TWI781247B - 摩擦壓接方法以及工作機械 - Google Patents
摩擦壓接方法以及工作機械 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI781247B TWI781247B TW107139419A TW107139419A TWI781247B TW I781247 B TWI781247 B TW I781247B TW 107139419 A TW107139419 A TW 107139419A TW 107139419 A TW107139419 A TW 107139419A TW I781247 B TWI781247 B TW I781247B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- pair
- workpiece
- materials
- crimping
- axes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/1205—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using translation movement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/123—Controlling or monitoring the welding process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B11/00—Automatic or semi-automatic turning-machines incorporating equipment for performing other working procedures, e.g. slotting, milling, rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B3/00—General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines
- B23B3/30—Turning-machines with two or more working-spindles, e.g. in fixed arrangement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B5/00—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
- B23B5/16—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for bevelling, chamfering, or deburring the ends of bars or tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/24—Preliminary treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P13/00—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass
- B23P13/02—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass in which only the machining operations are important
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/06—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/06—Tubes
Abstract
一種摩擦壓接方法以及實施所述摩擦壓接方法的工作機械,所述摩擦壓接方法包括:加熱步驟,針對由相對向的一對主軸分別抓持著的一對材料,將一對材料的相對向的端面分別設為接合面,自一對材料的彼此的軸偏離的狀態起朝向彼此的軸相一致的方向,使接合面相互接觸而移動至規定的位置為止,而進行摩擦加熱;以及壓接步驟,在規定的位置上對一對材料進行壓接;所述摩擦壓接方法的特徵在於,一面使各個材料自軸方向上的一側觀察時沿相同方向以相同轉速旋轉,一面進行加熱步驟及壓接步驟。
Description
本發明是有關於一種摩擦壓接方法及工作機械。
先前,作為利用包括相對向的一對主軸的車床(lathe)等工作機械對一對材料進行摩擦壓接的方法,已知有如下的摩擦壓接方法:一面使由一對主軸分別抓持著的一對材料,自軸方向上的一側觀察時沿彼此相反方向旋轉,一面自彼此的軸偏離的狀態起使接合面相互接觸直至彼此的軸相一致為止而進行摩擦加熱,並且在一對材料的軸相互一致之後對所述一對材料進行壓接(例如,參照專利文獻1)。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開平6-312279號公報
[發明所欲解決之課題]
在所述專利文獻1所述的先前的摩擦壓接方法中,是設為使一對材料,自軸方向上的一側觀察時沿彼此相反方向旋轉而進行摩擦加熱,故而必需在進行摩擦加熱之後,使各個材料的旋轉停止之後進行壓接,在為了使各個材料的旋轉停止,而使各主軸停止的步驟中,有時難以使各個材料維持在可摩擦壓接的狀態。
本發明是鑒於所述問題而完成的,其目的在於提供一種可在使各個材料進行有旋轉的狀態下進行摩擦壓接的摩擦壓接方法及工作機械。 [解決課題之手段]
本發明的摩擦壓接方法包括:加熱步驟,針對由相對向的一對主軸分別抓持著的一對材料,將一對所述材料的相對向的端面分別設為接合面,自一對所述材料的彼此的軸偏離的狀態起朝向彼此的軸相一致的方向,使所述接合面相互接觸而移動至規定的位置為止,而進行摩擦加熱;以及壓接步驟,在所述規定的位置上對一對所述材料進行壓接;所述摩擦壓接方法的特徵在於,一面使各個所述材料自軸方向上的一側觀察時沿相同方向以相同轉速旋轉,一面進行所述加熱步驟及所述壓接步驟。
本發明的摩擦壓接方法較佳為在所述結構中,在一對所述材料的軸相互一致的位置上進行所述壓接步驟。
本發明的摩擦壓接方法較佳為在所述結構中,在所述壓接步驟之後,進行如下的切削步驟,即,使所述材料,自軸方向上的一側觀察時仍然沿與所述加熱步驟及所述壓接步驟中相同的方向以相同的轉速旋轉而進行切削。
本發明的工作機械包括:相對向的一對主軸;以及控制部,對一對所述主軸的移動及旋轉進行控制,以進行如下的步驟:加熱步驟,針對由一對所述主軸分別抓持著的一對材料,將一對所述材料的相對向的端面分別設為接合面,自一對所述材料的彼此的軸偏離的狀態起朝向彼此的軸相一致的方向,使所述接合面相互接觸而移動至規定的位置為止,而進行摩擦加熱;以及壓接步驟,在所述規定的位置上對一對所述材料進行壓接;所述工作機械的特徵在於,所述控制部是以如下的方式進行控制:一面使一對所述主軸,自軸方向上的一側觀察時沿相同方向以相同轉速旋轉,一面進行所述加熱步驟及所述壓接步驟。
本發明的工作機械較佳為在所述結構中,所述控制部是以在一對所述材料的軸相互一致的位置上進行所述壓接步驟的方式進行控制。
本發明的工作機械較佳為在所述結構中,包括藉由所述控制部來控制移動的工具,所述控制部是在所述壓接步驟之後,進行如下的切削步驟,即,使一對所述主軸,自軸方向上的一側觀察時仍然沿與所述加熱步驟及所述壓接步驟中相同的方向以相同的轉速旋轉,使所述工具移動,而利用所述工具對所述材料進行切削。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種摩擦壓接方法及工作機械,能夠在使各個材料進行有旋轉的狀態下進行加熱步驟及壓接步驟,從而使各個材料容易維持在可摩擦壓接的狀態。
圖1所示的工作機械1包括配置在基台2上的一對主軸即第1主軸3a及第2主軸3b。第1主軸3a旋轉自如地支持在第1主軸台4a上,第2主軸3b旋轉自如地支持在第2主軸台4b上。第1主軸3a與第2主軸3b空開規定的間隔而彼此相對向。
第1主軸3a在前端包含第1夾頭(chuck)5a,可利用第1夾頭5a抓持第1工件W1
。第2主軸3b在前端包含第2夾頭5b,可利用第2夾頭5b抓持第2工件W2
。
第1主軸3a藉由第1驅動源6a而旋轉驅動,第2主軸3b藉由第2驅動源6b而旋轉驅動。作為第1驅動源6a及第2驅動源6b,例如可採用電動馬達。藉由利用第1驅動源6a對第1主軸3a進行旋轉驅動,可使第1主軸3a所抓持的第1工件W1
旋轉。藉由利用第2驅動源6b對第2主軸3b進行旋轉驅動,可使第2主軸3b所抓持的第2工件W2
旋轉。
第1主軸台4a經由在第1主軸3a的軸線方向(Z軸方向)上延伸的第1Z軸導軌(guide rail)9a、滑動自如地安裝在第1Z軸導軌9a上的第1鞍部(saddle)10a及支持於第1鞍部10a上且在與第1主軸3a的軸線方向正交的水平方向(X軸方向)上延伸的第1X軸導軌11a而搭載在基台2上。第1主軸3a經由分別設置在第1鞍部10a與基台2之間及第1鞍部10a與第1主軸台4a之間的滾珠螺桿等,藉由對所述滾珠螺桿進行旋轉驅動的馬達等,而與第1主軸台4a一體地沿Z軸方向及X軸方向移動驅動。
第2主軸台4b經由在第2主軸3b的軸線方向(Z軸方向)上延伸的第2Z軸導軌9b、滑動自如地安裝在第2Z軸導軌9b上的第2鞍部10b及支持於第2鞍部10b且在與第2主軸3b的軸線方向正交的水平方向(X軸方向)上延伸的第2X軸導軌11b而搭載在基台2上。第2主軸3b經由分別設置在第2鞍部10b與基台2之間及第2鞍部10b與第2主軸台4b之間的滾珠螺桿等,藉由對所述滾珠螺桿進行旋轉驅動的馬達等,而與第2主軸台4b一體地沿Z軸方向及X軸方向移動驅動。
在圖示的情況,是設為對第1主軸3a及第2主軸3b兩者沿Z軸方向及X軸方向進行移動驅動的結構,但例如只要是設為僅使第1主軸3a與第2主軸3b中的任一者沿Z軸方向及X軸方向移動驅動的結構等、第1主軸3a與第2主軸3b可相對地沿Z軸方向及X軸方向移動的結構即可。
工作機械1包括用於切削加工的工具7。工具7安裝在移動元件8上,藉由移動元件8而移動自如。第1工件W1
、第2工件W2
藉由在與第1主軸3a或第2主軸3b一同以切削加工所對應的規定轉速(旋轉速度)進行有旋轉的狀態下被工具7的刃部7a抵碰,而被工具7進行切削加工。工具7亦可各別地設置第1主軸3a上的第1工件W1
的加工用途及第2主軸3b上的第2工件W2
的加工用途。
當設為對第1主軸3a及第2主軸3b兩者在Z軸方向及X軸方向上進行移動驅動的結構時,亦可設為不設置移動元件8而將工具7固定在工具台上的結構,設為藉由使第1主軸3a與第2主軸3b相對於工具7相對移動而使工具7的刃部7a抵碰至接合工件W3
而進行切削加工的結構。
工作機械1包含控制部C。控制部C例如可由包含中央處理器(central process unit,CPU)(中央運算處理裝置)及記憶體等記憶元件的微電腦(microcomputer)構成。控制部C與第1驅動源6a、第2驅動源6b、移動元件8、兩主軸台4a、主軸台4b的Z軸及X軸的滑動移動機構等連接,可對兩主軸3a、主軸3b的旋轉、工具7的移動、兩主軸台4a、主軸台4b的移動等運行進行統一控制。工作機械1可由例如電腦數值控制(Computer Numerical Control,CNC)車床等車床構成。
第1工件W1
及第2工件W2
例如可設為朝向軸方向的端面即第1接合面S1、第2接合面S2分別包含與軸方向垂直的平坦面的金屬製圓桿等。可將第1工件W1
設為自第1主軸3a的後端插入的長條形的圓桿材料,將在第1主軸3a上經切削加工作為剩餘材料而剩下的第1工件W1
設為第2工件W2
。
在使第1主軸3a抓持第1工件W1
並且使第2主軸3b抓持第2工件W2
的圖1所示的狀態下,藉由第1主軸3a與第2主軸3b的朝向Z軸及X軸的相對移動,而如圖2(a)所示,將第1工件W1
及第2工件W2
配置成第1接合面S1與第2接合面S2的Z軸方向位置相互一致,並且彼此的軸在X軸方向上偏離而使第1接合面S1與第2接合面S2彼此在X軸方向上相離的狀態。
藉由第1主軸3a及第2主軸3b的運行,而在第1工件W1
及第2工件W2
自軸方向上的一側觀察時沿相同方向以相同轉速進行有旋轉的狀態下,自圖2(a)所示的狀態起,使第1工件W1
相對於第2工件W2
沿X軸方向相對移動,使沿相同方向以相同轉速旋轉的第1接合面S1與第2接合面S2相互接觸而進行摩擦加熱(加熱步驟)。加熱步驟是對第1工件W1
及第2工件W2
,自如圖2(b)所示彼此的軸偏離的狀態起,進行至轉移至如圖2(c)所示彼此的軸相一致的狀態為止。當第1工件W1
相對於第2工件W2
朝向X軸方向相對移動時,亦可根據需要使第1工件W1
與第2工件W2
以彼此按壓的狀態接觸。
在所述加熱步驟中,第1工件W1
及第2工件W2
由於自軸方向上的一側觀察時正在沿相同方向以相同轉速旋轉,故自如圖3中的(a)所示第1接合面S1與第2接合面S2在X軸方向上彼此相離的狀態起,如圖3中的(b)所示,第1接合面S1與第2接合面S2在外周緣的部分開始相互接觸時具有最大的相對速度,生成因旋轉差而產生的最大的摩擦熱,伴隨著大幅溫度上升而被加熱,並且如圖3中的(d)所示,仍然維持著可接合的接合面的溫度而連續地受到摩擦加熱,直至成為彼此的軸相一致的狀態為止。
在加熱步驟中,如圖3中的(c)所示,第1接合面S1的中心部分與第2接合面S2的外周緣部分具有旋轉差而接觸,第2接合面S2的中心部分與第1接合面S1的外周緣部分具有旋轉差而接觸,因此第1接合面S1的中心部分及第2接合面S2的中心部分亦藉由摩擦熱而加熱。
如圖3中的(d)所示,當第1主軸3a與第2主軸3b的軸相互一致時,第1主軸3a與第2主軸3b在一同旋轉的狀態下相對的轉速的差成為0,第1主軸3a與第2主軸3b變為彼此不相對旋轉的狀態後加熱步驟結束。
當第1工件W1
與第2工件W2
的軸相一致而加熱步驟結束時,其次,進行將第1工件W1
與第2工件W2
加以壓接的壓接步驟。壓接步驟如圖4所示,藉由如下的方式來進行:使第1工件W1
與第2工件W2
以彼此接近的方式沿Z軸方向相對移動,且對第1接合面S1及第2接合面S2以規定的壓力(頂鍛壓力(upset pressure))沿軸線方向(Z軸方向)進行按壓,所述第1工件W1
與第2工件W2
呈如下的狀態,即,彼此的軸相一致,並且藉由沿相同方向以相同轉速旋轉而使得旋轉彼此相對停止。
藉由加熱步驟後的壓接步驟,利用摩擦壓接將作為一對材料的第1工件W1
與第2工件W2
加以接合。本工作機械1是將第1工件W1
與第2工件W2
加以摩擦壓接而形成為接合工件W3
。在本實施形態中,壓接步驟是基於對兩個主軸3a、主軸3b的移動命令,使第1主軸3a及第2主軸3b均朝彼此接近的方向移動而進行,所述兩個主軸3a、主軸3b是使第1工件W1
及第2工件W2
朝向彼此按壓的方向移動。
由於使第1主軸3a與第2主軸3b均朝向接近的方向移動,故例如與在使一個主軸在Z軸方向上停止的狀態下使另一個主軸沿Z軸方向移動而使第1工件W1
與第2工件W2
相互按壓的情況相比,可容易地避免基於第1主軸3a及第2主軸3b的位置與移動命令的位置的誤差而導致的控制部C的錯誤。
在本實施形態的摩擦壓接方法中,如上所述,在加熱步驟中,藉由第2接合面S2的外周緣部分與第1接合面S1的中心部分接觸,第1接合面S1的外周緣部分與第2接合面S2的中心部分接觸,從而與使第1工件W1
及第2工件W2
維持著同軸的狀態彼此相對旋轉而進行摩擦加熱的情況相比,第1接合面S1的中心部分及第2接合面S2的中心部分分別得以充分受到摩擦加熱。因此,在壓接步驟中,使第1接合面S1與第2接合面S2整體上因摩擦而引起溫度上升,從而可使摩擦壓接的接合面的面積增加,對第1工件W1
及第2工件W2
進行接合強度得以進一步提高的摩擦壓接。
如上所述,在本實施形態的摩擦壓接方法中,是設為使第1工件W1
與第2工件W2
沿相同方向以相同轉速旋轉而進行加熱步驟,故當第1工件W1
與第2工件W2
的軸相一致而加熱步驟結束時,第1接合面S1與第2接合面S2成為相對停止的狀態。因此,如圖6所示,在加熱步驟結束後,可不使第1工件W1
及第2工件W2
的旋轉停止,使第1工件W1
與第2工件W2
仍然沿與加熱步驟相同的旋轉方向以相同的轉速旋轉而連續地進行所述壓接步驟。
使第1工件W1
相對於第2工件W2
沿X軸方向相對移動的第1主軸3a及第2主軸3b的朝向X軸方向的移動,是考慮到相對的旋轉差的下降所引起的所述溫度的下降來控制,以使得加熱步驟結束時,第1接合面S1與第2接合面S2的溫度維持著摩擦壓接所需的溫度。藉由第1主軸3a及第2主軸3b的朝向X軸方向的移動速度等移動的控制,可仍然維持著能夠接合第1接合面S1與第2接合面S2的溫度而容易連續地進行摩擦加熱,直至成為第1工件W1
與第2工件W2
的彼此的軸相一致的狀態為止。
又,如圖7所示,改變第1工件W1
的相對於第2工件W2
的X軸方向上的位置X而進行加熱步驟,使得第1工件W1
與第2工件W2
的軸相一致,位置X變為0而使加熱步驟結束,因此當將第1工件W1
與第2工件W2
同心地加以接合時,可在加熱步驟結束之後,不改變第1工件W1
的相對於第2工件W2
的X軸方向上的位置X,而直接進行壓接步驟。因此,在加熱步驟之後,可縮短開始壓接步驟之前的時間,迅速進行摩擦壓接。
本實施形態的摩擦壓接方法可設為如下的結構:在壓接步驟之後,連續地進行如下的切削步驟,即,使作為材料的接合工件W3
,自軸方向上的一側觀察時仍然沿與加熱步驟及壓接步驟中相同的方向以相同轉速旋轉而進行切削。
加熱步驟及壓接步驟中的第1工件W1
與第2工件W2
的轉速較佳的是設為可進行適度的摩擦加熱並且適合於利用工具7的切削加工的轉速。
在接合工件W3
的接合部的外周面上,存在如下的情況:如圖4所示,藉由第1工件W1
與第2工件W2
的摩擦熱而軟化的部分因在壓接時被朝向徑向外側推出而產生毛邊B。在所述切削步驟中,如圖5所示,藉由利用移動元件8使工具7的刃部7a沿Z軸方向移動,可進行用以去除毛邊B的切削加工。
在本實施形態的摩擦壓接方法中,切削步驟中的接合工件W3
的自軸方向上的一側觀察的旋轉方向及轉速是設為與加熱步驟及壓接步驟中的第1工件W1
及第2工件W2
的旋轉方向及轉速相同,因此可在壓接步驟結束後,不調整第1工件W1
及第2工件W2
的轉速,使第1工件W1
及第2工件W2
仍然沿與加熱步驟及壓接步驟相同的旋轉方向以相同的轉速旋轉,而連續地進行所述切削步驟。即,可不使第1主軸3a及第2主軸3b的旋轉停止,而如圖6所示,使第1工件W1
及第2工件W2
仍然維持著相同的旋轉方向、轉速,進行加熱步驟、壓接步驟、切削步驟的所有步驟。因此,在對第1工件W1
及第2工件W2
進行摩擦壓接之後,可迅速轉移至接合工件W3
的切削加工,從而可縮短加工時間。
又,如圖7所示,在結束摩擦壓接之後,可不改變第1工件W1
的相對於第2工件W2
的X軸方向上的位置X,而直接連續地進行切削步驟,此外,當在壓接步驟與切削步驟之間,不需要解除第1夾頭5a或第2夾頭5b時,自此方面而言亦可縮短加工時間。再者,藉由切削加工而去除接合工件W3
的毛邊B之後,為了切削加工而利用第1主軸3a再次抓持接合工件W3
時,需要解除第1夾頭5a或第2夾頭5b。
圖8(a)、圖8(b)是表示加熱步驟的變形例的順序的說明圖,圖9中的(a)~圖9中的(c)是表示變形例的加熱步驟中的一對材料的自軸方向上的一側觀察的位置關係及旋轉方向的說明圖。在圖8(a)及圖8(b)、圖9中的(a)~圖9中的(c)中,對與所述構件相對應的構件標註相同的符號。
在所述實施形態中,如圖2(a)所示,是設為將第1工件W1
與第2工件W2
配置成第1接合面S1與第2接合面S2的Z軸方向位置相互一致,並且彼此的軸在X軸方向上偏離而使第1接合面S1與第2接合面S2彼此在X軸方向上相離的狀態之後,使第1工件W1
相對於第2工件W2
沿X軸方向相對移動而使第1接合面S1與第2接合面S2相互接觸而開始加熱步驟。
與此相對,亦可設為如下的結構:如圖8(a)所示,針對第1工件W1
與第2工件W2
,以第1接合面S1與第2接合面S2僅在外周緣側的一部分上彼此相對向的方式在Z軸方向上空開間隔,並且使彼此的軸在X軸方向上偏離而配置之後,使第1工件W1
與第2工件W2
以彼此接近的方式沿Z軸方向相對移動,藉此如圖8(b)所示,使第1接合面S1的外周緣側部分與第2接合面S2的外周緣側部分相互接觸,而開始加熱步驟。此時,可藉由簡單的控制,來使第1接合面S1與第2接合面S2以規定的按壓力確實地接觸。
在所述變形例中,亦如圖9中的(a)所示,第1接合面S1與第2接合面S2在外周緣的部分開始相互接觸,如圖9中的(b)所示,藉由摩擦熱對第1接合面S1的中心部分及第2接合面S2的中心部分進行加熱之後,如圖9中的(c)所示,仍然維持著可接合的接合面的溫度而連續地進行摩擦加熱,直至成為彼此的軸相一致的狀態為止。
本發明並不限定於所述實施形態,在不脫離其主旨的範圍內可進行各種變更。
例如,本實施形態的摩擦壓接方法並不限於利用圖1所示的工作機械1來實施,只要具備相對向的一對主軸,便亦可使用其他工作機械等來實施。又,亦可由與第2主軸3b不同的與第1主軸3a相對向而設置的主軸抓持第2工件W2
而進行摩擦壓接。此時,與第2主軸3b不同的抓持第2工件W2
的主軸理想的是與第2主軸3b一併設置在第2主軸台4b上。可將第2主軸3b用於與摩擦壓接不同的切削加工等之中。在第2主軸3b上的與摩擦壓接不同的切削加工,可與利用不同於第2主軸3b的主軸的摩擦壓接同時進行。
在所述實施形態中,是以如下的示例進行說明,即,為了第1接合面S1與第2接合面S2在外周緣的部分相互接觸之後形成為彼此的軸相一致的狀態,而使第1主軸3a移動,但亦可使第2主軸3b移動,且亦可使兩個主軸相對移動。
在所述實施形態中,已揭示將第1接合面S1與第2接合面S2在外周緣的部分相互接觸之後成為彼此的軸相一致的狀態為止之前的移動的軸設為X軸的情況,但只要是可沿Y軸方向進行移動驅動的結構,本發明的摩擦壓接方法便亦可藉由朝向Y軸方向的移動。
除了將第1接合面S1與第2接合面S2在外周緣的部分相互接觸之後成為彼此的軸相一致的狀態為止之前的X軸的移動速度設為固定以外,亦可以如下的方式進行控制:與外周緣的部分相比較,朝向軸心依次或分階段地增加所述移動速度而使彼此的軸心相一致。藉由控制加熱步驟中的移動速度,可對接合面的溫度進行精密控制。
在所述實施形態中,作為第1工件W1
、第2工件W2
,是揭示設為將朝向軸方向的第1接合面S1、朝向軸方向的第2接合面S2分別設為與軸方向垂直的平坦面的金屬製的圓桿的情況,但只要是將朝向軸方向的第1接合面S1、朝向軸方向的第2接合面S2分別設為與軸方向垂直的平坦面,便亦可設為其他材質者、或多稜柱狀等不同的外徑尺寸、形狀者。
在所述實施形態中,是設為在摩擦壓接之後,使第1工件W1
與第2工件W2
仍然沿與加熱步驟及壓接步驟相同的旋轉方向以相同的轉速旋轉而連續地進行切削步驟,但亦可設為如下的結構:將第1工件W1
及第2工件W2
的轉速設為適合於摩擦壓接的轉速而進行摩擦壓接之後,將第1工件W1
及第2工件W2
的轉速變更為適合於切削加工的轉速後進行切削加工。在此情況下,亦可不停止第1工件W1
及第2工件W2
的旋轉而進行加熱步驟、壓接步驟及切削步驟,因此可縮短加工時間。
在所述實施形態中,是設為在第1工件W1
的軸與第2工件W2
的軸相互一致的位置上進行壓接步驟,但亦可設為在第1工件W1
的軸與第2工件W2
的軸彼此偏離的位置上進行壓接步驟。
1‧‧‧工作機械2‧‧‧基台3a‧‧‧第1主軸(主軸)3b‧‧‧第2主軸(主軸)4a‧‧‧第1主軸台(主軸台)4b‧‧‧第2主軸台(主軸台)5a‧‧‧第1夾頭5b‧‧‧第2夾頭6a‧‧‧第1驅動源6b‧‧‧第2驅動源7‧‧‧工具7a‧‧‧刃部8‧‧‧移動元件9a‧‧‧第1Z軸導軌9b‧‧‧第2Z軸導軌10a‧‧‧第1鞍部10b‧‧‧第2鞍部11a‧‧‧第1X軸導軌11b‧‧‧第2X軸導軌B‧‧‧毛邊C‧‧‧控制部S1‧‧‧第1接合面S2‧‧‧第2接合面W1‧‧‧第1工件(材料)W2‧‧‧第2工件(材料)W3‧‧‧接合工件(材料)
圖1是概略地表示可實施作為本發明的一實施形態的摩擦壓接方法的工作機械的結構的說明圖。 圖2(a)~圖2(c)是分別表示正在進行加熱步驟的狀態的說明圖。 圖3中的(a)~(d)是分別表示加熱步驟中的一對接合面的狀態的說明圖。 圖4是表示正在進行壓接步驟的狀態的說明圖。 圖5是表示正在進行切削步驟的狀態的說明圖。 圖6是表示第1工件及第2工件的各步驟中的轉速的線圖。 圖7是表示各步驟中的第1工件的相對於第2工件的X軸方向上的位置的線圖。 圖8(a)、圖8(b)是表示變形例的正在進行加熱步驟的狀態的說明圖。 圖9中的(a)~(c)是表示變形例的加熱步驟中的一對接合面的狀態的說明圖。
S1:第1接合面
S2:第2接合面
W1:第1工件(材料)
W2:第2工件(材料)
Claims (6)
- 一種摩擦壓接方法,包括: 加熱步驟,針對由相對向的一對主軸分別抓持著的一對材料,將一對所述材料的相對向的端面分別設為接合面,自一對所述材料的彼此的軸偏離的狀態起朝向彼此的軸相一致的方向,使所述接合面相互接觸而移動至規定的位置為止,而進行摩擦加熱;以及 壓接步驟,在所述規定的位置上對一對所述材料進行壓接;所述摩擦壓接方法的特徵在於, 一面使各個所述材料自軸方向上的一側觀察時沿相同方向以相同轉速旋轉,一面進行所述加熱步驟及所述壓接步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述的摩擦壓接方法,其中在一對所述材料的軸相互一致的位置上進行所述壓接步驟。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的摩擦壓接方法,其中在所述壓接步驟之後,進行如下的切削步驟,使所述材料,自軸方向上的一側觀察時仍然沿與所述加熱步驟及所述壓接步驟中相同的方向以相同的轉速旋轉而進行切削。
- 一種工作機械,包括: 相對向的一對主軸;以及 控制部,對一對所述主軸的移動及旋轉進行控制,以進行如下的步驟:加熱步驟,針對由一對所述主軸分別抓持著的一對材料,將一對所述材料的相對向的端面分別設為接合面,自一對所述材料的彼此的軸偏離的狀態起朝向彼此的軸相一致的方向,使所述接合面相互接觸而移動至規定的位置為止,而進行摩擦加熱;以及壓接步驟,在所述規定的位置上對一對所述材料進行壓接;所述工作機械的特徵在於, 所述控制部是以如下的方式進行控制:一面使一對所述主軸,自軸方向上的一側觀察時沿相同方向以相同轉速旋轉,一面進行所述加熱步驟及所述壓接步驟。
- 如申請專利範圍第4項所述的工作機械,其中所述控制部是以在一對所述材料的軸相互一致的位置上進行所述壓接步驟的方式進行控制。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述的工作機械,其中包括: 工具,藉由所述控制部來控制移動;且 所述控制部在所述壓接步驟之後,進行如下的切削步驟,使一對所述主軸,自軸方向上的一側觀察時仍然沿與所述加熱步驟及所述壓接步驟中相同的方向以相同的轉速旋轉,使所述工具移動,而利用所述工具對所述材料進行切削。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-227236 | 2017-11-27 | ||
JP2017227236 | 2017-11-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201924834A TW201924834A (zh) | 2019-07-01 |
TWI781247B true TWI781247B (zh) | 2022-10-21 |
Family
ID=66631601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW107139419A TWI781247B (zh) | 2017-11-27 | 2018-11-07 | 摩擦壓接方法以及工作機械 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11338386B2 (zh) |
EP (1) | EP3718674B1 (zh) |
JP (1) | JP7171610B2 (zh) |
KR (1) | KR102533754B1 (zh) |
CN (1) | CN111315528B (zh) |
ES (1) | ES2926202T3 (zh) |
TW (1) | TWI781247B (zh) |
WO (1) | WO2019102808A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210402483A1 (en) * | 2018-10-26 | 2021-12-30 | Citizen Watch Co., Ltd. | Machine tool |
JP7261678B2 (ja) * | 2019-07-04 | 2023-04-20 | シチズン時計株式会社 | 工作機械及び加工方法 |
WO2021193344A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | シチズン時計株式会社 | 工作機械、工作機械の制御方法 |
JPWO2022004625A1 (zh) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 | ||
KR102231384B1 (ko) * | 2020-09-02 | 2021-03-24 | 주식회사 태강기업 | 마찰 용접기 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3712528A (en) * | 1969-05-12 | 1973-01-23 | Toyoda Automatic Loom Works | Friction welding apparatus having means for continuously regulating heat generated during welding operation |
JPH06312279A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転摩擦溶接方法 |
TW436353B (en) * | 1998-08-28 | 2001-05-28 | Toyoda Automatic Loom Works | Apparatus and method for binding works |
CN101961816A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 中村留精密工业株式会社 | 摩擦压接方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1264863A (zh) * | 1969-03-18 | 1972-02-23 | ||
JPS4928339B1 (zh) * | 1969-06-02 | 1974-07-25 | ||
GB1481215A (en) * | 1975-05-14 | 1977-07-27 | Clarke Chapman Ltd | Friction welding |
JPS54147154A (en) * | 1978-05-11 | 1979-11-17 | Toshiba Corp | Welding method for pipe material |
JPS5519560A (en) | 1978-07-29 | 1980-02-12 | Kurata Sangyo:Kk | Friction welding device |
JP3820414B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2006-09-13 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 機能性膜の逐次コーティング方法 |
JP4928339B2 (ja) * | 2007-04-26 | 2012-05-09 | 株式会社アドバンテスト | 任意波形発生装置 |
CN102085598B (zh) * | 2009-12-03 | 2015-10-14 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 摩擦搅拌接合方法 |
CN101722360A (zh) * | 2009-12-29 | 2010-06-09 | 湖北工业大学 | 一种搅拌摩擦点焊方法 |
DE102010034393A1 (de) * | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Hochschule Magdeburg-Stendal (Fh) | Verfahren und Vorrichtung zum Fügen eines ersten Werkstücks mit einem zweiten Werkstück durch Reibschweißen |
JP5519560B2 (ja) | 2011-03-11 | 2014-06-11 | 八千代工業株式会社 | 中空成形品の製造装置および製造方法 |
CN105358286B (zh) * | 2013-08-01 | 2018-09-28 | 新日铁住金株式会社 | 摩擦压焊方法 |
DE202013104357U1 (de) * | 2013-09-24 | 2015-01-19 | Kuka Systems Gmbh | Pressschweißvorrichtung |
CN104140017A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-11-12 | 上虞市和盛纺器有限公司 | 一种纺纱机筒管及其制造方法 |
GB201603247D0 (en) * | 2016-02-25 | 2016-04-13 | Rolls Royce Plc | Friction welding |
EP3238868A1 (de) * | 2016-04-27 | 2017-11-01 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zum herstellen einer schaufel für eine strömungsmaschine |
-
2018
- 2018-10-31 ES ES18880241T patent/ES2926202T3/es active Active
- 2018-10-31 EP EP18880241.7A patent/EP3718674B1/en active Active
- 2018-10-31 JP JP2019556160A patent/JP7171610B2/ja active Active
- 2018-10-31 CN CN201880072767.1A patent/CN111315528B/zh active Active
- 2018-10-31 US US16/762,502 patent/US11338386B2/en active Active
- 2018-10-31 KR KR1020207013474A patent/KR102533754B1/ko active IP Right Grant
- 2018-10-31 WO PCT/JP2018/040520 patent/WO2019102808A1/ja unknown
- 2018-11-07 TW TW107139419A patent/TWI781247B/zh active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3712528A (en) * | 1969-05-12 | 1973-01-23 | Toyoda Automatic Loom Works | Friction welding apparatus having means for continuously regulating heat generated during welding operation |
JPH06312279A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転摩擦溶接方法 |
TW436353B (en) * | 1998-08-28 | 2001-05-28 | Toyoda Automatic Loom Works | Apparatus and method for binding works |
CN101961816A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 中村留精密工业株式会社 | 摩擦压接方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111315528A (zh) | 2020-06-19 |
WO2019102808A1 (ja) | 2019-05-31 |
US20210129262A1 (en) | 2021-05-06 |
US11338386B2 (en) | 2022-05-24 |
EP3718674A1 (en) | 2020-10-07 |
EP3718674B1 (en) | 2022-08-03 |
CN111315528B (zh) | 2022-07-12 |
EP3718674A4 (en) | 2021-09-08 |
KR20200087761A (ko) | 2020-07-21 |
ES2926202T3 (es) | 2022-10-24 |
JPWO2019102808A1 (ja) | 2020-11-26 |
KR102533754B1 (ko) | 2023-05-17 |
TW201924834A (zh) | 2019-07-01 |
JP7171610B2 (ja) | 2022-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI781247B (zh) | 摩擦壓接方法以及工作機械 | |
TWI791119B (zh) | 工作機械 | |
JP2011025281A (ja) | 摩擦圧接方法 | |
TWI809242B (zh) | 工作機械 | |
JP7312762B2 (ja) | 工作機械 | |
JP7312763B2 (ja) | 工作機械 | |
JP7261678B2 (ja) | 工作機械及び加工方法 | |
JP2010269362A (ja) | 摩擦圧接機及び摩擦圧接方法 | |
JP5441499B2 (ja) | 摩擦圧接方法 | |
JP5668241B2 (ja) | ワーク切断確認装置、ワーク切断システムおよびワーク切断確認方法 | |
JPWO2020031608A1 (ja) | 工作機械 | |
JP2018187738A (ja) | 工作機械 | |
JP5441500B2 (ja) | 斜めカット面への摩擦圧接方法及びその摩擦圧接機 | |
TW201200276A (en) | Friction welding machine and friction welding method | |
KR20120005708A (ko) | 마찰 압접기 및 마찰 압접 방법 | |
CN102310263A (zh) | 摩擦压接机和摩擦压接方法 | |
JP2010269363A (ja) | 摩擦圧接機及び摩擦圧接並びに機械加工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |