JPH06179035A - クランク軸の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は従来法の問題点である成形精度の不
均一性や、加工疵の発生などを解消し、合理的で安価に
クランク軸を製造する方法を提供する。 【構成】 半組立型クランク軸のクランク単体を曲げ加
工により鍛造成形する製造法において、荒地素材を加工
して２つのアーム部を有するクランク軸単体素材を、２
個の回転可能な支えロール上にピン相当部を中心にセッ
トし、該ピン相当部をポンチにて押込み、ポンチと支え
ロールによってアーム部分を鍛圧して、該アーム部の肉
厚を均等化することを特徴とするクランク軸の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶などの高出力エン
ジン用の半組立型クランク軸の鍛造による製造法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のクランク軸単体の製造方法は、概
ね、リング鍛造法、曲げ鍛造法、型鍛造法の３種類に分
類される。これらのうち、クランク軸単体を曲げ加工に
よって鍛造する方法には、鋼塊を鍛造して図１に示すよ
うな荒地素材１を造り、この荒地素材を図６に示すよう
な曲げ加工機１１により、アーム部３ａ，３ｂをピン部
２ａを中心に曲げ加工してアーム部分を細長く荒成形
（鍛造）したクランク軸単体素材とし、図７に示すよう
に型１２ａ，１２ｂを用いてピン部２ａを絞り加工した
後、折り曲がったアーム部３ａ，３ｂを中央部より図８
に示すように矢印の方向から板状の押え治具などを用い
て大きな加工度で１８０°曲げすることにより整形し、
更にピン形状や軸形状を絞りや押型で仕上成形して製造
するものなどがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来法にお
いては、前述の如くクランク軸単体素材を１８０°曲げ
加工する場合に、加工度が大きいことと併せ、荒鍛造後
の単体素材の成形精度の不均一性などにより加工疵が出
やすく、またピン成形を最終的に溶削などで実施しても
真円度を出すのが難しい。そのため最終仕上げ寸法迄の
余裕代を多くとる必要があり、材料歩留りの低下や、後
工程の機械仕上げ工数の増大などにより経済的でないな
どの難点があった。本発明は、このような問題点を解消
し、合理的にクランク軸を製造する方法を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、半組
立型クランク軸のクランク単体を曲げ加工により鍛造成
形する製造法において、鍛圧成形した荒地素材を加工し
て２つのアーム部を有するクランク軸単体素材とし、曲
げ加工時、この素材を２個の回転可能な支えロール上に
ピン相当部を中心にセットし、該ピン相当部をポンチに
て押込み、ポンチと支えロールによってアーム部分を鍛
圧して、該アーム部の肉厚を均等化することを特徴とす
るクランク軸の製造法である。

【０００５】本発明における単体素材を製造するのに、
その鍛造工程は主として次の２段階に分けられる。

【０００６】即ち、第１段階は、鋼塊を据込み、鍛伸な
どの粗鍛造により鋼塊に内在するキャビティ、偏析など
を削減または軽減させ、次に図１に示す如くアーム相当
部３ａ，３ｂがフラットに連続し、中央部にピン相当部
２ａを突出した細長い形状の荒地素材１を形成する。こ
の素材１は、図２（ａ），（ｂ）に示す如くピン相当部
２ａ上面に当接するダイス４ａを持った上型４と、ピン
相当部２ａ下面に当接する中央ダイス５ａおよびピン相
当部２ａ側面を狭圧するダイス５ｂ，５ｃからなる下型
５とによって、荒地素材１を二面鍛圧を行なうことによ
り、ピン相当部２によって結合された２つのアーム部
３，３を有するクランク軸単体素材６を製作する。上記
ピン相当部２は、将来、図５に示すクランク軸ピン部１
０に最終成形される部分で、次工程の１８０°曲げ加工
（図３）の前に、ほぼ所定の寸法に達する迄、例えば図
２（ｂ）に示す上型４と、中央ダイス５ａによる部分型
鍛などの方法によって仕上げ鍛造することが好ましい。

【０００７】一方、アーム部分３は荒地材１を成形する
段階において、１８０°曲げ（図３）時に鍛圧する鍛圧
代を含めた厚みに成形し、同時に所定のアーム３の幅を
仕上げ加工で得ることが可能な幅寸法に迄仕上げて第１
段階の鍛造を終了する。

【０００８】本発明は、この様にして得られたクランク
軸単体素材６を図３に示す１８０°曲げ加工装置により
曲げ加工し、図５に示すクランク軸製品に仕上げること
に特徴がある。すなわち、第２段階の鍛造工程として、
図３に示すようにクランク軸単体素材６のピン相当部２
を、予め用意した特殊ポンチ７（図４に斜視図を示す）
で押し当て、支持台９に支承された２個の対応する支え
ロール８，８の間に押込むことにより１８０°曲げを行
なうのであるが、この際、支えロール８，８の間隙距離
をクランク軸単体素材４の左右両アーム３の厚みの合計
とポンチ７の厚みの合計値より小さくすることにより、
１８０°曲げと同時にアーム３の厚みを鍛圧減厚し、均
一な厚みにする。また、一旦１８０°曲げを行なった
後、ポンチ７をアーム３の間に挟み込んだまま、改めて
支えロール８，８の間に押込む鍛圧減厚を必要に応じて
繰返し行なうことにより、アーム３厚みを一層均一にす
ることができる。この際、減厚率を適宜調整することが
できる。

【０００９】この一連の鍛造作業により、従来の曲げ鍛
造法によるクランク軸の製造に比べ、鍛造工程終了後の
寸法が極めて精度のよいものが得られ、後工程の機械切
削による精整工程を大幅に省略することが可能となる。

【００１０】

【実施例】スルザー型ＲＴＡ５８クランク軸単体を、本
発明方法により製作した。最終形状は図５に示す通りで
ある。表１に示す化学成分（鋼種ＫＳＦ５５）より成る
鋼塊を鍛伸後、鋼塊頂部，底部を切断し、荒地鍛造成形
（図１）を行ない、更に部分的型鍛造も含むピン部分２
およびその周辺部の成形鍛造（図２）を行ない、荒鍛造
単体素材６を製作した。この時点におけるアーム３厚み
は最終アーム３厚みより２０mm厚く鍛造した。

【００１１】次にこのクランク軸単体素材６を、ポンチ
７をピン部２に押し当てた状態で２個の支えロール８，
８間に押込み１８０°曲げ加工（図３）を行なった。こ
の際のロール８，８の間隙は、アーム３厚みをそれぞれ
片側５mm、つまり左右両側のアーム３厚みをそれぞれ１
０mm迄鍛圧減厚可能なように調整した。１８０°曲げを
実施した後、更にロール８の間隙を２０mm狭くし、同一
ポンチ７による押込みを行なった。この間の押込みポン
チ７、アーム３厚み、ロール８間隙の関係を表２に示
す。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】これら熱間鍛造作業後の左右アーム３の
表，裏面は極めて美麗で、改めて機械による切削加工を
必要としない程度のものが得られた。鍛造後のアーム３
の側面はガス切断およびグラインダー加工により最終仕
上げとした。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明によるクランク軸
の製造法を適用すると、従来の方法による必要鋳塊の重
量を１００とした場合に、本発明ではそのほぼ７５％で
よく、また機械加工工数も従来に比して半分ですむ。従
って極めて経済的に優れた工法と言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼塊を据込み展伸後、細長い荒地素材に形成し
た図。

【図２】（ａ）は荒地素材を上型、下型で二面鍛圧し、
クランク軸単体素材を形成する図。（ｂ）は上型と下型
の１部（中央ダイス）の斜視図。

【図３】クランク軸単体素材をロール間で鍛圧する状況
を示し、（ａ）は開始直前、（ｂ）は鍛圧中の説明図。

【図４】ポンチの斜面図。

【図５】成品の正面図である。

【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の工程の概略を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 荒地素材 ２ ピン ２ａ ピン相当部 ３ アーム部分 ４ 上型 ５ 下型 ６ クランク軸単体素材 ７ ポンチ ８ ロール ９ 支持台 １０ ピン部 １１ 加工機 １２ 型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半組立型クランク軸のクランク単体を曲
   げ加工により鍛造成形する製造法において、鍛圧成形し
   た荒地素材を加工して２つのアーム部を有するクランク
   軸単体素材とし、曲げ加工時、この素材を２個の回転可
   能な支えロール上にピン相当部を中心にセットし、該ピ
   ン相当部をポンチにて押込み、ポンチと支えロールによ
   ってアーム部分を鍛圧して、該アーム部の肉厚を均等化
   することを特徴とするクランク軸の製造法。