DE69912690T2

DE69912690T2 - Vorrichtung und Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes, und Strangpressmundstück

Info

Publication number: DE69912690T2
Application number: DE69912690T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Nagoya-city Hironaga
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: EP0972603A3; JP3478730B2; EP0972603A2; JP2000033521A; US6320150B1; DE69912690D1; EP0972603B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes und ein Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eine Drahtes zum Bewirken einer elektrischen Entladung zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück, um das Werkstück in eine beliebige Form zu bearbeiten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Extrusionsform, die durch die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes erzeugt wird, und das Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes.
Beschreibung des Stands der Technik
Im Allgemeinen darf beim funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes, das eins von spanenden Bearbeitungsverfahren ist, das auf der Verwendung einer dünnen Drahtelektrode basiert, das Entladungsphänomen zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück auftreten. Daher ist das funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes darin vorteilhaft, dass das Bearbeiten unabhängig von den charakteristischen Werten eines Materials, wie beispielsweise der Festigkeit, der Härte und der Zähigkeit des Werkstücks, ausgeführt werden kann. Des Weiteren hat das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes die nachstehenden Vorteile.

(1) Das anders als ein Öl nicht entflammbare Arbeitsfluid kann wirksam eingesetzt werden.
(2) Die Elektrode kann mittels einem Einwegmethode eingesetzt werden.
(3) Die Ermüdung der Elektrode beeinflusst die Bearbeitungsgenauigkeit nicht stark.
(4) Die CNC (numerische Computersteuerung) Funktion kann ausreichend eingesetzt werden.

Des Weiteren wird bei dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes eine verhältnismäßig kleine mechanische Kraft während dem Bearbeiten auf das Werkstück ausgeübt. Daher ist das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes ferner vorteilhaft, um dünne Werkstücke zu bearbeiten, jene, die eine zerbrechliche Beschaffenheit haben, und jene, die feine Formen haben, wie beispielsweise extrem kleine Löcher und Schlitze.
Um den elektrische Entladungswirkungsgrad in die Vorlaufrichtung des Bearbeitens zu verbessern und die Maschinendrehzahl in dem vorstehend beschriebenen funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes zu verbessern, ist es gewünscht, ungewünschte Stoffe, wie beispielsweise Schlamm (Maschinenstaub), Blasen und Arbeitsfluid, das einen verringerten spezifischen Widerstand hat, die in einem winzigen Spalt als ein Bearbeitungsspalt zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück erzeugt werden, effizient auszugeben.
Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein Verfahren verfügbar, in dem der Fluiddruck des Arbeitsfluids, das zu dem Maschinenspalt zu strahlen ist, erhöht ist. Der erhöhte Fluiddruck erzeugt jedoch einen Einflussfaktor, dass jegliche Vibration auf die Drahtelektrode aufgegeben wird. Daher umfasst dieses Verfahren Nachteile, wie beispielsweise die Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit, die Erzeugung von Blasen und die Gefahr eines Kontaktes zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück, so dass ein Kurzschluss ausgebildet wird, der in einem Elektrodenbruch resultiert.
Bisher ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, in dem das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes ausgeführt wird, während der Schlamm oder dergleichen durch Verwenden einer Drahtelektrode, die eine spezielle Form hat, wirksam ausgegeben wird. Beispielsweise beschreibt die Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 56-152 531 die Verwendung eines Drahtes, der mit Nuten, Vorsprüngen und Unregelmäßigkeiten auf seiner Oberfläche versehen ist, um den Schlamm oder dergleichen auszugeben. Die Japanische offengelegte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 62-110816 beschreibt die Verwendung eines Drahtes, der eine dreieckige, rechteckige oder elliptische Querschnittsanordnung hat, so dass der Draht gedreht wird und zugeführt wird, um den Schlamm oder dergleichen auszugeben. Die Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 1-222 821 beschreibt die Verwendung eines Drahtes, der aus einem Draht besteht, der einen Querschnitt mit einem gestreckten Winkel hat, der mit einer Schraubanordnung versehen ausgebildet ist, um den Schlamm oder dergleichen auszugeben.
Im Allgemeinen umfasst, wie in 13 gezeigt ist, das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes einen Standardbearbeitungsbereich, der der Bereich α ist, der durch eine Schraffur gekennzeichnet ist. Wenn die Bedingung von diesem Bereich abweicht, treten die nachstehenden Probleme auf. Das heißt, es ist unmöglich, das Bearbeiten auszuführen, um eine gewünschte Form vorzusehen, das Brechen eines Drahtes tritt auf und die Bearbeitungsspaltbreite ist ungewöhnlich vergrößert. Beispielsweise wird angenommen, dass ein Bearbeitungsspalt, der eine Breite von 0,05 mm bis 0,12 mm hat, gedacht ist, um an einem Werkstück ausgebildet zu werden, das eine Dicke von 200 mm bis 250 mm hat. Diese Bedingung liegt in einem Bereich β, der durch gestrichelte Linien in 13 gekennzeichnet ist, was eine Bedingung ist, die weit weg von der Standardbearbeitungsbedingung ist.
Das Bearbeiten, das unter einer wie vorstehend beschriebenen Bedingung ausgeführt wird, wird durch die Ausbildung einer Form zum Herstellen einer Wabenkeramik durch Extrusion erläutert, die beispielsweise für einen Automobilekatalysator verwendet wird, insbesondere beispielsweise die Ausbildung eines Schlitzes zum Definieren der Öffnungsbreite der Zelle der Wabenkeramik.
In einem derartigen Fall kann das funkenerosive Bearbeiten mit einer vorgegebenen Bearbeitungsnut bei einer frühen Stufe des funkenerosiven Bearbeitens ausgeführt werden. Wenn jedoch die Bearbeitungsnut tief ist, tendiert Schlamm oder dergleichen dazu, sich zwischen der Drahtelektrode und der Bearbeitungsnut anzusammeln. Es wird befürchtet, dass eine instabile elektrische Entladung, wie beispielsweise eine sekundäre elektrische Entladung wegen dem Schlamm auftreten kann, um die Vergrößerung der Bearbeitungsnutbreite und das Brechen der Drahtelektrode zu verursachen.
Der Zweck des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahrens ist, dass das funkenerosive Bearbeiten unter der Standardbearbeitungsbedingung bleibend gut ausgeführt wird. Das herkömmliche Verfahren setzt wegen dem nachstehenden Grund kein funkenerosives Bearbeiten unter Bedingungen voraus, die von der Standardbearbeitungsbedingung, wie vorstehend beschrieben ist, abweichen. Das heißt, dass das herkömmliche Verfahren den Draht, der die spezifizierte Form hat, von der frühen Stufe des funkenerosiven Bearbeitens verwendet (in dem die Standardbearbeitungsbedingung nahezu erfüllt ist). Daher ist es unvermeidbar, dass die Bearbeitungsnutbreite verbreitert wird, was nicht geeignet ist, um den Schlitz zum Definieren der Öffnungsbreite der Zelle der Wabenkeramik auszubilden, wie vorstehend beschrieben ist.
Ferner ist es notwendig, ein Spezialpulverzuführsystem zu verwenden, das für die Drahtelektrode ausgerichtet ist. Daher ist es unvermeidbar, die Anordnung der Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes in einem großen Ausmaß zu ändern. Als ein Ergebnis wird befürchtet, dass die Herstellkosten erhöht werden können.
Dokument EP 0 743 122 A2 ist auf ein Verfahren zum Erstellen einer Extrusionsform gerichtet, das eine Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes und ein Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes offenbart.
Die offenbarte Vorrichtung hat ein Drahtantriebssystem und eine Energieversorgungseinheit zum Zuführen elektrischer Energie zu der Drahtelektrode. Eine Funkenentladung wird zwischen der Drahtelektrode und einem Werkstück bewirkt, um das Werkstück auf eine gewünschte Form zu bearbeiten. Des Weiteren ist es ein Saugmechanismus zum Absaugen ungewünschter Stoffe von den Nuten vorgesehen, die an dem Werkstück ausgebildet werden sollen. Das offenbarte Verfahren ist im Betreiben der offenbarten Vorrichtung zu sehen, wobei elektrische Energie zu der Drahtelektrode zugeführt wird, so dass eine Funkenentladung zwischen der Drahtelektrode und einem Werkstück bewirkt wird. Mittels dem zitierten Saugmechanismus werden ungewünschte Stoffe von dem Werkstück gesaugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist erfolgt, um die Aufgabe zu lösen, eine Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes und ein Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes zu schaffen, das es möglich macht, eine Bearbeitungsnut, die eine schmale Breite und eine große Tiefe hat, unter einer Bedingung, die von der allgemeinen Standardbearbeitungsbedingung für das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes abweicht, beispielsweise für ein Werkstück, das eine große Dicke hat, mittels dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes leicht auszubilden, und das es möglich macht, beispielsweise einen Schlitz zum Definieren der Öffnungsbreite einer Zelle einer Wabenkeramik genau wie konstruiert herzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes vorgesehen, die ein Drahtantriebssystem zum Zuführen einer Drahtelektrode, während die Drahtelektrode gegenüber einem Werkstück angeordnet ist, und eine Energieversorgungseinheit zum Zuführen elektrischer Energie zu der Drahtelektrode, wobei elektrische Entladung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück bewirkt wird, um das Werkstück in eine beliebige Form zu bearbeiten, hat, wobei die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes ferner einen Absaugmechanismus, der mit einer Vielzahl von Löchern verbunden ist, die mit auf dem Werkstück durch die Drahtelektrode auszubildenden Bearbeitungsnuten kommunizieren, zum Absaugen ungewünschter Stoffe inklusive Schlamm von den Bearbeitungsnuten über die Vielzahl von Löchern hat.
Dementsprechend ist es möglich, ungewünschte Stoffe, wie beispielsweise Schlamm, Blasen und Arbeitsfluid, das einen gesenkten spezifischen Widerstand hat, die durch funkenerosives Bearbeiten erzeugt werden, abzusaugen. Somit ist es möglich, einen Einflussfaktor, wie beispielsweise eine sekundäre elektrische Entladung, die andererseits in einer Vergrößerung der Bearbeitungsnut resultieren würde, zu vermeiden.
Daher ist es möglich, mittels dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes eine Bearbeitungsnut, die eine schmale Breite und eine große Tiefe hat, unter einer Bedingung, die von der allgemeinen Standardbearbeitungsbedingung für funkenerosives Bearbeiten mittels eines Drahtes abweicht, beispielsweise sogar für ein Werkstück, das eine große Dicke hat, leicht auszubilden. Zum Beispiel ist es möglich, einen Schlitz zum Definieren der Öffnungsbreite einer Zelle einer Wabenkeramik exakt wie konstruiert zu erzeugen.
In diesem Aspekt ist es ferner bevorzugt, dass die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes ferner einen Bearbeitungsbehälter zum Speichern eines Arbeitsfluids, um das Werkstück darin einzutauchen, oder einen Arbeitsfluidzuführmechanismus zu einer Seite der funkenerosiven Bearbeitung an dem Werkstück oder in seiner Nähe hat, wobei der Absaugmechanismus die ungewünschte Stoffe zusammen mit dem Arbeitsfluid absaugt. Diese Anordnung ist bevorzugt, in dem das ungewünschten Stoffe entfernt werden können, während das funkenerosive Bearbeiten in einem Zustand angewandt wird, in dem die funkenerosive Bearbeitungsseite des Werkstücks in das Arbeitsfluid getaucht ist.
Es ist ferner für die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes, die wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, bevorzugt, dass der Absaugmechanismus eine Vielzahl von zylindrischen Elementen zum Einführen in die Vielzahl von Löchern und ein Halteelement zum Halten der Vielzahl von zylindrischen Elementen hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes vorgesehen, das die Schritte Zuführen einer Drahtelektrode durch Verwenden eines Drahtantriebssystems, während die Drahtelektrode einem Werkstück gegenüber anordnet wird, und Zuführen von elektrischer Energie zu der Drahtelektrode durch Verwenden einer Energieversorgungseinheit hat, so dass elektrische Entladung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück bewirkt wird, um das Werkstück in eine beliebige Form zu bearbeiten, wobei das Werkstück bearbeitet wird, während durch Verwendung eines Absaugmechanismus ungewünschte Stoffe einschließlich Schlamm durch eine Vielzahl von Löchern, die mit den auf dem Werkstück durch die Drahtelektrode auszubildenden Bearbeitungsnuten kommunizieren, abgesaugt werden.
Dementsprechend ist es möglich, die ungewünschten Stoffe, die durch das funkenerosive Bearbeiten erzeugt wurden, bevorzugt abzusaugen. Daher ist es möglich, jeglichen Einflussfaktor, wie beispielsweise eine sekundäre elektrische Entladung, die anderseits in einer Vergrößerung der Bearbeitungsnut resultieren würde, zu vermeiden.
Wenn der Beabstandungsabstand zwischen der Vielzahl von Löchern, die mit den Bearbeitungsnuten kommunizieren, erhöht ist, ist es möglich, mittels dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes eine Bearbeitungsnut, die eine geringe Breite und eine große Tiefe hat, durch Verwenden der Drahtelektrode, die einen kleinen Durchmessers hat, unter einer Bedingung leichter auszubilden, die von der allgemeinen Standardbearbeitungsbedingung für das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes, beispielsweise sogar für ein Werkstück, das eine große Dicke hat, abweicht.
In dieser Anordnung ist es wünschenswert, dass die ungewünschten Stoffe durch Verwenden des Absaugmechanismus zusammen mit einem Arbeitsfluid abgesaugt werden, in dem eine funkenerosive Bearbeitungsseite an dem Werkstück eingetaucht ist. Hierdurch können die ungewünschten Stoffe wünschenswert entfernt werden, während die elektrische Entladung aufgegeben wird.
Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung ist eine Extrusionsform vorgesehen, die eine große Zahl an Schlitzen, die in einer gitterförmigen Anordnung durch ihre vordere Fläche ausgebildet sind, und eine große Zahl an Körpereinführlöchern hat, die an einer Seite seiner hinteren Fläche zum Aufgeben eines Körpers auf die große Zahl an Schlitzen vorgesehen ist, wobei die große Zahl an Schlitzen durch funkenerosives Bearbeiten mittels eines Drahtes ausgebildet werden, während durch die Körpereinführungslöcher ungewünschte Stoffe einschließlich Schlamm, der während dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes erzeugt wird, abgesaugt werden.
Das heißt, dass die Bearbeitungsnut durch das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes ausgebildet wird, während die ungewünschten Stoffe, die während dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes erzeugt werden, entfernt werden. Daher ist es möglich, mittels dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes eine Bearbeitungsnut, die eine geringe Breite und eine große Tiefe hat, unter einer Bedingung leicht auszubilden, die von der allgemeinen Standardbearbeitungsbedingung des funkenerosiven Bearbeitens mittels eines Drahtes, zum Beispiel sogar für eine Form, die eine große Dicke hat, abweicht.
In dieser Anordnung ist der Schlitz der Form unter Verwendung des funkenerosiven Bearbeitens mittels eines Drahtes ausgebildet. Daher wird es beispielsweise, wenn eine Wabenkeramik, die eine dünne Trennwand hat, durch Verwenden der Extrusionsform gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, möglich, die Wabenkeramik leicht herzustellen, in der zum Beispiel die Öffnungsbreite der Zelle extrem klein ist und die Gestaltung der Zelle nicht verschlechtert ist.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mittels einem veranschaulichenden Beispiel gezeigt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Längsschnittsansicht, die eine Extrusionsform darstellt, die durch eine Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
2 zeigt eine Draufsicht, die die Extrusionsform darstellt;
3 zeigt eine Längsschnittansicht, die mit einer Teilvergrößerung die Extrusionsform darstellt;
4 zeigt eine Draufsicht, die mit einer Teilvergrößerung die Extrusionsform darstellt;
5 zeigt eine Perspektivansicht, die eine Anordnung einer Wabenkeramik darstellt, die durch Verwenden der Extrusionsform hergestellt wurde;
6 zeigt eine Draufsicht, die die Extrusionsform darstellt, bevor sie durch ein Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bearbeitet wird;
7 stellt mit einem Teilschnitt einen Saugmechanismus schematisch dar, der für die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist;
8 zeigt eine Seitenansicht, die mit einem Teilschnitt die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 zeigt eine Perspektivansicht, die die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 zeigt ein Halteelement, das für die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten eines Drahtes gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist;
11 zeigt eine Perspektivansicht, die eine Form einer Bearbeitungsnut, die an einem Werkstück mittels dem funkenerosiven Bearbeiten ausgebildet ist, darstellt;
12 zeigt ein Bereich, der durch das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erreichbar ist; und
13 zeigt die Charakteristik, die die Standardbearbeitungsbedingung für das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend erfolgt eine Erläuterung unter Bezugnahme auf 1 bis 11 für ein darstellendes Ausführungsbeispiel, in dem die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise auf eine Form zum Herstellen von Wabenkeramik durch Extrusion, die für einen Automobilkatalysator zu verwenden ist, insbesondere auf einen Fall angewandt wird, in dem ein Schlitz ausgebildet ist, um die Öffnungsbreite der Zelle der Wabenkeramik zu definieren (nachstehend einfach als „Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß dem Ausführungsbeispiel" bezeichnet).
Als Erstes erfolgt, bevor die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert wird, eine Erläuterung unter Bezugnahme auf 1 bis 5 für die Form 12 zur Extrusion, die durch die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 hergestellt wird und der Wabenkeramik 14, die durch die Extrusion hergestellt wird.
Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, hat die Extrusionsform 12 einen Schlitzabschnitt 18, der eine große Anzahl an Schlitzen (Bearbeitungsnuten) 16 hat, die in einer gitterförmigen Anordnung (siehe 4) durch ihre vordere Fläche ausgebildet sind, und ein Körpereinführabschnitt 22, der eine große Zahl an Körpereinführlöchern 20 hat, die auf der Seite ihrer hinteren Fläche zum Zuführen des Körpers zu der großen Anzahl an Schlitzen 16 des Schlitzabschnitts 18 ausgebildet ist.
Die zugehörigen Körpereinführlöcher 20 des Körpereinführabschnitts 22 sind mittels Bohren ausgebildet. Die zugehörigen Schlitze 16 des Schlitzabschnitts 18 sind mittels dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes ausgebildet, wie nachstehend beschrieben ist, so dass sie beispielsweise eine Tiefe von 5 mm haben.
Wie in 6 und 7 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Löchern 24, die jeweils beispielsweise einen Durchmesser von 100 μm bis 200 μm haben, beispielsweise mittels des funkenerosiven Bearbeitens an dem Schlitzabschnitt 18 der Extrusionsform 12 vorhergehend ausgebildet, bevor die Schlitze 16 ausgebildet werden.
Die Löcher 24 kommunizieren mit den Körpereinführlöchern 20 von Positionen, die Schnittpunkten der zugehörigen Schlitze 16 entsprechen. Der Durchmesser des Lochs 24 ist mit der gleichen wie der Breite t des Schlitzes 16 ausgebildet oder leicht geringer als die Breite t des Schlitzes 16 ausgebildet. Es ist unnötig, die Löcher 24 an allen Positionen entsprechend der Schnittspunkte der Schlitze 16 auszubilden. Die Löcher 24 können beispielsweise an jedem zweiten abhängig von der Breite des Schlitzes 16 ausgebildet sein.
Die Wabenkeramik 14, die in 5 gezeigt ist, ist durch Verwenden der Extrusionsform 12 ausgebildet. Somit ist die Dicke der Trennwand 32 jeder der Zellen 30 der Wabenkeramik 14 im Wesentlichen übereinstimmend mit der Breite t des Schlitzes 16 und sie kann extrem dünn ausgebildet sein.
Daher kann ein Katalysatorträger, der durch Sintern der Wabenkeramik 14 erhalten wird, ebenso ausgebildet sein, um eine extrem dünne Dicke der Trennwand 32 zwischen den Zellen 30 aufzuweisen. Dementsprechend ist beispielsweise ein derartiger Katalysatorträger, der zum Reinigen des von dem Automobil ausgegebenen Abgases verwendet wird, leicht im Gewicht. Ferner kann die Temperatur für einen kurzen Zeitraum gesteigert werden, wenn der Motor gestartet wird. Daher ist es möglich, das Abgas ohne jegliche Schwierigkeit zu reinigen.
Als Nächstes erfolgt eine Erläuterung unter Bezugnahme auf 6 bis 9 für die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die es möglich macht, die extrem dünne Trennwand 32 zwischen den zugehörigen Zellen 30 der Wabenkeramik 14 auszubilden.
Wie in 8 und 9 gezeigt ist, hat die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 eine Säule 102, an der ein Hauptvorrichtungskörper 100 der Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 angebracht ist, und einen XY Tisch 104 zum Bewegen des Werkstückes W zusammen mit einem Bearbeitungsbehälter 116 in die horizontale Richtung (XY Richtung), wie nachstehend beschrieben ist. Die Säule 102 und der XY Tisch 104 sind auf der oberen Fläche eines Grundfußes 106 platziert.
Der Hauptvorrichtungskörper 100 hat einen oberen Arm 108, der sich in die horizontale Richtung von einem oberen Abschnitt der Säule 102 zu einer Position über dem XY Tisch 104 erstreckt und ist in die axiale Richtung der Säule 102 mit Hilfe einem nichtdargestellten ersten Bewegungsantriebsmechanismus beweglich, und einen unteren Arm 110, der sich von einer unteren Flächenabschnitt des oberen Arms 108 nahe zu der Säule 102 abwärts erstreckt.
Eine obere Trägerplatte 112, die sich parallel zu dem oberen Arm 108 erstreckt und die in die axiale Richtung des unteren Arms 110 durch die Hilfe eines nichtdargestellten zweiten Bewegungsantriebsmechanismus beweglich ist, ist an der oberen vorderen Fläche (ein Abschnitt nahe dem oberen Arm 108) des unteren Arms 110 vorgesehen. Eine untere Trägerplatte 114, die sich parallel zu dem oberen Arm 108 erstreckt, ist integral an der unteren vorderen Fläche (ein Abschnitt nahe dem XY Tisch 104) des unteren Arms 110 vorgesehen.
Ein Bearbeitungsbehälter 116 ist an der oberen Fläche des XY Tisches 104 fixiert. Ein Werkstückhaltemechanismus 118 zum Halten und Fixieren des Werkstücks W ist an dem Bearbeitungsbehälter 116 angebracht. Ein Arbeitsfluid (beispielsweise ein innenausgetauschtes Wasser, das einen elektrischen Widerstand von geringer als 10³ Ω·cm hat) ist in dem Bearbeitungsbehälter 116 gefüllt, um das gesamte Werkstück W, das durch den Werkstückhaltemechanismus 118 gehalten und fixiert ist, einzutauchen.
Der Werkstückhaltemechanismus 118 ist mit einem Halteelement 123 zum Konstruieren eines Absaugmechanismus 122 vorgesehen. Wie in 10 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von zylindrischen Elementen 124 ausgebildet, um auf dem Halteelement 123 zu stehen. Wie in 7 gezeigt ist, ist jedes der zylindrischen Elemente 124 in das Körpereinführloch 20 der Extrusionsform 12 als das Werkstück W eingetaucht. Ein ringförmiges Dichtungselement 125, das aus einem Material wie beispielsweise Gummi gefertigt ist, ist an das zylindrische Element 124 montiert.
Die Vielzahl von zylindrischen Elementen 124 ist mit einem einzigen Schlauch 127 über eine Vielzahl von Verteilerverbindungsstücken 126 verbunden. Der Schlauch 127 ist mit einer Pumpe 128 verbunden. Ein Ausgabeanschluss 129 ist für die Pumpe 128 vorgesehen.
Die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit einem Drahtantriebssystem 132 zum Zuführen einer Drahtelektrode 130, während sie dem Werkstück W gegenüberliegend ist, wobei die Drahtelektrode 130 beispielsweise aus Kupfer, Cu-Zn oder Wolfram gefertigt ist, und einer oberen Energieversorgungseinheit 170 und einer unteren Energieversorgungseinheit 172 zum Zuführen von elektrischer Energie zu der Drahtelektrode 130 vorgesehen.
Das Drahtantriebssystem 132 hat einen Drahtzuführabschnitt 136, der an einer Seitenfläche des oberen Arms 108 vorgesehen ist, und einen Drahtwickelabschnitt 138, der an einer Seitenfläche des unteren Arms 110 vorgesehen ist. Die obere Energieversorgungseinheit 170 ist an einem Endseitenflächenabschnitt der oberen Trägerplatte 112 vorgesehen. Die untere Energieversorgungseinheit 172 ist an einem Endseitenflächenabschnitt der unteren Trägerplatte 114 vorgesehen.
Der Drahtzuführabschnitt 136 hat eine Drahtzuführspule 150, mit einer großen Zahl an Windungen der linearen Drahtelektrode 130, die hierum gewunden ist, erste bis dritte Scheiben 152a bis 152c zum Einführen der Drahtelektrode 130, die von der Drahtzuführspule 150 zugeführt wird, zu der oberen Energieversorgungseinheit 170, eine Bremsrolle 154, die zwischen der zweiten und dritten Scheibe 152b, 152c zum Steuern der Zuführgeschwindigkeit der Drahtelektrode 130 vorgesehen ist, und einen Drahthalter 156, der zwischen der Bremsrolle 154 und der dritten Scheibe 152c zum Aufbringen der Last auf die Drahtelektrode 130 vorgesehen ist, um die Spannung der Drahtelektrode 130 einzustellen.
Der Drahtwindungsabschnitt 138 hat eine Drahtwindungsspule 160 zum Winden der gebrauchten Drahtelektrode 130 (Drahtelektrode 130, die durch die untere Energieversorgungseinheit 172 zugeführt wird), die für das funkenerosive Bearbeiten für das Werkstück W ausgeführt ist, eine vierte Scheibe 152d, die in der Nähe eines unteren Flächenabschnitts der unteren Lageplatte 114 vorgesehen ist, eine Drahtwindungsrolle 162 zum Zuführen der gebrauchten Drahtelektrode 130 durch Leiten durch die vierte Scheibe 152d zu dem unteren Arm 110, eine Abstandsrolle 164 zum Transportieren der gebrauchten Drahtelektrode 130, die um die Drahtwindungsrolle 162 gewunden ist, zu der Drahtwindungsspule 160 und eine Drahtausrichtungs-/Windungseinheit 166 zum Ausrichten und Winden der gebrauchten Drahtelektrode 130 um die Drahtwindungsspule 160.
Die obere Trägerplatte 112 ist mit einer oberen Düse 140 zum Abwärtsstrahlen des Arbeitsfluids 120 entlang der Zuführrichtung der Drahtelektrode 130 vorgesehen, um den Bearbeitungsabschnitt, der durch das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes prozessiert wird, zu kühlen. Die untere Trägerplatte 114 ist ferner mit einer unteren Düse 142 zum Aufwärtsstrahlen des Arbeitsfluids 120 entlang der Zuführrichtung der Drahtelektrode 130 vorgesehen, um den Bearbeitungsabschnitt zu kühlen, der durch das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes prozessiert wird.
Die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 wird wie nachstehend verwendet. Als Erstes wird, um das Werkstück W an den Werkstückhaltemechanismus 118 anzubringen, der in dem Bearbeitungsbehälter 116 installiert ist, der obere Arm 108 mit Hilfe des nichtdargestellten ersten Bewegungsantriebsmechanismus aufwärts bewegt. Danach wird das Werkstück W an das Halteelement 123 des Absaugmechanismus 122 (siehe 7) installiert, um durch den Werkstückhaltemechanismus 118 gehalten zu werden. Dementsprechend kommunizieren die Löcher 24 mit der Pumpe 128 über die zylindrischen Elemente 124. Danach wird Arbeitsfluid 120 in den Bearbeitungsbehälter 116 gefüllt, bis das Werkstück W darin eingetaucht ist.
Daraufhin wird der obere Arm 108 mit Hilfe des nichtdargestellten ersten Bewegungsantriebsmechanismus abwärts bewegt, und dann wird die obere Trägerplatte 112 aufwärts oder abwärts entsprechend der Dicke T des Werkstücks W mit Hilfe des nichtdargestellten zweiten Bewegungsantriebsmechanismus bewegt.
Danach wird der Bearbeitungsbehälter 116 durch Antreiben des XY Tisches 104 bewegt, so dass das Werkstück W, das durch den Werkstückhaltemechanismus 118 gehalten ist, sich der Drahtelektrode 130 nähert, während die Drahtelektrode 130 von der Drahtzuführspule 150 zugeführt wird. Die elektrische Entladung wird von der Stufe gestartet, bei der die Drahtelektrode 130, die dem Zuführprozess unterworfen ist, dem Werkstück W gegenüberliegend ist und sie sich dem Werkstück W dicht nähert. Wie in 11 gezeigt ist, ist die Bearbeitungsnut 180 durch die elektrische Entladung an dem Werkstück W ausgebildet, bis die Tiefe gleich der Tiefe des Lochs 24 ist.
Während diesem Prozess wird die Pumpe 128 betrieben und das Arbeitsfluid 120, in dem das Werkstück W eingetaucht ist, wird durch die Pumpe 128 von den Löchern 124, die mit der Bearbeitungsnut 180 kommunizieren, über die Körpereinführlöcher 20 und die zylindrischen Elemente 124 abgesaugt (siehe 7 und 8). Dementsprechend werden ungewünschte Stoffe einschließlich Schlamm, die zwischen der Bearbeitungsnut 180 und der Drahtelektrode 130 während dem funkenerosiven Bearbeiten erzeugt werden, zusammen mit dem Arbeitsfluid 120 abgesaugt, um einen Einflussfaktor wie beispielsweise eine sekundäre elektrische Entladung zu vermeiden, was andererseits in einer Vergrößerung der Bearbeitungsnut 180 resultieren würde. Des Weiteren ist es möglich, ebenso die Gefahr des Brechens der Drahtelektrode 130 zu verringern.
Ein Problem ist dahingehend aufgezeigt worden, dass, wenn jegliche Vibration in der Drahtelektrode 130 während dem funkenerosiven Bearbeiten auftritt, die Breite t der Bearbeitungsnut 180 durch die Vibration erhöht ist. In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, die Vibration der Drahtelektrode 130 in der Bearbeitungsnut 180 beispielsweise wegen dem Fluß des Arbeitsfluids 120, das der Absaugung unterworfen ist, zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich, eine geringere Breite t der Bearbeitungsnut 180 auszubilden. Ferner ist es unnötig, eine große Spannung auf die Drahtelektrode 130 aufzubringen, um die Vibration zu unterdrücken. Die Spannung, die auf die Drahtelektrode 130 aufgebracht wird, kann verringert werden. Daher ist es möglich, die Gefahr des Brechens der Drahtelektrode 130 weiter zu verringern.
Daher ist es möglich, mittels dem funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes die Bearbeitungsnut 180, die eine geringe Breite t und eine große Tiefe f hat, unter einer Bedingung leicht auszubilden, die von der allgemeinen Standardbearbeitungsbedingung für das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes abweichen, beispielsweise sogar für ein Werkstück W, das eine große Dicke T hat. Insbesondere können ungewünschte Stoffe, wie beispielsweise Schlamm, wirksam durch Verringern des Beabstandungsabstands zwischen den Löchern 24 abgesaugt werden. Daher kann das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes sogar ausgeführt werden, wenn die Dicke T des Werkstücks W groß ist oder sogar wenn die Breite t der Bearbeitungsnut 180 gering ist.
Wie in 12 gezeigt ist, macht die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung es möglich, die Bearbeitungsnut auf einen Bereich auszubilden, der weit von dem Bereich entfernt ist, der durch eine obere Grenze spezifiziert ist, die durch die durchgezogene Linie A gekennzeichnet ist, d. h. auf einen Bereich, der durch eine obere Grenze spezifiziert ist, der durch die durchgezogene Linie B gekennzeichnet ist. Beispielsweise ist es möglich, eine Bearbeitungsnut 180 auszubilden, die eine Bearbeitungsschlitzbreite t von 0,02 bis 0,05 mm für eine Bearbeitungsdicke T von 220 mm bis 300 mm hat.
In 12 beträgt der maximale Wert der Bearbeitungsdicke T 300 mm, da der Hub der Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 300 mm beträgt. Es ist jedoch klar, dass, wenn die Begrenzung, die aus dem Hub resultiert, aufgehoben ist, das Bearbeiten bis zu einem Bereich bewirkt werden kann, der durch eine obere Grenze spezifiziert ist, die durch eine gestrichelte Linie C gekennzeichnet ist, die entlang einer Verlängerungslinie der durchgezogenen Linie B aufgezeigt ist.
Dementsprechend ist es möglich, beispielsweise den Schlitz 16 der Extrusionsform 12, die in 1 gezeigt ist, zum Definieren der Öffnungsbreite der Zelle 30 der Wabenkeramik 14 exakt wie konstruiert herzustellen.
Daher kann ein Katalysatorträger, der durch Sintern der Wabenkeramik 14 erhalten wird, ebenso ausgebildet werden, um eine extrem dünne Dicke der Trennwand 32 zwischen den Zellen 30 zu haben. Dementsprechend ist ein derartiger Katalysatorträger leicht im Gewicht, der für das Reinigen des Abgases, das von dem Automobil ausgegeben wird, zu verwenden ist. Ferner kann die Temperatur für einen kurzen Zeitraum gesteigert werden, wenn der Motor gestartet wird. Es ist möglich, das Abgas ohne jegliche Schwierigkeit zu reinigen.
Ferner ist es möglich, den Plattierungsschritt wegzulassen, der bisher nach der Ausbildung des Schlitzes 16 ausgeführt worden ist, um die Breite des Schlitzes 16 zu verringern. Daher ist es möglich, die Herstellungsschritte zu vereinfachen.
Insbesondere ist es in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausreichend, den Absaugmechanismus 122 an dem Werkstück W zu montieren. Die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann durch bloßes Anwenden der einfachen Konstruktionsänderung an der Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes konstruiert werden, die bisher verwendet worden ist.
Beispielsweise resultiert dies darin, dass die Produktionskosten der Wabenkeramik 14 verringert sind, und es ist mit der einfachen Anordnung möglich, die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes 10 zu realisieren, was es möglich macht, das funkenerosive Bearbeiten unter der Bedingung, die die Standardbearbeitungsbedingung überschreitet, stabil und hochgenau auszuführen. Daher ist es möglich, die Popularisierung der funkenerosiven Bearbeitung mittels eines Drahtes weiter zu erleichtern.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes durch Eintauchen des Werkstückes W in das Arbeitsfluid 120 ausgeführt, dass in dem Bearbeitungsbehälter 116 gespeichert ist. Alternativ kann das funkenerosive Bearbeiten mittels eines Drahtes ausgeführt werden, während das Arbeitsfluid 120 zu der Bearbeitungsseite des Werkstücks W durch Verwenden eines nichtdargestellten Arbeitsfluidzuführmechanismus ausgeführt werden.
Es ist selbstverständlich, dass die Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes und das Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, die in anderen verschiedenen Formen ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes (10) mit: einem Drahtantriebsystem (132) zum Zuführen einer Drahtelektrode (130), während es die Drahtelektrode (130) einem Werkstück (W) gegenüber anordnet; einer Energieversorgungseinheit (170, 172) zum Zuführen elektrischer Energie zu der Drahtelektrode (130), wobei elektrische Entladung zwischen der Drahtelektrode (130) und dem Werkstück (W) bewirkt wird, um das Werkstück (W) in eine beliebige Form zu bearbeiten; und einem Absaugmechanismus (122), der eine Vielzahl von Saugleitungen (124), die jeweils mit einer Vielzahl von Löchern (20) verbunden sind, die mit von auf dem Werkstück (W) durch die Drahtelektrode (130) auszubildenden erzeugten Nuten kommunizieren, zum Absaugen ungewünschter Materialien inklusive Schlamm von den Bearbeitungsnuten (180) über die Vielzahl von Löchern (20) hat.
Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes nach Anspruch 1, ferner mit einem Bearbeitungsbehälter (116) zum Speichern eines Arbeitsfluids (120), um das Werkstück (W) darin einzutauchen, wobei der Absaugmechanismus (122) die ungewünschten Materialien zusammen mit dem Arbeitsfluid (120) absaugt.
Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Arbeitsfluidzuführmechanismus (140, 142) zum Zuführen eines Arbeitsfluids (120) zu einer Seite zur funkenerosiven Bearbeitung an dem Werkstück (W) oder in ihrer Nähe, wobei der Absaugmechanismus (122) die ungewünschten Materialien zusammen mit dem Arbeitsfluid (120) absaugt.
Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Absaugmechanismus (122) ein Halteelement (123) zum Halten der Vielzahl von Saugleitungen (124) hat.
Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes mit den Schritten: Zuführen einer Drahtelektrode (130) durch Verwenden eines Drahtantriebssystems (132), während es die Drahtelektrode (130) einem Werkstück (W) gegenüber anordnet; Zuführen von elektrischer Energie zu der Drahtelektrode (130) durch Verwenden einer Energieversorgungseinheit (170, 172), so dass elektrische Entladung zwischen der Drahtelektrode (130) und dem Werkstück (W) bewirkt wird, um das Werkstück (W) in eine beliebige Form zu bearbeiten; und Bearbeiten des Werkstücks (W), während durch Verwenden eines Absaugmechanismus (122) ungewünschte Materialien einschließlich Schlamm abgesaugt werden, wobei der Absaugmechanismus eine Vielzahl von Saugleitungen hat, die jeweils mit einer Vielzahl von Löchern (20) verbunden sind, die mit den auf dem Werkstück (W) durch die Drahtelektrode (130) auszubildenden erzeugten Nuten (180) kommunizieren.
Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten mittels eines Drahtes nach Anspruch 5, wobei die ungewünschten Materialien durch Verwenden des Absaugmechanismus (122) zusammen mit einem Arbeitsfluid (120) abgesaugt werden, in das eine Seite zur funkenerosiven Bearbeitung an dem Werkstück (W) eingetaucht wird.