JP2920132B1 - 段付環状部材及び内外輪両部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 鍛造によって成形した段付環状部材の大径円
筒部と小径円筒部との各内径と外径との同心度を高精度
に加工できるとともに、内径側と外径側の切削加工を省
略して、直接研削加工を行える製造方法を提供する。 【解決手段】 円盤状素材３４に鍛造もしくは押出し加
工を施して、大径円筒部３５と小径円筒部３８とを結合
部４２を介して同軸に連結した段付環状部材４３を成形
する鍛造方法において、円盤状素材の一面側に製品大径
部の内径より僅かに小径の凹部３５Ａを、他面側に凸部
３６を有するカップ状素材３７に成形した後、凸部にダ
イスと押出しポンチが相対的に移動しない前方押出し加
工を施して段付環状部材の小径円筒部側を成形し、凹部
の内面を前方押出し加工方式でしごきもしくは押出し加
工を施して凹部の内径を製品大径部の内径と同一大きさ
に成形し、小径円筒部の内径側の底板部３８を打ち抜い
て大径円筒部と小径円筒部との凹部を連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造によって一個
の素材から大径円筒部と小径円筒部とを有する段付環状
部材及び大小２個の環状部材を製造する場合において、
内径と外径の同心度が高精度で、内径側と外径側に切削
加工を施すことなくそのまま研削加工を行うことができ
る段付環状部材及び内外輪両部材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鍛造によって一個の素材から外輪部材及
び内輪部材を製造する方法として、図８及び図９に示す
ような方法が既に知られている。すなわち、図８におい
て、８は製品に必要な大きさに切断された素材で、これ
に据え込み加工を施して円盤状素材９に成形し、次い
で、その上面側の中央に凹部１０Ａを有するカップ状素
材１０を粗成形する。ここで、このカップ状素材１０の
外径は前記外輪部材の外径となり、前記凹部１０Ａの内
径は前記内輪部材の内径となるように成形される。

【０００３】更に、前記カップ状素材１０の底部１０Ｂ
を打ち抜いて円筒形状素材１１に加工した後、大径円筒
部１２と小径円筒部１３とを接続部（段部）１４を介し
て同軸に連結した段付環状部材１５に成形される。ここ
で、該段付環状部材１５の前記大径円筒部１２が前記外
輪部材に、また接続部１４を介してつながる下方向へ押
し出された前記小径円筒部１３が内輪部材にそれぞれ相
当する部分である。

【０００４】そして、前記段付環状部材１５から外輪部
材１７と内輪部材１８を作る場合には、その接続部１４
を打ち抜いてリング状のスクラップ１６を除去すること
により同時に作製する。この場合、前記底部１０Ｂの打
ち抜きは、段付環状部材１５の接続部１４を打ち抜いて
リング状のスクラップ１６を除去することにより、内外
両輪部材１７，１８を同時に作製する工程で実施しても
かまわない。なお、上記公知技術に対して、特開昭５２
−１１９４６３号公報には、歩留りの向上を図った技術
が開示されている。

【０００５】また、図９は他の従来例で、所要の大きさ
に切断された材料１９を据え込みを行って円盤状素材２
０に成形し、次いで、型打ち鍛造を行って予成形素材２
１から大径円筒部２２Ａと小径円筒部２２Ｂとからなる
段付有底素材２２とする。次に、該素材２２に対しその
底部２２Ｃをポンチにより孔明けを行って段付環状部材
２３に成形する。そして、前記段付環状部材２３を分離
して外輪部材２４と内輪部材２５を形成するとゝもに、
前記外輪部材２４の接続部２６を打ち抜いてスクラップ
として廃棄される。なお、上記公知技術に対して、特開
昭５６−１１３８２７号公報には、歩留りの向上を図っ
た技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鍛造等で段
付環状部材を押し出す場合、この押出し加工には、ダイ
スと押出しポンチとの位置関係によって、図５に示すよ
うな後方押出し（ダイス２の中に押出しポンチ３が入っ
てきて、素材Ｍは押出しポンチ３の押し込む方向と反対
側に押し出される）と、図６に示すような前方押出し
（ダイス５の中に予め押出しポンチ４をセットしてお
き、素材Ｍを押込みポンチ６で押し込んで、押込みポン
チ６での押し込む方向と同じ方向に素材Ｍを押し出す）
とに分けられるが、環状部材の内径と外径の同心度を精
度良く得るには、ダイス５と押出しポンチ４が相対的に
移動せず、またそれらを保持する機構の剛性に影響され
ない図６に示す前方押出しの方が有利である。

【０００７】すなわち、後方押出しでは、図５に示すよ
うに、ダイス２に対し押出しポンチ３が相対的に移動す
るため、両者の心合わせ精度を高く出来ないことや、押
出しポンチ３を保持する機械摺動部のがたつきや成形中
の負荷による機械のたわみがダイス２と押出しポンチ３
との心ずれを大きくする。然るに、環状部材の外径寸法
はダイスの内径２Ａによって規制され、また内径寸法は
押出しポンチ３の成形部３Ａの径によって規制されるた
め、環状部材Ｃの内径と外径との同心度は押出しポンチ
３とダイス２との心合わせ精度に直接影響される。その
ため、後方押出し方式では、環状部材Ｃの内径と外径と
の同心度を高精度にできない。

【０００８】これに対し、前方押出しでは、図６に示す
ように、ダイス５の中に押出しポンチ４がセットされる
ため、ダイス５と押出しポンチ４との同心精度はダイス
５，押出しポンチ４ならびに両者の間に挿入されるノッ
クアウトリング７の加工精度のみで決定される。したが
って、これらの工具類を高精度に仕上げれば、環状部材
Ｃの内径と外径の同心度を高精度にすることが可能であ
る。

【０００９】また、図７は前後方押出し加工を示したも
ので、その構成は前記図６に示す前方押出し加工とほぼ
同一であるが、ただ押込みポンチ６の成形部６Ａの側面
とダイス５の成形穴５Ａとの間に、素材Ｍが押出される
ための間隙が設けられている点で相違するのみである。

【００１０】そこで、図７の（イ）に示すように、前記
ダイス５の成形穴５Ａに入れられた素材Ｍは、図７の
（ロ）に示すように、押込みポンチ６が前進して圧縮力
が加えられると、該押込みポンチ６の押込み方向と同一
方向および反対方向の空間部内にそれぞれ押し出され
て、図７の（ハ）に示すように、底面部Ｃ1 および接続
部Ｃ２を介して上下に筒部を有する段付環状素材Ｃに成
形される。そして押出し成形後、前記段付環状素材Ｃは
ノックアウトスリーブ７の前進により外部に排出され
る。

【００１１】然るに、前記図８及び図９に示すような、
大径円筒部と小径円筒部とを同軸に連結した前記段付環
状部材１５，２３を成形する場合において、図５に示す
後方押出し方式では、大径円筒部１２，２２Ａと小径円
筒部１３，２２Ｂのそれぞれの部分で、また図７に示す
前後方押出し方式では、小径円筒部側を前方押し出し加
工で成形することで、小径円筒部１３，２２Ｂの内径と
外径との同心度を高精度にすることは可能であるが、大
径円筒部側はダイス５に対して押込みポンチ６が入って
くる後方押し出し方式となるため、大径円筒部１２，２
２Ａの内径と外径との同心度を高精度にすることができ
ないという問題があった。このことは、２個の環状部材
１７，１８及び２４，２５を製造した場合においても、
その外輪部材と内輪部材の内径と外径との同心度が精度
良く得られない、といった前記と同様の問題がまだ残っ
ていた。

【００１２】更には、従来の方法で段付環状部材から内
外両輪部材を製造する場合、図８の１０Ｂ，１６に示す
スクラップの打ち抜き工程あるいは図９の２２Ｃ，２６
に示すスクラップの打ち抜き加工では、打ち抜き面に大
きな破断部分が発生する。すなわち、これを図１０の打
ち抜き加工図で説明すると、段付環状部材１５の大径円
筒部１２から結合部１４を打ち抜いて、大径円筒部１２
と、結合部１４を有する小径円筒部１３とに分離する場
合、打抜き金型の打抜きポンチ３１の外径に対しダイス
３２の孔径が大きいため、打ち抜き過程で段付環状部材
１５の変形が、前記打抜きポンチ３１の外周側とダイス
３２の孔の内周側を結ぶ面に集中し、最終的には破断が
ダイス３２の孔の内周面近傍で発生する。その結果、打
ち抜いた大径円筒部１２の破断部分はその内径より拡大
して寸法精度が悪化し、同様に小径円筒部１３について
も結合部１４を打ち抜いた破断部分は、小径円筒部１３
の外径より縮小して寸法精度が悪化する、といった問題
点がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来の問題点を解決するために成されたもので、鍛造に
よって１個の素材から成形した段付環状部材の外輪部材
対応の大径円筒部と内輪部材対応の小径円筒部との各内
径と外径との同心度を高精度に加工できるとゝもに、そ
の内径側と外径側の切削加工を省略して、直接研削加工
を行うことができる製造方法を提供するのが目的であ
り、その要旨は、前工程で形成した円盤状素材に鍛造も
しくは押出し加工を施して、大径円筒部と小径円筒部と
を結合部を介して同軸に連結した段付環状部材を成形す
る鍛造方法において、前記円盤状素材の一面側に製品大
径部の内径より僅かに小径の凹部を、他面側に凸部を有
するカップ状素材に成形した後、該凸部にダイスと押出
しポンチが相対的に移動しない前方押出し加工を施して
前記段付環状部材の小径円筒部側を成形し、次いで、大
径円筒部側の前記凹部の内面を前方押出し加工方式でし
ごきもしくは押出し加工を施して該凹部の内径を製品大
径部の内径と同一大きさに成形し、次いで、前記小径円
筒部の内径側の底板部を打ち抜いて前記大径円筒部と小
径円筒部との両凹部を連通させることを特徴とする段付
環状部材の製造方法にある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１乃至図４に示
す実施例により詳細に説明するに、図１において、
（Ｉ）に示す３３は製品に必要な大きさに切断された素
材で、これに据え込み加工（II）を施して円盤状素材３
４に成形する。次いで、前後方押出し加工(III）によ
り、上部に大径円筒部３５および下部に該大径円筒部３
５より小径な円形凸部３６を同軸に有するカップ状素材
３７に粗成形する。ここで、前記大径円筒部３５の外径
は後述する外輪部材の外径となり、下部の前記円形凸部
３６の外径は内輪部材の外径となるように成形する。ま
た、大径円筒部３５側の凹部３５Ａの内径は外輪部材の
内径より僅かながら小径とする。

【００１５】つぎに、前記カップ状素材３７の円形凸部
３６に、図２に示す前方押出し加工（IV）を行って、凹
部３８Ａを有する内輪部材側となる小径円筒部３８に成
形する。すなわち、図２において、３９は前記大径円筒
部３５の外径と同一径の成形穴３９Ａおよび前記円形凸
部３６の外径と同一径の成形穴３９Ｂを有するダイス
で、４０はこのダイス３９の成形穴３９Ｂ内に同軸に固
定された押出しポンチであり、該押出しポンチ４０の外
径は内輪部材の内径と同一大きさに設定されている。な
お、図中４１は押込みポンチである。

【００１６】そこで、前記カップ状素材３７の円形凸部
３６は、押込みポンチ４１の圧縮力により前記ダイス３
９と押出しポンチ４０の空間部に押し出されて凹部３８
Ａを有する小径円筒部３８に成形され、その凹部３８Ａ
の内径は内輪部材側の内径となる。ここで、前記小径円
筒部３８はダイス３９の中に押出しポンチ４０が固定さ
れる前方押出し方式で加工が行われるため、ダイス３９
と押出しポンチ４０との同心精度は高く、従って、前記
小径円筒部３８の内径と外径の同心度を高精度にするこ
とが可能である。

【００１７】つぎに、前記（IV）で形成された大径円筒
部３５と小径円筒部３８とを結合部４２で同軸に連結さ
れた段付環状部材４３を上下反転（Ｖ）した後、図３に
示すように、しごき加工を行って、該段付環状部材４３
の大径円筒部３５の凹部３５Ａの内径を外輪部材の内径
に成形する。

【００１８】すなわち、図３において、４４は前記大径
円筒部３５の外径と同一径の成形穴４４Ａを有するダイ
スで、４５はこのダイス４４の成形穴４４Ａ内に同軸に
固定されたしごきポンチであり、該しごきポンチ４５の
外径は外輪部材の内径と同一大きさに設定されており、
４６は押込みポンチである。そこで、前記段付環状部材
４３に押込みポンチ４６の圧縮力が加えられると、しご
きポンチ４５の外径は外輪部材の内径と同一に設定され
ているが、前記段付環状部材４３の大径円筒部３５の凹
部３５Ａの内径は、前述したように、前記外輪部材の内
径より僅かながら小径に形成されているので、前記段付
環状部材４３の凹部３５Ａの内径はこのしごき加工によ
り拡大されて、外輪部材の内径に成形されるのである。

【００１９】ここでは、大径円筒部３５はダイス４４の
中に押出しポンチがセットされる前方押出し方式と同様
の金型構造で加工を行うため、上記のように、大径円筒
部３５の内径と外径の同心度を高精度とすることが可能
である。またこの際、前記押込みポンチ４６の内径を、
段付環状部材４３の小径円筒部３８の外径より幾分大き
な環状のポンチとすることにより、前記小径円筒部３８
は大径円筒部３５の前記しごき加工中何ら大径円筒部３
５の変形には寄与せず、又自身も変形しないので、段付
環状部材４３の小径円筒部３８と大径円筒部３５との同
軸は悪化せず、その同心度を高精度にすることが可能で
ある。

【００２０】つぎに、前記段付環状部材４３の打抜き工
程（VI）で、大径円筒部３５と小径円筒部３８とに分離
されるとゝもに、該小径円筒部３８の底面部３８Ｂを打
抜きスクラップとして切り離すことにより内輪部材３
８’を成形する。次いで(VII）の工程で、前記（VI）で
分離された大径円筒部３５の結合部４２を打ち抜き、環
状スクラップを切り離して外輪部材３５’を製造する。
ここで、前記（VI）及び(VII）の工程はいずれも前記前
方押出し方式と同様、ダイスの中に打ち抜きポンチがセ
ットされる方式で行われるため、ダイスと打ち抜きポン
チとの同心精度は良く、内輪部材３８’，外輪部材３
５’のそれぞれについて内径と外径の同心精度が悪化す
ることはない。

【００２１】図４は前記(VII）で示す大径円筒部３５か
ら結合部４２を打ち抜く金型を示したもので、同図にお
いて、４７は大径円筒部３５の外径と同径のダイス、４
８は該ダイス４７内に固定された打抜きポンチであり、
該打抜きポンチ４８その外径は大径円筒部３５の内径と
同径に設定されており、４９は円筒状の押込みポンチで
ある。なお、(VIII)に示すように、前記（IV）で形成さ
れた段付環状部材４３の大径円筒部３５の凹部３５Ａに
しごき加工を行った後、小径円筒部３８の底面部３８Ｂ
をスクラップとして打抜くことにより、大径円筒部３５
と小径円筒部３８との凹部３５Ａ，３８Ａが連通状態の
段付円筒部材５０を成形することもできる。

【００２２】更に、本発明では、前記（IV）の工程にお
いて、カップ状素材３７の円形凸部３６に前方押し出し
加工で凹部３８Ａを有する小径円筒部３８を成形する場
合、同時に同図に示すように、前記小径円筒部３８の凹
部３８Ａの底面部３８Ｂと対応する反対面（大径円筒部
３５側）に、前記凹部３８Ａの内径と同径の浅い穴ｉ及
び内輪，外輪両部材を製造する場合には、前記大径円筒
部３５と小径円筒部３８との結合部４２の上下の対向面
には、それぞれ小径円筒部３８の外径と大径円筒部３５
の内径と同一寸法の浅い環状くぼみｊ，ｋを形成する。

【００２３】この形成された浅い穴ｉ，浅い環状くぼみ
ｊ，ｋの作用によって、例えば１例として、図４に示す
打抜き金型により、図１の (VII）に示す大径円筒部３
５の結合部４２を打ち抜く場合、通常押込みポンチ４９
の内径は打抜きポンチ４８の外径より大きいが、この押
込みポンチ４９の内径に関係なく、打ち抜き過程で大径
円筒部３５の変形が打抜きポンチ４８の外周側と結合部
４２の浅い環状くぼみｋの残部の段差ｍの外周側ｎを結
ぶ面に集中する。したがって、大径円筒部３５の環状ス
クラップとなる結合部４２を打ち抜いた部分（せん断
部）が、大径円筒部３５の内径より拡大して内径寸法精
度を悪化させることはない。

【００２４】

【実験例】外径２２．２ｍｍ、内径１７．８ｍｍの外輪
部材と、外径１２．８ｍｍ、内径７．９ｍｍの内輪部材
を従来の製造方法と本発明の製造方法で夫々作製した。
従来の製造方法で作製した場合、安定して得られた外輪
部材の外径と内径の中心軸のずれは、０．０６ｍｍ程度
が最小の限界であったが、本発明の製造方法で作製した
外輪部材と内輪部材それぞれの外径と内径の中心軸のず
れは、安定して０．０２ｍｍ以下のものが得られた。

【００２５】また、一例として外輪部材を例にとると、
従来の製造方法で作製した外輪部材の内径面側の円筒度
は、スクラップ切り離し面の大きな破断面のために内径
がこの部分で大きく拡大し、かつ切り離し面が大きく荒
れているために測定不能であったが、本発明の製造方法
で作製した外輪部材の内径面側の円筒度は、スクラップ
を打ち抜いて切り離した面も含めて０．０４ｍｍ以下で
あった。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る製造方法は、上記のような
構成であるから、一個の素材から鍛造により、内径と外
径の同心度が高精度の大径円筒部と小径円筒部を有する
段付環状部材および内径と外径の同心度が高精度の外輪
部材と内輪部材を得ることができるとゝもに、打ち抜き
部や切り離し部の寸法精度の良い外輪部材と内輪部材を
得ることができる。そして又、従来の鍛造方法では、前
記段付環状部材及び外輪部材と内輪部材の夫々につい
て、内径側と外径側の切削加工を省略しそのまま研削加
工を行うことが困難であったものが、本発明方法によれ
ば、上記効果によって、内径側と外径側の切削加工を省
略しそのまま研削加工を行なうことができ、後加工工程
の省略や加工コストの低減が図られる、といった諸効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法による加工工程を示す説明図であ
る。

【図２】前方押出し加工開始時と加工完了時の説明断面
図である。

【図３】前向しごき途中としごき完了時の説明断面図で
ある。

【図４】環状部材の結合部の打ち抜き開始時と打ち抜き
途中の説明断面図である。

【図５】汎用の後方押出し加工の概略断面図である。

【図６】汎用の前方押出し加工の概略断面図である。

【図７】汎用の前後方押出し加工の概略断面図である。

【図８】従来の段付環状部材から内輪，外輪両部材を作
製する製造工程図である。

【図９】従来の段付環状部材から内輪，外輪両部材を作
製する製造工程図である。

【図１０】従来の段付環状部材の結合部の打抜き前と打
抜き完了時の説明断面図である。

【符号の説明】

３３ 素材 ３４ 円盤状素材 ３５ 大径円筒部 ３５Ａ 凹部 ３６ 凸部 ３７ カップ状素材 ３８ 小径円筒部 ３８Ａ 凹部 ３８Ｂ 底板部 ３９ ダイス ４０ 押出しポンチ ４１ 押込みポンチ ４２ 結合部 ４３ 段付環状部材 ５０ 段付円筒部材

フロントページの続き (72)発明者 中田 光昭 富山県高岡市石丸708ー16 エヌケイ精 圧株式会社内 (72)発明者 岡本 覚 富山県高岡市石丸708ー16 エヌケイ精 圧株式会社内 (72)発明者 入澤 捷史 富山県高岡市石丸708ー16 エヌケイ精 圧株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−13247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−18258（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21K 1/04 B21J 5/06 B21K 21/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前工程で形成した円盤状素材に鍛造もし
   くは押出し加工を施して、大径円筒部と小径円筒部とを
   結合部を介して同軸に連結した段付環状部材を成形する
   鍛造方法において、前記円盤状素材の一面側に製品大径
   部の内径より僅かに小径の凹部を、他面側に凸部を有す
   るカップ状素材に成形した後、該凸部にダイスと押出し
   ポンチが相対的に移動しない前方押出し加工を施して前
   記段付環状部材の小径円筒部側を成形し、次いで、大径
   円筒部側の前記凹部の内面を前方押出し加工方式でしご
   きもしくは押出し加工を施して該凹部の内径を製品大径
   部の内径と同一大きさに成形し、次いで、前記小径円筒
   部の内径側の底板部を打ち抜いて前記大径円筒部と小径
   円筒部との両凹部を連通させることを特徴とする段付環
   状部材の製造方法。
2. 【請求項２】 前工程で形成した円盤状素材に鍛造もし
   くは押出し加工を施して、大径円筒部と小径円筒部とを
   結合部を介して同軸に連結した段付環状部材を成形し、
   その後前記大径円筒部と小径円筒部との切り離しを行っ
   て外輪部材と内輪部材を同時に製造する鍛造方法におい
   て、前記円盤状素材の一面側に製品大径部の内径より僅
   かに小径の凹部を、他面側に凸部を有するカップ状素材
   に成形した後、該凸部にダイスと押出しポンチが相対的
   に移動しない前方押出し加工を施して前記段付環状部材
   の小径円筒部側を成形し、次いで、大径円筒部側の前記
   凹部の内面を前方押出し加工方式でしごきもしくは押出
   し加工を施して該凹部の内径を製品大径部の内径と同一
   大きさに成形し、次いで、前記小径円筒部の大径円筒部
   からの切り離しと、該小径円筒部の内径側の底板部及び
   小径円筒部と大径円筒部との結合部を夫々打ち抜いて、
   外輪部材と内輪部材を同時に製造することを特徴とする
   内外輪両部材の製造方法。
3. 【請求項３】 大径円筒部と小径円筒部とを結合部を介
   して同軸に連結した段付環状部材の成形時に、小径円筒
   部の押出し側と反対面に小径円筒部の内径と同径の浅い
   穴を形成し、また前記結合部の両端面側に内径側と外径
   側はそれぞれ小径円筒部の外径と大径円筒部の内径と同
   一大きさとした浅い環状くぼみを成形することを特徴と
   する請求項２記載の内外輪両部材の製造方法。