との間の間隔は、成形工具２が機械軸線５に対してある程度の値αだけ 偏倚することができるような大きさに選ばれている。これにより、成形工具２は 圧力ローラ３間で自動的にセンタリングされる。このような理由で保持箇所と成 形工具２との間隔は２００ｍｍ以上、有利には５００ｍｍでなければならない。 成形工具２に耐久性を与え るために、本発明によれば成形工具２はクロム及びモリブデンを含む材料から製 作されていて、熱処理して表面硬化されている。 第２図は、はす歯を備えた成形工具２及びこの成形工具に装着されたワーク４ を備えた圧力マンドレル１０の実施例を示しており、ワーク４は圧力ローラ３に より成形工具２に圧着される。はす歯を備えた部分の成形時には、特に成形工具 ２が軸方向に流動する材料により負荷されて歯の破損をこうむる。圧力ローラの 送り、減少率、ローラ幾何学形状(Rollengeometrie)及び機械回転数などの成形 パラメータを適当に選択することにより、成形時のワークのねじれ傾向を利用す ることができる。これにより成形工具２は負荷軽減され、ひいては比較的長い耐 用寿命を得ることができる。 フロー・ターニング法(Abstreckdrueckverfahren:flow-turning method)にお ける材料の成形により、材料の著しい硬化が生じる。この硬化は変形量(Umform- grad)及び工具幾何学形状を適当に選択することにより影響される。これにより 、内歯を備えた部分の後からの熱処理及び硬化が不要となる。冷間硬化並びに場 合により公知の窒化法(Nitrierverfahren)による表面硬化は前記部分の所望の硬 度及び耐摩耗性を保証する。 第３図は対向ターニング法(Abstreckdruecken im Gegenlaufverfahren: opposed turning method)でのフロー・ターニングを示す 。この場合、機械内に案内された心押台９が成形工具２に隣接して配置されてお り、マンドレル１、成形工具２及び心押台９が１つのユニットを形成している。 ワーク４はコップ状のブランクとして成形工具２とマンドレル１若しくは保持エ レメント１２との間に締付けられている。単数若しくは複数の圧力ローラ３が、 ワーク４の心押台９へ向けられた端部側でワークに係合して、その箇所からマン ドレル１の方向に運動する。 第４図は両側に内歯を備えた部分の製作を示してあり、この場合、同期ターニ ング法と対向ターニング法との組合せが使用される。心押台９とマンドレル１と の間にはここでは２つの成形工具２ａ，２ｂが配置されており、成形工具２ａ， ２ｂ間に両側のコップ状のワーク４′が配置されている。このワーク４′は第８ 図でさらに詳しく説明する。ワーク４′の中央からマンドレル１の方向に運動さ せられる圧力ローラ３ｂを用いて、同期ターニング法によるフロー・ターニング が行われる。心押台９に隣接していてワーク４′の端部から中央へ向けて運動さ せられる圧力ローラ３ａにより対向ターニング法が行われる。 第６図は圧力ローラ３の断面を示す。圧力ローラは係止のために、溝１３を備 えた内側の孔を有している。本発明によれば、圧力ローラ３は有利にはＨＳＳ− 鋼若しくは硬質合金から製作されている。圧力ローラ３の走入角(Einlaufwinkel )βは有利には５〜４５°の間、走出角(Auslaufwinkel)θは０〜２０°の間、外 側のローラ半径ｒは０．５〜２５ｍｍの間である。ローラ厚Ｂは有利には６０と ２６０ｍｍの間であり、かつローラ幅Ｄは２０から９０ｍｍまでの間である。 既に述べたように、ワーク４，４′は有利には予め旋削された又は予め鍛造さ れたブランクとして成形工具２上に押し嵌められる。 第７図には有利には同期ターニング法のために使用されるワーク４が示されて いる。第１図は対応する装置を示している。コップ状のワーク４は外側の端面６ に狭窄部７を備えており、狭窄部の深さａはａ＝０．２〜０．６×Ｓであり、こ の場合Ｓはブランクとしてのワーク４の肉厚である。狭窄部７は最大４５°の角 度δでワーク４の外周面へ移行している。この狭窄部７は圧力ローラ３の良好な 係合を可能にする。 第８図にはブランクとしての二重コップ状（doppel-topffoermig)のワーク４ ′が示されている。このワーク４′は第４図に示した装置で使用される。ワーク ４′は片側に中央へ向けられた狭窄部７′を備えており、この狭窄部は最大２０ °の角度σでワーク４′の外周面８内へ移行していて、０．２〜０．６×Ｓの深 さａを有しており、この場合、Ｓはブランクとしてのワーク４′の肉厚である。 この狭窄部７′は第４図の圧 力ローラ３ｂの良好な係合のために設けられている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１１月２２日 【補正内容】 請求の範囲 １．成形工具（２）を装着したマンドレル（１）及び単数又は複数の圧力ローラ （３）から成る圧力マンドレル（１０）により、内歯を備えた部分を製作するた めのフロー・ターニング法であって、成形工具（２）若しくは圧力マンドレル（ １０）と圧力ローラ（３）との間にワーク（４）を配置し、このワークを圧力ロ ーラ（３）の力印加により塑性変形せしめる形式のものにおいて、機械軸線（５ ）に対して成形工具（２）をある程度偏倚（ａ）させることができ、かつこれに より、均一に周囲に係合する圧力ローラ（３）の圧力下でマンドレル（１）の偏 倚により成形工具（２）を自動的にセンタリングさせることができるような大き さで、機械内での圧力マンドレル（１０）の保持箇所と成形工具（２）との間の 間隔を設定することを特徴とするフロー・ターニング法。 ２．成形工具（２）をクロム及びモリブデンを含む材料から製作し、熱処理並び に表面硬化することを特徴とする請求項１記載のフロ・ーターニング法。 ３．圧力マンドレル（１０）の保持箇所と成形工具（２）との間の間隔を２００ ｍｍ以上、有利には５００ｍｍとすることを特徴とする請求項１又は２記載のフ ロー・ターニング法。 ４．圧力ローラ（３）をＨＳＳ−鋼若しくは硬質合金から製作することを特徴と する請求項１から３までのいずれか１項記載のフロー・ターニング法。 ５．単数若しくは複数の圧力ローラ（３）の走入角（β）を５〜４５°の間、走 出角（θ）を０〜２０°の間、かつ外側のローラ半径（ｒ）を０．５〜２５ｍｍ の間とすることを特徴とする請求項１から２までのいずれか１項記載のフロー・ ターニング法。 ６．予め旋削された、又は予め鍛造されたコップ状のブランクとしてのワークを 成形工具（２）に押し嵌めることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１ 項記載のフロー・ターニング法。 ７．ワーク（４）の外側の端面側（６）に狭窄部（７）を設け、狭窄部の深（ａ ）を２〜０．６×Ｓとし、この場合、Ｓがワーク（４）の肉厚であることを特徴 とする請求項５記載のフロー・ターニング法。 ８．狭窄部（７）を最大４５°の角度（δ）でワーク（４）の外周面（８）内へ 移行せしめることを特徴とする請求項６記載のフロー・ターニング法。 ９．フロー・ターニングを対向ターニング法で実施し、この場合、 −機械内で案内された心押台（９）を成形工具（２）に隣接して配置し、かつ 、マンドレル（１）、成形工具（２）及び心押台（９）を１つのユニットとして 形成し、かつ、コップ状のブランクとしてのワ ーク（４）を成形工具（２）とマンドレル（１）との間に締付けることを特徴と する請求項１から７までのいずれか１項記載のフロー・ターニング法。 10．両側に内歯を備えた部分の製作のために、同期ターニング法と対向ターニン グ法との組合せを使用し、この場合、 −心押台（９）とマンドレル（１）との間に２つの成形工具（２ａ，２ｂ）を 配置し、 −成形工具（２ａ，２ｂ）の間に両側のコップ状のワーク（４′）を配置し、 −心押台（９）に隣接した圧力ローラ（３ａ）を対向ターニング法でワーク（ ４′）の端部から中央へ向けて移動せしめ、かつ、 −マンドレル（１）に隣接した圧力ローラ（３ｂ）を同期ターニング法でワー ク（４′）の中央からマンドレル（１）の方向で移動せしめることを特徴とする 請求項１から８までのいずれか１項記載のフロー・ターニング法。 11．ブランクとしての両側のコップ状のワークに、片側で中央へ向けられた狭窄 部（７′）を備え、この狭窄部を最大２０°の角度（σ）でワーク（４′）の外 周面（８）内へ移行せしめ、かつ狭窄部に２〜０．６×Ｓの深さ（ａ）を与え、 この場合、Ｓがワーク（４′）の肉厚であることを特徴とする請求項９記載のフ ロー・ターニング法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント シュタイン ドイツ連邦共和国 Ｄ−53119 ボン ア ン デア デューネ 25 (72)発明者 ユルゲン ツィマーマン ドイツ連邦共和国 Ｄ−53840 トロイス ドルフ アルテンラター シュトラーセ ２ツェー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．成形工具（２）を装着したマンドレル（１）及び単数又は複数の圧力ローラ （３）から成る圧力マンドレル（１０）により、内歯を備えた部分を製作するた めのフロー・ターニング法であって、成形工具（２）若しくは圧力マンドレル（ １０）と圧力ローラ（３）との間にワーク（４）を配置し、該ワークを圧力ロー ラ（３）の力印加により塑性変形せしめる形式のものにおいて、 −機械内での圧力マンドレル（１０）の保持箇所と成形工具（２）との間の間 隔を、機械軸線（５）に対して成形工具（２）をある程度偏倚（ａ）させること ができるような大きさとし、かつ、 −成形工具（２）をクロム及びモリブデンを含む材料から製作し、熱処理並び に表面硬化することを特徴とする、内歯を有する部分を製作するためのフロー・ ターニング法。 ２．圧力マンドレル（１０）の保持箇所と成形工具（２）との間の間隔を２００ ｍｍ以上、有利には５００ｍｍとすることを特徴とする請求項１記載のフロー・ ターニング法。 ３．圧力ローラ（３）をＨＳＳ−鋼若しくは硬質合金から製作することを特徴と する請求項１又は２記載のフロー・ターニング法。 ４．単数若しくは複数の圧力ローラ（３）の走入角（β）を５〜４５°の間、走 出角（θ）を０〜２０°の間、かつ外側のローラ半径（ｒ）を０．５〜２５ｍｍ の間とすることを特徴とする請求項１から２までのいずれか１項記載のフロ・ー ターニング法。 ５．予め旋削された、又は予め鍛造されたコップ状のブランクとしてのワークを 成形工具（２）に押し嵌めることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１ 項記載のフロー・ターニング法。 ６．ワーク（４）の外側の端面側（６）に狭窄部（７）を設け、狭窄部の深（ａ ）を２〜０．６×Ｓとし、この場合、Ｓがワーク（４）の肉厚であることを特徴 とする請求項５記載のフロー・ターニング法。 ７．狭窄部（７）を最大４５°の角度（δ）でワーク（４）の外周面（８）内へ 移行せしめることを特徴とする請求項６記載のフロ・ーターニング法。 ８．フロー・ターニングを対向ターニング法で実施し、この場合、 −機械内で案内された心押台（９）を成形工具（２）に隣接して配置し、かつ 、マンドレル（１）、成形工具（２）及び心押台（９）を１つのユニットとして 形成し、かつ、コップ状のブランクとしてのワーク（４）を成形工具（２）とマ ンドレル（１）との間に締付けることを特徴とする請求項１から７までのいずれ か１項記載のフロー・ターニング法。 ９．両側に内歯を備えた部分の製作のために、同期ターニング法と対向ターニン グ法との組合せを使用し、この場合、 −心押台（９）とマンドレル（１）との間に２つの成形工具（２ａ，２ｂ）を 配置し、 −成形工具（２ａ，２ｂ）間に両側のコップ状のワーク（４′）を配置し、 −心押台（９）に隣接した圧力ローラ（３ａ）を対向ターニング法でワーク（ ４′）の端部から中央へ向けて移動せしめ、かつ、 −マンドレル（１）に隣接した圧力ローラ（３ｂ）を同期ターニング法でワー ク（４′）の中央からマンドレル（１）の方向で移動せしめることを特徴とする 請求項１から８までのいずれか１項記載のフロー・ターニング法。 10．ブランクとしての両側のコップ状のワークに、片側で中央へ向けられた狭窄 部（７′）を備え、この狭窄部を最大２０°の角度（σ）でワーク（４′）の外 周面（８）内へ移行せしめ、かつ狭窄部に２〜０．６×Ｓの深さ（ａ）を与え、 この場合Ｓがワーク（４′）の肉厚であることを特徴とする請求項９記載のフロ ー・ターニング法。