(57)【要約】【課題】  加工治具を旋回させることなく、簡単な装置で管材の管端をクロージング加工することができる加工方法を提供する。【解決手段】  管材１を回転させつつ、管端部に成形工具２を圧接させて管端部を加熱する余熱工程と、該余熱工程により加熱した管端部に成形工具２を圧接させて管材の先端部が重なるまで窄める外周成形工程と、該外周成形工程により形成された先端重なり部４を成形工具２により圧接して切り落とす先端切り落とし工程と、切り落とし後の閉塞部を成形工具２により圧接して仕上げる内周成形工程からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材を回転させつつ、管端部に成形工具を圧接させて管端部を加熱する余熱工程と、該余熱工程により加熱した管端部に前記成形工具を圧接させて管端部を窄め先端部が重なるまで窄める外周成形工程と、該外周成形工程により形成された先端重なり部を前記成形工具により圧接して切り落とす先端切り落とし工程と、切り落とし後の閉塞部を前記成形工具により圧接して仕上げる内周成形工程からなることを特徴とする管材の管端クロージング加工方法。
【請求項２】
成形工具を管材の回転軸心線に対して同姿勢を保持しつつ、前記回転軸心線方向であるＸ方向と該Ｘ方向に直交するＺ方向に移動させることにより前記管材の管端部を圧接して成形する請求項１に記載の管材の管端クロージング加工方法。
【請求項３】
成形工具は、水平な底面部と該底面部に続く傾斜面からなる斜面部と該斜面部に続く側面部とを備えてなる請求項２に記載の管材の管端クロージング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管材、特に鋼鉄製の管材の管端クロージング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車など車両用の鋼鉄製パイプ、例えば、スタビライザーのトーションバーの管端のクロージング加工法としては、パイプ材の管端に蓋部材を当接し溶接又はカシメ加工により管端を塞ぐ方法が一般的である。かかる溶接やカシメ加工による方法では、パイプ材の他に蓋部材を用意する必要があることから材料の管理が面倒になり、溶接装置やカシメ加工装置が必要となることなどからコスト高となる。
【０００３】
一方、管材の管端のクロージング加工方法として、特許文献１には、高速回転された加工対象物に加工治具を圧接させるとともに、加工治具を回転（旋回）させることにより加工対象物に対する加工治具の圧接角度を変化させ、これにより加工対象物の端部を閉塞するようにした加工対象物の閉塞方法が開示されている。この加工方法によれば、蓋部材は不要であるが、加工治具を回転（旋回）させる装置が別途必要となり、加工装置が複雑となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−６６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、加工治具を旋回させることなく、簡単な装置で管材の管端をクロージング加工することができる加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による管材の管端クロージング加工方法は、管材を回転させつつ、管端部に成形工具を圧接させて管端部を加熱する余熱工程と、該余熱工程により加熱した管端部に前記成形工具を圧接させて管端部を窄め先端部が重なるまで窄める外周成形工程と、該外周成形工程により形成された先端重なり部を前記成形工具により圧接して切り落とす先端切り落とし工程と、切り落とし後の閉塞部を前記成形工具により圧接して仕上げる内周成形工程からなること、を特徴としている。
ここで、成形工具を管材の回転軸心線に対して同姿勢を保持しつつ、前記回転軸心線方向であるＸ方向と該Ｘ方向に直交するＺ方向に移動させることにより前記管材の管端部を圧接して成形するとよい。
また、成形工具は、水平な底面部と該底面部に続く傾斜面からなる斜面部と該斜面部に続く側面部とを備えてなるものとするとよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による管材の管端クロージング加工方法によれば、管材の管端部を加熱する余熱工程と、管材の先端部が重なるまで窄める外周成形工程と、先端重なり部を切り落とす先端切り落とし工程と、切り落とし後の閉塞部を仕上げる内周成形工程からなるので、管端の中心閉塞部の肉厚を十分に確保しつつクロージング加工することができる。
ここで、成形工具を管材の回転軸心線に対して同姿勢を保持しつつ、前記回転軸心線方向であるＸ方向と該Ｘ方向に直交するＺ方向に移動させることにより前記管材の管端部を圧接して成形するようにすれば、成形工具を回転（旋回）させる装置が不要となり、簡易な設備で加工が可能となる。
成形工具を、水平な底面部と該底面部に続く傾斜面からなる斜面部と該斜面部に続く側面部とを備えてなるものとすれば、前記各工程を円滑に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例による管材のクロージング加工方法の加工工程を示す説明図である。
【図２】成形工具の要部拡大図である。
【図３】加工工程の要部を示す比較説明図である。
【図４】加工後の製品の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。円筒状の管材の端部をクロージング加工する工程を図１に基づいて説明する。図１は、一方の管端のクロージング加工の工程を示したもので、他方の管端のクロージング加工の工程も同様である。加工装置としては、旋盤を用いる。
【００１０】
成形工具２は、図２に示すように、水平な底面部２ａと該底面部２ａに続く傾斜面からなる斜面部２ｂと該斜面部２ｂに続く垂直な側面部２ｃとを備えており、該成形工具２を旋盤の工具台（図示せず）に取り付ける。そして、成形工具２の動きは、姿勢をそのままにして、管材１の回転軸心線方向であるＸ方向と、回転軸心線Ｘと直交するＺ方向（図１，３において上下方向）に移動するのみであり、回転軸心線Ｘに対して回転（旋回）することはない。
【００１１】
管材１を旋盤のチャック３に固定し、回転軸心線Ｘを中心として高速回転させる。そして、成形工具２を待機位置からＺ方向に移動させ管材１の外周端部に圧接して摩擦熱を発生させる。温度が６００〜８００℃程度になるまで発熱させる（余熱工程、図１（ａ））。この余熱工程は、成形工具２の底面部２ａの面接触によって発生する摩擦熱による。
次に、押し込みをかけながら管材１の先端側（右端側）へ成形工具２を移動させる（図１（ｂ））。
次に、成形工具２をＸＺ方向に直線移動させて先端部を窄める（図１（ｃ））。このとき、主に成形工具２の斜面部２ｂが管端部を圧接することになる。さらに、ＸＺ方向に円弧移動させて先端が重なるまで窄める（図１（ｄ））。このとき、主に成形工具２の斜面部２ｂと底面部２ａとで管端部を圧接することになる。この外周成形工程では、管端部を窄めると同時に窄めた管端の外周部が成形されて仕上がる。
ここで、図１（ｃ）（ｄ）の工程（外周成形工程）では、摩擦面側（接触面側）である管端部の外側が伸び易く、内側は伸び難い。このため、先端の重なり部４では、図１（ｄ）、図３（ｂ）に示すように、先端の中心部にへこみ５を生ずる。
この先端のへこみ部５を除去するため、次に、成形工具２の押し込みにより重なった先端部位４を切り落とす（図１（ｅ））。重なり部４を成形工具２の斜面部と底面部との境界部２ｄ及び底面部２ａで押し込む（圧接する）ことにより切断される。
次いで、成形工具２をＸＺ方向に円弧移動させて、切り落とし後の閉塞部を成形工具２で圧接して先端部を成形し、最終的に先端の閉塞部を滑らかな曲面となるように仕上げる（図１（ｆ）（ｇ）（ｈ））。この内周成形工程では、主に成形工具２の斜面部２ｂ及び、斜面部と側面部との境界部２ｅにより圧接して仕上げる。
以上の工程により、管端部のクロージング加工が完了する。
【００１２】
上記の工程において、成形工具２を水平な底面部２ａと斜面部２ｂと側面部２ｃとを備えてなるものとし、また、成形工具２を管材１の回転軸心線Ｘに対して同姿勢を保持しつつ、ＸＺ方向に移動させ管材１の管端部を圧接して成形するようにしたので、各工程を円滑に進めることができる。
より詳しくは、先ず、水平な底面部２ａが管端部に面接触して摩擦熱を発生させ（余熱工程）、次いで、主に斜面部２ｂが管端部に面接触して管端部を窄め、斜面部２ｂと底面部２ａとにより先端部が重なるまで窄め（外周成形工程）、重なった先端部４を斜面部と底面部との境界部２ｄ及び底面部２ａで圧接して切り落とし（先端切り落とし工程）、切り落とし後の閉塞部を斜面部と側面部との境界部２ｅ及び斜面部２ｂにより仕上げる（内周成形工程）、一連の工程を円滑に進めることができる。
【００１３】
完成品の管端部は図４に示すように、管端の閉塞部１ｂの肉厚は管端部の側壁（周壁）１ａの肉厚に比べて若干薄肉となっているが、閉塞部１ｂの肉厚は略均一となっている。
【００１４】
上記工程において、先端部の重なり部４を切り落とす理由を、図３に基づいて説明する。成形工具２で圧接すると、接触面側（外側）の材料は伸ばされるが、非接触面側（内側）の材料は伸ばされ難く、伸ばされた材料同士で閉塞される。このとき、伸ばされていない内側は材料が足らず段差が生ずる（図３（ｂ’））。この状態でさらに圧接すると、段差が残っている状態で閉塞され、閉塞中心部は板厚が薄くなってしまい、厚さが不十分となる（図３（ｃ’））。
これに対し、本実施例では、先端部が重なり合うまで引き伸ばすことにより、内側に段差が生じないようにし、その状態で、重なり部４を成形工具２で圧接することにより、切り落とす（図３（ｂ））。このようにすれば、内側に段差は生じない。この状態とした上で、残された材料を押し込みながら閉塞することにより、閉塞中心部に十分な厚さを確保しつつ仕上げることができる（図３（ｃ））。
【００１５】
成形工具２は、同姿勢を保持しつつ、ＸＺ方向に移動するのみであり、管材１の回転軸心線Ｘに対して回転（旋回）することはない。従って、成形工具２を回転させる装置を別途設ける必要がなく、簡単な装置で加工が可能となる。旋盤を用い、工具台に成形工具２を固定し、成形工具２をＸＺ方向に所定の動きをするように制御するだけでよい。成形工具２のＸＺ方向への制御には、汎用２軸制御装置を用いることができる。
【００１６】
このような成形工具２の材質としては、高硬度を有し、耐熱性、耐磨耗性に優れた超硬合金材、セラミックス材などを用いることができる。
【００１７】
電縫鋼管で、その直径が２０ｍｍ、管端部の肉厚が３ｍｍの円筒管材１を、３０００ｒｐｍで回転させ、超硬合金からなる成形工具２を用いて、上記工程により、管端のクロージング加工を行った。加工時間は１０秒程度であった。電縫鋼管に替えて継目無（シームレス）鋼管を用いることもできる。
なお、図１，３においては、成形工具２のＸＺ方向の円弧移動の半径を管材１の半径に比べて大きくしたものを示したが、円弧移動の半径を適宜変更することにより所望の管端面の形状とすることができる。
【００１８】
かかる加工方法は、車両用部品、例えばスタビライザーのトーションバーなどの鋼鉄製管材の管端のクロージング加工法として好適である。
【符号の説明】
【００１９】
１  管材
１ａ  側壁（周壁）
１ｂ  閉塞部
２  成形工具
２ａ  底面部
２ｂ  斜面部
２ｃ  側面部
２ｄ  底面部と斜面部との境界部
２ｅ  斜面部と側面部との境界部
３  チャック
４  重なり部
５  へこみ
Ｘ  回転軸心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013255929.tif 000005
【図４】
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