(57)【要約】【要  約】【課  題】  管軸方向で肉厚、外径、内径のいずれか一または二以上が異なる管を高寸法精度にかつ高能率に製造する、肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法を提供する。【解決手段】  径の異なる部分を複数設けてなるプラグ１を管１０内に装入し、該管をダイス２へ押し込んで押し抜き加工を行いつつ、該押し抜き加工の途中で前記プラグを移動させることにより、加工部位のプラグ径を切替える。管をダイスへ連続的に押し込んで行うこと、プラグをダイスの入側または出側で支えて移動させること、プラグを移動させて加工部位のプラグ径を細径から太径へ切替えることで管内径または肉厚を変更し、あるいは加工部位のプラグ径を太径から細径へ切替えることで管外径または肉厚を変更すること、また、前記プラグ径の切替えを複数回繰り返すことで管軸方向の複数箇所で管内径または管外径が異なる管を製造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】
径の異なる部分を複数設けてなるプラグを管内に装入し、該管をダイスへ押し込んで押し抜き加工を行いつつ、該押し抜き加工の途中で前記プラグを移動させることにより、加工部位のプラグ径を切替えることを特徴とする肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項２】
前記押し抜き加工は、管をダイスへ連続的に押し込んで行うことを特徴とする請求項１記載の肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項３】
前記プラグはこれをダイスの入側で支えて移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項４】
前記プラグはこれをダイスの出側で支えて移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項５】
プラグを移動させて加工部位のプラグ径を細径から太径へ切替えることで管内径を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項６】
プラグを移動させて加工部位のプラグ径を太径から細径へ切替えることで管外径を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項７】
前記プラグ径の切替えを複数回繰り返すことで管軸方向の複数箇所で管内径または管外径が異なる管を製造することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法に関し、詳しくは、管軸方向で肉厚、外径、内径のいずれか一または二以上が異なる管を高寸法精度にかつ高能率に製造する、肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、管例えば鋼管は溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、電縫鋼管を例とするように、帯板の幅を丸めて両端部を突き合わせ溶接して製造し、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔しマンドレルミル等で圧延して製造している。
【０００３】
これら鋼管は所定精度範囲内で略同一径に製造される。
【０００４】
最近、環境問題から自動車や機械では部品の軽量化に拍車が掛かっており、それらの部品は中実の棒から中空の管に置き換えられつつある。これら部品例えば自動車用駆動系部品等に用いる管は、一般には略同一径の素管を縮径または拡管して管の内径または外径を変更して用いられることが多い。しかも、自動車部品は複雑な形状となるため、複数の肉厚または径の異なる管を溶接等で接合したのち、さらに所望サイズに切削するなど、複数の工程を経てコストが著しく高くなっており、部品の製造能率も低くて問題であり、これらの状況を踏まえて、同一素管から肉厚または径の異なる管を製造する技術が強く望まれている。
【０００５】
しかし、従来の加工法では外径を変更すると内径も変わってしまい、どちらか一方を変更することは至難であった。
【０００６】
また、単体の管で肉厚または径を複数回変更するには、例えば、スピニング加工やスウェージ加工により管の一部を縮径した後、全長をダイスで縮径する必要があるなど、工程が複雑になって、しかも、所定の肉厚に仕上げるには試行錯誤の繰り返しを要し著しく作業が複雑であった。
【０００７】
そこで、従来から、特許文献１、特許文献２に示されるように、プラグを管に装入し、そのプラグ位置を加工途中で変更することにより、同一素管から肉厚または径の異なる管の製造が試みられていた。
【特許文献１】特公昭５２−４７１号公報
【特許文献２】特公昭５６−２２４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これら従来の加工法は、特許文献１、特許文献２に記載されるとおり、管を引き抜くものであるため、管の先端を予め窄めておいてその部分を掴んで引き抜く必要があり、単発の加工を余儀なくされて加工能率が著しく低かった。また、引き抜き加工のため、加工途中で管の引き細りが生じて、所望するサイズの管を得るためには、ダイスまたはプラグの径や角度を微調整せざるを得ず、試行錯誤を繰り返す必要があって、加工能率をさらに低下させていた。さらに、製造された管の寸法精度も引き抜きであるが故に低下していた。
【０００９】
上記の要求や難点に鑑み、本発明は、管軸方向で肉厚、外径、内径のいずれか一または二以上が異なる管を高寸法精度にかつ高能率に製造する、肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率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】
【００１０】
上記目的を達成した本発明は、径の異なる部分を複数設けてなるプラグを管内に装入し、該管をダイスへ押し込んで押し抜き加工を行いつつ、該押し抜き加工の途中で前記プラグを移動させることにより、加工部位のプラグ径を切替えることを特徴とする肉厚または径の異なる高寸法精度管の高能率製造方法である。
【００１１】
本発明に係る押し抜き加工は、管をダイスへ連続的に押し込んで行うことが好ましい。前記プラグはこれをダイスの入側または出側で支えて移動させることが好ましい。また、プラグを移動させて加工部位のプラグ径を細径から太径へ切替えることで管内径を変更するのが好ましい。また、プラグを移動させて加工部位のプラグ径を太径から細径へ切替えることで管外径を変更するのが好ましい。また、前記プラグ径の切替えを複数回繰り返すことで管軸方向の複数箇所で管内径または管外径が異なる管を製造するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、押し抜き加工としたことにより、従来の引き抜き加工に比べて加工後の管の寸法精度が格段に向上し、しかも、相異なる複数の肉厚または径の目標値に対応させて複数の異径部分をもたせたプラグを管内に装入し、その管の押し抜き加工の途中で管の肉厚または径を所定量変更するにあたり、この変更に対応するプラグ径部分を加工部位に正確かつ容易に移動させることができる。よって、肉厚または径の異なる管を高い寸法精度で能率良く製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
従来、肉厚または径の異なる管を製造するために、例えば図５に示すように、ダイス２と、径の異なる部分を有するプラグ１とを用いて管１０を引き抜き加工するには、管１０の先端部を引き抜き装置７に掴ませるべく、当該先端部を予め窄めておく必要がある。ところが先端部を窄めた管は一本ずつしかダイスに通せないため、単発の加工を余儀なくされ、加工能率が著しく低かった。
【００１４】
また、管先端部を窄めているため、管内のプラグを支えるプラグ固定バー６は管先端側（ダイス出側）に通すことができず、それゆえ、プラグ固定バー６およびこれに連結させるプラグ固定装置５といったプラグ支持手段の配置場所はダイス入側に限定される。かかる限定下では、素管サイズや加工装置によってはプラグを支える構造が複雑になったり、強度不足になったりし、装置の設計や加工可能な素管サイズに制限を加えざるを得ない場合が生じていた。
【００１５】
また、引き抜き加工であるため、縮径率がある程度大きい場合や、ダイスまたはプラグの角度（この角度とは、傾斜部外面が加工中心軸となす角度を意味する。）等の影響により大きな荷重が必要とされる場合や、径の異なるプラグの段差部分などでは、加工中に急激な荷重変化が生じる結果、加工途中で管が引き細ってしまい、目標の肉厚や径が得られないばかりか、管軸方向の肉厚または径の変更位置が所望の位置からズレやすくなる。したがって、ダイスまたはプラグの径や角度、段差部分の形状を微調整しつつ試行錯誤を繰り返す必要があって、加工条件を決めるにも多大な時間がかかり、能率をさらに低下させていた。
【００１６】
さらに、引き抜き加工であるがゆえに、管の寸法精度も低下していた。引き抜き加工で管の寸法精度を向上させることが困難である理由は、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、引き抜き加工では、ダイスの出側で加えられた引き抜き力によって加工バイト内には引張応力が発生する。加工バイト内の入側では、プラグに管内面が沿って変形するため、管外面はダイス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、ダイスに管外面が接触して変形するため、管内面はプラグに接触しないかあるいは軽度にしか接触せず、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にくいため、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。
【００１７】
これに比べて、本発明に用いる押し抜き加工の場合、図１に例を示すように、管１０をそのままダイス２に押し込むことが可能であり、管の先端を窄める必要は全くなく、連続して加工が可能であって著しく加工能率が良い。
【００１８】
また、予め管の先端を窄める必要がないために、加工に使用中のプラグ１をダイス２の入側および出側の双方から支えることが可能であり、図１〜図４に例を示すように、管１０の径や加工装置（プラグ固定装置５など）に応じてダイス２入側および出側のいずれか適宜な方を選択可能であり、プラグ１を支える構造を複雑にする必要がなく、強度不足になる場合もなくて、これによる装置の設計や加工可能な管のサイズに制限を加える必要もなく有利に加工できる。
【００１９】
また、プラグ１を装入した管１０をダイス２に押し込むことにより、加工バイト全域に圧縮応力が作用する結果、加工バイト内の入側か出側かを問わず管１０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とプラグ、管とダイス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。
【００２０】
次に、本発明では、加工方法を工夫することにより、種々の肉厚または径の異なる管を製造可能である。すなわち、加工途中でプラグ１を移動させて、加工部位のプラグ径を細径から太径へ切替える（例えば、図１、図２の（ａ）から（ｂ）へ、あるいは図３、図４の（ｂ）から（ｃ）へ、のように切替える）ことにより、それまでプラグ細径部分で加工されていた管が、続けてプラグ太径部分で加工されるようになるから、管内径および肉厚を変更することが可能である。
【００２１】
また、加工途中でプラグ１を移動させて、加工部位のプラグ径を太径から細径へ切替える（例えば、図１、図２の（ｂ）から（ｃ）へ、あるいは図３、図４の（ａ）から（ｂ）へ、のように切替える）ことにより、それまでプラグ太径部分で加工されていた管が、続けてプラグ細径部分で加工されるようになるから、管内面側へ肉厚が増加し、あるいはさらに、図３、図４の例のように、プラグ１の太径部分を細径部分よりもダイス出側に配置し、ダイス２の出側部分の内径を拡大した場合は、細径部分で加工された箇所が引続き太径部分で拡径されるようになるから、管外径および肉厚を変更することが可能である。
【００２２】
また、これらを繰り返すことにより、管軸方向の複数の位置で肉厚と、管の外径または内径とが相異なる管を製造することが可能である。
【実施例】
【００２３】
（本発明例）
図２に示した形態で押し抜き加工を行った。管１０として、外径４０ｍｍφ、肉厚６ｍｍ、長さ５００ｍｍの鋼管を用い、ダイス２の入側から押し込み装置３でダイス２に押し込むようにした。プラグ１は外径を太径部２６ｍｍφ、細径部２４ｍｍφとした鏡面のプラグを用い、該プラグを管内に装入し、該装入したプラグをダイス２の出側から管内に挿入したプラグ固定バー６を介してプラグ固定装置５で支えた。ダイス２は最内径を３５ｍｍφの鏡面とした一体型ダイスを用いた。
【００２４】
加工にあたっては、まず、管１０の先端から管長さ１５０ｍｍまでの部分を図２（ａ）のようにプラグ１の細径部で加工して外径３５ｍｍφ、肉厚５．５ｍｍとし、次いで、プラグ固定装置５を矢示方向４（押し抜き方向）に変位させてプラグ１の太径部を加工部位に移動させ、管長さ１５０ｍｍから３５０ｍｍまでの部分を図２（ｂ）のようにプラグ１の太径部で加工して外径３５ｍｍφ、肉厚４．５ｍｍとし、次いで、プラグ固定装置５を図２（ａ）と同じ位置に戻してプラグ１の細径部を再び加工部位に移動させ、管長さ３５０ｍｍから後端（管長さ５００ｍｍ）までの部分をプラグ１の細径部で加工して外径３５ｍｍφ、肉厚５．５ｍｍとした。また、引き続いて同サイズの鋼管を同様の要領で連続して（先行管の後端を後続管の先端で押す形で）押し抜き加工し、合計で１０本の加工を行った。
（従来例）
図５に示した形態で引き抜き加工を行った。管１０として、本発明例と同鋼種同サイズの鋼管を用い、予め管の先端を窄めてダイス２出側の引き抜き装置７に掴ませて引き抜くようにした。プラグ１およびダイス２は本発明例と同じものを用い、管内に装入したプラグはダイス２の入側から管内に挿入したプラグ固定バー６を介してプラグ固定装置５で支えた。
【００２５】
加工にあたっては、まず、管１０の先端（窄めた部分は除く）から管長さ１５０ｍｍまでの部分を図５（ａ）のようにプラグ１の細径部で加工して外径３５ｍｍφ、肉厚５．５ｍｍとし、次いで、プラグ固定装置５を矢示方向８（引き抜き方向）に変位させてプラグ１の太径部を加工部位に移動させ、管長さ１５０ｍｍから３５０ｍｍまでの部分を図５（ｂ）のようにプラグ１の太径部で加工して外径３５ｍｍφ、肉厚４．５ｍｍとし、次いで、プラグ固定装置５を図５（ａ）と同じ位置に戻してプラグ１の細径部を再び加工部位に移動させ、管長さ３５０ｍｍから後端（管長さ５００ｍｍ）までの部分をプラグ１の細径部で加工して外径３５ｍｍφ、肉厚５．５ｍｍとした。また、引き続いて同サイズの鋼管を同様の要領で一本ずつ単発的に引き抜き加工し、合計で１０本の加工を行った。
【００２６】
上記各例について、加工後の管の寸法精度（外径偏差、肉厚偏差）、および加工能率を調べた結果を表１に示す。ここで、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。また、加工能率は一定時間あたりの加工本数で評価し、従来例を１とした相対値で示した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１より、本発明例では従来例に比べて、加工後の管の寸法精度は著しく良好で、加工能率も著しく良好である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に用いる押し抜き加工の概要を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態の一例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態の一例を示す縦断面図である。
【図５】従来技術の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  プラグ
２  ダイス
３  押し込み装置
４  矢示方向
５  プラグ固定装置
６  プラグ固定バー
７  引き抜き装置
８  矢示方向
１０  管
【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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