TW202412966A - Rolling dies - Google Patents
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Abstract
Description
本發明,是關於輥軋模具的發明。The present invention relates to a roller mold.
傳統上,在金屬製的栓槽(spline)、齒紋(serration)、齒輪、螺絲、導螺桿(lead screw)、蝸桿等的製造中,廣泛地採用輥軋加工,其利用形成有輥軋齒形(加工齒)的輥軋模具將略圓筒狀的被輥軋素材夾入,並於施加壓力的同時,使被輥軋素材的外周面形成塑性變形而形成所期望的齒形。
相較於切削加工的場合,該輥軋加工具有:具有良好的量產性而適合大量生產;藉由加工硬化而提高被輥軋品表面的硬度,並且提高強度;藉由輥軋模具的加工齒與被輥軋素材之間的壓光(burnishing)效果,使被輥軋品表面的加工粗糙度變良好等的優點。
此外,栓槽和齒紋,大量地用於驅動軸或轉向軸之類的車用零件,近年來伴隨著車輛之輕量化的需求,上述栓槽等的製品(被輥軋品)不僅限於實心的製品,對於具有「沿著略圓筒狀的中心軸之圓形剖面的孔」的中空製品,其需求也高漲。
然而,以中空材作為被輥軋素材並對該中空材的外周面執行輥軋加工時,該被輥軋素材朝周方向及軸方向伸長變形而無法獲得具有所期望之齒形的製品,此外,在輥軋負荷過大的場合中,有時被輥軋素材會割裂。
如此一來,為了能最大限度地防止「被輥軋素材(中空材)朝周方向及軸方向伸長變形」的情形,而採取在已將棒狀的心骨(也稱為心棒、心軸等)插入「沿著略圓筒狀之中心軸的孔」的狀態下執行輥軋加工的手段,但仍存在以下的問題:僅單純地使用心骨,難以獲得具有所期望之齒形的製品。
此外,形成有導入部、精加工部及導出部之一般的輥軋平模具、或者輥軋欠圓模具(呈現「略圓筒狀之外周的局部被切除」之形狀的輥軋模具)的導入部形成:隨著在該導入部處之輥軋加工的進行(越朝向輥軋方向的終端側),加工齒對被輥軋素材的壓入量(加工量)則越增加,舉例來說,在輥軋平模具中,導入部的加工齒被設成:該加工齒的齒前緣線(連結加工齒之齒前緣的虛擬線),從輥軋方向起始端側起,越朝向輥軋方向終端側則越接近被輥軋素材,而形成傾斜。
雖然藉由「緩和該導入部之加工齒的齒前緣線的傾斜程度,而緩緩地對被輥軋素材施加輥軋負荷」,來試著防止被輥軋素材(中空材)朝周方向及軸方向伸長變形的情形,仍然無法解決「難以獲得具有所期望之齒形的製品」的問題,不僅如此,有必要將導入部的長度延伸,因而具有輥軋模具不得不大型化的問題。
因此,在製造上述中空品的場合中,通常採用以下的製造方法:對略圓筒狀的實心材執行「形成栓槽等所期望之齒形」的輥軋加工後,沿著略圓筒狀的中心軸執行圓形剖面的孔加工,在該方法中,由於增加了孔加工步驟,而存在製造成本上揚的問題。
有鑑於此,截至目前,提出了如專利文獻1、2之中空材的輥軋加工方法。
[先前技術]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-054644號公報
[專利文獻2]日本特開2002-143970號公報
Traditionally, rolling processing is widely used in the manufacture of metal splines, serrations, gears, screws, lead screws, and worms. The rolling die with rolling teeth (processing teeth) is used to clamp the cylindrical rolled material, and while applying pressure, the outer peripheral surface of the rolled material is plastically deformed to form the desired tooth shape.
Compared with cutting, rolling has the advantages of good mass production and suitable for mass production; improving the hardness of the rolled product surface by work hardening and improving the strength; improving the processing roughness of the rolled product surface by the burnishing effect between the processing teeth of the rolling die and the rolled material.
In addition, bolt grooves and teeth are widely used in automotive parts such as drive shafts and steering shafts. In recent years, with the demand for lightweight vehicles, the above-mentioned bolt grooves and other products (rolled products) are not limited to solid products. There is also a high demand for hollow products with "holes with a circular cross-section along the roughly cylindrical center axis".
However, when a hollow material is used as the rolled material and the outer surface of the hollow material is rolled, the rolled material stretches and deforms in the circumferential and axial directions, and a product with the desired tooth shape cannot be obtained. In addition, when the rolling load is too large, the rolled material may be cut.
In this way, in order to prevent the "rolled material (hollow material) from stretching and deforming in the circumferential and axial directions" as much as possible, a method of rolling is adopted in which a rod-shaped core (also called a core rod, a core shaft, etc.) is inserted into the "hole along the slightly cylindrical center axis". However, the following problem still exists: it is difficult to obtain a product with the desired tooth shape by simply using a core.
In addition, a rolling flat die or a rolling under-round die (a rolling die having a shape of "a part of the outer circumference of a substantially cylindrical shape being cut off") having a general introduction portion formed therein, wherein as the rolling processing at the introduction portion is carried out (towards the terminal side of the rolling direction), the processing teeth are The more the pressing amount (processing amount) of the rolled material increases, for example, in the flat rolling die, the processing teeth of the lead-in part are set so that the front edge line of the processing teeth (the virtual line connecting the front edges of the processing teeth) is closer to the rolled material from the starting end side of the rolling direction to the end side of the rolling direction, thus forming an inclination.
Although the method tries to prevent the rolled material (hollow material) from stretching and deforming in the circumferential and axial directions by "relaxing the inclination of the leading edge of the processing tooth of the lead-in part and slowly applying the rolling load to the rolled material", the problem of "difficulty in obtaining a product with the desired tooth shape" still cannot be solved. In addition, the length of the lead-in part must be extended, which results in the problem of increasing the size of the rolling die.
Therefore, in the case of manufacturing the above-mentioned hollow products, the following manufacturing method is usually adopted: after performing roller rolling processing on a substantially cylindrical solid material to "form the desired tooth shape such as bolt grooves", a circular cross-section hole processing is performed along the substantially cylindrical center axis. In this method, there is a problem of increased manufacturing cost due to the increase in the hole processing step.
In view of this, to date, a roller rolling processing method for hollow materials such as
[發明欲解決之問題]
在上述的專利文獻1中,揭示了一種中空材的輥軋加工方法,將由複數個硬球所形成的硬球群,收容於具備「連通於2個端部開口」的貫穿孔之中空材的貫穿孔,從2個端部開口將治具插入,利用2個治具對硬球群加壓的同時,執行中空材的定位,將輥軋模具的齒形加工面按壓於中空材的外周面而對中空材的外周面進行輥軋,於輥軋後從貫穿孔取出硬球群而製造中空輥軋加工品。
然而,該方法,並不具作為心骨之圓形剖面的棒狀物(所謂的圓棒),是使用由複數個硬球所形成之硬球群的方法,由於需要「將由複數個硬球所形成的硬球群收容於中空材之貫穿孔」的步驟、「對硬球群加壓的同時,執行中空材之定位」的步驟、「輥軋後從貫穿孔取出硬球群」的步驟,而存在所謂「加工時間過於耗時」的問題,無法活用「量產性良好而最適合大量生產之輥軋加工」的優點(好處)。
此外,在上述專利文獻2中,揭示一種中空齒輪的製造方法,將在外周面具有「各凹部及各凸部彼此平行地朝軸方向延伸,並且連續地設於周方向」之凹凸部的內徑心軸,插入圓筒狀之被加工物的中心軸孔,使被加工體與內徑心軸一起轉動的同時,將輥軋模具的齒形加工面壓接於被加工體的外周面,而將齒形予以輥軋成形於該外周面,由於在令被設在內徑心軸之外周面的各凸部壓接於被加工體之內周面的同時進行輥軋成形,故能以各凸部限制「被加工體的周方向中,朝向周方向的材料流動」,可以抑制被加工體朝內周面延伸的圓周長擴大。
然而,由於該方法,是令被設於內徑心軸(心骨)之外周面的各凸部壓接於被加工體之內周面的同時進行輥軋成形,因此,不僅導致被加工體的內周面變形而無法符合被加工體之內徑的尺寸規格,從內徑心軸(心骨)將被加工體取下也相當耗時,有時甚至無法取下。
本發明,是有鑑於上述的現狀所研發的發明,其目的是提供一種可在中空材的輥軋加工中,不會使輥軋模具大型化且輥軋加工時無須採用特殊構造的心骨,能最大限度地抑制被輥軋素材朝周方向及軸方向伸長變形,並獲得具有所期望的齒形之製品的輥軋模具。
[解決問題之手段]
參考圖面說明本發明的要旨。
一種輥軋模具,是具有「從模具本體1的輥軋方向起始端側朝向輥軋方向終端側,分別設有加工齒5」的導入部2、精加工部3及導出部4,並藉由該加工齒5促使被輥軋素材W的外周面塑性變形而輥軋出所期望之齒形的輥軋模具,其特徵為:從前述導入部2的起始端側到該導入部2的輥軋方向特定位置為止,在前述各加工齒5設有:在俯視視角中,以特定的傾斜角度α對輥軋方向形成傾斜的複數個溝槽6,藉由該溝槽6形成複數個分割加工齒5a,該各分割加工齒5a配設成:在輥軋方向中,於前述模具本體1的寬度方向上具有相位差。
此外,在請求項1所記載的輥軋模具中,前述分割加工齒5a配設成:具有可在配設有該分割加工齒5a的分割加工齒領域部7中,加工前述被輥軋素材W之輥軋寬度全域的相位差。
此外,在請求項1所記載的輥軋模具中,前述溝槽6被設在:從前述導入部2的起始端位置到該導入部2的長度L2的60%~95%的位置。
此外,在請求項2所記載的輥軋模具中,前述溝槽6被設在:從前述導入部2的起始端位置到該導入部2的長度L2的60%~95%的位置。
此外,在請求項1所記載的輥軋模具中,前述溝槽6被設在:從前述導入部2的起始端隔著特定距離的位置,到該導入部2的長度L2的60%~95%的位置。
此外,在請求項2所記載的輥軋模具中,前述溝槽6被設在:從前述導入部2的起始端隔著特定距離的位置,到該導入部2的長度L2的60%~95%的位置。
此外,在請求項1所記載的輥軋模具中,前述分割加工齒5a的齒寬W1成為3.3mm以下,且前述溝槽6在前述分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置。
此外,在請求項2所記載的輥軋模具中,前述分割加工齒5a的齒寬W1成為3.3mm以下,且前述溝槽6在前述分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置。
此外,在請求項3所記載的輥軋模具中,前述分割加工齒5a的齒寬W1成為3.3mm以下,且前述溝槽6在前述分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置。
此外,在請求項4所記載的輥軋模具中,前述分割加工齒5a的齒寬W1成為3.3mm以下,且前述溝槽6在前述分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置。
此外,在請求項5所記載的輥軋模具中,前述分割加工齒5a的齒寬W1成為3.3mm以下,且前述溝槽6在前述分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置。
此外,在請求項6所記載的輥軋模具中,前述分割加工齒5a的齒寬W1成為3.3mm以下,且前述溝槽6在前述分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置。
此外,在請求項1至請求項12之其中任一項所記載的輥軋模具中,前述傾斜角度α為0.35°~7.10°。
此外,在請求項1至請求項12之其中任一項所記載的輥軋模具中,前述溝槽6,在俯視視角中呈一直線狀。
此外,在請求項13所記載的輥軋模具中,前述溝槽6,在俯視視角中呈一直線狀。
此外,在請求項1至請求項12之其中任一項所記載的輥軋模具中,在設有前述分割加工齒5a的前述分割加工齒領域7之輥軋方向終端側的特定範圍,設有遞減部7b,該遞減部7b構成:朝向輥軋方向終端,前述溝槽6的溝深度D緩緩地變淺,且前述溝槽6的溝寬W2緩緩地變窄。
此外,在請求項13所記載的輥軋模具中,在設有前述分割加工齒5a的前述分割加工齒領域7之輥軋方向終端側的特定範圍,設有遞減部7b,該遞減部7b構成:朝向輥軋方向終端,前述溝槽6的溝深度D緩緩地變淺,且前述溝槽6的溝寬W2緩緩地變窄。
此外,在請求項14所記載的輥軋模具中,在設有前述分割加工齒5a的前述分割加工齒領域7之輥軋方向終端側的特定範圍,設有遞減部7b,該遞減部7b構成:朝向輥軋方向終端,前述溝槽6的溝深度D緩緩地變淺,且前述溝槽6的溝寬W2緩緩地變窄。
此外,在請求項15所記載的輥軋模具中,在設有前述分割加工齒5a的前述分割加工齒領域7之輥軋方向終端側的特定範圍,設有遞減部7b,該遞減部7b構成:朝向輥軋方向終端,前述溝槽6的溝深度D緩緩地變淺,且前述溝槽6的溝寬W2緩緩地變窄。
[發明的效果]
本發明根據如以上所述的構造,成為可在中空材的輥軋加工中,不會使輥軋模具大型化且輥軋加工時無須採用特殊構造的心骨,能最大限度地抑制被輥軋素材朝周方向及軸方向伸長變形,並獲得具有所期望的齒形之製品的輥軋模具。
[Problem to be solved by the invention]
In the above-mentioned
依據圖面顯示本發明的作用,簡單地說明被認為合適之本發明的實施形態。
本發明,從導入部2的起始端側到該導入部2的輥軋方向特定位置為止,在各加工齒5設有「在俯視視角中,以特定的傾斜角度α對輥軋方向形成傾斜」的複數個溝槽6,藉由該溝槽6將加工齒5分割,藉此形成複數個分割加工齒5a,由於該各分割加工齒5a,以「在輥軋方向中,於模具本體1的寬度方向上具有相位差(鄰接於輥軋方向的分割加工齒5a,並非呈現沿著輥軋方向的狀態,而是在齒交線方向上錯開的狀態)」的方式形成配置,因此在導入部2的分割加工齒領域部7中,被輥軋素材W被間歇地加工,並且形成:加工負荷集中於「壓入面積比加工齒5更小的分割加工齒5a的齒前緣」,即使是對「材料厚度薄之中空材的被輥軋素材W」進行輥軋加工的場合,也能最大限度地抑制被輥軋素材W朝圓周方向及軸方向的伸長變形。
亦即,在傳統的這種輥軋模具中,如圖16所示,由於成為「朝模具本體21的齒交線方向延伸設置的加工齒25的整個齒前緣,壓入被輥軋素材W之齒溝」的形態,因此在被輥軋素材W為材料厚度薄的中空材的場合,材料朝「用來加工實心材之模具的齒溝」升起(鼓起)的作用不會良好地執行,據此,導致在不使用心骨的場合中朝徑向潰敗,此外,即使在使用心骨的場合中,也將朝被輥軋素材W的軸方向及圓周方向變形,而無法塑性加工成特定的齒形,舉例來說,本發明如圖14、圖15所示,分割加工齒5a對被輥軋素材W的壓入位置,伴隨著輥軋加工的進行,依序朝齒交線方向移動並執行間歇性的加工,不僅如此,將被輥軋素材W壓入的面積變小,加工負荷集中於各分割加工齒5a的齒前緣,改善「被輥軋素材W之材料的隆起」,可形成所期望的形狀。藉此成為:即使是被輥軋素材W為材料厚度薄之中空材的場合,也能抑制朝周方向及軸方向伸長變形的輥軋模具。
[實施例]
針對本發明的具體性實施例,依據圖面進行說明。
本實施例是有關:具有「從模具本體1的輥軋方向起始端側朝向輥軋方向終端側,分別設有加工齒5」的導入部2、精加工部3及導出部4,並藉由該加工齒5促使被輥軋素材W的外周面塑性變形而輥軋出所期望之齒形的輥軋模具,具體地說,本實施例,是將本發明的輥軋模具,應用於用來輥軋栓槽、齒紋及齒輪等之輥軋平模具的例子。
以下,詳細地說明本實施例的各部構造。
在本實施例中,模具本體1如圖1所示,在俯視視角中呈現長方形,底面8形成「成為基準面的平坦面」,此外在位於該底面8之相反側的頂面,設有「對被輥軋素材W形成齒形」之大量的加工齒5,該加工齒5的齒前緣線(將加工齒5的齒前緣予以連結的虛擬線),在圖1的說明前視圖中以實線顯示(圖1之下側的圖)。
此外,本實施例的模具本體1,以防止被輥軋素材W的滑動(防止被輥軋素材W對加工齒5的位置偏移)作為目的,從設有加工齒5之模具頂面的輥軋方向起始端側朝向輥軋方向終端側,對特定範圍實施珠擊(shot blasting)處理(在本實施例中,對圖面中以圖號L2所標示的導入部2的長度(全長)的約2/3的範圍(圖面中以圖號SB標示的範圍)實施珠擊處理)。圖中的圖號L1,表示導入部2、精工部3及導出部4之各輥軋方向範圍(長度)的總和。
此外,本實施例,是一般的栓槽(形成有平行於被輥軋素材W的軸方向之齒形的栓槽)加工用的輥軋平模具,在模具本體1中,導入部2、精加工部3及導出部4之各自的加工齒5,在前視視角中形成山型(略梯形狀),並構成「朝向模具本體1的寬度方向,更具體地說,朝向正交於輥軋方向的方向,直線地延伸設置」的直線加工齒,並且朝向輥軋方向,以特定間隔並列設置。藉由將加工齒5的延伸設置方向定義為對「正交於輥軋方向的方向」形成傾斜的方向,可適用於用來加工螺旋栓槽(helical spline)、螺旋齒輪(helical gear)等的輥軋模具。
具體地說,導入部2的加工齒5構成:齒深從輥軋方向起始端側朝向輥軋方向終端側緩緩地變高,緩緩地壓入被輥軋素材W的外周部,而隆起形成齒形,此外,精加工部3的加工齒5構成:設定為一定(恆定)的齒深(與導入部2之終端的加工齒5大致相同的齒深),將在導入部2所形成的齒形,精加工成製品尺寸,此外,導出部4的加工齒5構成:被設成「朝向輥軋方向終端側下降傾斜的傾斜面」,越往輥軋方向終端側,前端面的位置緩緩地變低。
此外,本實施例的導入部2,如圖1所示,從起始端位置到輥軋方向特定位置構成分割加工齒領域部7,該分割加工齒領域部7設有:由複數個溝槽6在模具本體1的寬度方向上將各加工齒5分割而成的複數個分割加工齒5a。圖中的圖號X,表示前述分割加工齒領域部7的輥軋方向範圍(長度)。
在該分割加工齒領域部7中,如圖2所示,分割加工齒5a,在模具本體1的寬度方向中配置成直線狀,此外,在輥軋方向中,配設成在模具本體1的寬度方向具有相位差。具體地說,分割加工齒領域部7內的分割加工齒5a被配設成:具有可在分割加工齒領域部7中,加工「被輥軋素材W的輥軋寬度全域、或者輥軋寬度的大致全域」的相位差。
這裡所稱的輥軋寬度是指:藉由輥軋加工在被輥軋素材W形成齒形之軸方向的範圍。
此外,本實施例的分割加工齒領域部7,被設在從導入部2的起始端位置到該導入部2的長度L2的60%~95%的位置。
藉由從導入部2的起始端起設置該分割加工齒領域部7,亦即分割加工齒5a,在預定長度的導入部2中,可將分割加工齒領域部7的範圍設的寬廣,如此一來,分割加工齒5a所進行的輥軋加工能更大量地執行,能更良好地發揮本發明的效果,亦即:抑制「被輥軋素材W朝圓周方向及軸方向伸長變形」的效果。
此外,分割加工齒領域部7,亦可不是從導入部2的起始端開始的構造,而是構成如圖23所示,從「與導入部2的起始端分隔適當距離的位置」開始的構造。在該場合中,設有分割加工齒領域部7的位置(分割加工齒領域部7開始的位置,亦即溝槽6的起始位置),最好是設成隔著「被輥軋素材W的0.5~2次旋轉量之距離」的位置。
此外,將設有分割加工齒5a的範圍定義為「導入部2的長度L2的60%~95%之位置」的理由,是由於:在分割加工齒5a只位在導入部2的長度的一半以下之位置的場合,則無法發揮所期待的效果,倘若設成遍及於導入部2的全長,亦即被設成直到與精加工部3的邊界位置時,即便由精加工部3的加工齒5執行了輥軋加工後,形成於被輥軋素材W之齒形的齒交線也無法對齊,恐有導致傷痕(起因於溝槽6的溝痕)殘留於輥軋加工後之齒面的疑慮。因此,設有分割加工齒5a之範圍的上限位置,設定成「相較於與精加工部3的邊界位置,稍微前移(略靠向輥軋方向的起始端側)」即可,其中又以「到導入部2的長度L2的95%為止的位置」最佳。
此外,形成分割加工齒5a的溝槽6(將加工齒5分割的溝槽6),藉由使用磨石的研磨加工而形成:如圖3所示,溝寬從底部側朝向上方變寬的錐形溝。溝槽6的形成,並不侷限於前述加工,舉例來說,亦可利用雷射加工等形成。
此外,溝槽6的溝寬W2,在「相對於後述的分割加工齒5a的齒寬W1,溝寬W2過窄」的場合中,由於成為趨近於習知商品(不具溝槽6且未形成分割加工齒5a的商品)的形狀,對於材料厚度薄的被輥軋素材W,無法獲得充分的變形抑制效果,此外,在「相對於齒寬W1,溝寬W2過寬」的場合中,由於未加工部的產生而致使精加工部3的加工負荷變大進而導致被輥軋素材W變形,因此,該溝槽6的溝寬W2,有必要根據分割加工齒5a的齒寬W1來設定。
基於這一點,溝槽6的溝寬W2,能以不損及本實施例之作用效果的範圍適當地設置,溝寬最好是與分割加工齒5a的齒寬W1相等或者更窄,具體地說,最好是設定為:分割加工齒5a的齒寬W1/溝槽6的溝寬W2的比率成為0.9~1.8。
分割加工齒5a的齒寬W1/溝槽6的溝寬W2的比率為0.9的規格(後述之實驗例2的規格),成為「相對於齒寬W1,溝寬W2稍寬」的規格,在該場合中,雖然在導入部2的分割加工齒領域部7中殘存些微的未加工部,但由於輥軋寬度的大致全域受到加工,故沒有「精加工部3的加工負荷過大」的情形,因此如以上所述,為最佳範圍所包含,是「與分割加工齒5a的齒寬W1相等(的溝寬)」所包含的規格。
此外,在本實施例中,溝槽6的溝寬W2,如圖3所示,是意味著「在溝槽6的上緣部(溝寬最寬的部分),模具本體1之寬度方向的溝寬」,此外,在本實施例中,分割加工齒5a的齒寬W1,如圖3所示,是意味著「在分割加工齒5a的前端面,模具本體1之寬度方向的齒寬」。
此外,本實施例的溝槽6,從輥軋方向起始端側朝向輥軋方向後端側,沿著導入部2之加工齒5的傾斜(加工齒5之齒前緣線的傾斜)而設置,以加工齒5的齒前緣作為基準之溝槽6的溝深度D,被設定為一定(恆定)的深度。溝槽6的溝深度D,能以不損及本實施例之作用效果的範圍而適當設定,即使不以加工齒5的齒前緣作為基準而設定為一定(恆定)深度亦無妨。
此外,雖然在本實施例中,溝槽6的溝深度D,被設定為加工齒5之齒深以上的深度,而構成可將加工齒5完全分割,但只要是可發揮本實施例之作用效果的特定深度,亦可如圖11所示,設定為比加工齒5的齒深更淺的深度。舉例來說,溝槽6的溝深度D,對應於被輥軋素材W的加工性設定即可。在被輥軋素材W為「容易因輥軋加工而隆起之材質(延展性高的材質)」的場合,只要將溝槽6的溝深度D設定為較深(譬如,設定為加工齒5的齒深以上)即可,在「不容易隆起之材質(加工硬化性大的材質)」的場合,為了防止因分割加工齒5a的強度低落所引起之輥軋加工時的損失,只要將溝槽6的溝深度D設定為較淺(比加工齒5的齒深更淺,譬如設定為加工齒5之齒深的50%的深度)即可。
此外,本實施例的溝槽6,為了使分割加工齒5a的齒寬W1成為3.3mm以下,而在分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置(一旦將分割加工齒5a的齒寬W1設定為比前述值更大的值(寬廣的值),將導致材料厚度薄的被輥軋素材W無法獲得充分的變形抑制效果)。
本實施例,如同先前所述,由於是一般栓槽(在被輥軋素材W的軸方向上,平行地形成齒形的栓槽)加工用的輥軋平模具,因此齒交線方向與模具本體1的寬度方向一致。
雖然分割加工齒5a的齒寬W1越窄可獲得被輥軋素材W的變形抑制效果,相反地容易產生缺口,而導致「工具壽命變短」的問題產生。因此,分割加工齒5a之齒寬W1的設定,必須考慮「被輥軋素材W的變形抑制效果」與「工具壽命」的平衡。
具體地說,將模具的第1齒之輥軋方向的齒前緣寬定義為閾值,倘若齒寬W1比該閾值更窄,則非常容易產生缺口,因此,齒寬W1最好是設定為:模具的第1齒之輥軋方向的齒前緣寬以上。
基於這一點,本實施例的溝槽6,為了使完整形狀(被2條溝槽6所區分之狀態)的分割加工齒5a的齒寬W1成為0.5mm以上且3.3mm以下,而在分割加工齒5a的齒交線方向上以相等間隔設置。
此外,本實施例的溝槽6,相對於輥軋方向設成:朝向「模具本體1的寬度方向」亦即「加工齒5的齒交線方向」傾斜。具體地說,在俯視視角(齒深方向視角)中,相對於輥軋方向以特定的傾斜角度α設成傾斜,不僅如此,各溝槽6,如圖2所示,在輥軋方向中設成在俯視視角中呈一直線(線性且連續)。藉由以上述的方式設置溝槽6,能容易地在輥軋方向中,以在模具本體1的寬度方向上具有相位差的狀態配設分割加工齒5a。
溝槽6,並不侷限於「如本實施例般,被設成在俯視視角中呈一直線」,亦可如圖11(b)所示之本實施例的其它例子,在俯視視角中沿著一直線設成一直線狀(線性且不連續)。
具體地說,本實施例的溝槽6,在俯視視角中相對於輥軋方向以0.35°~7.10°的角度(傾斜角度α)設成傾斜,本實施例,把「分割加工齒5a將被輥軋素材朝齒深方向壓入最深的壓入量(最大加工量)」定義為0.14mm以內,並藉由以前述角度設置溝槽6,在分割加工齒領域部7中,於被輥軋素材W形成0.5~2次旋轉期間,對被輥軋素材W的輥軋寬度全域或者輥軋寬度的大致全域加工,而構成「未形成未加工部」(倘若傾斜角度α變大,將在輥軋期間對被輥軋素材W作用朝軸方向的負荷,而提高在被輥軋素材W產生彎曲的疑慮,因此,傾斜角度α最好是設成不要超出前述的範圍)。
必須將分割加工齒5a的最大加工量設定成0.14mm以內的理由,是基於包含實驗例1~3(本實施例:分割加工齒5a的最大加工量0.14mm)之各種實驗的結果,在最大加工量超過0.14mm的場合,將導致對被輥軋素材的加工負荷變得過大,而導致被輥軋素材W朝向圓周方向及軸方向伸長變形。
舉例來說,在「模數0.3、栓槽的齒數66、導入部加工量0.055mm/rev」之栓槽加工用模具的場合中,倘若為了在被輥軋素材W形成2次旋轉的期間對輥軋寬度全域或者輥軋寬度大致全域加工而設定溝槽6,分割加工齒5a的最大加工量(第2次旋轉的加工量)為0.1375mm而成為0.14mm以內,故成為能獲得本發明之效果的構造。相對於此,在「模數1.0、栓槽的齒數27、導入部加工量0.14mm/rev」之栓槽加工用模具的場合中,倘若為了在被輥軋素材W形成2次旋轉的期間對輥軋寬度全域或者輥軋寬度大致全域加工而設定溝槽6,將導致分割加工齒5的最大加工量(第2次旋轉的加工量)成為0.35mm而超過0.14mm,因此導致被輥軋素材W朝周方向及軸方向伸長變形,無法獲得良好的結果。在該場合中,為了不使最大加工量超過0.14mm,必須以「每0.5次旋轉的期間,對輥軋寬度全域或者輥軋寬度大致全域加工」的方式來設定溝槽6。
具體地說,在「齒前緣圓直徑φ21、模數0.3、齒數66之栓槽」的場合中,當模具本體1的全長L為410mm,導入部2的長度L2為289mm,並將溝槽6的節距P定義為0.782mm,而在被輥軋素材W的2次旋轉期間加工輥軋寬度全域或者輥軋寬度大致全域時,傾斜角度α為0.35°(MIN),當將溝槽6的節距P定義為6.967mm,而在被輥軋素材W的1次旋轉期間加工輥軋寬度全域或者輥軋寬度大致全域時,傾斜角度α成為5.88°(MAX)。
此外,在「齒前緣圓直徑φ17.4、模數0.47、齒數36之栓槽」的場合中,當模具本體1的全長L為410mm,導入部2的L2為304mm,並將溝槽6的節距P定義為1.347mm,而在被輥軋素材W的2次旋轉期間加工輥軋寬度全域或者輥軋寬度大致全域時,傾斜角度α為0.73°(MIN),當將溝槽6的節距P定義為6.967mm,而在被輥軋素材W的1次旋轉期間加工輥軋寬度全域或者輥軋寬度大致全域時,傾斜角度α成為7.10°(MAX)。
此外,在「齒前緣圓直徑φ27.5、模數1.0、齒數27」的場合中,傾斜角度α成為1.79°~4.13°(請參考後述的實驗例1~4)。
此外,在本實施例之分割加工齒領域部7的輥軋方向終端側,設有遞減部7b。
具體地說,遞減部7b,被設定在分割加工齒領域部7的終端之含有6齒~12齒的加工齒5的範圍,被設在該遞減部7b之各加工齒5的溝槽6,相較於「分割加工齒領域部7中,被設在比遞減部7b更靠近輥軋方向起始端側之起始端側分割加工領域部7a的溝槽6」,被設定成更淺的溝深度且更窄的溝寬,不僅如此,被設在「越靠近遞減部7b之終端的加工齒5」的溝槽6,被設定成更淺的溝深度且更窄的溝寬。
此外,該遞減部7b處之溝槽6的溝深度,亦可從「起始端側分割加工齒領域部7a與遞減部7b之間的邊界」朝向遞減部7b的終端,曲線性地變淺,舉例來說,亦可沿著如以下所設定之遞減角度g(請參考圖4)的斜度而緩緩且線性地變淺。
遞減角度g=arctan(起始端側分割加工齒領域部7a與遞減部7b間之邊界處的溝槽6的溝深度D/遞減部7b之輥軋方向的長度)
藉由設置該遞減部7b,使起因於在「起始端側分割加工齒領域部7a」與「導入部2之中,較分割加工齒領域部7更靠近輥軋方向終端側」是否存在溝槽6所導致之加工齒5的形狀變化趨於穩定,藉此可抑制加工負荷的急遽變化,並可抑制被輥軋素材的伸長變形。
本實施例的導入部2,如圖1所示,齒前緣線的斜度被設成一定(恆定),亦即,導入部2的加工量(被輥軋素材W每旋轉1次的加工量)被設成一定(恆定),關於導入部2,亦可構成:將導入部2之起始端測的特定範圍定義為第1導入層,並將剩餘的導入部2定義為第2導入層,將第1導入層之齒前緣線的斜度加大,且將第2導入層之齒前緣線的斜度變小,在第1導入層的加工量變多,在第2導入層的加工量變少。
此外,雖然本實施例,如同先前所述,是將本發明的輥軋模具應用於圖12所示的輥軋平模具,但本發明的輥軋模具,也能應用於圖13所示的輥軋欠圓模具。
輥軋欠圓模具,其旋轉方向為輥軋方向,形成於其外周面的輥軋齒形,從輥軋方向起始端側起,依序地連續設有:導入部2,其從輥軋欠圓模具的旋轉軸到加工齒5的齒前緣為止的距離各不相同;精加工部3及導出部4。在輥軋欠圓模具的場合中,溝槽6在輥軋欠圓模具的旋轉軸周圍以導程角(lead angle;也稱為前置角)α設成螺旋狀,該導程角α相當於輥軋平模具的傾斜角度α(請參考圖13(b))。
如此一來,藉由將溝槽6在輥軋欠圓模具的旋轉軸周圍設成螺旋狀,該溝槽6,在輥軋欠圓模具形成有溝槽6之導入部2的俯視視角中,相對於輥軋方向以特定的傾斜角度α形成傾斜,並且設成在輥軋方向中成為俯視視角的一直線狀(稍微彎曲的略直線狀態)。換言之,該溝槽6,如圖13(b)所示,在已將「輥軋欠圓模具的外周面」展開成平面的展開狀態中,與輥軋平模具相同,相對於輥軋方向以特定的傾斜角度α形成傾斜,並且設成在輥軋方向中成為俯視視角一直線。因此,在輥軋欠圓模具中,藉由將溝槽6在輥軋欠圓模具的旋轉軸周圍設成螺旋狀,可達成與「應用於以下所說明之輥軋平模具的作用效果」相同的作用效果。由於輥軋欠圓模具略呈圓筒狀,因此在俯視觀看的場合中,位於可視範圍之左右方向(輥軋方向)端部側的溝槽6,看起來略呈彎曲,在本實施例中,這種看起來略呈彎曲的狀態,也包含於「在俯視視角中呈一直線狀」。
本實施例由於如以上所述地構成,因此形成在導入部2的分割加工齒領域部7中,「分割加工齒5a壓入被輥軋素材W的位置」朝模具本體1的寬度方向移動的同時,間歇性地執行加工,不僅如此,壓入被輥軋素材W的面積,相較於「由加工齒5將被輥軋素材W壓入」的場合變得更小,藉由將加工負荷集中於各分割加工齒5a的齒前緣,分割加工齒5a更容易朝被輥軋素材W導入(咬入),即使是「被輥軋素材W為材料厚度薄之中空材」的場合,也能抑制朝周方向及軸方向的伸長變形。
在對中空材之栓槽的輥軋加工中,栓槽的齒深對被輥軋素材W之材料厚度的比例越大,朝周方向及軸方向的伸長變形就越大而難以形成所期望的齒形,此外,被輥軋素材W之內徑(被輥軋素材W之中空部的直徑)對外徑(被輥軋素材W之直徑)的比例越大,也就是被輥軋素材W的材料厚度越薄,朝周方向及軸方向的伸長變形就越大,而難以形成所期望的齒形。
具體地說,本案申請人截自目前為止的實績,當假設為模數0.3~1.1之栓槽時,在不採用心骨而能良好地(不伴隨著伸長變形)加工中空材之被輥軋素材W的實例,被限制在「栓槽的齒深對被輥軋素材W之材料厚度的比例為17%以下,且被輥軋素材W之內徑(被輥軋素材W之中空部的直徑)對外徑(被輥軋素材W之直徑)的比例為47%以下」的場合,此外,即使採用心骨,也僅在「栓槽的齒深對被輥軋素材W之材料厚度的比例為20%以下,且被輥軋素材W之內徑(被輥軋素材W之中空部的直徑)對外徑(被輥軋素材W之直徑)的比例為55%以下」的場合能良好地加工,但藉由採用本實施例,只要符合「栓槽的齒深對被輥軋素材W之材料厚度的比例為20%以下,且被輥軋素材W之內徑(被輥軋素材W之中空部的直徑)對外徑(被輥軋素材W之直徑)的比例為55%以下」的條件,也能在不使用心骨的狀態下良好地加工,此外,採用心骨,便能良好地加工符合「栓槽的齒深對被輥軋素材W之材料厚度的比例為30%以下,且被輥軋素材W之內徑(被輥軋素材W之中空部的直徑)對外徑(被輥軋素材W之直徑)的比例為70%以下」之條件的對象。
以下,為支持上述本實施例之效果的實驗(評估實驗)。
<實驗1>
如表1、表2所示,採用傳統的一般輥軋平模具(以下稱為「傳統例1」、「傳統例2」);與本實施例中分割加工齒5a之齒寬等構造不同之實驗例1~4的輥軋平模具之合計6個輥軋平模具,對中空材的被輥軋素材W執行使用了一般心骨的栓槽輥軋加工,並針對被輥軋素材W是否具有周方向及軸方向的伸長變形進行了評估。
對於表1所記載的各符號,其中L為模具本體1的長度,L2為導入部2的長度,X為分割加工齒領域部7的輥軋方向範圍(長度),X/L2為分割加工齒領域部7的範圍X(分割加工齒領域部7之輥軋方向範圍的長度)對導入部2的長度L2(導入部長度L2)的比例(請參考圖1)。
此外,對於表2所記載的個符號,其中W1為分割加工齒5a的齒寬,W2為溝槽6的溝寬,P為溝槽6節距,α為溝槽6的傾斜角度,β為溝槽6的溝角度,D為溝槽6的溝深度,W3為導入部2中分割加工齒領域部7之第1齒的輥軋方向齒前緣寬,W1/W3為分割加工齒5a的齒寬比率,DP為模具的栓槽節距(輥軋方向中,栓槽之加工齒的節距),W1/W2為分割加工齒5a的齒寬與溝槽6之溝寬的比率(請參考圖2、圖3)。
具體地說,面對材料厚度不同之中空材的被輥軋素材W(材料厚度4mm~8mm),使用心骨並採以下的條件執行栓槽輥軋加工,測量各自的過銷直徑、齒根圓直徑、齒形誤差、齒交線誤差、節距累積誤差及齒溝偏轉,再根據該測量結果,對被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形進行了評估。
<加工條件>
‧栓槽規格:齒前緣直徑φ27.5×Z27×m1.0×PA37.5°
齒深:1.2mm
上述的Z為栓槽的齒數,m為模數,PA為表示壓力角的記號。
‧被輥軋素材的材質:碳鋼(S45C)
‧素材直徑:26.46mm
‧加工量 :傳統例1及實驗例1~3為0.14mm/rev
傳統例2及實驗例4為0.09mm/rev
‧導入部2之第1齒的齒深h:傳統例1及實驗例1~3為0.6964mm
傳統例2及實驗例4為0.6464mm
‧輥軋模具的材質:模具鋼(SKD11)
‧被輥軋素材每1次旋轉所行進之輥軋方向的距離:83.1mm
(=輥軋方向中,栓槽之加工齒的節距DP3.0777mm×Z27)
‧加工條件:在輥軋寬度中央位置,以過銷直徑規格中央值為目標
<使用的心骨>
‧材質:碳鋼鋼材(淬火)
‧心骨尺寸及內徑尺寸:請參考以下的表3
此外,進一步說明實驗例1~4,被輥軋素材W的溝數量以下模具的第1齒作為基準(第1溝),在實驗例1~3中,當將模具的導入部長度L2設定成449mm,並將導入部2的齒數設計為146齒時,如圖6所示,下側的模具,其第1齒、第28齒、第55齒,第82齒、第109齒及第136齒的加工齒5,成為用來加工被輥軋素材W之第1溝的齒,此外,上側的模具,藉由被輥軋素材W半圈的旋轉而對和「下模具第1齒所加工的溝」相同的溝加工,因此其第14齒、第41齒、第68齒、第95齒及第122齒的加工齒5,成為用來加工被輥軋素材W之第1溝的齒。在實驗例4中,當將模具的導入部長度L2設定成754mm,並將導入部2的齒數設計為245齒時,如圖6所示,下側的模具,其第1齒、第28齒、第55齒,第82齒、第109齒、第136齒、第163齒、第190齒、第217齒及第244齒的加工齒5,成為用來加工被輥軋素材W之第1溝的齒,此外,上側的模具,藉由被輥軋素材W半圈的旋轉而對和「下模具第1齒所加工的溝」相同的溝加工,因此其第14齒、第41齒、第68齒、第95齒、第122齒、第149齒、第176齒、第203齒及第230齒的加工齒5,成為用來加工被輥軋素材W之第1溝的齒。除了以上的說明,在實驗例1~4中,為了在被輥軋素材W之每半圈的旋轉(0.5次旋轉)對輥軋寬度全域或者輥軋寬度的大致全域進行加工,而設定了溝槽6的相位(模具本體1朝寬度方向的偏移量)。
在表4中顯示各測量項目的規格。此外,評估結果顯示於表5。在評估結果中,作為評估項目的過銷直徑、齒根圓直徑、齒形誤差、齒交線誤差、節距累積誤差及齒溝偏轉的所有項目,符合表4所示之規格者標示為「○」,即使其中一個項目不符合規格則標示為「×」。而未執行評估者則標示為「-」。
如表5所示,在傳統例1中,雖然面對材料厚度為8mm、7mm、6mm的被輥軋素材W可獲得周方向及軸方向的伸長變形受到抑制的良好加工形狀,但材料厚度為5mm以下的被輥軋素材W,則確認了產生周方向及軸方向的伸長變形。相對於此,實驗例1~4(本實施例),在所有的模具中,可確認即使面對材料厚度為5mm的被輥軋素材W,也能獲得周方向及軸方向的伸長變形受到抑制的良好加工形狀,除此之外,雖然在將導入部長度L2設成比「傳統例1和實驗例1~3」更長的傳統例2中,面對材料厚度為4mm的被輥軋素材W被確認產生了周方向及軸方向的伸長變形,但在將導入部長度L2設定成與傳統例2相同長度的實驗例4(本實施例)中,即使面對材料厚度為4mm的被輥軋素材W,可確認能獲得周方向及軸方向的伸長變形受到抑制的良好加工形狀。
此外,表6及圖7~圖10,為在傳統例1及實驗例1~4中,對材料厚度為5mm的被輥軋素材W進行栓槽輥軋加工時的詳細結果。
如表6所示,在傳統例1中,由於產生了周方向及軸方向的伸長變形,而在過銷直徑、節距累積誤差及齒溝偏轉的3個項目產生了不符合規格的情形。相對於此,在本實施例(實驗例1~4)中,在所有的項目中都符合規格,而獲得周方向及軸方向的伸長變形受到抑制的良好加工形狀。
以實驗例1的模具規格作為基礎,將溝槽6的溝深度D變更為更淺的深度而設定為0.10mm,並採用與上述實驗相同的條件,實施了栓槽輥軋加工及評估。和溝槽6的溝深度D為0.95mm(實驗例1)的場合相同,所有的評估項目皆符合規格,而獲得周方向及軸方向的伸長變形到抑制的良好加工形狀。
在實驗例1的栓槽輥軋加工中,在導入部2的分割加工齒領域部7,被輥軋素材W每旋轉0.5次,分割加工齒5a接觸於:被輥軋素材W上的相同齒溝,且輥軋寬度方向(被輥軋素材W之軸方向)的不同位置。這是因為:由於加工量為0.14mm/rev,故只要以0.07mm(0.14mm×0.5)以上的深度來設定溝深度D,在輥軋加工中溝槽6不會接觸被輥軋素材W。
<實驗2>
在實驗2中,採用在實驗1中所使用的傳統例1及實驗例1~4,面對材料厚度不同之中空材的被輥軋素材W(材料厚度6mm~8mm),在不使用心骨的狀態下,採用與實驗例1相同的條件執行栓槽輥軋加工,測量各自的過銷直徑、齒根圓直徑、齒形誤差、齒交線誤差、節距累積誤差及齒溝偏轉,再根據該測量結果,對被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形進行了評估。
評估結果顯示於表7。在評估結果中,與實驗1相同,作為評估項目的過銷直徑、齒根圓直徑、齒形誤差、齒交線誤差、節距累積誤差及齒溝偏轉的所有項目,符合表4所示之規格者標示為「○」,即使其中一個項目不符合規格則標示為「×」。
如表7所示,在傳統例1中,一旦材料厚度非7mm以上,便無法獲得「周方向及軸方向的伸長變形受到抑制的良好加工形狀」,但在實驗例1~4(本實施例)中,可確認出以下的優良結果:即使面對材料厚度為6mm的被輥軋素材W,並且不使用心骨,也能獲得周方向及軸方向的伸長變形受到抑制的良好加工形狀。
<實驗3>
在實驗3中,在「栓槽規格和被輥軋素材的材質」等的加工條件與實驗1不同的條件下執行輥軋加工,並對被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形進行了評估。
具體地說,如表8、表9所示,在本實施例中,採用規格與「實驗例1~4的輥軋平模具」不同之實驗例5~8的輥軋平模具,對中空材的被輥軋素材W在不使用心骨的狀態下執行栓槽輥軋加工,測量過銷直徑、齒根圓直徑、齒形誤差、齒交線誤差、節距累積誤差及齒溝偏轉,再根據該測量結果,對被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形進行了評估(實驗例7、8,是將分割加工齒5a的齒寬W1設定成最小寬度(實驗例7)、最大寬度(實驗例8)時,被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向之伸長變形的評估)。表8、表9所記載的各符號,由於與實驗1相同,故省略其說明。
<加工條件等>
‧栓槽規格:齒前緣直徑φ17.4×Z36×m0.47×PA45°
齒深:0.512mm
上述的Z為栓槽的齒數,m為模數,PA為表示壓力角的記號。
‧被輥軋素材的材質:碳鋼(S43C)
‧素材直徑:16.91mm
‧加工量:實驗例5、7、8為0.05mm/rev;實驗例6為0.031mm/rev
‧導入部2之第1齒的齒深h:0.289mm
‧輥軋模具的材質:模具鋼(SKD11)
‧被輥軋素材每1次旋轉所行進之輥軋方向的距離:53.0mm
‧加工條件:在輥軋寬度中央位置,以過銷直徑規格中央值為目標
‧不使用心骨(以正確的中心保持被輥軋素材W的兩端)
在實驗3中,以材料厚度不同之2種類的中空材的被輥軋素材W(材料厚度4.2mm與3.5mm),評估是否產生周方向及軸方向的伸長變形。
在表10中顯示各測量項目的規格。此外,評估結果顯示於表11。此外,在圖17~22中顯示實驗例5、6之各測量項目的測量結果。在評估結果中,作為評估項目的過銷直徑、齒根圓直徑、齒形誤差、齒交線誤差、節距累積誤差及齒溝偏轉的所有項目,符合表10所示之規格者標示為「○」,即使其中一個項目不符合規格則標示為「×」。
如表11所示,在實驗例5~8的所有實驗例中,可確認無論是面對哪一種材料厚度,都能獲得周方向及軸方向的伸長變形受到抑制的良好加工形狀。
此外,如圖17~22所示,相對於實驗例5,實驗例6獲得整體性良好的結果。這點被認為是起因於:藉由將溝槽6的節距P設為一半,並將分割加工齒5a的齒寬W1縮小一半,而提高了變形抑制效果。
<實驗4>
在實驗4中,針對與實驗3不同規格的栓槽(齒前緣圓直徑φ21×Z66×m0.3×PA30°),將被輥軋素材W的素材直徑定義為20.42mm(材質:碳鋼(S45C)),對中空材的被輥軋素材W在不使用心骨的狀態下執行輥軋加工,並對被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形進行了評估。
具體地說,如表12所示,對分割加工齒5a的齒寬W1設定為最小寬度的場合(實驗例9)、及設定為最大寬度的場合(實驗例10)的「過銷直徑、齒根圓直徑及量規評估」進行測量,再根據該測量結果評估被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形。實驗例9、10之各模具本體1的設定條件如表13所示。此外,表12、13所記載的各符號,由於與實驗1相同,故省略其說明。
在表14中顯示各測量項目的規格。此外,評估結果顯示於表15。在評估結果中,所有的評估項目符合規格者標示為「○」,即使其中一個項目不符合規格則標示為「×」。
如表15所示,在將分割加工齒5a的齒寬W1設定為最小寬度的0.503mm的實驗例9、及將齒寬W1設定為最大寬度的3.3mm的實驗例10中,無論面對哪一種材料厚度,皆獲得各評估項目符合規格的結果。
<實驗5>
實驗5,以分割加工齒領域部7之位置不同的模具,在不使用心骨的狀態下對被輥軋素材W執行輥軋加工,並對被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形進行了評估。
具體地說,如表16所示,對從導入部2的起始端起設置分割加工齒領域部7的場合(實驗例11)、及從「導入部2的起始端起,隔著被輥軋素材W之2次旋轉量的距離」的位置起,設置分割加工齒領域部7的場合(實驗例12)的「過銷直徑、齒根圓直徑、齒形誤差、齒交線誤差、節距累積誤差及齒溝偏轉」進行測量,再根據該測量結果評估被輥軋素材W是否產生周方向及軸方向的伸長變形。
在實驗5中,栓槽規格為齒前緣圓直徑φ18×Z22×m0.8×PA40°的栓槽,將被輥軋素材W的素材直徑定義為16.89mm(材質:碳鋼(S45C))。此外,實驗例11、12之各模具本體1的設定條件如表17所示。此外,表16、17所記載的各符號,由於與實驗1相同,故省略其說明。
評估結果顯示於表18。在評估結果中,所有的評估項目符合規格者標示為「○」,即使其中一個項目不符合規格則標示為「×」。
如表18所示,即使在從「導入部2的起始端起,隔著被輥軋素材W之2次旋轉量的距離」的位置起,設置分割加工齒領域部7的場合中,面對各材料厚度,皆獲得各評估項目符合規格的結果。
本實施例,在上述實驗1~實驗5中,採用中空材做為被輥軋素材W並確認了本發明的良好效果,即使在採用實心材作為被輥軋素材W執行了輥軋加工的場合中,也能最大限度地抑制被輥軋素材W朝周方向及軸方向伸長變形,可獲得具有所期望之齒形的優良製品。
此外,本發明並不侷限於本實施例,各構成要件的具體構造可適當地設計而獲得。
The present invention is shown in the drawings and the embodiments of the present invention that are considered suitable are briefly described. In the present invention, from the starting end side of the
1:模具本體
2:導入部
3:精加工部
4:導出部
5:加工齒
5a:分割加工齒
6:溝槽
7:分割加工齒領域部
7b:遞減部
D:溝槽的溝深度
L2:導入部的長度
W:被輥軋素材
W1:分割加工齒的齒寬
W2:溝槽的溝寬
α:溝槽的傾斜角度
1: Mold body
2: Lead-in section
3: Finishing section
4: Lead-out section
5:
[圖1]為顯示本實施例的說明俯視圖及說明前視圖。
[圖2]為顯示本實施例的導入部之分割加工齒領域部的說明俯視圖。
[圖3]為顯示本實施例的溝槽及分割加工齒的說明側視圖。
[圖4]為顯示本實施例之導入部的說明前視圖及說明側視圖。
[圖5]為顯示本實施例的導入部之遞減部的說明俯視圖。
[圖6]為顯示本實施例中「用來加工被輥軋素材之第1溝的加工齒(分割加工齒)」的說明圖。
[圖7]為顯示實驗1中「過銷直徑(Over Pin Diameter:OPD)之測量結果」的圖表。
[圖8]為顯示實驗1中「齒根圓直徑之測量結果」的圖表。
[圖9]為顯示實驗1中「節距累積誤差(cumulative pitch error)之測量結果」的圖表。
[圖10]為顯示實驗1中「齒溝偏轉之測量結果」的圖表。
[圖11]為顯示本實施例之其它例子(溝槽的深度淺的類型)的溝槽及分割加工齒的圖,其中(a)為說明側視圖,(b)為說明俯視圖。
[圖12]為採用了本實施例(輥軋平模具(flat dies))之輥軋加工的概略說明圖。
[圖13]為採用了本實施例的其它例子(應用於輥軋欠圓模具(incremental dies)的場合)之輥軋加工的圖,其中(a)為概略說明圖,(b)為重要部位展開俯視圖。
[圖14]為顯示在採用了本實施例的場合中,被輥軋素材的第1溝之加工狀態的說明圖。
[圖15]為顯示在採用了本實施例的場合中,被輥軋素材的第1溝之加工狀態的說明圖。
[圖16]為顯示在採用了傳統例的場合中,被輥軋素材的第1溝之加工狀態的說明圖。
[圖17]為顯示實驗3中「過銷直徑之測量結果」的圖表。
[圖18]為顯示實驗3中「齒根圓直徑之測量結果」的圖表。
[圖19]為顯示實驗3中「齒形誤差之測量結果」的圖表。
[圖20]為顯示實驗3中「齒交線誤差之測量結果」的圖表。
[圖21]為顯示實驗3中「節距累積誤差之測量結果」的圖表。
[圖22]為顯示實驗3中「齒溝偏轉之測量結果」的圖表。
[圖23]為顯示本實施例之其它例子(分割加工齒領域部,從導入部起始端起隔著預定距離設置的類型)的說明俯視圖。
[Figure 1] is an explanatory top view and an explanatory front view showing the present embodiment.
[Figure 2] is an explanatory top view showing the segmentation processing tooth area of the introduction part of the present embodiment.
[Figure 3] is an explanatory side view showing the groove and segmentation processing tooth of the present embodiment.
[Figure 4] is an explanatory front view and an explanatory side view showing the introduction part of the present embodiment.
[Figure 5] is an explanatory top view showing the descending part of the introduction part of the present embodiment.
[Figure 6] is an explanatory diagram showing the "processing tooth (segmentation processing tooth) used to process the first groove of the rolled material" in the present embodiment.
[Figure 7] is a graph showing the "measurement results of the over pin diameter (OPD)" in
1:模具本體 1: Mold body
2:導入部 2: Introduction section
3:精加工部 3: Finishing Department
4:導出部 4: Export section
5:加工齒 5: Processing teeth
5a:分割加工齒 5a: Split processing teeth
6:溝槽 6: Groove
7:分割加工齒領域部 7: Split and process the tooth area
7a:起始端側分割加工領域部 7a: Starting end side splitting processing area
7b:遞減部 7b: Regressive part
8:底面 8: Bottom
L:模具本體的全長 L: The total length of the mold body
L1:導入部、精工部及導出部之各輥軋方向範圍(長度) L1: Range (length) of each roller direction of the introduction part, finishing part and output part
L2:導入部的長度 L2: Length of the insertion part
SB:珠擊處理的範圍 SB: Range of shot peening treatment
X:分割加工齒領域部的輥軋方向範圍(長度) X: Roller direction range (length) of the split processing tooth area
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