JP5324507B2 - ハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1Aは、本発明のハニカム構造体成形用口金を模式的に示す概略平面図である。図1Bは、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態を模式的に示す図1A中のA−A‘断面図である。図1Cは、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態を模式的に示す一部拡大断面図であり、図1B中の右側半分をさらに拡大したものである。図1Dは、図1Cと同様に、本発明のハニカム構造体成形用口金の一の実施形態を模式的に示す一部拡大断面図であり、各部の傾斜面の角度(スリット幅拡大部の傾斜した端部を直線で繋いで引いた直線(以下この直線を線56と称することがある)と口金基体の坏土供給面における最外周領域の平坦部に沿って引いた延長線との間で形成される角度αや、内周領域の表面に沿って引いた延長線とスリット幅拡大部の傾斜した端部を直線で繋いで引いたとき形成される斜線との間で形成される角度β:詳細については後述する。)に着目したものである。
また、本発明のハニカム構造体成形用口金の製造方法は、口金基体20の坏土供給面8とされる一方の端面に複数の導入孔4を形成する導入孔形成工程と、内周スリット50を構成する各辺に対応した寸法の複数の薄板状の第1突起電極が設けられた第1櫛歯電極を、口金基体20の坏土成形面とされる他方の端面に押し付けて行う放電加工により、内周スリットを含む所定幅のスリットを形成する第1放電加工工程と、第1放電加工工程の後、第1放電加工工程において内周スリットを含む所定幅のスリットが形成された坏土成形面とされる他方の端面に、スリット幅拡大部を構成する平行な各辺にそれぞれ対応し、更に先端構造が、スリット幅拡大部端部の傾斜と対応させた複数の薄板状の第2突起電極が設けられた第2櫛歯電極を押し付けて行う放電加工により、スリット幅拡大部を形成する第2放電加工工程と、を含むものである。
本実施形態で用いられる口金基体を構成する材料としては、ハニカム構造体成形用口金の材料として一般的に用いられている金属又は合金を挙げることができる。例えば、鉄(Fe)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、及びアルミニウム(Al)からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属又は合金を挙げることができる。なお、このような口金基体20を構成する金属又は合金は、炭素(C)、ケイ素(Si)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の添加剤を含んだものであることが更に好ましい。
上述した第1櫛歯電極の、六角形格子状のスリットのハニカム構造体成形用口金を例として2種類、それぞれ、図4A,図4Bに示す。このような、カーボングラファイト製の第1櫛歯電極を用いて、六角格子状セル口金のスリットを一辺ずつ下降させて放電加工を行ってスリット幅が所定幅とされた内周スリット50、および、外周スリットが設けられる予定の位置にスリット幅が所定幅とされたスリット5を形成する。
本実施形態で用いられる櫛歯電極90、91を構成する材料としては特に限定するものではないが、微粒子高強度高密度カーボングラファイト材を挙げることができる。より具体的には、平均粒子径5μm以下のものを好適例として挙げることができる。このようなカーボングラファイトを材質としたカーボン電極は、櫛歯電極90,91の突起電極93等の微細形状のものを高い精度で形成することが可能であるという利点や、高硬度で耐摩耗性に優れている、加工速度が速いという利点がある。しかし、高硬度であるが故に、破損しやすいため、本実施形態に示されるような粗スリット加工等を行って、加工領域をあらかじめ省いておくことや、放電加工に伴って発生するスラッジを加工液などによって効率良く排除する等の工夫が必要である。
(櫛歯電極作製工程)
櫛歯電極作製工程は、第1櫛歯電極を作製する第1櫛歯電極作製工程と、第2櫛歯電極を作製する第2櫛歯電極作製工程と、からなる。
第1櫛歯電極作製工程は、内周スリットを構成する各辺に対応した寸法の複数の薄板状の第1突起電極が設けられた第1櫛歯電極を作製するものであり、特許文献2、特許文献3で示された、従来用いられていた六角形格子状スリットを形成する際に使用した放電加工で使用されている櫛歯電極を使用することができる。
第1放電加工工程においては、図4A,図4Bに示すような櫛歯電極90や、櫛歯電極91を用いての坏土成形面とされる口金基体の他方の端面に放電加工を行って、内周領域には所定幅の内周スリット、外周領域には外周スリットが予定される位置に内周スリットと同じスリット幅の、所定幅のスリットを形成する。最外周領域についても、同様に所定幅のスリットを形成する。このように、坏土成形面の全面において、スリット幅が所定幅に等しいスリットを形成することが好ましい。外周領域においては、第1放電加工の後で、第2櫛歯電極を用いてスリット幅拡大部を放電加工するが、その際の粗加工の役割を果たすものである。また、スリット幅拡大部は、スリット幅拡大部端部を坏土成形面からの所定の深さとしているため導入孔と接していない場合がる。このような外周スリットの場合には、導入孔と連通する部分は、この第1放電加工で外周スリットが予定される位置に形成された所定幅のスリットによって導入孔と連通されることとなる。
本実施形態で用いられる第2櫛歯電極を構成する材料としては特に限定するものではないが、銅タングステン合金、銀タングステン合金、銅、カーボングラファイト等を挙げることができる。上記カーボングラファイトとして、より具体的には、平均粒子径5μm以下の微粒子高強度高密度カーボングラファイト材を好適例として挙げることができる。このようなカーボングラファイトを材質としたカーボン電極は、第1櫛歯電極においても、櫛歯電極90,91の突起電極93等の微細形状のものを高い精度で形成することが可能であるという利点や、高硬度で耐摩耗性に優れている、加工速度が速いという利点がある。
第2櫛歯電極作製工程は、図1Cに示すような線56で規定される角度と対応させたすり鉢状凹面を有した板状第2櫛歯電極基材をあらかじめ複数作製する。図8Cは、このすり鉢状の凹面を有した板状第2櫛歯電極基材85の厚み方向201の断面図である。複数個作成する理由としては一度にスリットを完成させる形状の微小な電極を精度良く作製することが困難である。例えば、スリットを構成する一辺ずつやスリットを構成する一辺に平行な複数の部分等、スリットの一部を加工するための微小な電極を切削加工や、研削加工により精度良く作製して用いるためである。
実施例1として、図1Fに示すような六角形格子状のスリットを有したハニカム構造体成形用口金を製造した。内周スリットを一定とし、外周スリットを内周スリットより幅を広くした。各工程を追って説明する。
導入孔形成工程において、ステンレス製で、直径158.0mm、厚さ21.0mmの口金基体の一方の端面に、直径が1.00mmの導入孔4を、押出成形するハニカム構造体の六角形ハニカム形状を構成するそれぞれの六角形の頂点のうち一つおきに三つの頂点に相当する位置に、電解加工法を用いて、坏土供給面から18.6mmの深さまで、約1万個形成した。
第1放電加工工程において、カーボングラファイト材に研削加工を行って、図4Bに示すような第1櫛歯電極を形成した。第1櫛歯電極91を用いて、図5Aに示すようなスリット5を形成する放電加工を行った。具体的には、第1櫛歯電極に設けられた板状の第1突起電極93は、図4Bに示す厚さtwが0.18mm、高さHが4.50mm、第1突起電極93に平行な方向の幅Lが0.70mm、第1突起電極の間隔Dは図4Bに示すような基準六角形96の対向する2辺と同じ1.20mmであるものを使用した。
第2放電加工工程において、第2櫛歯電極基材として、寸法が(直径158.0mm)であるカーボングラファイトの電極材を切削加工により、図8Cに示すようなすり鉢状凹面を有した第2櫛歯電極基材を形成した。このすり鉢状凹面の傾斜角度γは24°とした。更にこの第2櫛歯電極基材を研削して複数の第2突起電極(突起電極のサイズ:幅0.21mm、所定幅)を有した第2櫛歯電極を得た。すり鉢状の凹面の傾斜角度γはそのままこの第2突起電極先端傾斜面の傾斜角度γとなった。
坏土成形面に外周領域と最外周領域の境界に向かって、次第に外周領域の一部の厚さを次第に増加させた領域を設けることにより、外周領域傾斜面を設けるため、内周領域に深さ0.50mmのザグリ加工を行う。カーボングラファイトの電極材を切削加工により、凸状に形成したザグリ電極を作製した。この凸状に形成したザグリ電極を口金基体の坏土成形面に押し付けて行う放電加工により、内周領域に深さ0.50mmの平坦面と外周領域に外周領域傾斜面を有したザグリを形成した。即ち、坏土成形面の内周領域を凹状の平坦部となるように平坦化し、更に外周領域傾斜面を凹状の斜面とするために、凸状に形成したザグリ電極を口金基体の坏土成形面に押し付けて行う放電加工によりザグリ加工した。
図1Cに示す最外周領域26に外周領域と最外周領域の境界から最外周領域平坦面に向かって、次第に厚さが減少した領域を形成させての最外周領域傾斜面72を設けた。この傾斜角度は45°とした。先端部の傾斜角度が45°の傾斜部を有するグラファイト電極を用いた放電加工により最外周領域26の一部に、最外周領域傾斜面72を形成した。
実施例2として、図1Gに示すような六角形格子状のスリットを有したハニカム構造体成形用口金を製造した。各工程を追って説明する。
(導入孔形成工程)
導入孔形成工程において、ステンレス製で、直径158.0mm、厚さ21.0mmの口金基体の一方の端面に、直径が1.00mmの導入孔4を、押出成形するハニカム構造体の六角形ハニカム形状を構成するそれぞれの六角形の頂点のうち一つおきに三つの頂点に相当する位置に、電解加工法を用いて、坏土供給面から18.6mmの深さまで、約1万個形成した。
第1櫛歯電極を用いて、内周スリットおよび、外周スリットが形成される予定の位置に内周スリットと等しい所定幅のスリットを形成した。第1櫛歯電極の形状や、寸法、および第1放電加工工程は、実施例1と同様とした。カーボングラファイト材に研削により櫛歯状電極を形成。(櫛歯のサイズ:幅0.18mm×高さ4.50mm)この電極を用いて口金基体に放電加工により、幅0.24mm・深さ3.00mmの六角形状スリットを1辺ずつ、押出成形に使用する所定の範囲全てに形成した。
第2放電加工工程において、第2櫛歯電極基材として、寸法が(直径158.0mm)であるカーボングラファイトの電極材を切削加工により、図8Cに示すようなすり鉢状凹面を有した第2櫛歯電極基材を形成した。このすり鉢状凹面の傾斜角度γは24°とした。図9Aに示すように、更にこの第2櫛歯電極基材をエンドミルにより、研削して複数の第2突起電極(サイズ:幅0.185〜0.235mm、1ピッチ毎に幅を0.005mmずつ変化させた)を有した第2櫛歯電極を得た。すり鉢状の凹面の傾斜角度γはそのままこの第2突起電極先端傾斜面の傾斜角度γとなる。この第2突起電極のピッチを変化させることにより、図1Gに示すように、外周スリットのスリット幅が1ピッチごとに変化させた。
坏土成形面の外周領域傾斜面を得るため、内周領域を深さ0.50mmのザグリ加工を行う。カーボングラファイトの電極材を切削加工により、凸状に形成したザグリ電極を作製した。この凸状に形成したザグリ電極を口金基体の坏土成形面に押し付けて行う放電加工により、内周領域に深さ0.50mmの平坦面と外周領域に外周領域傾斜面を有したザグリを形成した。即ち、坏土成形面の内周領域を凹状の平坦部となるように平坦化し、更に外周領域傾斜面を凹状の斜面とするために、凸状に形成したザグリ電極を口金基体の坏土成形面に押し付けて行う放電加工によりザグリ加工した。
図1Cに示す最外周領域26の最外周領域傾斜面72を形成する。この傾斜角度は45°とした。傾斜角度45°を有するグラファイト電極を用いた放電加工により最外周領域26に、最外周領域傾斜面72を形成した。
口金基材:0.75μm(Ra)、外周領域傾斜面:0.72μm(Ra)、内周スリット:0.78μm(Ra)、外周スリット(スリット幅拡大部):0.78μm(Ra)、最外周領域傾斜面:0.80μm(Ra)、導入孔:0.32μm(Ra)。
口金基材:0.78μm(Ra)、外周領域傾斜面:0.72μm(Ra)、内周スリット:0.78μm(Ra)、外周スリット(スリット幅拡大部):0.78μm(Ra)、最外周領域傾斜面:0.80μm(Ra)、導入孔:0.32μm(Ra)。
の交差部における寸法精度のばらつきが100μm以内となった。
Claims (9)
- 板状の口金基体の一方の端面に、セラミック成形原料からなる坏土を導入するための複数の導入孔が設けられた坏土供給面と、
前記口金基体の他方の端面に、前記導入孔と内部で連通され、前記坏土のハニカム成形体が押出成形される格子状のスリットが設けられた坏土成形面と、を含み、
前記口金基体の厚み方向から見た平面において、前記坏土成形面における前記スリットで区画される複数の格子状区画領域のうち、少なくとも一部は、前記スリットの縁部に沿った方向の延長上と重なるように設けられ、
前記スリットは、前記坏土成形面の内周領域に形成された、スリット幅が所定幅とされた内周スリットと、前記坏土成形面の前記内周領域の周囲を取り囲む外周領域に形成された外周スリットと、を有し、
前記外周スリットは、前記外周スリットと前記導入孔との連通部分から前記坏土成形面までの間の位置から前記坏土成形面までの部分にスリット幅拡大部を有し、
前記スリット幅拡大部のスリット幅は、前記内周スリットのスリット幅よりも広く、かつ、前記外周スリットにおける前記連通部分のスリット幅よりも広いハニカム構造体成形用口金。 - 前記外周スリットのスリット幅拡大部におけるスリット幅が、前記内周領域と前記外周領域との境界から開始して前記口金基体の外周側へ向けて漸次増加した請求項1に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記外周スリットのスリット幅拡大部におけるスリット幅が、前記内周領域と前記外周領域との前記境界線から開始して、前記口金基体の外周側へ向けて前記格子状区画領域の1ピッチごとに一定量ずつ増加した、請求項2に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記スリット幅拡大部は前記坏土供給面側の端部でスリット幅が前記内周スリットの所定幅と等しくなるようにスリット幅が狭められたスリット幅拡大部端部を有し、
前記スリット幅拡大部端部の前記坏土成形面からの深さが、前記内周領域と前記外周領域との前記境界線から開始して前記口金基体の外周側へ向けて漸次増加することにより、
前記坏土の押出成形時に、前記導入孔から前記スリットへ前記坏土の単位時間当たり流量を定常状態として通過させ、前記内周領域での成形速度と、前記外周領域での成形速度との差が5mm/s以内である請求項1〜3のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金。 - 前記スリット幅拡大部端部は、前記内周領域と前記外周領域との前記境界線から開始して、前記口金基体の外周側へ向けて前記口金基体の厚み方向に次第に深くさせて、各端部を直線で繋ぐとき、形成される斜面に沿って位置するように設けられた請求項4に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記外周領域の少なくとも一部の厚さが、前記内周領域と前記外周領域との前記境界線から開始して、前記口金基体の外周側へ向けて前記坏土成形面が前記口金基体の厚み方向に厚くなって、次第に厚さが増した領域が形成された請求項1〜5のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記スリット幅拡大部をも含む前記スリット各部の表面粗さ(Ra)の変動が0.10μm以内である請求項1〜6のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記スリットの交差部における外周スリット幅拡大部の深さ精度のばらつきが100μm以内である請求項1〜7のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 請求項4〜8のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法であって、 前記口金基体の坏土供給面とされる一方の端面に複数の前記導入孔を形成する導入孔形成工程と、
前記内周スリットを構成する各辺に対応した寸法の複数の薄板状の第1突起電極が設けられた第1櫛歯電極を、前記口金基体の前記坏土成形面とされる他方の端面に押し付けて行う放電加工により、前記内周スリットを含む前記所定幅のスリットを形成する第1放電加工工程と、
前記第1放電加工工程の後、前記第1放電加工工程において前記内周スリットを含む前記所定幅のスリットが形成された坏土成形面とされる他方の端面に、
前記スリット幅拡大部を構成する平行な各辺にそれぞれ対応し、更に先端構造が、前記スリット幅拡大部端部の傾斜と対応した薄板状の第2突起電極が設けられた第2櫛歯電極を前記外周スリットが形成される予定の前記所定幅のスリットに押し付けて行う放電加工により、前記スリット幅拡大部を有するスリットが、前記坏土成形面の反対側の各端部を直線で繋ぐとき、斜面を形成するような所定の形状で形成される第2放電加工工程と、を含むハニカム構造体成形用口金の製造方法。
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