JP2007283343A - 絞り加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中空円筒状素材の内周部を成形する絞り加工において、１回の絞り加工で所望の形状に成形することのできる絞り加工方法及びその装置を提供すること。
【解決手段】回転する主軸２の先端に中空円筒状のワークＷを取り付け、ワークＷの内径寸法より大径寸法としたマンドレル３をワーク内周部に押圧挿入し、絞りローラＲ１をワークＷの外周面に当接して絞り加工を施す絞り加工方法において、絞りローラＲ１の周面に、ワークＷの周面と当接する当接部分を複数設けた絞りローラＲ１によって絞り加工を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空円筒状素材の絞り加工を行う絞り加工方法及びその装置に関し、特に、中空円筒状素材の内周部を成形する絞り加工方法及びその装置に関するものである。

従来、例えば中空円筒状素材（以下、「ワーク」という。）に絞り加工を施し、その内周部をマンドレルの段差に応じた形状（内歯歯車形状や段がついた内周面形状）に成形する必要がある場合、その加工方法としては、ワークを回転主軸に固定し、主軸に対向して配設する押圧台先端に配備したマンドレルをワーク内周部に圧入し、工具台に配設した絞り加工用の絞りローラによってワーク外周面をスピニング加工する方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

この加工方法に用いる絞り加工装置を図５に示す。この絞り加工装置２０は、回転主軸２に配設したチャック４と、該回転主軸２に対向して配設し、チャック４に取り付けたワークＷの内周部に圧入するマンドレル３を配設した押圧台８と、チャック４に取り付けたワークＷの外周面に絞り加工を施す絞りローラＲ３を配備した工具台５とからなる。マンドレル３は、回転主軸２とともに回動するように押圧台８にベアリング等を介して回動自在に取り付けるようにしている。
押圧台８は、回転主軸２の軸芯方向と平行に移動するように移動台９に敷設した走行レール９ａ上に載置し、パルスモータ等の適宜手段で移動可能に配設する。
工具台５は、回転主軸２の軸芯方向と直角に移動するように走行台６に敷設した走行レール６ａ上に載置し、移動台９と同様にパルスモータ等の適宜手段で移動可能に配設する。また、走行台６も、回転主軸２の軸芯方向に移動可能となるように移動台７に敷設した移動レール７ａ上に載置し、押圧台８、工具台５と同様にパルスモータ等の適宜手段で移動可能に配設する。
マンドレル３の形状は、最終製品の内周面形状を転造するための所望の形状を選択することができ、例えば図６〜７に示すように、素材Ｗの内径寸法と等しい外径寸法とされた円筒部３ａと、素材Ｗの内径寸法よりも大の外径寸法とされた段差部３ｂと、絞り加工によってワークＷの肉流れを規制するフランジ部３ｃとから構成するようにしている。

上記構成において、被加工物であるワークＷをチャック４に把持固定する（図６（ａ）参照）。そして、押圧台８を主軸２側に移行せしめ、マンドレル３の先端部分である円筒部３ａをワークＷの内周部に挿入する（図６（ｂ）参照）。その後、更に押圧台８を主軸２側に移行させ、マンドレル３の段差部３ｂをワークＷの内周部に押し込む。これによって、ワークＷの端部が拡開する（図６（ｃ）参照）。この際、ワークＷの端面とマンドレル３のフランジ部３ｃとの間には、絞り加工によってワークＷの内径寸法が大径となる際に生じる肉流れの量に応じた隙間ｓを設けるようにしている。
マンドレル３をワークＷの内周部に押圧挿入した状態で、あるいは押圧挿入しながら、電動機等の駆動装置Ｍによって回転主軸２を回転させ、図７（ａ）に示すように絞りローラＲ３をワークＷの円周部に当接させ、ワークＷの当初の外径（外周部）に沿って、矢符Ｘの方向である、主軸２から押圧台８に向かって絞り加工を施す。
そして、マンドレル３のフランジ部３ｃ近傍まで絞り終わったとき（図７（ａ）二点鎖線参照）、絞りローラＲ３をワークＷから離間させる。

しかし、この絞り加工装置を用いた絞り加工方法では、絞りローラＲ３で、１回絞り加工を施しただけでは、スプリングバック等の要因で、図７（ｂ）に示すように、マンドレル３の段差部３ｂとワークＷの内周部との間に隙間が生じるとともに、端部外周も若干拡開した状態となり、所望の形状とならないため、図７（ｃ）に示すように、絞りローラＲ３による絞り加工を２回以上行う必要があるといった問題があった。
特開平９−２３９４７２号公報

本発明は、上記従来の絞り加工方法の有する問題点に鑑み、中空円筒状素材の内周部を成形する絞り加工において、１回の絞り加工で所望の形状に成形することのできる絞り加工方法及びその装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の絞り加工方法は、回転する主軸先端に中空円筒状のワークを取り付け、前記ワークの内径寸法より大径寸法としたマンドレルをワーク内周部に押圧挿入し、絞りローラを前記ワークの外周面に当接して絞り加工を施す絞り加工方法において、絞りローラ周面に、ワーク周面と当接する当接部分を複数設けた絞りローラによって絞り加工を施すことを特徴とする。

また、前記絞り加工方法を実施するための本発明の絞り加工装置は、主軸先端に円筒状のワークを把持固定するチャックと、前記主軸に対向した位置でワークの内周部に押圧挿入するマンドレルを配備した押圧台と、ワークに絞り加工を施す絞りローラを配設した工具台とからなり、前記工具台を主軸と平行かつ直交して移動可能に配設した絞り加工装置において、前記工具台に配設した絞りローラには、ワーク周面と当接する当接部分を複数設けたことを特徴とする。

本発明の絞り加工方法及びその装置によれば、絞りローラ周面に、ワーク周面と当接する当接部分を複数設けた絞りローラによって絞り加工を施すから、スプリングバック等の要因によって外側に拡がろうとするワーク端部に対して１度の絞り加工で複数回の押圧を行うことができるから、１回の絞り加工で所望の形状に成形することのできる絞り加工方法及びその装置を提供することができる。

以下、本発明の塑性加工方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。尚、従来装置と同様の構造については同一の符号、一連の符号を付し説明を省略する。

図１〜３に、本発明の絞り加工方法及びその装置の第１実施例を示す。

本発明の絞り加工装置１は、架体１１上にモータ等の駆動装置Ｍによって回動可能に配設した主軸２と、該主軸２先端に円筒状のワークＷを取り付けるチャック４と、前記主軸２に対向した位置でワークＷをチャック４に取り付けたワークＷの内周部に圧入するマンドレル３を先端に配設した押圧台８と、ワークＷに絞り加工を施す絞りローラＲ１を配設した工具台５とからなる。

工具台５は、従来例と同様、走行台６、移動台７によって主軸２と平行かつ直交方向に移動可能としている。尚、走行台６と移動台７の移動方向は従来例と同様に、走行台を主軸２と直交方向に、移動台７を主軸２と平行方向に動く例を示すが、その方向は走行台を主軸２と平行に、移動台７を主軸２と直交方向に構成しても構わない。
また、本実施例では、工具台５を１基配設し、絞りローラＲ１も１つで加工する例を示すが、主軸２の軸芯を境に対となるように工具台５を配設し、ワークＷを挟んで対向して配置した２つの絞りローラＲ１によって加工するようにしてもよい。

そして、本発明の絞り加工装置１の工具台５に配備した絞りローラＲ１は、ワーク周面と当接する当接部分を複数設けるようにしているもので、実施例１では、図２に示すように、２箇所の当接部分ａ１、ａ２を設けた例を示す。

この当接部分ａ１、ａ２は、絞りローラＲ１の周面に形成するもので、図例のように、間に谷部ｂを形成し、一定の距離をあけて形成することが好ましい。

上記構成の絞り加工装置１を用いて中空円筒状のワークＷの内周部を成形する成形加工方法を説明する。

まず、従来例と同様に、工具台５を主軸２の先端に配設したチャック４と押圧台８の先端に配設するマンドレル３に干渉しない場所に位置させ、ワークＷを手動又は自動の搬送装置によってチャック４に取り付け、把持圧固定する（図６（ａ）参照）。

その後、押圧台８を主軸２側に移行させ、マンドレル３の段差部３ｂをワークＷの内周部に押し込む（図３（ａ）参照）。この際、従来例と同様に、ワークＷの端面とマンドレル３のフランジ部３ｃとの間には、絞り加工によってワークＷの内径寸法が大径となる際に生じる肉流れの量に応じた隙間ｓを設けるようにする。

そして、マンドレル３をワークＷの内周部に押圧挿入した状態で、あるいは押圧挿入しながら、電動機等の駆動装置Ｍによって回転主軸２を回転させ、図３（ｂ）に示すように絞りローラＲ１をワークＷの円周部に当接させながらワークＷの当初の外径（外周部）に沿って、矢符Ｘの方向である主軸２から押圧台８に向かって絞り加工を施す。この際、絞り加工はマンドレル３を圧入したことによって拡開した拡開ラインＬを越えたところから開始され、絞りローラＲ１の当接部分ａ１がワークＷの周面をマンドレル３側に押圧しながら絞り加工を施すが、絞り加工を施したワークＷの周面は、絞りローラＲ１の当接部分ａ１が通過したときにスプリングバックによって拡開しようする。しかし、本発明の絞りローラＲ１では、当接部分ａ１を越え、更に、谷部ｂを越えたところで次の当接部分ａ２が拡開しようとするワークＷの周面を更に押圧しながら絞り加工を施すから、スプリングバックによる戻り量を最小限に抑え、１回の絞り加工によって所望の形状に成形することができる。

図４に、本発明の絞り加工方法及びその装置に使用する絞りローラの第２実施例を示す。

本実施例の絞り加工装置１に使用する絞りローラＲ２は、図４に示すように、ワークＷの周面と当接する当接部分を３箇所、その間の谷部ｂを２箇所設けたもので、当接部分ａ１〜ａ３によって１回のローラ移動で、３回ワークＷの周面を押圧しながら絞り加工を施すことができる。従って、実施例１の場合よりもスプリングバックの大きな特性の素材の場合やマンドレル３の円筒部３ａと段差部３ｂとの外径差が大きく、ワークＷの端部が大きく拡開する場合などでも、有効にスプリングバックによる戻り量を最小限に抑え、１回の絞り加工によって所望の形状に成形することができる。

以上、本発明の絞り加工方法及びその装置について、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

以上、本発明の絞り加工方法及びその装置は、絞りローラの周面に、ワーク周面と当接する当接部分を複数設け、スプリングバックによる戻り量を最小限に抑え、１回の絞り加工によって所望の形状に成形することができるという特性を有していることから、新規の絞り加工装置に適用するだけでなく、既設の絞り加工装置にも絞りローラを変更する改造を行うことによって好適に用いることができる。

本発明の絞り加工装置の概略平面図である。 本発明の絞り加工装置に使用する絞りローラの正面図である。 本発明の絞り加工装置を使った加工方法を示す説明図で、（ａ）は、絞り加工前の状態を、（ｂ）は、絞りローラでワーク円周部に絞り加工を施し始めた状態を、（ｃ）は、絞りローラでワーク円周部に絞り加工を終了した状態を示す。 本発明の絞り加工装置に使用する絞りローラの別の実施例の正面図である。 従来の絞り加工装置の概略平面図である。 従来の絞り加工装置を使った加工方法を示す説明図で、（ａ）は、絞り加工前の状態を、（ｂ）は、マンドレルの円筒部をワークに挿入した状態を、（ｃ）は、マンドレルの段差部をワークに圧入した状態を示す。 図６に続く従来の絞り加工装置を使った加工方法を示す説明図で、（ａ）は、絞りローラでワーク円周部に絞り加工を施した状態を、（ｂ）は、スプリングバックによって絞り加工を施したワーク端部が拡開状態に戻った状態を、（ｃ）は、再度絞りローラでワーク円周部に絞り加工を施した状態を示す。

符号の説明

１ 絞り加工装置
２ 主軸
３ マンドレル
３ａ チャック
４ チャック
５ 工具台
８ 押圧台
Ｒ１ 絞りローラ
Ｒ２ 絞りローラ
ａ１ 当接部分
ａ２ 当接部分
ａ３ 当接部分
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 回転する主軸先端に中空円筒状のワークを取り付け、前記ワークの内径寸法より大径寸法としたマンドレルをワーク内周部に押圧挿入し、絞りローラを前記ワークの外周面に当接して絞り加工を施す絞り加工方法において、絞りローラ周面に、ワーク周面と当接する当接部分を複数設けた絞りローラによって絞り加工を施すことを特徴とする絞り加工方法。
2. 主軸先端に円筒状のワークを把持固定するチャックと、前記主軸に対向した位置でワークの内周部に押圧挿入するマンドレルを配備した押圧台と、ワークに絞り加工を施す絞りローラを配設した工具台とからなり、前記工具台を主軸と平行かつ直交して移動可能に配設した絞り加工装置において、前記工具台に配設した絞りローラには、ワーク周面と当接する当接部分を複数設けたことを特徴とする絞り加工装置。

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