JP3663673B2 - しごき加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、しごき加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、しごき部材により被加工部材の内壁または外壁をしごき、これによって被加工部材の内径または外径が目標値になるように加工するしごき加工方法が知られている。このようなしごき加工方法として、例えば実開平３−１１１４３７号公報、特開昭５４−６１０６８号公報、および特開昭５８−１８１４３３号公報に開示されるものがある。
【０００３】
例えば、燃料噴射装置の構成部品であるインジェクタボディバルブの製造において弁体であるニードルが摺動する穴の加工にしごき加工方法を適用する場合には、燃料噴射量および噴射タイミングを制御するためにこの穴の内径および形状を高精度化する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
インジェクタボディバルブの冷間鍛造において内径をしごき加工する場合を例として、従来技術によるしごき加工方法を図１１〜図１３を用いて説明する。図１１において、中心線Ｃから左側が加工前の鍛造型と被加工材であり、中心線Ｃから右側が加工後の鍛造型と被加工材である。
【０００５】
有底円筒状の被加工材１００は、図１１で上側に位置する大径部１０２、下側に位置する小径部１０１、および大径部１０２から小径部１０１に向けて縮径する段差部１０３を有する。被加工材１００の内部には大径部１０２側に開口し小径部１０１の内部まで延びる有底円筒状の止まり孔１０４が形成されている。したがって、被加工材１００は、小径部１０１に比べて大径部１０２が厚肉である。
【０００６】
この被加工材１００をダイ１１０にセットすると、ダイ１１０の肩部１１１に段差部１０３が当接する。また、被加工材１００の下方には、しごき加工後に被加工材をダイ１００から取り出すためのノックアウトピン１３０が設けられている。
図１２に示すように、しごきパンチ１２０の先端には外径Ｄ0 を有するランド１２１が形成されている。また、しごきパンチ１２０のランド１２１よりも先端側には、被加工材１００の止まり孔１０４にしごきパンチ１２０を挿入するために導入角α0 を有する傾斜面が形成されている。
【０００７】
図１１に示すように、被加工材１００の止まり孔１０４にしごきパンチ１２０を挿入すると、このランド１２１により止まり孔１０４の内壁がしごき加工される。このとき、被加工材１００の止まり孔１０４の内径はランド１２１の挿入時にはランド１２１の外径Ｄ0 に拡がるが、ランド１２１の通過後は被加工材１００を形成する素材の弾性回復により止まり孔１０４の内径がランド１２１の外径Ｄ0 よりも小さくなる。したがって、ランド１２１の外径Ｄ0 は、目標とする被加工材１００の内径よりも大きく設定されている。
【０００８】
しかし、前述のように被加工材１００は小径部１０１に比べて大径部１０２が厚肉であるため、しごき加工後の弾性回復量は薄肉の小径部１０１に比べて厚肉の大径部１０２の方が大きくなる。したがって、図１１に示すように、ランド１２１によりしごき加工した後の被加工材１００の内径は小径部１０１の内径ｄ0 に比べて大径部１０２の内径ｄ1 の方が小さくなる。このため、図１３に示すように、被加工材１００の内壁に凹凸が生じる。
【０００９】
このように、従来のしごき加工方法によると、外周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる被加工材の内壁を、軸方向位置で内径が等しくなるようにしごき加工することは困難である。また、内周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる被加工材の外周をしごき加工する場合にも、同様に軸方向位置で外径が等しくなるようにしごき加工することは困難である。
【００１０】
本発明の目的は、外周部に段差を有する被加工材の内径、または内周部に段差を有する被加工材の外径を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することが可能なしごき加工方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載のしごき加工方法は、外周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる中空の被加工材の内壁をしごき加工する方法であって、
前記被加工材は外径の異なる少なくとも二段のランドを同軸に備えたしごき部材によってしごき加工され、前記被加工材の肉厚差による弾性回復量の差を見込んで前記二段のランドは外径差を設定されており、前記二段のランドのうち外径の大きいランドが前記被加工材の厚肉部のみをしごき加工し、前記二段のランドのうち外径の小さいランドが前記被加工材の薄肉部をしごき加工することにより、前記被加工材の内径を肉厚によらず軸方向に等しくすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２記載のしごき加工方法は、請求項１記載のしごき加工方法であって、前記被加工材は貫通孔を有し、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が小さくなるかまたは両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする。
本発明の請求項３記載のしごき加工方法は、請求項１記載のしごき加工方法であって、前記被加工材は一端が閉塞された止まり穴を有し、前記止まり穴を形成する部分の前記被加工材は開口部から離れるにしたがって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４記載のしごき加工方法は、内周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる中空の被加工材の外壁をしごき加工する方法であって、
前記被加工材は内径の異なる少なくとも二段のランドを同軸に備えたしごき部材によってしごき加工され、前記被加工材の肉厚差による弾性回復量の差を見込んで前記二段のランドは内径差を設定されており、前記二段のランドのうち内径の小さいランドが前記被加工材の厚肉部のみをしごき加工し、前記二段のランドのうち内径の大きいランドが前記被加工材の薄肉部をしごき加工することにより、前記被加工材の外径を肉厚によらず軸方向に等しくすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５記載のしごき加工方法は、請求項４記載のしごき加工方法であって、前記被加工材は、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が大きくなるか、または両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする。
【００１５】
【作用および発明の効果】
請求項１記載のしごき加工方法によると、被加工材の肉厚が大きい部分ほど、より外径の大きいランドによりしごき加工される。このため、ランドによってしごかれた後の弾性回復量が被加工材の肉厚の差により軸方向位置で異なる被加工材に対して、この弾性回復量差を見込んだ外径を有する複数のランドを同軸に備えたしごき部材を用いてしごき加工を行うことにより、被加工材内壁を内径が軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
また、外径の異なる少なくとも二段のランドを備えたしごき部材により被加工材をしごき加工するので、一度のしごき工程により肉厚の異なる部分を等しい内径にしごき加工することができる。また、しごき部材に少なくとも二つのランドを同軸に設けることによりしごきによる内径の軸芯曲がりを防止することができる。
【００１６】
請求項２記載のしごき加工方法によると、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材をしごき加工する場合には一方の端部からしごき部材を挿入し、両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材をしごき加工する場合にはしごき部材をいずれかの端部から挿入することにより被加工材の内壁をしごき加工することができる。
【００１７】
請求項３記載のしごき加工方法によると、止まり穴を形成する部分の被加工材は開口部から離れるにしたがって階段状に肉厚が小さくなるので、この開口部からしごき部材を挿入することにより被加工材の内壁をしごき加工することができる。
【００１８】
請求項４記載のしごき加工方法によると、被加工材の肉厚が大きい部分ほど内径の小さいランドによりしごき加工される。このため、ランドによってしごかれた後の弾性回復量が肉厚の差により軸方向位置で異なる被加工材に対して、この弾性回復量差を見込んだ内径を有する複数のランドを同軸に備えたしごき部材を用いてしごき加工を行うことにより、被加工材外壁を外径が軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
また、内径の異なる少なくとも二段のランドを備えたしごき部材により被加工材をしごき加工するので、一度のしごき工程により肉厚の異なる部分を等しい外径にしごき加工することができる。また、しごき部材に少なくとも二つのランドを同軸に設けることにより、しごきによる外径の軸芯曲がりを防止することができる。
【００１９】
請求項５記載のしごき加工方法によると、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が大きくなる被加工材をしごき加工する場合には他方の端部からしごき部材を挿入し、両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材をしごき加工する場合には被加工材をいずれかの端部からしごき部材に挿入することにより被加工材の外壁をしごき加工することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図１〜図６に示す。この第１実施例は、本発明のしごき加工方法をガソリンエンジン用インジェクタのインジェクタボディバルブの製造に用いた例である。
【００２２】
図１において、中心線Ａから左側が加工前の鍛造型と被加工材１０であり、中心線Ａから右側が加工後の鍛造型と被加工材１０である。鍛造型はダイ２０と二段しごきパンチ３０とからなり、ダイ２０の内部に被加工材１０をセットし、被加工材１０の孔に二段しごきパンチ３０を挿入することにより被加工材１０の内壁がしごき加工される。
【００２３】
有底円筒状の被加工材１０は、切削加工または図１に示すものとは別の鍛造型により成形され、図１で上側に位置する大径部１２、下側に位置する小径部１１、および大径部１２から小径部１１に向けて縮径する段差部１３を有する。したがって、被加工材１０は、外周にひとつの段差を有し小径部１１に比べて大径部１２が厚肉である。被加工材１０の内部には、大径部１２側に開口し小径部１１の内部まで延びる有底円筒状の止まり孔１４が形成されている。また、止まり孔１４の下端付近はやや拡径するアンダーカット形状に形成されている。
【００２４】
この被加工材１０をダイ２０にセットすると、ダイ２０の肩部２１に段差部１３が当接する。また、被加工材１０の下方には、しごき加工後に被加工材をダイ１０から取出すためのノックアウトピン４０が設けられている。
二段しごきパンチ３０の形状を図２に示す。二段しごきパンチ３０は、先端付近に設けられた第１ランド３１と、第１ランド３１から距離Ｌ1 だけ図２で上方に設けられた第２ランド３２とを有する。第１ランド３１と第２ランド３２との距離Ｌ1 は、第１ランド３１が被加工材１０のしごき加工を終了した点であるプレス下死点において、第２ランド３２が段差部１３に相当する内壁部に位置するように設定される。二段しごきパンチ３０の第１ランド３１よりも先端側には、止まり孔１４に二段しごきパンチ３０を挿入しやすいように３°〜１０°の導入角α1 を有する傾斜面３３が形成されている。また、被加工材１０の内壁が第２ランド３２によりしごき加工されるとき被加工材１０の内壁がバルジ変形することを防止するために、第２ランド３２の先端側には３°〜１０°程度の導入角α2 を有する傾斜面３４が形成されている。
【００２５】
第１ランド３１の直径Ｄ1 は被加工材の目標内径ｄよりも大きく設定されている。これは、小径部１１の内壁が第１ランド３１によりしごかれたのち被加工材１０が弾性回復した状態において小径部１１の内径ｄ2 が被加工材１０の目標内径ｄになるようにするためである。
一方、前述のように薄肉の小径部１１に比べて大径部１２は厚肉であるため、第１ランド３１によりしごかれて弾性回復した後の被加工材１０の内径は、小径部１１の内径ｄ2 に比べて大径部１２の内径ｄ3 のほうが肉厚による弾性回復量の差δだけ小さくなる。この弾性回復量の差δを見込んで、第２ランド３２の直径Ｄ2 は第１ランド３１の直径Ｄ1 よりも大きく設定されている。
【００２６】
図１で中心線Ａの左側に示すように、ダイ２０の内部に被加工材１０をセットし、止まり孔１４の上端から二段しごきパンチ３０を圧入する。中心線Ａの左側に示すしごき加工開始時の状態から二段しごきパンチ３０が下方に移動すると、まず第１ランド３１が大径部１２の内壁をしごく。このとき、大径部１２の内径ｄ3 は、第１ランド３１の通過時には第１ランド３１の直径Ｄ1 に拡がるが、第１ランド３１の通過後には大径部１２の弾性回復により目標内径ｄ−弾性回復量の差δに縮径する。
【００２７】
二段しごきパンチ３０がさらに下方に移動すると、第１ランド３１が段差部１３を通過して小径部１１の内壁をしごき、また、第１ランド３１よりも大きい直径Ｄ2 を有する第２ランド３２が大径部１２の内壁をしごく。図１で中心線Ａの右側に示すように二段しごきパンチ３０がプレス下死点に到達した状態では、第１ランド３１は小径部１１の内壁をしごき終えており、また第２ランド３２は大径部１２の内壁をしごき終えている。
【００２８】
このとき、小径部１１は、第１ランド３１の通過により内径が第１ランド３１の直径Ｄ1 に拡がったのち小径部１１の弾性回復により縮径して目標内径ｄに加工されている。また、大径部１２は、第１ランド３１によるしごきに加えて第１ランド３１の直径Ｄ1 よりも大きい直径Ｄ2 を有する第２ランド３２の通過により内径が直径Ｄ2 に拡がったのち弾性回復により縮径して目標内径ｄにほぼ等しい内径ｄ3 にしごき加工されている。
【００２９】
小径部１１を目標内径ｄにしごき加工可能な第１ランド３１の直径Ｄ1 、および大径部１２を目標内径ｄにほぼ等しい内径ｄ3 にしごき加工可能な第２ランド３２の直径Ｄ2 は、例えば以下の方法により決定することができる。
▲１▼ 実験による方法
この方法は、第１ランド３１および第２ランド３２の直径を仮設定し、実際にしごき加工を行って得られた被加工材１０の内径を測定して第１ランド３１および第２ランド３２の直径を修正する方法である。
【００３０】
(1) まず、第１ランド３１の直径を少しずつ変えながら被加工材１０のしごき加工を行い、小径部１１の内径ｄ2 が目標内径ｄとなる第１ランド３１の直径Ｄ1 を求める。
(2) 直径Ｄ1 を有する第１ランド３１でしごき加工を行ったときの大径部１２の内径を測定する。このときの大径部１２の内径ｄ3 と小径部１１の内径ｄ2 との差が、小径部１１と大径部１２との肉厚差による弾性回復量の差δに相当する。第２ランドによる大径部１２のしごき加工後にも弾性回復が生じるため、第１ランド３１の直径Ｄ1 よりも弾性回復量差δ＋αだけ大きくなるように第２ランド３２の直径を仮設定した二段しごきパンチ３０を用いて被加工材１０のしごき加工を行う。
【００３１】
(3) 仮設定した第２ランド３２の直径を少しずつ変えながら被加工材１０のしごき加工を行い、得られた大径部１２の内径ｄ3 と目標内径ｄとの差が目標値以下になるような第２ランド３２の直径Ｄ2 を求める。
▲２▼ 計算による方法
上記▲１▼の方法に代えて、二段しごきパンチ３０により被加工材１０がしごかれる過程を弾塑性ＦＥＭ（有限要素法）により解析することにより、最適な第１ランド３１と第２ランド３２との直径、または直径差を求めてもよい。
【００３２】
上記▲１▼の方法により第１ランド３１および第２ランド３２の直径を求めた実験例を図３〜図６に示す。被加工材１０としては、ＳＵＳ４４０Ｃ相当の材料からなり、図５に示すように、薄肉の小径部１１における肉厚ａ1 が１．５ｍｍであり、厚肉の大径部１２における肉厚ａ2 が３．５ｍｍのものを用いた。また、被加工材１０の大径部１２側端部からの距離を内径位置ｌとする。厚肉部と薄肉部との境界は、内径位置ｌが約１０ｍｍの点に相当する。
【００３３】
図３に示すように、第１ランド３１の直径Ｄ1 が４．９７ｍｍのとき、第１ランドの直径Ｄ1 に対する第２ランド３２の直径（以下、「ランド径差」という）を−０．０１〜＋０．０２ｍｍの範囲で変化させて被加工材１０のしごき加工を行った。
得られた被加工材１０の軸方向内径分布を図４に示す。ランド径差が＋０．０１５ｍｍ程度のときに止まり孔１４の軸方向位置における内径のばらつき（以下、「内径差」という）が最も小さくなることが判る。これにより、第２ランド３２の直径Ｄ2 としては４．９８５ｍｍ程度が適当であることが求められる。
【００３４】
以上のように、本発明の第１実施例のしごき加工方法によると、先端部に設けられており直径Ｄ1 を有する第１ランド３１と第１ランド３１から距離Ｌ1 の位置に設けられ第１ランド３１よりも大きい直径Ｄ2 を有する第２ランド３２とを備えた二段しごきパンチ３０により被加工材１０の内径のしごき加工を行う。このため、二段しごきパンチ３０がプレス下死点に達したとき、小径部１１の内壁は第１ランド３１によりしごかれて小径部１１の内径ｄ2 が目標内径ｄとなるように加工される。このとき、小径部１１に比べて弾性回復量の大きい大径部１２の内壁は第１ランド３１の通過後に第２ランド３２により再びしごかれ、これにより大径部１２の内径が小径部１１の目標内径ｄにほぼ等しい内径ｄ3 となるように加工される。
【００３５】
このように、小径部１１に比べてしごき加工後の弾性回復量の大きい大径部１２を再度しごき加工することにより、図１３に示した従来のしごき加工方法により加工された被加工材の断面形状に比べて、図６に示すように被加工材１０の内部に形成された止まり孔１４の断面形状の凹凸が低減される。したがって、段差部１３を有する被加工材１０の内壁を、内径が軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
【００３６】
また、直径の異なる複数のランドを有するしごき部材としての二段しごきパンチ３０を用いてしごき加工を行うので、一度のしごき工程により大径部１２および小径部１１をそれぞれに適した直径のランドにより被加工材の肉厚によらず内径を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。さらに、第１ランド３１と第２ランド３２とが同軸に形成されているので、しごき加工による止まり孔１４の軸芯曲がりを防止する効果がある。
【００３７】
なお、上記第１実施例では、外周部に一つの段差部１３を有しこの段差部１３よりも止まり孔１４の開口部側が厚肉の大径部１２であり反開口部側が薄肉の小径部１１である被加工材１０の内径をしごき加工する場合について説明したが、止まり孔を形成する部分の被加工材が外周部に複数の段差部を有し開口部から離れるにしたがって階段状に肉厚が小さくなる場合にも本発明のしごき加工方法を適用して内壁をしごき加工することができる。
【００３８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図７に示す。この第１実施例は、止まり孔に代えて貫通孔を有する被加工材の内径をしごき加工する例である。
図７において、中心線Ｂから左側が加工前の鍛造型と被加工材５０であり、中心線Ｂから右側が加工後の鍛造型と被加工材５０である。被加工材５０は、図７で上側に位置する大径部５２、下側に位置する小径部５１、および大径部５２から小径部５１に向けて縮径する段差部５３を有し、内部に貫通孔５４が形成された円筒形状である。
【００３９】
一方、二段しごきパンチ３０には、先端付近に設けられた第１ランド３１と、第１ランド３１から距離Ｌ2 だけ図７で上方に設けられた第２ランド３２とを有する。第１ランド３１と第２ランド３２との距離Ｌ2 は、しごき加工時に第１ランド３１が貫通孔５４を小径部５１側端部までしごき終えた点であるプレス下死点において、第２ランド３２が段差部５３に相当する内壁に位置するように設定される。
【００４０】
本発明の第２実施例のしごき加工方法によると、図７で中心線Ｂから右側に示す二段しごきパンチ３０がプレス下死点に達した状態において、小径部５１の内壁は第１ランド３１によりしごかれ、また大径部５２の内壁は第１ランド３１の通過後に第２ランド３２により再びしごかれている。これにより、大径部５２と小径部５１とで被加工材５０の内径が等しくなるようにしごき加工することができる。
【００４１】
なお、上記第２実施例のように貫通孔を有する被加工材の内径をしごき加工する場合には、外周部に複数の段差部を有し貫通孔の一方の開口部から他方の開口部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材に対しても本発明のしごき加工方法を適用することができる。
また、外周部に複数の段差部を有し貫通孔の一方の開口部および他方の開口部から被加工材の中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材に対しても本発明のしごき加工方法を適用することができる。この場合には、被加工材外周がアンダーカットとなるため、例えば、ダイに割り型を用いて第１回目のしごきパンチ挿入により貫通孔の一方の開口部から最も薄肉の部分までをしごき加工し、被加工材の上下を入換えて第２回目のしごきパンチ挿入により貫通孔の他方の開口部から最も薄肉の部分の手前までをしごき加工する。
【００４２】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図８（ａ）、（ｂ）に示す。この第３実施例は、第１実施例の被加工材の内径しごき加工において、二段しごきパンチの二つのランドをそれぞれ別の二つのしごきパンチに設けてしごき加工を行う例である。
被加工材１０は、段差部１３がダイ２０の肩部２１に当接するようにダイ２０の内部にセットされている。被加工材１０の内部に形成された止まり孔１４は、次のようにしてしごき加工される。
【００４３】
図８（ａ）に示すように、一次しごきパンチ６０の先端には、止まり孔１４に挿入されて小径部１１の内径ｄ4 を目標内径ｄにしごき加工可能な直径Ｄ3 を有する第１ランド６１が設けられている。止まり孔１４の底面に一次しごきパンチ６０の先端が当接する位置をプレス下死点として止まり孔１４に一次しごきパンチ６０を挿入すると、第１ランド６１によって小径部１１の内径ｄ4 が目標内径ｄにしごき加工される。このとき、大径部１２の内径は目標内径ｄ−弾性回復量の差δになっている。
【００４４】
次いで、図８（ｂ）に示すように、第１ランド６１の直径Ｄ3 よりも被加工材の肉厚による弾性回復量の差δ＋αだけ大きい直径Ｄ4 を有する第２ランド６３が設けられた二次しごきパンチ６２を、段差部１３に相当する内壁にランド６３が位置する点がプレス下死点となるように止まり孔５４に挿入する。これにより、第２ランド６３によって大径部１２の内径ｄ5 が目標内径ｄにほぼ等しくなるようにしごき加工される。
【００４５】
本発明の第３実施例のしごき加工方法によると、第１実施例と同様に段差部１３を有する被加工材１０の内壁を、被加工材の肉厚によらず内径を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図９および図１０に示す。この第４実施例は、内径側に段差部を有する被加工材の外径をしごき加工する例である。
【００４６】
図９において、中心線Ｅから左側が加工前の鍛造型と被加工材８０であり、中心線Ｅから右側が加工後の鍛造型と被加工材８０である。
円筒形状の被加工材８０の内部には、大径部と小径部とからなる貫通孔８４が形成されている。したがって、被加工材８０は、貫通孔８４の大径部を囲む薄肉部８２と、貫通孔８４の小径部を囲む厚肉部８１とを有する。厚肉部８１と薄肉部８２との間には段差部８３が形成されている。
【００４７】
一方、図１０に示すように、ダイ７０には内径Ｄ5 を有する第１ランド７１が形成され、また第１ランド７１から距離Ｌ4 の位置には内径Ｄ5 よりも小さい内径Ｄ6 を有する第２ランド７２が形成されている。この距離Ｌ4 は、第１ランド７１が被加工材８０の外径しごき加工を終了したときに第２ランド７２が段差部８３に位置するように設定されている。ダイ７０の図９で下方には、しごき加工後にダイ７０から被加工材８０を取出すためのノックアウトピン４０が設けられている。
【００４８】
保持部材９０には、厚肉部８１の内径にほぼ等しい外径の小径部９１と、薄肉部８２の内径にほぼ等しい外径の大径部９２とを有し、小径部９１と大径部９２との間には肩部９３が形成されている。保持部材９０の外周に被加工材８０を嵌合すると、肩部９３と段差部８３とが当接する。
図９の中心線Ｅの左側に示すように、保持部材９０の外周に被加工材８０を嵌合して保持部材９０および被加工材８０を下方に移動させると、まず厚肉部８１の外周が第１ランド７１によりしごき加工される。このときの厚肉部８１の外径は、目標外径に比べて薄肉部８２と厚肉部８１との弾性回復量の差δだけ大きい。
【００４９】
保持部材９０および被加工材８０をさらに下方に移動させると、第１ランド７１によって薄肉部８２が目標外径にしごき加工される。このとき、内径Ｄ5 よりも小さい内径Ｄ6 を有する第２ランド７２により厚肉部８１の外周が再度しごかれ、これにより厚肉部８１の外径が目標外径に等しくなるようにしごき加工される。図９で中心線Ｅの右側に示すように保持部材９０がプレス下死点に到達した状態では、第１ランド７１は薄肉部８２の外周をしごき終えており、また第２ランド７２は厚肉部８１の外周をしごき終えている。
【００５０】
本発明の第４実施例のしごき加工方法によると、内径に段差部８３を有する被加工材８０の外壁を、被加工材の肉厚によらず外壁を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
なお、上記第４実施例では内周部に一つの段差部８３を有する被加工材８０の外壁をしごき加工する方法について説明したが、被加工材の一端に閉塞された止まり穴を有しこの止まり穴の開口部から離れるに従って階段状に肉厚が大きくなる場合や、被加工材が貫通孔を有し一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が小さくなるかまたは両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなるような、内周に複数の段差部を有する被加工材に対しても本発明のしごき加工方法を適用して外壁をしごき加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に用いられる二段しごきパンチを示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施例において、第１ランドの直径、第２ランドの直径および第１ランドと第２ランドとの直径差を示す表である。
【図４】本発明の第１実施例において、第１ランドと第２ランドとの直径差としごき加工後の被加工材の内径との関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第１実施例の被加工材を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施例によって加工された被加工材の内壁を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例に用いられるダイを示す断面図である。
【図１１】従来のしごき加工方法を示す断面図である。
【図１２】従来のしごき加工方法に用いられるしごきパンチを示す側面図である。
【図１３】従来のしごき加工方法によって加工された被加工材の内壁を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 被加工材
１１ 小径部
１２ 大径部
１３ 段差部
１４ 止まり孔
２０ ダイ
２１ 肩部
３０ 二段しごきパンチ（しごき部材）
３１ 第１ランド
３２ 第２ランド
４０ ノックアウトピン
５０ 被加工材
５４ 貫通孔
６０ 一次しごきパンチ（しごき部材）
６１ 第１ランド
６２ 二次しごきパンチ（しごき部材）
６３ 第２ランド
７０ ダイ（しごき部材）
７１ 第１ランド
７２ 第２ランド
８０ 被加工材
８１ 厚肉部
８２ 薄肉部
８３ 段差部
９０ 保持部材
【産業上の利用分野】
本発明は、しごき加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、しごき部材により被加工部材の内壁または外壁をしごき、これによって被加工部材の内径または外径が目標値になるように加工するしごき加工方法が知られている。このようなしごき加工方法として、例えば実開平３−１１１４３７号公報、特開昭５４−６１０６８号公報、および特開昭５８−１８１４３３号公報に開示されるものがある。
【０００３】
例えば、燃料噴射装置の構成部品であるインジェクタボディバルブの製造において弁体であるニードルが摺動する穴の加工にしごき加工方法を適用する場合には、燃料噴射量および噴射タイミングを制御するためにこの穴の内径および形状を高精度化する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
インジェクタボディバルブの冷間鍛造において内径をしごき加工する場合を例として、従来技術によるしごき加工方法を図１１〜図１３を用いて説明する。図１１において、中心線Ｃから左側が加工前の鍛造型と被加工材であり、中心線Ｃから右側が加工後の鍛造型と被加工材である。
【０００５】
有底円筒状の被加工材１００は、図１１で上側に位置する大径部１０２、下側に位置する小径部１０１、および大径部１０２から小径部１０１に向けて縮径する段差部１０３を有する。被加工材１００の内部には大径部１０２側に開口し小径部１０１の内部まで延びる有底円筒状の止まり孔１０４が形成されている。したがって、被加工材１００は、小径部１０１に比べて大径部１０２が厚肉である。
【０００６】
この被加工材１００をダイ１１０にセットすると、ダイ１１０の肩部１１１に段差部１０３が当接する。また、被加工材１００の下方には、しごき加工後に被加工材をダイ１００から取り出すためのノックアウトピン１３０が設けられている。
図１２に示すように、しごきパンチ１２０の先端には外径Ｄ0 を有するランド１２１が形成されている。また、しごきパンチ１２０のランド１２１よりも先端側には、被加工材１００の止まり孔１０４にしごきパンチ１２０を挿入するために導入角α0 を有する傾斜面が形成されている。
【０００７】
図１１に示すように、被加工材１００の止まり孔１０４にしごきパンチ１２０を挿入すると、このランド１２１により止まり孔１０４の内壁がしごき加工される。このとき、被加工材１００の止まり孔１０４の内径はランド１２１の挿入時にはランド１２１の外径Ｄ0 に拡がるが、ランド１２１の通過後は被加工材１００を形成する素材の弾性回復により止まり孔１０４の内径がランド１２１の外径Ｄ0 よりも小さくなる。したがって、ランド１２１の外径Ｄ0 は、目標とする被加工材１００の内径よりも大きく設定されている。
【０００８】
しかし、前述のように被加工材１００は小径部１０１に比べて大径部１０２が厚肉であるため、しごき加工後の弾性回復量は薄肉の小径部１０１に比べて厚肉の大径部１０２の方が大きくなる。したがって、図１１に示すように、ランド１２１によりしごき加工した後の被加工材１００の内径は小径部１０１の内径ｄ0 に比べて大径部１０２の内径ｄ1 の方が小さくなる。このため、図１３に示すように、被加工材１００の内壁に凹凸が生じる。
【０００９】
このように、従来のしごき加工方法によると、外周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる被加工材の内壁を、軸方向位置で内径が等しくなるようにしごき加工することは困難である。また、内周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる被加工材の外周をしごき加工する場合にも、同様に軸方向位置で外径が等しくなるようにしごき加工することは困難である。
【００１０】
本発明の目的は、外周部に段差を有する被加工材の内径、または内周部に段差を有する被加工材の外径を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することが可能なしごき加工方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載のしごき加工方法は、外周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる中空の被加工材の内壁をしごき加工する方法であって、
前記被加工材は外径の異なる少なくとも二段のランドを同軸に備えたしごき部材によってしごき加工され、前記被加工材の肉厚差による弾性回復量の差を見込んで前記二段のランドは外径差を設定されており、前記二段のランドのうち外径の大きいランドが前記被加工材の厚肉部のみをしごき加工し、前記二段のランドのうち外径の小さいランドが前記被加工材の薄肉部をしごき加工することにより、前記被加工材の内径を肉厚によらず軸方向に等しくすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２記載のしごき加工方法は、請求項１記載のしごき加工方法であって、前記被加工材は貫通孔を有し、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が小さくなるかまたは両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする。
本発明の請求項３記載のしごき加工方法は、請求項１記載のしごき加工方法であって、前記被加工材は一端が閉塞された止まり穴を有し、前記止まり穴を形成する部分の前記被加工材は開口部から離れるにしたがって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４記載のしごき加工方法は、内周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる中空の被加工材の外壁をしごき加工する方法であって、
前記被加工材は内径の異なる少なくとも二段のランドを同軸に備えたしごき部材によってしごき加工され、前記被加工材の肉厚差による弾性回復量の差を見込んで前記二段のランドは内径差を設定されており、前記二段のランドのうち内径の小さいランドが前記被加工材の厚肉部のみをしごき加工し、前記二段のランドのうち内径の大きいランドが前記被加工材の薄肉部をしごき加工することにより、前記被加工材の外径を肉厚によらず軸方向に等しくすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５記載のしごき加工方法は、請求項４記載のしごき加工方法であって、前記被加工材は、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が大きくなるか、または両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする。
【００１５】
【作用および発明の効果】
請求項１記載のしごき加工方法によると、被加工材の肉厚が大きい部分ほど、より外径の大きいランドによりしごき加工される。このため、ランドによってしごかれた後の弾性回復量が被加工材の肉厚の差により軸方向位置で異なる被加工材に対して、この弾性回復量差を見込んだ外径を有する複数のランドを同軸に備えたしごき部材を用いてしごき加工を行うことにより、被加工材内壁を内径が軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
また、外径の異なる少なくとも二段のランドを備えたしごき部材により被加工材をしごき加工するので、一度のしごき工程により肉厚の異なる部分を等しい内径にしごき加工することができる。また、しごき部材に少なくとも二つのランドを同軸に設けることによりしごきによる内径の軸芯曲がりを防止することができる。
【００１６】
請求項２記載のしごき加工方法によると、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材をしごき加工する場合には一方の端部からしごき部材を挿入し、両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材をしごき加工する場合にはしごき部材をいずれかの端部から挿入することにより被加工材の内壁をしごき加工することができる。
【００１７】
請求項３記載のしごき加工方法によると、止まり穴を形成する部分の被加工材は開口部から離れるにしたがって階段状に肉厚が小さくなるので、この開口部からしごき部材を挿入することにより被加工材の内壁をしごき加工することができる。
【００１８】
請求項４記載のしごき加工方法によると、被加工材の肉厚が大きい部分ほど内径の小さいランドによりしごき加工される。このため、ランドによってしごかれた後の弾性回復量が肉厚の差により軸方向位置で異なる被加工材に対して、この弾性回復量差を見込んだ内径を有する複数のランドを同軸に備えたしごき部材を用いてしごき加工を行うことにより、被加工材外壁を外径が軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
また、内径の異なる少なくとも二段のランドを備えたしごき部材により被加工材をしごき加工するので、一度のしごき工程により肉厚の異なる部分を等しい外径にしごき加工することができる。また、しごき部材に少なくとも二つのランドを同軸に設けることにより、しごきによる外径の軸芯曲がりを防止することができる。
【００１９】
請求項５記載のしごき加工方法によると、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が大きくなる被加工材をしごき加工する場合には他方の端部からしごき部材を挿入し、両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材をしごき加工する場合には被加工材をいずれかの端部からしごき部材に挿入することにより被加工材の外壁をしごき加工することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図１〜図６に示す。この第１実施例は、本発明のしごき加工方法をガソリンエンジン用インジェクタのインジェクタボディバルブの製造に用いた例である。
【００２２】
図１において、中心線Ａから左側が加工前の鍛造型と被加工材１０であり、中心線Ａから右側が加工後の鍛造型と被加工材１０である。鍛造型はダイ２０と二段しごきパンチ３０とからなり、ダイ２０の内部に被加工材１０をセットし、被加工材１０の孔に二段しごきパンチ３０を挿入することにより被加工材１０の内壁がしごき加工される。
【００２３】
有底円筒状の被加工材１０は、切削加工または図１に示すものとは別の鍛造型により成形され、図１で上側に位置する大径部１２、下側に位置する小径部１１、および大径部１２から小径部１１に向けて縮径する段差部１３を有する。したがって、被加工材１０は、外周にひとつの段差を有し小径部１１に比べて大径部１２が厚肉である。被加工材１０の内部には、大径部１２側に開口し小径部１１の内部まで延びる有底円筒状の止まり孔１４が形成されている。また、止まり孔１４の下端付近はやや拡径するアンダーカット形状に形成されている。
【００２４】
この被加工材１０をダイ２０にセットすると、ダイ２０の肩部２１に段差部１３が当接する。また、被加工材１０の下方には、しごき加工後に被加工材をダイ１０から取出すためのノックアウトピン４０が設けられている。
二段しごきパンチ３０の形状を図２に示す。二段しごきパンチ３０は、先端付近に設けられた第１ランド３１と、第１ランド３１から距離Ｌ1 だけ図２で上方に設けられた第２ランド３２とを有する。第１ランド３１と第２ランド３２との距離Ｌ1 は、第１ランド３１が被加工材１０のしごき加工を終了した点であるプレス下死点において、第２ランド３２が段差部１３に相当する内壁部に位置するように設定される。二段しごきパンチ３０の第１ランド３１よりも先端側には、止まり孔１４に二段しごきパンチ３０を挿入しやすいように３°〜１０°の導入角α1 を有する傾斜面３３が形成されている。また、被加工材１０の内壁が第２ランド３２によりしごき加工されるとき被加工材１０の内壁がバルジ変形することを防止するために、第２ランド３２の先端側には３°〜１０°程度の導入角α2 を有する傾斜面３４が形成されている。
【００２５】
第１ランド３１の直径Ｄ1 は被加工材の目標内径ｄよりも大きく設定されている。これは、小径部１１の内壁が第１ランド３１によりしごかれたのち被加工材１０が弾性回復した状態において小径部１１の内径ｄ2 が被加工材１０の目標内径ｄになるようにするためである。
一方、前述のように薄肉の小径部１１に比べて大径部１２は厚肉であるため、第１ランド３１によりしごかれて弾性回復した後の被加工材１０の内径は、小径部１１の内径ｄ2 に比べて大径部１２の内径ｄ3 のほうが肉厚による弾性回復量の差δだけ小さくなる。この弾性回復量の差δを見込んで、第２ランド３２の直径Ｄ2 は第１ランド３１の直径Ｄ1 よりも大きく設定されている。
【００２６】
図１で中心線Ａの左側に示すように、ダイ２０の内部に被加工材１０をセットし、止まり孔１４の上端から二段しごきパンチ３０を圧入する。中心線Ａの左側に示すしごき加工開始時の状態から二段しごきパンチ３０が下方に移動すると、まず第１ランド３１が大径部１２の内壁をしごく。このとき、大径部１２の内径ｄ3 は、第１ランド３１の通過時には第１ランド３１の直径Ｄ1 に拡がるが、第１ランド３１の通過後には大径部１２の弾性回復により目標内径ｄ−弾性回復量の差δに縮径する。
【００２７】
二段しごきパンチ３０がさらに下方に移動すると、第１ランド３１が段差部１３を通過して小径部１１の内壁をしごき、また、第１ランド３１よりも大きい直径Ｄ2 を有する第２ランド３２が大径部１２の内壁をしごく。図１で中心線Ａの右側に示すように二段しごきパンチ３０がプレス下死点に到達した状態では、第１ランド３１は小径部１１の内壁をしごき終えており、また第２ランド３２は大径部１２の内壁をしごき終えている。
【００２８】
このとき、小径部１１は、第１ランド３１の通過により内径が第１ランド３１の直径Ｄ1 に拡がったのち小径部１１の弾性回復により縮径して目標内径ｄに加工されている。また、大径部１２は、第１ランド３１によるしごきに加えて第１ランド３１の直径Ｄ1 よりも大きい直径Ｄ2 を有する第２ランド３２の通過により内径が直径Ｄ2 に拡がったのち弾性回復により縮径して目標内径ｄにほぼ等しい内径ｄ3 にしごき加工されている。
【００２９】
小径部１１を目標内径ｄにしごき加工可能な第１ランド３１の直径Ｄ1 、および大径部１２を目標内径ｄにほぼ等しい内径ｄ3 にしごき加工可能な第２ランド３２の直径Ｄ2 は、例えば以下の方法により決定することができる。
▲１▼ 実験による方法
この方法は、第１ランド３１および第２ランド３２の直径を仮設定し、実際にしごき加工を行って得られた被加工材１０の内径を測定して第１ランド３１および第２ランド３２の直径を修正する方法である。
【００３０】
(1) まず、第１ランド３１の直径を少しずつ変えながら被加工材１０のしごき加工を行い、小径部１１の内径ｄ2 が目標内径ｄとなる第１ランド３１の直径Ｄ1 を求める。
(2) 直径Ｄ1 を有する第１ランド３１でしごき加工を行ったときの大径部１２の内径を測定する。このときの大径部１２の内径ｄ3 と小径部１１の内径ｄ2 との差が、小径部１１と大径部１２との肉厚差による弾性回復量の差δに相当する。第２ランドによる大径部１２のしごき加工後にも弾性回復が生じるため、第１ランド３１の直径Ｄ1 よりも弾性回復量差δ＋αだけ大きくなるように第２ランド３２の直径を仮設定した二段しごきパンチ３０を用いて被加工材１０のしごき加工を行う。
【００３１】
(3) 仮設定した第２ランド３２の直径を少しずつ変えながら被加工材１０のしごき加工を行い、得られた大径部１２の内径ｄ3 と目標内径ｄとの差が目標値以下になるような第２ランド３２の直径Ｄ2 を求める。
▲２▼ 計算による方法
上記▲１▼の方法に代えて、二段しごきパンチ３０により被加工材１０がしごかれる過程を弾塑性ＦＥＭ（有限要素法）により解析することにより、最適な第１ランド３１と第２ランド３２との直径、または直径差を求めてもよい。
【００３２】
上記▲１▼の方法により第１ランド３１および第２ランド３２の直径を求めた実験例を図３〜図６に示す。被加工材１０としては、ＳＵＳ４４０Ｃ相当の材料からなり、図５に示すように、薄肉の小径部１１における肉厚ａ1 が１．５ｍｍであり、厚肉の大径部１２における肉厚ａ2 が３．５ｍｍのものを用いた。また、被加工材１０の大径部１２側端部からの距離を内径位置ｌとする。厚肉部と薄肉部との境界は、内径位置ｌが約１０ｍｍの点に相当する。
【００３３】
図３に示すように、第１ランド３１の直径Ｄ1 が４．９７ｍｍのとき、第１ランドの直径Ｄ1 に対する第２ランド３２の直径（以下、「ランド径差」という）を−０．０１〜＋０．０２ｍｍの範囲で変化させて被加工材１０のしごき加工を行った。
得られた被加工材１０の軸方向内径分布を図４に示す。ランド径差が＋０．０１５ｍｍ程度のときに止まり孔１４の軸方向位置における内径のばらつき（以下、「内径差」という）が最も小さくなることが判る。これにより、第２ランド３２の直径Ｄ2 としては４．９８５ｍｍ程度が適当であることが求められる。
【００３４】
以上のように、本発明の第１実施例のしごき加工方法によると、先端部に設けられており直径Ｄ1 を有する第１ランド３１と第１ランド３１から距離Ｌ1 の位置に設けられ第１ランド３１よりも大きい直径Ｄ2 を有する第２ランド３２とを備えた二段しごきパンチ３０により被加工材１０の内径のしごき加工を行う。このため、二段しごきパンチ３０がプレス下死点に達したとき、小径部１１の内壁は第１ランド３１によりしごかれて小径部１１の内径ｄ2 が目標内径ｄとなるように加工される。このとき、小径部１１に比べて弾性回復量の大きい大径部１２の内壁は第１ランド３１の通過後に第２ランド３２により再びしごかれ、これにより大径部１２の内径が小径部１１の目標内径ｄにほぼ等しい内径ｄ3 となるように加工される。
【００３５】
このように、小径部１１に比べてしごき加工後の弾性回復量の大きい大径部１２を再度しごき加工することにより、図１３に示した従来のしごき加工方法により加工された被加工材の断面形状に比べて、図６に示すように被加工材１０の内部に形成された止まり孔１４の断面形状の凹凸が低減される。したがって、段差部１３を有する被加工材１０の内壁を、内径が軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
【００３６】
また、直径の異なる複数のランドを有するしごき部材としての二段しごきパンチ３０を用いてしごき加工を行うので、一度のしごき工程により大径部１２および小径部１１をそれぞれに適した直径のランドにより被加工材の肉厚によらず内径を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。さらに、第１ランド３１と第２ランド３２とが同軸に形成されているので、しごき加工による止まり孔１４の軸芯曲がりを防止する効果がある。
【００３７】
なお、上記第１実施例では、外周部に一つの段差部１３を有しこの段差部１３よりも止まり孔１４の開口部側が厚肉の大径部１２であり反開口部側が薄肉の小径部１１である被加工材１０の内径をしごき加工する場合について説明したが、止まり孔を形成する部分の被加工材が外周部に複数の段差部を有し開口部から離れるにしたがって階段状に肉厚が小さくなる場合にも本発明のしごき加工方法を適用して内壁をしごき加工することができる。
【００３８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図７に示す。この第１実施例は、止まり孔に代えて貫通孔を有する被加工材の内径をしごき加工する例である。
図７において、中心線Ｂから左側が加工前の鍛造型と被加工材５０であり、中心線Ｂから右側が加工後の鍛造型と被加工材５０である。被加工材５０は、図７で上側に位置する大径部５２、下側に位置する小径部５１、および大径部５２から小径部５１に向けて縮径する段差部５３を有し、内部に貫通孔５４が形成された円筒形状である。
【００３９】
一方、二段しごきパンチ３０には、先端付近に設けられた第１ランド３１と、第１ランド３１から距離Ｌ2 だけ図７で上方に設けられた第２ランド３２とを有する。第１ランド３１と第２ランド３２との距離Ｌ2 は、しごき加工時に第１ランド３１が貫通孔５４を小径部５１側端部までしごき終えた点であるプレス下死点において、第２ランド３２が段差部５３に相当する内壁に位置するように設定される。
【００４０】
本発明の第２実施例のしごき加工方法によると、図７で中心線Ｂから右側に示す二段しごきパンチ３０がプレス下死点に達した状態において、小径部５１の内壁は第１ランド３１によりしごかれ、また大径部５２の内壁は第１ランド３１の通過後に第２ランド３２により再びしごかれている。これにより、大径部５２と小径部５１とで被加工材５０の内径が等しくなるようにしごき加工することができる。
【００４１】
なお、上記第２実施例のように貫通孔を有する被加工材の内径をしごき加工する場合には、外周部に複数の段差部を有し貫通孔の一方の開口部から他方の開口部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材に対しても本発明のしごき加工方法を適用することができる。
また、外周部に複数の段差部を有し貫通孔の一方の開口部および他方の開口部から被加工材の中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなる被加工材に対しても本発明のしごき加工方法を適用することができる。この場合には、被加工材外周がアンダーカットとなるため、例えば、ダイに割り型を用いて第１回目のしごきパンチ挿入により貫通孔の一方の開口部から最も薄肉の部分までをしごき加工し、被加工材の上下を入換えて第２回目のしごきパンチ挿入により貫通孔の他方の開口部から最も薄肉の部分の手前までをしごき加工する。
【００４２】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図８（ａ）、（ｂ）に示す。この第３実施例は、第１実施例の被加工材の内径しごき加工において、二段しごきパンチの二つのランドをそれぞれ別の二つのしごきパンチに設けてしごき加工を行う例である。
被加工材１０は、段差部１３がダイ２０の肩部２１に当接するようにダイ２０の内部にセットされている。被加工材１０の内部に形成された止まり孔１４は、次のようにしてしごき加工される。
【００４３】
図８（ａ）に示すように、一次しごきパンチ６０の先端には、止まり孔１４に挿入されて小径部１１の内径ｄ4 を目標内径ｄにしごき加工可能な直径Ｄ3 を有する第１ランド６１が設けられている。止まり孔１４の底面に一次しごきパンチ６０の先端が当接する位置をプレス下死点として止まり孔１４に一次しごきパンチ６０を挿入すると、第１ランド６１によって小径部１１の内径ｄ4 が目標内径ｄにしごき加工される。このとき、大径部１２の内径は目標内径ｄ−弾性回復量の差δになっている。
【００４４】
次いで、図８（ｂ）に示すように、第１ランド６１の直径Ｄ3 よりも被加工材の肉厚による弾性回復量の差δ＋αだけ大きい直径Ｄ4 を有する第２ランド６３が設けられた二次しごきパンチ６２を、段差部１３に相当する内壁にランド６３が位置する点がプレス下死点となるように止まり孔５４に挿入する。これにより、第２ランド６３によって大径部１２の内径ｄ5 が目標内径ｄにほぼ等しくなるようにしごき加工される。
【００４５】
本発明の第３実施例のしごき加工方法によると、第１実施例と同様に段差部１３を有する被加工材１０の内壁を、被加工材の肉厚によらず内径を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図９および図１０に示す。この第４実施例は、内径側に段差部を有する被加工材の外径をしごき加工する例である。
【００４６】
図９において、中心線Ｅから左側が加工前の鍛造型と被加工材８０であり、中心線Ｅから右側が加工後の鍛造型と被加工材８０である。
円筒形状の被加工材８０の内部には、大径部と小径部とからなる貫通孔８４が形成されている。したがって、被加工材８０は、貫通孔８４の大径部を囲む薄肉部８２と、貫通孔８４の小径部を囲む厚肉部８１とを有する。厚肉部８１と薄肉部８２との間には段差部８３が形成されている。
【００４７】
一方、図１０に示すように、ダイ７０には内径Ｄ5 を有する第１ランド７１が形成され、また第１ランド７１から距離Ｌ4 の位置には内径Ｄ5 よりも小さい内径Ｄ6 を有する第２ランド７２が形成されている。この距離Ｌ4 は、第１ランド７１が被加工材８０の外径しごき加工を終了したときに第２ランド７２が段差部８３に位置するように設定されている。ダイ７０の図９で下方には、しごき加工後にダイ７０から被加工材８０を取出すためのノックアウトピン４０が設けられている。
【００４８】
保持部材９０には、厚肉部８１の内径にほぼ等しい外径の小径部９１と、薄肉部８２の内径にほぼ等しい外径の大径部９２とを有し、小径部９１と大径部９２との間には肩部９３が形成されている。保持部材９０の外周に被加工材８０を嵌合すると、肩部９３と段差部８３とが当接する。
図９の中心線Ｅの左側に示すように、保持部材９０の外周に被加工材８０を嵌合して保持部材９０および被加工材８０を下方に移動させると、まず厚肉部８１の外周が第１ランド７１によりしごき加工される。このときの厚肉部８１の外径は、目標外径に比べて薄肉部８２と厚肉部８１との弾性回復量の差δだけ大きい。
【００４９】
保持部材９０および被加工材８０をさらに下方に移動させると、第１ランド７１によって薄肉部８２が目標外径にしごき加工される。このとき、内径Ｄ5 よりも小さい内径Ｄ6 を有する第２ランド７２により厚肉部８１の外周が再度しごかれ、これにより厚肉部８１の外径が目標外径に等しくなるようにしごき加工される。図９で中心線Ｅの右側に示すように保持部材９０がプレス下死点に到達した状態では、第１ランド７１は薄肉部８２の外周をしごき終えており、また第２ランド７２は厚肉部８１の外周をしごき終えている。
【００５０】
本発明の第４実施例のしごき加工方法によると、内径に段差部８３を有する被加工材８０の外壁を、被加工材の肉厚によらず外壁を軸方向位置で等しくなるようにしごき加工することができる。
なお、上記第４実施例では内周部に一つの段差部８３を有する被加工材８０の外壁をしごき加工する方法について説明したが、被加工材の一端に閉塞された止まり穴を有しこの止まり穴の開口部から離れるに従って階段状に肉厚が大きくなる場合や、被加工材が貫通孔を有し一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が小さくなるかまたは両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなるような、内周に複数の段差部を有する被加工材に対しても本発明のしごき加工方法を適用して外壁をしごき加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に用いられる二段しごきパンチを示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施例において、第１ランドの直径、第２ランドの直径および第１ランドと第２ランドとの直径差を示す表である。
【図４】本発明の第１実施例において、第１ランドと第２ランドとの直径差としごき加工後の被加工材の内径との関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第１実施例の被加工材を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施例によって加工された被加工材の内壁を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例に用いられるダイを示す断面図である。
【図１１】従来のしごき加工方法を示す断面図である。
【図１２】従来のしごき加工方法に用いられるしごきパンチを示す側面図である。
【図１３】従来のしごき加工方法によって加工された被加工材の内壁を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 被加工材
１１ 小径部
１２ 大径部
１３ 段差部
１４ 止まり孔
２０ ダイ
２１ 肩部
３０ 二段しごきパンチ（しごき部材）
３１ 第１ランド
３２ 第２ランド
４０ ノックアウトピン
５０ 被加工材
５４ 貫通孔
６０ 一次しごきパンチ（しごき部材）
６１ 第１ランド
６２ 二次しごきパンチ（しごき部材）
６３ 第２ランド
７０ ダイ（しごき部材）
７１ 第１ランド
７２ 第２ランド
８０ 被加工材
８１ 厚肉部
８２ 薄肉部
８３ 段差部
９０ 保持部材
Claims (5)
- 外周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる中空の被加工材の内壁をしごき加工する方法であって、
前記被加工材は外径の異なる少なくとも二段のランドを同軸に備えたしごき部材によってしごき加工され、前記被加工材の肉厚差による弾性回復量の差を見込んで前記二段のランドは外径差を設定されており、前記二段のランドのうち外径の大きいランドが前記被加工材の厚肉部のみをしごき加工し、前記二段のランドのうち外径の小さいランドが前記被加工材の薄肉部をしごき加工することにより、前記被加工材の内径を肉厚によらず軸方向に等しくすることを特徴とするしごき加工方法。 - 前記被加工材は貫通孔を有し、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が小さくなるかまたは両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする請求項１記載のしごき加工方法。
- 前記被加工材は一端が閉塞された止まり穴を有し、前記止まり穴を形成する部分の前記被加工材は開口部から離れるにしたがって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする請求項１記載のしごき加工方法。
- 内周部の段差により軸方向位置で肉厚の異なる中空の被加工材の外壁をしごき加工する方法であって、
前記被加工材は内径の異なる少なくとも二段のランドを同軸に備えたしごき部材によってしごき加工され、前記被加工材の肉厚差による弾性回復量の差を見込んで前記二段のランドは内径差を設定されており、前記二段のランドのうち内径の小さいランドが前記被加工材の厚肉部のみをしごき加工し、前記二段のランドのうち内径の大きいランドが前記被加工材の薄肉部をしごき加工することにより、前記被加工材の外径を肉厚によらず軸方向に等しくすることを特徴とするしごき加工方法。 - 前記被加工材は、一方の端部から他方の端部に向かって階段状に肉厚が大きくなるか、または両端から中心部に向かって階段状に肉厚が小さくなることを特徴とする請求項４記載のしごき加工方法。
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| JPH08332546A (ja) | 1996-12-17 |
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