(57)【要約】      （修正有）【課題】スピニング加工によりテーパ部とそれに連続する小径部の縮径加工部を加工する際に、テーパ部の局所的な板厚減少を抑制するスピニング加工方法を提供する。【解決手段】被加工管２の外側に配置されてその周りを相対的に公転する加工ローラ４を、前記被加工管２の半径方向へ移動させつつ軸方向に往復動させる工程を複数パス行うことにより、前記被加工管２の端部６に向けて次第に縮径するテーパ部３と、当該テーパ部３に連続する小径部７を成形する際に、加工ローラ４に与える加工条件として、被加工管２の軸方向への送り速度Ｓ、加工パス回数ｐおよび回転数ｒが、式ｐ×ｒ／Ｓ≦０．５を満足するようにしてスピニング加工を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工管の外側に配置されてその周りを相対的に公転する加工ローラを、前記被加工管の半径方向へ移動させつつ軸方向に往復動させる工程を複数パス行うことにより、前記被加工管の端部に向けて次第に縮径するテーパ部と、当該テーパ部に連続する小径部を成形する際、前記加工ローラの前記被加工管の軸方向への送り速度、加工ローラのパス回数および加工ローラの回転数が以下の式を満足するように加工することを特徴とするスピニング加工方法。
ｐ×ｒ／Ｓ≦０．５
ここで、Ｓは加工ローラの被加工管の軸方向への送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、ｐは加工ローラのパス回数、ｒは加工ローラの回転数（ｒｐｍ）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のコンバーターケースやマフラーなどの排気系部品等に用いられる端部に縮径部を有する管体の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気系に装備される排気ガス浄化用触媒（コンバーター）のケースや消音器（マフラー）の
ケース、あるいは尿素を利用した排気ガス浄化用触媒のケースには、大容量化の必要性や自動車の軽量化の観点から素材として板厚が薄くて大径の管が用いられている。そして、それらのケース部材端部には、前後の部材との接続のためにテーパ部と、さらに必要に応じてテーパ部に連続した小径部が備えられている。
図１には、このようなケース１が、素材である大径の管の部分（１ｃ）、前後の部材と接続するために設けられるテーパ部（１ｂ）およびテーパ部に連続した小径部（１ａ）から構成されている例を示す。そして、その成形方法としては、スピニング加工方法が用いられる場合が多くなっている。
【０００３】
スピニング加工方法は、成形工具である加工ローラを被加工管の表面に接触させ、加工ローラを被加工管の周りで相対的に公転させながら、加工ローラを被加工管の半径方向および軸方向に移動させて、被加工管の端部に向けて次第に縮径するテーパ部と、それに連続する小径部を形成する方法である。
例えば、特許文献１には、被加工管の外周に加工ローラを押し当ててスピニング加工することによりコンバーターケースを製造することが記載されている。
【０００４】
このような形状の部材を成形する方法としてスピニング加工法が多用される背景としては、板材をプレス成形した後に溶接接合する方法と比較すると、１）材料歩留が高い、２）生産効率が高い、３）一体成形であるために部材強度が高い、４）溶接を必要としないために溶接部による部材の信頼性低下がない等の点が挙げられる．
しかしながら、プレス成形方法と比較して、スピニング加工法では加工ローラを被加工管の軸方向へ繰り返し往復動させて成形を進めるため、塑性変形により材料が被加工管の管端方向に移動しやすく、特にテーパ部の板厚が被加工管の素材板厚よりも局所的に減少する傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような課題に対して特許文献２では、加工ローラで被加工管をスピニング加工中に、被加工管の縮径されている側を押圧する方法が提案されている。しかし、この方法であると別途押圧する装置が必要であり、装置費用が高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−１３２０３８号
【特許文献２】特開２０００−１７９３３４号
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みて検討したものであり、その内容は以下の通りである。
被加工管の外側に配置されてその周りを相対的に公転する加工ローラを、前記被加工管の半径方向へ移動させつつ軸方向に往復動させる工程を複数パス行うことにより、前記被加工管の端部に向けて次第に縮径するテーパ部と、当該テーパ部に連続する小径部を成形する際、前記加工ローラの前記被加工管の軸方向への送り速度、加工ローラのパス回数および加工ローラの回転数が以下の式を満足するように加工することを特徴としている。
ｐ×ｒ／Ｓ≦０．５
ここで、Ｓは加工ローラの被加工管の軸方向への送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、ｐは加工ローラのパス回数、ｒは加工ローラの回転数（ｒｐｍ）である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のスピニング加工方法は、加工ローラに与える加工条件として、被加工管の軸方向への送り速度、加工パス回数および回転数を、加工ローラと被加工管の接触が少なくなるようにしている。これにより、加工ローラによって被加工管をしごき加工する回数が少なくなり、テーパ部への引張応力の作用回数も少なくなることから、テーパ部の局所的な板厚減少を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者等は、被加工管と、当該被加工管の外周に配置されてその周りを相対的に公転する加工ローラを用い、前記加工ローラを前記被加工管の半径方向へ移動させつつ軸方向に往復動させることにより被加工管の端部に向けて次第に縮径するテーパ部と、それに連続する小径部を形成する際に、テーパ部の局所的な板厚減少を抑制する方法について種々検討を行ってきた。
被加工管２の端部をテーパ部３および小径部７に成形するスピニング加工は、図２に示すように、加工ローラ４を被加工管２の半径方向に押し込みながらクランプ５側から管端６に渡って往復動させることにより行う方法である。
この際、被加工管２のテーパ部３における局所的な板厚減少は、図３に示すようにテーパ部３の中間位置付近で最も大きくなる。これは、被加工管２は一端がクランプ５によって固定されて、加工ローラ４が被加工管２の管端６に移動する際の引張力によりテーパ部３から小径部７との境付近に渡って板厚が減少するが、一方で、スピニング加工による縮径加工でテーパ部３と小径部７との境付近から管端６に向かって板厚が増加するため、テーパ部３の中間位置付近の釣り合いの取れる位置で局所的な板厚減少は最も大きくなるものである。
【０００９】
このような板厚減少は、加工ローラ４に与える条件によっても大きく変化する。加工ローラ４に与える加工条件としては、被加工管２の軸方向への送り速度、加工パス回数および回転数がある。それぞれの条件がテーパ部の板厚減少に影響する傾向は、図４に示すように加工ローラのパス回数ｐと加工ローラの回転数ｒは正比例の関係があり、被加工管の軸方向への送り速度Ｓは反比例の関係である。つまり、スピニング加工時間が短いほど板厚減少は小さく、加工ローラ４の被加工管２との接触が少ないほど板厚減少が少ないことを意味している。これは、スピニング加工時間や前記の接触が少ないことにより、加工ローラ４による被加工管２へのしごき加工の回数が低減し、被加工管２のテーパ部３への引張応力の作用回数も低減するために板厚減少を抑制していると考えられる。
【００１０】
本発明者らは加工ローラ４に与える条件として、加工ローラ４の被加工管２の軸方向への送り速度Ｓ、加工ローラのパス回数ｐおよび加工ローラの回転数ｒを種々変更して検討した結果、詳細は実施例にて記載するが、以下の式（１）を満足するように、前記加工ローラに与える加工条件を規定することにより、板厚減少が抑制されることを見出して本発明を完成させた。
ｐ×ｒ／Ｓ≦０．５        （１）
ここで、Ｓは加工ローラの被加工管の軸方向への送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、ｐは加工ローラのパス回数、ｒは加工ローラの回転数（ｒｐｍ）である。
【実施例】
【００１１】
降伏応力２５１ＭＰａ、引張強さ４２８ＭＰａ、全伸び３６％の機械的性質を有する板厚１．５ｍｍのフェライト系ステンレス鋼板を素材として用い、プラズマ溶接により直径１００ｍｍとなるように造管した素管を被加工管とした。
同軸型スピニング加工の目標形状は、テーパ角θを６０°とし、縮径した小径部の直径ｄ０を５０ｍｍ、長さＬ１を１０．５ｍｍとした。そして、加工ローラの被加工管２の軸方向への送り速度Ｓ、加工ローラのパス回数ｐ、加工ローラの回転数ｒを変更してテーパ部３の最大板厚減少率を比較した。
ここで、最大板厚減少率は、テーパ部の板厚減少が最も大きかった部位において以下の式により算出したものである。
（加工前の板厚−加工後の最小板厚）／加工前の板厚×１００
結果を表１に示す。加工ローラの送り速度Ｓが速いほど、加工ローラのパス回数ｐが少ないほど、加工ローラの回転数ｒが少ないほど、テーパ部の最大板厚減少率は小さくなっており、ｐ×ｒ／Ｓの値が０.５以下となる加工条件で、テーパ部の最大板厚減少率は１０％未満であったが、その値が０.５を超えた場合には最大板厚減少率が大きくなり、１０％以上となった。
【００１２】
【表１】
2009195942.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】触媒（コンバーター）のケースあるいは消音器（マフラー）の形状を示す図
【図２】スピニング加工の加工状態を示す模式図
【図３】テーパ部の板厚変化を示す模式図
【図４】加工ローラに与える加工条件とテーパ部の最大板厚減少率との関係を示す模式図
【符号の説明】
【００１４】
１・・・ケース，１ａ・・・ケースの小径部，１ｂ・・・ケースのテーパ部，１ｃ・・・ケースの大径部，２・・・被加工管，３・・・テーパ部，４・・・加工ローラ，
５・・・クランプ，６・・・管端，７・・・小径部，ｄ０・・・小径部の外径，Ｌ１・・・小径部の長さ，θ・・・テーパ部の角度，Ｓ・・・加工ローラの被加工管の軸方向への送り速度，ｐ・・・加工ローラのパス回数，ｒ・・・加工ローラの回転数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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