JP7111903B2 - 縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、スピニング技術の分野に関し、より具体的には、縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法に関する。

新エネルギー自動車は、今の世界の自動車開発において避けて通れないトレンドであり、各国は、様々な種類の高密度電池やその他の動力源の開発を競って、継続的に航続距離を伸ばし、良い結果を遂げており、新エネルギー自動車の市場開発の可能性は間違いなく巨大であるが、新エネルギー自動車業界の車内部品の重量や品質に対する要求もますます厳しくなっている。現在、中空軸の設計は現在、新エネルギー自動車に広く採用されており、特に可変径長軸タイプの中空軸の応用はますます注目されており、業界での可変径中空長軸型ワークの製造には、主に、（１）鍛造技術を用いて大径のシームレス鋼管を異径のステップ管に鍛造する方法が存在するが、当該プロセスの生産効率や材料利用率が低く、鍛造設備のトン数も多いため、製造費が高く、コスト高になる；（２）溶接プロセスを用いて異径のシームレス鋼管を溶接して異径のステップ管に形成する方法もあるが、当該プロセスで製造された製品の強度には大きなリスクがある；（３）中実棒材を用いて、図面で要求された寸法に仕上げ旋削する方法もさらに存在するが、当該方法では内孔が中実であるため、材料コストが高くなり、軽量化が困難になる。

スピニングは、鍛造、押出、延伸、曲げ、リング圧延やロール圧延などのプロセスの特性を併せて、切削の少ない先進的なプロセスであり、薄肉の回転部品を経済的かつ迅速に成形するのに適した方法である。従来のスピニングプロセスで中空軸型部品を製造する場合、コアモールドとテール当接材を合わせて使用することが多いが、可変径型細長軸の精密加工には適用されず、特に多可変中空軸はマンドレルで加工できず、かつ一般的なスピニング成形では、軸方向の振れが大きく、成形された可変径管が曲げやすく、真直度が低いため、成形長さが非常に限られてしまい、また、材料の流動が困難であるか、局所的な曲げ変形が発生しやすくなるため、成形の品質や使用性能が大きく低下し、それによって、可変径型中空軸のスピニングプロセス、特に縮径率の大きい多可変中空軸の加工は、常に業界で追求されている技術的課題である。

検索により、スピニング技術の最適化に関する特許が数多く開示されており、例えば、中国特許出願第２０１０１０５４４８４２５号、発明の名称が可変径管のモールドなしフローティングボールのスピニング方法および治具のものであり、当該出願では、特殊な治具によってパイプビレットを分割して複数回スピニングし、具体的には、試行スピニングにより各縮径部の外径を決定し、各縮径部を部分的にスピニングし、かつ各スピニング過程のスピニング量を合理的に制御し、最終的に成形管を得る。この出願では、薄肉管の縮径部位の直径を効果的に制御することができ、可変径管の局所的な縮径の技術的問題を解決した。

また、例えば、中国特許出願第２０１６１０３０４７４７５号、発明の名称が可変径高温合金管を強力にスピニング成形する方法および装置であり、当該方法では、まず、高温合金管材をスピンドルに固定し、軸方向の振れを測定し、管材をスピンドルに安定して取り付けられるように制御し、次にテール当接材にマンドレルを取り付け、マンドレルをパイプビレットに挿入した後、適切なスピニング成形プロセスを選択し、かつテール当接材の動きを利用してパイプビレットに引っ張り力をかけ、スピニング成形における管材の成形長さおよび厚さを制御し、この時、高温合金材料は、スピニングローラの送りとテール当接材の引っ張り力の作用下で、可変径高温合金管のスピニング成形を実現し、最終的に肉厚が均一な多段可変径管を得る。上記の出願では、いずれも可変径型中空軸のスピニングプロセスへの最適化が行われているが、まだ改善の余地がある。

１．発明が解決しようとする課題
本発明は、従来技術における多可変中空軸の加工困難性が高く、成形品質が低いという問題を解消するために、縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法を提供することを目的とし、スピニング加工方法により、従来のプロセスの低加工効率、高コスト、低強度などの欠陥を解消することができ、かつ本方法で製造された製品の精度が高く、後続の加工代を大幅に削減することができ、材料の利用率が高く、生産コストを削減することができ、普及と応用に適している。

２． 技術的解決手段
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段を提供する。

本発明に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法は、以下のステップ、すなわち、
Ｓ１、縦型スピニングシステムを用いて、中空ビレットのワークを下型ユニットにクランプし、下型ユニットがワークの回転を駆動し、ワークの両側にある粗スピニングローラと精密スピニングローラが同時にワークと接触して千鳥状でスピニングし、かつ点接触で曲線往復送りスピニングを行い、粗スピニングビレットを形成するステップと、
Ｓ２、下型ユニットがワークの回転を継続するように駆動し、Ｓ１でのワークの両側にある粗スピニングローラと精密スピニングローラを変位させ、ワーク両側の整形スピニングローラをワークと接触させて整形スピニングを行い、整形スピニングローラの形状がワークの所望の成形形状と適合し、両側の整形スピニングローラが径方向のみに沿って線形接触整形と精密スピニングを行っていることで、精密スピニングビレットを得るステップと、
Ｓ３、上記の方法でワークの所望の加工位置に対してそれぞれスピニング加工を行い、粗ビレットを得るステップと、を含む。

さらに、ステップＳ１では、ワークの一端が所望の高さに成形されると、上型ユニットを作動させて下方に移動させ、その底端の上型キャビティをワークの頂部に押し付けてワークを一定の高さに保ち、ワークの両側にある粗スピニングローラと精密スピニングローラが引き続きスピニングする。

さらに、粗スピニングローラは、ワークと接触するための粗スピニング成形部を含み、精密スピニングローラは、ワークと接触するための精密スピニング成形部を含み、ここで、粗スピニング成形部の円弧Ｒ角度が精密スピニング成形部の円弧Ｒ角度よりも大きくなっている。

さらに、ステップＳ１では、粗スピニングローラがワークと接触し、点接触で曲線往復送りスピニングを行い、その後、精密スピニングローラがワークと接触して点接触で曲線往復送りスピニングを行う。

さらに、縦型スピニングシステムは、ワークをクランプするための下型ユニットと、下型ユニットの両側に設けられたスピニングローラ装着ユニットとを含み、下型ユニットの上方にはさらに上型ユニットが設けられ、一方の側のスピニングローラ装着ユニットには粗スピニングローラと整形スピニングローラが装着され、他方の側のスピニングローラ装着ユニットには精密スピニングローラと整形スピニングローラが装着され、粗スピニングローラと精密スピニングローラの位置は互いに対応し、両側の整形スピニングローラの位置は互いに対応している。

さらに、上型ユニットは、上型アダプタと上型コアを含み、上型コアの底部には上型キャビティが開設され、上型コアは、上型アダプタ内に組み込まれ、かつベアリングの回転嵌合によって上型アダプタに接続されている。

さらに、上型ユニットは、上型アダプタの下方に設けられたカバープレートをさらに含み、カバープレートは、位置決めボルトによって上型アダプタに接続され、上型コアの外側には周方向に沿った突出部が設けられ、カバープレートの底部の内周側には延長部が設けられ、突出部が協働で延長部にボンディングされている。

さらに、上型コアと上型アダプタの間には、ラジアルベアリングとフラットベアリングが設けられており、回転嵌合を実現する。

３． 有益な効果
本発明によって提供される技術的解決手段は、従来技術と比較して、以下の有益な効果を有する。

（１）本発明に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法では、粗スピニングローラ、精密スピニングローラと整形スピニングローラを組み合わせた４輪スピニング法を用い、中空長軸のワークを加工することができ、材料を節約し、製品の軽量化を実現することに役立ち、ワークの緻密度が高く、強度が向上し、変形しにくく、メタルフローラインが力を受ける方向と一致し、捻り力によく耐えられ、従来のスエージ加工品に比べて加工効率が５倍以上高く、溶接加工品に比べて品質の信頼性が高く、次に、スピニング加工による粗ビレットの精度が高く、切削代を効果的に削減し、加工コストを大幅に低減することができる。

（２）本発明に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法では、４輪スピニングを用い、かつ千鳥状でスピニングし、粗スピニングローラを使用してワークの粗加工を行ってから、精密スピニングローラで引き続き仕上げ加工を行うことで、ワークの同時多重スピニングを実現し、生産効率を効果的に向上させ、かつ粗スピニングローラは主に材料を転がして分割し、材料をスムーズで流動させて薄肉化しないようにし、精密スピニングローラは、粗いスピニングローラと対称にしてワークへの不均一な力をなくし、一方で、ワークの各縮径ステップ面の円弧角度を仕上げ品の円弧角度に近づけ、後続の加工代を減らすように仕上げる。

（３）本発明に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法では、上型ユニットが合わせて設けられ、ワークが所望の高さに達すると、端部が上型キャビティに嵌め込まれ、上型ユニットがワークの端面を押し付けることにより、ワークの長さを効果的に制御し、ワークが軸方向に沿って成長し続けることを防ぎ、材料の体積を変化させずにワークの肉厚を厚くする効果を得て、ワークを正確に成形することができる。

（４）本発明に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法では、上型コアと上型アダプタはベアリングの回転嵌合によって接続され、これにより、上型コアは回転するワークの頂部に当接される場合、ワークと同期して受動的に回転することができ、上型アダプタは固定される状態になり、よって、回転時にワークにかかる大きな捻り力を軽減し、ワークが捻じって破断する危険性を効果的に防ぐことができる。

本発明における中空軸の構造を示す模式図である。 本発明におけるスピニング前期の加工状態を示す模式図である。 図２におけるスピニングローラの分布状態を示す上面模式図である。 本発明におけるスピニングの後期の調整状態を示す模式図である。 図４におけるスピニングローラの分布状態を示す上面模式図である。 本発明におけるスピニングローラの構造を示す模式図であり、ここで、（ａ）は粗スピニングローラの断面構造を示す模式図であり、（ｂ）は精密スピニングローラの断面構造を示す模式図であり、（ｃ）は整形スピニングローラの断面構造を示す模式図である。 本発明における上型ユニットの構造を示す模式図である。 本発明におけるスピニングローラ装着ユニットの構造を示す模式図である。 本発明における垂直バックの装着構造を示す模式図である。

本発明の内容をさらに理解するために、図面に併せて本発明を詳細に説明する。

なお、本発明の説明において、「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「内」、「外」などの用語によって指示された方位または位置関係は、図面に示された方位または位置関係に基づき、本発明の説明を簡略化するためのものに過ぎず、言及された装置または部材が特定の方位を有し、特定の方位で構成および操作しなければならないことを指示や示唆するものではないので、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。なお、「第一」、「第二」、「第三」という用語は説明するためのものに過ぎず、相対的な重要度を指示や示唆するものとして理解されるべきではない。

以下、実施例に併せて本発明をさらに説明する。

実施例１
図１に示すように、本実施例で加工成形される中空軸１００は、中空の本体部１１０を含み、本体部１１０の一端は、内径寸法が大幅に縮小された細径部１２０であり、細径部１２０は一定の長さで延びており、細径部１２０と本体部１１０との間で外径が徐々に大きくなる複数の縮径部を有しており、具体的には、細径部１２０から本体部１１０に向かって順に延びる第一縮径部１２１、第二縮径部１２２および第三縮径部１２３を含み、各縮径部はいずれも円弧状の滑らかな移行部であり、かつ各縮径部の間に平坦延長部が接続されており、各縮径部全体としてステップ面の分布が形成され、具体的には図１に示すように、本体部１１０の他端も同様に、使用の要求に応じて寸法が異なる縮径部が設けられており、ここで説明は省略する。

本実施例の中空軸１００の製品は、高精度が求められ、軸が細長く、構造の内径が小さいため、従来のコアモールドとテール当接材を組み合わせたスピニング加工方法を使用することができず、スピニング加工が非常に困難であり、かつ細径部１２０領域の外径が小さく、本体部１１０に比べて縮径率が大きく、変径比が大きく、途中で直径を複数回変化させるという特徴があり、その変径比は１：３以上に達することができ、それによって、スピニング加工時に材料の流動体積が大きくなり、安定性が低くなって加工品質に影響を及ぼしやすく、また、細径部１２０と各縮径部の肉厚寸法が本体部１１０の肉厚よりも厚く、肉厚部のせん断や縮径スピニングを制御することが極めて困難であり、中空軸１００の内部キャビティを加工せずに、部品の動的バランスを確保するために、全面の肉厚を均一に保つ必要があり、この縮径率の大きい多可変中空軸１００に対するスピニング加工をどのように実現するかは、業界の難しい問題となっている。本実施例に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法は、まさにこのような特殊な構造の中空軸１００を効果的にかつ正確にスピニングするためのものである。

本実施例に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法は、以下のステップを含む。

Ｓ１、縦型スピニングシステムを用いて、中空ビレットのワークを下型ユニット５００にクランプし、下型ユニット５００がワークの回転を駆動し、ワークの両側にある粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００が同時にワークと接触して千鳥状でスピニングし、かつ点接触で曲線往復送りスピニングを行い、粗スピニングビレットを形成し、図２に示すように、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００がそれぞれワークに点接触し、かつ両方とも軸方向と径方向に沿って往復送りスピニングを行い、即ち曲線往復送りスピニングを形成し、軸方向とは、中空軸１００を長手方向に配置したときの軸方向、すなわち図２の上下の高さ方向を指し、径方向とは、中空軸１００の直径方向、すなわち図２の左右の水平方向を指す。

本実施例では、粗スピニングローラ２００および精密スピニングローラ３００は、実際にはビレットと点接触であり、必要なスピニング力が非常に小さく、ワークの回転後にワークへの変形効果が線接触となるということであり、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００は軸方向に沿って移動すると、ワークへの変形効果はさらに面接触の効果に変換し、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００の径方向送りと組み合わせて、大きな体積変化の効果をさらに達成することができ、小さなスピニング力だけで実現できるので、加工精度を正確に制御し、製品の品質を確保することに役立つ。

具体的には、まず、希望の仕様に応じて鋸盤でシームレスパイプビレットを切断し、次に、ＮＣ旋盤で両端面を仕上げ旋削し、外周に対する端面の垂直度およびパイプビレットの長さを決定し、その後のスピニングの位置決めを正確に確保した後、得られたビレットをクランプする。本実施例では、縦型スピニングを用い、長軸ワークを垂直にクランプし、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００は両側から千鳥状でスピニング成形を行うことで、従来の横型加工における自重による長さの変形や振れの影響などを効果的に回避することができ、製品加工の高い安定性を確保し、加工の精度が高い。

本実施例では、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００は、最初に１８０°の夾角でワークの両側に対称に分布され、ダブルローラによる千鳥状スピニングの設計を使用して、ワークの両側の安定した受け力を確保し、生産効率を向上させ、また、図６に示すように、粗スピニングローラ２００は、ワークと接触するための粗スピニング成形部２１０を含み、精密スピニングローラ３００は、ワークと接触するための精密スピニング成形部３１０を含み、粗スピニング成形部２１０と精密スピニング成形部３１０の下方には、いずれも凹入部と平坦部が延びており、ここで、粗スピニング成形部２１０の円弧Ｒ角度は、精密スピニング成形部３１０の円弧Ｒ角度よりも大きく、粗スピニングローラ２００は主に材料を転がして分割し、材料をスムーズで流動させ薄肉化しないようにし、精密スピニングローラ３００は、粗スピニングローラ２００と対称にしてワークへの不均一な力をなくし、一方で、ワークの各縮径ステップ面の円弧角度を仕上げ品の円弧角度に近づけ、後続の加工代を減らすように仕上げる。

本実施例では、実際に加工する場合、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００は最初に同じ高さに位置し、粗スピニングローラ２００がワークと接触し、かつ点接触で曲線往復送りスピニングを行い、その後、精密スピニングローラ３００がワークと接触して点接触で曲線往復送りスピニングを行う。粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００は、それぞれ事前に設定された移動軌跡に沿って送りスピニングを行い、材料の流動が悪くなることによる折り畳み、積み重ね、しわなどの外観不良を効果的に回避する。また、両側のダブルローラの設計を用いて千鳥状スピニングを行い、まず、粗スピニングローラ２００を用いてワークの粗加工を行い、次に、粗加工した上で、精密スピニングローラ３００が引き続き仕上げ加工を行い、これにより、ワークの同時多重スピニングを実現し、生産効率を効果的に向上させる。図２と図３を参照する。

さらに、ステップＳ１では、ワークの一端が所望の高さに成形されると、上型ユニット６００を作動させて下方に移動させ、その底端の上型キャビティ６３１をワークの頂部に押し付けてワークを一定の高さに保ち、ワークの両側にある粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００が引き続きスピニングし、上型キャビティ６３１の内径がワークの成形する必要がある端部の外径寸法と適合する。ワークの端部が上型キャビティ６３１に嵌め込まれ、このような上型ユニット６００がワークの端面を押し付けることにより、ワークの長さを効果的に制御し、ワークが軸方向に沿って成長し続けることを防ぎ、材料の体積を変化させずにワークの肉厚を厚くする効果を得ることができる。
Ｓ２、下型ユニット５００がワークの回転を継続するように駆動し、Ｓ１でのワークの両側にある粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００を変位させ、ワークの両側の整形スピニングローラ４００がワークと接触して整形スピニングを行い、整形スピニングローラ４００の形状がワークの所望の成形形状と適合し、両側の整形スピニングローラ４００が径方向のみに沿って線接触整形と精密スピニングを行っていることで、精密スピニングビレットを得て、つまり、両側の整形スピニングローラ４００が線接触でワークを径方向に押し付けて整形スピニングを行い、図４と図５に示すように、本実施例では、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００を直接変位させることで、整形スピニングローラ４００をワークの両側の加工位置に移動させることができ、変位過程では上下部の操作を繰り返す必要がなく、ワークの位置決めとクランプ精度を確保し、かつ加工効率を効果的に向上させる。

本実施例では、整形スピニングローラ４００の形状が中空軸１００の形状と適合し、整形スピニングローラ４００の径方向線接触と精密スピニングによってワークを直接成形し、図６に示すように、整形スピニングローラ４００には、上から順に第一径押え部４１０、第二径押え部４２０および第三径押え部４３０が設けられ、各径押え部の間に平直延長部が接続されており、第一径押え部４１０、第二径押え部４２０および第三径押え部４３０は、それぞれ中空軸１００の第一縮径部１２１、第二縮径部１２２および第三縮径部１２３の形状と適合し、ワークを直接成形するために使用され、その後の仕上げ量を大幅に削減することができる。

Ｓ３、上記の方法でワークの所望の加工位置に対してそれぞれスピニング加工を行い、粗ビレットを得て、その後、加工のニーズに応じて粗ビレットを補助的に仕上げ加工することができ、例えば、本実施例では、上記の千鳥状スピニングの方法を用いて中空軸１００の両端に対してスピニング加工を行い、粗ビレットを得て後続の仕上げ加工を行い、最終的に完成した中空軸１００を得る。

本実施例のスピニング加工方法を用いて、金属スピニング成形技術を使用し、薄肉の中空ビレットを直接使用すれば、中空長軸部品を加工することができ、材料を節約し、製品の重量が軽く、中実軸タイプの重量よりも５０％以上少なく、製品の軽量化を達成することに役立ち、かつスピニング加工の回転慣性が小さく、回転動力設備の耐用年数を効果的に増加させることができ、ワークの緻密度が高く、強度が向上し、中空軸で応力が小さく変形しにくく、かつメタルフローラインが力を受ける方向と一致し、捻り力によく耐えられ、従来のスエージ加工品に比べて加工効率が５倍以上高く、溶接加工品に比べて品質の信頼性が高く、次に、スピニングによる粗ビレットの精度が高く、切削代を効果的に削減し、加工コストを大幅に低減することができる。スピニングローラが設定された軌跡に沿って曲線往復送りスピニングを行う場合、スピニングローラとワークの点接触によって軸方向でのビレットの体積流動を実現することができ、異なるスピニングローラ形状、切り込み量および移動軌跡などを設計することで、製品の延長や厚肉を実現し、縮径率の大きい多可変のコアレススピニングを実現し、最終的に設計要件を達成し、成形製品の精度が高く、真円度および同心度がよく、かつ加工代を大幅に削減でき、材料の利用率が高く、材料のコストを削減することができ、また、スピニング加工を行う場合、材料の流動による設備への圧力を大幅に低減し、設備の製造費を低くし、設備のコストを削減し、また、切削加工を行わないスピニングを使用することで、スピニング中の騒音が小さく、周囲の環境に影響を与えない。要するに、本実施例のスピニングプロセスによる中空長軸部品の加工は、省エネルギーで、製品の品質が高く、加工のコストが低く、適用範囲が広く、あらゆる新しい金属でもスピニング可能であり、普及して応用することに適する。

実施例２
本実施例に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法は、基本的に実施例１と同様であり、さらに、本実施例で使用される縦型スピニングシステムは、ワークをクランプするための下型ユニット５００と、下型ユニット５００の両側に設けられたスピニングローラ装着ユニット７００とを含み、図２に示すように、下型ユニット５００の上方にはさらに上型ユニット６００が設けられており、一方の側のスピニングローラ装着ユニット７００には粗スピニングローラ２００と整形スピニングローラ４００が装着され、他方の側のスピニングローラ装着ユニット７００には精密スピニングローラ３００と整形スピニングローラ４００が装着され、粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００の位置は互いに対応し、両側の整形スピニングローラ４００の位置は互いに対応している。使用する場合、ワークを下型ユニット５００にクランプし、下型ユニット５００がワークの回転を駆動し、ワークの両側にあるスピニングローラがそれぞれワークと接触して受動的に回転され、所定の軌跡に沿って送りスピニングを行い、ワークが所望の高さに成形されると、上型ユニット６００がワークの端面を押し付けてワークの高さを制限し、スピニングローラがスピニングを続ける。

図７に示すように、本実施例における上型ユニット６００は、上型アダプタ６１０と上型コア６３０を含み、ここで、上型アダプタ６１０は、シリンダ／油圧シリンダなどの推進動力源に接続され、上型アダプタ６１０を上下移動するように駆動するために使用され、上型アダプタ６１０の底部中心には一定の装着キャビティが開設され、上型コア６３０が上型アダプタ６１０に対応して嵌め込まれ、かつ上型コア６３０の底部には上型キャビティ６３１が開設され、当該上型キャビティ６３１はワーク頂部を押し付けるために使用され、かつ上型コア６３０と上型アダプタ６１０は、ベアリングの回転によって嵌合接続され、これにより、上型コア６３０は回転するワークの頂部に当接する場合、ワークと同期して受動的に回転することができ、上型アダプタ６１０は固定される状態になり、よって、回転時にワークにかかる大きな捻り力を軽減し、ワークが捻じって破断される危険性を効果的に防ぐことができる。

本実施例では、上型ユニット６００は、上型アダプタ６１０の下方に設けられたカバープレート６２０をさらに含み、カバープレート６２０は、位置決めボルト６２１によって上型アダプタ６１０に接続され、かつ位置決めボルト６２１を回転させることで、カバープレート６２０と上型アダプタ６１０との間の締め付けを制御することができる。カバープレート６２０の中部には、同様に上型コア６３０を配置するための装着キャビティが対応して開設され、かつ上型コア６３０の中部外側には周方向に沿った突出部６３２が設けられ、カバープレート６２０の底部の内周側には延長部が設けられ、突出部６３２が協働で延長部にボンディングされており、上型コア６３０と上型アダプタ６１０の間には、ラジアルベアリング６１１とフラットベアリング６１２が設けられており、回転嵌合を実現する。具体的には、上型コア６３０の頂部はラジアルベアリング６１１との嵌合によって、突出部６３２の上方はフラットベアリング６１２との嵌合によって、それぞれ径方向位置決めベアリングと平面スラストベアリングを利用して回転嵌合を実現し、これにより、上型コア６３０は上型アダプタ６１０に対して相対的に回転することができ、また、上型コア６３０の構造が小さく軽量であり、ワークと共に柔軟に回転可能であり、ワーク成形の安定性が確保される。

実施例３
本実施例に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法は、基本的に上記の実施例２と同様であり、さらに、図８に示すように、本実施例では、スピニングローラ装着ユニット７００は、垂直バック７０１を含み、垂直バック７０１の上端と下端にはそれぞれ取付板７０２が取り付けられ、両端にある取付板７０２の間にスピニングローラが設けられ、具体的には、両端にある取付板７０２の間にはスピニングローラ軸７１０が設けられ、スピニングローラ軸７１０の端部は、取付板７０２を貫通して両端のナットで締め付けられ、かつスピニングローラ軸７１０と取付板７０２の間にはさらにスリーブ７１１が設けられ、スピニングローラ軸７１０の中部にはスピニングローラベース７２０が設けられ、スピニングローラベース７２０の底部には軸方向に沿った一周りの支持環部が設けられ、スピニングローラはスピニングローラベース７２０の外周に合わせて取り付けられ、当該支持環部の上方に位置し、具体的には、ボルトでスピニングローラを支持環部に締めつけて接続することができる。スピニングローラベース７２０の外側には、高さ方向に沿ってフラットキー溝７２２がさらに開設され、それと接触するスピニングローラの内側にはフラットキーが合わせて設けられ、スピニングローラベース７２０とフラットキー嵌合によって接続されることで、相互の回転が起こらないようになる。スピニングローラベース７２０はスピニングローラ軸７１０と回転可能に嵌合され、具体的には、両端には、回転嵌合接続のために円錐ころベアリングなどの接続ベアリング７２１を用いてもよく、上端の接続ベアリング７２１の頂部には、さらにベアリングカバー７２３が設けられている。ベアリングカバー７２３とその上方の締結用ナットとの間には、さらに止めワッシャー７２４が設けられ、下端の接続ベアリング７２１の底部とその下方の締結用ナットとの間にも、同様にワッシャー７２５が設けられている。スピニングローラがワークと共に受動的に回転する場合、スピニングローラベース７２０全体がスピニングローラ軸７１０に対して相対的に回転し、本実施例では、粗スピニングローラ２００、精密スピニングローラ３００と整形スピニングローラ４００は、いずれもこのような構造で締め付けて装着されているので、その装着位置の安定性が確保されるだけでなく、そのスピニングローラの回転柔軟性も保証される。

本実施例では、粗スピニングローラ２００、精密スピニングローラ３００と整形スピニングローラ４００は、いずれも実稼働時に一定の変位送りがあり、スピニングローラ装着ユニット７００の構造を設定することで、各スピニングローラの走行軌跡の要求に効果的に応えることができる。例えば、ワークの両側にある粗スピニングローラ２００と精密スピニングローラ３００は曲線往復送りスピニングを行う必要がある場合、シリンダ／油圧シリンダを推進動力源として使用することができ、具体的には、粗スピニングローラ２００を例に挙げると、図９に示すように、縦型スピニングシステムの工作機械には水平ベースプレート７０５が設けられ、水平ベースプレート７０５の両側には、それぞれ長さ方向に沿ったレールが設けられ、第二移動バック７０４の底部に対応して嵌合用のスライド溝が設けられ、かつ第二移動バック７０４は推進動力源に接続され、それを水平ベースプレート７０５の長さ方向に沿って移動するように駆動することができ、第二移動バック７０４には第一移動バック７０３が合わせて設けられ、同様に、第二移動バック７０４には、高さ方向に沿ってレールが開設され、第一移動バック７０３には対応して嵌合用のスライド溝が設けられ、かつ第一移動バック７０３は推進動力源に接続され、それを第二移動バック７０４の高さ方向に沿って移動するように駆動することができ、同様に、第一移動バック７０３には、幅方向（すなわち、紙面に垂直な方向）に沿ってレールが設けられ、垂直バック７０１には対応してスライド溝が設けられ、かつ垂直バック７０１は推進動力源に接続され、それを第一移動バック７０３の幅方向に沿って移動するように駆動することができ、これによって、垂直バック７０１の位置の３方向変位調整が実現でき、同じ側にある整形スピニングローラ４００と粗スピニングローラ２００は同じ垂直バック７０１にセットされ、粗スピニングローラ２００の加工が終了して整形スピニングローラ４００を作動させる必要がある時には、第一移動バック７０３における垂直バック７０１の相対位置を直接調整し、整形スピニングローラ４００をワークに対応する位置に移動すればよい。実際の操作では、スピニング工程全体は、ＰＬＣ制御システムを用いて、スピニングローラの位置を自動的に制御および調整し、各スピニングローラを設定された軌跡に沿って走行させることができ、操作が容易で、人件費を効果的に削減する。

実施例４
本実施例に係る縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法は、基本的に上記の実施例３と同様であり、さらに、図２に示すように、本実施例では、下型ユニット５００は、ワークに対してクランプ位置決めと駆動を行うために使用され、具体的には、下型ユニット５００は、クランプシートを含み、当該クランプシート内には、ワークを配置するための配置キャビティが開設され、かつ当該配置キャビティの周囲には、ワークをクランプするための複数のチャック５０１が設けられ、チャック５０１としては業界で一般的な種々の爪構造を採用することができ、同期的に対向して近づけてワークをクランプしたり、ワークを取るために同期的に広げたりすることができるものであればよく、ここで説明は省略し、また、チャック５０１のワークと接触する端面には、ドット状の突起が等間隔に分布しているため、ワークと接触する摩擦力とクランプ力を効果的に高め、加工中にワークが滑って不安定になるのを防ぐことができる。クランプシートは、モータなどの回転動力源に接続され、かつそれによって駆動されて回転することで、ワークがそれに伴って回転してスピニングを行い、具体的には、サーボモータを使用することができ、生産ペースが早く、効率が高く、時間コストを大幅に削減することができる。本実施例では、配置キャビティの両側には、さらに高さ方向に沿って制限スロットがそれぞれ開設され、ビレットワークをクランプする際に、ワークの両側の対応する位置には制限ビードが溶接され、ワークの制限ビードが対応して当該制限スロットに嵌め込まれ、かつワークの周囲がチャック５０１によってクランプされることで、ワークとクランプシートとの間の相対的な回転を効果的に回避し、ワークのクランプ安定性をさらに高め、滑りや不安定化を防止し、製品の加工精度をさらに高め、成形品質を確保することができる。

以上、本発明とその実施形態を模式的に説明したが、当該説明は限定されるものではなく、図面に示されているものも、本発明の実施形態の１つに過ぎず、実際の構造はこれに限定されない。したがって、当業者がこれにヒントを得て、本発明の趣旨を逸脱することなく、創造的な労働を要せずにこの技術的解決手段と同様の構造方法および実施例を設計した場合、すべて本発明の保護範囲に入るものとする。

１００：中空軸
１１０：本体部
１２０：細径部
１２１：第一縮径部
１２２：第二縮径部
１２３：第三縮径部

２００：粗スピニングローラ
３００：精密スピニングローラ
４００：整形スピニングローラ
５００：下型ユニット
５０１：チャック
６００：上型ユニット
７００：スピニングローラ装着ユニット

２１０：粗スピニング成形部
３１０：精密スピニング成形部
４１０：第一径押え部
４２０：第二径押え部
４３０：第三径押え部

６１０：上型アダプタ
６１１：ラジアルベアリング
６１２：フラットベアリング
６２０：カバープレート
６２１：位置決めボルト
６３０：上型コア
６３１：上型キャビティ
６３２：突出部

７０１：垂直バック
７０２：取付板
７０３：第一移動バック
７０４：第二移動バック
７０５：水平ベースプレート
７１０：スピニングローラ軸
７１１：スリーブ
７２０：スピニングローラベース
７２１：接続ベアリング
７２２：フラットキー溝
７２３：ベアリングカバー
７２４：止めワッシャー
７２５：ワッシャー

Claims (7)

1. 縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法であって、
   当該中空軸（１００）は、中空の本体部（１１０）を含み、本体部（１１０）の一端は、内径寸法が大幅に縮小された細径部（１２０）であり、細径部（１２０）と本体部（１１０）との間で外径が徐々に大きくなる複数の縮径部を有しており、細径部（１２０）と各縮径部の肉厚寸法が本体部（１１０）の肉厚よりも厚く、当該中空軸（１００）の加工方法は、
   Ｓ１、縦型スピニングシステムを用いて、中空ビレットのワークを下型ユニット（５００）にクランプし、下型ユニット（５００）がワークの回転を駆動し、ワークの両側にある粗スピニングローラ（２００）と精密スピニングローラ（３００）が同時にワークと接触して千鳥状でスピニングし、かつ点接触で曲線往復送りスピニングを行い、粗スピニングビレットを形成し、ワークの一端が所望の高さに成形されると、上型ユニット（６００）を作動させて下方に移動させ、その底端の上型キャビティ（６３１）をワークの頂部に押し付けてワークを一定の高さに保ち、ワークの両側にある粗スピニングローラ（２００）と精密スピニングローラ（３００）が引き続きスピニングするステップと、
   Ｓ２、下型ユニット（５００）がワークの回転を継続するように駆動し、Ｓ１でのワークの両側にある粗スピニングローラ（２００）と精密スピニングローラ（３００）を変位させ、ワーク両側の整形スピニングローラ（４００）がワークと接触して整形スピニングを行い、整形スピニングローラ（４００）の形状がワークの所望の成形形状と適合し、両側の整形スピニングローラ（４００）が径方向のみに沿って線接触整形と精密スピニングを行っていることで、精密スピニングビレットを得るステップと、
   Ｓ３、上記の方法でワークの所望の加工位置に対してスピニング加工を行い、粗ビレットを得るステップと、を含むことを特徴とする、縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法。
2. 粗いスピニングローラ（２００）は、ワークと接触するための粗スピニング成形部（２１０）を含み、精密スピニングローラ（３００）は、ワークと接触するための精密スピニング成形部（３１０）を含み、ここで、粗スピニング成形部（２１０）の円弧Ｒ角度が精密スピニング成形部（３１０）の円弧Ｒ 角度よりも大きくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法。
3. ステップＳ１では、粗スピニングローラ（２００）がワークと接触し、かつ点接触で曲線往復送りスピニングを行ってから、精密スピニングローラ（３００）がワークと接触して点接触で曲線往復送りスピニングを行うことを特徴とする、請求項１に記載の縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法。
4. 縦型スピニングシステムは、ワークをクランプするための下型ユニット（５００）と、下型ユニット（５００）の両側に設けられたスピニングローラ装着ユニット（７００）とを含み、下型ユニット（５００）の上方にはさらに上型ユニット（６００）が設けられ、一方の側のスピニングローラ装着ユニット（７００）には粗スピニングローラ（２００）と整形スピニングローラ（４００）が装着され、他方の側のスピニングローラ装着ユニット（７００）には精密スピニングローラ（３００）と整形スピニングローラ（４００）が装着され、粗スピニングローラ（２００）と精密スピニングローラ（３００）の位置は互いに対応し、両側の整形スピニングローラ（４００）の位置は互いに対応していることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法。
5. 上型ユニット（６００）は、上型アダプタ（６１０）と上型コア（６３０）を含み、上型コア（６３０）の底部には上型キャビティ（６３１）が開設され、上型コア（６３０）は、上型アダプタ（６１０）内に組み込まれ、かつベアリングの回転嵌合によって上型アダプタ（ ６１０）に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法。
6. 上型ユニット（６００）は、上型アダプタ（６１０）の下方に設けられたカバープレート（６２０）をさらに含み、カバープレート（６２０）は、位置決めボルト（６２１）によって上型アダプタ（６１０）に接続され、上型コア（６３０）の外側には周方向に沿った突出部（６３２）が設けられ、カバープレート（６２０）の底部の内周側には延長部が設けられ、突出部（６３２）が協働で延長部にボンディングされていることを特徴とする、請求項６に記載の縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法。
7. 上型コア（６３０）と上型アダプタ（６１０）の間には、ラジアルベアリング（６１１）とフラットベアリング（６１２）が設けられており、回転嵌合を実現することを特徴とする、請求項６に記載の縮径率の大きい多可変中空軸のコアレススピニング加工方法。

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