(57)【要約】【課題】しごき加工におけるパンチの温度上昇を抑制可能な、しごき加工用型を提供すること。【解決手段】本発明に係るしごき加工用型１は、ワークＷの外周に接触するダイス１１と、ダイス１１の内部を軸方向に移動することによってワークＷを加工するパンチ１２と、を備え、パンチ１２が炭化珪素を用いて構成されている。【選択図】図１
2020082123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの外周に接触するダイスと、前記ダイスの内部を軸方向に移動することによって前記ワークを加工するパンチと、を備えるしごき加工用型であって、
前記パンチが炭化珪素を用いて構成されている、
しごき加工用型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、しごき加工用型に関する。
【背景技術】
【０００２】
しごき加工は、ワークの加工対象部分を薄く加工する加工方法である。しごき加工に用いるしごき加工用型は、ワークの外周に接触するダイスと、ダイスの内部を軸方向に移動することによってワークを加工するパンチと、を備える。パンチの外周と、ダイスの内周との間の間隔が、加工対象となるワークの側壁の厚さより狭く設定されており、パンチを用いてワークをダイスに押し込むことによって、ワークの側壁が薄く加工されるしごき加工が行われる。特許文献１には、ダイスの内周が窒化珪素を用いて構成されている、しごき加工用型のダイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５５２５２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に記載のしごき加工用型のダイスに用いられている窒化珪素は、熱伝導率が低いため、加熱された際に放熱されにくい。発明者らは、しごき加工用型のパンチに窒化珪素を用いた場合、しごき加工の回数を重ねるにつれ、加工による発熱が生じてパンチの温度が上昇し、熱伝導率の低さから放熱されにくいため、しごき加工の途中でパンチの冷却が必要になるという問題を見出した。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、しごき加工におけるパンチの温度上昇を抑制可能な、しごき加工用型を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るしごき加工用型は、ワークの外周に接触するダイスと、ダイスの内部を軸方向に移動することによってワークを加工するパンチと、を備え、パンチが炭化珪素を用いて構成されている。
【０００７】
本発明に係るしごき加工用型では、パンチが炭化珪素を用いて構成されている。よって、しごき加工におけるパンチの温度上昇を抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、しごき加工におけるパンチの温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る、しごき加工用型の正面断面図である。
【図２】実施例及び比較例に係る、しごき加工の型打ち数の増加とワークの内周の加工精度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、当然のことながら、図１に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。
【００１１】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態に係る、しごき加工用型の正面断面図である。図１では、しごき加工用型１によって、凹部を有するカップ状のワークＷの側壁Ｗ１がしごき加工されたことによって、側壁Ｗ１の厚さが、加工前よりも薄くなった状態を示している。
【００１２】
図１に示すように、しごき加工用型１は、ダイス１１及びパンチ１２を備える。
ダイス１１は、被加工物であるワークＷの外周に接触する部材である。ダイス１１と接触したワークＷの外周は、ダイス１１の内周１１ａの形状に沿って加工される。ダイス１１の内周１１ａの形状として、例えば円筒状、三角筒や四角筒等を含む角筒状、リング状等のものを用いることができる。なお、図１に示すような円筒状のダイス１１を用いる場合、ダイス１１の内部にワークＷを挿入しやすいように、内周１１ａの上部（ｚ軸上側）にカーブを備えてもよい。
【００１３】
ダイス１１の材料は、例えば、炭化珪素セラミックス、窒化珪素セラミックス、ダイス鋼等を用いて構成することができる。ダイス鋼は、例えば、高炭素鋼や高クロム鋼等を含むＳＫＤ１１（Steel Kogu Dice１１）を用いることができる。また、これらの材料を複数組み合わせて用いてもよい。換言すると、ダイス１１の材料は、ワークＷの側壁Ｗ１の外周の、加工後の所望の精度に応じて適宜選択可能である。
【００１４】
パンチ１２は、ダイス１１の内部を軸方向に移動することによってワークＷを加工する部材である。パンチ１２を用いてワークＷをダイス１１へ押し入れることによって、ワークＷの内周を加工しつつ、ワークＷの側壁Ｗ１の厚さを薄く加工する。図１に示すように、パンチ１２の外周１２ａの形状は、ダイス１１の内周１１ａの形状と対になっている。例えば、図１に示すように、ダイス１１の内周１１ａの形状が円筒状の場合は、パンチ１２は円柱状のものを用いることができる。また、ダイス１１の内周１１ａの形状が角筒状の場合は、パンチ１２は、三角柱や四角柱等を含む角柱状のものを用いることができる。
【００１５】
パンチ１２は、炭化珪素を用いて構成されている。本実施の形態では特に炭化珪素の焼結体、すなわち、ファインセラミックスの一種である炭化珪素セラミックスを用いて、パンチ１２を構成することが好ましい。炭化珪素セラミックスは、熱伝導率が高く、さらに、線膨張係数が低い材料である。
【００１６】
図１に示すように、ダイス１１の内周１１ａと、パンチ１２の外周１２ａとの間隔ｄは、しごき加工前のワークＷの側壁Ｗ１の厚さ（加工前の側壁Ｗ１は不図示）より狭い間隔に設定される。換言すると、パンチ１２を用いてワークＷをダイス１１の内部へと押し入れると、ワークＷの側壁Ｗ１は間隔ｄの厚さに加工される。すなわち、加工後の側壁Ｗ１の厚さは、加工前の側壁Ｗ１の厚さより薄く加工される。当該間隔ｄは、加工後のワークＷの側壁Ｗ１の所望の厚さに応じて、適宜設定可能である。
【００１７】
図１に示すように、しごき加工用型１は、さらにクッション１３を備えていてもよい。クッション１３は、ワークＷの底部の形状の変形を抑制し、ワークＷの底部を保持する部材である。また、本実施の形態では、クッション１３は、ワークＷから形成された加工品の取り出しの際に、加工品をｚ軸正方向へ押し上げる部材としても用いることができる。本実施の形態のしごき加工用型を用いて加工される加工品は、例えば、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）変速機構のシリンダー等である。
【００１８】
発明者らは、しごき加工用型のパンチに窒化珪素を用いた場合、しごき加工の回数を重ねるにつれ、加工による発熱が生じてパンチの温度が上昇し、熱伝導率の低さから放熱されにくいため、しごき加工の途中でパンチの冷却が必要になるという問題を見出した。
【００１９】
窒化珪素を用いて所望の精度を有する加工品を得るためには、温度変化によるパンチの変形を抑制するため、加工前のパンチの予熱や、加工時に加熱されたパンチの冷却などの、温度管理を行う必要があった。これに対し、本実施の形態に係るしごき加工用型は、炭化珪素セラミックスを用いて構成されたパンチを備える。炭化珪素は、例えば、窒化珪素やＳＫＤ１１等に比べ、熱伝導率が非常に高い。すなわち、しごき加工によってパンチに生じた熱が放熱されやすい。したがって、本実施の形態に係るしごき加工用型は、加工途中でパンチの冷却等の温度管理を行うことなく、加工によるパンチの温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
さらに、炭化珪素は、例えばＳＫＤ１１等の材料に比べ線膨張係数が小さい材料である。上述の通り、炭化珪素を用いて構成されたパンチは熱伝導率が高く、しごき加工によって生じた熱が放熱されやすい。さらに、炭化珪素は線膨張係数が低いことから、加工時の加熱によるパンチの熱膨張が抑制される。したがって、ｓ本実施の形態に係るしごき加工用型は、温度変化によるパンチの変形が抑制され、より精度の高い加工を行うことができる。なお、ワークの内周の精度に加え、ワークの外周についてもより精度の高い加工を行いたい場合は、ダイスの材料をパンチと同様に、炭化珪素を用いて構成することもできる。当該ダイスを用いてしごき加工を行うことによって、さらに精度の高い加工を行うことも可能である。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【実施例】
【００２２】
次に、本発明の実施例について説明する。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２３】
本実施例では、しごき加工の型打ち数の増加とワークの内周の加工精度の関係について、検証を行った。実施例では、炭化珪素セラミックスを用いて構成されたパンチを備えるしごき加工用型を用い、比較例では、ダイス鋼（ＳＫＤ１１）を用いて構成されたパンチを備えるしごき加工用型を用いて、ワークのしごき加工を行った。
【００２４】
図２は、実施例及び比較例に係る、しごき加工の型打ち数の増加とワークの内周の加工精度の関係を示すグラフである。図２の横軸は、しごき加工の型打ち数を示している。図２の縦軸は、ワークの内周の加工精度を示しており、本実施例における所望のワークの内周の加工精度は、グラフ中の破線で示す規格上限〜規格下限の間の範囲である。図２では、実施例の結果は実線で示し、比較例の結果は一点鎖線で示した。
【００２５】
図２に示すように、実施例では、しごき加工の型打ち数が増加した場合であっても、所望の内周の加工精度を保ち続けることができるという結果を得た。本実施例では、しごき加工用型として、熱伝導率が高い炭化珪素セラミックスを用いて構成されたパンチを用いているため、しごき加工時にパンチに発生した熱が放熱されやすい。さらに、炭化珪素セラミックスは、線膨張係数が低いことから、温度変化によるパンチの変形も抑制することができる。したがって、しごき加工の型打ち数が増加した場合であっても、加工精度を保ち続けることができたものと考えられる。
【００２６】
一方、比較例では、図２に示すように、型打ちの初期段階及び型打ち数が増加するにつれて、規格外の精度となる結果を得た。すなわち、比較例において、しごき加工の加工精度を保つためには、パンチの温度管理を行う必要がある。具体的には、型打ちの初期段階ではパンチ等を予熱することによって規格内の精度とする必要がある（上向き一点鎖線矢印）。一方、型打ち数が増加するにつれてパンチが高温となるため、パンチ等の冷却を行い、規格内の精度とする必要がある（下向き一点鎖線矢印）。
【００２７】
比較例のパンチとして用いたＳＫＤ１１は、実施例の炭化珪素と比べ熱伝導率が低いため、しごき加工時にパンチに発生した熱が、実施例のパンチに比べ、放熱されにくい。また、比較例のパンチとして用いたＳＫＤ１１は、実施例の炭化珪素と比べ線膨張係数が高いことから、実施例のパンチに比べ、温度変化によるパンチの変形が生じやすい。したがって、比較例では、しごき加工の型打ち数が増加した場合、加工精度を保ち続けることが困難であったものと考えられる。
【００２８】
以上の結果より、本実施例に係るしごき加工用型において、炭化珪素セラミックスを用いて構成されたパンチを備えるしごき加工用型を用いることにより、加工途中でパンチの冷却などの温度管理を行うことなく、加工によるパンチの温度上昇を抑制することができた。さらに、当該パンチは線膨張係数が低いことから、温度変化によるパンチの熱膨張が抑制されるため、より精度の高い加工を行うことができた。
【符号の説明】
【００２９】
１  しごき加工用型
１１  ダイス
１１ａ  内周
１２  パンチ
１２ａ  外周
１３  クッション
Ｗ  ワーク
Ｗ１  側壁
【図１】
2020082123.tif 000003
【図２】
2020082123.tif 000004