JP2022188412A - ディンプル加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塑性加工用工具の表面の潤滑性を良好にできるディンプル加工方法が従来必要とされている。【解決手段】塑性加工用工具１５の表面１６にディンプル１７を形成するディンプル加工方法は、棒状本体２の先端部３で径方向に突出する切れ刃５を１つ以上備える切削工具１を準備する。軸心２ａを中心に切削工具１を回転させつつ棒状本体２の先端部３が塑性加工用工具１５の表面１６に沿って移動するように切削工具１と塑性加工用工具１５を相対的に送る。１つの切れ刃５の一度の切削で表面１６に１つのディンプル１７を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、被加工物の表面にディンプルを形成するディンプル加工方法に関する。

鉄鋼材料、アルミニウムや銅合金等の非鉄鋼材料、あるいは樹脂材料等の被加工物の表面に多数の微小な凹みであるディンプルを形成する場合がある。加工を行う際には被加工物が相手材と摩擦する摩擦面に潤滑油や固体潤滑剤が塗布されることが多い。被加工物の表面にディンプルを形成することで、ディンプル内に潤滑剤が充填される。ディンプルの近傍領域が相手材と接触する際、圧力によりディンプルから潤滑剤が排出される（スクイーズ効果）。これにより相手材と被加工物の間に潤滑膜が形成されて、相手材が被加工物に対して接触しづらくなる。かくして被加工物に接触する相手材と被加工物の間に生じる摩擦抵抗を小さくすることができる。また突発的に被加工物と相手材が接触して摩擦する際、摩耗粉が発生して被加工物と相手材との間に挟まり、摩擦抵抗を大きくする場合がある。この摩耗粉をディンプル内に収容させることで、摩擦抵抗の増加を抑制できる。

特許文献１～５に記載されるように、ダイス、パンチ等の塑性加工用工具の表面に複数のディンプルを形成する技術が従来知られている。従来技術では、例えばショットブラスト、エッチング、放電加工等によって表面にディンプルを形成する。これらの加工方法により形成されるディンプルは、深さ、形状、配置にばらつきが生じ易い。そのため各ディンプルに充填される潤滑剤の量や、各ディンプルから圧力によって排出される潤滑剤の量にばらつきができる。これにより潤滑切れ（潤滑不足）が発生して表面に焼付き、傷、摩耗等を生じる場合がある。そのため塑性加工用工具の寿命を延ばすためにディンプル加工方法に改良の余地があった。

あるいはディンプルは、レーザ加工、フライス等で表面を削孔することで形成される。これらの加工方法により形成されるディンプルは、エッジの進入角度が比較的大きい。そのため潤滑剤は、ディンプル内に留まり易く圧力によって好適に排出することが難しい。そのため、当該加工方法でディンプルを形成する場合も潤滑切れを起こす恐れがある。

例えば塑性加工用工具は、超硬合金等の硬度の高い材料で形成される。超硬合金の表面にディンプルを形成するためには、従来はレーザ加工、放電加工、エッチング等の熱的または化学的な加工方法が用いられていた。しかしながら、上述のように従来の加工方法でディンプルを形成した表面は、潤滑性を維持することが困難な場合があった。

特許第５１８０７５９号公報 特許第４４１８２０６号公報 特開２００９－６６６６０号公報 特開２００９－７３０号公報 特許第５９５０３７４号公報

上述のように従来のディンプル加工方法では、塑性加工用工具の表面の潤滑性を向上させて寿命を延ばすために種々改良の余地があった。したがって塑性加工用工具の表面の潤滑性を良好にできるディンプル加工方法が従来必要とされている。

本開示の１つの特徴は、回転切削工具を用いてディンプルを形成するディンプル加工方法に関する。棒状本体の先端で径方向に突出する切れ刃を１つ以上備える回転切削工具を準備する。軸心を中心に回転切削工具を回転させつつ棒状本体の先端が塑性加工用工具の表面に沿って移動するように回転切削工具と塑性加工用工具を相対的に送る。１つの切れ刃の一度の切削で表面に１つのディンプルを形成する。

したがって塑性加工用工具の表面に形成する複数のディンプルの深さや形状のばらつきを小さくできる。そのためディンプル内に充填された潤滑剤を表面にムラなく供給できる。これにより表面の潤滑切れを抑制できる。しかも、例えばディンプル間のスペースやディンプル１個当たりの面積を変更することで、表面内でディンプルの面積率を変更可能である。そのため塑性加工時に表面が受ける圧力や摩擦力に対応した好適なディンプルを形成できる。さらにディンプルのエッジの進入角度を、例えばレーザ加工でディンプルを形成する場合よりも小さくでき、ドロスが発生しない。そのため表面が受ける圧力によってディンプルから表面に潤滑剤を好適に排出できる。これにより表面の潤滑性を良好にできる。

本開示の他の特徴によると、ディンプルを表面に５％～５０％の面積率で形成可能である。表面がテーパ面を有し、テーパ面の内径または外径が小さいほど面積率が高くなるようにディンプルを形成できる。したがってテーパ面の小径部分では表面と被加工材の間に大きい圧力が発生する。このテーパ面の小径部分においてディンプルの面積率を高くできる。そのためテーパ面の小径部分において潤滑剤の充填量を多くでき、表面の潤滑性を良好にできる。また、テーパ面の大径部分においてディンプルの面積率を低くすることで、被加工材の表面にディンプルの跡が残ることを抑制できる。

本開示の他の特徴によると、塑性加工（絞り加工）用工具は、ダイスと、ダイスとの間に被加工材を挟み込むしわ押さえを含む。ダイスと対向するしわ押さえの表面にディンプルを形成する。したがってダイスとしわ押さえに挟まれた被加工材を絞り方向にスムーズに送ることができる。被加工材は、絞り加工の押込み力によって絞り加工される外側の領域でしわが発生する場合がある。被加工材をダイスとしわ押さえの間で挟み、しわ押さえ力で押さえることでしわの発生を抑制できる。しかしながらしわ押さえ力が絞り方向に送られる被加工材の摩擦抵抗になることで、被加工材が破断する恐れがある。しわ押さえの表面にディンプルを形成することで、被加工材の摩擦抵抗を適度に小さくでき安定して被加工材の破断を抑制できる。

本開示の他の特徴によると、単結晶ダイヤモンドで構成されかつ切れ刃の稜線がレーザ加工で形成された刃体を用いて、超硬合金で構成された塑性加工用工具の表面にディンプルを形成する。したがって超硬合金で構成された表面に切削加工でディンプルを形成できる。そのため、例えばレーザ加工等の従来の加工方法でディンプルを形成する場合よりもディンプルのエッジの進入角度を小さくできる。そのためディンプル内の潤滑剤を表面が受ける圧力によって好適に排出できる。これにより表面の潤滑性を良好にできる。また、エッジの進入角度を小さくすることで、表面を加工する際に発生するバリ、残留応力等を少なくできる。そのため表面の表面性状を良好に仕上げることが容易になる。

ディンプル加工機の斜視図である。 回転切削工具の斜視図である。 回転切削工具の軸方向から見た下面図である。 回転切削工具と塑性加工用工具の表面の一部断面を含む側面図である。 塑性加工用工具を用いた引抜き加工の概略断面図である。 ディンプルが形成されたダイスの断面図である。 ダイスの表面の拡大図である。 ディンプルが形成されたプラグの断面図である。 プラグの表面の拡大図である。 塑性加工用工具を用いた後方押出し加工の加工前を示す概略断面図である。 塑性加工用工具を用いた後方押出し加工の加工時を示す概略断面図である。 千鳥格子状にディンプルが形成されたコンテナの断面図である。 コンテナの表面の拡大図である。 千鳥格子状にディンプルが形成されたパンチの側面図である。 格子状にディンプルが形成されたコンテナの断面図である。 コンテナの表面の拡大図である。 格子状にディンプルが形成されたパンチの側面図である。 塑性加工用工具を用いた押出し加工の概略断面図である。 塑性加工用工具を用いた打抜き加工の加工前を示す概略断面図である。 塑性加工用工具を用いた打抜き加工の加工時を示す概略断面図である。 格子状にディンプルが形成されたパンチの側面図である。 塑性加工用工具を用いた絞り加工の加工前を示す概略断面図である。 塑性加工用工具を用いた絞り加工の加工時を示す概略断面図である。 しわ押さえをしわ押さえ面から見た下面図である。 しわ押さえをしわ押さえ面から見た拡大下面図である。

次に、本開示の１つの実施形態を図１～９に基づいて説明する。図２に示す切削工具１は、例えば図１に示す塑性加工用工具１５の表面１６に複数のディンプル（微小な凹み）１７を形成する。ディンプル１７は、切削工具１を具備するディンプル加工機１０によって形成される。ディンプル加工機１０は、切削工具１が装着される加工装置１１と、塑性加工用工具１５が保持されるワーク保持装置１３を有する。例えば加工装置１１が上方に配置され、ワーク保持装置１３が加工装置１１の下方に配置される。

図１に示すように加工装置１１は、概ね上下方向に延出するスピンドル１２を有する。スピンドル１２の先端に切削工具１が装着される。スピンドル１２がモータを利用して回転することで、切削工具１が軸心２ａを中心に回転する。ワーク保持装置１３は、基台の上面に設けられかつ基台に対して回転または移動可能なテーブル１４を有する。塑性加工用工具１５は、テーブル１４の上面に装着されたワーク保持部１４ａに保持される。テーブル１４は、ワーク保持部１４ａで塑性加工用工具１５を保持した状態で塑性加工用工具１５とともに移動または回転する。例えば塑性加工用工具１５の中心をワーク回転軸１３ａに合わせ、モータを利用してテーブル１４をワーク回転軸１３ａを中心に回転させる。テーブル１４は、例えば送りねじ機構、ラックピニオン機構、モータ等を利用してスピンドル１２に対して上下左右前後方向に移動可能である。スピンドル１２とテーブル１４の回転速度、移動方向、移動速度は、ディンプル加工機１０が具備する制御装置によって制御される。

図２に示すように切削工具１は、棒状本体２と、棒状本体２の先端に設けられた先端部３を有する。棒状本体２は、例えば丸棒状あるいは円柱状である。棒状本体２は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、工具鋼、高速度鋼、超硬合金で構成される。切削工具１が回転する中心である軸心２ａは、棒状本体２の中心を通って長手方向に延出する。先端部３は、軸心２ａを中心とする略円錐形状に形成される。先端部３は、棒状本体２の先端に向かうにしたがって径が小さくなる。先端部３は、軸心２ａが通る頂部３ａを有する。先端部３には、棒状本体２の径方向に向けて凹形状の凹部３ｂが設けられる。

図２～４に示すように切削工具１は、１個の刃体４を有する。刃体４は、頂部３ａの近傍の軸心２ａからずれた位置から径方向に突出して設けられる。刃体４は、例えば単結晶ダイヤモンド（ＭＣＤ）で構成されており、凹部３ｂの側面に接合される。刃体４は、棒状本体２の径方向に突出する。刃体４は、棒状本体２の径方向外方に向く逃げ面６と、切削工具１の回転方向前方に向くすくい面７を有する。逃げ面６とすくい面７の交差する部分に切れ刃５が形成される。換言すると切れ刃５は、逃げ面６とすくい面７の刃先の稜線に相当する。図３に示すように頂部３ａ側から見た切れ刃５は、切削工具１の径方向に延出する直線状の稜線６ａである。図４に示すように切削工具１の回転方向前方から見た切れ刃５は、略円弧状の稜線７ａである。刃体４はＨＲＡ（ロックウェル硬さ）９０以上と硬いため、通常の研削加工で滑らかな稜線を形成することが難しい。切れ刃５の稜線は、レーザ加工によって滑らかな直線または曲線に仕上げられる。

図４に示すように切削工具１は、塑性加工用工具１５の表面１６にディンプル１７を形成できる。塑性加工用工具１５は、例えば超硬合金、高速度工具鋼等の硬度の高い金属材料で構成される。塑性加工用工具１５は、窒化処理、ＴｉＮコーティング、ショットブラスト等の表面処理によって硬度を高くしていても良い。切削工具１は、軸心２ａの延出方向が表面１６に対して所定の角度になるようにセットされる。また、切削工具１は、表面１６に対して切れ刃５の切込み深さが所定の深さ１７ａになるようにセットされる。

図４に示すように切削工具１が軸心２ａを中心に回転する際、切れ刃５が所定の回転角度領域において表面１６を切削し、他の回転角度領域において切れ刃５が表面１６から離れる。このように切れ刃５が表面１６を断続的に切削する。切削工具１が１回転する毎に、１個の切れ刃５が表面１６を一度切削して１個のディンプル１７を形成する。表面１６には、深さ１７ａ、切れ刃５の切削方向と直交する方向の最大幅１７ｂの楕円形または円形のディンプル１７が形成される。ディンプル１７の深さ１７ａは、例えば０．００１～０．１ｍｍである。ディンプル１７のエッジの進入角度は、例えば１°以上、２°以上、５°以上である。表面１６に対する切れ刃５の深さ１７ａを変更することで、最大幅１７ｂを変更可能である。

図１に示すように切削工具１の回転と連動させてテーブル１４を所定の回転速度でワーク回転軸１３ａを中心に回転させる。これにより表面１６には、テーブル１４の回転方向に所定のスペース（間隔）を有して離間した複数のディンプル１７が形成される。テーブル１４の回転速度を小さくすることで、複数のディンプル１７をテーブル１４の回転方向に沿って連通させて形成できる。

図４を参照するようにディンプル１７のエッジ部分において例えば０．１μｍ以下の高さで周囲の表面１６よりもわずかに高いバリが発生する場合がある。塑性加工用工具１５を用いて塑性加工をする際、表面１６には高荷重が加わる。しかも塑性加工用工具１５の硬度が高いため、表面１６のバリによって塑性加工される被加工材の表面性状が粗くなるおそれがある。ディンプル１７を表面１６に形成した後にダイヤモンドペースト等で表面１６をバフ研磨することで、ディンプル１７のエッジ部分のバリを除去できる。これにより塑性加工用工具１５を用いて被加工材を良好な表面性状に加工できる。

図５に示すように円管状の被加工材２８の引抜き加工にダイス２０とプラグ２４が用いられる。被加工材２８は、例えば炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等鉄鋼材料、あるいはアルミ合金等の非鉄金属である。被加工材２８は、通常超硬合金よりも硬度の低い材料である。被加工材２８の外周面２８ａが筒状のダイス２０の内周面と接触し、被加工材２８の内周面２８ｂが棒状のプラグ２４の外周面と接触するように設置される。プラグ２４の先端は、ダイス２０の貫通孔２０ａに進入する。被加工材２８の先端にキャリッジ２９を装着して図示の引抜き方向に被加工材２８を引っ張ることで被加工材２８の引抜き加工がなされる。

図５に示すようにダイス２０とプラグ２４の表面の所定領域には、切削工具１（図２参照）によって複数のディンプル２２，２６が形成される。具体的にはダイス２０の貫通孔２０ａの内周面２１にテーパ面２１ａが設けられ、テーパ面２１ａにディンプル２２が形成される。プラグ２４の先端の外周面２５に複数のディンプル２６が形成される。ディンプル２２が形成されたダイス２０は、被加工材２８の外周面２８ａに対して摺動する。ディンプル２６が形成された外周面２５は、被加工材２８の内周面２８ｂに対して摺動する。ディンプル２２，２６には、潤滑油、一液潤滑剤、乾式潤滑剤等の潤滑剤が充填される。

図６に示すようにテーパ面２１ａは、被加工材２８の引抜き方向前方（図示下方）に向かうにしたがって内径が小さくなる。テーパ面２１ａは、被加工材２８の引抜き方向前方に内径が最も小さい小径部２１ｂを有する。テーパ面２１ａは、小径部２１ｂよりも引抜き方向後方に大径部２１ｃを有する。ディンプル２２は、小径部２１ｂから大径部２１ｃまでのテーパ面２１ａの内周全周にわたって形成される。ディンプル２２は、小径部２１ｂと大径部２１ｃで同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。複数のディンプル２２は、テーパ面２１ａに５％～５０％の面積率で形成される。

図７に示すようにディンプル２２は、テーパ面２１ａの周方向に第１方向長さ２２ａを有し、かつ被加工材２８（図５参照）の引抜き方向に第２方向長さ２２ｂを有する楕円形に形成される。第１方向長さ２２ａは第２方向長さ２２ｂよりも長い。複数のディンプル２２は、テーパ面２１ａの周方向にスペース２２ｃを開けて形成される。複数のディンプル２２は、テーパ面２１ａの周方向に平行な並びと、被加工材２８の摺動方向に対して傾斜する方向に平行な並びで構成される千鳥格子状に配列される。そのためディンプル２２と、ディンプル２２が形成されない領域が、被加工材２８の摺動方向に交互に並ぶ。

図６に示すようにディンプル２２は、テーパ面２１ａの内径が小さいほど短いスペース２２ｃ（図７参照）で形成される。そのためテーパ面２１ａの内径が小さいほどディンプル２２の面積率が大きくなる。スペース２２ｃを第１方向長さ２２ａ以下にすることで、テーパ面２１ａに対して摺動する被加工材２８は、摺動方向において少なくとも１個のディンプル２２を横断する。

図４，６を参照するように切れ刃５をテーパ面２１ａに接近させて軸心２ａを中心に切削工具１を回転させる。切れ刃５は、切削工具１が１回転する毎にテーパ面２１ａに対して接近と離間を繰り返す。さらにダイス２０を内周面２１の軸心２１ｄを中心に回転させる。これにより複数のディンプル２２がテーパ面２１ａの周方向に沿って順に形成される。ディンプル２２の第１方向長さ２２ａは、切削工具１の回転速度を変更することで変更可能である。テーパ面２１ａの内径に応じてダイス２０の回転速度を変更し、切れ刃５に対するテーパ面２１ａの送り速度を変えることで、ディンプル２２のスペース２２ｃを変更可能である。ディンプル２２は、小径部２１ｂの方が大径部２１ｃよりもスペース２２ｃが大きくなるように形成される。ディンプル２２の第２方向長さ２２ｂは、図４に示す最大幅１７ｂに相当する。

図７を参照するように非調質鋼の引抜き加工に用いられるダイス２０のテーパ面２１ａに１５％の面積率でディンプル２２を形成した。ディンプル２２は、第１方向長さ２２ａが０．２９ｍｍ、第２方向長さ２２ｂが０．２０ｍｍ、深さ０．００５ｍｍで形成した。これにより従来のダイスと比べて焼付きまでの寿命が６倍まで向上した。

図５を参照するように引抜き加工される前の被加工材２８の外周面２８ａには、ダイス２０との食いつきを抑制するために予め小粒径のショットブラストが施される。ダイス２０のテーパ面２１ａにディンプル２２を設けることで、テーパ面２１ａに対する被加工材２８の摩擦抵抗を小さくできる。そのため被加工材２８に施されるショットブラストの粒径を小さくできる。これにより加工後の被加工材２８にショットブラストの痕跡が残ることを抑制でき、被加工材２８の表面性状を良好にできる。

図８に示すようにプラグ２４は、ダイス２０のテーパ面２１ａ（図６参照）と対向するテーパ面２５ａを有する。ディンプル２６は、テーパ面２５ａよりも先端側に位置する円柱状の外周面２５に設けられる。ディンプル２６は、外周面２５の全体にわたって同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。複数のディンプル２６は、外周面２５のディンプル２６が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。

図８，９に示すように外周面２５に形成されるディンプル２６は、楕円形である。ディンプル２６は、外周面２５の周方向に第１方向長さ２６ａを有し、かつプラグ２４の軸方向に第２方向長さ２６ｂを有する。第１方向長さ２６ａは第２方向長さ２６ｂよりも長い。複数のディンプル２６は、外周面２５の周方向にスペース２６ｃを開けて形成される。外周面２５の最先端に位置する先端部２５ｂと、先端部２５ｂとテーパ面２５ａの間に設けられる中間部２５ｃで、複数のディンプル２６の配置パターンが異なる。先端部２５ｂにおいてディンプル２６は、外周面２５の周方向に並行かつ等間隔な並びと、プラグ２４の軸方向に平行かつ等間隔な並びで構成される格子状に配列される。中間部２５ｃにおいてディンプル２６は、外周面２５の周方向に平行な並びと、プラグ２４の軸方向に対して傾斜する方向に平行な並びで構成される千鳥格子状に配列される。そのためディンプル２６と、ディンプル２６が形成されない領域が、プラグ２４の軸方向に交互に並ぶ。

図４，８を参照するように切れ刃５を外周面２５に接近させて軸心２ａを中心に切削工具１を回転させる。切れ刃５は、切削工具１が１回転する毎に外周面２５に対して接近と離間を繰り返す。さらに軸心２４ａを中心にプラグ２４を回転させる。これにより複数のディンプル２６が外周面２５の周方向に沿って順に形成される。ディンプル２６の第１方向長さ２６ａは、切削工具１の回転速度を変更することで変更可能である。外周面２５の径に応じてプラグ２４の回転速度を変更し、切れ刃５に対する外周面２５の送り速度を変えることで、ディンプル２６間のスペース２６ｃを変更可能である。ディンプル２６の第２方向長さ２６ｂは、図４に示す最大幅１７ｂに相当する。

上述するようにディンプル加工方法は、図４に示すように棒状本体２の先端部３で径方向に突出する切れ刃５を１つ以上備える切削工具１を準備する。軸心２ａを中心に切削工具１を回転させつつ棒状本体２の先端部３が塑性加工用工具１５の表面１６に沿って移動するように切削工具１と塑性加工用工具１５を相対的に送る。１つの切れ刃５の一度の切削で表面１６に１つのディンプル１７を形成する。

したがって塑性加工用工具１５の表面１６に形成する複数のディンプル１７の深さや形状のばらつきを小さくできる。そのためディンプル１７内に充填された潤滑剤を表面１６にムラなく供給できる。これにより表面１６の潤滑切れを抑制できる。しかも、例えばディンプル１７間のスペースやディンプル１７の１個当たりの面積を変更することで、表面１６内でディンプル１７の面積率を変更可能である。そのため塑性加工時に表面１６が受ける圧力や摩擦力に対応した好適なディンプル１７を形成できる。さらにディンプル１７のエッジの進入角度を、例えばレーザ加工でディンプル１７を形成する場合よりも小さくでき、ドロスが発生しない。そのため表面１６が受ける圧力によってディンプル１７から表面１６に潤滑剤を好適に排出できる。これにより表面１６の潤滑性を良好にできる。

図５，６に示すように、ディンプル２２をダイス２０の内周面２１に５％～５０％の面積率で形成可能である。内周面２１がテーパ面２１ａを有し、テーパ面２１ａの内径が小さいほど面積率が高くなるようにディンプル２２を形成できる。したがってテーパ面２１ａの小径部２１ｂでは内周面２１と被加工材２８の間に大きい圧力が発生する。このテーパ面２１ａの小径部２１ｂにおいてディンプル２２の面積率を高くできる。そのためテーパ面２１ａの小径部２１ｂにおいて潤滑剤の充填量を多くでき、テーパ面２１ａの潤滑性を良好にできる。また、テーパ面２１ａの大径部２１ｃにおいてディンプル２２の面積率を低くすることで、被加工材２８の外周面２８ａにディンプル２２の跡が残ることを抑制できる。

図４に示すように、単結晶ダイヤモンドで構成されかつ切れ刃５の稜線がレーザ加工で形成された刃体４を用いて、超硬合金で構成された塑性加工用工具１５の表面１６にディンプル１７を形成する。したがって超硬合金で構成された表面１６に切削加工でディンプル１７を形成できる。そのため、例えばレーザ加工等の従来の加工方法でディンプル１７を形成する場合よりもディンプル１７のエッジの進入角度を小さくできる。そのためディンプル１７内の潤滑剤を表面１６が受ける圧力によって好適に排出できる。これにより表面１６の潤滑性を良好にできる。また、エッジの進入角度を小さくすることで、表面１６を加工する際に発生するバリ、熱、残留応力等を少なくできる。そのため表面１６の表面性状を良好に仕上げることが容易になる。

本開示の第２実施形態を図１０～１４に基づいて説明する。第２実施形態では、図５に示すダイス２０とプラグ２４に代えて、コンテナ３０とパンチ３４にディンプル３２，３６をそれぞれ形成する。ディンプル３２，３６は、図１に示す切削工具１とディンプル加工機１０を用いて、図５に示すディンプル２２，２６と同様にして形成される。

図１０，１１に示すようにコンテナ３０とパンチ３４は、例えば金属材料で構成される被加工材３８を後方押出しで冷間鍛造加工する際に用いられる。コンテナ３０の中央には円筒状の内周面３１を具備する貫通孔３０ａが設けられる。貫通孔３０ａには、円柱状の押えパンチ３９と被加工材３８が挿入される。押えパンチ３９は、貫通孔３０ａの所定深さまで挿入されて貫通孔３０ａの一端を気密に塞ぐ。押えパンチ３９と反対側に位置する貫通孔３０ａの開口からパンチ３４を押込んで進入させる。これにより被加工材３８を有底円筒状に成形できる。

図１２に示すようにコンテナ３０の内周面３１に複数のディンプル３２が形成される。複数のディンプル３２は、貫通孔３０ａの一端の開口から、塑性変形した被加工材３８（図１１参照）が摺動し得る所定の深さまでの領域に形成される。複数のディンプル３２は、内周面３１のディンプル３２が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。

図１３に示すように複数のディンプル３２は、同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。ディンプル３２は、内周面３１の周方向に第１方向長さ３２ａを有し、かつ貫通孔３０ａ（図１２参照）の貫通方向に第２方向長さ３２ｂを有する円形に形成される。第１方向長さ３２ａと第２方向長さ３２ｂは略同じ長さである。複数のディンプル３２は、内周面３１の周方向にスペース３２ｃを開けて形成される。複数のディンプル３２は、内周面３１の周方向に平行な並びと、貫通孔３０ａの貫通方向に対して傾斜する方向に平行な並びで構成される千鳥格子状に配列される。そのためディンプル３２と、ディンプル３２が形成されない領域が、プラグ２４の軸方向に交互に並ぶ。

図４，１２を参照するように切れ刃５を内周面３１に接近させ、切削工具１を軸心２ａを中心に回転させ、コンテナ３０を内周面３１の軸心３１ａを中心に回転させる。これにより切削工具１が１回転する毎に、１個の切れ刃５が内周面３１に１個のディンプル３２を形成する。そして複数のディンプル３２が内周面３１の周方向に沿って順に形成される。

図１４に示すように円柱状のパンチ３４の外周面３５に複数のディンプル３６が形成される。複数のディンプル３６は、パンチ３４の先端から、塑性変形した被加工材３８（図１１参照）が摺動し得る所定の距離までの領域に形成される。複数のディンプル３６は、外周面３５のディンプル３６が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。複数のディンプル３６は、図１３に示す円形のディンプル３２と略同じ形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。複数のディンプル３６は、外周面３５の周方向に平行な並びと、外周面３５の軸心３５ａの延出方向に対して傾斜する方向に平行な並びで構成される千鳥格子状に配列される。そのためディンプル３６と、ディンプル３６が形成されない領域が、軸心３５ａの延出方向に交互に並ぶ。

図４，１４を参照するように切れ刃５を外周面３５に接近させ、切削工具１を軸心２ａを中心に回転させ、パンチ３４を外周面３５の軸心３５ａを中心に回転させる。これにより切削工具１が１回転する毎に、１個の切れ刃５が外周面３５に１個のディンプル３６を形成する。そして複数のディンプル３６が外周面３５の周方向に沿って順に形成される。

本開示の第３実施形態を図１５～１７に基づいて説明する。第３実施形態では、図１０に示すコンテナ３０とパンチ３４に代えて、コンテナ４０とパンチ４４にディンプル４２，４６をそれぞれ形成する。コンテナ４０とパンチ４４を用いて、例えば金属材料で構成される被加工材を後方押出しで有底円筒状に成形できる。ディンプル４２，４６は、図１に示す切削工具１とディンプル加工機１０を用いて、図５に示すディンプル２２，２６と同様にして形成される。

図１５に示すようにコンテナ４０の中央には、円筒状の内周面４１を具備する貫通孔４０ａが設けられる。複数のディンプル４２が内周面４１に形成される。複数のディンプル４２は、貫通孔４０ａの一端の開口から、塑性変形した被加工材３８（図１１参照）が摺動し得る所定の深さまでの領域に形成される。複数のディンプル４２は、内周面４１のディンプル４２が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。

図１６に示すように複数のディンプル４２は、同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。ディンプル４２は、内周面４１の周方向に第１方向長さ４２ａを有し、かつ貫通孔４０ａ（図１５参照）の貫通方向に第２方向長さ４２ｂを有する円形に形成される。第１方向長さ４２ａと第２方向長さ４２ｂは略同じ長さである。複数のディンプル４２は、内周面４１の周方向にスペース４２ｃを開けて形成される。複数のディンプル４２は、内周面４１の周方向に並行かつ等間隔な並びと、内周面４１の軸心４１ａの軸方向に平行かつ等間隔な並びで構成される格子状に配列される。

図４，１５を参照するように切れ刃５を内周面４１に接近させ、切削工具１を軸心２ａを中心に回転させ、コンテナ４０を内周面４１の軸心４１ａを中心に回転させる。これにより切削工具１が１回転する毎に、１個の切れ刃５が内周面４１に１個のディンプル４２を形成する。そして複数のディンプル４２が内周面４１の周方向に沿って順に形成される。

図１７に示すように円柱状のパンチ４４の外周面４５に複数のディンプル４６が形成される。複数のディンプル４６は、パンチ４４の先端から、塑性変形した被加工材３８（図１１参照）が摺動し得る所定の距離までの領域に形成される。複数のディンプル４６は、外周面４５のディンプル４６が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。複数のディンプル４６は、図１６に示す円形のディンプル４２と略同じ形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。複数のディンプル４６は、外周面４５の周方向に並行かつ等間隔な並びと、パンチ４４の軸心４５ａの軸方向に平行かつ等間隔な並びで構成される格子状に配列される。

図４，１７を参照するように切れ刃５を外周面４５に接近させ、切削工具１を軸心２ａを中心に回転させ、パンチ４４を外周面４５の軸心４５ａを中心に回転させる。これにより切削工具１が１回転する毎に、１個の切れ刃５が外周面４５に１個のディンプル４６を形成する。そして複数のディンプル４６が外周面４５の周方向に沿って順に形成される。

本開示の第４実施形態を図１８に基づいて説明する。第４実施形態では、図１０に示すコンテナ３０とパンチ３４に代えて、コンテナ５０とパンチ５４にディンプル５２，５６をそれぞれ形成する。ディンプル５２，５６は、図１に示す切削工具１とディンプル加工機１０を用いて、図５に示すディンプル２２，２６と同様にして形成される。

図１８に示すようにコンテナ５０とパンチ５４は、例えば金属材料で構成される被加工材５８を押出しで熱間鍛造加工する際に用いられる。コンテナ５０の中央には略円形の貫通孔５０ａが設けられる。貫通孔５０ａの内周面５１は、円筒状の円筒内周面５１ａと、円筒内周面５１ａと連結されかつ円筒内周面５１ａから遠ざかるにしたがって内径が小さくなるテーパ面５１ｂを有する。円筒内周面５１ａの内径は、円柱状のパンチ５４の外周面５５と略同じ径である。貫通孔５０ａのテーパ面５１ｂよりも手前側（図示上側）に被加工材５８が充填される。パンチ５４を貫通孔５０ａ内に挿入し、テーパ面５１ｂ側（図示下側）に向けてパンチ５４を押込む。パンチ５４が貫通孔５０ａの一端を気密に塞ぐため、被加工材５８がテーパ面５１ｂの最小径部分から外方へ押出される。これにより被加工材５８をテーパ面５１ｂの最小径の円柱状に成形できる。

図１８に示すようにコンテナ５０の内周面５１に複数のディンプル５２が形成される。複数のディンプル５２は、パンチ５４の外周面５５または被加工材５８と摺動し得る円筒内周面５１ａとテーパ面５１ｂの全周にわたって形成される。複数のディンプル５２は、同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。ディンプル５２は、楕円形または円形に形成される。複数のディンプル５２は、内周面５１の周方向に平行な並びと、貫通孔５０ａの貫通方向に対して傾斜する方向に平行な並びで構成される千鳥格子状に配列される。そのためディンプル５２と、ディンプル５２が形成されない領域が、貫通孔５０ａの貫通方向に交互に並ぶ。また熱間鍛造においては固体潤滑剤が用いられることが多い。固体潤滑剤の場合にはディンプル内部で固体潤滑剤を保持する性能が重要である。楕円形のディンプル５２の場合には、必要以上の潤滑剤の流出を抑制するために、加工方向に対して垂直に楕円の長手方向を配置する。

図１８に示すように複数のディンプル５２は、内周面５１のディンプル５２が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。テーパ面５１ｂに形成されるディンプル５２は、テーパ面５１ｂの内径が小さいほどテーパ面５１ｂの周方向に短いスペースで形成される。そのためテーパ面５１ｂの内径が小さいほどディンプル５２の面積率が大きくなる。

図１８に示すように円柱状のパンチ５４の外周面５５にディンプル５６が形成される。ディンプル５６は、パンチ５４の先端からコンテナ５０の内周面５１と摺動し得る所定の長さまでの領域に形成される。複数のディンプル５６は、外周面５５のディンプル５６が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。複数のディンプル５６は、ディンプル５２と略同じ楕円形または円形、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。複数のディンプル５６は、外周面５５の周方向に平行な並びと、パンチ５４の軸方向に対して傾斜する方向に平行な並びで構成される千鳥格子状に配列される。そのためディンプル５６と、ディンプル５６が形成されない領域が、パンチ５４の軸方向に交互に並ぶ。

本開示の第５実施形態を図１９～２１に基づいて説明する。第５実施形態では、図５に示すダイス２０とプラグ２４に代えて、打抜き加工に用いられるパンチ６０の外周面６１にディンプル６２を形成する。ディンプル６２は、図１に示す切削工具１とディンプル加工機１０を用いて、図５に示すディンプル２２，２６と同様にして形成される。

図１９，２０に示すようにパンチ６０とダイス６５は、例えば金属材料で構成される被加工材６４を打抜き加工する際に用いられる。ダイス６５の中央には略円形の貫通孔６５ａが設けられる。貫通孔６５ａの内周面は、円柱状のパンチ６０の外周面６１に対して所定のクリアランス６１ａを有する。そのため貫通孔６５ａの内周面とパンチ６０の外周面６１とが摩擦することによる摩耗が抑制される。ダイス６５の端面に被加工材６４が載置される。パンチ６０が貫通孔６５ａに向けて打込まれることで、パンチ６０の先端が被加工材６４をせん断する。これにより被加工材６４にパンチ６０の外径と同径の円形の貫通孔が形成される。

図２１に示すように円柱状のパンチ６０の外周面６１にディンプル６２が形成される。ディンプル６２は、パンチ６０の先端から、打抜き加工時に被加工材６４（図２０参照）と摺動し得る所定の長さまでの領域に形成される。複数のディンプル６２は、外周面６１のディンプル６２が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。複数のディンプル６２は、略同じ楕円形または円形、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。複数のディンプル６２は、外周面６１の周方向に平行かつ等間隔な並びと、パンチ６０の軸方向に平行かつ等間隔な並びで構成される格子状に配列される。パンチ６０の円形のエッジ部にはディンプルを形成しない。これにより打抜き時にパンチ６０のエッジ部に応力が集中することを抑制でき、パンチの強度を落とすことなく打抜き加工ができる。

図１９，２１を参照するようにステンレス鋼の厚板の打抜き加工に用いられるパンチ６０の外周面６１に１５％の面積率でディンプル６２を形成した。ディンプル６２は、直径０．２０ｍｍの円形かつ深さ０．０１０ｍｍで形成した。これにより従来のパンチと比べて被加工材６４との食い付きまでの寿命が５倍まで向上した。また、パンチ６０の食い付きを抑制することで、精度良く打抜くために設けられた貫通孔６５ａの内周面とパンチ６０の外周面６１との間のクリアランス６１ａを小さくできる。

本開示の第６実施形態を図２２～２４に基づいて説明する。第６実施形態では、図５に示すダイス２０とプラグ２４に代えて、ダイス７０にディンプル７３，７４を形成し、しわ押さえ７５とパンチ７９にディンプル７７，８１をそれぞれ形成する。ディンプル７３，８１は、図１に示す切削工具１とディンプル加工機１０を用いて、図５に示すディンプル２２，２６と同様にして形成される。ディンプル７４，７７のディンプル加工方法については後で詳述する。

図２２，２３に示すようにダイス７０としわ押さえ７５とパンチ７９は、例えば金属材料で構成される被加工材８３を絞り加工する際に用いられる。ダイス７０の中央には円筒状の内周面７２を具備する貫通孔７０ａが設けられる。内周面７２の内径は、円柱状のパンチ７９の外周面８０に対して絞り加工後の被加工材８３の厚みに応じたクリアランスを有する。ダイス７０は、貫通孔７０ａの貫通方向においてしわ押さえ７５と対向する平面状の対向面７１を有する。

図２２，２３に示すように円盤状のしわ押さえ７５の中央には、ダイス７０の貫通孔７０ａと略同径の貫通孔７５ａが設けられる。しわ押さえ７５は、ダイス７０の対向面７１と対向する平面上のしわ押さえ面７６を有する。対向面７１としわ押さえ面７６の間に板状の被加工材８３を挟みかつ貫通孔７０ａの内周面７２と貫通孔７５ａの内周面を位置合わせする。しわ押さえ７５を被加工材８３に向けて所定のしわ押さえ力で押す。これにより絞り加工時に被加工材８３の反り返りが抑制され、加工後の被加工材８３にしわが発生することを防止できる。パンチ７９によって被加工材８３を貫通孔７０ａに向けて押込むことで、被加工材８３が絞られて内周面７２に沿った有底円筒状に成形される。

図２２に示すようにダイス７０の内周面７２に複数のディンプル７３が形成される。複数のディンプル７３は、対向面７１側の端部から、被加工材８３と摺動し得る所定の深さまでの領域に形成される。複数のディンプル７３は、同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。ディンプル７３は、楕円形または円形に形成される。複数のディンプル７３は、内周面７２の周方向に平行かつ等間隔な並びと、貫通孔７０ａの貫通方向に平行かつ等間隔な並びで構成される格子状に配列される。複数のディンプル７３は、内周面７２のディンプル７３が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。

図２２に示すように円柱状のパンチ７９の外周面８０にディンプル８１が形成される。ディンプル８１は、パンチ７９の先端から被加工材８３と摺動し得る所定の長さまでの領域に形成される。複数のディンプル８１は、外周面８０のディンプル８１が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。複数のディンプル８１は、ディンプル７３と略同じ楕円形または円形、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。複数のディンプル８１は、外周面８０の周方向に平行かつ等間隔な並びと、パンチ７９の軸方向に平行かつ等間隔な並びで構成される格子状に配列される。パンチ７９の円形の先端面にはディンプルを形成しない。これにより絞り加工時にパンチ７９の先端面と被加工材８３が滑ることを抑制でき、被加工材８３を精度良く絞り加工できる。

図２２，２４に示すようにしわ押さえ７５のしわ押さえ面７６に複数のディンプル７７が形成される。複数のディンプル７７は、しわ押さえ面７６の概ね全体にわたって形成される。複数のディンプル７７は、同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。ディンプル７７は、しわ押さえ面７６の径方向に第１方向長さ７７ａを有し、しわ押さえ面７６の周方向に第２方向長さ７７ｂを有する楕円形に形成される。第１方向長さ７７ａは、第２方向長さ７７ｂよりも長い。換言するとディンプル７７は、被加工材８３の絞り方向を長手方向にして形成される。

図２４に示すように複数のディンプル７７は、しわ押さえ面７６の径方向にスペース７７ｃを開けて形成される。複数のディンプル７７は、円盤状のしわ押さえ７５の中心７５ｂを中心にして、しわ押さえ面７６の周方向に所定の中心角７７ｄを開けて形成される。そのため複数のディンプル７７は、しわ押さえ７５の中心７５ｂを中心とする放射状に配列される。複数のディンプル７７は、しわ押さえ面７６のディンプル７７が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。しわ押さえ面７６の周方向に隣り合うディンプル７７の距離は、しわ押さえ７５の外縁から中心７５ｂに向かうにしたがって小さくなる。そのためディンプル７７の面積率は、しわ押さえ面７６の外縁から中心７５ｂに向かうにしたがって大きくなる。

図４，２４を参照するように切れ刃５をしわ押さえ面７６に接近させて軸心２ａを中心に切削工具１を回転させる。切れ刃５は、切削工具１が１回転する毎にしわ押さえ面７６に対して接近と離間を繰り返す。さらにしわ押さえ７５を切削工具１に対してしわ押さえ面７６の径方向に相対的に移動させる。これにより複数のディンプル７７がしわ押さえ面７６の径方向に沿って順に形成される。しわ押さえ面７６の径方向に並んだ複数のディンプル７７を１列形成する毎に、しわ押さえ７５を中心７５ｂを中心にして中心角７７ｄだけ周方向に回転させる。そしてしわ押さえ７５を切削工具１に対してしわ押さえ面７６の径方向に相対的に移動させつつ、切れ刃５をしわ押さえ面７６に接近させる。以上の繰り返しによりしわ押さえ面７６に放射状に配列された複数のディンプル７７を形成できる。

図２２に示すようにダイス７０の対向面７１に複数のディンプル７４が形成される。複数のディンプル７４は、対向面７１の概ね全体にわたって形成される。複数のディンプル７４は、ディンプル７７と略同じ楕円形、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。ディンプル７４は、潤滑剤の流れを被加工材８３の絞り方向に誘導するために、絞り方向を長手方向にして形成される。ディンプル７４は、絞り方向に対して傾斜させても良い。複数のディンプル７４は、貫通孔７０ａの中心に対して放射状に配列される。複数のディンプル７４は、対向面７１のディンプル７４が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。対向面７１の周方向に隣り合うディンプル７４の距離は、ダイス７０の外縁から中心７５ｂに向かうにしたがって小さくなる。そのためディンプル７４の面積率は、対向面７１の外縁から中心に向かうにしたがって大きくなる。

上述するように塑性加工（絞り加工）用工具は、図２２に示すようにダイス７０と、ダイス７０との間に被加工材８３を挟み込むしわ押さえ７５を含む。ダイス７０と対向するしわ押さえ７５のしわ押さえ面７６にディンプル７７を形成する。したがってダイス７０としわ押さえ７５に挟まれた被加工材８３を絞り方向にスムーズに送ることができる。被加工材８３は、絞り加工の押込み力によって絞り加工される外側の領域でしわが発生する場合がある。被加工材８３をダイス７０としわ押さえ７５の間で挟み、しわ押さえ力で押さえることでしわの発生を抑制できる。しかしながらしわ押さえ力が絞り方向に送られる被加工材８３の摩擦抵抗になることで、被加工材８３が破断する恐れがある。しわ押さえ７５の内周面７６にディンプル７７を形成することで、被加工材８３の摩擦抵抗を適度に小さくでき安定して被加工材８３の破断を抑制できる。

本開示の第７実施形態を図２５に基づいて説明する。第７実施形態では、図２４に示すしわ押さえ７５に代えて、しわ押さえ９０のしわ押さえ面９１に複数のディンプル９２を形成する。複数のディンプル９２は、しわ押さえ面９１の概ね全体にわたって形成される。複数のディンプル９２は、同形状、略同じ大きさおよび略同じ深さで形成される。ディンプル９２は、しわ押さえ面９１の径方向に第１方向長さ９２ａを有し、しわ押さえ面９１の周方向に第２方向長さ９２ｂを有する半円形に形成される。ディンプル９２は、半円形の弦の方向をしわ押さえ面９１の径方向に向けて配置される。第１方向長さ９２ａは、第２方向長さ９２ｂよりも長い。換言するとディンプル９２は、被加工材８３の絞り方向を長手方向にして形成される。半円形のディンプル９２は、図４に示す切れ刃５に代えて、すくい面７から見た稜線が稜線７ａの略半分の長さの扇形状である切れ刃を用いることで形成できる。

図２５に示すように複数のディンプル９２は、しわ押さえ面９１の径方向にスペース９２ｃを開けて形成される。複数のディンプル９２は、円盤状のしわ押さえ９０の中心に対して放射状に配列される。複数のディンプル９２は、しわ押さえ面９１のディンプル９２が形成される領域において５％～５０％の面積率で形成される。しわ押さえ面９１の周方向に隣り合うディンプル９２の距離は、しわ押さえ９０の外縁から中心に向かうにしたがって小さくなる。そのためディンプル９２の面積率は、しわ押さえ面９１の外縁から中心に向かうにしたがって大きくなる。

以上説明した各実施形態には様々な変更を加えることができる。１個の切れ刃５を有する切削工具１を例示した。これに代えて棒状本体２の軸方向に複数個の切れ刃５を有する構成としても良い。それぞれの切れ刃５は、切削工具１を１回転させる毎に表面１６を一度切削して１個のディンプルを形成する。あるいは棒状本体２の周方向に複数個の切れ刃５を有する構成としても良い。それぞれの切れ刃５は、切削工具１を１回転させる間に表面１６を一度切削して１個のディンプルを形成する。複数の切れ刃５は、棒状本体２の軸方向または周方向に等間隔で並んでいても良く、不等間隔で並んでいても良い。軸心２ａからずれた位置から径方向に突出する切れ刃５に代えて、例えば軸心２ａから径方向に突出する切れ刃を設けても良い。

すくい面７から見た稜線７ａが円弧状の切れ刃５を例示した。これに代えて、例えばすくい面７から見た稜線７ａが棒状本体２の径方向に突出する三角形状の切れ刃を用いても良い。この切れ刃によって表面１６にいわゆる紡錘状のディンプルを形成できる。紡錘状のディンプルは、２つの点を結ぶ直線の両側において２つの点を弧状に結んだ周縁部を有する。あるいは棒状本体２の軸心２ａから外れた場所に位置し、かつ軸心２ａ方向に突出する切れ刃を用いても良い。この切れ刃によって表面１６にいわゆる三日月状のディンプルを形成できる。三日月状のディンプルは、２つの点を結ぶ直線の片側または２つの点を結ぶ直線上において２つの点を弧状または直線状に結んだ周縁部を有する。

テーパ面２１ａの周方向に沿って等間隔のスペース２２ｃで同形状のディンプル２２を形成するディンプル加工方法を例示した。これに代えて、例えばディンプル２２をテーパ面２１ａの周方向に沿って不等間隔のスペースで形成しても良い。あるいはテーパ面２１ａの周方向に沿って次第にディンプル２２の大きさが変更するようにディンプル２２を形成しても良い。

ダイス２０のテーパ面２１ａにそれぞれ離間した複数のディンプル２２を形成するディンプル加工方法を例示した。これに代えて切れ刃５が一度の切削で形成するそれぞれのディンプル２２を、例えばテーパ面２１ａの周方向または径方向に連通させて長尺の溝を形成しても良い。この長尺の溝のエッジは、複数のディンプル２２のエッジが連結されることで波状に形成される。またこの長尺の溝は、同心円状の溝でも良いし、スパイラル状の溝でも良い。

ダイス２０を軸心２１ｄを中心に回転させ、テーパ面２１ａの周方向に順にディンプル２２を形成するディンプル加工方法を例示した。これに代えて、例えばダイス２０を切削工具１に対してテーパ面２１ａの延出方向に沿って相対的に移動させ、テーパ面２１ａの延出方向に順にディンプル２２を形成しても良い。しわ押さえ７５を切削工具１に対してしわ押さえ面７６の径方向に相対的に移動させ、しわ押さえ面７６の径方向に順にディンプル７７を形成するディンプル加工方法を例示した。これに代えて、例えばしわ押さえ７５を中心７５ｂ回りに回転させ、しわ押さえ面７６の周方向に順にディンプル７７を形成しても良い。

ディンプルを形成するもしくは形成しない表面は、例示したものに限定されない。例えばテーパ面２１ａよりも上流側の内周面２１にディンプル２２を形成しても良い。例えばパンチ６０の先端面に部分的にディンプルを形成しても良い。

引抜き加工、冷間鍛造加工、熱間鍛造加工、打抜き加工、絞り加工に用いられる塑性加工用工具にディンプルを形成するディンプル加工方法を例示した。これに代えて、例えば転造加工、圧延加工等に用いられる塑性加工用工具にディンプルを形成しても良い。ディンプルが形成された塑性加工用工具は、金属材料に限らず、例えば樹脂材料の塑性加工に用いても良い。

図２～４に示す切削工具１の切れ刃５は、－４０°～＋４０°のすくい角を有する。切れ刃５は、回転切削時に被削材と干渉しない程度の外径逃げ角０°～４０°及び側面逃げ角０°～４０°を有する。すくい角については、アルミ、銅合金等の非鉄金属の場合には０°以上の正の角度とし、焼き入れ鋼の様な高硬度鋼の場合には０°以下の負の角度とすることが望ましい。

ディンプルのパターンについては、例えば以下の様に計算して設定する。棒状本体２の径方向において軸心２ａから切れ刃５までの最大距離である切削工具半径をＲ１［ｍｍ］、稜線７ａの輪郭形状の径をＲ２［ｍｍ］とする（図４参照）。切込み深さ（ディンプル深さ）をｈ［ｍｍ］、切削工具の回転方向のディンプル径をｄ１［ｍｍ］、切削工具の軸方向のディンプル径をｄ２［ｍｍ］とする。切削表面上のディンプル面積をＳ［ｍｍ²］、ディンプル面積率をＡｒ［％］、ｄ１方向、ｄ２方向それぞれの中心間距離をｐ１［ｍｍ］、ｐ２［ｍｍ］とする。工具回転数をＮ［ｒｐｍ］、角速度をω［ｒａｄ／ｓ］、被削材表面と切削工具の相対移動速度をＦ［ｍｍ／ｓ］とする。１つのディンプルを形成するときにおいて、切削工具の回転角をθ［ｒａｄ］、切削工具の相対移動距離をδ［ｍｍ］とする。各パラメータに対して以下の（式１）～（式７）の関係が成り立つ。
（式１）θ＝２・ｃоｓ^-1｛（Ｒ１－ｈ）／Ｒ１｝
（式２）ω＝π・Ｎ／３０
（式３）δ＝Ｆ・θ／ω
（式４）Ｆ＝Ｎ・ｐ１
（式５）ｄ１＝２・√｛Ｒ１²－（Ｒ１－ｈ）²｝＋δ
（式６）ｄ２＝２・√｛Ｒ２²－（Ｒ２－ｈ）²｝
（式７）Ａｒ／１００＝Ｓ／（ｐ１・ｐ２）

これらの関係を用いれば、切削工具形状と切削条件から形成されるディンプル径や中心間距離、面積率を計算可能である。さらにディンプル形状や中心間距離、面積率から切削工具形状や切削条件を決定することができる。なお、楕円形などの場合ｄ１≠ｄ２となるが、この時、ｐ１もしくはｐ２を任意に決めても良いし、ｐ１、ｐ２とディンプル形状の間に一定の関係を持たせても良い。例えばアスペクト比Ａｓ=ｄ１／ｄ２としてＡｓの関数であるα（Ａｓ）を導入し、以下の（式８）、（式９）の関係を成り立たせても良い。
（式８）ｐ１＝√｛α・Ｓ／（Ａｒ／１００）｝
（式９）ｐ２＝ｐ１／α

１…切削工具（回転切削工具）
２…棒状本体、２ａ…軸心
３…先端部、３ａ…頂部、３ｂ…凹部
４…刃体
５…切れ刃
６…逃げ面、６ａ…稜線
７…すくい面、７ａ…稜線
１０…ディンプル加工機
１１…加工装置
１２…スピンドル
１３…ワーク保持装置、１３ａ…ワーク回転軸
１４…テーブル、１４ａ…ワーク保持部
１５…塑性加工用工具
１６…表面
１７…ディンプル、１７ａ…深さ、１７ｂ…最大幅
２０…ダイス（塑性加工用工具）、２０ａ…貫通孔
２１…内周面（表面）、２１ａ…テーパ面、２１ｂ…小径部、２１ｃ…大径部
２１ｄ…軸心
２２…ディンプル、２２ａ…第１方向長さ、２２ｂ…第２方向長さ、２２ｃ…スペース
２４…プラグ（塑性加工用工具）、２４ａ…軸心
２５…外周面（表面）、２５ａ…テーパ面、２５ｂ…先端部、２５ｃ…中間部
２６…ディンプル、２６ａ…第１方向長さ、２６ｂ…第２方向長さ、２６ｃ…スペース
２８…被加工材、２８ａ…外周面、２８ｂ…内周面
２９…キャリッジ
３０…コンテナ（塑性加工用工具）、３０ａ…貫通孔
３１…内周面（表面）
３２…ディンプル、３２ａ…第１方向長さ、３２ｂ…第２方向長さ、３２ｃ…スペース
３４…パンチ（塑性加工用工具）
３５…外周面（表面）
３６…ディンプル
３８…被加工材
３９…押えパンチ
４０…コンテナ（塑性加工用工具）
４１…内周面（表面）
４２…ディンプル、４２ａ…第１方向長さ、４２ｂ…第２方向長さ、４２ｃ…スペース
４４…パンチ（塑性加工用工具）
４５…外周面（表面）
４６…ディンプル
５０…コンテナ（塑性加工用工具）
５１…内周面（表面）、５１ａ…円筒内周面、５１ｂ…テーパ面
５２…ディンプル
５４…パンチ（塑性加工用工具）
５５…外周面（表面）
５６…ディンプル
５８…被加工材
６０…パンチ（塑性加工用工具）
６１…外周面（表面）、６１ａ…クリアランス
６２…ディンプル
６４…被加工材、６４ａ…せん断面
６５…ダイス、６５ａ…貫通孔
７０…ダイス（塑性加工用工具）
７１…対向面（表面）
７２…内周面（表面）
７３，７４…ディンプル
７５…しわ押さえ（塑性加工用工具）、７５ａ…貫通孔、７５ｂ…中心
７６…しわ押さえ面（表面）
７７…ディンプル、７７ａ…第１方向長さ、７７ｂ…第２方向長さ、７７ｃ…スペース
７７ｄ…中心角
７９…パンチ（塑性加工用工具）
８０…外周面（表面）
８１…ディンプル
８３…被加工材
９０…しわ押さえ（塑性加工用工具）
９１…しわ押さえ面（表面）
９２…ディンプル、９２ａ…第１方向長さ、９２ｂ…第２方向長さ、９２ｃ…スペース

Claims (4)

1. 回転切削工具を用いてディンプルを形成するディンプル加工方法であって、
   棒状本体の先端で径方向に突出する切れ刃を１つ以上備える前記回転切削工具を準備し、
   前記軸心を中心に前記回転切削工具を回転させつつ前記棒状本体の前記先端が塑性加工用工具の表面に沿って移動するように前記回転切削工具と前記塑性加工用工具を相対的に送り、
   前記１つの切れ刃の一度の切削で前記表面に１つのディンプルを形成するディンプル加工方法。
2. 請求項１に記載のディンプル加工方法であって、
   前記ディンプルを前記表面に５％～５０％の面積率で形成可能であり、
   前記表面がテーパ面を有し、前記テーパ面の内径または外径が小さいほど前記面積率が高くなるように前記ディンプルを形成するディンプル加工方法。
3. 請求項１または２に記載のディンプル加工方法であって、
   前記塑性加工用工具は、ダイスと、前記ダイスとの間に被加工材を挟み込むしわ押さえを含み、前記ダイスと対向する前記しわ押さえの前記表面に前記ディンプルを形成するディンプル加工方法。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載のディンプル加工方法であって、
   単結晶ダイヤモンドで構成されかつ前記切れ刃の稜線がレーザ加工で成形された刃体を用いて、超硬合金で構成された前記塑性加工用工具の前記表面に前記ディンプルを形成するディンプル加工方法。

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