JP2001300668A - Manufacturing method of ring having inner peripheral protrusion using steel tube cut ring for base material - Google Patents
Manufacturing method of ring having inner peripheral protrusion using steel tube cut ring for base materialInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管切断リングを
母材とする冷間ローリング加工による内周突起付きリン
グの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a ring with an inner peripheral projection by cold rolling using a steel pipe cutting ring as a base material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、内周突起付きリングの製造は、熱
間鍛造温度に素材を加熱し、図６に示す鍛造型１６の下
型１７と上型１８との間の型内で加熱素材を熱間鍛造し
てリング内周の突起相当部分を円盤部２１にリング部２
０と一体に成形して内周円盤付きリングブランク１９と
し、得られた円盤付きリングブランク１９の円盤状部２
１の中央の円状部２２をポンチにより打ち抜いて内周突
起付きリングブランク２３とし、さらにこの内周突起付
きリングブランク２３を切削工具２４で切削仕上して内
周突起付きリング２５とする熱間鍛造方法が実施されて
いる。しかし、この熱間鍛造方法によるときは、素材を
加熱する必要があり、スケールが発生するので上記のと
おり切削仕上するための切削工程を欠くことができず、
また、ポンチにより打ち抜くので円状部２２のポンかす
が発生して歩留まりが約７５％と低く、工程数も多く効
率が悪い問題があった。2. Description of the Related Art Conventionally, in manufacturing a ring with an inner peripheral projection, a material is heated to a hot forging temperature and heated in a die between a lower die 17 and an upper die 18 of a forging die 16 shown in FIG. Is hot forged, and the portion corresponding to the protrusion on the inner periphery of the ring is
0 to form a ring blank 19 with an inner disk, and the disk-shaped portion 2 of the obtained ring blank 19 with a disk.
The center circular part 22 of 1 is punched out with a punch to form a ring blank 23 with an inner peripheral projection, and the ring blank 23 with an inner peripheral projection is cut and finished with a cutting tool 24 to form a ring 25 with an inner peripheral projection. A forging method has been implemented. However, when using this hot forging method, it is necessary to heat the material, and scale is generated, so the cutting process for finishing the cutting as described above cannot be omitted,
In addition, since punching is performed with a punch, there is a problem that the yield of the circular portion 22 is low and the yield is as low as about 75%, the number of steps is large, and the efficiency is low.
【０００３】そこで、熱間鍛造に代えて図６と同様の鍛
造型により冷間鍛造する方法が実施されているが、この
場合スケールは発生しないが、生産性が悪く、かつ工具
寿命が短い問題がある。さらに鋼管切断リングを母材と
して直接に外面加工用の成形ロールと周面に加工凹溝を
形成した内面加工用のマンドレル間でリング状母材を冷
間ローリング加工（以下、「ＣＲＦ加工」という。）す
るリングローリング方法が試みられているが、このリン
グローリング方法ではマンドレルの周面の加工凹溝にリ
ング状母材材料が充分に入り込めなく、リング内面側の
突起背面にひけが発生して突起が正常に成形ができない
問題がある。また、リング状母材の両側面を拘束しなが
らＣＲＦ加工する拘束型リングローリング方法では荷重
が高くなる問題がある。[0003] Therefore, instead of hot forging, a cold forging method using a forging die similar to that shown in Fig. 6 has been implemented. In this case, no scale is generated, but productivity is poor and tool life is short. There is. Further, using a steel pipe cutting ring as a base material, a ring-shaped base material is cold-rolled (hereinafter, referred to as "CRF processing") between a forming roll for external surface processing directly and a mandrel for internal surface processing having a processing groove formed on a peripheral surface. The ring rolling method has been attempted, but in this ring rolling method, the ring-shaped base material cannot sufficiently enter into the processed concave groove on the peripheral surface of the mandrel, and sink marks occur on the back surface of the protrusion on the inner surface side of the ring. There is a problem that the projection cannot be formed normally. Further, in the constrained ring rolling method of performing CRF processing while constraining both side surfaces of the ring-shaped base material, there is a problem that a load is increased.
【０００４】そこでこれらに代わるものとして、図７の
（ａ）に示すように内周突起付きリングブランク２６を
図６に示す熱間鍛造の工程で予め製造した後、（ｂ）に
示すようにこの内周突起付きリングブランク２６をさら
に成形ロール２７とマンドレル２８によりＣＲＦ加工に
よってリングローリングして内周突起付きリングに成形
する方法が実施されている。しかし、この方法でもスケ
ールが生成し、切削工程が欠かせず、またポンかすによ
る歩留まりの悪さは免れず、また工程が多く効率の悪さ
が問題である。[0004] As an alternative to this, as shown in FIG. 7 (a), a ring blank 26 with an inner peripheral projection is manufactured in advance by a hot forging process shown in FIG. 6, and then as shown in FIG. A method is performed in which the ring blank 26 with the inner peripheral projection is further subjected to ring rolling by CRF processing using a forming roll 27 and a mandrel 28 to form a ring with an inner peripheral projection. However, even in this method, scale is generated, a cutting step is indispensable, poor yield due to sponge is inevitable, and the number of steps is inefficient and inefficient.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しょうと
する課題は、上記の従来の方法における問題点を解消し
スケールの発生がなく、切削工程が不要で、ポンかすの
発生がなく、かつ引けを発生すること無くＣＲＦ加工に
よるリングローリング加工により内周突起付きリングを
成形する方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional method, to eliminate the occurrence of scale, to eliminate the need for a cutting step, and to eliminate the occurrence of scum. An object of the present invention is to provide a method of forming a ring with an inner peripheral projection by ring rolling processing by CRF processing without causing shrinkage.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の上記の課題を解
決するための手段は、鋼管切断リングからなるリングブ
ランクを出発材料とし、ＣＲＦ加工でリングローリング
する前に、このリングブランクを予め冷間鍛造により据
込み加工し、ＣＲＦ加工のリングローリングでひけの起
こり易いリングブランクの中央部に材料を集め、マンド
レルの凹溝に入りやすくしてひけの発生を少なくすると
同時に、リング内面中央の突起の成形性を向上させるも
のである。Means for solving the above-mentioned problems of the present invention are as follows. A ring blank composed of a steel pipe cutting ring is used as a starting material, and the ring blank is cooled before being subjected to ring rolling by CRF processing. The material is collected at the center of the ring blank, which is prone to sinking by ring rolling in CRF processing. Is intended to improve the moldability.
【０００７】すなわち、請求項１の発明では、鋼管切断
リングからなるリングブランクをリング側面から冷間鍛
造により圧下して据込み加工し、据込み加工した膨出リ
ングブランクを外面加工用の成形ロールと周面に加工凹
溝を有する内面加工用のマンドレルにより冷間ローリン
グ加工することを特徴とする内周突起付きリングの成形
方法である。That is, according to the first aspect of the present invention, a ring blank made of a steel pipe cutting ring is rolled down by cold forging from the side surface of the ring, and the swollen bulged ring blank is formed into a forming roll for outer surface processing. A cold rolling process using an inner surface processing mandrel having a processing groove on the peripheral surface.
【０００８】請求項２の発明では、リングブランクを冷
間鍛造による据込み加工によりリング中央部の内径ｄ２
１とリング端部の内径ｄ２２の比が１．０５以上となる
ように成形し、この比が１．０５以上に成形した膨出リ
ングブランクを冷間ローリング加工することを特徴とす
る請求項１の手段における内周突起付きリングの成形方
法である。According to the second aspect of the present invention, the inner diameter d2 of the center portion of the ring blank is formed by upsetting the ring blank by cold forging.
2. The swelling ring blank formed so that the ratio of 1 to the inner diameter d22 of the end of the ring becomes 1.05 or more, and cold rolling is performed on the expanded ring blank formed to have the ratio of 1.05 or more. The method for forming a ring with an inner peripheral projection according to the above means.
【０００９】請求項３の発明では、据込み加工するため
の冷間鍛造装置の型に対するリングブランクの摩擦係数
μを考慮して、リングブランクの外径と内径との差であ
るリング厚さｄおよびリングブランクのリング側面間の
厚さである高さｈにおいて、ｈ／ｄ≦４．０であるリン
グブランクを据込み加工することを特徴とする請求項２
の手段における内周突起付きリングの成形方法である。According to the third aspect of the present invention, the ring thickness d, which is the difference between the outer diameter and the inner diameter of the ring blank, is considered in consideration of the friction coefficient μ of the ring blank with respect to the mold of the cold forging device for upsetting. And upsetting a ring blank satisfying h / d ≦ 4.0 at a height h that is a thickness between ring side surfaces of the ring blank.
The method for forming a ring with an inner peripheral projection according to the above means.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】熱間圧延鋼管を切断して得られた
鋼管切断リングからなるリングブランク１を出発材料と
し、このリングブランク１を図２に示すように冷間鍛造
装置２の下型３に載置し、下型３と上型４との間で冷間
鍛造して据込み加工してリング外径およびリング内径を
膨出させて膨出リングブランク５とする。この膨出した
リング内径の中央部の材料を続くＣＲＦ加工のリングロ
ーリングにおけるマンドレルの加工凹溝に入りやすく
し、ひけの発生を少なくすると同時に、リング内周面中
央の突起の成形性を向上させるものである。次いで、据
込み加工した膨出リングブランク５を外面加工用の成形
ロール６と周面に加工凹溝（図示しない）を有する内面
加工用のマンドレル７に挟持して、成形ロール６を矢印
９の方向に回転しながら矢印１０の方向に押圧して冷間
ローリング加工し、内周面に突起８を形成して、内周突
起付きリング２９を得る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ring blank 1 made of a steel pipe cutting ring obtained by cutting a hot rolled steel pipe is used as a starting material, and this ring blank 1 is used as a lower die of a cold forging apparatus 2 as shown in FIG. 3 and cold forging and upsetting between the lower mold 3 and the upper mold 4 to expand the ring outer diameter and the ring inner diameter to form a swelled ring blank 5. The material of the central part of the bulged ring inner diameter is easily inserted into the processing groove of the mandrel in the subsequent ring rolling of the CRF processing, and the occurrence of sink marks is reduced, and at the same time, the formability of the projection at the center of the ring inner peripheral surface is improved. Things. Next, the swollen bulged ring blank 5 is sandwiched between a forming roll 6 for processing the outer surface and a mandrel 7 for forming the inner surface having a processing groove (not shown) on the peripheral surface. Pressing in the direction of arrow 10 while rotating in the direction, cold rolling is performed, and projections 8 are formed on the inner peripheral surface to obtain a ring 29 with inner peripheral projections.
【００１１】上記の内周突起付きリング２９の成形方法
において、リングブランク１を据込み加工して、図３に
示すように、リング断面１１のリング中央部１２の内径
ｄ２１とリング端部１３の内径ｄ２２の比が１．０５以
上となるように成形して内径の膨出した膨出リングブラ
ンク５とする。そしてこの比が１．０５以上に成形した
膨出リングブランク５を冷間ローリング加工する。In the above-described method of forming the ring 29 with the inner peripheral projection, the ring blank 1 is swaged to form an inner diameter d21 of the ring central portion 12 of the ring cross section 11 and an inner diameter d21 of the ring end portion 13 as shown in FIG. The swelling ring blank 5 is formed so that the ratio of the inner diameter d22 becomes 1.05 or more, and the inner diameter swells. Then, the swelling ring blank 5 formed to have a ratio of 1.05 or more is subjected to cold rolling.
【００１２】さらに上記の据込み加工において、リング
ブランク１の冷間鍛造装置２の下型３および上型４等の
型に対する摩擦係数μを考慮して、リングブランク１の
外径と内径との差であるリング厚さｄおよびリングブラ
ンク１のリング側面間の厚さである高さｈにおいて、ｈ
／ｄ≦４．０であるリングブランク１を据込み加工す
る。Further, in the above upsetting, the outer diameter and the inner diameter of the ring blank 1 are determined in consideration of the friction coefficient μ of the ring blank 1 with respect to the lower die 3 and the upper die 4 of the cold forging device 2. For a ring thickness d which is the difference and a height h which is the thickness between the ring sides of the ring blank 1, h
The ring blank 1 satisfying /d≦4.0 is upset.
【００１３】上記において、リングの内周突起を成形す
るためには、ＣＲＦ加工時の材料流動を考慮するとリン
グブランク１の内径面のリング中央部１２に材料が膨出
して膨出リングブランク５となっていることが必要であ
る。リング形状によっては、据込み加工によって、図５
に示すように、鍛造型を矢印１５の方向に圧下してリン
グの内径側が外に張り出さない内部非膨出のリングブラ
ンク１４となることがあり、同様に据込み加工の型に対
するリングブランク１の潤滑条件すなわち摩擦係数μに
よっては、同様に図５に示す変形状態の内径側が膨れな
い内周非膨出のリングブランク１４となることもある。In the above description, in order to form the inner peripheral projection of the ring, in consideration of the material flow during CRF processing, the material swells at the ring central portion 12 on the inner diameter surface of the ring blank 1 and the swelling ring blank 5 is formed. It is necessary to be. Depending on the shape of the ring,
As shown in the figure, the forging die may be pressed down in the direction of arrow 15 to form an inner non-bulging ring blank 14 in which the inner diameter side of the ring does not protrude outward. Depending on the lubrication condition, i.e., the friction coefficient μ, the ring blank 14 may not be swelled in the inner periphery in the deformed state as shown in FIG.
【００１４】すなわち、図３に示すように、リング断面
１１のリング中央部１２の内径ｄ２１とリング端部の内
径ｄ２２とするとき、これらの比ｄ２１／ｄ２２を、ｄ
２１／ｄ２２≧１．０５とするのは、１．０５未満では
マンドレル６の周面の加工凹溝にリングブランク１のリ
ング内径側の材料が充分に入り込まずひけを生ずる危険
があることによる。That is, as shown in FIG. 3, when the inner diameter d21 of the ring center part 12 and the inner diameter d22 of the ring end part of the ring cross section 11 are represented by the ratio d21 / d22, d21
The reason for setting 21 / d22 ≧ 1.05 is that if it is less than 1.05, the material on the inner diameter side of the ring blank 1 does not sufficiently enter into the machined groove on the peripheral surface of the mandrel 6, and there is a risk of sinking.
【００１５】据込み加工においてｄ２１／ｄ２２≧１．
０５に成形可能とする条件は、図４に示すように、リン
グブランク１のリング厚さｄおよびリング高さｈにおい
て、ｈ／ｄ≦４．０であり、好ましくはｈ／ｄ≦２．０
である。それは表１に示すように、リングブランク１の
冷間鍛造装置２の下型３及び上型４等の型に対する摩擦
係数μが、μ≧２．０の場合はｈ／ｄ≦４．０でｄ２１
／ｄ２２≧１．０５とする成形ができることによる。し
かし、μ＝１．０ではｈ／ｄ≦２．０でｄ２１／ｄ２２
≧１．０５とする成形ができることによる。In upsetting, d21 / d22 ≧ 1.
As shown in FIG. 4, the condition that the mold can be formed into the shape 05 is h / d ≦ 4.0, preferably h / d ≦ 2.0, for the ring thickness d and the ring height h of the ring blank 1.
It is. As shown in Table 1, the friction coefficient μ of the ring blank 1 with respect to the molds such as the lower die 3 and the upper die 4 of the cold forging device 2 is h / d ≦ 4.0 when μ ≧ 2.0. d21
This is because molding can be performed so that /d22≧1.05. However, when μ = 1.0, d21 / d22 when h / d ≦ 2.0.
This is due to the fact that molding can be performed to ≧ 1.05.
【００１６】[0016]
【表１】 [Table 1]
【００１７】上記の本発明方法により、鋼管切断リング
からなるリングブランク１から冷間加工のみで、図１に
示すように、リングの内径面に突起を有する内周突起付
きリング２９が歩留まりほぼ１００％で製造することが
できる。According to the above-described method of the present invention, the ring 29 having an inner peripheral projection having a projection on the inner diameter surface of the ring as shown in FIG. %.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明方法は冷
間加工のみで内周面突起付きリングを成形するので、従
来の熱間加工を伴うもののようにスケールの発生がな
く、そのために生じる切削工程が不要であり、また熱間
鍛造による場合のポンかすの発生がなく、工具寿命を短
くすることなく、さらにひけを発生することなくＣＲＦ
加工により正常に成形された内周突起付きリングを、歩
留まりをほぼ１００％として得ることができるなど、従
来にない優れた効果を奏するものである。As described above, the method of the present invention forms a ring with an inner peripheral surface protrusion only by cold working, so that no scale is generated unlike the conventional method involving hot working, and therefore, the scale is generated. There is no need for a cutting process, and there is no scum when hot forging is used, and CRF without shortening tool life and without sink marks.
The present invention provides an unprecedented superior effect such that the yield of a ring with an inner peripheral projection formed normally by processing can be obtained at almost 100%.
【図１】本発明により製造の内周突起付きリングの断面
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a ring with an inner peripheral projection manufactured according to the present invention.
【図２】本発明の製造工程を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the present invention.
【図３】本発明における据込み加工した膨出リングブラ
ンクを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a swollen ring blank subjected to upsetting according to the present invention.
【図４】本発明における据込み加工前のリングブランク
を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a ring blank before upsetting in the present invention.
【図５】据込み加工におけるリングブランクの不出来具
合を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the failure of the ring blank in the upsetting process.
【図６】従来の鍛造による内周突起付きリングの製造工
程を示す図である。FIG. 6 is a view showing a process of manufacturing a ring with an inner peripheral projection by conventional forging.
【図７】従来の内周突起付きリングの製造工程を示す図
で、（ａ）は熱間鍛造工程により製造の内周突起付きリ
ングブランクを示し、（ｂ）は内周突起付きリングブラ
ンクをＣＲＦ加工することを示す図である。7A and 7B are views showing a conventional manufacturing process of a ring with an inner peripheral projection, in which FIG. 7A shows a ring blank with an inner peripheral projection manufactured by a hot forging process, and FIG. It is a figure which shows performing CRF processing.
１ リングブランク ２ 冷間鍛造装置 ３ 下型 ４ 上型 ５ 膨出リングブランク ６ 成形ロール ７ マンドレル ８ 突起 ９ 矢印 １０ 矢印 １１ リング断面 １２ リング中央部 １３ リング端部 １４ 内周側非膨出のリングブランク １５ 矢印 １６ 冷間鍛造型 １７ 下型 １８ 上型 １９ 円盤付きリングブランク ２０ リング部 ２１ 円盤部 ２２ 円状部 ２３ 内周突起付きリングブランク ２４ 切削工具 ２５ 内周突起付きブランク ２６ 内周突起付きリングブランク ２７ 成形ロール ２８ マンドレル ２９ 内周突起付きリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ring blank 2 Cold forging apparatus 3 Lower die 4 Upper die 5 Swelling ring blank 6 Forming roll 7 Mandrel 8 Projection 9 Arrow 10 Arrow 11 Ring cross section 12 Ring central part 13 Ring end part 14 Inner side non-swelling ring Blank 15 Arrow 16 Cold forging die 17 Lower die 18 Upper die 19 Ring blank with disk 20 Ring part 21 Disk part 22 Circular part 23 Ring blank with inner projection 24 Cutting tool 25 Blank with inner projection 26 With inner projection Ring blank 27 Forming roll 28 Mandrel 29 Ring with inner peripheral projection
Claims (3)
をリング側面から冷間鍛造により圧下して据込み加工
し、据込み加工した膨出リングブランクを外面加工用の
成形ロールと内周面に加工凹溝を有する内面加工用のマ
ンドレルにより冷間ローリング加工することを特徴とす
る内周突起付きリングの成形方法。1. A ring blank made of a steel pipe cutting ring is cold-forged from the side surface of the ring and cold-forged to be upset, and the swollen bulged ring blank is formed into a forming roll for outer surface processing and an inner peripheral surface. A method for forming a ring with an inner peripheral projection, comprising cold rolling with an inner surface processing mandrel having a groove.
加工によりリング中央部の内径ｄ２１とリング端部の内
径ｄ２２の比が１．０５以上となるように成形し、この
比が１．０５以上に成形した膨出リングブランクを冷間
ローリング加工することを特徴とする請求項１記載の内
周突起付きリングの成形方法。2. A ring blank is formed by upsetting by cold forging so that the ratio of the inner diameter d21 at the center of the ring to the inner diameter d22 at the end of the ring is 1.05 or more, and the ratio is 1.05 or more. 2. The method according to claim 1, wherein the swelling ring blank molded into a ring is cold-rolled.
に対するリングブランクの摩擦係数μを考慮して、リン
グブランクの外径と内径との差であるリング厚さｄおよ
びリングブランクのリング側面間の厚さである高さｈに
おいて、ｈ／ｄ≦４．０であるリングブランクを据込み
加工することをことを特徴とする請求項２記載の内周突
起付きリングの成形方法。3. The ring thickness d, which is the difference between the outer diameter and the inner diameter of the ring blank, and the ring of the ring blank, taking into account the friction coefficient μ of the ring blank against the mold of the cold forging device for upsetting. 3. The method according to claim 2, wherein a ring blank satisfying h / d ≦ 4.0 is upset at a height h which is a thickness between the side surfaces.
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