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精密加工

CVDダイヤモンド膜コーテッド工具により、環境負荷を低減するドライプレス加工を実現

東京都

山陽プレス工業株式会社

2020年3月20日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 ドライプレス加工用のボロンドープダイヤモンドコーテッド高靭性超硬合金工具の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車、スマート家電
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

環境問題へ対応するためプレス業界では潤滑油を使用しないドライプレス加工技術が必要である。本提案グループはCVDダイヤモンド膜コーテッド工具によるドライプレス加工技術の開発を進めており、基本的な要素技術の確立と十分な靭性を有する専用の超硬個合金の試作を行ってきた。本提案では、これまで蓄積してきたノウハウと要素技術を統合して難加工材であるステンレス鋼板とアルミニウム板材のドライプレス加工の実用化を行う

開発した技術のポイント

CVDダイヤモンド膜コーテッド工具によるドライプレス加工技術の開発
・高靭性超硬合金の開発→抗折力3400MPa以上で亀裂伝播阻止
・ダイヤモンド膜の最適合成条件の確立→膜厚の均一性±5%以内
・ダイヤモンド膜の研磨条件の確立→従来の1/10の時間で0.1μmRzの表面粗さ
・板厚0.5mm、1.0mmステンレス鋼板において5~10万回の寿命試験
(新技術)
CVDダイヤモンド膜コーテッド工具によるドライプレス加工技術特徴
・高靭性超硬合金によるパンチのチッピングの解消
・ボロン添加による導電性を利用した高能率ダイヤモンド膜研磨技術
・靭性の高い焼結ダイヤモンド・セラミック工具の併用によるドライプレス順送型の実現

具体的な成果

・ダイヤモンド膜の付着力を確保できる高靭性超硬合金を開発
‐ステンレス鋼板のドライ打抜き加工では、ダイヤモンド膜コーティング基材である超硬パンチの靭性が不十分でチッピングが生じることが課題
‐そこで、チッピングを起こすことなくダイヤモンド膜の付着力を確保できる靭性を向上させた超硬合金を開発
・ボロンドープダイヤモンド膜合成を最適化、研磨効率を向上
‐合成雰囲気中にボロンガスを添加し、ボロンドープダイヤモンド膜を合成、耐磨耗性が3倍程度向上する最適条件を見出した
‐ダイヤモンドコーテッド工具の研磨は、R面を砥粒レス超音波研磨法で、その他の面を、ダイヤモンドパッド乾式高速摺動研磨法が、高効率で理想的であることが判明
・位置決め用抜き42万回、ブランク打抜き5.7万回、絞りダイス3万回以上の加工が可能
‐ドライプレス加工のためのダイヤモンドコーテッド工具を製作し、実機評価を実施
‐結果、板厚1mmのステンレス鋼板(SUS304)のドライプレス加工において、位置決め用抜きパンチは42万回、ブランク打抜きパンチで5.7万回、絞りダイスにおいて3万回以上の加工が可能であることを確認

知財出願や広報活動等の状況

新聞:日刊工業新聞(H24.7.23)(H24.10.22)

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・実用化に成功、H28年度の事業化見込み
・サンプルなし

製品・サービスのPRポイント

・強度・剛性向上→ダイヤモンド膜の付着力を低下させることなく靭性を高めた超硬合金を開発し、ダイヤモンド膜の性能も高め、耐摩耗性を従来のものと比較し、3倍以上向上
・耐久性・耐摩耗性向上→焼結ダイヤモンドと超硬を機械的に繋ぎ合わせたパンチを製作し、厚さ1mmのSUS304の抜き加工を行った結果、42万回のドライ加工を達成

今後の実用化・事業化の見通し

日本ドライ加工振興会において実用化研究、事業化を展開予定
・繰返し変形を受けるダイヤモンドコーテッド工具の設計指針となる材料物性に関して、ダイヤモンド膜自身の疲労特性、ならびにコーティング基材との界面疲労剥離の有無等のデータが不足している。独自に開発したダイヤモンド膜専用の疲労試験機、付着力評価試験機を用いて物性データに関わる補完研究を実施中
・日本ドライ加工振興会の中で研究体制を構築し、今後も実用化研究を継続予定
・本研究成果の事業化は、このドライ加工振興会の事業の一部として今後推進予定

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 冨士ダイス株式会社
事業管理機関 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター
研究等実施機関 山陽プレス工業株式会社
日進精機株式会社
学校法人湘南工科大学
学校法人日本工業大学
国立大学法人山梨大学
地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター

サポイン事業者 企業情報

企業名 山陽プレス工業株式会社
事業内容 精密プレス金型・設計製作金属材料のプレス加工・フィルム材
本社所在地 〒114-0023 東京都北区滝野川6-12-4
ホームページ http://www.sanyo-stamping-i.co.jp
連絡先窓口 開発営業部 部長 橋口秀典
メールアドレス hashiguchi@sanyo-stamping-i.co.jp
電話番号 03-3916-0651