JPS6330137A

JPS6330137A - 横孔を有する軸の圧延方法

Info

Publication number: JPS6330137A
Application number: JP61198273A
Authority: JP
Inventors: ガリー・ベルシユタイン
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1986-07-19
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1988-02-08
Also published as: EP0253907B1; EP0253907A1; US4782680A; DE3689955D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は少なくとも圧延ロールと少なくとも１つの支持
ロールとを備えてプランジ法により、少なくとも１つの
横孔を有する軸を圧延する方法にして、その際各圧延ロ
ールは選択された圧延力を発生し、かつ所望に比圧延力
によって回転中軸頚表面に作用する方法に関する。

横孔を備えたビンは例えばクランク軸のジャーナル（軸
頚）でありうる。特にクランク軸のそのような軸頚を圧
延するために、例えば***国特許明細書２１４６９９４
号により装置及び方法が公知である。中断のない軸面を
対象とする限り、この装置及びそのような装置によって
実施される方法は実証されている。そのような装置に属
する工具は普通の方法でいわゆるプランジ方法として作
用する。しかしそのような装置及びこれに属する工具に
よって横孔を有する軸頚を圧延しようとすれば、不所望
かつ一般に許容されない形態偏位が生じる。

この種の他の装置はノ連特許明細書５Ｕ−ＰＳ　５２１１２２号から公知である。そこでは
第２図に横孔を備えた軸頚が示されており、との軸頚は
圧延ロール１１によって圧延され、その際前記横孔はこ
の圧延ロール１１によって圧延される。圧延に起因する
横孔の範囲における不所望かつ許容されない形態偏位の
回避のための何らかの措置は認められない。

技術水準から出発して、本発明は冒頭に記載した形式の
方法を；工作物に不許容な形態公差が生ずることなく、
横孔の圧延が可能になるようにすることを課題の基礎と
する。

冒頭に記載された方法から出発して、本発明によればこ
の課題は周方向にみて横孔の直径の範囲に孔を越えて圧
延する圧延ロールの圧延力が減少され、その際溝孔の範
囲で軸頚に作用する圧延力は遅くとも孔の直径の範囲に
おいて最小になることによって解決される。プランジ方
法によるそのような軸頚の圧延は力閉鎖的に行われ、そ
れによって工作物への圧延ロールの所定の力作用が実際
的にも達成される。

形状拘束的な作業方法では工作物の寸法及び形態公差に
基いて工作物に実際に生ずる圧延力が許容値以下に小さ
いか許容値以上に大きくなる危険がある。

しかじ力拘束的々圧延では本発明によれば圧延力制御は
孔の範囲においては各圧延ロールが孔範囲上を圧延する
時により小さい圧延力となるように実施される。

このことは不都合ではない、そのわけは圧延力ではなく
、むしろ比圧延力を問題とするからである。圧延ロール
が孔範囲に至ることによって工作物に圧延ロールが当接
する面積が小さくなり、それによって圧延カ一定の場合
面積プレス従って工作物の変形量が大きくなる。孔断面
の圧延の量比圧延力の変化を不所望の形態偏位が最早生
じないように規制する必要がある。

工作物について必要な圧延パラメータが公知であるか試
験によって求められているので、孔範囲における必要な
圧延力の基準をつ＜シ、場合によっては試験によって孔
範囲のための正しい圧延力を求めることも可能である。

工作物の回転中の圧延力制御は孔の範囲において圧延力
が他の範囲の圧延力よりも小さいように行われなければ
ならない。圧延力はそこでは最小になる。

これによって工作物の横孔の近くの比圧延力の不許容の
増大が回避されることができる。

***国特許明細書ＤＥ−ＰＳ　８０３７６８８号からク
ランク軸軸頚の圧延機が公知であり、そこでは各クラン
ク軸軸頚の回転中の圧延力制御が実施される。しかしこ
の圧延力制御によってクランク軸頚の撓みが影響をうけ
る。この特許公報により実施される圧延力制御とその様
な軸頚の横孔の圧延との間の関係についてこの公報から
はいかなるヒントも引出し得ない。

本発明の構成によれば圧延力の減少は必要な表面粗さを
得るために必要な比圧延力になるまで行われることが提
案される。こうして圧延されるべき残シの範囲への良好
な適合が達成され従って横孔の範囲における僅かな形態
偏差しか生じない。

また軸頚の全孔範囲に最小の圧延力を適用することも提
案される。それによって必要な圧延力制御は非常に簡単
になり、かつ横孔が小さい直径の場合に満足な結果が得
られることができる。不許容な形態偏位は簡単化にも拘
らず、充分小さい直径の横孔でも回避されることができ
る。横孔の直径が前記簡単化された方法の実施のために
充分小さいか否かを判断するためには簡単な試験で充分
である。そのような試験は可能であシかつ期待しうる、
そのわけはそのような圧延される工作物では中実材を対
象とするからである。

本発明によれば圧延ロールが遅くとも横孔の範囲に達し
た時に圧延力が少なくとも最大の横孔断面積の範囲にお
いて、軸頚表面の残シの範囲に適用される比圧延力に相
当する比圧延カとなるように減少される。こうして力制
御のより簡単化が達成される。例えば油圧装置によって
簡単に可能である力の変換により力が制御されて減少さ
れることができる。

更に本発明によれば少なくとも圧延力減少の開始点が孔
の始端の前方周囲長０〜３ｍｍに位置することが提案さ
れる。そのような前置長さによって所望の個所に所望の
低下が事実上達成さ゛　　れる。更にこうして迅速な圧
延力減少による不所望な形態偏位が回避されることがで
きる。

孔の後方で周方向で遅くともＢｍｒｎ以内に最大の圧延
力が再び達成されることを提案する。こうして不所望な
：圧延力の早過ぎる増大に基づく所望な形態不規則性が
回避される。同時に圧延ロールが横孔に影響する範囲を
通シ過ぎる時に再び残りの範囲に必要な圧延力が達成さ
れることが確保される。

本発明によれば；一方では変化する圧延力の範囲（二お
いて必要とされる形態公差及び必要な表面特性値が保持
されるような大きさ及び速度で圧延力の変化が行われる
ことが提案される。

そのような変化が実施されることができる限界は簡単な
試験によって求められることができる。

必要な形態公差と表面特性値は保持されるべき前提条件
である。横孔の圧延に圧延力変化が必要でありかつこの
圧延力変化が最終速度でのみ行われることができるので
、所属の機械要素も必要な形態公差及び表面特性値が達
成されるような大きさ及び速度の力変化が実施されるこ
とができるようにされなければならない。

本発明によれば圧延工程の各任意の時　ンこせいぜい圧
延ロールが横孔の範囲にあることが提案される。こうし
て制御されない反作用とカ経過が回避されることができ
る。

本発明によれば周方向において少なくとも孔直径によっ
てカバーされる範囲において脈動するゼロでない圧延力
によって圧延され、一方残りの範囲においては脈動しな
い圧延力が選択され、その際圧延力は３ｏ〜３ｏｏサイ
クルの振動数、かつその極小値の１０〜１００％の振巾
で脈動し、圧延速度は、圧延ロールの最大値を生じる抑
圧の最も深い個所が静的負荷の場合に生じる押圧中の２
倍よりも大きくない相互距離で行われることが提案され
る。脈動圧延力は必ずしもゼロではないので、脈動圧延
力では静的基本圧延力と記載の振動数及び振巾の脈動圧
延力の合成が存在し、合成は振巾の最大値の静的固定圧
延力に対して強度及びマイクロ硬度のかなりの増大を作
用する。脈動負荷される工具によって惹起される工作物
変形はその工作物変形が脈動に起因する限り、実質上弾
性限界内にある。

測定可能な表面のうねりは生じない。公知の平滑圧延法
によって得られる表面品質が達成されることができる。

同時に静的に圧延された軸頚の残りの範囲に相当する静
的圧延力に増大され、その結果横孔の範囲において不許
容な形態変位が回避される。

結局本発明によれば脈動する圧延力の最小値は所望の平
滑圧延結果の獲得のための値に相当し、そして脈動する
圧延力の最大値は所望の強度及び又は所望のマイクロ硬
度の増大した値に相当する。こうして所望の圧延結果の
達成を可能にする臨界データが得られる。

***国特許明細書ＤＥ−ＰＳ　２９２０８８９号から記
載の方法で脈動する圧延力の使用の下に行われる圧延方
法が公知である。しかし、この脈動する圧延力は全圧延
工程で適用されかっこの文献から、圧延されるべき軸頚
の周囲において特定の角度範囲を脈動し、かつ少なくと
も他の角度範囲を静的に圧延することが有利であること
についていかなるヒントも引出されることができない。

添附図面中、直交座標において、圧延力Ｆは回転角度ｐ
ｈｉに亘って函数Ｆ（ｐｈｉ）として表わされる。第１
ａ図〜第１ｄ図中、回転角範囲ｐｈｉは３６００である
。そこに記載された力曲線は工作物回転に亘る力曲線に
相当する。前記の図において、同時に範囲Ｂが表わされ
、ここには横孔が存在する。第１８図によれば３６ｏ０
の工作物回転中圧延力Ｆは一定である。横孔の横断面範
囲に相応する範囲Ｂにおいてのみ、圧延力Ｆの減少が行
われる。減少は正弦函数により最小値〜ｌｏ　　で行わ
れる。この際最小値は少なくとも殆んど孔の最大直径の
範囲にある。最小値は例えば孔の側方で比圧価カに相応
する比圧価カが調整され、その比圧延力はビンにおいて
孔範囲Ｂの外方に生じ又はこれからせいぜい工作物に不
許容の形態変位が生じない程の偏位である。

その際正弦函数によるカの減少は孔横断面上の圧延ロー
ルの位置に応じて、比圧価カが瞬間的に圧延される範囲
において孔の側方で全孔範囲に亘）で少なくとも近似的
に一定であるように考慮される。

しかし所望の目的を得るために第１ａ図にょる力Ｆ（ｐ
ｈｉ）の函数への近似でも充分でありうる。

そのような近似は第１ｂ図に示されている。そこには力
Ｆの力変化が孔の範囲Ｂでは最小値Ｆｍ１ｎ　まで直線
的に減少し、それから直線増加を示す。Ｆｒｒｌｉｎは
横孔の最大直径の範囲にある。

回転角ｐｈｉ　に亘るカＦの変化は工作物での不許容な
形態公差を生じることなく所望の平滑圧延結果を得るた
めには充分でありうる。

特に小さい直径の横孔では力Ｆ（ｐｈｉ）の変化のより
簡単化が満足できる結果に連なりうる。そのような変化
は第１ｃ図に示されている。そこでは横孔の範囲Ｂのは
じめにカＦが段階的に値Ｆｍ１ｏに低下し、このＦｍ１
ｎは範囲Ｂの終りまで保持され、かつそこで再び段状に
元の値に上昇する。

例えば圧延される材料の可撓性、圧延機の慣性及び圧延
機制御のような種々の外的条件は第１ｃ図による力曲線
Ｆ（ｐｈｉ）が合理的ではないことにつながる。この力
曲線は第１ｄ図による曲線Ｆ（ｐｈｉ）によって代替さ
れる。そこでも横孔の範囲Ｂで力ＦはＦｍ１ｎに低下す
る。しかし低下は幾分勾配を伴って行われ、かつ緩かに
も行われる。当然ことでも力Ｆｒｎ１ｎは範囲Ｂの前に
達成されうる。範囲Ｂが力　Ｆｍ１ｎで圧延された後に
この力は所望の上昇速度で再び上昇し、元の値になる。

第２図は第１ａ図〜第１ｄ図に示すように直角座標を示
す。しかし第２図では横孔の範囲Ｂは拡大して示されて
いる。同時に第２図では力Ｆ’（ｐｈｉ）が示され、力
Ｆ′は第１ａ図〜第１ｄ図に示すような経過をたどる。

範囲Ｂ及びこれに隣接した入口、出口では、力Ｆ’（ｐ
ｈｉ）は振巾Ａの脈動圧延力Ｆ、によって重ね合わされ
る。この振巾は各極小値Ｆ’（ｐｈｉ）の１０〜１００
％になる。この際尖頭値ＦＩｐ　は静的範囲の最大値Ｆ
’（ｐｈｉ）よりも高い。しかし不許容の形態変位は回
避される、何故ならば脈動によって始動される工作物変
形は弾性限界内で行われるからである。強度について脈
動力の作用は振巾の最大値の大きさの静的な圧延力の作
用よシも大きいので、範囲Ｂにおいては量Ｃを静的圧延
力以下に保つために脈動圧延力の最大値で可能にされる
。

本発明による方法は技術レベルに対して改良された装置
によって実施されることができる。

このために工作物の回転中の圧延力の変化を制御する制
御装置はそのパルスについて、その力制御を圧延工具の
圧延ロールの横孔の位置に相応して力制御を実施するよ
うに調整されることが必要である。圧延工程が圧延ロー
ルが横孔上に位置する回転角では開始されないことが有
利である。圧延工程の開始についてこの状態が回避され
る場合、工作物の形態精度と圧延力の制御を簡単にする
。

常に単一の圧延ロールのみが横孔の範囲を圧延すること
は注目すべきである。圧延工具に多数の圧延ロールが存
在すると、その配置角度のために、圧延されるべき工作
物の横孔の角度位置が考慮されなければならない。更に
圧延工具では圧延ロールと工作物に当接する支持ロール
の直径の比が、専ら圧延ロールによって行われ、工作物
に当接する支持ロールによっては行われない工作物の塑
性変形が注目されなければならない。

本発明による方法の実際上の試験は特にクランク軸で行
われ、横孔を備えたクランク軸の軸頚はこの際同時に横
孔の範囲における軸頚の不許容の形態偏位を生ずること
なく満足な結果を以って平滑圧延されることを実証した
。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図〜第１ｄ図は圧延力の変化を示す図、そして第
２図は横孔の範囲を拡大して示す、直角座標である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも圧延ロールと少なくとも１つの支持ロ
ールとを備えてプランジ法により、少なくとも１つの横
孔を有する軸を圧延する方法にして、その際各圧延ロー
ルは選択された圧延力を発生し、かつ所望の比圧延力に
よつて回転中軸頚表面に作用する方法において、周方向にみて横孔の直径の範囲に孔を越えて圧延する圧
延ロールの圧延力が減少され、その際横孔の範囲で軸頚
に作用する圧延力は遅くとも孔の直径の範囲において最
小になることを特徴とする圧延方法。
（２）圧延力の減少は比圧延力が必要な表面粗さを得る
ために必要な比圧延力に相当するまで行われる特許請求
の範囲第１項記載の方法。
（３）最小の圧延力は軸頚の全孔範囲において適用され
る、特許請求の範囲第１項又は第２項のうちのいずれか
１つによる方法。
（４）遅くとも、圧延ロールが横孔の範囲に達した時に
圧延力が少なくとも最大孔横断面の範囲において軸頚表
面に、軸表面の残りの範囲に適用される比圧延力に相当
する比圧延力を作用する、特許請求の範囲第１項から第
３項までのうちのいずれか１つに記載の方法。
（５）少なくとも圧延力減少の開始点が周上孔の始端の
前方０〜３ｍｍである特許請求の範囲第１項から第４項
までのうちのいずれか１つに記載の方法。
（６）遅くとも周上孔の３ｍｍ後方において再び最大圧
延力が達成される、特許請求の範囲第１項から第５項ま
でのうちのいずれか１つに記載の方法。
（７）圧延力の変化は、一方では変化する圧延力の範囲
内で必要な形態公差が保持され、他方では必要な表面特
性値が保持されるような大きさ及び速度で行われる、特
許請求の範囲第１項から第６項までのうちのいずれか１
つに記載の方法。
（８）圧延工程の各任意の時点に圧延ロールはせいぜい
横孔の範囲にある特許請求の範囲第１項から第７項まで
のうちのいずれか１つに記載の方法。
（９）周方向において少なくとも孔直径によつてカバー
される範囲において脈動するゼロではない圧延力によつ
て圧延され、残りの範囲においては脈動しない圧延力で
圧延され、その際圧延力は３０〜３００サイクルかつ１
０〜１００％の極小値の振巾で脈動的に行われ、その際
圧延速度は、圧延ロールの最大値に起因する圧延力の最
も深い個所が静的負荷の際に生じる圧入巾の２倍よりも
大きくない距離で生じるように決定される、特許請求の
範囲第１項から第８項までのうちのいずれか１つに記載
の方法。
（１０）脈動する圧延力の最小値が所望の平滑圧延結果
の達成のための値に相当しておりかつ脈動圧延力の最大
値が所望の強度深さの達成のための値及び又は所望のマ
イクロ硬度の増大値に相当している特許請求の範囲第９
項記載の方法。