JP2013018004A - ピアス加工用ポンチ、板材の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 厚板であっても、一つのポンチによってワンストロークで加工を行うことができ、加工面の品質にも優れるピアス加工用ポンチおよびこれを用いた板材の加工方法を提供する。
【解決手段】 ピアス加工用のポンチであるポンチ１は、下穴用ポンチ３、第１シェービング用ポンチ、第２シェービング用ポンチ、第１逃げ部９、第２逃げ部１１等から構成される。下穴用ポンチ３は下穴を形成するための部位である。下穴用ポンチ３の後方には、第１逃げ部９が形成される。第１逃げ部９は、全周に渡って、下穴用ポンチ３よりも縮径された部位である。第１逃げ部９の後方には、第１シェービング用ポンチ５が形成される。第１シェービング用ポンチ５の後方には、第２逃げ部１１が形成される。第２逃げ部１１は、全周に渡って、第１シェービング用ポンチ５よりも縮径された部位である。第２逃げ部１１の後方には、第２シェービング用ポンチ７が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に厚板の加工に適したピアス加工用ポンチおよびこれを用いた板材の加工方法に関するものである。

従来、例えば金属の被加工材にピアス加工を施す場合には、ピアス加工用のポンチを被加工材に対して降下させ、当該ポンチによって被加工材にピアス加工がおこなわれる。この際、被加工材の厚みが厚い場合には、一つのポンチでは精度よく加工を行うことが困難であるため、複数のポンチを使用する必要があった。

これに対し、先端ポンチ部と、この先端ポンチ部の基端に続いて形成され、かつダイス孔内周に沿った複数部分を剪断分離する第２ポンチ部と、この第２ポンチ部の基端に続いて形成され、かつ第２ポンチ部とダイス孔によって剪断分離された残余部分をダイス孔内周に沿って剪断分離する第３ポンチ部とを有するピアス加工用ポンチがある（特許文献１）。

実開平０６−８３１１９号公報

しかし、特許文献１に記載されたピアス加工用ポンチは、各ポンチで加工される際の削りカスによって、加工面に傷が入るなど、特に厚肉の加工において、精度良く加工を行うことが困難であった。このため、特許文献１に記載された方法は、特許文献１の実施形態にも記載されているように、板厚６ｍｍ程度までのものが限界であった。しかし、複数のポンチを用いたのでは、加工時間を要するという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、厚板であっても、一つのポンチによってワンストロークで加工を行うことができ、加工面の品質にも優れるピアス加工用ポンチおよびこれを用いた板材の加工方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために第１の発明は、ピアス加工用のポンチであって、先端部に形成される下穴用ポンチと、前記下穴用ポンチの後方に形成される第１シェービング用ポンチと、前記第１シェービング用ポンチの後方に形成される第２シェービング用ポンチと、を具備し、前記下穴用ポンチと前記第１シェービング用ポンチとの間は縮径され、加工時において、前記第１シェービング用ポンチで発生する削りカスが排出される第１逃げ部が形成され、前記第１シェービング用ポンチと前記第２シェービング用ポンチの間は縮径され、加工時において、前記第２シェービング用ポンチで発生する削りカスが排出される第２逃げ部が形成されることを特徴とするピアス加工用ポンチである。

前記第１シェービング用ポンチは、断面において、径方向に突出し、周方向の所定の間隔で形成される複数の刃部を有し、前記刃部で、前記下穴用ポンチで打ち抜かれた被加工材の下穴の内側面の一部を削孔し、前記第２シェービング用ポンチで前記下穴の残部を削孔することが可能であってもよい。

第１の発明によれば、下穴用ポンチ、第１シェービング用ポンチおよび第２シェービング用ポンチが連続して形成されるため、一つの工具によって、ワンストロークでピアス加工を行うことができる。

この際、下穴用ポンチと第１シェービング用ポンチとの間は縮径され、第１逃げ部が形成されるため、加工時において、第１シェービング用ポンチで発生する削りカスを第１逃げ部に排出することができる。同様に、第１シェービング用ポンチと第２シェービング用ポンチの間は縮径され、第２逃げ部が形成されるため、加工時において、第２シェービング用ポンチで発生する削りカスを第２逃げ部に排出することができる。したがって、削りカスによって、加工面を傷つけることがない。

また、第１シェービング用ポンチの断面において、周方向の所定の間隔で形成され、径方向に突出する複数の刃部を設け、刃部によって下穴の内側面の一部を削孔し、さらに第２シェービング用ポンチで下穴の残部を削孔することで、厚肉の被加工材に対しても、精度良く加工を行うことができる。

第２の発明は、第１の発明にかかるピアス加工用のポンチを用いた板材の加工方法であって、板材に対して、前記ピアス加工用のポンチを略垂直に設置し、前記ピアス加工用のポンチを前記被加工材方向に移動させ、前記下穴用ポンチによって前記板材に下穴を形成し、連続して前記第１シェービング用ポンチにより前記下穴の内面の一部を削孔し、さらに連続して前記第２シェービング用ポンチにより前記下穴の内面の一部を削孔することで、厚板を一工程で加工可能であることを特徴とする板材の加工方法である。

前記第１逃げ部の容量は、前記下穴用ポンチで形成された下穴に対し、前記第１シェービング用ポンチによって削り取られる板材の量よりも大きく、前記第２逃げ部の容量は、前記第１シェービング用ポンチによって削り取られた後の前記下穴に対し、前記第２シェービング用ポンチによって削り取られる板材の量よりも大きいことが望ましい。

第２の発明によれば、厚肉の被加工材を効率良く加工することができる。また、削りカスによって加工面に傷が入ることがない。

また、第１逃げ部、第２逃げ部のいずれも、それぞれに排出される削りカスの量に対して容量が大きいため、削りカスがそれぞれの逃げ部から溢れ出して、加工面を傷つけることがない。

本発明によれば、厚板であっても、一つのポンチによってワンストロークで加工を行うことができ、加工面の品質にも優れるピアス加工用ポンチおよびこれを用いた板材の加工方法を提供することができる。

ポンチ１を示す図。 ポンチ１の断面図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線断面図。 ポンチ１の下穴用ポンチ３によって、被加工材１５を加工する状態を示す図。 下穴１７を示す図であって、図３（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図。 ポンチ１の第１シェービング用ポンチ５によって、被加工材１５を加工する状態を示す図であって、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）のＧ部拡大図。 加工後の穴を示す図。 ポンチ１の第２シェービング用ポンチ７によって、被加工材１５を加工する状態を示す図であって、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）のＨ部拡大図。 加工後の穴を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、ポンチ１を示す全体図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線断面図である。ピアス加工用のポンチであるポンチ１は、主に、下穴用ポンチ３、第１シェービング用ポンチ、第２シェービング用ポンチ、第１逃げ部９、第２逃げ部１１等から構成される。なお、ポンチ１は例えばダイス鋼で構成される。

下穴用ポンチ３は、先端がややとがっており、被加工材に最初に接触し、下穴を形成するための部位である。図２（ａ）に示すように、下穴用ポンチ３は、略円形断面形状である。

下穴用ポンチ３の後方（図中左側）には、第１逃げ部９が形成される。第１逃げ部９は、全周に渡って、下穴用ポンチ３よりも縮径された部位である。第１逃げ部９は、第１シェービング用ポンチ５で加工される際に発生する削りカスが排出される部位である。

第１逃げ部９の後方には、第１シェービング用ポンチ５が形成される。第１シェービング用ポンチ５は、下穴用ポンチ３で形成された下穴の内面の一部を削り取る部位である。図２（ｂ）に示すように、第１シェービング用ポンチ５は、断面において、周方向の所定の間隔で形成され、径方向に突出する複数の刃部１３を有する。

ここで、下穴用ポンチ３の外径をＤ１とすると、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３以外の部位の外径Ｄ３は、Ｄ１と略一致する。したがって、第１シェービング用ポンチ５は、下穴用ポンチ３で加工された下穴に対して、外径が大きな刃部１３の部位で加工を行う。

第１シェービング用ポンチ５の後方には、第２逃げ部１１が形成される。第２逃げ部１１は、第１逃げ部９と同様に、全周に渡って、第１シェービング用ポンチ５（下穴用ポンチ３）よりも縮径された部位である。第２逃げ部１１は、第２シェービング用ポンチ７で加工される際に発生する削りカスが排出される部位である。

第２逃げ部１１の後方には、第２シェービング用ポンチ７が形成される。第２シェービング用ポンチ７は、下穴用ポンチ３および第１シェービング用ポンチ５で形成された加工面の一部を削り取り、仕上げを行う部位である。図２（ｃ）に示すように、第２シェービング用ポンチ７は略円形断面形状である。

ここで、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３の外径をＤ３とすると、第２シェービング用ポンチ７の外径Ｄ４は、Ｄ３と略一致する。したがって、第２シェービング用ポンチ７は、下穴用ポンチ３で加工された下穴に対して、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３で加工が行われなかった部位に対して加工を行う。

なお、本実施形態では、下穴用ポンチ３、第１シェービング用ポンチ５、第２シェービング用ポンチ７の断面が略円形の形状であるが、本発明はこれに限られず、断面において一部が切欠かれた形状であってもよく、その他の形状であってもよい。

次に、ポンチ１を用いた被加工材の加工方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、被加工材１５に対して、ポンチ１を略垂直に設置する。被加工材１５は例えば厚肉の金属板である。ここで、本発明における厚肉とは、例えば６ｍｍを超える厚みの板材を指し、例えば１２ｍｍ〜１６ｍｍ程度のものまでの加工を行うことができる。

次に、ポンチ１をまっすぐに被加工材１５方向に移動させる（図中矢印Ｆ方向）。下穴用ポンチ３は、被加工材１５に押し込まれ、当該部位の被加工材１５をせん断しながら背面に押し出す。

図４は、図３（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図である。下穴用ポンチ３によって被加工材１５には下穴１７が形成される。下穴１７は、下穴用ポンチ３の外径に対応するが、せん断によって被加工材１５の一部を押し出すため、その内面には細かな凹凸が形成される。

さらに、ポンチ１を移動させると、図５（ａ）に示すように、第１シェービング用ポンチ５が被加工材１５に到達する。前述の通り、第１シェービング用ポンチ５には複数の刃部１３が設けられる。刃部１３は、下穴用ポンチ３の外径よりも外径が大きいため、歯部１３で下穴の内面を削り取る。

図５（ｂ）は図５（ａ）のＧ部拡大図である。図５（ｂ）に示すように、第１逃げ部９は、加工時において、加工面との間に空間を形成する。

第１シェービング用ポンチ５の刃部１３（刃部１３の前端）で削り取られた削りカス１９ａは、ポンチ１の移動方向である前方に送られる。第１シェービング用ポンチ５の前方には、第１逃げ部９が形成されるため、削りカス１９ａは第１逃げ部９の内部に排出される。このため、削りカス１９ａが第１シェービング用ポンチと加工面との間に押し込まれて加工面に傷をつけることがない。

図６は、加工穴の断面図である。下穴用ポンチ３によって形成された下穴１７に対し、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３に応じた部位のみが削りとられる。また、前述の通り、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３以外の部位は、下穴用ポンチ３と略同形状である。すなわち、断面において、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３で削り取る被加工材１５の断面積は、刃部１３の突出部の断面積と略一致する。

したがって、第１シェービング用ポンチ５で削り取られる被加工材１５の量は、刃部１３の断面積に被加工材１５の厚みを乗じたものとなる。すなわち、第１シェービング用ポンチ５によって発生する削りカス１９ａの量は、刃部１３の断面積に被加工材１５の厚みを乗じたものとなる。

本発明では、第１逃げ部９の容積が、第１シェービング用ポンチ５による加工で発生する削りカス１９ａの量よりも大きくなるように設定される。すなわち、第１逃げ部９の縮径によって、下穴の加工面（すなわち下穴用ポンチ３の外径）に対して全周にわたって生じる空間の容積が、削りカス１９ａの発生量よりも大きければ、削りカス１９ａを確実に第１逃げ部９内に排出することができる。したがって、削りカス１９ａが第１逃げ部９からあふれ出すことがない。

さらに、ポンチ１を移動させると、図７（ａ）に示すように、第２シェービング用ポンチ７が被加工材１５に到達する。第２シェービング用ポンチ７は、第１シェービング用ポンチ５によって加工された加工面に対し、刃部１３で加工が施されなかった部位について加工面の内面を削り取る。すなわち、刃部１３以外の部位について加工面を削り取る

図７（ｂ）は図７（ａ）のＨ拡大図である。図７（ｂ）に示すように、第２逃げ部１１は、加工時において、加工面との間に空間を形成する。

第２シェービング用ポンチ７の前端で削り取られた削りカス１９ｂは、ポンチ１の移動方向である前方に送られる。第２シェービング用ポンチ７の前方には、第２逃げ部１１が形成されるため、削りカス１９ｂは第２逃げ部１１の内部に排出される。このため、削りカス１９ｂが第２シェービング用ポンチと加工面との間に押し込まれて加工面に傷をつけることがない。

図８は、加工穴の断面図である。第１シェービング用ポンチ５によって形成された加工穴に対し、第２シェービング用ポンチ７によって仕上げ加工が施される。すなわち、加工穴において、刃部１３以外の削り残し部分を削り取る。また、前述の通り、第２シェービング用ポンチ７は、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３と略同径である。すなわち、断面において、第２シェービング用ポンチ７で削り取る被加工材１５の断面積は、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３以外の部位の断面積（刃部１３以外の部位の外径と刃部１３の外径とで挟まれた部位であって、刃部１３を除く面積）と略一致する。

したがって、第２シェービング用ポンチ７で削り取られる被加工材１５の量は、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３以外の断面積に被加工材１５の厚みを乗じたものとなる。すなわち、第２シェービング用ポンチ７によって発生する削りカス１９ｂの量は、刃部１３以外の断面積に被加工材１５の厚みを乗じたものとなる。

本発明では、第２逃げ部１１の容積が、第２シェービング用ポンチ７による加工で発生する削りカス１９ｂの量よりも大きくなるように設定される。すなわち、第２逃げ部１１の縮径によって、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３の外径に対して全周にわたって生じる空間の容積が、削りカス１９ｂの発生量よりも大きければ、削りカス１９ｂを確実に第２逃げ部１１内に排出することができる。したがって、削りカス１９ｂが第２逃げ部１１からあふれ出すことがない。以上により、被加工材１５に所望の形状のピアス加工を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態のポンチ１によれば、厚肉の被加工材１５に対しても、一つのポンチ１によってワンストロークでピアス加工を行うことができる。また、第１シェービング用ポンチ５の刃部１３および第２シェービング用ポンチ７によって、加工面を２段階で削り取ることで、精度良く加工を行うことができる。

また、第１シェービング用ポンチ５によって発生する削りカス１９ａは、第１逃げ部９に排出される。このため、削りカス１９ａによって、加工面を傷つけることがない。したがって、加工品質に優れ精度の高い加工を行うことができる。

また、同様に、第２シェービング用ポンチ７によって発生する削りカス１９ｂは、第２逃げ部１１に排出される。このため、削りカス１９ｂによって、加工面を傷つけることがない。したがって、加工品質に優れ精度の高い加工を行うことができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………ポンチ
３………下穴用ポンチ
５………第１シェービング用ポンチ
７………第２シェービング用ポンチ
９………第１逃げ部
１１………第２逃げ部
１３………刃部
１５………被加工材
１７………下穴
１９ａ、１９ｂ………削りカス

Claims (4)

1. ピアス加工用のポンチであって、
   先端部に形成される下穴用ポンチと、
   前記下穴用ポンチの後方に形成される第１シェービング用ポンチと、
   前記第１シェービング用ポンチの後方に形成される第２シェービング用ポンチと、
   を具備し、
   前記下穴用ポンチと前記第１シェービング用ポンチとの間は縮径され、加工時において、前記第１シェービング用ポンチで発生する削りカスが排出される第１逃げ部が形成され、
   前記第１シェービング用ポンチと前記第２シェービング用ポンチの間は縮径され、加工時において、前記第２シェービング用ポンチで発生する削りカスが排出される第２逃げ部が形成されることを特徴とするピアス加工用ポンチ。
2. 前記第１シェービング用ポンチは、断面において、周方向の所定の間隔で形成され、径方向に突出する複数の刃部を有し、
   前記刃部で、前記下穴用ポンチで打ち抜かれた被加工材の下穴の内側面の一部を削孔し、前記第２シェービング用ポンチで前記下穴の残部を削孔することが可能であることを特徴とする請求項１記載のピアス加工用ポンチ。
3. 請求項１または請求項２記載のピアス加工用のポンチを用いた板材の加工方法であって、
   板材に対して、前記ピアス加工用のポンチを略垂直に設置し、前記ピアス加工用のポンチを前記被加工材方向に移動させ、
   前記下穴用ポンチによって前記板材に下穴を形成し、連続して前記第１シェービング用ポンチにより前記下穴の内面の一部を削孔し、さらに連続して前記第２シェービング用ポンチにより前記下穴の内面の一部を削孔することで、厚板を一工程で加工可能であることを特徴とする板材の加工方法。
4. 前記第１逃げ部の容量は、前記下穴用ポンチで形成された下穴に対し、前記第１シェービング用ポンチによって削り取られる板材の量よりも大きく、
   前記第２逃げ部の容量は、前記第１シェービング用ポンチによって削り取られた後の前記下穴に対し、前記第２シェービング用ポンチによって削り取られる板材の量よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の板材の加工方法。

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