JP3245429B2 - 硬質金属棒又はセラミック棒の製造方法及びこの方法を実施するための押出成形工具 - Google Patents

硬質金属棒又はセラミック棒の製造方法及びこの方法を実施するための押出成形工具

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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、少なくとも1 つのらせ
ん状に延びる内方孔を備えた硬質金属棒又はセラミック
棒を製造する方法であって、硬質金属又はセラミックか
ら成る可塑化された押出成形材料がノズルを通って押出
成形されかつ押出工程の間らせん状ねじれ孔が形成され
る方法と、ノズル及びこれと同軸的に配設されたマンド
レルを備えたこの方法を実施するための押出成形工具
と、前記方法によって製造された硬質金属棒又はセラミ
ック棒とに関する。
【０００２】
【従来の技術】その内方にらせん状に捩じれた少なくと
も1 つの孔を備えた硬質金属棒又はセラミック棒は、例
えばヨーロッパ特許第０１１８０３５号明細書、西独国
特許第３６００６８１号明細書又は米国特許第４０５９
０３１号明細書から公知である。このような棒は例えば
孔加工され、加工されたねじれた内方孔は、冷却剤及び
洗浄剤の案内のための洗浄ダクト又は冷却ダクトとして
使用される。らせん状の冷却ダクトは、押出成形装置か
ら出る押出成形材料流が所望の孔寸法及び冷却ダクトの
らせん形状に適合した角速度をもって相応したねじり装
置によってねじられるという方法で作られる。このこと
は固有の押出成形工具の他に追加の保持装置、適合した
制御装置及び調整装置を必要とする。この追加の装置の
節約のために前記西独国特許第３６００６８１号明細書
から押出成形工程の間押出成形材料をねじることが公知
である。押出工程とねじり工程は１工程で同時に行われ
る。その際内面が押出方向にらせん状に延びておりかつ
ノズルを通って押出される押出成形材料にラジアル方向
外方からねじり運動を付与する少なくとも1 つのウエブ
が配設されたノズルを備えた押出成形工具が使用され
る。この公知の押出成形工具ではノズル内室の前で終わ
るマンドレルにノズル内室に進入しかつ所望の洗浄孔直
径を有する弾性ピンを固定することが行われる。しかし
この公知の方法又は押出成形工具は一連の欠点を有す
る。ノズル内面のらせん状のウエブによって押出成形材
料流に付勢されるねじり運動は、ラジアル方向内方領域
の靱性及び押出成形材料の内部摩擦に依存して多かれ少
なかれ著しく減少し、その結果ねじれた内方孔に所要の
寸法が保持されることができない。一方ノズルウエブの
領域における押出成形材料流にはいつでも再現可能なね
じり運動が保持されるが、このねじり運動はラジアル方
向に僅かな長さしか有しない。加工された硬質金属又は
セラミックは著しく大きく摩耗するように使用されるの
で、ねじれたウエブの非常に迅速な磨耗が生じ、その結
果工具は僅かな寿命しか有しない。内部腐食による内方
孔の再加工は、コストがかかりかつ従って硬質金属棒又
はセラミック棒の製造コストを増大させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、そのねじれた内方孔が正確にかつ棒長さに亘って均
一なピッチをもって形成された硬質金属棒又はセラミッ
ク棒ブランクの製造方法及びこの方法を実施するための
押出成形工具を創造することである。同時に棒ブランク
の外面が平滑に形成されるべきであり、その結果公知の
棒ブランクのようにねじれた圧痕の除去のために必要な
外周の研削工程は不要にされる。小さい外径寸法のため
にこの棒ブランクから仕上工具を製造する際僅かな原材
料しか必要とされないねじれた内方孔を備えた棒ブラン
クが得られるべきである。製造方法は簡単かつ確実に実
施可能でありかつ僅かな製造コストに繋がるべきであ
る。更に本発明の課題は方法の実施のための装置、即ち
簡単かつコンパクトで長い寿命を有しかつ正確に再現可
能なねじれ運動を生じさせる押出成形工具を創造するこ
とである。その際ねじれた内方孔を備えた硬質金属工具
又はセラミック工具の加工のために使用されるねじり装
置、制御装置及び調整装置並びにノズル内面にウエブを
備えた高価なノズルも省略されるべきである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１〜２
０に記載された特徴によって解決される。
【０００５】
【実施例】押出成形工具は、截頭円錐状に縮小されかつ
ノズル２へ移行しているハウジング１から成る。図１に
はノズル２が簡単のためにハウジング１と一体的に形成
されて示されている。ノズル２は、勿論図２に示すよう
に別個の部材として形成されかつハウジング１に嵌入さ
れることができる。ノズル２は、出口領域、即ちノズル
口３の領域に円筒状ダクト４を有し、その内面５は平滑
に形成されている。この平滑な円筒状ダクト４の直径
は、押出成形工具によって形成される硬質金属又はセラ
ミックから成る棒の直径と一致する。ハウジング１と同
軸的に内方に位置するマンドレル６が配設され、マンド
レル６は、同様に押出成形工具の出口領域に向かって截
頭円錐状に形成されており、その結果押出成形工具とハ
ウジング１との間に押出方向に直径が連続的に減少する
リング隙間７が形成される。マンドレル６の端かつダク
ト４を有するノズル口３の前にねじり装置８が配設さ
れ、ねじり装置８は、円周上に多数のらせん状溝を備え
たねじりスクリューとして形成されており、ねじり装置
８は装着される前記リング隙間７に相応して押出方向に
直径が連続的に減少している。例えば押出成形工具中に
らせん状に延びる板等（ねじ山に相当する部分）を全円
周に亘って配列して成るスクリューとして形成され、そ
れによって多数のらせん状溝を備えた羽根車状のねじり
スクリュー８は、同時にねじりスクリュー８の支持体と
して使用されるマンドレル６と回転不能に結合されるか
又はマンドレル６上に回転可能に支承される。ねじりス
クリュー８は一口スクリュー又は多口スクリューとして
形成されている。ねじりスクリューのねじ山は、ラジア
ル方向においてはハウジング１の内壁まで延び、その結
果押出成形材料９が貫流する全横断面は、ねじりスクリ
ュー８によって占められる。ねじりスクリュー８がマン
ドレル６に回転可能に配設される場合に、ねじりスクリ
ュー８とハウジング１の内方壁との間に僅かな隙間が保
持され、その結果ねじりスクリュー８は自由に回転可能
である。一方ねじりスクリュー８がマンドレル６に回転
不能に固定される場合には、押出成形材料９は静止した
ねじりスクリュー８のらせん状溝を通る過程でねじれ運
動を付勢される。
【０００６】図１に示すように押出成形工具が押出成形
材料を収容する圧力室１０と連通し、押出成形材料は、
圧力の下に及び又は温度上昇の際に可塑化しかつ広い圧
力範囲及び広い温度範囲に亘って可塑状態を保持する。
圧力室１０は、ダクト１１及び１２と連通しており、ダ
クト１１及び１２は、ねじりスクリュー８中に延びかつ
ねじりスクリュー８の平滑なダクト４に面した後縁１３
で開口し、押出成形工具の内室とノズル２の範囲で連通
している。更に１つの圧力測定装置１４が押出成形工具
に配設されており、それによってねじりスクリュー８の
後縁１３の領域の圧力が測定されることができる。ねじ
りスクリュー８の出口孔１５は、それぞれ、棒ブランク
での所望の内方孔の位置に相応する軸線から所定のラジ
アル方向距離に配設されていることが示される。
【０００７】ねじれた内方孔を備えた硬質金属又はセラ
ミックから成る棒を押出成形工具によって製造する際の
工程は次の通りである。硬質金属棒又はセラミック棒か
ら成る可塑化された押出成形材料９は、リング隙間又は
リング室７内の圧力の下に押出されかつ押出成形材料流
の領域に位置するねじりスクリュー８に達する。
【０００８】静止し、回転不能に配設されたねじりスク
リュー８による押出成形材料の押出の場合には、この領
域を通過する押出成形材料９にねじり運動が付勢され
る。押出成形材料９のこのねじり運動は、その入口での
ノズル２の平滑なダクト４中で及びこのダクト４から大
気中への排出の際に保持されかつ押出成形材料流の全横
断面に亘る高い均一性によって特徴づけられる。一方ね
じりスクリュー８が回転可能に配設されている場合、即
ちねじりスクリューが自由に回転可能である場合には、
ねじりスクリュー８は、押出成形された押出成形材料流
によってねじり運動を付勢され、一方押出成形材料流
は、ねじれなしに又は殆どねじれなしに保持されかつ殆
どねじれなしにノズル２を離れる。ねじり運動及びねじ
りの大きさ又はねじりスクリュー８の回転運動は、ねじ
りスクリュー８の構成によって影響される。その結果こ
のねじりスクリュー８は、一口スクリュー又は多口スク
リューとして形成されることができ、かつねじりスクリ
ュー８のピッチ、即ちそのねじれ角度は硬質金属棒又は
セラミック棒のねじれた内方孔の所望のピッチと一致す
る。押出成形材料流中に、ねじりスクリュー８の後縁１
３から糸状に排出されかつその際押出成形材料流又はね
じりスクリュー８のねじり運動を行わせる容易に蒸発可
能又は容易に溶解可能な糸状材料が装入される。この糸
状材料によってノズル２から出る棒ブランク１７に内方
孔１６が形成され、その際糸状材料は後で焼結の際に除
去され、その結果正確にねじれた内方の孔を備えた棒ブ
ランク１７が作られる。糸状材料のねじりスクリュー８
の孔１５からの糸状材料の流出速度は、ねじりスクリュ
ー８によって押出される押出成形材料の流動速度に等し
い。糸状材料の押出のために必要な圧力は、測定装置１
４によって測定されかつ表示されるねじりスクリュー８
の後縁１３の領域の押出成形材料流中の圧力と等しいか
又は僅かに大きい。静止したねじり装置８は、押出され
た押出成形材料の正確なねじれに通じる。ねじり装置８
の自由に回転可能な構成では、ねじり装置８は、押出さ
れる押出成形材料によって正確に回転される。それによ
って正確にねじれた内方孔１６を備えかつ−平滑なダク
ト４を貫流するために−平滑な外面を備えた棒ブランク
１７が形成される。
【０００９】図２に押出成形のための変形された装置が
記載されている。この押出成形工具ではマンドレル６に
よって保持されたねじりスクリュー８の後縁１３に棒ブ
ランク１７の内方孔１６の所望の数に相応して複数の弾
性糸１８が係止されている。これらの弾性糸１８は例え
ばリンクチェーン等であり得る。平滑な貫通ダクト４を
備えたダクト２は、磨耗しない材料から成る別個の部材
としてハウジング１中に嵌入されている。既に述べたよ
うに押出成形材料９は、ねじりスクリュー８の領域でね
じられかつねじれをもってノズル２の後続のダクト４に
達するか又はねじりスクリュー８が押出成形材料９によ
って回転させられ、押出成形材料９自体はねじれなしに
又は殆どねじれなしに保持される。ねじりスクリュー８
に係止された弾性糸１８は、ねじりスクリュー８の回転
の際にねじり運動又は回転運動を行う。これらの弾性糸
１８はノズル２のダクト４中にその端まで、即ちノズル
口まで延びている。この弾性糸１８の直径又はリンクチ
ェーン等の直径は、出てくる棒ブランク１７の内方孔１
６の所望の直径に相応する。
【００１０】ねじりスクリュー８のねじれ角と棒１７の
内方孔１６のねじれ角とは、一定の係数倍だけ相互に相
違しているものとする。特にねじり装置８のねじれ角
は、所定の量だけねじれた内方の孔１６のねじれ角より
も大きい。図１と関連して記載された圧力室１０は、例
えば油圧押出機又はスクリュー押出機として形成される
ことができる。
【００１１】図３には押出成形工具の他の変形が破断図
で示されている。その際その平滑な円筒状ダクト４を備
えたノズル口３は回転可能に形成されており、即ち図３
において矢印Ａで示すように、その縦軸線の回りに回転
される。ノズル口３は自由に回転可能であり、その結果
出てくる押出成形材料流の周囲方向に作用する摩擦力成
分はノズル口３を連行し、これは摩擦力の相応した減少
に繋がり、このことはノズル口３の相応した磨耗減少に
繋がる。押出成形材料流のねじれ、従ってねじれた孔１
６のピッチに直接影響を及ぼすことができるために、ノ
ズル口３は合理的に外部から図示しない駆動装置によっ
て駆動される。ノズル口３は所定の回転速度で駆動され
ることができ、その際回転速度はその都度の必要性に適
合可能である。ノズル口３の回転運動の大きさ及び方向
に従って、出てくる棒ブランク１７のねじり運動は強め
られ又は弱められる。即ちノズル口３の合成された回転
運動によって出てくる押出成形材料のねじれが必要に応
じて修正されることができる。ノズル口３の範囲に更に
位置固定に配設されるマーキング装置１９が設けられて
おり、それによって出てくる棒ブランク１７の外面に例
えば吹き付け等によって測定線又は測定片がつけられ
る。これらの測定線は棒ブランク１７の外面上にらせん
状線としてつけられかつ内方に位置するねじれた孔１６
の各ピッチを正確に示し、ねじれた孔はノズル口からの
押出成形材料の搬出速度とねじり装置８とノズル口３に
よって規制されて出てくる押出成形材料流のねじれとの
合成から決定される。マーキング装置１９には測定装置
２０が後接続されており、測定装置はその都度のねじれ
ピッチを測定する。実際のねじれピッチと目標のねじれ
ピッチとの間の相違が生じると、回転可能なノズル３の
回転速度の相応した変更によって差が比較され、その結
果正確なピッチの内方孔１６を備えた棒ブランク１７が
製造されることができる。例えば押出成形工程の間ねじ
りピッチを変える必要がある場合、例えばドリルのため
に必要な棒ブランクでは、このことはノズル口３の回転
速度の相応した変更によって可能となる。図４には棒ブ
ランク１７が示され、そのねじれた内方孔１６は先ず部
分ａにおいてピッチＨ1 、部分ｂにおいてはピッチＨ2
を有する。回転可能なノズル３を備えた押出成形工具に
よってそのねじれピッチが連続的に変化するねじれた内
方孔も作られることができ、その結果高い精度を有しか
つ各要求に適合可能な棒ブランク１７におけるねじれた
内方孔１６が製造可能である。
【００１２】
【発明の効果】装入された糸状材料は後で焼結工程の際
に溶解されかつ除去される容易に蒸発可能な工程、化学
的工程又は物理的工程によって除去可能である。方法の
実施のための押出成形工具は一口又は多口のねじりスク
リューとして形成されるねじり装置によって特徴つけら
れる。ねじり装置は、同軸的かつ押出方向に見て平滑な
円筒状ダクトとして形成されたノズル口の前に配設され
ている。それによってねじりスクリューは、押出された
押出成形材料流の全横断面に作用し、その結果ねじり運
動は押出成形材料流の横断面に亘って均一に行われる。
ねじりスクリューは、押出成形工具の内部に容易に交換
可能に付設されている。ノズル自体は、平滑に形成され
ておりかつ特にノズル口領域に平滑な内面を備えた円筒
状ダクトを有する。ノズル内面での特別なねじりウエブ
の欠落によってノズルの磨耗が一定限度内に保持され
る。ねじりスクリューは、ねじりスクリュー支持体と剛
固に固定されかつ上記のように押出される押出成形材料
流にねじり運動を付勢する。しかし他の特徴によればね
じりスクリューは、ねじりスクリュー支持体に回転可能
に配設されることができ、その結果ねじりスクリューは
自由に回転可能でありかつ押出される材料流によって回
転させられ、一方押出成形材料流自体は、ねじれなしに
又は殆どねじれなしに保持される。本発明による方法及
び押出成形工具によって正確に形成されかつねじれた内
方孔を備えた硬質金属棒又はセラミック棒が得られ、そ
の外面は平滑でかつ圧痕、凹部、隆起等を有しない。押
出成形工具に使用されたねじりスクリューは簡単に製造
可能であり、かつ例えば導体板の穿孔によって製造可能
であり、その結果硬質金属棒又はセラミック棒ブランク
はコスト安く製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による押出成形工具の縦断面図である。
【図２】押出成形工具の他の実施形態の縦断面図であ
る。
【図３】押出成形工具の他の実施形態の縦断面図であ
る。
【図４】相異なるピッチのねじれた内方孔を備えた棒を
示す図である。
【符号の説明】
３ ノズル口 ４ ダクト ８ ねじり装置 ９ 押出成形材料 １６ 内方孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルノ・フリードリッヒス ドイツ連邦共和国、ハムブルク、バイ・ デン・ミューレン、78 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 5/10

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 硬質金属棒又はセラミック棒を製造する
    ための方法であって、硬質金属又はセラミックから成る
    可塑化された押出成形材料がノズルを通って押出されか
    つ押出工程の間らせん状ねじれ孔が形成される方法にお
    いて、 押出成形材料流中円筒状ダクト（４）の前に連続的に直
    径が減少するスクリューを有するねじり装置（８）を押
    出成形工具のリング隙間又はリング室（７）中に位置さ
    せ、それによって押出成形材料（９）に材料の横断面に
    亘って作用するねじり運動が又は押出成形材料（９）に
    よりねじり装置（８）にねじり運動が付勢され、そして
    押出成形材料は、ねじれをもって又はねじれなしに又は
    殆どねじれなしにノズルに後続する平滑なダクト（４）
    を通って大気中に押出され、その際内方孔（１６）の形
    成のために、ねじり運動を行う糸状で、軽量で蒸発可能
    又は化学的若しくは物理的工程によって除去可能な糸の
    形の塑性材料が、押し出し成形材料に流動速度で押し出
    し成形材料中に押し込まれることを特徴とする前記硬質
    金属棒又はセラミック棒を製造するための方法。
  2. 【請求項２】 糸状材料が、後に焼結工程で除去される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 可塑性糸材料が、圧力下で外部から供給
    されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 糸材料が、圧力下で可塑化されることを
    特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか１つに
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 糸材料が、温度上昇によって可塑化され
    ることを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれ
    か一記載の方法。
  6. 【請求項６】 広い圧力範囲及び又は広い温度範囲に亘
    って可塑化状態を保つ糸材料が使用されることを特徴と
    する請求項１から５までのうちのいずれか一記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 硬質金属棒又はセラミック棒を製造する
    ための方法であって、硬質金属又はセラミックから成る
    可塑化された押出成形材料がノズルを通って押出されか
    つ押出工程の間らせん状ねじれ孔が形成される方法にお
    いて、 押出成形材料流中円筒状ダクト（４）の前に連続的に直
    径が減少するスクリューを有するねじり装置（８）を押
    出成形工具のリング隙間又はリング室（７）中に位置さ
    せ、それによって押出成形材料（９）に材料の横断面に
    亘って作用するねじり運動が又は押出成形材料（９）に
    よりねじり装置（８）にねじり運動が付勢され、そして
    押出成形材料は、ねじれをもって又はねじれなしに又は
    殆どねじれなしにノズルに後続する平滑なダクト（４）
    を通って大気中に押出され、その際内方孔（１６）の形
    成のために、ねじり運動を行う糸状で、軽量で蒸発可能
    又は化学的若しくは物理的工程によって除去可能な糸の
    形の塑性材料が、押し出し成形材料に流動速度で押し出
    し成形材料中に押し込まれることを特徴とする前記硬質
    金属棒又はセラミック棒を製造するための方法。
  8. 【請求項８】 弾性糸（１８）の外径又は押出成形材料
    流によって取り囲まれた糸状可塑性材料の外径が、ねじ
    れた内方孔（１６）の内径と一致していることを特徴と
    する請求項１から７までのうちのいずれか一記載の方
    法。
  9. 【請求項９】請求項６に記載の方法を実施するための押
    出成形工具であって、ノズルと内方に位置する同軸のマ
    ンドレルを備えたものにおいて、 ねじり装置が、一口ねじりスクリュー（８）又は多口ね
    じりスクリュー（８）として形成されており、ねじり装
    置が同軸的かつ−押圧方向に見て−平滑な円筒状ダクト
    （４）として形成されたノズル口（３）の前に配設され
    ており、その際ねじりスクリュー（８）には、その後縁
    まで延びる孔（１５）が配設されており、孔は、マンド
    レル（６）のダクト（１１，１２）を介して可塑性糸材
    料の供給部と接続していることを特徴とする前記押出成
    形工具。
  10. 【請求項１０】 可塑性糸材料のための供給部が、圧力
    室（１０）として形成されていることを特徴とする請求
    項８記載の押出成形工具。
  11. 【請求項１１】 圧力室（１０）が、ピストンプレス又
    はスクリュープレスとして形成されていることを特徴と
    する請求項１０に記載の押出成形工具。
  12. 【請求項１２】 請求項７に記載の方法を実施するため
    の押出成形工具であって、ノズルと内方に位置する同軸
    のマンドレルを備えたものにおいて、 ねじり装置が、一口ねじりスクリュー（８）又は多口ね
    じりスクリュー（８）として形成されており、ねじり装
    置が同軸的かつ−押圧方向に見て−平滑な円筒状ダクト
    （４）として形成されたノズル口（３）の前に配設され
    ており、その際ねじりスクリュー（８）の後縁（１３）
    には、弾性糸（１８）が配設されており、弾性糸は、ノ
    ズル（６）の平滑なダクト（４）中ノズル端まで進入し
    ていることを特徴とする押出成形工具。
  13. 【請求項１３】 ねじりスクリュー（８）が、スクリュ
    ー支持体として形成されたマンドレル（６）に回転不能
    に結合されていることを特徴とする請求項９から１２ま
    でのうちのいずれか１つに記載の押出成形工具。
  14. 【請求項１４】 ねじりスクリュー（８）が、スクリュ
    ー支持体として形成されたマンドレル（６）に回転可能
    に固定されていることを特徴とする請求項９から１２ま
    でのうちのいずれか１つに記載の押出成形工具。
  15. 【請求項１５】 ねじりスクリュー（８）の後縁（１
    ３）の領域の材料流の圧力を測定する圧力測定装置（１
    ４）が配設されていることを特徴とする請求項９から１
    ４までのうちのいずれか１つに記載の押出成形工具。
  16. 【請求項１６】 ねじりスクリュー（８）のねじれ角が
    棒（１７）の内方孔（１６）のねじれ角に対して所定の
    ファクタだけ相違することを特徴とする請求項９から１
    ５までのうちのいずれか１つに記載の押出成形工具。
  17. 【請求項１７】 平滑な円筒状のダクト（４）を備えた
    ノズル口（３）が、回転可能に形成されていることを特
    徴とする請求項９から１６までのうちのいずれか一の押
    出成形工具。
  18. 【請求項１８】 回転するノズル口（３）が、外部から
    駆動されることを特徴とする請求項１７の押出成形工
    具。
  19. 【請求項１９】 ノズル口（３）の近くに、吐出される
    押出成形材料流に測定線又は測定片を取り付けるための
    位置固定のマーキング装置（１９）及び測定線のねじれ
    ピッチの測定のための測定装置（２０）が、配設されて
    いることを特徴とする請求項９から１８までのうちのい
    ずれか１つに記載の押出成形工具。
  20. 【請求項２０】 棒の外面若しくはジャケット面が、外
    周の必要な後加工なしに圧痕、窪み、溝又は隆起を有し
    ない滑らかな円筒ジャケット面として形成されているこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の方法により製造可能
    ならせん状内方孔を備えた硬質金属棒又はセラミック
    棒。
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