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

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555034
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 竹増 光家 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40207006)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横井 道治 アイシン精機(株), 生産技術部・係長 ; 穂屋下 茂 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70109221) ; 山崎 進 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (70037993)
• 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 / クラウニング

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.本年度は昨年度に引き続きねじ状工具を用いる軸交差式転造装置の改造と,鉄系焼結合金歯車の転造加工性実験を行った.具体的研究実績は以下の通りである.
1.昨年度は焼結合金歯車の歯すじ方向のフレキシブルなクラウニング成形を可能とするために,ねじ式転造盤の素材送り機構にXYテーブルと2台のサーボモータを組み込み,加工中の素材の送り速度と工具への押込み量の設定を電子制御により逐次行えるようにした.本年度はこの機構にさらにフィードバック制御機能を組み込み,工具押込み量の指令値と実際のテーブル移動量に誤差がある場合,それを自動補正することができるようにした.これにより昨年問題となった転造率の減少等の問題が解決され,より高精度なクラウニング加工が可能となった.
2.本年度の新たな試みとして,加工中のねじ状工具の回転角速度と素材歯車のそれを同期させ,強制駆動による転造加工も行えるよう,装置駆動部の改造を行った.その結果,平歯車を転造した場合には,転造後の歯形精度がより改善され,特に修整ねじ状工具による転造では,問題となっていたピッチ点付近の中凹歯形が完全に解消された.ただ,問題として,はすば歯車の転造では特に加工開始端において歯形が悪化するという問題があり,これは現時点では強制駆動方式による転造でも解決できなかった.今後さらなる対策を施し,一年後のシステムの完成を目指す予定である.

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 (2002)
• [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)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "Consolidation of Surface Layer of P/M Roller and Gears by Finish Rolling"3^<rd> International Conference on Industrial Tools. 203-206 (2001)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "Rotary Forming of Gears and Clutch Hubs in Automatic Transmissions Using Screw-Shaped Tools"Proceedings of The Fifth Pusan-Kyushu Joint Seminar of Automobile Industrial Complexes. 54-61 (2001)
• [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,バシニ転造の効果)"日本機械学会論文集(C編). 67・661. 2953-2960 (2001)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "Consolidation of Surface Layer of P/M Gears by Finish Rolling with Screw-Shaped Tool"Proceedings of The JSME International Conference on Motion and Power Transmissions MPT2001-Fukuoka, Vol.I. 404-409 (2001)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "鉄系焼結合金ローラの軸交差式仕上げ転造による表面高密度化と面圧強度向上に関する研究"塑性と加工. 42・491. 1208-1212 (2001)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "修整歯車の転造と修整工具による転造の比較(第4報:ねじ状工具による焼結合金歯車の仕上げ転造)"第52回塑性加工連合講演会講演論文集. 297-298 (2001)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "軸交差式仕上げ転造プロセスの三次元FEM解析"第9回機械材料・材料加工技術講演会. 149-150 (2001)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "Crowning Process of R/M Gears for Automotive Transmissions by Finish Rolling Using Screw-Shaped Tool"Proceedings of JSME/ASME International Conference on Material and Processing. VOl.1. 533-538 (2002)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "Numerical Control Finish Rolling Process of Automotive Transmission Gears Using Screw-Shaped Tool"Advanced Technology of Plasticity 2002. Vol.1. 1405-1410 (2002)
• [Publications] 竹増光家 et al.: "ねじ状工具による鉄系焼結合金歯車の精密仕上げ転造(第1報:標準歯形工具による転造実験)"日本機械学会論文集(C編). 68・675. 3396-3401 (2002)