JP4646498B2 - Punch for press mold and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬質で耐久性に優れたプレス金型用パンチと、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金属等の材料を穴明けする際には、プレス金型を用いて材料に強い力を加えることにより材料を押圧して、成形加工をすることが通常となっている。
このプレス金型による成形加工は、図８に示すようなプレス金型を用いて行われている。図において、プレス金型５０は、上型と下型とを有する構造となっている。
【０００３】
図８にはプレス金型５０の断面図が示されている。図において、プレス金型５０は、上型と下型とが離れた状態となっている。
図において、プレス金型５０の上型は、上側ダイセット５１、シャンク５２、バッキングプレート５３、パンチプレート５４、ストリッパプレート５５、パンチ５６を有する構造となっている。
【０００４】
上側ダイセット５１は、プレス機に取付けるためのプレートであって、この上側ダイセット５１の上面には、該上側ダイセット５１をプレス機に固定するためのシャンク５２が設けられている。また、この上側ダイセット５１の下面には、バッキングプレート５３とパンチプレート５４とが設けられている。このバッキングプレート５３は、パンチ底面の面圧が高い場合にその力が直接上型ダイセット５１に掛かるのを防ぐために取付けるプレートであって、前記上側ダイセット５１に並設されている。パンチプレート５４は、パンチ５６を取り付けるためのプレートであって、前記バッキングプレート５３と隣接して設けられている。
【０００５】
また、この上側ダイセット５１の下面の両端には、ガイドブシュ５７が設けられている。このガイドブシュ５７の内部には貫通孔が設けられていて、プレス金型５０の下型に設けられたガイドポスト（後述する）を前記貫通孔に挿通できるようになっている。
【０００６】
また、前記上側ダイセット５１には、スプリング５８を有するストリッパボルト５９が設けられていて、このストリッパボルト５９によってストリッパプレート５５が吊下げられた状態となっている。このストリッパプレート５５は、前記バッキングプレート５３と平行に設置されていて、前記パンチ５６の先端を挿入可能な貫通孔が設けられている。
【０００７】
そして、前記パンチプレート５４にはパンチ５６が取り付けられている。このパンチ５６は、前記パンチプレート５４に対して垂直に取り付けられていて、パンチ５６の先端部分が前記ストリッパプレート５５の方向（下方向）を向いている。そして、このパンチプレート５４には、３本のパンチ５６が取り付けられていて、この各パンチ５６の各先端部分がストリッパプレート５５の３つの貫通孔にそれぞれ挿入されている。ここで、このパンチ５６の先端の端面は、ストリッパプレート５５の下端面よりも少し内側に入った状態となっている。
【０００８】
また、プレス金型５０の下型は、下側ダイセット６１と、この下側ダイセット６１の上面に載置されたダイプレート６２と、前記下側ダイセット６１の上面に突出するガイドポスト６３とを備えた構造となっている。このダイプレート６２の上部には、位置決めプレート６４が設けられていて、ダイプレート６２の上面に鉄板などの被加工物６５を載置し、この被加工物６５を位置決めプレート６４で保持するようになっている。また、前記下型ダイセット６１及び前記ダイプレート６２には、貫通孔６６が設けられている。この貫通孔６６は、パンチプレート５４に取り付けられた前記パンチ５６の先端の位置に合わせて設けられていて、この貫通孔６６に前記パンチ５６の先端を挿入することができるようになっている。
【０００９】
図９〜図１１には、このプレス金型５０を用いて被加工物を加工する工程が示されている。
【００１０】
まず、図９に示すようにプレス金型５０のガイドブシュ５７にガイドポスト６３を挿通させて、プレス金型５０の上型と下型とを連結させて、上型を下方向に下げていく。このプレス金型５０の上型と下型とは、図における矢印に示すように上型に圧力がかけられることで連結している。
【００１１】
このプレス金型５０は、上側ダイセット５１に矢印方向の圧力がかけられて、上型がガイドポスト６３に沿って下方向に下がっている。図において、この上型は、ストリッパプレート５５の下面が被加工物６５と接触する位置まで下げられていて、前記ストリッパプレート５５と下型のダイプレート６２とが、被加工物６５を挟んだ状態となっている。
【００１２】
そして、図１０に示すように、このプレス金型５０の上型は、上側ダイセット５１によって加圧されて、更に下型方向に下がった状態となる。図において、プレス金型５０の上型が更に下がると、上型のストリッパプレート５５が、下型のダイプレート６２に載置された被加工物６５を押え付けた状態となる。そして、上側ダイセット５１がプレス機からの力を受けて更に下方向に下がろうとする。すると、ストリッパプレート５５が被加工物６５を押圧した状態を保ったまま、ストリッパボルト５９の周囲に設けられたスプリング５８が圧縮されて、上側ダイセット５１が更に下方向に下がるようになっている。すると、被加工物６５を押圧するストリッパプレート５５と、パンチプレート５４との距離が短くなる。そして、ストリッパプレート５５下面の貫通孔からパンチ５６の先端が突出し、パンチ５６の先端の端面で被加工物６５を部分的に押圧する。このとき、パンチ５６には、プレス機からの圧力が前記バッキングプレート５３を通してパンチ５６の先端の端面に伝達しているので、このパンチ５６の押圧力によって、被加工物６５の一部分に穴が明き、くりぬかれた被加工物６５が、前記パンチ５６に押されて貫通孔６６に押し下げられている。
【００１３】
そして、このように被加工物６５に穴明けする作業が終わると、図１１に示すようにプレス金型５０の上側ダイセット５１が再び上方向に移動するようになっている。この上側ダイセット５１は、シャンク５２を介して固定されていて、シャンク５２が上方向に移動することで上側ダイセット５１も上方向に引き上げられ、穴明けを終えた被加工物６５を取出すことができるようになっている。そして、再び穴明け加工前の被加工物６５をダイプレート上に載置して、被加工物６５の加工が繰返し行われるようになっている。
【００１４】
この被加工物６５の穴明けに使用するパンチ５６は、鍔部の外径が例えば５ｍｍ〜３０ｍｍ、シャンク部の外径が例えば３ｍｍ〜２５ｍｍ、全長が例えば４０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の棒材状に形成されている。このパンチ５６は、プレス金型５０のパンチプレート５４に取付けられ、上側ダイセット５１を通してプレス機の圧力を受け、先端を被加工物６５に押しつけて被加工物６５の穴明け加工を行うものである。そして、このパンチ５６は、複数の被加工物６５を連続的に加工している。このような被加工物６５の穴明けを行うと、パンチ５６の先端は、被加工物６５との摩擦によって摩耗する。
【００１５】
このようなプレス金型用のパンチ５６には、例えばＳＫＤ１１等の鋼材が多く用いられている。このパンチ５６に用いられているＳＫＤ１１は、特に耐久性に優れた材質ではなかった。このため、摩耗が早く、パンチ５６を頻繁に交換することとなり、作業効率が悪いという問題を有していた。
【００１６】
そこで、パンチで大量の被加工物に穴明け加工をする際にも、パンチが摩擦により擦り減ってしまうのを防ぐために、パンチ全体の材質がタングステンカーバイトを主とする超硬合金（ＪＩＳ Ｂ ４０５３，Ｖ３０）で構成されているショルダーパンチ（例えば、パンチ工業株式会社製、超硬ショルダーパンチ、ＷＷＰＡＳ３−４０−Ｐ２．０００）が市販されている。このタングステンカーバイトを主とする超硬合金は、細紛を焼き固めて形成されているものであって、この超硬合金からなるパンチは、ＳＫＤやＳＫＨ等の鋼材からなるパンチと比べて硬度が非常に高くなっている（例えば、非特許文献１参照。）。
【００１７】
また、このようなプレス金型用パンチは、該パンチの先端部と被加工物との接触箇所が摩擦によって特に擦り減り易いことから、パンチの先端部だけを超硬合金で形成し、パンチの本体部をＳＫＤ等の鋼材で形成して、超硬合金と鋼材とをロウ付によって接合して先端部が硬質なパンチを形成し、パンチの先端部を擦り減り難くさせたものが考案されている。このパンチは、鋼材からなる本体部と超硬合金からなる先端部との間にロウ材を流し込み、鋼材と超硬合金とを加熱してロウ材を溶融させて、溶融したロウ材で前記鋼材と前記超硬合金とを接合したものである。そして、このロウ材で前記鋼材と前記超硬合金とを接合したパンチを徐々に冷却して、余分なロウ材を削って表面を仕上げ、先端部が超硬合金からなるパンチを形成させている。
【００１８】
ここで、このロウ材としては、例えば、銀ロウが用いられている。この銀ロウは、銀、銅、亜鉛を主成分とし、これにカドミウムやニッケル等を添加して作られるロウ材であって、鋼材や超硬合金よりも低い温度で溶融するものである。このような銀ロウを前記鋼材と前記超硬合金との間に挟んで、前記鋼材と前記超硬合金とを加熱することにより両材の間の銀ロウが溶融し、この溶融した銀ロウで前記鋼材と前記超硬合金とを接合して、先端部が超硬合金からなるパンチを形成することができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１９】
【非特許文献１】
パンチ工業株式会社発行，「プレス金型用部品」，１９９４年１０月
，初版，ｐ．５１２−５１３
【００２０】
【特許文献１】
特公平２−４３５７９号公報（第１−２頁、第１−２図）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなプレス金型用パンチには次のような問題があった。
非特許文献１に記載のプレス金型用のパンチ５６は、パンチ全体を超硬合金であるタングステンカーバイトで形成させたので、パンチが硬質となり、プレス機からの大きな圧力を受けて、パンチ５６の先端の端面で被加工物６５に穴を明ける際にも、パンチ５６の先端の端面（被加工物６５との接触面）と被加工物６５との接触によってパンチ５６の先端が擦り減ってしまったり、形状が変わってしまうといった事態を回避することができたが、この超硬合金を構成するタングステンカーバイトは非常に高価であるため、このようなタングステンカーバイトを用いてパンチを製造すると、パンチの製造コストが増大してしまうという問題があった。
【００２２】
また、この超硬合金からなるパンチは、非常に硬質であるため加工性が悪く、パンチの内部に穴を明けてタップを設けたタップ付きパンチや、パンチ内部に貫通孔を設けてなるジェクタパンチを超硬合金で製造するのは非常に困難となっており、超硬合金からなるパンチには、形成できる形状に制限があった。
【００２３】
特許文献１に記載のプレス金型用のパンチは、ＳＫＤ等の鋼材とタングステンカーバイト等の超硬合金とをロウ付することで先端部が硬質なパンチを安価で製造することができるようになったが、この超硬合金と鋼材とのロウ付に使用するロウ材は、融点が低いため、ロウ材が溶融する温度に達しても超硬合金や鋼材は溶融せず、ロウ材が超硬合金や鋼材に溶け込まないので、超硬合金及び鋼材とロウ材との接着力が不十分であるという問題があった。従来から、プレス金型を用いて被加工物に穴明け加工をする際には、パンチで被加工物を穴明け加工した後、被加工物に明けた穴からパンチを引き抜いて元の位置に戻す際に、被加工物の穴の側面にパンチが食い付いて、被加工物に明けた穴にパンチが引っ掛ってしまうことがあったが、超硬合金と鋼材とをロウ付したパンチがこのような状態となった場合、パンチの先端部が被加工物に引っ掛った状態でパンチの本体部を引っ張ると、この力によってパンチの先端部と本体部との接合部分のロウ材が剥離してしまったり、ロウ材に亀裂が生じてしまうことがあり、先端部と本体部とをロウ付によって接合したパンチは、耐久性が良くないという問題があった。
【００２４】
本発明の目的は、プレス金型を用いて大量の被加工物をプレス加工する場合でも、耐久性と耐摩耗性に優れ、なおかつ安価なプレス金型用パンチおよびその製造方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のプレス金型用パンチは、プレス金型に挿着して使用するものであって、該プレス金型にその本体を取り付けるための本体部と被加工物に穴明け加工を行うための先端部を有するパンチで，
前記パンチは、鍔部と該鍔部に連成され棒状に形成されプレス金型にその本体を取り付けるための本体部を構成するシャンク部と先端部とからなり，
前記パンチは、全長が４０ｍｍ〜１００ｍｍに形成され、鍔部の外径がシャンク部の外径よりも大きく鍔部の外径が５ｍｍ〜３０ｍｍでシャンク部の外径が３ｍｍ〜２５ｍｍに形成してなり，
本体部を構成する前記鍔部と前記シャンク部は、ＳＫＤ１１又はＳＫＨ５１の焼き入れ材である鋼材で構成し、前記被加工物に穴明け加工を行う前記先端部は、粉末状のタングステンカーバイトを焼き固めて形成される硬度１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）の超硬合金で構成し，
前記シャンク部を一方方向に２０００ｒ．ｐ．ｍで回転させ、前記先端部を前記シャンク部の回転方向と相反する他方方向に２０００ｒ．ｐ．ｍで回転させて、前記シャンク部の先端部と前記先端部のシャンク部側の端面との圧接面における接触回転数を４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させた状態を保持したまま、前記シャンク部の先端部側の端面と前記先端部のシャンク部側の端面との接合端面を接触させて両部材から１２００ｋｇの推力を掛け，
前記シャンク部の先端部側の端部と前記先端部のシャンク部側の端部が摩擦熱によって融点温度近傍にまで上昇して、前記シャンク部の先端部側の端面と前記先端部のシャンク部側の端面とが溶融し始めた後に、前記シャンク部と前記先端部の回転を急停止させ，
前記シャンク部と前記先端部の回転を急停止した状態で、前記シャンク部の先端部側部材と前記先端部のシャンク部側部材との接合箇所に１３００ｋｇの推力を掛けて、溶融した前記シャンク部の先端部側の端部と前記先端部のシャンク部側の端部とを混ざり合わせて前記シャンク部の先端部と前記先端部のシャンク部側の端面とを直接溶着して接合することを特徴とするものである。
このように構成することにより、請求項１に記載の発明によると、パンチの先端部を構成する超硬合金とパンチの本体部を構成する鋼材とを溶着により接合したので、超硬合金と鋼材との接合箇所に亀裂が生じたり、接合箇所が剥がれてしまうことがなく、プレス金型用パンチの耐久性を向上させることができるようになる。
【００２７】
上記目的を達成するために、請求項２に記載のプレス金型用パンチの製造方法は、プレス金型に挿着して被加工物の穴明け加工を行うもので、鍔部と該鍔部に連成され棒状に形成されプレス金型にその本体を取り付けるための本体部であるＳＫＤ１１又はＳＫＨ５１の焼き入れ材からなる鋼材で構成するシャンク部と、粉末状のタングステンカーバイトを焼き固めて形成される硬度１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）の超硬合金で構成する先端部とからなり、全長が４０ｍｍ〜１００ｍｍに形成され、鍔部の外径がシャンク部の外径よりも大きく鍔部の外径が５ｍｍ〜３０ｍｍでシャンク部の外径が３ｍｍ〜２５ｍｍに形成され、プレス金型に挿着して前記被加工物に穴明け加工を行うプレス金型用パンチの製造方法において，
超硬合金で構成する棒材の端面と、鋼材で構成する棒材の端面とを当接し、前記超硬合金からなる棒材と前記鋼材からなる棒材とを直接溶着して接合する第一工程と、該第一工程で接合した棒材を研削加工する第二工程とを備え、
前記第一工程は，
ベース上をスライド可能な２台のスライド台を有し該２台のスライド台が平行に配置された回転圧接機を用い、該回転圧接機の一方の前記スライド台の把持部に前記超硬合金からなる棒材を把持させるとともに他方の前記スライド台の把持部に前記鋼材からなる棒材を把持させ、
前記超硬合金で構成する棒材と前記鋼材で構成する棒材のそれぞれの棒材を２０００ｒ．ｐ．ｍで相反する方向に回転させながら、前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記鋼材で構成する棒材の端面との接合端面に両部材から１２００ｋｇの推力を掛けて圧接して、前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記前記鋼材で構成する棒材の端面との圧接面における回転数が４０００ｒ．ｐ．ｍになるように回転させて、
前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記鋼材で構成する棒材の端面の圧接面を摩擦によって発生する摩擦熱によって１５００℃程度にまで上昇させ、該摩擦熱によって前記接触面における前記超硬合金で構成する棒材の端面部と前記鋼材で構成する棒材の端面部とが溶解し始めた後に前記回転圧接機を停止して、
前記超硬合金で構成する棒材と前記鋼材で構成する棒材のそれぞれの回転を急停止させ、直後に前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記鋼材で構成する棒材の端面との前記圧接面に両部材から１３００ｋｇの推力を掛けて該圧接面を加圧し、
前記超硬合金からなる棒材の端面部と前記鋼材からなる棒材の端面部とを混ざり合わせて前記超硬合金からなる棒材の端面と前記鋼材からなる棒材の端面とを直接溶着して接合する工程であり，
前記第二工程は，
前記第一工程において接合した棒材の圧接面を中心に前記超硬合金で構成する棒材の端面部と前記鋼材からなる前棒材の端面部との圧接面を中心に前記鋼材で構成する棒材の部分に前記鍔部および前記シャンク部を研削加工することによって前記パンチの本体部を形成し、前記超硬合金で構成する棒材の部分を研削加工することによって前記パンチの先端部を形成する工程であることを特徴とするものである。
このように構成することにより、請求項２に記載の発明によると、超硬合金と鋼材とを加圧しつつ互いに逆方向に回転させて、この両材の接触する面に摩擦熱を発生させてこの熱で両材を溶融させ、この溶融した両材が混ざり合って溶着するので、超硬合金と鋼材との接合箇所の強度が高く、被加工物の加工後に被加工物からパンチを引き抜く際にも、パンチの先端部と本体部とが接合箇所から剥離してしまうことがなく、耐久性に優れたプレス金型用パンチを製造することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプレス金型に用いるパンチの第１の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１には、本発明に係るプレス金型用パンチの第１の実施の形態が示されている。
【００３４】
図１は、本発明に係るプレス金型用パンチを示す斜視図である。本実施の形態においては、穴抜き型のプレス金型に使用する先端が丸型のパンチを例に挙げて説明する。このパンチは、プレス金型に挿着して使用するものであって、このプレス金型は、前述したプレス金型と同様の構成となるため本実施の形態においては省略する。
【００３５】
図において、１０は、本発明に係るパンチであって、プレス金型にその本体を取り付けるための本体部と被加工物に穴明けを行うための先端部を有するものである。このパンチ１０は、鍔部１１とシャンク部１２とを有し、通常、鍔部１１の外径が５ｍｍ〜３０ｍｍ、シャンク部１２の外径が３ｍｍ〜２５ｍｍ程度であって、全長は４０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の大きさに形成されている。また、このパンチ１０は、先端部１３が超硬合金で形成されていて、本体部１４は鋼材で形成されていて、この超硬合金と鋼材とが溶着によって接合した状態となっている。また、本実施の形態において、この先端部１３にはＲ部分が形成されていて、本体部１４よりも外径が小さく加工されている。
【００３６】
ここで、図において、先端部１３と本体部１４の各接合箇所には仮想線が描かれているが、これは、本実施の形態の説明において、先端部１３と本体部１４とを説明するために便宜上描かれたものである。
【００３７】
本実施の形態において、パンチ１０の先端部１３を構成する超硬合金としては、タングステンカーバイトが使用されている。このタングステンカーバイトは、粉末状のものを焼き固めて形成されていて、硬度が約１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）程度となっている。また、この先端部１３の長さは、パンチ１０の先端部１３の太さや、使用用途などに合わせて、パンチ１０の全長に対して任意の長さに形成させることが可能となっていて、このパンチ１０の先端部１３の外径が特に細いものでない場合は、パンチ１０の全長に対して１割程度の長さとし、特に先端部１３の外径が細い構造のパンチにおいては、後述する回転圧接においても先端部１３と本体部１４とを接合し易くし、先端部１３の強度を保持させるために、図に示すように、先端部１３を長く形成させることができる。
【００３８】
本実施の形態における本体部１４を形成する素材としては、「ＳＫＤ１１」、「ＳＫＨ５１」等を用いることができる。
「ＳＫＤ１１」は、ＪＩＳ規格で定められており、Ｇ４４０４には、その組成が「Ｃ」１．４０〜１．６０％、「Ｓｉ」０．４０％以下、「Ｍｎ」０．６０％以下、「Ｐ」０．０３０％以下、「Ｓ」０．０３０％以下、「Ｃｒ」１１．００〜１３．００％、「Ｍｏ」０．８０〜１．２０％、「Ｖ」０．２０〜０．５０％であるとされている。そして、この「ＳＫＤ１１」の焼入れ焼戻しの熱処理後の硬度は、約６０ＨＲＣ〜６３ＨＲＣ（８１．２〜８２．８ＨＲＡ）程度と定められている。
【００３９】
「ＳＫＨ５１」は、ＪＩＳ規格で定められており、Ｇ４４０３には、その組成が「Ｃ」０．８０〜０．８８％、「Ｓｉ」０．４５％以下、「Ｍｎ」０．４０％以下、「Ｐ」０．０３０％以下、「Ｓ」０．０３０％以下、「Ｃｒ」３．８０〜４．５０％、「Ｍｏ」４．７０〜５．２０％、「Ｗ」５．９０〜６．７０％、「Ｖ」１．７０〜２．１０％であるとされている。そして、この「ＳＫＨ５１」の焼入れ焼戻しの熱処理をした後の硬度は、約５９〜６１ＨＲＣ（８０．７〜８１．８ＨＲＡ）程度と定められている。
【００４０】
このように、パンチ１０の先端部１３をタングステンカーバイトからなる超硬合金で構成して、本体部１４を前記ＳＫＤやＳＫＨの焼き入れ材などの鋼材で構成し、この超硬合金と鋼材とを溶着により接合することによって、先端の硬質なパンチを形成させることができ、大量の被加工物をプレス金型で穴明けする場合や、硬質な被加工物を穴明けする場合でも、パンチ１０の擦り減りを低減させることができる。
【００４１】
以下、本発明に係るプレス金型用パンチの第２の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４２】
図２には、本発明に係るプレス金型用パンチの第２の実施の形態が示されている。
図２は、本発明に係るプレス金型用パンチを示す斜視図である。本実施の形態においては、本発明の第１の実施の形態と同様に、穴抜き型のプレス金型に使用する先端が丸型のパンチについて説明する。このパンチは、プレス金型に挿着して被加工物の穴明けに使用するものである。このプレス金型は、前述したものと同様の構成となるため本実施の形態においては省略する。本実施の形態に係るプレス金型用パンチが図１に示す本発明の第１の実施の形態のプレス金型用パンチと異なる点は、本実施の形態におけるプレス金型用パンチには、溶着性金属からなる中間部が設けられていて、パンチの本体部と先端部とが該中間部を介して溶着によって接合した状態となっている点である。また、本実施の形態におけるパンチは、図１に示す本発明の第１の実施の形態よりも先端部が短い構成となっている。
【００４３】
図において、１６は、本発明に係るパンチであって、プレス金型にその本体を取り付けるための本体部と被加工物に穴明けを行うための先端部を有するものである。このパンチ１６は、鍔部１７とシャンク部１８を有する構造となっている。このパンチ１６の外径の大きさや全長は、図１に示す本発明の第１の実施の形態におけるプレス金型用パンチと同様の大きさとなっているので省略する。このパンチ１６は、図に示すように、超硬合金で形成された先端部１９と溶着性金属で形成された中間部２０とが溶着していて、さらにこの溶着性金属からなる中間部２０と鋼材からなる本体部２１とが溶着した状態となっている。ここで、このパンチ１６にはＲ部分が設けられて先細になっており、先端部１９の外径は前記シャンク部１８の外径よりも細く形成されている。
【００４４】
なお、図において、先端部１９と中間部２０、中間部２０と本体部２１の各接合箇所には仮想線が描かれているが、これは、本実施の形態の説明において、先端部１９と中間部２０と本体部２１とを説明するために便宜上描かれたものである。
【００４５】
本実施の形態において、先端部１９を構成する超硬合金としては、タングステンカーバイトが使用されている。このタングステンカーバイトは、粉末状のものを焼き固めて形成されていて、硬度が約１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）程度となっている。また、この先端部１９の長さは、使用用途などに合わせて、パンチ１６の全長に対して任意の長さに形成させることが可能となっている。このパンチ１０の先端部１９の外径が特に細いものでない場合は、パンチ１６の全長に対して１割程度の長さとし、特に先端部１９の外径が細い構造のパンチにおいては、後述する回転圧接において先端部１９と本体部２１とを接合し易くし、先端部１９の強度を保持させるために、図に示すように、先端部１９を長く形成させることができる。
【００４６】
本実施の形態において、中間部２０は、溶着性金属で構成されている。溶着性金属は、摩擦などによる熱で表面が溶融し、溶融した表面を押圧することによって他の金属と接着することが可能な金属である。この溶着性金属としては、例えば、ニッケルやコバルトを主とする合金を挙げることができる。この溶着性金属からなる中間部２０は、一端が超硬合金と接合しており、他端が鋼材と接合した状態となっている。この溶着性金属からなる中間部２０と超硬合金とは、両材の接触面に摩擦などで熱を発生させ、この熱で超硬合金の一部の成分と溶着性金属とを溶融させて、この溶融した両材を混ぜ合わせて接合している。また、中間部２０と鋼材との接合も同様に、中間部２０と鋼材とを熱により溶融させて、溶融した両材を混ぜ合わせて接合している。このように、溶着性金属からなる中間部２０と超硬合金と鋼材とをそれぞれ溶着して接合することにより、超硬合金と鋼材とを溶着性金属を介して接合することができるようになっている。
【００４７】
また、この中間部２０の長さは、パンチ１６の全長に対して任意の長さに形成させることが可能だが、パンチ１６の強度を考慮して、通常、１〜２ｍｍ程度となっている。
【００４８】
また、本実施の形態における本体部２１を形成する鋼材としては、「ＳＫＤ１１」、「ＳＫＨ５１」等の焼入れ材を用いることができる。本実施の形態において、本体部２１を形成するこれらの「ＳＫＤ１１」、「ＳＫＨ５１」の規格は、前記本発明に係るプレス金型用パンチの第１の実施の形態で用いたものと同様であるので省略する。
【００４９】
このように、パンチ１６の先端部１９をタングステンカーバイトからなる超硬合金で形成して、中間部２０を溶着性金属で構成し、本体部２１を鋼材で形成することによって、超硬合金からなる先端部１９と鋼材からなる本体部２１とを溶着性金属を介して容易に溶着させることができるようになっている。また、このパンチ１６は、超硬合金と溶着性金属とを溶着して接合し、溶着性金属と鋼材とを溶着して接合しているので、接合箇所の強度が高く、単に超硬合金と鋼材とをロウ材を介してロウ付したものよりも耐久性に優れたパンチを形成することが可能となっている。
【００５０】
以下、本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。
図３〜図５には、本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法の第１の実施の形態が示されている。本実施の形態においては、特に、ショルダーパンチを回転圧接によって製造する方法を説明する。
【００５１】
図３には、本実施の形態に係るプレス金型用パンチの製造方法における一実施の形態が示されている。
図において、２５は鋼材であって、本実施の形態においては「ＳＫＤ１１」（ＪＩＳ Ｇ４４０４）が用いられている。そして、この鋼材２５は丸棒状に形成されている。
【００５２】
また、２６は、図１における先端部１３を構成する超硬合金材であって、この超硬合金材２６は、硬度１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）程度の丸棒状のタングステンカーバイトで形成されていて、本実施の形態においては前記鋼材２５と同一の軸径の丸棒状となるように形成されている。
【００５３】
そして、このような鋼材２５と超硬合金材２６とを回転圧接機２７にセットして、接合作業を行う。
【００５４】
図３において、この回転圧接機２７は、ベース２８上をスライド可能な２台のスライド台２９，３０を有していて、このスライド台２９，３０が平行に配置された構造となっている。このスライド台２９には、超硬合金材２６を把持することのできる把持部３１が設けられていて、スライド台３０には、鋼材２５を把持することのできる把持部３２が設けられている。この把持部３１，３２は、前記超硬合金材２６と前記鋼材２５とをそれぞれ把持した際に、芯出しされた状態となるように設置されている。
【００５５】
図３において、このスライド台２９の把持部３１は、超硬合金材２６を把持した状態で回転可能となっている。そして、この把持部３１は、前記スライド台２９の内部において、前記スライド台２９に隣接して設けられたモータ３３と接続されている。このモータ３３は、前記スライド台２９の内部において前記把持部３１と接続されていて、前記把持部３１に超硬合金材２６を把持させた状態で、前記把持部３１を矢印Ｘ方向に回転させることができるようになっている。
【００５６】
一方、スライド台３０の把持部３２は、鋼材２５を把持した状態で回転可能となっている。そして、この把持部３２は、前記スライド台３０の内部において、前記スライド台３０に隣接して設けられたモータ３４と接続されている。このモータ３４は、前記スライド台３０の内部において、前記把持部３２と接続されていて、前記把持部３２に鋼材２５を把持させた状態で、前記把持部３２を前記スライド台２９における把持部３１の回転方向とは逆方向の矢印Ｙ方向に回転させることができるようになっている。
【００５７】
このように、スライド台２９の把持部３１に把持された超硬合金材２６の回転方向Ｘと、これと向かい合うスライド台３０の把持部３２に把持された鋼材２５の回転方向Ｙとを逆方向に回転させるようになっている。本実施の形態においては、この超硬合金材２６と鋼材２５とが同じ回転数で回転している状態となっている。そして、超硬合金材２６と鋼材２５とがそれぞれ互いに逆方向に回転している状態で、前記スライド台２９を矢印Ａ方向にスライドさせ、前記スライド台３０を矢印Ｂ方向にスライドさせて、超硬合金材２６と鋼材２５との距離を近づけていく。
【００５８】
続いて、図４に示すように、この超硬合金材２６と鋼材２５とを互いに逆方向に、かつ同じ回転数で回転させた状態を保持したまま、前記スライド台２９，３０の距離を近づけていき、超硬合金材２６と鋼材２５との端面同士が接触する位置で前記スライド台２９，３０のスライドを停止させる。このとき、前記超硬合金材２６と前記鋼材２５とには、両材の接触端面方向に向かって一定の推力がかけられている。本実施の形態において、この推力は１２００ｋｇとなっている。すると、この鋼材２５と超硬合金材２６とに、互いに逆方向に回転した状態で端面同士を加圧しながら接触させることにより摩擦が生じて両材の端面に摩擦熱が発生する。本実施の形態において、この互いに逆回転する両材の回転数は、４０００ｒ．ｐ．ｍ以上となっている。すなわち、鋼材２５と超硬合金材２６とは、それぞれ２０００ｒ．ｐ．ｍで回転している状態となっている。
【００５９】
そして、前記鋼材２５と前記超硬合金材２６のそれぞれの端部が融点温度近傍にまで上昇して、前記鋼材２５および前記超硬合金材２６が溶融し始めた後に、前記モータ３３，３４の回転を急停止させる。すると、このモータ３３，３４によって互いに逆方向に回転していた超硬合金材２６と鋼材２５のそれぞれの回転が急停止する。そして、この回転を急停止させた直後に、超硬合金材２６と鋼材２５との端面同士の接合する箇所にさらに推力をかける。本実施の形態においては、このときの超硬合金材２６と鋼材２５との接合箇所に掛かる推力は１３００ｋｇとなっている。このように、摩擦による熱で端面が溶融した超硬合金材２６と鋼材２５とを合わせて推力をかけると、溶融した超硬合金材２６と鋼材２５とが混ざり合って溶着するようになっている。
【００６０】
しかる後、図５に示すように、前記スライド台２９，３０の両方（または一方）を、外側方向にスライドさせて、接合して形成された丸棒状の棒材１５を取り出し、回転圧接の工程が終了する。
【００６１】
このように、回転圧接機２７で形成された棒材１５は、図６に示すように、形成された棒材１５を任意の外径に一括して研削するなどの加工をして、鍔部やシャンク部を形成させることで、超硬合金と鋼材とを溶着したパンチ１０を形成させることができる。
【００６２】
ここで、この棒材１５は、先端部が超硬合金で構成され、先端部以外の部分が鋼材からなっているので、既存の鋼材からなるパンチと同様に、この棒材１５に鍔部やシャンク部を形成させることができ、図に示すようなパンチ１０の形状に加工することができるようになっている。また、このパンチ１０の超硬合金からなる先端部にＲ部分を設けたり、先端部の外径を小さくする際には、ダイヤモンドホイール等を用いて先端部を研削加工して、任意の大きさのＲ部分を設けることができる。以上のような製造方法で、本発明に係るプレス金型用パンチを製造することができるようになっている。
【００６３】
また、本発明のプレス金型用パンチの製造方法における回転圧接の他の方法としては、回転圧接機を用いて鋼材と超硬合金材をそれぞれ回転させて圧接させる工程において、鋼材と超硬合金材のいずれか一方を高速回転させて、他方をこれとは逆方向に低速回転させる方法がある。ここで、この方法における回転圧接機は、前記本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法の第１の実施の形態と同様に、図３ないし図５に記載のものを使用することができる。
【００６４】
これは、たとえば、鋼材２５と超硬合金材２６とを接触させ、摩擦熱を発生させるために必要な回転数が４０００ｒ．ｐ．ｍである場合、鋼材２５を５００〜３５００ｒ．ｐ．ｍの範囲内で回転させる。そして、これとは逆方向に超硬合金材２６を３５００〜５００ｒ．ｐ．ｍの範囲内で回転させて、この両材の接触する面における鋼材２５と超硬合金材２６との回転数が４０００ｒ．ｐ．ｍ以上となるようにするものである。たとえば鋼材２５を３０００ｒ．ｐ．ｍの高速で回転させる場合は、これと接触する超硬合金材２６を１０００ｒ．ｐ．ｍ以上で回転させて、この鋼材２５と超硬合金材２６との接触する面における両材の回転数を４０００ｒ．ｐ．ｍ以上とすることができる。また、鋼材２５を１０００ｒ．ｐ．ｍの低速で回転させる場合は、これと接触する超硬合金材２６を３０００ｒ．ｐ．ｍ以上で回転させれば、この鋼材２５と超硬合金材２６との接触する面の回転数を４０００ｒ．ｐ．ｍとすることができる。このように、鋼材２５または超硬合金材２６の一方を高速回転させて、他方を低速回転させて、両材の接触する面を所望の回転数である４０００ｒ．ｐ．ｍ以上とすることで、両材の接触する面に所望の摩擦熱を発生させることができる。
【００６５】
また、このとき、前記鋼材２５と前記超硬合金材２６とには、両材の接触端面方向に向かって一定の推力がかけられている。本実施の形態において、この推力は１２００ｋｇとなっている。そして、この鋼材２５と超硬合金材２６とを加圧しながら互いに逆方向に回転させることで、両材の端面に摩擦が生じ、摩擦熱を発生させることができるようになっている。
【００６６】
そして、前記鋼材２５と超硬合金材２６との接触面の摩擦熱が融点温度近傍にまで上昇して、前記鋼材２５および前記超硬合金材２６が溶融し始めた後に、これら両材を回転させているモータ３３，３４の回転を急停止させる。そして、これらの両材の回転を停止させた後に、鋼材２５と超硬合金材２６との端面同士の接合する箇所にさらに推力をかける。本実施の形態においては、このときの鋼材２５と超硬合金材２６との接合箇所に係る推力は１３００ｋｇとなっていて、端面が溶融した鋼材２５と超硬合金材２６とに推力をかけることで、溶融した鋼材２５と超硬合金材２６との両材が混ざり合い、両材を接合することができるようになっている。
【００６７】
なお、本実施の形態においては、鋼材２５を高速回転させて、超硬合金材２６をこれとは逆方向に低速回転させた例を挙げたが、これに限るものではなく、鋼材２５を低速回転させて、超硬合金材２６を高速回転させても本実施の形態と同様の効果を得ることができるものとする。
【００６８】
さらに、本発明のプレス金型用パンチの製造方法における回転圧接の他の方法としては、回転圧接機を用いて鋼材２５と超硬合金材２６とを圧接させる工程において、該回転圧接機にセットされた鋼材２５もしくは超硬合金材２６のいずれか一方だけを回転させる方法がある。
【００６９】
これは、回転圧接機の各把持部に鋼材２５および超硬合金材２６をセットして、この鋼材２５と超硬合金材２６とのどちらか一方の部材だけを回転させ、他方の部材は固定した状態で所望の摩擦熱を発生させて圧接加工するものである。ここで、この方法における回転圧接機は、前記本発明の第１の実施の形態と同様に、図３ないし図５に記載のものを使用することができる。
【００７０】
本実施の形態において、鋼材２５と超硬合金材２６との接触面に摩擦熱を発生させるための所望の回転数がたとえば４０００ｒ．ｐ．ｍ以上であった場合、いずれか一方の部材を４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させ、他方の部材を固定することによって、この鋼材２５と超硬合金材２６との接触面に摩擦熱を発生させることができるようになっている。
【００７１】
たとえば、超硬合金材２６を回転させ、鋼材２５を固定するとすれば、把持部３１で把持された超硬合金材２６をモータ３３の動力によって４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させる。そして、この回転する超硬合金材２６の端面と、把持部３２に把持され、固定した状態の鋼材２５の端面のいずれか一方を加圧しながら超硬合金材２６の端面と鋼材２５の端面とを接触させることによって、両材の端面に摩擦熱が生じるようになっている。そして、超硬合金材２６を４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させ続けて、この超硬合金材２６と鋼材２５との摩擦熱を融点温度近傍にまで上昇させる。そして、両材が溶融し始めた後に、前記超硬合金材２６の回転を急停止させる。さらに、この回転を停止させた直後に、鋼材２５と超硬合金材２６との端面同士の接合する箇所にさらに推力をかける。すると、溶融した鋼材２５と超硬合金材２６とが混ざり合って、前記鋼材２５と前記超硬合金材２６とを接合することができるようになっている。
【００７２】
以下、本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法の第２の実施の形態について図面を用いて説明する。
図７には、本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法の第２の実施の形態が示されている。
【００７３】
図７（Ａ）において、３５は、図２における先端部１９を構成する超硬合金材であって、この超硬合金材３５は、硬度１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）程度の丸棒状のタングステンカーバイトで形成されている。また、３６は、中間金属であって、後に図２における中間部２０を構成する部分となるものである。この中間金属３６は、溶着性金属で形成されている。本実施の形態において、この中間金属３６を形成する溶着性金属としては、ニッケルを主とする合金が用いられている。また、この中間金属３６は、丸棒状に形成されていて、前記超硬合金材３５と同一の軸径となっている。そして、この超硬合金材３５と中間金属３６との端面同士を近づけていき、接合する。
【００７４】
このような超硬合金材３５と中間金属３６の接合は、前記本発明の第１の実施の形態で用いた図３〜図５に示す回転圧接機を使用することができる。
【００７５】
図３において、この回転圧接機２７は、スライド台２９の把持部３１で超硬合金材３５を把持し、該超硬合金材３５を回転方向Ｘに回転させ、これと向かい合うスライド台３０の把持部３２で中間金属３６を把持し、該中間金属３６を前記超硬合金材３５の回転方向Ｘとは逆方向の回転方向Ｙに回転させるようになっている。本実施の形態においては、この超硬合金材３５と中間金属３６とが同じ回転数で回転している状態となっている。そして、超硬合金材３５と中間金属３６とがそれぞれ互いに逆方向に回転している状態で、前記スライド台２９を矢印Ａ方向にスライドさせ、前記スライド台３０を矢印Ｂ方向にスライドさせて、超硬合金材３５と中間金属３６との距離を近づけていく。
【００７６】
そして、図４に示すように、この超硬合金材３５と中間金属３６とを互いに逆方向に、かつ同じ回転数で回転させた状態を保持したまま、前記スライド台２９，３０の距離を近づけていき、超硬合金材３５と中間金属３６との端面同士が接触する位置で前記スライド台２９，３０のスライドを停止させる。このとき、前記超硬合金材３５と前記中間金属３６とには、両材の接触端面方向に向かって一定の推力がかけられている。すると、この超硬合金材３５と中間金属３６とは、互いに逆方向に回転した状態で端面同士を加圧しながら接触させることにより摩擦が生じて両材の端面に摩擦熱が発生する。
【００７７】
そして、前記超硬合金材３５と中間金属３６とのそれぞれの端部の摩擦熱が１５００℃程度にまで上昇して、前記中間金属３６が溶融し始めた後に、前記モータ３３，３４の回転を急停止させる。すると、このモータ３３，３４によって互いに逆方向に回転していた超硬合金材３５と中間金属３６のそれぞれの回転が急停止する。そして、この回転を停止させた直後に、前記超硬合金材３５と前記中間金属３６との端面同士の接合する箇所にさらに推力をかけて圧接する。
【００７８】
ここで、超硬合金材３５の溶融温度は、中間金属３６の溶融温度よりも高い温度となっているので、中間金属３６が溶融温度に達しても超硬合金材３５は溶融温度に達しない。しかし、この超硬合金材３５は、粉末状のタングステンカーバイトの結合材としてニッケルを含有しているので、超硬合金材３５と中間金属３６とを回転圧接させることで、この超硬合金材３５に含まれるニッケルと、ニッケルを主とする合金からなる中間金属３６とが溶融温度に達して溶融し、この溶融した両材が混ざり合って溶着するので、前記超硬合金材３５と前記中間金属３６とを接合できるようになっている。
【００７９】
このように前記超硬合金材３５と前記中間金属３６とを回転圧接させることで、図７（Ｂ）に示すような超硬合金材３５と中間金属３６とが接合された１本の棒材４５が形成される。そして、この棒材４５の中間金属３６を図におけるＣ−Ｃ’の位置で切断する。ここで、中間金属３６を切断する位置は、棒材４５の端部に中間金属３６が１〜２ｍｍ残る位置となっている。
【００８０】
続いて、このように形成された棒材４５に鋼材４６を接合する。この鋼材４６は前記棒材４５と同一の軸径の丸棒状となるように形成された鋼材であって、本実施の形態においては、「ＳＫＤ１１」（ＪＩＳ Ｇ４４０４）が用いられている。そして、図７（Ｃ）に示すように、棒材４５と鋼材４６との接合は、端部に中間金属３６が接合された棒材４５と鋼材４６との端部同士を近づけていき圧接する。
【００８１】
このような棒材４５と鋼材４６との接合作業には、図３〜図５に示す前記回転圧接機２７を使用して、前記超硬合金材３５と前記中間金属３６との接合と同様に、前記棒材４５と前記鋼材４６とを回転圧接機２７にセットする。そして、図７（Ｄ）に示すように、棒材４５を回転方向Ｘに回転させ、鋼材４６を回転方向Ｙに回転させながら、前記棒材４５の端部の中間金属３６と前記鋼材４６との端部とを推力をかけた状態で接触させる。すると、この棒材４５と鋼材４６とは、互いに逆方向に回転した状態で端面同士が接触した状態となり、両材の端面に摩擦により熱が発生する。
【００８２】
ここで、前記鋼材４６を形成する「ＳＫＤ１１」の融点は、約１５００℃程度となっていて、ニッケルを主とする合金である前記中間金属３６の融点とほぼ同様となっている。すなわち、上記のように棒材４５の中間金属３６の部分と、「ＳＫＤ１１」からなる鋼材４６との端面同士を加圧しながら互いに逆方向に回転させることで発生する摩擦熱によって、この両材はほぼ同一の温度で溶融する。
【００８３】
そして、前記棒材４５と前記鋼材４６とのそれぞれの端部の摩擦熱が１５００℃程度にまで上昇して、前記棒材４５および前記鋼材４６が溶融し始めた後に、前記モータ３３，３４（図３〜図５参照）によって互いに逆回転していた棒材４５と鋼材４６のそれぞれの回転を急停止させる。そして、この回転を急停止させた直後に、棒材４５と鋼材４６との端面同士の接合する箇所にさらに推力をかける。このようにして、溶融した棒材４５と鋼材４６の両材の端面が混ざり合って溶着し、棒材４５と鋼材４６とを接合させることが可能となっている。
【００８４】
しかる後、図５に示すように、前記スライド台２９，３０の両方（または一方）を、外側方向にスライドさせて、図７（Ｅ）に示すような棒材４５と鋼材４６とが中間金属３６で接合された棒材４７を取出して、回転圧接の工程が終了する。
【００８５】
そして、回転圧接機２７で形成された棒材４７は、図６に示すように、形成された棒材４７を任意の外径に一括して研削するなどの加工をして、鍔部やシャンク部を形成させることで、パンチ１６を形成させることができる。
【００８６】
ここで、この棒材４７は、先端部が超硬合金、本体部が鋼材からなっており、この超硬合金と鋼材とを溶着性金属を介して接合しているので、鋼材からなる既存のパンチと同様に、この棒材１５に鍔部やシャンク部を形成させることができ、図に示すようなパンチ１６の形状に加工することができるようになっている。また、このパンチ１６の超硬合金からなる先端部にＲ部分を設けたり、先端部の外径を小さくする際には、ダイヤモンドホイール等を用いて先端部を研削加工して、任意の大きさのＲ部分を設けることができる。以上のような製造方法で、本発明に係るプレス金型用パンチを製造することができるようになっている。
【００８７】
また、本発明のプレス金型用パンチの製造方法における回転圧接の他の方法としては、回転圧接機を用いて棒材と鋼材を加圧しながらそれぞれ回転させて圧接させる工程において、棒材と鋼材のいずれか一方を高速回転させ、他方をこれとは逆方向に低速回転させる方法がある。ここで、この方法における回転圧接機は、前記本発明の第１の実施の形態と同様に、図３ないし図５に記載のものを使用することができる。
【００８８】
これは、たとえば、棒材４５と鋼材４６とを接触させ、摩擦熱を発生させるために必要な回転数が４０００ｒ．ｐ．ｍである場合、棒材４５を５００〜３５００ｒ．ｐ．ｍの範囲内で回転させる。そして、これとは逆方向に鋼材４６を３５００〜５００ｒ．ｐ．ｍの範囲内で回転させて、この両材の接触する面の回転数が４０００ｒ．ｐ．ｍ以上となるようにするものである。たとえば、棒材４５を３０００ｒ．ｐ．ｍの高速で回転させる場合、これと接触する鋼材４６を１０００ｒ．ｐ．ｍ以上で回転させて、この棒材４５と鋼材４６との接触する面における両材の回転数を４０００ｒ．ｐ．ｍ以上とすることができる。また、棒材４５を１０００ｒ．ｐ．ｍの低速で回転させる場合は、これと接触する鋼材４６を３０００ｒ．ｐ．ｍ以上で回転させれば、この棒材４５と鋼材４６との接触する面の回転数を４０００ｒ．ｐ．ｍ以上とすることができる。このように、鋼材４５または超硬合金材４６のいずれか一方を高速回転させて、他方を低速回転させて、両材の接触する面を所望の回転数である４０００ｒ．ｐ．ｍ以上とすることで、両材の接触する面に所望の摩擦熱を発生させることができる。
【００８９】
そして、前記棒材４５と前記鋼材４６との接触面の摩擦熱が１５００℃程度にまで上昇して、前記棒材４５および前記鋼材４６の各端部が溶融し始めた後に、これら両材を回転させているモータ３３，３４の回転を急停止させる。そして、これらの両材の回転を停止させた後に、前記棒材４５と前記鋼材４６との端面同士の接合する箇所にさらに推力をかける。このように、端面同士が溶融した状態で推力をかけると、溶融した前記棒材４５と前記鋼材４６の両材が混ざり合って溶着し、前記棒材４５と前記鋼材４６とを接合することができるようになっている。
【００９０】
さらに、本発明のプレス金型用パンチの製造方法の回転圧接の他の方法としては、回転圧接機を用いて棒材４５と鋼材４６とを圧接させる工程において、該回転圧接機にセットされた棒材４５もしくは鋼材４６のいずれか一方を回転させ、他方を固定する方法がある。
【００９１】
これは、回転圧接機の各把持部に棒材４５および鋼材４６をセットして、この棒材４５と鋼材４６とのどちらか一方を回転させ、他方を固定して所望の摩擦熱を発生させて圧接加工するものである。ここで、この方法における回転圧接機は、前記本発明の第１の実施の形態と同様に、図３ないし図５に記載のものを使用することができる。
【００９２】
本実施の形態において、棒材４５と鋼材４６との接触面に摩擦熱を発生させるための所望の回転数がたとえば４０００ｒ．ｐ．ｍであった場合、棒材４５または鋼材４６のいずれか一方を４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させ、他方を固定することによって、この棒材４５と鋼材４６との接触面に摩擦熱を発生させることができるようになっている。
【００９３】
たとえば、棒材４５を回転させ、鋼材４６を固定するとすれば、把持部３１で把持された棒材４５をモータ３３の動力によって４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させる。そして、この回転する棒材４５の端面と、把持部３２に把持されていて、固定した状態の鋼材４６の端面とのいずれか一方を加圧しながら棒材４５の端面と鋼材４６の端面とを接触させることによって、両材の端面に摩擦熱が生じるようになっている。そして、棒材４５を４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させ続けて、この棒材４５と鋼材４６との摩擦熱を１５００℃程度にまで上昇させる。そして、前記棒材４５および前記鋼材４６の端部が溶融し始めた後に、前記棒材４５の回転を急停止させる。さらに、この回転を停止させた直後に、棒材４５と鋼材４６との端面同士の接合する箇所にさらに推力をかける。このように、端面同士が溶融した状態で推力をかけると、溶融した前記棒材４５と前記鋼材４６の両材が混ざり合って溶着し、前記棒材４５と前記鋼材４６とを接合することができるようになっている。
【００９４】
このように、本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法の第２の実施の形態によると、本体部を形成する鋼材と先端部を形成する超硬合金との間に溶着性金属を挟んだ構成としたので、前記溶着性金属が前記超硬合金と接合しやすく、かつ前記鋼材とも低温で接合するので、回転圧接に要する時間を短縮することができるようになり、容易にプレス金型用パンチを製造することができるようになっている。
【００９５】
なお、本実施の形態におけるプレス金型用パンチおよびその製造方法は、特にショルダーパンチにおいて説明したが、これに限るものではなく、プレス金型に使用する他のパンチについても同様に構成することが可能であって、本発明と同様の製造方法で製造することができる。
【００９６】
また、本発明のパンチは、本体部を鋼材で構成し、先端部を超硬合金で構成したので、本体部の内部を既存の鋼材からなるパンチと同様に加工することができ、超硬合金だけで形成された従来のパンチでは形成が困難であったタップ付きパンチやジェクタパンチを形成させることができる。
【００９７】
なお、本実施の形態において、パンチの本体部を形成する鋼材としては、特に「ＳＫＤ１１」を例に挙げて説明したが、既存の「ＳＫＨ５１」等を使用しても本実施の形態と同様の製造方法でパンチを製造できるものとする。
【００９８】
また、本実施の形態においては、溶着性金属としてニッケルを主とする合金を例に挙げたが、これに限るものではなく、超硬合金に含まれるコバルトを主とする合金等を用いても本実施の形態と同様の効果を得られるものとする。
【００９９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【０１００】
請求項１に記載の発明によれば、プレス金型を用いて被加工物の穴明けをするにあたって、被加工物の一部と接触しうるパンチの先端部を超硬合金とし、パンチの本体部を鋼材で構成して、パンチの先端部とパンチの本体部とを溶着によって接合したので、パンチの先端部と本体部との接合箇所の強度が高く、パンチに掛かる圧力に対する耐久性に優れ、パンチの先端部と本体部との接合箇所に亀裂が生じたり、剥離してしまうことがないプレス金型用パンチを得ることができる。また、パンチの本体部が鋼材からなるので、本体部の内部に穴を明ける等の加工をすることが可能となり、従来、超硬合金だけを材料としたものでは形成することの困難だったタップ付きパンチやジェクタパンチを容易に形成させることができるようになる。
【０１０２】
請求項２に記載の発明によれば、超硬合金と鋼材とを加圧しながら回転させて、この両材の接触する面に摩擦熱を発生させ、この熱によって両材が混ざり合って溶着するので、超硬合金と鋼材との接合箇所の強度が高く、被加工物の加工後に被加工物からパンチを引き抜く際にも、パンチの先端部と本体部とが接合箇所から剥離してしまうことがなく、耐久性に優れたプレス金型用パンチを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプレス金型用パンチを示す斜視図である。
【図２】本発明に係るプレス金型用パンチを示す斜視図である。
【図３】本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法を示す概念図である。
【図４】本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法を示す概念図である。
【図５】本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法を示す概念図である。
【図６】本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るプレス金型用パンチの製造方法を示す概念図である。
【図８】プレス加工におけるプレス金型の動作を示す断面図である。
【図９】プレス加工におけるプレス金型の動作を示す断面図である。
【図１０】プレス加工におけるプレス金型の動作を示す断面図である。
【図１１】プレス加工におけるプレス金型の動作を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１６…………パンチ
１３，１９…………先端部
１４，２１…………本体部
２０…………………中間部
２５，４６…………鋼材
２６，３５…………超硬合金材
２７…………………回転圧接機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a punch for a press die that is hard and excellent in durability, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In general, when drilling a material such as metal, it is usual to perform molding by pressing the material by applying a strong force to the material using a press die.
The molding process using the press mold is performed using a press mold as shown in FIG. In the figure, the press die 50 has a structure having an upper die and a lower die.
[0003]
FIG. 8 shows a cross-sectional view of the press die 50. In the figure, the press die 50 is in a state where the upper die and the lower die are separated.
In the drawing, the upper die of the press die 50 has a structure having an upper die set 51, a shank 52, a backing plate 53, a punch plate 54, a stripper plate 55, and a punch 56.
[0004]
The upper die set 51 is a plate to be attached to a press machine, and a shank 52 for fixing the upper die set 51 to the press machine is provided on the upper surface of the upper die set 51. A backing plate 53 and a punch plate 54 are provided on the lower surface of the upper die set 51. The backing plate 53 is a plate that is attached to prevent the force from being directly applied to the upper die set 51 when the surface pressure on the bottom surface of the punch is high, and is arranged in parallel with the upper die set 51. The punch plate 54 is a plate for attaching the punch 56 and is provided adjacent to the backing plate 53.
[0005]
Guide bushes 57 are provided at both ends of the lower surface of the upper die set 51. A through hole is provided inside the guide bush 57 so that a guide post (described later) provided in the lower mold of the press die 50 can be inserted into the through hole.
[0006]
Further, the upper die set 51 is provided with a stripper bolt 59 having a spring 58, and the stripper plate 55 is suspended by the stripper bolt 59. The stripper plate 55 is installed in parallel with the backing plate 53, and is provided with a through hole into which the tip of the punch 56 can be inserted.
[0007]
A punch 56 is attached to the punch plate 54. The punch 56 is attached perpendicularly to the punch plate 54, and the tip of the punch 56 faces the direction of the stripper plate 55 (downward). Three punches 56 are attached to the punch plate 54, and the tip portions of the punches 56 are inserted into the three through holes of the stripper plate 55, respectively. Here, the end face of the tip of the punch 56 is in a state slightly inside the lower end face of the stripper plate 55.
[0008]
The lower mold of the press die 50 includes a lower die set 61, a die plate 62 placed on the upper surface of the lower die set 61, and a guide post 63 protruding from the upper surface of the lower die set 61. It has a structure with. A positioning plate 64 is provided above the die plate 62, and a workpiece 65 such as an iron plate is placed on the upper surface of the die plate 62, and the workpiece 65 is held by the positioning plate 64. It has become. The lower die set 61 and the die plate 62 are provided with through holes 66. The through hole 66 is provided in accordance with the position of the tip of the punch 56 attached to the punch plate 54, and the tip of the punch 56 can be inserted into the through hole 66.
[0009]
9 to 11 show a process of processing a workpiece using the press mold 50. FIG.
[0010]
First, as shown in FIG. 9, the guide post 63 is inserted through the guide bush 57 of the press die 50, the upper die and the lower die of the press die 50 are connected, and the upper die is lowered downward. . The upper die and the lower die of the press die 50 are connected by applying pressure to the upper die as indicated by the arrows in the figure.
[0011]
In the press die 50, pressure in the direction of the arrow is applied to the upper die set 51, and the upper die is lowered along the guide posts 63. In the figure, the upper die is lowered to a position where the lower surface of the stripper plate 55 is in contact with the workpiece 65, and the stripper plate 55 and the lower die plate 62 sandwich the workpiece 65. It has become.
[0012]
Then, as shown in FIG. 10, the upper die of the press die 50 is pressed by the upper die set 51 and further lowered in the lower die direction. In the drawing, when the upper die of the press die 50 is further lowered, the upper stripper plate 55 is in a state of pressing the workpiece 65 placed on the lower die plate 62. Then, the upper die set 51 receives a force from the press machine and tries to lower further. Then, the spring 58 provided around the stripper bolt 59 is compressed while keeping the stripper plate 55 pressing the workpiece 65, and the upper die set 51 is further lowered downward. . Then, the distance between the stripper plate 55 that presses the workpiece 65 and the punch plate 54 is shortened. Then, the tip of the punch 56 protrudes from the through hole in the lower surface of the stripper plate 55, and the workpiece 65 is partially pressed by the end surface of the tip of the punch 56. At this time, the pressure from the press is transmitted to the punch 56 through the backing plate 53 to the end surface of the tip of the punch 56, so that a hole is formed in a part of the workpiece 65 by the pressing force of the punch 56. The workpiece 65 that has been hollowed out is pushed by the punch 56 and pushed down by the through hole 66.
[0013]
Then, when the work for drilling the workpiece 65 is completed, the upper die set 51 of the press die 50 is moved upward again as shown in FIG. The upper die set 51 is fixed via a shank 52. When the shank 52 moves upward, the upper die set 51 is also lifted upward, and the workpiece 65 that has been drilled is taken out. Can be done. Then, the workpiece 65 before drilling is again placed on the die plate, and the workpiece 65 is repeatedly processed.
[0014]
The punch 56 used for drilling the workpiece 65 is formed in a bar shape having an outer diameter of the flange portion of, for example, 5 mm to 30 mm, an outer diameter of the shank portion of, for example, 3 mm to 25 mm, and a total length of, for example, about 40 mm to 100 mm. Has been. This punch 56 is attached to the punch plate 54 of the press die 50, receives the pressure of the press through the upper die set 51, presses the tip against the workpiece 65, and drills the workpiece 65. is there. The punch 56 continuously processes a plurality of workpieces 65. When such a drilling of the workpiece 65 is performed, the tip of the punch 56 is worn by friction with the workpiece 65.
[0015]
For such a press die punch 56, for example, a steel material such as SKD11 is often used. The SKD 11 used for the punch 56 was not a material particularly excellent in durability. For this reason, there was a problem that the wear was fast and the punch 56 was frequently replaced, resulting in poor work efficiency.
[0016]
Therefore, when punching a large number of workpieces with a punch, in order to prevent the punch from being worn away by friction, the entire punch material is cemented carbide (mainly tungsten carbide) (JIS B). 4053, V30) is commercially available (for example, Punch Kogyo Co., Ltd., carbide shoulder punch, WWPAS3-40-P2.000). The cemented carbide mainly composed of tungsten carbide is formed by baking fine powder, and the punch made of this cemented carbide has a hardness higher than that of a punch made of steel such as SKD or SKH. Is very high (see, for example, Non-Patent Document 1).
[0017]
In addition, such a punch for a press die is such that the contact portion between the tip of the punch and the workpiece is particularly easily worn away by friction. Therefore, only the tip of the punch is formed of cemented carbide, and the punch The main body is made of steel such as SKD, and a cemented carbide alloy and steel are joined by brazing to form a hard punch at the tip, making the tip of the punch difficult to wear. Yes. In this punch, a brazing material is poured between a main body portion made of steel and a tip portion made of cemented carbide, the brazing material is melted by heating the steel material and the cemented carbide, and the steel material is melted by the brazing material. And the cemented carbide. The brazing material is gradually cooled with the punch joining the steel material and the cemented carbide, and the surplus brazing material is scraped to finish the surface, and the tip is formed of a cemented carbide. .
[0018]
Here, as this brazing material, for example, silver brazing is used. This silver brazing is a brazing material made mainly of silver, copper, and zinc and cadmium, nickel, etc. added thereto, and melts at a temperature lower than that of steel or cemented carbide. By sandwiching such a silver solder between the steel material and the cemented carbide, the steel material and the cemented carbide are heated to melt the silver solder between the two materials. The steel material and the cemented carbide can be joined to form a punch whose tip is made of cemented carbide (see, for example, Patent Document 1).
[0019]
[Non-Patent Document 1]
Published by Punch Industry Co., Ltd., “Parts for press dies”, October 1994
, First edition, p. 512-513
[0020]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 2-43579 (page 1-2, Fig. 1-2)
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
However, the press die punch as described above has the following problems.
Since the punch 56 for press dies described in Non-Patent Document 1 is formed entirely of tungsten carbide, which is a cemented carbide, the punch becomes hard and receives a large pressure from the press machine. Even when a hole is drilled in the workpiece 65 at the end face of the tip of the punch 56, the tip of the punch 56 is worn away by contact between the end face of the punch 56 (contact surface with the workpiece 65) and the workpiece 65. Although it was possible to avoid the situation that it was trapped or the shape changed, tungsten carbide comprising this cemented carbide is very expensive, so if you make a punch using such tungsten carbide There is a problem that the manufacturing cost of the punch increases.
[0022]
Also, this punch made of cemented carbide is very hard, so its workability is poor, and a punch with a tapped hole with a tapped hole inside it and a jet punch with a through hole inside the punch. It has become very difficult to produce a cemented carbide alloy, and punches made of cemented carbide have limited shapes that can be formed.
[0023]
The punch for a press die described in Patent Document 1 can manufacture a punch having a hard tip at low cost by brazing a steel material such as SKD and a cemented carbide such as tungsten carbide. However, the brazing material used for brazing the cemented carbide and the steel material has a low melting point, so the cemented carbide or steel material does not melt even when the temperature at which the brazing material melts, and the brazing material is super There is a problem that the adhesive strength between the cemented carbide alloy and the steel material and the brazing material is insufficient because it does not melt into the hard alloy or steel material. Conventionally, when drilling a workpiece using a press die, after punching the workpiece with a punch, the punch is pulled out from the hole drilled in the workpiece and returned to the original position. When returning, the punch bite into the side of the hole in the workpiece, and the punch might get caught in the hole opened in the workpiece, but the punch brazed with cemented carbide and steel In such a state, when the punch body is pulled while the tip of the punch is caught on the workpiece, the brazing material peels off at the joint between the tip of the punch and the body. In some cases, the brazing material may be cracked, and the punch in which the tip portion and the main body portion are joined by brazing has a problem that durability is not good.
[0024]
An object of the present invention is to provide a punch for a press die that is excellent in durability and wear resistance and is inexpensive even when a large amount of work is pressed using a press die and a method for manufacturing the punch. is there.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the punch for a press die according to claim 1 is inserted into the press die.A main body for attaching the main body to the press mold;Drill holes in the workpiecePunch with tip forso,
  The punch isIt consists of a shank part and a tip part which are formed in a bar shape and are formed in a rod shape and are connected to the collar part to constitute a main body part for attaching the main body to a press die,
  The punch isThe overall length is 40mm to 100mm, the outer diameter of the collar is larger than the outer diameter of the shank, the outer diameter of the collar is 5mm to 30mm, and the outer diameter of the shank is 3mm to 25mm.And
  The collar part constituting the main body part and theShank partIsConsists of steel that is a quenching material of SKD11 or SKH51,Drill a hole in the workpieceThe tipIsIt is composed of a cemented carbide with a hardness of 1500 HV (90 to 92 HRA) formed by baking and solidifying powdered tungsten carbide,
  The shank portion is set to 2000 r. p. m, and the tip portion is 2000 r.m in the other direction opposite to the rotational direction of the shank portion. p. m, and the contact rotation speed at the pressure contact surface between the tip end portion of the shank portion and the end surface of the tip end portion on the shank portion side is 4000 r. p. While maintaining the state rotated at m, the end surface of the shank portion on the tip end side is brought into contact with the end surface of the tip end portion on the shank portion side.Apply a thrust of 1200kg from both members,
  The end portion on the tip end side of the shank portion and the end portion on the shank portion side of the tip end portion rise to near the melting point temperature by frictional heat, and the end surface on the tip end side of the shank portion and the shank portion of the tip end portion After the end surface of the side starts to melt, the rotation of the shank portion and the tip portion is suddenly stopped,
  In a state where rotation of the shank portion and the tip portion is suddenly stopped, the shank portion melted by applying a thrust of 1300 kg to the joint portion between the tip portion side member of the shank portion and the shank portion side member of the tip portion The end of the tip of the shank and the end of the tip of the shankThe tip portion of the shank portion and the end surface of the tip portion on the shank portion side are directly welded and joined.
  With this configuration, according to the invention described in claim 1, since the cemented carbide constituting the tip of the punch and the steel constituting the main body of the punch are joined by welding, the cemented carbide and the steel are joined. Thus, there is no occurrence of cracks in the jointed portion or peeling of the joined portion, and the durability of the punch for a press die can be improved.
[0027]
  In order to achieve the above object, a method for manufacturing a punch for a press die according to claim 2 is a method for punching a workpiece by inserting the punch into a press die. A body part that is formed in a rod shape and is attached to the press dieIt is composed of a steel material made of a quenching material of SKD11 or SKH51Shank part,It is made of cemented carbide with a hardness of 1500 HV (90 to 92HRA) formed by baking powdered tungsten carbide.It consists of a tip and is formed with a total length of 40 mm to 100 mm, the outer diameter of the collar is larger than the outer diameter of the shank, the outer diameter of the collar is 5 mm to 30 mm, and the outer diameter of the shank is 3 mm to 25 mm Inserted into the press moldSaidIn the manufacturing method of punches for press dies that punch holes in a workpiece,
  SuperAn end face of a bar made of hard alloy;steelA first step of abutting an end face of a bar made of a material and directly welding and joining the bar made of the cemented carbide and the bar made of the steel, and the bar joined in the first step A second step of grinding,
  The first step includes
  Using a rotary pressure welding machine having two slide tables slidable on a base, the two slide tables being arranged in parallel, and the cemented carbide at the grip portion of one of the slide tables of the rotary pressure welding machine And holding the bar made of the steel to the holding part of the other slide table,
  Each bar of the bar made of the cemented carbide and the bar made of the steel material is set to 2000r. p. Rotate in the opposite direction at mHowever, a thrust force of 1200 kg is applied from both members to the joining end surface of the end surface of the bar made of the cemented carbide and the end surface of the bar made of the steel material.do itThe rotational speed at the pressure contact surface between the end face of the bar made of the cemented carbide and the end face of the bar made of the steel is 4000 r.s. p. Rotate to mThe,
  Pressure contact surface between the end face of the bar made of the cemented carbide and the end face of the bar made of the steel materialIs raised to about 1500 ° C. by frictional heat generated by friction,After the end surface portion of the bar made of the cemented carbide on the contact surface and the end surface portion of the bar made of the steel material begin to melt by the frictional heatSaidStop the rotary pressure welding machine,
  Suddenly stopping the rotation of the bar made of the cemented carbide and the bar made of the steel, immediately after the end face of the bar made of the cemented carbide and the end face of the bar made of the steel The pressure contact surface is pressurized by applying a thrust of 1300 kg from both members to the pressure contact surface,
  End face of the bar made of the cemented carbideDepartment andEnd face of the bar made of steelMix with the partA step of directly welding and joining the end face of the bar made of cemented carbide and the end face of the bar made of steel; and
  The second step includes
  The first stepInA bar made of the cemented carbide centering on the pressure contact surface of the bonded barBefore the end face part and the steel materialBarThe end face ofA body portion of the punch is formed by grinding the flange portion and the shank portion on a portion of the rod member made of the steel material around the pressure contact surface of the rod member, and a portion of the rod member made of the cemented carbide is formed. This is a step of forming the tip of the punch by grinding.
  With this configuration, the claim2According to the invention described in, the cemented carbide and the steel material are rotated in opposite directions while being pressurized, and frictional heat is generated on the contact surfaces of the two materials to melt both materials with this heat. Since the two materials are mixed and welded, the strength of the joint between the cemented carbide and the steel material is high, and even when the punch is pulled out from the workpiece after processing the workpiece, Does not peel off from the joining portion, and a punch for a press die having excellent durability can be manufactured.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a punch used in a press die according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a punch for a press die according to the present invention.
[0034]
FIG. 1 is a perspective view showing a punch for a press die according to the present invention. In the present embodiment, a punch having a round tip used for a punching die will be described as an example. This punch is used by being inserted into a press die. Since this press die has the same configuration as the press die described above, it is omitted in the present embodiment.
[0035]
In the figure, reference numeral 10 denotes a punch according to the present invention, which has a main body part for attaching the main body to a press mold and a tip part for drilling a workpiece. This punch 10 has a flange part 11 and a shank part 12, and the outer diameter of the flange part 11 is usually 5 mm to 30 mm, the outer diameter of the shank part 12 is about 3 mm to 25 mm, and the total length is 40 mm to 100 mm. It is formed to a size of about. The punch 10 has a tip portion 13 made of a cemented carbide and a body portion 14 made of a steel material. The cemented carbide alloy and the steel material are joined by welding. In the present embodiment, the distal end portion 13 is formed with an R portion and is processed to have an outer diameter smaller than that of the main body portion 14.
[0036]
Here, in the figure, imaginary lines are drawn at the joints between the tip portion 13 and the main body portion 14, and this will explain the tip portion 13 and the main body portion 14 in the description of the present embodiment. Therefore, it is drawn for convenience.
[0037]
In the present embodiment, tungsten carbide is used as the cemented carbide constituting the tip portion 13 of the punch 10. This tungsten carbide is formed by baking and solidifying a powdery material, and has a hardness of about 1500 HV (90 to 92 HRA). Further, the length of the tip portion 13 can be formed to an arbitrary length with respect to the entire length of the punch 10 in accordance with the thickness of the tip portion 13 of the punch 10 or the intended use. When the outer diameter of the tip 13 of the punch 10 is not particularly thin, the punch 10 has a length of about 10% with respect to the entire length of the punch 10. In order to make it easy to join the tip portion 13 and the main body portion 14 and maintain the strength of the tip portion 13 even in the pressure contact, the tip portion 13 can be formed long as shown in the figure.
[0038]
“SKD11”, “SKH51” or the like can be used as a material for forming the main body 14 in the present embodiment.
“SKD11” is defined in JIS standards, and G4404 has a composition of “C” 1.40 to 1.60%, “Si” 0.40% or less, “Mn” 0.60% or less, “P” 0.030% or less, “S” 0.030% or less, “Cr” 11.00 to 13.00%, “Mo” 0.80 to 1.20%, “V” 0.20 to 0 .50%. The hardness of the “SKD11” after quenching and tempering is determined to be about 60 HRC to 63 HRC (81.2 to 82.8 HRA).
[0039]
“SKH51” is defined in JIS standards, and G4403 has a composition of “C” 0.80 to 0.88%, “Si” 0.45% or less, “Mn” 0.40% or less, “P” 0.030% or less, “S” 0.030% or less, “Cr” 3.80 to 4.50%, “Mo” 4.70 to 5.20%, “W” 5.90 to 6 70% and “V” 1.70-2.10%. The hardness of the “SKH51” after quenching and tempering is determined to be about 59 to 61 HRC (80.7 to 81.8 HRA).
[0040]
Thus, the tip portion 13 of the punch 10 is made of a cemented carbide made of tungsten carbide, and the main body portion 14 is made of a steel material such as the quenching material of the SKD or SKH. Can be formed by welding, so that a punch 10 can be formed even when a large number of workpieces are drilled with a press die or when a hard workpiece is drilled. Can be reduced.
[0041]
Hereinafter, a second embodiment of a press die punch according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
FIG. 2 shows a second embodiment of a press die punch according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a punch for a press die according to the present invention. In this embodiment, as in the first embodiment of the present invention, a punch having a round tip used for a punching die will be described. This punch is inserted into a press die and used for drilling a workpiece. Since this press mold has the same configuration as described above, it is omitted in the present embodiment. The press mold punch according to the present embodiment is different from the press mold punch according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in that the press mold punch according to the present embodiment is welded. An intermediate portion made of a conductive metal is provided, and the main body portion and the tip portion of the punch are joined by welding through the intermediate portion. Further, the punch in this embodiment has a shorter tip than the first embodiment of the present invention shown in FIG.
[0043]
In the drawing, reference numeral 16 denotes a punch according to the present invention, which has a main body part for attaching the main body to a press die and a tip part for drilling a workpiece. The punch 16 has a structure having a flange portion 17 and a shank portion 18. The outer diameter and overall length of the punch 16 are the same as those of the punch for a press die in the first embodiment of the present invention shown in FIG. As shown in the figure, the punch 16 has a front end portion 19 formed of a cemented carbide and an intermediate portion 20 formed of a weldable metal, and further an intermediate portion 20 made of the weldable metal. The main body 21 made of steel is welded. Here, the punch 16 is provided with an R portion and is tapered, and the outer diameter of the tip portion 19 is formed smaller than the outer diameter of the shank portion 18.
[0044]
In the figure, imaginary lines are drawn at the joint portions of the tip portion 19 and the intermediate portion 20, and between the intermediate portion 20 and the main body portion 21, and this is the same as the tip portion 19 in the description of the present embodiment. The intermediate portion 20 and the main body portion 21 are drawn for the sake of convenience.
[0045]
In the present embodiment, tungsten carbide is used as the cemented carbide constituting the tip 19. This tungsten carbide is formed by baking and solidifying a powdery material, and has a hardness of about 1500 HV (90 to 92 HRA). Further, the length of the tip portion 19 can be formed to an arbitrary length with respect to the entire length of the punch 16 in accordance with the intended use. When the outer diameter of the tip 19 of the punch 10 is not particularly thin, the length is about 10% of the entire length of the punch 16. In order to make it easy to join the tip 19 and the main body 21 in pressure contact and to maintain the strength of the tip 19, the tip 19 can be formed long as shown in the figure.
[0046]
In the present embodiment, the intermediate portion 20 is made of a weldable metal. The weldable metal is a metal whose surface is melted by heat due to friction or the like and can be bonded to another metal by pressing the melted surface. Examples of the weldable metal include alloys mainly composed of nickel and cobalt. The intermediate part 20 made of this weldable metal has one end joined to the cemented carbide and the other end joined to the steel material. The intermediate portion 20 and the cemented carbide made of this weldable metal generate heat by friction or the like on the contact surfaces of both materials, and this heat melts some components of the cemented carbide and the weldable metal. These melted materials are mixed and joined. Similarly, the joining of the intermediate portion 20 and the steel material is performed by melting the intermediate portion 20 and the steel material by heat, and mixing both the melted materials. As described above, the cemented carbide alloy and the steel material can be joined to each other through the weldable metal by welding and joining the intermediate portion 20 made of the weldable metal, the cemented carbide and the steel material. ing.
[0047]
The length of the intermediate portion 20 can be set to an arbitrary length with respect to the entire length of the punch 16, but is usually about 1 to 2 mm in consideration of the strength of the punch 16.
[0048]
Further, as the steel material forming the main body portion 21 in the present embodiment, quenching materials such as “SKD11” and “SKH51” can be used. In the present embodiment, the standards of “SKD11” and “SKH51” forming the main body 21 are the same as those used in the first embodiment of the press die punch according to the present invention. I will omit it.
[0049]
Thus, the tip portion 19 of the punch 16 is formed of a cemented carbide made of tungsten carbide, the intermediate portion 20 is made of a weldable metal, and the body portion 21 is made of a steel material. The front end portion 19 and the main body portion 21 made of steel can be easily welded via a weldable metal. Further, the punch 16 welds and joins the cemented carbide and the weldable metal, and welds and joins the weldable metal and the steel material. It is possible to form a punch that is superior in durability to a steel material brazed via a brazing material.
[0050]
Hereinafter, a first embodiment of a method for producing a press die punch according to the present invention will be described with reference to the drawings.
3 to 5 show a first embodiment of a method for manufacturing a press die punch according to the present invention. In the present embodiment, a method for manufacturing a shoulder punch by rotational pressure welding will be particularly described.
[0051]
FIG. 3 shows an embodiment of the method for manufacturing a press die punch according to the present embodiment.
In the figure, reference numeral 25 denotes a steel material, and “SKD11” (JIS G4404) is used in the present embodiment. And this steel material 25 is formed in the round bar shape.
[0052]
Further, 26 is a cemented carbide material constituting the tip portion 13 in FIG. 1, and this cemented carbide material 26 is formed of a round bar-shaped tungsten carbide having a hardness of about 1500 HV (90 to 92 HRA). In this embodiment, the steel material 25 is formed in a round bar shape having the same shaft diameter.
[0053]
And such a steel material 25 and the cemented carbide material 26 are set in the rotary pressure welding machine 27, and a joining operation is performed.
[0054]
In FIG. 3, the rotary pressure welding machine 27 has two slide bases 29 and 30 that can slide on a base 28, and the slide bases 29 and 30 are arranged in parallel. The slide table 29 is provided with a grip portion 31 capable of gripping the cemented carbide material 26, and the slide table 30 is provided with a grip portion 32 capable of gripping the steel material 25. The grip portions 31 and 32 are installed so as to be centered when the cemented carbide material 26 and the steel material 25 are gripped.
[0055]
In FIG. 3, the grip portion 31 of the slide table 29 is rotatable while gripping the cemented carbide material 26. The grip portion 31 is connected to a motor 33 provided adjacent to the slide table 29 inside the slide table 29. The motor 33 is connected to the gripping portion 31 inside the slide table 29 and rotates the gripping portion 31 in the arrow X direction with the gripping portion 31 gripping the cemented carbide material 26. Be able to.
[0056]
On the other hand, the grip portion 32 of the slide table 30 is rotatable while gripping the steel material 25. The grip portion 32 is connected to a motor 34 provided adjacent to the slide table 30 inside the slide table 30. The motor 34 is connected to the grip portion 32 inside the slide table 30, and the grip portion 32 is gripped by the grip portion 32 in the state where the steel material 25 is gripped by the grip portion 32. It can be rotated in the arrow Y direction opposite to the direction of rotation.
[0057]
Thus, the rotation direction X of the cemented carbide material 26 gripped by the gripping portion 31 of the slide table 29 and the rotation direction Y of the steel material 25 gripped by the gripping portion 32 of the slide table 30 facing this are reversed. It is designed to rotate. In the present embodiment, the cemented carbide material 26 and the steel material 25 are rotating at the same rotational speed. Then, with the cemented carbide material 26 and the steel material 25 rotating in opposite directions, the slide base 29 is slid in the direction of arrow A, the slide base 30 is slid in the direction of arrow B, The distance between the hard alloy material 26 and the steel material 25 is reduced.
[0058]
Next, as shown in FIG. 4, the distance between the slide bases 29 and 30 is reduced while maintaining the state in which the cemented carbide material 26 and the steel material 25 are rotated in the opposite directions and at the same rotational speed. Then, the slide of the slide bases 29 and 30 is stopped at a position where the end surfaces of the cemented carbide material 26 and the steel material 25 are in contact with each other. At this time, a constant thrust is applied to the cemented carbide material 26 and the steel material 25 toward the contact end face direction of both materials. In the present embodiment, this thrust is 1200 kg. Then, friction is generated by bringing the end surfaces into contact with the steel material 25 and the cemented carbide material 26 while rotating in opposite directions, and friction heat is generated on the end surfaces of both materials. In the present embodiment, the rotational speeds of both materials rotating in the reverse direction are 4000 r. p. m or more. That is, the steel material 25 and the cemented carbide material 26 are 2000 r. p. It is in a state of rotating at m.
[0059]
And after each edge part of the said steel material 25 and the said cemented carbide material 26 rose to melting | fusing point temperature vicinity, and the said steel material 25 and the said cemented carbide material 26 begin to fuse | melt, after the said motor 33,34 Stop rotation suddenly. Then, the rotations of the cemented carbide material 26 and the steel material 25 that have been rotated in opposite directions by the motors 33 and 34 are suddenly stopped. Immediately after the rotation is suddenly stopped, a thrust is further applied to the portion where the end surfaces of the cemented carbide material 26 and the steel material 25 are joined. In this Embodiment, the thrust applied to the joining location of the cemented carbide material 26 and the steel material 25 at this time is 1300 kg. As described above, when thrust is applied to the cemented carbide material 26 and the steel material 25 whose end faces are melted by heat due to friction, the molten cemented carbide material 26 and the steel material 25 are mixed and welded. Yes.
[0060]
Thereafter, as shown in FIG. 5, both (or one) of the slide bases 29 and 30 are slid outwardly to take out the round bar 15 formed by joining, and the process of rotational pressure welding is performed. Ends.
[0061]
In this way, the bar 15 formed by the rotary pressure welding machine 27 is subjected to processing such as collectively grinding the formed bar 15 to an arbitrary outer diameter as shown in FIG. Further, by forming the shank portion, the punch 10 in which the cemented carbide and the steel material are welded can be formed.
[0062]
Here, since the tip of the bar 15 is made of a cemented carbide and the portion other than the tip is made of a steel material, the bar 15 has a flange portion and a punch like the existing steel punch. A shank portion can be formed and processed into the shape of the punch 10 as shown in the figure. Further, when the tip portion made of a cemented carbide of the punch 10 is provided with an R portion, or when the outer diameter of the tip portion is reduced, the tip portion is ground using a diamond wheel or the like to have an arbitrary size. R portion can be provided. With the manufacturing method as described above, the punch for a press die according to the present invention can be manufactured.
[0063]
In addition, as another method of rotary pressure welding in the method for manufacturing a punch for a press die according to the present invention, in the step of rotating and pressing the steel material and the cemented carbide material using a rotary pressure welding machine, the steel material and the cemented carbide alloy are used. There is a method in which one of the materials is rotated at a high speed and the other is rotated at a low speed in the opposite direction. Here, as the rotary pressure welding machine in this method, the one shown in FIGS. 3 to 5 can be used as in the first embodiment of the manufacturing method of the press die punch according to the present invention. .
[0064]
This is because, for example, the rotational speed necessary for bringing the steel material 25 and the cemented carbide material 26 into contact with each other and generating frictional heat is 4000 rpm. p. m, the steel material 25 is 500-3500 r. p. Rotate within m. And the cemented carbide material 26 is made 3500-500r. p. m, and the rotational speed of the steel material 25 and the cemented carbide material 26 on the contact surface of both materials is 4000 r.s. p. m or more. For example, the steel material 25 is 3000 r. p. m, when rotating at a high speed of m, the cemented carbide material 26 in contact therewith is 1000 r. p. The rotation speed of both members on the surface where the steel material 25 and the cemented carbide material 26 are in contact with each other is set to 4000 r.m. p. m or more. Moreover, the steel material 25 is 1000 r. p. m, when rotating at a low speed of m, the cemented carbide material 26 in contact therewith is 3000 r. p. If it is rotated at m or more, the rotational speed of the contact surface between the steel material 25 and the cemented carbide material 26 is set to 4000 r. p. m. In this way, one of the steel material 25 or the cemented carbide material 26 is rotated at a high speed and the other is rotated at a low speed, and the surface in contact between both materials is set to a desired rotational speed of 4000 rpm p. By setting it to m or more, desired frictional heat can be generated on the surface where both materials are in contact.
[0065]
At this time, a constant thrust is applied to the steel material 25 and the cemented carbide material 26 in the contact end face direction of both materials. In the present embodiment, this thrust is 1200 kg. Then, by rotating the steel material 25 and the cemented carbide material 26 in directions opposite to each other while applying pressure, friction is generated on the end faces of both materials, and frictional heat can be generated.
[0066]
Then, after the frictional heat of the contact surface between the steel material 25 and the cemented carbide material 26 rises to near the melting point temperature and the steel material 25 and the cemented carbide material 26 start to melt, both these materials are rotated. The rotation of the motors 33 and 34 being stopped is suddenly stopped. And after stopping rotation of both these materials, thrust is further applied to the location where the end surfaces of the steel material 25 and the cemented carbide material 26 are joined. In the present embodiment, the thrust related to the joining portion of the steel material 25 and the cemented carbide material 26 at this time is 1300 kg, and the thrust is applied to the steel material 25 and the cemented carbide material 26 whose end surfaces are melted. Thus, both the molten steel material 25 and the cemented carbide material 26 are mixed together, and both materials can be joined.
[0067]
In the present embodiment, the steel material 25 is rotated at a high speed, and the cemented carbide material 26 is rotated at a low speed in the opposite direction. However, the present invention is not limited to this, and the steel material 25 is rotated at a low speed. It is assumed that the same effect as in the present embodiment can be obtained even if the cemented carbide material 26 is rotated at a high speed.
[0068]
Furthermore, as another method of rotary pressure welding in the method for manufacturing a punch for a press die according to the present invention, in the step of pressing the steel material 25 and the cemented carbide material 26 using a rotary pressure welding machine, the rotary pressure welding machine is set in the rotary pressure welding machine. There is a method of rotating only one of the steel material 25 or the cemented carbide material 26 that has been made.
[0069]
This is because the steel material 25 and the cemented carbide material 26 are set in each gripping part of the rotary pressure welding machine, and only one of the steel material 25 and the cemented carbide material 26 is rotated, and the other member is fixed. In this state, a desired frictional heat is generated and pressure welding is performed. Here, as the rotary pressure welding machine in this method, the one shown in FIGS. 3 to 5 can be used as in the first embodiment of the present invention.
[0070]
In the present embodiment, a desired rotational speed for generating frictional heat on the contact surface between the steel material 25 and the cemented carbide material 26 is, for example, 4000 rpm. p. m or more, either one of the members is set to 4000 r. p. By rotating at m and fixing the other member, frictional heat can be generated on the contact surface between the steel material 25 and the cemented carbide material 26.
[0071]
For example, if the cemented carbide material 26 is rotated and the steel material 25 is fixed, the cemented carbide material 26 gripped by the gripping portion 31 is rotated by 4000 r. p. Rotate with m. The end surface of the cemented carbide material 26 and the end surface of the steel material 25 are pressed while pressing either the end surface of the rotating cemented carbide material 26 or the end surface of the steel material 25 held and fixed by the grip portion 32. Is brought into contact with each other, so that frictional heat is generated on the end faces of both materials. And the cemented carbide material 26 is 4000 r. p. By continuing to rotate at m, the frictional heat between the cemented carbide material 26 and the steel material 25 is raised to near the melting point temperature. Then, after both materials start to melt, the rotation of the cemented carbide material 26 is suddenly stopped. Further, immediately after the rotation is stopped, a thrust is further applied to a portion where the end faces of the steel material 25 and the cemented carbide material 26 are joined. Then, the molten steel material 25 and the cemented carbide material 26 are mixed, and the steel material 25 and the cemented carbide material 26 can be joined.
[0072]
Hereinafter, a second embodiment of a method for producing a press die punch according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 shows a second embodiment of a method for producing a press die punch according to the present invention.
[0073]
7A, 35 is a cemented carbide material constituting the tip 19 in FIG. 2, and this cemented carbide material 35 is a round bar-shaped tungsten carbide having a hardness of about 1500 HV (90 to 92HRA). It is formed with. Reference numeral 36 denotes an intermediate metal which will later become a portion constituting the intermediate portion 20 in FIG. The intermediate metal 36 is formed of a weldable metal. In the present embodiment, an alloy mainly composed of nickel is used as the weld metal forming the intermediate metal 36. The intermediate metal 36 is formed in a round bar shape and has the same shaft diameter as the cemented carbide material 35. Then, the end surfaces of the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 are brought close to each other and joined.
[0074]
For the joining of the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36, the rotary pressure welding machine shown in FIGS. 3 to 5 used in the first embodiment of the present invention can be used.
[0075]
In FIG. 3, the rotary pressure welding machine 27 grips the cemented carbide material 35 with the gripping portion 31 of the slide table 29, rotates the cemented carbide material 35 in the rotation direction X, and grips the slide table 30 facing the cemented carbide material 35. The intermediate metal 36 is gripped by the portion 32, and the intermediate metal 36 is rotated in a rotational direction Y opposite to the rotational direction X of the cemented carbide material 35. In the present embodiment, the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 are rotating at the same rotational speed. Then, with the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 rotating in opposite directions, the slide base 29 is slid in the direction of arrow A, and the slide base 30 is slid in the direction of arrow B. The distance between the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 is made closer.
[0076]
As shown in FIG. 4, the distance between the slide bases 29 and 30 is reduced while maintaining the state in which the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 are rotated in the opposite directions and at the same rotational speed. Then, the slide of the slide bases 29 and 30 is stopped at a position where the end surfaces of the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 contact each other. At this time, a constant thrust is applied to the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 toward the contact end face direction of both materials. Then, when the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 are brought into contact with each other while being pressed in a state of rotating in opposite directions, friction is generated and friction heat is generated on the end surfaces of both materials.
[0077]
Then, after the frictional heat at the end portions of the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 rises to about 1500 ° C. and the intermediate metal 36 starts to melt, the motors 33 and 34 are rotated. Stop suddenly. Then, the rotations of the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 that have been rotated in opposite directions by the motors 33 and 34 are suddenly stopped. Immediately after the rotation is stopped, a thrust is further applied to the portion where the end surfaces of the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 are joined to each other and pressed.
[0078]
Here, since the melting temperature of the cemented carbide material 35 is higher than the melting temperature of the intermediate metal 36, the cemented carbide material 35 does not reach the melting temperature even when the intermediate metal 36 reaches the melting temperature. . However, since the cemented carbide material 35 contains nickel as a binder of powdered tungsten carbide, the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 are brought into rotation pressure contact so that the cemented carbide material 35 Since the nickel contained in 35 and the intermediate metal 36 made of an alloy mainly composed of nickel reach the melting temperature and melt and the melted both materials are mixed and welded, the cemented carbide material 35 and the intermediate metal The metal 36 can be joined.
[0079]
In this way, by rotating and pressing the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36, one bar material in which the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36 are joined as shown in FIG. 7B. 45 is formed. Then, the intermediate metal 36 of the bar 45 is cut at a position C-C ′ in the drawing. Here, the position where the intermediate metal 36 is cut is a position where the intermediate metal 36 remains 1 to 2 mm at the end of the bar 45.
[0080]
Subsequently, the steel material 46 is joined to the bar 45 formed in this way. This steel material 46 is a steel material formed so as to have a round bar shape having the same shaft diameter as that of the bar material 45. In the present embodiment, "SKD11" (JIS G4404) is used. Then, as shown in FIG. 7C, the joining between the bar 45 and the steel 46 is brought into close contact with the ends of the bar 45 and the steel 46 with the intermediate metal 36 joined to the end. .
[0081]
For the joining work of the bar 45 and the steel material 46, the rotary pressure welding machine 27 shown in FIGS. 3 to 5 is used, similarly to the joining of the cemented carbide material 35 and the intermediate metal 36. The bar 45 and the steel material 46 are set on the rotary pressure welding machine 27. Then, as shown in FIG. 7D, while rotating the bar 45 in the rotation direction X and rotating the steel 46 in the rotation direction Y, the intermediate metal 36 and the steel 46 at the end of the bar 45 The end part of this is brought into contact with the thrust applied. Then, the bar 45 and the steel material 46 are in a state in which the end surfaces are in contact with each other while rotating in opposite directions, and heat is generated by friction between the end surfaces of the both materials.
[0082]
Here, the melting point of “SKD11” forming the steel material 46 is about 1500 ° C., which is substantially the same as the melting point of the intermediate metal 36 which is an alloy mainly composed of nickel. That is, as described above, due to the frictional heat generated by rotating the ends of the intermediate metal 36 of the bar 45 and the end surfaces of the steel material 46 made of “SKD11” in opposite directions, the two materials are Melts at approximately the same temperature.
[0083]
And after the frictional heat of each edge part of the said bar 45 and the said steel material 46 rises to about 1500 degreeC, and the said bar 45 and the said steel material 46 begin to melt | dissolve, the said motor 33,34 ( 3 to 5), the respective rotations of the bar 45 and the steel material 46, which have been reversely rotated with each other, are suddenly stopped. Immediately after the rotation is suddenly stopped, a thrust is further applied to the portion where the end surfaces of the bar 45 and the steel 46 are joined. In this way, the end surfaces of both the molten bar 45 and the steel 46 are mixed and welded, and the bar 45 and the steel 46 can be joined.
[0084]
After that, as shown in FIG. 5, both (or one) of the slide bases 29 and 30 are slid outwardly, and the bar 45 and the steel material 46 as shown in FIG. The bar 47 joined at 36 is taken out, and the process of rotational pressure welding ends.
[0085]
Then, as shown in FIG. 6, the bar 47 formed by the rotary pressure welding machine 27 is subjected to processing such as grinding the formed bar 47 to an arbitrary outer diameter in a lump or shank. The punch 16 can be formed by forming the portion.
[0086]
Here, the rod 47 has a tip portion made of a cemented carbide and a main body portion made of a steel material, and the cemented carbide alloy and the steel material are joined via a weldable metal. Similar to the punch, the bar 15 can be formed with a collar portion or a shank portion, and can be processed into the shape of the punch 16 as shown in the figure. In addition, when the tip portion made of a cemented carbide of the punch 16 is provided with an R portion or the outer diameter of the tip portion is reduced, the tip portion is ground using a diamond wheel or the like to have an arbitrary size. R portion can be provided. With the manufacturing method as described above, the punch for a press die according to the present invention can be manufactured.
[0087]
In addition, as another method of rotational pressure welding in the method for manufacturing a punch for a press die according to the present invention, in the step of rotating and pressing each of the bar material and the steel material using a rotary pressure welding machine, There is a method in which either one of them is rotated at a high speed and the other is rotated at a low speed in the opposite direction. Here, as the rotary pressure welding machine in this method, the one shown in FIGS. 3 to 5 can be used as in the first embodiment of the present invention.
[0088]
This is because, for example, the number of revolutions required to bring the bar 45 and the steel 46 into contact and generate frictional heat is 4000 rpm. p. m, the bar 45 is 500 to 3500 r. p. Rotate within m. And the steel material 46 is 3500-500r. p. m within a range of m, and the rotational speed of the contact surface of both materials is 4000 r.s. p. m or more. For example, the bar 45 is set to 3000 r. p. m is rotated at a high speed of m, the steel material 46 in contact therewith is 1000 r. p. The rotation speed of both members on the surface where the bar 45 and the steel material 46 contact is set to 4000 r.m. p. m or more. Further, the bar 45 is set to 1000 r. p. m, when rotating at a low speed of 3000 m. p. m or more, the rotational speed of the contact surface between the bar 45 and the steel material 46 is set to 4000 r. p. m or more. In this way, either one of the steel material 45 or the cemented carbide material 46 is rotated at a high speed and the other is rotated at a low speed, and the contact surface of both materials is set to a desired rotational speed of 4000 r. p. By setting it to m or more, desired frictional heat can be generated on the surface where both materials are in contact.
[0089]
And after the frictional heat of the contact surface of the said bar 45 and the said steel material 46 rises to about 1500 degreeC, and each end part of the said bar 45 and the said steel material 46 begins to melt | dissolve, both these materials are used. The rotation of the rotating motors 33 and 34 is suddenly stopped. And after stopping rotation of these both materials, a thrust is further applied to the location where the end surfaces of the said bar 45 and the said steel material 46 join. Thus, when thrust is applied in a state where the end faces are melted, both the melted bar material 45 and the steel material 46 are mixed and welded, and the bar material 45 and the steel material 46 can be joined. It can be done.
[0090]
Furthermore, as another method of rotary pressure welding of the method for manufacturing a punch for a press die according to the present invention, in the step of pressing the bar 45 and the steel material 46 using the rotary pressure welding machine, the method was set in the rotary pressure welding machine. There is a method of rotating either one of the bar 45 or the steel 46 and fixing the other.
[0091]
This is because a bar 45 and a steel 46 are set in each gripping part of the rotary pressure welding machine, and either the bar 45 or the steel 46 is rotated and the other is fixed to generate a desired frictional heat. And pressure welding. Here, as the rotary pressure welding machine in this method, the one shown in FIGS. 3 to 5 can be used as in the first embodiment of the present invention.
[0092]
In the present embodiment, a desired rotational speed for generating frictional heat on the contact surface between the bar 45 and the steel 46 is, for example, 4000 rpm. p. m, either one of the rod 45 or the steel 46 is set to 4000 r. p. By rotating at m and fixing the other, frictional heat can be generated on the contact surface between the bar 45 and the steel 46.
[0093]
For example, if the rod 45 is rotated and the steel material 46 is fixed, the rod 45 held by the holding portion 31 is moved to 4000 r. p. Rotate with m. The end surface of the bar 45 and the end surface of the steel 46 are pressed while pressing either the end surface of the rotating bar 45 or the end surface of the steel 46 held in the holding portion 32 and fixed. By bringing them into contact, frictional heat is generated on the end faces of both materials. And the bar 45 is set to 4000 r. p. The frictional heat between the bar 45 and the steel material 46 is increased to about 1500 ° C. by continuing to rotate at m. Then, after the ends of the bar 45 and the steel material 46 start to melt, the rotation of the bar 45 is suddenly stopped. Further, immediately after the rotation is stopped, a thrust is further applied to the portion where the end surfaces of the bar 45 and the steel 46 are joined. Thus, when thrust is applied in a state where the end faces are melted, both the melted bar material 45 and the steel material 46 are mixed and welded, and the bar material 45 and the steel material 46 can be joined. It can be done.
[0094]
Thus, according to the second embodiment of the method for manufacturing a punch for a press die according to the present invention, a weldable metal is sandwiched between the steel material forming the main body and the cemented carbide forming the tip. Since the weld metal is easily joined to the cemented carbide and joined to the steel material at a low temperature, the time required for rotary welding can be shortened, and a press die can be easily formed. Can be manufactured.
[0095]
The press die punch and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have been particularly described in the case of the shoulder punch. However, the present invention is not limited to this, and other punches used in the press die can be similarly configured. It is possible and can be manufactured by the same manufacturing method as the present invention.
[0096]
Further, the punch of the present invention has a main body portion made of steel and a tip portion made of cemented carbide, so the inside of the main body portion can be processed in the same manner as a punch made of an existing steel material. Thus, it is possible to form a tapped punch or a ejector punch, which is difficult to form with a conventional punch formed only by this.
[0097]
In the present embodiment, the steel material forming the punch main body has been described by taking “SKD11” as an example in particular. However, even if the existing “SKH51” or the like is used, A punch can be manufactured by a manufacturing method.
[0098]
Further, in the present embodiment, an alloy mainly including nickel is exemplified as the weld metal, but the present invention is not limited to this, and an alloy mainly including cobalt contained in the cemented carbide may be used. It is assumed that the same effect as this embodiment can be obtained.
[0099]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0100]
According to the first aspect of the present invention, when punching a workpiece using a press die, the tip of the punch that can come into contact with a part of the workpiece is made of cemented carbide, and the main body of the punch The part is made of steel, and the tip of the punch and the body of the punch are joined by welding, so the strength of the joint between the tip of the punch and the body is high, and it has excellent durability against the pressure applied to the punch Thus, it is possible to obtain a press die punch that does not crack or peel off at the joint portion between the tip portion of the punch and the main body portion. In addition, since the punch body is made of steel, it is possible to drill holes inside the body, and taps that were previously difficult to form with only cemented carbide materials. It becomes possible to easily form a punch or a jetta punch.
[0102]
  Claim2According to the invention described in (2), the cemented carbide and the steel material are rotated while being pressed, and frictional heat is generated on the contact surface between the two materials, and the two materials are mixed and welded by this heat. The strength of the joint between the hard alloy and the steel material is high, and when the punch is pulled out from the workpiece after processing the workpiece, the tip of the punch and the main body are not separated from the joint, A punch for a press die excellent in durability can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a punch for a press die according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a punch for a press die according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a method for manufacturing a press die punch according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a method for manufacturing a press die punch according to the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a method for manufacturing a press die punch according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a method for manufacturing a press die punch according to the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a method for manufacturing a press die punch according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the operation of a press die in press working.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the operation of a press die in press working.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operation of a press die in press working.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the operation of a press die in press working.
[Explanation of symbols]
10,16 ………… Punch
13, 19 ………… Tip
14, 21 ………… Main body
20 …………………… Intermediate part
25, 46 ………… Steel
26, 35 ………… Cemented carbide material
27 ………………… Rotating pressure welding machine

Claims (2)

プレス金型に挿着して使用するものであって、該プレス金型にその本体を取り付けるための本体部と被加工物に穴明け加工を行うための先端部を有するパンチで，
前記パンチは、鍔部と該鍔部に連成され棒状に形成されプレス金型にその本体を取り付けるための本体部を構成するシャンク部と先端部とからなり，
前記パンチは、全長が４０ｍｍ〜１００ｍｍに形成され、鍔部の外径がシャンク部の外径よりも大きく鍔部の外径が５ｍｍ〜３０ｍｍでシャンク部の外径が３ｍｍ〜２５ｍｍに形成してなり，
本体部を構成する前記鍔部と前記シャンク部は、ＳＫＤ１１又はＳＫＨ５１の焼き入れ材である鋼材で構成し、前記被加工物に穴明け加工を行う前記先端部は、粉末状のタングステンカーバイトを焼き固めて形成される硬度１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）の超硬合金で構成し，
前記シャンク部を一方方向に２０００ｒ．ｐ．ｍで回転させ、前記先端部を前記シャンク部の回転方向と相反する他方方向に２０００ｒ．ｐ．ｍで回転させて、前記シャンク部の先端部と前記先端部のシャンク部側の端面との圧接面における接触回転数を４０００ｒ．ｐ．ｍで回転させた状態を保持したまま、前記シャンク部の先端部側の端面と前記先端部のシャンク部側の端面との接合端面を接触させて両部材から１２００ｋｇの推力を掛け，
前記シャンク部の先端部側の端部と前記先端部のシャンク部側の端部が摩擦熱によって融点温度近傍にまで上昇して、前記シャンク部の先端部側の端面と前記先端部のシャンク部側の端面とが溶融し始めた後に、前記シャンク部と前記先端部の回転を急停止させ，
前記シャンク部と前記先端部の回転を急停止した状態で、前記シャンク部の先端部側部材と前記先端部のシャンク部側部材との接合箇所に１３００ｋｇの推力を掛けて、溶融した前記シャンク部の先端部側の端部と前記先端部のシャンク部側の端部とを混ざり合わせて前記シャンク部の先端部と前記先端部のシャンク部側の端面とを直接溶着して接合する
ことを特徴とするプレス金型用パンチ。 A punch having a main body part for attaching the main body to the press mold and a tip part for drilling a workpiece,
The punch is composed of a flange portion, a shank portion that is formed in a rod shape that is coupled to the flange portion, and constitutes a main body portion for attaching the main body to a press die, and a tip portion.
The punch has an overall length is formed on 40Mm～100mm, the outer diameter of the shank portion outer diameter at 5mm~30mm the large flange portion than the outer diameter of the shank portion of the flange portion is formed in 3mm~25mm Become
Said shank portion and the flange portion constituting the body portion is composed of steel which is hardened material of SKD11 or SKH51, wherein the distal end portion that performs drilling the workpiece, a powdered tungsten carbide It is made of cemented carbide with a hardness of 1500HV (90-92HRA) formed by baking and hardening,
The shank portion is set to 2000 r. p. m, and the tip portion is 2000 r.m in the other direction opposite to the rotational direction of the shank portion. p. m, and the contact rotation speed at the pressure contact surface between the tip end portion of the shank portion and the end surface of the tip end portion on the shank portion side is 4000 r. p. While maintaining the state rotated at m, the joint end surface of the end portion side of the shank portion and the end surface of the end portion on the shank portion side are brought into contact, and a thrust of 1200 kg is applied from both members,
The end portion on the tip end side of the shank portion and the end portion on the shank portion side of the tip end portion rise to near the melting point temperature by frictional heat, and the end surface on the tip end side of the shank portion and the shank portion of the tip end portion After the end surface of the side starts to melt, the rotation of the shank portion and the tip portion is suddenly stopped,
In a state where the rotation of the shank portion and the tip portion is suddenly stopped, the shank portion is melted by applying a thrust of 1300 kg to the joint portion between the tip portion side member of the shank portion and the shank portion side member of the tip portion. The end portion of the tip portion and the end portion of the tip portion on the shank portion side are mixed, and the tip portion of the shank portion and the end surface of the tip portion on the shank portion side are directly welded and joined. A punch for press dies. プレス金型に挿着して被加工物の穴明け加工を行うもので、鍔部と該鍔部に連成され棒状に形成されプレス金型にその本体を取り付けるための本体部であるＳＫＤ１１又はＳＫＨ５１の焼き入れ材からなる鋼材で構成するシャンク部と、粉末状のタングステンカーバイトを焼き固めて形成される硬度１５００ＨＶ（９０〜９２ＨＲＡ）の超硬合金で構成する先端部とからなり、全長が４０ｍｍ〜１００ｍｍに形成され、鍔部の外径がシャンク部の外径よりも大きく鍔部の外径が５ｍｍ〜３０ｍｍでシャンク部の外径が３ｍｍ〜２５ｍｍに形成され、プレス金型に挿着して前記被加工物に穴明け加工を行うプレス金型用パンチの製造方法において，
超硬合金で構成する棒材の端面と、鋼材で構成する棒材の端面とを当接し、前記超硬合金からなる棒材と前記鋼材からなる棒材とを直接溶着して接合する第一工程と、該第一工程で接合した棒材を研削加工する第二工程とを備え、
前記第一工程は，
ベース上をスライド可能な２台のスライド台を有し該２台のスライド台が平行に配置された回転圧接機を用い、該回転圧接機の一方の前記スライド台の把持部に前記超硬合金からなる棒材を把持させるとともに他方の前記スライド台の把持部に前記鋼材からなる棒材を把持させ、
前記超硬合金で構成する棒材と前記鋼材で構成する棒材のそれぞれの棒材を２０００ｒ．ｐ．ｍで相反する方向に回転させながら、前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記鋼材で構成する棒材の端面との接合端面に両部材から１２００ｋｇの推力を掛けて圧接して、前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記前記鋼材で構成する棒材の端面との圧接面における回転数が４０００ｒ．ｐ．ｍになるように回転させて、
前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記鋼材で構成する棒材の端面の圧接面を摩擦によって発生する摩擦熱によって１５００℃程度にまで上昇させ、該摩擦熱によって前記接触面における前記超硬合金で構成する棒材の端面部と前記鋼材で構成する棒材の端面部とが溶解し始めた後に前記回転圧接機を停止して、
前記超硬合金で構成する棒材と前記鋼材で構成する棒材のそれぞれの回転を急停止させ、直後に前記超硬合金で構成する棒材の端面と前記鋼材で構成する棒材の端面との前記圧接面に両部材から１３００ｋｇの推力を掛けて該圧接面を加圧し、
前記超硬合金からなる棒材の端面部と前記鋼材からなる棒材の端面部とを混ざり合わせて前記超硬合金からなる棒材の端面と前記鋼材からなる棒材の端面とを直接溶着して接合する工程であり，
前記第二工程は，
前記第一工程において接合した棒材の圧接面を中心に前記超硬合金で構成する棒材の端面部と前記鋼材からなる前棒材の端面部との圧接面を中心に前記鋼材で構成する棒材の部分に前記鍔部および前記シャンク部を研削加工することによって前記パンチの本体部を形成し、前記超硬合金で構成する棒材の部分を研削加工することによって前記パンチの先端部を形成する工程である
ことを特徴とするプレス金型用パンチの製造方法。 SKD11 which is inserted into a press die and performs drilling of a workpiece, and is a main body for attaching the main body to the press die, which is formed in a rod shape coupled to the flange and the flange . It consists of a shank part made of steel made of SKH51 quenching material and a tip part made of cemented carbide with a hardness of 1500 HV (90 to 92HRA) formed by baking and solidifying powdered tungsten carbide. The outer diameter of the collar is larger than the outer diameter of the shank. The outer diameter of the collar is 5mm to 30mm and the outer diameter of the shank is 3mm to 25mm. the method of manufacturing a punch press die which performs the drilling in the workpiece and,
The end face of the bar which consists of a cemented carbide, and an end face of the bar which comprises steel material contact, the joining and the and made of hard metal bar made of the steel bar directly welded to Comprising one step and a second step of grinding the bars joined in the first step,
The first step includes
Using a rotary pressure welding machine having two slide tables slidable on a base, the two slide tables being arranged in parallel, and the cemented carbide at the grip portion of one of the slide tables of the rotary pressure welding machine And holding the bar made of the steel to the holding part of the other slide table,
Each bar of the bar made of the cemented carbide and the bar made of the steel material is set to 2000r. p. While rotating in the opposite direction at m, the end face of the bar made of the cemented carbide and the end face of the bar made of the steel material are pressed against each other by applying a thrust of 1200 kg from both members, The rotational speed at the pressure contact surface between the end face of the bar made of cemented carbide and the end face of the bar made of the steel is 4000 r.s. p. Rotate to be m,
The pressure contact surface between the end face of the bar made of the cemented carbide and the end face of the bar made of the steel material is raised to about 1500 ° C. by frictional heat generated by friction, and the superheat on the contact surface is raised by the frictional heat. After the end face part of the bar made of hard alloy and the end face part of the bar made of steel start to melt, the rotary pressure welding machine is stopped,
Suddenly stopping the rotation of the bar made of the cemented carbide and the bar made of the steel, immediately after the end face of the bar made of the cemented carbide and the end face of the bar made of the steel The pressure contact surface is pressurized by applying a thrust of 1300 kg from both members to the pressure contact surface,
Wherein an end face of the bar which the end face and made of the steel material of the end face portion of the made of hard metal bars combined mixing and an end face portion of the rod member made of the steel material made of the cemented carbide bar directly welded Bonding process,
The second step includes
Constituted by the steel material around the contact face between the end face of the front bar to the end surface of the rod member be composed of the cemented carbide mainly pressing surface of the bar joined at the first step consists of the steel material The main body portion of the punch is formed by grinding the flange portion and the shank portion in the portion of the rod material, and the tip portion of the punch is formed by grinding the portion of the rod material made of the cemented carbide. A method for manufacturing a punch for a press die, which is a forming step.
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