JP4828989B2 - 据え込み加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、棒状素材の軸方向の一端部及び該一端部よりも他端側の部位に、それぞれ小径部及び大径部を形成する据え込み加工方法及び据え込み加工装置に関する。

従来、軸方向の一端部及び他端部にそれぞれ小径部及び大径部が形成された製品は、例えば次のような方法で製作されていた。

まず、棒状素材の軸方向の一端部を縮径加工装置により縮径加工する。次いで、この素材を、縮径加工装置とは別に設置された拡径加工装置に搬送する。そして、素材の軸方向の他端部をこの拡径加工装置により拡径加工することにより、上述した形状の製品が製造されていた。

また、上述した形状の製品を製造する方法ではないが、従来の据え込み加工方法として、例えば次の方法が知られている（例えば、特許文献１−３参照）。

すなわち、棒状素材をガイドに設けられた挿通孔内に挿通配置し、該素材を座屈阻止状態に保持する。また、ガイドの先端部を金型の成形凹部内に配置するとともに、ガイドの先端面の素材出口部から突出する素材の突出部を金型の成形凹部の底面で受ける。次いで、素材を軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、成形凹部の底面とガイドの先端面との間に露出する素材の露出部を成形凹部内で拡径し、素材に大径部を形成する。この方法によれば、大径部の形成時に素材が座屈するのを防止できるという利点がある。
特開昭４８−６２６４６号公報（請求項１、第１図〜第４図） 特開２００５−１４４５５４号公報 特開２００５−５９０９７号公報（請求項１０、図６〜図１３）

而して、前者の方法では、素材を縮径加工装置から拡径加工装置に搬送しなければならないため、作業性が悪かった。また、大径部の形成時に素材が座屈するのを防止するため、径の大きな素材を使用する必要がある。そのため、高い成形圧力を必要とするし、金型の耐用寿命が低下するという難点があった。

なお、後者の方法では、素材よりも直径が小さい小径部を素材に形成することができなかったし、また小径部の直径と大径部の直径との差が小さい製品を製造することができなかった。そのため、製造可能な製品の形状に制約を受けていた。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、能率良く加工を行うことができ、成形圧力の低減化を図ることができる据え込み加工方法及びこれに用いられる据え込み加工装置を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 素材の軸方向の一端部及び該一端部よりも他端側の部位に、それぞれ小径部及び大径部を形成する据え込み加工方法であって、
直径が小径部の直径と大径部の直径との間に設定された棒状素材と、
素材を座屈阻止状態に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
小径部形成用成形キャビティ及び受け面を有するとともに、受け面に成形キャビティの入口部が設けられた金型と、を用い、
素材をガイドの挿通孔内に配置するとともに、ガイドの素材出口部から突出する素材の一端部を金型の成形キャビティの入口部に臨ませて配置する配置工程と、
前記配置工程の後で、素材を軸方向に加圧することにより、ガイドの素材出口部から押し出される素材の材料を入口部から成形キャビティ内に押し込み、小径部を形成する小径部形成工程と、
前記配置工程の後で、素材を軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、金型の受け面とガイドの先端面との間に露出する素材の露出部を受け面とガイドの先端面との間で拡径し、大径部を形成する大径部形成工程と、
を含むことを特徴とする据え込み加工方法。

［２］ 金型は、大径部形成用成形凹部を有するとともに、該成形凹部の底面が金型の受け面で形成されており、
ガイドの先端部には、金型の成形凹部に対応する成形凸部が形成されるとともに、該成形凸部の先端面がガイドの先端面で形成されており、
前記大径部形成工程では、素材の露出部を金型の受け面とガイドの先端面との間で拡径することにより、素材の露出部の材料を成形凹部内に充填し、大径部を形成する前項１記載の据え込み加工方法。

［３］ 前記大径部形成工程では、素材の露出部の材料を成形凹部内に、その隅部に材料が充填されていない未充填部が残存する状態に充填し、その後、成型凹部内の未充填部に材料が充填されるように成形凹部内の材料をガイドの先端面で加圧することにより、大径部を形成する前項２記載の据え込み加工方法。

［４］ ガイドの先端部には、大径部形成用成形凹部が設けられるとともに、該成形凹部の底面がガイドの先端面で形成されており、
金型は、ガイドの成形凹部に対応する成形凸部を有するとともに、該成形凸部の先端面が金型の受け面で形成されており、
前記大径部形成工程では、素材の露出部を金型の受け面とガイドの先端面との間で拡径することにより、素材の露出部の材料を成形凹部内に充填し、大径部を形成する前項１記載の据え込み加工方法。

［５］ 前記大径部形成工程では、素材の露出部の材料を成形凹部内に、その隅部に材料が充填されていない未充填部が残存する状態に充填し、その後、成型凹部内の未充填部に材料が充填されるように成形凹部内の材料をガイドの先端面で加圧することにより、大径部を形成する前項４記載の据え込み加工方法。

［６］ 前記大径部形成工程を前記小径部形成工程の後で行う前項１〜５のいずれかに記載の据え込み加工方法。

［７］ 前記小径部形成工程と前記大径部形成工程とを同時に行う前項１〜５のいずれかに記載の据え込み加工方法。

［８］ 前項１〜７のいずれかに記載の据え込み加工方法により製造された据え込み加工品。

［９］ 棒状素材の軸方向の一端部及び該一端部よりも他端側の部位に、それぞれ小径部及び大径部を形成する据え込み加工装置であって、
棒状素材を座屈阻止状態に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
素材の一端部の断面積を減少させて小径部を形成する小径部形成用成形キャビティ、及び受け面を有するとともに、受け面に成形キャビティの入口部が設けられた金型と、
ガイドの挿通孔内に配置された素材を軸方向に加圧する素材加圧手段と、
ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
を備え、
金型の成形キャビティは、素材加圧手段によってガイドの素材出口部から押し出される素材の材料が入口部から成形キャビティ内に押し込まれることにより、小径部を形成するものであり、
金型の受け面とガイドの先端面との間に露出する素材の露出部を金型の受け面とガイドの先端面との間で拡径し、大径部を形成するように構成されていることを特徴とする据え込み加工装置。

［１０］ 金型は、大径部形成用成形凹部を有するとともに、該成形凹部の底面が金型の受け面で形成されており、
ガイドの先端部には、金型の成形凹部に対応する成形凸部に形成されるとともに、該成形凸部の先端面がガイドの先端面で形成されている前項９記載の据え込み加工装置。

［１１］ ガイドの先端部には、大径部形成用成形凹部が設けられるとともに、該成形凹部の底面がガイドの先端面で形成されており、
金型は、ガイドの成形凹部に対応する成形凸部を有するとともに、該成形凸部の先端面が金型の受け面で形成されている前項９記載の据え込み加工装置。

本発明は以下の効果を奏する。

［１］の発明では、小径部形成工程と大径部形成工程とを例えば一台の据え込み加工装置により行うことが可能となる。そのため、能率良く加工を行うことができる。

さらに、大径部形成工程では、素材はガイドの挿通孔内に座屈阻止状態に配置されていることから、大径部の形成時に素材が座屈するのが防止されている。そのため、直径が比較的小さな素材を使用することができ、もって、成形圧力の低減化を図ることができるし、金型の耐用寿命を延ばすことができる。

［２］の発明では、大径部形成工程において、素材の露出部の材料を成形凹部内に充填することにより大径部を形成するので、大径部を所定形状に精密に形成することができ。

［３］の発明では、大径部の形成時における成形圧力を低減できる。また、成形凹部内の未充填部に材料を充填することにより、欠肉のない据え込み加工品を製造できる。

［４］及び［５］の発明では、それぞれ上記［２］及び［３］の発明と同様の効果を奏する。

［６］の発明では、小径部形成工程と大径部形成工程とをそれぞれ確実に行うことができる。

［７］の発明では、小径部形成工程と大径部形成工程とを同時に行うので、極めて能率良く加工を行うことができる。

［８］の発明では、軸方向の一端部及び該一端部よりも他端側の部位に、それぞれ小径部及び大径部が形成された据え込み加工品を提供できる。

［９］の発明では、本発明に係る据え込み加工方法に好適に用いることができる据え込み加工装置を提供できる。

［１０］及び［１１］の発明では、大径部を所定形状に精密に形成することができる。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜図７は、本発明の第１実施形態に係る据え込み加工方法及び据え込み加工装置を説明する図である。

図１において、（１０Ａ）は本発明の第１実施形態の据え込み加工装置、（１）は素材である。

図７において、（５Ａ）は、本第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）を用いて製造された据え込み加工品である。この据え込み加工品（５Ａ）の軸方向の一端部には、小径部（６）が形成されている。また、この据え込み加工品（５Ａ）の軸方向の一端部よりも他端側の部位としての他端部には、小径部（６）よりも直径が大きな大径部（７）が形成されている。据え込み加工品（５Ａ）の小径部（６）及び大径部（７）の断面形状は円形状である。また、大径部（７）は、据え込み加工品（５Ａ）の軸部を中心に径方向外側に略円板状に膨出して形成されている。

この据え込み加工品（５Ａ）は、例えば自動車の部品に用いられるものであり、詳述すると、シャフトとフランジとが一体形成されたプーリやギヤ類を製造するためのプリフォームとして用いられるものである。ただし本発明では、据え込み加工品（５Ａ）が上述のものであることに限定されるものではない。

素材（１）は、図１に示すように棒状のものであり、詳述すると真直な中実の丸棒状のものである。素材（１）は金属材からなり、詳述するとアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。素材（１）の断面形状は円形状であり、素材（１）の直径はその軸方向において一定に設定されている。

なお本発明では、素材（１）の材料はアルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、真鍮、銅（その合金を含む）、鉄、鋼材であっても良い。また本発明では、素材（１）の断面形状は円形状であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、四角形状や六角形状等の多角形状であっても良い。また、素材（１）は、例えば、押出材からなるものであっても良いし、プロペルチ法で製作された連続鋳造圧延材等の圧延材からなるものであっても良いし、その他の方法で製作されたものであっても良い。

素材（１）の軸方向の一端部（１ａ）には、該素材（１）の直径よりも小さな小径部（６）が形成され、素材（１）の軸方向の該一端部（１ａ）よりも他端側の部位としての他端部（１ｂ）には、該素材（１）の直径よりも大きな大径部（７）が形成される。

素材（１）の長さは例えば２００〜６００ｍｍの範囲内である。素材（１）の直径は、据え込み加工品（５Ａ）の小径部（６）の直径と大径部（７）の直径との間に設定されており、具体的には例えば２０〜４０ｍｍの範囲内である。

据え込み加工品（５Ａ）の長さは例えば１００〜５００ｍｍの範囲内である。据え込み加工品（５Ａ）の小径部（６）の最小直径は例えば１０〜２０ｍｍの範囲内である。据え込み加工品（５Ａ）の大径部（７）の最大直径は例えば５０〜２００ｍｍの範囲内である。

ただし本発明では、素材（１）の寸法及び据え込み加工品（５Ａ）の各部位の寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではない。例えば、所望する製品の製作に合わせて本発明の目的が達せられるように素材（１）の寸法及び据え込み加工品（５Ａ）の各部位の寸法は設定することができる。

本第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）は、素材（１）の軸方向の一端部（１ａ）と該一端部（１ａ）よりも他端側の部位としての他端部（１ｂ）とに、それぞれ小径部（６）及び大径部（７）を形成するものである。

この据え込み加工装置（１０Ａ）は、ガイド（１１）と、金型（２０）と、素材加圧手段（３０）と、ガイド駆動手段（３５）と、ノックアウトパンチ（４０）とを備えている。

ガイド（１１）は、素材（１）を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔（１２）を有している。この挿通孔（１２）は、ガイド（１１）の後端面の中央部からガイド（１１）の先端面（１３）の中央部に向かって軸方向に貫通して設けられている。したがって、ガイド（１１）の先端面（１３）の中央部には、この挿通孔（１２）の一端開口部からなる素材出口部（１２ａ）が形成されている。

このガイド（１１）は、その挿通孔（１２）内に挿通配置された素材（１）（素材（１）の材料）を、後述する金型（２０）の小径部形成用成形キャビティ（２２）及び大径部形成用成形凹部（２３）内へ案内するものである。

ガイド（１１）の挿通孔（１２）の断面形状は、素材（１）の断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。また、挿通孔（１２）の直径は素材（１）の直径と同寸乃至若干小寸に設定されており、これにより、挿通孔（１２）内に素材（１）が座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通配置されるように挿通孔（１２）が構成されている。

金型（２０）は、受け面（２１）と小径部形成用成形キャビティ（２２）とを有している。

成形キャビティ（２２）は、素材（１）の一端部（１ａ）の断面積を減少させて小径部（６）を形成するものである。

受け面（２１）は、素材（１）の材料を受けるものである。この受け面（２１）の周囲には、該受け面（２１）を包囲するように筒状（詳述すると円筒状）の周壁部（２４）が、受け面（２１）に対して突出して設けられている。これにより、受け面（２１）を底面とする大径部形成用成形凹部（２３）が金型（２０）の端部に形成されている。したがって、成形凹部（２３）の底面は、受け面（２１）で形成されており、即ち受け面（２１）からなる。

また、受け面（２１）の中央部には成形キャビティ（２２）の入口部（２２ａ）が設けられるとともに、この入口部（２２ａ）から金型（２０）の軸方向に延びるように成形キャビティ（２２）が金型（２０）の内部に形成されている。入口部（２２ａ）の直径は、例えば素材（１）の直径に対応して設定されている。

ガイド（１１）の先端面（１３）を含む先端部には、金型（２０）の成形凹部（２３）に対応する成形凸部（１４）が形成されている。この成形凸部（１４）の先端面は、ガイド（１１）の先端面（１３）で形成されており、即ちガイド（１１）の先端面（１３）からなる。この成形凸部（１４）は、金型（２０）の成形凹部（２３）内に適合状態に嵌合するように構成されている。

素材加圧手段（３０）は、ガイド（１１）の挿通孔（１２）内に挿通配置された素材（１）を軸方向に加圧するものである。この素材加圧手段（３０）は、パンチ（３１）と該パンチ（３１）を駆動させるパンチ駆動源（３２）とを有している。そして、パンチ駆動源（３２）の駆動力によってパンチ（３１）を移動させることにより、素材（１）をその他端部（１ｂ）からパンチ（３１）で軸方向に加圧するように構成されている。パンチ駆動源（３２）として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられる。

ガイド駆動手段（３５）は、ガイド（１１）を素材加圧手段（３０）による素材（１）の加圧方向とは反対方向に移動させるものであり、ガイド（１１）に接続されている。このガイド駆動手段（３５）の駆動源として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられる。

ノックアウトパンチ（４０）は、据え込み加工終了後に金型（２０）の成形キャビティ（２２）及び成形凹部（２３）内から据え込み加工品（５Ａ）を押し出すものである。このノックアウトパンチ（４０）は、金型（２０）の成形キャビティ（２２）の底部に配置されている。このノックアウトパンチ（４０）の駆動源（４１）として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられる。

次に、本第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）を用いた据え込み加工方法について以下に説明する。

まず、図１に示すように、ガイド（１１）の先端部の成形凸部（１４）を金型（２０）の成形凹部（２３）内に適合状態に嵌合させる。この嵌合状態において、金型（２０）の受け面（２１）（即ち、成形凹部（２３）の底面）とガイド（１１）の先端面（１３）（即ち、成形凸部（１４）の先端面）との間には隙間は生じていない。

また、素材（１）をガイド（１１）の挿通孔（１２）内に挿通配置するとともに、ガイド（１１）の素材出口部（１２ａ）から突出する素材（１）の一端部（１ａ）を、金型（２０）の成形キャビティ（２２）の入口部（２２ａ）に臨ませて配置する。本実施形態では、素材（１）の一端部（１ａ）は成形キャビティ（２２）の入口部（２２ａ）内に配置されている［配置工程］。なお、必要に応じて素材（１）を予め加熱しておく。

次いで、この状態で、図２に示すように、素材（１）をその他端部（１ｂ）から素材加圧手段（３０）のパンチ（３１）で軸方向に加圧（その加圧方向（Ｐ））することにより、ガイド（１１）の素材出口部（１２ａ）から押し出される素材（１）の材料（詳述すると素材（１）の一端部（１ａ）の材料）を入口部（２２ａ）から成形キャビティ（２２）内に押し込む。これにより、素材（１）の一端部（１ａ）に、素材（１）の直径よりも小さな小径部（６）が形成される［小径部形成工程］。

この小径部形成工程では、素材（１）の一端部（１ａ）の断面積が減少しながら素材（１）の材料は入口部（２２ａ）から成形キャビティ（２２）内に押し込まれる。なお、この小径部（６）の形成方法は、前方押出し加工方法の範疇に入る。

そして、成形キャビティ（２２）内に素材（１）の材料が充満して素材（１）の一端部（１ａ）に小径部（６）が形成されたら（即ち、小径部形成工程の後で）、図３に示すように、引き続き素材（１）をパンチ（３１）で軸方向に加圧しながら、ガイド（１１）を素材（１）の加圧方向（Ｐ）とは反対方向（Ｇ）に移動させる。これにより、図３及び図４に示すように、金型（２０）の受け面（２１）とガイド（１１）の先端面（１３）との間に露出する素材（１）の露出部（２）を、金型（２０）の受け面（２１）とガイド（１１）の先端面（１３）との間で即ち成形凹部（２３）内において拡径し、これにより、素材（１）の露出部（３）の材料を成形凹部（２３）内に充填する。なお、ガイド（１１）の移動速度は、パンチ（３１）の移動速度即ち素材（１）の加圧速度よりも低速に設定されている。

この工程では、素材（１）を軸方向に加圧しながらガイド（１１）を素材（１）の加圧方向（Ｐ）とは反対方向（Ｇ）に移動させることに伴い、素材（１）の露出部（２）の材料は成形凹部（２３）内に逐次充填されていく。また、成形凹部（２３）内の隅部には、素材（１）の露出部（２）の材料が充填されていない未充填部（Ｎ）が残存している。

そして、図４に示すように、素材（１）の露出部（２）の材料が成形凹部（２３）内に、その隅部に材料が充填されていない未充填部（Ｎ）が少し残存する状態に充填されたら、ガイド（１１）を移動を停止する。

その後、図５に示すように、ガイド（１１）をパンチ（３１）の移動方向（即ち、素材（１）の加圧方向（Ｐ））と同じ方向及び同じ速度で移動させることにより、パンチ（３１）とガイド（１１）の先端面（１３）（即ち成形凸部（１４）の先端面）とで成形凹部（２３）内の材料を一緒に加圧する。これにより、成形凹部（２３）内の未充填部（Ｎ）に成形凹部（２３）内の材料を充填し、未充填部（Ｎ）を消滅させて成形凹部（２３）内に材料を完全に充満させる。これにより、素材（１）の他端部（１ｂ）に、素材（１）の直径よりも大きな大径部（７）が形成される［大径部形成工程］。

ここで、ガイド（１１）の先端面（１３）による成形凹部（２３）内の材料の加圧は、ガイド駆動手段（３５）の駆動源を逆駆動させることにより、行われる。

次いで、図６に示すように、ガイド（１１）を金型（２０）から分離し、次いでノックアウトパンチ（４０）によって据え込み加工品（５Ａ）を金型（２０）の成形凹部（２３）及び成形キャビティ（２２）内から押し出すことにより、図７に示した据え込み加工品（５Ａ）が得られる。

こうして得られた据え込み加工品（５Ａ）において、所望する製品の最終形状に形成するための加工やバリ取り加工等の様々な加工がこの据え込み加工後に施される。

而して、上記第１実施形態の据え込み加工方法は、次の利点がある。

この据え込み加工方法では、小径部形成工程と大径部形成工程とを一台の据え込み加工装置（１０Ａ）により行うことができるので、能率良く加工を行うことができる。

さらに、大径部形成工程では、素材（１）はガイド（１１）の挿通孔（１２）内に座屈阻止状態に配置されていることから、大径部（７）の形成時に素材（１）が座屈するのが防止されている。そのため、直径の比較的小さな素材（１）を使用することができ、もって、成形圧力の低減化を図ることができるし、金型（２０）の耐用寿命を延ばすことができる。また、成形圧力の低減化を図ることができることから、ガイド（１１）の挿通孔（１２）とパンチ（３１）との間の隙間（クリアランス）内に素材（１）の材料が浸入することによりパンチ（３１）が挿通孔（１２）内で移動できなくなる不具合を防止できる。

さらに、大径部形成工程では、素材（１）の露出部（２）の材料を成形凹部（２３）内に充填することにより、大径部（７）を形成するから、大径部（７）を所定形状に精密に形成することができる。

さらに、大径部形成工程では、素材（１）の露出部（２）の材料を成形凹部（２３）内に、その隅部に材料が充填されていない未充填部（Ｎ）が残存する状態に充填し、その後、ガイド（１１）の先端面（１３）で成形凹部（２３）内の材料を加圧することにより、成形凹部（２３）内の未充填部（Ｎ）に材料を充填するので、大径部（７）の形成時における成形圧力を低減できる。そのため、金型（２０）の耐用寿命を更に延ばすことができる。また、成形凹部（２３）内の未充填部（Ｎ）に材料を充填することにより、欠肉のない据え込み加工品（５Ａ）を製造できる。

また、この据え込み加工方法では、素材（１）よりも直径が小さい小径部（６）を素材（１）に形成することができるし、また小径部（６）の直径と大径部（７）の直径との差が小さい製品（据え込み加工品（５Ａ））を製造することができる。そのため、製造可能な製品の形状を増大でき、もって、より複雑な形状の製品（据え込み加工品（５Ａ））を製造できる。

また、大径部形成工程を小径部形成工程の後で行うので、小径部形成工程と大径部形成工程とをそれぞれ確実に行うことができる。

なお、上記第１実施形態では、大径部形成工程は小径部形成工程の後で行われているが、本発明では、その他に、小径部形成工程と大径部形成工程とを同時に行っても良い。こうすることにより、極めて能率良く加工を行うことができる。

図８〜図１５は、本発明の第２実施形態に係る据え込み加工方法及び据え込み加工装置を説明する図である。これらの図には、上記第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）の要素と同じ要素には同一の符号が付されている。

図８において、（１０Ｂ）は、本第２実施形態の据え込み加工装置である。

図１５において、（５Ｂ）は、本第２実施形態の据え込み加工装置（１０Ｂ）を用いて製造された据え込み加工品である。この据え込み加工品（５Ｂ）は、上記第１実施形態の据え込み加工品（５Ｂ）と同様に、軸方向の一端部に小径部（６）が形成されるとともに、軸方向の該一端部よりも他端側の部位としての他端部に大径部（７）が形成されたものである。

本第２実施形態の据え込み加工装置（１０Ｂ）の構成について、上記第１実施形態の据え込み加工装置（１０Ａ）とは相違する構成を中心に以下に説明する。

本第２実施形態の据え込み加工装置（１０Ｂ）では、ガイド（１１）の先端面（１３）の周囲には、該先端面（１３）を包囲するように筒状（詳述すると円筒状）の周壁部（１６）が、ガイド（１１）の先端面（１３）に対して突出して設けられている。これにより、ガイド（１１）の先端面（１３）を底面とする大径部形成用成形凹部（１５）がガイド（１１）の先端部に形成されている。したがって、成形凹部（１５）の底面は、ガイド（１１）の先端面（１３）で形成されており、即ちガイド（１１）の先端面（１３）からなる。また、このガイド（１１）の先端面（１３）の中央部に、挿通孔（１２）の一端開口部からなる素材出口部（１２ａ）が設けられている。

金型（２０）は、ガイド（１１）の成形凹部（１５）に対応する成形凸部（２６）を有している。すなわち、金型（２０）の受け面（２１）の周囲には、該受け面（２１）を包囲するように、ガイド（１１）の成形凹部（１５）の周壁部（１６）が嵌合される環状（詳述すると円環状）の溝部（２５）が設けられている。これにより、金型（２０）の受け面（２１）を先端面とする成形凸部（２６）が金型（２０）の端部に形成されている。したがって、成形凸部（２６）の先端面は、金型（２０）の受け面（２１）で形成されており、即ち受け面（２１）からなる。また、この受け面（２１）（即ち、成形凸部（２６）の先端面）の中央部に、成形キャビティ（２２）の入口部（２２ａ）が設けられている。さらに、この受け面（２１）は略皿状に少し窪んでいる。

次に、本第２実施形態の据え込み加工装置（１０Ｂ）を用いた据え込み加工方法について以下に説明する。

まず、図８に示すように、ガイド（１１）の先端部の成形凹部（１５）内に金型（２０）の成形凸部（２６）を嵌合させる。この嵌合状態において、金型（２０）の受け面（２１）（即ち成形凸部（２６）の先端面）とガイド（１１）の先端面（１３）（即ち成形凹部（１５）の底面）との間には僅かに隙間が生じている。この隙間の素材（１）軸方向の長さは、金型（２０）の受け面（２１）とガイド（１１）の先端面（１３）との間に露出する素材（１）の露出部（２）の座屈限界長さ未満に設定されている。

また、素材（１）をガイド（１１）の挿通孔（１２）内に挿通配置するとともに、ガイド（１１）の素材出口部（１２ａ）から突出する素材（１）の一端部（１ａ）を、金型（２０）の成形キャビティ（２２）の入口部（２２ａ）に臨ませて配置する。本実施形態では、素材（１）の一端部（１ａ）は成形キャビティ（２２）の入口部（２２ａ）内に配置されている［配置工程］。また、必要に応じて素材（１）を予め加熱しておく。

次いで、この状態で、小径部形成工程と大径部形成工程とを同時に行う。

すなわち、図９〜図１２に示すように、素材（１）をその他端部（１ｂ）から素材加圧手段（３０）のパンチ（３１）で軸方向に加圧（その加圧方向（Ｐ））しながら、ガイド（１１）を素材（１）の加圧方向（Ｐ）とは反対方向（Ｇ）に移動させる。これにより、金型（２０）の受け面（２１）とガイド（１１）の先端面（１３）との間に露出する素材（１）の露出部（２）を成形凹部（１５）内で拡径すると同時に、ガイド（１１）の素材出口部（１２ａ）から押し出される素材（１）の材料（詳述すると、素材（１）の一端部（１ａ）の材料）を入口部（２２ａ）から成形キャビティ（２２）内に押し込む［大径部形成工程及び小径部形成工程］。

この工程では、図９〜図１２に示すように、成形キャビティ（２２）内への材料の充填よりも成形凹部（１５）内への材料の充填の方が優先して進行する。

成形キャビティ（２２）内に材料が充填され、ガイド（１１）の移動を停止した際に成形凹部（１５）内に材料が充満されている場合には、図１４に示した工程に進む。一方、図１２に示すように成形凹部（１５）内に、その隅部に材料が充填されていない未充填部（Ｎ）が少し残存する状態に材料が充填されている場合は、図１３に示した工程に進む。

図１３に示した工程では、ガイド（１１）をパンチ（３１）の移動方向（即ち、素材（１）の加圧方向（Ｐ））と同じ方向及び同じ速度で移動させることにより、パンチ（３１）とガイド（１１）の先端面（１３）（即ち成形凹部（１５）の底面）とで成形凹部（１５）内の材料を一緒に加圧する。これにより、成形凹部（１５）内の未充填部（Ｎ）に成形凹部（１５）内の材料を充填し、未充填部（Ｎ）を消滅させて成形凹部（１５）内に材料を完全に充満させる。これにより、素材（１）の他端部（１ｂ）に大径部（７）が形成される。

次いで、図１４に示すように、ガイド（１１）を金型（２０）から分離し、次いでノックアウトパンチ（４０）によって据え込み加工品（５Ｂ）を金型（２０）の成形キャビティ（２２）内から押し出すことにより、図１５に示した据え込み加工品（５Ｂ）が得られる。

而して、本第２実施形態の据え込み加工方法によれば、小径部形成工程と大径部形成工程とを同時に行うので、極めて能率良く加工を行うことができる。

なお、上記第２実施形態では、小径部形成工程と大径部形成工程とは同時に行われているが、本発明では、その他に、大径部形成工程を小径部形成工程の後で行っても良い。

以上で本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。

例えば、上記実施形態では、素材加圧手段（３０）はパンチ（３１）を有するものであるが、本発明では、素材加圧手段（３０）は、例えば、駆動ローラによって素材（１）を軸方向に加圧するように構成されたものであっても良いし、その他の加圧手段であっても良い。

また本発明では、素材（１）に大径部（７）を形成する部位は、必ずしも素材（１）の他端部（１ｂ）であることを要せず、その他に、例えば、素材（１）の軸方向中間部であっても良い。

また発明では、ガイド（１１）や金型（２０）は、必ずしも成形凸部（１４、２６）や成形凹部（１５、２３）を有することを要しない。すなわち、本発明の据え込み加工方法は、上記実施形態に示したように素材（１）の露出部（２）を成形凹部（１５、２３）内で拡径する拘束据え込み加工法であっても良いし、素材（１）の露出部（２）を金型（２０）の受け面（２１）とガイド（１１）の先端面（１３）との間で非拘束状態で拡径する自由据え込み加工方法であっても良い。

本発明は、素材の軸方向の一端部及び該一端部よりも他端側の部位に、それぞれ小径部及び大径部を形成する据え込み加工方法及びそれに用いられる据え込み加工装置に利用可能である。

本発明の第１実施形態の据え込み加工装置を示す、素材を加工する前の状態における据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形キャビティ内に素材の材料を充填した状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形凹部内に素材の材料を充填する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形凹部内に素材の材料を充填した状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形凹部内の材料を加圧した状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型から据え込み加工品を取り出す途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 同据え込み加工装置を用いて製作された据え込み加工品の斜視図である。 本発明の第２実施形態の据え込み加工装置を示す、素材を加工する前の状態における据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形キャビティ及び成形凹部内に素材の材料を充填する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形キャビティ及び成形凹部内に素材の材料を更に充填する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形キャビティ及び成形凹部内に素材の材料を更に充填する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形キャビティ及び成形凹部内に素材の材料を充填した状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型の成形キャビティ及び成形凹部内の材料を加圧した状態における同据え込み加工装置の断面図である。 金型から据え込み加工品を取り出す途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 同据え込み加工装置を用いて製作された据え込み加工品の斜視図である。

符号の説明

１…素材
１ａ…一端部
１ｂ…他端部
２…露出部
５Ａ、５Ｂ…据え込み加工品
６…小径部
７…大径部
１０Ａ、１０Ｂ…据え込み加工装置
１１…ガイド
１２…挿通孔
１２ａ…素材出口部
１３…先端面
１４…成形凸部
１５…成形凹部
１６…周壁部
２０…金型
２１…受け面
２２…成形キャビティ
２２ａ…入口部
２３…成形凹部
２４…周壁部
２５…溝部
２６…成形凸部
３０…素材加圧手段
３１…パンチ
３５…ガイド駆動手段
４０…ノックアウトパンチ
Ｎ…未充填部

Claims (11)

1. 素材の軸方向の一端部及び該一端部よりも他端側の部位に、それぞれ小径部及び大径部を形成する据え込み加工方法であって、
   直径が小径部の直径と大径部の直径との間に設定された棒状素材と、
   素材を座屈阻止状態に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
   小径部形成用成形キャビティ及び受け面を有するとともに、受け面に成形キャビティの入口部が設けられた金型と、を用い、
   素材をガイドの挿通孔内に配置するとともに、ガイドの素材出口部から突出する素材の一端部を金型の成形キャビティの入口部に臨ませて配置する配置工程と、
   前記配置工程の後で、素材を軸方向に加圧することにより、ガイドの素材出口部から押し出される素材の材料を入口部から成形キャビティ内に押し込み、小径部を形成する小径部形成工程と、
   前記配置工程の後で、素材を軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、金型の受け面とガイドの先端面との間に露出する素材の露出部を受け面とガイドの先端面との間で拡径し、大径部を形成する大径部形成工程と、
   を含むことを特徴とする据え込み加工方法。
2. 金型は、大径部形成用成形凹部を有するとともに、該成形凹部の底面が金型の受け面で形成されており、
   ガイドの先端部には、金型の成形凹部に対応する成形凸部が形成されるとともに、該成形凸部の先端面がガイドの先端面で形成されており、
   前記大径部形成工程では、素材の露出部を金型の受け面とガイドの先端面との間で拡径することにより、素材の露出部の材料を成形凹部内に充填し、大径部を形成する請求項１記載の据え込み加工方法。
3. 前記大径部形成工程では、素材の露出部の材料を成形凹部内に、その隅部に材料が充填されていない未充填部が残存する状態に充填し、その後、成型凹部内の未充填部に材料が充填されるように成形凹部内の材料をガイドの先端面で加圧することにより、大径部を形成する請求項２記載の据え込み加工方法。
4. ガイドの先端部には、大径部形成用成形凹部が設けられるとともに、該成形凹部の底面がガイドの先端面で形成されており、
   金型は、ガイドの成形凹部に対応する成形凸部を有するとともに、該成形凸部の先端面が金型の受け面で形成されており、
   前記大径部形成工程では、素材の露出部を金型の受け面とガイドの先端面との間で拡径することにより、素材の露出部の材料を成形凹部内に充填し、大径部を形成する請求項１記載の据え込み加工方法。
5. 前記大径部形成工程では、素材の露出部の材料を成形凹部内に、その隅部に材料が充填されていない未充填部が残存する状態に充填し、その後、成型凹部内の未充填部に材料が充填されるように成形凹部内の材料をガイドの先端面で加圧することにより、大径部を形成する請求項４記載の据え込み加工方法。
6. 前記大径部形成工程を前記小径部形成工程の後で行う請求項１〜５のいずれかに記載の据え込み加工方法。
7. 前記小径部形成工程と前記大径部形成工程とを同時に行う請求項１〜５のいずれかに記載の据え込み加工方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の据え込み加工方法により製造された据え込み加工品。
9. 棒状素材の軸方向の一端部及び該一端部よりも他端側の部位に、それぞれ小径部及び大径部を形成する据え込み加工装置であって、
   棒状素材を座屈阻止状態に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
   素材の一端部の断面積を減少させて小径部を形成する小径部形成用成形キャビティ、及び受け面を有するとともに、受け面に成形キャビティの入口部が設けられた金型と、
   ガイドの挿通孔内に配置された素材を軸方向に加圧する素材加圧手段と、
   ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
   を備え、
   金型の成形キャビティは、素材加圧手段によってガイドの素材出口部から押し出される素材の材料が入口部から成形キャビティ内に押し込まれることにより、小径部を形成するものであり、
   金型の受け面とガイドの先端面との間に露出する素材の露出部を金型の受け面とガイドの先端面との間で拡径し、大径部を形成するように構成されていることを特徴とする据え込み加工装置。
10. 金型は、大径部形成用成形凹部を有するとともに、該成形凹部の底面が金型の受け面で形成されており、
    ガイドの先端部には、金型の成形凹部に対応する成形凸部に形成されるとともに、該成形凸部の先端面がガイドの先端面で形成されている請求項９記載の据え込み加工装置。
11. ガイドの先端部には、大径部形成用成形凹部が設けられるとともに、該成形凹部の底面がガイドの先端面で形成されており、
    金型は、ガイドの成形凹部に対応する成形凸部を有するとともに、該成形凸部の先端面が金型の受け面で形成されている請求項９記載の据え込み加工装置。
    

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