JP2015205306A - 予備成形体および軸対称部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内向きフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を板材から製造することができる予備成形体の製造方法を提供する。【解決手段】予備成形体の製造方法は、しごき加工工程と増肉加工工程を含む。しごき加工工程では、板材９を回転しながら、板材９における変形対象部位を誘導加熱により局所的に加熱するとともに、前記変形対象部位に加工具を押圧して、板材９の所定範囲Ａをテーパー状９５に成形する。増肉加工工程では、板材９を回転しながら、板材９におけるテーパー状９５の末端である周縁部９３を局所的に加熱するとともに、周縁部９３を当該周縁部９３の厚み方向と直交する方向に押し込むように周縁部９３に成形ローラを押圧して、周縁部９３を内向きに膨らませる。【選択図】図１

Description

本発明は、軸対称部品用の予備成形体の製造方法、およびその予備成形体からの軸対称部品の製造方法に関する。

従来から、種々の機械で、図１０に示すような、中心軸１０１回りに対称な形状の軸対称部品１００が用いられている。軸対称部品１００の中には、テーパー部１１０と、テーパー部１１０の大径部から内向きに突出するフランジ部１２０を有するものがある。このような軸対称部品１００には、例えば、航空機部品もある。一例としては、特許文献１の図２，３に開示された、航空機のガスタービンエンジンに用いられる、後方環状内側流路壁（符号７２の部品）が挙げられる（特許文献２については、後述にて言及する）。

特開平７−１６６９６０号公報 国際公開第２０１４／０２４３８４号

図１０に示すような内向きフランジ部１２０を有する軸対称部品１００は、軸対称部品１００の軸方向の両側から覆われた中空部が存在するため、プレス成形では製造することができない。そこで、軸対称部品１００を製造する方法として、例えば、軸対称部品１００を包含する大きさのブロック１５０を鍛造により作製し、そのブロック１５０から軸対称部品１００を削り出すことが考えられる。

しかしながら、ブロック１５０の作製には、軸対称部品１００の体積よりも遥かに多くの量の素材が必要になる。このため、製造コストが高くなる。製造コストを安くするという観点からは、素材の使用量を減らすことが望まれる。特に、航空機部品では、軽量化の観点から素材としてチタン合金が用いられることがあるため、高価なチタン合金の使用量を減らしたいという要望が強い。そこで、軸対称部品１００を削り出し可能な、軸対称部品１００と類似の形状の予備成形体を製造することが望まれる。

例えば、特許文献２に開示されているようなスピニング成形を用いれば、板材からテーパー状の予備成形体を製造することは可能である。しかしながら、図１０に示すような内向きフランジ部１２０を有する軸対称部品１００用の予備成形体をスピニング成形で作製するには、予備成形体のテーパー部の厚さを、軸対称部品１００のテーパー部１１０からフランジ部１２０の先端までの厚さよりも厚くする必要がある。このような肉厚のテーパー部をスピニング成形で成形することは困難である。

そこで、本発明は、内向きフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を板材から製造することができる予備成形体の製造方法を提供すること、およびその予備成形体から軸対称部品を製造する方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の予備成形体の製造方法は、テーパー部および前記テーパー部の大径部から内向きに突出するフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を製造する方法であって、板材を回転しながら、前記板材における変形対象部位を局所的に加熱するとともに、前記変形対象部位に加工具を押圧して、前記板材の所定範囲をテーパー状に成形するしごき加工工程と、前記板材を回転しながら、前記板材における前記テーパー状の末端である周縁部を局所的に加熱するとともに、前記周縁部を当該周縁部の厚み方向と直交する方向に押し込むように前記周縁部に成形ローラを押圧して、前記周縁部を内向きに膨らませる増肉加工工程と、を含む、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、しごき加工工程によって予備成形体における軸対称部品のテーパー部を包含する部分を成形できるとともに、増肉加工工程によって予備成形体における軸対称部品の内向きフランジ部を包含する部分を成形できる。従って、内向きフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を板材から製造することができる。

前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部までであってもよい。この構成によれば、素材の使用量を最小限に抑えることができる。

あるいは、前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部の近傍までであってもよい。この場合、上記の予備成形体の製造方法は、前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材における前記所定範囲の外側部分をカットするカット工程を含んでもよい。この構成によれば、しごき加工工程で板材の周縁部が残されるため、しごき加工（加工具の押圧によるテーパー状の成形）を容易に行うことができる。

例えば、前記しごき加工工程では、前記板材の変形対象部位を誘導加熱により加熱し、前記増肉加工工程では、前記板材の周縁部を誘導加熱により加熱してもよい。

前記しごき加工工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置された裏側加熱器と、前記板材に対して前記加工具と同じ側に配置された表側加熱器を用いて、前記変形対象部位を加熱してもよい。この構成によれば、例えば板材が肉厚の場合でもしごき加工工程において板材を良好に加工することができる。

前記表側加熱器および前記裏側加熱器のそれぞれは、前記板材の回転方向に延びる、前記板材に沿った二重円弧状のコイル部を含んでもよい。この構成によれば、板材の変形対象部位の局所的な加熱を板材の回転方向に連続的に行うことができる。これにより、良好な成形性を得ることができる。

前記増肉加工工程では、前記裏側加熱器または前記表側加熱器を用いて前記板材の周縁部を加熱してもよい。この構成によれば、増肉加工工程で別途に加熱器を準備する必要がない。

前記成形ローラは、当該成形ローラの回転軸方向に延びる円筒状の押圧面と、前記押圧面の一方の端部から径方向外向きに広がるリング状のガイド面と、を有してもよい。この構成によれば、押圧面で板材の周縁部を押し込みながら、ガイド面により、押し込みによる周縁部の膨らみを一方向のみに規制することができる。

前記板材は、チタン合金からなってもよい。鋼やアルミニウム合金などは、温度が上昇するにつれて耐力（塑性変形を開始する応力）が徐々に低下するが、チタン合金では、ある温度域で耐力が大きく低下する。従って、その温度域よりも高い温度で板材を加熱すれば、しごき加工工程および増肉加工工程のそれぞれにおいて、加熱された部分を含む狭い範囲のみを変形させることができる。

例えば、前記軸対称部品は、航空機部品であってもよい。

上記の予備成形体の製造方法は、前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材を熱処理して残留応力を除去する工程を含んでもよい。この構成によれば、増肉加工工程における板材の変形や割れのリスクを低減することができる。

また、本発明の軸対称部品の製造方法は、上記の予備成形体の製造方法により得られた予備成形体を熱処理して残留応力を除去した後、機械加工により前記予備成形体から軸対称部品を削り出す、ことを特徴とする。この構成によれば、軸対称部品を安価に製造することができる。

本発明によれば、内向きフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を板材から製造することができる。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る予備成形体の製造方法を説明するための図である。 しごき加工工程で用いられる予備成形体製造装置の概略構成図である。 裏側加熱器および表側加熱器の断面図である。 （ａ）は裏側加熱器の平面図、（ｂ）は表側加熱器の下面図である。 増肉加工工程で用いられる予備成形体製造装置の概略構成図である。 （ａ）および（ｂ）は成形ローラの部分的な断面図であり、（ａ）は増肉加工前の状態を示し、（ｂ）は増肉加工後の状態を示す。 チタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの温度と耐力の関係を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る予備成形体の製造方法を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、その他の実施形態に係る予備成形体の製造方法を説明するための図である。 内向きフランジ部を有する軸対称部品の断面図である。

（第１実施形態）
第１実施形態では、図１（ａ）に示す板材９から、図１（ｃ）に示す予備成形体９８を製造する。予備成形体９８は、軸対称部品８用のものであり、軸対称部品８を削り出し可能な、軸対称部品８と類似の形状を有している。

具体的に、第１実施形態に係る予備成形体９８の製造方法は、図１（ｂ）に示すしごき加工工程と、図１（ｃ）に示す増肉加工工程を含む。以下、軸対称部品８について説明した後に、各工程を詳細に説明する。

（１）軸対称部品
軸対称部品８は、中心軸８０回りに対称な形状を有している。より詳しくは、軸対称部品８は、テーパー部８１と、テーパー部８１の大径部から内向きに突出するフランジ部８２を有する。軸対称部品８は、例えば、航空機部品である。このような航空機部品としては、例えば、航空機のガスタービンエンジンに用いられる流路壁が挙げられる。

テーパー部８１の角度は、特に限定されるものではない。また、テーパー部８１の断面形状は、必ずしも直線状である必要はなく、曲線状であってもよいし、階段状であってもよい。フランジ部８２とテーパー部８１との間の角度は、特に限定されるものではなく、鋭角、直角、鈍角のいずれであってもよい。また、フランジ部８２の断面形状も、必ずしも直線状である必要はなく、曲線状であってもよいし、階段状であってもよい。

（２）しごき加工工程
しごき加工工程では、図２に示すような予備成形体製造装置１Ａを用いて、板材９を回転しながら、板材９の所定範囲Ａ（図１（ｂ）参照）をテーパー状９５に成形する。所定範囲Ａのテーパー状９５への成形は、図２に示すように、板材９における変形対象部位９２を局所的に加熱するとともに、変形対象部位９２に加工具１０を押圧することにより行われる。

本実施形態では、変形対象部位９２の局所的な加熱は、裏側加熱器４および表側加熱器５を用いた誘導加熱により行われる。裏側加熱器４は、板材９を挟んで加工具１０と反対側に配置されており、表側加熱器５は、板材９に対して加工具１０と同じ側に配置されている。ただし、変形対象部位９２の局所的な加熱は、裏側加熱器４と表側加熱器５のどちらか一方のみによって行われてもよい。すなわち、予備成形体製造装置１Ａは、裏側加熱器４と表側加熱器５のどちらか一方のみを有していてもよい。また、変形対象部位９２の局所的な加熱は、例えばガスバーナーなどを用いて行われてもよい。

予備成形体製造装置１Ａは、板材９を回転させる回転シャフト２１と、回転シャフト２１に取り付けられて板材９の中心部９１を支持する受け治具２２と、受け治具２２と共に板材９を挟持する固定治具３１を含む。上述した変形対象部位９２とは、回転シャフト２１の軸心２０から所定距離Ｒだけ離れた所定幅のリング状の部位のことである（図３参照）。なお、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転シャフト２１の軸心２０は、板材９の中心軸９０および軸対称部品８の中心軸８０と一致する。

図２に示すように、回転シャフト２１の軸方向（軸心２０が延びる方向）は、本実施形態では鉛直方向である。ただし、回転シャフト２１の軸方向は、水平方向や斜め方向であってもよい。回転シャフト２１の下部は基台１１に支持されており、回転シャフト２１は図略のモータによって回転させられる。

板材９は、例えば、フラットな円形状の板である。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、板材９の中心に円形状の開口９４が設けられている。開口９４は、例えば、受け治具２２に対する位置決めに利用される。ただし、板材９には必ずしも開口９４が設けられている必要はない。

また、本実施形態では、板材９がチタン合金からなる。チタン合金には、耐食合金（例えば、Ｔｉ−０．１５Ｐｄ）、α合金（例えば、Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ）、α＋β合金（例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、β合金（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ）などがある。ただし、板材９の素材は、チタン合金に限られるものではなく、例えば、ステンレス、鋼、アルミニウム合金などであってもよい。

受け治具２２は、板材９における成形開始位置によって規定される円に収まるサイズを有している。すなわち、板材９は、受け治具２２の径方向外向きの側面に押し付けられて変形されることはない。ただし、予備成形体製造装置１Ａが表側加熱器５のみを有する場合は、受け治具２２に代えて、側面が板材に対する成形面であるマンドレルが用いられてもよい。

ところで、板材９が厚板である場合（例えば、板材９の板厚が２０ｍｍ以上の場合）は、板材９の表側または裏側からのみの加熱では、しごき加工（加工具１０の押圧によるテーパー状９５の成形）が可能となる程度に板材９の変形対象部位９２を加熱することが困難な場合がある。このような観点からは、板材９が肉厚の場合は、予備成形体製造装置１Ａは、裏側加熱器４と表側加熱器５の双方を有することが望ましい。また、裏側加熱器４の配置を可能とするために、予備成形体製造装置１Ａは、マンドレルではなく、受け治具２２を有することが望ましい。これにより、肉厚の板材９を良好に加工することができる。

上述した固定治具３１は、加圧ロッド３２に取り付けられており、加圧ロッド３２は、支持部３３によって回転可能に支持されている。支持部３３は、駆動部３４によって上下方向に駆動される。駆動部３４は、回転シャフト２１の上方に配置されたフレーム１２に取り付けられている。ただし、固定治具３１を省略し、例えばボルトによって板材９を受け治具２２に直接的に固定してもよい。

板材９の変形対象部位９２を押圧する加工具１０は、板材９の上方に配置されており、板材９は、受け治具２２を収容するように下向きに開口する形状に成形される。ただし、加工具１０が板材９の下方に配置され、板材９が固定治具３１を収容するように上向きに開口する形状に成形されてもよい。

加工具１０は、径方向移動機構１４により回転シャフト２１の径方向に移動させられるとともに、軸方向移動機構１３により径方向移動機構１４を介して回転シャフト２１の軸方向に移動させられる。軸方向移動機構１３は、上述した基台１１とフレーム１２を橋架するように延びている。本実施形態では、加工具１０として、板材９の回転に追従して回転するローラが用いられている。ただし、加工具１０は、ローラに限定されず、例えばヘラであってもよい。また、複数の加工具１０を用いることも可能である。

本実施形態では、加工具１０が、軸方向移動機構１３により板材９に対して下向きに押圧されながら、径方向移動機構１４により板材９の特定位置から周縁部９３まで移動させられる。すなわち、テーパー状９５に成形される所定範囲Ａは、板材９の特定位置から周縁部９３までである。

所定範囲Ａの内側端である上記の「特定位置」は、当該特定位置の真下に裏側加熱器４が配置できるように、受け治具２２の周縁部から径方向外側に離間した位置であることが望ましい。ただし、裏側加熱器４を特定位置の真下から径方向外側にずれた位置に配置しても特定位置での加熱を十分に行うことができる場合には、特定位置は受け治具２２の周縁部と一致していてもよい。また、マンドレルを用いる場合には、特定位置は、マンドレルの側面である成形面と板材９を受ける支持面との間のコーナー部と一致する。

裏側加熱器４および表側加熱器５は、径方向移動機構１６により回転シャフト２１の径方向に移動させられるとともに、軸方向移動機構１５により径方向移動機構１６を介して回転シャフト２１の軸方向に移動させられる。軸方向移動機構１５は、上述した基台１１とフレーム１２を橋架するように延びている。

例えば、裏側加熱器４および表側加熱器５の少なくとも一方には、板材９の変形対象部位９２までの距離を計測する変位計（図示せず）が取り付けられる。裏側加熱器４および表側加熱器５は、その変位計の計測値が一定となるように、回転シャフト２１の軸方向および径方向に移動させられる。

裏側加熱器４および表側加熱器５と加工具１０との相対位置は、それらが回転シャフト２１の軸心２０を中心とするほぼ同一円周上に位置している限り、特に限定されるものではない。例えば、裏側加熱器４および表側加熱器５は、回転シャフト２１の周方向に加工具１０から１８０度離れていてもよい。

図３および図４（ａ）に示すように、裏側加熱器４は、コイル部４２を有する電通管４１と、コイル部４２の周囲に発生する磁束を集約するためのコア４５を含む。電通管４１内には、冷却液が流れる。コイル部４２は、板材９の回転方向に延びる、板材９に沿った二重円弧状をなしている。コイル部４２の開き角度（両端部間の角度）は、例えば６０〜１２０度である。コア４５は、コイル部４２の内側円弧部４３を板材９と反対側から覆う１つの内周側ピース４６と、コイル部４２の外側円弧部４４を板材９と反対側から覆う２つの外周側ピース４７とで構成されている。

同様に、図３および図４（ｂ）に示すように、表側加熱器５は、コイル部５２を有する電通管５１と、コイル部５２の周囲に発生する磁束を集約するためのコア５５を含む。電通管５１内には、冷却液が流れる。コイル部５２は、板材９の回転方向に延びる、板材９に沿った二重円弧状をなしている。コイル部５２の開き角度（両端部間の角度）は、例えば６０〜１２０度である。コア５５は、コイル部５２の内側円弧部５３を板材９と反対側から覆う１つの内周側ピース５６と、コイル部５２の外側円弧部５４を板材９と反対側から覆う２つの外周側ピース５７とで構成されている。

上述したように、裏側加熱器４および表側加熱器５のそれぞれは板材９の回転方向に延びるコイル部（４２または５２）を含んでいるので、板材９の変形対象部位９２の局所的な加熱を板材９の回転方向に連続的に行うことができる。これにより、良好な成形性を得ることができる。

裏側加熱器４および表側加熱器５の電通管４１，５１には、交流電圧が印加される。交流電圧の周波数は、特に限定されるものではないが、５ｋ〜４００ｋＨｚの高周波数であることが望ましい。すなわち、裏側加熱器４および表側加熱器５による誘導加熱は、高周波誘導加熱であることが望ましい。

（３）増肉加工工程
増肉加工工程では、図５に示すような予備成形体製造装置１Ｂを用いて、板材９を回転しながら、板材９におけるテーパー状９５の末端である周縁部９３を内向きに膨らませる（図１（ｃ）参照）。周縁部９３の内向きへの膨らませは、図５に示すように、板材９の周縁部９３を局所的に加熱するとともに、周縁部９３を当該周縁部９３の厚み方向と直交する方向に押し込むように周縁部９３に成形ローラ６を押圧することにより行われる。なお、複数の成形ローラ６を用いることも可能である。

図５に示す予備成形体製造装置１Ｂは、図２に示す予備成形体製造装置１Ａの加工具１０を成形ローラ６に取り換えるとともに、表側加熱器５を取り外したものである。すなわち、周縁部９３の局所的な加熱は、裏側加熱器４を用いた誘導加熱により行われる。それ故に、増肉加工工程で別途に加熱器を準備する必要がない。例えば、板材９の周縁部９３の温度が計測され、この計測温度が目標温度となるように、裏側加熱器４の電通管４１に印加される交流電圧が制御される。ただし、周縁部９３の局所的な加熱は、表側加熱器５を用いた誘導加熱により行われてもよい。あるいは、周縁部９３の局所的な加熱は、例えばガスバーナーなどを用いて行われてもよい。

成形ローラ６は、ブラケット７を介して径方向移動機構１４に取り付けられている。具体的に、成形ローラ６は、図６（ａ）に示すように、中心に貫通穴を有し、その貫通穴にシャフト６５が挿通されている。シャフト６５と貫通穴の間には、成形ローラ６を回転可能に支持する一対の軸受が配置される。なお、図６（ａ）では、図面の簡略化のために、成形ローラ６をシャフト６５に嵌合するように描き、軸受の作図を省略している。シャフト６５の両端部は、上述したブラケット７に支持されている。

より詳しくは、成形ローラ６は、当該成形ローラ６の回転軸方向Ｘに延びる円筒状の押圧面６１と、押圧面６１の一方の端部から径方向外向きに広がるガイド面６２と、を有している。本実施形態では、ガイド面６２が押圧面６１と鈍角をなしているが、ガイド面６２は押圧面６１と垂直であってもよいし、押圧面６１と鋭角をなしていてもよい。

例えば、成形ローラ６は、ガイド面６２が斜め下方を向くように回転軸方向Ｘが板材９の周縁部９３の厚み方向と平行にされた状態で、周縁部９３に押圧される。このとき、成形ローラ６は、径方向移動機構１４および軸方向移動機構１３により、例えば、周縁部９３の厚み方向と直交する方向に対して僅かに水平に近い方向に沿って移動させられる。これにより、図６（ｂ）に示すように、周縁部９３を内向きに膨らませることができる。すなわち、成形ローラ６の押圧面６１で板材９の周縁部９３を押し込みながら、ガイド面６２により、押し込みによる周縁部９３の膨らみを一方向のみに規制することができる。

以上説明したしごき加工工程および増肉加工工程により、図１（ｃ）に示すような予備成形体９８が得られる。この予備成形体９８から軸対称部品８を製造するには、予備成形体９８を熱処理して残留応力を除去した後に、機械加工により予備成形体９８から軸対称部品８を削り出せばよい。これにより、軸対称部品８を安価に製造することができる。

なお、しごき加工工程と増肉加工工程の間にも、板材９を熱処理して残留応力を除去する工程があってもよい。この構成によれば、増肉加工工程における板材９の変形や割れのリスクを低減することができる。

以上説明したように、本実施形態の予備成形体の製造方法では、しごき加工工程によって予備成形体９８における軸対称部品８のテーパー部８１を包含する部分を成形できるとともに、増肉加工工程によって予備成形体９８における軸対称部品８の内向きフランジ部８２を包含する部分を成形できる。従って、内向きフランジ部８２を有する軸対称部品８用の予備成形体９８を板材９から製造することができる。

ところで、鋼やアルミニウム合金などは、温度が上昇するにつれて耐力（塑性変形を開始する応力）が徐々に低下するが、チタン合金では、例えば図７に示すように、ある温度域（約３２０℃〜４００℃）で耐力が大きく低下する。従って、その温度域よりも高い温度で板材９を加熱すれば、しごき加工工程および増肉加工工程のそれぞれにおいて、加熱された部分を含む狭い範囲のみを変形させることができる。

＜変形例＞
しごき加工工程では、板材９の変形対象部位９２よりも外側部分を支持する補助具を用いてもよい。補助具は、板材９の変形対象部位９２よりも外側部分の下方への変形を防止するように板材９の裏側に配置されていてもよいし、板材９の変形対象部位よりも外側部分の上方への変形を防止するように板材９の表側に配置されていてもよい。あるいは、補助具は、板材９の変形対象部位９２よりも外側部分を挟み込むように、板材９の裏側および表側の双方に配置されていてもよい。補助具としては、例えばローラを用いることができる。

増肉加工工程では、成形ローラ６の押圧によって板材９の周縁部９３が外向きに膨らむことが抑制されるように、補助ローラを板材９の表側から周縁部９３に補助的に押圧してもよい。例えば、補助ローラの回転軸方向は、補助ローラの外周面が周縁部９３に当接するように周縁部９３の厚さ方向と直交していてもよいし、補助ローラの両端面の一方が周縁部９３に当接するように周縁部９３の厚さ方向と平行であってもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、図８（ａ）に示す板材９から、図１（ｃ）に示す予備成形体９８を製造する。具体的に、第２実施形態に係る予備成形体９８の製造方法は、図８（ｂ）に示すしごき加工工程と図１（ｃ）に示す増肉加工工程との間に、図８（ｃ）に示すカット工程を含む。

本実施形態では、カット工程があるために、板材９の形状は、円形状に限られない。例えば、板材９の形状は、三角形や台形状などを含む多角形状であってもよいし、長方形状や楕円状などの長尺状であってもよい。

本実施形態のしごき加工工程は、第１実施形態のしごき加工工程と、板材９におけるテーパー状９５に成形される所定範囲Ａが異なるだけである。具体的に、本実施形態では、図２に示すように、加工具１０が、軸方向移動機構１３により板材９に対して下向きに押圧されながら、径方向移動機構１４により板材９の特定位置から周縁部９３の近傍まで移動させられる。すなわち、テーパー状９５に成形される所定範囲Ａは、板材９の特定位置から周縁部９３の近傍までである。ここで、「周縁部９３の近傍」とは、例えば、板材９の端面から、板材９の半径の１／２０〜１／４内側に寄った位置である。

カット工程では、板材９における所定範囲Ａの外側部分をカットする。このカットの方向は、図８（ｃ）に示すように水平方向であってもよいし、鉛直方向であってもよい。あるいは、カットの方向は、斜め方向（例えば、テーパー状９５の厚み方向）であってもよい。カット工程によって、テーパー状９５の末端９５ａが、板材９の周縁部となる。なお、板材９における所定範囲Ａの外側部分をカットした後に、板材９の周縁部に面取り加工や角丸め加工を施してもよい。

本実施形態の増肉加工工程は、第１実施形態の増肉加工工程と同様であり、図５ならびに図６（ａ）および（ｂ）中の板材９の周縁部の符号が６３から６５ａに変更になるだけである。

本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の予備成形体９８の製造方法では、しごき加工工程で板材９の周縁部９３が残されるため、しごき加工を容易に行うことができる。ただし、第１実施形態のように、所定範囲Ａが板材９の特定位置から周縁部９３までであれば、板材９の直径を小さくすることができる。その結果、素材の使用量を最小限に抑えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、図９（ａ）に示すように、軸対称部品８がテーパー部８１の小径部側にテーパー部８１と対向する環状突起８３を有する場合は、以下のような方法で予備成形体９８を製造してもよい。まず、板材９を裏面が上方を向くようにひっくり返した状態で、板材９の裏面に加工具１０を押圧しながらしごき加工を行うことによって、環状突起８３に対応する位置に段差９６を形成する。その後、板材９を裏面が下方を向く正規の状態（図９（ａ）に示す状態）に戻し、図９（ｂ）に示すように板材９の表面に加工具１０を押圧しながらしごき加工を行う。

また、増肉加工工程において、成形ローラ６を回転シャフト２１の軸心２０を通る鉛直面上でスイングさせながらテーパー状の末端である周縁部（９３または９５ａ）に押圧すれば、周縁部を、図１（ｃ）に示すような周縁部の厚さ方向だけでなく、任意の方向に膨らませることが可能である。

また、裏側加熱器４および表側加熱器５のそれぞれは、必ずしも二重円弧状のコイル部（４２または５２）を有する必要はない。例えば、裏側加熱器４および／または表側加熱器５は、円弧状に並べられた複数の円形のコイル部を有していてもよいし、１つの円形のコイル部のみを有していてもよい。

本発明は、種々の機械に用いられる軸対称部品用の予備成形体を製造する際に有用であるが、特に軸対称部品が航空機部品である場合に極めて有用である。

１０ 加工具
４ 裏側加熱器
４２ コイル部
５ 表側加熱器
５２ コイル部
６ 成形ローラ
６１ 押圧面
６２ ガイド面
８ 軸対称部品
８１ テーパー部
８２ フランジ部
９ 板材
９２ 変形対象部非
９３ 周縁部
９５ テーパー状
９５ａ 周縁部

Claims (12)

1. テーパー部および前記テーパー部の大径部から内向きに突出するフランジ部を有する軸対称部品用の予備成形体を製造する方法であって、
   板材を回転しながら、前記板材における変形対象部位を局所的に加熱するとともに、前記変形対象部位に加工具を押圧して、前記板材の所定範囲をテーパー状に成形するしごき加工工程と、
   前記板材を回転しながら、前記板材における前記テーパー状の末端である周縁部を局所的に加熱するとともに、前記周縁部を当該周縁部の厚み方向と直交する方向に押し込むように前記周縁部に成形ローラを押圧して、前記周縁部を内向きに膨らませる増肉加工工程と、
   を含む、予備成形体の製造方法。
2. 前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部までである、請求項１に記載の予備成形体の製造方法。
3. 前記所定範囲は、前記板材の特定位置から周縁部の近傍までであり、
   前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材における前記所定範囲の外側部分をカットするカット工程を含む、請求項１に記載の予備成形体の製造方法。
4. 前記しごき加工工程では、前記板材の変形対象部位を誘導加熱により加熱し、
   前記増肉加工工程では、前記板材の周縁部を誘導加熱により加熱する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
5. 前記しごき加工工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置された裏側加熱器と、前記板材に対して前記加工具と同じ側に配置された表側加熱器を用いて、前記変形対象部位を加熱する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
6. 前記表側加熱器および前記裏側加熱器のそれぞれは、前記板材の回転方向に延びる、前記板材に沿った二重円弧状のコイル部を含む、請求項５に記載の予備成形体の製造方法。
7. 前記増肉加工工程では、前記裏側加熱器または前記表側加熱器を用いて前記板材の周縁部を加熱する、請求項５または６に記載の予備成形体の製造方法。
8. 前記成形ローラは、当該成形ローラの回転軸方向に延びる円筒状の押圧面と、前記押圧面の一方の端部から径方向外向きに広がるリング状のガイド面と、を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
9. 前記板材は、チタン合金からなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
10. 前記軸対称部品は、航空機部品である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
11. 前記しごき加工工程と前記増肉加工工程の間に、前記板材を熱処理して残留応力を除去する工程を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の予備成形体の製造方法により得られた予備成形体を熱処理して残留応力を除去した後、機械加工により前記予備成形体から軸対称部品を削り出す、軸対称部品の製造方法。

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