JP3809129B2

JP3809129B2 - 金属軸材の軸肥大加工方法及びその装置

Info

Publication number: JP3809129B2
Application number: JP2002123708A
Authority: JP
Inventors: 忠井浦
Original assignee: 株式会社いうら
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: JP2003311368A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属軸材あるいは金属管の任意の位置に該金属軸材あるいは金属管の径よりも大径の肥大部を成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属軸材の任意の位置に肥大部を設ける方法としては、まず第一に大径の軸材から切削して、削り出す方法があった。第二にあらかじめ用意したカラーを止着する方法もあった。しかしながら、前述の第一の場合には削り捨てる材料の無駄、切削に要する加工時間が長く必要であること、長尺物の加工に適していないことなどの問題点があった。また、第二の場合、例えばカラー等をネジ止めする場合にはネジ加工など追加の加工が必要となること、溶接の場合には溶接熱の影響を考慮しなければならないことなどの問題点があった。
【０００３】
そこで、本願発明者は金属軸材の中間部に局部的に軸材の直径よりも大径となる肥大部を形成する方法として、金属軸材を一定間隔離間した回転可能な保持部で保持し、この金属軸材に回転と圧縮圧力、さらに曲げを作用させて肥大部を形成する方法を発明し、特許（日本国特許第１９９３９５６号）を取得している。
この技術によれば、金属軸材の中間部に容易に肥大部を形成することができるので、従来のような切削加工、あるいは溶接する必要がなくなるものであった。
【０００４】
しかしながら、上記特許では金属軸材に曲げを作用させた状態で圧縮するために、曲げ角度を大きくとった場合、あるいは初期掴み間隔（両保持部の間隔）を広くとった場合などは軸材が座屈してしまい正常に成形できなかった。そのために、一度の成形過程で得られる肥大部の幅が比較的狭いものとなってしまい、幅の大きな肥大部を成形するためには数回の成形過程を繰り返し行わなければならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたもので、金属軸材に回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させ、金属軸材の所望の位置に軸材の直径よりも大径となる肥大部を成形する軸肥大加工方法において、一度の成形過程で従来以上の肥大部を得るために、初期掴み間隔を広くするとともに金属軸材に座屈を発生させないことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワークである金属軸材あるいは金属管を一定間隔離間した一対の回転保持体で保持し、少なくとも一方の回転保持体を他方の回転保持体に接近させることによってワークに圧縮圧力を作用させ、少なくとも一方の回転保持体を回転駆動することによってワークに軸周りの回転を加え、さらに少なくとも一方の回転保持体を他方の回転保持体の軸心に対し傾斜する方向に偏倚させることによってワークに曲げを加え、ワークの曲げ内側に生じる突部をワーク全周に累積させ、然る後、ワークの曲げ戻しを行い真直化することによって所望の肥大部を得る軸肥大加工方法において、ワークに曲げが作用している状態ではワークの曲げ外側外周面に適当な押圧力をもってガイド部材を衝合することにより、ワークの座屈防止及び肥大部の成形を行うことを最も主要な特徴としている。
また、旋盤を利用してなる軸肥大加工装置において、チャックを駆動回転保持体とし、従動回転保持体をベッド案内面上を左右（縦送り）方向に摺動可能に構成されたベースフレーム上に立設されたサイドフレーム間に回動自在に軸承し、該従動回転保持体の軸心を前記駆動回転体の軸心と同一直線上に配置した状態から偏倚させるように前記軸承部を起端として回動させる偏倚手段を備え、さらに、ベッド内に正逆転自在に設けられた送りネジに螺合し左右方向に移動可能なナット部材を固定台下面に固着することによって送りねじの正逆転によって左右方向に摺動可能な固定台を備え、前記ベースフレームと固定台を圧縮手段により連結してなる加工ユニットを設け、さらに、駆動回転保持体と従動回転保持体間に往復台を配し、この往復台に適当な押圧力をもって成形中の肥大部外周に衝合可能なガイド部材を具備したことを特徴としている。
【０００７】
請求項１の発明によれば、ワークに曲げと圧縮圧力及び回転を作用させることによって所望の肥大部を得る軸肥大加工方法において、曲げの外側面をガイド部材によって適当な押圧力をもって衝合することで初期掴み間隔を広くとった場合においてもワークの座屈防止がなされ、これによって初期掴み間隔が広い場合においてもワークを座屈させることなく軸肥大加工を行い、肥大部を成形することが可能となった。そのため、一度の軸肥大加工によって幅の広い肥大部を得ることが可能となった。
請求項２の発明によれば、旋盤のベッド内に送りねじを備えることによって加工ユニットの送り操作が容易に行うことができるとともに、往復台に固着されたガイド部材によって、左右方向あるいは前後方法にガイド部材を移動することが可能となり、肥大部の成長に合わせ適宜適切な位置にガイド部材を移動させることができる。さらに、軸肥大加工後、刃物台による旋削作業も効率よく行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された本発明の実施の形態を例示しつつ、本発明をより具体的に説明する。まず、本発明の軸肥大加工方法により肥大部を成形する軸肥大加工装置１は、第２図及び第３図に示す通り旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を往復可能に取り付けられる加工ユニット２と、往復台Ｃに止着されるガイド部材３とから主に構成されている。なお、前記旋盤Ｌは一般的に使用されているものでも良いが本実施形態においては加工ユニット２の送り操作をより容易に行うために、ベッドＢ内に送りねじ４を設けており、この送りねじ４の正逆転によって前記加工ユニット２が往復するよう構成している。
【０００９】
まず、上記ガイド部材３について説明する。このガイド部材３は旋盤Ｌに備えられた往復台Ｃにブラケット部材５を立設するように止着し、このブラケット部材５にガイド部材３となるローラー６を転動自在に支承してなるものである。すなわち、このガイド部材３は往復台Ｃと同様に旋盤Ｌを使用する操作者からみて左右（縦送り方向）及び前後（横送り）に移動可能に構成されたものである。なお、本実施形態においては、前後左右に移動可能とするために往復台Ｃを用いているが、これは往復台Ｃにガイド部材３を設けることによって軸肥大加工を行った後、ワークＷ及び肥大部の旋削作業を行い易くするためのものであって、前述したようにガイド部材３がワークＷの肥大部外周面を支持することが可能となるよう前後左右あるいは上下左右に移動可能に構成されていれば良く、本実施形態に限定するものではない。
【００１０】
次に加工ユニット２について説明する。この加工ユニット２は、主としてベッド案内面Ｂ上を左右方向に摺動自在に構成されるベースフレーム７と、ワークＷを保持した状態でワークＷの回転が可能となるよう構成された従動回転保持体８と、該従動回転保持体８を前後に移動させワークＷに圧縮圧力を作用させる際の基端となる固定台９および従動回転保持体８と該固定台９間に設けられる圧縮手段１０と、さらに前記従動回転保持体８を駆動回転保持体１１の軸線から傾斜する方向に偏倚させる偏倚手段１２とからなる。
前記従動回転保持体８は、旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を左右に摺動自在なベースフレーム７上に一定間隔離間した状態で固着されたサイドフレーム１３，１３間に配されている。なお、このベースフレーム７はベッド案内面Ｂの形状にセット可能なものとし、使用する旋盤Ｌのベッド案内面Ｂの形状によって変更するもので、加工ユニット２が左右に移動自在かつ前後方向の動きを拘束できる形状であれば良い。
そして、第６図に示すように前記サイドフレーム１３，１３の左側端部には軸受孔１３ａ，１３ａが夫々穿たれており、該軸受孔１３ａ，１３ａに軸承される回動軸１４ａ，１４ａを左側端部に備えた保持筒１４がこの回動軸１４ａ，１４ａを基端として上下に回動自在に軸承されている。なお、この保持筒１４は本実施形態においては２分割の筒状部材を螺着して構成している。この保持筒１４の右側端部には耐圧キャップ１５を螺着し、該保持筒１４内部にはスラスト軸受１６及びラジアル軸受１７，１７，・・・を介して正逆回転自在に支持筒１８を支承している。該支持筒１８内部には保持スリーブ１９が挿通されており、耐圧キャップ１５内の軸受２０を介して正逆転自在に支承される。
そして、前記保持スリーブ１９内には、スリーブ２１及び中子２２が挿通される。なお、このスリーブ２１の内径を変更することによって異なる軸径のワークＷを加工することが可能となる。
【００１１】
次に、第８図に示しているのは従動回転保持体８に設けられた偏倚手段１２であり、上記従動回転保持体８を旋盤Ｌの主軸側チャック、すなわち駆動回転保持体１１の軸心に対して傾斜する方向に回動させるものである。この偏倚手段１２は次のような構成となっている。まず、前記回動軸１４ａ，１４ａから離間した保持筒１４側面に角度付加軸２３が固着されている。また、角度付加軸が固着された側のサイドフレーム１３にはステー部材２４，２４が固着されている。該ステー部材２４，２４間には軸受孔２５ａが穿たれた支持プレート２５が止着されており、サイドフレーム１３に穿たれた軸受孔１３ｂと該軸受孔２５ａに回動軸２６ａ，２６ａを備えた取付プレート２６を軸承し、この取付プレート２６に油圧シリンダ２７を螺着することによって油圧シリンダ２７が揺動自在に構成されている。さらに、この油圧シリンダ２７の先端には軸受部材２７が取り付けられており、前記角度付加軸２３を軸承している。このように構成された偏倚手段１２は、油圧シリンダ２７の伸縮によって従動回転保持体８の回動軸１４ａ，１４ａを起端として上下に回動するものである。
【００１２】
次に固定台９について説明する。この固定台９は旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を摺動自在なベースフレーム２９を備えている。そして、該ベースフレーム２９下面には上記送りねじ４に螺合可能なナット部材３０が固着されており、この送りねじ４の正逆転によって前記ベースフレーム２９が横送り自在な構成とされている。そして、該ベースフレーム２９上には空孔部３１ａを備えたプレート３１，３１を固着しており、該空孔部３１ａ，３１ａ及び上記従動回転保持体８のサイドフレーム１３，１３間に固着されている補強プレート３２に夫々圧縮手段１０となる油圧シリンダ３３を取り付けている。すなわち、送りねじ４の正逆転によって加工ユニット２が横送り自在に構成されるとともに、送りねじ４の回転を停止し、圧縮手段１０である油圧シリンダ３３を伸長させることによって従動回転保持体８が駆動回転保持体１１側に接近し、両回転保持体８，１１間のワークＷに圧縮圧力を作用させることが出来るよう構成したものである。
なお、図面においては油圧シリンダ２７，３３の制御機構等を示していないが夫々の油圧シリンダ２７，３３を伸縮作動させるものであれば何ら問題はない。
【００１３】
次に上述した軸肥大加工装置１を用いて本発明に係る軸肥大加工を行う手順について第１図に基づいて説明する。
まず、加工ユニット２は偏倚手段１２により、駆動回転保持体１１と従動回転保持体８の軸心が互いに一直線上に位置するよう配置し、さらに圧縮手段１０の油圧シリンダ３３を縮めた状態としておく。そして、ワークＷを駆動回転保持体１１で保持する。このとき、駆動回転保持体１１からワークＷを突出する長さの目安はスリーブ２１の長さと初期掴み間隔Ｌ_０を足した長さであり、初期掴み間隔Ｌ_０間のワークＷに曲げと圧縮圧力及び回転が作用されることによって、所望の肥大部が成形されるものである。
次に、送りねじ４を回転させて加工ユニット２を駆動回転保持体１１側に移動させ、保持スリーブ１９内の中子２２にワークＷを接触させる。そして、往復台Ｃを移動させ、両回転保持体８，１１の略々中間部のワークＷに接触するようにガイド部材３を移動させる。この状態を示したものが第１図（ａ）である。
そして、圧縮手段１０である油圧シリンダ３３を伸長させワークＷに圧縮圧力を作用させた状態で偏倚手段１２の油圧シリンダ２７も伸長させてワークＷに２度から６度程度の曲げを作用させる。このとき、圧縮圧力はワークＷの曲げ外側に発生する引張力を相殺する程度の圧力としている。さらに、駆動回転保持体１１を回転させ、ワークＷに回転を加える。このワークＷの回転によって、曲げ内側に生じた微少な突部がワークＷ全周に累積され、所望の肥大部を成形するものであり、この回転は圧縮圧力あるいは曲げの前後何れの段階で作用させてもよい（第１図（ｂ）参照）。
【００１４】
上述の状態を維持しつつ、継続して回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させると、第１図（ｃ）から（ｄ）の状態となる。このとき、ガイド部材３は肥大部の成長とともに僅かづつ移動させ、ワークＷの座屈を防止する。
然る後、所望の肥大部が得られれば、偏倚手段１２の油圧シリンダ２７を縮め、駆動回転保持体１１と従動回転保持体８の軸心が同一直線上に位置するように配置し、圧縮圧力を作用させた状態で数回転させ、ワークＷの真直化を行う。この段階で、ガイド部材３はワークＷから離間してもよい。
そして、送りねじ４を回転させ加工ユニット２を右側に移動させると、駆動回転保持体１１にワークＷが保持された状態となり、往復台Ｃに取り付けた刃物によって旋削することができる。
【００１５】
上述した加工手順によって、軸径Ｄ_０のワークＷの中間部に直径Ｄ_ｎ，幅Ｌ_ｎの肥大部が成形できる。従来は曲げと圧縮圧力及び回転を作用させてもワークＷが座屈しないように比較的狭い初期掴み間隔で軸肥大加工を行っていた為に、成形後の肥大部幅Ｌ_ｎが狭く、所望の肥大部を成形するためには数回の軸肥大加工を繰り返し行わなければならなかったが、ガイド部材３をワークＷに接当させ、ワークＷの座屈を防止することが可能となり、初期掴み間隔Ｌ_０を広くとることができ、結果として幅の広い肥大部を一度の加工で成形できるようになった。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の軸肥大加工方法は、従来ワークの座屈を防止するために比較的狭い初期掴み間隔で加工していたものを、ガイド部材でワークの曲げ外側面を衝合することによって座屈を防止することができ、一度の軸肥大加工でより幅の広い肥大部を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸肥大加工方法の加工手順を示す説明図
（ａ）図はワークＷの装填状態を示す説明図
（ｂ）図はワークＷに回転と曲げ及び圧縮圧力を加えた状態を示す説明図
（ｃ）図は（ｂ）図の状態からさらに圧縮圧力を作用させ続けた状態（圧縮成形工程）を示す説明図
（ｄ）図は（ｃ）図の状態からさらに圧縮圧力を作用させ続けた状態（圧縮成形工程）を示す説明図
（ｅ）図は曲げを戻し、ワークＷを真直化する状態（真直化工程）を示す説明図
（ｆ）図は成形されたワークＷを示す説明図
【図２】軸肥大加工装置を示す全体正面図
【図３】その平面図
【図４】ガイド部材を示す要部平面図
【図５】その要部右側面図
【図６】加工ユニットを示す正面図
【図７】加工ユニットを示す平面図
【図８】加工ユニットの偏倚手段を示す背面図
【符号の説明】
１拡軸加工装置
２加工ユニット
３ガイド部材
４送りねじ
８従動回転保持体
９固定台
１０圧縮手段
１１駆動回転保持体
１２偏倚手段
Ｌ旋盤
Ｂベッド案内面
Ｃ往復台
Ｗワーク

Claims

ワークである金属軸材あるいは金属管を一定間隔離間した一対の回転保持体で保持し、少なくとも一方の回転保持体を他方の回転保持体に接近させることによってワークに圧縮圧力を作用させ、少なくとも一方の回転保持体を回転駆動することによってワークに軸周りの回転を加え、さらに少なくとも一方の回転保持体を他方の回転保持体の軸心に対し傾斜する方向に偏倚させることによってワークに曲げを加え、ワークの曲げ内側に生じる突部をワーク全周に累積させ、然る後、ワークの曲げ戻しを行い真直化することによって所望の肥大部を得る軸肥大加工方法において、ワークに曲げが作用している状態ではワークの曲げ外側外周面に適当な押圧力をもってガイド部材を衝合することにより、ワークの座屈防止及び肥大部の成形を行うことを特徴とする軸肥大加工方法。
旋盤を利用してなる軸肥大加工装置において、チャックを駆動回転保持体とし、従動回転保持体をベッド案内面上を左右（縦送り）方向に摺動可能に構成されたベースフレーム上に立設されたサイドフレーム間に回動自在に軸承し、該従動回転保持体の軸心を前記駆動回転体の軸心と同一直線上に配置した状態から偏倚させるように前記軸承部を起端として回動させる偏倚手段を備え、さらに、ベッド内に正逆転自在に設けられた送りネジに螺合し左右方向に移動可能なナット部材を固定台下面に固着することによって送りねじの正逆転によって左右方向に摺動可能な固定台を備え、前記ベースフレームと固定台を圧縮手段により連結してなる加工ユニットを設け、さらに、駆動回転保持体と従動回転保持体間に往復台を配し、この往復台に適当な押圧力をもって成形中の肥大部外周に衝合可能なガイド部材を具備したことを特徴とする軸肥大加工装置。