JPH0716658A

JPH0716658A - ロール成形方法

Info

Publication number: JPH0716658A
Application number: JP18913893A
Authority: JP
Inventors: Atsunobu Murata; 篤信村田; Atsushi Danno; 敦団野; Masao Matsui; 正夫松居; Mitsuhiro Ozawa; 光弘小沢; Shin Takeda; 伸武田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】確実に被加工材の横ずれを防止することがで
きるロール成形方法を提供すること。【構成】多数のロールを配置し、板状の被加工材を段
階的に、極端な変形を与える成形を避けつつ成形するロ
ール成形方法であって、成形ロール表面にビッカース硬
さが１０００以上、表面粗さが３μｍ以下の硬質被覆層
を形成する工程と、この硬質被覆層を形成した成形ロー
ルを用いて、硬質被覆層と被加工材との間の摩擦係数が
０．１７未満になるように成形ロールと被加工材との間
に潤滑剤を添加してロール成形する工程と、からなる。
ール成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属モール等の成形方
法に関するもので、自動車用モール、ドアフレーム、そ
の他住宅用窓枠等の建材品をロール成形する際に利用さ
れるロール成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】世の中では、ロール成形が長尺部品を連続
成形できるという理由でよく使われ、注目されている。
特にケージロール成形方法は、成形ロールの位置、傾き
が自由に簡単な操作で設定できることから、フレキシブ
ル性に富むという利点があるため注目されている。しか
し、図１に示すように被加工材３の曲げコーナ付近３１
または３２のみを拘束する局部成形であるため、成形中
に被加工材が幅方向に移動して、どうしても成形中に横
ずれが発生するという問題があった。従来は総形ロール
成形方法が用いられ、この方法は、図２のように成形ロ
ールが被加工材全体を拘束するようになっているので、
横ずれが発生するという問題はなかった。

【０００３】従来、横ずれを防止する技術として、ガ
イドにより被加工材を拘束する方法がある。この技術は
横ずれが発生するスタンドで、被加工材が位置ずれしな
いように、位置ずれしようとする方向と反対方向からロ
ール、ブロック、プレート等のガイドによって被加工材
に拘束力を加えるもので、工具（ガイド）の増加、ガイ
ドの寿命の低下、成形品の外観不良等の問題があった。

【０００４】また、フラワーの変更による方法があ
る。この技術は、曲げ順序の変更あるいは一つの成形ス
タンドで成形する量を小さくしスタンド数を多くする等
の曲げ工程の変更により、成形ロール直前の被加工材に
無理な横方向の力が加わらないようにしたり、成形ロー
ル通過直後の被加工材の断面形状のゆがみや、そり、曲
がり、ねじれを小さくするあるいは無くす方法である。
しかし、効果の現われ方がわかりにくいため試行錯誤の
繰返しが必要で、かつフラワーの変更による横方向の
力、そり、ねじれ、断面形状のゆがみの変化の仕方が複
雑、予知が難しいという問題があった。

【０００５】また、ロール圧下量の調整による方法が
ある。この技術は、ロール圧下量の調整により、被加工
材の長手方向の伸びひずみの幅方向分布を変えて、被加
工材のそり、曲がり、ねじれを小さくするあるいは無く
す方法であるが、と同様に効果の現われ方がわかりに
くいため試行錯誤の繰り返しが必要で、かつ変化の仕方
が複雑、予知が難しいという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しょうとする課題】本発明は、確実に被加
工材の横ずれを防止することができるロール成形方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のロール成形方法
は、多数のロールを配置し、板状の被加工材を段階的
に、極端な変形を与える成形を避けつつ成形するロール
成形方法であって、成形ロール表面にビッカース硬さが
１０００以上、表面粗さが３μｍ以下の硬質被覆層を形
成する工程と、この硬質被覆層を形成した成形ロールを
用いて、硬質被覆層と被加工材との間の摩擦係数が０．
１７未満になるように成形ロールと被加工材との間に潤
滑剤を添加してロール成形する工程と、からなることを
特徴とする。

【０００８】ロールの材質は、ロール成形の際に変形し
ないようなものであればよく、例えば、通常のロール成
形で使われている工具鋼、冷間ダイス鋼、高速度工具
鋼、超硬合金、鋳鉄、鋳鋼等を用いればよい。また、硬
質被覆層を構成する物質は、ビッカース硬さが1000以上
あればその種類に限定はなく、世の中で通常使われてい
る、例えば硬質Ｃrメッキ、窒化物、硼化物、炭化物、
炭窒化物、ダイアモンドライクカーボン等を用いればよ
い。硬質被覆層の形成方法は、世の中で通常用いられて
いる方法であれば特に限定はなく化合物反応拡散法、Ｃ
ＶＤ、プラズマＣＶＤ、ＰＶＤ、電解メッキ、溶射、肉
盛等の方法を用いればよい。

【０００９】また、硬質被覆層の厚さは、数μｍ以上あ
れば十分である。また、硬質被覆層の表面粗さは３μｍ
以下にして用いるが、３μｍ以下にするには、溶射、肉
盛以外の場合は母材の表面粗さを３μｍ以下にしておけ
ば層形成後の硬質被覆層の表面粗さは３μｍ以下にしう
る。層形成後は、ペーパーかけやラップ仕上げをして層
表面を平滑にする。また、溶射、肉盛の場合は切削や研
削の後ペーパーかけやラップ仕上げをする。潤滑剤の組
成は、ロール成形の際に前記表面粗さを３μｍ以下にし
た硬質被覆層と被加工材との間の摩擦係数を０．１７未
満にしうるものであればその種類に特に限定はない。望
ましくは、使用後に潤滑剤がつきにくいという理由から
エマルジョン型潤滑剤の水溶液等の水ベースのものが望
ましい。

【００１０】

【作用】本発明のロール成形方法によれば、成形ロール
と被加工材との間に潤滑剤を添加して硬質被覆層と被加
工材との間の摩擦係数を０．１７未満という低い値とし
ているので、ロールの圧下力が被加工材の凸部をロール
の凹部と一致するように移動させようとする力に反発す
るような、ロールと被加工材との間の摩擦力による抵抗
力が小さくなって、ロール圧下力によって被加工材の成
形される凸部が成形ロールの凹部に滑り込み、被加工材
の横ずれが起きにくくなる。前期摩擦係数が０．１７以
上だと、被加工材の凸部が成形ロールの凹部に滑り込む
抵抗力が大きくなって横ずれが生じるので好ましくな
い。摩擦係数と被加工材の横ずれの関係は図５に示すよ
うに、摩擦係数が大きくなるとともに横ずれ量は増大す
るが、摩擦係数が０．１７未満においては、横ずれはほ
とんどないことがわかる。この図では、被加工材として
ステンレス（ＪＩＳＳＵＳ４３０）を用い、摩擦係数は
成形ロール表面にＭｏＳ2 塗膜を形成したり、成形ロー
ル表面の粗さと潤滑剤の種類を変えて種々の値に変化さ
せた。

【００１１】成形ロールの表面粗さと摩擦係数の関係
は、図６に示すように、表面粗さが大きくなるとともに
摩擦係数は漸増する。そして、表面あらさが３μｍを越
えると摩擦係数は０．１７に達し、横ずれが生じるよう
になる。この図では、被加工材としてステンレス（ＪＩ
ＳＳＵＳ４３０）を用い、表面粗さは、研磨紙および研
磨材の種類をかえて調整し、種々の値に変えた。

【００１２】横ずれ量は図７に示すように成形ロール通
過直後の曲げコーナの位置のずれ量を、成形品の断面拡
大写真により求めた。摩擦係数は、図８に示すように、
ＬＦＷ−１摩擦試験機を用いて求めた。回転するリング
は成形ロールと同じ材質、仕上げの状態とし、相手材の
ブロックには、成形用の素材をリングとの接触面に取り
付けた。潤滑液は、リングが常に浸される状態で、リン
グの回転により摺動面に取り込まれる。摩擦係数は、リ
ングと被加工材の押付荷重と、被加工材が受ける横方向
の力（摩擦力）を測定して得た。

【００１３】本発明では、成形ロールにビッカース硬さ
が１０００以上の硬質被覆層を形成してあるので、初期
の表面状態（表面粗さ等）を保持しやすく、長期間低摩
擦係数を維持することができる。また、この硬質被覆層
は、磨耗しにくく、焼付きが生じても焼付いた金属がす
ぐに剥離してすぐに元通りになるので成形ロールが傷ま
ないという特徴を有する。また、焼き付きがひどくなっ
ても研磨紙の研磨でロールを傷めないで金属を取り除く
ことができ、容易に補修をすることができるので成形ロ
ールの寿命が増大する。ビッカース硬さが１０００以下
だと、磨耗しやすく、焼き付きが生じると傷みやすく、
初期の表面状態（表面粗さなど）を保持し難く、また、
焼き付きがひどくなるとペーパー掛けで容易に補修でき
ないので、好ましくない。

【００１４】また、硬質被覆層の表面粗さを３μｍ以下
としているので、表面の凹凸が小さく、その凹凸によっ
て被加工材を傷つけることがない。また、前記のごとく
表面粗さが小さいので焼き付きが生じ難く、前記０．１
７未満の小さな摩擦係数としうる。またその状態を維持
しやすいという効果が生じる。表面粗さが３μｍより大
きいと凹凸によって被加工材を傷つけやすくなり、焼き
付きが生じやすいので、摩擦係数が大きくなって好まし
くない。

【００１５】

【効果】本発明のロール成形方法によれは、確実に被加
工材の横ずれを防止できる。

【００１６】

【実施例】使用した装置は、図３に示すような構成から
なる。その加工部は、ピンチロールスタンド４に設置さ
れたピンチロール４１、入側駆動ロールスタンド５に設
置された入側駆動ロール５１、アイドラロールスタンド
６に設置されたアイドラロール６１、Ｎｏ１〜Ｎｏ１４
までの１４段の無駆動小ロール群７及び出側駆動ロール
スンド８に設置された出側駆動ロール８１から成ってい
る。被加工材３は、その横端面をガイドするローラを備
えたピンチロール４１で挿入位置（高さおよび横方
向）、傾きおよび方向が決められ、入側駆動ロール５１
に挿入される。ここで最初の曲げ加工が行なわれるとと
もに、送り力が与えられる。そして被加工材３は、アイ
ドラロール６１を経て成形用の無駆動小ロール７を通
り、出側駆動ロール８１に達し、ここで成形品９となっ
て引き出される。Ｎｏ１〜Ｎｏ１４の成形ロールスタン
ド７および出側駆動のロール８１の位置は全て図１に示
す左右、上下（あるいは圧下）方向にサーボモータ駆動
あるいは手動によって調整できるようになっている。傾
きの調整もサーボモータ駆動あるいは手動で調整でき
る。Ｎｏ１〜Ｎｏ１４の成形ロールスタンド７の上ロー
ル１の加圧力は油圧シリンダで与えられる。

【００１７】サーボモータによって駆動するロールの位
置、傾き、及び駆動ロールの回転数等は、あらかじめ入
力したデータにもとづいて、専用のマイクロコンピュー
タからの指令により設定される。成形ロールの材質は冷
間工具鋼ＪＩＳＳＫＤ11、成形ロールの表面に形成した
硬質被覆層の組成はバナジウム炭化物、層の形成は化合
物反応拡散法により行い、冷間工具鋼ＪＩＳＳＫＤ11を
硼砂、酸化バナジウムおよびボロンカーバイトで構成さ
れる溶融塩中に浸漬し、１０００℃、１０時間の熱処理
条件で被覆層の形成を行い、その後、１７０℃、２時間
の焼き戻しを行った。被覆層の厚さは１０μｍ、その硬
さはビッカース硬さで３５００、母材の硬さはロックウ
エル硬さ（ＨRC）５９．５であった。成形ロールの表面
は、硬質被覆層形成処理前にラップ仕上し、処理後もラ
ップ仕上して表面あらさをＲMAX＝０．１〜０．２μｍ
とした。

【００１８】成形対象は、図４に示すモールである。素
材は、板厚０．４ｍｍ、幅４１．８ｍｍのステンレス鋼
ＪＩＳＳＵＳ４３０コイル材である。成形条件として、
入側駆動ロール５１の周速は３．１７ｍ／ｍｉｎ（回転
数１２ｒｐｍ，平均径８４ｍｍ）、出側駆動ロール８１
は周速３．４９ｍ／ｍｉｎ（５．６ｒｐｍ，平均径１９
８．６ｍｍ）とし、被加工材３に張力が加わるようにな
っている。またロール圧下力は入側駆動ロール５１では
８５ｋｇｆ、出側駆動ロール８１では８０ｋｇｆ、Ｎｏ
１〜Ｎｏ１４の成形ロール７では２２ｋｇｆとし、アイ
ドラロール６１の間隙は被加工材３の板厚とした。

【００１９】潤滑剤は、水溶性のエマルジョン型のもの
を２０倍に水で希釈し、被加工材と上下の成形ロールの
間に各々０．５ｌ／ｍｉｎの割合で流した。このときの
被加工材と成形ロール間の摩擦係数は０．１４である。
このような条件でロール成形を行ったところ、ほとんど
横ずれすることなく被加工材を成形することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】成形ロールのロール位置の移動方向を示す図で
ある。

【図２】従来用いられている総形ロール成形方法の概略
図である。

【図３】実施例で使用したロール成形装置を示す概略図
である。

【図４】成形対象の断面形状を示す図である。

【図５】摩擦係数と被加工材の横ずれ量の関係を示す図
である。

【図６】表面あらさと摩擦係数の関係を示す図である。

【図７】横ずれ量を求める方法を示す概略図である。

【図８】摩擦係数を求める方法を示す概略図である。

【符号の説明】

１上ロール２下ロール３被加工材４ピンチロールスタンド５入側駆動ロールスタンド６アイドラロールスタンド７無駆動小ロール群８出側駆動ロールスタンド９成形品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松居正夫愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者小沢光弘愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者武田伸愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のロールを配置し、板状の被加工材
を段階的に、極端な変形を与える成形を避けつつ成形す
るロール成形方法であって、成形ロール表面にビッカー
ス硬さが１０００以上、表面粗さが３μｍ以下の硬質被
覆層を形成する工程と、この硬質被覆層を形成した成形
ロールを用いて、硬質被覆層と被加工材との間の摩擦係
数が０．１７未満になるように成形ロールと被加工材と
の間に潤滑剤を添加してロール成形する工程と、からな
ることを特徴とする横ずれを防止したロール成形方法。