JP2004291067A - 逐次成形加工方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】逐次成形加工の際にワークに発生する加工歪を自動的に除去する手段を提供する。
【解決手段】逐次成形加工装置１００は、テーブル１１０上にワーク１０を把持している。また、テーブル１１０に垂直にスピンドルを有する。逐次成形加工は、スピンドルに逐次成形加工工具１５０を装着し、ワーク１０に加工部２０を成形する。逐次成形が終了すると、スピンドルの工具を歪取工具２００に交換し、歪取工具２００から熱風を噴射して加工部２０の稜線２０ａ，２０ｂを焼なまし、加工歪を除去する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス金型を使用しないで金属材料を成形する逐次成形加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
棒状の工具を金属板素材の表面に当接しつつ、成形すべき製品の形状に対応して、等高線に沿って逐次成形を加える逐次成形加工手段は、下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４４４号公報（欧州特許出願公開第１１４７８３２Ａ２号）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、逐次成形加工方法により加工すべき製品の形状を示す。
逐次成形加工は、加工素材である金属板ワーク１０をＸ軸とＹ軸が形成する平面に保持し、加工部２０のＺ軸方向の等高線に沿って成形工具１５０を移動しつつ金属板を延伸させて製品１を形成する技術である。
加工中は、金属板１０は、その周辺又は成形工具１５０の移動を阻害しない位置を取付治具により保持されている。
【０００５】
図５に示すように、成形後に、取付治具から外すと、製品１ａは、加工時の歪応力の影響により、平端部１０ａが所定の形状１０に対して変形する。
本発明は、上述した不具合を解消する逐次成形加工方法及び装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の逐次成形加工方法は、金属加工素材に対して逐次成形加工工具を当接しつつ等高線に沿って成形加工を施す逐次成形加工方法であって、前記逐次成形加工工具を金属加工素材に当接しつつ等高線に沿って移動させて逐次成形加工する工程と、次に逐次成形加工が終了した製品に対して歪発生部に熱を供給する工程を備えるものである。
【０００７】
そして、逐次成形加工装置は、金属加工素材の周辺を把持するワークホルダ及びワーククランプを有するテーブルと、テーブルが形成する平面に対して垂直な方向に配設されるスピンドルと、テーブルとスピンドルを相対的に移動制御する手段を備える。
【０００８】
また、歪取工具は、スピンドルに押入されるシャンク部と、熱風噴出部と、供給される空気を過熱する電気ヒータと、噴出部の熱風の温度を検知するセンサと、センサのデータに基づいてヒータを制御するコントローラを備えるものである。さらに、歪取工具の熱風噴出部を加工部の表面に対して所定の間隔を保って制御する手段を備えるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の逐次成形加工装置の成形工程を、図２は、歪取工程を示す説明図である。
図１において、全体を符号１００で示す逐次成形加工装置は、Ｘ−Ｙ平面状に配置される成形加工素材である金属板のワーク１０を載置するテーブル１１０と、ワークの周辺をテーブルに把持するワーククランプ１２０を有する。ワーク１０は、その周辺をテーブル１１０とワーククランプ１２０の間で把持され、固定される。テーブル１１０の中心には成形部２０に相等する金型がある。テーブル１１０およびワーククランプ１２０は前記金型に対して上下方向の垂直方向に移動する。
【００１０】
逐次成形加工工具１５０は、図示しないスピンドル等に装着され、ワーク１０に対してＸ−Ｙ平面に沿って相対移動されるとともに、Ｚ軸方向（垂直方向）にも制御される。
逐次成形加工は、テーブル１１０とワーククランプ１２０に把持されたワーク１０に対して逐次成形加工工具１５０を当接させて、成形部２０の形状に沿ってＸ−Ｙ平面上を相対移動させつつ、成形部２０の等高線に沿って逐次成形加工工具１５０をＹ軸方向、次にＸ軸方向、次にＹ軸方向、次にＸ軸方向に移動して逐次成形加工を行う。このようにして、逐次成形加工工具１５０が、前記金型を一周回転すると、下方（Ｚ軸方向）に逐次成形加工工具１５０は移動し、またテーブル１１０、ワーククランプ１２０も下方に移動し、次に逐次成形加工工具１５０は成形部２０の等高線に沿って移動し、これを繰り返す。
【００１１】
逐次成形加工条件は、ワーク１０の材質により変化する。
例えば、ワーク１０がアルミ合金の板材であるときには、工具とワークの間の移動速度は、最大で毎分３００００ｍｍ程度であり、等高線のピッチは、０．５ｍｍ程度である。
加工中は、工具１５０の先端は、常にワークに接触している。
【００１２】
図２は、本発明装置における歪取を示す説明図である。
先ず、逐次成形加工装置１００の逐次成形加工工具１５０をスピンドルに取付けた状態で、成形部２０を得る逐次成形加工を行う。成形部２０を得ると、逐次成形加工工具１５０をスピンドルから取外し、歪取工具２００を装着する。この工具交換は、工具自動交換装置を用いて、自動的に行うことができる。
【００１３】
図３は、歪取工具２００の詳細を示す説明図である。
歪取工具２００は、逐次成形加工装置１００の図示しないスピンドルに挿入されるシャンク部２１０を有する。歪取工具本体２２０は、パイプ状の熱風噴出筒２３０を有し、本体２２０と熱風噴出筒２３０内には、ヒータ２５０が装備される。
【００１４】
ヒータ２５０は、例えば電気を熱に変換する電気ヒータが用いられている。
本体２２０には、エアの供給パイプ２７０が設けられ、図示しないエア供給源からのエアの供給を受ける。
本体内に供給されたエアは、ヒータ２５０により加熱され、熱風となって、熱風噴出筒２３０の先端のノズル部２４０から噴射される。
【００１５】
ノズル部２４０の内側には、熱電対２６０が設けてあり、噴射される熱風の温度が検出される。
検出されたデータは、コントローラ３００へ送られる。コントローラ３００は、ノズル部２４０から噴射される熱風が所定の温度を保つように、ヒータ２５０を制御する。
この熱風をワークに噴射して行う歪取りの加工条件は、ワークがアルミ合金の場合には、次のような条件となる。
【００１６】
ノズルから噴射する熱風の温度は、８００℃程度に制御され、移動速度は毎分１０００ｍｍ程度に設定される。
ノズルとワークの間隔は、２０ｍｍ程度に設定される。ノズルとワークの相対移動の制御は、逐次成形加工の際のＮＣプログラムを修正することによって、容易に自動化することができる。
【００１７】
ワークの形状により歪取工程のノズルの移動経路も異なるが、図示のワークの成形部２０のような形状の場合には、成形部の上面の稜線２０ａと下面の稜線２０ｂの近傍を加熱することにより、ワークを焼なまし、逐次成形加工により発生する歪を除去することができる。
上記実施例では、ワークの周縁部をクランプして、垂直方向に移動させているが、中央部をクランプしている場合も歪みは生ずるので、焼なましして歪み除去するとよい。
また、熱供給装置として、レーザ、プラズマ、ハロゲンランプによる発熱装置を利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の逐次成形加工装置の逐次成形加工を示す説明図。
【図２】本発明の逐次成形加工装置の歪取を示す説明図。
【図３】本発明の逐次成形加工装置の歪取工具を示す説明図。
【図４】従来の逐次成形加工の説明図。
【図５】従来の逐次成形加工により発生する歪の説明図。
【符号の説明】
１０ ワーク
２０ 成形部
１００ 逐次成形加工装置
１１０ テーブル
１２０ ワーククランプ
１５０ 逐次成形加工工具
２００ 歪取工具
２５０ ヒータ
３００ コントローラ

Claims (6)

  1. 金属加工素材に対して逐次成形加工工具を当接しつつ等高線に沿って成形加工を施す逐次成形加工方法であって、
    前記逐次成形加工工具を金属加工素材に当接しつつ等高線に沿って移動させて逐次成形加工する工程と、
    次に逐次成形加工が終了した製品に対して歪発生部に熱を供給する工程を備える逐次成形加工方法。
  2. 前記金属加工素材の周辺を把持した状態で、前記逐次成形加工および前記熱の供給を行なうことを特徴とする請求項１記載の逐次成形加工方法。
  3. 前記熱の受熱位置は、成形部の稜線に沿って移動させて行うこと、を特徴とする請求項１記載の逐次成形加工方法。
  4. 金属加工素材を載せるテーブルと、金属加工素材をテーブルに固定するワーククランプと、テーブルが形成する平面に対して垂直な方向に配設されるスピンドルと、テーブルとスピンドルを相対的に移動させる手段を備える逐次成形加工装置であって、
    スピンドルは逐次成形加工工具と、歪取工具を交換自在に装備する逐次成形加工装置。
  5. 歪取工具は、スピンドルに押入されるシャンク部と、熱風噴出部と、供給される空気を過熱する電気ヒータと、噴出部の熱風の温度を検知するセンサと、センサのデータに基づいてヒータを制御するコントローラを備える請求項４記載の逐次成形加工装置。
  6. 歪取工具の熱風噴出部を加工部の表面に対して所定の間隔を保って移動させる手段を備える請求項４記載の逐次成形加工装置。
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