JP4946630B2

JP4946630B2 - 皮剥装置

Info

Publication number: JP4946630B2
Application number: JP2007140594A
Authority: JP
Inventors: 伸英星野
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-05-28
Also published as: JP2008290220A

Description

本発明は、例えば、ＮｂやＴａなどの軟質の金属あるいはこれらの合金からなる線材の表皮全体を連続して切削するための皮剥装置に関する。

一般に、鋼材やステンレス鋼などの比較的硬質な線材の表皮を連続して皮剥き（切除）する工程では、係る線材の外径よりもやや小径で且つ入口側にリング形の刃物を付けた貫通孔を有する皮剥ダイスに、上記線材を強制的に通過させることで行われている。係る皮剥ダイスは、工具鋼や超硬などの比較的硬質の素材からなるが、長尺な線材を連続して通しつつ皮剥きするため、焼け付きを生じるとその寿命が低下し、且つ皮剥きされた線材表面の品質が低下する。
上記皮剥ダイスの焼け付きを防ぐため、潤滑冷却剤などを線材と一緒にして、皮剥ダイスに通過させる皮剥方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−１０２９１６号公報（第１〜４頁、第１〜３図）

ところで、ＮｂやＴａなどの軟質の金属からなる線材の表皮を、前記同様の皮剥ダイスを用いて皮剥きする場合、リング形の刃物によって削り取られた線材の表皮は、ほぼ径方向に延びる切削屑となる。この際、線材の材料が軟質であるため、形成される切削屑の基部が線材の円周方向に沿って繋がり易く、且つその直前の位置で線径が部分的に縮小して断線するおそれがあった。このため、軟質の金属やその合金からなる線材を、確実に連続して効率良く皮剥きすることが安定して行えない、という問題があった。

本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、例えば、ＮｂやＴａなどの軟質の金属またはこれらの合金からなる線材の表皮を、断線を生じることなく、確実且つ安定して連続した皮剥きができる皮剥装置を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、皮剥ダイスの直前に線材の表皮を所定の皮剥ダイスで皮剥きし、且つ切削された軟質の切削屑を、ほぼ径方向に過度に成長させることなく、順次細かく破砕することに着想して成されたものである。
即ち、本発明の皮剥装置（請求項１）は、軟質金属またはその合金からなる線材の表皮を連続して切削する皮剥きに用いられ、係る線材を入口側に円形の刃先部を有する貫通孔に通過させて、係る線材の表皮を切削する皮剥ダイスと、係る皮剥ダイスにおける上記線材の供給方向の上流側に回転可能に配置されていると共に、先端が尖った先細形状であり、係る先端が上記ダイスの貫通孔の入口側に接近し、且つ基端が係る先端よりも線材の供給方向の上流側に位置するように、傾斜している切削屑ブレーカと、を備え、該切削屑ブレーカの先端と上記皮剥ダイスとの間の距離は、３〜６ｍｍである、ことを特徴とする。

これによれば、軟質金属などからなり軸方向に沿って供給される線材を、皮剥ダイスの貫通孔に通過させる際に、係る線材の表皮がほぼ径方向で且つ供給方向と反対側に向かって拡がる複数の切削屑が生じる。係る複数の切削屑は、ほぼ帯状に成長し始めた直後に、皮剥ダイスに対し、線材の供給方向の上流側から傾斜して接近する切削屑ブレーカによって、多数の細かな切削屑に破砕される。このため、上記線材の表面を傷付けて表面品質を損なわず、且つ断線を生じることなく、確実に皮剥きができるので、皮剥工程の歩留まりを高めることが可能となる。
しかも、前記切削屑ブレーカの先端と前記皮剥ダイスとの間の距離を３〜６ｍｍとしたので、ほぼ径方向に沿ってほぼ帯状に成長し始めた直後の複数の切削屑を、直ちに前記切削屑ブレーカに衝突させて、多数の細かな切削屑に確実に破砕することができる。
尚、前記軟質金属には、ＮｂまたはＴａが含まれ、前記合金には、ＮｂおよびＴａの少なくとも一方をベースとする合金のほか、Ｎｂ−Ｔａ系合金も含まれる。
また、前記線材は、直径１０ｍｍ以下であるが、これよりも太径の棒材なども含まれる。
更に、前記切削屑ブレーカは、１個のみからなるほか、後述するように、２個または３個以上を配置する形態としても良い。
加えて、前記距離（３〜６ｍｍ）は、前記線材の供給方向に沿った切削屑ブレーカの先端と皮剥ダイスとの間の距離であって、両者間の最短距離ではない。

また、本発明には、前記皮剥ダイスのすくい角は、１０〜４０度である、皮剥装置（請求項２）も含まれる。
これによれば、前記線材の表皮を深剃りすることなく、薄肉でほぼ径方向に薄く帯状に拡がる複数の切削屑が生じるので、係る複数の切削屑がほぼ帯状に成長し始めた直後に、切削屑ブレーカによって、多数の細かな切削屑に容易に破砕することができる。このため、前記線材の断線を生じることなく、所望の皮剥きを効率良く行うことが可能となる。
尚、前記すくい角が１０度未満では、線材の表皮を切除して生じる切削屑が線材よりの基部で円周状に繋がって破砕性が低下する。一方、４０度を超えると、皮剥ダイスの刃先部の厚みが過度に薄くなるので、当該皮剥ダイスの刃先部の付近を破損させるおそれがある。これらを防ぐため、すくい角の範囲を前記の通りとした。望ましいすくい角の範囲は、２０〜３０度である。

更に、本発明には、前記切削屑ブレーカは、細長い三角錐、四角錐、または多角錐形状を呈し、少なくとも１つの稜線を前記皮剥ダイス側に向けて突出させている、皮剥装置（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記線材が皮剥ダイスの貫通孔に通過する際に、係る線材の表皮がほぼ径方向で且つ供給方向と反対側に向かってほぼ帯状に成長する複数の切削屑を、細長い三角錐、四角錐、または多角錐形状を呈する切削屑ブレーカの稜線の付近が衝突する。その結果、ほぼ帯状に成長し始めた直後の複数の切削屑を、多数の細かな切削屑に確実に破砕することができる。

また、本発明には、前記切削屑ブレーカは、２個または３個以上であり、前記傾斜した姿勢で配置されている、皮剥装置（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記皮剥ダイスによってほぼ帯状に成長し始めた直後の複数の切削屑を、複数の切削屑ブレーカに衝突させて、一層迅速で且つ微細な切削屑に確実に破砕することができる。

尚、前記距離が３ｍｍ未満では、切削屑ブレーカの先端が皮剥ダイスに接近し過ぎ、線材の表皮から切除された切削屑が帯状に延びる前に上記ブレーカの先端に衝突するため、微細になった多数の切削屑が皮剥き直前の線材に接触するおそれがある。一方、上記距離が６ｍｍ超になると、線材の表皮から帯状に延びた複数の切削屑に、切削屑ブレーカの先端が衝突しにくくなる。これらを防ぐため、係る距離の範囲を前記のように定めたものである。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の皮剥装置１の要部を示す断面図、図２は、係る皮剥装置１を示す図１の左側面図である。尚、図１中にて右向きの太い矢印で示すように、皮剥きすべき線材の供給方向である図示で左側を上流側、右側を下流側と称する。
皮剥装置１は、図１に示すように、例えばＮｂ（軟質金属）からなる断面円形の線材Ｗ１の表皮を皮剥きする皮剥ダイス２と、これを保持するホルダ４と、皮剥ダイス２における上記線材Ｗ１の供給方向の上流側に接近して配置された一対の切削屑ブレーカ１０と、を含んでいる。

上記皮剥ダイス２は、例えば、ＷＣなどの超硬や、ケイ素−炭化珪素、またはＣｒ−炭化アルミナなどのサーメットからなり、全体がほぼ円錐形を呈すると共に、その中心部を貫通するテーパ付きの貫通孔３の入口側に、円形の刃先部ｃを有している。また、図１に示すように、皮剥ダイス２のすくい角θ１は、１０〜４０度、望ましくは２０〜３０度であり、且つその逃げ角θ２は、約３〜１０度である。
また、図１に示すように、ホルダ４は、中心部を貫通する貫通孔５の上流側に刃先部ｃを突出させた皮剥ダイス２を保持している共に、貫通孔５の下流側には、テーパ付きの貫通孔６が同軸で連続している。係るホルダ４の下流側に隣接して、貫通孔８を有するほぼ円筒形のガイド７が配置されている。

更に、皮剥ダイス２、ホルダ４、ガイド７は、それらの貫通孔３，５，６，８を同軸にして、円筒形のケース９の内側に保持されている。係るケース９の周囲には、複数のベアリングｂを介して、フレーム１６が回転可能に支持されている。
図１，図２に示すように、フレーム１６の上流側の端面１７には、一対のアングル１４がそれらの垂直片１５を介して、互いに対称に取り付けられている。各アングル１４において、互いに対向する内側面には、一対の切削屑ブレーカ１０が下流側に傾斜した姿勢で且つ対称に取り付けられている。尚、各アングル１４の垂直片１５とケース９などとの間には、隙間ｓが位置している。

切削屑ブレーカ１０は、例えば、鋼材を切削加工したもので、全体が細長い三角錐を呈し、各アングル１４の内側面に取り付けられる太い基端１２と、皮剥ダイス２の貫通孔３の入口（刃先部ｃ）側に傾斜して接近する尖った先端１１と、を備えている。係る切削屑ブレーカ１０が有する三つの稜線のうち、一つの稜線１３は、皮剥ダイス２の貫通孔３の入口側に向けて突出している。係る切削屑ブレーカ１０の中心軸は、図１中の水平線に対して、約４０〜７０度の範囲で傾斜している。
尚、図１中で示すように、切削屑ブレーカ１０の先端１１と皮剥ダイス２との間における線材Ｗ１の供給方向に沿った距離Ｌは、３〜６ｍｍの範囲に設定されている。また、切削屑ブレーカ１０は、アングル１４およびフレーム１６と共に回転可能とされている。

図３は、皮剥装置１によって、Ｎｂからなる線材Ｗ１の表皮を皮剥きする状態を示す概略図、図４は、その皮剥き部付近を示す拡大図、図５は、図４中のＸ−Ｘ線に矢視に沿った線材Ｗ１の表皮きを状態を示す模式的な概略図である。尚、図３においても、同図中の右向きの太い矢印で示すように、皮剥きすべき線材Ｗ１の供給方向である図示で左側を上流側、右側を下流側と称する。
予め、切削屑ブレーカ１０は、フレーム１６と共に約１０００ｒｐｍで回転している。図３中の太い矢印で示すように、上流側から軸方向に沿って供給されたＮｂからなる線材Ｗ１は、高速回転する一対の切削屑ブレーカ１０における先端１１，１１間を通過した直後に、皮剥ダイス２における貫通孔３の入口側に到達する。その際に、皮剥ダイス２の刃先部ｃによって、線材Ｗ１の表皮全体が、約０．０５〜０．１０ｍｍと比較的薄いの厚み（切削代）で連続して切削（皮剥き）される。係る薄さによって、後述する破砕が容易となる。

尚、線材Ｗ１がある程度の引張強度を有していれば、約０．１ｍｍ程度の切削代を取ることも可能である。また、線材Ｗ１の表皮が皮剥きされて細径となった線材Ｗ２は、皮剥ダイス２、ホルダ４、ガイド７の貫通孔３，５，６，８の中心部を下流側に送給される。
図４に示すように、例えば、直径が６ｍｍで約３０〜６０ｍ／分の供給速度で供給されたＮｂの線材Ｗ１は、皮剥ダイス２における貫通孔３の入口側に位置する刃先部ｃによって、表皮全体が前述した薄い厚みで連続して皮剥きされる。尚、皮剥ダイス２の刃先部ｃ付近には、予め、冷却潤滑剤が連続して供給されている。
線材Ｗ１の供給方向の先端部が、皮剥ダイス２の刃先部ｃに到達した際には、図５の左側で示すように、係る線材Ｗ１の円周方向に沿った表皮全体が所要の厚みで皮剥きされ、ほぼ帯状を呈する複数の切削屑（通称、ダライ）ｄ１が、ほぼ放射（径）方向で且つ上流側に向かって斜めに成長する。

この際、皮剥ダイス２のすくい角θ１が１０〜４０度（望ましくは、２０〜３０度）であるため、刃先部ｃが線材Ｗ１の表皮から内部に過度に深く進入する深剃りとならない。その結果、線材Ｗ１の断線を確実に防ぐことができる。即ち、すくい角θ１が小さ過ぎて、切削屑ｄ１が線材Ｗ２寄りの基部で円周方向に繋がる事態を防げ、且つすくい角θ１が大き過ぎて、刃先部ｃ付近が破損する事態も防止できる。
更に、皮剥ダイス２の刃先部ｃによって、線材Ｗ１の表皮の全体から薄く皮剥きされ、ほぼ帯状を呈して細長く延びる複数の切削屑ｄ１は、ほぼ放射方向で且つ上流側に向かって成長し始める。その直後において、高速回転する切削屑ブレーカ１０の先端１１と皮剥ダイス２との距離Ｌが、３〜６ｍｍと短いため、図４および図５の右側に示すように、複数の切削屑ｄ１は、一対の切削屑ブレーカ１０における先端１１および係る先端１１寄りの稜線１３付近に衝突する。

その結果、約０．０５〜０．１０ｍｍの薄い厚みで成長して延びた帯状の切削屑ｄ１は、それぞれの先端部から多数の微細な切削屑ｄ２に破砕された後、飛散して本装置１の外側に排出される。このため、ほぼ帯状に成長して延びた切削屑ｄ１が、供給される線材Ｗ１の円周方向に沿ってリング形状になって絡んだり、線材Ｗ１の表皮を不用意に傷付ける事態を防止できるので、いわゆるダライ（切削屑）詰まりを生じることなく、スムースな皮剥きが可能となる。
因みに、直径が６ｍｍで約５０ｍ／分の供給速度で供給したＮｂの線材Ｗ１を、すくい角θ１が１０，２０，３０，４０度別の皮剥ダイス２に切削代０．１０ｍｍとなるように個別に供給して皮剥きし、前記距離Ｌ３，４，５，６ｍｍごとの位置に、１０００ｒｐｍで回転する切削屑ブレーカ１０の先端１１を配置した。
その結果、何れの皮剥きのケースでも、複数の切削屑ｄ１が、線材Ｗ１の表皮から放射状で且つ供給方向の上流側にほぼ帯状に延びた後、切削屑ブレーカ１０の先端１１付近に衝突して、多数の微細な切削屑ｄ２となって、周囲に飛散した。
従って、軟質金属のＮｂからなる線材Ｗ１を断線させずに、その表皮全体を所要の厚みで連続して皮剥きできるので、所望の直径とされた線材Ｗ２を、効率良く確実に得ることができる。

図６は、前記皮剥装置１と異なる形態の皮剥装置１ａにおける前記図２と同様な側面図である。係る皮剥装置１ａも、前記同様の皮剥ダイス２、ホルダ４、ガイド７、ケース９、およびフレーム１６を有している。係る皮剥装置１ａが前記皮剥装置１と相違するのは、図６に示すように、フレーム１６の上流側の端面１７に、３つのアングル１４を介して、３個の切削屑ブレーカ１０を、供給される線材Ｗ１の軸心に対して互いに対称に配置している。
係る皮剥装置１ａは、３個の切削屑ブレーカ１０を有するため、前述した線材Ｗ１の皮剥きの際に、表皮の全体からほぼ帯状に成長する複数の切削屑ｄ１を、ほぼ放射方向で且つ上流側に向かって成長し始めた直後に、それらの先端部から多数の微細な切削屑ｄ２に、一層速く且つ細かに破砕することが可能となる。

尚、本発明は、前述したような各形態に限定されるものではない。
例えば、本発明の皮剥装置により皮剥きする対象は、Ｎｂ合金からなる線材や、Ｔａまたはそれらの合金などからなる線材としても良い。
また、前記切削屑ブレーカ１０は、１個のみをフレーム１６の上流側の端面１７に取り付けても良い。
更に、切削屑ブレーカは、四角錐または五角錐以上の多角錐形状とし、皮剥ダイス側に１つまたは２つ以上の稜線１３が突出する形態としても良い。

また、切削屑ブレーカは、供給される前記線材Ｗ１の軸心に対して傾斜するだけの姿勢に限らず、基端１２に対してその先端１１が、更に線材Ｗ１の径方向に沿って若干傾斜したり、あるいは僅かに湾曲する形態としても良い。
更に、切削屑ブレーカは、供給される前記線材Ｗ１の径方向に沿って、その取り付け位置が調整可能とされた形態としても良い。
加えて、切削屑ブレーカの内部にも、冷却潤滑剤の供給路を形成し、その先端１１から皮剥ダイス２の刃先部ｃ付近に、上記潤滑剤を噴射可能としても良い。

本発明の皮剥装置を示す断面図。上記皮剥装置の要部を示す側面図。上記皮剥装置によって線材Ｗを皮剥きする状態を示す概略図。図３中の皮剥き部付近を示す拡大図。図４中のＸ−Ｘ線に矢視に沿った線材の表皮きを状態を示す模式的な概略図。異なる形態の皮剥装置を示す図２と同様な側面図。

符号の説明

１，１ａ…皮剥装置
２…………皮剥ダイス
３…………貫通孔
１０………切削屑ブレーカ
１１………先端
１２………基端
１３………稜線
ｃ…………刃先部
θ１………すくい角
Ｗ１………線材
Ｌ…………距離

Claims

軟質金属またはその合金からなる線材の表皮を連続して切削する皮剥きに用いられ、
上記線材を入口側に円形の刃先部を有する貫通孔に通過させて、係る線材の表皮を切削する皮剥ダイスと、
上記皮剥ダイスにおける上記線材の供給方向の上流側に回転可能に配置されていると共に、先端が尖った先細形状であり、係る先端が上記ダイスの貫通孔の入口側に接近し、且つ基端が係る先端よりも線材の供給方向の上流側に位置するように、傾斜している切削屑ブレーカと、を備え、
上記切削屑ブレーカの先端と上記皮剥ダイスとの間の距離は、３〜６ｍｍである、
ことを特徴とする皮剥装置。
前記皮剥ダイスのすくい角は、１０〜４０度である、
ことを特徴とする請求項１に記載の皮剥装置。
前記切削屑ブレーカは、細長い三角錐、四角錐、または多角錐形状を呈し、少なくとも１つの稜線を前記皮剥ダイス側に向けて突出させている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の皮剥装置。
前記切削屑ブレーカは、２個または３個以上であり、前記傾斜した姿勢で配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の皮剥装置。