JPH0435249B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ウエブ部が円錐形状をした円盤状素
形材のロール圧延成形法に関するものである。

ウエブ部が円錐形状をした円盤状素形材は、多
品種少量生産品の場合、自由鍛造法で加工されて
いる。

自由鍛造法は、周知のように、鍛造ハンマまた
は鍛造プレスを使つて熟練作業者が、経験と勘に
より素形材を加工する方法であるが、円盤状素形
材は自由鍛造法において、最も熟練を要する形状
であり、特にウエブ部が円錐形状をした円盤状素
形材については、ほとんどといつてもよい程、ウ
エブ部の加工がなされていないのが実状である。

このため、材料歩留りが悪いだけでなく、加熱
および熱処理エネルギーの無駄、さらには、機械
加工工数が大きい等の数多くの問題があつた。

一方多量生産品で、ウエブ部が円錐形状をした
円盤状素形材は、鉄道用車輌の加工にみられるよ
うに、数台の大型型鍛造プレスにより、さらには
車輪圧延機をも加えて、加工しているのが実状で
あり、この加工法を円盤状素形材の大部分を占る
多品種少量生産品に適用することは、コスト的に
成り立たない等の問題があつた。

本発明は、多品種少量生産品の円盤状素形材の
高精度高効率加工法について、種々の実験を通じ
て開発を試みた結果、特に従来の自由鍛造法では
加工が困難であつたウエブ部が円錐形状をした円
盤状素形材の高精度・高効率加工法を見い出した
ものであり、円盤状素形材のウエブ部の円錐形状
を平担に展開した形状に円盤状素形材を汎用ロー
ルにより圧延した後、この汎用ロールを用いて所
定の円錐形状にウエブ部を成形することを特徴と
している。

以下、図面により本発明の詳細な説明を行う。

第１図は、本発明のロール圧延成形法で圧延・
成形対象とする、ウエブ部が円錐形状をした円盤
状素形材（以下、素形材と呼ぶこととする）の断
面形状例を示す。

素形材１はボス部０１、およびウエブ部０２、
で構成されており、ウエブ部０２、は、円錐形状
をしている。

第２図は、本発明のロール圧延・成形法の第１
加工工程を示す。

素形材１は、ボス部０１、の中央部を上部セン
タシヤフト２、の矢印Ａの方向の圧下により、下
部センタシヤフト３、との間で圧下・支持される
とともに、下部センタシヤフト３の矢印Ｅ方向へ
の回転駆動により回転させられる。次いで素形材
１のウエブ部０２、を圧延する上部ウエブロール
４および下部ウエブロール５の矢印Ｂ，Ｃの方向
への圧下および矢印Ｄ方向への移動により、２点
鎖線で示す素形材１の圧延前の円板素材１Ａか
ら、ウエブ０２の円錐形状を平担に展開した形状
の素形材１Ｂに圧延する。

なお、上部、下部ウエブロール４，５はそれぞ
れ矢印Ｆ，Ｇ，方向に回転駆動しているが、非駆
動でも本発明の効果も損うものではない。

第３図は、本発明のロール圧延成形方法の第２
工程を示す。

第１工程が完了すると、上部、下部ウエブロー
ル４，５はただちに第２工程の動きを開始する。

すなわち第３図に示すように、ウエブ部０２の
形状を所定の円錐形状に成形する。この成形は、
上部・下部ウエブロール４，５の矢印Ｂ，Ｃ方向
への圧下および矢印Ｄ方向への移動を複合させて
実施する。本発明では、上部・下部ウエブロール
４，５の作動制御方法としては矢印Ｄ方向への移
動速度を基準として矢印Ｂ，Ｃ方向への移動速度
を制御する方法を推奨する。なぜならば、この制
御方法によれば、ウエブ部０２の多様な形状およ
び分厚分布に対して迅速かつ自在に対応すること
ができるからである。

以上の本発明のロール圧延・成形法によれば素
形材１のウエブ部０２を高精度・高効率に圧延・
成形できることが実験により確められた。

勿論、第２図に示すロール圧延機で円板素材１
Ａから１度または数回、上部・下部ウエブロール
４，５を素形材１のウエブ部０２の形状に沿わせ
て移動し圧延と成形を同時に実施する方法も考え
られるが、この方法では、精度よいウエブ部０２
の形状および肉厚分布を得ることが困難であるこ
とが実験により確められた。

すなわち、圧延と成形を同時に実施すると、折
角、圧延・成形したウエブ部０２の形状および肉
厚分布が、未圧延・成形部を圧延・成形する際の
大きな圧延・成形力により変化するためである。
この変化する量を予測し制御することは、非常に
困難なため、この圧延・成形法を特に多品種少量
生産品へ適用することは、不良率増大の要因とな
り、好ましくない。

この点本発明の方法は、圧延と成形を分離した
ものであり、無理のない加工が実施できるもので
ある。

なお、第３図において、本発明の第２工程、す
なわち成形工程では下部ウエブロール５は必ず使
用するものではなく、ウエブ部０２の円錐形状に
よつては使用しなくても、本発明の効果を損うこ
とはないものである。

第４図は、本発明を、ウエブ部が円錐形状でか
つリム部を持ち、ボス部に軸穴を持たない円盤状
素形材（以下素形材と呼ぶこととする）に適用し
た場合を示す。

素形材９は、ボス部０１、円錐形状をしたリム
部０２、およびリム部０３で構成されている。

第５図は、本発明のロール圧延成形法で素形材
９を圧延・成形する場合の第１工程を示す。

すなわち、２点鎖線で示す円板素材９Ａから、
ウエブ部０２の円錐形状を平担に展開した形状の
素形材９Ｂに圧延する。素形材９Ｂの各部の圧延
は、ウエブ部０２、は上部・下部ウエブロール
４，５で、リム部０３の上部・下部はそれぞれ上
部・下部リムロール７，８で、外径面はサイドロ
ール６でそれぞれ実施する。

上部・下部センタシヤフト２，３、および上
部・下部ウエブロール４，５の作動は前述のとお
りであり、サイドロール６は、矢印Ｈの方向に圧
下しながら、素形材９Ｂの外径の増大とともに矢
印Ｉの方向に後退する。

上部・下部リムロール７，８は、矢印Ｊ，Ｋの
方向にそれぞれ圧下するとともに素形材９Ｂの外
径の増大とともに矢印Ｌの方向に移動する。

なお、上部・下部リムロール７，８はそれぞれ
非駆動でも本発明の効果を損ねるものではないが
駆動されていることが望ましい。

第６図は、本発明のロール圧延成形法で素形材
９を圧延成形する場合の第２工程を示す。

第１工程が完了すると、上部・下部ウエブロー
ル４，５、上部・下部リムロール７，８およびサ
イドロール６はそれぞれ第２工程の動きを開始す
る。

すなわち、第６図に示すように、ウエブ部０２
の形状を所定の円錐形状に成形するとともに、リ
ム部０３および外径面も所定の寸法に成形する。
上部・下部ウエブロール４，５の作動について
は、前述のとおりである。

サイドロール６については圧下力を減少する。
これは第１工程が積極的な圧延に対し、第２工程
は、ほとんど圧延を実施する必要がないためであ
る。

上部・下部リムロール７，８は上部・下部ウエ
ブロール４，５の作動に連動して作動する。上
部・下部ウエブロール４，５が第２工程の成形を
開始すると、上部・下部リムロール７，８はロー
ル間の寸法を一定に保つたまま、すなわちロール
間に素形材９のリム部０３をはさんだまま、上
部・下部のリムロール７，８に作用する圧延反力
がほぼ等しくなるようにまたは上部ウエブロール
４の成形位置から、幾何学的に求めた演算位置に
制御しながら、下降し所定の位置で両ロールとも
保持する。

以上の各ロールの作動によりウエブ部が円錐形
状でかつリム部を持つ軸穴を持たない円盤状素形
材を高精度、高能率にロール圧延成形する。

なお、第６図の本発明の第２工程は、次のよう
に各ロールの作動を実施しても本発明の効果を損
ねるものではない。

上部・下部ウエブロール４，５が第２工程の作
動を開始すると、サイドロール６を一旦開放し、
下部リムロール８だけを、ロールに作用する圧延
反力を一定の値に制御しながら下降し所定の位置
で保持する。

上部・下部ウエブロール４，５も成形終了点で
保持し、この状態で再度、サイドロール６、上部
リムロール７、を圧下し、素形材９のリム部０３
を所定の寸法に成形して、素形材９の成形を完了
する。

第７図は、ボス部に比較的小さな軸穴を持つ素
形材１０のロール圧延・成形法について示す。

軸受が比較的小さな素形材の場合は、第７図に
示すように上部・下部センタシヤフトに素形材１
０の押さえ治具２Ａ，３Ａを取り付けて素形材１
０を圧下支持し、前述したロール圧延成形法にて
圧延成形する。

第８図は、ボス部に大きな軸穴を持つ素形材１
１のロール圧延成形法について示す。

ボス部に大きな軸穴を持つ素形材の場合のロー
ル圧延・成形法が第５図，第６図に示した軸穴を
持たない素形材のロール圧延成形法と異なる点
は、素形材の支持方法とサイドロール６の制御、
および上部・下部リムロール７，８の制御法にあ
る。

素形材１１は、上部センタシヤフト２に取り付
けた治具２Ｂと、下部センタシヤフト３に取り付
けたロール治具３Ｂで軸穴部を支持されるととも
に、複数個放射状に設けたテーブルローラ１２に
よりボス部０３、下面を支持される。

先ずロール圧延成形法の第１工程で図中２点鎖
線で示す円板素材１１Ａから、図中破線で示すウ
エブ部０２の円錐形状を平担に展開した形状の素
形材１１Ｂに圧延する。

なおこの圧延の際サイドロール６により、円板
素材１１Ａをロール治具３Ｂに圧下して内径寸法
の圧延も実施し、内径寸法圧延後のサイドロール
６の圧下力は、さらに内径寸法が拡がらない程度
に制御する。

ロール圧延成形工程の第２工程では、各々のロ
ールを次のように作動させて図中破線で示す素形
材１１Ｂから実線で示す素形材１１に成形する。

上部・下部ウエブロール４，５の作動について
は前述のとおりである。

サイドロール６の圧下力は、素形材１１Ｂの内
径寸法が拡がらない程度に制御する。

上部・下部リムロール７，８は、上部・下部ウ
エブロール４，５の作動に連動して作動する。

上部・下部ウエブロール４，５が第２工程の成
形を開始すると、上部・下部リムロール７，８は
ロール間の寸法を一定に保つたまま、すなわち、
ロール間に素形材１１のリム部０３をはさんだま
ま、上部ウエブロール４の成形位置から幾可学的
に求めた演算位置に制御しながら、下降し、所定
の位置で両ロールとも保持する。

なお、上部・下部ウエブロール４，５によるウ
エブ部０２の成形、および上部・下部リムロール
７，８を下降させる際に発生する素形材１１を下
方へ押し下げる力は、ロール治具３Ｂおよびテー
ブルローラ１２で支持する。

以上の各ロールの作動により、ボス部に大きな
軸穴を持ち、ウエブ部が円錐形状でかつリム部を
持つ円盤状素形材を高精度、高能率にロール圧延
成形する。

なお、ボス部に大きな軸穴を持ちウエブ部が円
錐形状で、リム部を持たない円盤状素形材１３に
ついても第９図に示すように第８図で説明したロ
ール圧延成形法で圧延成形できる。

以上説明したように、本発明のロール圧延成形
法によれば、従来自由鍛造法では高精度、高能率
な加工がほとんどできなかつたウエブ部が円錐形
状をした円盤状素形材の高精度、高能率な加工が
できるばかりでなく、本発明は鍛造型のような特
殊な治工具を使うことなく汎用ロールで圧延成形
を達成するため、需要の大部分を占める多品種少
量生産品の加工法として、適しているものであ
る。また、ロールによつて圧延と成形を同時に行
なうようにする方法に比べても、精度のよい形状
及び精度の高い肉厚分布を得ることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、ボス部の軸穴とリム部を持
たず、ウエブ部が円錐形状をした円盤状素形材に
本発明のロール圧延成形法を適用した場合の説明
図、第４図〜第６図は、ボス部に軸穴を持たない
がリム部を持ち、かつウエブ部が円錐形状をした
円盤状素形材に本発明のロール圧延成形法を適用
した場合の説明図、第７図は、ボス部に比較的小
さな軸穴を持ちウエブ部が円錐形状をした円盤状
素形材に本発明のロール圧延成形法を適用した場
合の説明図、第８図，第９図は、ボス部に大きな
軸穴を持ち、リム部を持つまたは持たないでか
つ、ウエブ部が円錐形状をした円盤状素形材にそ
れぞれ本発明のロール圧延成形法を適用した場合
の説明図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円盤状素形材のボス部を加圧して支持する
   上・下一対のセンタシヤフトと、該円盤状素形材
   のウエブ部を圧延する上・下１対のウエブロール
   を少なくとも有するロール圧延機において、該ウ
   エブロールにより前記円盤状素形材のウエブ部を
   円錐形状に成形されるウエブ部が平担に展開した
   形状に圧延した後、前記圧延に用いたウエブロー
   ルを円錐形状に対応した方向に移動させることに
   より前記円盤状素形材のウエブ部を所定の円錐形
   状に成形することを特徴とするウエブ部が円錐形
   状をした円盤状素形材のロール圧延成形法。 ２ 円盤状素形材のボス部を加圧して支持する
   上・下一対のセンタシヤフトを有するとともに、
   該円盤状素形材のウエブ部を圧延する上・下１対
   のウエブロール、リム部を圧延する上下１対のリ
   ムロールおよび外径面を圧延するサイドロールを
   少なくとも有するロール圧延機において、前記ロ
   ール群により前記円盤状素形材のウエブ部を円錐
   形状に成形されるウエブ部が平担に展開した形状
   に圧延した後、前記圧延に用いたローラ群を円錐
   形状に対応した方向に移動させることにより前記
   円盤状素形材のウエブ部を所定の円錐形状に成形
   することを特徴とするウエブ部が円錐形状をした
   円盤状素形材のロール圧延成形法。