(57)【要約】【課題】超硬合金圧粉体の焼結時に反りが生じることを抑制できる焼結板、反りの少ない工具、および低コストで工具を製作することのできる焼結板を用いた工具の製造方法を提供する。【解決手段】超硬合金圧粉体３を焼結板１上に載置して焼結することにより工具を製造する超硬合金製の工具の製造方法であって、超硬合金圧粉体３の側面には突出部４および凸部６が設けられていると共に、焼結板１には凹部２が設けられており、突出部４が凹部２に収容されると共に、凸部６が焼結板１に当接された状態で焼結される、焼結工程を有する。【選択図】　　　　図１
2004083925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金圧粉体を焼結して得られる超硬合金製の工具の焼結工程の際に、前記超硬合金圧粉体の下に敷設されて用いられる焼結板であって、
前記超硬合金圧粉体の側面に設けられている突出部の干渉を回避するための凹部、貫通部、または段部が設けられていることを特徴とする焼結板。
【請求項２】
請求項１に記載の焼結板であって、
黒鉛により形成されていると共に、前記超硬合金圧粉体と接触する部分に離型剤が配設されていることを特徴とする焼結板。
【請求項３】
超硬合金圧粉体を焼結板上に載置した上で焼結して得られる超硬合金製の工具であって、
前記超硬合金圧粉体を前記焼結板上に載置する際に焼結板と当接する凸部が側面に設けられていることを特徴とする工具。
【請求項４】
請求項３に記載の工具であって、
前記凸部が３個以上設けられていることを特徴とする工具。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の工具であって、
前記側面に突出部が設けられていることを特徴とする工具。
【請求項６】
超硬合金圧粉体を焼結板上に載置して焼結することにより工具を製造する超硬合金製の工具の製造方法であって、
前記超硬合金圧粉体の側面には突出部が設けられていると共に、前記焼結板には凹部、貫通部、または段部が設けられており、
前記凹部、貫通部、または段部によって前記突出部と前記焼結板との干渉を回避するように該焼結板に前記超硬合金圧粉体が載置されて焼結される、焼結工程を有することを特徴とする工具の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の工具の製造方法であって、
前記突出部が設けられた側面に凸部が設けられており、該凸部が前記焼結板に当接された状態で焼結される、焼結工程を有することを特徴とする工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超硬合金圧粉体を焼結する時に用いられる焼結板、この焼結板を用いて得られる工具、および焼結板を用いた工具の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超硬合金製の工具は、超硬合金の原料粉末を型に押し込めて超硬合金圧粉体を形成し、超硬合金圧粉体を焼結した後、刃部となる箇所などに後加工が施されて製作される。超硬合金圧粉体の焼結工程は、焼結板の上に超硬合金圧粉体が載置された状態で、約１４００℃の焼結炉の中で行われる。また、細長い略棒状で側面に突出部を有した形状の中ぐり加工に用いられる工具であるボーリングバーは、焼結工程において焼結板に寝た状態で載置されており、焼結板に対し突出部が横方向または上方向に向けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように超硬合金圧粉体を焼結した場合、焼結板と超硬合金圧粉体との間に化学反応が起こってしまい、得られる工具に反りが生じるという問題があった。特に、ボーリングバーのような細長い工具は、焼結板に接している面と他の面とで長さ方向に対する縮みが異なってしまうので、反りが生じやすい。
【０００４】
さらに、ボーリングバーの突出部が横方向または上方向に向けられ、焼結板に接した状態で焼結される場合、突出部の自重によっても反りが生じてしまうという問題があった。また、このように反りの生じた工具を研磨加工などの後加工により、正規の形状とすることも可能ではあるが、後加工を施すことにより製作コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、超硬合金圧粉体の焼結時に反りが生じることを抑制できる焼結板、反りの少ない工具、および低コストで工具を製作することのできる焼結板を用いた工具の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の焼結板は、超硬合金圧粉体を焼結して得られる超硬合金製の工具の焼結工程の際に、前記超硬合金圧粉体の下に敷設されて用いられる焼結板であって、前記超硬合金圧粉体の側面に設けられている突出部の干渉を回避するための凹部、貫通部、または段部が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る焼結板は、焼結板に設けられた凹部、貫通部、または段部によって超硬合金圧粉体の側面に設けられている突出部と焼結板との干渉を回避して、焼結板の上に超硬合金圧粉体が載置される。すなわち、焼結板に凹部または貫通部が形成されている場合には、この凹部や貫通部に突出部を下向きに収容して超硬合金圧粉体を載置して干渉を回避することができる。また、焼結板に段部が形成されている場合には、段部から突出部がはみ出して下向きとなるように超硬合金圧粉体を載置して干渉を回避することができる。このように、突出部を下方向に向けた状態で焼結板に載置して焼結することができるので、従来より工具に生じる反りを少なくすることができる。これにより、焼結時において工具に反りを生じさせにくい焼結板を得ることができる。なお、本発明における超硬合金とはサーメットも含むものである。
【０００８】
また、本発明の焼結板は、黒鉛により形成されていると共に、前記超硬合金圧粉体と接触する部分に離型剤が配設されていることを特徴とする。
この発明に係る焼結板は、黒鉛を加工して形成されているので、高温状態においても安定している。また、離型剤が配設された上に超硬合金圧粉体が載置させられるので、超硬合金圧粉体と焼結板との化学反応がさらに抑制される。これにより、化学反応によって工具に反りを生じさせにくい焼結板を得ることができる。
【０００９】
本発明の工具は、超硬合金圧粉体を焼結板上に載置した上で焼結して得られる超硬合金製の工具であって、前記超硬合金圧粉体を前記焼結板上に載置する際に焼結板と当接する凸部が側面に設けられていることを特徴とする。
この発明に係る工具では、超硬合金圧粉体の側面に設けられた凸部を焼結板に当接させた状態で焼結されて得られるので、凸部のない超硬合金圧粉体と比べて、焼結板と超硬合金圧粉体との接触面積が小さくなる。これにより、化学反応による反りが生じにくくなるので、反りの少ない超硬合金製の工具を得ることができる。さらに、片持ち部分に凸部を形成させる場合は、自重による反りの抑制にも有効である。
【００１０】
また、本発明の工具は、前記凸部が３個以上設けられていることを特徴とする。
この発明に係る工具では、凸部が３個以上設けられており、これらの凸部の先端が同一平面を形成するように配置することで、安定して焼結板の上に載置することができ、焼結時の化学反応が抑えられ、工具に生じる反りを少なくすることができる。
【００１１】
また、本発明の工具は、前記側面に突出部が設けられていることを特徴とする。
この発明に係る工具では、凸部が設けられている側面に突出部を設けているので、焼結工程において突出部を下方に向けた状態で、凸部と焼結板とが当接される。焼結時に、焼結板と超硬合金圧粉体との接触面積が少ないので、化学反応による反りを抑えることができ、突出部が下方向を向いているので、突出部による反りを抑えることができる。これにより、反りの少ない超硬合金製の工具を得ることができる。
【００１２】
本発明の工具の製造方法は、超硬合金圧粉体を焼結板上に載置して焼結することにより工具を製造する超硬合金製の工具の製造方法であって、前記超硬合金圧粉体の側面には突出部が設けられていると共に、前記焼結板には凹部、貫通部、または段部が設けられており、前記凹部、貫通部、または段部によって前記突出部と前記焼結板との干渉を回避するように該焼結板に前記超硬合金圧粉体が載置されて焼結される、焼結工程を有することを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る工具の製造方法では、焼結板の凹部、貫通部、または段部によって、超硬合金圧粉体の側面に設けられた突出部と焼結板との干渉が回避された状態で超硬合金圧粉体が焼結板に載置されて焼結される、焼結工程を有するので、突出部による反りが抑制される。これにより、反りの少ない超硬合金製の工具を製造することができる。このように、正規の形状で工具が焼結されるので、研磨加工などの後加工による反りの手直しが不要となり、低コストで工具を製造することができる。
【００１４】
本発明の工具の製造方法は、上記製造方法において、前記突出部が設けられた側面に凸部が設けられており、該凸部が前記焼結板に当接された状態で焼結される、焼結工程を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る工具の製造方法では、突出部と焼結板との干渉が回避され、焼結板に超硬合金圧粉体の凸部が当接された状態で焼結される、焼結工程を有するので、超硬合金圧粉体と焼結板との接触面積が減少し、化学反応による反りが抑制される。これにより、さらに反りの少ない超硬合金製の工具を製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、超硬合金製の工具であるボーリングバーの製造工程における焼結工程時の状態の説明図である。ボーリングバーは、細長い略棒状の先端部の側面に設けられた突出部の先端に切刃が設けられている工具で、突出部と同じ側面には凸部が設けられ、この凸部より突出部が突出した形状とされている。また、ボーリングバーの長さは、その最小の幅より５倍以上の細長い形状とされている。
【００１７】
このような工具に焼結成形される超硬合金圧粉体３は、タングステンカーバイトなど硬質の原料粉末とコバルトのバインダーとをプレス成形で圧縮成形され、焼結後にボーリングバーの規定の形状となるように形成されている。したがって、超硬合金圧粉体３も前記工具と同様に細長い略棒状の先端部の側面に突出部４が設けられ、突出部４と同じ側面に設けられた凸部６より突出部４が突出した形状とされている。
【００１８】
焼結板１は、その上下面が平坦な平板状で、超硬合金圧粉体３の突出部４の突出高さよりも厚く形成されている。焼結板１に設けられた凹部２は超硬合金圧粉体３の突出部４を収容可能な形状とされており、一枚の焼結板１に複数の凹部２が設けられている。焼結板１は、高温下でも安定な黒鉛で形成されており、その上面には、例えばカーボンの粉を有機溶剤で溶かした離型剤が塗布または溶射されて配設されている。離型剤は、焼結板１と超硬合金圧粉体３との間の化学反応を抑制するために用いられている。
【００１９】
また、図２に示されている、貫通部７が設けられた実施形態である焼結板５においても、貫通部７に超硬合金圧粉体３の突出部４を収容可能である。また、図３に示されている、段部１１が設けられた実施形態である焼結板１０においても、段部１１から突出部４がはみ出して下向きになるように超硬合金圧粉体３を段部１１の上に載置することによって突出部４と焼結板１０との干渉が回避される。以下の説明においては、図１に示されている焼結板１を用いるが、焼結板５および焼結板１０においても同様の作用、効果を得ることができる構成とされている。
【００２０】
凹部２は、突出部４より若干大きな寸法で、例えば断面形状が円形に形成され、１つの超硬合金圧粉体３に対して、１ヶ所の凹部２が設けられている。また、凹部２は溝状に形成されてもよく、一枚の焼結板１の凹部２に対し複数の超硬合金圧粉体３の突出部４を収容可能な形状としてもよい。
【００２１】
超硬合金圧粉体３に設けられた凸部６は、図４（ａ）に示すように略半球形の形状とされており、この形状以外に、図４（ｂ）に示すような先端部が平坦面とされた略半球形状の凸部６ｂや、図４（ｃ）に示すような先端部が曲面とされた略円錐形の凸部６ｃや、図４（ｄ）に示すような先端部が平坦面とされた略円錐形の凸部６ｄが用いられる。
【００２２】
また、凸部６は３個以上設けられ、図１では側面視して４個の凸部６が設けられており、このような凸部６の少なくとも３個が前記側面に対向する方向から見て三角形の頂点の配置とされることにより、安定して焼結板１の上に載置される。また、凸部６はボーリングバーが加工に用いられ、ホルダーにクランプされる時に、クランプに支障のない位置に設けられている。さらに、クランプに支障がある場合は、研削などの後加工により凸部６は除去される。
【００２３】
上述したような焼結板１が用いられたボーリングバーの製造工程における焼結工程について説明する。
超硬合金の原料粉末を型に押し込めてプレス成形することでボーリングバーの形状の超硬合金圧粉体３を形成し、超硬合金圧粉体３は離型剤の配設された焼結板１の上面に載置させられる。このとき、超硬合金圧粉体３の突出部４が焼結板１に設けられた凹部２に下向きに収容され、凸部６が焼結板１に当接する状態とされる。このとき、凹部２の内周面や底面と突出部４との間には間隔があけられる。一枚の焼結板１に複数個の超硬合金圧粉体３が載置させられて、焼結炉に入れられる。
【００２４】
焼結炉内にＮ２，Ａｒなどの不活性ガスが供給された状態で、約１４００〜１５００℃で超硬合金圧粉体３は焼結される。このとき、焼結板１と超硬合金圧粉体３との接触面は凸部６の先端面だけなので、焼結板１と超硬合金圧粉体３との間に生じる化学反応は少なく、突出部４を含めた超硬合金圧粉体３のほぼ全面が不活性ガスに曝される。なお、不活性ガスを用いずに、真空状態で焼結してもよい。
焼結された超硬合金圧粉体３の突出部４に刃部が形成されてボーリングバーとされる。
【００２５】
上述したように焼結板１を用いて超硬合金圧粉体３を焼結してボーリングバーを製造する製造方法は、離型剤の配設された黒鉛製の焼結板１が用いられると共に、超硬合金圧粉体３の凸部６によって焼結板１と超硬合金圧粉体３との接触面積が少ない状態で焼結工程が行われるので、焼結板１と超硬合金圧粉体３との間の化学反応を抑制することができ、製造されたボーリングバーに生じる反りを少なくすることができる。
【００２６】
また、焼結板１の凹部２に超硬合金圧粉体３の突出部４が収容され、突出部４が下方を向いた状態で焼結されるので、さらに反りの少ないボーリングバーを製造することができる。
【００２７】
また、本発明の工具においては、その超硬合金圧粉体３’が図５に示すように焼結板９と対向する面に段部が設けられて片持ち部８を有し、片持ち部８の先端に上向きに突出部４’が形成されている場合、片持ち部８に設けられる凸部６’の高さを段部の凸部６より高く形成するようにしてもよい。このような構成とすることにより、超硬合金圧粉体３’において、片持ち部８の荷重を凸部６’が支持することができるので、安定して焼結板９に載置することができ、片持ち部８の自重の撓みによる反りが生じないボーリングバーを製造することができる。なお、この場合には焼結板９に凹部や貫通部は形成されていなくてもよい。また、図６に示すように、凸部６を設けずに段部の段高さと同じ高さとなるように凸部６’を形成し、凸部６’が片持ち部８の荷重を支持する構成としてもよい。このように形成することによっても、片持ち部８の反りを防止することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、超硬合金製の工具としてボーリングバーを用いて説明を行ったが、ボーリングバー以外の超硬合金製の工具に本発明を用いてもよい。また、凸部６を筋状に形成することにより、超硬合金圧粉体３の側面に凸部６に囲まれた凹部が形成され、その面を焼結板１と当接する面としてもよい。また、焼結工程後の加工工程において、凸部６の一部または全部を除去してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の焼結板によれば、凹部、貫通部、または段部によって超硬合金圧粉体の側面に設けられた突出部と焼結板との干渉を回避することができるので、焼結工程において工具に生じる反りを抑制することができる。また、焼結板は黒鉛を加工して形成されていると共に離型剤が配設されており、焼結工程において焼結板と超硬合金圧粉体とが化学反応を起こしにくく、さらに工具に生じる反りを抑制することができる。
【００３０】
本発明の工具によれば、超硬合金圧粉体の側面に設けられている凸部が焼結板に当接した状態で焼結されるので、超硬合金圧粉体と焼結板との接触面積を少なくすることができ、焼結工程において生じる反りを抑制することができる。また、３個以上の凸部が設けられ、その先端が同一平面を形成するように配置されているので、安定して焼結板の上に載置することができる。また、凸部が設けられている側面に突出部が設けられているので、突出部を下方に向けた状態で焼結することができ、突出部による反りを抑えることができる。これにより、反りの少ない超硬合金製の工具を得ることができる。
【００３１】
本発明の工具の製造方法によれば、焼結板の凹部、貫通部、または段部によって超硬合金圧粉体の側面に設けられた突出部と焼結板との干渉を回避して突出部を下方に向けた状態で焼結される焼結工程を有するので、反りの生じにくい工具を製造することができる。また、超硬合金圧粉体の側面に設けられた凸部が焼結板に当接した状態で焼結されることによって、さらに反りの生じにくい工具を製造することができる。これにより、焼結工程後において形状を修正するための研磨加工などの後加工が不要となるので、低コストで超硬合金製の工具を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における焼結板に超硬合金圧粉体が載置させられた状態での概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態における焼結板に超硬合金圧粉体が載置させられた状態での概略断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態における焼結板に超硬合金圧粉体が載置させられた状態での概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における工具に設けられた凸部および他の形状の凸部の側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態における工具の超硬合金圧粉体が焼結板に載置させられた状態での概略断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態における工具の超硬合金圧粉体が焼結板に載置させられた状態での概略断面図である。
【符号の説明】
１，５，１０　焼結板
２　凹部
３　超硬合金圧粉体
４　突出部
５　凸部
６　貫通部
１１　段部
【図１】
2004083925.tif 000003
【図２】
2004083925.tif 000004
【図３】
2004083925.tif 000005
【図４】
2004083925.tif 000006
【図５】
2004083925.tif 000007
【図６】
2004083925.tif 000008