CN101511553B - 蜂窝构造体成形用模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有将材料成形为蜂窝构造的多个成形槽的蜂窝构造体成形用模具，其特征在于，形成有所述成形槽的成形槽形成面的外缘形状为具有六个以上顶点的多边形，并且，所述成形槽形成面的外缘与所述成形槽以30°以上的交叉角交叉。

Description

蜂窝构造体成形用模具及其制造方法

技术领域

本发明涉及在挤压成形蜂窝构造体时使用的模具及其制造方法。

背景技术

以往，在废气净化用过滤器等中使用的陶瓷蜂窝构造体(以下简称“蜂窝构造体”)是通过使用蜂窝构造体成形用模具(以下简称“成形用模具”或“模具”)，对陶瓷坯土进行挤压成形而成为蜂窝成形体，然后通过干燥及烧结而制造的。如图2(a)及图2(b)所示，蜂窝构造体10由形成有多个流路3的多孔质隔壁2和外周壁1构成，该流路垂直方向截面的形状通常为大致圆形或椭圆形。

如图3(a)及图3(b)所示，用于挤压陶瓷坯土而成形蜂窝成形体的模具20由具有成形槽加工面31突出的形状的模具坯料21构成，在模具坯料21的供给孔加工面41形成有供给孔40，在成形槽加工面31形成有格子状的成形槽30。如图4所示，成形用模具20的供给孔40设置为与成形槽30的交叉部33重叠。从供给孔40导入成形用模具20内的陶瓷坯土在成形槽30成形为蜂窝状。存在设置为格子状的成形槽30的每个交点33处，成形槽30和供给孔40连通的情况；以及相对于成形槽30的各交点33在每隔一个的位置，成形槽30和供给孔40连通的情况(图4所示的情况)。

成形用模具10是通过在图5(a)所示的突出有成形槽加工面31的模具坯料21的供给孔加工面41(成形槽加工面31的相反侧的面)上利用钻孔加工等形成供给孔40，接着，在成形槽加工面31形成成形槽30而制造的。格子状的成形槽30是如图5(b)示出的那样，通过使用旋转工具50磨削或切削加工而加工平行的多个第一成形槽30a之后，使模具坯料21旋转90°，如图5(c)所示，加工与之前加工的第一成形槽30a交叉的平行的多个第二成形槽30b而形成。

如图3(a)所示，现有的成形用模具的成形槽形成面31的外缘32的形状为四边形，也有保持该形状在挤压成形中使用的情况，例如，如日本特开平11-70510号公报所示，将成形槽形成面31的外缘32的形状加工为图6所示的圆形而使用的情况。任一种情况均如图7所示，使从成形用模具20挤压出的陶瓷坯土进一步在导向环62通过，从而能够得到流路垂直方向截面的形状为大致圆形或椭圆形的蜂窝成形体11。

但是，如图3(a)所示，在成形槽形成面31的外缘32的形状为四边形的情况下，还要加工挤压成形流路垂直方向截面为大致圆形或椭圆形的蜂窝成形体所不使用的成形槽30，妨碍加工工时的降低。这种情况在如日本特开平11-70510号记载的那样，将成形槽形成面31的四边形状的外缘32(如图3(a)所示)加工为图6所示的圆形的情况也相同。

通过使用将成形槽形成面31的外缘32的形状预先形成为圆形的模具坯料21来加工成形槽30，可以减少对如上所述的挤压成形中不使用的成形槽30进行加工的浪费。但是，在对外缘32为圆形的成形槽形成面31进行的成形槽30的加工中，有产生如图8所示的成形槽形成面31的外缘32与成形槽30形成非常小的交叉角70的情况。在开始加工具有这种非常小的交叉角70的成形槽30(例如，图8中虚线所示的成形槽)时，与旋转工具50的行进对应，旋转工具50的刃在成形槽形成面31的外缘32滑动，因此，力P施加在其厚度方向(旋转轴方向)，存在旋转工具50歪斜破损的情况。

发明内容

本发明的目的在于得到减少成形槽中不使用于挤压成形的部分的加工，且具有加工成形槽时旋转工具不易破损的形状的蜂窝构造体挤压成形用模具及减少成形槽的加工工时的模具的制造方法。

本发明人鉴于上述目的进行积极研究的结果认识到，通过将成形槽形成面的外缘和旋转工具的行进方向的角度设定为30°以上，能够有效防止加工成形槽时发生旋转工具的破损等。

即，本发明的蜂窝构造体成形用模具具有将材料成形为蜂窝构造的多个成形槽，所述蜂窝构造体成形用模具的特征在于，形成有所述成形槽的成形槽形成面的外缘形状为具有六个以上顶点的多边形，并且，所述成形槽形成面的外缘与所述成形槽以30°以上的角度交叉。

另外，对具有将材料成形为蜂窝构造的多个成形槽的蜂窝构造体成形用模具进行制造的本发明的方法的特征在于，加工模具坯料，形成具有以30°以上角度与所述成形槽交叉的具有六个以上顶点的多边形的外缘的成形槽形成面，之后加工所述成形槽。

发明效果

根据本发明可知，由于能够减少成形槽中不使用于挤压成形的部分的加工，所以能够减少加工工时，进而，由于不易引起加工成形槽时的旋转工具的破损，所以能够实现蜂窝构造体挤压成形用模具的加工时间的缩短及制造成本的大幅降低。

附图说明

图1是表示本发明成形用模具的示例的示意主视图。

图2(a)是将蜂窝构造体的示例与流路垂直示出的示意剖视图。

图2(b)是将蜂窝构造体的示例与流路平行示出的示意剖视图。

图3(a)是表示现有的成形用模具的成形槽加工面侧的立体图。

图3(b)是表示现有的成形用模具的供给孔加工面侧的立体图。

图4是表示成形用模具的示例的剖视图。

图5(a)是表示现有的成形用模具用的坯料的示意图。

图5(b)是表示在现有的成形用模具上加工第一成形槽的工序的示意图。

图5(c)是表示在现有的成形用模具上加工第二成形槽的工序的示意图。

图6是表示现有的成形用模具的其他示例的立体图。

图7是表示蜂窝构造体挤压装置的成形用模具附近的构造的示意剖视图。

图8是对加工具有非常小的交叉角的成形槽时施加给旋转工具的力进行说明的示意图。

图9(a)是表示形成有成形槽的现有的模具的示意图。

图9(b)是表示形成有成形槽的本发明的模具的示意图。

图10是表示成形用模具的成形槽形成面的进行了倒角的外缘的示意图。

图11是表示本发明优选方式的形成有导向槽的模具的示意图。

具体实施方式

通过将成形槽形成面的外缘形状设定为具有六个以上顶点的多边形，即六边形或八变形(图1)，能够减少成形槽中挤压成形蜂窝成形体时不使用的部分的加工，从而能够降低加工工时。例如，成形槽形成面31的外缘32形状为四边形的情况下，在成形槽30中挤压成形蜂窝成形体时不使用的部分(图9(a)所示的斜线部的成形槽)的加工变得浪费。与此相对，如图9(b)所示，在例如具有八边形的成形槽形成面31的外缘32的本发明的成形用模具中，挤压成形时不使用的成形槽30变少(与图9(a)相比，图9(b)斜线部小)，从而浪费加工变少。

特别是在大型的成形用模具的情况下，本发明的效果被有效发挥。在成形槽30的最大长度为150mm以上的成形用模具的情况下，加工工时的降低效果显著显现。加工工时的降低效果当所述最大长度为190mm以上时更大，250mm以上时进一步增大。此外，如图10所示，在成形槽形成面31的外周部附有锥面33的情况下，本发明的成形槽形成面31的外缘32是指成形槽形成面31与锥面33的交叉部。另外，这时，锥面33的外缘的形状优选为与成形槽形成面31的外缘32的形状大致相似。

成形槽形成面31的外缘32的形状越是靠近十边形、十二边形的顶点数量多的多边形，越能够减少在成形槽30中挤压成形蜂窝成形体时不使用的部分的加工，但是，在该部位，成形槽形成面31的外缘32与所述成形槽30的交叉角变小，旋转工具50歪斜破损的可能性变大。从而，为了防止旋转工具50的破损，成形槽形成面31的外缘32和成形槽30的交叉角需要在30°以上。由于成形槽形成面31的外缘32与成形槽30的交叉角越大，防止旋转工具50的破损的效果越明显，所以所述交叉角优选在40°以上。另外，交叉角越大，越能够使没有达到破损程度的旋转工具50微小的歪斜所产生的成形槽30的间距的不均变小。成形槽30的宽度为0.5mm以下，尤其是0.3mm以下的成形用模具的情况下，本发明的效果被有效发挥。此外，上述交叉角是指由成形槽形成面31的外缘32和成形槽30的宽度方向中心线所夹的两种角度中较小的角度。

越是接近磨损还没有推进的新产品的状态的旋转工具50，与成形槽形成面31的外缘32接触时的所谓切入越好，因此，降低旋转工具50破损或成形槽30的间距不均的可能性。从而，优选在旋转工具50没有磨损的状态下尽早更换新产品，但是，若频繁更换则需要大量的旋转工具50而导致制造成本上升。因此，如图11所示，优选在旋转工具50没有磨损的状态下，首先在成形槽形成面31的外缘32汇总形成例如10～30个导向槽34。形成所述导向槽34之后，与所述导向槽34配合进给旋转工具50，从而，即使在例如已经磨损的状态，也能够在旋转工具50不会破损和成形槽30的间距没有不均的情况下形成成形槽30。导向槽34优选长度为5～30mm，为了防止旋转工具50的磨损引起的旋转工具50的破损和成形槽30的间距不均，优选由一个旋转工具50形成的导向槽的个数在30以下。

为了使成形槽形成面31的外缘32和成形槽30的交叉角为30°以上，优选成形用模具20的成形槽形成面31的外缘32为六边形、八边形或十二边形。在成形槽形成面31的外缘32为正八边形或正十二边形的情况下，能够在相同条件下进行形成平行的多个第一成形槽30a的第一加工和使模具坯料21旋转90°后形成与第一成形槽30a交叉的平行的多个第二成形槽30b的第二加工，因而尤其优选。例如，图9(b)所示的具有正八边形的外缘32的成形用模具的情况下，当旋转90°时与初始形状重合，因此，能够将第一加工程序和第二加工程序设定为相同。

多边形的成形槽形成面31的外缘32的顶点未必是完全的角状也可以具有R形状或倒角面，但是，在该R形状或倒角面的部分加工成形槽30时，两者所成的交叉角必须在30°以上。另外，多边形的各边也可以不是完全的直线而是R形状或波形形状，但是，该边和成形槽30的交叉角必须为30°以上。

在图1中，成形用模具20的外形形状即供给孔形成面41的形状为圆形，但是，其形状并没有限定为圆，可以为任一形状。例如，可以为如图9(b)所示那样的四边形，在成形槽形状面31的外缘32的形状为八边形时，供给孔形成面41的形状也可以为八边形。模具坯料21的材质并没有特别的限定，但是，通常成形用模具中使用的合金工具钢、不锈钢和高速工具钢等根据加工性和耐磨性而优选。由于不锈钢具有难加工性，因此，如果成形槽形成面31的外缘32与成形槽30的交叉角小，则在开始成形槽30的加工时，容易在旋转工具50产生歪斜。因而，由不锈钢坯料制造成形用模具20时，本发明有效。在成形槽30的加工中使用的旋转工具50为厚度0.5mm以下的圆盘状砂轮的情况下，能够进一步发挥本发明的效果，厚度为0.3mm以下的情况下更进一步发挥效果。加工成形槽30时的旋转工具50的切入深度优选为1mm以上，进给速度优选5mm/min以上。

在以下实施例中进一步详细说明本发明，但是，本发明并没有限定于此。

实施例1

(1)供给孔的形成

成形槽加工面31的外缘32为与直径240mm的圆外接的正八边形，供给孔加工面41准备由具有260mm×260mm形状的合金工具钢(JISG4404)构成的模具坯料21。从模具坯料21的供给孔加工面41，如图4所示，使用直径1.1mm且钻锥角140°的超硬钻头通过钻孔加工来形成供给孔40。

利用旋转工具50在成形槽加工面31加工成形槽30。使用厚度0.25mm及直径100mm的圆形薄刃砂轮作为旋转工具50。首先，形成与成形槽形成面31的外缘32之一平行的多个第一成形槽30a，然后，将模具坯料21旋转90°形成与第一成形槽30a正交的平行的多个第二成形槽30b。互相正交的成形槽30a、30b为宽度0.26mm、深度6.5mm及间距1.5mm。如以上所述，制作了成形用模具20，该成形用模具20在图1所示的外缘32为正八边形的成形槽形成面31上形成有以格子状交叉的成形槽30。此外，在成形槽30的加工过程中，旋转工具50没有产生破损。另外，也没有发现成形槽30的间距不均。

实施例2

将成形槽形成面31的外缘32的形状变更为正十二边形，在形成成形槽30之前形成如图11所示那样的导向槽34，除此以外，与实施例1相同来制作成形用模具20。在本实施例2中，最小的交叉角70为30°。在成形槽30的加工过程中，旋转工具50没有产生破损。另外，也没有发现成形槽30的间距的不均。

比较例1

除将成形槽形成面31的外缘32的形状变更为图3(a)所示的单边长度240mm的正四边形以外，与实施例1相同地制作成形用模具20。在比较例1中，在成形槽30的加工过程中，旋转工具50没有产生破损，但是，比较例1的成形槽30的加工时间比实施例1的加工时间多1.14倍。

比较例2

除将成形槽形成面31的外缘32的形状变更为如图6所示的直径240mm的圆形以外，与实施例2相同地制作成形用模具20。在比较例2中，首先加工通过圆形的成形槽形成面31的中心的成形槽30，接着，加工与之前加工的成形槽30邻接的成形槽30，重复上述步骤，使成形槽30和成形槽形成面31的外缘32的交叉角70顺次变小。上述加工的结果确认到：在所述交叉角70比30°小的成形槽30中有对蜂窝成形体的挤压成形没有妨碍的大小的微小间距的不均。另外，形成交叉角70为23°以下的成形槽30的导向槽34时，旋转工具50产生了破损。

Claims (2)

1.一种蜂窝构造体成形用模具，其具有用于将材料成形为蜂窝构造的格子状的成形槽，其特征在于，

形成有所述成形槽的面的外缘形状为正八边形或正十二边形，并且，将由所述成形槽形成面的外缘和所述成形槽的宽度方向中心线所夹的两种角度中较小的角度作为所述成形槽形成面的外缘与所述成形槽的交叉角时，所述交叉角为30°以上，在所述格子状的成形槽中，平行的多个成形槽垂直相交。

2.一种蜂窝构造体成形用模具的制造方法，所述蜂窝构造体成形用模具具有将材料成形为蜂窝构造的多个成形槽，所述蜂窝构造体成形用模具的制造方法的特征在于，

加工模具坯料，形成具有正八边形或正十二边形的外缘的成形槽形成面，之后利用旋转工具加工所述成形槽之际，将由所述成形槽形成面的外缘和所述成形槽的宽度方向中心线所夹的两种角度中较小的角度作为所述成形槽形成面的外缘与所述成形槽的交叉角时，使所述交叉角为30°以上，且在所述成形槽形成面的外缘形成导向槽，对于所述成形槽，通过与导向槽配合进给旋转工具，形成垂直相交的平行的多个成形槽。