JP2002003906A - スローアゥエイチップの変形量を制御するシステム - Google Patents

スローアゥエイチップの変形量を制御するシステム

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JP2002003906A
JP2002003906A JP2000188936A JP2000188936A JP2002003906A JP 2002003906 A JP2002003906 A JP 2002003906A JP 2000188936 A JP2000188936 A JP 2000188936A JP 2000188936 A JP2000188936 A JP 2000188936A JP 2002003906 A JP2002003906 A JP 2002003906A
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JP
Japan
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powder
deformation
chip
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Inventor
Takashi Yamazaki
隆司 山崎
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Moldino Tool Engineering Ltd
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Hitachi Tool Engineering Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005Control arrangements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 スローアゥエイチップの厚さ方向で形状の変
化する、例えば、チップの逃げ角の大きなもの、すくい
面等に深い切り屑処理用のブレーカや凸部を形成するも
の、等をプレス成形により変形量を少なくするプレス等
の方法を提供する。 【解決手段】 超硬合金、サーメット等の粉末冶金法を
用いてプレス成型される材料の変形量を制御する方法に
おいて、粉末特性、変動条件、補正ルール、チップ変形
量等のデータ記録手段とを有し、スローアゥエイチップ
の型番及び粉末特性とに対応して、変動条件データ記録
から読み出してプレス機の上パンチ、下パンチの駆動順
序、位置制御、加圧の第1の予測値を得、前記補正ルー
ルの中から適用すべき補正ルールを選択し第1の予測値
を補正して第2の予測値を得、前記第2の予測値により
プレス機を制御することを特徴とする変形量の小さなス
ローアゥエイチップを製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金、サーメ
ット等をプレス成形し、焼結体を製作する際に、焼結後
の変形を抑えるための好適なプレス制御を行うシステム
に関する。
【0002】
【従来の技術】粉末冶金法で製作される超硬合金、サー
メット等の製作過程では、前記材料は硬いため、できる
限り研削加工等を少なめることが重要である。例えば、
スローアウェイチップ(刃先交換)式チップ等では4角
形、3角形板状に逃げ角11度、15度、20度等が用
いられているが、逃げ角等が大きくなるに従い、プレス
時の密度の不均一が焼結後に変形となって現れ、角部が
所定の角度にならず、ふくらんだり、凹んだり、また、
本来直線状であるべき各辺が凸状、凹状に変形する等、
様々な現象が現れてくる。更に、焼結後に研削等により
チップの上下面、各逃げ面等を仕上げ加工を行えば前述
の変形は除去されるものの、研削等のコストが高いた
め、変形量を抑える様々な工夫が行われている。例え
ば、特開平5−57497号公報では、NC粉末成形機
で、成型品の厚み精度を高める装置が提案されている。
粉末成形機では一般に成形圧力をコントロールした方が
製品強度の均一化が図れて有利と考えられていたが、こ
のようなコントロールを行う装置では製品の厚み精度が
犠牲になるとしている。また、特開平11−15660
6号公報には、溝入れ加工やねじ切り加工に用いる三角
形の特殊な形状のスローアゥエイチップをプレスによっ
て容易に製造できる製造方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、スローアゥエイチップの厚さ方向で形状の
変化する、例えば、チップの逃げ角の大きなもの、すく
い面等に深い切り屑処理用のブレーカや凸部を形成する
もの及びボールエンドミル等に用いるすくい面が曲面状
に変化するもの、等をプレス成形により製作し、焼結後
の変形を研削加工で行った公差内程度まで高めたブレス
等の方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、超硬合金、サーメット等の粉末冶金法
を用いてブレス成型される材料の変形量を制御するシス
テムであって、あらかじめ超硬合金、サーメット等の密
度、収縮率等の粉末の特性を記録しておく粉末特性デー
タ記録手段と、あらかじめ刃先交換式チップの型番別に
上パンチ、下パンチ等の駆動順序、位置制御、加圧制
御、サイズ、重量等の変動条件データを記録しておく変
動条件データ記録手段と、あらかじめ上・下パンチの位
置制御及びブレス圧力の補正ルールを記録しておく補正
ルール記録手段と、前記記録手段に基づき、プレス成形
し、焼結後の変形量のデータを測定し、記録しておくチ
ップ変形量データ記録手段とを有し、スローアゥエイチ
ップの型番及び前記粉末特性データ記録手段に対応した
粉末特性とに対応して、変動条件データ記録手段から読
み出してプレス機の上パンチ、下パンチの駆動順序、位
置制御、加圧の第1の予測値を得る手段と、前記補正ル
ール記録手段に記録された補正ルールの中から適用すべ
き補正ルールを選択する手段、適用すべき補正ルールに
基づき第1の予測値を補正して第2の予測値を得る手
段、第2の予測値を出力する手段とからなり、前記第2
の予測値によりプレス機を制御することを特徴とするス
ローアゥエイチップの変形量を制御するシステムであ
る。より詳細には、前記補正ルールは粉末の充填容積で
行い、下パンチ側の充填容積とダイスと上パンチ側の充
填容積の比率で行うものであり、前記補正ルールは下パ
ンチの移動量を補正することにより、粉末を流動させる
量を調整し、例えば、逃げ角等の大きなスローアウェイ
チップの逃げ角により充填密度が疎となる部分に再充填
させて、より充填密度を均一にし、焼結後の変形量をす
くなめるように制御するシステムである。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のデータ処理等の
システム構成図であり、図2は該装置により実行される
処理のフローである。キーボードなどの入力装置から粉
末特性データである収縮率、密度等の記録が、超硬合
金、サーメット等の各材種別に蓄積されている。プレス
成形すべき型番が選択される。ここで、過去何回かのデ
ータの蓄積により、型番に対応してチップ変形量データ
記録手段より最も変形量の小さなデータが出力される。
型番に該当するデータがない場合には、類似する形状が
選択される。これらのデータの照合により、粉末特性に
対応したプレス手順が変動条件データ記録手段より出力
され、第1の予測値として使用される。補正ルール記録
手段より、今回用いる粉末特性データから粉末の特性、
特にサイズに係わる収縮率、流動特性、タップ密度等を
読み出し、該補正ルール記録手段に基づき補正する。上
記粉末特性データに応じた補正ルールに基づいて第1の
予測値を補正して第2の予測値を得る。第2の予測値に
より、プレス機が制御される。
【0006】前記粉末特性データとしては、特にサイズ
に係わる要素として、超硬合金、サーメット等の各材種
別に収縮率、焼結体での密度等の記録と、粉末の特性で
ある見掛け密度、タップ密度、流動特性、特に造粒され
ている粉末においては重要であり、これらのデータが蓄
積されている。
【0007】該チップ変形量データ記録手段には、粉末
特性データ、変動条件データ記録手段により制御されて
ブレス成型され、焼結した後、寸法(内接円の径、厚
さ、コーナー高さ、各辺の変形量、角度等)、重量等の
データが蓄積される。例えば、SEC43TN(型番等
の記号はJIS B 4120による。)は、正方形
(S)板状で、逃げ角(E)が20度、公差(C)が内
接円(4)=12.7mmで±25ミクロン、厚さ
(3)=4.76mmで±25ミクロン、コーナ高さが
±13ミクロン、と規格化されている。尚、TNは任意
記号である。内接円径、コーナー高さ、厚さ、角度、各
辺の凹凸の状況が測定され、チップ変形量データ記録手
段に型番別に記憶される。
【0008】補正ルール記録手段は、今回用いる粉末特
性データから前記粉末成形プレスの手順を補正する。特
にサイズに係わる収縮率、流動特性、見掛け密度等を読
み出し、該補正ルール記録手段に基づき演算し補正す
る。これにより得られた第2の予測値によりプレス機が
制御される。図3に本発明の圧縮開始点、圧縮終了点の
一実施例の概要を示す。図3より、下パンチの圧縮開始
点3は圧縮終了点5より下側の位置に設定し、圧縮開始
点3と圧縮終了点5により形成される空間を下部キャビ
ティ容積S1とする。ダイス上面(上パンチ圧縮開始点
7)と下パンチの圧縮終了点5とで形成される空間を、
上部キャビティ容積S2とする。(S1+S2)容積
が、フィーダーシュー等から供給された粉末が充填され
る容積となる。次に、NC粉末プレス成形機により上パ
ンチを早送りして圧縮中間点8まで下降させる。位置7
から位置8まで、同時にダイスを下降させせ、S1に充
填された粉末を強制的に移動させる。この粉末を移動さ
せることにより、逃げ角の大きなチップ等の場合でも粉
末の充填密度がより均一となる。次に、加圧を行いつ
つ、上パンチを圧縮終了点9、ダイス加圧終了点(下パ
ンチの圧縮終了点5の位置に同じ)まで移動させて、プ
レス成形を完了する。
【0009】これらにより、特に、下パンチ位置を固定
することで、圧縮終了点におけるダイス、上パンチ間の
位置が一定して製品の厚みが均一になる。この方法で
は、下パンチの圧縮開始点がダイス基準に定まっている
ため、キャビティに対する原料粉末の充填量が一定し、
一方、ダイスの移動により粉末圧縮量、特に下パンチ近
傍の粉末も逃げ面側に流動するため、より均一化し、そ
のため、厚み精度はもとより、逃げ角を有する部分での
プレス密度も均一化されて強度、厚み精度の双方に優れ
る製品が得られる。圧縮密度の一定した成形品は焼結時
の収縮量も一定し、従って、成形体密度をコントロール
する本発明の方法を用いて焼結時の収縮量を見込んだ寸
法に成形すれば、変形量を少なくし、且つ、制御できる
ように行うことができる。また、粉末の特性に対応し
て、圧縮中間点の位置を調整したり、1点ではなく複数
点設け、上・下パンチを連動させつつ、圧縮開始点と圧
縮終了点の中途に多段階で行うと、より均一にすること
ができる。
【0010】本発明に用いるプレス成型機は、従来技術
で説明した特開平5−57497号公報に記載されてい
るようなNC粉末成形機で十分である。すなわち、上部
ベース、ダイ固定ベース、下部ベースは、4本のタイロ
ッドにより互いに連結固定され、両リニアスケールの出
力信号の和が設定値に達したところで上下パンチを停止
させる制御を行えば、下死点での上下パンチ間距離は常
に一定になる。また、ダイ固定ベースにはダイスが着脱
可能に取付けられ、このダイスに下パンチが嵌合されて
原料粉末の充填空間(S2)を形成している。ここにフ
ィーダーシューが退避点から前進して来て原料粉末を充
填する。
【0011】以上の様に構成したNC粉末成形機は全自
動運転で行し、制御盤に内蔵されているNC装置に、上
・下パンチ、フィーダーシューの動作順序、移動量、移
動速度、加圧速度、加圧トン数など様々に組合わせたプ
ログラムを記憶させ、その中から必要なプログラムを選
択する。成形品に応じて変わる粉末充填深さ、特に下パ
ンチ側の容積S1とダイスと上パンチ側の容積S2との
容積比、プレス成形後の厚みなどの条件を入力し、これ
等の情報を盛込んだプログラムに従ってサーボモータに
回転指令を与え、リニアスケールからのパンチ位置フィ
ードバック信号に基くクローズドループ制御を行いなが
らキャビティ内の粉末を圧縮成形して所望の成形品を得
る。
【0012】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の成形機は、
下パンチ側の容積、上パンチ側の容積の比率、上・下パ
ンチの動作順序、加圧手順等を制御することにより、下
パンチを固定位置とし、ダイス、上パンチが予め定めら
れた関係になるように位置制御が行われるので、プレス
成形時の粉末流動により、成形体の密度が均一となり、
焼結後の変形を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明例のシステムのハードウエア構
成の一例を示す。
【図2】図2は、本発明例のフローの処理の一例を示
す。
【図3】図3は、本発明のダイス、上・下パンチの圧縮
開始前の位置を模式的に示す。
【符号の説明】
1 ダイス 2 下パンチ 3 下パンチ、圧縮開始点 4 下パンチ、圧縮中間点 5 下パンチ、圧縮終了点 6 上パンチ 7 上パンチ、圧縮開始点 8 上パンチ、圧縮中間点 9 上パンチ、圧縮終了点 S1 下部キャビティ容積 S2 上部キャビティ容積

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超硬合金、サーメット等の粉末冶金法を
    用いてブレス成型される材料の変形量を制御するシステ
    ムであって、あらかじめ超硬合金、サーメット等の密
    度、収縮率等の粉末の特性を記録しておく粉末特性デー
    タ記録手段と、あらかじめ刃先交換式チップの型番別に
    上パンチ、下パンチ等の駆動順序、位置制御、加圧制
    御、サイズ、重量等の変動条件データを記録しておく変
    動条件データ記録手段と、あらかじめ上・下パンチの位
    置制御及びブレス圧力の補正ルールを記録しておく補正
    ルール記録手段と、前記記録手段に基づき、プレス成形
    し、焼結後の変形量のデータを測定し、記録しておくチ
    ップ変形量データ記録手段とを有し、スローアゥエイチ
    ップの型番及び前記粉末特性データ記録手段に対応した
    粉末特性とに対応して、変動条件データ記録手段から読
    み出してプレス機の上パンチ、下パンチの駆動順序、位
    置制御、加圧の第1の予測値を得る手段と、前記補正ル
    ール記録手段に記録された補正ルールの中から適用すべ
    き補正ルールを選択する手段、適用すべき補正ルールに
    基づき第1の予測値を補正して第2の予測値を得る手
    段、第2の予測値を出力する手段とからなり、前記第2
    の予測値によりプレス機を制御することを特徴とするス
    ローアゥエイチップの変形量を制御するシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のシステムにおいて、該補
    正ルールは粉末の充填容積で行うことを特徴とするスロ
    ーアゥエイチップの変形量を制御するシステム。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のシステムにおいて、該粉
    末の充填容積は、下パンチ側の充填容積とダイスと上パ
    ンチ側の充填容積の比率で行うことを特徴とするスロー
    アゥエイチップの変形量を制御するシステム。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載のシステムにおい
    て、該補正ルールは下パンチの移動量を補正することを
    特徴とするスローアゥエイチップの変形量を制御するシ
    ステム。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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