JPS5951374B2 - しごき加工機用ノズル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はしごき加工機用の冷却・潤滑液用のノズル装置
に関し、さらに詳しくはカップ状の絞り成形体のしごき
加工機のしごきダイ、成形体およびラムの冷却効果のす
ぐれた冷却・潤滑液用ノズル装置に関する。

しごき加工は、円筒状のカップ成形体をラムの先端に嵌
入したものを、リング状ダイの内部を挿通せしめ、その
さいラムとダイのクリアランスを成形体の胴壁部厚さよ
りも薄くすることによつて、成形体の内径は同じままで
胴壁部を薄くかつ長くするという苛酷な加工法である。

従つてダイと成形体胴壁部外面間の良好な潤滑と、加工
熱および摩擦熱による成形体及びダイの温度上昇を防止
するための冷却を必要とする。このための冷却・潤滑液
（以下冷却液と略称する）としては通常水エマルジョン
液が使用されるが、従来は、通常この冷却液を供給する
ためのノズルはダイの入口側にのみ配設されていた。こ
の場合特にしごき加工率が高く、かつ高速作業（例えば
毎分当りの成形回数が約１５０以上の場合など）の場合
に、ダイ加工面に成形体から分離した金属の凝着と、そ
れに起因する製品表面にすり疵の発生、さらに甚だしい
場合はダイのひび破れの発生、また成形体素材がブリキ
の場合は、フロスチングという表面錫の溶融による局部
的な白色化の発生等のトラブルがしばしば起つた。本発
明は以上のような従来のノズル装置の問題点の解消を図
るものである。

すなわち本発明は、しごき用ダイの出口側における成形
体とダイの冷却効果を高めることによつて、高いしごき
加工率の下での高速作業によつてもダイの損傷や製品表
面欠陥の発生を防止することのできる冷却用ノズル装置
の提供を目的とする。本発明によれば、ラムとダイの間
隙において成形体をしごき加工するしごき加工機用の冷
却・潤滑液用ノズル装置において、該ノズルはラムの軸
線に傾斜して、該ノズルの仮想中心面が、該成形体の出
口側胴壁と該ダイにより形成される空隙をほぼ通過する
ように設けられ、かつ該ノズルの開口部の一部分は、該
ダイの出側面の少なくとも一部によつて形成され、該ノ
ズルの前記開口部の一部分と相対向する部分はダイの出
側方向に設けられた中央孔部の内壁面の端部の少なくと
も一部を形成していて、該開口部を出た冷却・潤滑液が
該中央孔部の内壁面と該ダイを通過した成形体の胴．壁
部又はラムによつて形成される通路を通つて排出される
ようにされたことを特徴とするしごき加工機用冷却・潤
滑液用ノズル装置が提供される。

以下本発明の実施例を示す図面を参照しながら本発明に
ついて説明する。第１図はしごき加工機のダイ装置部の
軸線に沿う縦断面図を示す。

ダイ取付リング１ａ， １ｂ，ＩＣ，１ｄおよびスペー
サリング２ａ，２ｂ，２ｃ等よりなるダイ組立体３は、
ダイ組立体支持具４及びダイ組立体保持具５によつて固
定されている。ダイ組立体３の内部には、軸線に沿い中
央孔部６が設けられており、再絞りダイ８ａ、及びしご
きダイ８ｂ，８ｃ，８ｄの内面は、中央孔部６の一部を
形成している。さらに中央孔部６には、ダイ入口側ノズ
ル９ｂ，９Ｃ，９ｄ及びダイ出口側ノズル１０及び１１
Ｂ，ＩＩＣ，ｌｌｄが開口している。前記ノズルには冷
却液供給管１２、冷却液導路１３及び冷却液分配室１４
を経て冷却液が供給される。各スペーサーリンダ２ａ，
２ｂ，２Ｃの下部には、夫々排出孔１５ａ，１５ｂ及び
１５ｃが穿設されており、前記ノズルより中央孔部６に
供給された冷却液が前記排出孔を通つて排出されるよう
になつている。１６は最終ダイ８ｄをを通過した成形体
１７をラム７から抜き出すためのストリツパ一であつて
、割型１８、環状コイルスプリンダ１９よりなつている
。

割型１８の先端部１８ａの内径はダイ８ｄを通過後の成
形体１７の外径より小さいのであるが、割型となつてい
るため、環状コイルスプリングの押圧下に成形体１７及
びラム７を図の左方より右方へ挿通せしめることができ
る。成形体１７を挿通後は割型１８の先端１８ａはラム
７に環状コイルスプリング１９の作用により密着するの
で、ラム７の右方より左方への帰還運動のさい、割型先
端１８ａの端面と成形体１７の端面１７ａが接触した状
態で、成形体１７はラム７より抜き出される。成形体１
７の素材としては、通常アルミニウム板、アルミニウム
合金板、ブリキ、燐酸塩処理鋼板、亜鉛メツキ鋼板、黒
板等が用いられる。絞り成形機（図示されない）によつ
て予め絞り成形された比較的浅いカツプ状の成形体１７
は、ラム７の左方から右方への運動と共に、先づ再絞り
ダイ８ａによつて縮径と胴壁部の伸長を加えられた後、
しごきダイ８ｂ，８Ｃ，８ｄを順次通過して、胴壁部の
厚さ減少と伸長を加えられ、スト・リツパ一１６に入る
。

所定の寸法となつた成形体はラム７の帰還運動の初期に
ラムより抜き出されて、次の工程に送出される。ラム７
は単独で帰還した後、次のしごき加工を繰返す。以上の
構成において、ダイ入口側ノズル９ｂ，９Ｃ，９ｄは従
来使用されてきた型式の冷却液用ノズルであつて、ダイ
出口側ノズルＩｌｂ，ｌｌＣ，ｌｌｄが本発明の冷却液
用ノズルである。

すなわち従来のノズルに本発明のノズルを併用すること
によつて、従来の問題点であつたダイへの金属層の凝着
や成形体のフロスチング等の欠陥を解消することができ
るのである。第２図は、第１図におけるダイス取付リン
グ１ｂ附近の拡大図である。

ダイ入口側ノズル９ｂは、ダイ入口側ノズル用リング２
０ｂのダイ取付リング１ｂ側の端部に穿設された複数個
の透孔よりなり、その方向は中央孔部６の軸線に対し垂
直となつている。透孔の数と直径はできるだけ均一かつ
十分に冷却液が、入口側冷却液分配室１４ｂ，より成形
体１７の外周に供給されるように定められる。ノズル９
ｂを出た冷却液のご＜少量は成形体１７の胴壁部外面と
ダイ８ｂの間に引き込まれ・るが、大部分は成形体１７
の胴壁とダイ入口側ノズル用リング２０ｂによつて形成
される通路を経て排出孔１５ａより排出される。成形体
１７は、ダイ８ｂと接触してしごき加工を受ける加工部
１７ｂと、それよりも出口側にある胴壁部１７ｃがノ強
度の塑性変形を受けて発熱するのであるから、ダイ入口
側ノズル９ｂより供給された冷却液は、潤滑作用は果す
が、冷却効果は十分といえない。本発明の冷却液用ノズ
ル１１によれば、塑性変形により発熱した成形体胴壁部
１７Ｃ及び成形体胴壁の塑性変形を受けつ・ある部分１
７ｂよりの伝熱ならびに摩擦熱により昇温しようとする
しごきダイ８ｂの出口側表面に直接冷却液を噴射するこ
とによつて、十分な冷却効果を挙げることができる。第
２図において、スペーサリング２ｂとダイ取付リング１
ｂに接して設けられた冷却液分配室リング２１ｂと、ス
ペーサリング２ｂの内側左隅に設けられたダイ出口側ノ
ズル用リング２２ｂとの間に、環状の冷却液出口側分配
室１４ｂ２及びしごきダイ出口側ノズル１１ｂが形成さ
れる。

すなわちしごきダイ出口側ノズル１１ｂは、冷却液分配
室リング２１ｂの截頭円錐面状の内径面２１ｂ１及びダ
イ出口側ノズル用リング２２ｂの鼻部の截頭円錐面状の
外側面２２ｂ１によつて、ある厚さをもつた截頭円錐面
状に、すなわちラム７の軸線に傾斜して形成される。し
ごきダイ取付リング１ｂの截頭円錐面状の内径面１ｂ１
は冷却液分配室リングの内経面２１ｂ１と同一面を形成
して接続しており、その端部はしごきダイ８ｂの出側面
８ｂ１（中央孔部の軸線に対して垂直な面）に接してお
り、該出側面８ｂ１はノズル１１ｂの開口部２４の一部
を形成している。そしてノズル１１ｂの仮想中心面が、
成形体の出口側胴壁部１７Ｃとしごきダイ８ｂによつて
形成される空隙２３をほぼ通過するように、ノズル１１
ｂの位置、角度が定められる。しごき加工のさい、成形
体１７の加工部１７ｂの出口側（第２図の右側）に近づ
く部分ほど大きな塑性変形を受けるもので、最も出口側
の部分、すなわちダイ加工面８ｂ２の出口端、つまり空
隙２３と、ダイ加工面８ｂ２との境界部分において、成
形体１７およびダイ８ｂが、最も大きく発熱して、温度
が上昇することになり、この部分でフロスチングのよう
なブリキ表面錫の溶融や、金属の凝着が最も起り易くな
る。仮想中心面が空隙２３をほぼ通過するように形成さ
れたノズルの場合は、冷却潤滑液がストレートにこの空
隙２３内に噴射されるため、上記境界部分が十分に冷却
されるので、フロスチングや金属の凝着等を防止するこ
とが可能となる。

しかるにノズル１１ｂの仮想中心面が、空隙２３よりも
半径方行内方にずれている場合、もしくは半径方行外方
にずれている場合は、冷却潤滑液がストレートに空隙２
３内に噴射されず、空隙２３内に空気が巻き込まれたり
して、上記境界部分の冷却が不完全となる。

ダイ出口側ノズル用リング２２ｂの鼻部の内壁円筒面２
２ｂ２と成形体の出口側胴壁部１７Ｃあるいはラム７の
外周部（ラムの帰還工程時）によつて円環状の通路２５
が形成される。上記内壁円筒面２２ｂ２のダイ８ｂ側端
部はノズル開口部２４の一部を形成している。通路２５
の断面積がノズル１１ｂの夫よりも遥かに小さいと、ノ
ズル１１ｂ内の冷却液の流量が減少して冷却効果が損わ
れ、一方反対に遥かに大きい場合は、通路２５を流れる
冷却液に空気が混入じ、成形体出口側胴壁部１７Ｃの冷
却効果が損なわれる。従つて通路２５とノズル１１ｂの
断面積の差は余り大きくないことが好ましく、さらに好
ましい態様はほぼ等しいことである。ダイ出口側ノズル
用リング２２ｂはスペーサーリング２ｂと一体成形され
たものであつてもよい。

しかし、第２図のように独立体として互換性をもたせた
場合は、該リング２２ｂを交換することによつて、ダイ
出口側ノズル１１ｂの厚さ、角度や通路２５の長さと間
隙を容易に変えることができる。冷却液用ポンプ（図示
されない）より冷却液供給管１２、冷却液導路１３、出
口側冷却液分配室１４ｂ２を経て、冷却液はノズル１１
ｂより噴出する。

そして第２図のように成形体１７がしごきダイ８ｂによ
つてしごき加工される工程においては、冷却液は加工熱
及び摩擦熱が発生するところの成形体のしごき加工部１
７ｂ及びそれに接するダイ８ｂの加工面８ｂ２近傍を直
接冷却し、さらにノズル開口部２４および通路２５・に
おいて、まだ温度の高い成形体の出口側胴壁部１７Ｃを
冷却する。成形体７がしごきダイ８ｂを通過後ならびに
ラム７の帰還工程においては、冷却液しごき加工により
発熱した成形体１７からの伝熱により温度が上昇してい
るラム７を直接冷却する。このさい一部の冷却液はラム
７としごきダイ８ｂの間隙を通過して、しごきダイ８ｂ
を冷却すると同時に、しごきダイ８ｂの内面に附着した
金属粉や片を洗い落しながら、入口側に排出される。さ
らに第１図のしごきダイ８Ｃのようにラム７が挿通して
いない場合は、ラムの軸線に傾斜して設けられたノズル
１１Ｃより噴出する冷却液の激流は、ダイ８Ｃ内面に沿
つて流れて、しごき加工のさい成形体１７の胴壁部から
剥離して該内面に附着した錫やアルミニウム等の微細な
金属粉又は片を洗い流す。

これらの金属粉又は片はダイ内面に附着した状態で残留
するときは、次の成形体が該ダイを通過するとき、その
胴壁外周から金属を．・こそぎ取る起点となり、この現
象が累積してダイの該部に金属層が凝着するおそれがあ
る。本発明の冷却液ノズルを使用すると、ダイ及び成形
体胴壁部の冷却が十分に行なわれるので、上記金属粉や
片のダイ内面に対する附着力は弱く、しかもダ１イ内面
に沿い冷却液が強い勢いで流れるので上記金属粉や片は
容易に洗い去られる。従つて上記の金属層の凝着が起こ
り難い。第３図は、本発明のノズルの他の実施例を示し
たもので、第２図と同一符号の部分は同一部分をｌ示す
。

第２図とは、冷却液分配室リング２１ｂを特に設けず、
ダイ出口側ノズル用リング２２ｂの鼻部先端２２ｂ。を
ダイ取付リング１ｂの中央孔内部に突出せしめて、ダイ
出口側ノズルＩｌｂを形成した点が異なる。この場合は
構造がより簡単で２あり、かつノズル開口部２４近傍で
の冷却液の滞流が少ないので冷却効果が大きいという利
点を有する。しかし、しごきダイ８ｂの再研磨などのた
めにダイ取付リングＩｂを引き出す際に、第２図の場合
のように単独で引き出すことはできず、スンペーサーリ
ング２ｂと一緒に引き出さなければならないという．操
作上の不便を伴う。第４図は本発明のさらに他の実施例
を示したものであつて、第２図又は第３図と同一符号の
部分は同一（機能）部分を示す。

第３図との主な相違．点は、ノズルＩｌｂがダイ取付リ
ング１ｂに中央孔部６の軸線方向に傾斜して多数形成さ
れた複数個の透孔よりなることである。従つてノズルを
噴出する冷却液膜は不連続的である点が、該膜が連続的
である第２図及び第３図の場合と異なる。従つてこの点
では冷却やしごきダイ８ｂ内面に附着した金属粉等を洗
い落す作用の均一性は劣る。しかしノズル開口部２４附
近の冷却液滞溜が非常に少ないので、ノズル開口部に面
する位置にあるしごきダイや成形体部分の冷却効果は大
きい。なお第１図において、３個のしごきダイ８ｂ，８
Ｃ及び８ｄの出口側に夫々ノズル１１Ｂ，ｌｌｃ及び１
１ｄを設けた。しかし、しごき加工率３０％以上の主な
しごき加工をダイ８ｂ及び８ｃで行ない、ダイ８ｄでは
１０％以下の軽度のしごき加工を専ら成形体のストリツ
パー性改善のために行なう場合（例えば特開昭５０−１
２５９６１号に記載されるように）はノズル１１ｄは省
いてもよい。以上のように本発明のノズルは、しごきダ
イの加工面及びその近傍ならびにしごき加工直後の発熱
した成形体胴壁部を直接冷却し、かつしごきダイ加工面
に附着した金属粉や片を除去するというすぐれた効果を
有する。

従つて、成形体胴壁部のすり疵発生の原因となるしごき
ダイの加工面に凝着した金属層を除去するための再研磨
間の成形体しごき回数を従来の２倍以上に増やすことが
できる。さらに従来、毎分約１５０回以上のしごき回数
の場合に発生するブリキ成形体のフロスチングが、本発
明のノズルを使用することによつて防止することができ
、また従来毎分約１８０回以上のしごき回数の場合にし
ばしば発生するしごきダイのひび破れを防止できるとい
うすぐれた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例のノズル装置を使用するしご
き加工機のダイ装置部の縦断面図を、第２図は第１図の
ノズル装置附近の拡大図を、第３図は本発明のノズル装
置の他の実施例を、第４図はさらに他の実施例を示す。 ６：中央孔部、７リラム、８ｂ，８Ｃ，８ｄ：しごきダ
イ、８ｂ，：しごきダイの出側面、１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄ：しごきダイ出口側ノズル、１７：成形体、２２ｂ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ラムとダイの間隙において成形体をしごき加工する
   しごき加工機用の冷却・潤滑液用ノズル装置において、
   該ノズルは該ラムの軸線に傾斜して、該ノズルの仮想中
   心面が該成形体の出口側胴壁と該ダイにより形成される
   空隙をほぼ通過するように設けられ、かつ該ノズルの開
   口部の一部分は、該ダイの出側面の少なくとも一部によ
   つて形成され、該ノズルの前記開口部の一部分と相対向
   する部分はダイの出側方向に設けられた中央孔部の内壁
   面の端部の少なくとも一部を形成していて、該開口部を
   出た冷却・潤滑液が該中央孔部の内壁面と該ダイを通過
   した成形体の胴壁部又はラムによつて形成される通路を
   通つて排出されるようにされたことを特徴とするしごき
   加工機用の冷却・潤滑液用ノズル装置。