円筒部分のリップを丸めたり広げたりするにはいくつかの方法があります。たとえば、これはプレスまたはオービタル成形機を使用して行うことができます。ただし、これらのプロセス (特に最初のプロセス) の問題は、多大な力を必要とすることです。
これは、薄肉の部品や延性の低い材料で作られた部品には理想的ではありません。これらのアプリケーションでは、プロファイリングという 3 番目の方法が登場します。
オービタル成形やラジアル成形と同様に、圧延は金属の冷間成形の非衝撃プロセスです。ただし、このプロセスではポストヘッドやリベットを形成するのではなく、中空の円筒形の部品のエッジやリムにカールやエッジを作成します。これは、あるコンポーネント (ベアリングやキャップなど) を別のコンポーネントの内側に固定するため、または単に金属チューブの端を処理して安全性を高めたり、外観を改善したり、チューブの挿入を容易にしたりするために行うことができます。金属管の真ん中に差し込みます。他の部分。
オービタルおよびラジアル成形では、回転スピンドルに取り付けられたハンマー ヘッドを使用してヘッドが成形され、同時にワークピースに下向きの力がかかります。プロファイリング時には、ノズルの代わりに複数のローラーが使用されます。ヘッドは 300 ～ 600 rpm で回転し、ローラーが通過するたびに材料を優しく押して滑らかにし、継ぎ目のない耐久性のある形状にします。比較すると、トラック形成操作は通常 1200 rpm で実行されます。
「オービタル モードとラジアル モードはソリッド リベットに非常に適しています。管状コンポーネントには適しています」と BalTec Corp の製品アプリケーション エンジニア、Tim Lauritzen 氏は述べています。
ローラーは正確な接触線に沿ってワークピースを横切り、材料を徐々に希望の形状に成形します。このプロセスには約 1 ～ 6 秒かかります。
「（成形時間は）材料、どのくらい移動する必要があるか、材料がどのような形状を形成する必要があるかによって異なります」と、Orbitform Group の営業担当副社長、Brian Wright 氏は述べています。 「パイプの壁の厚さと引張強度を考慮する必要があります。」
ロールは上から下、下から上、または横方向に成形できます。唯一の要件は、ツールに十分なスペースを提供することです。
このプロセスでは、真鍮、銅、鋳造アルミニウム、軟鋼、高炭素鋼、ステンレス鋼などのさまざまな材料を製造できます。
「鋳造アルミニウムは、成形中に摩耗が発生する可能性があるため、ロール成形に適した材料です」と Lauritzen 氏は言います。 「場合によっては、摩耗を最小限に抑えるために部品に注油する必要があります。実際、私たちはローラーが材料を成形するときに潤滑するシステムを開発しました。」
ロール成形を使用して、厚さ 0.03 ～ 0.12 インチの壁を形成できます。チューブの直径は 0.5 インチから 18 インチまで変化します。 「ほとんどのアプリケーションの直径は 1 ～ 6 インチです」とライト氏は言います。
トルク成分が追加されるため、ロール成形ではカールやエッジを形成するために必要な下向きの力がクリンパよりも 20% 少なくなります。したがって、このプロセスは、鋳造アルミニウムなどの壊れやすい材料やセンサーなどの敏感なコンポーネントに適しています。
「プレスを使用してチューブ アセンブリを成形する場合は、ロール成形を使用する場合の約 5 倍の力が必要になります」とライト氏は言います。 「力が大きくなるとパイプの膨張や曲がりのリスクが大幅に高まるため、ツールはより複雑で高価なものになっています。
ローラーヘッドには、静的ローラーヘッドと多関節ヘッドの 2 種類があります。静的ヘッダーが最も一般的です。プリセット位置に垂直方向のスクロール ホイールがあります。成形力はワークに対して垂直にかかります。
対照的に、ピボット ヘッドには、ボール盤のチャック ジョーのように同期して動くピンに取り付けられた水平方向のローラーが付いています。フィンガーはローラーを成形ワークピース内に半径方向に移動させながら、同時にアセンブリにクランプ荷重を加えます。このタイプのヘッドは、アセンブリの一部が中心穴の上に突き出る場合に便利です。
「このタイプは外側から内側に力を加えます」とライト氏は説明します。 「内側に圧着したり、O リングの溝やアンダーカットなどを作成したりできます。ドライブ ヘッドはツールを Z 軸に沿って上下に移動させるだけです。」
ピボットローラー成形プロセスは、ベアリング取り付け用のパイプを準備するために一般的に使用されます。 「このプロセスは、部品の外側に溝を作成し、部品の内側に対応する隆起部を作成するために使用されます。これは、ベアリングのしっかりした止め具として機能します」とライト氏は説明します。 「その後、ベアリングを挿入したら、チューブの端を整形してベアリングを固定します。以前は、メーカーは剛性のストッパーとしてチューブにショルダーを切り込む必要がありました。」
垂直方向に調整可能な内部ローラーの追加セットを装備すると、スイベル ジョイントでワークピースの外径と内径の両方を形成できます。
静止型でも関節型でも、各ローラーとローラー ヘッド アセンブリは特定の用途に合わせてカスタム製造されています。ただし、ローラーヘッドは簡単に交換できます。実際、同じ基本機械でレールの成形と圧延を実行できます。また、軌道成形や放射状成形と同様に、ロール成形もスタンドアロンの半自動プロセスとして実行することも、完全自動組立システムに統合することもできます。
ラウリッツェン氏によると、ローラーは硬化工具鋼で作られており、通常は直径が1～1.5インチであるという。ヘッド上のローラーの数は、パーツの厚さと材質、加えられる力の量によって異なります。最も一般的に使用されるのは 3 ローラーです。小さな部品にはローラーが 2 つだけ必要な場合がありますが、非常に大きな部品には 6 つのローラーが必要な場合があります。
「部品のサイズや直径、材料をどれだけ移動させたいかなど、用途によって異なります」とライト氏は言う。
「アプリケーションの 95% は空気圧です」とライト氏は言います。 「高精度の作業やクリーンルームでの作業が必要な場合は、電気システムが必要です。」
場合によっては、成形前にコンポーネントに予荷重を加えるために圧力パッドがシステムに組み込まれる場合があります。場合によっては、品質チェックとして組み立て前にコンポーネントのスタック高さを測定するために、線形可変差動トランスをクランプ パッドに組み込むことができます。
このプロセスにおける重要な変数は、軸方向の力、半径方向の力 (関節ローラー成形の場合)、トルク、回転速度、時間、および変位です。これらの設定は、パーツのサイズ、材質、接着強度の要件によって異なります。プレス、オービタルおよびラジアル成形操作と同様に、成形システムに力と変位を時間の経過とともに測定するよう装備することができます。
機器サプライヤーは、最適なパラメータに関するガイダンスや、部品のプリフォーム形状の設計に関するガイダンスを提供できます。目標は、材料が最も抵抗の少ない経路をたどることです。材料の移動は、接続を確保するために必要な距離を超えてはなりません。
自動車産業では、この方法はソレノイドバルブ、センサーハウジング、カムフォロア、ボールジョイント、ショックアブソーバー、フィルター、オイルポンプ、ウォーターポンプ、真空ポンプ、油圧バルブ、タイロッド、エアバッグアセンブリ、ステアリングコラムなどの組み立てに使用されます。帯電防止ショックアブソーバー ブレーキマニホールドをブロックします。
「私たちは最近、高品質のナットを組み立てるために、ネジ付きインサートの上にクロム キャップを形成するアプリケーションに取り組みました」と Lauritzen 氏は言います。
自動車サプライヤーは、ロールフォーミングを使用して、鋳造アルミニウム製ウォーターポンプハウジング内にベアリングを固定しています。同社はベアリングを固定するために止め輪を使用しています。ローリングにより接合部が強化され、リングのコストが節約されるだけでなく、リングに溝を掘る時間と費用も節約されます。
医療機器業界では、プロファイリングは人工関節やカテーテルの先端を作成するために使用されます。電気業界では、プロファイリングはメーター、ソケット、コンデンサー、バッテリーの組み立てに使用されます。航空宇宙組立業者は、ロールフォーミングを使用してベアリングとポペットバルブを製造しています。この技術は、キャンプ用ストーブのブラケット、テーブルソー ブレーカー、パイプ継手の製造にも使用されています。
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投稿時間: 2023 年 9 月 9 日