JP6308918B2 - 伸線用のダイスケース - Google Patents

Description

本発明は、伸線用のダイスケースに関するものであって、詳しくは外周面にテーパが付されたニブを交換可能な状態で保持できるようにしたものに関する。

伸線加工に用いるダイスは、ダイス孔内面の耐摩耗性を高めてその状態を維持させる目的で、定期的にチタン等によるコーティングを施す場合がある。コーティングはＣＶＤ（化学蒸着法）等により実施することから、ダイス孔の内面のみをコーティングするといったことはできず、ＣＶＤ処理室へ装填する部品全体を被覆するようにしてコーティングすることになる。

そこで、このコーティングに要するコストが高コストになるのを防ぐために、コーティング処理の対象とするパーツを可及的に小さくするのが好ましいと考えられ、従来は、ダイス孔を備える部分を別パーツ化（以下、この別パーツ化したものを「ニブ」と言う）して、このニブをダイスケースの中央部へ嵌め込んだり取り出したりできる（交換可能にする）構造が種々提案されている。

なお、ニブを交換可能な構造にすることで、ダイス孔の孔形（タイプ）違いやサイズ違いなどにも、低コストでの対応ができる（ダイスケースは共用できるのでニブのみを多種準備すればよい）という利点があった。
ニブを交換可能にする構造として、例えば特許文献１には、ダイス孔入側の外径に比べて出側の外径が径小とされて成るテーパ付きニブを、このニブに設けられたテーパと合致する同方向テーパ嵌合孔で保持するようにしたダイスケースが開示されている。

すなわち、ニブの外面及びダイスケースのテーパ嵌合孔に設けられた各テーパは、伸線中はニブに求心作用を生じさせつつ安定保持することを目指すと共に、ダイスケースからのニブの脱出時には伸線方向とは逆方向へニブを押し出し易くするための「脱型テーパ」的な作用を目指したものと言える。
また、特許文献２には伸線以外の技術（引き抜きに関する技術）ではあるが、中空の円錐台形に形成されたコレットを内蔵するダイスケースが開示されている。コレットは、中空内部がニブ（特許文献２では「チップ」と記載）を嵌め入れるためのストレート嵌合孔として形成され、奥側には当て止め用の内鍔が形成されている。またコレットの外形は、ニブに備えられたダイス孔の入口側の外径に比して出口側の外径が径小となるテーパが付されたもので、周方向に複数本のスリ割りが当分配置で形成されている。これに対してダイスケースには、コレットに設けられたテーパと合致する同方向テーパ嵌合孔が形成されている。なお、言うまでもなく、ニブは外径が一定の円筒形に形成されている。

このようなコレットを備えるダイスケースでは、コレットの外面及びダイスケースのテーパ嵌合孔に設けられた各テーパは、伸線中はコレット内のニブを強く圧縮保持させつつ安定保持することを目指すと共に、ダイスケースからのニブの脱出時には伸線方向とは逆方向へコレットを押し出し易くする（ニブの圧縮保持を解除する）ための「脱型テーパ」的な作用を目指したものと言える。

米国特許第５４０２６６４号公報 特開平９−５７３３１号公報

特許文献１に開示されたダイスケースは、ニブが超硬合金製であることに伴う脆性を補う意味で、強靭且つ高強度の例えば鉄やステンレス等により形成し、ニブの全周を強固に取り囲む構成を採用している。しかし、このようなダイスケースとニブとの材質特性の違いは、両者間の線膨張率の違い（ニブ＜ダイスケース）をも生じさせており、伸線中の加工熱を受けてダイスケースがニブよりも径方向外方へより大きく熱膨張するという事態をもたらしていた。

その結果、ダイスケースのテーパ嵌合孔が拡径し、このテーパ嵌合孔内でニブの外周側が緩んでギャップが発生するので、ニブが伸線中の線材に引っ張られるようにして伸線方向の出側（径小側）へ位置ズレするということがあった。このようなニブの位置ズレは、ニブがテーパ嵌合孔内（テーパによって徐々に縮径している孔内）で外周を強く締め付けられる事態を招来するので、その締め圧によってニブ自体に設けられたダイス孔も縮径する事態へと派生する。従って、伸線される線材の太さが不安定化するという問題に至る。

言うまでもなく、このような線材太さの不安定化問題が伸線工程の仕上げ段階で起こることは不都合であるため、ニブの交換を可能にした従来のダイスは、仕上げ用のダイスとしては使用できないという問題に繋がるものであった。
のみならず、ダイスケースのテーパ嵌合孔は、そのテーパに期待される脱型的作用が却って仇となり、前記のようなニブの位置ズレ問題を、寧ろ誘発させてしまう原因を作っていた。このようにニブが位置ズレすると、伸線終了後の冷却と共に起こるダイスケースの熱収縮で、ニブがテーパ嵌合孔内で外周を益々強く締め付けられる事態に陥ってしまう。そのため、油圧プレスのような専用の脱出装置を用いない限り、ダイスケースからニブを取り出すことができないので、設備コストの高コスト化や作業能率の低下などの問題に繋がっていた。

一方、特許文献２に開示されたコレットを備えるダイスケースの場合も、コレットやダイスケースが鉄やステンレス等、ニブとは異なる素材で形成されている点は特許文献１開示のダイスケースと同じであり、伸線後のニブがコレットの奥底に移動してしまって脱出が困難になったりする問題は、特許文献１の場合と同様に発生するものであった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、伸線中におけるニブの伸線方向出側への位置ズレを防止して伸線後の線材太さが安定するようにし、もってダイスとしての配置的な適用範囲を拡大させて仕上げ用にも使用できるものとし、そのうえでニブの交換が容易且つ確実に行えるようにした伸線用ダイス構成用のダイスケースを提供することを目的とする。

また本発明は、耐磨耗コーティングの実施やニブの使用に関する種々様々な場面での低コスト化等が図れるようにした伸線用ダイス構成用のダイスケースを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明は、ダイス孔入側の外径に比べて出側の外径が径小とされて成るテーパ付き伸線用ニブを当該ニブに設けられたテーパと合致する同方向テーパ嵌合孔で保持することで伸線用のダイスを構成するダイスケースにおいて、当該ダイスケースは、前記ニブを嵌合保持する筒形のニブホルダーとこのニブホルダーを全周で包囲するハウジング部とを有しており、前記ニブホルダーに対して前記テーパ嵌合孔が形成され、前記ニブホルダー及び前記ニブは、いずれも超硬合金により形成されていることを特徴とする。

また本発明は、ダイス孔入側の外径に比べて出側の外径が径小とされて成るテーパ付き伸線用ニブを当該ニブに設けられたテーパと合致する同方向テーパ嵌合孔で保持することで伸線用のダイスを構成するダイスケースにおいて、前記テーパ嵌合孔はダイスケース自体に形成されており、前記ダイスケース及び前記ニブは、いずれも超硬合金により形成されていることを特徴とするものであってもよい。

前記テーパ嵌合孔よりも入側には、前記ニブへ導入される線材に潤滑剤を被着誘導するための前段ニブ用の保持室を形成可能となっているものとしてもよい。

本発明に係る伸線用ダイス構成用のダイスケースでは、伸線中におけるニブの伸線方向出側への位置ズレが防止されることで伸線後の線材太さが安定するようになり、もってダイスとしての配置的な適用範囲は拡大して仕上げ用にも使用できるものとなり、そのうえでニブの交換が容易且つ確実に行えるようになっている。また、耐磨耗コーティングの実施やニブの使用に関する種々様々な場面での低コスト化等が図れるものである。

本発明に係る伸線用のダイスケースにおける第１実施形態を示した側断面図である。 本発明に係る伸線用のダイスケースにおける第１実施形態を分解して示した側断面図である。 本発明に係る伸線用のダイスケースにおける第２実施形態を示した側断面図である。 本発明に係る伸線用のダイスケースにおける第２実施形態を分解して示した側断面図である。 本発明に係る伸線用のダイスケースにおける第３実施形態を示した側断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明に係る伸線用のダイスケース１における第１実施形態を示している。これら図１及び図２から明らかなように、このダイスケース１は、その中央部にニブ２を嵌め込んで保持できるようにしたものである。言い換えれば、ニブ２と、このニブ２を嵌合保持するダイスケース１と、ダイスケース１に対するニブ２の抜け止めをするための適宜手段（ニブ押さえ３等）とによって、伸線用のダイス４が構成される。

ニブ２はその中心部に対して導入部５、ベアリング部６、逃がし部７を連ねて貫通するダイス孔８が設けられていることで筒状を呈したものとなっており、その外周面には、ダイス孔８の入側（図２の上側）となる外径ｄ１に比べて出側（図２の下側）の外径ｄ２が径小となる方向で傾斜するテーパ［ｄ１＞ｄ２］が付されている。
このようなニブ２は、超硬合金（例えばＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｎｉ系など）により形成されている。

これに対し、ダイスケース１には、ニブ２に設けられたテーパと合致するように同方向に傾斜するテーパ嵌合孔１２が形成されている。このテーパ嵌合孔１２を形成している筒形のコア部分は、本第１実施形態では別体化されたニブホルダー１３として形成されたものとしてある。
すなわち、ダイスケース１は、ニブホルダー１３と、このニブホルダー１３を全周で包囲するように設けられたハウジング部１４とを有して構成されている。ハウジング部１４は、例えば鉄やステンレス等の強靭且つ高強度の素材により形成されている。

ニブホルダー１３は外径が一定の円筒形に形成されており、ハウジング部１４に対しては焼き嵌め等により一体的に結合されている。従ってこのニブホルダー１３は、ハウジング部１４に対して、頻繁となるような脱着は考慮されていない。とはいえ、取り出しが全くできないわけではなく、必要に応じた脱着は可能である。
このニブホルダー１３（テーパ嵌合孔１２を形成している筒形のコア部分）は、ニブ２の形成素材と線膨張率が同等の形成素材により形成されている。例えば、前記のようにニブ２が超硬合金により形成されている場合であると、ニブホルダー１３は、ニブ２と同じ超硬合金で形成されたものとする。

なお、ニブ２とニブホルダー１３とが共に（同じ）超硬合金であるとしても、系統までも完全一致させる必要はなく、あくまでも線膨張率の関係性において形成素材の選択を行えばよいものである。例えば、ニブ２をＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金製とし、ニブホルダー１３をＷＣ−Ｎｉ系の超硬合金製とすることなどは適宜選択できる。
また、ここにおいて線膨張率の「同等」とは、数値的な完全一致を言うものではなく、熱膨張量に顕著な差が生じない範囲で、数値的な範囲を有したものとおく。

このようにニブ２の形成素材とダイスケース１に備えられるニブホルダー１３の形成素材とが線膨張率において同等の関係とされているため、ニブ２とニブホルダー１３とが伸線中に加工熱を受けて高温になるときには、これら両者が同じような熱膨張を起こすことになる。しかし両者間に膨張量の差は生じないために、テーパ嵌合孔１２内のニブ２がその外周から強く締め付けられるといったことは起こらない。

また、伸線される線材によりニブ２が伸線方向（図１の下方）に引っ張られるような外力を受けても、ニブ２はその外周をテーパ嵌合孔１２の内周面で無理なくしっかりとホールドされた状態を維持しているものであり、径方向や伸線方向に位置ズレすることはない。すなわち、ニブ２は、テーパ嵌合孔１２内に対して当初の（常温時の）組立位置に固定されたものとなる。

このようなことから、ニブ２の外面及びダイスケース１のテーパ嵌合孔１２に設けられた各テーパは、ニブ２に対して、伸線中の線材と同心となるように求心作用を生じさせつつ安定保持する作用を確実に奏するものとなる。従って、伸線中のニブ２が位置ズレすることを原因として、伸線後の線材太さが不安定化したり、ニブ２が異常磨耗や欠損を起こしたりするということを防止できるものである。

一方で、ニブ２及びニブホルダー１３が伸線後において冷却する場合も、これらニブ２とニブホルダー１３とが同じような熱収縮を起こすことになる。そのため、ここでも両者間に収縮量の差は生じない。従って、ニブ２は、テーパ嵌合孔１２内に対して当初の（常温時の）組立位置に固定されたまま冷却することになる。
これらの結果として、冷却後においては、ダイスケース１からニブ２を脱出させるに際して、伸線方向とは逆方向（図１の上方向）へニブ２を軽く押し出すだけ（プラスチックハンマーなどで軽く殴打するだけ）で、いとも簡単にニブ２の取り出しができるという、本来の「脱型テーパ」的な作用が奏し得られるものとなる。

ところで、本第１実施形態のダイスケース１において、ニブ押さえ３はリング状に形成されて、その外周面に雄ねじ１５が形成されている。この雄ねじ１５を、ハウジング部１４に形成された大口孔１６の内周雌ねじ１７に螺合させることで、ハウジング部１４に対するニブ押さえ３の着脱や固定が行えるものとなっている。ニブ押さえ３の螺合回転は、このニブ押さえ３の上面に設けた複数個の工具係合孔１８へ回転工具（図示略）を差し込んで行う。そして、このニブ押さえ３の着脱によってダイスケース１に対するニブ２の着脱が行えるものとしてある。

なお、ニブホルダー１３（テーパ嵌合孔１２を形成している筒形のコア部分）は、ニブ２の形成素材よりも線膨張率が小さい形成素材により形成することもできる。例えば、前記のようにニブ２が超硬合金により形成されている場合であると、ニブホルダー１３は、ダイヤモンドやセラミック等により形成するものとしてもよい。
また、ダイスケース１は、ニブホルダー１３を別体で形成させる場合に限定されるものでもなく、例えば、ダイスケース１自体にテーパ嵌合孔１２を形成させる場合であれば、このダイスケース１の全体を、ニブ２の形成素材と線膨張率が同等又は小さい形成素材により形成するものとしてもよい。なお、この場合には、ダイスケース１の外側に、例えば鉄やステンレス等でリング状乃至筒状に形成したカバー部材を嵌めて補強するのがよい。

図３及び図４は、本発明に係る伸線用のダイスケース１における第２実施形態を示している。これら図３及び図４から明らかなように、本第２実施形態のダイスケース１が第１実施形態と最も異なるところは、ニブ２よりも伸線方向（図３の上から下へ向けた方向）において入側となる配置（図３ではニブ２の上側）で、前段ニブ２０をも嵌合保持させている点にある。

この前段ニブ２０は、ニブ２に設けられたダイス孔８の入側（導入部５の上流位置）に潤滑剤の溜まるスペースを形成させるためのものである。すなわち、線材に引き込まれるようにしてニブ２のダイス孔８内へ向かう潤滑剤を前記したスペース（前段ニブ２０とニブ２との隣接間）で漸次的に堰き止めて高温高圧化させることにより、当初パウダー状であった潤滑剤をゲル状乃至液状にしてダイス孔８へ向かう線材に確実に被着させるようにする。なお、線材は前段ニブ２０中を非接触のまま通過するので、ニブ２の場合とは異なり、この前段ニブ２０が伸線時の加工熱を原因として何等かの障害を受けるということはない。

この前段ニブ２０を嵌合保持させるために、ダイスケース１には、テーパ嵌合孔１２よりも入側に前段ニブ２０用の保持室２３を形成させてある。また、ニブ押さえ３には、ダイスケース１の保持室２３へ嵌るボス部２４を形成し、このボス部２４内に前段ニブ２０の嵌合部２５を形成させている。
このような第２実施形態のダイスケース１を用いてダイス４を構成させると、ニブ２へ導入される線材は、前段ニブ２０の作用を受けて確実に潤滑剤を被着された状態とされていることから、ニブ２による伸線加工での伸線量が増長し、高効率の伸線が可能となる。

なお、本第２実施形態のダイスケース１では、ニブ２に対応する外周部に冷却用の放熱フィン２６を設けてあり、放熱効果を高めてある。その他、ニブ押さえ３等においては、ボス部２４の外周面に雄ねじ１５を形成し、この雄ねじ１５を、保持室２３の内周面に形成した雌ねじ１７に螺合させるようにするなど、多少の形状的な差違はあるが、概略的構成は第１実施形態と略同様である。また、本第２実施形態において、ニブ２に関する嵌合保持状態や脱着の容易さなどの作用効果についても、第１実施形態と略同様である。そのため、第１実施形態と同様の作用を奏する部材に同一符号を付することで、ここでの詳説は省略する。

図５は、本発明に係る伸線用のダイスケース１における第３実施形態を示している。この図５から明らかなように、本第３実施形態のダイスケース１は、第２実施形態のダイスケース１（図３及び図４）を例に挙げて、ダイスケース１自体にテーパ嵌合孔１２が形成されている場合を示している。
すなわち、第１実施形態や第２実施形態で採用したニブホルダー１３は装備しない構成である。従って当然に、ダイスケース１自体が、ニブ２の形成素材と線膨張率が同等又は小さい形成素材により形成されている。

その他の細部構造や作用効果等は第２実施形態と略同様であるため、同様の作用を奏する部材に同一符号を付することで、ここでの詳説は省略する。
ところで、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、ニブ２の形成素材は超硬合金とすることが限定されるものではなく、ダイヤモンドやセラミック等により形成することも可能である。

ダイスケース１における細部の形状等は特に限定されるものではなく、またニブ押さえ３の形状やダイスケース１に対する結合構造なども、図示したものに限定されるものではない。
ハウジング部１４は、鉄やステンレスの他、真鍮などによって形成することもできる。

１ ダイスケース
２ ニブ
４ ダイス
５ 導入部
６ ベアリング部
７ 逃がし部
８ ダイス孔
１２ テーパ嵌合孔
１３ ニブホルダー
１４ ハウジング部
１６ 大口孔
１８ 工具係合孔
２０ 前段ニブ
２３ 保持室
２４ ボス部
２５ 嵌合部
２６ 放熱フィン

Claims (3)

1. ダイス孔入側の外径に比べて出側の外径が径小とされて成るテーパ付き伸線用ニブを当該ニブに設けられたテーパと合致する同方向テーパ嵌合孔で保持することで伸線用のダイスを構成するダイスケースにおいて、
   当該ダイスケースは、前記ニブを嵌合保持する筒形のニブホルダーとこのニブホルダーを全周で包囲するハウジング部とを有しており、
   前記ニブホルダーに対して前記テーパ嵌合孔が形成され、
   前記ニブホルダー及び前記ニブは、いずれも超硬合金により形成されていることを特徴とする伸線用のダイスケース。
2. ダイス孔入側の外径に比べて出側の外径が径小とされて成るテーパ付き伸線用ニブを当該ニブに設けられたテーパと合致する同方向テーパ嵌合孔で保持することで伸線用のダイスを構成するダイスケースにおいて、
   前記テーパ嵌合孔はダイスケースに形成されており、
   前記ダイスケース自体及び前記ニブは、いずれも超硬合金により形成されていることを特徴とする伸線用のダイスケース。
3. 前記テーパ嵌合孔よりも入側には、前記ニブへ導入される線材に潤滑剤を被着誘導するための前段ニブ用の保持室を形成可能となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の伸線用のダイスケース。

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