JPH04339523A - 振動圧印加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は展性を有する金属からな
る小片状の加工物に精密圧印加工（コイニング）を行い
、とくに加工物の輪郭形状を精度良く仕上げるための圧
印加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】メダル、バッヂなど表面に精細な溝を有
する金属片を製作するには、プレスによって所望形状の
溝加工を行う圧印法と、エッチングにより溝加工を行う
エッチング法とがある。プレスによる場合では１回目の
プレスでは所望の溝深さまで成形できず、プレス加工後
の加工硬化した材料を焼鈍により軟化させ、再度プレス
加工を行う。このサイクルを数回繰返した後にプレスで
打抜き加工が行われる。また、エッチングにより溝加工
を行う場合は「マスキング」、「エッチング」、「マス
キング除去」の各工程を行っている。また、特開平２−
１５１３２１号公報には、一対のダイ及び一対のパンチ
により板状の金属材料を拘束し、振動させながら圧印加
工した後、打ち抜く加工法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】圧印法として行われる
プレス成形では、１回のプレスでは目的の溝深さまで成
形できず、プレス加工後の加工硬化した材料を焼鈍によ
り軟化させ、再度プレス加工を行う必要がある。このサ
イクルを数回繰返した後に最終的に打抜き加工が行われ
る。この場合、各プレス工程毎に高度の位置決め技術が
必要であり、現状では熟練工による技術に頼っており、
自動化されにくい。また、エッチングによる場合は、工
数と時間がかかるうえ、打抜き工程は別工程となる。ま
た金、銀などの貴金属材料の加工では、エッチング処理
した金属の再生にコストがかかるので問題が多く、採用
されていない。一方、特開平２−１５１３２１号の方法
では、加工物を上，下パンチで拘束し、高い静水圧を加
える。そのため、圧印形状が斜め部であったり、溝部の
幅が小さかったりすると、上，下パンチの先端部が強度
的に弱くなり、高圧による繰り返しの振動の影響でパン
チは破損しやすくなる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の方法を図１によ
り説明する。他のプレス等により粗成形された、展性を
有する金属からなる小片状の加工物Ｗを、図１（イ）の
ようにその周囲面を微小隙間をあけて取囲むダイ３内に
挿入し、次に図１（ロ）のように先端に所定形状の成形
溝２８，２８′が形成された一対のパンチ６，１０によ
り、面圧５〜２００ｋｇ／ｍｍ２　で密封拘束する。次
いでこの状態で少くとも一方のパンチから、図１（ロ）
のように加工物Ｗの厚さ方向に０．５〜１００Ｈｚの振
動を与えて、加工物Ｗの表面に圧印加工を行うと共に、
ダイ３の内面形状を加工物Ｗの周囲面に転写させ、終っ
て図１（ハ）のようにダイ３から加工物Ｗを取出す加工
方法である。

【０００５】

【作用】展性を有する金属材料からなる加工物Ｗが、一
対のパンチ６，１０により厚さ方向に強く押圧された場
合、金属材料にはパンチの中央から外方に向う横方向の
流れが生じ、そのため加工物Ｗは押し拡げられ、その周
囲面はダイ３の内面に押し付けられる。この状態でパン
チから加工物Ｗに厚さ方向の振動が加えられると、加工
物Ｗの周囲面はダイ３の内面に強くこすり合されて、そ
の結果ダイ３の内面形状が加工物Ｗの周囲面に転写され
ることになる。

【０００６】

【実施例】本発明に用いられる装置の第１実施例を図３
に示す。機台１に載置された金型ホルダ２の下辺にはダ
イ３が取付けられ、これと対向して金型ホルダ２の上辺
に案内される上パンチ６があり、その上端に連設された
パンチクランプシリンダ９により昇降可能である。また
、ダイ３を貫通して下パンチ１０が立ち上っており、そ
の下端はコ字形の加振フレーム１２の下辺に取付けられ
ている。そしてこれら上パンチ６と下パンチ１０の先端
面には、所定形状の成形溝２８，２８′が設けられてい
る。加振フレーム１２は前述の金型ホルダ２を抱くよう
に配設され、その上辺にはパンチクランプシリンダ９が
取付けられている。さらに加振フレーム１２は機台１に
取付けられたサーボシリンダ１３に直結されていて、加
振フレーム１２を介して下パンチ１０、パンチクランプ
シリンダ９、上パンチ６に上下方向の振動を加えるよう
にされている。

【０００７】サーボシリンダ１３に供給される圧油を制
御するサーボ弁１４は圧油源およびタンクと接続され、
サーボアンプ１５からの信号によりサーボシリンダ１３
を作動させ、振動を加振フレーム１２に加えるようにな
っている。また、サーボアンプ１５はサーボシリンダ１
３の一端に設けられた変位計１６および変位測定用アン
プ１７の信号を受けてサーボ弁１４に制御信号を送り、
さらにサーボアンプ１５は関数発生器１１に連結されて
いて振動開始指令を受ける。シーケンサ１８は関数発生
器１１に直結していてこれを作動させると共に、パンチ
クランプシリンダ９の切換弁１９に指令を送り、圧油源
から圧油を導いて各シリンダを順次作動させるようにし
ている。

【０００８】図３の装置により、圧印加工を行うには、
図１の（イ）に示すように他のプレス等で所要形状に打
抜かれた小片状の金属加工物Ｗを、図示しない搬出入装
置により、下パンチ１０とダイ３により形づくられた凹
所に挿入し、次いで操作盤（図示せず）よりシーケンサ
１８に加工開始指令を与える。すると上パンチ用の切換
弁１９に指令が入り、パンチクランプシリンダ９が上パ
ンチ６を押し下げ、下パンチ１０との間に加工物Ｗを図
１の（ロ）のように押圧して密封拘束する。このときの
面圧は加工物の材質、成形溝の数や形状によって異なる
が圧印成形可能な限り高くする。

【０００９】次にこの状態で関数発生器１１により振動
開始指令がサーボアンプ１５を経てサーボ弁１４に与え
られる。サーボ弁１４はサーボシリンダ１３を作動させ
、加振フレーム１２に所定の振動を与える。加振フレー
ム１２が振動すると、図１の（ロ）に示すように上，下
パンチ６，１０に振動が加わる。これは図２に示す振動
波形のａ，ｂの部分でなされるのであり、この時の振幅
は材料が塑性変形し得る範囲で、周波数はパンチと材料
が融着しない範囲で設定する。この上，下パンチ６，１
０の振動は同期振動であり、振動によって材料を変形さ
せるが、拘束面圧と重畳してより高い面圧が材料に繰返
し生じる。これによって圧印がより深く鮮明になる。 また、この拘束面圧により加工物Ｗは押し広げられて、
その周囲面はダイ３の内部側面に強くこすり合され、ダ
イ３の研摩仕上された内面形状が加工物Ｗの周囲面に転
写される。このため、加工物Ｗは形状精度の極めて高い
ものが得られる。この際、変位計１６のフィードバック
によるサーボシリンダ１３の位置制御により厚さ方向の
寸法が精度良くコントロールされる。

【００１０】圧印加工が終了すると、関数発生器１１か
らの指令によりサーボシリンダ１３の振動が止められ、
図２のｃ部分に示すように加振フレーム１２の振動が停
止し、次いでサーボシリンダ１３により加振フレーム１
２、従って上，下パンチ６，１０が上昇する。下パンチ
１０の上端がダイ３の上端より僅かに高くなった位置で
下パンチ１０が停止し、上パンチ６のみパンチクランプ
シリンダ９によりさらに上昇して、図１の（ハ）に示す
ように加工物Ｗをアンクランプ状態にする。ここで図示
しない搬出入装置により加工物Ｗは機外に搬出される。 搬出が終ると下ダイ１０は図１（イ）の位置に復帰し、
圧印加工工程の１サイクルが完了する。

【００１１】図４に示すものは、サーボ弁の代りに偏心
カムを用いた第２実施例の装置である。偏心カム２３は
偏心カムベース２６に載置されたモータ２２の出力軸２
７に取付けられている。また偏心カムベース２６はコン
トローラ２１の指令によって作動する切換弁２４を経て
、圧油が昇降シリンダ２５に送られて昇降する。従って
偏心カムベース２６の上昇時に偏心カムの回転に伴って
生ずる振動が、加振フレーム１２を振動させて圧印加工
を行うものである。拘束方法や加振方法は上述の第１実
施例とほぼ同様なので詳細説明は省略する。但し、図２
のａ部分の振動波形は零である。

【００１２】図５には本発明に使用される第３実施例の
装置で、加振フレームを用いないものを示す。この場合
、金型ホルダは日の字状の機枠３１と一体になっており
、ダイ３は機枠３１の中段に載置されている。また、上
パンチ６は機枠３１の上段に取付けられたサーボシリン
ダ１３に直結されており、これに対して下パンチ１０は
ダイ３を貫通して立ち上り、その下端で昇降シリンダ２
９に結合されている。なお、油圧回路及び制御装置は図
示を省略している。

【００１３】図５に示す装置により圧印加工を行うとき
にも、前述の実施例とほぼ同様に図１の（イ），（ロ）
，（ハ）に示す順序で加工が行われる。ただし、この場
合は図１の（ロ）に示す上，下パンチの振動が同期振動
ではなく、上パンチ６のみから与えられる。このため加
工物Ｗに対する圧印効果は前述の実施例ほど深くはなら
ないが、目的により十分に使用可能である。なお、図５
の装置は加振フレームを省略しているので構造簡単で軽
量に構成できる。

【００１４】以上述べた各実施例の装置を用いて、本発
明による圧印加工の実験を行った。図６に示したのはこ
の実験により製作された加工物であり、（イ）はメダル
、（ロ）は動圧形スラスト軸受のパッドである。実験の
結果を表１に示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【発明の効果】本発明は、振動を付加して延性金属材料
からなる小片状加工物の圧印加工を行う加工方法であり
、従来のプレスと焼鈍を繰返す方法あるいはエッチング
加工など複雑な工程と比べて大幅に工程を短縮すること
ができる。また、本発明では振動を付加することによっ
て、ダイの内面形状がそれとこすり合される加工物の周
囲面に転写されるため、形状精度の高い製品を作ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による加工方法の説明図

【図２】本発明
におけるパンチの動きと振動波形とを示す図

【図３】本発明に使用される装置の第１実施例の概略説
明図

【図４】本発明に使用される装置の第２実施例の概略説
明図

【図５】本発明に使用される装置の第３実施例の概略説
明図

【図６】本発明によって加工された製品の例を示す図

【
符号の説明】 ３　　　　ダイ ６　　　　上パンチ １０　　　　下パンチ ２８，２８′　　　　成形溝 Ｗ　　　　加工物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　展性を有する金属からなる小片状の加
   工物を、その周囲面に微小隙間をあけて取囲むダイ及び
   先端に所定形状の成形溝が形成された一対のパンチによ
   り、面圧５〜２００ｋｇ／ｍｍ２　で密封拘束し、次い
   でこの状態で少くとも一方のパンチから加工物の厚さ方
   向に０．５〜１００Ｈｚの振動を与えて加工物の表面に
   圧印加工を行うと共に、前記ダイの内面形状を加工物の
   周囲面に転写させることを特徴とする振動圧印加工方法
   。