(57)【要約】  【課題】  プレス成形時の上面端部の擦れ摩耗およびバリのないシャープなエッジの成形体を作製することができるプレス成形用金型およびこれを用いたプレス成形方法を提供する。  【解決手段】  スローアウェイチップ用プレス成形金型１は、内側に上面から下面に貫通する貫通孔５を有するダイス２と、貫通孔５内に上面および下面から嵌め込まれる第１パンチ３および第２パンチ４の一対のパンチと、を具備して、第１パンチ３および第２パンチ４の少なくとも一方は、スローアウェイチップ用の成形体６のすくい面７から切刃８および逃げ面９の一部にわたって形成できる形状を具備する。【選択図】図１
2011067847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に上面から下面に貫通する貫通孔を有するダイスと、前記貫通孔内に上面および下面から嵌め込まれる第１パンチおよび第２パンチの一対のパンチと、を具備して、前記第１パンチおよび第２パンチの少なくとも一方は、スローアウェイチップのすくい面から切刃および逃げ面の一部にわたって形成できる形状を具備するスローアウェイチップ用プレス成形金型。
【請求項２】
前記すくい面から切刃および逃げ面の少なくとも一部にわたって形成する前記第１パンチおよび第２パンチの少なくとも一方は、複数のパーツからなる請求項１記載のスローアウェイチップ用プレス成形金型。
【請求項３】
前記複数のパーツは、すくい面の中央部を形成するパーツ１つと前記すくい面の端部から切刃および逃げ面の少なくとも一部にわたる部分を形成するパーツ１つとからなる請求項２記載のスローアウェイチップ用プレス成形金型。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載のスローアウェイチップ用プレス成形金型を用いて成形した成形体を焼成して得られたスローアウェイチップ。
【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用プレス成形金型およびそれを用いて製造したスローアウェイチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
スローアウェイチップを製造する際の成形方法として金型を用いたプレス成形が多用されている。従来、スローアウェイチップを製造する際には、成形して焼成した後、切刃にホーニングを設ける必要があり、工程が複雑になるという問題があった。
【０００３】
この問題に対して、例えば特許文献１には、下パンチのコーナー部を面取りして、すくい面および面取り面を下パンチで形成する形状にした金型を用いることが開示されている。また、特許文献２では、上パンチの端部でスローアウェイチップのコーナー稜線部の一部を形成し、コーナー稜線部の残りの部分から逃げ面は分割されて移動可能なダイスにて形成する金型が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１０６０３号公報
【特許文献２】特開２００５−１７７８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、金型のダイスとパンチとの隙間に成形体が詰まって成形体の切刃位置にバリが形成されてしまい、バリを除去する際に切刃にチッピングが発生するという問題があった。また、特許文献２の方法では、ダイスを分割して横方向に動かさなければならず、成形装置の動きが複雑になるという課題があった。また、ダイスの膨らみ部分には粉末が充填されにくく、この充填密度の差によって焼成時に切刃部が変形しやすいという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、成形体の上面側端部に発生するバリによる悪影響を抑制できて、成形体の上面側端部の形状を所望の形状とすることができるスローアウェイチップを簡単な構成で作製可能なプレス成形用金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスローアウェイチップ用プレス成形金型は、内側に上面から下面に貫通する貫通孔を有するダイスと、前記貫通孔内に上面および下面から嵌め込まれる第１パンチおよび第２パンチの一対のパンチと、を具備して、前記第１パンチおよび第２パンチの少なくとも一方は、スローアウェイチップのすくい面から切刃および逃げ面の一部にわたって形成できる形状を具備するものである。
【０００８】
ここで、前記すくい面から切刃および逃げ面の少なくとも一部にわたって形成する前記第１パンチおよび第２パンチの少なくとも一方は、複数のパーツからなることが望ましい。
【０００９】
また、前記複数のパーツは、すくい面の中央部を形成するパーツ１つと前記すくい面の端部から切刃および逃げ面の少なくとも一部にわたる部分を形成するパーツ１つとからなることが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明の焼結体は、上記スローアウェイチップ用プレス成形金型を用いて成形した成形体を焼成して得られたものであり、特にスローアウェイチップに好適に適応可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１パンチおよび第２パンチの少なくとも一方は、スローアウェイチップのすくい面から切刃および逃げ面の一部にわたって形成できる形状を具備するので、焼成後にホーニング加工を施さなくても所望の切刃形状が形成可能であるとともに、成形体の切刃部分にバリが発生することがなくて、高精度な形状の切刃が形成可能である。
【００１２】
また、前記すくい面から切刃および逃げ面の少なくとも一部にわたって形成する前記第１パンチおよび第２パンチの少なくとも一方は、複数のパーツからなること、その好適な構成の一例として、前記複数のパーツが、すくい面の中央部を形成するパーツ１つとすくい面の端部から切刃および逃げ面の少なくとも一部にわたる部分を形成するパーツ１つとからなる構成からなることが望ましい。この構成によって、すくい面の端部から切刃および逃げ面の少なくとも一部にわたる部分を形成するパーツ１つがスローアウェイチップの切刃部周辺の形状を正確に形成することができるとともに、成形後にすくい面の中央部を形成するパーツを成形体側に前進させることにより、成形体を容易に取り出すことができる。
【００１３】
さらに、上記プレス成形方法によって得られた成形体を焼成して得られたスローアウェイチップは、切刃における寸法精度が高く、バリやチッピングのない良好な形状を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のスローアウェイチップ用プレス成形金型を用いたスローアウェイチップのプレス成形方法について説明するための工程図である。
【図２】本発明の他のスローアウェイチップ用プレス成形金型を用いたローアウェイチップのプレス成形方法について説明するための工程図である。
【図３】図２の続きの工程を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のプレス成形用金型およびそれを用いたプレス成形方法について、その一実施例を示す図１および図２、３の工程図を基に説明する。
【００１６】
図１〜３によれば、スローアウェイチップ用プレス成形金型（以下、単に金型と略す。）１は、内側に上面から下面に貫通する貫通孔５を有するダイス２と、貫通孔５内に上面および下面から嵌め込まれる第１パンチ（図１では下面から嵌め込まれる下パンチ）３および第２パンチ（図１では上面から嵌め込まれる上パンチ）４の一対のパンチと、を具備している。
【００１７】
図１〜３によれば、金型１、２１を用いて、ダイス２の貫通孔５内に原料粉末１２を充填し、充填した原料粉末１２の上面に第２パンチ４を押し当てて、第１パンチ３および第２パンチ４を充填した原料粉末の両側から押し込んで、充填した原料粉末を一対のパンチ（第１パンチ３および第２パンチ４）で加圧する。
【００１８】
ここで、図１の金型１によれば、第２パンチ（上パンチ）４がスローアウェイチップ形状の成形体６のすくい面７から切刃８および逃げ面９の少なくとも一部にわたって形成できる形状を具備する。また、図２の金型２１によれば、第１パンチ（下パンチ）２３および第２パンチ（上パンチ）２４の両方がスローアウェイチップ形状の成形体６のすくい面７から切刃８および逃げ面９の一部にわたって形成できる形状を具備する。
【００１９】
上記構成の金型１、２１を用いることによって、成形体６を金型１から抜き出す際に、切刃８を構成する端部にＲがついているので、成形体６の端部がダイス２内から開放されるときに成形体６がスプリングバックで膨張しても、ダイス２側への膨らみは小さくすることができて、端部が欠けてしまうことを防止できる。また、上記成形方法によれば、パンチ（第１パンチ３または第２パンチ４）とダイス２とのクリアランス部に原料粉末が押し出されて成形体６のバリが生成されることを抑制できるので、成形体６の側端部のバリを除去する際にチッピングしたりすることなく良好な切刃形状とすることができる。なお、金型１を用いて成形した場合、パンチ３、４やダイス２の摩耗等によってバリが発生することも考えられるが、本発明の場合、バリは成形体６の切刃８から離れた位置に発生するので、バリを除去する際にバリが倒れて切刃８に付着したり切刃８がチッピングしたりすることがなく、切刃８の鋭利さが損なわれることもない。
【００２０】
ここで、図１によれば、第１パンチ３および第２パンチ４は、すくい面７の中央部を形成するパーツ３ａ、４ａが１つずつと、すくい面７の端部から切刃８および逃げ面９の一部にわたる部分を形成するパーツ３ｂ、４ｂが１つずつの複数のパーツ３ａ〜３ｂ、４ａ〜４ｂにて構成される。また、図２においても、すくい面７の中央部を形成するパーツ２３ａ、２４ａが１つずつと、すくい面７の端部から切刃８および逃げ面９の少なくとも一部にわたる部分を形成するパーツ２３ｂ、２４ｂが１つずつの複数のパーツ２３ａ〜２３ｂ、２４ａ〜２４ｂにて構成される。
【００２１】
この構成によって、すくい面７の端部から切刃８および逃げ面９の少なくとも一部にわたる部分を形成するパーツ４ｂ、２４ｂがスローアウェイチップ６の切刃８の形状を正確に形成することができるとともに、金型１から成形体６を容易に抜き出すことができる。
【００２２】
また、すくい面７の中央部を形成するパーツ４ａ、２４ａは成形体６を加圧して成形体６における粉末の充填密度を高めることができるとともに、成形後に成形体６側に前進させられることにより、成形体６の取り出しが容易になる。さらに、図２における第１中パンチ２３ａは、粉末を充填する際に一旦下降した後、第２外パンチ２４ｂが第１外パンチ２３ｂに合わさった段階で上昇することにより、第２外パンチ２４ｂの凹部にも粉末を充填することができる。
【００２３】
さらに、この金型１、２１によれば、成形体６の端部がＲ形状であるので、成形体６を金型１、２１から抜き出す際に、成形体６がスプリングバックにより膨張してしまい、成形体６の下面端部がダイス２の上端部から開放されるときに欠けてしまうことを防止できる。
【００２４】
なお、上記ダイス２、第１パンチ３、２３および第２パンチ４、２４はいずれもヤング率２００ＧＰａ以上の剛性の高い材質、例えば、ダイス鋼、高速度鋼または焼入鋼等の工具鋼や超硬合金、セラミックスからなる。また、金型の表面にはＣｒメッキ、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によりＴｉＣＮやＤＬＣ等の硬質膜を形成したものも採用できる。
【００２５】
そして、上記金型を用いてプレス成形して得られる成形体６を焼成して得られる焼結体は、特に上下面のエッジにおける寸法精度が高く、良好な切刃形状を実現できるものである。そのため、特にスローアウェイチップとして好適に採用できる。以下にスローアウェイチップの製造方法の一例について詳細に説明する。
【００２６】
（第１の実施態様のスローアウェイチップ用プレス成形金型を用いたプレス成形方法）
図１（ａ）〜（ｆ）は本発明のプレス成形金型を用いたプレス成形方法の一例を示す工程図である。
【００２７】
まず、プレス成形用金型１のダイス２の貫通孔５内に下面から第１パンチ（下パンチ）３を嵌め込んだ状態でセットする。ここで、第１パンチ３の中心部には、成形体６の中央部にピン穴となる貫通孔を形成するためのピンロッド１３が配設されており、ピンロッド１３の外周には、成形体６の下面を形成する第１中パンチ３ａが配置されるとともに、その外周には、成形体６の側面を形成する第１外パンチ３ｂが配置された構成からなる。原料粉末１２を充填する前の初期状態では、第１中パンチ３ａが下方に後退し、第１外パンチ３ｂがダイス２の上面と同じ高さまで上昇している（図１（ａ）参照）。
【００２８】
この状態で、フィーダ１１等を用いて原料粉末１２を貫通孔５内に充填する（図１（ｂ）参照）。原料粉末１２としては、所望により、所定の割合で混合しバインダを添加してボールミル等で混合、粉砕し、その後に造粒した造粒粉末を用いる。
【００２９】
次に、ダイス２の上面から貫通孔５に第２パンチ４を嵌め込んで押圧する（図１（ｃ）参照）。なお、第２外パンチ４ｂの所定の位置には空気孔１５が形成されている。第２パンチ４の下降に際しては、第２外パンチ４ｂを空気孔１５の位置よりも低い位置に原料粉末１２の上面が配置される所定の位置まで下降させた状態で、第２中パンチ４ａを原料粉末１２の上面に接触する位置まで下降させる。この構成によって、原料粉末１２の上部に空気が残存して加圧の邪魔をすることなく、空気を抜いて加圧することができる。そして、第１中パンチ３ａを上昇させるとともに第２中パンチ４ａを下降させることによって、充填した原料粉末１２を加圧し、成形体６を作製する。このとき、第２外パンチ４ｂも下降させるとともに、第１外パンチ３ｂは第２外パンチ４ｂの下降に合わせて下降させることによって、成形体６の切刃８における原料粉末１２の充填密度を高めることができる（図１（ｄ）参照）。
【００３０】
その後、第２パンチ４を成形体６から離間させる方向に後退（上方向に上昇）させる。このとき、第２中パンチ４ａを第２外パンチ４ｂよりも遅れて後退させることにより、成形体６が第２パンチ４からスムーズに抜くことができる（図１（ｅ）参照）。なお、成形体６の上端切刃部は、第２外パンチ４ｂに擦られながら抜き出されることになるが、成形体６の端部がＲ形状であるので、成形体６を金型１から抜き出す際に、成形体６がスプリングバックにより膨張してしまい、成形体６の下面端部がダイス２の上端部から開放されるときに欠けてしまうことを防止できる。
【００３１】
そして、成形体６がダイス２内から排出されるように第１パンチ３を押し上げて、成形体６を取り出す（図１（ｆ）参照）。
【００３２】
上述した成形方法を用いることによって、焼成後にホーニング加工を施さなくても成形体６の上面側端部をバリやチッピングのない良好な形状とすることができるので、これを焼成して得られるスローアウェイチップは、切刃の切れ味を優れたものにすることができて切削抵抗を低減できると共に加工精度を高めることができる。
【００３３】
（第２の実施態様のスローアウェイチップ用プレス成形金型を用いたプレス成形方法）
図２、３（ｇ）〜（ｏ）は本発明の他のプレス成形金型を用いたプレス成形方法の一例を示す工程図である。
【００３４】
まず、プレス成形用金型２１のダイス２の貫通孔５内に下面から第１パンチ（下パンチ）２３を嵌め込んだ状態でセットする。ここで、第１パンチ２３の中心部には、第１の実施態様と同様に成形体６の中央部にピン穴となる貫通孔を形成するためのピンロッド１３が配設されており、ピンロッド１３の外周には、成形体６の下側のすくい面７を形成する第１中パンチ２３ａが配置されるとともに、その外周には、成形体６のすくい面７の外側から切刃８を通って逃げ面９の一部を形成する第１外パンチ２３ｂが形成されている。そして、原料粉末１２を充填する前の初期状態では、第１中パンチ２３ａが下方に後退し、第１外パンチ２３ｂがダイス２の上面と同じ高さまで上昇している。この状態で、フィーダ１１等を用いて原料粉末１２を貫通孔５内に充填する（図２（ｇ）（ｈ）参照）。
【００３５】
次に、ダイス２の上面から貫通孔５に第２パンチ２４を嵌め込んで押圧する（図２（ｉ）〜（ｌ）参照）。なお、第２外パンチ２４ｂの所定の位置には空気孔２５が形成されている。第２パンチ４の下降に際しては、第２外パンチ２４ｂを第１外パンチ２３ｂの上面に合わせる位置まで下降させた後、第１中パンチ２３ａを第１外パンチ２３ｂに対して相対的に上昇させて第２外パンチ２４ｂの空洞部にも原料粉末１２を充填する（図２（ｉ）〜（ｋ）参照）。このとき、原料粉末１２の上面は空気孔２５の位置よりも低い位置に配置される所定の位置となるように第１中パンチ２３ａを上昇させる。この構成によって、原料粉末１２の上部に空気が残存して加圧の邪魔になることなく、空気を抜いて加圧することができる。そして、第２中パンチ４ａを原料粉末１２の上面に接触させた後、第１中パンチ２３ａを上昇させるとともに第２中パンチ２４ａを下降させることによって、充填した原料粉末１２を加圧し、成形体６を作製する（図２（ｌ）参照）。
【００３６】
その後、第２パンチ２４を成形体６から離間させる方向に後退（上方向に上昇）させる。このとき、第２中パンチ２４ａを第２外パンチ２４ｂよりも遅れて後退させることにより、成形体６が第２パンチ２４からスムーズに抜くことができる（図３（ｍ）（ｎ）参照）。
【００３７】
そして、成形体６がダイス２内から排出されるように第１パンチ２３を押し上げて、成形体６を取り出す（図３（ｏ）参照）。
【００３８】
この成形方法を用いることによっても、成形体６の上面側端部をシャープなエッジとすることができるので、これを焼成して得られるスローアウェイチップは、切刃８の切れ味を優れたものにすることができて切削抵抗を低減できると共に加工精度を高めることができる。また、成形体６を金型２１から抜き出す際に、切刃８を構成する上下面の端部にＲがついているので、成形体６の端部がダイス２内から開放されるときに成形体６がスプリングバックで膨張しても、ダイス２側への膨らみは小さくすることができて、端部が欠けてしまうことを防止できる。
【００３９】
なお、上記第１、２の実施態様によれば、第１パンチ３、２３が下パンチ、第２パンチ４、２４が上パンチとなる構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１パンチ３、２３を上パンチ、第２パンチ４、２４を下パンチとした逆構成としてもよい。この場合、成形体６は上方から取り出す構成であっても下方から取り出す構成であってもよい。また、成形体６の形状はネガチップ形状に好適に適応することができる。
【００４０】
さらに、成形される成形体６の形状が、切刃の少なくとも一部が高さ方向に徐変した形状である複雑な形状である場合には、第２パンチ４、２４および第１パンチ２３に切刃の高さに合わせて徐変する形状を彫りこんでおくこともできる。また、切刃にＲ面に代えてＣ面の切刃形状を予め形成しておくこともできる。
【００４１】
そして、上記方法にてプレス成形された成形体６は、脱バインダ工程を経て、真空焼成法、加圧焼成法、ホットプレス等の公知の焼成方法にて焼成される。その後、所望により、成形体６の表面にブラシや弾性砥石等で切刃部分に、さらに微小なＲホーニング、Ｃ面加工等の微小ホーニング処理を施してもよい。
【００４２】
さらに、所望により、焼結体の表面に対して、化学蒸着法、物理蒸着法等の成膜法にて、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素、アルミニウム（Ａｌ）およびシリコン（Ｓｉ）から選ばれる１種または２種以上の元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物、またはそれらの複合化合物からなる硬質膜を単層、または、２層以上の複数層を膜厚０．１〜３０μｍにて成膜しても良い。
【実施例】
【００４３】
炭化タングステン粉末、コバルト粉末および炭化チタン粉末を混合し、これにバインダを添加、造粒して平均粒径１００μｍの造粒粉末を調整した。次に、表１および図１、２に示す形状で京セラ製スローアウェイチップ型番：ＣＮＭＧ１２０４０４ＨＳの旋削用チップを成形できる形状の金型を準備し、この造粒粉末を用いてプレス成形しスローアウェイチップ形状の成形体を得た。この成形体を脱バインダ処理して真空焼成しスローアウェイチップを作製した。なお、表１の金型は（ａ）図１にて説明した本発明の金型、（ｂ）図２にて説明した本発明の金型、（ｃ）従来金型である。
【００４４】
得られたチップの切刃部を投影機にて観察し、切刃にバリが残存するか否かを評価した。結果は表１に示した。そして、バリが発生していた成形体については、焼成後にバリ取り加工を施した。
【００４５】
そして、このチップに対して、さらに化学蒸着法により炭窒化チタン系薄膜を成膜して上記形状の旋削用チップを作製した。得られたチップについて以下の切削試験を行い、切削性能を評価した。
切削条件  旋削
被削材    ＳＣＭ４３５（φ２００×４５０Ｌ）
切削速度  ３００ｍ／ｍｉｎ
送り      ０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み  ２．０ｍｍ
切削状態  湿式
１０分間切削試験を行った時点で切刃を確認して摩耗幅を測定した。結果は表１に示した。
【００４６】
【表１】
2011067847.tif 000003
【００４７】
表１の結果から明らかなとおり、従来金型で成形した試料Ｎｏ．３では、成形体の切刃部に大きなバリが形成されてしまい、焼成後にホーニング加工しても切刃にチッピングが発生してしまい、切削時には切削抵抗が高くて耐摩耗性が低下した。
【００４８】
これに対して、本発明に従う図１、２形状の金型を用いて成形した試料Ｎｏ．１および２では、バリの発生がなくて上面端部が良好な形状の成形体を形成できて、これを焼成したスローアウェイチップを用いて切削すると優れた耐摩耗性を発揮した。
【符号の説明】
【００４９】
１、２１    プレス成形用金型
２    ダイス
３、２３    第１パンチ
３ａ、２３ａ    第１中パンチ
３ｂ、２３ｂ    第１外パンチ
４、２４    第２パンチ
４ａ、２４ａ    第２中パンチ
４ｂ、２４ｂ    第２外パンチ
５    貫通孔
６    成形体
７    すくい面
８    切刃
９    逃げ面
１１    フィーダ
１２    原料粉末
１３  ピンロッド
１５、２５  空気孔
【図１】
2011067847.tif 000004
【図２】
2011067847.tif 000005
【図３】
2011067847.tif 000006