軸肥大加工方法
【課題】薄いフランジ状の肥大部を棒状のワークピースに一体として形成することができ、且つ肥大部の強度も確保することができる軸肥大加工方法を提供する。
【解決手段】金属棒材のワークピースが配置されるべき基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットが離間した状態で、ワークピースの両端をそれぞれ一対のホルダユニットで保持する保持プロセスと、一対のホルダユニットを基準線に沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、ワークピースを軸方向に縮める方向に加圧する圧縮プロセスと、ワークピースの軸線と交差する方向にエネルギを加え、該エネルギを加えた部位にワークピースよりも大径の肥大部を形成する肥大プロセスとを含む、第１工程と、肥大部を焼鈍する焼鈍工程と、第１工程と同様のプロセスを含む第２工程であって、肥大プロセスにて、肥大部にエネルギを加える第２工程とを備えた。
【解決手段】金属棒材のワークピースが配置されるべき基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットが離間した状態で、ワークピースの両端をそれぞれ一対のホルダユニットで保持する保持プロセスと、一対のホルダユニットを基準線に沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、ワークピースを軸方向に縮める方向に加圧する圧縮プロセスと、ワークピースの軸線と交差する方向にエネルギを加え、該エネルギを加えた部位にワークピースよりも大径の肥大部を形成する肥大プロセスとを含む、第１工程と、肥大部を焼鈍する焼鈍工程と、第１工程と同様のプロセスを含む第２工程であって、肥大プロセスにて、肥大部にエネルギを加える第２工程とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。しかしながら、肥大部の径や厚さには限界があり、薄いフランジ状の肥大部を形成することは困難であった。したがって、特許文献１に開示された内容のみでは、例えば薄いフランジ状のギヤを軸部材の中間部分に一体として形成することはできず、このようなものはやはり各部品を製造して圧入等により組立加工する必要があった。
【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、薄いフランジ状の肥大部を棒状のワークピースに一体として形成することができ、且つ肥大部の強度も確保することができる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、本発明では、金属棒材のワークピースに対し、該ワークピースよりも大径の肥大部を形成する第１工程であって、前記ワークピースが配置されるべき基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットが離間した状態で、前記ワークピースの両端をそれぞれ前記一対のホルダユニットで保持する保持プロセスと、前記一対のホルダユニットを前記基準線に沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、前記ワークピースを軸方向に縮める方向に加圧する圧縮プロセスと、ホルダユニットを傾動させるような方法で前記ワークピースの軸線と交差する方向にエネルギを加え、該エネルギを加えた部位に前記肥大部を形成する肥大プロセスとを含む、第１工程と、前記肥大部を焼鈍する焼鈍工程と、前記第１工程と同様のプロセスを含む第２工程であって、前記肥大プロセスにて、前記肥大部に前記エネルギを加える第２工程とを備えたことを特徴とする軸肥大加工方法を提供する。
【０００６】
請求項２の発明では、前記焼鈍工程は、誘導加熱により前記肥大部のみ加熱することを特徴としている。
請求項３の発明では、前記焼鈍工程は、炉内で前記ワークピースを加熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、第１工程でワークピースに対し肥大部を形成した後、焼鈍工程を行うため、第１工程で硬化した肥大部を軟化させることができる。そして、肥大部をさらに肥大させるための第２工程を行う際に、焼鈍工程で肥大部は軟化しているため、肥大部を薄くすることができ、径をさらに大きくすることができる。したがって、棒状のワークピースから薄いフランジ状の肥大部を形成することができる。この薄いフランジ状の肥大部はワークピースに一体として形成されるため取扱い性がよく、且つ第２工程により肥大部の強度も確保されている。
【０００８】
請求項２の発明によれば、効率よく簡便に肥大部を加熱することができるので、例えば第１工程及び第２工程と同ライン上で焼鈍工程を行うことができ、生産性が向上する。
請求項３の発明によれば、焼鈍炉を用いてワークピース全体を加熱するので、確実に肥大部を加熱して軟化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る軸肥大加工方法のフローチャートである。
【図２】本発明に係る軸肥大加工方法を順番に示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る軸肥大加工方法を順番に示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る軸肥大加工方法を順番に示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る軸肥大加工方法を用いて形成されたワークピースの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る軸肥大加工方法は、まず第１工程（ステップＳ１）を行う。この第１工程は、金属棒材からなるワークピース１に対し、このワークピース１よりも大径の肥大部を形成するものである。第１工程では、まず図２に示すような保持プロセスを行う。保持プロセスでは、ワークピース１をホルダユニット２で保持する。このホルダユニット２はワークピース１に対して左右両端に配置されている。この一対のホルダユニット２でワークピース１の両端を保持する。ホルダユニット２はスリーブ状であり、ワークピース１の端部における外表面を覆うものである。このとき、ワークピース１は所定の基準線Ａに沿って配置され、ホルダユニット２の軸線もこの基準線Ａに沿って配置されている。一対のホルダユニット２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。保持されたワークピース１は、肥大されるべき部位が露出した状態で保持されている。すなわち、一対のホルダユニット２は所定の離間距離を保ってワークピース１を保持している。
【００１１】
保持プロセス後、圧縮プロセスを行う。圧縮プロセスでは、一対のホルダユニット２を基準線Ａに沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、ワークピース１を軸方向に縮める方向に加圧する。一対のホルダユニット２を相対的に押し込むため、両方のホルダユニット２を互いに押し込んでもよいし、一方のホルダユニット２のみを押し込んでもよい。このように加圧された状態で、次なる肥大プロセスを行う。肥大プロセスでは、ワークピース１の軸線と交差する方向にエネルギを加える。このエネルギは、例えば一方のホルダユニット２を傾動させて得る。この傾動時に、両方のホルダユニット２を同方向に回転させて、ワークピース１を回転させてもよい。あるいは、ワークピース１を回転させることなく、軸方向に縮む方向に圧縮してその一方の端部を首振り旋回運動させたり、あるいはワークピース１を軸方向に縮む方向に圧縮してその一方の端部を捻り運動させたりしてもよい。もしくは、上記圧縮の後、肥大されるべき部位に交番衝撃トルクを加えてもよい。
【００１２】
以上説明した第１工程は、室温にて行われる。
このようにしてエネルギを加えられたワークピース１は、図３に示すように、当該エネルギを加えられた部位に肥大部３が形成される。このようにして形成された肥大部３をさらに薄型化及び大径化したい場合は、上記第１工程の後、次なる焼鈍工程（ステップＳ２）を行う。
【００１３】
焼鈍工程は、肥大部を加熱して第１工程により硬化した肥大部を軟化させるものである。焼鈍方法としては、電磁誘導加熱（ＩＨ）等の誘導加熱を利用できる。ＩＨを用いれば、肥大部のみを加熱できる。このため、効率よく簡便に肥大部を加熱することができ、例えば第１工程及び第２工程と同ライン上で焼鈍工程を行うことができるようになり、生産性が向上する。あるいは、焼鈍炉内でワークピース１の全体を加熱してもよい。このようにしても、確実に肥大部３を軟化させることができる。
【００１４】
そして、次なる第２工程（ステップＳ３）を行う。この第２工程では、上述した第１工程と同様のプロセスが行われる。すなわち、肥大部３が形成されたワークピース１の両端をホルダユニット２で保持し、軸方向に圧縮し、軸線と交差する方向にエネルギを加える。このとき、エネルギは肥大部３の部位に加えられる。これにより、図４に示すような薄肉の薄肉肥大部４が形成される。この薄肉肥大部４は、第１工程で形成された肥大部３よりも薄く、且つ径が大きい。このようにして形成されたワークピース１は、図５に示すように、径が大きく、薄いフランジ状の肥大部である薄肉肥大部４を有し、軸肥大加工を１回行ったのみでは得られない形状を有している。すなわち、軸肥大加工たる第１工程及び第２工程を行うからこそ得られる形状である。そして、第２工程を行うに際して、第１工程で硬化した肥大部３を焼鈍工程で軟化させることもこの薄肉肥大部４を形成できる要因となっている。
【００１５】
換言すれば、第１工程でワークピース１に対し肥大部３を形成した後、焼鈍工程を行うため、第１工程で硬化した肥大部３を軟化させることができる。そして、肥大部３をさらに肥大させるための第２工程を行う際に、焼鈍工程で肥大部３は軟化しているため、肥大部３を薄くすることができ、径をさらに大きくすることができる。したがって、棒状のワークピース１から薄いフランジ状の薄肉肥大部４を形成することができる。この薄肉肥大部４はワークピース１に一体として形成されるため取扱い性がよく、且つ第２工程により薄肉肥大部４の強度も確保されている。
【００１６】
なお、上記第２工程も、上記第１工程と同様に、室温にて行われる。すなわち、第１工程及び第２工程はいわゆる冷間加工である。このように冷間加工としたのは、ワークピース１の材料が銅である場合、２００℃〜３００℃における銅の脆性域を考慮したものである。６００℃〜９００℃で行われるいわゆる温間、あるいはそれ以上の温度で行われるいわゆる熱間で軸肥大加工を行うと、ワークピース１の両端領域と肥大加工領域で温度差が生じるため、ワークピース１の長手方向に沿って温度勾配が生じる。このとき、ある領域において上記脆性域となる部分が生じ、肥大加工部にこの脆性域が含まれてしまうと、肥大部の強度等に問題が生じ、製品としての信頼性が低下してしまう。
【００１７】
しかしながら、第１工程で肥大化された肥大部をある程度軟化させる必要があるため、本発明では別工程で焼鈍工程を行っている。したがって、第２工程を行うに際し、焼鈍されて加熱されたワークピース１を室温まで温度を下げる冷却プロセスが行われる。なお、第１工程を行うに際してもワークピース１を室温と同様の温度とする温度調整プロセスが行われる。このように、肥大部を形成するに際して第１工程と第２工程で合計２回、ワークピース１を室温と同様の温度にするためのプロセスを行うことで、大径且つ薄型のフランジ形状の肥大部を形成することを可能としている。ここで、上記では冷却プロセスと温度調整プロセスの基準を室温としたが、材料によっては、その材料が加工硬化する範囲の温度としてもよい。
【符号の説明】
【００１８】
１ ワークピース
２ ホルダユニット
３ 肥大部
４ 薄肉肥大部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。しかしながら、肥大部の径や厚さには限界があり、薄いフランジ状の肥大部を形成することは困難であった。したがって、特許文献１に開示された内容のみでは、例えば薄いフランジ状のギヤを軸部材の中間部分に一体として形成することはできず、このようなものはやはり各部品を製造して圧入等により組立加工する必要があった。
【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、薄いフランジ状の肥大部を棒状のワークピースに一体として形成することができ、且つ肥大部の強度も確保することができる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、本発明では、金属棒材のワークピースに対し、該ワークピースよりも大径の肥大部を形成する第１工程であって、前記ワークピースが配置されるべき基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットが離間した状態で、前記ワークピースの両端をそれぞれ前記一対のホルダユニットで保持する保持プロセスと、前記一対のホルダユニットを前記基準線に沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、前記ワークピースを軸方向に縮める方向に加圧する圧縮プロセスと、ホルダユニットを傾動させるような方法で前記ワークピースの軸線と交差する方向にエネルギを加え、該エネルギを加えた部位に前記肥大部を形成する肥大プロセスとを含む、第１工程と、前記肥大部を焼鈍する焼鈍工程と、前記第１工程と同様のプロセスを含む第２工程であって、前記肥大プロセスにて、前記肥大部に前記エネルギを加える第２工程とを備えたことを特徴とする軸肥大加工方法を提供する。
【０００６】
請求項２の発明では、前記焼鈍工程は、誘導加熱により前記肥大部のみ加熱することを特徴としている。
請求項３の発明では、前記焼鈍工程は、炉内で前記ワークピースを加熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、第１工程でワークピースに対し肥大部を形成した後、焼鈍工程を行うため、第１工程で硬化した肥大部を軟化させることができる。そして、肥大部をさらに肥大させるための第２工程を行う際に、焼鈍工程で肥大部は軟化しているため、肥大部を薄くすることができ、径をさらに大きくすることができる。したがって、棒状のワークピースから薄いフランジ状の肥大部を形成することができる。この薄いフランジ状の肥大部はワークピースに一体として形成されるため取扱い性がよく、且つ第２工程により肥大部の強度も確保されている。
【０００８】
請求項２の発明によれば、効率よく簡便に肥大部を加熱することができるので、例えば第１工程及び第２工程と同ライン上で焼鈍工程を行うことができ、生産性が向上する。
請求項３の発明によれば、焼鈍炉を用いてワークピース全体を加熱するので、確実に肥大部を加熱して軟化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る軸肥大加工方法のフローチャートである。
【図２】本発明に係る軸肥大加工方法を順番に示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る軸肥大加工方法を順番に示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る軸肥大加工方法を順番に示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る軸肥大加工方法を用いて形成されたワークピースの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る軸肥大加工方法は、まず第１工程（ステップＳ１）を行う。この第１工程は、金属棒材からなるワークピース１に対し、このワークピース１よりも大径の肥大部を形成するものである。第１工程では、まず図２に示すような保持プロセスを行う。保持プロセスでは、ワークピース１をホルダユニット２で保持する。このホルダユニット２はワークピース１に対して左右両端に配置されている。この一対のホルダユニット２でワークピース１の両端を保持する。ホルダユニット２はスリーブ状であり、ワークピース１の端部における外表面を覆うものである。このとき、ワークピース１は所定の基準線Ａに沿って配置され、ホルダユニット２の軸線もこの基準線Ａに沿って配置されている。一対のホルダユニット２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。保持されたワークピース１は、肥大されるべき部位が露出した状態で保持されている。すなわち、一対のホルダユニット２は所定の離間距離を保ってワークピース１を保持している。
【００１１】
保持プロセス後、圧縮プロセスを行う。圧縮プロセスでは、一対のホルダユニット２を基準線Ａに沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、ワークピース１を軸方向に縮める方向に加圧する。一対のホルダユニット２を相対的に押し込むため、両方のホルダユニット２を互いに押し込んでもよいし、一方のホルダユニット２のみを押し込んでもよい。このように加圧された状態で、次なる肥大プロセスを行う。肥大プロセスでは、ワークピース１の軸線と交差する方向にエネルギを加える。このエネルギは、例えば一方のホルダユニット２を傾動させて得る。この傾動時に、両方のホルダユニット２を同方向に回転させて、ワークピース１を回転させてもよい。あるいは、ワークピース１を回転させることなく、軸方向に縮む方向に圧縮してその一方の端部を首振り旋回運動させたり、あるいはワークピース１を軸方向に縮む方向に圧縮してその一方の端部を捻り運動させたりしてもよい。もしくは、上記圧縮の後、肥大されるべき部位に交番衝撃トルクを加えてもよい。
【００１２】
以上説明した第１工程は、室温にて行われる。
このようにしてエネルギを加えられたワークピース１は、図３に示すように、当該エネルギを加えられた部位に肥大部３が形成される。このようにして形成された肥大部３をさらに薄型化及び大径化したい場合は、上記第１工程の後、次なる焼鈍工程（ステップＳ２）を行う。
【００１３】
焼鈍工程は、肥大部を加熱して第１工程により硬化した肥大部を軟化させるものである。焼鈍方法としては、電磁誘導加熱（ＩＨ）等の誘導加熱を利用できる。ＩＨを用いれば、肥大部のみを加熱できる。このため、効率よく簡便に肥大部を加熱することができ、例えば第１工程及び第２工程と同ライン上で焼鈍工程を行うことができるようになり、生産性が向上する。あるいは、焼鈍炉内でワークピース１の全体を加熱してもよい。このようにしても、確実に肥大部３を軟化させることができる。
【００１４】
そして、次なる第２工程（ステップＳ３）を行う。この第２工程では、上述した第１工程と同様のプロセスが行われる。すなわち、肥大部３が形成されたワークピース１の両端をホルダユニット２で保持し、軸方向に圧縮し、軸線と交差する方向にエネルギを加える。このとき、エネルギは肥大部３の部位に加えられる。これにより、図４に示すような薄肉の薄肉肥大部４が形成される。この薄肉肥大部４は、第１工程で形成された肥大部３よりも薄く、且つ径が大きい。このようにして形成されたワークピース１は、図５に示すように、径が大きく、薄いフランジ状の肥大部である薄肉肥大部４を有し、軸肥大加工を１回行ったのみでは得られない形状を有している。すなわち、軸肥大加工たる第１工程及び第２工程を行うからこそ得られる形状である。そして、第２工程を行うに際して、第１工程で硬化した肥大部３を焼鈍工程で軟化させることもこの薄肉肥大部４を形成できる要因となっている。
【００１５】
換言すれば、第１工程でワークピース１に対し肥大部３を形成した後、焼鈍工程を行うため、第１工程で硬化した肥大部３を軟化させることができる。そして、肥大部３をさらに肥大させるための第２工程を行う際に、焼鈍工程で肥大部３は軟化しているため、肥大部３を薄くすることができ、径をさらに大きくすることができる。したがって、棒状のワークピース１から薄いフランジ状の薄肉肥大部４を形成することができる。この薄肉肥大部４はワークピース１に一体として形成されるため取扱い性がよく、且つ第２工程により薄肉肥大部４の強度も確保されている。
【００１６】
なお、上記第２工程も、上記第１工程と同様に、室温にて行われる。すなわち、第１工程及び第２工程はいわゆる冷間加工である。このように冷間加工としたのは、ワークピース１の材料が銅である場合、２００℃〜３００℃における銅の脆性域を考慮したものである。６００℃〜９００℃で行われるいわゆる温間、あるいはそれ以上の温度で行われるいわゆる熱間で軸肥大加工を行うと、ワークピース１の両端領域と肥大加工領域で温度差が生じるため、ワークピース１の長手方向に沿って温度勾配が生じる。このとき、ある領域において上記脆性域となる部分が生じ、肥大加工部にこの脆性域が含まれてしまうと、肥大部の強度等に問題が生じ、製品としての信頼性が低下してしまう。
【００１７】
しかしながら、第１工程で肥大化された肥大部をある程度軟化させる必要があるため、本発明では別工程で焼鈍工程を行っている。したがって、第２工程を行うに際し、焼鈍されて加熱されたワークピース１を室温まで温度を下げる冷却プロセスが行われる。なお、第１工程を行うに際してもワークピース１を室温と同様の温度とする温度調整プロセスが行われる。このように、肥大部を形成するに際して第１工程と第２工程で合計２回、ワークピース１を室温と同様の温度にするためのプロセスを行うことで、大径且つ薄型のフランジ形状の肥大部を形成することを可能としている。ここで、上記では冷却プロセスと温度調整プロセスの基準を室温としたが、材料によっては、その材料が加工硬化する範囲の温度としてもよい。
【符号の説明】
【００１８】
１ ワークピース
２ ホルダユニット
３ 肥大部
４ 薄肉肥大部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属棒材のワークピースに対し、該ワークピースよりも大径の肥大部を形成する第１工程であって、
前記ワークピースが配置されるべき基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットが離間した状態で、前記ワークピースの両端をそれぞれ前記一対のホルダユニットで保持する保持プロセスと、
前記一対のホルダユニットを前記基準線に沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、前記ワークピースを軸方向に縮める方向に加圧する圧縮プロセスと、
前記ワークピースの軸線と交差する方向にエネルギを加え、該エネルギを加えた部位に前記肥大部を形成する肥大プロセスとを含む、第１工程と、
前記肥大部を焼鈍する焼鈍工程と、
前記第１工程と同様のプロセスを含む第２工程であって、前記肥大プロセスにて、前記肥大部に前記エネルギを加える第２工程とを備えたことを特徴とする軸肥大加工方法。
【請求項２】
前記焼鈍工程は、誘導加熱により前記肥大部のみ加熱することを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工方法。
【請求項３】
前記焼鈍工程は、炉内で前記ワークピースを加熱することを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工方法。
【請求項１】
金属棒材のワークピースに対し、該ワークピースよりも大径の肥大部を形成する第１工程であって、
前記ワークピースが配置されるべき基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットが離間した状態で、前記ワークピースの両端をそれぞれ前記一対のホルダユニットで保持する保持プロセスと、
前記一対のホルダユニットを前記基準線に沿って互いに近接する方向に相対的に押し込み、前記ワークピースを軸方向に縮める方向に加圧する圧縮プロセスと、
前記ワークピースの軸線と交差する方向にエネルギを加え、該エネルギを加えた部位に前記肥大部を形成する肥大プロセスとを含む、第１工程と、
前記肥大部を焼鈍する焼鈍工程と、
前記第１工程と同様のプロセスを含む第２工程であって、前記肥大プロセスにて、前記肥大部に前記エネルギを加える第２工程とを備えたことを特徴とする軸肥大加工方法。
【請求項２】
前記焼鈍工程は、誘導加熱により前記肥大部のみ加熱することを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工方法。
【請求項３】
前記焼鈍工程は、炉内で前記ワークピースを加熱することを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３５７６９（Ｐ２０１２−１３５７６９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７６８７（Ｐ２０１０−２８７６８７）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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