(57)【要約】【課題】優れた寸法精度を有する棒状切削加工品を製作することのできる切削加工用棒状素材の製造方法を提供すること。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金から実質的になり、押出加工及び引抜加工が順次施された棒状素材に、多段ロール矯正機によってロール矯正加工を施す。その後、棒状素材に、互いに対向状に配置された一対のロールを備えるとともに一方のロールの周面が凸面に他方のロールの周面が凹面にそれぞれ形成された２ロール矯正機によってロール矯正加工を施す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金から実質的になり、押出加工及び引抜加工が順次施された棒状素材に、多段ロール矯正機によってロール矯正加工を施したのち、
前記棒状素材に、互いに対向状に配置された一対のロールを備えるとともに一方のロールの周面が凸面に他方のロールの周面が凹面にそれぞれ形成された２ロール矯正機によってロール矯正加工を施すことを特徴とする切削加工用棒状素材の製造方法。
【請求項２】
前記棒状素材に、前記２ロール矯正機によってロール矯正加工を施すことにより、前記棒状素材の長さ方向のうねりを０．５〜７μｍの範囲内に設定する請求項１記載の切削加工用棒状素材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の切削加工用棒状素材の製造方法であって、
押出加工により得られた棒状押出材製素材に、素材の残留応力が正の値になるように引抜加工を施し、
その後、前記棒状素材に、素材の残留応力が負の値になるようにロール矯正加工を施すことを特徴とする切削加工用棒状素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、切削加工用棒状素材、その製造方法及び棒状切削加工品に関し、詳述すると、優れた寸法精度を有する棒状切削加工品を製作することができる切削加工用棒状素材、その製造方法及び前記素材を用いて製作された棒状切削加工品に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軽量化が要求される棒状切削加工品は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる棒状素材を切削加工することにより製作されている。この切削加工が例えば旋削加工により行われる場合には、素材は旋削加工時に数１０００ｒｐｍの回転数でその軸を中心に回転されるが、このとき、もし素材の軸が大きく曲がっている場合には、得られる切削加工品の寸法精度が低下するという問題が発生する。
【０００３】
そこで、素材の曲がりを矯正するため、従来、素材に多段ロール矯正機によってロール矯正加工を施すことが行われており、具体的に例示すると、「押出」→「焼入」→「ストレッチ」→「引抜」→「エージング」→「ロール矯正」の順に加工が施された素材が用いられている。
【０００４】
而して、切削加工品の寸法精度を向上させるためには、素材に上述したロール矯正加工を施し曲がりを矯正することの他に、素材の残留応力を減少させることが有効であることが一般的に知られている（例えば特許文献１−３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５３５１６号公報（第１−６頁）
【特許文献２】特開２００２−１１５１８号公報（第１−７頁）
【特許文献３】特開２００２−９７５４８号公報（第１−７頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、素材の残留応力を減少させていきその値が小さくなると、素材の残留応力をいくら減少させても切削加工品の寸法精度（例えば曲がり精度）が向上しなくなる領域があり、切削加工品の寸法バラツキを小さくすることに限界があった。
【０００７】
そのため、例えばスプール弁等の高い曲がり精度が要求される切削加工品を製作する場合には、切削加工を複数回行ったり、あるいは切削加工後に研磨加工を行ったりすることにより、要求される精度を満足させており、加工工程数が増大して製作コストが高く付くという難点があった。
【０００８】
この発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた寸法精度を有する棒状切削加工品を製作することのできる切削加工用棒状素材、その製造方法、前記素材を用いて製作された棒状切削加工品提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究調査したところ、素材の長さ方向のうねりを所定の値以下に設定することにより、切削加工品の寸法バラツキが大幅に小さくなることが判明し、本発明を完成させた。本発明で「うねり」とは、ＪＩＳ  Ｂ０６１０（１９８７）で規定される、ろ波最大うねりを示す。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の手段を提供する。
【００１１】
［１］  アルミニウム又はアルミニウム合金から実質的になり、ロール矯正加工が施された切削加工用棒状素材において、長さ方向のうねりが７μｍ以下に設定されていることを特徴とする切削加工用棒状素材。
【００１２】
［２］  前記うねりが６μｍ以下に設定されている前項１記載の切削加工用棒状素材。
【００１３】
［３］  前記うねりが５μｍ以下に設定されている前項１記載の切削加工用棒状素材。
【００１４】
［４］  アルミニウム又はアルミニウム合金から実質的になる棒状押出材製素材に、多段ロール矯正機によってロール矯正加工を施したのち、前記素材に、２ロール矯正機によってロール矯正加工を施すことにより、前記素材の長さ方向のうねりを７μｍ以下に設定することを特徴とする切削加工用棒状素材の製造方法。
【００１５】
［５］  前項１〜３のいずれか１項記載の素材が切削加工されることにより、製作されていることを特徴とする棒状切削加工品。
【００１６】
次に、上記各項の発明を説明する。
【００１７】
［１］の発明では、棒状素材の長さ方向のうねりが７μｍ以下に設定されることにより、得られる棒状切削加工品の寸法精度（例えば曲がり精度）が大幅に向上する。
【００１８】
上記［１］の発明において、素材の長さ方向のうねりを所定の値以下に設定する方法は、限定されるものではないが、その方法として、特に、２ロール矯正機によって矯正する方法が推奨される。
【００１９】
なお、上記［１］の発明において、素材が切削加工されることで製作される切削加工品の種類は限定されるものではない。また、素材は、中実棒状に形成されていても良いし、中空棒状（例えば管状）に形成されていても良い。また、素材は、押出材製であっても良いし、押出材製でなくても良い。
【００２０】
［２］の発明では、棒状切削加工品の寸法精度が更に大幅に向上する。
【００２１】
［３］の発明では、棒状切削加工品の寸法精度がより一層大幅に向上する。
【００２２】
［４］の発明では、本発明に係る素材を確実に且つ能率的に製造することがで
きる。
【００２３】
［５］の発明では、優れた寸法精度を有する棒状切削加工品を得ることができ
る。
【００２４】
なお、上記［５］の発明において、切削加工品は、中実棒状に形成されていても良いし、中空棒状（例えば管状）に形成されていても良い、
【発明の効果】
【００２５】
上述の次第で、各項の発明は以下の効果を奏する。
【００２６】
［１］の発明によれば、棒状素材の長さ方向のうねりが所定の値以下に設定されるので、得られる棒状切削加工品の寸法精度を大幅に向上させることができ、優れた寸法精度を有する棒状切削加工品を製作することができる。
【００２７】
［２］の発明によれば、棒状切削加工品の寸法精度を更に大幅に向上させることができる。
【００２８】
［３］の発明によれは、棒状切削加工品の寸法精度をより一層大幅に向上させることができる。
【００２９】
［４］の発明によれば、本発明に係る素材を確実に且つ能率的に製造することができる。
【００３０】
［５］の発明によれば、優れた寸法精度を有する棒状切削加工品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】素材の加工工程と素材の残留応力との関係を示す図（グラフ）である。
【図２】多段ロール矯正機の原理図である。
【図３】多段ロール矯正機によってロール矯正加工が施された素材を示す斜視図である。
【図４】ロール矯正加工が施された素材の長さ方向のうねりについて測定した結果を示す図である。
【図５】２ロール矯正機の原理図である。
【図６】素材を切削加工することにより製作されたスプール弁の側面図である。
【図７】素材の長さ方向のうねりと素材の残留応力との関係を示す図である。
【図８】素材の残留応力とスプール弁の振れとの関係を示す図である。
【図９】素材の長さ方向のうねりとスプール弁の振れとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、本発明の好ましい一実施形態について図面を参照して説明する。
【００３３】
まず、棒状素材として、長さ方向にロール矯正加工が施されたアルミニウム又はアルミニウム合金から実質的になる押出材製のものを準備する。詳述すると、棒状素材として、例えば、図１に示すように「押出」→「焼入」→「ストレッチ」→「引抜」→「エージング」→「ロール矯正」の順に加工が施されたものを準備する。この順に素材に加工を施した場合、素材の残留応力は、例えば同図に示すように変化する。
【００３４】
なお、上述した工程は、素材が熱処理型アルミニウム合金（例えばＪＩＳ  Ａ２０００系、６０００系、７０００系）からなる場合について示している。一方、素材が非熱処理型アルミニウム合金（例えばＪＩＳ  Ａ１０００系、３０００系、４０００系、５０００系）からなる場合には、これらの工程のうち「焼入」、「ストレッチ」及び「エージング」は通常、省略される。
【００３５】
本発明では、上述した工程において、最終工程であるロール矯正加工は、様々なロール矯正機によって行われ、例えば多段ロール矯正機によって行われる。
【００３６】
図２には、多段ロール矯正機（10）の一例が示されている。
【００３７】
この多段ロール矯正機（10）は、千鳥状に配列された複数個のロール（11）（13）を備えている。同図において、上段のロール列（12）の軸と下段のロール列（14）の軸とは、互いにねじれの位置に配置されている。同図において、（１）は素材である。この素材（１）は中実丸棒状に形成されている。
【００３８】
この多段ロール矯正機（10）では、素材（１）は上段のロール列（12）と下段のロール列（14）との間に通され、これにより、素材（１）の曲がりが矯正される。このロール矯正加工により、素材（１）の曲がりは例えば０．５ｍｍ／ｍ以下に設定される。
【００３９】
このロール矯正加工は、素材（１）の曲がりを矯正することができるという利点がある反面、図１に示すように素材の残留応力が増大したり、あるいは素材（１）が僅かに塑性変形してその長さ方向にうねりが生じ易いという欠点がある。
【００４０】
すなわち、素材（１）に多段ロール矯正機（10）によってロール矯正加工が施されることにより、図３に示すように、素材（１）の長さ方向（軸方向）にうねりが生じる。このうねりは、ロール矯正時に素材（１）が複数個のロール（11）（13）にスパイラル状に当接することにより、生じたものである。同図において、（1a）は、素材（１）の周面におけるロール当たり面を示している。
【００４１】
なお、説明の便宜上、図３では、素材（１）の長さ方向のうねりを誇張して示している。また、図４は、ロール矯正加工が施された素材（１）の長さ方向のうねりについて実際に測定した結果の一例を示している。この測定例では、素材（１）の長さ方向のうねりは１１μｍである。
【００４２】
こうしてロール矯正加工が施された素材（１）において、本発明では、この素材（１）の長さ方向のうねりを７μｍ以下に設定する。こうすることにより、棒状切削加工品の寸法精度（例えば曲がり精度）を大幅に向上させることができる。特に、素材（１）の長さ方向のうねりは６μｍ以下に設定されることが望ましく、更には５μｍ以下に設定されるのが良い。
【００４３】
本発明において、素材（１）の長さ方向のうねりを所定の値以下に設定する方法は、限定されるものではないが、特に２ロール矯正機によって素材（１）を仕上げ矯正して該うねりを所定の値以下に設定することが推奨される。
【００４４】
図５には、２ロール矯正機（20）の一例が示されている。
【００４５】
この２ロール矯正機（20）は、互いに対向状に配置された上下一対のロール（21）（22）を備えている。上ロール（21）の周面は凸面に、下ロール（22）の周面は凹面にそれぞれ形成されている。また、上ロール（21）の軸と下ロール（22）の軸とは、互いにねじれの位置に配置されている。
【００４６】
この２ロール矯正機（20）では、素材（１）は上ロール（21）と下ロール（22）との間に通され、これにより、素材（１）の長さ方向のうねりが所定の値以下に設定される。
【００４７】
素材（１）の長さ方向のうねりを設定するための矯正機として、この２ロール矯正機（20）を用いることにより、素材（１）の長さ方向のうねりを所定の値以下に確実に設定することができる。すなわち、２ロール矯正機（20）のロール径は、一般的に上記多段ロール矯正機（10）のロール径よりも大寸に設定されていることから、２ロール矯正機（20）によって素材（１）にロール矯正加工を施した場合、うねりが生じ難い。そのため、うねりを所定の値以下に確実に設定することができる。ここで、２ロール矯正機（20）では、素材（１）の矯正前の曲がりが大きい（例えば２ｍｍ／ｍ以上）場合には、充分に曲がりを矯正できないという欠点があり、多段ロール矯正機（10）では、素材（１）曲がりの矯正力は高いものの、大きく矯正を行うとロールうねりも大きくなりやすい。したがって、多段ロール矯正機で大曲がりを矯正（例えば曲がり２ｍｍ／ｍ以下、うねり３μｍ以下）した後、仕上げ矯正機として、この２ロール矯正機（20）を用いることにより、素材（１）の長さ方向のうねりおよび曲がりの矯正作業を能率的に行うことができ、ひいては本発明に係る素材（１）を能率的に製造することができる。もちろん、素材（１）の矯正前の曲がりが小さい場合には２ロール矯正機（20）単独での矯正作業も可能である。
【００４８】
なお、素材（１）の長さ方向のうねりの設定は、上記多段ロール矯正機（10）において、上段ロール列（12）と下段ロール列（14）との間のロール間隔、ロール角度などを厳密に調節することにより、行うことも可能である。
【００４９】
こうして長さ方向のうねりが所定の値以下に設定された棒状素材（１）を、切削加工することにより、所望する棒状切削加工品を製作することができる。切削加工方法としては、切削加工品が図６に示したスプール弁（２）等である場合には、旋削加工が好適に用いられる。この旋削加工は、ＮＣ旋盤等の様々な旋盤により行われる。なお、前記スプール弁（２）は自動車のトランスミッション用のものである。
【００５０】
なお本発明では、切削加工手段は、旋削加工に限定されるものではなく、その他に、例えば、平削りや研削が用いられる。また、本発明では、棒状切削加工品は、スプール弁（２）に限定されるものではなく、その他に、例えば、軸部材、シャフト部材が挙げられる。
【００５１】
こうして素材（１）を切削加工することにより、優れた寸法精度（例えば曲がり精度）を有する棒状切削加工品を製作することができる。
【００５２】
もとより、この棒状切削加工品は、アルミニウム又はアルミニウム合金から実質的になる素材（１）から製作されているので、軽量であるという利点を有している。
【００５３】
さらに、素材（１）は押出材製であるので、素材（１）を能率的に且つコスト的に有利に製造することができる。
【００５４】
以上で、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、素材（１）は押出材製であるが、上記［１］の発明では、素材は押出材製のものに限定されるものではない。
【実施例】
【００５６】
次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を説明する。
【００５７】
図６に示したスプール弁（２）を製作するため、素材（１）として、図１に示すように「押出」→「焼入」→「ストレッチ」→「引抜」→「エージング」→「ロール矯正」の順に加工が施されたアルミニウム合金からなる押出材製のものを多数個、準備した。この工程において、ロール矯正は、図２に示した多段ロール矯正機（10）によって行い、更に必要に応じて図５に示した２ロール矯正機（20）によって行い、うねりの値を様々に設定した。この素材（１）は、長尺な中実丸棒状に形成されている。また、素材（１）の直径は１３ｍｍである。
【００５８】
次いで、この素材（１）の残留応力を測定するとともに、素材（１）の長さ方向のうねりを触針式表面粗さ測定器（株式会社ミツトヨ製：「サーフテスト５０１」）により測定した。
【００５９】
この素材（１）の長さ方向のうねりの測定条件は、次のとおりである。
【００６０】
＜ろ波うねり曲線の測定条件＞
測定長さ…８ｃｍ
測定速度…２．０ｍｍ／ｓ
カットオフ値…２．５ｍｍ
【００６１】
次いで、素材（１）を連続的にＮＣ旋盤によって旋削加工することにより、スプール弁（２）を製作した。このスプール弁（２）の長さ寸法は８０ｍｍ、スプール弁（２）の直径は７〜１２ｍｍである。
【００６２】
次いで、スプール弁（２）の寸法精度（曲がり精度）としてスプール弁の振れを測定し、素材（１）の長さ方向のうねりとスプール弁（２）の振れとの関係を調査した。その結果を表１に示す。なお、同表において、実施例及び比較例のそれぞれの測定個数ｎは２０（即ちｎ＝２０）である。
【００６３】
【表１】
2010162608.tif 000003
【００６４】
また、同表の調査結果に基づいて、素材の長さ方向のうねりと素材の残留応力との関係を図７に、素材の残留応力とスプール弁の振れとの関係を図８に、素材の長さ方向のうねりとスプール弁の振れとの関係を図９に、それぞれ示した。
【００６５】
図７に示すように、素材の長さ方向のうねりと素材の残留応力との間には相関関係が認められなかった。つまり、素材の残留応力を減少させても、素材の長さ方向のうねりは必ずしも小さくならないことを確認し得た。
【００６６】
また、図８に示すように、素材の残留応力とスプール弁の振れとの間にも相関関係が認められなかった。つまり、素材の残留応力を減少させても、スプール弁の振れは必ずしも小さくならないことを確認し得た。
【００６７】
これに対して、図９に示すように、素材の長さ方向のうねりとスプール弁の振れとの間には相関関係が認められた。すなわち、素材の長さ方向のうねりが小さくなることにより、スプール弁の振れが小さくなることが認められた。さらに、素材の長さ方向のうねりが７μｍ以下になることにより、スプール弁の振れが大幅に小さくなることを確認し得た。特に、素材の長さ方向のうねりが６μｍ以下になることにより、スプール弁の振れが更に小さくなり、更には５μｍ以下になることにより、スプール弁の振れがより一層小さくなることを確認し得た。したがって、素材の長さ方向のうねりを７μｍ（望ましくは６μｍ、特に望ましくは５μｍ）以下に設定することにより、優れた寸法精度を有するスプール弁を製作できることを確認し得た。
【００６８】
なお、本発明では、うねりの下限値については、０μｍであることが最も望ましいが、ロール矯正は塑性変形を伴うので、０．５μｍ以下は事実上困難であり、経済的生産を考慮すると１μｍ以上が好ましい。したがって、うねりの範囲は、０．５〜７μｍ（望ましくは１〜６μｍ、特に望ましくは１〜５μｍ）に設定するのが良い。
【符号の説明】
【００６９】
１…素材
２…スプール弁（切削加工品）
10…多段ロール矯正機
20…２ロール矯正機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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