転造平ダイス
【課題】耐久性を向上させると共に、転造による素材の偏りや傷の発生を抑制できる転造平ダイスを提供すること。
【解決手段】第１平ダイス１０の転造歯形面１２は、一端面１4側から連設される第１食付き部１２ａ、仕上げ部１２ｂ及び第２食付き部１２ｃと、第２食付き部１２ｃの他端面１５側に連設されると共に加工歯１３の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部１２ｄとを備えている。これにより、一端面１4側からブランクを導入して転造し、山払い部１２ｄでブランクを停止させた後、ダイス間の間隔を狭め、再び一端面１4側に向けてブランクを転造する場合、山払い部１２ｄではブランクの歯面が抵抗とならずにダイス間の間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ダイスの耐久性を向上させると共に、転造による素材の偏りを修復することができ、さらに山の頂に傷が発生することを防止できる。
【解決手段】第１平ダイス１０の転造歯形面１２は、一端面１4側から連設される第１食付き部１２ａ、仕上げ部１２ｂ及び第２食付き部１２ｃと、第２食付き部１２ｃの他端面１５側に連設されると共に加工歯１３の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部１２ｄとを備えている。これにより、一端面１4側からブランクを導入して転造し、山払い部１２ｄでブランクを停止させた後、ダイス間の間隔を狭め、再び一端面１4側に向けてブランクを転造する場合、山払い部１２ｄではブランクの歯面が抵抗とならずにダイス間の間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ダイスの耐久性を向上させると共に、転造による素材の偏りを修復することができ、さらに山の頂に傷が発生することを防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転造平ダイスに関し、特に、耐久性を向上させると共に、転造による素材の偏りや傷の発生を抑制できる転造平ダイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転造平ダイスは、軸心に回転自在に支持された円柱状の被加工部材（ブランク）を挟んで対向配置し、加工歯をブランクに押圧しつつ平行に相対移動させることによりブランクの外周面に転造加工を行う工具であり、スプライン、ねじ、ウォーム等を短時間で大量に生産できることから多方面で使用されている。この転造平ダイスを用いた転造加工では、ブランクが転動する間に平ダイスの加工歯でブランクが圧下され、これによって移動した素材が次第に盛り上げられてブランクの外周面に山が形成されていく。このため、ブランクの回転方向が一方向だけであると、素材の移動方向に偏りが生じ、転造された素材がブランクの軸線に対して偏る現象が生じていた。この偏りのため、転造された山の頂に溝状の傷が生じることがあった。溝状の傷は、チッピングや欠損の起点となり易く、また噛合する歯車を損傷させる原因となっていた。
【０００３】
そこで、支持面と略平行に形成された仕上げ部５と、その仕上げ部５の両側に端面に向かって山の高さが漸次低くなるように形成された調整部６ａ，６ｂと、それら調整部６ａ，６ｂに連設されると共に調整部６ａ，６ｂの勾配より急勾配に形成された逃げ部７ａ，７ｂとを備えた転造平ダイス１を有する転造盤において、逃げ部７ａ，７ｂは、転造加工後の被加工部材１５（ブランク）と噛み合い可能に、かつ、転造加工同期時には歯面隙間１４があるように形成される技術が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示される技術では、対面配置した転造平ダイス１，１の一方の逃げ部７ｂ（又は７ａ）から被加工部材１５を導入して転造し、他方の逃げ部７ａ（又は７ｂ）で停止させた後、転造平ダイス１，１の対面方向の間隔を狭め、再び一方の逃げ部７ｂ（又は７ａ）に向けて転造する。このように一対の転造平ダイス１，１の間隔を狭めながら往復あるいは複数回転造することで、転造の作用を左右同一化して安定させ、転造された素材の偏りや傷の発生を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７４６８５５号公報（図１、図３など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、被加工部材１５に転造形成された歯面と逃げ部７ａ，７ｂの歯面との間にできる歯面隙間１４が狭いため（特許文献１の図３参照）、被加工部材１５のスプリングバック等により、逃げ部７ａ，７ｂで停止させた被加工部材１５の歯面には、逃げ部７ａ，７ｂの歯面と接触する部位が存在していた。このため、被加工部材１５を逃げ部７ａ，７ｂで停止させた後、転造平ダイス１，１の対面方向の間隔を狭めようとしても、逃げ部７ａ，７ｂの歯面に接触する被加工部材１５の歯面が抵抗となって、転造平ダイス１，１の間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができなかった。その結果、被加工部材１５を往復あるいは複数回転造しても、素材の偏りを修復したり山の頂にできる溝状の傷を塞いだりできないという問題点があった。
【０００６】
また、逃げ部７ａ，７ｂの歯面に被加工部材１５の歯面が接触した状態で転造平ダイス１，１の対面方向の間隔を無理に狭めると、転造平ダイス１，１に大きな負荷が加わるため、転造平ダイス１，１の工具寿命が低下するという問題点があった。
【０００７】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、耐久性を向上させると共に、転造による素材の偏りや山の頂に傷が発生することを防止できる転造平ダイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、請求項１記載の転造平ダイスは、複数の加工歯が設けられると共に転造方向と平行に形成される仕上げ部を有する転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被加工部材であるブランクの外周面に食い込ませて、前記ブランクの外周面に山形を転造する第１平ダイス及び第２平ダイスを備えるものであり、前記第１平ダイス及び前記第２平ダイスの少なくとも一方の転造歯形面は、前記仕上げ部に連設され前記ブランクの入り側の一端面に向かって下降傾斜する第１食付き部と、前記仕上げ部の反対側に連設され他端面に向かって下降傾斜する第２食付き部とを備え、前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスは、前記第２食付き部の前記他端面側に連設され若しくは前記他端面側の前記第２食付き部に対設されると共に前記加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部を備え、その山払い部を備える前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスの他方は、前記山払い部に対設される前記加工歯の前記仕上げ部の終端からの落ち量が、前記仕上げ部の加工歯のアデンダム未満に設定されている。
【０００９】
請求項２記載の転造平ダイスは、請求項１記載の転造平ダイスにおいて、前記第１食付き部の傾斜角は、前記第２食付き部の傾斜角よりも大きく設定されている。
【００１０】
請求項３記載の転造平ダイスは、請求項２記載の転造平ダイスにおいて、前記第１食付き部の長さは、前記第２食付き部の長さよりも長く設定されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の転造平ダイスによれば、第１平ダイス及び第２平ダイスの少なくとも一方の転造歯形面は、仕上げ部に連設されブランクの入り側の一端面に向かって下降傾斜する第１食付き部と、仕上げ部の反対側に連設され他端面に向かって下降傾斜する第２食付き部とを備え、第１平ダイス又は第２平ダイスは、第２食付き部の他端面側に連設され若しくは他端面側の第２食付き部に対設されると共に加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部を備えているので、転造平ダイスの一端面側からブランクを導入して転造し、他端面側の山払い部でブランクを停止させた後、第１平ダイス及び第２平ダイスの転造歯形面の間隔を狭め、再び一端面側に向けてブランクを転造する場合、第１平ダイス及び第２平ダイスの転造歯形面の間隔を狭める際に、山払い部ではブランクの歯面が抵抗とならずに、第１平ダイスと第２平ダイスとの間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ブランクを往復あるいは複数回転造することにより、転造によるブランクの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる効果がある。
【００１２】
また、山払い部は加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成されているので、第１平ダイス及び第２平ダイスとの間隔を狭める際に、ブランクの転造された歯面に加工歯の歯面が無理に押し付けられることを防止できる。これにより、第１平ダイス及び第２平ダイスの加工歯に大きな負荷が加わることを防ぎ、転造平ダイスの耐久性を向上できる効果がある。
【００１３】
さらに、山払い部を備える第１平ダイス又は第２平ダイスの他方は、山払い部に対設される加工歯の仕上げ部の終端からの落ち量が、仕上げ部の加工歯のアデンダム未満に設定されているので、第１平ダイス又は第２平ダイスの山払い部において、他方の第１平ダイス又は第２平ダイスの加工歯の山の頂が、ブランクに転造された山形のフランク間に位置する。その結果、山払い部において、ブランクの軸方向の移動が加工歯の山の頂で規制される。そのため、山払い部において、ブランクに位相ずれが生じることを防止できる。よって、ブランクを往復あるいは複数回転造する際に位相ずれが生じることなく、加工精度が低下することを防止できる効果がある。
【００１４】
請求項２記載の転造平ダイスによれば、請求項１記載の転造平ダイスの奏する効果に加え、第１食付き部の傾斜角は、第２食付き部の傾斜角よりも大きく設定されているので、塑性変形量が大きな転造初期のブランクの粗加工が、傾斜角の大きな第１食付き部で行われ易い。このため、第１平ダイス及び第２平ダイス間に円柱状のブランクを各ダイスの一端面から導入すると、第１食付き部から仕上げ部に至るまでにブランクの素材を大きく変形させて山形を隆起させることができる。また、山払い部でブランクを停止させた後、第１平ダイス及び第２平ダイスの転造歯形面の間隔を狭め、再び一端面側に向けてブランクを転造すると、第１食付き部の傾斜角より小さな傾斜角に設定された第２食付き部で、隆起された山形の素材の偏りを修復すると共に山の頂の傷を塞ぐことができる。
【００１５】
このように、第１食付き部の傾斜角を第２食付き部の傾斜角より大きく設定することにより、傾斜角の相対的に大きな第１食付き部で、転造初期のブランクを大きく変形させて山形を形成し、傾斜角の相対的に小さな第２食付き部で、山払い部に達した後のブランクの山形の素材の偏り等を修正することができる。その結果、転造が比較的困難な歯たけの高い山形であっても、精度良く転造できると共に、転造による素材の偏りや傷の発生を抑制できる効果がある。
【００１６】
請求項３記載の転造平ダイスによれば、請求項２記載の転造平ダイスの奏する効果に加え、第１食付き部の長さは第２食付き部の長さよりも長く設定されているので、第１食付き部の傾斜角が第２食付き部の傾斜角より大きく設定されていても、第１食付き部の加工歯をブランクに徐々に圧下させて山形を形成できる。これにより、ブランクの素材が少しずつ移動して山形ができるので、塑性変形量が大きな転造初期においてブランクの素材の偏りを小さくすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施の形態における転造平ダイスの第１平ダイスの平面図であり、（ｂ）は転造平ダイスの第１平ダイスの側面図である。
【図２】（ａ）は転造平ダイスの第２平ダイスの平面図であり、（ｂ）は転造平ダイスの第２平ダイスの側面図である。
【図３】転造平ダイスを使用した転造方法を説明する転造平ダイスの側面図であり、（ａ）は転造開始前の転造平ダイスの側面図であり、（ｂ）はブランクを山払い部で停止させた転造平ダイスの側面図であり、（ｃ）は間隔を狭めた転造平ダイスの側面図であり、（ｄ）は反対方向に転造を開始する転造平ダイスの側面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における第２平ダイス及びブランクの断面図である。
【図５】転造されたブランクＢの山形の模式図であり、（ａ）は転造歯形面を一方向に転動させて山払い部で停止させたブランクの山形の模式図であり、（ｂ）は転造歯形面を反対方向に転動中のブランクの山形の模式図であり、（ｃ）は転造を終えたブランクの山形の模式図である。
【図６】本発明の第２実施の形態における転造平ダイスの山払い部の側面図である。
【図７】本発明の第３実施の形態における転造平ダイスの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施の形態における転造平ダイス１の第１平ダイス１０の平面図であり、図１（ｂ）は転造平ダイス１の第１平ダイス１０の側面図である。また、図２（ａ）は転造平ダイス１の第２平ダイス２０の平面図であり、図２（ｂ）は転造平ダイス１の第２平ダイス２０の側面図である。
【００１９】
まず、転造平ダイス１（図３参照）の全体構成について説明する。転造平ダイス１は、被加工部材である円柱状のブランク（図３参照）の外周面を塑性変形させて、スプライン、ねじ、ウォーム等を転造するための部材であり、第１平ダイス１０（図１参照）及び第２平ダイス２０（図２参照）を備えて構成されている。次に、図１を参照して、第１平ダイス１０について説明する。
【００２０】
第１平ダイス１０は、合金工具鋼や高速度工具鋼等の金属材料で略直方体状に形成され、支持面１１の反対の面に、複数の加工歯１３が設けられた転造歯形面１２を備えている。転造歯形面１２には、転造方向始端側（図１右側）の一端面１４から他端面１５へ向けて、第１食付き部１２ａ、仕上げ部１２ｂ、第２食付き部１２ｃ、山払い部１２ｄが順に連続して設けられている。
【００２１】
仕上げ部１２ｂは、ブランクＢ（図３参照）に転造された山形を最終的に仕上げる部位であり、転造方向（図１右側から左側）に対して平行に形成されており、本実施の形態においては、支持面１１に対して略平行に形成されており、ブランクＢ（図３参照）の１〜１．５回転分の長さに設定されている。
【００２２】
第１食付き部１２ａは、仕上げ部１２ｂに連設されブランクＢ（図３参照）の入り側（転造方向始端側）の一端面１４に向かって下降傾斜する部位である。第１食付き部１２ａと一端面１４とが交わる角部に面取り１２ｅが形成されている。本実施の形態においては、第１食付き部１２ａの一端面１４からの長さは、仕上げ部１２ｂの長さの９〜１４倍に設定されている。
【００２３】
第２食付き部１２ｃは、仕上げ部１２ｂの反対側に連設され他端面１５に向かって下降傾斜する部位である。本実施の形態においては、後述する山払い部１２ｄからの第２食付き部１２ｃの長さは、第１食付き部１２ａの長さの１／２〜２／３に設定されている。即ち、第１食付き部１２ａの長さは、第２食付き部１２ｃの長さより長く設定されている。また、第１食付き部１２ａの傾斜角ｋ１は、第２食付き部１２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定されている。
【００２４】
山払い部１２ｄは、第２食付き部１２ｃの他端面１５側に連設されると共に加工歯１３の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される部位である。本実施の形態においては、山払い部１２ｄでは加工歯１３の山は全て取り払われている。山払い部１２ｄの長さは、平行移動する第１平ダイスや第２平ダイスの停止精度に応じて、転造完了後のブランクＢ（図３参照）の外径よりも大きな値に適宜設定される。
【００２５】
次に、図２を参照して、第２平ダイス２０について説明する。第２平ダイス２０は、合金工具鋼や高速度工具鋼等の金属材料で略直方体状に形成され、支持面２１の反対の面に、複数の加工歯２３が設けられた転造歯形面２２を備えている。転造歯形面２２には、転造方向始端側（図２右側）の一端面２４から他端面２５へ向けて、第１食付き部２２ａ、仕上げ部２２ｂ、第２食付き部２２ｃが順に連続して設けられている。第１食付き部２２ａと一端面２４とが交わる角部に面取り２２ｅが形成され、第２食付き部２２ｃと他端面２５とが交わる角部に面取り２２ｆが形成されている。第２平ダイス２０は、山払い部１２ｄ（図１参照）が省略されている以外は、第１平ダイス１０と同様に構成されているので、詳細な説明を省略する。なお、第２平ダイス２０は、第２食付き部２２ｃの落ち量が、仕上げ部２２ｂに設けられた加工歯２３のアデンダム未満に設定されている。
【００２６】
次に、以上のように構成された第１実施の形態における転造平ダイス１を用いたブランクＢの転造方法について、図３を参照しながら説明する。図３はブランクＢの転造方法を説明する転造平ダイス１の側面図であり、図３（ａ）は転造開始前の転造平ダイス１の側面図であり、図３（ｂ）はブランクＢを山払い部１２ｄで停止させた転造平ダイス１の側面図であり、図３（ｃ）は間隔を狭めた転造平ダイス１の側面図であり、図３（ｄ）は反対方向に転造を開始する転造平ダイス１の側面図である。また、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における第２平ダイス２０及びブランクＢの断面図である。
【００２７】
まず、ブランクＢは転造による外径の増加を考慮して円柱状に前加工されており、その円柱状の軸心を中心に回転自在に固定される。第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０は、仕上げ部１２ｂ，２２ｂ（図１及び図２参照）の加工歯１３，２３の間隔がブランクＢの外径より小さな値（例えば、第１平ダイスと第２平ダイスとの最終的な間隔の１．２〜１．５倍）になるように設定され、図示しない駆動手段に固定される。そして、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０は、ブランクＢの軸心を中心にして、図示しない同期機構によって、互いに平行かつ反対方向に等速度で移動される。
【００２８】
図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）の矢印方向に、ブランクＢの軸心を中心にして、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を平行かつ反対方向に等速度で移動させると、ブランクＢは第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の一端面１４，２４側から導入され、転造歯形面１２，２２の第１食付き部１２ａ，２２ａ（図１及び図２参照）に食付き、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０間に挟持され転造される。仕上げ部１２ｂ，２２ｂ（図１及び図２参照）でブランクＢに不完全な山形が形成され、次いで、第２食付き部１２ｃ，２２ｃ（図１及び図２参照）で転造による負荷が徐々に開放されて、図３（ｂ）に示すように、ブランクＢは山払い部１２ｄに到達する。この状態で第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の平行方向の移動を停止する。
【００２９】
ここで、第１平ダイス１０の山払い部１２ｄにブランクＢを介して対設する第２平ダイス２０の第２食付き部２２ｃ（図２参照）は、図４に示すように、仕上げ部２２ｂ（図２参照）の終端からの落ち量Ｓが仕上げ部２２ｂの加工歯２３（図４に波線で示す）のアデンダム（ピッチ線Ｐから山の頂までの加工歯２３の高さＡ）未満に設定されている。その結果、第１平ダイス１０の山払い部１２ｄにおいて、第２平ダイス２０の第２食付き部２２ｃの加工歯２３の山の頂が、ブランクＢに転造された山形のフランクＦ間に位置する。そのため、第１平ダイス１０の山払い部１２ｄと第２平ダイス２０の第２食付き部２２ｃとの間に位置するブランクＢは、山払い部１２ｄでは移動が全く規制されないが、第２食付き部２２ｃの山の頂で軸方向の移動が規制される。これにより、山払い部１２ｄにおいて、ブランクＢに位相ずれが生じることを防止できる。その結果、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を用いてブランクＢを往復あるいは複数回転造する際に、位相ずれが生じて加工精度が低下することを防止できる。
【００３０】
図３に戻って説明する。図３（ｂ）に示すように、ブランクＢが山払い部１２ｄに到達した後、転造歯形面１１，２２（図１及び図２参照）と直交方向に、第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を狭め、図３（ｃ）に示す状態にする。なお、本実施の形態においては、第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を、製品を仕上げる最終的な間隔に設定する。山払い部１２ｄは加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成されているので、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０との間隔を狭める際に、ブランクＢに転造された山形の歯面に加工歯１３，２３（図１及び図２参照）の歯面が無理に押し付けられることを防止できる。これにより、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の加工歯１３，２３に大きな負荷が加わることを防ぎ、転造平ダイス１の耐久性を向上できる。
【００３１】
第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を狭めた後、再びブランクＢの軸心を中心にして、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を平行かつ反対方向（図３（ｄ）の矢印方向）に等速度で移動させる。ブランクＢは第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の第２食付き部１２ｃ，２２ｃ（図１及び図２参照）に食付き、転造加工され、仕上げ部１２ｂ，２２ｂで完全転造されて、第１食付き部１２ａ，２２ａで転造による負荷が開放される。第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を加工開始位置（図３（ａ）参照）まで戻し、転造加工を完了させる。
【００３２】
次に、第１実施の形態における転造平ダイス１を用いて転造加工されたブランクＢの状態を、図面を参照しながら説明する。図５は転造されたブランクＢの山形の模式図であり、図５（ａ）は転造歯形面１１，２２を一方向に転動させて山払い部１２ｄで停止させたブランクＢの山形の模式図であり、図５（ｂ）は転造歯形面１１，２２を反対方向に転動中のブランクＢの山形の模式図であり、図５（ｃ）は転造を終えたブランクＢの山形の模式図である。なお、図５に示す矢印は、素材の流れる方向を示している。
【００３３】
転造平ダイス１の第１食付き部１２ａ，２２ａ（図１及び図２参照）の傾斜角ｋ１は、第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定されているので、塑性変形量が大きな転造初期のブランクＢの粗加工が、傾斜角の大きな第１食付き部１２ａ，２２ａで行われ易い。このため、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０間にブランクＢを導入すると、第１食付き部１２ａ，２２ａから仕上げ部１２ｂ，２２ｂに至るまでに加工歯１３，２３でブランクＢの外表面を圧下し、素材を大きく変形させて加工歯１３，２３の両側に山形を隆起させることができる。その際に、図５（ａ）に示すように、ブランクＢの素材の流れに偏りが生じる。また、ブランクＢの素材は加工歯１３，２３の両側に隆起するので、山形に開口する合わせ面Ｃが形成される。
【００３４】
次に、転造歯形面１１，２２を一方向に転動させてブランクを山払い部で停止させた後、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１１，２２の間隔を狭め、再び一端面１４，２４側に向けてブランクＢを転造する。その結果、第１食付き部１２ａ，２２ａの傾斜角ｋ１より小さな傾斜角ｋ２に設定された第２食付き部１２ｃ，２２ｃで、図５（ｂ）に示すように、隆起された山形の素材の偏りが修復される。同時にブランクＢの素材が流動され、合わせ面Ｃが閉じられていく。最終的に、図５（ｃ）に示すように、合わせ面Ｃが塞がれ、山の頂の傷が塞がれる。これにより、転造された山がチッピングや欠損を生じ難くなり、噛合する歯車を損傷させることも防止できる。
【００３５】
このように、第１食付き部１２ａ，２２ａの傾斜角ｋ１を第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定することにより、傾斜角の相対的に大きな第１食付き部１２ａ，２２ａで、転造初期のブランクＢを大きく変形させて山形を形成し、傾斜角の相対的に小さな第２食付き部１２ｃ，２２ｃで、山払い部１２ｄに達した後のブランクＢの山形の素材の偏り等を修正することができる。その結果、転造が比較的困難な歯たけの高い山形であっても、精度良く転造できると共に、転造による素材の偏りや傷の発生を抑制できる効果がある。
【００３６】
また、転造平ダイス１の第１平ダイス１０と第２平ダイス２０とは、第１食付き部１２ａ，２２ａの長さ及び傾斜角ｋ１、仕上げ部１２ｂ，２２ｂの長さ、第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２が同一なので、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２でブランクＢを均等に転造できるため、転造による素材の流動ばらつきを小さくすることができる。
【００３７】
さらに、転造平ダイス１は、第１食付き部１２ａ，２２ａの長さが第２食付き部１２ｃ，２２ｃの長さよりも長く設定されているので、第１食付き部１２ａ，２２ａの傾斜角ｋ１が第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定されていても、第１食付き部１２ａ，２２ａの加工歯１３，２３をブランクＢに徐々に圧下させて山形を形成できる。これにより、ブランクＢの素材が少しずつ移動して山形ができるので、塑性変形量が大きな転造初期において、ブランクＢの素材の偏りを小さくすることができる。また、歯たけの高い歯形など転造が困難な形状の山型であっても、精度良く転造できる。
【００３８】
以上のように構成された転造平ダイス１によれば、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２は、仕上げ部１２ｂ，２２ｂに連設されブランクＢの入り側の一端面１４，２４に向かって下降傾斜する第１食付き部１２ａ，２２ａと、仕上げ部１２ｂ，２２ｂの反対側に連設され他端面１５，２５に向かって下降傾斜する第２食付き部１２ｃ，２２ｃとを備え、第１平ダイス１０は、第２食付き部１２ｃの他端面１５側に連設されると共に加工歯１３の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部１２ｄを備えている。これにより、転造平ダイス１の一端面１４，２４側からブランクＢを導入して転造し、他端面１５，２５側の山払い部１２ｄでブランクＢを停止させた後、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２の間隔を狭め、再び一端面１４，２４側に向けてブランクＢを転造する場合、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２の間隔を狭める際に、山払い部１２ｄではブランクＢの歯面が抵抗とならずに、第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ブランクＢを往復転造することにより、転造によるブランクＢの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる。
【００３９】
次に、図６を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態においては、山払い部１２ｄが加工歯１３の山を全て取り払って形成された場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、山払い部１１２ｄが加工歯の山の高さ方向の一部を払った部位を備えている場合について説明する。
【００４０】
図６は、本発明の第２実施の形態における転造平ダイスの第１平ダイス１１０の山払い部１１２ｄの側面図である。なお、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。また、第２実施の形態における転造平ダイスを用いたブランクＢの転造方法は、第１実施の形態で説明した転造方法と同様なので、説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態においては、図６に示すように、山払い部１１２ｄは、第１平ダイス１１０の転造歯形面１１２の第２食付き部１１２ｃの他端面１５側に連設されると共に、加工歯の山の高さ方向の一部を払って、第２食付き部１１２ｃから他端面１５側へ向けて直線状に下降傾斜して形成された傾斜部１１２ｅを備えて構成されている。第１平ダイス１１０は山払い部１１２ｄに傾斜部１１２ｅを備えており、傾斜部１１２ｅは第２食付き部１１２ｃに連設されているので、第２食付き部１１２ｃの加工歯のチッピング等による損傷を防止でき、第１平ダイス１１０（転造平ダイス）の耐久性を向上できる。
【００４２】
次に、図７を参照して、第３実施の形態について説明する。第１実施の形態においては、第２平ダイス２０は山払い部が省略されている以外は、第１平ダイス１０と同様に構成されている場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、第２平ダイス２１０は転造歯形面２１２に、転造方向と平行に形成された仕上げ部２１２ａは備えているが、第１食付き部及び第２食付き部を備えていない場合について説明する。
【００４３】
図７は、本発明の第３実施の形態における転造平ダイス２００の側面図である。なお、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。転造平ダイス２００は、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０（図２参照）を備えて構成されている。第１平ダイス２１０は、合金工具鋼や高速度工具鋼等の金属材料で略直方体状に形成され、複数の加工歯が設けられた転造歯形面２１２に、転造方向始端側（図７右側）の一端面１４から他端面１５へ向けて、仕上げ部２１２ａ、山払い部２１２ｂが順に連続して設けられている。仕上げ部２１２ａは、転造方向に対して平行（支持面１１に対して略平行）に形成されている。
【００４４】
山払い部２１２ｂは、仕上げ部２１２ａの他端面１５側に連設される部位である。また、山払い部２１２ｂは、第２平ダイス２０の他端面２４寄りの第２食付き部２２ｃにブランクＢを介して対設されると共に、加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される部位である。なお、第３実施の形態における転造平ダイス２００を用いたブランクＢの転造方法は、第１実施の形態で説明した転造方法と同様なので、説明を省略する。
【００４５】
以上のように構成された第２実施の形態における転造平ダイス２００によれば、第２平ダイス２０の転造歯形面２２は、仕上げ部２２ｂに連設されブランクＢの入り側の一端面２４に向かって下降傾斜する第１食付き部２２ａと、仕上げ部２２ｂの反対側に連設され他端面２５に向かって下降傾斜する第２食付き部２２ｃとを備え、第１平ダイス２１０は、他端面２５側の第２食付き部２２ｃにブランクＢを介して対設されると共に加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部２１２ｂを備えているので、転造平ダイス２００の一端面１４，２４側からブランクＢを導入して転造し、他端面１５，２５側の山払い部２１２ｂでブランクＢを停止させた後、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面２２，２１２の間隔を狭め、再び一端面１４，２４側に向けてブランクＢを転造する場合、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面２２，２１２の間隔を狭める際に、山払い部２１２ｂではブランクＢの歯面が抵抗とならずに、第１平ダイス２０と第２平ダイス２１０との間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ブランクＢを往復あるいは複数回転造することにより、転造によるブランクＢの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる。
【００４６】
また、山払い部２１２ｂは加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成されているので、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０との間隔を狭める際に、ブランクＢの転造された歯面に加工歯の歯面が無理に押し付けられることを防止できる。これにより、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０の加工歯に大きな負荷が加わることを防ぎ、転造平ダイス２００の耐久性を向上できる。
【００４７】
さらに、第２平ダイス２０は、第２食付き部２２ｃの落ち量が、仕上げ部２２ｂに設けられた加工歯２３のアデンダム未満に設定されているので、第１平ダイス２１０の山払い部２１２ｂにおいて、図４に示すように、第２平ダイス２０の加工歯２３の山の頂が、ブランクＢに転造された山形のフランクＦ間に位置する。その結果、山払い部２１２ｂにおいて、ブランクＢの軸方向の移動が加工歯２３の山の頂で規制される。そのため、山払い部２１２ｂにおいて、ブランクＢに位相ずれが生じることを防止できる。よって、ブランクＢを往復あるいは複数回転造する際に位相ずれが生じることなく、加工精度が低下することを防止できる。
【００４８】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００４９】
上記第１実施の形態および上記第３実施の形態では、山払い部１２ｄ，２１２ｂが、加工歯の山を取り払った場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、加工歯の山の高さ方向の一部を払っても良い。この場合も、第１平ダイス１０，２１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面の間隔を狭める際に、ブランクＢの歯面が抵抗となることなく、第１平ダイス１０，２１０と第２平ダイス２０との間隔を精度良く狭めることができる。
【００５０】
上記第２実施の形態では、山払い部１１２ｄの傾斜部１１２ｅが、第２食付き部１１２ｃから他端面１５側へ向けて直線状に下降傾斜して形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、第２食付き部１１２ｃから他端面１５側へ向けて曲線状に下降傾斜するように構成しても良い。この場合も、第２食付き部１１２ｃの加工歯にチッピング等が生じることを抑制でき、転造平ダイスの耐久性を向上できる。
【００５１】
上記各実施の形態においては、ブランクＢを転造平ダイス１，２００の一端面１４，２４側から導入して、山払い部１２ｄ，１１２ｄ，２１２ｂに到達させた後、再び転造平ダイス１，２００の一端面１４，２４側に転動させて転造加工品を取り出す場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、山払い部１２ｄ，１１２ｄ，２１２ｂに到達させたブランクＢを第１食付き部１２ａ，２２ａまで転動させた後、第１平ダイス及び第２平ダイスとの間隔を狭め、再度、転造平ダイス１，２００の他端面１５，２５側に転動させる場合もある。さらに、これを複数回繰り返す場合もある。これらの場合も、転造によるブランクＢの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる。
【符号の説明】
【００５２】
１，２００ 転造平ダイス
１０ 第１平ダイス
１２，２２ 転造歯形面
１２ａ，２２ａ 第１食付き部
１２ｂ，２２ｂ 仕上げ部
１２ｃ，２２ｃ 第２食付き部
１２ｄ，１１２ｄ，２１２ｂ 山払い部
１３，２３ 加工歯
１４，２４ 一端面
１５，２５ 他端面
２０ 第２平ダイス
Ａ アデンダム
Ｂ ブランク
ｋ１，ｋ２ 傾斜角
Ｓ 落ち量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転造平ダイスに関し、特に、耐久性を向上させると共に、転造による素材の偏りや傷の発生を抑制できる転造平ダイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転造平ダイスは、軸心に回転自在に支持された円柱状の被加工部材（ブランク）を挟んで対向配置し、加工歯をブランクに押圧しつつ平行に相対移動させることによりブランクの外周面に転造加工を行う工具であり、スプライン、ねじ、ウォーム等を短時間で大量に生産できることから多方面で使用されている。この転造平ダイスを用いた転造加工では、ブランクが転動する間に平ダイスの加工歯でブランクが圧下され、これによって移動した素材が次第に盛り上げられてブランクの外周面に山が形成されていく。このため、ブランクの回転方向が一方向だけであると、素材の移動方向に偏りが生じ、転造された素材がブランクの軸線に対して偏る現象が生じていた。この偏りのため、転造された山の頂に溝状の傷が生じることがあった。溝状の傷は、チッピングや欠損の起点となり易く、また噛合する歯車を損傷させる原因となっていた。
【０００３】
そこで、支持面と略平行に形成された仕上げ部５と、その仕上げ部５の両側に端面に向かって山の高さが漸次低くなるように形成された調整部６ａ，６ｂと、それら調整部６ａ，６ｂに連設されると共に調整部６ａ，６ｂの勾配より急勾配に形成された逃げ部７ａ，７ｂとを備えた転造平ダイス１を有する転造盤において、逃げ部７ａ，７ｂは、転造加工後の被加工部材１５（ブランク）と噛み合い可能に、かつ、転造加工同期時には歯面隙間１４があるように形成される技術が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示される技術では、対面配置した転造平ダイス１，１の一方の逃げ部７ｂ（又は７ａ）から被加工部材１５を導入して転造し、他方の逃げ部７ａ（又は７ｂ）で停止させた後、転造平ダイス１，１の対面方向の間隔を狭め、再び一方の逃げ部７ｂ（又は７ａ）に向けて転造する。このように一対の転造平ダイス１，１の間隔を狭めながら往復あるいは複数回転造することで、転造の作用を左右同一化して安定させ、転造された素材の偏りや傷の発生を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７４６８５５号公報（図１、図３など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、被加工部材１５に転造形成された歯面と逃げ部７ａ，７ｂの歯面との間にできる歯面隙間１４が狭いため（特許文献１の図３参照）、被加工部材１５のスプリングバック等により、逃げ部７ａ，７ｂで停止させた被加工部材１５の歯面には、逃げ部７ａ，７ｂの歯面と接触する部位が存在していた。このため、被加工部材１５を逃げ部７ａ，７ｂで停止させた後、転造平ダイス１，１の対面方向の間隔を狭めようとしても、逃げ部７ａ，７ｂの歯面に接触する被加工部材１５の歯面が抵抗となって、転造平ダイス１，１の間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができなかった。その結果、被加工部材１５を往復あるいは複数回転造しても、素材の偏りを修復したり山の頂にできる溝状の傷を塞いだりできないという問題点があった。
【０００６】
また、逃げ部７ａ，７ｂの歯面に被加工部材１５の歯面が接触した状態で転造平ダイス１，１の対面方向の間隔を無理に狭めると、転造平ダイス１，１に大きな負荷が加わるため、転造平ダイス１，１の工具寿命が低下するという問題点があった。
【０００７】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、耐久性を向上させると共に、転造による素材の偏りや山の頂に傷が発生することを防止できる転造平ダイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、請求項１記載の転造平ダイスは、複数の加工歯が設けられると共に転造方向と平行に形成される仕上げ部を有する転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被加工部材であるブランクの外周面に食い込ませて、前記ブランクの外周面に山形を転造する第１平ダイス及び第２平ダイスを備えるものであり、前記第１平ダイス及び前記第２平ダイスの少なくとも一方の転造歯形面は、前記仕上げ部に連設され前記ブランクの入り側の一端面に向かって下降傾斜する第１食付き部と、前記仕上げ部の反対側に連設され他端面に向かって下降傾斜する第２食付き部とを備え、前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスは、前記第２食付き部の前記他端面側に連設され若しくは前記他端面側の前記第２食付き部に対設されると共に前記加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部を備え、その山払い部を備える前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスの他方は、前記山払い部に対設される前記加工歯の前記仕上げ部の終端からの落ち量が、前記仕上げ部の加工歯のアデンダム未満に設定されている。
【０００９】
請求項２記載の転造平ダイスは、請求項１記載の転造平ダイスにおいて、前記第１食付き部の傾斜角は、前記第２食付き部の傾斜角よりも大きく設定されている。
【００１０】
請求項３記載の転造平ダイスは、請求項２記載の転造平ダイスにおいて、前記第１食付き部の長さは、前記第２食付き部の長さよりも長く設定されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の転造平ダイスによれば、第１平ダイス及び第２平ダイスの少なくとも一方の転造歯形面は、仕上げ部に連設されブランクの入り側の一端面に向かって下降傾斜する第１食付き部と、仕上げ部の反対側に連設され他端面に向かって下降傾斜する第２食付き部とを備え、第１平ダイス又は第２平ダイスは、第２食付き部の他端面側に連設され若しくは他端面側の第２食付き部に対設されると共に加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部を備えているので、転造平ダイスの一端面側からブランクを導入して転造し、他端面側の山払い部でブランクを停止させた後、第１平ダイス及び第２平ダイスの転造歯形面の間隔を狭め、再び一端面側に向けてブランクを転造する場合、第１平ダイス及び第２平ダイスの転造歯形面の間隔を狭める際に、山払い部ではブランクの歯面が抵抗とならずに、第１平ダイスと第２平ダイスとの間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ブランクを往復あるいは複数回転造することにより、転造によるブランクの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる効果がある。
【００１２】
また、山払い部は加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成されているので、第１平ダイス及び第２平ダイスとの間隔を狭める際に、ブランクの転造された歯面に加工歯の歯面が無理に押し付けられることを防止できる。これにより、第１平ダイス及び第２平ダイスの加工歯に大きな負荷が加わることを防ぎ、転造平ダイスの耐久性を向上できる効果がある。
【００１３】
さらに、山払い部を備える第１平ダイス又は第２平ダイスの他方は、山払い部に対設される加工歯の仕上げ部の終端からの落ち量が、仕上げ部の加工歯のアデンダム未満に設定されているので、第１平ダイス又は第２平ダイスの山払い部において、他方の第１平ダイス又は第２平ダイスの加工歯の山の頂が、ブランクに転造された山形のフランク間に位置する。その結果、山払い部において、ブランクの軸方向の移動が加工歯の山の頂で規制される。そのため、山払い部において、ブランクに位相ずれが生じることを防止できる。よって、ブランクを往復あるいは複数回転造する際に位相ずれが生じることなく、加工精度が低下することを防止できる効果がある。
【００１４】
請求項２記載の転造平ダイスによれば、請求項１記載の転造平ダイスの奏する効果に加え、第１食付き部の傾斜角は、第２食付き部の傾斜角よりも大きく設定されているので、塑性変形量が大きな転造初期のブランクの粗加工が、傾斜角の大きな第１食付き部で行われ易い。このため、第１平ダイス及び第２平ダイス間に円柱状のブランクを各ダイスの一端面から導入すると、第１食付き部から仕上げ部に至るまでにブランクの素材を大きく変形させて山形を隆起させることができる。また、山払い部でブランクを停止させた後、第１平ダイス及び第２平ダイスの転造歯形面の間隔を狭め、再び一端面側に向けてブランクを転造すると、第１食付き部の傾斜角より小さな傾斜角に設定された第２食付き部で、隆起された山形の素材の偏りを修復すると共に山の頂の傷を塞ぐことができる。
【００１５】
このように、第１食付き部の傾斜角を第２食付き部の傾斜角より大きく設定することにより、傾斜角の相対的に大きな第１食付き部で、転造初期のブランクを大きく変形させて山形を形成し、傾斜角の相対的に小さな第２食付き部で、山払い部に達した後のブランクの山形の素材の偏り等を修正することができる。その結果、転造が比較的困難な歯たけの高い山形であっても、精度良く転造できると共に、転造による素材の偏りや傷の発生を抑制できる効果がある。
【００１６】
請求項３記載の転造平ダイスによれば、請求項２記載の転造平ダイスの奏する効果に加え、第１食付き部の長さは第２食付き部の長さよりも長く設定されているので、第１食付き部の傾斜角が第２食付き部の傾斜角より大きく設定されていても、第１食付き部の加工歯をブランクに徐々に圧下させて山形を形成できる。これにより、ブランクの素材が少しずつ移動して山形ができるので、塑性変形量が大きな転造初期においてブランクの素材の偏りを小さくすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施の形態における転造平ダイスの第１平ダイスの平面図であり、（ｂ）は転造平ダイスの第１平ダイスの側面図である。
【図２】（ａ）は転造平ダイスの第２平ダイスの平面図であり、（ｂ）は転造平ダイスの第２平ダイスの側面図である。
【図３】転造平ダイスを使用した転造方法を説明する転造平ダイスの側面図であり、（ａ）は転造開始前の転造平ダイスの側面図であり、（ｂ）はブランクを山払い部で停止させた転造平ダイスの側面図であり、（ｃ）は間隔を狭めた転造平ダイスの側面図であり、（ｄ）は反対方向に転造を開始する転造平ダイスの側面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における第２平ダイス及びブランクの断面図である。
【図５】転造されたブランクＢの山形の模式図であり、（ａ）は転造歯形面を一方向に転動させて山払い部で停止させたブランクの山形の模式図であり、（ｂ）は転造歯形面を反対方向に転動中のブランクの山形の模式図であり、（ｃ）は転造を終えたブランクの山形の模式図である。
【図６】本発明の第２実施の形態における転造平ダイスの山払い部の側面図である。
【図７】本発明の第３実施の形態における転造平ダイスの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施の形態における転造平ダイス１の第１平ダイス１０の平面図であり、図１（ｂ）は転造平ダイス１の第１平ダイス１０の側面図である。また、図２（ａ）は転造平ダイス１の第２平ダイス２０の平面図であり、図２（ｂ）は転造平ダイス１の第２平ダイス２０の側面図である。
【００１９】
まず、転造平ダイス１（図３参照）の全体構成について説明する。転造平ダイス１は、被加工部材である円柱状のブランク（図３参照）の外周面を塑性変形させて、スプライン、ねじ、ウォーム等を転造するための部材であり、第１平ダイス１０（図１参照）及び第２平ダイス２０（図２参照）を備えて構成されている。次に、図１を参照して、第１平ダイス１０について説明する。
【００２０】
第１平ダイス１０は、合金工具鋼や高速度工具鋼等の金属材料で略直方体状に形成され、支持面１１の反対の面に、複数の加工歯１３が設けられた転造歯形面１２を備えている。転造歯形面１２には、転造方向始端側（図１右側）の一端面１４から他端面１５へ向けて、第１食付き部１２ａ、仕上げ部１２ｂ、第２食付き部１２ｃ、山払い部１２ｄが順に連続して設けられている。
【００２１】
仕上げ部１２ｂは、ブランクＢ（図３参照）に転造された山形を最終的に仕上げる部位であり、転造方向（図１右側から左側）に対して平行に形成されており、本実施の形態においては、支持面１１に対して略平行に形成されており、ブランクＢ（図３参照）の１〜１．５回転分の長さに設定されている。
【００２２】
第１食付き部１２ａは、仕上げ部１２ｂに連設されブランクＢ（図３参照）の入り側（転造方向始端側）の一端面１４に向かって下降傾斜する部位である。第１食付き部１２ａと一端面１４とが交わる角部に面取り１２ｅが形成されている。本実施の形態においては、第１食付き部１２ａの一端面１４からの長さは、仕上げ部１２ｂの長さの９〜１４倍に設定されている。
【００２３】
第２食付き部１２ｃは、仕上げ部１２ｂの反対側に連設され他端面１５に向かって下降傾斜する部位である。本実施の形態においては、後述する山払い部１２ｄからの第２食付き部１２ｃの長さは、第１食付き部１２ａの長さの１／２〜２／３に設定されている。即ち、第１食付き部１２ａの長さは、第２食付き部１２ｃの長さより長く設定されている。また、第１食付き部１２ａの傾斜角ｋ１は、第２食付き部１２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定されている。
【００２４】
山払い部１２ｄは、第２食付き部１２ｃの他端面１５側に連設されると共に加工歯１３の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される部位である。本実施の形態においては、山払い部１２ｄでは加工歯１３の山は全て取り払われている。山払い部１２ｄの長さは、平行移動する第１平ダイスや第２平ダイスの停止精度に応じて、転造完了後のブランクＢ（図３参照）の外径よりも大きな値に適宜設定される。
【００２５】
次に、図２を参照して、第２平ダイス２０について説明する。第２平ダイス２０は、合金工具鋼や高速度工具鋼等の金属材料で略直方体状に形成され、支持面２１の反対の面に、複数の加工歯２３が設けられた転造歯形面２２を備えている。転造歯形面２２には、転造方向始端側（図２右側）の一端面２４から他端面２５へ向けて、第１食付き部２２ａ、仕上げ部２２ｂ、第２食付き部２２ｃが順に連続して設けられている。第１食付き部２２ａと一端面２４とが交わる角部に面取り２２ｅが形成され、第２食付き部２２ｃと他端面２５とが交わる角部に面取り２２ｆが形成されている。第２平ダイス２０は、山払い部１２ｄ（図１参照）が省略されている以外は、第１平ダイス１０と同様に構成されているので、詳細な説明を省略する。なお、第２平ダイス２０は、第２食付き部２２ｃの落ち量が、仕上げ部２２ｂに設けられた加工歯２３のアデンダム未満に設定されている。
【００２６】
次に、以上のように構成された第１実施の形態における転造平ダイス１を用いたブランクＢの転造方法について、図３を参照しながら説明する。図３はブランクＢの転造方法を説明する転造平ダイス１の側面図であり、図３（ａ）は転造開始前の転造平ダイス１の側面図であり、図３（ｂ）はブランクＢを山払い部１２ｄで停止させた転造平ダイス１の側面図であり、図３（ｃ）は間隔を狭めた転造平ダイス１の側面図であり、図３（ｄ）は反対方向に転造を開始する転造平ダイス１の側面図である。また、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における第２平ダイス２０及びブランクＢの断面図である。
【００２７】
まず、ブランクＢは転造による外径の増加を考慮して円柱状に前加工されており、その円柱状の軸心を中心に回転自在に固定される。第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０は、仕上げ部１２ｂ，２２ｂ（図１及び図２参照）の加工歯１３，２３の間隔がブランクＢの外径より小さな値（例えば、第１平ダイスと第２平ダイスとの最終的な間隔の１．２〜１．５倍）になるように設定され、図示しない駆動手段に固定される。そして、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０は、ブランクＢの軸心を中心にして、図示しない同期機構によって、互いに平行かつ反対方向に等速度で移動される。
【００２８】
図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）の矢印方向に、ブランクＢの軸心を中心にして、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を平行かつ反対方向に等速度で移動させると、ブランクＢは第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の一端面１４，２４側から導入され、転造歯形面１２，２２の第１食付き部１２ａ，２２ａ（図１及び図２参照）に食付き、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０間に挟持され転造される。仕上げ部１２ｂ，２２ｂ（図１及び図２参照）でブランクＢに不完全な山形が形成され、次いで、第２食付き部１２ｃ，２２ｃ（図１及び図２参照）で転造による負荷が徐々に開放されて、図３（ｂ）に示すように、ブランクＢは山払い部１２ｄに到達する。この状態で第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の平行方向の移動を停止する。
【００２９】
ここで、第１平ダイス１０の山払い部１２ｄにブランクＢを介して対設する第２平ダイス２０の第２食付き部２２ｃ（図２参照）は、図４に示すように、仕上げ部２２ｂ（図２参照）の終端からの落ち量Ｓが仕上げ部２２ｂの加工歯２３（図４に波線で示す）のアデンダム（ピッチ線Ｐから山の頂までの加工歯２３の高さＡ）未満に設定されている。その結果、第１平ダイス１０の山払い部１２ｄにおいて、第２平ダイス２０の第２食付き部２２ｃの加工歯２３の山の頂が、ブランクＢに転造された山形のフランクＦ間に位置する。そのため、第１平ダイス１０の山払い部１２ｄと第２平ダイス２０の第２食付き部２２ｃとの間に位置するブランクＢは、山払い部１２ｄでは移動が全く規制されないが、第２食付き部２２ｃの山の頂で軸方向の移動が規制される。これにより、山払い部１２ｄにおいて、ブランクＢに位相ずれが生じることを防止できる。その結果、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を用いてブランクＢを往復あるいは複数回転造する際に、位相ずれが生じて加工精度が低下することを防止できる。
【００３０】
図３に戻って説明する。図３（ｂ）に示すように、ブランクＢが山払い部１２ｄに到達した後、転造歯形面１１，２２（図１及び図２参照）と直交方向に、第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を狭め、図３（ｃ）に示す状態にする。なお、本実施の形態においては、第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を、製品を仕上げる最終的な間隔に設定する。山払い部１２ｄは加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成されているので、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０との間隔を狭める際に、ブランクＢに転造された山形の歯面に加工歯１３，２３（図１及び図２参照）の歯面が無理に押し付けられることを防止できる。これにより、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の加工歯１３，２３に大きな負荷が加わることを防ぎ、転造平ダイス１の耐久性を向上できる。
【００３１】
第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を狭めた後、再びブランクＢの軸心を中心にして、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を平行かつ反対方向（図３（ｄ）の矢印方向）に等速度で移動させる。ブランクＢは第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の第２食付き部１２ｃ，２２ｃ（図１及び図２参照）に食付き、転造加工され、仕上げ部１２ｂ，２２ｂで完全転造されて、第１食付き部１２ａ，２２ａで転造による負荷が開放される。第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０を加工開始位置（図３（ａ）参照）まで戻し、転造加工を完了させる。
【００３２】
次に、第１実施の形態における転造平ダイス１を用いて転造加工されたブランクＢの状態を、図面を参照しながら説明する。図５は転造されたブランクＢの山形の模式図であり、図５（ａ）は転造歯形面１１，２２を一方向に転動させて山払い部１２ｄで停止させたブランクＢの山形の模式図であり、図５（ｂ）は転造歯形面１１，２２を反対方向に転動中のブランクＢの山形の模式図であり、図５（ｃ）は転造を終えたブランクＢの山形の模式図である。なお、図５に示す矢印は、素材の流れる方向を示している。
【００３３】
転造平ダイス１の第１食付き部１２ａ，２２ａ（図１及び図２参照）の傾斜角ｋ１は、第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定されているので、塑性変形量が大きな転造初期のブランクＢの粗加工が、傾斜角の大きな第１食付き部１２ａ，２２ａで行われ易い。このため、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０間にブランクＢを導入すると、第１食付き部１２ａ，２２ａから仕上げ部１２ｂ，２２ｂに至るまでに加工歯１３，２３でブランクＢの外表面を圧下し、素材を大きく変形させて加工歯１３，２３の両側に山形を隆起させることができる。その際に、図５（ａ）に示すように、ブランクＢの素材の流れに偏りが生じる。また、ブランクＢの素材は加工歯１３，２３の両側に隆起するので、山形に開口する合わせ面Ｃが形成される。
【００３４】
次に、転造歯形面１１，２２を一方向に転動させてブランクを山払い部で停止させた後、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１１，２２の間隔を狭め、再び一端面１４，２４側に向けてブランクＢを転造する。その結果、第１食付き部１２ａ，２２ａの傾斜角ｋ１より小さな傾斜角ｋ２に設定された第２食付き部１２ｃ，２２ｃで、図５（ｂ）に示すように、隆起された山形の素材の偏りが修復される。同時にブランクＢの素材が流動され、合わせ面Ｃが閉じられていく。最終的に、図５（ｃ）に示すように、合わせ面Ｃが塞がれ、山の頂の傷が塞がれる。これにより、転造された山がチッピングや欠損を生じ難くなり、噛合する歯車を損傷させることも防止できる。
【００３５】
このように、第１食付き部１２ａ，２２ａの傾斜角ｋ１を第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定することにより、傾斜角の相対的に大きな第１食付き部１２ａ，２２ａで、転造初期のブランクＢを大きく変形させて山形を形成し、傾斜角の相対的に小さな第２食付き部１２ｃ，２２ｃで、山払い部１２ｄに達した後のブランクＢの山形の素材の偏り等を修正することができる。その結果、転造が比較的困難な歯たけの高い山形であっても、精度良く転造できると共に、転造による素材の偏りや傷の発生を抑制できる効果がある。
【００３６】
また、転造平ダイス１の第１平ダイス１０と第２平ダイス２０とは、第１食付き部１２ａ，２２ａの長さ及び傾斜角ｋ１、仕上げ部１２ｂ，２２ｂの長さ、第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２が同一なので、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２でブランクＢを均等に転造できるため、転造による素材の流動ばらつきを小さくすることができる。
【００３７】
さらに、転造平ダイス１は、第１食付き部１２ａ，２２ａの長さが第２食付き部１２ｃ，２２ｃの長さよりも長く設定されているので、第１食付き部１２ａ，２２ａの傾斜角ｋ１が第２食付き部１２ｃ，２２ｃの傾斜角ｋ２より大きく設定されていても、第１食付き部１２ａ，２２ａの加工歯１３，２３をブランクＢに徐々に圧下させて山形を形成できる。これにより、ブランクＢの素材が少しずつ移動して山形ができるので、塑性変形量が大きな転造初期において、ブランクＢの素材の偏りを小さくすることができる。また、歯たけの高い歯形など転造が困難な形状の山型であっても、精度良く転造できる。
【００３８】
以上のように構成された転造平ダイス１によれば、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２は、仕上げ部１２ｂ，２２ｂに連設されブランクＢの入り側の一端面１４，２４に向かって下降傾斜する第１食付き部１２ａ，２２ａと、仕上げ部１２ｂ，２２ｂの反対側に連設され他端面１５，２５に向かって下降傾斜する第２食付き部１２ｃ，２２ｃとを備え、第１平ダイス１０は、第２食付き部１２ｃの他端面１５側に連設されると共に加工歯１３の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部１２ｄを備えている。これにより、転造平ダイス１の一端面１４，２４側からブランクＢを導入して転造し、他端面１５，２５側の山払い部１２ｄでブランクＢを停止させた後、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２の間隔を狭め、再び一端面１４，２４側に向けてブランクＢを転造する場合、第１平ダイス１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面１２，２２の間隔を狭める際に、山払い部１２ｄではブランクＢの歯面が抵抗とならずに、第１平ダイス１０と第２平ダイス２０との間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ブランクＢを往復転造することにより、転造によるブランクＢの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる。
【００３９】
次に、図６を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態においては、山払い部１２ｄが加工歯１３の山を全て取り払って形成された場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、山払い部１１２ｄが加工歯の山の高さ方向の一部を払った部位を備えている場合について説明する。
【００４０】
図６は、本発明の第２実施の形態における転造平ダイスの第１平ダイス１１０の山払い部１１２ｄの側面図である。なお、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。また、第２実施の形態における転造平ダイスを用いたブランクＢの転造方法は、第１実施の形態で説明した転造方法と同様なので、説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態においては、図６に示すように、山払い部１１２ｄは、第１平ダイス１１０の転造歯形面１１２の第２食付き部１１２ｃの他端面１５側に連設されると共に、加工歯の山の高さ方向の一部を払って、第２食付き部１１２ｃから他端面１５側へ向けて直線状に下降傾斜して形成された傾斜部１１２ｅを備えて構成されている。第１平ダイス１１０は山払い部１１２ｄに傾斜部１１２ｅを備えており、傾斜部１１２ｅは第２食付き部１１２ｃに連設されているので、第２食付き部１１２ｃの加工歯のチッピング等による損傷を防止でき、第１平ダイス１１０（転造平ダイス）の耐久性を向上できる。
【００４２】
次に、図７を参照して、第３実施の形態について説明する。第１実施の形態においては、第２平ダイス２０は山払い部が省略されている以外は、第１平ダイス１０と同様に構成されている場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、第２平ダイス２１０は転造歯形面２１２に、転造方向と平行に形成された仕上げ部２１２ａは備えているが、第１食付き部及び第２食付き部を備えていない場合について説明する。
【００４３】
図７は、本発明の第３実施の形態における転造平ダイス２００の側面図である。なお、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。転造平ダイス２００は、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０（図２参照）を備えて構成されている。第１平ダイス２１０は、合金工具鋼や高速度工具鋼等の金属材料で略直方体状に形成され、複数の加工歯が設けられた転造歯形面２１２に、転造方向始端側（図７右側）の一端面１４から他端面１５へ向けて、仕上げ部２１２ａ、山払い部２１２ｂが順に連続して設けられている。仕上げ部２１２ａは、転造方向に対して平行（支持面１１に対して略平行）に形成されている。
【００４４】
山払い部２１２ｂは、仕上げ部２１２ａの他端面１５側に連設される部位である。また、山払い部２１２ｂは、第２平ダイス２０の他端面２４寄りの第２食付き部２２ｃにブランクＢを介して対設されると共に、加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される部位である。なお、第３実施の形態における転造平ダイス２００を用いたブランクＢの転造方法は、第１実施の形態で説明した転造方法と同様なので、説明を省略する。
【００４５】
以上のように構成された第２実施の形態における転造平ダイス２００によれば、第２平ダイス２０の転造歯形面２２は、仕上げ部２２ｂに連設されブランクＢの入り側の一端面２４に向かって下降傾斜する第１食付き部２２ａと、仕上げ部２２ｂの反対側に連設され他端面２５に向かって下降傾斜する第２食付き部２２ｃとを備え、第１平ダイス２１０は、他端面２５側の第２食付き部２２ｃにブランクＢを介して対設されると共に加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部２１２ｂを備えているので、転造平ダイス２００の一端面１４，２４側からブランクＢを導入して転造し、他端面１５，２５側の山払い部２１２ｂでブランクＢを停止させた後、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面２２，２１２の間隔を狭め、再び一端面１４，２４側に向けてブランクＢを転造する場合、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面２２，２１２の間隔を狭める際に、山払い部２１２ｂではブランクＢの歯面が抵抗とならずに、第１平ダイス２０と第２平ダイス２１０との間隔を目標値どおりに精度良く狭めることができる。その結果、ブランクＢを往復あるいは複数回転造することにより、転造によるブランクＢの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる。
【００４６】
また、山払い部２１２ｂは加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成されているので、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０との間隔を狭める際に、ブランクＢの転造された歯面に加工歯の歯面が無理に押し付けられることを防止できる。これにより、第１平ダイス２１０及び第２平ダイス２０の加工歯に大きな負荷が加わることを防ぎ、転造平ダイス２００の耐久性を向上できる。
【００４７】
さらに、第２平ダイス２０は、第２食付き部２２ｃの落ち量が、仕上げ部２２ｂに設けられた加工歯２３のアデンダム未満に設定されているので、第１平ダイス２１０の山払い部２１２ｂにおいて、図４に示すように、第２平ダイス２０の加工歯２３の山の頂が、ブランクＢに転造された山形のフランクＦ間に位置する。その結果、山払い部２１２ｂにおいて、ブランクＢの軸方向の移動が加工歯２３の山の頂で規制される。そのため、山払い部２１２ｂにおいて、ブランクＢに位相ずれが生じることを防止できる。よって、ブランクＢを往復あるいは複数回転造する際に位相ずれが生じることなく、加工精度が低下することを防止できる。
【００４８】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００４９】
上記第１実施の形態および上記第３実施の形態では、山払い部１２ｄ，２１２ｂが、加工歯の山を取り払った場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、加工歯の山の高さ方向の一部を払っても良い。この場合も、第１平ダイス１０，２１０及び第２平ダイス２０の転造歯形面の間隔を狭める際に、ブランクＢの歯面が抵抗となることなく、第１平ダイス１０，２１０と第２平ダイス２０との間隔を精度良く狭めることができる。
【００５０】
上記第２実施の形態では、山払い部１１２ｄの傾斜部１１２ｅが、第２食付き部１１２ｃから他端面１５側へ向けて直線状に下降傾斜して形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、第２食付き部１１２ｃから他端面１５側へ向けて曲線状に下降傾斜するように構成しても良い。この場合も、第２食付き部１１２ｃの加工歯にチッピング等が生じることを抑制でき、転造平ダイスの耐久性を向上できる。
【００５１】
上記各実施の形態においては、ブランクＢを転造平ダイス１，２００の一端面１４，２４側から導入して、山払い部１２ｄ，１１２ｄ，２１２ｂに到達させた後、再び転造平ダイス１，２００の一端面１４，２４側に転動させて転造加工品を取り出す場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、山払い部１２ｄ，１１２ｄ，２１２ｂに到達させたブランクＢを第１食付き部１２ａ，２２ａまで転動させた後、第１平ダイス及び第２平ダイスとの間隔を狭め、再度、転造平ダイス１，２００の他端面１５，２５側に転動させる場合もある。さらに、これを複数回繰り返す場合もある。これらの場合も、転造によるブランクＢの素材の偏りを修復することができると共に、山の頂に傷が発生することを防止できる。
【符号の説明】
【００５２】
１，２００ 転造平ダイス
１０ 第１平ダイス
１２，２２ 転造歯形面
１２ａ，２２ａ 第１食付き部
１２ｂ，２２ｂ 仕上げ部
１２ｃ，２２ｃ 第２食付き部
１２ｄ，１１２ｄ，２１２ｂ 山払い部
１３，２３ 加工歯
１４，２４ 一端面
１５，２５ 他端面
２０ 第２平ダイス
Ａ アデンダム
Ｂ ブランク
ｋ１，ｋ２ 傾斜角
Ｓ 落ち量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工歯が設けられると共に転造方向と平行に形成される仕上げ部を有する転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被加工部材であるブランクの外周面に食い込ませて前記ブランクの外周面に山形を転造する第１平ダイス及び第２平ダイスを備える転造平ダイスにおいて、
前記第１平ダイス及び前記第２平ダイスの少なくとも一方の転造歯形面は、前記仕上げ部に連設され前記ブランクの入り側の一端面に向かって下降傾斜する第１食付き部と、前記仕上げ部の反対側に連設され他端面に向かって下降傾斜する第２食付き部とを備え、
前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスは、前記第２食付き部の前記他端面側に連設され若しくは前記他端面側の前記第２食付き部に対設されると共に前記加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部を備え、
その山払い部を備える前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスの他方は、前記山払い部に対設される前記加工歯の前記仕上げ部の終端からの落ち量が、前記仕上げ部の加工歯のアデンダム未満に設定されていることを特徴とする転造平ダイス。
【請求項２】
前記第１食付き部の傾斜角は、前記第２食付き部の傾斜角よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１記載の転造平ダイス。
【請求項３】
前記第１食付き部の長さは、前記第２食付き部の長さよりも長く設定されていることを特徴とする請求項２記載の転造平ダイス。
【請求項１】
複数の加工歯が設けられると共に転造方向と平行に形成される仕上げ部を有する転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被加工部材であるブランクの外周面に食い込ませて前記ブランクの外周面に山形を転造する第１平ダイス及び第２平ダイスを備える転造平ダイスにおいて、
前記第１平ダイス及び前記第２平ダイスの少なくとも一方の転造歯形面は、前記仕上げ部に連設され前記ブランクの入り側の一端面に向かって下降傾斜する第１食付き部と、前記仕上げ部の反対側に連設され他端面に向かって下降傾斜する第２食付き部とを備え、
前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスは、前記第２食付き部の前記他端面側に連設され若しくは前記他端面側の前記第２食付き部に対設されると共に前記加工歯の山の高さ方向の少なくとも一部を払って形成される山払い部を備え、
その山払い部を備える前記第１平ダイス又は前記第２平ダイスの他方は、前記山払い部に対設される前記加工歯の前記仕上げ部の終端からの落ち量が、前記仕上げ部の加工歯のアデンダム未満に設定されていることを特徴とする転造平ダイス。
【請求項２】
前記第１食付き部の傾斜角は、前記第２食付き部の傾斜角よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１記載の転造平ダイス。
【請求項３】
前記第１食付き部の長さは、前記第２食付き部の長さよりも長く設定されていることを特徴とする請求項２記載の転造平ダイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−４５９１０（Ｐ２０１１−４５９１０Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７２７４（Ｐ２００９−１９７２７４）
【出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
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