(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末（１０）を圧縮することによる切削インサートグリーン体（１１）を製造するための方法であって、
‐上ダイ（１）及び下ダイ（２）、上パンチ（３）及び下パンチ（４）を備える圧縮工具を提供する工程であって、該上ダイ（１）は、上パンチ（３）がスライド可能なパンチトンネル（７）を画成し、該下ダイ（２）は、下パンチ（４）がスライド可能なパンチトンネル（８）を画成し、該ダイ（１、２）は、接合されるとき、前記切削インサートグリーン体（１１）の形成のために各パンチの働きにより圧縮される粉末（１０）を収容するために提供されるダイキャビティ（９）を共に画成する工程、
‐下ダイ（２）のパンチトンネル（８）における所定の位置に下パンチ（４）を提供する工程、
‐下ダイ（２）中に画成される開キャビティに粉末（１０）を充填する工程、
‐上ダイ（１）の開口部（１４）が下ダイ（２）の対応する開口部（１５）と接触及び連通し、下ダイ（２）中の粉末で充填された前記開キャビティが前記ダイキャビティ（９）の部分を形成するように、上及び下ダイ（１、２）を接合する工程、
‐前記パンチ（３、４）の動きにより前記ダイキャビティ（９）中の粉末（１０）を圧縮する工程であって、前記上パンチ（３）が、上ダイ（１）のパンチトンネル（７）を通して送り出され、下ダイ（２）の前記開口部（１５）を通して下ダイ（２）に所定の距離（Ｌ）送り出され、それにより、前記切削インサートグリーン体（１１）が形成される工程、
‐下ダイ（２）の開口部（１５）に対して上ダイ（１）を変位する工程であって、それにより、切削インサートグリーン体（１１）が出ていくためのより多くの空間を提供する工程、並びに
‐下ダイ（２）から上パンチ（３）を取り外し、下ダイ（２）の前記開口部（１５）を通して下ダイ（２）から切削インサートグリーン体（１１）を排出する工程、を含み、
ダイ（１、２）により画成されるダイキャビティ（９）が垂直方向の中心軸（ｘ）を有し、下ダイ（２）の前記開口部（１５）の領域において、下ダイ（２）の内周面（１９）が、下ダイ（２）の内周面（１９）の内周がその前記開口部（１５）に向かって増加するように、前記中心軸（ｘ）に対して傾斜角αを有し、上パンチ（３）が、粉末（１０）に対する当接のための当接面（２２）、外周面（２６）、及び当接面（２２）と外周面（２６）との間の交点におけるパンチ端（２５）を示し、下ダイ（２）の前記内周面（１９）と前記パンチ端（２５）との間に残存する隙間（ｇ）があるように、上パンチ（３）が下ダイ（２）に距離（Ｌ）送り出され、０μｍ＜ｇ≦３０μｍである、方法。
【請求項２】
ダイ（１、２）が接合されるとき、上ダイ（１）が下ダイ（２）の開口部（１５）に距離（ｌ）重なるように、上ダイ（１）の開口部（１４）が下ダイ（２）の開口部（１５）より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｌ≦５５μｍであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
Ｌ≧５０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
２°≦α≦３０°であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上ダイ（１）の開口部（１４）の領域において、上パンチ（３）の外周面（２６）と上ダイ（１）の内周面（２３）との間に隙間（ｋ）があり、ｋ＜５０μｍであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
切削インサートグリーン体（１１）が、下パンチ（４）がその位置に保持される間の下ダイ（２）の引出しか、若しくは下ダイ（２）がその位置に保持される間の下ダイ（２）を通した下パンチ（４）の排出か、又はその組み合わせのいずれかにより、下ダイ（２）から排出されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
粉末（１０）を圧縮することによる切削インサートグリーン体（１１）を製造するための装置であって、前記装置は；
‐上ダイ（１）及び下ダイ（２）、上パンチ（３）及び下パンチ（４）を備える圧縮工具であって、該上ダイ（１）は、上パンチ（３）がスライド可能なパンチトンネル（７）を画成し、該下ダイ（２）は、下パンチ（４）がスライド可能なパンチトンネル（８）を画成し、該ダイ（１、２）は、接合されるとき、前記切削インサートグリーン体（１１）の形成のために各パンチの動きにより圧縮される粉末（１０）を収容するために提供されるダイキャビティ（９）を共に画成し、それにより、上及び下ダイ（１、２）が接合されたとき、上ダイ（１）の開口部（１４）が下ダイ（２）の対応する開口部（１５）と接触及び連通するように、上及び下ダイ（１、２）は、各開口部を備え、それにより、上パンチ（３）は、粉末（１０）の成形の際、下ダイ（２）の前記開口部（１５）を通して下ダイ（２）に所定の距離（Ｌ）送り出されるように配置され、且つ、それにより、上ダイ（１）は、下ダイ（２）の開口部（１５）に対して変位可能であり、下ダイ（２）の前記開口部（１５）を通した前記切削インサートグリーン体（１１）の取り外しの前に下ダイ（２）の前記開口部（１５）に対して変位されるように配置され、それにより、切削インサートグリーン体（１１）が出ていくためのより多くの空間を提供する圧縮工具を備え、
ダイ（１、２）により画成されるダイキャビティ（９）が垂直方向の中心軸（ｘ）を有し、下ダイ（２）の前記開口部（１５）の領域において、下ダイ（２）の内周面（１９）が、下ダイ（２）の内周面（１９）の内周がその前記開口部（１５）に向かって増加するように、前記中心軸（ｘ）に対して傾斜角αを有し、上パンチ（３）が、粉末（１０）に対する当接のための当接面（２２）、外周面（２６）、及び当接面（２２）と外周面（２６）との間の交点におけるパンチ端（２５）を示し、下ダイ（２）の前記内周面（１９）と前記パンチ端（２５）との間に残存する隙間（ｇ）があるように、上パンチ（３）が下ダイ（２）に距離（Ｌ）送り出されるように配置され、０μｍ＜ｇ≦３０μｍである、装置。
【請求項９】
ダイ（１、２）が接合されるとき、上ダイ（１）が下ダイ（２）の開口部（１５）に距離（ｌ）重なるように、上ダイ（１）の開口部（１４）が下ダイ（２）の開口部（１５）より小さいことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ｌ≦５５μｍであることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
Ｌ≧５０μｍであることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
２°≦α≦３０°であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
上ダイ（１）の開口部（１４）の領域において、上パンチ（３）の外周面（２６）と上ダイ（１)の内周面（２３）との間に隙間（ｋ）があり、ｋ＜５０μｍであることを特徴とする、請求項８から１２のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を圧縮することにより切削インサート成形体を製造するための方法及び装置に関する。
【０００２】
本発明は、好ましくはフライス加工、穴あけ加工若しくは旋削加工又は同様の切り屑形成方法による金属の機械加工のために用いられる切削工具が、圧縮され成形体となる粉末から製造され、その後、本体が更に緻密化される焼結工程にさらされる技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
切削インサートの製造の間、粉末の成形体への圧縮に関連して、粉末は、ダイにより画成されるキャビティに導入される。通常、ダイは、粉末が前記キャビティに導入され、かつ、その後のプレス工程の間に上パンチがダイに導入される上開口部を備える。典型的に、ダイにおいてトンネルを通ってスライド可能であり、前記ダイキャビティの少なくとも底の部分を形成し、それにより粉末の圧縮の際に形成した成形体がそれを取り囲むダイから排出される下パンチも提供される。ダイの上開口部から、粉末に接触すること及びそれを成形圧力にさらすことの目的のために、上パンチが下方移動可能なパンチトンネルが提供される。換言すれば、パンチトンネルは、粉末の受け入れのために提供されるダイキャビティを画成し、パンチは、前記キャビディに受け入れられた粉末を成形する目的のために提供される。
【０００４】
粉末の成形体への成形の後、上パンチは、ダイから退避され、成形体は、ダイに対する下パンチの動きにより排出される（これらの構成要素のどちらも動くものであり得る）。したがって、成形体は、プレス工程の間に上パンチがダイに下方移動していたトンネルを通して排出される。
【０００５】
典型的に、成形体の材料は、それを取り囲むダイから排出及び開放されたときに膨張するそのような性質のものである。圧縮されたキャビティから排出されるときに成形体が急速に膨張できるように、トンネルは、成形の間に上パンチが送り出されるレベルを超えて微かに広げられる。キャビティの中心軸に対するダイの内壁の特定の傾斜角を有する開放部をキャビティが備えるとも言えよう。開放部の（垂直方向における）長さと同様に、傾斜角（開放角とも呼ばれる）も、その排出の際に予期される成形体の（径方向の）膨張に適応される。
【０００６】
典型的に、キャビティは、開放部からキャビティの残存する（下）部分に見られるように狭い断面を有する。粉末の圧縮の際、その側面と底面との交点により画成される上パンチの下端は、ダイの内周面と接触することが許されない、これは、そのような接触がダイとパンチとの両方を損傷する結果となり得るためである。したがって、パンチは、前記パンチ端とダイの内周面との間に小さな隙間があるレベルにのみ送り出される。粉末の成形の間、後者は、前記隙間を通って漏れ、開放部に入り得るであろう。そのような漏れは、成形体のその後の焼結の前に、処理される、すなわち除去される必要があるその上端に沿って成形体上に形成される残存端という結果となる。そのような処理は、時間の浪費であり、不要な生産コスト寄与する。漏れも材料の不要なロスという結果になる。粉末漏れの更なる悪影響は、成形体の上端の形状への不要な効果でもあり、又は成形体の上端の領域における低密度、すなわち孔の生成でもあり得る。
【０００７】
そのプレスの間に上パンチが成形体に作用するその領域において、切削インサート成形体上に形成される残存端が従来技術に対して低減される方法及び装置を提供することが本発明の目的である。
【０００８】
その上端の領域における成形体中の孔の生成又はその上端の変形のような、粉末漏れの更なる悪影響が従来技術に対して低減され得る方法及び装置を提供することも本発明の目的である。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、粉末を圧縮することによる切削インサート成形体を製造するための方法により達成され：上ダイ及び下ダイ、上パンチ及び下パンチを備える圧縮工具を提供する工程、該上ダイは、上パンチがスライド可能なパンチトンネルを画成し、該下ダイは、下パンチがスライド可能なパンチトンネルを画成し、該ダイは、接合されるとき、前記成形体の形成のために各パンチの動きにより圧縮される粉末を収容するために提供されるダイキャビティを共に画成する工程；下ダイのパンチトンネルにおける所定の位置に下パンチを提供する工程；下ダイ中に画成された開キャビティに粉末を充填する工程；上ダイの開口部が下ダイの対応する開口部と接触及び連通するように、並びに下ダイにおいて粉末で充填された前記キャビティが前記ダイキャビティの部分を形成するように上及び下ダイを接合する工程；前記パンチの動きにより前記ダイキャビティにおいて粉末を圧縮する工程であって、それにより、該前記上パンチが、上ダイのパンチトンネルを通して送り出され、下ダイの前記開口部を通して下ダイに所定の距離Ｌ送り出され、それにより、前記成形体が形成される工程；下ダイの開口部に対して上ダイを変位する工程であって、それにより、成形体出ていくためのより多くの空間を提供する工程；並びに下ダイから上パンチを取り外し、下ダイの前記開口部を通して下ダイから成形体を排出する工程を含む。明確性のために、パンチトンネルは、粉末を収容するために提供されるダイキャビティを画成し、かつ、パンチは、前記キャビディに収容された粉末を成形する目的のために提供されることは言及されるべきである。ダイキャビティにおける粉末は、上パンチを下パンチに向けて送り出すことにより又は両パンチを互いに向けて送り出すことにより圧縮され得る。
【００１０】
本発明の目的は、ダイの上ダイ及び下ダイへの細分化により達成される。上ダイは成形体の排出の前に取り外されるため、プレス工程の間に上パンチの下端が送り出されるレベルの上側の開放部の必要性は低い。前記レベルの丁度上側の開放部がそれでもあるであろうが、その部分は、単一のダイが用いられる場合に必要とされる開放部に比べ非常に削減され得る。開放部の削減により、プレス工程の間に開放部に漏れ込んだ粉末により成形体上に形成する残存端が削減される。
【００１１】
複数の上パンチ及び複数の下パンチが提供されてもよく、並びにそのような設計もなお請求項に係る保護の範囲内であることを理解されたい。特に成形体の排出の前に下ダイに対して上ダイを変位する目的のために、上ダイも互いに関連して可動であろう二つ又はそれ以上の部分に細分化されてもよい。
【００１２】
好ましくは、ダイにより画成されるダイキャビティが垂直方向の中心軸を有し、及び下ダイの前記開口部の領域において、下ダイの内周面は、下ダイの内周面の内周がその前記開口部に向かって増加するように、前記中心軸に対して傾斜角αを有する。傾斜角は、前記開口部において、前記内周面の異なる領域について異なってもよい。例えば、前記周面の最上領域において、前記傾斜は、それがゼロ又はゼロに近いように、前記周面に隣接するより低い領域におけるよりも小さくてもよい。前記中心軸は、各パンチトンネルの中心軸でもあり、そのため、好ましくは、前記パンチトンネルに提供される各パンチの中心軸でもある。好ましくは、傾斜された内周面は、それが下ダイの上面と交差し（すなわち接触し）、前記交点に端を形成するように延びる。取り外し可能な上ダイが下ダイに対して変位可能であり、その取り外しの際、排出されるときに成形体が膨張するための十分な空間があることを保証するため、傾斜した周面の垂直方向の延びは、プレス工程及び上昇の間、上パンチの下端が送り出されるキャビティにおけるレベルから見られるように、非常に短くてもよい。その開口部の前記領域における下ダイの内周面の傾斜角は、成形体が最後に形成されるキャビティの一部分の内周面の傾斜角と好ましくは同じ角度でもよい。換言すれば、その開口部の前記領域における下ダイの内周面は、下ダイの内周面の同じ傾斜角と共に、成形体が最後に形成されるキャビティの前記部分の続きを形成してもよい。プレス工程の間、上パンチの下端が送り出されるレベルの上側にある下ダイの内周面の部分は、従来技術と比較すると非常に短いものであるが、成形体のための開放部とみなされ得る。
【００１３】
本発明の好ましい実施態様によれば、上ダイの開口部は、下ダイの開口部より小さく、ダイが接合されるときに上ダイが下ダイの開口部に距離ｌ重なる。上ダイの重なりは、プレス工程の間に粉末が上パンチの下端と下ダイの内周面との間の隙間を通って漏れ得る空間の限定に寄与する。前記空間は、下ダイの内周面、上パンチの外周（側）面及び下ダイの開口部に重なり、上パンチの外周（側）面に向かって延びる上ダイの下面により限定される。複数の上パンチが提供される場合、前記空間は、そのような更なる上パンチの周面によっても限定され得る。好ましくは、ｌ≦５５μmである。
【００１４】
好ましい実施態様によれば、上パンチが粉末に対する当接のための当接面、外周面、及び当接面と外周面との間の交点におけるパンチ端を示し、並びに、下ダイの前記内周面と前記パンチ端との間に残存する隙間ｇがあるように、上パンチが下ダイに距離Ｌ送り出される。隙間ｇは、プレス工程の間にそれを通って漏れる粉末の結果としての残存端の形成を最小化するのに十分小さい必要がある。好ましくは、隙間ｇは、上パンチ（又は上パンチが複数のパンチに細分化される場合、複数のパンチ）の円周に沿って同じサイズである。距離Ｌは、上パンチが下ダイにおける最終プレス位置に送り出されたとき、パンチ端からその前記開口部における下ダイの上周面までの垂直方向における距離である。上パンチが下ダイに距離Ｌ送り出されるとき、パンチ端のレベルは、圧縮される成形体の上端を画成するであろう。換言すれば、圧縮された成形体の形状を画成するキャビティは、下ダイ、下パンチ及び下ダイに送り出される上パンチにより画成される。開放部、すなわち成形体により占有されない空間は、成形の間に上パンチのパンチ端が送り出されるレベルの上側の下ダイにおいて示される。
【００１５】
好ましい実施態様によれば、上ダイの開口部の領域において、上パンチの外周面と上ダイの内周面との間に隙間ｋがあり、ｋ＜５０μｍ、好ましくはｋ＜３０μｍ、より好ましくはｋ＜１５μｍ、最も好ましくはｋ＜１０μｍである。隙間ｋは、上パンチの円周に沿って異なるが、好ましくは本質的に後者に周りに同じであり、ダイキャビティの幾何学的構造、上パンチの幾何学的構造及び上パンチの位置取りに依存する。小さい隙間ｋは、粉末が上記空間から上パンチの外周面と上ダイの内周面との間の隙間ｋに漏れ出すのを防ぐだろう。好ましくは、ｌ＋ｋ≦５５μｍ、より好ましくはｌ＋ｋ≦３５μｍ、又は更により好ましくはｌ＋ｋ≦２０μｍである。
【００１６】
Ｌは、製造される成形体の幾何学的構造に依存する。しかしながら、本発明の原理は、相対的に短いＬが適用されることを可能にし、それにより、粉末が漏れ得、成形体上に残存端を形成する相対的に小さい空間が画成されることを可能にする。しかしながら、Ｌは短すぎてはならない。好ましい実施態様によれば、Ｌ≧５０μｍである。
【００１７】
好ましくは、２°≦α≦３０°である。そのような傾斜角は、考えられる成形体の幾何学的構造及び粉末のために適しており、好ましいだろう。
【００１８】
好ましくは、０μｍ＜ｇ≦３０μｍ、及び更により好ましくは５μｍ＜ｇ≦３０μｍである。５μｍ＜ｇ≦２０μｍであり得る。パンチ端が下ダイの内周面と接触することが許されないことは、不可欠である。過剰量の粉末が前記隙間から漏れることを防ぐために、隙間ｇが可能な限り小さいことも不可欠である。
【００１９】
各上及び下パンチによる粉末の圧縮の後、成形体が前記ダイキャビティにおいて形成されるように、下パンチがその位置に保持される間の下ダイの引出しか、若しくは後者がその位置に保持される間の下ダイを通した下パンチの排出か、又はその組み合わせのいずれかにより、成形体は下ダイから排出される。どの原理が用いられたかに関わらず、成形体は、下ダイの前記開口部を通して排出される。
【００２０】
本発明の目的は、粉末を圧縮することによる切削インサート成形体を製造するための装置によっても達成され、前記装置は：上ダイ及び下ダイ、上パンチ及び下パンチを備える圧縮工具であって、該上ダイは、上パンチがスライド可能なパンチトンネルを画成し、該下ダイは、下パンチがスライド可能なパンチトンネルを画成し、該ダイは、接合されるとき、前記成形体の形成のための各パンチの動きにより圧縮される粉末を収容するための提供されるダイキャビティを共に画成し、それにより、上及び下ダイが接合されたとき、上ダイの開口部が下ダイの対応する開口部と接触及び連通するように、上及び下ダイは、各開口部を備え、それにより、上パンチは、粉末の成形の際、下ダイの前記開口を通して下ダイに所定の距離Ｌ送り出されるように配置され、並びに、それにより、上ダイは、下ダイの開口部に対して変位可能であり、下ダイの前記開口部を通した前記成形体の取り外しの前に下ダイの前記開口部に対して変位されるように配置され、それにより、成形体が出ていくためのより多くの空間を提供する圧縮工具を備える。
【００２１】
好ましくは、ダイにより画成されるダイキャビティは、垂直方向の中心軸（前記パンチトンネルの中心軸）を有し、下ダイの前記開口部の領域において、下ダイの内周面の内周がその前記開口部に向かって増加するように、下ダイの内周面は前記中心軸に対して傾斜角を有する。成形体のプレス処理の間に上パンチのパンチ端が送り出されるように配置されるレベルの上側で、下ダイの内周面は、前記傾斜を好ましくは有し、好ましくは、前記内周面が下ダイの上面の面と交差、すなわち接触し、後者で端を形成するレベルまでである。それにより、上パンチのエントリーのための開口部が示され、下ダイの前記開口部を通したその排出に関連する成形体の開放のための開放部が提供される。
【００２２】
好ましくは、ダイが接合されるとき、上ダイが下ダイの開口部に距離ｌ重なるように、上ダイの開口部は下ダイの開口部より小さい。上ダイの内周面は、そのパンチトンネルを画成する。ダイが接合されるとき、下ダイの反対側の上周面に当接する上ダイの下周面は、上ダイの内周面に接触し、その端を形成する。少なくとも前記端の領域において、下ダイの開口部に対する上ダイの重なりは、上ダイの内周面と上パンチの外、側周面との間の隙間ｋが、ダイキャビティにおける粉末の成形体へのプレスに関連して、それを通る粉末の漏れを防ぐのに十分小さいようであるべきである。前記のように、ｋ＜５０μｍ、好ましくはｋ＜３０μｍ、より好ましくはｋ＜１５μｍ、及び最も好ましくはｋ＜１０μｍである。好ましくは、隙間ｋが存在し、かつ、上記必要条件を満たす前記領域は、上ダイのパンチトンネルに沿って垂直方向に延び、かつ、上ダイの前記端に制限されない。
【００２３】
好ましい実施態様によれば、上パンチは、粉末に対する当接のための当接面、外周面、及び当接面と外周面との間の交点におけるパンチ端を示し、該上パンチは、下ダイの前記内周面と前記パンチ端との間に残存する隙間ｇがあるように、下ダイに距離Ｌ送り出されるように配置される。考えられる成形体の幾何学的構造に依存して、ダイキャビティの幾何学的構造及び各パンチの形状により反映され、ｇは、上パンチの円周に沿って異なり得る。例えば、端は、波状の形状を有し、それは、上パンチの円周に沿って、より大きい隙間ｇを有するいくつかの部分及びより小さい隙間ｇを有するいくつかの部分という結果になる。しかしながら、ｇは上パンチの円周に沿って一定に保たれること、並びに、端が波状の形状を有する場合、ｌ及びＬは端の不規則な形状により異なることが許されることが好ましい。
【００２４】
好ましくはｌ≦５５μｍである。好ましくはｌ＋ｋ≦５５μｍ、より好ましくはｌ＋ｋ≦３５μｍ、更により好ましくはｌ＋ｋ≦２０μｍである。重なりｌがより大きければ、上ダイの下周面、上パンチの外周面及び粉末のプレス処理の間、上パンチのパンチ端が送り出されるレベルより上側の下ダイの傾斜した内周面により画成される空間もより大きい。換言すれば、ｌが大きい場合、粉末が隙間ｇを通って漏れ、成形体上に残存端を形成する空間は、大きいだろう。したがって、Ｌと同様に、ｌを相対的に小さく保つことが好ましい。
【００２５】
好ましくはＬ≧５０μｍ、及び、好ましくは２°≦α≦３０°である。０＜ｇ≦３０μｍであることも好ましい。それにより、粉末がプレス処理の間に漏れる上記空間は、相対的に小さいだろう、また、下ダイの開口部は、上パンチがそれを通って動き、下ダイに入ることを可能とするだろう。
【００２６】
本発明の更なる特徴及び利点は、以下のその実施態様の詳細な記述に示されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
以下に、本発明の実施態様は、添付された図に関連して示される。
【図１】粉末がそのダイキャビティに導入される充填工程前の本発明による装置の断面図である。
【図２】充填工程の間に配置される図１に示される装置の対応する断面である。
【図３】上ダイが下ダイと接合される工程を示す、図１及び２に示される装置の対応する断面である。
【図４】ダイキャビティに導入される粉末が圧縮されるプレス工程の初期段階の間の図１から３に示される装置の対応する断面である。
【図５】前記プレス工程のそれに続く段階の間の図１から４に示される装置の対応する断面である。
【図６】前記プレス工程の間に形成された成形体の排出に関連する図１から５に示される装置の対応する断面である。
【図７】図５に示されるプレス工程の間に配置される装置の詳細を示す断面である。
【図８】従来技術の対応する断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１から６は、本発明の装置による切削インサート成形体の形成の間の異なる工程を示す。切削インサート成形体は、本発明の装置及び方法により成形される粉末から形成される。粉末は、このような製造のために適するいかなる粉末であり得、例えば、超硬合金、セラミック及びサーメット体を作製するために用いられる粉末である。製造される切削インサートは、フライス加工、穴あけ加工若しくは旋削加工又は同様の切り屑形成方法による金属の機械加工向けである。成形体の形成の後、後者は、適する当今の技術によりその最終形状に焼結され、通常、物理蒸着又は化学蒸着のような、適する当今の技術により、例えば、少なくとも一つの炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物若しくはホウ化物の単一又は複数の層を含む、適する耐摩耗コーティングを備える。
【００２９】
図１は、粉末がそのダイキャビティに導入される充填工程の前の位置における、本発明による装置の原理的な構成要素を示す。装置は、上ダイ１、下ダイ２、上パンチ３及び下パンチ４を備える。上コアピン５及び下コアピン６も提供される。
【００３０】
上ダイ１は、上パンチ３が垂直方向（空間において装置が提案されるように位置されるならば）にスライド可能なパンチトンネル７を画成する。下ダイ２は、下パンチ４が垂直方向にスライド可能なパンチトンネル８を画成する。図には示されていないが、各パンチ３、４がそこで垂直方向にスライドするように、その各パンチトンネルにおいて、各パンチ３、４に接続される各パンチ３、４の駆動のための各駆動装置があることは理解されたい。示された実施態様では、これらの構成要素が一つのユニットとして共に動くように、上パンチ３は、上コアピン５に固定される。他方では、トンネル内において、下パンチ４内に配置される下コアピン６は、下パンチ４に関連して垂直方向に可動であり、後者に関して個別に駆動される。コアピン５、６は、装置により製造される切削インサート成形体に中心孔を生成する目的のために提供される。コアピンを含まない又はコアピンが残存する構成要素に関して異なるように配置され、駆動される実施態様も考えられ、本発明の範囲内で十分可能であることは理解されたい。
【００３１】
上及び下ダイ１、２、又はより正確にはそのパンチトンネル７、８は、接合されるとき、図５において１１で示される少なくともパンチ３、４の一つがその各パンチトンネル７、８において反対側のパンチ４、３に向かって動かされるプレス工程の間の上及び下パンチ３、４の動きにより、図２−４において１０で示される切削インサートに成形される粉末を収容するように配置されるダイキャビティ９を画成する。
【００３２】
上ダイ１は、二つのダイが接合されるときに下ダイ２の対応する上周面１３に当接し、支持されるように配置される下周面１２を備える。上ダイ１のパンチトンネル７は、上ダイ１の下周面１２において開口部１４を示す。下ダイ２のパンチトンネル８は、下ダイ２の上周面１３において開口部１５を示す。上ダイ１の開口部１４は、下ダイ２の開口部１５より微かに小さい。ダイ１、２が接合され、ダイキャビティ９において粉末が圧縮されるプレス工程のために配置されるとき、上ダイ１の開口部１４は、下ダイ２の開口部１５と一直線であり、またその反対側である。開口部１４、１５の間のサイズの違いにより、上ダイ１は、下ダイ２の開口部１５に重なるだろう。好ましくは、図７においてｌで示される重なりは、下ダイ２の開口部１５の円周に沿って一般に一定である。上ダイ１の開口部１４が、下ダイ２の開口部１５の形状に対応する形状を有することは、推定され、好ましい。しかしながら、上パンチ３のパンチ端（後に記載される）が、波状の形状のような、非直線形状を有する代替的な実施態様もあり得、そのため、ｌは異なることを許され、上ダイ１の開口部１４と下ダイ２の開口部１５との間の形状において微かな差異があるだろう。
【００３３】
以下に、本発明による装置により切削インサート成形体１１が製造される方法の本質的な工程が記述される。
【００３４】
図２は、上ダイ１、上パンチ３及び上コアピン５が、下ダイ２、下パンチ４及び下コアピン６から遠ざけられた充填工程を示す。下コアピン６は、その上当接面１７が下ダイ２の上周面１３と一直線である位置に、垂直方向に送り出される。下パンチ４は、下ダイ２のパンチトンネル８において垂直方向に引き抜かれた位置に提供される。そのため、前記ダイキャビティ９の部分を形成する開キャビティは、下パンチ４の上当接面１８、下ダイ２のパンチトンネル８の少なくとも部分も画成する下ダイ２の内周面１９、及び下コアピン６の外周面２０により画成される。粉末１０は、下ダイ２における上記開キャビティに導入される。
【００３５】
図３に示されるその後の工程において、それが下ダイ２に着地するような上ダイ１の垂直方向の動きによるこの実施態様では、上ダイ１は、下ダイ２と接合される。上ダイ１の開口部１４は、上ダイ１のリムが後者の円周に沿って下ダイ２の開口部１５に重なる、開口部１５に対して上記位置にある。上パンチ３は、上コアピン５と共に、上コアピン５の下当接面２１が下コアピン６の上当接面１７に当接する位置に送り出される。閉じられたダイキャビティ９は、上パンチ３の下当接面２２、上ダイのパンチトンネルの少なくとも部分も画成する上ダイ１の内周面２３、上コアピン５の外周面２４及び図２に参照する上記開キャビティを画成する表面により、ここで画成される。
【００３６】
図４に示される更なるその後の工程において、下パンチ４は、粉末１０が上パンチ３に向かってキャビティ９に持ち上げられるように、上パンチ３に向かって送り出される。そのため、粉末の所望の分配が達成される。
【００３７】
図５に示されるように、その後、上パンチ３は、下パンチ４に向かって送り出される。この実施態様では、上コアピン５が上パンチ３に固定されているため、上コアピン５及び下コアピン６は、後者と同じ方向及び同じ程度に、上パンチ３の動きと共に動かされる。上パンチ３は、粉末１０が成形体１１に成形されるように、キャビティ９における所定のレベルに送り出される。上パンチ３は、当接面２２と上パンチ３の外周面２６との間の交点でパンチ端２５（図１及び７を参照）を示し、本発明の以下の開示において更に議論されるように、上パンチ３は、下ダイの前記内周面１９と前記パンチ端２５との間の残存する隙間ｇがあるように、下ダイ２に距離Ｌ（図７を参照）送り出される。図５及び７に見られ得るように、下ダイ２に対して上ダイ１の位置及び送り出された上パンチ３の位置は、成形体１１全体が、粉末１０が成形される下ダイ２により受け入れられるようなものである。
【００３８】
図５に示される粉末１０の成形体１１への成形の後、本発明の方法は、下ダイ２の開口部１５に対して上ダイ１を変位する工程を含み、それにより、成形体１１が出ていくためのより多くの空間を提供し、下ダイ２から上パンチ３を取り外し、及び下ダイ２の前記開口部１５を通して下ダイ２から成形体１１を排出する。これらの工程は図６に示される。ここで表されるような、上パンチ３に接続される上コアピン５を備える実施態様では、上コアピン５も上パンチ３と共に下ダイ２から取り外される。上パンチ３、下ダイ２及び上ダイ１は、後者が成形の間に上パンチ３のパンチ端２５が送り出されるレベルから非常に短い距離であるように、並びに成形体１１が後者から排出される前に上ダイ１が下ダイ２から変位されるように設計され得るため、下ダイ２の内周面１９上の非常に小さい開放部が、前記レベルの上側である必要がある。既に説明したように、プレス工程の間にそのような開放部に漏れ入る粉末による成形体１１上の残存端の形成は、それによって抑制される。
【００３９】
図７は、上パンチ３が下ダイ２に最大限送り出されるレベルにおける、そのプレス工程の間に上パンチ３の当接面２２が粉末１０と当接する領域の詳細な表現である。上パンチ３、より正確にはそのパンチ端２５は、下ダイ２の開口部１５を通して、下ダイ２に、それが最大限送り出されるレベルまで、所定の距離Ｌ送り出される。
【００４０】
ダイキャビティ９は、中心軸ｘを有する（図１から６を参照）。上パンチ３、下パンチ４、並びに上及び下コアピン５、６もそれらのそれぞれの中心軸としてｘを有する。上パンチ３のパンチ端２５が最大限送り出されるレベルより上側で、下ダイ２の内周面１９は、下ダイ２の内周面１９の内周がその開口部１５に向かって増加するように、前記中心軸ｘに対して傾斜角αを有する。この実施態様では、下ダイ２の内周面１９は、プレス工程の間に下パンチ４の当接面が送り出され、位置されるレベルまで、前記レベルの下側の領域においても同じ傾斜角αを有する。傾斜角は、内周面１９に沿って異なり得るが、少なくとも開放部、すなわちパンチ端２５が送り出されるレベルの上側の前記面１９の部分において、後者が下ダイ２の開口部１５を通して排出される成形体の径方向の膨張を許すために、そのような角があるべきであることは理解されたい。傾斜角αは、２°≦α≦３０°の範囲であり、形成される成形体の形状及びサイズに依存する。
【００４１】
図７に見られ得るように、上パンチ３は、パンチ端２５と下ダイ２の内周面１９との間の残存する隙間ｇがあるだろうそのようなレベルにだけ送り出される。パンチ端２５と内周面１９との接触は、避けられるべきである。隙間ｇは、上パンチ３の円周の周りで異なるが、考えられる形成された成形体１１の上端における過度に大きい残存端の生成を防ぐために、３０μｍより大きくてはならない。
【００４２】
上ダイ１の開口部１４は、下ダイ２の開口部１５より小さいが、後者に対応する形状を有し、ひいては形成される成形体１１の形状に依存し、その前記開口部１５を通した下ダイ２からの成形体１１全体の排出を許可するように適用される。その結果として、上ダイ１の下周面１２の一部分は、下ダイ２の開口部１５に重なるだろう。この重なりは、図７においてｌで示され、下ダイ２の開口部１５の円周に沿ってリムを形成する。重なりｌのサイズは、下ダイ２の開口部１５の円周に沿って異なり得ることを理解されたい。重なりｌは、上パンチ３が下ダイ２に送り出される距離Ｌ、及び下ダイ２の内周面１９の傾斜角αに依存する。上ダイ１の内周面２３により画成されるパンチトンネル７における上パンチ３の正確な誘導を提供し、並びにダイキャビティ９において粉末１０が成形されるプレス工程の間に関連して、前記隙間ｋへの粉末の漏れの防止を提供するために、上ダイ１の内周面２３と上パンチ３の外周面２６との間に非常に制限された隙間ｋだけがあるべきであるという必要条件にも依存する。好ましくは、ｋ＜１０μｍであり、Ｌは好ましくはｌ＋ｋ≦２０μｍであるように選択されるべきである。そのため、上パンチ３の外周面２６により画成される空間２７、上ダイ１の下周面１２の重なっている部分及び下ダイ２の内周面１９は、非常に制限され得、プレス工程の間の前記空間２７への粉末の漏れによる成形体上の非常に小さい残存端のみの形成を提供する。これは、上ダイ及び下ダイにおいてダイの細分化がなく、後者が上パンチの方向に排出されるとき、膨張している成形体のための十分な開放部をダイのみが提供しなければならない図８に示される従来技術と比較されるべきである。従来技術は、したがって、ダイの内周面とパンチの外周面との間に非常により大きい隙間kを採用し、かつ、プレス工程の間に粉末が漏れ入る非常により大きい空間があるだろう。そのため、従来技術は、本発明の装置及び方法が至る結果よりも、成形体上のより大きい残存端という結果となるだろう。
【００４３】
本発明の先の記述において、「上（upper）」及び「下（lower）」という定義は、その構成要素及び表面の数のために用いられ、その結果として「垂直方向（vertical direction）」という定義も同様である。しかしながら、本発明による装置が、図に見られ得るように、これらの定義が有効な空間におけるそのような位置に位置されるとき、これらの定義は、単に本発明の開示を容易にするために作られたに過ぎずないことを理解されたい。対応するように設計される装置の他の位置取りも、もちろん、請求される保護の範囲内である。しかしながら、好ましい実施態様によれば、ある方法工程、特にダイキャビティへの粉末の充填と同様に、装置の全体のセットアップを容易にするため、装置のこの特定の位置取りは好ましい。
【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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