JPH10175109A - 螺旋状孔を有する長尺棒材、その押出成形装置および製造方法 - Google Patents
螺旋状孔を有する長尺棒材、その押出成形装置および製造方法Info
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- JPH10175109A JPH10175109A JP33406196A JP33406196A JPH10175109A JP H10175109 A JPH10175109 A JP H10175109A JP 33406196 A JP33406196 A JP 33406196A JP 33406196 A JP33406196 A JP 33406196A JP H10175109 A JPH10175109 A JP H10175109A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 螺旋状孔付のツイストドリル用長尺棒材にお
いて、焼結時の収縮を考慮することにより、リードのば
らつきを±1.0%以下とした長尺棒材、成形装置、お
よび製造方法を提供する 【解決手段】 複数の螺旋状孔を有し、長さLと径Dの
関係がL>5Dである長尺棒材であり、真直度が0.5
mm/100mm以下、前記螺線状孔のリードのばらつ
きが±1.0%以下、リードの誤差の累積がリードの平
均値の5.0%以下であり、螺線状孔のリードがその長
さ方向の中央部よりも端部の方が大きい成形体が焼結さ
れてなる。その成形装置はダイスと螺線状のピンと成形
体の押出速度の検出手段と、螺線状のピンの回転数を調
整する制御手段からなる成形装置である。その製造方法
は、上記の製造装置を用いて、螺線状孔のリードを調整
して成形した後、焼結するものである。
いて、焼結時の収縮を考慮することにより、リードのば
らつきを±1.0%以下とした長尺棒材、成形装置、お
よび製造方法を提供する 【解決手段】 複数の螺旋状孔を有し、長さLと径Dの
関係がL>5Dである長尺棒材であり、真直度が0.5
mm/100mm以下、前記螺線状孔のリードのばらつ
きが±1.0%以下、リードの誤差の累積がリードの平
均値の5.0%以下であり、螺線状孔のリードがその長
さ方向の中央部よりも端部の方が大きい成形体が焼結さ
れてなる。その成形装置はダイスと螺線状のピンと成形
体の押出速度の検出手段と、螺線状のピンの回転数を調
整する制御手段からなる成形装置である。その製造方法
は、上記の製造装置を用いて、螺線状孔のリードを調整
して成形した後、焼結するものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる油孔付ツ
イストドリルに代表される螺旋状孔の切削油供給孔を有
する長尺棒材、その成形装置、および製造方法に関す
る。
イストドリルに代表される螺旋状孔の切削油供給孔を有
する長尺棒材、その成形装置、および製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】高速度工具鋼あるいは超硬質合金鋼製の
ツイストドリルにおいて、孔あけ加工時の潤滑性、冷却
性、切りくずの排出性を向上させる目的からドリル内部
に螺旋状の油孔を設け、ドリル先端部に油を供給する油
孔付ツイストドリルが知られている。このドリルは高速
度工具鋼では、短尺棒状素材の軸方向に二本のストレー
ト孔をあけ、所望の径になるまで引き抜き加工を行った
後、棒材に機械的にねじり加工を施し製造する方法が一
般的であった。
ツイストドリルにおいて、孔あけ加工時の潤滑性、冷却
性、切りくずの排出性を向上させる目的からドリル内部
に螺旋状の油孔を設け、ドリル先端部に油を供給する油
孔付ツイストドリルが知られている。このドリルは高速
度工具鋼では、短尺棒状素材の軸方向に二本のストレー
ト孔をあけ、所望の径になるまで引き抜き加工を行った
後、棒材に機械的にねじり加工を施し製造する方法が一
般的であった。
【0003】しかし、この方法では引き抜き加工に多量
の工数がかかるため、細径の製造コストが高く、また製
造も困難であった。一方、超硬質合金鋼や高速度工具鋼
では、粉末冶金法を用いた製造方法も行われている。こ
の方法の一つは粉末とバインダーとの混練体から押出成
形によりストレート孔を有する成形体を作り、これを脱
脂・焼結して、得られた棒材を機械的にねじり加工を施
す方法であるが、この方法も機械的なねじり加工が必要
なため、多量の工数が必要であった。
の工数がかかるため、細径の製造コストが高く、また製
造も困難であった。一方、超硬質合金鋼や高速度工具鋼
では、粉末冶金法を用いた製造方法も行われている。こ
の方法の一つは粉末とバインダーとの混練体から押出成
形によりストレート孔を有する成形体を作り、これを脱
脂・焼結して、得られた棒材を機械的にねじり加工を施
す方法であるが、この方法も機械的なねじり加工が必要
なため、多量の工数が必要であった。
【0004】そこで、粉末冶金法により粉末とバインダ
ーの混練体を押出成形して螺旋状の孔を有する成形体を
製造し、これを脱脂・焼結することで目的とする螺旋状
孔を有するツイストドリル用素材を得る方法が種々提案
されている。たとえば特公平1−29841号には、ダ
イスの内周面が螺旋面を有し螺旋状の中子がダイスの中
心部に設けられた押出成形機が開示されている。
ーの混練体を押出成形して螺旋状の孔を有する成形体を
製造し、これを脱脂・焼結することで目的とする螺旋状
孔を有するツイストドリル用素材を得る方法が種々提案
されている。たとえば特公平1−29841号には、ダ
イスの内周面が螺旋面を有し螺旋状の中子がダイスの中
心部に設けられた押出成形機が開示されている。
【0005】また、一方でダイスの孔をねじれた丸味の
ある正多角形の断面形状とし、その中にねじれ角が漸増
するねじれ孔成型用ピンを設けた成形装置も開示されて
いる。このような粉末冶金法による製造方法は超硬合金
への適用が可能である。しかし、上述したこれらの装置
あるいは成形方法では、成形体の外周部に製品としては
不必要な溝あるいは突起が成形されるので、後工程でこ
れを除去する必要があり、工数あるいは材料の歩留の点
で問題があった。
ある正多角形の断面形状とし、その中にねじれ角が漸増
するねじれ孔成型用ピンを設けた成形装置も開示されて
いる。このような粉末冶金法による製造方法は超硬合金
への適用が可能である。しかし、上述したこれらの装置
あるいは成形方法では、成形体の外周部に製品としては
不必要な溝あるいは突起が成形されるので、後工程でこ
れを除去する必要があり、工数あるいは材料の歩留の点
で問題があった。
【0006】このような成形体外周部に必要のない溝あ
るいは突起を生じさせない成形方法が開発され、特開平
2−138404号には、成形機にねじりローラーを設
け押出速度に対応した回転数で押し出された成形体にね
じりを付与し、螺旋状孔を有する棒状成形体を製造する
押出成形機が開示されている。また、特開平5−117
718号には、成形材料を流出させるノズルの軸心部に
螺旋状にねじり成形されたガイドピンを設け、このガイ
ドピンを回転させることにより螺旋状孔を成形する方法
および装置が示されている。このようなピンを回転させ
て螺旋状孔を形成するとともに、ねじりを付与する方法
では、先に述べたような外周部に不要な溝あるいは突起
が形成されないので、この溝や突起の除去工程を省略で
き、材料の歩留の上でも有利である。
るいは突起を生じさせない成形方法が開発され、特開平
2−138404号には、成形機にねじりローラーを設
け押出速度に対応した回転数で押し出された成形体にね
じりを付与し、螺旋状孔を有する棒状成形体を製造する
押出成形機が開示されている。また、特開平5−117
718号には、成形材料を流出させるノズルの軸心部に
螺旋状にねじり成形されたガイドピンを設け、このガイ
ドピンを回転させることにより螺旋状孔を成形する方法
および装置が示されている。このようなピンを回転させ
て螺旋状孔を形成するとともに、ねじりを付与する方法
では、先に述べたような外周部に不要な溝あるいは突起
が形成されないので、この溝や突起の除去工程を省略で
き、材料の歩留の上でも有利である。
【0007】また、内面に螺旋状の溝を形成したダイス
を用いる成形体にねじりを付与する成形方法では、ダイ
スの製造時に溝の加工に手間がかかると共に、製品サイ
ズ、螺旋状孔の螺旋の周期いわゆるリード寸法毎にダイ
スを準備する必要があり、製造コストが高かったが、ピ
ンを回転させてねじりを付与する方法では、特別な形状
のダイスは必要でなく、製造が容易なピンのみ各サイズ
毎に製造すれば良いので、製造コストを低く抑えること
が可能である。さらに特開平8−225809号には、
成形体の螺線状孔のリードのばらつきを低減し、真直度
を高めるために、混錬体の導入部からダイスの出口まで
の細長比を3.0以上とする押出方法も開示されてい
る。
を用いる成形体にねじりを付与する成形方法では、ダイ
スの製造時に溝の加工に手間がかかると共に、製品サイ
ズ、螺旋状孔の螺旋の周期いわゆるリード寸法毎にダイ
スを準備する必要があり、製造コストが高かったが、ピ
ンを回転させてねじりを付与する方法では、特別な形状
のダイスは必要でなく、製造が容易なピンのみ各サイズ
毎に製造すれば良いので、製造コストを低く抑えること
が可能である。さらに特開平8−225809号には、
成形体の螺線状孔のリードのばらつきを低減し、真直度
を高めるために、混錬体の導入部からダイスの出口まで
の細長比を3.0以上とする押出方法も開示されてい
る。
【0008】そして、上記のように粉末とバインダとの
混練体から押出成形により得られた成形体を脱脂・焼結
する工程が不可欠であり、脱脂・焼結して目的とする螺
旋状孔を有する素材を得る製造方法では、その焼結工程
において焼結すべき成形体をトレイ等に載置し、焼結す
る方法が多用されている。成形体の脱脂工程はバインダ
を除去する工程であり、焼結は粉末粒子の部分的溶融あ
るいは拡散により粉末粒子を結合させ、粒子間の空隙を
埋める工程である。
混練体から押出成形により得られた成形体を脱脂・焼結
する工程が不可欠であり、脱脂・焼結して目的とする螺
旋状孔を有する素材を得る製造方法では、その焼結工程
において焼結すべき成形体をトレイ等に載置し、焼結す
る方法が多用されている。成形体の脱脂工程はバインダ
を除去する工程であり、焼結は粉末粒子の部分的溶融あ
るいは拡散により粉末粒子を結合させ、粒子間の空隙を
埋める工程である。
【0009】したがって、焼結後は埋められた空隙の体
積分だけ収縮が起こる。この収縮量は成形体の密度が均
一であっても焼結時の温度分布、雰囲気、トレイとの摩
擦抵抗等により複雑に変化する。特に、本発明が対象と
する長尺棒材ではトレイとの摩擦抵抗が収縮量に大きく
影響し、図2に示すように中央部における長手方向の収
縮率が両端部に比べ小さくなる現象がある。そのため、
図3のように成形体で得られていた螺線状孔の均一なリ
ードが収縮率の差により中央部のリードが長くなるとい
う不具合が生ずる。
積分だけ収縮が起こる。この収縮量は成形体の密度が均
一であっても焼結時の温度分布、雰囲気、トレイとの摩
擦抵抗等により複雑に変化する。特に、本発明が対象と
する長尺棒材ではトレイとの摩擦抵抗が収縮量に大きく
影響し、図2に示すように中央部における長手方向の収
縮率が両端部に比べ小さくなる現象がある。そのため、
図3のように成形体で得られていた螺線状孔の均一なリ
ードが収縮率の差により中央部のリードが長くなるとい
う不具合が生ずる。
【0010】焼結後、このような中央部と端部での螺線
状孔のリードの違いはドリルの溝を加工する時に溝と螺
線状孔のリードの差異が生じるから、場合によってはド
リルの溝に螺線状孔が開口してしまう。この対策とし
て、例えばトレイ上に散布した球状物質上で成形体の脱
脂を行い、収縮時の摩擦抵抗を低減する脱脂方法が特開
昭64−72970号で提案されている。さらに、球状
物質を外径寸法φ0.25〜φ20の耐火物とする焼結方法が
特開平6−136407号に記載されている。このよう
にトレイとの摩擦抵抗によって生ずる長手方向の収縮率
の不均一は回転体の転がりを利用して摩擦抵抗を低減す
ることにより対策する方法が一般的であった。
状孔のリードの違いはドリルの溝を加工する時に溝と螺
線状孔のリードの差異が生じるから、場合によってはド
リルの溝に螺線状孔が開口してしまう。この対策とし
て、例えばトレイ上に散布した球状物質上で成形体の脱
脂を行い、収縮時の摩擦抵抗を低減する脱脂方法が特開
昭64−72970号で提案されている。さらに、球状
物質を外径寸法φ0.25〜φ20の耐火物とする焼結方法が
特開平6−136407号に記載されている。このよう
にトレイとの摩擦抵抗によって生ずる長手方向の収縮率
の不均一は回転体の転がりを利用して摩擦抵抗を低減す
ることにより対策する方法が一般的であった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記したような粉末冶
金法を用い、ピンを回転させて螺旋状孔を成形する方法
を用いることにより、製造コストを抑えた油孔付ツイス
トドリル素材の製造が可能であるが、押出速度とピンの
回転数を式1で示すように常に目的のリードに対し一定
の関係を維持する必要があるのである。 L=60(V/N)・・・・・(式1) L:リード(mm) V:押出速度(mm/s) N:ピン回転数(rpm)
金法を用い、ピンを回転させて螺旋状孔を成形する方法
を用いることにより、製造コストを抑えた油孔付ツイス
トドリル素材の製造が可能であるが、押出速度とピンの
回転数を式1で示すように常に目的のリードに対し一定
の関係を維持する必要があるのである。 L=60(V/N)・・・・・(式1) L:リード(mm) V:押出速度(mm/s) N:ピン回転数(rpm)
【0012】すなわち、別の言い方をすれば、均一なリ
ードを得るためには押出速度を安定化させる必要があ
る。しかし、スクリュー式押出成形機ではコンパウンド
の供給量の変動、負荷によるスクリュー駆動モータの回
転数の変動、コンパウンドの弾性等により押出速度が不
規則に変動するし、また、プランジャー式押出成形機で
も、押出に伴ってシリンダ内のコンパウンド量の減少に
よりラムへの抵抗が減少し押出速度が徐々に増加する現
象がある。したがって、これらの変動量以下にリードの
ばらつきを抑えることは困難であった。また、前述のよ
うに長尺の成形体を焼結する際はトレイの摩擦抵抗によ
り中央部と端部で収縮率が異なるため、一般的に前述し
たようにトレイ上に球状あるいは円筒状の物質を敷き詰
め摩擦抵抗を減らし、収縮の均一化を図る方法が多用さ
れていた。
ードを得るためには押出速度を安定化させる必要があ
る。しかし、スクリュー式押出成形機ではコンパウンド
の供給量の変動、負荷によるスクリュー駆動モータの回
転数の変動、コンパウンドの弾性等により押出速度が不
規則に変動するし、また、プランジャー式押出成形機で
も、押出に伴ってシリンダ内のコンパウンド量の減少に
よりラムへの抵抗が減少し押出速度が徐々に増加する現
象がある。したがって、これらの変動量以下にリードの
ばらつきを抑えることは困難であった。また、前述のよ
うに長尺の成形体を焼結する際はトレイの摩擦抵抗によ
り中央部と端部で収縮率が異なるため、一般的に前述し
たようにトレイ上に球状あるいは円筒状の物質を敷き詰
め摩擦抵抗を減らし、収縮の均一化を図る方法が多用さ
れていた。
【0013】しかし、この方法でも摩擦抵抗をゼロにす
ることは不可能であり、L>5Dとなるような長尺の製
品については、中央部と端部とで収縮率の差が生じてい
た。また、球状あるいは円筒状の物質が製品表面に食い
込み、凹みとなるため、これを取り除くための加工代が
必要であった。したがって、この点でも重量のある太径
の製品やL>5Dとなる長尺の製品の製造は困難であっ
た。
ることは不可能であり、L>5Dとなるような長尺の製
品については、中央部と端部とで収縮率の差が生じてい
た。また、球状あるいは円筒状の物質が製品表面に食い
込み、凹みとなるため、これを取り除くための加工代が
必要であった。したがって、この点でも重量のある太径
の製品やL>5Dとなる長尺の製品の製造は困難であっ
た。
【0014】上記問題点を解決するために本発明はL>
5Dの螺旋状孔付きツイストドリル用の素材である長尺
棒材において、螺旋状孔を焼結時の収縮率を考慮したリ
ードの分布に成形体を成形し、それを焼結することによ
り前述のリードばらつきを±1.0%以内に抑えた長尺
棒材、その製造装置および製造方法を提供するものであ
る。
5Dの螺旋状孔付きツイストドリル用の素材である長尺
棒材において、螺旋状孔を焼結時の収縮率を考慮したリ
ードの分布に成形体を成形し、それを焼結することによ
り前述のリードばらつきを±1.0%以内に抑えた長尺
棒材、その製造装置および製造方法を提供するものであ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明者は押出速度が変動する状態で、押出速度
とピンの回転数が常に式1の関係を維持するためには、
ピンの回転数を押出速度に合わせて制御すればよいと考
え、ピンの回転数を制御すれば、一本の成形体内でリー
ドを自由に変えることができる点に着目し、焼結時の収
縮率の分布を考慮し、長尺棒状成形体の中央部のリード
を短く、両端部を長く成形し、焼結時に均一なリード分
布とすることが可能であることを見出して本発明に至っ
た。
めに、本発明者は押出速度が変動する状態で、押出速度
とピンの回転数が常に式1の関係を維持するためには、
ピンの回転数を押出速度に合わせて制御すればよいと考
え、ピンの回転数を制御すれば、一本の成形体内でリー
ドを自由に変えることができる点に着目し、焼結時の収
縮率の分布を考慮し、長尺棒状成形体の中央部のリード
を短く、両端部を長く成形し、焼結時に均一なリード分
布とすることが可能であることを見出して本発明に至っ
た。
【0016】具体的には、複数の螺旋状孔を有し、長さ
Lと径Dの関係がL>5Dである長尺棒材であって、該
長尺棒材は真直度が0.5mm/100mm以下、螺旋
状のリードのばらつきが、±1.0%以下、リードの誤
差の累積がリードの平均値の5.0%以下であることを
特徴とする螺旋状孔を有する長尺棒材であり、また複数
の螺旋状孔を有する長尺棒材であって、前記螺旋状孔の
リードをその長さ方向の中央部よりも端部の方が大きく
なるように押出成形された成形体が焼結されてなること
を特徴とするものである。
Lと径Dの関係がL>5Dである長尺棒材であって、該
長尺棒材は真直度が0.5mm/100mm以下、螺旋
状のリードのばらつきが、±1.0%以下、リードの誤
差の累積がリードの平均値の5.0%以下であることを
特徴とする螺旋状孔を有する長尺棒材であり、また複数
の螺旋状孔を有する長尺棒材であって、前記螺旋状孔の
リードをその長さ方向の中央部よりも端部の方が大きく
なるように押出成形された成形体が焼結されてなること
を特徴とするものである。
【0017】この長尺棒材の製造装置は、押出成形機の
前方の端部に装着されたダイスと、該ダイスの中心部に
回転可能に装着され、成形体に螺旋状孔を形成する螺旋
状のピンと、前記成形体の押出速度の検出装置と、前記
成形体の押出速度に応じて前記螺旋状のピンの回転数を
調整する制御手段からなることを特徴とする成形後、焼
結される螺旋状孔を有する長尺棒材の成形装置である。
前方の端部に装着されたダイスと、該ダイスの中心部に
回転可能に装着され、成形体に螺旋状孔を形成する螺旋
状のピンと、前記成形体の押出速度の検出装置と、前記
成形体の押出速度に応じて前記螺旋状のピンの回転数を
調整する制御手段からなることを特徴とする成形後、焼
結される螺旋状孔を有する長尺棒材の成形装置である。
【0018】さらにその製造方法は、最終製品の組成と
実質的に一致する合金粉末、または最終製品の組成の一
部からなる複数の予備合金粉末に、有機バインダー、可
塑剤、分散剤、水、溶剤のうちの一種以上を加えて混練
して混練体とし、ダイスの中心部に螺旋状のピンが装着
され、前記混練体の押出速度に応じて、前記螺旋状のピ
ンの回転数を制御することが可能な押出成形機により、
螺旋状孔のリードがその長さ方向の中央部よりも端部の
方が大きくなるように前記混練体を押出成形した後、焼
結することを特徴とするものである。
実質的に一致する合金粉末、または最終製品の組成の一
部からなる複数の予備合金粉末に、有機バインダー、可
塑剤、分散剤、水、溶剤のうちの一種以上を加えて混練
して混練体とし、ダイスの中心部に螺旋状のピンが装着
され、前記混練体の押出速度に応じて、前記螺旋状のピ
ンの回転数を制御することが可能な押出成形機により、
螺旋状孔のリードがその長さ方向の中央部よりも端部の
方が大きくなるように前記混練体を押出成形した後、焼
結することを特徴とするものである。
【0019】
【実施の形態】油孔付ツイストドリルは、通常は螺旋状
を有する長尺棒材を熱処理した後、外周には油孔のリー
ドに合わせてドリルとしての螺旋状の溝が加工されてい
る。そして、一般に市販されている油孔付きツイストド
リルの溝部の長さは外径の20倍程度のものが最長であ
る。このような長尺品の溝加工に際して、油孔のリード
精度が1%以上もあると油孔リードと溝リードの差の累積
により溝部に油孔が露出するため、リード精度を±1%以
内に収める必要があり、誤差の累積もリードの平均値の
5%以下とする必要がある。さらに焼結後、溝加工を施
す前に外周面を研削加工するので真直度が高いことが必
要である。100mm長さの範囲で真直度が0.5mm
を超えると外周研削量が増加するし、目的とする外径寸
法が得られなくなるので0.5mm/100mm以下の
真直度が必要である。
を有する長尺棒材を熱処理した後、外周には油孔のリー
ドに合わせてドリルとしての螺旋状の溝が加工されてい
る。そして、一般に市販されている油孔付きツイストド
リルの溝部の長さは外径の20倍程度のものが最長であ
る。このような長尺品の溝加工に際して、油孔のリード
精度が1%以上もあると油孔リードと溝リードの差の累積
により溝部に油孔が露出するため、リード精度を±1%以
内に収める必要があり、誤差の累積もリードの平均値の
5%以下とする必要がある。さらに焼結後、溝加工を施
す前に外周面を研削加工するので真直度が高いことが必
要である。100mm長さの範囲で真直度が0.5mm
を超えると外周研削量が増加するし、目的とする外径寸
法が得られなくなるので0.5mm/100mm以下の
真直度が必要である。
【0020】また、成形体をトレイ上に置載して脱脂・
焼結を行う場合、前述したように棒状成形体では、図2
に示すように両端部と中央部とでは収縮率が異なるた
め、一定リードの成形体を焼結した場合には、図3のよ
うに中央部のリードが両端部に比べ長くなる。この傾向
は図6で示すように成形体の長さが長尺になるほど顕著
であり、φ13mmの成形体では、焼結後リードのばら
つきが1%を越えるのは長さが径の20倍を超える20
0〜300mm近辺であった。この傾向は成形体の外径
をφ6からφ30まで変えた場合でも、同じであること
が確認された。
焼結を行う場合、前述したように棒状成形体では、図2
に示すように両端部と中央部とでは収縮率が異なるた
め、一定リードの成形体を焼結した場合には、図3のよ
うに中央部のリードが両端部に比べ長くなる。この傾向
は図6で示すように成形体の長さが長尺になるほど顕著
であり、φ13mmの成形体では、焼結後リードのばら
つきが1%を越えるのは長さが径の20倍を超える20
0〜300mm近辺であった。この傾向は成形体の外径
をφ6からφ30まで変えた場合でも、同じであること
が確認された。
【0021】したがって、脱脂・焼結を伴うL>5Dの
螺旋孔付きツイストドリル素材の製造方法では、収縮率
の差によるリードのばらつきの発生は避けられない。本
発明はこのような問題点に鑑み、主としてドリル用の素
材および製造装置と製造方法を提供するものである。製
造装置としては、図1に示すように、押出速度に応じた
ピン回転数の制御は成形体の押出速度をセンサによって
検出し、コントローラ内部での演算処理して、設定した
リードに対応したピンの回転数を制御するものである。
それと同時に、押出された成形体が押出速度の変動によ
り変形しないように、コンベアの速度も押出速度と一致
させている。
螺旋孔付きツイストドリル素材の製造方法では、収縮率
の差によるリードのばらつきの発生は避けられない。本
発明はこのような問題点に鑑み、主としてドリル用の素
材および製造装置と製造方法を提供するものである。製
造装置としては、図1に示すように、押出速度に応じた
ピン回転数の制御は成形体の押出速度をセンサによって
検出し、コントローラ内部での演算処理して、設定した
リードに対応したピンの回転数を制御するものである。
それと同時に、押出された成形体が押出速度の変動によ
り変形しないように、コンベアの速度も押出速度と一致
させている。
【0022】さらに本発明では前述した焼結時の収縮を
考慮し、あらかじめ中央部のリードを短く(端部の方を
大きく)成形するものである。すなわち、所定の成形体
一本を成形する間に、ピンの回転数を収縮率に応じて変
化させ、収縮率を考慮したリード分布とするものであ
る。これは、本発明はフィードバック制御式のピン回転
装置を用いることに特徴がある。そして、合金粉末また
は混合粉末に有機バインダー等を加えて混練体として、
この混練体を上述の成形装置を用いて成形するものであ
る。
考慮し、あらかじめ中央部のリードを短く(端部の方を
大きく)成形するものである。すなわち、所定の成形体
一本を成形する間に、ピンの回転数を収縮率に応じて変
化させ、収縮率を考慮したリード分布とするものであ
る。これは、本発明はフィードバック制御式のピン回転
装置を用いることに特徴がある。そして、合金粉末また
は混合粉末に有機バインダー等を加えて混練体として、
この混練体を上述の成形装置を用いて成形するものであ
る。
【0023】
(実施例1)水アトマイズによって得られたAISI
T15相当で、平均粒径11μmの合金粉末に有機バイ
ンダーとしてメチルセルロースを3%、可塑剤としてグ
リセリンを0.7%、分散剤としてステアリン酸エマル
ジョンを0.7%、および水10%を添加しニーダ混練
機により混練した。この混練体を、図1に原理図を示す
本発明の押出成形装置により、φ2mmの一対の螺旋状
孔を有する外径φ13mm、長さ1000mmの棒状に
成形した。この成形装置は、ダイス2の軸中心部で螺旋
状ピン1を回転させながら、螺旋状孔11を有する成形
体9を押出成形し、成形体をコンベア5により搬送する
ものである。
T15相当で、平均粒径11μmの合金粉末に有機バイ
ンダーとしてメチルセルロースを3%、可塑剤としてグ
リセリンを0.7%、分散剤としてステアリン酸エマル
ジョンを0.7%、および水10%を添加しニーダ混練
機により混練した。この混練体を、図1に原理図を示す
本発明の押出成形装置により、φ2mmの一対の螺旋状
孔を有する外径φ13mm、長さ1000mmの棒状に
成形した。この成形装置は、ダイス2の軸中心部で螺旋
状ピン1を回転させながら、螺旋状孔11を有する成形
体9を押出成形し、成形体をコンベア5により搬送する
ものである。
【0024】このとき、押出速度の検出手段である速度
センサ7により、押出速度Vを連続的に測定し、この測
定結果をピンの回転数を調整する制御手段である、コン
トローラ8に導入した。設定リードLに対し常に式1で
示す関係が成り立つように、コントローラ8により、螺
旋状ピン1が取り付けられたシャフト3を回転させるた
めのモータ4の回転数を制御した。また、コンベア用の
モータ6は、押出速度とコンベアの速度が同じになるよ
うに、コントローラ8で同じ様に制御されている。リー
ドの設定値は58.4mmとした。成形直後の押出成形
体をX線装置により撮影し、リード寸法を測定し、その
結果を図4に示す。
センサ7により、押出速度Vを連続的に測定し、この測
定結果をピンの回転数を調整する制御手段である、コン
トローラ8に導入した。設定リードLに対し常に式1で
示す関係が成り立つように、コントローラ8により、螺
旋状ピン1が取り付けられたシャフト3を回転させるた
めのモータ4の回転数を制御した。また、コンベア用の
モータ6は、押出速度とコンベアの速度が同じになるよ
うに、コントローラ8で同じ様に制御されている。リー
ドの設定値は58.4mmとした。成形直後の押出成形
体をX線装置により撮影し、リード寸法を測定し、その
結果を図4に示す。
【0025】図4は成形体10本のリード測定結果を平
均値と最大値、最小値の範囲で示したものである。この
図によればリードは58.2〜58.6mmの範囲内に
あり目標とする58.4mmに対し±1%以内のばらつ
きであることがわかる。一方、比較例としてピンの回転
数を一定にして押出成形し、リードを測定し、結果を図
5に示す。成形直後の押出成形体のリードは57.7〜
59.5mmの範囲であり、約3%のばらつきであっ
た。さらに、上記で得られた成形体をV型溝付きトレイ
上に載置し、脱脂・焼結を行なってリードを測定したと
ころ、両端部に比べ中央部の収縮率が3.5%小さくな
っていた。
均値と最大値、最小値の範囲で示したものである。この
図によればリードは58.2〜58.6mmの範囲内に
あり目標とする58.4mmに対し±1%以内のばらつ
きであることがわかる。一方、比較例としてピンの回転
数を一定にして押出成形し、リードを測定し、結果を図
5に示す。成形直後の押出成形体のリードは57.7〜
59.5mmの範囲であり、約3%のばらつきであっ
た。さらに、上記で得られた成形体をV型溝付きトレイ
上に載置し、脱脂・焼結を行なってリードを測定したと
ころ、両端部に比べ中央部の収縮率が3.5%小さくな
っていた。
【0026】そこで、成形時のこの収縮率の差を考慮
し、両端から中央部に徐々にリードが小さくなり、中央
部で両端とリードの差が3.5%となるように、コント
ローラにプログラムし、成形を行って焼結した。その結
果焼結後のリードは目標とする46.2mmに対し、4
5.9mm〜46.3mmとなりリードのばらつきは±
0.4%であり、±1%以内が得られた。また真直度
は、全長1000mm内で平均値は0.3mm/100
mm、最大でも0.42mm/100mmであった。さ
らにリード誤差の累積は1.9mmとなり、リード平均
値46.1mmに対し4.1%であった。
し、両端から中央部に徐々にリードが小さくなり、中央
部で両端とリードの差が3.5%となるように、コント
ローラにプログラムし、成形を行って焼結した。その結
果焼結後のリードは目標とする46.2mmに対し、4
5.9mm〜46.3mmとなりリードのばらつきは±
0.4%であり、±1%以内が得られた。また真直度
は、全長1000mm内で平均値は0.3mm/100
mm、最大でも0.42mm/100mmであった。さ
らにリード誤差の累積は1.9mmとなり、リード平均
値46.1mmに対し4.1%であった。
【0027】(実施例2)実施例1と同じ合金粉末、有
機バインダー、可塑剤、分散剤、および水をヘンシェル
ミキサーを用いて混合した後、加圧混練機により混練し
て、混練体を得た。この混練体を油圧プランジャー式の
押出成形機を用いる本発明の成形装置により、一対のφ
1.2mmの螺旋状孔を有する外径φ8.5mm、長さ
1000mmの棒状に成形した。このときも図1と同様
の検出装置、手段等を用いた。リードの設定値は50.
0mmとして、成形後焼結してリードを実施例1と同様
にX線により測定したところ、設定値50mmに対し、
49.8〜50.2mmの範囲であり、リードLのばら
つきは±0.4%が得られた。また真直度は、全長10
00mm内で0.35mm/100mm平均であった。
そして、リード誤差の累積は2.1mmになったのでリ
ード平均値50mmの4.2%が得られた。
機バインダー、可塑剤、分散剤、および水をヘンシェル
ミキサーを用いて混合した後、加圧混練機により混練し
て、混練体を得た。この混練体を油圧プランジャー式の
押出成形機を用いる本発明の成形装置により、一対のφ
1.2mmの螺旋状孔を有する外径φ8.5mm、長さ
1000mmの棒状に成形した。このときも図1と同様
の検出装置、手段等を用いた。リードの設定値は50.
0mmとして、成形後焼結してリードを実施例1と同様
にX線により測定したところ、設定値50mmに対し、
49.8〜50.2mmの範囲であり、リードLのばら
つきは±0.4%が得られた。また真直度は、全長10
00mm内で0.35mm/100mm平均であった。
そして、リード誤差の累積は2.1mmになったのでリ
ード平均値50mmの4.2%が得られた。
【0028】(実施例3)本発明の成形装置により実施
例1で得られた外径φ13mmの成形体を乾燥後、長さ
を100mm、200mm、300mm、・・・のように
100mm間隔で100mmから1000mmまで10
種類の長さに切断し、この10種類の長さの成形体をV
字状の溝を有するトレイに載置し、脱脂・焼結を行なっ
た。焼結後X線によりリードの長さを測定した。その結
果、図6に示すように長尺になるほどリードのばらつき
範囲が大きくなることがわかった。これは、中央部と両
端部の摩擦抵抗の差が長尺品ほど大きいためであり、リ
ードのばらつきが1%を越えるのは長さが径の20倍を
超える200〜300mm近辺よりも長尺品からであ
る。
例1で得られた外径φ13mmの成形体を乾燥後、長さ
を100mm、200mm、300mm、・・・のように
100mm間隔で100mmから1000mmまで10
種類の長さに切断し、この10種類の長さの成形体をV
字状の溝を有するトレイに載置し、脱脂・焼結を行なっ
た。焼結後X線によりリードの長さを測定した。その結
果、図6に示すように長尺になるほどリードのばらつき
範囲が大きくなることがわかった。これは、中央部と両
端部の摩擦抵抗の差が長尺品ほど大きいためであり、リ
ードのばらつきが1%を越えるのは長さが径の20倍を
超える200〜300mm近辺よりも長尺品からであ
る。
【0029】そこで、長さ200mm以上の成形体につ
いてはその収縮率の差を考慮し、両端部よりも中央部の
リードが小さくなるように成形した。たとえば、実施例
1で成形した外径φ13mm、長さ1000mmの成形
体については、中央部と両端部の収縮率の差が3.5%
であったので、中央部のリードが両端にくらべ3.5%
小さくなるよう、コントローラの制御プログラムを設定
し、ピンの回転数を制御して成形を行った。この成形体
を脱脂・焼結後X線にてリード測定を行ったところ、リ
ードのばらつきは目標リード46.2mmの±1%以内
に収まっていることを確認した。同様に400mm、6
00mm、800mmについても、それぞれ収縮率の差
だけ中央部のリードを小さく成形したところ、いずれも
目標リードの±1%以内に収まった。また真直度、リー
ド誤差の累積も規定範囲内であった。
いてはその収縮率の差を考慮し、両端部よりも中央部の
リードが小さくなるように成形した。たとえば、実施例
1で成形した外径φ13mm、長さ1000mmの成形
体については、中央部と両端部の収縮率の差が3.5%
であったので、中央部のリードが両端にくらべ3.5%
小さくなるよう、コントローラの制御プログラムを設定
し、ピンの回転数を制御して成形を行った。この成形体
を脱脂・焼結後X線にてリード測定を行ったところ、リ
ードのばらつきは目標リード46.2mmの±1%以内
に収まっていることを確認した。同様に400mm、6
00mm、800mmについても、それぞれ収縮率の差
だけ中央部のリードを小さく成形したところ、いずれも
目標リードの±1%以内に収まった。また真直度、リー
ド誤差の累積も規定範囲内であった。
【0030】(実施例4)重量比でC3.01%、Si
0.28%、Mn0.31%、Cr4.15%、W9.
88%、Mo8.10%、V8.03%、Co8.56
%残部Feおよび不可避不純物からなる粉末を水アトマ
イズにより製造した。アトマイズ時の平均粒径は20μ
mであった。この粉末をアトライターにより平均粒径1
0μmまで粉砕した。この粉末に対し平均粒径1.0μ
mのTiN粉末を9%、平均粒径1.5μmのVC粉末
を1%、黒鉛粉末を0.18%添加して混合した。この
粉末に実施例1と同様の有機バインダー、可塑剤、分散
剤、水を加えヘンシェルミキサーを用いて混合した後、
加圧混練機により混練した。この混練体をスクリュー式
の押出成形機を用いる本発明の押出成形機により一対の
螺旋状孔を有する棒状に成形した。
0.28%、Mn0.31%、Cr4.15%、W9.
88%、Mo8.10%、V8.03%、Co8.56
%残部Feおよび不可避不純物からなる粉末を水アトマ
イズにより製造した。アトマイズ時の平均粒径は20μ
mであった。この粉末をアトライターにより平均粒径1
0μmまで粉砕した。この粉末に対し平均粒径1.0μ
mのTiN粉末を9%、平均粒径1.5μmのVC粉末
を1%、黒鉛粉末を0.18%添加して混合した。この
粉末に実施例1と同様の有機バインダー、可塑剤、分散
剤、水を加えヘンシェルミキサーを用いて混合した後、
加圧混練機により混練した。この混練体をスクリュー式
の押出成形機を用いる本発明の押出成形機により一対の
螺旋状孔を有する棒状に成形した。
【0031】成形体の外径はφ27mm、螺旋状孔の孔
径はφ3.5mm、長さは800mmとした。リード
は、焼結時の端部と中央部の収縮率の差を考慮して、両
端部のリードを118mmとして中央部は2%小さい1
15.6mmとなるように、制御プログラムを設定して
成形を行なった。この成形体を脱脂・焼結を施したとこ
ろ、リードは94.0mm〜94.7mmとなり、所望
するリード 94.5mmに近い値が得られ、ばらつき
も+0.3%、−0.4%となって±1.0%の範囲に
収まっていた。そして、真直度は全長800mm内で
0.31mm/100mmであり、リード誤差の累積は
3.2mmになったので、リード平均値94.4mmの
3.3%であり、規定値の範囲内に収まった。
径はφ3.5mm、長さは800mmとした。リード
は、焼結時の端部と中央部の収縮率の差を考慮して、両
端部のリードを118mmとして中央部は2%小さい1
15.6mmとなるように、制御プログラムを設定して
成形を行なった。この成形体を脱脂・焼結を施したとこ
ろ、リードは94.0mm〜94.7mmとなり、所望
するリード 94.5mmに近い値が得られ、ばらつき
も+0.3%、−0.4%となって±1.0%の範囲に
収まっていた。そして、真直度は全長800mm内で
0.31mm/100mmであり、リード誤差の累積は
3.2mmになったので、リード平均値94.4mmの
3.3%であり、規定値の範囲内に収まった。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の螺旋状孔
を有する長尺棒材は、螺旋状孔のリードのばらつきが±
1.0%以下であるので、主にドリルに成形する時の溝加工
に余分の配慮をする必要はなく、所定のリード通りに溝
加工を施せばよいから、コスト低減に大きく寄与する。
そして、本発明の螺旋状孔を有する長尺棒材の成形装置
および製造方法によれば、非常に簡単な装置および方法
により、成形時に端部よりも中央部のリードを小さく成
形することにより、リードのばらつきの少ない長尺棒材
が得られるので、高性能のオイルホールドリルの提供に
大きな効果がある。したがって、鋼業的に貢献度の高い
重要な発明である。
を有する長尺棒材は、螺旋状孔のリードのばらつきが±
1.0%以下であるので、主にドリルに成形する時の溝加工
に余分の配慮をする必要はなく、所定のリード通りに溝
加工を施せばよいから、コスト低減に大きく寄与する。
そして、本発明の螺旋状孔を有する長尺棒材の成形装置
および製造方法によれば、非常に簡単な装置および方法
により、成形時に端部よりも中央部のリードを小さく成
形することにより、リードのばらつきの少ない長尺棒材
が得られるので、高性能のオイルホールドリルの提供に
大きな効果がある。したがって、鋼業的に貢献度の高い
重要な発明である。
【図1】本発明に係わる長尺棒材の成形装置の一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図2】長尺棒材の焼結による長手方向の各位置におけ
る収縮率の差を示す図である。
る収縮率の差を示す図である。
【図3】従来の製造方法での螺旋状孔を有する長尺棒材
のリード分布の長手方向のばらつきを示す図である。
のリード分布の長手方向のばらつきを示す図である。
【図4】本発明に係る螺旋状孔を有する長尺棒材のリー
ド分布のばらつきを示す図である。
ド分布のばらつきを示す図である。
【図5】従来の製造方法に係り、ピン回転数を一定にし
た場合の螺旋状孔のリードのばらつきを示す図である。
た場合の螺旋状孔のリードのばらつきを示す図である。
【図6】従来の製造方法に係り、長尺棒材の長さとリー
ドのばらつきの関係を示す図である。
ドのばらつきの関係を示す図である。
【符号の説明】 1 螺旋状ピン 2 ダイス 3 シャフト 4 ピン駆動用モータ 5 コンベア 6 コンベア駆動用モータ 7 速度センサ 8 コントローラ 9 押出成形体 10 シリンダ 11 螺旋状孔
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の螺旋状孔を有し、長さLと径Dの
関係がL>5Dである長尺棒材であって、該長尺棒材は
真直度が0.5mm/100mm以下、前記螺線状孔の
リードのばらつきが±1.0%以下、前記リードの誤差
の累積が前記リードの平均値の5.0%以下であること
を特徴とする螺旋状孔を有する長尺棒材。 - 【請求項2】 複数の螺旋状孔を有する長尺棒材であっ
て、前記螺旋状孔のリードがその長さ方向の中央部より
も端部の方が大きい成形体が焼結されてなることを特徴
とする請求項1に記載の螺旋状孔を有する長尺棒材。 - 【請求項3】 押出成形機の端部に装着されたダイス
と、前記押出成形機の中心部に回転可能に装着されたシ
ャフトと、該シャフトの端部に固着されて前記ダイスの
中心部で回転し、成形体に螺線状孔を形成する螺線状の
ピンと、前記成形体の押出速度の検出装置と、前記成形
体の押出し速度に応じて前記ピンの回転数を制御するリ
ード制御手段からなることを特徴とする押出成形装置。 - 【請求項4】 最終製品の組成と実質的に一致する合金
粉末、または配合された複数の合金粉末と、有機バイン
ダ、可塑剤、分散剤、水、溶剤の一種以上とを混錬して
混錬体とし、該混錬体を、ダイスの中心部に螺線状のピ
ンが装着され、成形体の押出速度に応じて前記螺線状の
ピンの回転数の制御が可能な押出成形装置により、螺線
状孔のリードがその長さ方向の中央部よりも端部の方が
大きくなるように、押出成形して成形体を得、該成形体
を焼結することを特徴とする製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33406196A JPH10175109A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 螺旋状孔を有する長尺棒材、その押出成形装置および製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33406196A JPH10175109A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 螺旋状孔を有する長尺棒材、その押出成形装置および製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10175109A true JPH10175109A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18273076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33406196A Pending JPH10175109A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 螺旋状孔を有する長尺棒材、その押出成形装置および製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10175109A (ja) |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP33406196A patent/JPH10175109A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040305 |