(57)【要約】  本発明は、ダイ６０、上パンチ４０および下パンチ４１からなる成形空間に充填された成形粉末を上パンチ４０と下パンチ４１で圧縮成形するスローアウェイチップ１００の圧縮成形方法であって、上パンチ４０および下パンチ４１がともに設計上求められる推定停止位置の手前まで位置制御装置５０Ａによりスライド移動した後、荷重制御装置５０Ｂにより所定圧力に達するまでスライド移動するものである。また、上パンチ４０および下パンチ４１がともに設計上求められる推定停止位置の手前まで位置制御装置５０Ａによりスライド移動した後、パンチ４０、４１のいずれか一方が設計上求められる推定停止位置まで位置制御装置５０Ａによりスライド移動し、さらにその後、パンチ４１、４０の他方が荷重制御装置５０Ｂにより所定圧力に達するまでスライド移動するものである。
2008114827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ、上パンチおよび下パンチからなる成形空間に充填された成形粉末を上パンチと下パンチで圧縮成形するスローアウェイチップの圧縮成形方法であって、
上パンチおよび下パンチがともに設計上求められる推定停止位置の手前まで位置制御装置によりスライド移動した後、
荷重制御装置により所定の圧力に達するまでスライド移動することを特徴とするスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【請求項２】
上パンチおよび下パンチの先端面は、輪郭形状が互いに等しくかつ同一軸心上にあることを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【請求項３】
停止したときの上パンチと下パンチの間隔が、これら上パンチおよび下パンチの位置検出センサーによって検出され、前記間隔が設定された許容範囲外と判定された場合、圧縮成形体が選別されることを特徴とする請求項２に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【請求項４】
上パンチおよび下パンチが複数の分割パンチでそれぞれ構成され、前記分割パンチが互いに独立してスライド移動可能とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【請求項５】
ダイ、上パンチおよび下パンチからなる成形空間に充填された成形粉末を上パンチと下パンチで圧縮成形するスローアウェイチップの圧縮成形方法であって、上パンチおよび下パンチがともに設計上求められる推定停止位置の手前まで位置制御装置によりスライド移動した後、いずれか一方のパンチが設計上求められる推定停止位置まで位置制御装置によりスライド移動し、
さらにその後、他方のパンチが荷重制御装置により所定圧力に達するまでスライド移動することを特徴とするスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【請求項６】
いずれか一方のパンチの先端面の輪郭形状が、他方のパンチの先端面の輪郭形状より大きくかつ同一軸心上にあることを特徴とする請求項５に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【請求項７】
下死点における上パンチと下パンチの間隔がこれら上パンチおよび下パンチの位置検出センサーによって検出され、前記間隔が設定された許容範囲外と判定された圧縮成形体が選別されることを特徴とする請求項６に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【請求項８】
上パンチおよび下パンチが複数の分割パンチでそれぞれ構成され、前記分割パンチが互いに独立してスライド移動可能とされることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スローアウェイチップの圧縮成形方法に関し、特にスローアウェイチップの上下面の輪郭形状（内接円寸法）の精度を向上させた圧縮成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の成形粉末の圧縮成形方法においては、ダイおよび上下一対のパンチからなる成形空間に一定容積の成形粉末を充填し、上パンチと下パンチによって加圧成形している。その際、各パンチを所定の位置で停止させる点を優先する圧縮成形方法が知られている。【０００３】
また、ダイとパンチを備えて成形部を構成した粉末成形機がある。この粉末成形機においては、パンチをボールネジにより駆動する機構とし、その駆動機構にサーボモータを連結させると共にパンチの圧縮力を検出するセンサが設けられている。そしてそのセンサが計測した計測値と、予め設定された基準値とを比較し、計測値が基準値に対応するようにサーボモータを制御する制御手段を具えたものがあった。かかる粉末成形機は、均一な密度に圧粉体を圧縮成形できるという効果を有している。
【特許文献１】特開平１−１８１９９７号公報
【０００４】
上パンチと下パンチを一定の位置で停止させる圧縮成形方法は、成形粉末の容積を一定にすることにより、一定の充填重量を得るものである。成形粉末の容積を一定にするために充填装置の形状や動作設定等の最適化をはかっている。しかし、成形粉末の粒径にばらつきがあると圧粉体の密度が不均一になり、焼成後の寸法精度が悪化するという問題があった。そのため、超硬合金、サーメット等からなるスローアウェイチップにおいては、切削工具の切刃として用いた場合、交換の前後において切刃の刃先寸法が大きく変動し、加工精度を低下させるという問題があった。また、成形粉末の粒径が異なるごとに充填装置の形状や動作設定等を個別に管理しなければならないという煩雑さがあった。【０００５】
特開平１−１８１９９７号公報（図１参照）に記載の粉末成形機を用いた圧縮成形方法では、ダイとパンチ間の圧縮力に基づいて制御するため、成形粉末の充填量の変動に伴い上下のパンチ間の間隔が変動する。この変動を抑制するには、成形粉末の容積を高精度に管理する必要がある。また、装置の故障によって、成形粉末が充填されないまま圧縮動作が行われると、上下のパンチが互いに衝突し金型が破損するおそれがあった。また破損に至らなくても、焼成後の寸法が許容範囲を超えて不良を発生させるおそれがあった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、上下面の輪郭形状を精度よく形成できるスローアウェイチップの圧縮成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ダイ、上パンチおよび下パンチからなる成形空間に成形粉末を充填し、上パンチと下パンチで成形粉末を圧縮成形するスローアウェイチップの圧縮成形方法であって、上パンチおよび下パンチがともに、成形しようとする製品の設計上の値から定められる停止位置（以下「推定停止位置」とする。）の手前まで位置制御装置により移動した後、圧力が所定圧力に達するまで荷重制御装置により移動することを特徴とするスローアウェイチップの圧縮成形方法である。
【０００８】
また、請求項５に係る発明は、ダイ、上パンチおよび下パンチからなる成形空間に成形粉末を充填し、その成形粉末を上パンチと下パンチで圧縮成形するスローアウェイチップの圧縮成形方法であって、上パンチおよび下パンチがともに、成形しようとする製品の設計上の値から定められる停止位置（以下「推定停止位置」とする。）の手前まで位置制御装置により移動した後、いずれか一方が位置制御装置により推定停止位置まで移動し、その後、他方が荷重制御装置により圧力が所定圧力に達するまで移動することを特徴とするスローアウェイチップの圧縮成形方法である。
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、成形粉末の充填重量のばらつきが生じても、スローアウェイチップの圧粉体の密度が均一化される。したがって、スローアウェイチップは、形成された形状にばらつきがなく、上下面の輪郭形状が高精度に成形される。
【００１０】
上パンチおよび下パンチで型押し成形された上下面にすくい面が形成され、その上下面の周縁部に切刃が形成されたネガティブ形式のスローアウェイチップにおいて、焼成後のすくい面および切刃の寸法精度がきわめて高くなる。そのことから、スローアウェイチップを装着した切削工具の刃先位置精度が従来よりも向上する。更に、スローアウェイチップの交換前後における刃先位置の変動が従来よりも小さくなり、仕上げ面精度が大幅に向上する。
【００１１】
なお、スローアウェイチップの圧粉体の厚み寸法は、上パンチと下パンチの間隔に対応するので、成形粉末の充填重量がばらつくとばらつきを生じさせる。しかし、焼成後のスローアウェイチップの上下面の少なくとも一方に、研削砥石等を用いた研削加工を施すことにより、設定した厚み寸法に仕上げられる。
【００１２】
さらに、焼成後に研削加工して成形する場合においても、研削代の誤差および変動が小さくなる。そのため、研削代の削減が可能となり、研削コストおよび素材費用を低減できる。しかも、圧粉体の密度がきわめて均一になり、焼成後の合金特性が高くかつ安定する。そのため、強度の高い合金が得られ、切削工具の切刃として優れ、工具寿命の長い工具が安定して形成される。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、いずれか一方のパンチを位置制御装置により推定停止位置の手前まで移動させた後、他方のパンチを荷重制御装置により圧力が所定圧力に達するまでスライド移動することにより、圧粉体の密度が均一化される。またそれとともに、一方のパンチで型押しされた上面、下面のいずれか一方の面の輪郭形状が高精度に成形される。
【００１４】
したがって、一方の面にすくい面が形成され、そのすくい面の周縁部に切刃が形成されたスローアウェイチップにおいて、焼成後のすくい面および切刃の寸法精度がきわめて高くなる。このことから、スローアウェイチップを装着した切削工具の刃先位置精度が従来よりも向上する。更に、スローアウェイチップを交換した前後における刃先位置の変動が、従来よりも小さくなる。そのため、切削工具による仕上げ面精度が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、スローアウェイチップの圧粉体の製造工程例の１サイクルを、時系列的に示した図である。
【図２】図２は、本発明にかかる圧縮成形方法に用いられる圧縮成形機の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、１サイクルにおける上パンチおよび下パンチの位置‐時間線図である。
【図４】図４は、１サイクルにおけるパンチの荷重‐時間線図である。
【図５Ａ】図５Ａは、圧縮成形方法で製作したネガティブ形式のスローアウェイチップの一例を示した図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、圧縮成形方法で製作したネガティブ形式のスローアウェイチップの他の例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、圧縮成形方法で製作したネガティブ形式のスローアウェイチップの他の例を示す図である。
【図６】図６は、他の圧縮成形方法の１サイクルにおける上パンチおよび下パンチの位置‐時間線図である。
【図７Ａ】図７Ａは、他の圧縮成形方法で製作されたポジティブ形式のスローアウェイチップの一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、他の圧縮成形方法で製作されたポジティブ形式のスローアウェイチップの他の例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかるスローアウェイチップの圧縮成形方法の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、スローアウェイチップの圧粉体の製造工程の１サイクルを時系列的に示す図である。図２は、圧縮成形方法に用いられる圧縮成形機の模式図である。図３は、１サイクルおける上パンチおよび下パンチの位置−時間線図である。図４は、１サイクルにおけるパンチの荷重―時間線図である。図５Ａ等は、圧縮成形方法で製作されたネガティブ形式のスローアウェイチップを例示した図である。【００１７】
図１に、スローアウェイチップの圧粉体を製作する工程を示す。これは、図示するようにダイ、上パンチおよび下パンチからなる成形空間に成形粉末を充填する充填工程と、充填された成形粉末を圧縮成形する加圧工程と、圧縮成形された圧粉体を成形空間から抜き出す押し出し工程とからなる１サイクルで構成されている。これらの工程は、図２に模式的に示す圧縮成形機１０を用いて行われる。【００１８】
圧縮成形機１０は、上段壁２１、中段壁２２、下段壁２３を備えたフレーム２０を有している。上段壁２１および下段壁２３には、ボールナット又はボールネジ（図示しない）が回転可能に軸架され、パンチ駆動用のサーボモータ３０、３１が取付けられている。これらはボールナット又はボールネジに固定したギアと、サーボモータ３０、３１の出力軸に固定したギアとは、タイミングベルトが掛けまわされて連結されている。あるいはカップリングによって直結されている。【００１９】
上段壁２１に取付けられたボールナット又はボールネジには、上パンチ駆動用ボールネジ３２が螺合されている。ボールネジ３２の下端には、上パンチ４０が交換可能に装着され、ボールネジ３２の押圧力が直接作用するようになっている。３２及び３３は、通常のボールねじ機構でよい。【００２０】
下段壁２３に取付けられたボールナット又はボールネジには、下パンチ駆動用ボールネジ３３が螺合されている。ボールネジ３３の上端には、下パンチ４１が交換可能に装着され、ボールネジ３３の押圧力が直接作用するようになっている。【００２１】
上下のボールナット又はボールネジと、これらに螺合する上下のパンチ駆動用ボールネジ３２、３３との一対は、それぞれが回転運動を同一軸線方向の直線運動に変換し、サーボモータにより上下のパンチ４０、４１をそれぞれ駆動する機構である。【００２２】
中段壁２２には、ダイ装着部７０が取付けられている。ダイ装着部７０には、上下に貫通した孔が形成してあり、このダイ装着部７０にダイ６０が交換可能に装着されている。【００２３】
図２に図示するようにダイ６０は、上下に貫通した孔状の成形空間６１を備えている。ダイ６０の成形空間６１は、製作するスローアウェイチップの圧粉体の平面視形状に高精度に形成されている。上下のパンチ４０、４１は、ダイ６０の成形空間６１へ精密に嵌合し、かつ、ダイ６０に対して相対的に上下移動可能に形成されている。【００２４】
サーボモータ３０、３１は、ＡＣサーボモータであり、これらはそれぞれが信号線及び動力線でサーボアンプ５１を経て制御装置５０に接続されている。【００２５】
制御装置５０は、入力部、記憶部、比較部、出力部およびこれらの作動を調整する制御部を備えた構成を有し、上パンチ４０、下パンチ４１を作動する制御の他に、次のフィードバック制御処理が行なわれる。制御装置５０は、位置制御装置５０Ａおよび荷重制御装置５０Ｂを兼ね備えている。なお、位置制御装置５０Ａ、荷重制御装置５０Ｂがそれぞれ独立した構成であってもよい。【００２６】
位置制御装置５０Ａにおいて、入力部には上パンチ４０および下パンチ４１の位置検出値と、上下のパンチ４０、４１の位置に関する設定値が入力される。位置検出値は、位置検出センサー５２で検出する。位置検出センサー５２は、上下のボールネジ３２、３３に取り付けたリニアスケールから構成されている。【００２７】
記憶部は、上下のパンチ４０、４１の各種作動に関する作動プログラムを備えると共に入力部に入力された設定値を記憶する。比較部は、制御部によるタイミングによって位置検出センサー５２からの検出値と記憶された設定値とを比較し、各パンチ４０、４１の移動量が設定値に到達しているか否かを判断する。検出値が、設定値に未到達の場合は、サーボモータ３０、３１の駆動を継続させ、設定値に達したことが確認されたらサーボモータ３０、３１の駆動を停止させる。このようにして、サーボモータ３０、３１は、各パンチ４０、４１の移動量に基づいて制御される。位置検出センサー５２としては、分解能が高いリニアスケール５２が望ましいが、リニアエンコーダ、リニアセンサー、ポテンショメータ等を用いてもよい。【００２８】
一方、荷重制御装置５０Ｂにおいて、入力部には、上パンチ４０および下パンチ４１の荷重検出値と、上下のパンチ４０、４１の荷重に関する設定値がキーボードなどから入力される。荷重検出値は、荷重検出センサー５３で検出する。荷重検出センサー５３は、上下のボールネジ３２、３３に取り付けられた圧電素子から構成されている。【００２９】
記憶部は、各パンチ４０、４１の各種作動に関する作動プログラムを備えると共に入力部に入力された設定値を記憶する。比較部は、制御部によるタイミングによって荷重検出センサー５３が検出した検出値と記憶された設定値とを比較し、各パンチ４０、４１の荷重が設定値に到達しているか否かを判断する。検出値が、未到達の場合はサーボモータ３０、３１の駆動を継続させ、設定値に到達したことが確認されたらサーボモータ３０、３１の駆動を停止させる。このようにして、サーボモータ３０、３１は、ダイ６０と各パンチ４０、４１間に生じる荷重に基づいて制御される。荷重検出センサー５３としては、検出精度が高い圧電素子が望ましいが、ストレインゲージ、ロードセル等を用いてもよい。【００３０】
また、位置検出センサー５２、あるいは荷重検出センサー５３を取り付ける位置は、ボールネジ３０、３１に限らず、上下のパンチ４０、４１の駆動機構に関連する個所であれば、他の箇所でもよい。【００３１】
上下のパンチ４０、４１の位置および荷重の設定値を入力するキーボード、上下のパンチ４０、４１の位置を検出する位置検出センサー５２および上下のパンチ４０、４１の荷重を検出する荷重検出センサー５３、これらが接続される制御装置５０およびサーボアンプ５１などがサーボモータ３０、３１の制御手段を構成している。【００３２】
図２に示すように、ダイ６０とダイ装着部７０の上面に、フィーダ８０が載置されている。フィーダ８０は、上部に供給管が連結され、底部に開口部を有している。供給管は原料供給機構（図示しない）に接続し、原料供給機構から成形粉末が、供給管を介してフィーダ８０の内部に導入される。フィーダ８０は、サーボモータ、ソレノイド等の駆動装置（図示しない）により、圧縮成形動作と同期してダイ６０およびダイ装着部７０の上面に沿って往復摺動される。【００３３】
次に、圧縮成形機を用いた圧縮成形方法について説明する。成形しようとする製品に応じて上下のパンチ４０、４１およびダイ６０をそれぞれ選択し、セットする。上パンチ４０および下パンチ４１は、記憶部に記憶された作動プログラムから制御装置によってプログラムが選択され、そのプログラムに従い行なわれる。【００３４】
図３に、上下のパンチ４０、４１の１サイクルにおける上下方向の位置変化を示す。尚フィーダ８０においては、ダイ６０の上面に沿った左右方向の位置変化を示す。図に示すように、当初上パンチ４０は、ダイ６０から引抜かれ上方の退避位置に移動している。下パンチ４１は、ダイ６０の成形空間に嵌入してあり、下パンチ４１の上面が成形空間の底面を形成している。【００３５】
この待機状態が確認されると、サーボモータ、ソレノイド等の駆動装置が作動しフィーダ８０が成形空間上に移動し、成形空間に成形粉末が充填される。（図１の充填工程を参照。）フィーダ８０は、成形空間上で左右に数回揺動された後、元の位置に戻される。これにより、成形粉末の充填効率が高められるとともに充填量の精度が高められる。【００３６】
次に、上パンチ駆動用のサーボモータ３０が駆動され、ギア、タイミングベルト、ギアを介してボールナット又はボールネジが回転する。そして、上パンチ駆動用ボールネジ３２が下降し、上パンチ４０がダイ６０の成形空間に嵌入する（図１の加圧工程の加圧準備の図参照）。これにより、成形空間内部の成形粉末は、上パンチ駆動用ボールネジ３２、下パンチ駆動用ボールネジ３３にそれぞれ直圧された上パンチ４０、下パンチ４１が停止位置（下死点）までスライド移動して圧縮成形される（図１の加圧工程の加圧成形の図参照）。【００３７】
ここで、図３に図示するように上パンチ４０および下パンチ４１は、まず設定した作動プログラムに従い通常の位置制御と、位置検出センサー５２からの検出値と記憶された設定値に基づいた位置制御装置５０Ａのフィードバック制御によりスライド移動し、成形粉末を加圧していき、それぞれの下死点の手前の設定された位置（図３のＵ１、Ｌ１の各位置）に到達した後、やはり設定された作動プログラムに従い通常の荷重制御と、荷重検出センサー５３からの検出値と記憶された設定値に基づいた荷重制御装置５０Ｂのフィードバック制御によりスライド移動し、設定された荷重に達した時点で停止する（図３のＵ２、Ｌ２の各位置）。【００３８】
その後、上パンチ４０と下パンチ４１は、互いに離れるように移動し、圧粉体への加圧を解除する。かかる移動は、通常の位置制御と位置制御装置５０Ａのフィードバック制御により所定の設定量だけスライド移動した後、お互いの間隔を高精度に制御しつつ上方へ向かってスライド移動し、圧粉体が取り出される位置まで達すると下パンチ４１のみが停止し、上パンチ４０が待機位置まで復帰する。【００３９】
取り出し位置に達した圧粉体は、圧縮成形機に備えられた取り出し装置（図示しない）によって取り出され、所定の位置に移動させられる。上下のパンチ４０、４１の一連の動作において、各パンチ４０、４１の上下方向の位置は、図３に図示するように１サイクルの間に変化している。荷重は、図４に図示するように停止位置において、設定された荷重を僅かに超える。荷重制御装置５０Ｂは、上下のパンチ４０、４１のスライド移動および停止位置を制御し、この超過する量を極小化（０に近づける）させる。【００４０】
以上のことをより詳しく説明すると、次のようになる。【００４１】
まず、成形しようとする製品の形状により、上パンチ４０と下パンチ４１の停止位置（推定停止位置である。）を求める。すなわち、成形しようとする製品の設計上の厚み幅を形成する停止位置である。【００４２】
下パンチ４１は、図３に示すように、充填工程においてダイ６０の上面位置より下降し、縦方向に記された充填深さの矢印の下端で示す位置まで下降して、その位置を保持する。その間フィーダ８０から成形粉末がダイ６０の内部に供給される。充填工程と加圧工程の境界で示す時点で、下パンチ４１はそこから図示するようにわずかに下降する。図３に示す下パンチ４１の最下端の位置である。【００４３】
また上パンチ４０は、充填工程と加圧工程の境界で示す時点で、下降を開始する。すなわち充填工程が終了する時点までは、上パンチ４０はダイ６０から抜け出た状態を保持している。そして、ダイ６０の上面からダイ６０の内部にわずかに進入する。上パンチ４０は、ダイ６０内に進入して、その位置をしばらく保持したのち、下降を開始する。【００４４】
また下パンチ４１は、上パンチ４０がダイ６０内に進入して、その位置を保持している状態の中間位置で上昇を開始する。この上パンチ４０のダイ６０への進入と下パンチ４１の上昇により、成形粉末への加圧が開始される。この時点は、水平方向に記された加圧の矢印の左端で示す時点である。【００４５】
上パンチ４０の下降と下パンチ４１の上昇により、成形粉末が加圧される。図に示す例では、加圧が開始された時点から上パンチ４０が下降する距離と下パンチ４１が上昇する距離はそれぞれ約５ｍｍとなっている。尚この値は、成形しようとする製品によって異なる値である。【００４６】
上パンチ４０の下降と下パンチ４１の上昇は、この約５ｍｍの９５％までが位置制御で制御され、その後荷重制御に切り替えられる。すなわち、加圧開始の時点から、成形しようとする製品の設計上定められる停止位置、つまり推定停止位置までの移動量の９５％を位置制御で移動し、残りの移動量が５％になった時点でそれぞれの移動を荷重制御に切り替えることとした。上パンチ４０の切り替え位置をＵ１で示し、下パンチ４１の切り替え位置をＵ２で示す。【００４７】
これにより、上パンチ４０と下パンチ４１は、荷重制御装置５０Ｂが所定圧力になったことを検出するまで、下降と上昇を続ける。そして荷重制御装置５０Ｂが所定圧力になったことを検出したら、上パンチ４０の下降と下パンチ４１の上昇が停止される。図３において、上パンチ４０に矢印下死点、およびＵ２で示す位置で、下パンチ４１はＬ２で示す位置である。したがって成形粉末の充填量のばらつきにより、荷重制御によって停止した位置は、必ずしも製品の設計上の値から定められる推定停止位置と一致するものではない。【００４８】
また、荷重制御を全体の残り５％でなく、他の割合であってもよい。但し、加圧工程の残り５％を荷重制御で移動させることにより、位置制御での移動を含む全体の移動時間、つまり工程時間を極力短縮でき、かつ、必要な圧力で成形粉末を十分に加圧できるという効果を有している。すなわち、ダイ６０内に充填された成形粉末を、図３等に示すようにほぼ１／３程度に圧縮して製品を成形するような加圧においては、５％が好ましい結果を有している。【００４９】
このように上下のパンチ４０、４１の荷重を制御して圧縮成形されたスローアウェイチップの圧粉体は、きわめて定密度化するので、上下のパンチ４０、４１によって型押しされた上下面の輪郭形状が高精度に成形される。したがって、前記上下面にすくい面が形成され、この周縁部に切刃が形成されたスローアウェイチップにおいて、焼成後のすくい面および切刃の寸法精度がきわめて高くなる。このことから、該スローアウェイチップを装着した切削工具の刃先位置精度が従来よりも向上する。またスローアウェイチップの交換前後における刃先位置の変動が従来よりも小さくなるため、仕上げ面精度が大幅に向上する。また、焼成後にスローアウェイチップの周面を研削加工して成形する場合においても、研削代の誤差および変動が小さくなるため、研削代の削減がはかられ、研削コストおよび素材費用の低減が可能となる。しかも、圧粉体の密度がきわめて均一になり、焼成後の合金特性が高くかつ安定する。そのため、強度の高い合金が得られ、切削工具の切刃として優れ、工具寿命の長い工具が安定して形成される。【００５０】
上パンチ４０および下パンチ４１は、設定された荷重に達した時点で停止する。停止位置が、成形粉末の充填量等の変動に応じて変動するため、スローアウェイチップの圧粉体の厚みにばらつきが生じることがある。一方、焼成後のスローアウェイチップは、上下面の少なくとも一方の面に、研削砥石等を用いた研削加工が施される。これにより、スローアウェイチップは精度の高い厚み寸法に仕上げられる。【００５１】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに、圧縮成形方法によって製作されたスローアウェイチップを示す。図５Ａ、図５Ｂに示すスローアウェイチップは、上下面にそれぞれすくい面を具えている。図５Ｃに示すスローアウェイチップは、上面のみにすくい面が形成され、切刃の稜線に沿ってブレーカ溝を有している。この図に示すように上下面の輪郭形状が同一かつ同一軸心上とされた、ネガティブ形式のスローアウェイチップの圧粉体を成形するのに適している。その理由は、この圧縮成形方法によって製作された圧粉体は、焼成後において、高精度な輪郭形状に成形された上下面にすくい面１０１がそれぞれ形成されるとともにこれら上下面の周縁部に切刃１０３がそれぞれ形成されることから、スローアウェイチップ１００の上下面をすくい面１０１として選択的に使用する際、又はスローアウェイチップ１００の交換前後において、切削工具における切刃１０３の刃先位置精度が大幅に向上するからである。また、焼成後に逃げ面１０２となる周面を研削加工して上下面の輪郭形状を成形する場合、前記周面の研削代の誤差および変動が小さくなるため、研削代の削減がはかられ、研削コストおよび素材費用の低減が可能となる。【００５２】
さらに、下死点における上パンチの先端面４０ａと下パンチの先端面４１ａの間隔は、位置検出センサー５２の検出値から換算され、位置制御装置５０Ａの比較部において、記憶部に入力された許容値と比較され、許容範囲内か否かを判断される。許容範囲外である場合、その圧粉体は、不良として選別され、その後の焼成工程へ流されず、成形粉末として再生にまわされるため、不良の削減および成形粉末の節約により経済性が向上する。【００５３】
これは、上述したように荷重制御で上パンチ４０の下降と下パンチ４１の上昇を制御し、所定圧力に達した段階で移動を停止させるが、その時の値が製品の設計上求められる値から大きく逸脱した場合の対処方法である。すなわち、上パンチ４０と下パンチ４１が荷重制御により停止した時点における位置を位置検出センサー５２で計測する。そして、計測された上パンチ４０と下パンチ４１の間隔を基準値と比較し、計測された間隔が基準値の閾値内にあれば、成形された圧粉体を良品として扱うが、閾値を外れている場合は不良品とすることとする。【００５４】
上パンチ４０および下パンチ４１が複数の分割パンチでそれぞれ構成され、その分割パンチが互いに独立してスライド移動可能とされるのが望ましい。個々の分割パンチは、ボールネジによって独立してスライド移動可能とされ、スライド移動量および荷重が個別に制御可能とされる。このような分割パンチによればスローアウェイチップの圧粉体の上下面にかかる荷重を分割した区分ごとに高精度に管理することができるため、圧粉体の密度がいっそう均一化される。【００５５】
次に、本発明を適用した圧縮成形方法の他の例について図面を参照して説明する。図６は、１サイクルにおける上下のパンチ４０、４１の上下方向の位置変化を示す線図である（フィーダ８０においてはダイ６０の上面に沿う左右方向の位置変化を示す）。図７Ａは、この圧縮成形方法によって製作されたポジティブ形式のスローアウェイチップを示す。【００５６】
この圧縮成形方法は、既述した圧縮成形機１０と基本的に同一構成のものを使用する。当初、上パンチ４０は、中段壁２２に固定されているダイ６０から上方に引抜かれ退避位置に移動している。また、下パンチ４１は、ダイ６０の成形空間に嵌入して成形空間の底を形成している。この待機状態が確認されると、図示しないサーボモータ、ソレノイド等の駆動装置が作動されてフィーダ８０が成形空間上に移動して、成形粉末が成形空間に充填される。フィーダ８０は、成形粉末の充填効率を高めるとともに充填量の精度を高めるため、成形空間上で数回揺動されて元の位置に戻される。次に、上パンチ駆動用のサーボモータ３０が駆動されて、ギア、タイミングベルト、ギアを介してボールナット又はボールネジが回転され、さらに、上パンチ駆動用ボールネジ３２が下降されて、上パンチ４０がダイ６０の成形空間に嵌入される。これにより、成形空間内部の成形粉末は、上パンチ駆動用ボールネジ３２、下パンチ駆動用ボールネジ３３にそれぞれ直圧された上パンチ４０、下パンチ４１が停止位置（下死点）までスライド移動して圧縮成形される。【００５７】
ここで、図６に図示するように上パンチ４０および下パンチ４１は、まず設定した作動プログラムに従い通常の位置制御と、位置検出センサー５２からの検出値と記憶された設定値に基づいた位置制御装置５０Ａのフィードバック制御によりスライド移動し、成形粉末を加圧していき、それぞれの停止位置（下死点）の手前の設定された位置（図６のＵ３、Ｌ３の各位置）までスライド移動した後、上パンチ４０のみが位置制御されて設定された停止位置（図６のＵ４）までスライド移動し、停止位置に達した時点で停止する。その後、停止位置に達した上パンチ４０を停止させたまま、下パンチ４１のみが設定された作動プログラムに従い通常の荷重制御と、荷重検出センサー５３からの検出値と記憶された設定値に基づいた荷重制御装置５０Ｂのフィードバック制御によりスライド移動し、下パンチ４１の荷重が設定された荷重に達した時点（図６のＬ４）で停止する。【００５８】
以下、上記例を詳しく説明する。上述したように加圧（矢印で示す加圧箇所をいう。）が開始されると、上パンチ４０は、位置制御の状態で設計上求められる推定停止位置、つまり位置Ｕ３まで下降する。またこの位置は、ダイ６０の内面に上パンチ４０が密着する位置である。【００５９】
一方、下パンチ４１は、成形しようとする製品の設計上求められる下パンチ４１の推定停止位置に対して、９５％の位置、つまりＬ３の位置まで位置制御で上昇する。その後下パンチ４１は、荷重制御に切り替えて移動される。そして荷重が所定値に達すると下パンチ４１が停止される。図６のＬ４で示す位置である。【００６０】
その後は、圧粉体への加圧を解除するため、上パンチ４０と下パンチ４１は、お互いに離れるように、再び通常の位置制御と位置制御装置５０Ａにより所定の設定量だけスライド移動した後、お互いの間隔を高精度に制御しつつ上方へ向かってスライド移動し、圧粉体が取り出される位置まで達すると下パンチ４１のみが停止し、上パンチ４０が待機位置まで復帰する（図１参照）。取り出し位置に達した圧粉体は、圧縮成形機に備えられた取り出し装置（図示しない）によって取り出され所定の位置に移動させられる。前記した上下のパンチ４０、４１の一連の動作において、各パンチ４０、４１の上下方向の位置は、図６に図示するように１サイクルの間に変化しており、荷重は、図４に図示するように下死点において、設定された荷重を僅かに超えるが、この超過する量を極小化する（０に近づける）ように荷重制御装置５０Ｂによって下パンチ４１のスライド移動および停止位置が制御される。【００６１】
このように下パンチ４１の荷重を高精度に制御して圧縮成形されたスローアウェイチップの圧粉体は、きわめて定密度化するので、上下のパンチ４０、４１によって型押しされた上下面の輪郭形状が高精度に成形される。したがって、前記上下面にすくい面が形成され該上下面に周縁部に切刃が形成されたスローアウェイチップにおいて、焼成後のすくい面および切刃の寸法精度がきわめて高くなることから、該スローアウェイチップを装着した切削工具の刃先位置精度が従来よりも向上するとともに、スローアウェイチップの交換前後における刃先位置の変動が従来よりも小さくなるため、該切削工具による仕上げ面精度が大幅に向上する。また、焼成後にスローアウェイチップの周面を研削加工して成形する場合においても、研削代の誤差および変動が小さくなるため、研削代の削減がはかられ、研削コストおよび素材費用の低減が可能となる。しかも、圧粉体の粗密の変動がきわめて小さく、焼成後の合金特性が高くかつ安定し、強度の高い合金が得られるため、切削工具の切刃として優れた工具寿命が安定的に得られる。【００６２】
この圧縮成形方法において、上パンチの先端面４０ａの輪郭形状が下パンチの先端面４１ａの輪郭形状より大きくかつ上下のパンチ４０、４１が互いに同一軸心上に配置されることが望ましい。この場合、製作されるスローアウェイチップは、図７Ｂに例示するようなポジティブ形式のスローアウェイチップとなるが、この圧縮成形方法によれば、スローアウェイチップの圧粉体は、上パンチの先端面４０ａが下死点に精度良く位置決めされた後、下パンチ４１ａが、上パンチ４０および下パンチ４１が設定された荷重に制御されることから、上パンチの先端面４０ａに型押しされたスローアウェイチップの上面の輪郭形状が高精度に形成される。そのため、前記上面に形成されたすくい面の輪郭形状およびこの周縁部に形成された切刃がきわめて高精度に成形される。【００６３】
スローアウェイチップの周面１０２に対応するダイ６０の孔６１の内壁は、ダイ６０の上面から下面に向かうにつれ漸次内方に向かうように傾斜している。上パンチの先端面４０ａがダイ６０の上面より上方にある場合、両者の上下方向の間隔に対応して、切刃１０３から延びる周面に形成された逃げ面１０２には、前記切刃１０３の直下に該切刃１０３に沿って逃げ角が付与されない（逃げ角０°の）フラットランドが形成される。このフラットランドは、切削工具において、切刃１０３の稜線よりも先に被削材と接するため、切れ味の悪化や顕著な逃げ面摩耗の進行を引き起こす原因となるので極力小さくすることが望ましい。従来は、このフラットランドが生じた逃げ面、すなわちスローアウェイチップの周面を研削加工して前記問題を回避していたが、コスト高となる問題があった。また、上パンチの先端面４０ａがダイ６０の上面より下方にある場合、上パンチの先端面４０ａの周縁部がダイの孔６１内壁に衝突し、上パンチ４０やダイ６０が破損するという問題があった。【００６４】
この点において、本圧縮成形方法によれば、上パンチ４０の停止位置として設定されたダイ６０の上面の高さに高精度に位置決めされるため、焼成後のスローアウェイチップの切刃の直下に生じるフラットランドの幅はきわめて０に近づけることができる。そのため、切れ味の悪化や逃げ面摩耗の急激な増大を防止することができ、しかも、スローアウェイチップの周面を研削加工する必要がないため、コスト高の問題も生じない。【００６５】
下パンチ４１の動作において、設定した荷重に達した時点で停止した位置が停止位置となるが、この停止位置が成形粉末の充填量等の変動に対応して変動するため、スローアウェイチップの圧粉体の厚み寸法にばらつきが生じることがある。しかしながら、焼成後のスローアウェイチップの下面が研削砥石等を用いた研削加工を施されることにより、該スローアウェイチップの厚み寸法は高精度に仕上げられる。【００６６】
上述の方法に対して、上パンチ４０と下パンチ４１の制御を逆にすることも可能である。すなわち、まず、上下のパンチ４０、４１がそれぞれの設計上の推定停止位置の手前まで位置制御によってスライド移動した後、下パンチ４１のみが設定された推定停止位置まで位置制御されてスライド移動し、停止する。その後、推定停止位置に達した下パンチ４１を停止させたまま、上パンチ４０のみが設定されたプログラムに基づく荷重制御とフィードバック制御によりスライド移動し、上下のパンチ４０、４１の荷重が設定された荷重に達した時点で停止する。この方法では、圧粉体の上面に隣接する周面に比較的幅の大きいフラットランドが形成されるものの、焼成後には、スローアウェイチップの厚み寸法を所望の寸法とするための研削加工が、すくい面１０１が形成される前記上面で優先的に行われるため、すくい面１０１の輪郭形状の精度と切刃の鋭利さを同時に満たすことができる。焼成後の研削加工を前記上面だけでなく周面にも施した場合、すくい面１０１の輪郭形状および切刃形状の精度と切刃の鋭利さはさらに向上する。【００６７】
さらに、本圧縮成形方法において、停止位置における上パンチの先端面４０ａと下パンチの先端面４１ａの間隔は、位置検出センサー５２の検出値から換算され、位置制御装置５０Ａの比較部において、記憶部に入力された許容値と比較され、許容範囲内か否かを判断される。許容範囲外である場合、その圧粉体は、不良として選別され、その後の焼成工程へ流されず、成形粉末として再生にまわされるため、不良の削減および成形粉末の節約により経済性が向上する。これは上述した対処方法と同様の処理である。【００６８】
上パンチ４０および下パンチ４１が複数の分割パンチでそれぞれ構成され、その分割パンチが互いに独立してスライド移動可能とされるのが望ましい。個々の分割パンチは、ボールネジ３０、３１によって独立してスライド移動可能とされ、スライド量および荷重が制御可能とされる。このような分割パンチによればスローアウェイチップの圧粉体の上下面にかかる荷重を分割した区分ごとに高精度に管理することができるため、圧粉体の密度がいっそう均一化される。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、スローアウェイチップを成形するなど、スローアウェイチップの圧縮成形方法に用いることができる。
【図１】
2008114827.tif 000003
【図２】
2008114827.tif 000004
【図３】
2008114827.tif 000005
【図４】
2008114827.tif 000006
【図５Ａ】
2008114827.tif 000007
【図５Ｂ】
2008114827.tif 000008
【図５Ｃ】
2008114827.tif 000009
【図６】
2008114827.tif 000010
【図７Ａ】
2008114827.tif 000011
【図７Ｂ】
2008114827.tif 000012
【国際調査報告】
2008114827.tif 000013
2008114827.tif 000014
2008114827.tif 000015
2008114827.tif 000016