JPH0613121B2 - 硬鋼線材の塑性加工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は硬鋼線材に塑性加工を施してスプリングワッシ
ャーとして使用しうる断面形状に成形するのに適した硬
鋼線材の塑性加工法に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

硬鋼線材を用いてスプリングワッシャー用素材に塑性加
工をするには、ダイスによる引抜法とロール圧延法とが
ある。

このダイスによる引抜法においては断面円形を有する線
材より直接スプリングワッシャー用素材断面形状に引き
抜くことは困難である。このためダイスを２段あるいは
３段以上使用し、第５図に示すようにその引抜きの断面
形状を順次変化せしめ最終的に所望断面形状としてい
る。このダイスによる引抜法によれば断面の平面部及び
角の部分は加工による変形量に大小あるが、その方向は
一定であり、したがって与えられた歪の方向も一定とな
る利点があるが、引抜工程数が多く生産に手数を要する
ものとなる。

またロール圧延法においては第６図に示すように断面円
形を有する線材を圧延ロールにて、断面における平面部
は圧縮され、角の部分は押し出されるようになって断面
形状が変化する。第６図においてハッチングを施した部
分は素材が押し出されて成形された箇所である。したが
ってこの方法によれば歪は逆方向となる。さらに曲げ応
力の集中する角の部分に亀裂が入り易く断線がしばしば
起こる。また、ロール圧延後、時間の経過とともに線材
の材質が急速に変化する時効硬化が加わるため、ロール
圧延後時間を置いて硬鋼線材にさらに塑性加工、すなわ
ち巻線加工を施した場合、亀裂等の破壊がひどくなり致
命的な欠陥となるおそれがある。

また圧延ロール装置においては互いに対向する一方のロ
ールを固定し、他方のロールを調整可能とし、両ロール
を回転駆動せしめ、両ロール外周面に形成される加工溝
内に硬鋼線材を送り込み所望の加工を施す。この調整可
能な押圧側のロールはスクリューロッド等にて直接固定
側ロールへ押圧されるので、例えば線材の塑性加工によ
って発生する熱等によりロールや軸受等に歪（単に「ロ
ールの歪」という場合がある。）が生じた場合、その歪
が線材の加工精度に直接影響を及ぼすことになり、線材
の加工精度がロールの歪の水準（通常この種の装置にお
いては０．０１ｍｍ程度）以上に向上させることが困難
であった。

本発明は硬鋼線材の加工精度を向上せしめることができ
るとともに時効硬化の影響を少なくすることが可能な硬
鋼線材の塑性加工を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の硬鋼線材の塑性加工法は上記目的を達成するた
めになしたもので、上下に対向して配設した一対の成形
溝付圧延ロールの少なくとも一方を皿ばねを介して他方
のロール側に押圧し、この皿ばねの持つ荷重一たわみ特
性を利用して上下一対のロールの歪を吸収し、ロール間
の押圧力を調整するようにしてこの両ロール間にて線材
を所要断面形状に塑性加工をした直後、該塑性加工をし
た線材をドラム外周面で締まりあるいは滑りが生じるよ
うに線材の送り速度より周速を若干速めたドラムに複数
回周回させながら捲線機にてコイル状の連続的に巻線加
工を行うようになしたことを要旨とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

図において１は圧延ロール装置で、これには上下に対向
する上ロール２、下ロール３を一対としたものを２組並
列に配設し、硬鋼線材Ｗをこの２組の上下ロール２，３
間を順次通過させて塑性加工を施し、製品とした時の所
望の断面形状となるように成形する。例えば図示のよう
にコイル外周側を厚く、内周側を薄くなるように梯形断
面形とする。

この圧延ロール装置１は本体フレーム４に軸受５，５及
び軸受６，６を対向して配設しこの軸受５，５にて上ロ
ール２を、軸受６，６にて下ロール３をそれぞれ回動自
在に支持する。この軸受5,６には上ロール２及び下ロー
ル３の両側に突設されたロール軸部２ａ，３ａの外周を
支持するニードルベアリング７と、ロール軸部２ａ，３
ａの端面を支えるスラストベアリング８をそれぞれ配設
し、このスラストベアリング８を軸受５，６に螺着され
る位置調整ねじ９にて押圧支持するとともに互いに対向
する軸受５，５又は軸受６，６のいずれか片方のスラス
トベアリング８と位置調整ねじ９間に皿ばね10を介在せ
しめ、この位置調整ねじ９の回動にて上下に対向する上
ロール、下ロールの外周面に刻設した成形溝２ｂ，３ｂ
の位置を合わせるようにする。

この上ロール、下ロールの支持は他方の圧延ロールにお
いても同じように構成する。

そしてこの下ロール３の軸受６，６は本体フレーム４に
固定されるとともに上ロール２の軸受5,５は本体フレー
ム４内にあって下ロールに対し接離方向に移動可能にし
て配設される可動フレーム11に支持される。この可動フ
レーム11と、本体フレーム４に螺合される圧下ねじ杆12
の下端に設けたばね受座13との間に皿ばね14を介在せし
め、圧下ねじ杆12の螺動にてこの皿ばね14の荷重−たわ
み特性を利用して可動フレームを押し下げ、上ロール２
を下ロール３に対して押圧力を加えられるようにする。
この圧下ねじ杆12は左右の両圧延ロールに配置されてい
る。

そして、このように圧下ねじ杆12と上ロール２を支持し
た可動フレーム11間に皿ばね14を介在せしめることによ
り線材Ｗの加工精度をロールの歪の水準以上に向上させ
ることが可能となる。

これを第４図を用いて説明する。

第４図（Ａ）は、皿ばね１４を設けない場合と、皿ばね
１４を設けた場合の圧縮量（線材Ｗと皿ばね１４の圧縮
量の和（皿ばね１４を設けない場合は線材Ｗの圧縮量）
と圧縮荷重の関係を示し、第４図（Ｂ）及び（Ｃ）は、
第４図（Ａ）の通常線材をロール圧延する場合の圧縮荷
重である１５００〜２０００Ｋｇ近傍部分を拡大して示
したものである。なお、第４図（Ｂ）は皿ばね１４を設
けない場合を、第４図（Ｃ）は皿ばね１４を設けた場合
を示す。

ところで、通常この種の装置においてはロールの歪の水
準は０．０１ｍｍ程度であることから、皿ばね１４を設
けない場合には、このロールの歪の水準が線材Ｗの加工
精度に直接影響を及ぼし、線材Ｗの加工精度を０．０１
ｍｍ以上に向上させることができない。なお、ロールの
歪が０．０１ｍｍ生じた場合の圧縮荷重の変動は、第４
図（Ｂ）に示すように１５０Ｋｇに達する。

これに対して、皿ばね１４を設けた場合には、ロールの
歪が０．０１ｍｍ生じた場合の圧縮荷重の変動は、第４
図（Ｃ）に示すように９Ｋｇ程度であり、９Ｋｇ程度の
圧縮荷重の変動が線材Ｗの加工精度に及ぼす影響は、
０．００１ｍｍ以下、すなわち、皿ばね１４を設けない
場合の1/10以下となる。これは、ロールの歪の大部分を
皿ばね１４が吸収して、線材Ｗの加工精度が向上するこ
とを示している。

なお、上記線材Ｗの加工精度は、皿ばね１４のばね定数
によって調整することができる。

第１段及び第２段の上下圧延ロール２，３にて硬鋼線材
Ｗが円形から第６図に示す角部が丸みを帯びた少なくと
も対向する二側面が傾斜面とした四角形断面を有する梯
形（台形）に圧延加工されるが、この加工された硬鋼線
材Ｗはロール圧延後、時間経過とともに機械的性能の劣
化現象（時効硬化）の影響を受けるため、ロール圧延後
時間を置いて硬鋼線材にさらに塑性加工、すなわち巻線
加工を施した場合、亀裂等の破壊がひどくなり致命的な
欠陥となるおそれがある。このため、本発明では圧延ロ
ールによる塑性加工後、直ちに塑性加工した線材Ｗを巻
線機30にてコイル状に連続的に巻線加工することによっ
て時効硬化の影響を少なくしている。

この場合において、線材Ｗを巻線機30により直線巻線加
工しようとすると、一般的に巻線機30の巻取力はロール
から線材Ｗを円滑に引き抜くには不十分であることか
ら、塑性加工した線材Ｗを連続的に巻線加工することに
支障が生じ、時効硬化の影響を少なくするという所期の
目的を達成できないおそれがある。

このため、巻線機30の巻取力を補助し、線材Ｗの巻線加
工を円滑にするため、塑性加工した線材Ｗをドラム外周
面で締まりあるいは滑りが生じるように線材Ｗの送り速
度より周速を若干速めたドラム20に複数回周回させなが
ら巻線機30にてコイル状に連続的に巻線加工を行うよう
にする。

ドラム20及び巻線機30は、圧延ロールによる塑性加工
後、直ちに巻線加工が行えるように、圧延ロール装置１
に隣接して配置し、ドラム20は圧延ロール装置の上下ロ
ール２，３にて梯形に塑性加工された硬鋼線材Ｗが正確
に巻線加工されるように梯形線材Ｗの一側がドラムの外
周面に密着するようにする。また、ドラム20の周速は、
捲線機30にて巻線加工される硬鋼線材Ｗの送り速度より
１０〜２０％速い周速とされるとともに、ドラム20への
硬鋼線材Ｗの周回数は、ロール２，３から引き抜かれた
線材Ｗが４〜５回周回するようにする。

そして、ドラム20を回転させるとともに、捲線機30を駆
動させると、線材Ｗがドラム20の表面で締まりあるいは
滑って線材Ｗの送り速度、すなわち、圧延ロールからの
線材Ｗの引抜き速度を調整しながら、線材Ｗは捲線機30
にて巻線加工される。

なお、捲線機30を停止すればドラム20が回動していても
線材Ｗはドラム20の表面で滑り、ロール２，３からの線
材Ｗの引抜き、すなわち圧延ロールによる塑性加工は停
止する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、硬鋼線材の加工精度を著しく向上する
ことができるとともに塑性加工による時効硬化の影響を
少なくすることができ、これにより高品質のスプリング
ワッシャーを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明成形法の一実施例を示す平面図、第２図
は圧延ロール装置、第３図は断面図、第４図は圧延ロー
ルの圧縮量に対する圧縮荷重の関係を示すグラフ図、第
５図はダイス加工法による線材の断面形状の変化図、第
６図はロール圧延法による線材の断面形状の変化図であ
る。 １は圧延ロール装置、２は上ロール、３は下ロール、４
は本体フレーム、５，６は軸受、７はニードルベアリン
グ、８はスラストベアリング、９は位置調整ねじ、10は
皿ばね、11は可動フレーム、12は圧下ねじ杆、13はばね
受座、14は皿ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下に対向して配設した一対の成形溝付圧
   延ロールの少なくとも一方を皿ばねを介して他方のロー
   ル側に押圧し、この皿ばねの持つ荷重−たわみ特性を利
   用して上下−対のロールの歪を吸収し、ロール間の押圧
   力を調整するようにしてこの両ロール間にて線材を所要
   断面形状に塑性加工をした直後、該塑性加工をした線材
   をドラム外周面で締まりあるいは滑りが生じるように線
   材の送り速度より周速を若干速めたドラムに複数回周回
   させながら捲線機にてコイル状に連続的に巻線加工を行
   うようになしたことを特徴とする硬鋼線材の塑性加工
   法。