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Patent Searching and Data


Title:
COMPRESSION MOLDING METHOD OF THROW-AWAY TIP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/114827
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for compression molding a throw-away tip (100) by performing compression molding of molding powder filling a molding space defined by a die (60), an upper punch (40) and a lower punch (41) by means of the upper punch (40) and the lower punch (41) wherein both the upper punch (40) and the lower punch (41) are slid to a position in front of an estimated stop position determined in a design by means of a controller (50A) and then slid by means of a load controller (50B) until a predetermined pressure is reached. After both the upper punch (40) and the lower punch (41) are slid to a position in front of the estimated stop position determined in a design by means of the controller (50A), any one of the punches (40, 41) is slid to the estimated stop position determined in a design by means of the controller (50A) and then the other of the punches (40, 41) is slid by means of the load controller (50B) until a predetermined pressure is reached.

Inventors:
YAMAGUCHI, Yukihiro (())
山口 幸浩 (())
Application Number:
JP2008/055125
Publication Date:
September 25, 2008
Filing Date:
March 19, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TUNGALOY CORPORATION (Solid Square, 580 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-sh, Kanagawa 03, 2128503, JP)
株式会社タンガロイ (〒03 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地 ソリッドスクエア Kanagawa, 2128503, JP)
YAMAGUCHI, Yukihiro (())
International Classes:
B30B11/02; B30B11/02
Attorney, Agent or Firm:
SUZUYE, Takehiko et al. (1-12-9 Toranomo, Minato-kuTokyo 01, 1050001, JP)
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Claims:
 ダイ、上パンチおよび下パンチからなる成形空間に充填された成形粉末を上パンチと下パンチで圧縮成形するスローアウェイチップの圧縮成形方法であって、
 上パンチおよび下パンチがともに設計上求められる推定停止位置の手前まで位置制御装置によりスライド移動した後、
 荷重制御装置により所定の圧力に達するまでスライド移動することを特徴とするスローアウェイチップの圧縮成形方法。
上パンチおよび下パンチの先端面は、輪郭形状が互いに等しくかつ同一軸心上にあることを特徴とする請求項1に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
停止したときの上パンチと下パンチの間隔が、これら上パンチおよび下パンチの位置検出センサーによって検出され、前記間隔が設定された許容範囲外と判定された場合、圧縮成形体が選別されることを特徴とする請求項2に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
上パンチおよび下パンチが複数の分割パンチでそれぞれ構成され、前記分割パンチが互いに独立してスライド移動可能とされることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
ダイ、上パンチおよび下パンチからなる成形空間に充填された成形粉末を上パンチと下パンチで圧縮成形するスローアウェイチップの圧縮成形方法であって、上パンチおよび下パンチがともに設計上求められる推定停止位置の手前まで位置制御装置によりスライド移動した後、いずれか一方のパンチが設計上求められる推定停止位置まで位置制御装置によりスライド移動し、
 さらにその後、他方のパンチが荷重制御装置により所定圧力に達するまでスライド移動することを特徴とするスローアウェイチップの圧縮成形方法。
いずれか一方のパンチの先端面の輪郭形状が、他方のパンチの先端面の輪郭形状より大きくかつ同一軸心上にあることを特徴とする請求項5に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
下死点における上パンチと下パンチの間隔がこれら上パンチおよび下パンチの位置検出センサーによって検出され、前記間隔が設定された許容範囲外と判定された圧縮成形体が選別されることを特徴とする請求項6に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
上パンチおよび下パンチが複数の分割パンチでそれぞれ構成され、前記分割パンチが互いに独立してスライド移動可能とされることを特徴とする請求項5~7のいずれか1項に記載のスローアウェイチップの圧縮成形方法。
Description:
スローアウェイチップの圧縮成 方法

 本発明は、スローアウェイチップの圧縮 形方法に関し、特にスローアウェイチップ 上下面の輪郭形状(内接円寸法)の精度を向 させた圧縮成形方法に関する。

 従来の成形粉末の圧縮成形方法において 、ダイおよび上下一対のパンチからなる成 空間に一定容積の成形粉末を充填し、上パ チと下パンチによって加圧成形している。 の際、各パンチを所定の位置で停止させる を優先する圧縮成形方法が知られている。

 また、ダイとパンチを備えて成形部を構成 た粉末成形機がある。この粉末成形機にお ては、パンチをボールネジにより駆動する 構とし、その駆動機構にサーボモータを連 させると共にパンチの圧縮力を検出するセ サが設けられている。そしてそのセンサが 測した計測値と、予め設定された基準値と 比較し、計測値が基準値に対応するように ーボモータを制御する制御手段を具えたも があった。かかる粉末成形機は、均一な密 に圧粉体を圧縮成形できるという効果を有 ている。

特開平1-181997号公報

 上パンチと下パンチを一定の位置で停止 せる圧縮成形方法は、成形粉末の容積を一 にすることにより、一定の充填重量を得る のである。成形粉末の容積を一定にするた に充填装置の形状や動作設定等の最適化を かっている。しかし、成形粉末の粒径にば つきがあると圧粉体の密度が不均一になり 焼成後の寸法精度が悪化するという問題が った。そのため、超硬合金、サーメット等 らなるスローアウェイチップにおいては、 削工具の切刃として用いた場合、交換の前 において切刃の刃先寸法が大きく変動し、 工精度を低下させるという問題があった。 た、成形粉末の粒径が異なるごとに充填装 の形状や動作設定等を個別に管理しなけれ ならないという煩雑さがあった。

 特開平1-181997号公報(図1参照)に記載の粉 成形機を用いた圧縮成形方法では、ダイと ンチ間の圧縮力に基づいて制御するため、 形粉末の充填量の変動に伴い上下のパンチ の間隔が変動する。この変動を抑制するに 、成形粉末の容積を高精度に管理する必要 ある。また、装置の故障によって、成形粉 が充填されないまま圧縮動作が行われると 上下のパンチが互いに衝突し金型が破損す おそれがあった。また破損に至らなくても 焼成後の寸法が許容範囲を超えて不良を発 させるおそれがあった。

 本発明は、上記問題を解決するためにな れたもので、上下面の輪郭形状を精度よく 成できるスローアウェイチップの圧縮成形 法を提供することを目的とする。

 上記課題を解決するために、請求項1に係 る発明は、ダイ、上パンチおよび下パンチか らなる成形空間に成形粉末を充填し、上パン チと下パンチで成形粉末を圧縮成形するスロ ーアウェイチップの圧縮成形方法であって、 上パンチおよび下パンチがともに、成形しよ うとする製品の設計上の値から定められる停 止位置(以下「推定停止位置」とする。)の手 まで位置制御装置により移動した後、圧力 所定圧力に達するまで荷重制御装置により 動することを特徴とするスローアウェイチ プの圧縮成形方法である。

 また、請求項5に係る発明は、ダイ、上パ ンチおよび下パンチからなる成形空間に成形 粉末を充填し、その成形粉末を上パンチと下 パンチで圧縮成形するスローアウェイチップ の圧縮成形方法であって、上パンチおよび下 パンチがともに、成形しようとする製品の設 計上の値から定められる停止位置(以下「推 停止位置」とする。)の手前まで位置制御装 により移動した後、いずれか一方が位置制 装置により推定停止位置まで移動し、その 、他方が荷重制御装置により圧力が所定圧 に達するまで移動することを特徴とするス ーアウェイチップの圧縮成形方法である。

 請求項1に係る発明によれば、成形粉末の 充填重量のばらつきが生じても、スローアウ ェイチップの圧粉体の密度が均一化される。 したがって、スローアウェイチップは、形成 された形状にばらつきがなく、上下面の輪郭 形状が高精度に成形される。

 上パンチおよび下パンチで型押し成形さ た上下面にすくい面が形成され、その上下 の周縁部に切刃が形成されたネガティブ形 のスローアウェイチップにおいて、焼成後 すくい面および切刃の寸法精度がきわめて くなる。そのことから、スローアウェイチ プを装着した切削工具の刃先位置精度が従 よりも向上する。更に、スローアウェイチ プの交換前後における刃先位置の変動が従 よりも小さくなり、仕上げ面精度が大幅に 上する。

 なお、スローアウェイチップの圧粉体の み寸法は、上パンチと下パンチの間隔に対 するので、成形粉末の充填重量がばらつく ばらつきを生じさせる。しかし、焼成後の ローアウェイチップの上下面の少なくとも 方に、研削砥石等を用いた研削加工を施す とにより、設定した厚み寸法に仕上げられ 。

 さらに、焼成後に研削加工して成形する 合においても、研削代の誤差および変動が さくなる。そのため、研削代の削減が可能 なり、研削コストおよび素材費用を低減で る。しかも、圧粉体の密度がきわめて均一 なり、焼成後の合金特性が高くかつ安定す 。そのため、強度の高い合金が得られ、切 工具の切刃として優れ、工具寿命の長い工 が安定して形成される。

 請求項5に係る発明によれば、いずれか一 方のパンチを位置制御装置により推定停止位 置の手前まで移動させた後、他方のパンチを 荷重制御装置により圧力が所定圧力に達する までスライド移動することにより、圧粉体の 密度が均一化される。またそれとともに、一 方のパンチで型押しされた上面、下面のいず れか一方の面の輪郭形状が高精度に成形され る。

 したがって、一方の面にすくい面が形成 れ、そのすくい面の周縁部に切刃が形成さ たスローアウェイチップにおいて、焼成後 すくい面および切刃の寸法精度がきわめて くなる。このことから、スローアウェイチ プを装着した切削工具の刃先位置精度が従 よりも向上する。更に、スローアウェイチ プを交換した前後における刃先位置の変動 、従来よりも小さくなる。そのため、切削 具による仕上げ面精度が大幅に向上する。

図1は、スローアウェイチップの圧粉体 の製造工程例の1サイクルを、時系列的に示 た図である。 図2は、本発明にかかる圧縮成形方法に 用いられる圧縮成形機の一例を示す模式図で ある。 図3は、1サイクルにおける上パンチお び下パンチの位置‐時間線図である。 図4は、1サイクルにおけるパンチの荷 ‐時間線図である。 図5Aは、圧縮成形方法で製作したネガ ィブ形式のスローアウェイチップの一例を した図である。 図5Bは、圧縮成形方法で製作したネガ ィブ形式のスローアウェイチップの他の例 示す図である。 図5Cは、圧縮成形方法で製作したネガ ィブ形式のスローアウェイチップの他の例 示す図である。 図6は、他の圧縮成形方法の1サイクル おける上パンチおよび下パンチの位置‐時 線図である。 図7Aは、他の圧縮成形方法で製作され ポジティブ形式のスローアウェイチップの 例を示す図である。 図7Bは、他の圧縮成形方法で製作され ポジティブ形式のスローアウェイチップの の例を示す図である。

 以下、本発明にかかるスローアウェイチ プの圧縮成形方法の一実施例について図面 参照して説明する。図1は、スローアウェイ チップの圧粉体の製造工程の1サイクルを時 列的に示す図である。図2は、圧縮成形方法 用いられる圧縮成形機の模式図である。図3 は、1サイクルおける上パンチおよび下パン の位置-時間線図である。図4は、1サイクル おけるパンチの荷重―時間線図である。図5A 等は、圧縮成形方法で製作されたネガティブ 形式のスローアウェイチップを例示した図で ある。

 図1に、スローアウェイチップの圧粉体を 製作する工程を示す。これは、図示するよう にダイ、上パンチおよび下パンチからなる成 形空間に成形粉末を充填する充填工程と、充 填された成形粉末を圧縮成形する加圧工程と 、圧縮成形された圧粉体を成形空間から抜き 出す押し出し工程とからなる1サイクルで構 されている。これらの工程は、図2に模式的 示す圧縮成形機10を用いて行われる。

 圧縮成形機10は、上段壁21、中段壁22、下 壁23を備えたフレーム20を有している。上段 壁21および下段壁23には、ボールナット又は ールネジ(図示しない)が回転可能に軸架され 、パンチ駆動用のサーボモータ30、31が取付 られている。これらはボールナット又はボ ルネジに固定したギアと、サーボモータ30、 31の出力軸に固定したギアとは、タイミング ルトが掛けまわされて連結されている。あ いはカップリングによって直結されている

 上段壁21に取付けられたボールナット又 ボールネジには、上パンチ駆動用ボールネ 32が螺合されている。ボールネジ32の下端に 、上パンチ40が交換可能に装着され、ボー ネジ32の押圧力が直接作用するようになって いる。32及び33は、通常のボールねじ機構で い。

 下段壁23に取付けられたボールナット又 ボールネジには、下パンチ駆動用ボールネ 33が螺合されている。ボールネジ33の上端に 、下パンチ41が交換可能に装着され、ボー ネジ33の押圧力が直接作用するようになって いる。

 上下のボールナット又はボールネジと、 れらに螺合する上下のパンチ駆動用ボール ジ32、33との一対は、それぞれが回転運動を 同一軸線方向の直線運動に変換し、サーボモ ータにより上下のパンチ40、41をそれぞれ駆 する機構である。

 中段壁22には、ダイ装着部70が取付けられ ている。ダイ装着部70には、上下に貫通した が形成してあり、このダイ装着部70にダイ60 が交換可能に装着されている。

 図2に図示するようにダイ60は、上下に貫 した孔状の成形空間61を備えている。ダイ60 の成形空間61は、製作するスローアウェイチ プの圧粉体の平面視形状に高精度に形成さ ている。上下のパンチ40、41は、ダイ60の成 空間61へ精密に嵌合し、かつ、ダイ60に対し て相対的に上下移動可能に形成されている。

 サーボモータ30、31は、ACサーボモータで り、これらはそれぞれが信号線及び動力線 サーボアンプ51を経て制御装置50に接続され ている。

 制御装置50は、入力部、記憶部、比較部 出力部およびこれらの作動を調整する制御 を備えた構成を有し、上パンチ40、下パンチ 41を作動する制御の他に、次のフィードバッ 制御処理が行なわれる。制御装置50は、位 制御装置50Aおよび荷重制御装置50Bを兼ね備 ている。なお、位置制御装置50A、荷重制御 置50Bがそれぞれ独立した構成であってもよ 。

 位置制御装置50Aにおいて、入力部には上 ンチ40および下パンチ41の位置検出値と、上 下のパンチ40、41の位置に関する設定値が入 される。位置検出値は、位置検出センサー52 で検出する。位置検出センサー52は、上下の ールネジ32、33に取り付けたリニアスケール から構成されている。

 記憶部は、上下のパンチ40、41の各種作動 に関する作動プログラムを備えると共に入力 部に入力された設定値を記憶する。比較部は 、制御部によるタイミングによって位置検出 センサー52からの検出値と記憶された設定値 を比較し、各パンチ40、41の移動量が設定値 に到達しているか否かを判断する。検出値が 、設定値に未到達の場合は、サーボモータ30 31の駆動を継続させ、設定値に達したこと 確認されたらサーボモータ30、31の駆動を停 させる。このようにして、サーボモータ30 31は、各パンチ40、41の移動量に基づいて制 される。位置検出センサー52としては、分解 能が高いリニアスケール52が望ましいが、リ アエンコーダ、リニアセンサー、ポテンシ メータ等を用いてもよい。

 一方、荷重制御装置50Bにおいて、入力部 は、上パンチ40および下パンチ41の荷重検出 値と、上下のパンチ40、41の荷重に関する設 値がキーボードなどから入力される。荷重 出値は、荷重検出センサー53で検出する。荷 重検出センサー53は、上下のボールネジ32、33 に取り付けられた圧電素子から構成されてい る。

 記憶部は、各パンチ40、41の各種作動に関 する作動プログラムを備えると共に入力部に 入力された設定値を記憶する。比較部は、制 御部によるタイミングによって荷重検出セン サー53が検出した検出値と記憶された設定値 を比較し、各パンチ40、41の荷重が設定値に 到達しているか否かを判断する。検出値が、 未到達の場合はサーボモータ30、31の駆動を 続させ、設定値に到達したことが確認され らサーボモータ30、31の駆動を停止させる。 のようにして、サーボモータ30、31は、ダイ 60と各パンチ40、41間に生じる荷重に基づいて 制御される。荷重検出センサー53としては、 出精度が高い圧電素子が望ましいが、スト インゲージ、ロードセル等を用いてもよい

 また、位置検出センサー52、あるいは荷 検出センサー53を取り付ける位置は、ボール ネジ30、31に限らず、上下のパンチ40、41の駆 機構に関連する個所であれば、他の箇所で よい。

 上下のパンチ40、41の位置および荷重の設 定値を入力するキーボード、上下のパンチ40 41の位置を検出する位置検出センサー52およ び上下のパンチ40、41の荷重を検出する荷重 出センサー53、これらが接続される制御装置 50およびサーボアンプ51などがサーボモータ30 、31の制御手段を構成している。

 図2に示すように、ダイ60とダイ装着部70 上面に、フィーダ80が載置されている。フィ ーダ80は、上部に供給管が連結され、底部に 口部を有している。供給管は原料供給機構( 図示しない)に接続し、原料供給機構から成 粉末が、供給管を介してフィーダ80の内部に 導入される。フィーダ80は、サーボモータ、 レノイド等の駆動装置(図示しない)により 圧縮成形動作と同期してダイ60およびダイ装 着部70の上面に沿って往復摺動される。

 次に、圧縮成形機を用いた圧縮成形方法 ついて説明する。成形しようとする製品に じて上下のパンチ40、41およびダイ60をそれ れ選択し、セットする。上パンチ40および パンチ41は、記憶部に記憶された作動プログ ラムから制御装置によってプログラムが選択 され、そのプログラムに従い行なわれる。

 図3に、上下のパンチ40、41の1サイクルに ける上下方向の位置変化を示す。尚フィー 80においては、ダイ60の上面に沿った左右方 向の位置変化を示す。図に示すように、当初 上パンチ40は、ダイ60から引抜かれ上方の退 位置に移動している。下パンチ41は、ダイ60 成形空間に嵌入してあり、下パンチ41の上 が成形空間の底面を形成している。

 この待機状態が確認されると、サーボモ タ、ソレノイド等の駆動装置が作動しフィ ダ80が成形空間上に移動し、成形空間に成 粉末が充填される。(図1の充填工程を参照。 )フィーダ80は、成形空間上で左右に数回揺動 された後、元の位置に戻される。これにより 、成形粉末の充填効率が高められるとともに 充填量の精度が高められる。

 次に、上パンチ駆動用のサーボモータ30 駆動され、ギア、タイミングベルト、ギア 介してボールナット又はボールネジが回転 る。そして、上パンチ駆動用ボールネジ32が 下降し、上パンチ40がダイ60の成形空間に嵌 する(図1の加圧工程の加圧準備の図参照)。 れにより、成形空間内部の成形粉末は、上 ンチ駆動用ボールネジ32、下パンチ駆動用ボ ールネジ33にそれぞれ直圧された上パンチ40 下パンチ41が停止位置(下死点)までスライド 動して圧縮成形される(図1の加圧工程の加 成形の図参照)。

 ここで、図3に図示するように上パンチ40 よび下パンチ41は、まず設定した作動プロ ラムに従い通常の位置制御と、位置検出セ サー52からの検出値と記憶された設定値に基 づいた位置制御装置50Aのフィードバック制御 によりスライド移動し、成形粉末を加圧して いき、それぞれの下死点の手前の設定された 位置(図3のU1、L1の各位置)に到達した後、や り設定された作動プログラムに従い通常の 重制御と、荷重検出センサー53からの検出値 と記憶された設定値に基づいた荷重制御装置 50Bのフィードバック制御によりスライド移動 し、設定された荷重に達した時点で停止する (図3のU2、L2の各位置)。

 その後、上パンチ40と下パンチ41は、互い に離れるように移動し、圧粉体への加圧を解 除する。かかる移動は、通常の位置制御と位 置制御装置50Aのフィードバック制御により所 定の設定量だけスライド移動した後、お互い の間隔を高精度に制御しつつ上方へ向かって スライド移動し、圧粉体が取り出される位置 まで達すると下パンチ41のみが停止し、上パ チ40が待機位置まで復帰する。

 取り出し位置に達した圧粉体は、圧縮成 機に備えられた取り出し装置(図示しない) よって取り出され、所定の位置に移動させ れる。上下のパンチ40、41の一連の動作にお て、各パンチ40、41の上下方向の位置は、図 3に図示するように1サイクルの間に変化して る。荷重は、図4に図示するように停止位置 において、設定された荷重を僅かに超える。 荷重制御装置50Bは、上下のパンチ40、41のス イド移動および停止位置を制御し、この超 する量を極小化(0に近づける)させる。

 以上のことをより詳しく説明すると、次 ようになる。

 まず、成形しようとする製品の形状によ 、上パンチ40と下パンチ41の停止位置(推定 止位置である。)を求める。すなわち、成形 ようとする製品の設計上の厚み幅を形成す 停止位置である。

 下パンチ41は、図3に示すように、充填工 においてダイ60の上面位置より下降し、縦 向に記された充填深さの矢印の下端で示す 置まで下降して、その位置を保持する。そ 間フィーダ80から成形粉末がダイ60の内部に 給される。充填工程と加圧工程の境界で示 時点で、下パンチ41はそこから図示するよ にわずかに下降する。図3に示す下パンチ41 最下端の位置である。

 また上パンチ40は、充填工程と加圧工程 境界で示す時点で、下降を開始する。すな ち充填工程が終了する時点までは、上パン 40はダイ60から抜け出た状態を保持している そして、ダイ60の上面からダイ60の内部にわ ずかに進入する。上パンチ40は、ダイ60内に 入して、その位置をしばらく保持したのち 下降を開始する。

 また下パンチ41は、上パンチ40がダイ60内 進入して、その位置を保持している状態の 間位置で上昇を開始する。この上パンチ40 ダイ60への進入と下パンチ41の上昇により、 形粉末への加圧が開始される。この時点は 水平方向に記された加圧の矢印の左端で示 時点である。

 上パンチ40の下降と下パンチ41の上昇によ り、成形粉末が加圧される。図に示す例では 、加圧が開始された時点から上パンチ40が下 する距離と下パンチ41が上昇する距離はそ ぞれ約5mmとなっている。尚この値は、成形 ようとする製品によって異なる値である。

 上パンチ40の下降と下パンチ41の上昇は、 この約5mmの95%までが位置制御で制御され、そ の後荷重制御に切り替えられる。すなわち、 加圧開始の時点から、成形しようとする製品 の設計上定められる停止位置、つまり推定停 止位置までの移動量の95%を位置制御で移動し 、残りの移動量が5%になった時点でそれぞれ 移動を荷重制御に切り替えることとした。 パンチ40の切り替え位置をU1で示し、下パン チ41の切り替え位置をU2で示す。

 これにより、上パンチ40と下パンチ41は、 荷重制御装置50Bが所定圧力になったことを検 出するまで、下降と上昇を続ける。そして荷 重制御装置50Bが所定圧力になったことを検出 したら、上パンチ40の下降と下パンチ41の上 が停止される。図3において、上パンチ40に 印下死点、およびU2で示す位置で、下パンチ 41はL2で示す位置である。したがって成形粉 の充填量のばらつきにより、荷重制御によ て停止した位置は、必ずしも製品の設計上 値から定められる推定停止位置と一致する のではない。

 また、荷重制御を全体の残り5%でなく、 の割合であってもよい。但し、加圧工程の り5%を荷重制御で移動させることにより、位 置制御での移動を含む全体の移動時間、つま り工程時間を極力短縮でき、かつ、必要な圧 力で成形粉末を十分に加圧できるという効果 を有している。すなわち、ダイ60内に充填さ た成形粉末を、図3等に示すようにほぼ1/3程 度に圧縮して製品を成形するような加圧にお いては、5%が好ましい結果を有している。

 このように上下のパンチ40、41の荷重を制 御して圧縮成形されたスローアウェイチップ の圧粉体は、きわめて定密度化するので、上 下のパンチ40、41によって型押しされた上下 の輪郭形状が高精度に成形される。したが て、前記上下面にすくい面が形成され、こ 周縁部に切刃が形成されたスローアウェイ ップにおいて、焼成後のすくい面および切 の寸法精度がきわめて高くなる。このこと ら、該スローアウェイチップを装着した切 工具の刃先位置精度が従来よりも向上する またスローアウェイチップの交換前後にお る刃先位置の変動が従来よりも小さくなる め、仕上げ面精度が大幅に向上する。また 焼成後にスローアウェイチップの周面を研 加工して成形する場合においても、研削代 誤差および変動が小さくなるため、研削代 削減がはかられ、研削コストおよび素材費 の低減が可能となる。しかも、圧粉体の密 がきわめて均一になり、焼成後の合金特性 高くかつ安定する。そのため、強度の高い 金が得られ、切削工具の切刃として優れ、 具寿命の長い工具が安定して形成される。

 上パンチ40および下パンチ41は、設定され た荷重に達した時点で停止する。停止位置が 、成形粉末の充填量等の変動に応じて変動す るため、スローアウェイチップの圧粉体の厚 みにばらつきが生じることがある。一方、焼 成後のスローアウェイチップは、上下面の少 なくとも一方の面に、研削砥石等を用いた研 削加工が施される。これにより、スローアウ ェイチップは精度の高い厚み寸法に仕上げら れる。

 図5A、図5B、図5Cに、圧縮成形方法によっ 製作されたスローアウェイチップを示す。 5A、図5Bに示すスローアウェイチップは、上 下面にそれぞれすくい面を具えている。図5C 示すスローアウェイチップは、上面のみに くい面が形成され、切刃の稜線に沿ってブ ーカ溝を有している。この図に示すように 下面の輪郭形状が同一かつ同一軸心上とさ た、ネガティブ形式のスローアウェイチッ の圧粉体を成形するのに適している。その 由は、この圧縮成形方法によって製作され 圧粉体は、焼成後において、高精度な輪郭 状に成形された上下面にすくい面101がそれ れ形成されるとともにこれら上下面の周縁 に切刃103がそれぞれ形成されることから、 ローアウェイチップ100の上下面をすくい面1 01として選択的に使用する際、又はスローア ェイチップ100の交換前後において、切削工 における切刃103の刃先位置精度が大幅に向 するからである。また、焼成後に逃げ面102 なる周面を研削加工して上下面の輪郭形状 成形する場合、前記周面の研削代の誤差お び変動が小さくなるため、研削代の削減が かられ、研削コストおよび素材費用の低減 可能となる。

 さらに、下死点における上パンチの先端 40aと下パンチの先端面41aの間隔は、位置検 センサー52の検出値から換算され、位置制 装置50Aの比較部において、記憶部に入力さ た許容値と比較され、許容範囲内か否かを 断される。許容範囲外である場合、その圧 体は、不良として選別され、その後の焼成 程へ流されず、成形粉末として再生にまわ れるため、不良の削減および成形粉末の節 により経済性が向上する。

 これは、上述したように荷重制御で上パ チ40の下降と下パンチ41の上昇を制御し、所 定圧力に達した段階で移動を停止させるが、 その時の値が製品の設計上求められる値から 大きく逸脱した場合の対処方法である。すな わち、上パンチ40と下パンチ41が荷重制御に り停止した時点における位置を位置検出セ サー52で計測する。そして、計測された上パ ンチ40と下パンチ41の間隔を基準値と比較し 計測された間隔が基準値の閾値内にあれば 成形された圧粉体を良品として扱うが、閾 を外れている場合は不良品とすることとす 。

 上パンチ40および下パンチ41が複数の分割 パンチでそれぞれ構成され、その分割パンチ が互いに独立してスライド移動可能とされる のが望ましい。個々の分割パンチは、ボール ネジによって独立してスライド移動可能とさ れ、スライド移動量および荷重が個別に制御 可能とされる。このような分割パンチによれ ばスローアウェイチップの圧粉体の上下面に かかる荷重を分割した区分ごとに高精度に管 理することができるため、圧粉体の密度がい っそう均一化される。

 次に、本発明を適用した圧縮成形方法の の例について図面を参照して説明する。図6 は、1サイクルにおける上下のパンチ40、41の 下方向の位置変化を示す線図である(フィー ダ80においてはダイ60の上面に沿う左右方向 位置変化を示す)。図7Aは、この圧縮成形方 によって製作されたポジティブ形式のスロ アウェイチップを示す。

 この圧縮成形方法は、既述した圧縮成形 10と基本的に同一構成のものを使用する。 初、上パンチ40は、中段壁22に固定されてい ダイ60から上方に引抜かれ退避位置に移動 ている。また、下パンチ41は、ダイ60の成形 間に嵌入して成形空間の底を形成している この待機状態が確認されると、図示しない ーボモータ、ソレノイド等の駆動装置が作 されてフィーダ80が成形空間上に移動して 成形粉末が成形空間に充填される。フィー 80は、成形粉末の充填効率を高めるとともに 充填量の精度を高めるため、成形空間上で数 回揺動されて元の位置に戻される。次に、上 パンチ駆動用のサーボモータ30が駆動されて ギア、タイミングベルト、ギアを介してボ ルナット又はボールネジが回転され、さら 、上パンチ駆動用ボールネジ32が下降され 、上パンチ40がダイ60の成形空間に嵌入され 。これにより、成形空間内部の成形粉末は 上パンチ駆動用ボールネジ32、下パンチ駆 用ボールネジ33にそれぞれ直圧された上パン チ40、下パンチ41が停止位置(下死点)までスラ イド移動して圧縮成形される。

 ここで、図6に図示するように上パンチ40 よび下パンチ41は、まず設定した作動プロ ラムに従い通常の位置制御と、位置検出セ サー52からの検出値と記憶された設定値に基 づいた位置制御装置50Aのフィードバック制御 によりスライド移動し、成形粉末を加圧して いき、それぞれの停止位置(下死点)の手前の 定された位置(図6のU3、L3の各位置)までスラ イド移動した後、上パンチ40のみが位置制御 れて設定された停止位置(図6のU4)までスラ ド移動し、停止位置に達した時点で停止す 。その後、停止位置に達した上パンチ40を停 止させたまま、下パンチ41のみが設定された 動プログラムに従い通常の荷重制御と、荷 検出センサー53からの検出値と記憶された 定値に基づいた荷重制御装置50Bのフィード ック制御によりスライド移動し、下パンチ41 の荷重が設定された荷重に達した時点(図6のL 4)で停止する。

 以下、上記例を詳しく説明する。上述し ように加圧(矢印で示す加圧箇所をいう。) 開始されると、上パンチ40は、位置制御の状 態で設計上求められる推定停止位置、つまり 位置U3まで下降する。またこの位置は、ダイ6 0の内面に上パンチ40が密着する位置である。

 一方、下パンチ41は、成形しようとする 品の設計上求められる下パンチ41の推定停止 位置に対して、95%の位置、つまりL3の位置ま 位置制御で上昇する。その後下パンチ41は 荷重制御に切り替えて移動される。そして 重が所定値に達すると下パンチ41が停止され る。図6のL4で示す位置である。

 その後は、圧粉体への加圧を解除するた 、上パンチ40と下パンチ41は、お互いに離れ るように、再び通常の位置制御と位置制御装 置50Aにより所定の設定量だけスライド移動し た後、お互いの間隔を高精度に制御しつつ上 方へ向かってスライド移動し、圧粉体が取り 出される位置まで達すると下パンチ41のみが 止し、上パンチ40が待機位置まで復帰する( 1参照)。取り出し位置に達した圧粉体は、 縮成形機に備えられた取り出し装置(図示し い)によって取り出され所定の位置に移動さ せられる。前記した上下のパンチ40、41の一 の動作において、各パンチ40、41の上下方向 位置は、図6に図示するように1サイクルの に変化しており、荷重は、図4に図示するよ に下死点において、設定された荷重を僅か 超えるが、この超過する量を極小化する(0 近づける)ように荷重制御装置50Bによって下 ンチ41のスライド移動および停止位置が制 される。

 このように下パンチ41の荷重を高精度に 御して圧縮成形されたスローアウェイチッ の圧粉体は、きわめて定密度化するので、 下のパンチ40、41によって型押しされた上下 の輪郭形状が高精度に成形される。したが て、前記上下面にすくい面が形成され該上 面に周縁部に切刃が形成されたスローアウ イチップにおいて、焼成後のすくい面およ 切刃の寸法精度がきわめて高くなることか 、該スローアウェイチップを装着した切削 具の刃先位置精度が従来よりも向上すると もに、スローアウェイチップの交換前後に ける刃先位置の変動が従来よりも小さくな ため、該切削工具による仕上げ面精度が大 に向上する。また、焼成後にスローアウェ チップの周面を研削加工して成形する場合 おいても、研削代の誤差および変動が小さ なるため、研削代の削減がはかられ、研削 ストおよび素材費用の低減が可能となる。 かも、圧粉体の粗密の変動がきわめて小さ 、焼成後の合金特性が高くかつ安定し、強 の高い合金が得られるため、切削工具の切 として優れた工具寿命が安定的に得られる

 この圧縮成形方法において、上パンチの 端面40aの輪郭形状が下パンチの先端面41aの 郭形状より大きくかつ上下のパンチ40、41が 互いに同一軸心上に配置されることが望まし い。この場合、製作されるスローアウェイチ ップは、図7Bに例示するようなポジティブ形 のスローアウェイチップとなるが、この圧 成形方法によれば、スローアウェイチップ 圧粉体は、上パンチの先端面40aが下死点に 度良く位置決めされた後、下パンチ41aが、 パンチ40および下パンチ41が設定された荷重 に制御されることから、上パンチの先端面40a に型押しされたスローアウェイチップの上面 の輪郭形状が高精度に形成される。そのため 、前記上面に形成されたすくい面の輪郭形状 およびこの周縁部に形成された切刃がきわめ て高精度に成形される。

 スローアウェイチップの周面102に対応す ダイ60の孔61の内壁は、ダイ60の上面から下 に向かうにつれ漸次内方に向かうように傾 している。上パンチの先端面40aがダイ60の 面より上方にある場合、両者の上下方向の 隔に対応して、切刃103から延びる周面に形 された逃げ面102には、前記切刃103の直下に 切刃103に沿って逃げ角が付与されない(逃げ 0°の)フラットランドが形成される。このフ ラットランドは、切削工具において、切刃103 の稜線よりも先に被削材と接するため、切れ 味の悪化や顕著な逃げ面摩耗の進行を引き起 こす原因となるので極力小さくすることが望 ましい。従来は、このフラットランドが生じ た逃げ面、すなわちスローアウェイチップの 周面を研削加工して前記問題を回避していた が、コスト高となる問題があった。また、上 パンチの先端面40aがダイ60の上面より下方に る場合、上パンチの先端面40aの周縁部がダ の孔61内壁に衝突し、上パンチ40やダイ60が 損するという問題があった。

 この点において、本圧縮成形方法によれ 、上パンチ40の停止位置として設定された イ60の上面の高さに高精度に位置決めされる ため、焼成後のスローアウェイチップの切刃 の直下に生じるフラットランドの幅はきわめ て0に近づけることができる。そのため、切 味の悪化や逃げ面摩耗の急激な増大を防止 ることができ、しかも、スローアウェイチ プの周面を研削加工する必要がないため、 スト高の問題も生じない。

 下パンチ41の動作において、設定した荷 に達した時点で停止した位置が停止位置と るが、この停止位置が成形粉末の充填量等 変動に対応して変動するため、スローアウ イチップの圧粉体の厚み寸法にばらつきが じることがある。しかしながら、焼成後の ローアウェイチップの下面が研削砥石等を いた研削加工を施されることにより、該ス ーアウェイチップの厚み寸法は高精度に仕 げられる。

 上述の方法に対して、上パンチ40と下パ チ41の制御を逆にすることも可能である。す なわち、まず、上下のパンチ40、41がそれぞ の設計上の推定停止位置の手前まで位置制 によってスライド移動した後、下パンチ41の みが設定された推定停止位置まで位置制御さ れてスライド移動し、停止する。その後、推 定停止位置に達した下パンチ41を停止させた ま、上パンチ40のみが設定されたプログラ に基づく荷重制御とフィードバック制御に りスライド移動し、上下のパンチ40、41の荷 が設定された荷重に達した時点で停止する この方法では、圧粉体の上面に隣接する周 に比較的幅の大きいフラットランドが形成 れるものの、焼成後には、スローアウェイ ップの厚み寸法を所望の寸法とするための 削加工が、すくい面101が形成される前記上 で優先的に行われるため、すくい面101の輪 形状の精度と切刃の鋭利さを同時に満たす とができる。焼成後の研削加工を前記上面 けでなく周面にも施した場合、すくい面101 輪郭形状および切刃形状の精度と切刃の鋭 さはさらに向上する。

 さらに、本圧縮成形方法において、停止 置における上パンチの先端面40aと下パンチ 先端面41aの間隔は、位置検出センサー52の 出値から換算され、位置制御装置50Aの比較 において、記憶部に入力された許容値と比 され、許容範囲内か否かを判断される。許 範囲外である場合、その圧粉体は、不良と て選別され、その後の焼成工程へ流されず 成形粉末として再生にまわされるため、不 の削減および成形粉末の節約により経済性 向上する。これは上述した対処方法と同様 処理である。

 上パンチ40および下パンチ41が複数の分割 パンチでそれぞれ構成され、その分割パンチ が互いに独立してスライド移動可能とされる のが望ましい。個々の分割パンチは、ボール ネジ30、31によって独立してスライド移動可 とされ、スライド量および荷重が制御可能 される。このような分割パンチによればス ーアウェイチップの圧粉体の上下面にかか 荷重を分割した区分ごとに高精度に管理す ことができるため、圧粉体の密度がいっそ 均一化される。

 本発明は、スローアウェイチップを成形 るなど、スローアウェイチップの圧縮成形 法に用いることができる。