(57)【要約】【課題】パンチの１回のストロークで箔の下穴加工とシェービング加工とを実施しつつ、シェービング加工により生じたスクラップがパンチと一緒に上昇することを抑制する。【解決手段】打ち抜き加工用の凹部１１が形成されたダイス１の上面に載置した箔２をパンチ３で上から下に向かって打ち抜くことにより箔２に穴を開ける箔の穴抜き加工方法であって、パンチ３は、下穴の形状に対応した外形を有する先端の主刃３１と、先端側の外形が主刃３１の外形と略同一で主刃３１の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状で、根元側の外形が穴の仕上げ形状に対応した外形のシェービング刃３２と、を備え、パンチ３の１回のストロークで、主刃３１により箔２に下穴を開ける下穴加工と、シェービング刃３２により箔２の下穴の内側の表面を仕上げ形状まで削るシェービング加工と、を連続して行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち抜き加工用の凹部が形成されたダイスの上面に載置した箔をパンチで上から下に向かって打ち抜くことにより前記箔に穴を開ける箔の穴抜き加工方法であって、
前記パンチは、下穴の形状に対応した外形を有する先端の主刃と、先端側の外形が前記主刃の外形と略同一で前記主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状で、根元側の外形が前記穴の仕上げ形状に対応した外形のシェービング刃と、を備え、
前記パンチの１回のストロークで、前記主刃により前記箔に前記下穴を開ける下穴加工と、前記シェービング刃により前記箔の前記下穴の内側の表面を仕上げ形状まで削るシェービング加工と、を連続して行うこと、を特徴とする箔の穴抜き加工方法。
【請求項２】
箔に下穴を開ける主刃と、前記箔の前記下穴の内側の表面を削るシェービング刃と、を備え、前記箔を打ち抜くことにより前記箔に穴を開ける穴抜き加工用のパンチであって、
前記主刃は前記下穴の形状に対応した外形を有し、
前記シェービング刃は先端側の外形が前記主刃の外形と略同一で前記主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状であり、根元側の外形が前記穴の仕上げ形状に対応した外形を有していること、
を特徴とする箔の穴抜き加工用のパンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打ち抜き加工用の凹部が形成されたダイスの上面に載置した箔をパンチで上から下に向かって打ち抜くことにより箔に穴を開ける箔の穴抜き加工方法及び箔の穴抜き加工用のパンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
箔に穴を開けるプレス加工において、寸法精度の向上、断面品質の向上、打ち抜き歪の除去を目的として、下穴を開ける打ち抜き加工の後に、下穴の内側の表面を削るシェービング加工を行うことがある。特許文献１には、パンチの先端に下穴加工用の主刃が設けられ、主刃よりもパンチの根元側に主刃よりも外径が大きいシェービング加工用のシェービング刃が設けられたパンチを用いた箔の穴抜き加工方法が開示されている。このようなパンチを用いて箔を穴抜き加工すると、主刃で箔に下穴が開けられ、この下穴の内側の表面がシェービング刃で削られる。そのため、パンチの１回のストロークで、下穴加工とシェービング加工とを実施することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された箔の穴抜き加工方法では、下穴加工でスクラップが生じ、その後、下穴加工で生じたスクラップとは分離してシェービング加工でスクラップが生じる。これらの下穴加工及びシェービング加工で箔をパンチで打ち抜く際に、パンチとスクラップとの間の空間がバキュームとなり、スクラップがパンチに吸い付くことがある。特にシェービング加工で生じるスクラップは、下穴加工で生じるスクラップと比較して重量や剛性が小さいため、パンチを上昇する際にパンチに吸い付いたまま一緒に上昇し、ダイスの凹部の中に落下せず、ダイスの上面に落下したり、ダイスの上面に載置した箔の上に落下したりすることがある。このようにスクラップがダイスの上面に落下したり、ダイスの上面に載置した箔の上に落下したりすると、次の穴抜き加工をする際にスクラップと一緒に箔をパッドがダイスに押え付けて、箔に打痕傷や寸法精度不良が生じたりすることがあり、最悪の場合、ダイスの破損につながるおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は、パンチの１回のストロークで箔の下穴加工とシェービング加工とを実施しつつ、シェービング加工により生じたスクラップがパンチと一緒に上昇することを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る箔の穴抜き加工方法は、打ち抜き加工用の凹部が形成されたダイスの上面に載置した箔をパンチで上から下に向かって打ち抜くことにより前記箔に穴を開ける箔の穴抜き加工方法であって、前記パンチは、下穴の形状に対応した外形を有する先端の主刃と、先端側の外形が前記主刃の外形と略同一で前記主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状で、根元側の外形が前記穴の仕上げ形状に対応した外形のシェービング刃と、を備え、前記パンチの１回のストロークで、前記主刃により前記箔に前記下穴を開ける下穴加工と、前記シェービング刃により前記箔の前記下穴の内側の表面を仕上げ形状まで削るシェービング加工と、を連続して行うこと、を特徴とする。
【０００７】
このように本発明に係る箔の穴抜き加工方法では、パンチが、下穴の形状に対応した外形を有する先端の主刃と、先端側の外形が主刃の外形と略同一で主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状のシェービング刃とを備えている。そして、パンチの１回のストロークで、主刃により箔に下穴を開ける下穴加工と、シェービング刃により下穴の内側の表面を仕上げ形状まで削るシェービング加工とを連続して行う。そのため、パンチの１回のストロークで下穴加工とシェービング加工とを連続して行うことができる。また、シェービング刃は主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状となっているので、主刃とシェービング刃との接続部の近傍では、主刃とシェービング刃との上下方向の段差が小さくなっており、この部分の主刃は箔を下穴の形状に切断できない。このため、下穴形状のスクラップとシェービング加工で生じる紐状のスクラップとは主刃とシェービング刃との接続部の近傍で繋がった一体のスクラップとなる。このように下穴加工で生じる下穴形状のスクラップとシェービング加工で生じる紐状のスクラップとが繋がった一体のスクラップは、シェービング加工で生じるスクラップ単体よりも重量や剛性が大きく、パンチと一緒に上昇し難くなる。そのため、本発明に係る箔の穴抜き加工方法では、パンチの１回のストロークで箔の下穴加工とシェービング加工とを実施しつつ、シェービング加工により生じたスクラップがパンチと一緒に上昇することを抑制することができる。
【０００８】
本発明に係る箔の穴抜き加工用のパンチは、箔に下穴を開ける主刃と、前記箔の前記下穴の内側の表面を削るシェービング刃と、を備え、前記箔を打ち抜くことにより前記箔に穴を開ける穴抜き加工用のパンチであって、前記主刃は前記下穴の形状に対応した外形を有し、前記シェービング刃は先端側の外形が前記主刃の外形と略同一で前記主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状であり、根元側の外形が前記穴の仕上げ形状に対応した外形を有していること、を特徴とする。
【０００９】
このように、シェービング刃は先端側の外形が主刃の外形と略同一で主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状であるため、パンチの１回のストロークで、主刃により箔に下穴を開ける下穴加工と、シェービング刃により下穴の内側の表面を仕上げ形状まで削るシェービング加工とを連続して行うことができる。また、シェービング刃は主刃の側面から根元に向かって外形が連続して拡大する螺旋形状となっているので、主刃とシェービング刃との接続部の近傍では、主刃とシェービング刃との上下方向の段差が小さくなっており、この部分の主刃は箔を下穴の形状に切断できない。このため、下穴形状のスクラップとシェービング加工で生じる紐状のスクラップとは主刃とシェービング刃との接続部の近傍で繋がった一体のスクラップとなる。このように下穴加工で生じる下穴形状のスクラップとシェービング加工で生じる紐状のスクラップとが繋がった一体のスクラップは、シェービング加工で生じるスクラップ単体よりも重量や剛性が大きく、パンチと一緒に上昇し難くなる。そのため、本発明に係る箔の穴抜き加工用のパンチは、パンチの１回のストロークで箔の下穴加工とシェービング加工とを実施しつつ、シェービング加工により生じたスクラップがパンチと一緒に上昇することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、パンチの１回のストロークで箔の下穴加工とシェービング加工とを実施しつつ、シェービング加工により生じたスクラップがパンチと一緒に上昇することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態の箔の穴抜き加工方法に用いられる箔の穴抜き加工装置の断面図である。
【図２】パンチの先端部分の側面視の図（ａ）と、主刃及びシェービング刃の形状の下面視の図（ｂ）である。
【図３】図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面において箔をシェービング刃で切断した状態を示す断面図（ａ）と、図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面において箔を主刃で切断した状態を示す断面図（ｂ）である。
【図４】スクラップの形状を示す斜視図である。
【図５】比較例１の箔の穴抜き加工方法で下穴を開けた直後の状態の箔の穴抜き加工装置を示す断面図である。
【図６】比較例１の箔の穴抜き加工方法でシェービング加工をした直後の状態の箔の穴抜き加工装置を示す断面図である。
【図７】シェービング刃の根元側の３６０度の形状が水平な面となっているパンチの側面視の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態の箔の穴抜き加工方法＞
モータを構成するロータコアやステータコアは、金型を使ってプレス加工した複数の電磁鋼板を積層して製造される。本実施形態の箔の穴抜き加工方法は、例えば、このような電磁鋼板に穴を開けるプレス加工に用いられる。以下、図面を参照しながら、本実施形態の箔の穴抜き加工方法及び箔の穴抜き加工用のパンチについて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の箔の穴抜き加工方法に用いられる箔の穴抜き加工装置１０は、打ち抜き加工用の凹部１１が形成されたダイス１と、凹部１１に挿通してダイス１の上に載置された箔２を打ち抜くパンチ３と、パンチ３の周囲に隙間を空けて配置され、ダイス１の上に載置された箔２を上から押え付けて固定するパッド４とを備える。凹部１１はダイス１の上面から下方に向かって凹んだ円筒形状の凹部である。本実施形態の箔の穴抜き加工方法では、ダイス１の上面に箔２を載置した後、パッド４で箔２を上から押え付けて固定する。そして、このように箔２をパッド４で上から押え付けた状態で、箔２をパンチ３で上から下に向かって打ち抜くことにより箔２に穴を開ける。穴抜き加工される箔２は、電磁鋼板に限らず、アモルファス金属箔などの薄い材料であってもよい。
【００１４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、パンチ３は、下穴の形状に対応した外形を有する先端の主刃３１と、先端側の外形が主刃３１の外形と同一で主刃３１の側面からパンチ３の根元に向かって外径が連続して拡大する螺旋形状で、根元側の外形が箔２に開ける穴の仕上げ形状に対応したシェービング刃３２とを備える。図２（ｂ）は、箔２に開ける穴の最終的な仕上げ打ち抜き形状が円形である場合の主刃３１及びシェービング刃３２の形状の一例を示している。主刃３１の外形は下面視で円形であり、シェービング刃３２の根元側の外形も下面視で円形である。また、シェービング刃３２の根元側の外形と凹部１１との間のクリアランランスＣは、図２（ａ）に示すように一定であることが好ましい。
【００１５】
図２（ａ）及び図２（ｂ）では、シェービング刃３２は１０８０度の角度を回転する螺旋形状となっているが、この螺旋形状の回転の角度は３６０度や７２０度など他の角度であってもよい。いずれの大きさの角度であっても、シェービング刃３２の根元側の３６０度の部分３２ａの螺旋曲線の下面視の形状が、箔２に開ける穴の最終的な仕上げ打ち抜き形状となる。
【００１６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すパンチ３では、シェービング刃３２は１０８０度の角度を回転する螺旋形状のうちパンチ３の先端側の７２０度の部分３２ｂは、下面視でアルキメデスの螺旋の形状となっている。アルキメデスの螺旋では、半径ｒと角度θとが、以下に示す式（１）で表される関係式で表される関係にある。
【００１７】
ｒ=ａ＋ｂθ              ・・・（式１）
【００１８】
式１におけるａ及びｂは、いずれも定数である。そのため、アルキメデスの螺旋では、隣り合う内側の線と外側の線との間隔が一定となる。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すパンチ３でも、シェービング刃３２の先端側の７２０度の部分３２ｂでは、主刃３１とシェービング刃３２との接続部３３の近傍を除き、シェービング刃３２により箔２の下穴の内側の表面を削るシェービング代Ｓは一定となる。このため、シェービング加工では、シェービング刃３２の先端側の７２０度の部分３２ｂでは、接続部３３の近傍を除いて、一定のシェービング代Ｓで箔２の下穴の内側の表面を削り、その後、シェービング刃３２の根元側の３６０度の部分３２ａでシェービング代を縮小しながら箔２の下穴の内側の表面を削り、箔２に開ける穴の最終的な仕上げ打ち抜き形状に仕上げることになる。ここで、シェービング代Ｓは、箔２の板厚の５〜１５パーセントに設定することが好適である。ただし、好適なシェービング代Ｓは箔２の材質により異なり、軟鋼は５パーセント前後、硬鋼は８パーセント前後、黄銅では１０パーセント前後が好適である。なお、シェービング刃３２の下面視の形状は、連続して外形が拡大する螺旋形状になっていれば、アルキメデスの螺旋の形状でなくてもよい。
【００１９】
箔の穴抜き加工装置１０で箔２を穴抜き加工すると、パンチ３の１回のストロークで、主刃３１により箔２に下穴を開ける下穴加工と、シェービング刃３２により下穴の内側の表面を仕上げ形状まで削るシェービング加工とを連続して行う。そのため、パンチの１回のストロークで下穴加工とシェービング加工とを連続して行うことができる。そして、シェービング刃３２は先端側の外形が主刃３１の外形と同一で主刃３１の側面からパンチ３の根元に向かって外径が連続して拡大する螺旋形状となっているため、シェービング刃３２はシェービング加工の初めから終わりまで逐次的に箔２の下穴の内側の表面を削ることになる。
【００２０】
この穴抜き加工において、主刃３１とシェービング刃３２との接続部３３の近傍では、主刃３１とシェービング刃３２との上下方向の段差が箔２の厚さと比較して小さいため、主刃３１は箔２を下穴の形状に切断できない。図３（ａ）は、主刃３１とシェービング刃３２との接続部３３の近傍である図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面において箔２をシェービング刃３２で切断した状態を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、Ａ−Ａ線断面では、主刃３１とシェービング刃３２との上下方向の段差が箔２の厚さｔと比較して小さいため、主刃３１では箔２を下穴の形状に切断できず、シェービング刃３２で箔２を切断することになる。
【００２１】
これに対して、主刃３１とシェービング刃３２との接続部３３から離れた場所では、主刃３１とシェービング刃３２との上下方向の段差が箔２の厚さと比較して大きいため、主刃３１は箔２を下穴の形状に切断できる。図３（ｂ）は、主刃３１とシェービング刃３２との接続部３３から離れた場所である図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面において箔２を主刃３１で切断した状態を示す断面図である。図３（ｂ）に示すように、Ｂ−Ｂ線断面では、主刃３１とシェービング刃３２との上下方向の段差が箔２の厚さｔと比較して大きいため、主刃３１で箔２を下穴の形状に切断できる。そして、図３（ｂ）に示す状態よりも更にパンチ３を降下させることによって、シェービング刃３２で箔２の下穴の内側の表面を削ることになる。
【００２２】
このため、箔２を穴抜き加工したことにより、図４に示すように、下穴形状のスクラップ５１とシェービング加工で生じる紐状のスクラップ５２とが主刃３１とシェービング刃３２との接続部３３の近傍で繋がった一体のスクラップ５が形成される。
【００２３】
このように下穴形状のスクラップ５１とシェービング加工で生じる紐状のスクラップ５２とが繋がった一体のスクラップ５は、シェービング加工で生じる紐状のスクラップ５２単体よりも重量や剛性が大きく、パンチ３と一緒に上昇し難くなる。そのため、箔の穴抜き加工装置１０を用いた本実施形態の箔の穴抜き加工方法では、パンチ３の一回のストロークで箔２の下穴加工とシェービング加工とを実施しつつ、シェービング加工により生じたスクラップ５２がパンチ３と一緒に上昇することを抑制することができる。
【００２４】
＜比較例１の箔の穴抜き加工方法＞
次に、本実施形態と比較するための比較例１の箔の穴抜き加工方法について述べる。比較例１の箔の穴抜き加工方法に用いられる箔の穴抜き加工装置２０は、パンチ３ａの形状が異なる点を除き、本実施形態の箔の穴抜き加工方法に用いられる箔の穴抜き加工装置１０と同一の構成を有している。そのため、箔の穴抜き加工装置１０と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
図５に示すように、箔の穴抜き加工装置２０のパンチ３ａは、下穴の形状に対応した外形を有する先端の主刃３４と、箔２に開ける穴の仕上げ形状に対応したシェービング刃３５とを備える。主刃３４及びシェービング刃３５は、いずれも水平な面となっており、シェービング刃３５は主刃３４よりパンチ３ａの根元側に設けられている。主刃３４及びシェービング刃３５は、いずれも上面視で円形となっており、主刃３４の外径よりもシェービング刃３５の外径の方が大きくなっている。
【００２６】
箔の穴抜き加工装置２０で箔２を穴抜き加工すると、図５に示すように、主刃３４が箔２を打ち抜いて下穴を開ける。そのため、円板形状のスクラップ６が形成される。その後、図６に示すように、シェービング刃３５が箔２を打ち抜いて下穴の内側の表面を削る。そのため、円環形状のスクラップ７が形成される。
【００２７】
このように比較例１の箔の穴抜き加工方法では、下穴加工で円板形状のスクラップ６が形成され、その後、下穴加工で生じたスクラップ６とは分離してシェービング加工で円環形状のスクラップ７が生じる。このシェービング加工で箔２をパンチで打ち抜く際に、パンチ３ａとスクラップ７との間の空間がバキュームとなり、スクラップ７がパンチ３ａに吸い付くことがある。特にシェービング加工で生じるスクラップ７は、下穴加工で生じるスクラップ６と比較して重量や剛性が小さいため、パンチ３ａを上昇する際にパンチ３ａに吸い付いたまま一緒に上昇し、凹部１１の中に落下せず、ダイス１の上面に落下したり、ダイス１の上面に載置した箔２の上に落下したりすることがある。このようにスクラップ７がダイス１の上面に落下したり、ダイス１の上面に載置した箔２の上に落下したりすると、次の穴抜き加工をする際にスクラップ７と一緒に箔２をパッド４がダイス１に押え付けて、箔２に打痕傷や寸法精度不良が生じたりすることがあり、最悪の場合、ダイス１の破損につながるおそれもある。
【００２８】
＜実施形態の箔の穴抜き加工方法の効果＞
これに対して、本実施形態の箔の穴抜き加工方法では、既に述べたように、下穴形状のスクラップ５１とシェービング加工で生じる紐状のスクラップ５２とが繋がった一体のスクラップ５が形成されるため、シェービング加工で生じる紐状のスクラップ５２単体よりも重量や剛性が大きく、パンチ３と一緒に上昇し難くなる。そのため、本実施形態の箔の穴抜き加工方法では、シェービング加工により生じたスクラップがパンチ３と一緒に上昇することを抑制することができる。
【００２９】
＜実施形態の補足＞
本開示の箔の穴抜き加工方法及び箔の穴抜き加工用のパンチの他の実施形態として、シェービング刃３２の根元側の３６０度の部分３２ａの側面視の形状は、図２（ａ）に示すように傾斜せず、図７に示すように水平な面となっていてもよい。シェービング刃３２の根元側の３６０度の部分３２ａが図２（ａ）に示すように傾斜している場合は、シェービング加工の初めから終わりまで逐次的に箔２の下穴の内側の表面を削ることになる。これに対して、シェービング刃３２の形状が図７に示すように根元側の３６０度の部分３２ａが水平となっている実施形態では、シェービング加工において初めの７２０度では逐次的に箔２の下穴の内側の表面を削り、最後の３６０度で一気に仕上げ抜きを行うことになる。この実施形態の箔の穴抜き加工方法でも、パンチ３の一回のストロークで箔２の下穴加工とシェービング加工とを実施でき、図４に示すように下穴形状のスクラップ５１とシェービング加工で生じる紐状のスクラップ５２とが繋がった一体のスクラップ５が形成されるため、シェービング加工により生じたスクラップ５２がパンチ３と一緒に上昇することを抑制することができる。
【００３０】
本開示の箔の穴抜き加工方法及び箔の穴抜き加工用のパンチは、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、箔に開ける穴の最終的な仕上げ打ち抜き形状は円以外の形状であってもよい。主刃の外形も下面視で円以外の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  ダイス、２  箔、３、３ａ  パンチ、４  パッド、５、６、７  スクラップ、１０、２０  箔の穴抜き加工装置、１１  凹部、３１、３４  主刃、３２、３５  シェービング刃、３２ａ  根元側の３６０度の部分、３２ｂ  先端側の７２０度の部分、３３  接続部、５１  下穴形状のスクラップ、５２  紐状のスクラップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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