JP3560748B2 - 横穴付粉末成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横穴が設けられる粉末成形品の製造方法に関し、特に、上下パンチで加圧して得られる圧粉体において原料粉末の密度を均一化させ、この圧粉体焼結後における最終製品の変形を小さくできるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エンドミルやフライスなどに使用されるスローアウェイチップは、原料粉末を加圧した後に焼結して作製される粉末成形品の一つであり、このスローアウェイチップとしては、図１７に示すような縦刃ブレーカ付のチップ１０１がある。このチップ１０１は、側面１０２と上下両面１０３、１０４との各稜線に切刃１０５、１０６を形成するとともに、側面１０２に取付用の横穴１０７が設けられている。
【０００３】
そして、このようなチップ１０１では、横穴１０７の部分がアンダーカット部となるため、一般的なダイを用いて上下のパンチによって加圧成形してもその圧粉体をダイから抜き出すことが不可能となる。従って、横穴１０７を形成するためのピンをダイのキャビティに対して出没自在に設け、このピンを突出させた状態でキャビティへ原料粉末を充填し、かかる原料粉末を上下パンチで加圧した後に、ピンをキャビティから没入させて圧粉体をダイから抜き出すようにして対応している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧粉体の形成に際して、ピンを突出させたキャビティへ原料粉末を単に投入するだけでは、キャビティ内における原料粉末の分布が均一とならない場合があり、この原料粉末をそのまま上下パンチで加圧しても部分的に密度の異なる圧粉体が形成されることになる。特に、キャビティ内においてピンの直下部分では原料粉末が充填されにくく、形成された圧粉体の横穴下方部分において原料粉末の密度が低くなり、この圧粉体を焼結させてもその最終製品が不良品になるといった問題点を有している。
【０００５】
すなわち、圧粉体の密度が均一でない場合には、この圧粉体を焼結させると、密度の高い部分では膨らみが大きく、一方、密度の低い部分では膨らみが小さいため、最終製品の表面に許容範囲を超えて不必要な起伏や窪みを生じさせたり、また横穴の断面形状を円形から楕円形に変形させてしまう、といった過度の変形を生じさせることになる。そして、例えば図１７に示すチップ１０１においてかかる変形が生じると、これをチップ取付座に取り付ける場合にチップの座りが悪くなって切刃の正確な位置出しが難しくなる他に、楕円形に変形した横穴によって取付用ボルトが差し込み不能になるため、好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、圧粉体における原料粉末の密度を容易かつ確実に均一にできるようにして、この圧粉体を焼結しても変形を小さくでき、不良品の発生を防止できるようにした横穴付粉末成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、かかる目的を達成するために、本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法は、横穴が設けられる粉末成形品の製造方法であって、原料粉末が投入されるキャビティが形成されたダイと、このキャビティの両側開口部から原料粉末を加圧する上下パンチと、前記横穴を形成するためにキャビティに出没自在のピンとを用い、前記下パンチを、前記ピンの長手方向と直交する方向に複数に分割して少なくとも外側の第１パンチとこれに挟まれる内側の第２パンチとで構成するとともにこれらが相対的に移動するように設け、先ず、前記キャビティに前記ピンを突出させるとともに、前記下パンチを、前記第２パンチの先端が前記第１パンチより前記キャビティ内方に突出した状態でこのキャビティ内のピン付近まで差し込み、次いで、この下パンチを前記ピンから離しつつ、当該キャビティに原料粉末を充填させ、次いで、このキャビティに前記上パンチを差し込むとともに、前記第２パンチを前記第１パンチに対して引き込んでその先端を当該第１パンチの先端に一致させてから、これら上下パンチによって原料粉末を加圧し、前記ピンを当該キャビティから没入させた後に、このキャビティから圧粉体を抜き出すようにしたことを特徴とする。
【０００８】
なお、上記製造方法においては、前記上パンチとして、前記下パンチの第１及び第２パンチとそれぞれ対応するように外側の第３パンチとこれに挟まれる内側の第４パンチとで構成するとともにこれらが相対的に移動するものを用い、この上パンチを前記キャビティに差し込むときに、前記第２パンチを前記第１パンチに対して引き込むことに同期させて、前記第４パンチの先端を前記第３パンチより当該キャビティ内方に突出させるようにしてもよい。
【００１１】
このように、本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法は、下パンチを、ピンの長手方向と直交する方向に複数に分割して少なくとも外側の第１パンチとこれに挟まれる内側の第２パンチとで構成しているため、第２パンチがピンの直下部分に対応するとともに第１パンチがそれ以外の部分に対応することになる。従って、下パンチがダイに対して下方に移動する吸い込み充填後、第２パンチが第１パンチに対して引き込むことにより、ピンの直下部分に確実に原料粉末を充填させることが可能となる。
【００１２】
そして、ピン直下部分に確実に原料粉末を充填させることによってキャビティ内の原料粉末の分布を均一にできるため、この原料粉末を加圧して形成された圧粉体において、原料粉末の密度を容易かつ確実に均一化することができ、かかる圧粉体を焼結しても最終製品の表面に生じる起伏や、横穴の変形が小さくなるので、最終製品に不良品が発生するのを防止できるようにしている。なお、第２パンチは、原料粉末の加圧時に、その先端が第１パンチの先端と一致するため、圧粉体の下面に段差が生じるようなことはない。
【００１３】
また、上記製造方法において、上パンチを、下パンチの第１及び第２パンチとそれぞれ対応するように第３パンチ及び第４パンチで構成したものでは、上パンチをキャビティに差し込む際、第２パンチを第１パンチに対して引き込むことに同期させて、第４パンチの先端を第３パンチよりキャビティ内方に突出させることにより、キャビティ内における原料粉末の充填比を調整させることができる。これにより、キャビティ内の原料粉末の分布をより一層均一にできるため、圧粉体における原料粉末の密度を一層容易かつ確実に均一化することができ、最終製品に不良品が発生するのを防止することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１６を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、この実施の形態は、図１７に示す縦刃ブレーカ付のチップ１０１を成形するものである。ただし、粉末成形品に横穴を設けるものであれば、このようなチップ１０１の成形用として用いることに限定されず、他の粉末成形品の製造装置としても使用することができる。
【００１８】
そして、キャビティ２が形成されるダイ１には、キャビティ２を挟んで対向する水平状態の２つの水平孔３、４が設けられている（図２参照）。また、ダイ１は、固定具６に挟持された状態でダイプレート５に固定されるとともに、このダイプレート５から垂下する脚部７が、油圧等で駆動するロッド等に連結されている。従って、ダイ１は、ロッド等を移動させることにより、脚部７及びダイプレート５を介して基台８に対し上下に移動する。
【００１９】
また、図２及び図３に示すように、ダイ１の水平孔３には円柱状の雄側ピン９が、また水平孔４には同じく円柱状の雌側ピン１０がそれぞれ摺動自在に設置されている。この雄側ピン９は、先端側（図２の右側）部分に小径部９ａを設けるとともに、この小径部９ａの基端部分を順次拡径してテーパ部９ｂが設けられている。また、小径部９ａの断面形状は、図示のような円形状に形成されることに限定するものではなく、例えば上下方向の径が横方向の径より長くなった略楕円形状に形成されるものであってもよい。
【００２０】
一方、雌側ピン１０は、先端側（図２の左側）部分に、雄側ピン９の小径部９ａを嵌め入れ可能な開口部１０ａを設けるとともに、その先端部分を順次拡径してテーパ部１０ｂが設けられている。なお、テーパ部９ｂ及びテーパ部１０ｂのテーパ角度は、約３０゜〜４５゜の範囲に設定されるが、その角度は任意に設定することができる。ただし、これらテーパ部９ｂ、１０ｂは、直線状に拡径することに限定するものではなく、曲線状に拡径させるようにしてもよい。
【００２１】
また、小径部９ａを開口部１０ａに嵌め入れるものに限定されず、例えば小径部９ａの先端と、雌側ピン１０の先端部分を単に突き合わせるようにしたものであってもよく、しかも、その突き合わせ位置は任意に設定することができる。なお、雄側ピン９と雌側ピン１０との突き合わせ位置をキャビティ２の略中央に設定したものでは、これらピンを圧粉体から抜くときに、圧粉体に対する負荷をバランス良く負担することが可能となる。
【００２２】
また、図３に示すように、雄側ピン９の小径部９ａを雌側ピン１０の開口部１０ａに嵌め込むようにしたものでは、雄側ピン９と雌側ピン１０とを突き合わせたときに、これらピンをキャビティ２内で確実に連続させることができ、後述する上下パンチによってキャビティ２の原料粉末を加圧したときでも両者のずれを防止し、圧粉体の横穴を精度良く形成させることが可能となる。
【００２３】
続いて、雄側ピン９は、図２に示すように、継手１１を介して駆動手段１２に接続されている。この駆動手段１２は、シリンダ１３とピストンロッド１４とで構成され、前後シリンダ室のそれぞれに供給されるエアの圧力によってピストンロッド１４を駆動し、このピストンロッド１４とともに継手１１を介して雄側ピン９を移動させるようにしている。
【００２４】
一方、雌側ピン１０は、継手１５を介して駆動手段１６に接続されている。この駆動手段１６は、駆動手段１２と同様、シリンダ１７とピストンロッド１８とで構成され、前後シリンダ室のそれぞれに供給されるエアの圧力によってピストンロッド１８を駆動し、このピストンロッド１８とともに継手１５介して雌側ピン１０を移動させるようにしている。ただし、これら駆動手段１２、１６は、雄側ピン９又は雌側ピン１０を移動させるものであれば上記のような構成のものに限定されず、例えば、油圧シリンダの他、モータなどの駆動源を用いるようにしてもよい。
【００２５】
なお、駆動手段１２による雄側ピン９の移動は、小径部９ａをキャビティ２から没入させた状態と、小径部９ａ及びテーパ部９ｂをキャビティ２に突出させた状態との範囲で行われる。一方、駆動手段１６による雌側ピン１０の移動は、テーパ部１０ｂをキャビティ２から没入させた状態と、テーパ部１０ｂをキャビティ２に突出させた状態との範囲で行われる。
【００２６】
そして、駆動手段１２、１６によって雄側ピン９及び雌側ピン１０をそれぞれキャビティ２に向けて移動させることにより、雄側ピン９の小径部９ａが雌側ピン１０の開口部１０ａに嵌まり込み、かつそれぞれのテーパ部９ｂ、１０ｂがキャビティ２に露出した状態となる。なお、ダイ１と駆動手段１２、１６との間は、下端部分がダイプレート５に固着されたカバー１９によって覆われており、雄側ピン９や雌側ピン１０、継手１１、１５、ピストンロッド１４、１８を保護するようにしている。
【００２７】
また、雄側ピン９及び雌側ピン１０のそれぞれには、筒状のストッパ２０、２１が取り付けられ、ナット２２、２３によってそれぞれ後方への移動が係止された状態となっている。そして、上記のように雄側ピン９及び雌側ピン１０をそれぞれキャビティ２に向けて移動させた場合、ストッパ２０、２１のそれぞれがダイ１の外壁に当接することによって、雄側ピン９及び雌側ピン１０のそれぞれは、その位置から前方への移動が係止されることになる。
【００２８】
このストッパ２０、２１は、雄側ピン９及び雌側ピン１０が必要以上にキャビティ２方向へ移動してしまうのを防止するものであり、これにより、雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂをキャビティ２内壁に沿って適切に露出させることが可能となる。ただし、ストッパ２０、２１として図示のものに限定されるものではなく、所定位置にある雄側ピン９等の前進を規制できるものであれば、その構成は任意である。さらに、駆動手段１２、１６によってピストンロッド１４、１８の移動量を正確に制御できるものであれば、ストッパ２０、２１を設けるか否かは任意である。
【００２９】
なお、雄側ピン９等を前進させた位置で、これら雄側ピン９等が後退しないように、ダイ１に各種保持部材を設けるようにしてもよい。ただし、駆動手段１２、１６によって雄側ピン９等を強く保持できるものであれば、このような保持部材を用いる必要がない。
【００３０】
また、ダイ１は、脚部７が移動することによりダイプレート５を介して基台８に対し上下に移動するが、このとき、駆動手段１２、１６もダイ１の移動とともに上下に移動することになる。
【００３１】
次に、下パンチ２４は、キャビティ２の下側開口部分から差し込まれた状態に設定され、図１に示すように、小径部９ａ（雄側ピン９）の長手方向と直交する方向に複数に分割され、外側の第１パンチ２５とこの第１パンチ２５に挟まれる内側の第２パンチ２６とで構成されている。従って、第２パンチ２６は小径部９ａの直下に位置するとともに、第１パンチ２５は小径部９ａの直下以外に位置することになる。
【００３２】
そして、第１パンチ２５は、シリンダ２７及びカバー２８を介して基台８に固定されており、一方、第２パンチ２６は、シリンダ２７内にセットされるピストン２９に取り付けられている。従って、第２パンチ２６は、シリンダ２７内の上部室２７ａもしくは下部室２７ｂにそれぞれ油圧サーボからの油圧が導入されることによって、ピストン２９の駆動を介して第１パンチ２５に対し相対的に上下に移動する。ただし、第２パンチ２６の駆動手段としては、図示のような油圧シリンダの他、エアシリンダやモータなどの駆動源を用いるようにしてもよい。
【００３３】
また、この第２パンチ２６の移動は、その先端が第１パンチ２５の先端と一致した状態から、この第１パンチ２５より突出して小径部９ａに当接しない状態までの範囲で行われる。なお、このような第２パンチ２６の移動範囲の設定は、ピストン２９の駆動範囲で設定する他、図示しない各種ストッパによっても適宜設定可能である。
【００３４】
ただし、この下パンチ２４としては、図示のように三分割することに限定されず、第１パンチ２５及び第２パンチ２６をそれぞれさらに複数に分割してこれらが独立して駆動するようなものであってもよい。この場合であっても、第２パンチ２６は小径部９ａの直下部分に位置し、かつ少なくとも外側の第１パンチ２５に挟まれるとともに第１パンチ２５に対して相対的に移動することは勿論である。
【００３５】
また、下パンチ２４と基台８との間には、振動機構を設けるようにしてもよい。この振動機構は、下パンチ２４に対して縦振動を与えるものであり、その駆動を調整手段によって制御するようしている。すなわち、下パンチ２４を振動させる振動幅や振動時間がこの調整手段によって適宜設定され、振動機構の駆動を介して下パンチ２４を適宜振動させるようにしている。なお、振動機構の振動として縦振動に限定されず、縦振動に横振動を加えたものや横振動のみであってもよい。
【００３６】
また、振動機構は、下パンチ２４のみを対象として設けられることに限定するものではなく、例えばダイ１とダイプレート５との間のみ、もしくはここと下パンチ２４の双方に設けるようにしてもよい。なお、振動機構をダイ１とダイプレート５との間に設けた場合は、ダイ１全体、すなわちキャビティ２自体を振動させることになる。このとき、縦振動とするか否か、調整手段で振動幅や振動時間を調整するか否かは上述と同様任意である。
【００３７】
次に、上パンチ３０は、カバー３１、シリンダ３２、接続部材３３を介して、油圧等で駆動するロッド３４と連結されており、このロッド３４を移動させることにより上下に移動する。なお、この上パンチ３０は、キャビティ２の上側開口部分から差し込むことができるような位置関係で設定されている。
【００３８】
また、上パンチ３０は、図１に示すように、第１パンチ２５及び第２パンチ２６とそれぞれ対応するように複数に分割され、外側の第３パンチ３５とこの第３パンチ３５に挟まれる内側の第４パンチ３６とで構成されている。従って、第４パンチ３６は小径部９ａの直上に位置するとともに、第３パンチ３５は小径部９ａの直上以外に位置することになる。
【００３９】
そして、第３パンチ３５は、カバー３１及びシリンダ３２を介して接続部材３３に固定されており、一方、第４パンチ３６は、シリンダ３２内にセットされるピストン３７に取り付けられている。従って、第３パンチ３５は、ロッド３４の移動に伴って上下に移動し、一方、第４パンチ３６は、シリンダ３２内の下部室３２ａもしくは上部室３２ｂにそれぞれ油圧サーボからの油圧が導入されることにより、ピストン３７の駆動を介して第３パンチ３５に対し相対的に上下に移動する。ただし、第４パンチ３６の駆動手段としては、図示のような油圧シリンダの他、エアシリンダやモータなどの駆動源を用いるようにしてもよい。
【００４０】
また、この第４パンチ３６の移動は、その先端が第３パンチ３５の先端と一致した状態から、この第３パンチ３５より突出して小径部９ａに当接しない状態までの範囲で行われる。なお、このような第４パンチ３６の移動範囲の設定は、ピストン３７の駆動範囲で設定する他、図示しない各種ストッパによっても適宜設定可能である。
【００４１】
ただし、この上パンチ３０としては、図示のように三分割することに限定されず、下パンチ２４を分割した個数に応じて第３パンチ３５及び第４パンチ３６をそれぞれ複数に分割してこれらが独立して駆動するようなものであってもよい。この場合であっても、これら第４パンチ３６は小径部９ａの直上部分に位置し、かつ少なくとも外側の第３パンチ３５に挟まれるとともに第３パンチ３５に対して相対的に移動することは勿論である。なお、これら第１〜４パンチ２５、２６、３５、３６からなる下パンチ２４及び上パンチ３０は、キャビティ２に充填された原料粉末を加圧するものとして用いられる。
【００４２】
なお、以上の製造装置では、下パンチ２４の第１パンチ２５を固定して（上下に移動しないようにして）、ダイ１を上下に移動させるタイプのものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、ダイ１を固定するとともに、第１パンチ２５を上下に移動させるようにしてもよい。すなわち、ダイ１と第１パンチ２５とが相対的に移動するように構成したものであれば、その態様は任意に設定可能である。ただし、第１パンチ２５が移動するタイプのものであっても、第２パンチ２６を、この第１パンチ２５に対して相対的に移動させる点は同様である。
【００４３】
続いて、図１７に示すチップ１０１などの横穴付粉末成形品の製造方法について説明すると、図４に示すように、第１充填工程（Ａ）、第２充填工程（Ｂ）、充填比調整工程（Ｃ）、加圧工程（Ｄ）、圧抜き・雄側ピン及び雌側ピン抜き工程（Ｅ）、抜出工程（Ｆ）、雄側ピン及び雌側ピン挿入工程（Ｇ）といった一サイクルの成形手順によって行われる。
【００４４】
第１充填工程（Ａ）については、図５及び図６に示すように行われる。先ず、原料粉末の充填に先だって、図６に示すように駆動手段１２、１６をそれぞれ駆動し、雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２に向けて前進させる。このとき、雄側ピン９の小径部９ａは雌側ピン１０の開口部１０ａに嵌まり込み、かつ各テーパ部９ｂ，１０ｂがキャビティ２に露出した状態となっている。さらに、下パンチ２４を、第２パンチ２６が第１パンチ２５より突出した状態にして、この第２パンチ２６の上端がテーパ部９ｂ付近に位置するようにダイ１の移動位置を調整する。
【００４５】
また、図６に示すように、雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２に向けて前進させたときには、ストッパ２０、２１によって、雄側ピン９等がそれ以上前進しないように規制される。これにより、雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂのそれぞれは、キャビティ２内壁に沿った適切な位置に露出した状態となっている。
【００４６】
そして、図５及び図６に示すように、フィーダ３８をキャビティ２上方に移動させるとともに原料粉末をフィーダ３８からキャビティ２に供給する（第１充填）。なお、このような原料粉末の供給方法としてフィーダ３８による供給方法に限定するものではなく、例えば、ロボットハンドによる秤量済原料粉末を空中より給粉するようにしてもよい。
【００４７】
次に、第２充填工程（Ｂ）については、図７及び図８に示すように行われる。先ず、ダイ１上においてフィーダ３８を図７（図８）右方に移動させ、フィーダ３８をキャビティ２の上方から離す。このフィーダ３８が移動する際、キャビティ２に充填された原料粉末をフィーダ３８ですり切ることにより、かかるキャビティ２に一定量の原料粉末を充填できるようにしている。
【００４８】
そして、図７及び図８に示すように、ダイ１を持ち上げる。このとき、下パンチ２４は移動しないため、第１パンチ２５及び第２パンチ２６の上端が相対的にキャビティ２の下方に移動することによりキャビティ２の原料粉末を引き込み、小径部９ａ直下に原料粉末を回り込ませるようにしている（第２充填）。その結果、小径部９ａ直下において効率よく原料粉末を充填できるものとなる。このとき、第１パンチ２５と第２パンチ２６とは相対的な移動が行われていない。
【００４９】
なお、ダイ１を持ち上げて下パンチ２４の上端を下方に移動させていることに代えて、ダイ１を固定させるとともに下パンチ２４を下方に移動させるようにしてもよいことは勿論である。
【００５０】
また、下パンチ２４に振動機構が設けられている場合には、キャビティ２への原料粉末の充填時もしくは充填後の少なくとも一方で振動機構を駆動して下パンチ２４を振動させ、キャビティ２内の原料粉末を小径部９ａ直下により一層効率よく充填させるようにしている。なお、この振動機構は、下パンチ２４の他、ダイ１に設けて、ダイ１を振動させることによってキャビティ２内の原料粉末の充填効率を高めるようにしてもよい。
【００５１】
さらに、振動機構における振動幅や振動時間に関しては、調整手段によって適宜設定され、キャビティ２内において小径部９ａより上方と下方の原料粉末の比率をコントロールするように振動機構の動作態様を調整している。これにより、上下パンチ２４、３０で原料粉末を加圧したときに、その圧粉体の略中央に小径部９ａを位置させつつ、全体の密度の均一性を向上させるようにしている。ただし、このような振動機構及び調整手段を設けるか否かは任意である。
【００５２】
次に、充填比調整工程（Ｃ）については、図９に示すように行われる。キャビティ２の上側開口部分から上パンチ３０を差し込むとともに、第４パンチ３６を駆動してその先端を第３パンチ３５の下端から突出させ、これと同時に第２パンチ２６を第１パンチ２５に対して引っ込めるように移動させる。これにより、小径部９ａ直上部分の原料粉末が第４パンチ３６に押される一方、第２パンチ２６を引き込むことにより小径部９ａ直下部分に原料粉末を吸い込ませており、小径部９ａ直下部分において原料粉末の密度が低くなるのを規制するようにしてキャビティ２内における原料粉末の充填比を調整するようにしている。
【００５３】
なお、この充填比調整工程において、第２パンチ２６は、その先端が第１パンチ２５の先端に一致するまで引っ込められ、一方、第４パンチ３６は、第２パンチ２６が引っ込んだ量に対応するように第３パンチ３５から突出する。また、第２パンチ２６や第４パンチ３６が複数個に分割されて構成されている場合には、第２パンチ２６のそれぞれが引き込むことに同期させて、第４パンチ３６のそれぞれを突出させるようにする。
【００５４】
ただし、上パンチ３０を、第３パンチ３５及び第４パンチ３６とで構成させることに限定するものではなく、単一部材からなるものであってもよい。この場合、充填比調整工程（Ｃ）は、下パンチ２４において、第２パンチ２６が第１パンチ２５に対して引き込まれるだけで行われる。
【００５５】
次に、加圧工程（Ｄ）については、図１０及び図１１に示すように行われる。下パンチ２４は、第１及び第２パンチ２５、２６の先端を一致させ、一方、上パンチ３０は、第４パンチ３６を第３パンチ３５に対して引き込んでその先端を一致させた状態で、上パンチ３０と下パンチ２４との間でキャビティ２内の原料粉末を加圧し、圧粉体３９を形成する。
【００５６】
このとき、ダイ１を多少下方に移動させるようにして、小径部９ａが圧粉体３９の略中央に位置するように調整する。なお、ダイ１や上パンチ３０の移動は油圧シリンダ等の駆動源によって行われ、それぞれの移動量は、各種センサに基づく出力などによって設定される。ただし、このようなダイ１の移動による調整方法に代えて、ダイ１を固定するとともに下パンチ２４を多少移動させるようにして調整してもよい。
【００５７】
また、上下パンチ２４、３０で原料粉末を加圧した場合、加圧された原料粉末が雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂを外側に向けて押圧するため、雄側ピン９及び雌側ピン１０には外側に向けて移動させる力が働くが、駆動手段１２、１６で雄側ピン９及び雌側ピン１０をそれぞれ前進方向に付勢しているため、不用意に後退することはない。ただし、これら雄側ピン９等の後退を規制するための保持部材等をダイ１に設けるか否かは任意である。
【００５８】
次に、圧抜き・雄側ピン及び雌側ピン抜き工程（Ｅ）については、図１２に示すように行われる。先ず、圧粉体３９に対する上下パンチ２４、３０の加圧を減少もしくは除去する。ただし、上パンチ３０を圧粉体３９から引き離すのではなく、上下パンチ２４、３０で圧粉体３９を挟み込んだままの状態としている。そして、駆動手段１２、１６（図２参照）をそれぞれ駆動して雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２から引っ込める。
【００５９】
その結果、圧粉体３９には、小径部９ａのあった部分に横孔４０が形成された状態となっている。さらに、雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂによって圧粉体３９の横孔４０には面取りがなされた状態となっている。なお、上下パンチ２４、３０は、圧粉体３９への加圧を減少もしくは除去しているため、小径部９ａを抜く際の負荷をかけないようにしており、しかも、横孔４０が形成された圧粉体３９を押しつぶすことはない。
【００６０】
次に、抜出工程（Ｆ）については、図１３及び図１４に示すように行われる。圧粉体３９を上下パンチ２４、３０で挟んだまま、下パンチ２４の上端がダイ１の上面と一致するまでダイ１を下方に移動させる。これにより、圧粉体３９はダイ１（キャビティ２）から抜き出され、その後、上パンチ３０を圧粉体３９から引き離すことにより、圧粉体３９は下パンチ２４上（ダイ１上）から払い出され、圧粉体３９が取り出される。このように、下パンチ２４の上端をダイ１の上面に合致させているため、圧粉体３９の払い出しを容易にしている。なお、この抜出工程（Ｆ）では、上下パンチ２４、３０は、第１及び第２パンチ２５、２６の先端同士、並びに第３及び第４パンチ３５、３６の先端同士をそれぞれ一致させた状態のまま保持されている。
【００６１】
また、ダイ１が下方に移動することによって、圧粉体３９の側面とキャビティ２の壁面との間が擦れ合うことになる。そして、圧粉体３９には横孔４０が形成されているため、キャビティ２の壁面と擦れ合って横孔４０の上側部分にクラック等が生じやすくなっている。しかし、圧粉体３９には、雄側ピン９及び雌側ピン１０それぞれのテーパ部９ａ、１０ａによって横孔４０に面取りが施されているため、上述のようなクラック等が生じるようなことはない。
【００６２】
次に、雄側ピン及び雌側ピン挿入工程（Ｇ）については、図１５及び図１６に示すように行われる。図１３及び図１４の状態まで下げられていたダイ１を上方に移動させるとともに、第２パンチ２６を移動させてその先端を第１パンチ２５から突出させ、この第２パンチ２６の先端がダイ１の水平孔３、４より下側となるようにセットする。さらに、駆動手段１２、１６を駆動させて雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２に向けて移動させ、キャビティ２内において小径部９ａを開口部１０ａに差し込んだ状態にする。
【００６３】
これにより、原料粉末を充填可能なキャビティ２がダイ１に形成され、第１充填工程（Ａ）が可能な状態になる。そして、この雄側ピン及び雌側ピン挿入工程（Ｇ）の状態から図５及び図６に示すフィーダ３８をダイ１上にセットすることにより、第１充填工程（Ａ）が行われることになる。
【００６４】
以上のような一サイクルの手順を繰り返すことにより、横穴４０を持つ圧粉体３９を連続して成形することが可能になっている。なお、ダイ１から取り出された圧粉体３９は、その後焼結されるとともに、寸法精度を高めるために適宜研磨されて図１７に示すようなチップ１０１の完成品が得られる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法は、下パンチを、ピンの長手方向と直交する方向に複数に分割して少なくとも外側の第１パンチとこれに挟まれる内側の第２パンチとで構成しているため、第２パンチがピンの直下部分に対応するとともに第１パンチがそれ以外の部分に対応することになる。従って、下パンチがダイに対して下方に移動する吸い込み充填後、第２パンチが第１パンチに対して引き込むことにより、ピンの直下部分に確実に原料粉末を充填させることができる。
【００６６】
そして、ピン直下部分に確実に原料粉末を充填させることによってキャビティ内の原料粉末の分布を均一にできるため、この原料粉末を加圧して形成された圧粉体において、原料粉末の密度を容易かつ確実に均一化することができ、かかる圧粉体を焼結しても最終製品の表面に生じる起伏や、横穴の変形が小さくなるので、最終製品に不良品が発生するのを防止することができる。
【００６７】
また、上記製造方法において、上パンチを、下パンチの第１及び第２パンチとそれぞれ対応するように第３パンチ及び第４パンチで構成したものでは、上パンチをキャビティに差し込む際、第２パンチを第１パンチに対して引き込むことに同期させて、第４パンチの先端を第３パンチよりキャビティ内方に突出させることにより、キャビティ内における原料粉末の充填比を調整させることができる。これにより、キャビティ内の原料粉末の分布をより一層均一にできるため、圧粉体における原料粉末の密度を一層容易かつ確実に均一化することができ、最終製品に不良品が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る横穴付粉末成形品の製造装置の、実施の形態を示す側面断面図である。
【図２】図１に示す製造装置の正面断面図である。
【図３】図１に示す製造装置の、キャビティ部分を拡大した断面図である。
【図４】本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法における手順の説明図である。
【図５】原料粉末の第１充填工程を示す側面模式図である。
【図６】原料粉末の第１充填工程を示す正面模式図である。
【図７】原料粉末の第２充填工程を示す側面模式図である。
【図８】原料粉末の第２充填工程を示す正面模式図である。
【図９】原料粉末の充填比調整工程を示す側面模式図である。
【図１０】原料粉末の加圧工程を示す側面模式図である。
【図１１】原料粉末の加圧工程を示す正面模式図である。
【図１２】圧粉体に対する圧抜き・雄側ピン及び雌側ピン抜き工程を示す正面模式図である。
【図１３】圧粉体の抜出工程を示す側面模式図である。
【図１４】圧粉体の抜出工程を示す正面模式図である。
【図１５】雄側ピン及び雌側ピン挿入工程を示す側面模式図である。
【図１６】雄側ピン及び雌側ピン挿入工程を示す正面模式図である。
【図１７】横穴を持つ縦刃ブレーカ付のチップ（粉末成形品）を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ダイ
２ キャビティ
９ 雄側ピン
１０ 雌側ピン
２４ 下パンチ
２５ 第１パンチ
２６ 第２パンチ
３０ 上パンチ
３５ 第３パンチ
３６ 第４パンチ
３９ 圧粉体
４０ 横穴
【発明の属する技術分野】
本発明は、横穴が設けられる粉末成形品の製造方法に関し、特に、上下パンチで加圧して得られる圧粉体において原料粉末の密度を均一化させ、この圧粉体焼結後における最終製品の変形を小さくできるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エンドミルやフライスなどに使用されるスローアウェイチップは、原料粉末を加圧した後に焼結して作製される粉末成形品の一つであり、このスローアウェイチップとしては、図１７に示すような縦刃ブレーカ付のチップ１０１がある。このチップ１０１は、側面１０２と上下両面１０３、１０４との各稜線に切刃１０５、１０６を形成するとともに、側面１０２に取付用の横穴１０７が設けられている。
【０００３】
そして、このようなチップ１０１では、横穴１０７の部分がアンダーカット部となるため、一般的なダイを用いて上下のパンチによって加圧成形してもその圧粉体をダイから抜き出すことが不可能となる。従って、横穴１０７を形成するためのピンをダイのキャビティに対して出没自在に設け、このピンを突出させた状態でキャビティへ原料粉末を充填し、かかる原料粉末を上下パンチで加圧した後に、ピンをキャビティから没入させて圧粉体をダイから抜き出すようにして対応している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧粉体の形成に際して、ピンを突出させたキャビティへ原料粉末を単に投入するだけでは、キャビティ内における原料粉末の分布が均一とならない場合があり、この原料粉末をそのまま上下パンチで加圧しても部分的に密度の異なる圧粉体が形成されることになる。特に、キャビティ内においてピンの直下部分では原料粉末が充填されにくく、形成された圧粉体の横穴下方部分において原料粉末の密度が低くなり、この圧粉体を焼結させてもその最終製品が不良品になるといった問題点を有している。
【０００５】
すなわち、圧粉体の密度が均一でない場合には、この圧粉体を焼結させると、密度の高い部分では膨らみが大きく、一方、密度の低い部分では膨らみが小さいため、最終製品の表面に許容範囲を超えて不必要な起伏や窪みを生じさせたり、また横穴の断面形状を円形から楕円形に変形させてしまう、といった過度の変形を生じさせることになる。そして、例えば図１７に示すチップ１０１においてかかる変形が生じると、これをチップ取付座に取り付ける場合にチップの座りが悪くなって切刃の正確な位置出しが難しくなる他に、楕円形に変形した横穴によって取付用ボルトが差し込み不能になるため、好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、圧粉体における原料粉末の密度を容易かつ確実に均一にできるようにして、この圧粉体を焼結しても変形を小さくでき、不良品の発生を防止できるようにした横穴付粉末成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、かかる目的を達成するために、本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法は、横穴が設けられる粉末成形品の製造方法であって、原料粉末が投入されるキャビティが形成されたダイと、このキャビティの両側開口部から原料粉末を加圧する上下パンチと、前記横穴を形成するためにキャビティに出没自在のピンとを用い、前記下パンチを、前記ピンの長手方向と直交する方向に複数に分割して少なくとも外側の第１パンチとこれに挟まれる内側の第２パンチとで構成するとともにこれらが相対的に移動するように設け、先ず、前記キャビティに前記ピンを突出させるとともに、前記下パンチを、前記第２パンチの先端が前記第１パンチより前記キャビティ内方に突出した状態でこのキャビティ内のピン付近まで差し込み、次いで、この下パンチを前記ピンから離しつつ、当該キャビティに原料粉末を充填させ、次いで、このキャビティに前記上パンチを差し込むとともに、前記第２パンチを前記第１パンチに対して引き込んでその先端を当該第１パンチの先端に一致させてから、これら上下パンチによって原料粉末を加圧し、前記ピンを当該キャビティから没入させた後に、このキャビティから圧粉体を抜き出すようにしたことを特徴とする。
【０００８】
なお、上記製造方法においては、前記上パンチとして、前記下パンチの第１及び第２パンチとそれぞれ対応するように外側の第３パンチとこれに挟まれる内側の第４パンチとで構成するとともにこれらが相対的に移動するものを用い、この上パンチを前記キャビティに差し込むときに、前記第２パンチを前記第１パンチに対して引き込むことに同期させて、前記第４パンチの先端を前記第３パンチより当該キャビティ内方に突出させるようにしてもよい。
【００１１】
このように、本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法は、下パンチを、ピンの長手方向と直交する方向に複数に分割して少なくとも外側の第１パンチとこれに挟まれる内側の第２パンチとで構成しているため、第２パンチがピンの直下部分に対応するとともに第１パンチがそれ以外の部分に対応することになる。従って、下パンチがダイに対して下方に移動する吸い込み充填後、第２パンチが第１パンチに対して引き込むことにより、ピンの直下部分に確実に原料粉末を充填させることが可能となる。
【００１２】
そして、ピン直下部分に確実に原料粉末を充填させることによってキャビティ内の原料粉末の分布を均一にできるため、この原料粉末を加圧して形成された圧粉体において、原料粉末の密度を容易かつ確実に均一化することができ、かかる圧粉体を焼結しても最終製品の表面に生じる起伏や、横穴の変形が小さくなるので、最終製品に不良品が発生するのを防止できるようにしている。なお、第２パンチは、原料粉末の加圧時に、その先端が第１パンチの先端と一致するため、圧粉体の下面に段差が生じるようなことはない。
【００１３】
また、上記製造方法において、上パンチを、下パンチの第１及び第２パンチとそれぞれ対応するように第３パンチ及び第４パンチで構成したものでは、上パンチをキャビティに差し込む際、第２パンチを第１パンチに対して引き込むことに同期させて、第４パンチの先端を第３パンチよりキャビティ内方に突出させることにより、キャビティ内における原料粉末の充填比を調整させることができる。これにより、キャビティ内の原料粉末の分布をより一層均一にできるため、圧粉体における原料粉末の密度を一層容易かつ確実に均一化することができ、最終製品に不良品が発生するのを防止することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１６を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、この実施の形態は、図１７に示す縦刃ブレーカ付のチップ１０１を成形するものである。ただし、粉末成形品に横穴を設けるものであれば、このようなチップ１０１の成形用として用いることに限定されず、他の粉末成形品の製造装置としても使用することができる。
【００１８】
そして、キャビティ２が形成されるダイ１には、キャビティ２を挟んで対向する水平状態の２つの水平孔３、４が設けられている（図２参照）。また、ダイ１は、固定具６に挟持された状態でダイプレート５に固定されるとともに、このダイプレート５から垂下する脚部７が、油圧等で駆動するロッド等に連結されている。従って、ダイ１は、ロッド等を移動させることにより、脚部７及びダイプレート５を介して基台８に対し上下に移動する。
【００１９】
また、図２及び図３に示すように、ダイ１の水平孔３には円柱状の雄側ピン９が、また水平孔４には同じく円柱状の雌側ピン１０がそれぞれ摺動自在に設置されている。この雄側ピン９は、先端側（図２の右側）部分に小径部９ａを設けるとともに、この小径部９ａの基端部分を順次拡径してテーパ部９ｂが設けられている。また、小径部９ａの断面形状は、図示のような円形状に形成されることに限定するものではなく、例えば上下方向の径が横方向の径より長くなった略楕円形状に形成されるものであってもよい。
【００２０】
一方、雌側ピン１０は、先端側（図２の左側）部分に、雄側ピン９の小径部９ａを嵌め入れ可能な開口部１０ａを設けるとともに、その先端部分を順次拡径してテーパ部１０ｂが設けられている。なお、テーパ部９ｂ及びテーパ部１０ｂのテーパ角度は、約３０゜〜４５゜の範囲に設定されるが、その角度は任意に設定することができる。ただし、これらテーパ部９ｂ、１０ｂは、直線状に拡径することに限定するものではなく、曲線状に拡径させるようにしてもよい。
【００２１】
また、小径部９ａを開口部１０ａに嵌め入れるものに限定されず、例えば小径部９ａの先端と、雌側ピン１０の先端部分を単に突き合わせるようにしたものであってもよく、しかも、その突き合わせ位置は任意に設定することができる。なお、雄側ピン９と雌側ピン１０との突き合わせ位置をキャビティ２の略中央に設定したものでは、これらピンを圧粉体から抜くときに、圧粉体に対する負荷をバランス良く負担することが可能となる。
【００２２】
また、図３に示すように、雄側ピン９の小径部９ａを雌側ピン１０の開口部１０ａに嵌め込むようにしたものでは、雄側ピン９と雌側ピン１０とを突き合わせたときに、これらピンをキャビティ２内で確実に連続させることができ、後述する上下パンチによってキャビティ２の原料粉末を加圧したときでも両者のずれを防止し、圧粉体の横穴を精度良く形成させることが可能となる。
【００２３】
続いて、雄側ピン９は、図２に示すように、継手１１を介して駆動手段１２に接続されている。この駆動手段１２は、シリンダ１３とピストンロッド１４とで構成され、前後シリンダ室のそれぞれに供給されるエアの圧力によってピストンロッド１４を駆動し、このピストンロッド１４とともに継手１１を介して雄側ピン９を移動させるようにしている。
【００２４】
一方、雌側ピン１０は、継手１５を介して駆動手段１６に接続されている。この駆動手段１６は、駆動手段１２と同様、シリンダ１７とピストンロッド１８とで構成され、前後シリンダ室のそれぞれに供給されるエアの圧力によってピストンロッド１８を駆動し、このピストンロッド１８とともに継手１５介して雌側ピン１０を移動させるようにしている。ただし、これら駆動手段１２、１６は、雄側ピン９又は雌側ピン１０を移動させるものであれば上記のような構成のものに限定されず、例えば、油圧シリンダの他、モータなどの駆動源を用いるようにしてもよい。
【００２５】
なお、駆動手段１２による雄側ピン９の移動は、小径部９ａをキャビティ２から没入させた状態と、小径部９ａ及びテーパ部９ｂをキャビティ２に突出させた状態との範囲で行われる。一方、駆動手段１６による雌側ピン１０の移動は、テーパ部１０ｂをキャビティ２から没入させた状態と、テーパ部１０ｂをキャビティ２に突出させた状態との範囲で行われる。
【００２６】
そして、駆動手段１２、１６によって雄側ピン９及び雌側ピン１０をそれぞれキャビティ２に向けて移動させることにより、雄側ピン９の小径部９ａが雌側ピン１０の開口部１０ａに嵌まり込み、かつそれぞれのテーパ部９ｂ、１０ｂがキャビティ２に露出した状態となる。なお、ダイ１と駆動手段１２、１６との間は、下端部分がダイプレート５に固着されたカバー１９によって覆われており、雄側ピン９や雌側ピン１０、継手１１、１５、ピストンロッド１４、１８を保護するようにしている。
【００２７】
また、雄側ピン９及び雌側ピン１０のそれぞれには、筒状のストッパ２０、２１が取り付けられ、ナット２２、２３によってそれぞれ後方への移動が係止された状態となっている。そして、上記のように雄側ピン９及び雌側ピン１０をそれぞれキャビティ２に向けて移動させた場合、ストッパ２０、２１のそれぞれがダイ１の外壁に当接することによって、雄側ピン９及び雌側ピン１０のそれぞれは、その位置から前方への移動が係止されることになる。
【００２８】
このストッパ２０、２１は、雄側ピン９及び雌側ピン１０が必要以上にキャビティ２方向へ移動してしまうのを防止するものであり、これにより、雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂをキャビティ２内壁に沿って適切に露出させることが可能となる。ただし、ストッパ２０、２１として図示のものに限定されるものではなく、所定位置にある雄側ピン９等の前進を規制できるものであれば、その構成は任意である。さらに、駆動手段１２、１６によってピストンロッド１４、１８の移動量を正確に制御できるものであれば、ストッパ２０、２１を設けるか否かは任意である。
【００２９】
なお、雄側ピン９等を前進させた位置で、これら雄側ピン９等が後退しないように、ダイ１に各種保持部材を設けるようにしてもよい。ただし、駆動手段１２、１６によって雄側ピン９等を強く保持できるものであれば、このような保持部材を用いる必要がない。
【００３０】
また、ダイ１は、脚部７が移動することによりダイプレート５を介して基台８に対し上下に移動するが、このとき、駆動手段１２、１６もダイ１の移動とともに上下に移動することになる。
【００３１】
次に、下パンチ２４は、キャビティ２の下側開口部分から差し込まれた状態に設定され、図１に示すように、小径部９ａ（雄側ピン９）の長手方向と直交する方向に複数に分割され、外側の第１パンチ２５とこの第１パンチ２５に挟まれる内側の第２パンチ２６とで構成されている。従って、第２パンチ２６は小径部９ａの直下に位置するとともに、第１パンチ２５は小径部９ａの直下以外に位置することになる。
【００３２】
そして、第１パンチ２５は、シリンダ２７及びカバー２８を介して基台８に固定されており、一方、第２パンチ２６は、シリンダ２７内にセットされるピストン２９に取り付けられている。従って、第２パンチ２６は、シリンダ２７内の上部室２７ａもしくは下部室２７ｂにそれぞれ油圧サーボからの油圧が導入されることによって、ピストン２９の駆動を介して第１パンチ２５に対し相対的に上下に移動する。ただし、第２パンチ２６の駆動手段としては、図示のような油圧シリンダの他、エアシリンダやモータなどの駆動源を用いるようにしてもよい。
【００３３】
また、この第２パンチ２６の移動は、その先端が第１パンチ２５の先端と一致した状態から、この第１パンチ２５より突出して小径部９ａに当接しない状態までの範囲で行われる。なお、このような第２パンチ２６の移動範囲の設定は、ピストン２９の駆動範囲で設定する他、図示しない各種ストッパによっても適宜設定可能である。
【００３４】
ただし、この下パンチ２４としては、図示のように三分割することに限定されず、第１パンチ２５及び第２パンチ２６をそれぞれさらに複数に分割してこれらが独立して駆動するようなものであってもよい。この場合であっても、第２パンチ２６は小径部９ａの直下部分に位置し、かつ少なくとも外側の第１パンチ２５に挟まれるとともに第１パンチ２５に対して相対的に移動することは勿論である。
【００３５】
また、下パンチ２４と基台８との間には、振動機構を設けるようにしてもよい。この振動機構は、下パンチ２４に対して縦振動を与えるものであり、その駆動を調整手段によって制御するようしている。すなわち、下パンチ２４を振動させる振動幅や振動時間がこの調整手段によって適宜設定され、振動機構の駆動を介して下パンチ２４を適宜振動させるようにしている。なお、振動機構の振動として縦振動に限定されず、縦振動に横振動を加えたものや横振動のみであってもよい。
【００３６】
また、振動機構は、下パンチ２４のみを対象として設けられることに限定するものではなく、例えばダイ１とダイプレート５との間のみ、もしくはここと下パンチ２４の双方に設けるようにしてもよい。なお、振動機構をダイ１とダイプレート５との間に設けた場合は、ダイ１全体、すなわちキャビティ２自体を振動させることになる。このとき、縦振動とするか否か、調整手段で振動幅や振動時間を調整するか否かは上述と同様任意である。
【００３７】
次に、上パンチ３０は、カバー３１、シリンダ３２、接続部材３３を介して、油圧等で駆動するロッド３４と連結されており、このロッド３４を移動させることにより上下に移動する。なお、この上パンチ３０は、キャビティ２の上側開口部分から差し込むことができるような位置関係で設定されている。
【００３８】
また、上パンチ３０は、図１に示すように、第１パンチ２５及び第２パンチ２６とそれぞれ対応するように複数に分割され、外側の第３パンチ３５とこの第３パンチ３５に挟まれる内側の第４パンチ３６とで構成されている。従って、第４パンチ３６は小径部９ａの直上に位置するとともに、第３パンチ３５は小径部９ａの直上以外に位置することになる。
【００３９】
そして、第３パンチ３５は、カバー３１及びシリンダ３２を介して接続部材３３に固定されており、一方、第４パンチ３６は、シリンダ３２内にセットされるピストン３７に取り付けられている。従って、第３パンチ３５は、ロッド３４の移動に伴って上下に移動し、一方、第４パンチ３６は、シリンダ３２内の下部室３２ａもしくは上部室３２ｂにそれぞれ油圧サーボからの油圧が導入されることにより、ピストン３７の駆動を介して第３パンチ３５に対し相対的に上下に移動する。ただし、第４パンチ３６の駆動手段としては、図示のような油圧シリンダの他、エアシリンダやモータなどの駆動源を用いるようにしてもよい。
【００４０】
また、この第４パンチ３６の移動は、その先端が第３パンチ３５の先端と一致した状態から、この第３パンチ３５より突出して小径部９ａに当接しない状態までの範囲で行われる。なお、このような第４パンチ３６の移動範囲の設定は、ピストン３７の駆動範囲で設定する他、図示しない各種ストッパによっても適宜設定可能である。
【００４１】
ただし、この上パンチ３０としては、図示のように三分割することに限定されず、下パンチ２４を分割した個数に応じて第３パンチ３５及び第４パンチ３６をそれぞれ複数に分割してこれらが独立して駆動するようなものであってもよい。この場合であっても、これら第４パンチ３６は小径部９ａの直上部分に位置し、かつ少なくとも外側の第３パンチ３５に挟まれるとともに第３パンチ３５に対して相対的に移動することは勿論である。なお、これら第１〜４パンチ２５、２６、３５、３６からなる下パンチ２４及び上パンチ３０は、キャビティ２に充填された原料粉末を加圧するものとして用いられる。
【００４２】
なお、以上の製造装置では、下パンチ２４の第１パンチ２５を固定して（上下に移動しないようにして）、ダイ１を上下に移動させるタイプのものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、ダイ１を固定するとともに、第１パンチ２５を上下に移動させるようにしてもよい。すなわち、ダイ１と第１パンチ２５とが相対的に移動するように構成したものであれば、その態様は任意に設定可能である。ただし、第１パンチ２５が移動するタイプのものであっても、第２パンチ２６を、この第１パンチ２５に対して相対的に移動させる点は同様である。
【００４３】
続いて、図１７に示すチップ１０１などの横穴付粉末成形品の製造方法について説明すると、図４に示すように、第１充填工程（Ａ）、第２充填工程（Ｂ）、充填比調整工程（Ｃ）、加圧工程（Ｄ）、圧抜き・雄側ピン及び雌側ピン抜き工程（Ｅ）、抜出工程（Ｆ）、雄側ピン及び雌側ピン挿入工程（Ｇ）といった一サイクルの成形手順によって行われる。
【００４４】
第１充填工程（Ａ）については、図５及び図６に示すように行われる。先ず、原料粉末の充填に先だって、図６に示すように駆動手段１２、１６をそれぞれ駆動し、雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２に向けて前進させる。このとき、雄側ピン９の小径部９ａは雌側ピン１０の開口部１０ａに嵌まり込み、かつ各テーパ部９ｂ，１０ｂがキャビティ２に露出した状態となっている。さらに、下パンチ２４を、第２パンチ２６が第１パンチ２５より突出した状態にして、この第２パンチ２６の上端がテーパ部９ｂ付近に位置するようにダイ１の移動位置を調整する。
【００４５】
また、図６に示すように、雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２に向けて前進させたときには、ストッパ２０、２１によって、雄側ピン９等がそれ以上前進しないように規制される。これにより、雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂのそれぞれは、キャビティ２内壁に沿った適切な位置に露出した状態となっている。
【００４６】
そして、図５及び図６に示すように、フィーダ３８をキャビティ２上方に移動させるとともに原料粉末をフィーダ３８からキャビティ２に供給する（第１充填）。なお、このような原料粉末の供給方法としてフィーダ３８による供給方法に限定するものではなく、例えば、ロボットハンドによる秤量済原料粉末を空中より給粉するようにしてもよい。
【００４７】
次に、第２充填工程（Ｂ）については、図７及び図８に示すように行われる。先ず、ダイ１上においてフィーダ３８を図７（図８）右方に移動させ、フィーダ３８をキャビティ２の上方から離す。このフィーダ３８が移動する際、キャビティ２に充填された原料粉末をフィーダ３８ですり切ることにより、かかるキャビティ２に一定量の原料粉末を充填できるようにしている。
【００４８】
そして、図７及び図８に示すように、ダイ１を持ち上げる。このとき、下パンチ２４は移動しないため、第１パンチ２５及び第２パンチ２６の上端が相対的にキャビティ２の下方に移動することによりキャビティ２の原料粉末を引き込み、小径部９ａ直下に原料粉末を回り込ませるようにしている（第２充填）。その結果、小径部９ａ直下において効率よく原料粉末を充填できるものとなる。このとき、第１パンチ２５と第２パンチ２６とは相対的な移動が行われていない。
【００４９】
なお、ダイ１を持ち上げて下パンチ２４の上端を下方に移動させていることに代えて、ダイ１を固定させるとともに下パンチ２４を下方に移動させるようにしてもよいことは勿論である。
【００５０】
また、下パンチ２４に振動機構が設けられている場合には、キャビティ２への原料粉末の充填時もしくは充填後の少なくとも一方で振動機構を駆動して下パンチ２４を振動させ、キャビティ２内の原料粉末を小径部９ａ直下により一層効率よく充填させるようにしている。なお、この振動機構は、下パンチ２４の他、ダイ１に設けて、ダイ１を振動させることによってキャビティ２内の原料粉末の充填効率を高めるようにしてもよい。
【００５１】
さらに、振動機構における振動幅や振動時間に関しては、調整手段によって適宜設定され、キャビティ２内において小径部９ａより上方と下方の原料粉末の比率をコントロールするように振動機構の動作態様を調整している。これにより、上下パンチ２４、３０で原料粉末を加圧したときに、その圧粉体の略中央に小径部９ａを位置させつつ、全体の密度の均一性を向上させるようにしている。ただし、このような振動機構及び調整手段を設けるか否かは任意である。
【００５２】
次に、充填比調整工程（Ｃ）については、図９に示すように行われる。キャビティ２の上側開口部分から上パンチ３０を差し込むとともに、第４パンチ３６を駆動してその先端を第３パンチ３５の下端から突出させ、これと同時に第２パンチ２６を第１パンチ２５に対して引っ込めるように移動させる。これにより、小径部９ａ直上部分の原料粉末が第４パンチ３６に押される一方、第２パンチ２６を引き込むことにより小径部９ａ直下部分に原料粉末を吸い込ませており、小径部９ａ直下部分において原料粉末の密度が低くなるのを規制するようにしてキャビティ２内における原料粉末の充填比を調整するようにしている。
【００５３】
なお、この充填比調整工程において、第２パンチ２６は、その先端が第１パンチ２５の先端に一致するまで引っ込められ、一方、第４パンチ３６は、第２パンチ２６が引っ込んだ量に対応するように第３パンチ３５から突出する。また、第２パンチ２６や第４パンチ３６が複数個に分割されて構成されている場合には、第２パンチ２６のそれぞれが引き込むことに同期させて、第４パンチ３６のそれぞれを突出させるようにする。
【００５４】
ただし、上パンチ３０を、第３パンチ３５及び第４パンチ３６とで構成させることに限定するものではなく、単一部材からなるものであってもよい。この場合、充填比調整工程（Ｃ）は、下パンチ２４において、第２パンチ２６が第１パンチ２５に対して引き込まれるだけで行われる。
【００５５】
次に、加圧工程（Ｄ）については、図１０及び図１１に示すように行われる。下パンチ２４は、第１及び第２パンチ２５、２６の先端を一致させ、一方、上パンチ３０は、第４パンチ３６を第３パンチ３５に対して引き込んでその先端を一致させた状態で、上パンチ３０と下パンチ２４との間でキャビティ２内の原料粉末を加圧し、圧粉体３９を形成する。
【００５６】
このとき、ダイ１を多少下方に移動させるようにして、小径部９ａが圧粉体３９の略中央に位置するように調整する。なお、ダイ１や上パンチ３０の移動は油圧シリンダ等の駆動源によって行われ、それぞれの移動量は、各種センサに基づく出力などによって設定される。ただし、このようなダイ１の移動による調整方法に代えて、ダイ１を固定するとともに下パンチ２４を多少移動させるようにして調整してもよい。
【００５７】
また、上下パンチ２４、３０で原料粉末を加圧した場合、加圧された原料粉末が雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂを外側に向けて押圧するため、雄側ピン９及び雌側ピン１０には外側に向けて移動させる力が働くが、駆動手段１２、１６で雄側ピン９及び雌側ピン１０をそれぞれ前進方向に付勢しているため、不用意に後退することはない。ただし、これら雄側ピン９等の後退を規制するための保持部材等をダイ１に設けるか否かは任意である。
【００５８】
次に、圧抜き・雄側ピン及び雌側ピン抜き工程（Ｅ）については、図１２に示すように行われる。先ず、圧粉体３９に対する上下パンチ２４、３０の加圧を減少もしくは除去する。ただし、上パンチ３０を圧粉体３９から引き離すのではなく、上下パンチ２４、３０で圧粉体３９を挟み込んだままの状態としている。そして、駆動手段１２、１６（図２参照）をそれぞれ駆動して雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２から引っ込める。
【００５９】
その結果、圧粉体３９には、小径部９ａのあった部分に横孔４０が形成された状態となっている。さらに、雄側ピン９及び雌側ピン１０のテーパ部９ｂ、１０ｂによって圧粉体３９の横孔４０には面取りがなされた状態となっている。なお、上下パンチ２４、３０は、圧粉体３９への加圧を減少もしくは除去しているため、小径部９ａを抜く際の負荷をかけないようにしており、しかも、横孔４０が形成された圧粉体３９を押しつぶすことはない。
【００６０】
次に、抜出工程（Ｆ）については、図１３及び図１４に示すように行われる。圧粉体３９を上下パンチ２４、３０で挟んだまま、下パンチ２４の上端がダイ１の上面と一致するまでダイ１を下方に移動させる。これにより、圧粉体３９はダイ１（キャビティ２）から抜き出され、その後、上パンチ３０を圧粉体３９から引き離すことにより、圧粉体３９は下パンチ２４上（ダイ１上）から払い出され、圧粉体３９が取り出される。このように、下パンチ２４の上端をダイ１の上面に合致させているため、圧粉体３９の払い出しを容易にしている。なお、この抜出工程（Ｆ）では、上下パンチ２４、３０は、第１及び第２パンチ２５、２６の先端同士、並びに第３及び第４パンチ３５、３６の先端同士をそれぞれ一致させた状態のまま保持されている。
【００６１】
また、ダイ１が下方に移動することによって、圧粉体３９の側面とキャビティ２の壁面との間が擦れ合うことになる。そして、圧粉体３９には横孔４０が形成されているため、キャビティ２の壁面と擦れ合って横孔４０の上側部分にクラック等が生じやすくなっている。しかし、圧粉体３９には、雄側ピン９及び雌側ピン１０それぞれのテーパ部９ａ、１０ａによって横孔４０に面取りが施されているため、上述のようなクラック等が生じるようなことはない。
【００６２】
次に、雄側ピン及び雌側ピン挿入工程（Ｇ）については、図１５及び図１６に示すように行われる。図１３及び図１４の状態まで下げられていたダイ１を上方に移動させるとともに、第２パンチ２６を移動させてその先端を第１パンチ２５から突出させ、この第２パンチ２６の先端がダイ１の水平孔３、４より下側となるようにセットする。さらに、駆動手段１２、１６を駆動させて雄側ピン９及び雌側ピン１０の双方をキャビティ２に向けて移動させ、キャビティ２内において小径部９ａを開口部１０ａに差し込んだ状態にする。
【００６３】
これにより、原料粉末を充填可能なキャビティ２がダイ１に形成され、第１充填工程（Ａ）が可能な状態になる。そして、この雄側ピン及び雌側ピン挿入工程（Ｇ）の状態から図５及び図６に示すフィーダ３８をダイ１上にセットすることにより、第１充填工程（Ａ）が行われることになる。
【００６４】
以上のような一サイクルの手順を繰り返すことにより、横穴４０を持つ圧粉体３９を連続して成形することが可能になっている。なお、ダイ１から取り出された圧粉体３９は、その後焼結されるとともに、寸法精度を高めるために適宜研磨されて図１７に示すようなチップ１０１の完成品が得られる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法は、下パンチを、ピンの長手方向と直交する方向に複数に分割して少なくとも外側の第１パンチとこれに挟まれる内側の第２パンチとで構成しているため、第２パンチがピンの直下部分に対応するとともに第１パンチがそれ以外の部分に対応することになる。従って、下パンチがダイに対して下方に移動する吸い込み充填後、第２パンチが第１パンチに対して引き込むことにより、ピンの直下部分に確実に原料粉末を充填させることができる。
【００６６】
そして、ピン直下部分に確実に原料粉末を充填させることによってキャビティ内の原料粉末の分布を均一にできるため、この原料粉末を加圧して形成された圧粉体において、原料粉末の密度を容易かつ確実に均一化することができ、かかる圧粉体を焼結しても最終製品の表面に生じる起伏や、横穴の変形が小さくなるので、最終製品に不良品が発生するのを防止することができる。
【００６７】
また、上記製造方法において、上パンチを、下パンチの第１及び第２パンチとそれぞれ対応するように第３パンチ及び第４パンチで構成したものでは、上パンチをキャビティに差し込む際、第２パンチを第１パンチに対して引き込むことに同期させて、第４パンチの先端を第３パンチよりキャビティ内方に突出させることにより、キャビティ内における原料粉末の充填比を調整させることができる。これにより、キャビティ内の原料粉末の分布をより一層均一にできるため、圧粉体における原料粉末の密度を一層容易かつ確実に均一化することができ、最終製品に不良品が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る横穴付粉末成形品の製造装置の、実施の形態を示す側面断面図である。
【図２】図１に示す製造装置の正面断面図である。
【図３】図１に示す製造装置の、キャビティ部分を拡大した断面図である。
【図４】本発明に係る横穴付粉末成形品の製造方法における手順の説明図である。
【図５】原料粉末の第１充填工程を示す側面模式図である。
【図６】原料粉末の第１充填工程を示す正面模式図である。
【図７】原料粉末の第２充填工程を示す側面模式図である。
【図８】原料粉末の第２充填工程を示す正面模式図である。
【図９】原料粉末の充填比調整工程を示す側面模式図である。
【図１０】原料粉末の加圧工程を示す側面模式図である。
【図１１】原料粉末の加圧工程を示す正面模式図である。
【図１２】圧粉体に対する圧抜き・雄側ピン及び雌側ピン抜き工程を示す正面模式図である。
【図１３】圧粉体の抜出工程を示す側面模式図である。
【図１４】圧粉体の抜出工程を示す正面模式図である。
【図１５】雄側ピン及び雌側ピン挿入工程を示す側面模式図である。
【図１６】雄側ピン及び雌側ピン挿入工程を示す正面模式図である。
【図１７】横穴を持つ縦刃ブレーカ付のチップ（粉末成形品）を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ダイ
２ キャビティ
９ 雄側ピン
１０ 雌側ピン
２４ 下パンチ
２５ 第１パンチ
２６ 第２パンチ
３０ 上パンチ
３５ 第３パンチ
３６ 第４パンチ
３９ 圧粉体
４０ 横穴
Claims (2)
- 横穴が設けられる粉末成形品の製造方法であって、
原料粉末が投入されるキャビティが形成されたダイと、このキャビティの両側開口部から原料粉末を加圧する上下パンチと、前記横穴を形成するためにキャビティに出没自在のピンとを用い、
前記下パンチを、前記ピンの長手方向と直交する方向に複数に分割して少なくとも外側の第１パンチとこれに挟まれる内側の第２パンチとで構成するとともにこれらが相対的に移動するように設け、
先ず、前記キャビティに前記ピンを突出させるとともに、前記下パンチを、前記第２パンチの先端が前記第１パンチより前記キャビティ内方に突出した状態でこのキャビティ内のピン付近まで差し込み、
次いで、この下パンチを前記ピンから離しつつ、当該キャビティに原料粉末を充填させ、
次いで、このキャビティに前記上パンチを差し込むとともに、前記第２パンチを前記第１パンチに対して引き込んでその先端を当該第１パンチの先端に一致させてから、これら上下パンチによって原料粉末を加圧し、
前記ピンを当該キャビティから没入させた後に、このキャビティから圧粉体を抜き出すようにしたことを特徴とする横穴付粉末成形品の製造方法。 - 前記上パンチとして、前記下パンチの第１及び第２パンチとそれぞれ対応するように外側の第３パンチとこれに挟まれる内側の第４パンチとで構成するとともにこれらが相対的に移動するものを用い、
この上パンチを前記キャビティに差し込むときに、前記第２パンチを前記第１パンチに対して引き込むことに同期させて、前記第４パンチの先端を前記第３パンチより当該キャビティ内方に突出させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の横穴付粉末成形品の製造方法。
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