(57)【要約】【課題】幅狭で溝深さが深く，有底の溝を形成することができるウォータージェットを用いた溝加工方法を提供すること。【解決手段】ウォータージェット１を用いて被加工物７の表面に有底の溝７０を加工する。被加工物７に吹付けるウォータージェット１の吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させる。これにより，材料供給用の供給穴と，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し，かつ各スリット溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有するハニカム構造体成形用金型などを製造する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータージェットを用いて被加工物の表面に有底の溝を加工する方法であって，
上記被加工物に吹付けるウォータージェットの吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させることを特徴とする溝加工方法。
【請求項２】
請求項１において，上記ウォータージェットの吹付け位置の移動は，上記溝形成位置上を複数回通過するように繰り返して行うことを特徴とする溝加工方法。
【請求項３】
請求項１または２において，上記有底の溝は，その溝幅の１０倍以上の溝深さを有することを特徴とする溝加工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記有底の溝はＵ溝であることを特徴とする溝加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記ウォータージェットは，圧力が３００ＭＰａ以上の高圧にて噴射される高圧水であることを特徴とする溝加工方法。
【請求項６】
材料供給用の供給穴と，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し，かつ各スリット溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有するハニカム構造体成形用金型を製造する方法において，
金型素材に対して上記スリット溝をウォータージェットを用いて加工するに当たり，上記供給穴を設けた面と反対側の面に吹付けるウォータージェットの吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。
【請求項７】
請求項６において，上記ウォータージェットの吹付け位置の移動は，上記溝形成位置上を複数回通過するように繰り返して行うことを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７において，上記スリット溝は，丸形状，三角形状，四角形状または六角形状を連ねた格子形状に形成されていることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項において，上記スリット溝は，幅が４０〜１５０μｍであって，深さが２．０〜３．５ｍｍであることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，金属などの表面に細い溝をウォータージェットを使って形成する溝加工方法，およびこの方法を利用したハニカム構造体成形用金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，ウォータージェットを使った加工は，被加工物に熱的影響を与えずに被加工物を切断するのに利用されているが，底部のある，すなわち有底の溝を加工することに利用された例はない。ウォータージェットを用いた切断方法では，被加工物の端にウォータージェットを吹付け厚み方向に貫通させながら，ウォータージェットの吹付け位置を移動させて切断するものである。
【０００３】
この方法を溝形成に利用した場合，底をもたない貫通した溝を設けることは可能であるが，有底の溝を形成することはできなかった。
一方，セラミック製のハニカム成形体を押出成形するためのハニカム構造体成形用金型には，格子状のスリット溝が設けられる。このスリット溝はその大部分が有底の深溝狭幅のものである。この溝の形成方法としては，研削加工や放電加工が利用されていたが，スリット溝幅の１００μｍ以下という狭幅化が進むにつれ，物理的な砥石や電極を用いる上記研削加工や放電加工の利用が難しくなってきた。
【０００４】
【解決しようとする課題】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，幅狭で溝深さが深く，有底の溝を形成することができるウォータージェットを用いた溝加工方法，およびこれを利用して，ハニカム構造体成形用金型を製造する方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題の解決手段】
第１の発明は，ウォータージェットを用いて被加工物の表面に有底の溝を加工する方法であって，
上記被加工物に吹付けるウォータージェットの吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させることを特徴とする溝加工方法にある（請求項１）。
【０００６】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の溝加工方法においては，上記のごとく，ウォータージェットの吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させる。これにより，ウォータージェットの吹付けによって被加工物の表面を微小量ずつ除去し，除去した屑は水の排出と共に排出することができる。しかも，深い溝の底であっても溝に沿って水を排出できることから，ウォータージェットをその勢いを落とすことなく，溝の底面へ吹付けることができる。
そのため，ウォータージェットの吹付けにより，被加工物を厚み方向に貫通させることなく，幅が狭く溝深さが深い有底の溝を加工することができる。
【０００７】
以上のごとく，本発明によれば，幅狭で溝深さが深く，有底の溝を形成することができるウォータージェットを用いた溝加工方法を提供することができる。
【０００８】
第２の発明は，材料供給用の供給穴と，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し，かつ各スリット溝がその溝幅の１０倍以上の溝深さを有するハニカム構造体成形用金型を製造する方法において，
金型素材に対して上記スリット溝をウォータージェットを用いて加工するに当たり，上記供給穴を設けた面と反対側の面に吹付けるウォータージェットの吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法にある（請求項６）。
【０００９】
これにより，幅狭で溝深さが深く，有底のスリット溝をウォータージェットを用いて形成することができる。
それ故，本発明によれば，幅狭で溝深さが深く，有底のスリット溝を有するハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明（請求項１）において，上記ウォータージェットの吹付け圧力は，例えば，３００〜４００ＭＰａとすることができる。
また，上記ウォータージェットの吹付け位置の，上記被加工物に対する相対速度が２００ｍｍ／分未満の場合には，被加工物表面から除去した屑を，水の排出と共に排出することが困難となるおそれがある。そして，深い溝の底における，被加工面へのウォータージェットの吹付けが困難となり，幅が狭く溝深さが深い溝を加工することが困難となるおそれがある。
【００１１】
また，上記ウォータージェットの吹付け位置の移動は，上記溝形成位置上を複数回通過するように繰り返して行うことが好ましい（請求項２，請求項７）。
この場合には，１回の走査では微小な深さの溝を加工し，これを複数回繰り返すことにより，深い溝を形成することができる。そのため，狭い幅でも深くまでウォータージェットを吹付けることができ，狭い幅の深い有底の溝を容易に加工することができる。
【００１２】
また，上記有底の溝は，その溝幅の１０倍以上の溝深さを有するものとすることができる（請求項３）。
この場合にも，深くまでウォータージェットを吹付けることができ，上記溝を容易に加工することができる。
【００１３】
また，上記有底の溝はＵ溝であってもよい（請求項４）。
即ち，上記溝の長さ方向に直交する断面形状がＵ字状であるＵ溝とすることができる。この場合にも，深くまでウォータージェットを吹付けることができ，上記溝を容易に加工することができる。
【００１４】
また，上記ウォータージェットは，圧力が３００ＭＰａ以上の高圧にて噴射される高圧水であることが好ましい（請求項５）。
この場合には，ウォータージェットに研磨剤等を混入させなくても，溝加工を効率よく行うことができる。
【００１５】
次に，上記第２の発明（請求項６）において，上記スリット溝は，丸形状，三角形状，四角形状または六角形状を連ねた格子形状に形成されていてもよい（請求項８）。
これらの場合にも，幅狭で溝深さが深く，有底のスリット溝を有するハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供することができる。また，特に，丸形状，六角形状の場合には，従来より利用されている研削加工は難しく，また放電加工はコストが高い。そのため，ウォータージェットを用いたスリット溝の加工を実用化することにより，スリット溝加工工程を大幅に合理化することができる。
【００１６】
また，上記スリット溝は，幅が４０〜１５０μｍであって，深さが２．０〜３．５ｍｍであることが好ましい（請求項９）。
この場合には，上記スリット溝は，狭幅で溝深さが深い。これにより，隔壁の薄いハニカム構造体を安定して成形することができるハニカム構造体整形用金型を得ることができる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる，ウォータージェットによる溝加工方法につき，図１を用いて説明する。
本例においては，ウォータージェット１を用いて被加工物７の表面に有底の溝７０を加工する。
このとき，上記被加工物７に吹付けるウォータージェット１の吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させる。
【００１８】
以下，これを詳説する。
本例では，図１に示すウォータージェット加工装置３を用いる。該ウォータージェット加工装置３は，ウォータージェット１を噴射するノズル３１を有するノズルヘッド３１０と，該ノズルヘッド３１０へ高圧水を供給する高圧水供給部３２と，これらの間を結び高圧水を導く配管３３とを有する。また，被加工物７を保持すると共に平面上で移動可能なベッド３６を有する。該ベッド３６にはベッド駆動部が内蔵されている。そして，このベッド駆動部と上記高圧水供給部３２とは，これらを操作するための操作盤３９に接続されている。
また，上記ノズル３１のノズル径は，０．１ｍｍである。溝幅０．１ｍｍという幅狭の溝７０を形成するためである。
【００１９】
被加工物７は，図１に示すごとく，厚さ１５ｍｍ，幅×長さが２００×２００ｍｍの四角形の金属板であり，材質はＳＫＤ６１よりなる。もちろん，これと異なるサイズ，材質の被加工物を用いることも可能である。
この被加工物７に対して，本例では，幅０．１ｍｍ，深さ２．５ｍｍの有底溝を形成する。
【００２０】
具体的には，上記ベッド３６に上記被加工物７を保持する。そして，図１の矢印Ａの方向に被加工物７を移動させながら，ウォータジェット加工装置３のノズル３１からウォータージェット１を発射する。このとき，被加工物７の移動速度は，２００ｍｍ／分以上である２４０ｍｍ／分とする。また，上記ウォータージェット１の吹付け圧力は，３５０ＭＰａとする。
なお，上記ウォータージェット１は水のみからなり，研磨剤（砥粒）は含まない。研磨剤を混入させると，ノズル径０．１ｍｍのノズル３１を使うことができないからである。
【００２１】
これにより，上記ウォータージェット１を吹付けた部分が順次除去された後，この除去された屑が水と共に排出される。そして，この結果，１回のウォータージェット１の吹付けによって，深さが非常に浅い有底溝７０が形成される。そして，本例では，ウォータージェット１の吹付け位置の移動は，溝形成位置上を２４０回通過するように繰り返して行う。
【００２２】
これにより，上記のごとく幅０．１ｍｍ，深さ２．５ｍｍのサイズを有する幅狭深底の有底溝７０を精度よく得る。
即ち，上記有底の溝７０は，その溝幅の１０倍以上の溝深さを有する。また，該有底の溝７０はＵ溝である。
【００２３】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例の溝加工方法においては，上記のごとく，ウォータージェット１の吹付け位置を，溝形成位置に沿って相対的に２００ｍｍ／分以上の速度で移動させる。これにより，ウォータージェット１の吹付けによって被加工物７の表面を微小量ずつ除去し，除去した屑は水の排出と共に排出することができる。しかも，深い溝７０の底であっても溝７０に沿って水を排出できることから，ウォータージェット１をその勢いを落とすことなく，溝７０の底面へ吹付けることができる。そのため，ウォータージェット１の吹付けにより，被加工物７を厚み方向に貫通させることなく，幅が狭く溝深さが深い有底の溝７０を加工することができる。
【００２４】
また，上記ウォータージェット１の吹付け位置の移動は，上記溝形成位置上を複数回通過するように繰り返して行う。そのため，狭い幅でも深くまでウォータージェットを吹付けることができ，狭い幅の深い有底の溝７０を容易に加工することができる。
【００２５】
以上のごとく，本例によれば，幅狭で溝深さが深く，有底の溝を形成することができるウォータージェットを用いた溝加工方法を提供することができる。
【００２６】
（実施例２）
本例は，図２，図３に示すようなハニカム構造体成形用金型を，ウォータージェットによる溝加工方法を利用して製造する例である。
上記ハニカム構造体成形用金型６は，図３に示すごとく，材料供給用の供給穴６１と，該供給穴６１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６２とを有する。各スリット溝６２は，その溝幅の１０倍以上の溝深さを有する。
また，本例のスリット溝６２は，周囲よりも突出した溝形成部６２０に対して四角形格子状に設ける（図２）。
【００２７】
このような形状のハニカム構造体成形用金型６を製造するに当たっては，まず，突出した上記溝形成部６２０を有する金型素材を準備する。そして，その裏面，すなわち溝形成部６２０と反対側の面に，ドリルを用いて上記供給穴６１（図３）を設ける。次いで，上記溝形成部６２０に実施例１と同様の方法によりスリット溝６２を設ける。
【００２８】
すなわち，図１のウォータージェット加工装置３のベッド３６に被加工物７（金型素材）をセットし，上記ウォータージェット１の吹付け位置の移動を，縦横の格子状に繰り返し行う。このときの吹付け位置の相対移動速度は２４０ｍｍ／分，繰り返し回数は２４０とし，実施例１と同様とする。
これにより，幅０．１ｍｍ，深さ２．５ｍｍのサイズのスリット溝６２を有するハニカム構造体成形用金型６が精度よく得られる。
【００２９】
（実施例３）
本例は，図４に示すごとく，実施例２に示したハニカム構造体成形用金型６のスリット溝６２の格子形状を六角形に変更した例である。
本例では，実施例２とウォータージェット１の吹付け位置の移動経路を変更した以外は同様の条件でハニカム構造体成形用金型６を製造した。この場合には，特に，従来放電加工でしか成形できなかった六角格子状のスリット溝６２を，上記ウォータージェットによる溝加工方法によって効率よく，かつ精度よく行うことができ，スリット溝形成工程を大幅に合理化することができる。それ故，ハニカム構造体成形用金型の製造コストの低減及び製造期間の短縮を図ることができる。
【００３０】
（比較例）
本比較例は，図５に示すごとく，従来のウォータージェットによる金属材料の加工方法の例である。
即ち，本比較例では，図５に示すウォータージェット加工装置９を用いる。該ウォータージェット加工装置９は，実施例１のものと同様に，ノズル９１を有するノズルヘッド９１０と高圧水供給部９２と配管９３とベッド９６と操作盤９９とを有する。そして，上記ウォータージェット加工装置９は，更に，研磨剤をノズルヘッド９１０に供給する研磨剤供給部９８を有する。
上記ノズル９１は，ノズル径が１．０ｍｍである。
【００３１】
被加工物７の加工に当っては，上記研磨剤を混入したウォータージェット８を，被加工物７に向って吹付ける。このとき，上記被加工物７は，１００ｍｍ／分の速度で移動させる。また，ウォータージェット８の吹付け圧力は，３００ＭＰａである。
これにより，上記被加工物７に貫通した溝７９を形成し，該被加工物を切断する。
【００３２】
このように，従来のウォータージェットによる加工は，被加工物を切断するために用いられており，有底の溝の加工はできなかった。また，ノズル径も１．０ｍｍと大きく，幅狭の溝を加工することができない。
これに対し，本発明のウォータージェットによる溝加工によれば，上述のごとく，例えば，幅０．１ｍｍ，深さ２．５ｍｍのサイズを有する幅狭深底の有底溝を精度よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ウォータージェット加工装置の構成を示す説明図。
【図２】実施例２におけるハニカム構造体成形用金型の，（ａ）平面図，（ｂ）その要部拡大図。
【図３】実施例２におけるハニカム構造体成形用金型の断面を，図２のＡ−Ａ線矢視から見た説明図。
【図４】実施例３におけるハニカム構造体成形用金型の，（ａ）平面図，（ｂ）その要部拡大図。
【図５】比較例１における，ウォータージェット加工装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．ウォータージェット，
３．．．ウォータージェット加工装置，
３１．．．ノズル，
３２．．．高圧水供給部，
６．．．ハニカム構造体成形用金型，
６１．．．供給穴，
６２．．．スリット溝，
７．．．被加工物，
７０．．．溝，
【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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