JP2016135495A - 切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法およびプレス成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】コーナ刃から離間するに従い主切刃が凹むネガティブタイプの切削インサート用の圧粉体をプレス成形するのに、コーナ刃の形状崩れを防ぐ。
【解決手段】多角形断面の上下方向に延びる貫通孔１１Ａが形成されたダイ１１と、貫通孔１１Ａに互いに離接して上下動可能に挿入される上下パンチ１２、１３とを備え、辺稜部がコーナ部から離間するに従い反対のパンチ側に凸となるパンチ面１２Ａ、１３Ａを上下パンチ１２、１３に形成し、貫通孔１１Ａには上方に向かうに従い貫通孔１１Ａの断面を拡大させて傾斜する面取部１１Ｃを形成し、面取部１１Ｃと貫通孔１１Ａ内周面との交差稜線部１１Ｄが、貫通孔１１Ａのコーナ部から離間するに従い上方に向かい、交差稜線部１１Ｄのコーナ部から上端までの高さＨ１が下パンチ１３のパンチ面１３Ａのコーナ部から辺稜部の上端までの高さＨ２より高くなるように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多角形板状のインサート本体を備えた切削インサートに焼結させる切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法およびプレス成形金型に関するものである。

圧粉体のプレス成形方法およびプレス成形金型として、例えば特許文献１には、圧粉体の外周面を形成するための貫通孔を有するダイと、このダイの貫通孔に摺動自在に挿入されて圧粉体の両端面を形成する端面（パンチ面）を有する上下一対のパンチを備えたプレス成形金型を用いて、貫通孔内の下パンチのパンチ面上に投入した原料粉末を、上下パンチによって圧縮して圧粉体にプレス成形することが記載されている。ここで、この特許文献１に記載されたプレス成形金型では、ダイの上面と貫通孔の内周面とは垂直に交差するように形成されている。

また、特許文献２には、一般的にこのようにプレス成形された圧粉体を焼結して製造される切削インサートにおいて、インサート本体が菱形等の多角形の板状をなし、その２つの多角形面の辺稜部に切刃（主切刃）が形成されるとともに、多角形面の周方向に隣接する２つの主切刃が交差するコーナ部にはコーナ刃が形成され、このコーナ刃から離間するに従い上記主切刃が、該主切刃が形成された多角形面とは反対の多角形面との間隔が小さくなる方向に凹む両面タイプ（以下、ネガティブタイプと言う。）の切削インサートが記載されている。このような切削インサートでは、２つの多角形面双方の辺稜部の主切刃およびコーナ刃を使用することができるとともに、コーナ刃に連なるすくい面がポジすくい面とされているので、仕上げ切削などにおいて鋭い切れ味を確保することが可能である。

特開平１０−２９６４９９号公報 特許第４９６７７２１号公報

ところで、この特許文献２に記載されたように主切刃がコーナ刃から離間するに従い反対の多角形面との間隔が小さくなる方向に凹む切削インサート用の圧粉体を、特許文献１に記載されたようなプレス成形金型によって成形する場合には、このプレス成形金型のダイの貫通孔の断面と上下パンチのパンチ面もインサート本体の多角形面に応じた多角形面状に形成され、これらのパンチ面は、その多角形の辺稜部がコーナ部から離間するに従い反対のパンチ側に凸となるように形成されることになる。

しかしながら、このような圧粉体のプレス成形では、ダイの貫通孔から抜き出す際に圧粉体が僅かに膨張するように変形する、スプリングバックという現象が生じることが知られており、上述のようにパンチ面の辺稜部がコーナ部から離間するに従い凸となるように形成されたパンチによって圧粉体をプレス成形した場合には、ダイの上面と貫通孔の内周面とが垂直に交差しているため、下パンチを上昇させて貫通孔から圧粉体を抜き出すときの圧粉体が貫通孔から抜けきる間際に、圧粉体の下方の多角形面のコーナ部に当たる部分が最後に抜け出ることになって、先に抜け出た部分に引きずられるように引っ張り力を受け、貫通孔の開口部に擦れて形状が崩れ、いわゆるダレが生じるおそれがある。

このようなスプリングバックによる形状の崩れを防ぐためには、例えば焼結時におけるインサート本体への収縮を小さく設定したプレス成形金型を用い、原料粉末から圧粉体への圧縮率を小さくすることにより、スプリングバック量を低減させることが考えられるが、この場合にはプレス成形時の圧縮不足により焼結したインサート本体の内部に巣が発生し、切削時に割損を生じるおそれがある。また、焼結後にコーナ刃に大きなホーニングを付与することによって形状が崩れた部分を除去することも考えられるが、特に精巧な仕上げ面を要求される仕上げ切削用インサートでは一般的にホーニング量が半径０．０３ｍｍ未満とされ、大きなホーニングを与えることはできない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにコーナ刃から離間するに従い主切刃が反対の多角形面との間隔が小さくなる方向に凹むネガティブタイプの切削インサート用の圧粉体をプレス成形するのに際して、焼結したインサート本体に巣の発生を生じたりすることなく、スプリングバックによるコーナ刃の形状崩れを防ぐことが可能な切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法およびプレス成形金型を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法は、多角形板状をなすインサート本体の２つの多角形面の辺稜部に主切刃が形成されるとともに、上記多角形面の周方向に隣接する２つの主切刃が交差する上記インサート本体のコーナ部にはコーナ刃が形成され、このコーナ刃から離間するに従い上記主切刃が、該主切刃が形成された上記多角形面とは反対の多角形面との間隔が小さくなる方向に凹むネガティブタイプの切削インサートに焼結される切削インサート用の圧粉体を、上記圧粉体の多角形面に応じた多角形状の断面を有して上下方向に延びる貫通孔が形成されたダイと、このダイの上記貫通孔に互いに離接して上下動可能に挿入される上パンチおよび下パンチとを備えたプレス成形金型により成形する切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法であって、上記上パンチおよび下パンチのパンチ面を、上記貫通孔の断面に応じた多角形状をなし、かつ該パンチ面のコーナ部から離間するに従い該パンチ面の辺稜部が反対のパンチ側に凸となるようにそれぞれ形成するとともに、上記ダイの上記貫通孔には、上方に向かうに従い該貫通孔の断面を拡大させるように傾斜する面取部を形成し、この面取部と上記貫通孔の内周面との交差稜線部を、上記貫通孔の断面がなす多角形のコーナ部に位置する該交差稜線部のコーナ部から離間するに従い上方に向かい、かつ該交差稜線部のコーナ部から上端までの高さが上記下パンチのパンチ面のコーナ部から辺稜部の上端までの高さよりも高くなるように形成し、上記下パンチが挿入された上記貫通孔に上記インサート本体の原料粉末を投入して、上記下パンチのパンチ面と上記交差稜線部よりも下方の上記貫通孔の内周面とによって形成される空間に充填し、次いで上記上パンチを上記貫通孔に挿入して該上パンチのパンチ面を上記交差稜線部よりも下方に位置させることにより、上記原料粉末を圧縮して上記圧粉体にプレス成形し、しかる後に上記上パンチおよび下パンチを上昇させて上記貫通孔から上記圧粉体を抜き出すことを特徴とする。

また、本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形金型は、このようなプレス成形方法に用いられるプレス成形金型であって、上記圧粉体の多角形面に応じた多角形状の断面を有して上下方向に延びる貫通孔が形成されたダイと、このダイの上記貫通孔に互いに離接して上下動可能に挿入される上パンチおよび下パンチとを備え、上記上パンチおよび下パンチのパンチ面は、上記貫通孔の断面に応じた多角形状をなし、かつ該パンチ面のコーナ部から離間するに従い該パンチ面の辺稜部が反対のパンチ側に凸となるようにそれぞれ形成されるとともに、上記ダイの上記貫通孔には、上方に向かうに従い該貫通孔の断面を拡大させるように傾斜する面取部が形成され、この面取部と上記貫通孔の内周面との交差稜線部は、上記貫通孔の断面がなす多角形のコーナ部に位置する該交差稜線部のコーナ部から離間するに従い上方に向かい、かつ該交差稜線部のコーナ部から上端までの高さが上記下パンチのパンチ面のコーナ部から辺稜部の上端までの高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする。

このような切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法およびプレス成形金型では、ダイの貫通孔に、上方に向かうに従いこの貫通孔の断面を拡大させるように傾斜する面取部が形成されており、この面取部の貫通孔内周面との交差稜線部は、該貫通孔の断面がなす多角形のコーナ部に位置する該交差稜線部のコーナ部から離間するに従い上方に向かい、かつ該交差稜線部のコーナ部から上端までの高さが上記下パンチのパンチ面のコーナ部から辺稜部の上端までの高さよりも高くなるように形成されているので、原料粉末を圧縮して圧粉体にプレス成形した後に上下パンチを上昇させて圧粉体を抜き出す際には、下パンチのパンチ面の辺稜部の上端が面取部と貫通孔内周面との交差稜線部に達する前に、この下パンチのパンチ面のコーナ部が上記面取部と貫通孔内周面との交差稜線部のコーナ部に達することになる。

このため、下パンチのパンチ面と接触した圧粉体の下側の多角形面においても、そのコーナ部が先に面取部に開放されることになって、このコーナ部から離れた下側の多角形面の辺稜部は上記交差稜線部よりも下方に位置したままとなるので、逆に該コーナ部が部分的に貫通孔に残されてスプリングバックにより先に抜け出た部分に引きずられるように引っ張り力を受けるのを防ぐことができ、このような引っ張り力によって該コーナ部が面取部などに擦れて形状に崩れが生じるのを防止することができる。従って、上記構成のプレス成形方法およびプレス成形金型によれば、焼結したインサート本体において内部にプレス成形時の圧縮不足による巣が発生して割損し易くなるのを防ぎつつ、コーナ刃に鋭いエッジを確保して仕上げ切削にも十分に対応することが可能な切削インサートを製造することができる。

ここで、上記空間に上記インサート本体の原料粉末を充填する際には、下パンチのパンチ面を上記交差稜線部よりも十分に下方に位置させて該空間に一気に原料粉末を投入することにより充填してもよいが、それほど下パンチを下方に位置させることなく、上記面取部にまで上記原料粉末が投入しておいてから、下パンチを下降させて該空間に上記原料粉末を落下させて移動充填することにより、面取部は下パンチのパンチ面のコーナ部に向けては下方に凹むように形成されているので、このコーナ部において多くの原料粉末を充填することができる。これにより、圧粉体においては、厚さが大きくなる多角形面のコーナ部側で過不足無く原料粉末を圧縮して密度にむらが生じるのを防ぐことができ、このような圧粉体を焼結したインサート本体における変形を防止することが可能となる。

また、上記本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形金型では、上記面取部の傾斜角は６０°以下とされるのが望ましい。この傾斜角が６０°を超えるほど大きいと、原料粉末の特性によっては面取部上に原料粉末が残留して圧粉体に質量のばらつきが発生し始め、この質量のばらつきが焼結後のインサート本体の寸法に大きく影響してインサート寸法精度の悪化を引き起こすおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、コーナ刃から離間するに従い主切刃が凹むように形成されたネガティブタイプの切削インサートに焼結される圧粉体において、インサート本体の内部に巣が発生して割損し易くなるのを防ぐとともに、仕上げ切削用インサートとしても精巧な仕上げ面を形成することが可能な鋭い切れ味を上記コーナ刃に与えることができる。

本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形金型の第１の実施形態を示す一部破断斜視図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態およびプレス成形金型の第１の実施形態によりプレス成形される圧粉体の斜視図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態により圧粉体をプレス成形するときの原料粉末を投入した状態を示す図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態により圧粉体をプレス成形するときの原料粉末を貫通孔に落下充填した状態を示す図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態により原料粉末を圧縮して圧粉体をプレス成形した状態を示す図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態によりプレス成形された圧粉体を抜き出す際に、下パンチを上昇させて貫通孔の内周面と面取部との交差稜線部のコーナ部が下パンチのパンチ面におけるコーナ部と一致した状態を示す図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態によりプレス成形された圧粉体を抜き出す際に、下パンチを上昇させて貫通孔の内周面と面取部との交差稜線部の上端が下パンチのパンチ面における辺稜部の上端と一致した状態を示す図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態によりプレス成形した圧粉体を貫通孔から抜き出した状態を示す図である。 本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形金型の第２の実施形態を示す一部破断斜視図である。 図２に示した圧粉体の変形例を示す斜視図である。

図１は、本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形金型の第１の実施形態を示すものであり、図２は、この実施形態のプレス成形金型を用いた本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法の一実施形態によりプレス成形される圧粉体１を示すものであり、図３ないし図８は、このプレス成形方法の一実施形態を説明するものである。圧粉体１は切削インサートのインサート体を形成する超硬合金やサーメット、セラミックス等の硬質材料の原料粉末をプレス成形したものであり、インサート本体は上記圧粉体１を焼結することにより、圧粉体１と略相似形状を保ったまま外形寸法が収縮して製造される。

本実施形態によりプレス成形される圧粉体１は多角形の板状をなしていて、具体的には図２に示すように正方形板状または菱形板状とされ、インサート本体に焼結したときには圧粉体１の２つの多角形面（正方形面または菱形面）２がすくい面とされるとともに、これらの多角形面２の周囲に配置される複数（４つ）の側面３が逃げ面とされる。２つの多角形面２は、互いに合同とされて圧粉体１の厚さの方向（図２における上下方向）の中央に位置する仮想平面に関して対称に配置されるとともに、各側面３はこの仮想平面に直交する平面状とされており、従ってこのような圧粉体１を焼結したインサート本体よりなる切削インサートは、ネガティブタイプの切削インサートとなる。

さらに、各側面３と交差する多角形面２の辺稜部４はインサート本体の主切刃とされ、これらの辺稜部４は多角形面２に対向する平面視においては直線状に延びている。また、周方向に隣接する側面３同士の交差稜線部は上記仮想平面に直交する円筒面状に形成されていて、これによりインサート本体において周方向に隣接する２つの主切刃が交差するすくい面のコーナ部には円弧状をなすコーナ刃が形成され、従って圧粉体１の多角形面２においても周方向に隣接する２つの辺稜部４が交差するコーナ部５は上記平面視に円弧状に形成される。

そして、インサート本体において主切刃は、コーナ刃から離間するに従い該主切刃のすくい面とされる多角形面から反対の多角形面側に凹むように形成されており、従って圧粉体１においても多角形面２の辺稜部４は、コーナ部５から離間するに従い反対の多角形面２に向けて凹むように、すなわち主切刃となる該辺稜部４が形成される多角形面２とは反対側の多角形面２との間隔が小さくなる方向に凹むように形成される。なお、本実施形態では、図２に示すように、４つの辺稜部４がその中央部で最も凹む凹曲線状をなして曲折しているが、凸曲線状や１または複数の直線状をなして凹むように形成されていてもよい。また、コーナ部５は、上記仮想平面に平行に延びるように形成されている。

また、こうして４つの辺稜部４が凹曲線状に凹むことにより、２つの多角形面２はその中央部が最も凹んだ凹曲面状とされているが、例えば図１０に示す圧粉体１の変形例のように、この多角形面２の中央部には、インサート本体を刃先交換式工具に取り付けるための上記仮想平面に平行なボス面２１や、該仮想平面に直交して圧粉体１を貫通する取付孔２２が形成されていてもよい。なお、この図１０に示す変形例において、図２に示した圧粉体１と共通する部分には同一の符号を配してある。

さらに、例えばインサート本体が一般的にＤ型またはＶ型などと呼ばれる特許文献２に記載されたものと同様の菱形板状である場合には、菱形面となる多角形面２の鈍角のコーナ部５は切刃として使用しないことがある。そのような場合には、圧粉体１において多角形面（菱形面）２の鋭角のコーナ部５から離間するに従い辺稜部４が反対の多角形面２側に凹み、そのまま鈍角のコーナ部５に達していたり、鈍角のコーナ部５では上記仮想平面に平行に延びるように形成されていたりしてもよく、また鈍角のコーナ部５は鋭角のコーナ部５とは異なる大きさの円弧形状とされていたり、非円弧形状に形成されていたりしてもよく、このような形状の圧粉体１を成形する場合にも本発明を適用可能である。

このような圧粉体１をプレス成形する本実施形態のプレス成形金型は、図１に示すように圧粉体１の多角形面２に応じた多角形（本実施形態では正方形または菱形）状の断面を有して上下方向に延びる貫通孔１１Ａが形成されたダイ１１と、このダイ１１の上記貫通孔１１Ａに互いに離接して上下動可能に挿入される上パンチ１２および下パンチ１３とを備えている。貫通孔１１Ａの断面がなす多角形のコーナ部は円弧状とされるとともに、上下パンチ１２、１３の外周面は、このコーナ部も含めて貫通孔１１Ａの内周面に摺接可能とされている。さらに、ダイ１１の上面１１Ｂは水平な平面とされるとともに、この上面１１Ｂ側には、貫通孔１１Ａ内に上記原料粉末を投入する図示されないフィーダーが設けられている。

また、互いに対向する上パンチ１２の下面と下パンチ１３の上面とは、投入された原料粉末を押圧するパンチ面１２Ａ、１３Ａとされており、これらのパンチ面１２Ａ、１３Ａにより圧粉体１の２つの多角形面２が成形される。従って、パンチ面１２Ａ、１３Ａは、上下方向に該パンチ面１２Ａ、１３Ａに対向する方向から見て多角形面２に応じた多角形状、すなわちダイ１１の貫通孔１１Ａの断面に応じた多角形状をなしていて、そのコーナ部は円弧状とされるとともに、この多角形の辺稜部が上記コーナ部から離間するに従い反対のパンチ側に凸となるように形成されている。

具体的に、本実施形態では上下パンチ１２、１３の側面視において、パンチ面１２Ａ、１３Ａの各辺稜部は中央部が最も凸となる円弧等の凸曲線をなして反対のパンチ１３、１２側に凸となるように曲折しているとともに、コーナ部は水平に延びるように形成されており、またパンチ面１２Ａ、１３Ａ自体も中央部が最も凸となる凸曲面をなすことになる。なお、図１０に示したように圧粉体１の多角形面２の中央部に上述のようなボス面２１を形成するには、パンチ面１２Ａ、１３Ａの中央部に平坦面を形成すればよく、また圧粉体１を貫通する取付孔２２を形成するには、例えば下パンチ１３のパンチ面１３Ａ中央部に貫通孔１１Ａと平行に延びるコアロッドを出没可能に設けるとともに上パンチ１２のパンチ面１２Ａ中央部にはこのコアロッドを収容する穴部を形成すればよい。

一方、ダイ１１には、上記貫通孔１１Ａの上側の開口部側に、上方に向かうに従い該貫通孔１１Ａの断面を拡大するように傾斜する面取部１１Ｃが形成されており、本実施形態では、この面取部１１Ｃはダイ１１の貫通孔１１Ａと上面１１Ｂとの交差稜線部に全周に亙って形成されている。そして、この面取部１１Ｃと、その下方の貫通孔１１Ａの内周面との交差稜線部１１Ｄは、貫通孔１１Ａの断面がなす多角形のコーナ部から離間するに従い上方に向かうとともに、該交差稜線部１１Ｄのコーナ部から上端までの高さＨ１が下パンチ１３のパンチ面１３Ａの辺稜部における上記コーナ部から上端までの高さＨ２よりも高くなるように形成されている。

ここで、本実施形態では、上記交差稜線部１１Ｄは、貫通孔１１Ａの内周側から見て、貫通孔１１Ａの断面がなす多角形の辺稜部では、下パンチ１３のパンチ面１３Ａの辺稜部と同様に中央部が最も凸となる円弧等の凸曲線をなして上方に凸となるように曲折しており、ただしこの交差稜線部１１Ｄの辺稜部がなす凸曲線の曲率は、下パンチ１３のパンチ面１３Ａの辺稜部が側面視になす凸曲線の曲率よりも大きく設定されて、コーナ部から上端までの高さＨ１が下パンチ１３のパンチ面１３Ａの辺稜部におけるコーナ部から上端までの高さＨ２よりも高くされている。また、貫通孔１１Ａの断面がなす多角形のコーナ部では、交差稜線部１１Ｄは水平に延びるように形成されている。

さらに、面取部１１Ｃは、貫通孔１１Ａの断面がなす多角形の辺稜部に連なる部分においては、この多角形のコーナ部から該辺稜部の中央に向かうに従い、凸曲線をなす交差稜線部１１Ｄに沿って貫通孔１１Ａの内側に僅かに膨らむ円筒面等の凸曲面をなしている。従って、面取部１１Ｃとダイ１１の上面１１Ｂとの交差稜線部がなす多角形の辺稜部も、平面視においてその中央部が貫通孔１１Ａの内側に僅かに膨らむ凸曲線となる。

これに対して、上記多角形のコーナ部に連なる部分の面取部１１Ｃは、辺稜部に連なる部分がなす上記凸曲面に接して上方に向かうに従い半径が漸次大きくなる凹円錐面状に形成され、面取部１１Ｃとダイ１１の上面１１Ｂとの交差稜線部がなす多角形のコーナ部は凹円弧状に形成される。なお、面取部１１Ｃの鉛直方向に対する傾斜角（例えば貫通孔１１Ａの図示されない中心線に平行で貫通孔１１Ａの内周面に直交する断面において、面取部１１Ｃが貫通孔１１Ａの内周面の上方への延長線に対してなす図１に示す傾斜角θ）は６０°以下とされるのが望ましく、３５°以下とされるのがより望ましい。この傾斜角が３５°を超えると原料粉末の特性によっては面取部１１Ｃ上に原料粉末が残留し始め、６０°を超えると原料粉末の残留が顕著となって圧粉体１に質量のばらつきが発生し始め、この質量のばらつきが焼結後のインサート本体の寸法に大きく影響してインサート寸法精度の悪化を引き起こすおそれがある。

次に、このような本発明の一実施形態のプレス成形金型を用いた本発明の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法について説明する。本実施形態では、図３に示すように、まずダイ１１の貫通孔１１Ａに挿入した下パンチ１３を上面１１Ｂから所定の位置まで引き下げるとともに、上パンチ１２は上記フィーダーと干渉しない高さまでダイ１１の上面１１Ｂから引き上げておいてから、上記フィーダーにより貫通孔１１Ａ内に切削インサートのインサート本体となる上述のような原料粉末Ｐを投入する。

ここで、上記フィーダーは、ダイ１１の上面１１Ｂ上を摺接しつつ貫通孔１１Ａの開口部上に前進して原料粉末Ｐを投入し、投入後は再び上面１１Ｂ上を摺接しつつ貫通孔１１Ａの開口部から後退する投入ボックスを備えたものであり、この投入ボックスが後退する際に原料粉末Ｐの上面１１Ｂよりも上に盛り上がった部分が擦り切られて、図３に示すように投入された原料粉末Ｐの上面がダイ１１の上面１１Ｂと面一となり、下パンチ１３の位置に応じた所定量の原料粉末Ｐが投入される。従って、本実施形態では、投入された原料粉末Ｐは、貫通孔１１Ａの上方の上記面取部１１Ｃにまで充填されることになる。

こうして所定量の原料粉末Ｐが投入されたなら、図４に示すように下パンチ１３を下降させ、原料粉末Ｐを、その上面が貫通孔１１Ａの内周面と面取部１１Ｃとの交差稜線部１１Ｄよりも下方に位置するように、下降した下パンチ１３のパンチ面１３Ａと貫通孔１１Ａの内周面とにより形成される空間に落下させて移動充填する。このとき、本実施形態では、上記交差稜線部１１Ｄが貫通孔１１Ａの断面がなす多角形のコーナ部に向けては下方に向かうように曲折することになり、このコーナ部に向けて面取部１１Ｃも下方に向かって深くなっているので、下パンチ１３のパンチ面１３Ａ上においても、そのコーナ部に多くの原料粉末Ｐが落下充填させられる。

そして、このように原料粉末Ｐが下パンチ１３のパンチ面１３Ａと貫通孔１１Ａの内周面とにより形成される空間に充填されたなら、図５に示すように上方から上パンチ１２を貫通孔１１Ａに挿入して下パンチ１３に接近させ、そのパンチ面１２Ａと下パンチ１３のパンチ面１３Ａとの間で原料粉末Ｐを圧縮することにより固めて、圧粉体１にプレス成形する。

さらに、こうして圧粉体１がプレス成形されたなら、上パンチ１２を上昇させることにより下パンチ１３から離間させて貫通孔１１Ａから引き抜いた後、圧粉体１ごと下パンチ１３を上昇させて圧粉体１をダイ１１の貫通孔１１Ａから抜き出す。このとき、コーナ部から離間するに従い上方に向かうダイ１１の貫通孔１１Ａの内周面と面取部１１Ｃとの交差稜線部１１Ｄの該コーナ部から上端までの高さＨ１が、同じくコーナ部から離間するに従い反対の上パンチ１２側すなわち上方に向かう下パンチ１３のパンチ面１３Ａのコーナ部から辺稜部中央の上端までの高さＨ２よりも高いので、図６に示すように下パンチ１３のパンチ面１３Ａの辺稜部中央の上端が交差稜線部１１Ｄの上端に達する前に、このパンチ面１３Ａのコーナ部が交差稜線部１１Ｄのコーナ部に達することになる。

従って、この時点で、下パンチ１３のパンチ面１３Ａのコーナ部に接していた圧粉体１の下側の多角形面２のコーナ部５が、該コーナ部５に交差する辺稜部の中央部側よりも先に面取部１１Ｃに開放されることになる。そして、さらに下パンチ１３を上昇させることにより、図７に示すように上記パンチ面１３Ａの上端が交差稜線部１１Ｄの状態に達して圧粉体１の下側の多角形面２の辺稜部全体が面取部１１Ｃに開放され、続けて下パンチ１３を上昇させることにより図８に示すように圧粉体１をダイ１１の上面１１Ｂよりも上方に抜き出してから下パンチ１３のパンチ面１３Ａ上より取り去る。

このように、上記構成の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法およびプレス成形金型では、ダイ１１の貫通孔１１Ａに形成された面取部１１Ｃと貫通孔１１Ａの内周面との交差稜線部１１Ｄのコーナ部から上端までの高さＨ１が、下パンチ１３のパンチ面１３Ａのコーナ部から辺稜部の上端までの高さＨ２よりも高いので、下パンチ１３を上昇させて圧粉体１をダイ１１の貫通孔１１Ａから抜き出す際には、この下パンチ１３のパンチ面１３Ａにより成形された圧粉体１の下側の多角形面２も、そのコーナ部５から面取部１１Ｃに抜け出ることになる。

従って、こうしてコーナ部５が面取部１１Ｃに抜け出る際には、圧粉体１の下側の多角形面２のコーナ部５から離れた辺稜部４の中央部側は交差稜線部１１Ｄよりも下方に残されたままとなり、スプリングバックを生じても、逆にコーナ部５が最後まで貫通孔１１Ａ内に残された場合のように該コーナ部５が部分的に引っ張り力を受けてダイ１１と擦れるのを防ぐことができるので、このような擦れによって圧粉体１の特にコーナ部５の形状に崩れが生じるのを防止することができる。

このため、上記構成の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法およびプレス成形金型によれば、プレス成形した圧粉体１を焼結したインサート本体において、内部に圧縮不足による巣が発生して割損が生じ易くなるのを防ぐことができ、すくい面とされる２つの多角形面の切刃を確実に使い切ることができる。また、形状の崩れた部分を除去するためにコーナ刃に大きなホーニングを施す必要もなくなり、コーナ刃に鋭いエッジを確保して精巧な仕上げ面を形成することができる。

さらに、本実施形態のプレス成形方法では、ダイ１１の貫通孔１１Ａにインサート本体の原料粉末Ｐを投入する際には、下パンチ１３の位置を調整することにより、図３に示したように面取部１１Ｃにまで所定量の原料粉末Ｐを充填した後に、図４に示したように下パンチ１３を下降させて、そのパンチ面１３Ａと貫通孔１１Ａの交差稜線部１１Ｄよりも下方の内周面とにより形成される空間に原料粉末Ｐを落下させて充填している。

そして、このような操作を行うことにより、上述したように下パンチ１３のパンチ面１３Ａ上において、そのコーナ部に多くの原料粉末Ｐが落下充填させられるので、本実施形態によれば、厚さが大きくなる多角形面２のコーナ部５側で過不足無く原料粉末Ｐを圧縮して、圧粉体１全体で密度にむらが生じるのを防ぐことができる。従って、このような圧粉体１を焼結したインサート本体においては、原料粉末Ｐの密度のむらによる変形を防止することができ、一層高精度の切削加工を行うことが可能となる。

ただし、このように面取部１１Ｃに原料粉末Ｐを充填してから下パンチ１３を下降させて上記空間に落下充填することなく、面取部１１Ｃと貫通孔１１Ａ内周面との上記交差稜線部１１Ｄよりも十分下方に上記パンチ面１３Ａが位置するように予め下パンチ１３を下降させておいて、上記空間に一気に原料粉末を投入して充填してもよい。また、本実施形態では、面取部１１Ｃがダイ１１の貫通孔１１Ａと上面１１Ｂとの交差稜線部に形成されているが、例えば面取部１１Ｃよりも上にさらに一定の断面の貫通孔が延長するようにダイ１１に形成されて上面１１Ｂに開口していてもよい。

さらに、上記第１の実施形態のプレス成形金型では、面取部１１Ｃが貫通孔１１Ａの内周面とダイ１１の上面１１Ｂとの交差稜線部の全周に亙って形成されているが、図９に示す本発明の第２の実施形態のプレス成形金型のように、ダイ１１の貫通孔１１Ａの内周面と上面１１Ｂとの交差稜線部のうち、貫通孔１１Ａの断面がなす多角形のコーナ部にのみ面取部１１Ｃが形成されていてもよい。なお、この第２の実施形態において、図１に示した第１の実施形態のプレス成形金型と共通する要素には同一の符号を配して説明を簡略化し、また上パンチ１２は図示も略してある。

すなわち、この第２の実施形態では、圧粉体１の多角形面２に応じた多角形（正方形または菱形）状の断面を有して上下方向に延びる貫通孔１１Ａが、この多角形のコーナ部を除いてそのままダイ１１の上面１１Ｂに開口している。そして、この貫通孔１１Ａの開口部における各コーナ部には、上方に向かうに従い半径が漸次大きくなる凹円錐面状なして貫通孔１１Ａの断面を拡大するように傾斜する面取部１１Ｃがそれぞれ形成されており、従ってこの面取部１１Ｃと貫通孔１１Ａの内周面との交差稜線部１１Ｄはコーナ部から離れるに従い上方に向かって延びて、この交差稜線部１１Ｄのコーナ部から上端つまり上面１１Ｂとの交点までの高さＨ１が、下パンチ１３のパンチ面１３Ａの辺稜部におけるコーナ部から上端までの高さＨ２よりも高くされている。

従って、このような第２の実施形態のプレス成形金型および該プレス成形金型を用いたプレス成形方法においても、プレス成形された圧粉体１を下パンチ１３ごと上昇させて貫通孔１１Ａから抜き出す際には、下パンチ１３のパンチ面１３Ａに接触した圧粉体１の下側の多角形面２は、そのコーナ部５が先んじて面取部１１Ｃに抜け出て開放されることになり、コーナ部５から離れた辺稜部４が先に抜け出る場合のようにスプリングバックによる引っ張り力を受けてダイ１１と擦れることがない。このため、第１の実施形態と同様にインサート本体の割損等を生じることなく精巧な仕上げ面を形成可能な切削インサートを製造可能な圧粉体１を成形することが可能となる。

次に、本発明の実施例を挙げて、その効果について実証する。本実施例では、上述した第１の実施形態に基づいて、図１０に示したようなＪＩＳ Ｂ４１２０におけるＣＮＭＧ１２０４０８タイプの切削インサートに焼結される切削インサート用の圧粉体を成形するのに際して、貫通孔の交差稜線部のコーナ部から上端までの高さＨ１および下パンチのパンチ面の辺稜部におけるコーナ部から上端までの高さＨ２が互いに等しく、面取部１１Ｃの上記傾斜角θを異なる角度とした２種のプレス成形金型を製造した。そして、これらのプレス成形金型により、ＩＳＯ使用分類記号Ｓ１０グレードのＷＣ基超硬合金切削インサートの原料粉末を圧縮して、それぞれ圧粉体をプレス成形した。こうして成形された圧粉体を、それぞれ実施例１、２とする。

また、比較のために、上記傾斜角θと下パンチのパンチ面の辺稜部におけるコーナ部から上端までの高さＨ２は実施例１と等しく、貫通孔の交差稜線部のコーナ部から上端までの高さＨ１が上記高さＨ２よりも小さいプレス成形金型と、やはり下パンチのパンチ面の辺稜部におけるコーナ部から上端までの高さＨ２は実施例１と等しく、面取部が形成されずにダイの上面と貫通孔の内周面とが垂直に交差する従来のプレス成形金型によっても同様の圧粉体を成形した。これらを比較例１、２とする。

そして、このようにプレス成形された実施例１、２と比較例１、２の圧粉体とで、その上下パンチのパンチ面によって圧縮された上下の多角形面のコーナ部におけるダレの発生の有無を測定した。これらの結果を、実施例１、２および比較例１については面取部の上記傾斜角θおよび高さＨ１とともに、比較例２については高さＨ２とともに、次表１に示す。なお、プレス成形時の圧力はおよそ１２０ＭＰａであった。また、ダレの発生の有無は、圧粉体のコーナ部がダレの発生していない規定の寸法から最大で０．０１ｍｍ以上変形している場合をダレ発生とし、最大の変形量がこれよりも少ないものを良好とした。

この表１の結果より、スプリングバックに起因する金型開口部との擦れが生じることのない圧粉体の上側の多角形面では、実施例１、２および比較例１、２ともにコーナ部にダレが発生することはなかったが、コーナ部が最後に貫通孔から抜け出ることになる圧粉体の下側の多角形面では、比較例１、２の双方においてダレの発生が認められた。これは、上述のようにプレス成形金型のダイの貫通孔から圧粉体を抜き出す際に、下側の多角形面のコーナ部がスプリングバックによって貫通孔の開口部に擦れて形状崩れを起こしたためであると考えられる。これに対して、実施例１、２の圧粉体では、面取部の傾斜角θに関わらず下側の多角形面においてもコーナ部にダレの発生は認められなかった。

また、実施例１、２のプレス成形金型と高さＨ１、Ｈ２が等しく、面取部の傾斜角θを３５°と６２．５°とした２種のプレス成形金型（実施例３、４）を製造した。そして、これらのプレス成形金型と実施例１、２のプレス成形金型によりそれぞれ１０個ずつの圧粉体を成形して、質量のばらつきとしてこれら各１０個の圧粉体の平均質量から最も質量差が大きかった圧粉体の上記質量差の平均質量に対する割合（百分率）を測定した。

その結果、面取部の傾斜角θが１０°の実施例１では上記質量ばらつきが０．２１％、傾斜角θが３５°の実施例３では０．２２％と略同等であったのに対し、傾斜角θが５７．５°の実施例２では０．２７％とやや大きくなり、傾斜角が６０°を超える６２．５°の実施例４では０．５４％と、実施例１〜３の倍以上の質量ばらつきとなった。このような質量ばらつきは焼結後の切削インサートに寸法ばらつきを生じさせて製品精度の維持が困難になるため、この結果より、上述のように面取部の傾斜角は６０°以下が望ましく、３５°以下がより望ましいことが分かる。ただし、これら実施例３や実施例４の圧粉体においても、上側は勿論、下側の多角形面のコーナ部にダレの発生は認められなかった。

１ 圧粉体
２ 圧粉体１の多角形面
３ 圧粉体１の側面
４ 多角形面２の辺稜部
５ 多角形面２のコーナ部
１１ ダイ
１１Ａ 貫通孔
１１Ｂ ダイ１１の上面
１１Ｃ 面取部
１１Ｄ 面取部１１Ｃと貫通孔１１Ａの内周面との交差稜線部
１２ 上パンチ
１２Ａ 上パンチ１２のパンチ面
１３ 下パンチ
１３Ａ 下パンチ１３のパンチ面
Ｐ 原料粉末
Ｈ１ 交差稜線部１１Ｄのコーナ部から上端までの高さ
Ｈ２ 下パンチ１３のパンチ面１３Ａのコーナ部から辺稜部の上端までの高さ
θ 面取部１１Ｃの傾斜角

Claims (4)

1. 多角形板状をなすインサート本体の２つの多角形面の辺稜部に主切刃が形成されるとともに、上記多角形面の周方向に隣接する２つの主切刃が交差する上記インサート本体のコーナ部にはコーナ刃が形成され、このコーナ刃から離間するに従い上記主切刃が、該主切刃が形成された上記多角形面とは反対の多角形面との間隔が小さくなる方向に凹むネガティブタイプの切削インサートに焼結される切削インサート用の圧粉体を、
   上記圧粉体の多角形面に応じた多角形状の断面を有して上下方向に延びる貫通孔が形成されたダイと、このダイの上記貫通孔に互いに離接して上下動可能に挿入される上パンチおよび下パンチとを備えたプレス成形金型により成形する切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法であって、
   上記上パンチおよび下パンチのパンチ面を、上記貫通孔の断面に応じた多角形状をなし、かつ該パンチ面のコーナ部から離間するに従い該パンチ面の辺稜部が反対のパンチ側に凸となるようにそれぞれ形成するとともに、
   上記ダイの上記貫通孔には、上方に向かうに従い該貫通孔の断面を拡大させるように傾斜する面取部を形成し、この面取部と上記貫通孔の内周面との交差稜線部を、上記貫通孔の断面がなす多角形のコーナ部に位置する該交差稜線部のコーナ部から離間するに従い上方に向かい、かつ該交差稜線部のコーナ部から上端までの高さが上記下パンチのパンチ面のコーナ部から辺稜部の上端までの高さよりも高くなるように形成し、
   上記下パンチが挿入された上記貫通孔に上記インサート本体の原料粉末を投入して、上記下パンチのパンチ面と上記交差稜線部よりも下方の上記貫通孔の内周面とによって形成される空間に充填し、
   次いで上記上パンチを上記貫通孔に挿入して該上パンチのパンチ面を上記交差稜線部よりも下方に位置させることにより、上記原料粉末を圧縮して上記圧粉体にプレス成形し、
   しかる後に上記上パンチおよび下パンチを上昇させて上記貫通孔から上記圧粉体を抜き出すことを特徴とする切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法。
2. 上記貫通孔に上記インサート本体の原料粉末を投入する際には、上記面取部にまで上記原料粉末を充填した後に、上記下パンチを下降させて上記空間に上記原料粉末を落下させることにより充填することを特徴とする請求項１に記載の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の切削インサート用の圧粉体のプレス成形方法に用いられるプレス成形金型であって、
   上記圧粉体の多角形面に応じた多角形状の断面を有して上下方向に延びる貫通孔が形成されたダイと、このダイの上記貫通孔に互いに離接して上下動可能に挿入される上パンチおよび下パンチとを備え、
   上記上パンチおよび下パンチのパンチ面は、上記貫通孔の断面に応じた多角形状をなし、かつ該パンチ面のコーナ部から離間するに従い該パンチ面の辺稜部が反対のパンチ側に凸となるようにそれぞれ形成されるとともに、
   上記ダイの上記貫通孔には、上方に向かうに従い該貫通孔の断面を拡大させるように傾斜する面取部が形成され、この面取部と上記貫通孔の内周面との交差稜線部は、上記貫通孔の断面がなす多角形のコーナ部に位置する該交差稜線部のコーナ部から離間するに従い上方に向かい、かつ該交差稜線部のコーナ部から上端までの高さが上記下パンチのパンチ面のコーナ部から辺稜部の上端までの高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする切削インサート用の圧粉体のプレス成形金型。
4. 上記面取部の傾斜角が６０°以下とされていることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート用の圧粉体のプレス成形金型。

Images