転造と超音波振動押出しによる焼結合金歯車高強度化のための複合加工システムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555034
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 尾崎 龍夫 九州大学, 工学研究院, 教授 (40037742)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 良一 北九州大学, 国際環境工学部, 講師 (30253488) ; 山崎 進 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (70037993) ; 竹増 光家 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40207006) ; 横井 道治 昭和アルミニウム株式会社, 研究開発部・技術研究所, 主任研究員 ; 穂屋下 茂 佐賀大学, 理工学部, 講師 (70109221)
• Keywords: 焼結合金 / 歯車 / 仕上げ転造 / 超音波振動 / 押出し / 高強度化 / 複合加工システム / ローラ

Research Abstract

本研究では,乗用車トランスミッション用歯車の加工コストを大幅に低減するために,小型歯車の仕上げ加工用に開発実用化したねじ状工具による歯車仕上げ転造法と,超音波振動押出し加工法を組み合わせ,高強度で高精度な鉄系焼結合金歯車を高能率に生産できる複合加工システムを開発することを目的にしている.本年度の具体的研究実績は以下の通りである.
1.既に開発している転造盤を用いて焼結合金ローラおよび歯車の転造実験を行い,各種加工パラメータと転造特性の関係を定量化した結果,加工面垂直方向の実転造量を150μm以上に設定することにより,目標とする焼結材表面層の高密度化を達成でき,また二円筒面圧強度評価運転試験の結果から,仕上げ転造することにより面圧疲労強度が2倍以上増加することが分かった.
2.標準ホブおよび3種類の修整ホブにより歯切りした焼結合金素材歯車を,標準ねじ状工具および6種類の修整ねじ状工具で仕上げ転造し,比較評価した結果,最も修整量の大きいホブにより歯切りした素材歯車を標準ねじ状工具で転造した場合に極めて理想的な転造歯形が得られた.
3.修整ねじ状工具歯形の最適化を図るために,有限要素法を用いた数値シミュレーションとニューラルネットワークを組み合わせた歯形解析を行い,理想的な修整ねじ状工具歯形を推論できる初歩的なデータベースシステムを構築できた.
4.超音波振動押出し加工装置を試作開発し,これを用いて円柱状の焼結体プリフォームの押出し加工実験を行った結果,超音波振動は素材表面粗さの改善には寄与するが,表面層の高密度化にはあまり効果がないことが分かった.

Research Products

• [Publications] 竹増光家 et al.: "修整歯形工具による転造実験(第2報:ねじ状工具による焼結合金歯車の仕上げ転造)"平成12年度塑性加工春季講演会講演論文集. 105-106 (2000)
• [Publications] 穂屋下茂 et al.: "鉄系焼結合金の面圧強度向上に関する研究(第1報,バニシ転造の効果)"日本機械学会九州支部講演論文集. 008・2. 25-26 (2000)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "有限要素法による歯形解析(第3報:ねじ状工具による焼結合金歯車の仕上げ転造)"第51回塑性加工連合講演会講演論文集. 75-76 (2000)