JP6354893B1

JP6354893B1 - 切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置

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Publication number: JP6354893B1
Application number: JP2017105549A
Authority: JP
Inventors: 健太郎大野; 勝堀田; 知二合田; 祥知澁谷
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2037-05-29
Also published as: JP2018199853A

Abstract

【課題】上下面間の厚さが部分的に異なる切削インサートを歪みや変形が生じること無く製造する。【解決手段】上下面間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが部分的に異なる切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法において、下パンチ１２をダイ１１の孔部１１Ａに下方から挿入した状態で、成形空間Ｑに原料粉末Ｒを充填し、切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きの予備成形面１４Ｂを有する予備成形用上パンチ１４を成形空間Ｑに上方から挿入し、さらに原料粉末Ｒを再充填して上下面間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚い部分に薄い部分よりも、予備成形前の状態に対して多くの原料粉末Ｒを充填し、最終成形用上パンチを成形空間Ｑに上方から挿入して原料粉末Ｒを粉末成形プレスする。【選択図】図６

Description

本発明は、切削インサートに焼結される切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置に関するものである。

このような切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、ダイと上パンチおよび下パンチにより形成される成形空間に切削インサート用圧粉体の原料粉末を充填し、この原料粉末を上パンチと下パンチによって圧縮して粉末成形プレスすることが一般的である。こうして粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体は、その上下面が上パンチの下端面および下パンチの上端面を面対称に反転させた形状となり、焼結されることにより略相似形状に収縮して切削インサートに製造される。

国際公開第２００８／１１４８２７号

ところで、この特許文献１に記載された切削インサートは多角形平板状のものであってその上下面も略平面状であり、従って粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体の上下面も略平面状となる。ところが、近年では、例えば特許第５７１５６８８号公報に記載されているように、上下面が平面状ではなくて大きく凹凸している切削インサートが製造されるようになってきており、このような切削インサートに焼結される切削インサート用圧粉体も、同じく上下面が大きく凹凸することになって上下面間の厚さが部分的に異なる形状となる。

そして、そのような切削インサート用圧粉体を、上述のようにダイと、切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転させた形状の下端面を有する上パンチおよび下面を面対称に反転させた形状の上端面を有する下パンチによって粉末成形プレスすると、切削インサート用圧粉体の上下面間の厚さが薄い部分では切削インサート用圧粉体における原料粉末の密度が密となり、厚い部分では疎になって、原料粉末の密度にばらつきが生じてしまう。従って、そのような切削インサート用圧粉体を焼結すると、この原料粉末の密度のばらつきに起因して切削インサートに歪みや変形が生じる結果となる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上下面が大きく凹凸して上下面間の厚さが部分的に異なる切削インサートに焼結される切削インサート用圧粉体を粉末成形プレスする際に、原料粉末の密度のばらつきが生じるのを抑制して、切削インサートに焼結しても歪みや変形が生じることのない切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法は、切削インサートに焼結される切削インサート用圧粉体であって、上記切削インサートにおけるインサート中心線方向を向く上下面と、これら上下面の周りに配置される側面とを有し、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが部分的に異なる切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法において、上記切削インサート用圧粉体の上記下面を成形する下面成形面を上端面に有する下パンチを、上記切削インサート用圧粉体の上記側面を成形する側面成形面を内周面に有するダイの孔部に下方から挿入した状態で、上記下面成形面と上記側面成形面とにより形成される成形空間に上記切削インサート用圧粉体の原料粉末を充填し、次いで、上記切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きの予備成形面を下端面に有する予備成形用上パンチを、その下端部を上記ダイの孔部に嵌め入れるように上記成形空間に上方から挿入して上記原料粉末を予備成形し、この予備成形された原料粉末の上にさらに原料粉末を再充填することにより、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚い部分に、この厚さが薄い部分よりも、予備成形前の状態に対して多くの上記原料粉末が充填されるようにした上で、上記切削インサート用圧粉体の上面を成形する上面成形面を下端面に有する最終成形用上パンチを上記成形空間に上方から挿入して、予備成形された上記原料粉末と再充填された上記原料粉末とを上記切削インサート用圧粉体に粉末成形プレスすることを特徴とする。

また、本発明の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス装置は、切削インサートに焼結される切削インサート用圧粉体であって、上記切削インサートにおけるインサート中心線方向を向く上下面と、これら上下面の周りに配置される側面とを有し、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが部分的に異なる切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス装置において、上記切削インサート用圧粉体の上記下面を成形する下面成形面を上端面に有する下パンチと、上記切削インサート用圧粉体の上記側面を成形する側面成形面を内周面に有して上記下パンチが下方から挿入される孔部を備えたダイと、上記切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きの予備成形面を下端面に有して、その下端部が上記ダイの孔部に嵌め入れられるように上記下面成形面と上記側面成形面とにより形成される成形空間に上方から挿入され、上記成形空間に充填された上記切削インサート用圧粉体の原料粉末を予備成形する予備成形用上パンチと、上記切削インサート用圧粉体の上面を成形する上面成形面を下端面に有して上記成形空間に上方から挿入され、予備成形された上記原料粉末と、この原料粉末の上に再充填された原料粉末とを上記切削インサート用圧粉体に粉末成形プレスする最終成形用上パンチとを備えたことを特徴とする。

このような切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置では、切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転させた形状でこの上面を成形する上面成形面を下端面に有する最終成形用上パンチが上記成形空間に挿入される前に、この上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向き、すなわち最終成形用上パンチの上面成形面とも凹凸の方向が逆向きの予備成形面を有する予備成形用上パンチが成形空間に挿入されて、原料粉末が予備成形される。

従って、この予備成形により、成形空間内の原料粉末の上面の深さは、切削インサート用圧粉体において上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚い部分が薄い部分よりも深くなる。そして、こうして予備成形された原料粉末の上に、さらに原料粉末が再充填されることにより、原料粉末の上面が深い部分すなわち切削インサート用圧粉体の上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚い部分に、この厚さが薄い部分よりも、予備成形前の状態に対して多くの原料粉末が再充填される。

このため、そのように予備成形された原料粉末と再充填された原料粉末とを最終成形用上パンチと下パンチによって所定の寸法、形状の切削インサート用圧粉体に粉末成形プレスする際には、このように上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚い部分に多くの原料粉末が充填され、またこの上下面間のインサート中心線方向の厚さが薄い部分には、厚い部分よりも少ない原料粉末が充填されているので、最終的に粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体では原料粉末の密度の均一化を図ることができる。従って、そのような切削インサート用圧粉体を焼結して製造した切削インサートにおいては、歪みや変形が生じるのを抑制することが可能となる。

ここで、上記切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きである予備成形用上パンチの予備成形面に、上記切削インサート用圧粉体における上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが薄い部分から厚い部分に向かうに従い下方に突出する傾斜面を形成し、この傾斜面によって先に充填された原料粉末を圧縮して、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚い部分に、この厚さが薄い部分よりも、予備成形前の状態に対して多くの原料粉末が再充填されるように予備成形すれば、予備成形された原料粉末の上面に、切削インサート用圧粉体において上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚くなる部分から薄くなる部分に向けて段差が生じるのを防ぐことができ、原料粉末が再充填されて最終成形用上パンチにより粉末成形プレスされる切削インサート用圧粉体において原料粉末の密度を一層均一化することができる。

以上説明したように、本発明によれば、上下面に大きな凹凸があってインサート中心線方向の厚さが部分的に異なる切削インサートを焼結して製造する場合でも、切削インサート用圧粉体におけるインサート中心線方向の原料粉末の密度は均一にして、歪みや変形が生じるのを抑制することができ、高精度で高品質の切削インサートを製造することが可能となる。

本発明の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置の一実施形態によって粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体を焼結して製造される切削インサートを示す斜視図である。図１に示す切削インサートの平面図である。図２における矢線Ｘ方向視の側面図である。本発明の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス装置の一実施形態を示すダイのインサート中心線に沿った断面図と下パンチを示す図である。図４に示す実施形態のダイと下パンチのインサート中心線に沿った断面図である。図４に示す実施形態において、下パンチの下面成形面とダイの側面成形面とにより形成される成形空間に原料粉末が充填された状態（予備成形前の状態）と、予備成形用上パンチとを示す図である。図６に示す状態から予備成形用上パンチを成形空間に挿入した状態を示す図である。図７に示す状態から予備成形用上パンチを成形空間より引き抜いた状態を示す図である。図８に示す状態から原料粉末再充填の後、最終成形用上パンチを成形空間の上方に配置した状態を示す図である。図９に示す状態から最終成形用上パンチを成形空間に挿入した状態を示す図である。図１０に示す状態のダイと下パンチのインサート中心線に沿った断面図である。図１０に示す状態から粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体をダイより抜き出した状態を示す図である。図１２に示す状態のダイと下パンチのインサート中心線に沿った断面図である。

図１ないし図３は、本発明の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置の一実施形態によって粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体を焼結することにより製造される切削インサートを示すものであり、図４ないし図１３は、この一実施形態の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス装置を示すものであり、この図４ないし図１３を用いて本実施形態の粉末成形プレス方法についても説明する。

本実施形態により粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体を焼結した切削インサートは、そのインサート本体１が超硬合金やサーメット、セラミックス等の硬質材料によって図１および図２に示すように偏六角形の板状に形成され、偏六角形状をなす上下面２、３と、これら上下面２、３の周りに配置される６つの側面４とを備えている。上下面２、３の中央には、インサート本体１を貫通する断面円形の取付孔５が開口しており、この取付孔５の中心線が上記切削インサートにおけるインサート中心線Ｏとなる。

インサート本体１は、このインサート中心線Ｏ回りに１２０°ずつ回転対称形状であるとともに、上下面２、３に関して表裏反転対称形状である。ここで、上下面２、３において取付孔５の開口部の周りはインサート中心線Ｏに垂直な円環状の平面部とされており、この平面部が取付孔５内を除くインサート本体１の上下面２、３においてインサート中心線Ｏ方向において最も凹んだ部分とされている。

上下面２、３の各６つのコーナ部は、周方向に交互に第１のコーナ部Ｃ１と第２のコーナ部Ｃ２とされており、上下面２、３同士では互いに、上面２の第１のコーナ部Ｃ１のインサート中心線Ｏ方向反対側に下面３の第１のコーナ部Ｃ１が位置し、上面２の第２のコーナ部Ｃ２のインサート中心線Ｏ方向反対側に下面３の第２のコーナ部Ｃ２が位置している。

このうち、第１のコーナ部Ｃ１には、インサート中心線Ｏ方向から見て凸円弧等の凸曲線状をなすコーナ刃６が形成されるとともに、このコーナ刃６から上下面２、３の周方向において第１のコーナ部Ｃ１の一方の側（図２において反時計回り方向側）に隣接する第２のコーナ部Ｃ２にかけては主切刃７が形成されている。また、上記コーナ刃６から上下面２、３の周方向において主切刃７が延びる側とは反対の他方の側（図２において時計回り方向側）に隣接する第２のコーナ部Ｃ２にかけては副切刃８が形成されている。

このような切削インサートは、上下面２、３のうち一方がすくい面とされるとともに、他方は図示されない刃先交換式切削工具のインサート取付座の底面への着差面とされる。そして、この着座面をインサート取付座の底面に密着させた状態で、すくい面側から取付孔５に挿通されたクランプネジが底面に形成されたネジ孔にねじ込まれることにより、刃先交換式切削工具に着脱可能に取り付けられる。

さらに、こうして刃先交換式切削工具に取り付けられた切削インサートは、すくい面とされた上下面２、３のうちの一方における連続する１組のコーナ刃６、主切刃７、および副切刃８によって被削材の切削加工を行う。なお、上記側面４はインサート中心線Ｏに平行とされていて、これらコーナ刃６、主切刃７、および副切刃８の逃げ面とされ、すなわち図１ないし図３に示す切削インサートはネガティブタイプの切削インサートとされている。

また、主切刃７と副切刃８は、第１のコーナ部Ｃ１に位置するコーナ刃６からそれぞれ周方向に隣接する第２のコーナ部Ｃ２に向かうに従いインサート中心線Ｏ方向に凹むように傾斜しており、インサート本体１において第１のコーナ部Ｃ１がインサート中心線Ｏ方向において最も突出した部分となるとともに、上下面２、３の外周縁においては、第２のコーナ部Ｃ２がインサート中心線Ｏ方向に最も凹んだ部分となる。さらに、上下面２、３はそれぞれ、この外周縁から取付孔５の開口部の周りの上記平面部に向かうに従いインサート中心線Ｏ方向に漸次凹むように傾斜している。

なお、図３に示すように、上下面２、３それぞれの第１のコーナ部Ｃ１と第２のコーナ部Ｃ２とのインサート中心線Ｏ方向の間隔をｈとするとともに、上下面２、３の第１のコーナ部Ｃ１同士のインサート中心線Ｏ方向の間隔をＨとしたとき、その比ｈ／Ｈは例えば０．２１よりも大きく設定される。

このような切削インサートに焼結されて製造される切削インサート用圧粉体Ｐは、図１２および図１３に示すようにインサート本体１と略相似形で、インサート本体１よりも一回り大きな寸法を有しており、焼結されることによってインサート本体１の寸法に収縮する。ここで、図６ないし図１３では、切削インサート用圧粉体Ｐにおいて焼結後の切削インサートに相当する部分には図１ないし図３と同じ符号の最初に符号Ｐをつけてあり、この切削インサートに相当する部分については同じ名称を用いて説明する。

この切削インサート用圧粉体Ｐを粉末成形プレスする本実施形態の粉末成形プレス装置は、図４ないし図１３に示すようなダイ１１、下パンチ１２、およびピン１３と、図６および図７に示すような予備成形用上パンチ１４と、図９ないし図１１に示すような最終成形用上パンチ１５とを備えている。なお、図６ないし図９においては、ダイ１１および下パンチ１２の下部と、予備成形用上パンチ１４、および最終成形用上パンチ１５の上部は図示が略されている。

ダイ１１には、切削インサート用圧粉体Ｐのインサート中心線ＰＯに垂直な断面における断面と等しい寸法、形状の偏六角形状の断面を有する孔部１１Ａが上下に貫通するように形成されており、従って孔部１１Ａの中心線はインサート中心線ＰＯと同軸とされる。この孔部１１Ａの内周面はインサート中心線ＰＯに平行とされ、切削インサート用圧粉体Ｐの側面Ｐ４を成形する側面成形面１１Ｂとされる。また、ダイ１１の上面１１Ｃは、インサート中心線ＰＯに垂直な平面状である。

下パンチ１２は、その上端部が孔部１１Ａに嵌め込み可能な寸法、形状に形成されていて、インサート中心線ＰＯ方向に所定のストロークで上下動可能とされており、この上端部が孔部１１Ａに下方から嵌め込まれつつ挿入される。なお、下パンチ１２を固定しておいてダイ１１を上下動させることにより下パンチ１２が相対的に孔部１１Ａに下方から挿入された状態としてもよく、ダイ１１と下パンチ１２の双方を上下動可能としてもよい。この下パンチ１２の上端面は、その中央部を除いて、切削インサート用圧粉体Ｐにおける下面Ｐ３の形状と、下面Ｐ３側の取付孔Ｐ５におけるインサート中心線ＰＣ方向の深さの１／２までの形状との凹凸をインサート中心線ＰＣに垂直な平面に関して面対称に反転した形状とされており、この上端面に切削インサート用圧粉体Ｐの下面Ｐ３を成形する下面成形面１２Ａが形成される。

さらに、下パンチ１２には、インサート中心線ＰＯに沿って下パンチ１２を上下に貫通するようにインサート中心線ＰＯを中心とする一定内径の断面円形の貫通孔１２Ｂが形成されて下面成形面１２Ａの中央部に開口しており、この貫通孔１２Ｂに一定外径の断面円形をなす円柱状の上記ピン１３が、やはり下方から嵌め込まれつつ挿入されて、インサート中心線ＰＯ方向に所定のストロークで上下動可能とされている。ピン１３の上端面１３Ａは、インサート中心線ＰＯに垂直な平面状とされている。

次に、最終成形用上パンチ１５について説明すると、この最終成形用上パンチ１５は、その下端部が孔部１１Ａに嵌め込み可能な寸法、形状に形成されていて、やはりインサート中心線ＰＯ方向に所定のストロークで上下動可能とされており、この下端部が孔部１１Ａに上方から嵌め込まれつつ挿入される。この最終成形用上パンチ１５の下端面は、切削インサート用圧粉体Ｐにおける上面Ｐ２の形状と、上面Ｐ２側の取付孔Ｐ５におけるインサート中心線ＰＣ方向の深さの１／２までの形状との凹凸をインサート中心線ＰＣに垂直な平面に関して面対称に反転した形状とされており、この下端面に切削インサート用圧粉体Ｐの上面Ｐ２を成形する上面成形面１５Ａが形成されている。

従って、この上面成形面１５Ａは、上面Ｐ２においてインサート中心線ＰＯ方向に最も凹む取付孔Ｐ５の開口部周辺を成形する中央部が最も下方に突出し、切削インサート用圧粉体Ｐにおいてインサート中心線ＰＯ方向に最も突出する上面Ｐ２の第１のコーナ部ＰＣ１の部分が上方に最も凹むことになる。なお、最も下方に突出する上面成形面１５Ａの中央部には、インサート中心線ＰＣに垂直でピン１３の上端面１３Ａに当接可能な円形面１５Ｂが形成されている。また、切削インサート用圧粉体Ｐにおけるコーナ刃Ｐ６、主切刃Ｐ７、および副切刃Ｐ８部分を成形する最終成形用上パンチ１５の上面成形面１５Ａの外周縁から円形面１５Ｂに向けて、上面成形面１５Ａは漸次下方に突出するように傾斜している。

さらに、上記予備成形用上パンチ１４も、その下端部が孔部１１Ａに嵌め込み可能な寸法、形状に形成されていて、インサート中心線ＰＯ方向に所定のストロークで上下動可能とされている。なお、この予備成形用上パンチ１４には、インサート中心線ＰＯに沿ってインサート中心線ＰＯを中心とする断面円形の収容孔１４Ａが形成され、この収容孔１４Ａはピン１３の上端部が嵌め込まれて収容可能な内径とされている。

そして、この予備成形用上パンチ１４の下端面には、予備成形面１４Ｂが形成されていて、この予備成形面１４Ｂは、切削インサート用圧粉体Ｐの上面Ｐ２を面対称に反転した形状とは異なる形状とされており、従って上記最終成形用上パンチ１５の上面成形面１５Ａとも異なる形状とされている。本実施形態において、この予備成形面１４Ｂは、切削インサート用圧粉体Ｐの上面Ｐ２を面対称に反転した形状、すなわち最終成形用上パンチ１５の上面成形面１５Ａの形状に対して、その凹凸の方向が逆向きとなるような形状とされている。

ここで、本実施形態では、切削インサート用圧粉体Ｐにおいて上下面Ｐ２、Ｐ３の第１のコーナ部ＰＣ１同士の間隔Ｈが最も大きくて、この部分でインサート中心線ＰＯ方向の厚さが最も厚くなり、また上下面Ｐ２、Ｐ３の取付孔Ｐ５開口部周辺がインサート中心線ＰＯ方向に最も凹んでいて、この部分でインサート中心線ＰＯ方向の厚さが最も薄くなる。従って、本実施形態の予備成形用上パンチ１４の予備成形面１４Ｂは、切削インサート用圧粉体Ｐの上面Ｐ２における第１のコーナ部ＰＣ１に相当する部分を予備成形する部分が、上面Ｐ２中央部の取付孔Ｐ５開口部周辺に相当する部分を予備成形する予備成形面１４Ｂの中央部よりも下方に突出するように形成されている。

なお、この予備成形面１４Ｂは、最終成形用上パンチ１５の上面成形面１５Ａをインサート中心線ＰＣに垂直な平面に関して面対称に反転した形状とされて凹凸の方向が逆向きとされていてもよいが、本実施形態では、上面Ｐ２の第１のコーナ部ＰＣ１周辺に相当する部分を予備成形する部分が、インサート中心線ＰＯに略垂直または第１のコーナ部Ｃ１側に向かうに従い緩やかに下方に向かう第１のコーナ部Ｃ１を中心とした扇形の平面状とされていて、第２のコーナ部ＰＣ２に相当する部分を予備成形する部分と予備成形面１４Ｂの中央部とを結ぶ部分よりも下方に突出している。

また、予備成形面１４Ｂにおいて、この上面Ｐ２の第２のコーナ部ＰＣ２に相当する部分を予備成形する部分と予備成形面１４Ｂの中央部とを結ぶ部分、すなわち切削インサート用圧粉体Ｐにおける上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが薄い部分から、上面Ｐ２の第１のコーナ部ＰＣ１周辺に相当する部分を予備成形する上記扇形平面状の部分、すなわち切削インサート用圧粉体Ｐにおける上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚い部分の間には、この厚さが厚い部分に向かうに従い下方に突出する円錐面状の傾斜面１４Ｃが形成されている。

このような粉末成形プレス装置を用いた本発明の切削インサート用圧粉体Ｐの粉末成形プレス方法の一実施形態では、まず図４および図５に示すように下面成形面１２Ａがダイ１１の上面１１Ｃから所定の深さに位置するように下パンチ１２を降下させるとともに、ピン１３は、その上端面１３Ａがダイ１１の上面１１Ｃとインサート中心線ＰＯ方向に等しい位置となるように下パンチ１２から突出させ、ダイ１１の側面成形面１１Ｂと下パンチ１２の下面成形面１２Ａと、さらにピン１３の外周面とにより、切削インサート用圧粉体Ｐの成形空間Ｑを形成する。

次に、この成形空間Ｑに、インサート本体１を形成する超硬合金やサーメット、セラミックス等の硬質材料の原料粉末Ｒを充填する。ここで、この原料粉末Ｒの充填は、図示されないフィーダーをダイ１１の上面１１Ｃに摺接させるように水平に前進させて上面１１Ｃにおける孔部１１Ａの開口部に位置させ、このフィーダーから孔部１１Ａに成形空間Ｑの内容積よりも多くの原料粉末Ｒを供給し、次いでフィーダーを同じくダイ１１の上面１１Ｃに摺接させるように水平に後退させることによって行われる。

なお、このフィーダーの後退の際には、成形空間Ｑの内容積よりも多く供給されてダイ１１の上面１１Ｃから盛り上がった原料粉末Ｒがフィーダーによって擦り切られることにより、図６に示すように充填された原料粉末Ｑの上面はダイ１１の上面１１Ｃおよびピン１３の上端面１３Ａと面一となる。すなわち、本実施形態の粉末成形プレス装置の原料粉末Ｒを供給するフィーダー（供給手段）は、原料粉末Ｒをダイ１１の上面１１Ｃに沿って擦り切った状態とする擦り切り手段を備えている。これによって、成形空間Ｑには一定量の原料粉末Ｒが充填される。こうして原料粉末Ｒの上面が擦り切られて成形空間Ｑに一定量の原料粉末Ｒが充填された状態が、本実施形態における予備成形前の状態である。

こうして成形空間Ｑに原料粉末Ｒが充填されたなら、図６に示すように予備成形用上パンチ１４を成形空間Ｑ上に配置して、その下端部を上方からダイ１１の孔部１１Ａに嵌め入れるように挿入し、その予備成形面１４Ｂにより図７および図８に示すように原料粉末Ｒを予備成形する。なお、この予備成形用上パンチ１４の挿入の前に、下パンチ１２を降下させて原料粉末Ｒの上面をダイ１１の上面１１Ｃよりも低い位置に後退させておけば、上面１１Ｃにおける孔部１１Ａの開口部から挿入の際に原料粉末Ｒが溢れ出るのを防ぐことができる。

従って、この予備成形用上パンチ１４による予備成形により、図８に示すように成形空間Ｑに充填された原料粉末Ｒは、切削インサート用圧粉体Ｐにおいて上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚くなる部分において、インサート中心線ＰＯ方向の厚さが薄くなる部分よりも深く押し込まれるように圧縮され、原料粉末Ｒの上面の深さは、この上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚くなる部分が深くなる。

そこで、こうして原料粉末Ｒが予備成形されたなら、予備成形用上パンチ１４を上昇させて孔部１１Ａから引き抜いた上で成形空間Ｑ上から撤去し、続いて最初に充填した原料粉末Ｒと同種、または場合によっては別種の原料粉末Ｒを再充填する。再充填の方法は、最初の充填の際と同様で、再充填された原料粉末Ｒの上面はダイ１１の上面１１Ｃと面一に擦り切られる。従って、図９に示すように最初に充填されて予備成形された原料粉末Ｒの上面が深くなった切削インサート用圧粉体Ｐにおいて上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚くなる部分には、予備成形前の状態に対して多くの原料粉末Ｒが再充填される。

このように原料粉末Ｒが再充填されたなら、図９に示したように最終成形用上パンチ１５を成形空間Ｑ上に配置して、その下端部を孔部１１Ａに嵌め込むように挿入して降下させ、図１０および図１１に示すように下パンチ１２の下面成形面１２Ａと最終成形用上パンチ１５の上面成形面１５Ａとの間で、最初に充填された原料粉末Ｒと再充填された原料粉末Ｒとを圧縮して粉末成形プレスすることにより、切削インサート用圧粉体Ｐに最終成形する。

なお、この最終成形用上パンチ１５の降下の前にも、下パンチ１２を降下させて再充填された原料粉末Ｒの上面をダイ１１の上面１１Ｃより低い位置に後退させておけば、原料粉末Ｒが孔部１１Ａから溢れ出るのを防ぐことができる。また、この最終成形用上パンチ１５の降下の途中で上面成形面１５Ａの上記円形面１５Ｂはピン１３の上端面１３Ａと当接し、それ以降は図１１に示したようにピン１３が最終成形用上パンチ１５とともに降下しながら粉末成形プレスが行われる。

さらに、このようにして切削インサート用圧粉体Ｐが最終成形されたなら、最終成形用上パンチ１５を上昇させてダイ１１の孔部１１Ａから引き抜き、次いで図１２および図１３に示すように下パンチ１２を上昇させて下面成形面１２Ａをダイ１１の上面１１Ｃから突出させた上で、最終成形された切削インサート用圧粉体Ｐを取り出す。こうして最終成形された切削インサート用圧粉体Ｐは焼結されて、図１ないし図３に示したような切削インサートが製造される。

このように、上記構成の切削インサート用圧粉体Ｐの粉末成形プレス方法および粉末成形プレス装置においては、下パンチ１２の下面成形面１２Ａと最終成形用上パンチ１５の上面成形面１５Ａとの間で原料粉末Ｒを粉末成形プレスして切削インサート用圧粉体Ｐに最終成形する前に、この最終成形される切削インサート用圧粉体Ｐの上面Ｐ２を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向き、すなわち最終成形用上パンチ１５の上面成形面１５Ａとも凹凸の方向が逆向きの予備成形面１４Ｂを有する予備成形用上パンチ１４が成形空間Ｑに挿入されて、最初に充填された原料粉末Ｒが予備成形される。

この予備成形により、成形空間Ｑ内の原料粉末Ｒの上面の深さは、上述したように切削インサート用圧粉体Ｐにおいて上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚い部分が薄い部分よりも深くなる。そこで、このように予備成形された原料粉末Ｒの上に、さらに原料粉末Ｒを再充填することにより、最初に充填されて予備成形された原料粉末Ｒの上面が深い部分すなわち切削インサート用圧粉体Ｐの上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚い部分に、この厚さが薄い部分よりも、予備成形前の状態に対して多くの原料粉末Ｒが再充填される。

従って、こうして予備成形された原料粉末Ｒと再充填された原料粉末Ｒとを最終成形用上パンチ１５と下パンチ１２によって所定の寸法、形状の切削インサート用圧粉体Ｐに粉末成形プレスする際には、上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚い部分に多くの原料粉末Ｒが充填され、またこの厚さが薄い部分には厚い部分よりも少ない原料粉末Ｒが充填されているので、最終的に粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体Ｐでは原料粉末Ｒの密度の均一化を図ることができる。

このため、そのように粉末成形プレスされた切削インサート用圧粉体Ｐを焼結して製造した切削インサートにおいては、インサート本体１に歪みや変形が生じるのを抑制することができるので、たとえインサート本体１の上下面２、３が大きく凹凸していて上下面２、３間の厚さが部分的に異なっていても、精度の高い切削インサートを製造することが可能となる。

また、本実施形態では、予備成形用上パンチ１４の予備成形面１４Ｂに、切削インサート用圧粉体Ｐにおける上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが薄い部分を予備成形する部分から厚い部分を予備成形する部分に向かうに従い下方に突出する傾斜面１４Ｃがこれらの部分の間に形成されており、これらの部分の間では、この傾斜面１４Ｃによって先に充填された原料粉末Ｒが圧縮されて予備成形される。

このため、この傾斜面１４Ｃによって予備成形された原料粉末Ｒの上面では、切削インサート用圧粉体Ｐにおいて上下面Ｐ２、Ｐ３間のインサート中心線ＰＯ方向の厚さが厚くなる部分から薄くなる部分に向けて段差等が生じるのを防ぐことができ、確実に密度が均一な切削インサート用圧粉体Ｐを成形することが可能となる。

なお、本実施形態では、上記傾斜面１４Ｃは略円錐面状とされて、インサート中心線ＰＯに沿った断面が直線状をなすように形成されているが、例えばこの傾斜面１４Ｃをインサート中心線ＰＯに沿った断面が凸曲線状または凹曲線状をなすように形成して、予備成形するようにしてもよい。また、上記実施形態のような円錐面とこのような断面凸曲線状または凹曲線状の面とを組み合わせて傾斜面１４Ｃとしてもよい。

さらに、本実施形態では、図１ないし図３に示したような偏六角形の板状のインサート本体１を有するネガティブタイプの切削インサートに製造される切削インサート用圧粉体Ｐを粉末成形プレスする場合について説明したが、インサート本体１や切削インサート用圧粉体Ｐの形状が限定されることはなく、またポジティブタイプの切削インサートに製造される切削インサート用圧粉体Ｐを粉末成形プレスする場合にも適用可能である。さらにまた、予備成形は複数回行ってもよく、これら複数回の予備成形の間にも原料粉末Ｒを再充填してもよい。

本発明によれば、上下面に大きな凹凸があってインサート中心線方向の厚さが部分的に異なる切削インサートを焼結して製造する場合でも、切削インサート用圧粉体におけるインサート中心線方向の原料粉末の密度は均一にして、歪みや変形が生じるのを抑制することができ、高精度で高品質の切削インサートを製造することが可能となる。

１インサート本体
２、Ｐ２上面
３、Ｐ３下面
４、Ｐ４側面
５、Ｐ５取付孔
６、Ｐ６コーナ刃
７、Ｐ７主切刃
８、Ｐ８副切刃
１１ダイ
１１Ａ孔部
１１Ｂ側面成形面
１１Ｃダイ１１の上面
１２下パンチ
１２Ａ下面成形面
１３ピン
１４予備成形用上パンチ
１４Ｂ予備成形面
１４Ｃ傾斜面
１５最終成形用上パンチ
１５Ａ上面成形面
Ｏ、ＰＯインサート中心線
Ｃ１、ＰＣ１第１のコーナ部
Ｃ２、ＰＣ２第２のコーナ部
Ｐ切削インサート用圧粉体
Ｑ成形空間
Ｒ原料粉末

Claims

切削インサートに焼結される切削インサート用圧粉体であって、上記切削インサートにおけるインサート中心線方向を向く上下面と、これら上下面の周りに配置される側面とを有し、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが部分的に異なる切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法において、
上記切削インサート用圧粉体の上記下面を成形する下面成形面を上端面に有する下パンチを、上記切削インサート用圧粉体の上記側面を成形する側面成形面を内周面に有するダイの孔部に下方から挿入した状態で、上記下面成形面と上記側面成形面とにより形成される成形空間に上記切削インサート用圧粉体の原料粉末を充填し、
次いで、上記切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きの予備成形面を下端面に有する予備成形用上パンチを、その下端部を上記ダイの孔部に嵌め入れるように上記成形空間に上方から挿入して上記原料粉末を予備成形し、
この予備成形された原料粉末の上にさらに原料粉末を再充填することにより、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚い部分に、この厚さが薄い部分よりも、予備成形前の状態に対して多くの上記原料粉末が充填されるようにした上で、
上記切削インサート用圧粉体の上面を成形する上面成形面を下端面に有する最終成形用上パンチを上記成形空間に上方から挿入して、予備成形された上記原料粉末と再充填された上記原料粉末とを上記切削インサート用圧粉体に粉末成形プレスすることを特徴とする切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法。
上記切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きである上記予備成形用上パンチの上記予備成形面には、上記切削インサート用圧粉体における上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが薄い部分から厚い部分に向かうに従い下方に突出する傾斜面が形成されており、
この傾斜面によって先に充填された原料粉末を圧縮して、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが厚い部分に、この厚さが薄い部分よりも、予備成形前の状態に対して多くの上記原料粉末が再充填されるように予備成形することを特徴とする請求項１に記載の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス方法。
切削インサートに焼結される切削インサート用圧粉体であって、上記切削インサートにおけるインサート中心線方向を向く上下面と、これら上下面の周りに配置される側面とを有し、上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが部分的に異なる切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス装置において、
上記切削インサート用圧粉体の上記下面を成形する下面成形面を上端面に有する下パンチと、
上記切削インサート用圧粉体の上記側面を成形する側面成形面を内周面に有して上記下パンチが下方から挿入される孔部を備えたダイと、
上記切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きの予備成形面を下端面に有して、その下端部が上記ダイの孔部に嵌め入れられるように上記下面成形面と上記側面成形面とにより形成される成形空間に上方から挿入され、上記成形空間に充填された上記切削インサート用圧粉体の原料粉末を予備成形する予備成形用上パンチと、
上記切削インサート用圧粉体の上面を成形する上面成形面を下端面に有して上記成形空間に上方から挿入され、予備成形された上記原料粉末と、この原料粉末の上に再充填された原料粉末とを上記切削インサート用圧粉体に粉末成形プレスする最終成形用上パンチとを備えたことを特徴とする切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス装置。
上記切削インサート用圧粉体の上面を面対称に反転した形状とは凹凸の方向が逆向きである上記予備成形用上パンチの上記予備成形面には、上記切削インサート用圧粉体における上記上下面間のインサート中心線方向の厚さが薄い部分から厚い部分に向かうに従い下方に突出する傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート用圧粉体の粉末成形プレス装置。