基体を製造するためのダイおよびダイの製造方法

专利摘要:
周縁強化を伴う基体を製造するための押出し成形ダイの製造方法は、固体材料のプランジＥＤＭ加工およびそれに続くワイヤＥＤＭスロット加工によるスロットの形成によって製造される。
公开号:JP2011513079A
申请号:JP2010548722
申请日:2009-02-25
公开日:2011-04-28
发明作者:ディー セイラー，シェイン；エル ハンフリー，マーク；ダブリュ フォルマー，デイヴィッド
申请人:コーニング インコーポレイテッド；
IPC主号:B23H1-00

专利说明:

[0001] 本願は、２００８年２月２８日付けで提出された米国仮特許出願第６１／０６７,３９３号の合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）に基づく優先権を主張した出願である。]
技術分野

[0002] 本発明は、一般的に、ワイヤ放電スロット加工が引き続いて行なわれるＸＳまたはＩＦＣプランジ放電加工等のダイ製造方法に関するものである。]
背景技術

[0003] ＸＳおよびＩＦＣ等の周縁部強化を伴う基体の製造に用いられる押出し成形ダイは、外皮形成用領域の直ぐ内側の既存のスロットの幅を広げることによって修正される。放電加工（ＥＤＭ）として知られているスパーク侵蝕法は、成形された電極を用いてスロットを徐々に広げ、かつダイの所望の領域におけるピンの角に丸みをつけるために採用される。この従来のスロット修正法には多くの欠点がある。]
[0004] ＸＳおよびＩＦＣ修正等の、スロットの中心に位置決めされる、既存のスロットに対するＥＤＭ電極の正確な位置合わせは、ダイおよび電極の多様性により困難になり得る。ダイの変数は、スロット幅ならびにスロットおよびピンの位置を含む。電極の変数は、セルおよびウェブのサイズならびにセルおよびウェブの位置を含む。これらの変数は、放電加工法による再削り量に差を生じ、その結果、スロット幅の変動を増大させる。設計目標よりも広い、または狭いスロット幅により、押出し成形された基体におけるウェブ幅に変化を生じ、設計目標に適合しなくなる。]
[0005] 一例として、図１は、もしＥＤＭ電極９０１が偏位されていると、場面９０７に概略的に示されているように、除去される材料９０３が両側で等しくなくなり、すなわち、対向する２本のダイピン９０５が均一でない寸法になる。もし電極９０１がさらに中心から偏位されていると、場面９０９に示されているように、材料９０３の除去は、２本のダイピン９０５の一方のみにおいて行われ、対向する２本のダイピン９０５は均一ではなくなる。もし電極ウェブ９０１が場面９１１に示されているように薄過ぎると、ギャップが閾値に達せず、材料が除去されなくなる。同様に、スロットの幅が場面９１３に示されているように広すぎると、ギャップが閾値に達せず、材料が除去されなくなる。] 図１
[0006] ＸＳダイおよびＩＦＣダイ修正の変動を小さくする努力は、押出し成形ダイの正確性を高める（公称スロットサイズおよびスロット位置に近づける）こと、およびプランジＥＤＭ電極の正確性を高める（公称セル／ウェブサイズおよびセル／ウェブ位置に近づける）ことを含む。しかしながら、このような正確性の向上は、ダイ製造工程に対し余分なコストおよび製造時間を付加することになる。]
[0007] 従来の方法を用いることの別の欠点は、放電加工領域直下におけるスパッターの堆積である。スパッターの堆積は、プランジＥＤＭ加工時に侵食されたダイ材料が、冷却時に再固化してピンの側面に再付着した場合に発生する。ダイ製造工程を通じてピンの側面に残留するスパッターは、結局ピンの側面に被着される。スパッターがバッチの流動通路に存在するので、ウェブが消失したり、網状にならなかったり、それらがなければ良品である筈のダイがスクラップにされたりして、コストを増大させる。]
発明が解決しようとする課題

[0008] スパッターの堆積を防止するための数々の努力には、誘電体液フラッシングが効果を現すようにプランジＥＤＭ法を変えることを含むが、スパッターは程度が変わるだけでなおも明らかである。侵蝕作用を和らげるために加工機のパラメータの修正も行なわれたが、侵蝕時間の増大とともになおもスパッターが生成される。バリアー被膜として作用させるために、ＥＤＭ押込みに先立ってダイにニッケルメッキが施されたが、押込み後に残留するスパッターおよびニッケルをダイから剥ぎ取らなければならず、これは製造工程を増やし、構成の複雑さを増大させる。スロットを人手でシミングしてもよいが、これはスパッターを或る程度除去することはできるが、人手によるシミングは不正確であり、労働集約的である。]
課題を解決するための手段

[0009] 本発明は、経済的でかつスパッターの堆積問題、ダイの変動性および付随する材料損失を回避したダイ製造方法を提供するものである。一貫したかつ予測可能なオーバーカットを生成させるプランジＥＤＭ加工と、これに続くワイヤ・スロット加工が好ましいスロット加工とを用いた種々のダイ製造方法が説明されている。上記プランジＥＤＭ加工以前には、従来の方法のように予め存在するスロットが無いので、スパッターの堆積は発生しない。]
[0010] 典型的な実施の形態において、スパッターを含まないスロット幅を有する押出し成形ダイの製造方法は、ダイ素材を提供し、ダイ素材面の第１の部分内へＥＤＭ電極を押し込んで、ダイピン間に形成された個々のＥＤＭプランジ・スロットを有する１本または複数本のダイピンを形成し、かつ、例えばワイヤＥＤＭスロット加工機を用いて、上記ＥＤＭプランジ・スロットの近傍において、上記ダイ素材面の第２の部分内へ１本または複数本のスロットをスロット加工する各ステップを含む。場合によっては、上記第１の部分は上記第２の部分を取り囲んでいる。この実施例においては、ＥＤＭ電極が、ダイピンの一部分を形成するために、相補的に整形されている。]
[0011] 上記ダイ素材面内へのＥＤＭ電極の押込みステップは、ダイピンのダイピン・パターンを生成させる。このようなパターンは、ＥＤＭ電極を面内へ押し込んで最初のカットを生成させ、次いでＥＤＭ電極を回転させかつ押し込んで、ダイピンの所望のダイピン・パターンを完成させるのに必要な追加のカットを形成する。この方法はさらに、ＥＤＭ押込みスロットの近傍に複数の横断スロットをスロット加工することを含んでいてもよい。]
[0012] 別の特定の実施の形態において、一様なスロット幅を備えたスパッターの無い押出し成形ダイの製造方法は、ダイ素材を提供し、このダイ素材の表面の第１の部分へＥＤＭ電極を押し込んで、間に個々のＥＤＭ押込みスロットが形成された複数のダイピンを形成し、上記ＥＤＭ押込みスロットに隣接した上記ダイ素材の表面の第１の部分へ複数の第１のスロットをスロット加工し、かつ上記ＥＤＭ押込みスロットに隣接した上記ダイ素材の表面内へ複数の第２のスロットを、これら複数の第２のスロットが上記複数の第１のスロットに対して好ましくは直角方向を向くようにスロット加工することを含む。本発明のこの態様においては、上記ＥＤＭ電極が相補的に整形されて、上記ダイピン群または一部分を形成する。この方法はさらに、上記ＥＤＭ電極を反復的に押し込んで、上述のような複数本のダイピンからなるダイピン・パターンを形成する。]
[0013] さらなる実施の形態において、均一なスロット幅を備えたスパッターの無い押出し成形ダイの製造方法は、ダイ素材を提供し、このダイ素材の表面の第１の部分へＥＤＭ電極を押し込んで、間に個々のＥＤＭ押込みスロットが形成された複数のダイピンを形成し、ワイヤＥＤＭスロット加工機を用いて、上記ＥＤＭ押込みスロットに隣接した上記ダイ素材の表面内へ複数の第１のスロットを加工し、かつ上記ワイヤＥＤＭスロット加工機を用いて、上記ＥＤＭ押込みスロットに隣接した上記ダイ素材の表面内へ複数の第２のスロットを加工することを含む。]
[0014] この態様においては、上記ＥＤＭ電極が相補的に整形されて、上記ダイピンの一部分を形成する。]
[0015] 上述の説明から明らかなように、このダイ製造方法および得られたダイは、簡単でかつ経済的に製造される。本発明の他の効果は、下記の説明および添付図面から明らかであり、あるいは、本発明の実施から会得され得るであろう。]
[0016] 上述の概略説明および後述の本発明の実施の形態の詳細説明は、請求項に記載された本発明の性質および特徴を理解するための概観または骨子の提供を意図したものである。添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために備えられたものであり、本明細書に組み入れられ、かつ本明細書の一部を構成するものである。図面は本発明の種々の実施の形態を示し、記述内容とともに本発明の原理および動作の説明に資するものである。]
[0017] 本発明の上述およびその他の特徴および効果は、添付図面を参照しながら下記の詳細説明が読まれる場合により良く理解されるであろう。]
図面の簡単な説明

[0018] 従来のダイ製造法の概略的平面図である。
本発明の一実施の形態により製造されたダイの斜視図である。
図２のダイの典型的な製造工程を示す斜視図である。
図２におけるダイピン・パターンを示す斜視図である。
特に図２におけるダイピン・パターンの拡大図を示す、ダイのさらなる典型的な製造工程を示す斜視図である。
特にダイピン・パターンの拡大図を示す、図２におけるダイのさらなる典型的な製造工程を示す斜視図である。] 図２
実施例

[0019] 本発明の典型的な実施の形態が示されている添付図面を参照しながら、以下に本発明を詳細に説明する。しかしながら、本発明の態様は、多くの異なる形態において実施可能であり、ここに説明されている実施の形態に限定されると見做してはならない。これらの典型的な実施の形態は、本明細書が十分かつ完全になるように提供されるもので、かつ当業者に対して本発明の範囲を完全に伝達するものである。本明細書の詳細な説明全体に亘って、種々の図面の類似の要素については可能な限り類似の参照番号が使用されている。]
[0020] 図面に目を転じると、ダイおよびダイピン・パターンを製作するための典型的な方法が図２〜図６に示されている。] 図２ 図３ 図４ 図５ 図６
[0021] 特に図２を参照すると、完成したダイピンの組立て図すなわち組み立てられたダイ全体が符号１０で示されている。図示のように、先ずスロットが予め存在しない固いダイ素材１４の表面の第１部分のプランジ放電加工によって、ダイピン・パターン１２が加工される。次にこのダイ素材１４は、下記に詳細に説明されているように、例えばワイヤＥＤＭスロット加工によって加工される。] 図２
[0022] 図３を参照すると、上記に簡単に紹介されているダイ素材１４は、良好な耐摩耗性および押出し成形の垂直力に耐えるのに適した強度を有する加工可能なまたは整形可能な材料から製作される。このような適当な材料の具体例は、工具鋼材料（フェライト工具鋼、オーステナイト系工具鋼、および／またはマルテンサイト系工具鋼を含む）、可硬化工具鋼、炭素鋼、ステンレス鋼（４５０ステンレス鋼または４２２ステンレス鋼等）およびその他の鋼合金を含む。このダイ素材１４またはその複数部分は、加工後に、より高い耐力を備えるために硬化される。ダイ素材１４には、電源２０に接続されたプランジＥＤＭ電極１６を用いて、プランジＥＤＭ加工が施される。図示のように、プランジＥＤＭ電極１６は、ダイ素材１４上に示された暈状パターン等のパターン領域２４に向かって２２の方向に押し込まれる。最初の切込みすなわちパターン（１／４パターンとも呼ばれる）２６が形成されると、次にプランジＥＤＭ電極１６は、その後の押込みのために引き上げられ、かつ回転方向２８へ回転せしめられる。] 図３
[0023] 図３は、間に形成された複数の個々のＥＤＭ押込みスロット３２を有する複数本のダイピン３０を生成させた最初の切込み２６の拡大図を特に示す。また、プランジＥＤＭ領域における丸められたピンの角３４を有するピン３０も示されている。] 図３
[0024] 図４を参照すると、一旦図３のパターン領域が完全に押込み形成されると、ダイ素材１４に完全なダイピン・パターン１２が形成される。電極１６は、特定のダイ製造要求に適合するように異なる形状を有することができ、かつ図示の典型的な１／４パターン２６または特定の暈状パターンに限定されないことは当業者であれば理解するであろう。] 図３ 図４
[0025] 図５は、例えば概略的に示されたワイヤＥＤＭ１８によってスロット加工が施されたダイピン・パターンを有するダイ素材１４を示す。図示のように、ワイヤＥＤＭ１８は、３６の方向に施されて、この実施の形態においては、上記に紹介されているＥＤＭ押込みスロット３２を横切る複数の第１のワイヤＥＤＭスロット４０が形成されている。明確にするために、限られた数のワイヤＥＤＭスロット４０が示されているが、実際には、より多くのスロット４０が同様に形成されることを理解すべきである。図示のように、詳細には、第１のワイヤＥＤＭスロット４０がピン３０の周囲に形成されて、各ピンの周りに個々のプランジＥＤＭスロットの深さ３８を生成する。さらに、ワイヤＥＤＭ１８は、図示のように、ワイヤＥＤＭスロットの深さ４２に形成された。] 図５
[0026] 一つの実施の形態において、ＥＤＭ押込みスロット３２および（ワイヤ）ＥＤＭスロット４０は実質的に同一の幅を有している（すなわち、スロットは均一の幅を有すると言える）。あるいは、ＥＤＭ押込みスロット３２が第１の幅を有し、（ワイヤ）ＥＤＭスロット４０が上記第１の幅よりも狭い第２の幅を有するとも言える。何れの場合も、ＥＤＭ押込みスロット３２の幅は、ワイヤＥＤＭスロット４０の形成後も不変であることが望ましい。]
[0027] ここで図６に転じると、図５のワイヤＥＤＭ１８が好ましくは直角に回転されて、ダイピン・パターン１２を貫通してかつダイピン・パターン１２の周りに複数のワイヤＥＤＭスロット４４を形成している完成したダイピン構造１０が示されている。特に、プランジＥＤＭ領域内のスロット幅４６が示されている。また、ワイヤＥＤＭ領域内にもスロット幅４８が形成されている。複数の正方形ピンの角５０がワイヤＥＤＭ領域内に示されている。] 図５ 図６
[0028] 本明細書全体を通じて、スロット加工またはワイヤＥＤＭ加工によって第１および第２のスロット群を作製することに言及したが、これらの方法に代えて、プランジＥＤＭ加工を用いることも考えられる。したがって、この方法は、その後にスロット４０および／または４４のプランジＥＤＭ加工を行なうダイピン３０のプランジＥＤＭ加工をも含む。]
[0029] 上述に一例として示されかつ説明されているように、スロットのワイヤＥＤＭ加工に先立つ固体材料のプランジＥＤＭ加工によって、ＥＤＭ修正領域の下方におけるスパッターの堆積が回避される。加工順序におけるこの修正は、すなわち、ワイヤ（またはスロット）ＥＤＭ加工に先立つプランジＥＤＭ加工は、侵蝕されたダイ材料が冷却時にダイピンの側面に再被着されるのを効果的に防止する。したがって、ここに説明された実施の形態およびそれらの均等物は、スロット形成後にプランジＥＤＭ加工を行なう従来の慣習によって生じる、ウェブが消失したり、網状にならなかったりする等の押出し成形された基体の欠点を回避することができる。]
[0030] 以上、当業者が作製および利用することを可能にするための説明を提供するように、本発明による実施の形態およびそれらの均等物の説明がなされたが、説明された実施の形態は、図示されたもののみを利用することに限定する意図がないことを理解すべきである。添付の請求項およびそれらの均等物の範囲内に含まれる全ての変形および変更を請求することを意図するものである。したがって、本発明の典型的な実施の形態が示されかつ説明されてはいるが、本発明の範囲および精神から離れることなしに、上述の実施例に対する変形および変更が可能なことを当業者は認識するであろう。さらに、本明細書においては典型的な用語が用いられているが、それらは普遍的かつ記述的のみに用いられるものであって、限定を目的として用いられるものではない。]
[0031] １０ ダイ
１２ダイピン・パターン
１４ダイ素材
１６プランジＥＤＭ電極
１８ワイヤＥＤＭ
２０電源
２４ パターン領域
３０ ダイピン
３２ＥＤＭ押込みスロット
３８ プランジＥＤＭの深さ
４０ ワイヤＥＤＭスロット
４２ ワイヤＥＤＭスロットの深さ
４６押込みＥＤＭ領域のスロット幅
４８ ワイヤＥＤＭ領域のスロット幅]

权利要求:

請求項1
押出し成形ダイの製造方法であって、ダイ素材を提供し、該ダイ素材内へＥＤＭ電極を押し込むことによって、前記ダイ素材の表面の第１の部分内に、第１の幅をそれぞれ有する第１の複数のスロットおよびダイピンを形成し、前記第１の複数のスロットに隣接した表面の第２の部分内に、前記第１の幅よりも狭い第２の幅をそれぞれ有する第２の複数のスロットおよびダイピンを形成する、各ステップを有してなる方法。
請求項2
前記ダイ素材の前記表面内に前記第２の複数のスロットおよびダイピンを形成するステップが、１個のＥＤＭ電極の前記ダイ素材内への押込みおよびワイヤＥＤＭ加工の内の一方を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
請求項3
前記第１の部分が前記第２の部分を取り囲んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
請求項4
前記第１の幅は、前記第２の部分における前記第２の複数のスロットおよびダイピンの形成中に不変であることを特徴とする請求項１記載の方法。
請求項5
前記第１の複数のスロットおよびダイピンを形成するステップが、前記ＥＤＭ電極および前記ダイ素材のうちの少なくとも一方を互いに回転させて、前記第１の複数のスロットおよびダイピンのパターンを形成することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。