JP2007054867A - 温間加工用スウェージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 主軸の回転と共に回転するスピンドルヘッドは外輪の内周面に配列したスウェージングローラを介して保持され、そしてスピンドルヘッドには外側にスウェージングローラに当るハンマーローラを取付けた複数のハンマーと該ハンマーにて押圧されるダイスを有し、ワーク外周面を複数ダイスにて打圧して加工するスウェージング装置であって、マグネシウム合金のような難加工材を亀裂発生なく加工できるスウェージング装置の提供。
【解決手段】 主軸１３の内部には給油管２４を設け、該給油管２４から加熱した潤滑油Ｂを先端の噴射ノズル２６からワークＡ及びダイス１，１・・に噴射する。
【選択図】 図１

Description

本発明はマグネシウム合金などの難加工材を温間で加工することが出来るスウェージング装置に関するものである。

丸棒材の外径を細くする加工手段としてスウェージング加工が使用される場合が多い。丸棒に限らず丸パイプの場合も同じであるが、スウェージング加工はワークを外方向からダイスによって打圧しながら軸方向に送られ、そこで該ワークは逐次加工されて所定の外径となる。ワークが丸パイプであれば、穴には芯金を嵌めて潰れないように加工される。

ところで、スウェージング加工の対象となるワークは色々あるが、基本的には断面が円形であり、その材質は比較的柔らかいものから硬いものまで様々である。一般に難加工材と称されるワークはスウェージング加工に限らず塑性加工一般に該当することであり、このような難加工材は加熱された温間状態で、又は熱間状態で加工される。すなわち、加熱することで材質の延性が向上して加工率が高くなり、亀裂の発生が防止される。

塑性加工で代表的な鍛造加工、押出し加工、圧延加工、引抜き加工などでは、難加工材を対象としたり、大きな加工率を伴う場合には、ワークを加熱した状態で行われている。加熱手段としては一般的にヒーターが使用されて、ワークを前以て加熱しているが、スウェージング加工の場合にはワークを前以て加熱することは容易でない。
ダイスの付近にヒーターを取付ける為の余分なスペースはなく、又スウェージング加工の対象となるワークは一般に細いために、一旦加熱しても短時間で冷却してしまう。又、逐次軸方向へ送りながら加工するために、加工時間も比較的長くなり、ワークを高温に保つことが出来ない。従って、マグネシウム合金などの難加工材をスウェージング加工する場合、従来のスウェージング装置ではクラック(亀裂)が発生する。

スウェージング装置に関する公知文献も色々あるが、特開平１１−７４１号に係る「塑性加工装置」は、加工工具の摩耗量、加工製品に生じるクラックなどの欠陥や製品特性のバラツキの少ない高品質の加工製品を安定して量産することが可能なスウェージング装置である。
特開平１１−７４１号に係る「塑性加工装置」

このように、従来のスウェージング装置ではマグネシウムなどの難加工材を加工することが容易でない。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、難加工材を加熱することでクラックを発生することなく加工することが出来る温間加工用スウェージング装置を提供する。

スウェージング装置としての基本構造は従来のものと共通している。すなわち、円環状の外輪の内周側に複数のスウェージングローラを介してスピンドルヘッドを回転自在に保持し、スピンドルヘッドに設けたガイド溝にはハンマーを有している。そして、ハンマーの内側(中心側)にはダイスが配置され、ハンマーはスピンドルヘッドと共に回転することでスウェージングローラに当たって移動し、同時にダイスを中心側へ押圧する。従って、複数のダイスに挟まれたワークは該ダイスによって打圧されて加工される。

上記ワークは中心軸に位置するように保持するチャックを有し、しかもチャックは軸方向へ移動可能となっている。そして、本発明ではスピンドルヘッドを間にしてチャックと対向して給油管を主軸の内部空間に配置している。該給油管には加熱された潤滑油が流れてダイス及びワークに噴射する。そして、潤滑油を加熱する為のヒーター及び送り出す為のポンプを備えている。

本発明のスウェージング装置は潤滑油を加熱し、これをダイス及びワークに噴射することが出来るために、ワークは所定の温度に加熱され、温間加工が行われる。従って、マグネシウム合金などの難加工材であってもクラックを発生することなく加工することが出来る。しかも、本発明では潤滑油を高温に加熱すると共にこれをダイス及びワークに噴射する方式である為に、ワークを均等に加熱するだけでなく、該潤滑油は潤滑剤としても機能することが出来る。

しかも、別の場所で潤滑油を加熱し、これを送り出す給油管は主軸の内部空間に取付けられ、ワーク及びダイスの近くで噴射することが出来るために、加熱装置としての特別なスペースは不要となる。更に、スウェージング加工中は継続して加熱潤滑油を噴射できる為に、ワークやダイスが途中で冷えることなく、常に一定温度が保たれる。

図１、図２は本発明に係る温間加工用スウェージング装置を表している実施例であり、正面図と側面図を示している。そして図３は図１の右端部(加工部分)の拡大図である。同図の１はダイス、２はハンマー、３はスピンドルヘッド、４はスウェージングローラ、５はハンマーローラ、６は外輪をそれぞれ表している。円環状の外輪６の内周面７には上記スウェージングローラ４，４・・が等間隔で配列され、これらスウェージングローラ４，４・・の内側にはスピンドルヘッド３が保持されている。

スピンドルヘッド３はスウェージングローラ４，４・・を介して回転することが出来、このスピンドルヘッド３に設けている溝にハンマー２，２・・が嵌り、該ハンマー２の内側(中心側)にダイス１，１・・が配置している。ハンマー２，２・・の外側にはハンマーローラ５，５・・が回転可能に取付けられ、ハンマー外側８より僅かに突出している。

従って、上記スピンドルヘッド３が回転するならば、ハンマーローラ５，５・・はスウェージングローラ４，４・・に断続的に当り、その都度ハンマー２，２・・は内側へ押され、同時にハンマー２，２・・に連接しているダイス１，１・・も内側へ押圧される。ダイス１，１・・の内側は入口側のテーパー面１０，１０・・に連続して円弧面９，９・・をなし、円弧面９，９・・がワーク外周に当って打圧することでワークＡは細く加工される。４個のダイス１，１・・は１セットとして同時に稼働してワークＡを打圧するように成っている。

各ダイス１，１・・の間には隙間１１，１１・・が残されているが、コイルバネ１２，１２・・が介在することで、隣合うダイス１，１・・を引き離すバネ力を常に付勢している。従って、ハンマーローラ５，５・・がスウェージングローラ４，４・・から離れるならば、コイルバネ１２，１２・・のバネ力にて、ダイス１，１・・及びハンマー２，２・・は外方向へ戻される。勿論、スピンドルヘッド３が高速回転するならば、ダイス１，１・・及びハンマー２，２・・は遠心力を受けて外方向へ移動し、スウェージングローラ４，４・・にハンマーローラ５，５・・が当ることで内側へ移動する。

ところで、主軸１３にはフライホイール１４が取付けられ、該フライホイール１４に組付けされているプーリー１５と共に主軸１３は回転する。プーリー１５はモーターとベルトを介して連動しており、上記主軸１３と連結しているスピンドルヘッド３は主軸１３と共に回転する。主軸１３はパイプであって、内部にはスライダーロッド１６を有している。

スライダーロッド１の先端にはスライダー１７が取着され、そしてスライダー１７からはクサビ１８がダイス側へ延びている。該クサビ１８，１８・・は４本あり、ダイス１，１・・とハンマー２，２・・の間に挿入されている。そこで、クサビ１８，１８・・がスライダーロッド１６に押されてダイス側へ移動するならば、ダイス１，１・・は内側へ移動する。従って、スウェージング加工される線材の太さがクサビ１８，１８・・の出し入れによりコントロールすることが出来る。

ところで、上記スライダーロッド１６はダイス１，１・・、ハンマー２，２・・、及びスピンドルヘッド３と共に回転し、回転しながら軸方向へスライドすることが出来る構造となっている。ギア１９がサーボモータ(図示なし)により回転するならば、該ギア１９と連結しているネジ２０が回転し、該ネジ２０と螺合しているボールネジ２１は回転しないようにガイドされている為に、主軸方向にスライドすることが出来る。

主軸方向へスライド可能とするボールネジ２１は、連結軸受け２２と連結し、上記スライダーロッド１６と連結軸受け２２はスラストベアリング２３を介して連結している。従って、スライダーロッド１６はスピンドルヘッド３と共に回転しながらボールネジ２１と共にスライドすることが出来る。ギア１９はサーボモータにて回転が制御され、ワークＡをスウェージング加工しながら該ワークＡの断面減少率をコントロールして所定形状に加工できる。

上記スライダーロッド１６及びボールネジ２１は中空パイプであって、内部空間には給油管２４が設けられている。給油管２４は後方の入口２５からスライダー１７まで延び、先端に設けている噴射ノズル２６から潤滑油を噴射し、ワーク並びにダイス１，１・・にかけることが出来る。ここで、潤滑油は別に設けている加熱装置にて加熱され、ポンプにて給油管２４へ送られる。

図４は本発明の考えを図示した概略図であり、加熱した潤滑油Ｂは矢印に示すように噴射ノズル２６から噴射してダイス１及びワークＡにかけられ、潤滑油Ｂにて加熱されたワークＡは延性が助長される為に、亀裂を発生することなくスウェージング加工される。

難加工材の１つであるマグネシウムの密度は室温で１．７４ｇ／ｃｍ^２と実用金属材料中で最も小さく、アルミニウムの約２／３、鉄の約１／４である。このため、マグネシウム合金は高比強度、高比合成を示す。融点は６５０℃でアルミニウムとほぼおなじである。同じ体積で比較した場合、マグネシウムの比熱、溶解潜熱はアルミニウムの約２／３であり、従って少ない熱量で溶解することは出来るが、室温での塑性加工は容易でない。

マグネシウムは、その結晶構造がチタンと同じく最密六方構造であるが、アルミニウムと違い室温での塑性加工が難しい。室温では底面滑りが一番起こり易いが、加熱することで柱面滑りや錘面滑りの非底面滑りが低せん断応力で活動できるようになるために延性が急に増し、熱間圧延や熱間押出しなどの加工性はアルミニウムに劣らない。そこで、ワークＡ及びダイス１に高温加熱潤滑油Ｂをかけることで温間加工となり、亀裂を発生することなくマグネシウム合金をスウェージング加工することが出来る。

本発明では、ワークＡ及びダイス１には加熱潤滑油Ｂをかけるが、スピンドルヘッド３及びハンマー２，２・・には冷却潤滑油をかけて冷却している。加熱潤滑油ＢはワークＡやダイス１，１・・が存在する中心部のみに限定され、その他の機械駆動部は冷却することが必要となる。

本発明に係るスウェージング装置の正面図。 本発明に係るスウェージング装置の側面図。 図１のスピンドル部の拡大図。 本発明の考えを示す概略図。

符号の説明

１ ダイス
２ ハンマー
３ スピンドルヘッド
４ スウェージングローラ
５ ハンマーローラ
６ 外輪
７ 内周面
８ 外側
９ 円弧面
10 テーパー面
11 隙間
12 コイルバネ
13 主軸
14 フライホイール
15 プーリー
16 スライダーロッド
17 スライダー
18 クサビ
19 ギア
20 ネジ
21 ボールネジ
22 連結軸受け
23 スラストベアリング
24 給油管
25 入口
26 噴射ノズル

Claims (2)

1. 主軸の回転と共に回転するスピンドルヘッドは外輪の内周面に配列したスウェージングローラを介して保持され、そしてスピンドルヘッドには外側にスウェージングローラに当るハンマーローラを取付けた複数のハンマーと該ハンマーにて押圧されるダイスを有し、ワーク外周面を複数ダイスにて打圧して加工するスウェージング装置において、上記主軸の内部には給油管を設け、該給油管から加熱した潤滑油を先端の噴射ノズルからワーク及びダイスに噴射することを特徴とする温間加工用スウェージング装置。
2. 上記ハンマーとダイスの間にクサビを取付け、該クサビは主軸方向にスライドするスライダーロッドと連結している請求項１記載の温間加工用スウェージング装置。

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