管状ワーク用引抜加工装置
【課題】管状ワークの外表面を高平滑面に加工することができる管状ワーク用引抜加工装置を提供する。
【解決手段】引抜加工装置10の引抜ダイス20は、ワーク40が縮径加工されながら離れる第１曲面部1Cと、ダイスベアリング部2Bと、ダイスベアリング部2Bの上流端F1に滑らかに連なる第２曲面部2Cを有する案内部2Dと、を備える。案内部2Dは、第１曲面部1Cから離れたワーク40と再接触して該ワーク40を縮径加工しながらダイスベアリング部2Bへ案内するものである。ワーク引抜方向Ｎにおいて、引抜プラグ30のプラグベアリング部3Bの中央位置G3は、ダイスベアリング部2Bの上流端F1からダイスベアリング部2Bの長さL4の２０％までの上流領域2Baに配置されている。
【解決手段】引抜加工装置10の引抜ダイス20は、ワーク40が縮径加工されながら離れる第１曲面部1Cと、ダイスベアリング部2Bと、ダイスベアリング部2Bの上流端F1に滑らかに連なる第２曲面部2Cを有する案内部2Dと、を備える。案内部2Dは、第１曲面部1Cから離れたワーク40と再接触して該ワーク40を縮径加工しながらダイスベアリング部2Bへ案内するものである。ワーク引抜方向Ｎにおいて、引抜プラグ30のプラグベアリング部3Bの中央位置G3は、ダイスベアリング部2Bの上流端F1からダイスベアリング部2Bの長さL4の２０％までの上流領域2Baに配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高平滑な外表面を有する引抜管を得ることができる管状ワーク用引抜加工装置及び管状ワークの引抜加工方法に関する。
【０００２】
なお本明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、特に示さない限り純アルミニウム及びアルミニウム合金の両方を含む意味で用いる。また、「上流」及び「下流」とは、それぞれワークの引抜方向の上流及び下流を意味している。
【背景技術】
【０００３】
従来、外表面の表面粗さＲｙが１．０〜３．０μｍ程度のアルミニウム管は、例えば、アルミニウム素材（例：アルミニウムビレット）を順次押出加工及び引抜加工することにより製造されていた。こうして得られた引抜管は「ＥＤ（Extrusion Drawing）管」と呼ばれている。この引抜管は、例えば電子写真装置（複写機、レーザビームプリンタ等）の感光ドラム基体に用いられている。
【０００４】
而して、特開２００５−１１８７９９号公報には、管状ワークとしての金属管の外径を縮径加工する引抜ダイスを具備した引抜加工装置（縮径加工装置）が開示されている（特許文献１参照）。この引抜加工装置は、管の内表面を加工するための引抜プラグを具備しておらず、すなわち空引き方式を採用したものであり、そのため引抜加工によって管の肉厚が増大するという特徴を有している。この引抜加工装置の目的は、引抜プラグを用いないで管の肉厚の増大を抑制するとともに、引抜加工時に管の外表面に発生するチャタリングマークを防止することにある。
【０００５】
特開平８−６６７１５号公報には、管を製造する方法でなく中実な線材又は棒材を引抜加工により製造する方法が開示されている（特許文献２参照）。この方法で用いられるワークは、管状のものではなく中実なものである。したがって、この方法に用いられる引抜加工装置は、引抜プラグを具備する必要のないものである。
【０００６】
また、特開平５−２８５５２８号公報及び特開２００７−７５５３１号公報には、引抜プラグを用いて管状ワークを引抜加工する場合において、ワークの外表面を高平滑面に加工する方法が開示されている（特許文献３、４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１８７９９号公報
【特許文献２】特開平８−６６７１５号公報
【特許文献３】特開平５−２８５５２８号公報
【特許文献４】特開２００７−７５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
而して、引抜管は様々な用途に用いられるものであるが、例えば上述した感光ドラム基体に用いられる引抜管は、その外表面が鏡面状態であることが望ましい。そこで従来では、管の外表面を切削加工することにより、管の外表面を鏡面状態にしていた。このように外表面が切削加工された引抜管は「切削管」と呼ばれている。一方、外表面が切削加工されていない引抜管は「無切削管」と呼ばれている。
【０００９】
切削管は、管の外表面を切削加工する必要があるため、製造コストが高くつくという欠点があった。したがって、製造コストを低くするためには、切削管ではなく無切削管を用いることが望ましい。
【００１０】
しかしながら、無切削管は、その外表面に引抜加工時に生じた凹状欠陥としてのオイルピットが多数存在している。そのため、表面粗さＲｙが例えば１．０μｍ以下といった高平滑な外表面を有する無切削管を得ることは非常に困難であった。
【００１１】
そこで本発明者らは、引抜加工においてオイルピットが生じる原因について鋭意研究したところ、次のような知見を得た。この知見について図５及び６を参照して以下に説明する。なお図５及び６では、管状ワーク４０は他の部材と区別し易くするためドットハッチングで示している。
【００１２】
図５において、１１０は、従来の管状ワーク用引抜加工装置である。この引抜加工装置１１０は、ワーク４０の外表面４０ａを加工する引抜ダイス１２０と、ワーク４０の内表面４０ｂを加工する引抜プラグ１３０とを含む引抜加工工具１１１を具備している。
【００１３】
図６に示すように、引抜ダイス１２０のダイス孔１２１の周面において、ダイスアプローチ部１０１Ａの下流端に縦断面円弧状の曲面部１０１Ｃ（その曲率半径Ｒ１）が滑らかに連なって形成されており、さらに、ダイスベアリング部１０１Ｂの上流端Ｆ１にこの曲面部１０１Ｃが滑らかに連なって形成されている。ダイスアプローチ部１０１Ａと曲面部１０１Ｃは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。また、引抜ダイス１２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する曲面部１０１Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。ダイスベアリング部１０１Ｂは、ダイス軸Ｘと略平行に形成されている。Ｆ２は、ダイスベアリング部１０１Ｂの下流端である。Ｌ４は、ダイスベアリング部１０１Ｂの長さである。Ｌ１は、ダイスアプローチ部１０１Ａと曲面部１Ｃとを合計した、ダイス軸Ｘと平行な方向の長さである。１０２Ｅは、引抜ダイス１２０のリリーフ部である。Ｌ５は、リリーフ部１０２Ｅのダイス軸Ｘと平行な方向の長さである。
【００１４】
引抜プラグ１３０は、引抜プラグ１３０を支持する支持棒１３１の先端部に設けられるとともに、ワーク４０の中空部４０ｃ内に配置されている。引抜プラグ１３０の周面には、プラグアプローチ部１０３Ａとプラグベアリング部１０３Ｂとが形成されている。プラグベアリング部１０３Ｂは、ダイスベアリング部１０１Ｂに対向して配置されている。プラグベアリング部１０３Ｂの長さＬ６は、ダイスベアリング部１０１Ｂの長さＬ４よりも短く設定されている（即ち、Ｌ６＜Ｌ４）。プラグアプローチ部１０３Ａとプラグベアリング部１０３Ｂとの間の角部は丸く面取り加工されており、そのため、この角部に縦断面円弧状の曲面部１０３Ｃ（その曲率半径Ｒ３）が形成されており、すなわち、プラグアプローチ部１０３Ａとプラグベアリング部１０３Ｂとが曲面部１０３Ｃを介して滑らかに連らなっている。Ｇ１及びＧ２は、それぞれプラグベアリング部１０３Ｂの上流端及び下流端である。Ｄｐは、プラグベアリング部１０３Ｂの直径である。
【００１５】
この引抜加工装置１１０を用いて管状ワーク４０を引抜加工する場合、ワーク４０は、引抜ダイス１２０のダイスアプローチ部１０１Ａ又は曲面部１０１Ｃに接触して曲面部１０１Ｃにより縮径加工されながら曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内される。そして、該ワーク４０がダイスベアリング部１０１Ｂと引抜プラグ１３０のプラグベアリング部１０３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがダイスベアリング部１０１Ｂ及びプラグベアリング部１０３Ｂによって同時に仕上げ加工される。この仕上げ加工のとき、ワーク４０はダイスベアリング部１０１Ｂとプラグベアリング部１０３Ｂとにより加圧されて、ワーク４０の肉厚が減少する。このようなワーク４０の材料流動を経て引抜管４１が得られる。
【００１６】
このようなワーク４０の材料流動において、従来では、一般に、引抜加工の教科書に記載されているように、引抜ダイス１２０の曲面部１０１Ｃに接触したワーク４０は、曲面部１０１Ｃに接触した状態のままで曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内されるものと考えられていた。しかしながら、実際の引抜加工ではそのようなワーク４０の材料流動は生じず、すなわち、図６に示すように、曲面部１０１Ｃに接触したワーク４０は、曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内される際に曲面部１０１Ｃから一旦離れ、そしてダイスベアリング部１０１Ｂに再接触していた。そのため、ワーク４０が曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ移動する途中で、ワーク４０が過度に縮径加工される。これにより、ワーク４０の外表面４０ａが縦断面円弧状に凹んで該外表面４０ａに激しい微細な凹凸（図示せず）が多数発生する。この激しい凹凸の凹部に引抜加工用潤滑油（図示せず）が溜まる。そしてこの状態のままでワーク４０がダイスベアリング部１０１Ｂとプラグベアリング部１０３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがダイスベアリング部１０１Ｂ及びプラグベアリング部１０３Ｂにより加圧され、その結果、引抜管４１の外表面４１ａに多数の微細なオイルピット（図示せず）が発生する。このような多数のオイルピットが原因で引抜管４１の外表面４１ａが粗くなる。以上のような知見を発明者らは得ることができた。
【００１７】
なお、上述した特開平５−２８５５２８号公報及び特開２００７−７５５３１号公報は、ワークの外表面を高平滑面に加工するための、引抜ダイスに対する引抜プラグの配置位置や引抜プラグの各部位の寸法についての好ましい設定条件を開示している。しかるに、本発明の引抜ダイスは従来の引抜ダイスとは形状が異なるため、この設定条件を本発明に対して適用することは適切ではないと思われる。
【００１８】
本発明は、上記技術背景と発明者らが得た上記知見とに基づいてなされたもので、その目的は、管状ワークの外表面を高平滑面に加工することができる管状ワーク用引抜加工装置及び管状ワークの引抜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】
【００１９】
本発明は以下の手段を提供する。
【００２０】
［１］ 管状ワークの外表面を加工する引抜ダイスと、前記ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面を加工する引抜プラグとを具備し、
前記引抜ダイスは、
ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内する案内部と、
を備えており、
前記引抜プラグは、前記ダイスベアリング部の長さよりも短いプラグベアリング部を備えており、
ワークの引抜方向において、前記プラグベアリング部の中央位置が、前記ダイスベアリング部の上流端からダイスベアリング部の長さの２０％までの上流領域に配置されていることを特徴とする管状ワーク用引抜加工装置。
【００２１】
［２］ ワーク引抜方向において、前記プラグベアリング部の上流端が前記ダイスベアリング部の上流端に対して同じ位置か又は下流側に配置されている請求項１記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【００２２】
［３］ 前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さの２０％以下に設定されている前項１又は２記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【００２３】
［４］ 前記プラグのプラグアプローチ角が１０〜２０°の範囲に設定されている前項１〜３のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【００２４】
［５］ 前項１〜４のいずれかに記載の引抜加工装置を用いて管状ワークを引抜加工することを特徴とする管状ワークの引抜加工方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は以下の効果を奏する。
【００２６】
［１］の発明では、管状ワークは引抜ダイスの第１曲面部により縮径加工されながら、案内部に向かって誘導されるように第１曲面部から離れる。そして、該ワークは案内部に再接触して案内部により縮径加工されながら案内部からダイスベアリング部へ案内されて、ワークがダイスベアリング部と引抜プラグのプラグベアリング部との間を通過する。これにより、ワークの内表面及び外表面がそれぞれ加工される。
【００２７】
上記のようなワークの材料流動において、引抜ダイスのダイスベアリング部は第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側に配置されているので、ワークが第１曲面部からダイスベアリング部へと移動する間にワークが過度に縮径加工されるのを防止することができる。
【００２８】
さらに、ダイスベアリング部の上流端に案内部の第２曲面部が滑らかに連なっているので、案内部に再接触したワークはこの第２曲面部を通ってダイスベアリング部に向かって円滑に移動することができる。
【００２９】
さらに、引抜プラグのプラグベアリング部の長さが引抜ダイスのダイスベアリング部の長さよりも短く設定されることにより、プラグベアリング部とダイスベアリング部との両部位からワークにその外表面を高平滑面に加工するのに必要な圧力を確実に与えることができる。
【００３０】
以上の効果が相乗的に作用することにより、ワークの外表面を高平滑面に加工することができる。
【００３１】
さらに、ワークの引抜方向において、プラグベアリング部の中央位置は、ダイスベアリング部の上流端からダイスベアリング部の長さの２０％までの上流領域に配置されることにより、ワークの外表面を確実に高平滑面に加工することができる。
【００３２】
［２］の発明では、ワーク引抜方向において、プラグベアリング部の上流端がダイスベアリング部の上流端に対して同じ位置か又は下流側に配置されることにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。
【００３３】
［３］の発明では、プラグベアリング部の長さがダイスベアリング部の長さの２０％以下に設定されることにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。
【００３４】
［４］の発明では、プラグアプローチ角が１０〜２０°の範囲に設定されることにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。
【００３５】
［５］の発明では、管状ワークの外表面を確実に高平滑面に加工することができ、もって高平滑な外表面を有する引抜管を確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る管状ワーク用引抜加工装置の概略全体図である。
【図２】図２は、同引抜加工装置を用いてワークを引抜加工している途中の状態における引抜ダイス及び引抜プラグの断面図である。
【図３】図３は、図２の拡大図である。
【図４】図４は、同引抜加工装置の引抜プラグのプラグベアリング部の長さが０ｍｍの場合における、図２に対応する断面図である。
【図５】図５は、従来の引抜加工装置を用いてワークを引抜加工している途中の状態における引抜ダイス及び引抜プラグの断面図である。
【図６】図６は、図５の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００３８】
図１〜４は、本発明の一実施形態に係る管状ワーク用引抜加工装置を説明する図である。これらの図において、１０は本実施形態の引抜加工装置である。
【００３９】
この引抜加工装置１０は、図１及び２に示すように、管状ワーク４０を引抜加工するものである。この引抜加工装置１０によって管状ワーク４０が引抜加工されることにより、引抜管４１が製造される。この引抜管４１は、外表面４１ａが高平滑面であることを要求される管に用いられるものであり、例えば電子写真装置（複写機、レーザビームプリンタ等）の感光ドラム基体に好適に用いられるものである。なお、感光ドラム基体の外表面にはＯＰＣ（有機光導電体）膜等の所定の膜が塗工される。したがって、ワーク４０は、感光ドラム基体製造用素管として捉えることができる。なお図４において、４１ｂは引抜管４１の内表面である。
【００４０】
ワーク４０は、例えば、素材としての金属ビレット（例：アルミニウムビレット）を押出加工することにより得られた金属押出管（例：アルミニウム押出管）からなるものである。ワーク４０の断面形状は円環状である。ワーク４０の外径は例えば１５〜５０ｍｍ、、その肉厚は例えば０．５〜２ｍｍに設定されている。
【００４１】
ワーク４０の材質は、鉄、鋼、銅、マグネシウム（その合金を含む）、アルミニウム（その合金を含む）等の金属であり、特にアルミニウムであることが望ましい。
【００４２】
本実施形態では、ワーク４０の縮径率を例えば１０〜２０％に設定してワーク４０を引抜加工装置１０により引抜加工し、これにより断面円環状の引抜管４１が製造される。このとき、引抜管４１の肉厚は、ワーク４０の肉厚に対して例えば６０〜９０％に減少する。
【００４３】
なお、ワーク４０の縮径率（詳述するとワーク４０の外径の縮径率）Ｑは、引抜加工前のワーク４０の外径をＤ０、引抜加工後のワーク４０（即ち引抜管４１）の外径をＤ１としたとき（図２参照）、次式（１）により算出される。
【００４４】
Ｑ＝｛１−（Ｄ１／Ｄ０）｝×１００％ …（１）
【００４５】
本実施形態の引抜加工装置１０は、図１及び２に示すように、空引き方式ではなくプラグ引き方式を採用したものである。したがって、この引抜加工装置１０は、引抜ダイス２０と引抜プラグ３０とを含む引抜加工工具１１を具備しており、更に、牽引装置１２、潤滑油供給装置１３などを具備している。
【００４６】
引抜ダイス２０は、ワーク４０の外表面４０ａを加工するものであり、ダイスホルダ（図示せず）により固定状態に保持されている。引抜ダイス２０の材質は、超硬、ダイス鋼、高速度工具鋼、セラミック等である。この引抜ダイス２０の詳細な構成は後述する。
【００４７】
引抜プラグ３０は、ワーク４０の中空部４０ｃ内に配置されるとともにワーク４０の内表面４０ｂを加工するものであり、引抜プラグ３０を支持する支持棒３１の先端部に固定状態に設けられている。この引抜プラグ３０は、ワーク引抜方向Ｎに延びたプラグベアリング部３Ｂを有する略長玉芯型のものである。引抜プラグ３０の材質は、超硬、ダイス鋼、高速度工具鋼、セラミック等である。この引抜プラグ３０の詳細な構成は後述する。
【００４８】
図１に示すように、牽引装置１２は、ワーク４０を引抜方向Ｎに牽引するためのものであり、チャック部１２ａと、チャック部１２ａにワーク引抜方向Ｎの牽引力を付与する駆動源１２ｂとを備えている。チャック部１２ａは、ワーク４０の先端部に形成された口付け部４０ｄをチャックするものである。駆動源１２ｂとしては油圧シリンダ等が用いられる。なお、ワーク引抜方向Ｎは、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに沿う方向である。
【００４９】
潤滑油供給装置１３は、ワーク４０の外表面４０ａに引抜加工用潤滑油１４を供給付着するものであり、潤滑油１４をワーク４０の外表面４０ａに向けて噴出するノズル１３ａを備えている。ノズル１３ａは引抜ダイス２０の上流側に配置されている。
【００５０】
潤滑油１４としては、特に限定されるものではなく、具体的に例示すると、出光興産（株）製の商品名「ダフニーマスタードロー」、スギムラ化学工業（株）製の商品名「サンドロー」、共栄油化（株）製の商品名「ストロール」等が用いられる。また、潤滑油１４の動粘度は、特に限定されるものではないが、例えば、４０℃での動粘度が３００〜５００ｍｍ2／ｓであることが望ましい。
【００５１】
引抜ダイス２０の構成は次のとおりである。
【００５２】
引抜ダイス２０は、図２及び３に示すように、そのダイス孔２１の内側に配置される引抜プラグ３０と組み合わされて用いられるものであり、ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃと繋ぎ部１Ｂと案内部２Ｄとダイスベアリング部２Ｂとリリーフ部２Ｅとを備えている。これらの部位（１Ａ、１Ｃ、１Ｂ、２Ｄ、２Ｂ、２Ｅ）は、引抜ダイス２０のダイス孔２１の周面に、ワーク引抜方向Ｎに順に並んで設けられている。さらに、これらの部位は、個別に分割されているのではなく、一体形成されている。また、これらの部位の表面は全て鏡面状に研磨加工されている。
【００５３】
ダイスアプローチ部１Ａは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されており、詳述すると円錐テーパ状に形成されている。
【００５４】
ダイス軸Ｘに対するダイスアプローチ部１Ａの傾斜角、すなわちダイスアプローチ半角θ１（図２参照）は、例えば２０〜４０°に設定されている。
【００５５】
第１曲面部１Ｃは、ダイスアプローチ部１Ａの下流端にダイスアプローチ部１Ａに対して滑らかに連なって形成されており、すなわち第１曲面部１Ｃはダイスアプローチ部１Ａの下流端に段差及び角が生じないように連なって形成されている。さらに、第１曲面部１Ｃは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。また、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第１曲面部１Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。第１曲面部１Ｃの縦断面形状は円弧状である。なお本明細書では、縦断面とは引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面であり、即ち図２及び３に示した断面である。
【００５６】
第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。
【００５７】
ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃは、最初にワーク４０を縮径加工（詳述するとワーク４０の外表面４０ａを縮径加工）する部位である。さらに、第１曲面部１Ｃは、ワーク４０が縮径加工されながら離れる部位である。
【００５８】
ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃとを合計した、ダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ１は、例えば１０〜５０ｍｍに設定されている。
【００５９】
ここで、ワーク４０（詳述するとワーク４０の外表面４０ａ）がダイスアプローチ部１Ａ又は第１曲面部１Ｃに最初に接触する位置を「Ｊ」とする。また、ワーク４０が縮径加工されながら第１曲面部１Ｃから離れる位置を「Ｋ」とする。本実施形態では、ワーク４０は、ダイスアプローチ部１Ａではなく第１曲面部１Ｃに最初に接触している。なお本発明では、ワーク４０はダイスアプローチ部１Ａに最初に接触しても良い。
【００６０】
ダイスベアリング部２Ｂは、第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋよりも内側（即ちダイス軸Ｘ側）且つ下流側に第１曲面部１Ｃに対して離間して配置されている。このダイスベアリング部２Ｂは、ワーク４０の外表面４０ａ及び外径寸法を仕上げ加工する部位であり、ダイス軸Ｘと略平行に延びて形成されている。
【００６１】
ダイス軸Ｘに対するダイスベアリング部２Ｂの平行度は、±３°以内に設定されている。
【００６２】
ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４、詳述するとダイスベアリング部２Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ４は、例えば３〜１５ｍｍに設定されており、好ましくは５ｍｍ以上に設定されるのが良い。なお、ダイスベアリング部の長さＬ４とは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１と下流端Ｆ２との間の長さである。
【００６３】
引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１は、様々に設定されるものであるが、好ましくは０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満に設定されるのが良い。
【００６４】
案内部２Ｄは、第１曲面部１Ｃから離れたワーク４０（詳述するとワーク４０の外表面４０ａ）と再接触して該ワーク４０を縮径加工しながらダイスベアリング部２Ｂへ案内する部位である。この案内部２Ｄは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。ここで、ワーク４０が案内部２Ｄに再接触する位置を「Ｍ」とする。
【００６５】
この案内部２Ｄは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１にダイスベアリング部２Ｂに対して滑らかに連なる縦断面円弧状の第２曲面部２Ｃを有しており、更に、第２曲面部２Ｃの上流端に第２曲面部２Ｃに対して滑らかに連なる縦断面逆円弧状の補助曲面部２Ａを有している。
【００６６】
引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第２曲面部２Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。一方、補助曲面部２Ａは、第２曲面部２Ｃの曲がり方向とは反対方向に曲がっている。したがって、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する補助曲面部２Ａの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次大きくなっている。
【００６７】
案内部２Ｄのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ３は、例えば２〜５ｍｍに設定されている。第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。補助曲面部２Ａの曲率半径Ｒ２２は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。さらに、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１に対して等しいか又は小さく設定されている（即ち、Ｒ２１≦Ｒ１）。
【００６８】
繋ぎ部１Ｂは、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとの間に配置され、第１曲面部１Ｃと案内部Ｄとを繋ぐ部位である。本実施形態では、繋ぎ部１Ｂは、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとを一体に繋いでいる。したがって、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとは繋ぎ部１Ｂを介して一体形成されている。さらに、繋ぎ部１Ｂは、引抜加工時にワーク４０と接触しないようにするため、ダイス軸Ｘと略平行に形成されている。さらに、繋ぎ部１Ｂの上流端が第１曲面部１Ｃの下流端に滑らかに連なっている。また、繋ぎ部１Ｂの下流端が案内部２Ｄ（詳述すると案内部２Ｄの補助曲面部２Ａ）の上流端に滑らかに連なっている。
【００６９】
繋ぎ部１Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ２は、例えば３〜１０ｍｍに設定されている。
【００７０】
引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、繋ぎ部１Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ２は、上記の段差Ｈ１と等しいか又は僅かに小さく設定されている（即ちＨ２≦Ｈ１）。しかるに、Ｈ２とＨ１との差は一般的に非常に小さい。したがって、Ｈ２とＨ１は、厳密には異なっているが、通常、等しいと捉えても良い。
【００７１】
リリーフ部２Ｅは、引抜ダイス２０のワーク出口部を形成する部位であり、ワーク４０（詳述すると引抜管４１）と接触しないようにするため、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次増大するように形成されている。ダイス軸Ｘに対するリリーフ部２Ｅの傾斜角、すなわちリリーフ部２Ｅの逃げ半角θ２（図２参照）は、例えば２０〜４０°に設定されている。したがって、このリリーフ部２Ｅは、ダイスベアリング部２Ｂの下流端Ｆ２に逃げ半角θ２の角度をなして連なっている。
【００７２】
リリーフ部２Ｅのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ５は、例えば２〜１０ｍｍに設定されている。
【００７３】
引抜プラグ３０の構成は次のとおりである。
【００７４】
引抜プラグ３０は、その軸が引抜ダイス２０のダイス軸Ｘと一致して配置されており、プラグアプローチ部３Ａと第３曲面部３Ｃとプラグベアリング部３Ｂとを備えている。これらの部位（３Ａ、３Ｃ、３Ｂ）は、引抜プラグ３０の周面に、ワーク引抜方向Ｎに順に並んで設けられている。さらに、これらの部位は、個別に分割されているのではなく、一体形成されている。また、これらの部位の表面は全て鏡面状に研磨加工されている。
【００７５】
プラグベアリング部３Ｂは、ワーク４０の内表面４０ｂ及び内径寸法を仕上げ加工する部位であり、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂに対応した位置に配置されており、詳述するとダイスベアリング部２Ｂに対向して配置されている。さらに、本実施形態では、プラグベアリング部３Ｂは、ダイス軸Ｘと略平行に延びて形成されており、したがって、プラグベアリング部３Ｂはダイスベアリング部２Ｂと略平行に配置されている。
【００７６】
プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１と下流端Ｇ２との間の長さＬ６、すなわちプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６、詳述するとプラグベアリング部３Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも短く設定されている（即ち、Ｌ６＜Ｌ４）。なお、Ｄｐは引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの直径である。
【００７７】
ダイス軸Ｘに対するプラグベアリング部３Ｂの平行度は、±３°以内に設定されている。
【００７８】
プラグベアリング部３Ｂの詳細な構成は後述する。
【００７９】
プラグアプローチ部３Ａは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次増大するように形成されており、詳述すると円錐テーパ状に形成されている。
【００８０】
ダイス軸Ｘに対するプラグアプローチ部３Ａの傾斜角、すなわちプラグアプローチ角θ３（図２参照）は、１０〜２０°の範囲に設定されるのが望ましく、特に１０〜１５°の範囲に設定されるのが良い。
【００８１】
第３曲面部３Ｃは、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとの間に配置されるとともに、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとを滑らかに繋いでいる。換言すると、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとは、この第３曲面部３Ｃを介して滑らかに連なっている。すなわち、この第３曲面部３Ｃは、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１にプラグベアリング部３Ｂに対して滑らかに連なって形成されている。さらに、この第３曲面部３Ｃの上流端にプラグアプローチ部３Ａが滑らかに連なって形成されている。引抜プラグ３０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第３曲面部３Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。第３曲面部３Ｃの縦断面形状は円弧状である。
【００８２】
第３曲面部３Ｃの曲率半径Ｒ３は、例えば１０〜６０ｍｍに設定されている。
【００８３】
プラグアプローチ部３Ａと第３曲面部３Ｃは、ワーク４０（詳述するとワーク４０の内表面４０ｂ）と接触して該ワーク４０を減肉加工しながら第３曲面部３Ｃからプラグベアリング部３Ｂへ案内する部位である。本実施形態では、ワーク４０の内表面４０ｂは、プラグアプローチ部３Ａに最初に接触している。なお本発明では、ワーク４０の内表面４０ｂはプラグアプローチ部３Ａではなく第３曲面部３Ｃに最初に接触しても良い。
【００８４】
次に、プラグベアリング部３Ｂの詳細な構成について図３を参照して以下に説明する。
【００８５】
本実施形態では、プラグベアリング部３Ｂはダイス軸Ｘと略平行に延びていることから、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、プラグベアリング部３Ｂにおけるその長さＬ６の丁度半分の位置である。
【００８６】
ここで、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３に着目した理由は次のとおりである。引抜加工時において、ワーク４０の外表面４０ａの面圧は、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３で高くなる。したがって、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ワーク４０の外表面４０ａの表面粗さＲｙに非常に大きな影響を与える重要な位置である。
【００８７】
また、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％までの上流領域２Ｂａを、ダイスベアリング部２Ｂの「２０％上流領域２Ｂａ」とする。さらに、上流領域２Ｂａの長さ、詳述すると上流領域２Ｂａのダイス軸Ｘと平行な方向の長さを「Ｌ４ａ」とする。したがって、上流領域２Ｂａが２０％上流領域の場合、（Ｌ４ａ／Ｌ４）×１００％＝２０％である。また、Ｆ３は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％下流側の位置である。したがって、２０％上流領域２Ｂａは、Ｆ１とＦ３との間の領域である。
【００８８】
ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されている。この場合において、上流領域２Ｂａとは、上流領域２Ｂａの上流端（Ｆ１）と下流端（Ｆ３）とを含んでいる。したがって、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１と同じ位置に配置されていても良いし、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％下流側の位置Ｆ３と同じ位置に配置されていても良いし、Ｆ１とＦ３との間の内側に配置されていても良い。特に好ましくは、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の１５％までの上流領域に配置されるのが良い。
【００８９】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して同じ位置か又は下流側に配置されている。
【００９０】
図３において、Ｓは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対するプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置の下流側へのずれ量を示している。したがって、図３に示すように、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対してプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置が下流側にずれている場合、ずれ量Ｓの符号は「＋（正）」である。これとは逆に、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して上流側にずれている場合、ずれ量Ｓの符号は「−（負）」である。また、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して同じ位置に配置されている場合、ずれ量Ｓ＝０である。
【００９１】
また図３において、Ｔは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対するプラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３の下流側へのずれ量を示している。したがって、図３に示すように、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対してプラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３が下流側にずれている場合、ずれ量Ｔの符号は「＋（正）」である。これとは逆に、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して上流側にずれている場合、ずれ量Ｔの符号は「−（負）」である。また、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して同じ位置に配置されている場合、ずれ量Ｔ＝０である。
【００９２】
さらに、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％以下（即ち０〜２０％の範囲）に設定されるのが望ましく、特にＬ４の１５％以下（即ち０〜１５％の範囲）に設定されるのが望ましい。
【００９３】
本実施形態の引抜加工装置１０を用いて管状ワーク４０を引抜加工する方法は、従来の方法と略同じであり、これを簡単に説明すると次のとおりである。
【００９４】
まず、管状ワーク４０の先端部にスエージング加工等によってワーク４０よりも小径の口付け部４０ｄを形成する。そして、ワーク４０の中空部４０ｃ内に引抜プラグ３０を挿入配置するとともに、ワーク４０の先端部（即ち口付け部４０ｄ）を引抜ダイス２０のダイス孔２１内に挿入する。このとき、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂは、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂに対して所定の位置に配置されている。
【００９５】
次いで、ワーク４０の先端部の口付け部４０ｄを牽引装置１２のチャック部１２ａによりチャックする。そして、図１に示すように、潤滑油供給装置１３のノズル１３ａから潤滑油１４をワーク４０の外表面４０ａに供給付着しながら、引抜速度が１０〜１００ｍ／ｍｉｎの範囲になるようにワーク４０を牽引装置１２により引抜方向Ｎに牽引する。これにより、ワーク４０を引抜加工する。
【００９６】
この引抜加工では、図２及び３に示すように、ワーク４０は引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃに接触して第１曲面部１Ｃにより縮径加工されながら、案内部２Ｄに向かって誘導されるように第１曲面部１Ｃから離れる。次いで、該ワーク４０が引抜ダイス２０の案内部２Ｄに再接触して案内部２Ｄにより縮径加工されながら案内部２Ｄからその第２曲面部２Ｃを通ってダイスベアリング部２Ｂへ案内される。このとき、ワーク４０の内表面４０ｂは、引抜プラグ３０のプラグアプローチ部３Ａ又は第３曲面部３Ｃに接触して第３曲面部３Ｃを通ってプラグベアリング部３Ｂへ案内される。
【００９７】
そして、該ワーク４０がダイスベアリング部２Ｂとプラグベアリング部３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の肉厚が減少するようにワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがそれぞれダイスベアリング部２Ｂ及びプラグベアリング部３Ｂにより加圧される。その結果、ワーク４０の外径寸法がダイスベアリング部２Ｂにより目標寸法に仕上げ加工されると同時に、ワーク４０の外表面４０ａがダイスベアリング部２Ｂにより高平滑面に仕上げ加工され、さらに、ワーク４０の内径寸法がプラグベアリング部３Ｂにより目標寸法に仕上げ加工されると同時に、ワーク４０の内表面４０ｂがプラグベアリング部３Ｂにより目標面粗さに仕上げ加工される。
【００９８】
以上の工程により、研磨加工並の高平滑な外表面４１ａを有する引抜管４１を得ることができる。
【００９９】
而して、本実施形態の引抜加工装置１０には次の利点がある。
【０１００】
引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂは第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋよりも内側に配置されているので、ワーク４０が第１曲面部１Ｃからダイスベアリング部２Ｂへと移動する間にワーク４０が過度に縮径加工されるのを防止することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａに、潤滑油１４が溜まる激しい凹凸が生じ難くなる［効果１］。
【０１０１】
さらに、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１に案内部２Ｄの第２曲面部２Ｃが滑らかに連なっているので、案内部２Ｄに再接触したワーク４０はこの第２曲面部２Ｃを通ってダイスベアリング部２Ｂに向かって円滑に移動することができる［効果２］。
【０１０２】
さらに、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも短く設定されることにより、プラグベアリング部３Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの両部位からワーク４０にその外表面４０ａを高平滑面に加工するのに必要な圧力を確実に与えることができる［効果３］。
【０１０３】
以上の効果１〜３が相乗的に作用することにより、ワーク４０の外表面４０ａを高平滑面に加工することができる。
【０１０４】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されることにより、プラグベアリング部３Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの両部位からワーク４０にその外表面４０ａを高平滑面に加工するのに必要な圧力を更に確実に与えることができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができる。
【０１０５】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１に対して同じ位置か又は下流側に配置されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１０６】
さらに、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６がダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％以下（即ち、０≦Ｌ６／Ｌ４≦０．２）に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができるし、更に、ワーク４０とプラグベアリング部３Ｂとの間の接触摩擦力に起因して生じるワーク４０の断管を確実に防止することができる。
【０１０７】
さらに、プラグアプローチ角θ３が１０〜２０°の範囲に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１０８】
さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第１曲面部１Ｃの接線の傾きと第２曲面部２Ｃの接線の傾きとは、それぞれ、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。これにより、ワーク４０を第１曲面部１Ｃによって確実に縮径加工することができるし、案内部２Ｄに再接触したワーク４０を第２曲面部２Ｃによってダイスベアリング部２Ｂへ確実に案内することができる。
【０１０９】
さらに、引抜ダイス２０の第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１に対して等しいか又は小さく設定されている（即ちＲ２１≦Ｒ１）。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。その理由は、次のとおりである。すなわち、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ２１を大きくすることにより、ワーク４０の外表面４０ａと引抜ダイス２０との間に引き込まれる潤滑油１４の引込み量を十分に確保することができる。さらに、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１を小さくすることにより、第２曲面部２Ｃからワーク４０の外表面４０ａに与える面圧を高めることができる。これによりオイルピットの発生を更に抑制することができる。その結果、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１０】
さらに、案内部２Ｄは、第２曲面部２Ｃの上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部２Ｃの曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部２Ａを有しているので、第１曲面部１Ｃから離れたワーク４０を案内部２Ｄで確実に受けることができ、もってワーク４０を案内部２Ｄからダイスベアリング部２Ｂへ確実に案内することができる。
【０１１１】
さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するダイスベアリング部２Ｂの平行度が±３°以内に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１２】
さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するプラグベアリング部３Ｂの平行度が±３°以内に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１３】
さらに、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４が５ｍｍ以上であることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１４】
さらに、引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１が、０．３ｍｍ以上に設定されることにより、ワーク４０が第１曲面部１Ｃからダイスベアリング部２Ｂへと移動する間にワーク４０が過度に縮径加工されるのを確実に防止することができる。また、この段差が３ｍｍ未満に設定されることにより、案内部２Ｄに再接触したワーク４０がダイスベアリング部２Ｂに案内される際にワーク４０がダイスベアリング部２Ｂから離れるのを確実に防止することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１５】
さらに、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとダイスベアリング部２Ｂとが一体形成されているので、第１曲面部１Ｃの軸とダイスベアリング部２Ｂの軸との間の軸ずれを防止することができる。これにより、引抜ダイス２０の同軸度が高められている。したがって、この引抜ダイス２０を用いてワーク４０を引抜加工することにより、引抜管４１の外径及び内径の寸法精度を確実に向上させることができる。
【０１１６】
さらに、引抜プラグ３０は、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１に滑らかに連なる第３曲面部３Ｃを備えているので、第３曲面部３Ｃに接触したワーク４０はプラグベアリング部３Ｂに向かって円滑に移動することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１７】
さらに、引抜管４１の引抜速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上になるようにワーク４０を牽引装置１２によって牽引することにより、引抜加工能率を向上させることができる。また、引抜速度が１００ｍ／ｍｉｎ以下になるようにワーク４０を牽引装置１２によって牽引することにより、ワーク４０の外表面４０ａと引抜ダイス２０との間に引き込まれる潤滑油１４の引込み量が過剰に増えるのを防止することができる。これにより、オイルピットの発生を更に確実に防止することができ、もってワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１８】
図４は、本発明の上記実施形態における引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が変更された場合を示す図であり、詳述すると、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が０ｍｍの場合における、図３に対応する断面図である。
【０１１９】
図４に示した引抜プラグ３０は、玉芯型のものである。したがって、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂは、ダイス軸Ｘと略平行に延びて形成されておらず、縦断面円弧状に形成されている。これにより、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が０ｍｍに設定されている。したがって、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の０％である。このプラグベアリング部３Ｂの曲率半径は、第３曲面部３Ｃの曲率半径Ｒ３と略等しく設定されており、具体的には例えば１０〜６０ｍｍに設定されている。
【０１２０】
さらに、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が０ｍｍであるから、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１と下流端Ｇ２と中央位置Ｇ３とは、互いに一致しており、且つ、ワーク引抜方向Ｎにおいて、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されている。その他の構成は、上記実施形態と同じである。
【０１２１】
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したものに限定されるものではなく、様々に変更可能である。
【０１２２】
また本発明では、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃよりも上流側に、ワーク４０の材料流動をサポートする１個又は複数個の補助的なベアリング部や縮径加工部が配置されていても良い。
【０１２３】
また本発明では、本発明に係る引抜加工装置によって引抜加工されて得られる引抜管は、感光ドラム基体に特に好適に用いられるものであるが、感光ドラム基体に用いられることに限定されるものではなく、様々な用途に用いることができる。
【実施例】
【０１２４】
次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。
【０１２５】
以下に示す実施例及び比較例で用いた引抜加工用ワークとして、アルミニウム製管状ワーク４０を準備した。このワーク４０の断面形状は円環状である。ワーク４０の材質は、引抜加工用ワークの材料としてよく用いられる材料の一つであるＪＩＳ（日本工業規格） Ａ３００３相当のアルミニウム合金である。このワーク４０は、アルミニウムビレットを押出加工することにより得られたアルミニウム押出管からなるものである。引抜加工前のワーク４０の外径Ｄ０は２０ｍｍ、その内径は１７ｍｍ、その肉厚は１．５ｍｍである。
【０１２６】
＜実施例１〜６及び比較例１〜３＞
上記実施形態の引抜加工装置１０を用いて、引抜ダイス２０に対する引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの配置位置を様々に変えて、上記ワーク４０を一回だけ引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。引抜加工後のワーク、即ち引抜管４１の外径Ｄ１は１６ｍｍ、その内径は１４．４ｍｍ、その肉厚は０．８ｍｍである。したがって、この引抜加工では、ワーク４０の縮径率Ｑは２０％である。また、引抜速度は３０ｍ／ｍｉｎである。
【０１２７】
この引抜加工の際に使用した潤滑油１４は、出光興産（株）製の商品名「ダフニーマスタードロー２５９４」である。この潤滑油１４の４０℃での動粘度は３８２．５ｍｍ2／ｓである。
【０１２８】
そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さＲｙを評価した。その結果を表１に示す。
【０１２９】
表１の実施例１〜６及び比較例１〜３で用いた引抜ダイス２０及び引抜プラグ３０の各部位の寸法は、以下のとおりである。
【０１３０】
引抜ダイス２０において、θ１＝３０°、θ２＝２０°、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝６ｍｍ、Ｌ３＝３ｍｍ、Ｌ４＝９ｍｍ、Ｌ５＝２ｍｍ、Ｒ１＝４ｍｍ、Ｒ２１＝４ｍｍ、Ｒ２２＝２ｍｍ、Ｈ２＝０．５ｍｍである。この場合、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａの長さＬ４ａは、１．８ｍｍである。
【０１３１】
引抜プラグ３０において、Ｄｐ＝１４．４ｍｍ、θ３＝１５°、Ｌ６＝１．０ｍｍ、Ｒ３＝５０ｍｍである。
【０１３２】
表１中の「表面粗さ」欄の記号の意味は次のとおりである。
【０１３３】
○：Ｒｙが１．０μｍ未満（即ち、Ｒｙ＜１．０μｍ）
△：Ｒｙが１．０μｍ以上１．３μｍ未満（即ち、１．０μｍ≦Ｒｙ＜１．３μｍ）
×：Ｒｙが１．３μｍ以上（即ち、Ｒｙ≧１．３μｍ）
【０１３４】
引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙは、レーザ表面粗さ計（レーザのプローブ：２μｍ）により、引抜管４１の外表面４１ａの周方向と長さ方向とのそれぞれ５箇所を測定し、これらの平均値を表面粗さＲｙとした。またその測定は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４に準拠して行った。
【０１３５】
【表１】
【０１３６】
表１から分かるように、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３がダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されている場合（即ち、実施例１〜６の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができた。
【０１３７】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１と同じ位置か又は下流側に配置されている場合（即ち、実施例４〜６の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができた。
【０１３８】
＜実施例７〜１２＞
上記実施形態の引抜加工装置１０を用いて、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６を様々に変えて、上記ワーク４０を一回だけ引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。その他の引抜加工条件は、上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。
【０１３９】
そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さＲｙを評価した。その結果を表２に示す。なお、表２中の「表面粗さ」欄の記号の意味は表１と同じである。
【０１４０】
表２の実施例７〜１２で用いた引抜ダイス２０及び引抜プラグ３０の各部位の寸法は、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６を除いて上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。各Ｌ６は以下のとおりである。
【０１４１】
実施例７：Ｌ６＝０ｍｍ
実施例８：Ｌ６＝０．４５ｍｍ
実施例９：Ｌ６＝０．９ｍｍ
実施例１０：Ｌ６＝１．３５ｍｍ
実施例１１：Ｌ６＝１．８ｍｍ
実施例１２：Ｌ６＝２．２５ｍｍ
【０１４２】
【表２】
【０１４３】
表２から分かるように、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が、特にダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％以下に設定されている場合（即ち、実施例７〜１１の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができた。さらに、Ｌ６がＬ４の１５％以下に設定されている場合（即ち、実施例７〜１０の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができた。
【０１４４】
＜実施例１３〜１７＞
上記実施形態の引抜加工装置を用いて、引抜プラグ３０のプラグアプローチ角θ３を様々に変えて、上記ワーク４０を一回だけ引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。その他の引抜加工条件は、上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。
【０１４５】
そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さＲｙを評価した。その結果を表３に示す。なお、表３中の「表面粗さ」欄の記号の意味は表１と同じである。
【０１４６】
表３の実施例１３〜１７で用いた引抜ダイス２０及び引抜プラグ３０の各部位の寸法は、プラグアプローチ角θ３を除いて上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。
【０１４７】
【表３】
【０１４８】
表３から分かるように、プラグアプローチ角θ３が特に１０〜２０％の範囲に設定されている場合（即ち、実施例１４〜１６）には、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、管状ワークの外表面を高平滑面に加工することができる管状ワーク用引抜加工装置及び引抜加工方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
１０：引抜加工装置
１２：牽引装置
２０：引抜ダイス
１Ａ：ダイスアプローチ部
１Ｂ：繋ぎ部
１Ｃ：第１曲面部
２Ａ：補助曲面部
２Ｂ：ダイスベアリング部
２Ｂａ：ダイスベアリング部の上流領域
２Ｃ：第２曲面部
２Ｄ：案内部
Ｌ４：ダイスベアリング部の長さ
Ｆ１：ダイスベアリング部の上流端
３０：引抜プラグ
３Ａ：プラグアプローチ部
３Ｂ：プラグベアリング部
３Ｃ：第３曲面部
Ｌ６：プラグベアリング部の長さ
Ｇ１：プラグベアリング部の上流端
Ｇ３：プラグベアリング部の中央位置
θ３：プラグアプローチ角
４０：ワーク
４０ａ：ワークの外表面
４１：引抜管
４１ａ：引抜管の外表面
Ｘ：引抜ダイスのダイス軸
Ｎ：ワーク引抜方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高平滑な外表面を有する引抜管を得ることができる管状ワーク用引抜加工装置及び管状ワークの引抜加工方法に関する。
【０００２】
なお本明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、特に示さない限り純アルミニウム及びアルミニウム合金の両方を含む意味で用いる。また、「上流」及び「下流」とは、それぞれワークの引抜方向の上流及び下流を意味している。
【背景技術】
【０００３】
従来、外表面の表面粗さＲｙが１．０〜３．０μｍ程度のアルミニウム管は、例えば、アルミニウム素材（例：アルミニウムビレット）を順次押出加工及び引抜加工することにより製造されていた。こうして得られた引抜管は「ＥＤ（Extrusion Drawing）管」と呼ばれている。この引抜管は、例えば電子写真装置（複写機、レーザビームプリンタ等）の感光ドラム基体に用いられている。
【０００４】
而して、特開２００５−１１８７９９号公報には、管状ワークとしての金属管の外径を縮径加工する引抜ダイスを具備した引抜加工装置（縮径加工装置）が開示されている（特許文献１参照）。この引抜加工装置は、管の内表面を加工するための引抜プラグを具備しておらず、すなわち空引き方式を採用したものであり、そのため引抜加工によって管の肉厚が増大するという特徴を有している。この引抜加工装置の目的は、引抜プラグを用いないで管の肉厚の増大を抑制するとともに、引抜加工時に管の外表面に発生するチャタリングマークを防止することにある。
【０００５】
特開平８−６６７１５号公報には、管を製造する方法でなく中実な線材又は棒材を引抜加工により製造する方法が開示されている（特許文献２参照）。この方法で用いられるワークは、管状のものではなく中実なものである。したがって、この方法に用いられる引抜加工装置は、引抜プラグを具備する必要のないものである。
【０００６】
また、特開平５−２８５５２８号公報及び特開２００７−７５５３１号公報には、引抜プラグを用いて管状ワークを引抜加工する場合において、ワークの外表面を高平滑面に加工する方法が開示されている（特許文献３、４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１８７９９号公報
【特許文献２】特開平８−６６７１５号公報
【特許文献３】特開平５−２８５５２８号公報
【特許文献４】特開２００７−７５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
而して、引抜管は様々な用途に用いられるものであるが、例えば上述した感光ドラム基体に用いられる引抜管は、その外表面が鏡面状態であることが望ましい。そこで従来では、管の外表面を切削加工することにより、管の外表面を鏡面状態にしていた。このように外表面が切削加工された引抜管は「切削管」と呼ばれている。一方、外表面が切削加工されていない引抜管は「無切削管」と呼ばれている。
【０００９】
切削管は、管の外表面を切削加工する必要があるため、製造コストが高くつくという欠点があった。したがって、製造コストを低くするためには、切削管ではなく無切削管を用いることが望ましい。
【００１０】
しかしながら、無切削管は、その外表面に引抜加工時に生じた凹状欠陥としてのオイルピットが多数存在している。そのため、表面粗さＲｙが例えば１．０μｍ以下といった高平滑な外表面を有する無切削管を得ることは非常に困難であった。
【００１１】
そこで本発明者らは、引抜加工においてオイルピットが生じる原因について鋭意研究したところ、次のような知見を得た。この知見について図５及び６を参照して以下に説明する。なお図５及び６では、管状ワーク４０は他の部材と区別し易くするためドットハッチングで示している。
【００１２】
図５において、１１０は、従来の管状ワーク用引抜加工装置である。この引抜加工装置１１０は、ワーク４０の外表面４０ａを加工する引抜ダイス１２０と、ワーク４０の内表面４０ｂを加工する引抜プラグ１３０とを含む引抜加工工具１１１を具備している。
【００１３】
図６に示すように、引抜ダイス１２０のダイス孔１２１の周面において、ダイスアプローチ部１０１Ａの下流端に縦断面円弧状の曲面部１０１Ｃ（その曲率半径Ｒ１）が滑らかに連なって形成されており、さらに、ダイスベアリング部１０１Ｂの上流端Ｆ１にこの曲面部１０１Ｃが滑らかに連なって形成されている。ダイスアプローチ部１０１Ａと曲面部１０１Ｃは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。また、引抜ダイス１２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する曲面部１０１Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。ダイスベアリング部１０１Ｂは、ダイス軸Ｘと略平行に形成されている。Ｆ２は、ダイスベアリング部１０１Ｂの下流端である。Ｌ４は、ダイスベアリング部１０１Ｂの長さである。Ｌ１は、ダイスアプローチ部１０１Ａと曲面部１Ｃとを合計した、ダイス軸Ｘと平行な方向の長さである。１０２Ｅは、引抜ダイス１２０のリリーフ部である。Ｌ５は、リリーフ部１０２Ｅのダイス軸Ｘと平行な方向の長さである。
【００１４】
引抜プラグ１３０は、引抜プラグ１３０を支持する支持棒１３１の先端部に設けられるとともに、ワーク４０の中空部４０ｃ内に配置されている。引抜プラグ１３０の周面には、プラグアプローチ部１０３Ａとプラグベアリング部１０３Ｂとが形成されている。プラグベアリング部１０３Ｂは、ダイスベアリング部１０１Ｂに対向して配置されている。プラグベアリング部１０３Ｂの長さＬ６は、ダイスベアリング部１０１Ｂの長さＬ４よりも短く設定されている（即ち、Ｌ６＜Ｌ４）。プラグアプローチ部１０３Ａとプラグベアリング部１０３Ｂとの間の角部は丸く面取り加工されており、そのため、この角部に縦断面円弧状の曲面部１０３Ｃ（その曲率半径Ｒ３）が形成されており、すなわち、プラグアプローチ部１０３Ａとプラグベアリング部１０３Ｂとが曲面部１０３Ｃを介して滑らかに連らなっている。Ｇ１及びＧ２は、それぞれプラグベアリング部１０３Ｂの上流端及び下流端である。Ｄｐは、プラグベアリング部１０３Ｂの直径である。
【００１５】
この引抜加工装置１１０を用いて管状ワーク４０を引抜加工する場合、ワーク４０は、引抜ダイス１２０のダイスアプローチ部１０１Ａ又は曲面部１０１Ｃに接触して曲面部１０１Ｃにより縮径加工されながら曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内される。そして、該ワーク４０がダイスベアリング部１０１Ｂと引抜プラグ１３０のプラグベアリング部１０３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがダイスベアリング部１０１Ｂ及びプラグベアリング部１０３Ｂによって同時に仕上げ加工される。この仕上げ加工のとき、ワーク４０はダイスベアリング部１０１Ｂとプラグベアリング部１０３Ｂとにより加圧されて、ワーク４０の肉厚が減少する。このようなワーク４０の材料流動を経て引抜管４１が得られる。
【００１６】
このようなワーク４０の材料流動において、従来では、一般に、引抜加工の教科書に記載されているように、引抜ダイス１２０の曲面部１０１Ｃに接触したワーク４０は、曲面部１０１Ｃに接触した状態のままで曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内されるものと考えられていた。しかしながら、実際の引抜加工ではそのようなワーク４０の材料流動は生じず、すなわち、図６に示すように、曲面部１０１Ｃに接触したワーク４０は、曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ案内される際に曲面部１０１Ｃから一旦離れ、そしてダイスベアリング部１０１Ｂに再接触していた。そのため、ワーク４０が曲面部１０１Ｃからダイスベアリング部１０１Ｂへ移動する途中で、ワーク４０が過度に縮径加工される。これにより、ワーク４０の外表面４０ａが縦断面円弧状に凹んで該外表面４０ａに激しい微細な凹凸（図示せず）が多数発生する。この激しい凹凸の凹部に引抜加工用潤滑油（図示せず）が溜まる。そしてこの状態のままでワーク４０がダイスベアリング部１０１Ｂとプラグベアリング部１０３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがダイスベアリング部１０１Ｂ及びプラグベアリング部１０３Ｂにより加圧され、その結果、引抜管４１の外表面４１ａに多数の微細なオイルピット（図示せず）が発生する。このような多数のオイルピットが原因で引抜管４１の外表面４１ａが粗くなる。以上のような知見を発明者らは得ることができた。
【００１７】
なお、上述した特開平５−２８５５２８号公報及び特開２００７−７５５３１号公報は、ワークの外表面を高平滑面に加工するための、引抜ダイスに対する引抜プラグの配置位置や引抜プラグの各部位の寸法についての好ましい設定条件を開示している。しかるに、本発明の引抜ダイスは従来の引抜ダイスとは形状が異なるため、この設定条件を本発明に対して適用することは適切ではないと思われる。
【００１８】
本発明は、上記技術背景と発明者らが得た上記知見とに基づいてなされたもので、その目的は、管状ワークの外表面を高平滑面に加工することができる管状ワーク用引抜加工装置及び管状ワークの引抜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】
【００１９】
本発明は以下の手段を提供する。
【００２０】
［１］ 管状ワークの外表面を加工する引抜ダイスと、前記ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面を加工する引抜プラグとを具備し、
前記引抜ダイスは、
ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内する案内部と、
を備えており、
前記引抜プラグは、前記ダイスベアリング部の長さよりも短いプラグベアリング部を備えており、
ワークの引抜方向において、前記プラグベアリング部の中央位置が、前記ダイスベアリング部の上流端からダイスベアリング部の長さの２０％までの上流領域に配置されていることを特徴とする管状ワーク用引抜加工装置。
【００２１】
［２］ ワーク引抜方向において、前記プラグベアリング部の上流端が前記ダイスベアリング部の上流端に対して同じ位置か又は下流側に配置されている請求項１記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【００２２】
［３］ 前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さの２０％以下に設定されている前項１又は２記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【００２３】
［４］ 前記プラグのプラグアプローチ角が１０〜２０°の範囲に設定されている前項１〜３のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【００２４】
［５］ 前項１〜４のいずれかに記載の引抜加工装置を用いて管状ワークを引抜加工することを特徴とする管状ワークの引抜加工方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は以下の効果を奏する。
【００２６】
［１］の発明では、管状ワークは引抜ダイスの第１曲面部により縮径加工されながら、案内部に向かって誘導されるように第１曲面部から離れる。そして、該ワークは案内部に再接触して案内部により縮径加工されながら案内部からダイスベアリング部へ案内されて、ワークがダイスベアリング部と引抜プラグのプラグベアリング部との間を通過する。これにより、ワークの内表面及び外表面がそれぞれ加工される。
【００２７】
上記のようなワークの材料流動において、引抜ダイスのダイスベアリング部は第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側に配置されているので、ワークが第１曲面部からダイスベアリング部へと移動する間にワークが過度に縮径加工されるのを防止することができる。
【００２８】
さらに、ダイスベアリング部の上流端に案内部の第２曲面部が滑らかに連なっているので、案内部に再接触したワークはこの第２曲面部を通ってダイスベアリング部に向かって円滑に移動することができる。
【００２９】
さらに、引抜プラグのプラグベアリング部の長さが引抜ダイスのダイスベアリング部の長さよりも短く設定されることにより、プラグベアリング部とダイスベアリング部との両部位からワークにその外表面を高平滑面に加工するのに必要な圧力を確実に与えることができる。
【００３０】
以上の効果が相乗的に作用することにより、ワークの外表面を高平滑面に加工することができる。
【００３１】
さらに、ワークの引抜方向において、プラグベアリング部の中央位置は、ダイスベアリング部の上流端からダイスベアリング部の長さの２０％までの上流領域に配置されることにより、ワークの外表面を確実に高平滑面に加工することができる。
【００３２】
［２］の発明では、ワーク引抜方向において、プラグベアリング部の上流端がダイスベアリング部の上流端に対して同じ位置か又は下流側に配置されることにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。
【００３３】
［３］の発明では、プラグベアリング部の長さがダイスベアリング部の長さの２０％以下に設定されることにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。
【００３４】
［４］の発明では、プラグアプローチ角が１０〜２０°の範囲に設定されることにより、ワークの外表面を更に確実に高平滑面に加工することができる。
【００３５】
［５］の発明では、管状ワークの外表面を確実に高平滑面に加工することができ、もって高平滑な外表面を有する引抜管を確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る管状ワーク用引抜加工装置の概略全体図である。
【図２】図２は、同引抜加工装置を用いてワークを引抜加工している途中の状態における引抜ダイス及び引抜プラグの断面図である。
【図３】図３は、図２の拡大図である。
【図４】図４は、同引抜加工装置の引抜プラグのプラグベアリング部の長さが０ｍｍの場合における、図２に対応する断面図である。
【図５】図５は、従来の引抜加工装置を用いてワークを引抜加工している途中の状態における引抜ダイス及び引抜プラグの断面図である。
【図６】図６は、図５の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００３８】
図１〜４は、本発明の一実施形態に係る管状ワーク用引抜加工装置を説明する図である。これらの図において、１０は本実施形態の引抜加工装置である。
【００３９】
この引抜加工装置１０は、図１及び２に示すように、管状ワーク４０を引抜加工するものである。この引抜加工装置１０によって管状ワーク４０が引抜加工されることにより、引抜管４１が製造される。この引抜管４１は、外表面４１ａが高平滑面であることを要求される管に用いられるものであり、例えば電子写真装置（複写機、レーザビームプリンタ等）の感光ドラム基体に好適に用いられるものである。なお、感光ドラム基体の外表面にはＯＰＣ（有機光導電体）膜等の所定の膜が塗工される。したがって、ワーク４０は、感光ドラム基体製造用素管として捉えることができる。なお図４において、４１ｂは引抜管４１の内表面である。
【００４０】
ワーク４０は、例えば、素材としての金属ビレット（例：アルミニウムビレット）を押出加工することにより得られた金属押出管（例：アルミニウム押出管）からなるものである。ワーク４０の断面形状は円環状である。ワーク４０の外径は例えば１５〜５０ｍｍ、、その肉厚は例えば０．５〜２ｍｍに設定されている。
【００４１】
ワーク４０の材質は、鉄、鋼、銅、マグネシウム（その合金を含む）、アルミニウム（その合金を含む）等の金属であり、特にアルミニウムであることが望ましい。
【００４２】
本実施形態では、ワーク４０の縮径率を例えば１０〜２０％に設定してワーク４０を引抜加工装置１０により引抜加工し、これにより断面円環状の引抜管４１が製造される。このとき、引抜管４１の肉厚は、ワーク４０の肉厚に対して例えば６０〜９０％に減少する。
【００４３】
なお、ワーク４０の縮径率（詳述するとワーク４０の外径の縮径率）Ｑは、引抜加工前のワーク４０の外径をＤ０、引抜加工後のワーク４０（即ち引抜管４１）の外径をＤ１としたとき（図２参照）、次式（１）により算出される。
【００４４】
Ｑ＝｛１−（Ｄ１／Ｄ０）｝×１００％ …（１）
【００４５】
本実施形態の引抜加工装置１０は、図１及び２に示すように、空引き方式ではなくプラグ引き方式を採用したものである。したがって、この引抜加工装置１０は、引抜ダイス２０と引抜プラグ３０とを含む引抜加工工具１１を具備しており、更に、牽引装置１２、潤滑油供給装置１３などを具備している。
【００４６】
引抜ダイス２０は、ワーク４０の外表面４０ａを加工するものであり、ダイスホルダ（図示せず）により固定状態に保持されている。引抜ダイス２０の材質は、超硬、ダイス鋼、高速度工具鋼、セラミック等である。この引抜ダイス２０の詳細な構成は後述する。
【００４７】
引抜プラグ３０は、ワーク４０の中空部４０ｃ内に配置されるとともにワーク４０の内表面４０ｂを加工するものであり、引抜プラグ３０を支持する支持棒３１の先端部に固定状態に設けられている。この引抜プラグ３０は、ワーク引抜方向Ｎに延びたプラグベアリング部３Ｂを有する略長玉芯型のものである。引抜プラグ３０の材質は、超硬、ダイス鋼、高速度工具鋼、セラミック等である。この引抜プラグ３０の詳細な構成は後述する。
【００４８】
図１に示すように、牽引装置１２は、ワーク４０を引抜方向Ｎに牽引するためのものであり、チャック部１２ａと、チャック部１２ａにワーク引抜方向Ｎの牽引力を付与する駆動源１２ｂとを備えている。チャック部１２ａは、ワーク４０の先端部に形成された口付け部４０ｄをチャックするものである。駆動源１２ｂとしては油圧シリンダ等が用いられる。なお、ワーク引抜方向Ｎは、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに沿う方向である。
【００４９】
潤滑油供給装置１３は、ワーク４０の外表面４０ａに引抜加工用潤滑油１４を供給付着するものであり、潤滑油１４をワーク４０の外表面４０ａに向けて噴出するノズル１３ａを備えている。ノズル１３ａは引抜ダイス２０の上流側に配置されている。
【００５０】
潤滑油１４としては、特に限定されるものではなく、具体的に例示すると、出光興産（株）製の商品名「ダフニーマスタードロー」、スギムラ化学工業（株）製の商品名「サンドロー」、共栄油化（株）製の商品名「ストロール」等が用いられる。また、潤滑油１４の動粘度は、特に限定されるものではないが、例えば、４０℃での動粘度が３００〜５００ｍｍ2／ｓであることが望ましい。
【００５１】
引抜ダイス２０の構成は次のとおりである。
【００５２】
引抜ダイス２０は、図２及び３に示すように、そのダイス孔２１の内側に配置される引抜プラグ３０と組み合わされて用いられるものであり、ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃと繋ぎ部１Ｂと案内部２Ｄとダイスベアリング部２Ｂとリリーフ部２Ｅとを備えている。これらの部位（１Ａ、１Ｃ、１Ｂ、２Ｄ、２Ｂ、２Ｅ）は、引抜ダイス２０のダイス孔２１の周面に、ワーク引抜方向Ｎに順に並んで設けられている。さらに、これらの部位は、個別に分割されているのではなく、一体形成されている。また、これらの部位の表面は全て鏡面状に研磨加工されている。
【００５３】
ダイスアプローチ部１Ａは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されており、詳述すると円錐テーパ状に形成されている。
【００５４】
ダイス軸Ｘに対するダイスアプローチ部１Ａの傾斜角、すなわちダイスアプローチ半角θ１（図２参照）は、例えば２０〜４０°に設定されている。
【００５５】
第１曲面部１Ｃは、ダイスアプローチ部１Ａの下流端にダイスアプローチ部１Ａに対して滑らかに連なって形成されており、すなわち第１曲面部１Ｃはダイスアプローチ部１Ａの下流端に段差及び角が生じないように連なって形成されている。さらに、第１曲面部１Ｃは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。また、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第１曲面部１Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。第１曲面部１Ｃの縦断面形状は円弧状である。なお本明細書では、縦断面とは引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面であり、即ち図２及び３に示した断面である。
【００５６】
第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。
【００５７】
ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃは、最初にワーク４０を縮径加工（詳述するとワーク４０の外表面４０ａを縮径加工）する部位である。さらに、第１曲面部１Ｃは、ワーク４０が縮径加工されながら離れる部位である。
【００５８】
ダイスアプローチ部１Ａと第１曲面部１Ｃとを合計した、ダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ１は、例えば１０〜５０ｍｍに設定されている。
【００５９】
ここで、ワーク４０（詳述するとワーク４０の外表面４０ａ）がダイスアプローチ部１Ａ又は第１曲面部１Ｃに最初に接触する位置を「Ｊ」とする。また、ワーク４０が縮径加工されながら第１曲面部１Ｃから離れる位置を「Ｋ」とする。本実施形態では、ワーク４０は、ダイスアプローチ部１Ａではなく第１曲面部１Ｃに最初に接触している。なお本発明では、ワーク４０はダイスアプローチ部１Ａに最初に接触しても良い。
【００６０】
ダイスベアリング部２Ｂは、第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋよりも内側（即ちダイス軸Ｘ側）且つ下流側に第１曲面部１Ｃに対して離間して配置されている。このダイスベアリング部２Ｂは、ワーク４０の外表面４０ａ及び外径寸法を仕上げ加工する部位であり、ダイス軸Ｘと略平行に延びて形成されている。
【００６１】
ダイス軸Ｘに対するダイスベアリング部２Ｂの平行度は、±３°以内に設定されている。
【００６２】
ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４、詳述するとダイスベアリング部２Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ４は、例えば３〜１５ｍｍに設定されており、好ましくは５ｍｍ以上に設定されるのが良い。なお、ダイスベアリング部の長さＬ４とは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１と下流端Ｆ２との間の長さである。
【００６３】
引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１は、様々に設定されるものであるが、好ましくは０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満に設定されるのが良い。
【００６４】
案内部２Ｄは、第１曲面部１Ｃから離れたワーク４０（詳述するとワーク４０の外表面４０ａ）と再接触して該ワーク４０を縮径加工しながらダイスベアリング部２Ｂへ案内する部位である。この案内部２Ｄは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次減少するように形成されている。ここで、ワーク４０が案内部２Ｄに再接触する位置を「Ｍ」とする。
【００６５】
この案内部２Ｄは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１にダイスベアリング部２Ｂに対して滑らかに連なる縦断面円弧状の第２曲面部２Ｃを有しており、更に、第２曲面部２Ｃの上流端に第２曲面部２Ｃに対して滑らかに連なる縦断面逆円弧状の補助曲面部２Ａを有している。
【００６６】
引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第２曲面部２Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。一方、補助曲面部２Ａは、第２曲面部２Ｃの曲がり方向とは反対方向に曲がっている。したがって、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する補助曲面部２Ａの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次大きくなっている。
【００６７】
案内部２Ｄのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ３は、例えば２〜５ｍｍに設定されている。第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。補助曲面部２Ａの曲率半径Ｒ２２は、例えば１〜１０ｍｍに設定されている。さらに、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１に対して等しいか又は小さく設定されている（即ち、Ｒ２１≦Ｒ１）。
【００６８】
繋ぎ部１Ｂは、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとの間に配置され、第１曲面部１Ｃと案内部Ｄとを繋ぐ部位である。本実施形態では、繋ぎ部１Ｂは、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとを一体に繋いでいる。したがって、第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとは繋ぎ部１Ｂを介して一体形成されている。さらに、繋ぎ部１Ｂは、引抜加工時にワーク４０と接触しないようにするため、ダイス軸Ｘと略平行に形成されている。さらに、繋ぎ部１Ｂの上流端が第１曲面部１Ｃの下流端に滑らかに連なっている。また、繋ぎ部１Ｂの下流端が案内部２Ｄ（詳述すると案内部２Ｄの補助曲面部２Ａ）の上流端に滑らかに連なっている。
【００６９】
繋ぎ部１Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ２は、例えば３〜１０ｍｍに設定されている。
【００７０】
引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、繋ぎ部１Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ２は、上記の段差Ｈ１と等しいか又は僅かに小さく設定されている（即ちＨ２≦Ｈ１）。しかるに、Ｈ２とＨ１との差は一般的に非常に小さい。したがって、Ｈ２とＨ１は、厳密には異なっているが、通常、等しいと捉えても良い。
【００７１】
リリーフ部２Ｅは、引抜ダイス２０のワーク出口部を形成する部位であり、ワーク４０（詳述すると引抜管４１）と接触しないようにするため、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次増大するように形成されている。ダイス軸Ｘに対するリリーフ部２Ｅの傾斜角、すなわちリリーフ部２Ｅの逃げ半角θ２（図２参照）は、例えば２０〜４０°に設定されている。したがって、このリリーフ部２Ｅは、ダイスベアリング部２Ｂの下流端Ｆ２に逃げ半角θ２の角度をなして連なっている。
【００７２】
リリーフ部２Ｅのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ５は、例えば２〜１０ｍｍに設定されている。
【００７３】
引抜プラグ３０の構成は次のとおりである。
【００７４】
引抜プラグ３０は、その軸が引抜ダイス２０のダイス軸Ｘと一致して配置されており、プラグアプローチ部３Ａと第３曲面部３Ｃとプラグベアリング部３Ｂとを備えている。これらの部位（３Ａ、３Ｃ、３Ｂ）は、引抜プラグ３０の周面に、ワーク引抜方向Ｎに順に並んで設けられている。さらに、これらの部位は、個別に分割されているのではなく、一体形成されている。また、これらの部位の表面は全て鏡面状に研磨加工されている。
【００７５】
プラグベアリング部３Ｂは、ワーク４０の内表面４０ｂ及び内径寸法を仕上げ加工する部位であり、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂに対応した位置に配置されており、詳述するとダイスベアリング部２Ｂに対向して配置されている。さらに、本実施形態では、プラグベアリング部３Ｂは、ダイス軸Ｘと略平行に延びて形成されており、したがって、プラグベアリング部３Ｂはダイスベアリング部２Ｂと略平行に配置されている。
【００７６】
プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１と下流端Ｇ２との間の長さＬ６、すなわちプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６、詳述するとプラグベアリング部３Ｂのダイス軸Ｘと平行な方向の長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも短く設定されている（即ち、Ｌ６＜Ｌ４）。なお、Ｄｐは引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの直径である。
【００７７】
ダイス軸Ｘに対するプラグベアリング部３Ｂの平行度は、±３°以内に設定されている。
【００７８】
プラグベアリング部３Ｂの詳細な構成は後述する。
【００７９】
プラグアプローチ部３Ａは、ワーク引抜方向Ｎの下流側に向かってその直径が漸次増大するように形成されており、詳述すると円錐テーパ状に形成されている。
【００８０】
ダイス軸Ｘに対するプラグアプローチ部３Ａの傾斜角、すなわちプラグアプローチ角θ３（図２参照）は、１０〜２０°の範囲に設定されるのが望ましく、特に１０〜１５°の範囲に設定されるのが良い。
【００８１】
第３曲面部３Ｃは、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとの間に配置されるとともに、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとを滑らかに繋いでいる。換言すると、プラグアプローチ部３Ａとプラグベアリング部３Ｂとは、この第３曲面部３Ｃを介して滑らかに連なっている。すなわち、この第３曲面部３Ｃは、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１にプラグベアリング部３Ｂに対して滑らかに連なって形成されている。さらに、この第３曲面部３Ｃの上流端にプラグアプローチ部３Ａが滑らかに連なって形成されている。引抜プラグ３０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第３曲面部３Ｃの接線の傾きは、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。第３曲面部３Ｃの縦断面形状は円弧状である。
【００８２】
第３曲面部３Ｃの曲率半径Ｒ３は、例えば１０〜６０ｍｍに設定されている。
【００８３】
プラグアプローチ部３Ａと第３曲面部３Ｃは、ワーク４０（詳述するとワーク４０の内表面４０ｂ）と接触して該ワーク４０を減肉加工しながら第３曲面部３Ｃからプラグベアリング部３Ｂへ案内する部位である。本実施形態では、ワーク４０の内表面４０ｂは、プラグアプローチ部３Ａに最初に接触している。なお本発明では、ワーク４０の内表面４０ｂはプラグアプローチ部３Ａではなく第３曲面部３Ｃに最初に接触しても良い。
【００８４】
次に、プラグベアリング部３Ｂの詳細な構成について図３を参照して以下に説明する。
【００８５】
本実施形態では、プラグベアリング部３Ｂはダイス軸Ｘと略平行に延びていることから、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、プラグベアリング部３Ｂにおけるその長さＬ６の丁度半分の位置である。
【００８６】
ここで、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３に着目した理由は次のとおりである。引抜加工時において、ワーク４０の外表面４０ａの面圧は、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３で高くなる。したがって、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ワーク４０の外表面４０ａの表面粗さＲｙに非常に大きな影響を与える重要な位置である。
【００８７】
また、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％までの上流領域２Ｂａを、ダイスベアリング部２Ｂの「２０％上流領域２Ｂａ」とする。さらに、上流領域２Ｂａの長さ、詳述すると上流領域２Ｂａのダイス軸Ｘと平行な方向の長さを「Ｌ４ａ」とする。したがって、上流領域２Ｂａが２０％上流領域の場合、（Ｌ４ａ／Ｌ４）×１００％＝２０％である。また、Ｆ３は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％下流側の位置である。したがって、２０％上流領域２Ｂａは、Ｆ１とＦ３との間の領域である。
【００８８】
ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されている。この場合において、上流領域２Ｂａとは、上流領域２Ｂａの上流端（Ｆ１）と下流端（Ｆ３）とを含んでいる。したがって、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１と同じ位置に配置されていても良いし、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％下流側の位置Ｆ３と同じ位置に配置されていても良いし、Ｆ１とＦ３との間の内側に配置されていても良い。特に好ましくは、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１からダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の１５％までの上流領域に配置されるのが良い。
【００８９】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して同じ位置か又は下流側に配置されている。
【００９０】
図３において、Ｓは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対するプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置の下流側へのずれ量を示している。したがって、図３に示すように、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対してプラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置が下流側にずれている場合、ずれ量Ｓの符号は「＋（正）」である。これとは逆に、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して上流側にずれている場合、ずれ量Ｓの符号は「−（負）」である。また、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１の位置がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して同じ位置に配置されている場合、ずれ量Ｓ＝０である。
【００９１】
また図３において、Ｔは、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対するプラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３の下流側へのずれ量を示している。したがって、図３に示すように、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対してプラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３が下流側にずれている場合、ずれ量Ｔの符号は「＋（正）」である。これとは逆に、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して上流側にずれている場合、ずれ量Ｔの符号は「−（負）」である。また、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１の位置に対して同じ位置に配置されている場合、ずれ量Ｔ＝０である。
【００９２】
さらに、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％以下（即ち０〜２０％の範囲）に設定されるのが望ましく、特にＬ４の１５％以下（即ち０〜１５％の範囲）に設定されるのが望ましい。
【００９３】
本実施形態の引抜加工装置１０を用いて管状ワーク４０を引抜加工する方法は、従来の方法と略同じであり、これを簡単に説明すると次のとおりである。
【００９４】
まず、管状ワーク４０の先端部にスエージング加工等によってワーク４０よりも小径の口付け部４０ｄを形成する。そして、ワーク４０の中空部４０ｃ内に引抜プラグ３０を挿入配置するとともに、ワーク４０の先端部（即ち口付け部４０ｄ）を引抜ダイス２０のダイス孔２１内に挿入する。このとき、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂは、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂに対して所定の位置に配置されている。
【００９５】
次いで、ワーク４０の先端部の口付け部４０ｄを牽引装置１２のチャック部１２ａによりチャックする。そして、図１に示すように、潤滑油供給装置１３のノズル１３ａから潤滑油１４をワーク４０の外表面４０ａに供給付着しながら、引抜速度が１０〜１００ｍ／ｍｉｎの範囲になるようにワーク４０を牽引装置１２により引抜方向Ｎに牽引する。これにより、ワーク４０を引抜加工する。
【００９６】
この引抜加工では、図２及び３に示すように、ワーク４０は引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃに接触して第１曲面部１Ｃにより縮径加工されながら、案内部２Ｄに向かって誘導されるように第１曲面部１Ｃから離れる。次いで、該ワーク４０が引抜ダイス２０の案内部２Ｄに再接触して案内部２Ｄにより縮径加工されながら案内部２Ｄからその第２曲面部２Ｃを通ってダイスベアリング部２Ｂへ案内される。このとき、ワーク４０の内表面４０ｂは、引抜プラグ３０のプラグアプローチ部３Ａ又は第３曲面部３Ｃに接触して第３曲面部３Ｃを通ってプラグベアリング部３Ｂへ案内される。
【００９７】
そして、該ワーク４０がダイスベアリング部２Ｂとプラグベアリング部３Ｂとの間を通過することにより、ワーク４０の肉厚が減少するようにワーク４０の外表面４０ａ及び内表面４０ｂがそれぞれダイスベアリング部２Ｂ及びプラグベアリング部３Ｂにより加圧される。その結果、ワーク４０の外径寸法がダイスベアリング部２Ｂにより目標寸法に仕上げ加工されると同時に、ワーク４０の外表面４０ａがダイスベアリング部２Ｂにより高平滑面に仕上げ加工され、さらに、ワーク４０の内径寸法がプラグベアリング部３Ｂにより目標寸法に仕上げ加工されると同時に、ワーク４０の内表面４０ｂがプラグベアリング部３Ｂにより目標面粗さに仕上げ加工される。
【００９８】
以上の工程により、研磨加工並の高平滑な外表面４１ａを有する引抜管４１を得ることができる。
【００９９】
而して、本実施形態の引抜加工装置１０には次の利点がある。
【０１００】
引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂは第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋよりも内側に配置されているので、ワーク４０が第１曲面部１Ｃからダイスベアリング部２Ｂへと移動する間にワーク４０が過度に縮径加工されるのを防止することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａに、潤滑油１４が溜まる激しい凹凸が生じ難くなる［効果１］。
【０１０１】
さらに、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１に案内部２Ｄの第２曲面部２Ｃが滑らかに連なっているので、案内部２Ｄに再接触したワーク４０はこの第２曲面部２Ｃを通ってダイスベアリング部２Ｂに向かって円滑に移動することができる［効果２］。
【０１０２】
さらに、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４よりも短く設定されることにより、プラグベアリング部３Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの両部位からワーク４０にその外表面４０ａを高平滑面に加工するのに必要な圧力を確実に与えることができる［効果３］。
【０１０３】
以上の効果１〜３が相乗的に作用することにより、ワーク４０の外表面４０ａを高平滑面に加工することができる。
【０１０４】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３は、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されることにより、プラグベアリング部３Ｂとダイスベアリング部２Ｂとの両部位からワーク４０にその外表面４０ａを高平滑面に加工するのに必要な圧力を更に確実に与えることができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができる。
【０１０５】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１は、ダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１に対して同じ位置か又は下流側に配置されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１０６】
さらに、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６がダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％以下（即ち、０≦Ｌ６／Ｌ４≦０．２）に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができるし、更に、ワーク４０とプラグベアリング部３Ｂとの間の接触摩擦力に起因して生じるワーク４０の断管を確実に防止することができる。
【０１０７】
さらに、プラグアプローチ角θ３が１０〜２０°の範囲に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１０８】
さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘを含む断面において、ダイス軸Ｘに対する第１曲面部１Ｃの接線の傾きと第２曲面部２Ｃの接線の傾きとは、それぞれ、ワーク引抜方向Ｎに進むにつれて漸次小さくなっている。これにより、ワーク４０を第１曲面部１Ｃによって確実に縮径加工することができるし、案内部２Ｄに再接触したワーク４０を第２曲面部２Ｃによってダイスベアリング部２Ｂへ確実に案内することができる。
【０１０９】
さらに、引抜ダイス２０の第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１は、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ１に対して等しいか又は小さく設定されている（即ちＲ２１≦Ｒ１）。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。その理由は、次のとおりである。すなわち、第１曲面部１Ｃの曲率半径Ｒ２１を大きくすることにより、ワーク４０の外表面４０ａと引抜ダイス２０との間に引き込まれる潤滑油１４の引込み量を十分に確保することができる。さらに、第２曲面部２Ｃの曲率半径Ｒ２１を小さくすることにより、第２曲面部２Ｃからワーク４０の外表面４０ａに与える面圧を高めることができる。これによりオイルピットの発生を更に抑制することができる。その結果、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１０】
さらに、案内部２Ｄは、第２曲面部２Ｃの上流端に滑らかに連なり且つ第２曲面部２Ｃの曲がり方向とは反対方向に曲がった補助曲面部２Ａを有しているので、第１曲面部１Ｃから離れたワーク４０を案内部２Ｄで確実に受けることができ、もってワーク４０を案内部２Ｄからダイスベアリング部２Ｂへ確実に案内することができる。
【０１１１】
さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するダイスベアリング部２Ｂの平行度が±３°以内に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１２】
さらに、引抜ダイス２０のダイス軸Ｘに対するプラグベアリング部３Ｂの平行度が±３°以内に設定されることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１３】
さらに、引抜ダイス２０のダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４が５ｍｍ以上であることにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１４】
さらに、引抜ダイス２０の半径方向ｒにおいて、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃにおけるワーク離れ位置Ｋとダイスベアリング部２Ｂとの間の段差Ｈ１が、０．３ｍｍ以上に設定されることにより、ワーク４０が第１曲面部１Ｃからダイスベアリング部２Ｂへと移動する間にワーク４０が過度に縮径加工されるのを確実に防止することができる。また、この段差が３ｍｍ未満に設定されることにより、案内部２Ｄに再接触したワーク４０がダイスベアリング部２Ｂに案内される際にワーク４０がダイスベアリング部２Ｂから離れるのを確実に防止することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１５】
さらに、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃと案内部２Ｄとダイスベアリング部２Ｂとが一体形成されているので、第１曲面部１Ｃの軸とダイスベアリング部２Ｂの軸との間の軸ずれを防止することができる。これにより、引抜ダイス２０の同軸度が高められている。したがって、この引抜ダイス２０を用いてワーク４０を引抜加工することにより、引抜管４１の外径及び内径の寸法精度を確実に向上させることができる。
【０１１６】
さらに、引抜プラグ３０は、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１に滑らかに連なる第３曲面部３Ｃを備えているので、第３曲面部３Ｃに接触したワーク４０はプラグベアリング部３Ｂに向かって円滑に移動することができる。これにより、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１７】
さらに、引抜管４１の引抜速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上になるようにワーク４０を牽引装置１２によって牽引することにより、引抜加工能率を向上させることができる。また、引抜速度が１００ｍ／ｍｉｎ以下になるようにワーク４０を牽引装置１２によって牽引することにより、ワーク４０の外表面４０ａと引抜ダイス２０との間に引き込まれる潤滑油１４の引込み量が過剰に増えるのを防止することができる。これにより、オイルピットの発生を更に確実に防止することができ、もってワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができる。
【０１１８】
図４は、本発明の上記実施形態における引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が変更された場合を示す図であり、詳述すると、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が０ｍｍの場合における、図３に対応する断面図である。
【０１１９】
図４に示した引抜プラグ３０は、玉芯型のものである。したがって、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂは、ダイス軸Ｘと略平行に延びて形成されておらず、縦断面円弧状に形成されている。これにより、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が０ｍｍに設定されている。したがって、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６は、ダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の０％である。このプラグベアリング部３Ｂの曲率半径は、第３曲面部３Ｃの曲率半径Ｒ３と略等しく設定されており、具体的には例えば１０〜６０ｍｍに設定されている。
【０１２０】
さらに、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が０ｍｍであるから、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１と下流端Ｇ２と中央位置Ｇ３とは、互いに一致しており、且つ、ワーク引抜方向Ｎにおいて、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されている。その他の構成は、上記実施形態と同じである。
【０１２１】
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したものに限定されるものではなく、様々に変更可能である。
【０１２２】
また本発明では、引抜ダイス２０の第１曲面部１Ｃよりも上流側に、ワーク４０の材料流動をサポートする１個又は複数個の補助的なベアリング部や縮径加工部が配置されていても良い。
【０１２３】
また本発明では、本発明に係る引抜加工装置によって引抜加工されて得られる引抜管は、感光ドラム基体に特に好適に用いられるものであるが、感光ドラム基体に用いられることに限定されるものではなく、様々な用途に用いることができる。
【実施例】
【０１２４】
次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。
【０１２５】
以下に示す実施例及び比較例で用いた引抜加工用ワークとして、アルミニウム製管状ワーク４０を準備した。このワーク４０の断面形状は円環状である。ワーク４０の材質は、引抜加工用ワークの材料としてよく用いられる材料の一つであるＪＩＳ（日本工業規格） Ａ３００３相当のアルミニウム合金である。このワーク４０は、アルミニウムビレットを押出加工することにより得られたアルミニウム押出管からなるものである。引抜加工前のワーク４０の外径Ｄ０は２０ｍｍ、その内径は１７ｍｍ、その肉厚は１．５ｍｍである。
【０１２６】
＜実施例１〜６及び比較例１〜３＞
上記実施形態の引抜加工装置１０を用いて、引抜ダイス２０に対する引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの配置位置を様々に変えて、上記ワーク４０を一回だけ引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。引抜加工後のワーク、即ち引抜管４１の外径Ｄ１は１６ｍｍ、その内径は１４．４ｍｍ、その肉厚は０．８ｍｍである。したがって、この引抜加工では、ワーク４０の縮径率Ｑは２０％である。また、引抜速度は３０ｍ／ｍｉｎである。
【０１２７】
この引抜加工の際に使用した潤滑油１４は、出光興産（株）製の商品名「ダフニーマスタードロー２５９４」である。この潤滑油１４の４０℃での動粘度は３８２．５ｍｍ2／ｓである。
【０１２８】
そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さＲｙを評価した。その結果を表１に示す。
【０１２９】
表１の実施例１〜６及び比較例１〜３で用いた引抜ダイス２０及び引抜プラグ３０の各部位の寸法は、以下のとおりである。
【０１３０】
引抜ダイス２０において、θ１＝３０°、θ２＝２０°、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝６ｍｍ、Ｌ３＝３ｍｍ、Ｌ４＝９ｍｍ、Ｌ５＝２ｍｍ、Ｒ１＝４ｍｍ、Ｒ２１＝４ｍｍ、Ｒ２２＝２ｍｍ、Ｈ２＝０．５ｍｍである。この場合、ダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａの長さＬ４ａは、１．８ｍｍである。
【０１３１】
引抜プラグ３０において、Ｄｐ＝１４．４ｍｍ、θ３＝１５°、Ｌ６＝１．０ｍｍ、Ｒ３＝５０ｍｍである。
【０１３２】
表１中の「表面粗さ」欄の記号の意味は次のとおりである。
【０１３３】
○：Ｒｙが１．０μｍ未満（即ち、Ｒｙ＜１．０μｍ）
△：Ｒｙが１．０μｍ以上１．３μｍ未満（即ち、１．０μｍ≦Ｒｙ＜１．３μｍ）
×：Ｒｙが１．３μｍ以上（即ち、Ｒｙ≧１．３μｍ）
【０１３４】
引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙは、レーザ表面粗さ計（レーザのプローブ：２μｍ）により、引抜管４１の外表面４１ａの周方向と長さ方向とのそれぞれ５箇所を測定し、これらの平均値を表面粗さＲｙとした。またその測定は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４に準拠して行った。
【０１３５】
【表１】
【０１３６】
表１から分かるように、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの中央位置Ｇ３がダイスベアリング部２Ｂの２０％上流領域２Ｂａに配置されている場合（即ち、実施例１〜６の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができた。
【０１３７】
さらに、ワーク引抜方向Ｎにおいて、プラグベアリング部３Ｂの上流端Ｇ１がダイスベアリング部２Ｂの上流端Ｆ１と同じ位置か又は下流側に配置されている場合（即ち、実施例４〜６の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができた。
【０１３８】
＜実施例７〜１２＞
上記実施形態の引抜加工装置１０を用いて、引抜プラグ３０のプラグベアリング部３Ｂの長さＬ６を様々に変えて、上記ワーク４０を一回だけ引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。その他の引抜加工条件は、上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。
【０１３９】
そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さＲｙを評価した。その結果を表２に示す。なお、表２中の「表面粗さ」欄の記号の意味は表１と同じである。
【０１４０】
表２の実施例７〜１２で用いた引抜ダイス２０及び引抜プラグ３０の各部位の寸法は、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６を除いて上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。各Ｌ６は以下のとおりである。
【０１４１】
実施例７：Ｌ６＝０ｍｍ
実施例８：Ｌ６＝０．４５ｍｍ
実施例９：Ｌ６＝０．９ｍｍ
実施例１０：Ｌ６＝１．３５ｍｍ
実施例１１：Ｌ６＝１．８ｍｍ
実施例１２：Ｌ６＝２．２５ｍｍ
【０１４２】
【表２】
【０１４３】
表２から分かるように、プラグベアリング部３Ｂの長さＬ６が、特にダイスベアリング部２Ｂの長さＬ４の２０％以下に設定されている場合（即ち、実施例７〜１１の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができた。さらに、Ｌ６がＬ４の１５％以下に設定されている場合（即ち、実施例７〜１０の場合）には、ワーク４０の外表面４０ａを更に確実に高平滑面に加工することができた。
【０１４４】
＜実施例１３〜１７＞
上記実施形態の引抜加工装置を用いて、引抜プラグ３０のプラグアプローチ角θ３を様々に変えて、上記ワーク４０を一回だけ引抜加工し、これにより引抜管４１を製造した。その他の引抜加工条件は、上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。
【０１４５】
そして、引抜管４１の外表面４１ａの表面粗さＲｙを測定し、外表面４１ａの表面粗さＲｙを評価した。その結果を表３に示す。なお、表３中の「表面粗さ」欄の記号の意味は表１と同じである。
【０１４６】
表３の実施例１３〜１７で用いた引抜ダイス２０及び引抜プラグ３０の各部位の寸法は、プラグアプローチ角θ３を除いて上記実施例１〜６及び比較例１〜３と同じである。
【０１４７】
【表３】
【０１４８】
表３から分かるように、プラグアプローチ角θ３が特に１０〜２０％の範囲に設定されている場合（即ち、実施例１４〜１６）には、ワーク４０の外表面４０ａを確実に高平滑面に加工することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、管状ワークの外表面を高平滑面に加工することができる管状ワーク用引抜加工装置及び引抜加工方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
１０：引抜加工装置
１２：牽引装置
２０：引抜ダイス
１Ａ：ダイスアプローチ部
１Ｂ：繋ぎ部
１Ｃ：第１曲面部
２Ａ：補助曲面部
２Ｂ：ダイスベアリング部
２Ｂａ：ダイスベアリング部の上流領域
２Ｃ：第２曲面部
２Ｄ：案内部
Ｌ４：ダイスベアリング部の長さ
Ｆ１：ダイスベアリング部の上流端
３０：引抜プラグ
３Ａ：プラグアプローチ部
３Ｂ：プラグベアリング部
３Ｃ：第３曲面部
Ｌ６：プラグベアリング部の長さ
Ｇ１：プラグベアリング部の上流端
Ｇ３：プラグベアリング部の中央位置
θ３：プラグアプローチ角
４０：ワーク
４０ａ：ワークの外表面
４１：引抜管
４１ａ：引抜管の外表面
Ｘ：引抜ダイスのダイス軸
Ｎ：ワーク引抜方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状ワークの外表面を加工する引抜ダイスと、前記ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面を加工する引抜プラグとを具備し、
前記引抜ダイスは、
ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内する案内部と、
を備えており、
前記引抜プラグは、前記ダイスベアリング部の長さよりも短いプラグベアリング部を備えており、
ワーク引抜方向において、前記プラグベアリング部の中央位置が、前記ダイスベアリング部の上流端からダイスベアリング部の長さの２０％までの上流領域に配置されていることを特徴とする管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項２】
ワーク引抜方向において、前記プラグベアリング部の上流端が前記ダイスベアリング部の上流端に対して同じ位置か又は下流側に配置されている請求項１記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項３】
前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さの２０％以下に設定されている請求項１又は２記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項４】
前記プラグのプラグアプローチ角が１０〜２０°の範囲に設定されている請求項１〜３のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の引抜加工装置を用いて管状ワークを引抜加工することを特徴とする管状ワークの引抜加工方法。
【請求項１】
管状ワークの外表面を加工する引抜ダイスと、前記ワークの中空部内に配置されるとともにワークの内表面を加工する引抜プラグとを具備し、
前記引抜ダイスは、
ワークが縮径加工されながら離れる第１曲面部と、
前記第１曲面部におけるワーク離れ位置よりも内側且つ下流側に配置されたダイスベアリング部と、
前記ダイスベアリング部の上流端に滑らかに連なる第２曲面部を有するとともに前記第１曲面部から離れたワークと再接触して該ワークを縮径加工しながら前記ダイスベアリング部へ案内する案内部と、
を備えており、
前記引抜プラグは、前記ダイスベアリング部の長さよりも短いプラグベアリング部を備えており、
ワーク引抜方向において、前記プラグベアリング部の中央位置が、前記ダイスベアリング部の上流端からダイスベアリング部の長さの２０％までの上流領域に配置されていることを特徴とする管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項２】
ワーク引抜方向において、前記プラグベアリング部の上流端が前記ダイスベアリング部の上流端に対して同じ位置か又は下流側に配置されている請求項１記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項３】
前記プラグベアリング部の長さが、前記ダイスベアリング部の長さの２０％以下に設定されている請求項１又は２記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項４】
前記プラグのプラグアプローチ角が１０〜２０°の範囲に設定されている請求項１〜３のいずれかに記載の管状ワーク用引抜加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の引抜加工装置を用いて管状ワークを引抜加工することを特徴とする管状ワークの引抜加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１９４５９８（Ｐ２０１０−１９４５９８Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４４５６３（Ｐ２００９−４４５６３）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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