(57)【要約】【課題】円筒状の素材を素材径の４０％以下に縮径することのできる塑性加工方法を提供すること。【解決手段】円筒状の素材Ｗの一端を主軸２の先端に配設したマンドレル２２に固定し、他端を押圧機構３の先端に配設した押圧型３１によって主軸２側に押圧しつつ、絞りローラＲを素材Ｗの周面に押し当てて素材Ｗに縮径部Ｗ１ａを成形する塑性加工方法において、押圧型３１の移動を規制する押圧型移動規制機構４を設けて、押圧型３１の移動を規制しながら、素材Ｗを素材径の５０〜６０％まで縮径する１次加工を行い、その後、押圧型移動規制機構４による押圧型３１の移動の規制を解除し、素材Ｗを素材径の４０％以下まで縮径する２次加工を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の素材の一端を主軸の先端に配設したマンドレルに固定し、他端を押圧機構の先端に配設した押圧型によって主軸側に押圧しつつ、絞りローラを素材の周面に押し当てて素材に縮径部を成形する塑性加工方法において、押圧型の移動を規制する押圧型移動規制機構を設けて、押圧型の移動を規制しながら、素材を素材径の５０〜６０％まで縮径する１次加工を行い、その後、押圧型移動規制機構による押圧型の移動の規制を解除し、素材を素材径の４０％以下まで縮径する２次加工を行うことを特徴とする塑性加工方法。
【請求項２】
１次加工の押圧型の移動量を、押圧型の全設計移動量の４０〜６０％に規制することを特徴とする請求項１記載の塑性加工方法。
【請求項３】
押圧型移動規制機構を、押圧型とマンドレルとの間に配設した押圧型移動規制部材で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の塑性加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塑性加工方法に関し、特に、円筒状の素材の適所に縮径部を成形する塑性加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状の素材の適所に縮径部を成形する塑性加工方法として、図６に示す塑性加工装置１０を用いた方法が提案されている。
この塑性加工装置１０は、主軸２の先端に配設した所望形状のマンドレル２２と、このマンドレル２２と対向して配設する押圧機構３とを主要構成部品としている。
主軸２には、マンドレル２２に取り付ける円筒状の素材Ｗを固定するためのチャック２３を配設する。
マンドレル２２の先端には、押圧機構３の先端に配設する押圧型３１に開口した受け孔３１ｂに挿入される芯軸２１を形成するようにしている。
押圧機構３は、円筒状の素材Ｗを主軸２側に押圧するための押圧型３１を先端に配設し、油圧シリンダ等の押圧手段（図示省略）と連結した押軸３２をベアリングを介して取り付けるようにしている。
【０００３】
この塑性加工装置１０を用いて塑性加工を行うに当たっては、円筒状の素材Ｗの一端を主軸２に配設したマンドレル２２に嵌めチャック２３によって固定するとともに、素材Ｗの他端を押圧型３１の段部３１ａに当接させ、押軸３２から付与される押圧力によって主軸２側に押圧する。
そして、主軸２を回転させ、絞りローラＲの移動を主軸２の軸方向及び軸方向と直角方向に制御しながら、素材Ｗの周面に押し当て、例えば、図６（ａ）に示す矢符Ｙ１〜Ｙ３の軌跡を通るように絞りローラＲを３回に分けて押圧し、図６（ｂ）に示す形状まで塑性加工を施すものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、この塑性加工方法では、素材Ｗを素材径の４０％以下に縮径しようとする場合、押圧機構３による押圧力が大き過ぎるときには、図７（ａ）に示すように、加工の途中で素材Ｗが座屈したり、図７（ｂ）に示すように、成形品Ｗ１の縮径部Ｗ１ａに割れＸが生じることがあった。
一方、押圧機構３による押圧力が小さ過ぎるときには、図８（ａ）に示すように、加工の途中で素材Ｗの端部が押圧型３１の段部３１ａから離れ、押圧型３１と素材Ｗとの間に隙間Ｓが生じ、図８（ｂ）に示すように、成形品Ｗ１の縮径部Ｗ１ａに十分な肉流れが起きずに素材Ｗのままの厚みとなったり、逆に、縮径部Ｗ１ａが薄くなり破れＹが生じることがあった。
これらのことから、従来の塑性加工方法では、素材Ｗを素材径の４０％以下に縮径することが困難であるという問題があった。
【特許文献１】特公昭４９−２０７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の塑性加工方法の有する問題点に鑑み、円筒状の素材を素材径の４０％以下に縮径することのできる塑性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、本発明の塑性加工方法は、円筒状の素材の一端を主軸の先端に配設したマンドレルに固定し、他端を押圧機構の先端に配設した押圧型によって主軸側に押圧しつつ、絞りローラを素材の周面に押し当てて素材に縮径部を成形する塑性加工方法において、押圧型の移動を規制する押圧型移動規制機構を設けて、押圧型の移動を規制しながら、素材を素材径の５０〜６０％まで縮径する１次加工を行い、その後、押圧型移動規制機構による押圧型の移動の規制を解除し、素材を素材径の４０％以下まで縮径する２次加工を行うことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、１次加工の押圧型の移動量を、押圧型の全設計移動量の４０〜６０％に規制するようにすることが好ましい。
【０００８】
また、押圧型移動規制機構を、押圧型とマンドレルとの間に配設した押圧型移動規制部材で構成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の塑性加工方法によれば、押圧型の移動を規制する押圧型移動規制機構を設けて、押圧型の移動を規制、例えば、１次加工の押圧型の移動量を、押圧型の全設計移動量の４０〜６０％に規制しながら、素材を素材径の５０〜６０％まで縮径する１次加工を行い、その後、押圧型移動規制機構による押圧型の移動の規制を解除し、素材を素材径の４０％以下まで縮径する２次加工を行うことにより、１次加工において、２次加工に必要な素材のボリュームを確保することができ、２次加工で、成形品の縮径部に割れや破れを生じすることなく、素材を素材径の４０％以下まで縮径することができる。
【００１０】
また、押圧型移動規制機構を、押圧型とマンドレルとの間に配設した押圧型移動規制部材で構成することにより、押圧型移動規制機構を簡易に構成することができるとともに、作業性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の塑性加工方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１に、本発明の塑性加工方法の一実施例を示す。
この塑性加工方法は、従来例と同様、主軸２の先端に配設した所望形状のマンドレル２２と、このマンドレル２２と対向して配設する押圧機構３とを主要構成部品として備えた塑性加工装置１を用いて塑性加工を行うようにしている。
【００１３】
この塑性加工装置１には、押圧型移動規制機構として、押圧型３１とマンドレル２２との間に押圧型移動規制部材４を着脱自在に配設するようにしている。
押圧型移動規制部材４の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、マンドレル２２の先端に形成する芯軸２１の進入を許容する円筒状の部材を用いることができる。
押圧型移動規制部材４は、押圧型３１の先端に配設し、１次加工終了後に押圧型３１を後退させたときに容易に取り外しができるように構成することが好ましい。
この場合において、押圧型移動規制部材４の長手方向の寸法によって規定される移動規制量Ｌは、押圧型３１の移動量が、押圧型移動規制部材４を配設しない場合の押圧型３１の全設計移動量の４０〜６０％の移動量となるように設定することが好ましい。
【００１４】
なお、押圧型移動規制機構には、上記押圧型移動規制部材４のほか、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、油圧制御されるアクチュエータ４ａ、４ｂ等の任意移動規制機構を、マンドレル２２や押圧型３１に内蔵したり、外付けする（図示省略）ことによって、押圧型３１の移動規制量Ｌを設定することができる。
ここで、図４（ａ）、（ｂ）に示すアクチュエータ４ａ、４ｂの場合、アクチュエータ４ａ、４ｂを収縮作動させるだけで、押圧型３１の移動の規制を解除することができ、押圧機構３を素材Ｗから離間させる押圧機構３の後退作動が不要となるため、上記押圧型移動規制部材４を用いる場合と比較して、サイクルタイムの短縮が可能となり、生産性を向上することができる。
【００１５】
この塑性加工装置１を用いて塑性加工を行うに当たっては、図１（ａ）に示すように、円筒状の素材Ｗの一端を主軸２に配設したマンドレル２２に嵌めチャック２３によって固定するとともに、素材Ｗの他端を押圧型３１の段部３１ａに当接させ、押軸３２から付与される押圧力によって主軸２側に押圧する。
【００１６】
そして、図１（ｂ）に示すように、１次加工として、主軸２を回転させながら、押圧機構３によって押圧型３１を主軸２側に押圧し、絞りローラＲの移動を主軸２の軸方向及び軸方向と直角方向に制御しながら、素材Ｗの周面に押し当て、素材Ｗを素材径の５０〜６０％まで縮径するように塑性加工を施す。
【００１７】
この際、押圧型３１は、押圧型３１とマンドレル２２との間、より具体的には、押圧型３１の先端に押圧型移動規制部材４を配設し、押圧型移動規制部材４の長手方向の寸法によって規定される移動規制量Ｌだけ押圧型３１の移動の規制をしているから、素材Ｗの縮径部を形成する部分には２次加工に必要な素材のボリューム（肉厚）を確保することができる。
【００１８】
次いで、図２（ａ）に示すように、押圧機構３を素材Ｗから離間させるとともに、押圧型移動規制部材４を押圧型３１の先端から取り外すことによって押圧型３１の移動の規制を解除し、図２（ｂ）に示すように、再度、押圧機構３を主軸２側に移動させ、素材Ｗの他端を押圧型３１の段部３１ａに当接させ、押軸３２から付与される押圧力によって主軸２側に押圧する。
【００１９】
そして、図３（ａ）に示すように、２次加工を行う。
この際、１次加工によって素材Ｗは素材径の５０〜６０％まで縮径されており、断面係数が低下していることから、押圧機構３による押圧力は、１次加工の１／２〜１／４程度、より好ましくは、１／３程度に設定して加工を行う（例えば、１次加工の際に９トンの押圧力で加工する場合、２次加工では３トンの押圧力で加工を行うようにする。）ことが好ましい。
【００２０】
そして、押圧型３１を主軸２側に移動させながら、絞りローラＲを素材Ｗの周面に押し当てて、絞りローラＲを主軸２の軸方向及び軸と直角方向に制御しながら移動させ、図３（ｂ）に示すように、押圧型３１の先端がマンドレル２２の先端に当接し、素材Ｗがマンドレル２２及び押圧型３１に沿った形状となったときに加工を終了する。
【００２１】
これによって、図５に示すように、塑性加工された成形品Ｗ１は、成形品Ｗ１の縮径部Ｗ１ａに割れや破れを生じすることなく、素材Ｗの直径Ｄに対して、縮径部Ｗ１ａの直径Ｄ１が、４０％以下になるまで縮径することができる。
なお、縮径の下限は、素材Ｗの材質等によっても異なるが、通常の鋼材やアルミニウム材で、少なくとも、３０％程度まで縮径することができる。
【００２２】
以上、本発明の塑性加工方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、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】
【００２３】
本発明の塑性加工方法は、円筒状の素材を素材径の４０％以下に縮径することができることから、縮径率の大きな円筒状の素材の加工に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の塑性加工方法の説明図で、（ａ）は１次加工の加工開始直後を、（ｂ）は１次加工の加工終了時を示す。
【図２】本発明の塑性加工方法の説明図で、（ａ）は１次加工の終了後に押圧機構を後退させ、押圧型移動規制部材を取り外すところを、（ｂ）は押圧型移動規制部材を取り外した押圧型を再度素材に取り付けるところを示す。
【図３】本発明の塑性加工方法の説明図で、（ａ）は２次加工の加工開始直後を、（ｂ）は２次加工の加工終了時を示す。
【図４】押圧型移動規制機構の変形実施例を示す説明図である。
【図５】本発明の塑性加工方法によって成形された成形品を示す。
【図６】従来の塑性加工方法の説明図で、（ａ）は加工開始直後を、（ｂ）は加工終了時を示す。
【図７】従来の塑性加工方法によって生じる不具合の説明図で、（ａ）は押圧力が弱い場合の加工途中を示し、（ｂ）は押圧力が弱い場合の成形品の不具合を示す。
【図８】従来の塑性加工方法によって生じる不具合の説明図で、（ａ）は押圧力が強い場合の加工途中を示し、（ｂ）は押圧力が強い場合の成形品の不具合を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１    塑性加工装置
２    主軸
２１  マンドレル
２２  芯軸
３    押圧機構
３１  押圧型
４    押圧型移動規制部材（押圧型移動規制機構）
４ａ  押圧型移動規制機構
４ｂ  押圧型移動規制機構
Ｗ    素材
Ｗ１  成形品
Ｗ１ａ  縮径部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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