(57)【要約】 【課題】寿命が長く且つ安定したねじ部品の製造を可能にするとともにねじ部品の大量生産に好適なパンチを得る。【解決手段】駆動部となる頭部とこれと一体で外周にねじ山が形成された脚部とからなるねじ部品の頭部を成形するパンチ１であって、パンチ１を超硬合金製造用の原料粉末を圧縮し、これにより形成された均一な密度あるいは上部、下部、外周及び中心部が夫々異なる密度の圧粉体２６を焼結して得られる超硬粉末焼結合金製としたねじ部品の頭部成型用パンチであり、従来の高速度鋼製のパンチに比べてその耐久性は約５〜７倍になった。また、摩耗によるパンチの交換作業が極端に減少するので、ねじ部品の製造時間が短縮され、品質が安定する。更に、その寿命の延びにより打撃圧造成形による寸法のバラツキも少なくなり、作業者のパンチ交換段取り調整作業も余裕を持ってでき、品質が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部となる頭部とこれと一体で外周にねじ山が形成された脚部とからなるねじ部品の頭部を成形するパンチ（１）であって、このパンチを超硬粉末焼結合金製としたことを特徴とするねじ部品の頭部成型用パンチ。
【請求項２】
パンチは超硬合金製造用の原料粉末を圧縮し、これにより形成された均一な密度あるいは上部、下部、外周及び中心部が夫々異なる密度の圧粉体（２６）を焼結して得られる超硬粉末焼結合金製であることを特徴とする請求項１記載のねじ部品の頭部成型用パンチ。
【請求項３】
パンチはその表面に補強用としてのコーティングが施された構成であることを特徴とする請求項１又は２記載のねじ部品の頭部成型用パンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚部にねじ山を有するねじ部品の頭部に＋溝、−溝、これらを組み合わせた溝、六角穴、あるいはこの他の曲面穴形状の係合穴を有する駆動部を形成したパンチであって、頭部成形において摩耗の少ないねじ部品の頭部成型用パンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にねじ部品の頭部にはこれをねじ込み駆動するための駆動部が圧造成形により成形されており、この圧造成形するためのパンチには高速度鋼が使用されている。この高速度鋼を材料としたパンチは通常、切削等による機械加工ではなく、圧造加工により製造されることでそのコストが低減されており、そのため、このパンチが広く普及しているのが現状である。また、この他に寿命を長くすることを目的として最近では超硬合金製のパンチも使用されているが、超硬合金は圧造加工が不可能であるとともに機械加工も難しく、主として放電加工により行われているが、製造コストが高くなっており、量産化ができない。
【０００３】
更に、パンチ以外の部品では、高強度性、耐熱性に着目して超硬粉末焼結合金を使用したものが多くなっている。この超硬粉末焼結合金を材料とした製品として、例えば図８に示すようなものがある。これは深い座ぐり穴を有するものであり、これの製造は図７に示すように、即ち、図８の製品１０１を得るための圧縮成形用金型を示しており、製品１０１の円筒面１１０とテーパ面１１１を第２固定パンチ１２０に設け、ダイス１２１の下面開口部１２１ａと一致する第１固定パンチ１２３と、第１固定パンチ１２３の内壁と一致する第２固定パンチ１２０と第２固定パンチ１２０の内壁と一致するコア１２４及びダイス１２１の上面部１２１ｂと一致する上パンチ１２２により、超硬合金粉末をプレス成形してこれの圧粉体１２６を得るようになっているものである（例えば、特許文献１参照）。また、この他に、切削用のポジチップも製造されている。この製造も超硬合金の原料粉末を加圧成形して圧粉体を得てからこれを焼結することによって製造されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−８７１０６号公報
【特許文献２】特開２０００−１４４２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記高速度鋼製のパンチを使用してねじ素材を製造する場合、表１に示すように材料が炭素鋼製のねじの頭部を圧造成形すると、平均４８，６２０本の打撃圧造成形を繰り返すと、このパンチが摩耗してその都度交換する必要があり、パンチの寿命が短い。また、その寿命にもバラツキがあり、安定したねじ部品の大量生産において製造時間がかかる等の支障を来している。更に、パンチの製造においては駆動部の係合穴が比較的複雑になっている関係上、同じものを切削加工で得ることは困難性があり、通常は塑性加工で製造されているが、そのために多くの加工工程を必要としており、一つのパンチについて設計から完成までの製造時間が多くかかっている。しかも、超硬粉末焼結合金製の製品の中でねじ部品の頭部成型用パンチへの超硬粉末焼結合金の使用は未だ実現していないのが現状であり、この分野への適用が急務となっている等の課題を有している。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決し、寿命が長く且つ安定したねじ部品の製造を可能にするとともにねじ部品の大量生産に好適なパンチを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、駆動部となる頭部とこれと一体で外周にねじ山が形成された脚部とからなるねじ部品の頭部を成形するパンチ１であって、このパンチ１を超硬粉末焼結合金製としたねじ部品の頭部成型用パンチを提供することで達成される。
【０００７】
また、この構成において、パンチは超硬合金製造用の原料粉末を圧縮し、これにより形成された均一な密度あるいは上部、下部、外周及び中心部が夫々異なる密度の圧粉体２６を焼結して得られる超硬粉末焼結合金製であることから、パンチの製造工程が少なくなり、製造コストが低減される。更に、パンチはその表面に補強用としてのコーティングが施されている構成とすれば、ねじの頭部打撃成形時の強度がより一層十分に得られるとともに耐摩耗性も向上する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ねじ部品を得るためにねじ素材に対して超硬粉末焼結合金製のパンチを使用すると、表１に示された結果から明らかなように、このパンチで材料が炭素鋼製のねじの頭部を圧造成形したとき、平均３０８，２９７本の打撃圧造成形を繰り返すことが可能となり、従来の高速度鋼製のパンチに比べてその耐久性は約５〜７倍になった。また、これにより、摩耗によるパンチの交換作業が極端に減少するので、ねじ部品の製造時間が短縮され、品質が安定する。更に、その寿命の延びにより打撃圧造成形による寸法のバラツキも少なくなっており、作業者のパンチ交換段取り調整作業も余裕を持って行うことができ、品質が向上する。しかも、超硬粉末焼結合金製のパンチは熱による膨張係数が低いので、製品としての寸法変化が少ないとともに高熱にも強い。その上、パンチの寿命が延びることで夜間の無人化による機械の自動化も可能になり、ねじ部品の製造コストの低減に繋がる。しかも、超硬粉末焼結合金をパンチに使用することが可能になることで、ねじ部品の製造分野において安定した品質が得られる等の特有の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図６に基づき説明する。図１乃至図３において、１は本発明に係る超硬粉末焼結合金製のパンチであり、図中、１０はねじ（図示せず）の頭部（図示せず）及び駆動部の係合穴としての十字溝（図示せず）を形成する成形部である。この成形部１０はなべ頭形状のねじの頭部を形成するように湾曲した穴形状となっており、この成形部１０の中心線上には前記十字溝を圧造成形する先窄まりとなった十字形状の突起部１１が形成されている。前記成形部１０は円柱形状の胴部１２の一端に設けてあり、この胴部１２は圧造成形機（図示せず）のパンチ保持部（図示せず）に固定されるようになっている。このパンチ１の成形部１０の突起部１１は十字溝を形成する先窄まりとなった十字形状としたが、これ以外に、例えば、ねじの頭部係合穴が＋溝、−溝、これらを組み合わせた溝、六角形状あるいはそれ以外の形状であってもよく、ねじの頭部係合穴として締め付け工具が係合可能であれば、この他の曲面穴形状であってもよく、特に、この形状を限定するものではない。
【００１０】
また、このパンチ１は図４に示す製造工程で製造されており、あらかじめ準備されている超硬合金製造用の原料粉末としての炭化タングステン（ＷＣ）あるいは炭化チタン（ＴｉＣ）を主原料とした高硬度の炭化物粉末をプレス成形工程２０で圧縮成形するようになっている。このプレス成形工程２０を図５により具体的に示すと、円筒状の金型２１の一方にプレス型２２が配置してあり、他方にはパンチ成形型２３が配置されている。このパンチ成形型２３は図６に示すように、プレス型２２に対向する側になべ形の突状部２４が設けてあり、その中心には先窄まりで十字形状の溝即ち、ねじの頭部十字溝に相当する十字形状の溝２５が形成されている。これらプレス型２２とパンチ成形型２３との間には原料粉末としての前記超硬合金製造用の原料粉末が供給され、プレス型２２とパンチ成形型２３とで圧縮されることにより均一な密度の圧粉体２６が得られるようになっている。一方、この圧粉体２６の密度を全て均一にすることは製品によっては難しいこともあり、このように、全てが均一な密度でなくても、製品の上部、下部、外周及び中心部が夫々異なる密度であっても、十分に最終製品である超硬粉末焼結合金製のパンチ１の能力を得ることができる。
【００１１】
このプレス成形工程２０で得られた圧粉体２６は次の予備焼結工程３０で前記プレス成形工程２０においてプレス成形を容易にするために混入されたパラフィン等のワックスが除去されており、続いて、この圧粉体２６は焼結工程３１に移り、この工程で液相出現温度以上の焼結温度（通常は１３００〜１５５０℃）で焼結され、焼結合金が得られるようになっている。この焼結合金は次の磨き工程３２で表面が磨かれ、続いて、外観研磨仕上げ工程３３で外観寸法が仕上げられて製品となっている。しかも、製品にはパンチ１としての能力をより一層十分に引き出すために、その表面に補強用としてのコーティングを施したものであってもよい。
【００１２】
このようにして超硬粉末焼結合金で製造されたパンチ１を圧造成形機のパンチ保持部に固定してから、ねじ素材（図示せず）として所定寸法に切断された線材に対して軸方向に打撃移動させる。これにより、ねじ素材にはパンチ１の成形部１０に沿って十字溝とともになべ頭が形成される。そして、打撃圧造成形されたねじ素材は除去されて次の線材が所定位置に供給されて再びその打撃圧造成形が行われる。この打撃圧造成形作業はねじの製造本数に応じた量だけ繰り返して行われ、設定量だけ行われると、圧造成形作業は終了することになり、この間、この超硬粉末焼結合金製のパンチ１は摩耗の発生が高速度鋼製に比べて極端に減少するので、ねじ素材の頭部圧造成形作業中における摩耗によるパンチ１の交換も減少する。
【００１３】
更に、このねじ素材の頭部成形における一つのパンチ１による打撃圧造成形本数について、測定サンプルとして従来例の高速度鋼製パンチと本発明の超硬粉末焼結合金製パンチとを夫々五個宛使用した結果を表１に示す。この表１において、パンチ１はその番号で区別されており、打撃圧造成形結果は正常な打撃圧造成形本数のみを示している。このねじ素材は炭素鋼製の線材であり、これらパンチ１を使用する圧造成形機は同じものである。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
この測定結果において、従来例に比して本発明のパンチ１はそのねじ素材の打撃圧造成形本数において約５〜７倍となり、パンチ１の耐久性は十分に証明されている。このように寿命が格段に延びることで、この超硬粉末焼結合金製のパンチ１が高速度鋼製パンチに比べてその価格が高くても、打撃圧造成形本数が増加することで、パンチ１の交換回数が減少し、交換毎の調整も減少することになり、ねじ素材の頭部成形においてそのトータルコストが大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を示す要部断面正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明の要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係る製造工程を示す工程図である。
【図５】本発明による圧縮成形状態を示す要部断面図である。
【図６】パンチ成形型の要部断面正面図である。
【図７】従来例の圧縮成形状態を示す要部断面図である。
【図８】本発明の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  パンチ
１０  成形部
１１  突起部
１２  胴部
２０  プレス成形工程
２１  金型
２２  プレス型
２３  パンチ成形型
２４  突状部
２５  溝
２６  圧粉体
３０  予備焼結工程
３１  焼結工程
３２  磨き工程
３３  外観研磨仕上げ工程
【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】
2005205470.tif 000008
【図６】
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【図７】
2005205470.tif 000010
【図８】
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