(57)【要約】      （修正有）【課題】成形圧力を低減できる据え込み加工方法を提供する。【解決手段】据え込み加工方法は、受けダイ11と、素材１の拡径予定部２を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔23が、基端から先端に貫通して設けられたガイド20と、を用い、受けダイ11の受け部13で素材１の拡径予定部２を受けるともに、素材１の拡径予定部２をガイド20の挿通孔23内に配置する工程と、素材拡径予定部の配置工程の後で、素材１の拡径予定部２を加圧手段30により軸方向に加圧しながらガイド20を素材１の拡径予定部２の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイド20の先端面21aと受けダイ11の受け部13との間に露出する素材１の拡径予定部２を拡径する工程と、を含む。拡径工程では、素材１の拡径予定部２におけるガイド20の先端部21に対応する部位2aを加熱手段40により局部的に加熱した状態で行う。【選択図】図４
2007136472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受け部を有する受けダイと、素材の拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、を用い、
素材の拡径予定部を受けダイの受け部で受けるとともに、素材の拡径予定部をガイドの挿通孔内に配置する工程と、
前記素材拡径予定部の配置工程の後で、素材の拡径予定部を加圧手段により軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を拡径する工程と、
を含む据え込み加工方法であって、
前記拡径工程では、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱手段により局部的に加熱した状態で、拡径を行うことを特徴とする据え込み加工方法。
【請求項２】
加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱した状態で、拡径を行う請求項１記載の据え込み加工方法。
【請求項３】
加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって該ガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱した状態で、拡径を行う請求項１記載の据え込み加工方法。
【請求項４】
ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている請求項２又は３記載の据え込み加工方法。
【請求項５】
前記拡径工程では、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱した状態で、拡径を行う請求項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【請求項６】
前記拡径工程では、ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を第１冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う請求項１〜５のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【請求項７】
素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの受け部から延設されており、
前記素材拡径予定部の配置工程では、素材の拡径予定部を受けダイの受け部で受けるとともに、素材の拡径予定部をガイドの挿通孔内に配置し、更に、受けダイのキャビティ内にガイドの先端部を配置し、
前記拡径工程では、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を、受けダイのキャビティ内において拡径する請求項１〜６のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【請求項８】
前記拡径工程では、受けダイのキャビティの成形面を第２冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う請求項７記載の据え込み加工方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。
【請求項１０】
軸方向両端部にそれぞれ受け部が設けられるとともに、素材の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け部を連通して設けられた受けダイと、素材の非拡径予定部に対して軸方向両側の拡径予定部をそれぞれ座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、を用い、
受けダイの保持孔内に素材の非拡径予定部を配置することにより素材の各拡径予定部を受けダイの対応する受け部で受けるとともに、素材の両拡径予定部をそれぞれガイドの挿通孔内に配置する工程と、
前記素材拡径予定部の配置工程の後で、素材の両拡径予定部をそれぞれ加圧手段により軸方向に加圧しながら、各ガイドを素材の対応する拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を同時にそれぞれ拡径する工程と、
を含む据え込み加工方法であって、
前記拡径工程では、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱手段により局部的に加熱した状態で、拡径を行うことを特徴とする据え込み加工方法。
【請求項１１】
加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱した状態で、拡径を行う請求項１０記載の据え込み加工方法。
【請求項１２】
加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって該ガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱した状態で、拡径を行う請求項１０記載の据え込み加工方法。
【請求項１３】
各ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている請求項１１又は１２記載の据え込み加工方法。
【請求項１４】
前記拡径工程では、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱した状態で、拡径を行う請求項１０〜１３のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【請求項１５】
前記拡径工程では、各ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を第１冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う請求項１０〜１４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【請求項１６】
素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの各受け部から延設されており、
前記素材拡径予定部の配置工程では、受けダイの保持孔内に素材の非拡径予定部を配置することにより素材の各拡径予定部を受けダイの対応する受け部で受けるとともに、素材の両拡径予定部をそれぞれガイドの挿通孔内に配置し、更に、受けダイの両キャビティ内にそれぞれガイドの先端部を配置し、
前記拡径工程では、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を、同時にそれぞれ受けダイの対応するキャビティ内において拡径する請求項１０〜１５のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【請求項１７】
前記拡径工程では、受けダイの各キャビティの成形面を第２冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う請求項１６記載の据え込み加工方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。
【請求項１９】
素材の拡径予定部を受ける受け部を有する受けダイと、
素材の拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
ガイドの挿通孔内に配置された素材の拡径予定部を軸方向に加圧する加圧手段と、
ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
を備え、
ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を拡径するように構成された据え込み加工装置であって、
更に、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を局部的に加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。
【請求項２０】
加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱するように構成されている請求項１９記載の据え込み加工装置。
【請求項２１】
加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによってガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱するように構成されている請求項１９記載の据え込み加工装置。
【請求項２２】
ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている請求項２０又は２１記載の据え込み加工装置。
【請求項２３】
加熱手段は、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱可能なものである請求項１９〜２２のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【請求項２４】
更に、ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を冷却する第１冷却手段を備えている請求項１９〜２３のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【請求項２５】
素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの受け部から延設されており、
ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を、受けダイのキャビティ内において拡径するように構成されている請求項１９〜２４のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【請求項２６】
更に、受けダイのキャビティの成形面を冷却する第２冷却手段を備えている請求項２５記載の据え込み加工装置。
【請求項２７】
軸方向両端部にそれぞれ受け部が設けられるとともに、素材の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け部を連通して設けられた受けダイと、
素材の非拡径予定部に対して軸方向両側の拡径予定部をそれぞれ座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、
各ガイドの挿通孔内に配置された素材の各拡径予定部を軸方向に加圧する２個の加圧手段と、
各ガイドを素材の対応する拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させる２個のガイド駆動手段と、
を備え、
各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を同時にそれぞれ拡径するように構成された据え込み加工装置であって、
更に、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を局部的に加熱する２個の加熱手段を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。
【請求項２８】
各加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱するように構成されている請求項２７記載の据え込み加工装置。
【請求項２９】
各加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって各ガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱するように構成されている請求項２７記載の据え込み加工装置。
【請求項３０】
各ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている請求項２８又は２９記載の据え込み加工装置。
【請求項３１】
各加熱手段は、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱可能なものである請求項２７〜３０のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【請求項３２】
更に、各ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を冷却する第１冷却手段を備えている請求項２７〜３１のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【請求項３３】
素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの各受け部から延設されており、
各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を、同時にそれぞれ受けダイの対応するキャビティ内において拡径するように構成されている請求項２７〜３２のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【請求項３４】
更に、受けダイの各キャビティの成形面を冷却する第２冷却手段を備えている請求項３３記載の据え込み加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両（自動車や鉄道車両等）用アームやピストン等の製品を製作する際に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に据え込み加工では、加工時に棒状の素材が座屈すると、その据え込み加工品は形状不良となり、製品としての価値が損なわれる。そこで、座屈を防止するため、従来、次のような据え込み加工方法が提案されている。
【０００３】
すなわち、棒状の素材の拡径予定部を受けダイの受け部で受けるとともに、素材の拡径予定部をガイドに貫通状に設けられた挿通孔内に軸方向にスライド移動可能に挿通配置して、該拡径予定部を座屈阻止状態に保持する。次いで、素材の拡径予定部を加圧手段のパンチにより軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を拡径する方法である（例えば、特許文献１−４参照）。この据え込み加工方法は、素材の拡径予定部の座屈を防止できるという利点がある。
【特許文献１】特開平９−２５３７８２号公報
【特許文献２】特表平７−５０６７６８号公報
【特許文献３】特開２００５−５９０９７号公報
【特許文献４】特開２００５−１４４５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
而して、上記従来の据え込み加工方法は、次のような難点があった。
【０００５】
すなわち、上記据え込み加工では、加工時に素材の拡径予定部がガイドの挿通孔内をスライド移動する際に、素材の拡径予定部と挿通孔の周面との間に摩擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗は、挿通孔内に配置される素材の拡径予定部の長さが長くなるほど増加する。この摩擦抵抗に打ち勝つため、上記の据え込み加工では、摩擦抵抗力よりも大きな成形圧力でパンチにより拡径予定部を加圧する必要がある。しかしながら、そのような大きな成形圧力で加圧すると、素材の拡径予定部におけるパンチにより加圧される端部がパンチからの成形圧力を受けて挿通孔内で押し潰されることがしばしば生じる。そのようになると、パンチと挿通孔との間の隙間に素材の拡径予定部の材料の一部が侵入し、その結果、成形圧力が増加し、ひいてはパンチが挿通孔内で加圧方向に移動できなくなって加工不能に至ることがあるという難点があった。
【０００６】
また、加圧手段としてパンチ以外のものを使用した場合であっても、大きな成形圧力で加圧すると、素材がガイドの挿通孔内で径方向外側へ膨出し、やはり成形圧力が益々増加する。そのため、加圧手段の駆動源として、極めて大きな成形圧力を発生可能なものを必要とする。その結果、駆動源が大型化されて据え込み加工装置の設置スペースが増大するし、更には、据え込み加工装置の購入コストが高く付くという難点があった。
【０００７】
本発明は、上述した難点を解消するためになされたもので、その目的は、成形圧力を低減できる据え込み加工方法、該加工方法により得られた据え込み加工品、及び前記加工方法に用いられる据え込み加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下の手段を提供する。
【０００９】
［１］  受け部を有する受けダイと、素材の拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた設けられたガイドと、を用い、
素材の拡径予定部を受けダイの受け部で受けるとともに、素材の拡径予定部をガイドの挿通孔内に配置する工程と、
前記素材拡径予定部の配置工程の後で、素材の拡径予定部を加圧手段により軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を拡径する工程と、
を含む据え込み加工方法であって、
前記拡径工程では、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱手段により局部的に加熱した状態で、拡径を行うことを特徴とする据え込み加工方法。
【００１０】
［２］  加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱した状態で、拡径を行う前項１記載の据え込み加工方法。
【００１１】
［３］  加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって該ガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱した状態で、拡径を行う前項１記載の据え込み加工方法。
【００１２】
［４］  ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている前項２又は３記載の据え込み加工方法。
【００１３】
［５］  前記拡径工程では、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱した状態で、拡径を行う前項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【００１４】
［６］  前記拡径工程では、ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を第１冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う前項１〜５のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【００１５】
［７］  素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの受け部から延設されており、
前記素材拡径予定部の配置工程では、素材の拡径予定部を受けダイの受け部で受けるとともに、素材の拡径予定部をガイドの挿通孔内に配置し、更に、受けダイのキャビティ内にガイドの先端部を配置し、
前記拡径工程では、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を、受けダイのキャビティ内において拡径する前項１〜６のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【００１６】
［８］  前記拡径工程では、受けダイのキャビティの成形面を第２冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う前項７記載の据え込み加工方法。
【００１７】
［９］  前項１〜８のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。
【００１８】
［１０］  軸方向両端部にそれぞれ受け部が設けられるとともに、素材の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け部を連通して設けられた受けダイと、素材の非拡径予定部に対して軸方向両側の拡径予定部をそれぞれ座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、を用い、
受けダイの保持孔内に素材の非拡径予定部を配置することにより素材の各拡径予定部を受けダイの対応する受け部で受けるとともに、素材の両拡径予定部をそれぞれガイドの挿通孔内に配置する工程と、
前記素材拡径予定部の配置工程の後で、素材の両拡径予定部をそれぞれ加圧手段により軸方向に加圧しながら、各ガイドを素材の対応する拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を同時にそれぞれ拡径する工程と、
を含む据え込み加工方法であって、
前記拡径工程では、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱手段により局部的に加熱した状態で、拡径を行うことを特徴とする据え込み加工方法。
【００１９】
［１１］  加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱した状態で、拡径を行う前項１０記載の据え込み加工方法。
【００２０】
［１２］  加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
前記拡径工程では、各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって該ガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱した状態で、拡径を行う前項１０記載の据え込み加工方法。
【００２１】
［１３］  各ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている前項１１又は１２記載の据え込み加工方法。
【００２２】
［１４］  前記拡径工程では、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱した状態で、拡径を行う前項１０〜１３のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【００２３】
［１５］  前記拡径工程では、各ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を第１冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う前項１０〜１４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【００２４】
［１６］  素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの各受け部から延設されており、
前記素材拡径予定部の配置工程では、受けダイの保持孔内に素材の非拡径予定部を配置することにより素材の各拡径予定部を受けダイの対応する受け部で受けるとともに、素材の両拡径予定部をそれぞれガイドの挿通孔内に配置し、更に、受けダイの両キャビティ内にそれぞれガイドの先端部を配置し、
前記拡径工程では、各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を、同時にそれぞれ受けダイの対応するキャビティ内において拡径する前項１０〜１５のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
【００２５】
［１７］  前記拡径工程では、受けダイの各キャビティの成形面を第２冷却手段により冷却した状態で、拡径を行う前項１６記載の据え込み加工方法。
【００２６】
［１８］  前項１０〜１７のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。
【００２７】
［１９］  素材の拡径予定部を受ける受け部を有する受けダイと、
素材の拡径予定部を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
ガイドの挿通孔内に配置された素材の拡径予定部を軸方向に加圧する加圧手段と、
ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
を備え、
ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を拡径するように構成された据え込み加工装置であって、
更に、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を局部的に加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。
【００２８】
［２０］  加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱するように構成されている前項１９記載の据え込み加工装置。
【００２９】
［２１］  加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによってガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱するように構成されている前項１９記載の据え込み加工装置。
【００３０】
［２２］  ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている前項２０又は２１記載の据え込み加工装置。
【００３１】
［２３］  加熱手段は、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱可能なものである前項１９〜２２のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【００３２】
［２４］  更に、ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を冷却する第１冷却手段を備えている前項１９〜２３のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【００３３】
［２５］  素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの受け部から延設されており、
ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を、受けダイのキャビティ内において拡径するように構成されている前項１９〜２４のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【００３４】
［２６］  更に、受けダイのキャビティの成形面を冷却する第２冷却手段を備えている前項２５記載の据え込み加工装置。
【００３５】
［２７］  軸方向両端部にそれぞれ受け部が設けられるとともに、素材の非拡径予定部を座屈阻止状態に保持する保持孔が両受け部を連通して設けられた受けダイと、
素材の非拡径予定部に対して軸方向両側の拡径予定部をそれぞれ座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられた２個のガイドと、
各ガイドの挿通孔内に配置された素材の各拡径予定部を軸方向に加圧する２個の加圧手段と、
各ガイドを素材の対応する拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させる２個のガイド駆動手段と、
を備え、
各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を同時にそれぞれ拡径するように構成された据え込み加工装置であって、
更に、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を局部的に加熱する２個の加熱手段を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。
【００３６】
［２８］  各加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を誘導加熱するように構成されている前項２７記載の据え込み加工装置。
【００３７】
［２９］  各加熱手段は、誘導加熱コイルを有する誘導加熱手段であり、
各ガイドの先端部に配置された誘導加熱コイルによって各ガイドの先端部を誘導加熱することにより、素材の各拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱するように構成されている前項２７記載の据え込み加工装置。
【００３８】
［３０］  各ガイドにおける誘導加熱コイルが配置された先端部が、該ガイドの本体に断熱層を介して連結されている前項２８又は２９記載の据え込み加工装置。
【００３９】
［３１］  各加熱手段は、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を半溶融状態に加熱可能なものである前項２７〜３０のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【００４０】
［３２］  更に、各ガイドの先端部よりも基端側の部位における挿通孔の周面を冷却する第１冷却手段を備えている前項２７〜３１のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【００４１】
［３３］  素材の拡径予定部を設計形状に成形するキャビティを有する成形部が、受けダイの各受け部から延設されており、
各ガイドの先端面と受けダイの対応する受け部との間に露出する素材の両拡径予定部を、同時にそれぞれ受けダイの対応するキャビティ内において拡径するように構成されている前項２７〜３２のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
【００４２】
［３４］  更に、受けダイの各キャビティの成形面を冷却する第２冷却手段を備えている前項３３記載の据え込み加工装置。
【発明の効果】
【００４３】
［１］の発明によれば、据え込み加工方法は、素材の拡径予定部を受けダイの受け部で受けるとともに、素材の拡径予定部をガイドの挿通孔内に配置する工程と、素材拡径予定部の配置工程の後で、素材の拡径予定部を加圧手段により軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の拡径予定部の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の拡径予定部を拡径する工程と、を含んでいるので、素材の拡径予定部の座屈を防止できる。
【００４４】
さらに、拡径工程では、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱手段により局部的に加熱することにより、素材の拡径予定部のうち、ガイドの先端部に対応する部位についてのみ変形抵抗が局部的に低下するから、成形圧力を低減できる。
【００４５】
一方、素材の拡径予定部のうち、ガイドの先端部よりも基端側の部位については加熱されていないので変形抵抗は低下しない。そのため、素材がガイドの挿通孔内で径方向外側へ膨出することにより生じる成形圧力の増加を防止できるし、また素材の拡径予定部の材料の一部が加圧手段の加圧部材（例：パンチ）と挿通孔との間の隙間に侵入することにより生じる成形圧力の増加を防止できる。
【００４６】
［２］の発明によれば、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を確実に且つ極めて効率良く加熱できる。
【００４７】
［３］の発明によれば、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を確実に且つ効率良く加熱できる。
【００４８】
［４］の発明によれば、ガイドの先端部の熱がガイドの本体に伝導するのを断熱層により抑制できる。そのため、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部よりも基端側の部位が加熱されるのを確実に抑制できる。
【００４９】
［５］の発明によれば、成形圧力を大幅に低減できる。
【００５０】
［６］の発明によれば、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部よりも基端側の部位が加熱されるのを確実に抑制できる。
【００５１】
［７］の発明によれば、素材の拡径予定部をキャビティ内で拡径する据え込み加工方法、すなわち拘束据え込み加工方法について、上述した効果を奏する。
【００５２】
さらに、素材の拡径予定部におけるガイドの先端部に対応する部位を加熱することにより、拡径予定部の材料のキャビティ内での塑性流動が促進される。その結果、キャビティの形状が複雑な形状である場合であっても、拡径予定部の材料を低い成形圧力でキャビティ内に逐次充填することができるし、また欠肉のない拡径部を形成できる。
【００５３】
［８］の発明によれば、拡径時に、受けダイのキャビティ内において素材の拡径予定部の結晶成長を抑制できる。
【００５４】
［９］の発明によれば、据え込み加工品を製作する際に上述した効果を奏する。
【００５５】
［１０］の発明によれば、上記［１］と同様の効果を奏する。さらに、軸方向両側部に拡径部が形成された据え込み加工品を能率良く製作することができる。
【００５６】
［１１］の発明によれば、上記［２］と同様の効果を奏する。
【００５７】
［１２］の発明によれば、上記［３］と同様の効果を奏する。
【００５８】
［１３］の発明によれば、上記［４］と同様の効果を奏する。
【００５９】
［１４］の発明によれば、上記［５］と同様の効果を奏する。
【００６０】
［１５］の発明によれば、上記［６］と同様の効果を奏する。
【００６１】
［１６］の発明によれば、上記［７］と同様の効果を奏する。
【００６２】
［１７］の発明によれば、上記［８］と同様の効果を奏する。
【００６３】
［１８］の発明によれば、軸方向両側部に拡径部が形成された据え込み加工品の製作する際に、上述した効果を奏する。
【００６４】
［１９］〜［２６］の発明によれば、［１］〜［８］のいずれかの発明に係る据え込み加工方法に好適に用いられる据え込み加工装置を提供できる。
【００６５】
［２７］〜［３４］の発明によれば、［１０］〜［１７］のいずれかの発明に係る据え込み加工方法に好適に用いられる据え込み加工装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
次に、本発明の幾つかの好ましい実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００６７】
図１〜図５は、本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置（10A）及び据え込み加工方法を説明する図である。図３において、（１）は棒状の素材である。
【００６８】
図６において、（5A）は、本第１実施形態の据え込み加工装置（10A）を用いて据え込み加工方法により得られた据え込み加工品である。この据え込み加工品（5A）は、棒状の軸部（７）の軸方向両側部にそれぞれ略紡錘状（又は略楕円球状）の拡径部（６）が一体形成されたものである。軸部（７）は真直である。各拡径部（６）はその周方向において均一に肉厚が増加するように形成されている。
【００６９】
この据え込み加工品（5A）は、所定製品を製作するためのプリフォームとして用いられるものである。したがって、本発明では、据え込み加工装置（10A）はプリフォームの製造装置としても捉えることができるし、また据え込み加工方法はプリフォームの製造方法としても捉えることができる。
【００７０】
本実施形態では、この据え込み加工品（5A）は、例えば、自動車や鉄道車両等の車両用アームを製作するためのプリフォームとして用いられる。そして、この据え込み加工品（5A）の各拡径部（６）は、他の部材と連結される連結部（ブッシュ装着部、ヨーク部等）として後加工で加工される部位である。なお本発明では、この据え込み加工品（5A）は、車両用アームを製作するためのプリフォームであること以外に、例えば、コンプレッサ等に搭載される双頭ピストンを製作するためのプリフォームとして用いられるものであっても良い。
【００７１】
素材（１）は、図３に示すように棒状のものであり、詳述すると真直な中実の丸棒状のものである。素材（１）は金属材からなり、詳述すると、アルミニウム又はアルミニウム合金材からなる。素材（１）の断面形状は円形状であり、素材（１）の直径はその軸方向において一定に設定されている。
【００７２】
この素材（１）の軸方向中間部は非拡径予定部（３）である。また、素材（１）の非拡径予定部（３）に対して軸方向両側の部位、すなわち素材（１）の軸方向両側部は、それぞれ拡径予定部（２）である。そして、素材（１）の非拡径予定部（３）が据え込み加工品（5A）の軸部（７）に対応している。
【００７３】
なお本発明では、素材（１）の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなく、例えば、真鍮、銅（その合金を含む。）、鋼等であっても良いし、プラスチックであっても良い。また、素材（１）の断面形状は円形状であることに限定されるものではなく、例えば、四角形状や六角形状等の多角形状であっても良い。また、素材（１）は、例えば、押出材からなるものであっても良いし、プロペルチ法等で製作された連続鋳造圧延材からなるものであっても良いし、その他の方法で製作されたものであっても良い。
【００７４】
素材（１）の長さは例えば５０〜１０００ｍｍであり、直径は例えば１０〜３０ｍｍ（詳述すると１６ｍｍ等）である。また、据え込み加工品（5A）において、例えば、各拡径部（６）の最大直径は３０〜１００ｍｍ（詳述すると５０ｍｍ等）、拡径部（６）の長さは１０〜１００ｍｍ、軸部（７）の長さは２０〜３００ｍｍ（詳述すると１６０ｍｍ等）である。ただし本発明では、素材（１）の寸法及び据え込み加工品（5A）の各部位の寸法は、上記の寸法であることに限定されるものではない。例えば、車両用アーム等の所望する製品の製作に合わせて本発明の目的が達せられるように素材（１）の寸法及び据え込み加工品（5A）の各部位の寸法は設定することができる。
【００７５】
据え込み加工装置（10A）は、図３に示すように、受けダイ（11）と、２個のガイド（20）（20）と、２個の加熱手段（40）（40）と、２個の加圧手段（30）（30）と、２個のガイド駆動手段（27）（27）とを備える。
【００７６】
受けダイ（11）は、その軸方向両側部にそれぞれ受け部（13）が設けられている。各受け部（13）は、素材（１）の拡径予定部（２）を受けるものであり、詳述すると、素材（１）の各拡径予定部（２）の拡径時に該拡径予定部（２）の材料を受けるものである。
【００７７】
さらに、この受けダイ（11）には、その軸方向に延びた保持孔（12）が両受け部（13）（13）を連通して設けられている。そのため、各受け部（13）には、保持孔（12）の端部開口が形成されている。この保持孔（12）は、素材（１）の非拡径予定部（３）を座屈阻止状態に且つ軸方向移動阻止状態に挿通保持するものである。なお、この保持孔（12）は、素材（１）を受け部（13）に取り付けるための素材取付け孔としても捉えることができる。保持孔（12）の断面形状は、素材（１）の非拡径予定部（３）の断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。また、保持孔（12）の直径は、素材（１）の非拡径予定部（３）の直径と略同寸に設定されている。
【００７８】
さらに、受けダイ（11）は、保持孔（12）を縦断する分割面（図示せず）で複数個（例えば２個）に分割されている。そして、受けダイ（11）の複数個の分割片における保持孔（12）分割溝部の間に素材（１）の非拡径予定部（３）を配置し、次いで複数個の分割片を相互に組み合わせて一体化することにより、保持孔（12）内に素材（１）の非拡径予定部（３）が若干きつく配置される。これにより、素材（１）の各拡径予定部（２）が受けダイ（11）の対応する受け部（13）で受けられるとともに、素材（１）の非拡径予定部（３）が保持孔（12）内で座屈阻止状態に且つ軸方向移動阻止状態に拘束保持される。
【００７９】
２個のガイド（20）（20）は互いに同一構成である。各ガイド（20）には、図２に示すように、素材（１）の対応する拡径予定部（２）を座屈阻止状態に且つ軸方向に挿通保持する挿通孔（23）を有している。この挿通孔（23）はガイド（20）の基端から先端に貫通して設けられている。したがって、図１及び図２に示すように、ガイド（20）の先端面（21a）には、挿通孔（23）の一端開口部からなる素材出口部（23a）が設けられ、一方、ガイド（20）の基端面には、挿通孔（23）の他端開口部からなる素材入口部が設けられている。
【００８０】
この挿通孔（23）は、該挿通孔（23）内に挿通配置された素材（１）の拡径予定部（２）を、ガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の受け部（13）との間の拡径空間（Ｓ）へ案内するためのものである。本第１実施形態では、この拡径空間（Ｓ）は、素材（１）の拡径予定部（２）が自由に拡径可能な空間、即ち自由拡径空間である。
【００８１】
ガイド（20）の挿通孔（23）の断面形状は、素材（１）の拡径予定部（２）の断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。また、挿通孔（23）の直径は素材（１）の拡径予定部（２）の直径と同寸乃至は若干大寸に設定されており、これにより、挿通孔（23）は、該挿通孔（23）内に素材（１）の拡径予定部（２）が座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通配置されるように構成されている。
【００８２】
また、図１及び図２に示すように、ガイド（20）の先端部（21）は、ガイド（20）の先端部（21）よりも基端側の部位に対して小径に形成されている。ここで本実施形態では、ガイド（20）の先端部（21）よりも基端側の部位を「ガイド本体（22）」という。
【００８３】
２個の加熱手段（40）（40）は互いに同一構成である。各加熱手段（40）は、図２に示すように、素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を局部的に加熱するものである。本実施形態では、各加熱手段（40）は、誘導加熱コイル（42）と、該コイル（42）に交流電流（又は交流電圧）を供給する電源部（43）とを有する誘導加熱手段（41）である。また、（44）は、誘導加熱コイル（42）と電源部（43）とを連結するリード線である。
【００８４】
誘導加熱コイル（42）は、ガイド（20）の先端部（21）に挿通孔（23）を取り囲む態様にして配置されている。本実施形態では、誘導加熱コイル（42）はガイド（20）の先端部（21）に埋設されている。
【００８５】
ガイド（20）の先端部（21）は、例えば、セラミック等の、耐熱性を有する硬質の非電導性材料からなるか、あるいは、鋼材等の、耐熱性を有する硬質の電導性材料（例：耐熱性金属材）からなる。一方、ガイド（20）の先端部（21）よりも基端側の部位すなわちガイド本体（22）は、例えば鋼材等の金属材からなる。
【００８６】
この誘導加熱手段（41）では、誘導加熱コイル（42）に電源部（43）によって所定の周波数（高周波や低周波等）の電流（電圧）を供給すると、素材（１）の拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）が局部的に誘導加熱されるように構成されている。さらに、この誘導加熱手段（41）は、誘導加熱コイル（42）への電流供給量等を変更することで、素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を半溶融状態に加熱できるように構成されている。
【００８７】
また、ガイド（20）の先端部（21）にはフランジ部（21b）が一体形成されている。そして、このフランジ部（21b）が断熱層（24）を介してガイド本体（22）の端部に配置されるとともに、この状態でフランジ部（21b）と断熱層（24）とガイド本体（22）とが複数の連結ネジ（25）（25）によって相互に連結一体化されており、これにより、ガイド（20）の先端部（21）がガイド本体（22）に断熱層（24）を介して連結されている。このガイド（20）では、ガイド（20）の先端部（21）の熱は断熱層（24）によってガイド本体（22）に伝導するのが抑制されている。なお、断熱層（24）は、アルミナ板やジルコニア板等からなる。
【００８８】
さらに、この据え込み加工装置（10A）は、各ガイド（20）のガイド本体（22）における挿通孔（23）の周面を冷却する２個の第１冷却手段部（50）（50）を備えている。
【００８９】
両第１冷却手段（50）（50）は互いに同一構成である。各第１冷却手段（50）は、ガイド本体（50）の内部に設けられた１個又は複数の冷却液流通路（51）に冷却水等の冷却液を流通させることにより、ガイド本体（22）における挿通孔（23）の周面を冷却するように構成されている。なお、（52a）は冷却液流通路（51）に冷却液を供給する供給管であり、（52b）は冷却液流通路（51）から冷却液を排出する排出管である。また、矢印（53）は、冷却液の流れ方向を示している。
【００９０】
２個の加圧手段（30）（30）は互いに同一構成である。各加圧手段（30）は、ガイド（20）の挿通孔（23）内に挿通配置された素材（１）の各拡径予定部（２）を軸方向に加圧するものである。この加圧手段（30）は、パンチ（31）と、該パンチ（31）を駆動させるパンチ駆動部（32）とを有している。そして、パンチ（31）をパンチ駆動部（32）によって駆動させることにより、素材（１）の拡径予定部（２）をパンチ（31）で軸方向に加圧するように構成されている。パンチ駆動部（32）の駆動源として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられる。
【００９１】
両ガイド駆動手段（27）（27）は互いに同一構成である。各ガイド駆動手段（27）は、ガイド（20）を素材（１）の対応する拡径予定部（２）の加圧方向とは反対方向に移動させるものである。このガイド駆動手段（27）の駆動源として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられている。
【００９２】
次に、本第１実施形態の据え込み加工装置（10A）を用いた据え込み加工方法を以下に説明する。
【００９３】
まず、図３に示すように、素材（１）の非拡径予定部（３）を受けダイ（11）の保持孔（12）内に挿通配置する。これにより、素材（１）の各拡径予定部（２）が受けダイ（11）の対応する受け部（13）で受けられるとともに、素材（１）の非拡径予定部（３）が保持孔（12）内で座屈阻止状態に且つ軸方向移動阻止状態に保持される。
【００９４】
さらに、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）をそれぞれ対応するガイド（20）の挿通孔（23）内に挿通配置する［素材拡径予定部の配置工程］。これにより、素材（１）の各拡径予定部（２）が挿通孔（23）内で座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持される。
【００９５】
なお、この素材拡径予定部の配置工程では、上述したように素材（１）の非拡径予定部（３）を受けダイ（11）の保持孔（12）内に挿通配置することで素材（１）の拡径予定部（２）を受けダイ（11）の受け部（13）で受けた後で、素材（１）の拡径予定部（２）をガイド（20）の挿通孔（23）内に挿通配置しても良いし、あるいは、素材（１）の拡径予定部（２）をガイド（20）の挿通孔（23）内に挿通配置した後で、素材（１）の非拡径予定部（３）を受けダイ（11）の保持孔（12）内に挿通配置することで素材（１）の拡径予定部（２）を受けダイ（11）の受け部（13）で受けても良い。
【００９６】
さらに、各誘導加熱手段（41）の誘導加熱コイル（42）に電源部（43）によって所定の周波数の電流を供給することにより、素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を所定温度に局部的に誘導加熱した状態にする。
【００９７】
この加熱温度は、素材（１）の所定部位（2a）の変形抵抗が低下するような温度であれば良く、限定されるものではない。好適な加熱温度を具体的に例示すると、次のとおりである。
【００９８】
例えば、素材（１）の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合には、好適な加熱温度の範囲として２００〜５８０℃（特に好ましくは３５０〜５４０℃）などが挙げられ、更に、素材（１）の所定部位（2a）を半溶融状態に加熱する場合には、好適な加熱温度の範囲として５８０〜６２５℃（特に好ましくは６００〜６１５℃）などが挙げられる。ただし本発明では、加熱温度が上記の範囲であることに限定されるものではない。
【００９９】
さらに、各ガイド（20）のガイド本体（22）の冷却液流通路（51）に常温の冷却水等の冷却液を流通させることにより、ガイド本体（22）における挿通孔（23）の周面を冷却した状態にする。これにより、素材（１）の拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）よりも基端側の部位（2b）が、挿通孔（23）の周面との接触により所定温度に局部的に冷却される。
【０１００】
この場合、好適な冷却温度の範囲としては、例えば３０〜８５℃（特に好ましくは４０〜６０℃）などが挙げられる。ただし本発明では、冷却温度が上記の範囲であることに限定されるものではない。
【０１０１】
次いで、このような状態を維持したままで、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）をそれぞれ対応する加圧手段（30）のパンチ（31）により軸方向に同時に加圧しながら、各ガイド（20）をガイド駆動手段（27）によって素材（１）の対応する拡径予定部（２）の加圧方向とは反対方向に移動させる。これにより、図４に示すように、各ガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の対応する受け部（13）との間に露出する素材（１）の両拡径予定部（２）（２）を、同時にそれぞれガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の受け部（13）との間の拡径空間（Ｓ）において拡径する［拡径工程］。なお本第１実施形態では、拡径空間（Ｓ）は上述したように自由拡径空間である。
【０１０２】
なお、ガイド（20）の移動速度及びパンチ（31）による素材（１）の拡径予定部（２）の加圧速度は、素材（１）の拡径予定部（２）の拡径設計形状に応じて設定されるものである。また、これらの速度は、一定であっても良いし、変動するものであって良い。
【０１０３】
そして、図５に示すように、素材（１）の各拡径予定部（２）が設計形状に形成されたとき、ガイド（20）の移動及びパンチ（31）による加圧を停止する。
【０１０４】
次いで、素材（１）を受けダイ（11）から取り出すことにより、図６に示した所望する据え込み加工品（5A）が得られる。
【０１０５】
こうして得られた据え込み加工品（5A）をプリフォームとし、必要に応じて、その拡径部（６）を後工程において加工する。
【０１０６】
この据え込み加工方法では、パンチ（31）による素材（１）の拡径予定部（２）の加圧開始時、すなわち素材（１）の拡径予定部（２）の拡径開始時では、ガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の受け部（13）との間に露出する素材（１）の拡径予定部（２）の長さは、該拡径予定部（２）の座屈限界長さ以下（好ましくは座屈限界長さ未満）に設定されている。
【０１０７】
また、この据え込み加工方法では、パンチ（31）による素材（１）の拡径予定部（２）の加圧開始時からガイド（20）の移動開始時までの間に、タイムラグを設定しても良い。こうすることにより、拡径初期時に拡径予定部（２）の断面積が増大するので、座屈を更に確実に防止できる。
【０１０８】
而して、上記第１実施形態の据え込み加工方法は、次の効果を奏する。
【０１０９】
すなわち、この据え込み加工方法は、素材（１）の拡径予定部（２）を受けダイ（11）の受け部（13）で受けるとともに、素材（１）の拡径予定部（２）をガイド（20）の挿通孔（23）内に配置する工程と、この配置工程の後で、素材（１）の拡径予定部（２）を加圧手段（30）により軸方向に加圧しながら、ガイド（20）を素材（１）の拡径予定部（２）の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の受け部（13）との間に露出する素材（１）の拡径予定部（２）を拡径する工程と、を含んでいる。したがって、素材（１）の拡径予定部（２）の座屈を防止できる。
【０１１０】
なお本第１実施形態では、素材（１）の拡径予定部（２）はガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の受け部（13）との間の自由拡径空間（Ｓ）において拡径されることから、本第１実施形態の据え込み加工方法及び据え込み加工装置（10A）は、詳述すると、それぞれ自由据え込み加工方法及び自由据え込み加工装置の範疇に入る。
【０１１１】
さらに、拡径工程では、素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を加熱手段（40）によって局部的に加熱することにより、素材（１）の拡径予定部（２）のうち、ガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）についてのみ変形抵抗が局部的に低下するから、成形圧力を低減できる。
【０１１２】
一方、素材（１）の拡径予定部（２）のうち、ガイド（20）の先端部（21）よりも基端側の部位（2b）については加熱されていないので変形抵抗は低下しない。そのため、素材（１）の拡径予定部（２）の端部は硬いままでありパンチ（31）からの成形圧力を受けても押し潰され難くなっている。そのため、拡径予定部（２）の材料の一部がパンチ（31）とガイド（20）の挿通孔（23）との間の隙間に侵入することにより生じる成形圧力の増加を防止できるし、ひいては加工不能を防止できる。また、素材（１）の拡径予定部（２）がガイド（20）の挿通孔（23）内で径方向外側へ膨出することにより生じる成形圧力の増加についても防止できる。したがって、ガイド（20）の挿通孔（23）内に挿通配置される素材（１）の拡径予定部（２）の長さが短い場合はもとより長い場合であっても、成形圧力を確実に低減できる。
【０１１３】
さらに、加熱手段（40）は、誘導加熱コイル（42）を有する誘導加熱手段（41）であり、各ガイド（20）の先端部（21）に配置された誘導加熱コイル（42）によって素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を誘導加熱するので、素材（１）の拡径予定部（２）の所定部位（2a）を確実に且つ極めて効率良く加熱できる。
【０１１４】
さらに、加熱温度を上昇させて素材（１）の拡径予定部（２）の所定部位（2a）を半溶融状態に加熱した場合には、成形圧力を大幅に低減できる。なお、この場合の据え込み加工は、チクソ成形の範疇に入ることになる。
【０１１５】
さらに、各ガイド（20）の先端部（21）がガイド本体（22）に断熱層（24）を介して連結されているので、ガイド（20）の先端部（21）の熱がガイド本体（22）に伝導するのを断熱層（24）によって抑制できる。そのため、素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）よりも基端側の部位（2b）が加熱されるのを確実に抑制できる。
【０１１６】
その上、拡径工程では、ガイド（20）のガイド本体（22）における挿通孔（23）の周面を第１冷却手段（50）により冷却した状態で、拡径を行うので、素材（１）の拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）よりも基端側の部位（2b）が加熱されるのを更に確実に防止できる。
【０１１７】
さらに、拡径工程では、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）を同時にそれぞれ拡径するので、軸方向両側部にそれぞれ拡径部（６）（６）が形成された据え込み加工品（5A）を能率良く製作することができる。
【０１１８】
図７〜図９は、本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置及び据え込み加工方法を説明する図である。
【０１１９】
図１０において、（5B）は、本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）を用いて加工された据え込み加工品である。この据え込み加工品（5B）は、棒状の軸部（７）の軸方向両側部にそれぞれ略六角板状の拡径部（６）が形成されたものである。各拡径部（６）は、他の部材と連結される連結部（ブッシュ装着部等）として後加工で加工される部位である。この後加工としては、例えば、ブッシュ装着用保持孔を拡径部（６）に開けるための孔開け加工が挙げられる。なお本発明では、拡径部（６）の形状は略六角板状等の多角板状であることに限定されるものではなく、その他に例えば、円板状であっても良いし、円柱状であっても良い。
【０１２０】
次に、本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）の構成について、上記第１実施形態の据え込み加工装置（10A）の構成とは相違する点を中心に以下に説明する。
【０１２１】
本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）では、図７に示すように、素材（１）の各拡径予定部（２）を設計形状に成形する閉塞状キャビティ（15）を有する成形部（14）が、受けダイ（11）の各受け部（13）から一体に軸方向端側に延設されている。これにより、各受け部（13）はキャビティ（15）の成形面の一部をなしている。そして、受けダイ（11）に保持孔（12）が両受け部（13）（13）を連通して換言すると両キャビティ（15）（15）を連通して設けられている。
【０１２２】
さらに、この据え込み加工装置（10B）は、各ガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の対応する受け部（13）との間に露出する素材（１）の両拡径予定部（２）（２）を、同時にそれぞれ受けダイ（11）の対応するキャビティ（15）内において拡径するように構成されている。したがって、本第２実施形態の据え込み加工方法及び据え込み加工装置（10B）は、詳述すると、それぞれ拘束据え込み加工方法及び据え込み加工装置の範疇に入している。さらに、キャビティ（15）は、素材（１）の拡径予定部（２）が拡径される拡径空間（Ｓ）に対応している。
【０１２３】
さらに、この据え込み加工装置（10B）は、受けダイ（11）の各キャビティ（15）の成形面を冷却する少なくとも１個（本実施形態では２個）の第２冷却手段（55）（55）を備えている。各第２冷却手段（55）は、受けダイ（11）の両成形部（14）（14）に跨るように受けダイ（11）の左右両側部に装着された冷却ジャケット（56）を有している。そして、この冷却ジャケット（56）に冷却水等の冷却液を供給することにより、受けダイ（11）の各キャビティ（15）の成形面を冷却するように構成されている。なお矢印（57）は、冷却液の流れ方向を示している。
【０１２４】
さらに、この受けダイ（11）の各成形部（14）の軸方向端部には、各キャビティ（15）内にガイド（20）の先端部（21）を挿入するための挿入孔（16）が設けられている。
【０１２５】
本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）の他の構成は、上記第１実施形態の据え込み加工装置（10A）と同じである。
【０１２６】
次に、第２実施形態の据え込み加工装置（10B）を用いた据え込み加工方法について、上記第１実施形態の据え込み加工方法とは相違する点を中心に以下に説明する。
【０１２７】
本第２実施形態では、まず、図７に示すように、受けダイ（11）の保持孔（12）内に素材（１）の非拡径予定部（３）を配置する。これにより、素材（１）の各拡径予定部（２）が受けダイ（11）の対応する受け部（13）で受けられる。さらに、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）をそれぞれガイド（20）の挿通孔（23）内に配置するととに、受けダイ（11）の両キャビティ（15）（15）内にそれぞれガイド（20）の先端部（21）を挿入孔（16）を通じて挿入配置する［素材拡径予定部の配置工程］。
【０１２８】
さらに、各誘導加熱手段（41）の誘導加熱コイル（42）に電源部（43）によって所定の周波数の電流を供給することにより、素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2b）を所定温度に誘導加熱した状態にする。
【０１２９】
さらに、各ガイド（20）のガイド本体（22）の冷却液流通路（51）に常温の冷却水等の冷却液を流通させることにより、ガイド本体（22）における挿通孔（23）の周面を冷却した状態にする。
【０１３０】
さらに、第２冷却手段（55）の冷却ジャケット（56）に常温の冷却水等の冷却液を供給することにより、受けダイ（11）の各キャビティ（15）の成形面を所定温度に冷却した状態にする。
【０１３１】
この場合、好適な冷却温度の範囲としては、例えば３０〜８０℃（特に好ましくは３０〜６０℃）などが挙げられる。ただし本発明では、冷却温度がこの範囲であることに限定されるものではない。
【０１３２】
次いで、このような状態を維持したままで、素材（１）の両拡径予定部（２）（２）をそれぞれ対応する加圧手段（30）のパンチ（31）により軸方向に同時に加圧しながら、各ガイド（20）をガイド駆動手段（27）によって素材（１）の対応する拡径予定部（２）の加圧方向とは反対方向に移動させる。これにより、図８に示すように、各ガイド（20）の先端面（21a）と受けダイ（11）の対応する受け部（13）との間に露出する素材（１）の両拡径予定部（２）（２）を、同時にそれぞれ受けダイ（11）の対応するキャビティ（15）内において拡径する［拡径工程］。
【０１３３】
この拡径工程では、素材（１）の各拡径予定部（２）を軸方向に加圧しながらガイド（20）を加圧方向とは反対方向に移動させることに伴い、図８に示すように素材（１）の各拡径予定部（２）の材料は受けダイ（11）のキャビティ（15）内に逐次充填されていく。
【０１３４】
そして、図９に示すように、素材（１）の各拡径予定部（２）の材料が受けダイ（11）のキャビティ（15）内の全部に充填されることで、各拡径予定部（２）が設計形状に形成されたとき、ガイド（20）の移動及びパンチ（31）による加圧を停止する。
【０１３５】
次いで、素材（１）を受けダイ（11）から取り出すことにより、図１０に示した所望する据え込み加工品（5B）が得られる。
【０１３６】
こうして得られた据え込み加工品（5B）をプリフォームとし、必要に応じて、その拡径部（６）を後工程において加工する。
【０１３７】
而して、上記第２実施形態の据え込み加工方法は、上記第１実施形態の据え込み加工方法による効果に加えて更に次の効果を奏する。
【０１３８】
すなわち、拡径工程では、第２冷却手段（55）の冷却ジャケット（56）により受けダイ（11）の各キャビティ（15）の成形面を冷却した状態で、拡径が行われるので、受けダイ（11）の各キャビティ（15）内において素材（１）の拡径予定部（２）の結晶成長を抑制できる。
【０１３９】
さらに、素材（１）の拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を加熱することにより、拡径予定部（２）の材料のキャビティ（15）内での塑性流動が促進される。その結果、キャビティ（15）の形状が複雑な形状である場合であっても、拡径予定部（２）の材料を低い成形圧力でキャビティ（15）内に逐次充填することができるし、また欠肉のない拡径部（６）を形成できる。
【０１４０】
なお、上記第１及び第２実施形態では、いずれも、各誘導加熱コイル（42）によって素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を直接的に誘導加熱するものである。しかるに本発明では、各誘導加熱コイル（42）によってガイド（20）の先端部（21）を誘導加熱し、これにより、素材（１）の各拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を、ガイド（20）の先端部（21）を介して加熱しても良い。この場合には、素材（１）の拡径予定部（２）の所定部位（2a）を確実に且つ効率良く加熱できる。またこの場合には、ガイド（20）の先端部（21）は、例えば、鋼材等の、耐熱性を有する硬質の電導性材料（例：耐熱性金属材）からなることが望ましい。
【０１４１】
以上で本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に示すものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。
【０１４２】
例えば、上記実施形態では、受けダイ（11）の保持孔（12）内に素材（１）の非拡径予定部（３）を配置することにより、素材（１）の拡径予定部（２）を受けダイ（11）の受け部（13）で受けている。しかるに本発明では、素材（１）には非拡径予定部（３）が存在しておらず、すなわち素材（１）の全部が拡径予定部（２）である場合には、受けダイ（11）に保持孔（12）を設けないで、次のようにして素材（１）の拡径予定部（２）を受け部（13）で受けても良い。すなわち、受けダイ（11）の受け部（13）に、該受け部（13）に対して素材（１）が略垂直に配置されるように素材（１）の端部を当接（好ましくは圧接）させることにより、素材（１）の拡径予定部（２）を受けダイ（11）の受け部（13）で受けるようにしても良い。
【０１４３】
また、本実施形態では、加熱手段（40）は誘導加熱コイル（42）を有する誘導加熱手段（41）であるが、本発明では、加熱手段（40）は誘導加熱手段（41）であることに限定されるものではなく、その他の手段として、例えば、ガイド（20）の先端部（21）だけを通電加熱する通電加熱手段であっても良い。この場合には、素材（１）の拡径予定部（２）の所定部位（2a）はガイド（20）の先端部（21）を介して加熱されることになる。
【０１４４】
また、上記実施形態では、加圧手段（30）はパンチ（31）を有するものであるが、本発明では、加圧手段（30）はパンチ（31）を有するものに限定されるものではなく、例えば、素材（１）を把持する把持部を有するとともに、素材（１）を把持部で把持した状態で、素材（１）の拡径予定部（２）が軸方向に加圧されるように把持部を移動させるように構成されたものであっても良いし、その他の手段であっても良い。
【０１４５】
また、上記実施形態では、素材（１）の拡径予定部（２）は二箇所であるが、本発明では、素材（１）の拡径予定部（２）は、素材（１）の軸方向一側部又は軸方向中間部などの一箇所だけであっても良い。この場合には、受けダイ（11）の受け部（13）やキャビティ（15）の個数は一個で良い。
【０１４６】
また、本発明では、拡径工程において素材（１）の拡径予定部（２）の一部をガイド（20）の挿通孔（23）内に残存させた状態で、拡径を終了しても良いし、本実施形態で示すように拡径予定部（２）の全部をガイド（20）の挿通孔（23）内から拡径空間（Ｓ）へ押し出した直後に拡径を終了しても良い。
【０１４７】
もとより、本発明に係る据え込み加工方法及び据え込み加工装置は、車両用アームを製作するためのプリフォームを製作するために用いられるものに限定されるものではなく、様々な工業製品用プリフォームを製作するために用いられ、例えば、シャフト用プリフォーム、フレーム用プリフォーム、コンロッド用プリフォーム、コンプレッサの単頭ピストン又は双頭ピストン用コンフォームを製作するために用いられるものであっても良いし、更に、円板状等に形成された鍛造用素材を製作するために用いられるものであっても良い。
【実施例】
【０１４８】
次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。
【０１４９】
［実施例１］及び［比較例１及び２］
直径１２ｍｍのアルミニウム合金（材質：Ａ６０６１）からなる棒状の素材（１）を準備した。そして、上記第１実施形態の据え込み加工装置（10A）及び据え込み加工方法により、表１に示した加工条件で素材（１）の拡径予定部（２）について拡径を行った。そして、その際に要した成形圧力を調べた。その結果を表１に示す。
【０１５０】
この場合において、表１に示すように、実施例１では素材（１）の拡径予定部（２）の長さは２００ｍｍであり、比較例１及び２ではその長さはそれぞれ１５０ｍｍ及び２００ｍｍである。
【０１５１】
【表１】
2007136472.tif 000003
【０１５２】
なお、表１の「加熱態様」欄において、「局部加熱」とは、素材（１）の拡径予定部（２）におけるガイド（20）の先端部（21）に対応する部位（2a）を誘導加熱コイル（42）により局部的に誘導加熱したことを示す。「全体加熱」とは、素材（１）の全体を加熱炉により所定温度に加熱し、その後、該素材（１）を迅速に据え込み加工装置にセットして拡径を行ったことを示す。
【０１５３】
また、「冷却の有無」とは、ガイド本体（22）における挿通孔（23）の周面を第１冷却手段（50）により冷却したか否かを示す。なおこの冷却では、冷却液として常温の水を用いた。また冷却温度は４０℃である。
【０１５４】
表１に示すように、比較例１では、素材（１）の拡径予定部（２）の長さが１５０ｍｍであり、この場合には、成形圧力が７．１×１０8Ｐａであり、非常に高かった。また、比較例２では、素材（１）の拡径予定部（２）の長さが２００ｍｍであり、この場合には、加工途中で成形圧力がパンチ駆動部（32）の最大駆動能力を超えてしまった結果、加工不能に至った。その原因は次のとおりである。すなわち、パンチ（31）で素材（１）の拡径予定部（２）を加圧することにより、素材（１）の拡径予定部（２）におけるパンチ（31）により加圧される端部が、パンチ（31）からの成形圧力を受けてガイド（20）の挿通孔（23）内で押し潰される。さらに、素材（１）の全体が加熱されているので、その拡径予定部（２）の端部は変形抵抗が低下している。そのため、拡径予定部（２）の端部は益々押し潰され易くなっている。これにより、拡径予定部（２）の材料の一部がパンチ（31）と挿通孔（23）との間の隙間に多量に侵入し、その結果、成形圧力が増加してパンチ駆動部（32）の最大駆動能力を超えたことが原因である。
【０１５５】
これに対して、実施例１では、素材（１）の拡径予定部（２）の長さが比較例２と同じく２００ｍｍであるが、この場合には、成形圧力は８．０×１０7Ｐａであった。したがって、成形圧力を大幅に低減できることを確認し得た。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明は、車両（自動車や鉄道車両等）用アームやピストン等の製品を製作する際に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置のガイドの斜視図である。
【図２】同ガイドをその挿通孔内に素材の拡径予定部を配置した状態で示す断面図である。
【図３】素材の拡径予定部を拡径する前の状態における同据え込み加工装置の断面図である。
【図４】素材の拡径予定部を拡径する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。
【図５】素材の拡径予定部を拡径した後の状態における同据え込み加工装置の断面図である。
【図６】同据え込み加工装置を用いて加工された据え込み加工品の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置を説明する図で、素材の拡径予定部を拡径する前の状態における据え込み加工装置の断面図である。
【図８】素材の拡径予定部を拡径する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。
【図９】素材の拡径予定部を拡径した後の状態における同据え込み加工装置の断面図である。
【図１０】同据え込み加工装置を用いて加工された据え込み加工品の斜視図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１…素材
２…拡径予定部
３…非拡径予定部
5A、5B…据え込み加工品
６…拡径部
10A、10B…据え込み加工装置
11…受けダイ
12…保持孔
13…受け部
14…成形部
15…キャビティ
20…ガイド
21…ガイドの先端部
22…ガイド本体
23…挿通孔
23a…素材出口部
24…断熱層
27…ガイド駆動手段
30…加圧手段
31…パンチ
32…パンチ駆動部
40…加熱手段
41…誘導加熱手段
42…誘導加熱コイル
43…電源部
50…第１冷却手段
51…冷却液流通路
55…第２冷却手段
56…冷却ジャケット
Ｓ…拡径空間
【図１】
2007136472.tif 000004
【図２】
2007136472.tif 000005
【図３】
2007136472.tif 000006
【図４】
2007136472.tif 000007
【図５】
2007136472.tif 000008
【図６】
2007136472.tif 000009
【図７】
2007136472.tif 000010
【図８】
2007136472.tif 000011
【図９】
2007136472.tif 000012
【図１０】
2007136472.tif 000013