JPS62274026A - 時計部品の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、時計部品の製造方法に関するものである。

〔発明の概要〕

かなに代表される極めて小さく、？Ｊｊ数形状を存し、
高寸法精度の要求される時計部品を製造するために、重
量比０．０５〜０．５０％の炭素を含む（以下％Ｃとす
る）低中炭素鋼を低温域より、へ〇変態点以上の温度に
昇温、保持後、Ａｒ３からＡ　、　１変態点にいたる中
間温度域まで冷却し、さらに一定時間保持した後に、焼
入れを行い、続いて自動旋盤にて加工するようにしたも
のである。

〔従来の技術〕

従来、自動旋盤にて加工される時計部品用炭素鋼は、伸
線、焼鈍処理を数回繰り返し所望する寸法近くまでの寸
法とした後、その線材を直線加工及びセンタレス加工し
、所望の寸法の棒材として使用している。

従って、上記従来の方法で加工した時計部品用炭素鋼は
、伸線工程中の焼鈍時に、炭素鋼中のセメンタイトが形
状化しく以下球状セメンタイトとする）、フェライト地
中にこの球状セメンタイトが独立して分散するようにな
る。また球状セメンタイト粒度を調整するためには、伸
線工程中に球状化焼鈍を行っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のこのような加工方法による金属組織のま
まであると、低炭素鋼は炭素量が少ないために、球状セ
メンタイト量が非常に少な（、フェライトがほとんどを
占めるようになる。しかも伸線工程中の焼鈍では、原線
のパーライト相中の炭素原子のフェライト中への拡散が
充分に行われず、球状セメンタイトが均一に分散せず、
炭素成分の多い部分に集合するようになる。これにより
球状セメンタイトを含まないフェライト地のみの部分の
割合が非常に多くなり、このフェライトが伸線方向に延
ばされ、フェライトバンドのような状態で存在するよう
になる。フェライトは非常に軟らかく、粘い性質を有し
ており０、伸線による加工応力が残留している。このよ
うなフェライトの多い低炭素素鋼は、切削抵抗を小さく
、切削速度を速くすることができるが、強伸線加工を加
えても強度、耐摩耗性を充分に高くすることができず、
旋削加工時のバイト圧により材料に負荷がかかり偏心回
転が生じ、寸法精度のバラツキが大きくなったり、表面
仕上り性（外観）が著しく劣る。また、フェライトバン
ドの存在により、強度のバラツキ、被削性のバラツキも
生じる。

また、中炭素鋼は、軟らかいフェライト地の量が少なく
、非常に硬く脆い球状セメンタイト量が多くなるため、
切削抵抗が大きくなり、切削速度を速くすることができ
ない。

また、以上のような性質を持つ低中炭素鋼は、材料強度
が弱く、部品旋削加工後、焼入れ、焼戻し等の熱処理を
行う必要があり、加工後の熱処理によって生じる部品の
寸法変化等を考慮しなければならない等の欠点を有して
いる。

そこで、本発明は従来のこのような欠点を解決するため
に、旋削加工時に低中炭素鋼の伸線だけでは得られない
強度と、部品品質に重要な耐摩耗性を兼ねそなえた長時
間連続旋削加工を可能にした、安価な精密加工部品の製
造方法を提供することを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためにこの発明は、Ｏ，ＯＳ〜０
．５０％Ｃを含む低中炭素鋼を低温域より、ＡＣＪ変態
点以上の温度に昇温、保持後、Ａ、からＡ　ｙ　１変態
点にいたる中間温度域まで冷却し、さらに一定時間保持
した後に、焼入れを行い、続いて旋削加工を行うように
した。

〔作用〕

低中炭素鋼（亜共析鋼）をＡｒ３からＡ３変態点の間の
温度域から、油又は水等の高冷却能を存する冷却媒体中
に急冷すると、Ａ、からＡ、変態点の間の温度域で存在
したオーステナイトは、続く急冷によりマルテンサイト
化し、フェライトとマルテンサイトからなる二相混合組
織となる。

このようなフェライトとマルテンサイトニ相混合鋼は、
切削加工するとマルテンサイト相が変形しデし１ことに
原因して、切削くずせん新城において軟らかいフェライ
ト相に歪みが集中し、加工硬化によってミクロクラック
が生成して容易に細片化するため、処理性が著しく向上
した切削くずとなる。この際、せん新城は混在するマル
テンサイト相が障害となって縮小され、切削工具に加わ
る切削抵抗が減少する。また、同炭素量の炭素鋼を完全
にマルテンサイト化したものよりも、二相混合相のほう
が、フェライトが生成しているためにより炭素量の多い
マルテンサイトとなり、マルテンサイト相の硬度は高く
なる。さらに、フェライト・球状セメンタイト組織の球
状セメンタイトの分布、形状よりも、硬いマルテンサイ
ト相の分布形状を大きくすることができるので、従来の
方法よりも高強度化、耐摩耗化が可能となる。

また、熱処理温度及び時間の冷却速度の制御により、マ
ルテンサイト相の分布量、形状をコントロールすること
ができるので、部品により切削性、強度等を変化させる
ことが可能である。

本発明は、低中炭素鋼を上記特徴を有するフェライト・
マルテンサイト二相混合相とすることによる。

〔実施例〕

以下に実施例によって本発明を詳述する。

第１図は従来の方法による製造工程と本発明方法による
製造工程を示した図であり、第２図は本発明に用いた線
材連続焼入装置の概略図を示したものである。

実施例−１ 第１表　　　　　　（ｍａｓｓ％〕 本発明に使用した供試材の化学成分を第１表に示す。こ
の複合快削中炭素鋼のφ５．５ｍｍの原線を焼鈍、伸線
加工を３回繰り返し、φ１．５ｍｍの線材としたものを
、第２図に示した線材連続焼入装置にセントする。焼入
れ処理は、第２図のトルクモーター２でテンションをか
けて巻き取りながら、９００℃に保持したＮ２雰囲気の
高温炉１の均熱帯４を５分で通過するような速度で送り
、同炉内のＮ２ガスカーテンでしきられている別室に設
けられた７５０°Ｃに保持されたソルトバス３中を通し
、恒温変態させた後、冷却水シャワー８中を通し、急冷
を行った。トルクモーター２で巻きとられた線材はコイ
ルのまま直線機にセントされ、直線加工を行い、線材と
した後、寸法出しのためのセンタレス加工を行った。本
発明は伸線工程中の熱処理条件が複雑な球状化焼鈍等の
前熱処理を省略できる。このようにして得られた復加工
材の材料強度、特に旋削加工に要求される特性について
従来材との比較を示したものが第２表である。

第２表 従来から複雑形状の精密部品用線材は、旋削加工用とし
て引張強度１００　ｋ＋ｒ／ｍｍｚ、硬さＨｖ３００以
上が要求されてきた。本発明は従来を上回る強度が得ら
れ、従来品では対応できなかった複数形状部品の加工も
可能となった。

被旋削加工性試験は、第３図に示す腕時計用部品として
最も寸法精度、外観仕上げ性を要求されるかな部品を自
動旋盤にて加工し、その時の寸法変化と仕上げ外観を評
価することにより行った。

このときの旋削条件及び測定条件を次に示す。

１、旋削条件 切削工具材質　　　　　超硬 主軸回転数　　　　　　１５ｏＯ叶ρｍ１個当たりの旋
削時間　　　８ｓｅｃ 材料径　　　　　　　　φ１．５門 ２、測定条件 寸法　　　第３図Ａのホゾ径 外観　　　第３閲Ｂの歯部 個数　　　ｎ−２０ 従来方法では、同−刃具で加工後３６時間で寸法精度、
外観共に悪くなり始め７２時間まで時計部品として使用
できる限度であるのに対して、本発明では、９６時間か
ら外観に変化が見られ、１６８時間までの使用が可能で
ある。寸法精度も使用範囲まで加工時間とほぼ比例して
おり、安定している。このように従来方法では同−刃具
での連続加工時間７２時間に対して、本発明の方法では
その２倍以上まで向上した。

実施例−２ ここで、本発明に０．０５〜０．５０％Ｃ範囲の炭素鋼
を使用したのは、０．０５％Ｃ以下であると、材料強度
が不足し、旋削加工時の偏心回転により寸法精度がバラ
ツクためであり、０．５０％Ｃ以上であると、硬さが高
すぎるため線材焼入れ後のコイル巻き、真綿加工、セン
タレス加工が非常に困芙仁になることと、熱処理制御が
非常に困難になるためである。

０．０５％Ｃの炭素鋼細線を使用し、９５０°Ｃの高温
炉１８２０℃のソルトハス３を通し、他条件は、実施例
−１と同様な方法で焼入れを行ったところ、硬さはＨシ
２６３となり、時計部品としての使用■度時間は２１６
時間となった。

また、０．５０％Ｃの炭素鋼細線を使用し、９ｏｏ℃の
高温炉！７２５℃のソルトバス３を通し、他条件は、実
施例−１と同様な方法で焼入れを行ったところ硬さはｌ
１ｖ３９５となり、時計部品としての使用限度は１２０
時間となった。

実施例−３ 快削成分を含まない０．３０％の炭素鋼細線を使用し、
実施例−１と同様な方法で処理を行ったところ、硬さは
、Ｈｖ３１０であり快削成分を含んだ材料とほぼ変わら
なかった。また同一刃具で連″ｆｃ旋削加工したときの
時計部品として使用できる限度時間は７２時間であり、
快削成分を含んだ材料の使用限度１６８時間と較べ、１
／２以下に減少するが、快削成分を含まない０．３０％
Ｃの炭素鋼を従来の方法によって処理したものは、使用
限度時間が２４時間であり、これに較べると、本発明の
方法による材料は快削成分を含まないものでも３倍近く
まで向上している。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、従来がな等に用いる低
中炭素鋼細線は、伸線のままの強度、切削性が不充分の
状態で用いられていたが、この低中炭素鋼を伸線後、Ａ
、、１からＡＰ、変態点の温度域から焼入れすることに
より、フェライトとマルテンサイトの二相からなる組織
とすることにより、低中炭素鋼の伸線加工では達しえな
い強度を得ることができ、その優れた被削性を生かすこ
とにより精密加工部品においてネックとされていた長時
間連続加工を従来の２倍以上に向上させしめるというよ
うな、品質が安定した、安価な精密部品の製造方法を提
供できるという硬化を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法による製造工程と本発明の方法によ
る製造工程図、第２図は本発明に用いた線材連続焼入れ
装置の概略図、第３図は被旋削加工の比較試験に用いた
腕時計用かなの断面図である。 １・・・高温炉 ２・・・トルクモーター ３・・・ソルトバス ４・・・均熱帯 ５・・・炭素鋼線 ６・・・炭素鋼線コイル ７・・・冷却水シャワー出口 ８・・・冷却水シャワー Ａ・・・ホゾ部 Ｂ・・・歯形部 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　最　上　、棒’４−ｑｐｔ名）／１２
釆の方シ去ヒ本糞θ月ｑ方伝１てよる製上Ｌニオ［図第
１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比で０．０５〜０．５０％の炭素を含む炭素
   鋼を低温域より、Ａｃ＿３変態点以上の温度に昇温後、
   Ａｒ＿３からＡｒ＿１変態点に至る中間温度域まで冷却
   しさらに、その温度から、焼入れを行い、続いて所望の
   形状に旋削加工を行うことを特徴とする時計部品の製造
   方法。
2. （２）炭素鋼は、いずれも重量比でＰｂを０．１０〜０
   ．３０％、Ｔｅを０．１０％以下、Ｓを０．３５％以下
   、Ｍｎを１．５％以下を含む快削炭素鋼であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の時計部品の製造方
   法。