JP2000144211A - 粉末成形用の金型及び圧粉体の成形方法並びに切削用のポジチップ - Google Patents
粉末成形用の金型及び圧粉体の成形方法並びに切削用のポジチップInfo
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Abstract
正確に圧粉成形されること。 【解決手段】粉末成形用の金型1は、ストレ−ト状のガ
イド穴3aを有するダイ3に対して、第1上パンチ8及
び第2上パンチ9を有する上側パンチ4、第1下パンチ
6及び第2下パンチ7を有する下側パンチ5がそれぞれ
作動して、傾斜側面11aをもつ圧粉体11を成形す
る。前記第1上パンチ8は、加圧成形工程を経た後、上
昇することによって開放空間12を形成して、圧粉体1
1にスプリングバックが生じないようにする。第2上パ
ンチ9は、時間差をもって上昇し、その後圧粉体11
は、第2下パンチ7の上昇によって抜き出される。超硬
合金等の原料粉末を適用して得られた穴つき又は穴なし
の圧粉体11は、焼結することによって正確な形状をも
つ切削用のポジチップ15として構成される。
Description
及び圧粉体の成形方法並びに切削用のポジチップに関
し、特に、粉末成形用の金型の構成及び成形方法を改善
することにより、圧粉体に生じていたスプリングバック
などの弊害が除去され、これに伴なって金型形状に倣っ
た正確な形状を有する圧粉体が得られるようにしたもの
である。また、超硬合金、サ−メット又はセラミックの
原料粉末を適用した圧粉体を焼結することにより、形状
起因の初期摩耗が少ない切削用のポジチップが提供でき
るようにしたものである。
切削用のポジチップ20は、図11で示された粉末成形
用金型21を利用して、超硬合金、サ−メット又はセラ
ミックの原料粉末が加圧され、傾斜側面22aを有する
板状体の圧粉体22が成形される。次いで、得られた圧
粉体22は、焼結されることにより、切削用のポジチッ
プ20が製造される。
11で示されるが、ダイ23、上パンチ24及び下パン
チ25から構成され、しかも、前記ダイ23には、傾斜
穴部分23aの上下に大小関係にあるストレ−ト穴部分
23b,23cが形成されるとともに、これらのストレ
−ト穴部分23b,23cに対して、上パンチ24及び
下パンチ25が上下動する。
は、粉末成形用金型21を利用して、図12(a)〜
(d)で示されるように、充填工程(a)、アンダ−フ
ィル工程(b)、加圧成形工程(c)及び抜き出し工程
(d)を経て行なわれる。
法により得られた圧粉体22は、加圧成形後に上パンチ
25を開放したときに、圧粉体22には、スプリングバ
ックが発生して、加圧時の形状から膨張することが知ら
れている。この原因は、ダイ21の内壁に対する垂直方
向の膨張が不可能であるため、内壁面への内圧を残しな
がら上下パンチ24,25の軸方向にのみ膨張するため
である。
き出し工程では、圧粉体22がダイ21のストレート穴
部分23bを擦って、圧粉体22にフラット部分22b
が形成されることも知られている。
サ−メット又はセラミックを適用した場合には、フラッ
ト部分を有する圧粉体22が成形され、これを所定の条
件下で焼結すれば、切削用のポジチップ20が製造され
る。そして、このポジチップ20の傾斜側面20aの上
方部分には、図10(C)で示されるフラット面20b
がそのまま残存し、切削に使用したときには、切削初期
摩耗が生じて、短寿命になるなどの問題点があった。
形用の金型の構成及び成形方法を改善することにより、
前述したフラット面の存在しない正確な形状を有する圧
粉体が得られるようにしたものである。そして、この圧
粉体を焼結することにより得られた切削用のポジチップ
は、前述した切削上の不都合が解消される。
みなされたもので、粉末成形用の金型は、ダイのガイド
穴内では、二重構造を構成する上側パンチ及び下側パン
チがそれぞれ作動し、少なくとも一部分に傾斜側面をも
つ圧粉体が加圧成形されるようにしたものである。
イド穴が穿設されるものに適用され、また前記下側パン
チは、外側にある第1下パンチ及び内側にある第2下パ
ンチからなる二重構造をなすようにしたものである。そ
して、第1下パンチは、その外側面が前記ダイのガイド
穴に適合するとともに、その内部壁面では、第2下パン
チを上下動可能にしたガイド穴部分及び上端の開口端側
にあって、加圧成形される粉末が充填され、しかも少な
くとも一部を下側に向ってつぼまる形状にした傾斜穴部
分がそれぞれ連設されるようになっているものである。
この場合、前記上側パンチの第2上パンチの加圧端面に
は、中央凸部が形成され、これに対する下側パンチの第
2下パンチには、コアロッドを受入れる中心受入れ穴が
穿設されるようにすれば、穴つきの圧粉体が加圧成形さ
れる。また、第2上パンチの加圧端面の外周縁部分に
は、切り屑に対するチップブレ−カが転写される凹凸部
分を形成するようにしてもよい。これは、切削上チップ
ブレ−カが切り屑をカ−ルさせ、折断する機能を有する
からである。
ある第1上パンチ及び内側にある第2上パンチからなる
二重構造をなし、第1上パンチは、その外側面が前記ダ
イのガイド穴に適合し、その内壁面では、第2上パンチ
を上下動可能としたガイド穴部分が形成されているもの
である。この場合、前記第2上パンチは、その加圧端面
が第1下パンチの傾斜穴部分に対して、開口端形状に等
しく形成されている。
した金型を用いて、圧粉体が製造されるようにしたもの
であり、その特徴は、圧粉体の原料粉末の充填工程及び
圧粉体の抜き出し工程間には、充填粉末の移送工程、加
圧成形工程及び第1上パンチの開放工程が適用されてい
るものである。
上パンチ及び第1下パンチが、前記ダイのガイド穴内に
あって、その端面同士が接触した停止状態にあり、この
状態から前記第2上パンチ及び第2下パンチが接近する
工程である。なお、この工程は、第2上パンチ9の加圧
量と第2下パンチ7の加圧量が均一になることを配慮し
たものである。また、加圧成形工程は、前記第2上パン
チ及び第2下パンチをさらに接近させて、傾斜側面をも
つ圧粉体を成形する工程である。さらに、第1上パンチ
の開放工程は、前記第1上パンチが、停止状態にある第
2上パンチ、第1下パンチ及び第2下パンチに対して開
放空間を形成するように上昇し、第2上パンチが、第1
上パンチに対して時間差をもって上昇する工程である。
前述した開放空間は、圧粉体のスプリングバックの発生
を防ぐ配慮及び圧粉体の擦り作用をなくす配慮から採用
されたものである。
述した圧粉体の成形方法により得られる圧粉体の充填粉
末を超硬合金、サ−メット又はセラミックスの原料粉末
とし、これにより得られた圧粉体を焼結することにより
構成したものである。この切削用のポジチップは、穴な
し又は穴つき、チップブレ−カつきのものに適用でき、
また切削様式としては、一般の旋削、ネジ切り、突切り
・溝入れ、フライス削りなどに適用できるものである。
圧粉体の成形方法における一実施例について、図に従い
説明する。
した概念的な断面図であり、この金型1は、図の略中央
に示された充填粉末2に対して、ガイド穴3aを形成し
たダイ、このダイ3のガイド穴3a内で作動する上側パ
ンチ4及び下側パンチ5からなっている。
下パンチ6及び内側にある第2下パンチ7からなる二重
構造をなし、第1下パンチ6は、その外周面6aが前記
ガイド穴3aに適合し、またその内周面には、傾斜穴部
分6b及びストレ−ト穴部分6cが形成されている。こ
の場合、傾斜穴部分6bは、所定の粉末が充填されるも
ので、その形状は、第1下パンチ6の上方の開口端から
下方に向ってつぼまる形状をなし、ストレ−ト穴部分6
cでは、第2下パンチ7が上下動し得るようになってい
る。
ある第1上パンチ8及び内側にある第2上パンチ9から
なる二重構造をなしている。そして、第1上パンチ8
は、その外側面8aが前記ガイド穴3aに適合し、ま
た、ストレ−ト状をなす内周面8bには、前記第2上パ
ンチ9の外側面9aが適合して上下動できるようになっ
ている。
る圧粉体11の成形は、図2(a)〜(e)で示される
ように、上側パンチ4及び下側パンチ5が図示しない駆
動源によって作動することにより、傾斜側面11aをも
つ圧粉体11が原料粉末の充填工程(a)、充填粉末の
移送工程(b)、加圧成形工程(c)、第1上パンチの
開放工程(d)及び抜き出し工程(e)の各工程を経て
製作される。
3のガイド穴3a内にある第1下パンチ6及び第2下パ
ンチ7については、キャビティ10を形成するように位
置し、このキャビティ10内には所定の原料粉末が充填
される。
りキャビティ10内に充填された原料粉末が第1上パン
チ8の空間内上方に移送され、第2上パンチ9の加圧量
と第2下パンチ7の加圧量が均一になるように第2下パ
ンチ7を移動させる。
イド穴3a内にある第1上パンチ8及び第1下パンチ6
の端面同士が接触状態にあって、第2上パンチ9及び第
2下パンチ7が相接近することにより、充填粉末2を加
圧して傾斜側面11aをもつ圧粉体11が成形される。
は、前記第1上パンチ8が停止状態にある第2上パンチ
9、第1下パンチ6及び第2下パンチ7に対して開放空
間12を形成するように上昇し、次いで第2上パンチ9
が第1上パンチ8に対して時間差をもって上昇する。こ
の工程は、第1上パンチ9の開放によって、前記圧粉体
11に対するスプリングバックをなくし、また従来の金
型21のストレ−ト穴部分24bによる側面擦りの弊害
を除去することを目的にしたものである。
(e)では、従来みられた傾斜側面の擦り作用がなくな
り、加圧成形時の形状のままで圧粉体11を第2下パン
チ7によって抜き出せるものである。
9bの外郭形状は、図3(a)(b)でみられるよう
に、第1下パンチ6の開口端形状に等しく形成される。
しかし、製作精度上からは、誤差の問題が生じる。この
ため、本発明者等は、圧粉成形体の製作試験をした結
果、第2上パンチ9及び第1下パンチ6の相互の製作誤
差については、±0.05mm程度の誤差範囲内であれば、本
発明の目的を充分に達成できることを確認した。
加圧端面9bの外郭形状が第1下パンチ6の開口端形状
に等しく形成されるが、第1下パンチ6の開口端には、
欠け防止のためのフラット部分6dが形成されている。
この場合は、第1下パンチ6及び第2上パンチ9の相互
位置の精度管理をすれば、前述したフラット面20bの
存在しない傾斜側面11aをもつ圧粉体11が製作でき
る。
は、図4(a)〜(e)で示される圧粉成形工程のフロ
−チャ−トで判るように、中心取付け穴11bを有する
穴つきの圧粉体11にも適用できる。この場合、図4
(a)〜(e)の工程は、図2(a)〜(e)の工程と
同様である。すなわち、同一部分には、同一符号を付し
て主要部分を説明すれば、前記上側パンチ4の第2上パ
ンチ9の加圧端面9bには、前記中心取付け穴11bに
適合する中央凸部9cが形成され、これに対する下側の
パンチ5の第2下パンチ7には、コアロッド13を受入
れる中心受入れ穴7aが穿設される。なお、コアロッド
13の駆動源としては、エア−モ−タ又は液圧が適用さ
れ、コアロッド13の動きは、第2上パンチ9と同期す
るように構成される。そして、本発明の成形方法で最も
重要な第1上パンチ8の開放工程(d)では、前記第1
上パンチ8が停止状態にある第2上パンチ9、第1下パ
ンチ6及び第2下パンチ7に対して開放空間12を形成
するように上昇し、次いで第2上パンチ9が第1上パン
チ8に対して時間差をもって上昇する。
上パンチ9の他の実施例を示した斜視図であり、前記中
心取付け穴11bに適合する中央凸部9cだけでなく、
加圧端面9bの外周縁部分には、後述するチップブレ−
カ14を転写するための凹凸部分9dが形成されている
ものである。この場合、チップブレ−カ14は、各種の
形状を有するが、切削時の切り屑をカ−ルさせ、適度の
長さで折断する機能を有するものである。
る一実施例について説明する。
(a)〜(e)又は図4(a)〜(e)にみられる工程
及び焼結工程を経て製作され、その形状としては、例え
ば、図6〜図8にみられる穴なし又は穴つきのポジチッ
プ15が対象になる。
(a)〜(c)は、形状のそれぞれ異なる正方形板状の
ポジチップ15を例示したものあり、充填粉末2として
超硬合金、サ−メット又はセラミックスの原料粉末が適
用され、前述した加圧成形工程により得られた圧粉体1
1を焼結することにより製造される。
は、4隅のコ−ナ−に丸み16が形成され、図6(b)
では、4隅のコ−ナ−に直線状のチャンファ−17が形
成されるもので、これらの切削用のポジチップ15は、
焼結後の傾斜側面15aには、図10(c)でみられる
ようなフラット面20bが存在しない。この場合、ポジ
チップ15の具体的な形状は、例えば、正方形板状を呈
する図6(a)によれば、焼結後の形状寸法として、切
れ刃長を12mm、厚さを4.76mm、コ−ナ−半径
を0.8mm、逃げ角(側面傾斜角)を11°としたも
のが採用される。また、充填粉末2は、WC系超硬合金
原料粉末、TiC系サ−メット原料粉末及びSi3N4セ
ラミックス原料粉末がそれぞれ適用され、図2(a)〜
(e)で示されるような成形工程を適用して圧粉体11
が製作される。なお、圧粉体11は、焼結時の収縮率を
考慮した形状寸法で製作されるが、プレスの適用条件
は、下記の表に示す条件範囲内で設定される。
のいずれの場合にも適用でき、また、サイクルタイムが
通常6〜10sの範囲内で設定される。そして、本発明
により得られた圧粉体11には、スプリングバックによ
る膨張及び側面擦りの現象が見られなかった。
ンチ8の開放工程を省略し、第1上パンチ8及び第2パ
ンチ9を同時に上昇させた場合を検討した。この結果、
比較例で得られた圧粉体は、側面擦りの現象は見られな
かったが、スプリングバックによる膨張現象がわずかに
生じていることを確認した。
記圧粉体11は、例えば、以下に示す条件により焼結さ
れ、切削用のポジチップ15が製作される。ここで、圧
粉体Aは、WC系超硬合金原料粉末、圧粉体Bは、Ti
C系サ−メット原料粉末、圧粉体Cは、Si3N4系セラ
ミックス原料粉末を適用したものである。
用のポジチップ15は、いずれも傾斜側面15aには、
図10(c)でみられるようなフラット面20bが存在
せず、そのまま切削に適用できるものであった。
超硬合金には、WC−Co系,WC−TiC−Co系,
WC−TiC−Ta(Nb)C−Co系などがある。ま
た、TiC系サ−メット以外には、TiN系サ−メッ
ト,Si3N4系セラミックス以外には、Al2O3系セラ
ミックス,Al2O3−TiC系セラミックス,ZrO2
系セラミックス,サイアロン(Si−Al−O−N)系
セラミックスなどがあり、いずれも本発明の切削用のポ
ジチップ15に適用できる。
4(a)〜(e)の工程を経た圧粉体11を焼結すれ
ば、図7(a)でみられるような中心取付け穴15bを
有する穴つきのポジチップ15が製作される。また、こ
の工程で、図5(a)(b)にみられる第2上パンチ9
を適用して、圧粉体11を製作し、次いでこれを焼結す
れば、図7(b)(c)のようなチップブレ−カ14を
有する穴つきのポジチップ15が得られる。この場合、
図7(b)では、外郭稜線として直線状の切刃稜18a
が形成され、図7(c)では、外郭稜線として凹曲状の
切刃稜18bが形成されている。
プ15は、前述したものは、その全周全てが傾斜側面1
5aを形成する場合であるが、図8で示されるように部
分的に傾斜側面15aを有する場合にも適用できる。す
なわち、図8の穴つきのネジ切り用のポジチップ15で
は、基本の三角形状で残存する外郭側面が垂直面19に
なっており、ネジ切り用の切刃稜18cの逃げ面として
傾斜側面15aが形成される。
チップ15に適用され、その両端側には、突切り・溝入
れ用の切刃稜18dが形成されるとともに、その上面中
央には、図示しないクランプ駒による押圧を受けるV字
状の切欠き15cが形成されている。なお、図8及び図
9(a)(b)の場合、粉末成形用の金型1としては、
上側パンチ4の第1上パンチ8、第2上パンチ9及び下
側パンチ5の第1パンチ6、第2下パンチ7がそれぞれ
特殊形状になるが、いずれも適用できるものである。
は、旋削、転削などに適用されるもので、図示の形状の
ものに限らず、3角形板、6角形板、円形板等の外郭形
状を有するものに適用できる。
その表面部分に、TiC,TiN,Al2O3などの1又
は2以上の硬質被膜を物理蒸着法、化学蒸着法などで被
覆すれば、より切削性能が向上する。
形用の金型1では、ストレ−ト状のガイド穴3aを有す
るダイ3に対して、二重構造を有する上側パンチ4及び
下側パンチ5を適用し、圧粉体11の成形工程では、第
1上パンチ8の開放工程を付加するようにして、少なく
とも一部に傾斜側面11aを有する圧粉体11が製造さ
れるようにしたものである。したがって、従来の金型2
1による圧粉体20にみられたスプリングバックがなく
なり、また圧粉体20の上側面部分の擦り作用もなくな
って、金型形状に倣った正確な形状を有する傾斜側面1
1a付きの圧粉体11が製作できるという利点を有す
る。また、充填粉末2として超硬合金、サ−メット、セ
ラミックスの原料粉末を適用して、前述した金型1及び
成形方法により圧粉体11を成形し、次いで得られた圧
粉体11を焼結するようにすれば、金型形状に倣った正
確な切削用のポジチップ15を製作できる。したがっ
て、この切削用のポジチップ15の切削では、従来残存
したフラット面20bに起因した初期摩耗がなくなり、
有効な切削が期待できるという利点を有する。
示す概念的な要部の説明図。
圧粉成形工程を示すフロ−チャ−トであり、(a)は原
料粉末の充填工程、(b)は充填粉末の移送工程、
(c)は加圧成形工程、(d)は第1上パンチの開放工
程、(e)は抜き出し工程をそれぞれ示す説明図。
程の説明図で、(a)は第2上パンチの加圧端面の外郭
形状を第1下パンチの開口端形状に等しく形成した場合
における概念図、(b)は同じ構成で、第1下パンチに
フラット面を形成している場合の概念図。
る圧粉成形工程を示すフロ−チャ−トであり、(a)は
原料粉末の充填工程、(b)は充填粉末の移送工程、
(c)は加圧成形工程、(d)は第1上パンチの開放工
程、(e)は抜き出し工程をそれぞれ示す説明図。
(a)(b)はいずれも要部の斜視図。
説明図で、(a)(b)はいずれも斜視図。
す説明図で、(a)〜(c)はいずれも斜視図。
す正面図。
例を示す説明図で、(a)は正面図、(b)は側面図。
で、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は(a)
のA部分を拡大して示す一部正面図。
的な要部の説明図。
工程を示すフロ−チャ−トであり、(a)は粉末の充填
工程、(b)はアンダ−フィル工程、(c)は加圧成形
工程、(d)は抜き出し工程をそれぞれ示す説明図。
Claims (7)
- 【請求項1】 ダイ3に穿設されたストレ−ト状のガイ
ド穴3a内では、上側パンチ4及び下側パンチ5がそれ
ぞれ作動して、側面の一部又は全部に傾斜側面11aを
もつ圧粉体11が加圧成形されるようにした粉末成形用
の金型であって、 前記下側パンチ5は、外側にある第1下パンチ6及び内
側にある第2下パンチ7からなる二重構造をなし、第1
下パンチ6は、その外側面6aが前記ダイ3のガイド穴
3aに適合するとともに、その内部壁面では、第2下パ
ンチ7を上下動可能にしたストレ−ト穴部分6c及び上
端の開口端側にあって、加圧成形される粉体が充填さ
れ、しかも少なくとも一部を下側に向ってつぼまる形状
にした傾斜穴部分6bがそれぞれ連設されるようになっ
ており、 前記上側パンチ4は、同じく外側にある第1上パンチ8
及び内側にある第2上パンチ9からなる二重構造をな
し、第1上パンチ8は、その外側面8aが前記ダイ3の
ガイド穴3aに適合し、その内壁面では、第2上パンチ
9を上下動可能としたガイド穴部分8bが形成されてい
ることを特徴とする粉末成形用の金型。 - 【請求項2】 前記第2上パンチ9の加圧端面9bの外
郭形状は、第1下パンチ6の傾斜穴部分6bの開口端形
状に等しく形成されている請求項1記載の粉末成形用の
金型。 - 【請求項3】 前記上側パンチ4の第2上パンチ9の加
圧端面には、中央凸部9cが形成され、これに対する下
側パンチ5の第2下パンチ7には、コアロッド13を受
入れる中心受入れ穴7aが穿設されることにより、穴つ
きの圧粉体11が加圧成形されるようにした請求項1又
は請求項2記載の粉末成形用の金型。 - 【請求項4】 前記第2上パンチ9の加圧端面9bの外
周縁部分には、切り屑に対するチップブレ−カ14を転
写する凹凸部分9dが形成されている請求項1〜請求項
3のうちいずれか1項記載の粉末成形用の金型。 - 【請求項5】 前記粉末成形用の金型を用いて圧粉体を
成形するにあたり、圧粉体の原料粉末の充填工程及び圧
粉体の抜き出し工程間には、以下の各工程が適用される
ようにしたことを特徴とする圧粉体の成形方法。 (1)第1上パンチ8及び第1下パンチ6は、前記ダイ3
のガイド穴3a内にあって、しかも、その端面同士が接
触した停止状態にあり、前記第2上パンチ9及び第2下
パンチ7が接近する充填粉末2の移送工程。 (2)充填粉末2の移送工程に続いて、第2上パンチ9及
び第2下パンチ7がさらに接近して、傾斜側面11aを
もつ圧粉体11が成形される加圧成形工程。 (3)前記第1上パンチ8は、停止状態にある第2上パン
チ9、第1下パンチ6及び第2下パンチ7に対して上昇
することにより開放空間12が形成され、次いで、第2
上パンチ9が前記第1上パンチ8に対して時間差をもっ
て上昇するようにした第1上パンチの開放工程。 - 【請求項6】 前記圧粉体の成形方法では、充填粉末2
として、超硬合金、サ−メット又はセラミックスの原料
粉末が適用され、これにより得られた穴なし又は穴つき
の圧粉体11が焼結されることにより構成された切削用
のポジチップ。 - 【請求項7】 前記圧粉体11には、前記第2上パンチ
9の加圧端面9bに形成された凹凸部分9dによりチッ
プブレ−カ14が転写成形されている請求項6記載の切
削用のポジチップ。
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JP31551498A JP4162311B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 粉末成形用の金型及び圧粉体の成形方法並びに切削用のポジチップの製造方法 |
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