JP2005118835A - Warm spinning method, spinning machine, bottomed thin-walled cylindrical body and thin-walled cylindrical body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有底薄肉円筒状のステンレス製の加工対象物を、薄肉に成形加工する温間スピニング加工方法、スピニングマシン、これにより製造される有底薄肉円筒体および薄肉円筒体に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a warm spinning method, a spinning machine, and a bottomed thin cylindrical body and a thin cylindrical body manufactured thereby, which are formed into a thin wall from a bottomed thin cylindrical stainless steel workpiece. .
従来のスピニングマシンは、旋盤に類似する形態を有しており、加工対象物(ブランク)をセットする軸状成形型(マンドレル)を有すると共にマンドレルを介してブランクを回転させる主軸台と、ブランクを底側から軸方向に押さえる心押し台と、ブランクのヘラ絞りを行うロール工具を有すると共にこれを前記軸方向に往復動させるロール台と、を備えている。一方、ブランクとしては、円板上のステンレス材を絞り加工して得られた有底薄肉円筒状のカップ状素材が用いられる。
このブランクをマンドレルにセットし心押し台で押さえた状態でこれを回転させると共に、このブランクにロール工具をあてがって一方向に往動させることにより、ブランクを軸方向に連続的にしごき、所望の肉厚(板厚)を有する有底薄肉円筒体を成形する。そして、このスピニング加工を常温下で行うようにしている(例えば、特許文献1参照)。
The blank is set on a mandrel and rotated while being pressed by a tailstock, and a roll tool is applied to the blank and moved forward in one direction, whereby the blank is continuously squeezed in the axial direction to obtain a desired A bottomed thin cylindrical body having a wall thickness (plate thickness) is formed. And this spinning process is performed at normal temperature (for example, refer patent document 1).
このような従来のスピニング加工方法では、温度管理を行うことなく常温で加工を行う(冷間加工)ため、回転成形の初期と後期では摩擦により生ずる加工熱が変化し、加工後の成形品(有底薄肉円筒体)の硬さや板厚が均一にならない問題があった。これは、ステンレスの加工温度における温度依存性に基づくものであり、常温では加工誘起マルテンサイト変態量が大きくなることに起因すると考えられる。
同様に、常温で加工を行うと、ステンレスの加工誘起マルテンサイト変態量が大きくなり、著しく加工硬度が増すため、肉厚を1/10以下にすると、加工後の成形品に、耐食性の低下や内部ひずみによる置き割れ等を生ずる(成形性の低下)問題があった。
In such a conventional spinning processing method, processing is performed at room temperature without performing temperature control (cold processing), so that the processing heat generated by friction changes in the early and late stages of rotational molding, and the molded product after processing ( There is a problem that the hardness and thickness of the bottomed thin cylindrical body) are not uniform. This is based on the temperature dependence of the processing temperature of stainless steel, and is considered to be due to the fact that the amount of processing-induced martensite transformation increases at room temperature.
Similarly, when processing is performed at room temperature, the amount of deformation-induced martensite transformation of stainless steel increases, and the processing hardness increases remarkably. Therefore, if the thickness is reduced to 1/10 or less, the molded product after processing has a reduced corrosion resistance. There was a problem of causing cracks due to internal strain (decrease in formability).
本発明は、ステンレス製の加工対象物の加工誘起マルテンサイト変態量を小さくすることができる温間スピニング加工方法、スピニングマシン、有底薄肉円筒体および薄肉円筒体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a warm spinning method, a spinning machine, a bottomed thin cylindrical body, and a thin cylindrical body capable of reducing a processing induced martensite transformation amount of a stainless steel workpiece.
本発明の温間スピニング加工方法は、ステンレス製の加工対象物を、60℃から150℃の温度管理下でスピニング加工することを特徴とする。 The warm spinning method of the present invention is characterized by spinning a workpiece made of stainless steel under a temperature control of 60 ° C. to 150 ° C.
本発明の他の温間スピニング加工方法は、ステンレス製の加工対象物を、80℃から100℃の温度管理下でスピニング加工することを特徴とする。 Another warm spinning method according to the present invention is characterized by spinning a workpiece made of stainless steel under a temperature control of 80 ° C. to 100 ° C.
これらの構成によれば、スピニング加工時の加工対象物を60℃から150℃の温度に管理することにより、ステンレスの加工誘起マルテンサイト変態量を小さくすることができ、加工硬度の上昇を抑制することができる。これにより、加工対象物(ステンレス)の成形限界を向上させることができる。この場合、加工対象物を80℃から100℃の温度に管理することが、より好ましい。 According to these configurations, by controlling the object to be processed at the time of spinning to a temperature of 60 ° C. to 150 ° C., it is possible to reduce the amount of work-induced martensitic transformation of stainless steel, and suppress an increase in processing hardness. be able to. Thereby, the shaping | molding limit of a workpiece (stainless steel) can be improved. In this case, it is more preferable to manage the workpiece at a temperature of 80 ° C. to 100 ° C.
これらの場合、加工対象物が、オーステナイト系ステンレスであることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the workpiece is austenitic stainless steel.
この構成によれば、フェライト系ステンレスや軟鋼に比して、オーステナイト系ステンレスは成形性に対する温度依存性が高く、延性に富むため成形性に優れている。このため、所定の強度を維持しつつ、極めて薄肉に成形加工することができる。 According to this configuration, austenitic stainless steel has a high temperature dependency on formability and is excellent in formability because of its high ductility, compared to ferritic stainless steel and mild steel. For this reason, it can be processed to be extremely thin while maintaining a predetermined strength.
これらの場合、加工対象物が、板状のステンレス素材を有底薄肉円筒状に絞り加工したものであることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the object to be processed is a plate-shaped stainless steel material drawn into a bottomed thin cylindrical shape.
この構成によれば、比較的薄肉であって且つ加工し易い有底薄肉円筒状の加工対象物を容易に得ることができる。 According to this configuration, it is possible to easily obtain a bottomed thin cylindrical object to be processed that is relatively thin and easy to process.
この場合、絞り加工が、60℃から150℃の温度管理下で行われたものであることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the drawing process is performed under temperature control of 60 ° C. to 150 ° C.
この構成によれば、内部ひずみが少なく且つ均一な硬度および板厚の加工対象物を得ることができる。このため、良質の加工対象物を容易に得ることができる。 According to this configuration, it is possible to obtain a workpiece having a small hardness and a uniform hardness and thickness. For this reason, a good quality processing object can be obtained easily.
これらの場合、加工対象物を、1/10から1/20に薄肉化することが、好ましい。 In these cases, it is preferable to thin the workpiece from 1/10 to 1/20.
この構成によれば、極端に薄肉の成形品を無理なく得ることができる。例えば、肉厚0.5mmの加工対象物から肉厚0.01mmの成形品を加工する。 According to this configuration, an extremely thin molded product can be obtained without difficulty. For example, a molded product having a thickness of 0.01 mm is processed from a workpiece having a thickness of 0.5 mm.
これらの場合、加工対象物の長手方向における各部の肉厚を計測し、この計測結果に基づいて、成形に供するロール工具の加工対象物に対する押付け圧を、加工後の加工対象物の肉厚が均一になるように、圧力制御することが好ましい。 In these cases, the thickness of each part in the longitudinal direction of the workpiece is measured, and based on this measurement result, the pressing pressure against the workpiece of the roll tool used for molding is determined by the thickness of the workpiece after machining. It is preferable to control the pressure so as to be uniform.
この構成によれば、加工対象物の肉厚が長手方向において不均一であっても、ロール工具を圧力制御することにより、成形品を、長手方向において均一に成形することができる。特に、極端な薄肉の成形品を成形する場合に有用である。 According to this configuration, even if the thickness of the workpiece is not uniform in the longitudinal direction, the molded product can be uniformly molded in the longitudinal direction by controlling the pressure of the roll tool. This is particularly useful when molding extremely thin molded articles.
本発明のスピニングマシンは、有底薄肉円筒状のステンレス製の加工対象物をセットする軸状成形型を有すると共に軸状成形型を介して加工対象物を回転させる主軸台と、セットした加工対象物を軸方向に押さえる心押し台と、セットした加工対象物の成形に供するロール工具を有すると共にこれを軸方向に往復動させるロール台と、加工中の加工対象物を60℃から150℃に温度管理する温度管理手段と、を備えたことを特徴とする。 The spinning machine of the present invention has a shaft-shaped mold for setting a bottomed thin-walled cylindrical stainless steel workpiece, and rotates a workpiece base through the shaft-shaped mold, and the set workpiece A tailstock that presses the object in the axial direction, a roll base that has a roll tool for forming the set work object and reciprocates in the axial direction, and the work object being processed is changed from 60 ° C to 150 ° C. And a temperature management means for temperature management.
この構成によれば、有底薄肉円筒状の加工対象物を主軸台の軸状成形型にセットすると共にこれを心押し台により軸方向に押さえた後、軸状成形型を介して加工対象物を回転させる。同時に、ロール台にセットしたロール工具を、加工対象物に所望の圧力で押し付け且つ軸方向に往動させる。これにより、加工対象物は、ロール工具により軸方向にしごかれるようにして薄肉化されてゆく。この場合、温度管理手段により、スピニング加工時の加工対象物を60℃から150℃の温度に管理することで、ステンレスの加工誘起マルテンサイト変態量を小さくすることができ、加工硬度の上昇を抑制することができる。このため、加工対象物(ステンレス)の成形限界を向上させることができる。なお、「有底薄肉円筒状」とは、円筒の開口部にフランジ部分を有するものや胴部に段部を有するもの等も含む概念である。 According to this configuration, the bottomed thin cylindrical workpiece is set in the shaft-shaped mold of the headstock and pressed by the tailstock in the axial direction, and then the workpiece is processed via the shaft-shaped mold. Rotate. At the same time, the roll tool set on the roll base is pressed against the workpiece with a desired pressure and moved forward in the axial direction. Thereby, the workpiece is thinned so as to be squeezed in the axial direction by the roll tool. In this case, the temperature control means can manage the workpiece during spinning from 60 ° C to 150 ° C, so that the amount of stainless steel induced induced martensite transformation can be reduced and the increase in processing hardness is suppressed. can do. For this reason, the shaping | molding limit of a workpiece (stainless steel) can be improved. The “bottom thin cylindrical shape” is a concept including a cylinder having a flange portion at the opening of the cylinder and a step having a stepped portion at the body.
この場合、回転する加工対象物に加工用の潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を、更に備え、温度管理手段は、潤滑剤を昇温し潤滑剤を介して加工対象物を温度管理することが、好ましい。 In this case, the apparatus further includes a lubricant supply unit that supplies a processing lubricant to the rotating workpiece, and the temperature management unit temperature-controls the workpiece via the lubricant by increasing the temperature of the lubricant. Is preferred.
この構成によれば、加工性を向上させるために加工対象物に滴下する潤滑剤(いわゆる加工油)を介して加工対象物を温度管理するようにしているため、伝熱媒体として潤滑剤を有効に活用することができ、温度管理手段の構造を単純化することができる。なお、潤滑剤としては、油性および水性のものがあるが、油性のものがより好ましい。 According to this configuration, since the temperature of the workpiece is controlled via a lubricant (so-called processing oil) dripped onto the workpiece to improve the workability, the lubricant is effective as a heat transfer medium. The structure of the temperature management means can be simplified. The lubricant includes oily and water-based lubricants, but oily ones are more preferable.
この場合、温度管理手段は、潤滑剤を昇温する加熱ヒータと、加工対象物の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出結果に基づいて加熱ヒータを制御する温度コントローラと、を有していることが好ましい。 In this case, the temperature management means includes a heater that raises the temperature of the lubricant, a temperature sensor that detects the temperature of the workpiece, and a temperature controller that controls the heater based on the detection result of the temperature sensor. It is preferable.
この構成によれば、加工対象物の温度を検出しておき、この検出結果に基づいて加熱ヒータを制御するようにしているため、温度管理を精度良く行うことができる。この場合、加熱ヒータは、潤滑剤を貯留するタンクに設けてもよいし、タンクから加工対象物に至る供給パイプに設けてもよい。 According to this configuration, since the temperature of the workpiece is detected and the heater is controlled based on the detection result, temperature management can be performed with high accuracy. In this case, the heater may be provided in a tank that stores the lubricant, or may be provided in a supply pipe that extends from the tank to the workpiece.
この場合、軸状成形型に内蔵されると共に温度コントローラにより制御される内部ヒータを、更に備えることが好ましい。 In this case, it is preferable to further include an internal heater incorporated in the shaft-shaped mold and controlled by a temperature controller.
この構成によれば、加工対象物を、軸状成形型を介して内側から加熱(加温)することができ、加工対象物を所望の温度に均一に加熱することができる。 According to this configuration, the workpiece can be heated (warmed) from the inside via the shaft-shaped mold, and the workpiece can be uniformly heated to a desired temperature.
また、温度管理手段は、加工対象物の周囲温度を昇温して加工対象物を温度管理することが、好ましい。 Moreover, it is preferable that the temperature management means raises the ambient temperature of the workpiece and controls the temperature of the workpiece.
この構成によれば、加工対象物を所望の温度に均一に加熱することができる。 According to this configuration, it is possible to uniformly heat the workpiece to a desired temperature.
この場合、温度管理手段は、加工対象物の外側に配設した外部ヒータおよび/または軸状成形型内に配設した内部ヒータと、加工対象物の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出結果に基づいて外部ヒータおよび/または内部ヒータを制御する温度コントローラと、を有していることが好ましい。 In this case, the temperature management means includes an external heater disposed outside the workpiece and / or an internal heater disposed within the shaft-shaped mold, a temperature sensor for detecting the temperature of the workpiece, a temperature sensor It is preferable to have a temperature controller that controls the external heater and / or the internal heater based on the detection result.
この構成によれば、加工対象物の温度を検出しておき、この検出結果に基づいて外部ヒータおよび/または内部ヒータを制御するようにしているため、温度管理を精度良く行うことができる。なお、特に外部ヒータには、赤外線ヒータ等の非接触のヒータを用いることが、より好ましい。 According to this configuration, since the temperature of the workpiece is detected in advance and the external heater and / or the internal heater is controlled based on the detection result, temperature management can be performed with high accuracy. In particular, it is more preferable to use a non-contact heater such as an infrared heater as the external heater.
これらの場合、温度センサは、軸状成形型に埋め込まれていることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the temperature sensor is embedded in the axial mold.
同様に、温度センサは、ロール台に設けられ、加工対象物に対峙した状態で、ロール工具と共に往復動することが、好ましい。 Similarly, it is preferable that the temperature sensor is provided on the roll base and reciprocates together with the roll tool in a state of facing the workpiece.
これらの構成によれば、加工対象物の温度を精度良く検出することができる。 According to these configurations, the temperature of the workpiece can be detected with high accuracy.
これらの場合、温度管理手段は、60℃から150℃に代えて80℃から100℃に温度管理することが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the temperature management means perform temperature management from 80 ° C. to 100 ° C. instead of 60 ° C. to 150 ° C.
この構成によれば、成形性(板厚減少限界)が最も優れていると考えられる90℃前後の温度でスピニング加工を行うことができ、より薄肉の成形品を得ることができる。 According to this configuration, spinning can be performed at a temperature of about 90 ° C., which is considered to have the best formability (thickness reduction limit), and a thinner molded product can be obtained.
これらの場合、加工対象物の長手方向における各部の肉厚を計測する計測手段と、計測手段の計測結果に基づいて、ロール工具の加工対象物に対する押付け圧を、加工後の加工対象物の肉厚が均一になるように、圧力制御する制御手段と、を更に備えることが、好ましい。 In these cases, the measuring means for measuring the thickness of each part in the longitudinal direction of the workpiece, and the pressing pressure of the roll tool against the workpiece on the basis of the measurement result of the measuring means, the thickness of the workpiece after machining is measured. It is preferable to further comprise control means for controlling the pressure so that the thickness is uniform.
この構成によれば、加工対象物の肉厚が長手方向において不均一であっても、ロール工具を圧力制御することにより、成形品を、長手方向において均一に成形することができる。なお、計測手段はロール工具と共にロール台に取り付けた計測器で構成し、このセンサをロール工具の移動方向先方の直近に設けるようにすることが、好ましい。 According to this configuration, even if the thickness of the workpiece is not uniform in the longitudinal direction, the molded product can be uniformly molded in the longitudinal direction by controlling the pressure of the roll tool. In addition, it is preferable to comprise a measuring means with the measuring instrument attached to the roll stand with the roll tool, and to provide this sensor in the immediate vicinity of the moving direction of the roll tool.
そして、上記のスピニング加工を容易に実現するために、加工対象物の薄肉化加工を、1/10から1/20の厚みに設定可能なNC制御手段を、更に備えることが好ましい。 And in order to implement | achieve said spinning process easily, it is preferable to further provide the NC control means which can set the thinning process of a workpiece to 1/10 to 1/20 thickness.
本発明の有底薄肉円筒体は、上記した温間スピニング加工方法で加工したことを特徴とする。 The bottomed thin cylindrical body of the present invention is processed by the above-described warm spinning method.
本発明の他の有底薄肉円筒体は、上記したスピニングマシンで加工したことを特徴とする。 Another bottomed thin cylindrical body of the present invention is processed by the spinning machine described above.
これらの構成によれば、極めて薄肉であって、耐食性に優れ、置き割れ等を生ずることのない成形品(有底薄肉円筒体)を、安定に得ることができる。この場合の「有底薄肉円筒状」とは、円筒の開口部にフランジ部分を有するものや胴部に段部(凹凸)を有するもの等も含む概念である。なお、この成形品(有底薄肉円筒体)は、小型バッテリーのケース等に適用可能である。 According to these structures, it is possible to stably obtain a molded product (a bottomed thin cylindrical body) that is extremely thin, has excellent corrosion resistance, and does not cause cracks. The “bottomed thin cylindrical shape” in this case is a concept including those having a flange portion at the opening of the cylinder and those having a stepped portion (unevenness) at the body portion. The molded product (bottomed thin cylindrical body) can be applied to a case of a small battery.
本発明の薄肉円筒体は、上記した各有底薄肉円筒体の両外端を切断して構成したことを特徴とする。 The thin cylindrical body of the present invention is characterized by being configured by cutting both outer ends of each of the above-mentioned bottomed thin cylindrical bodies.
この構成によれば、極めて薄肉の円筒体を容易に得ることができる。なお、この薄肉円筒体は、電子写真技術に関連する装置の加熱ロールや加圧ロール等に適用可能である。 According to this configuration, an extremely thin cylindrical body can be easily obtained. In addition, this thin cylindrical body is applicable to a heating roll, a pressure roll, or the like of an apparatus related to electrophotographic technology.
以上のように本発明の温間スピニング加工方法およびスピニングマシンによれば、加工温度を60℃から150℃の間で管理するようにしているため、加工誘起マルテンサイト変態量を小さくすることができ、成形性や耐食性を向上させることができると共に、置き割れを有効に防止することができる。また、加工温度が60℃から150℃と比較的低いため、取扱い性が損なわれることがない。 As described above, according to the warm spinning method and spinning machine of the present invention, since the processing temperature is controlled between 60 ° C. and 150 ° C., the amount of transformation induced martensite can be reduced. The moldability and corrosion resistance can be improved, and cracks can be effectively prevented. Further, since the processing temperature is relatively low from 60 ° C. to 150 ° C., the handling property is not impaired.
また、本発明の有底薄肉円筒体および薄肉円筒体によれば、歩留まりを向上させることができるため、低コストで信頼性の高い成形品(製品)を得ることができる。 In addition, according to the bottomed thin cylindrical body and the thin cylindrical body of the present invention, since the yield can be improved, a highly reliable molded product (product) can be obtained at low cost.
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るスピニングマシンおよびこれを用いた温間スピニング加工方法について説明する。この温間スピニング加工法は、予め絞り加工(深絞り加工)により成形したカップ状の加工対象物(ブランク)を、更に薄肉に成形加工するものであり、この成形加工を所定の温度下で行うようにしたものである。そこで、先ず本実施形態のブランクを得る絞り加工から簡単に説明する。 Hereinafter, a spinning machine and a warm spinning method using the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this warm spinning method, a cup-shaped workpiece (blank) previously formed by drawing (deep drawing) is formed into a thinner wall, and this forming is performed at a predetermined temperature. It is what I did. First, the drawing process for obtaining the blank according to the present embodiment will be briefly described.
図3の模式図に示すように、絞り加工を行う絞り型(金型)51は、雌型であるダイス52と雄型であるパンチ53とから成り、これにより成形を行う素材としてはステンレス鋼の円板Aを用いる。この場合、ステンレス鋼は、SUS301、SUS304、SUS304L、SUS316等のオーステナイト系のステンレス鋼板が用いられる。もっとも、フェライト系のステンレス鋼板や軟鋼の鋼板であってもよい。
As shown in the schematic diagram of FIG. 3, a drawing die (die) 51 for drawing is composed of a
この絞り加工では、ダイス52とパンチ53との間に円板Aを導入して絞り加工を行う。これにより、フランジ付きカップ状のブランクBを得る。なお、絞り型(ダイス52およびパンチ53)51の材質、表面処理および表面粗さは元より、これに用いる潤滑剤は、適正を図ったものを用いることはいうまでもない。また、この絞り加工においても、後述するスピニング加工と同様に、60℃から150℃に温度管理することが好ましい。例えば、ダイス52にヒータを併設しこのヒータにより温度管理を行う。
In this drawing process, the disk A is introduced between the die 52 and the punch 53 to perform the drawing process. Thereby, the cup-shaped blank B with a flange is obtained. Needless to say, the material used for the drawing die (die 52 and punch 53) 51, the surface treatment, and the surface roughness, as well as the lubricant used for this purpose, should be used. Also in this drawing process, it is preferable to control the temperature from 60 ° C. to 150 ° C., as in the spinning process described later. For example, a heater is provided in the
次に、このように構成したブランクBから有底薄肉円筒体(成形品)Cを成形加工するスピニングマシンについて説明する。図1の模式図に示すように、このスピニングマシン1は、NC制御機であり、ブランクBをセットするためのマンドレル(軸状成形型)3を有する主軸台2と、マンドレル3に対峙しセットしたブランクBを軸方向に押さえるための心押し5を有する心押し台4と、セットしたブランクBに成形加工を行うロール工具7を有すると共にこれを軸方向に往復動させるロール台6と、これら各構成装置をNC制御する制御部8と、を備えている。また、このスピニングマシン1は、潤滑剤である加工油を加工中のブランクBに供給する潤滑剤供給装置11と、加工中のブランクを60℃から150℃に温度管理する温度管理装置12と、を備えている。
Next, a spinning machine for forming the bottomed thin cylindrical body (molded product) C from the blank B configured as described above will be described. As shown in the schematic diagram of FIG. 1, the spinning
主軸台2は、図示では省略したが、モータ等の動力源や減速ギヤ列等から成る内部機構21を有し、マンドレル3を定速回転させる。心押し台4は、心押し5を進退自在に且つ回転自在に保持する内部機構22を有し、マンドレル3にセットしたブランクBの底面Baをマンドレル3の先端面に押し付けて、ブランクBの回転を阻止する。ロール台6は、マンドレル3を挟んで対向する一対のロール工具7,7を着脱自在に有すると共に、各ロール工具7を軸方向に往復動させる一対の進退機構23,23を有している。ロール工具7は、テンプレートを用い、油圧アクチュエータ24,24により、電気−油圧サーボの倣い制御される。
Although not shown in the figure, the
制御部8は、NCデータを入力するキーボード26およびディスプレイ27を有し、NCデータに基づいてCPU等の内部装置を駆動し、主軸台2、心押し台4、ロール台6およびロール工具7等をNC制御する。マンドレル3にブランクBをセットした後、スピニングマシン1を起動すると、心押し台4の心押し5が前進してブランクBを押さえる。次にロール台6が駆動し、両ロール工具7をブランクBの底端側からこれをしごくように押し付けてゆく。またこのとき、ブランクBが所望の形状或いは板厚になるように、テンプレートに倣って油圧アクチュエータ24がロール工具7の押付け量を制御する。そして、ロール工具7の送りが、1パス或いは多数サイクルパス(板厚減少比が大きい場合)で行われることにより、所望形状の有底薄肉円筒体(成形品)Cが成形される。
The
また、このように、段差の無い均一厚の単純な円筒を成形する場合には、テンプレートを用いることなく、最終的な成形品Cの厚みや板厚減少比等をディスプレイ27の入力画面に従って入力する。そしてその際、本実施形態では、ロール工具7の電気−油圧サーボの制御において、圧力制御を行うようにしている。具体的には、ロール台6には、図示では省略したが、ロール工具7の送り方向の先方近傍に、ブランクBの肉厚(板厚)を計測する計測器(例えばレーザー計測器)が設けられ、この計測器の計測結果に基づいて、制御部8のドライバ(制御手段)を介して、油圧アクチュエータ24を制御するようにしている。すなわち、油圧アクチュエータ24により、ブランクB対するロール工具7の押付け圧を制御し、成形後のブランクBの板厚が軸方向において均一なるようにしている。
Further, in the case of forming a simple cylinder having a uniform thickness without a step as described above, the final thickness of the molded product C, the plate thickness reduction ratio, etc. are input according to the input screen of the
潤滑剤供給装置11は、潤滑剤を貯留する潤滑剤タンク29と、加工中のブランクBに潤滑剤を吐出する吐出ノズル30と、潤滑剤タンク29と吐出ノズル30とを接続する潤滑剤チューブ31と、を有している。潤滑剤チューブ31には電磁弁32が介設されており、制御部8は、スピニングマシン1の起動に同期して電磁弁32を開弁し、ブランクBに潤滑剤を導入する。なお、潤滑剤タンク29から自然流下により潤滑剤を供給できない場合には適宜、ポンプ等の送液装置を設けるようにする。また、吐出ノズル30を上記の進退機構23に取り付けて、ロール工具7と共に往復動させるようにしてもよい。
The
温度管理手段12は、上記の潤滑剤タンク29に組み込んだ加熱ヒータ35と、ブランクBの温度を検出する温度センサ36と、温度センサ36の検出結果に基づいて加熱ヒータ35の駆動を制御する温度コントローラ37と、を有している。加熱ヒータ35は、潤滑剤タンク29に内蔵するタイプのものでもよいが、実施形態のものは、潤滑剤タンク29の下面に添設したプレートヒータで構成されている。温度センサ36は、上記の一対のローラ工具(の移動軌跡)7,7に対し、周方向に外れた位置に配設されており、非接触タイプ(接触タイプでも可)のもので構成されている。そして、温度コントローラ37は、温度センサ36の検出温度が所定の温度(例えば100℃)になるように、加熱ヒータ36をON−OFF制御する。
The temperature management means 12 includes a
なお、同図(b)に示すように、マンドレル3を中空形状とし、その中空内部に内部ヒータ(第2の加熱ヒータ)38を設けるようにしてもよい。この場合の内部ヒータ38は、主としてヒートアップ用および均一加熱用に機能させることが、好ましい。また、温度センサ36は、マンドレル3に埋め込むようにして組み込んでもよいし、上記の進退機構23に取り付けて、ロール工具7と共に往復動させるようにしてもよい。もっとも、この場合の温度制御は幾分ラフでもよく、係る場合には、潤滑剤タンク29内に温度センサ36を設け、潤滑剤タンク29内の潤滑剤を所定の温度(例えば、熱損失を考慮して110℃)に制御する。
In addition, as shown in the figure (b), the mandrel 3 may be made into a hollow shape and an internal heater (second heater) 38 may be provided inside the hollow. In this case, it is preferable that the
図2は、温度管理手段12の第2実施形態を表している。この実施形態では、ブランク(マンドレル3)Bの外側に間隙を存して配設した外部ヒータ41と、ブランクBの温度を検出する上記と同様の温度センサ42と、温度センサ42の検出結果に基づいて外部ヒータ41を制御する上記と同様の温度コントローラ43と、を有している。外部ヒータ41は、温度センサ42と同様に、上記の一対のローラ工具(の移動軌跡)7,7に対し、周方向に外れた位置に配設されており、周方向において対称に位置する一対の非接触ヒータ41a,41aで構成されている。各非接触ヒータ41aは、ブランク(マンドレル3)Bに沿う湾曲形状の反射板を有する遠赤外線ヒータ等で構成されている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the temperature management means 12. In this embodiment, the
なお、各非接触ヒータ41aを軸方向に分割構造とすると共に個々に制御可能に構成し、且つこの分割ヒータに対応して複数の温度センサを設け、ブランクBが軸方向において均一に加熱されるように、温度制御してもよい。そしてこの場合も、同図(b)に示すように、マンドレル3を中空形状とし、その中空内部に内部ヒータ44を設けることが可能である。もっとも、外部ヒータ41を省略し、この内部ヒータ44により温度管理を行うようにしてもよい。また、温度センサ42は、マンドレル3に埋め込むようにしてもよし、進退機構23に取り付けて、ロール工具7と共に往復動させるようにしてもよい。さらに、これらの実施形態において、温度コントローラ37,43を上記の制御部8に組み込むことが、より好ましい。すなわち、キーボード26から板厚減少比等と共に加工温度(管理温度)をデータ入力する。
Each
次に、上記のスピニングマシン1を用い所定の温度下におけるブランク加工の試験結果について説明する。図4は、厚さ0.5mmおよび1.0mmのSUS304のブランクを試料とし、加工温度を、常温(従来)、60℃、80℃、100℃、120℃、150℃と変化させ且つ板厚減少比を1/5から1/20に変化させ、加工後の成形品に「割れ」が発生するか否かの評価を行った。同図に示すように、常温加工では、板厚減少比がほぼ1/10が限界である。一方、60℃〜150℃の各温間加工では、板厚減少比が1/20程度まで加工可能である。このことから、温間加工(60℃〜150℃で管理)では、限界板厚減少比が大きくなることが確認できる。なお、他の試験により90℃前後(80℃〜100℃)において、成形限界が最も向上することが判明している。
Next, a test result of blank processing using the
同様に、図5は、ブランクを厚さ0.5mmから0.1mmにスピニング加工し、その際のブランク(成形品)の長手方向におけるマルテンサイト変態量(加工誘起マルテンサイト変態量)を、複数箇所で測定したものである。この場合も、加工温度を、常温、60℃、100℃、150℃と変化させて測定した。同図に示すように、常温加工では、マルテンサイト変態量が極端に大きく且つ長手方向(軸方向)において一定しないものとなっている。一方、60℃〜150℃の各温間加工では、マルテンサイト変態量が極端に少なく且つ長手方向においてほぼ均一な値となっている。このことから、温間加工(60℃〜150℃で管理)では、マルテンサイト変態量が少なく、均一な組成の成形品を得られることが確認できる。 Similarly, in FIG. 5, a blank is spun to a thickness of 0.5 mm to 0.1 mm, and a plurality of martensite transformation amounts (processing-induced martensite transformation amounts) in the longitudinal direction of the blank (molded product) at that time. It was measured at a point. Also in this case, the processing temperature was measured at normal temperature, 60 ° C, 100 ° C, and 150 ° C. As shown in the figure, in normal temperature processing, the amount of martensite transformation is extremely large and is not constant in the longitudinal direction (axial direction). On the other hand, in each warm working at 60 ° C. to 150 ° C., the amount of martensite transformation is extremely small and is a substantially uniform value in the longitudinal direction. From this, it can be confirmed that in the warm processing (managed at 60 ° C. to 150 ° C.), a molded product having a uniform composition can be obtained with a small amount of martensite transformation.
同様に、図6は、ブランクを厚さ0.5mmから0.1mmにスピニング加工し、その際のブランク(成形品)の長手方向における板厚(肉厚)を、複数箇所で測定したものである。この場合も、加工温度を、常温(2回測定)、100℃、150℃と変化させて測定した。同図に示すように、常温加工では、長手方向において板厚のばらつきが極端に大きくなっている。一方、各温間加工では、長手方向において板厚のばらつきがほとんど無く、一定した板厚が得られることが分かる。このことから、温間加工(60℃〜150℃で管理)では、成形品に板厚のばらつきが生じないことが確認できる。 Similarly, FIG. 6 shows a case where the blank was spun from 0.5 mm to 0.1 mm in thickness, and the thickness (wall thickness) in the longitudinal direction of the blank (molded product) at that time was measured at a plurality of locations. is there. Also in this case, the processing temperature was measured at normal temperature (measured twice), 100 ° C. and 150 ° C. As shown in the figure, in normal temperature processing, the variation in plate thickness is extremely large in the longitudinal direction. On the other hand, in each warm working, it can be seen that there is almost no variation in the plate thickness in the longitudinal direction, and a constant plate thickness can be obtained. From this, it can be confirmed that there is no variation in the thickness of the molded product in the warm working (managed at 60 ° C. to 150 ° C.).
以上のように、本実施形態の温間スピニング加工方法(スピニングマシン)によれば、スピニング加工の加工温度を60℃〜150℃(好ましくは、80℃〜100℃)の間で管理しているため、板厚減少比を大きく執ることができると共に、組成的に安定した成形品(有底薄肉筒状体)Cを得ることができる。また、この温間加工では、マルテンサイト変態量が小さいため、「割れ」の発生が抑制され、歩留まりを向上させることができる。 As described above, according to the warm spinning method (spinning machine) of the present embodiment, the spinning processing temperature is controlled between 60 ° C. and 150 ° C. (preferably 80 ° C. to 100 ° C.). For this reason, it is possible to obtain a molded product (bottomed thin-walled cylindrical body) C that is capable of maintaining a large thickness reduction ratio and that is compositionally stable. In this warm working, since the martensite transformation amount is small, the occurrence of “cracking” is suppressed and the yield can be improved.
一方、本実施形態のスピニングマシン(温間スピニング加工方法)1により製造された成形品としての有底薄肉筒状体Cは、例えば携帯電話等の小型電子機器におけるバッテリーのケースとして、製品化が可能である。また、燃料電池の各セルを収容するケースとしても、製品化が可能である。一方、図7に示すように、有底薄肉筒状体Cの前後、すなわちフランジ部(開口部)Caおよび底部Cbを切断することで得られる薄肉筒状体Dは、例えば電子写真複写装置、静電記録装置、静電印刷装置等に用いる加熱ロールや加圧ロールとして、製品化が可能である。 On the other hand, the bottomed thin cylindrical body C as a molded product manufactured by the spinning machine (warm spinning processing method) 1 of the present embodiment can be commercialized as a battery case in a small electronic device such as a mobile phone. Is possible. Moreover, it can be commercialized as a case for accommodating each cell of the fuel cell. On the other hand, as shown in FIG. 7, the thin cylindrical body D obtained by cutting the bottomed thin cylindrical body C, that is, by cutting the flange portion (opening) Ca and the bottom portion Cb is, for example, an electrophotographic copying apparatus, Commercialization is possible as a heating roll or a pressure roll used in an electrostatic recording apparatus, an electrostatic printing apparatus or the like.
なお、実施形態では、ブランクを加工して有底薄肉筒状体を得る例について説明したが、本発明は、有底のコーン形状等の他、既存のスピニングマシンで成形可能な形状の成形品にも適用可能である。また、本発明のスピニングマシンは、NC制御機以外のスピニングマシンに適用できることは、いうまでもない。 In addition, although embodiment demonstrated the example which processes a blank and obtains a bottomed thin cylindrical body, this invention is a molded article of the shape which can be shape | molded with the existing spinning machine other than a bottomed cone shape etc. It is also applicable to. Needless to say, the spinning machine of the present invention can be applied to spinning machines other than the NC controller.
本発明により製造される有底薄肉筒状体は、小型バッテリーのケースや燃料電池のセルケースとして、適用可能である。また、薄肉筒状体は、例えば電子写真技術(コピー機やレーザープリンタ)の加熱ロールや加圧ロールとして、適用可能である。 The bottomed thin cylindrical body produced by the present invention is applicable as a case for a small battery or a cell case for a fuel cell. Moreover, a thin cylindrical body is applicable, for example as a heating roll or pressurization roll of electrophotographic technology (a copying machine or a laser printer).
1 スピニングマシン 2 主軸台
3 マンドレル 4 心押し台
6 ロール台 7 ロール工具
8 制御部 11 潤滑剤供給装置
12 温度管理装置 29 潤滑剤タンク
35 加熱ヒータ 36 温度センサ
37 温度コントローラ 38 内部ヒータ
41 外部ヒータ 42 温度センサ
43 温度コントローラ 44 内部ヒータ
A 円板 B ブランク(加工対象物)
C 有底薄肉円筒体(成形品) D 薄肉円筒体
DESCRIPTION OF
C Thin cylindrical body with bottom (molded product) D Thin cylindrical body
Claims (21)
セットした前記加工対象物を軸方向に押さえる心押し台と、
セットした前記加工対象物の成形に供するロール工具を有すると共にこれを前記軸方向に往復動させるロール台と、
加工中の前記加工対象物を60℃から150℃に温度管理する温度管理手段と、を備えたことを特徴とするスピニングマシン。 A spindle head that has a shaft-shaped mold for setting a bottomed thin cylindrical stainless steel workpiece and rotates the workpiece through the shaft-shaped mold;
A tailstock for pressing the set workpiece in the axial direction;
A roll base having a roll tool for forming the workpiece to be set and reciprocating the roll tool in the axial direction;
A spinning machine comprising: temperature management means for controlling the temperature of the workpiece to be processed from 60 ° C to 150 ° C.
前記温度管理手段は、前記潤滑剤を昇温し当該潤滑剤を介して前記加工対象物を温度管理することを特徴とする請求項8に記載のスピニングマシン。 Lubricant supply means for supplying a processing lubricant to the rotating workpiece is further provided,
The spinning machine according to claim 8, wherein the temperature management unit raises the temperature of the lubricant and temperature-controls the object to be processed through the lubricant.
前記加工対象物に対峙した状態で、前記ロール工具と共に往復動することを特徴とする請求項10または13に記載のスピニングマシン。 The temperature sensor is provided on the roll base,
The spinning machine according to claim 10 or 13, wherein the spinning machine reciprocates together with the roll tool in a state of facing the workpiece.
前記計測手段の計測結果に基づいて、前記ロール工具の前記加工対象物に対する押付け圧を、加工後の前記加工対象物の肉厚が均一になるように、圧力制御する制御手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項8ないし16のいずれかに記載のスピニングマシン。 Measuring means for measuring the thickness of each part in the longitudinal direction of the workpiece;
Control means for controlling pressure of the pressing force of the roll tool against the processing object based on the measurement result of the measuring means so that the thickness of the processing object after processing is uniform. The spinning machine according to any one of claims 8 to 16, wherein the spinning machine is provided.
A thin-walled cylindrical body formed by cutting both outer ends of the bottomed thin-walled cylindrical body according to claim 19 or the bottomed thin-walled cylindrical body according to claim 20.
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