JP3803335B2 - Die holder and ultrasonic drawing machine - Google Patents
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Description
本発明は、ダイスに超音波振動を付加して金属の引き抜き加工を行う超音波引き抜き加工装置用ダイスホルダおよびこれを使用した超音波引き抜き加工装置に関する。 The present invention relates to a die holder for an ultrasonic drawing apparatus that performs ultrasonic drawing processing on a die by applying ultrasonic vibration to the die and an ultrasonic drawing apparatus using the die holder.
金属やセラミックなどの加工時に、工具に超音波振動を付加することにより、材料の加工抵抗が減少し、加工品の表面性状が向上するなどの加工性向上効果が得られることから、金属材料を引き抜き加工する際に、ダイスに超音波振動を付加しながら引き抜きを行うことが試みられている。この超音波引き抜き加工において、ダイスに付加する超音波振動の方向が、材料の引き抜き方向と同じ方向の場合と、引き抜き方向に対して直角な方向の場合とがある。それぞれの場合において、超音波振動の伝達機構が異なり、また、付加する超音波振動の周波数や引き抜き速度に最適な範囲が設定される。 By applying ultrasonic vibration to the tool during processing of metal or ceramic, the processing resistance of the material is reduced, and the surface property of the processed product is improved. At the time of drawing, it has been attempted to perform drawing while applying ultrasonic vibration to the die. In this ultrasonic drawing process, there are cases where the direction of ultrasonic vibration applied to the die is the same direction as the drawing direction of the material and a direction perpendicular to the drawing direction. In each case, the transmission mechanism of the ultrasonic vibration is different, and an optimum range is set for the frequency of the ultrasonic vibration to be added and the extraction speed.
材料の引き抜き方向と同じ方向に超音波振動を付加しながら引き抜きを行う例として、高圧化した液体を複数のダイス間に設けた高圧室に供給し、1段目のダイスの前段に孔径を漸減するテーパを付したガイドを連結し、線材とともにガイド側から導入した潤滑剤をガイドと1段目ダイスとの間の潤滑剤保持室に導入し、保持室内での潤滑剤圧力を増加させながら線材を後段のダイスに導入潤滑を行う伸線方法において、ダイスユニット全体に伸線方向に超音波振動を付加して伸線加工する金属線材の伸線方法がある(特許文献1参照)。この伸線方法によれば、ダイスが伸線方向に振動し、線材表面をその衝撃力と振動力により線材の塑性変形を促進させるとともに、ダイスも加工面における潤滑剤の導入を促進することで、超高圧潤滑伸線との相乗効果を得ることができる、とされている。 As an example of pulling out while applying ultrasonic vibration in the same direction as the material pulling direction, high pressure liquid is supplied to a high pressure chamber provided between multiple dies, and the hole diameter is gradually reduced before the first die. The guide with the taper is connected, and the lubricant introduced from the guide side together with the wire is introduced into the lubricant holding chamber between the guide and the first stage die, and the wire rod is increased while increasing the lubricant pressure in the holding chamber. There is a wire drawing method for introducing a wire into a subsequent die and performing lubrication, in which a wire is drawn by applying ultrasonic vibration to the whole die unit in the wire drawing direction (see Patent Document 1). According to this wire drawing method, the die vibrates in the wire drawing direction, and the plastic surface of the wire is accelerated by the impact force and vibration force of the wire, and the die also promotes introduction of the lubricant on the processed surface. It is said that a synergistic effect with ultra-high pressure lubrication wire drawing can be obtained.
また別の例として、ダイスを装着する第1の金属ブロックの両端に第1の超音波振動子および第2の超音波振動子を第2の金属ブロックとの間に配設し、その分極方向が第1の超音波振動子では内側に向くように、第2の超音波振動子では外側を向くように構成したパイプ引き抜き用ダイス装置がある(特許文献2参照)。このダイス装置によれば、第1、第2の超音波振動子の膨張および収縮が互いに逆になるように構成されているので、ダイスはパイプの挿入および引き抜き方向に振動させることができ、引き抜き時のパイプの摩擦を低減させることができる、とされている。 As another example, a first ultrasonic transducer and a second ultrasonic transducer are disposed between both ends of a first metal block on which a die is mounted, and a polarization direction thereof. However, there is a pipe drawing die device configured so that the first ultrasonic transducer faces inward and the second ultrasonic transducer faces outward (see Patent Document 2). According to this dice apparatus, since the expansion and contraction of the first and second ultrasonic transducers are opposite to each other, the dice can be vibrated in the pipe insertion and extraction directions, It is said that the friction of the pipe at the time can be reduced.
材料の引き抜き方向に対して直角な方向に超音波振動を付加しながら引き抜きを行う例としては、棒線材を引き抜き加工するための加工孔を有する引き抜きダイスと、潤滑剤と、これらを収容したダイスボックスとからなり、引き抜きダイスには、加工孔の軸心方向と直角方向に超音波振動子を固定配設した引き抜き加工装置がある(特許文献3参照)。この引き抜き加工装置によれば、引き抜きダイスに対して軸心方向と直角方向に超音波振動を与えることによって、加工負荷を小さくすることができ、焼き付き、断線を生じることなく、大きな減面率を得ることができる、とされている。 Examples of drawing while applying ultrasonic vibration in a direction perpendicular to the drawing direction of the material include a drawing die having a processing hole for drawing a rod and wire, a lubricant, and a die containing these A drawing die includes a drawing device in which an ultrasonic vibrator is fixedly disposed in a direction perpendicular to the axial center direction of the processing hole (see Patent Document 3). According to this drawing processing apparatus, by applying ultrasonic vibration to the drawing die in a direction perpendicular to the axial direction, the processing load can be reduced, and a large reduction in area can be achieved without causing seizure and disconnection. It can be obtained.
また別の例として、軸対称に2分割された一対の半割ダイスと、各半割ダイスの後部と連結した超音波振動子と、半割ダイスを分割面に振幅の2倍以上のクリアランスを有するように対峙させて保持する手段を有し、かつ一対の半割ダイスを引き抜き方向で隣接するダイスどうし位相をずらせて複数段設けた線材の引き抜き加工装置がある(特許文献4参照)。この引き抜き加工装置によれば、線材の線径に関係なく大きな振幅が得られ、それにより溶着防止と引き抜き抵抗の激減を実現できる、とされている。
ところで、超音波振動を付加しながら引き抜き加工を行う場合、超音波振動をいかに効率的にダイスに付加するか、すなわち、いかにしてダイスに最大振幅を与えるかという点が重要となる。またそれとともに、超音波振動付加手段の構造に関係なくダイスの交換が容易であるかという点も重要である。特許文献1〜4に記載の装置においては、超音波振動子からダイスにいたる振動伝達経路にそれぞれ独自の構造が採用されているが、上記の点に関してはまだ改善の余地がある。
By the way, when performing drawing while adding ultrasonic vibration, it is important how to efficiently apply ultrasonic vibration to the die, that is, how to give the maximum amplitude to the die. At the same time, it is also important that the die can be easily replaced regardless of the structure of the ultrasonic vibration adding means. In the devices described in
特許文献1に記載の伸線用ダイスユニットは、2段構成のダイスの前段に被伸線材より若干大きめの孔径を有し、かつ被伸線材の進入方向に向かって孔径を漸減するようにテーパを付したガイドを連結し、ガイドの上流側にダイスホルダに接して振動ホーン(超音波振動伝達ホーン)を介して超音波振動子を取り付けた構造となっている。しかしこのダイスユニットでは、超音波振動子と振動ホーンが被伸線材の進入側にあるので、超音波振動子と振動ホーンには被伸線材が通過する中空孔を設ける必要があり、超音波振動子と振動ホーンの製造に制約がある。また、ダイス、ガイド、ダイスホルダの組み立て構造が複雑であり、伸線サイズの変更に際してダイスのみを交換することはきわめて困難で、結局伸線サイズごとにダイスユニットを準備しなくてはならないという問題がある。
The wire drawing die unit described in
特許文献2に記載の引き抜き用ダイス装置は、ダイスの上流側と下流側にそれぞれ金属ブロック(超音波振動伝達ホーン)を介して超音波振動子を配設し、2つの超音波振動子の膨張、収縮を逆にすることにより、ダイスを引き抜き方向に振動させる構造となっている。このダイス装置は、構造は比較的簡単であるが、ダイスを引き抜き方向に振動させるために2つの超音波振動子が必須であり、制御装置まで含めて装置コストの上昇が問題となる。また、特許文献1に記載の伸線用ダイスユニットと同様に、超音波振動子と金属ブロックが被伸線材の入側と出側にあるので、超音波振動子と金属ブロックには被伸線材が通過する中空孔を設ける必要があり、超音波振動子と金属ブロックの製造に制約がある。
In the drawing die apparatus described in
特許文献3に記載の引き抜き加工装置は、超音波振動子の先端部を直接ダイスにネジで取り付けているので、構造は簡単であるが、ダイスは超音波振動子と一体になった専用ダイスになっているので、汎用品のダイスの使用ができないという問題がある。また特許文献4に記載の引き抜き加工装置もホーンとダイスを直接ネジで取り付けているので、構造は簡単であるが、ダイスは特殊な形状の専用ダイスであり、汎用品のダイスの使用ができないという問題がある。
The drawing apparatus described in
また特許文献3,4に記載の引き抜き加工装置は、材料の引き抜き方向に対して直角な方向に超音波振動を付加しながら引き抜きを行う装置である。引き抜き加工の場合、超音波振動を付加する方向は、引き抜き方向に対して直角な方向よりも、引き抜き方向と同じ方向であるほうが、引き抜き加工抵抗が減少するといわれている。一方、引き抜き方向と同じ方向に超音波振動を付加しながら引き抜きを行う場合は、引き抜き時の発熱が大きくなるといわれている。
Further, the drawing apparatuses described in
本発明の目的は、被加工材の引き抜き方向と同じ方向に超音波振動を付加する超音波引き抜き加工において、超音波振動を効率的にダイスに付加するとともに、引き抜き時の発熱に対する放熱性を高めたダイスホルダ、および、このダイスホルダを使用した超音波引き抜き加工装置の最適な構造を提供することにある。 It is an object of the present invention to efficiently add ultrasonic vibrations to a die in ultrasonic drawing processing in which ultrasonic vibrations are applied in the same direction as the drawing direction of a workpiece, and to improve heat dissipation against heat generated during drawing. Another object of the present invention is to provide an optimum structure of a die holder and an ultrasonic drawing apparatus using the die holder.
本発明の超音波引き抜き加工装置用ダイスホルダは、被加工材の引き抜き方向と同じ方向の超音波振動をダイスに付加しながら引き抜き加工を行う超音波引き抜き加工装置に使用するダイスホルダであって、中央部に被加工材が通過する中空部を有する中空軸部とこの中空軸部と直交する中実軸部とからなり、前記中空軸部の一方または両方の開口端部にダイスの結合用ネジ孔を形成し、前記中実軸部の各端部に超音波振動伝達ホーンの連結用ネジ孔を形成したことを特徴とする。 A die holder for an ultrasonic drawing apparatus of the present invention is a die holder used in an ultrasonic drawing apparatus that performs drawing while applying ultrasonic vibration in the same direction as the drawing direction of a workpiece to the die. A hollow shaft portion having a hollow portion through which a workpiece passes, and a solid shaft portion orthogonal to the hollow shaft portion, and one or both open end portions of the hollow shaft portion are provided with screw holes for connecting dies. And a screw hole for connecting an ultrasonic vibration transmission horn is formed at each end of the solid shaft portion.
上記のダイスホルダにおいて、前記中実軸部の軸方向長さ、および、前記中空軸部の一方または両方の開口端部にダイスを結合した状態における中空軸部とダイスの軸方向合計長さを、ダイスに付加する超音波振動の波長の1/2とし、かつ前記中空軸部の軸心の軸方向中点と前記中実軸部の軸心の軸方向中点とが一致する配置とすることが望ましい。 In the above die holder, the axial length of the solid shaft portion, and the total axial length of the hollow shaft portion and the die in a state where the die is coupled to one or both opening end portions of the hollow shaft portion, The wavelength of the ultrasonic vibration applied to the die is ½, and the axial center point of the hollow shaft portion is aligned with the axial center point of the solid shaft portion. Is desirable.
本発明の超音波引き抜き加工装置は、被加工材の引き抜き方向と同じ方向の超音波振動をダイスに付加しながら引き抜き加工を行う超音波引き抜き加工装置であって、前記ダイスホルダの中空軸部の一方または両方の開口端部にダイスを結合し、前記ダイスホルダの中実軸部の各端部に超音波振動伝達ホーンを連結し、前記超音波振動伝達ホーンの少なくとも1個に超音波振動子を連結したことを特徴とする。 The ultrasonic drawing apparatus of the present invention is an ultrasonic drawing apparatus that performs drawing while applying ultrasonic vibration in the same direction as the drawing direction of the workpiece to the die, and is one of the hollow shaft portions of the die holder. Alternatively, dies are connected to both opening ends, an ultrasonic vibration transmission horn is connected to each end of the solid shaft portion of the die holder, and an ultrasonic transducer is connected to at least one of the ultrasonic vibration transmission horns. It is characterized by that.
上記の超音波引き抜き加工装置において、前記超音波振動伝達ホーンを、円柱状の本体の外周に円筒状の取付け環を形成したものとし、前記取付け環を、前記本体の軸線方向の中央位置の外周面から突き出る基部と、前記基部の突き出し周面に一体化され前記本体と同軸配置として形成したスリーブと、前記スリーブの両端に形成したフランジとから構成したものとし、前記フランジを軸受け状の伝達ホーン固定具の内周面に嵌合して超音波振動伝達ホーンを前記伝達ホーン固定具に固定する構造とすることが望ましい。また、前記超音波振動伝達ホーンの軸方向長さを、超音波振動子の振動の波長の1/2とすることが好ましい。 In the above ultrasonic drawing apparatus, the ultrasonic vibration transmission horn is formed by forming a cylindrical mounting ring on the outer periphery of a columnar main body, and the mounting ring has an outer periphery at a central position in the axial direction of the main body. A base portion protruding from the surface, a sleeve formed integrally with the protruding peripheral surface of the base portion and formed coaxially with the main body, and flanges formed at both ends of the sleeve, and the flange is a bearing-shaped transmission horn It is desirable that the ultrasonic vibration transmission horn is fixed to the transmission horn fixture by fitting to the inner peripheral surface of the fixture. Moreover, it is preferable that the axial length of the ultrasonic vibration transmission horn is ½ of the vibration wavelength of the ultrasonic vibrator.
本発明に係るダイスホルダは、ダイスを結合する中空軸部と超音波振動伝達ホーンに連結する中実軸部とを一体的に直交配置した構造であるので、超音波振動伝達ホーンから中実軸部に伝達された超音波振動は中空軸部に対して軸方向振動に変換されて伝達され、中空軸部に結合されたダイスを軸方向に振動させる。ここで、中実軸部は引き抜き方向と直交する方向に配置された構造であるので、従来の装置のように超音波振動子と超音波振動伝達ホーンに被加工材が通過する中空孔を設ける必要はなく、超音波振動子と超音波振動伝達ホーンの製造上の制約がないので、引き抜き加工以外の超音波加工装置用の超音波振動子や超音波振動伝達ホーンであっても本発明のダイスホルダに連結して超音波引き抜き加工装置を構成することができる。また、ダイスホルダへの超音波振動伝達ホーンの連結およびダイスの結合は、ボルトで簡単に取り付け、取り外しができるので、引き抜き加工装置の組み立ても容易である。交換用ダイスとしては、汎用品のダイスを取り付けることも可能である。さらに、ダイスを結合する中空軸部に超音波振動を伝達する部材が従来の装置のような円環状部材ではなく軸状部材であるので、ダイスホルダの放熱性が良好であり、引き抜き時の発熱によるダイスホルダの温度上昇を軽減することができる。 Since the die holder according to the present invention has a structure in which the hollow shaft portion for connecting the die and the solid shaft portion connected to the ultrasonic vibration transmission horn are integrally disposed orthogonally, the solid shaft portion from the ultrasonic vibration transmission horn. The ultrasonic vibrations transmitted to the hollow shaft portion are converted into axial vibrations and transmitted to vibrate the die coupled to the hollow shaft portion in the axial direction. Here, since the solid shaft portion is arranged in a direction orthogonal to the drawing direction, a hollow hole through which the workpiece passes is provided in the ultrasonic vibrator and the ultrasonic vibration transmission horn as in the conventional device. There is no need, and there is no restriction on the production of the ultrasonic vibrator and the ultrasonic vibration transmission horn. Therefore, even an ultrasonic vibrator or ultrasonic vibration transmission horn for an ultrasonic machining apparatus other than the drawing process can be used. An ultrasonic drawing apparatus can be configured by connecting to a die holder. In addition, the connection of the ultrasonic vibration transmission horn to the die holder and the connection of the die can be easily attached and detached with bolts, so that the drawing device can be easily assembled. As the replacement die, a general-purpose die can be attached. Furthermore, since the member that transmits ultrasonic vibration to the hollow shaft portion that joins the die is not an annular member as in the conventional device but a shaft-like member, the heat dissipation of the die holder is good, and due to heat generation during drawing The temperature rise of the die holder can be reduced.
また、ダイスホルダの中実軸部の軸方向長さ、および、中空軸部の一方または両方の開口端部にダイスを結合した状態における中空軸部とダイスの軸方向合計長さを、ダイスに付加する超音波振動の波長の1/2とし、かつ中空軸部の軸心の軸方向中点と中実軸部の軸心の軸方向中点とが一致する配置とすることにより、中空軸部の先端に結合されるダイスの振動の振幅が最大となり、かつ共振系としてのダイスホルダ全体の振動が安定化する。 In addition, the axial length of the solid shaft portion of the die holder and the total axial length of the hollow shaft portion and the die in a state where the die is coupled to one or both open end portions of the hollow shaft portion are added to the die. The hollow shaft portion is arranged by setting the half of the wavelength of the ultrasonic vibration to be performed and the axial center point of the axial center of the hollow shaft portion to the axial center point of the solid shaft portion. The vibration amplitude of the die coupled to the tip of the die is maximized, and the vibration of the entire die holder as a resonance system is stabilized.
本発明の超音波引き抜き加工装置は、被加工材が通過するダイスホルダの中空部の軸方向と直交する方向に超音波振動子と超音波振動伝達ホーンとを連結した構造であるので、従来の装置のように超音波振動子と超音波振動伝達ホーンに被加工材が通過する中空孔を設ける必要はなく、超音波振動子と超音波振動伝達ホーンの製造上の制約がないので、引き抜き加工以外の超音波加工装置用の超音波振動子や超音波振動伝達ホーンであっても本装置に使用することができる。また、ダイスホルダへの超音波振動伝達ホーンの連結およびダイスの結合は、ボルトで簡単に取り付け、取り外しができるので、装置の組み立ても容易である。ダイスは本装置の専用品である必要はなく、汎用品のダイスを取り付けることも可能である。 Since the ultrasonic drawing apparatus of the present invention has a structure in which an ultrasonic vibrator and an ultrasonic vibration transmission horn are connected in a direction perpendicular to the axial direction of the hollow portion of the die holder through which the workpiece passes, There is no need to provide a hollow hole for the workpiece to pass through in the ultrasonic vibrator and ultrasonic vibration transmission horn, and there is no restriction in manufacturing the ultrasonic vibrator and ultrasonic vibration transmission horn. Even an ultrasonic vibrator or ultrasonic vibration transmission horn for an ultrasonic processing apparatus can be used in this apparatus. In addition, the connection of the ultrasonic vibration transmission horn to the die holder and the connection of the die can be easily attached and detached with bolts, so that the assembly of the device is easy. The die does not need to be a dedicated product for the apparatus, and a general-purpose product can be attached.
また超音波振動伝達ホーンを、円柱状の本体の外周に円筒状の取付け環を形成したものとし、この取付け環両端に形成したフランジの一方を本体の軸線方向に摺動可能に伝達ホーン固定具の内周面に嵌合させ、他方のフランジを本体の軸線方向に拘束した状態で伝達ホーン固定具の内周面に嵌合させることにより、超音波振動伝達ホーンの本体は超音波振動子から印加された超音波振動を自らの伸縮運動によりダイスホルダに効率良く伝達することが可能となる。すなわち、超音波振動子から超音波振動伝達ホーンに印加された超音波振動が伝達ホーン固定具側に漏洩して減衰する割合が少なくなり、超音波振動を無駄なくダイスホルダを介してダイスに伝達することが可能となる。さらに、超音波振動伝達ホーンの軸方向長さを、超音波振動子の振動の波長の1/2とすることにより、ダイスホルダとの連結点における振動の振幅が最大となり、かつ、同じく軸方向長さが振動の波長の1/2であるダイスホルダに対して振動を安定して伝達することができる。 In addition, the ultrasonic vibration transmission horn has a cylindrical mounting ring formed on the outer periphery of the cylindrical main body, and one of the flanges formed at both ends of the mounting ring is slidable in the axial direction of the main body. The main body of the ultrasonic vibration transmission horn is separated from the ultrasonic vibrator by fitting it to the inner peripheral surface of the transmission horn and fitting the other flange to the inner peripheral surface of the transmission horn fixture with the other flange constrained in the axial direction of the main body. It is possible to efficiently transmit the applied ultrasonic vibration to the die holder by its own expansion and contraction motion. That is, the rate at which the ultrasonic vibration applied from the ultrasonic vibrator to the ultrasonic vibration transmission horn leaks to the transmission horn fixture side decreases and the ultrasonic vibration is transmitted to the die through the die holder without waste. It becomes possible. Furthermore, by setting the axial length of the ultrasonic vibration transmitting horn to ½ of the vibration wavelength of the ultrasonic vibrator, the vibration amplitude at the connection point with the die holder is maximized, and the axial length is also the same. The vibration can be stably transmitted to the die holder whose length is ½ of the vibration wavelength.
本発明の超音波引き抜き加工装置は、金属線材や金属管材の引き抜き加工に好適な装置であり、引き抜き用のダイスに被加工材の引き抜き方向と同じ方向に超音波振動を付加することにより、被加工材の加工抵抗が減少し、加工品の表面性状が向上する。装置の基本構成は、ダイスホルダ、超音波振動子および超音波振動伝達ホーンである。以下、金属管材の引き抜き加工に適用した実施例装置について説明する。 The ultrasonic drawing apparatus of the present invention is an apparatus suitable for drawing a metal wire or a metal tube, and by applying ultrasonic vibration to the drawing die in the same direction as the drawing direction of the workpiece, The processing resistance of the processed material is reduced, and the surface properties of the processed product are improved. The basic configuration of the apparatus is a die holder, an ultrasonic vibrator, and an ultrasonic vibration transmission horn. Hereinafter, the Example apparatus applied to the drawing process of a metal pipe material is demonstrated.
図1は本発明の第1の実施例装置である超音波引き抜き加工装置の外観を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。図2は図1(a)のX−X断面図である。図3はダイス、ダイスホルダ、超音波振動子、超音波振動伝達ホーンの構成を示す図で、(a)は横断面図、(b)は正面図であり、図4はダイスを結合した状態のダイスホルダの斜視図である。 1A and 1B are views showing the external appearance of an ultrasonic drawing apparatus which is a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view. FIG. 2 is a sectional view taken along line XX in FIG. 3A and 3B are diagrams showing configurations of a die, a die holder, an ultrasonic vibrator, and an ultrasonic vibration transmission horn. FIG. 3A is a cross-sectional view, FIG. 3B is a front view, and FIG. It is a perspective view of a die holder.
図1〜図3に示すように、本実施例の超音波引き抜き加工装置は、中央部に被加工材である銅管P(図3の(a)参照)が通過する中空部11を有するダイスホルダ1と、このダイスホルダ1の中空部11の軸方向と直角な二方向の両端部に連結された超音波振動伝達ホーン(以下、支持ホーンという)2A,2Bと、支持ホーン2Aに連結された超音波振動子3を基本構成とする。ダイスホルダ1には、中空部の一方の開口端部にダイス4が結合され、支持ホーン2A,2Bは支持ホーン固定具5A,5Bに固定され、支持ホーン固定具5A,5Bは基台6に固定されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the ultrasonic drawing apparatus according to the present embodiment includes a die holder having a
ダイスホルダ1は、中央部に鋼管Pが通過する中空部11を有する中空軸部12と、この中空軸部12と直交する中実軸部13とからなる。中空軸部12にダイス4を結合した状態における中空軸部12とダイス4の軸方向合計長さ、および、中実軸部13の軸方向長さは、ダイス4に付加する超音波振動の波長の1/2であり、中空軸部12の軸心の軸方向中点と中実軸部13の軸心の軸方向中点とが一致する配置として、ダイス4を結合した状態で全体の平面視形状を十字形としている。ダイスホルダ1の材質はとくに限定されるものではないが、ダイス4との比重差の少ない鋼製とするのが好ましい。ダイス4は、このダイスホルダ1の専用品として設計したものでもよいが、引き抜き用としての汎用品のダイスを使用することもできる。ダイス4はボルトでダイスホルダ1に取り付ける。
The
支持ホーン2Aと支持ホーン2Bは共通部品であり、ダイスホルダ1の左右の端部に同軸上にボルト2A−1,2B−1によりそれぞれ連結されている。さらに支持ホーン2Aには、ボルト2A−2により超音波振動子3が連結されている。支持ホーン2A,2Bは、たとえば、チタンあるいはステンレス鋼を素材とする一体成形品であり、図3の(a)に示すように、円柱状の本体21と、本体21の軸芯方向振動の節部の外周面に鍔状に形成された基部22と、基部22の外周を軸線方向に延設して形成された弾性を有する円筒状のスリーブ23と、スリーブ23の両端部にそれぞれ形成されたフランジ24a,24bとを有している。基部22は振動の節部に形成されているので、フランジ24a,24bが振動することはない。支持ホーン2Aは、フランジ24aが支持ホーン固定具5Aの内周面に形成された溝に嵌合して軸線方向の移動が拘束され、フランジ24bは軸線方向に摺動可能なように支持ホーン固定具5Aの内周面に接する状態で支持ホーン固定具5Aに固定される。同様にして、支持ホーン2Bも、フランジ24aは軸線方向の移動が拘束され、フランジ24bは軸線方向に摺動可能なように支持ホーン固定具5Bに固定される。支持ホーン2A,2Bの本体21の軸方向長さは、超音波振動子3の振動の波長の1/2である。
The
超音波振動子3は、セラミックス製の圧電素子を正負2枚の電極プレートの間に挟持した従来公知のもので、図示しない給電ユニットに接続されている。給電ユニットから通電されると、圧電素子が作動して、その軸線方向を振動方向とする超音波振動が励起される。超音波振動子3と支持ホーン2Aおよびダイスホルダ1は同軸上に連結されているので、超音波振動子3で励起された超音波振動は、支持ホーン2Aを経由してダイスホルダ1に伝達される。
The
このような構成により支持ホーン2Aは、軸芯方向の振動が伝達されないフランジ24aおよびフランジ24bによって固定具5Aに拘束されているため、支持ホーン2Aの本体21は超音波振動子3から印加された超音波振動を自らの伸縮運動により軸方向へ効率良く伝達することができる。すなわち、超音波振動子3から支持ホーン2Aに印加された超音波振動は無駄なくダイスホルダ1を介してダイス4に伝達される。また、支持ホーン2Aが伸縮運動(圧縮変形と引張変形)を反復するとき、スリーブ23は薄肉なので弾性変形しやすく、本体21の軸芯と直角方向の超音波振動はこの弾性変形によって吸収される。すなわち、超音波振動子3から支持ホーン2Aの本体21へ伝達された超音波振動はスリーブ21によって支持ホーン固定具5Aへの伝達が緩衝されるため、超音波振動が支持ホーン固定具5A側へ漏洩することなく、高い効率でダイスホルダ1へ伝達することができる。支持ホーン2Bも同様に、ダイスホルダ1を介して伝達された超音波振動により本体21が伸縮運動をして、系全体の共振を安定化させる。
With such a configuration, the
図5は本発明の第2の実施例装置のダイス、ダイスホルダ、超音波振動子、支持ホーンの構成を示す一部切欠平面図である。同図において図3と同じ部品については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 5 is a partially cutaway plan view showing the configuration of a die, a die holder, an ultrasonic transducer, and a support horn of the second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例装置は、ダイスホルダ15の中空部11の両方の開口端部にダイス4aと4bを結合し、二段引き抜きとしたものである。支持ホーン2A,2B、超音波振動子3の連結およびは支持ホーン固定具5A,5Bによる支持ホーン2A,2Bの固定は第1の実施例装置の場合と同じである。本実施例装置の場合でも、ダイス4aと4bに引き抜き方向と同じ方向の超音波振動が付加され、銅管Pの引き抜き加工が効果的に行われる。
In this embodiment, the dies 4a and 4b are joined to both open end portions of the
図6は本発明の第3の実施例装置のダイス、ダイスホルダ、超音波振動子、支持ホーンの構成を示す正面図である。同図において図3と同じ部品については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 6 is a front view showing the configuration of a die, a die holder, an ultrasonic transducer, and a support horn of the third embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例装置は、ダイスホルダ16の平面視形状、正面視形状とも十字形として、ダイスホルダ16の中実軸部13の左右の端部に支持ホーン2A,2Bを連結し、さらに中実軸部14の前後の端部に支持ホーン2C,2Dを連結したものである。中実軸部14および支持ホーン2C,2Dを追加したことで、全体の共振系がさらに安定化する。
In this embodiment, the shape and shape of the
本発明の超音波引き抜き加工装置は、被加工材の引き抜き方向と同じ方向の超音波振動をダイスに付加しながら引き抜き加工を行う装置を前提としているが、引き抜き加工装置に限らず、絞り加工装置やしごき加工装置にも応用が可能である。 The ultrasonic drawing apparatus of the present invention is premised on an apparatus that performs drawing while applying ultrasonic vibration in the same direction as the drawing direction of the workpiece to the die. However, the drawing apparatus is not limited to the drawing apparatus. It can also be applied to a ironing machine.
1,15,16 ダイスホルダ
2A,2B,2C,2D 支持ホーン
2A−1,2A−2,2B−1 ボルト
3 超音波振動子
4,4a,4b ダイス
5A,5B 支持ホーン固定具
6 基台
11 中空部
12 中空軸部
13,14 中実軸部
21 支持ホーンの本体
22 基部
23 スリーブ
24a,24b フランジ
P 鋼管
1,15,16
Claims (4)
中央部に被加工材が通過する中空部を有する中空軸部とこの中空軸部と直交する中実軸部とからなり、前記中空軸部の一方または両方の開口端部に、前記中空軸部の軸方向に平行に形成されたダイスの結合用ネジ孔と、
前記中実軸部の各端部に形成された超音波振動伝達ホーンの連結用ネジ孔と
を備えた超音波引き抜き加工装置用ダイスホルダ。 A die holder used in an ultrasonic drawing apparatus that performs drawing while applying ultrasonic vibration in the same direction as the drawing direction of the workpiece,
The hollow shaft portion includes a hollow shaft portion having a hollow portion through which a workpiece passes and a solid shaft portion orthogonal to the hollow shaft portion, and the hollow shaft portion is disposed at one or both open end portions of the hollow shaft portion. a coupling screw hole of the die which are formed parallel to the axial direction,
A screw hole for connecting an ultrasonic vibration transmission horn formed at each end of the solid shaft portion ;
A die holder for an ultrasonic drawing apparatus comprising:
中央部に被加工材が通過する中空部を有する中空軸部とこの中空軸部と直交する中実軸部とからなり、前記中空軸部の一方または両方の開口端部に前記中空軸部の軸方向に平行に形成されたダイスの結合用ネジ孔を有するダイスホルダと、
前記中空軸部の一方または両方の開口端部に前記ネジ孔に差し込まれるボルトによって結合されるダイスと、
前記中実軸部の各端部に連結される超音波振動伝達ホーンとを備え、
前記超音波振動伝達ホーンの少なくとも1個に超音波振動子を連結した超音波引き抜き加工装置。 An ultrasonic drawing apparatus that performs drawing while applying ultrasonic vibration in the same direction as the drawing direction of the workpiece to the die,
Ri Do from the real axis section in perpendicular to the hollow shaft portion having a hollow portion workpiece in a central portion to pass the hollow shaft portion, wherein the hollow shaft portion at the open end of one or both of the hollow shaft portion A die holder having screw holes for connecting the dies formed parallel to the axial direction of
And a die that is coupled by a bolt to be inserted into the threaded hole in one or both of the open ends of the hollow shaft portion,
And a ultrasonic vibration transmitting horn connected to each end of said solid shaft portion,
An ultrasonic drawing apparatus in which an ultrasonic vibrator is connected to at least one of the ultrasonic vibration transmission horns.
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