JP2008132502A - 塑性加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工負荷に対して最適な加工速度で塑性加工を行うことを可能にすることにより、加工時間の長時間化を防止することができる塑性加工方法を提供すること。
【解決手段】主軸３にマンドレルＭを配設し、該マンドレルＭにワークＷを外嵌し、絞りローラＲによってワークＷに絞り加工を施す塑性加工方法において、主軸３の負荷値を計測し、計測した負荷値に基づいて加工速度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、塑性加工方法に関し、特に、絞りローラを用いて塑性加工を行うスピニングマシンにおける加工時間の長時間化を防止することができる塑性加工方法に関するものである。

スピニングマシンを使用した塑性加工方法としては、加工対象物によって種々の方法がある。ここではマンドレルを配設した主軸に取り付けたワークを複数の絞りローラで塑性加工する方法を説明する（例えば、特許文献１参照）。
この塑性加工方法は、縦型のスピニングマシン１を用いて行う。このスピニングマシン１は、図３〜図４に示すように、架体２上に電動機Ｄ等によって回転させる主軸３を配設し、主軸３には加工するワークＷに応じたマンドレルＭを取り替え可能に配備する。主軸３上方にはマンドレルＭに取り付けたワークＷを上側から押圧して固定するための心押し台１０を配設する。
心押し台１０は、ワークＷに当接してマンドレルＭ側に付勢する押圧部材１１と該押圧部材１１を上下に移行せしめる油圧シリンダ等の加圧手段１２とからなる。押圧部材１１はワークＷに伴って回転可能となるように加圧手段１２のロッド先端にベアリング等の回動部材を介して回動自在に取り付ける。
架体２上には、主軸３を囲むように３箇所に３基の工具台４を配設する例を示すが、その数は特に限定されるものではなく、被加工物であるワークＷの特性に応じてその数は決定される。工具台４にはワークＷに当接せしめ所望の形状に成形する絞りローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３（以下、総称して「絞りローラＲ」という場合がある。）を取り付ける絞り台５をＸ軸方向（主軸３の軸芯に対して直角方向）、Ｚ軸方向（主軸３の軸芯に対して平行方向）に摺動可能に配備する。

上記構成において、被加工物であるワークＷをマンドレルＭ上に載置し、心押し台１０の押圧部材１１によって上側から押圧固定し、主軸３に伴って回転させる。
次いで、絞りローラＲをワークＷの側面に当接せしめマンドレルＭに倣ってスピニング加工を施すようにしている。

ところで、この塑性加工方法における絞りローラＲの移動速度、すなわち、加工速度は、主軸３のトルク負荷値、絞りローラＲの加工負荷値に対して、装置全体の定格出力値以下となるように設定している。
そして、過負荷異常が発生した場合、過負荷異常の発生する時期は、成形中のワークＷの形状の違いによって部分的に発生することが多いにも拘わらず、過負荷異常が発生時以降、絞りローラの移動速度を低下させ、加工範囲全体に亘って加工負荷値を低減させることで対応していた。
このため、加工中に過負荷異常が発生した場合は、加工時間が長時間になるといった問題があった。
特開平０２−６０２４号公報

本発明は、上記従来の塑性加工方法の有する問題点に鑑み、絞りローラによる成形加工中に過負荷異常が発生した場合でも、加工負荷に対して最適な加工速度で塑性加工を行うことを可能にすることにより、加工時間の長時間化を防止することができる塑性加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の塑性加工方法は、主軸にマンドレルを配設し、該マンドレルにワークを外嵌し、絞りローラによってワークに絞り加工を施す塑性加工方法において、主軸の負荷値を計測し、計測した負荷値に基づいて加工速度を制御することを特徴とする。

この場合において、前記計測した負荷値に基づいて変更した加工速度を含む加工条件を制御機構に記憶し、該加工条件に従って以降のワークの加工を行うようにすることができる。

本発明の塑性加工方法によれば、塑性加工中の主軸の負荷値を計測し、計測した負荷値に基づいて加工速度を制御するようにすることにより、絞りローラによる成形加工中に過負荷異常が発生した場合でも、加工負荷に対して最適な加工速度で塑性加工を行うことができ、これによって、加工時間の長時間化を防止することができる。

また、前記計測した負荷値に基づいて変更した加工速度を含む加工条件を制御機構に記憶し、該加工条件に従って以降のワークの加工を行うようにすることにより、同一形状のワークの塑性加工を、効率よく行うことができる。

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。

図１に、本発明の塑性加工方法に用いるスピニングマシンの第１実施例を示す。
なお、従来と同様の構成については、同じ符号を記すことによりその説明を省略する。

この塑性加工方法は、種々の塑性加工を行うためのスピニングマシンに適用することができるが、ここでは従来例と同様にマンドレルＭを配設した主軸３に取り付けたワークＷを複数の絞りローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３で塑性加工する方法を説明する。

絞りローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３は、従来例と同様に、絞りローラＲ１を用いて第１工程として荒加工を行い、次いで絞りローラＲ２を用いて第２工程として本加工を行い、最後に絞りローラＲ３を用いて第３工程として仕上げ加工を行うようにするもので、絞りローラＲ１を配備することなく、本加工、仕上げ加工の２工程で行うように構成することもできる。

この塑性加工方法においては、主軸３を回転させる電動機Ｄに主軸３の負荷値となるトルクを計測するトルク計測器Ｔ１を配設し、計測した負荷値に基づいて絞りローラＲの移動速度、すなわち、加工速度を制御するようにしている。

トルク計測器Ｔ１によって加工中リアルタイムに計測される主軸３の負荷値は、絞りローラＲを制御する制御機構Ｃに送信され、制御機構Ｃ内の比較手段によって定格出力と比較される。

そして、計測した負荷値が定格出力に安全率を乗じた値以下（この場合、定格出力に安全率を乗じた値＋所定値を比較基準値とすることもでき、これにより、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度の変動を小さくすることができる。）の場合には、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度を増加させる指令を発し（この場合、移動速度の上限値を設定することができる。）、定格出力に安全率を乗じた値を越える場合には、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度を、予め設定されている移動速度から、計測した負荷値に応じた所定値だけ減少させる指令を発するようにして、負荷値が定格出力に安全率を乗じた値以下の近傍域で、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度が設定されるようにする。

この場合において、制御機構Ｃには、絞りローラＲ１を使った荒加工が始まってから、絞りローラＲ３を使った仕上げ加工が終了するまでの絞りローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３の移動速度を記憶する記憶手段を備えることが好ましい。
このように、計測した負荷値に基づいて変更した加工速度を含む加工条件を制御機構Ｃに記憶し、この加工条件に従って以降のワークＷの加工を行うようにすることにより、同一形状のワークＷの塑性加工を、効率よく行うことができる。
なお、制御機構Ｃに記憶した加工速度を含む加工条件を、そのまま同一形状のワークＷの塑性加工に適用してもよいが、加工速度が短時間で上下に変動している場合には、加工速度を平準化処理し、これに従って以降のワークＷの加工を行うようにすることもできる。

図２に、本発明の塑性加工方法に用いるスピニングマシンの第２実施例を示す。
この塑性加工方法は、使用するスピニングマシン１の主要構成は第１実施例と同様で、主軸３を回転させる電動機Ｄに主軸３の負荷値となるトルクを計測するトルク計測器Ｔ１に加え、塑性加工中に絞りローラＲ（Ｒ１〜Ｒ３）に係る負荷値（絞りローラＲ１つについてＸ軸・Ｚ軸それぞれ１つずつ）を計測するトルク計測器Ｔ２、Ｔ３を配設し、計測した負荷値に基づいて絞りローラＲの移動速度、すなわち、加工速度を制御するようにしている。

トルク計測器Ｔ２、Ｔ３によって加工中リアルタイムに計測される絞りローラＲの負荷値は、実施例１と同様に、制御機構Ｃによって定格出力と比較され、計測した負荷値が定格出力に安全率を乗じた値以下（この場合、定格出力に安全率を乗じた値＋所定値を比較基準値とすることもでき、これにより、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度の変動を小さくすることができる。）の場合には、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度を増加させる指令を発し（この場合、移動速度の上限値を設定することができる。）、定格出力に安全率を乗じた値を越える場合には、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度を、予め設定されている移動速度から、計測した負荷値に応じた所定値だけ減少させる指令を発するようにして、負荷値が定格出力に安全率を乗じた値以下の近傍域で、絞り台５のＸ軸・Ｚ軸の移動速度が設定されるようにする。

この場合、絞りローラＲが受ける負荷の計測値は、押圧力となるＸ軸方向の負荷値と、移動力となるＺ軸方向への負荷値とを計測し、絞りローラＲの移動速度、すなわち、加工速度を制御するようにしているから、主軸３の負荷の計測値のみによる制御と比べ、より精密な制御運転をすることができる。

なお、本実施例のその他の構成及び作用は、上記第１実施例と同様である。

以上、本発明の塑性加工方法について、複数の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、また、適用対象も、実施例に記載した縦型のスピニングマシンによる塑性加工に限定されず、横型のスピニングマシン等にも適用することができる。

本発明の塑性加工方法は、加工負荷に対して最適な加工速度で塑性加工を行うことを可能にすることにより、加工時間の長時間化を防止することができることから、絞りローラによる成形加工中に過負荷異常が発生しやすい複雑な形状のワークの塑性加工に、特に好適に用いることができ、また、本発明の塑性加工方法を実施する装置も、新規のスピニングマシンのほか、既設のスピンニングマシンに対して、主軸の負荷値を計測するトルク計測器等を付設することによって適用を可能にすることができる。

本発明の塑性加工方法に用いるスピニングマシンの第１実施例を示す一部断面の正面図である。 本発明の塑性加工方法に用いるスピニングマシンの第２実施例を示す一部断面の正面図である。 従来の塑性加工方法に用いるスピニングマシンの一部断面の正面図である。 同スピニングマシンの一部断面の平面図である。

符号の説明

１ スピニングマシン
２ 架体
３ 主軸
４ 工具台
５ 絞り台
Ｃ 制御機構
Ｍ マンドレル
Ｒ 絞りローラ
Ｒ１ 絞りローラ
Ｒ２ 絞りローラ
Ｒ３ 絞りローラ
Ｔ１ トルク計測器
Ｔ２ トルク計測器
Ｔ３ トルク計測器
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 主軸にマンドレルを配設し、該マンドレルにワークを外嵌し、絞りローラによってワークに絞り加工を施す塑性加工方法において、主軸の負荷値を計測し、計測した負荷値に基づいて加工速度を変更することを特徴とする塑性加工方法。
2. 前記計測した負荷値に基づいて変更した加工速度を含む加工条件を制御機構に記憶し、該加工条件に従って以降のワークの加工を行うことを特徴とする請求項１記載の塑性加工方法。

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