(57)【要約】【要  約】【課  題】  高寸法精度管を高能率にかつ安定して製造しうる高寸法精度管の高能率安定製造方法を提供する。【解決手段】  管４内にプラグ１を装入して該管をダイス２の孔に押し込んで通す押し抜き加工により高寸法精度管を製造するにあたり、用いるプラグのテーパ角度θ１をダイスのテーパ角度θ２以下とし、かつ該プラグの最外径ｄ０をダイス入側の管の内径Ｄ０未満とする。なお、プラグのベアリング径ｄ１を、（ダイス出側孔径ｄ２−ダイス入側の管の肉厚ｔ×２）以上とすることが好ましい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内にプラグを装入して該管をダイスの孔に押し込んで通す押し抜き加工により高寸法精度管を製造するにあたり、用いるプラグのテーパ角度をダイスのテーパ角度以下とし、かつ該プラグの最外径をダイス入側の管の内径未満とすることを特徴とする高寸法精度管の高能率安定製造方法。
【請求項２】
前記プラグのベアリング径を、（ダイス出側孔径−ダイス入側の管の肉厚×２）以上とすることを特徴とする請求項１記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。
【請求項３】
用いるダイスを一体型ダイスとすることを特徴とする請求項１または２に記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。
【請求項４】
前記プラグを管内でフローティングさせることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率安定製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高寸法精度管の高能率安定製造方法に関し、詳しくは、例えば自動車用駆動系部品などのような高い寸法精度が要求される管を、高能率にかつ安定して製造しうる高寸法精度管の高能率安定製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属管、例えば鋼管は通常、溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、例えば電縫鋼管のように、帯板の幅を丸め、該丸めた幅の両端を突き合わせて溶接するという方法で製造し、一方、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔後マンドレルミル等で圧延するという方法で製造している。溶接管の場合、溶接後に溶接部分の盛り上がりを研削して管の寸法精度を向上させているが、その肉厚偏差は、後工程で低減させる努力が払われているものの、３．０％を超える。また、継目無管の場合、穿孔工程で偏心しやすく該偏心により大きな肉厚偏差が生じやすい。この肉厚偏差は後工程で低減させる努力が払われているが、それでも充分低減させることができず、製品の段階で８．０％以上残存する。
【０００３】
最近、環境問題から自動車の軽量化に拍車が掛かっており、ドライブシャフト等の駆動系部品は中実の金属棒から中空の金属管に置き換えられつつある。これら自動車用駆動系部品の金属管には、肉厚、内径、外径の各偏差として３．０％以下、さらに厳しくは１．０％以下、の高寸法精度が要求される。
【０００４】
そこで、金属管の肉厚、内径、外径の精度を高める手段として、従来一般に、図３に示すように、管４（溶接管、継目無管とも）を造管後にダイス６とプラグ５を用いて冷間で引き抜く製造方法（いわゆる冷牽法）がとられている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特許第２８１２１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の冷牽法では、設備上の制約や管の肉厚・径が大きくて引き抜き応力が充分得られずに縮径率を低くせざるを得ない場合などでは、加工バイト（プラグとダイス孔内面との隙間）内での管の応力が引張応力であるがゆえに、ダイスと管外面、およびプラグと管内面の接触が不十分となり、管の内面、外面の平滑化が不足して凹凸が残留しやすい。そのため、冷牽法では管の縮径率を大きくして加工バイト内で管の内外面とプラグ、ダイスとの間の接触を向上させることが行われている。しかし、冷牽法において管の縮径率を大きくすると、管の内面に凹凸が発生して管の縮径率が大きくなるほど凹凸による粗さが増加する。その結果、冷牽法では高寸法精度の管を安定して得ることが難しいという問題があった。
【０００６】
また、鋼管を素材とした高寸法精度管の製造においては、プラグ表面、ダイス表面とこれらに接する鋼管表面との摩擦力を可能な限り低減しないと、加工中に鋼管表面に焼き付き等の疵が発生して、加工後の鋼管の表面品質が低下しその鋼管は製品にならないだけでなく、加工時の荷重が著しく増加して加工そのものが不可能になる場合があり、その結果、高寸法精度管の生産能率が著しく低下するという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決し、高寸法精度管を高能率にかつ安定して製造しうる高寸法精度管の高能率安定製造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】
【０００８】
発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、管内にプラグを装入して該管をダイスの孔に押し込んで通す押し抜き法を採用し、用いるプラグおよびダイスを最適化することにより、冷牽法では到達できなかった高寸法精度の管を安定して製造できることを見いだし、本発明をなした。
【０００９】
すなわち、本発明は、管内にプラグを装入して該管をダイスの孔に押し込んで通す押し抜き加工により高寸法精度管を製造するにあたり、用いるプラグのテーパ角度をダイスのテーパ角度以下とし、かつ該プラグの最外径をダイス入側の管の内径未満とすることを特徴とする高寸法精度管の高能率安定製造方法である。
【００１０】
本発明では、前記プラグのベアリング径を、（ダイス出側孔径−ダイス入側の管の肉厚×２）以上とすることが好ましい。また、本発明では、用いるダイスを一体型ダイスとすることが好ましい。また、本発明では、前記プラグを管内でフローティングさせることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、押し抜き加工を採用し、そのなかで、用いるプラグとダイスを最適化したので、高寸法精度管を高能率にかつ安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
従来、ダイスとプラグを用いて管を引き抜いた場合、管の寸法精度を向上させることが困難である理由は、引き抜きであるがゆえに、加工バイト内でダイスと管外面、プラグと管内面の接触が不十分となることに由来する。すなわち、図３に示すように、管４内にプラグ５を装入してダイス６から管４を引き抜くことにより、ダイス６の出側で管引き機７により加えられた引き抜き力１０によって加工バイト内には張力（引張応力）が発生する。加工バイト内の入側では、プラグ５に管内面が沿って変形するため、管外面はダイス６に接触しないかあるいは軽度にしか接触せず、また、加工バイト内の出側では、ダイス６に管外面が接触して変形するため、管内面はプラグ５に接触しないかあるいは軽度にしか接触しない。そのため、管外面、管内面ともに加工バイト内に自由変形の部分が存在して凹凸を十分平滑化できずに、引き抜き後には寸法精度の不十分な管しか得られていなかった。
【００１３】
これに比べて、本発明で用いる押し抜き加工の場合、図２に示すように、管４内にプラグ１を装入し、ダイス２の入側から管押し機３にて管４に押し込み力１１を加えて、管４をダイス２の孔内に送り込む。よって、加工バイト内の管４の全域に亘って圧縮応力が作用する。その結果、加工バイト内の入側、出側を問わず、管４はプラグ１およびダイス２に十分接触できる。しかも、軽度の縮径率であっても、加工バイト内は圧縮応力状態となるため、引き抜きに比較して管４とプラグ１、管４とダイス２が十分接触しやすくて、管は平滑化しやすくなるので、高寸法精度の管が得られるわけである。
【００１４】
しかし、押し抜きにおいて、図２に示すようにプラグ１の傾斜部１Ｔとベアリング部１Ｂとを双方とも管４内面に接触させると、管４とプラグ１との摩擦面積が増加して押し抜き荷重が増大する。その結果、素材によっては焼き付きが発生して押し抜きが不能になる場合があり、その場合、押し抜きを可能とするために、ダイスおよびプラグの形状を修正して縮径率を低減したり潤滑剤を変更する必要が生じていた。
【００１５】
そこで、本発明者らは管とプラグとの接触に着目し、焼き付きを発生させずに高能率に押し抜きを遂行可能とする方法を検討した。この検討では、プラグと管、ダイスと管のそれぞれに対し潤滑剤を変更して押し抜きを行った。その結果、プラグと管との摩擦が大きくて焼き付きが発生しやすく十分な潤滑が必要であることを把握した。したがって、プラグと管との接触を緩和できれば、摩擦力が低減できて押し抜き荷重が低くなり、焼き付きを防止することができる。
【００１６】
一方、ダイス出側の管は外径および肉厚とも所定サイズに仕上げる必要があるから、プラグのベアリング部に関しては、その径を前記所定サイズに対応したものとする必要がある。
【００１７】
そこで、本発明では、プラグのテーパ部に着目し、図１に示すように、プラグ１のテーパ角度θ１をダイス２のテーパ角度θ２以下とし、かつプラグ１の最外径ｄ０をダイス２入側の管４の内径Ｄ０未満とした。ここで、プラグ１のテーパ角度θ１は、ベアリング部１Ｂに連なる傾斜部１Ｔの周面が加工中心軸８に対してなす角度であり、ダイス２のテーパ角度θ２は、傾斜孔の内面が加工中心軸８に対してなす角度である。これにより、プラグ１と管４との接触を緩和することができる。
【００１８】
もっとも、プラグ１のテーパ部１Ｔと管４との接触を緩和すると、管４の寸法精度を高位に保つのが難しくなる場合がある。その場合、プラグ１のベアリング径ｄ１を、（ダイス出側孔径ｄ２−ダイス入側の管の肉厚ｔ×２）以上とすることが好ましい。これにより、ベアリング径ｄ１をプラグがない場合のダイス出側孔通過時の管の内径よりも大きくでき、ベアリング部１Ｂと管４との十分な接触が可能となる。
【００１９】
なお、ダイスには一体型ダイスのほか、分割型ダイスがあるが、ダイスの継ぎ目による寸法不良を避ける観点から、一体型ダイスを用いるのが好ましい。また、プラグを管内でフローティングさせると、管を連続して押し込むことが可能になり、さらに高能率に加工できて好ましい。
【実施例】
【００２０】
（本発明例１、２）
外径Ｄ０＝４０ｍｍ、肉厚ｔ＝６ｍｍの電縫鋼管を素材とし、鏡面のプラグと一体型ダイスを用いて図１に示した形態で押し抜き加工を行った。用いたプラグおよびダイスの形状条件を表１に示す。プラグは管内にフローティングさせた。
（比較例１）
本発明例と同じロットの鋼管を素管とし、鏡面のプラグと一体型ダイスを用いて図２に示した形態で押し抜き加工を行った。用いたプラグおよびダイスの形状条件を表１に示す。プラグは管内にフローティングさせた。
（比較例２、３）
本発明例と同じロットの鋼管を素管とし、鏡面のプラグと一体型ダイスを用いて図３に示した形態で引き抜き加工を行った。用いたプラグおよびダイスの形状条件を表１に示す。プラグは管内にフローティングさせた。
【００２１】
上記各例について、加工中の焼き付き発生の有無、加工能率、および加工後の管の寸法精度（肉厚偏差、外径偏差）を表１に示す。ここで、加工能率は所定時間内に加工できた本数を比較例３の場合を１とした相対値で示した。外径偏差は、管の円周方向断面を画像解析して、真円からの最大偏差（すなわち（最大径−最小径）／真円径×１００％）を円周方向に算出することにより求めた。また、肉厚偏差は、管の円周方向断面を画像解析して、肉厚断面の画像から平均肉厚に対する最大偏差（すなわち（最大肉厚−最小肉厚）／平均肉厚×１００％）として直接測定した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１より、本発明例では安定して高能率に押し抜き加工することができ、その押し抜き後の鋼管の寸法精度は著しく良好であった。これに対して、比較例１では加工中の鋼管本数の約１％ほどに焼き付きが発生してプラグとダイスを交換したため加工能率がやや低下した。比較例２では引き抜き後の引き抜き後の寸法精度が著しく低下した。比較例３では引き抜き中に焼き付きが発生してプラグとダイスを交換したため加工能率がやや低下し、寸法精度も著しく低下した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明で用いる押し抜き加工の概要を示す縦断面図である。
【図３】従来の冷牽法の概要を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  プラグ
１Ｂ  ベアリング部
１Ｔ  テーパ部
２  ダイス（一体型ダイス）
３  管押し機
４  管（金属管、鋼管）
５  プラグ
６  ダイス
７  管引き機
８  加工中心軸
１０  引き抜き力
１１  押し込み力
【図１】
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【図２】
2006035299.tif 000005
【図３】
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