CN105682838B - 环状部件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供高成品率并且尺寸精度高的环状部件的制造方法。因此，该环状部件的制造方法包含：圆筒部件形成工序，由圆棒材料(1)形成圆环形状的圆筒部件(4)；以及切割分离工序，使圆筒部件(4)旋转，通过剪切力在轴向对圆筒部件(4)进行切割分离来得到多个环状部件(5)，其中，该剪切力是借助沿圆筒部件(4)的轴向在圆筒部件(4)的内周面侧及外周面侧设置有多个的约束模具(14、15)中的、对圆筒部件(4)的外周面施力的约束模具(14a、14c)以及留有间隙地设置于圆筒部件(4)的外周面的约束模具(14b)而得到的。

Description

环状部件的制造方法
技术领域
本发明涉及环状部件的制造方法，例如，涉及应用于滚动轴承等的内圈或外圈的环状部件的制造方法。
背景技术
以往，作为应用于滚动轴承等的内圈或外圈的环状部件的制造方法，列举了图20(a)～(e)所示的工艺。首先，使用图20(a)所示的圆棒部件101，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图20(b)所示的切割坯102。此时，在通过冲压切割切出切割坯102的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯102进行镦锻或者端面矫正。
接下来，如图20(c)所示，对切割坯102进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯103。
接下来，如图20(d)所示，对后方挤出坯103的底部103a进行冲裁，来成型出圆筒部件(管状部件)104。
接下来，如图20(e)所示，通过沿着圆筒部件104的轴向对其进行剪切、切入或锯切割(切削)来制作多个环状部件(环状部件)105。
这里，在专利文献1及专利文献2中公开了作为沿着圆筒部件104的轴向对其进行切割来切分成多个环状部件的技术而列举出的与剪切相关的技术。专利文献1及专利文献2中公开的技术是利用锥状的楔来使芯件紧密贴合于圆筒部件(管状部件)的内周面，来剪切圆筒部件(管状部件)的技术。此外，作为沿着圆筒部件(管状部件)的轴向对其进行切割来切分成多个环状部件的技术，在专利文献3中公开了使用扩开刀来切割圆筒部件的技术方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公昭49-22022号公报
专利文献2：日本特开平4-210318号公报
专利文献3：日本特开2004-209565号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，通过剪切来从圆筒部件得到环状部件的方法虽然成品率较好，但是没有避免得到的环状部件的变形。具体而言，在专利文献1及专利文献2中记载的技术中，虽然将圆筒部件的内周面牢固地约束，但是，由于通过向一个方向的运动来进行剪切，因此，对圆筒部件施加了较大地不均匀的力，圆筒部件可能会成为椭圆。此外，通过剪切来从圆筒部件得到环状部件的方法在形状塌边或毛刺(参照图20(e)的s部分)的产生这方面还有研究的空间。
另一方面，在通过上述切入或锯切割来得到环状部件的方法中，虽然环状部件可以不变形，但是将环状部件切削后所残留的部分有时会浪费。
此外，在专利文献3中记载的技术中，由于将圆筒部件扩径，因此，存在尺寸或形状不稳定的问题。
即，关于以高成品率且高尺寸精度对圆筒部件进行切割来得到多个环状部件的技术，还有研究的空间。
因此，本发明是着眼于上述课题而完成的，其目的在于提供高成品率且尺寸精度高的环状部件的制造方法。
用于解决课题的手段
用于达成上述目的的环状部件的制造方法的某种方式包含：
圆筒部件形成工序，由圆棒材料形成圆环形状的圆筒部件；以及
切割分离工序，通过沿所述圆筒部件的轴向设置并且旋转中心偏移的多个约束模具，一边至少对所述圆筒部件的外周面施力一边使所述圆筒部件沿其轴向旋转，通过基于所述多个约束模具的剪切力在轴向上切割分离出多个环状部件。
此外，环状部件的制造方法的另一方式包含：
圆筒部件形成工序，由圆棒材料形成圆环形状的圆筒部件；
缺口形成工序，在所述圆筒部件的内周面和外周面中的至少一方形成缺口；以及
切割分离工序，使所述圆筒部件旋转，通过剪切力使形成有所述缺口的位置产生应力集中，从而在轴向上对所述圆筒部件进行切割分离来得到多个环状部件，其中，该剪切力借助沿着所述圆筒部件的轴向在所述圆筒部件的内周面侧及外周面侧设置有多个的约束模具中的、对所述圆筒部件的外周面施力的约束模具以及留有间隙地设置于所述圆筒部件的外周面的约束模具而得到的。
这里，在上述环状部件的制造方法中，在所述圆筒部件形成工序与所述切割分离工序之间可以包含通过1次轧制成型而在所述圆筒部件的内周面或者外周面同时形成槽的槽形成工序。
此外，在上述环状部件的制造方法中，上述缺口的底部的截面形状可以是U字状。
此外，在上述环状部件的制造方法中，上述缺口的底部的截面形状可以是矩形形状。
此外，在上述环状部件的制造方法中，上述缺口的底部的截面形状可以是V字状。
发明效果
根据本发明的一个方式，能够提供高成品率并且尺寸精度高的环状部件的制造方法。
附图说明
图1是示出环状部件的制造方法的第一实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图2是示出环状部件的制造方法的第一实施方式中的加工装置的结构的图，(a)是俯视图，(b)是侧视局部剖视图。
图3是示出环状部件的制造方法的第一实施方式中的加工状态的主要部分放大图。
图4是示出环状部件的制造方法的其他实施方式中的加工状态的主要部分放大图。
图5是示出环状部件的制造方法的第一实施方式中的加工状态的主要部分放大图。
图6是示出环状部件的制造方法的第一实施方式中的圆筒部件的基于旋转剪切的变形状态的示意图。
图7是示出环状部件的制造方法的第一实施方式中的圆筒部件的基于旋转剪切的变形状态的示意图。
图8是示出环状部件的制造方法的第一实施方式的变形例中的加工装置的结构的侧视局部剖视图。
图9是示出环状部件的制造方法的第二实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图10是示出在第二实施方式中形成的缺口的图。
图11是示出缺口的截面形状的例子的图。
图12是示出环状部件的制造方法的第三实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图13是示出环状部件的制造方法的第四实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图14是示出环状部件的制造方法的第五实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图15是示出环状部件的制造方法的第六实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图16是示出环状部件的制造方法的第五实施方式及第六实施方式中的加工状态的主要部分放大图。
图17是示出环状部件的制造方法的第七实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图18是示出环状部件的制造方法的第七实施方式中的加工状态的主要部分放大图。
图19是示出环状部件的制造方法的第八实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
图20是示出以往的环状部件的制造方法中的环状部件的加工概要的剖视图。
具体实施方式
在以下的详细说明中，为了提供本发明的实施方式的完全理解，对较多特定的细节进行了记载。但是，应该可以明确：即使没有该特定的细节，也能够实施1个以上的实施方式。此外，为了使附图变得简洁，通过简图来示出公知的构造及装置。
以下，参照附图对本发明的环状部件的制造方法的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1(a)～(e)是示出环状部件的制造方法的第一实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
本实施方式的环状部件的制造方法包含圆筒部件形成工序以及切断分离工序。本实施方式在该切割分离工序中具有特别的技术特征。
<圆筒部件形成工序>
圆筒部件形成工序是由圆棒材料形成圆环形状的圆筒部件的工序。
首先，使用图1(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图1(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图1(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。该后方挤出由于所施加的载荷和面压力较高，因此，变形阻力下降，通过减小载荷以及较低的面压力来进行成型。
接下来，如图1(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
<切割分离工序>
如图1(e)所示，切割分离工序是沿着圆筒部件4的轴向对其进行切割来得到多个环状部件(环状部件)5的工序。具体而言，是使圆筒部件4旋转，通过剪切力沿轴向对圆筒部件4进行切割分离来得到多个环状部件5A、5B、5C的工序，其中，该剪切力是借助沿着圆筒部件4的轴向在所述圆筒部件的内周面侧及外周面侧设置的多个约束模具中的对圆筒部件4的外周面施力的约束模具以及留有间隙地设置于圆筒部件4的外周面的约束模具而得到的。
该切割分离工序是使用图2(a)、(b)及图3所示的切割分离装置10来实施的。切割分离装置10具有第一辊11、第二辊12以及心轴13。在以下的说明中，将作为加工对象(工件)的圆筒部件4在其轴向上分割成三部分的方式进行说明。
【整体结构】
第一辊11、心轴13及第二辊12以使各自的旋转轴线11a、13a、12a在设置轴线A上排列的方式具有规定的间隔，并且以分别能够主动地旋转或者能够被动地旋转的方式按照该顺序设置。这里，第一辊11及第二辊12中的至少任一方具有旋转的驱动源。此外，第一辊11及第二辊12中的至少任一方设置为，第一辊11的旋转轴线11a及第二辊12的旋转轴线12a中的至少任一方能够在设置轴线A上进行平移运动。
在本实施方式中，对第一辊11及第二辊12都具有固有的驱动源而能够主动地旋转，并且心轴13设置为与第一辊11抵接而能够被动地旋转的情况进行了说明。此外，在本实施方式中，对设置为只有第二辊12的旋转轴线12a能够在设置轴线A上进行平移运动，并且第一辊11的旋转轴线11a及心轴13的旋转轴线13a被固定的情况进行说明。
【约束模具】
此外，对作为加工对象(工件)的圆筒部件4的外周面进行约束的约束模具14分别呈圆环形状而设置于圆筒部件4的外周面侧。这些约束模具14由根据将圆筒部件4在轴向上分割成几部分而确定的多个约束模具14构成。例如，如图2(b)及图3所示，在将圆筒部件4在其轴向上分割成3部分的情况下，约束模具14a、14b、14c设置为各自的径向厚度不同。
此外，如图2(b)及图3所示，对圆筒部件4的内周面进行约束的约束模具15分别呈圆环形状设置于圆筒部件4的内周面侧。这些约束模具15与约束模具14同样地由根据将圆筒部件4在轴向上分割成几部分而确定的多个约束模具15构成。例如，约束模具15a、15b、15c设置为在与约束模具14a、14b、14c分别对应的轴向高度处与圆筒部件4的内周面抵接。
此外，约束模具15a、15b、15c不仅设置为各自的径向宽度不同，而且优选其中的1个(例如约束模具15b)与心轴13嵌合。
【限制部及施力部】
此外，在被固定在设置轴线A上的第一辊11上，与第一辊11同轴地设置有固定圆筒部件4的圆盘形状的限制部11b1、11b2以及对约束模具14a、14b、14c施力的圆柱形状的施力部11b3。限制部11b1设置为与圆筒部件4的上端面抵接而限制圆筒部件4的向上移动。
此外，限制部11b2设置为与圆筒部件4的下端面抵接而限制圆筒部件4的向下移动。此外，施力部11b3设置于限制部11b1与限制部11b2之间，并且设置为对约束模具14b施力。这里，限制部11b1、11b2各自的直径被设定为比施力部11b3的直径大。
此外，在能够沿着设置轴线A移动的第二辊12上，与第二辊12同轴地设置有固定圆筒部件4的圆盘形状的限制部12b1、12b2以及对约束模具14a、14c施力的圆盘形状的施力部12b3、12b4。限制部12b1设置为与圆筒部件4的上端面抵接而限制圆筒部件4的向上移动。此外，限制部12b2设置为与圆筒部件4的下端面抵接而限制圆筒部件4的向下移动。
此外，施力部12b3设置为对约束模具14a施力。此外，施力部12b4设置为对约束模具14c施力。而且，在施力部12b3与施力部12b4之间以与约束模具14b留有规定的间隙的方式设置有缓冲部12b5。这里，限制部12b1、12b2的直径被设定为比施力部12b3、12b4的直径大，施力部12b3、12b4的直径被设定为比缓冲部12b5的直径大。
这里，如图3所示，本实施方式的圆筒部件4的内周面及外周面分别被最终希望得到的环状部件(环状部件)5的个数的成对的约束模具14、15约束。但是，在能够充分抑制圆筒部件4的变形的情况下，如图4所示，也可以在心轴13上设置具有与约束模具15b同样的功能的环状的凸部13b。
接下来，对借助图2(a)、(b)及图3所示的切割分离装置10进行的切割分离工序进行具体的说明。
首先，如图3所示，以贯穿***于作为加工对象的圆筒部件4的内周面侧的方式设置心轴13，在圆筒部件4与心轴13之间设置约束模具15a、15b、15c。此时，约束模具15b设置为在其内周面与心轴13嵌合，其外周面与圆筒部件4的内周面嵌合。
接下来，如图3所示，在圆筒部件4的外周面侧设置约束模具14a、14b、14c。此时，约束模具14b设置为，其内周面与圆筒部件4的外周面抵接，并且其外周面与第一辊11的施力部11b3的外周面抵接。另外，使约束模具14a、14b、14c中的约束模具14b与圆筒部件4及施力部11b3抵接是因为在第二辊12中缓冲部12b5设置为与约束模具14b留有规定的间隙。
这样设置的圆筒部件4伴随着第一辊11的旋转而与心轴13一起旋转(旋转的朝向在图2(a)中例示)，并使同样地旋转的第二辊12沿设置轴线A平移运动。
并且，如图5所示，当使第二辊12在设置轴线A上移动而使旋转轴线11a与旋转轴线12a之间的距离变小，在圆筒部件4上受到使被约束模具14b、15b抵接并施力的部分4B(成为环状部件5B的部分)偏移的力(剪切力)f。另外，在图5中，“F”是从心轴13对约束模具14a、14c施加的力。
这样，圆筒部件4在受到剪切力f的状态下随着第二辊12的旋转一起旋转。即，即使圆筒部件4旋转，也维持必定受到这些剪切力f及施加给约束模具14a、14c的力F的状态。
并且，通过使第一辊11与第二辊12之间的距离增减，能够控制作用于圆筒部件4的剪切力。作为作用于该圆筒部件4的剪切力的图像，成为图6及图7所示那样的动作。如图6(a)所示，尽管圆筒部件4旋转，但从侧面观察的形状没有变化是因为在旋转中不断地重复剪切变形。即，即使圆筒部件4旋转90°，也不会从图6(a)所示的圆筒部件4的平面状态变为图6(c)那样，如图6(b)那样，成为环状部件5A的部分4A及成为环状部件5C的部分4C以及成为环状部件5B的部分4B在俯视观察时维持相同姿态，这意味着随着圆筒部件4的旋转而对圆筒部件4施加剪切变形。
具体而言，如图7(a)所示，从成为环状部件5A的部分4A及成为环状部件5C的部分4C中的任意的位置B1和成为环状部件5B的部分4B的任意的位置B2位于同一轴线上的状态起，通过圆筒部件4旋转，如图7(b)所示，位置B2比位置B1点向外侧移动。此外，从图7(b)所示的位置B2比位置B1点位于外侧的状态起，通过圆筒部件4旋转，如图7(c)所示，位置B1和位置B2再次位于同一轴线上。然后进而，从该状态起，通过圆筒部件4旋转，如图7(d)所示，B2点比B1点向内侧移动。
因此，通过使第一辊11及第二辊12持续旋转(圆筒部件4也持续旋转)，促进圆筒部件4的疲劳，最终，通过疲劳破坏来将圆筒部件4切割分离，得到环状部件5A、5B、5C。
如以上说明的那样，本实施方式的环状部件的制造方法能够提供高成品率并且尺寸精度高的环状部件的制造方法。具体而言，在对圆筒部件4的内周面及外周面进行约束的状态下，通过一边旋转一边施加剪切力来进行切割分离，由此，在分离时，不产生废料，成品率高。此外，由于是在对圆筒部件4的内周面及外周面进行约束的状态下一边旋转一边施加剪切力，因此，利用疲劳破坏，通过较小的力的重复来进行切割，因此，也能够使尺寸变化变小。
特别地，在本实施方式中，在通过约束模具对圆筒部件4的内周面及外周面进行约束的状态下，在圆筒部件4的一部分(例如，4B所示的一部分区域)的整周上重复受到相同的力。该受到的力与通过1次剪切进行切断相比，是非常弱的力。因而，能够极大地减少切割对象的圆筒部件4变为椭圆或者朝向一个方向较大地变形的情况。
此外，由于采取利用圆筒部件4的疲劳破坏来得到环状部件5的方法，因此，能够不产生废料地对圆筒部件4进行切割。
而且，由于能够获得多个进行旋转剪切之前的圆筒部件4，因此，能够削减制作圆筒部件4的工序。此外，将圆筒部件4分割成3部分来得到3个环状部件5的情况下，由于针对3个环状部件，只产生1个冲孔废料，因此，成品率高。
(第一实施方式的变形例)
图8是示出环状部件的制造方法的第一实施方式的变形例的环状部件的加工概要的剖视图。
如图8所示，第一实施方式的变形例在切割分离工序中不是像第一实施方式那样在圆筒部件4的轴向上将其分割成3部分的方式，而是分割成2部分的方式。
【整体结构】
如图8所示，在本变形例的切割分离装置10中，第一辊11、心轴13及第二辊12以使各自的旋转轴线11a、13a、12a在设置轴线A(参照图2)上排列的方式具有规定的间隔，并且以分别能够主动地旋转或者能够被动地旋转的方式按照该顺序设置。这里，第一辊11及第二辊12中的至少任一方具有旋转的驱动源。此外，第一辊11及第二辊12中的至少任一方设置为第一辊11的旋转轴线11a及第二辊12的旋转轴线12a的至少任一方能够在设置轴线A上进行平移运动。
在本变形例中，对第一辊11及第二辊12都具有固有的驱动源而能够主动地旋转，并且心轴13设置为与第一辊11抵接而能够被动地旋转的情况进行了说明。此外，在本实施方式中，对设置为只有第二辊12的旋转轴线12a能够在设置轴线A上进行平移运动，并且第一辊11的旋转轴线11a及心轴13的旋转轴线13a被固定的情况进行说明。
【约束模具】
此外，对作为加工对象(工件)的圆筒部件4的外周面进行约束的约束模具14分别呈圆环形状而设置于圆筒部件4的外周面侧。对于这些约束模具14，如本变形例那样，在将圆筒部件4在其轴向上分割成2部分的情况下，约束模具14a、14b设置为各自的径向厚度不同。
此外，如图8所示，对圆筒部件4的内周面进行约束的约束模具15分别呈圆环形状设置于圆筒部件4的内周面侧。这些约束模具15与约束模具14同样地由根据将圆筒部件4在轴向上分割成几部分而确定的多个约束模具15构成。例如，约束模具15a、15b设置为在与约束模具14a、14b分别对应的轴向高度处与圆筒部件4的内周面抵接。
此外，约束模具15a、15b不仅设置为各自的径向宽度不同，而且优选其中的1个(例如约束模具15b)与心轴13嵌合。
【限制部及施力部】
此外，在被固定在设置轴线A上的第一辊11上，与第一辊11同轴地设置有固定圆筒部件4的圆盘形状的限制部11b1、11b2以及对约束模具14a、14b施力的圆柱形状的施力部11b3。限制部11b1设置为与圆筒部件4的上端面抵接而限制圆筒部件4的向上移动。
此外，限制部11b2设置为与圆筒部件4的下端面抵接而限制圆筒部件4的向下移动。此外，施力部11b3设置于限制部11b1与限制部11b2之间，并且设置为对约束模具14b施力。这里，限制部11b1、11b2各自的直径被设定为比施力部11b3的直径大。
此外，在能够沿着设置轴线A移动的第二辊12上，与第二辊12同轴地设置有固定圆筒部件4的圆盘形状的限制部12b1、12b2以及对约束模具14a、14b施力的圆盘形状的施力部12b3、12b4。限制部12b1设置为与圆筒部件4的上端面抵接而限制圆筒部件4的向上移动。此外，限制部12b2设置为与圆筒部件4的下端面抵接而限制圆筒部件4的向下移动。
此外，施力部12b3设置为对约束模具14a施力。此外，施力部12b4设置为对约束模具14b施力。这里，限制部12b1、12b2的直径被设定为比施力部12b3、12b4的直径大。另外，作为将圆筒部件4分割成2部分的结构，由施力部12b3、12b4构成施力部12，并且由2个约束模具14a，14b构成约束模具14，由此，施加了使心轴13倾斜的转矩，但是，通过将切割分离装置10制作成能够耐受该转矩，能够不使心轴13倾斜而将圆筒部件4分离。
(第二实施方式)
图9(a)～(f)是示出环状部件的制造方法的第二实施方式的环状部件的加工概要的剖视图。
本实施方式的环状部件的制造方法包含圆筒部件形成工序、缺口形成工序以及切割分离工序。本实施方式在缺口形成工序及切割分离工序中具有特别的技术特征。因此，在本实施方式的说明中，与图9一并地使用与上述第一实施方式共用的图2～图7进行说明。
<圆筒部件形成工序>
圆筒部件形成工序是由圆棒材料形成圆环形状的圆筒部件的工序。
首先，使用图9(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图9(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图9(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。该后方挤出由于所施加的载荷和面压力较高，因此，变形阻力下降，通过减小载荷以及较低的面压力来进行成型。
接下来，如图9(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
<缺口形成工序>
接下来，如图9(e)所示，在圆筒部件4的内径面及外径面上形成缺口16、17。缺口16、17如图10(a)、(b)所示那样，是在对圆筒部件4进行切割的部位遍及整周而形成的槽状的凹部，通过切削加工、轧制加工等塑性加工而形成。缺口16、17的形状期望是当在后述的切割分离工序中受到剪切力时产生应力集中的形状。例如，在本实施例中，缺口16、17的底部形状形成为图10(b)所示的那样的U字形状。
另外，缺口的底部形状只要是容易产生应力集中的形状即可，例如，可以是图11中的(a)所示的那样的矩形形状或图11中的(b)所示的那样的V字形状。
此外，如本实施方式那样，缺口16、17期望形成于圆筒部件4的内径面和外径面双方，但是，也可以只形成于内径面和外径面中的任一方。
<切割分离工序>
如图9(f)所示，切割分离工序是沿着圆筒部件4的轴向对其进行切割来得到多个环状部件(环状部件)5的工序。具体而言，是使圆筒部件4旋转，通过剪切力在轴向上对圆筒部件4进行切割分离来得到多个环状部件5A、5B、5C的工序，其中，该剪切力是借助沿着圆筒部件4的轴向在所述圆筒部件的内周面侧及外周面侧设置的多个约束模具中的对圆筒部件4的外周面施力的约束模具以及留有间隙地设置于圆筒部件4的外周面的约束模具而得到的。
该切割分离工序是使用图2(a)、(b)及图3所示的切割分离装置10来实施的。切割分离装置10具有第一辊11、第二辊12以及心轴13。在以下的说明中，将作为加工对象(工件)的圆筒部件4在其轴向上分割成三部分的方式进行说明。
【整体结构】
第一辊11、心轴13及第二辊12以使各自的旋转轴线11a、13a、12a在设置轴线A上排列的方式具有规定的间隔，并且以分别能够主动地旋转或者能够被动地旋转的方式按照该顺序设置。这里，第一辊11及第二辊12中的至少任一方具有旋转的驱动源。此外，第一辊11及第二辊12中的至少任一方设置为，第一辊11的旋转轴线11a及第二辊12的旋转轴线12a中的至少任一方能够在设置轴线A上进行平移运动。
在本实施方式中，对第一辊11及第二辊12都具有固有的驱动源而能够主动地旋转，并且心轴13设置为与第一辊11抵接而能够被动地旋转的情况进行了说明。此外，在本实施方式中，对设置为只有第二辊12的旋转轴线12a能够在设置轴线A上进行平移运动，并且第一辊11的旋转轴线11a及心轴13的旋转轴线13a被固定的情况进行说明。
【约束模具】
此外，对作为加工对象(工件)的圆筒部件4的外周面进行约束的约束模具14分别呈圆环形状而设置于圆筒部件4的外周面侧。这些约束模具14由根据将圆筒部件4在轴向上分割成几部分而确定的多个约束模具14构成。例如，如图2(b)及图3所示，在将圆筒部件4在其轴向上分割成3部分的情况下，约束模具14a、14b、14c设置为各自的径向厚度不同。
此外，如图2(b)及图3所示，对圆筒部件4的内周面进行约束的约束模具15分别呈圆环形状设置于圆筒部件4的内周面侧。这些约束模具15与约束模具14同样地由根据将圆筒部件4在轴向上分割成几部分而确定的多个约束模具15构成。例如，约束模具15a、15b、15c设置为在与约束模具14a、14b、14c分别对应的轴向高度处与圆筒部件4的内周面抵接。
此外，约束模具15a、15b、15c不仅设置为各自的径向宽度不同，而且优选其中的1个(例如约束模具15b)与心轴13嵌合。
【限制部及施力部】
此外，在被固定在设置轴线A上的第一辊11上，与第一辊11同轴地设置有固定圆筒部件4的圆盘形状的限制部11b1、11b2以及对约束模具14a、14b、14c施力的圆柱形状的施力部11b3。限制部11b1设置为与圆筒部件4的上端面抵接而限制圆筒部件4的向上移动。
此外，限制部11b2设置为与圆筒部件4的下端面抵接而限制圆筒部件4的向下移动。此外，施力部11b3设置于限制部11b1与限制部11b2之间，并且设置为对约束模具14b施力。这里，限制部11b1、11b2各自的直径被设定为比施力部11b3的直径大。
此外，在能够沿着设置轴线A移动的第二辊12上，与第二辊12同轴地设置有固定圆筒部件4的圆盘形状的限制部12b1、12b2以及对约束模具14a、14c施力的圆盘形状的施力部12b1～12b4。限制部12b1设置为与圆筒部件4的上端面抵接而限制圆筒部件4的向上移动。此外，限制部12b2设置为与圆筒部件4的下端面抵接而限制圆筒部件4的向下移动。
此外，施力部12b3设置为对约束模具14a施力。此外，施力部12b4设置为对约束模具14c施力。而且，在施力部12b3与施力部12b4之间以与约束模具14b留有规定的间隙的方式设置有缓冲部12b5。这里，限制部12b1、12b2的直径被设定为比施力部12b3、12b4的直径大，施力部12b3、12b4的直径被设定为比缓冲部12b5的直径大。
这里，如图3所示，本实施方式的圆筒部件4的内周面及外周面分别被最终希望得到的环状部件(环状部件)5的个数的成对的约束模具14、15约束。但是，在能够充分抑制圆筒部件4的变形的情况下，如图4所示，也可以在心轴13上设置具有与约束模具15b同样的功能的环状的凸部13b。
接下来，对借助图2(a)、(b)及图3所示的切割分离装置10进行的切割分离工序进行具体的说明。
首先，如图3所示，以贯穿***于作为加工对象的圆筒部件4的内周面侧的方式设置心轴13，在圆筒部件4与心轴13之间设置约束模具15a、15b、15c。此时，约束模具15b设置为在其内周面与心轴13嵌合，其外周面与圆筒部件4的内周面嵌合。
接下来，如图3所示，在圆筒部件4的外周面侧设置约束模具14a、14b、14c。此时，约束模具14b设置为，其内周面与圆筒部件4的外周面抵接，并且其外周面与第一辊11的施力部11b3的外周面抵接。另外，使约束模具14a、14b、14c中的约束模具14b与圆筒部件4及施力部11b3抵接是因为在第二辊12中缓冲部12b5设置为与约束模具14b留有规定的间隙。
这样设置的圆筒部件4伴随着第一辊11的旋转而与心轴13一起旋转(旋转的朝向在图2(a)中例示)，并使同样地旋转的第二辊12沿设置轴线A平移运动。
并且，如图5所示，当使第二辊12在设置轴线A上移动而使旋转轴线11a与旋转轴线12a之间的距离变小，在圆筒部件4上受到使被约束模具14b、15b抵接并施力的部分4B(成为环状部件5B的部分)偏移的力(剪切力)f。另外，在图5中，“F”是从心轴13对约束模具14a、14c施加的力。
这样，圆筒部件4在受到剪切力f的状态下随着第二辊12的旋转一起旋转。即，即使圆筒部件4旋转，也维持必定受到这些剪切力f及施加给约束模具14a、14c的力F的状态。
并且，通过使第一辊11与第二辊12之间的距离增减，能够控制作用于圆筒部件4的剪切力。作为作用于该圆筒部件4的剪切力的图像，成为图6及图7所示那样的动作。如图6(a)所示，尽管圆筒部件4旋转，但从侧面观察的形状没有变化是因为在旋转中不断地重复剪切变形。即，即使圆筒部件4旋转90°，也不会从图6(a)所示的圆筒部件4的平面状态变为图6(c)那样，如图6(b)那样，成为环状部件5A的部分4A及成为环状部件5C的部分4C以及成为环状部件5B的部分4B在俯视观察时维持相同姿态，这意味着随着圆筒部件4的旋转而对圆筒部件4施加剪切变形。
具体而言，如图7(a)所示，从成为环状部件5A的部分4A及成为环状部件5C的部分4C中的任意的位置B1和成为环状部件5B的部分4B的任意的位置B2位于同一轴线上的状态起，通过圆筒部件4旋转，如图7(b)所示，位置B2比位置B1点向外侧移动。此外，从图7(b)所示的位置B2比位置B1点位于外侧的状态起，通过圆筒部件4旋转，如图7(c)所示，位置B1和位置B2再次位于同一轴线上。然后进而，从该状态起，通过圆筒部件4旋转，如图7(d)所示，B2点比B1点向内侧移动。
因此，通过使第一辊11及第二辊12持续旋转(圆筒部件4也持续旋转)，促进圆筒部件4的疲劳，最终，通过疲劳破坏来将圆筒部件4切割分离，得到环状部件5A、5B、5C。
如以上说明的那样，本实施方式的环状部件的制造方法能够提供高成品率并且尺寸精度高的环状部件的制造方法。具体而言，在对圆筒部件4的内周面及外周面进行约束的状态下，通过一边旋转一边施加剪切力来进行切割分离，由此，在分离时，不产生废料，成品率高。此外，由于是在对圆筒部件4的内周面及外周面进行约束的状态下一边旋转一边施加剪切力，因此，利用疲劳破坏，通过较小的力的重复来进行切割，因此，也能够使尺寸变化变小。
特别地，在本实施方式中，在通过约束模具对圆筒部件4的内周面及外周面进行约束的状态下，在圆筒部件4的一部分(例如，4B所示的一部分区域)的整周上重复受到相同的力。该受到的力与通过1次剪切进行切断相比，是非常弱的力。因而，能够极大地减少切割对象的圆筒部件4变为椭圆或者朝向一个方向较大地变形的情况。
此外，由于采取利用圆筒部件4的疲劳破坏来得到环状部件5的方法，因此，能够不产生废料地对圆筒部件4进行切割。
而且，由于能够获得多个进行旋转剪切之前的圆筒部件4，因此，能够削减制作圆筒部件4的工序。此外，将圆筒部件4分割成3部分来得到3个环状部件5的情况下，由于针对3个环状部件，只产生1个冲孔废料，因此，成品率高。
此外，通过在圆筒部件4上设置缺口部16、17，在旋转剪切时，在缺口16、17处产生应力集中，能够以更低载荷进行切割分离，切割面形状变得美观，形状稳定，并且将工件的变形抑制为更小，尺寸精度变高。
此外，起到了如下效果：能够实现短时间内的切割分离，能够缩短加工时间。
即，通过在上述圆筒部件的内周面和外周面中的至少一方设置缺口，用于切割分离的裂纹在比现有技术低的载荷下产生，因此，能够以比现有技术短时间且低成本得到环状部件。
(第三实施方式)
接下来，参照附图对环状部件的制造方法的第三实施方式进行说明。另外，由于本实施方式只在添加了轧制工序这一点上与第一实施方式不同，因此，有时对赋予了与上述的实施方式相同的标号的同样结构省略说明。图12(a)～(f)是示出环状部件的制造方法的第三实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
如图12(a)～(f)所示，在本实施方式中，将轧制工序(图12(e))包含于切割分离工序前。首先，使用图12(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图12(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图12(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。
接下来，如图12(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
接下来，如图12(e)所示，作为轧制工序，轧制对底部3a进行冲裁而得的圆筒部件(管状部件)4来进行扩径。另外，该轧制工序可以是冷轧、热轧中的任一种。通过在切割分离工序之前、即圆筒部件形成工序的最后进行该轧制工序，能够使图12(d)所示的底部3a的冲裁中的冲裁残边(抜きカス)变得更小，成品率提高。
接下来，与上述的切割分离工序同样地，如图12(f)所示，沿圆筒部件4的轴向对其进行切割来制作多个环状部件(环状部件)5。
(第四实施方式)
接下来，参照附图对环状部件的制造方法的第四实施方式进行说明。另外，由于本实施方式只在添加了轧制工序这一点上与第二实施方式不同，因此，有时对赋予了与上述的实施方式相同的标号的同样结构省略说明。图13(a)～(f)是示出环状部件的制造方法的第四实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
如图13(a)～(f)所示，在本实施方式中，将轧制工序(图13(e))包含于切割分离工序前。首先，使用图13(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图13(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图13(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。
接下来，如图13(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
接下来，如图13(e)所示，作为轧制工序，轧制对底部3a进行冲裁而得的圆筒部件(管状部件)4来进行扩径并形成缺口16、17。另外，该轧制工序可以是冷轧、热轧中的任一种。通过在切割分离工序之前、即圆筒部件形成工序的最后进行该轧制工序，能够使图13(d)所示的底部3a的冲裁中的冲裁残边变得更小，成品率提高。
接下来，与上述的切割分离工序同样地，如图13(f)所示，沿圆筒部件4的轴向对其进行切割来制作多个环状部件(环状部件)5。
(第五实施方式)
接下来，参照附图对环状部件的制造方法的第五实施方式进行说明。另外，由于本实施方式只在添加了槽形成工序这一点上与第三实施方式不同，因此，有时对赋予了与上述的实施方式相同的标号的同样结构省略说明。图14(a)～(f)是示出环状部件的制造方法的第五实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
如图14(a)～(f)所示，在本实施方式中，在轧制工序(图14(e))时进行槽形成工序。首先，使用图14(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图14(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图14(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。
接下来，如图14中的(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
接下来，如图14(e)所示，作为轧制工序，轧制对底部3a进行冲裁而得的圆筒部件4来进行扩径，并且，作为槽形成工序，在圆筒部件4的内周面上形成沿其内周面呈环状的槽6。该槽6是在圆筒部件4作为例如球轴承的外圈而应用时的滚动槽。另外，该轧制工序及槽形成工序可以是冷轧、热轧中的任一种。这样，由于能够通过一次轧制成型而在多个(这里是3个)的环状部件5上形成槽6，因此，起到了如下效果：工序数较少，能够削减此后的切削余量。
接下来，与上述的切割分离工序同样地，如图14(f)所示，沿圆筒部件4的轴向对其进行切割来制作多个环状部件(环状部件)5。
作用于本实施方式的圆筒部件4的旋转剪切是图16(与第一实施方式的图3对应)所示的方式，但是，由于能够通过约束模具14、15对圆筒部件4中的除了槽6以外的部分施力，因此，在本实施方式中也能够顺利进行切割分离。
(第六实施方式)
接下来，参照附图对环状部件的制造方法的第六实施方式进行说明。另外，由于本实施方式只在添加了槽形成工序这一点上与第四实施方式不同，因此，有时对赋予了与上述的实施方式相同的标号的同样结构省略说明。图15(a)～(f)是示出环状部件的制造方法的第六实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
如图15(a)～(f)所示，在本实施方式中，在轧制工序(图15(e))时进行槽形成工序。首先，使用图15(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图15(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图15(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。
接下来，如图15(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
接下来，如图15(e)所示，作为轧制工序，轧制对底部3a进行冲裁而得的圆筒部件4来进行扩径并形成缺口16、17。此外，作为槽形成工序，在圆筒部件4的内周面上形成沿其内周面呈环状的槽6。该槽6是在圆筒部件4作为例如球轴承的外圈而应用时的滚动槽。另外，该轧制工序及槽形成工序可以是冷轧、热轧中的任一种。这样，由于能够通过一次轧制成型而在多个(这里是3个)的环状部件5上形成槽6，因此，起到了如下效果：工序数较少，能够削减此后的切削余量。
接下来，与上述的切割分离工序同样地，如图15(f)所示，沿圆筒部件4的轴向对其进行切割来制作多个环状部件(环状部件)5。
作用于本实施方式的圆筒部件4的旋转剪切是图16(与第一实施方式的图3对应)所示的方式，但是，由于能够通过约束模具14、15对圆筒部件4中的除了槽6以外的部分施力，因此，在本实施方式中也能够顺利进行切割分离。
(第七实施方式)
接下来，参照附图对环状部件的制造方法的第七实施方式进行说明。另外，由于本实施方式只在槽形成工序的内容这方面与第五实施方式不同，因此，有时对赋予了与上述的实施方式相同的标号的同样结构省略说明。图17(a)～(f)是示出环状部件的制造方法的第七实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。此外，图18是示出环状部件的制造方法的第七实施方式中的加工状态的主要部分放大图。
如图17(a)～(f)所示，在本实施方式中，在轧制工序(图17(e))时进行槽形成工序。首先，使用图17(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图17(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图17(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。
接下来，如图17(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
接下来，如图17(e)所示，作为轧制工序，轧制对底部3a进行冲裁而得的圆筒部件4来进行扩径，并且，作为槽形成工序，在圆筒部件4的外周面上形成沿其外周面呈环状的槽7。该槽7是在圆筒部件4作为例如球轴承的内圈而应用时的滚动槽。另外，该轧制工序及槽形成工序可以是冷轧、热轧中的任一种。这样，由于能够通过一次轧制成型而在多个(这里是3个)的环状部件5上形成槽7，因此，起到了如下效果：工序数较少，能够削减此后的切削余量。
接下来，与上述的切割分离工序同样地，如图17(f)所示，沿圆筒部件4的轴向对其进行切割来制作多个环状部件(环状部件)5。
作用于本实施方式的圆筒部件4的旋转剪切是图18(与第一实施方式的图3对应)所示的方式，但是，由于能够通过约束模具14、15对圆筒部件4中的除了槽7以外的部分施力，因此，在本实施方式中也能够顺利进行切割分离。
(第八实施方式)
接下来，参照附图对环状部件的制造方法的第八实施方式进行说明。另外，由于本实施方式只在槽形成工序的内容这方面与第六实施方式不同，因此，有时对赋予了与上述的实施方式相同的标号的同样结构省略说明。图19(a)～(f)是示出环状部件的制造方法的第八实施方式中的环状部件的加工概要的剖视图。
如图19(a)～(f)所示，在本实施方式中，在轧制工序(图19(e))时进行槽形成工序。首先，使用图19(a)所示的圆棒部件1，通过冲压切割、锯切割以及切入中的任意的方法来制作图19(b)所示的切割坯2。此时，在通过冲压切割来切出切割坯2的情况下，由于切割面的面粗糙度较差，因此，容易产生断裂，切割面相对于轴向的垂直度较差，因此，对切割坯2进行镦锻或者端面矫正。另外，在通过锯切割或者切入来得到切割坯2的情况下，由于切割面的粗糙度和切割面相对于坯轴向的垂直度较好，因此，也可以不进行镦锻、端面矫正。
接下来，如图19(c)所示，对切割坯2进行后方挤出而成型出呈无盖有底的圆筒形状的后方挤出坯3。
接下来，如图19(d)所示，对后方挤出坯3的底部3a进行冲裁来对圆筒部件(管状部件)4进行成型。
接下来，如图19(e)所示，作为轧制工序，轧制对底部3a进行冲裁而得的圆筒部件4轧制来进行扩径并形成缺口16、17。此外，作为槽形成工序，在圆筒部件4的外周面上形成沿其外周面呈环状的槽7。该槽7是在圆筒部件4作为例如球轴承的内圈而应用时的滚动槽。另外，该轧制工序及槽形成工序可以是冷轧、热轧中的任一种。这样，由于能够通过一次轧制成型而在多个(这里是3个)的环状部件5上形成槽7，因此，起到了如下效果：工序数较少，能够削减此后的切削余量。
接下来，与上述的切割分离工序同样地，如图19(f)所示，沿圆筒部件4的轴向对其进行切割来制作多个环状部件(环状部件)5。
作用于本实施方式的圆筒部件4的旋转剪切是图18(与第一实施方式的图3对应)所示的方式，但是，由于能够通过约束模具14、15对圆筒部件4中的除了槽7以外的部分施力，因此，在本实施方式中也能够顺利进行切割分离。
以上，参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但并不意味着通过这些说明来限定发明。通过参照本发明的说明，对于本领域技术人员来说，公开的实施方式的各种变形例和本发明的其他实施方式也是明显的。因此，权利要求书也应该网罗并明确本发明的范围及主旨中包含的这些变形例或者实施方式。例如，在上述的实施方式中，在圆筒部件4的轴向上将其分割成3部分来得到环状部件5，但是，只要不损害作为环状部件5的功能，则不限于3部分，优选得到更多的环状部件5。此外，至于圆筒部件4的形成，也可以通过上述的圆筒部件形成工序以外的工序来进行。
标号说明
1：圆棒部件；2：切割坯；3：后方挤出坯；4：圆筒部件；5：环状部件；10：切割分离装置；11：第一辊；12：第二辊；13：心轴；14：约束模具；15：约束模具；16：缺口(外径面侧)；17：缺口(内径面侧)。

Claims (6)

1.一种环状部件的制造方法，其特征在于，
沿着圆筒部件的轴向以内周面与所述圆筒部件的外周面抵接的方式设置圆环形状的第一约束模具和第二约束模具，
在与第一约束模具和第二约束模具的所述轴向的位置对应的位置处，以外周面与所述圆筒部件的内周面抵接的方式分别设置圆环形状的第三约束模具和第四约束模具，
使辊相对于心轴移动，其中，该辊具有圆盘形状的施力部，该施力部抵接于与第一约束模具的外周面的所述轴向的位置对应的位置，且在该辊与第二约束模具的外周面之间留有间隙，在该心轴与第三约束模具的内周面之间留有间隙，该心轴抵接于第四约束模具的内周面，
利用所述施力部对所述第一约束模具进行施力，由此产生使所述圆筒部件的与所述第二约束模具和第四约束模具抵接的部分偏移的剪切力，
使所述圆筒部件和所述辊旋转而对所述圆筒部件进行切割分离。
2.根据权利要求1所述的环状部件的制造方法，其中，
在所述圆筒部件的内周面和外周面中的至少一方形成缺口，由此使形成有所述缺口的位置产生应力集中，从而在轴向上对所述圆筒部件进行切割分离。
3.根据权利要求1所述的环状部件的制造方法，其中，
在设置第一至第四约束模具之前，通过1次轧制成型而在所述圆筒部件的内周面或者外周面形成槽。
4.根据权利要求2所述的环状部件的制造方法，其中，
所述缺口的底部的截面形状是U字状。
5.根据权利要求2所述的环状部件的制造方法，其中，
所述缺口的底部的截面形状是矩形形状。
6.根据权利要求2所述的环状部件的制造方法，其中，
所述缺口的底部的截面形状是V字状。
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