JPS5823807B2 - 鍔付棒状体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鍔付棒状体の製造方法に係り、特にプレス加工
用ポンチの如く超硬等の高級材料を使用した棒状体に鍔
を形成する場合好適な鍔付棒状体の製造方法に関する。

鍔付棒状体を形成する方法として、鍛造又は切削による
方法があるが、前者は作業性が悪く、また後者は高級材
料の加工方法としては経済的でない。

他の方法として、既製丸棒に別途加工した鍔部のみを結
合することが考えられる。

そして２個の金属部材を直接結合する方法としては、圧
入、コーキングの方法がある。

衆知のように、玉入法では、強度に限界があり、特に衝
撃に弱い。

また鋳鉄のように伸びのない部材の場合、所要の強度が
得られない、などの欠点を有する。

コーキング法では、コーキング加工を加える被結合部材
に材料制限がある（変形抵抗の小さい材料）。

従って、どのような材料構成に於いても光分な結合強度
が得られるとは限らない（鋳鉄などは不可能）。

また、２個の被結合部材の熱膨張係数に大きな差異があ
る場合には使用温度条件によっては結合強度が著しく低
下することがあるなど、の欠点を有する。

また、棒状体に他の部材を直接結合する方法として、第
１〜第２図に示す方法も知られている。

すなわち、棒状体であるシャフト１の段部に中空円板９
を直接、接合する方法である。

シャフト１には溝１ａが設けられている。

結合に際しては、第２図に示す如く、各々凸部３ａ 、
４ａを有する上下の金型３，４により、円板９の端部を
押し、シャフトの溝１ａに円板の接合部を喰い込ませ、
結合力を得る方法である。

しかし、この方法では、図に示すように、溝１ａ中に円
板の一部が完全に喰い込まず、空隙部ギャップδを生ず
る。

すなわち、円板の各部における変形抵抗が等しいため、
金型で円板の端部を押し、円部応力σ３が発生しても、
この応力でより拘束の小さい円板端面や外側部分が変形
してしまう（第３図）。

従って溝部のみに局部的に、光分な塑性変形を生ずる程
度の大きさの応力を生じさせることができないためであ
る。

他の方法として、第４図に示す方法もある。

すなわち、あらかじめシャフト１に環状の溝１ａを設け
ておき、一方鍔２には環状の突起６を設けておき、突起
を溝に加圧挿入し、突起を塑性変形させて溝の面に圧着
させるものである。

この方法は、シャフト１に溝１ａのほかに頭部１ｂを形
成しなければならないこと及び溝１ａに対応して突起６
を予め加工しなければならない点において作業性が劣り
、また十分な結合力が得られない。

本発明の目的は、高精度で作業性にすぐれ、経済的にも
有利な鍔付棒状体の製造方法を提供することにある。

本発明の特徴は、棒状体の外周に凹溝を設け、その外周
に、棒状体より変形抵抗の小さい材料からなる鍔部材を
配置し、密閉拘束状態で鍔部材を冷間加圧し塑性変形さ
せて凹溝中に流入させ結合することにある。

以下本発明の詳細な説明する。

第５図は鍔付シャフトの外観を示し、シャフト１０の頭
部に鍔２０が固着されている。

第６図に示すように、シャフトには環状の溝１１が設け
られている。

他方鍔２０は中空部２１があり、その径ｄ′はシャフト
１０の外径ｄより若干大きく、ｄ′−ｄ＝０．０５〜０
．１ （ｍｍ）程度とするのが望ましい。

シャフト１０の材料は硬度の太きい。

ＳＵＪ。ＳＣＭ３ 、ＳＣＭ２ 、ＤＡＣ、バイス、超
硬等である。

一方、鍔２０の材料は、ステンレス鋼、軟鋼（ＳＩＯＣ
，ＳＣＭ２１）等である。

第７図、第８図に加工の状態を示す。

図において、４０はダイでその中空部に雌駒５０が配置
され、シャフト１０を保持している。

６０は軸ストッパで油圧シリンダにより駆動される雌駒
によりダイ径大中空部４１内を摺動可能である。

雌駒５０の上部は径小部５０となり、ダイの径小中空部
４２内を摺動可能である。

３０はポンチで、シャフト１０の外径より若干大きい径
（片側ギャップｇ＝ ０．０５〜０．１ｍｍ ）の中空
部３１と、突起部３２とを有する。

加工時鍔はダイ４０、雌駒５０、シャフト１０で拘束さ
れ、上方のみ開放されている。

そして、この開放部からポンチ３０により加圧すると、
鍔部材の一部はシャフトの溝中へ流入する。

加圧時のポンチの移動量は１ｍｍ程度とし、鍔材がステ
ンレスの場合の荷重は１８０ｋｇ／ｍａ、軟鋼の場合１
５０ｋｇ／−程度とするのがよい。

溝１１への鍔部材の流入状態を良好にするためには、溝
端間の傾斜角θ及び溝幅すを適正値に選定する必要があ
る。

θは１０°〜３０°程度が望ましい。

θが小さいと溝中に流入しにくくなり、また、θが大き
いと軸方向抜き力が低下する。

第９図は溝幅すと抜き力Ｐ及び溝深さＳとの関係を求め
たものでシャフト１の材料は５ＫＨ９、鍔２はＳＵＳ
４０３である。

そしてｄ ＝ １２ｍｍ。Ｄ＝１８ｍｍの場合溝巾すは
２．０〜４．５ｍｍが望ましい。

シャフトの外径は比較的小さいので溝幅すがあまり小さ
いと鍔部が変形しやすくなる。

他方、溝巾すが大きくなると鍔部を加圧するための荷重
が増加するが、他方溝巾の増加に比べ抜き力の増加割合
は低下する。

そのため、ｂは２．０〜４．５ ｍｍ程度がよい。

深さＳは大きいほどよいが、ある程度以上になると切欠
き効果が大きくなりシャフトが弱くなる。

そこでＳは０．２５〜０．５ｍｍ程度がよい。

鍔付シャフトとしては第１０図に示すようにシャフト中
間部分に鍔のあるものもあり、この場合も本発明を応用
できる。

本発明の方法によれば、鍔の結合時シャフトに軸線方向
の応力はほとんど加わらないので、シャフトの曲りを生
じることなく精度の高い鍔付軸が得られる。

特に、シャフトに超硬、高速度鋼等の高級材料を使用し
た部品、型関係のピン類においては、切削研摩加工に比
べ材料費、精度の点で効果が顕著である。

さらに、鍔径に関係なくシャフトの材料径を選定できる
ので、ロッド棒径を揃えておけば、ロンド長物を必要長
さに切断するだけで、換言するとシャフトを切削するこ
となく寸法法めが可能となる。

従って、材料の標準化が容易となり、更に、焼入れ、研
摩の状態で保管できるので、作業性を向上できる。

本発明を、ダイキャストのコアピンに適用した結果、４
万個のショツト数の寿命テストにおいて鍔結合部のがた
つきは全くなかった。

（供試材料はシャフトが高速度鋼焼き入れ、ＨＲＣ５２
、鍔がステンレスである。

）以上述べたように、本発明によれば、高精度で経済的
にもすぐれた鍔付棒状体の製造方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知の鍔付シャフトの製造方法の一例を示
す図、第２図、第３図は第１図の方法における材料の流
れの状態の詳細を示す図、第４図は他の公知例を示す図
である。 第５図は本発明の一実施例になる鍔付シャフトの外観図
、第６図〜第８図はその加工方法を示し、第６図は結合
前の状態を示す図、第７図は結合状態を示す図、第８図
は要部詳細を示す図である。 第９図は本発明の効果を示す図である。 第１０図は本発明の他の実施例の外観図である。 １・・・・・・シャフト、１ａ・・・・・・溝、２・・
・・・・鍔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鍔部を有する棒状体の製造方法において、金属材料
   製棒状体の外周に環状溝を設け、一方該棒状体の材料よ
   り変形抵抗の小さく、該棒状体の外径に略等しい内径を
   有する金属材料製リング状の鍔部材を形成し、該鍔部材
   を前記棒状体の環状溝に対応して配置し、鍔部材の外周
   と底面を金型で密閉拘束し、別途用いられるポンチによ
   り鍔部材の上面のみを冷間加圧し、鍔部材を塑性変形さ
   せてその一部をシャフトの環状溝内に流入させ鍔部材と
   棒状体とを結合することを特徴とする鍔付棒状体の製造
   方法。 ２ 環状溝の深さを０．２５〜０．５ｎｏの範囲とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鍔付棒状
   体の製造方法。 ３ 棒状体は、高速度鋼、超硬等のポンチ材料であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鍔付棒状体
   の製造方法。 ４ 鍔部材は、ステンレスであることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の鍔付棒状体の製造方法。