JPH04300041A - 管の転造加工方法及び転造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は管、特に薄肉管の転造加
工方法と、同方法に用いる転造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】管へのねじ転造とは、通常２個あるいは
３個の所望の形状に成形された加工ダイスを回転させて
管に押し付けることにより管を回転させ、加工ダイスを
回転させながら半径方向に移動させて、加工ダイスの歯
形にならってパイプに歯形を加工することである。

【０００３】そして、例えば従来、管のねじ転造加工に
おいては、加工ダイスの追込みは油圧シリンダで行われ
ており、加工速度は常に一定である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然る処、加工ダイスの
回転速度を一定とした場合に、加工ダイスの追込み速度
を速くすると［加工ダイスの追込み速度／加工ダイスの
回転速度］は大きくなり、管の半径方向に加わる力は大
きくなる。また加工ストロークが大きくなるにつれて、
加工ダイスへの被加工材の充填が進み半径方向加工力は
大きくなる。

【０００５】管の転造加工において半径方向加工力が過
大になると、塑性変形が歯形形成のみならず管自体の変
形まで引き起こし、ねじ転造精度を劣化させることにな
る。

【０００６】一方、逆に加工ダイスの追込み速度を遅く
することによっても弊害が生じる。すなわち加工ダイス
の追込み速度が遅い場合には、加工ダイスが管に接触す
る際に加工ダイスと被加工材間でスリップが生じ、歯形
が形成されない不具合が生じる。

【０００７】つまり、加工ダイスの回転運動が被加工材
に伝播して、加工ダイスと被加工材との間に相対的なス
リップが生じてはならない。しかし被加工材が回転を開
始して加工ダイスの外周の回転速度に等しくなるために
は、被加工材の慣性重量に打ち勝つだけの摩擦力を必要
とする。すなわち加工ダイスが被加工材に食込みによっ
て生じる被加工材の駆動トルクが被加工材の慣性トルク
を上回る必要がある。

【０００８】以上のことにより、加工ダイスの追込み速
度および回転速度がねじ加工中一定の場合には、その速
度の適性範囲は非常に狭く限定されることが分かる。特
に薄肉管の場合もしくは被加工材のヤング率が小さく、
降伏点が低い等で材質的に降伏しやすい場合には、管は
更に容易に塑性変形を生じて、ねじ転造精度を一段と劣
化させる。

【０００９】このため、例えば降伏点が低くヤング率が
小さい銅合金やアルミ合金の薄肉パイプにねじを転造す
る場合、従来の加工方法及び転造装置では転造精度が良
好な製品を得ることができなかった。

【００１０】本発明は従来技術が有する上記問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とする処は銅合金やアル
ミ合金の薄肉パイプに精度の良い転造加工方法及び転造
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の管の転造加工方法では、加工ダイスが被加工
材に十分食込む状態までは相対加工速度を高速となし、
加工ダイスが被加工材に対してスリップを生じさせない
レベルまで十分な食込みが得られた後は相対加工速度を
遅くして、半径方向力を小さくして転造加工するもので
ある。

【００１２】また、転造装置には、上記のような加工方
法を実施するために、加工ダイスの追い込み速度を可変
とする機構か、加工ダイスの回転速度を可変とする機構
のいずれか一方若しくは双方を備え、転造加工中に相対
加工速度を遅くするように可変とする速度制御機構を付
加する。

【００１３】相対加工速度は、加工ダイスの追込み速度
と加工ダイスの回転速度とにより決まる。

【００１４】そこで、加工ダイスの回転速度を一定にし
ておき、図１に示すように転造加工の初期においては加
工ダイスの追込み速度を速くして加工し、途中からは加
工ダイスの追込み速度を遅くして転造加工するようにな
せば転造加工の途中から相対加工速度が遅くなり、加工
ダイスの半径方向力が小さくなる。従って被加工材の変
形を抑えることができる。

【００１５】加工ダイスの追込みを油圧シリンダで行う
一般的な転造装置にあっては、シリンダに送り込む油の
流量を変えることにより加工ダイスの追込み速度が可変
し、油の流量を大きくすれば加工ダイスの追込み速度は
速く、流量を抑えればダイスの追込み速度は遅くなる。

【００１６】このとき、シリンダから流出する油の流量
の制御は図２に示すような電磁比例弁を用いたメータア
ウト回路での制御が考えられる。

【００１７】一方、上記、加工ダイスの追込み速度の切
換ポイントは、加工ダイスが被加工材に対してスリップ
を生じさせないレベルまで十分に食込んだときであり、
この切換ポイントは予め設定しておくのが切換制御上最
も簡単である。

【００１８】本発明によって管のねじ転造加工は勿論、
ホースニップルあるいはそれに類似のものの転造加工も
可能となる。

【００１９】

【実施例】φ２０．６×１．７０ｔ×　５００Ｌの純銅
管（降伏点強度（０．２％耐力）：２９ｋｇ／ｍｍ２　
、破断強度：３５ｋｇ／ｍｍ２　、破断伸び：７％、ヤ
ング率：１２０００　ｋｇ／ｍｍ２　）を加工ダイスの
追込みを油圧シリンダで行う方式の転造装置にセットし
て、次の条件で転造加工を行なった。 ・加工ダイス回転数：４８０ｒ．ｐ．ｍ．・加圧油圧：
６０ｋｇｆ／ｃｍ２ ・ロールストローク：２．０ｍｍ ・ダイスストトローク１．８２ｍｍまでは追い込み速度
Ｖ１　＝１２ｍｍ／ｍｉｎで加工する。 ・ダイスストローク１．８２ｍｍから２．０ｍｍ　まで
は追い込み速度Ｖ２　＝８．６ｍｍ／ｍｉｎ　で加工す
る。

【００２０】使用したねじ転造装置は、加工ダイスの追
込みを油圧シリンダで行う方式の転造機Ａに、電磁比例
弁１を用いてメータアウト回路で流量制御を行って加工
ダイスの追込み速度を可変することにより相対加工速度
を可変する相対加工速度制御機構Ｂを付加したもので、
追込み速度の切換えポイントは予め設定しておき、シリ
ンダ２の移動位置は位置検出装置３で検出した。

【００２１】上記転造機Ａは図３、図４に示すように油
圧シリンダ２とピン４で連結され、油圧シリンダ２の昇
降を伴なって回転するリング５と、固定ボルト６により
リング支持部材７にその軸心方向へ回動自在に枢着され
ると共に上記リング５にピン８で連結された複数のダイ
スホルダ９を有し、油圧シリンダ２が上昇するとリング
５が図３において矢印方向に回転し、リング５が回転す
ると各ダイスホルダ９が固定ボルト６を支点として被加
工材１０に近づいてダイス１１を被加工材１０に食込ま
せる、従来周知の構造形態を有するものである。図３、
図４においてＬは油圧シリンダ２の移動距離及びそれに
相当するリング５の移動距離、ｌはダイス１１のストロ
ークである。

【００２２】一方、前記相対加工速度制御機構Ｂは油圧
シリンダ２に装備されて油圧シリンダ２の移動位置を検
出し、油圧シリンダ２の移動位置が予め設定した切換ポ
イント位置に達すると検知信号を出力する位置検知装置
３と、位置検知装置３からの検知信号を入力すると出力
信号を発生するコントローラ１２と、油圧シリンダ２の
出口側の油流路１３に介装されてコントローラ１２から
の出力信号を入力するとその出力に比例して弁開度を絞
る電磁比例弁１とで構成し、油圧シリンダ２の移動に伴
なって追込まれる加工ダイス１１の位置が切換ポイント
を過ぎるとシリンダ２から流出する油の量を絞ってダイ
スの追込み速度を遅くするようにする。

【００２３】この相対加工速度制御機構Ｂの作動を図５
に示す。即ち、位置検出装置３に予め設定したポイント
に至るまでは図５（ａ）に示すように、電磁比例弁１の
弁開口を開き、油圧シリンダ２を高速で移動させ、油圧
シリンダ２が位置検出装置３の予め設定したポイントに
到達すると図５（ｂ）に示すように位置検出装置３から
信号が出され、その信号を受けコントローラ１２が信号
を出力することにより電磁比例弁１の弁開口を絞り、油
圧シリンダ２からの油の流出量を抑え、油圧シリンダ２
の移動速度を遅くし、ダイスの相対加工速度を遅くする
ようにしている。

【００２４】而して、この実施例によれば、従来の加工
速度一定の機構では、外径φ２０．６ｍｍ、ピッチ２ｍ
ｍのねじをＳＧＰ管へ転造するには最小肉厚　３．５ｍ
ｍとされており、今回試みた銅管はＳＧＰ管に比べ転造
加工性が劣る材質であるから、最小肉厚はさらに大きく
なるはずである処、肉厚　１．７ｍｍまで管自体の変形
を引き起こさず、ねじ転造精度を劣化させることなくね
じ転造加工が可能であった。

【００２５】尚、上述せる実施例ではシリンダ２の移動
速度を電磁比例弁１を用いたメータアウト回路で制御し
たが、ステッピングシリンダ等の追込み速度制御可能な
油圧シリンダの使用によるダイレクトな制御も可能であ
る。

【００２６】上記加工ダイスの追込みに必要な加工力は
パイプ肉厚が小さい場合や銅合金・アルミ合金等のよう
に降伏しやすい材料の場合には大きな力を必要としない
。そこで転造機は油圧駆動でなくてもスクリュー等の機
械的な駆動とすることも可能である。この場合は、モー
タのサーボ機構追加等により制御側で転造加工中の加工
ダイス追込み速度をねじ加工中に変更することが可能と
なる。

【００２７】一方、前述のように相対加工速度は加工ダ
イスの追込み速度と加工ダイスの回転速度の相対である
から加工ダイスの追込み速度を一定とし、加工ダイスの
回転速度を変化させることによっても相対加工速度を可
変することができる。

【００２８】そこで、加工ダイスの追込み速度を一定に
しておき、転造加工の初期においては加工ダイスの回転
速度を遅くしてダイスの被加工材への食込みを良好にし
、切換えポイント以降は加工ダイスの回転速度を速くす
ることにより、相対的な加工ダイスの追込み速度を遅く
して加工ダイスの半径方向力を小さくし、被加工材の変
形を抑えることも可能である。

【００２９】この方法は、転造機の機構上は加工ダイス
回転用のモータにサーボ機構を付加することにより実現
できるが、加工の後半で回転速度を速くする切換時のト
ルク変動により転造精度を劣化させることがないように
モータの回転トルクは十分大きくする必要がある。

【００３０】これまでの説明は加工ダイスの追込み速度
と加工ダイスの回転速度のいずれか一方を可変すること
により相対加工速度を遅くするものであるが、加工ダイ
スの追込み速度と回転速度の双方を変えて相対的な加工
速度を遅くすることも可能である。

【００３１】更に、加工ダイスの追込み速度又は回転速
度の切換ポイントは、必ずしも前述のように予め設定し
ておく必要はなく、加工ダイスとの接触による被加工材
の回転（共回り）開始を検知して切換えるようにするこ
とも可能である。

【００３２】上記、被加工材の回転開始のセンシングの
方法としては、加工ダイスの回転トルク変化を電流値の
変化により検出する方法、被加工材の支持部（例えばロ
ーラベアリング）の回転を検出する方法等を採用するこ
とができる。

【００３３】

【効果】本発明は以上のように構成したので、上記実施
例から明らかなように、従来、精度のあるねじ転造加工
が不可能であるさとれていた薄肉管にも転造精度を劣化
させることなくねじ転造加工が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明管のねじ転造加工方法における相対加工
速度の変化を示す説明図。

【図２】本発明ねじ転造装置の一実施例におけるシリン
ダ上昇速度を制御するメータアウト回路の説明図。

【図３】ねじ転造機の一実施例を示す側面図。

【図４】同断面図。

【図５】相対加工速度制御機構の一実施例を示す作動説
明図。

【符号の説明】

Ａ　　　　転造機 Ｂ　　　　相対加工速度制御機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　管の転造加工において、加工ダイ
   スの追込み速度と加工ダイスの回転速度による相対加工
   速度を、被加工材への加工ダイスの食込みが所定の深さ
   に達するまでは高速とし、それ以後低速にして転造加工
   することを特徴とする管の転造加工方法。
2. 【請求項２】　　　　加工ダイスの追込み速度を可変と
   する機構と加工ダイスの回転速度を可変とする機構の少
   なくとも一方を備え、転造加工中に加工ダイスの追込み
   速度と回転速度の相対による相対加工速度を遅くする相
   対加工速度制御機構を有することを特徴とする管の転造
   加工装置。