Titel der Erfindung
Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, das elektrische Entladung und eine Elektrode verwendet.
Technisches Gebiet
Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, das elektrische Entladung und eine Elektrode, die zum Erreichen der elektrischen Entladung verwendet wird, verwendet. Im Besonderen bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, das elektrische Entladung verwendet, in welchem eine Entladungsstrecke in einer Flüssigkeit ausgeführt ist.
Stand der Technik
Ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, das elektrische Entladung verwendet, (von hier an Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren) ist bekannt. Im herkömmlichen Verfahren wird eine Entladung in der Form von Pulsen zwischen einer Elekt-rode (von hier an Entladungselektrode) und einem Werkstück erzeugt. Die Entladungselektrode und das Werkstück sind mit einem vordefinierten Spalt (von hier an Entladungsstrecke) einander gegenüberliegend in einer Bearbeitungsflüssigkeit angeordnet. Die Entladungselektrode ist eine grüne pressgeformte Elektrode oder eine Metallelektrode. Die grüne pressgeformte Elektrode ist diejenige, die durch Zusammenpressen von Metallpulver oder Pulver einer Metallverbindung oder Keramikpulver gebildet ist.
Eine harte, dünne Überzugsschicht, die aus dem Material, aus dem die Elektrode gebildet ist, (von hier an Elektrodenmaterial) oder seinem Reaktant gemacht ist, wird wegen der infolge der elektrischen Entladung erzeugten Energie auf der Oberfläche des Werkstücks (von hier an Werkstückoberfläche) gebildet. Diese herkömmliche Methode wird in den Gazetten veröffentlichter Japanischer Patentanmeldungen offenbart (JP-A Nr. 8-300 227, JP-A Nr. 9-19 829 und JP-A Nr. 9-192 937).
In herkömmlichen Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren wird keine geformte Elektrode, sondern eine feste Entladungselektrode verwendet, die eine einfache, leicht zu produzierende Form hat, wie zum Beispiel eine runde, stabförmige Elektrode. Die Entladungselektrode ist hergestellt, um die Werkstückoberfläche abzutasten.
Wenn allerdings eine Entladungselektrode in der Form eines runden Stabs, wie in der Fig. 4(a) dargestellt, verwendet wird, ist die Länge L der Elektrodenoberfläche in der Abtastrichtung am längsten im Mittelteil der Elektrode und sie ist gegen die Seiten hin allmählich verkürzt. Folglich hat ein Gebiet, durch welches sich der Mittelteil bewegt, eine längere Zeit, der Entladungselektrode gegenüber zu liegen, während ein anderes Gebiet, durch welches sich ein Seitenteil bewegt, eine kürzere Zeit hat, der Entladungselektrode gegenüber zu liegen, wenn die Entladungselektrode während dem Abtasten vorbeigeht.
Aus diesem Grund wird die resultierende dünne Schicht, wie in der Fig. 4(b) illustriert, dicker im Gebiet, durch welches sich der Elektrodenmittelteil mit der längeren Länge L der Elektrodenoberfläche bewegt, während es im Gebiet, durch welches sich der Elektrodenseitenrandteil mit einer kurzen Länge L der Elektrodenoberfläche bewegt, dünner wird, mit dem Resultat, dass ein bloss einmaliges Durchgehen der Elektrode eine gleichmässige dünne Schicht c mit Abweichungen in der Dicke der dünnen Schicht bildet und nicht eine Oberfläche der dünnen Überzugsschicht mit einer gleichmässigen Dicke gebildet wird.
Wenn eine dünne Überzugsschicht entlang einem geradlinigen Teil gebildet wird, kann eine Entladungselektrode aus einem prismatischen Stab, der in seinem Querschnitt eine quadratische Form hat, verwendet werden. Wenn allerdings bei der Anwendung der Entladungselektrode aus einem prismatischen Stab die Abtastrichtung der Entladungselektrode geändert wird, muss die Ausrichtung der Entladungs-elektrode wie im Fall von Federverfahren gedreht werden, was eine schwierige und zeitaufwändige Aufgabe zur Folge hat.
Zudem wird im Fall der Entladungselektrode aus einem runden Stab beim Ausführen des Verfahrens auf einem Randteil einer Form usw., die Endfläche der Elektrode beim Fortschreiten des Verfahrens verbraucht, mit dem Resultat, wie in Fig. 5 illustriert, dass der Randteil e eines Werkstücks W von der Endfläche A der Elektrode derart umgeben ist, dass das Entladen auf den Randteil e konzentriert ist, was runde Randeckenteile mit absackenden Rändern verursacht.
Um dieses Problem zu lösen wurde ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem die Entladungselektrode um seine Mittelachsenlinie herum gedreht wird. Allerdings ist es nicht möglich, das Problem der Abweichungen in der Dicke der dünnen Schicht, abhängig von der Position, durch die die Entladungselektrode geht, zu lösen, auch wenn die Entladungselektrode gedreht wird.
Hier wird im Entladungsbeschichtungsverfahren, in welchem die Spitze einer Elektrode ein Werkstück leicht berühren darf und das Elektrodenmaterial durch die Entladungsenergie nach und nach zur Beschichtung des Werkstücks übertragen und verschmolzen wird, eine hohle Röhrenelektrode, wie in den Gazetten veröffentlichter Japanischer Patentanmeldungen beschrieben (JP-A Nr. 8-53 777, JP-A Nr. 1-139 774), verwendet.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben erwähnten Probleme zu lösen. Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren zu liefern, welches im Entladungs-oberflächenbearbeitungsverfahren durch Verwendung des Spaltentladungsverfahrens in einer Flüssigkeit eine dünne Überzugsschicht mit einer gleichmässigen Dicke bilden kann, und welches auch eine dünne Überzugsschicht bilden kann, ohne Randabsackung zu verursachen, und auch eine Entladungsoberflächenbearbeitungselektrode, die für ein solches Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren benötigt wird zu liefern.
Darstellung der Erfindung
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, welches ein Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren ist, in welchem eine elektrische Entladung in der Form von Pulsen zwischen einer Elektrode und einem Werkstück erzeugt wird, wobei die Elektrode und das Werkstück einander gegenüberliegend mit einem dazwischen liegenden vordefinierten Spalt in einer Bearbeitungsflüssigkeit ausgerichtet sind, wobei die Elektrode eine grüne formgepresste Elektrode, die durch Zusammenpressen von Metallpulver oder Pulver einer Metallverbindung oder Keramikpulver gebildet wird, oder eine Metallelektrode ist, sodass wegen der während der elektrischen Entladung erzeugten Energie eine harte, dünne Überzugsschicht aus dem Material, aus dem die Elektrode gebildet ist oder ein Reaktant dieses Materials, auf einer Oberfläche des Werkstücks gebildet wird, wobei die Elekt-rode zylindrisch geformt ist.
Weil die Elektrode eine zylindrische Form hat, ist die Länge der Elektrodenfläche in der Abtastrichtung zwischen dem Elektrodenmittelteil und den Elektrodenseitenrandteilen im Wesentlichen zueinander gleich ausgebildet. Demnach wird eine dünne Überzugsschicht gebildet, die im Wesentlichen beim Elekt-rodenmittelteil und bei den Elektrodenseitenrandteilen die gleiche Dicke hat, sodass eine Oberfläche der dünnen Schicht gebildet werden kann, die eine gleichmässige Dicke hat. Da die Elektrode eine zylindrische Form hat, hat sie, im Unterschied zu einer quadratischen Form, keine massgebende Richtung in Bezug auf die Abtastrichtung (Schieberichtung). Demzufolge ist es nicht nötig, die Richtung der Entladungselektrode zu drehen, wenn die Abtast-richtung der Entladungselektrode geändert wird.
Zudem ermöglicht die vorliegende Erfindung ein Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren zum Bilden einer harten, dünnen Überzugsschicht während dem Drehen der Entladungselektrode, die die Zylinderform um seine Mittelachsenlinie herum hat, zu liefern.
Folglich erlaubt die Drehung der Entladungselektrode um seine Mittelachsenlinie einen gleichmässigen Verbrauch der Entladungselektrode, wodurch eine gleichmässige Dicke der dünnen Schicht geliefert und Absacken bei Randteilen verhindert wird.
Die Elektrode der vorliegenden Erfindung, welche in einem Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren verwendet wird, in welchem eine elektrische Entladung in der Form von Pulsen zwischen einer Elekt-rode und einem Werkstück erzeugt wird, wobei die Elektrode und das Werkstück einander ge genüberliegend mit einem dazwischen liegenden vordefinierten Spalt in einer Bearbeitungsflüssigkeit ausgerichtet sind, wobei die Elektrode eine grüne formgepresste Elektrode, die durch Zusammenpressen von Metallpulver oder Pulver einer Metallverbindung oder Keramikpulver gebildet wird, oder eine Metallelektrode ist, sodass wegen der während der elektrischen Entladung erzeugten Energie eine harte, dünne Überzugsschicht aus dem Material, aus dem die Elektrode gebildet ist oder ein Reaktant dieses Materials, auf einer Oberfläche des Werkstücks gebildet wird,
wobei die Elektrode eine zylindrische Form hat.
Folglich ist die Länge der Elektrodenfläche in der Abtastrichtung zwischen dem Elektrodenmittelteil und den Elektrodenseitenrandteilen im Wesentlichen zueinander gleich ausgebildet. Demnach wird eine dünne Überzugsschicht gebildet, die im Wesentlichen beim Elektrodenmittelteil und bei den Elektrodenseitenrandteilen die gleiche Dicke hat, sodass eine Oberfläche der dünnen Schicht gebildet werden kann, die eine gleichmässige Dicke hat. Zudem hat diese Elektrode eine zylindrische Form, sodass sie, im Unterschied zu einer quadratischen Form, keine massgebende Richtung in Bezug auf die Abtastrichtung (Schieberichtung) hat. Demzufolge ist es nicht nötig, die Richtung der Entladungselektrode zu drehen, wenn die Abtastrichtung der Entladungselektrode geändert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Entladungsverarbeitungsvorrichtung zeigt, die in -einem Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet wird; Fig. 2(a) und Fig. 2(b) sind Längsquerschnittsansichten und eine Endflächenansicht einer Entladungs-elektrode für die Entladungsoberflächenbearbeitung; Fig. 2(c) ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer dünnen Überzugsschicht zeigt, die durch das Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wurde; Fig. 3 ist eine erklärende Zeichnung, die eine Abfolge von Prozessen zur Ausführung des Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 4(a) ist eine Querschnittsansicht, die eine herkömmliche Entladungselektrode zeigt;
Fig. 4(b) ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Querschnitt einer dünnen Überzugsschicht zeigt, die durch das herkömmliche Entladungsoberflächenbearbeitungsverfahren gebildet wurde; und Fig. 5 ist eine erklärende Zeichnung, die einen Zustand von Rändern zeigt, aufweiche das herkömmliche Ent-ladungsoberflächenbearbeitungsverfahren angewandt worden ist.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die Figuren im Detail erklärt.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Verarbeitungsbehälter zum Speichern einer Bearbeitungsflüssigkeit, wie zum Beispiel \l oder Wasser usw. Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Entladungs-elektrode. Die Entladungselektrode 3 hat eine zylindrische Form. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Energiequelle zum Anlegen einer Entladungsspannung als Pulse zwischen die Entladungselektrode 3 und ein in den Verarbeitungsbehälter 1 platziertes Werkstück W. Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Schaltelement zum Ausführen des Schaltens zwischen einem elektrischen Strom und der Entladungsspannung, die zwischen die Entladungselektrode 3 und das Werkstück W angelegt werden soll. Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Regelkreis zum Steuern des EIN und AUS des Schaltelements 7. Schliesslich bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Widerstand.
In der Entladungsoberflächenbearbeitung, die ein Spaltentladungsverfahren in einer Flüssigkeit verwendet, steuert ein bekannter, nicht gezeigter Positionssteuerungsmechanismus, der in einer gewöhnlichen Entladungsverarbeitungsvorrichtung vorgesehen ist, den Spalt zwischen der Entladungselektrode 3 und dem Werkstück W, das heisst die Entladungsstrecke, auf einen geeigneten Spalt (10 mu m bis einige 10 mu m) in der Bearbeitungsflüssigkeit, und legt zwischen die Entladungselektrode 3 und das Werkstück W intermittierend eine Entladungsspannung an, sodass eine Entladung in der Form von Pulsen zwischen der Entladungselektrode 3 und dem Werkstück W im Wasser erzeugt wird.
Dann wird die Entladungselektrode 3 durch die Energie der Entladung verbraucht und die verbrauchte auflösende Elektrodensubstanz wird auf der Oberfläche des Werkstücks W angebracht und abgelagert, sodass darauf eine harte, dünne Überzugsschicht, die aus Elektrodenmaterial oder seinem Reaktant besteht, gebildet wird.
Die Entladungselektrode 3 besteht aus einer grünen formgepressten Elektrode, die durch Zusammenpressen und Formen von Pulver von Metallpulver, oder Pulver einer Metallverbindung, oder Pulver von Keramik in eine Zylinderform gebildet wird, oder einer Metallelektrode, die eine Zylinderform hat. Spezifische Beispiele umfassen: eine grüne formgepresste Elektrode, die durch Zusammenpressen und Formen von Pulver gebildet wird, in welcher TiN Pulver und Co Pulver in eine Zylinderform gemischt werden, und eine grüne formgepresste Elektrode, welche durch Zusammenpressen und Formen von pulverförmigem Material, das ein Metallkarbid, wie zum Beispiel WC, TiC, TaC, ZrC, SiC und VC, ein Nitrid, wie zum Beispiel TiN und ZrN, oder ein Borid, wie zum Beispiel TiB2 und ZrB2, enthält, in eine Zylinderform gebildet wird.
Zudem wird hinsichtlich der Entladungselektrode 3 eine grüne formgepresste Elektrode, welche durch Zusammenpressen und Formen von Pulver von Hartmetall, wie zum Beispiel Ti, Zr, V und Ta, oder Pulver von hydriertem Material von diesen, oder eine Metallelektrode, die durch irgendeines dieser Metalle gebildet ist, verwendet und Entladungsverarbeitungsöl, das HC enthält, wird als Bearbeitungsflüssigkeit verwendet. Demzufolge sind dem Elektrodenmaterial und HC im Entladungsverarbeitungsöl erlaubt zu reagieren, um eine harte, dünne Überzugsschicht bestehend aus Metallkarbid, wie zum Beispiel TiC, ZrC, VC und TaC, zu bilden.
Wie in den Fig. 2(a) und 2(b) dargestellt ist, hat die Entladungselektrode 3 Zylinderform, das heisst eine hohle Röhrenform. Folglich ist die Länge L der Elektrodenfläche im Wesentlichen beim Elektrodenmittelteil und bei den Elektrodenseitenrandteilen dieselbe. Folglich wird eine dünne Überzugsschicht c gebildet, die im Wesentlichen beim Elektrodenmittelteil und bei den Elektrodenseitenrandteilen die gleiche Dicke hat, dadurch wird es möglich, eine Oberfläche der dünnen Überzugsschicht zu bilden, die eine gleichmässige Dicke hat.
Zudem hat die Entladungselektrode 3 eine Zylinderform, mit der Folge, dass sie, im Unterschied zu einer quadratischen Form, keine massge bende Richtung in Bezug auf die Abtastrichtung (Schieberichtung) hat. Demzufolge ist es nicht nötig, die Richtung der Entladungselektrode zu drehen, auch wenn die Abtastrichtung der Entladungselektrode geändert wird.
Die Entladungselektrode 3, die eine Zylinderform hat, wird verschoben, um das Werkstück W abzutasten, während sie um ihre Mittelachsenlinie herum gedreht wird, sodass eine dünne Überzugsschicht gebildet wird.
In diesem Fall, wie in der Fig. 3 illustriert, erlaubt die Drehung der Entladungselektrode 3 um ihre Mittelachsenlinie der Entladungselektrode, gleichmässig verbraucht zu werden, sodass es möglich ist, zu verhindern, dass die Elektrodenendfläche A den Randteil e des Werkstücks W umgibt, um zu vermeiden, dass Entladung sich auf den Randteil e konzentriert, und folglich um runde Randeckenteile mit absackenden Rändern zu verhindern.
Folglich ermöglicht die Kombination der Entladungselektrode 3, die eine Zylinderform hat, und der Drehung der Elektrode eine gleichmässige Dicke der dünnen Überzugsschicht zu liefern und Absacken an den Randteilen zu verhindern.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, harte, dünne Überzugsschichten auf Oberflächen von verschiedenen Maschinenteilen zu bilden.
Title of the invention
Surface treatment method using electrical discharge and an electrode.
Technical field
In general, the present invention relates to a surface treatment method using electrical discharge and an electrode used to achieve electrical discharge. In particular, this invention relates to a surface treatment method using electrical discharge, in which a discharge path is carried out in a liquid.
State of the art
A surface treatment method using electric discharge (from here on discharge surface treatment method) is known. In the conventional method, a discharge is generated in the form of pulses between an electrode (from here on discharge electrode) and a workpiece. The discharge electrode and the workpiece are arranged opposite one another in a processing liquid with a predefined gap (from here on the discharge path). The discharge electrode is a green molded electrode or a metal electrode. The green press-formed electrode is the one formed by pressing metal powder or powder of a metal compound or ceramic powder together.
A hard, thin coating layer made of the material from which the electrode is formed (from here on electrode material) or its reactant is deposited on the surface of the workpiece (from here on the workpiece surface) due to the energy generated as a result of the electrical discharge. educated. This conventional method is disclosed in the Gazettes of published Japanese patent applications (JP-A No. 8-300 227, JP-A No. 9-19 829 and JP-A No. 9-192 937).
Conventional discharge surface processing methods do not use a shaped electrode, but a solid discharge electrode that has a simple, easy-to-produce shape, such as a round, rod-shaped electrode. The discharge electrode is made to scan the workpiece surface.
However, when a discharge electrode in the form of a round rod as shown in Fig. 4 (a) is used, the length L of the electrode surface in the scanning direction is longest in the central part of the electrode and is gradually shortened toward the sides. Consequently, an area through which the middle part moves has a longer time to face the discharge electrode, while another area through which a side part moves has a shorter time to face the discharge electrode if the discharge electrode is during that Palpation passes.
For this reason, as illustrated in Fig. 4 (b), the resulting thin layer becomes thicker in the area through which the electrode center part with the longer length L of the electrode surface moves, while in the area through which the electrode side edge part moves with a short length L of the electrode surface moves, becomes thinner, with the result that a single pass through the electrode forms a uniform thin layer c with deviations in the thickness of the thin layer and does not form a surface of the thin coating layer with a uniform thickness.
When a thin coating layer is formed along a straight part, a discharge electrode made of a prismatic rod which has a square shape in cross section can be used. However, when changing the scanning direction of the discharge electrode when using the discharge electrode from a prismatic rod, the orientation of the discharge electrode must be rotated as in the case of spring methods, which results in a difficult and time-consuming task.
In addition, in the case of the discharge electrode made of a round rod, when the process is carried out on an edge part of a mold, etc., the end face of the electrode is consumed as the process proceeds, with the result, as illustrated in FIG. 5, that the edge part e of a workpiece W is surrounded by the end face A of the electrode in such a way that the discharge is concentrated on the edge part e, which causes round edge corner parts with sagging edges.
To solve this problem, a method has been proposed in which the discharge electrode is rotated around its central axis line. However, even if the discharge electrode is rotated, it is not possible to solve the problem of variations in the thickness of the thin film depending on the position through which the discharge electrode passes.
Here, in the discharge coating process in which the tip of an electrode is allowed to lightly touch a workpiece and the electrode material is gradually transferred and fused by the discharge energy to coat the workpiece, a hollow tube electrode is described, as described in the Japanese patent application published in the Gazette (JP-A No. 8-53 777, JP-A No. 1-139 774).
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of this invention to provide a discharge surface treatment method which can form a thin coating layer with a uniform thickness in the discharge surface treatment method by using the gap discharge method in a liquid, and which can also form a thin coating layer without causing edge sagging, and also to provide a discharge surface machining electrode needed for such a discharge surface treatment method.
Presentation of the invention
The method of the present invention, which is a discharge surface machining method in which an electrical discharge is generated in the form of pulses between an electrode and a workpiece, the electrode and the workpiece being oppositely aligned with an intermediate predetermined gap in a machining liquid, wherein the electrode is a green molded electrode formed by compressing metal powder or powder of a metal compound or ceramic powder, or a metal electrode, so that due to the energy generated during the electrical discharge, a hard, thin coating layer of the material from which the electrode is formed is or a reactant of this material, is formed on a surface of the workpiece, the electrode being cylindrical in shape.
Because the electrode has a cylindrical shape, the length of the electrode surface in the scanning direction between the electrode center part and the electrode side edge parts is essentially identical to one another. Accordingly, a thin coating layer is formed, which has substantially the same thickness in the electrode center part and in the electrode side edge parts, so that a surface of the thin layer can be formed which has a uniform thickness. Since the electrode has a cylindrical shape, unlike a square shape, it has no decisive direction with respect to the scanning direction (sliding direction). Accordingly, it is not necessary to change the direction of the discharge electrode when the scanning direction of the discharge electrode is changed.
In addition, the present invention enables a discharge surface machining method to be formed to form a hard, thin coating layer while rotating the discharge electrode having the cylindrical shape around its central axis line.
Consequently, the rotation of the discharge electrode about its central axis line allows the discharge electrode to be consumed uniformly, thereby providing a uniform thickness of the thin layer and preventing sagging at edge parts.
The electrode of the present invention used in a discharge surface machining method in which an electrical discharge is generated in the form of pulses between an electrode and a workpiece, the electrode and the workpiece being opposed to each other with a predetermined gap therebetween a machining liquid, the electrode being a green molded electrode which is formed by compressing metal powder or powder of a metal compound or ceramic powder, or a metal electrode, so that due to the energy generated during the electrical discharge, a hard, thin coating layer of the material, from which the electrode is formed or a reactant of this material is formed on a surface of the workpiece,
wherein the electrode has a cylindrical shape.
As a result, the length of the electrode surface in the scanning direction between the electrode center part and the electrode side edge parts is essentially identical to one another. Accordingly, a thin coating layer is formed which is substantially the same thickness in the electrode center part and in the electrode side edge parts, so that a surface of the thin layer can be formed which has a uniform thickness. In addition, this electrode has a cylindrical shape, so that, unlike a square shape, it has no decisive direction with respect to the scanning direction (sliding direction). As a result, there is no need to rotate the direction of the discharge electrode when the scanning direction of the discharge electrode is changed.
Brief description of the drawings
Fig. 1 is a schematic drawing showing a discharge processing apparatus used in a discharge surface processing method according to the present invention; 2 (a) and 2 (b) are longitudinal cross sectional views and an end face view of a discharge electrode for discharge surface machining; Fig. 2 (c) is a schematic cross sectional view showing a cross section of a thin coating layer formed by the discharge surface processing method of the present invention; Fig. 3 is an explanatory drawing showing a sequence of processes for executing the discharge surface machining method of the present invention; Fig. 4 (a) is a cross-sectional view showing a conventional discharge electrode;
Fig. 4 (b) is a schematic cross sectional view showing a cross section of a thin cladding layer formed by the conventional discharge surface processing method; and Fig. 5 is an explanatory drawing showing a state of edges to which the conventional discharge surface machining method has been applied.
Best way to carry out the invention
Preferred embodiment of the present invention will be explained in detail with reference to the figures.
In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a processing tank for storing a processing liquid such as \ 1 or water, etc. Reference numeral 3 denotes a discharge electrode. The discharge electrode 3 has a cylindrical shape. Reference numeral 5 denotes an energy source for applying a discharge voltage as pulses between the discharge electrode 3 and a workpiece W placed in the processing container 1. Reference numeral 7 denotes a switching element for executing switching between an electric current and the discharge voltage between the discharge electrode 3 and the workpiece W should be created. Numeral 9 denotes a control circuit for controlling the ON and OFF of the switching element 7. Finally, the numeral 11 denotes a resistor.
In the discharge surface machining using a gap discharge method in a liquid, a known position control mechanism, not shown, which is provided in an ordinary discharge processing apparatus controls the gap between the discharge electrode 3 and the workpiece W, that is, the discharge path, to a suitable gap (10 μm to a few 10 μm) in the processing liquid, and intermittently applies a discharge voltage between the discharge electrode 3 and the workpiece W, so that a discharge in the form of pulses is generated between the discharge electrode 3 and the workpiece W in the water.
Then, the discharge electrode 3 is consumed by the energy of the discharge, and the consumed dissolving electrode substance is attached and deposited on the surface of the workpiece W, so that a hard, thin coating layer made of electrode material or its reactant is formed thereon.
The discharge electrode 3 consists of a green molded electrode which is formed by compressing and molding powder of metal powder, or powder of a metal compound, or powder of ceramic into a cylindrical shape, or a metal electrode having a cylindrical shape. Specific examples include: a green molded electrode formed by compressing and molding powder in which TiN powder and Co powder are mixed into a cylindrical shape, and a green molded electrode formed by compressing and molding powdery material that is a metal carbide such as WC, TiC, TaC, ZrC, SiC and VC, containing a nitride such as TiN and ZrN, or a boride such as TiB2 and ZrB2 is formed into a cylindrical shape.
In addition, with respect to the discharge electrode 3, a green molded electrode which is formed by compressing and molding powder of hard metal such as Ti, Zr, V and Ta, or powder of hydrogenated material thereof, or a metal electrode formed by any of these metals is used, and discharge processing oil containing HC is used as the processing liquid. As a result, the electrode material and HC in the discharge processing oil are allowed to react to form a hard, thin coating layer made of metal carbide such as TiC, ZrC, VC and TaC.
As shown in Figs. 2 (a) and 2 (b), the discharge electrode 3 has a cylindrical shape, that is, a hollow tubular shape. As a result, the length L of the electrode surface is substantially the same for the electrode center part and the electrode side edge parts. As a result, a thin coating layer c is formed which is substantially the same thickness in the electrode center part and the electrode side edge parts, thereby making it possible to form a surface of the thin coating layer having a uniform thickness.
In addition, the discharge electrode 3 has a cylindrical shape, with the result that, in contrast to a square shape, it does not have a dimension-giving direction with respect to the scanning direction (shift direction). As a result, it is not necessary to rotate the direction of the discharge electrode even if the scanning direction of the discharge electrode is changed.
The discharge electrode 3, which has a cylindrical shape, is displaced to scan the workpiece W while being rotated around its central axis line, so that a thin coating layer is formed.
In this case, as illustrated in FIG. 3, the rotation of the discharge electrode 3 about its central axis line allows the discharge electrode to be consumed evenly, so that it is possible to prevent the electrode end surface A from surrounding the peripheral part e of the workpiece W by to avoid that discharge concentrates on the edge part e and consequently to prevent round edge corner parts with sagging edges.
Accordingly, the combination of the discharge electrode 3, which has a cylindrical shape, and the rotation of the electrode enables a uniform thickness of the thin coating layer to be provided and prevents sagging at the edge parts.
Industrial applicability
The present invention enables hard, thin coating layers to be formed on surfaces of various machine parts.