专利名称：外齿轮的制造方法
技术领域：
本发明涉及在内齿轮的内侧与该内齿轮啮合的外齿轮的制造方法，特别是用于内齿轮的中心处于外齿轮周围内侧的齿轮传动装置的外齿轮的制造方法。
现有技术在现有技术中，在内齿轮的内侧有与该内齿轮内啮合的外齿轮、而且上述内齿轮的中心处于外齿轮周围内侧的齿轮传动装置已经是众所周知(符合国际分类F16H 1/32的传动装置)。
作为这种传动装置的代表例有内啮合行星齿轮结构，它具备第1轴、通过该第1轴的回转而回转的偏心体、通过轴承安装在该偏心体上能够偏心回转的多个外齿轮、通过以外销构成的内齿与该外齿轮内啮合的内齿轮、和通过仅对上述外齿轮提取该外齿轮的自转成分的内销而连接的第2轴。
图4及图5示出了具有这种结构的现有技术例。该现有技术例使上述第1轴作为输入轴，同时使第2轴作为输出轴，且固定内齿轮，使上述结构适用于“减速机”。
在图4及图5中，1为减速机箱，由两端的第1箱体1A、第2箱体1B和中央的兼内齿轮7的本体箱体1C构成。2为输入轴，3为输出轴，4、5是回转自由地支持输入轴2的轴承，6是回转自由地支持输出轴3的轴承。输入轴2和输出轴3配置在同一轴线上，支持输出轴3的轴承6嵌合在第一箱体1A中。
该减速机的齿轮传动机构，由设在输入轴2的外周可与该输入轴2一体回转的2个偏心体8、通过轴承9安装在该偏心体8外周并可以相对于输入轴2偏心回转的2枚外齿轮10、和内啮合该外齿轮10的兼用作箱体的内齿轮7构成。将外齿轮10支持在偏心体8周边的轴承9被嵌合在外齿轮10的中心孔11中。在外齿轮10的外周上设有次摆线齿形或圆弧齿形等外齿，在内齿轮7上设有由外销12构成的内齿。
在2枚外齿轮10的两侧配有1对承载体13、14。两承载体13、14由贯通外齿轮10的承载销孔15的多个承载销结合成一体。在外齿轮10上设有多个内销孔17，内销18被有间隙地嵌入其中。藉此，仅外齿轮10的自转成分通过内销18传达给两侧的承载体13、14。
另一端侧的承载体14与输出轴3的基端部形成一体，在该承载体14上形成的凹处嵌合着支持输入轴2另一端侧的轴承5。
另外，在一端侧的承载体13的内周，嵌合着支持输入轴2的一端侧的轴承4，该一端侧的承载体13，通过轴承19回转自由地被支持在第2箱体1B的内部。而且，将输入轴2和齿轮10等构成齿轮机构的元件组装在兼内齿轮7的本体箱体1C中，用螺栓将第1、第2箱体1A、1B固定在该本体箱体1C上，从而完成了图示的减速机。
以下说明该减速机的作用。
输入轴2回转1转时，偏心体8回转1转。因该偏心体8回转1转，外齿轮10在输入轴2的周边进行摇动回转，但其自转受内齿轮7限制，因此，外齿轮10一边与内齿轮7内接，一边仅大体上进行摇动。
现在，例如将外齿轮10的齿数取为N，内齿轮7的齿数取为N+1时，其齿数差是1。因此，输入轴2每回转1转，外齿轮10相对于固定在箱体1上的内齿轮7仅离开原来位置1齿分(自转)。这意味着输入轴2的1转被减速为外齿轮10的-1/N转。
该外齿轮10的回转因内销孔17及内销18的间隙，其摇动成分被吸收，仅自转成分通过内销18传达给输出轴3。
结果，达成结局减速比-1/N(负数表示逆回转)的减速。
另外，这种内啮合行星齿轮结构适用于现在的各种减速机或增速机。例如，在上述结构中，既可以将第1轴作为输入轴、第2轴作为输出轴，同时固定内齿轮，也可以将第1轴作为输入轴，内齿轮作为输出轴，同时固定第2轴而构成减速机。此外，在该结构中，将第2轴作为输入轴就可以构成“增速机”。
可是，构成这种内啮合行星齿轮机构的外齿轮，历来是按照下列工序顺序制造的。现参照图6进行叙述。
(1)首先，使原材料形成园盘。
(2)其次，在上述园盘上开在构成传动机构方面的机构上必要的孔(中心孔11、承载销孔15、内销孔17)。
(3)再在上述园盘的外周通过滚切形成次摆线齿形。
另外，(2)和(3)的工序那个在先都行。
(4)其次，通过热处理使齿面表面硬化。
(5)其次，通过磨削或切削中心孔进行精加工，以中心孔11为基准精加工内销孔17。
(6)然后，磨削齿面。此时，为了确保效率和精度，使磨削磨具的直径相对齿宽设定得充分大，在齿向方向使磨具回转并用磨具的周面磨削齿面。然后，除去在滚切阶段形成的齿面上的凹凸。另外，齿向方向是图中的箭头S的方向，齿形方向是图中箭头K的方向。
经过以上最后的磨削工序，得到作为传动机构的组装前的成品外齿轮。另外，也有其后追加如下工序的例子。
(7)实施喷丸硬化或滚筒抛光。
(8)再实施化成处理。
上述(8)的化成处理是指在滑动部分形成磷酸盐皮膜等化成处理以降低滑动部分摩擦系数的技术。该化成处理皮膜，其自体不是低摩擦系数，但在微小的凸凹处可保持多量的润滑油，因而可以低摩擦系数化。
如上所述，在现有技术的外齿轮的制造方法中，用滚切加工齿形，而且，对滚切后的齿面实施磨削，以积极地消除因滚切引起的表面的粗糙度。但是，因为用滚切加工齿形是一个一个地切，所以耗费加工成本。而且，由于为消除齿面的粗糙度在滚切后要精加工磨削齿面，所以仅这部分就工序多，使制作成本提高。
发明的内容本发明的目的在于，提供一种一方面采用能够大幅度降低制作成本的齿形加工法、一方面又能够良好维持外齿轮齿面润滑状态的外齿轮制造方法。
本发明通过下述手段解决上述课题在内齿轮的内侧与该内齿轮内啮合的外齿轮的制造方法中，具有通过冷锻加工使原材料形成园盘同时在该园盘的外周形成齿形的冷锻工序、和对在该冷锻工序中得到的园盘形成构成传动机构所必要的孔的工序，并且在成品中维持上述冷锻加工产生的齿面的表面粗糙度。
在上述构成的发明方法中，由于用冷锻制作齿形，而且在成品中原样维持冷锻中形成的齿形的齿面粗糙度，因此，能够相应于冷锻造模的模面的表面粗糙度，在齿面上残留微小的凹凸，在此凹凸上保持润滑油，就容易形成对齿面的油膜，从而能够谋求啮合阻力的减轻和磨耗的降低。结果，谋求了啮合噪音的降低、效率的提高等，不仅能够满足对这种齿轮所要求的性能，而且能够使其性能长期地持续维持。另外，重要的是省略磨削加工谋求了加工时间的缩短、省略磨削装置谋求了加工成本的降低。
另外，冷锻特有的效果能够期待齿面的加工硬化，因此，即使在省略后步工序的热处理的情况下，对于低负荷型的传动机构等也可以直接利用。因而特别适用于低负荷·低成本型的传动机械。不言而喻，如果在后步工序中进行热处理，由于可以提高齿面强度，所以能适用于高负荷型的传动机构。
另外，在冲压形成构成传动机构的孔的场合，与历来的用滚切的场合不同，可以用1次操作同时分别作出全部齿形和孔，从而能够降低加工成本。而且，由于冷锻工序和冲压工序可以分别用一次装卡加工，所以还能够对应于冷锻造模和冲压模的精度，简单高度地维持齿形的位置精度和各孔的位置精度。
附图的简单说明
图1是本发明的第1实施方式的外齿轮的制造方法的工序说明图。
图2是表示用现有技术方法和本发明方法形成的外齿轮的齿向方向的表面粗糙度的图，(a)是表示现有技术的滚切后进行磨削再施行滚筒抛光时的表面粗糙度的图，(b)是表示用冷锻得到的齿面表面粗糙度的图。
图3是表示由现有技术方法和本发明方法形成的外齿轮的齿形方向的表面粗糙度的图，(a)是表示现有技术的滚切后进行磨削之后施行滚筒抛光时的表面粗糙度的图，(b)是表示用冷锻得到的齿面表面粗糙度的图。
图4是包含本发明制造对象的外齿轮的内啮合行星齿轮机构的剖面图。
图5是图4的V-V向视剖面图。
图6是现有技术的外齿轮制造方法的工序说明图。
符号说明7-内齿轮10-外齿轮11、15、17-(为构成传动机构的)孔80-原材料81-园盘100-冷锻下模101-圆形凹部102-齿形形成部110-冷锻上模120-加工用下模121-凹部130-加工用上模131-凸部发明的实施方式以下根据图1说明本发明的实施方式。
此时的制造对象的外齿轮由于与图4、图5所示的外齿轮10形状相同，所以在图中标以相同的符号而进行说明。
该外齿轮10在外周具有次摆线齿形，在第1实施方式的制造方法中，按如下工序顺序进行加工制成成品。另外，图中的各个编号与以下的工序编号相对应。
(1)首先，准备圆柱状的原材料80。此时，作为材质使用适宜冷锻的SCM415(铬钼钢)等。
(2)将该圆柱状的原材料80固定在圆形凹部101的内周具有齿形形成部102的冷锻下模100内。然后，下降上模110，对原材料80加压，使其在径向外方延展，将原材料80形成园盘81，同时在园盘81的外周形成对应于齿形形成部102的外齿齿形(冷锻工序)。
(3)将该园盘81固定在冲压加工用的下模120中，使上模130下降，用下模120的凹部和上模130的凸部，冲压园盘81的不要部分82，形成构成传动机构必要的3种孔(中央孔11、承载销孔15、内销孔17)(冲压工序)。
(4)由此，得到具有外齿和各孔的外齿轮10。
只经过以上工序就制成外齿轮10的成品，也就是说，丝毫不经过齿面的磨削加工就制成成品，并原样残留对齿面冷锻产生的表面粗糙度，将其作为传动机构的一个元件进行组装。
这样，由于用冷锻加工制作外齿轮10的齿形，用冲压加工形成孔，所以与历来的用滚切的场合不同，能够用1次操作同时分别制作全部齿形和孔，从而可以降低加工成本。而且，由于冷锻工序和冲压工序可以分别用一次装卡加工，所以能够按照冷锻造模和冲压模的精度，简单高度地维持齿形的位置精度和各孔的位置精度。
另外，在使外齿轮10的齿面残留冷锻品的原样而省略后步磨削工序的场合，在齿面上能够相应于冷锻造模的模面形成的微小的凹凸。从而，在其齿面的凹凸上可以保持多量的润滑油，容易形成对齿面的油膜，而能够谋求摩擦阻力的减轻和长期持续的磨耗的降低。结果，能够谋求噪音值的降低、效率的提高等，得到作为这种齿轮的预定的性能。
另外，由于敢于省略磨削加工，因此缩短了加工时间和省略了磨削装置，从而可以降低加工成本，同时谋求了制造容易化和制造成本降低，因此能够提供廉价的制品。
以下参照实验数据，叙述用现有技术工序制作时和用本发明的工序制作时外齿轮表面粗糙度的不同。
图2表示在齿向方向测定时的粗糙度数据，图3表示在齿形方向测定时的粗糙度数据，各图的(a)表示磨削后滚筒抛光市的数据(现有技术)，(b)表示冷锻品的数据(本发明)。
磨削后滚筒抛光的场合，在齿向方向和齿形方向上都确保某种程度的平滑度(至少在初期性能时是这样)，得到充分满足对这种外齿轮所要求的诸特性的结果。
但是，若是涉及保持润滑油的性能，全体平滑的情况则是恶化，担心发生因运转条件发生切断齿面油膜，从而造成耐久性的降低。最重要的是花费加工时间且加工成本也高。
相反，仅冷锻的场合(本发明)，在齿向方向和齿形方向都残留比历来的磨削后滚筒抛光的场合大的凹凸。该凹凸相当大，可以认为，该凹凸完成了形成保持润滑油的空间的机能。
另外，用冷锻加工齿形的场合，由于能够期待齿面的加工硬化，所以，可以根据用途省略后步工序的热处理。即，对于低负荷型的传动机构等可以利用作为冷锻品的原样成品。
不言而喻，热处理可以根据用途按必要进行。
进行热处理的场合，为了修正热处理时的形变，可以再一次进行孔的精加工。
此时，一边以齿形上所定的多点作为基准点进行支持，一边精加工中心孔11和内销孔17。当精加工时，例如，一边使3根销接触齿形上的3个位置接触进行支持，一边磨削或切削中心孔11和内销孔17进行精加工。这样，在热处理工序后，以外齿轮10的齿形状的3点作为基准进行构成传动机构上重要的中心孔11和内销孔17的精加工时，可以更高度地维持相对于齿形的孔11、17的位置精度。
这里，要进一步确保作为外齿轮的性能的情况下，可以在上述冷锻工序、冲压工序和热处理工序之间，实施喷丸硬化或滚筒抛光。
喷丸硬化加工是用空气压或离心力将钢球(钢粒)加速，使其与齿面冲撞的喷丸加工的一种。藉此，在齿面产生残余压缩应力，能够使齿面平滑化，同时因加工硬化而提高耐久性。
另外，所谓滚筒抛光，是在槽(圆筒)中混入研磨材和药品(抛光剂)，通过给予回转或振动，使槽内的外齿轮和研磨材间产生相对运动，从而对外齿轮的表面进行磨削·研磨加工。通过滚筒抛光，能够期待表面的平滑化和因加工硬化产生的耐久性的提高。
对冷锻的状态的齿面追加实施喷丸硬化或滚筒抛光的工序时，对于成品，能够谋求齿形方向的齿面的平滑化，同时能够使齿向方向的断面形状形成更容易保持润滑油的形状。
发明的效果如以上说明的那样，按照本发明，由于用冷锻加工齿形，所以可以谋求加工容易化，能够降低制造成本。
另外，由于对作为传动机构组装前的成品维持冷锻形成的齿形的粗糙度，所以在作为传动机构组装的状态下能够格外提高齿面的润滑油保持能力。从而可以谋求摩擦阻力的降低和噪音的降低，能够长期持续维持这种外齿轮在实用上无问题的水平的特征。另外，由于能够期待冷锻加工产生的齿面加工硬化，所以即使在后步工序省略热处理的场合，对于低负荷型的传动机构等也可以直接利用，可以提供廉价的制品。
另外，在冲压工序形成构成传动机构所必要的孔的场合，由于其冷锻工序和冲压工序可以分别用一次装卡加工，所以能够简单高度地维持齿形和各孔的位置精度。
权利要求
1.外齿轮的制造方法，其是在内齿轮的内侧与该内齿轮内啮合的外齿轮的制造方法，其特征在于具有通过冷锻加工，将原材料形成园盘，同时在该园盘的外周形成齿形的冷锻工序；和对用该冷锻工序得到的园盘，形成为构成传动机构所必要的孔的工序，在成品中，维持上述冷锻加工产生的齿面的表面粗糙度。
2.外齿轮的制造方法，其是在内齿轮的内侧与该内齿轮内啮合的外齿轮的制造方法，其特征在于具有由冷锻加工，将原材料形成园盘，同时在该园盘的外周形成齿形的冷锻工序；和对用该冷锻工序得到的园盘进行冲压加工，形成为构成传动机构所必要的孔的冲压工序，在成品中，维持上述冷锻加工产生的齿面的表面粗糙度。
全文摘要
本发明提供的外齿轮的制造方法，其是比现有技术的工序少、能够良好维持外齿轮齿面的润滑状态以维持其质量、并且制造成本低廉的外齿轮。在内齿轮的内侧与该内齿轮内啮合的外齿轮的制造方法中，具有将原材料(80)固定在圆形凹部(101)的内周具有齿形形成部(102)的冷锻下模(100)内，对原材料(80)加压并在径向的外方延展，使原材料形成圆盘(81)，同时在圆盘(81)的外周形成外齿形的冷锻工序；和对该圆盘(81)进行冲压加工，形成构成传动机构必要的孔(11、15、17)的冲压工序，在成品中维持冷锻加工产生的齿面表面粗糙度。
文档编号F16H1/32GK1405469SQ0214824
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月13日 优先权日2001年9月13日
发明者中冈正孝 申请人:住友重机械工业株式会社