JP2006336078A - Sintered part, method for producing the part, and sizing die - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、サイジング後に一部の領域に機械加工を施して仕上げる焼結部品と、その部品の機械加工性を向上させる焼結部品の製造方法と、その方法に利用するサイジング金型に関する。 The present invention relates to a sintered part that is finished by machining a part of the region after sizing, a method for manufacturing a sintered part that improves the machinability of the part, and a sizing die used in the method.
原料粉末を成形後に焼結して作られる焼結部品は、熱歪による寸法精度の低下が起こるので、焼結後に寸法矯正のためのサイジングを行って出荷することがなされている。サイジングは、パンチとダイを組み合わせ、必要に応じてコアをさらに組み合わせた金型を使用し、処理する焼結部品をパンチで加圧してダイの成形穴に圧入する。そのときに部品が圧縮されて部品の寸法が矯正される。 Sintered parts made by sintering a raw material powder after molding are subject to a decrease in dimensional accuracy due to thermal strain. Therefore, after sintering, sizing for dimensional correction is performed before shipment. For sizing, a die having a combination of a punch and a die and, if necessary, a core is further used. A sintered part to be processed is pressed with a punch and press-fitted into a die forming hole. At that time, the part is compressed and the dimensions of the part are corrected.
ところで、車両の動力系部品などとして採用される焼結部品の中に、焼結後にサイジングを施し、その後さらに一部分を機械加工するものがある。例えば、外周面から端面や内径面に抜ける油穴を設けた部品があり、その部品については、金型を用いた油穴の成形ができないことから、サイジング後にドリルで必要箇所に穴をあけている。 By the way, among sintered parts used as power system parts for vehicles, there is a sintered part that is subjected to sizing after sintering and further machined partially. For example, there is a part with an oil hole that goes out from the outer peripheral surface to the end face or inner diameter surface, and for that part, the oil hole cannot be molded using a mold, so drill the necessary part with a drill after sizing Yes.
ところが、サイジングを施した焼結部品は、サイジング時に外周面がダイの成形穴の内面に、内周面がコアの外周面にそれぞれこすりつけられ、さらに、上面と底面が上下のパンチによって加圧されるので、表面の全域が硬化し、しかも、表面が平滑化して滑りやすくなっており、機械加工がしにくい。機械加工が図10に示すようなドリルDによる穴あけ、中でも、穴あけが焼結部品1の曲面や斜面についてなされる場合には特に、焼結部品1に対するドリルDの喰い付きが不安定になってドリルDが軸振れし易く、加工によるバリも発生し易い。
However, when sizing sintered parts, the outer peripheral surface is rubbed against the inner surface of the die forming hole, the inner peripheral surface is rubbed against the outer peripheral surface of the core, and the top and bottom surfaces are pressed by upper and lower punches. Therefore, the entire surface is hardened, and the surface is smoothed and slippery, making it difficult to machine. The drilling by the drill D as shown in FIG. 10 is performed, and in particular, when the drilling is performed on the curved surface or the slope of the
ドリルDが焼結部品1に喰い付くときに軸振れすると、刃が傷んで工具寿命が短くなり、軸振れの状況によってはドリルが折れることもある。また、無視できない大きさのバリが発生するとそのバリの除去作業が必要になる。機械加工を施す工具がドリル以外の切削工具、研削工具或いは研磨工具などである場合にも、部品の表面がサイジングされて硬くなっていると同様の問題が発生する。
If the shaft swings when the drill D bites the
サイジング後に機械加工を施して仕上げる焼結部品については、上記の問題が伴うが、その問題の解決策となりうる焼結部品の製造方法やその方法を開示した先行文献などは見当たらない。 The sintered parts that are finished by machining after sizing are accompanied by the above-mentioned problems, but there are no methods for manufacturing sintered parts that can solve the problems, nor prior literatures that disclose such methods.
この発明は、サイジング後の機械加工性を向上させることができる焼結部品と、その焼結部品の製造方法と、その方法に利用するサイジング金型を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a sintered part that can improve the machinability after sizing, a method for manufacturing the sintered part, and a sizing mold used in the method.
上記の課題を解決するために、この発明においては、焼結部品の寸法を矯正する矯正面と、焼結部品の外面と対面する位置にあって焼結部品に対して接触しない非矯正面とを併せ持つサイジング金型を使用して焼結部品のサイジングを行い、しかる後、前記焼結部品のサイジングされずに焼結肌が残された部位に機械加工を施すことを特徴とする焼結部品の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, in the present invention, a correction surface that corrects the dimensions of the sintered part, and a non-correction surface that is in a position facing the outer surface of the sintered part and does not contact the sintered part, A sintered part characterized in that a sintered part is sized using a sizing die having both, and thereafter, machining is performed on a portion where the sintered skin is left without sizing the sintered part. A manufacturing method is provided.
この方法でのサイジング金型の非矯正面は、例えば、下記(1)、(2)の方法で生じさせることができる。
(1)サイジング金型の矯正面の一部に焼結部品のサイジング代よりもへこみ量の大きい凹部を設けて前記非矯正面を生じさせる。
(2)焼結部品の外周面や端面に当該焼結部品のサイジング代よりもへこみ量の大きい凹部を設けて前記非矯正面を生じさせる。
The non-correcting surface of the sizing mold by this method can be generated by the following methods (1) and (2), for example.
(1) A concave portion having a dent larger than the sizing allowance of the sintered part is provided on a part of the correction surface of the sizing mold to generate the non-correction surface.
(2) A concave portion having a dent larger than the sizing allowance of the sintered part is provided on the outer peripheral surface or end face of the sintered part to generate the uncorrected surface.
(1)の方法を採る場合には、焼結部品を軸方向に加圧するパンチと前記焼結部品を成形穴に圧入するダイを有し、そのパンチとダイの少なくとも一方に、焼結部品のサイジング代よりも凹み量の大きい凹部が設けられ、その凹部が、焼結部品の外面と対面する位置にあるサイジング金型を使用する。この発明においては、そのサイジング金型と、この発明の方法で製造された焼結部品も併せて提供する。 In the case of adopting the method (1), it has a punch for pressing the sintered part in the axial direction and a die for press-fitting the sintered part into the forming hole, and at least one of the punch and die has a sintered part. A sizing mold is used in which a recess having a larger amount of recess than the sizing allowance is provided, and the recess is in a position facing the outer surface of the sintered part. In the present invention, the sizing mold and a sintered part manufactured by the method of the present invention are also provided.
この発明の焼結部品は、サイジングしてできるサイジング肌の表面とサイジングされていない焼結肌の表面を併せ持ち、焼結肌の表面を有する部位に機械加工が施されたものになる。機械加工は、ドリルによる穴あけの場合にこの発明の効果が特に顕著に発揮されるが、ドリルによる穴あけに限定されない。他の工具による切削加工や研削加工、研磨加工などでも、加工性の向上、工具の寿命向上の効果が期待できる。 The sintered part of the present invention has a sized skin surface that is sized and a non-sized sintered skin surface, and is machined to a portion having the sintered skin surface. The machining is notably limited to drilling, although the effects of the present invention are particularly remarkable when drilling. Even in cutting, grinding, and polishing with other tools, it can be expected to improve workability and improve tool life.
この発明の方法では、焼結部品にサイジングされない領域を形成する。サイジングされない領域には焼結肌が残され、その部分はサイジングによる表面の硬化と平滑化が起こらない。そこに機械加工を施すので、刃物の喰い付きが良くなって刃物の寿命が向上する。また、喰い付きが安定することによって工具の振れが抑制され、また、非サイジング領域はサイジングされた領域と違って快削性が維持され、そのために、加工によって発生するバリが小さくなり、その結果、バリの除去作業を簡略化したり省いたりすることも可能になる。 In the method of the present invention, an unsized region is formed in the sintered part. Sintered skin is left in the non-sized region, and the surface is not hardened or smoothed by sizing. Since machining is performed there, the biting of the blade is improved and the life of the blade is improved. In addition, the stable run-off suppresses tool runout, and the non-sizing area maintains free-cutting performance unlike the sized area, which reduces the burrs generated by machining. It is also possible to simplify or omit the burr removal work.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は、直方体状焼結部品1の外周に軸方向に延びる凹部5を設け、この焼結部品1を図2に示すサイジング金型10でサイジングし、その後、中心穴4に連通する小穴6をドリルで加工して設けたものである。凹部5は、部品の外周面2からの凹み量が、径方向のサイジング代(半径分)よりも大きい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, a
例示のサイジング金型10は、ダイ11と、上パンチ12と、上パンチ12に対向させた下パンチ13と、中心穴4を矯正するコア14とから成る。ダイ11は、サイジングする前の焼結部品の外形に比べて穴寸法をサイジング代相当分小さくした断面形状の成形穴15を有する。その成形穴15に下パンチ13とコア14を挿入し、この状態で焼結部品1を上パンチ12で加圧して成形穴15に押し込み、その焼結部品1の外周を成形穴15の内壁に、同部品の内周をコア14の外周にそれぞれこすりつける。また、上パンチ12を下死点まで降下させて上下のパンチ12、13で焼結部品1を軸方向に圧縮する。
An
上記の動作によって焼結部品1の外形寸法と軸方向寸法が矯正される。このときに、成形穴15の凹部5に対面する部分の内壁面は部品1から離反しており、矯正面として働かない。従って、凹部5はサイジングされず、焼結肌の面が残る。その焼結肌の面は、サイジングによる硬化が起こっておらず、また、平滑化されたサイジング肌の面に比べると荒れているため、ドリルが滑りにくくなって喰い付き性がよくなり、喰い付きのポイントのずれが抑えられて加工中の軸振れが小さくなる。焼結部品1に設ける凹部5は、図1では一端から他端に至る通し溝になっているが、図3に示すような止り溝であってもよい。
With the above operation, the outer dimension and the axial dimension of the
また、図4に示すように、焼結部品1の端面3に凹部5を設け、その凹部5の凹み量を端面3の軸方向サイジング代よりも大とし、サイジングされずに焼結肌が残される凹部5にサイジング後に機械加工を施して小穴6などを設けるようにしてもよい。端面3に設ける凹部5は、部品端面の中央から外れた領域、例えば、外周に偏った位置にあってもよい。また、焼結部品1に設ける凹部5の側面や端面は、部品の表面に鋭角なエッジができるのは好ましくないので、図5に示すように、部品1の外面に対して鈍角(α=90°以上)に交わる斜面にするのがよい。
Moreover, as shown in FIG. 4, the
焼結部品1にサイジングされない領域を形成することは、他の方法で行うこともできる。図6或いは図7に示すように、ダイ11の内周に凹部16を設け、その凹部16を有するダイ11を使用してサイジングを実施する方法によっても、焼結部品1の外周に非サイジング領域7を形成することができる。図8は、図6のダイ11を使用してサイジングした焼結部品1にエンドミルで溝8を加工したものであって、溝8の加工は、焼結肌が残った非サイジング領域7になされている。
Forming the non-sized region in the sintered
なお、サイジングされない領域は、サイジングによる寸法矯正効果が得られないので、
高い寸法精度が要求されない場所を選ぶのがよい。または、他の部品と対面する領域となる場合には、予め相手の他の部品と焼結部品のサイジングされない領域が接触しないように、他の部品か焼結部品に凹部を形成するとよい。また、場所の選択の自由度がなく、寸法精度が要求される領域に設定せざるを得ないときには、サイジングされない領域の面積を必要最小限にとどめるのがよい。
In addition, since the dimensional correction effect by sizing cannot be obtained in the area that is not sized,
Choose a location that does not require high dimensional accuracy. Or when it becomes a field which faces other parts, it is good to form a crevice in other parts or sintered parts beforehand so that other parts of the other party and the area where a sintered part is not sized may not contact. Further, when there is no degree of freedom in selecting a place and it is necessary to set a region where dimensional accuracy is required, the area of the region that is not sized should be minimized.
焼結部品の外周面のサイジング前後の表面性状の一例を図9に示す。図9(a)は、サイジングする前の部品の表面(焼結面)の面粗さを、図9(b)は、サイジング後の表面 (サイジング面)の面粗さをそれぞれ表している。また、表1はこれらの面の粗さの最大値、中央値、及び平均値を示している。 An example of the surface properties before and after sizing the outer peripheral surface of the sintered part is shown in FIG. FIG. 9A shows the surface roughness of the surface (sintered surface) of the part before sizing, and FIG. 9B shows the surface roughness of the surface after sizing (sizing surface). Table 1 shows the maximum value, median value, and average value of the roughness of these surfaces.
図9及び表1からわかるように、サイジングを施すと、尖った山の先端が潰れて焼結部品の表面が平滑化し、また、その平滑化によって表層部の組織が緻密化して表面の硬さも上昇する。そのために、ドリル加工ではドリルが滑り易くなって喰い付き性が悪化し、喰い付きのポイントがずれて加工時のドリルの振れが大きくなり、バリも発生し易くなるなどの問題が生じる。また、穴あけ以外の切削加工、例えば、エンドミルなどによる加工でも刃が傷み易くなって工具寿命が短縮される。 As can be seen from FIG. 9 and Table 1, when sizing is applied, the tip of the pointed crest is crushed and the surface of the sintered part is smoothed. To rise. For this reason, in drilling, the drill becomes slippery and the biting property is deteriorated, the biting point is shifted, the deflection of the drill during processing is increased, and burrs are easily generated. In addition, the blade is easily damaged by cutting processing other than drilling, for example, processing by an end mill, and the tool life is shortened.
これに対し、この発明では、焼結部品の一部にサイジング金型が接触しないようにしてサイジングを行い、サイジングされずに焼結肌の面が残された領域に機械加工を施すので、刃物の喰い付きが良くなり、刃の摩耗・欠損も抑制されて刃物の寿命が向上する。また、部品の機械加工部の表面が硬化せず、加工時の刃物の軸振れも抑制されるので、バリが出にくくなり、バリの除去作業を簡略化したり、省いたりすることが可能になる。 On the other hand, in the present invention, sizing is performed so that the sizing mold does not come into contact with a part of the sintered part, and machining is performed on the area where the surface of the sintered skin is left without sizing. The bite of the blade is improved, the wear and loss of the blade is suppressed, and the life of the blade is improved. In addition, the surface of the machined part of the part is not hardened, and the shaft runout of the blade during processing is also suppressed, making it difficult for burrs to come out, and it is possible to simplify or omit burrs removal. .
なお、この発明の方法で製造する焼結部品は、中心穴の無い構造にすることもあり、その部品のサイジングは、コアが含まれていない金型で行う。また、サイジング後に必要箇所に焼き入れ、焼き戻しなどの熱処理を行うこともある。 In addition, the sintered part manufactured by the method of the present invention may have a structure without a center hole, and the sizing of the part is performed with a mold not including a core. Further, after sizing, heat treatment such as quenching and tempering may be performed at a necessary portion.
1 焼結部品
2 外周面
3 端面
4 中心穴
5 凹部
6 小穴
7 非サイジング領域
8 溝
10 サイジング金型
11 ダイ
12 上パンチ
13 下パンチ
14 コア
15 成形穴
16 凹部
D ドリル
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