JP2000343151A - パンチプレス用金型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚板やステンレス鋼板の連続長時間の打ち抜
き加工に使用できるパンチプレス用金型及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 金型の素材を荒加工した後、焼き入れ及
び焼き戻し等の熱処理を行い、次に仕上げ加工を行う。
その後、金型の切刃部分の板材との接触部分に、同一真
空槽内で、イオン窒化による窒化層を形成し、この窒化
層の表面を洗浄し、洗浄した窒化層の表面をチタン蒸発
粒子でイオンプレーティングを行い、これにより表層部
にチタンの窒化物、炭化物又は炭窒化物等の被膜形成を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パンチプレス用金
型及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパンチプレス用金型のパンチとダ
イの製造方法としては、金型用素材を荒加工後、焼き入
れ及び焼き戻しの熱処理をし、打ち抜き加工時に板材と
接触する金型の表面部分をグラインダ等による研削仕上
げ加工を行って完成金型とする方法、及び、打ち抜き加
工時に板材と接触する金型の表面部分を研削仕上げ加工
を行い、この表面部分を硬質クロームメッキ、化学蒸着
法（以後、ＣＶＤ法という）又は物理蒸着法（以後、Ｐ
ＶＤ法という）により硬化する方法等が採用されてい
る。

【０００３】パンチプレスによる打ち抜き加工は、パン
チとダイを使用して板材に必要な輪郭形状の孔加工を行
い成形品を製作したり、又はこの孔加工を連続して行い
直線や曲線の輪郭形状を有する板状部品を製作するため
に使用されることが多い。打ち抜き加工に必要な加圧力
は、数式「Ｐ＝Ａ×τ×ｔ」で表される。ここでＰは必
要加圧力（kg）、Ａは切断輪郭長さ（mm）、τは打ち抜
き材料のせん断抵抗（ kg／mm^２）、ｔは打ち抜き材料
の板厚（mm）である。したがって、打ち抜き材料の切断
輪郭長さＡと板厚ｔが同じでも材料のせん断抵抗τが大
きいと必要加圧力Ｐは大きくなり、切断輪郭長さＡが同
じでも板厚ｔが大きいと必要加圧力Ｐは大きくなる。

【０００４】またクリアランス（パンチとダイのすき
間）を小さくすると、パンチ側面に焼き付きが発生する
ことがある。特に厚板加工時には、図９に示すような幅
の狭い長角のパンチの側面Ｐ、又は小径のパンチ（図示
せず）の側面に焼き付きや剥離が発生し易い。厚板、又
はせん断抵抗τの大きいステンレス鋼板の打ち抜き加工
時には、加工に必要な加圧力Ｐは大きくなり、パンチ先
端への応力が大きくなるため、パンチの刃先にダレが発
生することがある。したがって、厚板又はステンレス鋼
板の打ち抜き加工を行う際にパンチの刃先にダレが発生
しないようにするため、表面に多量の特殊加工油を塗布
してパンチ先端部を潤滑して打ち抜き加工を行うように
している。

【０００５】多数個の金型を備え、これらの多数個の金
型を自動的に交換して一枚の板材を打ち抜き加工、曲げ
加工又はエンボス加工等を連続して行うタレット型パン
チプレスには、高精度で、かつ寸法の小さい金型を多く
使用しており、また複雑な形状の精密金型も多い。しか
もタレット型パンチプレスの加工速度は一般的に速いの
で、上記のように小型で精密な金型のクリアランスは小
さいために金型に焼き付きやチッピングが発生して不良
加工品が製作されることがある。

【０００６】上記のことから、パンチプレスのパンチ又
はダイ等の金型の表面を硬化するために、従来より様々
な被膜処理方法が提案されている。この方法の先行技術
の第１例として、工具鋼（ＳＫＤ材）等の材料を荒加工
し、焼き入れ及び焼き戻しの熱処理により硬度を硬く
し、研削加工によりパンチ又はダイの製品寸法に仕上げ
をした後、イオンプレーティング方式により炭化チタン
（ＴiＣ）の硬質被膜を形成するＣＶＤ法により完成金
型とする製造方法がある。この炭化チタンの硬化層を形
成する際には、約１０００°Ｃの高温中で金型が熱処理
される。また、このＣＶＤ法による金型の表面硬化層の
表面硬度はマイクロビッカース硬度（ＨＶ）３０００〜
４０００である。

【０００７】先行技術の第２例として、高速度工具鋼
（ＳＫＨ材）等の材料を荒加工し、焼き入れ及び焼き戻
しの熱処理により硬化し、研削加工によりパンチ又はダ
イの製品寸法に仕上げ加工した後、窒化チタン（Ｔi
Ｎ）の硬質被膜を形成するＰＶＤ法により完成金型とす
る製造方法がある。なおＰＶＤ法では、約５００°Ｃの
温度で金型を処理する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術におけるパンチプレスの金型の製造方法には、以
下の問題がある。第１の先行技術の場合、炭化チタン
（ＴiＣ）の硬質被膜を形成する際に約１０００°Ｃの
高温度で金型を処理する。この処理温度は前工程の熱処
理時の焼き戻し温度より高温であり、よって仕上げ加工
した金型の外形寸法に熱変形が発生するので、パンチ又
はダイの寸法精度の管理が困難である。また、熱処理の
焼き戻しにより得た金型素材の靭性を低下させるので、
パンチ先端にダレが発生しやすくなり、金型の寿命を短
くする。また金型が熱変形するので、必要とする均一な
クリアランスを確保することができず、製品にバリが発
生したり、製品の寸法精度と外観品質を低下させること
もある。したがって、製品不良の発生を防止するため作
業者が金型と製品の検査を行なう必要があり、この金型
を無人化による長時間自動運転に使用できないという問
題が生じている。さらに、ＣＶＤ法では、図９に示すよ
うな切断刃角部Ｑを鋭利にすることが困難であり、タレ
ット型パンチプレス用の小型で精密な金型を製作するこ
とに支障が生じている。

【０００９】第２の先行技術の場合、形成される金型の
表面硬化層の表面硬度はマイクロビッカース硬度（Ｈ
Ｖ）２０００程度である。したがって、この金型を厚板
やステンレス鋼板の打ち抜き加工に長時間連続使用する
と、打ち抜き加工中にパンチの表面硬化層に焼き付き、
剥離又はチッピング（部分的な切損）等を発生させるこ
とがあり、またダイの角部分にもチッピングを発生する
ことがある。このため、せん断した製品にバリや２次せ
ん断面が発生し易く、製品の寸法精度と外観品質を低下
させるので、金型を無人化による長時間自動運転に使用
できないという問題が生じる。さらに、ＰＶＤ法で製造
したパンチにおいて図９に示すような鋭利な切断刃角部
Ｑを再研磨して使用する際に、硬化層が角部から剥離す
るという問題もある。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、厚板やステンレス鋼板の連続長時間の打ち抜き加工
に使用できるパンチプレス用金型及びその製造方法を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記目的
を達成するため、第１発明は、板材の打ち抜き加工及び
成形加工を行うパンチプレス用金型の製造方法におい
て、金型の素材を荒加工した後、焼き入れ及び焼き戻し
の熱処理を行い、旋削及びミーリング等の仕上げ切削加
工又は放電加工を行い、次に、金型の切刃部分又は金型
の板材との接触部分に、同一真空槽内で、イオン窒化に
よる窒化層を形成し、この窒化層の表面を洗浄し、洗浄
した窒化層の表面をチタン蒸発粒子でイオンプレーティ
ングを行い、これにより表層部にチタンの窒化物、炭化
物又は炭窒化物等の被膜形成を行う方法としている。

【００１２】第１発明によると、仕上げ切削加工又は放
電加工により仕上げ加工を行って金型の寸法精度を良く
し、この後、低温（約４５０〜５５０°Ｃ）で同一真空
槽内で（例えば複合連続表面処理装置により）、金型表
面のイオン窒化（窒化処理の一種）と洗浄とチタン蒸発
粒子でのイオンプレーティングとの被膜硬化処理を行
う。この被膜硬化処理により形成された被膜の表面は従
来の硬化処理による硬化層に比べて非常に硬度が高く、
例えばマイクロビッカース硬度（ＨＶ）１９００〜３８
００に相当する。金型としては硬度の高い方が良いの
で、マイクロビッカース硬度（ＨＶ）３０００〜３８０
０程度が好ましく、本発明によるとこのような高硬度の
パンチプレス用金型を容易に製作可能となる。したがっ
て、金型の刃先の被膜硬度が非常に高くなるので、金型
に焼き付き、剥離及びチッピング等が発生しなくなる。
しかも、真空槽内では比較的低温（例えば約４５０〜５
５０°Ｃ）でイオン窒化による窒化層を形成し、窒化層
の表面をチタン蒸発粒子でイオンプレーティングを行っ
て表層部にチタンの窒化物、炭化物又は炭窒化物等の硬
化層が形成される。これにより、前工程の熱処理時の焼
き戻し温度より低い温度で熱処理されるので、焼き戻し
により得た素材の靭性を低下させることがなく、靭性の
高い金型を製作できる。さらに、仕上げ切削加工又は放
電加工により最終仕上げを行った金型の外形寸法に熱変
形が発生しないので、仕上げ加工後の高い寸法精度を維
持できる。また、イオン窒化と表面処理との被膜硬化処
理により、素材表面の硬度及び靭性をさらに高めること
ができ、表面粗度も細かい（つまり表面が滑らか）の
で、素材と表面処理層の密着性が極めて高い。したがっ
て、金型に大きな応力のかかる打ち抜き加工を長時間行
っても金型に焼き付き及び剥離が発生することがなくな
り、パンチの刃先がダレにくく、チッピングの発生もな
くなり、よって金型の寿命を大きく向上できる。また、
最適クリアランスで打ち抜き加工又は成形加工ができる
ことにより、製品のせん断面の外観品質及び寸法精度も
向上できる。

【００１３】第２発明は、板材の打ち抜き加工及び成形
加工を行うパンチプレス用金型の製造方法において、金
型の素材を荒加工した後、焼き入れ及び焼き戻しの熱処
理を行い、次に、少なくとも最後に研削加工を行う仕上
げ加工を行い、次に、金型の切刃部分の板材との接触部
分に、同一真空槽内で、イオン窒化による窒化層を形成
し、この窒化層の表面を洗浄し、洗浄した窒化層の表面
をチタン蒸発粒子でイオンプレーティングを行い、これ
により表層部にチタンの窒化物、炭化物又は炭窒化物等
の被膜形成を行う方法としている。

【００１４】第２発明によると、仕上げ加工の少なくと
も最後は研削加工を行って金型の表面粗さを滑らかに
し、この後、低温（約４５０〜５５０°Ｃ）で同一真空
槽内で（例えば複合連続表面処理装置により）、金型表
面のイオン窒化（窒化処理の一種）と洗浄とチタン蒸発
粒子でのイオンプレーティングとの被膜硬化処理を行
う。この被膜硬化処理により形成された被膜の表面は非
常に硬度が高く、例えばマイクロビッカース硬度（Ｈ
Ｖ）１９００〜３８００に相当するので、高硬度のパン
チプレス用金型を容易に製作可能となる。したがって、
金型の刃先の被膜硬度が非常に高くなるので、金型に焼
き付き、剥離及びチッピング等が発生しなくなる。しか
も、焼き戻し温度の高い工具鋼（ＳＫ材）等を金型素材
に使用すると、研削加工により最終仕上げを行った金型
の熱変形は上記低温での被膜硬化処理時にほとんど発生
しないので、表面粗度の細かい仕上げ精度を維持でき
る。また、熱処理後の素材の靭性を低下させない。ま
た、イオン窒化と表面処理との被膜硬化処理により、素
材表面の硬度及び靭性をさらに高めることができ、表面
粗度も細かい（つまり表面が滑らか）ので、素材と表面
処理層の密着性が極めて高い。したがって、金型の寿
命、製品のせん断面の外観品質及び寸法精度を向上でき
る。

【００１５】第３発明は、第１又は第２発明のパンチプ
レス用金型の製造方法において、被膜形成処理の後、金
型の板材との接触部分をバフ仕上げ又はホーニング仕上
げ等の磨き加工を行う方法としている。

【００１６】第３発明によると、金型表面の被膜硬化処
理を行った後、バフ仕上げ又はホーニング仕上げを行う
ことにより、切削加工による仕上げ面に残るカッタマー
ク又はツースマークと呼ばれる僅かの凹凸、あるいは研
削加工による仕上げ面に残る、といし車の研削目の僅か
の凹凸が除去され、金型は滑らかな表面に仕上がる。し
たがって、金型表面の加工材料との接触部は表面硬度が
高く、かつ面粗さも滑らかとなるので、打ち抜き加工及
び成形加工（曲げ加工やエンボス加工等）を行っても焼
き付き、剥離及びチッピング等が発生しにくくなり、ま
た加工製品のバリが発生しなくなる。これにより、金型
の寿命を向上できると共に、加工製品の外観品質及び寸
法精度を格段に向上できる。

【００１７】第４発明は、板材の打ち抜き加工及び成形
加工を行うパンチプレス用金型において、第１、第２又
は第３発明のパンチプレス用金型の製造方法により製造
された金型である。

【００１８】第４発明によると、第１〜第３発明に基づ
く製造方法のいずれかにより製造した金型なので、金型
の板材との接触部分の被膜強度が高くなり、金型に焼き
付き、剥離及びチッピングが発生することがなくなる。
また、被膜処理の熱処理においても、切削加工、放電加
工又は研削加工により最終仕上げをした金型の外形寸法
に熱変形が発生しないので、金型の最終寸法精度のバラ
ツキが小さくなり、よって精度良く加工できる。また、
パンチの刃先がダレにくくなる。したがって、パンチ先
端に大きな応力のかかる厚板又はステンレス鋼板の打ち
抜き加工を行っても、金型に焼き付きや刃先のダレが発
生することがなくなり、最適クリアランスで打ち抜き加
工をすることができる。これにより、厚板加工時幅の狭
い長角又は小径のパンチを使用するとき、パンチ側面に
発生する焼き付きもほとんどなくなり、最適のクリアラ
ンスで加工できる。しかも、厚板やステンレス鋼板加工
時に適量の潤滑油で加工できるので、脱脂作業も容易に
なり短時間に処理できる。このように最適なクリアラン
スで加工を行うことによりバリの無い製品ができ、金型
の寿命及び製品のせん断面の外観品質及び寸法精度を向
上できる。さらに、厚板やステンレス鋼板を対象とした
連続的な長時間の打ち抜き加工にも使用できる。

【００１９】

【発明の実施形態】以下に、本発明に係る実施形態につ
いて、図１から図８を参照して説明する。本発明におい
ては、複合連続表面処理装置によりイオン窒化、洗浄、
イオンプレーティング及び金属被膜形成を同一真空炉内
で行う表面被膜処理を取り入れて、パンチプレス用金型
を製造している。図１は、複合連続表面処理装置の概略
図を示す。同図で真空槽１は真空ポンプ２により排気さ
れる。ガス導入手段３は必要な反応ガスとしてアルゴン
ガスＡｒをバルブ３１、窒素Ｎ2をバルブ３２、水素Ｈ2
をバルブ３３、酸素Ｏ2をバルブ３４の操作によりそれ
ぞれ真空槽１に導入するようにしている。真空槽１内の
底部には坩堝４が配設され、この坩堝４には金属の蒸発
源としてチタン金属ペレット５が収容されている。坩堝
４の側部上方に電子銃６を配設し、電子銃６から放射さ
れる電子ビーム７を前記チタン金属ペレット５に照射す
ると共に同ペレット５の表面を走査してこれを蒸発させ
る。坩堝４の近傍には熱電子放射電極８が設けられてお
り、熱電子放射電極８は熱電子を放射し得るように交流
電源９により加熱されている。熱電子放射電極８の上方
で、かつ坩堝４の上方にはイオン化電極１１が設置され
ており、イオン化電極１１にはイオン化電源１２により
正電圧が印加されるようになっている。また、坩堝４の
上方には、チタン金属ペレット５に対向して金型保持手
段１３が配設されており、この金型保持手段１３にパン
チ１６及びダイ１９等のパンチプレス用金型２０（以下
金型２０という）が保持されている。金型２０には、金
型保持手段１３を介して金型用電源１４により負の高電
圧が印加されるようになっている。金型保持手段１３の
下方に配設された加熱ヒータ１５は、金型２０を４００
°Ｃ以上の温度に加熱するようになっている。

【００２０】本発明に係る上記複合連続表面処理装置
は、以下のような工程を連続して行って表面被膜処理を
行う。第１工程では、まず金型保持手段１３により金型
２０が保持された真空槽１の内部に、窒素Ｎ2及び水素
Ｈ2の所定混合比の混合ガスをガス導入手段３により導
入し、次に金型２０を加熱ヒータ１５で約４５０〜５５
０°Ｃ程度に加熱すると共に金型保持手段１３に金型用
電源１４により負の高電圧を印加して金型２０の表面部
分を所定時間窒化処理し、窒化層を金型２０の表面部分
に形成する。第２工程では、真空ポンプ２により真空槽
１内の圧力が所定圧以下になるまで残留ガスを排気した
後、ガス導入手段３により真空槽１内にアルゴンガスＡ
ｒ等の不活性ガスを所定圧になるまで導入する。次に、
金型２０に所定の負の高電圧を印加してイオンボンバー
ドを行うことにより、金型２０の表面部分の第１工程で
形成した窒化層の表面を洗浄する。第３工程では、アル
ゴンガスＡｒ等の不活性ガスの導入を停止し、再度真空
ポンプ２により真空槽１内の圧力が所定圧以下になるま
で残留ガスを排気した後、イオン化電源１２によりイオ
ン化電極１１に所定の正電圧を印加し、金型２０に引き
続き所定の負の高電圧を印加する。電子銃６を作動させ
て電子ビーム７で照射してチタン金属ペレット５を蒸発
させ、金型２０の窒化層の表面にイオン化されたチタン
粒子で所定時間イオンプレーティングを行う表面被覆処
理を行なう。そして第４工程では、金型用電源１４によ
り金型２０に所定の負の電圧を印加する。また、真空槽
１内が所定の圧力になるようにガス導入手段３のバルブ
３２を操作しながら所定時間窒素ガスＮ2を真空槽１内
に導入し、金型２０の表面に窒化チタンＴiＮの被膜を
形成する。

【００２１】以上のように、第１工程においては約４５
０〜５５０°Ｃ程度の低温でイオン窒化処理を行う金型
の表面部分に窒化層が形成され、第２工程においては金
型の表面が荒れることなく洗浄を行う。これにより、金
型は仕上げ加工による表面粗さを維持しつつ、しかも熱
処理により得た素材の強度及び靭性が低下していない状
態となっている。そして、第３工程において前記金型表
面の窒化層の表面をイオン化されたチタン蒸発粒子でイ
オンプレーティングを行なう表面被覆処理を施し、第４
工程にて、この表面被覆の表面部分にさらに窒化チタン
ＴiＮの被膜を形成する。金型の表面にこのように３層
の被膜を形成する３回の表面被膜処理を行う。形成され
たこの３層表面被膜は高荷重の衝撃及び擦過に対し高い
耐力を示し、しかも耐磨耗性の優れた被膜であり、パン
チプレス用金型の切刃部分又は加工時に板材と接触する
部分に非常に有効である。

【００２２】図２は本発明に係わるパンチプレス用金型
の製造方法を表す第１実施形態の製造工程例である。こ
こで、各製造工程の番号はＳを付して表しており、以後
の製造工程例でも同様である。Ｓ１で、パンチ及びダイ
等の金型の素材の荒加工を行う。荒加工は、旋盤、フラ
イス盤等による切削加工を行う。次に、Ｓ２において焼
き入れ及び焼き戻しの熱処理を行う。この焼き入れ及び
焼き戻しの熱処理としては、通常の焼き入れ及び焼き戻
しの他、例えば高周波焼き入れ、フレーム焼き入れ及び
浸炭焼き入れ等の表面硬化の熱処理であってもよい。そ
して、Ｓ３では仕上げ加工を行う。この仕上げ加工は、
打ち抜き加工の対象の材質、板厚及び形状等に応じて行
われ、仕上げ工程の少なくとも最後は高い寸法精度に仕
上げる旋盤やミーリング等切削加工又は放電加工により
行われる。この後Ｓ４では、上述した３層表面被膜処理
を金型の切刃部分又は加工時に板材と接触する部分に行
い、最後にＳ５で品質検査をして完成金型とする。

【００２３】本第１実施形態によると、パンチプレス用
金型の表面を３層表面被膜処理により硬化処理している
ので、従来に比してより高硬度（ＨＶ１９００〜３８０
０）の硬化層が得られる。また、この３層表面被膜処理
では、焼き戻し温度よりも低温（約４５０〜５５０°Ｃ
程度）で硬化処理しているので、熱変形がほとんど発生
せず、よって切削加工による仕上げ精度を硬化処理後で
も維持でき、寸法精度の優れた金型を製作できる。例え
ば、ＳＫＨ５１、ＳＫＤ１１、ＤＣ５３等の素材に対す
る表面処理では、金型の歪みの発生はほとんどなく、安
定した寸法精度で製品を打ち抜き加工することができ
る。

【００２４】図３は本発明に係わるパンチプレス用金型
の製造方法を表す第２実施形態の製造工程例である。な
お、図２の第１実施形態の処理と同一処理には同一工程
番号を付け、ここでは異なる工程のみ説明する。Ｓ３ａ
では、打ち抜き加工の対象の材質、板厚及び形状等に応
じて仕上げ加工を行い、仕上げ工程の少なくとも最後は
より高い寸法精度と表面粗さに仕上げる研削加工により
行われる。

【００２５】本第２実施形態によると、パンチプレス用
金型の表面を３層表面被膜処理により硬化処理している
ので、従来に比してより高硬度（ＨＶ１９００〜３８０
０）の硬化層が得られる。また、この３層表面被膜処理
により低温で硬化処理しているので、熱変形がほとんど
発生せず、よって研削加工による高い寸法精度と表面粗
さを処理後でも維持でき、寸法精度と表面粗さの優れた
金型を製作できる。第１実施形態同様にＳＫＨ５１、Ｓ
ＫＤ１１及びＤＣ５３等の素材に対する表面処理では金
型の歪みの発生はほとんどなく、安定した寸法精度と表
面粗さで製品を打ち抜き加工することができる。

【００２６】図４は、第３実施形態の製造工程例であ
る。なお、図２の第１実施形態の処理と同一処理には同
一工程番号を付け、ここでは異なる工程のみ説明する。
Ｓ３ｂで、打ち抜き加工の対象の材質、板厚及び形状等
に応じて仕上げ加工を行う。この仕上げ加工は、切削加
工を行う場合と、より高い寸法精度及び表面粗さに仕上
げる研削加工を行う場合とがある。この後、Ｓ４で３層
表面被膜処理を行い、次にＳ６で磨き加工を行い、最後
にＳ５で品質検査をして完成金型とする。この磨き加工
では、バフ仕上げ又はホーニング仕上げにより金型の被
加工物との接触部分を鏡面仕上げを行う。

【００２７】本第３実施形態によると、パンチプレス用
金型の表面を３層表面被膜処理により硬化処理している
ので、従来に比してより高硬度（ＨＶ１９００〜３８０
０）の硬化層が得られる。さらに、この被膜処理を行っ
た後、バフ仕上げ又はホーニング仕上げを行うことによ
り、より滑らかな表面に仕上げた金型を製作できる。

【００２８】本発明者らは、本発明に係わる製造方法に
より金型を製作し、打ち抜き加工後の金型の板材との接
触部分の表面状態を実験により確認した。そして、従来
の製造方法による金型との比較を行ったので、この比較
結果に基づいて以下に効果を説明する。図５〜図８は、
３層表面被膜処理により硬化層を形成したパンチプレス
用金型と、従来技術の製造方法により製作したパンチプ
レス用金型とをそれぞれ使用してステンレス鋼板を打ち
抜き加工した場合の、パンチの刃先部分の表面拡大写真
である。実験に使用したパンチの外径は３．３ｍｍの丸
形パンチで、クリアランスは０．４ｍｍ、打ち抜き加工
板材は板厚２．０ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０
４）である。

【００２９】図５は、上記の第２実施形態の製造方法に
より製作したパンチの２２００回打ち抜き加工した後の
パンチ先端部分の表面を５０倍に拡大した図面である。
なお、パンチの材質はＳＫＤである。図６は、上記の第
２実施形態の製造方法により製作したパンチの１０１１
７回打ち抜き加工した後のパンチ先端部分の表面を５０
倍に拡大した図面である。なお、パンチの材質はＳＫＨ
である。図７は、従来技術の第１例で説明した製造方法
により製作したパンチの４２３回打ち抜き加工した後の
パンチ先端部分の表面を５０倍に拡大した図面である。
なお、パンチの材質はＳＫＤである。図８は、従来技術
の第２例で説明した製造方法により製作したパンチの７
３７１回打ち抜き加工した後のパンチ先端部分の表面を
５０倍に拡大した図面である。なお、パンチの材質はＳ
ＫＨである。

【００３０】図７に示す従来技術に係る製造方法による
パンチの先端部分の表面には、幅広く溶着部分が見られ
る。さらに打ち抜き回数が進むと、図８に示すように焼
き付きと剥離が成長した幅広い溶着部分が発生し、パン
チ先端角部の溶着部分に大きなチッピングが見られる。
一方、図５及び図６に示すように本発明に係る製造方法
によるパンチの先端部分の表面には、打ち抜き回数が多
くなっても溶着や焼き付きがほとんど発生せず、またチ
ッピングの発生もなく、長時間の使用が可能となる。以
上のように、パンチプレス用金型の製造方法として３層
表面被膜処理による硬化層形成方法を採用すると、打ち
抜き加工によるパンチ先端部分の溶着、焼き付き、剥離
及びチッピング等の発生を非常に少なくし、耐久性を向
上できる。

【００３１】以上説明したように、本発明においては、
パンチプレス用金型の素材を荒加工した後、焼き入れ及
び焼き戻し等の熱処理を行い、次に仕上げ加工を行い、
この後複合連続表面処理装置により同一真空槽内で、パ
ンチ及びダイ等の金型の切刃部分の板材との接触部分に
イオン窒化による窒化層を形成し、形成した窒化層の表
面を洗浄し、洗浄した窒化層の表面をチタン蒸発粒子で
イオンプレーティングを行い、さらにこの表層面にＴi
Ｎ被膜を形成する。このパンチ及びダイの表層面に形成
された３層表面被膜は高荷重の衝撃、擦過（摩擦負荷）
に対し高い耐力を示し、しかも耐磨耗性の優れた被膜で
ある。したがって、この被膜処理されたパンチ及びダイ
をパンチプレスに使用して厚板やステンレス鋼板等を連
続的に長時間打ち抜き加工しても、パンチ及びダイの溶
着、焼き付き、剥離及びチッピング等の発生がなくな
り、金型の寿命を長期化できると共に、無人化による連
続自動運転での打ち抜き加工も可能となる。また、打ち
抜き加工された製品の寸法精度及び外観品質を向上でき
る。

【００３２】なお、上記実施形態では、窒素ガスＮ２と
チタンＴiとの化合によりＴiＮ層を形成する被膜処理を
行う例を示したが、本発明はこれに限定するものではな
く、例えばチタンＴiと炭素Ｃとの化合によるＴiＣ層、
又は炭窒化化合物のＴiＣＮ層等を形成する被膜処理を
行うようにしてもよい。さらに、上記実施形態では金型
の素材の荒加工後、焼き入れ及び焼き戻しの熱処理を行
う例を示したが、これに限定せず、例えば熱処理は素材
の焼き入れ及び焼き戻しを行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】複合連続表面処理装置の構成図を示す。

【図２】本発明に係る第１実施形態の製造工程例であ
る。

【図３】本発明に係る第２実施形態の製造工程例であ
る。

【図４】本発明に係る第３実施形態の製造工程例であ
る。

【図５】第２実施形態の製造方法により製作したパンチ
の先端部分の拡大図である。（２２００回打ち抜き加工
後、５０倍拡大）

【図６】第２実施形態の製造方法により製作したパンチ
の先端部分の拡大図である。（１０１１７回打ち抜き加
工後、５０倍拡大）

【図７】従来技術の第１例の製造方法により製作したパ
ンチの先端部分の拡大図である。（４２３回打ち抜き加
工後、５０倍拡大）

【図８】従来技術の第２例の製造方法により製作したパ
ンチの先端部分の拡大図である。（７３７１回打ち抜き
加工後、５０倍拡大）

【図９】パンチの斜視図である。

【符号の説明】

１…真空槽、２…真空ポンプ、３…ガス導入手段、４…
坩堝、５…チタン金属ペレット、６…電子銃、７…電子
ビーム、８熱電子放射電極、９…交流電源、１１…イオ
ン化電極、１２…イオン化電源、１３…金型保持手段、
１４…金型用電源、１５…加熱ヒータ、１６…パンチ、
１９ダイ、２０…金型、３１，３２，３３，３４…バル
ブ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E050 JB01 JB06 JB08 JB09 4K028 BA02 BA12 BA21 4K029 AA02 BA54 BA55 BA60 BC02 BD05 FA07 4K044 AA02 AB10 BA18 BB03 BC01 CA12 CA13 CA67

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材の打ち抜き加工及び成形加工を行う
   パンチプレス用金型の製造方法において、 金型の素材を荒加工した後、 焼き入れ及び焼き戻しの熱処理を行い、 旋削及びミーリング等の仕上げ切削加工又は放電加工を
   行い、 次に、金型の切刃部分又は金型の板材との接触部分に、
   同一真空槽内で、イオン窒化による窒化層を形成し、こ
   の窒化層の表面を洗浄し、洗浄した窒化層の表面をチタ
   ン蒸発粒子でイオンプレーティングを行い、これにより
   表層部にチタンの窒化物、炭化物又は炭窒化物等の被膜
   形成を行うことを特徴とするパンチプレス用金型の製造
   方法。
2. 【請求項２】 板材の打ち抜き加工及び成形加工を行う
   パンチプレス用金型の製造方法において、 金型の素材を荒加工した後、 焼き入れ及び焼き戻しの熱処理を行い、 次に、少なくとも最後に研削加工を行う仕上げ加工を行
   い、 次に、金型の切刃部分の板材との接触部分に、同一真空
   槽内で、イオン窒化による窒化層を形成し、この窒化層
   の表面を洗浄し、洗浄した窒化層の表面をチタン蒸発粒
   子でイオンプレーティングを行い、これにより表層部に
   チタンの窒化物、炭化物又は炭窒化物等の被膜形成を行
   うことを特徴とするパンチプレス用金型の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のパンチプレス用金
   型の製造方法において、 被膜形成処理の後、金型の板材との接触部分をバフ仕上
   げ又はホーニング仕上げ等の磨き加工を行うことを特徴
   とするパンチプレス用金型の製造方法。
4. 【請求項４】 板材の打ち抜き加工及び成形加工を行う
   パンチプレス用金型において、 請求項１、２又は３記載のパンチプレス用金型の製造方
   法により製造されたことを特徴とするパンチプレス用金
   型。