KR100289345B1 - Machining rolls used for spinning and copper machining - Google Patents

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나오토 다구치
마사유키 스즈키
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하나와 요시카즈
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 스피닝가공을 행할 때, 작업편의 가공경화(硬化)를 억제하여 소둔(燒鈍) 열처리를 하지않고 스피닝가공을 행할 수 있는 스피닝 가공방법 및 그 방법에 사용하는 가공 롤을 제공하는 것으로써, 맨드릴(mandrel)의 선단면에 고정된 원판상의 작업편(W)을 상기 맨드릴(7)의 외주면에 따라 통상으로 성형 가공함과 동시에, 상기 맨드릴의 외주면에 작업편(W)을 압인가공하는 스피닝 가공방법에 있어서, 원판상의 작업편(W)에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여하여 작업편(W)을 통형상으로 성형 가공하고, 이 통형상으로 성형 가공된 작업편을 상기 맨드릴(7)의 외주면에 압인가공하는 스피닝 가공방법이고, 그 가공방법에 사용하는 가공 롤(27)은 상기 롤(27)의 외주면으로 상기 가공 롤(27)의 축방향 및 방사방향으로 개방한 형태의 凹곡면을 이루고, 또한, 단면형상이 원호상을 이루는 가공면(29)을 형성하여 이루어지는 것이다.The present invention provides a spinning processing method and a processing roll for use in the spinning process, in which spinning can be performed without annealing heat treatment by suppressing work hardening of the work piece when spinning is performed. And forming the disk-shaped workpiece W fixed to the end surface of the mandrel according to the outer circumferential surface of the mandrel 7, and pressing the workpiece W on the outer circumferential surface of the mandrel. In the spinning machining method, a compressive stress in the radially inward direction is applied to a disk-shaped workpiece W, and the workpiece W is molded into a cylindrical shape, and the workpiece formed into the cylindrical shape is subjected to the mandrel ( 7) is a spinning process for pressing on the outer circumferential surface, and the processing roll 27 used in the processing method is a shape in which the processing roll 27 is opened to the outer circumferential surface of the roll 27 in the axial and radial directions. 을 form a curved surface, , It is made to form a working surface (29) the cross-sectional shape forming a circular arc.

Description

스피닝 가공방법 및 동 가공방법에 사용하는 가공 롤Processing rolls used for spinning and copper processing

본 발명은 스피닝 가공방법 및 동 가공방법에 사용하는 가공 롤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업편이 가공경화를 발생하기 쉬운 재질인 경우라도, 소둔(燒鈍)을 행하지 않고 스피닝 가공을 행할 수 있는 스피닝 가공방법 및 동 가공방법에 사용하는 가공 롤에 관한 것이다.The present invention relates to a machining roll for use in a spinning machining method and a copper machining method, and more particularly, even when a workpiece is a material that is likely to cause work hardening, spinning can be performed without annealing. It relates to the spinning roll processing method and the processing roll used for the copper processing method.

종래, 스피닝 가공에 의해 예를들면 내부톱니기어를 가공하는 것이 행해지고 있다. 종래는 선단측 외주면에 전사해야할 기어를 형성한 맨드릴의 선단부에 원판형상의 작업편을 테일 스톡에 의해 가압 고정하고, 상기 맨드릴을 회전함과 동시에, 가공 롤에 의해 상기 작업편을 맨드릴의 외주면에 따르도록 가압하여 통형상 또는 컵형상으로 성형 가공하고, 작업편을 맨드릴의 외주면에 압인함으로써 내부톱니기어의 가공이 행해진다.Conventionally, for example, internal tooth gears are processed by spinning. Conventionally, a disk-shaped workpiece is fixed by tail stock to a tip end portion of a mandrel on which a gear to be transferred to the outer peripheral surface of the tip side is pressed, and while rotating the mandrel, the work piece is attached to the outer peripheral surface of the mandrel by a working roll. The inner toothed gear is processed by pressing to form a cylindrical or cup shape and pressing the workpiece against the outer circumferential surface of the mandrel.

상술과 같이, 스피닝 가공에 의해 내부톱니 기어의 가공을 행할 때, 작업편의 재질이 예를들면 고탄소 강재(鋼材)인 경우에는, 원판상의 작업편을 통형상 또는 컵형상으로 드로잉 성형가공을 행할때, 수회에 걸쳐 성형가공할 필요가 있다. 이 때, 성형가공을 행하면 작업편은 가공경화를 일으키므로, 이 가공경화를 완화하기 위해 성형가공 공정간에 소둔을 행할 필요가 있다.As described above, when the inner tooth gear is processed by spinning, when the material of the workpiece is, for example, a high carbon steel, the disk-shaped workpiece may be formed in a cylindrical or cup shape. At this time, it is necessary to perform molding processing several times. At this time, when the forming process is performed, the work piece causes work hardening. Therefore, in order to alleviate this work hardening, it is necessary to perform annealing between the molding work processes.

상기 소둔을 행하지 않을 경우에는 변형이 축적되어 제품에 파단을 발생시키는 문제가 있다.If the annealing is not performed, there is a problem that deformation is accumulated and breakage occurs in the product.

따라서, 종래는 소둔이 필요해 생산능률이 나쁘다는 문제가 있었다.Therefore, conventionally, annealing is required and there is a problem that the production efficiency is poor.

도1은 본 발명의 가공방법을 실시하기 위한 가공장치를 개략적으로 도시한 설명도,1 is an explanatory view schematically showing a processing apparatus for implementing the processing method of the present invention;

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선에서 본 설명도,FIG. 2 is an explanatory view seen from line II-II of FIG. 1;

도3은 본 발명의 방법에 사용되는 가공 롤의 형상 설명도,3 is a shape explanatory diagram of a processing roll used in the method of the present invention;

도4는 가공공정을 도시하는 작용설명도,4 is an operation explanatory diagram showing a machining step;

도5는 가공 롤에 있어서의 가공면의 곡면의 반경과 판두께 증가율과 이송속도와의 관계를 나타낸 설명도,5 is an explanatory diagram showing the relationship between the radius of curvature of the machined surface in the machining roll, the plate thickness increase rate, and the feed rate;

도6은 작업편에 크랙(crack)이 발생할 경향이 있는 부위 및 그 원인의 설명도이다.Fig. 6 is an explanatory diagram of a portion where a crack tends to occur in the workpiece and the cause thereof.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

7 : 맨드릴 11 : 테일 스톡(tail stock)7: mandrel 11: tail stock

23 : 가공 롤 27 : 가공 롤23: machining roll 27: machining roll

29 : 가공면29: machining surface

본 발명은 상술과 같은 종래의 문제를 거울삼아 이루어진 것으로, 청구항1에 관한 발명은 맨드릴의 선단면에 고정된 원판상의 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 따라 통형상으로 성형 가공함과 동시에, 상기 맨드릴의 외주면에 작업편을 압인가공하는 스피닝 가공방법에 있어서, 원판상의 작업편에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여하여 통형상으로 성형 가공하고, 이 통형상으로 성형 가공된 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 압인가공하는 스피닝 가공방법이다.The present invention has been made in the light of the above-described conventional problems, and the invention according to claim 1 forms a cylindrical work piece fixed to the end surface of the mandrel in a cylindrical shape along the outer circumferential surface of the mandrel, and at the same time, the mandrel In a spinning machining method for pressing a workpiece on an outer circumferential surface thereof, a disk-shaped workpiece is subjected to a radial stress in a radially inward direction to be molded into a cylindrical shape, and the cylindrically shaped workpiece is formed into a cylindrical shape. Spinning is a method of pressing on the outer circumferential surface.

청구항2에 관한 발명은 청구항1 기재의 발명에 있어서, 원판상의 작업편에 반경내측 방향으로의 압축 응력을 부여하여 상기 작업편을 통형상으로 성형 가공할 때, 작업편을 가공하는 가공 롤의 외주면에 형성된 가공면이 반경15mm∼20mm의 凹곡면이고, 또한 작업편에 대한 상기 가공 롤의 이송 속도가 15∼22mm/min인 스피닝 가공방법이다.In the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, the outer peripheral surface of a working roll for processing a workpiece when applying a compressive stress in a radially inward direction to a disk-shaped workpiece is formed into a cylindrical shape. The processing surface formed in the is a curved surface having a radius of 15 mm to 20 mm, and the feeding speed of the processing roll to the workpiece is 15 to 22 mm / min.

청구항3에 관한 발명은 맨드릴의 선단면에 고정된 원판상의 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 따라 통형상으로 성형 가공하기 위한 가공 롤에 있어서, 상기 롤의 외주면에, 상기 가공 롤의 축 방향 및 방사방향으로 개방한 형태의 凹곡면을 이루고, 또한, 단면형상이 원호상을 이루는 가공면을 형성하여 이루어지는 것이다.The invention according to claim 3 is a processing roll for forming a cylindrical work piece fixed to a front end surface of a mandrel into a cylindrical shape along the outer circumferential surface of the mandrel, wherein the outer circumferential surface of the roll has an axial direction and spinning It forms by forming the curved surface of the shape which opened in the direction, and the cross section shape makes the circular arc shape.

청구항4에 관한 발명은 청구항3에 기재의 발명에 있어서, 가공면의 원호상 부분의 반경이 15mm∼20mm인 가공 롤이다.Invention concerning Claim 4 is a process roll whose radius of the arcuate part of a process surface is 15 mm-20 mm in invention of Claim 3.

〈발명의 실시형태〉<Embodiment of the invention>

우선 이해를 쉽게 하기 위해, 본 발명의 실시에 제공되는 장치의 전체적 구성에 대해 개략적으로 설명한다.First of all, in order to facilitate understanding, the overall configuration of the apparatus provided in the practice of the present invention is outlined.

도1을 참조하면, 베드(1)의 일측부에는 주축대(3)가 설치되어 있고, 이 주축대(3)에는 내장된 서보 모터등에 의해 회전되는 주축(5)이 수평으로 회전 자유롭게 지지되어 있고, 이 주축(5)에는 선단측 외주면에 전사해야할 기어(7T)를 구비한 맨드릴(7)이 부착되어 있다.Referring to Fig. 1, a headstock 3 is provided at one side of the bed 1, and the headstock 3 is rotatably supported horizontally by a spindle 5, which is rotated by a built-in servo motor or the like. The main shaft 5 is attached with a mandrel 7 having a gear 7T to be transferred to the outer peripheral surface of the tip side.

상기 베드(1)의 타측부에는 지지대(9)가 설치되어 있고, 이 지지대(9)에는 상기 맨드릴(7)과 대향하여 설치한 테일 스톡(11)을 축방향(도1에 있어서 좌우방향, 또한 이후에 있어서 축방향이란 맨드릴(7)의 축심에 평행인 방향을 의미하는 것으로 한다)으로 작동하는 유체압 실린더(13)가 장착되어 있다. 상기 테일 스톡(11)은 상기 맨드릴(7)의 선단면에 원판상의 작업편(W)을 압축 고정하는 작용을 행하는 것으로, 맨드릴(7)과 동축심으로 배치되어 있고, 긴쪽방향의 적절한 중간위치는 베드(1)상에 위치 조절 가능하게 설치한 중간지지부재(15)에 상대적으로 이동 가능하고 회전 가능하게 지지되어 있다.A support 9 is provided on the other side of the bed 1, and the support 9 is provided with a tail stock 11 provided to face the mandrel 7 in the axial direction (left and right in FIG. 1, In the following, the axial direction is attached to a fluid pressure cylinder 13 operating in a direction parallel to the axis of the mandrel 7). The tail stock 11 serves to compress and fix the disk-shaped workpiece W on the distal end surface of the mandrel 7, which is arranged coaxially with the mandrel 7 and has an appropriate intermediate position in the longitudinal direction. Is rotatably supported and movable relative to the intermediate support member 15 installed on the bed 1 so as to be adjustable in position.

상기 테일 스톡(11)에 의해 상기 맨드릴(7)의 선단부에 가압 고정된 작업편(W)을, 맨드릴(7)의 외주면에 따라 컵형상 또는 통형상(이후, 컵형상도 포함하여 통형상이라고 칭한다)으로 성형 가공함과 동시에, 작업편(W)을 맨드릴(7)의 기어(7T)에 압인하기 위한 롤 유니트(17)가 설치되어 있다.The work piece W press-fixed and fixed to the distal end of the mandrel 7 by the tail stock 11 is referred to as a cylindrical shape including a cup shape or a cylindrical shape (hereinafter also referred to as cup shape) along the outer circumferential surface of the mandrel 7. And a roll unit 17 for pressing the workpiece W into the gear 7T of the mandrel 7 is provided.

롤 유니트(17)는 상기 맨드릴(7)과 중간 지지부재(15)와의 사이에 있어서 베드(1)상에 축방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 이 롤 유니트(17)는 서보 모터의 구동에 의해 축방향으로 왕복동되는 것으로써, 상기 테일 스톡(11)에 대응한 위치에는 테일 스톡(11)이 관통 자재의 관통공(19)이 형성되어 있다.The roll unit 17 is axially movable on the bed 1 between the mandrel 7 and the intermediate support member 15. The roll unit 17 is reciprocated in the axial direction by the driving of the servo motor, and the through stock 19 of the penetrating material is formed at the position corresponding to the tail stock 11. .

또한 상기 롤 유니트(17)에는 상기 관통공(19)의 축심(19P)을 중심으로 하여 방사방향으로 왕복동 가능한 다수의 슬라이더(21)가 등간격으로 설치되어 있고, 각 슬라이더(21)에는 가공 롤(23)이 각각 회전 가능하고 탈착 교환 가능하게 부착되어 있다. 상기 각 슬라이더(21)는 롤 유니트(17)에 장착한 각 서보 모터등과 같은 적절한 액츄에이터(25)의 구동에 의해 동기하여 왕복동하도록 설치되어 있다.In addition, the roll unit 17 is provided with a plurality of sliders 21 which are reciprocally radially reciprocated about the shaft center 19P of the through hole 19 at equal intervals, and each of the sliders 21 has a processing roll. 23 are rotatably attached and detachable. Each said slider 21 is provided so that it may reciprocate synchronously by the drive of the appropriate actuator 25, such as each servo motor etc. which were attached to the roll unit 17. As shown in FIG.

이상과 같은 구성에 있어서, 도1에 도시하는 바와같이 테일 스톡(11)에 의해 맨드릴(7)의 선단부에 작업편(W)을 가압 고정한 후, 축심(19P)에서 각 가공 롤(23)까지의 거리를 적절히 조절하고, 맨드릴(7)을 적절히 회전시킴과 동시에, 롤 유니트(17)를 도1에 있어서 좌측방향으로 이동시킴으로써, 원판상의 작업편(W)은 맨드릴(7)의 외주면에 따라 통형상으로 성형 가공된다. 그리고, 각 가공 롤(23)에 의해 작업편(W)을 맨드릴(7)의 기어(7T)로 매우 강력하게 가압하여 압인함으로써, 상기 기어(7T)가 통형상의 작업편의 내주면으로 전사되어 내부톱니기어의 스피닝 가공이 행해지게 된다.In the above configuration, as shown in FIG. 1, the work piece W is pressurized and fixed to the tip end of the mandrel 7 by the tail stock 11, and then from the shaft center 19P to each processing roll 23. FIG. By appropriately adjusting the distance, rotating the mandrel 7 properly, and moving the roll unit 17 to the left in FIG. 1, the workpiece W on the disc is made to conform to the outer circumferential surface of the mandrel 7. It is molded into a cylindrical shape. The work piece W is pressurized and pressed very strongly by the gear 7T of the mandrel 7 by the respective working rolls 23, so that the gear 7T is transferred to the inner circumferential surface of the cylindrical work piece so as to be internally pressed. Spinning of the gear is performed.

그런데, 상술한 바와같이, 원판상의 작업편(W)을, 맨드릴(7)의 외주면에 따라 통형상으로 성형 가공할 때, 1공정으로 성형가공할 수 있는 것이 아니고, 또한 작업편(W)의 외주면은 가공 롤(23)에 의해 아이어닝(ironing)작용을 받으므로, 예를들면 작업편(W)이 고탄소 강재인 경우에는 가공경화가 발생되기 쉽다. 따라서, 작업편(W)에 소둔의 열처리를 행하면서 상술과 같이 성형가공을 행할 필요가 있어, 비능률적이다.By the way, as mentioned above, when shape | molding the disk-shaped workpiece | work W in cylindrical shape along the outer peripheral surface of the mandrel 7, it is not possible to carry out molding processing in one process, and also Since the outer circumferential surface is subjected to an ironing action by the working roll 23, for example, work hardening is likely to occur when the workpiece W is a high carbon steel. Therefore, it is necessary to perform shaping | molding as mentioned above, performing annealing on the workpiece | work W, and it is inefficient.

여기서, 본 예에 있어서는 도3에 도시하는 바와같이, 가공 롤(27)의 외주면에 상기 가공 롤(27)의 축방향(도3에 있어서는 좌측방향)을 개방하고 가공 롤(27)의 방사외측방향으로 개방한 형태의 凹곡면을 이루고, 또한, 단면형상이 원호상을 이루는 가공면(29)을 형성한 형상의 가공 롤(27)에 의해 작업편(W)에 반경내측방향으로의 압축응력을 부여하여 컵형상 또는 통형상으로 성형 가공한 후, 작업편(W)을 맨드릴(7)의 외주면으로 강력하게 가압한 압인을 행함으로써, 상술의 소둔과 같이 열처리를 생략하는 것이 가능하다.Here, in this example, as shown in FIG. 3, the axial direction (the left direction in FIG. 3) of the said processing roll 27 is opened to the outer peripheral surface of the processing roll 27, and the radial outer side of the processing roll 27 is carried out. The compressive stress in the radially inward direction on the workpiece W by the working roll 27 which forms the curved surface of the shape which opened in the direction, and formed the processing surface 29 which makes the cross section circular arc shape. After the forming process is performed in a cup shape or a cylindrical shape, and the work piece W is pressed with force against the outer circumferential surface of the mandrel 7, the heat treatment can be omitted as described above.

즉, 본예에 의하면, 도4(1)에 도시하는 바와같이, 테일 스톡(11)에 의해 원판상의 작업편(W)을 맨드릴(7)의 선단부로 가압 고정한 후, 맨드릴(7)을 회전시키고, 다수의 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)을 작업편(W)의 외주면에 접촉시키고, 각 가공 롤(27)을 방사내측 방향(축심(19P)에 향하는 방향)으로 점차 이동시키면, 작업편(W)은 반경내측 방향으로의 가압력을 받아 압축응력이 부여된다. 그리고, 다수의 가공 롤(7)의 방사내측 방향으로의 이동이 점차 진행되면, 도4(2)에 도시하는 바와같이, 작업편(W)은 가공면(29)이 凹곡면이 있으므로, 맨드릴(7)의 외주면에 따른 방향으로 지향하도록 성형가공되어, 통형상으로 성형 가공된다(압축공정).That is, according to this example, as shown in FIG. 4 (1), after press-fixing the disk-shaped workpiece W to the distal end of the mandrel 7, the mandrel 7 is rotated. , The working surface 29 in the plurality of working rolls 27 is brought into contact with the outer circumferential surface of the work piece W, and the working rolls 27 are gradually moved in the radially inward direction (direction toward the shaft center 19P). In other words, the workpiece W is subjected to a compressive stress in response to a pressing force in the radially inward direction. Then, if the movement in the radially inward direction of the plurality of processing rolls 7 gradually proceeds, as shown in Fig. 4 (2), the workpiece W has a curved surface, so that the work piece W has a mandrel. The mold is processed so as to be directed in the direction along the outer circumferential surface of (7), and is molded into a cylindrical shape (compression step).

상술과 같이 작업편(W)을 컵형상 또는 통형상으로 성형 가공할 때, 작업편(W)은 반경내측 방향으로 압축되면서 성형 가공되므로, 작업편(W)의 변형은 축소되는 방향이고, 작업편(W)의 두께는 증대되어 두꺼워지는 경향이 있다.As described above, when the workpiece W is molded into a cup or a cylindrical shape, the workpiece W is molded while being compressed in the radially inward direction, so that the deformation of the workpiece W is in a reduced direction, The thickness of the piece W tends to increase and become thick.

상술과 같이 작업편(W)을 반경내측 방향으로 압축하여 컵형상 또는 통형상으로 성형가공한 후, 가공 롤(27)을 통형상의 가공 롤(23)로 교환하고 또는 상기 가공 롤(27)의 적절한 곡면을 이루는 외주가장자리(29A)를 가지고, 도4(3)에 도시하는 바와같이, 통형상으로 성형 가공된 작업편(W)의 내주면이 맨드릴(7)의 외주면에 접촉하도록 가공 롤을 작업편(W)에 가압하면서 축방향으로 이동하여 성형 가공한다(드로잉 공정).As described above, after compressing the workpiece W in the radially inward direction to form a cup or a cylindrical shape, the working roll 27 is replaced with a cylindrical working roll 23 or the working roll 27. With the outer peripheral edge 29A forming an appropriate curved surface of Fig. 4 (3), the machining roll is placed so that the inner peripheral surface of the workpiece W formed into a cylindrical shape contacts the outer peripheral surface of the mandrel 7. It moves to the axial direction and press-forms, pressing to the workpiece | work W (drawing process).

그리고, 작업편(W)의 내주면의 전면이 맨드릴(7)의 외주면에 접촉하도록 된 후, 도4(4)에 도시하는 바와같이, 맨드릴(7)을 회전하고, 상기 가공 롤에 의해 작업편(W)을 맨드릴(7)의 외주면으로 강력하게 가압하면서 축방향으로 이동하여 압인공정을 행함으로써, 도4(5)에 도시하는 바와같이, 맨드릴(7)의 외주면에 형성된 기어(7T)에 있어서의 톱니사이에 재료가 유동되어, 통형상의 작업편(W)의 내주면에 기어(7)가 전사되며, 내부톱니 기어의 스피닝 가공이 행해지게 된다(아이어닝 공정).Then, after the front surface of the inner circumferential surface of the work piece W comes into contact with the outer circumferential surface of the mandrel 7, the mandrel 7 is rotated as shown in Fig. 4 (4), and the work piece is driven by the processing roll. As shown in Fig. 4 (5), the gear 7T formed on the outer circumferential surface of the mandrel 7 is subjected to a pressing process by axially moving (W) to the outer circumferential surface of the mandrel 7 forcibly. The material flows between the teeth in the tooth, the gear 7 is transferred to the inner circumferential surface of the cylindrical work piece W, and spinning processing of the inner tooth gear is performed (ironing process).

상술과 같이 작업편(W)의 압인가공을 행할 때에는, 작업편(W)은 당겨지는 형태로 되고, 작업편(W)에는 인장응력이 작용하여 두께는 얇아지는 경향이 있다.When performing the pressing work of the workpiece | work W as mentioned above, the workpiece | work W becomes a form to be pulled, and the tensile stress acts on the workpiece | work W, and there exists a tendency for thickness to become thin.

즉, 본 예에 있어서는, 원판상의 작업편(W)에 반경내측 방향의 압축응력을 부여하여 두께를 늘리는 통형상으로 성형가공하고, 그 후에, 작업편(W)에 아이어닝작용을 부여해 작업편(W)을 맨드릴(7)에 압인하는 것이므로, 작업편(W)은 늘려지는 형태로 되어 인장응력이 작용한다. 따라서, 작업편(W)은 압축응력에 의해 변형이 축소되는 방향에 있어서 통형상으로 성형가공된 후에 인장응력에 의해 변형이 늘려지는 방향의 압인공정을 행하므로, 성형한계를 높힐 수 있고, 예를들면 인장응력만을 부여하여 스피닝 가공을 행할 경우에 비해 작업편(W)의 가공경화를 억제할 수 있어, 종래와 같이 소둔을 행하지 않고 스피닝 가공을 행할 수 있어, 생산성의 능률향상을 도모할 수 있다.In other words, in the present example, the disk-shaped work piece W is formed into a tubular shape in which the compressive stress in the radially inner direction is increased to increase the thickness, and then the ironing action is applied to the work piece W. Since the (W) is pressed into the mandrel 7, the work piece W is formed to be elongated and the tensile stress acts. Therefore, since the workpiece W is formed into a cylindrical shape in the direction in which the deformation is reduced by the compressive stress and then performs a stamping step in the direction in which the deformation is increased by the tensile stress, the molding limit can be increased. For example, compared to the case of spinning only by providing tensile stress, work hardening of the workpiece W can be suppressed, and spinning can be performed without annealing as in the prior art, thereby improving productivity. have.

그런데, 상술과 같이 작업편(W)을 반경내측 방향으로 압축하여 컵형상 또는 통형상으로 성형 가공할 때, 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)의 원호상 부분의 반경(R)과 작업편(W)에 대한 가공 롤(27)의 이송 속도를 적절한 범위로 설정할 필요가 있다.By the way, when compressing the workpiece | work W in the radially inner direction as mentioned above, and shape | molding into cup shape or a cylindrical shape, the radius R of the circular arc part of the process surface 29 in the process roll 27 is carried out. And it is necessary to set the feed speed of the processing roll 27 with respect to the workpiece | work W to an appropriate range.

즉, 상기 가공면(29)의 반경(R)이 작을 경우에는, 가공 롤(27)의 가압(F)에 의해 작업편(W)을 통형상으로 성형가공하려 할 때, 작업편(W)이 단단한 재료이므로 금속의 유동성이 나빠, 작업편(W)이 맨드릴(7)의 축심에 따른 방향으로의 이동변형이 원활하게 행해지지 않고, 도6(2)에 도시하는 바와같이 통형상으로 성형가공된 작업편(W)의 저부에 근접한 부분(WP)의 두께 증대가 과도해지며, 작업편(W)의 판두께가 증가하는 판두께 증가율이 커지는 경향이 있다. 판두께 증가율이 커지면, 이 부분(WP)의 내측에 강한 압축이 발생하는 경향이 있고, 이 부분(WP)의 내주면에 크랙(CR)이 발생되는 경향이 있다. 따라서, 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)의 반경(R)을 너무 작게하는 것은 그다지 바람직하지 않다.That is, when the radius R of the said processing surface 29 is small, when the workpiece W is to be shape-molded by the pressurization F of the processing roll 27, the workpiece W is Because of this rigid material, the fluidity of the metal is poor, and the work piece W is formed into a tubular shape as shown in Fig. 6 (2) without the smooth movement of the mandrel 7 in the direction along the axis of the mandrel. The increase in thickness of the portion WP close to the bottom of the processed workpiece W tends to be excessive, and the plate thickness increase rate at which the plate thickness of the workpiece W increases increases. When the plate thickness increase rate becomes large, there exists a tendency for strong compression to generate | occur | produce inside this part WP, and the crack CR tends to generate | occur | produce on the inner peripheral surface of this part WP. Therefore, it is not very preferable to make the radius R of the process surface 29 in the process roll 27 too small.

또한, 상기 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)의 반경(R)이 큰 경우에는, 작업편(W)을 통형상으로 성형 가공하려할 때, 맨드릴(7)의 축심에 따른 방향으로의 작업편(W)의 이동변형이 발생되기 쉽고, 판두께 증가율이 작으므로, 크랙발생의 문제는 없지만, 작업편(W)에 반경내측 방향으로의 압축응력을 충분히 부여할 수 없고, 또한 판두께 증가율이 작으므로, 다음 공정의 압인가공시의 성형한계를 높히는데 있어 바람직하지 않다.In addition, when the radius R of the process surface 29 in the said process roll 27 is large, when it tries to shape | mold the workpiece | work W to cylindrical shape, the direction along the axial center of the mandrel 7 Since the deformation of the workpiece W easily occurs, and the rate of increase in plate thickness is small, there is no problem of cracking. However, the compressive stress in the radially inward direction cannot be imparted to the workpiece W, and Since the increase rate of sheet thickness is small, it is unpreferable for raising the shaping | molding limit at the time of stamping of the next process.

여기서, 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)의 원호상의 곡면의 반경(R)과 작업편(W)에 대한 가공 롤(27)의 이송속도의 관계를 실험적으로 구한바, 도5에 도시하는 바와같은 결과가 얻어졌다.Here, the relationship between the radius R of the curved surface of the arc surface of the process surface 29 in the process roll 27, and the feed rate of the process roll 27 with respect to the workpiece | work W was experimentally calculated | required, FIG. The result as shown to was obtained.

도5에 있어서, 곡선A는 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)의 곡면의 반경(R)이 15mm인 경우이다. 이 가공 롤에 의해 원판상의 작업편(W)을 반경내측 방향으로 압축하면서 통형상으로 성형 가공하면, 통형상으로 성형된 작업편(W)의 저부에 근접한 부분(WP)의 판두께 증가율은 롤러 이송속도가 점차 커짐에 따라 커지고, 이송속도가 15mm/min부근에서 판두께 증가율은 약20%이고, 25mm/min부근에서 판두께 증가율은 약30%가 된다. 여기서, 판두께 증가율이 30%이상이 되면, 작업편(W)의 두께 증대부분에 크랙이 발생되기 쉬워지므로, 판두께 증가율은 30%이하로 억제할 필요가 있다.In FIG. 5, the curve A is a case where the radius R of the curved surface of the process surface 29 in the process roll 27 is 15 mm. When the disk-shaped workpiece W is compressed in the radially inward direction by the working roll, the sheet thickness increase rate of the portion WP adjacent to the bottom of the cylindrically shaped workpiece W is increased by the roller. As the feed speed increases, the thickness increases, and the plate thickness increase rate is about 20% at 15 mm / min, and the plate thickness increase rate is about 30% at 25 mm / min. Here, when the plate thickness increase rate is 30% or more, cracks are likely to occur in the thickness increase portion of the work piece W, so the plate thickness increase rate needs to be suppressed to 30% or less.

곡선B는 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)의 곡면의 반경(R)이 20mm인 경우를 나타내는 것이다. 이 경우, 이송속도가 15mm/min부근에서 판두께 증가율은 약15%로 최대가 되므로, 이송속도는 15mm/min을 사이로 하여 적절한 범위로 설정하는 것이 바람직하다.Curve B shows the case where the radius R of the curved surface of the processing surface 29 in the processing roll 27 is 20 mm. In this case, since the rate of increase of the plate thickness becomes maximum at about 15% near the feed rate of 15 mm / min, it is preferable to set the feed rate within an appropriate range with 15 mm / min in between.

곡선C는 상기 반경(R)이 30mm인 경우를 나타내는 것이다. 이 경우, 이송속도가 15mm/min 전후 근방에서는 판두께 중가율은 약10%정도이고, 판두께 증가율을 15%이상으로 하기 위해서는 이송속도를 55mm/min으로 고속으로 할 필요가 있어 바람직하지 않다.Curve C shows the case where the radius R is 30 mm. In this case, when the feed speed is around 15 mm / min, the plate thickness weighting ratio is about 10%. In order to increase the plate thickness increase rate by 15% or more, the feed speed needs to be high at 55 mm / min, which is not preferable.

따라서, 도5에 도시된 결과에서는 가공 롤(27)에 있어서의 가공면(29)의 곡면의 반경(R)은 15mm∼20mm정도가 바람직하고, 또한 이송속도는 15mm/min을 사이로 하여 판두께 증가율이 30%를 넘지않는 범위의 이송속도인 것이 바람직한 것이 이해된다. 또한 도5에 도시된 결과가 성립하는 조건은, 작업편(W)의 판두게가 약4mm∼8mm인 경우이다. 즉, 4mm이하인 경우에는 원판상의 작업편(W)을 통형상으로 성형 가공하려 할 때에 컬링(curling)이 발생되기 쉽고, 또한, 8mm를 초과하면 압연가공의 한계를 초과하므로, 상기 판두께 범위로 된다.Therefore, in the result shown in FIG. 5, the radius R of the curved surface of the processing surface 29 in the processing roll 27 is preferably about 15 mm to 20 mm, and the feed speed is set between 15 mm / min. It is understood that it is desirable that the rate of increase is in the range of no more than 30%. In addition, the condition which the result shown in FIG. 5 holds | maintains is a case where the plate | board thickness of the workpiece | work W is about 4 mm-8 mm. That is, in the case of 4 mm or less, curling tends to occur when trying to mold the disk-shaped workpiece W into a cylindrical shape, and if it exceeds 8 mm, the limit of rolling processing is exceeded, and thus the sheet thickness range is exceeded. do.

이상과 같은 설명에 의해 이해되는 바와같이, 맨드릴(7)의 선단면에 고정된 원판상의 작업편(W)을 상기 맨드릴(7)의 외주면에 따라 컵형상 또는 통형상으로 성형 가공할 때, 직업편(W)에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여하여 작업편(W)을 통형상으로 성형 가공하고, 그 후에 작업편(W)을 맨드릴(7)의 외주면에 강력하게 가압하여 아이어닝을 행하여 압인하는 것이므로, 작업편(W)에 압축방향의 변형을 준 후에 인장방향의 변형을 주어 스피닝 가공을 행하는 형태로 되고, 가공경화를 억제하여 가공을 행할 수 있음과 동시에, 성형한계를 높힐 수 있어, 정밀도 좋은 가공을 행할 수 있다.As understood by the above description, when the disk-shaped workpiece W fixed to the front end surface of the mandrel 7 is formed into a cup or tubular shape along the outer circumferential surface of the mandrel 7, Applying compressive stress in the radially inward direction to the piece W to shape the workpiece W into a cylindrical shape, and then press the workpiece W against the outer circumferential surface of the mandrel 7 for ironing. In this case, the work piece W is deformed in the compression direction and then subjected to the deformation in the tensile direction to form a spinning process. The work hardening can be suppressed and the molding limit can be increased. Thereby, processing with high precision can be performed.

본 발명의 청구항1에 관한 발명은 맨드릴의 선단면에 고정된 원판상의 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 따라 통형상으로 성형가공함과 동시에, 상기 맨드릴의 외주면에 작업편을 압인가공하는 스피닝 가공방법에 있어서, 원판상의 작업편에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여하여 통형상으로 성형가공하고, 이 통형상으로 성형가공된 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 압인가공하는 것이므로 원판상의 작업편을 통형상으로 성형가공할 때에는 작업편이 압축되어 두께가 증대되는 형태로 된다. 그리고, 통형상으로 성형가공된 작업편을 맨드릴의 외주면에 압인가공할 때에는, 작업편은 가공 롤에 의해 맨드릴로 가압되며, 가공 롤이 맨드릴을 따라 이동됨으로써, 작업편은 늘려지는 양태로 되어 인장응력이 작용하게 된다.The invention according to claim 1 of the present invention is a spinning processing method for forming a disk-shaped workpiece fixed to a front end face of a mandrel into a cylindrical shape along the outer circumferential surface of the mandrel, and simultaneously pressing the workpiece on the outer circumferential surface of the mandrel. In the present invention, the radially inward direction is applied to the disk-shaped workpiece to form a cylindrical shape, and the cylindrically shaped workpiece is pressed onto the outer circumferential surface of the mandrel. When forming into a shape, the workpiece is compressed to have a thickness that increases. And when press-working the cylindrically shaped workpiece on the outer peripheral surface of the mandrel, the workpiece is pressed by the mandrel by the working roll, and the working roll is moved along the mandrel, so that the workpiece is stretched and tensioned. The stress acts.

즉, 작업편은 통형상으로 성형가공시에는 압축응력을 받아 변형은 축소방향이고, 압인가공시에는 인장응력을 받아 변형은 늘어나는 방향이다. 따라서, 작업편의 가공경화를 억제하여 스피닝 가공을 행할 수 있고, 종래와 같이 소둔 열처리가 불필요해져, 생산능률의 향상을 도모할 수 있다.That is, the workpiece is in a cylindrical shape, and the deformation is in the shrinking direction under compression stress during molding, and the deformation is in the direction in which the deformation increases due to tensile stress during pressing. Therefore, work hardening of the work piece can be suppressed and spinning can be performed, and annealing heat treatment is unnecessary as in the prior art, and production efficiency can be improved.

청구항2에 관한 발명은 청구항1에 기재의 발명에 있어서, 원판상의 작업편에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여하고 상기 작업편을 통형상으로 성형 가공할 때, 작업편을 가공하는 가공 롤의 외주면에 형성된 가공면이 반경15mm∼20mm의 凹곡면이고, 또한 작업편에 대한 상기 가공 롤의 이송 속도가 15∼22mm/min이므로 작업편에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여할 때, 판두께 증가율을 필요이상으로 크게 하지 않고, 작업편에 크랙을 발생시키지 않고 통형상으로 성형가공할 수 있다.In the invention according to claim 2, in the invention described in claim 1, the compressive stress in the radially inward direction is applied to the disk-shaped workpiece, and when the workpiece is formed into a cylindrical shape, When the working surface formed on the outer circumferential surface is a curved surface having a radius of 15 mm to 20 mm, and the feed speed of the processing roll relative to the work piece is 15 to 22 mm / min, the plate thickness is given when the compressive stress in the radially inward direction is given to the work piece. It can be molded into a cylindrical shape without increasing the increase rate more than necessary and without causing cracks in the workpiece.

청구항3에 관한 발명은 맨드릴의 선단면에 고정된 원판상의 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 따라 통형상으로 성형 가공하기 위한 가공 롤에 있어서, 상기 롤의 외주면에 상기 가공 롤의 축 방향 및 방사방향으로 개방한 형태의 凹곡면을 이루고, 단면형상이 원호상을 이루는 가공면을 형성하여 이루어지므로 작업편을 맨드릴의 외주면에 따라 통형상의 성형가공 할 때, 작업편에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여하여 가공할 수 있다.The invention according to claim 3 is a machining roll for forming a cylindrical work piece fixed to a front end face of a mandrel into a cylindrical shape along the outer circumferential surface of the mandrel, wherein the outer circumferential surface of the roll has an axial direction and a radial direction Compression stress in the radially inward direction when the workpiece is formed into a cylindrical shape along the outer circumferential surface of the mandrel. Can be given and processed.

청구항4에 관한 발명은 청구항3에 기재의 발명에 있어서, 가공면의 원호상 부분의 반경이 15mm∼20mm이므로, 작업편을 통형상으로 성형 가공할 때, 판두께 증가율을 필요 이상으로 크게하지 않고 성형가공 할 수 있다.In the invention according to claim 4, in the invention according to claim 3, since the radius of the arcuate portion of the machining surface is 15 mm to 20 mm, the sheet thickness increase rate is not increased more than necessary when forming the workpiece into a cylindrical shape. It can be molded.

Claims (4)

맨드릴의 선단면에 고정된 원판상의 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 따라 통형상으로 성형 가공함과 동시에, 상기 맨드릴의 외주면에 작업편을 압인가공하는 스피닝 가공방법에 있어서,In the spinning processing method of forming a disk-shaped workpiece fixed to the end surface of the mandrel into a cylindrical shape along the outer circumferential surface of the mandrel, and simultaneously pressing the workpiece on the outer circumferential surface of the mandrel. 원판상의 작업편에 반경내측 방향으로의 압축응력을 부여하여 통형상으로 성형 가공하고, 이 통형상으로 성형 가공돤 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 압인가공하는 것을 특징으로 하는 스피닝 가공방법.A spinning machining method, wherein a disk-shaped workpiece is subjected to a radial stress in the radially inward direction to be molded into a cylindrical shape, and the workpiece is pressed into the cylindrical shape on the outer circumferential surface of the mandrel. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 원판상의 작업편에 반경내측 방향으로의 압축 응력을 부여하여 상기 작업편을 통형상으로 성형 가공할 때, 작업편을 가공하는 가공 롤의 외주면에 형성된 가공면이 반경15mm∼20mm의 凹곡면이고, 또한 작업편에 대한 상기 가공 롤의 이송 속도가 15∼22mm/min인 것을 특징으로 하는 스피닝 가공방법.When the workpiece is formed into a cylindrical shape by applying a compressive stress in the radially inward direction to the disk-shaped workpiece, the machined surface formed on the outer circumferential surface of the processing roll for processing the workpiece is a curved surface having a radius of 15 mm to 20 mm, And a feed rate of the processing roll relative to the work piece is 15 to 22 mm / min. 맨드릴의 선단면에 고정된 원판상의 작업편을 상기 맨드릴의 외주면에 따라 통형상으로 성형 가공하기 위한 가공 롤에 있어서,In the processing roll for forming a cylindrical work piece fixed to the end surface of the mandrel in a cylindrical shape along the outer peripheral surface of the mandrel, 상기 롤의 외주면에 상기 가공 롤의 축 방향 및 방사방향으로 개방한 형태의 凹곡면을 이루고, 단면형상이 원호상을 이루는 통형상 성형용의 가공면을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가공 롤.The processing roll which forms the processing surface for cylindrical shaping | molding which makes the curved surface of the form opened to the outer peripheral surface of the said roll in the axial direction and the radial direction of the said processing roll, and makes an arc shape in cross section. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 가공면의 원호상 부분의 반경이 15mm∼20mm인 것을 특징으로 하는 가공 롤.The radius of circular arc part of a process surface is 15 mm-20 mm, The processing roll characterized by the above-mentioned.
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