(57)【要約】【課題】高速度工具鋼材を原材料として、疵なし線材を連続的に製造する。【解決手段】高速度工具鋼材を原材料より疵なし線材を連続的に製造する方法であって、線材の供給を行ない、第１のダイスを用い所定の減面率で予備伸線加工を行う工程と、前記の予備伸線加工された線材を探傷装置にて前記伸線材の表面に存在する疵部を探傷し、該疵部を含む線材を第２のダイスを用い所定の減面率で伸線加工する工程と、前記探傷装置にて検知した前記疵部の信号を受け、該傷部の切削加工除去を行い、第３のダイスを用いて所定の減面率で伸線加工を行う工程と、該所定の減面率で伸線加工された線材上の前記切削加工除去された疵の残留部の検査を行い、第４のダイスを用いて所定の減面率で伸線加工を行う工程と、該所定の減面率で伸線加工を行って伸線材疵取り部の真円度を保証した伸線材の巻取り工程とからなる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速度工具鋼材を原材料とする圧延線材を焼鈍後に酸洗し、
予備伸線加工した高速度工具鋼線材を伸線加工することにより疵なし線材を連続的に製造する方法であって、
線材の供給を行ない、第１のダイスを用い所定の減面率で予備伸線加工を行う工程と、
前記の予備伸線加工された線材を探傷装置にて前記伸線材の表面に存在する疵部を探傷し、該疵部を含む線材を第２のダイスを用い所定の減面率で伸線加工する工程と、前記探傷装置にて検知した前記疵部の信号を受け、該傷部の切削加工除去を行い、第３のダイスを用いて所定の減面率で伸線加工を行う工程と、該所定の減面率で伸線加工された線材上の前記切削加工除去された疵の残留部の検査を行い、第４のダイスを用いて所定の減面率で伸線加工を行う工程と、該所定の減面率で伸線加工を行って伸線材疵取り部の真円度を保証した伸線材の巻取り工程とからなることを特徴とする高速度工具鋼冷間伸線加工線材の製造方法。
【請求項２】
前記第１〜第４のダイスの減面率が合計で３５％以下の減面率であり、かつ前記各々のダイスの減面率が下記の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の高速度工具鋼冷間伸線加工線材の製造方法。
第１のダイスの減面率：５〜１５％
第２のダイスの減面率：２〜５％
第３のダイスの減面率：２〜５％
第４のダイスの減面率：下記の条件による
第４のダイスの最大寸法＝第３のダイスの寸法−疵切削加工取り代×１．２
【請求項３】
第３のダイスを通過する時の伸線速度が、３０〜１００ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高速度工具鋼冷間伸線加工線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塑性加工用工具、ベーンポンプ用のベーン及び切削工具等の素材として使用される難加工材である高速度工具鋼の冷間加工線材の製造方法であって、高速度工具鋼線材の表面に存在する疵を渦流探傷装置で検出し、該探傷装置に連動した疵取り装置にて疵を連続的かつ自動的に除去して冷間伸線加工線材を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、塑性加工用工具、ベーン及びドリル、エンドミル等の切削工具素材としては、表１のＪＩＳ  Ｇ４４０３  ＳＫＨ５１に代表される高速度工具鋼等の難加工材を用いた線材が使用されている。
【０００３】
【表１】
2004276083.tif 000003
【０００４】
高速度工具鋼線材は、一般的に次の図２のフローチャートに示す方法で製造される。同図に示すように、高速度工具鋼線材を製造するに際しては、先ず高速度工具鋼圧延線材を焼鈍して線材の硬さを下げた後、表面スケールを除去するため、酸洗処理で線材表面を洗うことによって線材表面の酸化物を除去する。その後に線材表面の疵を目視で検査し、疵をグラインダー等で除去する。
次に線材表面に被膜をつけ、引抜きダイスを用いて冷間伸線加工を行ない、線材の線径を小さくする。この冷間伸線加工後には、線材が加工硬化しているので歪み取り焼鈍を行なうことによって、線材の硬さを下げる工程を経て高速度工具鋼線材は製造される。
【０００５】
しかしながら、高速度工具鋼線材のような疵発生率の高い材料に上記の方法を用いた場合には、目視による検査では全長、全表面の疵の検査が不充分であり、見逃しにより疵が残留したままとなり、パンチ、ベーン、ドリル、エンドミル等の製品加工時に表面疵が残留する可能性がある。そのため、高速度工具鋼線材を目視にて疵を検査した後に疵を除去する方法に代えて、渦流探傷装置にて疵を検出後、疵を自動的に除去する方法が望まれている。
一方、軸受鋼においては、渦流探傷装置にて疵を検出後、疵を除去する方法が特開平１０−５８４８号公報に開示されている。
また、特公昭５９−５０４５３号公報によると、渦流探傷装置にて感知された疵検出信号を疵取り装置に連動して、自動で線材の疵を除去し、疵のない線材を製造する方法が開示されており、
特開昭６２−２７０２１７号公報及び特開平８−２１８２３号公報には、渦流探傷装置にて疵を検出後、この疵にマーキングを施し、該疵を除去する方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、高速度工具鋼のように冷間での伸線加工性の劣る材料では、渦流探傷装置にて疵を検出後、機械を停止し疵部を蛍光磁粉探傷法等で疵を検出後、疵を除去する方法や渦流探傷装置にて疵を検出するのに連動して、マーキング装置にて疵部をマーキングすることは実用化されているものの、渦流探傷装置にて疵を検出後、疵を自動的に除去し、かつ得られる伸線材の真円度を保証する方法については実用化がなされていないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、高速度工具鋼は、軸受鋼に比較して冷間での伸線加工性が劣るため、高速度工具鋼を用いて冷間での伸線加工を行う際には
▲１▼  渦流探傷装置の精度保証、疵取り前後の線材の位置決め、疵取り後の線材真円度保証の各工程で前後にダイスを置いて伸線加工をする必要があるため、トータルの伸線減面率が４０％以上と大きくなり、途中で断線等が発生する、
▲２▼  各工程にてダイスによる適正な伸線減面率にて伸線加工を行なわないと、疵の見逃し、疵取り部の焼き付きが発生し、健全な線材が得られないという状況が発生する。
【０００８】
また、高速度工具鋼のように伸線加工性の劣る材料から伸線材を得る方法としては、渦流探傷装置にて疵を検出し、機械を停止し疵部を蛍光磁粉探傷法等で疵を検出後に疵を除去する方法や、渦流探傷装置にて疵を検出するのに連動して、マーキング装置にて疵部をマーキングし、その後、オフラインにてマーキング部の疵をグラインダー等で除去する方法が開発されているが、この場合にはマーキングの塗料が消失したり、巻き取り時に近隣部の線材にマーキングの塗料が転写される。
等の問題があるため、疵部を除去することが困難になり、渦流探傷装置で疵を検出後、連動した疵取り装置で疵を除去することは困難であった。
そこで本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、高速度工具鋼線材を製造するに際し、渦流探傷装置で疵を検出後、連動した疵取り装置で疵を自動的に除去し、真円度を保証した疵なし線材を連続的に製造するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、課題を解決する請求項１に記載の発明は、高速度工具鋼材を原材料とする圧延線材を焼鈍後に酸洗し、
予備伸線加工した高速度工具鋼線材を伸線加工することにより疵なし線材を連続的に製造する方法であって、
線材の供給を行ない、第１のダイスを用い所定の減面率で予備伸線加工を行う工程と、
前記の予備伸線加工された線材を探傷装置にて前記伸線材の表面に存在する疵部を探傷し、該疵部を含む線材を第２のダイスを用い所定の減面率で伸線加工する工程と、前記探傷装置にて検知した前記疵部の信号を受け、該傷部の切削加工除去を行い、第３のダイスを用いて所定の減面率で伸線加工を行う工程と、該所定の減面率で伸線加工された線材上の前記切削加工除去された疵の残留部の検査を行い、第４のダイスを用いて所定の減面率で伸線加工を行う工程と、該所定の減面率で伸線加工を行って伸線材疵取り部の真円度を保証した伸線材の巻取り工程とからなることを特徴とする高速度工具鋼冷間伸線加工線材の製造方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記第１〜第４のダイスの減面率が合計で３５％以下の減面率であり、かつ前記各々のダイスの減面率が下記の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の高速度鋼冷間伸線加工線材の製造方法である。
第１のダイスの減面率：５〜１５％
第２のダイスの減面率：２〜５％
第３のダイスの減面率：２〜５％
第４のダイスの減面率：下記の条件による
第４のダイスの最大寸法＝第３のダイスの寸法−疵切削加工取り代×１．２
請求項３に記載の発明は、第３のダイスを通過する時の伸線速度が、３０〜１００ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高速度工具鋼冷間伸線加工線材の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１に基いて説明する。図１は、本発明に係る伸線加工工程を表した説明図であり、同図においてＤ１〜Ｄ４は各工程１〜４に設置されたダイスである。ダイスＤ１〜Ｄ２は渦流探傷器の探傷精度を保証するためのものであり、ダイスＤ２〜Ｄ３は疵部切削加工のための精度を保証するためのものである。
また、ダイスＤ３〜Ｄ４は疵取りを行なった後の疵取り部の真円度を保証するためのものである。
本発明の高速度工具鋼冷間伸線加工線材の製造方法は、図１に示す工程１より開始される。工程１は、表１に示す高速度工具鋼ＪＩＳ  Ｇ４４０３に記載されたＳＫＨ５１を例とする圧延線材を真空炉又は還元雰囲気炉にて８４０℃で６時間加熱後、２０℃／時間で冷却後に炉出して球状化焼鈍し、焼鈍し後に、塩酸等の薬剤により酸洗し、スケールを除去後に線材表面に被膜をコーティングした供給線材をサプライスタンドに配置して線材の供給を行ない、渦流探傷装置及び疵取り装置を連動させて配置した伸線機にて第１のダイスＤ１を用い所定の減面率で予備伸線加工をする工程である。本発明に用いることのできる高速度工具鋼としては他にＳＫＨ５５、ＳＫＨ５７等を例示することができ、これらの高速度工具鋼を用いる場合も本発明の範疇に入るものである。
【００１２】
高速度工具鋼より伸線材を製造する際の操作としては、最初に線材先端を、ロ付ロール等によりダイス内径寸法より細く加工してダイス内に通し、次にダイスを通した線材先端部を巻き取り機のドラムに巻き付け先端部を固定後、巻き取り機のドラムを回転させ、伸線加工を行う。この時の巻取り回転スピードは、３０〜１００ｍ／ｍｉｎとするのが好ましく、
巻取り回転スピードが３０ｍ／ｍｉｎ未満では、疵部を切削加工除去する部分で、疵取り部分がむしれ、その後の伸線加工で肌荒れ状態となって製品化が困難になり、伸線速度が１００ｍ／ｍｉｎを越えると、疵切削除去部で焼き付き不良が起こり、その後の伸線加工で焼き付き肌となり、製品化が困難となったり、伸線加工中に断線等のトラブルが発生する。
【００１３】
また、工程２は前記の予備伸線加工された線材を探傷装置にて前記伸線の表面に存在する疵部を探傷し該疵部を第２のダイスＤ２を用い所定の減面率で伸線加工を行う工程である。また、渦流探傷器の前後には必ずダイスで線材に張力をかける必要があり、ダイスＤ２は線材の真直性の維持及び線材のふれ防止を図る目的でも用いられている。
工程３は前記探傷装置にて検知した疵部を信号で受け、パルスエンコーダにより探傷部と疵取り位置を同調させ、前記の探傷装置と連動する疵取り装置のバイトで前記疵部を切削加工し、該疵取りを行なった線材を第３のダイスＤ３を用い所定の減面率で伸線加工を行う工程である。この時の伸線速度は、３０〜１００ｍ／ｍｉｎとする（Ｄ３ダイス通過時）のが好ましく、
伸線速度が３０ｍ／ｍｉｎ未満では、疵部を切削加工除去する部分で、疵取り部分がむしれ、その後の伸線加工で肌荒れ状態となって製品化が困難になり、伸線速度が１００ｍ／ｍｉｎを越えると、疵切削除去部で焼き付き不良が起こり、その後の伸線加工で焼き付き肌となり、製品化が困難となったり、伸線加工中に断線等のトラブルが発生する。
【００１４】
工程４は前記切削加工除去された疵の残留部をチェックし該疵の残留部を第４のダイスＤ４を用い所定の減面率で伸線加工を行ない、前記伸線の真円度を保証し伸線加工処理を行った伸線材の巻取りを行なう工程である。
【００１５】
前記の各工程１〜４にはそれぞれＤ１〜Ｄ４のダイスが設置されており、該各ダイスＤ１〜Ｄ４の減面率はトータルで３５％以下であり、かつ以下の条件を満たすものとする。
Ｄ１の減面率（▲１▼工程間の減面率）：５〜１５％
Ｄ２の減面率（▲２▼工程間の減面率）：２〜５％
Ｄ３の減面率（▲３▼工程間の減面率）：２〜５％
Ｄ４の減面率（▲４▼工程間の減面率）：下記による。
Ｄ４寸法の最大寸法＝Ｄ３寸法−疵切削加工取り代×１．２とする。
【００１６】
次に前記各工程１〜４で減面率を規制する理由について説明する。
ダイスＤ１の減面率（工程１間の減面率）を規制するのは、該減面率が５％未満では供給圧延線材を真円に近い形状にできず、渦流探傷装置の探傷精度が悪くなり、また、１５％を越えると、最終的にトータル減面率が高くなり、伸線加工材の密度の低下を引き起こすからである。
【００１７】
ダイスＤ２の減面率（工程２間の減面率）を規制するのは、
該減面率が２％未満だと通過線材の真直度が安定せず、渦流探傷装置の探傷精度が悪くなり、また該減面率５％を越えると、最終的にトータル減面率が高くなり、伸線加工材の密度低下を引き起こすので、できるだけ上限を規制する必要があるからである。
【００１８】
ダイスＤ３の減面率（工程３間の減面率）を規制するのは、
該減面率が２％未満だと通過線材の真直度が安定せず、疵取り部の切削加工時に疵取り部分がむしれ、その後伸線加工で肌荒れ状態となって製品化が困難となり、また、該減面率５％を越えると、最終的にトータル減面率が高くなり、伸線加工材の密度低下を引き起こすので、できるだけ上限を規制する必要があるからである。
【００１９】
ダイスＤ４の減面率（工程４間の減面率）を規制するのは、
ダイスＤ４の寸法が（Ｄ３寸法−疵切削加工取り代×１．２）を越えると、疵取り部分の真円度が０．０５ｍｍ以下であることを保証できなくなり、製品化が困難となるからである。
また、トータルの減面率を規制するのは、合計で３５％の減面率を越えると、線材の密度比は９８％未満となって材料中心部にボイドが発生し、工具としての性能を発揮できないからである。
【００２０】
以上の工程を経て製造された高速度工具鋼伸線材は、伸線加工時に線材が加工硬化して硬くなっているので、最後に真空炉又は還元雰囲気炉にて７００〜８４０℃で４〜７時間加熱後、焼鈍して硬さを下げる。
このようにして製造された高速度工具鋼線材は、線材上に存在する疵の深さが０．０５ｍｍ以下であり、実用上有害な疵が除去されるので、線材疵取り部の焼き付きがなく、また、真円度も０．０５ｍｍ以下であるため表面品質の高品質化が要求される塑性加工工具、ベーン及び切削工具に使用された場合、工具性能が優れたものとなる。
また、供給圧延母線と疵無し線材の密度比は９８％以上であるため、材料中心部にボイドの少ない線材が得られる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の高速度工具鋼線材の実施例と本発明の範囲外にある比較例とを比較し検討することにする。
表１に示す化学組成の材料を高周波誘導炉にて溶製後、鍛造、圧延しφ６．５ｍｍ及びφ７．０ｍｍの供給母線を製造した。
この母線を還元雰囲気炉にて８４０℃で６時間加熱後、２０℃／時間で冷却後に炉出して球状化焼鈍して酸洗後、第２表のＮｏ．１〜Ｎｏ．６の実施例に示す製造条件にて線材を製造した。また、比較例としてはＮｏ．７〜Ｎｏ．１３に示す製造条件にて線材を製造した。
【００２２】
【表２】
2004276083.tif 000004
製造条件：
伸線速度：図１のＤ３ダイス通過時の伸線速度を６０ｍ／ｍｉｎとする。
減面率：図１の▲１▼〜▲４▼に示す各工程の減面率を以下の通りとした。
・▲１▼工程の減面率は、１０〜１２％とする。
・▲２▼工程の減面率は、３％とする。
・▲３▼工程の減面率は、３％とする。
・▲４▼工程の減面率は、下記によるものとする。
疵取り部の切削取り代を０．１０〜０．２０ｍｍとする（Ａ寸法）
Ｄ４ダイス寸法は（Ｄ３−切削取り代×１．２）で、φ５．１〜φ５．８ｍｍとする。
前記の工程▲１▼〜▲４▼の減面率の合計を２０〜３４％とする。
以上の条件で線材を製造することにより、表３及び表４に示す結果が得られた。
【００２３】
【表３】
2004276083.tif 000005
表３にて、伸線後の表面肌における疵の深さに関しては０．０５ｍｍ以下を「疵なし」、０．０５ｍｍ以上を「疵あり」とし、伸線後の伸線の真円度に関しては、０．０５ｍｍ以下を「良好」、０．０５ｍｍ以上を「不良」と表示した。
【００２４】
【表４】
2004276083.tif 000006
【００２５】
本発明の方法によって製造された線材は、何れも供給圧延母線と疵無し線材の密度比９８．０％以上の疵無し線材であり、材料中心部にボイドの少ない良好な線材が得られた。
これに対し、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１３に示す比較例では、断線、表面疵、表面肌不良、真円度不良、密度比の低下が認められた。
尚、線材の比重は、得られた細径線材について、表面のスケールをサンドペーパー等の研磨紙で除去し、長さ２０ｍｍに切断したものをアルキメデス法により測定した。
【００２６】
以上のように、本発明の方法により製造された高速度工具鋼冷間伸線加工線材は、実用上有害な疵が除去されており、線材疵取り部は焼き付きがなく、表面品質の高品質化が要求される塑性加工工具、ベーン及び切削工具に使用された場合、工具寿命に優れる素材となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の高速度工具鋼伸線の製造方法によれば、
予備伸線加工した高速度工具鋼線材の表面に存在する疵を探傷装置で検出し、該装置に連動した疵取り装置にて前記の疵を除去した後、前記予備伸線加工した高速度工具鋼線材に前記の各工程１〜４において所定の減面率で伸線加工を行ない、伸線加工後の焼鈍を行なうことにより０．０５ｍｍ以下の真円度を保証された疵なし線材を連続的に製造することができ、伸線加工時の表面疵をオフラインで切削加工しなくて済むので、量産性に優れる。また、第１〜第４のダイスの減面率を規制し、その合計を３５％以下の減面率とすることで、供給圧延母線と疵無し線材の密度比９８．０％以上で材料中心部にボイドの少ない疵無し線材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高速度工具鋼の伸線加工工程を表した説明図である。
【図２】従来例による高速度工具鋼の伸線加工工程を表したフロー図である。
【符号の説明】
Ｄ１〜Ｄ４  ダイス
【図１】
2004276083.tif 000007
【図２】
2004276083.tif 000008