(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材として軸受鋼などの難加工材で中空部品を鍛造により製造する方法において、同一加工工程内で、打抜きピンによるカップ状部材の中央余肉部の打抜き加工と押出しもしくは据込み加工を行うに際し、鍛造機に組込まれた潤滑機構でワークと金型を潤滑している潤滑油と、打ち抜き加工前の前記カップ状部材の凹部内に溜まっている潤滑油を、前記打抜きピンの先端部外周面から排出して実施することを特徴とする中空部品の鍛造方法。
【請求項２】
前記押出しもしくは据込み加工の減面率が５％以上であることを特徴とする請求項１記載の中空部品の鍛造方法。
【請求項３】
内部軸方向に縦貫通穴を有し、且つ一方が前記縦貫通穴と連通し、他方が先端部外周面に開口する内部半径方向に延びる横穴を１箇所以上形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の中空部品の鍛造方法に使用する打抜きピン。
【請求項４】
前記横穴の開口を、打抜き部と押出し部との間にあってこれらよりわずかに径の小さい逃がし部の外周面に形成したことを特徴とする請求項３記載の中空部品の鍛造方法に使用する打抜きピン。
【請求項５】
前記縦貫通穴の穴径φｄ2 ，該縦貫通穴のピン先端面に形成した開口の穴径φｄ1 及び前記横穴の前記逃がし部の外周面に開口する穴径φｄ3 のそれぞれの寸法が、少なくとも、φｄ1 ＞φｄ2 ＝φｄ3 の関係を満たすことを特徴とする請求項３又は４記載の中空部品の鍛造方法に使用する打抜きピン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中空部品の鍛造方法及びそれに使用する打抜きピン、更に詳しくは、複雑な形状をした中空部品を、例えば難加工材で製造するに際しても、同一の加工工程内で、打抜き加工と押出し或いは据込みなどの加工を同時に実施することができる中空部品の鍛造方法及びそれに使用する打抜きピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
素材を低炭素鋼などの比較的加工しやすい材料とする鍔付リング等の製造方法においては、図５に示すように、円柱状のブランク材１０に押出しを行ってカップ状部材１１に成形し、ついで、該カップ状部材１１の中央余肉部１１Ａを打抜いて円筒部材１２とする。その後、この円筒部材１２に押出しを行う各加工を別々の工程で実施して、目的とする形状の鍔付リング１３を成形していた。
【０００３】
具体的には、前記図５に示す例において、円柱状のブランク材１０に押出し加工（ｂ）を行ってカップ状部材１１を成形し、次に、図６（ａ）に示すように、ダイス１４，打抜きパンチ１５及び打抜きピン１６による打抜き加工により、前記カップ状部材１１の中央余肉部１１Ａを打抜いて円筒部材１２を成形する。さらに、図６（ｂ）に示すように、ダイス１７，押出しパンチ１８及び内径保持ピン（マンドレル）１９などによる円筒押出し加工により、前記円筒部材１２を押出すことによって、目的とする形状である円筒状の鍔付リング１３を得る製造方法である。
【０００４】
しかし、上記図５及び図６に示すような製造方法では、鍛造の工程数が多くその分コストが多くかかる。また、多くの工程を必要とするため、ホーマー等加工段数が限られた機械では使用できる工程の数が不足する場合があり、この際さらに加工する必要がある場合には、一旦鍛造機から排出した後、切削機械などの別の設備で加工するか或いは鍛造機に再度供給する必要があった。そして更に、プレス機械による加工では、各鍛造工程間、打抜き加工と円筒押出し加工の間に、焼鈍と潤滑処理が必要であり、その分コストがさらにかかる、という問題があった。
【０００５】
そこで、工程数を削減するため、図７に示すように、打抜き工程の前までに貫通孔のない状態で目的とする形状に成形し、中央余肉部を打抜いて完成させる鍛造方法も考えられる。具体的には、前記図７に示す例において、ブランク材２１を複合押出し加工により、中央部が繋がった状態で概略の目的形状物２２を成形し、次いで、図８に示すように、ダイス２４，パンチ２５及び打抜きピン２６による打抜き加工で、前記概略の目的形状物２２の中央余肉部２２Ａを打抜き、目的とする形状の鍔付リング２３を得る製造方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記図７及び図８に示すような製造方法では、鍛造工程数を減らすことはできるが加工そのものが困難であり、製品の寸法精度の悪化や金型構造が複雑で寿命も短く、また各工程間の部材の搬送が不安定になる、といった別の種々の問題が発生する。
【０００７】
また従来、素材として高炭素クロム軸受鋼及びマルテンサイト系ステンレス軸受鋼などの難加工材を用い、打抜き後に、内径あるいは外径を寸法精度向上のため１％程度の減面率でしごいて仕上げる方法は知られていた。
【０００８】
しかし、図６（ａ）で打抜いた後に、図６（ｂ）のような、より大きな減面率で加工を実施して鍔付リング１３を成形する場合、前記ワーク（円筒部材）１２の内径面１２Ａは打抜いたままの潤滑皮膜のない金属肌であることに加えて、軸受鋼などは素材自体の硬さが高いため、潤滑油膜切れにより内径保持ピン（マンドレル）１９と円筒部材１２に焼付が発生する。そのため、打抜き後に前記円筒部材１２の内径面１２Ａに再度潤滑皮膜処理を施した後に鍔付リング１３の成形加工を実施する必要があり、コスト高になっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために成されたものであり、その要旨は、素材として軸受鋼などの難加工材で中空部品を鍛造により製造する方法において、同一加工工程内で、打抜きピンによるカップ状部材の中央余肉部の打抜き加工と押出しもしくは据込み加工を行うに際し、鍛造機に組込まれた潤滑機構でワークと金型を潤滑している潤滑油と、打ち抜き加工前の前記カップ状部材の凹部内に溜まっている潤滑油を、前記打抜きピンの先端部外周面から排出して実施することを特徴とする中空部品の鍛造方法及びこの製造方法で使用する打抜きピンにある。
【００１０】
上記のように、カップ状部材の中央余肉部の打抜き加工と円筒部の押出しもしくは据込み加工を同一の工程内で実施することにより、加工工程数を減らしてコストの低減を達成できるとゝもに、ホーマー等の鍛造機においては加工段数の不足を解消し、さらに各工程間の部材の搬送性についても、従来の方法と同等の性能を得ることができる。
【００１１】
また、高炭素クロム軸受鋼及びマルテンサイト系ステンレス軸受鋼などの難加工材では、打抜き後のワークの内径面に潤滑油を提供することを可能とした打抜きピンを使用することにより、従来の製造方法における円筒押出し加工でのワークの内径面と内径保持ピンに焼付が発生する、といった諸問題を解消することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図４に示す実施形態により詳細に説明するに、図１において、先ず高炭素クロム軸受鋼及びマルテンサイト系ステンレス軸受鋼などの難加工材からなる同図（ａ）に示す円柱状のブランク材１に、押出し加工を実施して、同図（ｂ）に示すようなカップ状部材２に成形する。この押出し加工は従来と同様な方法で行う。
【００１３】
次に、押出し加工後の前記カップ状部材２を、図２に示す構造の金型により、一工程で目的とする形状に仕上げる。ここでの加工は、先ず押出し加工後のカップ状部材２が前工程から搬送され、打抜きパンチ５によりダイス６の内部に挿入される。そして、前記打抜きパンチ５により前記カップ状部材２がダイス６の奥にさらに押込まれると、前記打抜きパンチ５と打抜きピン７により、カップ状部材２の中央余肉部２Ａの打抜き加工が実施され、円筒部材３が成形される。同図の中心線左側が打抜き加工が終了した状態である。
【００１４】
その後、前記円筒部材３は前記打抜きパンチ５によりさらにダイス６の奥に押込まれ、該ダイス６の内径面形状と前記打抜きピン７の外周面形状に沿って円筒押出し加工が行われ、中空部品である鍔付リング４が成形される。同図の中心線右側は円筒押出し加工が終了し、本工程内での加工が全て終了した状態である。
【００１５】
前記の円筒押出し加工が終了した後、前記鍔付リング４はダイス６に嵌め込まれた状態で待機する。そして、前記打抜きパンチ５の動きに連動して作動するストリッパー１０が前記ダイス６の入口方向に始動し、該ストリッパー１０により前記鍔付リング４が押されてダイス６の外部へ排出される。
【００１６】
ここで、前記打抜き後におけるワークの内径面では、通常打抜き後の打抜き面に潤滑油がない状態になるが、本発明では、前記打抜き後における円筒部材３の内径打抜き面と前記打抜きピン７の外周面との潤滑は、鍛造機内に組込まれた潤滑機構で常時ワークと金型を潤滑している潤滑油と、打抜き前のカップ状部材２の凹部２Ｂ内にたまっている潤滑油を、ワーク内径面と打抜きピン外周面との境界に供給することにより行われる。
【００１７】
すなわち、本発明で使用する打抜きピン７には、図３及び図４に示すように、その打抜き部７Ａと押出し部７Ｂとの間にあって、これらよりわずかに径の小さい逃がし部７Ｃが形成されている。そして、前記打抜きピン７の内部軸方向には縦貫通穴８が、先端部の内部径方向には、一方が前記縦貫通穴８と連通する複数個の横穴９がそれぞれ形成されている。そして、前記横穴９の他方は前記打抜きピン７の逃がし部７Ｃの外周面に開口９Ａしており、前記縦貫通穴８の他方端は前記打抜きピン７の先端面に開口８Ａしている。
【００１８】
したがって、本発明では、上記のように、カップ状部材２の中央余肉部２Ａの打抜き加工時において、鍛造機に組込まれた潤滑機構で供給された潤滑油は前記縦貫通穴８の他方端の前記打抜きピン７先端面の開口８Ａより、一方が前記縦貫通穴８と連通する半径方向の横穴９に流れ込み、そしてこの横穴９の前記逃がし部７Ｃの外周面に形成した開口９Ａから前記打抜きピン７の先端部外周面側へ向かって排出される。
【００１９】
同時に、前記打抜き前のカップ状部材２の凹部２Ｂ内の潤滑油は、前記縦貫通穴８の先端面に開口している開口８Ａから前記横穴９内を通り、前記逃がし部７Ｃの外周面に開口している開口９Ａから打抜きピン７の先端部外周面側へ向かって排出される。したがって、円筒部材３の内径面と打抜きピン７の外周面との境界には、再度潤滑油が供給されることになり、円筒部材３の内径面と打抜きピン７の前記押出し部７Ｂとの潤滑が確保できる。
【００２０】
ここで、前記円筒部材３の内径面と打抜きピン７の前記逃がし部７Ｃとの隙間へ流れる潤滑油の量は、打抜きピン７に形成した前記縦貫通穴８の穴径φｄ2 ，該縦貫通穴８のピン先端面側に開口する開口８Ａの穴径φｄ1 ，前記横穴９の逃がし部７Ｃの外周面に開口する開口９Ａの穴径φｄ3 の寸法をそれぞれ調整することで可能としている。
【００２１】
すなわち、前記開口８Ａの穴径φｄ1 に対して前記縦貫通穴８の穴径φｄ2 を小さくし、前記開口９Ａの穴径φｄ3 を前記開口８Ａの穴径φｄ1 と同等にすれば、当該部位への潤滑油の流量は多くなる。少なくともφｄ3 はφｄ1 ＞φｄ2 ＝φｄ3 の関係を満たすことが必要である。
【００２２】
なお、打抜きピンの従来技術として、実公平５−１９１４３号公報記載のものがあるが、この打抜きピン（打抜きポンチ）は、カップ状部材２の凹部２Ｂ内にある潤滑油を外部へ排出することを目的としたものである。したがって、前記実公平５−１９１４３号公報に開示された打抜きピンを、上記の加工における焼付発生防止をねらい、ワーク内径面における潤滑性を向上させる目的で供するには不充分であり、本発明の打抜きピンにおける潤滑性向上の大きな効果は到底期待できない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、上記のような構成であるから、加工工程数の削減が可能となり、製造コストを低減できる。また、従来の方法では、機械の加工工程数の制約から、切削等の後加工や鍛造機への再供給を必要としていた中空部品の生産を、１回の鍛造機への供給のみで可能とすることができるとゝもに、各工程間の部材の搬送性についても、従来の方法と同等の性能を得ることができる。
【００２４】
また、特に軸受鋼などの難加工材による中空部品の鍛造においても、焼鈍と潤滑処理を省略できるとゝもに、加工工程数を削減することができ、製造コストを大幅に低減することが可能となる、といった諸効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の加工方法の加工工程説明図である。
【図２】  図１の打抜き加工とその後の押出し加工を示す説明図である。
【図３】  本発明に係る打抜きピンの正面図と同図の右側面図である。
【図４】  同打抜きピンの先端部の拡大断面図である。
【図５】  従来の加工方法の加工工程説明図である。
【図６】  打抜き加工（ａ）と円筒押出し加工（ｂ）を夫々示す説明図である。
【図７】  従来の他の加工方法の加工工程説明図である。
【図８】  打ち抜き加工を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ブランク材
２  カップ状部材
２Ａ  中央余肉部
２Ｂ  凹部
３  円筒部材
４  鍔付きリング
７  打抜きピン
７Ａ  打抜き部
７Ｂ  押出し部
７Ｃ  逃がし部
８  縦貫通穴
８Ａ  同開口
９  横穴
９Ａ  同開口
【図１】
0004601023.tif 000002
【図２】
0004601023.tif 000003
【図３】
0004601023.tif 000004
【図４】
0004601023.tif 000005
【図５】
0004601023.tif 000006
【図６】
0004601023.tif 000007
【図７】
0004601023.tif 000008
【図８】
0004601023.tif 000009