JP5468542B2 - ロータの製造方法 - Google Patents
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Description
衝撃部材を前記余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記ベーン溝が一端側に開放されたロータを得る余肉部除去工程とを含むことを特徴とするロータの製造方法。
前記余肉部除去工程において、前記ロータ素材を前記亀裂に沿って破断させるようにした前項1〜4のいずれか1項に記載のロータの製造方法。
前記ベーン溝形成用型を前記鍛造素材に打ち込む際に、前記鍛造素材の一端面におけるベーン溝形成予定部に対応する領域に背圧を付与するようにした前項1〜6のいずれか1項に記載のロータの製造方法。
前記鍛造加工において、前記ロータ素材における前記ロータ部に軸心方向に沿うシャフト孔が設けられるとともに、前記ロータ部の一端面に、前記シャフト孔の一端側を閉塞するシャフト孔側余肉部が一端側に膨出するように一体に形成され、
前記余肉部除去工程において、シャフト孔側衝撃部材を前記シャフト孔側余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記シャフト孔が一端側に開放されるようにした前項1〜7のいずれか1項に記載のロータの製造方法。
前記シャフト孔形成用型を前記鍛造素材に打ち込む際に、前記鍛造素材の一端面におけるシャフト孔形成予定部に対応する領域に背圧を付与するようにした前項8または9にに記載のロータの製造方法。
前記鍛造加工において、前記ロータ素材における前記ロータ部に軸心方向に沿うシャフト孔が設けられるとともに、前記ロータ部の一端面に、前記シャフト孔の一端側を閉塞するシャフト孔側余肉部が一端側に膨出するように一体に形成され、
前記余肉部除去工程において、シャフト孔側衝撃部材を前記シャフト孔側余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記シャフト孔が一端側に開放されるようにし、
前記鍛造加工によるロータ素材において、前記シャフト孔の一端面が、前記シャフト孔側余肉部に到達せず、前記ロータ部の一端面よりも内側に配置される前項11〜15のいずれか1項に記載のロータの製造方法。
衝撃部材を前記余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記ベーン溝を一端側に開放させるようにしたことを特徴とするロータ素材の余肉部除去方法。
前記ロータ素材の前記ベーン溝にその他端側開口部から打ち込んで、前記余肉部を一端側へ打ち抜いて除去することにより、前記前記余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記ベーン溝を一端側に開放させる打ち抜きパンチを備えたことを特徴とするロータ素材の余肉部除去装置。
まず始めにこの発明の第1実施形態によって製造されるロータ(R)の構成について説明する。図4に示すように、ロータ(R)は、中心にシャフトを貫通させるシャフト孔としてのセンター孔(3)を有する概略円柱体であり、外周面には溝底が断面円形に拡大された5つのベーン溝(4)が設けられている。これらのベーン溝(4)は、円柱体の軸線に平行で両端面に貫通し、前記センター穴(3)に偏心して内方に切り込むように設けられている。また、図5に示すように、前記ベーン溝(4)のオフセット量(U)は、溝幅方向の中心線(L1)と、この中心線(L1)と平行でロータ(R)の軸線を通る直線(L2)との距離で表される。
図9に示すように、本実施形態においてロータの製造方法は、主として、切断工程、質量選別工程、鍛造工程、ポンチング工程、熱処理工程および検査工程を含み、これらの工程を経た後、ロータ製品として出荷される。
図1,2A〜Dは第1実施形態の鍛造加工に用いられる鍛造装置としての鍛造用金型を示す図、図3はこの鍛造用金型によって鍛造されるロータ素材(1)を示す図である。
図14はポンチング加工工程(余剰部除去工程)に用いられる余剰部除去装置としてのポンチング装置(ダイセット)を概略的に示す断面図である。同図に示すように、このポンチング装置は、下金型(8)と、上金型(9)とを備え、後に詳述するように、パンチング処理によってロータ素材(1)から余肉部(5)(6)を打ち抜いて除去できるようになっている。
上記実施形態においては、余肉部(5)(6)を、ロータ部(2)の一端面(2a)から膨出する膨出部によって構成し、その余肉部(5)(6)の内部における一端面(2a)よりも外側の位置までセンター孔(3)およびベーン溝(4)を形成する場合を例に挙げて説明したが、本発明においては、必ずしも、センター孔(3)およびベーン溝(4)の一端面(3a)(4a)をロータ部(2)の一端面(2a)よりも外側まで形成する必要はない。
図21〜26はこの発明の第2実施形態における鍛造加工によって得られるロータ素材(1)を示す図である。これらの図に示すように、本第2実施形態において、ロータ素材(1)は、ロータ部(2)と、余肉部(5)(6)とにより構成されるものであり、ロータ部(2)には、余肉部(5)(6)が含まれない。
図1および図2に示した鍛造用金型(10)(30)を用いて図3に示すロータ素材(1)を鍛造した。前記ロータ素材(1)は、図4に示すアルミニウム合金製ロータ(R)を製作するための素材である。
第1副荷重(F1)の初期荷重:32.9MPa(4.0kg/mm2 )
第2副荷重(F2)の初期荷重:44.1MPa(4.5kg/mm2 )
こうして得られたロータ素材(1)を、上記図14に示すポンチング装置を用いて、余肉部(5)(6)を除去してロータ(R)とした。
表1に示すように、余肉部(5)(6)の破断長(D3)(D4)を「0」に設定した以外は、上記実施例1と同様に、ロータ(R)を製作した。
〔比較例1〕
表1に示すように、余肉部(5)(6)の破断長(D3)(D4)を「−2mm」に設定した以外は、上記実施例と同様に、ロータ(R)を製作した。
〔比較例2〕
表1に示すように、余肉部(5)(6)の破断長(D3)(D4)を「−2mm」に設定し、余肉部外周のクリアランス(D5)(D6)を「2mm」に設定した以外は、上記実施例と同様にロータ(R)を製作した。
〔評価〕
表1に示すように、実施例1,2の製法では、鍛造加工時に、余肉部(5)(6)が不用意に破断したり脱落することがなく、滞りなく、加工することができた。
〔試験例1〜7〕
センター孔(3)側の曲率半径(r3)(r3a)が、表2に示す値となるように調整した以外は、上記実施例1と同じ条件で、ロータを作製した。そして内バリ、凸バリ(図26参照)についての評価を行った。その結果を表2に併せて示す。
2:ロータ部
2a:一端面
3:センター孔(シャフト孔)
3a:一端面
4:ベーン溝
4a:一端面
5,6:余肉部
5a:閉塞部
5b:周壁部
7:亀裂
13:羽根部(ベーン溝形成用型)
97,98:打ち込みパンチ
D3,D4:端面差
D5,D6:径差
R:ロータ
T5:閉塞部肉厚
W:鍛造素材
Claims (20)
- 外周部に軸心方向に沿うベーン溝が周方向に間隔をおいて複数設けられた円柱状のロータ部と、そのロータ部の一端面に一端側に膨出するように一体に形成されるとともに、前記ロータ部における一端面よりも一端側に形成され、かつ前記ベーン溝の一端側を閉塞する余肉部とを有するロータ素材を得る鍛造工程と、
衝撃部材を前記余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記ベーン溝が一端側に開放されたロータを得る余肉部除去工程とを含み、
前記余肉部除去工程においては、前記ロータ素材の前記ベーン溝にその他端側開口部から、衝撃部材としての打ち抜きパンチを打ち込んで、そのパンチによって前記余肉部を一端側に打ち抜いて除去するようにしたことを特徴とするロータの製造方法。 - 前記余肉部の内部まで前記ベーン溝が形成される請求項1に記載のロータの製造方法。
- 前記余肉部は、前記ベーン溝の周側面を閉塞する周壁部を有し、前記余肉部除去工程において、前記余肉部をその周壁部で破断させて除去するようにした請求項2に記載のロータの製造方法。
- 前記余肉部のうち、先端から前記ベーン溝の一端面までの寸法を、閉塞部の厚みとしたとき、その閉塞部の厚みが3〜10mmに設定される請求項2または3に記載のロータの製造方法。
- 前記鍛造工程において、円柱状の鍛造素材の他端面から、ベーン溝形成用型を相対的に打ち込んで、他端面から一端面にかけて前記ベーン溝を形成する一方、
前記ベーン溝形成用型を前記鍛造素材に打ち込む際に、前記鍛造素材の一端面におけるベーン溝形成予定部に対応する領域に背圧としての副荷重を付与するようにした請求項1〜4のいずれか1項に記載のロータの製造方法。 - 前記鍛造工程において、前記副荷重を調整することにより、前記余肉部と前記ロータ部との間に亀裂を形成しておき、
前記余肉部除去工程において、前記ロータ素材を前記亀裂に沿って破断させるようにした請求項5に記載のロータの製造方法。 - 前記余肉部をベーン溝側余肉部とし、前記衝撃部材をベーン溝側衝撃部材として、
前記鍛造加工において、前記ロータ素材における前記ロータ部に軸心方向に沿うシャフト孔が設けられるとともに、前記ロータ部の一端面に、前記シャフト孔の一端側を閉塞するシャフト孔側余肉部が一端側に膨出するように一体に形成され、
前記余肉部除去工程において、シャフト孔側衝撃部材を前記シャフト孔側余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記シャフト孔が一端側に開放されるようにした請求項1〜6のいずれか1項に記載のロータの製造方法。 - 前記ロータ素材の前記シャフト孔にその他端側開口部から、衝撃部材としての打ち抜きパンチを打ち込んで、そのパンチによって前記シャフト孔側余肉部を一端側に打ち抜いて除去するようにした請求項7に記載のロータの製造方法。
- 前記鍛造工程において、円柱状の鍛造素材の他端面から、シャフト孔形成用型を相対的に打ち込んで、他端面から一端面にかけて前記シャフト孔を形成する一方、
前記シャフト孔形成用型を前記鍛造素材に打ち込む際に、前記鍛造素材の一端面におけるシャフト孔形成予定部に対応する領域に背圧を付与するようにした請求項7または8に記載のロータの製造方法。 - 前記ロータ素材において、前記余肉部は前記ロータ部における一端面に一端側に膨出するように一体に形成される一方、前記ベーン溝の一端面が、前記余肉部に到達せず、前記ロータ部の一端面よりも内側に配置される請求項1に記載のロータの製造方法。
- 前記ロータ素材における前記ロータ部の一端面と前記ベーン溝の一端面との間隔をベーン溝側の端面差としたとき、そのベーン溝側の端面差が0〜2mmに設定される請求項10に記載のロータの製造方法。
- 前記ロータ素材における前記ベーン溝の内周面と前記余肉部の外周面との間隔をベーン溝側の径差としたとき、そのベーン溝側の径差が0.01〜0.1mmに設定される請求項10または11に記載のロータの製造方法。
- 前記ベーン溝側の径差が部分的に異なっている請求項10〜12のいずれか1項に記載のロータの製造方法。
- 前記ベーン溝側の径差のうち、内周側端部および外周側端部の少なくともいずれか一方の径差が、中間部の径差に対し大きく設定される請求項12または13に記載のロータの製造方法。
- 前記余肉部をベーン溝側余肉部とし、前記衝撃部材をベーン溝側衝撃部材として、
前記鍛造加工において、前記ロータ素材における前記ロータ部に軸心方向に沿うシャフト孔が設けられるとともに、前記ロータ部の一端面に、前記シャフト孔の一端側を閉塞するシャフト孔側余肉部が一端側に膨出するように一体に形成され、
前記余肉部除去工程において、シャフト孔側衝撃部材を前記シャフト孔側余肉部に打ち付けて、その余肉部を前記ロータ部から除去することにより、前記シャフト孔が一端側に開放されるようにし、
前記鍛造加工によるロータ素材において、前記シャフト孔の一端面が、前記シャフト孔側余肉部に到達せず、前記ロータ部の一端面よりも内側に配置される請求項10〜14のいずれか1項に記載のロータ素材の製造方法。 - 前記ロータ素材における前記ロータ部の一端面と前記シャフト孔の一端面との間隔をシャフト孔側の端面差としたとき、そのシャフト孔側の端面差が0〜2mmに設定される請求項15に記載のロータの製造方法。
- 前記ロータ素材における前記シャフト孔の内周面と前記シャフト孔側余肉部の外周面との間隔をシャフト孔側の径差としたとき、そのシャフト孔側の径差が0.01〜0.1mmに設定される請求項15または16に記載のロータの製造方法。
- 前記シャフト孔側の径差が部分的に異なっている請求項15〜17のいずれか1項に記載のロータの製造方法。
- 外周部に軸心方向に沿うベーン溝が周方向に間隔をおいて複数設けられた円柱状のロータ部と、そのロータ部の一端面に一端側に膨出するように一体に形成されるとともに、前記ロータ部における一端面よりも一端側に形成され、かつ前記ベーン溝の一端側を閉塞する余肉部とを有するロータ素材の前記余肉部を除去するための方法であって、
前記ロータ素材の前記ベーン溝にその他端側開口部から、衝撃部材としての打ち抜きパンチを打ち込んで、そのパンチによって前記余肉部を一端側に打ち抜いて除去することにより、前記ベーン溝を一端側に開放させるようにしたことを特徴とするロータ素材の余肉部除去方法。 - 外周部に軸心方向に沿うベーン溝が周方向に間隔をおいて複数設けられた円柱状のロータ部と、そのロータ部の一端面に一端側に膨出するように一体形に成されるとともに、前記ロータ部における一端面よりも一端側に形成され、かつ前記ベーン溝の一端側を閉塞する余肉部とを有するロータ素材の前記余肉部を除去するための装置であって、
前記ロータ素材の前記ベーン溝にその他端側開口部から打ち込んで、前記余肉部を一端側へ打ち抜いて除去することにより、前記ベーン溝を一端側に開放させる打ち抜きパンチを備えたことを特徴とするロータ素材の余肉部除去装置。
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