JP2942000B2 - 振動圧印加工方法 - Google Patents
振動圧印加工方法Info
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- JP2942000B2 JP2942000B2 JP3135387A JP13538791A JP2942000B2 JP 2942000 B2 JP2942000 B2 JP 2942000B2 JP 3135387 A JP3135387 A JP 3135387A JP 13538791 A JP13538791 A JP 13538791A JP 2942000 B2 JP2942000 B2 JP 2942000B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は展性を有する金属からな
る小片状の加工物に精密圧印加工（コイニング）を行
い、とくに加工物の輪郭形状を精度良く仕上げるための
圧印加工方法に関する。
る小片状の加工物に精密圧印加工（コイニング）を行
い、とくに加工物の輪郭形状を精度良く仕上げるための
圧印加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】メダル、バッヂなど表面に精細な溝を有
する金属片を製作するには、プレスによって所望形状の
溝加工を行う圧印法と、エッチングにより溝加工を行う
エッチング法とがある。プレスによる場合では１回目の
プレスでは所望の溝深さまで成形できず、プレス加工後
の加工硬化した材料を焼鈍により軟化させ、再度プレス
加工を行う。このサイクルを数回繰返した後にプレスで
打抜き加工が行われる。また、エッチングにより溝加工
を行う場合は「マスキング」、「エッチング」、「マス
キング除去」の各工程を行っている。また、特開平２−
１５１３２１号公報には、一対のダイ及び一対のパンチ
により板状の金属材料を拘束し、振動させながら圧印加
工した後、打ち抜く加工法が開示されている。
する金属片を製作するには、プレスによって所望形状の
溝加工を行う圧印法と、エッチングにより溝加工を行う
エッチング法とがある。プレスによる場合では１回目の
プレスでは所望の溝深さまで成形できず、プレス加工後
の加工硬化した材料を焼鈍により軟化させ、再度プレス
加工を行う。このサイクルを数回繰返した後にプレスで
打抜き加工が行われる。また、エッチングにより溝加工
を行う場合は「マスキング」、「エッチング」、「マス
キング除去」の各工程を行っている。また、特開平２−
１５１３２１号公報には、一対のダイ及び一対のパンチ
により板状の金属材料を拘束し、振動させながら圧印加
工した後、打ち抜く加工法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】圧印法として行われる
プレス成形では、１回のプレスでは目的の溝深さまで成
形できず、プレス加工後の加工硬化した材料を焼鈍によ
り軟化させ、再度プレス加工を行う必要がある。このサ
イクルを数回繰返した後に最終的に打抜き加工が行われ
る。この場合、各プレス工程毎に高度の位置決め技術が
必要であり、現状では熟練工による技術に頼っており、
自動化されにくい。また、エッチングによる場合は、工
数と時間がかかるうえ、打抜き工程は別工程となる。ま
た金、銀などの貴金属材料の加工では、エッチング処理
した金属の再生にコストがかかるので問題が多く、採用
されていない。一方、特開平２−１５１３２１号の方法
では、加工物を上，下パンチで拘束し、高い静水圧を加
える。そのため、圧印形状が斜め部であったり、溝部の
幅が小さかったりすると、上，下パンチの先端部が強度
的に弱くなり、高圧による繰り返しの振動の影響でパン
チは破損しやすくなる。
プレス成形では、１回のプレスでは目的の溝深さまで成
形できず、プレス加工後の加工硬化した材料を焼鈍によ
り軟化させ、再度プレス加工を行う必要がある。このサ
イクルを数回繰返した後に最終的に打抜き加工が行われ
る。この場合、各プレス工程毎に高度の位置決め技術が
必要であり、現状では熟練工による技術に頼っており、
自動化されにくい。また、エッチングによる場合は、工
数と時間がかかるうえ、打抜き工程は別工程となる。ま
た金、銀などの貴金属材料の加工では、エッチング処理
した金属の再生にコストがかかるので問題が多く、採用
されていない。一方、特開平２−１５１３２１号の方法
では、加工物を上，下パンチで拘束し、高い静水圧を加
える。そのため、圧印形状が斜め部であったり、溝部の
幅が小さかったりすると、上，下パンチの先端部が強度
的に弱くなり、高圧による繰り返しの振動の影響でパン
チは破損しやすくなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の方法を図１によ
り説明する。他のプレス等により粗成形された、展性を
有する金属からなる小片状の加工物Ｗを、図１（イ）の
ようにその周囲面を微小隙間をあけて取囲むダイ３内に
挿入し、次に図１（ロ）のように先端に所定形状の成形
溝２８，２８′が形成された一対のパンチ６，１０によ
り、面圧５〜２００kg／mm2 で密封拘束する。次いでこ
の状態で少くとも一方のパンチから、図１（ロ）のよう
に加工物Ｗの厚さ方向に０．５〜１００Hzの振動を与え
て、加工物Ｗの表面に圧印加工を行うと共に、ダイ３の
内面形状を加工物Ｗの周囲面に転写させ、終って図１
（ハ）のようにダイ３から加工物Ｗを取出す加工方法で
ある。
り説明する。他のプレス等により粗成形された、展性を
有する金属からなる小片状の加工物Ｗを、図１（イ）の
ようにその周囲面を微小隙間をあけて取囲むダイ３内に
挿入し、次に図１（ロ）のように先端に所定形状の成形
溝２８，２８′が形成された一対のパンチ６，１０によ
り、面圧５〜２００kg／mm2 で密封拘束する。次いでこ
の状態で少くとも一方のパンチから、図１（ロ）のよう
に加工物Ｗの厚さ方向に０．５〜１００Hzの振動を与え
て、加工物Ｗの表面に圧印加工を行うと共に、ダイ３の
内面形状を加工物Ｗの周囲面に転写させ、終って図１
（ハ）のようにダイ３から加工物Ｗを取出す加工方法で
ある。
【０００５】
【作用】展性を有する金属材料からなる加工物Ｗが、一
対のパンチ６，１０により厚さ方向に強く押圧された場
合、金属材料にはパンチの中央から外方に向う横方向の
流れが生じ、そのため加工物Ｗは押し拡げられ、その周
囲面はダイ３の内面に押し付けられる。この状態でパン
チから加工物Ｗに厚さ方向の振動が加えられると、加工
物Ｗの周囲面はダイ３の内面に強くこすり合されて、そ
の結果ダイ３の内面形状が加工物Ｗの周囲面に転写され
ることになる。
対のパンチ６，１０により厚さ方向に強く押圧された場
合、金属材料にはパンチの中央から外方に向う横方向の
流れが生じ、そのため加工物Ｗは押し拡げられ、その周
囲面はダイ３の内面に押し付けられる。この状態でパン
チから加工物Ｗに厚さ方向の振動が加えられると、加工
物Ｗの周囲面はダイ３の内面に強くこすり合されて、そ
の結果ダイ３の内面形状が加工物Ｗの周囲面に転写され
ることになる。
【０００６】
【実施例】本発明に用いられる装置の第１実施例を図３
に示す。機台１に載置された金型ホルダ２の下辺にはダ
イ３が取付けられ、これと対向して金型ホルダ２の上辺
に案内される上パンチ６があり、その上端に連設された
パンチクランプシリンダ９により昇降可能である。ま
た、ダイ３を貫通して下パンチ１０が立ち上っており、
その下端はコ字形の加振フレーム１２の下辺に取付けら
れている。そしてこれら上パンチ６と下パンチ１０の先
端面には、所定形状の成形溝２８，２８′が設けられて
いる。加振フレーム１２は前述の金型ホルダ２を抱くよ
うに配設され、その上辺にはパンチクランプシリンダ９
が取付けられている。さらに加振フレーム１２は機台１
に取付けられたサーボシリンダ１３に直結されていて、
加振フレーム１２を介して下パンチ１０、パンチクラン
プシリンダ９、上パンチ６に上下方向の振動を加えるよ
うにされている。
に示す。機台１に載置された金型ホルダ２の下辺にはダ
イ３が取付けられ、これと対向して金型ホルダ２の上辺
に案内される上パンチ６があり、その上端に連設された
パンチクランプシリンダ９により昇降可能である。ま
た、ダイ３を貫通して下パンチ１０が立ち上っており、
その下端はコ字形の加振フレーム１２の下辺に取付けら
れている。そしてこれら上パンチ６と下パンチ１０の先
端面には、所定形状の成形溝２８，２８′が設けられて
いる。加振フレーム１２は前述の金型ホルダ２を抱くよ
うに配設され、その上辺にはパンチクランプシリンダ９
が取付けられている。さらに加振フレーム１２は機台１
に取付けられたサーボシリンダ１３に直結されていて、
加振フレーム１２を介して下パンチ１０、パンチクラン
プシリンダ９、上パンチ６に上下方向の振動を加えるよ
うにされている。
【０００７】サーボシリンダ１３に供給される圧油を制
御するサーボ弁１４は圧油源およびタンクと接続され、
サーボアンプ１５からの信号によりサーボシリンダ１３
を作動させ、振動を加振フレーム１２に加えるようにな
っている。また、サーボアンプ１５はサーボシリンダ１
３の一端に設けられた変位計１６および変位測定用アン
プ１７の信号を受けてサーボ弁１４に制御信号を送り、
さらにサーボアンプ１５は関数発生器１１に連結されて
いて振動開始指令を受ける。シーケンサ１８は関数発生
器１１に直結していてこれを作動させると共に、パンチ
クランプシリンダ９の切換弁１９に指令を送り、圧油源
から圧油を導いて各シリンダを順次作動させるようにし
ている。
御するサーボ弁１４は圧油源およびタンクと接続され、
サーボアンプ１５からの信号によりサーボシリンダ１３
を作動させ、振動を加振フレーム１２に加えるようにな
っている。また、サーボアンプ１５はサーボシリンダ１
３の一端に設けられた変位計１６および変位測定用アン
プ１７の信号を受けてサーボ弁１４に制御信号を送り、
さらにサーボアンプ１５は関数発生器１１に連結されて
いて振動開始指令を受ける。シーケンサ１８は関数発生
器１１に直結していてこれを作動させると共に、パンチ
クランプシリンダ９の切換弁１９に指令を送り、圧油源
から圧油を導いて各シリンダを順次作動させるようにし
ている。
【０００８】図３の装置により、圧印加工を行うには、
図１の（イ）に示すように他のプレス等で所要形状に打
抜かれた小片状の金属加工物Ｗを、図示しない搬出入装
置により、下パンチ１０とダイ３により形づくられた凹
所に挿入し、次いで操作盤（図示せず）よりシーケンサ
１８に加工開始指令を与える。すると上パンチ用の切換
弁１９に指令が入り、パンチクランプシリンダ９が上パ
ンチ６を押し下げ、下パンチ１０との間に加工物Ｗを図
１の（ロ）のように押圧して密封拘束する。このときの
面圧は加工物の材質、成形溝の数や形状によって異なる
が圧印成形可能な限り高くする。
図１の（イ）に示すように他のプレス等で所要形状に打
抜かれた小片状の金属加工物Ｗを、図示しない搬出入装
置により、下パンチ１０とダイ３により形づくられた凹
所に挿入し、次いで操作盤（図示せず）よりシーケンサ
１８に加工開始指令を与える。すると上パンチ用の切換
弁１９に指令が入り、パンチクランプシリンダ９が上パ
ンチ６を押し下げ、下パンチ１０との間に加工物Ｗを図
１の（ロ）のように押圧して密封拘束する。このときの
面圧は加工物の材質、成形溝の数や形状によって異なる
が圧印成形可能な限り高くする。
【０００９】次にこの状態で関数発生器１１により振動
開始指令がサーボアンプ１５を経てサーボ弁１４に与え
られる。サーボ弁１４はサーボシリンダ１３を作動さ
せ、加振フレーム１２に所定の振動を与える。加振フレ
ーム１２が振動すると、図１の（ロ）に示すように上，
下パンチ６，１０に振動が加わる。これは図２に示す振
動波形のａ，ｂの部分でなされるのであり、この時の振
幅は材料が塑性変形し得る範囲で、周波数はパンチと材
料が融着しない範囲で設定する。この上，下パンチ６，
１０の振動は同期振動であり、振動によって材料を変形
させるが、拘束面圧と重畳してより高い面圧が材料に繰
返し生じる。これによって圧印がより深く鮮明になる。
また、この拘束面圧により加工物Ｗは押し広げられて、
その周囲面はダイ３の内部側面に強くこすり合され、ダ
イ３の研摩仕上された内面形状が加工物Ｗの周囲面に転
写される。このため、加工物Ｗは形状精度の極めて高い
ものが得られる。この際、変位計１６のフィードバック
によるサーボシリンダ１３の位置制御により厚さ方向の
寸法が精度良くコントロールされる。
開始指令がサーボアンプ１５を経てサーボ弁１４に与え
られる。サーボ弁１４はサーボシリンダ１３を作動さ
せ、加振フレーム１２に所定の振動を与える。加振フレ
ーム１２が振動すると、図１の（ロ）に示すように上，
下パンチ６，１０に振動が加わる。これは図２に示す振
動波形のａ，ｂの部分でなされるのであり、この時の振
幅は材料が塑性変形し得る範囲で、周波数はパンチと材
料が融着しない範囲で設定する。この上，下パンチ６，
１０の振動は同期振動であり、振動によって材料を変形
させるが、拘束面圧と重畳してより高い面圧が材料に繰
返し生じる。これによって圧印がより深く鮮明になる。
また、この拘束面圧により加工物Ｗは押し広げられて、
その周囲面はダイ３の内部側面に強くこすり合され、ダ
イ３の研摩仕上された内面形状が加工物Ｗの周囲面に転
写される。このため、加工物Ｗは形状精度の極めて高い
ものが得られる。この際、変位計１６のフィードバック
によるサーボシリンダ１３の位置制御により厚さ方向の
寸法が精度良くコントロールされる。
【００１０】圧印加工が終了すると、関数発生器１１か
らの指令によりサーボシリンダ１３の振動が止められ、
図２のｃ部分に示すように加振フレーム１２の振動が停
止し、次いでサーボシリンダ１３により加振フレーム１
２、従って上，下パンチ６，１０が上昇する。下パンチ
１０の上端がダイ３の上端より僅かに高くなった位置で
下パンチ１０が停止し、上パンチ６のみパンチクランプ
シリンダ９によりさらに上昇して、図１の（ハ）に示す
ように加工物Ｗをアンクランプ状態にする。ここで図示
しない搬出入装置により加工物Ｗは機外に搬出される。
搬出が終ると下ダイ１０は図１（イ）の位置に復帰し、
圧印加工工程の１サイクルが完了する。
らの指令によりサーボシリンダ１３の振動が止められ、
図２のｃ部分に示すように加振フレーム１２の振動が停
止し、次いでサーボシリンダ１３により加振フレーム１
２、従って上，下パンチ６，１０が上昇する。下パンチ
１０の上端がダイ３の上端より僅かに高くなった位置で
下パンチ１０が停止し、上パンチ６のみパンチクランプ
シリンダ９によりさらに上昇して、図１の（ハ）に示す
ように加工物Ｗをアンクランプ状態にする。ここで図示
しない搬出入装置により加工物Ｗは機外に搬出される。
搬出が終ると下ダイ１０は図１（イ）の位置に復帰し、
圧印加工工程の１サイクルが完了する。
【００１１】図４に示すものは、サーボ弁の代りに偏心
カムを用いた第２実施例の装置である。偏心カム２３は
偏心カムベース２６に載置されたモータ２２の出力軸２
７に取付けられている。また偏心カムベース２６はコン
トローラ２１の指令によって作動する切換弁２４を経
て、圧油が昇降シリンダ２５に送られて昇降する。従っ
て偏心カムベース２６の上昇時に偏心カムの回転に伴っ
て生ずる振動が、加振フレーム１２を振動させて圧印加
工を行うものである。拘束方法や加振方法は上述の第１
実施例とほぼ同様なので詳細説明は省略する。但し、図
２のａ部分の振動波形は零である。
カムを用いた第２実施例の装置である。偏心カム２３は
偏心カムベース２６に載置されたモータ２２の出力軸２
７に取付けられている。また偏心カムベース２６はコン
トローラ２１の指令によって作動する切換弁２４を経
て、圧油が昇降シリンダ２５に送られて昇降する。従っ
て偏心カムベース２６の上昇時に偏心カムの回転に伴っ
て生ずる振動が、加振フレーム１２を振動させて圧印加
工を行うものである。拘束方法や加振方法は上述の第１
実施例とほぼ同様なので詳細説明は省略する。但し、図
２のａ部分の振動波形は零である。
【００１２】図５には本発明に使用される第３実施例の
装置で、加振フレームを用いないものを示す。この場
合、金型ホルダは日の字状の機枠３１と一体になってお
り、ダイ３は機枠３１の中段に載置されている。また、
上パンチ６は機枠３１の上段に取付けられたサーボシリ
ンダ１３に直結されており、これに対して下パンチ１０
はダイ３を貫通して立ち上り、その下端で昇降シリンダ
２９に結合されている。なお、油圧回路及び制御装置は
図示を省略している。
装置で、加振フレームを用いないものを示す。この場
合、金型ホルダは日の字状の機枠３１と一体になってお
り、ダイ３は機枠３１の中段に載置されている。また、
上パンチ６は機枠３１の上段に取付けられたサーボシリ
ンダ１３に直結されており、これに対して下パンチ１０
はダイ３を貫通して立ち上り、その下端で昇降シリンダ
２９に結合されている。なお、油圧回路及び制御装置は
図示を省略している。
【００１３】図５に示す装置により圧印加工を行うとき
にも、前述の実施例とほぼ同様に図１の（イ），
（ロ），（ハ）に示す順序で加工が行われる。ただし、
この場合は図１の（ロ）に示す上，下パンチの振動が同
期振動ではなく、上パンチ６のみから与えられる。この
ため加工物Ｗに対する圧印効果は前述の実施例ほど深く
はならないが、目的により十分に使用可能である。な
お、図５の装置は加振フレームを省略しているので構造
簡単で軽量に構成できる。
にも、前述の実施例とほぼ同様に図１の（イ），
（ロ），（ハ）に示す順序で加工が行われる。ただし、
この場合は図１の（ロ）に示す上，下パンチの振動が同
期振動ではなく、上パンチ６のみから与えられる。この
ため加工物Ｗに対する圧印効果は前述の実施例ほど深く
はならないが、目的により十分に使用可能である。な
お、図５の装置は加振フレームを省略しているので構造
簡単で軽量に構成できる。
【００１４】以上述べた各実施例の装置を用いて、本発
明による圧印加工の実験を行った。図６に示したのはこ
の実験により製作された加工物であり、（イ）はメダ
ル、（ロ）は動圧形スラスト軸受のパッドである。実験
の結果を表１に示した。
明による圧印加工の実験を行った。図６に示したのはこ
の実験により製作された加工物であり、（イ）はメダ
ル、（ロ）は動圧形スラスト軸受のパッドである。実験
の結果を表１に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】本発明は、振動を付加して延性金属材料
からなる小片状加工物の圧印加工を行う加工方法であ
り、従来のプレスと焼鈍を繰返す方法あるいはエッチン
グ加工など複雑な工程と比べて大幅に工程を短縮するこ
とができる。また、本発明では振動を付加することによ
って、ダイの内面形状がそれとこすり合される加工物の
周囲面に転写されるため、形状精度の高い製品を作るこ
とができる。
からなる小片状加工物の圧印加工を行う加工方法であ
り、従来のプレスと焼鈍を繰返す方法あるいはエッチン
グ加工など複雑な工程と比べて大幅に工程を短縮するこ
とができる。また、本発明では振動を付加することによ
って、ダイの内面形状がそれとこすり合される加工物の
周囲面に転写されるため、形状精度の高い製品を作るこ
とができる。
【図１】本発明による加工方法の説明図
【図２】本発明におけるパンチの動きと振動波形とを示
す図
す図
【図３】本発明に使用される装置の第１実施例の概略説
明図
明図
【図４】本発明に使用される装置の第２実施例の概略説
明図
明図
【図５】本発明に使用される装置の第３実施例の概略説
明図
明図
【図６】本発明によって加工された製品の例を示す図
３ ダイ ６ 上パンチ １０ 下パンチ ２８，２８′ 成形溝 Ｗ 加工物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八川 修一 富山県富山市石金20番地 株式会社不二 越内 (56)参考文献 特開 平２−151321（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170527（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339525（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21D 22/02 B21J 5/02
Claims (1)
- 【請求項１】 展性を有する金属からなる小片状の加工
物を、その周囲面に微小隙間をあけて取囲むダイ及び先
端に所定形状の成形溝が形成された一対のパンチによ
り、面圧５〜２００kg／mm2 で密封拘束し、次いでこの
状態で少くとも一方のパンチから加工物の厚さ方向に
０．５〜１００Hzの振動を与えて加工物の表面に圧印加
工を行うと共に、前記ダイの内面形状を加工物の周囲面
に転写させることを特徴とする振動圧印加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135387A JP2942000B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 振動圧印加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135387A JP2942000B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 振動圧印加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339523A JPH04339523A (ja) | 1992-11-26 |
| JP2942000B2 true JP2942000B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=15150518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3135387A Expired - Fee Related JP2942000B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 振動圧印加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2942000B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4684910B2 (ja) * | 2006-02-17 | 2011-05-18 | 独立行政法人 造幣局 | 斜めギザを有するコイン状製品の製造方法および製造装置 |
| JP7139665B2 (ja) * | 2018-04-11 | 2022-09-21 | 日本製鉄株式会社 | 凹形状部を有する自動車外板パネルの製造方法およびプレス成形装置 |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3135387A patent/JP2942000B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04339523A (ja) | 1992-11-26 |
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