JPH1128620A

JPH1128620A - ロール孔型の加工方法

Info

Publication number: JPH1128620A
Application number: JP19498397A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Araki; 雅文荒木
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】種々の原因による孔型精度の低下を防止しつ
つ、安価な設備で実現できるロールの孔型成形方法を提
供する。【解決手段】ロールの作業面の成形加工方法であっ
て、孔型を構成する総べてのロールを圧延または引抜き
作業に使用するロールスタンドに組み込んだまま自転回
転させつつ、該ロールが形成する孔型内またはその近傍
で成形加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に直径が５ｍｍ
以下の細径線材の熱間、温間もしくは冷間の圧延、また
は引抜きに用いられる多方ロールスタンドに好適の、ロ
ール孔型の加工方法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、直径が５ｍｍ以下の金属細線を製
造する方法としては、ビレットから熱間圧延により、直
径６ｍｍ程度の素線コイルを製造した後、これを孔ダイ
スや、孔型を２方もしくは３方以上の複数のロールの組
合せで構成した引抜き用ロールスタンド（ロールは非回
転駆動）を用いる引抜き法、または前記同様の２方もし
くは３方以上のロールスタンドを単段または必要段数タ
ンデムに配列した圧延法（ロールは回転駆動）により、
細径化加工されている。このうち、ロールを用いるもの
は、孔ダイス引抜き法に比べて、高加工速度とすること
ができ、しかも潤滑が不要または簡略化可能なため、特
に冷間加工においては加工後の材料表面の付着物も少な
くできることから、表面肌が良く清浄度も高いため、特
に引抜きまたは圧延加工後の酸洗等の表面清浄化処理も
省略または簡略化できる等の利点がある。

【０００３】なお、このロールを用いる加工方法のう
ち、３方以上の多数のロールを用いる理由は、特開平５
−２００４０３号が述べるように、最も一般的である二
方ロールによる円形断面材の圧延または引抜き作業にお
いては、噛み出しの防止のため幅寸法（圧下方向に直角
方向の断面寸法）を不足気味として加工せざるを得ない
ので、真円度や寸法精度の面で劣るためである。多数
（３個以上）のロールで構成する方法は、二方ロールの
場合に比し、真円度や寸法精度の点で有利であるから、
細線はもとより、５ｍｍ径以上の線材や棒材における熱
間圧延等にも適用されている。

【０００４】しかし、多方ロール化するほどロールスタ
ンドの構造が複雑化するため、従来の方法のようにロー
ルをロールスタンドから取り外して、その作業面の手入
れや修正する方法では、ロールの取り外しや再組立は、
困難でかつロール数も多いため、大工数化する。また、
これらの加工（センタ孔支持加工）によるロールの芯振
れ、ロールスタンドの軸位置誤差、ロールスタンドへの
ロール組み立て時の誤差等は累積されて、真円度、寸法
精度低下の原因となる。そして、これらの誤差は線径に
ほぼ無関係であるから、これらの誤差の線径に対する比
率は、線径が小さくなるほど増加する。

【０００５】これらの問題を解決する方法として、特開
昭６３−７７６３９号は、圧延スタンドにロールを組み
込んだままロールの作業面を加工する方法を提案してい
る。すなわち、図６に示すように、圧延ロールスタンド
１１に組み込まれたロール１２ａ，１２ｃが形成する孔
型６の形状を、検出器８のセンサ７でなぞることで検出
しつつ、この検出結果を予め入力された加工形状と比較
して、その差に基づく制御装置１０の出力により、ロー
ルを自転させつつ孔型の外側で工具５によりロールを自
転させつつ、切削または研削（図は切削）により加工す
るものを開示している。この方法によると、ロールの取
外し、再組立ては不要となり、また再組立ての際の誤差
の発生は防止できる。該提案の加工方法は、切削、研削
等の加工が狭隘な孔型内またはその近傍では不可能であ
るから、これを十分広い空間内で行なわんとするもので
あると言える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭６３−７７６３９号提案の技術では、成形加工に際
し、加工スタンド２とロールスタンド１１の軸心を正し
く一致させること、ロールスタンド３と検出装置８の軸
心を正しく一致させること、さらにセンサ７と工具５等
加工装置の原点合せのステップがそれぞれ必要であり、
またこの時の各誤差やロールスタンドの軸位置誤差に基
づく孔型形状の精度低下が予想され、さらにこの加工装
置は、ロールの孔型加工に専用の装置であり、かつ制御
装置１０が複雑であるため、非常に高価な装置となる欠
点がある。本発明は、上記の点から、ロールの加工を、
各ロールをロールスタンド内に組み込んだままで行なう
ことにより、ロールスタンドからのロールの取り外しや
再組立の工程を排除すること、上記提案の軸心や原点一
致のステップの不必要化およびこれらを一致させる際の
誤差やロールスタンドの軸位置誤差に基づく孔型精度の
低下を単独または複合して解決し、かつ安価な設備でこ
れらの加工を実現できるロールの加工方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、例えば放電
加工や電解加工法によれば狭隘なスペース内でも加工が
可能なことに着目し、このことから、ロールの作業面の
加工をロール孔型内で直接に行なえば、ロールをロール
スタンドから取り出したり再組立することが不要とな
り、また、これに伴って再組立に伴うロールの相対位置
誤差による孔型形状の乱れを回避することが可能なこ
と、孔型を直接加工し、かつ加工中の加工工具（電極）
の形状変形を極小化し得ることから、孔型の加工はオー
プンシーケンス制御とし得るから、形状検出部と加工部
との間をフィードバック制御系等で連結する必要がな
く、かつ、これらの加工機は汎用性が高いから、加工設
備を廉価とし得ること等に着目した。本発明者は、さら
に上記加工法による加工表面が、ロール加工作業（冷
間、温間、熱間の圧延やロール引抜き）に適することを
実験により確認し、本発明を完成した。

【０００８】本発明は、ロール孔型の加工方法であっ
て、該孔型を構成する総べてのロールを圧延または引抜
き作業に使用するロールスタンドに組み込んだまま自転
回転させつつ、前記孔型内またはその近傍で成形加工す
ることを特徴とするロール孔型の作業面の加工方法であ
る。本発明において、孔型とはロールスタンドのロール
回転軸線の面内で、ロールの作業面によって区画される
被加工材の通過断面を意味し、またその近傍とは孔型の
前後であって、ロール回転軸線から前記孔型の方向に対
し、４５°以内の範囲を意味する。この範囲内では、こ
れらの加工工具（電極）の孔型の面内方向の移動量また
は電極の形状寸法と孔型の加工深さとの比が（１〜１．
４）：１と、１に近い比率で対応するから好都合であ
る。ロール回転軸心からの角度が３０°以内であれば
（１〜１．１５）：１、２０°以内であれば（１〜１．
０６）：１、１０°以内であると（１〜１．０１５）：
１のように角度が小さくなる程上記対応関係が１．０に
近づくので望ましい。

【０００９】本発明における成形加工方法として、特に
ワイヤカット放電加工法が適当である。本発明者の実験
では、この加工法による表面は、Ｒａ１．０μｍ程度の
表面粗さを得ることができ、かつその表面部にクラック
やワイヤ材質による汚染はなく、これらの表面は、熱
間、温間、冷間のいずれのロール作業に対しても、また
対象線材直径にも特に制限はないことがわかった。ワイ
ヤ放電加工機のうち、Ｘ−Ｙテーブル付きＮＣ制御方式
のものは汎用機として、導入が容易であり、これによれ
ば孔型形状、寸法はほぼ自由に設定できるから、総形電
極は不要となって最も望ましい。

【００１０】放電加工法はこの他、電極として、ロール
孔型形状に応じた横断面形状の棒状総形電極としたも
の、または総形に準じた電極を用いてこれにＮＣ制御等
による電極移動要素を加味したもの、としてもよい（後
者の場合は、特定の形状寸法の総形電極でその形状寸法
より任意寸法だけそれぞれ孔型寸法が大きい一連のシリ
ーズのロールスタンドを加工することができる利点があ
る）。また、本発明における加工方法として、電解加工
法を採用することもできる。この場合の円形ロール孔型
に対する電極の断面図例を図５に示す。該電極は、先端
部のリング状の隙間から傘面状の電解液ジェットを噴出
しつつ加工するものである。

【００１１】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は、本発明をＮＣ制御ワイヤ
放電加工機１８を用いる例であり、該加工機のＸ−Ｙテ
ーブル１８ａ上に、ロール孔型加工時の自転のための駆
動源１５と伝達機構１４を有し、ロール１２ａ〜１２ｄ
を組み込んだロールスタンド１１をセットされた孔型加
工用ベッド１３、を装着して加工する時の全体図で、図
２はこの場合の加工用ベット１３の平面構成を示す図１
のＡ−Ａ矢視図、図３は図２のロール孔型の拡大図であ
る。

【００１２】図１および図２において、圧延ロールスタ
ンド１１は、ロール１２ａ〜１２ｄを圧延等の作業状態
で組付けたままの状態で、ロール駆動源１５およびロー
ル回転伝達機構１４を有する孔型加工用ベッド１３の上
に固定され、該孔型加工用ベッド１３は、ワイヤ放電加
工機１８のＸ−Ｙテーブル１８ａ上に載置、固定されて
いる。ロール孔型形状の基準点（中心）は、図３上で、
左右および上下に対向し合う各ロールの肩状テーパ部
（ロールの四分円弧状凹溝作業面の左右部）間の中心位
置を、ワイヤの接触によりそれぞれ検出し、これらのデ
ータを装置１８に内蔵されたソフトウェア処理して決定
した。その基準点からプログラムされた設計値の通り
に、Ｘ−Ｙテーブルを駆動することによりワイヤをロー
ル孔型内で周回させるようにして、粗加工と仕上加工を
行なった。加工中のロールは、常に駆動源１５により駆
動伝達機構１４を介して、所定の回転速度で回転した。
なお、上記基準位置が多少ずれていても、このずれは孔
型形状には何ら影響しない（対向するロールの周速度に
わずかに影響するのみ）。

【００１３】次に、上記の構成の装置を用いて加工した
時の状況を述べる。ここで用いたロール材質は、熱間工
具用超硬合金で、加工は粗加工から仕上加工の順序で行
ない、いずれも放電加工液を放射しつつ行なった。仕上
加工の切り込み深さは５μｍ／１周、ワイヤの送り速度
は０．１１ｍｍ／ｓｅｃとし、ロールの回転数は、３段
階に変化させてその影響を調べた。いずれも加工時の電
流、電圧は安定していた。その結果、加工後のロール作
業面の表面状況は、ロール回転数を速くするにつれて良
くなっていき、５４．４ｒｐｍが最も良かった。加工肌
の表面粗さは、約１．０μｍＲａであり、これは、通常
の研削加工による表面粗さの例の０．５〜０．８μｍＲ
ａに対し若干粗いが、本発明により加工したロールを用
いて実際に各種の圧延をしたところ、上記研削ロールと
同等な肌となっており、異常も見られず良好な結果であ
った。

【００１４】また、放電加工では生じ易いとされる加工
変質層の有無についても調査した。図４は、ロールの断
面ミクロ組織例であり、このうち（ａ）〜（ｃ）は、添
付図に示すａ部の表面直下部、（ｄ）は内部で、（
）内は倍率である。これらの図から、変質層は全く確
認されなかった。また、ロール材質成分であるコバルト
の脱落、ワイヤ成分中のＣｕのロールへの侵入も調査し
たが、確認されなかった。また、４箇のロールのうち、
溝状作業面を互いに対向し合う二組間にロールの溝状作
業面の左右の肩状テーパ部間の、ロールの出口および入
口部に摺動シューを押し付けることにより、互いに対向
するロールを被圧延材のパスラインに対し逆の方向の力
を与えつつ、前記放電加工を行なって加工したテストロ
ールによる圧延材の狙い寸法に対する誤差および真円度
（溝状作業面の幅方向面側の逃げ部は除いて測した）
は、約０．０４ｍｍ程度であった。この値は、従来の方
法で最大の注意を払って加工したロールによるものの精
度に対し一段と優れるものである。

【００１５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明は、ロール
をロールスタンドに組んだまま、その作業面の加工をロ
ール孔型内またはその近傍で行なうものであるから、孔
型検出装置は不要で、この検出装置とロールスタンドと
の間の中心のずれの問題はなく、また成形加工機とロー
ルスタンド間の中心のずれの問題もない。また、孔型の
中心位置がロールスタンドの軸心と一致していなくても
孔型の精度には無関係である。さらに本発明は成形加工
法として、放電加工機や電解加工機を用いる場合、これ
らは汎用機として広く普及しており、本発明を容易に実
施できる。なお、本発明によるとロールスタンドからの
ロールを取り出し、組み込みの工数は不要で、かつこの
組み込みの誤差による孔型形状に対する影響もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の構成を示す模式的側面図であ
る。

【図２】本発明の対象である多方ロールスタンドの模式
的正面図である。

【図３】本発明の実施例に用いた多方ロールのカリバー
形状図である。

【図４】ロールの断面ミクロ組織写真である。

【図５】従来のロール孔型加工方法例を示す図である。

【図６】加工方法として、電解加工を行なう場合の電極
の構造例を説明する図である。

【符号の説明】

５工具、６孔型、７センサ、８検出器、１０
制御装置、１１圧延ロールスタンド、１２ロール、
１３孔型加工用ベッド、１４ロール回転伝達機構、
１５ロール駆動源、１６入力軸、１７ワイヤ、１
８ワイヤ放電加工機、１８ａＸ−Ｙテーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール孔型の加工方法であって、該孔型
を構成する総べてのロールを圧延または引抜き作業に使
用するロールスタンドに組み込んだまま自転回転させつ
つ、前記孔型内またはその近傍で加工することを特徴と
するロール孔型の加工方法。
【請求項２】加工は、放電加工および電解加工のいず
れかである請求項１のロール孔型の加工方法。