JP2009028759A

JP2009028759A - 塑性加工用のパンチ

Info

Publication number: JP2009028759A
Application number: JP2007196070A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Gunji; 賢一郡司; Masato Higuma; 真人樋熊
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】摩擦抵抗が少なく、再研磨が可能で長寿命、かつ廉価な塑性加工用パンチを提供する。
【解決手段】塑性加工用のパンチであって、パンチ１の刃部２の端面３及び端面側外周部にコーティングを施してコーティング部５を形成し、コーティング部５は、刃部軸方向と直交する方向に最大寸法を有する頂部７を形成するとともに、頂部７の端面３反対側に刃部外周面方向に延在する逃げ部６を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は塑性加工用のパンチに係り、特に打抜き加工用のパンチに関する。

従来、塑性加工用のパンチとしては、例えば、特許文献１によると、パンチ先端面に傾斜角部を設けるとともにその背後に逃げ部を設ける構成が知られている。この特許文献１に開示されているパンチでは、刃部の先端部に傾斜角部と逃げ部とからなる膨出部が形成され、傾斜角部と逃げ部のつなぎ目が刃部の最大外径を構成している。

そして、特許文献１の膨出部によって打ち抜き加工をすると、摩擦損失が小さくなることが開示されています。
特公昭５３−８３８８号公報

しかし、上記の特許文献１に開示されている技術は、刃部の最大外径となる頂部が湾曲（アール（Ｒ））形状になっておりその後面が逃げ部を形成して径小となっているため、最大外径部が打ち抜き加工時に摩耗すると再研磨ができず使い捨てとなる。さらに、径小部の加工応力が高く、そのつなぎ部には応力が集中し寿命が低下するおそれがある。

また、傾斜面からなる逃げ部を形成する加工は倣い研削等比較的生産性の悪い加工方法となるため、パンチの製造コスト高になる。

本発明の目的は、上述したような課題を解決するため、刃部先端（先端端面、傾斜面、先端外周部）にコーティングを施し、どのような形状のパンチであってもコーティング部が最大寸法となる頂部を形成することにより、頂部の背面に刃部軸方向に延在する逃げ部を設けたパンチを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
塑性加工用のパンチであって、前記パンチの刃部の先端端面と、前記先端端面から刃部軸方向に沿って所定長の刃部外周面と、に対してコーティングを施してコーティング部を形成し、前記コーティング部は、刃部軸方向と直交する方向に最大寸法を有する頂部を形成するとともに、前記頂部の前記先端端面反対側に前記頂部から刃部外周面に延在する逃げ部を形成する構成とする。

本発明によれば、刃部がストレートであるパンチの刃部先端端面の外周面から所定長Ｌだけ後端の刃部の外周面に亘ってコーティングをすることで、どのような形状のパンチでも頂部と逃げ部を容易に設けることができ、パンチの摩擦抵抗を減らせ、かつ応力集中を緩和できるので、パンチの寿命を向上できることに加えて、頂部に磨耗で欠損が生じてもパンチの再利用を可能にでき、加工コストを抑え、製品コストを下げることができる。

本発明の実施形態に係る塑性加工用パンチについて、図１〜図４を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る塑性加工用パンチの外観構造を示し、円筒状刃部にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。図２は本実施形態に係る塑性加工用パンチの外観構造を示し、傾斜面を有する円筒状刃部の端面にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。図３は本発明の実施形態に係る塑性加工用パンチの斜視構造を示し、断面凹型形状刃部にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。図４は本発明の実施形態に係る塑性加工用パンチの斜視構造を示し、ギア形状刃部にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。

図１に示す本実施形態に係るパンチは、刃部先端端面３と、刃部の先端から所定長Ｌだけ刃部外周面と、に対して、コーティングを施してコーティング部５を形成することを要旨とするものであるが、コーティング部５の厚さＳについては分かり易いように誇張して図面上表現している。

パンチ１はストレートな円筒状の刃部２を有し、刃部先端の外周面（図１に示すＬ部分）及び端面３にコーティングが施されてコーティング部５が形成されている。刃部２の先端の外周面にコーティング部５を形成することで刃部２の先端は外径が２Ｓだけ大きい頂部６（刃部軸方向と直交する方向に最大寸法を有する頂部６）となり（Ｓはコーティング部５の厚さ）、背面側にはコーティング部厚さ（段差）Ｓの逃げ部５（頂部６の端面３反対側に刃部外周面方向に延在する斜面部５）が形成されている。このため、被加工材と接触するのは端面３及び頂部６のみとなり、摩擦抵抗を低減できるばかりか、打抜き時に発生するプレス粉を抑えることができる（例えば、後述する図２の（２）に示すような、頂部の無い円筒形状の刃部では、打ち抜き加工の最中に絶えず刃部の軸方向全面が被加工材と当接して摩擦抵抗が加わりプレス粉が発生する）。

具体的な例示をすると、被加工材の厚みを１ｍｍ、刃部２の外径を１ｍｍとした場合、刃部２の先端にＴｉＮ（窒化チタン）コーティングを施し、コーティング部５の厚さＳは、刃部２の径φが１ｍｍ以下のときに１〜５μｍ、径φが１ｍｍを超えるときに３〜１０μｍであり、長さＬは０．３〜０．５ｍｍとすることで被加工材との摩擦抵抗を低減でき良好な打抜きが可能である。

コーティングの種類についてはＴｉＮ（窒化チタン）の他、用途に合わせてＴｉＣ（炭化チタン）、ＴｉＣＮ（炭化窒化チタン）、ＴｉＡＬＮ（アルミ窒化チタン）、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などを適宜施せばよい。これらのコーティングは、耐磨耗性を有する硬さＨｖが１０００以上である（ビッカース硬さＨｖはコーティング材質によって決まる）。また、コーティング部の形成に際して、刃部の先端部Ｌの外周面にはその全周面に亘ってコーティングを施すことは当然のことである。また、例え、打ち抜き加工であっても刃部端面３に対してその全面にコーティングを施した方が偏りのない力で打ち抜くことができる。尚、パンチ１はダイス鋼や超硬製で、被加工材または加工応力に合わせて材質を選定する。

図２は本実施形態に係るパンチ１における刃部２のコーティング部端面８にコーティング部傾斜面９を持つパンチの構成例を示す。まず、図２の（２）に示すような形に仕上げ加工し（図示する刃部２、刃部端面３および刃部傾斜面４を仕上げ加工）、次いで、刃部２の先端（先端端面３、傾斜面４、及び先端外周部）にコーティングを施す。ここで、傾斜面４は端面の外周部に角取りをした斜面を形成している。コーティング部５の厚みは、上述したように通常１〜１０μｍなので、コーティング後の刃部２の先端は、刃部端面３、刃部傾斜面４に倣ってコーティング部端面６、コーティング部傾斜面９を有する形状になり、さらに、先端外周部にコーティング部頂部７を有し、その後端側（背面側）にテーパー状のコーティングを施された逃げ部６を有する形状になる。

以上のように、本実施形態では、パンチ１の刃部２先端に局部的（端面、傾斜面、刃部先端外周部）にコーティングを施してコーティング部５を形成することで、背景技術の欄で述べた従来のパンチ形状及び機能を同様に備えることができる（摩擦抵抗の低減やプレス粉の抑止）。また、コーティング部５が磨耗等で部分的に消滅した場合には、コーティング部５をすべて削り取った後に再度コーティングをやり直せば（図１、図２の（１）に示すように）、初期の状態に復元でき再利用が可能になる。さらに、パンチ１１の先端にチッピング等が生じた場合は、チッピング部を除去できる長さ分、追い込み加工（再研磨加工）し、再度コーティングすることにより再利用することも可能である。

図３は円筒形状とは異なる異形状パンチ１の構成例（例えば、断面凹型形状パンチ）であって、パンチ１は断面凹型形状の刃部２を有し、その先端（端面、刃部先端外周部）にコーティングが施されてコーティング部５が形成される。刃部２の先端にコーティングを施すことで刃部２の先端外周部はコーティング部頂部７となり、その背面側（後端側）にはコーティング部逃げ部６が形成されている。このため、被加工材と接触するのはコーティング部端面８及びコーティング部頂部７のみとなり摩擦抵抗を低減できるばかりか、打抜き時に発生するプレス粉を抑えることができる。

また、円筒形状と異なる異形状のパンチにもコーティングを施すだけで簡単に精度良く逃げ部６を設けることができる。ここで、コーティングを施さないで図３に示す断面凹型形状パンチに逃げ部を形成することについて考えると、図１に示す円筒形状パンチと異なり、逃げ部を形成するときにパンチ自体を回転させながら形成することができないので、最大外径の頂部から凹まして逃げ部５を形成するのに加工の困難さと長時間化が伴うこととなる。これに対して、図３に示す本実施形態の場合には、パンチの構成に必要な逃げ部を、コーティングを施すことによって簡単に形成することができる。

図４はギア（歯車）形状パンチの構成例であって、パンチ１はギア形状の刃部２を有し、その先端（端面、刃部先端外周部）にコーティング５が施されている。刃部２の先端にコーティング５を施すことで刃部２の先端は、コーティング部端面８を形成し、さらに、コーティング部頂部７を形成するとともにその背面側にはコーティング部逃げ部６が形成されている。このため、被加工材と接触するのはコーティング部端面８及びコーティング部頂部７のみとなり摩擦抵抗を低減できるばかりか、打抜き時に発生するプレス粉を抑えることができる。また、ギア形状のパンチにもコーティングを施すだけで、簡単に精度良く逃げ部を設けることができる。

以上説明したように、本実施形態の各構成例によれば、刃部がストレートのパンチの刃部先端の外周部に局部的にコーティングをすることで、どのような形状（円筒形状、断面凹型形状、ギア形状など）のパンチでも頂部と逃げ部を容易に設けることができ、パンチの摩擦抵抗を減らせ、かつ応力集中を緩和できるので、パンチの寿命を向上できるばかりか、頂部又は端面に欠損が生じてもパンチの再利用を可能にでき、加工コストを抑え、製品コストを下げることができる。

本発明は上述した構成例に限られることなく、開示した技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記構成例では、打抜きパンチについて説明したが、冷鍛加工のパンチであってもよい。

本発明の実施形態に係る塑性加工用パンチの外観構造を示し、円筒状刃部にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。本実施形態に係る塑性加工用パンチの外観構造を示し、傾斜面を有する円筒状刃部の端面にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。本発明の実施形態に係る塑性加工用パンチの斜視構造を示し、断面凹型形状刃部にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。本発明の実施形態に係る塑性加工用パンチの斜視構造を示し、ギア形状刃部にコーティングを施した塑性加工用パンチを示す図である。

符号の説明

１パンチ
２刃部
３刃部端面
４刃部傾斜面
５コーティング部
６コーティング部逃げ部
７コーティング部頂部
８コーティング部端面
９コーティング部傾斜面

Claims

塑性加工用のパンチであって、
前記パンチの刃部の先端端面と、前記先端端面から刃部軸方向に沿って所定長の刃部外周面と、に対してコーティングを施してコーティング部を形成し、
前記コーティング部は、刃部軸方向と直交する方向に最大寸法を有する頂部を形成するとともに、前記頂部の前記先端端面反対側に前記頂部から刃部外周面に延在する逃げ部を形成する
ことを特徴とするパンチ。
請求項１において、
前記コーティング部の頂部の厚みは１μｍ〜１０μｍであることを特徴とするパンチ。
請求項１または２において、
前記コーティング部は耐磨耗性を有する硬さＨｖ１０００以上のコーティング部であることを特徴とするパンチ。
請求項１、２または３において、
前記コーティング部はセラミック系のコーティング部であることを特徴とするパンチ。
請求項１ないし４のいずれか１つの請求項において、
前記刃部は、円筒形状、断面凹型形状又はギア型形状を含む構造であることを特徴とするパンチ。
請求項１ないし５のいずれか１つの請求項において、
前記刃部の先端は、前記端面と前記所定長の刃部外周面に加えて、前記端面の外周部に角取りをした傾斜面を設け、前記端面と前記傾斜面と前記所定長刃部外周面に対して、前記コーティングを施す
ことを特徴とするパンチ。