超硬合金とは

超硬金型は、主に超硬合金を使用して作られた金型のことを指します。この合金は非常に硬度が高く、耐摩耗性、耐食性、耐熱性に優れています。そのため、超硬金型は、金属や樹脂などの高硬度材料を加工する際に広く利用されています。例えば、金属成形やプラスチック成形、押出成形、射出成形、精密切削加工、精密型抜き加工などの分野で使用されます。

超硬金型は、特に高い硬度が重要な特徴です。金型として使用される場合、耐摩耗性が非常に高く、長時間の使用にも耐えられることが求められます。また、金属を成形する際には、耐熱性も重要であり、高温に耐えられることが必要です。

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＞＞超硬合金とは？超硬合金の材質選定のポイントをご紹介！

＞＞超硬部品/超硬金型の超硬加工を 成功させるポイントを紹介

超硬合金における切削加工とは

高硬度材料を加工する際、工具も追従して硬度を上げる必要があります。

焼入鋼材を加工する場合の工具は、超硬にコーティングが付与された工具を使用し、

切削条件も通常の条件よりも落として加工する事となります。

超硬材料を加工する場合の工具は、ダイヤモンド工具を使用し、切削条件は更に落として加工する事となります。

ダイヤモンド工具は非常に高価な工具の為、コストが上がります。しかし工程は大幅に削減できるため、形状によってはコスト削減、短納期が見込める内容となります。

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超硬合金における切削加工の当社事例をご紹介！

直彫り焼パンチ

直彫り加工で1時間程度で加工いたしました。
本来は超硬材料で行いますが、試作であればSKDで直彫り加工が可能です。
これにより、通常は電極製作と放電加工で5時間はかかるところ直彫りにすることで加工時間を短縮し、短納期化とコストダウンを実現しております。
また手磨きを施しており、面粗さRa0.02の精度も確保しております。

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超硬直彫り加工

テスト製作いたしました。
本来超硬材料は切削工具への負担が大きく、加工が難しいため、超硬材料の加工においては形彫り放電での加工が多くなりますが、条件がそろえば、超硬材料を切削直彫り加工で対応可能です。　直彫り加工は寸法精度がよく、ラップ負担が軽減され、工程短縮が可能になり、複雑形状に対して最終精度の安定化といったメリットがあります。
ミクロンオーダーの複雑形状な超硬材料の加工といったような高難度金型であっても実現可能です。

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超硬直彫り加工

テスト製作いたしました。
本来超硬材料は切削工具への負担が大きく、加工が難しいため、超硬材料の加工においては形彫り放電での加工が多くなりますが、条件がそろえば、超硬材料を切削直彫り加工で対応可能です。　直彫り加工は寸法精度がよく、ラップ負担が軽減され、工程短縮が可能になり、複雑形状に対して最終精度の安定化といったメリットがあります。
ミクロンオーダーの複雑形状な超硬材料の加工といったような高難度金型であっても実現可能です。

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超硬合金における研削加工とは

研削加工では、従来の放電加工よりも短時間で面相度の高い加工が可能です。

当社の研削は数多くのダイヤモンド粒子を散りばめたホイールを使用して加工を行います。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　プロファイル研削は80％以上が手加工なので、加工範囲や加工深さを厳密に制御することが難しいですが、当社の熟練の技術を駆使して高い寸法精度を維持しています。

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超硬合金における研削加工の当社事例をご紹介！

段付きピン　外径φ5.0　先端部φ0.20　有効2.0

当社における超硬段付きピンの最小径になります。
L/D10となっております。
また、当社独自のプロファイル加工技術使用し、先端部φ0.20・有効2.0が加工可能となります。

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段付きピン　外径φ3.0　先端部φ0.30-φ0.7　有効2.0

2段の段付きピンになります。
先端部を補強する形で、2段目の段がついています。

他サイズの段付きピンをお探しの方は、下記事例もご確認ください。

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段付きピン　外径φ3.0　先端部φ0.30　有効3.0

当社の極小段つピンの中でも、有効の長さにこだわった製品になります。
補強部が無く非常に折れやすいため、加工難易度が高い製品になりました。
また、L/D10となります。

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超硬合金におけるLAP加工の紹介

LAP加工は、加工対象の材質や加工条件によって『湿式ラッピング』『乾式ラッピング』の
2つの種類に分けられます。状況に応じて適切な種類を採用し、加工を行います。

1.湿式ラッピングについて

LAP材（ダイヤモンドパウダー）とLAP液を多量に使用し、低圧・低振動でラップ材を滑らせて研磨する方法が湿式ラッピングです。加工量が大きく、鏡面ではなく無光沢となるため、「荒仕上げ」「中間仕上げ」の工程で使用されます。
　※表面粗さ参考数値:｢Ra0.011~0.037μm｣「Rz0.08~0.30μm」

2.乾式ラッピングについて

乾式ラッピングは、鏡面仕上げに適したLAP加工です。LAP材（ダイヤモンドパウダー）とラップ液を薄く塗布し、高圧・高振動でラップ材を滑らせて研磨を行います。加工量は少ないですが、精度が高く、表面が光沢のある鏡面に仕上がるため、最終的な精密仕上げの工程で使用されます。
　※表面粗さ参考数値:｢Ra0.007~0.009μm｣「Rz0.043~0.07μm」

＞＞超硬合金のLAP加工を詳しくご紹介

超硬合金におけるLAP加工の当社事例をご紹介！

段付きダイス断面

ダイスによる段付き成形を行ったセラミック粉末成形金型の断面です。
3トンプレスの試作型に使用されます。
通常は段を付ける場合は、パンチを分割して行いますが、ダイス内で段付け成形を行っております。
結果、金型構造がシンプルになり、量産性の向上・成形品の品質安定を実現しております。
ダイス内部に形状加工すると測定が困難になるという課題がありますが、桂精密では特殊シリコン等を用いて形状測定を行っております。

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直彫り焼パンチ

直彫り加工で1時間程度で加工いたしました。
本来は超硬材料で行いますが、試作であればSKDで直彫り加工が可能です。
これにより、通常は電極製作と放電加工で5時間はかかるところ直彫りにすることで加工時間を短縮し、短納期化とコストダウンを実現しております。
また手磨きを施しており、面粗さRa0.02の精度も確保しております。

＞＞段付きダイス断面の詳細はこちら

超硬直彫りパンチ

下1パンチです。

材質は超硬(HRA89)で、MC直彫り加工を施しております。
微細形状加工となると形彫り放電加工となることが多いですが、MC直彫り加工にすることで、形彫り放電加工工程を省略することが可能になります。
加工時間が多くかかる形彫り放電加工工程を削減したことで、形状加工時間は本来60時間のところ、31時間にて製作することができました。　また加工時間の短縮だけでなく、MC直彫り加工は手仕上げ(LAP)による加工精度のバラつきをも抑えることができ、最終精度の安定化にも効果的でした。

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超硬合金における放電加工を紹介

放電加工は、導電性のあるワークであれば基本的に加工が可能ですが、超硬合金を加工する際にはコバルトやニッケルの流出による加工面の腐食に注意する必要があります。

超硬合金は、タングステンなどの硬質金属炭化物と、コバルトやニッケルなどの鉄系金属で構成されています。コバルトやニッケルは水に優先的に溶け出す性質があり、溶け出すと強度低下や鏡面加工時にクレーター状の表面になってしまいます。

長時間の加工を行う際には、加工液に水を使用せず、石油などの油で加工する必要があります。ただし、油での加工は加工速度が遅く、加工液や消耗品のコストが高く、大幅なコストアップにつながるという特徴があります。

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超硬合金における放電加工の当社事例をご紹介！

下1パンチ

超硬一体加工による84個穴金型です。
84個穴ではありますが、穴ピッチ精度が累積3μ以内で、
垂直精度が5μ以内の高精度な仕上がりです。

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パッケージパンチ

IC、LSIはセラミック製以外にも樹脂製がありますが、セラミックは耐熱性・耐久性に優れており、
主に高機能製品向けに使用されます。
セラミックの場合は樹脂と比べて、成形材料の硬度が高いため、
寸法精度・耐久耐熱性の点を考慮して超硬製の金型が使用されます。

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建築用耐摩耗部品

こちらは、建築用の耐摩耗部品です。
こちらの部品は、上面の形状が3D形状となっており、複雑であるため、
加工には高度な技術が求められていました。
当社では、「細穴加工機」「ワイヤー放電加工機」「マシニング加工機」等、
各工程に最適な設備を用いることで、高精度な加工を施しています。

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