(57)【要約】【課題】比較的肉厚の厚いパイプ形状部を有する素材であっても、大がかりな設備を要することなく、スピニングマシンを用いて、その素材の開口端部にフランジ等を容易に形成することができるパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法を提供する。【解決手段】パイプ形状部２ｂを有する素材２に対して施される据え込み加工方法であって、素材２をその軸芯回りに回転させながらその素材のパイプ形状部２ｂにおける開口端部を押圧ローラ６で軸芯方向に圧縮して塑性変形させるようにすることにより、素材２のパイプ形状部２ｂの内部にマンドレル１２を嵌め込むことにより、素材２の開口端部においてフランジ１３を径方向外側にのみ形成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ形状部を有する素材に対して施される据え込み加工方法であって、素材をその軸芯回りに回転させながらその素材のパイプ形状部における開口端部を押圧ローラで軸芯方向に圧縮して塑性変形させるようにしたことを特徴とするパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法。
【請求項２】
素材のパイプ形状部の内部にマンドレルを嵌め込むようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法。
【請求項３】
押圧ローラとして、素材の開口端部の内周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面を有するものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法。
【請求項４】
押圧ローラとして、素材の開口端部の外周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面を有するものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法。
【請求項５】
押圧ローラによる素材の開口端部に対する軸芯方向の圧縮動作と同時に、押圧ローラによる素材の開口端部に対する径方向内向きの圧縮動作を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ形状部を有する素材の開口端部にフランジ等を形成する据え込み加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パイプ形状部を有する素材の開口端部にフランジを形成する加工法として、例えば、鍛造加工法や拡径加工法等がある。
ここで、鍛造加工法は、素材を所定の温度に加熱し、加熱された素材を一対の鍛造型の間に挟み強圧して素材を型に従わせて成形するものであり、素材のパイプ形状部の肉厚が比較的厚いものであるときに好適に適用される加工法である。
一方、拡径加工法は、例えば、３０°或いは４５°程度の小拡角度の円錐形ローラを用いて素材の開口端部を折り曲げ加工して小さい角度のテーパ状の初期フランジを形成し、次いで、折り曲げ角度の大きな円錐形ローラをその初期フランジの内面に当接させて回転させ、９０°の角度に折り曲げ加工して所望のフランジを形成する加工法であり、例えば、特許文献１にて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４６６２３号公報
【０００４】
しかしながら、上記の鍛造加工法では、素材を所定の温度に加熱する加熱装置や、プレス能力（例えば、１０００ｔ程度）の高い鍛造装置が必要であり、設備が大がかりになるという問題点がある。
一方、上記の特許文献１に係る拡径加工法では、素材のパイプ形状部の肉厚が比較的薄いものであるときには、素材の開口端部を円錐形ローラで容易に折り曲げることができるものの、素材のパイプ形状部の肉厚が比較的厚いものであるときには、素材の開口端部を円錐形ローラで折り曲げることが難しいという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の鍛造加工法や拡径加工法の有する問題点に鑑み、比較的肉厚の厚いパイプ形状部を有する素材であっても、大がかりな設備を要することなく、例えば、スピニングマシンを用いて、その素材の開口端部にフランジ等を容易に形成することができるパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法は、パイプ形状部を有する素材に対して施される据え込み加工方法であって、素材をその軸芯回りに回転させながらその素材のパイプ形状部における開口端部を押圧ローラで軸芯方向に圧縮して塑性変形させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、素材のパイプ形状部の内部にマンドレルを嵌め込むようにすることができる。
【０００８】
また、押圧ローラとして、素材の開口端部の内周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面を有するものを用いることができる。
【０００９】
また、押圧ローラとして、素材の開口端部の外周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面を有するものを用いることができる。
【００１０】
また、押圧ローラによる素材の開口端部に対する軸芯方向の圧縮動作と同時に、押圧ローラによる素材の開口端部に対する径方向内向きの圧縮動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法においては、素材がその軸芯回りに回転されてその回転状態にある素材の開口端部が押圧ローラによって軸芯方向に圧縮される。
こうして、押圧ローラによる局部的な圧縮力が回転状態の素材の開口端部に加えられることにより、素材の開口端部の全周に亘って押圧ローラからの圧縮力が加えられることになる。
これによって、素材の開口端部が全周に亘って軸芯方向に均一に押し潰されて断面積が大きくされ、素材の開口端部にフランジ等が形成される。
本発明のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法によれば、従来の鍛造加工法のように素材を予め所定の温度に加熱する必要はなく、また素材の開口端部に対する押圧ローラからの圧縮力も局部的に作用させることができればよいので、比較的小さな推力でも当該据え込み加工の実施が可能となり、従来の拡径加工法では加工が困難であった比較的肉厚の厚いパイプ形状部を有する素材であっても、大がかりな設備を要することなく、例えば、スピニングマシンを用いて、素材の開口端部にフランジ等を容易に形成することができる。
【００１２】
また、素材のパイプ形状部の内部にマンドレルを嵌め込むようにすることにより、素材の開口端部においてフランジを径方向外側にのみ形成することができる。
【００１３】
また、押圧ローラとして、素材の開口端部における内周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面を有するものを用いることにより、素材の開口端部においてフランジを径方向外側にのみ形成することができる。
【００１４】
また、押圧ローラとして、素材の開口端部における外周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面を有するものを用いることにより、素材の開口端部においてフランジを径方向内側にのみ形成することができる。
【００１５】
また、押圧ローラによる素材の開口端部に対する軸芯方向の圧縮動作と同時に、押圧ローラによる素材の開口端部に対する径方向内向きの圧縮動作を行うことにより、素材の開口端部において径方向内向きに形成されるフランジでその開口端部を尖り形状に塞ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る据え込み加工方法で用いられるスピニングマシンの一部切欠き断面の正面図である。
【図２】第１の実施形態の据え込み加工方法による加工動作説明図で、（ａ）は素材をチャックに取り付けた状態図、（ｂ）は加工を完了した状態図である。
【図３】第２の実施形態の据え込み加工方法による加工動作説明図で、（ａ）は素材をチャックに取り付けた状態図、（ｂ）は加工を完了した状態図である。
【図４】第３の実施形態の据え込み加工方法による加工動作説明図で、（ａ）は素材をチャックに取り付けた状態図、（ｂ）は加工を完了した状態図である。
【図５】第４の実施形態の据え込み加工方法による加工動作説明図で、（ａ）は素材をチャックに取り付けた状態図、（ｂ）は加工を完了した状態図である。
【図６】第５の実施形態の据え込み加工方法による加工動作説明図で、（ａ）は素材をチャックに取り付けた状態図、（ｂ）は加工を完了した状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１８】
〔第１の実施形態〕
本実施形態においては、図１に示されるスピニングマシン１を用いて素材２に対し後述する据え込み加工が実施される。
ここで、素材２は、一端側（図１において左側）が円柱状に形成された丸棒形状部２ａと、他端側（図１において右側）が円筒状に形成されたパイプ形状部２ｂとからなり、後述する据え込み加工はパイプ形状部２ｂの開口端部に施される。
なお、一端側が閉鎖され、他端側が開口された素材２に代えて、両端が開口された完全なパイプ材を加工対象の素材とすることもできる。
【００１９】
＜スピニングマシンの概略説明＞
図１に示されるスピニングマシン１は、回転機構３に連結される主軸４の先端部に配設されて素材２の外周面を挟持するチャック５と、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部を押圧する押圧ローラ６とを備えて構成されている。
【００２０】
＜チャックの説明＞
チャック５は、その軸芯方向に沿って所定深さで形成されるワーク固定穴７ａを有するチャック本体７を備え、このチャック本体７のワーク固定穴７ａに、主軸４と同軸芯上に配される素材２を挟持する挟持部材としての割りスリーブ８が組み込まれて構成されている。素材２は、パイプ形状部２ｂを外部に臨ませて丸棒形状部２ａが割りスリーブ８と共にチャック本体７のワーク固定穴７ａの奥面に突き当てられた状態でチャック本体７に固定されている。
また、チャック５は、主軸４から割りスリーブ８と共に取り外し、製品形状（素材２）に応じたチャック５と取り換え可能に構成される。
【００２１】
＜押圧ローラの説明＞
押圧ローラ６は、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部の端面に接触可能なローラ面６ａを有してなり、主軸４の軸芯と直角をなす軸芯回りに回転自在にホルダ９に取り付けられ、回転機構３による主軸４の回転駆動にて主軸４と同軸芯上で回転される素材２のパイプ形状部２ｂの端面に接触して転動するようになっている。
この押圧ローラ６を回転自在に支持するホルダ９は、制御機器（図示省略）からの制御信号に応じて、主軸４の軸芯方向、言い換えれば素材２の軸芯方向（図１中記号Ｘ矢印方向）に移動するようにされている。
【００２２】
＜据え込み加工動作の説明＞
以上に述べたように構成されるスピニングマシン１による素材２への据え込み加工は以下のとおりである。
すなわち、図２（ａ）〜（ｂ）に示されるように、チャック５によって挟持された素材２を、回転機構３による主軸４の回転駆動にて主軸４の軸芯回りに回転させながら、素材２のパイプ形状部２ｂにおける開口端部の端面に対し押圧ローラ６のローラ面６ａを接触させ、更に押圧ローラ６を図２中記号Ｘ矢印方向に押進させることにより、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部を押圧ローラ６で軸芯方向に圧縮して塑性変形させる。
【００２３】
＜作用効果の説明＞
本実施形態の据え込み加工方法においては、押圧ローラ６による局部的な圧縮力が回転状態の素材２におけるパイプ形状部２ｂの開口端部に加えられることにより、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部の全周に亘って押圧ローラ６からの圧縮力が加えられることになり、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部が全周に亘って軸芯方向に均一に押し潰されて断面積が大きくされ、図２（ｂ）に示されるように、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部において、径方向の内側に内向きのフランジ１０が、径方向の外側に外向きのフランジ１１がそれぞれ形成される。
本実施形態の据え込み加工方法によれば、従来の鍛造加工法のように素材２を予め所定の温度に加熱する必要はなく、また素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部に対する押圧ローラ６からの圧縮力も局部的に作用させることができればよいので、比較的小さな推力でも当該据え込み加工の実施が可能となり、従来の拡径加工法では加工が困難であった比較的肉厚の厚いパイプ形状部２ｂを有する素材２であっても、大がかりな設備を要することなく、スピニングマシン１を用いて、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部に内向きのフランジ１０と外向きのフランジ１１とを同時に容易に形成することができる。
【００２４】
〔第２の実施形態〕
図３には、本発明の第２の実施形態に係る据え込み加工方法による加工動作説明図が示され、同図（ａ）には素材をチャックに取り付けた状態図が、同図（ｂ）には加工を完了した状態図が、それぞれ示されている。
なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては本実施形態に特有の部分を中心に説明を行うものとする（以下の各実施形態についても同様）。
【００２５】
図３（ａ）〜（ｂ）に示されるように、本実施形態においては、素材２のパイプ形状部２ｂの内部にマンドレル１２が嵌め込まれた状態で、第１の実施形態と同様の据え込み加工動作が実施される。
本実施形態の据え込み加工方法によれば、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部が押圧ローラ６で軸芯方向に圧縮された際、圧縮された部分の肉が素材２の径方向内側に向かって流れようとしても、マンドレル１２の外周面によって遮られるので、圧縮された部分の肉はすべて素材２の径方向外側に向かって流れることになり、図３（ｂ）に示されるように、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部において外向きのフランジ１３のみを形成することができる。
【００２６】
〔第３の実施形態〕
図４には、本発明の第３の実施形態に係る据え込み加工方法による加工動作説明図が示され、同図（ａ）には素材をチャックに取り付けた状態図が、同図（ｂ）には加工を完了した状態図が、それぞれ示されている。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｂ）に示されるように、本実施形態においては、第１の実施形態において用いられていた押圧ローラ６に代えて、押圧ローラ１４を用いて、第１の実施形態と同様の据え込み加工動作が実施される。
ここで、押圧ローラ１４は、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部の内周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面１５、すなわちパイプ形状部２ｂの開口端部の端面と接触可能な第１ローラ面部１５ａと、パイプ形状部２ｂの開口端部の内周面と接触可能な素材２の径方向内向きに傾斜が付された第２ローラ面部１５ｂとを有してなるものである。
本実施形態の据え込み加工方法によれば、素材２のパイプ形状部２ｂの端面が押圧ローラ１４の第１ローラ面部１５ａで軸芯方向に圧縮された際、圧縮された部分の肉が素材２の径方向の内側と外側とに向かって流れようとするが、径方向内側に向かって流れようとする肉は第２ローラ面部１５ｂによって遮られるので、圧縮された部分の肉はすべて素材２の径方向外側に向かって流れることになり、図４（ｂ）に示されるように、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部において外向きのフランジ１３のみを形成することができる。
【００２８】
〔第４の実施形態〕
図５には、本発明の第４の実施形態に係る据え込み加工方法による加工動作説明図が示され、同図（ａ）には素材をチャックに取り付けた状態図が、同図（ｂ）には加工を完了した状態図が、それぞれ示されている。
【００２９】
図５（ａ）〜（ｂ）に示されるように、本実施形態においては、第１の実施形態において用いられていた押圧ローラ６に代えて、押圧ローラ１６を用いて、第１の実施形態と同様の据え込み加工動作が実施される。
ここで、押圧ローラ１６は、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部の外周面と端面との交わりの角部に接触可能なローラ面１７、すなわちパイプ形状部２ｂの開口端部の端面と接触可能な第１ローラ面部１７ａと、パイプ形状部２ｂの開口端部の外周面と接触可能な第２ローラ面部１７ｂとを有してなるものである。
本実施形態の据え込み加工方法によれば、素材２のパイプ形状部２ｂの端面が押圧ローラ１６の第１ローラ面部１７ａで軸芯方向に圧縮された際、圧縮された部分の肉が素材２の径方向の内側と外側とに向かって流れようとするが、径方向外側に向かって流れようとする肉は第２ローラ面部１７ｂによって遮られるので、圧縮された部分の肉はすべて素材２の径方向内側に向かって流れることになり、図５（ｂ）に示されるように、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部において内向きのフランジ１８のみを形成することができる。
【００３０】
〔第５の実施形態〕
図６には、本発明の第５の実施形態に係る据え込み加工方法による加工動作説明図が示され、同図（ａ）には素材をチャックに取り付けた状態図が、同図（ｂ）には加工を完了した状態図が、それぞれ示されている。
【００３１】
上記の第１の実施形態においては、主軸４の軸芯に対し押圧ローラ６の軸芯が直角（９０°）を成した状態で前述の据え込み加工動作が実施されたが、図６（ａ）に示されるように、本実施形態においては、主軸４の軸芯に対し押圧ローラ６の軸芯を９０°からチャック５に向かって傾けて所定の鋭角度θを成した状態で、同図（ａ）〜（ｂ）に示されるように、第１の実施形態と同様の据え込み加工動作が実施される。
本実施形態の据え込み加工方法によれば、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部に押圧ローラ６からの圧縮力が加えられると、この開口端部に対して、その圧縮力の一部が軸芯方向に沿って作用するとともに、その圧縮力の残部が径方向内向きに作用して、パイプ形状部２ｂの開口端部に対する軸芯方向の圧縮動作と同時に、パイプ形状部２ｂの開口端部に対する径方向内向きの圧縮動作が行われ、図６（ｂ）に示されるように、パイプ形状部２ｂの開口端部において径方向内向きに形成されるフランジ１９でその開口端部を尖り形状に塞ぐことができる。
なお、本実施形態では、素材２のパイプ形状部２ｂの開口端部が内向きのフランジ１９で完全に塞がれる例を示したが、内向きのフランジ１９で完全に塞ぐことなく、所要の大きさの開口を設けるように内向きのフランジ１９の大きさを調整してもよい。
【００３２】
以上、本発明のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のパイプ形状部を有する素材の据え込み加工方法は、素材の開口端部を全周に亘って軸芯方向に均一に押し潰して断面積を大きくすることができるという特性を有していることから、素材の開口端部にフランジ等を形成して、例えば、プーリ等の部品の製作の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１    スピニングマシン
２    素材
２ａ  丸棒形状部
２ｂ  パイプ形状部
６    押圧ローラ
６ａ  ローラ面
１２  マンドレル
１４  押圧ローラ
１５  ローラ面
１６  押圧ローラ
１７  ローラ面
【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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