(57)【要約】【課題】発熱部である金型の摩擦界面に直接冷却媒体を噴射できるようにして、金型の摩擦界面の充分な冷却と潤滑膜の形成とが行える成形機を得ること。【解決手段】スプラインシャフトＳを成形する成形機において、これの金型３内に進退動可能に設けられた成形品排出用のセンターパンチ５の軸内に、軸方向に延びる冷却媒体の流通路５ａを設けると共に、センターパンチ５の先端部に流通路５ａから放射状に延びる噴射口５ｂ…５ｂを設ける。センターパンチ５の進退動による成形品Ｓの排出動作時、噴射口５ｂ…５ｂより冷却媒体を噴射して素材Ａと金型３との摩擦により発生した摩擦界面の熱を冷却するようにした。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に素材を打ち込んで外周に多角形状の歯部等をもつ成形品を成形し、金型内に進退動可能に設けられた排出用のセンターパンチにより成形品を金型外に排出するようにした成形機において、センターパンチの軸内に軸方向に延びる冷却媒体の流通路を設けると共に、センターパンチの先端部に流通路から放射状に延びる噴射口を設けて、センターパンチの進退動による成形品の排出動作時、噴射口より噴射される冷却媒体により素材と金型との摩擦により発生した摩擦界面の熱を冷却するようにしたことを特徴とする成形機。
【請求項２】
センターパンチの噴射口は、センターパンチの前進により成形品の排出が完了した位置にて各摩擦界面を冷却する位置に多数設けられ、センターパンチの後端部側方に流通路の注入口が開口されている一方、金型と金型保持体とにセンターパンチの成形品排出完了位置にて流通路の注入口と合致する供給口をもつ冷却媒体の供給路が設けられ、その供給路を通じて冷却媒体が流通路内に注入され、注入された冷却媒体が各噴射口より噴出して金型の発熱した摩擦界面を冷却することを特徴とする請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
冷却媒体として、機外にて空気と潤滑剤を混入させたオイルミスト、又は水溶性潤滑剤のミストを用い、このミスト状冷却媒体をジェットミスト供給装置により供給路から流通路内に強制注入するように構成して、ミスト状冷却媒体を多数の噴射口よりジェットスプレーして金型の発熱した摩擦界面を冷却すると共に、潤滑膜を形成することを特徴とする請求項２に記載の成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型内に素材を打ち込んで主として外周に多角形状の歯部等をもつスプラインシャフトや歯車等の成形品を成形し、金型内に進退動可能に設けられた排出用のセンターパンチにより成形品を金型外に排出するようにした成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の成形機において、塑性加工による成形時、素材と金型との摩擦により発生する摩擦界面の熱による悪影響を防止するため、冷却手段を設けたものが知られている。この冷却手段としては、例えば図６に示すようにダイブロック４１に嵌合される金型４２の外周部に軸方向に延びる複数本の逃がし溝４２ａ…４２ａを設けると共に、ダイブロック４１背部側のサイド部材４３に流体通路４３ａを設ける一方、荷受台４４の外周部に逃がし溝４２ａ…４２ａと流体通路４３ａとを連通させる連通溝４４ａを設けて、流体通路４３ａから連通溝４４ａを介して逃がし溝４２ａ…４２ａに水、油等を吹き込んで金型４２の冷却を行うように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実公平５−２６７号公報  （第２頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した成形機のように、ダイブロック４１に嵌合される金型４２の外周部に逃がし溝４２ａ…４２ａを設ける構造にあっては、逃がし溝４２ａ…４２ａが発熱部から離れたダイブロック４１との接触面に位置することから、金型４２における摩擦界面の熱自体の充分な冷却が行えず、その結果、素材と金型４２の焼き付きや金型４２の摩耗、熱劣化によるヒートラックなどが発生し、高精度な塑性加工が行えなくなる問題があった。
また、発生した熱がダイブロック４１に伝わり易く、そのためダイブロック４１に熱膨張が発生することがあり、高価なダイブロック４１や機械本体に悪影響を与える問題も有していた。
【０００５】
そこで、本発明は、発熱部である金型の摩擦界面に直接冷却媒体を噴射できるようにして、金型自体の充分な冷却が行えると共に、金型保持体への熱伝導を効果的に防止できる成形機の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、金型内に素材を打ち込んで外周に多角形状の歯部等をもつ成形品を成形し、金型内に進退動可能に設けられた排出用のセンターパンチにより成形品を金型外に排出するようにした成形機において、センターパンチの軸内に軸方向に延びる冷却媒体の流通路を設けると共に、センターパンチの先端部に流通路から放射状に延びる噴射口を設けて、センターパンチの進退動による成形品の排出動作時、噴射口より噴射される冷却媒体により素材と金型との摩擦により発生した摩擦界面の熱を冷却するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成におけるセンターパンチの噴射口が、センターパンチの前進により成形品の排出が完了した位置にて各摩擦界面を冷却する位置に多数設けられ、センターパンチの後端部側方に流通路の注入口が開口されている一方、金型と金型保持体とにセンターパンチの成形品排出完了位置にて流通路の注入口と合致する供給口をもつ冷却媒体の供給路が設けられ、その供給路を通じて冷却媒体が流通路内に注入され、注入された冷却媒体が各噴射口より噴出して金型の発熱した摩擦界面を冷却することを特徴とする。
【０００８】
本願の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成における冷却媒体として、機外にて空気と潤滑剤を混入させたオイルミスト、又は水溶性潤滑剤のミストを用い、このミスト状冷却媒体をジェットミスト供給装置により供給路から流通路内に強制注入するように構成して、ミスト状冷却媒体を多数の噴射口よりジェットスプレーして金型の発熱した摩擦界面を冷却すると共に、潤滑膜を形成することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２は、線材を一定長さに切断した素材ＡからスプラインシャフトＳを成形する成形機の実施の形態を示す。ここで、スプラインシャフトＳは、図２に示すように頭部Ｓ１側に短寸スプラインＳ２が、また中間部に鍔部Ｓ３と大径スプラインＳ４が、さらに先端部に小径スプラインＳ５と面取り部Ｓ６とが形成された形状となっている。
【００１０】
成形機は、図１に示すように機体１の金型保持体（ダイブロック）２に嵌合保持される金型（ダイ）３と、素材Ａを金型３に打ち込むパンチ４とを備えている。金型３は、金型保持部２の金型嵌合孔２ａに嵌合される金型ホルダ（ダイホルダ）３１と、この金型ホルダ３１内に装着されるインサート金型（インサートダイ）３２とからなり、インサート金型３２の内周面には、パンチ４により打ち込こまれた素材Ａの外周に大、小径スプラインＳ４，Ｓ５を成形する大、小歯形部３２ａ，３２ｂが内方に突設され、また、インサート金型３２内には、成形されたスプライン付シャフトＳをインサート金型３２外に排出するためのセンターパンチ５が進退動可能に設けられている。一方、パンチ４側には、頭部の嵌合孔４ａと短寸スプラインＳ２を成形するための歯形溝４ｂとが形成されている。
【００１１】
そして、本発明の成形機には、インサート金型３２と素材Ａとの摩擦により発生した摩擦界面の熱を直接冷却する冷却手段が設けられている。
冷却手段として、センターパンチ５内に軸方向に延びる冷却媒体の流通路５ａが設けられ、センターパンチ５の先端部に流通路５ａから放射状に延びる噴射口５ｂ…５ｂが多数設けられ、センターパンチ５の後端部側方に流通路５ａの注入口５ｃが開口されている。センターパンチ５の噴射口５ｂ…５ｂは、センターパンチ５が前進により成形品の排出が完了した位置にてインサート金型３２の摩擦界面と対向するようにセンターパンチ５の先端側に配置されている。一方、インサート金型３２と、金型ホルダ３１及び金型保持台２には、センターパンチ５の成形品排出完了位置にて流通路５ａの注入口５ｃと合致する冷却媒体の供給路７が連通連設されている。
【００１２】
供給路７には、機外に設けられるジェットミスト供給装置１０が連通管８を介して連結されている。ジェットミスト供給装置１０は、エアーコンプレッサ１１とフィルターレギュレータ１２と潤滑油を有するルプリゲータ１３とソレノイドバルブ１４を備え、このジェットミスト供給装置１０により空気と潤滑剤を混入させたオイルミストを供給路７内に供給するようになされている。そして、センターパンチ５が成形品排出完了位置に位置するとき、供給路７の供給口７ａと流通路５ａの注入口５ｃとが合致して、オイルミストが流通路５ａ内に注入され、各噴射口５ｂ…５ｂよりジェットスプレーしてインサート金型３２の発熱した摩擦界面全面を直接冷却すると共に、潤滑膜を形成するようになされている。
【００１３】
また、センターパンチ５が成形品排出完了位置以外に位置するときには、供給路７に供給されたオイルミストを外部に逃がすようにしている。
その場合、インサート金型３２の後端部にセンターパンチ５の大径ガイド孔部３２ｃを形成すると共に、センターパンチ５の後端部に大径ガイド孔部３２ｃ内を摺動可能な大径摺動部５ｄを設けて、大径摺動部５ｄにセンターパンチ５の成形品排出完了位置にて供給路７と合致するように注入口５ｃを設ける一方、大径ガイド孔部３２ｃの下方に、外部に開口する排出通路９をインサート金型３２と金型ホルダ３１とにわたって設け、常時は供給路７から大径ガイド孔部３２ｃ内に供給されたオイルミストを排出通路９を介して外部に逃がすようになされている。尚、図中、符号１５はセンターパンチ５の押出用ノックアウトピンである。
【００１４】
次に、以上のように構成される成形機の動作について説明する。
まず、一定長さに切断した素材Ａをパンチ４により金型３内に打ち込むことにより、図４に示すようにインサート金型３２の大、小歯形部３２ａ，３２ｂにより先端側の小径スプラインＳ５と、小径スプラインＳ５に続く中間部側の大径スプラインＳ４とが形成される一方、インサート金型３２前面とパンチ４との間に鍔部Ｓ３が、またパンチ４により頭部Ｓ１と短寸スプラインＳ２とが成形されて図２に示すスプラインシャフトＳが形成される。このとき、大小スプラインＳ４，Ｓ５等の面積拡大率が大きく、インサート金型３２の摩擦界面に熱が発生することになる。
【００１５】
スプラインシャフトＳの成形後、パンチ４が後退したタイミングで、センターパンチ５が前進移動されスプラインシャフトＳが金型３外に排出される。
【００１６】
そして、センターパンチ５が成形品排出完了位置に位置すると、図５に示すように流通路５ａの注入口５ｃとオイルミスト供給路７の供給口７ａとが合致して連通する。この連通により供給路７を通じてジェットミスト供給装置１０によりオイルミストが供給路７から流通路５ａ内に注入され、流通路５ａの前端側に設けられた各噴射口５ｂ…５ｂよりオイルミストがジェットスプレーされて、インナー金型３２の発熱した摩擦界面全面を冷却すると共に、入用な潤滑膜を形成することになる。その後、センターパンチ５を後退させ、新たな素材Ａに対して上述した成形動作を繰り返し行うことによりスプラインシャフトＳを連続的に成形することになる。
【００１７】
以上のように、スプラインシャフトＳを成形する際に、インナー金型３２の面積拡大率が大きい摩擦界面に直接オイルミストをジェットスプレーして、発熱した摩擦界面全面を直接冷却することができ、これにより、スプラインシャフトＳとインナー金型３２との焼き付きや、インナー金型３２の摩耗、熱劣化によるヒートラックの発生などを効果的に防止することができる。その上、熱軟化による大小歯形部３２ａ，３２ｂの塑性変形防止と同時に、摩擦界面への入用な潤滑膜の形成により、長期にわたって高精度に塑性加工を行うことが可能となる。さらに、発生した熱が金型ホルダ３１や金型保持体２に伝わりにくくなり、これにより、金型保持体２に熱膨張が発生するのを防止して、高価な金型保持体２や機械本体に悪影響を与えることも防止できる。
【００１８】
以上の実施の形態では、センターパンチ５の流通路５ａに強制注入される冷却媒体として、機外にて空気と入用な潤滑剤を混入させたオイルミストを用いたけれども、例えば、水溶性潤滑剤のミストを用いて、この水溶性潤滑剤のミストをジェットミスト供給装置により流通路５ａ内に強制注入して噴射口５ｂ…５ｂよりジェットスプレーするようにしてもよい。また、冷却媒体として、ミスト状のものを用いることなく、例えば油や水など液状のものであってもよい。
【００１９】
また、上記した実施の形態では、ダイブロックを金型保持体２とし、またダイホルダとインサートダイとを有するダイを金型３とした場合について説明したけれども、この他、パンチブロックを金型保持体とし、また、パンチホルダとインサートパンチとを有するパンチを金型とする場合にも適用できることは勿論である。
【００２０】
さらに、上記した実施の形態では、センターパンチ５が成形品排出完了位置に位置したタイミングで流通路５ａの注入口５ｃと供給路７の供給口７ａとが合致するようにして、インナー金型３２の摩擦界面に噴射口５ｂ…５ｂからオイルミストをジェットスプレーできるようしたけれども、成形品排出完了位置のみに限らず、センターパンチ５の進退動による成形品の排出動作時において、任意の位置で流通路５ａの注入口５ｃと供給路７の供給口７ａとが合致するように構成してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金型内に素材を打ち込んで外周に多角形状の歯形等をもつ成形品を成形し、金型内に進退動可能に設けられた排出用のセンターパンチにより成形品を金型外に排出するようにした成形機において、金型内に進退動可能に設けられた成形品排出用のセンターパンチの軸内に軸方向に延びる冷却媒体の流通路を設けると共に、センターパンチの先端部に流通路から放射状に延びる噴射口を設けて、センターパンチの進退動による成形品の排出動作時、噴射口より噴射される冷却媒体により素材と金型との摩擦により発生した摩擦界面の熱を冷却するようにしたから、スプラインシャフト等の面積拡大率の大きい摩擦界面を直接冷却することができ、成形品と金型との焼き付きや、金型の摩耗、熱劣化によるヒートラックなどの発生を効果的に防止することができる。
【００２２】
また、センターパンチの噴射口を、センターパンチの前進により成形品の排出が完了した位置にて各摩擦界面を冷却する位置に多数設けると共に、センターパンチの後端部側方に流通路の注入口を開口する一方、金型と金型保持体とにセンターパンチの成形品排出完了位置にて流通路の注入口と合致する供給口をもつ冷却媒体の供給路を設け、その供給路を通じて冷却媒体が流通路内に注入され、注入された冷却媒体が各噴射口より噴出されて金型の発熱した摩擦界面を冷却するようにすれば、センターパンチが成形品の排出完了位置に位置したタイミングで、流通路の後端側注入口と冷却媒体の供給路とが合致して連通し、この連通により適宜供給装置により供給される冷却媒体が供給路から流通路内に注入され、流通路の前端側に設けられた多数の噴射口より冷却媒体が噴出されて、金型の発熱した摩擦界面を良好に冷却することができる。
【００２３】
さらに、冷却媒体として、機外にて空気と潤滑剤を混入させたオイルミスト、又は水溶性潤滑剤のミストを用い、このミスト状冷却媒体をジェットミスト供給装置により供給路から流通路内に強制注入するように構成して、ミスト状冷却媒体を多数の噴射口よりジェットスプレーして金型の発熱した摩擦界面を冷却すると共に、潤滑膜を形成するようにすれば、金型の発熱した摩擦界面の全面をくまなく冷却することができると共に、金型の内面に潤滑膜を形成することができ、その結果、確実な冷却効果が期待できながら、次回の成形に際しても潤滑膜により良好かつスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形機の要部の縦側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】同成形機で成形されるスプラインシャフトの正面図である。
【図４】同成形機によるスプラインシャフトの成形状態を示す説明図である。
【図５】同成形機による冷却状態を示す説明図である。
【図６】従来の説明図である。
【符号の説明】
２          金型保持体
３          金型
３１        金型ホルダ
３２        インサート金型
３２ａ      大径歯形部
３２ｂ      小径歯形部
５          センターパンチ
５ａ        流通路
５ｂ        噴射口
５ｃ        注入口
１０        ジェットミスト供給装置
Ｓ          スプラインシャフト（成形品）
【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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