(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を受け入れるための内部補完キャビティを有するダイス・工具ユニットから成る連続成形機用加工セットであって、前記ユニットの一方は、その軸芯に沿って制限された距離をスライドし、前記ユニットが成形機に取り付けられる場合に、他方のユニットに向けてスプリング力で偏倚されるように配置され、各ユニットは、他方のユニットの端面の滑らかな表面仕上げに対して押し付けられるようにした滑らかな表面仕上げを備えた端面を有し、一方のユニットの端面面積は、その主要な横断面に比べて、非常に小さく、これによって、所定のスプリングバイアス力用に２つのユニット端面間の高い接触圧力が得られ、前記キャビティ部分に受け入れられた被加工物に塗布する押出し/冷却用オイルが、前記ダイス・工具ユニット内の被加工物の静水圧トラップ押出し中に前記端面及びその他の面を横切って前記キャビティ部分から漏れるのが抑制され、それによってダイス・工具ユニットが従来の冷間成形方法の限度を越えた程度まで被加工物を成形することができるようにした成形機用工具セット。
【請求項２】
ダイスブレストと前記ダイスブレストに接近したり離反したりするように往復動するスライドとのそれぞれのワークステーション受け入れ領域に取り付けるダイス・工具ユニットから成るマルチステーション冷間成形機内のワークステーションで被加工物を静水圧成形する加工セットであって、前記ユニットは、それぞれの軸線を有するほぼ円筒形の形状を有し、前記ユニットは、それらの軸が一致するように、共通のワークステーションに取り付けられ、前記ユニットの一方は、その軸線に沿って移動するようにそのワークステーションに取り付けられてその長さよりも相当に短い距離までその移動を制限することができる条件を有し、前記ダイス・工具ユニットは、それぞれの端面を有して、それぞれの受入れ領域に取り付けられる際に、相互に相対していて被加工物を受け入れ及び/又は成形する補完的なキャビティ部分を形成し、一方の端面は、その円形によって限定される面積よりも相当に面積が小さく、前記両方の端面は、それぞれ、前記スライドの前進ストローク中で前記キャビティ領域での被加工物の成形中に、前記一方のユニットと関連するスプリングによって一体に保持される際に、滑らかな表面が前記被加工物に運ばれる押出し／冷却用オイルの漏れを防止するようにシールすることができて被加工物が前記被加工物が経験する成形圧力に等しい前記オイルの静水圧力によって前記キャビティ領域内で成形されるようにした成形機用加工セット。
【請求項３】
ダイスユニットと工具ユニットとを含むマルチダイス冷間成形機のワークステーションで静水トラップ押出しによって被加工物の高い減面を行なう加工セットであって、前記ダイス・工具ユニットの各々は、円筒状ケースとこのケース内のインサートとを有し、前記ダイスケースは、ダイスブレスト内でのスライド運動を制限する形状を有し、前記ダイスインサートは、端面と、被加工物のほぼ円筒状の主要部分を受入れる取るためのほぼ円筒状のキャビティとを有し、前記工具インサートは、端面と、この端面から距離を有して減寸される円筒形キャビティとを有し、これらの端面は、前記ダイスユニットを前記工具ユニットに向けて偏倚するスプリングによって前記スライドの前進ストロークの最終部分中に、相互に接触するように保持されるようにし、前記ダイスと工具とのインサートの表面は、比較的滑らかであって接触面積が比較的小さく、これによって、スプリング力によって生成されるこれらのインサートの端面間の接触圧力が、前記被加工物の成形中に、前記インサートによって形成されるキャビティ部分内に押出し／冷却オイルを前記被加工物に課せられる圧力に等しい圧力に保持するのに充分に高くしている成形機用加工セット。
【請求項４】
ワークステーションに被加工物を受け入れる工程と、ダイスブレストとスライドとにそれぞれ支持されたダイス・工具ユニットを含む加工セットを用意する工程とから成っていてマルチダイス成形機内で被加工物を冷間成形する方法であって、一方の加工ユニットは、その支持構造体上で限定された距離をスライドするようになっており、前記一方の加工ユニットを他方の加工ユニットに向けて偏倚するようにスプリングが配置され、前記ダイス・工具ユニットの端面は、滑らかであって寸法が限定された相互の接触(領域)面積を備え、またこの成形方法は、前記被加工物の外部に塗布するように、前記ワークステーションで押出し／冷却用オイルを施す工程を有し、前記ダイス・工具のユニットは、前記スライドがその最前位置に達する前に、前記スプリングが前記ユニットの端面で接触力を維持しつつ前記端面が相互に係合するように配置され、前記スプリング力と接触面積との関係は、前記ユニットの端面が前記ダイス・工具ユニットによって形成されるキャビティからオイルが漏れるのに充分に抵抗してシールするように設定されており、それによって、成形圧力が被加工物に付与されて被加工物の横断面の高い変化を容易に行うオイルの必然的静水圧力をキャビティに生成するようにし、前記静水圧力は前記被加工物の成形圧力に相応している被加工物の冷間成形方法。
【請求項５】
ダイスブレストと前記ダイスブレストに接近したり離反したりして往復動するスライドとを備えた冷間成形機を操作し、前記スライドの運動に平行な方向に沿って制限されたスライド運動を行うように前記ダイスブレストにダイスを取付け、前記ダイスとこのダイスに協働する工具との端面がトラップ押出しのために前記スライドの前進ストロークの最終部分で距離をおいて一体に保持されるようにスプリングで前記ダイスを前記スライドに向けて偏倚し、前記ダイスに円筒形被加工物を挿入し、前記被加工物の挿入前に、前記ダイスに押出し／冷却用オイルを満たし、且つ前記被加工物前を塗布するものから離れて相当量のオイルを排除するために前記入口に蹴り出しピンを維持し、前記スプリングの力は、前記ダイスと工具との端面の接触面積に対して充分に高く、またこれらの端面の仕上がりは、前記被加工物の前記ダイスへのトラップ押出しが前記オイルの静水圧押出し効果によって増大して工具内で前記被加工物の高い減面を達成するように、これらの端面を横切ってオイルが充分に漏れるのを防止するようにシールする高減面冷間成形方法。
【請求項６】
ダイスブレストと前記ダイスブレストに接近したり離反したりするように往復動するスライドとを有する多ステーション冷間成形機において、複数のワークステーションを有し、前記ダイスブレストは、それぞれのワークステーションでダイスを保持し、前記スライドは、それぞれのワークステーションで工具を保持し、少なくとも１つのワークステーションのダイスと工具とは、被加工物の横断面積が静水圧によって大きく変化するように配置されていて、前記被加工物が前記工具とダイスとを分離する面を横切って前記被加工物を包囲する被加工物成形空間内で前記被加工物が充分にトラップされるように前記成形空間内の液状潤滑剤の静水圧力が掛けられ、それによって、前記被加工物に７５％以上の減面が得られ、前記１つのワークステーションのダイスと工具とは、相互に係合する表面を有し、前記表面は、相互に係合する際に、成形ストローク中、充分な接触圧力を得るような制限された寸法と充分な仕上げとを有してこの静水圧力を維持するようにシールする多ステーション冷間成形機。
【請求項７】
ダイスブレストと前記ダイスブレストに接近したり離れたりするように往復動するスライドとを有するマルチダイス冷間成形機であって、前記ダイスブレストとスライドには、複数のワークステーションを有し、前記ダイスブレストはそのワークステーションでダイスを支持し、前記スライドは、そのワークステーションで工具を支持し、１つのワークステーションのダイス・工具ユニットは、前記ダイス・工具ユニットによって形成されるキャビティ内でそのワークステーションで押出し／冷却用オイルによって課せられる静水圧で必然的な静水圧成形加工による被加工物の横断面積が大きく変化するようになっており、前記冷間成形機は、前記被加工物が完全に前記キャビティに受け入れられる前に、前記被加工物に押出し／冷却用オイルを塗布する塗布機（ディスペンサー）を備え、前記ダイス・工具ユニットは、相対する端面を有し、前記ダイス・工具ユニットの一方のユニットは、その支持体上で限定されたスライド運動ができるように支持され、且つ前記ダイス・工具ユニットの他方に向けてスプリングによって偏倚され、前記工具の端面は、前記スライドの前進ストロークの完了前に、被加工物をトラップするように前記ダイス端面上に閉じ、前記スプリングは、前記両端面間の高い接触力を維持しつつその支持体に対して摺動運動で前記一方の加工部品が受け入れるのを許し、前記両端面は、前記相対する端面間の接触面積がダイス又は工具のいずれかの形状に比較して相対的に小さくなるように配置されて、前記スプリングが前記スライドの最終前進運動中に、前記キャビティ内に現れる静水成形圧力を受けて前記ダイスと工具との端面間に充分な接触圧力を出すことができるようにしたマルチダイス冷間成形機。
【請求項８】
ダイスブレストと前記ダイスブレストに接近したり離れたりする方向に往復運動するスライドとを有するマルチダイス冷間成形機であって、前記冷間成形機は、前記ダイスブレスト及びスライドに複数のワークステーションを含み、前記ダイスブレストは、そのワークステーションでダイスを支持し、前記スライドは、そのワークステーションで工具を支持し、１つのワークステーションのダイスと工具とは、前記ダイストと工具とによって相互に形成されるキャビティ内の被加工物に押出し／冷却用オイルによって課される水圧で必然の静水圧成形加工によって工具中で高い減面を達成するために比較的長い被加工物をトラップ押出しする形状を有し、また前記キャビティに被加工物が完全に受け入れられる前に、押出し／冷却オイルを前記被加工物に塗布する塗布器（ディスペンサー）を含み、また、前記ダイス内に前記被加工物が入る前に前記ダイスから好ましくない量のオイルを排出することができるダイス蹴出しピンを含み、前記ダイスと工具とは、相対する端面を有し、前記ダイスは、前記スライドの往復運動の方向に沿った方向に制限されたスライド運動をするように前記ダイスブレストに支持され、スプリングが前記ダイスを前記工具に向けて偏倚しており、前記工具の端面は、前記スライドの前進ストロークの終了に先立って前記ダイス端面に閉じ、前記スプリングは、前記両端面間の高い接触力を維持しつつ前記ダイスが前記ダイスブレストに対して後退するのを許し、前記両端面は、前記相対する端面間の接触面積がダイス又は工具のいずれかの形状に比較して相対的に小さくなるように高度に仕上げされて配置されて、前記スプリングが前記スライドの最終前進運動中に、前記キャビティ内に現れる静水成形圧力を受けて前記ダイスと工具との端面を横切って押出し／冷却用オイルが逃げるのを防止するのに充分な接触圧力を前記両端面間に出すことができるようにしたマルチダイス冷間成形機。
【請求項９】
ダイスブレストと前記ダイスブレストに接近したり離反したりして往復動するようにしたスライドとを含む連続成形機であって、前記ダイスブレストとスライドとは、それぞれ、それぞれのワークステーションで補完的な相対する工具用の保持具として機能し、１つのワークステーションは、前記保持具に対して制限されたスライド運動するように取り付けられた摺動工具を有し、前記相対する工具に向けて前記摺動工具を偏倚するスプリングによって操作される力レバーを含み、前記摺動工具とそれに相対する工具とは、前記被加工物を同時に横方向にトラップして前記スライドの前進ストローク中に被加工物を押出すようになっている連続成形機。
【請求項１０】
ダイスブレストと前記ダイスブレストに接近したり離反したりして往復動するようにしたスライドとを含む連続成形機のワークステーションで被加工物の高い減面を達成する方法であって、前記ダイスブレストとスライドとは、それぞれ、それぞれのワークステーションで補完的な相対する工具用の保持具として機能するように配置され、１つのワークステーションで前記保持具に対して制限された運動をするように一方の工具を取り付け、前記スライドの前進ストローク中に前記１つのワークステーションで前記両工具によって前記工具の接触面で被加工物を同時に横方向にトラップして押出すように、倍力レバーを介してスプリングで前記一方の工具を前記相対する工具に向けて偏倚する被加工物に高い減面を達成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属冷間成形に関し、特に、被加工物の高い減面（高い面積減少率）を達成する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷間成形機は、円形金属ワイヤーの切断から始まって成形部品を大量生産するのに典型的に使用される。未完成品又は被加工物（加工中の品）は、コイルから真っすぐにした後、所定長さのワイヤーから切断され、連続した固定ダイスに位置され、往復運動する工具によって叩打されてその形状を中間品に変形し、最後に仕上げ品にする。これらの成形作業は、ワイヤー被加工物の直径を増加させるアップセット、この直径を減少する押出し又はアップセットと押出しとの両方を含む。通常では、押出しは、往復動工具ではなく固定ダイス中で達成される。この技術は、被加工物が長く、即ち長さが直径の数倍である場合には問題がある。これらの状況では、被加工物は、ダイス内で不動である傾向とすることができる。面積の減少（減面）の結果として、被加工物をダイスから放出するのに用いられる蹴り出しピンは、断面が比較的小さい。被加工物の長さを断面に比べて大きくすればするほど、被加工物をダイスから放出する問題が深刻になる。蹴り出しピンは、減径されなければならないほかに、被加工物の長さに対して長さが大きくならなければならないので、破壊し易い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
遭遇すべき課題の中には、減面が少なくとも９５％に近い場合や、冷間機から出た後の二次作業が回避されるべき場合には、金属部品の尖っている部分、特に長く尖っている部分を経済的に大量生産することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、二次機械加工作業を回避しつつ、高い減面と長い長さ又は他の相当の形態変化を特徴とする金属部品の経済的生産のための冷間成形方法及び機械を含んでいる。本発明は、ほぼ当業界で知られているマルチダイス順送り成形機を背景として開示されている。好ましい実施例では、長い高炭素鋼部品が網状又は網状に近い方法で約９５の断面減少率（減面）で尖らせられる。本明細書に開示された実施例の中間ステーションでは、装置は、閉じたキャビティによる必然的静水圧押出し方法を行うようになっている。この装置及び方法は、例えば、高炭素鋼では、ほぼ非実用的か入手不可能であった以前考えられていたレベルまで減面を達成する。静水圧押出しステーションの使用の後に、全部で９５%の減面に近づくか到達することができる連続する成形ステーションが続くことができる。この減面の度合いの結果、尖っている被加工物が有効に得られる。さもなければ、静水圧押出しステージに引き続いて、尖らすべき領域まで窄めるように被加工物を引っ張り、その後、この被加工物を最終の尖がり(ポイント)まで更に押出すことによって被加工物を尖らすことができる。このユニークな静水圧押出し工程の後に行うことができる更に他の尖がり形成方法(ポイント形成方法）は、窄みポイント方法(pinch  pointing  process)である。この方法では、一旦被加工物が静水圧押出しによって予備的に減面されると、この被加工物は、更に開示された技術によって切り取るか又はブローチ削りで取り去ることができるバリを有しつつ窄み成形される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の第１の実施例による連続マルチダイス成形機内の一連のワークステーションを示す。
【図２】図１のワークステーションの加工領域を示し、その右側は、作業ストロークの終了前であり、左側は、作業ストロークの終了時である。
【図３】図１及び図２に相応してセットアップされた成形機の追加の細部を示す。
【図４】図３で示された成形機の第３のワークステーションの部分垂直断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例による連続マルチダイス成形機の一連のワークステーションを示す。
【図６】図５のワークステーションの加工領域を示し、その右側は、作業ストロークの終了前であり、左側は、作業ストロークの終了時である。
【図７】図５及び図６に相応してセットアップされた成形機の追加の細部を示す。
【図８】図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、図７に示された成形機の第５のワークステーションでの加工作業を示す。
【図９】本発明の第３の実施例による連続マルチダイス成形機の一連のワークステーションを示す。
【図１０】図９のワークステーションの加工領域を拡大して示す。
【図１１】本発明の第４の実施例による連続マルチダイス成形機の一連のワークステーションを示す。
【図１２】図１１のワークステーションの加工領域を拡大して示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図３を参照すると、冷間成形機１０は、ダイブレスト又はボルスター１１と、ダイブレストに向けて又はダイブレストから離反して往復動するように案内されるスライド又はラム１２とを含む。米国特許第４,８９８,０１７号明細書(その開示は参考として本明細書に組込まれている)は、その一般的な装置を詳述し、本発明を実施するのに役立つ成形機の例である。図示の成形機１０は、切断ステーション１３の下流側に５つの成形ステーションＷＳ１−ＷＳ５を有する。切断ステーション１３と一連のワークステーションＷＳ１−ＷＳ５とがこれらのステーションの隣り合うステーションから当間隔をあけてそれぞれ共通の水平面に配置されているのは、従来の通りである。これは、ほぼ従来の機械的移送装置によって、公知の方法で、被加工物１５を１つのステーションから次のステーションに移動するのを許す。
【０００７】
図３は、この成形機の幾つかの詳細を示し、またこの成形加工具の拡大した詳細が図1及び図2に示されている。図２のワークステーションは、図１の同じワークステーションに重ねられているが、非常に拡大されている。図２の詳細は、左側が工具の仕上がり位置にある部品を示す分割図である。図２の細部の右側は、実際の成形作業に先立ってダイスの中に受け入れた被加工物又は半加工品を示す。スライド１２は、当業界で周知の適当なモータと駆動方式によって水平面を往復運動する。
【０００８】
切断ステーション１３の前方には補助ワイヤー引出機があり、コイルから真っ直ぐにされたワイヤーは、この引出機を経て送給されて成形機１０に送給するために正確な直径に引き出される。リン酸塩とボンダーラブ（bonderlube）のコーティングが引出工程中にワイヤーの外表面に引き込まれる。符号１４で示された面で、切断ステーション１３は、部品又は被加工物１５を成形するために引出ワイヤーの正確な長さ、従って体積にせん断する。被加工物１５のせん断端面は、せん断作業によって、不規則になり、コーティングなしとなる。スライド１２が成形打撃（ブロー）を完了する前に、各被加工物１５は、次の連続するワークステーションに移送されている。スライドが前進運動すると、ワークステーションの工具は、被加工物をダイスに挿入させる。
【０００９】
第１のワークステーションＷＳ１では、被加工物１５は、ダイス１８に挿入され、ダイス蹴り出しピン１９と工具（ｔｏｏｌ）ピン２０とによって両端部が押される。本明細書で用いられる「ダイス」とか「工具」という用語は、しばしば、ケースとこのケース内のインサートとの組立て体を意味する。ダイスや工具のケースとインサートとは、典型的には円筒形である。ダイスと工具とのキャビティと蹴り出しピンも同様に典型的には円筒形であり、少なくとも横断面が丸い。被加工物１５に接触するダイスピン１９と工具ピン２０とは、平坦であるが、好ましくは、せん断面に表れる表面変化をなくすように被加工物の端部の中心から材料を追い出すために３°の尖端を有していてもよい。
【００１０】
第２のワークステーションＷＳ２では、成形ブロー（打撃）によっては、被加工物１５の端部の周面に丸み（アール）が形成され、この端部は、究極的には、大きく減面される。丸く、塗りが施された表面が次のワークステーションＷＳ３の押出し工具に最初に接触するように、この丸みは、未加工品又は被加工物１５の原料のままの塗りが施されていない端部を圧搾する。どんなに鋭いエッジ又はバリも除去されるように、小さな隅の丸みが同じ被加工物の端部に形成される。この第２のワークステーションＷＳ２の作業は、被加工物１５が作業ストロークで変形される前に、被加工物１５がダイス２１で全体的に取り囲まれるトラップ押し出しの形態である。
【００１１】
本発明の開示された実施例では、被加工物１５の尖端が工具内で形成され、この「逆成形加工」の技術は、典型的には、冷間成形方法では行われない。被加工物１５の一部は工具内にあり、また一部がダイス内にあったまま、被加工物１５に尖端を形成するためには、工具とダイスとの間に正確な整列と制御とが必要となる。重大な不整列があると、被加工物が不整列の工具に入るとき、擦りや金属の削りで被加工物の不均一性が生ずることになる。
【００１２】
この逆成形方法は、被加工物１５をダイス２１に挿入することから始まって、成形加工のワークストローク中に静止した状態に保持される蹴り出しピン２２上に止まっている。ヘッディングスライド１２が前進すると、工具２３がダイス２１と接触して閉じたキャビティを形成する。ダイス２１は、ダイスホルダー２４内を滑るように設けられる。一例において、１群の５つの窒素ガススプリング２６(その１つは図３のＷＳ２に示されている)が全体で５６０ポンドの初期スプリング力を発生するように設けられている。被加工物を工具キャビティに押し込んで所要の形状を形成するときに、ダイスを前進している工具２３で押し戻しつつ、スプリング２６は、ヘッディングスライド１２に向けてダイス２１を偏倚する。ダイス２１に対する被被加工物１５の体積は、ダイスがわずかに満たされていないような程度である。ダイス２１を過剰に満たすと、ダイススプリング力が超過する場合、工具２３とダイスとの間に金属のバリが生ずる。ワークストロークが完了した後、被加工物がそれぞれのダイス又は工具から放出されるのを確実にするために、種々のワークステーションでダイス蹴り出しピンと工具ピンとが公知の方法でカムによって動作されることは、理解されるであろう。
【００１３】
第３のワークステーションＷＳ３では、逆成形方法は、工具３３が被加工物１５をダイス３１挿入することから再びスタートし、被加工物１５は、成形加工のワークストローク中静止状態に保持されている蹴り出しピン３２上に停止する。ヘッディングスライド１２が更に前進すると、工具３３は、ダイス３１に接触して部品成形用の閉じたキャビティを形成する。ダイス３１は、ホルダー３４内をスライドし、ヘッディングスライド１２に向けてばね偏倚され、工具３３の前進につれて押し戻され、材料が工具キャビティ内に押し込まれると、工具によって規定される所要の形状にトラップ押出される。ダイスの接線スロット３５は、ピン４３と共に作用して、ダイスブレスト上のダイス３１の軸線運動をこのステーションでのトラップ押出しに必要な短距離に制限する機能を有する。例を掲げると、Ｃ１０５５スティールは、この単一ワークステーションＷＳ３で８０%の減面に押出すことに成功した。通常では、工具内へ押出すことによる逆成形は、今まで、約５５%の減面に制限されていた。５５%の減面以上の押出しをしようとすると、被加工物は、アップセットし始めて工具とダイスの間にバリを形成するのが典型的であった。
【００１４】
本明細書に開示された逆成形方法によると、長い軸長さ(例えば直径に対する長さの比が約３又はそれ以上)と小さな尖端径とを有する部品をうまく成形することができる。未加工品又は被加工物１５の大部分はダイス３１内に残り、わずかに短い長さだけ工具３３内にある。このようにすると、被加工物１５のダイス３１からの放出は、被加工物全径の蹴り出しピン３２に見合って堅固に行われる。工具３３の蹴り出しピン３７の径が小さいと、工具から被加工物を放出するのにあまり力が要らないし、蹴り出し距離も短くなる。ダイス３１内にある被加工物１５が長いと、被加工物をダイス内に留まらせ、そのため、工具ピン３７からの高い蹴り出し力の必要を回避させる傾向がある。これに比べて、従来のダイス内でのトラップ押出し成形は、押出し減径に等しくそれに見合った小径の蹴り出しピンを必要とし、部品の全長よりも蹴り出しストロークが長くなる。このような蹴り出しピンは、長さと径の比と、小径の蹴り出しピンによって蹴り出される大きな被加工物の直径とによって、高い破壊率を受ける。換言すると、本発明のように工具又はパンチ内ではなく、従来技術のように、ダイス内で押し出すことはよくない。ダイスから部品を蹴り出すのに必要なピンは、押し出し／尖がり部品の最も小さい直径と同様に直径が小さくなければならないし、部品よりも長くなければならない。小径で長い蹴り出しピンは、破壊を受ける。本明細書に開示された成形機工具セットによれば、蹴り出しピンは、小径であるが、部品をそれほど遠くに押す必要がないので、短くすることができ、従って破壊することはない。
【００１５】
本発明によって第３ワークステーションＷＳ３で行なわれる工程は、静水圧押出しに適用することができる。この「必然的な静水圧押出し」工程を達成するために、ダイス３１と工具３３の間の対面は、静水圧媒体を収容するのに充分な接触圧力に維持され、この場合、静水圧媒体は、液状の冷間成形押し出し/冷却オイルである。これは、ダイスインサート３８の反対面に対するインサートの小径面に閉力を集中するために、工具インサート３６を０.０５ｍｍ突出するようにすることによって達成される。工具とダイスとのインサートの端面の直径は、工具とダイスとのケースの端部プロフィールの直径よりも実質的に小さい。被加工物１５は、ダイス３１に入る際に、ディスペンサー・ノズル４１（図４）からの押出しオイルを浸漬塗布する。加工物１５をダイス内に受け入れる前に、被加工物がダイス１３に入る時の被加工物１５と蹴り出しピ３２との間の充分な量のオイルを排出するように、蹴り出しピン３２は、その端部がダイスインサート３８の面と同じ高さに摩擦的に保持される。被蹴り出しピン３２は、成形ブロー中のピンのまわりの流体損失を制限するように、ダイス３１の孔に密接に嵌め込まれる。
【００１６】
オイルロスを制限するために、被加工物１５の後部も膨らんでダイス孔に密接していることが解っている。オイルシールが適正に維持されていると、被加工物１５は、蹴り出しピン３２の近くの被加工物の後部を除いて工具とダイスとのインサート直径まで膨らむことなく、所要の形状に押出される。ダイス・インサート３８と工具インサート３６に互いに形成されるキャビティに押出し/冷却用オイルが閉じ込められている結果、被加工物が静水圧的に適正に押し出されていると、被加工物の端部は、ダイス蹴り出しピン３２のまわりにバリを生ずることなく、下方充填部から僅かに丸くされたままとなる。更に、工具３３に受け入れられた被加工物１５の部分は、閉じ込められた流体静力学的な油圧(被加工物が、その主要長さに沿って名目上約３.１２mmの主要直径を有する場合)により工具とダイスの直径よりも小さい約０.０４mmのままである。被加工物１５のまわりにトラップされた（trapped)オイルクッションによって、被加工物の大部分は、工具インサート３６とダイス・インサート３８とのキャビティ面に接触することがなく、従って、これらのインサートと被加工物との間の摩擦を減少する。オイルの塗布が不十分であるか、符号３９、４０で示される工具面とダイス面とがそれらの接触面で緊密なオイルシールを妨げるように傷つけられていると、被加工物は、適正に押出し成形されないことが解った。これらの不完全な条件であると、未加工物は、押出し成形ではなく、工具インサートとダイスインサートとの表面に密接するように膨らんで、ダイス蹴り出しピン３２のまわりにバリを生ずる。成形加工圧力が付加されると、ダイス蹴り出しピン３２の失敗を引き起こす。
【００１７】
第３のワークステーションＷＳ３での被加工物１５の押出し成形長さは、工具蹴り出しピン３７に対する押出しを停止することにより不変状態に保持される。本明細書で開示された方法で押出し成形された部品の端部形状は、一定のドーム形の端面を有して特有である。従来の高減面トラップ押出しは、不規則な中空状又はカップ状の端面を有する。
【００１８】
図４は、ダイスホルダーの中心を通して垂直面で断面とした第３のワークステーションＷＳ３の概略系統図である。枢動レバー４６は、ダイス３１の後部に押し付けられる上部フォーク状端部４７を有する。このレバー４６の下端部４９は、窒素ガススプリング５２のピストンに接続された操作ロッド５１に係合している。ガススプリング５２は、比較的大きなスプリングが存在するのを可能にし、その高圧が支点５３から測定された上端部４７の長さに対してレバー４６の下端部４９の長さを長くすることによって増加するのを可能にする機械領域のそれぞれのワークステーションＷＳ３の下方に配置されている。例えば、スプリング５２とレバー４６とは、スライドダイス３１に３,２００ポンドの力をかけることができる。それに比べると、図示の押出し成形用の荷重は、計算では、約３,０００ポンドである。従って、スライドダイススプリング力は、このワークステーションＷＳ３の成形荷重に少なくとも等しい。高圧レバー４６は、第２ワークステーションＷＳ２の多数の窒素スプリングよりも何倍も大きな力を発揮することができ、窒素スプリングは、ダイスケースの直径の制限によって潜在的な力が制限される。
【００１９】
次のワークステーションＷＳ４では、第２の押出し成形が行われて前のダイス３１で成形された端部直径を更に減少する。この第４ステーションＷＳ４では、被加工物１５を工具５６内への３５%減面率のオープン押出し成形が達成される。一般に、オープン押出しは、被加工物１５の本体が工具５６とこれに相対するダイス５７との間のオープンスペース内でアップセットなしで支えられることがないうように一層軽量の成形加工荷重を伴っている。
【００２０】
被加工物１５は、仕上げ成形加工用の第５のワークステーションＷＳ５に移送される。工具６１は、尖端部の直径を更に小さくしつつ、被加工物１５にアップセットヘッドを形成する。このステーションでの尖端部面積は、約４５%減少される。この４５%の減面は、アップセット(圧縮成形)しつつ尖端部成形加工する通常の最大値である。ダイス６２は、図４に示されるのと同様に高圧レバー４６によって前方に偏倚されるスライドタイプである。図３の第５のステーションでは、限定されたダイスのスライド作用がピン６３とスロット６４とによって順応される。本明細書で開示された方法は、滑らかな端面を有して完全形態の仕上げ形状に部品を見事に成形した。
【００２１】
図５−８を包括的に参照すること、減面又は被加工物の尖がりを行う第２の方法が開示されている。この方法では、マルチダイス冷間成形機７０は、６つのワークステーションを有する。この成形機７０は、先に記載した成形機１０の一般構成を有し、これは、図９−１２に関して後に述べる他の方法及び装置に関連した成形機にも当てはまる。
【００２２】
最初の３つのワークステーションは、図１−４で示された冷間成形機１０に関して述べたのと実質的に同じように配置されている。適切には、機械１０、７０で、同じ数字は、同じ又は同様の部品を示すのに用いられている。この方法は、減面押出し成形、それに続く引っ張り減面を含み、それに続いて、部品を仕上げるために、アップセットと押出し成形との組み合わせがある。此処に記載されている「引っ張り」方法で使用される成形加工用工具の詳細は、図５及び図６に示されている。図６では、拡大細部は、左右分離しており、右側は、成形加工作業に先立ってのそれぞれのダイスでの被加工物を示し、左側は、それぞれの工具の完全に前進した位置での部品を示している。第３のワークステーションＷＳ３では、トラップ押し出しは、尖がらせた被加工物の端部の減面ステム７１を形成している。
【００２３】
第４のワークステーションＷＳ４では、ステム７１の端部は、次の引っ張り成形ステーションＷＳ５で把持するための電球状部形７８にアップセット(圧縮成形)される。この第４のステーションＷＳ４での成形加工作業は、この減面ステム７１に小さな電球状部形アップセット（圧縮成形物）を形成するための工具セグメント又はインサート７４を備えたスライド工具７３を使用する。この工具セグメント７４は、数が４つあって、工具ケース７６の前部に配置されている。これらのセグメント７４は、工具ケース７６内を移動せしめられてアップセット運動中に一体に閉じたり、アップセット電球状部７８が工具セグメントによって相互に形成された工具キャビティから放出されるためのクリアランスを形成するように開いたりする。複数の窒素ガススプリング７７（その１つが第４のワークステーションＷＳ４で図７に示されている）は、工具ケースをダイスに向けて偏倚させている。これらのスプリングの組み合わせのスプリング圧力は比較的小さなアップセット荷重のために、セグメント７４を互いに相対して閉じられるのを保持するのに充分である。セグメント７４によって形成された１つの周面へこみが電球状部７８の基部に加えられてこの電球状部又はスラグ（ｓｌｕｇ）が均一に引きちぎられるのを容易にする。
【００２４】
第５のワークステーションＷＳ５では、アップセット電球状部７８は、被加工物の残りの部分から引き離されて電球状部７８の下方のステム領域を減面し又は窄める。このワークステーションＷＳ５では、工具組立品８０の前部押しスリーブ８１（図８Ａ乃至図８Ｃ）は、前のステーションで形成されたアップセット電球状部７８上をスリップし、ダイス８３に被加工物を挿入するように電球状部の後方の被加工物のテーパー肩部を押す。ダイス８３内のスプリング荷重プランジャー８４は、被加工物の反対側の端部を受け入れ、このステーションでの作業中に後退し、保持し、伸長する。２つの相対する枢動グリッパーインサート８６は、プッシャースリーブ８１のスロットを放射方向に延びており、これらのグリッパー（把持器）インサートが図８Ｂと図８Ｃとの間の推移によって示されるように、ダイスケース８３に入ると、被加工物７２の縮径首部で閉じる。これらのグリッパー８６は、板ばね８５によって相互に分離して開くように偏倚される。従来構造の工具蹴り出し機構は、ヘッディングスライド１２とグリッパー８６付きの工具組立品８０とが、ダイス８３から離れるように引かれている間に、プッシャースリーブ８１を静止状態に保持するようにタイミング合わせされる。工具蹴り出しの移行によって、プッシャーズリーブ８１が遅らせれ、アップセット電球状部７８がグリッパー８６によって、テーパー肩部８２から引き離されて最後にこの電球状部を切り離す。
【００２５】
第６のワークステーションＷＳ６では、工具８７は、尖端部直径を更に減少しつつ被加工物７２にアップセットヘッドを形成する。
【００２６】
図９及び１０を参照すると、押出しと挟み切りとの組み合わせを含む尖端部成形方法が示されている。図９及び１０の方法は、先に開示された２つの成形方法の最初の３つのワークステーションと同じ初期工程及び加工を本質的に利用する。これらの工程に続いて、バリ付きの成形横向きアップセットを含む挟み尖り方法があり、更に続いて、バリを除去するために横向き切り取り作業がある。更に特定すると、第４のワークステーションＷＳ４では、工具ケース９１は、バリ９３付きの尖端形状をアップセットするセグメント又はインサート９２を運ぶ。セグメント９２は、工具ケース９１内を移動せしめられてアップセット中に一体に閉じたり、部品を放出すべきクリアランスを形成するように開いたりする。割れインサート９２内の小さなインサート９４は、割れインサート内の成形位置で部品の肩部を保持するストッパーである。この小さなインサート９４は、バリ９３が通過するのを許し部品が放出されるのを許す中心スロットを有する。
【００２７】
図９及び図１０の第５のワークステーションＷＳ５での図面の面は、第４のワークステーションＷＳ４の面から９０度回転した面である。工具ケース９０は、この工具ケースが相対するダイスに近づくにつれて横向きに駆動されて、被加工物からバリ９３を切り取る。第６のステーションＷＳ６では、部品は、アップセットされて更に尖らせられる。
【００２８】
図１１及び図１２に示された方法は、第５のワークステーションＷＳ５で行われる作業を除いて、図９及び図１０に関して記載されたのと同じである。この場合、第４のワークステーションＷＳ４でアップセット生成されたバリ９３は、ブローチ削り工具９６で削除される。削り又は切断刃９７は、工具９６内に枢動自在に取り付けられる。ダイス９９に取り付けられたプッシャーピン９８は、削り刃９７に係合してこれを回転して前のワークステーションＷＳ４で生成したバリ９３を削除する。最後のワークステーションＷＳ６では、部品は、前述したように、アップセットされて更に尖らせられる。
【００２９】
本発明は、その特定の実施例に関して図示され記載されたが、これは、限定するというのではなく、説明の目的であり、図示され記載された特定の実施例の他の変形、修正は、本発明の意図した趣旨及び範囲内で当業者に明白である。従って、本特許は、ここに示された特定の実施例に範囲と効力が制限されるのではなく、いかなる他の方法によっても、この技術の前進が本発明によって前進される範囲と一致するもんではない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
金属部品の尖っている部分、特に長く尖っている部分を経済的に大量生産することができるので、産業上の利用性が高い。
【符号の説明】
【００３１】
１０、７０  冷間成形機
１１  ダイスブレスト
１２、９５  スライド(ラム)
１３  切離しステーション
１４  面
１５、７２  被加工物
１８、２１、３１、５７、６２、８３、９９  ダイス
１９、２２、３２  ダイス蹴り出しピン
２０  工具ピン
２３、３３、５６、６１、７３  工具
２４、３４  ダイスホルダー
２６、５２、７７  窒素ガススプリング
３５  スロット
３６、７４  工具インサート
３７  工具蹴り出しピン
３８  ダイスインサート
３９  工具面
４０  ダイス面
４１  ディスペンサーノズル
４３、６３  ピン
４６  枢動（高圧）レバー
４７  フォーク状端部（上端）
４９  下端
５１  操作ロッド
５３  支点
６４  スロット
７１  減面ステム
７４  工具セグメント
７６  工具ケース
７８  電球状部
８０  工具組立体
８１  プッシャースリーブ
８３  ダイスケース
８４  プランジャー
８５  板ばね
８６  グリッパー(グリッパーインサート)
９１  工具ケース
９２  セグメント又はインサート
９３  バリ
９６  ブローチ削り工具
９７  切断刃
９８  プッシャーピン
ＷＳ１−ＷＳ５  ワークステーション
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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