Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung, welche einen Entladungsvorgang in einer Bearbeitungsflüssigkeit verwendet, um einen hartschichtigen Film auf der Oberfläche eines Gegenstandes, der bearbeitet werden muss, zu bilden, sowie auf Herstellungsverfahren hierfür, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung der Funkenerosions-oberflächenbehandlung. Stand der Technik
Eine konventionelle Technik zur Durchführung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung ist in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 9-192 937 dargestellt. Gemäss der vorigen Offenbarung wird ein Material zur Herstellung eines harten Karbids, wie Ti, verwendet, um als Elektrode zu dienen. Dann wird bewirkt, dass eine Entladung mit einem metallischen Material auftritt, welches ein zu bearbeitendes Material ist, sodass ein starker hartschichtiger Film auf der Oberfläche des Metalls gebildet wird, welches das zu bearbeitende Material ist. Fig. 5 zeigt ein Verfahren zur Formung einer Grünlingelektrode, die durch Druckformung von Metallpulver oder Ähnlichem erhalten wird und ausgestaltet wird, um als Elektrode für die Verwendung in einem Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahren zu dienen.
Gemäss Fig. 5 zeigt Bezugszeichen 51 einen Stempel, 52 zeigt ein Werkzeug und 53 zeigt eine Grünlingelektrode in Pulverform. Die pulvrige Grünlingelektrode wird druckgeformt durch Verwendung einer Form.
Wenn die Grünlingelektrode, dargestellt in Fig. 5, geformt ist, wird ein grosser Druck auf der Oberflächenseite des Werkzeugs 52 erzeugt. Dadurch sind die Formtrennungscharakteristiken ungenügend, die nach dem Formverfahren erforderlich sind. Somit entsteht ein Problem, indem dass die Grünlingelektrode, die durch Druckformung erhalten wird, leicht bricht. Ein weiteres Problem entsteht dadurch, dass die Grünlingelektrode zu brüchig ist. Ferner entsteht ein Problem, indem der Herstellungsertrag der Grünlingelektrode massiv verschlechtert wird. Wenn die brüchige Grünlingelektrode in einer Funkenerosionsoberflächenbehandlung verwendet wird, entsteht ein Problem, indem der hartschichtige Film, der auf dem Gegenstand gebildet wird, welcher der Funkenerosionsoberflächenbehandlung unterzogen worden ist, nicht einheitlich sein kann.
Zur Lösung der oben genannten Probleme ist ein Formtrennmittel oder ein Härter erforderlich. Wenn Ölsäure oder Ähnliches verwendet wird, welches üblicherweise als Formtrennmittel für einen gesinterten Körper verwendet wird, wird das Formtrennmittel in der Bearbeitungsflüssigkeit dispergieren und schmelzen. Deshalb werden die Komponenten in der Bearbeitungsflüssigkeit geändert. Somit entsteht ein Problem, indem ein Schichtfilm, der die erforderliche Qualität und Härte hat, nicht auf der Oberfläche des Gegenstandes gebildet werden kann, der bearbeitet werden muss. Auch gewöhnliche Härtetechniken leiden unter gleichen Problemen. Darstellung der Erfindung
Zur Überwindung der oben genannten Probleme ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, die Brüchigkeit einer Grünlingelektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu verbessern, sodass ein stabiler und einheitlicher hartschichtiger Film auf einem Gegenstand gebildet werden kann, welcher durch Ausführung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung erhalten wird, unter Verwendung der Grünlingelektrode für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Formlösungscharakteristiken und die Härtbarkeit einer Grünlingelektrode für die Fun ken-erosionsoberflächenbehandlung zu verbessern, die erforderlich ist zur Ausführung der Druckformung, sodass die Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung effizient herstellbar ist.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu erhalten, welches keinen Einfluss auf die Bildung eines hartschichtigen Films auf einem Gegenstand hat, welcher bearbeitet werden muss, selbst wenn die Funkenerosionsoberflächenbehandlung wiederholt wird und ermöglicht, die Charakteristiken zur Bildung eines einheitlichen Schichtfilms des Materials der Elektrode zu entfalten.
Ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Reziklierung einer Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung zu erhalten.
Erfindungsgemäss werden diese Ziele durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmalskombinationen erreicht. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist ein Diagramm, welches einen Aufbau einer geformten Grünlingelektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung zeigt, gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht, welche eine Form zur Verwendung der Herstellung einer Druckform einer Grünlingelektrode für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine strukturelle Ansicht, welche ein Konzept einer Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches den Fluss eines Reziklierverfahrens einer Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches ein konventionelles Verfahren einer Druckformung einer Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung zeigt. Bester Weg zur Ausführung der Erfindung Erste Ausführungsform
Fig. 1 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer geformten Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezug nehmend auf Fig. 1 zeigt Bezugszeichen 11 Metallpulver, wie W oder Ti. Bezugszeichen 12 zeigt eine Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit und welche fest geworden ist durch Druckformung, sodass eine Grünlingelektrode 1 geformt worden ist. Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht, in welcher eine Form zur Verwendung in einem Verfahren zur Druckformung der Grünlingelektrode 1 gezeigt ist. Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Stempel und 22 bezeichnet ein Werkzeug.
Fig. 3 ist eine strukturelle Ansicht, welche ein Konzept einer Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung zeigt. Bezug nehmend auf Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Grünlingelektrode, 2 bezeichnet einen Gegenstand 2, welcher bearbeitet werden muss, 3 bezeichnet einen Bearbeitungstank, 4 bezeichnet eine auf Öl basierende Bearbeitungsflüssigkeit des Typs Kerosen, 5 bezeichnet ein Schaltelement zum Schalten der Spannung und eines elektrischen Stroms, welche auf die Grünling-elektrode 1 und den Gegenstand 2 ausgeübt werden, der bearbeitet werden muss, und 6 bezeichnet einen Schaltkreis zur Steuerung des Schaltvorgangs des Schaltelementes 5. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine elektrische Energiequelle, 8 bezeichnet eine Widerstandseinheit und 9 bezeichnet einen gebildeten hartschichtigen Film.
Nun wird die Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss dieser Ausführungsform beschrieben. Zur Formung der Grünlingelektrode 1, dargestellt in Fig. 1, wird ein Gemisch aus Metallpulver 11, welches ein Material der Grünlingelektrode ist, und eine Flüssigkeit 12, welche die gleiche ist wie die Be arbeitungsflüssigkeit, in ein Werkzeug eingespritzt, das wie in Fig. 2 dargestellt aufgebaut ist. Der Stempel 21 wird betätigt, um einen Druck von ungefähr einigen hundert MPa auszuüben, sodass die Elektrode in eine beliebige Form druckgeformt wird. Das Metallpulver 11 und die Flüssigkeit 12, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, werden miteinander gemischt und dann ist die Druckformung ausgeführt.
Dadurch kann ein Effekt erhalten werden, indem die Formtrennungscharakteristiken verbessert werden können und die Bindekraft des Pulvers vergrössert werden kann.
Ein Fall, in welchem das Metallpulver 11 aus Ti besteht, wird nun beschrieben. Bezug nehmend auf Fig. 3 wird eine pulsförmige Entladung bewirkt, welche zwischen der Grünlingelektrode und dem Gegenstand 2, der bearbeitet werden muss, auftritt, während ein richtiger Spalt (10 Mikrometer bis Zehner von 10 Mikrometer) zwischen der Grünlingelektrode 1, welche druckgeformt worden ist, und den Gegenstand 2, welcher bearbeitet werden muss, aufrechterhalten wird. Die Grünlingelektrode 1 wird also abgenützt wegen der Energie der Entladung. Deshalb reagiert Karbon, welches die Komponente der Bearbeitungsflüssigkeit 4 ist, und Ti, welches die Komponente der Grünlingelektrode 1 ist, miteinander, was bewirkt, dass hartes TiC produziert wird. Als Resultat wird der hartschichtige Film 9 auf der Oberfläche des Gegenstandes, der bearbeitet werden muss, gebildet.
Die Flüssigkeit 12, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit und welche in die Grünlingelektrode 1 gemischt worden ist, wenn der Formvorgang ausgeführt worden ist, wird dispergiert und in der Bearbeitungsflüssigkeit beim Entladen geschmolzen. Weil die Flüssigkeit 12 die gleichen Komponenten hat wie die Bearbeitungsflüssigkeit 4, kann eine Änderung in den Komponenten und dem Komponentenverhältnis in der Bearbeitungsflüssigkeit 4 nach der Dispersion und dem Schmelzen gehemmt werden.
Deshalb ist die Fun-ken-erosionsoberflächenbehandlung, welche durch Verwendung der Grünlingelektrode 1 ausgeführt wird, frei von ungünstigem Einfluss von Dispersion und Schmelzung der Flüssigkeit 12, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit und welche gemischt worden ist mit der Grünlingelektrode 1, auf der Bildung des hartschichtigen Films auf dem Gegenstand, der bearbeitet werden muss.
Wenn das Mischverhältnis der Flüssigkeit 12, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit bezüglich der Grünlingelektrode 1 fünf Gewichtsprozent zu zehn Gewichtsprozent ist, können die Formtrennungscharakteristiken und die Sprödigkeit, die nach der Formung der Grünlingelektrode realisiert sind, beträchtlich verbessert werden. Deshalb kann ein Brechen der Form vermieden werden. Ferner wird kein ungünstiger Einfluss auf die Bildung des hartschichtigen Films auf dem Gegenstand bewirkt, welcher bearbeitet werden muss. Die vorgenannten Tatsachen sind durch Experimente bestätigt worden Zweite Ausführungsform
Obwohl die erste Ausführungsform so strukturiert ist, dass die Bearbeitungsflüssigkeit 4 eine auf Öl basierende Bearbeitungsflüssigkeit auf einem Kerosentyp ist, kann eine Polymerverbindung oder deren Lösung als Bearbeitungsflüssigkeit verwendet werden, um die gleichen Effekte zu erhalten. Dritte Ausführungsform
Wenn die erste und die zweite Ausführungsform so aufgebaut sind, dass die Grünlingelektrode 1, verwendet zur Bildung des hartschichtigen Films 9 auf dem Gegenstand 2, der bearbeitet werden muss, in Grössen pulverisiert wird, welche druckgeformt werden können, kann die Grünlingelektrode durch Verwendung des pulverisierten Materials reproduziert werden. Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches einen Fluss eines Reziklierungsverfahrens der Grünling-elektrode 1 zeigt. Bezug nehmend auf Fig. 4 zeigt Bezugszeichen 41 einen druckgeformten Schritt zur Druckformung des Gemisches des Metallpulvers 11 und der Flüssigkeit 12, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, zur Herstellung der Grünlingelektrode 1.
Bezugszeichen 42 zeigt einen Fun-kenerosionsoberflächenbehandlungsschritt zur Bildung des hartschichtigen Films 9 auf dem Gegenstand 2, welcher bearbeitet werden muss, durch Verwendung der Grünlingelektrode 1. Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Pulverisierungsschritt zur Pulverisierung eines Teils der Grünlingelektrode, belassen nachdem der Funkenerosionsoberflächenbehandlungsschritt vervollständigt worden ist. Das Material, das im Pulverisierungsschritt 43 in Pulver gebildet wird, wird so justiert, dass das Mischverhältnis des Metallpulvers 11 und der Flüssigkeit 12, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, einen vorbestimmten Wert hat. Dann wird der Druckformvorgang ausgeführt. Das Material kann also wieder im Funkenerosionsoberflächenbehandlungsschritt 42 als Grünlingelektrode 1 verwendet werden.
Die Komponenten, die im Pulverisierungsschritt 43 in Pulver gebildet werden, werden analysiert. Als ein Resultat werden nur die Komponenten des Metallpulvers 11 und der Bearbeitungsflüssigkeit 4 überwacht, bevor die Funkenerosionsoberflächenbehandlung beobachtet wurde. Deshalb wurde eine Tatsache bestätigt, dass das Metallpulver 11, welches nicht der Funkenerosionsoberflächenbehandlung unterworfen wurde, nicht degeneriert wegen der Funkenerosionsoberflächenbehandlung. Der Grund hierfür liegt darin, dass ein grosser Verbrauch der Grünlingelektrode 1 wegen der Energie der Entladung nicht erlaubt, dass ein Bereich, auf welchem der Einfluss von Hitze, erzeugt durch die Entladung, übrig bleibt in der Grünlingelektrode 1.
Das heisst, wenn die verwendete Grünling-elektrode 1 pulverisiert wird, dass das Pulver der verwendeten Grünlingelektrode 1 eine Mischung ist von Metallpulver 11, welches nicht der Funkenerosionsoberflächenbehandlung unterworfen worden ist, und der Bearbeitungsflüssigkeit 4 ist. Somit ist eine Reziklierung der Grünlingelektrode 1 möglich.
Wenn die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben aufgebaut ist, können die folgenden Effekte erhalten werden.
Die Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung, dargestellt im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird erhalten durch Mischen der Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, und dem Material der Grünling-elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung. Deshalb kann die Sprödigkeit der Grünlingelektrode für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung verbessert werden. Ferner kann ein Effekt erhalten werden, indem die Funkenerosionsoberflächenbehandlung, welche die vorgenannte Grünlingelektrode für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung verwendet, einen stabilen und einheitlichen hartschichtigen Film ermöglicht, der auf dem Gegenstand, der bearbeitet werden muss, gebildet wird.
Die Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung, die im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, hat die Struk tur, dass das Mischverhältnis der Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, bezüglich zur Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung fünf Gewichtsprozent zu zehn Gewichtsprozent ist. Somit können Effekte, die gleich sind zu denjenigen, die aus dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhaltbar sind, erhalten werden.
Das Verfahren zur Herstellung einer Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung, dargestellt im dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst die Schritte:
Druckformung des gemischten Materials des Materials der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, zur Herstellung der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung. Dadurch können die Formtrennungscharakteristiken und Härtbarkeit der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung, die für den Druckformvorgang erforderlich sind, verbessert werden. Als ein Resultat kann ein Effekt erhalten werden, indem die Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung effizienter hergestellt werden kann.
Das Verfahren zur Herstellung einer Grünlingelektrode zur Funkenerosionsoberflächenbehandlung, dargestellt im vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst die Schritte:
Druckformung des gemischten Materials, welches die Struktur hat, dass das Mischverhältnis der Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, bezüglich der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung fünf Gewichtsprozent zu zehn Gewichtsprozent ist, zur Herstellung der Grünlingelektrode für Funkenerosions-oberflächenbehandlung. Deshalb können die gleichen Effekte erhalten werden wie die, die vom dritten Aspekt erhaltbar sind.
Das Verfahren zur Ausführung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung, dargestellt im fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst die Schritte:
Verwendung des gemischten Materials des Materials der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, als eine Elektrode. Deshalb übt eine Wiederholung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung keinen Einfluss auf die Bildung des hartschichtigen Films auf den Gegenstand aus, welcher bearbeitet werden muss. Daraus folgt, dass ein Effekt erhalten werden kann, indem ein einheitlicher hartschichtiger Film geformt werden kann, und der Filmbildungsvorgang des Materials der Elektrode kann erhalten werden.
Die Vorrichtung zur Ausübung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung, dargestellt im sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst:
Ein Material der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und die Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit, konstituieren die Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung. Dadurch kann ein Effekt erhalten werden, indem die Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorrichtung erhalten werden kann, mit welcher Wiederholung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung keinen Einfluss auf die Bildung des hartschichtigen Films auf den Gegenstand ausübt, welcher bearbeitet werden muss. Daraus folgt, dass ein Effekt erhalten werden kann, indem ein einheitlicher hartschichtiger Film gebildet werden kann und der Filmbildungsvorgang des Materials der Elektrode erhalten werden kann.
Das Verfahren zur Reziklierung einer Grünling-elektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung, dargestellt im siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst:
den Druckformungsschritt zur Formung des gemischten Materials aus dem Material der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung und der Flüssigkeit, welche die gleiche ist wie die Bearbeitungsflüssigkeit; den Funkenerosionsoberflächenbehandlungsschritt zur Ausführung des Funkenerosionsoberflächenbehandlungsverfahrens durch Verwendung der Elektrode, erhalten durch die Druckformung; und den Pulverisierungsschritt zur Bildung von Bereichen, in welchen die Elektroden in Pulver gelassen werden, nachdem der Funkenerosionsoberflächenbehandlungsschritt vervollständigt worden ist, worin der Druckformungsschritt und folgende Schritte wie-derholt werden können, nachdem der Pulverisierungsschritt ausgeführt worden ist.
Dadurch kann ein Effekt erhalten werden, indem Reziklierung der Grünlingelektrode für die Funkenerosionsoberflächenbehandlung erlaubt wird. Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie vorgängig beschrieben worden ist, ist die Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet für den Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorgang, indem ein hartschichtiger Film auf der Oberfläche eines Gegenstandes, welcher bearbeitet werden muss, gebildet wird, durch Ausführen eines Erodiervorganges in Bearbeitungsflüssigkeit. Auch ein Verfahren zur Herstellung der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung ist geeignet zur Herstellung einer Elektrode für die vorgenannte Funkenerosions-oberflächenbehandlung. Ferner ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung der Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet für den vorgenannten Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorgang.
Ferner ist ein Verfahren zur Reziklierung der Grünlingelektrode für Funkenerosionsoberflächenbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet für den vorgenannten Funkenerosionsoberflächenbehandlungsvorgang.