超硬ボタンダイスとパンチ：頭付きまたはストレート、スクラップ保持式または詰まり防止式、および指定すべき仕様

· Vanguard Carbide

超硬ボタンダイスと超硬パンチの標準形式、それぞれの用途、カタログで公開されている公差、および超硬部品またはそのブランクを注文する際に送付するチェックリスト。

簡単に言うと

超硬ボタンダイス（ダイボタン、マトリクス）および超硬パンチには、少数の標準形式があります。ヘッド付きまたはストレート、ボタンダイスについてはプレーン形、スクラップ保持形、詰まり防止形です。形式によって、どの寸法を厳しくするか、どの特徴を超硬合金に加工するか、部品が金型内でどのように収まるかが決まります。

超硬部品を発注する際は、完成したボタンであれ、自社で仕上げるブランクであれ、サプライヤーはサイズだけでなく形式も知る必要があります。本記事では、公開カタログデータと2件の金型製作記事を参考に各形式を説明し、最後に指定すべき項目のチェックリストを示します。

頭付きボタンダイスおよびストレートボタンダイス

ISO 8977:2003は、外径5～50 mmのヘッドなしおよびヘッド付きマトリクス（ダイボタン）の基本寸法と公差を規定しています。その寸法はISO 8020に準拠して製作されたパンチに対応するようにされています。2025年に最終レビューおよび確認が行われました。

ヘッド付きボタンは上部にカラーがあり、通常はダイプレートの座ぐりに収まります。ストレート（ヘッドなし）ボタンは、プレートに圧入する単純な円筒です。どちらの場合も、外径は圧入嵌合となり、数µmまで研削されます。

例えば、大手カタログサプライヤーの超硬ボタンダイスでは、シャンク公差がヘッド付きタイプでm5、ストレートタイプでn5、またはプラス側のみの公差0～+0.005 mmであり、HIP超硬合金グレード87～88 HRAを採用しています。同じカタログでは、標準の全長公差は+0.2～+0.4 mmで、より厳しい長さ公差をオプションで選択できます。ヘッド付きボタンには、ヘッドに1つまたは2つのキーフラットを付けて発注できます。異形（非円形）穴はパンチと位置合わせする必要があり、ヘッドの平面はボタンの向きを決める方法の1つです。

シャンク径m5（ヘッド付き）n5（ストレート）
3 mm+0.002～+0.006 mm+0.004～+0.008 mm
4および5 mm+0.004～+0.009 mm+0.008～+0.013 mm
8および10 mm+0.006～+0.012 mm+0.010～+0.016 mm

発注時のポイントは、外径、穴、長さが公差を持つ寸法であることです。自社で仕上げるブランクを購入する場合は、どの寸法を研削するかを伝えてください。そうすることで、ブランクはそれらの面に取り代を残します。

プレーン形、スクラップ保持形、詰まり防止形のボタン：

各種のダイボタンが存在する主な理由は、スラグの引き戻しにあります。The FabricatorでArt Hedrickが説明しているように、スラグの引き戻しとは、打ち抜きカス（スラグ）がパンチの引き抜き時にパンチ面に付着し、ダイボタンから再び出てくる現象です。引き戻されたスラグは部品や金型を損傷する可能性があり、パンチ面下に真空ポケットを形成する閉じ込められた空気が主な原因です。

その記事で説明されている対策には、パンチ内の空気抜き穴とばね式エジェクタピン、より小さなパンチ・ダイ間のクリアランス（効果はありますが、パンチとダイボタンの寿命を短くします）、およびスラグを保持するように設計されたダイボタンがあります：

カタログに掲載のスラグ保持ダイボタンは同じ考え方に基づいており、公開された制限値があります。上記で引用したカタログでは、次のとおりです：

制限値
穴径1.0～16 mm
被加工材の引張強さ最大1177 N/mm²
被加工材の厚さ0.15 mm以上
片側クリアランス被加工材の厚さの20%未満；クリアランスがこれより大きいと、保持効果は期待できません

これらのダイボタンはスラグに小さな突起を形成することで機能するため、カタログでは、精密穴や、打ち抜かれた部分が製品となる用途には適さないとされています。

詰まり防止ダイボタンは逆の働きをし、スラグの排出を助けます。カタログの詰まり防止タイプでは、成形穴の近くにある空気導入穴により、真空装置がダイボタン内に空気を吸引でき、その空気の流れによって真空だけの場合よりも良好にスラグを排出できます。同じカタログでは、ダイボタンの逃がしを1/50、1/100、1/150のテーパーとしています。1/50のテーパーは、長さ50 mmで直径が1 mm増加し、約1.15°に相当します。

パンチおよびパイロットパンチ

同じサプライヤーの超硬パイロットパンチシリーズは、パンチのバリエーションが通常どのように表記されるかを示しています。シリーズには丸形（R）、テーパー形、鋭角形の先端があり、多くは標準仕様、ラップ仕上げ、TiCNコーティング仕様で、すべてHIP超硬合金グレードです。

超硬パンチまたはパンチブランクをご注文の際は、シャンクの嵌め合い（圧入または摺動）、頭部の有無、先端形状、仕上げによって部品の研削方法が変わります。お問い合わせの際にこれらをご指定いただくか、置き換え対象のカタログ表記の呼び番号を図面とともにご送付ください。

パンチおよびボタン用グレードの選定

Carbide in tool and die（The Fabricator）では、主な調整因子は粒径とコバルト含有量であるとしています。粒径が細かいほど硬く、耐摩耗性が高く、脆くなります。コバルトが多いほど軟らかく、靭性が高くなります。記事はまた、プレス加工で重要な2つの特性、すなわち耐食性と刃先安定性を強調しています。耐食性が重要なのは、誘電液中でのワイヤ放電加工、エマルションを用いた研削、または腐食性潤滑剤によってコバルトバインダーが溶出し得るためです。

記事では、ワイヤ放電加工したパンチを用いて0.065インチのステンレス鋼を打ち抜いた試験を報告しています。

試したグレード結果
コバルト15%、サブミクロン粒径500ショット後の引き抜き時に欠けが発生。表面品質の不良と腐食により刃先にかじりが生じた
コバルト15%、粗粒5,000ショット後に過度の摩耗
コバルト12%、中粒、耐食性50,000ショット。潤滑を改善後は80,000ショット

これらは1つの用途における結果であり、一般的な寿命値を示すものではありません。これらが示すのは、最も安価に見える変更、すなわちより靭性の高いグレードへの変更が、常に解決策になるとは限らないということです。同じ記事は、パンチ上面の欠けは表面仕上げの不良、かじり、またはクリアランス過大を示す可能性があり、側面の欠けはクリアランス不足または耐衝撃性不足を示す可能性があると指摘しています。

当社の超硬ブロックページには、プレス加工で使用するグレードクラスを掲載しています。打ち抜き対象、板厚、ストロークレート、および部品をワイヤ放電加工するかをお知らせいただければ、データシートとともにグレードをご提案します。

超硬合金部品をご注文時に指定すべき事項

項目重要な理由
種類：頭付きまたはストレート；プレーン、スクラップ保持または詰まり防止超硬合金にどの形状を加工するかが決まります
外径またはシャンク径とその嵌合（m5、n5、g6 またはプラス側のみの公差）圧入嵌合または摺動嵌合；ミクロン単位まで研削
全長、頭部径、頭部厚さ（公差付き）カタログの標準長さ公差は、より厳しい公差を指定しない限り緩めです
穴のサイズと形状、ランド長さ、逃げテーパボタンの作用部
キー平面またはその他の位置決め形状異形穴に必要
打ち抜き材の材質、板厚、ストロークレートグレード選定の要因になります
完成品、または研削代付きブランク；研削またはワイヤ放電加工ブランクサイズが変わり、放電加工には耐食グレードが有利です
数量、およびリピートの有無価格と製造方法

丸形パンチおよびダイボタンブランク（焼結まままたは研削品）については、当社のパンチおよびダイスブランクのページをご覧ください。

FAQ

パンチまたはダイボタンにおける m5、n5、g6 とはどういう意味ですか？

これらはシャンク径の ISO 公差クラスです。m5 と n5 は、ダイプレートへの圧入のために径を呼び寸法よりわずかに大きくし、g6 は可動パンチが摺動できるように呼び寸法よりわずかに小さくします。以下に引用するカタログの 4 mm または 5 mm シャンクでは、m5 は +0.004～+0.009 mm、n5 は +0.008～+0.013 mm です。

スクラップ保持ダイボタンと詰まり防止ダイボタンの違いは何ですか？

スクラップ保持ボタンは、抜きカスをボタン内に保持し、パンチとともに引き上げられないようにします。詰まり防止ボタンは、たとえば空気導入口や真空装置を用いて、抜きカスが落下または排出されるのを助けます。カタログのスクラップ保持ボタンは、精密穴や、打ち抜かれた部分が製品となる用途には推奨されません。

超硬合金のダイボタンブランクはワイヤ放電加工で切断できますか？

はい、ワイヤ放電加工は、超硬合金に異形穴やパンチ形状を加工する一般的な方法です。誘電液中での放電加工中にコバルトバインダーが溶出する可能性があるため、部品を放電加工することをサプライヤーに伝えてください。耐食グレードの方が適している場合があります。

完成したダイボタンを供給していますか、それともブランクのみですか？

当社は、お客様の図面に基づき、焼結まままたは研削品の丸形パンチおよびダイボタンブランク、超硬合金ブロックを供給しています。図面をお送りいただければ、見積書でどの形状および公差が含まれるかを確認いたします。

出典