JP2008093688A - 円形基板の打抜き方法，円形基板の打抜きプレス用金型及び磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端面ダレをより小さくすることができ、かつ、生産性に優れた円形基板の打抜き方法を提供する。
【解決手段】円形基板の打抜き方法は、ダイスとパンチにより金属素条から円形基板を打抜く過程において、ダイスとパンチの刃先により打抜かれる円形基板の切断位置を、当該円形基板の直径方向の一方から他方へ順次移動させることを特徴とする。円形基板の打抜きプレス用金型は、金属素条から円形基板を打抜くためのダイスとパンチとを備え、打抜き時におけるダイスの刃先の内側に対するパンチの刃先の突入位置が、前記各刃先の直径方向の一方から他方へ順次移動する状態に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、円形基板の打抜き方法、円形基板の打抜きプレス用金型及び当該金型を用いた磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造装置に関するものである。

磁気ディスク用基板その他の円形基板（ブランク材）の打抜きプレス用金型（プッシュバック方式）は、金属素条を円形（ドーナツ状）に打抜くために上下に対向配置された下型と上型とから構成されている。
下型はダイスとホールパンチ及びノックアウトとを備え、上型はダイスとホールパンチとの間に下降するように配置されたパンチと、その外周へダイスと相対するように配置されたストリッパとを備えている。

基板は以下のように製造される。
下型と上型の間にアルミニウム合金からなる金属素条を一定方向から供給し、ダイスとストリッパにより素条を挟んで保持し、パンチを所定の圧力でダイスとホールパンチの間に先端部が突入するように下降させることにより、ダイスとパンチとにより外縁が規定され、ホールパンチとパンチとにより内縁が規定されたドーナツ状の基板を打抜く。
製品基板よりやや大きな寸法に打抜かれた基板は、打抜きによる歪みを除くため加圧焼鈍を行った後、サブストレート加工（内外周部の研削、表面研削）⇒メッキ加工⇒研磨加工による仕上げの工程をへて製品基板とされる。

パンチの外径とダイスの内径との差及びパンチの内径とホールパンチの外径との差（打抜き上必要なクリアランス）により、図５で示すように、円形基板１０には打抜き加工時に上面外縁部（破断面側）にバリ１０ｂが形成され、下面外縁部（線断面側）にダレ（端面ダレ）１０ａが形成される。バリ及び端面ダレは内縁部にも形成される。基板１０における半径方向のダレ１０ａの大きさｗはダレ幅であり、厚み方向の大きさｈはダレ深さである。
打抜き時の外径側のクリアランスは、内径側のクリアランスより設計上大きくする必要があり、外縁部の端面ダレの方が内縁部のそれよりも大きくなるので、加工上外縁部の端面ダレが問題となる。

すなわち、一定寸法下で製品基板の記憶密度の向上と記憶領域の拡大を図るには、基板１０は製品基板の寸法に見合うサブストレート１１（図５）を加工するのに許容されるダレ深さｈの限度で、ダレ幅ｗの部分を研削により除去する必要がある。したがって、基板の端面ダレ（特にダレ深さｈ）が大きければ大きいほど、サブストレート加工時の研削代を大きく設計する必要があり、研削時間の長時間化と研削量の増大により製造コストが上昇する。近時は記憶密度の向上によって基板の厚肉化（例えば厚み１．３ｍｍ前後から１．８ｍｍ強に）が要請されており、素条が厚いほど端面ダレが大きくなる傾向がある。
このような端面ダレを小さくするために、基板の外縁を打抜くためのダイスの打抜き面に、刃先に連続して外周方向へ下り傾斜する傾斜部（傾斜角度０．１〜１５°）を形成することが提案されている（後記特許文献１を参照）。
しかしながら、ダイスの刃先に連続して外周方向に下り傾斜する傾斜部を形成すると、基板外縁部のダレ幅をある程度小さくすることはできるが、ダレ深さの改善にはあまり効果がなく、しかも金型寿命を低下させる。
また、クリアランスを小さくして端面ダレを改善することはできるが、金型の寿命に悪影響を与えるので量産性に適しない。
特開２００３−２２３７１号公報

本発明が解決しようとする課題は、端面ダレの改善（ダレの大きさを抑制する）にあり、その目的は、端面ダレをより小さくすることができ、かつ、生産性に優れた円形基板の打抜き方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記目的を達成するための打抜き方法を円滑に、かつ確実に実施することができる円形基板の打抜きプレス用金型を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、端面ダレを抑制してサブストレート加工時の研削代をより小さくすることができる磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造装置を提供することにある。

本発明に係る円形基板の打抜き方法は、前記課題を解決するため、ダイスとパンチにより金属素条から円形基板を打抜く過程において、ダイスとパンチの刃先により打抜かれる円形基板の切断位置を、当該円形基板の直径方向の一方から他方へ順次移動させることを最も主要な特徴としている。

本発明に係る円形基板の打抜きプレス用金型は、前記課題を解決するため、金属素条から円形基板を打抜くためのダイスとパンチとを備え、打抜き時におけるダイスの刃先の内側に対するパンチの刃先の突入位置が、前記各刃先の直径方向の一方から他方へ順次移動する状態に構成されていることを最も主要な特徴としている。

本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造装置は、前記課題を解決するため、前記本発明に係る円形基板の打抜きプレス用金型を含むこと特徴としている。

本発明に係る円形基板の打抜き方法によれば、円形基板を打抜く過程において、ダイスとパンチの刃先により打抜かれる円形基板の切断位置が、当該円形基板の直径方向の一方から他方へ順次移動するので、パンチにおける刃先のダイス刃先の内側への突入位置も同様に移動する。
すなわち、打抜き時のパンチの打抜き圧力は、従来の方法のようにパンチ刃先の全周へ分散して作用するのではなく、打抜き開始時はパンチ刃先の直径方向の一箇所に集中して作用し、その後はパンチの刃先が形成する円周の二ヶ所へ順次集中して作用し、打抜き終了時はパンチ刃先の直径方向における反対側の一箇所に集中して作用する。
このように、パンチの打抜き圧力が金属素条に対して、打抜かれる円形基板の輪郭に沿ってその直径方向の一方から他方へ順次集中して作用するから、パンチの刃先とダイスの刃先による切れ味が向上し、その結果端面ダレがダレ幅，ダレ深さともに顕著に小さくなる。
したがって、本発明方法により磁気ディスク用アルミニウム合金基板を打抜けば、サブストレート加工時の研削代をより小さくすることができ、基板のコストダウンを達成することができる。

本発明に係る円形基板の打抜きプレス用金型によれば、円形基板の打抜き時におけるダイスの刃先の内側に対するパンチの刃先の突入位置が、前記各刃の直径方向の一方から他方へ順次移動する状態に構成されているから、打抜かれる円形基板の切断部は、当該基板の直径方向の一方から他方へ順次移動する。
したがって、前記本発明に係る円形基板の打抜き方法を円滑かつ確実に実施することができる。

本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造装置によれば、前記本発明に係る打抜きプレス用金型を用いているので、打抜かれた基板は端面ダレがより小さくなり、サブストレート加工時の研削代をより少なくすることができる。

以下図面を参照しながら、本発明に係る円形基板の打抜き方法及び打抜きプレス用金型の最良実施形態を説明する。
第１実施形態
図１は本発明に係る打抜きプレス用金型を、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の打抜きプレス用金型（プッシュバック方式）に応用した第１実施形態を示す概断面略図である。

打抜きプレス用金型は、ダイス２０，ホールパンチ２１及びノックアウト（図示しない）からなる下型２と、パンチ３０及びストリッパ３１からなる上型３とを具備し、下型２と上型３は対向配置されている。
下型２と上型３の間へ間歇的に供給される金属（アルミニウム合金）素条１の間歇供給に同調して、金属素条１をダイス２０とストリッパ３１で挟み、パンチ３０を所定の圧力でダイス２０内へ下降させて、ドーナツ状の円形基板１０を打抜く。打抜かれた基板１０は、ノックアウトにより金型の外部へノックアウトされる。
パンチ３０が所定の圧力でダイス２０内へ下降するとき、ダイス２０の刃先２０ａの内側に対してパンチ３０の刃先３０ａが突入するが、当該突入位置は、ダイス２０とパンチ３０の各刃先２０ａ，３０ａの直径方向の一方（図１の左側）から他方（同右側）へ、すなわち図１の矢印ａに沿って順次移動する状態に構成されている（請求項４）。

この実施形態では、パンチ３０が垂直方向に沿って作動する状態において、ダイス２０の刃先２０ａ全周が形成する面が、パンチ３０の刃先３０ａの全周が形成する面（この場合は水平面）に対して所定角度θを有するように形成する（請求項５の一形態）ことにより、打抜き時にダイス２０の刃先２０ａの内側に対するパンチ３０の刃先３０ａの突入位置が、前記各刃２０ａ，３０ａの直径方向の一方から他方へ順次移動するようになっている。
この構成により、金属素条１から円形基板１０を打抜く過程において、ダイス２０とパンチ３０の刃先２０ａ，３０ａにより打抜かれる円形基板１０の切断位置が、当該円形基板１０の直径方向の一方から他方へ図１及び図４の矢印ａのように順次移動する（請求項１）。

第１実施形態の打抜きプレス用金型によれば、円形基板１０の打抜き時のパンチ３０の打抜き圧力は、パンチ刃先３０ａの全周へ分散して作用するのではなく、打抜き開始時はパンチ刃先３０ａの直径方向の一箇所（図１の矢印ａの左端）に集中して作用し、その後はパンチ刃先３０ａが形成する円周の二ヶ所へ順次集中して作用し、打抜き終了時はパンチ刃先３０ａの直径方向における他方の一箇所（図１の矢印の右端）に集中して作用する。
このように、パンチ３０の打抜き圧力が、金属素条１に対して打抜かれる円形基板１０の輪郭に沿ってその直径方向の一方から他方へ順次集中して作用するから、パンチ３０の刃先３０ａとダイス２０の刃先２０ａによる切れ味が向上し、その結果図５に示す基板１の端面ダレ１０ａがダレ幅ｗ，ダレ深さｈともに顕著に小さくなる。
したがって、第１実施形態の打抜きプレス用金型により磁気ディスク用アルミニウム合金基板を打抜けば、サブストレート加工時の研削代をより小さくすることができ、基板のコストダウンを達成することができる。
なお、第１実施形態の打抜きプレス用金型では、ホールパンチ２１の外周の刃先（図示しない）の全周が形成する面も同様に傾斜しているので、ドーナツ状の円形基板における内縁部のダレも小さくなる。

円形基板１が通常の３．５インチ磁気ディスク用アルミニウム合金ブランク材（外径９６．０ｍｍ、板厚１．８４ｍｍ又は１．３ｍｍ）である場合、前記ダイス２０の刃先２０ａ全周が形成する面と、パンチ３０の刃先３０ａの全周が形成する面との角度θは、０．３〜１０゜であるのが好ましい（請求項６）。
前記傾斜角度θが０．３゜未満ではその効果が小さく（傾斜させない場合に比べて端面ダレがさほど小さくならない）、他方当該傾斜角度θが１０゜を超えると板落ちし易くなる（プッシュバックし難くなる）。

第２実施形態
図２は本発明に係る打抜きプレス用金型を、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の打抜きプレス用金型に応用した第２実施形態を示す概断面略図である。
この実施形態では、パンチ３０が垂直方向に沿って作動する状態において、パンチ３０の刃先３０ａ全周が形成する面が、ダイス２０の刃先２０ａの全周が形成する面（この場合も水平面）と所定角度θを有するするように形成する（請求項５の他の形態）ことにより、打抜き時にダイス２０の刃先２０ａの内側に対するパンチ３０の刃先３０ａの突入位置が、前記各刃２０ａ，３０ａの直径方向の一方から他方（図の左側から右方向）へ順次移動するように構成されている。
この実施形態における他の構成や作用効果、及び円形基板１が通常の３．５インチ磁気ディスク用アルミニウム合金ブランク材である場合における、好ましい前記傾斜角度θ等は、第１実施形態の金型と同様であるのでそれらの説明は省略する。

第３実施形態
図３は本発明に係る打抜きプレス用金型を、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の打抜きプレス用金型に応用した第３実施形態を示す概断面略図である。
この実施形態では、パンチ３０が垂直方向に沿って作動する状態において、ダイス２０の刃先２０ａの全周が形成する面、及びパンチ３０の刃先３０ａ全周が形成する面を、水平面に対して所定角度θ１，θ２ずつ傾斜するように形成することにより、打抜き時にダイス２０の刃先２０ａの内側に対するパンチ３０の刃先３０ａの突入位置が、前記各刃２０ａ，３０ａの直径方向の一方から他方（図の左側から右方向）へ順次移動するように構成されている。
この実施形態において、ダイス２０の刃先２０ａ全周が形成する面とパンチ３０の刃先３０ａ全周が形成する面との角度θは、前記角度θ１とθ２を加えた角度である（請求項５のさらに他の実施形態）。したがって、前記角度θも０．３〜１０゜であるのが好ましい。
この実施形態における他の構成や作用効果、及び円形基板１が通常の３．５インチ磁気ディスク用アルミニウム合金ブランク材である場合における、好ましい前記傾斜角度θ等は、第１実施形態の金型と同様であるのでそれらの説明は省略する。

基本的には第１実施形態の構成の打抜きプレス用金型であって、傾斜角度θが種々異なる金型を用いて、本発明に係る打抜き方法により打抜いた表１の各実施例の円形基板と、ダイス及びパンチともに刃先全周が形成する面に傾斜がない金型を用いて、従来方法により打抜いた表１の比較例の円形基板とを試作した。
それらの各基板の端面ダレ（ダレ幅ｗ及びダレ深さｈ）サイズを測定した。その測定結果を表１に示した。

金型寸法，素条，打抜条件やダレの測定方法等の条件は次のとおりである。
金型寸法
ダイス内径： ９６．０ｍｍ
パンチ外径： ９５．８ｍｍ
ノックアウト外径：９５．８ｍｍ
アルミニウム合金素条
材質：ＪＩＳ５０８６
板厚ｔ：１．８４ｍｍ、１．３ｍｍ
打抜条件
プッシュバック方式による連続打抜
２００ｔｏｎプレス
ダレ測定方法
測定器：輪郭形状測定器（フォームコーダ ＥＦ−１２），株式会社小坂研究所
触針先端の曲率半径：２５μｍ
印加荷重：３０ｍＮ
走査速度：０．０５ｍｍ／ｓ
ダレ幅ｗ及びダレ深さｈ：図５のように、水平姿勢の基板裏面にダレ幅の二倍以上の距離間隔で基準点Ａ，Ｂを設定し、基準点Ａ，Ｂを結んだ外周方向への延長線を水平基準線とし、基板外周縁の突端であるダレ深さ開始点から下方ヘの垂直な延長線を垂直基準線とする。基板下面の水平基準線から離れ始めるダレ幅開始点から両基準線の交点までをダレ幅ｗとし、ダレ深さ開始点から両基準線の交点までをダレ深さｈとした。表１におけるダレ幅ｗ及びダレ深さｈの数値は、基板５０枚につき各１箇所（基板周方向でダレが最大の箇所）でそれぞれダレ幅とダレ深さとを測定した測定値の平均値である。

表１の結果によれば、本発明方法により打抜いた各実施例の基板は、いずれも基板外縁部のダレ深さ及びダレ幅が抑制された（小さくなる方向へ改善された）。
例えば、Ａグループ（板厚１．８４ｍｍ）では、ダレ幅が比較例１（傾斜なし）に対して最大約１９．５％（実施例４）、ダレ深さが比較例１に対して最大約３５．５％（実施例２）それぞれ減少した。また、Ｂグループ（板厚１．３ｍｍ）では、ダレ幅が比較例２（傾斜なし）に対して最大約１７．６％（実施例１１）、ダレ深さが比較例２に対して最大約２９．２％（実施例１０）それぞれ減少した。
特に、端面ダレの影響が大きいダレ深さについての抑制効果が顕著である。

前記実施例の中、請求項６の傾斜角度θが下限値（０．３゜）を下回るＡグループの実施例１及びＢグループの実施例８では、ダレ幅，ダレ深さともに減少はしたがその減少率は小さい。また、表１には記載されていないが、角度θが１０゜を超える場合にはいくつかのケースにおいて板落ちした（プッシュバックが困難であった）。ただし、これらの傾斜角度θの上限及び下限は、円形基板の外径や板厚の変更により変動することが明らかで、基板の外径や板厚を超えて妥当する値とは言えないので本発明の実施例とした。

前記各実施形態では、磁気ディスク用のアルミニウム合金基板を打抜く場合について説明したが、本発明は、基板の外縁部におけるダレを抑制すべきその他の円形基板の打抜きにも適用される。
また、本発明はプッシュバック方式の金型のほか、ダイスとパンチを使用する他の方式の打抜きプレス用金型にも実施することができる。

本発明に係る第１実施形態の打抜きプレス用金型の概略断面図である。 本発明に係る第２実施形態の打抜きプレス用金型の概略断面図である。 本発明に係る第３実施形態の打抜きプレス用金型の概略断面図である。 第１実施形態の打抜きプレス用金型打抜かれるときの金属素条と円形基板との関係を模式的に示した概略平面図である。 円形基板の外縁部の部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 金属素条
１０ 基板
１０ａ ダレ
１０ｂ バリ
１１ サブストレート
２ 下型
２０ ダイス
２０ａ，３０ａ 刃先
２１ ホールパンチ
３ 上型
３０ パンチ
３１ ストリッパ

Claims (7)

1. ダイスとパンチにより金属素条から円形基板を打抜く過程において、ダイスとパンチの刃先により打抜かれる円形基板の切断位置を、当該円形基板の直径方向の一方から他方へ順次移動させることを特徴とする円形基板の打抜き方法。
2. 前記金属素条がアルミニウム合金板であることを特徴とする、請求項１に記載の円形基板の打抜き方法。
3. 前記円形基板が磁気ディスク用アルミニウム合金基板であることを特徴とする、請求項２に記載の円形基板の打抜き方法。
4. 金属素条から円形基板を打抜くためのダイスとパンチとを備え、打抜き時におけるダイスの刃先の内側に対するパンチの刃先の突入位置が、前記各刃先の直径方向の一方から他方へ順次移動する状態に構成されていることを特徴とする円形基板の打抜きプレス用金型。
5. 前記ダイスの刃先全周が形成する面と前記パンチの刃先全周が形成する面とが所定の角度θを有する状態に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の円形基板の打抜きプレス用金型。
6. 前記ダイスの刃先全周が形成する面と前記パンチの刃先全周が形成する面との角度θが０．３〜１０゜であることを特徴とする、請求項５に記載の円形基板の打抜きプレス用金型。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載の円形基板の打抜きプレス用金型を含むこと特徴とする、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造装置。