(57)【要約】【課題】外縁が摩耗した円盤状砥石の摩耗部分を切断除去し、円盤状砥石を再利用することができる円盤状砥石の再利用方法を提供すること。【解決手段】ハニカム構造体を成形するための金型の作製に用いられる導電性の円盤状砥石２６を再利用する方法である。所定の切り込み量で金型素材の研削加工を行った後の円盤状砥石２６の外縁２６５をワイヤ放電加工によって切断する。このとき、少なくとも研削加工時の切り込み量分だけ円盤状砥石２６の外縁２６５を切断することが好ましい。また、円盤状砥石２６を２枚以上積層した状態でワイヤ放電加工による切断を行うことが好ましい。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造体を成形するための金型の作製に用いられる導電性の円盤状砥石を再利用するための方法であって、
所定の切り込み量で金型素材の研削加工を行った後の上記円盤状砥石の外縁を、少なくとも上記研削加工時の切り込み量分だけ、ワイヤ放電加工によって切断することを特徴とする円盤状砥石の再利用方法。
【請求項２】
請求項１において、上記ワイヤ放電加工による切断は、上記円盤状砥石を２枚以上積層した状態で行うことを特徴とする円盤状砥石の再利用方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記ワイヤ放電加工においては、円盤基板と該円盤基板の略中央から突出する軸部とを有する断面略凸形状の治具を用い、該治具の上記軸部を、中心に貫通孔を有する上記円盤状砥石の上記貫通孔に挿入し、上記円盤状砥石を上記治具に固定した状態で上記ワイヤ放電加工を行うことを特徴とする円盤状砥石の再利用方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記円盤状砥石は、導電性金属材料中に複数の砥粒が埋め込まれてなることを特徴とする円盤状砥石の再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体を成形するための金型の作製に用いられる円盤状砥石を再利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の排ガス浄化フィルター等に用いられるセラミック製のハニカム構造体は、ハニカム構造体成形用金型（以下、適宜、単に金型という）を用いて、セラミックス原料を含む材料を押出成形することにより製造される。
【０００３】
上記金型としては、材料を供給するための供給穴と、該供給穴に連通して格子状に設けられ、材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有する金型が用いられていた（特許文献１及び特許文献２参照）。
このような金型の作製にあたっては、まず、金型の材料となる金型素材を準備し、この金型素材の一方の面からドリル加工により、金型素材を貫通しない深さまで上記供給穴を形成し、次いで、もう一方の面から、円盤状砥石を用いて研削加工を行い、供給穴に連結する上記スリット溝を格子状に形成していた。
【０００４】
しかしながら、スリット溝の形成時には研削抵抗が発生し、研削加工時に厚みの小さな円盤状砥石の外縁が摩耗して外縁部の厚みがさらに小さくなるという問題があった。その結果、研削加工中に、円盤状砥石の外縁から砥粒が脱落したり、円盤状砥石の外縁に欠け等が発生したりするおそれがあった。また、研削加工中に円盤状砥石が傾き、円盤状砥石の進行方向に直線状に形成すべきスリット溝にうねりが発生するおそれがあった。そのため、例えば設計図通りに、所望の形状のスリット溝を形成することが困難になるという問題があった。
【０００５】
かかる問題を回避するために、従来、作製しようとする金型毎に円盤状砥石の寿命を予め設定し、円盤状砥石の外縁の厚みが薄くなって不具合が発生する前に、新たな円盤状砥石に交換することが行われていた。しかし、確実に不具合を防止するためには高価な円盤状砥石の交換頻度が増えてしまい、金型の製造コストが増大するという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３７５０３４８号公報
【特許文献２】特許第３８１４８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、外縁が摩耗した円盤状砥石の摩耗部分を切断除去し、円盤状砥石を再利用することができる円盤状砥石の再利用方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ハニカム構造体を成形するための金型の作製に用いられる導電性の円盤状砥石を再利用するための方法であって、
所定の切り込み量で金型素材の研削加工を行った後の上記円盤状砥石の外縁を、少なくとも上記研削加工時の切り込み量分だけ、ワイヤ放電加工によって切断することを特徴とする円盤状砥石の再利用方法にある（請求項１）。
【０００９】
本発明において最も注目すべき点は、上記研削加工後の上記円盤状砥石の外縁を少なくとも上記研削加工時の切り込み量分だけ、上記ワイヤ放電加工によって切断することにある。その結果、上記円盤状砥石の摩耗していない部分を外縁に露出させて、上記円盤状砥石の再利用を図ることができる。
【００１０】
即ち、一般にハニカム構造体成形用の金型は、例えば３０〜１２０μｍ程度という厚みの小さな円盤状砥石を用いた研削加工によって、複数のスリット溝を形成して作製される。このとき、研削加工によってスリット溝を形成するたびに、上記円盤状砥石の外縁が摩耗して徐々にその厚みが小さくなってしまう。かかる円盤状砥石を用いてさらに研削加工を行うと、直線状に形成すべきスリット溝が蛇行したり、円盤状砥石の外縁に欠け等が発生するおそれがあった。
本発明においては、上記のごとく、ワイヤ放電加工によって、上記円盤状砥石の外縁を少なくとも上記研削加工時の切り込み量分だけ切断するため、摩耗部分を切断除去することができる。その結果、上述のごとく、上記円盤状砥石の摩耗していない部分を外縁に露出させることができる。外縁を切断除去した上記円盤状砥石は、再度上記研削加工に用いることができ、蛇行や欠け等の不具合を発生させることなく研削加工を行うことができる。
【００１１】
また、例えば上記円盤状砥石よりも硬度が高い砥石を用いて、上記円盤状砥石の外縁を研削加工することによっても、上記円盤状砥石の摩耗部分を除去することができる。しかし、この場合には、例えば上記円盤状砥石と、該円盤状砥石を研削するための砥石との間で砥粒同士が衝突するおそれがある。そのため、上記円盤状砥石の研削加工面にクラックが発生するおそれがある。
これに対し、本発明においては、上記ワイヤ放電加工によって、上記円盤状砥石の外縁を切断している。そのため、クラック等の発生を防止しつつ、上記円盤状砥石の摩耗部分を除去することができる。その結果、本発明の再利用方法によって得られる新たな上記円盤状砥石は、市販の未使用の円盤状砥石と同程度の耐久性を示すことができる。即ち、本発明によって再利用された上記円盤状砥石を用いると、新品の円盤状砥石と同程度の長さ及び数のスリット溝を形成することができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記円盤状砥石として導電性の砥石を用いている。そのため、上記のごとく、ワイヤ放電加工が可能になる。ワイヤ放電加工においては、被加工物である上記円盤状砥石に導電性が要求される。
【００１３】
このように、本発明によれば、外縁が摩耗した円盤状砥石の摩耗部分を切断除去し、円盤状砥石を再利用することができる円盤状砥石の再利用方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
まず、円盤状砥石を用いてハニカム構造体成形用金型を作製する一般的な方法について説明する。
一般に、ハニカム構造体成形用の金型１は、材料を供給するための供給穴１２と、該供給穴１２に連通すると共に略四角格子状に設けられ、材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝１３とを有する（図１参照）。
その作製にあたっては、まず、供給穴１２を設ける穴加工面１２０と、スリット溝１３を形成するスリット加工面１３０とを表裏に有する金型素材１１を準備する（図３参照）。このような金型素材１１としては、例えばＳＫＨ（高速度工具鋼）、ＳＫＤ（合金工具鋼）、ステンレス、アルミニウム合金、チタン、インコネル、ハステロイド、ステライト、超硬合金、サーメット等の金属又はそれに類する素材が用いられる。
【００１５】
次いで、上記金型素材１１の上記穴加工面１２０側から上記スリット加工面１３０側へ向けて、上記金型素材１１を貫通しない深さの上記供給穴１２を形成する（図４参照）。
上記供給穴１２は例えばドリル等によって形成することができる。また、ドリル加工の深さ（供給穴の深さ）は、作製しようとする金型に応じて任意に選定することができる。
【００１６】
次に、例えば回転する円盤状砥石２５を略直線状に進行させつつ上記金型素材１１を研削し、該金型素材１１の上記スリット加工面１３０側から上記供給穴１２に連通しかつ上記円盤状砥石２５の進行方向に略直線状の上記スリット溝１３を形成する研削加工を繰り返し行う（図５参照）。これにより、例えば略直線状の上記スリット溝１３を所定間隔で複数形成すると共に、該スリット溝１３と略直交する上記スリット溝１３を所定間隔で複数形成し、略四角格子状に配設されたスリット溝１３を形成する（図１参照）。
このようにして、ハニカム構造体成形用の金型１を得ることができる。
【００１７】
上記円盤状砥石としては、例えば厚み約３０μｍ〜１２０μｍの円盤状の砥石が用いられる。スリット溝を形成する際には、上記のごとく、上記円盤状砥石の外縁を上記金型素材に進入させて研削加工を行うため、上記円盤状砥石の外縁が徐々に摩耗していく。
【００１８】
本発明においては、上記のごとく、所定の切り込み量で金型素材の研削加工を行った後の上記円盤状砥石の外縁を、少なくとも上記研削加工時の切り込み量分だけ、ワイヤ放電加工によって切断する。
上記切り込み量は、上記円盤状砥石２５の外縁を上記金型素材に進入させて研削加工を行ったときにおける上記金型素材１１への上記円盤状砥石２５の進入量、即ち上記金型素材１１に進入させた上記円盤状砥石２５の最外縁からの深さである（図５参照）。
【００１９】
上記ワイヤ放電による切断量が上記研削加工時の切り込み量分よりも小さい場合には、、上記円盤状砥石の摩耗部分を確実に切断除去することができず、切断後にも摩耗部分が残存していまうおそれがある。
【００２０】
また、上記ワイヤ放電加工による切断は、上記円盤状砥石を２枚以上積層した状態で行うことが好ましい（請求項２）。
この場合には、一回のワイヤ放電加工によって２枚以上の上記円盤状砥石の摩耗部分を切断除去することできる。そのため、上記円盤状砥石の再利用をより効率的に行うことができる。
【００２１】
上記ワイヤ放電加工においては、円盤基板と該円盤基板の略中央から突出する軸部とを有する断面略凸形状の治具を用い、該治具の上記軸部を、中心に貫通孔を有する上記円盤状砥石の上記貫通孔に挿入し、上記円盤状砥石を上記治具に固定した状態で上記ワイヤ放電加工を行うことが好ましい（請求項３）。
この場合には、例えば２枚以上の上記円盤状砥石を積層した状態で摩耗部分を切断除去する際に、複数枚の上記円盤状砥石の中心部分を簡単に一致させることができる。そのため、２枚以上の円盤状砥石のワイヤ放電加工を簡単に実施することができる。また、治具の円盤基板の直径を適宜選択することにより、円盤状砥石の外縁の摩耗部分を円盤基板から外方に突出させることができるため、ワイヤ放電加工による円盤状砥石の外縁の切断を正確かつ簡単に行うことができる。
【００２２】
上記治具の上記円盤基板の直径は、上記軸部に上記円盤状砥石の上記貫通孔を挿入したときに上記円盤状砥石の外縁が少なくとも上記切り込み量分だけ上記円盤基板の外縁から突出する大きさに設定されていることが好ましい。即ち、上記治具の上記円盤基板の直径は、少なくとも上記切り込み量分だけ上記円盤状砥石の直径よりも小さくなっていることが好ましい。
この場合には、上記治具の上記軸部を上記円盤状砥石の上記貫通孔に挿入したときに、少なくとも上記研削加工時の上記切り込み量分だけ、上記円盤状砥石が上記治具の上記円盤基板から突出させることができる。そのため、上記ワイヤ放電加工により、上記円盤状砥石の外縁の摩耗部分を容易に切断除去することができる。
【００２３】
また、上記円盤状砥石は、導電性を有する。
上記円盤状砥石が導電性を有していない場合には、上記ワイヤ放電加工を行うことができなくなる。
【００２４】
また、上記円盤状砥石としては、例えば導電性金属材料中に複数の砥粒が埋め込まれてなる砥石を用いることができる（請求項４）。具体的には、銅等を主成分とする導電性金属材料中に、複数の砥粒が埋め込まれてなる円盤状砥石を用いることができる。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の実施例につき、図１〜図１４を用いて説明する。
本例においては、円盤状砥石を用いてハニカム構造体成形用金型を作製し、使用後の
円盤状砥石の再利用を図る例である。
【００２６】
本例においては、まず、図１及び図２に示すごとく、ハニカム構造体成形用金型１を製造する。
図１及び図２に示すごとく、ハニカム構造体成形用金型１（以下、適宜、単に金型１という）は、例えばセラミックス原料等を含む材料を押出成形して、ハニカム構造体を成形するために用いられる金型１である。金型１は、材料を供給するための供給穴１２と、供給穴１２に連通して格子状に設けられ、材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝１３とを有する。
【００２７】
金型１の作製にあたっては、以下の準備工程と、供給穴形成工程と、スリット溝形成工程とを行った。
まず、準備工程においては、図３に示すごとく、供給穴を設ける穴加工面１２０と、スリット溝を形成するスリット加工面１３０とを表裏に有する金型素材１１を準備した。この金型素材１１としては、ＳＫＤ６１よりなる鋼版を準備した。また、金型素材１１には、周囲より突出したスリット加工面１３０を予め研削加工により設けてある。
【００２８】
供給穴形成工程においては、図４に示すごとく、金型素材１１の穴加工面１２０側からスリット加工面１３０側へ向けて、金型素材１１を貫通しない深さの供給穴１２を形成した。本例においては、超硬ドリルを用いて、穴加工面１２０から金型素材１１を貫通しない所定の深さまでドリル加工を行って供給穴１２を形成した。供給穴１２は、スリット加工面１３０における突出部分の底部に若干進入する程度の深さまで形成した。この時点では、穴加工面１２０とスリット加工面１３０は貫通していない。
【００２９】
また、スリット溝形成工程においては、図５に示すごとく、回転する円盤状砥石２５を略直線状に進行させつつ金型素材１１を研削し、金型素材１１のスリット加工面１３０側から供給穴１２に連通し、かつ略直線状のスリット溝１３を形成する研削加工を繰り返し行った。これにより、略直線状のスリット溝１３を所定間隔で複数形成すると共に、各スリット溝と略直交する複数のスリット溝１３を形成し、スリット溝１３を略四角格子状に配設した（図１参照）。
このようにして、図１及び図２に示すごとく、供給穴１２と、これに連通すると共に略四角格子状に設けられたスリット溝１３とを有するハニカム構造体成形用金型１を作製した。本例においては、さらに準備工程、供給穴形成工程、及びスリット溝形成工程を繰り返し行うことにより、複数のハニカム構造体成形用金型を作製した。
【００３０】
本例のスリット溝形成工程においては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、中心に貫通孔２３を有し、厚みｘ＝９０μｍ、直径φ１＝１００ｍｍの円盤状砥石２５を用いて研削加工を行った。また、円盤状砥石２５は、導電性を有し、銅及び錫からなる金属材料中にＣＢＮ（立方量窒化硼素）からなる複数の砥粒が分散されてなる。円盤状砥石２５の各成分の配合割合は、銅８３ｗｔ％、錫３ｗｔ％、砥粒１４ｗｔ％である。
実際の研削加工にあたっては、図７及び図８に示すごとく、円盤状砥石２５を２枚の円盤状のフランジ２１、２２に狭持してなる研削工具２を用い、円盤状砥石２５の外縁から３ｍｍを金型素材１１中に進入させて研削加工を行った（図５参照）。研削工具２には、これを回転装置（図示略）等に連結させて研削工具２を回転させるための回転孔２９が形成されている。回転向２９は、円盤状砥石２５の貫通孔２３と、フランジ２１、２２の穴２１５、２２５とを一致させることによって形成されている。
【００３１】
図９（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、上記のように複数のハニカム構造体成形用金型を作製した後の円盤状砥石２６は、外縁２６５が摩耗してその厚みが小さくなっていた。この摩耗部分２６５の大きさは、研削加工時の切り込み量（３ｍｍ）とほぼ一致していた。
【００３２】
また、本例においては、さらに未使用の円盤状砥石２５を用いて（図６（ａ）及び（ｂ）参照）、上記と同様にしてハニカム構造体成形用金型を複数作製し、外縁２６５が摩耗した円盤状砥石２６（図９（ａ）及び（ｂ）参照）を合計５０枚得た。
【００３３】
次に、ワイヤ放電加工により、円盤状砥石２６の外縁２６５の切断を行った。
具体的には、まず、図１０に示すごとく、円盤基板３１とその略中央から突出する軸部３２とを有する断面略凸形状の治具３を準備した。軸部３２の上部にはねじ山３２５が形成されている。次いで、研削加工に使用した５０枚の円盤状砥石２６をこれらの貫通孔２３の位置が一致するように積層し、これらの貫通孔２３に治具３の軸部３２を挿入した。図１０、及び後述の図１１〜図１３においては、図面作成の便宜のため円盤状砥石２６を３枚積層した状態を示しているが、本例においては実際には円盤状砥石２６を５０枚積層した。
【００３４】
次いで、円盤状砥石２６上に円盤状の押えプレート３５を配置し、その後、治具３の軸部３２のねじ山３２５と嵌合するねじ穴３６５を中央に有する円盤状の締め付けネジ３６（直径８０ｍｍ）によって円盤状砥石２６を治具３に固定した。なお、押えプレート３５は、中心に貫通孔３５５を有し、貫通孔３５５を治具３の軸部３２に挿入することにより円盤状砥石２６上に配置した。
また、治具３の円盤基板３１及び押えプレート３５の直径は、８９ｍｍに設定されているため、図１１に示すごとく、円盤状砥石２６は、少なくとも研削加工時の切り込み量分、即ち少なくとも摩耗部分２６５だけ治具３の外方に突出する。
【００３５】
次に、図１２に示すごとく、ワイヤ放電加工装置４を用いて円盤状砥石２６の外縁２６５の切断を行った。ワイヤ放電加工装置４としては、三菱電機株式会社製のＤＷＣ１１０ＨＡを用いた。図１２には、ワイヤ放電加工装置４及びこれを用いたワイヤ放電加工方法の概略を示す。
同図に示すごとく、ワイヤ放電加工装置４は、上述のごとく治具３に固定した導電性の円盤状砥石２６と、導電性ワイヤ４５との間に電源装置４１からパルス状の高電圧を印加したとき、円盤状砥石２６と導電性ワイヤ４５との間にコロナ放電を引き起こす構成を有している。この放電によって、導電性ワイヤ４５に近接する円盤状砥石２６の外縁２６５を切削することができる。ワイヤ放電加工装置４は、導電性ワイヤ４５を自身に巻き付けて保持するワイヤリール４２、４３を有している。導電性ワイヤ４５は、ワイヤ保持部材４６、４７によって保持されながら第１のワイヤリール４２から第２のワイヤリール４３に巻き取ることができる。放電によって導電性ワイヤ４５が徐々に摩耗しても、第１のワイヤリール４２から第２のワイヤリール４３へ導電性ワイヤ４５を巻き取ることにより、ワイヤ保持部材４６、４７間の導電性ワイヤ４５をほとんど摩耗のない状態に維持することができる。ワイヤ保持部材４６、４７は、これらの間の導電性ワイヤ４５をほぼ直線状に引き伸ばされた状態を維持することができる。
【００３６】
ワイヤ放電加工装置４において、円盤状砥石２６の外縁の摩耗部分２６５の切断は、円盤状砥石２６と導電性ワイヤ４５との間に電源装置４１から高電圧を印加し、導電性ワイヤ４５と円盤状砥石２６との間にコロナ放電を発生させた状態で、導電性ワイヤ４５と円盤状砥石２６とを相対的に移動させることによって行った。円盤状砥石２６の摩耗部分２６５は、治具３の円盤基板３１から外方に突出しているため、この突出部分に沿って導電性ワイヤ４５と円盤状砥石２６とを相対的に移動させることによって、円盤状砥石２６の外縁の摩耗部分２６５（外縁から３ｍｍの領域）を切断した（図１２及び図１３参照）。このようにして、外縁の摩耗部分２６５が切断除去された円盤状砥石２７を得た。
【００３７】
図１４（ａ）及び（ｂ）に、摩耗部分切断後の円盤状砥石２７を概略を示す。この円盤状砥石２７は、研削加工に用いた円盤状砥石２５（図６（ａ）及び（ｂ）参照）に比べて直径が小さくなっており、円盤状砥石２７の直径φ２は、約９４ｍｍであった。また、円盤状砥石２７の外縁の厚みｘは、研削加工前の円盤状砥石２５と同様に、９０μｍであり、外縁の摩耗が解消されていた。
【００３８】
このようにして、外縁をワイヤ放電加工によって切断除去した円盤状砥石２７を用いて、上述と同様のスリット溝形成工程を行って、再びスリット溝の形成を行ったところ、未使用の円盤状砥石と同程度の長さ及び本数のスリット溝を形成することができた。
したがって、本例によれば円盤状砥石の再利用を図れることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例にかかる、ハニカム構造体成形用金型をスリット溝側から観察した様子を示す説明図。
【図２】実施例にかかる、ハニカム構造体成形用金型の構造を図１のＡ−Ａ線矢視断面から見た様子を示す説明図。
【図３】実施例にかかる、金型素材の全体を示す斜視図。
【図４】実施例にかかる、供給穴を形成した金型素材の断面を示す説明図。
【図５】実施例にかかる、スリット溝形成工程において円盤状砥石が金型素材を研削加工している状態をスリット溝と平行な断面からみた様子を示す説明図。
【図６】実施例にかかる、円盤状砥石を側面から見た様子を示す説明図（ａ）、（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面から見た様子を示す説明図（ｂ）。
【図７】実施例にかかる、研削工具を円盤状砥石の側面から見た様子を示す説明図。
【図８】実施例にかかる、研削工具を図６のＣ−Ｃ線矢視断面からみた説明図。
【図９】実施例にかかる、外縁が摩耗した状態の円盤状砥石を側面から見た様子を示す説明図（ａ）、（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面から見た様子を示す説明図（ｂ）。
【図１０】実施例にかかる、円盤状砥石を治具に固定する様子を示す説明図。
【図１１】実施例にかかる、円盤状砥石が治具に固定された状態を示す説明図。
【図１２】実施例にかかる、ワイヤ放電加工装置の構成の概略を示す説明図。
【図１３】実施例にかかる、ワイヤ放電加工によって、円盤状砥石の外縁を切断した状態を示す説明図。
【図１４】実施例にかかる、外縁が切断された円盤状砥石を側面から見た様子を示す説明図（ａ）、（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面から見た見た様子を示す説明図（ｂ）。
【符号の説明】
【００４０】
１  ハニカム構造体成形用金型
１１  金属素材
１２  供給穴
１２０  穴加工面
１３  スリット溝
１３０  スリット加工面
２５  円盤状砥石
２６  円盤状砥石
２６５  外縁
３  治具
４  ワイヤ放電装置
４５  導電性ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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