強度を20%向上させる、そんなリング加工技術って知ってますか

 

冷間仕上転造加工の3つメリット

  1. 品質の向上
  2. 材料歩留の向上
  3. 加工面がきれい

 

 ◎詳細は株式会社 日本シーアールのホームページをご覧下さい。 

 

 

 

 

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メルマガ最新号

2014年

6月

12日

日本シーアール・メールマガジンNo.3

  

 【展示会出展のお知らせ】

 

『機械要素技術展』に出展いたします。

 

出展内容:ピローベアリングの外輪、等速ジョイントの部品

     (ケージ)、薄肉リング、他      

  

当社小間番号→東5ホール東45-12

  

http://www.mtech-tokyo.jp/

 

  

【シリーズ企画/鉄を練る】(第2回)

 

好評を博しております三浦先生のシリーズ企画です。

 『鉄を練る』と題して前回のプロローグに引き続いて 2回 金属はなぜ冷たい」という題でお話をして頂く事にしました。

 

三浦實先生のプロフィール

1946年東京生まれ

 1969年早稲田大学理工学部卒業

 住友金属工業株式会社で溶接冶金の観点から材料開発の研究、電子部品開発、実装技術開発に従事

 現在:大阪科学技術センター・ATAC運営委員

 

http://www.n-cr.net/2014/06/12/鉄を錬る-第2回-金属はなぜ冷たい/

  

【薄肉加工への想い】(第2回)

 

肉厚の製品のリング冷間転造加工でさえ駆動治具である成形ロールの転造諸条件(回転数・圧・スピードなど)の最適値を導き出す事が絶対条件となり、今まで培ってきたノウハウの実績だけでは条件出しは困難で、素材の材質・形状・転造率(素材をどの位の割合で延ばすか)などにより11つクリアしていく事が重要となります。

 

一方、薄肉リングのリング冷間転造加工は肉厚素材と同じような圧・スピード・回転数では全くと言っていい程スムーズな延びが得られませんでした。

 

これから長い苦悩が始まりました。

  

【当社加工の事例】(第2回)

  

今回は等速ジョイントの部品であるケージの加工についての事例のご紹介です。

 

 

 

エンジンの動力は、最終的にドライプシャフトによって車輪に伝えられます。

このシャフトも上下動する車輪へ動力を伝えるためジョイントの作動角度が大きく、特殊なジョイントが必要になります。FF車では、さらに前輸舵角が加わるので作動角がさらに大きくなります。

 以前のFF車の小回り性能が良くなかったのは、このドライブシャフトジョイントの作動角に限界があったためですが、現在ではかなり角度が大きくてもこれに対応できるジョイントが開発されています。

ユニバーサル式など普通のジョイント機構では、作動角によって伝達する回転速度やトルクが変化し、しかもジョイントの作動角が大きくなるほどその度合いも大きくなります。回転速度やトルクが変化すると、振動や騒音が発生する原因になるので、ドライプシャフトには等速ジョイント(またはCVジョイント)と呼ばれる特殊なジョイントが使われています。

 

 

 弊社はこの等速ジョイントの部品の1つであるケージを「リング冷転造加工」により旋削加工より40%の材料歩留向上を可能にしました。 

 

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「旋削加工」での問題を『冷間仕上転造加工』で解決します。

いままでの加工での問題をCR加工で解決することができます。

当社が自信をもって推奨する画期的な加工方法、「仕上CR加工」とは、「仕上コールドローリング」=「冷間仕上転造加工」といい、素材に熱を加えず冷たいまま(常温)で、ブランク(転造前の素材)を回転させながら圧延していくリング加工技術です。 従来の工法と異なり、「旋削加工」を一切行いませんから、切り粉が出ません。よって、材料を無駄なく使うことができる省資源・省エネルギーの加工方法です!

「冷間転造」とは?

加工法法(図解)
加工法法(図解)

「冷間転造」は、「冷間ローリング」とも、「コールドローリング(Cold Rolling)」とも、また、「コールドローリング」の頭文字をとって、「CR」とも呼ばれています。 

読んで字の如く、熱を加えず冷たいまま(常温)で素材(ブランク)を回転させながら圧延していくリング加工技術です。

ブランク(加工前の素材)は、内外径がワーク(加工後の完成品)より小さく同重量で、基本的に内外径ストレートなリング形状のものです。つまり、ブランクはワークより肉厚なのです。また、なぜストレートかというとリング加工の場合ブランクは内外径ストレート形状のものが一番簡単で安価で作れるからです。
そしてそのブランクを加工したい形状に設計された2つの治具(内径用と外径用)にはさんで回転させながら圧延(転造)し、ワークを形成して付加価値を付ける加工方法が「冷間転造」です。


「冷間転造」はさらに、「冷間 粗 アラ 転造」(「黒皮シーアール」ともいう)と、「冷間仕上転造」(「仕上シーアール」ともいう)とに大きく分かれます。

「冷間転造」という工法自体は以前から存在しますが、「冷間 粗 アラ 転造」が殆どを占め、冷間転造した後、さらに旋削工程を数工程施さねばならないという加工方法です。

もちろんこの「冷間 粗 アラ 転造」でも初めから旋削のみで加工するよりは材料歩留まりは向上します。 

しかし当社の得意とする「冷間仕上転造」は、後に旋削加工を施さない工法でさらなる材料歩留まりの向上が可能です。

次工程でサイジングという工法を用いワークを絞り最終的に求められる寸法・真円度を決定して加工終了です。旋削加工をしていませんので、加工前の素材と、完成品は同重量となります。

CR加工で問題解決事例

問題1.材料歩留でお困りの方

大幅な材料歩留向上(20~30%)が期待

 

材料歩留でお困りの方おられませんか?

 

冷間仕上転造加工は無駄な切り粉を出さない加工方法のため、従来の旋削加工に比べると大幅な材料歩留向上(約20%~40%)が期待できます。

問題2.薄肉リング加工でお困りの方

「ひずみ」の残らない加工法

従来の旋削加工で薄肉リングを作製する場合、素材をつかむチャッキングを強くすると、できあがった際にひずみの残った製品となります。また、ひずみを恐れてチャッキングを弱くすれば、旋削加工時に素材がチャックからはずれてしまいます。
冷間仕上転造加工はただ延ばすだけでOK。もちろん真円度も0.05mm以下です。

問題3.難切削材加工でお困りの方

ラッピングしたような表面仕上がり

冷間仕上転造加工は削らない加工方式のため、加工後にバイト目が残らず、ラッピングしたような表面仕上がりが求められます。

問題4.焼結合金の強度、アンダーカットでお困りの方

密度を7.0g/cm3から7.5g/cm3に向上することに成功

今回、密度を7.0から7.5に向上することに成功! 

もちろん、冷間仕上転造加工なので内外径の形状付け(アンダーカット)も同時に可能です。
焼結合金はポーラス(空気)を含んでいるため強度が通常の溶製材料に比べ劣るという問題がありました。 
それを冷間仕上転造加工により解決いたしました。

問題5.内外径精度バラツキでお困りの方

安定した製品を大量生産

冷間仕上転造加工は治具さえ高精度に作製すればそれに沿った非常に形状のそろった安定した製品を大量生産可能です。

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