(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間後方押出しにより素材に深孔を穿孔する方法であって、ダイス孔入口の開口部にガイドブッシュを挿入自在にし、基端側がホルダで支持されるパンチの先端部近傍を前記ガイドブッシュでガイドすることにより、パンチの両端を支持した状態で穿孔を開始し、前記ガイドブッシュとパンチ側との間には、パンチの降下に伴ってガイドブッシュに押圧力を加えることのできる弾性体を介装させ、前記弾性体には、ガイドブッシュ上方の空間部を局部的に封鎖することができ、またパンチが上昇する際にガイドブッシュをダイス孔入口の開口部から離脱させることのできる袋状部材を一体的に設けることを特徴とする深孔穿孔方法。
【請求項２】
前記ダイス孔入口の開口部の内壁を、２〜１０度の角度で外開きに傾斜させることを特徴とする請求項１に記載の深孔穿孔方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間後方押出しにより素材に孔明け加工を行う際、パンチの座屈限界を向上させて深さの深い孔明けを可能にする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷間後方押出し鍛造により素材に孔明け加工を行う際、孔位置精度を向上させるとともに、パンチの座屈限界を向上させる技術として、例えば特公昭５７−４９２９６号のような技術が知られており、この技術では、素材を収容するコンテナが、パンチの降下に伴って押し下げられるようにすることで、パンチのガイドされない片持ち部分の長さを減らすようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の技術の場合、ガイドされないパンチの片持ち部分の長さが、孔明け開始時において、素材の長さ分必要なため、座屈限界の向上に限度があるという問題がある。
このため、上記のような方法を使用したとしても、例えば孔径をＤ、孔の深さをＬとした場合に、Ｌ／Ｄ＝７程度以上の孔を冷間鍛造で穿設する場合は、少なくとも二工程を必要としており、効率が良くないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、パンチの座屈限界を向上させ、孔位置精度の向上を図るとともに、冷間押出しの一回の工程により従来より深い孔を穿孔できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、冷間後方押出しにより素材に深孔を穿孔する方法において、ダイス孔入口の開口部にガイドブッシュを挿入自在にし、基端側がホルダで支持されるパンチの先端部近傍を前記ガイドブッシュでガイドすることにより、パンチの両端を支持した状態で穿孔を開始するようにした。
【０００６】
このようにパンチの両端を支持した状態から穿孔を開始すれば、パンチの座屈限界の向上が図られると同時に、孔明け位置の精度が向上し、孔径をＤ、孔の深さをＬとした場合に、従来の加工であれば、例えばＬ／Ｄ＝３〜５程度が限界であったものを、Ｌ／Ｄ＝７〜１０程度とすることができる。
ここで、ガイドブッシュが配設されるパンチ先端部近傍の具体的位置としては、パンチの前進に伴って素材が後方に押出される際に、素材のせり上がる部分の後方押出し端面がガイドブッシュに近接するか、またはガイドブッシュに接触するようになる位置よりパンチの先端側になるような位置が好ましい。
因みに、パンチにより一度孔が明けられると、この孔をガイドにして、それ以降の加工も両端支持の状態を維持できるようにすることが可能である。
【０００７】
また本発明では、前記ダイス孔入口の開口部の内壁を、２〜１０度の角度で外開きに傾斜させるようにした。
このようにダイス孔入口の開口部の内壁を、２〜１０度の角度で外開きに傾斜させれば、ドリル工具等のモールステーパ角度と同様に、摩擦力による固定が可能で、しかも芯出しが正確となってパンチの孔明け位置が正確となり、更にガイドブッシュの抜き差しをスムーズに行える。
尚、２〜１０度のうちでも、特に３度程度が好ましい。
【０００８】
また本発明では、前記ガイドブッシュとパンチ側との間に、パンチの降下に伴ってガイドブッシュに押圧力を加えることのできる弾性体を介装するようにした。
このように、パンチの降下時に弾性体によって押圧力を加えれば、ガイドブッシュにサイドフォースがかかった際でも、ガイドブッシュがダイス孔入口の開口から抜け出るような不具合を防止することができ、ガイド機能が損なわれない。
因みに、このような弾性体の種類等は任意であるが、パンチの加工終了点付近で横に倒れ込むような異径のコイルスプリング等が好適である。
【０００９】
また本発明では、前記弾性体に、ガイドブッシュ上方の空間部を局部的に封鎖することができ、またパンチが上昇する際にガイドブッシュをダイス孔入口の開口部から離脱させることのできる袋状部材を一体的に設けるようにした。
このように、弾性体に袋状部材を一体的に設け、ガイドブッシュ上方の空間部を局部的に封鎖するようにすれば、パンチの降下時に封鎖空間の空気が圧縮されて、ガイドブッシュの押圧力を高めるのに効果的であり、特に、ダイス孔入口の開口部の傾斜角が大きいような場合に、ガイドブッシュが抜け出るのを防止する作用が高まる。
そして、パンチが上昇する際に、袋状部材によってガイドブッシュを引張ることにより、ダイス孔入口の開口部からスムーズに離脱させることができる。
また、この袋状部材を設けることにより、例えばパンチが座屈して破損したような場合に、破片等が周囲に飛散するのを防止することも出来る。
この際、袋状部材の材質等は任意であるが、繰り返して荷重等を受け、また、パンチが破損したような場合の防護のため、例えばアラミド繊維等の強度に優れ、また耐損耗性に優れた素材が好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る深孔穿孔方法が適用される鍛造型の一例を示す説明図で、左半分は加工前の状態図、右半分は加工後の状態図、図２はパンチの基端側取付け部分の拡大図、図３は簡易式の他の鍛造型の説明図、図４はガイドブッシュの配設箇所が異なる鍛造型の説明図、図５はパンチの座屈荷重を示す説明図である。
【００１２】
本発明に係る深孔穿孔方法は、冷間後方押出しにより素材に深孔を形成する際、パンチの座屈限界を向上させて一回の工程で深い孔の孔明けが行われるようにしており、パンチの両端を支持した状態で穿孔を開始することを特徴としている。
【００１３】
そこで、本発明に係る深孔穿孔方法が適用される鍛造型１の第１実施例について説明すると、図１に示すように、下型２の受圧板３によって支持されるダイス４に対して、上型５の主ホルダ６に分割ホルダ７で保持されるパンチ８が上下動自在にされており、ダイス４の中央部には、素材Ｗを収容するためのダイス孔９が設けられ、このダイス孔９の上方の開口部１０には、ガイドブッシュ１１が挿入自在にされるとともに、ダイス孔９の下方の受圧板３には、カウンタノックアウトパンチ１２が設けられている。
【００１４】
そして、ガイドブッシュ１１には、パンチ８を挿通せしめてパンチ８外周部をガイドし得るようなガイド孔が形成され、また本実施例の場合、パンチ８の先端部には図に現れない大径の成形ランドが形成され、先端から所定寸法入り込んだ部分から基端側にかけて、成形ランドより僅かに小径の逃げ部が形成され、ガイドブッシュ１１は、この小径の逃げ部の外周に焼き嵌めで嵌め込まれて、逃げ部の外周を摺動自在にされている。
ここで、ガイドブッシュ１１がパンチ８の中間部に焼き嵌めされているため、組付けや分解を容易にするため、パンチ８の基端部を、図２に示すような分割ホルダ７で保持するようにしており、本実施例では、図２（ｂ）に示すように、二分割式の分割ホルダ７としている。
勿論三分割、四分割等であっても良い。
【００１５】
またガイドブッシュ１１の上端外側部と、上型５の主ホルダ６との間には、弾性体としての異径コイルスプリング１３が介装され、このコイルスプリング１３の内側には、内部空間Ｈを封鎖することの出来る略逆円錐状の袋状部材１４がコイルスプリング１３と一体的に設けられている。
そして、袋状部材１４は実施例の場合、引張荷重等に対する強度や耐損耗性等が高いアラミド繊維から成形されている。
【００１６】
そして、コイルスプリング１３によって、ガイドブッシュ１１を上から押え付けることが出来るようにし、また、パンチ８が降下する際には、コイルスプリング１１が倒れ込むようにするとともに、パンチ８の降下に連れて、袋状部材１４が折り畳まれ、内部空間Ｈの空気が圧縮されてガイドブッシュ１１に対する押圧力を強めることが出来るようにしている。
また、パンチ８が上昇して袋状部材１４が伸び切った後には、袋状部材１４によってガイドブッシュ１１が引張り上げられて、開口部１０から離脱させることができるようにしている。
【００１７】
また、このガイドブッシュ１１が配設される箇所は、後方押出し加工の際に、素材Ｗがせり上げる量を見越した分だけ、加工前の素材Ｗの上端面より上方の位置とし、この実施例では、最終的に素材Ｗの後方押出し部分に押されてガイドブッシュ１１が僅かに持ち上げられるような位置としている。
尚、このガイドブッシュ１１の位置は、後述するように、最終的な素材Ｗの後方押出し部分に接触するような位置でなく、クリアランスをもって近接するような位置であっても良い。
【００１８】
また、ガイドブッシュ１１が挿入される開口部１０の内壁ｎは、２〜１０度の範囲で傾斜する外開きの傾斜面としている。
そしてこのような角度範囲の傾斜面にすることにより、摩擦力によって開口部１０に位置決めすることが可能となって正確にガイドできるとともに、ガイドブッシュ１１を引き抜く際にも、円滑に引き抜くことが可能となる。
【００１９】
以上のような鍛造型１による深孔穿孔方法について説明する。
上型５を上昇させた状態で、ダイス４のダイス孔９に素材Ｗを投入し、上型５を僅かに降下させることにより、ガイドブッシュ１１をダイス孔９入口の開口部１０に挿入する。
そして、パンチ８の先端が素材Ｗ上面に達して加工が開始される時点では、ガイドブッシュ１１によりパンチ８の先端部付近が支持されるようにしており、パンチ８の両端を支持した状態で加工が開始されるようにしている。
【００２０】
次いで、パンチ８を降下させて素材Ｗに穿設加工するが、穿孔当初の段階で、パンチ８は両端支持されて座屈を起こしにくくなっている。そして、パンチ８の先端部が素材Ｗに明けられた孔の内部に入り込むようになると、パンチ８の先端部が素材Ｗの成形孔にガイドされるようにしており、両端支持の状態が継続されて、パンチ８の座屈限界を低下させずに深孔を穿設できるようにしている。
【００２１】
また、パンチ８が降下するに連れて、コイルスプリング１３が横に倒れると同時に、袋状部材１４が折り畳まれて内部空間Ｈの空気が圧縮され、ガイドブッシュ１１がサイドフォース等によって開口部１０から抜け出るのを防止することが出来、ガイド機能が損なわれるような不具合がない。
【００２２】
ところで、図５は、パンチ８の座屈荷重を、オイラーの座屈応力の計算式と、材料自体の限界応力の組み合わせから求めたものである。
すなわち、孔径をＤ、孔の深さをＬとした場合、Ｌ／Ｄ＝３、５、７の各孔を穿設するため、片持ちのパンチで穿設する場合と、両端支持のパンチで穿設する場合の構造上（片持ち式、または両端支持式）の座屈応力（σcr）と、材料自体の座屈応力（σcr）を組合せると、例えば、高速度鋼の片持ち式のパンチでＬ／Ｄ＝３の孔を穿設する場合、構造上の座屈応力が３１０ｋｇ／ｍｍ2で、材料自体の座屈応力が３００ｋｇ／ｍｍ2であるため、低い値の３００ｋｇ／ｍｍ2が限界値となり、高速度鋼の片持ち式のパンチでＬ／Ｄ＝７の孔を穿設する場合、構造上の座屈応力が５７ｋｇ／ｍｍ2で、材料自体の座屈応力が３００ｋｇ／ｍｍ2であるため、低い値の５７ｋｇ／ｍｍ2が限界値となる。
【００２３】
これに対し、高速度鋼の両端支持式のパンチでＬ／Ｄ＝７の孔を穿設する場合、構造上の座屈応力が３９０ｋｇ／ｍｍ2で、材料自体の座屈応力が３００ｋｇ／ｍｍ2であるため、低い値の３００ｋｇ／ｍｍ2が限界値となる。
また、超硬の両端支持式のパンチでＬ／Ｄ＝７の孔を穿設する場合、構造上の座屈応力が７９０ｋｇ／ｍｍ2で、材料自体の座屈応力が５００ｋｇ／ｍｍ2であるため、低い値の５００ｋｇ／ｍｍ2が限界値になる。
すなわち、高速度鋼、超硬いずれのパンチの場合も、Ｌ／Ｄ＝７程度までの深さの孔であれば、両端支持式のパンチにより、材料自体の座屈応力まで高めることが出来る。
【００２４】
また、加工中、パンチ８が座屈して破損した際に、破片等が周囲に飛び散ると危険であるが、袋状部材１４でパンチ８の周囲が覆われているため、特に、パンチ８の周囲に別途、安全カバー等を設ける必要がない。
【００２５】
そして、このように深孔が穿孔されると、パンチ８が上昇し、袋状部材１４が伸び切ったのちは、ガイドブッシュ１１が引張られて開口部１０から引き抜かれ、加工済みの素材Ｗをカウンタノックアウトパンチ１２で押出して取出すことが可能となる。
またこの際、開口部１０内壁ｎの傾斜角によって、ガイドブッシュ１１の抜き取りがスムーズに行われる。
【００２６】
次に、第２実施例の鍛造型１について、図３に基づき説明する。
この実施例は、前記例のように、ガイドブッシュ１１と主ホルダ６との間に配設されるコイルスプリング１３や袋状部材１４を省略して、装置を簡略化した形態のものであり、パンチ８が座屈して破損した際に、周辺に破片等が飛び散るのを防止するため、パンチ８の周辺に安全カバー１５を設けるようにしている。
【００２７】
そしてこの実施例でも、ガイドブッシュ１１が配設される箇所は、後方押出し加工の際に、素材Ｗの後方押出し部分に押されてガイドブッシュ１１が僅かに持ち上げられるような位置としている。
【００２８】
尚、この実施例において、加工終了後にガイドブッシュ１１を離脱させるための手段としては、例えばパンチ８先端の大径の成形ランド部にガイドブッシュ１１が係合するように焼き嵌めし、成形ランド部にガイドブッシュ１１の内径を係合させてパンチ８と一緒に引上げる等の手段が適用出来る。
【００２９】
次に、第３実施例の鍛造型１について図４に基づき説明する。
この実施例は、第２実施例とほぼ同様の構成であるが、ガイドブッシュ１１の位置が、加工終了時において素材Ｗの後方押出し端面に接触せず、僅かなクリアランスを持つような位置に配設される構成例である。
【００３０】
そしてガイドブッシュ１１をこのような位置に配設しても、パンチ８に対する両端支持の効果を得ることができ、Ｌ／Ｄ＝７程度の深孔を１回の工程で成形することが出来る。
尚、この場合の加工後のガイドブッシュ１１の離脱についても、前記例と同様に、パンチ８先端の大径の成形部にガイドブッシュ１１を係合させる等の手段が適用出来る。
【００３１】
尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば袋状部材１４の材質等は一例であり、また分割ホルダ７の分割数等も任意である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る深孔穿孔方法は、冷間後方押出しにより素材に深孔を穿孔する際、ダイス孔入口の開口部にガイドブッシュを挿入自在にし、パンチの両端を支持した状態で穿孔を開始するようにしたため、パンチの座屈限界の向上が図られると同時に、孔明け位置の精度の向上が図れる。
また、ダイス孔入口の開口部の内壁を、２〜１０度の角度で外開きに傾斜させれば、ドリル工具等のモールステーパ角度と同様に、摩擦力による固定が可能で、しかも芯出しが正確となってパンチを正確にガイドできるようになり、ガイドブッシュの抜き差しをスムーズに行うことが出来るようになる。
【００３３】
また、ガイドブッシュとパンチ側との間に、パンチの降下に伴ってガイドブッシュに押圧力を加えることのできる弾性体を介装しているので、ガイドブッシュにサイドフォースがかかった際でも、ガイドブッシュがダイス孔入口の開口から抜け出るような不具合を防止することができ、ガイド機能が損なわれるような不具合を防止出来る。
そして、この弾性体に、ガイドブッシュ上方の空間部を局部的に封鎖することができ、またガイドブッシュをダイス孔入口の開口部から離脱させることのできる袋状部材を一体的に設けているので、ガイドブッシュの抜出し防止に効果的であり、また、パンチが上昇する際に、ガイドブッシュをスムーズに離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る深孔穿孔方法が適用される鍛造型の一例を示す説明図で、左半分は加工前の状態図、右半分は加工後の状態図
【図２】（ａ）はパンチの基端側取付け部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向から見た説明図
【図３】簡易式の他の鍛造型の説明図で、左半分は加工前の状態図、右半分は加工後の状態図
【図４】ガイドブッシュの配設箇所が異なる鍛造型の説明図で、左半分は加工前の状態図、右半分は加工後の状態図
【図５】パンチの座屈荷重を示す説明図
【符号の説明】
１…鍛造型、４…ダイス、８…パンチ、９…ダイス孔、１０…開口部、１１…ガイドブッシュ、１３…異径コイルスプリング、１４…袋状部材、Ｈ…内部空間、ｎ…内壁。
【図１】
0003853225.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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