JP2008018446A - 熱間回転逐次鍛造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間回転逐次鍛造装置において、ブランクの温度の低下を防止して成形品質を高めると共に安定化する。
【解決手段】加熱炉によって予め加熱したブランクＷをマンドレル５にセットして回転させ、ローラ６を押付けて熱間回転逐次鍛造加工を行う。加工中に非接触表面温度計２９によってブランクＷの温度を測定し、その測定温度に基づいて加熱コイル２８に通電してブランクＷを加熱する。これにより、ブランクＷの温度の低下を防止することができ、成形品質を高めると共に安定化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、予め加熱されたブランクを回転させ、このブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造方法及び装置に関するものである。

従来の熱間回転逐次鍛造について図４を参照して説明する。図４に示すように、加熱炉によって予め加熱された円板状のブランクＷをマンドレル１にセットし、回転させながらブランクＷの両面から回転金型であるローラ２（片面側のみ図示されている）を押付けて連続的に加圧成形することによって所定の形状の製品を得る。成形中は、潤滑ノズル３によってローラ２に潤滑剤を噴射してローラ２の冷却及びローラ２とブランクＷとの潤滑を行う。なお、特許文献１には、回転するローラによってブランクを連続的に成形する技術が開示されている。
特開昭５７−１５６８０２号公報

熱間回転逐次鍛造は、ブランクＷに対する加圧面が局部的であるため、成形荷重が小さくてすみ、設備の小規模化を可能し、成形面が良好であることから機械加工の削減を可能とし、また、衝撃や振動を伴わないので、防振及び防音対策が不要で、作業環境に優れるという利点を有している。

しかしながら、上記従来の熱間回転逐次鍛造では、次のような問題がある。熱間回転逐次鍛造は、一般的に加工時間が長くなるため、加工中にブランクＷの温度が低下しやすい。ブランクＷの温度が低下すると成形荷重が増大して、円滑な加工が困難になるという問題を生じる。また、ブランクＷとローラ２との接触時間が長くなるため、ローラ２が非常に高温になりやすく、劣化しやすい。このため、潤滑ノズル３によって大量の潤滑剤をローラ２に噴射してローラ２を冷却しているが、飛散した潤滑剤がブランクＷにかかることによってブランクＷの温度が低下するという新たな問題を生じる。これにより、成形条件が不安定になりやすく、成形品質の安定化が困難となっている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ブランクの温度の低下を防止して成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる熱間回転逐次鍛造方法及び装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造方法において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする。
請求項２の発明に係る熱間回転逐次鍛造方法は、上記請求項１の構成において、ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする。
請求項３の発明に係る熱間回転逐次鍛造方法は、上記請求項１又は２の構成において、前記回転金型の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする。
請求項４の発明に係る熱間回転逐次鍛造方法は、上記請求項１乃至３のいずれかの構成において、前記回転金型の内部に冷却媒体を供給して該回転金型を冷却することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造装置において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする。
請求項６の発明に係る熱間回転逐次鍛造装置は、上記請求項５の構成において、ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度をブランク温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする。
請求項７の発明に係る熱間回転逐次鍛造装置は、上記請求項５又は６の構成において、前記回転金型の温度を金型温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて冷却手段によって前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする。
請求項８の発明に係る熱間回転逐次鍛造装置は、上記請求項５乃至７のいずれかの構成において、前記回転金型の内部に冷却媒体供給手段によって冷却媒体を供給して前記回転金型を冷却することを特徴とする。

本発明に係る熱間回転逐次鍛造方法及び装置によれば、加工中に加熱手段によってブランクの温度の低下を防止することができ、成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る熱間回転逐次鍛造装置４は、ギヤ、プーリ等の回転部材の粗形材を所定形状に成形するためのものであって、円板状のブランクＷをセットして回転させるマンドレル５と、マンドレル５にセットされたブランクＷを挟んで両側に配置された一対のローラ６をブランクＷに押圧する回転金型７と、回転金型７のローラ６を冷却すると共に潤滑材を塗布するための冷却潤滑装置８と、マンドレル５にセットされたブランクＷを加熱、保温するための加熱装置９とを備えている。

ブランクＷは、厚肉円板状の熱間鍛造用の粗形材であり、加熱炉によって予め所定温度に加熱されている。マンドレル５は、ブランクＷをクランプして一定の速度で回転させることができるようになっている。

回転金型７は、図２に示すように、マンドレル５にセットされたブランクＷを挟んで両側に配置された一対のローラ６を回転させながら所定の成形荷重をもってブランクＷを押圧し、ブランクＷの回転に伴ってブランクＷを逐次圧延するようになっている。この一対のローラ６は、ブランクＷの直径方向に沿って２組配置されている。

また、回転金型７には、図３に示すように、ローラ６を冷却するための冷却装置１０が設けられている。冷却装置１０について、図３を参照して説明する。回転金型７のラム１１に円筒状のホルダ１２がベアリング１３によって回転可能に支持されている。ホルダ１２の後端部にはリング状のギヤ１３ａが連結されており、ホルダ１２は、駆動装置のシャフト１４によってギヤ１３ａを介して回転駆動されるようになっている。ローラ６は中空構造であり、基部の円筒部１５がホルダ１２内に挿入、嵌合されて、ホルダ１２のクランプ１２Ａによって固定されている。ローラ６の円筒部１５とホルダ１２との間はＯリング１６によってシールされている。ローラ６内には、ギヤ１３ａ、ホルダ１２及び円筒部１５を通してパイプ状の冷却ノズル１７（冷却媒体供給手段）が挿入されており、冷却ノズル１７はラム１１側に固定されている。そして、冷却ノズル１７からローラ６の内部に冷却媒体を噴射してローラ６を内側から冷却し、冷却ノズル１７とローラ６、ホルダ１２及びギヤ１３ａとの隙間から流出する冷却媒体を冷却媒体回収部１８によって回収する。これにより、回転するローラ６を常時内側から冷却することができ、そして、ローラ６の温度に応じて冷却媒体の供給量を調整することによってローラ６の温度を容易に管理することができる。

次に、冷却潤滑装置８について図２を参照して説明する。なお、冷却潤滑装置８は、各ローラ６に設けられているが、これらは同様の構造であるから、図２には一方のローラ６に設けられた冷却潤滑装置８のみを図示し、これについてのみ説明する。図２に示すように、ローラ６の外周面に対向させて、ローラ６の回転方向に沿って冷却ノズル１９（冷却手段）、エアノズル２０、非接触式表面温度計２１（金型温度測定手段）、潤滑ノズル２２及び潤滑剤塗布確認装置２３が配置されており、また、ローラ６の下方には冷却液回収部２４が設けられている。冷却ノズル１９とエアノズル２０との間、非接触式表面温度計２１と潤滑ノズル２２との間及び潤滑ノズル２２と潤滑剤塗布確認装置２３との間には、それぞれ隔壁２５、２６及び２７が設けられている。

冷却ノズル１９は、ローラ６に水等の冷却液を噴射する。噴射された冷却液はローラ６の表面で気化してローラ６を冷却し、残った冷却液が冷却液回収部２４によって回収される。エアノズル２０は、ローラ６にエアを吹付けてローラ６を乾燥させる。非接触式表面温度計２１は、乾燥後のローラ６の表面温度を測定する。そして、測定してローラ６の表面温度に基づいて冷却ノズル１９の冷却液の供給量を調整して、ローラ６の温度を潤滑剤の塗布に適した温度に調整する。潤滑ノズル２２は、潤滑剤を噴射してローラ６の表面に潤滑剤を塗布する。潤滑剤塗布確認装置２３は、ローラ６の表面の潤滑剤の塗布状態を監視する。ここで、潤滑剤塗布確認装置２３は、例えば乾燥による潤滑剤の色の変化を検出することによって、潤滑剤の塗布状態を監視することができる。そして、検出された潤滑剤の塗布状態に基づいて、ローラ６の温度、潤滑ノズル２２からの潤滑剤の噴射量等を調整することにより、余分な潤滑剤の飛散を防止し、ローラ６の表面に均一で最適な潤滑被膜を形成することができる。このようにして、ローラ６は、ブランクＷを押圧して成形しながら、順次、冷却、乾燥、潤滑剤塗布を行って連続的に成形を実行することができる。

次に、加熱装置９について、図１を参照して説明する。図１に示すように、加熱装置９は、マンドレル５にセットされたブランクＷの両面に対向して配置された加熱コイル２８（加熱手段）と、ブランクＷの表面温度を測定する非接触式表面温度計２９（ブランク温度測定手段）とを備えている。加熱コイル２８は、ブランクＷの回転方向に対して、ブランクＷのローラ６によって成形される部位の手前に配置され、また、非接触式表面温度計２９は、ローラ６によって成形される部位の直前の温度を測定するように配置されている。そして、ブランクＷを回転させてローラ６によって成形する際、加熱コイル２８に通電してブランクＷを加熱する。このとき、非接触式表面温度計２９の測定温度に基づいて、加熱コイル２８による加熱量を調整することによってブランクＷを常に成形に最適な温度状態に維持する。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
図１及び図２に示すように、加熱炉によって予め所定温度に加熱したブランクＷをマンドレル５にセットする。マンドレル５によってブランクＷを回転させ、回転金型７のローラ６をブランクＷと共に回転させながらブランクＷの両面に所定の成形荷重をもって押付けて、ブランクＷを熱間回転逐次鍛造加工する。このとき、加熱装置９によってブランクＷを加熱することにより、ブランクＷの温度の低下を防止することができ、ブランクＷを常に成形に適した温度に維持することができるので、成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる。

回転金型７では、冷却装置１０によってローラ６を常時冷却することができ、その温度を管理することができるので、ローラ６の熱による劣化を抑制して耐久性を高めることができる。また、冷却潤滑装置８によって、成形中にローラ６の冷却、乾燥、潤滑剤塗布を行って常時最適な潤滑被膜を維持することができるので、成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる。

なお、上記実施形態では、ブランクＷの両側からローラ６を押圧する場合について説明しているが、本発明は、このほか、ブランクＷの一側を固定ダイスに当接させて他側にローラを押付けることによって成形を行うものにも同様に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る加熱装置を有する熱間回転逐次鍛造装置の概略構成を示す正面図である。 図１に示す熱間回転逐次鍛造装置の主に冷却潤滑装置の概略構成を示す側面図である。 図１に示す熱間回転逐次鍛造装置の回転金型の概略構成を示す縦断面図である。 従来の熱間回転逐次鍛造装置の概略構成を示す正面図である。

符号の説明

４ 熱間回転逐次鍛造装置、６ ローラ（回転金型）、１７ 冷却ノズル（冷却媒体供給手段）、１９ 冷却ノズル（冷却手段）、２１ 非接触式表面温度計（金型温度測定手段）２８ 加熱コイル（加熱手段）、２９ 非接触式表面温度計（ブランク温度測定手段）、Ｗ ブランク

Claims (8)

1. 予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造方法において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする熱間回転逐次鍛造方法。
2. ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする請求項１に記載の熱間回転逐次鍛造方法。
3. 前記回転金型の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱間回転逐次鍛造方法。
4. 前記回転金型の内部に冷却媒体を供給して該回転金型を冷却することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱間回転逐次鍛造方法。
5. 予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造装置において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする熱間回転逐次鍛造装置。
6. ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度をブランク温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする請求項５に記載の熱間回転逐次鍛造装置。
7. 前記回転金型の温度を金型温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて、冷却手段によって前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする請求項５又は６に記載の熱間回転逐次鍛造装置。
8. 前記回転金型の内部に冷却媒体供給手段によって冷却媒体を供給して前記回転金型を冷却することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の熱間回転逐次鍛造装置。

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