(57)【要約】  少なくとも一つの工具ボデー（７、８）及び一つの機能的な部分（９）を有する工具又はその部分が、異なる材料組成のうち少なくとも二つの異なる鋳造材料（１８、２０）と一つの一体化した部材となって鋳造され、それによって、工具の異なる部分が異なる材料特性をもつ。異なる工具部分間で、その材料組成において明確な境界面があるが、異なる材料組成が混ざり合った移行領域（１９）が実現可能である。工具又はその部分の製造方法において、少なくとも二つの異なる材料組成の鋳造材料は、工具の異なる複数の部分（７、８、９それぞれ）に提供される。鋳造材料は、互いに、隔離及び分離された状態にあり、鋳造後、工具の異なる複数の部分（７、８；９）において異なる材料特性を有する工具がこのようにして得られる。
2005508757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス、切断ないし切削、縁曲げ等の加工を行うための工具又はその部分であって、
工具内において異なる機能を有する少なくとも第一（５）及び第二（９、１３）の工具部分、例えば、工具ボデー及び工具ボデーに順次配置される機能的な部分を、単独で、又はいくつかの他の付加的な機能部分若しくは付加的な工具と共に、含み、
加工を行うために、第一及び第二の部分は、異なる材料特性を有する工具又はその部分において、
第一（５）及び第二（９、１３）の工具部分は一体化した部材となって鋳造されること、並びにそれらの工具部分は異なる材料組成からなることを特徴とする工具又はその部分。
【請求項２】
付加的な工具部分は、第一（５）及び第二（９、１３）の工具部分と一体に鋳造され；前記付加的な工具部分が、第一及び第二の工具部分における材料組成と異なる材料組成からなることを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項３】
異なる材料組成の二つの工具部分（５；９、１３）間には、それらの部分間に明確な境界面が配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具。
【請求項４】
異なる材料組成の二つの工具部分（５；９、１３）間の領域、及び混ざり合った材料組成の材料からなる領域が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の工具。
【請求項５】
プレス、切断ないし切削、縁曲げ等の加工を行うための工具又はその部分を製造するための方法であって、
前記工具は、工具の異なる複数の部分において異なる材料特性を与えられる方法において、
工具は一体化した部材に鋳造されること、少なくとも二つの異なる材料特性を有する鋳造材料が供給されること、工具の異なる部分のそれぞれに対してその異なる材料特性が与えられること、及び少なくとも鋳造材料の一つが液体の形態で供給されることを特徴とする方法。
【請求項６】
工具の鋳造作業において、異なる組成の複数の鋳造材料を、互いから隔離及び別々にしておくことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
工具の鋳造において、異なる組成の複数の鋳造材料が工具の部分間の領域において混合され、該領域では前記材料の組成が異なることを特徴とする請求項５の方法。
【請求項８】
少なくとも一つの工具部分が熱処理されることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも一つの工具部分が表面被覆で与えられることを特徴とする請求項５〜８の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス（pressing）、切断ないし切削（cutting）、縁曲げ（hemming）等の加工を行うための工具又はその部分に関し、工具内において異なる機能を有する少なくとも第一及び第二の工具部分、例えば、工具ボデー及び工具ボデーに順次配置される機能的な部分を、単独で、又はいくつかの他の付加的な機能部分若しくは付加的な工具と共に、含み、前記加工を行うために、前記第一及び第二の部分は、異なる材料特性を有するもの、に関する。
【０００２】
本発明は、プレス、切断ないし切削、縁曲げ等の加工を行うための、工具又はその部分を製造するための方法にも関し、前記工具には、その工具の異なる部分において異なる材料特性が与えられるものである。
【背景技術】
【０００３】
上記概説した目的のため工具の製造方法において、切断ないし切削工具（cutting tool）の事例では、後に一又はそれ以上のカッターが備えられる工具ボデーを別々に製造する手法が、以前に、行われていた。その工具ボデーの製造は、鋳造又は溶接によって、適当に合った材料組成の適宜必要な大きさにした薄板材料に基づいて、行われることができる。
【０００４】
鋳造工具ボデーの場合では、鋳造後に熱処理が多くの場合要求され、その後、必要な薄板、ガイドピン及びカッターを取り付けるためのボルト穴を得るためだけでなく、機械において工具ボデーの取り付けを可能とするために、機械加工（machining）が行われる。
【０００５】
同様に、工具ボデーの溶接の代替方法において、工具ボデー及びその正確な位置において一又はそれ以上のカッターを取り付けることを可能とするため、並びに機械において工具を取り付けるため、大規模な機械加工が必要とされる。
【０００６】
機能的な部分又は機能的な複数の部分、前記記載した事例ではカッター、の製造において、その部分は、工具がもくろむ加工を行うためのものであるが、出発点は、以前から、多くの場合、機能部分、この例ではカッター、が正確な形態に機械加工され、孔並びにアンカーボルト、及びガイドピン等が備えられる棹又は棒状材料であった。多くの場合これに続いて熱処理が行われ、その後、更に、例えば、研磨（grinding）等の機械加工が行われる。
【０００７】
上記概説した方法で工具を製造することは、極めて時間浪費であり、そのような製造は多くの場合、結果として、異なる製品の新規の製造において要求される時間浪費の決定因となる。
【０００８】
溶接、フラッシュ溶接及び同様の方法による工具の製造において、例えば工具ボデーに対して、そこに機能的な部分が形成されるように、異なる組成の材料を適用することもまた以前から技術として公知である。そのような方法によって、単一の材料部材からなる工具であるが、その工具の異なる複数の部分において材料組成が異なる工具が得られるであろう。
【０００９】
またこの代替方法においては、大規模な機械加工を必要とし、例えば、溶接、及び追加溶接前の溶接部の後処理におけるジョイント加工の形式で、材料を適用することができる。その材料の適用が完了したときには、更に機械加工が必要とされ、おそらく、工具を実用可能にする用意が整う前の熱処理及びその後の研磨もまた、必要とされる。
【００１０】
工具が陳腐化（劣化）したとき、例えば、工具内において製造した部分がそれ自体陳腐化（劣化）したという理由で、又は工具が全く単純に摩滅してきたという理由で、たとえ工具ボデーが極めて十分に再利用可能であるとしても、その工具丸ごと、廃棄される。このことは、材料、時間及び資金の浪費を必然的に負わせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来技術に内在する欠点を除去することを目的とする。主として、本発明は、工具の製造時間を短縮することだけでなく、工具の製造において機械加工を必要最小限にすること及び陳腐化（劣化）した工具を再びもとの構造にすることを可能にすることを目的とする。
【００１２】
工具に関して、本発明は、工具又はその部分を、その工具の異なる複数の部分が、その異なる複数の部分に対して意図した材料特性を与えるように適合した異なる材料組成を示すように、設計することを目的とする。
【００１３】
方法に関して、本発明は、工具又はその部分の製造方法であって、その工具の異なる複数の部分が異なる材料組成及び、その結果として、異なる材料特性で与えられることができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
工具に関して、第一及び第二の工具部分が、一つの一体化した部材となって鋳造されること並びに異なる材料組成を有することを特徴とすれば、本発明の基盤をなす目的は、達成されるであろう。
【００１５】
方法に関して、工具が一つの一体化した部材となって鋳造されること、その工具の異なる複数の部分に少なくとも二つの異なる材料組成が与えられること並びに液体の形態で少なくとも一つの鋳造材料が与えられることを特徴とすれば、本発明の基盤をなす目的は、達成されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明は、図面を参照して、詳細に説明される。
図１において、参照数字１は、機械の台又は基礎であって、その上において工具２がボルトユニオン３によって固定されるものと符合する。
【００１７】
例として図１に図示された工具は、二つの部分で存在し、それゆえ二つの工具部分、下部工具部分２及び上部工具部分４からなる切断ないし切削工具（cutting tool）である。
【００１８】
工具は、複数の異なる構成部分、例えば、工具ボデー及び機能部分からなると考えてもよい。図示した例において、機能部分は、上部工具４の対応する機能部分と共に処理加工を行うことを意図したカッターからなるであろう。
【００１９】
図１において、工具２は、工具テーブル又は台１上に工具を固定するための下部取付け板（アンカー板）６を有する工具ボデー５を含む。更に、工具ボデー５は、図示した形態において、剛性リブ１７を有する上部部分７を含む。上部部分７は、壁部分８を介してアンカー板６と連結される。
【００２０】
図１に図示される工具２は、適切な切断ないし切削加工（cutting operation）を実現することを意図し、並びに工具ボデー５と一体製造であり及びそれによって支持された機能部分９を有する。機能部分９は、刃先１０、逃げ面又はすくい面（flank or rake）１１、及び切断ないし切削加工の間中被加工材が支持される面１２を有する。
【００２１】
それに対応して、上部工具４は、刃先１４、逃げ面又はすくい面１５、及び被加工材に対する受け面としての面１６と共に機能部分１３を有する。
【００２２】
工具が加工中であるとき、被加工材は工具２上に、特にその上方に面している面１２上に載置され、図１において右の方向に刃先１０の多少外側に及ぶ。一つの加工工程において、上部工具４は、刃先１４が刃先１０に向かって下に又はこれをわずかに通過して進むようにはるかに下に、矢印Ｂの通りに動く。したがって、加工作業の間中、その加工作業、この場合においては切断ないし切削加工、を実現するのは、機能部分９及び１３の両方である。
【００２３】
二つの刃先１０及び１４は、それらの工具の周囲の部分同様、優れた機械的強度、靭性及び硬度の両方、加えてそれぞれ鋭い刃先を生ずる能力を示さなければならないということが容易に分かるであろう。これは、工具ボデー５が満たすことを決して必要としない要求であるが、工具ボデー本体に関して、それは、加工作業自体を行うために要求されるそれらの特性よりもより重要である特性、例えば、振動減衰及びわずかな外側への可撓性等である。この理由のため、工具ボデー５に比べ、機能部分９及び１３は、全体として異なる材料特性を有する。
【００２４】
事実上、全体において一体の及び同一の材料からなる工具であるがその工具の異なる部分が異なる手段で、例えば、熱処理により、処理される工具内において、異なる材料特性を、実現することができた。しかしながら、このことは、得られうる材料特性においてそれらの相違に制限があること及び、一方、おそらく一つの機能部分に適した一つの材料は工具ボデーにおいては過剰品質であると考えてよいので、不必要なコストがかかることを意味する。
【００２５】
本発明によれば、異なる機能的な要求のため、異なる材料特性を有する工具の部分も、異なる材料特性の原因として存在する材料の異なる組成を有する。
【００２６】
本発明による工具の製造において、この工具は、一体化した部材の状態に、異なる材料組成のうち少なくとも二つの異なる鋳造材料から鋳造される。鋳型中に、液状鋳造材料が供給され、鋳造物（casting）の状態に鋳造材料を硬化し又は硬化させ、該鋳造物の形態が鋳型で囲まれるキャビティの形態により規定されるということを意味して「鋳造（casting）」という用語が採用される。異なる鋳造材料間に明確かつ厳密な境界面が得られるように鋳造作業が実施されてもよいし、或いは、一方、その二つの鋳造材料のある一定の混合が境界領域で起こるように鋳造作業が実施されてもよい。
【００２７】
厳密に規定した境界面が生ずるような鋳造作業においては、鋳造材料の混合が生じない程度まで、工具の第一の鋳造部分を硬化させておく。一方、別のプロセスで鋳造され又は古い陳腐化（劣化）した工具から再生及び再利用された工具部分並びに加熱状態（650-700℃）において付加的な工具部分が付け鋳造される（cast on）鋳型にインサートされた工具部分を使用してもよい。
【００２８】
境界領域が工具部分間に形成されるように鋳造する場合には、鋳造材料の限定された混合が生ずるよう又はすでに鋳造した工具部分の一定の再溶解が起こりうるまで第一の鋳造工具部分の硬化及び冷却が継続される。最初に鋳造された鋳造材料の積極的冷却（positive cooling）又は放置（自然）冷却（rest cooling）も指定した様式で実施されてもよく、その結果、鋳造物中を硬化領域が移行し、最終的に付加的な付け鋳造（casting-on）が生じることになる工具部分の側に達する。
【００２９】
本発明による鋳造においては、砂鋳型鋳造が多くの場合用いられる。該鋳造では、鋳造作業の初期段階にキャビティが、高温かつ液体の鋳造材料の供給において分解及び蒸発される型板（template）又は原型（model）で満たされる。原型を、例えば、発泡ポリスチレンから製造することができる。原型に由来する材料は、鋳造材料上に浮き上がり、それにおいて一番上に蓄積される。そのことは鋳造材料において質の局所的な劣化を引き起こすかもしれない。このため、質の局所的な劣化による重大性が、できるだけわずかであるような手段で鋳型を配置（配向）して、工具部分を鋳造する。特に、鋳造材料の質の局所的な劣化は、機能部分のうち機能的な面から隔てたところ、即ち工具の本来の機能を果たす工具上の面から隔てたところに来るように注意すべきである。
【００３０】
機能部分９及びそれにより刃先１０に近接した工具２の領域Ａの部分拡大図を示す図２は、点々で示す領域１８及び長点で示す領域１９を示す。ただし、二つの領域１８及び１９は異なる材料組成を示す。図２において、二つの領域１８及び１９間の境界面は、明確に区分され、事実上の解釈において、結果的に極めて薄い境界面層（interface layer）又は二つの領域間の層（strata）にすることができる。
【００３１】
しかしながら、領域１８及び１９間のより連続的な移行が望ましいならば、工具の製造において、領域１８及び１９間の境界領域で、領域１８及び１９とは異なる材料の二つを混合することが可能である。
【００３２】
図面において、図２は、小環により示す第三の領域２０を更に示す。この第三の領域２０は、それによって、更に別のもの、第三の材料組成及び結果として領域１８及び１９における機能的な部分によって備えられる材料特性と異なる材料特性を有すると解釈される。例えば、小環によって示される領域２０は、工具ボデー５のより大きな部分として用いられる比較的に安価な材料からなってもよい。
【００３３】
少なくとも機能部分が厳密に制御可能な材料特性を有することを確実にするために、小公差の分析（組成）と共に、粒状（granulate）の形態にあり、かつ高純度である鋳造材料が使用される。
【００３４】
本来の加工作業を行う工具の部分９及び１３、機能部分は、鋳造作業後、目的とした公差及び研磨仕上げについてのわずかな（minor）機械加工にできるかぎりかけられるべきである。おそらく、これらの部分も熱処理されてもよい。その結果、材料特性は最終製品において意図したものになるであろう。それに対応して、機能部分は、更に異なる組成をそのうえに含む材料を被覆されてもよい。
【００３５】
図３は、本発明による工具の製造のために使用されてもよい鋳型の一例の縦断面図を示す。その図において、工具は、反転した状態で既に鋳造されたものとして示され、その工具がアンカー板６、側壁８及び上部領域７を有することは明白であろう。その工具の前述のこれらの部分（複数）は、例えば、比較的低品質の材料で鋳造されてもよい工具ボデーと考えてもよい。
【００３６】
その上部領域（図において下方に面するように向きを変えた）において、工具が、工具ボデーと異なる組成を有する材料から鋳造され及び工具の機能面２１、即ち、工具の総形機能（forming function）を生ずる面において必要とされる特性を有する機能部分９を有する。
【００３７】
機能部分９と工具ボデーとの間に境界領域があり、二つの鋳造材料が互いに接するということは図面から更に明白であろう。
【００３８】
図３による工具の鋳造の前において、鋳型のキャビティが、発泡ポリスチレンからなる原型又は型板で充填された形態をとってもよい。その鋳造において、機能部分９を形成するための材料は、まず湯口２３の方に下に取りなべ２２から注入される。この場合において、高温のかつ溶解した鋳造材料は、この鋳造材料と接触している原型の部分を蒸発させ、分解するであろう。したがってこの材料について、原型中を貫通流動すること及び工具の機能面２１が形成される鋳型の下部表面に達することに関して困難でないことがわかる。原型由来の分解生成物は、鋳造材料の上方に浮き、その結果、おそらくその質の局所的な劣化をもたらすかもしれない。
【００３９】
機能部分９が鋳造され、全体的に又は部分的に硬化するようにされる際、その機能部分と工具ボデーとの間の目的とする境界領域に依存して、工具ボデーを形成するための材料が湯口２３を通って供給される。この場合において、原型の残っている部分は、鋳型において上方に浮くことに加え、分解され、蒸発されるであろう。原型それ自体の材料がおそらく引き起こすかもしれない材料品質の局所的な劣化は、結果として、鋳型において、即ち、アンカー板６において、最も上に達するであろうが、該鋳型では、質において起こりうる劣化はできる限りわずかであろう。
【００４０】
本発明は、現存する陳腐化（劣化）した工具が少なくとも部分的に再生又は再利用されてもよいという可能性をも含む。この場合では、現存する工具は洗浄され、その後、その機能部分は、例えば、研削又は研磨されて、洗浄される。十分に使用可能な工具ボデーは、そのままにして、新たな機能部分を備えるために用いられる。
【００４１】
機能部分は、発泡ポリスチレンのブロックが、加工処理した工具ボデーに対して固定されることで、実現されてもよい。その後、機能部分のための型板又は原型がそのブロックにより形成される。その後、一方では新たな機能部分のためのキャビティを囲み、他方では少なくとも既存の工具ボデー、最上部に配置される工具ボデー及び最下部のキャビティを囲む鋳型が製造される。鋳型は、下端が工具ボデーとキャビティとの間の境界領域に開口する湯口を有する。おそらく、原型又は型板は、キャビティ内の所定位置に配設したままにできる。
【００４２】
新たな機能部分を鋳造するに際して、原型がまだキャビティ内にあるならば、原型は蒸発され、その残渣は鋳造材料上に浮き上がるであろう。このことは、原型からの残渣生成物により引き起こされるかもしれない鋳造材料に対するいくつかの可能性のある悪影響が、機能部分の加工面（working surface）から隔てたところ、より正確には、既存工具ボデーと新たな機能部分との間の境界領域にあるであろうことを意味する。
【００４３】
既存の工具ボデーに新たな機能部分を付け鋳造（casting on）するに際して、工具ボデーが付け鋳造に適した温度、多くの場合650-700℃の規模の程度まで加熱されることが非常に重要である。このため、鋳型は、加熱手段を備える。一方、工具ボデーに、加熱手段を備えられてもよく、又は予め事前に熱せられてもよい。
【００４４】
いったん新たな機能部分の鋳造が終われば、その工具は、鋳型から取り除かれ、その機能部分は洗浄され、サンドブラストされる。その後、後に実行可能な熱処理及び加工面の微調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、切断ないし切削工具の場合における、工具の部分の断面図である。
【図２】図２は、図１の工具の矢印Ａによって示される部分の、より大きな尺度での、部分的な断面図である。
【図３】図３は、本発明に従って工具を製造するための鋳型の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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