JP2013022718A - Tool surface modifying method - Google Patents

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正俊 櫻井
Yasuo Fukui
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tool surface modifying method capable of sufficiently applying work hardening and compressive residual stress to a surface of a tool, and improving surface roughness for the same.SOLUTION: In the method, a mixed shot Sm obtained by mixing a first shot S1 consisting of cemented carbide particles and a second shot S2 consisting of iron-based material particles is projected onto a surface of a tool W, so that the surface of the tool W can be plastically deformed and applied with work hardening and compressive residual stress through projection of the first shot S1, and unevenness formed on the surface of the tool W through the projection of the first shot S1 can be crushed and flattened through projection of the second shot S2. Thereby, the method is capable of sufficiently applying work hardening and compressive residual stress to the surface of the tool W and improving the surface roughness for the same.

Description

本発明は、工具の表面改質方法に関し、特に、工具の表面に対し、加工硬化や圧縮残留応力の付与と表面粗さの向上とを十分に図ることができる工具の表面改質方法に関するものである。   The present invention relates to a surface modification method for a tool, and more particularly to a surface modification method for a tool capable of sufficiently achieving work hardening, compressive residual stress, and improvement of surface roughness on the surface of the tool. It is.

鉄鋼製品の表面強度を高める方法として、表面にショットピーニングを行って、加工硬化や圧縮残留応力を生じさせる方法が知られている。この場合、加工硬化や圧縮残留応力層の深さを増すためには、比較的大きな粒子径のショットを使用して、衝突のエネルギーを高める必要がある(即ち、加工硬化や圧縮残留応力は塑性変形により形成される凹部の大きさに比例する)。一方で、粒子径が大きなショットの使用は、表面の凹凸を甚だしくするため、処理表面の表面粗さの悪化を招く。   As a method for increasing the surface strength of steel products, a method is known in which shot peening is performed on the surface to cause work hardening or compressive residual stress. In this case, in order to increase the depth of the work hardening or compressive residual stress layer, it is necessary to use a shot with a relatively large particle size to increase the energy of collision (that is, work hardening and compressive residual stress are plastic). Proportional to the size of the recess formed by deformation). On the other hand, the use of shots with a large particle size causes the surface roughness to be severe, and thus the surface roughness of the treated surface is deteriorated.

そこで、二段ショットピーニング(比較的大きな粒子径のショットによるショットピーニングを行った後、次いで、比較的小さな粒子径のショットによるショットピーニングを行う)により、加工硬化や圧縮残留応力の付与と表面粗さの向上とを図る技術も採用されるが、この技術では、2台のブラスト装置を準備するか、1台のブラスト装置を使用する場合にはショットを入れ替える必要があり、いずれにしても、2種類のショットピーニングを2回に分けて行う必要があった。そのため、設備コスト及び作業コストが嵩む。   Therefore, two-stage shot peening (after shot peening with a shot with a relatively large particle diameter, then with shot peening with a shot with a relatively small particle diameter) gives work hardening, compressive residual stress, and surface roughness. Although a technique for improving the accuracy is also employed, in this technique, it is necessary to prepare two blasting apparatuses or to change shots when using one blasting apparatus. It was necessary to perform two types of shot peening in two steps. Therefore, equipment cost and work cost increase.

これに対し、特許文献1,2には、粒子径が異なる2種類のショットを混合し、その混合ショットを1本のノズルから噴射させる技術が開示される。この技術によれば、1台のブラスト装置を使用して1回のショットピーニングを行えば良いので、二段ショットピーニングの場合と比較して、設備コスト及び作業コストの抑制が可能となる。   On the other hand, Patent Documents 1 and 2 disclose a technique in which two types of shots having different particle diameters are mixed and the mixed shots are ejected from one nozzle. According to this technique, since one shot peening may be performed using one blasting apparatus, it is possible to suppress the equipment cost and the work cost as compared with the case of two-stage shot peening.

特許第3730015号Patent No. 373015 特許第4208298号Japanese Patent No. 4208298

しかしながら、上述した特許文献1,2の技術のように、粒子径が大小異なる2種類のショットを混合して投射するだけでは、加工硬化や圧縮残留応力の付与と、表面粗さの向上との両立が不十分であるという問題点があった。即ち、大小2種類の粒子径の大きさをそれぞれ調整したとしても、加工硬化や圧縮残留応力の付与を確保すれば、表面粗さの向上が困難となり、表面粗さを確保すれば、加工硬化や圧縮残留応力の十分な付与が困難となる。   However, just by mixing and projecting two types of shots having different particle sizes as in the techniques of Patent Documents 1 and 2 described above, it is possible to provide work hardening and application of compressive residual stress and to improve surface roughness. There was a problem that the coexistence was insufficient. That is, even if the sizes of the two kinds of large and small particles are adjusted, it is difficult to improve the surface roughness if work hardening and application of compressive residual stress are ensured. If the surface roughness is ensured, work hardening is achieved. In addition, it becomes difficult to sufficiently apply compressive residual stress.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、工具の表面に対し、加工硬化や圧縮残留応力の付与と表面粗さの向上とを十分に図ることができる工具の表面改質方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the surface of a tool that can sufficiently achieve work hardening, application of compressive residual stress, and improvement of surface roughness on the surface of the tool. It aims to provide a reforming method.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

請求項1記載の工具の表面改質方法によれば、超硬合金製の粒子から構成される第1ショットと、鉄系材料製の粒子から構成される第2ショットとを混合した混合ショットを工具の表面に投射するので、第1ショットの投射により工具の表面を塑性変形させて加工硬化や圧縮残留応力を付与すると共に、その第1ショットの投射により工具の表面に形成された凹凸の頂部を、第2ショットの投射により押し潰して平坦化することができる。その結果、工具の表面に対し、加工硬化や圧縮残留応力の付与と表面粗さの向上とを十分に図ることができるという効果がある。   According to the surface modification method for a tool according to claim 1, a mixed shot obtained by mixing a first shot composed of particles made of cemented carbide and a second shot composed of particles made of iron-based material is performed. Since it is projected onto the surface of the tool, the surface of the tool is plastically deformed by projecting the first shot to impart work hardening and compressive residual stress, and the top of the unevenness formed on the surface of the tool by projecting the first shot Can be crushed and flattened by the projection of the second shot. As a result, there is an effect that work hardening, application of compressive residual stress, and improvement of surface roughness can be sufficiently achieved on the surface of the tool.

即ち、投射されるショットの運動エネルギーは重量に比例するところ、第1ショットとして使用される超硬合金製の粒子は比重が大きいため(鉄系材料製の粒子の約2倍)、その運動エネルギーを確保することができる。よって、第1ショットの粒子径を比較的小さくしても、より深い位置まで十分な大きさの加工硬化や圧縮残留応力を付与することができる。言い換えれば、加工硬化や圧縮残留応力を十分に付与しつつも、工具の表面に形成される凹凸を小さくすることができる。その結果、第2ショットの投射により工具の表面粗さを確実に向上させることができる。   That is, the kinetic energy of the shot shot is proportional to the weight, but the cemented carbide particles used as the first shot have a large specific gravity (about twice that of particles made of iron-based material), so the kinetic energy Can be secured. Therefore, even if the particle diameter of the first shot is relatively small, a sufficiently large work hardening and compressive residual stress can be applied to a deeper position. In other words, the unevenness formed on the surface of the tool can be reduced while sufficiently applying work hardening and compressive residual stress. As a result, the surface roughness of the tool can be reliably improved by the projection of the second shot.

請求項2記載の工具の表面改質方法によれば、請求項1記載の工具の表面改質方法の奏する効果に加え、工具の表面が削られることを抑制して、加工硬化や圧縮残留応力を効率的に付与することができるという効果がある。   According to the surface modification method for a tool according to claim 2, in addition to the effect of the surface modification method for a tool according to claim 1, the surface of the tool is suppressed from being scraped, and work hardening and compressive residual stress are achieved. Can be efficiently provided.

即ち、超硬合金製の粒子から構成される第1ショットは、加工硬化や圧縮残留応力を付与した箇所に、次の投射により別の粒子が再度衝突すると、その硬度が高いため、再衝突した箇所の表面を削り取ってしまう。そのため、表面粗さの悪化を招く一方で、加工硬化や圧縮残留応力の増加に結びつき難い。そこで、第1ショットよりも比重が軽く且つ硬度も低い鉄系材料製の第2ショットを混合することで、工具の表面が削り取られることを緩和して、加工硬化や圧縮残留応力を効率的に付与でき、特に、第1ショットの割合を総重量の30wt%を上限とし、残部を第2ショットとすることで、上記の削り取られることを確実に緩和して、処理対象となる表面全体に均一に加工硬化や圧縮残留応力を付与することができる。一方で、第1ショットの割合を総重量の2wt%以上とすることで、加工硬化や圧縮残留応力の付与を十分に行うことができる。   That is, the first shot composed of cemented carbide particles collided again with another particle that collided with work hardening or compressive residual stress due to the next projection because the hardness was high. The surface of the part is scraped off. For this reason, the surface roughness is deteriorated, but it is difficult to lead to work hardening and an increase in compressive residual stress. Therefore, mixing a second shot made of an iron-based material that has a lighter specific gravity and lower hardness than the first shot alleviates the scraping of the surface of the tool, and efficiently reduces work hardening and compressive residual stress. In particular, the upper limit of the ratio of the first shot is 30 wt% of the total weight, and the remainder is the second shot, so that the above-mentioned scraping is surely relieved and uniform over the entire surface to be treated. Work hardening and compressive residual stress can be imparted to. On the other hand, when the ratio of the first shot is 2 wt% or more of the total weight, work hardening and application of compressive residual stress can be sufficiently performed.

請求項3記載の工具の表面改質方法によれば、請求項1又は2に記載の工具の表面改質方法の奏する効果に加え、第1ショットを構成する超硬合金製の粒子の比重を13.9〜15.0とし、第2ショットを構成する鉄系材料製の粒子の比重を7.2〜8.3とすることで、第1ショットと第2ショットとの間の比重の差を適正とすることができ、その結果、工具の表面に対し、加工硬化や圧縮残留応力の付与と表面粗さの向上とを確実に図ることができるという効果がある。   According to the surface modification method for a tool according to claim 3, in addition to the effect exhibited by the surface modification method for a tool according to claim 1 or 2, the specific gravity of the cemented carbide particles constituting the first shot is determined. The specific gravity difference between the first shot and the second shot is set to 13.9 to 15.0, and the specific gravity of the particles made of the iron-based material constituting the second shot is set to 7.2 to 8.3. As a result, there is an effect that work hardening, application of compressive residual stress, and improvement of surface roughness can be reliably achieved on the surface of the tool.

また、第1ショットおよび第2ショットの比重を請求項3のように設定することで、一般的に市販される粒子を第1ショットおよび第2ショットに適用することができるので、材料の入手を容易とすることができる。   In addition, by setting the specific gravity of the first shot and the second shot as in claim 3, generally commercially available particles can be applied to the first shot and the second shot. Can be easy.

請求項4記載の工具の表面改質方法によれば、請求項1から3のいずれかに記載の工具の表面改質方法の奏する効果に加え、第1ショットを構成する粒子の粒子径および第2ショットを構成する粒子の粒子径が、10μm〜150μmに設定され、比較的小径であるので、加工硬化や圧縮残留応力を付与しつつ、工具の表面に形成される凹凸を小さくして、工具の表面粗さの向上を図ることができるという効果がある。   According to the surface modification method for a tool according to claim 4, in addition to the effect of the surface modification method for a tool according to any one of claims 1 to 3, Since the particle diameter of the particles constituting the two shots is set to 10 μm to 150 μm and is relatively small, the unevenness formed on the surface of the tool is reduced while imparting work hardening and compressive residual stress. The surface roughness can be improved.

即ち、このような粒子径が比較的小径のショットの使用は、従来の粒子径が大小異なる2種類の粒子を混合するのみの技術では使用することが不可能であり、本発明のように、比重が異なる2種類の粒子を混合すると共に2種類の粒子を超硬合金製の粒子と鉄系材料製の粒子としたことで、初めて使用可能となったものであり、これにより加工硬化や圧縮残留応力の付与と工具の表面粗さの向上とを同時に達成することができる。   That is, the use of a shot having such a relatively small particle size cannot be used with a conventional technique that only mixes two kinds of particles having different particle sizes, as in the present invention. It became possible to use for the first time by mixing two kinds of particles with different specific gravity and making the two kinds of particles a cemented carbide particle and a ferrous material particle. Application of residual stress and improvement of the surface roughness of the tool can be achieved simultaneously.

請求項5記載の工具の表面改質方法によれば、請求項4記載の工具の表面改質方法の奏する効果に加え、第1ショットの粒子径と第2ショットの粒子径とが略同一であるので、第1ショットの投射により形成された凹凸に対し、第2ショットが適度な粒子径を有することとなるため、凹凸の頂部を押し潰して平坦化することを効率的に行うことができる。その結果、工具の表面粗さをより一層向上させることができるという効果がある。   According to the surface modification method for a tool according to claim 5, in addition to the effect of the surface modification method for a tool according to claim 4, the particle diameter of the first shot and the particle diameter of the second shot are substantially the same. Therefore, since the second shot has an appropriate particle diameter with respect to the irregularities formed by the projection of the first shot, the top of the irregularities can be efficiently crushed and flattened. . As a result, there is an effect that the surface roughness of the tool can be further improved.

また、第1ショットと第2ショットとを混合した混合ショットの粒子径が一定となるため、例えば、ホッパからノズルまでのショットの搬送経路において、第1ショットと第2ショットとの混合割合を維持し易くすることができるという効果がある。   Further, since the particle diameter of the mixed shot obtained by mixing the first shot and the second shot is constant, for example, the mixing ratio of the first shot and the second shot is maintained in the shot transport path from the hopper to the nozzle. There is an effect that it can be made easy.

請求項6記載の工具の表面改質方法によれば、請求項1から5のいずれかに記載の工具の表面改質方法の奏する効果に加え、工具は、被加工物に転造加工を施すための転造工具であるので、加工硬化や圧縮残留応力の付与による工具の耐久性を向上させつつ、工具の表面粗さの向上により、被加工物に高精度の転造加工を施すことができる転造工具を得ることができるという効果がある。   According to the surface modification method for a tool according to claim 6, in addition to the effect exhibited by the surface modification method for a tool according to any one of claims 1 to 5, the tool performs a rolling process on the workpiece. Therefore, it is possible to perform high-precision rolling on the workpiece by improving the surface roughness of the tool while improving the durability of the tool by applying work hardening and compressive residual stress. There is an effect that a rolled tool can be obtained.

なお、転造工具は、被加工物の表面を塑性変形させる工具であるため、表面に凹凸を有すると、被加工物が引っ掛かり、塑性変形の抵抗となる。そのため、ショットピーニングによる表面改質の転造工具への適用は、従来のショットピーニングの技術では表面粗さの向上が不十分である(塑性変形の抵抗となる)ため適用が不可能であった。これに対し、本発明のように、比重が異なる2種類の粒子を混合すると共に2種類の粒子を超硬合金製の粒子と鉄系材料製の粒子としたことで、転造工具への適用が初めて可能となったものであり、これにより工具の耐久性の向上と、転造加工精度の向上とを同時に達成することができる。   In addition, since the rolling tool is a tool that plastically deforms the surface of the workpiece, if the surface has irregularities, the workpiece is caught and resistance to plastic deformation occurs. Therefore, the application of surface modification by shot peening to rolling tools was not possible because the conventional shot peening technique was insufficient in improving the surface roughness (provided resistance to plastic deformation). . On the other hand, as in the present invention, two kinds of particles having different specific gravities are mixed, and the two kinds of particles are made of cemented carbide particles and iron-based material particles, so that it can be applied to a rolling tool. Has become possible for the first time, and this makes it possible to improve the durability of the tool and improve the rolling accuracy at the same time.

本発明の実施に使用される一実施の形態におけるショットピーニング装置の概要模式図である。It is an outline schematic diagram of a shot peening apparatus in one embodiment used for carrying out the present invention. 混合ショットへの第1ショット及び第2ショットの混合割合、並びに、混合ショットの粒子径と、工具の処理表面の硬度との関係を図示する表である。It is a table | surface which illustrates the relationship between the mixing ratio of the 1st shot and 2nd shot to a mixing shot, the particle diameter of a mixing shot, and the hardness of the process surface of a tool. 本願処理品の加工数と無処理品の加工数とを図示するグラフである。It is a graph which illustrates the number of processes of a processed product of this application, and the number of processes of an untreated product.

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、ショットピーニング装置1について説明する。図1は、本発明の実施に使用される一実施の形態におけるショットピーニング装置1の概要模式図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the shot peening apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a shot peening apparatus 1 according to an embodiment used for carrying out the present invention.

図1に示すように、ショットピーニング装置1は、2種類のショット(以下、「第1ショットS1」及びだ「第2ショットS2」と称す)を混合して一本のノズル17から処理対象物(以下「工具W」と称す)に投射することで、その工具Wの表面改質を行うための直圧式の装置であり、第1ショットS1を収容する第1ホッパ11と、第2ショットS2とを収容する第2ホッパ12とが収容口を上方へ向けて配設される。   As shown in FIG. 1, the shot peening apparatus 1 mixes two types of shots (hereinafter referred to as “first shot S1” and “second shot S2”), and processes from a single nozzle 17. (Hereinafter referred to as “tool W”), which is a direct pressure type device for modifying the surface of the tool W, and includes a first hopper 11 that houses the first shot S1, and a second shot S2. And a second hopper 12 that accommodates the first and second hoppers 12 with the accommodation opening facing upward.

なお、本実施の形態では、後述するように、第1ショットS1が超硬合金製の粒子から構成され、第2ショットS2が鉄系材料製の粒子から構成される。また、工具Wは、おねじを転造加工するための転造工具(ねじ転造平ダイス)であり、ダイス鋼から構成される。   In the present embodiment, as will be described later, the first shot S1 is made of cemented carbide particles, and the second shot S2 is made of iron-based material particles. The tool W is a rolling tool (screw rolling flat die) for rolling a male screw, and is made of die steel.

第1ホッパ11及び第2ホッパ12の取出し口には、配管を介して、それぞれ混合装置13が接続される。各配管には、開閉弁(図示せず)が配設されており、その開度を調整制御することで、各ホッパ11,12に収容された各ショットS1,S2が、所望の比率で混合装置13へ供給され、混合装置13によって混合される。   The mixing device 13 is connected to the take-out ports of the first hopper 11 and the second hopper 12 through piping. Each pipe is provided with an open / close valve (not shown), and the shots S1 and S2 accommodated in the hoppers 11 and 12 are mixed at a desired ratio by adjusting and controlling the opening degree. It is supplied to the device 13 and mixed by the mixing device 13.

混合装置13の下流側には加圧タンク14が、加圧タンク14の下流側にはミキサ16が、それぞれ接続される。また、加圧タンク14及びミキサ16には、圧縮空気の供給源として構成されるエア供給源15が接続される。   A pressure tank 14 is connected to the downstream side of the mixing device 13, and a mixer 16 is connected to the downstream side of the pressure tank 14. Further, an air supply source 15 configured as a supply source of compressed air is connected to the pressurized tank 14 and the mixer 16.

よって、混合装置13により混合され加圧タンク内に供給されたショット(以下「混合ショットSm」と称す)は、加圧タンク14から、圧縮空気と共に、ミキサ16へ圧送されると共に、ミキサ16から、圧縮空気と共に、ノズル17へ圧送される。これにより、ノズル17から工具Wへ混合ショットSmが投射される。   Therefore, the shot mixed by the mixing device 13 and supplied into the pressurized tank (hereinafter referred to as “mixed shot Sm”) is pumped from the pressurized tank 14 together with the compressed air to the mixer 16 and from the mixer 16. The compressed air is pumped to the nozzle 17. Thereby, the mixed shot Sm is projected from the nozzle 17 to the tool W.

次いで、混合ショットSm(第1ショットS1及び第2ショットS2)の詳細構成について説明する。なお、この説明においては、図1を適宜参照する。   Next, a detailed configuration of the mixed shot Sm (first shot S1 and second shot S2) will be described. In this description, FIG. 1 is referred to as appropriate.

第1ショットS1は、超硬合金製の粒子から構成され、第2ショットS2は、鉄系材料製の粒子から構成される。なお、鉄系材料としては、鋳鉄、鋳鋼、高速度工具鋼、合金工具鋼、或いは、金属ガラス(鉄のアモルファス粒子)などが例示される。   The first shot S1 is made of cemented carbide particles, and the second shot S2 is made of iron-based material particles. Examples of the iron-based material include cast iron, cast steel, high-speed tool steel, alloy tool steel, or metal glass (iron amorphous particles).

よって、工具Wの表面には、超硬合金製の粒子から構成される第1ショットS1と、鉄系材料製の粒子から構成される第2ショットS2とを混合した混合ショットSmが投射されるので、第1ショットS1の投射により工具Wの表面を塑性変形させて加工硬化や圧縮残留応力を付与すると共に、その第1ショットS1の投射により工具Wの表面に形成された凹凸の頂部を、第2ショットS2の投射により押し潰して平坦化することができる。その結果、工具Wの表面に対し、加工硬化や圧縮残留応力の付与と表面粗さの向上とを十分に図ることができる。   Therefore, a mixed shot Sm obtained by mixing the first shot S1 made of cemented carbide particles and the second shot S2 made of iron-based material particles is projected onto the surface of the tool W. Therefore, the surface of the tool W is plastically deformed by the projection of the first shot S1 to impart work hardening and compressive residual stress, and the top of the unevenness formed on the surface of the tool W by the projection of the first shot S1 is The projection can be flattened by the projection of the second shot S2. As a result, work hardening, application of compressive residual stress and improvement of surface roughness can be sufficiently achieved on the surface of the tool W.

ここで、ノズル17から投射される粒子の運動エネルギーはその重量に比例するところ、混合ショットSmを構成する一方のショット(第1ショットS1)は、超硬合金製の粒子からなり、その比重が大きいため(鉄系材料製の粒子の約2倍)、その運動エネルギーが確保される。よって、第1ショットS1の粒子径を比較的小さくしても、より深い位置まで十分な大きさの加工硬化や圧縮残留応力を工具Wの表面に付与することができる。言い換えれば、工具Wの表面に加工硬化や圧縮残留応力を十分に付与しつつも、工具Wの表面に形成される凹凸を小さくすることができる。その結果、第2ショットS2の投射により工具Wの表面粗さを確実に向上させることができる。   Here, where the kinetic energy of the particles projected from the nozzle 17 is proportional to its weight, one shot (the first shot S1) constituting the mixed shot Sm is made of cemented carbide particles, and the specific gravity is Because it is large (about twice that of particles made of iron-based material), its kinetic energy is secured. Therefore, even if the particle diameter of the first shot S1 is relatively small, a sufficiently large work hardening and compressive residual stress can be applied to the surface of the tool W up to a deeper position. In other words, the unevenness formed on the surface of the tool W can be reduced while sufficiently imparting work hardening and compressive residual stress to the surface of the tool W. As a result, the surface roughness of the tool W can be reliably improved by the projection of the second shot S2.

混合ショットSmは、総重量の2wt%〜30wt%が第1ショットS1とされ、残部が第2ショットS2とされることが好ましい。即ち、ショットピーニング装置1は、各ホッパ11,12から混合装置13への各ショットS1,S2の供給量を、上記範囲内での所望の比率となるように制御して、混合装置13によって混合する。   In the mixed shot Sm, 2 wt% to 30 wt% of the total weight is preferably the first shot S <b> 1 and the remaining portion is preferably the second shot S <b> 2. That is, the shot peening apparatus 1 controls the supply amount of each shot S1, S2 from each hopper 11, 12 to the mixing apparatus 13 so as to be a desired ratio within the above range, and the mixing apparatus 13 performs mixing. To do.

超硬合金製の粒子から構成される第1ショットS1は、その硬度が高い。即ち、超硬合金製の粒子は、ビッカース硬さが1400HVと、例えば、工具Wがダイス鋼からなる場合には、硬度差が250HV以上となる。そのため、粒子の衝突により加工硬化や圧縮残留応力を付与した箇所に、次の投射により別の粒子が再度衝突すると、その再衝突した箇所の表面を削り取ってしまう。その結果、表面粗さの悪化を招く一方で、加工硬化や圧縮残留応力の増加に結びつき難い。   The first shot S1 composed of cemented carbide particles has a high hardness. That is, the cemented carbide particles have a Vickers hardness of 1400 HV. For example, when the tool W is made of die steel, the hardness difference is 250 HV or more. For this reason, when another particle collides again with the next projection at a position to which work hardening or compressive residual stress is applied by the collision of the particles, the surface of the re-collised position is scraped off. As a result, the surface roughness is deteriorated, but it is difficult to lead to work hardening and an increase in compressive residual stress.

この場合、本発明では、第1ショットS1よりも比重が軽く且つ硬度(例えば、700HV〜900HV)も低い鉄系材料製の第2ショットS2を混合することで、工具Wの表面が削り取られることを緩和して、加工硬化や圧縮残留応力を効率的に付与できる。特に、第1ショットS1の割合を総重量の30wt%を上限とし、残部を第2ショットS2とすることで、第1ショットS1により工具Wの表面が削り取られることを確実に緩和して、工具Wの処理対象となる表面全体に均一に加工硬化や圧縮残留応力を付与することができる。一方で、第1ショットS1の割合を総重量の2wt%以上とすることで、加工硬化や圧縮残留応力の付与を十分に行うことができる。   In this case, in the present invention, the surface of the tool W is scraped off by mixing the second shot S2 made of an iron-based material having a lighter specific gravity and lower hardness (for example, 700 HV to 900 HV) than the first shot S1. Can be relaxed and work hardening and compressive residual stress can be efficiently applied. In particular, the upper limit of the proportion of the first shot S1 is 30 wt% of the total weight, and the remaining portion is the second shot S2, so that the surface of the tool W is scraped off by the first shot S1, and the tool is reliably relieved. Work hardening and compressive residual stress can be uniformly applied to the entire surface to be treated with W. On the other hand, by setting the ratio of the first shot S1 to 2 wt% or more of the total weight, work hardening and application of compressive residual stress can be sufficiently performed.

第1ショットS1は、比重が13.9〜15.0の超鋼合金製の粒子から構成され、第2ショットS2は、比重が7.2〜8.3の鉄系材料製の粒子から構成されることが好ましい。これにより、第1ショットS1と第2ショットS2との間の比重の差を適正とすることができ、その結果、工具Wの表面に対し、加工硬化や圧縮残留応力の付与と表面粗さの向上とを確実に図ることができる。なお、この比重の範囲は、上述した第1ショットS1と第2ショットS2との重量割合を満たした上での条件となる。   The first shot S1 is composed of particles made of super steel alloy having a specific gravity of 13.9 to 15.0, and the second shot S2 is composed of particles made of iron-based material having a specific gravity of 7.2 to 8.3. It is preferred that As a result, the difference in specific gravity between the first shot S1 and the second shot S2 can be made appropriate. As a result, work hardening, application of compressive residual stress and surface roughness of the surface of the tool W can be achieved. Improvement can be achieved reliably. This specific gravity range is a condition after satisfying the above-described weight ratio between the first shot S1 and the second shot S2.

ここで、第1ショットS1の比重が13.9未満であると、タングステンカーバイトの割合の減少に伴い、硬度が不足して、工具Wの表面に加工硬化や圧縮残留応力を十分に付与することが困難となる。一方、第1ショットS1の比重が15.0を超えると、運動エネルギーの増加に伴い、工具Wの表面を削り取り過ぎてしまう。また、コバルトの割合の減少に伴い、粒子が割れやすくなり、継続使用が困難となるため、経済性の悪化を招く。   Here, if the specific gravity of the first shot S1 is less than 13.9, the hardness is insufficient due to a decrease in the proportion of tungsten carbide, and sufficient work hardening or compressive residual stress is imparted to the surface of the tool W. It becomes difficult. On the other hand, if the specific gravity of the first shot S1 exceeds 15.0, the surface of the tool W will be scraped off excessively as the kinetic energy increases. Further, as the proportion of cobalt is reduced, the particles are easily broken and it is difficult to continuously use them.

また、第2ショットS2の比重が7.2未満であると、硬度が不足して、凹凸の頂部を押し潰して平坦化することが困難となり、表面粗さを十分に向上させることが困難となる。一方、第2ショットS2の比重が8.3を超えると、第1ショットS1の比重との差が少なくなり、比重を異ならせることによる効果を奏することができなくなる。   Further, if the specific gravity of the second shot S2 is less than 7.2, the hardness is insufficient, and it becomes difficult to flatten the surface by crushing the top of the unevenness, and it is difficult to sufficiently improve the surface roughness. Become. On the other hand, if the specific gravity of the second shot S2 exceeds 8.3, the difference from the specific gravity of the first shot S1 is reduced, and the effect of making the specific gravity different cannot be achieved.

なお、第1ショットS1及び第2ショットS2の比重をこのように設定することで、一般的に市販される粒子を第1ショットS1及び第2ショットS2に適用することができるので、材料の入手を容易とすることができる。   In addition, by setting the specific gravity of the first shot S1 and the second shot S2 in this manner, generally commercially available particles can be applied to the first shot S1 and the second shot S2. Can be made easy.

第1ショットS1を構成する粒子の粒子径および第2ショットS2を構成する粒子の粒子径は、10μm〜150μmに設定されることが好ましい。このように、各ショットS1,S2の粒子径が比較的小径とされることで、加工硬化や圧縮残留応力を付与しつつ、工具Wの表面に形成される凹凸を小さくして、工具Wの表面粗さの向上を図ることができる。   The particle diameter of the particles constituting the first shot S1 and the particle diameter of the particles constituting the second shot S2 are preferably set to 10 μm to 150 μm. Thus, by making the particle diameter of each shot S1, S2 relatively small, the unevenness formed on the surface of the tool W is reduced while imparting work hardening and compressive residual stress. The surface roughness can be improved.

なお、この粒子径の範囲は、上述した各ショットS1,S2の重量割合、及び(又は)、各ショットS1,S2の比重の範囲を満たした上での条件となる。   The range of the particle diameter is a condition after satisfying the above-described weight ratio of each shot S1, S2 and / or the specific gravity range of each shot S1, S2.

ここで、このような粒子径が比較的小径のショットの使用は、従来の粒子径が大小異なる2種類の粒子を混合するのみの技術では使用することが不可能であり、本発明のように、比重が異なる2種類の粒子(各ショットS1,S2)を混合すると共に2種類の粒子を超硬合金製の粒子(第1ショットS1)と鉄系材料製の粒子(第2ショットS2)としたことで、初めて使用可能となったものであり、これにより加工硬化や圧縮残留応力の付与と工具の表面粗さの向上とを同時に達成することができる。   Here, the use of such a shot having a relatively small particle diameter cannot be used with the conventional technique of simply mixing two kinds of particles having different particle sizes, as in the present invention. In addition, two types of particles having different specific gravities (each shot S1, S2) are mixed, and the two types of particles are cemented carbide particles (first shot S1) and iron-based material particles (second shot S2). As a result, it can be used for the first time, and thereby it is possible to simultaneously achieve work hardening, application of compressive residual stress, and improvement of the surface roughness of the tool.

第1ショットS1の粒子径と第2ショットS2の粒子径とは、略同一であることが好ましい。これにより、第1ショットS1の投射により工具Wの表面に形成された凹凸に対し、第2ショットS2が適度な粒子径を有することとなるため、その第2ショットS2が凹凸の頂部を押し潰して平坦化することを効率的に行うことができる。その結果、工具Wの表面粗さをより一層向上させることができる。   It is preferable that the particle size of the first shot S1 and the particle size of the second shot S2 are substantially the same. Thereby, since the second shot S2 has an appropriate particle diameter with respect to the irregularities formed on the surface of the tool W by the projection of the first shot S1, the second shot S2 crushes the top of the irregularities. Thus, the planarization can be performed efficiently. As a result, the surface roughness of the tool W can be further improved.

また、第1ショットS1と第2ショットS2とを混合した混合ショットSmの粒子径が一定となるため、各ホッパ11,12からノズル17までの各ショットS1,S2の搬送経路において、各ショットS1,S2の混合割合を維持し易くすることができる。即ち、各ショットS1,S2の混合割合を所望の値に維持した混合ショットSmをノズル17から投射させることができる。   In addition, since the particle diameter of the mixed shot Sm obtained by mixing the first shot S1 and the second shot S2 is constant, each shot S1 is transported in the transport path of each shot S1, S2 from each hopper 11, 12 to the nozzle 17. , S2 can be easily maintained. That is, the mixed shot Sm in which the mixing ratio of the shots S1 and S2 is maintained at a desired value can be projected from the nozzle 17.

なお、この粒子径を略同一とすることは、上述した各ショットS1,S2の重量割合、及び(又は)、各ショットS1,S2の比重の範囲、及び(又は)、各ショットS1,S2の粒子径の範囲を満たした上での条件となる。   In addition, making the particle diameters substantially the same means that the weight ratio of each of the shots S1 and S2 and / or the range of the specific gravity of each of the shots S1 and S2 and / or the respective shots S1 and S2. The condition is that the range of the particle diameter is satisfied.

また、第1ショットS1の粒子径と第2ショットS2の粒子径とが略同一であるとは、それら第1ショットS1の粒子径の平均値と第2ショットS2の粒子径の平均値とが略同一であることを意味する。よって、各ショットS1,S2を構成する粒子がその粒子径にばらつきを有することは当然可能である。また、平均値が略同一とは、第1ショットS1の粒子径の平均値に対し、第2ショットS2の粒子径の平均値が±15%の差異を許容する趣旨であり、完全同一を要求する趣旨ではない。   Further, that the particle size of the first shot S1 and the particle size of the second shot S2 are substantially the same, the average value of the particle size of the first shot S1 and the average value of the particle size of the second shot S2 It means that they are almost the same. Therefore, it is naturally possible that the particles constituting each of the shots S1 and S2 have variations in the particle diameter. The average value is substantially the same, which means that the average value of the particle size of the second shot S2 is allowed to differ by ± 15% with respect to the average value of the particle size of the first shot S1. It is not the purpose.

次いで、工具Wの詳細構成について説明する。なお、この説明においては、図1を適宜参照する。   Next, the detailed configuration of the tool W will be described. In this description, FIG. 1 is referred to as appropriate.

工具Wは、被加工物に転造加工を施すための転造工具であり、軸状の素材を転造歯型面上で転動させ、素材の外周面を塑性変形させることで、素材におねじを転造加工する転造工具として構成される。本実施の形態では、工具Wの転造歯形面の全体(食付き部、仕上げ部および逃げ部)に混合ショットSmがノズル17から投射され、その表面改質が施される。   The tool W is a rolling tool for rolling a workpiece, and the shaft-shaped material is rolled on the rolling tooth mold surface, and the outer peripheral surface of the material is plastically deformed. Configured as a rolling tool for rolling male threads. In the present embodiment, the mixed shot Sm is projected from the nozzle 17 onto the entire rolling tooth profile surface of the tool W (the chamfered portion, the finished portion, and the relief portion), and the surface modification is performed.

本発明では、その表面改質の適用対象として、このような転造工具としての工具Wを採用することが特に有効となる。   In the present invention, it is particularly effective to employ the tool W as such a rolling tool as an application target of the surface modification.

即ち、転造工具は、被加工物の表面を塑性変形させる工具であるため、その表面(転造歯型面の表面)に凹凸を有すると、被加工物が引っ掛かり、塑性変形の抵抗となる。そのため、ショットピーニングによる表面改質の転造工具への適用は、従来のショットピーニングの技術では表面粗さの向上が不十分である(塑性変形の抵抗となる)ため適用が不可能であった。これに対し、本発明のように、比重が異なる2種類の粒子(各ショットS1,S2)を混合すると共に2種類の粒子を超硬合金製の粒子(第1ショットS1)と鉄系材料製の粒子(第2ショットS2)としたことで、転造工具への適用が初めて可能となったものであり、これにより工具Wの耐久性の向上と、転造加工精度の向上とを同時に達成することができる。   That is, since the rolling tool is a tool that plastically deforms the surface of the workpiece, if the surface (the surface of the rolled tooth surface) has irregularities, the workpiece is caught and resistance to plastic deformation occurs. . Therefore, the application of surface modification by shot peening to rolling tools was not possible because the conventional shot peening technique was insufficient in improving the surface roughness (provided resistance to plastic deformation). . On the other hand, as in the present invention, two types of particles having different specific gravity (each shot S1, S2) are mixed and the two types of particles are made of cemented carbide alloy particles (first shot S1) and an iron-based material. This makes it possible for the first time to be applied to a rolling tool, thereby simultaneously improving the durability of the tool W and improving the rolling processing accuracy. can do.

次いで、図2を参照して、ショットピーニング装置1を使用して混合ショットSmを工具Wへ投射して行った工具Wの表面改質の試験結果について説明する。図2は、混合ショットSmへの第1ショットS1及び第2ショットS2の混合割合、並びに、混合ショットSmの粒子径と、工具Wの処理表面の硬度との関係を図示する表である。   Next, with reference to FIG. 2, the test result of the surface modification of the tool W performed by projecting the mixed shot Sm onto the tool W using the shot peening apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a table illustrating the mixing ratio of the first shot S1 and the second shot S2 to the mixed shot Sm, and the relationship between the particle diameter of the mixed shot Sm and the hardness of the processing surface of the tool W.

図2に示す表において、左欄の「第1ショット割合(wt%)」は、混合ショットSmに対する第1ショットS1の混合割合を質量百分率で表した値である。よって、「第1ショット割合(wt%)」が例えば1wt%とは、混合ショットSmの総重量に対し、1wt%が第1ショットS1とされ、残部(99wt%)が第2ショットS2とされることを意味する。   In the table shown in FIG. 2, the “first shot ratio (wt%)” in the left column is a value representing the mixing ratio of the first shot S1 with respect to the mixed shot Sm as a mass percentage. Therefore, when the “first shot ratio (wt%)” is, for example, 1 wt%, 1 wt% is the first shot S1 and the remaining (99 wt%) is the second shot S2 with respect to the total weight of the mixed shot Sm. Means that.

また、図2に示す表において、上欄の「粒子径(μm)」は、第1ショットS1及び第2ショットS2の粒子径の値である。即ち、本試験では、第1ショットS1の粒子径と第2ショットS2の粒子径とを略同一に設定した。   In the table shown in FIG. 2, the “particle diameter (μm)” in the upper column is the value of the particle diameter of the first shot S1 and the second shot S2. That is, in this test, the particle size of the first shot S1 and the particle size of the second shot S2 were set to be substantially the same.

なお、本試験では、第1ショットS1として、比重14.5の超硬合金製の粒子を使用し、第2ショットS2として、比重7.8の高速度鋼製の粒子を使用した。工具Wは、ダイス鋼から構成した。第1ショットS1及び第2ショットS2の硬度は、それぞれ1400HV及び800HVであり、工具Wの硬度は、700HVである。また、ショットピーニング装置1のノズル17からの投射圧力は一定値(0.5MPa)に固定して試験を行った。   In this test, particles of cemented carbide having a specific gravity of 14.5 were used as the first shot S1, and particles of high-speed steel having a specific gravity of 7.8 were used as the second shot S2. The tool W was made of die steel. The hardness of the first shot S1 and the second shot S2 is 1400 HV and 800 HV, respectively, and the hardness of the tool W is 700 HV. Further, the test was performed with the projection pressure from the nozzle 17 of the shot peening apparatus 1 fixed at a constant value (0.5 MPa).

図2に示すように、「第1ショット割合」が1wt%の場合、「粒子径」10μm、100μm、150μm、200μmに対し、工具Wの処理表面の硬度は、880HV、920HV、900HV、950HVとなり、表面改質前と比較して増加した。「粒子径」の増加に伴って、工具Wの処理表面の硬度が増加するのは、投射される粒子の運動エネルギーが増加することに起因する。   As shown in FIG. 2, when the “first shot ratio” is 1 wt%, the hardness of the processing surface of the tool W is 880 HV, 920 HV, 900 HV, and 950 HV for “particle diameter” of 10 μm, 100 μm, 150 μm, and 200 μm. Increased compared to before surface modification. As the “particle diameter” increases, the hardness of the processing surface of the tool W increases because the kinetic energy of the projected particles increases.

この場合、工具Wの処理表面の硬度は、表面改質前に比較して、増加するが、その硬度の増加量が不十分であった。工具Wの処理表面の硬度を十分に増加させるには、凹凸を平坦化する役割を果たす第2ショットS2に対し、加工硬化や圧縮残留応力を付与する役割を果たす第1ショットS1の割合を確保する必要があるところ、「第1ショット割合」1wt%では第1ショットS1の割合が不十分であることが判明した。   In this case, the hardness of the treated surface of the tool W increases as compared with that before the surface modification, but the amount of increase in the hardness is insufficient. In order to sufficiently increase the hardness of the processing surface of the tool W, a ratio of the first shot S1 that plays a role of imparting work hardening and compressive residual stress is secured with respect to the second shot S2 that plays the role of flattening the unevenness. It was found that the ratio of the first shot S1 was insufficient when the “first shot ratio” was 1 wt%.

「第1ショット割合」が15wt%の場合、「粒子径」10μm、100μm、150μm、200μmに対し、工具Wの処理表面の硬度は、1320HV、1350HV、1320HV、1150HVとなり、「第1ショット割合」が25wt%の場合、「粒子径」10μm、100μm、150μm、200μmに対し、工具Wの処理表面の硬度は、1310HV、1380HV、1400HV、1280HVとなり、両者共に表面改質前と比較して増加した。   When the “first shot ratio” is 15 wt%, the hardness of the processing surface of the tool W is 1320 HV, 1350 HV, 1320 HV, and 1150 HV with respect to the “particle diameter” of 10 μm, 100 μm, 150 μm, and 200 μm. When the particle size is 25 wt%, the hardness of the treated surface of the tool W is 1310 HV, 1380 HV, 1400 HV, and 1280 HV with respect to “particle diameter” of 10 μm, 100 μm, 150 μm, and 200 μm, both of which are increased compared to those before the surface modification. .

このように、「第1ショット割合」が15wt%及び25wt%の場合、工具Wの処理表面の硬度を十分に増加させられることが確認された。また、この場合、「粒子径」10μm、100μm、150μmでは、工具Wの処理表面の表面粗さが1.0μm〜1.3μmとなり、十分な平滑化の得られることも確認された。加工硬化や圧縮残留応力を付与する役割を果たす第1ショットS1と、凹凸を平坦化する役割を果たす第2ショットS2との混合割合が適正であると考えられる。   Thus, it was confirmed that when the “first shot ratio” is 15 wt% and 25 wt%, the hardness of the processing surface of the tool W can be sufficiently increased. Further, in this case, when the “particle diameter” is 10 μm, 100 μm, and 150 μm, the surface roughness of the processing surface of the tool W is 1.0 μm to 1.3 μm, and it has been confirmed that sufficient smoothing can be obtained. It is considered that the mixing ratio of the first shot S1 that plays the role of imparting work hardening and compressive residual stress and the second shot S2 that plays the role of flattening the unevenness is appropriate.

なお、この場合(「第1ショット割合」=15wt%又は25wt%)、「粒子径」が200μmであると、他の「粒子径」(10μm、100μm、150μm)の場合と比較して、硬度の増加量が劣ると共に、表面粗さが粗くなる。これは、「粒子径」が大きいため、第1ショットS1により工具Wの処理表面に形成される凹凸が甚だしくなる一方、「第1ショット割合」が上述した1wt%の場合と比較して比較的高い(即ち、第2ショットS2の混合割合が低い)ため、第1ショットS1の投射により形成された凹凸の頂部を、第2ショットS2の投射により押し潰して平坦化することを十分に行うことが困難となったことに起因する。   In this case (“first shot ratio” = 15 wt% or 25 wt%), if the “particle diameter” is 200 μm, the hardness is compared with other “particle diameters” (10 μm, 100 μm, 150 μm). As the amount of increase is inferior, the surface roughness becomes rough. This is because the “particle diameter” is large, and the unevenness formed on the processing surface of the tool W by the first shot S1 becomes large. On the other hand, the “first shot ratio” is relatively smaller than the case of 1 wt% described above. Since it is high (that is, the mixing ratio of the second shot S2 is low), the top of the unevenness formed by the projection of the first shot S1 is sufficiently crushed and flattened by the projection of the second shot S2. This is due to the difficulty.

「第1ショット割合」が40wt%の場合、「粒子径」10μm、100μm、150μm、200μmに対し、工具Wの処理表面の硬度は、980HV、1000HV、1100HV、910HVとなり、表面改質前と比較して増加した。   When the “first shot ratio” is 40 wt%, the hardness of the treated surface of the tool W is 980 HV, 1000 HV, 1100 HV, and 910 HV for “particle diameter” of 10 μm, 100 μm, 150 μm, and 200 μm, which is compared with that before the surface modification. Increased.

この場合、「第1ショット割合」が15wt%又は25wt%の場合と比較して、加工硬化や圧縮残留応力を付与する役割を果たす第1ショットS1の混合割合が増加しているにも関わらず、硬度の増加量自体は減少した。これは、第1ショットS1の混合割合が高すぎるため、粒子(第1ショットS1)の衝突により加工硬化や圧縮残留応力を付与した箇所に、次の投射により別の粒子(第1ショットS1)が再度衝突して、その再衝突した箇所の表面が削り取られてしまうことに起因する。即ち、この「第1ショット割合」では、投射を継続しても、硬度を増加させる効果が処理表面に蓄積されず、その効果を最大化することができない。   In this case, compared with the case where the “first shot ratio” is 15 wt% or 25 wt%, the mixing ratio of the first shot S1 which plays a role of imparting work hardening and compressive residual stress is increased. The increase in hardness itself decreased. This is because the mixing ratio of the first shot S1 is too high, so that another particle (first shot S1) is applied to the place where work hardening or compressive residual stress is applied by collision of the particles (first shot S1) by the next projection. Is caused by the collision again, and the surface of the re-collision portion is scraped off. That is, with this “first shot ratio”, even if projection is continued, the effect of increasing the hardness is not accumulated on the processing surface, and the effect cannot be maximized.

このように、工具Wの表面が削り取られることを緩和して、加工硬化や圧縮残留応力を効率的に付与するためには、第1ショットS1よりも比重が軽く且つ硬度も低い第2ショットS2を所定以上の割合で混合することが必要であり、「第1ショット割合」が40wt%では、第1ショットS1の混合割合が多すぎる(即ち、第2ショットS2の混合割合が少な過ぎる)ことが判明した。   Thus, in order to alleviate that the surface of the tool W is scraped off and efficiently apply work hardening and compressive residual stress, the second shot S2 is lighter in specific gravity and lower in hardness than the first shot S1. Must be mixed at a predetermined ratio or more. When the “first shot ratio” is 40 wt%, the mixing ratio of the first shot S1 is too large (that is, the mixing ratio of the second shot S2 is too small). There was found.

なお、この場合(「第1ショット割合」=40wt%)、「粒子径」が200μmであると、他の「粒子径」(10μm、100μm、150μm)の場合と比較して、硬度の増加量が劣ると共に、表面粗さが粗くなる。これは、上述した「第1ショット割合」=15wt%又は25wt%の場合と同様に、「粒子径」が大きいため、第1ショットS1により工具Wの処理表面に形成される凹凸が甚だしくなる一方、「第1ショット割合」が高い(即ち、第2ショットS2の混合割合が低い)ため、第1ショットS1の投射により形成された凹凸の頂部を、第2ショットS2の投射により押し潰して平坦化することを十分に行うことが困難となったことに起因する。   In this case (“first shot ratio” = 40 wt%), when the “particle diameter” is 200 μm, the amount of increase in hardness is compared to the other “particle diameters” (10 μm, 100 μm, 150 μm). And the surface roughness becomes rough. This is because the “particle diameter” is large as in the case of the “first shot ratio” = 15 wt% or 25 wt% described above, and the unevenness formed on the processing surface of the tool W due to the first shot S1 becomes significant. Since the “first shot ratio” is high (that is, the mixing ratio of the second shot S2 is low), the top of the unevenness formed by the projection of the first shot S1 is flattened by the projection of the second shot S2. This is due to the fact that it has become difficult to perform sufficient conversion.

ここで、表面粗さは、「第1ショット割合」40wt%において、「粒子径」10μm、100μm、150μmの場合の表面粗さは、「粒子径」200μmの場合と比較すれば、良好であるが、「第1ショット割合」が15wt%又は25wt%の場合と比較すると、粗くなる。これは、「第1ショット割合」が高く、上述したように、第1ショットS1の投射により、処理表面において、凹凸が形成される形態よりも、削り取られる形態が優勢となるため、表面が荒れ易いことに起因する。   Here, the surface roughness in the case of “particle diameter” of 10 μm, 100 μm, and 150 μm at “first shot ratio” of 40 wt% is better than that in the case of “particle diameter” of 200 μm. However, compared with the case where the “first shot ratio” is 15 wt% or 25 wt%, it becomes rough. This is because the “first shot ratio” is high, and, as described above, the surface to be roughed is roughened by the projection of the first shot S1 on the processing surface, rather than the form in which the unevenness is formed on the processing surface. This is because it is easy.

次いで、図3を参照して、表面改質後の工具Wを用いて行った転造試験の結果について説明する。この転造試験は、本発明の表面改質が施された工具W(以下「本願処理品」と称す)により、棒状の素材の外周面におねじを転造加工し、その加工可能数を測定する試験である。   Next, with reference to FIG. 3, the result of a rolling test performed using the tool W after the surface modification will be described. This rolling test is performed by rolling a screw on the outer peripheral surface of a rod-shaped material with the tool W (hereinafter referred to as “processed product of the present application”) subjected to surface modification of the present invention. It is a test to measure.

なお、表面改質は、第1ショットS1として、比重14.5の超硬合金製の粒子を使用し、第2ショットS2として、比重7.8の高速度鋼製の粒子を使用した。これら両ショットS1,S2の粒子径は、平均50μmである。混合ショットSmは、総重量の15wt%が第1ショットS1とされ、残部(85wt%)が第2ショットS2とされる。   In the surface modification, cemented carbide particles having a specific gravity of 14.5 were used as the first shot S1, and particles made of high-speed steel having a specific gravity of 7.8 were used as the second shot S2. The particle diameter of these shots S1, S2 is an average of 50 μm. In the mixed shot Sm, 15 wt% of the total weight is the first shot S <b> 1, and the remaining part (85 wt%) is the second shot S <b> 2.

本願処理品は、ねじ転造平ダイスとしてダイス鋼から構成され、その転造歯形面の全面(即ち、食付き部、仕上げ部および逃げ部)に、混合ショットSmの投射による表面改質が施される。被転造素材は、SCM440(38HRC相当)の丸棒であり、その外周面にM10×1.5のおねじが転造される。   The processed product of the present application is made of die steel as a thread rolling flat die, and surface modification by projecting the mixed shot Sm is performed on the entire surface of the rolled tooth profile (that is, the chamfered portion, the finished portion, and the relief portion). Is done. The material to be rolled is a round bar of SCM440 (equivalent to 38HRC), and an M10 × 1.5 male screw is rolled on the outer peripheral surface thereof.

第1ショットS1及び第2ショットS2の硬度は、それぞれ1400HV及び800HVである。本願処理品は、表面改質前の硬度が700HVであり、表面改質後の高度が1340HVである。また、ショットピーニング装置1のノズル17からの投射圧力は0.5MPaである。   The hardnesses of the first shot S1 and the second shot S2 are 1400 HV and 800 HV, respectively. The treated product has a hardness before surface modification of 700 HV and an altitude after surface modification of 1340 HV. Moreover, the projection pressure from the nozzle 17 of the shot peening apparatus 1 is 0.5 MPa.

図3は、本願処理品の加工数と無処理品の加工数とを図示するグラフである。なお、無処理品と本願処理品との相違点は、表面改質の有無のみであり、他の構成は同一であるので、その説明は省略する。   FIG. 3 is a graph illustrating the number of processed products of the present application and the number of processed unprocessed products. Note that the difference between the untreated product and the present application product is only the presence / absence of surface modification, and the other configurations are the same, and the description thereof will be omitted.

本試験の結果、無処理品の加工可能数が5000個であったのに対し、本願処理品の加工可能数は、10400個であり、本発明の表面改質を施した結果、工具Wの寿命が向上し、加工可能数が2.1倍に増加することが確認された。   As a result of this test, the number of unprocessed products that can be processed was 5000, whereas the number of processed products of this application was 10400, and as a result of applying the surface modification of the present invention, It was confirmed that the life was improved and the number of machinables increased 2.1 times.

なお、本願処理品に対し、上記と異なる表面改質を施した試験品(図示せず)を作成し、この試験品による転造試験を行った。具体的には、試験品は、混合割合が異なる混合ショットSm(総重量の35wt%が第1ショットS1とされ、残部(65wt%)が第2ショットS2とされる)による表面改質が行われる。この混合割合が異なる点を除き、その他(材質、表面改質方法、被転造素材など)の構成については、試験品と本願処理品とで相違はない。   In addition, the test product (not shown) which gave the surface modification different from the above with respect to this-application processed product was created, and the rolling test by this test product was done. Specifically, the test product is subjected to surface modification by mixing shots Sm having different mixing ratios (35 wt% of the total weight is the first shot S1 and the remaining (65 wt%) is the second shot S2). Is called. Except for the point that the mixing ratio is different, there is no difference between the test product and the processed product of the present invention (the material, the surface modification method, the material to be rolled, etc.).

試験品では、第1ショットS1の混合割合が高いため、第1ショットS1により処理表面が削り取られており、表面粗さが粗いため、被転造素材の外周面に、所定精度のおねじを転造することができなかった。   In the test product, since the mixing ratio of the first shot S1 is high, the treated surface is scraped off by the first shot S1, and the surface roughness is rough. Could not be rolled.

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。   The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed.

上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。特に、下限および上限を指定した数値範囲により特定される値は、その数値範囲内であれば、いずれの値を採用することも可能である。   The numerical values given in the above embodiment are merely examples, and other numerical values can naturally be adopted. In particular, any value can be adopted as the value specified by the numerical range in which the lower limit and the upper limit are specified as long as the value is within the numerical range.

上記実施の形態では、工具Wがダイス鋼から構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の材質を採用することは当然可能である。他の材質としては、例えば、高速度工具鋼などが例示される。   In the above embodiment, the case where the tool W is made of die steel has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and other materials can naturally be employed. Examples of other materials include high-speed tool steel.

上記実施の形態では、工具Wが平ダイスタイプ(ねじ転造平ダイス)として構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他のタイプを採用することは当然可能である。他のタイプとしては、例えば、プラネタリータイプ(ロータリー式ねじ転造ダイス)や丸ダイスタイプ(ねじ転造丸ダイス)などが例示される。   In the above-described embodiment, the case where the tool W is configured as a flat die type (screw rolling flat die) has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and it is naturally possible to adopt other types. . Examples of other types include a planetary type (rotary screw rolling die) and a round die type (screw rolling round die).

また、被転造素材の外周面におねじを転造する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の形状を転造することは当然可能である。他の形状としては、例えば、セレーション、スプライン、ウォーム、タッピングねじなどが例示される。これらの場合も、工具Wは平ダイスタイプに限定されず、他のタイプを採用しても良い。   Moreover, although the case where a screw was rolled on the outer peripheral surface of a material to be rolled was described, the present invention is not necessarily limited to this, and other shapes can naturally be rolled. Examples of other shapes include serrations, splines, worms, and tapping screws. Also in these cases, the tool W is not limited to the flat die type, and other types may be adopted.

また、工具Wは、めねじを転造するための転造タップとして構成されても良い。或いは、バニッシュ加工を行うためのバニッシングツールとして構成されても良い。   Moreover, the tool W may be comprised as a rolling tap for rolling a female screw. Alternatively, it may be configured as a burnishing tool for performing burnishing.

上記実施の形態では、ショットピーニング装置1として、直圧式で構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、サイホン式や重力式であっても良く、或いは、他のタイプであっても良い。   In the above-described embodiment, the case where the shot peening apparatus 1 is configured by the direct pressure type has been described. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and may be, for example, a siphon type or a gravity type, or other It may be a type.

上記実施の形態では、その説明を省略したが、ショット(粒子)の形状は、球形状であっても良く、或いは、鋭角形状であっても良い。   Although the description thereof is omitted in the above embodiment, the shape of the shot (particle) may be a spherical shape or an acute angle shape.

上記実施の形態では、混合ショットSmとして、粒子径が同じ第1ショットS1及び第2ショットS2を混合する場合を説明したが、粒子径が異なる第1ショットS1及び第2ショットS2を混合しても良い。なお、この場合、第1ショットS1及び第2ショットS2の両ショット共に粒子径が10μm〜150μmの範囲内にあることが好ましい。   In the above embodiment, the case where the first shot S1 and the second shot S2 having the same particle diameter are mixed as the mixed shot Sm has been described. However, the first shot S1 and the second shot S2 having different particle diameters are mixed. Also good. In this case, it is preferable that both the first shot S1 and the second shot S2 have a particle diameter in the range of 10 μm to 150 μm.

1 ショットピーニング装置
S1 第1ショット
S2 第2ショット
Sm 混合ショット
W 工具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shot peening apparatus S1 1st shot S2 2nd shot Sm Mixed shot W Tool

Claims (6)

工具の表面にショットを投射するショットピーニングにより、前記工具の表面を改質する工具の表面改質方法において、
超硬合金製の粒子から構成される第1ショットと、鉄系材料製の粒子から構成される第2ショットとを混合した混合ショットを前記工具の表面に投射することを特徴とする工具の表面改質方法。
In a surface modification method for a tool that modifies the surface of the tool by shot peening that projects a shot onto the surface of the tool,
A tool surface characterized by projecting a mixed shot obtained by mixing a first shot composed of cemented carbide particles and a second shot composed of iron-based material particles onto the surface of the tool. Modification method.
前記混合ショットは、総重量の2wt%〜30wt%が前記第1ショットとされ、残部が前記第2ショットとされることを特徴とする請求項1記載の工具の表面改質方法。   2. The surface modification method for a tool according to claim 1, wherein 2 to 30 wt% of a total weight of the mixed shot is the first shot, and the remainder is the second shot. 前記第1ショットは、比重が13.9〜15.0の超鋼合金製の粒子から構成され、前記第2ショットは、比重が7.2〜8.3の鉄系材料製の粒子から構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のである。   The first shot is composed of particles made of super steel alloy having a specific gravity of 13.9 to 15.0, and the second shot is composed of particles made of iron-based material having a specific gravity of 7.2 to 8.3. It is described in Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記第1ショットを構成する粒子の粒子径および前記第2ショットを構成する粒子の粒子径が、10μm〜150μmに設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の工具の表面改質方法。   4. The tool according to claim 1, wherein a particle diameter of the particles constituting the first shot and a particle diameter of the particles constituting the second shot are set to 10 μm to 150 μm. 5. Surface modification method. 前記第1ショットの粒子径と前記第2ショットの粒子径とが略同一であることを特徴とする請求項4記載の工具の表面改質方法。   The method for modifying the surface of a tool according to claim 4, wherein the particle diameter of the first shot and the particle diameter of the second shot are substantially the same. 前記工具は、被加工物に転造加工を施すための転造工具であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の転造工具。
The rolling tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the tool is a rolling tool for rolling a workpiece.
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