特開 2024-965 転造ダイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000965

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】転造ダイス

(51)【国際特許分類】

   B21H 5/00 20060101AFI20231226BHJP

【ＦＩ】

B21H5/00

【審査請求】有

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023075179

(22)【出願日】2023-04-28

(31)【優先権主張番号】P 2022099942

(32)【優先日】2022-06-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000115120

【氏名又は名称】ユニオンツール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091373

【弁理士】

【氏名又は名称】吉井 剛

(72)【発明者】

【氏名】吉野 貴文

(72)【発明者】

【氏名】桑原 直樹

(57)【要約】

【課題】中空材の転造加工において、転造ダイスを大型化することも転造加工時に特殊な構成の芯金を用いることもなく、被転造素材が周方向及び軸方向に伸長変形することを可及的に抑制し、所望の歯形を有する製品を得ることができる転造ダイスを提供する。
【解決手段】食付き部２の始端側から該食付き部２の転造方向所定位置までは、各加工歯５に、平面視において転造方向に対して所定の傾斜角度αで傾斜する複数の条溝６が設けられ、この条溝６により複数の分断加工歯５ａが形成され、この各分断加工歯５ａは、転造方向においてダイス本体１の幅方向に位相差を有するように配設されている転造ダイス。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイス本体の転造方向始端側から転造方向終端側に向かって、それぞれに加工歯が設けられた食付き部、仕上げ部及び逃げ部を有し、この加工歯により被転造素材の外周面を塑性変形させ所望の歯形を転造する転造ダイスであって、前記食付き部の始端側から該食付き部の転造方向所定位置までは、前記各加工歯に、平面視において転造方向に対して所定の傾斜角度で傾斜する複数の条溝が設けられ、この条溝により複数の分断加工歯が形成され、この各分断加工歯は、転造方向において前記ダイス本体の幅方向に位相差を有するように配設されていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項2】

請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯は、この分断加工歯が配設されている分断加工歯領域部において、前記被転造素材の転造幅全域が加工されるような位相差を有して配設されていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項3】

請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記条溝は、前記食付き部の始端位置から該食付き部の長さの６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項4】

請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記条溝は、前記食付き部の始端位置から該食付き部の長さの６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項5】

請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記条溝は、前記食付き部の始端から所定距離を隔てた位置から該食付き部の長さの６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項6】

請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記条溝は、前記食付き部の始端から所定距離を隔てた位置から該食付き部の長さの６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項7】

請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯の歯幅が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝は、前記分断加工歯の歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項8】

請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯の歯幅が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝は、前記分断加工歯の歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項9】

請求項３記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯の歯幅が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝は、前記分断加工歯の歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項10】

請求項４記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯の歯幅が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝は、前記分断加工歯の歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項11】

請求項５記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯の歯幅が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝は、前記分断加工歯の歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項12】

請求項６記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯の歯幅が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝は、前記分断加工歯の歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項13】

請求項１～１２いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記傾斜角度は、０．３５°～７．１０°であることを特徴とする転造ダイス。

【請求項14】

請求項１～１２いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記条溝は、平面視一直線状に設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項15】

請求項１３記載の転造ダイスにおいて、前記条溝は、平面視一直線状に設けられていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項16】

請求項１～１２いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯が設けられる前記分断加工歯領域部の転造方向終端側の所定範囲に漸減部が設けられ、この漸減部は、転造方向終端に向かって前記条溝の溝深さが徐々に浅くなり、且つ前記条溝の溝幅が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項17】

請求項１３記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯が設けられる前記分断加工歯領域部の転造方向終端側の所定範囲に漸減部が設けられ、この漸減部は、転造方向終端に向かって前記条溝の溝深さが徐々に浅くなり、且つ前記条溝の溝幅が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項18】

請求項１４記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯が設けられる前記分断加工歯領域部の転造方向終端側の所定範囲に漸減部が設けられ、この漸減部は、転造方向終端に向かって前記条溝の溝深さが徐々に浅くなり、且つ前記条溝の溝幅が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイス。

【請求項19】

請求項１５記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯が設けられる前記分断加工歯領域部の転造方向終端側の所定範囲に漸減部が設けられ、この漸減部は、転造方向終端に向かって前記条溝の溝深さが徐々に浅くなり、且つ前記条溝の溝幅が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転造ダイスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、金属製のスプライン、セレーション、歯車、ねじ、リードスクリュー、ウォームなどの製造においては、略円筒形状の被転造素材を転造歯型（加工歯）が形成された転造ダイスで挟み込み、圧力をかけながら被転造素材の外周面を塑性変形して所望の歯形を形成する転造加工が広く用いられている。

【0003】

この転造加工は、切削加工と比較した場合、量産性に優れ大量生産に最適であること、加工硬化により被転造品表面の硬度が高くなり、また強度が高まること、転造ダイスの加工歯と被転造素材とのバニシング効果により被転造品表面の加工面粗さが良好となること等のメリットがある。

【0004】

また、スプラインやセレーションはドライブシャフトやステアリングシャフトなどの自動車部品にも多く使用されており、近年の自動車の軽量化の要求に伴い上記スプラインなどの製品（被転造品）は中実品だけではなく、略円筒形状の中心軸に沿った円形断面の穴を有する中空品の要求も高まっている。

【0005】

ところで、被転造素材を中空材としてこの中空材の外周面に転造加工を行うと、この被転造素材が周方向及び軸方向に伸長変形して所望の歯形を有する製品を得ることができず、また、転造負荷が大きすぎる場合は被転造素材が割れることもある。

【0006】

このように被転造素材（中空材）が周方向及び軸方向に伸長変形することをできるだけ防ぐため、略円筒形状の中心軸に沿った穴に棒状の芯金（心棒、マンドレルなどと言うこともある。）を挿入した状態で転造加工を行う手段もとられてきたが、単に芯金を用いただけでは、所望の歯形を有する製品を得ることが困難であるという問題があった。

【0007】

また、食付き部、仕上げ部及び逃げ部が形成されている一般的な転造平ダイス、若しくは転造欠円ダイス（略円筒状の外周の一部が切欠されたような形状の転造ダイス）の食付き部は、この食付き部での転造加工が進むほど（転造方向終端側ほど）、被転造素材への加工歯の押し込み量（加工量）が増えるように形成されており、例えば、転造平ダイスにおいては、食付き部の加工歯は、この加工歯の歯先線（加工歯の歯先を結ぶ仮想線）が転造方向始端側から転造方向終端側に向かうほど被転造素材に近づく傾斜をなすように設けられている。

【0008】

この食付き部の加工歯の歯先線の傾斜度合を緩やかにして、被転造素材に対して少しずつ転造負荷をかけることで、被転造素材（中空材）が周方向及び軸方向に伸長変形することを防ぐ試みがされてきたが、所望の歯形を有する製品を得ることが困難であるという問題は解決されず、さらに、食付き部の長さを長くする必要があり、よって転造ダイスを大型化しなければならないという問題があった。

【0009】

このため、上記のような中空品を製造する場合、一般的には、略円筒形状の中実材に対してスプラインなどの所望の歯形を形成する転造加工を行い、その後に略円筒形状の中心軸に沿って円形断面の穴加工を行い中空の製品とする製造方法がとられるが、この方法では穴加工工程が増えるため製造コストが高まるという問題があった。

【0010】

そこで、これまで、特許文献１，２に示すような、中空材の転造加工方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０１４－０５４６４４号公報

【特許文献2】特開２００２－１４３９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

上記特許文献１には、２つの端部開口に連通する貫通孔を備えた中空材の貫通孔に複数の硬球からなる硬球群を収容し、２つの端部開口から治具を挿入し、２つの治具にて硬球群を加圧しながら中空材の位置決めをおこない、中空材の外周面に転造ダイスの歯形加工面を押し付けて中空材の外周面を転造し、転造後に貫通孔から硬球群を取り出して中空転造加工品を製造する、中空材の転造加工方法が開示されている。

【0013】

しかしながら、この方法は、芯金として円形断面の棒状のもの（所謂、丸棒）では無く複数の硬球からなる硬球群を使用する方法であって、中空材の貫通孔に複数の硬球からなる硬球群を収容する工程と、硬球群を加圧しながら中空材の位置決めをおこなう工程と、転造後に貫通孔から硬球群を取り出す工程が必要となるため加工時間がかかり過ぎてしまうという問題があり、量産性に優れ大量生産に最適な転造加工の利点を生かすことができない。

【0014】

また、上記特許文献２には、外周面に各凹部及び各凸部が互いに平行に軸方向に延在するとともに周方向に連続して設けられた凹凸部を有する内径マンドレルを円筒状の被加工体の中心軸孔に挿入し、内径マンドレルと共に被加工体を回転させながら被加工体の外周面に転造ダイスの歯形加工面を圧接して、該外周面に歯形を転造成形するものであり、内径マンドレルの外周面に設けられた各凸部を被加工体の内周面に圧接させながら転造成形するため、被加工体の内周面における周方向への材料流動を各凸部で規制することができ、被加工体が周方向に伸びる周長拡大を抑えることができる、中空歯車の製造方法が開示されている。

【0015】

しかしながら、この方法は、内径マンドレル（芯金）の外周面に設けられた各凸部を被加工体の内周面に圧接させながら転造成形するため、被加工体の内周面が変形してしまい被加工体の内径の寸法規格を満足できないことがあるばかりか、内径マンドレル（芯金）から被加工体を取り外すことに時間がかかり、さらには取り外すことさえできないことがある。

【0016】

本発明は、このような現状に鑑みなされたもので、中空材の転造加工において、転造ダイスを大型化することも転造加工時に特殊な構成の芯金を用いることもなく、被転造素材が周方向及び軸方向に伸長変形することを可及的に抑制し、所望の歯形を有する製品を得ることができる転造ダイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

【0018】

ダイス本体１の転造方向始端側から転造方向終端側に向かって、それぞれに加工歯５が設けられた食付き部２、仕上げ部３及び逃げ部４を有し、この加工歯５により被転造素材Ｗの外周面を塑性変形させ所望の歯形を転造する転造ダイスであって、前記食付き部２の始端側から該食付き部２の転造方向所定位置までは、前記各加工歯５に、平面視において転造方向に対して所定の傾斜角度αで傾斜する複数の条溝６が設けられ、この条溝６により複数の分断加工歯５ａが形成され、この各分断加工歯５ａは、転造方向において前記ダイス本体１の幅方向に位相差を有するように配設されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0019】

また、請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａは、この分断加工歯５ａが配設されている分断加工歯領域部７において、前記被転造素材Ｗの転造幅全域が加工されるような位相差を有して配設されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0020】

また、請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記条溝６は、前記食付き部２の始端位置から該食付き部２の長さＬ２の６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0021】

また、請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記条溝６は、前記食付き部２の始端位置から該食付き部２の長さＬ２の６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0022】

また、請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記条溝６は、前記食付き部２の始端から所定距離を隔てた位置から該食付き部２の長さＬ２の６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0023】

また、請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記条溝６は、前記食付き部２の始端から所定距離を隔てた位置から該食付き部２の長さＬ２の６０％～９５％の位置まで設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0024】

また、請求項１記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝６は、前記分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0025】

また、請求項２記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝６は、前記分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0026】

また、請求項３記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝６は、前記分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0027】

また、請求項４記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝６は、前記分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0028】

また、請求項５記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝６は、前記分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0029】

また、請求項６記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が３．３ｍｍ以下となるように構成され、且つ、前記条溝６は、前記分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0030】

また、請求項１～１２いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記傾斜角度αは、０．３５°～７．１０°であることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0031】

また、請求項１～１２いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記条溝６は、平面視一直線状に設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0032】

また、請求項１３記載の転造ダイスにおいて、前記条溝６は、平面視一直線状に設けられていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0033】

また、請求項１～１２いずれか１項に記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａが設けられる前記分断加工歯領域部７の転造方向終端側の所定範囲に漸減部７ｂが設けられ、この漸減部７ｂは、転造方向終端に向かって前記条溝６の溝深さＤが徐々に浅くなり、且つ前記条溝６の溝幅Ｗ２が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0034】

また、請求項１３記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａが設けられる前記分断加工歯領域部７の転造方向終端側の所定範囲に漸減部７ｂが設けられ、この漸減部７ｂは、転造方向終端に向かって前記条溝６の溝深さＤが徐々に浅くなり、且つ前記条溝６の溝幅Ｗ２が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0035】

また、請求項１４記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａが設けられる前記分断加工歯領域部７の転造方向終端側の所定範囲に漸減部７ｂが設けられ、この漸減部７ｂは、転造方向終端に向かって前記条溝６の溝深さＤが徐々に浅くなり、且つ前記条溝６の溝幅Ｗ２が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【0036】

また、請求項１５記載の転造ダイスにおいて、前記分断加工歯５ａが設けられる前記分断加工歯領域部７の転造方向終端側の所定範囲に漸減部７ｂが設けられ、この漸減部７ｂは、転造方向終端に向かって前記条溝６の溝深さＤが徐々に浅くなり、且つ前記条溝６の溝幅Ｗ２が徐々に狭くなるように構成されていることを特徴とする転造ダイスに係るものである。

【発明の効果】

【0037】

本発明は上述のように構成したから、中空材の転造加工において、転造ダイスを大型化することも転造加工時に特殊な構成の芯金を用いることもなく、被転造素材が周方向及び軸方向に伸長変形することを可及的に抑制し、所望の歯形を有する製品を得ることができる転造ダイスとなる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本実施例を示す説明平面図及び説明正面図である。

【図2】本実施例の食付き部の分断加工歯領域部を示す説明平面図である。

【図3】本実施例の条溝及び分断加工歯を示す説明側面図である。

【図4】本実施例の食付き部を示す説明正面図及び説明側面図である。

【図5】本実施例の食付き部の漸減部を示す説明平面図である。

【図6】本実施例の被転造素材の１溝目を加工する加工歯（分断加工歯）を示す説明図である。

【図7】実験１におけるオーバーピン径の測定結果を示すグラフである。

【図8】実験１における歯底円直径の測定結果を示すグラフである。

【図9】実験１における累積ピッチ誤差の測定結果を示すグラフである。

【図10】実験１における歯溝の振れの測定結果を示すグラフである。

【図11】本実施例の別例（条溝の深さが浅いタイプ）の条溝及び分断加工歯を示す説明側面図（ａ）及び説明平面図（ｂ）である。

【図12】本実施例（転造平ダイス）を用いた転造加工の概略説明図である。

【図13】本実施例の別例（転造欠円ダイスに適用した場合）を用いた転造加工の概略説明図（ａ）及び要部展開平面図（ｂ）である。

【図14】本実施例を用いた場合の被転造素材の１溝目の加工状態を示す説明図である。

【図15】本実施例を用いた場合の被転造素材の１溝目の加工状態を示す説明図である。

【図16】従来例を用いた場合の被転造素材の１溝目の加工状態を示す説明図である。

【図17】実験３におけるオーバーピン径の測定結果を示すグラフである。

【図18】実験３における歯底円直径の測定結果を示すグラフである。

【図19】実験３における歯形誤差の測定結果を示すグラフである。

【図20】実験３における歯筋誤差の測定結果を示すグラフである。

【図21】実験３における累積ピッチ誤差の測定結果を示すグラフである。

【図22】実験３における歯溝の振れの測定結果を示すグラフである。

【図23】本実施例の別例（分断加工歯領域部が食付き部始端から所定距離を隔てて設けられたタイプ）を示す説明平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

【0040】

本発明は、食付き部２の始端側から該食付き部２の転造方向所定位置までは、各加工歯５に、平面視において転造方向に対して所定の傾斜角度αで傾斜する複数の条溝６が設けられ、この条溝６により加工歯５が分断されることにより複数の分断加工歯５ａが形成され、この各分断加工歯５ａは、転造方向においてダイス本体１の幅方向に位相差を有するように（転造方向に隣接する分断加工歯５ａは、転造方向に沿った状態でなく歯筋方向にずれた状態で）配設されているから、食付き部２の分断加工歯領域部７において、被転造素材Ｗは断続的に加工され、さらに、加工歯５よりも押し込み面積が小さい分断加工歯５ａの歯先に加工負荷が集中することとなり、肉厚の薄い中空材の被転造素材Ｗを転造加工する場合でも、被転造素材Ｗの円周方向及び軸方向への伸長変形を可及的に抑制することができる。

【0041】

すなわち、従来のこの種の転造ダイスでは、図１６に示すように、ダイス本体21の歯筋方向に延設された加工歯25の歯先全面が被転造素材Ｗの歯溝を押し込む形となるため、被転造素材Ｗが肉厚の薄い中空材の場合、中実材を加工するようなダイスの歯溝に肉が盛り上ってくる作用が良好に行われず、よって、芯金を使用しない場合は、径方向に潰れてしまい、また、芯金を使用した場合でも、被転造素材Ｗの軸方向及び円周方向に変形してしまい所定の歯形まで塑性加工することができなかったが、本発明は、例えば、図１４，図１５に示すように、被転造素材Ｗに対する分断加工歯５ａの押し込み位置が、転造加工の進展に伴い順次、歯筋方向に移動しながら断続的な加工が行われ、さらに、被転造素材Ｗを押し込む面積が小さくなり、加工負荷が各分断加工歯５ａの歯先に集中し、被転造素材Ｗの肉の盛り上がりを改善し、所望の形状に形成することが可能となる。それにより、被転造素材Ｗが肉厚の薄い中空材の場合でも、周方向及び軸方向への伸長変形を抑制することができるものとなる。

【実施例0042】

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

【0043】

本実施例は、ダイス本体１の転造方向始端側から転造方向終端側に向かって、それぞれに加工歯５が設けられた食付き部２、仕上げ部３及び逃げ部４を有し、この加工歯５により被転造素材Ｗの外周面を塑性変形させ所望の歯形を転造する転造ダイスに係るものであり、具体的には、本実施例は、本発明の転造ダイスを、スプライン、セレーション及び歯車等を転造する転造平ダイスに適用したものである。

【0044】

以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。

【0045】

本実施例において、ダイス本体１は、図１に示すように、平面視長方形状に形成され、底面８は、基準面となるような平坦面に形成され、また、この底面８の反対側に位置する上面には、被転造素材Ｗに歯形を形成する多数の加工歯５が設けられており、この加工歯５の歯先線（加工歯５の歯先を結ぶ仮想線）を図１の説明正面図において実線で示している（図１の下側の図）。

【0046】

また、本実施例のダイス本体１は、被転造素材Ｗの滑り防止（被転造素材Ｗの加工歯５に対する位置ずれ防止）を目的として、加工歯５が設けられるダイス上面の転造方向始端側から転造方向終端側に向かって所定範囲にショットブラスト処理が施されている（本実施例では図中符号Ｌ２で示す食付き部２の長さ（全長）の約２／３の範囲（図中符号ＳＢで示す範囲）にショットブラスト処理が施されている。）。なお、図中符号Ｌ１は、食付き部２、仕上げ部３及び逃げ部４の各転造方向範囲（長さ）の和を示す。

【0047】

また、本実施例は、通常のスプライン（被転造素材Ｗの軸方向に平行に歯形が形成されるスプライン）加工用の転造平ダイスであり、ダイス本体１において、食付き部２、仕上げ部３及び逃げ部４のそれぞれの加工歯５は、正面視山型（略台形状）に形成され、ダイス本体１の幅方向、具体的には、転造方向に対して直交する方向に向かって直線的に延設された直線加工歯に構成され、転造方向に向かって所定間隔で並設されている。なお、加工歯５の延設方向を転造方向に直交する方向に対して傾斜する方向とすることで、ヘリカルスプライン、はすば歯車（ヘリカルギヤ）等を加工するための転造ダイスに適用することができる。

【0048】

具体的には、食付き部２の加工歯５は、転造方向始端側から転造方向終端側に向かって徐々に歯丈が高くなり、被転造素材Ｗの外周部を徐々に押し込み、歯形を盛り上げ形成するように構成され、また、仕上げ部３の加工歯５は、一定の歯丈（食付き部２の終端の加工歯５と略同じ歯丈）に設定され、食付き部２で形成された歯形を製品寸法に仕上げるように構成され、また、逃げ部４の加工歯５は、転造方向終端側に向かって下り傾斜する傾斜面に設けられ、転造方向終端側に行くにつれ、徐々に先端面の位置が低くなるように構成されている。

【0049】

また、本実施例の食付き部２は、図１に示すように、始端位置から転造方向所定位置までは、各加工歯５が複数の条溝６によりダイス本体１の幅方向に分断された複数の分断加工歯５ａが設けられた分断加工歯領域部７に構成されている。なお、図中符号Ｘは、前記分断加工歯領域部７の転造方向範囲（長さ）を示す。

【0050】

この分断加工歯領域部７においては、図２に示すように、分断加工歯５ａは、ダイス本体１の幅方向においては直線的に配設され、また、転造方向においてはダイス本体１の幅方向に位相差を有して配設されている。具体的には、分断加工歯領域部７内の分断加工歯５ａは、分断加工歯領域部７において被転造素材Ｗの転造幅全域若しくは転造幅略全域が加工されるような位相差を有して配設されている。

【0051】

ここで、転造幅とは、被転造素材Ｗにして転造加工によって歯形が形成される軸方向の範囲を指す。

【0052】

また、本実施例の分断加工歯領域部７は、食付き部２の始端位置から該食付き部２の長さＬ２の６０％～９５％の位置まで設けられている。

【0053】

この分断加工歯領域部７、言い換えると、分断加工歯５ａを食付き部２の始端から設けることで、所定長さの食付き部２において分断加工歯領域部７の範囲を広く設定することができ、これにより、分断加工歯５ａによる転造加工が多く行われることになり、本発明の効果、すなわち、被転造素材Ｗの円周方向及び軸方向への伸長変形の抑制効果がより良好に発揮されるものとなる。

【0054】

なお、分断加工歯領域部７については、食付き部２の始端から始まる構成でなく、図２３に示すように、食付き部２の始端より適宜な距離を隔てた位置から始まる構成としても良い。この場合、分断加工歯領域部７が設けられる位置（分断加工歯領域部７が始まる位置、言い換えると、条溝６の始端位置）は、被転造素材Ｗの０．５～２回転分の距離を隔てた位置とすることが好ましい。

【0055】

また、分断加工歯５ａが設けられる範囲を食付き部２の長さＬ２の６０％～９５％の位置までとする理由は、分断加工歯５ａが食付き部２の長さの半分以下の位置までしか無い場合、所望の効果が発揮されず、また、食付き部２の全長に亘って設けられると、言い換えると、仕上げ部３との境界位置まで設けられると、仕上げ部３の加工歯５により転造加工がされた後でも被転造素材Ｗに形成された歯形の歯筋が整わず、転造加工後の歯面にキズ（条溝６に起因する溝痕）が残ってしまうおそれがあるからである。したがって、分断加工歯５ａが設けられる範囲の上限位置は、仕上げ部３との境界位置よりも僅かでも手前（転造方向始端側）に設定すれば良く、食付き部２の長さＬ２の９５％の位置までとすることがより好ましい。

【0056】

また、分断加工歯５ａを形成する条溝６（加工歯５を分断する条溝６）は、砥石による研削加工により、図３に示すような、底部側から上方に向かって溝幅が広くなるテーパー溝に形成されている。なお、条溝６の形成は、前記加工に限定されず、例えばレーザー加工等により形成しても良い。

【0057】

また、条溝６の溝幅Ｗ２は、後述する分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１に対して溝幅Ｗ２が狭すぎる場合、従来品（条溝６がなく分断加工歯５ａが形成されていないもの）に近づく形状となるため肉厚の薄い被転造素材Ｗで変形抑制効果が十分に得られず、また、歯幅Ｗ１に対して溝幅Ｗ２が広すぎる場合は未加工部ができてしまうことで仕上げ部３での加工負荷が大きくなり過ぎてしまい被転造素材Ｗが変形してしまうため、この条溝６の溝幅Ｗ２は、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１から設定する必要がある。

【0058】

この点を踏まえ、条溝６の溝幅Ｗ２は、本実施例の作用効果を損ねない範囲で適宜設定可能であるが、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１と同等若しくはそれよりも狭い溝幅の方が好適であり、具体的には、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１／条溝６の溝幅Ｗ２の比率が０．９～１．８となるように設定することが好ましい。

【0059】

なお、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１／条溝６の溝幅Ｗ２の比率が０．９の仕様（後述する実験例２の仕様）は歯幅Ｗ１に対して溝幅Ｗ２がやや広い仕様となり、この場合、食付き部２の分断加工歯領域部７においては未加工部が僅かに残るが、転造幅略全域が加工されるので、仕上げ部３で加工負荷が大きくなり過ぎることはないため、上記の通り好ましい範囲に含まれるものであり、「分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１と同等（の溝幅）」に含まれるものである。

【0060】

また、本実施例において、条溝６の溝幅Ｗ２は、図３に示すように、条溝６の上縁部（最も溝幅が広い部分）におけるダイス本体１の幅方向における溝幅を意味し、また、本実施例において、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１は、図３に示すように、分断加工歯５ａの先端面におけるダイス本体１の幅方向における歯幅を意味する。

【0061】

また、本実施例の条溝６は、転造方向始端側から転造方向後端側に向かって食付き部２の加工歯５の傾斜（加工歯５の歯先線の傾斜）に沿って設けられ、加工歯５の歯先を基準とする条溝６の溝深さＤは一定の深さとなるよう設定されている。なお、条溝６の溝深さＤは、本実施例の作用効果を損ねない範囲で適宜設定可能であり、加工歯５の歯先を基準として一定の深さに設定されなくても良い。

【0062】

また、本実施例において、条溝６の溝深さＤは、加工歯５の歯丈以上の深さに設定され、加工歯５を完全に分断するように構成されているが、本実施例の作用効果を発揮する所定深さであれば、図１１に示すように、加工歯５の歯丈よりも浅い深さに設定しても良い。例えば、条溝６の溝深さＤは、被転造素材Ｗの加工性に応じて設定すれば良い。被転造素材Ｗが転造加工により盛り上がり易い材質（展延性が高い材質）の場合は、条溝６の溝深さＤを深く設定（例えば、加工歯５の歯丈以上に設定）すれば良く、盛り上がり難い材質（加工硬化性が大きい材質）の場合は、分断加工歯５ａの強度低下による転造加工時の欠損を防ぐため条溝６の溝深さＤを浅く設定（加工歯５の歯丈よりも浅く、例えば加工歯５の歯丈の５０％の深さに設定）すれば良い。

【0063】

また、本実施例の条溝６は、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が３．３ｍｍ以下となるように、分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で設けられている（分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が前記値よりも大きい値（幅広となる値）に設定されると、肉厚の薄い被転造素材Ｗでの変形抑制効果が十分に得られなくなってしまう。）。

【0064】

なお、本実施例は、前述の通り、通常のスプライン（被転造素材Ｗの軸方向に平行に歯形が形成されるスプライン。）加工用の転造平ダイスであるため、歯筋方向とダイス本体１の幅方向は一致する。

【0065】

分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１を狭くするほど被転造素材Ｗの変形抑制効果を得ることができるが、その反面、欠けが生じやすくなり、工具寿命が短くなる問題が生じてしまう。そのため、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１の設定には、被転造素材Ｗの変形抑制効果と工具寿命のバランスを考慮する必要がある。

【0066】

具体的には、ダイスの１歯目の転造方向の歯先幅を閾値とし、これよりも歯幅Ｗ１を狭くしてしまうと非常に欠けが生じやすくなるため、歯幅Ｗ１は、ダイスの１歯目の転造方向の歯先幅以上に設定することが好ましい。

【0067】

この点を踏まえ、本実施例の条溝６は、完全形状（２条の条溝６で区分されている状態）の分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１が０．５ｍｍ以上３．３ｍｍ以下となるように、分断加工歯５ａの歯筋方向に等間隔で並設されている。

【0068】

また、本実施例の条溝６は、転造方向に対してダイス本体１の幅方向、言い換えると、加工歯５の歯筋方向に向かって傾斜して設けられている。具体的には、平面視（歯丈方向視）において転造方向に対して所定の傾斜角度αで斜めに設けられ、さらに、各条溝６は、図２に示すように、転造方向において平面視一直線（直線的且つ連続的）に設けられている。条溝６をこのように設けることで、容易に分断加工歯５ａを転造方向においてダイス本体１の幅方向に位相差を有した状態で配設することが可能となる。

【0069】

なお、条溝６は、本実施例のように平面視一直線に設けられることに限定されるものではなく、図１１（ｂ）に示す本実施例の別例のように、平面視で一直線に沿って一直線状（直線的且つ断続的）に設けても良い。

【0070】

具体的には、本実施例の条溝６は、平面視において転造方向に対して０．３５°～７．１０°の角度（傾斜角度α）で斜めに設けられており、本実施例は、分断加工歯５ａが歯丈方向に最も深く被転造素材を押し込む量（最大加工量）を０．１４ｍｍ以内とし、条溝６を前記角度で設けることで、分断加工歯領域部７において被転造素材Ｗが０．５～２回転する間に、被転造素材Ｗの転造幅全域若しくは転造幅略全域が加工され、未加工部が形成されないように構成されている（傾斜角度αが大きくなると転造中に被転造素材Ｗに対して軸方向へ負荷がかかり、被転造素材Ｗに曲がりが生じるおそれが高くなるため、傾斜角度αは前記の範囲を超えないように設定することが好ましい。）。

【0071】

分断加工歯５ａの最大加工量を０．１４ｍｍ以内に設定しなければならない理由は、実験例１～３（本実施例：分断加工歯５ａの最大加工量０．１４ｍｍ）を含む各種実験の結果によるものであり、最大加工量が０．１４ｍｍを超える場合は、被転造素材への加工負荷が大きくなり過ぎてしまい、被転造素材Ｗが円周方向および軸方向へ伸長変形してしまうためである。

【0072】

例えば、モジュール０．３、スプラインの歯数６６、食付き部加工量０．０５５ｍｍ／回転のスプライン加工用ダイスの場合、被転造素材Ｗが２回転する間に転造幅全域若しくは転造幅略全域が加工されるように条溝６を設定すると分断加工歯５ａの最大加工量（２回転目の加工量）は０．１３７５ｍｍで０．１４ｍｍ以内となるため本発明の効果が得られる構成となる。これに対して、モジュール１．０、スプラインの歯数２７、食付き部加工量０．１４ｍｍ／回転のスプライン加工用ダイスの場合、被転造素材Ｗが２回転する間に転造幅全域若しくは転造幅略全域が加工されるように条溝６を設定すると分断加工歯５ａの最大加工量（２回転目の加工量）は０．３５ｍｍとなり０．１４ｍｍを超えてしまうため、被転造素材Ｗが周方向及び軸方向へ伸長変形してしまい良好な結果が得られない。この場合、最大加工量が０．１４ｍｍを超えないようにするためには０．５回転毎に転造幅全域若しくは転造幅略全域が加工されるように条溝６を設定しなければならない。

【0073】

具体的には、歯先円直径φ２１，モジュール０．３，歯数６６のスプラインの場合では、ダイス本体１の全長Ｌは４１０ｍｍ、食付き部２の長さＬ２は２８９ｍｍとなり、条溝６のピッチＰを０．７８２ｍｍとし、被転造素材Ｗが２回転で転造幅全域若しくは転造幅略全域を加工させる場合は、傾斜角度αは０．３５°（MIN）、条溝６のピッチＰを６．９６７ｍｍとし、被転造素材Ｗが１回転で転造幅全域若しくは転造幅略全域を加工させる場合は、傾斜角度αは５．８８°（MAX）となる。

【0074】

また、歯先円直径φ１７．４，モジュール０．４７，歯数３６のスプラインの場合では、ダイス本体１の全長Ｌは４１０ｍｍ、食付き部２のＬ２は３０４ｍｍとなり、条溝６のピッチＰを１．３４７ｍｍとし、被転造素材Ｗが２回転で転造幅全域若しくは転造幅略全域を加工させる場合は、傾斜角度αは０．７３°（MIN）、条溝６のピッチＰを６．９６７ｍｍとし、被転造素材Ｗが１回転で転造幅全域若しくは転造幅略全域を加工させる場合は、傾斜角度αは７．１０°（MAX）となる。

【0075】

また、歯先円直径φ２７．５，モジュール１．０，歯数２７の場合では、傾斜角度αは１．７９°～４．１３°となる（後述する実験例１～４参照）。

【0076】

また、本実施例の分断加工歯領域部７の転造方向終端側においては、漸減部７ｂが設けられている。

【0077】

具体的には、漸減部７ｂは、分断加工歯領域部７の終端の６歯～１２歯の加工歯５を含む範囲に設定され、この漸減部７ｂの各加工歯５に設けられる条溝６は、分断加工歯領域部７のうち漸減部７ｂより転造方向始端側の始端側分断加工歯領域部７ａに設けられた条溝６よりも浅い溝深さ、且つ、狭い溝幅に設定され、さらに、漸減部７ｂの終端に近い加工歯５に設けられる条溝６ほど、浅い溝深さ且つ狭い溝幅に設定されている。

【0078】

また、この漸減部７ｂにおける条溝６の溝深さは、始端側分断加工歯領域部７ａと漸減部７ｂとの境界から漸減部７ｂの終端に向かって曲線的に浅くなっても良いし、例えば、以下のように設定される漸減角度ｇ（図４参照）の勾配に沿って徐々に直線的に浅くなっても良い。

【0079】

漸減角度ｇ＝arctan（始端側分断加工歯領域部７ａと漸減部７ｂとの境界での条溝６
の溝深さＤ／漸減部７ｂの転造方向の長さ）

【0080】

この漸減部７ｂを設けることで、始端側分断加工歯領域部７ａと、食付き部２のうち分断加工歯領域部７より転造方向終端側での、条溝６の有無による加工歯５の形状の変化を穏やかにし、それにより加工負荷の急激な変化を抑え、被転造素材の伸長変形を抑えることができる。

【0081】

なお、本実施例の食付き部２は、図１に図示するように歯先線の勾配が一定に、すなわち、食付き部２における加工量（被転造素材Ｗの１回転あたりの加工量）が一定に設定されているが、食付き部２に関しては、食付き部２の始端側の所定範囲を食付き１段目、残りの食付き部２を食付き２段目として、食付き１段目の歯先線の勾配を大きくし、食付き２段目の歯先線の勾配を小さくして、食付き１段目では加工量が多く、食付き２段目では加工量が少なくなるように構成しても良い。

【0082】

また、本実施例は、前記のとおり、本発明の転造ダイスを図１２に示すような転造平ダイスに適用した場合であるが、本発明の転造ダイスは、図１３に示すような転造欠円ダイスにも適用可能である。

【0083】

転造欠円ダイスは、その回転方向が転造方向であり、その外周面に形成された転造歯型は、転造方向始端側から順に、転造欠円ダイスの回転軸から加工歯５の歯先までの距離が夫々異なる食付き部２、仕上げ部３及び逃げ部４が連続して設けられるものである。なお、転造欠円ダイスの場合、条溝６は転造欠円ダイスの回転軸周りにリード角αで螺旋状に設けられ、このリード角αは、転造平ダイスにおける傾斜角度αに相当するものである（図１３（ｂ）参照）。

【0084】

このように条溝６を転造欠円ダイスの回転軸周りに螺旋状に設けることで、この条溝６は、転造欠円ダイスの条溝６が形成されている食付き部２の平面視において転造方向に対して所定の傾斜角度αで傾斜し、且つ、転造方向において平面視一直線状（わずかに湾曲している略直線状態）となるように設けられるものである。言い換えると、この条溝６は、図１３（ｂ）に示すように、転造欠円ダイスの外周面を平面に展開した展開状態において、転造平ダイス同様、転造方向に対して所定の傾斜角度αで傾斜し、且つ、転造方向において平面視一直線となるように設けられるものである。したがって、転造欠円ダイスにおいて、条溝６を転造欠円ダイスの回転軸周りに螺旋状に設けることで、以下に説明する転造平ダイスに適用した場合の作用効果と同等の作用効果を奏する。なお、転造欠円ダイスは略円筒形状であることに由来し、平面視した場合、視認範囲の左右方向（転造方向）端部側に位置する条溝６がわずかに湾曲しているように見えるが、本実施例では、このわずかに湾曲しているように見える状態も「平面視一直線状」に含むこととする。

【0085】

本実施例は上述のように構成したから、食付き部２の分断加工歯領域部７において、分断加工歯５ａが被転造素材Ｗに対して押し込み位置をダイス本体１の幅方向に移動しながら断続的に加工を行うこととなり、さらに、被転造素材Ｗを押し込む面積が加工歯５で被転造素材Ｗを押し込む場合に比べて小さくなり、加工負荷が各分断加工歯５ａの歯先に集中することにより、被転造素材Ｗへ分断加工歯５が食付き易くなり、被転造素材Ｗが肉厚の薄い中空材の場合でも、周方向及び軸方向への伸長変形を抑制することができるものとなる。

【0086】

中空材に対するスプラインの転造加工においては、被転造素材Ｗの肉厚に対するスプラインの歯丈の割合が大きいほど、周方向及び軸方向への伸長変形が大きなって所望の歯形を形成することが困難となり、また、被転造素材Ｗの外径（被転造素材Ｗの直径）に対する内径（被転造素材Ｗの中空部の直径）の割合が大きいほど、すなわち、被転造素材Ｗの肉厚が薄いほど、周方向及び軸方向への伸長変形が大きなって所望の歯形を形成することが困難となる。

【0087】

具体的には、本出願人のこれまでの実績では、モジュール０．３～１．１のスプラインを想定した場合、芯金無しで良好に（伸長変形を伴わずに）中空材の被転造素材Ｗを加工できるのは、被転造素材Ｗの肉厚に対するスプラインの歯丈の割合が１７％以下、且つ、被転造素材Ｗの外径（被転造素材Ｗの直径）に対する内径（被転造素材Ｗの中空部の直径）の割合が４７％以下の場合に限られており、また、芯金を用いても、被転造素材Ｗの肉厚に対するスプラインの歯丈の割合が２０％以下、且つ、被転造素材Ｗの外径（被転造素材Ｗの直径）に対する内径（被転造素材Ｗの中空部の直径）の割合が５５％以下の場合でしか良好に加工できなかったが、本実施例を用いることで、被転造素材Ｗの肉厚に対するスプラインの歯丈の割合が２０％以下、且つ、被転造素材Ｗの外径（被転造素材Ｗの直径）に対する内径（被転造素材Ｗの中空部の直径）の割合が５５％以下の条件を満たすものまでは、芯金無しで良好に加工することができ、また、芯金を用いることで、被転造素材Ｗの肉厚に対するスプラインの歯丈の割合が３０％以下、且つ、被転造素材Ｗの外径（被転造素材Ｗの直径）に対する内径（被転造素材Ｗの中空部の直径）の割合が７０％以下の条件を満たすものまで良好に加工することができるようになる。

【0088】

以下は、上述した本実施例の効果を裏付ける実験（評価実験）である。

【0089】

＜実験１＞
表１，２に示すような、従来の一般的な転造平ダイス（以下、「従来例１」、「従来例２」という。）と、本実施例において分断加工歯５ａの歯幅等の構成が異なる実験例１～４の転造平ダイスとの計６つの転造平ダイスを用いて、中空材の被転造素材Ｗに対して一般的な芯金を使用したスプライン転造加工を行い、被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無について評価した。

【0090】

なお、表１に記載の各符号については、Ｌ：ダイス本体１の長さ、Ｌ２：食付き部２の長さ、Ｘ：分断加工歯領域部７の転造方向範囲（長さ）、Ｘ／Ｌ２：食付き部２の長さＬ２（食付き部長さＬ２）に対する分断加工歯領域部７の範囲Ｘ（分断加工歯領域部７の転造方向範囲における長さ）の割合である（図１参照）。

【0091】

また、表２に記載の符号については、Ｗ１：分断加工歯５ａの歯幅、Ｗ２：条溝６の溝幅、Ｐ：条溝６のピッチ、α：条溝６の傾斜角度、β：条溝６の溝角度、Ｄ：条溝６の溝深さ、Ｗ３：食付き部２における分断加工歯領域部７の１歯目の転造方向歯先幅、Ｗ１／Ｗ３：分断加工歯５ａの歯幅比率、ＤＰ：ダイスのスプラインピッチ（転造方向におけるスプラインの加工歯のピッチ）、Ｗ１／Ｗ２：分断加工歯５ａの歯幅と条溝６の溝幅の比率である（図２，３参照）。

【0092】

【表1】

【0093】

【表2】

【0094】

具体的には、肉厚が異なる中空材の被転造素材Ｗ（肉厚４ｍｍ～８ｍｍ）に対して、芯金を使用して以下の条件でスプライン転造加工を行い、それぞれのオーバーピン径、歯底円直径、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れを測定し、この測定結果より被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。

【0095】

＜加工条件等＞
・スプライン仕様：歯先円直径φ２７．５×Ｚ２７×ｍ１．０×ＰＡ３７．５°
歯丈：１．２ｍｍ
ここで、Ｚはスプラインの歯数、ｍはモジュール、ＰＡは圧力角を指す記号である。
・被転造素材の材質：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
・素材径：２６．４６ｍｍ
・加工量：従来例１及び実験例１～３：０．１４ｍｍ／回転，
従来例２及び実験例４：０．０９ｍｍ／回転
・食付き部２の１歯目の歯丈ｈ：従来例１及び実験例１～３：０．６９６４ｍｍ，
従来例２及び実験例４：０．６４６４ｍｍ
・転造ダイスの材質：ダイス鋼（ＳＫＤ１１）
・被転造素材１回転あたりに進む転造方向の距離：８３．１ｍｍ
（＝転造方向におけるスプラインの加工歯のピッチＤＰ３．０７７７ｍｍ×Ｚ２７）
・加工条件：転造幅中央位置でオーバーピン径規格中央値狙い
＜使用した芯金＞
・材質：炭素鋼鋼材（焼入れ）
・芯金寸法及び内径寸法：下表３参照

【0096】

【表3】

【0097】

また、実験例１～４について、さらに説明すると、被転造素材Ｗの溝数を下ダイスの１歯目を基準（１溝目）とし、実験例１～３ではダイスの食付き部長さＬ２を４４９ｍｍ、食付き部２の歯数を１４６歯で設計した場合、図６に示すように、下側のダイスでは、１歯目、２８歯目、５５歯目、８２歯目、１０９歯目及び１３６歯目の加工歯５が被転造素材Ｗの１溝目を加工する歯となり、また、上側のダイスでは、被転造素材Ｗ半回転で下ダイス１歯目が加工した溝と同じ溝を加工するため、１４歯目、４１歯目、６８歯目、９５歯目及び１２２歯目の加工歯５が被転造素材Ｗの１溝目を加工する歯となる。実験例４ではダイスの食付き部長さＬ２を７５４ｍｍ、食付き部２の歯数を２４５歯で設計した場合、図６に示すように、下側のダイスでは、１歯目、２８歯目、５５歯目、８２歯目、１０９歯目、１３６歯目、１６３歯目、１９０歯目、２１７歯目及び２４４歯目の加工歯５が被転造素材Ｗの１溝目を加工する歯となり、また、上側のダイスでは、被転造素材Ｗ半回転で下ダイス１歯目が加工した溝と同じ溝を加工するため、１４歯目、４１歯目、６８歯目、９５歯目、１２２歯目、１４９歯目、１７６歯目、２０３歯目及び２３０歯目の加工歯５が被転造素材Ｗの１溝目を加工する歯となる。その上で、実験例１～４では、被転造素材Ｗ半回転（０．５回転）毎に転造幅全域若しくは転造幅略全域を加工するように条溝６の位相（ダイス本体１の幅方向へのずれ量）を設定した。

【0098】

表４に各測定項目の規格を示す。また、表５に評価結果を示す。なお、評価結果においては、評価項目であるオーバーピン径、歯底円直径、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れの全ての項目が表４に示す規格内の場合を○、評価項目の一つでも規格外が発生した場合を×とした。評価を行っていないものについては、－とした。

【0099】

【表4】

【0100】

【表5】

【0101】

表５に示すように、従来例１においては、肉厚が８ｍｍ，７ｍｍ，６ｍｍの被転造素材Ｗに対しては周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状が得られたが、肉厚が５ｍｍ以下の被転造素材Ｗでは周方向及び軸方向の伸長変形が生じることが確認された。これに対して、実験例１～４（本実施例）においては、全てのダイスにおいて、肉厚５ｍｍの被転造素材Ｗに対しても周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状が得られることが確認され、さらに、従来例１や実験例１～３と比較して食付き部長さＬ２を長く設定した従来例２においても、肉厚４ｍｍの被転造素材Ｗに対しては周方向及び軸方向の伸長変形が生じることが確認されたが、食付き部長さＬ２を従来例２と同じ長さに設定した実験例４（本実施例）においては、肉厚４ｍｍの被転造素材Ｗに対しても周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状が得られることが確認された。

【0102】

また、表６及び図７～１０は、従来例１及び実験例１～４における肉厚５ｍｍの被転造素材Ｗをスプライン転造加工した際の詳細結果である。

【0103】

【表6】

【0104】

表６に示すように、従来例１においては、周方向及び軸方向の伸長変形が生じたことにより、オーバーピン径、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れの３項目で規格外が発生した。これに対して、本実施例（実験例１～４）においては、全ての項目で規格外の発生は無く、周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状が得られた。

【0105】

なお、実験例１のダイス仕様をベースとして条溝６の溝深さＤを浅い深さに変更して０．１０ｍｍに設定し、上記実験と同条件でのスプライン転造加工及び評価についても実施した。条溝６の溝深さＤが０．９５ｍｍ（実験例１）の場合と同様に全ての評価項目で規格外の発生は無く、周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状が得られた。

【0106】

実験例１でのスプライン転造加工においては、食付き部２の分断加工歯領域部７において、被転造素材Ｗが０．５回転する毎に被転造素材Ｗ上の同じ歯溝にして、転造幅方向（被転造素材Ｗの軸方向）の異なる位置に分断加工歯５ａが接触する。加工量が０．１４ｍｍ／回転であるため、０．０７ｍｍ（０．１４ｍｍ×０．５）以上の深さで溝深さＤが設けられていれば、転造加工中に条溝６が被転造素材Ｗに接触することはないためである。

【0107】

＜実験２＞
実験２では、実験１で用いた従来例１及び実験例１～４を用い、肉厚が異なる中空材の被転造素材Ｗ（肉厚６ｍｍ～８ｍｍ）に対して、芯金を使用せず、実験１と同条件でスプライン転造加工を行い、それぞれのオーバーピン径、歯底円直径、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れを測定し、この測定結果より被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。

【0108】

表７に評価結果を示す。なお、評価結果においては、実験１と同様、評価項目であるオーバーピン径、歯底円直径、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れの全ての項目が表４に示す規格内の場合を○、評価項目の一つでも規格外が発生した場合を×とした。

【0109】

【表7】

【0110】

表７に示すように、従来例１では、肉厚が７ｍｍ以上ないと周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状を得ることができなかったが、実験例１～４（本実施例）では、肉厚が６ｍｍの被転造素材Ｗに対しても、芯金を使用せずとも、周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状が得られるという優れた結果が確認された。

【0111】

＜実験３＞
実験３では、スプライン仕様や被転造素材の材質等の加工条件等を実験１と異なる条件で転造加工を行い、被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。

【0112】

具体的には、表８，９に示すような、本実施例において実験例１～４の転造平ダイスと仕様が異なる実験例５～８の転造平ダイスを用いて、中空材の被転造素材Ｗに対して芯金を使用せずにスプライン転造加工を行い、オーバーピン径、歯底円直径、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れを測定し、この測定結果より被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した（実験例７,８は、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１を最小幅（実験例７）、最大幅（実験例８）に設定した場合における被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価である。）。なお、表８，９に記載の各符号の説明については、実験１と同様であるため省略する。

【0113】

【表8】

【0114】

【表9】

【0115】

＜加工条件等＞
・スプライン仕様：歯先円直径φ１７．４×Ｚ３６×ｍ０．４７×ＰＡ４５°
歯丈：０．５１２ｍｍ
ここで、Ｚはスプラインの歯数、ｍはモジュール、ＰＡは圧力角を指す記号である。
・被転造素材の材質：炭素鋼（Ｓ４３Ｃ）
・素材径：１６．９１ｍｍ
・加工量：実験例５，７，８：０．０５ｍｍ／回転，実験例６：０．０３１ｍｍ／回転
・食付き部２の１歯目の歯丈ｈ：０．２８９ｍｍ
・転造ダイスの材質：ダイス鋼（ＳＫＤ１１）
・被転造素材１回転あたりに進む転造方向の距離：５３．０ｍｍ
・加工条件：転造幅中央位置でオーバーピン径規格中央値狙い
・芯金不使用（被転造素材Ｗの両端を正センタで保持）
なお、実験３では、肉厚が異なる２種類の中空材の被転造素材Ｗ（肉厚４．２ｍｍと３．５ｍｍ）で周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。

【0116】

表１０に各測定項目の規格を示す。また、表１１に評価結果を示す。また、図１７～２２に実験例５，６についての各測定項目の測定結果を示す。なお、評価結果においては、評価項目であるオーバーピン径、歯底円直径、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れの全ての項目が表１０に示す規格内の場合を○、評価項目の一つでも規格外が発生した場合を×とした。

【0117】

【表10】

【0118】

【表11】

【0119】

表１１に示すように、実験例５～８の全ての実験例において、いずれの肉厚に対しても周方向及び軸方向の伸長変形が抑制された良好な加工形状が得られることが確認された。

【0120】

また、図１７～２２に示すように、実験例５に対して実験例６の方が全体的に良好な結果が得られた。これは条溝６のピッチＰを半分にして分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１を半分に狭くしたことで変形抑制効果が向上したことに起因するものと考える。

【0121】

＜実験４＞
実験４では、実験３と仕様の異なるスプライン（歯先円直径φ２１×Ｚ６６×ｍ０．３×ＰＡ３０°）について、被転造素材Ｗの素材径を２０．４２ｍｍ（材質：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ））とし、中空材の被転造素材Ｗに対して芯金を使用せずに転造加工を行い、被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。

【0122】

具体的には、表１２に示すような分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１を最小幅に設定した場合（実験例９）と、最大幅に設定した場合（実験例１０）のオーバーピン径、歯底円直径及びゲージ評価を測定し、この測定結果より被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。なお、実験例９,１０の各ダイス本体１の設定条件は表１３のとおりである。また、表１２，１３に記載の各符号の説明については、実験１と同様であるため省略する。

【0123】

【表12】

【0124】

【表13】

【0125】

表１４に各測定項目の規格を示す。また、表１５に評価結果を示す。なお、評価結果においては、評価項目の全てが規格内の場合を○、評価項目の一つでも規格外が発生した場合を×とした。

【0126】

【表14】

【0127】

【表15】

【0128】

表１５に示すように、分断加工歯５ａの歯幅Ｗ１を最小幅の０．５０３ｍｍに設定した実験例９及び歯幅Ｗ１を最大幅の３．３ｍｍに設定した実験例１０において、いずれの肉厚に対しても各評価項目は全て規格内となる結果が得られた。

【0129】

＜実験５＞
実験５は、分断加工歯領域部７の位置が異なるダイスで中空材の被転造素材Ｗに対して芯金を使用せずに転造加工を行い、被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。

【0130】

具体的には、表１６に示すような分断加工歯領域部７を食付き部２の始端から設けた場合（実験例１１）と、分断加工歯領域部７を食付き部２の始端から被転造素材Ｗの２回転分の距離を隔てた位置から設けた場合（実験例１２）のオーバーピン径、歯底円直径、歯形誤差、歯筋誤差、累積ピッチ誤差及び歯溝の振れを測定し、この測定結果より被転造素材Ｗの周方向及び軸方向の伸長変形の有無を評価した。

【0131】

なお、実験５では、スプライン仕様が歯先円直径φ１８×Ｚ２２×ｍ０．８×ＰＡ４０°であるスプラインついて、被転造素材Ｗの素材径を１６．８９ｍｍ（材質：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ））とした。また、実験例１１,１２の各ダイス本体１の設定条件は表１７のとおりである。また、表１６，１７に記載の各符号の説明については、実験１と同様であるため省略する。

【0132】

【表16】

【0133】

【表17】

【0134】

表１８に評価結果を示す。なお、評価結果においては、評価項目の全てが規格内の場合を○、評価項目の一つでも規格外が発生した場合を×とした。

【0135】

【表18】

【0136】

表１８に示すように、分断加工歯領域部７を食付き部２の始端から被転造素材Ｗの２回転分の距離を隔てた位置から設けた場合においても、各肉厚に対して各評価項目は全て規格内となる結果が得られた。

【0137】

なお、本実施例は、上記実験１～実験５において、被転造素材Ｗを中空材として本発明の優れた効果を確認したものであるが、被転造素材Ｗを中実材として転造加工した場合においても、被転造素材Ｗが周方向及び軸方向に伸長変形することを可及的に抑制し、所望の歯形を有する優れた製品を得ることができる。

【0138】

また、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

【符号の説明】

【0139】

１ ダイス本体
２ 食付き部
３ 仕上げ部
４ 逃げ部
５ 加工歯
５ａ 分断加工歯
６ 条溝
７ 分断加工歯領域部
７ｂ 漸減部
Ｄ 条溝の溝深さ
Ｌ２ 食付き部の長さ
Ｗ 被転造素材
Ｗ１ 分断加工歯の歯幅
Ｗ２ 条溝の溝幅
α 条溝の傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】