JPH11309539A - 凹部成形用圧造工具 - Google Patents
凹部成形用圧造工具Info
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 凹部成形用鍛造工具、特に六角矢の飛躍的な
寿命延長をはかる。 【解決手段】 成形される素材への貫入部と支持部から
なる凹部成形用鍛造工具において、該貫入部表面を十点
平均粗さで、5.0μｍ以下とするとともに、該表面上に
セラミックス硬質皮膜を形成する。
寿命延長をはかる。 【解決手段】 成形される素材への貫入部と支持部から
なる凹部成形用鍛造工具において、該貫入部表面を十点
平均粗さで、5.0μｍ以下とするとともに、該表面上に
セラミックス硬質皮膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷間成形鍛造用圧造工具
に係り、特にいわゆる六角穴付きボルトの六角穴やプラ
スねじなどの凹部を頭部に成形する穴部成形工具に関す
る。
に係り、特にいわゆる六角穴付きボルトの六角穴やプラ
スねじなどの凹部を頭部に成形する穴部成形工具に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】六角穴付きボルトの六角穴やプラスねじ
付きボルトのプラス溝の成形には粗成形された部材の頭
部に所望の断面形状を有するパンチを打ち付け、穴明け
鍛造によって凹部を形成する方法がとられている。例え
ば、六角穴付きボルトの成形は、図１に示すように成形
鍛造された素材ブランクに、図２に示す六角矢を打ち込
む穴明け鍛造を行い、さらに上記工程によって成形され
た頭部に先取り加工を行い、ボルト軸部にねじ切り鍛造
を行うことによって行われる。
付きボルトのプラス溝の成形には粗成形された部材の頭
部に所望の断面形状を有するパンチを打ち付け、穴明け
鍛造によって凹部を形成する方法がとられている。例え
ば、六角穴付きボルトの成形は、図１に示すように成形
鍛造された素材ブランクに、図２に示す六角矢を打ち込
む穴明け鍛造を行い、さらに上記工程によって成形され
た頭部に先取り加工を行い、ボルト軸部にねじ切り鍛造
を行うことによって行われる。
【０００３】この穴明け鍛造に用いる工具は打刻と引抜
による強い繰り返し応力を受け、また摩擦熱にさらされ
るため、例えば六角穴付きボルトの六角穴を成形する六
角矢の場合、図２に示すベアリング部近傍の高負荷部分
から割れや欠損などの欠陥が発生し、使用不能となる。
による強い繰り返し応力を受け、また摩擦熱にさらされ
るため、例えば六角穴付きボルトの六角穴を成形する六
角矢の場合、図２に示すベアリング部近傍の高負荷部分
から割れや欠損などの欠陥が発生し、使用不能となる。
【０００４】かかる冷間鍛造用工具の寿命延長に関して
は、例えば、特開平7-60394号公報に開示されたよう
に、高速工具鋼の組成に対して炭素含有量を低めた靱性
に富む合金を素材とし、この素材を浸炭処理により、芯
部に対して表面層の炭素含有量を高めて硬度を上げると
ともに、表面に圧縮応力を残留させることによりクラッ
クの進展を抑え、靱性と硬さを兼ね備えさせる技術が開
示させれている。また、同公報に従来技術として紹介さ
れているように圧造工具の表面摩擦を防ぐ目的でＣＶＤ
やＰＶＤにより工具表面に硬質セラミック被覆処理を行
う方法も知られている。
は、例えば、特開平7-60394号公報に開示されたよう
に、高速工具鋼の組成に対して炭素含有量を低めた靱性
に富む合金を素材とし、この素材を浸炭処理により、芯
部に対して表面層の炭素含有量を高めて硬度を上げると
ともに、表面に圧縮応力を残留させることによりクラッ
クの進展を抑え、靱性と硬さを兼ね備えさせる技術が開
示させれている。また、同公報に従来技術として紹介さ
れているように圧造工具の表面摩擦を防ぐ目的でＣＶＤ
やＰＶＤにより工具表面に硬質セラミック被覆処理を行
う方法も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公報等により開示
された手段ではなお、例えば、六角矢の場合、約65000
回という比較的短い使用回数で工具が使用不能になり、
これは5〜7時間毎に工具取り替えを要することに相当す
るので、工具寿命をさらに延長する技術が望まれてい
る。したがって本発明の課題は、六角矢等の凹部成形用
圧造工具の使用寿命を格段に延長する手段を提供し、工
具の破損に伴う不良品の発生や稼働率の低下を防止する
ことにある。
された手段ではなお、例えば、六角矢の場合、約65000
回という比較的短い使用回数で工具が使用不能になり、
これは5〜7時間毎に工具取り替えを要することに相当す
るので、工具寿命をさらに延長する技術が望まれてい
る。したがって本発明の課題は、六角矢等の凹部成形用
圧造工具の使用寿命を格段に延長する手段を提供し、工
具の破損に伴う不良品の発生や稼働率の低下を防止する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記六角
矢の破損原因について調査を行った結果、工具の破損ま
での工具寿命と工具表面状態に密接な関係があることを
知見し、本発明を完成したものである。具体的には、成
形される素材への貫入部と該貫入部の支持部からなる凹
部成形用圧造工具において、該素材貫入部表面を十点平
均粗さで5.0μｍ以下とするとともに、該表面上にセラ
ミックス硬質被膜を形成せしめてなるものとする。
矢の破損原因について調査を行った結果、工具の破損ま
での工具寿命と工具表面状態に密接な関係があることを
知見し、本発明を完成したものである。具体的には、成
形される素材への貫入部と該貫入部の支持部からなる凹
部成形用圧造工具において、該素材貫入部表面を十点平
均粗さで5.0μｍ以下とするとともに、該表面上にセラ
ミックス硬質被膜を形成せしめてなるものとする。
【０００７】また、特に六角穴付ボルトの六角穴成形用
六角矢において、その素材への貫入部を、先端に形成さ
れた平面部と、該平面部に続く径の拡大する円錐部と、
該円錐部に続く６角形断面を有する短いベアリング部
と、該ベアリング部の後部にわずかな逃げ角を有して形
成された短い逃げ部と、それに続く断面六角形のシャフ
ト部からなっているものとし、該素材への貫入部を十点
平均粗さで5.0μｍ以下とするとともに、該表面上にセ
ラミックス硬質被膜を形成せしめてなるものとする。
六角矢において、その素材への貫入部を、先端に形成さ
れた平面部と、該平面部に続く径の拡大する円錐部と、
該円錐部に続く６角形断面を有する短いベアリング部
と、該ベアリング部の後部にわずかな逃げ角を有して形
成された短い逃げ部と、それに続く断面六角形のシャフ
ト部からなっているものとし、該素材への貫入部を十点
平均粗さで5.0μｍ以下とするとともに、該表面上にセ
ラミックス硬質被膜を形成せしめてなるものとする。
【０００８】さらに、素材貫入部のほか該貫入部の支持
部に至るまで表面を十点平均粗さで5.0μｍ以下とする
とともに、該表面上にセラミックス硬質被膜を形成せし
めてなるものとする。
部に至るまで表面を十点平均粗さで5.0μｍ以下とする
とともに、該表面上にセラミックス硬質被膜を形成せし
めてなるものとする。
【０００９】
【実施の形態】以下、本発明を六角穴付ボルトの六角穴
成形用の六角矢（以下、単に六角矢という。）の場合に
ついて詳細に説明する。六角矢は、通常、図２および図
３に示すように、被成形素材に打ち込まれて貫入する先
端に形成された貫入部１０と、それを支持し例えばエヤ
ハンマーからの動力を伝達するシャンク部２０からな
る。
成形用の六角矢（以下、単に六角矢という。）の場合に
ついて詳細に説明する。六角矢は、通常、図２および図
３に示すように、被成形素材に打ち込まれて貫入する先
端に形成された貫入部１０と、それを支持し例えばエヤ
ハンマーからの動力を伝達するシャンク部２０からな
る。
【００１０】貫入部１０は、先端に被成形素材に最初に
接する平面部１１と、該平面部に続く径の拡大する円錐
部１２と、該円錐部に続いて形成される６角形断面を有
する短いベアリング部１３と、該ベアリング部の後部に
わずかな逃げ角αを有して形成された短い逃げ部１４
と、それに続く断面六角形のシャフト部１５を有する。
通常の打ち込みに際しては、成形される六角穴の深さに
依存してシャフト部の一部が素材に貫入するようになっ
ている。また、ベアリング部１３は成形される六角穴と
ほぼ同一径を有し、六角矢貫入部の中で最大径を有す
る。この貫入部１０に掛かる負荷の大きさや性質は上記
貫入部を構成する各部分によってそれぞれ異なる。一般
に、ベアリング部１３が最も負荷の掛かる部分となって
いる。
接する平面部１１と、該平面部に続く径の拡大する円錐
部１２と、該円錐部に続いて形成される６角形断面を有
する短いベアリング部１３と、該ベアリング部の後部に
わずかな逃げ角αを有して形成された短い逃げ部１４
と、それに続く断面六角形のシャフト部１５を有する。
通常の打ち込みに際しては、成形される六角穴の深さに
依存してシャフト部の一部が素材に貫入するようになっ
ている。また、ベアリング部１３は成形される六角穴と
ほぼ同一径を有し、六角矢貫入部の中で最大径を有す
る。この貫入部１０に掛かる負荷の大きさや性質は上記
貫入部を構成する各部分によってそれぞれ異なる。一般
に、ベアリング部１３が最も負荷の掛かる部分となって
いる。
【００１１】工具本体は、例えば、高速度鋼などの工具
鋼あるいは超硬合金で形成されるが、本発明において
は、まず、上記貫入部１０を、セラミックス硬質被膜で
被覆した構造とする。これにより従来公知のように打ち
込みの際に生ずる磨耗を軽減することができる。しか
し、本発明の特質は、単に工具本体をセラミック硬質被
膜で被覆した点にあるのではなく、上記工具本体表面の
表面粗度を極めて小さくして、チッピングや疲労クラッ
クの引き金を絶った点にある。
鋼あるいは超硬合金で形成されるが、本発明において
は、まず、上記貫入部１０を、セラミックス硬質被膜で
被覆した構造とする。これにより従来公知のように打ち
込みの際に生ずる磨耗を軽減することができる。しか
し、本発明の特質は、単に工具本体をセラミック硬質被
膜で被覆した点にあるのではなく、上記工具本体表面の
表面粗度を極めて小さくして、チッピングや疲労クラッ
クの引き金を絶った点にある。
【００１２】図４は超硬合金によって製造されたM12六
角矢の貫入部表面の粗さの水準を種々変更したときの十
点平均表面粗さと工具寿命との関係図である。図４から
明らかなように、貫入部の表面粗さが十点平均粗さで6.
0μｍ以下となると次第に工具寿命が延び、特に5.0μｍ
以下となると使用回数が130,000回となり、従来の使用
回数の平均値、約65,000回の約2倍に達する。したがっ
て本発明においては上記貫入部の表面粗さを5.0μｍ以
下とする。この表面粗さは小さいほど工具の寿命延長効
果が大きくなるので極力小さくするのがよいが、0.2μ
ｍ以下とするとコストが掛かりすぎまた、効果も増大し
ないので0.2〜4.0μｍの範囲とするのが好適である。
角矢の貫入部表面の粗さの水準を種々変更したときの十
点平均表面粗さと工具寿命との関係図である。図４から
明らかなように、貫入部の表面粗さが十点平均粗さで6.
0μｍ以下となると次第に工具寿命が延び、特に5.0μｍ
以下となると使用回数が130,000回となり、従来の使用
回数の平均値、約65,000回の約2倍に達する。したがっ
て本発明においては上記貫入部の表面粗さを5.0μｍ以
下とする。この表面粗さは小さいほど工具の寿命延長効
果が大きくなるので極力小さくするのがよいが、0.2μ
ｍ以下とするとコストが掛かりすぎまた、効果も増大し
ないので0.2〜4.0μｍの範囲とするのが好適である。
【００１３】なお、十点平均粗さとは、JIS0601に規定
されている表面粗さの測定方法であり、本発明に係る工
具の表面粗度を測定するのに適している。十点平均粗さ
が満足されれば、他の方法、例えば最大粗さを用いても
良い。
されている表面粗さの測定方法であり、本発明に係る工
具の表面粗度を測定するのに適している。十点平均粗さ
が満足されれば、他の方法、例えば最大粗さを用いても
良い。
【００１４】上記のように表面粗度が調整された工具本
体表面には硬質セラミック被膜が形成される。ここにい
う硬質セラミック被膜とは、TiC、TiN等の極めて硬度の
大きいセラミックス質で形成された被膜をいい、一般に
CVDあるいはPVDなどの方法により形成される。この硬質
セラミック被膜を形成することにより、工具の使用過程
を通じ、工具本体表面の粗度が極めて低い状態が確実に
維持され工具の寿命を向上させる。
体表面には硬質セラミック被膜が形成される。ここにい
う硬質セラミック被膜とは、TiC、TiN等の極めて硬度の
大きいセラミックス質で形成された被膜をいい、一般に
CVDあるいはPVDなどの方法により形成される。この硬質
セラミック被膜を形成することにより、工具の使用過程
を通じ、工具本体表面の粗度が極めて低い状態が確実に
維持され工具の寿命を向上させる。
【００１５】かかる硬質セラミック被膜の材質は特に問
うところではないが、硬さがビッカース硬さ（Hv）で1,
500以上あり、また、工具本体との密着性が優れたもの
が好ましい。かかる意味で、工具本体をタングステンカ
ーバイド（WC）コバルト（Co）等で焼結した超硬合金と
したとき、工具本体に直接接する面に工具本体となじみ
のよいTiC層をまず被覆し、最外層には比較的硬さが大
きいTiN層を配し、その中間層には両者の混合層を配す
るのが合理的である。
うところではないが、硬さがビッカース硬さ（Hv）で1,
500以上あり、また、工具本体との密着性が優れたもの
が好ましい。かかる意味で、工具本体をタングステンカ
ーバイド（WC）コバルト（Co）等で焼結した超硬合金と
したとき、工具本体に直接接する面に工具本体となじみ
のよいTiC層をまず被覆し、最外層には比較的硬さが大
きいTiN層を配し、その中間層には両者の混合層を配す
るのが合理的である。
【００１６】また、硬質セラミック層は5〜7μｍの範囲
とするのがよい。あまり厚すぎては被膜層のもろさのた
めに使用中に被膜層が剥離するおそれがあり、一方、薄
すぎては工具本体を保護する機能を十分果たせないから
である。
とするのがよい。あまり厚すぎては被膜層のもろさのた
めに使用中に被膜層が剥離するおそれがあり、一方、薄
すぎては工具本体を保護する機能を十分果たせないから
である。
【００１７】上記の本発明にかかる処理は、素材への貫
入部に対して施されるが、さらにその部分を超えてシャ
フト部全体およびシャンク部にわたって施すのがよい。
本発明に係る処理を工具のうち素材貫入部に施した場合
には、上記の工具の破損によって工具交換を余儀なくさ
れるまでの使用回数が大幅に延び、工具破損部位が従来
はベアリング部あるいはその近傍であったものがシャン
ク部が折損するまでの使用回数に依存するようになった
からであり、事実シャンク部を含めて工具本体の粗度を
低減し、さらに表面に硬質セラミック被膜を施した場合
には工具寿命の飛躍的な向上がみられた。なお、工具本
体の材質に関しては、従来から凹部成形用圧造工具とし
て使用されてきたものが使用可能である。
入部に対して施されるが、さらにその部分を超えてシャ
フト部全体およびシャンク部にわたって施すのがよい。
本発明に係る処理を工具のうち素材貫入部に施した場合
には、上記の工具の破損によって工具交換を余儀なくさ
れるまでの使用回数が大幅に延び、工具破損部位が従来
はベアリング部あるいはその近傍であったものがシャン
ク部が折損するまでの使用回数に依存するようになった
からであり、事実シャンク部を含めて工具本体の粗度を
低減し、さらに表面に硬質セラミック被膜を施した場合
には工具寿命の飛躍的な向上がみられた。なお、工具本
体の材質に関しては、従来から凹部成形用圧造工具とし
て使用されてきたものが使用可能である。
【００１８】
【実施例】表１は超硬合金で製造された種々のサイズの
六角矢に対し、その表面粗度を変え、その上にセラミッ
ク被膜としてTiN被膜をCVDコーティングした場合の寿命
（使用回数）を示したものである。貫入部の表面粗度が
小さくなるにつれて寿命が延び、またシャンク部の粗度
を小さくすればさらに寿命が延びることが明らかになっ
ている。
六角矢に対し、その表面粗度を変え、その上にセラミッ
ク被膜としてTiN被膜をCVDコーティングした場合の寿命
（使用回数）を示したものである。貫入部の表面粗度が
小さくなるにつれて寿命が延び、またシャンク部の粗度
を小さくすればさらに寿命が延びることが明らかになっ
ている。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、従
来の凹部成形用圧造工具に比し工具寿命を飛躍的に長く
することができ、六角穴付ボルトやプラスねじなどの製
造に係る工具原単位の低減に資するところが大である。
来の凹部成形用圧造工具に比し工具寿命を飛躍的に長く
することができ、六角穴付ボルトやプラスねじなどの製
造に係る工具原単位の低減に資するところが大である。
【図１】六角穴付ボルトの成形工程の概略を示す工程図
である。
である。
【図２】六角穴付ボルトの成形に用いる六角矢の形状を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図３】図２に示す六角矢の一部拡大図である。
【図４】六角矢の素材貫入部表面粗さと工具寿命との関
係を示す関係図である。
係を示す関係図である。
１０：貫入部 １１：平面部 １２：円錐部 １３：ベアリング部 １４：逃げ部 １５：シャフト部 ２０：シャンク部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 28/04 Ｃ２３Ｃ 28/04
Claims (3)
- 【請求項１】 成形される素材への貫入部と該貫入部の
支持部からなる凹部成形用圧造工具において、 該素材貫入部表面を十点平均粗さで5.0μｍ以下とする
とともに、該表面上にセラミックス硬質被膜を形成せし
めてなることを特徴とする凹部成形用圧造工具。 - 【請求項２】凹部成形用圧造工具は六角穴付ボルトの六
角穴成形用六角矢であり、素材への貫入部が、先端に形
成された平面部と、該平面部に続く径の拡大する円錐部
と、該円錐部に続く６角形断面を有する短いベアリング
部と、該ベアリング部の後部にわずかな逃げ角を有して
形成された短い逃げ部と、それに続く断面六角形のシャ
フト部からなっていることを特徴とする請求項１記載の
凹部成形用圧造工具。 - 【請求項３】 素材貫入部のほか該貫入部の支持部に至
るまで表面を十点平均粗さで5.0μｍ以下とするととも
に、該表面上にセラミックス硬質被膜を形成せしめてな
ることを特徴とする請求項１または２記載の凹部成形用
圧造工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11501398A JPH11309539A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 凹部成形用圧造工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11501398A JPH11309539A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 凹部成形用圧造工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11309539A true JPH11309539A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14652111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11501398A Pending JPH11309539A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 凹部成形用圧造工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11309539A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002239847A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-28 | Seiko Epson Corp | 部品成形用工具の加工方法及びこの加工方法を用いて製造された部品成形用工具 |
| JP2012110919A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Fuji Bolt Seisakusho:Kk | 鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法 |
| CN103503284A (zh) * | 2011-05-04 | 2014-01-08 | Bsh博世和西门子家用电器有限公司 | 用于电力驱动装置的轴向轴承 |
| JP2021006659A (ja) * | 2019-06-27 | 2021-01-21 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼部品およびその製造方法 |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP11501398A patent/JPH11309539A/ja active Pending
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