JP2011167707A - 管状ワーク用引抜加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管状ワークの外表面の引抜ダイスとの焼付きを防止することができる管状ワーク用引抜加工装置を提供する。
【解決手段】引抜加工装置10は引抜ダイス20と引抜プラグ30を具備する。引抜ダイス20は、ワーク40が縮径加工されながら離れる第１曲面部1Cと、第１曲面部1Cにおけるワーク離れ位置Ｋよりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部2Bと、ダイスベアリング部2Bの上流端Ｆに滑らかに連なる第２曲面部2Cを有する案内部2Dと、を備える。第２曲面部2Cの曲率半径R21は、第１曲面部1Cの曲率半径R1よりも大きく設定される。案内部2Dは、第１曲面部1Cから離れたワーク40と再接触して該ワーク40を縮径加工しながらダイスベアリング部2Bへ案内するものである。引抜プラグ30は、ダイスベアリング部2Bの長さL4よりも短いプラグベアリング部3Bを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、管状ワーク用引抜加工装置、引抜ダイス及び管状ワークの引抜加工方法に関する。

なお本明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、特に示さない限り純アルミニウム及びアルミニウム合金の両方を含む意味で用いる。また、「上流側」及び「下流側」とは、それぞれワークの引抜方向の上流側及び下流側を意味している。

従来、外表面の表面粗さＲｙが１．０〜３．０μｍ程度のアルミニウム管は、例えば、アルミニウム素材（例：アルミニウムビレット）を順次、押出加工及び引抜加工することにより製造されていた。このような引抜管は「ＥＤ（Extrusion Drawing）管」と呼ばれている。この引抜管は、例えば電子写真装置（複写機、レーザビームプリンタ等）の感光ドラム基体に用いられている。

而して、特開２００５−１１８７９９号公報には、管状ワークとしての金属管の外径を縮径加工する引抜ダイスを具備した引抜加工装置（縮径加工装置）が開示されている（特許文献１参照）。この引抜加工装置は、管の内表面を加工するための引抜プラグを具備しておらず、すなわち空引き方式を採用したものであり、そのため引抜加工によって管の肉厚が増大するという特徴を有している。この引抜加工装置の目的は、引抜プラグを用いないで管の肉厚の増大を抑制するとともに、引抜加工時に管の外表面に発生するチャタリングマークを防止することにある。

特開平８−６６７１５号公報には、管を製造する方法でなく中実な線材又は棒材を引抜加工により製造する方法が開示されている（特許文献２参照）。この方法で用いられるワークは、管状のものではなく中実なものである。したがって、この方法に用いられる引抜加工装置は、引抜プラグを具備する必要のないものである。

特開２００５−１１８７９９号公報 特開平８−６６７１５号公報

而して、引抜管は様々な用途に用いられるものであるが、例えば上述した感光ドラム基体に用いられる引抜管は、その外表面が鏡面状態であることが望ましい。そこで従来では、管の外表面を切削加工することにより、管の外表面を鏡面状態にしていた。このように外表面が切削加工された引抜管は「切削管」と呼ばれている。一方、外表面が切削加工されていない引抜管は「無切削管」と呼ばれている。

切削管は、管の外表面を切削加工する必要があるため、製造コストが高くつくという問題があった。したがって、製造コストを低くするためには、切削管ではなく無切削管を用いることが望ましい。

しかしながら、無切削管は、その外表面に引抜加工時に生じた凹状欠陥としてのオイルピットが多数存在している。そのため、表面粗さＲｙが例えば１．０μｍ以下といった高平滑な外表面を有する無切削管を得ることは非常に困難であった。

そこで本発明者らは、引抜加工においてオイルピットが生じる原因について鋭意研究したところ、次のような知見を得た。この知見について図４及び５を参照して以下に説明する。

図４において、１１０は、従来の管状ワーク用引抜加工装置である。この引抜加工装置１１０は、ワーク４０の外表面４０ａを加工する引抜ダイス１２０と、ワーク４０の内表面４０ｂを加工する引抜プラグ１３０とを具備している。引抜プラグ１３０の形状は略玉形又は略球状である。そして、引抜プラグ１３０は、支持棒１３１の先端部に設けられるとともに、ワーク４０の中空部４０ｃ内に配置されている。また、図５に示すように、引抜ダイス１２０のダイス孔１２１の周面において、ダイスアプローチ部１０１Ａの下流端に縦断面円弧状の曲面部１０１Ｃが滑らかに連なって形成されており、さらに、ダイスベアリング部１０１Ｂの上流端Ｆにこの曲面部１０１Ｃが滑らかに連なって形成されている。ダイスアプローチ部１０１Ａと曲面部１０１Ｃは、ワーク４０の引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。また、引抜ダイス１２０のダイス軸Ｘを含む断面において、引抜ダイス１２０のダイス軸Ｘに対する曲面部１０１Ｃの接線の傾きは、ワーク４０の引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。ダイスベアリング部１０１Ｂは、引抜ダイス１２０のダイス軸Ｘと略平行に形成されている。１０２Ｅは、引抜ダイス１２０のリリーフ部である。なお図４及び５では、ワーク４０は他の部材と区別し易くするためドットハッチングで示している。

この引抜加工装置１１０を用いて管状ワーク４０を引抜加工する場合、ワーク４０は、引抜ダイス１２０のダイスアプローチ部１０１Ａ又は曲面部１０１Ｃに接触して曲面部１０１Ｃにより縮径加工されながら曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内される。そして、該ワーク４０がダイスベアリング部１０１Ｂと引抜プラグ１３０のプラグベアリング部１０３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがダイスベアリング部１０１Ｂ及びプラグベアリング部１０３Ｂによって同時に仕上げ加工される。この仕上げ加工のとき、ワーク４０はダイスベアリング部１０１Ｂとプラグベアリング部１０３Ｂとにより加圧されて、ワーク４０の肉厚が減少する。このようなワーク４０の材料流動を経て引抜管４１が得られる。

このようなワーク４０の材料流動において、従来では、一般に、引抜加工の教科書に記載されているように、引抜ダイス１２０の曲面部１０１Ｃに接触したワーク４０は、曲面部１０１Ｃに接触した状態のままで曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内されるものと考えられていた。しかしながら、実際の引抜加工ではそのようなワーク４０の材料流動は生じず、すなわち、図５に示すように、曲面部１０１Ｃに接触したワーク４０は、曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内される際に曲面部１０１Ｃから一旦離れ、そしてダイスベアリング部１０１Ｂに再接触していた。そのため、ワーク４０が曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ移動する途中で、ワーク４０が過度に縮径加工される。これにより、ワーク４０の外表面４０ａが縦断面円弧状に凹んで該外表面４０ａに激しい微細な凹凸（図示せず）が多数発生する。この激しい凹凸の凹部に引抜加工用潤滑油が溜まる。そしてこの状態のままでワーク４０がダイスベアリング部１０１Ｂとプラグベアリング部１０３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがダイスベアリング部１０１Ｂ及びプラグベアリング部１０３Ｂにより加圧され、その結果、引抜管４１の外表面４１ａに多数の微細なオイルピット（図示せず）が発生する。このような多数のオイルピットが原因で引抜管４１の外表面４１ａが粗くなる。以上のような知見を発明者らは得ることができた。

一方、オイルピットの発生を防止すべく潤滑油の供給量を減らした場合には、ワーク４０の外表面４０ａが引抜ダイス１２０に焼き付き易くなる。

本発明は、上記技術背景と発明者らが得た上記知見とに基づいてなされたもので、その目的は、管状ワークの外周面の引抜ダイスとの焼付きを防止することができ、且つ、ワークの外表面を高平滑面に加工することができる管状ワーク用引抜加工装置、該引抜加工装置に好適に用いられる引抜ダイス、及び管状ワークの引抜加工方法を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 管状ワークの外表面側を加工する引抜ダイスと、ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面側を加工する引抜プラグとを具備し、
前記引抜ダイスは、
ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内する案内部と、
を備えており、
前記第２曲面部は、前記ダイスベアリング部の上流端に一体形成されるとともに、
前記第２曲面部の曲率半径は、前記第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されており、
前記引抜プラグは、前記ダイスベアリング部に対応する位置に配置され且つ前記ダイスベアリング部の長さよりも短いプラグベアリング部を備えていることを特徴とする管状ワーク用引抜加工装置。

［２］ 前記プラグベアリング部の上流端の位置が、前記ダイスベアリング部の上流端の位置に対して同じ位置か又は下流側に配置している前項１記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［３］ 前記引抜ダイスのダイス軸を含む断面において、前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記第１曲面部の接線の傾きと前記第２曲面部の接線の傾きとは、それぞれ、ワークの引抜方向に進むにつれて漸次小さくなっている前項１又は２記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［４］ 前記案内部は、前記第２曲面部の上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部の曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部を有している前項１〜３のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［５］ 前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さに対して５〜７０％の範囲に設定されている前項１〜４のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［６］ 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記ダイスベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている前項１〜５のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［７］ 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記プラグベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている前項１〜６のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［８］ 前記ダイスベアリング部の長さが５ｍｍ以上である前項１〜７のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［９］ 前記引抜ダイスの半径方向において、前記第１曲面部におけるワーク離れ位置と前記ダイスベアリング部との間の段差は、０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満に設定されている前項１〜８のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［１０］ 前記引抜プラグは、前記プラグベアリング部の上流端に滑らかに連なる第３曲面部を備えている前項１〜９のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［１１］ 引抜速度が１０〜１００ｍ／ｍｉｎの範囲になるようにワークを引抜方向に牽引する牽引装置を具備している前項１〜１０のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。

［１２］ 管状ワークの外表面側を加工する引抜ダイスであって、
ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部に案内する案内部と、
を備えており、
前記第２曲面部は、前記ダイスベアリング部の上流端に一体形成されるとともに、
前記第２曲面部の曲率半径は、前記第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする引抜ダイス。

［１３］ ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面を加工する引抜プラグと組み合わされて用いられる前項１２記載の引抜ダイス。

［１４］ 前項１〜１１のいずれかに記載の引抜加工装置を用いて管状ワークを引抜加工する管状ワークの引抜加工方法。

［１５］ 管状ワークの外表面側を加工する引抜ダイスと、ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面側を加工する引抜プラグとを具備する引抜加工装置によって管状ワークを引抜加工する方法であって、
前記引抜ダイスは、第１曲面部と、ダイスベアリング部と、ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有する案内部と、を備えており、
前記第２曲面部は、前記ダイスベアリング部の上流端に一体形成されるとともに、
前記第２曲面部の曲率半径は、第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されており、
管状ワークを前記引抜ダイスの前記第１曲面部により縮径加工しながら該ワークを前記第１曲面部から離し、
次いで、該ワークを前記引抜ダイスの前記案内部に再接触させて縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内し、
該ワークを、前記ダイスベアリング部と前記引抜プラグのプラグベアリング部との間を通過させることにより、ワークの外表面を加工することを特徴とする管状ワークの引抜加工方法。

［１６］ 前記ダイスベアリング部は、前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されており、
前記プラグベアリング部の長さは、前記ダイスベアリング部の長さよりも短く設定されるとともに、
前記プラグベアリング部の上流端の位置が、前記ダイスベアリング部の上流端の位置に対して同じ位置か又は下流側に配置している前項１５記載の管状ワークの引抜加工方法。

［１７］ 前記引抜ダイスのダイス軸を含む断面において、前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記第１曲面部の接線の傾きと前記第２曲面部の接線の傾きとは、それぞれ、ワークの引抜方向に進むにつれて漸次小さくなっている前項１５又は１６記載の管状ワークの引抜加工方法。

［１８］ 前記案内部は、前記第２曲面部の上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部の曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部を有している前項１５〜１７のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

［１９］ 前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さに対して５〜７０％の範囲に設定されている前項１５〜１８のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

［２０］ 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記ダイスベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている前項１５〜１９のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

［２１］ 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記プラグベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている前項１５〜２０のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

［２２］ 前記ダイスベアリング部の長さが５ｍｍ以上である前項１５〜２１のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

［２３］ 前記引抜ダイスの半径方向において、前記第１曲面部におけるワーク離れ位置と前記ダイスベアリング部との間の段差は、０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満に設定されている前項１５〜２２のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

［２４］ 前記引抜プラグは、前記プラグベアリング部の上流端に滑らかに連なる第３曲面部を備えている前項１５〜２３のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

［２５］ 引抜速度を１０〜１００ｍ／ｍｉｎの範囲に設定してワークを引抜加工する前項１５〜２４のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。

本発明は以下の効果を奏する。

［１］の発明に係る引抜加工装置によれば、管状ワークは引抜ダイスの第１曲面部により縮径加工されながら、案内部に向かって誘導されるように第１曲面部から離れる。そして、該ワークは案内部に再接触して案内部により縮径加工されながら案内部からダイスベアリング部へ案内されて、ワークがダイスベアリング部と引抜プラグのプラグベアリング部との間を通過する。これにより、ワークの内表面及び外表面がそれぞれ加工される。

上記のようなワークの材料流動において、引抜ダイスのダイスベアリング部は第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側に配置されているので、ワークが第１曲面部からダイスベアリング部へと移動する間にワークが過度に縮径加工されるのを防止することができる。

さらに、ダイスベアリング部の上流端に案内部の第２曲面部が滑らかに連なっているので、案内部に再接触したワークはこの第２曲面部を通ってダイスベアリング部に向かって円滑に移動することができる。

さらに、引抜プラグのプラグベアリング部の長さが引抜ダイスのダイスベアリング部の長さよりも短く設定されることにより、プラグベアリング部とダイスベアリング部との両部位からワークにその外表面を高平滑面に加工するのに必要な圧力を確実に与えることができる。

以上の効果が相乗的に作用することにより、ワークの外表面を高平滑面に加工することができる。

さらに、第２曲面部がダイスベアリング部の上流端に一体形成されているので、引抜ダイスにおける第２曲面部の軸とダイスベアリング部の軸との間の軸ずれを防止することができる。これにより、引抜ダイスの同軸度を高めることができる。したがって、この引抜ダイスを具備した引抜加工装置を用いてワークを引抜加工することにより、引抜管の外径及び内径の寸法精度を確実に向上させることができる。

さらに、第２曲面部の曲率半径が第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されているので、ワークの外表面と第１曲面部との間に引き込まれた潤滑油を、ワークの外表面と第２曲面部との間に不足することなく供給することができる。これにより、ワークの外表面の引抜ダイスとの焼付きを防止することができる。

［２］の発明では、引抜ダイスの案内部に再接触したワークが案内部からダイスベアリング部へと移動する間にワークが過度に縮径加工されるのを確実に防止できるとともに、プラグベアリング部とダイスベアリング部との両部位からワークにその外表面を高平滑面に加工するのに必要な圧力を更に確実に与えることができる。これにより、ワークの外表面を確実に高平滑面に加工することができる。

［３］の発明では、ワークを第１曲面部によって確実に縮径加工することができるし、案内部に再接触したワークを第２曲面部によってダイスベアリング部へ確実に案内することができる。

［４］の発明では、案内部は、第２曲面部の上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部の曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部を有しているので、第１曲面部から離れたワークを案内部で確実に受けることができ、もってワークを案内部からダイスベアリング部へ確実に案内することができる。

［５］の発明では、プラグベアリング部の長さがダイスベアリング部の長さに対して５％以上に設定されることにより、プラグベアリング部とダイスベアリング部との両部位からワークにその外表面を高平滑面に加工するのに必要な圧力を更に確実に与えることができる。これにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。また、プラグベアリング部の長さがダイスベアリング部の長さに対して７０％以下に設定されることにより、ワークとプラグベアリング部との間の接触摩擦力に起因して生じるワークの断管を確実に防止することができる。

［６］の発明では、引抜ダイスのダイス軸に対するダイスベアリング部の平行度が±３°以内に設定されることにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。

［７］の発明では、上記［６］の発明と同様に、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。

［８］の発明では、ワークの外表面を確実に高平滑面に加工することができる。

［９］の発明では、第１曲面部におけるワーク離れ位置とダイスベアリング部との間の段差が０．３ｍｍ以上に設定されることにより、ワークが第１曲面部からダイスベアリング部へと移動する間にワークが過度に縮径加工されるのを確実に防止することができる。また、この段差が３ｍｍ未満に設定されることにより、案内部に再接触したワークがダイスベアリング部に案内される際にワークがダイスベアリング部から離れるのを確実に防止することができる。これにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。

［１０］の発明では、引抜プラグの第３曲面部に接触したワークはプラグベアリング部に向かって円滑に移動することができる。これにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。

［１１］の発明では、引抜速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上になるようにワークを牽引装置によって牽引することにより、引抜加工能率を向上させることができる。また、引抜速度が１００ｍ／ｍｉｎ以下になるようにワークを牽引装置によって牽引することにより、ワークの外表面と引抜ダイスとの間に引き込まれる潤滑油の引込み量が過剰に増えるのを防止することができる。これにより、オイルピットの発生を更に確実に防止することができ、もってワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。

［１２］及び［１３］の発明では、管状ワークの外表面の引抜ダイスとの焼付きを防止することができ、且つ、ワークの外表面を高平滑面に加工することができる引抜ダイスを提供できる。

さらに、引抜ダイスにおける第２曲面部の軸とダイスベアリング部の軸との間の軸ずれを防止することができる。これにより、引抜ダイスの同軸度を高めることができる。

［１４］の発明では、管状ワークの外表面の引抜ダイスとの焼付きを防止することができる。さらに、ワークの外表面を高平滑面に加工することができ、もって高平滑な外表面を有する引抜管を製造することができる。

［１５］の発明では、上記［１］の発明と同様の理由により、管状ワークの外表面の引抜ダイスとの焼付きを防止することができ、且つ、ワークの外表面を高平滑面に加工することができる。

さらに、引抜ダイスにおける第２曲面部の軸とダイスベアリング部の軸との間の軸ずれを防止することができる。これにより、引抜ダイスの同軸度を高めることができる。

［１６］〜［２５］の発明では、それぞれ上記［２］〜［１１］の発明と同様の効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る管状ワーク用引抜加工装置の概略全体図である。 図２は、同引抜加工装置を用いてワークを引抜加工している途中の状態における引抜ダイス及び引抜プラグの断面図である。 図３は、図２の拡大図である。 図４は、従来の管状ワーク用引抜加工装置を用いてワークを引抜加工している途中の状態における引抜ダイス及び引抜プラグの断面図である。 図５は、図４の拡大図である。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜３は、本発明の一実施形態に係る管状ワーク用引抜加工装置を説明する図である。これらの図において、１０は本実施形態の引抜加工装置である。

この引抜加工装置１０は、図１及び２に示すように、管状ワーク４０を引抜加工するものである。この引抜加工装置１０によって管状ワーク４０が引抜加工されることにより、引抜管４１が製造される。この引抜管４１は、外表面４１ａが高平滑面であることを要求される管に用いられるものであり、例えば電子写真装置（複写機、レーザビームプリンタ等）の感光ドラム基体に好適に用いられるものである。なお、感光ドラム基体の外表面にはＯＰＣ（有機光導電体）膜等の所定の膜が塗工される。したがって、ワーク４０は、感光ドラム基体製造用素管として捉えることができる。

ワーク４０は、例えば、素材としての金属ビレット（例：アルミニウムビレット）を押出加工することにより得られた金属押出管（例：アルミニウム押出管）からなるものである。ワーク４０の断面形状は円環状である。ワーク４０の外径は例えば１５〜５０ｍｍ、その肉厚は例えば０．５〜２ｍｍに設定されている。

ワーク４０の材質は、鉄、鋼、銅、マグネシウム（その合金を含む）、アルミニウム（その合金を含む）等の金属であり、特にアルミニウムであることが望ましい。

本実施形態では、ワーク４０の縮径率を例えば１０〜２０％に設定してワーク４０を引抜加工装置１０により引抜加工し、これにより断面円環状の引抜管４１が製造される。このとき、引抜管４１の肉厚は、ワーク４０の肉厚に対して例えば６０〜９０％に減少する。

なお、ワーク４０の縮径率（詳述するとワーク４０の外径の縮径率）Ｑは、引抜加工前のワーク４０の外径をＤ０、引抜加工後のワーク４０（即ち引抜管４１）の外径をＤ１としたとき、次式（１）により算出される。

Ｑ＝｛１−（Ｄ１／Ｄ０）｝×１００％ …（１）

本実施形態の引抜加工装置１０は、図１及び２に示すように、空引き方式ではなくプラグ引き方式を採用したものである。したがって、この引抜加工装置１０は、引抜ダイス２０と引抜プラグ３０とを含む引抜加工工具１１を具備しており、更に、牽引装置１２、潤滑油供給装置１３などを具備している。

引抜ダイス２０は、ワーク４０の外表面４０ａを加工するものであり、ダイスホルダ（図示せず）により固定状態に保持されている。引抜ダイス２０の材質は、超硬、ダイス鋼、高速度工具鋼、セラミック等である。この引抜ダイス２０の詳細な構成は後述する。

引抜プラグ３０は、ワーク４０の中空部４０ｃ内に配置されるとともにワーク４０の内表面４０ｂを加工するものであり、引抜プラグ３０を支持する支持棒３１の先端部に固定状態に設けられている。引抜プラグ３０の形状は略玉形又は略球状である。引抜プラグ３０の材質は、超硬、ダイス鋼、高速度工具鋼、セラミック等である。この引抜プラグ３０の詳細な構成は後述する。

図１に示すように、牽引装置１２は、ワーク４０を引抜方向Ｎに牽引するためのものであり、チャック部１２ａと、チャック部１２ａに引抜方向Ｎの牽引力を付与する駆動源１２ｂとを備えている。チャック部１２ａは、ワーク４０の先端部に形成された口付け部４０ｄをチャックするものである。駆動源１２ｂとしては油圧シリンダ等が用いられている。なお、ワーク４０の引抜方向Ｎは、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに沿う方向である。

潤滑油供給装置１３は、ワーク４０の外表面４０ａに引抜加工用潤滑油１４を供給付着するものであり、潤滑油１４をワーク４０の外表面４０ａに向けて噴出するノズル１３ａを備えている。ノズル１３ａは引抜ダイス２０の上流側に配置されている。

潤滑油１４としては、特に限定されるものではなく、具体的に例示すると、出光興産（株）製の商品名「ダフニーマスタードロー」、スギムラ化学工業（株）製の商品名「サンドロー」、共栄油化（株）製の商品名「ストロール」等が用いられる。また、潤滑油１４の動粘度は、特に限定されるものではないが、例えば、４０℃での動粘度が３００〜５００ｍｍ²／ｓであることが望ましい。

引抜ダイス２０の構成は次のとおりである。

引抜ダイス２０は、図２及び３に示すように、そのダイス孔２１の内側に配置される引抜プラグ３０と組み合わされて用いられるものであり、ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃと繋ぎ部１Ｂと案内部２Ｄとダイスベアリング部２Ｂとリリーフ部２Ｅとを備えている。これらの部位（１Ａ、１Ｃ、１Ｂ、２Ｄ、２Ｂ、２Ｅ）は、引抜ダイス２０のダイス孔２１の周面に、ワーク４０の引抜方向Ｎに順に設けられている。さらに、これらの部位は、個別に分割されているのではなく、一体形成されている。また、これらの部位の表面は全て鏡面状に研磨加工されている。

ダイスアプローチ部１Ａは、ワーク４０の引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されており、詳述すると円錐テーパ状に形成されている。

引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するダイスアプローチ部１Ａの傾斜角、すなわちダイスアプローチ半角θ１は、例えば２０〜４０°に設定されている（図２参照）。

第１曲面部１Ｃは、ダイスアプローチ部１Ａの下流端にダイスアプローチ部１Ａに対して滑らかに連なって形成されており、すなわち第１曲面部１Ｃはダイスアプローチ部１Ａの下流端に段差及び角が生じないように連なって形成されている。さらに、第１曲面部１Ｃは、ワーク４０の引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。また、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対する第１曲面部１Ｃの接線の傾きは、ワーク４０の引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。第１曲面部１Ｃの縦断面形状は円弧状である。なお本明細書では、縦断面とは引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面であり、即ち図２及び３に示した断面である。

第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。

ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃは、最初にワーク４０を縮径加工（詳述するとワーク４０の外表面４０ａを縮径加工）する部位である。さらに、第１曲面部１Ｃは、ワーク４０が縮径加工されながら離れる部位である。

ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃとを合計したダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ１は、例えば１０〜５０ｍｍに設定されている。

ここで、ワーク４０（詳述するとワーク４０の外表面４０ａ）がダイスアプローチ部１Ａ又は第１曲面部１Ｃに最初に接触する位置を「Ｊ」とする。また、ワーク４０が縮径加工されながら第１曲面部１Ｃから離れる位置を「Ｋ」とする。本実施形態では、ワーク４０は、ダイスアプローチ部１Ａではなく第１曲面部１Ｃに最初に接触している。なお本発明では、ワーク４０はダイスアプローチ部１Ａに最初に接触しても良い。

ダイスベアリング部２Ｂは、第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋよりも内側（即ちダイス軸Ｘ側）且つ下流側に第１曲面部１Ｃに対して離間して配置されている。このダイスベアリング部２Ｂは、ワーク４０の外表面４０ａ及び外径寸法を仕上げ加工する部位であり、ダイス軸Ｘと略平行に形成されている。

ダイス軸Ｘに対するダイスベアリング部２Ｂの平行度は、±３°以内に設定されている。

ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４、詳述するとダイスベアリング部２Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ４は、例えば３〜１５ｍｍに設定されており、好ましくは５ｍｍ以上に設定されるのが良い。

引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１は、様々に設定されるものであるが、好ましくは０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満に設定されるのが良い。

案内部２Ｄは、第１曲面部１Ｃから離れたワーク４０（詳述するとワーク４０の外表面４０ａ）と再接触して該ワーク４０を縮径加工しながらダイスベアリング部２Ｂへ案内する部位である。この案内部２Ｄは、ワーク４０の引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。ここで、ワーク４０が案内部２Ｄに再接触する位置を「Ｍ」とする。

この案内部２Ｄは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆにダイスベアリング部２Ｂに対して滑らかに連なる縦断面円弧状の第２曲面部２Ｃを有しており、更に、第２曲面部２Ｃの上流端に第２曲面部２Ｃに対して滑らかに連なる縦断面円弧状の補助曲面部２Ａを有している。案内部２Ｄがダイスベアリング部２Ｂと一体形成されていることから、案内部２Ｄの第２曲面部２Ｃはダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆに一体形成されている。

引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対する第２曲面部２Ｃの接線の傾きは、ワーク４０の引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。一方、補助曲面部２Ａは、第２曲面部２Ｃの曲がり方向とは反対方向に曲がっている。したがって、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対する補助曲面部２Ａの接線の傾きは、ワーク４０の引抜方向Ｎに進むにつれて漸次大きくなっている。

案内部２Ｄのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ３は、例えば２〜５ｍｍに設定されている。第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。補助曲面部２Ａの曲率半径Ｒ２２は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。さらに、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１よりも大きく設定されている（即ち、Ｒ２１＞Ｒ１）。特に、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１に対して１．５〜２．０倍の範囲内に設定されるのが望ましい。

繋ぎ部１Ｂは、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとの間に配置され、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとを繋ぐ部位である。本実施形態では、繋ぎ部１Ｂは、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとを一体に繋いでいる。したがって、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとは繋ぎ部１Ｂを介して一体形成されている。さらに、繋ぎ部１Ｂは、引抜加工時にワーク４０と接触しないようにするため、ダイス軸Ｘと略平行に形成されている。さらに、繋ぎ部１Ｂの上流端が第１曲面部１Ｃの下流端に滑らかに連なっている。また、繋ぎ部１Ｂの下流端が案内部２Ｄ（詳述すると案内部２Ｄの補助曲面部２Ａ）の上流端に滑らかに連なっている。

繋ぎ部１Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ２は、例えば３〜１０ｍｍに設定されている。

引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、繋ぎ部１Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ２は、上記の段差Ｈ１と等しいか又は僅かに小さく設定されている（即ちＨ２≦Ｈ１）。しかるに、Ｈ２とＨ１との差は一般的に非常に小さい。したがって、Ｈ２とＨ１は、厳密には異なっているが、通常、等しいと捉えても良い。

リリーフ部２Ｅは、引抜ダイス２０のワーク出口部を形成する部位であり、ワーク４０（詳述すると引抜管４１）と接触しないようにするため、ワーク４０の引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次増大するように形成されている。ダイス軸Ｘに対するリリーフ部２Ｅの傾斜角、すなわちリリーフ部２Ｅの逃げ半角θ２は、例えば２０〜４０°に設定されている（図２参照）。

リリーフ部２Ｅのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ５は、例えば２〜１０ｍｍに設定されている。

引抜プラグ３０の構成は次のとおりである。

引抜プラグ３０は、その軸が引抜ダイス２０のダイス軸Ｘと一致して配置されており、プラグアプローチ部３Ａと第３曲面部３Ｃとプラグベアリング部３Ｂとを備えている。これらの部位（３Ａ、３Ｃ、３Ｂ）は、引抜プラグ３０の周面に、ワーク４０の引抜方向Ｎに順に設けられている。さらに、これらの部位は、個別に分割されているのではなく、一体形成されている。また、これらの部位の表面は全て鏡面状に研磨加工されている。

プラグベアリング部３Ｂは、ワーク４０の内表面４０ｂ及び内径寸法を仕上げ加工する部位であり、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂに対応した位置に配置されており、詳述するとダイスベアリング部２Ｂに対向して且つダイス軸Ｘと略平行に配置されている。さらに、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇの位置は、ワーク４０の引抜方向Ｎにおいて、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆの位置に対して同じ位置か又は下流側に配置されている。図３において、Ｓは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆの位置に対するプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇの位置の下流側へのずれ量を示している。したがって、図３に示すように、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆの位置に対してプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇの位置が下流側にずれている場合、ずれ量Ｓの符号は「＋（正）」である。これとは逆に、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇの位置が上流側にずれている場合、ずれ量Ｓの符号は「−（負）」である。このずれ量Ｓは、例えば−５〜５ｍｍの範囲に設定されており、好ましくは−１〜３ｍｍの範囲に設定されるのが良く、特に０〜２ｍｍの範囲に設定されるのが非常に良い。

ダイス軸Ｘに対するプラグベアリング部３Ｂの平行度は、±３°以内に設定されている。

プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６、詳述するとプラグベアリング部３Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも短く設定されている（即ち、Ｌ６＜Ｌ４）。さらに、この長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４に対して５〜７０％の範囲に設定されるのが望ましく、特に６〜３０％の範囲に設定されるのが良い。なお、Ｄｐは引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの直径である。

プラグアプローチ部３Ａは、ワーク４０の引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次増大するように形成されており、詳述すると円錐テーパ状に形成されている。

ダイス軸Ｘに対するプラグアプローチ部３Ａの傾斜角、すなわちプラグアプローチ半角θ３は、例えば５〜３０°に設定されている（図２参照）。

第３曲面部３Ｃは、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとの間に配置されており、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとを滑らかに繋いでいる。すなわち、この第３曲面部３Ｃは、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇにプラグベアリング部３Ｂに対して滑らかに連なって形成されている。さらに、この第３曲面部３Ｃの上流端にプラグアプローチ部３Ａが滑らかに連なって形成されている。引抜プラグ３０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第３曲面部３Ｃの接線の傾きは、ワーク４０の引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。詳述すると、第３曲面部３Ｃの縦断面形状は円弧状である。

第３曲面部３Ｃの曲率半径Ｒ３は、例えば１０〜６０ｍｍに設定されている。

プラグアプローチ部３Ａと第３曲面部３Ｃは、ワーク４０（詳述するとワーク４０の内表面４０ｂ）と接触して該ワーク４０を減肉加工しながら第３曲面部３Ｃからプラグベアリング部３Ｂへ案内する部位である。本実施形態では、ワーク４０の内表面４０ｂは、プラグアプローチ部３Ａではなく第３曲面部３Ｃに最初に接触している。なお本発明では、ワーク４０の内表面４０ｂはプラグアプローチ部３Ａに最初に接触しても良い。

本実施形態の引抜加工装置１０を用いて管状ワーク４０を引抜加工する方法は、従来の方法と略同じであり、これを簡単に説明すると次のとおりである。

まず、管状ワーク４０の先端部にスエージング加工等によってワーク４０よりも小径の口付け部４０ｄを形成する。そして、ワーク４０の中空部４０ｃ内に引抜プラグ３０を挿入配置するとともに、ワーク４０の先端部（即ち口付け部４０ｄ）を引抜ダイス２０のダイス孔２１内に挿入する。このとき、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂは、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂに対応する位置に配置されている。

次いで、ワーク４０の先端部の口付け部４０ｄを牽引装置１２のチャック部１２ａによりチャックする。そして、図１に示すように、潤滑油供給装置１３のノズル１３ａから潤滑油１４をワーク４０の外表面４０ａに供給付着しながら、引抜速度が１０〜１００ｍ／ｍｉｎの範囲になるようにワーク４０を牽引装置１２により引抜方向Ｎに牽引する。これにより、ワーク４０を引抜加工する。

この引抜加工では、図２及び３に示すように、ワーク４０は引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃに接触して第１曲面部１Ｃにより縮径加工されながら、案内部２Ｄに向かって誘導されるように第１曲面部１Ｃから離れる。次いで、該ワーク４０が引抜ダイス２０の案内部２Ｄに再接触して案内部２Ｄにより縮径加工されながら案内部２Ｄからその第２曲面部２Ｃを通ってダイスベアリング部２Ｂへ案内される。このとき、ワーク４０の内表面４０ｂは、引抜プラグ３０の第３曲面部３Ｃに接触して第３曲面部３Ｃからプラグベアリング部３Ｂへ案内される。

そして、該ワーク４０がダイスベアリング部２Ｂとプラグベアリング部３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の肉厚が減少するようにワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがそれぞれダイスベアリング部２Ｂ及びプラグベアリング部３Ｂにより加圧される。その結果、ワーク４０の外径寸法がダイスベアリング部２Ｂにより目標寸法に仕上げ加工されると同時に、ワーク４０の外表面４０ａがダイスベアリング部２Ｂにより高平滑面に仕上げ加工され、さらに、ワーク４０の内径寸法がプラグベアリング部３Ｂにより目標寸法に仕上げ加工されると同時に、ワーク４０の内表面４０ｂがプラグベアリング部３Ｂにより目標面粗さに仕上げ加工される。

以上の工程により、研磨加工並の高平滑な外表面４１ａを有する引抜管４１を得ることができる。

而して、本実施形態の引抜加工装置１０には次の利点がある。

引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂは第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋよりも内側に配置されているので、ワーク４０が第１曲面部１Ｃからダイスベアリング部２Ｂへと移動する間にワーク４０が過度に縮径加工されるのを防止することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａに、潤滑油１４が溜まる激しい凹凸が生じ難くなる［効果１］。

さらに、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆに案内部２Ｄの第２曲面部２Ｃが滑らかに連なっているので、案内部２Ｄに再接触したワーク４０はこの第２曲面部２Ｃを通ってダイスベアリング部２Ｂに向かって円滑に移動することができる［効果２］。

さらに、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも短く設定されることにより、プラグベアリング部３Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの両部位からワーク４０にその外表面４０ａを高平滑面に加工するのに必要な圧力を確実に与えることができる［効果３］。

以上の効果１〜３が相乗的に作用することにより、ワーク４０の外表面４０ａを高平滑面に加工することができる。

さらに、第２曲面部２Ｃがダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆに一体形成されているので、引抜ダイス２０における第２曲面部２Ｃの軸とダイスベアリング部２Ｂの軸との間の軸ずれを防止することができる。これにより、引抜ダイス２０の同軸度を高めることができる。したがって、この引抜ダイス２０を用いてワーク４０を引抜加工することにより、引抜管４１の外径及び内径の寸法精度を確実に向上させることができる。しかも本実施形態では、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとダイスベアリング部２Ｂとが一体形成されているので、第１曲面部１Ｃの軸と案内部２Ｄの軸とダイスベアリング部２Ｂの軸との間の軸ずれを防止することができる。これにより、引抜ダイス２０の同軸度が更に高められている。したがって、この引抜ダイス２０を用いてワーク４０を引抜加工することにより、引抜管４１の外径及び内径の寸法精度を更に一層確実に向上させることができる。

さらに、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１が第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１よりも大きく設定されているので、ワーク４０の外表面４０ａと第１曲面部１Ｃとの間に引き込まれた潤滑油１４を、ワーク４０の外表面４０ａと第２曲面部２Ｃとの間に不足することなく供給することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａが引抜ダイス２０（特に引抜ダイス２０の第２曲面部２Ｃ及びダイスベアリング部２Ｂ）に焼き付かないようにすることができる。

さらに、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇの位置は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆの位置に対して同じ位置か又は下流側に配置している。これにより、引抜ダイス２０の案内部２Ｄに再接触したワーク４０が案内部２Ｄからダイスベアリング部２Ｂへと移動する間にワーク４０が過度に縮径加工されるのを確実に防止できるとともに、プラグベアリング部３Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの両部位からワーク４０にその外表面４０ａを高平滑面に加工するのに必要な圧力を更に確実に与えることができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができる。

さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対する第１曲面部１Ｃの接線の傾きと第２曲面部２Ｃの接線の傾きとは、それぞれ、ワーク４０の引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。これにより、ワーク４０を第１曲面部１Ｃによって確実に縮径加工することができるし、案内部２Ｄに再接触したワーク４０を第２曲面部２Ｃによってダイスベアリング部２Ｂへ確実に案内することができる。

さらに、案内部２Ｄは、第２曲面部２Ｃの上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部２Ｃの曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部２Ａを有しているので、第１曲面部１Ｃから離れたワーク４０を案内部２Ｄで確実に受けることができ、もってワーク４０を案内部２Ｄからダイスベアリング部２Ｂへ確実に案内することができる。

さらに、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４に対して５％以上に設定されることにより、プラグベアリング部３Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの両部位からワーク４０にその外表面４０ａを高平滑面に加工するのに必要な圧力を更に確実に与えることができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。また、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６がダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４に対して７０％以下に設定されることにより、ワーク４０とプラグベアリング部３Ｂとの間の接触摩擦力に起因して生じるワーク４０の断管を確実に防止することができる。

さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するダイスベアリング部２Ｂの平行度が±３°以内に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。

さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するプラグベアリング部３Ｂの平行度が±３°以内に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。

さらに、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４が５ｍｍ以上であることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。

さらに、引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１が、０．３ｍｍ以上に設定されることにより、ワーク４０が第１曲面部１Ｃからダイスベアリング部２Ｂへと移動する間にワーク４０が過度に縮径加工されるのを確実に防止することができる。また、この段差Ｈ１が３ｍｍ未満に設定されることにより、案内部２Ｄに再接触したワーク４０がダイスベアリング部２Ｂに案内される際にワーク４０がダイスベアリング部２Ｂから離れるのを確実に防止することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。

さらに、引抜プラグ３０は、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇに滑らかに連なる第３曲面部３Ｃを備えているので、第３曲面部３Ｃに接触したワーク４０はプラグベアリング部３Ｂに向かって円滑に移動することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。

さらに、引抜管４１の引抜速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上になるようにワーク４０を牽引装置１２によって牽引することにより、引抜加工能率を向上させることができる。また、引抜速度が１００ｍ／ｍｉｎ以下になるようにワーク４０を牽引装置１２によって牽引することにより、ワーク４０の外表面４０ａと引抜ダイス２０との間に引き込まれる潤滑油１４の引込み量が過剰に増えるのを防止することができる。これにより、オイルピットの発生を更に確実に防止することができ、もってワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。

以上で、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に変更可能である。

また本発明では、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとの間に、ワーク４０の材料流動をサポートする１個又は複数個の補助的なベアリング部や縮径加工部が配置されていても良い。また本発明では、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃよりも上流側に、ワーク４０の材料流動をサポートする１個又は複数個の補助的なベアリング部や縮径加工部が配置されていても良い。

また本発明では、本発明に係る引抜加工装置によって引抜加工されて得られる引抜管は、感光ドラム基体に用いられるものに限定されるものではなく、様々な用途に用いることができる。

次に、本発明の具体的な幾つかの実施例及び比較例を以下に示す。ただし本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

以下に示す実施例及び比較例で用いる引抜加工用ワークとして、アルミニウム製管状ワーク４０を準備した。このワーク４０の断面形状は円環状である。ワーク４０の材質は、引抜加工用ワークの材料としてよく用いられる材料の一つであるＪＩＳ（日本工業規格） Ａ３００３相当のアルミニウム合金である。このワーク４０は、アルミニウムビレットを押出加工することにより得られたアルミニウム押出管からなるものである。ワーク４０の外径は２０ｍｍ、その内径は１７ｍｍ、その肉厚は１．５ｍｍである。

＜実施例１〜４２＞
図１〜３に示した本実施形態に係る引抜加工装置１０を用いて、引抜速度、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１、案内部２Ｄの第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１、プラグベアリング部３Ｂのずれ量Ｓ、及び、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６を様々に変えて、上記ワーク４０を一回だけ引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。引抜管４１の外径は１６．０ｍｍ、その内径は１４．４ｍｍ、その肉厚は０．８ｍｍである。したがって、ワーク４０の縮径率Ｑは２０％である。この引抜加工の際に使用した潤滑油１４は、出光興産（株）製の商品名「ダフニーマスタードロー２５９４」である。この潤滑油１４の４０℃での動粘度は３００〜５００ｍｍ²／ｓである。潤滑油１４のワーク外表面４０ａへの供給量は１０００ｇ／ｍｉｎである。そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さを評価した。また、上記ワーク４０を１０本連続して引抜加工し、この引抜加工時におけるワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス２０との焼付きの発生状況について目視にて評価した。その結果を表１及び２に示す。なお、表１及び２中の「引抜加工装置」欄には、図１〜３に示した引抜加工装置１０を意味する「１０」の符号が記載されている。

実施例１〜４２で用いた引抜加工装置１０の引抜ダイス２０及び引抜プラグ３０のその他の各部位の寸法は次のとおりである。

引抜ダイス２０において、ダイスアプローチ半角θ１＝３０°、リリーフ部２Ｅの逃げ半角θ２＝２０°、ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃとを合計したダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ１＝１０ｍｍ、繋ぎ部１Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ２＝６ｍｍ、案内部２Ｄのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ３＝３ｍｍ、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４＝９ｍｍ、リリーフ部２Ｅのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ５＝２ｍｍ、案内部２Ｄの補助曲面部２Ａの曲率半径Ｒ２２＝２ｍｍである。また、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１、プラグベアリング部３Ｂのずれ量Ｓ、及び、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６は、それぞれ、表１及び２中の「Ｒ１」、「Ｒ２１」、「プラグベアリング部のずれ量Ｓ」、及び、「プラグベアリング部の長さＬ６」欄に記載した。引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、繋ぎ部１Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ２＝０．５ｍｍ、第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１＝０．６ｍｍである。また、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するダイスベアリング部２Ｂの平行度は±３°以内に設定されている。

引抜プラグ３０において、プラグベアリング部３Ｂの直径Ｄｐ＝１４．４ｍｍ、第３曲面部３Ｃの曲率半径Ｒ３＝５０ｍｍ、プラグアプローチ半角θ３＝２０°である。なお、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が０、１、２及び５ｍｍのとき、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４に対するプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６の割合は、それぞれ、０、１１、２２及び５６％である。また、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するプラグベアリング部３Ｂの平行度は±３°以内に設定されている。

また表１及び２において、「プラグベアリング部のずれ量Ｓ」とは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆの位置に対するプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇの位置の下流側へのずれ量Ｓを示している。ずれ量Ｓの符号の正負は上述したとおりである。

また、表１及び２中の「表面粗さ」欄の記号の意味は次のとおりである。なお、以下の表３〜５中の「表面粗さ」欄の記号の意味についてもこれと同様である。

◎：Ｒｙが１．０μｍ以下（即ちＲｙ≦１．０μｍ）
○：Ｒｙが１．０μｍを超え２．０μｍ未満（即ち１．０μｍ＜Ｒｙ＜２．０μｍ）
△：Ｒｙが２．０μｍ以上（即ちＲｙ≧２．０μｍ）
×：ワークが断管したか又は引抜加工ができなかった。

引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙは、レーザ表面粗さ計（レーザのプローブ：２μｍ）により、引抜管４１の外表面４１ａの周方向と長さ方向とのそれぞれ５箇所を測定し、これらの平均値を表面粗さＲｙとした。またその測定は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４に準拠して行った。なおＲｙは、表面粗さの最大高さを意味している。

また、表１及び２中の「焼付き」欄の記号の意味は次のとおりである。なお、以下の表３〜５中の「焼付き」欄の記号の意味についてもこれと同様である。

○：焼付きが発生しなかった
△：非常に微小な焼付きが発生した
×：引抜方向Ｎに延びた線状の焼付きが発生した。

＜比較例１、２＞
実施例１〜４２で用いた引抜加工装置１０の引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６を、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも長い１５ｍｍに設定したこと以外は、実施例１〜４２と同じ加工条件で、上記ワーク４０を引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さを評価した。また、ワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス２０との焼付きの発生状況について目視にて評価した。その結果を表１及び２に示す。

表１及び２の実施例１〜４２に示すように、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６がダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも短く設定された本実施形態の引抜加工装置１０を用いて、ワーク４０を引抜加工した場合には、ワーク４０の外表面４０ａを高平滑面に加工することができた。さらに、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１が第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１よりも大きい場合には、ワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス２０との焼付きが殆ど発生しなかった。

一方、比較例１及び２に示すように、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６がダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも長く設定された引抜加工装置１０を用いて、ワーク４０を引抜加工した場合には、ワーク４０と引抜プラグ３０との間の接触摩擦力が大きすぎるために、ワーク４０の焼付きが発生し、ワーク４０が断管した。

＜比較例３〜８＞
図１〜３に示した引抜加工装置１０を用いて、引抜速度、プラグベアリング部３Ｂのずれ量Ｓ及びプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６を様々に変えて、上記ワーク４０を引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さを評価した。また、上記ワーク４０を１０本連続して引抜加工し、この引抜加工時におけるワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス２０との焼付きの発生状況について目視にて評価した。その結果を表２に示す。

比較例３〜８で用いた引抜加工装置１０では、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１と案内部２Ｄの第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、上記実施例１〜４２とは異なっており、すなわち、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１＝４ｍｍ、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１＝４ｍｍである。引抜加工装置１０のその他の寸法及び引抜加工条件は、上記実施例１〜４２と同じである。

表３に示すように、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１が第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１と等しく設定された引抜加工装置１０を用いて、ワーク４０を引抜加工した場合には、ワーク４０の外表面４０ａを高平滑面に加工することができるが、しかし引抜速度やその他の条件によってはワーク４０の外表面４０ａが引抜ダイス２０に焼き付いてしまうことがあることが分かった。

＜比較例９、１０＞
図４及び５に示した従来の引抜加工装置１１０を用いたこと以外は、実施例１〜４２と同じ加工条件で、上記ワーク４０を引抜加工し、これにより引抜管を製造した。そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さを評価した。また、上記ワーク４０を１０本連続して引抜加工し、この引抜加工時におけるワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス２０との焼付きの発生状況について目視にて評価した。その結果を表４に示す。なお、表４中の「引抜加工装置」欄には、図４及び５に示した従来の引抜加工装置１１０を意味する「１１０」の符号が記載されている。

比較例９、１０で用いた引抜加工装置１１０の引抜ダイス１２０及び引抜プラグ１３０のその他の各部位の寸法は次のとおりである。

引抜ダイス１２０において、ダイスアプローチ半角θ１＝３０°、リリーフ部１０２Ｅの逃げ半角θ２＝２０°、ダイスアプローチ部１０１Ａと曲面部１０１Ｃとを合計したダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ１＝１０ｍｍ、ダイスベアリング部１０１Ｂの長さＬ４＝２０ｍｍ、リリーフ部１０２Ｅのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ５＝２ｍｍ、曲面部１０１Ｃの曲率半径Ｒ１＝４ｍｍである。

引抜プラグ１３０において、プラグベアリング部１０３Ｂの直径Ｄｐ＝１４．４ｍｍ、プラグベアリング部１０３Ｂの長さＬ６＝２ｍｍ、プラグベアリング部１０３Ｂとプラグアプローチ部１０３Ａとの間の曲面部１０３Ｃの曲率半径Ｒ３＝５０ｍｍ、プラグアプローチ半角θ３＝１８°、プラグベアリング部１０３Ｂのずれ量Ｓ＝２ｍｍある。なお、プラグベアリング部１０３Ｂのずれ量Ｓとは、ダイスベアリング部１０１Ｂの上流端Ｆの位置に対するプラグベアリング部１０３Ｂの上流端Ｇの位置の下流側へのずれ量である。

表４に示すように、従来の引抜加工装置１１０を用いてワーク４０を引抜加工した場合には、ワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス１２０との焼付きは発生しなかったが、しかし本実施形態の引抜加工装置１０を用いてワーク４０を引抜加工した場合に比べて、ワーク４０の外表面４０ａの表面粗さが悪かった。

＜実施例４３〜４７＞
図１〜３に示した本実施形態に係る引抜加工装置１０を用いて、引抜速度、プラグベアリング部３Ｂのずれ量Ｓを様々に変えて、上記ワーク４０を引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さを評価した。また、上記ワーク４０を１０本連続して引抜加工し、この引抜加工時におけるワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス２０との焼付きの発生状況について目視にて評価した。その結果を表５に示す。

実施例４３〜４７で用いた引抜加工装置１０では、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１は、上記実施例１〜４２とは異なっており、すなわち、段差Ｈ１＝１．１ｍｍ、Ｈ２＝１．０ｍｍである。引抜加工装置１０のその他の寸法及び引抜加工条件は、上記実施例１〜４２と同じである。

表５に示すように、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１が、実施例１〜４２とは異なるように設定された本実施形態の引抜加工装置１０を用いて、ワーク４０を引抜加工した場合でも、ワーク４０の外表面４０ａを高平滑面に加工できるし、ワーク４０の外表面４０ａの引抜ダイス２０との焼付きを防止できることを確認し得た。

本発明は、管状ワーク用引抜加工装置、引抜ダイス及び管状ワークの引抜加工方法に利用可能である。

１０：引抜加工装置
１２：牽引装置
２０：引抜ダイス
１Ａ：ダイスアプローチ部
１Ｂ：繋ぎ部
１Ｃ：第１曲面部
２Ａ：補助曲面部
２Ｂ：ダイスベアリング部
２Ｃ：第２曲面部
２Ｄ：案内部
３０：引抜プラグ
３Ａ：プラグアプローチ部
３Ｂ：プラグベアリング部
３Ｃ：第３曲面部
４０：ワーク
４０ａ：外表面
４１：引抜管
４１ａ：外表面
Ｘ：引抜ダイスのダイス軸
Ｎ：ワークの引抜方向

Claims (25)

1. 管状ワークの外表面側を加工する引抜ダイスと、ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面側を加工する引抜プラグとを具備し、
   前記引抜ダイスは、
   ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
   前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
   前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内する案内部と、
   を備えており、
   前記第２曲面部は、前記ダイスベアリング部の上流端に一体形成されるとともに、
   前記第２曲面部の曲率半径は、前記第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されており、
   前記引抜プラグは、前記ダイスベアリング部に対応する位置に配置され且つ前記ダイスベアリング部の長さよりも短いプラグベアリング部を備えていることを特徴とする管状ワーク用引抜加工装置。
2. 前記プラグベアリング部の上流端の位置が、前記ダイスベアリング部の上流端の位置に対して同じ位置か又は下流側に配置している請求項１記載の管状ワーク用引抜加工装置。
3. 前記引抜ダイスのダイス軸を含む断面において、前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記第１曲面部の接線の傾きと前記第２曲面部の接線の傾きとは、それぞれ、ワークの引抜方向に進むにつれて漸次小さくなっている請求項１又は２記載の管状ワーク用引抜加工装置。
4. 前記案内部は、前記第２曲面部の上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部の曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部を有している請求項１〜３のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
5. 前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さに対して５〜７０％の範囲に設定されている請求項１〜４のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
6. 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記ダイスベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている請求項１〜５のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
7. 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記プラグベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている請求項１〜６のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
8. 前記ダイスベアリング部の長さが５ｍｍ以上である請求項１〜７のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
9. 前記引抜ダイスの半径方向において、前記第１曲面部におけるワーク離れ位置と前記ダイスベアリング部との間の段差は、０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満に設定されている請求項１〜８のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
10. 前記引抜プラグは、前記プラグベアリング部の上流端に滑らかに連なる第３曲面部を備えている請求項１〜９のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
11. 引抜速度が１０〜１００ｍ／ｍｉｎの範囲になるようにワークを引抜方向に牽引する牽引装置を具備している請求項１〜１０のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
12. 管状ワークの外表面側を加工する引抜ダイスであって、
    ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
    前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
    前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部に案内する案内部と、
    を備えており、
    前記第２曲面部は、前記ダイスベアリング部の上流端に一体形成されるとともに、
    前記第２曲面部の曲率半径は、前記第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする引抜ダイス。
13. ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面を加工する引抜プラグと組み合わされて用いられる請求項１２記載の引抜ダイス。
14. 請求項１〜１１のいずれかに記載の引抜加工装置を用いて管状ワークを引抜加工する管状ワークの引抜加工方法。
15. 管状ワークの外表面側を加工する引抜ダイスと、ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面側を加工する引抜プラグとを具備する引抜加工装置によって管状ワークを引抜加工する方法であって、
    前記引抜ダイスは、第１曲面部と、ダイスベアリング部と、ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有する案内部と、を備えており、
    前記第２曲面部は、前記ダイスベアリング部の上流端に一体形成されるとともに、
    前記第２曲面部の曲率半径は、第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されており、
    管状ワークを前記引抜ダイスの前記第１曲面部により縮径加工しながら該ワークを前記第１曲面部から離し、
    次いで、該ワークを前記引抜ダイスの前記案内部に再接触させて縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内し、
    該ワークを、前記ダイスベアリング部と前記引抜プラグのプラグベアリング部との間を通過させることにより、ワークの外表面を加工することを特徴とする管状ワークの引抜加工方法。
16. 前記ダイスベアリング部は、前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されており、
    前記プラグベアリング部の長さは、前記ダイスベアリング部の長さよりも短く設定されるとともに、
    前記プラグベアリング部の上流端の位置が、前記ダイスベアリング部の上流端の位置に対して同じ位置か又は下流側に配置している請求項１５記載の管状ワークの引抜加工方法。
17. 前記引抜ダイスのダイス軸を含む断面において、前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記第１曲面部の接線の傾きと前記第２曲面部の接線の傾きとは、それぞれ、ワークの引抜方向に進むにつれて漸次小さくなっている請求項１５又は１６記載の管状ワークの引抜加工方法。
18. 前記案内部は、前記第２曲面部の上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部の曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部を有している請求項１５〜１７のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。
19. 前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さに対して５〜７０％の範囲に設定されている請求項１５〜１８のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。
20. 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記ダイスベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている請求項１５〜１９のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。
21. 前記引抜ダイスのダイス軸に対する前記プラグベアリング部の平行度は、±３°以内に設定されている請求項１５〜２０のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。
22. 前記ダイスベアリング部の長さが５ｍｍ以上である請求項１５〜２１のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。
23. 前記引抜ダイスの半径方向において、前記第１曲面部におけるワーク離れ位置と前記ダイスベアリング部との間の段差は、０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満に設定されている請求項１５〜２２のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。
24. 前記引抜プラグは、前記プラグベアリング部の上流端に滑らかに連なる第３曲面部を備えている請求項１５〜２３のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。
25. 引抜速度を１０〜１００ｍ／ｍｉｎの範囲に設定してワークを引抜加工する請求項１５〜２４のいずれかに記載の管状ワークの引抜加工方法。