(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の上下金型を用いて、被加工材料の打抜き、絞り、鍛造などのプレス加工を行う時に前記一対の上下金型と前記被加工材料との接触部近傍に磁界発生手段を設けたプレス加工装置において、
前記磁界発生手段は、前記一対の上下金型の摩耗を少なくするために、該一対の上下金型がプレス加工時に前記被加工材料と接触する近傍部の側面外周部を覆い磁路を形成するC形状のヨークと、このC形状のヨークの一方面部から前記上下金型の被加工材料接触部を通って前記ヨークの他方面部に流入させるように磁界を形成する磁石とを具備することを特徴とするプレス加工装置。
【請求項２】
前記磁石の残留磁束密度と、前記磁界発生手段と前記一対の上下金型がプレス加工時に前記被加工材料と接触する面との空隙との関係を、前記一対の上下金型がプレス加工時に前記被加工材料と接触する近傍部にかかる磁束密度が４０ｍＴ以上となるように設定することを特徴とする請求項１に記載のプレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の金型により、打抜き、絞り、鍛造などプレス加工を行うプレス加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の機械要素部品を生産するために、プレス加工技術が盛んに活用されている。このプレス加工では、被加工材を加工するために、プレス金型が使用される。
【０００３】
しかしながらこの金型は、加工時には必ず被加工材と接触して使用されるため、ある期間使用すると摩耗し、再研摩するか、寿命がくれば新品の金型を製造し交換していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この問題に対し、従来より種々の技術により対策が考えられ、実用化もされている。例えば、金型の表面にセラミックなどの硬質膜を被覆し、金型の摩耗量を低減させようとする技術の他、加工点近傍において、プレスラムの速度を遅くした機械や装置に関するもの（特開昭４９−１０６６８２号、特開昭４９−８１９８６号、特開昭５６−２６６２７号など）により、被加工材と金型との接触時の衝撃を緩和させ、金型に加わる動的な負荷を低減することにより、金型の寿命を延ばそうとするものなどがある。
【０００５】
しんしながら、前述のような従来技術によれば、確かに、金型の摩耗量を低減させることができるが、特殊な装置が必要となり、製造コストの面からは好ましくない。このような観点から、簡単な構成によりプレス金型の摩耗を少なくできるプレス加工装置の開発が切に望まれている。
本発明の目的は、このような要望を満足させるためになされたもので、プレス金型の摩耗が少なく、寿命を長くできるプレス加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明は、一対の上下金型を用いて、被加工材料の打抜き、絞り、鍛造などのプレス加工を行う時に前記一対の上下金型と前記被加工材料との接触部近傍に磁界発生手段を設けたプレス加工装置において、前記磁界発生手段は、一対の上下金型の摩耗を少なくするために、該一対の上下金型がプレス加工時に前記被加工材料と接触する近傍部の側面外周部を覆い磁路を形成するC形状のヨークと、このC形状のヨークの一側面から前記上下金型の被加工材料接触部を通って前記ヨークの他側面に流入させるように磁界を形成する磁石とを具備した構成である。
【０００８】
請求項２に対応する発明は、請求項１の発明の磁石の残留磁束密度と、前記磁界発生手段と前記一対の上下金型がプレス加工時に前記被加工材料と接触する面との空隙との関係を、前記一対の上下金型がプレス加工時に前記被加工材料と接触する近傍部にかかる磁束密度が４０ｍＴ以上となるように設定する構成である。
このように請求項１及び請求項２に対応する発明によれば、プレス金型の摩耗を少なくでき、また寿命を長くすることができるプレス加工装置を提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１、図２は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は打抜き加工を行うプレス加工装置の概略構成を示す図で、図２は該プレス加工装置の加工近傍部の横断面を示す図である。
【００１２】
プレス金型は、上型１と下型２から構成されている。上型１は、上型ダイセットブレート３とポンチホルダ−４とバッキングプレート５とポンチ６とから構成されている。また、下型２は、下型ダイセットプレート７とダイホルダ−８とバッキングブレート９とダイ１０から構成されている。この様に構成されたプレス金型を、図示しないプレス加工装置に取り付けプレス加工を行う。
【００１３】
プレス加工装置のプレスラムが降下すると、上型１が降下して前記ポンチ６が降下することにより、ポンチ６とダイ１０の間に挟持された被加工材料１１が、ポンチ６とダイ１０によって打抜かれるようになっている。
【００１４】
そして、プレス加工時に被加工材料と接触する一対の上下金型による近傍部には、磁性材料からなる断面Ｃ形状のリターンヨーク１２が配設されている。このリターンヨーク１２には、ボンチ６が上下動可能なように、空隙が設けられ、このリターンヨーク１２のＣ形状の空間を利用して、被加工材料１１が順送りされる。
【００１５】
一対の上下金型がプレス加工時に被加工材料１１と接触する近傍部に配設されたリターンヨーク１２には、永久磁石１３が一方の側面に固定され、永久磁石１３からの磁束が、リターンヨーク１２を通り、ポンチ６とダイ１０を通り、さらに永久磁石１３に戻るようになっている。ここで、永久磁石１３とポンチ６のーつの側面との最短の間隙がδ１、リターンヨーク１２とポンチ６のもうーつの側面との最短の間隙がδ２、永久磁石１３の肉厚寸法をδ３とする。
【００１６】
プレス加工装置の打抜き加工用のポンチ６とダイ１０は、一般に工具鋼、台金工具鋼、高速度鋼などの材料により製作されている。また、絞り加工用のプレス加工装置のポンチとダイは、一般に可鍛鋳鉄、鋳鋼などの材料により製作されている。さらに鍛造加工用の金型のボンチとダイは、一般に工具鋼、台金工具鋼などの材料により製作されている。永久磁石１３としては、例えば酸化物磁石（フエライト磁石）が使用可能である。
【００１７】
ここで例えば、残留磁束密度Ｂｏが２０００Ｇ（２００ｍＴ）のものを使用した場合について考えると、永久磁石１３とポンチ６とダイ１０間の磁束密度Ｂが４０〜１ＯＯｍＴ（４０Ｏ〜１ＯＯＯＧ）となるようにするためには、以下のようにして、永久磁石１３とポンチ６のーつの側面との最短の間隙δ１、リターンヨーク１２とポンチ６のもうーつの側面との最短の間隙δ２の値を決定すればよい。
【００１８】
すなわち、永久磁石１３を流れる電流Ｉは、永久磁石１３の肉厚寸法δ３＝３とした場合には、
0003575917.tif 000002
このとき、磁束密度Ｂは、
0003575917.tif 000003
従って、δ１＝δ２とすると、δ１＝δ２＝６〜１．５ｃｍとなる。
【００１９】
このように、ポンチ６とダイ１０と被加工材料１１との接触面近傍の磁束密度を所望の値になるように構成することにより、ポンチ６とダイ１０両者の摩耗を大幅に低減することがでる。この結果、再研摩するまでの期間を長くすることができ、さらに新品の金型を製造し交換するまでの期間も長くすることができる。
【００２０】
このような作用効果が得られることは、以下に述べる原理ならびに実験結果から明らかである。
始めに磁気による摩耗低減の原理について図２を参照して説明する。金型の接触面に磁気を作用させると、気体の吸着、特に酸素の吸着が活発になり、酸化膜が生成される。この酸化膜が、接触面に介在することにより、新生面同士の接触と凝着が少なくなり、摩耗粉が微細化して摩耗が低減する現象が確認されている。そしてその効果は、材料の化学成分あるいは磁気特性により異なる。
【００２１】
すなわち、材料（あるいは材料の含有化学成分）により酸素に対する反応や温度などの環境に対する敏感性の違いかあるので、その効果は、個々の材料で異なる、電子軌道に空孔がある遷移金属あるいは遷移金属が主成分である強磁性材、例えば鉄鋼材料は化学的に非平衡状態にあり、他の元素と結合しやすい状態にある。
【００２２】
そのような材料からなる金型材料に磁気を作用させると、他の元素と結台（イオン結合あるいは共有結合）作用を活発化させ、酸素吸着が促進され、それにより摩耗が低減すると言われている。強磁性材に磁気を作用させると、磁束密度の２乗に比例した吸引力が発生し、吸引力か増大すると、金型と被加工材料の接触面間の摩擦力も増大する。
【００２３】
以上述べた磁気による摩擦摩耗特性の原理については、特願平７−３０９０８５号に試験装置による摩擦摩耗試験の結果などが詳細に記載されている。
前述の実施の形態において、磁界発生手段として、永久磁石１３を使用した場合について説明したが、永久磁石１３の代わりに電磁コイルを使用したものであっても同様に実施できる。
【００２４】
（他の実施の形態）
上述した実施の形態では、永久磁石１３として酸化物磁石（フェライト磁石）を用いて、残留磁束密度Ｂｏが２０００Ｇ（２０ＯｍＴ）のものを使用した場合を例に上げたが、これに限らず金属磁石で残留磁束密度がＯ．５〜１．４５Ｔのもの、希土類磁石で残留磁束密度がＯ．６５〜１．２０Ｔのもの、酸化物磁石で残留磁束密度が０．２０〜０．４５Ｔのもの、ボンド磁石で残留磁束密度が０．０６５〜０．９０Ｔのものなどいろいろな種類のものが使用可能である。
【００２５】
また前述の実施の形態では、永久磁石１３を、リターンヨーク１２の内周の一対の上下金型が、プレス加工時に被加工材料と接触する近傍部に対向する面に配置した例を示したが、永久磁石１３の配置位置はこれに限らず、永久磁石１３からの磁束が、リターンヨーク１２を介して、前記一対の上下金型がプレス加工時に被加工材料と接触する近傍部に与えられる位置であればいかなる位置であってもよい。
【００２６】
さらに、前述の実施の形態では、図１の空隙として、δ１＝δ２＝６〜１．５ｃｍの場合について説明したが、前述のような永久磁石を使用すると、残留磁束密度範囲が０．０６５〜１．４５Ｔとなる。
【００２７】
また前述の実施の形態では、一対の上下金型がプレス加工時に被加工材料と接触する近傍部に、永久磁石１３により磁界を印加するようにした例について説明したが、永久磁石１３を設けず、金型材料自体に磁性材料を使用し、これを着磁するようにしても同様な効果が得られる。具体的には、例えば絞り加工用金型では、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄ＦＣＤＩＯＯＯＡ、ＦＣＤ１２００Ａなどを使用し、着磁すればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、プレス加工装置のプレス金型の摩耗を大幅に低減できるので、金型の寿命が延び、交換の手間を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】打抜き加工を行うプレス加工装置の構成図
【図２】プレス加工装置の加工近傍部の横断面図
【図３】図１の実施の形態の原理説明図
【符号の説明】
１…上型            ２…下型            ６…ポンチ
１０…ダイ          １１…被加工材料    １２…リターンヨーク
１３…永久磁石
【図１】
0003575917.tif 000004
【図２】
0003575917.tif 000005
【図３】
0003575917.tif 000006