JP2001105077A

JP2001105077A - 鍛造方法およびその装置

Info

Publication number: JP2001105077A
Application number: JP28251499A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fukui; 毅福井; Yasuyuki Kageyama; 靖之景山
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】高速鍛造法における被鍛造材の曲がりの発生
を抑制する。【解決手段】本発明は、高速鍛造方法において、被鍛
造材を、その一方端側のマニプレータで把持して逆方端
方向へ移動させつつ該被鍛造材の長さ方向の中途まで鍛
造した後、被鍛造材に対しその軸に直角の複数方向から
金敷を繰り返し同時往復して曲がり矯正しつつ前記一方
端方向へ移動させ、次いで前記被鍛造材を逆方端方向に
移動させて該逆方端側のマニプレータで把持し、前記逆
方端方向へ移動しつつ前記鍛造を継続する鍛造方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被鍛造材に対し、
その軸に直角の複数方向からの金敷による同時圧下動作
と、その軸方向への移動動作とを交互に繰り返し与え
て、前記被鍛造材をその軸方向に鍛伸する所謂高速鍛造
方法およびその鍛造装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来鍛造方法として、鍛造ハンマ、鍛造
プレスによる自由鍛造方法が一般に用いられてきた。こ
れらの方法は、所定の温度に加熱した被鍛造材を、固定
の下金敷と昇降可能な上金敷との一対の金敷間で繰り返
し圧下するものであった。これら従来の方法では、ＳＰ
Ｍ（槌打回数／分）が低いため、鍛造能率が低い、鍛造
加工中の温度低下のため、一般には再加熱を必要とする
等の問題があった。

【０００３】上記従来の鍛造方法に対して、棒状等の被
鍛造材を、その一方端または両方端をマニプレータで把
持してその軸方向へ間歇的に移動させること（丸断面材
の場合自転運動も付加される）と、その軸に直角の複数
方向から金敷により同時に圧下することを交互に高頻度
で繰り返して、前記軸方向に鍛伸する高速鍛造法が提案
され実用化されている。この高速鍛造法は、鍛造能率が
高く、ＳＰＭしたがって時間当たりの鍛造加工熱（鍛造
時の機械的エネルギが被鍛造材中で変換される熱量）
が、大きいので、加工中の冷却による温度低下が緩和さ
れ（または温度上昇する場合もある）、再加熱の必要性
が解消または低減される利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の鍛造方
法において、鍛造中に被鍛造材が曲がってしまうことが
あった。この曲がりの原因は、従来の鍛造方法では一方
の金敷が固定し、他方の金敷のみが打撃運動を繰り返す
という大きな不均衡によるものと考えられ、これに対し
て高速鍛造法では、被鍛造材の軸に対して対称の複数の
方向から同時に圧下が加えられるから、重力、温度分
布、素材の寸法ムラ等不均衡の事項はあるがいずれも決
定的理由はなく、したがって大きな曲がりは発生しない
ものと考えられていた。しかし、本発明者らの検討によ
ると、無視し得ない大きな曲がりが発生する場合がある
ことがわかった。また、本発明者の検討によれば、被鍛
造材が円形断面材の場合、被鍛造材をその軸の回りに自
転させつつ、鍛造する場合には曲がりの発生は少ない
が、断面形状が円形以外の場合、被鍛造材を回転させな
いで鍛造すると特に曲がりの発生が大きくなった。

【０００５】上述した高速鍛造法による曲がりの発生
は、不詳であるが、たとえば重力が間接的原因となって
ほぼ下記の過程へ経ることによる端部の曲がりが考えら
れる。。すなわち、高速鍛造法において、鍛造パスの初
期に被鍛造材は、その一方の端部（後端）で片持ちばり
（梁）状に把持され、その理想の軸心に対して十字状、
Ｘ字状等対称な複数の方向から同時に圧下が加えられ
る。この時保持部分の誤差と重力により被鍛造材は、そ
の軸心が理想の軸心よりも下方に位置し、したがって、
図１Ａのように鍛伸作業が例えば先端からある長さ方向
位置まで進行した場合の圧下において、被鍛造材は、先
ず下方の金敷の打撃により上方に振れ、続いて上方
への振れ運動中に、上方の金敷による打撃をうけ、その
後全部の金敷の挟圧による鍛伸作用を受けること、上
記の際の打撃は打撃直前の相対速度がの場合に比し
格段に大きく、したがって被鍛造材の先端側は上方に大
きく曲がることになるのである。

【０００６】前記端部の曲がりは、それが生じたままそ
のパスを終了することができ、次ぎのパスで幾分か矯正
されるが、その残余の曲がりは、さらにその次のパスで
の曲がりに加算されると思われる。なお、鍛造装置本体
の出入り口の一方に被鍛造材を下方から支持する高さ調
整可能のシューまたはローラを設ける場合があるが、こ
のシュー等の設置目的は、鍛造作業開始に先立って被鍛
造材の先端を鍛造装置本体の金敷間に導くことである。
そして、その高さ位置は、鍛造時の被鍛造材との衝突に
よる激しい衝撃を防止すべく鍛造中の被鍛造材に対して
十分低くされており、したがって、これらシュー等は上
記の振れを防止して前述の先端部の曲がりを防止する
には役立たない。

【０００７】前述の先端部の曲がりは、そのパスの後続
の部分の曲がりを助長し、それが過度の場合、後続の矯
正工程での曲がり取り工数を増加する、矯正工程までの
ハンドリング中での疵発生の原因となる等の問題点を有
する。本発明は、高速鍛造法における被鍛造材の曲がり
の発生を抑制することにより曲がりに付随する問題を解
決することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、高速鍛造パス
の途中でその方向の鍛造を中止し、逆方向に戻しなが
ら、鍛造装置の金敷により曲がり矯正を行う工程を追加
することにより、合理的な曲がり矯正が実現できること
を見いだし本発明に到達した。

【０００９】すなわち本発明は、被鍛造材に対しその軸
に直角の複数方向から金敷を繰り返えし同時往復して鍛
造する鍛造装置本体と、該鍛造機本体に対向した両側に
配され、前記被鍛造材の端部を把持し、前記鍛造材の移
動および／または回動動作を行うマニプレータとを具備
した鍛造装置による鍛造方法において、前記被鍛造材
を、その一方端側のマニプレータで把持して逆方端方向
へ移動させつつ該被鍛造材の長さ方向の中途まで鍛造し
た後、被鍛造材に対しその軸に直角の複数方向から金敷
を繰り返し同時往復して曲がり矯正しつつ前記一方端方
向へ移動させ、次いで前記被鍛造材を逆方端方向に移動
させて該逆方端側のマニプレータで把持し、前記逆方端
方向へ移動しつつ前記鍛造を継続する鍛造方法である。

【００１０】また、本発明の鍛造装置は、被鍛造材に対
しその軸に直角の複数方向から金敷を繰り返えし同時往
復して鍛造する鍛造装置本体と、該鍛造機本体に対向し
た両側に配され、前記被鍛造材の端部を把持し、前記鍛
造材の移動および／または回動動作を行うマニプレータ
と、前記鍛造装置本体と前記マニプレータとを制御する
制御装置とを具備する鍛造装置において、前記制御装置
は、前記鍛造装置本体と前記マニプレータとを、前記被
鍛造材を、その一方端側の前記マニプレータで把持して
逆方端方向へ移動させつつ該被鍛造材の長さ方向の中途
まで鍛造した後、被鍛造材に対しその軸に直角の複数方
向から金敷を繰り返し同時往復して曲がり矯正しつつ前
記一方端方向へ移動させ、次いで前記被鍛造材を逆方端
方向に移動させて該逆方端側のマニプレータで把持し、
前記逆方端方向へ移動しつつ前記鍛造を継続するように
制御する鍛造装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の重要な特徴は、前記被鍛
造材を、その一方端側のマニプレータで把持して逆方端
方向へ移動させつつ該被鍛造材の長さ方向の中途まで鍛
造した後、被鍛造材に対しその軸に直角の複数方向から
金敷を繰り返し同時往復して曲がり矯正しつつ前記一方
端方向へ移動させるようにしたことである。具体例を示
す図１に基づいて説明する。長方形断面の被鍛造材１
は、Ｅで示すように水平に対して４５度傾斜された断面
を、Ｘ字状の四方向から金敷2a、2b、3a、3bで同時に圧
下して鍛造される。図１中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、本発明
における鍛造課程を説明する図であり、それぞれ図１Ｅ
のＹ−Ｙ矢視図である。

【００１２】Ａにおいて、長方形断面の被鍛造材１はそ
の一方端（左端）をマニプレータの爪４で把持され、他
方端の方向へ押し込み移動されつつ金敷2a、2b、3a、3b
の繰り返えし同時往復による圧下により、該鍛造材の長
さ方向の中途まで鍛造されている。この際、金敷のベア
リング部分から右方に突出した部分１′は、たとえば、
かつ断面係数が小さい方向、したがって上４５度方向へ
曲がる。本発明においては、図１Ａの状態を継続して、
鍛造パスを終了するのではなく、図１Ｂに示すように、
逆方向に送り直しつつ、曲がり矯正を行うものである。
すなわち、被鍛造材１は、金敷2a、2b、3a、3bを繰り返
えし同時往復させつつ前記一方端方向（左方向）へ移動
され、該移動中に金敷2a、2bによる挟圧により、曲がり
の矯正を行う。

【００１３】次いで、図１Ｃのように、被鍛造材１を他
方端方向に移動させて該他方端側のマニプレータで該他
方端側端部を把持して、Ｄのように他方端方向に移動し
つつＡの鍛造が継続される。なお、図１Ｄでは、その後
被鍛造材１は、左端部まで鍛造される。通常は該左端部
は該部が鍛造される直前に爪４による把持は開放され
る。

【００１４】本発明の高速鍛造装置は、鍛造装置本体、
マニプレータおよびこれらを制御する制御装置からな
り、本発明は、上記本発明の鍛造方法の動作を前記制御
装置によって自動的に行うことができる。具体的には、
たとえば複数のパスからなる一連の連続鍛造加工のパス
回数、各パスでの減面率、送り速度等の作業条件は、予
め制御卓から制御装置の制御コンピュータに入力され、
該コンピュータ内で処理されて指令信号に変換されてス
トックされ、該指令信号は実作業の進行に応じて、その
都度、鍛造装置本体やマニプレータに伝達され実行する
ようにすれば良い。

【００１５】

【実施例】本発明および比較例、それぞれの方法によ
り、被鍛造材：材質；SKD11、幅；１５０ｍｍ、厚
み；１００ｍｍ、長さ；７０００ｍｍ、および被鍛造材
：同様にSKS5、２５０ｍｍ、５０ｍｍ、８０００ｍｍ
を高速鍛造装置により、被鍛造材は８パス、被鍛造材
は7パスにより、それぞれ表１に示す区分により、所
定断面形状に仕上げた。被鍛造材にはその第６、７お
よび８パスに、被鍛造材にはその第６パスおよび第７
パスにそれぞれ挿入した。比較例はこれらを挿入しない
ものである。

【００１６】表１に、上記各テストの結果を、被鍛造材
の端部１ｍあたりの曲がり値で示す。表から分るよう
に、本発明によれば端部の曲がり値を、比較例の１３〜
２０％（８→１、１０→２）に低減できることが分る。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
被鍛造材の曲がりを低減でき、これは次工程である矯正
での作業時間の短縮、矯正工程までのハンドリング中で
の疵の抑制等の効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各ステップを説明する図である。

【符号の説明】

１：被鍛造材、２：金敷、３：金敷、４：マニプレータ
の爪、５：マニプレータの爪

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被鍛造材に対しその軸に直角の複数方向
から金敷を繰り返えし同時往復して鍛造する鍛造装置本
体と、該鍛造機本体に対向した両側に配され、前記被鍛
造材の端部を把持し、前記鍛造材の移動および／または
回動動作を行うマニプレータとを具備した鍛造装置によ
る鍛造方法において、前記被鍛造材を、その一方端側の
マニプレータで把持して逆方端方向へ移動させつつ該被
鍛造材の長さ方向の中途まで鍛造した後、被鍛造材に対
しその軸に直角の複数方向から金敷を繰り返し同時往復
して曲がり矯正しつつ前記一方端方向へ移動させ、次い
で前記被鍛造材を逆方端方向に移動させて該逆方端側の
マニプレータで把持し、前記逆方端方向へ移動しつつ前
記鍛造を継続することを特徴とする鍛造方法。
【請求項２】被鍛造材に対しその軸に直角の複数方向
から金敷を繰り返えし同時往復して鍛造する鍛造装置本
体と、該鍛造機本体に対向した両側に配され、前記被鍛
造材の端部を把持し、前記鍛造材の移動および／または
回動動作を行うマニプレータと、前記鍛造装置本体と前
記マニプレータとを制御する制御装置とを具備する鍛造
装置において、前記制御装置は、前記鍛造装置本体と前
記マニプレータとを、前記被鍛造材を、その一方端側の
前記マニプレータで把持して逆方端方向へ移動させつつ
該被鍛造材の長さ方向の中途まで鍛造した後、被鍛造材
に対しその軸に直角の複数方向から金敷を繰り返し同時
往復して曲がり矯正しつつ前記一方端方向へ移動させ、
次いで前記被鍛造材を逆方端方向に移動させて該逆方端
側のマニプレータで把持し、前記逆方端方向へ移動しつ
つ前記鍛造を継続するように制御することを特徴とする
鍛造装置。