JP2014188550A - Cutting method of metal thin plate - Google Patents
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Abstract
【課題】5〜100μm程度の金属薄板を切断金型で切断して良好な切断面品質を得る。同時に、金型に対しての厳しいクリアランスを要求しない。
【解決手段】金型のパンチとダイのいずれか一方に板厚の2.5倍以上の曲率を有する曲面取り部を設け、切断箇所付近をこの面取り部に倣わせた状態で切断することにより、課題を解決した。断面品質は金属薄板の広面に対してほぼ直角であり、バリがほぼ発生しない。また、金型のクリアランスは5〜10μm程度と、特別に製造が困難な狭いクリアランスを必要としない。
【選択図】図2A metal sheet having a thickness of about 5 to 100 μm is cut with a cutting die to obtain a good cut surface quality. At the same time, it does not require strict clearance for the mold.
A curved surface chamfering portion having a curvature of 2.5 times or more the plate thickness is provided on one of a punch and a die of a die, and cutting is performed in a state in which the vicinity of the cutting portion is made to follow the chamfering portion. Solved the problem. The cross-sectional quality is substantially perpendicular to the wide surface of the thin metal plate, and almost no burrs are generated. In addition, the mold clearance is about 5 to 10 μm and does not require a narrow clearance that is particularly difficult to manufacture.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は概ね板厚が2〜100μm程度の金属薄板の切断方法に関する。
The present invention generally relates to a method for cutting a thin metal plate having a thickness of about 2 to 100 μm.
薄板から製品を形成する方法としては、薄板を金型(パンチとダイ)によって打抜く方法が一般的である。また、互いに反対方向に回転し表面に凹凸を有するロータリーカッター方式で打抜く方法が用いられることもある。 As a method of forming a product from a thin plate, a method of punching a thin plate with a mold (punch and die) is generally used. Further, a method of punching by a rotary cutter method that rotates in opposite directions and has irregularities on the surface may be used.
金型で打ち抜く技術は現在までに様々な技術が公開されている。 Various techniques for punching with a mold have been disclosed so far.
例えば非特許文献1には、被加工板材の金属板の板厚と、それを打ち抜くパンチとダイ(打ち抜き孔)間の隙間、すなわちクリアランスとの適正な関係が示されている。この文献よると、被加工板材の板厚の概ね5〜10%程度が適正なクリアランスとされており、また、現在使用されている大多数の金属板切断用の金型はこのクリアランスの割合を用いている。
For example, Non-Patent
現在需要が増加しているリチウムイオン電池電極材料に用いられる金属薄板でこの範囲を適用すると、典型的な電極材料の板厚20μmに対して、適正なクリアランスは、1μm〜2μmとなる。一方で、金型の製造について述べるとパンチとダイのクリアランスは、パンチとダイの相対寸法により決まり、クリアランスを管理することは加工寸法を管理することと等しく、パンチとダイの加工寸法を厳密に管理することが重要となる。ただし、適正なクリアランス(1〜2μmまたはそれ以下)で加工寸法を管理することは製造上、非常に困難である。そのために、この程度のクリアランスは実現不可能ではないものの、製造や管理の費用が著しく上昇する。また、加工寸法をこのクリアランスで加工できたとしても、連続もしくは断続的に使用してこのクリアランスを維持することは非常に困難である。 When this range is applied to a thin metal plate used for a lithium ion battery electrode material for which demand is currently increasing, an appropriate clearance is 1 μm to 2 μm with respect to a typical electrode material plate thickness of 20 μm. On the other hand, when manufacturing the mold, the clearance between the punch and the die is determined by the relative dimensions of the punch and the die, and managing the clearance is equivalent to managing the machining dimensions, and strictly controlling the machining dimensions of the punch and the die. It is important to manage. However, it is very difficult to manage the processing dimensions with an appropriate clearance (1 to 2 μm or less). Therefore, although this level of clearance is not feasible, manufacturing and management costs are significantly increased. Even if the processing dimension can be processed with this clearance, it is very difficult to maintain this clearance by using it continuously or intermittently.
図5−1および図5−2は、パンチとダイの両方がシャープエッジ(面取りをしていない)を有する、一般的な金型を用いた切断形態を示す。パンチとダイのクリアランスは、その幅C0を製造できる下限に近い1μmとした。この金型は、製造や維持管理に著しく大きな費用がかかる。切断する金属薄板は、厚さ20μmの銅板とした。パンチPは図5−1の上方より下降し、金属薄板Mに接触した後、ダイDと嵌合し、前後して図5−2の状態で切断された。切断面は、ダイ上に残る側とダイ穴に抜け落ちる側とに分離し、ダイ上に残る側および、ダイ穴に抜け落ちる側ともに、切断面が金属薄板の広面に対して直角に近く、バリの発生は小さかった。ところが、クリアランスをこのように小さくするのは前述のように、製造上、管理上の困難がある。また、これらの費用は、形状などにも左右されるが、製造や管理が容易であるクリアランス10μmの金型と比較して、数〜数10倍の費用を要する。
FIGS. 5-1 and 5-2 show cutting forms using a general mold in which both the punch and the die have sharp edges (not chamfered). The clearance between the punch and the die was 1 μm, which is close to the lower limit at which the width C 0 can be produced. This mold is extremely expensive to manufacture and maintain. The thin metal plate to be cut was a copper plate having a thickness of 20 μm. The punch P descended from above in FIG. 5-1, contacted the thin metal plate M, then fitted with the die D, and cut back and forth in the state of FIG. The cut surface is separated into the side that remains on the die and the side that falls out of the die hole. Both the side that remains on the die and the side that falls out of the die hole are close to a right angle to the wide surface of the thin metal plate, The occurrence was small. However, reducing the clearance in this way has difficulty in manufacturing and management as described above. Further, these costs depend on the shape and the like, but require several to several tens of times the cost of a mold having a clearance of 10 μm, which is easy to manufacture and manage.
一般に製造が容易な金型のクリアランスは5〜10μm程度であるが、このようなクリアランスを有する金型で金属薄板を切断すると、切断自体はできるものの、切断面品質が非常に低い金属薄板の切断体断面しか得られない。図7に切断面の状態の模式図を示すが、特徴として、
1.切断面が面方向(=金属薄板の広面方向)に対して直角でない
2.切断面に段差が生じている
3.一方の広面側が引張りにより塑性変形して伸びている
ことが挙げられる。
Generally, the clearance of a mold that is easy to manufacture is about 5 to 10 μm. If a thin metal plate is cut with a mold having such clearance, the cutting itself can be performed, but the cutting of a thin metal plate with very low cutting surface quality is possible. Only the body cross section can be obtained. Although the schematic diagram of the state of a cut surface is shown in FIG.
1. 1. The cut surface is not perpendicular to the surface direction (= the wide surface direction of the thin metal plate). 2. A step is formed on the cut surface. One wide surface side is stretched by plastic deformation due to tension.
金型を用いた切断で、切断面の品質を向上させるためには、パンチとダイのクリアランスを例えば1μm程度あるいはそれ以下と狭くすれば対応できるが、クリアランスを小さくすることにより、金型の製造時間や費用、管理費用等は著しく上昇する。
In order to improve the quality of the cut surface by cutting using a mold, the punch and die clearance can be reduced to, for example, about 1 μm or less. However, by reducing the clearance, the mold can be manufactured. Time, costs, management costs, etc. will rise significantly.
つまり、現在の金型を使用する金属薄板切断の問題点は、
(1)金属薄板が薄くなるほどダイとパンチのクリアランスの適正幅が小さくなる。例えば、金属薄板が厚さ20μmであれば適正なクリアランスは1〜2μm、金属薄板が厚さ10μmであれば適正なクリアランスが0.5〜1μmとなる
(2) (1)に述べたようなクリアランス幅を有する金型を製造することは、不可能ではないにしろ、膨大な製造時間、製造費用、維持費用がかかる ことである。
In other words, the problem of cutting thin metal sheets using the current mold is
(1) The appropriate width of the die / punch clearance decreases as the metal thin plate becomes thinner. For example, if the metal thin plate is 20 μm thick, the appropriate clearance is 1 to 2 μm, and if the metal thin plate is 10 μm thick, the appropriate clearance is 0.5 to 1 μm. (2) As described in (1) Manufacturing a mold with a clearance width, if not impossible, requires enormous manufacturing time, manufacturing costs, and maintenance costs.
よって、現在金型での切断は、不可能ではないが、金属薄板を切断する現実的な解決法とはなっていない。
Therefore, although cutting with a metal mold is not impossible at present, it is not a practical solution for cutting a thin metal plate.
そのほかの文献として、特許文献1には表面をめっき処理した加工物に対して、金型による打ち抜き加工による非めっき層の露出を防止することを目的とし、パンチに面取りを施すことが示されている。この文献が目的とすることは、メッキ層を塑性変形させ、打抜いた側面を被覆することである。なお、この文献には板厚とクリアランスとの関係(0008 クリアランスはリードの厚さの20%程度)や面取りの大きさ(0012、0013)などの記載はあるが、板厚についての記載は無く、図1や図5などから察するに、板厚は面取り寸法の2〜5倍程度である。
As another document,
特許文献2にはリード切断時に、リードの上方の半田層に塑性変形を与えて、その切断面の上縁から下縁に掛けて半田層のメッキだれを形成することが示されている。示されたパンチ部23には半田層11をリード10方向に巻き込む、一部を被覆する目的の面取りが施されている。この文献には切断物の厚さ、面取りの寸法やクリアランスなどの値は記載されておらず、0016にクリアランスが切断物の厚さの10%程度との記載があるのみである。
Patent Document 2 discloses that when a lead is cut, the solder layer above the lead is plastically deformed, and the solder layer is plated from the upper edge to the lower edge of the cut surface. The punched portion 23 is chamfered for the purpose of covering a part of the solder layer 11 in the lead 10 direction. This document does not describe the values of the thickness, chamfer dimension, clearance, etc. of the cut product, but only describes that the clearance is about 10% of the thickness of the cut product.
本発明は、金属薄板の金型による切断において、(1)切断後の切断面を高品質に保ちながら、(2)製造が容易な、例えば5〜10μm程度のクリアランスの金型でも実現可能である ことを目的とした。なお、この「高品質」は切断面にバリが発生せず、切断面が金属薄板表面に対して直角に近いことを意味する。なお、高品質な切断面を求められるのは一般に切断された片側(製品側)のみであり、トリム(抜きカス)側はこの限りではない。
The present invention can be realized even in a die having a clearance of, for example, about 5 to 10 μm, which is easy to manufacture, while maintaining a high quality cut surface after cutting (1) in the cutting of a thin metal plate with a die. It was intended to be. This “high quality” means that no burrs are generated on the cut surface, and the cut surface is nearly perpendicular to the surface of the thin metal plate. A high-quality cut surface is generally required only on one side (product side) that has been cut, and the trim (uncut) side is not limited to this.
本発明は、金属薄板をパンチとダイを有する金型で切断するにあたり、パンチとダイの一方をシャープエッジ、他方を面取り部を有する金型を使用し、前記シャープエッジと面取り部に挟まれた金属薄板を切断するものである。この際に、金属薄板の面方向の組織は図6(切断後、右図)に示すように、ほぼそのまま維持される。なお、図6および図7の断面方向に示した線は、実際に存在するわけではなく、切断前と切断後のつながりの状態を説明するための仮想線である。 In the present invention, when cutting a metal thin plate with a die having a punch and a die, one of the punch and the die is a sharp edge and the other is a die having a chamfered portion, and is sandwiched between the sharp edge and the chamfered portion. A thin metal plate is cut. At this time, the structure in the surface direction of the metal thin plate is maintained almost as it is as shown in FIG. 6 (right figure after cutting). The lines shown in the cross-sectional direction in FIGS. 6 and 7 do not actually exist, but are virtual lines for explaining the state of connection before and after cutting.
金属薄板は、厚さ方向に均質な、例えば単一素材であり、表面に特別なメッキ層などを有していない板への使用が特に適している。 The metal thin plate is particularly suitable for use on a plate that is homogeneous in the thickness direction, for example, a single material and does not have a special plating layer on the surface.
前記シャープエッジというのは、特に面取り処理を行なっていない、研削などにより加工したままのエッジを指す。通常、切断金型のエッジは、パンチ、ダイともにシャープエッジである。 The sharp edge refers to an edge that has not been chamfered and is processed by grinding or the like. Normally, the edge of the cutting die is a sharp edge for both the punch and die.
本発明では、せん断による切断の瞬間の、せん断方向と金属薄板の向きに注目し、せん断方向(切断面方向)と金属薄板の面方向の中心線とが直角または直角に近い状態切断することにより、切断面の品質を向上させることができる。 In the present invention, attention is paid to the shearing direction and the direction of the metal sheet at the moment of cutting by shearing, and the shearing direction (cutting surface direction) and the center line of the surface direction of the metal sheet are cut at a right angle or near a right angle. The quality of the cut surface can be improved.
切断面を金属薄板の広面方向(面方向、とも表現する)に直角または直角に近くするためには、ダイまたはパンチに適切な大きさの曲面取り(特にR面取り)を設け、金属薄板を切断前にこの曲面取りに倣わすよう弾性変形させ、曲面取り部と、金属薄板を挟んで対向面にあるダイまたはパンチのエッジ部との間にせん断応力を発生させて切断すればよい。本発明はこの面取りをパンチまたはダイの片側のエッジ部に設け、切断時にはこの面取り部に金属薄板が弾性変形にて倣い、金属薄板の切断部分の方向を、切断方向にほぼ直角となるように行なう。切断方向は、ダイまたはパンチの一方のシャープエッジと、もう一方の面取り部で前記シャープエッジにもっとも近い点付近を結ぶ方向となる。この際に、切断前に起こる塑性変形を、切断された残りの部分(トリム側)に集中させることで、切断面の部分の面品質を維持できる。
In order to make the cut surface perpendicular or close to right angle to the wide surface direction of the sheet metal (also referred to as the surface direction), the die or punch is provided with a curved surface with an appropriate size (especially R chamfering) to cut the sheet metal. It may be cut by generating a shear stress between the curved surface-carrying portion and the die or punch edge portion on the opposite surface with the thin metal plate sandwiched between the curved surface portion and the curved surface portion. In the present invention, this chamfer is provided at the edge of one side of the punch or die, and when cutting, the metal thin plate follows the elastic deformation, and the direction of the cut portion of the metal thin plate is substantially perpendicular to the cutting direction. Do. The cutting direction is a direction connecting one sharp edge of the die or punch and the vicinity of the point closest to the sharp edge at the other chamfer. At this time, the surface quality of the cut surface portion can be maintained by concentrating the plastic deformation occurring before cutting on the remaining cut portion (trim side).
これらを実現するためには、パンチまたはダイの一方に円弧状のR面取りを行なえばよい。または、R面取りを含むなだらかな面取りを行なえばよい。この「円弧状」は、必ずしも円の一部を意味せずに、丸みを帯びた滑らかな曲線であればよい。また、パンチの先端面と側面に同様に設ける必要はなく、例えば図8−1〜図8−3に一例を示すように、先端面と側面の面取り大きさが違っていてもかまわないし、曲率の異なる面が連続していても構わない。また、一部に直線(平面)部分があっても構わない。いずれにしても、切断と前後して金属薄板に押し付けられることで、押付け痕が残らないように、とがった部分が無く、滑らかな状態のほうが好ましい。
In order to realize these, arc-shaped chamfering may be performed on one of the punch and the die. Alternatively, gentle chamfering including R chamfering may be performed. This “arc shape” does not necessarily mean a part of a circle, but may be a rounded smooth curve. Moreover, it is not necessary to provide similarly on the front end surface and the side surface of the punch. For example, as shown in FIGS. 8-1 to 8-3, the chamfer sizes of the front end surface and the side surface may be different. Different surfaces may be continuous. Further, there may be a straight (planar) portion in part. In any case, it is preferable that there is no sharp part so that a pressing mark does not remain by being pressed against the metal thin plate before and after cutting, and a smooth state is preferred.
本発明は以下の両方の効果を有する。
(1)パンチとダイのクリアランスを比較的大きく設定したうえで、金属薄板を切断することが可能になり、金型の製造が容易に、安価になる。
(2)切断する金属薄板の切断面を高品質とできる。
The present invention has both of the following effects.
(1) The metal sheet can be cut after setting the clearance between the punch and the die relatively large, and the mold can be manufactured easily and inexpensively.
(2) The cut surface of the thin metal plate to be cut can be of high quality.
本発明の実施形態を図面にて説明する。図1は金型の略図を示しており、主な構成要素はパンチP、ダイD、切断する金属薄板Mである。パンチは図面において直角方向に移動可能で、ダイは固定式で移動しない。切断はダイの図面向かって上側に金属薄板を設置し、パンチをダイ(下方)方向に動かしパンチ底面と切断される金属薄板上面とが水平に並ぶ位置以上にパンチを上方より下方に挿入する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic view of a mold, and main components are a punch P, a die D, and a thin metal plate M to be cut. The punch is movable in the direction perpendicular to the drawing, and the die is stationary and does not move. For cutting, a thin metal plate is installed on the upper side of the die drawing, and the punch is moved in the die (downward) direction so that the punch is inserted downward from above the position where the bottom surface of the punch and the upper surface of the thin metal plate are aligned horizontally.
本発明の金属薄板の切断方法に用いる装置を説明する。 The apparatus used for the cutting method of the metal thin plate of this invention is demonstrated.
図1および2を用いて説明する。パンチP(以下明細書においても「P」と記載することがある)は、図面下方に向かって凸部を有しており、ダイD(以下明細書においても「D」と記載することがある)はダイ穴を有するものであり、PとDを嵌合させることで、PとDに挟まれた金属薄板M(以下明細書においても「M」と記載することがある)をPとDの輪郭同様の製品形状に打ち抜き切断する金型である。 This will be described with reference to FIGS. The punch P (hereinafter also referred to as “P” in the specification) has a convex portion toward the bottom of the drawing, and the die D (hereinafter also referred to as “D” in the specification). ) Has a die hole, and by fitting P and D, a thin metal plate M sandwiched between P and D (hereinafter also referred to as “M” in the specification) P and D This is a die that is punched and cut into a product shape similar to the outline of the product.
本装置は、Pの製品形状部に対応するエッジ部に、面取り部r(以後明細書においても「r」と表現することがある)の曲率の大きさがR(μm)の面取り部を有している。 This apparatus has a chamfered portion having a curvature of R (μm) in the chamfered portion r (hereinafter also referred to as “r” in the specification) at the edge portion corresponding to the product shape portion of P. doing.
一方、Dは、製品形状に対応するエッジ部が、シャープエッジを有している。 On the other hand, as for D, the edge part corresponding to a product shape has a sharp edge.
また、PとDとは、切断する金属薄板Mの厚さt(以下明細書においても「t」と記載することがある)μmに対し、ダイとパンチとのクリアランスCR(ダイとパンチが勘合した際の片側の隙間。以後明細書においても「CR」と記載することがある)の幅をC1(μm)と設定する。 Also, P and D are the clearance CR between the die and the punch (the die and the punch are matched) with respect to the thickness t of the thin metal plate M to be cut (hereinafter also referred to as “t” in the specification) μm. The width of one side gap (which may be referred to as “CR” in the following description) is set to C 1 (μm).
前記面取りの部rの面取り曲率R(μm)および、ダイとパンチのクリアランス幅C1(μm)は、金属薄板の厚さt(μm)の厚さに応じて、下に示す式1、式2のうちいずれかまたは両方の関係を満たすことが望ましい。
式1 1≦C1≦0.75t (μm)
C1の範囲は、特に 1≦C1≦0.75t(μm) を満たすことが適当である。1μmよりもC1が小さいと、金型の製造や維持が著しく困難であり費用が高くなる。また、金属薄板の厚さに対して0.75倍よりも大きければ、金属薄板の切断の際のせん断応力が十分発生しない可能性がある。C1が前記範囲であれば、十分なせん断応力を有したまま、金型の製造や維持が現実的であるクリアランス幅とできる。
The chamfering curvature R (μm) of the chamfered portion r and the clearance width C 1 (μm) between the die and the punch depend on the thickness t (μm) of the metal thin plate. It is desirable to satisfy one or both of the two relationships.
It is appropriate that the range of C 1 particularly satisfies 1 ≦ C 1 ≦ 0.75 t (μm). If C 1 is less than 1 [mu] m, the die manufacturing and maintenance is is extremely difficult cost becomes high. Moreover, if it is larger than 0.75 times with respect to the thickness of the metal thin plate, there is a possibility that the shear stress at the time of cutting the metal thin plate is not sufficiently generated. If C 1 is the range, while retaining a sufficient shearing stress, mold manufacturing and maintenance can be a clearance width is realistic.
式2 2.5t≦R≦50t (μm)
Rを2.5t以上とすることがより適しているのは、これより曲率が小さくなると多くの金属薄板がrに倣う際に弾性変形だけでなく塑性変形も起こすためである。本発明の方法では、金属薄板の製品形状には極力塑性変形を起こさないほうがよい。一方、Rの上限値は、Rが大きくなりすぎると、パンチとダイの嵌合量が大きくなり、実製品には適応が困難であり、上限はおよそ50tである。Rの大きさが2.5t〜50tであれば、金属薄板の製品形状に塑性変形を極力もたらさずに、適当な大きさの各金型部材の大きさとすることができる。
Formula 2 2.5t ≦ R ≦ 50t (μm)
It is more suitable to set R to 2.5 t or more because if the curvature becomes smaller than this, many metal thin plates cause not only elastic deformation but also plastic deformation when following r. In the method of the present invention, it is better not to cause plastic deformation as much as possible in the product shape of the thin metal plate. On the other hand, if the upper limit value of R becomes too large, the fitting amount between the punch and the die becomes large, and it is difficult to adapt to an actual product, and the upper limit is about 50 t. If the size of R is 2.5t to 50t, the size of each mold member having an appropriate size can be obtained without causing plastic deformation to the product shape of the thin metal plate as much as possible.
次に、金属薄板Mの切断の形態について図3−1〜図3−5を用いて説明する。 Next, the mode of cutting the thin metal plate M will be described with reference to FIGS.
パンチPとダイDが十分離れた状態で、Mが挿入される。その状態でパンチがダイ側に向かって下方に進行する(図3−1)。 M is inserted with the punch P and the die D sufficiently separated. In this state, the punch advances downward toward the die side (FIG. 3-1).
進行の際、金属薄板Mは、パンチの面取り部rに沿ってPとDの最近接部近辺(Z1)で弾性変形が起こる(図3−2)。この弾性変形は、tが100μm以下と十分小さい、つまり金属薄板である場合に当てはまる。 During the progress, the thin metal plate M undergoes elastic deformation in the vicinity of the closest portion (Z 1 ) between P and D along the chamfered portion r of the punch (FIG. 3-2). This elastic deformation is applied when t is sufficiently small as 100 μm or less, that is, a thin metal plate.
さらに、Pが下降しDのエッジ部E1と、E1とP上の最近接部E2の距離が、t(金属薄板の厚さ)より小さくなり、txに達した時点で、E1−E2間にクラックが発生し、金属薄板を切断する。なお、txは、材質により異なるが、tに対して0.5〜0.95倍の材質が多い(なお前記E2は、パンチのr部に存在する)。逆に表現すれば、tが5%〜50%圧縮された時点で破断する。この際に、金属薄板Mは、rに沿って弾性変形をしており、図3−3〜図3−5において点線で記載する金属薄板の中心線は、前記E1−E2を結んだ線とほぼ直角となる。そして、E1とE2を結ぶ状態でクラックが導入され切断される。(図3−3)。 Further, an edge portion E1 of the to P descends D, the distance of the closest portion E2 of the E1 and P becomes smaller than t (the thickness of the sheet metal), at which point t x, between E1-E2 Cracks occur and cuts the metal sheet. Although t x varies depending on the material, there are many materials 0.5 to 0.95 times as large as t (note that E2 is present in the r portion of the punch). In other words, the fracture occurs when t is compressed by 5% to 50%. At this time, the metal thin plate M is elastically deformed along r, and the center line of the metal thin plate described by dotted lines in FIGS. 3-3 to 3-5 is the line connecting the E1-E2 It becomes almost right angle. Then, cracks are introduced and cut in a state connecting E1 and E2. (FIG. 3-3).
その後、打ち抜き切断された金属薄板は、弾性変形が開放され、平面状態に戻る(図3−4、図3−5)。
その切断面は、金属薄板の面方向に対してほぼ直角となる。一方製品形状でないトリム部Tは、大きく塑性変形しており、断面状態は断面における中央部が突出した状態となる(図6)。
Thereafter, the punched and cut metal sheet is released from elastic deformation and returns to a flat state (FIGS. 3-4 and 3-5).
The cut surface is substantially perpendicular to the surface direction of the thin metal plate. On the other hand, the trim part T which is not a product shape is greatly plastically deformed, and the cross-sectional state is a state in which the central part in the cross-section protrudes (FIG. 6).
本発明により接断する金属薄板の厚さは、概ね板厚が2〜100μm程度の金属薄板が対象である。一般に、製造上容易に製作可能な金属薄板の厚さは、薄くとも2μm程度である。また、金属薄板が100μm以上の場合は、PとDともに製品形状部に対応するエッジ部がシャープエッジの金型にて、クリアランス幅C1が5〜10μmでも製造可能であり、本発明の方法を用いる必要性は高くない。また、切断する板厚が、100μmを越え厚くなった場合、多くの金属板は面取り部rに沿って弾性変形しにくくなるために、図3−2や図3−3のようにPの面取り部に金属薄板を弾性領域内で沿わせることが困難になる。
The thickness of the metal sheet to be cut and connected according to the present invention is a metal sheet having a thickness of about 2 to 100 μm. In general, the thickness of a thin metal plate that can be easily manufactured is about 2 μm at least. Further, when the metal thin plate is 100 μm or more, both P and D can be manufactured with a die having a sharp edge at the edge corresponding to the product shape portion, and the clearance width C 1 is 5 to 10 μm. The need to use is not high. In addition, when the thickness of the plate to be cut exceeds 100 μm, many metal plates are less likely to be elastically deformed along the chamfered portion r. Therefore, the chamfering of P as shown in FIGS. 3-2 and 3-3 is performed. It becomes difficult to make the metal thin plate follow the elastic region.
本発明では、せん断による切断の瞬間の、せん断方向と金属薄板の向きに注目し、せん断方向(切断面方向)と、金属薄板の面方向の中心線とが直角または直角に近くなるように切断することにより、切断面の品質を向上させることができた。 In the present invention, attention is paid to the shearing direction and the direction of the thin metal sheet at the moment of cutting by shearing, and the cutting is performed so that the shearing direction (cutting surface direction) and the center line of the surface direction of the thin metal sheet are perpendicular or close to a right angle. By doing so, the quality of the cut surface could be improved.
切断面と金属薄板の面方向を直角または直角に近くするためには、ダイまたはパンチに適切な大きさの曲面取り(R面取り)を設け、金属薄板を切断前にこの曲面取りに倣わすよう弾性変形させ、曲面取り部と、金属薄板を挟んで対向面にあるダイまたはパンチのエッジ部との間に、せん断応力を発生させて切断すればよい。
To make the cut surface and the surface direction of the metal sheet perpendicular or close to right angle, the die or punch should be provided with a curved surface with an appropriate size (R chamfering), and the metal sheet should be imitated with this curved surface before cutting. What is necessary is just to cut | disconnect by elastically deforming and generating a shear stress between the curved-surface-carrying part and the edge part of die | dye or punch in an opposing surface on both sides of a metal thin plate.
なお、以上には説明上ダイを固定、パンチを上下に可動としたが、発明の形態から明らかなように、ダイとパンチはどちらが可動でも、また、両方が可動でも同様に実施可能である。同様に、パンチに面取りを設け、ダイはシャープエッジの説明を行なったが、ダイに面取りを設けてパンチがシャープエッジでも同様に実施可能である。さらに、位置的にパンチを上方、ダイを下方にした例を挙げたが、位置関係については図示した方向に限らず、任意の方法で可能である。
(従来の切断方法)
以上に説明した本発明との比較のために、従来の方法であるダイ、パンチ共にシャープエッジを有し、10μm程度のクリアランスを有する金型で同様の切断を行なう際の形態を図4−1〜4−3を用いて説明する。
In the above description, the die is fixed and the punch is movable up and down for the sake of explanation. However, as is apparent from the embodiment of the present invention, the die and the punch can be moved in the same manner, or both can be moved. Similarly, the punch has been chamfered and the die has been described as having a sharp edge, but the die can be chamfered and the punch can be similarly sharpened. Further, although an example has been given in which the punch is positioned upward and the die is positioned downward, the positional relationship is not limited to the illustrated direction, and any method can be used.
(Conventional cutting method)
For comparison with the present invention described above, FIG. 4-1 shows a conventional cutting method using a die having a sharp edge in both the die and punch and having a clearance of about 10 μm. This will be described with reference to -4-3.
図4−1〜4−3は、図3と同様のC1、同様のtとした際の模式図である。 FIGS. 4-1 to 4-3 are schematic diagrams when C 1 is the same as FIG. 3 and t is the same.
Pの製品形状部に対応するエッジ部が、シャープエッジの場合、金属薄板Mは、PとDの最近接部近辺(Z2)において、本発明方法と比較した場合、PとMとの接触から殆ど弾性変形することなく(図4−2)、パンチのシャープエッジE3とダイのシャープエッジE4が近接し、塑性変形後に切断する。そのため、切断方向が、E3とE4を結んだ線と、金属薄板の厚さ方向の中心線である点線と直角とならずに、角度αを持ち切断される。また、切断前にE3−E4間で金属薄板が潰される過程で、切断部付近の表裏の面が切断部に引き込まれ、塑性変形する(図4−3の2箇所のS部)。 When the edge portion corresponding to the product shape portion of P is a sharp edge, the metal thin plate M is in contact with P and M in the vicinity of the closest portion (Z 2 ) of P and D when compared with the method of the present invention. The sharp edge E3 of the punch and the sharp edge E4 of the die are close to each other without being elastically deformed (FIG. 4-2) and cut after plastic deformation. Therefore, the cutting direction is not perpendicular to the line connecting E3 and E4 and the dotted line which is the center line in the thickness direction of the thin metal plate, and is cut with an angle α. Further, in the process where the metal thin plate is crushed between E3 and E4 before cutting, the front and back surfaces near the cutting portion are drawn into the cutting portion and plastically deformed (two S portions in FIG. 4-3).
その結果、切断された金属薄板の切断面は図4−3に示すように、金属薄板表面の片方が塑性変形し、金属薄板面方向に対して直角ではない。また、切断された金属薄板は、金属薄板表面の片方が塑性変形し、金属薄板面方向に対して切断面が傾斜している。
As a result, as shown in FIG. 4-3, the cut surface of the cut metal sheet is plastically deformed on one side of the surface of the metal sheet, and is not perpendicular to the direction of the metal sheet. Further, in the cut metal sheet, one of the metal sheet surfaces is plastically deformed, and the cut surface is inclined with respect to the metal sheet surface direction.
(実施例1)
以下、本発明の第1の実施例を説明する。
Example 1
The first embodiment of the present invention will be described below.
図1に示す装置にて、本発明の切断方法を実施した。金属薄板Mの厚さは20μm、パンチPのエッジ部の面取り部rのR寸法が100μm、パンチとダイのクリアランスCRの幅C1が10μmである。ダイは製品形状のシャープエッジを有している。このC1を10μmとすることは、金型製造上容易である。 The cutting method of the present invention was carried out with the apparatus shown in FIG. The thickness of the metal sheet M is 20 [mu] m, R dimension of the chamfered portion r of the edge portion of the punch P is 100 [mu] m, the width C 1 of the clearance CR punch and the die is 10 [mu] m. The die has a product-shaped sharp edge. It is easy on the mold manufacturing for the C 1 and 10 [mu] m.
切断する金属薄板の材質は、アルミニウム、銅、チタンを用いて試験を実施した。 The metal thin plate to be cut was tested using aluminum, copper, and titanium.
試験条件としては、一分間に18ショットの打ち抜き切断を、3000ショット実施した。切断後の金属薄板の製品形状(打抜かれた部分)の切断面を観察したところ、製品形状側は図6に示すように金属薄板面方向に対してほぼ直角であった。また、断面や厚さにムラはなく、断面性質が維持されたまま切断されていた。さらに、1ショット目と3000ショット目に切断された金属薄板を比較しても、その切断面は、変化がなかった。試験終了後、何れの金属薄板を抜いた金型を観察しても、破損または金属薄板の凝着などは発生しておらず、正常であった。
(実施例2)
図9は、本実施例の切断方法を示す図であり、金属薄板Mの厚さが100μm、金型のダイDに設けられた面取り部rのR寸法が300μm、パンチはシャープエッジを有し、パンチとダイのクリアランスC1は40μmである。金属薄板Mはリチウムイオン電極用アルミニウム電極箔である。
As test conditions, 3000 shots were punched and cut 18 shots per minute. When the cut surface of the product shape (the punched portion) of the thin metal plate after cutting was observed, the product shape side was substantially perpendicular to the metal thin plate surface direction as shown in FIG. Moreover, there was no unevenness in the cross section and thickness, and it was cut while maintaining the cross-sectional properties. Furthermore, even when the metal thin plates cut at the first shot and the 3000th shot were compared, the cut surfaces did not change. After the test was completed, even if the metal molds from which any of the metal thin plates were removed were observed, no breakage or adhesion of the metal thin plates occurred, and it was normal.
(Example 2)
FIG. 9 is a diagram showing a cutting method of the present embodiment, in which the thickness of the metal thin plate M is 100 μm, the R dimension of the chamfered portion r provided on the die D of the mold is 300 μm, and the punch has a sharp edge. clearance C 1 punch and the die is 40 [mu] m. The metal thin plate M is an aluminum electrode foil for a lithium ion electrode.
試験条件としては、一分間に30ショットの打ち抜き切断を、5000ショット実施した。切断後の金属薄板の製品形状(打抜かれた部分)の切断面を観察したところ、金属薄板面方向に対してほぼ直角であった。また、1ショット目と5000ショット目に切断された金属薄板を比較しても、その切断面は、変化がなかった。試験終了後、使用した金型を観察しても、破損または金属薄板の凝着などは発生しておらず、正常であった。
(実施例3)
実施例1とその他は同じ条件で、金属薄板Mがリチウムイオン電極用箔である厚さが8μmの銅箔、パンチに設けられた面取り部rのR寸法が30μm、ダイとパンチのクリアランスCRの幅C1を5μmとした。
As test conditions, punching and cutting of 30 shots per minute were performed 5000 shots. When the cut surface of the product shape (the punched portion) of the metal sheet after cutting was observed, it was almost perpendicular to the direction of the metal sheet surface. Further, even when the metal thin plates cut at the first shot and the 5000th shot were compared, the cut surface did not change. After the test was completed, the used mold was observed, and no damage or adhesion of the metal thin plate occurred and it was normal.
(Example 3)
The other conditions are the same as in Example 1 except that the thin metal plate M is a foil for lithium ion electrodes and the thickness is 8 μm, the R dimension of the chamfered portion r provided on the punch is 30 μm, and the clearance CR between the die and the punch is CR the width C 1 was 5 [mu] m.
参考として、パンチとダイの両方がシャープエッジを有する金型をこの金属薄板の切断に使用する場合は、求められるクリアランスは、0.4〜0.8μm程度となり、金型製造が著しく困難になる。 For reference, when a die having both sharp punches and dies having a sharp edge is used for cutting the thin metal plate, the required clearance is about 0.4 to 0.8 μm, and the die manufacture becomes extremely difficult. .
本実施例の試験条件では、一分間に10ショットの打ち抜き切断を、1000ショットおこなった。切断後の金属薄板の製品形状(打抜かれた部分)の切断面を観察したところ、その銅箔の切断面は、金属薄板表面に対してほぼ直角であった。また、1ショット目と1000ショット目を比較しても、その切断面は、変化がなかった。試験終了後、使用した金型を観察しても、破損または金属薄板の凝着などは発生しておらず、正常であった。
Under the test conditions of this example, 1000 shots were punched and cut for 10 shots per minute. When the cut surface of the product shape (the punched portion) of the thin metal plate after cutting was observed, the cut surface of the copper foil was substantially perpendicular to the surface of the thin metal plate. Even when the first shot and the 1000th shot were compared, the cut surface did not change. After the test was completed, the used mold was observed, and no damage or adhesion of the metal thin plate occurred and it was normal.
P パンチ
D ダイ
CR クリアランス
C1 クリアランスの幅
r 面取り部
R 面取り部の曲率
M 金属薄板(被切断材)
t 金属薄板の板厚
tx 切断時の金属薄板の板厚
T 抜きカス、トリム
Z1、Z2 PとDの最近接部付近
α 切断方向と金属薄板の厚さの中心線がなす角度
P Punch D Die CR Clearance C 1 Clearance width r Chamfered part R Chamfered part curvature M Metal sheet (material to be cut)
t Thickness of the thin metal sheet t x Thickness of the thin metal sheet T at the time of cutting Near the closest part of the punched and trimmed Z 1 , Z 2 P and D α Angle between the cutting direction and the center line of the thickness of the thin metal sheet
Claims (7)
パンチとダイの一方は面取り部を有し、他方はシャープエッジを有し、
パンチとダイを嵌合させることにより、前記面取り部と前記エッジに挟まれた金属薄板を、切断前の金属薄板の厚さ方向の状態を維持したまま切断する
金属薄板の切断方法。 It is a method of cutting a thin metal plate with a mold having a pair of punches and dies corresponding to the cutting shape,
One of the punch and die has a chamfer, the other has a sharp edge,
A method for cutting a metal thin plate, in which a metal thin plate sandwiched between the chamfered portion and the edge is cut while maintaining a state in a thickness direction of the metal thin plate before cutting by fitting a punch and a die.
2≦t≦100 (μm)
である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の金属薄板の切断方法。 The thickness t (μm) of the metal thin plate is
2 ≦ t ≦ 100 (μm)
The method for cutting a thin metal plate according to any one of claims 1 to 3.
2.5t≦R≦50t (μm)
の関係を満たす請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の金属薄板の切断方法。 The chamfered portion is an R chamfer, and the R dimension (μm) representing the curvature is 2.5 t ≦ R ≦ 50 t (μm) with respect to the metal thin plate t (μm).
The method for cutting a thin metal plate according to any one of claims 1 to 5, which satisfies the relationship:
1≦C1≦0.75t (μm)
の関係を満たす請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の金属薄板の切断方法。 The clearance width C 1 between the punch and the die is 1 ≦ C 1 ≦ 0.75 t (μm) with respect to the thickness t (μm) of the metal thin plate.
The method for cutting a thin metal plate according to any one of claims 1 to 6, which satisfies the relationship:
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