JP2010528876A - エンドミル製造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ブランクエンドミルの研削量が少ないエンドミルの製造装置及び方法を提供することをその目的とする。
【解決手段】本発明のエンドミル製造装置は上部及び下部パンチと、ダイと、前記エンドミル材料の粉末を供給する手段と、前記ダイの上部表面の前記粉末を除去する手段とを備える。前記上部及び下部パンチは上下に相対的移動が可能でそれぞれ長手方向の成形空洞を備える。前記ダイは前記上部及び下部パンチの幅に近似するサイズの貫通スリットを有する。前記貫通スリットは前記上部及び下部パンチの上下移動を許容する。前記エンドミル材料粉末供給手段は前記貫通スリットの壁と前記下部パンチにより形成される空間内にエンドミル材料の粉末を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンドミル製造装置及び方法に関し、より詳細にはエンドミルを圧縮成形により製造するための装置及び方法に関する。

超硬合金などの成形性が低くて硬度が高い素材でエンドミルを製造するために、エンドミル材料粉末を棒形状に押出（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）成形する段階と、成形体を焼結してブランクエンドミルを形成する段階と、ブランクエンドミルを所定形状に研削する段階とによってエンドミル製品を作る技術が知られている。

しかし、前記技術において、単純な棒状のブランクエンドミルが切削部を有するように研削するために研削される材料の量が多い。これによって、研削工程にかなりの時間が要され、エンドミル材料が無駄になる等の問題がある。

本発明は、前記のような従来技術の問題を解決するために創案したものであって、ブランクエンドミルの研削量が少ないエンドミル製造装置及び方法を提供することにその目的がある。

前記のような目的及びその他の目的を達成するために、本発明のエンドミルの製造装置は上部及び下部のパンチと、ダイと、エンドミル材料の粉末を供給する手段と、前記ダイの上部表面の粉末を除去する手段とを備える。前記上部及び下部のパンチは上下に相対的移動が可能であり、それぞれ長手方向の成形空洞を備える。前記ダイは、前記上部及び下部のパンチの幅に近似するサイズに形成される貫通スリットを備える。前記貫通スリットは前記上部及び下部のパンチの上下移動を許容する。前記ダイの上部表面の高さは前記貫通スリットの壁と前記下部パンチによって形成される空間内で前記エンドミルの柄部を形成する部分の高さと前記エンドミルの切削部を形成する部分の高さとの比例が成形後に前記エンドミルの柄部高さと前記切削部高さとの比例に対応するように形成される。前記エンドミル材料粉末供給手段は前記貫通スリットの壁と前記下部パンチによって形成される前記空間内にエンドミル材料の粉末を供給する。

前記ダイの上部表面の前記粉末を除去する手段は前記貫通スリットの壁と前記下部パンチにより形成される前記空間内に過充填された粉末を前記ダイの上部表面の高さに合せて掃き落とす手段を備えることができる。これは前記粉末の高さを前記ダイの上部表面の高さに調節する。

また、本発明によれば、前記上部及び下部のパンチの長手方向成形空洞のうち一部に垂直な断面は半円状の空洞を有する。前記空洞の側端部は前記空洞の曲率半径（Ｒ）と異なるサイズの曲率半径（ｒ）を有する。前記曲率半径（ｒ）の中心は前記空洞の外側及び上端下に位置する。

また、本発明は前記目的を達成することができるエンドミル製造方法を提供する。

本発明の方法は、前記説明した上部及び下部のパンチと、ダイとを備える成形装置を提供する。これに加えて、本発明の方法は前記貫通スリットの壁と前記下部パンチによって形成される空間内に前記エンドミル材料の粉末を供給する段階と、前記ダイ上部表面の前記粉末を除去する段階と、前記上部及び下部のパンチの相対移動によって前記空間内に充填された粉末を圧縮成形する段階とを備える。

本発明におけるエンドミル製造に用いられる成形装置の斜視図である。 本発明におけるエンドミル製造に用いられる成形装置の分解斜視図である。 本発明におけるエンドミル製造に用いられる成形装置によって圧縮成形されたエンドミルの斜視図である。 図１に示された下部パンチの斜視図である。 図４に示された下部パンチをＶ−Ｖ線に沿って取った断面を示す断面図である。

以下では、本発明をより容易に理解し、実行する方法を明確に示すことができるように添付した図面を参照して本発明のエンドミル製造装置及び方法について説明する。

図１は、本発明によるエンドミル製造に用いられる成形装置１を示す。エンドミル成形装置１は、上部パンチ３と、下部パンチ５と、ダイ７とを備える。上部パンチ３と下部パンチ５とは幅が狭いほぼ直六面体形状を有する。これらのパンチ３、５は上下に相対的移動が可能である。上部パンチ３の下部と下部パンチ５の上部にはそれぞれ長手方向の成形空洞が形成されている。一方、ダイ７は長い貫通スリット９を有する。貫通スリット９は上部パンチ３と下部パンチ５との幅より若干大きいため、上部パンチ３と下部パンチ５の上下移動を許容する。上部パンチ３と下部パンチ５とが圧縮成形のために相対移動して互いに近接した時、その間に形成される空間はエンドミル製品の形状に類似する。

図１に示した通り、貫通スリット９の一端部付近のダイ７の上部表面には貫通スリット９の他端部付近のダイ７の上部表面より低い下向階段部１５が形成される。より具体的には、ダイ７の上部表面は、貫通スリット９の壁と下部パンチ５とによって形成される空間内でエンドミルの柄部を成形する部分の高さとエンドミルの切削部を成形する部分の高さとの比例が成形後にエンドミルの柄部の高さと切削部の高さとの比例に対応するように形成される。

図３は、本発明の一実施例による圧縮成形後のエンドミル１０を示す。図３に示した通り、エンドミル１０はほぼ棒状である柄部１３と柄部１３より薄い切削部１１とを備える。また、切削部１１は第１の傾斜部１１ａと、扁平部１１ｂと、第２の傾斜部１１ｃとを備える。圧縮成形後のエンドミル１０は全体的に完成したエンドミル製品に類似する形状を有する。

図１に示したダイ７の上部表面はこのようなエンドミル１０を成形するのに適するように形成されたものである。図３に示した通り、エンドミル１０の切削部１１には第１の傾斜部１１ａと、扁平部１１ｂと、第２の傾斜部１１ｃとを備える階段部が形成される。これによって貫通スリット９の壁と下部パンチ５とで形成される空間内でエンドミルの柄部１３を成形する部分の高さとエンドミルの切削部１１を成形する部分の高さとの比例が成形後にエンドミルの柄部１３高さと切削部１１高さとの比例に対応するようにダイ７の上部表面に下向階段部１５が形成される。即ち、ダイ７の上部表面の下向階段部１５はエンドミルの切削部１１に対応する。

ダイ７の上部表面中、エンドミルの切削部１１に対応する部分は下向階段部１５のみに制限されない。前記比例条件が満たされれば、エンドミルの切削部１１形状に応じて多様な形状で具現できる。

図１に示された成形装置１は、粉末供給手段（図示せず）と粉末除去手段（図示せず）とをさらに備える。前記粉末供給手段は貫通スリット９の壁と下部パンチ５によって形成される空間内にエンドミル材料の粉末を供給する。また、前記粉末除去手段は貫通スリット９の壁と下部パンチ５とで形成される空間内に過充填された粉末を掃き落とし粉末の高さをダイ７の上部表面の高さに調節する。

以下では、本発明によるエンドミル製造方法を実施形態を用いて説明する。

エンドミルを製造するために、図１に示した通り、下部パンチ５がダイ７の貫通スリット９内に貫通してダイ７の上部表面の高さより低い適正な高さで停止する。従って、ダイ７の貫通スリット９の壁と下部パンチ５によって囲まれた成形用空間が形成される。続いて、前記空間内に成形体材料粉末とワックスのような結合剤が混合された粉末が供給される。前記混合粉末はダイ７の上部表面の高さ以上に若干過充填される必要がある。このように過充填された粉末は、粉末除去手段によりダイ７の上部表面の高さに合せて掃き落とす。これによって、ダイ７の上部表面の下向階段部１５にある混合粉末が下向階段部１５と同じ高さになる。

続いて、上部パンチ３が下降しながら圧縮成形を開示する。望ましくは、上部パンチ３が下降する以前に、ダイ７の上部表面の高さまで充填された粉末が上部パンチ３との接触によって外部に流出しないように下部パンチ５が予め若干下降する必要がある。上部パンチ３と下部パンチ５とは互いの損傷を防止するためにそれらの間で完全に接触はせず、１ｍｍ程度の距離まで近接することが望ましい。このように近接した状態で上部パンチ３と下部パンチ５との間に形成される空間はエンドミル製品の形状に類似する。

図２は、図１に示された成形装置１と図３に示された圧縮成形後のエンドミル１０を共に示す。これは本発明による圧縮成形工程をより容易に理解できるようにするためである。図２では理解を促進するために貫通スリット９を基準にダイ７が切断されて上部パンチ３と下部パンチ５とがダイ５から離隔されている。

圧縮成形以後は、上部パンチ３が上昇し、下部パンチ５は成形体が置かれた状態で成形体がダイ７の上部表面の高さ以上に露出できる程度に上昇する。下部パンチ５上の成形体は、焼結工程を経るように任意の適切な移動手段により焼結炉内に移動する。前記成形体が焼結工程を経ながら硬くなり、ブランクエンドミルになる。完成したエンドミル製品の形状に類似のブランクエンドミルはわずかな研削だけでエンドミル製品として完成する。

以上、説明されたエンドミル製造装置及び方法によれば、ブランクエンドミルの研削量が大幅に減少できる。また、成形体の焼結時に均一の収縮が保障される。

一般に焼結時には、成形体が高温環境に露出されるので、成形体からワックスなどの成分が抜け出すようになる。これによって、焼結後の成形体のサイズが焼結前の成形体と比較して全体的に小さくなる。この時、成形体の収縮率が不均一な時、成形体が局部的にまたは全体的に変形する問題がある。従って、焼結工程時に成形体が変形しないように成形体を均一に収縮させることができる技術が要求される。

成形体の不均一な収縮は、圧縮成形時に圧力が不均一に加えられることによって発生することがある。従って、エンドミル材料粉末の密度またはワックスなどの成分の密度が成形体全体に渡って不均一になる。即ち、成形体内にワックスなどの成分の密度が均一でなければ、焼結時に抜け出すワックスなどの成分の量が成形体の各部位ごとに変わって成形体の不均一な収縮を誘発することがある。

本発明による成形装置１において、エンドミル切削部１１に対応するダイ７の上部表面に下向階段部１５が形成される。また、粉末がダイ７の貫通スリット９の壁と下部パンチ５により形成される空間内に充填される時、粉末は下向階段部を備える上部表面の高さまで充填される。従って、相対的に少ない量の粉末がエンドミルが薄い切削部１１を形成する空間の一部に充填される。これにより、圧縮成形時に成形体全体に渡りほぼ均一の圧力が加えられるようになる。また、このように均一の圧力が加えられることによって成形体内のエンドミル材料粉末の密度またはワックスなどの成分の密度が均一に維持できる。従って、これにより焼結時に成形体が均一に収縮して成形体の変形が防止される。

図４は、本発明の成形装置１の下部パンチ５を示す。図５は、下部パンチ５を図４に示したＶ−Ｖ線で切断して取った断面を示す。図５に示した通り、下部パンチ５は略半円状の空洞５２を有する。また、空洞５２の両側端部５４は空洞５２の曲率半径（Ｒ）と異なるサイズの曲率半径（ｒ）を有する。前記曲率半径（ｒ）の中心は空洞５２の外側及び上端下に位置する。

望ましくは、空洞５２の曲率半径（Ｒ）が５〜１０ｍｍの時、側端部５４の曲率半径（ｒ）は約０．４〜０．５ｍｍである。また、空洞５２の曲率半径（Ｒ）が５〜１０ｍｍの時に下部パンチ５の幅は約１０．３〜２０．３ｍｍであることが望ましい。本発明によれば、上部パンチが下部パンチと対称的に構成されるので、ここで上部パンチの形状に関する説明は省略する。

また、圧縮成形時に上部パンチ３と下部パンチ５が互いに１ｍｍ程度離隔された位置まで近接する。これは互いの接触による任意の損傷を防止するためである。これによって、圧縮成形体の両側部にはフラッシュが形成される。エンドミルに不要なこのようなフラッシュは研削により除去される。

以上説明した下部パンチ５の構造によれば、少量の研削しか要求されないように成形体の断面形状は可能な限り円形に形成できる。また、上部及び下部パンチの両側端部が補強されるので、耐久性に優れたエンドミル製造装置が提供できる。即ち、前記下部パンチ５は研削されるフラッシュが可能な限り小さくなり、かつ両側端部５４が所定の厚さに増加させて剛性を有するように構成される。

以上、本発明を例示的な実施例を挙げて説明したが、本技術分野の通常の知識を有する者であれば本発明の範囲を逸脱しなくてもこれから多様な変形実施が可能であるという点を理解するはずである。

本発明はエンドミル製品に類似する形状のブランクエンドミルを製造してわずかな研削加工でエンドミルを製造することができるエンドミル製造装置及び製造方法を提供する。

Claims (5)

1. 切削刃を有する切削部が長い形状の柄部の一端部から延長するエンドミルの製造装置において、
   上下に相対的に移動するように形成され、それぞれ長手方向の成形空洞を有する上部及び下部のパンチと、
   前記上部及び下部のパンチの幅に近似したサイズであり、前記上部及び下部のパンチの上下移動を許容する貫通スリットを有するダイであって、前記ダイの上部表面の高さは、前記貫通スリットの壁と前記下部パンチによって形成される空間内で前記エンドミルの柄部を形成する部分の高さと前記エンドミルの切削部を形成する部分の高さとの比例が成形後に前記エンドミルの柄部の高さと前記切削部の高さとの比例に対応するように形成されるダイと、
   前記貫通スリットの壁と前記下部パンチにより形成される前記空間内に前記エンドミル材料の粉末を供給する手段と、
   前記ダイの上部表面の前記粉末を除去する手段と
   を備えるエンドミル製造装置。
2. 前記粉末除去手段は、前記貫通スリットの壁と前記下部パンチにより形成される前記空間内に過充填された粉末を掃き落とし、前記粉末の高さをダイの上部表面の高さに調節する手段を備える請求項１に記載のエンドミル製造装置。
3. 前記上部及び下部のパンチの長手方向の成形空洞の中の一部に垂直な断面は半円状の空洞を有し、前記空洞の側端部は前記空洞の曲率半径（Ｒ）と異なるサイズの曲率半径（ｒ）を有し、前記曲率半径（ｒ）の中心は前記空洞の外側及び上端下に位置する請求項１または２に記載のエンドミル製造装置。
4. 切削刃を有する切削部が長い形状の柄部の一端部から延長するエンドミルの製造装置において、
   上下に相対的に移動するように形成され、それぞれ長手方向の成形空洞を有して幅が狭い直六面体形状を有する上部及び下部パンチと、
   前記上部及び下部パンチの幅に近似したサイズに形成され、前記上部及び下部パンチの上下移動を許容する貫通スリットを有するダイであって、前記貫通スリットの一端部での前記ダイの上部表面の高さは前記貫通スリットの他端部での前記ダイの上部表面の高さより低く、前記上部表面の高さは前記貫通スリットの壁と前記下部パンチによって形成される空間内で前記エンドミルの柄部を形成する部分の高さとエンドミルの切削部を形成する部分の高さとの比例が成形後に前記エンドミルの柄部の高さと前記切削部の高さとの比例に対応するように低くなるダイと、
   前記貫通スリットの壁と前記下部パンチにより形成される前記空間内に前記エンドミル材料の粉末を供給する手段と、
   前記貫通スリットの壁と前記下部パンチによって形成される前記空間内に過充填された粉末を掃き落とし、前記粉末の高さを前記ダイの上部表面の高さに調節して前記粉末を除去する手段と
   を備えるエンドミル製造装置。
5. 切削刃を有する切削部が長い形状の柄部の一端部から延長するエンドミルの製造方法において、
   上下に相対的に移動するように形成され、それぞれ長手方向の成形空洞を有する上部及び下部パンチと、前記上部及び下部パンチの幅に類似するサイズであり、前記上部及び下部パンチの上下移動を許容する貫通スリットを有するダイとを含み、前記ダイの上部表面の高さは前記貫通スリットの壁と前記下部パンチによって形成される空間内で前記エンドミルの柄部を形成する部分の高さとエンドミルの切削部を形成する部分の高さの比例が成形後に前記エンドミルの柄部の高さと前記切削部の高さとの比例に対応するように形成される成形装置を提供する段階と、
   前記貫通スリットの壁と前記下部パンチにより形成される前記空間内に前記エンドミル材料の粉末を供給する段階と、
   前記ダイの上部表面の前記粉末を除去する段階と、
   前記上部及び下部パンチの相対移動によって前記空間内に充填された前記粉末を圧縮成形する段階と
   を備えるエンドミル製造方法。

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