(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形すべき六角セルハニカムの横断面形状に対応する六角格子状の横断面形状を有し押出金型の前面から後面に向かって所定の深さを有する坏土成形溝と、押出金型の後面から前面に向かって相互に独立して形成されかつ前記六角格子状の坏土成形溝の所定の交差部に連通する複数個の坏土供給穴とを備えた六角セルハニカム押出金型の製造方法において、
押出金型素材の後面から前面に向かって途中まで前記坏土供給穴を形成する第１工程と、
前記押出金型素材の前面から後面に向かって前記坏土供給穴と同軸的に連通する成形すべき坏土成形溝の幅寸法より小径のスタート穴を形成する第２工程と、
前記スタート穴にワイヤ電極を挿通して放電加工により坏土成形溝を形成する第３工程とからなり、
前記第３工程においては、ワイヤ電極の走行方向上流側を押出金型素材の前面に沿う方向に所定距離移動させ、坏土成形溝の横断面六角形の３辺に対応するＹ字状溝を形成し、複数個のＹ字状溝の端部を連通させる、
ことを特徴とする六角セルハニカム押出金型の製造方法。
【請求項２】
第３工程においてワイヤ電極の走行方向下流側をその上流側と逆方向に所定距離移動させることを特徴とする請求項１に記載の六角セルハニカム押出金型の製造方法。
【請求項３】
Ｙ字状溝の横断面における交差角を夫々１２０°に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の六角セルハニカム押出金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の排気ガスの浄化用触媒担体や、微粒子浄化フィルタ、蓄熱体等に使用されるセラミック材料からなる六角セルハニカムを押出成形するための押出金型の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蜂の巣構造のハニカムは、コージェライト、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ムライト等のセラミック材料によって構成されているが、これらのセラミック材料の粉末を結合材料と混合して坏土とし、押出金型を介して連続的に押出成形することによって製造する手段が最も一般的である。
【０００３】
図６は従来使用されている正方形断面のハニカム押出金型の一例を示す要部平面図、図７は図６におけるＡ−Ａ線断面図である。両図において、１は坏土成形溝であり、成形すべきハニカムの横断面形状と対応する横断面形状を有し、押出金型１０の前面（図７における左側）から後面（図７における右側）に向かって所定の深さを有するように、例えば格子状に形成されている。このような坏土成形溝１は、例えば研削刃によって形成することができる。
【０００４】
次に２は坏土供給穴であり、前記押出金型１０の後面から前面に向かって互いに独立しており、例えばドリルによって円形の横断面形状に形成され、前記坏土成形溝１の所定の交差部において前記坏土成形溝１と重なり合って連通するように複数個が設けられている。なお坏土供給穴２は、前記坏土成形溝１の稜辺部において連通するように設けられているものもある。３は係止用の段付部であり、押出金型１０の前面に設けられるが、この段付部３を省略して、押出金型１０の前面外周部で支持するように形成したものもある。
【０００５】
上記構成の押出金型１０を使用して、セラミック材料の粉末と結合材料とを混合してなる坏土を、押出金型１０の坏土供給穴２に圧入供給すれば、坏土は坏土成形溝１から押出金型１０の前面に押出されて、所定のハニカムを成形することができる。
【０００６】
一方、例えば上記自動車用の触媒担体においては、ハニカムの横断面を六角格子状とし、更に格子ピッチを例えば１mm以下とし、かつ格子肉厚を例えば0.２mm以下に形成したものが要求されている。すなわち、上記のような四角セルハニカムにおいては、９０°の角隅部に触媒が集中的に付着し、かつ角隅部に存在する触媒の働きが劣るため、鈍角の角隅部とするのが好ましいとされている。更に六角セルハニカムとすることにより、熱応力を逃がし易く熱ショックに対する抵抗力が大となる利点がある。なお周囲から絞め付け荷重を作用させた場合には、四角セルハニカムでは方向による強度の差が大であるが、六角セルハニカムでは方向による強度の差が比較的小であることも有利である。
【０００７】
図８は六角セルハニカム用の押出金型の例を示す説明図であり、（ａ）は要部平面、（ｂ）は要部裏面、（ｃ）は（ａ）（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面およびＣ−Ｃ線断面を示し、同一部分は前記図６および図７と同一の符号で示す。
【０００８】
このような微小寸法の六角セルハニカムを成形するための押出金型を製造するためには高度の技術を要する。つまり四角セルハニカム用の押出金型の場合には、成形溝を研削やワイヤカット法によって直接加工ができるのに対し、六角セルハニカム用の押出金型では上記の手段を直接的に適用できない点にある。
【０００９】
上記のような六角セルハニカム用の押出金型を製造する例として、例えば特公平４−７４１３１号公報に記載されるものがある。図９は押出金型製造用の電極の例を示す斜視図、図１０は図９の電極による押出金型の製造方法の例を示す要部拡大平面図である。
【００１０】
まず図９において、電極４は、例えばグラファイトを素材とし、基部５と突起部６とを一体に形成する。この場合突起部６の板厚ｔ、幅寸法Ｗ、高さＨ、ｘ，ｙ方向におけるピッチＰx ，Ｐy は、図１０に示すハニカム用の押出金型１０における坏土成形溝１に対応させて形成する。一方例えばステンレス鋼からなる所望の形状の押出金型素材１０ａを準備し（図１０参照）、この押出金型素材１０ａの後面から所定の深さを有する図８に示す坏土供給穴２を形成する。
【００１１】
次に図９に示す電極４を使用して放電加工により坏土成形溝１の加工を行なう。すなわち、電極４の突起部６を押出金型素材１０ａの前面と対向させて位置決めをし、周知の放電加工により、図１０に示すように坏土成形溝１の一部（六角形の対向する２辺）を所定深さまで加工する。次に電極４と押出金型素材１０ａとを水平面内において６０°相対回動させて、坏土成形溝１の他の一部（六角形の他の対向する２辺）を加工し、更に電極４と押出金型素材１０ａとを水平面内において更に６０°相対回動させ、坏土成形溝１の残りの部分（六角形の残りの対向する２辺）を加工するのである。
【００１２】
また上記六角セルハニカム用の押出金型を製造する他の例として、例えば特開平７−４０１４９号公報に記載されるものがある。図１１はこの方法を示す要部斜視図である。図１１において、電極４は導電性材料からなる電極プレートにハニカムのセル穴の間隔に応じて複数個の貫通孔を設け、これらの貫通孔にワイヤ電極を挿通し、ワイヤカット放電加工によって、セル穴の形状に相応する六角形状の複数のカット穴を形成し、ハニカム状の電極に形成される。そしてこの電極４を放電電極とし、型彫放電加工によって押出金型の坏土成形溝を形成することを内容とするものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法においては、電極４を構成する多数の突起部６を精度良く形成することが極めて煩雑であると共に、突起部６の板厚ｔが極めて小であり（例えば0.2mm 程度) 、折損し易いため作業に高度の熟練を要する。また電極の加工に長時間かかる他、坏土成形溝１の加工に３工程を要するため、全体の所要加工時間が極めて長いという問題点がある。
【００１４】
次に後者の方法においては、放電電極に形成すべきカット穴の数を成形するハニカムのセル穴の数と同一にする必要があり、例えば１２０穴／列×１００列のハニカム状電極に対しては１２０００個に及ぶカット穴を形成する必要がある。セル穴間のピッチ寸法が小なるハニカム状電極においては、形成すべき上記カット穴の数は更に増大する。
【００１５】
一方上記六角形の横断面を有するカット穴の内周面は、押出金型の坏土成形溝を形成するものであるため、表面あらさを小にかつ高寸法精度に形成されなければならない。このようなカット穴をワイヤカット放電加工で形成するには、例えば１穴当り１０〜２０分を要するのが通常であり、上記のような膨大な数のカット穴の加工には多大の時間と工数を要し、放電電極の加工コストを高騰させるという問題点がある。
【００１６】
また上記両者のように放電電極を使用して押出金型の型彫放電加工を行なう場合には、貫通加工ではなくいわゆる底付加工であるため、加工部位に加工液を円滑に供給することがむずかしく、加工粉の排除もまた円滑に行なわれないこともあり、加工能率の向上が困難であるという問題点もある。
【００１７】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点を解決し、製造が容易かつより短時間に製造できる六角セルハニカム押出金型の製造方法を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明においては、成形すべき六角セルハニカムの横断面形状に対応する六角格子状の横断面形状を有し押出金型の前面から後面に向かって所定の深さを有する坏土成形溝と、押出金型の後面から前面に向かって相互に独立して形成されかつ前記六角格子状の坏土成形溝の所定の交差部に連通する複数個の坏土供給穴とを備えた六角セルハニカム押出金型の製造方法において、
押出金型素材の後面から前面に向かって途中まで前記坏土供給穴を形成する第１工程と、
前記押出金型素材の前面から後面に向かって前記坏土供給穴と同軸的に連通する成形すべき坏土成形溝の幅寸法より小径のスタート穴を形成する第２工程と、
前記スタート穴にワイヤ電極を挿通して放電加工により坏土成形溝を形成する第３工程とからなり、
前記第３工程においては、ワイヤ電極の走行方向上流側を押出金型素材の前面に沿う方向に所定距離移動させ、坏土成形溝の横断面六角形の３辺に対応するＹ字状溝を形成し、複数個のＹ字状溝の端部を連通させる、という技術的手段を採用した。
【００２１】
本発明において、第３工程においてワイヤ電極の走行方向下流側をその上流側と逆方向に所定距離移動させることができる。
【００２２】
また本発明において、Ｙ字状溝の横断面における交差角を夫々１２０°に形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における加工中の押出金型素材１０ａを示す要部平面図、図２は図１におけるＤ−Ｄ線断面図であり、同一部分は前記図６〜１１と同一の参照符号で示す。
【００２４】
図１において、押出金型素材１０ａは、例えばステンレス鋼からなる所定寸法の直方体を用い、まず第１工程において、押出金型素材１０ａの後面から前面に向かって途中まで、例えばドリルにより複数個の坏土供給穴２を形成する。これらの坏土供給穴２は、鎖線によって図示される坏土成形溝１の所定の交差部に設けられる（但し、坏土成形溝１は未だ形成されていない）。
【００２５】
次に７はより小径のスタート穴であり、第２工程において、押出金型素材１０ａの前面から後面に向かって、例えばドリルによって前記坏土供給穴２と同軸的に連通するように形成する（第２工程）。更に第３工程においては、前記スタート穴７にワイヤ電極を挿通して、放電加工により、坏土成形溝１の一部分を構成するＹ字状溝１ａを形成する。なおＬ，Ｗ1 は各々坏土成形溝１の横断面内形輪郭の対辺距離および坏土成形溝１の幅寸法である。
【００２６】
図２に示す第３工程において、Ｔは押出金型素材１０ａの厚さ寸法、ｄはＹ字状溝１ａの深さ寸法（坏土成形溝１の深さ寸法と実質的に等しい）である。第３工程においては、図２に示すように、図示省略したスタート穴７にワイヤ電極８を挿通して矢印方向に走行させて放電加工により、Ｙ字状溝１ａを形成するのであるが、この場合、ワイヤ電極８の走行方向上流側を押出金型素材１０ａの前面に沿う方向に所定距離移動させ、坏土成形溝１の横断面六角形の３辺に対応するＹ字状溝１ａを形成する。
【００２７】
上記の第３工程において、ワイヤ電極８の走行方向下流側は、ワイヤ電極８の当初の挿通時の状態に保持しておいてもよいが、その上流側と逆方向に所定距離移動させて、図２におけるように傾斜させ、坏土供給穴２の壁面に近接または接触するようにすることができる。このようにワイヤ電極８を傾斜させることにより、押出金型素材１０ａの切断部分を少なくでき、金型の強度を確保することができる。
【００２８】
上記の実施の形態において、例えばワイヤ電極８の直径を0.15mmとし、Ｔ＝２０mm、ｄ＝３mm、Ｌ＝1.2mm 、Ｗ1 ＝0.2mm とした。
【００２９】
図３は図１の要部拡大平面図であり、同一部分は図１と同一の参照符号で示す。図３に示すようにＹ字状溝１ａの端部１ｂを夫々連通させることにより、１個の六角セルに対応する坏土成形溝１が形成される。すなわち、Ｙ字状溝１ａの端部１ｂは、前記図２に示されるように、単独では傾斜した状態に形成されるが、３個の端部１ｂを夫々連通させることにより、横断面六角形状の坏土成形溝１が形成されるのである。
【００３０】
図４は図１および図３におけるＹ字状溝１ａを放電加工する場合の加工態様を示す拡大平面図である。図４において９はワイヤ電極の水平方向の移動経路を示している。図４において、図示省略したワイヤ電極をまずスタート穴７に挿通する。この場合、ワイヤ電極は周知の自動結線手段によって、ワイヤカット放電加工装置の上部ガイドと下部ガイド間に自動的に保持される。次にワイヤ電極を始点９ａから例えば左方向に移動させて、前記図２に示すようにＹ字状溝１ａの一部を放電加工する。
【００３１】
ワイヤ電極が移動経路９の端部９ｂに到達した後、前記と逆方向の移動経路９を辿り、始点９ａの近傍に返戻させる。次にワイヤ電極の移動経路９を１２０°変更させて、前記と同様の放電加工を行ない、更にワイヤ電極の移動経路を更に１２０°変更させて同様の放電加工を行ない、始点９ａに復帰させ、所定のＹ字状溝１ａを形成するのである。直径0.15mmのワイヤで成形溝を加工すると、切断部分にはクリアランスがあるのでＷ1 ≒0.20となる。
【００３２】
上記放電加工におけるワイヤ電極の走行方向上流側の移動経路９の設定および制御、ならびにワイヤ電極の走行方向下流側の移動等は、予め入力されたＮＣ制御装置によって自動的に行なわれる。
【００３３】
図５は六角格子状の坏土成形溝１を有する押出金型１０の他の例を示す要部平面図であり、（ａ）は坏土成形溝１が偏平六角形状のもの、（ｂ）は坏土成形溝１が非対称六角形状のものを示す。このような形状のものであっても、複数個のＹ字状溝の夫々の端部を連通させることにより、所定の坏土成形溝１を形成することができ、本発明の適用が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上記述のような構成および作用であるから、下記の効果を奏することができる。
【００３５】
（１）従来の型彫放電加工によるものと比較して、電極の加工が不要となり加工に要する時間および工数を大幅に短縮することができ、加工コストを顕著に低減することができる。
【００３６】
（２）予め電極を製作することなく、押出金型の成形溝を直接的に加工するので、金型の寸法精度を向上させることができる。
【００３７】
（３）市販の外径５０μｍのワイヤ電極の選択により、溝幅８０μｍのような微細幅寸法の坏土成形溝まで加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における加工中の押出金型素材１０ａを示す要部平面図である。
【図２】図１におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図３】図１の要部拡大平面図である。
【図４】図１および図３におけるＹ字状溝１ａを放電加工する場合の加工態様を示す拡大平面図である。
【図５】本発明による六角格子状の坏土成形溝１を有する押出金型１０の他の例を示す要部平面図であり、（ａ）は坏土成形溝１が偏平六角形状のもの、（ｂ）は坏土成形溝１が非対称六角形状のものを示す。
【図６】従来使用されている正方形断面のハニカム押出金型の一例を示す要部平面図である。
【図７】図６におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図８】従来の六角セルハニカム用の押出金型の例を示す説明図であり、（ａ）は要部平面、（ｂ）は要部裏面、（ｃ）は（ａ）（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面およびＣ−Ｃ線断面を示す。
【図９】従来の押出金型製造用の電極の例を示す斜視図である。
【図１０】図９の電極による押出金型の製造方法の例を示す要部拡大平面図である。
【図１１】従来の六角セルハニカム用の押出金型の製造方法の他の例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１  坏土成形溝
１ａ  Ｙ字状溝
２  坏土供給穴
７  スタート穴
８  ワイヤ電極
１０ａ  押出金型素材
【図１】
0004332289.tif 000002
【図２】
0004332289.tif 000003
【図３】
0004332289.tif 000004
【図４】
0004332289.tif 000005
【図５】
0004332289.tif 000006
【図６】
0004332289.tif 000007
【図７】
0004332289.tif 000008
【図８】
0004332289.tif 000009
【図９】
0004332289.tif 000010
【図１０】
0004332289.tif 000011
【図１１】
0004332289.tif 000012