(57)【要約】【課題】抜きカス上りの無い鋭利な刃先エッジを有する穴抜きパンチを低コストで提供する。【解決手段】穴抜きパンチ１は、穴抜き加工用のものであって、周縁部が穴抜きパンチ１の刃先エッジ５となっている先端面６を備える。先端面６は、スプリングバックによる径の拡大を抜きカスに生じさせる直円錐台の形状を有しており、平坦部８及びテーパ部９により構成される。例えば、穴抜きパンチ１のパンチ径Ａが１０．５ｍｍである場合、該直円錐台の下底と母線とのなす角αは１５°とされ、該直円錐台の高さｈは０．４５ｍｍとされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴抜き加工用の穴抜きパンチであって、周縁部が該穴抜きパンチの刃先エッジとなっている先端面を備え、該先端面は、スプリングバックによる径の拡大を抜きカスに生じさせる直円錐台の形状を有することを特徴とする穴抜きパンチ。
【請求項２】
前記直円錐台の下底と母線とのなす角αは１０〜２０°であり、該直円錐台の高さｈは０．３〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の穴抜きパンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴抜き加工用の穴抜きパンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
穴抜き加工用のパンチを用いて穴抜き加工を施す際に、パンチが下降して穴抜きが行われた後、パンチが上昇して元の位置に戻るとき、抜きカスもパンチとともに戻る抜きカス上りが発生するおそれがある。この抜きカス上りは、パンチ下面と材料面との間の真空状態による吸着や材料の圧着等の種々の原因によって生じる。抜きカス上りは、製品不良や金型損傷等の原因となるので、抜きカス上りに対する対策が必要となる。
【０００３】
抜きカス上りに対する対策の１つとして、抜きカスのスプリングバックを利用して抜きカス上りを防止するようにした技術が知られている。この技術では、穴抜きにより生じた抜きカスの径が、スプリングバックによりダイの径よりも大きくなるようにしている。これによれば、パンチが戻るとき、径がダイよりも大きくなった抜きカスが、ダイとの接触により、パンチから分離される。
【０００４】
例えば、特許文献１には、パンチの先端面を凸状の曲面で構成した穴抜き加工用のパンチが記載されている。このパンチによれば、パンチとダイのクリアランスが最良となるようにした場合でも、スプリングバックが生じた抜きカスの径をダイの内径よりも大きくして、抜きカス上りを防止することができるとされている。
【０００５】
また、特許文献２には、ピアスポンチの先端に、ピアスポンチの周縁部から凸曲面状に所定の角度で延びた曲面部と、該曲面部の中央に形成された所定の大きさの平坦部とを設けたピアスポンチが記載されている。
【０００６】
特許文献２では、抜きカスのスプリングバック効果を最大とするためには、ピアスポンチの先端を球面にすることが最も好ましいが、そうすると、ワークとピアスポンチが曲面で接してしまうため、ポンチが撓み、バリが発生するとされている（同文献の段落００１５参照）。これに対し、特許文献２のピアスポンチによれば、上述の平坦部を含む構成により、バリの発生が無く、スプリングバック効果も十分に得られるとされている（同文献の段落００１５参照）。
【０００７】
また、特許文献２によれば、周縁部から延びる曲線部の周縁部における接線とピアスポンチの軸線に垂直な線とのなす角度を２５°とし、平坦部の直径をピアスポンチの直径の５０％とすることにより、ワークが水平状態から約２０°傾斜した場合でも、曲面部と平坦部の境界であるコーナ部が先にワークに接触して穴抜き加工が行われるので、抜きカスの良好なスプリングバック効果を維持しながらバリの発生を防止することができるとされている（同文献の段落００１６、００２６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５７−５６５２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−７８９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１や２の技術によれば、パンチ先端面の全部又は周縁部を凸曲面で構成しているので、凸曲面の加工にかなりの費用を要する。したがって、パンチの製造コストが高くなる。
【００１０】
また、特許文献１や２の技術においては、ワークを切断するための刃先エッジは、パンチ先端面の周縁部により構成される。そして、特許文献１や２の技術によれば、パンチ先端面の全部又は外周側部分を凸曲面に加工する必要があるので、パンチ先端面の周縁部が鋭いエッジとならず、ある程度ダレが生じたものとならざるを得ない。したがって、パンチの刃先エッジが、どうしても鈍いものとなるので、穿断性能の劣化やバリ発生の原因となり易い。
【００１１】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、抜きカス上りの無い鋭利な刃先エッジを有する穴抜きパンチを低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る穴抜きパンチは、穴抜き加工用の穴抜きパンチであって、周縁部が該穴抜きパンチの刃先エッジとなっている先端面を備え、該先端面は、スプリングバックによる径の拡大を抜きカスに生じさせる直円錐台の形状を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成において、穴抜き加工に際しては、穴抜きパンチが下降して被加工材が穴抜きされたとき、抜きカスの径が、スプリングバックによって、穴抜き直後の径よりも拡大する。その後、穴抜きパンチが上昇するとき、抜きカスは、径が拡大しているので、加工に使用しているダイとの接触により、穴抜きパンチから確実に分離される。したがって、穴抜きパンチとともに抜きカスがダイ上に上昇する抜きカス上りが生じることは無い。
【００１４】
本発明によれば、穴抜きパンチの先端面が直円錐台の形状を有するので、従来のように該先端面の全部又は外周側が凸曲面で構成される場合に比べ、該先端面の加工が容易である。したがって、穴抜きパンチの製造コストを削減することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、穴抜きパンチの先端面の外周側が直円錐面で構成されるので、従来のように該先端面の外周側が凸曲面で構成される場合に比べ、凸曲面の加工に際して該先端面の周縁において不可避的に生じるダレが生じないので、穴抜きパンチの刃先エッジを鋭利なものとすることができる。
【００１６】
本発明においては、前記直円錐台の下底と母線とのなす角αは１０〜２０°であり、該直円錐台の高さｈは０．３〜１．０ｍｍであるのが好ましい。これによれば、上述のスプリングバックによる抜きカスの径の拡大効果として、十分なものを得ることができる。また、穴抜きパンチの刃先エッジを十分鋭利なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るパンチの正面図及び下面図である。
【図２】図１の穴抜きパンチの切刃部の正面図である。
【図３】図１の穴抜きパンチにより穴抜き加工を施す様子を示す図である。
【図４】図３の穴抜き加工により生じる抜きカスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る穴抜き加工用の穴抜きパンチを示す。図１（ａ）は正面図であり、図１(ｂ)は下面図である。この穴抜きパンチ１は、ショルダパンチと呼ばれているものである。穴抜きパンチ１は、図１に示すように、円柱状のシャンク部２と、シャンク部２の基端に設けられた鍔部３と、シャンク部２の先端に設けられた切刃部４とを備える。
【００１９】
切刃部４は、シャンク部２よりも小さな径を有する。切刃部４の先端は、周縁部が穴抜きパンチ１の刃先エッジ５を構成する先端面６となっている。穴抜きパンチ１の基端部には、鍔部３の基端面の中心部からシャンク部２の基端部にかけて、位置決め用のノックピンが嵌合するノック穴７が設けられる。穴抜きパンチ１は、鍔部３を含むシャンク部２の基端部分が、図示していないリテーナブロックを介して上型のバックプレートに取り付けられる。
【００２０】
図２は、切刃部４部分の正面図である。図２に示すように、穴抜きパンチ１は、先端面６が、穴抜きパンチ１の軸線を中心とする直円錐台の形状を有する。すなわち、先端面６は、該直円錐台の上底により構成される平坦部８と、該直円錐台の側面により構成されるテーパ部９とを有する。そして、該直円錐台の下底の周縁部、すなわちテーパ部９の周縁部が穴抜きパンチ１の刃先エッジ５を構成している。
【００２１】
上述の直円錐台は、穴抜き加工により生じる抜きカスが、穴抜き直後にスプリングバックして径の拡大を生じるような形状を有する。例えば、刃先エッジ５の径（該直円錐台の下底の径）であるパンチ径Ａが１０．５ｍｍである場合、該直円錐台の下底と母線とのなす角αは１５°とされ、該直円錐台の高さｈは０．４５ｍｍとされる。
【００２２】
角α等の好ましい値は、被加工材の種類や厚さ、穴抜きパンチ１と使用されるダイとの間のクリアランス等の条件により異なることも考えられる。また、角αが大きすぎると、テーパ部９の周縁部で構成される刃先エッジ５の鋭さが低減するので、好ましくない。また、角αが小さすぎると、スプリングバックにより抜きカスの径が拡大する効果が薄れるので、好ましくない。また、該直円錐台の高さｈも、スプリングバックによる抜きカスの径の拡大効果に影響する。
【００２３】
これらを考慮した角αの好ましい範囲は１０〜２０°であり、高さｈの好ましい範囲は０．３〜１．０ｍｍである。これらの範囲内であれば、スプリングバックによる抜きカスの径の拡大効果として、十分なものが得られるとともに、刃先エッジ５としても、十分鋭利なものが得られる。
【００２４】
図３は、穴抜きパンチ１により穴抜き加工を施す様子を示す。図３のように、使用されるダイ１０の切刃部１１の深さは、比較的浅い。切刃部１１の下端に隣接する部分は、切刃部１１の内径であるダイ径Ｂよりも大きな内径を有する円筒状のカス落下部１２となっている。したがって、切刃部１１の下端とカス落下部１２の上端との間には、段差部１３が構成される。なお、穴抜きパンチ１の下死点は、段差部１３よりも下方に設定される。
【００２５】
穴抜き加工に際しては、まず、図３（ａ）のように、ダイ１０上に被加工材１４が配置される。なお、穴抜きが行われる際に、被加工材１４は、図示していないダイプレートとストリッパとの間に挟まれてダイ１０上に固定される。
【００２６】
次に、穴抜きパンチ１が下降され、被加工材１４の位置を通過すると、図３（ｂ）のように、被加工材１４が穴抜きパンチ１により穴抜きされる。被加工材１４の穴抜きされた部分は、抜きカス１５となり、穴抜きパンチ１により、段差部１３の下方まで押し下げられる。このとき、抜きカス１５は、スプリングバックを生じて、径がダイ径Ｂよりも大きくなる。
【００２７】
この後、穴抜きパンチ１は、下死点に達すると、上昇を開始する。このとき、穴抜きパンチ１の先端面６と抜きカス１５上面との間の圧着や、油、残留磁気等による吸着により、抜きカス１５に上昇方向の力が働くおそれもある。しかし、抜きカス１５は、径がダイ径Ｂよりも大きくなっているので、段差部１３により上昇が阻止される。このため、抜きカス１５は、図３（ｃ）のように、ダイ１０のカス落下部１２内で落下し、上昇することはない。
【００２８】
図４は、図３の穴抜き加工により生じる抜きカス１５の断面図である。図４に示すように、抜きカス１５は、穴抜きパンチ１の平坦部８に対応する中央上面１６と、テーパ部９に対応する周縁上面１７とを有する。図４の断面における中央上面１６と左側の周縁上面１７とのなす角をβ１とし、中央上面１６と右側の周縁上面１７とのなす角をβ２とし、抜きカス１５の径をｄとする。
【００２９】
板厚が０．６５ｍｍで、引張強度が２７０ＭＰａの鉄製の被加工材１４について、上述図３のように、穴抜きパンチ１及びダイ１０を用いた穴抜き加工を実施したところ、カス上りが生じることなく、良好に穿断された抜きカス１５のサンプルａ〜ｃを得ることができた。サンプルａ〜ｃのそれぞれについて角β１、β２、及び径ｄを計測したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００３０】
ただし、上述の直円錐台の下底と母線とのなす角α（図２）は１５°、パンチ径Ａ（刃先エッジ５の径）は１０．５ｍｍ、ダイ径Ｂは１０．６３ｍｍ、該直円錐台の高さｈは０．４５ｍｍであった。なお、表１では、抜きカス１５の径ｄからダイ径Ｂを減算した値ｄ−Ｂを併せて示した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１から、サンプルａ〜ｃのいずれの場合も、角β１及び角β２が角α（＝１５°）より小さくなってスプリングバックが生じたことがわかる。また、これにより、各サンプルａ〜ｃの径ｄは、ダイ径Ｂ（＝１０．６３ｍｍ）よりも大きくなったことがわかる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、穴抜きパンチ１の先端面６を、穴抜きパンチ１の軸線を中心とする直円錐台形状の面とし、さらには、該直円錐台の下底と母線のなす角αや、該直円錐台の高さｈを適切に設定することにより、抜きカス１５の径を、スプリングバックにより適切な径ｄに拡大することができる。したがって、カス戻りを確実に防止することができる。
【００３４】
また、穴抜きパンチ１の刃先エッジ５は、テーパ部９の周縁部で構成されるので、良好な穴抜き加工を行うことができる。すなわち、従来は、パンチ先端面の全部又は周縁側を凸曲面で構成しているので、該凸曲面を曲面加工で形成するときに、パンチ先端面の周縁部に形成される刃先エッジは、ダレが生じて、穿断性能が劣化したものやバリが発生し易いものとならざるを得なかった。これに対し、本実施形態によれば、先端面６の周縁部を直円錐面で構成しているので、刃先エッジ５を鋭利で穿断性能の高いものとすることができる。
【００３５】
また、従来のようにパンチ先端面の全部又は周縁側を凸曲面で構成する場合に比べ、本実施形態では、先端面６が直円錐台形状で加工が容易であるため、穴抜きパンチ１の製造コストを低減させることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述実施形態に限定されない。例えば、上述においては、本発明をショルダパンチに適用した場合について説明したが、本発明はショルダパンチに限らず、他の穴抜き加工用のパンチ、例えばストレートパンチにも適用することができる。また、上述においては、ダイ１０として、段差部１３及びカス落下部１２を有するものを用いているが、この代わりに、テーパ状の内壁を有するもののような他の形態のダイを用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…パンチ、５…刃先エッジ、６…先端面、８…平坦部、９…テーパ部、１５…抜きカス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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