(57)【要約】【課題】  金型の寿命を延ばせるクロージング加工方法及びクロージング加工機を提供する。【解決手段】  高周波加熱装置２によって金型４を加熱し、回転するワークに対して加熱された金型４を押し当ててこのワークをクロージング加工するクロージング加工機１において、金型４はワークに当接する金型本体６０１と、この金型本体６０１を包囲するホルダ６１１とを備え、金型本体６０１を超硬合金によって形成し、ホルダ６１１を鋼材によって形成し、高周波加熱装置２によってホルダ６１１を発振加熱し、ホルダ６１１からの伝熱によって金型本体６０１を加熱する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波加熱装置によって金型を加熱し、回転するワークに対して加熱された金型を押し当ててこのワークをクロージング加工するクロージング加工方法において、
前記金型は、前記ワークに当接する金型本体を非鉄系金属によって形成し、この金型本体を包囲するホルダを鉄系金属によって形成し、
前記高周波加熱装置によって前記ホルダを発振加熱し、前記ホルダからの伝熱によって前記金型本体を加熱することを特徴とするクロージング加工方法。
【請求項２】
高周波加熱装置によって金型を加熱し、回転するワークに対して加熱された金型を押し当ててこのワークをクロージング加工するクロージング加工機において、
前記金型は前記ワークに当接する金型本体と、この金型本体を包囲するホルダとを備え、
前記金型本体を非鉄系金属によって形成し、
前記ホルダを鉄系金属によって形成し、
前記高周波加熱装置によって前記ホルダを発振加熱し、前記ホルダからの伝熱によって前記金型本体を加熱することを特徴とするクロージング加工機。
【請求項３】
前記金型本体を超硬合金によって形成したことを特徴とする請求項２に記載のクロージング加工機。
【請求項４】
前記ホルダは前記金型本体を包囲する円筒状の金型外壁部を有し、
前記高周波加熱装置の誘導コイルを前記金型外壁部を囲むように設けたことを特徴とする請求項２または３に記載のクロージング加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロージング加工方法及びクロージング加工機の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属パイプ材の開口端部を閉塞するクロージング加工方法はスピニング加工方法の一つである（特許文献１参照）。
【０００３】
このクロージング加工方法は金属パイプ材からなるワークを回転させ、ワークを加熱しながらワークに金型を押し当て、徐々に金型に近づけて塑性変形させる。
【０００４】
このクロージング加工に用いられるクロージング加工機は、ワークの外周面を把持する外径チャックと、外径チャックをワークと共に回転駆動するチャックスピンドルとを備え、回転するワークに対してオフセット量を持って回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージング加工するようになっている。
【０００５】
従来のクロージング加工機は、高周波加熱装置によって金型を発振加熱し、３００℃以上に高温となった金型をワークに押し当ててワークを加熱し、ワークをクロージング加工するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１５３９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のクロージング加工機に用いられる金型は、高周波加熱装置によって発振加熱する材質として、例えば熱間用ダイス鋼等の鋼材によって形成されているため、例えば超硬合金に比べて耐摩耗性が低く、寿命が短いという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、金型の寿命を延ばせるクロージング加工方法及びクロージング加工機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】
本発明は、高周波加熱装置によって金型を加熱し、回転するワークに対して加熱された金型を押し当ててこのワークをクロージング加工するクロージング加工方法において、金型は、ワークに当接する金型本体を非鉄系金属によって形成し、この金型本体を包囲するホルダを鉄系金属によって形成し、高周波加熱装置によってホルダを発振加熱し、ホルダからの伝熱によって金型本体を加熱することを特徴とするものとした。
【０００９】
本発明は、高周波加熱装置によって金型を加熱し、回転するワークに対して加熱された金型を押し当ててこのワークをクロージング加工するクロージング加工機において、金型はワークに当接する金型本体と、この金型本体を包囲するホルダとを備え、金型本体を非鉄系金属によって形成し、ホルダを鉄系金属によって形成し、高周波加熱装置によってホルダを発振加熱し、ホルダからの伝熱によって金型本体を加熱することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、クロージング加工時、回転するワークを加熱しながら金型を押し当て、金型に近づけて塑性変形させる。
【００１１】
上記クロージング加工時、高周波加熱装置は金型を電磁誘導によって発振加熱する。高周波加熱装置の誘導コイルに高周波電流を流すと金型に高周波磁束が発生し、鉄系金属によってからなるホルダはこの高周波磁束によって高い電流が誘導され、ジュール熱が発生して自己発熱をする。一方、非鉄系金属である超硬合金からなる金型本体は電磁誘導によって発振加熱しないが、ホルダからの伝熱によって加熱される。
【００１２】
ワークに押し当てられる金型本体は電磁誘導によって発振加熱する必要がないため、耐摩耗性が高い非鉄系金属によって形成することが可能となる。これにより、金型の寿命を大幅に延ばし、長時間のクロージング加工の連続運転によって生産効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図３にクロージング加工機１の全体構成を示す。図１〜図３において、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平横方向に延び、Ｙ軸が略水平前後方向に延び、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、クロージング加工機１の全体構成について説明する。
【００１５】
クロージング加工機１の中央部にはワーク９を回転駆動する２台のチャックスピンドル２０と金型４を駆動する１台の金型駆動装置４０が設けられる。各チャックスピンドル２０は、後述するチャックスピンドル移動装置３０を介して架台３に対してＸ軸方向について往復動し、クロージング加工機１の中央部へと交互に移動し、ワーク９を金型４に対峙させる。
【００１６】
クロージング加工機１は、高周波加熱装置２によって金属パイプ材からなるワーク９を加熱し、回転するワーク９に金型４を押し当ててワーク９を塑性変形させることによって、ワーク９の開口端部を閉塞するクロージング加工を行う。
【００１７】
クロージング加工機１の中央部には、ワーク９をクロージング加工するチャックスピンドル２０の前方に位置してワーク９の端部を支持するスラストストッパ移動装置６０と、芯金５をワーク９の内側に移動する芯金移動装置５０とが設けられる。
【００１８】
クロージング加工機１の左右の後部にはそれぞれ一対のコンベア１８とワーク投入装置１０が設けられる。ワーク９は各コンベア１８によってＹ軸方向前方に搬送された後、Ｙ軸方向に移動可能な各ワーク投入装置１０によってＹ軸方向前方に搬送され、左右のチャックスピンドル２０に投入し把持される。
【００１９】
一方のチャックスピンドル２０がクロージング加工機１の中央部に位置してクロージング加工を行っている間、他方のチャックスピンドル２０がクロージング加工機１の左右端部のいずれかに位置して各ワーク投入装置１０に搬送されるワーク９を受け取る。
【００２０】
クロージング加工機１の前部には、クロージング加工後のワーク９を搬出する搬出装置１７が設けられる。搬出装置１７はワーク９を把持するハンド１３を架台３に対してＸ軸方向について往復動し、左右のチャックスピンドル２０から押し出されるワーク９をクロージング加工機１の右前部に配置されたコンベア１９へと搬送する。
【００２１】
クロージング加工を終えて１０００℃以上に高温となるワーク９は、コンベア１９によって冷却装置７０（図３参照）へと搬送され、冷却装置７０にて冷却される。冷却装置７０はクロージング加工機１の前方右側に設けられている。
【００２２】
図４の（ａ）〜（ｇ）にクロージング加工機１がワーク９にクロージング加工する一連の工程を示す。以下、このクロージング加工方法の各工程を順に説明する。
【００２３】
図４の（ａ）に示すように、ワーク投入装置１０の内径チャック８をワーク９内に挿入し、その内径チャック８がワーク９の内周面を把持する。
【００２４】
図４の（ｂ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させてワーク９をチャックスピンドル２０の外径チャック７に挿入し、外径チャック７がワーク９の外周面を把持する。
【００２５】
図４の（ｃ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に後退させて内径チャック８をワーク９から抜き取る。続いてチャックスピンドル移動装置３０がチャックスピンドル２０をＸ軸方向に移動してワーク９を金型４に対峙する加工位置に停止させる。
【００２６】
図４の（ｄ）に示すように、スラストストッパ移動装置６０がスラストストッパ６をワーク９の基端部９ｂを支持するスラスト加工基準位置に移動する。
【００２７】
図４の（ｅ）に示すように、芯金移動装置５０が芯金５をワーク９の内側に投入する。
【００２８】
図４の（ｆ）に示すように、チャックスピンドル２０がワーク９と芯金５を回転駆動する。一方、金型駆動装置４０が加熱された金型４をワーク９に押し当てる。これにより、金型４と芯金５の間でワーク９の先端部９ａが次第に絞られ、最終的にワーク９の先端部９ａを閉塞した底部９ｃを形成する。
【００２９】
図４の（ｇ）に示すように、金型駆動装置４０が金型４をＹ軸方向後方に移動し、ワーク９から離す。一方、スラストストッパ移動装置６０がスラストストッパ６をＹ軸方向前方に移動してスラスト加工基準位置から離すとともに、芯金移動装置５０が芯金５をワーク９の内側から抜き取る。
【００３０】
続けて別のワーク９をクロージング加工する場合、図４の（ａ）に示すように、チャックスピンドル移動装置３０がチャックスピンドル２０をＸ軸方向に移動してワーク９を内径チャック８に対峙させる。そして、図４の（ｂ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させ、クロージング加工前のワーク９の基端部９ｂをクロージング加工済みのワーク９の底部９ｃに当接させてクロージング加工済みのワーク９を外径チャック７から押し出す。
【００３１】
一方、ワーク９のクロージング加工を終了する場合、図４の（ｈ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させ、内径チャック８をクロージング加工済みのワーク９の底部９ｃに当接させてクロージング加工済みのワーク９を外径チャック７から押し出す。
【００３２】
以上、クロージング加工機１の全体構成を説明した。
【００３３】
次に図５に示す金型４の構成を説明する。
【００３４】
金型４は、ワーク９に当接する金型本体６０１と、この金型本体６０１を包囲するホルダ６１１とを互いに別体で形成する。
【００３５】
金型本体６０１を非鉄系金属として超硬合金によって形成する。この超硬合金は、金属炭化物粉末と例えばタングステン、バナジウム、チタン、タンタル、コバルト等からなる非鉄系金属粉末を配合して焼結して形成され、高い耐熱性と耐摩耗性を有する。
【００３６】
金型本体６０１は円盤状の外形を有し、ワーク９に対峙する端面６０２に対して凹状に窪みワーク９に当接する成形凹部６０３を有する。クロージング加工時にこの成形凹部６０３に沿ってワーク９の先端部９ａが絞られる。
【００３７】
ホルダ６１１は鉄系金属として鋼材によって形成し、高周波加熱装置２によってホルダ６１１を発振加熱し、ホルダ６１１からの伝熱によって金型本体６０１を加熱する。鋼材は例えば熱間用ダイス鋼を用いる。
【００３８】
ホルダ６１１は金型本体６０１を包囲する円筒状の金型外壁部６１５と、この金型外壁部６１５の端面６１６に対して凹状に窪む凹部６１２と、金型駆動装置４０の図示しないチャックに把持される軸部６１３と、この軸部６１３をＹ軸方向に貫通する穴６１４とを有する。
【００３９】
ホルダ６１１の凹部６１２に対して金型本体６０１を焼き嵌めによって結合する。この焼き嵌め時に凹部６１２と金型本体６０１の間の空気が穴６１４から抜けるようになっている。
【００４０】
高周波加熱装置２の誘導コイルは、ホルダ６１１の金型外壁部６１５を間隙をもって囲む環状に形成され、金型４と同心円上に設けられる。
【００４１】
クロージング加工機１は以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００４２】
クロージング加工機１はチャックスピンドル２０がワーク９と芯金５を回転駆動する一方、高周波加熱装置２が金型４を発振加熱し、金型駆動装置４０が金型４をワーク９に対してオフセット量を持って回転させながらワーク９に押し当ててクロージング加工する。これにより、図４の（ｆ）に示すように、金型４と芯金５の間でワーク９の先端部９ａが成形凹部６０３に沿って次第に絞られ、最終的にワーク９の先端部９ａを閉塞した底部９ｃが形成される。
【００４３】
上記したクロージング加工時、高周波加熱装置２は金型４を電磁誘導によって発振加熱する。高周波加熱装置２の誘導コイルに高周波電流を流すと金型４に高周波磁束が発生し、鋼材からなるホルダ６１１はこの高周波磁束によって高い電流が誘導され、ジュール熱が発生して自己発熱をする。一方、非鉄系金属である超硬合金からなる金型本体６０１は電磁誘導によって発振加熱しないが、ホルダ６１１からの伝熱によって加熱される。
【００４４】
ホルダ６１１は金型本体６０１を包囲する円筒状の金型外壁部６１５を有し、高周波加熱装置２の誘導コイルを金型外壁部６１５を囲むように設けたため、高周波加熱装置２は金型外壁部６１５を電磁誘導によって有効に発振加熱し、金型外壁部６１５は金型本体６０１を伝熱によって有効に加熱することができる。
【００４５】
金型４は、ワーク９に押し当てられる金型本体６０１が鋼材より耐摩耗性が高い超硬合金によって形成されているため、金型４の寿命を熱間用ダイス鋼からなる従来の金型に比べて４倍程度に延ばすことが可能となり、長時間のクロージング加工の連続運転によって生産効率を向上させることができる。
【００４６】
さらに、金型本体６０１は鋼材より硬度が高いため、クロージング加工時におけるワーク９の摩耗を低減することができる。
【００４７】
また、金型本体６０１を形成する非鉄系金属として、超硬合金に限らずセラミック材等を用いても良い。
【００４８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のクロージング加工方法及びクロージング加工機は、ワークの開口端部を閉塞するクロージング加工に限らず、回転するワークに対して金型をワークに押し当ててワークを絞り加工するスピニング加工に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態を示すクロージング加工機の側面図。
【図２】同じくクロージング加工機の平面図。
【図３】同じくクロージング加工機の正面図。
【図４】同じくクロージング加工する工程を示す図。
【図５】同じく金型の断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１  クロージング加工機
２  加熱装置
４  金型
５  芯金
７  外径チャック
８  内径チャック
９  ワーク
１０  ワーク投入装置
２０  チャックスピンドル
４０  金型駆動装置
６０１  金型本体
６１１  ホルダ
６１５  金型外壁部
【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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