JP2017051995A - 逐次形成方法、逐次成形装置及び逐次形成方法用工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】板材2の一方の面側に設けられた固定押圧工具5と、他方の面側に設けられた移動押圧工具4とで板材を押圧し、板材と移動押圧工具及び/又は固定押圧工具を相対移動させ、上記板材を3次元形状に成形するものである。そして、上記板材の表面状態に応じて移動押圧工具と板材とが接触する加工領域を局部加熱して板材表面を溶融させて成形する。
【選択図】図3
Description
つまり、成形品の形状によっては、押圧工具の移動速度を高速で維持したまま加工することが困難な場合があり、摺動摩擦熱が不足して板材表面を溶融できないことが生じた。
また、成形開始時には押圧工具が相対移動することによる摺動摩擦熱が発生せず、板材表面が溶融していないため成形品の表面が粗くなることがある。
そして、上記移動押圧工具が接触する板材表面の状態に応じて、上記接触部を局部加熱し、上記接触部の温度を、上記板材表面の溶融温度以上に加熱制御して成形することを特徴とする。
上記加熱装置が、上記移動押圧工具が接触する板材表面の状態に応じて、上記移動押圧工具と上記板材との接触部を局部加熱し、接触部の温度を、上記板材表面の溶融温度以上に加熱制御して成形することを特徴とする。
本発明の逐次形成方法は、支持枠で支持された板材の一方の面側に設けられた固定押圧工具と、他方の面側に設けられた移動押圧工具とで上記板材を押圧し、上記板材と移動押圧工具及び/又は上記固定押圧工具を相対移動させて、上記板材を3次元形状に成形するものである。そして、上記板材と移動押圧工具とが接触する加工領域を局部加熱することで板材の表面を溶融させて成形を行うものである。
移動押圧工具4が一つの等高線上の移動経路をたどり終わると、さらに移動押圧工具4を所定量下降させ、次の等高線上の移動経路を移動させる工程を繰り返すことで、板材2を3次元形状に成形する。
そして、上記移動押圧工具4が接触する板材表面の状態に応じて、上記加工領域を局部加熱することで、加工領域の板材表面の温度を安定して溶融温度以上に加熱することができる。
そして、上記摩擦係数(μ)は、三分力計で加工抵抗(主分力、背分力、送り分力)を測定することで、摩擦力(F:主分力)及び垂直荷重(W:背分力×SINθ+送り分力COSθ、但し、θは板材と工具の角度)を算出し、摩擦力(F)/垂直荷重(W)から求めることができる。
上記移動押圧工具4の自転及び/又は超音波振動は、図9中、点線矢印で示す成形のための相対移動に加えて行われ、移動押圧工具4による成形停止時及び成形のための相対移動時に併せて行われる。
なお、上記レーザ加熱装置11に代えて、電熱線で発生させた高熱の空気を吹き出すヒートガンを用いてもよい。
一般的に、摩擦熱により摩擦面の温度が高温になると、激しい凝着現象、すなわち焼き付き現象が生じる。例えば、鉄と鉄等、同種の材料を摩擦させると凝着し、成形品の表面を粗し易い。
上記多結晶ダイヤモンド等を含む硬質層又は硬質材を接着接合することで、板材との凝着が防止され、成形品の表面粗さを小さくすることができる。
上記導電材としては、コバルト(Co)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、モリブテン(Mo)を挙げることができ、これらは一種又は二種以上を用いることができる。
なお、表面粗さ(Ra)は、JIS B 0601の規定に準拠し、触針式表面粗さ計を用いて測定できる。
板材を挟持する力はバネ等の一定の弾性力を有するものによって調節してもよく、挟持力を出力するアクチュエータ等によって調節してもよい。
超硬基材の表面を、多結晶ダイヤモンドでコーティングした厚さ7μmの硬質層を有する移動押圧部材(先端の曲率半径R:3mm)を、ダイレスNCフォーミング装置(株式会社アミノ製)に取り付け、移動押圧部材の平均摺動速度を0.75m/secとし、摺動摩擦熱(μPV)がおよそ5×108W/m2となる条件で、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板(GA材、板厚:0.8mm、メッキ厚さ:7μm)を逐次成形した。
成形品の表面粗さを任意に5か所測定した。測定結果を表1に示す。
導電材(Co)を含む多結晶ダイヤモンドコーティング層を表面に有する移動押圧部材に替え、該移動押圧部材に三分力計を取り付けて摺動摩擦熱(μPV)を検知しながら、摺動摩擦熱に応じて、合金化溶融亜鉛メッキ層が溶融する温度まで、移動押圧部材と固定押圧部材間を通電させて局部加熱して成形する他は比較例1と同様にして逐次成形した。
比較例1と同じ箇所の表面粗さを測定した。測定結果を表1に示す。
2 板材
3 支持枠
4 移動押圧部材
5 固定押圧部材
6 三分力計
7 熱電対
8 赤外線カメラ
9 通電用電源
10 電極
11 レーザ加熱装置
12 ホルダ
Claims (14)
- 支持枠で周囲を支持された板材の一方の面側に設けられた固定押圧工具と、他方の面側に設けられた移動押圧工具とで上記板材を押圧し、上記板材と移動押圧工具及び/又は上記固定押圧工具を相対移動させ、上記板材を3次元形状に成形する逐次成形方法であって、
上記移動押圧工具と上記板材との接触部の温度を、上記板材表面の溶融温度以上に加熱制御して加工するものであり、
上記加熱制御が、上記移動押圧工具が接触する板材表面の状態に応じて、上記接触部を局部加熱するものであることを特徴とする逐次成形方法。 - 上記加熱制御が、移動押圧工具と板材との摺動摩擦熱に応じて加熱量を調節するものであることを特徴とする請求項1に記載の逐次成形方法。
- 上記加熱制御が、上記接触部の温度に応じて加熱量を調節するものであることを特徴とする請求項1に記載の逐次成形方法。
- 上記板材が、亜鉛メッキ鋼板であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の逐次成形方法。
- 上記請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の逐次成形方法に用いられる逐次成形装置であって、
板材の周囲を支持する支持枠と、板材の一方の面側に設けられた固定押圧工具と、他方の面側に設けられた移動押圧工具と、板材表面の検出装置と、加熱装置とを備え、
上記移動押圧工具と上記板材との接触部の温度を、上記板材表面の溶融温度以上に加熱して加工するものであり、
上記加熱装置が、上記移動押圧工具が接触する板材表面の状態に応じて、上記接触部を局部加熱するものであることを特徴とする逐次成形装置。 - 上記加熱装置が、導電性を有する移動押圧工具と導電性を有する固定押圧工具であり、上記移動押圧工具と上記固定押圧工具との間を通電させて局部加熱するものであることを特徴とする請求項5に記載の逐次成形装置。
- 上記加熱装置が、導電性を有する移動押圧工具と独立した電極を複数備える支持枠であり、上記移動押圧工具と上記支持枠の電極との間を通電させて局部加熱するものであることを特徴とする請求項5に記載の逐次成形装置。
- 上記加熱装置が、上記支持枠の通電させる電極を切り替えて、上記板材を流れる電流の向きを変え、上記移動押圧工具の移動方向に通電させるものであることを特徴とする請求項7に記載の逐次成形装置。
- 上記加熱装置が、上記移動押圧工具を自転及び/又は超音波振動させて局部加熱するものであることを特徴とする請求項5に記載の逐次成形装置。
- 上記加熱装置が、上記接触部にエネルギー線を照射し、局部加熱するものであることを特徴とする請求項5〜9のいずれか1つの項に記載の逐次成形装置。
- 上記請求項5〜10のいずれか1つの項に記載の逐次成形装置用押圧工具であって、
上記板材との接触部位が、硬質炭素を含むものであることを特徴とする逐次成形装置用移動押圧工具。 - 上記硬質炭素が、多結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項11に記載の逐次成形装置用押圧工具。
- 上記板材との接触部位が、導電材をさらに含むことを特徴とする請求項11又は12に記載の逐次成形装置用移動押圧工具。
- 上記板材との接触部位の表面粗さ(Ra)が、0.2μm以下であることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1つの項に記載の逐次成形装置用押圧工具。
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