CN107000057B - 烧结部件的制造方法、烧结部件以及钻头 - Google Patents

Abstract

提供一种烧结部件的制造方法，该烧结部件的制造方法能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生且生产率优异。该烧结部件的制造方法具有：成型工序，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作粉末压制成型体；开孔加工工序，利用钻头对所述粉末压制成型体形成孔；以及烧结工序，在所述开孔加工之后，对所述粉末压制成型体进行烧结，在所述开孔加工中使用的所述钻头在前端部具有圆弧状的切削刃。

Description

烧结部件的制造方法、烧结部件以及钻头

技术领域

本发明涉及烧结部件的制造方法、烧结部件以及对粉末压制成型体进行开孔加工的钻头。特别是涉及能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生、且生产率优异的烧结部件的制造方法。

背景技术

对铁粉等金属粉末的成型体进行烧结而成的烧结体(烧结合金)被利用于汽车部件、机械部件等。作为上述烧结合金部件(下面，简称为“烧结部件”)，举出例如链轮、转子、齿轮、环、凸缘、带轮、叶片、轴承等。通常，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作粉末压制成型体(粉末压制体)，对其进行烧结而制造烧结部件。烧结之后，根据需要对烧结部件进行机械加工作为精加工。

但是，在烧结部件之中，存在形成了贯穿的通孔(贯穿孔)、未贯穿的盲孔等孔的烧结部件。例如，存在形成有从外周面穿过端面或内周面的贯穿孔(例如，油孔)的部件。对于上述部件，由于在成型时不能对粉末压制成型体一体地形成贯穿孔，因此在烧结之后利用钻头进行开孔加工(参照专利文献1)。

作为在开孔加工中使用的钻头，有代表性的是在前端部具有投影形状为V字状的切削刃的钻头。在超硬合金制的钻头的情况下，大多将切削刃的前端角设定为130°～140°左右。

专利文献1：日本特开2006-336078号公报

发明内容

在针对烧结部件而利用钻头进行开孔加工的情况下，存在下述问题，即，难以进行烧结之后的开孔加工，生产率低。

由于金属粉末的颗粒彼此通过烧结进行扩散结合以及合金化而牢固地结合，因此烧结部件较硬。因此，如果利用钻头对烧结部件进行开孔加工，则切削阻力高而钻头不易进入，因而切削困难，加工花费时间，并且刀具寿命也变短。另外，由于钻头咬合时的阻力也高，因此钻头的旋转轴容易晃动等，难以得到稳定的加工孔精度。

并且，由于切削阻力，推力载荷高，因此在形成贯穿孔时，容易沿钻头拔出的出口侧的开口缘而产生毛刺。由于在钻头进行贯穿时孔的底部的厚度变薄，从而在相对于推力载荷无法维持底部的强度的情况下，底部发生变形，钻头向出口侧被顶出，由此产生毛刺。所产生的毛刺需要在后续工序中进行去除，该作业需要时间和工作量。有时由于毛刺的产生位置而难以去除或者无法去除。

因此，对于烧结部件的制造，从降低制造成本的角度出发，期望生产率的改善。

因此，本发明人们考虑了取代利用钻头对烧结之后的烧结部件进行开孔加工，而是利用钻头对烧结前的粉末压制成型体进行开孔加工，预先在粉末压制成型体形成贯穿孔。粉末压制成型体仅是通过成型将原料粉末压硬，且金属粉末的颗粒彼此处于机械地密接的状态，因此，不会像烧结之后那样牢固地结合。因此，与在烧结之后进行开孔加工的情况相比，在对烧结前的粉末压制成型体进行了开孔加工的情况下，金属粉末的颗粒彼此的结合较弱，切削容易，切削阻力(推力载荷)大幅地降低。在对粉末压制成型体进行了开孔加工的情况下，一边利用钻头将金属粉末的颗粒切落一边进行切削，逐渐形成贯穿孔。然而，如果利用钻头对粉末压制成型体进行开孔加工，则在形成了贯穿孔时，容易发生钻头拔出的出口侧的开口缘缺口的所谓崩边。

因此，本发明的目的之一在于，提供能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生、且生产率优异的烧结部件的制造方法。本发明的另一目的在于，提供生产率优异的烧结部件。本发明的另一目的在于，提供能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生的钻头。

本发明的一个方式涉及的烧结部件的制造方法具有成型工序、开孔加工工序和烧结工序。成型工序是对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作粉末压制成型体。开孔加工工序是利用钻头对所述粉末压制成型体形成孔。烧结工序是在所述开孔加工之后，对所述粉末压制成型体进行烧结。在所述开孔加工中使用的所述钻头在前端部具有圆弧状的切削刃。

本发明的一个方式涉及的烧结部件是形成有孔的烧结部件。上述烧结部件的所述孔的内周面为梨皮面状。

本发明的一个方式涉及的钻头是对被切削物进行开孔加工的钻头。所述被切削物是对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而得到的粉末压制成型体。上述钻头在前端部具有圆弧状的切削刃。

发明的效果

上述烧结部件的制造方法能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生，并且生产率优异。上述烧结部件生产率优异。上述钻头能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生。

附图说明

图1是利用具有圆弧状的切削刃的钻头进行开孔加工的情况和利用具有V字状的切削刃的钻头进行开孔加工的情况的比较说明图。

图2是对实施方式涉及的烧结部件的制造方法进行说明的工序说明图。

图3是对实施方式涉及的钻头的一个例子进行说明的概略图。

图4是表示在试验例1中使用R钻头形成了贯穿孔的情况下的贯穿孔的出口的显微镜照片。

图5是表示在试验例1中使用V钻头形成了贯穿孔的情况下的贯穿孔的出口的显微镜照片。

图6是表示在试验例2中使用R钻头形成了贯穿孔的情况下的前角和推力载荷以及扭矩之间的关系的曲线图。

图7是表示在试验例3中制作的粉末压制成型体的贯穿孔的内周面的显微镜照片。

具体实施方式

[本发明的实施方式的说明]

本发明人们深入研究改善烧结部件的生产率的技术的结果，发现了通过针对烧结前的粉末压制成型体利用钻头进行开孔加工而不是针对烧结之后的粉末压制成型体，能够提高生产率。这是因为，在对粉末压制成型体进行了开孔加工的情况下，金属粉末的颗粒彼此的结合变弱，切削容易，切削阻力(推力载荷)大幅地降低。而且，与当前在烧结之后进行的开孔加工相比，能够缩短加工时间，提高加工孔精度，除此之外还能够大幅地改善刀具寿命。另外，在对粉末压制成型体利用钻头进行了开孔加工的情况下，不易发生毛刺。假设即使发生了毛刺，也能够通过吹风等容易地容易进行去毛刺，能够削减去毛刺作业所需的时间和工作量。

并且，本发明人们进一步研究的结果，得到了下述见解，即，通过对在粉末压制成型体的开孔加工中使用的钻头的形状、特别是前端部的切削刃的形状进行研究，能够在形成贯穿孔时抑制崩边的发生。具体而言，得到了下述见解，即，通过将切削刃的形状设为圆弧状(R形状)而能够抑制崩边的发生。

对于崩边的发生机理，能够想到如下方面。在粉末压制成型体的情况下，金属粉末的颗粒彼此的结合较弱，因此易碎。因此，在钻头贯穿时钻头所形成的孔的底部的厚度变薄，从而在相对于推力载荷不能维持底部的强度的情况下，在砖头将底部贯穿之前，底部未被钻头切削而是在出口侧脱落(被顶出)。在底部未被切削而脱落时，底部附近也一起坍塌，由此在钻头拔出的出口侧的开口缘发生缺口。

对于通过使用具有圆弧状的切削刃的钻头(下面，有时称作“R钻头”)而能够抑制崩边的发生的理由，考虑如下。图1的左图表示切削刃的形状为圆弧状的钻头(R钻头)10和利用R钻头10进行了开孔加工的被切削物(粉末压制成型体)G。对于图1所例示的R钻头10，为了易于理解地进行说明，省略槽等而简化图示。另外，R钻头10如图1的左侧的上图所示，切削刃110的形状为半圆状，形成切削刃110的圆弧的中心角α为180°、且圆弧的半径R与钻头的半径d/2相等。R钻头10的沿钻头的轴向的前端部100的长度h与圆弧的半径R相等。前端部是从切削刃110的前端(顶点)至外周拐角部120的部分。

如图1的左侧的下面2图所示，在利用R钻头10对粉末压制成型体G进行了开孔加工的情况下(图中的空心箭头表示钻头的进给方向)，将切削刃110的形状转印至粉末压制成型体G，将底面为截面圆弧(半圆)状、即半球状的孔形成于粉末压制成型体G。R钻头10的切削刃110的形状为圆弧(半圆弧)，因此如图中的实线箭头所示，推力载荷以放射状分散地进行作用。另外，在粉末压制成型体G中，半球状的孔的底部如图中的实线箭头那样，以球面承受钻头的推力载荷，因此耐变形能力强、强度高。

即，在利用R钻头10对粉末压制成型体G进行开孔加工的情况下，推力载荷本身较低，并且作用于底部的推力载荷分散，因此应力集中也减少，底部不易出现缺口。

另外，如图1的左下图所示，将孔的底部的最大厚度Ht定义为从底部的最薄部位(最深部位)的表面至底部的最厚部位的表面为止的长度。该孔的底部的最大厚度Ht与前端部100的长度h相等，前端部100的长度h越大，则该最大厚度Ht越大。如果是R钻头10，则能够取得较大的最大厚度Ht，因此与其厚度相对应地底部的强度变高。因此，在利用R钻头10对粉末压制成型体G进行开孔加工的情况下，推力载荷较低，与此相互结合，即使钻头进行贯穿时贯穿孔的底部的厚度变薄，相对于推力载荷也容易维持底部，能够在钻头贯穿期间进行切削。因而，在钻头贯穿之前，能够抑制未进行切削而底部坍塌的情况，因此能够抑制崩边的发生。

这表示即使不是贯穿孔而是即将贯穿之前的盲孔也具有效果。具体而言，即使是孔的底部的厚度(从孔的底面至对面的最小厚度)较薄的盲孔，只要是R钻头，则孔的底面形成为半球状，因此底部的强度变高。即，即使将孔的底部的厚度减薄，也能够抑制底部坍塌，因此能够形成底部的厚度较薄的盲孔。例如将底部的厚度加工至成为钻头直径(孔径)的1/2、甚至1/4为止。

另一方面，在使用具有当前大多采用的V字状的切削刃的钻头(下面，有时称作“V钻头”)的情况下，难以抑制崩边的发生。图1的右图示出切削刃的形状为V字状的钻头(V钻头)11、和利用V钻头11进行了开孔加工的被切削物(粉末压制成型体)G。图1所例示的V钻头11与R钻头10同样地，省略槽等而简化图示。另外，在该例子中，V钻头11的切削刃110的前端角β为130°～140°左右，钻头直径d与R钻头10相等。

如图1的右侧的下面2图所示，在利用V钻头11对粉末压制成型体G进行了开孔加工的情况下，将切削刃110的形状转印至粉末压制成型体G，将底面为截面三角形状、即圆锥状的孔形成于粉末压制成型体G。对于V钻头11，由于切削刃110的形状为V字(三角形)，因此，如图中的实线箭头所示，推力载荷作用于与三角形的边(圆锥面)正交的方向。另一方面，在粉末压制成型体G中，圆锥的孔的底面如图中的实线箭头所示，由三角形的边(圆锥面)承受钻头的推力载荷，因此，应力集中于边的相交叉的顶点。即，圆锥的孔的底面与半球状的孔的底面相比，应力集中，强度也低。

即，在利用V钻头11对粉末压制成型体G进行了开孔加工的情况下，与R钻头10相比，不能够将作用于底部的推力载荷分散，底部容易产生缺口。

另外，在V钻头11的情况下，孔的底面的最大厚度Ht小，因此与其厚度相对应地，底部的强度变低。因此，在利用V钻头11对粉末压制成型体G进行了开孔加工的情况下，钻头进行贯穿时底部的厚度变薄，由此在钻头进行贯穿之前，底部容易坍塌而不能进行切削。因此，难以抑制崩边的发生。

此外，通常在进行开孔加工时，使用V钻头。这是因为，通过将V钻头的尖的前端刺入至加工物的要进行加工的孔的中心，从而能够将钻头准确地定位于孔的中心。即使在开孔加工中使用R钻头，R钻头也无法刺入加工物，无法进行准确的定位。由于上述理由，通常在进行开孔加工时使用V钻头。

然而，在本发明中，对强度低的粉末压制成型体进行开孔加工。本发明人们发现，由于粉末压制成型体的强度较低，因此即使是R钻头也能够将钻头的前端刺入粉末压制成型体，能够进行准确的定位。本发明人发现根据上述理由能够利用R钻头进行开孔加工，发现了如果使用R钻头进行开孔加工，则如上述那样能够使毛刺不易产生等。

本发明人们得到以上的见解而最终完成本发明，首先，列举本发明的实施方式进行说明。

(1)本发明的一个方式涉及的烧结部件的制造方法具有成型工序、开孔加工工序和烧结工序。成型工序是对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作粉末压制成型体。开孔加工工序是利用钻头对粉末压制成型体形成孔。烧结工序是在开孔加工后对粉末压制成型体进行烧结。在开孔加工中使用的钻头在前端部具有圆弧状的切削刃。

根据上述烧结部件的制造方法，利用钻头针对烧结前的粉末压制成型体进行开孔加工，因此切削容易，切削阻力(推力载荷)大幅地降低。因此，与在烧结之后利用钻头进行开孔加工的现有制造方法相比，能够缩短加工时间，提高加工孔精度，除此之外还能够大幅改善刀具寿命。另外，在利用钻头对粉末压制成型体进行开孔加工的情况下，不易产生毛刺。即使假设产生了毛刺，也能够例如通过吹风将毛刺容易地去除，能够削减去毛刺作业所需的时间和工作量。上述“孔”包含贯穿的通孔(贯穿孔)、未贯穿的盲孔。

并且，根据上述烧结部件的制造方法，通过使用在前端部具有圆弧状的切削刃的钻头，能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生。因此，上述烧结部件的制造方法能够抑制崩边的发生，并且生产率优异。

此外，这里所说的“切削刃的形状”是指，使切削刃相对于从钻头的中心轴经过、与中心轴的平行的面平行而从与该平行的面正交的方向进行投影时的切削刃的投影形状。

另外，“圆弧状的切削刃”是指，投影形状为圆弧状的切削刃(参照图3的左上图)。在切削刃的形状为圆弧状的情况下，在使钻头旋转而从与钻头的旋转轴正交的方向观察切削刃时，观察到切削刃的旋转轨迹为圆弧状。

(2)作为上述烧结部件的制造方法的一个方式，可举出上述钻头的上述切削刃的前角大于0°而小于或等于10°。

如果从抑制崩边的发生的角度出发，可以想到切削阻力(推力载荷)更小的情况有利。由于通过使切削刃的前角大于0°而小于或等于10°，能够降低推力载荷，因此能够更有效地抑制崩边的发生。前角大于0°，因此刃尖变得锐利，推力载荷变小。另一方面，如果增大前角，则由于刃尖变得锐利而刃尖强度下降，但由于被削材料为粉末压制成型体，因此不易因刃尖强度的下降而产生缺口。从确保刃尖强度的角度出发，优选前角大于0.01°，更优选为0.1°。

如果前角大于10°，则推力载荷变大，因此前角优选小于或等于10°。从降低推力载荷的角度出发，前角更优选例如大于或等于5°而小于或等于8°。

这里所说的“前角”是指，如图3的右下图所示，在使切削刃相对于与钻头的中心平行的面平行时，该平行的面和前刀面所成的角度γ。

(3)作为上述烧结部件的制造方法的一个方式，可举出上述钻头的形成上述切削刃的圆弧的中心角大于或等于135°而小于或等于180°的情况。

通过使形成切削刃的圆弧的中心角大于或等于135°而小于或等于180°，能够充分抑制崩边的发生。如果圆弧状的切削刃的中心角大于或等于135°，则切削刃的形状接近半圆状，因推力载荷以放射状进行分散而使得推力载荷的降低效果提高，能够使开孔加工时的推力载荷分散。另外，由于孔的底面的形状接近半球状，因此能够提高针对推力载荷的强度。并且，与最大厚度Ht(参照图1的左图)也变大相对应地，底部的强度提高，因此底部不易产生缺口。圆弧的中心角更优选例如大于或等于150°，特别优选180°以成为半圆状的切削刃。

另一方面，形成切削刃的圆弧的半径优选与钻头直径的半径大致相等，例如优选大于或等于钻头直径的0.4倍而小于或等于0.6倍。特别是优选切削刃的形状为半圆状，优选圆弧的中心角为180°、且圆弧的半径等于钻头直径的0.5倍、即钻头直径d的半径。这里所说的“钻头的直径(钻头直径)”是指，形成切削刃的部分(所谓刃部)的外径尺寸。

(4)本发明的一个方式涉及的烧结部件是形成有孔的烧结部件。而且，孔的内周面为梨皮面状。

如上所述，在利用钻头对烧结前的粉末压制成型体进行了开孔加工的情况下，金属粉末的颗粒彼此的结合较弱，因此，一边利用钻头将金属粉末的颗粒切落一边进行切削，逐渐形成孔。因此，在粉末压制成型体形成的孔的内周面整体性地形成因颗粒的凹凸，成为梨皮面状。孔的内周面的表面性状在烧结之后也实质上得到维持，因此，在对形成有孔的粉末压制成型体进行烧结而得到的烧结部件中，孔的内周面也成为梨皮面状。即，在烧结部件形成的孔的内周面为梨皮面状，是表示利用钻头针对烧结前的粉末压制成型体进行了开孔加工。这样，与在烧结之后形成孔的现有的烧结部件相比，具有梨皮面状的内周面的孔的上述烧结部件的生产率优异。

与其相对，在利用钻头在烧结之后进行开孔加工的情况下，金属粉末的颗粒彼此通过烧结而牢固地结合，因此，利用钻头将金属的块切断，而逐渐形成孔。因此，利用钻头针对烧结部件进行开孔加工而形成的孔的内周面成为整体上凹凸较少的平滑的面，具有光泽。

(5)作为上述烧结部件的一个方式，可举出上述孔的内周面的十点平均粗糙度Rz大于或等于20μm。

在利用钻头对烧结前的粉末压制成型体形成孔而进行烧结的情况下，在烧结部件形成的孔的内周面的十点平均粗糙度Rz与金属粉末的颗粒的形状·大小有关，可举出例如大于或等于20μm。孔的内周面的十点平均粗糙度Rz的上限可举出例如大于或等于150μm。另一方面，在利用钻头在烧结之后形成有孔的情况下，在烧结部件形成的孔的内周面的十点平均粗糙度Rz通常小于20μm，更进一步小于或等于15μm。

(6)本发明的一个方式涉及的钻头是对被切削物进行开孔加工的钻头。被切削物是对含有金属粉末的原料粉末进行了冲压成型的粉末压制成型体。钻头在前端部具有圆弧状的切削刃。

根据上述钻头，通过在前端部具有圆弧状的切削刃，能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生。

[本发明的实施方式的详情]

下面，参照附图对本发明的实施方式涉及的烧结部件的制造方法、烧结部件和钻头的具体例进行说明。此外，本发明并不限定于这些例示，而是通过权利要求示出，意在包含与权利要求均等的含义以及在范围内的所有变更。

＜烧结部件的制造方法＞

本发明的实施方式涉及的烧结部件的制造方法具有：成型工序，在该工序中制作粉末压制成型体；开孔加工工序，在该工序中利用钻头对粉末压制成型体形成孔；以及烧结工序，在开孔加工后对粉末压制成型体进行烧结。烧结部件的制造方法的特征之一在于，在开孔加工工序中，使用在前端部具有圆弧状的切削刃的钻头。下面，主要参照图2并详细说明制造方法的各工序。

(成型工序)

在成型工序中，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型，制作粉末压制成型体G(参照图2的上图)。粉末压制成型体G是烧结部件的原材料，成型为与所要制造的烧结部件S(参照图2的下图)相对应的形状。这里，作为粉末压制成型体G(烧结部件S)，以在中心形成有圆形状的轴孔30的圆筒状的粉末压制成型体作为例子。

〈原料粉末〉

原料粉末含有金属粉末作为主体。金属粉末的材质能够根据所要制造的烧结部件的材质而适当选择，代表性地可举出铁系材料。“铁系材料”是铁或者以铁为主成分的铁合金。作为铁合金，举出例如含有从Ni、Cu、Cr、Mo、Mn、C、Si、Al、P、B、N以及Co选择的大于或等于1种的添加元素的铁合金。作为具体的铁合金，举出不锈钢、Fe-C系合金、Fe-Cu-Ni-Mo系合金、Fe-Ni-Mo-Mn系合金、Fe-P系合金、Fe-Cu系合金、Fe-Cu-C系合金、Fe-Cu-Mo系合金、Fe-Ni-Mo-Cu-C系合金、Fe-Ni-Cu系合金、Fe-Ni-Mo-C系合金、Fe-Ni-Cr系合金、Fe-Ni-Mo-Cr系合金、Fe-Cr系合金、Fe-Mo-Cr系合金、Fe-Cr-C系合金、Fe-Ni-C系合金、Fe-Mo-Mn-Cr-C系合金等。通过以铁系材料的粉末为主体，从而得到铁系烧结部件。在以铁系材料的粉末为主体的情况下，对于其含有量，在将原料粉末设为100质量％时，可举出例如大于或等于90质量％甚至大于或等于95质量％的情况。

在以铁系材料的粉末为主体的情况下，特别是以铁粉为主体的情况下，可以添加Cu、Ni、Mo等的金属粉末作为合金成分。Cu、Ni、Mo是提高淬透性的元素，对于其添加量，在将原料粉末设为100质量％时，可举出例如大于或等于0质量％而小于或等于5质量％、甚至大于或等于0.1质量％而小于或等于2质量％的情况。另外，也可以添加碳(石墨)粉等非金属无机材料。C是提高烧结体、其热处理体的强度的元素，对于其含有量，在将原料粉末设为100质量％时，举出例如大于或等于0质量％而小于或等于2质量％、甚至大于或等于0.1质量％而小于或等于1质量％的情况。

优选原料粉末含有润滑剂。原料粉末含有润滑剂，由此在对原料粉末进行冲压成型而制作粉末压制成型体G时提高成型时的润滑性，成型性提高。因而，即使降低冲压成型的压力，也容易得到致密的粉末压制成型体G，容易得到高密度的烧结部件S。并且，如果在原料粉末混合润滑剂，则润滑剂分散于粉末压制成型体G中，因此在后续工序中利用钻头10对粉末压制成型体G进行开孔加工(参照图2的中图)时，还作为钻头的润滑剂起作用。因此，能够降低切削阻力(推力载荷)，改善刀具寿命。作为润滑剂，可举出例如硬脂酸锌、硬脂酸锂等金属皂、硬脂酸酰胺等脂肪酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺等高级脂肪酸酰胺等。润滑剂可以为固体状、粉末状、液体状等形态。对于润滑剂的含有量，在将原料粉末设为100质量％时，可举出例如小于或等于2质量％、甚至小于或等于1质量％的情况。如果润滑剂的含有量小于或等于2质量％，则能够增大粉末压制成型体G所含有的金属粉末的比例。因此，即使降低冲压成型的压力，也容易地得到致密的粉末压制成型体G。并且，能够抑制因在后续工序中对粉末压制成型体G进行烧结时润滑剂消失引起的体积收缩，提高尺寸精度，容易得到高密度的烧结部件S。对于润滑剂的含有量，从得到润滑性的提高效果的角度出发，优选大于或等于0.1质量％，更优选大于或等于0.5质量％。

根据以上理由，对于润滑剂的含有量，在将原料粉末设为100质量％时，优选大于或等于0.1质量％而小于或等于2质量％，能够设为大于或等于0.5质量％而小于或等于2质量％、大于或等于0.1质量％而小于或等于1质量％、大于或等于0.5质量％而小于或等于1质量％。

原料粉末不含有有机粘合剂。由于原料粉末不含有有机粘合剂，因而能够增大粉末压制成型体G所含有的金属粉末的比例，因此，即使降低冲压成型的压力，也容易得到致密的粉末压制成型体G。并且，还不需要在后续工序对粉末压制成型体G进行脱脂。

原料粉末以上述的金属粉末为主体，容许包含不可避免的杂质。

上述的金属粉末能够利用水雾化粉、还原粉、气体雾化粉等，其中，优选水雾化粉或者还原粉。水雾化粉、还原粉在颗粒表面形成有较多凹凸，因此在成型时颗粒彼此的凹凸啮合，提高粉末压制成型体G的保形力。通常，利用气体雾化粉容易得到在表面凹凸较少的颗粒，与其相对，利用水雾化粉或者还原粉容易得到在表面凹凸较多的颗粒。另外，对于金属粉末的平均粒径，可举出例如大于或等于20μm、大于或等于50μm而小于或等于150μm的情况。“金属粉末的平均粒径”是指，由激光衍射式粒度分布测定装置测定的体积粒度分布中的累计体积为50％的粒径(D50)。金属粉末的平均粒径只要处于上述范围内，就容易处理，容易进行冲压成型。

〈冲压成型〉

冲压成型使用能够成型为与最终产品即烧结部件相对应的形状的成型装置(成型用模具)。对于图2所例示的圆筒状的粉末压制成型体G，将轴孔30在成型时一体地形成。该粉末压制成型体G能够使用例如下述构件形成：上下的冲头，其具有形成粉末压制成型体G的两端面的圆环状的冲压面；圆柱状的内侧模，其插入于上下的冲头的内侧而形成粉末压制成型体G的内周面；以及外侧模，其包围上下的冲头的外周，形成有圆形状的插入孔，该插入孔用于形成粉末压制成型体G的外周面。该粉末压制成型体G的轴向两端面是由上下的冲头进行冲压的冲压面，内周面和外周面是与内外的模的滑动接触面，轴孔30是在成型时一体地形成的。冲压成型的压力能够设为例如大于或等于250MPa而小于或等于800MPa。

(开孔加工工序)

在开孔加工工序中，利用钻头10对粉末压制成型体G形成孔50(参照图2的中图)。孔50是贯穿孔或者盲孔。这里，通过钻头10而形成有从粉末压制成型体G的外周面穿过内周面的贯穿孔。即，在粉末压制成型体G成型的轴孔(成型孔)30和利用钻头10而形成的贯穿孔(钻头孔)50连通，贯穿孔50的出口侧的开口设置于粉末压制成型体G的内周面(轴孔30的内周面)。在该例子中，在贯穿孔50的内周面和粉末压制成型体G的外侧面(端面)之间的距离(厚度)大于或等于贯穿孔50的直径的位置形成有贯穿孔50。参照图3，对在粉末压制成型体G的开孔加工中使用的钻头10进行说明。

〈钻头〉

图3的左上图是钻头的概略俯视图，图3的左下图从前端侧观察钻头的概略主视图，图3的右下图是局部地示出钻头的前端部的概略侧视图。钻头10是对被切削物进行开孔加工的钻头。被切削物是对含有金属粉末的原料粉末进行了冲压成型的粉末压制成型体G(参照图2的中图)。钻头10是本发明的实施方式涉及的钻头。

图3所例示的钻头10是在前端部100具有圆弧状的切削刃110的所谓R钻头。前端部100是从切削刃110的前端(顶点)至外周拐角部120为止的部分。

〈切削刃的形状〉

钻头10如图3的左上图所示，在使切削刃110相对于与钻头10的中心轴平行的面平行而从与该平行的面正交的方向进行俯视观察时，切削刃110的投影形状为圆弧状。

形成切削刃110的圆弧的中心角α例如大于或等于130°，优选大于或等于135°而小于或等于180°，更优选大于或等于150°。在该例子中，圆弧的中心角α为180°。

形成切削刃的圆弧的半径R例如大于或等于钻头的直径d的0.4倍而小于或等于0.6倍，优选为钻头直径d的0.5倍、即与钻头直径d的半径(d/2)相等。在该例子中，切削刃的形状为半圆状，圆弧的中心角α为180°、且圆弧的半径R与钻头直径d的半径相等。钻头10的直径d并不特别限定，例如大于或等于1.0mm而小于或等于20.0mm。

〈切削刃的前角〉

切削刃110的前角例如大于或等于0°，优选大于0°而小于或等于10°，更优选大于或等于5°而小于或等于8°。切削刃110的前角如图3的右下图所示是指，在使切削刃110相对于与钻头10的中心轴平行的面平行而从与钻头10的中心轴正交且平行于水平面的方向进行侧面观察时，与轴平行的面P和构成切削刃110的前刀面111所成的角度γ。在该例子中，切削刃110的前角为7°。

〈切削条件〉

钻头10的转速、进给速度(进给量)之类的切削条件根据粉末压制成型体G(金属粉末)的材质、要形成的贯穿孔50的深度、钻头10的直径等而适当设定即可(也参照图2)。可举出例如下述情况，即，转速大于或等于1000rpm、甚至大于或等于2000rpm，进给速度大于或等于100mm/min、甚至大于或等于200mm/min，进给量大于或等于0.01mm/rev.、甚至大于或等于0.1mm/rev.。与对烧结体进行加工相比，针对粉末压制成型体进行加工能够进行更高速的加工，这一点是通过实验判明的。

利用钻头10在粉末压制成型体G形成的孔(贯穿孔)50的内周面为梨皮面状(无光面状)。在粉末压制成型体G中金属粉末的颗粒彼此的结合较弱，因此在利用钻头进行了开孔加工的情况下，一边利用钻头将金属粉末的颗粒切落一边进行切削，逐渐形成贯穿孔50。因此，在粉末压制成型体G形成的贯穿孔50的内周面整体性地形成因颗粒的凹凸而成为梨皮面状。

(烧结工序)

在烧结工序中，在开孔加工之后对粉末压制成型体G进行烧结。在烧结中使用能够进行温度气氛控制的烧结炉(未图示)。对于烧结条件，根据粉末压制成型体G(金属粉末)的材质等而适当设定烧结所需的条件即可。对于烧结温度，可举出例如大于或等于1000℃、甚至大于或等于1100℃、大于或等于1200℃而小于或等于主要的金属粉末的熔点(例如小于或等于1400℃)的情况。对于烧结时间，可举出例如大于或等于15分钟而小于或等于150分钟、甚至大于或等于20分钟而小于或等于60分钟的情况。通过烧结得到形成有孔(贯穿孔)50S的烧结部件S(参照图2的下图)。烧结部件S是本发明的实施方式涉及的烧结部件。

〈烧结部件〉

在烧结部件S形成有孔(贯穿孔)50S。该贯穿孔50S是通过烧结前的开孔加工而利用钻头10对粉末压制成型体G形成的贯穿孔50(参照图2的中图)。如上所述，在粉末压制成型体G利用钻头10所形成的贯穿孔50的内周面为梨皮面状。由于烧结之后也实质上维持贯穿孔50的内周面的表面性状，因此对粉末压制成型体G进行烧结而得到的烧结部件S的贯穿孔50S的内周面也成为梨皮面状。换言之，在烧结部件S形成的贯穿孔50S的内周面为梨皮面状，是表示针对烧结前的粉末压制成型体G利用钻头10进行了开孔加工的情况。在烧结部件S中，对于贯穿孔50S的内周面的十点平均粗糙度Rz，可举出例如大于或等于20μm而小于或等于150μm的情况。

在该例子中，贯穿孔50S形成于贯穿孔50S的内周面和烧结部件S的外侧面(端面)之间的距离(厚度)与贯穿孔50S的直径相同或大于或等于贯穿孔50S的直径的位置。

＜作用效果＞

上述实施方式涉及的烧结部件的制造方法是针对烧结前的粉末压制成型体而利用钻头进行开孔加工，因此切削容易，切削阻力(推力载荷)大幅地降低。因此，与在烧结之后利用钻头进行开孔加工的现有的制造方法相比，能够缩短加工时间，加工孔精度提高，除此之外还能大幅地改善刀具寿命。并且，上述实施方式涉及的烧结部件的制造方法是使用在前端部具有圆弧状的切削刃的钻头进行开孔加工，因此能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生。因此，上述烧结部件的制造方法能够抑制崩边的发生且生产率优异。

上述实施方式涉及的烧结部件形成孔(贯穿孔)、该孔的内周面为梨皮面状，因此针对烧结前的粉末压制成型体而利用钻头进行开孔加工，生产率优异。

上述实施方式涉及的钻头在前端部具有圆弧状的切削刃，因此能够在对粉末压制成型体形成贯穿孔时抑制崩边的发生。

在上述实施方式中，以利用钻头对粉末压制成型体形成贯穿孔的情况为例进行了说明，但所形成的孔也可以为盲孔。在盲孔的情况下，能够将孔的底部的厚度减薄。例如在形成底部的厚度小于或等于钻头直径(孔径)的2倍的盲孔的情况下为优选。对于底部的厚度的下限，可举出大于或等于钻头直径(孔径)的1/4、大于或等于1/2左右的情况。

[试验例1]

对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型，制作粉末压制成型体，使用切削刃的形状不同的钻头而对粉末压制成型体进行了开孔加工试验。

(粉末压制成型体)

准备水雾化铁粉(平均粒径(D50)100μm)、水雾化铜粉(平均粒径(D50)30μm)、碳(石墨)粉(平均粒径(D50)20μm)、和作为润滑剂的乙撑双硬脂酰胺，将它们混合而准备了原料粉末。

将所准备的原料粉末填充至规定的成型用模具，以600MPa的压力进行冲压成型，制作出纵50mm×横20mm×厚度10mm的板状的粉末压制成型体。该粉末压制成型体的密度为6.9g/cm³。该密度是根据粉末压制成型体的体积和质量而计算的表观密度。

然后，在制作出的粉末压制成型体利用钻头进行开孔加工，沿粉末压制成型体的厚度方向形成了贯穿孔。而且，观察贯穿孔的出口侧的开口部，调查了崩边的发生状况。

对于钻头，准备了例如如图3所示的切削刃的形状为半圆状的R钻头。所准备的R钻头的钻头直径d为8.0mm，形成切削刃的圆弧的中心角α为180°且圆弧的半径R为4.0mm(钻头直径d的0.5倍)。另外，切削刃的前角为0°。该R钻头是对“住友電工ハードメタル株式会社”制的钻头(型号：MDW0800GS4、材质：超硬合金)的前端部的切削刃进行研磨加工而制作的。

并且，准备了切削刃的形状为V字状的V钻头。所准备的V钻头是“日立ツール株式会社”制的钻头(型号：05WHNSB0400-TH、材质：超硬合金)。该V钻头的钻头直径d为4.0mm，切削刃的前端角为140°。

使用上述R钻头以及V钻头而对粉末压制成型体进行开孔加工，形成了贯穿孔。使用R钻头的情况下的切削条件是，转速为4000rpm、进给速度为1600mm/min。使用V钻头的情况下的切削条件是，转速为4000rpm、从入口侧至孔深达到5mm为止的进给速度为800mm/min、从孔深为5mm的位置至贯穿为止的进给速度为1600mm/min。

在开孔加工之后，针对利用各钻头形成贯穿孔后的粉末压制成型体，利用光学显微镜对贯穿孔的出口侧的开口部进行了观察。图4以及图5示出了其结果。图4是使用了R钻头的情况，图5是使用了V钻头的情况。在图4以及图5的显微镜照片中，中央的圆形部分为贯穿孔。

在图4中，如同对中央的圆形部分(贯穿孔)的周围进行镶边的一定宽度的黑的环状部分是贯穿孔的内周面。如图4所示，在利用上述R钻头形成了贯穿孔的情况下，在贯穿孔的出口侧的开口处崩边非常少，在该例子中没有确认到崩边。

在图5中，在贯穿孔的周围较宽的灰色的部分为崩边。在利用上述V钻头形成了贯穿孔的情况下，如图5所示，可知在贯穿孔的出口侧的开口发生大的崩边。另外，对利用V钻头形成了贯穿孔的情况下的崩边量进行了测定，是1.55mm。崩边量是通过下述方法求出的，即，根据图5的显微镜照片，对位于崩边部分的轮廓上的点中的、从贯穿孔的中心至距离最远的点为止的距离进行测定，计算出该长度与贯穿孔的直径之间的差，从而求出崩边量。

根据其结果可知，通过使用具有圆弧状的切削刃的R钻头，能够抑制崩边的发生。

[试验例2]

使用切削刃的前角不同的R钻头而在粉末压制成型体进行开孔加工，对形成贯穿孔时的推力载荷进行了比较。

对于加工对象的粉末压制成型体，使用与试验例1相同的粉末压制成型体。

所使用的R钻头与试验例1同样地，切削刃的形状为半圆状，是对“住友電工ハードメタル株式会社”制的钻头(型号：MDW0800GS4、材质：超硬合金)的前端部的切削刃进行研磨加工而制作的。该R钻头的钻头直径d为8.0mm，形成切削刃的圆弧的中心角α为180°，圆弧的半径R为4.0mm(钻头直径d的0.5倍)。而且，制作前角为0°、7°、10°这3种R钻头，将前角为0°的R钻头设为R0，将前角为7°的R钻头设为R7，将前角为10°的R钻头设为R10。

利用上述3种的各个钻头(R0、R7、R10)对粉末压制成型体进行3次开孔加工，沿粉末压制成型体的厚度方向形成了3个贯穿孔。切削条件是，转速为2000rpm，进给速度为200mm/min(进给量为0.1mm/rev.)。而且，在从第1次至第3次的各次开孔加工中，对形成贯穿孔时的推力载荷以及扭矩进行了测定。对于推力载荷以及扭矩，使用切削动力计(“日本キスラー株式会社”制、型号9272)，从开孔加工的开始至形成贯穿孔为止进行测定，求出它们的最大值。另外，根据各次开孔加工中的各推力载荷以及扭矩还求出了它们的平均值。

表1～表3中分别示出使用R0、R7、R10的钻头而进行了开孔加工的情况下的推力载荷以及扭矩。例如表1中“R0-1”表示使用了R0的钻头的第1次的开孔加工，前半部分的符号表示所使用的钻头，后半部分的数字表示是第几次的加工(表2、表3也相同)。

并且，图6中基于各钻头的推力载荷以及扭矩的平均值示出前角和推力载荷以及扭矩之间的关系。图6的图表中，横轴表示前角的角度(°)，左侧的纵轴表示推力载荷(N)，右侧的纵轴表示扭矩(N·m)，标记■为推力载荷，标记◇为扭矩。

[表1]

[表2]

[表3]

根据表1～表3以及图6的结果可知，与前角为0°或者10°的R钻头相比，前角为7°的R钻头的推力载荷小。可以认为，与前角为0°的情况相比，只要在前角大于0°而小于或等于10°的范围内，就能够降低推力载荷。因此，可以认为，通过使用前角大于0°而小于或等于10°的R钻头，能够更有效地抑制崩边的发生。另一方面可知，扭矩存在前角越大则其越小的倾向。

[试验例3]

在使用R钻头对粉末压制成型体进行开孔加工之后，对利用R钻头形成了贯穿孔的粉末压制成型体进行烧结而制作出烧结部件。

对于加工对象的粉末压制成型体，使用与试验例1相同的粉末压制成型体。

这里，使用了切削刃的形状为半圆状、且钻头直径d为3.5mm的R钻头。该R钻头是对“住友電工ハードメタル株式会社”制的钻头(型号：MDW0350GS4、材质：超硬合金)的前端部的切削刃进行研磨加工而制作的。该R钻头的形成切削刃的圆弧的中心角α为180°，圆弧的半径R为1.75mm(钻头直径d的0.5倍)，前角为0°。

使用上述R钻头对粉末压制成型体进行开孔加工，沿粉末压制成型体的厚度方向形成了贯穿孔。切削条件是，转速为2000rpm，进给速度为200mm/min(进给量为0.1mm/rev.)。在开孔加工之后，以1130℃×20分钟对形成有贯穿孔的粉末压制成型体进行烧结而制作出烧结部件。

将同样地形成了贯穿孔的粉末压制成型体以从贯穿孔的中心轴经过的方式沿厚度方向进行切断，利用光学显微镜对贯穿孔的内周面进行了观察。图7中示出其截面照片。在图7中，沿中央的左右方向延伸的带状部分为贯穿孔的内周面。如图7所示，贯穿孔的内周面为梨皮面状。另外，对该贯穿孔的内周面的十点平均粗糙度Rz进行了测定，是40μm。并且，将上述制作出的烧结部件以从贯穿孔的中心轴经过的方式沿厚度方向进行切断，利用光学显微镜对贯穿孔的内周面进行了观察，与上述的粉末压制成型体中的贯穿孔的内周面的表面性状相同，内周面的十点平均粗糙度Rz也等同。十点平均粗糙度Rz是依照“产品几何技术规范(GPS)-表面纹理：剖面法-术语、定义和表面纹理参数JIS B 0601:2013”而测定的值。

针对烧结后的烧结部件利用钻头而形成贯穿孔，以同样的方式观察了贯穿孔的内周面，其结果是贯穿孔的内周面成为凹凸较少的平滑的面，具有光泽，但图示省略。另外，对该贯穿孔的内周面的十点平均粗糙度Rz进行了测定，是11μm。在烧结部件的开孔加工中使用的钻头是“住友電工ハードメタル株式会社”制的MDW0350GS4，切削刃的形状为V字状、且钻头直径d为3.5mm，切削刃的前端角为135°。

本申请基于2014年12月12日申请的日本专利申请(特愿2014-252531)，在此将其内容作为参考而引入。

工业实用性

本发明的一个方式涉及的烧结部件的制造方法能够利用于汽车部件、机械部件等各种烧结部件(例如，链轮、转子、齿轮、环、凸缘、带轮、叶片、轴承等)的制造。本发明的一个方式涉及的烧结部件能够利用于汽车部件、机械部件等各种烧结部件。本发明的一个方式涉及的钻头能够利用于粉末压制成型体的开孔加工。

标号的说明

10钻头(R钻头) 11钻头(V钻头)

100前端部

110切削刃 111前刀面

120外周拐角部

30轴孔

50孔(贯穿孔)

50S孔(贯穿孔)

G粉末压制成型体(被切削物)

S烧结部件

Claims (5)

1.一种烧结部件的制造方法，其具有下述工序：

成型工序，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作粉末压制成型体；

开孔加工工序，利用钻头对所述粉末压制成型体形成孔；以及

烧结工序，在所述开孔加工之后，对所述粉末压制成型体进行烧结，

在所述开孔加工中使用的所述钻头在前端部具有圆弧状的切削刃，

所述钻头的所述切削刃的前角大于0°而小于或等于10°。

2.根据权利要求1所述的烧结部件的制造方法，其中，

所述钻头的形成所述切削刃的圆弧的中心角大于或等于135°而小于或等于180°。

3.一种烧结部件，其是形成有孔的烧结部件，

该烧结部件通过下述工序制造出的：

成型工序，对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而制作粉末压制成型体；

开孔加工工序，利用钻头对所述粉末压制成型体形成孔，在所述开孔加工中使用的所述钻头在前端部具有圆弧状的切削刃，所述钻头的所述切削刃的前角大于0°而小于或等于10°；以及

烧结工序，在所述开孔加工之后，对所述粉末压制成型体进行烧结，

在该烧结部件中，所述孔的内周面为梨皮面状。

4.根据权利要求3所述的烧结部件，其中，

所述孔的内周面的十点平均粗糙度Rz大于或等于20μm。

5.一种钻头，其是对被切削物进行开孔加工的钻头，其中，

所述被切削物是对含有金属粉末的原料粉末进行冲压成型而得到的粉末压制成型体，

所述钻头在前端部具有圆弧状的切削刃，

所述钻头的所述切削刃的前角大于0°而小于或等于10°。