JP-2026077203-A - ＮＣ転造盤

Abstract

【課題】中空材料に対して高い加工精度で転造加工を行うことができるＮＣ転造盤を提供する。 【解決手段】本発明にかかるＮＣ転造盤１００は、一対のラック１０４によってワーク１０２に歯車形状を転造するＮＣ転造盤において、ラックを互いに並行方向かつ逆方向に移動させ、ラックを前進または後退させる２つのラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂと、ラック駆動機構の動作を制御する制御部１１５と、を備え、制御部は、ラック駆動機構の動作を制御して、ラックの所定の送り量の前進と送り量未満の所定の戻し量の後退を繰り返して、ワークを転造加工する。 【選択図】図２

Inventors

• 秋月 啓作

Assignees

• 株式会社不二越

Dates

Publication Date

20260513

Application Date

20241025

Claims (3)

1. 一対のラックによってワークに歯車形状を転造するＮＣ転造盤において、 前記ラックを互いに並行方向かつ逆方向に移動させ、該ラックを前進または後退させる２つのラック駆動機構と、 前記ラック駆動機構の動作を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、前記ラック駆動機構の動作を制御して、前記ラックの所定の送り量の前進と前記送り量未満の所定の戻し量の後退を繰り返して、前記ワークを転造加工することを特徴とするＮＣ転造盤。
2. 前記ラックを前記並行方向に直交する離接方向に互いに移動させ、該ラックの高さを上昇または下降させる２つのラック高さ調整機構をさらに備え、 前記制御部は、前記ラックを後退させるとき、前記ラック高さ調整機構の動作を制御して、前記ラックの歯と前記ワークとの間に隙間があかないように、前記ラックの後退と同期させて前記ラック高さを上昇させることを特徴とする請求項１に記載のＮＣ転造盤。
3. 前記制御部は、前記ラックを後退させた後に再び前進させるとき、前記ラック高さ調整機構の動作を制御して、前記ラックが後退する直前の該ラックの前進位置に到達するまでは、前記ラックの歯が前記ワークに追い込まないように、前記ラックの前進と同期させて前記ラック高さを下降させることを特徴とする請求項２に記載のＮＣ転造盤。

Description

本発明は、ワークを転造加工するＮＣ転造盤に関する。 転造盤は、シャフトなどの軸状部品の被加工物（ワーク）の外周面に対して一対のラック（転造用平ダイスとも称される）を押し付けながら転動させ、ラック表面の逆形をワークに写して塑性変形させる工作機械である。 例えば特許文献１には、転造平ダイスおよび転造加工方法が記載されている。この転造平ダイスには、ワークに対応するほぼ一定形状の凹凸部が長手方向に周期的に連続して設けられている。また転造平ダイスには、仕上げ部、調整部および喰付部（逃げ部）が設けられている。 仕上げ部は、転造平ダイスの中央部に設けられ、ダイス基準面からの凹凸部の高さが一定となっている。調整部は、仕上げ部の両側に設けられ、外方に向かって凹凸部高さが徐々に低くなっている。喰付部（逃げ部）は、各調整部に続いてさらに外方に向かって凹凸部高さが調整部と同様な勾配で低くなっていて、さらにブラストショットによって凹凸部の表面が粗くなっている。 特許文献１の転造加工方法では、この転造平ダイスを有する転造盤において、一対の転造平ダイスの間隔をワークが逃げ部に位置した時に徐々に縮めながらワークを往復転造加工している。 特開平１０－１１８７３３号公報 本発明の実施形態におけるＮＣ転造盤の構成の概要を示す斜視図である。図１のＮＣ転造盤の要部を示す図である。図２のラックを示す図である。ワークを転造加工する様子を示す模式図である。図４のワークに対する追い込み量とラックの動作との関係を示すグラフである。 以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 図１は、本発明の実施形態におけるＮＣ転造盤１００の構成の概要を示す斜視図である。図２は、図１のＮＣ転造盤１００の要部を示す図である。ＮＣ転造盤１００は、図２に示す被加工物（ワーク１０２）に歯車を転造加工する工作機械である。 ＮＣ転造盤１００は、図２に示す一対のラック１０４を備え、ワーク１０２の外周面に対してラック１０４を押し付けながらワーク１０２を転動させ、ラック表面の逆形をワーク１０２に写して塑性変形させる。このようにしてＮＣ転造盤１００は、ワーク１０２の外周に歯車形状を転写する。 ワーク１０２は、例えばシャフトなどの軸状部品である。特にＥＶなどで用いられるモータシャフトは小型軽量化が求められていて、中空の薄肉シャフトとなっている。このためワーク１０２には、中実の軸状部品に限らず、薄肉の中空材料からなる軸状部品も含まれる。このような薄肉の中空材料であるワーク１０２を転造加工すると、真円のワーク１０２に荷重がかかり、ワーク１０２が楕円形状に変形して加工精度が悪化する可能性がある。 そこで本実施形態のＮＣ転造盤１００では、ワーク１０２が薄肉の中空材料であっても、ワーク１０２に対して高い加工精度で転造加工を行うことができる構成を採用した。以下、具体的に説明する。 ＮＣ転造盤１００は、図１に示すように縦型の転造盤の例である。ＮＣ転造盤１００は、２つのラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂと、２つのラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂと、ワーク回転機構１１０と、ヘッドストック駆動機構１１２と、テールストック駆動機構１１４とを備え、これらの各駆動機構は制御部１１５による数値制御によって制御される。このため、図１に示すＮＣ転造盤１００は７軸の転造盤となる。なおヘッドストック駆動機構１１２またはテールストック駆動機構１１４の一方がＮＣ制御ではなく油圧または空圧シリンダであってもよく、その場合は６軸のＮＣ制御となる。またここでは、ＮＣ制御によるワーク回転機構１１０を備えたＮＣ転造盤１００を例示したが、これに限定されず、ＮＣ転造盤１００は、ワーク回転機構１１０自体を備えなくてもよく、この場合は６軸の転造盤となる。なお不図示のヘッドストックを固定する場合には、４軸のＮＣ制御となる。 ラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂは、図２に示すように互いに対向している。またラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂの間には、ワーク１０２が位置している。さらにラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂとワーク１０２との間には、ワーク１０２をはさんで対向するラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂが配置されている。 図２に示すように、ラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂは、一対の柱状の本体１１６ａ、１１６ｂの内部に、一対のボールねじ１１８ａ、１１８ｂが配置されている。ボールねじ１１８ａ、１１８ｂには、一対の移動ブロック１２２ａ、１２２ｂが移動可能に取り付けられている。 サーボモータ１２０ａ、１２０ｂは、電力が供給されることによって駆動し、ボールねじ１１８ａ、１１８ｂをそれぞれ独立した軸として回転させる。これによりラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂは、サーボモータ１２０ａ、１２０ｂの駆動によってボールねじ１１８ａ、１１８ｂを回転させることで、移動ブロック１２２ａ、１２２ｂを互いに並行方向かつ逆方向に移動させることができる。サーボモータ１２０ａの移動軸であるＸ軸は下方向が正であり、サーボモータ１２０ｂの移動軸であるＹ軸は上方向が正である。 ラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂは、図２に示す一対のテーブル１２４ａ、１２４ｂを有する。テーブル１２４ａ、１２４ｂは、ラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂの移動ブロック１２２ａ、１２２ｂに固定されている。さらにラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂは、一対のボールねじ１２６ａ、１２６ｂと、一対のサーボモータ１２８ａ、１２８ｂ（Ｕ軸、Ｖ軸）と、一対のくさび機構１３０ａ、１３０ｂとを有する。 くさび機構１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ、くさび１３２ａ、１３２ｂと、コマ１３４ａ、１３４ｂとを含み、これらの各部材がくさび作用（移動方向の直交変換）を生じるように互いに組み合わされている。 くさび機構１３０ａ、１３０ｂのコマ１３４ａ、１３４ｂには、ラック１０４が固定されている。このようにしてラック１０４は、くさび機構１３０ａ、１３０ｂを介してテーブル１２４ａ、１２４ｂに固定されている。 くさび機構１３０ａ、１３０ｂのくさび１３２ａ、１３２ｂには、ボールネジ１２６ａ、１２６ｂが接続されている。このため、サーボモータ１２８ａ、１２８ｂがボールねじ１２６ａ、１２６ｂをそれぞれ独立した軸として回転させると、くさび１３２ａ、１３２ｂは、矢印Ｅａ－Ｆａ、Ｅｂ－Ｆｂに示すように上下方向に移動することができる。これにより、コマ１３４ａ、１３４ｂは、矢印Ｇａ－Ｈａ、Ｇｂ－Ｈｂに示すように水平方向に移動することができる。 これによりラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂは、コマ１３４ａ、１３４ｂに固定されたラック１０４を互いに離接方向に移動させることができる。なお離接方向とは、ラック１０４が対向した状態を維持したまま離接する方向であって、ラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂによる上記の並行方向に直交する方向である。このためラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂは、ラック１０４間の距離を変更することができる。 図３は、図２のラック１０４を示す図である。ラック１０４は、図２に示すようにワーク１０２に対向する面に複数の歯部１３６を有する。本実施形態においてラック１０４の歯部１３６には勾配が設けられている。 具体的には、ラック１０４の歯部１３６は、喰付き歯（喰付部１３８）と、調整歯（調整部１４０）と、仕上歯（仕上部１４２）と、逃げ歯（逃げ部１４４）とを含み、これらがラック１０４の一端部１４６から他端部１４８に向かって順に配置されている。 ラック１０４の喰付部１３８は、一端部１４６から他端部１４８に向かって歯丈が徐々に高くなる。なお喰付部１３８には、ワーク１０２への喰い付きを高めるために表面を荒らしたサンドブラスト加工が施されている。 さらにラック１０４の歯部１３６は、喰付部１３８から調整部１４０にむかって歯丈が徐々に高くなる。仕上部１４２は歯丈が一定の高さになっている。逃げ部１４４は、他端部１４８に向かって歯丈が徐々に低くなっている。 図１に示すワーク回転機構１１０は、不図示のサーボモータを有し、サーボモータによってワーク１０２を、ラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂによるラック１０４の上下方向の移動と同期して、図中のＺ軸周りの回転方向となるＣ軸に沿って回転させる。なおＮＣ転造盤１００は、ワーク回転機構１１０自体を備えない構成としてもよい。 ヘッドストック駆動機構１１２は、Ｚ軸方向に沿って移動可能に支持された不図示のヘッドストックと、サーボモータ１５０とを有する。ヘッドストック駆動機構１１２は、サーボモータ１５０の駆動によってヘッドストックがＺ軸方向すなわちワーク１０２の軸方向に沿って移動し、さらにワーク１０２を回転可能に支持する。 テールストック駆動機構１１４は、図中のＷ軸方向に沿って移動可能に支持されたテールストック１５２と、サーボモータ１５４とを有する。テールストック１５２は、ヘッドストックに対向して配置され、サーボモータ１５４によってワーク１０２の軸方向に沿って移動し、さらにワーク１０２に当接する。これにより、ヘッドストック駆動機構１１２およびテールストック駆動機構１１４は、ワーク１０２の両端を回転可能に支持し、かつワーク１０２を軸方向にシフトさせる。 ここで図２に示すようにラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂは、ラック１０４を互いに並行方向かつ逆方向に移動させ、ラック１０４を前進（矢印Ｅａ、Ｅｂ参照）または後退（矢印Ｆａ、Ｆｂ参照）させる。ラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂは、ラック１０４を並行方向に直交する離接方向に互いに移動させ、ラック１０４の高さ（ラック高さ）を上昇（矢印Ｇａ、Ｇｂ参照）または下降（矢印Ｈａ、Ｈｂ参照）させる。なおラック１０４は、ラック高さが上昇すると幅寄せされ、ラック高さが下降すると幅が広がることになる。 ＮＣ転造盤１００は、ラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂおよびラック高さ調整機構１０８ａ、１０８ｂの動作を制御する制御部１１５（図１参照）を備える。制御部１１５はラック１０４を前進または後退させ、ラック高さを上昇または下降させることにより、ワーク１０２を転造加工する。 以下、図４および図５を参照して、ＮＣ転造盤１００の転造加工中の動作を説明する。図４は、ワーク１０２を転造加工する様子を示す模式図である。図５は、図４のワーク１０２に対する追い込み量とラック１０４の動作との関係を示すグラフである。なお図５に示すラック１０４による「追い込み量」とは、ラック１０４の勾配が設けられた喰付部１３８および調整部１４０によって、ワーク１０２の外周面が押し込まれる量（深さ）をいう。 図５に示す転造開始のタイミングＴａにおいて、まずラック１０４は、図４（ａ）に示すようにラック１０４の一端部１４６付近に形成された喰付部１３８がワーク１０２の外周面に当接した状態となっている。 図５のタイミングＴａからＴｂにおいて、つぎに制御部１１５は、ラック駆動機構１０６ａ、１０６ｂの動作を制御して、図４（ｂ）の矢印Ｅａ、Ｅｂに示すようにラック１０４を所定量（例えばワーク半回転分）前進させる。このときの前進位置をＰとする。これにより、ラック１０４は、喰付部１３８をワーク１０２の外周面に押し付けながら、ワーク１０２を半回転させる（矢印Ｊ参照）。 ワーク１０２が半回転すると、両側にラック１０４があることから、ワーク１０２の全周に転造が施される。この前進によってワーク１０２が楕円に変形することは想定内である。 図５のタイミングＴｂからＴｃにおいて、続い