JPH0234702A - 焼結中空部材のねじり押出し装置および押出し方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野〕 本発明は、長手方向に貫通する単数または複数のねじれ
孔を有する焼結中空部材の押出し装置および押出し方法
に関する。

〔従来の技術〕

金属材料全般、プラスチック、セラミック等の素材分野
では材料の中に孔またはパイプ状の孔があいた、いわゆ
る中空製品は普遍的に存在する。

金属材料分野では機械加工、熱間押出、溶接等の手法で
中空材が製造されており、セラミック製品については、
押出成形法を用い、セラミック用の素材粉末とバインダ
ーを混合、混線後の可塑状態でダイスから押出して中空
材を得ることが試みられている。

またごく最近では、金属材料分野においても上記セラミ
ック中空製品の成形法を応用し、金属または合金の粉末
とバインダを混線後、押出成形法を用いて成形し、焼結
する中空製品を得る手法が試行されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

金属材料分野では棒鋼または線材の中空材が長尺化する
と、機械加工が不可能になり、薄肉化すると熱間押出が
困難となり、厚肉化すると溶接が困難になるなど任意の
形状の中空材を得ることが難しいのが現状で、コスト的
にも中空材は高価であるという欠点がある。

さらに単一孔から複数孔になるとコスト増加の傾向が顕
著となる。特に油孔付ドリルと称されるドリル用の素材
は、例えば１０ｍφの外径で孔径１．４■φ、二つの孔
の中心間距離が４，８飄の間隔で３ｍ長にわたって貫通
することが要求される。

該ドリル用の素材は、ＪＩＳ　　ＳＫＨ相当の高速度工
具鋼が用いられ、その製造法は７０■φ×３００脇α程
度の鍛造素材を、機械加工で穿孔後、等方鍛造法により
、　３０ｍ５φ径に熱間で塑性加工を行ない、次いで引
抜法で１０ｍφまで加工する方法が採用されるが、工程
が長く寸法精度が厳しいため１歩留も悪く中空素材の単
価は非常に高くなる。

粉末を原料として押出成形法により、油孔付ドリルに代
表されるねじり孔を有する中空材を製造する技術として
は、ねじり孔の成形と同時に外周面に直接ドリル溝もつ
ける超硬合金製ドリルの押し出し成型機（特願昭６１−
２２７１０１号）が開示されており、一方で特開昭５４
−１５９７９１号公報には、冷媒通路付き超硬ツイスト
ドリルが開示されている。

しかし前者の成型機は、被成形材にベアリング面よりも
上流側に設けたピンによりねじりを与え。

次にベアリング面の溝によりねじる方法のため。

ねじり形状のピンに過大な応力が作用し、強度不足によ
ってピンが破損または伸長してしまうので中空孔を有し
、かつ所定のねじれを有するドリル材を成形することが
困難であった。したがって業界ではねじれ孔と外径面に
ねじれ溝を有する中空部材を押出し方で一度でつくれる
ねじり押出し技術の早期開発が強く望まれていた。

本発明の目的は上記の点に鑑み、安価で寸法精度が良好
であり、しかも外径にねじれ溝とねじれた中空孔を有す
るドリルの断面形状の中空部材を製造するねじり押出し
装置およびねじり押出し方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、内径面が段付形状であるダイス部材と、該ダ
イス部材の大径側内径面に嵌入されるねじり付与装置を
有し、前記ダイス部材の小径側内径面と前記ねじり付与
装置の内径面のどちらか一方または両方に螺旋状の外側
突起を設け、さらに前記ねじり付与装置はその中心線上
にフィンと該フィン上に螺旋状の内側突起と、フィンの
押出し方向の下流側端部に螺旋状のピンを有することを
特徴とする焼結中空部材のねじり押出し装置である。

さらにねじり付与装置の押出し方向の上流側に。

内径面に螺旋状の外側突起を有する案内筒を設けたこと
を特徴とするものであり、螺旋状の外側突起および内側
突起のリードまたはピッチ寸法が押出し方向の上流側か
ら下流側にかけて徐々に小さくなることを特徴とするね
じり押出し装置である。

また螺旋状の外側突起を有するダイス部材、ねじり付与
装置、および案内筒の内径面が９円筒形状、円錐形状ま
たは両者の複合形状であることを特徴とするものである
。

螺旋状のピンの下流側先端はダイス部材の下流側先端面
と一致するかまたはダイス部材のベアリング面長さの５
０％以下の範囲内で、前記ダイス部材の下流側先端面か
ら下流側へ突出した位置か。

もしくは上流側へ陥入した位置に配置されていることが
望ましい。

さらに本発明は、金属または合金の粉末の１種または２
種以上の混合物と、可塑剤、結合剤、分散剤、滑材、お
よび溶媒の少なくとも１種以上からなるバインダを混合
混練した可塑性混練体を、ダイス部材とねじり付与装置
を有するねじり押出し装置を用いて、前記ねじり付与装
置の内径面に設けられた螺旋状の外側突起とフィンに設
けられた内側突起によりねじりを与えながら、前記ダイ
ス部材のベアリング面に設けられた螺旋状の突起と、前
記ねじり付与装置のフィンに設けられた螺旋状のピンに
より、外周部にねじれ溝とねじれた中空孔を有する焼結
部材に成形するものであり、前記金属または合金の１種
または２種以上の混合物が高速度工具鋼である場合に特
に顕著な効果が得られる焼結中空部材のねじり押出し方
法である。

〔作用〕

本発明装置においては、成形される被成型材は、主とし
て螺旋状の外側突起と内側突起によってねじりを受けて
押出されるので、ねじり孔を成形するためのピンによっ
てねじりを受けることはない。

このためピンはねじり孔を成形するためのみ作用すれば
良いから、従来方法のようにピンに過大な応力が発生し
ないので、ピンに生ずる破損や伸長等の問題点はない。

螺旋状の外側突起は、被成形材の外周部にねじれ溝を形
成すると同時にねじりを与えるのでフィンに設けられた
ピンによるねじり孔が確実に得られる。

螺旋状の突起はそのリードまたはピッチ寸法を徐々に小
さくすることにより５円滑なねじり押出しができる。ね
じりのスタート時点では、緩やかなねじりとして次第に
ねじりを強くして最終的に目標のねじりとする。このよ
うなねじりの付与方式とすれば被成形材に確実、円滑に
ねじりを付与できる。

また押出し装置の内径面は一部円錐状とすることにより
、被成形材に徐々に圧力を付加し、成形後の被成形材を
強化することができ、後の工程の作業がやりやすくなる
。

フィンの下流側に設ける螺旋状のピンの先端は。

ダイス部材の下流側先端面と一致した位置が最も望まし
いが、ダイス部材の下流側先端面から、ベアリング面の
長さの５０％先端面から嵌入させるか、または突出させ
た範囲内の位置であれば確実にねじれ孔を形成させるこ
とができる。ピンが短すぎてベアリング面の長さの５０
％以上陥入させると。

被成形材がピンを通過後、ベアリング面を通過中にねじ
れ孔が変形して小径となるかあるいは消失してしまう。

また逆にダイス部材の先端面から突出させる時、ベアリ
ング面の幅の５０％以上突出させると、ピンと被成形材
との摩擦抵抗が大きくなり、また外周部が変形する傾向
がある。そのため、ダイス先端面から、ベアリング面の
長さの５０％の範囲内で陥入または突出させた位置にお
さまるようにする。

上述のねじり押出し装置を用いて、金属または合金の粉
末の１種または２種以上の混合物と、可塑剤、結合剤１
分散剤、滑材、および溶媒の少なくとも１種以上からな
るバインダを混合混練した可塑性混練体を押出し成形す
ると、前記ねじり付与装置の内径面に設けられた螺旋状
の外側突起とフィンに設けられた内側突起により可塑性
混練体はねじりを与えられながら、前記ダイス部材のベ
アリング面に設けられた螺旋状の突起と、前記ねじり付
与装置のフィンに設けられた螺旋状・のピンにより、外
周部にねじれ溝とねじれた中空孔を有する焼結部材に成
形される。可塑性混練体の合金粉体として製造したい工
具に適した種類の高速度工具鋼を選ぶことにより、炭化
物が多量に存在して従来の方法では中空孔を加工するの
が蔑しい工具材質であっても、本発明の方法により容易
に中空孔を形成することができ、かつ外周部にもねじれ
溝を形成することができるのである。

〔実施例〕

本発明を実施例により説明する。

Ａｌ５Ｉ　　Ｔ１５相当のＣ１，５１％、　Ｓｉ　０．
４１％。

Ｍｎ０．２％、Ｃｒ　４．０３％、　Ｗ　１１．０５％
、　Ｍｏ　０．８％、■５．１％、Ｇａ４．２％、残部
鉄および不可避的不純物からなる水アトマイズ予備粉末
を作成した。平均粒径は４５μ−で０２含有量は１８０
０ｐｐ−であった。

該粉末に黒鉛粉末を０．３％添加後、アトライタ・−中
で乾式混合粉砕し平均粒径１５μｍとした。この粉末に
メチルセルロース（市販品名で５Ｍ４００）を３％、水
８％、マイクロクリスタラインワックス２、部、ステア
リン酸エマルジョン１％、グリセリン０．７％を添加後
、混線機で１５分間混練した。この被成形材をオーガシ
リンダ径５０ｍａ＋φの押出成形機を用いて外径１０ｍ
ｎφ、孔径１．４＋ｍφ、二つの孔間隔５．６鴫、ねじ
り角３５″のオイルホールドリル用素材を押出成形した
。

第５図、第６図は本発明のねじり押出し装置および方法
により成形されたオイルホールドリル用素材を示し、第
５図は外観図、第６図は第５図に示したドリル用素材の
横断面図である。この素材は、所定のねじれをもつ中空
孔７ａと溝７ｂを有するドリルの断面形状を形成してい
る。

第１図は、上記のオイルホールドリル用素材を成形する
ための押出装置の断面図であり、第２図は第１図のＢ矢
視図５第３図は第１図のＡ−Ａ’断面矢視図である。

押出機本体↓は、ピストン１ａ、シリンダー１ｂによっ
て構成される。ダイス部材２はベアリング面２ａ、内径
面２ｂ、および突起２ｃを有しており、押出機本体１の
端面に締結手段２ｄにより固着される。

ねじり付与装置３は、フィン３ａと、ねじり形状に成形
されフィン３ａの先端に設けられたピン３ｂと、内径面
３ｃと、螺旋状の外側突起３ｄ、内側突起３ｅからなり
、ダイス部材の大径側内径部に嵌入されて押出機本体１
の先端に設けられる。

上記ピン３ｂは前記ベアリング面２ａの先端に到達して
いる。

螺旋状の突起２ｃ、３ｄ、３ｅ、およびピン３ｂのねじ
り方向は目標とするオイルホールドリル用素材によって
決定され、右ねじれ、左ねじれの方向は自由に選択でき
る。

ピストンの下流側に被成形材５を装入し、ピストン１ａ
を作動して押出することにより、被成形材５はピン装置
内の空間６を通過し、被成形材は各突起２ｃ、３ｄによ
りベアリング面の上流側でねじりを開始し、テーパ状の
内径面２ｂ、３ｃにより押出圧力を上昇しながら、ベア
リング面２ａを通過し所望のねじれ溝とねじり孔を有す
るドリル形状を形成した中空部材となる。

本発明による装置では、ピン３ｂよりも上流側で突起３
ｄと２０により、被成形材にねじり作用を付与する。し
たがって、ピン３ｂでねじり作用を与えないので、ピン
３ｂに大きな応力がかからないから、ピンの破損を防止
できるものである。

またダイス部材２は被成形材がドリル形状に成形できる
ように所望のねじりリードを有する突起が設けられてい
る。

突起２ｃ、３ｄはピン装置取付入口とベアリング面との
被成形材断面積の比率が大きい場合は、突ｇ２ａ、３ｄ
の高さ寸法Ｈを大きめに設けて、被成形材にねじり作用
を付与しやすくする。さらにねじりのリードは、被成形
材にねじり作用を与えやすくするために不等リード等任
意に選択すればよい。すなわち、目標とするドリル素材
のねじり角度と同一リードで、一定角度のねじりとして
もよいが、ねじり角度を徐々に小さくして、かつ下流側
のねじり角度を目標とするドリル材のねじり角度よりも
大きくするかまたは小さくすると、より能率的で強度の
高いドリル用素材が得られる。

本実施例の場合、ねじり角度３５°を目標とするが、突
起のねじり角度は、上流側で２５°から始めてピン装置
の下流側でねじり角度３５°、ベアリング面のねじり角
度３５°とし、ピン装置取付位置での断面積を７ｄ、ベ
アリング面での断面積０．９３ａＪとし、前述のように
突起のリードは不等リードを採用した結果、外周面はね
じり溝、中空孔のねじり角度３５°±１０’　を有した
ドリル用中空材を押出し成形することができた。

上述のねじり角度の変化は、本実施例のように低角度か
ら初めて高角度へ変化させて徐々に押出圧力を増加させ
ても良いが、逆に高角度から始めて低角度へ変化させる
こともできる。この角度の調整は被成形材の材質や形状
寸法等によって求めることは言うまでもない。

目標とする中空材、すなわちオイルホールドリル材のね
じり角度の大きさ等により、突起３ｄは内径側またはフ
ィン側のいずれか一方のみに設けても、外周面の溝部と
中空孔が所定のねじりを有するドリル素材が得られる。

第５図はダイス部材２と押出機本体１の間に案内筒４を
装着し、締結手段２ｄにより固着する本発明の他の実施
例である。

案内筒４の突起はピン装置３のねじれを有した突起３ｄ
と連係して、被成形材は連続的にスムースに押出しさせ
るものである。また案内筒の内径は円筒形または円錐形
のいずれか一方あるいは両者の複合形状とすると被成形
材に良好なねじり作用を付与することができる。特にス
クリュー押出機でねじり作用を一定にするために本発明
の案内筒を設けることにより、安定したねじり押出がで
きる。

さらに、ピン３ｂの先端をダイス部材２の先端面と同じ
面内とすることにより、確実に中空孔を得ることができ
る。

本実施例では１本発明をオイルホールドリル素材の押出
成形に基づいて説明したが１本発明は外周面にねじれ溝
、中空孔にねじりを必要とする異形断面の押出成形品に
適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のねじり押出方法によれば
下記に示すような効果がある。

（１）　　螺旋状の突起とピンにより、ねじれた外周の
溝と中空孔を有する押出成形体が一工程で得られる。

（２）押出時、外周面に溝が成形されているので、次工
程の溝加工時の加工工数を大幅に低減できる。

（３）　　ベアリング面の上流からねじり作用が得られ
るので、ピンに作用する曲げ応力が減少したため、ピン
の破損および変形を防止し、安定した成形ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る押出機の断面図、第２図は第１図
のＢ矢視図、第３図は第１図のＡＡ’断面矢視図、第４
図は本発明に係る押出機の一実施例を示す断面図、第５
図は本発明によるオイルホールドリル用素材の図、第６
図は第５図に示すドリル用素材の横断面図である。 １：押出機本体、１ａ：ピストン、１ｂニジリンダ、２
：ダイ入部材、２ａ：ベアリング面、２ｂ：内径面、２
Ｃ：突起、２ｄ：締結手段。 ２ｅ：下流側先端面、３：ねじり付与装置、３ａ：フィ
ン、３ｂ：ピン、３Ｃ：内径面、３ｄ：外側突起、３ｅ
：内側突起、±：案内筒、４ａ：内径面、４ｂ：突起、
５：被成形材、６：空間、ユ：３ｄ外側交起 ７ａねＵｏり穴 ７ｂ負づ畔 第 図 第 図 第 図 第６図 ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内径面が段付形状であるダイス部材と、該ダイス部
   材の大径側内径面に嵌入されるねじり付与装置を有し、
   前記ダイス部材の小径側内径面と前記ねじり付与装置の
   内径面のどちらか一方または両方に螺旋状の外側突起を
   設け、さらに前記ねじり付与装置はその中心線上にフィ
   ンと該フィン上に螺旋状の内側突起と、フィンの押出し
   方向の下流側端部に螺旋状のピンを有することを特徴と
   する焼結中空部材のねじり押出し装置。 ２　ねじり付与装置の押出し方向の上流側に、内径面に
   螺旋状の外側突起を有する案内筒を設けたことを特徴と
   する請求項１に記載のねじり押出し装置。 ３　螺旋状の外側突起および内側突起のリードまたはピ
   ッチ寸法が押出し方向の上流側から下流側にかけて徐々
   に小さくなることを特徴とする請求項１または２に記載
   のねじり押出し装置。 ４　螺旋状の外側突起を有するダイス部材、ねじり付与
   装置、および案内筒の内径面が、円筒形状、円錐形状ま
   たは両者の複合形状であることを特徴とする請求項１な
   いし３のいずれかに記載の焼結中空部材のねじり押出し
   装置。 ５　螺旋状のピンの下流側先端がダイス部材の下流側先
   端面と一致するかまたはダイス部材のベアリング面長さ
   の５０％以下の範囲内で、前記ダイス部材の下流側先端
   面から下流側へ突出した位置か、もしくは上流側へ陥入
   した位置に配置されていることを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかに記載の焼結中空部材のねじり押出し
   装置。 ６　金属または合金の粉末の１種または２種以上の混合
   物と、可塑剤、結合剤、分散剤、滑材、および溶媒の少
   なくとも１種以上からなるバインダを混合混練した可塑
   性混練体を、ダイス部材とねじり付与装置を有するねじ
   り押出し装置を用いて、前記ねじり付与装置の内径面に
   設けられた螺旋状の外側突起とフィンに設けられた内側
   突起によりねじりを与えながら、前記ダイス部材のベア
   リング面に設けられた螺旋状の突起と、前記ねじり付与
   装置のフィンに設けられた螺旋状のピンにより、外周部
   にねじれ溝とねじれた中空孔を有する焼結部材に成形す
   ることを特徴とする焼結中空部材のねじり押出し方法。 ７　金属または合金の１種または２種以上の混合物が高
   速度工具鋼であることを特徴とする請求項６に記載の焼
   結中空部材のねじり押出し方法。