JP2004074199A - 圧粉体成形用パンチの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コアロッド挿入用の中心孔を正確にあけることができる圧粉体成形用パンチの製造方法を提供する。
【解決手段】軸方向にコアロッド挿入用の中心孔が設けられた圧粉体成形用パンチの製造方法であって、パンチ素材１０の側面に円柱状の外周面を加工する第１外周面加工工程と、外周面が加工されたパンチ素材１０に、外周面の中心軸に沿って小径加工機によって中心孔の小径下穴１２を加工する小径下穴加工工程と、小径下穴１２が加工されたパンチ素材１０ａに、小径下穴１２を拡径加工機によって拡径して大径下穴１２’を形成する拡径工程と、大径下穴１２’が加工されたパンチ素材１０ｂに、大径下穴１２’の中心軸と同軸に外周面を加工する第２外周面加工工程とを有する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼結品の形成に際し、粉体を圧縮成形して圧粉体を成形する圧粉体成形用パンチの製造方法に係り、特に中心孔を有し極めて小形の圧粉体成形用パンチを得るのに好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、小形モータや減速機付き小形モータ等には歯車が装備されているが、そのような歯車として焼結金属製のものがある。
焼結金属製の歯車は、一般に、粉体が圧縮されることによって圧粉体が形成された後、その圧粉体が焼結炉内で焼結されることにより焼結品が形成され、その後、焼結品が矯正仕上げ加工（サイジング）されることによって所定寸法の形状に形成されることとなる。
【０００３】
このような歯車の圧粉体は、外周が歯車と対応する形状の成形孔を有するダイと、そのダイに対して上下方向から嵌挿される圧粉体成形用パンチとを備えた成形装置によって形成される。そして、成形装置は、セットされたダイの成形孔に対し、例えば下方から一方のパンチが嵌挿入された後、ダイの成形孔に粉体が充填されると、他方のパンチが上方からダイの成形孔に嵌挿され、双方のパンチが上下方向から成形孔内で粉体を圧縮することにより、歯車の形状を有する圧粉体の成形品が形成されるようになっている。
【０００４】
そのため、圧粉体成形用パンチは、下パンチと上パンチとからなっており、何れも先端がダイの成形孔に嵌挿できる形状に形成されている他、歯車に支持シャフトを挿通させるための孔を形成するため、コアロッドを挿入する中心孔が双方のパンチの軸方向に設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧粉体成形用パンチは、焼結金属製の歯車が大きい寸法の場合は問題ないものの、例えば数ｍｍの径のような小寸法の場合には、以下に述べる問題があった。
即ち、圧粉体成形用パンチは、小寸法の歯形を成形する場合、コアロッドを挿入するための中心孔が１ｍｍ以下の小さなものであるので、かなり高い精度が要求される。そのため、従来の圧粉体成形用パンチは、キリ等からなる細径の切削工具で機械加工して中心孔を形成していたが、細径の切削工具では加工中に折れたり曲がったりして容易に設けることができず、また中心孔をあけることができたとしても、その中心軸がパンチの中心軸からずれたりして歩留まりが低下する等の問題があった。また、圧粉体成形用パンチの外形を研削する際、肉薄などによる焼き付などの現象が発生してしまい、これによっても歩留まりが低下していた。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、成形対象品が小寸法であっても、コアロッド挿入用の中心孔を正確にあけることができる圧粉体成形用パンチの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、軸方向にコアロッド挿入用の中心孔が設けられた圧粉体成形用パンチの製造方法であって、パンチ素材の側面に円柱状の外周面を加工する第１外周面加工工程と、該外周面が加工されたパンチ素材に、該外周面の中心軸に沿って小径加工機によって前記中心孔の小径下穴を加工する小径下穴加工工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る圧粉体成形用パンチの製造方法によれば、パンチ素材の側面に円柱状の外周面を加工した後に、小径加工機を用いて外周面を基準とした中心孔の小径下穴を加工するので、コアロッド挿入用の中心孔が小さくても、それよりもさらに小径の下穴を確実に設けることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載された圧粉体成形用パンチの製造方法において、前記小径下穴が加工されたパンチ素材に、該小径下穴を拡径加工機によって拡径して大径下穴を形成する拡径工程と、前記大径下穴が加工されたパンチ素材に、該大径下穴の中心軸と同軸に外周面を加工する第２外周面加工工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る圧粉体成形用パンチの製造方法によれば、拡径加工機を用いて小径下穴が拡径されて大径下穴を形成する際に、大径下穴の中心軸の位置を調整することができるので、小径下穴の中心軸がパンチ素材の外周面の中心軸からずれていた場合においても、そのずれを修正して外周面の中心軸と大径下穴の中心軸とを一致させることができる。さらにその後、大径下穴を基準として外周面を加工するので、確実に大径下穴の中心軸と外周面の中心軸とを一致させることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載された圧粉体成形用パンチの製造方法において、前記外周面が加工されたパンチ素材に焼入れ処理を施す焼入工程と、前記焼入れ処理が施されたパンチ素材に、前記大径下穴の中心軸と同軸に外周面を加工する第３外周面加工工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る圧粉体成形用パンチの製造方法によれば、焼入れ処理によってパンチ素材が高強度化される。また、焼入れ処理によってパンチ素材に歪み等の変形が生じた場合においても、焼入れ処理後に施される外周面の加工により、パンチ素材の変形が修正される。これにより、正規の形状で高強度な圧粉体成形用パンチを形成することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧粉体成形用パンチの製造方法において、前記パンチ素材を成形対象品に応じたパンチ形状に研削する形状研削工程と、前記パンチ形状部分を研磨する仕上げ工程と、前記大径下穴に内径仕上げ加工を施して、中心孔を形成する中心孔仕上げ工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る圧粉体成形用パンチの製造方法によれば、形状研削工程と仕上げ工程と中心孔仕上げ工程とを備えることで、圧粉体成形用パンチに圧粉体に応じた形状に確実に形成することができ、従って、外径が数ｍｍの圧粉体を成形するための圧粉体成形用パンチを確実にかつ良好に形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図６はこの発明の一実施の形態に係る圧粉体成形用パンチを示す図であって、図１は圧粉体成形用パンチを適用した成形装置の要部を示す概略図、図２は圧粉体を示す正面図、図３は圧粉体成形用パンチの製造工程を示す説明図、図４はパンチ素材に中心孔の小径下穴を設けた断面図、図５はパンチ素材を形状研削するために加工用治具を装着した状態を示す説明図、図６はパンチ素材に形状研削加工と仕上げ加工と下穴仕上げ加工とを施す説明図である。
図１に示すように、この実施形態の圧粉体成形用パンチ１は、ダイ４の成形孔５に嵌挿されることにより、成形孔５内に充填された粉体６を圧縮して圧粉体としての歯車７（図２参照）を成形するためのものであり、成形孔５に対して下方から嵌挿される下パンチ２と、上方から嵌挿される上パンチ３とからなっている。
【００１６】
これら下パンチ２と上パンチ３は、その中心軸に沿う中心孔１ａが穿設されている。この中心孔１ａは、歯車７に支持軸を挿通させる挿通孔７ａ（図２参照）を形成するため、コアロッド８が挿入されるようになっており、この実施形態においては、外径が２ｍｍの歯車７のとき、φ０．６ｍｍの大きさとなっている。
【００１７】
そして、このような圧粉体成形用パンチ１は、以下の工程手順を経て製作される。なお、圧粉体成形用パンチ１は、下パンチ２と上パンチ３との双方とも基本的に略同様の構成であるので、それらを全て圧粉体成形用パンチ１として説明する。
まず、図３（ａ）に示すような一般鋼材製の柱状のパンチ素材１０は、その外周面の断面が真円とされていないので、第１外周面加工工程において、旋盤等を用いて外周面の旋削加工が施される。これにより、図３（ｂ）に示すように、一方の端部（下端部）を残して断面が真円となるように柱状部１１が加工されたパンチ素材１０ａが形成される。
【００１８】
柱状部１１の外周面が加工されたつぎに、小径下穴加工工程において、小径加工機である放電加工機を用いて、パンチ素材１０ａの歯車７を形成すべき先端部に放電加工によって中心孔１ａの小径下穴１２が設けられる。この小径下穴１２は、柱状部１１の外周面を基準としてその中心軸に沿って加工され、圧粉体成形用パンチ１にコアロッド８を挿通させるのに必要な最終的寸法より小さめに形成され、例えばφ０．４ｍｍの大きさである。この小径下穴１２は、図４に示すようにパンチ素材１０ａの柱状部１１において、歯車７を形成するための先端部に設けられるが、これに続いて若干大径の孔１２ａが設けられて、いわゆる逃げ孔を構成している。
【００１９】
次いで、拡径工程において、拡径加工機であるワイヤーカット加工機を用いて、パンチ素材１０ａの柱状部１１に設けられた小径下穴１２がワイヤーカット法により図３（ｃ）のように若干拡径されて大径下穴１２’が形成されたパンチ素材１０ｂが形成される。この際、大径下穴１２’の中心軸は、柱状部１１の中心軸と一致するように形成され、小径下穴１２の中心軸が柱状部１１の中心軸からずれて形成されていた場合においては、そのずれを修正するように加工が行われる。つまり、大径下穴１２’が形成されることで小径下穴１２の心出しを行うということである。この場合、大径下穴１２’の大きさは、φ０．５ｍｍ程度である。
【００２０】
その後、第２外周面加工工程において、旋盤等を用いてパンチ素材１０ｂの柱状部１１の外径が更に旋削加工および研削加工され、図３（ｄ）に示すように、パンチ本体１３ａとその先端に歯車成形部１３ｂとを有するパンチ素材１０ｃが形成される。歯車成形部１３ｂは、パンチ本体１３ａより小径に形成されており、後の加工工程においてギヤに応じた形が形成される部分である。この場合、歯車成形部１３ｂ及びパンチ本体１３ａの加工に際しては、大径下穴１２’を基準として、つまり、大径下穴１２’の中心軸を中心として加工が行われる。
【００２１】
このようにパンチ素材１０ｃが形成された後、焼入工程において、パンチ素材１０ｃに焼入れ処理が施され、パンチ素材１０ｃが高強度化される。
焼入工程の後、第３外周面加工工程において、大径下穴１２’を基準とした外周面の研削加工が施され、パンチ素材１０ｃに熱応力などによって生じた変形が修正される。なお、焼入工程が不要な材料が用いられている場合は、焼入工程および第３外周面加工工程を行わずに次の工程が施される。
【００２２】
つぎに、形状研削工程において、図６に示すような旋盤２０にパンチ素材１０ｃを固定し、パンチ素材１０ｃの先端部を成形対象品に応じた形状に研削するが、この場合、パンチ素材１０ｃは小物であって、形状研削に用いられる研削砥石と旋盤２０のチャック部２１との干渉を回避するために、図５に示すような加工用治具１９が用いられる。この加工用治具１９は、パンチ素材１０ｃにおいて歯車成形部１３ｂと反対側に設けられた孔１２ａに圧入されることでパンチ素材１０ｃに装着される。そして、その状態で図６に示すように、旋盤２０のチャック部２１に加工用治具１９がチャックされると共に、歯車成形部１３ｂの大径下穴１２’が心出し部２２に支持されてセットされ、研削砥石などにより歯車成形部１３ｂに歯車７のギヤに応じた形状の形状研削加工が行われる。
【００２３】
その後、仕上げ工程において、ギヤに応じた形状に加工された部分のラップ（仕上げ）加工が行われ、最後に中心孔仕上げ工程において、歯車成形部１３ｂの大径下穴１２’が最終的にφ０．６ｍｍの径にラップ（仕上げ）加工される。このような加工工程により、図１に示すように、歯車７を成形できる形状で、しかも歯車７の中心軸にコアロッド挿入用の中心孔１ａが正確に形成された圧粉体成形用パンチ１が形成される。
【００２４】
上述したような圧粉体成形用パンチ１の製造方法においては、小径下穴加工工程において、断面が真円の柱状部１１が加工されたパンチ素材１０に、放電加工によって柱状部１１の中心軸に沿ってコアロッド挿入用の中心孔１ａの小径下穴１２が加工されるので、従来のような細径の切削工具を用いた加工と比較して、確実に小径下穴１２を加工することができる。
【００２５】
また、拡径工程において、パンチ素材１０ａの小径下穴１２を拡径して大径下穴１２’が形成されるので、小径下穴１２の中心軸がパンチ素材１０の中心軸からずれて加工されていた場合においても、小径下穴１２を拡径する際に、そのずれを修正することができる。さらに、第２外周面加工工程において、パンチ素材１０ｂの大径下穴１２’を基準として外周面を加工して歯車成形部１３ｂ及びパンチ本体１３ａが設けられたパンチ素材１０ｃが形成されるので、確実に歯車成形部１３ｂ及びパンチ本体１３ａの中心軸と大径下穴１２’の中心軸とを一致させることができる。
【００２６】
また、焼入工程においてパンチ素材１０ｃを高強度化することができ、その後、第３外周面加工工程において、パンチ素材１０ｃに熱応力などによって生じた変形を修正し、正規の形状とすることができる。
【００２７】
また、形状研削工程において、研削砥石などにより歯部成形部１３ｂに歯部が形成されるが、加工用治具１９を用いることによって、加工を良好に行うことができる。また、仕上げ工程において、圧粉体成形用パンチ１に圧粉体としての歯車７に応じた形状に確実に形成することができる。また、下穴仕上げ工程において、下穴の内径を仕上げ加工する際、拡径工程で大径下穴１２’の中心軸が正確に心出しされ、仕上げのための加工量が少量とされているので、容易に仕上げ加工を行い、正確な中心孔１ａを形成することができる。従って、外径が２ｍｍの歯車７を成形するため、コアロッド挿入用のφ０．６ｍｍの中心孔１ａを有する圧粉体成形用パンチ１を確実にかつ良好に形成することができる。
【００２８】
なお、図示実施形態においては、圧粉体成形用パンチ１として、歯車７に合わせた２ｍｍの外径で、中心孔がφ０．６ｍｍの大きさに形成された例を示したが、この数値に限定されるものではない。また、小径下穴１２をパンチ素材１０の柱状部１１に対して許容差内の範囲で同軸に形成できれば、小径下穴１２を拡径する工程を省き、始めから小径下穴１２をφ０．５ｍｍで形成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、パンチ素材の外周面を真円の断面となるように加工した後に、その外周面を基準とした中心孔の小径下穴を小径加工機を用いて加工するので、コアロッド挿入用の中心孔が小さくても、それよりもさらに小径の小径下穴を確実に設けることができる。
【００３０】
請求項２に係る発明によれば、拡径加工機を用いて小径下穴が拡径されて大径下穴が形成されるので、小径下穴の中心軸がパンチ素材の中心軸からずれて加工されている場合においても、そのずれを修正することができ、大径下穴とパンチ素材とを同軸上に一致させることができる。さらにその後、大径下穴を基準として外周面を加工するので、確実に大径下穴の中心軸と外周面の中心軸とを一致させることができる。
【００３１】
請求項３に係る発明によれば、焼入れ処理によってパンチ素材を高強度とすることができ、このパンチ素材を用いて形成される圧粉体成形用パンチの寿命を長くすることができる。また、焼入れ処理によってパンチ素材に歪み等の変形が生じた場合においても、焼入れ処理後に施される外周面の加工により、パンチ素材の変形を修正して正規の形状とすることができる。
【００３２】
請求項４に係る発明によれば、形状研削工程と仕上げ工程と中心孔仕上げ工程とを備えることで、圧粉体成形用パンチに圧粉体に応じた形状に確実に形成することができ、従って、外径が数ｍｍの圧粉体を成形するための圧粉体成形用パンチを確実にかつ良好に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る圧粉体成形用パンチを適用した成形装置の要部を示す概略図である。
【図２】圧粉体を示す正面図である。
【図３】圧粉体成形用パンチの製造工程を示す説明図である。
【図４】パンチ素材に中心孔の小径下穴を設けた断面図である。
【図５】パンチ素材を形状研削するために加工用治具を装着した状態を示す説明図である。
【図６】パンチ素材に形状研削加工と仕上げ研削加工と下穴仕上げ加工とを施す説明図である。
【符号の説明】
１　　圧粉体成形用パンチ
２　　下パンチ
３　　上パンチ
４　　ダイ
８　　コアロッド
１ａ　　中心孔
１０　　パンチ素材
１１　　柱状部
１２　　小径下穴
１２′　　大径下穴
１３ａ　　パンチ本体
１３ｂ　　歯車成形部

Claims (4)

1. 軸方向にコアロッド挿入用の中心孔が設けられた圧粉体成形用パンチの製造方法であって、
   パンチ素材の側面に円柱状の外周面を加工する第１外周面加工工程と、
   該外周面が加工されたパンチ素材に、該外周面の中心軸に沿って小径加工機によって前記中心孔の小径下穴を加工する小径下穴加工工程とを有することを特徴とする圧粉体成形用パンチの製造方法。
2. 請求項１に記載された圧粉体成形用パンチの製造方法において、
   前記小径下穴が加工されたパンチ素材に、該小径下穴を拡径加工機によって拡径して大径下穴を形成する拡径工程と、
   前記大径下穴が加工されたパンチ素材に、該大径下穴の中心軸と同軸に外周面を加工する第２外周面加工工程とを有することを特徴とする圧粉体成形用パンチの製造方法。
3. 請求項２に記載された圧粉体成形用パンチの製造方法において、
   前記外周面が加工されたパンチ素材に焼入れ処理を施す焼入工程と、
   前記焼入れ処理が施されたパンチ素材に、前記大径下穴の中心軸と同軸に外周面を加工する第３外周面加工工程とを有することを特徴とする圧粉体成形用パンチの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧粉体成形用パンチの製造方法において、
   前記パンチ素材を成形対象品に応じたパンチ形状に研削する形状研削工程と、
   前記パンチ形状部分を研磨する仕上げ工程と、
   前記大径下穴に内径仕上げ加工を施して、中心孔を形成する中心孔仕上げ工程とを備えることを特徴とする圧粉体成形用パンチの製造方法。

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