JP2021137916A - 金属部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】切刃の寿命の短縮を抑制しつつ、座出し部のシェービング加工が可能な金属部材の製造方法を実現する。【解決手段】本開示の一形態に係る金属部材の製造方法は、一部分の厚さが他の部分の厚さよりも薄い金属部材3を製造する方法であって、金属素材1における厚さ方向に垂直な面のうち一方の面をプレス用金型で押圧し、他方の面に座出し部2を形成する形成工程と、他方の面に沿って切刃31を移動させて座出し部2をシェービング加工により切削する切削工程と、を備える。形成工程において、座出し部2における切刃31の移動方向と平行であって、且つ他方の面と垂直な断面積が、座出し部2における切刃31の移動方向に対して逆側の端部に向かって減少するように、座出し部2を形成する。【選択図】図2
Description
本開示は、金属部材の製造方法に関し、例えば、一部分の厚さが他の部分の厚さよりも薄い金属部材を製造する方法に関する。
近年、省エネの観点から、車両などに用いられる部材は一層の軽量化が求められており、要求される強度が相対的に低い一部分の厚さを、他の部分の厚さよりも薄く加工する加工技術が実用化されている。
例えば、特許文献1の金属部材の製造方法は、金属素材における厚さ方向に垂直な面のうち一方の面をプレス用金型で押圧して他方の面に座出し部を形成し、その後、他方の面に沿って切刃を移動させて座出し部をシェービング加工により切削している。
本出願人は、以下の課題を見出した。特許文献1の金属部材の製造方法においては、座出し部の切削開始側の部分の高さが他の部分の高さと略等しいため、座出し部のシェービング加工時に切刃の刃先への衝撃荷重が大きい。そのため、切刃の寿命が短縮する課題を有する。
本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、切刃の寿命の短縮を抑制しつつ、座出し部のシェービング加工が可能な金属部材の製造方法を実現する。
本開示の一態様に係る金属部材の製造方法は、一部分の厚さが他の部分の厚さよりも薄い金属部材を製造する方法であって、
金属素材における厚さ方向に垂直な面のうち一方の面をプレス用金型で押圧し、他方の面に座出し部を形成する形成工程と、
前記他方の面に沿って切刃を移動させて前記座出し部をシェービング加工により切削する切削工程と、
を備え、
前記形成工程において、前記座出し部における前記切刃の移動方向と平行であって、且つ前記他方の面と垂直な断面積が、前記座出し部における前記切刃の移動方向に対して逆側の端部に向かって減少するように、前記座出し部を形成する。
これにより、切刃の刃先が座出し部に接触した際の当該刃先への衝撃荷重を小さくすることができ、切刃の寿命の短縮を抑制しつつ、座出し部のシェービング加工が可能である。
金属素材における厚さ方向に垂直な面のうち一方の面をプレス用金型で押圧し、他方の面に座出し部を形成する形成工程と、
前記他方の面に沿って切刃を移動させて前記座出し部をシェービング加工により切削する切削工程と、
を備え、
前記形成工程において、前記座出し部における前記切刃の移動方向と平行であって、且つ前記他方の面と垂直な断面積が、前記座出し部における前記切刃の移動方向に対して逆側の端部に向かって減少するように、前記座出し部を形成する。
これにより、切刃の刃先が座出し部に接触した際の当該刃先への衝撃荷重を小さくすることができ、切刃の寿命の短縮を抑制しつつ、座出し部のシェービング加工が可能である。
上述の金属部材の製造方法は、前記形成工程において、前記座出し部における前記切刃の移動方向と平行であって、且つ前記他方の面と垂直な断面積が、前記座出し部における前記切刃の移動方向に対して逆側の端部に向かって階段状に減少するように、前記座出し部を形成することが好ましい。
上述の金属部材の製造方法は、前記形成工程において、前記座出し部における前記切刃の移動方向と平行であって、且つ前記他方の面と垂直な断面積が、前記座出し部における前記切刃の移動方向に対して逆側の端部に向かって曲線状に減少するように、前記座出し部を形成することが好ましい。
本開示によれば、切刃の寿命の短縮を抑制しつつ、座出し部のシェービング加工が可能な金属部材の製造方法を実現できる。
以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
<実施の形態1>
図1は、金属素材に座出し部を形成する様子を示す断面図である。図2は、座出し部をシェービング加工する様子を示す斜視図である。図3は、シェービング加工が終了した状態を示す斜視図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、三次元(XYZ)座標系を用いて説明する。ここで、Z軸方向が金属素材の厚さ方向である。
図1は、金属素材に座出し部を形成する様子を示す断面図である。図2は、座出し部をシェービング加工する様子を示す斜視図である。図3は、シェービング加工が終了した状態を示す斜視図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、三次元(XYZ)座標系を用いて説明する。ここで、Z軸方向が金属素材の厚さ方向である。
先ず、図1に示すように、板状の金属素材1に座出し部2を形成する。このとき、座出し部2のY軸+側の部分(即ち、後述する切刃31による切削開始側の部分)のYZ断面積がY軸+側に向かって減少するように、座出し部2が形成される。詳細には、金属素材1は、XY平面と略平行なZ軸+側の面及びZ軸−側の面を備えており、Z軸方向から第1のプレス用金型11と第2のプレス用金型21とで金属素材1の所望の位置を挟み込む。
第1のプレス用金型11は、例えば、Z軸−側の端面がXY平面と略平行に配置され、且つZ軸−側に突出する突出部12を備えている。第2のプレス用金型21は、第1のプレス用金型11の突出部12で押圧された金属素材1を収容する。そして、第2のプレス用金型21は、例えば、Y軸+側の部分のZ軸方向の深さが他の部分に比べて浅い段差部22aを有する、Z軸−側に凹む凹み部22を備えている。
このような第1のプレス用金型11の突出部12と、第2のプレス用金型21の凹み部22と、がZ軸方向で対向するように、第1のプレス用金型11及び第2のプレス用金型21は配置されており、第1のプレス用金型11又は第2のプレス用金型21の少なくとも一方がZ軸方向に移動可能とされている。
そして、第1のプレス用金型11の突出部12と第2のプレス用金型21の凹み部22とで金属素材1の所望の位置を挟み込むと、座出し部2が金属素材1に形成される。このとき、金属素材1が上述の形状の第1のプレス用金型11と第2のプレス用金型21とで挟み込まれることで、座出し部2は、例えば、座出し部2のY軸+側の部分であって、且つX軸方向の全領域に他の部分に比べてZ軸方向の高さが低い段差部2aを有することになる。つまり、段差部2aによって金属素材1のZ軸−側の面からZ軸−側に突出する突出量が他の部分に対して少ない部分が、座出し部2のY軸+側の部分に形成される。
次に、切刃31の刃先に潤滑剤を塗布し、図2に示すように、切刃31を金属素材1のZ軸−側の面に沿ってY軸−側に移動させ、座出し部2をシェービング加工により切削する。ここで、切刃31は、Y軸方向に移動可能である。そして、切刃31の刃先は、XY平面と略平行であって、且つX軸方向に延在している。
このとき、座出し部2のY軸+側の部分に段差部2aが形成されて他の部分に比べてZ軸−側への突出量が少ないので、座出し部2に段差部2aが形成されていない場合に比べて、切刃31の刃先が座出し部2に接触した際に、切刃31の刃先への衝撃荷重が少ない。そのため、切刃31の寿命の短縮を抑制しつつ、座出し部2のシェービング加工が可能である。
その後、図3に示すように、切刃31の刃先が座出し部2のY軸−側の端部に到達すると、座出し部2が切削された金属部材3を製造することができる。このように本実施の形態の金属部材3の製造方法は、座出し部2のYZ断面積が当該座出し部2のY軸+側の端部に向かって減少するように、座出し部2を形成するので、切刃31の刃先への衝撃荷重を小さくすることができ、これにより、切刃31の寿命の短縮を抑制しつつ、座出し部2のシェービング加工が可能である。
しかも、本実施の形態の金属部材3の製造方法においては、第1のプレス用金型11と第2のプレス用金型21とで金属素材1を挟み込むと、段差部2aを有する座出し部2を簡単に形成することができる。
次に、本実施の形態の座出し部2の段差部2aの好ましい形状を説明する。図4は、本実施の形態の段差部のZ軸方向の好ましい高さを説明するための図である。座出し部2の段差部2aのZ軸方向の高さは、以下の<式1>を満たすことが好ましい。ここで、図4に示すように、Zは、座出し部2の段差部2aにおける金属素材1のZ軸−側の面からの高さであり、Hは、座出し部2における金属素材1のZ軸−側の面から最も突出している位置の高さである。
<式1> H/10<Z<H
例えば、Hを5mmと仮定した場合、ZがH/10以下になると、段差部2aの形成が困難になるからである。
例えば、Hを5mmと仮定した場合、ZがH/10以下になると、段差部2aの形成が困難になるからである。
<他の実施の形態>
実施の形態1の金属素材1は、一段の段差部2aを有する座出し部2を形成したが、図5に示すように、2段の段差部41a、41cを有する座出し部41を金属素材42に形成してもよい。つまり、座出し部41のYZ断面積が当該座出し部41のY軸+側の端部に向かって階段状に減少するように、座出し部41を形成してもよい。但し、段差部の段数などは、切刃31のすくい角や金属素材の材質、切刃31の移動速度などに応じて、適宜、変更すればよい。
実施の形態1の金属素材1は、一段の段差部2aを有する座出し部2を形成したが、図5に示すように、2段の段差部41a、41cを有する座出し部41を金属素材42に形成してもよい。つまり、座出し部41のYZ断面積が当該座出し部41のY軸+側の端部に向かって階段状に減少するように、座出し部41を形成してもよい。但し、段差部の段数などは、切刃31のすくい角や金属素材の材質、切刃31の移動速度などに応じて、適宜、変更すればよい。
また、段差部でなく、図6に示すように、座出し部51のY軸+側の部分に湾曲部51aを有する座出し部51を金属素材52に形成してもよい。つまり、座出し部51のYZ断面積が当該座出し部51のY軸+側の端部に向かって曲線状に減少するように、座出し部51を形成してもよい。但し、湾曲部51aの曲率などは、切刃31のすくい角や金属素材の材質、切刃31の移動速度などに応じて、適宜、変更すればよい。
要するに、座出し部のY軸+側の部分における当該座出し部のZ軸−側の面からの突出量が他の部分の突出量に比べて少ないように、座出し部が形成されていればよい。
本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施の形態では、座出し部のY軸+側の部分に段差部や湾曲部を形成しているが、座出し部の周縁に沿って段差部や湾曲部を形成してもよい。
例えば、上記実施の形態では、座出し部のY軸+側の部分に段差部や湾曲部を形成しているが、座出し部の周縁に沿って段差部や湾曲部を形成してもよい。
1 金属素材
2 座出し部、2a 段差部
3 金属部材
11 プレス用金型、12 突出部
21 プレス用金型、22 凹み部、22a 段差部
31 切刃
41 座出し部、41a、41b 段差部
42 金属素材
51 座出し部、51a 湾曲部
52 金属素材
2 座出し部、2a 段差部
3 金属部材
11 プレス用金型、12 突出部
21 プレス用金型、22 凹み部、22a 段差部
31 切刃
41 座出し部、41a、41b 段差部
42 金属素材
51 座出し部、51a 湾曲部
52 金属素材
Claims (3)
- 一部分の厚さが他の部分の厚さよりも薄い金属部材を製造する方法であって、
金属素材における厚さ方向に垂直な面のうち一方の面をプレス用金型で押圧し、他方の面に座出し部を形成する形成工程と、
前記他方の面に沿って切刃を移動させて前記座出し部をシェービング加工により切削する切削工程と、
を備え、
前記形成工程において、前記座出し部における前記切刃の移動方向と平行であって、且つ前記他方の面と垂直な断面積が、前記座出し部における前記切刃の移動方向に対して逆側の端部に向かって減少するように、前記座出し部を形成する、金属部材の製造方法。 - 前記形成工程において、前記座出し部における前記切刃の移動方向と平行であって、且つ前記他方の面と垂直な断面積が、前記座出し部における前記切刃の移動方向に対して逆側の端部に向かって階段状に減少するように、前記座出し部を形成する、請求項1に記載の金属部材の製造方法。
- 前記形成工程において、前記座出し部における前記切刃の移動方向と平行であって、且つ前記他方の面と垂直な断面積が、前記座出し部における前記切刃の移動方向に対して逆側の端部に向かって曲線状に減少するように、前記座出し部を形成する、請求項1に記載の金属部材の製造方法。
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