JPH07275977A - 管内壁面への螺旋状フィンの加工方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管軸と直交する方向に近い大なる螺旋角度を
有するフィンを能率良く連続的に形成できる管内壁面へ
の螺旋状フィンの加工方法および加工装置を提供するこ
とにある。 【構成】 被加工管の管内に切削バイトを有するバイト
アセンブリを挿入して回転させつつ被加工管を縮径用ダ
イスに通過させて縮径するとともに、縮径用ダイスによ
って外径が保持される被加工管の内壁面に切削バイトを
接触させることにより管軸に直交する方向に大なる螺旋
角を有するフィンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は管内壁面への螺旋状フィ
ンの加工方法およびその装置に関し、特に、バイトを用
いた堀り起こし法によって、溝加工が施される金属管
（以下、被加工管という）の内壁面に螺旋状のフィンを
連続的に形成する管内壁面への螺旋状フィンの加工方法
および加工装置に関する。

【０００２】

【従来技術】金属管の内壁面に連続したフィン又は溝等
を加工する方法として、切削バイトを使用して螺旋状の
フィンを形成する特公昭５７−４０４３７号公報に開示
される方法、円筒状の外周面に所定の螺旋溝を有する金
属プラグを使用して管軸に対して緩い螺旋角を有する多
数のフィンを連続的に形成する特公昭６１−５９８０６
号公報に開示される方法、金属管の管軸に直交する１つ
の平面内にある円周上に多数の細かい切れ刃を有する工
具を使用して多数の突起を内壁面に形成する特開昭５１
−１４８６６号、あるいは特開平４−１５１４７３号に
開示される方法、多数の細かい螺旋状の切れ刃を有する
プラグを既に内壁面に多数の連続したフィンが形成され
ている被加工管に挿入し、フィンとプラグの切れ刃とを
噛み合わせて更に微細な内面溝を形成する特開昭５１−
１７１７０号に開示される方法がある。

【０００３】また、被加工管の材質を非磁性金属とし、
被加工管の外部よりマグネットカプラを介してプラグに
回転トルクを与えることにより摩擦力による切削抵抗を
低減させてプラグの回転を円滑化させる特開平３−７１
９１４号に開示される方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の内面溝
付管の加工方法によると、金属管と工具との間に生じる
摩擦力は形成されるフィンあるいは溝の螺旋角が管軸に
対して大きくなるほど大きくなるため、金属管の連続加
工性が低下し、また、増大した切削抵抗によって金属管
に変形が生じるという問題がある。従って、本発明の目
的は、管軸と直交する方向に近い大なる螺旋角度を有す
るフィンを能率良く連続的に形成できる管内壁面への螺
旋状フィンの加工方法および加工装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は管軸と直交する
方向に近い大なる螺旋角度を有するフィンを能率良く連
続的に形成するため、一端に被加工管の内壁面を周方向
に切削する切削バイトと、一端から他端にかけての所定
の位置に少なくとも一対のＮ極及びＳ極を軸対称的に有
する第１の磁石を配置した軸部と、軸部外周に配置され
被加工管の管内で管軸に対して軸部を同軸状に支持する
フローティングプラグとを有するバイトアセンブリを被
加工管内に挿入し、フローティングプラグが位置する被
加工管の外周部に、フローティングプラグと共働する固
定引抜ダイスを配置してバイトアセンブリを管軸方向に
固定し、かつ管軸の周りに回転自在に保持し、第１の磁
石が位置する被加工管の外周部に、少なくとも一対のＮ
極及びＳ極の第２の磁石を磁性体によって軸対称的に保
持した磁石ユニットを管軸に同軸状に配置し、固定引抜
ダイスによって被加工管を引き抜くとともに磁石ユニッ
トを被加工管の周方向に所定の速度で回転させて第１及
び第２の磁石の磁気的結合によってバイトアセンブリを
回転させ、固定引抜ダイスによって縮径された被加工管
を、切削バイトの刃先回転径以下に縮径し管軸方向に移
動可能に設けられる縮径用ダイスに通過させて更に縮径
しつつ外形を保持しながら内壁面を切削バイトに接触さ
せることにより被加工管の内壁面に螺旋状のフィンを形
成する管内壁面への螺旋状フィンの加工方法を提供す
る。

【０００６】また、本発明は管軸と直交する方向に近い
大なる螺旋角度を有するフィンを能率良く連続的に形成
するため、被加工管の内部に挿入され、一端に被加工管
の内壁面を周方向に切削する切削バイトを有し、一端か
ら他端にかけて所定の長さを有する軸部を被加工管の管
内で管軸に対して同軸状に支持するフローティングプラ
グを備えたバイトアセンブリと、バイトアセンブリの外
周部に少なくとも一対のＮ極及びＳ極を軸対称的に有す
る第１の磁石と、フローティングプラグと共働して被加
工管を引き抜きにより縮径するとともにバイトアセンブ
リを管内において管軸方向に固定し、かつ管軸の周りに
回転自在に保持する固定引抜ダイスと、縮径された被加
工管を更に引き抜きにより切削バイトの刃先回転径以下
に縮径し、管軸方向に移動可能に設けられる縮径用ダイ
スと、縮径された被加工管の外周部において管軸と同軸
状に配置され、少なくとも一対のＮ極及びＳ極を有する
第２の磁石を内径部に軸対称的に配置した中空状の磁石
ユニットとを有する管内壁面への螺旋状フィンの加工装
置を提供する。

【０００７】

【作用】本発明によると、縮径用ダイスによって被加工
管を縮径しながら内壁面に回転する切削バイトを接触さ
せることによって切削抵抗に起因する被加工管の変形が
抑制され、フィンの加工精度が向上する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の管内壁面への螺旋状フィンの
加工方法及び加工装置を図面を基に詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の管内壁面への螺旋状フィ
ン加工装置の一実施例における断面図を示し、同図にお
いて内面にフィンが加工される被加工管１はＸ方向に移
動するものと仮定する。被加工管１の外周部には、その
未加工部に位置して管軸に対称に一対の永久磁石２Ａ，
２Ｂを有し被加工管１の周方向に回転可能に設けられる
磁石ユニット４と、被加工管１を第１の外径に縮径する
引抜きダイス５と、引抜きダイス５によって縮径された
被加工管１を更に縮径し、被加工管１の管軸方向に移動
可能な縮径用ダイス６とが同軸状に配置されている。

【００１０】被加工管１の内部には、磁石ユニット４が
設けられる位置に軸対称に配置される一対の永久磁石８
Ａ，８Ｂと、被加工管１の移動方向における先端部に縮
径用ダイス６によって縮径された被加工管１の内面にフ
ィンを加工する加工用バイト９とが管軸方向に所定の長
さを有する鋼製のマンドレルに一体的に形成されたバイ
トアセンブリ７が挿入されている。

【００１１】ここで、磁石ユニット４及びバイトアセン
ブリ７に対配置される永久磁石２Ａ，２Ｂ及び８Ａ，８
Ｂは２組以上の対であっても良く、特にバイトアセンブ
リ７に対配置される永久磁石８Ａ，８Ｂはできるだけ強
力であることが好ましい。

【００１２】また、磁石ユニット４に使用する磁石とし
ては永久磁石以外に、スリップリング等を介して通電す
る電磁石であっても良い。

【００１３】バイトアセンブリ７は、磁石ユニット４と
縮径用ダイス６との間に配置される引抜きダイス５と共
働し、縮径される被加工管１の内径を規定するフローテ
ィングプラグ１０によって管軸方向に固定され、かつ回
転自在に支持されている。

【００１４】フローティングプラグ１０は、ボディ部１
０Ａの外径が被加工管１の未加工部より小なる外径を有
し、ベアリング部１０Ｂの外径がバイトアセンブリ７の
先端部に形成されている加工用バイト９の刃先回転径よ
り大なる外径を有するように形成されており、その接続
面はテーパー状に形成されている。

【００１５】更に、永久磁石８を介した反対側の端部付
近には被加工管１の内壁面と当接することによってバイ
トアセンブリ７の振れを抑制するスリーブ１１が設けら
れ、その密着性を高めるためにＯリング１２を備えてい
る。

【００１６】次に、上記加工装置を使用した管内壁面へ
の螺旋状フィンの加工方法について説明する。

【００１７】まず、被加工管１を実用上十分な真直度及
び真円度に矯正した後、その内部に前述のバイトアセン
ブリ７を適量の潤滑油とともに挿入する。

【００１８】次に、被加工管１の先端をスェジャー等の
縮径手段によって縮径し、更にブルブロック等の金属管
引抜き装置に接続して引抜きダイス５を通過させること
により第１の外径に縮径する。この引抜き時にフローテ
ィングプラグ１０は引抜きダイス５と共働して被加工管
１の内径を規定するとともに、バイトアセンブリ７を管
軸方向に固定し、回転自在に支持する。

【００１９】次に、磁石ユニット４を被加工管１の外周
に沿ってａ方向に回転させる。このとき、図１のＡ−Ａ
切断部を示す図２に示すように磁石ユニット４の一対の
永久磁石２Ａ，２Ｂと、バイトアセンブリ７に設けられ
た一対の永久磁石８Ａ，８Ｂとが磁気的結合することに
より、バイトアセンブリ７は磁石ユニット４の回転と同
期して回転する。

【００２０】次に、磁石ユニット４の回転と同期して回
転する加工用プラグ９に向かって縮径用ダイス６を移動
させることにより、第１の外径に縮径された被加工管１
が更に縮径される。このとき、図３に示すように縮径さ
れた被加工管１の内壁面を加工用プラグ９に当接させる
ことによりフィン１３が形成される。

【００２１】縮径用ダイス６は引抜きによって、図３の
Ａ−Ａ切断部を示す図４に示すように被加工管１を加工
用プラグ９の刃先回転径より小なる内径となるように縮
径する。このことにより、縮径用ダイス６の位置を管軸
方向に移動させることで縮径された内壁面の加工用バイ
ト９への当接状態を任意に変化させることができ、よっ
て所定の加工度のフィン１３を形成することができる。

【００２２】この加工方法によると、例えば、被加工管
１の内壁面の必要とする長さだけ、あるいは内壁面に断
続的にフィン１３を形成することもできる。

【００２３】図５は、本発明の管内壁面への螺旋状フィ
ンの加工装置の他の実施例における断面図を示し、図１
と同様の構造及び機能を有する部分については同一の符
号及び引用数字を付しているので重複する説明を省略す
る。また、同図において内面溝が加工される被加工管１
は図１と同様にＸ方向に移動するものと仮定する。

【００２４】被加工管１の内部には管軸方向に所定の長
さを有し、Ｘ方向の先端側に加工用バイト９が設けら
れ、末端側をフローティングプラグ１０によって回転自
在に支持されたバイトアセンブリ７が挿入されている。

【００２５】また、加工用バイト９が位置する被加工管
１の外部には縮径用ダイス６が配置され、フローティン
グプラグ１０が位置する被加工管１の外部には引抜きダ
イス５が配置される。

【００２６】バイトアセンブリ７の外周に軸対称に配置
される一対の永久磁石８Ａ，８Ｂは、加工用バイト９と
フローティングプラグ１０との間に位置しており、この
一対の永久磁石８Ａ，８Ｂが配置される第１の外径に縮
径された被加工管１の外周部には、管軸に対称に一対の
永久磁石２Ａ、２Ｂを有し被加工管１の周方向に回転可
能に設けられる磁石ユニット４を有する。

【００２７】更に、一対の永久磁石８Ａ，８Ｂと加工用
バイト９との間には、バイトアセンブリ７と同軸状に設
けられるスプリング１４と、被加工管１とバイトアセン
ブリ７との間に保持される複数のスチールボール１５
と、スチールボール１５を保持する保持具１６よりなる
自動芯出し装置１７がバイトアセンブリ７に形成された
鍔７Ａ，７Ｂの間に設けられている。

【００２８】スチールボール１５を保持する保持具１６
はスプリング１４によってＸ方向に付勢されるととも
に、管軸方向に移動できるように支持されており、スチ
ールボール１５はＸ方向とは反対方向に円錐状をなすよ
うにバイトアセンブリ７に形成された円錐部７Ｃと接触
している。

【００２９】この自動芯出し装置１７は、バイトアセン
ブリ７の回転に伴ってスチールボール１５が被加工管１
の内壁面と円錐部７Ｃに接して遊星回転しながら管軸に
平行に移動するので、図５のＡ−Ａ部において切断した
図６に示すようにバイトアセンブリ７の中心軸が被加工
管１の管軸に一致するようになる。

【００３０】このことから、フローティングプラグ１０
と加工用バイト９との間の距離が大きく離れていても自
動芯出し装置１７によってバイトアセンブリ７の中心軸
が被加工管１の管軸上に位置するように保持されるの
で、磁石ユニット４により伝達される回転トルクに基づ
いて加工用バイト９の安定した回転が得られるとともに
被加工管１の内径が変動しても容易に対処できる。

【００３１】図７は本発明の変形例を示し、加工用バイ
ト９の刃先と軸対称の位置に切削されたフィンを被加工
管１の径方向に押圧し曲面状の表面を有した突起９Ａを
有する。

【００３２】図８は、図７のＡ−Ａ部における切断図を
示し、加工用バイト９の刃先が図中に示すａ方向に回転
し被加工管１の内壁面にフィン１３を形成すると、その
回転に対して１８０度遅れて曲面状の表面を有した突起
９Ａが、図９に示すように先端が径方向に突出したフィ
ン１３を周方向に押圧することによって平坦化し、トン
ネル状の流路１８及び開口幅がｄの微小な開口部１９を
備えた内面溝を同一の工程で形成することができる。

【００３３】上記した加工装置に使用される磁石ユニッ
ト４は、バイトアセンブリ７との磁気的結合時において
永久磁石の有効径が大きいほど単位長さ当たりの回転ト
ルクが大きくなり、更に管軸方向への長さを長くするに
つれて大きな回転トルクを伝達することができる。よっ
て被加工管１の未加工部、即ち、フローティングプラグ
１０の入口側に配置すると効果的である。

【００３４】また、バイトアセンブリに設けられる加工
用バイトは複数の刃数を有しても良く、この場合にはバ
イトアセンブリ１回転において刃数と同数のフィンを被
加工管１の内壁面に同時に形成することができ、フィン
の加工能率が向上する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の管内壁面へ
の螺旋状フィンの加工方法によると、一端に被加工管の
内壁面を周方向に切削する切削バイトと、一端から他端
にかけての所定の位置に少なくとも一対のＮ極及びＳ極
を軸対称的に有する第１の磁石を配置した軸部と、軸部
外周に配置され被加工管の管内で管軸に対して軸部を同
軸状に支持するフローティングプラグとを有するバイト
アセンブリを被加工管内に挿入し、フローティングプラ
グが位置する被加工管の外周部に、フローティングプラ
グと共働する固定引抜ダイスを配置してバイトアセンブ
リを管軸方向に固定し、かつ管軸の周りに回転自在に保
持し、第１の磁石が位置する被加工管の外周部に、少な
くとも一対のＮ極及びＳ極の第２の磁石を磁性体によっ
て軸対称的に保持した磁石ユニットを管軸に同軸状に配
置し、固定引抜ダイスによって被加工管を引き抜くとと
もに磁石ユニットを被加工管の周方向に所定の速度で回
転させて第１及び第２の磁石の磁気的結合によってバイ
トアセンブリを回転させ、固定引抜ダイスによって縮径
された被加工管を、切削バイトの刃先回転径以下に縮径
し管軸方向に移動可能に設けられる縮径用ダイスに通過
させて更に縮径しつつ外形を保持しながら内壁面を切削
バイトに接触させることにより被加工管の内壁面に螺旋
状のフィンを形成するようにしたため、管軸と直交する
方向に近い大なる螺旋角度を有するフィンを能率良く連
続的に形成することができる。

【００３６】また、本発明の管内壁面への螺旋状フィン
の加工装置によると、被加工管の内部に挿入され、一端
に被加工管の内壁面を周方向に切削する切削バイトを有
し、一端から他端にかけて所定の長さを有する軸部を被
加工管の管内で管軸に対して同軸状に支持するフローテ
ィングプラグを備えたバイトアセンブリと、バイトアセ
ンブリの外周部に少なくとも一対のＮ極及びＳ極を軸対
称的に有する第１の磁石と、フローティングプラグと共
働して被加工管を引き抜きにより縮径するとともにバイ
トアセンブリを管内において管軸方向に固定し、かつ管
軸の周りに回転自在に保持する固定引抜ダイスと、縮径
された被加工管を更に引き抜きにより切削バイトの刃先
回転径以下に縮径し、管軸方向に移動可能に設けられる
縮径用ダイスと、縮径された被加工管の外周部において
管軸と同軸状に配置され、少なくとも一対のＮ極及びＳ
極を有する第２の磁石を内径部に軸対称的に配置した中
空状の磁石ユニットとを有するようにしたため、管軸と
直交する方向に近い大なる螺旋角度を有するフィンを能
率良く連続的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における管内壁面への螺旋状
フィンの加工装置を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ部における切断図を示す。

【図３】本発明における管内壁面への螺旋状フィンの加
工装置によるフィンの加工を示す説明図である。

【図４】図３のＡ−Ａ部における切断図を示す。

【図５】本発明の他の実施例における管内壁面への螺旋
状フィンの加工装置を示す断面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ部における切断図を示す。

【図７】本発明の変形例における部分断面図を示す。

【図８】図７のＡ−Ａ部における切断図を示す。

【図９】図７の部分拡大図を示す。

【符号の説明】

１ 被加工管 ２Ａ，２Ｂ 永久磁石 ４ 磁石ユニット ５ 引抜きダイス ６ 縮径用ダイス ７ バイトアセンブリ ７Ａ，７Ｂ 鍔 ７Ｃ 円錐部 ８Ａ，８Ｂ 永久磁石 ９ 加工用バイト ９Ａ 突起 １０ フローティングプラグ １０Ａ ボディ部 １０Ｂ ベアリング部 １１ スリーブ １２ Ｏリング １３ フィン １４ スプリング １５ スチールボール １６ 保持具 １７ 自動芯出し装置 １８ 流路 １９ 開口部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁面にフィンを加工する非磁性材より
   なる金属管（以下、被加工管という）の内部に切削バイ
   トを挿入して回転させるとともに被加工管と前記切削バ
   イトを前記被加工管の管軸方向に相対的に移動させるこ
   とにより、前記被加工管の内壁面に管軸方向と直交する
   方向に近い大なる螺旋角度で前記フィンを形成する管内
   壁面への螺旋状フィンの加工方法において、 一端に前記被加工管の前記内壁面を周方向に切削する切
   削バイトと、前記一端から他端にかけての所定の位置に
   少なくとも一対のＮ極及びＳ極を軸対称的に有する第１
   の磁石を配置した軸部と、前記軸部外周に配置され前記
   被加工管の管内で管軸に対して前記軸部を同軸状に支持
   するフローティングプラグとを有するバイトアセンブリ
   を前記被加工管内に挿入し、 前記フローティングプラグが位置する前記被加工管の外
   周部に、前記フローティングプラグと共働する固定引抜
   ダイスを配置して前記バイトアセンブリを前記管軸方向
   に固定し、かつ前記管軸の周りに回転自在に保持し、 前記第１の磁石が位置する前記被加工管の前記外周部
   に、少なくとも一対のＮ極及びＳ極の第２の磁石を磁性
   体によって軸対称的に保持した磁石ユニットを前記管軸
   に同軸状に配置し、 前記固定引抜ダイスによって前記被加工管を引き抜くと
   ともに前記磁石ユニットを前記被加工管の周方向に所定
   の速度で回転させて前記第１及び第２の磁石の磁気的結
   合によって前記バイトアセンブリを回転させ、 前記固定引抜ダイスによって縮径された被加工管を、前
   記切削バイトの刃先回転径以下に縮径し前記管軸方向に
   移動可能に設けられる縮径用ダイスに通過させて更に縮
   径しつつ外形を保持しながら前記内壁面を前記切削バイ
   トに接触させることにより前記被加工管の前記内壁面に
   螺旋状の前記フィンを形成する管内壁面への螺旋状フィ
   ンの加工方法。
2. 【請求項２】 内壁面にフィンを加工する非磁性材より
   なる金属管（以下、被加工管という）の内部に挿入さ
   れ、一端に前記被加工管の前記内壁面を周方向に切削す
   る切削バイトを有し、前記一端から他端にかけて所定の
   長さを有する軸部を前記被加工管の管内で管軸に対して
   同軸状に支持するフローティングプラグを備えたバイト
   アセンブリと、 前記バイトアセンブリの外周部に少なくとも一対のＮ極
   及びＳ極を軸対称的に有する第１の磁石と、 前記フローティングプラグと共働して前記被加工管を引
   き抜きにより縮径するとともに前記バイトアセンブリを
   前記管内において管軸方向に固定し、かつ前記管軸の周
   りに回転自在に保持する固定引抜ダイスと、 前記縮径された被加工管を更に引き抜きにより前記切削
   バイトの刃先回転径以下に縮径し、前記管軸方向に移動
   可能に設けられる縮径用ダイスと、 前記縮径された被加工管の外周部において前記管軸と同
   軸状に配置され、少なくとも一対のＮ極及びＳ極を有す
   る第２の磁石を内径部に軸対称的に配置した中空状の磁
   石ユニットとを有し、 前記バイトアセンブリは、前記第１及び第２の磁石の磁
   気的結合によって、前記縮径された被加工管の外周部に
   同軸状に配置された前記磁石ユニットの周方向への回転
   に伴って回転し、前記縮径された被加工管を前記縮径用
   ダイスで引き抜いて前記切削バイトの刃先回転径以下に
   縮径しつつ外形を保持しながら回転する前記切削バイト
   に前記内壁面を接触させることによって前記被加工管の
   軸方向と直交する方向に近い大なる螺旋角度で螺旋状の
   フィンを加工することを特徴とする管内壁面への螺旋状
   フィンの加工装置。
3. 【請求項３】 前記バイトアセンブリは、前記切削バイ
   トと前記フローティングプラグとの間の前記軸部の中心
   軸を前記被加工管の前記管軸に一致させる芯出し手段を
   有する請求項第２項記載の管内壁面への螺旋状フィンの
   加工装置。
4. 【請求項４】 前記バイトアセンブリは、前記一端に設
   けられて前記切削バイトとともに回転し、前記被加工管
   の前記内壁面に形成された前記螺旋状のフィンを周方向
   に押圧する押圧部を有する請求項第２項記載の管内壁面
   への螺旋状フィンの加工装置。