JPH0514766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、高周波加熱と焼入液の噴射とを組み
合わせた歯車の高周波焼入方法に関する。

＜従来の技術＞ 切削加工を終えた歯車は、周知のように、歯部
が形成された外周部分を硬化させるために焼入処
理を受ける。焼入処理の方法としては、高周波加
熱と焼入液の噴射とを組み合わせた方法が多用さ
れている。

従来のこの種の方法では、高周波加熱コイルの
内側で歯車を回転させて、その外周部分を加熱す
る。歯車の回転は、均一加熱のために、加熱時間
中に少なくとも数回は行われる。高周波加熱が終
了すると、歯車を焼入液に浸漬する。焼入液の中
では、第４図に示すように、環状のノズルヘツダ
６０の内側で歯車１０が回転し、ノズルヘツダ６
０よりその中心に向かつて噴射される焼入噴射液
３１により歯車１０の外周部分が急冷される。そ
の結果、第５図に示すように、歯車１０の外周部
分に全周にわたつて焼入硬化層１４が形成され
る。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところが、上記従来法では、加熱時と冷却時と
で歯車を同じ速度で回転させるために、冷却時の
回転速度が過大になり、歯車の外周部分が均一に
冷却されないという問題がある。すなわち、冷却
時に歯車の回転が速いと、歯底１２および歯面１
３の焼入硬度が低下すると共に、焼入有効深さＤ
が浅くなる。これは、ノズルヘツダから噴射され
た焼入噴射液が、歯車の特定の歯底１２および歯
面１３，１３を充分に冷却する前に、次の歯底１
２および歯面１３，１３が回転して来る結果、歯
底１２および歯面１３，１３の冷却が不足するか
らであると考えられる。そして、歯車がヘリカル
ギヤの場合は、焼入噴射液が充分に当たる歯面１
３と当たらない歯面１３とが生じるので、不均一
冷却の問題は一層顕著になる。

一方、冷却時の歯車の回転を遅くした場合に
も、歯底１２および歯面１３の焼入硬度が低下す
ると共に、焼入有効深さＤが浅くなる。冷却時の
歯車の回転を遅くすると、焼入噴射液が歯底１２
まで充分に行きわたるものの、歯底１２から跳ね
返つた焼入噴射液が次の焼入噴射液に衝突し、歯
面１３，１３間で気泡の発生等が起こつて、逆に
冷却が阻害されるからであると考えられる。この
ため、一部では焼入噴射液の噴射方向を傾けるこ
とが行われているが、そうすると、ヘリカルギヤ
の場合と同様に、焼入噴射液が充分に当たらない
歯面１３を生じる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、歯車の歯底および歯面の冷却
を促進し、これらの部分に充分な硬さおよび深さ
の焼入硬化層を形成できる歯車の高周波焼入方法
を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明にかかる歯車の高周波焼入方法は、歯車
の歯部が形成された外周部分を高周波加熱した
後、上記歯車を焼入液中に浸漬し、上記歯車の外
周側より外周部分に焼入液を噴射しつつ、上記歯
車を正逆両方向に揺動回転させると共に軸心方向
に上下動させることを特徴としている。

＜作 用＞ 加熱後の歯車の外周部分に焼入噴射液を噴射し
ながら、歯車を適宜の速度で正逆両方向に揺動回
転させることにより、焼入噴射液が歯底まで充分
に到達し、しかも、いずれの側の歯面にも焼入噴
射液が均等かつ充分に行きわたる。更に、歯面間
で生じる気泡は、歯車の軸心方向の上下動により
歯面間から排出される。従つて、歯底および歯面
が均一かつ充分に冷却される。

＜実施例＞ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明を実施した焼入方法の一例に
ついて、その加熱工程を示す断面説明図、第２図
はその冷却工程を示す断面説明図である。

焼入すべき歯車１０は、鉛直状のシリンダー２
０の先端部に同心状に装着される。

シリンダー２０は、焼入液３０を収容するタン
ク４０を貫通していて、図示されない駆動機構に
より正逆回転および上下動を行う。タンク４０の
上方には、高周波焼入される歯車１０を取り巻く
ように高周波加熱コイル５０が配設されている。
タンク４０の内部に配設された環状のノズルヘツ
ダ６０は、その内周面周方向に所定間隔で多数形
成されたノズル孔６１を有し、各ノズル孔６１よ
りノズルヘツダ６０の中心に向かつて焼入液を一
斉に噴射するようになつている。

なお、歯車１０の両側面に接合した円形の金属
板７０，７０はコンセントリングと呼ばれ、歯車
１０の両側面の加熱を抑えて焼入硬化層が両側面
に回り込むのを防ぐためのものである。

シリンダー２０に歯車１０を装着した後は、ま
ず、歯車１０を高周波加熱コイル５０の内側に設
置する。次いで、高周波加熱コイル５０に通電す
ると共に、シリンダー２０を回転させる。これに
より、高周波加熱コイル５０の内側で歯車１０が
回転し、その歯部が形成された外周部分が加熱さ
れる。外周部分を均一に加熱するために、歯車１
０の回転数は、通常は加熱時間中に数回以上とさ
れる。

歯車１０の加熱が終了すると、直ちにシリンダ
ー２０を下降させて、歯車１０をタンク４０内の
焼入液３０中に浸漬する。そして、歯車１０をノ
ズルヘツダ６０の内側に位置させ、ノズルヘツダ
６０のノズル孔６１より焼入液を噴射しながら、
シリンダー２０を適宜に遅い速度で正逆両方向に
揺動回転させつつ軸心方向に上下動させる。

そうすると、ノズルヘツダ６０より噴射される
焼入噴射液は、歯車１０の歯先１１は勿論のこ
と、歯底１２にも充分に到達する。また、歯車１
０の揺動回転により、いずれの側の歯面１３，１
３にも焼入噴射液が充分に当たる。更に、歯車１
０を軸心方向に上下動させるので、歯車１０の回
転速度低下に伴つて歯面１３，１３間に気泡が生
じても、その気泡が歯面１３，１３間から効率よ
く排出されると考えられる。従つて、歯車１０は
その歯先１１だけでなく歯底１２および歯面１
３，１３においても冷却が促進され、歯底１２お
よび歯面１３，１３に形成される焼入硬化層１４
の硬度および深さが増大する。

歯車１０を揺動回転させる際の回転速度は、適
宜遅くするが、速すぎる場合は焼入噴射液の歯底
１２への到達が不足し、回転速度を極端に低下さ
せた場合は均一冷却に支障が生じる。

揺動角度については、この角度が大きくなると
歯車１０が回転運動に近づき、極端に小さい角度
の場合も揺動回転の目的が充分に達せられない。
従つて、歯車１０の揺動角度は30〜60度の範囲が
望ましい。

歯車１０を軸心方向に上下動させる際の上下動
幅は、上下動の目的を充分に果たし、なおかつ焼
入噴射液が歯車１０の歯底１２および歯面１３，
１３に充分に到達するように、歯車１０の幅の1/
２〜１倍とするのがよい。

上下動周期についても同様の理由から２〜10秒
が望ましい。

歯車１０の焼入が終了した後は、シリンダー２
０を元の位置まで上昇させてシリンダー２０から
歯車１０を外す。

第３図は焼入を終えた歯車の歯底部の深さ方向
の硬度分布を、従来法と本発明法とについて示し
たグラフである。歯車はS45Cよりなるモジユー
ル５、直径330mm×幅80mmのヘリカルギヤである。

加熱は従来法、本発明法ともに予熱＋270kw×
30秒、10kHzの条件で行つた。冷却中は、従来法
では歯車を上記条件で一方向に連続的に回転させ
た。本発明法では歯車に揺動回転と軸心方向の上
下動とを与え、その条件は揺動角度30度、揺動周
期約８秒、上下動幅40mm、上下動周期８秒とし
た。焼入液は、いずれも冷却剤U.Q.A.5％、30℃
を使用した。

焼入硬化層としての有効硬度はヴイツカース硬
さで450Hv以上、ロツクウエル硬さで45HRc以
上であり、第３図に示されるように、この硬度が
確保される焼入有効深さは、従来法では1.2mmで
あるが、本発明法では1.5mmに増大している。し
かも、本発明法では深さ方向の全域で硬度の大幅
改善が図られている。

なお、上記実施例では、冷却時に歯車を焼入液
に浸漬したが、焼入液の噴射のみで冷却を行うこ
ともできる。

＜発明の効果＞ 本発明にかかる歯車の高周波焼入方法は、歯先
はもとより、歯底および歯面にも焼入噴射液を充
分に供給でき、歯底および歯面に形成される焼入
硬化層の硬度を高め、その深さを増大させること
により、歯車の品質向上に大きな効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した焼入方法の一例につ
いて、その加熱工程を示す断面説明図、第２図は
その冷却工程を示す断面説明図、第３図は焼入を
終えた歯車の歯底部の深さ方向の硬度分布を、従
来法と本発明法とについて示したグラフ、第４図
は従来法の冷却工程を示す平面図、第５図は焼入
を終えた歯車の断面図である。 １０…歯車、２０…シリンダー、３０…焼入
液、４０…タンク、５０…高周波加熱コイル、６
０…ノズルヘツダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 焼入すべき歯車を回転させながら、該歯車の
   歯部が形成された外周部分を高周波加熱した後、
   上記歯車を焼入液中に浸漬し、上記歯車の外周側
   より外周部分に焼入液を噴射しつつ、上記歯車を
   正逆両方向に揺動回転させると共に軸心方向に上
   下動させることを特徴とする歯車の高周波焼入方
   法。