JPS62212006A - 内面異形管の製造用マンドレル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ピルガ−ミルで、主にコールドピルガ−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−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１駆動する１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ｌｂ　
ト、　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の間に円孔状の空隙を形成し
その空隙がロール２０回転と進行により徐々に縮小する
ようにロール２の周方向に沿って変化し、呆さ及び大き
さがロール周方に変化しないサイジングゾーン１ｂに連
なっている。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
に沿っ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とするようになって
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ヘテー
パに沿っ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１ｂ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の大径側に戻って遊び部ＩＣ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−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。

従って、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。

匂＝ｄＦ＋−々）０・（ｄｌｄ、−Ｚ　ｉ　ｉ）　＋Ｃ
％　）・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。

Ｄｘ＝偽＋（ｘ／ｌりｎ・（Ｄ、−ＤＦ−２−１！ｉ）
＋（ｘ／ｌり・ｚ＋（Ｉ！ｉ＋４ａ）ｘα・・・Ｃ） 但シ、０．７≦ｌ≦ｔ、ｏ　ｏトＬ　α＝（（（”、ｆ
）−ｏ、７）１０．３ｆＯ≦ｌ≦０．７のとき、α＝０ 式（１）　、　（２＞は、マンドレル中心軸に沿った軸
線をＸ軸トし、マンドレルのワーキングゾーン終端位置
を基準（Ｘ＝Ｏ）としてマンドレルの大径側へ測った長
さをＸとして、点Ｘにおけるマンドレル直径をｄｘ、点
Ｘにおけるダイスカリバー直径ヲＤｘテ示しである（第
９図参照）。式中の記号は、ｄ　＝製品内径、　偽＝製
品外径、 ｄＬ＝素管内径、　ＤＬ＝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、η＝１．０におけるダイスカリバー径とのク
リアランス、 Ｚ＝マンドレル最最小円変度 臀＝ワーキング長さｇに対する点Ｘのワーキングセクシ
ョン、 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−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
よって得られるが、少し長目になるとその加工は相当に
困難になり、烙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っ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って相似形で
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
ト高となシ実用化に不向きである。また別に、マンドレ
ル全長にわたっ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って同じ
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
った。このようなことからさらに実験を行った結果、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った。従
って、マンドレルの溝深さについては、ピルガ−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−ミルによっ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だめの溝を設けて
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
向に沿った外径変化に従って溝底線を決定し、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ｄＦ（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ｄｘ
によって溝のないマンドレＡｔ［成し、そのマンドレル
に次式（３）によっ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。

ＣＸ＝（（ｄＦｚ−Ｆｈ）　＋　（ｘ／Ｉり’　（ｄＬ
（ｄ、Ｆ２・Ｆ’ｂ）　Ｚ　ｒｌ）＋（〃）・Ｚ〕×賜
・・・（３） へは点Ｘにおける溝底とマンドレル中心軸線との距離で
あシ、つまり溝底線を表わす。Ｆｈ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）に従って形成したマンドレルでは式（
２）に従っ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
に向って徐々に深くなっており、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
マンドレルから半径方向外向きの反力を常に受ける状態
になる。従って、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。

従って、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ッ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
レルであシ、ＳニーＳ□断面位置から８３−８３断面位
置まで（１＝　４６５ｍ　）がワーキングゾーンであり
、Ｓ３−８３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
ｄ工＝　６１．６４　ｆｌ、最大内径ｄ２＝　６９．８
４　ｒｍ　、外径Ｄ？＝　８３−２６　ｒｒｒｓ、Ｒ＝
ｌＯｒ＋＋＋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
ングカッターを作って、これによりマンドレル１１の溝
１２を加工しである。そのミリングカッター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
ｄ７の値をｄ２として算出したｄｘに従って加工し、そ
して溝１２は前記式（３）の（ｄＦ−２Ｆｈ）の値をｄ
工として算出したＣｘが溝底となるようにミリングカッ
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５ＵＪ−２，外径１１
４Ｂ、肉厚１３Ｍ１の素管から前記内面異形管１３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２
３を加工するためのものでミリングカッター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ッター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った多
数のフィン（凸出部）４４を有するフィンチューブ４３
を加工するためのものでミリングカッター４５でフィン
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は不等ピッチの三方溝形の
内面異形管５３を加工するだめのものでミリングカッタ
ー５５ａで凸出部５４ａに対応する溝５２ａを加工し、
ミリングカッター５５ｂで凸出部５４ｂに対応する溝５
２ｂ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〔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−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ッ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、従って内面異形管を安
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実施例を示しくａ）はマンドレ
ルの主要部側面図、（ｂ）は（ａ）のＳよ−ＳＳ折断面
図（ｃ）は（ａ）　（７）　Ｓ２−　Ｓ２断面図、（ｄ
）は（ａ）の８３−８３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”４＝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ッター
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”／１２　＝　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ッターのマンドレル
軸に直角な断面図、第８図は従来のコールドピルガ−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、１４．２４
．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
   線方向に沿った外径変化に従って溝底線を決定し、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。