JP2010188414A - 金属製リング状部品の製造方法及び金属製部品の塑性加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円板状の第一中間素材19の片面に揺動鍛造により円形凹部45を形成した後、中央部をこの円形凹部45と反対側から打ち抜いて、上記第三中間素材21とする。打ち抜きに伴って内周面に生じる破断面が、軸方向中間部に位置する。この破断面は、上記ローリング加工の初期段階で押し潰されて平滑面となる。この為、上記第三中間素材21の直径が拡がる段階でこの第三中間素材21の内周面には、上記クラック発生の起点となる様な溝が存在しない状態となり、上記課題を解決できる。
【選択図】図1
Description
この製造方法では、先ず、長尺な素材を所定長さに切断する事により、図13の(A)に示す様な円柱状の素材1を得る。次いで、この素材1を軸方向に押し潰して、図13の(B)に示す様な円板状の第一中間素材2とする。次いで、この第一中間素材2の片面中央部を、プレス加工により打ち抜き除去して、図13の(C)に示す様な、円環状の第二中間素材3を得る。次に、この第二中間素材3をローリング加工により拡径して、図13の(D)に示す様な、円環状の第三中間素材4とする。更に、この第三中間素材4に、軌道面を形成する為の仕上ローリング加工、軌道面を硬化する為の熱処理加工、軌道面の表面粗さを向上させる為の研削加工等の、造るべき金属製リング状部品に応じて異なる、所定の仕上加工を施して、上記軌道輪等の金属製リング状部品とする。
その後、上記第一中間素材の片面中央部を軸方向に押し潰すと共に軸方向片面外径寄り部分をこの押し潰し方向と逆方向に突出させる後方押し出し加工により、軸方向片面中央部に円形凹部を有する第二中間素材とする。
続いて、この第二中間素材の軸方向片面の上記円形凹部よりも外径寄り部分をダイスにより抑え付けた状態で、軸方向他面側中央部に打ち抜きパンチを押し付ける事により、上記第二中間素材の中央部でこの円形凹部に対応する部分を打ち抜き除去して、円環状の第三中間素材とする。
次に、この第三中間素材をローリング加工により拡径して、円環状の第四中間素材とする。
更に、この第四中間素材に所定の仕上加工を施して、金属製リング状部品とする。
この様な請求項2に記載した金属製リング状部品の製造方法を実施する場合に、より好ましくは、請求項3に記載した発明の様に、上記第一中間素材を上記第二中間素材とする後方押し出し加工を、揺動鍛造により行う。この揺動鍛造は、これら両中間素材の外周面及び軸方向他面を抑えた状態でこれら両中間素材の軸方向片面に、これら両中間素材の中心軸に対し傾斜した中心軸を有し、加工面のうちで上記第一中間素材に当接する部分の方向がこれら両中間素材の中心軸に対し直角方向である、ロールを押し付ける事により行う。そして、上記第二中間素材の軸方向片面の外径寄り部分及び軸方向他面全体を、この第二中間素材の中心軸に対し直角方向の平坦面とする。
更に好ましくは、請求項5〜7に記載した発明の様に、ローリング加工或いは揺動鍛造に関して、使用する工具の回転速度とストローク速度とのうちの少なくとも一方の速度の調節をサーボ制御により行う。このうちのストローク速度に関しては、ラムのストロークをサーボ制御するプレス加工機を使用する事により調節する。
このうちの下板は、プレス加工機の加工テーブルの上面に載置される。
又、上記保持部は、被加工物を保持する為のもので、上記下板の上面に設けられる。
又、上記上板は、この下板の上方で上記プレス加工機のラムの下面に設置され、上記プレス加工機のラムにより下方に押圧される。
又、上記加工工具は、上記上板の下面に設けられて、この上板の下降に伴って上記被加工物を押圧する。
更に、上記電動モータは、上記加工工具を回転駆動する為のもので、上記上板の一部に支持固定されている。
或は、請求項10に記載した発明の様に、上記保持部を、水平方向に配置されて円環状の被加工物を緩く外嵌した状態で回転するマンドレルとする。又、上記加工工具を、この被加工物をこのマンドレルに押圧しつつ回転し、ローリング加工によりこの被加工物の直径を拡げる成形ロールとする。
又、好ましくは、請求項11に記載した発明の様に、上記電動モータを、回転速度を調節可能なサーボモータとしたり、或いは、請求項12に記載した発明の様に、上記上板を押圧するラムを備えたプレス加工機を、このラムのストロークをサーボ制御する機能を有するものとする。
先ず、本発明の金属製リング状部品の製造方法の場合には、第二中間素材を円環状の第三中間素材とすべく、この第二中間素材の中央部を打ち抜き除去する事に伴ってこの第二中間素材の内周面に生じる破断面を、この第二中間素材の軸方向中間寄り部分に位置させられる。言い換えれば、この破断面が、この第二中間素材の内周面の開口端寄り部分に存在しない様にできる。従って、上記第三中間素材をローリング加工により拡径して第四中間素材とする過程で、マンドレルにより上記破断面を押し潰せる。即ち、この破断面が存在していた部分を、圧縮方向の力を加える事により平滑面にする事ができる。そして、上記第三中間素材の直径が拡がる際に、上記破断面の溝底部分を起点として微小な亀裂が発生する事を防止し、歩留りの向上を図れる。
この場合に、請求項3に記載した発明の様に、揺動鍛造により加工すれば、低荷重で加工を行う事ができ、又、必要箇所の面精度を、低コストで確保できる。
又、請求項4に記載した様に、素材を第一中間素材とする加工を揺動鍛造により行えば、設備コストを低く抑えられる、加工荷重が小さなプレス加工機を使用しても、この第一中間素材の形状精度を良好にできて、金属製リング状部品の低コスト化を図るのに有利になる。
特に、請求項11、12に記載した発明の様に、電動モータをサーボモータとしたり、請求項12に記載した発明の様に、プレス加工機をサーボ制御する機能を有するものとすれば、多品種少量生産に容易に対応でき、しかも、信頼性の高い加工を行える。
次いで、この素材18に据え込み加工を施して、図1の(B)に示した第一中間素材19とする。この据え込み加工は、揺動鍛造により行う。一般的な据え込み鍛造ではなく揺動鍛造により行う理由は、低い成形荷重で、外径を精度良く仕上げ、且つ、外周面の真円度並びに軸方向両端面の平行度、直角度の良好な円盤形状を得る為である。
又、加工温度は全工程で冷間とする事が基本であるが、造るべき金属製リング状部品の直径が特に大きい場合には、温間(200〜700℃)で成形する事もできる。
又、上記素材18を第一中間素材19とする工程及びそれ以降の工程に使用するプレス加工機は、各工程共に、1回転当たりの圧下量が重要になるので、ロールの回転数に合わせてプレス加工機の下降速度を制御するべく、サーボプレスを使用する事が好ましい。但し、プレス機は、メカプレス、油圧プレス、トランスファープレスの何れに就いても使用可能である。
2 第一中間素材
3 第二中間素材
4 第三中間素材
5 ダイス
6 パンチ
7a、7b クラック
8、8a スクラップ
9、9a ダレ
10、10a 剪断面
11、11a 破断面
12、12a カエリ
13 中心孔
14 冷間ローリング加工装置
15、15a マンドレル
16、16a 成形ロール
17 亀裂
18 素材
19 第一中間素材
20 第二中間素材
21 第三中間素材
22 第四中間素材
23、23a、23b ダイスユニット
24、24a 固定板
25 フローティングダイス
26 ばね
27 アンカブロック
28、28a 浮動板
29 中心孔
30、30a、30b 周壁ブロック
31、31a ロール
32、32a 加工面
33、33a ノックアウトピン
34、34a パンチ
35、35a ダイス
36 下板
37 上板
38 ヘッド
39 スピンドルユニット
40 減速機ユニット
41 駆動モータ
42 ガイドポスト
43 ガイドブッシュ
44 段差面
45 円形凹部
46 カウンターパンチ
47 パンチ
48 フローティングパンチ
49 中心孔
50 下圧手段
51 ノックアウトピン
52 平滑面
53 第一サポートロール
54 第二サポートロール
55 減速機ユニット
56 駆動モータ
57 下板
58 上板
59 下側支持フレーム
60 上側支持フレーム
61 アクチュエータ
Claims (12)
- 円柱状の素材を据え込み加工により軸方向に押し潰して円板状の第一中間素材とした後、この第一中間素材の片面中央部を軸方向に押し潰すと共に軸方向片面外径寄り部分をこの押し潰し方向と逆方向に突出させる後方押し出し加工により、軸方向片面中央部に円形凹部を有する第二中間素材とし、続いて、この第二中間素材の軸方向片面の上記円形凹部よりも外径寄り部分をダイスにより抑え付けた状態で、軸方向他面側中央部に打ち抜きパンチを押し付ける事により、上記第二中間素材の中央部でこの円形凹部に対応する部分を打ち抜き除去して円環状の第三中間素材とし、次にこの第三中間素材をローリング加工により拡径して円環状の第四中間素材とし、更に、この第四中間素材に所定の仕上加工を施して金属製リング状部品とする金属製リング状部品の製造方法。
- 第二中間素材の軸方向片面外径寄り部分に加えて、外周面、円形凹部の内周面、及び軸方向他面外径寄り部分も抑え付ける事により、上記第二中間素材を圧縮状態とした状態で、この第二中間素材にパンチを押し付ける、請求項1に記載した金属製リング状部品の製造方法。
- 第一中間素材を第二中間素材とする後方押し出し加工を、これら両中間素材の外周面及び軸方向他面を抑えた状態でこれら両中間素材の軸方向片面に、これら両中間素材の中心軸に対し傾斜した中心軸を有し、加工面のうちで上記第一中間素材に当接する部分の方向がこれら両中間素材の中心軸に対し直角方向であるロールを押し付ける揺動鍛造により行い、上記第二中間素材の軸方向片面の外径寄り部分及び軸方向他面全体を、この第二中間素材の中心軸に対し直角方向の平坦面とする、請求項2に記載した金属製リング状部品の製造方法。
- 素材を軸方向に押し潰して円板状の第一中間素材とする加工を、この第一中間素材の外周面を規制するダイス内に上記素材を収めた状態でこの素材の軸方向片面に、これら素材乃至第一中間素材の中心軸に対し傾斜した中心軸を有し、加工面のうちでこれら素材乃至第一中間素材に当接する部分の方向がこれら素材乃至第一中間素材の中心軸に対し直角方向であるロールを押し付ける揺動鍛造により行う、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した金属製リング状部品の製造方法。
- ローリング加工に関して、使用する工具の回転速度とストローク速度とのうちの少なくとも一方の速度の調節をサーボ制御により行う、請求項1〜4のうちの何れか1項に記載した金属製リング状部品の製造方法。
- 揺動鍛造に関して、使用する工具の回転速度とストローク速度とのうちの少なくとも一方の速度の調節をサーボ制御により行う、請求項3〜5のうちの何れか1項に記載した金属製リング状部品の製造方法。
- ラムのストロークをサーボ制御するプレス加工機を使用する事により、ストローク速度を調節する、請求項5〜6のうちの何れか1項に記載した金属製リング状部品の製造方法。
- プレス加工機の加工テーブルの上面に載置される下板と、この下板の上面に設けられた、被加工物を保持する為の保持部と、この下板の上方に設置され、上記プレス加工機のラムにより下方に押圧される上板と、この上板の下面に設けられて、この上板の下降に伴って上記被加工物を押圧する加工工具と、この上板の一部に支持固定された、この加工工具を回転駆動する為の電動モータとを備えた金属製部品の塑性加工装置。
- 保持部が、被加工物の加工完了時点での外周面形状に一致する内周面形状を有するダイスであり、加工工具が、揺動鍛造により上記被加工物を塑性変形させる為のロールである、請求項8に記載した金属製部品の塑性加工装置。
- 保持部が、水平方向に配置されて円環状の被加工物を緩く外嵌した状態で回転するマンドレルであり、加工工具が、この被加工物をこのマンドレルに押圧しつつ回転し、ローリング加工によりこの被加工物の直径を拡げる成形ロールである、請求項8に記載した金属製部品の塑性加工装置。
- 電動モータが回転速度を調節可能なサーボモータである、請求項8〜10のうちの何れか1項に記載した金属製部品の塑性加工装置。
- 上板を押圧するラムを備えたプレス加工機が、このラムのストロークをサーボ制御する機能を有するものである、請求項8〜11のうちの何れか1項に記載した金属製部品の塑性加工装置。
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