JPH0679392A

JPH0679392A - 歯車の鍛造方法

Info

Publication number: JPH0679392A
Application number: JP25588192A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Moroi; 寿広諸井
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】抜き勾配を緩くした歯型を用いた冷間又は温
間のコイニング工程を挿入して、寸法精度の良い平歯車
を鍛造する方法を提供する。【構成】熱間鍛造によって抜き勾配１７を付した歯形
４１を鍛造する方法において、歯形成形の熱間鍛造工程
と、この第１工程終了後、その熱間鍛造歯形４１より若
干大き目でかつ前記抜き勾配１７を緩くした歯形用面を
有する歯型１４１を用いて、冷間又は温間においてコイ
ニングを行う第２工程と、この第２工程によって、抜き
勾配１７を緩くした中間品１１２に対して、更に抜き勾
配１７をなくした歯型１４２を用いて、冷間サイジング
を行って成品１１４を成形する第３工程とからなる歯車
の鍛造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車の減速
装置又は差動装置に用いる平歯車の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱間鍛造を行う場合、厚みがあ
る歯車の成品の諸元に合うよう成形をするが、熱間で一
方の金型（例：下型で、他方の金型は上型である）から
中間品を抜き出す際に、成形された中間品の形状が崩れ
てしまわないように、「抜き勾配」と言う予定成品のサ
イズより若干広く開口した傾斜が、一方の金型に設けら
れていて、その金型からの中間品の離型性が良くなるよ
うに工夫されている。なお、ここで「成品」とは、「製
品」と区別するために使用する。この場合、製品である
歯車は、上記例でいえば、自動車等に取り付けられる状
態にまで仕上げられたものを指し、成品は、或る段階ま
でに出来上がった品物、この例の場合、鍛造成形され終
えた段階の歯車を指す。従来は、上記例の歯車を鍛造す
る場合は、先ず熱間鍛造によって、成品の歯車諸元に対
して、次工程での冷間サイジング成形代だけ大きく、抜
き勾配が付された中間品である歯車を成形した後に、そ
の中間品の内径を少し小さく打ち抜いた後、この内径内
に楔形の成形ポンチを挿入して拡開する冷間サイジング
によって、内径部の余肉を歯形の方へ押圧して成形し、
しかる後、歯形部の外周面を肉厚方向に押圧する冷間コ
イニングを施すことによって、歯形の上端の欠肉部に補
充して成品の諸元に仕上げて、歯形の寸法精度を向上す
る方法が知られている（特開昭５９−３９４４２号「歯
車の製造方法」参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来法によると、
熱間鍛造時には、離型性を良くするために、抜き勾配を
付けている。しかし、歯幅が大きな歯車を鍛造するとき
は、この抜き勾配が仕上げ冷間サイジング成形後の成品
にも残ってしまう。その結果、成品としての歯車の歯す
じ誤差、歯形誤差等が大きくなって、製品である歯車の
精度を下げてしまっている。そのため、鍛造成品の歯形
に機械加工仕上げを施して、予定精度の製品にしてい
る。しかし、歯形の機械加工は、複雑で、高い加工精度
も要求されるため、得られる歯車製品は、コスト高にな
ってしまう。又、上記従来法の歯車を製造する方法で
は、予め内径が穴あけされていることが必要で、穴あけ
されていない場合には、冷間サイジングの成形ポンチを
挿入するところがないので、内径部の余肉を歯形へ送っ
て成形することが出来ないし、この従来法では、軸方向
断面において、ボス部と歯形部との間が括れている（ウ
ェブ部の有る）歯車を冷間サイジングする場合、ボス部
にある内径の余肉を冷間サイジングを施しても、ウェブ
部で肉の移動が制限されて、歯形の歯幅方向の先端部に
まで前記余肉が廻りかねて欠肉してしまう危険があっ
た。又、前記従来法では、予め内径部に計算された余肉
を残して置く必要があり、この計算が不十分なときは、
歯形が欠肉になって不良品になる。又更に、前記従来法
では、ボス部にある内径の余肉を冷間サイジングの成形
ポンチでしごくものであるが、この場合潤滑剤又はその
塗布量によっては、焼付が生じ、ポンチが使用出来なく
なってしまい、その都度、金型を新調にしなければなら
ず、製造する製品がコストアップになる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来法の
課題を解決するためになされたもので、その要旨とする
ところは、次の通りである。即ち、熱間鍛造によって抜
き勾配を付した歯形を鍛造する方法において、歯形成形
の熱間鍛造工程と、この第１工程終了後、その熱間鍛造
歯形より若干大き目でかつ前記抜き勾配を緩くした歯形
用面を有する歯型を用いて、冷間又は温間においてコイ
ニングを行う第２工程と、この第２工程によって、抜き
勾配を緩くした中間品に対して、抜き勾配をなくした歯
形用面を有する歯型を用いて、冷間サイジングを行って
成品を成形する第３工程とからなることを特徴とするも
のである。本発明は、上記従来技術の歯形成形の熱間鍛
造工程と、冷間サイジングを行って成品を成形する工程
の中間に、「その熱間鍛造歯形より若干大き目で、かつ
前記抜き勾配を緩くした歯形用面を有する歯型を用い
て、冷間又は温間においてコイニングを行う工程」を挿
入した点に最大の特徴を有するものである。一般に、コ
イニングとは、単に変形を矯正するだけではなく、プレ
ス方向の肉厚の不均一を是正して、鍛造品の精度を向上
させるものとされている。しかし、ここでは、肉厚の不
均一を是正するのではなく、製品の幅方向に（プレス方
向と直角な方向に）肉を移動させて、（抜き勾配を緩和
して）成形し、寸法精度を向上させるものを指すことに
する。従って、前記従来技術（特開昭５９−３９４４２
号「歯車の製造方法」）の公報で「圧印加工（コイニン
グ）」と表示されている技術（同公報第２頁右上部の第
８〜９行、同公報第１図（ハ）と（ニ）、及び第３図参
照）は、肉厚方向のプレスによって、余肉を移動させて
寸法精度を向上させるものであっても、（抜き勾配を緩
和して）成形するものではないので、前記で一般に言う
「コイニング」に当たり、本発明で言う「コイニング」
ではない。なお、この両者の「コイニング」の作用効果
の違いは、後に詳述する。なお、ここで言う「サイジン
グ」は、特別なものではなく、一般的に使用される概念
であって、プレス方向と同一方向の外形に又は内形に、
予め付けられている余肉を金型を通すか、又は内形（内
孔）にポンチを通すことによって、プレス方向と直角な
方向の寸法精度を向上しようとするものである。従っ
て、前記従来技術（特開昭５９−３９４４２号「歯車の
製造方法」）の公報で内径に余肉を残して、これをポン
チで拡開することを「サイジング」と言っているのは、
ここで言う「サイジング」に当たる。

【０００５】

【作用】本発明は、熱間鍛造によって抜き勾配を付した
歯形を鍛造する方法において、先ず、歯形成形の熱間鍛
造を行う第１工程は、従来法と同じの歯形成形の熱間鍛
造を行う工程であって、予め高周波加熱炉等で１２００
℃に加熱された定尺丸棒鋼片が、第１荒地工程、第２荒
地工程及び仕上工程を経て、内バリ抜き工程まで連続し
て行われる。この場合、仕上げ工程は抜き勾配を付した
歯型で鍛造される。従って、離型性が良く、上記仕上工
程等で成形された歯形は、ノック・アウト型で離型され
ても温存される。又、熱間で行われるので、凹凸の大き
な歯形でも容易に成形出来る。次に、この第１工程を終
了した後の中間品は、従来の工程と同じく、焼準を行う
熱処理工程と、この処理品の表面のスケールを除去する
ショット・ブラスト工程とを経た後、歯幅のバリを切削
する工程を通過する。かかる工程を経た中間品は、本発
明の第２工程に入る。この第２工程が、本発明の最大の
特徴である。この場合、従来法と同じく、予め潤滑剤の
塗布、又はボンデ処理工程を更に経る。この工程を経た
中間品は、前記第１工程の仕上熱間鍛造歯形より若干大
き目で、かつ前記抜き勾配を緩くした歯形用面を有する
歯型を用いて、冷間においてコイニングを行う。この第
２工程によって、中間品は、前記抜き勾配が緩くされ
る。次に、第３工程が施される。この工程は、前記コイ
ニングが施された中間品に対して、抜き勾配をなくした
歯形用面を有する歯型を用いて、冷間サイジングを行っ
て成品を成形する。従って、従来法の成品では、冷間サ
イジング工程で抜き勾配を取り除こうとするが、若干残
ってしまい、十分な歯車精度が得られず、切削加工を施
していた。本発明の成品には、第２工程で抜き勾配を緩
くするコイニングを施すため、かかる抜き勾配は残ら
ず、従って、抜き勾配除去の切削加工を施さなくても、
十分な歯車精度が得られる。なお、上記では第２工程以
下を冷間で説明したが、潤滑剤の塗布、又はボンデ処理
工程を除いて、中間品が温間の場合でも同じであるの
で、その記載を省略する。

【０００６】

【効果】本発明は、上記のように、鍛造工程としては、
従来法に比べて、１工程増加するが、歯車製品製造の全
工程からみれば、残存抜き勾配を切削で除去するより
も、遙に効率的で、かつ生産コストも低減出来るもので
ある。又、第２工程のコイニングは、冷間又は温間で行
われるため、抜き勾配が第１工程の場合より緩くなって
いても、成品は、ノック・アウト型によって、金型から
離れるとき、成形された歯形が変形することもない。
又、上記従来法の歯車を製造する方法では、予め内径が
穴あけされていることが必要で、穴あけされていない場
合には、冷間サイジングの成形ポンチを挿入するところ
がないので、内径部の余肉を歯形へ送って成形すること
が出来ないのに対して、本発明方法によれば、予め穴あ
けされていない歯車に対しても、成形ポンチを挿入する
のでないので、冷間コイニングで成形することも可能で
ある。又、前記従来法では、軸方向断面において、ボス
部と歯形部との間が括れている（ウェブ部の有る）歯車
を冷間サイジングする場合、ボス部にある内径の余肉を
冷間サイジングを施しても、このウェブ部で肉の移動が
妨げられるので、歯形の歯幅方向の先端部にまで前記余
肉が廻りかねて欠肉してしまう危険があったが、本発明
方法によれば、かかる括れたもの（ウェブ部の有る歯
車）の場合でも、肉がこの肉移動を妨げるウェブ部と関
係なく移動するので、余肉が冷間コイニングによって歯
形の歯幅方向の各先端まで充分廻って、寸法精度の高い
歯形を有する成品を得ることが出来る。又、前記従来法
では、予め内径部に計算された余肉を残して置く必要が
あり、この計算が不十分なときは、歯形が欠肉になって
不良品になるが、本発明方法によれば、歯幅を予め少し
厚めにして置くだけで、冷間コイニングで必要な余肉を
得ることが出来、もし設計誤差があっても、厚み方向の
切削代のバラツキの範囲内で調整が可能である。又更
に、前記従来法では、ボス部にある内径の余肉を冷間サ
イジングの成形ポンチでしごくものであるが、この場合
潤滑剤又はその塗布の量によっては、焼付が生じ、ポン
チが使用出来なくなってしまうが、本発明方法によれ
ば、挿入するポンチの焼付はポンチを使用しないので生
じることがなく、従って、上下型及び歯形用側型（歯
型）も寿命が長く、生産コストも安く済む効果がある。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の１実施例をその図面に基づい
て説明する。図４は、本実施例で製造しようとする歯車
製品の形状を示す一部省略の軸方向断面図である。１
は、製品である歯車である。２はボス部、３はウェブ
部、４は歯形で、５は内径である。又、この歯車１は、
歯幅６が４０ｍｍ、直径７が１２０ｍｍでかつ歯形４が
歯車１の直径方向となす角Ｒが９０°のものである。母
材は、直径が６５ｍｍ、長さ１１７ｍｍのＪＩＳ−ＳＣ
Ｒ２０の定尺丸棒鋼片である。これは高周波加熱炉内に
挿入され、１〜２分で１２００℃に昇温したところで取
り出される。かかる丸棒鋼片に対して、第１荒地鍛造工
程、次いで第２荒地鍛造工程が連続して施される。図２
の左半分と右半分とは、熱間鍛造工程の内、その仕上工
程の前と後とを示す縦断面図である。上記第２荒地鍛造
工程で成形された中間品１１が、仕上工程の鍛造用の下
型１２と歯型１４とノック・アウト型１６とで形成する
ブランク１５内に挿入され、その上型１３で押圧して、
仕上鍛造をした結果、前記歯型１４に密着した歯形４１
を有する仕上鍛造品（中間品１１１）が得られた。この
ときの仕上鍛造された歯車（中間品１１１）の歯形４１
は、その歯車（中間品１１１）の直径方向となす角Ｒ１
が８９°３０′であった。前記のように、抜き勾配１７
が施された歯型１４を使用するため、中間品１１１は、
熱間状態であっても、離型性が良く、ノック・アウト型
１６で突き上げられても、ここまで成形された歯形４１
は、変形されることがない。これに引き続いて、内バリ
抜き工程で、歯車１１１の内径５の底部５１（図２にお
いて、右半分の中央下部分）が、取り除かれる。次に、
この第１工程を終了した後の中間品１１１は、従来法の
工程と同じく、焼準を行う熱処理工程と、この処理品の
表面のスケールを除去するショット・ブラスト工程とを
経た後、歯幅６のバリ６１（図２において、右上部分）
を切削する。次に、かかる工程を経た中間品１１２は、
予めボンデ処理が行われる。図１の左半分と右半分と
は、冷間コイニングの前と後とを示す縦断面図である。
図１において、この中間品１１２が、前記第１工程の中
間品１１２の熱間鍛造歯形４１より若干大き目で、かつ
前記抜き勾配１７を緩くした歯形用面を有する歯型１４
１と下型１２１とノック・アウト型１６１とで形成され
るブランク１５１内に入れられ、上型１３１で押圧して
冷間コイニングを行う。この結果の中間品１１３の歯形
４２は、前記抜き勾配１７より緩く修正される。図３の
左半分と右半分は、冷間サイジングの前と後とを示す図
である。前記の冷間コイニング工程を経た中間品１１３
に対して、冷間サイジングが施される。この冷間サイジ
ングは、抜き勾配のない（歯車の直径方向となす角が直
角の）歯形用面を有する歯型１４２を用いる点は、従来
法と同じ工程であるが、前記冷間コイニングにより抜き
勾配１７を緩く修正された中間品１１３を挿入する点が
相違する。従って、冷間サイジングで得られた成品１１
４は、従来法の場合とは異なり、抜き勾配１７はほとん
ど残っていなかった（図５参照）。又、上下型１３２、
１２２及び歯型１４２等に焼き付きを生ずることがなく
なり、高寿命化した。従来、残存抜き勾配１７を切削で
除去していたものが、上記本実施例では、歯車成品１１
４の直径７と歯形４３のなす角Ｒがほぼ直角となった。
そのため、抜き勾配１７を切削除去する必要がなくなっ
た。又、冷間でサイジングを行うため、ノック・アウト
型１６２によって、中間品１１２が、歯型１４２から離
れるときも、これまでに成形された歯形４３が変形する
こともなかった。従って、従来法より遙に効率的で、か
つ生産コストも低減出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の代表図にして、中心線の左
と右とは、コイニング工程の前と後とを示す縦断面説明
図である。

【図２】中心線の左と右とは、熱間鍛造工程の前と後と
を示す縦断面説明図である。

【図３】中心線の左と右とは、冷間サイジング工程の前
と後とを示す縦断面説明図である。

【図４】製品の形状を示す縦断面でかつ一部省略した図
である。

【図５】本実施例の抜き勾配の残存状態を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１製品歯車２ボス部３ウェブ部４歯形５内径６歯幅７直径１１中間品１２下型１３上型１４歯型１５ブランク１６ノック・アウト型１７抜き勾配４１歯形４２同上４３同上５１底部６１バリ１１１中間品１１２同上１１３同上１１４成品１２１下型１２２同上１３１上型１３２同上１４１歯型１４２同上１５１ブランク１５２同上１６１ノック・アウト型１６２同上Ｒ製品歯車の歯形４が歯車１の直径方向となす角Ｒ１熱間鍛造後の中間品１１１の歯形４１が、その
歯車１１１の直径方向となす角Ｒ２冷間コイニング後の中間品１１３の歯形４２
が、その歯車１１３の直径方向となす角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間鍛造によって抜き勾配を付した歯形
を鍛造する方法において、歯形成形の熱間鍛造工程と、
この第１工程終了後、その熱間鍛造歯形より若干大き目
でかつ前記抜き勾配を緩くした歯形用面を有する歯型を
用いて、冷間又は温間においてコイニングを行う第２工
程と、この第２工程によって、抜き勾配を緩くした中間
品に対して、抜き勾配をなくした歯形用面を有する歯型
を用いて、冷間サイジングを行って成品を成形する第３
工程とからなることを特徴とする歯車の鍛造方法。