JP4201299B2

JP4201299B2 - 転造方法

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Publication number: JP4201299B2
Application number: JP13859299A
Authority: JP
Inventors: 利秋田中; 政敏澤村; 昌澄大西; 典孝宮本
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: JP2000326039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転造方法に関する。本発明は転造歯車等の転造物の製造に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
代表的な転造方法である転造歯車の転造方法を例にとって、従来技術について説明する。従来、転造歯車の転造方法として、円盤状のワークと、外周部に周方向に列設された加工歯部をもつ転造ダイスとを用い、転造ダイスを回転させつつワークの外周部に対して押し込み操作することにより、ワークの外周部に転造を行ない、全押し込み量の押し込み操作が終了した後に、最終的に仕上サイジング処理を行ない、転造歯車を得る方法が開示されている（特開平９−７０６３４号公報など）。
【０００３】
サイジング処理とは、転造ダイスの押し込み速度を実質的に０として、転造で成形した転造歯部の形状や寸法を整えることを目的とする処理を言う。このような従来技術に係る転造方法においては、押し込み速度は一定であり、転造ダイスの全押し込み量まで中断することなく押し込むことにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、転造で製造した転造歯車等の転造物の高精度化がますます要請されつつある。しかしながら上記した従来技術に係る転造方法では、近年における転造歯車等の転造物の高精度化の激しい要請には、必ずしも充分に対処できるものではない。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、転造で製造した転造歯車等の転造物の高精度化に一層有利な転造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は転造物の転造方法について開発を進めている。そして転造ダイスの全押し込み量を終えた後に仕上サイジング処理を行うのではなく、転造ダイスの全押し込み量の途中まで転造ダイスを第１段押し込み操作するものの、転造ダイスの全押し込み量の途中において押し込みを実質的に中断して中間サイジング処理を行ない、その後再び転造ダイスをワークの外周部に押し込むことにより全押し込み量を押し込み、更にその後に仕上サイジング処理を行うことにすれば、転造歯車等の転造物の高精度化に一層有利であることを見い出し、試験で確認し、本発明方法を完成させたものである。
【０００７】
転造物の高精度化に有利である理由は次のように推察される。即ち、転造ダイスがワークに押し込まれるため、転造過程においてワークは微視的にみれば楕円気味となっており、ワークの真円度が低下しており、ワークの真円度の低下が転造物の高精度化に限界を招くものと考えられる。そこで押し込み過程で発生した楕円変形を中間サイジング処理で矯正して真円度を改善すれば、第２段押し込み操作による転造加工や仕上サイジング処理を高精度で効果的に行うことができ、転造物の一層の高精度化に有利となると推察される。
【０００８】
即ち本発明に係る転造方法は、円盤状のワークと、外周部に周方向に列設された加工歯部をもつ転造ダイスとを用い、転造ダイスを回転させつつワークの外周部に押し込み操作することにより転造し、全押し込み量押し込んだ後に仕上サイジング処理して転造物を形成する転造方法であって、
転造ダイスの全押し込み量の途中まで転造ダイスをワークの外周部に押し込み操作する第１段押し込み操作を実行し、転造ダイスの全押し込み量の途中において、転造ダイスの押し込み速度を、サイジング前の平均押し込み速度に対して５％以下と小さくするか実質的に０として中間サイジング処理を行ない、その後再び、転造ダイスをワークの外周部に押し込む第２段押し込み操作を行ない、その後に仕上サイジング処理を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
・本発明方法で製造される転造物としては、転造歯車が代表的なものであるが、場合によってはセレーション、スプライン、リングでも良い。
・本発明方法の代表的形態を図１に示す。図１から理解できるように、転造ダイスの全押し込み量をＳとしたとき、全押し込み量Ｓの途中まで転造ダイスをワークの外周部に対して押し込み操作する第１段押し込み操作Ａ１を実行する。その後、転造ダイスの全押し込み量Ｓの途中において、転造ダイスの押し込み速度を著しく小さくするか実質的に０として中間サイジング処理Ａ２を行なう。その後、再び、転造ダイスをワークの外周部に押し込む第２段押し込み操作Ａ３を行なう。その後に仕上サイジング処理Ａ４を行う。仕上サイジング処理Ａ４においても転造ダイスの押し込み速度を著しく小さくするか実質的に０とする。
【００１０】
なお、上記した『転造ダイスの押し込み速度を著しく小さくする』とは、一般的には、サイジング前の平均押し込み速度に比較して、５％以下とすることを意味する。
・本発明方法によれば、中間サイジング処理の時間をΔｔ_Ｓ１とし、仕上サイジング処理に要した時間Δｔ_Ｓ２とすると、Δｔ_Ｓ１とΔｔ_Ｓ２との総和を実質的に一定とすることができる（Δｔ_Ｓ１＋Δｔ_Ｓ２≒constant,Δｔ_Ｓ１＋Δｔ_Ｓ２＝constant）。中間サイジング処理を施せば、中間サイジング処理時において転造物の真円度が改善され、第２段押し込み操作後の仕上サイジング処理が軽減されるからである。
【００１１】
また（Δｔ_Ｓ１＋Δｔ_Ｓ２≒constant,Δｔ_Ｓ１＋Δｔ_Ｓ２＝constant）を満足することは、熱間転造の場合などに特に都合が良い。従って熱間転造の場合には、中間サイジング処理の時間Δｔ_Ｓ１が長いときには、仕上サイジング処理の時間Δｔ_Ｓ２を短く済ませる。中間サイジング処理の時間Δｔ_Ｓ１が長いときには、熱間転造の場合にはそれだけワークの温度が低下するからである。中間サイジングの時間Δｔ_Ｓ１が短いときには、仕上サイジング処理によるサイジング効果を充分期待できるため、仕上サイジング処理の時間Δｔ_Ｓ２を長くできる。
【００１２】
・本発明方法においては、転造ダイスの全押し込み量をＳとしたとき、中間サイジング処理は、押し込み量が（０．５×Ｓ）を越えた領域から開始する構成を採用することができる。ワークの外周部に転造部分の形状がある程度成形されてから中間サイジング処理するためである。従って中間サイジング処理は、転造物の種類、材質、要請される精度、使用設備などによっても相違するものの、押し込み量が（０．５×Ｓ）を越えた領域、あるいは（０．６×Ｓ）を越えた領域、あるいは（０．７×Ｓ）を越えた領域、あるいは（０．８×Ｓ）を越えた領域、場合によっては（０．９×Ｓ）を越えた領域、（０．９５×Ｓ）を越えた領域から開始することができる。従って中間サイジング処理を開始する時の押し込み量は、全押し込み量の例えば５０〜９５％，あるいは７０〜９５％にすることができる。
【００１３】
・本発明方法においては、転造ダイスの全押し込み量をＳとしたとき、第２段押し込み操作による押し込み量は少なくとも（０．０２×Ｓ）である構成を採用することができる。第２段押し込み操作によるワークの変形量を確保し、転造歯部等の転造部分の形状を確保するためである。
従って本発明方法においては、第２段押し込み操作による押し込み量としては、転造物の種類、要請される精度、使用設備などによっても相違するものの、例えば（０．０２×Ｓ）〜（０．４×Ｓ）の範囲を採用することができる。この範囲における上限値としては例えば（０．３５×Ｓ）、（０．３×Ｓ）を採用でき、下限値としては（０．０３×Ｓ）、（０．０４×Ｓ）、（０．０５×Ｓ）を採用できる。但しこれらに限定されるものではない。
【００１４】
・第２段押し込み操作を開始するときには、第１段押し込み操作の終了時点から、ワーク位相が４５度〜１３５度（=９０度±４５度）、なかでも８０〜１００度変化していることが好ましい。殊に実質的に９０度（９０度／３６０度=１／４回転）変化していることが好ましい。
・また第２段押し込み操作を開始するときには、第１段押し込み操作の終了時点から、ワークの位相が２２５度〜３１５度（=２７０度±４５度）、なかでも２６０〜２８０度変化していることが好ましい。殊に実質的に２７０度（２７０度／３６０度=３／４回転）変化していることが好ましい。
【００１５】
後述するように転造物の真円度の改善に有利だからである。
・従って本発明方法においては、中間サイジング処理の時間は（Ｔ１＋Ｔ２）または（Ｔ１＋Ｔ３）のいずれかに基づく構成を採用することができる。
Ｔ１=中間サイジング処理時にワークがＮ回転（Ｎ=１〜２０の任意値）回転するときの時間
Ｔ２=（１／４）回転、つまり９０度（３６０／４=９０）前記ワークが回転するときの時間
Ｔ３=（３／４）回転、つまり９０度（３６０／４=９０）前記ワークが回転するときの時間
・本発明方法においては、上記したＮの値は転造物の種類、要請される精度、材質、使用設備などに応じて１〜２０の任意値から適宜選択できる。Ｎの値が大きくなれば、中間サイジング処理の時間が長くなるため、中間サイジング処理自体の効果が得られるものの、熱間転造の場合にはワークの外周部の温度が降下し、第２段押し込み操作や仕上サイジング処理による効果が低下するおそれがある。この事情を考慮してＮの値は整数値（偶数値または奇数値）から選択される。なおＮの値の上限値としては例えば１６，１４，１２，９を採用でき、下限値としては例えば２，３，４，５を採用できる。なおＮ=１〜１０の任意値,Ｎ=１〜５の任意値にできる。
【００１６】
・本発明方法においては前述したように、中間サイジング処理の時間は（Ｔ１＋Ｔ２）または（Ｔ１＋Ｔ３）のいずれかに基づく構成を採用することができる。
Ｔ１=ワークがＮ回転（Ｎ=１〜２０の任意値）回転するときの時間
Ｔ２=｛［（１／４）−α］〜［（１／４）＋α］｝回転、ワークが回転するときの時間
Ｔ３=｛［（３／４）−α］〜［（３／４）＋α］｝回転、ワークが回転するときの時間
ここでα=１／８（=４５／３６０）以下の任意値（０も含む）
Ｎの値は上記した場合と同様に規定できる。
【００１７】
・本発明方法で用いるワークの材質は金属製であり、一般的には炭素鋼系（浸炭鋼系を含む）や合金鋼等の鉄系を採用でき、場合によっては非鉄系を採用できる。転造は熱間転造が通常であるが、常温領域で行う冷間転造でも良い。場合によって熱間転造領域と冷間転造領域との間の温度領域で行う温間転造でも良い。熱間転造の場合には、表皮効果に基づいてワークの外周部を集中的に誘導加熱する方式を採用できる。
【００１８】
本発明方法で用いる転造ダイスは、ワークを挟むようにワークの両側に少なくとも一組設ける方式でも良いし、場合によってはワークの片側にのみ設ける方式でも良い。
・本発明方法によれば、第２段押し込み操作における押し込み速度をＶ２とし、第１段押し込み操作における押し込み速度をＶ１とすると、Ｖ２＜Ｖ１、Ｖ２＞Ｖ１、Ｖ２=Ｖ１、Ｖ２≒Ｖ１のいずれかにすることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、図２〜図５を参照して実施例を説明する。本実施例は転造物の代表例である転造歯車の製造に適用した場合である。本実施例の転造装置から説明する。転造装置は、ワーク１を回転可能に保持するワーク保持部２と、実質的に水平方向に沿った案内部３０をもつベース３と、案内部３０に沿って実質的に水平方向に沿って（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に沿って移動可能な互いに対面している２個１組の可動体４と、各可動体４に接続された横軸型のねじ軸５と、各可動体４の取付部４ａに回転可能に装備された互いに対面している転造ダイス６と、各転造ダイス６に潤滑剤を吹き付ける潤滑剤ノズル７とをもつ。
【００２０】
図３から理解できるように制御装置８はワーク回転駆動部２５を制御してワーク保持部２の回転を制御し、ひいてはワーク保持部２に保持されているワーク１の回転を制御する。制御装置８は可動体駆動部４５（通常、油圧シリンダ）を制御して、可動体４ひいては可動体４に装備されている転造ダイス６を矢印Ｘ１，Ｘ２方向に粗移動させる。また制御装置８はねじ軸駆動部５５を制御してねじ軸５の回転を制御し、可動体４ひいては２個１組の転造ダイス６を矢印Ｘ１，Ｘ２方向に高精度で同期させつつ移動させる。制御装置８はダイス回転駆動部６５を制御して転造ダイス６の回転を制御する。
【００２１】
図４，図５は転造ダイス６の外周部付近を示す。図４，図５に示すように、転造ダイス６は、外周部に複数個列設された加工歯部６ｒを備えた転造ダイス本体６ａと、転造ダイス本体６ａの端面に互いに対向するようにあてがわれた拘束板６ｂ，６ｃとを備えている。拘束板６ｂ，６ｃの外周端６ｂｏ，６ｃｏは転造ダイス本体６ａの加工歯部６ｒの外端よりも半径方向外側に位置している。
【００２２】
本実施例においては、中央孔をもつ円盤状をなす炭素鋼系のワーク１（材質：浸炭鋼，直径：約１８０ｍｍ，厚み：約１９ｍｍ）を用いる。ワーク１の中央孔にワーク保持部２の取付具を装着する。これによりワーク１をワーク保持部２に脱着可能に縦向きで取り付ける。ワーク保持部２を回転させることにより、ワーク１を矢印Ｌ１方向に回転させる。
【００２３】
ワーク１の近傍には誘導加熱コイル９が配置されているため、転造の直前にワーク１は回転しつつワーク１の外周部は誘導加熱される。本実施例においては、ワーク１の外周部のうち、歯丈寸法の約１．５倍の領域となる部分を熱間転造温度領域（約９００〜１０５０℃）に加熱する。誘導加熱であるため、表層付近を集中的に加熱する表皮効果の影響を受け、ワーク１の外周部は高温となるため、ワーク１の中央領域は基本的には常温領域、または、熱間転造温度領域よりもかなり低い温度である。誘導加熱は数秒〜３０秒間程度で済む。
【００２４】
本実施例においては転造の際には２個１組の転造ダイス６を回転させる。本実施例においては転造ダイス６の設定回転速度は３００ｒｐｍとする。２個１組の転造ダイス６を同方向つまり矢印Ｌ２，Ｌ３方向に回転させつつ、互いに接近する方向つまり矢印Ｘ１方向に２個１組の転造ダイス６を同期させつつ移動させ、ワーク１の外周部に押し込む。これによりワーク１の外周部に複数個の転造歯部１ｍが粗成形される。
【００２５】
本実施例においては、転造物を得るまでの転造ダイス６の全押し込み量をＳとしたとき、前述したように転造ダイス６の全押し込み量Ｓの途中まで第１段押し込み操作を実行する。即ち、１組の転造ダイス６を互いに接近する方向つまり矢印Ｘ１方向にワーク１の外周部に対して押し込む。
その後、転造ダイス６の全押し込み量Ｓの途中において、中間サイジング処理を行なう。中間サイジング処理の時間はΔｔ_Ｓ１とする。中間サイジング処理とは、回転している転造ダイス６の押し込み速度を、全押し込み量Ｓの途中において著しく小さくするか、あるいは、実質的に０とし、これによりワーク１の外周部に形成された転造歯部１ｍの歯形状の成形、寸法調整を行う処理を意味する。中間サイジング処理においては転造ダイス６は回転しているものの、転造ダイス６による押し込みは基本的には実行されないか、極めて微小である。
【００２６】
中間サイジング処理を終えたら、第２段押し込み操作を行う。即ち転造ダイス６を矢印Ｘ１方向に再び移動させ、ワーク１の外周部に押し込み、結果として全押し込み量Ｓの押し込みを終える。その後、転造ダイス６を回転させるものの、押し込み操作を中止して仕上サイジング処理を行う。仕上サイジング処理の時間はΔｔ_Ｓ２とする。仕上サイジング処理後に、転造ダイス６を矢印Ｘ２方向に後退させ転造物としての転造歯車から転造ダイス６を離脱させる。このように製造した転造歯車をワーク保持部２から離脱させる。
【００２７】
以上説明したように本実施例においては、転造ダイス６の全押し込み量Ｓの途中において中間サイジング処理を行う。これにより転造過程の途中においてワーク１の真円度が改善される。このように転造過程の途中においてワーク１の真円度を一旦改善してから第２押し込み操作、仕上サイジング処理を行うため、転造歯車の高精度化を図り得る。
【００２８】
図５に示すように、全押し込み量Ｓの途中であれば、転造ダイス６の加工歯部６ｒとワーク１の外周部の粗形状の転造歯部１ｍとの間には、ワーク１を構成する肉材料の逃げ場となり得る隙間６ｐが形成されているため、中間サイジング処理を効果的に行うことができる。
熱間転造の場合には、転造ダイス６の全押し込み量Ｓを終えた後に仕上サイジング処理を行う従来技術では、前述したように仕上サイジング処理時にはワーク１の外周部の温度はかなり降下している。この点本実施例においては、転造歯車を得るための転造ダイス６の全押し込み量Ｓの途中において中間サイジング処理を早期に行うため、上記従来技術に比較して、中間サイジング処理時におけるワーク１の外周部の温度は高温領域に維持される。そのためワーク１の外周部の変形能が確保され、中間サイジング処理を効果的に行うことができる。
【００２９】
また本実施例においては、中間サイジング処理の後に転造ダイス６の第２段押し込み操作を行うため、所定の全押し込み量を経た目標形状を備えた転造歯車が製造される。
上記した本実施例に係る押し込み過程を図６に示す。図６は転造荷重の特性線Ｕ及び押し込み量Ｐの特性線を示すグラフである。図６の横軸は時間を示し、縦軸は転造荷重及び押し込み量を示す。図６においては全押し込み量はＳとして示されている。第１段押し込み操作による押し込み量はＳ１として示されている。第２段押し込み操作による押し込み量はＳ２として示されている。本実施例においては、第１段押し込み操作による押し込み量Ｓ１=０．９５×Ｓとしている。
【００３０】
また図６において第１段押し込み操作の時間はΔｔ_Ｗ１として示されている。中間サイジング処理の時間はΔｔ_Ｓ１として示されている。第２段押し込み操作の時間はΔｔ_Ｗ２として示されている。仕上サイジング処理の時間はΔｔ_Ｓ２として示されている。本実施例においてはΔｔ_Ｓ１とΔｔ_Ｓ２との総和は一定とされており、具体的には転造歯車が２０回転する時間とされている。なおこの回転回数は１０〜５０回転で任意に設定できる。
【００３１】
図６において特性線Ｐから理解できるように時刻Ｋ１から第１段押し込み操作が進行し、時刻Ｋ２で第１段押し込み操作を終える。時刻Ｋ１〜時刻Ｋ２にかけて、線Ｐ１，Ｕ１で示すように押し込み量及び転造荷重が増加する。時刻Ｋ２から、転造ダイス６を回転させるものの押し込み速度を０として中間サイジング処理を実行する。時刻Ｋ２〜時刻Ｋ３まで中間サイジング処理を実行する。従って時刻Ｋ２〜時刻Ｋ３間において、転造ダイス６の押し込み量の変化を示す線Ｐ２は平坦状となっている。時刻Ｋ２〜時刻Ｋ３においては線Ｕ２として示すように中間サイジング処理時には転造荷重は減少する。
【００３２】
時刻Ｋ３から第２段押し込み操作を開始し、転造ダイス６の押し込み量をＳ２相当量増加させる。時刻Ｋ３〜時刻Ｋ４においては線Ｐ３に示すように押し込み量が増加している。図６によれば、線Ｐ３の傾きは線Ｐ１よりも緩やかである。これは、第２段押し込み操作における押し込み速度が第１段押し込み操作における押し込み速度より小さいことを意味する。
【００３３】
また線Ｕ３で示すように、第２段押し込み操作に伴い転造荷重は増加する。時刻Ｋ４で第２段押し込み操作を終えるとともに仕上サイジング処理を行う。時刻Ｋ４〜時刻Ｋ５までの間、仕上サイジング処理を行う。従って時刻Ｋ４〜時刻Ｋ５間において、転造ダイス６の押し込み量の変化を示す線Ｐ５は平坦状となっている。線Ｕ５として示すように仕上サイジング処理時には転造荷重は減少している。時刻Ｋ５以降は、転造ダイス６を矢印Ｘ２方向に後退させて転造歯車から離脱させ、元の位置に戻す。
【００３４】
ところで第２段押し込み操作による押し込み量Ｓ２が過剰に小さいと、変形が充分でなくなり、転造歯車における最終目標精度が得られにくい。そこで本実施例においては転造ダイス６の全押し込み量をＳとしたとき、第２段押し込み操作による押し込み量Ｓ２は（０．０５×Ｓ）としている。
図７は上記した実施例においてワーク１を転造するときの一過程を模式的に示す。図７においてＭ３−Ｍ３線は転造ダイス６をワーク１に押し込む方向に沿った方向とする。Ｍ１−Ｍ１線は転造歯車を押し込む方向に対して直角に交差する方向とする。互いに対向する１組の転造ダイス６を矢印Ｘ１方向に押し込み、ワーク１の外周部を転造する場合においては、１組の転造ダイス６によりワーク１が挟まれた状態でワーク１の外周部が塑性加工される。
【００３５】
図７から理解できるように、転造ダイス６がＭ３−Ｍ３線に沿って押し込まれるため、転造ダイス６が押し込まれたワーク１は、転造ダイス６の押し込み方向（矢印Ｘ１方向）と交差する方向に変形する。つまりＭ１−Ｍ１線に沿ってワーク１は変形する。従って本実施例では２個１組の転造ダイス６は横側方から押し込まれるため、微視的にみれば、ワーク１は真円でなく楕円形態となる。ワーク１の直径が１８０ｍｍのとき真円からの変位ｄは０．１〜０．４ｍｍ程度である。図７においては理解容易化のためワーク１の楕円形態は誇張して図示されている。以下本明細書において縦長や横長とは微視的な量である。
【００３６】
このワーク１の縦長楕円の端部位Ｒの位相を位相Ｗ１とする。図７から理解できるように、ワーク１の回転に伴い、ワーク１の端部位Ｒは、位相Ｗ１→位相Ｗ２→位相Ｗ３→位相Ｗ４→位相Ｗ５→位相Ｗ６→位相Ｗ７→位相Ｗ８→位相Ｗ１→位相Ｗ２→位相Ｗ３……と順に連続的に変化すると考えることができる。図７において各位相Ｗ１〜Ｗ８は４５度ずつずれて図示されている。
【００３７】
第１段押し込み操作において転造ダイス６をワーク１に押し込んでいる状態は、常に位相Ｗ１と考えることができる。その理由は、転造ダイス６がワーク１の外周部に押し込まれているため、押し込み方向に沿った方向であるＭ３−Ｍ３線がワーク１の短径側、押し込み方向と交差する方向であるＭ１−Ｍ１線がワーク１の長径側となる楕円形態となるからである。故に、第１段押し込み操作の間、および、第１段押し込み操作の終了時点は、位相Ｗ１の状態であると考えることができる。本実施例においては第１段押し込み操作の後に中間サイジング処理が行われるため、中間サイジング処理の開始時点は、第１段押し込み操作の終了時点、つまり図７に示す位相Ｗ１となる。
【００３８】
中間サイジング処理においては、ワーク１の全周にわたり整形を行う関係上、ワーク１の中心軸芯に対してワーク１が最低１回転（=Ｎ回転）する必要がある。例えば、サイジング処理を効果的に行うためには、転造歯車の転造歯部の形状、要請される精度、転造歯車の材質等の要因にもよるが、１〜２０のうちの任意値ぶんワーク１が回転することが好ましい。殊に１〜１０のうちの任意値ぶんワーク１が回転することが好ましい。故に中間サイジング処理時にワーク１がＮ回転（Ｎ=１〜２０の任意値）回転するときの時間をＴ１とすると、中間サイジング処理の時間Δｔ_Ｓ１はＴ１は最低限必要である。
【００３９】
転造工程においてワーク１の真円度を高めるためには、ワーク１がＭ３−Ｍ３線に沿ってのびて横長楕円の形態となって位相Ｗ３（位相Ｗ２に対して位相Ｗ３は９０度位相がずれている）にあるとき、第２段押し込み操作が開始されることが好ましい。転造ダイス６からの押し込み力がワーク１の外周部の変形に効果的に寄与できるため、第２押し込み操作において転造歯車の真円度の向上に有利となるからである。
【００４０】
図７において位相Ｗ１と位相Ｗ３とを比較すると、前述したように、位相Ｗ３は位相Ｗ１に比較して回転方向（時計方向）において１／４回転（=９０度）ずれている。従って、第１段転造操作を終えた時点のワーク１の位相Ｗ１に対してワーク１が１／４回転（=９０度）進んだ位相Ｗ３において、第２段押し込み操作を開始することが好ましい。
【００４１】
位相Ｗ１に対してワーク１の端部位Ｒが３／４回転（２７０度）ぶんずれた位相Ｗ７についても同様である。即ち、位相Ｗ７についても、位相Ｗ２と同様にワーク１が横長形態となりＭ３−Ｍ３線に沿った形態となっているため、第２段押し込み操作を開始すれば、第２段押し込み操作による押し込み力が効果的にワーク１の変形に寄与でき、転造歯車の真円度の向上に寄与できる。従って本実施例においては位相Ｗ３または位相Ｗ７のときに第２段押し込み操作を開始することが好ましい。
【００４２】
上記した事情を考慮すると、第１段押し込み操作の終了時点から第２段押し込み操作の開始時点までの間の時間、つまり、中間サイジング処理の時間Δｔｓ_１は（Ｔ１＋Ｔ２）または（Ｔ１＋Ｔ３）のいずれかに基づくことが好ましいことになる。ここで、
Ｔ１は、前述したように中間サイジング処理のためにワーク１がＮ回転（Ｎ=１〜２０の任意値）回転するときの時間を意味する。Ｎ=１〜１０またはＮ=１〜５にできる。
【００４３】
Ｔ２は、（１／４）回転、ワーク１が回転して位相Ｗ１から位相Ｗ３に変化するときの時間を意味する。
Ｔ３は、（３／４）回転、ワーク１が回転して位相Ｗ１から位相Ｗ７に変化するときの時間を意味する。
・ところで、図７に示すようにＭ３−Ｍ３線に沿った位相Ｗ３に対して±α回転（α回転=４５度=４５／３６０回転=ワーク１の１／８回転相当）の範囲にワーク１があるとき、つまりワーク１の端部位Ｒが位相Ｗ２〜位相Ｗ４の範囲にあるとき、第２段押し込み操作を開始することにすれば、Ｍ３−Ｍ３線に沿った位相Ｗ３のときに近い押し込み効果が得られる。ワーク１が比較的横長な楕円であり、転造ダイス６の押し込み方向に沿った形態だからである。
【００４４】
同様に、位相Ｗ７に対して±α回転（α回転=４５度=４５／３６０回転=ワーク１の１／８回転相当）の範囲にワーク１の端部位Ｒがあるとき、つまり位相Ｗ８〜位相Ｗ６の範囲にあるとき、第２段押し込み操作を開始することにすれば、ワーク１の端部位Ｒが位相Ｗ７にあるときに近い押し込み効果が得られる。ワーク１が比較的横長な楕円であり、転造ダイス６の押し込み方向に沿った形態だからである。
【００４５】
従って上記したプラスマイナスαを考慮すると、中間サイジング処理の時間Δｔ_Ｓ１は（Ｔ１＋Ｔ２）または（Ｔ１＋Ｔ３）のいずれかに基づいて規定することができる。
Ｔ１=中間サイジング処理時にワーク１がＮ回転（Ｎ=１〜２０の任意値）回転するときの時間，Ｎ=１〜１０またはＮ=1〜５にできる。
【００４６】
Ｔ２=｛［（１／４）−α］〜［（１／４）＋α］｝回転、ワーク１が回転して位相Ｗ２〜位相Ｗ４の領域になるまでの時間
Ｔ３=｛［（３／４）−α］〜［（３／４）＋α］｝回転、ワーク１が回転して位相Ｗ６〜位相Ｗ８の領域になるまでの時間
α=１／８以下の任意値（０も含む）
なおαは１／８回転（４５度）以内の任意の角度であれば良い。
【００４７】
（試験例）
上記した実施例に基づいて転造歯車を製造した。そして転造歯車の転造歯部の精度を測定し、従来技術と比較した。従来技術は本実施例と基本的には同様の条件であるが、中間サイジング処理を行わなかった点が異なる。試験結果を図８に示す。図８において●印は従来技術に係る累積ピッチ誤差を示し、○印は従来技術に係る歯溝の振れを示す。◆印は実施例で製造した転造歯車に係る累積ピッチ誤差を示し、◇印は実施例で製造した転造歯車に係る歯溝の振れを示す。図８から理解できるように実施例で製造した転造歯車の方が精度が良い。殊に累積ピッチ誤差は実施例で製造した転造歯車の方がかなり小さい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明方法によれば、転造ダイスの全押し込み量の途中まで転造ダイスをワークの外周部に押し込み操作する第１段押し込み操作を実行し、転造ダイスの全押し込み量の途中において、転造ダイスの押し込み速度を著しく小さくするか実質的に０として中間サイジング処理を行ない、その後再び、転造ダイスをワークの外周部に押し込む第２段押し込み操作を行ない、その後に仕上サイジング処理を行う。そのため転造物の転造部分の精度を高めるのに有利となる。
【００４９】
本発明方法によれば、中間サイジング処理により転造途中のワークの真円度を改善できるため、仕上サイジング処理の軽減も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の概念を説明するためのグラフである。
【図２】実施例に係る転造装置の正面図である。
【図３】実施例に係る制御系のブロック図である。
【図４】転造過程を示す要部の断面図である。
【図５】中間サイジング処理の過程を示す要部の断面図である。
【図６】押し込み量および転造荷重の変化を示すグラフである。
【図７】２個１組の転造ダイスをワークに押し込みつつワークを転造する状態を模式的に示す概念図である。
【図８】実施例で製造した転造歯車と従来技術で製造した転造歯車との精度を示すグラフである。
【符号の説明】
図中、１はワーク、２はワーク保持部、６は転造ダイスを示す。

Claims

円盤状のワークと、外周部に周方向に列設された加工歯部をもつ転造ダイスとを用い、前記転造ダイスを回転させつつ前記ワークの外周部に押し込み操作することにより転造し、その後に仕上サイジング処理して転造物を形成する転造方法であって、
前記転造ダイスの全押し込み量の途中まで前記転造ダイスを前記ワークの外周部に押し込み操作する第１段押し込み操作を実行し、
前記転造ダイスの全押し込み量の途中において、前記転造ダイスの押し込み速度を、サイジング前の平均押し込み速度に対して５％以下と小さくするか実質的に０として中間サイジング処理を行ない、
その後再び、前記転造ダイスを前記ワークの外周部に押し込む第２段押し込み操作を行ない、その後に前記仕上サイジング処理を行うことを特徴とする転造方法。
請求項１において、前記転造ダイスの全押し込み量をＳとしたとき、前記中間サイジング処理は、押し込み量が（０．５×Ｓ）を越えた領域から開始することを特徴とする転造方法。
請求項１または２において、前記転造ダイスの全押し込み量をＳとしたとき、前記第２段押し込み操作による押し込み量は少なくとも（０．０２×Ｓ）であることを特徴とする転造方法。
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記第１段押し込み操作の終了時点におけるワーク位相からワークが実質的に９０度または実質的に２７０度変化したときに、前記第２段押し込み操作を開始することを特徴とする転造方法。
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記中間サイジング処理の時間は（Ｔ１＋Ｔ２）または（Ｔ１＋Ｔ３）のいずれかに基づくことを特徴とする転造方法。
Ｔ１=ワークがＮ回転（Ｎ=１〜２０の任意値）回転するときの時間
Ｔ２=（１／４）回転、前記ワークが回転するときの時間
Ｔ３=（３／４）回転、前記ワークが回転するときの時間
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記中間サイジング処理の時間は、（Ｔ１＋Ｔ２）または（Ｔ１＋Ｔ３）のいずれかに基づくことを特徴とする転造方法。
Ｔ１=ワークがＮ回転（Ｎ=１〜２０の任意値）回転するときの時間
Ｔ２=｛［（１／４）−α］〜［（１／４）＋α］｝回転、前記ワークが回転するときの時間
Ｔ３=｛［（３／４）−α］〜［（３／４）＋α］｝回転、前記ワークが回転するときの時間
ここでα=１／８以下の任意値（０も含む）
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記中間サイジング処理の時間をΔｔ _Ｓ１とし、前記仕上サイジング処理に要した時間Δｔ _Ｓ２とすると、Δｔ _Ｓ１とΔｔ _Ｓ２との総和は一定であることを特徴とする転造方法。
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記第２段押し込み操作における押し込み速度は、前記第１段押し込み操作における押し込み速度よりも小さいことを特徴とする転造方法。