JPS61502247A - 精密剪断方法及びその装置 - 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】 精密剪断方法及びその装置 発明の背景 発明の分野 本発明は金属加工物を剪断加工する方法及び装置に関する。

更に詳しくは、本発明は予め定められた経路に涜ってパンチすなわち工具を加工 物の内部へそして貫通して駆動することによシ加工物を精密剪断するパンチプレ ス工具と方法に関する。パンチの経路とパンチが駆動される力の方向成分は、破 断のないよう制御された剪断が生ずるように、剪断領域が圧縮状態にありまた塑 性状態にあるよう保たれるが如きものである。

先行技術の説明 従来のパンチプレスと方法によシ製造される金属部品は、しばしばパンチ加工に 続けて機械加工または他の仕上げを必要とする。追加の機械加工が必要となるの は、切断工具すなわちパンチよりも前方で破断するという金属加工物の性癖に原 因し、それはきれいに剪断された状態のパンチされた縁が加工物の厚みの一部の みにしか得られない結果を生ずる。典型的なパンチ剪断作業では、剪断縁の１５ ％から３０チが滑らかな面を有し、多少不ぞろいな破断部を有する７０チから８ ５チが続く。きれいな縁を作９出すための追加加工は時間と装置を必要とし、生 産コストを増大する。したがってその削除が強く望まれるものである。後加工を 必要としない精密部品のパンチプレス製造について、幾つかの先行技術の方法が 知られている。１つの方法はファインエツジブランキング（ｆ工ｎｅ　−ｓ４ｇ ｅ　ｂｌａｎｋｉｎｇ　）と呼ばれる冷間加工技術であり、ファインブランキン グ、スムースエツジブランキング（ｓｍｏｏｔｈ　−ｓｄｇｅ　ｂｌａｎ）ｃｉ ｎｇ　）ちるいはファインフローブランキング（ｆｉｎｅ　ｆｌｏｗ　ｂｌａｎ ｋｉｎｇ　）　としても知られている。（練加工ではなく穴加工の場合には、そ れはファインエツジ穴明法（ｆｉｎｅ−θｄｇｅ　ｐｉｅｒｃｉｎｇ　）と呼ば れる。）この方法を実施するのに用いられる装置は、パンチのワーキングエツジ に近接してプレッシャーパッドの上に置かれたＶ型の突き当てリングを使用する 。突き当てリングは主ノくンチ面の外側に、しかしパンチングのとき突き当てリ ングが加工物の金属をしてノくンチの方向に流れさせ、それにより加工物の破断 を防止し小さなカエリを除去する後作業をほとんど無くすこととなるよう、ノく ンチ刃先部に十分接近して配置される。”　Ｆ’ｉｎｅ−Ｅｄｇｅ　Ｂｌａｎｋ ｉｎｇａｎｄ　Ｐｉｅｒｃｉｎｇ″、　ｉｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｎ ｅａｒ　Ｎｅｔ　５ｈａｐｅ　５ｏｕｒｃｅ　Ｂｏｏｋ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　５ ｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｍｅｔａｌｓ　１９８３　）参照。

上に述べた方法は、典観的には従来のノくンチプレス方法におけるのと同様に、 加工物の加工の施こされない上下面に対し垂直な打抜エツジを有する部品を製造 するのは平らな板状材について用いられる。上述の方法を用いてもノくンチプレ スの使用の効用と範囲はこのように限定される。部品が加工物の板面に対し９Ｑ ’以外の角度で形作られた縁ちるいは面取りを有することをめる応用は、出願人 の知る限りでは、現流のノシンチプレスを使ってのファインエツジブランキング の使用によっては満足されない。

特別の形状を付され、軸方向に一列に整列されたダイスを使用する冷間塑性流れ 成形も知られており（米国特許第４，１７７．６６５号参照）、それは特別の形 状をした部品を成形するツーブローダイス設計法（ｔｗｏ−ｂｌｏｗ　ｄｉｅ　 ｄｅｓｉｇｎｓ　）の利用である。

剪断に先立って棒に軸方向の圧縮応力を加えることにより、アルミ棒または他の 非鉄合金を断面方向に精密剪断する方法もまた知られている。（ハンガリー特許 第１５２６８６号）これらも他の公知の試みも、裁断用刃、鋸の歯、あるいは溶 接用のはす縁の如く一般的に使用される品目を含めた金属部品に対してその剪断 面にほとんどあるいはまったく仕上げを行う必要なしに広範な種類の形状をした 面を作り出す目的の金属材料の精密剪断には適切であるとはいえない。

本発明者の先の著作も本発明の背景の一部である。ソビエト発明者証第４０７， ７２６で、薄板金属材料への面取り形成方法が論じられている。その方法は、二 つの工具の間にちる薄板金属部品に向かい合う垂直方向の力を及ぼす二つの部分 的に重なっている工具を必要とする。上側の工具は、薄板材料に向って真直ぐ下 方へ導かれる。下側の工具も、工具の間のオーバーラツプ量を減少させ、材料を 追い出す横方向の運動を伴なって、薄板材料に向って導かれる。工具がそれらの 間の最小クリアランスで接つすると、薄板材料は完全に切断される。工具の運動 がなされる態様の説明もされていないし、切断をしたりあるいは破断が無い滑ら かな切断を成し遂げるのに必要とされる力の大きさや方向についての検討もされ ていない。ソビエト発明者証第４１５，０６８号では、棒の端部の切断と面取り 形成用のプレス工具が論じられている。工具はワーキングエツジとワーキングエ ツジと反対側にある刃先部を有するパンチを必要とする。

二部材からなるダイスがパンチの下に置かれ、面取りをされる棒が、ダイスの両 部材の上に置かれる。ダイスの一方の部材がパンチの垂直ストロークに対し直角 方向に運動可能であり、もう１つの部材は静止している。パンチが降下する間、 それはカムの組合せを介して、加工物が下方に駆動されるのと同時にダイスの可 動部材を横方向に移動させる働きをする。落下するパンチの刃先部とダイスの静 止部材が棒状部品の一端を垂直に切断し、一方ダイスの可動部材はパンチのワー キングエツジと共働して棒状部品の反対側に面取をする。切離された棒部品はダ イスの２つの部材の間を落下する。切断をした多滑らかな切断を成し遂げるのに 必要な力の大きさや方向の検討はされていない。

発明の概要 本発明によれば、静止したダイスの作用面上に載置された金属加工物の最終形状 にきれいな剪断面が形成される。

更に詳しくは、少くとも加工物の一部が圧縮状態に置かれるように、静止したダ イス面上に載置された静止した加工物に向ってパンチを駆動することにより、精 密に剪断された面が形成される。その時パンチは、ダイス面に対し垂直でかつダ イス面の方を向いている第１の方向成分と、ダイス面に平行でかつ加工物の被圧 縮部の方を向いている第２の方向成分を有する予め定められた経路に沿って、加 工物の内部へ、そして貫通して駆動される。パンチはパンチの経路に対し垂直と 平行の両成分を有する力で駆動される。パンチ経路に対し垂直な力の成分は、加 工物の被圧縮部を塑性状態に保つのに十分な大きさである。

パンチの経路に平行な力の成分は、経路に活って加工物の剪断強さに打ち勝つの に十分な犬ぎさである。

本発明を具体化した装置においては、被加工物は静止したダイスの上に載置され 、クランプ用楔手段により固定される。カムフォロワーを含むパンチアセンブリ ーは、強い圧縮力（例えばパンチプレスにより供給される）で、ダイスに向けて 降下され、クランプ用喫の上のカム面に接触し、追従する。そのカム面は剪断面 の形状を決めるカムとしての働きをする。また、カムの形状と位置は、パンチが 加工物がその上に支持される静止したダイス面とオーバーラツプし、パンチの下 面すなわち圧接面が最初に加工物に接触した時に少くとも加工物の一部を圧縮状 態に保つ如（選択される。ダイス面よりわずかに低く配置された押部材アセンブ リーは、パンチがクランプ用楔のカム面の形状に対応した経路に沼って加工物を 貫通して動く間、加工物を曲げモーメントに対して維持する助けをする。

パンチ移動アセンブリーは、クランプ用楔のカム面により規制されるパンチの横 方向の運動を許す。カム面とパンチに連結されたカムフォロワーの間の運動によ って、ダイス面に対し垂直でかつダイス面の方を向いた第１の方向成分と、ダイ ス面に平行でかつ加工物の被圧縮部の方を向いている第２の方向成分を有する予 め定められた経路に沿って、パンチは加工物の内部へそして貫通して駆動される 。またカム運動によって、もともとの高い下向きの圧縮力は変換され、そしてパ ンチはパンチ経路に垂直及び平行、・Ｌ両成分を有するカで加工物を貫通して、 駆動される。パンチ経路に垂直な力の成分は、加工物の被圧縮部を塑性状態に保 つのに十分な大きさである。パンチの経路に平行な力の成分は、経路に沿って被 加工物の剪断強さに打ち勝つのに十分な大きさである。

この方法と装置により、さまざまな精密剪断面の形状を構成することができる。

結果として得られる加工物は、はとんどの応用例について、後加工の必要性を無 くす滑らかな剪断仕上を備えた所望の剪断面形状を有する。

図面の簡単な説明 第１図は、市販のプレス機（図示せず）において使用される本発明装置の斜視図 である。

第２図は、第１図の装置の上半分の下面側を見上げた斜視図である。

第３図は、第１図の装置の下半分を見下した斜視図である。

第４図は、本装置の平面図である。

第５図は、第４図の５−５線による正断面図である。

第６図は、装置が精密剪断作業完了時に対応する位置で示されている第４図の５ −５線による正断面図である。

第７図は加工物が加えられ、クランプされた状態での第５図の断面詳細図である 。

第８図は、第７図において装置が前進し、精密剪断が進行中である断面詳細図で ある。

第９図は、第７図及び第８図において装置が更に前進した断面詳細図である。

第１０ａ図は、従来の垂直打抜きについての力の方向図である。

第１Ｑｂ図は、本発明を用いた精密剪断についてのガの方向図である。

第１１図は、第１図乃至６図の装置により加工された加工物の切れ端部分を含め ての側面詳細図であり、精密剪断後の粒子の破断を示している。

第１２図は、本発明のカムと押部材アセンブリーの他の実施例を示す第５図にお けると同じ正断面図である。

第１３図は、本発明のパンチとダイスについての他の形状の斜視図である。

第１４１Ｌ及び１．４　ｂ図は本発明の他の実施例により製造された品物の斜視 図である。

第１５図は、本発明により勾配のより大きい角度で剪断できるようにするクラン プ川柳とダイスの他の形状を示す断面詳細図である。

実施例の説明 金属加工物を精密剪断するのに用いられる本発明を具体化した装置の斜視図が第 １図に示されている。第２図乃至第６図についても併せて説明すると、本装置１ ０は通例下板１１、上板１５、下板１１の上に配置されたダイスアセンブリ２０ 、ダイスアセンブリ２０の上方に配置されたパンチアセンブリ５０、ダイスアセ ンブリ２０の右側に配列された押部材アセンブリ９０、クランプ用柳アセンブリ ３０から成る。加工物１００は精密剪断をするためにクランプ川柳アセンブリ３ ０とダイスアセンブリ２０（第７図乃至９図参照）の間に配置される。

下板１１は平らで、その頂面に凹所１２を有するほぼ矩形の鋼製の部材である。

下板１１の上方に配置される上板１５ば、下板１１とほぼ同じ形状を有する。作 業のために、装置はパンチプレスにパンチプレスの台座の上に下板１１が載った 状態で配置される。

ダイスアセンブリ２０は、ダイス固定ネジ２６でダイス支持体２４に取付けられ たダイス２２を有する。ダイス支持体２４の頂部にガイド・ストップビン２８が ある。ダイス支持体２４は、下板１１のほぼ全幅にわたって延びている細長い、 概ね矩形の、中実の鋼製部材である。ダイス支持体２４は横からの力に対しそれ を固定するために、下板１１の頂面に設けられた凹部の中に位置しておシ、また ４本のネジ１４（各端で２本づつ）によシ固定されている。特殊工具鋼製のダイ ス２２ば、第３，５゜６図において最も良くわかるように、ダイス支持体２４に 対しその上部右角部において固定されている。ダイス２２の上面は、以下にもつ と詳細に述べられる如く、その上に加工物１００が載置され、動かないように保 持されそして圧接される作用面である。ガイド番ストップビン２８はダイス支持 体２４の頂面に二つ一組となって、距離をおいてところどころに取付ゆられてい る。各ガイド・ストップビン２８の軸部はダイス支持体２４の頂面の内部へ打ち 込まれ、一方ガイド・ストップビン２８の頭部はその頂面の上に載っている。

クランプ用柳アセンブリ３０は、クランプ川柳３２．６個のショルダーネジ３４ そして６個のバネ３６から成っている。クランプ川柳アセンブリは、ダイス支持 アセンブリ２０の上方に配置され、加工物１００を保持するのに用いられる。シ ョルダーネジ３４は上板１５に設げられた穴を挿通しており、その穴は上板１５ の頂面の部分でさらに穴ぐシされショルダーネジの頭部３５が上板１５の凹部内 に埋められるようになっている。

ショルダーネジ３４はクランプ川柳３２の上面にネジ込まれている。ショルダー ネジ３４は、上板１５が上下動するときに上板内を自由にスライドできる。クラ ンプ川柳３２は、大体ダイス支持体２４の全巾にわたっており、加工物１００及 び又はガイド・ストップピン２８の上に載せられる。バネ３６は、クランプ川柳 ３２の頭部と上板１５の下面との間の範囲で各ショルダーネジ３４を囲んでいる 。

クランプ川柳３２は、クランプ川柳３２の各端部に１本づつ配置された２本の大 きなガイドビン３８により、ダイス支持体２４に取り付けられている。各ガイド ビン３８は、狭い凹陥した帯４１により区分された下側の部分３９と上側の部分 ４０とを有している。各ガイドビン３８の下側の部分３９は、その下端が凹部１ ２の底に突き当たった状態でダイス支持体２４に設けられた穴の中に圧入されて いる。各上側部分４ｏは、その端部がクランプ川柳の穴を挿通している。各上側 部分４ｏとそれに対応するクランプ川柳の穴との嵌り具合いは、密であるがクラ ンプ川柳は上下動可能である。

下板１１のクランプ川柳からの反対側に、１対のアライメントビンアセンブリ４ ４が設けられている。その各々は軸４５とブツシュ４６とから成る。各軸４５は 下板１１の半円状の突出部に固着され、その上端部はブツシュ４６の中でスライ ドする。

各ブツシュ４６は上板１５に固定されている。

パンチアセンブリ５０は、パンチ５２、パンチホルダー５４そしてパンチ５２を パンチホルダー５４に固定するネジ５６からなっている。パンチホルダー５４は 矩形の中実の鋼製の部材であり、その下側の一角には斜面を設けられ他の一角に はパンチを保持するための凹部が設げられている。パンチホルダー５４の上面は 上板１５の下側と平行であり、４本の皿ネジ（図示せず）により上板１５に締め 付けられた当て板５８の上に載った状態で上板１５の下側に対し圧接している。

パンチホルダー５４の斜面を付けられた即ちカムフォロワー面５５は、クランプ 川柳３２の傾斜を有するカム面３３に平行であり、その面に対し圧接している。

このように、パンチホルダー５４の傾斜を有するカム面５５は、下板１１との間 で、クランプ川柳がなすのと同じ角度をなしている。パンチ５２は工具鋼で作ら れ、パンチホルダー５４にネジ込まれるネジ５６によりパンチホルダー５４に固 定される。パンチ５２の下側は、被加工物１００に向って駆動される圧接面５３ で、ｌ、一方精密剪断が隣接した刃先部５７で起こる。シャンク８０が上板１５ の側縁の間の中はどで、上板１５を貫通し当て板５８により定位置に保たれてい る。シャンク８０の下端はフランジ８２であり、そのフランジ８２は上板１５の 凹部内にあシ当て板５８の上面の上に載っている。シャンク８０の上端にはパン チプレス（図示せず）の下降ストロークを受ける円冠８１がかぶされている。

またパンチアセンブリ５０の一部は、パンチホルダー５４の両端の間でほぼ一定 間隔に置かれた２個のパンチ水平移動アセンプＩＪ６０，６０である。各パンチ 水平移動アセンブリは、直径の小さい両端部を有する軸６２、ブツシュ６４、バ ネ６８そして一対の薄ナツトからなっている。軸搭載ブロック６６は、４本のネ ジ６７により上板１５に固定されている。ブツシュ６４は軸搭載ブロック６６の 中に挿入され、その中で軸６２は摺動することができる。各軸６２の一端は、バ ンチホルダー５４にネジ込まれている。バネ６８が、パンチホルダー５４と軸搭 載部材６６の間の範囲で軸６２を囲んでいる。薄ナツト対が軸６２の反対側の端 部に螺合している。バンチアセンブリ５０が停止位置にある場合、バネ６８はパ ンチホルダー５４をクランプ用僕３２の方向に偏倚させ、薄ナツト対７０がブツ シュ６４の隣接する端部に接触している。（第５図）パンチアセンブリ５０が下 方へ駆動され、クランプ用僕３２により位置がずらされるに従い、各バネ６８は 圧縮され各薄ナツト対はブツシュ６４から離れる。（第６図）薄ナツト対の調整 は、パンチアセンブリ５０の停止位置を調整するのに用い得ることがわかる。

押部材アセンブリ９０は、押部材９２、押部材ホルダー９４、一対のネジ９８そ して緩衝部材９６とからなっている。押部材アセンブリ９０は、装置のほぼ金山 にわたって伸びている。押部材ホルダー９４は、その両端において４本のネジ９ ５により、ダイス支持体２４にすぐ隣接した位置で、下板１１に対して固定され ている。一対のショルダーネジ９８が押部材アセンブリ９０の各端部で１本づつ 斜めに押部材ホルダー９４を通って上方に伸び、押部材９２にネジ込まれている 。押部材アセンブリ９０の部品は、緩衝部材９６を除いて全て鋼であり、緩衝部 材９６は硬質ゴムで押部材９２と押部材ホルダー９４の外側の縁の間に置かれて いる。ネジ９８は、穴の部分で押部材ホルダー９４を貫いて摺動するので、異な る寸法の緩衝部材を使うことにより押部材９２を上下できる。

第１２図に示される他の実施例においては、第１図乃至第９図に示された基本的 装置に２つの変更が加えられている。第一の変更は、バンチ５２の刃先５７の移 動経路を規制するカムの組合せに関係がおる。第１図乃至第９図に示された発明 は、パンチ５２を直線状の経路に沿って移動させるのに対し、第１２図に示され るカムの組合せは、曲線状のカム面３３ａを備えたクランプ用僕を有している。

曲線状のカム面３３２Ｌによシ良く追従するために、パンチホルダー５４１Ｌの 形状は、カム面５５ａが丸いフォロワーの突出部を有する如（に変更されている 。曲線状のカム面を備える結果、精密剪断が加工物１００内の曲線状の面に涜っ て起ることとなる。第１４＆図にこのカムの組合せを用いた結果の剪断面の形の 一例が示されている。

第１２図に示された本発明に加えられた第２の変更は、押部材アセンブリ９０に 関係する。第１図乃至９図に示された押部材アセンブリ９０は、わかる通り、バ ンチ５２によシ位置をずらされる被加工物１００の部分が、ダイス２２の作用面 ２３よシ下方へ移動するに従って動くように設計されている。押部材アセンブリ ９０により生ずる抵抗量は、ゴム緩衝部材９６の被圧縮性とそれが圧縮された程 度によシ決定される。押部材アセンブリ９０の主な目的は、下方に位置をずらさ れる加工物の部分に及ぼされる曲げモーメントを制限することである。（曲げモ ーメントが大きくなるほど、加工物１００内の引張応力が大きくなり、不正確な 破断を生ずることとなる０第１２図に示された本発明の変更例では、押部材ホル ダー９４が単一の支持体９４ａにより置き換えられている。精密剪断が完了する 前に、下方にずらされた加工物１００の部分が、付加的な圧縮状態に置かれるこ ととなるように、支持体９４？、の上面は、加工物１００の厚みよシ少ない距離 をもって作用面２３よシ下方に位置する。この圧縮は一部分、剪断が起っている 加工物の領域内に逆に伝えられ、その領域を圧縮状態に保つことによりダイス２ ２の外縁に近い加工物１００の支持されていない領域内に現われ得る引張力を打 消す作用をする。

第１３図に、基本的な装置に加えられる付加的な変更が示されており、それはバ ンチ５２のもう１つの実施例を示している。

このもう１つのパンチ５２ｂでは、パンチの刃先５８ｂは直線ではなく、連続曲 線部分と非連続曲線部分の両方を含んだ曲線からなるパターンである。そのよう なパンチ５２ｂが第１図乃至第９図に示される平らな面のカムの組合と共に使用 された場合、その結果は傾斜をなして変化する剪断外形となり、その上縁と下縁 はパンチ５２ｂの刃先５７ｂと同じ形状を有する。（第１４ｂ図に示された部分 を参照）この型のバンチ５２ｂを使用するには、第１３図に示されるよ５にその 外縁においてぴったり一致した輪郭を有するダイス２２ｂを使用する必要がある 。

方法と操作 操作中、金属加工物１００（第７図乃至第９図は一例として板材を示している。

）は、ダイスホルダー２４とダイス２２の作用面の上に載るようにダイスホルダ ー２４とクランプ用僕３２の間に配置される。ガイド・ストップビン２８は、加 工物１００がダイス・ホルダー２４の端部から滑り落ちるのを妨ぐのを助ける、 すなわち加工物１００は、ガイドビン２８の範囲内に置かれる。加工物１００が ダイス２２よシ上のビン２８の高さより薄い場合、クランプ用僕３２はガイド・ ストップビン２８ではなく加工物１００の上に載る。このようＫ、クラ７プ用楔 は、通常加工物１００を覆い、バンチプレスの作動中加工物を静止させておくよ うに適度な下向きの力を加工物の上に及ぼす。しかしながら、この力はパンチプ レスにより発生される力に比較して小さく、そのパンチプレスによシ発生される 力の一部は、わかる通シ加工物ｌＯＯをダイスの作用面２３の上に静止させてお くのにも役立つ。加工物１００の、ダイスの作用面上にある部分と押部材９２に 隣接したあるいはその上にある部分は、バンチ５２が下がるまで露呈されている 。

パンチプレスまたは他の手段（図示せず）がシャンク８０に対して、下向きのス トロークと大きな下向きの力を供給すると、本発明の方法に従った精密剪断作業 が進行する。上板１５がシャンク８０によシ下方へ付勢されるに従って、パンチ ホルダー５４の傾斜面５５がクランプ川柳３２の上面すなわちカム面３３に追従 する。パンチホルダー５４が下方へ動くに従って、クランプ用僕３２のカム面３ ３は、もともとのバンチ力の下向き方向とともに横方向にも、パンチホルダー５ ４を移動させる。すなわちその運動は、パンチプレスとシャンク８０の下降運動 と同一方向成分と、その下降運動に対し垂直な方向の成分とを同時に含んでいる 。換言すると、パンチホルダー５４とパンチ５２は、ダイス作用面２３に対し垂 直でありかつダイス作用面の方を向いた第一の方向成分と、ダイス作用面に平行 でがっ加工物１００の露呈されている面の方を向いている第２の方向成分を有す る、予め定められた経路に活って動く。パンチ５２の圧接面５３ば、このように カムの組合せにより予め定められた斜めの角度の方向に移動しながら、加工物１ ００の露呈された面に接近する。

パンチアセンブリ５０のダイス作用面２３と平行な方向の運動は、２つのパンチ 水平移動アセンブリにより案内されまた多少抵抗を受ける。パンチ５２の移動が 進行するに従って、軸６２が横（水平）方向に、すなわち第５図において右へ向 って動くので、バネ６８はパンチホルダー５４とブツシュ６４との間で圧縮され る。軸６２の右端にある薄ナツト対７０は、ブツシュ６４の他の一端から離れる 。

加工物１００の上でのパンチ５２の動きを更に論する前に、ガイドビンアセンブ リ４４が、上板１５をして正確な垂直方向（もともとのパンチ力の方向に平行） に運動するようにしていることに注意しなければならない。ショルダーネジ３４ を取り巻くバネ３６も、ガイドビンアセンブリ４４も、シャンク８゜と上板１５ に及ぼされる大きな下向きの力に対して大きな抵抗を示すものでない。上板１５ が真下に動くに従って、クランプ川柳アセンブリ３０のショルダーネジ３４は、 それらの穴の部分で上板１５を貫いて摺動する。また各軸４５がガイドビンアセ ンブリ４４のブツシュ４６にはまり込む。

加工物１００の上に及ぼされる力（で戻って説明すると、パンチ５２が加工物１ ００の露呈している表面に接触すると、パンチ５２はカムの組合せにより予め定 められた経路に泊って下方（パンチプレスのもともとの力の方向）と、横方向と の両方向に移動をする。この力の組合せは、パンチ５２の圧接面５３が最初に加 工物１００の露呈された面に接触した時に、パンチ５２とダイス２２との間に重 なり合った領域があることとなるように選択される。重なり合った領域内にある 部分は、このようにしてダイスの作用面２３に垂直な力の方向成分によシ、圧縮 状態に置かれる。パンチ５２により供給される圧縮力は、圧縮される領域は小さ くなるけれども、パンチ５２が下方及びダイス２２の外縁に向って横方向に動い ている間は続いている。パンチ５２は横向きの力の成分をも有するので、加工物 に及ぼされる力は圧縮のみではなく、むしろ力の一部は、パンチ５２の切刃５７ がカムの組合せにより形成される予め定められた経路に沿って進む間、その切刃 の部分で作用する剪断力（加工物１００の剪断強さによシ抵抗を受ける。）であ る。剪断が進み、押部材９２の上にある加工物の部分が下方へずらされる間、幾 分かの引張力もまた加工物１００の上に作用するであろう。しかしこれらの力は 、剪断領域が、加工物１００の降伏強さより大きく、材料を塑性状態に置く圧縮 力を受けていることに一部原因して、比較的小さい。

本発明の方法により要求される力についての以後の説明は、先行技術において知 られている垂直剪断、すなわち真直な９０’の剪断と比較した表わし方で最もわ かり易く行なわれる。第］、　Ｏａ図は矩形断面の部材に作用する剪断力Ｐｓを 示している。

所要剪断力を決める公知の式は、 Ｐｓ＝ＳＸＴＸＬ ここで、 Ｐｓ＝圧力　単位：Ｐｂ ５＝材料の剪断強さ　単位：Ｐｂ／工ｎｃｈ２Ｔ＝材料の厚み　単位：　１ｎｃ ｈ Ｌ＝剪断長さ　単位：　１ｎｃｈ 第１０ｂ図は、第１０ａ図と同じ矩形断面の部材に作用する精密剪断力Ｐｆを示 しているが、９０’ではなく角度Ａの方向で生じている精密剪断作用を示してい る。Ｐｆはパンチプレスにょシ加工物１００に加えられる垂直なカであシ、それ は一部、カムの組合せによりカム面３３と平行な方向に働く剪断力Ｐ、に変換さ れる。所要剪断力を決める上記の式によれば、角度Ａの方向で働く剪断力Ｐ１は 次のように書ける。

Ｐ、＝ＳＸＫＸＬ ここで Ｐ１＝圧力　単位：Ｐｂ ５＝材料の剪断強さ　単位：　Ｐｂ／１ｎｃｈ２に＝角度Ａで剪断される場合の 剪断厚み　単位：工ｎｃｈＬ＝剪断長さ　単位：　１ｎｃｈ カムの組合せによって（摩擦の影響は無視できると仮定して）Ｐ１＝　Ｐｆ　Ｘ 　ｓｉｎ　Ａ 例えば、Ａ＝７５°　に対しては　Ｐｆ＝１．０７ＰａＡ＝６０°　に対しては 　Ｐｆ＝１．３３ＰｓＡ＝４０’　に対しては　Ｐｆ＝２．４０ＰｓＡ＝３０° 　Ｋ対しては　Ｐｆ　＝　４．００　Ｐｓとなる。Ｐｌ　に対しまた剪断面に対 し直角に働く圧縮方向成分Ｐ２　については、 Ｐ　＝ＰｆＸｃｏｓＡ 加工物内で塑性状態を達成するには、材料の降伏強さＹを越えなげればならない 。したがって、塑性変形と剪断作用とにょシ形成される良い品質の表面を得るた めには、Ｐ２はＹＸＫＸＬよシ大きいか等しくなければならない。そしてＰｆは よシ犬き（なげればならない。本発明の方法では、００ｇ　Ａ 剪断がダイス２２の縁で起る代シにダイスの作用面２３の上で起るので、加えら れる力は垂直打抜きの場合よりも５〜８倍早くその最大値に達する。すなわち、 垂直打抜きにおいてはＰｓの最大値は、剪断作用に入ってから垂直距離ｄ１にお いて生ずのに対し、出願人の精密剪断においては、ｐｒの最大値ばｄｌより５〜 ８倍少ない垂直距離ａｌｌ　において生ずる。

第７図乃至１０図を参照して要約すると、パンチ５２の圧接面５３ば、加工物１ ００の一部分をパンチ５２とダイス２２との間で圧縮状態にするダイス作用面２ ３に垂直な成分を有する力で、加工物１００の露呈された面に向って駆動される 。加工物１００は、クランプ川柳３２と、加工物１００とダイス２２の間の李擦 力とのお陰で静止している。パンチ５２はカムの組合せによって予め定められた 経路に清って加工物１００の内部へそして貫通して駆動される。その経路は、ダ イス作用面２３に対し垂直でありかつダイス作用面の方を向いている第１の方向 成分と、ダイス作用面ど平行でかつ加工物１００の被圧縮部の方を向（・ている 第２の方向成分を有している。パンチ５２が駆動される力は、パンチ５２の経路 に対し垂直と平行の両成分を有している。パンチ５２の経路に対し垂直な力の成 分は、加工物１００の圧縮されて〜・る部分を塑性状態に保つのに十分な大きさ である。工具の経路に平行な力の成分は、パンチ５２の刃先５７の部分で、加工 物の剪断強さに打ち勝つのに十分な大きさである。

垂直打抜きにおいて生ずるであろう曲げモーメントによる引張力は、加工物１０ ０の下でダイス２２が支持することにより減少させられる。（その力は加工物内 に誘発される圧縮力によっても打ち消されるのかもしれない。）曲げモーメント を可能な限り長い間低く保ち、材料の塑性状態を剪断の間中ずつと保つのには、 パンチとダイスのオーバーラツプをできるだけ長く保つことが望ましく・。従っ て最良の結果を得るには、パンチとダイスのクリアランスはＯから０．００５イ ンチ（０，１２７１ｕ＋）のように小さくなげればならない。加工物が剪断成形 されるが、完全に剪断される必要がないような応用例においては、パンチ５２と ダイス２２は剪断作用の間中ずつとオーバーラツプした状態にしておけるであろ う。

本発明の装置を開発中に、最良の結果は２０°から６０°の間の精密剪断角（第 １０ｂ図におけるＡ）が使用されたとき得られることが判明した。しかしながら 本発明は、非常に小さい鋭角からほぼ９０°に至るまでの全ての角度に適用でき る。上述の装置を使用する場合の小さな鋭角についての難点は、パンチプレスの 垂直下方向きの力の多（の部分を、もともとの下向きの力と７０°または８０° 異なる剪断力に変換するのが困難であることである。しかし、所望の角度で剪断 力を供給するよう位置させることのできる油圧ラム駆動パンチと、必要な圧縮力 を保つよう同じパンチに連結された第二の油圧ラムを使うことばより、この装置 の不利な点は解消され本発明の方法は実施できる。

上述の装置と約６０°より大きい剪断角についての難点は、剪断される材料を塑 性状態に保つに十分に大きな圧縮力を維持することである。本装置のこの不利な 点はやはり、急勾配の剪断力を供給する１のラムと、圧縮力を供給するため最初 のラムに対し９０°の方向で同じパンチに作用する、もう１つのラムを備え油圧 で駆動されるパンチを使うことにより解決される。他の方法は、カム角が６０° より小さく保たれ、一方加工物が剪断される角度が６０’より大きくなるよう如 （、ダイス面に対して斜めに加工物の向きを合わせることである。第１５図はこ の方法を用いた本発明の他の方式を示している。第１．５図において、ダイス２ ２Ｃは水平に対し角度Ｂで傾けられた作用面２３ｃを有している。加工物１００ はこの傾斜面上に載っており、変更された作用面２３ｃに適合するよう改造され たクランプ川柳３２ｃで保持される。パンチホルダー５４ｃば、クランプ川柳３ ２ｃのカム面により予め決められる角度よシ大きい実効角度で加工物を加工する パンチ５２ｃを保持している。

要約すれば、本発明の主題である方法は、今迄述べられた型のパンチプレス機械 あるいは流体ラム〈より駆動されるパンチを備えたような他の方法で実施可能で ある。上述の説明と第７図乃至１０図を参照することによりわかるとおり、この 方法は金属加工物１００の精密剪断を行なうこととなる。加工物１００は露呈面 を残しながらダイス２２の作用面上に載置される。パンチ５２または他の同種の 工具が加工物１００の露呈面に近づき、そのときその圧接面５３は、加工物１０ ０がパンチ５２とダイス２２の間で圧縮状態におかれることとなる如く、ダイス ２２の作用面に対して垂直な成分を有する力で、露呈された面に向って駆動され る。このときパンチ５２は、予め決められた経路に涜って加工物１００の内へと 導かれる（記述された装置では、経路はカムの組合せによシ決定される）。パン チ５２の経路に対し直角に作用する圧縮力は、加工物の圧縮される部分の降伏強 さを上回シ、それを塑性状態に保つ。パンチ５２の経路に平行に作用する剪断力 は、パンチ５２の刃先５７の部分において加工物１００の剪断強さを上回る。

本発明の利点の１つは、その簡易さにある。その最も単純な形での方法は、静止 したダイス、ダイスの縁で静止して保持された加工物、そして単一の運動を行な い圧縮力及び剪断力の両方を供給する単一のパンチすなわち工具を必要とする。

剪断と冷間塑性流動による伸びが誘発され、通常打抜きあるいは剪断と共に生ず る破断が防止される。これに加え極めて重要なことには、剪断と冷間塑性流動が 強くて加工硬化された表面と組織を備えた滑らかな表面（概して１０〜７０マイ クロインチの面仕上げが達成された。）を生み出し、パンチ作業に続く仕上げの 必要性を減少あるいは除去することとなる。大部分の金属については、冷間塑性 流動は、剪断面において材料を硬化させ、より良い耐摩擦部分を生み出す重要な 働きをすることとなる。

もし加工硬化が好ましくない特性を生み出すならば、続けて熱処理をすることに よりこれらは解決される。脆さや加工硬化の起るスピードばかりでなく、変化す る降伏強さ、極限強さそして剪断強さ特性を考慮して、多少の調整がなされなけ ればならないかもしれないが、本発明は全ての金属及び同じように反応を示す他 の材料に適用できると思われる。

本発明のもう１つの主要な利点は、部品が形成される速さである。本発明の精密 剪断は１秒の何分の１かで起る。大量生産方式が発達するＫつれ、加工物を挿入 し、剪断し除去するに要する総時間は数秒と見込まれる。これは機械加工または 他の方法で金属部品を形成するに要する時間に比較すれば有利である。

本発明の方法と装置は、作り出される精密剪断面の品質を決定付ける開発的研究 の課題であった。最大能カフ５トンを有する　Ｆｅｒｒａｃｕｔｅ　Ｍｏｄｅｌ 　Ｇ　Ｇ　３４　’７２機械式パンチプレスを用Ｌ−て、剪断角３０°、４００ ．６０°及び７５°で、種々の厚さの幅１インチの板材に真直な角度のついた剪 断された切口をつくった。０１番と８７番の工具鋼、冷間圧延鋼及びアルミニウ ムの薄板材が使用された。これらの実験により、必要なプレス力の第１位の概算 値として上式’　Ｐｆ　＝　Ｐｓ　５ｉｎ２Ａの正確さが確認された。他の実験 では、約４０°で厚さＡインチの冷間圧延炭素鋼と厚さ穐インチのＤ２工具鋼を 精密剪断することにより裁断用刃が形成された。Ｄ２工具鋼で作られた一定数の 裁断用刃は、刃の品質が改善され得るか否かを調べるために熱処理または熱処理 と焼なましの両方がほどこされた。種々の刃が硬さ試験をされ、次の結果が得ら れた。（刃の部位によって硬さは多少異なった。）Ｄ２工具鋼−列９　２２３　 ３Ｇ７　２９．０−３６．５（Ｂ　５ｅａｌθ） 更に熱処理をすることにより、熱処理なしで精密剪断だけによって形成された部 分的に目に見えるフローライン（第１１図）が減少することが認められた。

本発明により形成される面には、与えられた角度で平らな面を有する傾斜した縁 （第１１図、これは分離するまぎわにおける完成した部品とスクラップを示して いる）あるいは凸状の面を有する傾斜した縁（第１４ａ図）がある。直線でない 面を形成することも、対応するダイスとともにパンチの後縁の形状を適当に選ぶ ことにより可能である。（第１３図、１４ｂ図）したがって本発明を用いて達成 できる形状は極め１多い。

完全に最後までは剪断されない大きな加工物について、本発明のもう一つの変形 例が可能である。例えば厚い金属板の上級に沿って斜面が設け゛られねばならな いときには、しつかりした面の上に置かれ剪断作用中静止して保持される板を用 いて本方法を用いることができる。実際には、板はそれ自身のダイスとしての役 目を果たす。

平らな上面を有しない加工物については、ダイスの圧接面は、所望の表面形状を 乱すことなく圧縮力が加えられるのを許すよう改造される必要がある。例えば、 加工物がダイスの縁に対し直角方向に走る直線状の隆起を含んで剪断されねばな らないときには、この隆起及びそれに隣接する面が本方法の実施に必要な圧縮力 をほぼ均等に受けることとなるよって、パンチの圧接面が隆起と一致するように 形づくられればよい。

ここに述べられた実施態様の説明にきわめて具体的である。

当業者は本発明の趣旨からはずれずにこれらの実施態様になされ得る変更に気が つくであろう。したがって、添付された特許請求の範囲によって、本発明の趣旨 と範囲に含まれる全ての実施態様を包含することが意図されて〜・る。上述した 記載から判るように、新規と主張され特許により保護されるよう望まれているも のは以下の通りである。

国際調査報告

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）加工物に露呈した面を残しながら加工物をダイスの作用面上に載置す る工程と、 （ｂ）工具が最初に加工物と接触したときに、少くとも工具の圧接面の一部とダ イスの作用面が部分的に重なる如く、加工物の露呈面に刃先を有する圧接面を備 えた工具を接近させる工程と、 （ｃ）ダイスと加工物を静止状態に保ちながら、加工物の一部を工具とダイスの 間で圧縮状態におくようにダイスの作用面に対し垂直な成分を有する力で工具の 圧接面を加工物の露呈した面に駆動する工程と、 （ｄ）ダイスと加工物を静止状態に保ち続けながら、工具を予め定められた経路 に沿つて加工物の内部へそして貫通して駆動する工程とよりなり、 前記経路はダイス作用面に対し垂直でかつダイス作用面の方を向いた第１の方向 成分とダイス作用面に平行でかつ加工物の被圧縮部の方を向いた第２の方向成分 を有し、工具が駆動される力は工具の経路に対し垂直と平行の両成分を有し、工 具の経路に対し垂直な力の成分は工具とダイスの間で圧縮される加工物の部分を 塑性状態に保つのに十分な大きさであり、工具の経路に平行な力の成分は刃先部 で加工物の剪断強さに打ち勝つの十分な大きさである加工物の精密勇断方法。
2. ２．工具を被加工物に向つて駆動する工程と工具を被加工物の内部へ更に貫通し て駆動する方法が、パンチブレスの下降ストロークで工具を駆動することよりな る請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．予め定められた経路に沿つて工具を駆動する方法が、ダイスに連結されたカ ム面により形成された経路に沿つて工具を駆動することよりなる請求の範囲第１ 項記載の方法。
4. ４．予め定められた経路に沿つて工具を駆動する方法が、直線状の経路に沿つて 工具を駆動することよりなる請求の範囲第１項記載の方法。
5. ５．予め定められた経路に沿つて工具を駆動する方法が、非直線状の経路に沿つ て工具を駆動することよりなる請求の範囲第１項記載の方法。
6. ６．予め定められた経路に沿つて工具を駆動する方法が、連続した曲線である経 路に沿つて工具を駆動することよりなる請求の範囲第５項記載の方法。
7. ７．工具の予め定められた経路の第１及び第２方向成分が、精密剪断がダイスの 作用面に対し２０゜と６０゜の間の角度で起る如きものである請求の範囲第１項 記載の方法。
8. ８．（ａ）切刃を有する圧接面を備えたパンチと、（ｂ）所望の剪断切断の領域 で露呈した面を残しながら加工物を作用面上に支持する静止したダイス手段と、 （ｃ）パンチの圧接面と刃先部を加工物の露呈面に向けて、加工物を静止状態に 保ちながらパンチとダイスの間で加工物の一部を圧縮状態に置くように加工面に 垂直な成分を有する力で駆動する手段と、 （ｄ）パンチを予め定められた経路に沿つて加工物の内部へそして貫通して導き 駆動する手段、 とからなり、前記経路はダイス作用面に対し垂直でかつダイス作用面の方を向い た第１の方向成分とダイス作用面に平行でかつ加工物の被圧縮部分の方を向いた 第２の方向成分を有し、工具が駆動される力は工具の経路に対し垂直と平行な両 成分を有し、工具の経路に垂直な力の成分は加工物の工具とダイスの間で圧縮さ れる部分を塑性状態に保つのに十分な大きさであり、工具の経路に平行な力の成 分は刃先部において加工物の剪断強さに打ち勝つに十分な大きさである加工物の 精密剪断装置。
9. ９．加工物の露呈面に対しパンチを駆動する手段は装置が載置されたバンチブレ スの下降ストロークを受け止める軸からなり、該軸はパンチブレスの下降ストロ ークがパンチへ伝達されるようにパンチに連結されている請求の範囲第８項記載 の装置。
10. １０．予め定められた経路に沿ってパンチを導き駆動する手段は、剛性をもつて ダイス手段に結合されたカム面と、剛性をもつてパンチに結合されたカムフオロ ワーと、パンチがカム面とカムフオロワーの間のカム作動により定められる態様 で、パンチブレスの下降ストロークの方向と同時にパンチブレスの下降ストロー クに対し垂直な方向の両方向に運動可能なごとくパンチを塔載する手段とからな るカムの組合せである請求の範囲第９項記載の装置。
11. １１．カム面が平らである請求の範囲第１０項記載の装置。
12. １２．カム面が凸状面である請求の範囲第１０項記載の装置。
13. １３．その線に沿ってパンチとダイスが会うこととなる線が直線である請求の範 囲第８項記載の装置。
14. １４．その線に沿つてパンチとダイスが会うこととなる線が連続曲線である請求 の範囲第８項記載の装置。
15. １５．その線に沿つてパンチとダイスが会うこととなる線が不連続曲線である請 求の範囲第８項記載の装置。
16. １６．ダイスの作用面より下にそしてそれに隣接して配置され、パンチが前記経 路上を加工物を貫通して駆動されるに従つて下方に移動される加工物のその部分 を移動に従いながら支持する押部材アセンプリを含む請求の範囲第８項記載の装 置。
17. １７．ダイスの作用面より下にそしてそれに隣接して配置され、パンチが前記予 め定められた経路上を加工物を貫通して駆動されるに従つて下方に移動される加 工物のその部分を剛性的に支持する押部材を含む請求の範囲第８項記載の装置。