JP2010269364A - 摩擦圧接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてZ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、左右の回転チャックの間に少なくとも一台の刃物台を有し、一方の回転チャックにワークW1をチャック固定し、他方の回転チャックにワークW2をチャック固定し、刃物台に取り付けたツールにてワークW1とW2とのうち、少なくとも一方のワークに端面凹部内径加工を施した後に、ワークW1とW2とを摩擦圧接することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
この種の摩擦圧接法では、接合面が局部的に溶融するまで発熱させた後にワーク間に大きな押圧力を加えることになるので、接合品質にバラツキが生じやすく、特に中空部を必要とする製品の製造に適用するのが難しかった。
従って、主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてZ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、一方の回転チャックにワークW1をチャックし、他方の回転チャックにワークW2をチャックし、ワークW1を回転させながらワークW2に据え込み圧を加圧する際又は/及びワークW1の回転を停止し、ワークW2にアプセット圧を加圧する際にZ軸方向の目標送り量範囲と目標加圧力範囲をプログラム設定し、目標加圧力まで到達していないのに目標送り量上限まで到達した場合には加圧力不足と判定し、目標加圧力上限まで到達しているのに目標送り量範囲まで到達していない場合には加圧量不足と判定することが可能である。
なお、据え込み圧とは、回転摩擦時に必要な発熱量が生じるように押圧する圧力をいい、アプセット圧とは、接合面が溶融し、その後に固相接合が生じるように押圧する圧力をいう。
また、対向配置した回転チャックの他に刃物台を備えると、ワークの内径加工を行い、凹部を形成した後に摩擦圧接でき、中空部を有する製品を得ることが可能である。
ベース1の上の左側にL側主軸20とこの主軸モーターにより回転駆動制御されたL側チャック21を有する。
L側主軸と軸線が一致するように右側にR側主軸10を対向配置し、この主軸モーターにはR側チャック11が回転駆動制御されている。
本実施例では、R側主軸10がR側送りモーター12とボールネジ13とにてZ軸方向に移動制御された例になっている。
左右対向配置した2つの主軸は少なくとも一方がZ軸方向に位置制御された送りモーターを有すればよい。
R側送りモーター12はサーボモーターになっていて、摩擦圧接接合工程において据え込み圧力とアプセット圧力(押圧力)が得られるようになっている。
なお、本明細書においては、主軸の軸線方向をZ軸、ベース面に平行でZ軸と直角方向をX軸、ベース面に垂直方向をY軸と表現する。
第1刃物台30は、ボールネジ32aを介してZ軸方向移動制御する送りモーター32と、主軸線と直交する方向から主軸線に向けてX軸方向送り位置制御する送りモーター33及びY軸方向位置制御する送りモーター34を有している。
第1タレット31は旋回割り出し装置35により割り出し可能になっている。
第2刃物台40もボールネジ42aを有する送りモーター42、送りモーター43,44にてそれぞれZ軸方向、X軸方向、Y軸方向の位置が制御されている。
また、第2タレット41は、旋回割り出し装置45により割り出し可能になっている。
なお、本実施例では2組のタレットからなる2タレットタイプを示したが、1タレットタイプ、3タレットタイプや4タレットタイプでもよい。
また、刃物台はB軸廻り制御された刃物台が備えられていてもよい。
図1(a)に示すように、L側チャック21に第1のワークW1をチャックし、このワークW1はL側主軸20により回転駆動制御される。
また、R側チャック11に第2のワークW2をチャックし、このワークW2はR側主軸10により回転駆動制御される。
第1刃物台30又は第2刃物台40を用いて、バイドツール36,37等にてワークW1とW2との端面から旋削し、所定形状の凹部d1,d2を形成する。
なお、凹部形状に限定はなく、片方のワークのみに凹部を形成してもよい。
次に図1(c)に示すようにワークW1とW2との一方又は両方を回転させて、摩擦熱を発生させる。
この際に、本実施例では、R側主軸10に据え込み力を加えて、接触面が軟化溶融するまで所定の加圧力と加圧量が生じるように加圧プログラムによりR側送りサーボモーターが制御されている。
また、接触面が発熱し、溶融状態になるとチャックの回転が停止し、R側送りサーボモーターにて加圧プログラムにより、アプセット力が加えられる。
これにより摩擦圧接工程が終了し、中空部d1,d2を有する製品が得られる。
図2(a)に示すように据え込み工程のおいては、L側主軸20が回転し、R側主軸10がZ軸方向L側主軸20に向けて据え込み力が生じるように加圧される。
この加圧制御は送りサーボモーター12を加圧プログラム制御することで行われる。
ワークW1とW2との接触面が適正に発熱し、理想的な溶融状態になるには、ワークW2の接触面が所定のZ軸座標範囲まで移動する加圧量(送り量)と目標の設定加圧力範囲まで昇圧する必要がある。
そこで、加圧プログラムに沿って、ワークW1の回転速度、回転時間が制御され、R側主軸10に加圧力f1が生じるように制御される。
この際に、ワークW2に目標設定した範囲の加圧力f1が生じる前に目標Z座標の上限Z1に接触面が移動した場合には、加圧不足として警告アラームが鳴るようになっている。
これにより、据え込み工程が正常であるか否かの判定がなされる。
これにより、安定した接合品質が得られ、中空形状を有する製品の製造も容易になる。
11 R側チャック
12 R側送りモーター
20 L側主軸
21 L側チャック
30 第1刃物台
31 第1タレット
40 第2刃物台
41 第2タレット
Claims (2)
- 主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてZ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、
左右の回転チャックの間に少なくとも一台の刃物台を有し、一方の回転チャックにワークW1をチャック固定し、他方の回転チャックにワークW2をチャック固定し、刃物台に取り付けたツールにてワークW1とW2とのうち、少なくとも一方のワークに端面凹部内径加工を施した後に、ワークW1とW2とを摩擦圧接することを特徴とする摩擦圧接方法。 - 主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてZ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、
一方の回転チャックにワークW1をチャックし、他方の回転チャックにワークW2をチャックし、ワークW1を回転させながらワークW2に据え込み圧を加圧する際又は/及びワークW1の回転を停止し、ワークW2にアプセット圧を加圧する際にZ軸方向の目標送り量範囲と目標加圧力範囲をプログラム設定し、目標加圧力まで到達していないのに目標送り量上限まで到達した場合には加圧力不足と判定し、
目標加圧力上限まで到達しているのに目標送り量範囲まで到達していない場合には加圧量不足と判定することを特徴とする摩擦圧接方法。
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