JP2016221539A - Deep hole forging processing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a deep hole forging processing device capable of executing efficient processing by shortening a processing time, by effectively restraining buckling of a projection pin.SOLUTION: A deep hole forging processing device 101 comprises a punch 11, a punch sleeve 12, a die 13 provided on the extrusion side of the punch 11 and a counter punch 15 fixed to the die 13. The punch 11 pushes out a raw material W1 backward by moving in the axial direction. The counter punch 15 bores-processes a deep hole 1 extending in the axial direction from a lower end surface 10 while pressing the lower end surface 10 of the raw material W1 when pushing out the raw material W1. The die 13 has a die hole 21 for forming a clearance between the raw material W1 pushed out by the punch 11 and itself. Before boring-processing, the punch sleeve 12 and the die 13 position and fix the raw material W1 to the counter punch 15. The die 13 allows deformation in the radial outer direction of the raw material W1 caused by the boring-processing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、深孔鍛造加工装置に関する。   The present invention relates to a deep hole forging apparatus.

従来、例えば特許文献1に記載されるように、金属材料でなる素材をダイに置いて、パンチにより素材を押圧し、素材を所定の形状に成形する鍛造加工技術が知られている。こうした鍛造加工において、素材に孔を形成する場合には、突出ピンとしてのカウンタパンチをダイに設け、パンチを降下させて素材を押し出し、素材の所定位置にカウンタパンチの形状に対応する孔を形成するようにしている。   Conventionally, as described in, for example, Patent Document 1, a forging technique is known in which a material made of a metal material is placed on a die, the material is pressed by a punch, and the material is molded into a predetermined shape. In such a forging process, when forming holes in the material, a counter punch as a protruding pin is provided on the die, the punch is lowered to extrude the material, and a hole corresponding to the shape of the counter punch is formed at a predetermined position of the material Like to do.

特開平5−57392号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-57392

ところで、高圧流体が流れる部位に用いられる例えばステンレス材料でなる素材に対して、孔のL/D比が10以上の細くて深い孔を形成したい場合がある。ここで、Lは孔の深さ、Dは孔の径を示している。このような深孔を形成する場合、加工中カウンタパンチとダイとの間で素材が流動するときに、カウンタパンチの外面には大きな荷重が作用し、カウンタパンチに座屈が生じやすい。この座屈限界の向上には限度があるため、例えばL/D比が10以上の深孔を形成する場合には、複数回に分けて多段の鍛造成形を行う必要があり、効率が良くないという問題があった。   By the way, there is a case where it is desired to form a narrow and deep hole having a L / D ratio of 10 or more with respect to a material made of, for example, a stainless material used for a portion through which a high-pressure fluid flows. Here, L indicates the depth of the hole, and D indicates the diameter of the hole. When such a deep hole is formed, a large load acts on the outer surface of the counter punch when the material flows between the counter punch and the die during processing, and the counter punch is likely to buckle. Since there is a limit to the improvement of the buckling limit, for example, when forming a deep hole having an L / D ratio of 10 or more, it is necessary to perform multi-stage forging in multiple times, which is not efficient. There was a problem.

さらに、素材の断面積に対してカウンタパンチの径断面積が小さいもの、すなわち断面減少率が例えば10%以下のように小さいものは、カウンタパンチに作用する荷重がより大きくなり、上記問題がさらに顕著となる。   Furthermore, when the counter punch has a small radial cross-sectional area relative to the cross-sectional area of the material, that is, when the cross-sectional reduction rate is small, for example, 10% or less, the load acting on the counter punch becomes larger, and the above problem further Become prominent.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、深孔鍛造加工において、突出ピンの座屈を効果的に抑制することで、加工時間を短縮し効率的な加工を行うことが可能な深孔鍛造加工装置を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and its purpose is to effectively reduce buckling of the projecting pin in deep hole forging, thereby reducing processing time and improving efficiency. An object of the present invention is to provide a deep hole forging device capable of processing.

本発明の深孔鍛造加工装置は、パンチと、ダイと、固定手段と、許容手段と、を備える。パンチは、軸方向に移動し素材を押し出す。ダイは、パンチの押し出し側に設けられ、素材が押し出されたとき素材の端面を押圧しつつ、端面から軸方向に延びる深孔を穿設加工する突出ピンを有する。固定手段は、穿設加工に先立ち、突出ピンに対して素材を位置決めし固定する。許容手段は、穿設加工に伴う前記素材の径外方向への変形を許容する。   The deep hole forging device of the present invention includes a punch, a die, a fixing means, and an allowing means. The punch moves in the axial direction and pushes out the material. The die is provided on the extrusion side of the punch, and has a projecting pin that drills a deep hole extending in the axial direction from the end surface while pressing the end surface of the material when the material is extruded. The fixing means positions and fixes the material with respect to the protruding pin prior to the drilling process. The permissive means allows the material to be deformed in the radially outward direction due to the drilling process.

素材を押し出して突出ピンにより深孔を形成する場合、突出ピンが素材に挿入されることに伴い素材が突出ピンの外面に沿って流動する。このとき、通常、突出ピンと素材との間には強い摩擦力が生じる。しかし、本構成では、中心から外方向への素材の変形を許容する許容手段を有しているため、突出ピンと流動する素材との摩擦力が小さくなり、突出ピンに作用する負荷が低減され、突出ピンの座屈を極力抑制することができる。   When the material is extruded and the deep hole is formed by the protruding pin, the material flows along the outer surface of the protruding pin as the protruding pin is inserted into the material. At this time, usually, a strong frictional force is generated between the protruding pin and the material. However, in this configuration, since there is a permissive means that allows deformation of the material from the center to the outside, the frictional force between the protruding pin and the flowing material is reduced, and the load acting on the protruding pin is reduced. The buckling of the protruding pin can be suppressed as much as possible.

これにより、これまで例えばL/D比が10以上の深孔を形成する場合には、複数回の鍛造工程を繰り返す必要があったが、本構成によれば1回の工程で深孔を形成することができ、加工時間が短縮されて効率的に加工を行うことができる。   Thus, for example, when forming a deep hole having an L / D ratio of 10 or more, it has been necessary to repeat a forging process a plurality of times. According to this configuration, a deep hole is formed in a single process. The processing time can be shortened and the processing can be performed efficiently.

本発明の第1実施形態による深孔鍛造加工装置を模式的に示す断面図であり、穿設加工前の状態を示す図。It is sectional drawing which shows typically the deep hole forge processing apparatus by 1st Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state before a drilling process. 本発明の第1実施形態による深孔鍛造加工装置を模式的に示す断面図であり、穿設加工開始直前の状態を示す図。It is sectional drawing which shows the deep hole forge processing apparatus by 1st Embodiment of this invention typically, and is a figure which shows the state just before a drilling process start. 図2における破線部を示す拡大図。The enlarged view which shows the broken-line part in FIG. 本発明の第1実施形態による深孔鍛造加工装置を模式的に示す断面図であり、穿設加工完了時の状態を示す図。It is sectional drawing which shows typically the deep hole forge processing apparatus by 1st Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state at the time of drilling completion. 本発明の第2実施形態による深孔鍛造加工装置を模式的に示す断面図であり、穿設加工前の状態を示す図。It is sectional drawing which shows typically the deep hole forge processing apparatus by 2nd Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state before a drilling process. カムホルダおよびスライドカムを示す平面図。The top view which shows a cam holder and a slide cam. 本発明の第2実施形態による深孔鍛造加工装置を模式的に示す断面図であり、穿設加工開始直前の状態を示す図。It is sectional drawing which shows typically the deep hole forge processing apparatus by 2nd Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state just before a drilling process start. 本発明の第2実施形態による深孔鍛造加工装置を模式的に示す断面図であり、穿設加工完了時の状態を示す図。It is sectional drawing which shows typically the deep hole forge processing apparatus by 2nd Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state at the time of drilling completion. パンチの降下ストロークに伴って生じる付勢力および流動力を示す図。The figure which shows the urging | biasing force and flow force which arise with the downward stroke of a punch. その他の実施形態による、パンチの降下ストロークに伴って生じる付勢力および流動力を示す図。The figure which shows the urging | biasing force and flow force which arise with the downward stroke of a punch by other embodiment.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第1実施形態〉
[構成]
本発明の第1実施形態の深孔鍛造加工装置101について、図1〜図4を参照しつつ説明する。本実施形態では、ステンレス材でなる円柱形状の素材W1に、L/D比が10程度の深孔を鍛造加工により形成する。まず、深孔鍛造加工装置101の構成から説明する。なお、本明細書中、以下の各断面図において、切断面の奥に見える線は適宜省略して示している。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
[Constitution]
A deep hole forging device 101 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a deep hole having an L / D ratio of about 10 is formed in a cylindrical material W1 made of stainless steel by forging. First, the configuration of the deep hole forging device 101 will be described. In the present specification, in the following cross-sectional views, the lines visible behind the cut surface are appropriately omitted.

図1、図2、図4の各図に示すように、本実施形態の深孔鍛造加工装置101は、パンチ11と、パンチスリーブ12と、ダイ13と、スライドパンチガイド14と、カウンタパンチ15と、保持具16などを備えている。   As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the deep hole forging device 101 of this embodiment includes a punch 11, a punch sleeve 12, a die 13, a slide punch guide 14, and a counter punch 15. And a holder 16 and the like.

パンチスリーブ12は、円筒部材であり、内部にパンチ11が挿通される。下型の一部を構成するダイ13は、パンチ11に対してパンチ11の押し出し側に位置し、内部にダイ孔21が形成されている。なお、パンチ11の押し出し側が「後方」であり、本実施形態では「下側」である。また、押し出し側と反対側が「前方」であり、本実施形態では「上側」である。   The punch sleeve 12 is a cylindrical member, and the punch 11 is inserted therein. The die 13 constituting a part of the lower die is positioned on the side of the punch 11 where the punch 11 is pushed out, and a die hole 21 is formed therein. The extrusion side of the punch 11 is “rear”, and is “lower” in the present embodiment. Further, the side opposite to the extrusion side is “front”, and in this embodiment is “upper side”.

ダイ孔21は、段状になっており、パンチスリーブ12を挿通させる径大孔部22と、スライドパンチガイド14を挿通させる径小孔部23とを有している。径小孔部23は、径大孔部22より押し出し側に位置しており、図3に示すように、パンチ11により押し出された素材W1が挿通するときに、素材W1の外周との間に隙間Cを有するように形成されている。ここで、パンチスリーブ12とダイ13とが、特許請求の範囲に記載される「固定手段」に相当する。また、ダイ13が、特許請求の範囲に記載される「許容手段」に相当する。   The die hole 21 is stepped and has a large-diameter hole portion 22 through which the punch sleeve 12 is inserted and a small-diameter hole portion 23 through which the slide punch guide 14 is inserted. The small-diameter hole portion 23 is located on the extrusion side from the large-diameter hole portion 22, and, as shown in FIG. 3, when the material W1 extruded by the punch 11 is inserted, between the outer periphery of the material W1. The gap C is formed. Here, the punch sleeve 12 and the die 13 correspond to “fixing means” described in the claims. The die 13 corresponds to “allowing means” described in the claims.

スライドパンチガイド14は、カウンタパンチ15に外挿されており、カウンタパンチ15を素材W1に対して垂直に支持する。スライドパンチガイド14は、図示しないスプリングを介して、径小孔部23内において上下方向に摺動自在に配置されている。   The slide punch guide 14 is externally attached to the counter punch 15, and supports the counter punch 15 perpendicularly to the material W1. The slide punch guide 14 is slidably arranged in the vertical direction in the small-diameter hole portion 23 via a spring (not shown).

カウンタパンチ15は、先端が丸くなだらかな曲面状をなすピン部材であり、その基端を保持具16に保持された状態で径小孔部23内に固定されている。カウンタパンチ15の形状が、素材W1に形成される深孔1(図4参照)の形状として転写される。素材W1の下端面10の中央には、カウンタパンチ15とのセンタリングの際に、カウンタパンチ15の先端が挿入される孔24が軸方向に凹となるように形成されている。孔24は、深孔鍛造加工の前工程で素材W1に形成される。なお、素材W1の径断面積に対するカウンタパンチ15の径断面積の比率、すなわち断面減少率は10%以下である。   The counter punch 15 is a pin member whose tip is round and has a gently curved surface, and is fixed in the small-diameter hole 23 with its base end held by the holder 16. The shape of the counter punch 15 is transferred as the shape of the deep hole 1 (see FIG. 4) formed in the material W1. At the center of the lower end surface 10 of the material W1, a hole 24 into which the tip of the counter punch 15 is inserted when centering with the counter punch 15 is formed to be concave in the axial direction. The hole 24 is formed in the material W1 in the pre-process of deep hole forging. In addition, the ratio of the radial cross-sectional area of the counter punch 15 to the radial cross-sectional area of the material W1, that is, the cross-sectional reduction rate is 10% or less.

[作用]
次に、上記深孔鍛造加工装置101による深孔鍛造加工方法について説明する。パンチ11およびパンチスリーブ12を上昇させた状態で、まず、パンチスリーブ12をダイ孔21の径大孔部22へ降下させる。次いで、パンチスリーブ12内に素材W1を投入する。図1に示すように、素材W1の下端面10はスライドパンチガイド14の上端面に当接する。次いで、パンチ11をパンチスリーブ12でガイドしつつ、素材W1の上端面に当接するまで下降させる。このとき、パンチスリーブ12の外周および底面とダイ13の径大孔部22は嵌合される。また、パンチスリーブ12の内周と素材W1は嵌合される。これにより、ダイ13とパンチスリーブ12との同軸性が確保される。ひいては、カウンタパンチ15に対する素材W1の同軸性が確保される。
[Action]
Next, a deep hole forging method using the deep hole forging apparatus 101 will be described. With the punch 11 and the punch sleeve 12 raised, the punch sleeve 12 is first lowered to the large-diameter hole portion 22 of the die hole 21. Next, the material W <b> 1 is put into the punch sleeve 12. As shown in FIG. 1, the lower end surface 10 of the material W <b> 1 contacts the upper end surface of the slide punch guide 14. Next, while the punch 11 is guided by the punch sleeve 12, the punch 11 is lowered until it abuts on the upper end surface of the material W1. At this time, the outer periphery and bottom surface of the punch sleeve 12 and the large-diameter hole portion 22 of the die 13 are fitted. Further, the inner periphery of the punch sleeve 12 and the material W1 are fitted. Thereby, the coaxiality of the die 13 and the punch sleeve 12 is ensured. As a result, the coaxiality of the material W1 with respect to the counter punch 15 is ensured.

次いで、パンチ11を僅かに降下させ、図2に示すように、素材W1に形成されるセンタリング用の孔24の底部にカウンタパンチ15の先端を当接させる。これが穿設加工開始直前の状態であって、ダイ13およびパンチスリーブ12によって素材W1は可動しないように、かつ、カウンタパンチ15に対して真っ直ぐに位置決め固定される。   Next, the punch 11 is slightly lowered and the tip of the counter punch 15 is brought into contact with the bottom of the centering hole 24 formed in the material W1 as shown in FIG. This is the state immediately before the start of drilling, and the material W1 is not moved by the die 13 and the punch sleeve 12, and is positioned and fixed straight with respect to the counter punch 15.

次いで、さらにパンチ11を降下させて、図4に示すように、素材W1に深孔1を穿設加工する。パンチ11の降下に伴い、素材W1の下端面10はカウンタパンチ15により強大な力で押圧され、下端面10から軸方向に延びる深孔1が徐々に形成されていく。このとき、素材W1の外径は、ダイ孔21(径小孔部23)との隙間C(図3参照)により非拘束であり、素材W1は径外方向に材料流動が可能である。カウンタパンチ15が挿入されると、挿入された部位の材料はカウンタパンチ15の側面に沿うようにして後方へ押し出される。このとき、通常カウンタパンチ15と素材W1との間には強い摩擦力が作用するが、本実施形態では、隙間Cにより素材W1は径外方向に流動することができるため、摩擦力が軽減される。   Next, the punch 11 is further lowered, and the deep hole 1 is formed in the material W1 as shown in FIG. As the punch 11 descends, the lower end surface 10 of the material W1 is pressed with a strong force by the counter punch 15, and the deep hole 1 extending in the axial direction from the lower end surface 10 is gradually formed. At this time, the outer diameter of the material W1 is unconstrained by the gap C (see FIG. 3) with the die hole 21 (small-diameter hole portion 23), and the material W1 can flow in the radially outward direction. When the counter punch 15 is inserted, the material at the inserted portion is pushed backward along the side surface of the counter punch 15. At this time, a strong frictional force usually acts between the counter punch 15 and the material W1, but in this embodiment, the material W1 can flow in the radially outward direction due to the gap C, and thus the frictional force is reduced. The

[効果]
本実施形態によれば、穿設加工中の素材W1の外径を非拘束とすることで、素材W1とカウンタパンチ15との摩擦力が小さくなり、より小さい抵抗で材料を後方へ押し出すことができる。そして、カウンタパンチ15に生じる面圧が低減されることで、カウンタパンチ15の座屈が極力抑制される。これにより、カウンタパンチ15の損傷が減少してカウンタパンチ15の寿命を延ばすことができる。
[effect]
According to the present embodiment, by making the outer diameter of the material W1 during drilling unconstrained, the frictional force between the material W1 and the counter punch 15 is reduced, and the material can be pushed backward with less resistance. it can. And the buckling of the counter punch 15 is suppressed as much as possible by reducing the surface pressure generated in the counter punch 15. Thereby, damage to the counter punch 15 can be reduced and the life of the counter punch 15 can be extended.

また、これまで例えばL/D比が10以上の深孔を形成する場合には、複数回に分けて多段の鍛造成形を行う必要があったが、本実施形態によれば1回の工程で深孔を形成することができ、加工時間が短縮されて効率的に加工を行うことができる。   In addition, when forming a deep hole having an L / D ratio of 10 or more, for example, it has been necessary to perform multi-stage forging in a plurality of times, but according to the present embodiment, the process is performed once. Deep holes can be formed, processing time is shortened, and processing can be performed efficiently.

さらに、断面減少率が10%以下のように小さい場合には、カウンタパンチ15に作用する荷重が大きくなりやすいが、本実施形態によれば断面減少率が10%以下であってもカウンタパンチ15の座屈を効果的に抑制することができる。   Further, when the cross-section reduction rate is small, such as 10% or less, the load acting on the counter punch 15 tends to increase. However, according to the present embodiment, even if the cross-section reduction rate is 10% or less, the counter punch 15 Can be effectively suppressed.

また、深孔形成に際して、切削により深孔を形成する方法もあるが、切削加工では孔の底部にあたる止まり部分の形状を加工するのが難しく、正確な孔加工を施すには時間を要するという難点がある。その点、本実施形態による鍛造加工では、カウンタパンチ15の先端形状を転写できるため、加工が容易である。また、鍛造加工では素材W1の加工硬化が得られ、昨今の高圧化事情に鑑みると、鍛造加工により素材W1に強度を持たせつつ深孔1を形成することができ、より好適に深孔1を形成することができる。   In addition, there is a method of forming a deep hole by cutting when forming a deep hole, but it is difficult to process the shape of the stop portion corresponding to the bottom of the hole in cutting, and it takes time to perform accurate hole processing. There is. In that respect, in the forging process according to the present embodiment, the tip shape of the counter punch 15 can be transferred, so that the process is easy. Moreover, in the forging process, work hardening of the raw material W1 is obtained, and in view of the recent high pressure situation, the deep hole 1 can be formed while giving strength to the raw material W1 by the forging process. Can be formed.

〈第2実施形態〉
[構成]
次に、本発明の第2実施形態の深孔鍛造加工装置102について、図5〜図9を参照しつつ説明する。本実施形態における素材W2は、ステンレス材であって、円柱部31とフランジ部32とを有する鍔付き円柱部材である。この素材W2に、L/D比が10程度の深孔を鍛造加工により形成する。まず、深孔鍛造加工装置102の構成から説明する。
Second Embodiment
[Constitution]
Next, a deep hole forging device 102 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The material W <b> 2 in the present embodiment is a stainless steel material, and is a cylindrical member with a flange having a cylindrical portion 31 and a flange portion 32. A deep hole having an L / D ratio of about 10 is formed in this material W2 by forging. First, the configuration of the deep hole forging device 102 will be described.

図5、図7、図8の各図に示すように、本実施形態の深孔鍛造加工装置102は、パンチ11と、ダイ33と、カムホルダ34と、スライドカム35と、スライドパンチガイド14と、カウンタパンチ15と、保持具16と、ガスクッション36などを備えている。   As shown in FIGS. 5, 7, and 8, the deep hole forging device 102 of the present embodiment includes a punch 11, a die 33, a cam holder 34, a slide cam 35, and a slide punch guide 14. The counter punch 15, the holder 16, and the gas cushion 36 are provided.

下型の一部を構成するダイ33は、一端に開口部を有する円筒形状をなし、その内部にカムホルダ34、スライドカム35、スライドパンチガイド14、カウンタパンチ15、保持具16およびガスクッション36の各部材を収容する。なお、パンチ11、カウンタパンチ15、保持具16及びスライドパンチガイド14については、上記第1実施形態とほぼ同様の構造であるため、第1実施形態と同様の符号を付し説明は省略する。   The die 33 constituting a part of the lower mold has a cylindrical shape having an opening at one end, and a cam holder 34, a slide cam 35, a slide punch guide 14, a counter punch 15, a holder 16, and a gas cushion 36 are contained therein. Each member is accommodated. Note that the punch 11, counter punch 15, holder 16, and slide punch guide 14 have substantially the same structure as that of the first embodiment, and therefore, the same reference numerals as those of the first embodiment are used and description thereof is omitted.

カムホルダ34は、肉厚円筒部材であり、ダイ33内に、押し出し方向に摺動自在に配置されている。カムホルダ34の中央部には、スライドパンチガイド14が挿入される孔37が形成されている。カムホルダ34の押し出し側は、ガスクッション36に連結されている。ガスクッション36は、押し出し方向と反対、すなわち前方へのクッション力Fcを発生する。   The cam holder 34 is a thick cylindrical member, and is disposed in the die 33 so as to be slidable in the pushing direction. A hole 37 into which the slide punch guide 14 is inserted is formed at the center of the cam holder 34. The pushing side of the cam holder 34 is connected to a gas cushion 36. The gas cushion 36 generates a cushioning force Fc opposite to the pushing direction, that is, forward.

そして、カムホルダ34は、パンチ11の降下に伴いガスクッション36から前方への押圧力を受ける。図6に示すように、カムホルダ34においてパンチ11側(本実施形態では上側)には、軸方向に延びるスリット38が、周方向等間隔に複数(例えば6個)形成されている。スリット38の下端は径外方向に向かって高さが高くなるテーパ面39として形成されている。   The cam holder 34 receives a forward pressing force from the gas cushion 36 as the punch 11 is lowered. As shown in FIG. 6, a plurality of (for example, six) slits 38 extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction on the punch 11 side (the upper side in the present embodiment) of the cam holder 34. The lower end of the slit 38 is formed as a tapered surface 39 whose height increases in the radially outward direction.

スライドカム35は、断面形状が五角形形状をなす薄板部材であり、一辺がカムホルダ34のテーパ面39と同じ傾きをなす傾斜面41として形成されている。スライドカム35は、鉛直方向に真っ直ぐに延びる一辺をカムホルダ34の内径側に位置させ、傾斜面41をカムホルダ34のテーパ面39に対向させて、各スリット38内に一つずつ配置される。   The slide cam 35 is a thin plate member whose cross-sectional shape is a pentagonal shape, and is formed as an inclined surface 41 whose one side has the same inclination as the tapered surface 39 of the cam holder 34. The slide cam 35 is arranged one by one in each slit 38 with one side extending straight in the vertical direction positioned on the inner diameter side of the cam holder 34 and the inclined surface 41 facing the tapered surface 39 of the cam holder 34.

そして、スライドカム35には、ガスクッション36による上方向へのクッション力Fcの伝達により、テーパ面39および傾斜面41を介して図7に示すように径方向内側への付勢力Feが作用するようになっている。パンチ11の降下状態に応じた付勢力Feが作用することで、スライドカム35は、スリット38内で径方向への移動が可能になっている。なお、スライドパンチガイド14は、カムホルダ34の孔37においてスリット38が形成されていない内周面により支持されている。ここで、スライドカム35が、特許請求の範囲に記載される「固定手段」および「許容手段」に相当する。   Then, as shown in FIG. 7, an urging force Fe inward in the radial direction acts on the slide cam 35 through the tapered surface 39 and the inclined surface 41 by the transmission of the upward cushion force Fc by the gas cushion 36. It is like that. The urging force Fe according to the lowered state of the punch 11 acts, so that the slide cam 35 can move in the radial direction within the slit 38. The slide punch guide 14 is supported by an inner peripheral surface in which no slit 38 is formed in the hole 37 of the cam holder 34. Here, the slide cam 35 corresponds to “fixing means” and “allowing means” described in the claims.

[作用]
次に、上記深孔鍛造加工装置102による深孔鍛造加工方法について説明する。パンチ11を上昇させた状態で、スライドパンチガイド14上に素材W2を投入する。次いで、パンチ11を降下させると、図5に示すようにパンチ11は素材W2の上端面に当接する。さらに、パンチ11の降下が進むと、図7に示すように、素材W2のフランジ部32の下端面がスライドカム35の上端面に当接する。このとき、スライドカム35は、付勢力Feを受けて、テーパ面39を滑るようにして径方向内側へ僅かにスライドし、素材W2の外周部を把持する。これにより、素材W2の位置決め固定がなされるとともに、カウンタパンチ15に対する素材W2の同軸性が確保される。
[Action]
Next, a deep hole forging method by the deep hole forging device 102 will be described. The material W2 is put on the slide punch guide 14 with the punch 11 raised. Next, when the punch 11 is lowered, the punch 11 comes into contact with the upper end surface of the material W2 as shown in FIG. Further, as the punch 11 descends, the lower end surface of the flange portion 32 of the material W2 comes into contact with the upper end surface of the slide cam 35 as shown in FIG. At this time, the slide cam 35 receives the urging force Fe, slides slightly inward in the radial direction so as to slide on the tapered surface 39, and grips the outer peripheral portion of the material W2. Accordingly, the material W2 is positioned and fixed, and the coaxiality of the material W2 with respect to the counter punch 15 is ensured.

次いで、さらにパンチ11を降下させて、図8に示すように、素材W2に深孔2を穿設加工する。パンチ11の降下に伴い、カムホルダ34は下方へ摺動する。そして、素材W2の下端面20はカウンタパンチ15により強大な力で押圧され、下端面20から軸方向に延びる深孔2が徐々に形成されていく。   Next, the punch 11 is further lowered, and a deep hole 2 is formed in the material W2 as shown in FIG. As the punch 11 descends, the cam holder 34 slides downward. Then, the lower end surface 20 of the material W2 is pressed with a strong force by the counter punch 15, and the deep holes 2 extending in the axial direction from the lower end surface 20 are gradually formed.

ここで、図9は、パンチ11の降下ストロークに伴って生じる付勢力Feおよび流動力Fmを示す図であって、穿設加工開始以降の状態を示している。流動力Fmとは、素材W2が軸方向に押圧されることで外径方向へ変形しようとする力である。素材W2の径方向において、加工中には、素材W2による流動力Fmとスライドカム35による付勢力Feとが作用する。図9に示すように、流動力Fmは、加工開始後急激に上昇し、ある程度穿設加工が進むと上昇勾配は緩やかになる。一方、付勢力Feは、ガスクッション36によるクッション力Fcに比例し、すなわちストロークに比例して直線的に上昇する。   Here, FIG. 9 is a diagram showing the urging force Fe and the flow force Fm generated along with the lowering stroke of the punch 11, and shows a state after the start of drilling. The fluid force Fm is a force that tends to deform in the outer diameter direction when the material W2 is pressed in the axial direction. In the radial direction of the material W2, a flow force Fm caused by the material W2 and an urging force Fe caused by the slide cam 35 act during processing. As shown in FIG. 9, the flow force Fm increases rapidly after the start of machining, and the rising gradient becomes gentle as the drilling process proceeds to some extent. On the other hand, the urging force Fe is proportional to the cushioning force Fc by the gas cushion 36, that is, linearly increases in proportion to the stroke.

穿設加工開始時および穿設加工開始直後は、付勢力Feの方が流動力Fmより大きく、この付勢力Feにより素材W2は径方向内側へしっかりと把持される。そして、パンチ11のストロークが大きくなり、徐々にカウンタパンチ15が素材W2へ挿入されていくと、ストロークがtとなった早期の段階で流動力Fmが付勢力Feを上回る。すると、図8に示すように、スライドカム35は、素材W2の流動に追従するように径外方向へテーパ面39を滑るようにして移動する。すなわち、流動力Fmがある程度大きくなると、スライドカム35の移動により素材W2の径外方向への材料流動が許容される。   At the time of starting the drilling process and immediately after starting the drilling process, the urging force Fe is larger than the flow force Fm, and the material W2 is firmly held radially inward by the urging force Fe. When the stroke of the punch 11 increases and the counter punch 15 is gradually inserted into the material W2, the fluid force Fm exceeds the biasing force Fe at an early stage when the stroke becomes t. Then, as shown in FIG. 8, the slide cam 35 moves by sliding on the tapered surface 39 in the radially outward direction so as to follow the flow of the material W2. That is, when the flow force Fm increases to some extent, the material flow in the radially outward direction of the material W2 is permitted by the movement of the slide cam 35.

穿設加工開始直後は、素材W2がカウンタパンチ15の外面に沿って後方へ押し出される流動の余地があるため、付勢力Feが上回っていた方が素材W2の固定の観点から好ましい。しかし、穿設加工が進んでいくにつれ、材料は流動しにくくなるため、そのとき外径方向への素材W2の流動を許容することが重要である。   Immediately after the start of the drilling process, there is room for the material W2 to flow backward along the outer surface of the counter punch 15, and therefore it is preferable that the biasing force Fe is higher from the viewpoint of fixing the material W2. However, as the drilling process proceeds, the material becomes difficult to flow, and at that time, it is important to allow the flow of the material W2 in the outer diameter direction.

以上のように、スライドカム35は、付勢力Feと流動力Fmとのバランスに応じて、素材W2を固定する固定手段および素材W2の変形を許容する許容手段として機能する。すなわち、付勢力Feが流動力Fmより大きいとき、スライドカム35は、付勢力Feにより素材W2を固定する固定手段として機能する。流動力Fmが付勢力Feより大きいとき、スライドカム35は、流動力Fmによる素材W2の径外方向への変形を許容する許容手段として機能する。   As described above, the slide cam 35 functions as a fixing means for fixing the material W2 and an allowance means for allowing deformation of the material W2 according to the balance between the urging force Fe and the fluid force Fm. That is, when the urging force Fe is larger than the flow force Fm, the slide cam 35 functions as a fixing unit that fixes the material W2 by the urging force Fe. When the fluid force Fm is larger than the urging force Fe, the slide cam 35 functions as a permitting unit that allows the material force W2 to be deformed in the radially outward direction by the fluid force Fm.

本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏し、さらに鍔付き円柱形状をなす素材W2に対して効率的に鍛造加工により深孔2を形成することができる。また、スライドカム35は、素材W2の径方向外側に放射状に複数設けられているため、素材W2の外周に亘って材料の変形を好適に許容することができる。   According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the deep hole 2 can be efficiently formed by forging the material W2 having a flanged cylindrical shape. Further, since a plurality of the slide cams 35 are provided radially outside the material W2, it is possible to suitably allow deformation of the material over the outer periphery of the material W2.

〈他の実施形態〉
上記第1実施形態では、加工開始位置においてダイ13と素材W1との間に隙間Cを設けているが、必ずしも加工開始位置で隙間Cが形成されていなくても良い。穿設加工が開始され、パンチ11が少し下がった位置でダイ13と素材W1との間に隙間Cができるようにしても良い。要は、素材W1がカウンタパンチ15の外面に沿って後方へ押し出される流動の余地がなくなる段階で、隙間により、素材W1の径方向への流動を許容できる構成であれば良い。
<Other embodiments>
In the first embodiment, the gap C is provided between the die 13 and the material W1 at the machining start position. However, the gap C is not necessarily formed at the machining start position. Drilling may be started, and a gap C may be formed between the die 13 and the material W1 at a position where the punch 11 is slightly lowered. The point is that the material W1 can be allowed to flow in the radial direction by the gap at the stage where there is no room for the material W1 to be pushed backward along the outer surface of the counter punch 15.

上記第2実施形態では、スライドカム35を6枚設ける構成としたが、単数枚、その他3枚等複数枚設ける構成としても良い。カムホルダ34の孔37においてスリット38が形成されていない内周面でスライドパンチガイド14を保持しているが、このスライドパンチガイド14を適度に保持することが可能であれば、さらに6つ以上の複数枚でも良い。   In the second embodiment, six slide cams 35 are provided. However, a plurality of slide cams 35 may be provided, such as a single piece or other three pieces. The slide punch guide 14 is held on the inner peripheral surface in which the slit 38 is not formed in the hole 37 of the cam holder 34. If the slide punch guide 14 can be appropriately held, six or more are provided. Multiple sheets may be used.

上記第2実施形態において、第1実施形態と同様に、素材W2にセンタリング用の孔24を前工程で形成しておいても良い。   In the second embodiment, as in the first embodiment, the centering hole 24 may be formed in the material W2 in the previous step.

上記第2実施形態において、素材W2のフランジ部32でスライドカム35を軸方向に押さえるように構成したが、例えば別部材として平板状のカム押圧部材を設けても良い。   In the second embodiment, the slide cam 35 is pressed in the axial direction by the flange portion 32 of the material W2. However, for example, a flat cam pressing member may be provided as a separate member.

上記第2実施形態では、ガスクッション36によるクッション力Fcを利用する構成としたが、スライドカム35が素材W2の変形に伴って径外方向へスライド可能であればその他の構成でも良い。例えば、スライド部材の径外方向をばねに連結し、このばねによって、径方向内側に所定の力で付勢されるようにする。そして、素材W2の変形時には、スライド部材が素材W2の変形に追従して径外方向へ移動するようにしても良い。   In the second embodiment, the cushion force Fc by the gas cushion 36 is used. However, other configurations may be used as long as the slide cam 35 can be slid radially outward with the deformation of the material W2. For example, the radially outward direction of the slide member is connected to a spring, and the spring is biased radially inward with a predetermined force. When the material W2 is deformed, the slide member may follow the deformation of the material W2 and move outward in the radial direction.

上記第2実施形態において、ガスクッション36に代えて油圧クッションを設け、図10に示すように、付勢力Feを一定となるようにしても良い。   In the second embodiment, a hydraulic cushion may be provided instead of the gas cushion 36, and the urging force Fe may be constant as shown in FIG.

上記各実施形態では、素材W1,W2として共に円柱形状部材としたが、素材の外形形状は種々変形可能であり、例えば、軸方向に長いパイプ状部材や、軸方向と直交する径断面が多角形状をなす部材であっても良い。なお、多角形状をなす部材の場合には、特許請求の範囲に記載の「径外方向」とは、パンチ11の押し出し方向と一致する素材の中心軸から、例えば軸方向と直交する平面における外方向を意味するものとして解釈することができる。   In each of the above embodiments, both the materials W1 and W2 are cylindrical members, but the outer shape of the materials can be variously modified. For example, a pipe-shaped member that is long in the axial direction or a polygonal cross section orthogonal to the axial direction is polygonal. It may be a member having a shape. In the case of a member having a polygonal shape, the “radially outward direction” described in the claims refers to an outside in a plane orthogonal to the axial direction, for example, from the central axis of the material that coincides with the pushing direction of the punch 11. It can be interpreted as meaning direction.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

1,2 ・・・深孔
10 ・・・下端面(端面)
11 ・・・パンチ
12 ・・・パンチスリーブ(固定手段)
13 ・・・ダイ(固定手段、許容手段)
15 ・・・カウンタパンチ(突出ピン)
20 ・・・下端面(端面)
21 ・・・ダイ孔
33 ・・・ダイ
35 ・・・スライドカム(スライド部材、固定手段、許容手段)
36 ・・・ガスクッション(クッション部材)
101,102 ・・・鍛造深孔加工装置
Fc ・・・クッション力
Fe ・・・付勢力
Fm ・・・流動力
1, 2 ... Deep hole 10 ... Lower end face (end face)
11: Punch 12: Punch sleeve (fixing means)
13 ... Die (fixing means, permitting means)
15 ・ ・ ・ Counter punch (protruding pin)
20 ... Lower end surface (end surface)
21 ・ ・ ・ Die hole 33 ・ ・ ・ Die 35 ・ ・ ・ Slide cam (sliding member, fixing means, allowing means)
36 ・ ・ ・ Gas cushion (cushion member)
101, 102 ... Forging deep hole processing device Fc ... Cushion force Fe ... Energizing force Fm ... Fluid force

Claims (5)

軸方向に移動し素材(W1,W2)を押し出すパンチ(11)と、
前記パンチの押し出し側に設けられ、前記素材が押し出されたとき前記素材の端面(10,20)を押圧しつつ、当該端面から軸方向に延びる深孔(1,2)を穿設加工する突出ピン(15)を有するダイ(13,33)と、
前記穿設加工に先立ち、前記突出ピンに対して前記素材を位置決めし固定する固定手段(12,13,35)と、
前記穿設加工に伴う前記素材の径外方向への変形を許容する許容手段(13,35)と、
を備えることを特徴とする深孔鍛造加工装置。
A punch (11) that moves in the axial direction and extrudes the material (W1, W2);
Protrusions provided on the extrusion side of the punch for punching deep holes (1, 2) extending in the axial direction from the end surfaces while pressing the end surfaces (10, 20) of the materials when the materials are extruded. A die (13, 33) having a pin (15);
Prior to the drilling process, fixing means (12, 13, 35) for positioning and fixing the material with respect to the protruding pin;
Allowance means (13, 35) for allowing deformation of the material in the radially outward direction accompanying the drilling process;
A deep hole forging device characterized by comprising:
前記ダイ(13)は、前記パンチによって押し出された前記素材(W1)との間に隙間(C)を形成するダイ孔(21)を有し、前記許容手段を兼ねることを特徴とする請求項1に記載の深孔鍛造加工装置。   The die (13) has a die hole (21) that forms a gap (C) between the die (13) and the material (W1) pushed out by the punch, and also serves as the allowance means. The deep hole forging device according to 1. 前記許容手段は、
前記素材(W2)の径方向外側に設けられ、前記穿設加工時に、前記素材が径外方向へ変形する流動力(Fm)により、前記素材の径外方向への変形を許容するように径外方向へ移動可能なスライド部材(35)であることを特徴とする請求項1に記載の深孔鍛造加工装置。
The allowing means is
Provided on the radially outer side of the material (W2), the diameter of the material is allowed to be deformed in the radially outward direction by the flow force (Fm) that deforms the material in the radially outward direction during the drilling process. The deep hole forging device according to claim 1, wherein the deep hole forging device is a slide member (35) movable outward.
前記パンチによる押し出し方向と反対側へのクッション力(Fc)を発生するクッション部材(36)をさらに備え、
前記クッション力の伝達により発生し前記スライド部材を径内方向へ付勢する付勢力(Fe)と、前記流動力とのバランスに応じて、
前記付勢力が前記流動力より大きいとき、前記スライド部材は、前記付勢力により前記素材を固定する前記固定手段として機能し、
前記流動力が前記付勢力よりも大きいとき、前記スライド部材は、前記流動力による前記素材の径外方向への変形を許容する前記許容手段として機能することを特徴とする請求項3に記載の深孔鍛造加工装置。
A cushion member (36) for generating a cushioning force (Fc) in the direction opposite to the pushing direction by the punch,
Depending on the balance between the urging force (Fe) generated by transmission of the cushion force and urging the slide member in the radially inward direction, and the fluid force,
When the biasing force is larger than the fluid force, the slide member functions as the fixing means for fixing the material by the biasing force,
The said slide member functions as the said permissible means which accept | permits the deformation | transformation to the radial direction of the said raw material by the said fluid force when the said fluid force is larger than the said urging | biasing force. Deep hole forging machine.
前記スライド部材は、前記素材の径方向外側に放射状に複数設けられていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の深孔鍛造加工装置。   5. The deep hole forging device according to claim 3, wherein a plurality of the slide members are radially provided outside the raw material in the radial direction.
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