JP2007054883A - 先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を得るために、管の内部にプラグを装入しフローティングさせながら、管を連続して送って、ダイスで管の押し抜きを行うに際し、良好な寸法精度を得つつ、管の先端潰れを防止し、高能率に安定して高寸法精度管を製造することができる先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法を提供する。
【解決手段】ダイス２の入側の近接した位置に一対の管押さえローラ５を配置し、その管押さえローラ５によって、後行材３ｂの先端面の位置と先行材３ａの後端面の位置とをほぼ一致させて、押し抜き加工を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車駆動系部品などの高い寸法精度が要求される管の高能率製造方法に関する。

通常、管は溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、電縫鋼管を例とするように、板を丸めて端部を突き合わせて溶接して製造し、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔しマンドレルミル等で圧延して製造する。溶接管の場合、溶接後に溶接部分の盛り上がりを研削して管の寸法精度を向上しているが、その板厚偏差は±０．３ｍｍ以上である。また、継目無管の場合、穿孔工程で偏芯しやすくて、その後の工程で肉厚偏差を低減させるが、それでも製品の肉厚偏差は±１ｍｍ以上残存する。

最近、環境問題から自動車の軽量化に拍車が掛かっており、駆動系部品は中実の棒から中空の管に置き換えられつつある。これら自動車駆動系部品等の管は±０．１ｍｍ以下の高寸法精度が要求される。

従って、上記の溶接管、継目無管ともに、従来は造管後にダイスとプラグを用いて、例えば特許文献１等に記載されるように、冷間で管を引き抜いて製造していた（図３）。しかし、引き抜き加工では、設備上の制約や管の肉厚・径が大きいなどによって引き抜き応力が充分得られずに縮径率を低くせざるを得ない場合などに、加工バイト中で、ダイス２と管３、プラグ１と管３の接触が不十分となり、管３の内面、外面の平滑化が不足して凹凸が残留する結果、管３の寸法精度が低下してしまうことから、さらに高寸法精度とする製造方法が強く求められていた。また、引き抜きでは管３の先端を管引き抜き装置６で強力に挟んで張力を加える必要があることから、管３の先端をすぼめて単発で管３を引き抜く必要があり、加工能率が著しく低かった。

これに対して、特許文献２に記載されるような押し抜き加工の場合（図２）、管３の内部にプラグ1を装入しフローティングさせながら、管押し込み装置４で管３をダイス２に押し込むことから、加工バイトの内部は全て圧縮応力が作用する。その結果、加工バイト入側、出側を問わずに、管３はプラグ１及びダイス２に十分接触できる。しかも、軽度の縮径率であっても加工バイト内部は圧縮応力となるため、引き抜きに比較して管３とプラグ１、管３とダイス２が十分接触しやすくて、管は平滑化しやすくなって高寸法精度の管が得られる。さらに、図２に示したようなキャタビラ形式の管押し込み装置４を用い、所定長さの管３を連続して送って、ダイス２で管の押し抜きを行うことができるので、高い加工能率を得ることが可能である。
特開平０７−０３２０３０号公報 特開２００４−３１４０８３号公報

しかし、押し抜き加工において、所定長さの管３を連続して送って、ダイス２で管の押し抜きを行った場合に、先行材３ａの後端面と後行材３ｂの先端面の接触が充分でないと、管の端面の一部に応力集中が生じて潰れが発生し、管が製品とならないだけでなく、押し抜き力が後行材３ｂを通じて先行材３ａに伝わらず、押し抜きそのものが不可能になる場合が生じていた。

そこで、管の先端潰れを防止して押し抜き加工を能率良く行うことができる方法が望まれていた。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、肉厚偏差等の良好な高寸法精度管を得るために、管の内部にプラグを装入しフローティングさせながら、管を連続して送って、ダイスで管の押し抜きを行うに際し、良好な寸法精度を得つつ、管の先端潰れを防止し、高能率に安定して高寸法精度管を製造することができる先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記のような、連続して管の押し抜きを行う場合の先端潰れの発生について、詳細に観察した結果、以下のような知見を得た。

連続して管の押し抜きを行う場合には、後行材３ｂの先端と先行材３ａの後端との接触を充分に行って、管端部に応力集中させずに、後行材３ｂの押し抜き力を先行材３ａへ充分伝達する必要がある。

その際に、先行材３ａの後端はダイス孔付近にあるため、先行材に曲がりなどがあっても、ダイスで拘束されて、その後端位置はあまり変動せず、押し抜きを継続してもほぼ同じ位置に存在する。

これに対して、後行材３ｂの先端は、その管の曲がりなどの影響をそのまま受けてその位置が常に変動し、先行材３ａの後端と充分に接触できるわけではない。通常、後行材３ｂを支えるローラが設置されているが、後行材３ｂに曲がりがあると重力を受けて安定するように管の位置が決まるため、後行材３ｂの先端は必ずしも先行材３ａの後端に一致しないのが一般的である。

しかし、後行材３ｂの先端の位置と先行材３ａの後端の位置が一致しないと、接触した端面に応力集中が発生し、その結果、集中した応力により端面が潰れてしまい、押し抜きが可能であったとしてもその管は製品にならない。また、後行材３ｂを押して加工するため、管３の端面が潰れると押し抜き力が伝達できなくなり、押し抜きそのものが不可能になる。

そこで、上記のような知見に基づいて、本発明者らは、先端潰れの発生を防止するために、後行材の先端に着目した。すなわち、前述したように、先行材３ａの後端は、ダイス孔付近にあるため、先行材の曲がりなどがあっても位置が変動しにくく、押し抜きを継続してもほぼ同じ位置に存在するが、後行材３ｂの先端は、その管の曲がりなどの影響を受けてその位置が常に変動する。そこで、後行材３ｂの先端位置の変動を防止する方法を検討し、その結果、後行材３ｂの先端を押さえ込む方法を採ることにした。すなわち、ダイスの上流側に後行材３ｂの先端を押さえ込むための管押さえローラを設置して、後行材３ｂの先端を押さえ込めばよいわけである。

本発明は、上記のような観点に基づいて、以下のような特徴を有している。

［１］管の内部にプラグを装入しフローティングさせながら、管を連続して送って、ダイスで管の押し抜き加工を行うに際して、ダイスの入側の近接した位置に管押さえローラを配置し、その管押さえローラによって、後行材の先端面の位置と先行材の後端面の位置とをほぼ一致させて、押し抜き加工を行うことを特徴とする先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法。

［２］管押さえローラが一対であることを特徴とする前記［１］に記載の先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法。

［３］押さえローラとダイスとの距離を、押し抜き加工前の管の外径の５０倍以下とすることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法。

本発明においては、ダイス入側に近接して配置した管押さえローラによって、後行材の先端の端面と先行材の後端の端面とをほぼ一致させて、押し抜き加工を行うようにしているので、良好な寸法精度を得つつ、管の先端潰れを防止し、高能率に安定して高寸法精度管を製造することができる。

本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。

図１に示すように、この実施形態においては、予め管１の内外表面に潤滑被膜を形成させて、管１の内部にプラグ３を装入しフローティングさせながら、ダイス２の入側に設けられたキャタビラ形式の管押し込み装置４によって押し込み力５を加えて、所定長さの管３を連続して送り、ダイス２で押し抜き加工を行うようにしている。

その際に、この実施形態においては、ダイス２の入側の近接した位置に一対の管押さえローラ５を配置し、その管押さえローラ５によって、後行材３ｂの先端面の位置と先行材３ａの後端面の位置とをほぼ一致させて、押し抜き加工を行うようにしている。

これによって、この実施形態においては、良好な寸法精度を得つつ、管の先端潰れを防止し、高能率に安定して高寸法精度管を製造することができる。

なお、管を押さえるには、孔型ローラであれば、ローラが配置されている方向（例えば、垂直方向）だけでなく、その直角方向（例えば、水平方向）も押さえることができるため、ローラは一対でよい。

また、押さえローラ５の配置する位置を鋭意検討したところ、ダイス２入側（押し抜き加工前）の管の長さや曲がりによって管の先端位置が変動しやすいが、管外径の５０倍以下の位置に押さえローラ５を設置すれば、先行材３ａの後端に対して後行材３ｂの先端を的確に接触できて、管先端の潰れを防止できる。

本発明の実施例として、φ４０ｍｍ×６ｍｍｔ×５．５ｍＬで降伏応力４９０ＭＰａの鋼管を用いて、φ３５ｍｍ×６ｍｍｔの管の製造を試みた。

本発明例としては、図１に示す前述の実施形態の押し抜き加工によって製造した。その際に、管押し込み装置４とダイス２との距離を７００ｍｍとし、ダイス２から２００ｍｍの位置に一対の管押さえローラ５を配置した。なお、潤滑被膜として乾燥性潤滑剤の被膜を管３に充分付着させて押し抜きを行った。

比較例としては、図２に示すように、管押さえローラは設置しないで、押し抜き加工によって製造した。その際に、管押し込み装置４とダイス２との距離を７００ｍｍとした。なお、潤滑剤として液体潤滑剤を供給しつつ押し抜きを行った。

従来例としては、図３に示すような、引き抜き加工によって製造した。なお、潤滑被膜として乾燥性潤滑剤被膜を充分付着させて引く抜きを行った。

これらの鋼管の先端潰れ発生状態、加工時の荷重、加工能率及び加工後の鋼管の寸法精度について表１に示す。なお、表１において、加工能率は、従来例（引き抜き）における単位作業時間当たりの鋼管加工本数を１として、本発明例、比較例での押し抜き本数の比によって示した。

表１に示すように、本発明例においては、良好な寸法精度を得つつ、管の先端潰れを防止し、高能率に安定して高寸法精度管を製造できている。

本発明の一実施形態の説明図である。 比較技術の説明図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ プラグ
２ ダイス
３ 管
３ａ 先行材
３ｂ 後行材
４ 管の押し込み装置
５ 管先端押さえローラ
６ 管の引き抜き装置

Claims (3)

1. 管の内部にプラグを装入しフローティングさせながら、管を連続して送って、ダイスで管の押し抜き加工を行うに際して、ダイスの入側の近接した位置に管押さえローラを配置し、その管押さえローラによって、後行材の先端面の位置と先行材の後端面の位置とをほぼ一致させて、押し抜き加工を行うことを特徴とする先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法。
2. 管押さえローラが一対であることを特徴とする請求項１に記載の先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法。
3. 押さえローラとダイスとの距離を、押し抜き加工前の管の外径の５０倍以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の先端潰れを防止した高寸法精度管の高能率製造方法。
   

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