(57)【要約】【課題】サイジング後の機械加工性を向上させることができる焼結部品の製造方法を提供することを課題としている。【解決手段】焼結部品の寸法を矯正する矯正面と、焼結部品の外面と対面する位置にあって焼結部品に対して接触しない非矯正面とを併せ持つサイジング金型を使用して焼結部品のサイジングを行い、その後、部品のサイジングされずに焼結肌が残された領域に機械加工を施すようにした。例えば、図１の焼結部品１は、外周面２にダイの成形穴から離反する凹部５を設け、サイジングされずに焼結肌が残されるその凹部５にサイジング後に小穴６をドリルで加工して設けるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイジング加工された焼結部品であって、サイジングしてできたサイジング肌の表面とサイジングされていない焼結肌の表面を併せ持ち、焼結肌の表面を有する部位に機械加工が施されている焼結部品。
【請求項２】
前記機械加工として、ドリルで加工した穴が設けられている請求項１に記載の焼結部品。
【請求項３】
焼結部品の寸法を矯正する矯正面と、焼結部品の外面と対面する位置にあって焼結部品に対して接触しない非矯正面とを併せ持つサイジング金型を使用して焼結部品のサイジングを行い、しかる後、前記焼結部品のサイジングされずに焼結肌が残された部位に機械加工を施すことを特徴とする焼結部品の製造方法。
【請求項４】
前記非矯正面を、サイジング金型の矯正面の一部に焼結部品のサイジング代よりもへこみ量の大きい凹部を設けて生じさせる請求項３に記載の焼結部品の製造方法。
【請求項５】
前記非矯正面を、焼結部品の外周面又は端面に当該焼結部品のサイジング代よりもへこみ量の大きい凹部を設けて生じさせる請求項３に記載の焼結部品の製造方法。
【請求項６】
焼結部品を軸方向に加圧するパンチと前記焼結部品を成形穴に圧入するダイを有し、そのパンチとダイの少なくとも一方に、焼結部品のサイジング代よりも凹み量の大きい凹部が設けられ、その凹部が、焼結部品の外面と対面する位置にある焼結部品のサイジング金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、サイジング後に一部の領域に機械加工を施して仕上げる焼結部品と、その部品の機械加工性を向上させる焼結部品の製造方法と、その方法に利用するサイジング金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料粉末を成形後に焼結して作られる焼結部品は、熱歪による寸法精度の低下が起こるので、焼結後に寸法矯正のためのサイジングを行って出荷することがなされている。サイジングは、パンチとダイを組み合わせ、必要に応じてコアをさらに組み合わせた金型を使用し、処理する焼結部品をパンチで加圧してダイの成形穴に圧入する。そのときに部品が圧縮されて部品の寸法が矯正される。
【０００３】
ところで、車両の動力系部品などとして採用される焼結部品の中に、焼結後にサイジングを施し、その後さらに一部分を機械加工するものがある。例えば、外周面から端面や内径面に抜ける油穴を設けた部品があり、その部品については、金型を用いた油穴の成形ができないことから、サイジング後にドリルで必要箇所に穴をあけている。
【０００４】
ところが、サイジングを施した焼結部品は、サイジング時に外周面がダイの成形穴の内面に、内周面がコアの外周面にそれぞれこすりつけられ、さらに、上面と底面が上下のパンチによって加圧されるので、表面の全域が硬化し、しかも、表面が平滑化して滑りやすくなっており、機械加工がしにくい。機械加工が図１０に示すようなドリルＤによる穴あけ、中でも、穴あけが焼結部品１の曲面や斜面についてなされる場合には特に、焼結部品１に対するドリルＤの喰い付きが不安定になってドリルＤが軸振れし易く、加工によるバリも発生し易い。
【０００５】
ドリルＤが焼結部品１に喰い付くときに軸振れすると、刃が傷んで工具寿命が短くなり、軸振れの状況によってはドリルが折れることもある。また、無視できない大きさのバリが発生するとそのバリの除去作業が必要になる。機械加工を施す工具がドリル以外の切削工具、研削工具或いは研磨工具などである場合にも、部品の表面がサイジングされて硬くなっていると同様の問題が発生する。
【０００６】
サイジング後に機械加工を施して仕上げる焼結部品については、上記の問題が伴うが、その問題の解決策となりうる焼結部品の製造方法やその方法を開示した先行文献などは見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、サイジング後の機械加工性を向上させることができる焼結部品と、その焼結部品の製造方法と、その方法に利用するサイジング金型を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明においては、焼結部品の寸法を矯正する矯正面と、焼結部品の外面と対面する位置にあって焼結部品に対して接触しない非矯正面とを併せ持つサイジング金型を使用して焼結部品のサイジングを行い、しかる後、前記焼結部品のサイジングされずに焼結肌が残された部位に機械加工を施すことを特徴とする焼結部品の製造方法を提供する。
【０００９】
この方法でのサイジング金型の非矯正面は、例えば、下記（１）、（２）の方法で生じさせることができる。
（１）サイジング金型の矯正面の一部に焼結部品のサイジング代よりもへこみ量の大きい凹部を設けて前記非矯正面を生じさせる。
（２）焼結部品の外周面や端面に当該焼結部品のサイジング代よりもへこみ量の大きい凹部を設けて前記非矯正面を生じさせる。
【００１０】
（１）の方法を採る場合には、焼結部品を軸方向に加圧するパンチと前記焼結部品を成形穴に圧入するダイを有し、そのパンチとダイの少なくとも一方に、焼結部品のサイジング代よりも凹み量の大きい凹部が設けられ、その凹部が、焼結部品の外面と対面する位置にあるサイジング金型を使用する。この発明においては、そのサイジング金型と、この発明の方法で製造された焼結部品も併せて提供する。
【００１１】
この発明の焼結部品は、サイジングしてできるサイジング肌の表面とサイジングされていない焼結肌の表面を併せ持ち、焼結肌の表面を有する部位に機械加工が施されたものになる。機械加工は、ドリルによる穴あけの場合にこの発明の効果が特に顕著に発揮されるが、ドリルによる穴あけに限定されない。他の工具による切削加工や研削加工、研磨加工などでも、加工性の向上、工具の寿命向上の効果が期待できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の方法では、焼結部品にサイジングされない領域を形成する。サイジングされない領域には焼結肌が残され、その部分はサイジングによる表面の硬化と平滑化が起こらない。そこに機械加工を施すので、刃物の喰い付きが良くなって刃物の寿命が向上する。また、喰い付きが安定することによって工具の振れが抑制され、また、非サイジング領域はサイジングされた領域と違って快削性が維持され、そのために、加工によって発生するバリが小さくなり、その結果、バリの除去作業を簡略化したり省いたりすることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、直方体状焼結部品１の外周に軸方向に延びる凹部５を設け、この焼結部品１を図２に示すサイジング金型１０でサイジングし、その後、中心穴４に連通する小穴６をドリルで加工して設けたものである。凹部５は、部品の外周面２からの凹み量が、径方向のサイジング代(半径分)よりも大きい。
【００１４】
例示のサイジング金型１０は、ダイ１１と、上パンチ１２と、上パンチ１２に対向させた下パンチ１３と、中心穴４を矯正するコア１４とから成る。ダイ１１は、サイジングする前の焼結部品の外形に比べて穴寸法をサイジング代相当分小さくした断面形状の成形穴１５を有する。その成形穴１５に下パンチ１３とコア１４を挿入し、この状態で焼結部品１を上パンチ１２で加圧して成形穴１５に押し込み、その焼結部品１の外周を成形穴１５の内壁に、同部品の内周をコア１４の外周にそれぞれこすりつける。また、上パンチ１２を下死点まで降下させて上下のパンチ１２、１３で焼結部品１を軸方向に圧縮する。
【００１５】
上記の動作によって焼結部品１の外形寸法と軸方向寸法が矯正される。このときに、成形穴１５の凹部５に対面する部分の内壁面は部品１から離反しており、矯正面として働かない。従って、凹部５はサイジングされず、焼結肌の面が残る。その焼結肌の面は、サイジングによる硬化が起こっておらず、また、平滑化されたサイジング肌の面に比べると荒れているため、ドリルが滑りにくくなって喰い付き性がよくなり、喰い付きのポイントのずれが抑えられて加工中の軸振れが小さくなる。焼結部品１に設ける凹部５は、図１では一端から他端に至る通し溝になっているが、図３に示すような止り溝であってもよい。
【００１６】
また、図４に示すように、焼結部品１の端面３に凹部５を設け、その凹部５の凹み量を端面３の軸方向サイジング代よりも大とし、サイジングされずに焼結肌が残される凹部５にサイジング後に機械加工を施して小穴６などを設けるようにしてもよい。端面３に設ける凹部５は、部品端面の中央から外れた領域、例えば、外周に偏った位置にあってもよい。また、焼結部品１に設ける凹部５の側面や端面は、部品の表面に鋭角なエッジができるのは好ましくないので、図５に示すように、部品１の外面に対して鈍角（α=９０°以上）に交わる斜面にするのがよい。
【００１７】
焼結部品１にサイジングされない領域を形成することは、他の方法で行うこともできる。図６或いは図７に示すように、ダイ１１の内周に凹部１６を設け、その凹部１６を有するダイ１１を使用してサイジングを実施する方法によっても、焼結部品１の外周に非サイジング領域７を形成することができる。図８は、図６のダイ１１を使用してサイジングした焼結部品１にエンドミルで溝８を加工したものであって、溝８の加工は、焼結肌が残った非サイジング領域７になされている。
【００１８】
なお、サイジングされない領域は、サイジングによる寸法矯正効果が得られないので、
高い寸法精度が要求されない場所を選ぶのがよい。または、他の部品と対面する領域となる場合には、予め相手の他の部品と焼結部品のサイジングされない領域が接触しないように、他の部品か焼結部品に凹部を形成するとよい。また、場所の選択の自由度がなく、寸法精度が要求される領域に設定せざるを得ないときには、サイジングされない領域の面積を必要最小限にとどめるのがよい。
【００１９】
焼結部品の外周面のサイジング前後の表面性状の一例を図９に示す。図９（ａ）は、サイジングする前の部品の表面(焼結面)の面粗さを、図９（ｂ）は、サイジング後の表面 (サイジング面)の面粗さをそれぞれ表している。また、表１はこれらの面の粗さの最大値、中央値、及び平均値を示している。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
図９及び表１からわかるように、サイジングを施すと、尖った山の先端が潰れて焼結部品の表面が平滑化し、また、その平滑化によって表層部の組織が緻密化して表面の硬さも上昇する。そのために、ドリル加工ではドリルが滑り易くなって喰い付き性が悪化し、喰い付きのポイントがずれて加工時のドリルの振れが大きくなり、バリも発生し易くなるなどの問題が生じる。また、穴あけ以外の切削加工、例えば、エンドミルなどによる加工でも刃が傷み易くなって工具寿命が短縮される。
【００２２】
これに対し、この発明では、焼結部品の一部にサイジング金型が接触しないようにしてサイジングを行い、サイジングされずに焼結肌の面が残された領域に機械加工を施すので、刃物の喰い付きが良くなり、刃の摩耗・欠損も抑制されて刃物の寿命が向上する。また、部品の機械加工部の表面が硬化せず、加工時の刃物の軸振れも抑制されるので、バリが出にくくなり、バリの除去作業を簡略化したり、省いたりすることが可能になる。
【００２３】
なお、この発明の方法で製造する焼結部品は、中心穴の無い構造にすることもあり、その部品のサイジングは、コアが含まれていない金型で行う。また、サイジング後に必要箇所に焼き入れ、焼き戻しなどの熱処理を行うこともある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の方法で製造した焼結部品の一例を示す斜視図
【図２】図１の焼結部品のサイジング状態を示す断面図
【図３】この発明の方法で製造した焼結部品の他の例を示す斜視図
【図４】この発明の方法で製造した焼結部品のさらに他の例を示す斜視図
【図５】凹部の好ましい形状の一例を示す図
【図６】（ａ）成形穴に止り溝の凹部を設けたダイの一例を示す平面図、（ｂ）同上のダイの断面図
【図７】（ａ）ダイの成形穴に通し溝の凹部を設けてサイジングを行う例を示す平面図、（ｂ）成形穴に通し溝の凹部を設けたダイの一例を示す断面図
【図８】図７のダイを使用してサイジングを行った後に溝を加工して製造した焼結部品の一例を示す斜視図
【図９】（ａ）サイジングする前の焼結部品の表面性状を示す拡大図、（ｂ）サイジング後の部品の表面性状を示す拡大図
【図１０】焼結部品に対するドリルでの穴加工の一例を示す図
【符号の説明】
【００２５】
１          焼結部品
２          外周面
３          端面
４          中心穴
５          凹部
６          小穴
７          非サイジング領域
８          溝
１０        サイジング金型
１１        ダイ
１２        上パンチ
１３        下パンチ
１４        コア
１５        成形穴
１６        凹部
Ｄ          ドリル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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