JP4918508B2

JP4918508B2 - 超硬工具の製造方法

Info

Publication number: JP4918508B2
Application number: JP2008017046A
Authority: JP
Inventors: 洋一田実; 英雄角田; 幸夫樹神; 容造中村; 泰路菊池
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP2009179817A

Description

本発明は、超硬ホブ等の超硬工具の製造方法に関するものである。

従来、刃部の材料に超硬合金（炭化タングステン，炭化チタンなどの非常にかたい化合物の粉末とコバルトなどの金属粉末を結合剤として高圧で圧縮し、金属が溶けない程度の高温に加熱し焼結，成形させたもの）を使用した超硬ホブは、例えば図４に示すような工程を経て製造される。

即ち、原料配合→混合／造粒→原料完成の手順を踏む原料調整工程を経て、ＣＩＰ成形→仮焼結→粗加工（ネジ溝）→粗加工（縦溝）→本焼結→仕上の手順を踏む成形・焼結・加工工程に入り、焼成体（超硬ホブ）が完成されるのである。

これを図５Ａ及び図５Ｂによりさらに詳細に説明すると、先ず、ＣＩＰ（冷間静水圧プレス；特許文献１参照）成形では、円柱状の金属中子１００と筒状のゴム型１０１と上下の金属蓋１０２ａ，１０２ｂとを備えるＣＩＰ用型枠１０３内に超硬工具原料１０４が投入された後、静水圧でゴム型１０１を縮径させて超硬工具原料１０４を加圧成形して脱型する。これにより、円筒状の成形体１０５Ａが得られ、７５０℃程度の仮焼結工程へ送られる（図５Ａ中の（ａ）ＣＩＰ用型枠断面状況→（ｂ）加圧→（Ｃ）成形体脱型の手順参照）。

次に、粗加工では、前記仮焼結により白墨程度の強度にされた円筒状の仮焼体１０５Ｂに機械加工によりネジ溝１０６を加工した後、同じく機械加工により縦溝１０７を加工し（図５Ｂ中の（ａ）仮焼体ネジ溝加工→仮焼体縦溝加工の手順参照）、１４００℃程度の本焼結工程へ送られる。その後、本焼結された後仕上げ加工されてホブ形状焼成体（超硬ホブ）１０５Ｃが完成（製造）される。

特開昭５８−１６４７０１号公報

ところで、炭化タングステン，炭化チタンなどの超硬合金の原料は高価なものであり、近年では、諸外国の市場活況の影響で更なる高騰を続けている。また、粗加工後の切粉（図６Ｂ参照）は、原料調整工程におけるバインダとの接触や仮焼結時の加熱により新品とは状態が異なり、再使用には不向きである。

以上のことから、近年では、超硬工具の製造にあたっても、成形時から最終製品形状に近いものを作るニアネットシェイプ成形法の実現が希求されているのが現況である。

そこで、本発明の目的は、ニアネットシェイプ成形法を効果的に実現して工数低減，製造設備，原料等に関するコスト低減及び工期短縮が図れる超硬工具の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明に係る超硬工具の製造方法は、
原料配合→混合／造粒→原料完成の手順を踏む原料調整工程を経て、ＣＩＰ成形→焼結→仕上の手順を踏む成形・焼結・加工工程により焼成体からなる超硬工具を製造する方法において、
前記ＣＩＰ成形時に、ＣＩＰ成形用型枠における筒状のゴム型に切刃成形用の切刃型を取り付けた状態で加圧成形し、成形圧開放時には、前記切刃型がゴム型から分離して成形体側に残置し、成形体脱型後に、前記切刃型を成形体から取り外すことを特徴とする。

また、
前記切刃型は、紐状のものがゴム型の内周面に螺旋状に取り付けられて、ネジ状の切刃を有する成形体が成形されることを特徴とする。

また、
前記切刃型の長手方向に、切粉排出用の縦溝を形成するための突起が、予め所定間隔離間して多数形成されることを特徴とする。

また、
前記焼結工程途中で、ネジ状の切刃に対し切粉排出用の縦溝が機械加工により前記突起による縦溝部に連通させて形成されることを特徴とする。

また、
前記ゴム型は内筒と外筒の２重筒で形成され、その内の内筒の内周面に前記切刃型が取り付けられることを特徴とする。

本発明に係る超硬工具の製造方法によれば、ＣＩＰ成形時に、成形圧開放時における刃こぼれ等を防止しつつ有効にニアネットシェイプ成形を実現できる。これにより、粗加工および粗加工前の脱脂（仮焼結）工程が不要となり、余分な切粉を出さないで済む。依って、原料コストの低減が図れると共に、工程簡略化による工期短縮，コスト低減と脱脂（仮焼結）専用設備の削減による製造設備低減が図れる。

以下、本発明に係る超硬工具の製造方法を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す超硬ホブの製造方法における工程図、図２ＡはＣＩＰ成形の説明図、図２ＢはＣＩＰ成形後から焼成体完成までの説明図、図３はＣＩＰ成形用型枠の作用説明図である。

図１に示すように、原料配合→混合／造粒→原料完成の手順を踏む原料調整工程を経て、ＣＩＰ成形→焼結→仕上の手順を踏む成形・焼結・加工工程により焼成体からなる超硬ホブ（超硬工具）が製造される。

前記原料配合及び混合／造粒にあたっては、炭化タングステンや炭化チタンなどの化合物の粉末とコバルトなどの金属粉末がバインダを介してスラリー状に混合されたものが、スプレー乾燥などにより造粒されて超硬工具原料となる。

前記ＣＩＰ成形時においては、図２Ａに示すように、円柱状の金属中子１１と、例えば硬度８０のゴム型からなる内筒１２と、例えば硬度４０のゴム型からなる外筒１３と、金属上蓋（蓋フランジ）１４及び下蓋（蓋フランジ）１５と、前記金属中子１１の上，下両端部にねじ込まれて前記金属上蓋１４及び下蓋１５の上下位置を規制する図示しないナットを備えるＣＩＰ用型枠１０において、先ず、前記内筒１２の内周面に切刃成形用の紐状の切刃型１６が螺旋状に取り付けられる。

前記切刃型１６は、図３に示すように、断面台形状の切刃成形部１６ａと断面矩形状の取付部１６ｂとからなり、成形時には取付部１６ｂにおいて、内筒１２の内周面に螺旋状に形成された取付溝１２ａ内に嵌め込まれる（図３の上方図参照）一方、成形圧開放時には、前記切刃型１６が内筒１２から分離して即ち、取付部１６ｂが取付溝１２ａから抜け出して成形体２０Ａ側に残置し得るようになっている（図３の下方図参照）。また、切刃型１６の切刃成形部１６の長手方向には、切粉排出用の縦溝１８（図２Ｂ参照）を形成するための突起１６ａが、予め所定間隔離間して多数形成される（図２Ａ中の吹き出し参照）。

そして、前記ＣＩＰ用型枠１０内に前述した超硬工具原料１７が投入された後、静水圧で内筒１２及び外筒１３を縮径させて超硬工具原料１７を加圧成形し、その後脱型する。これにより、ネジ状の切刃１９を備えた円筒状の成形体２０Ａが得られる（図２Ａ中の（ａ）ＣＩＰ用型枠断面状況→（ｂ）加圧→（Ｃ）成形体脱型の手順参照）。

尚、前記脱型時の成形圧開放時には、図３に示すように、前記切刃型１６が内筒１２から分離して即ち、取付部１６ｂが取付溝１２ａから抜け出して成形体２０Ａ側に残置される。そして、成形体２０Ａが完全に脱型された後、切刃型１６は成形体２０Ａから剥離される。

従って、もし成形圧開放時に切刃型１６が内筒１２側に固着される構造の場合には、軸方向への変形は、基本的に金属上蓋１４及び下蓋１５にて拘束しているが、若干の変形が発生するため、刃が刃こぼれにより破損する虞があるが、本実施例では、それが効果的に回避されるのである。

次に、脱型された成形体２０Ａを７５０℃程度の仮焼結を行った後、ネジ状の切刃１９に対し切粉排出用の縦溝１８が機械加工（粗加工）により前記突起１６ａによる縦溝部に連通させて形成される。その後、１４００℃程度の本焼結を行った後、仕上げ加工されてホブ形状焼成体（超硬ホブ）２０Ｂが完成（製造）される（図２Ｂの手順参照）。

このようにして本実施例では、ＣＩＰ成形時に、成形圧開放時における刃こぼれ等を防止しつつ有効にニアネットシェイプ成形を実現できる。これにより、ネジ溝加工等の粗加工および粗加工前の脱脂（仮焼結）工程が不要となり、余分な切粉を出さないで済む。依って、原料コストの低減が図れると共に、工程簡略化による工期短縮，コスト低減と脱脂（仮焼結）専用設備の削減による製造設備低減が図れる。

また、本実施例では、前記筒状のゴム型は内筒１２と外筒１３の２重筒で形成され、その内の内筒１２の内周面に切刃型１６が取り付けられるので、原料の種類，配合，製品仕様（外径）に応じて、内筒１２（切刃型１６を含めて）のサイズを変更することができる。

これにより、外筒１３や金属上蓋１４及び下蓋１５を標準化することができ、型枠製造のコスト削減が可能となる。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、切刃型１６は紐状の一連ものでなくて良く、長手方向に多数分割したものでも良い。さらに、本発明は、超硬ホブに限らず、その他の超硬工具に適用することができることは言うまでもない。

本発明の一実施例を示す超硬ホブの製造方法における工程図である。同じくＣＩＰ成形の説明図である。同じくＣＩＰ成形後から焼成体完成までの説明図である。同じくＣＩＰ成形用型枠の作用説明図である。従来の超硬ホブの製造方法における工程図である。同じくＣＩＰ成形の説明図である。同じくＣＩＰ成形後から焼成体完成までの説明図である。

符号の説明

１０ＣＩＰ用型枠
１１金属中子
１２内筒
１３外筒
１４金属上蓋
１５金属下蓋
１６切刃型
１７超硬工具原料
１８切粉排出用の縦溝
１９切刃
２０Ａ成形体
２０Ｂホブ形状焼成体（超硬ホブ）

Claims

原料配合→混合／造粒→原料完成の手順を踏む原料調整工程を経て、ＣＩＰ成形→焼結→仕上の手順を踏む成形・焼結・加工工程により焼成体からなる超硬工具を製造する方法において、
前記ＣＩＰ成形時に、ＣＩＰ成形用型枠における筒状のゴム型に切刃成形用の切刃型を取り付けた状態で加圧成形し、成形圧開放時には、前記切刃型がゴム型から分離して成形体側に残置し、成形体脱型後に、前記切刃型を成形体から取り外すことを特徴とする超硬工具の製造方法。
前記切刃型は、紐状のものがゴム型の内周面に螺旋状に取り付けられて、ネジ状の切刃を有する成形体が成形されることを特徴とする請求項１に記載の超硬工具の製造方法。
前記切刃型の長手方向に、切粉排出用の縦溝を形成するための突起が、予め所定間隔離間して多数形成されることを特徴とする請求項２に記載の超硬工具の製造方法。
前記焼結工程途中で、ネジ状の切刃に対し切粉排出用の縦溝が機械加工により前記突起による縦溝部に連通させて形成されることを特徴とする請求項３に記載の超硬工具の製造方法。
前記ゴム型は内筒と外筒の２重筒で形成され、その内の内筒の内周面に前記切刃型が取り付けられることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の超硬工具の製造方法。