JP2012254501A - 圧粉成形体の加工用工具および加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グリーン加工による孔あけ加工時の、圧粉成形体に発生するコバ欠けの発生を極力抑え、機械部品の製造コストの低減化を実現可能な圧粉成形体の加工用工具と加工方法を提供する。
【解決手段】加工用工具１０１は、その前端側に略円柱状の切刃部１０２を有し、切刃部１０２の前端部には切刃１３１・１３１が形成され、切刃部１０２の前端部は、前端側から後端側へ向かうにつれて拡径し、所定の先端角度θを有するテーパ面に形成され、テーパ面は、その前端の形状がホーニングを施すことなく尖鋭に形成されるとともに、先端角度θが５０°以上９０°以下となるように形成され、加工用工具１０１は、圧粉成形体Ｗへの孔あけ加工時において、テーパ面の後端側端部が、圧粉成形体Ｗの「抜け際領域ｗ３」を通過する際に、切削送りが０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］以下とされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧粉成形体に孔あけ加工を行うための加工用工具、および該加工用工具を用いた圧粉成形体の加工方法の技術に関する。

従来から、各種機械部品の製造方法の一つとして、粉末冶金法が知られている。
前記粉末冶金法は、金属粉末からなる素材に焼結を施して、所定形状の機械部品を形成する製造方法である。
具体的には、粉末冶金法は、主に金型を用いたプレス成形によって粉末状の素材を凝集し、該素材を所定形状に造形する圧縮成形工程と、該圧縮成形工程によって造形された素材（以下、「圧粉成形体」と記載する）に焼結を施して、該圧粉成形体の凝集状態をさらに強固なものとする焼結工程と、該焼結工程によって強固な状態となった圧粉成形体に仕上げ加工を行い、該圧粉成形体を機械部品の最終的な製品形状に仕上げる仕上げ加工工程とを有して構成される。

ここで、このような粉末冶金法によって製造される各種機械部品において、例えば下孔加工などが行われる場合、仕上げ加工工程の時間短縮による製造コストの低減化を図るなどの理由から、圧縮成形工程の終了後、且つ焼結工程の開始前に、一次加工（以下、「グリーン加工」と記載する）として、圧粉成形体に孔あけ加工を行うこととしている。
しかし、圧縮成形工程の終了直後の圧粉成形体は未だ脆弱な状態にあり、このような状態における圧粉成形体に孔あけ加工を行えば、コバ欠けなどが発生しやすく、完成後の機械部品の品質低下をもたらす要因となる。
そこで、このようなグリーン加工において、コバ欠けの発生を抑えつつ、圧粉成形体に孔あけ加工を行うための方法として、例えば圧縮成形工程前の素材に対して、特殊なバインダーを予め含有させておく技術が知られている。

このような技術を用いれば、バインダーの働きによって圧粉成形体の粘性が増加することから、グリーン加工によって圧粉成形体に孔あけ加工を行う際の、コバ欠けの発生は極力抑えられることとなり、前記圧粉成形体の加工性を向上させることができる。
しかし、本技術においては、焼結工程を行うための焼入れ炉について、圧粉成形体に焼結を施すための焼入れ室に加えて、焼結を施す前の圧粉成形体に対して、予めバインダーを燃焼除去するための燃焼室が必要となる。
よって、焼入れ炉の設備費用や保全費用が嵩張り、その結果、製造される機械部品の製造コストが増加する傾向にあった。

一方、グリーン加工において、コバ欠けの発生を抑えつつ、圧粉成形体に孔あけ加工を行うための別の方法として、該孔あけ加工を行う際に、特殊な構造からなる治具を用いる技術が知られている。
前記治具としては、例えばブッシングと、貫通孔を有するバックアップ治具とから構成されるものが知られている。即ち、孔あけ加工が行われる圧粉成形体において、これらブッシングおよびバックアップ治具は、該圧粉成形体を挟持しつつ、ブッシングの内周部と、バックアップ治具の貫通孔とが同軸上になるようにして配設される。
そして、ドリルなどの加工用工具を、ブッシングの内周部、圧粉成形体、バックアップ治具の貫通孔と順に貫通させることで、該圧粉成形体への孔あけ加工が行われるが、この際、該圧粉成形体の表面において、加工用工具の先端部が挿入される側（入口側）、および該先端部が突出される側（出口部）は、ブッシングおよびバックアップ治具によって、各々押さえつけられた状態にあるため、コバ欠けの発生が抑制されるのである。

また、前記治具の構成に関する別の例としては、「特許文献１」に示されるように、切削工具によって焼結前の圧粉成形体に溝を形成する場合の技術であるが、上面部および両側面部を切り欠いた開口部を有する一対の治具により成形体（圧粉成形体）の両側面を拘束し、これら両治具の開口部同士の間を、回転する切削工具を通過させることにより、前記圧粉成形体の両側面に連通する溝を形成することを特徴とする焼結部品の製造方法に関する技術が知られている。

特開２０１０−１５０５６７号公報

以上のような、特殊な構造からなる治具を用いれば、グリーン加工において孔あけ加工を行う際の、圧粉成形体に発生するコバ欠けの発生を極力抑えることができ、該圧粉成形体の歩留まりを向上させることも可能となる。
しかし、このような特殊な構造からなる治具を用いる技術では、圧粉成形体の加工部位の形状に応じた、特殊な形状からなる治具をその都度用意する必要があり、前述したバインダーを用いる技術と同様、設備費用が嵩張る結果、製造コストが増加する傾向にあった。

本発明は、以上に示した現状の問題点に鑑みてなされたものであり、粉末冶金法によって製造される各種機械部品において、グリーン加工において孔あけ加工を行う際の、圧粉成形体に発生するコバ欠けの発生を極力抑え、前記機械部品の製造コストの低減化を実現することができる圧粉成形体の加工用工具および加工方法を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、金属粉末からなる素材をプレス成形することにより成形され、焼結が施される前の圧粉成形体に孔あけ加工を行うための、圧粉成形体の加工用工具であって、該加工用工具は、その一端側に略円柱状の切刃部を有し、該切刃部の先端部には切刃が形成され、前記切刃部の先端部は、先端側から基端側へ向かうにつれて拡径し、所定の先端角度を有するテーパ形状に形成され、該テーパ形状は、その先端形状がホーニングを施すことなく尖鋭に形成されるとともに、先端角度が５０°以上９０°以下となるように形成され、前記加工用工具は、前記圧粉成形体への孔あけ加工時において、前記テーパ形状の前記基端側端部が、前記圧粉成形体の抜け際を通過する際に、切削送りが０．０５ｍｍ／ｒｅｖ以下とされるものである。

請求項２においては、金属粉末からなる素材をプレス成形することにより成形され、焼結が施される前の圧粉成形体に孔あけ加工を行う際の、圧粉成形体の加工方法であって、該加工用工具は、その一端側に略円柱状の切刃部を有し、該切刃部の先端部には切刃が形成され、前記切刃部の先端部は、先端側から基端側へ向かうにつれて拡径し、所定の先端角度を有するテーパ形状に形成され、該テーパ形状は、その先端形状がホーニングを施すことなく尖鋭に形成されるとともに、先端角度が５０°以上９０°以下となるように形成され、前記加工用工具による前記圧粉成形体への孔あけ加工時において、前記テーパ形状の前記基端側端部が、前記圧粉成形体の抜け際を通過する際に、前記加工用工具の切削送りを０．０５ｍｍ／ｒｅｖ以下とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明における圧粉成形体の加工用工具および加工方法を用いれば、粉末冶金法によって製造される各種機械部品において、グリーン加工において孔あけ加工を行う際の、圧粉成形体に発生するコバ欠けの発生を極力抑えることが可能になり、前記機械部品の製造コストの低減化を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る、圧粉成形体の加工用工具を備える加工装置の全体的な構成を示した斜視図。 圧粉成形体の加工用工具の全体的な構成を示した正面図。 圧粉成形体の孔あけ加工作業時における、該圧粉成形体の抜け際の強度測定方法を示した図であり、（ａ）は測定工具全体を示した正面図、（ｂ）は（ａ）中の領域Ｂによって示された箇所の拡大正面図。 圧粉成形体の孔あけ加工作業時における、該圧粉成形体の抜け際の強度を、孔あけ工具の先端角度が９０°である場合と、１２０°である場合とにおいて、それぞれ示した線図。 圧粉成形体の孔あけ加工作業時における、該圧粉成形体のコバ欠け量を、孔あけ工具の切削送りが０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］である場合と、０．２０［ｍｍ／ｒｅｖ］である場合とにおいて、それぞれ示した線図。 孔あけ加工の終了直後における、圧粉成形体の出口面を示した図であり、（ａ）は「抜け際領域」における加工用工具の切削送りを０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］とした場合における貫通孔近傍の拡大図、（ｂ）は「抜け際領域」における加工用工具の切削送りを０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］とした場合における貫通孔近傍の拡大図。

次に、発明の実施の形態を説明する。

［加工装置１］
先ず、本発明を具現化する圧粉成形体Ｗ（図２を参照）の加工用工具１０１を備えた、加工装置１の全体的な構成について、図１を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図１における矢印Ａの方向を前方と規定して記述する。また、図１においては、図面上の上下方向を加工装置１の上下方向と規定して記述する。

加工装置１は、粉末冶金法による各種機械部品の製造工程において、後述する加工用工具１０１を用いて、焼結を施す前の素材に孔あけ加工を行うための装置である。
ここで、加工装置１によってグリーン加工における孔あけ加工が行われる対象物は、圧縮成形工程の終了直後の、未だ脆弱な状態にある圧粉成形体Ｗである。

従って、加工装置１に要求される性能としては、鉄の素材に孔あけ加工を行う場合と比べて、非常に小さな切削抵抗（加工用工具１０１によって被加工物（圧粉成形体Ｗ）に孔あけ加工（切削加工）を行う際に、該圧粉成形体Ｗより加工用工具１０１に対して加えられる抵抗力）に対抗し得る剛性を有し、且つ該圧粉成形体Ｗを収納し得るだけの小スペースな加工室３を有していればよい。

このようなことから、本実施例における加工装置１においては、一般的に鉄の素材からなる被加工物に孔あけ加工を行うための、既知のＮＣ旋盤などと比べて、十分な軽量化、小型化が図られており、設備コストが嵩張らない経済性に優れた構成となっているのである。

加工装置１は、後述する制御装置（図示せず）が内装される筐体２を備え、該筐体２の上面には加工室３が配設される。
また、筐体２の近傍（本実施例においては右側面近傍）には、エアポンプや各種空圧機器群などから構成される空圧装置４が配設されるとともに、加工室３の側面（本実施例においては前側面）には、操作装置５が配設される。

そして、筐体２の下面には、矩形板状のフレーム板６が配設され、該フレーム板６下面の四隅には、キャスター７・７・・・が各々配設される。

このように、加工装置１は、土台となるフレーム板６の上面において、筐体２、加工室３と上方に向かって順に配設しつつ、該筐体２の近傍に空圧装置４を配設したコンパクトな構成となっている。
また、加工装置１は、キャスター７・７・・・を介して、その設置場所を容易に変更可能な構成となっているのである。

加工室３は、圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行う際の作業空間として設けられる部位である。
加工室３は、箱体構造からなるフレーム３１を備え、該フレーム３１の一部の側面（本実施例においては、前側面および右側面）には、矩形状の開口部３１ａ・３１ａが形成されている。

前記開口部３１ａ・３１ａには、扉などの当該開口部を閉塞する部材は設けられておらず、開放状態となっている。
そして、圧粉成形体Ｗの孔あけ加工時において、該圧粉成形体Ｗの加工箇所からは切削粉が飛散するが、飛散される切削粉は、その大部分が、空圧装置４によって作動される図示せぬ吸引手段を用いて吸引され、該吸引手段によって吸引されなかった切削粉も、開口部３１ａ・３１ａの縁部にあたるフレーム３１の側面によって、機外への飛散が十分遮断されるようになっている。
つまり、加工装置１の加工室３においては、切削粉の飛散を防止しつつ開口部３１ａ・３１ａの開口状態を確保する扉レス化が実現されており、加工室３内への圧粉成形体Ｗの搬入・搬出が容易に行え、且つ圧粉成形体Ｗの孔あけ加工時における、加工室３の室内の様子を容易に観察可能な構成となっているのである。

なお、フレーム３１は、例えば鉄板などの鋼材によって形成されており、既知のＮＣ旋盤などに備えられる加工室のような、鋳物製のフレームに比べて、十分な軽量化が図られている。

加工室３の室内には、加工機構部３３が備えられる。
前記加工機構部３３は、後述する加工用工具１０１を着脱可能に固定保持し、該加工用工具１０１を回転駆動させるとともに、該加工用工具１０１の位置を移動させるための部位である。

加工機構部３３は、軸心方向を水平方向（本実施例においては、水平方向、且つ前後方向）に向けて配設される回転シャフト３３ａを備え、該回転シャフト３３ａの一方の端部（本実施例においては、後端部）には、駆動モータ３３ｂが連結されるとともに、他方の端部（本実施例においては、前端部）には、チャック３３ｃが同軸上に配設される。

そして、回転シャフト３３ａは、チャック３３ｃを介して、加工用工具１０１を同軸上、且つ前方に延出した状態によって着脱可能に固定保持するとともに、駆動モータ３３ｂによって、前記加工用工具１０１とともに軸心を中心にして回転駆動される。

一方、駆動モータ３３ｂは、加工室３内の壁面（本実施例においては後側の壁面）において、図示せぬ駆動手段や案内ガイドなどを介して、前後方向（回転シャフト３３ａの軸心方向）、左右方向（平面視において、回転シャフト３３ａの軸心との直交方向）、および上下方向（正面視において、回転シャフト３３ａの軸心との直交方向）に各々移動可能に配設されている。

このように、駆動モータ３３ｂを介して、加工機構部３３が移動することで、該加工機構部３３（より具体的には、チャック３３ｃ）に固定保持された加工用工具１０１が移動されるのである。

なお、チャック３３ｃにおいて、その加工用工具１０１側の近傍には、前述した図示せぬ吸引手段のノズルの先端部が配置されており、該ノズルの先端部は、加工機構部３３（より具体的には、チャック３３ｃ）の移動にともなって、チャック３３ｃに追従するようになっている。

筐体２に内装される制御装置は、記憶部や演算部を備えた、加工装置１全体の運転を制御するための装置であって、加工機構部３３の駆動モータ３３ｂや、該駆動モータ３３ｂの位置を移動させる駆動手段（図示せず）などと、電気的に接続されている。

また、制御装置は、加工室３の側面（前側面）に配設される操作装置５と電気的に接続され、加工装置１の起動・停止操作や、該加工装置１の運転に関する各種条件（例えば、加工用工具１０１の回転速度や、切削送りなど）の入力操作については、操作装置５を介して前記制御装置に対して行われるようになっている。

このように、制御装置や操作装置５は、加工装置１の機内において、該加工装置１と一体的に設けられる構成となっている。
即ち、加工装置１は、例えば既知のＮＣ旋盤などのような、制御装置を別途機外に設ける場合に比べて、十分な小型化が図られているのである。

［加工用工具１０１］
次に、本発明を具現化する加工用工具１０１の構成について、図２乃至図６を用いて詳述する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図２、図３における矢印Ａの方向を前方と規定して記述する。

図２において、加工用工具１０１は、前述のとおり、加工装置１の加工機構部３３（より具体的には、チャック３３ｃ）に固定保持され、圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行うための工具である。
加工用工具１０１は、例えば超硬合金などの硬質材料からなる円柱状の部材によって形成され、一方の端部（本実施例においては、前端部）より軸心方向の途中部にかけて設けられる切刃部１０２と、該切刃部１０２より他方の端部（本実施例においては、後端部）にかけて設けられるシャンク部１０３とを有して構成される。

そして、シャンク部１０３を介してチャック３３ｃに把持されることにより、加工用工具１０１は、加工機構部３３に固定保持されるのである。

切刃部１０２は、その先端部（前端部）に先端角度θにて形成される一対の切刃１３１・１３１、および切刃１３１・１３１のすくい面に連続して軸心Ｏ方向に延出する螺旋状の一対の切屑排出溝１３２・１３２を備えている。
切屑排出溝１３２・１３２は、孔あけ加工時における加工用工具１０１の回転方向（図２において、矢印Ｔの方向。以下同じ。）と逆方向に向かって捩れている。

つまり、切刃１３１・１３１が形成される切刃部１０２の先端部（前端部）（以下、「刃先端部１０２ａ」と記載する）は、前端側（先端側）から後方側（基端側）に向かうにつれて拡径する、先端角度θを有するテーパ面に形成されている。
また、前記刃先端部１０２ａの先端（前端）は、ホーニングによって球状に研磨されることなく、尖鋭に形成されている。

ここで、刃先端部１０２ａの先端角度θについて、最適な範囲を見出すために、本発明者らが行った検証実験について、図３および図４を用いて説明する。
先ず、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、本発明者らは、刃先端部１０２ａの先端角度θが、９０°（図３（ｂ）を参照）あるいは１２０°（図３（ｃ）を参照）となるように形成された二種類の加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂをそれぞれ用意し、各加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂを用いて、焼結を施す前の圧粉成形体Ｗに対して、孔あけ加工を行った。

なお、圧粉成形体Ｗは、略平面状の出口面ｗ１と、該出口面ｗ１と対向する入口面ｗ２（図３（ａ）を参照）とを有しており、孔あけ加工を行う際においては、回転駆動される各加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂを、その軸心Ｏを出口面ｗ１と直交する方向に向けつつ、前記圧粉成形体Ｗの入口面ｗ２より出口面ｗ１に向かって移動させた。

また、本検証実験においては、圧粉成形体Ｗ内部の、出口面ｗ１より入口面ｗ２側に向かって僅かな深さ寸法（本検証実験においては、約０．５ｍｍ）に渡る領域を「抜け際領域ｗ３」と規定し、各加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂによる孔あけ加工を行う際は、刃先端部１０２ａの後端部（テーパ面となっている部分の後端）が、「抜け際領域ｗ３」に到達した直後に、各加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂの移動および回転を停止することとした。

そして、図３（ａ）に示すように、停止した各加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂの後端部に、既知のプッシュプルゲージ１５０を各々装着し、装着したプッシュプルゲージ１５０・１５０を軸心Ｏ方向における出口面ｗ１側に向かって押し込み、加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂを出口面ｗ１側へ押圧した。

ここで、プッシュプルゲージ１５０・１５０の押し込み力、即ち加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂの押圧力を増加させていくと、加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂが圧粉成形体Ｗの「抜け際領域ｗ３」を破断して、該抜け際領域ｗ３を貫通するが、プッシュプルゲージ１５０・１５０を介して、この際の「抜け際領域ｗ３」の破断荷重（各加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂの刃先端部１０２ａ・１０２ａの後端部が、「抜け際領域ｗ３」を破断して貫通する際における、圧粉成形体Ｗより各加工用工具１０１Ａ・１０１Ｂに加えられる反力）を測定することとした。

このようにして測定された、「抜け際領域ｗ３」の破断荷重の測定結果について、図４を用いて説明する。
図４は、縦軸に破断荷重（単位［Ｎ］）を表すこととして、加工用工具１０１Ａ（即ち、刃先端部１０２ａの先端角度θが９０°の場合）、および加工用工具１０１Ｂ（即ち、刃先端部１０２ａの先端角度θが１２０°の場合）における、「抜け際領域ｗ３」の破断荷重の測定値を、棒グラフによってそれぞれ示した図である。

本図に示すように、加工用工具１０１Ａにおける、「抜け際領域ｗ３」の破断荷重の測定値はＰ１［Ｎ］であった。
つまり、加工用工具１０１Ａの刃先端部１０２ａの先端角度θが９０°である場合、圧粉成形体Ｗの「抜け際領域ｗ３」は、前記加工用工具１０１Ａの軸心方向、且つ出口面ｗ１に向かって、Ｐ１［Ｎ］を超える荷重が付加されない限り崩壊することもなく、コバ欠けを発生させることもない。

一方、加工用工具１０１Ｂにおける、「抜け際領域ｗ３」の破断荷重の測定値はＰ２（Ｐ１＞Ｐ２）［Ｎ］であった。
つまり、加工用工具１０１Ｂの刃先端部１０２ａの先端角度θが１２０°である場合、圧粉成形体Ｗの「抜け際領域ｗ３」は、前記加工用工具１０１Ｂの軸心方向、且つ出口面ｗ１に向かって、Ｐ２［Ｎ］を超える荷重が付加されない限り崩壊することもなく、コバ欠けを発生させることもない。

ここで、後述するように、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、焼結前の圧粉成形体Ｗに対して孔あけ加工を行うためには、刃先端部１０２ａの後端部が「抜け際領域ｗ３」を貫通する際の切削送り（圧粉成形体Ｗの孔あけ加工時における、加工用工具１０１の軸心方向における出口面ｗ１側への移動速度。以下、同じ。）を、０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］以下とすることが望ましい。

そして、焼結前の圧粉成形体Ｗにおいて、切削送りが０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］である場合の切削荷重（圧粉成形体Ｗの孔あけ加工時において、軸心を中心にして回転させつつ、加工用工具１０１を軸心方向における出口面ｗ１側へ移動させる際の、圧粉成形体Ｗより加工用工具１０１に加えられる反力。以下、同じ。）はＸ［Ｎ］であって、Ｐ１［Ｎ］より小さく（Ｐ１＞Ｘ）、且つＰ２［Ｎ］より大きな（Ｐ２＜Ｘ）値となることが分かっている。

このように、加工用工具１０１Ａ（即ち、刃先端部１０２ａの先端角度θが９０°である加工用工具１０１）を用いて、焼結前の圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行う場合、「抜け際領域ｗ３」の破断荷重Ｐ１［Ｎ］は、切削荷重Ｘ［Ｎ］を十分上回ることから、刃先端部１０２ａの後端部が「抜け際領域ｗ３」を貫通する際、切削荷重Ｘ［Ｎ］の付加によって、前記「抜け際領域ｗ３」が崩壊することはなく、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、前記圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行うことができる。

一方、加工用工具１０１Ｂ（即ち、刃先端部１０２ａの先端角度θが１２０°である加工用工具１０１）を用いて、焼結前の圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行う場合、「抜け際領域ｗ３」の破断荷重Ｐ２［Ｎ］は、切削荷重Ｘ［Ｎ］を下回ることから、刃先端部１０２ａの後端部が「抜け際領域ｗ３」を貫通する際、切削荷重Ｘ［Ｎ］の付加によって、前記「抜け際領域ｗ３」が崩壊するため、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、前記圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行うことは困難である。

以上に示した検証実験の結果より、本実施例における加工装置１においては、加工用工具１０１の刃先端部１０２ａの先端角度θを、５０°以上９０°以内の範囲内に制限することで、焼結を施す前の圧粉成形体Ｗに対して、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、孔あけ加工を行うことを可能としているのである。

なお、刃先端部１０２ａの先端角度θの下限値を５０°としているのは、該先端角度θが小さくなる（即ち、尖鋭化する）に従って、刃先端部１０２ａの切刃部１０２に占める割合が増加することから、所謂ツイストドリル状の切刃１３１を有する加工用工具１０１の製作においては通常、先端角度θを略５０°以上としているためである。

また、加工用工具１０１は、通常、切刃部１０２に対する数回の研磨作業を繰り返して使用されるところ、前記研磨作業のバラツキを見越して、刃先端部１０２ａの先端角度θを、予め５５°以上９５°以内の範囲内に制限する場合においても、焼結を施す前の圧粉成形体Ｗに対して、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、孔あけ加工を実施できることが確認されている。

ところで、焼結前の圧粉成形体Ｗに対して孔あけ加工を行う際の、加工用工具１０１の切削送りは、従来から一定の所定速度（例えば、０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］）に設定されているところ、本実施例における加工装置１においては、前述したように、刃先端部１０２ａの後端部が「抜け際領域ｗ３」を貫通する際に限り、０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］に減速させることで、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行うことを可能としている。

ここで、刃先端部１０２ａの後端部が「抜け際領域ｗ３」を貫通する際の、最適な切削送りを見出すために、本発明者らが行った検証実験について、図５および図６を用いて説明する。
先ず、本発明者らは、刃先端部１０２ａの先端角度θが９０°である加工用工具１０１（１０１Ａ）を用いて、焼結前の圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を複数回行った。

ここで、前記孔あけ加工においては、加工用工具１０１を、その軸心Ｏを出口面ｗ１と直交する方向に向けつつ、圧粉成形体Ｗの入口面ｗ２より出口面ｗ１に向かって移動させた。
また、孔あけ加工時における加工用工具１０１の切削送りについては、入口面ｗ２から出口面ｗ１までの全ての領域にわたって、０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］とする場合と、刃先端部１０２ａの後端部が「抜け際領域ｗ３」に到達した際に、０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］から０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］に減速させる場合との二通りを設定することとした。
つまり、本発明者らは、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りが、０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］、あるいは０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］の何れかになるようにして、焼結前の圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行った。

そして、各孔あけ加工の終了直後、圧粉成形体Ｗの出口面ｗ１において、形成された貫通孔ｗ４に発生したコバ欠け量を、それぞれ測定することとした。
なお、前記コバ欠け量については、貫通孔ｗ４の外縁部において、コバ欠けの発生によって形成された凹部ｗ５（図６を参照）の幅寸法（貫通孔ｗ４の径方向の寸法）の平均値によって示すこととした。

また、本検証実験においては、孔あけ加工の終了直後の圧粉成形体Ｗに対する品質評価の基準として、コバ欠け量の目標値を、例えば０．５［ｍｍ］以下に設定することとした。

このようにして測定された、コバ欠け量の測定結果について、図５を用いて説明する。
図５は、縦軸にコバ欠け量（単位［ｍｍ］）を表すこととして、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りを、０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］、および０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］のそれぞれの値に設定した場合における前記コバ欠け量の測定値をドットによって示し、また、該測定値のバラツキ範囲を直線によって示した図である。

本図に示すように、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りが、０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］である場合、測定された複数のコバ欠け量の値（図５において、黒丸にて標記）は、全て目標値である０．５［ｍｍ］以下であり、これら測定値の平均コバ欠け量の値（図５において、白丸にて標記）も、当然目標値である０．５［ｍｍ］以下であった。

また、図６（ｂ）は、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りを０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］とした場合における、孔あけ加工の終了直後の貫通孔ｗ４近傍を示した拡大図の一つであるが、本図に示すように、貫通孔ｗ４の外縁部に発生するコバ欠けは極力抑えられ、コバ欠け量（凹部ｗ５の幅寸法の平均値）も少ないことが分かる。

一方、図５に示すように、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りが、０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］である場合、測定値の平均コバ欠け量の値（図５において、白抜き四角にて標記）は、目標値である０．５［ｍｍ］以下であるものの、測定された複数のコバ欠け量のうち、一部の値（図５において、黒塗り四角にて標記）については、目標値である０．５［ｍｍ］を超えるものがあった。

また、図６（ａ）は、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りを０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］とした場合における、孔あけ加工の終了直後の貫通孔ｗ４近傍を示した拡大図の一つであるが、本図に示すように、貫通孔ｗ４の外縁部において、コバ欠けの発生が多く見られ、コバ欠け量（凹部ｗ５の幅寸法の平均値）も多いことが分かる。

以上に示した検証実験の結果より、本実施例における加工装置１においては、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りを、０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］以下に制限することで、焼結を施す前の圧粉成形体Ｗに対して、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、孔あけ加工を行うことを可能としているのである。

以上のように、本実施例における圧粉成形体の加工用工具は、金属粉末からなる素材をプレス成形することにより成形され、焼結が施される前の圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行うための、圧粉成形体Ｗの加工用工具１０１であって、該加工用工具１０１は、その一端側（本実施例においては、前端側）に略円柱状の切刃部１０２を有し、該切刃部１０２の先端部（前端部）には切刃１３１・１３１が形成され、前記切刃部１０２の先端部（前端部）は、先端側（前端側）から基端側（後端側）へ向かうにつれて拡径し、所定の先端角度θを有するテーパ面（テーパ形状）に形成され、該テーパ面（テーパ形状）は、その先端（前端）形状がホーニングを施すことなく尖鋭に形成されるとともに、先端角度θが５０°以上９０°以下となるように形成され、前記加工用工具１０１は、前記圧粉成形体Ｗへの孔あけ加工時において、前記テーパ面（テーパ形状）の前記基端側（後端側）端部が、前記圧粉成形体Ｗの「抜け際領域（抜け際）ｗ３」を通過する際に、切削送りが０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］以下とされるものである。

また、本実施例における圧粉成形体の加工方法としては、金属粉末からなる素材をプレス成形することにより成形され、焼結が施される前の圧粉成形体Ｗに孔あけ加工を行う際の、圧粉成形体Ｗの加工方法であって、該加工用工具１０１は、その一端側（本実施例においては、前端側）に略円柱状の切刃部１０２を有し、該切刃部１０２の先端部（前端部）には切刃１３１・１３１が形成され、前記切刃部１０２の先端部（前端部）は、先端側（前端側）から基端側（後端部）へ向かうにつれて拡径し、所定の先端角度θを有するテーパ面（テーパ形状）に形成され、該テーパ面（テーパ形状）は、その先端（前端）形状がホーニングを施すことなく尖鋭に形成されるとともに、先端角度θが５０°以上９０°以下となるように形成され、前記加工用工具１０１による前記圧粉成形体Ｗへの孔あけ加工時において、前記テーパ面（テーパ形状）の前記基端側（後端側）端部が、前記圧粉成形体Ｗの「抜け際領域（抜け際）ｗ３」を通過する際に、前記加工用工具１０１の切削送りを０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］以下とすることとしている。

このような、本実施例における圧粉成形体Ｗの加工用工具１０１および加工方法を用いれば、粉末冶金法によって製造される各種機械部品において、グリーン加工において孔あけ加工を行う際の、圧粉成形体Ｗに発生するコバ欠けの発生を極力抑えることが可能になり、前記機械部品の製造コストの低減化を実現することができる。

即ち、前述した様々な検証実験の結果に基づき、加工用工具１０１の刃先端部１０２ａの先端角度θを、５０°以上９０°以内の範囲内に制限するとともに、該刃先端部１０２ａの先端部についてのホーニングを省略する一方で、「抜け際領域ｗ３」における加工用工具１０１の切削送りを、０．０５［ｍｍ／ｒｅｖ］以下に制限することで、焼結を施す前の圧粉成形体Ｗに対して、コバ欠けの発生を効果的に防止しつつ、孔あけ加工を行うことが可能となる。
従って、従来のような、特殊なバインダーや治具などを用いる技術に比べて、設備費用が嵩張ることもないため、粉末冶金法によって製造される各種機械部品において、これら機械部品の製造コストの低減化を実現することができるのである。

１０１ 加工用工具
１０２ 切刃部
１０２ａ 刃先端部（テーパ形状）
１３１ 切刃
Ｏ 軸心
Ｗ 圧粉成形体
ｗ３ 抜け際領域（抜け際）
θ 先端角度

Claims (2)

1. 金属粉末からなる素材をプレス成形することにより成形され、焼結が施される前の圧粉成形体に孔あけ加工を行うための、圧粉成形体の加工用工具であって、
   該加工用工具は、その一端側に略円柱状の切刃部を有し、
   該切刃部の先端部には切刃が形成され、
   前記切刃部の先端部は、先端側から基端側へ向かうにつれて拡径し、所定の先端角度を有するテーパ形状に形成され、
   該テーパ形状は、その先端形状がホーニングを施すことなく尖鋭に形成されるとともに、先端角度が５０°以上９０°以下となるように形成され、
   前記加工用工具は、前記圧粉成形体への孔あけ加工時において、
   前記テーパ形状の前記基端側端部が、前記圧粉成形体の抜け際を通過する際に、切削送りが０．０５ｍｍ／ｒｅｖ以下とされる、
   ことを特徴とする圧粉成形体の加工用工具。
2. 金属粉末からなる素材をプレス成形することにより成形され、焼結が施される前の圧粉成形体に孔あけ加工を行う際の、圧粉成形体の加工方法であって、
   該加工用工具は、その一端側に略円柱状の切刃部を有し、
   該切刃部の先端部には切刃が形成され、
   前記切刃部の先端部は、先端側から基端側へ向かうにつれて拡径し、所定の先端角度を有するテーパ形状に形成され、
   該テーパ形状は、その先端形状がホーニングを施すことなく尖鋭に形成されるとともに、先端角度が５０°以上９０°以下となるように形成され、
   前記加工用工具による前記圧粉成形体への孔あけ加工時において、
   前記テーパ形状の前記基端側端部が、前記圧粉成形体の抜け際を通過する際に、前記加工用工具の切削送りを０．０５ｍｍ／ｒｅｖ以下とする、
   ことを特徴とする圧粉成形体の加工方法。
   

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