JPH0710465B2 - 金型の製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金型の製作方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、金型は研削，放電加工によって製作されているの
が普通である。

また、近時、精密鋳造，溶射法により金型を製作するこ
とも試みられている。

ところで、最近の生産方式は、製品の多様化に伴い大量
生産から多品種少量生産へと移行する傾向にある。そし
て、多品種少量生産では、特に、金型費のコストダウン
及び製作時間の短縮化つまり金型納期の短縮化が極めて
重要な課題となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、研削，放電加工によれば、寸法精度等に優れた
金型を得ることができるものの、製作コストが高く、ま
た製作に時間がかかるため、多品種少量生産用の金型の
製作方法としては問題がある。

一方、精密鋳造，溶射法によれば、金型を短期間で容易
に且つ安価に製作できるから、研削，放電加工による場
合に比して、多品種少量生産に好適する。

しかし、かかる方法によって得られる金型は、寸法精度
や耐久性の点で問題があり、その用途も限定される。

本発明は、このような実情に鑑み、寸法精度，耐久性に
優れた金型を短期間で容易に且つ安価に製作しうる方法
を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決した本発明の金型製作方法は、特に、歯
科用セラミック埋没材等のセラミック粉末にコロイダル
シリカ等の液体バインダを混和したゾル化材料をマスタ
成形型に注入し、硬化後、焼成させることによってホブ
マスタを製作し、アルミニウム青銅等の超塑性金属から
なる金型素材に、それが超塑性を呈する温度条件下に保
持した状態で、前記ホブマスタを用いてホブ加工させる
ようにしたものである。

〔作用〕

金型素材をホブマスタによりホビングすると、ホブマス
タに対応する形状のキャビティを有する金型を製作でき
る。

ところで、超塑性金属は、所定の温度条件下で超塑性を
呈する。例えば、アルミニウム青銅の場合、800℃で超
塑性を呈する。したがって、超塑性金属製の金型素材を
かかる超塑性状態でホットホビングする場合、極く僅か
な成形荷重で良好に塑性加工しうる。しかも、かかるホ
ブ加工において、極めて微細な結晶粒の超塑性金属素材
は、主として結晶粒の粒界滑りと粒回転とによって塑性
変形が進行することから、加工後も均一な等軸組織を有
し、且つ殆ど加工歪のない状態で加工されることから、
後述する如く表面状態の優れたホブマスタを使用するこ
とと相俟って、極めて高精度の金型を製作できる。

また、歯科用セラミック埋没材等のセラミック粉末は水
を含んだコロイド状のシリカ等の液体バインダで混練す
るとゾル状となり、その後、反応して硬化する。而し
て、その硬化物は温度上昇と共に充分な膨張を示し、石
膏等に比して高温条件下での強度及び表面状態に優れた
ものとなる。したがって、セラミック粉末に液体バイン
ダを混和したゾル化材料をマスタ成形型に注入し、硬化
後、焼成させて得たホブマスタは、上記した如く金型素
材が極く僅かな成形荷重で良好にホブ加工できるもので
あることと相俟って、ホブ加工用マスタとして充分良好
に使用できる。しかも、このホブマスタは、所謂流し込
み成形によって製作されるものであるから、その形状が
殆ど制限されず、且つ製作も容易である。

〔実施例〕

以下、本発明の方法を、第１図〜第８図に示す実施例に
基づいて具体的に説明する。

まず、第１図に示す如く、得ようとする最終製品と同一
形状の雛形１を製作する。この雛形１は木，石膏等の製
作容易な材料を用いて製作され、その材質の選定は自由
である。最終製品が存在する場合は、これを雛形１とし
て用いてもよい。次いで、この雛形１をシリコンゴム
２′で形取りして（第２図）、第３図に示す如き、雛形
１に対応する成形面2aを有するマスタ成形型２を得る。
マスタ成形型２の材質，製作方法は、自由に選定できる
が、容易に製作できるものを選定する。

そして、このマスタ成形型２を用いて所謂流し込み法に
よりホブマスタ３を製作する。すなわち、マスタ成形型
２に、歯科用セラミック埋没材にコロイダルシリカを混
和してなるゾル状のマスタ材料３′を注入し（第４
図）、硬化後、その硬化物を炉内で1000℃で１時間焼成
することによって、第５図に示す如き、雛形１と同一形
状の成形面3aを有するホブマスタ３を得る。

かくして得られたホブマスタ３及び超塑性金属たるアル
ミニウム青銅製の金型素材４′を、第６図に示す如く、
ホビング機５にセットすると共に、電気炉内でアルミニ
ウム青銅が超塑性を呈する温度である800℃に加熱し、
その温度に保持する。なお、加熱手段は、電気炉を用い
る他、誘導加熱等によってもよい。

この状態で、ホブマスタ３を金型素材４′に徐々に押し
付けて、ホブ加工を行う（第７図）。このときの成形荷
重及び加圧時間は、ホブマスタ成形面3aつまり金型キャ
ビティの形状に応じて設定される。例えば、メダル，コ
インの如き製品用のプレス加工金型を製作する場合に
は、１〜2kgf/mm²程度の荷重を５分間程度作用させれば
よく、また、キャップ類，摘み類，歯車の如き製品用の
プラスチック射出成形用雌型を製作する場合には、２〜
5kgf/mm²程度の荷重を10分間程度作用させればよい。

このようなホットホビング法により、第８図に示す如
く、ホブマスタ３の成形面3aに対応するキャビティ4aを
有する金型４を製作する。

そして、この金型４に、焼入れ，焼戻しといった熱処理
（必要に応じて、更に適宜の表面処理）を施す。このよ
うな処理により、金型４を機会的性質及び耐食性，耐摩
耗性，耐高温酸化性等の特性に優れたものとなしうる。

なお、得ようとする金型４のキャビティ4aが深い場合に
は、予め、金型素材４′のキャビィティ形成個所に切削
加工等により凹部を形成しておいてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、超
塑性金属製の金型素材を、超塑性条件下で、ホブマスタ
によりホットホビングさせることにより、高精度且つ耐
久性に富む金型を短時間で容易に且つ安価に製作するこ
とができる。しかも、ホブマスタを流し込み成形によっ
て製作することから、金型の製作時間，製作コストを皿
に低減することができ、しかも金型形状が殆ど制限され
ず、自由に設定できる。

したがって、本発明の方法は、試作用及び大量生産用と
しては勿論、多品種少量生産用としても、性能，コス
ト，製作時間上の支障なく好適に金型を製作することが
でき、その実用的価値極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第８図は本発明の方法の実施工程を示した概略
断面図であり、第１図は雛形を、第２図はマスタ形成型
の製作状態を、第３図はマスタ成形型を、第４図はホブ
マスタの製作状態を、第５図はホブマスタを、第６図は
金型素材とホブマスタとをホビング機にセットした状態
を、第７図は金型の製作状態を、第８図は金型を夫々示
している。 １……雛形、２……マスタ成形型、３……ホブマスタ、
3a……ホブマスタ成形面、３′……マスタ材料（ゾル化
材料）、４……金型、4a……キャビィティ、４′……金
型素材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 泰章 大阪府堺市三宝町８丁374番地 三宝伸銅 工業株式会社内 (72)発明者 中永 久嗣 大阪府堺市三宝町８丁374番地 三宝伸銅 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯科用セラミック埋没材等のセラミック粉
   末にコロイダルシリカ等の液体バインダを混和したゾル
   化材料をマスタ成形型に注入し、硬化後、焼成させるこ
   とによってホブマスタを製作し、アルミニウム青銅等の
   超塑性金属からなる金型素材を、それが超塑性を呈する
   温度条件下に保持した状態で、前記ホブマスタを用いて
   ホブ加工させるようにしたことを特徴とする金型の製作
   方法。