(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のワークピースを軸線に沿って縮める方向に加圧し、前記軸線と交差する方向に交番負荷を加えて前記ワークピースの任意の部位を肥大させる際に、前記ワークピースの一端部を保持する軸肥大加工用スリーブであって、
前記ワークピースが挿入される穴部と、
該穴部の任意の断面における少なくとも一部の内周面に前記穴部の開口端から距離を存して形成され、前記穴部内に挿入される前記ワークピースの前記一端部の外径よりも内側に位置付けられ且つ前記穴部の内周方向に沿って一定間隔で断続的に配置された複数の縮径部と
を含む軸肥大用加工スリーブと、
前記軸肥大加工用スリーブに対して前記ワークピースが配置されるべき基準線に沿って離間し、前記ワークピースの他端部を保持し且つ前記ワークピースを押圧する底を有した保持スリーブと、
前記保持スリーブに接続され、前記保持スリーブを前記基準線に沿って前記軸肥大加工用スリーブに向けて移動させて、前記軸肥大加工用スリーブと前記保持スリーブとの間で前記ワークピースを加圧する加圧手段と、
前記軸肥大加工用スリーブに接続され、前記軸肥大加工用スリーブを介して前記ワークピースの軸線と交差する方向の交番負荷を前記ワークピースに加える負荷供給手段と
を具備した軸肥大加工装置を用いる軸肥大加工方法において、
前記保持スリーブに前記ワークピースの他端部を挿入して保持し、
前記加圧手段により前記保持スリーブを前記基準線に沿って移動させて前記ワークピースの前記一端部を前記軸肥大加工用スリーブの前記穴部内に挿入し、
前記穴部内において前記縮径部に前記ワークピースの前記一端部を押し当ててさらに挿入する際、前記負荷供給手段を用いて前記ワークピースに前記交番負荷を加えることで、前記ワークピースの前記一端部に前記縮径部と補完形状をなした被加工端部を形成するとともに、前記軸肥大加工用スリーブと前記保持スリーブとの間に肥大部を形成することを特徴とする軸肥大加工方法。
【請求項２】
前記ワークピースは、中空の円筒形状からなるパイプであることを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸肥大させるべき棒状のワークピースの両端を保持する軸肥大加工装置を用いて、ワークピースを軸肥大させる軸肥大加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸肥大加工機が特許文献１に記載されている。この軸肥大加工機によって、肥大部を有する棒状のワークピースを得ることができる。肥大部は、ワークピースに一体に形成されるので、種々の軸部品の製造に大変便利である。この肥大部を有するワークピースに対し、端部を加工したいという要求がある。この端部加工を肥大部形成とともに行うことができれば便利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２００６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、棒状のワークピースに対して軸肥大加工を施して肥大部を形成すると同時に、ワークピースの端部に対しても加工することができる軸肥大加工装置を用いた軸肥大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】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明の軸肥大加工方法で用いる軸肥大加工装置は、金属製のワークピースを軸線に沿って縮める方向に加圧し、前記軸線と交差する方向に交番負荷を加えて前記ワークピースの任意の部位を肥大させる際に、前記ワークピースの端部を保持する軸肥大加工用スリーブを備え、該軸肥大加工用スリーブは、前記ワークピースが挿入される穴部と、該穴部の任意の断面における少なくとも一部の内周面に前記穴部の開口端から距離を存して形成され、前記穴部内に挿入された前記ワークピースの外径よりも内側に位置付けられる一又は複数の縮径部とを含む。
【０００６】
前記縮径部は、前記穴部の内周方向に沿って一定間隔で断続的に配置されている。
【０００７】
更に、軸肥大加工装置は、前記軸肥大加工用スリーブに加えて、前記軸肥大加工用スリーブに対して前記ワークピースが配置されるべき基準線に沿って離間し、前記ワークピースの他端部を保持し且つ前記ワークピースを押圧する底を有した保持スリーブと、該保持スリーブに接続され、前記保持スリーブを前記基準線に沿って前記軸肥大加工用スリーブに向けて移動させて、前記軸肥大加工用スリーブと前記保持スリーブとの間で前記ワークピースを加圧する加圧手段と、前記軸肥大加工用スリーブに接続され、前記軸肥大加工用スリーブを介して前記ワークピースの軸線と交差する方向の交番負荷を前記ワークピースに加える負荷供給手段とを備えている。
【０００８】
上述の軸肥大加工装置を用いた軸肥大加工方法は、前記保持スリーブに前記ワークピースの他端部を挿入して保持し、前記加圧手段により前記保持スリーブを前記基準線に沿って移動させて前記ワークピースの前記一端部を前記軸肥大加工用スリーブの前記穴部内に挿入し、前記穴部内において前記縮径部に前記ワークピースを押し当ててさらに挿入する際、前記交番負荷を加えことで、前記ワークピースの一端部に前記縮径部と補完形状をなした被加工端部を形成するとともに、前記軸肥大加工用スリーブと前記保持スリーブとの間に肥大部を形成することを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
好ましくは、前記ワークピースは、中空の円筒形状からなるパイプである（請求項２）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、穴部の任意の断面における少なくとも一部に、穴部内に挿入されたワークピースの外径よりも内側に形成されている縮径部が形成されているため、この縮径部を用いてワークピース端部の加工を行うことができる。具体的には、ワークピースが穴部内に挿入されることでワークピースの端面が縮径部に突き当たり、さらに押し込まれることで縮径部がワークピースの長手方向に沿って相対的に移動する。このため、縮径部によりワークピース端部の加工が可能となる。縮径部を穴部の内周面の周方向に沿って全域に形成すれば、ワークピース端部を縮径するような絞り加工ができる。一部に形成すれば、ワークピース端部の長手方向に沿って縮径部の軌跡を形成することができる。すなわち、縮径部が形成された穴部の断面形状と同形状の外形をワークピースの端部に形成することができる。このようなスリーブを軸肥大加工用のスリーブとして用いることにより、ワークピースに対して軸肥大加工を施して肥大部を形成すると同時に、ワークピースの端部に対しても加工することができ、加工工数の減少を実現できる。
【００１１】
また、縮径部を穴部の内周方向に沿って一定間隔で断続的に形成すれば、ワークピース端部にスプライン形状を形成することができる。これを軸肥大加工用のスリーブに形成することで、効率よく迅速に加工できる。
【００１２】
特に、発明者等は中空の円筒形状からなるパイプをワークピースとして軸肥大加工と同時にスプライン加工を行うことを実際に確認している。パイプの軸心にマンドレル（ピン）を挿入することなく肥大部とスプライン形状を同時に形成できることは、大変有用である。すなわち、本発明ではパイプは外側のみを保持される。なお、マンドレルを使用しても当然に本発明は実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】軸肥大加工用スリーブで代表して示す軸肥大加工装置を用いて本発明の軸肥大加工方法を順番に説明するための概略図である。
【図２】軸肥大加工用スリーブで代表して示す軸肥大加工装置を用いて本発明に係る軸肥大加工方法を順番に説明するための概略図である。
【図３】軸肥大加工用スリーブで代表して示す軸肥大加工装置を用いて本発明に係る軸肥大加工方法を順番に説明するための概略図である。
【図４】軸肥大加工用スリーブの断面図である。
【図５】本発明の軸肥大加工方法で形成された肥大部を有するワークピースの概略側面図である。
【図６】本発明の軸肥大加工方法で用いる軸肥大加工装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すように、本発明の軸肥大加工方法で用いる軸肥大加工装置の軸肥大加工用スリーブ１は、金属棒材のワークピース２を軸線に沿って縮める方向に加圧し、軸線と交差する方向にエネルギ（交番負荷）を加えてワークピース２の任意の部位を肥大させる際、すなわちワークピース２に肥大部３（図３参照）を形成する際に、ワークピース２の端部を保持するためのものである。ワークピース２の一方の端部は軸肥大加工用スリーブ１に保持される。ワークピース２の他方の端部は略円筒形状からなる保持スリーブ４に保持される。これらスリーブ１、４はそれぞれホルダ１２ａ、１２ｂに固定される。
【００１５】
ワークピース２の保持を具体的に説明すると、スリーブ１、４には穴部５a、５ｂが形成されている。ワークピース２の他端が保持スリーブ４の穴部５ｂに挿入されて保持された状態（図１の状態）で、ホルダ１２ｂを対向配置されたホルダ１２ａ方向に移動させ、ワークピース２の一端を穴部５ａ内に挿入して保持する（図２の状態）。そして、通常の軸肥大加工を行い、ワークピース２に肥大部を形成する（図３の状態）。
【００１６】
ここで、穴部５ａの任意の断面における少なくとも一部の内周面には、穴部５ａ内に挿入されたワークピース２の外径よりも内側に形成されている縮径部１３が形成されている。この例における縮径部１３は、図４に示すように、穴部５ａの内周方向に沿って一定間隔で断続的に形成されている。
【００１７】
このような縮径部１３を有する穴部５ａにワークピース２を挿入することで、縮径部１３を用いてワークピース２端部の加工を行うことができる。具体的には、ワークピース２が穴部５ａ内に挿入されることでワークピース２の端面が縮径部１３に突き当たり、さらに押し込まれることで縮径部１３がワークピース２の長手方向に沿って相対的に移動する。このため、縮径部１３によりワークピース２端部の加工が可能となる。図４のように、縮径部１３を穴部５ａの内周方向に沿って一定間隔で断続的に形成すれば、ワークピース２端部にスプライン形状７（被加工端部）を形成することができる。このようなスリーブ１を軸肥大加工用のスリーブ１として用いることにより、ワークピース２に対して軸肥大加工を施して肥大部３を形成すると同時に、ワークピース２の端部に対しても加工することができ、加工工数の減少を実現できる。
【００１８】
なお、縮径部１３を穴部５ａの内周面の周方向に沿って全域に形成すれば、ワークピース２端部を縮径するような絞り加工ができる。一部に形成すれば、ワークピース２端部の長手方向に沿って縮径部１３の軌跡を形成することができる。すなわち、縮径部１３が形成された穴部５ａの断面形状と同形状の外形をワークピース２の端部に形成することができる。上記のような絞り加工を形成するための縮径部１３を複数組み合わせて使用すれば、ワークピース2の端部の外形を所望の形状に形成しつつ、スプライン加工も施すことができる。例えば、穴部５ａの入口側の全周をワークピース２の径よりも小さくして第１の縮径部とし、この第１の縮径部の奥に、第１の縮径部よりも内側に位置する図４で示したような縮径部１３を第２の縮径部として形成すれば、もともとのワークピース２よりも径を小さく（絞り加工）しつつその外形にスプライン加工を施すことができる。
【００１９】
上述の軸肥大加工用スリーブ１を用いた軸肥大加工装置９は、図６に示すように、加圧手段１０と、例えば傾動手段１１からなるエネルギ供給手段とを有している。スリーブ１、４は、ワークピース２に対して左右両端に配置され、ワークピース２が配置されるべき基準線Ａに沿って配置されている。スリーブ１、４は、図示しない案内手段等によって、基準線Ａに沿って互いに接離可能である。ワークピース２は、肥大されるべき部位が露出した状態で保持される。すなわち、スリーブ１、４は所定の離間距離を保ってワークピース２を保持する。
【００２０】
加圧手段１０は、ホルダ１２ｂに接続され、ホルダ１２ｂを基準線Ａに沿ってホルダ１２ａに向けて加圧するものである（矢印Ｐ方向）。これにより、ワークピース２はスリーブ１の穴部５ａ内に挿入され、突き当たって軸方向に圧縮される。
【００２１】
傾動手段１１は、ホルダ１２ａに接続され、スリーブ１をワークピース２の軸線と交差する方向に傾動させるものである（矢印Ｔ方向）。このとき、ホルダ１２ａを基準線Ａ廻りに回転させる回転手段（不図示）も用いてワークピース２は回転される。エネルギ（交番負荷）供給手段として、このような傾動手段１１を用いてもよいし、ホルダ１２ａを首振り旋回運動させたり、交番捻り運動させたり、交番衝撃トルクを加えたりするようなものを用いてもよい。
【００２２】
ワークピース２に形成される肥大部３は、加圧手段１０を用いてワークピース２を軸方向に圧縮し、傾動手段１１を用いてワークピース２の任意の位置にエネルギを加えることで形成される。この軸肥大加工を行っていると同時に、縮径部１３によるワークピース２の端部加工を行う。実際には、加圧手段１０を用いてワークピース２が軸肥大加工用スリーブ１の穴部５ａに挿入されている間に、縮径部１３がワークピース２の表面に沿って相対的に移動することでワークピース２を塑性流動させて加工を行う。塑性流動したワークピース２はその肉が端面側に移動するので、これを許容するように予めホルダ１２ａとスリーブ１との間には隙間１４が形成されている。なお、図３に示すように、ホルダ１２ａにピン１５を設け、このピン１５を穴部５ａに挿通させている場合には、ピン１５とワークピース２の端面との間が隙間１４となる。
【００２３】
なお、ワークピース２として、中空の円筒形状からなるパイプ６を用いてもよい（図５参照）。発明者等は中空の円筒形状からなるパイプ６をワークピース２として軸肥大加工と同時にスプライン加工を行うことを実際に確認している。パイプ６の軸心にマンドレルを挿入することなく肥大部とスプライン形状を同時に形成できることは、大変有用である。すなわち、本発明では、ワークピース２の外側のみを保持して軸肥大加工が可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  軸肥大加工用スリーブ
２  ワークピース
３  肥大部
４  保持スリーブ
５ａ、５ｂ  穴部
６  パイプ
７  スプライン形状（被加工端部）
９  軸肥大加工装置
１０  加圧手段
１１  傾動手段（交番負荷供給手段）
１２ａ、１２ｂ  ホルダ
１３  縮径部
１４  隙間
１５  ピン
【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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