JPH0230765B2 - Naimenikeikannoseizoyomandoreru - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 ピルガーミルで、主にコールドピルガーミルで
内面異形管を製造する場合に用いるマンドレルに
関する。 〔従来の技術〕 従来、金属管の冷間圧伸加工装置として、コー
ルドピルガーミルが知られている。その概略は、
第８図に示すように、溝１を有する溝付ロール２
を各別に軸３に固定した１対のものと、マンドレ
ル４と、軸３を回転及び前後進駆動する駆動部
（図示せず）とからなり、双方のロール２の溝１
は圧伸加工を行うワーキングゾーン１ａと、これ
に続いて仕上げを行うサイジングゾーン１ｂと、
素管５ａ及び加工された管５ｃには接触しない遊
び部１ｃとで構成され、ワーキングゾーン１ａの
深さと大きさとは双方のロール２の間に円孔状の
空〓を形成しその空〓がロール２の回転と進行に
より徐々に縮小するようにロール２の周方向に沿
つて変化し、深さ及び大きさがロール周方に変化
しないサイジングゾーン１ｂに連なつている。図
中５ｂは加工中の管である。このような装置は、
図の左方より素管５ａを供給し、マンドレル４に
沿つて所定寸法ずつ間歇的に送り出し、その送り
出しの間に圧伸加工して最終的に管５ｃとするよ
うになつている。すなわち、ロール２は所定の軸
間距離のままで所定の回転角だけマンドレル４の
大径側から小径側へテーパに沿つて転ろがるよう
に回転せしめられると共に前進せしめられ、その
間に溝１のワーキングゾーン１ａで圧伸作用をな
し、前進の終り側の区間ではサイジングゾーン１
ｂで仕上げ加工をなし、そして双方のロール２は
逆方向に回転せしめられながら後退せしめられて
マンドレル５の大径側に戻つて遊び部１ｃが向い
合う状態となり、そのとき素管５ａが所定量送ら
れ、これに続いて上記と同じ動作を繰返す。素管
５ａは所定量を送り出されるとき、管軸の周りに
30゜又は60゜所定の方向へ回転せしめられる。 前述したような従来のコールドピルガーミルは
内外周共に円形断面の管の製造に用いられてい
た。従つて、その円形断面の通常の管の製造に用
いられるロールダイ及びマンドレルについては研
究が進んでいて、管の加工中のマンドレル長方向
の各位置における負荷の配分等が適切となるよう
に、マンドレルは長手方向にその直径が曲線的に
変化した形状のものが使用されている。そのマン
ドレルの製作においては、例えばマンネスマン・
メアー社の推奨する設計用の次式(1)がある。 d_X＝d_F＋（X/l）ⁿ・ （d_L−d_F−Ｚ−li）（X/l）・Ｚ …(1) なお、このマンドレルを用いる場合のダイスの
設計用には次式(2)が用いられる。 D_X＝D_F＋（X/l）ⁿ・ （D_L−D_F−Ｚ−li）＋（X/l）・Ｚ＋（li＋la）×
α …(2) 但し、 0.7≦X/l≦1.0のとき、α＝〔｛（X/l）−0.7｝／
0.3〕^m ０≦X/l≦0.7のとき、α＝０ 式(1)、(2)は、マンドレル中心軸に沿つた軸線を
ｘ軸とし、マンドレルのワーキングゾーン終端位
置を基準（ｘ＝０）としてマンドレルの大径側へ
測つた長さをｘとして、点ｘにおけるマンドレル
直径をd_X、点ｘにおけるダイスカリバー直径を
D_Xで示してある（第９図参照）。式中の記号は、 d_F＝製品内径、 D_F＝製品外径、 d_L＝素管内径、 D_L＝素管外径、 li＝素管とマンドレルの内径クリアランス、 la＝素管外径と、X/l＝1.0におけるダイスカリ
バー径とのクリアランス、 Ｚ＝マンドレル最小円錐度、 X/l＝ワーキング長さｌに対する点ｘのワーキ
ングセクシヨン、 ｎ＝カリバー、マンドレル形状を決める係数、 ｍ＝カリバー、マンドレル形状を決める係数、 である。 しかしながら、内面異形管については必ずしも
研究が進んでおらず、コールドピルガーミルによ
る内面異形管の製造はなされていない。なお、内
面異形管は、機械部品として多くの用途があり、
短小なものはブローチ加工によつて得られるが、
少し長目になるとその加工は相当に困難になり、
さらに長くなると加工不能である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 コールドピルガーミルによつて内面異形管を製
造しようとすると、まず問題になるのがマンドレ
ルの形状である。最初に考えられるのが、長手方
向に直角な断面形状がマンドレルのワーキングゾ
ーン全長にわたつて相似形であるものである。例
えば第２図のような断面の内面異形について、各
断面で相似形となるようなマンドレルを考ええる
と、マンドレルの加工が困難である点で非常にコ
スト高となり実用化に不向きである。また別に、
マンドレル全長にわたつて製造しようとする内面
異形管の内面の凸出部に対応するようにマンドレ
ル全長にわたつて同じ幅及び深さの溝を形成して
おくことが考えられる。しかし、実験によると、
すなわちそのようなマンドレルを用いて加工した
内面異形管は本来円形であるべき外周が内面の凸
出部の位置でわずかに凹所を有する形となり、所
望の外径精度が得られない点で実用的でないこと
がわかつた。このようなことからさらに実験を行
つた結果、マンドレルに形成する溝は、マンドレ
ルの途中において深すぎる場合は製品外面に凹所
を生じ、浅すぎる場合は製品内面の凸出部の凸出
量が不足することがわかつた。従つて、マンドレ
ルの溝深さについては、ピルガー圧延時に、管内
面凸出部に常に半径方向外向きの力が作用するよ
うに形成しなければならないことになる。 この発明は、製作し易い形状であり、実用可能
な精度で、コールドピルガーミルによつて内面異
形管を加工できるマンドレルを提供することを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明の手段による内面異形管の製造用マン
ドレルは、加工しようとする所定内面異形管の最
大内径に対応する内径の内面円形の製品管を所定
内径の素管から所定ワーキング長で加工するよう
に形成された内面円形管用のマンドレルの外面
に、前記内面異形管の最大内径を基準として内側
に凸出した部分を形成するための溝を設けてな
り、その溝は、前記内面異形管の最小内径に対応
する内径の内面円形の製品管を前記素管から前記
所定ワーキング長で加工するように形成されるマ
ンドレルの軸線方向に沿つた外径変化に従つて溝
底線を決定し、前記内面異形管の軸直角断面にお
ける前記凸出した部分の所定凸形状をその凸出端
が前記溝底線と常に一致するようにしてマンドレ
ル軸方向に移動させた軌跡を溝形状とするもので
ある。 前記した式(1)を、この手段によるマンドレルに
適用するときは、前記d_F（製品内径）に加工しよ
うとする所定内面異形管の最大内径の値を代入し
て得られるd_Xによつて溝のないマンドレルを形成
し、そのマンドレルに次式(3)によつて算出される
溝底線を有する溝Ｇを第１０図に示すように形成
すればよい。 C_X〔（d_F−２・F_h）＋（X/l）ⁿ・ ｛d_L−（d_F−２・F_h）−Ｚ−li｝ ＋（X/l）・Ｚ〕×1/2 …(3) C_Xは点ｘにおける溝底とマンドレル中心軸線
との距離であり、つまり溝底線を表わす。F_hは
加工しようとする内面異形管の最大内径を基準と
する内側凸出部の高さである。 〔作 用〕 前記手段によるマンドレルを用いて内面異形管
を製造するときは、通常の内外周面が共に円形で
ある管の加工に使用するロールダイを用いればよ
く、例えば前述した(1)、(3)に従つて形成したマン
ドレルでは式(2)に従つて形成したロールダイを用
いればよい。マンドレルに形成された溝はマンド
レルの大径側から小径側に向つて徐々に深くなつ
ており、その形状により素管が製品管に加工され
ていく過程でその内面凸出部が常にマンドレルの
溝底に押圧された状態、つまり内面凸出部がマン
ドレルからら半径方向外向きの反力を常に受ける
状態になる。従つて、製品の内面異形管外周に凹
所を生じることはなく、実用可能な精度の内面異
形管が得られる。 また、マンドレルの溝の断面形状は、製品の内
面異形管断面の最大内径を基準とした凸形状を、
その凸出端が前記溝底線と常に一致するようにし
てマンドレル軸線方向に移動させた軌跡を溝形状
とするものであるから、どの断面位置においても
溝断面形状の全体が前記凸形状の先端側からある
位置まで又は全部に合致する形状である。従つ
て、このマンドレルの加工は、前記凸形状に相当
する形状の刃先を有するミリングカツターにより
容易に加工できる。 〔実施例〕 第１図は第１実施例を示す。図において、１１
はマンドレルであり、S₁−S₁断面位置からS₃−S₃
断面位置まで（ｌ＝465mm）がワーキングゾーン
であり、S₃−S₃断面位置から右がサイジングゾー
ンである。このワーキングゾーンとサイジングゾ
ーンに溝１２が形成されている。この場合、加工
しようとする内面異形管１３は第２図に示すよう
な断面形状であり、最小内径d₁＝61.64mm、最大
内径d₂＝69.84mm、外径D_F＝83.26mm、Ｒ＝16mmで
ある。この内面異形管１３は最大内径位置を基準
としたとき内面に４個の凸出部１４が円周方向に
等間隔で位置しており、この凸出部１４の形状に
対応した刃先を有するミリングカツターを作つ
て、これによりマンドレル１１の溝１２を加工し
てある。そのミリングカツター１５は第３図に示
すように刃１４ａを有するものである。マンドレ
ル１１の加工は予めワーキングゾーンとサイジン
グゾーンに溝１２がないものを形成しておいてか
ら、溝１２を設ける。その場合、溝１２のないも
のは前記式(1)のd_Fの値をd₂として算出したd_Xに従
つて加工し、そして溝１２は前記式(3)の（d_F−
2F_h）の値をd₁として算出したC_Xが溝底となるよ
うにミリングカツター１５で切削加工する。な
お、マンドレル１１のサイジングゾーンは内面異
形管の内面に一致する外形の一様な断面である。 このマンドレルを使用して、材質SUJ−２、外
径114mm、肉厚13mmの素管から前記内面異形管１
３を加工した結果、外周に凹所が発生することな
く、良好な内面異形管が得られた。 第２乃至第５実施例を順次第４図乃至第７図に
示す。第２実施例のマンドレル２１は断面が花形
の内面異形管２３を加工するためのものでミリン
グカツター２５で凸出部２４に対応する溝２２を
加工したものである。 第３実施例のマンドレル３１は断面が三方溝形
の内面異形管３３を加工するためのものでミリン
グカツター３５で凸出部３４に対応する溝３２を
加工したものである。 第４実施例のマンドレル４１は内面に軸方向に
沿つた多数のフイン（凸出部）４４を有するフイ
ンチユーブ４３を加工するためのものでミリング
カツター４５でフイン４４に対応する溝４２を加
工したものである。 第５実施例のマンドレル５１は不等ピツチの三
方溝形の内面異形管５３を加工するためのもので
ミリングカツター５５ａで凸出部５４ａに対応す
る溝５２ａを加工し、ミリングカツター５５ｂで
凸出部５４ｂに対応する溝５２ｂを加工したもの
である。 各実施例のマンドレルを用いて内面異形管を加
工したところ、全て良好な結果が得られた。次表
は第２乃至第５実施例のマンドレルで加工した素
管及び製品管の寸法（mm）及び材質を示す。

〔発明の効果〕

この発明によれば、内面異形管をコールドピル
ガーミルで加工できるマンドレルを提供でき、ま
たそのマンドレルの溝形状がミリングカツターで
加工できる特徴のあるものであるから容易に加工
でき、従つて内面異形管を安価に提供できる効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示しａはマン
ドレルの主要部側面図、ｂはａのS₁−S₁断面図、
ｃはａのS₂−S₂断面図、ｄはａのS₃−S₃断面図、
第２図は第１実施例のマンドレルを用いて加工し
ようとする内面異形管の断面図、第３図は第１実
施例のマンドレルのX/l＝0.0の位置の加工状態を
示すマンドレル及びミリングカツターの断面図、
第４図乃至第７図は順次第２乃至第５実施例を示
し各図のａは加工しようとする内面異形管の断面
図、各図のｂはａの内面異形管を加工用マンドレ
ルのX/l＝0.0の位置の加工状態を示すマンドレル
及びミリングカツターのマンドレル軸に直角な断
面図、第８図は従来のコールドピルガーミルの概
略を示す説明図、第９図は従来の内面円形管用マ
ンドレルの説明図、第１０図は本発明の内面異形
管用マンドレルの説明図である。 １１，２１，３１，４１，５１…マンドレル、
１２，２２，３２，４２，５２ａ，５２ｂ…溝、
１３，２３，３３，４３，５３…内面異形管、１
４，２４，３４，４４，５４ａ，５４ｂ…凸出
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加工しようとする所定内面異形管の最大内径
   に対応する内径の内面円形の製品管を所定内径の
   素管から所定ワーキング長で加工するように形成
   された内面円形管用のマンドレルの外面に、前記
   内面異形管の最大内径を基準として内側に凸出し
   た部分を形成するための溝を設けてなり、その溝
   は、前記内面異形管の最小内径に対応する内径の
   内面円形の製品管を前記素管から前記所定ワーキ
   ング長で加工するように形成されるマンドレルの
   軸線方向に沿つた外径変化に従つて溝底線を決定
   し、前記内面異形管の軸直角断面における前記凸
   出した部分の所定凸形状をその凸出端が前記溝底
   線と常に一致するようにしてマンドレル軸方向に
   移動させた軌跡を溝形状とするものである内面異
   形管の製造用マンドレル。