JPH02151335A - 塑性加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は塑性加工方法に関し、特に鍛造加工方法に関す
るものである。

「従来の技術」 従来、例えζシ回転鍛造加工方法は、加工下型に支持さ
れる被加工物上の所定位置を中心として、その所定位置
を通る軸線に対して所定の傾斜角をもって加工上型を所
定回数若しくは所定時間旋回させ、加工上型又は加工下
型の成形部の形状に応じた塑性加工を被加工物に対して
行うものである。

前記加工上型を旋回させる旋回中心は、被加工物上の所
定位置に設定されるものであるが、その位置は一定であ
り、加工上型の旋回範囲において被加工物を重点的に加
圧できるのみであった。

このため、被加工物全体を重点的に加圧するためには、
被加工物径よりも大きな径をもつ加工上型が必要となっ
たり、或いは加工上型を幾種類も用意して、被加工物の
大きさに応じて交換するという手間の掛かる作業を行っ
ていた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、内、外周に突部や四部を有する歯車等の
製品を塑性加工するため、加工下型の該突部や凹部に対
する材料の充填性を高めたり、或いは被加工物の穴径を
拡大するために、大きな加工上型を用いたり、幾種類も
の加工上型とか工具等を用意し、必要に応じて交換作業
を行うことは、作業性の点で問題となるばかりでなく、
装置自体が大きくなって不経済である。

さらに、前記の様に複雑な形状の製品を加工する場合に
は第８図に示すように一部に加工上型ａを大きくしても
、加工下型すの上部において、被加工物Ｗの一部が型外
へ押し出されてしまい、該下型すの下部において材料の
未充填部Ｃを生じ易く、欠肉を有する製品となるなどの
加工上の問題点がある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、重点的に加圧を必要とする加工位置を複数設定し、所
定の塑性加工を施すことにより、該加工位置周辺の被加
工物材料の塑性流動を促進させるとともに型形状内への
充填性をも高めて、欠肉の生じない製品を加工すること
ができる経済性の高い塑性加工方法を提供することを目
的とするものである。

「課題を解決するための手段Ｊ 前記目的を達成するための具体的手段は、加工下型に支
持される被加工物上の所定位置を中心として、その所定
位置を通る軸線に対して所定の傾斜角をもって加工上型
を所定回数若しくは所定時間旋回または揺動させる塑性
加工を、前記被加工物上の所定範囲に設定された複数の
加工位置に対して逐次行い、当該加工上型若しくは加工
下型の成形部の形状に応じた塑性加工を施すことを特徴
とするものである。

「作用」 前記具体的手段によれば、重点的に加圧を必要とする加
工位置を被加工物上に複数設定し、逐次該加工位置にお
いて所定回数又は所定時間、加工上型を所定の傾斜角で
もって旋回または揺動させる塑性加工が施され５加工位
置周辺の要充填部へ向かう被加工物材料の塑性流動が促
進される。

「実施例」 本発明方法の実施例を、添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の塑性加工装置たる回転鍛造加工装置
の全体構成を示す断面図である。

回転鍛造加工装置１は、加工上型旋回駆動部Ａと上下動
可能な加工下型支持部Ｂとから構成され、それぞれの中
心軸線ＣＬを共通させて対向状に配置する。

加工上型旋回駆動部（以下本体駆動部という）Ａの円筒
状ケーシング２には、その上端部において中心孔３を拡
径した嵌装孔４を形成する。嵌装孔４には２重偏心回動
機楕６を回動自由に嵌装する。

嵌装孔４に嵌装される２重偏心回動機楕６の外側回動体
７の外周には、歯車８を形成し前記嵌装孔４の拡径段部
５の環状溝５ａに嵌めた球状連結鎖９により支持する。

外側回動体７の偏心孔１０には、内側回動体１１を回動
自由に嵌装する。内側回動体１１の外周には歯車１２を
形成するとともに、自己の回動中心に対する偏心量が前
記偏心孔１０の偏心量と等しい偏心孔１３を設ける。さ
らに、リング状歯車１４を前記外側回動体７の上面に配
置し、リング状歯車１４の内歯１５と前記内側回動体１
１の歯車１２とを噛み合わせる。リング状歯車１４の外
周に形成した外歯１６の歯数及幻田 び外径は、前記外側回動体７に形成した歯車８の歯数及
び外径と等しくする６円筒状ケーシング２の上端開口部
は、該ケーシング２に固定される上！１１７により塞ぎ
、該上蓋１７とリング状歯車１４との間にはそれぞれ同
心同径で対向状に形成した環状１１７ａ、１４ａに嵌ま
って挟持される球状連結鎖１８を配置し、リング状歯車
１４の回転を滑らかにするとともに、半径方向の移動を
阻止する。また上蓋１７に形成した環状溝１７ｂに嵌ま
る球状連結鎖１９を内側回動体１１の上面に当接する。

円筒状ケーシング２の下端部には、同じく中心孔３を拡
径した拡径孔２１を形成して、２重偏心回動機横２２を
配置する。

２重偏心回動機構２２は、前記の２重偏心回動機構６と
同一構成であり、外側回動体２３の外周には歯車２４を
形成し、偏心孔２５を設ける。該偏心孔２５には内側回
動体２６を回動自由に嵌装する。内側回動体２６の外周
には歯車２７を形成するとともに、自己の回動中心に対
する偏心量が前記偏心孔２５の偏心量と等しい偏心量の
偏心孔２８を設ける。リング状歯車２９を外側回動体２
３の上面に配置し、リング状歯車２９の内歯３０と前記
内側回動体２６の歯車２７と噛み合わせる。リング状歯
車２９の外歯３１の歯数及び外径は前記外側回動体２３
の歯車２４の歯数及び外径と等しくする１円筒状ケーシ
ング２の下端開口部には下蓋３２を嵌め、膝下！！３２
に形成した嵌装孔３３に前記２重偏心回動機楕２２の外
側回動体２３を下方から回動自由に嵌装し、膝下Ｍ３２
の上面の環状ｍ　３２　ａに嵌めた球状連結ｆｉ３４に
より外側回動体２３の歯車２４の部分を支持する。

前記拡径孔２１の拡径段部２１ａとリング状歯車２９と
には、それぞれ同心同径の環状溝２１ｂ。

２９ａを対向状に形成し、該清に嵌まる球状連結鎖３５
により回転を滑らかにするとともに、リング状歯車２９
の半径方向の移動を阻止する。さらに前記拡径段部２１
ａに形成した環状溝２１ｃに嵌まる球状連結鎖３６を内
側回動体２６の上面に当接する。

円筒状ケーシング２に嵌装支持した２重偏心回動機構６
の内側凹動体１１の偏心孔１３には、軸受３７を摺動自
由に装着しその内面の軸受部を球状凹面３７ａとする。

また下方の２重偏心回動機ＰＲ２２の内側回動体２６の
偏心孔２８には、前記中心軸線ＣＬに沿って上下に摺動
可能な摺動体３８を嵌装し、その摺動体３８に形成した
軸受３９の内面の軸受部を球状凹面３９ａとする。

前記軸受３７の球状凹面３７ａにより、加工上型ホルダ
４０の上端の球状軸部４１を回動及び傾動自在に支承し
、下端の型装着部４２の外周に形成した球状軸部４３を
前記軸受３９の球状凹面３９ａにより回動及び傾動自在
に支承する。加工上型ホルダ４０の型装着部４２には、
所定形状の加工上型４４を装着固定する。

加工上型ホルダ４０は、上半部を筒状としその底部に球
状凹面４５を形成する。また前記上蓋１７の内側中央部
には同様に形状凹面４６を形成し、その両法状凹面４５
．４６間で、加圧リンク体４７の両端に形成した球状軸
部４８．４９を回動及び傾動自在に支承する。これによ
り、該加圧リンク体４７と前記加工上型ホルダ４０とは
、上端部をそれぞれ球状凹面３７ａと固定支承部である
上蓋１７の球状凹面４６により位置決めされ、加工上型
ホルダ４０の下端部が摺動可能に支承されていることか
ら、加工上型ホルダ４ｏの傾斜角を小さくすることによ
り加工上型ホルダ４０及び加圧リンク体４７が垂直姿勢
となって下向きに大きな力を発生するトグル１ｆｉｔｌ
ｌ１５０を構成する。

また、前記二組の２重偏心回動機構６，２２のリング状
歯車１４．２９及び外側回動体７，２３の外周に形成し
た歯車８．２４には、それぞれの駆動モータ５１〜５４
より各個に駆動される駆動歯車５５〜５８を噛み合わせ
る。

加工下型支持部Ｂは、前記本体装ＮＡの下側でそれぞれ
の中心軸線ＣＬを共通させて対向状に配置したもので、
該軸線ＣＬにほぼ直交する加工下型支持台６１の上面に
型装着部６２を設けて加工下型６３を装着する。加工下
型６３内には被加工物Ｗを支持する。加工下型支持台６
１は、中心軸線ＣＬ方向に穿設した案内孔６４に嵌装さ
れ、駆動モータ６５に駆動されるレバークランクａ！栴
６６のレバー６７に連結されるリンク６８により上下動
する。加工下型６３の加工上型４４に対する位置制御は
、加工下型支持台６１の上面に配設した位置検出センサ
６９の検出信号により、６７１記駆動モータ６５の駆動
を制御することにより行う。

位置検出センサ６９には各種近接センサを用いることが
できる。

本実施例の回転鍛造装置１の概略の制御回路図を第２図
に示す。

中央処理装置（以下ＣＰＵという）７１は、プログラム
メモリ（ＲＯＭ）７２及び作業用メモリ（ＲＡＭ＞７３
を備える。プログラムメモリ（ＲＯＭ　）７２には、上
下の加工型４４．６３の相対的な上下位置、２重偏心回
動機楕６，２２の外側及び内側回動体７．１１及び２３
．２６の偏心量の調整及び回動制御等を行って、所定の
塑性加工を行うための各種の制御モードが記憶されてい
る。またＣＰＵ７１には、データ入力とか前記制御モー
ドを指定する操作パネル７４及び位置検出センサ６９が
接続される。さらにモータドライバ７５を介して、前記
した２重偏心回動機横６，２２の各歯車に噛み合う各駆
動歯車５５〜５８を駆動する駆動モータ５１〜５４及び
前記レバークランク機構６６を駆動する駆動モータ６５
が接続される。

前記のように構成された回転鍛造加工装置１について、
その作動を以下に説明する。

本体駆動部Ａにおける２重偏心回動機横６の外側回動体
７と内側凹動体１１の回動は、ＣＰＵ７１の制御信号を
受けるモータドライバ７５の指令によって駆動される駆
動モータ５１，５２により独立して制御される。従って
、所定の制御モードの選択により一定の偏心量に設定し
て、即ち旋回中心を通る垂ａ′ＩＩｌ！Ｉａに対して一
定の傾斜角で力ａ１上型ホルダ４０を旋回させること、
旋回駆動とともに設定した偏心量を連続的に所定範囲で
任意に変化させること、また外側及び内側回動体７゜１
１を互いに同期をとって同速で逆回動させれば、中心軸
線ＣＬを通る平面内で加工上型ホルダ４０を所定の揺動
角で揺動させること等が可能となる。

また、加工上型ホルダ４０の型装着部の外側を回動及び
傾動自在に支承する摺動体３８を、内側の偏心回動体２
６で支承する２重偏心回動機横２２は、駆動モータ５３
，５４により外側及び内側回動体２３，２６の回動を個
々別々に制御することにより、偏心量を所定範囲で任意
にｉＰＩｍし、被加工物Ｗに当接して旋回する加工上型
４４の旋回中心を移動させて、加工位置を任意に設定す
ることができる。

一方、加工下型支持部Ｂは、駆動モータ６５によりレバ
ークランク機構６６を駆動するとともに、位置検出セン
サ６９の検出信号により、加工下型支持台６１を案内孔
６４内の所定位置で停止させ、加工下型６３内に支持さ
れる被加工物Ｗを加工上型に一定圧力で当接する。或い
は、レバークランク機構６６の連続駆動により、一定の
塑性加工時間、加工下型支持台６１を上昇させ加工上型
４４に対する加工下型６３の圧接力を徐々に増加させる
こともできる。

本発明方法を実施する回転鍛造加工装置１の構成及び作
動は、前記の通りである。

本発明方法は、重点的に加圧を必要とする加工位置を被
加工物上に複数設定し、逐次該加工位置において所定回
数又は所定時間、加工上型を所定の傾斜角でもって旋回
させる塑性加工を施すもので、その基本的加工モードを
第４図に示す。

第４図（ａ）は、被加工物Ｗ上に加工位置をＯｌ。

０、．０．と３箇所設定した場合である。

まず、加工位Ｗ　ｏ　＋を通る中心軸線ＣＬに対して所
定の傾斜角θでもって、所定回数若しくは所定時間加工
上型を旋回する塑性加工を行った後、加工上型ホルダ４
０の旋回中心軸１１を、中心軸線ＣＬに平行に移動して
加工位置０２　、　Ｏｓにおいて順次同様の塑性加工を
行う。

前記加工位置の設定及び移動は、２重偏心回動機横６．
２２の外側回動体７，１１及び内側回動体２３，２６の
回動を個々に制御することにより、最大偏心量で規制さ
れる範囲内で任意に行うことができる。また旋回傾斜角
θも同様に任意に設定することができる。

第４図（ｂ）は、２重偏心回動機横２２により、加工位
１！０１，０２．Ｏｚを設定し、該加工位置において２
重偏心回動機横６により一定偏心量を保持して、加工上
型４４を旋回させる塑性加工を順次施す場合を示す。

その他、２重偏心回動ｖ１構６により所定揺動角の揺動
運動を加工上型４４に生じさせることもできる。

以下、本発明方法を適用した具体的な製品加工の数例に
ついて説明する。

第５図は５本発明方法による円筒歯車の加工を示したも
のである。

所定の歯車形状を穿設した加工下型６３内に被加工物Ｗ
を支持し、加工下型６３を上昇させて加工上型４４に所
定の圧力で当接させる。加工上型は中心軸ｆｉｃＬが通
る被加工物Ｗ上の点Ｏ６を旋回中心として、傾斜角θで
旋回して加工を開始する（同図（ａ））、加工が進んで
被加工物Ｗが加工下型６３内で塑性流動し、歯車形状の
歯先部の下方に充填されるとともに、加工上型４４の旋
回範囲外には未加圧部Ｗａが環状に残る（同図（ｂ　）
）、その後−旦加工下型６３を下降させるとともに、加
工位置を０１からＯ３へ移した後、再び加工下型６３を
上昇させて前記未加工部Ｗａを加工上型に当接させ、加
工上型４４を旋回させる塑性加工を施すと、未加圧部Ｗ
ａが加圧されて塑性流動が促進され、加工下型の歯先部
に押し込まれる。従って、被加工物Ｗ上の０．０２を半
径とし加工位置０、を中心とする円周上の複数個所に他
の加工位置を設定して、被加工物Ｗ上の全体に亘って前
記塑性加工を施せば、加工下型６３に穿設した歯車形状
に応じた円筒歯車が加工される（同図（Ｃ））。

この加工の間、加工下型６３は一定の加工圧力を被加工
物Ｗに与えるため、加工の進行に応じて上昇する。この
上昇は、加工上型及び下型間の加工圧力を検出してフィ
ードバックすることにより制御してもよい。

第６図は、本発明方法による被加工物Ｗに形成された孔
径の拡大加工を示したものである。

加工孔７０に挿入される加工工具７１を、孔壁に所定の
加圧力で当接させ、加工位置ＯＩを中心として所定の傾
斜角θで所定回数若しくは所定時間旋回させる塑性加工
を行う（同図（ａ））、この加工により加工孔７０が広
がると、その分加工工具７１を加工位置０．から移動さ
せて、拡大した加工孔７０の孔壁に所定の加圧力で当接
させ、前記塑性加工を繰り返し、加工位置を順次移動さ
せ、所定の寸法値まで孔径を拡大する（同図（ｂ　））
。

第７図は、本発明方法によるトリミング加工を示したも
のである。

同図（ａ）〜（ｂ）は、前記した円筒歯車の加工（第５
図）と同様である。加工上型４４の旋回範囲外に残る環
状の未加圧部Ｗａを加圧し塑性流動を生じさせて押し込
み、歯先部に充分充填させ所定の歯車形状に加工した後
、なおかつ余分な未加圧部Ｗａが残る場合がある（同図
（ｃ　））、この場合には、さらに加工位置を０．から
０３に移動させて、加工上型４４を旋回させると、前記
余分な未加工材料が加工下型６３外へ押し出されてトリ
ミングされる。該トリミング加工は、加工位置をＯＩＯ
ｓを半径とし、０１を中心とする円周上に複数箇所設定
して被加工物Ｗ上の全体に亘って行う（同図（ｄ　））
。

本発明方法は前記の他に、製品形状を所定寸法公差内に
整えるコイニング、サイジング等に適用でき製品加工精
度を向上させることもできる。

ｒ発明の効果」 本発明は、前記具体的手段及び作用の説明で明らかにし
たように、重点的に加圧を必要とする加工位置を被加工
物上に複数設定し、逐次該加工位置において所定回数又
は所定時間、加工上型を所定の傾斜角でもって旋回また
は揺動させる塑性加工により、前記加工位置周辺の要充
填部へ向かう被加工物材料の塑性流動を促進させること
により型形状内への充填性を高めて、欠肉の生じない製
品を加工することができ、従来のように被加工物径より
大きな径の加工上型を用意する必要もなく、また被加工
物に応じて数種類の加工上型や加工工具を用意する必要
もないから、経済性の高い塑性加工方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明装置
の全体構成を示す断面図、第２図は第１図Ｉｉ線断面図
、第３図は概略の制置回路図、第４図は本発明方法の基
本的な加工モードを例示した説明図、第５〜７図は具体
的な加工例を示した説明図、第８図は従来例の加工上の
問題点を示した説明図である。 １０２０回転鍛造加工装置、　４４　、、、加工上型、
６３、、、加工下型、　ＣＬ、、、中心軸線、　Ｗ、、
。 被加工物、　Ｏ＋　、　Ｏｚ　、　Ｏｓ　、　、　、加
工位置。 第 図 第 図 （ａ） ＣＬ （ａ） ＣＬ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工下型に支持される被加工物上の所定位置を中心とし
   て、その所定位置を通る軸線に対して所定の傾斜角をも
   って加工上型を所定回数若しくは所定時間旋回または揺
   動させる塑性加工を、前記被加工物上の所定範囲に設定
   された複数の加工位置に対して逐次行い、当該加工上型
   若しくは加工下型の成形部の形状に応じた塑性加工を施
   すことを特徴とする塑性加工方法。