JP2944905B2 - しごき加工用ポンチ - Google Patents

しごき加工用ポンチ

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JP2944905B2
JP2944905B2 JP7036246A JP3624695A JP2944905B2 JP 2944905 B2 JP2944905 B2 JP 2944905B2 JP 7036246 A JP7036246 A JP 7036246A JP 3624695 A JP3624695 A JP 3624695A JP 2944905 B2 JP2944905 B2 JP 2944905B2
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punch
ironing
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tin
cemented carbide
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亮一 福元
和則 中野
昭夫 宮地
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Toyo Kohan Co Ltd
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Toyo Kohan Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は絞り−しごき缶胴体のし
ごき加工用ポンチに関し、詳しくはしごき加工の終了し
た缶胴体の抜き出しが容易であって、かつしごき加工性
の優れたしごき加工用ポンチに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、炭酸飲料缶やビール缶等に用いら
れる絞り−しごき缶胴体は、図3に示すようにして製造
されている。錫めっき鋼板(ぶりき)、アルミニウム合
金薄板を絞り加工することによって成形されたカップ状
成形体は、再絞り−しごき加工された後、ポンチ31か
ら抜き取られて次工程へ送られる。図3中31はしごき
加工用ポンチで、32a、32b、32cはそれぞれし
ごき用リングダイスであり、しごき用リングダイス群3
2を形成している。カップ状成形体は図3の左側に位置
する再絞りダイス(図示していない)とポンチ31によ
って再絞りされた後、ダイス32a、32b、32cと
ポンチ31によって順次しごき加工され、胴壁部の厚さ
が減少し長さが伸びた絞り−しごき缶胴体30に成形さ
れる。次にストリッパー33の爪部33aによって缶胴
体30の開口端部30aが支持され、ポンチ31が矢印
Xの方向に移動することによって缶胴体30はポンチ3
1から抜き取られる。このような厳しい加工法において
は、ポンチの平行部の特定部分(図3のA)の摩耗が激
しい。この損傷部Aは繰り返し行われるしごき加工によ
ってえぐり取られて形成されたものである。このような
損傷部Aが大きくなるとポンチの使用は不可能になる。
さらに、しごき成形にはポンチ表面を粗面化したものの
方が成形性が良いといわれているが、一方で缶胴体の抜
き取りが難しく開口端部のロールバック、爪部の早期摩
耗、ダイスの損傷破壊等が起こり易いという問題があ
る。このため、通常は抜き取り性を重視して、表面を平
滑にラップ仕上げし、それだけでは不十分なので冷却潤
滑剤の溜まり場(ポンチ表面に微小な凹部)を形成した
超硬合金製ポンチが使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記潤滑剤の溜まり場
の形状として、V字状線状溝や円錐状の凹部が提案され
ているが、炭酸飲料缶やビール缶等に用いられる缶の絞
り−しごき加工に使用されるポンチは脆性材料である超
硬合金製であり、潤滑剤の溜まり場を設ける加工は、ポ
ンチにクラック発生の起点となり好ましくない。また絞
り−しごき加工を継続していくとポンチが磨耗し潤滑剤
の溜まり場が浅くなる。このため次第に缶胴体の抜き取
りが困難となり、潤滑剤の溜まり場を設ける加工を繰り
返し行う必要がある。今後コスト低減を図るために、缶
胴体は、しごき加工の割合を大きくし缶胴体部の肉厚を
減少することが求められており、ますます抜き取りが困
難になると考えられる。
【0004】本発明は上記従来の問題を解消し、潤滑剤
の溜まり場を設けることなく、缶胴体の抜き取り性に優
れたしごき加工用ポンチを提供することを第1の技術課
題としている。更に本発明は、摩耗に基づくポンチ表面
プロフィルの変化に対する抵抗に優れ、ポンチの径の修
正加工に至るまでの寿命が従来のポンチより長く、かつ
寿命に至るまでの間に抜き取り性を改善するための再加
工の必要がないポンチを提供することを第2の技術課題
としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のしごき加工用ポ
ンチは、超硬合金を基材とするポンチの側面の最表層
に、TiN,TiCN又はTiC被覆層が形成されてい
ることを特徴とする。このようなポンチは、被覆層の厚
みが2〜7μmであることが望ましく、被覆層はアーク
イオンプレーティング法により形成されたものであるこ
とが望ましい。また、被覆層の平均表面粗さを0.1μ
m未満であることも好ましい。
【0006】
【作用】本発明のしごき加工用ポンチを炭酸飲料缶やビ
ール缶等の絞り−しごき加工に使用すると、開口部の変
形(ロールバック)を起こさずに成形缶の抜き取りが容
易にできる。被覆処理を施していない超硬合金製ポンチ
は、超硬合金に含まれている金属(コバルト又はニッケ
ル)が缶用素材を構成している鋼、錫、アルミニウムと
の凝着の発生により抜き取り不良を起こし易いのに対
し、皮膜のTiN,TiCN,TiCは凝着を起こしが
たく抜き取り不良が発生しにくく、絞り−しごき缶を容
易に製造することができる。
【0007】
【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明のしごき加
工用ポンチの実施例を説明する。図1は、本発明のしご
き加工用ポンチの断面図であり、図2は、アークイオン
プレーティング装置の概略図である。
【0008】図1において、10はしごき加工用ポン
チ、11は超硬合金製基材、破線12は缶胴体、13は
TiN(あるいはTiCN、TiC)被覆層、14はT
iN(あるいはTiCN、TiC)被覆層が形成されて
いないポンチ底部である。
【0009】しごき加工用ポンチ10の基材11には、
通常硬さがHRA90〜92程度の比較的耐摩耗性の優
れた超硬合金が好適に用いられる。被覆層13には、T
iN、TiCNあるいはTiCなどの素材が用いられ
る。これらの素材を最表層に被覆したしごき加工用ポン
チ10は、錫めっき鋼板(ぶりき)、アルミニウム合金
薄板などを絞り−しごき加工することによって成形され
た缶胴体12の抜き取りに優れている。これらの被覆層
13は、しごき加工用ポンチ10の全面に亘って被覆さ
れている必要はなく、缶胴体12の側壁部(缶胴体の底
部分を除いた筒状の平行部分をいう)と接する部分にの
みあれば足りる。この部分がしごき加工時に大きな摩耗
を受ける部分だからである。したがって、ほとんど摩耗
することのないポンチ底部14には被覆層を形成させる
必要はない。これらの被覆層13の厚みは2〜7μmで
あることが望ましい。好ましくは3〜6μmである。2
μm未満では耐摩耗性がなく、7μmを超えるとコスト
アップにつながりこれ以上の厚みは効果が収束するから
である。また、これらの被覆層13は単層の場合だけで
なく、複層であってもよい。例えば、下地にTiNを被
覆し、その上にTiCNを被覆したものでもよく、これ
らの任意の組み合わせで用いることができる。被覆層形
成は、CVD、PVDなどの各種被膜形成法が適用でき
るが、中でもアークイオンプレーティング法が好適であ
る。このアークイオンプレーティング装置の概略を図2
に示す。図2において、41はTiターゲット、42は
被処理物(被覆対象物、本発明の場合は超硬合金製ポン
チ)、43はアーク電源、44はバイアス電源、45は
反応ガスの投入口、46は排出口である。
【0010】コーティング装置内を真空にし、Tiター
ゲット41を陰極にしてアーク放電を起こすとTiター
ゲット41が蒸発するとともに、Tiイオンとなり、真
空中に飛び出す。一方、被処理物42にバイアス電圧を
印加すると、Tiイオンは加速され反応ガスであるN2
やCH4とともに被処理物42の表面に密着し、数μm
の緻密なTiN、TiCNあるいはTiCの被膜を生成
する。
【0011】この形成された皮膜の表面を、バフ研磨や
ラップ研磨などの表面平滑処理加工法により、平均粗さ
0.1μm未満の平滑度にする。0.1μm未満でない
と、缶胴体の抜き取り性に問題を生ずるからである。好
ましくは0.070μm以下である。
【0012】(実施例)次に、具体的な実施例および比
較例をあげて本発明の効果を説明する。直径66.0m
m、長さ190mmの超硬合金製ポンチを、表面平均粗
さ0.01μmに表面平滑処理加工した。このようなポ
ンチを3本用意し、それらの側壁部にアークイオンプレ
ーティング法によりTiN、TiCN、TiC被膜を各
々5μm被覆した。被覆後、表面平均粗さをそれぞれ
0.06μm、0.065μm、0.070μmになる
まで表面平滑処理加工した(表1のNo.1〜3)。比
較例として、何の被覆処理も施さない超硬合金製ポンチ
と、アークイオンプレーティング法で5μmのTiNを
被覆し、その後の表面平滑処理加工を行わないポンチを
試作した(表1のNo.4〜5)。
【0013】これらのポンチを用いて、厚さ0.25m
mのブリキ板から形成された外径85mm、高さ35m
mのカップ状絞り成形体を、再絞り−3段しごき成形機
で冷却潤滑液を用い同一条件で絞り−しごき加工して、
側壁部の平均肉厚が0.09mm、平均高さ135mm
の缶胴体を成形し、ストリッパーにより缶胴体をポンチ
から抜き取った。この時の缶胴体の開口端部の変形発生
率を測定した結果を表1に示す。ここで開口端部の変形
発生率とは、図3で示したように、ストリッパー33の
爪部33aによって缶胴体30の開口端部30aを支持
して缶胴体30をポンチ31から抜き取るときに、缶胴
体の開口端部が大きく変形してしまい、抜き取り後に行
う開口端部のトリミングを行っても、缶胴体が実用上用
いることができない状態になった割合をいう。この数値
が大きい程缶胴体が抜き取りにくいことを示す。
【0014】
【表1】
【0015】これらの結果から、本発明に実施例である
TiN、TiCN、TiC被覆処理を施しその後表面平
滑処理をしたポンチ(表1のNo.1〜3)は、潤滑剤
溜まり部を設ける加工を施すことなく十分実用に耐える
缶胴体の抜き取り性を示すことがわかる。これに対し、
比較例に示したもののうち、被覆無しで何ら表面平滑仕
上げを行っていないもの(表1のNo.4)は、開口端
部の変形発生率が48%を示した。また、TiN被覆を
施したが何ら表面平滑仕上げを行っていないもの(表1
のNo.5)は、開口端部の変形発生率が100%を示
し、全く使用ができないものであった。
【0016】
【発明の効果】本発明のしごき加工用ポンチを炭酸飲料
缶やビール缶等の絞り−しごき加工に使用すると、開口
部の変形(ロールバック)を起こさずに成形缶の抜き取
りが容易にできる。被覆処理を施していない超硬合金製
ポンチは、超硬合金に含まれている金属(コバルト又は
ニッケル)が缶用素材を構成している鋼、錫、アルミニ
ウムとの凝着の発生により抜き取り不良を起こし易いの
に対し、皮膜のTiN,TiCN,TiCは凝着を起こ
しがたく抜き取り不良が発生しにくく、絞り−しごき缶
を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のしごき加工用ポンチの断面図である。
【図2】本発明のアークイオンプレーティング装置の概
略図である。
【図3】従来の絞り−しごき缶製造装置の概略断面図で
ある。
【符号の説明】
10 しごき加工用ポンチ 11 超硬合金製基材 13 被覆層 14 ポンチ底部 30 缶胴体 30a 開口端部 31 しごき加工用ポンチ 32 しごき用リングダイス群 32a、32b、32c しごき用リングダイス 33 ストリッパー 33a 爪部 A 損傷部 41 Tiターゲット 42 被処理物 43 アーク電源 44 バイアス電源 45 反応ガスの投入口 46 排出口 X 矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23C 14/06 C23C 14/06 H 14/32 14/32 A

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】缶胴体を絞り−しごき成形するためのポン
    チであって、超硬合金を基材とするポンチの側面の最表
    層に、TiN,TiCN又はTiC被覆層が形成されて
    いるしごき加工用ポンチ。
  2. 【請求項2】上記被覆層の厚みが2〜7μmである請求
    項1に記載のしごき加工用ポンチ。
  3. 【請求項3】上記被覆層はアークイオンプレーティング
    法により形成されたものであることを特徴とする請求項
    1または2に記載のしごき加工用ポンチ。
  4. 【請求項4】上記被覆層の平均表面粗さを0.1μm未
    満にしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
    載のしごき加工用ポンチ。
JP7036246A 1995-01-31 1995-01-31 しごき加工用ポンチ Expired - Lifetime JP2944905B2 (ja)

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