JP2709331B2 - 放電被覆方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は被覆材電極と被加工体との間に放電を行ない
放電によって溶解した被覆材を被加工体に転移溶着して
被覆層を形成する放電被覆方法に関する。 〔従来技術及び問題点〕 従来の放電被覆装置は被覆材のチップ電極を被加工体
に接触開離振動させながら放電を行なって被覆加工する
ものである。被加工体に放電点を移動させながら被覆加
工を続けることによって所定面積に所定膜厚の被覆層を
形成することができ、被覆材に超硬合金を用いれば表面
硬化できる。 この放電被覆加工は、被覆材を放電電界を作用させな
がら溶着被覆するから、被覆層は被加工体母材と一部が
拡散溶着して剥離し難い、耐磨耗性で強固な被覆層とし
て形成されることになる。しかしながら、前記被覆層
は、被覆材チップを被加工体に接触開離振動させること
により加工形成するので、表面粗さが荒くなり、微細で
均一な平滑面に形成できない欠点があった。又、前記被
覆材チップは、被覆加工によって次第に消耗していき、
被加工体との対向間隙が増大変化すると、途中から被覆
量が減少していって被覆が行われなくなったり、被覆層
が逆に減少したりすることがあるから、消耗に応じて間
隙を調整する必要があった。しかし、その間隙調整は、
被覆材のチップ電極に振動が付与されていることから、
非常に微妙複雑で、間隙を所望一定に適応制御すること
は困難であり、被覆層を微細で均一な平滑面に形成でき
ない原因となっていた。 本発明は、従来の放電被覆の有する上述した問題点を
解決して、被加工体表面に面粗さが小さく均一微細で平
滑な被覆層を形成することができる放電被覆方法の提供
を目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するため、本発明の放電被覆方法は、
被覆材電極として線状の電極を用い、該線状電極を張架
する経路の一部を凸形状に形成し、前記経路に張架した
線状電極の前記凸形状経路突端部の線状電極側面を被加
工体に軽接触状態の微小間隙を介して対向させ、線状電
極を軸方向に移動させる引取装置により前記対向部位の
線状電極を更新送りし、線状電極と被加工体間に間歇的
な加工電圧パルスを印加して放電を発生させると共に、
前記微小間隙の電圧又は電流を検出信号とする前記対向
方向のサーボ送りを前記凸形状経路突端部の線状電極に
付与して前記微小間隙を一定に維持し、前記凸形状経路
突端部の線状電極と被加工体間に前記対向方向と直角方
向の相対的な加工送りを与えて被加工体表面に前記電極
材の被覆層を形成するようにしたことを特徴とする。 〔作 用〕 被覆材電極と被加工体とを接触開離させる振動を行な
わせず、両者を軽接触状態の微小間隙で対向させて被覆
加工を行なうことにより、サーボ送り制御によって両者
間の微小間隙が容易に一定の間隙状態に維持され、安定
した微小放電が繰り返されて電極材が一定の微少量づつ
被加工体に溶着被覆されると共に加工送りにより被覆材
電極が所定の軽接触状態で被加工体表面を摺動移動しな
がら被覆加工が行なわれるから、面粗さの小さい緻密微
細で均一且つ平滑な被覆層が形成される。又、線状電極
の側面と被加工体との対向面積は小さいから、軽接触状
態で被覆加工を行なっても過熱による被加工体（母材）
の損傷や変質等の問題を生じることなく良好に被覆層が
形成され、また大電力の電源を必要としない。又、例え
ば線状電極の先端を被加工体に対向させて被覆する場合
には、両者を軽接触状態で加工送りすると線状電極先端
が摩擦力により偏倚して所定の面形状に精度良く被覆層
を形成することが困難となるが、本発明では、凸形状に
張架した線状電極の側面を被加工体に対向させて被覆加
工が行なわれるから、軽接触状態で加工送りしても所定
の面形状に精度良く被覆層が形成される。又、軽接触状
態の微小間隙がサーボ制御により一定に維持されるか
ら、被加工体表面に凹凸起伏がある場合にも該凹凸形状
に追従して良好に被覆層が形成される。 〔実施例〕 以下図面の一実施例により本発明を説明する。第１図
に於て、１は被覆材の線状電極で、リール２から供給さ
れ、ローラガイド3,4,5により形成したＵ字凸形状の経
路に張架されてリール６に巻取られる。ガイド４はブレ
ーキを兼用し、ガイド５は引取装置を兼用する。７は線
電極ガイド及びリール等を支持するヘッドで、モータ８
により追従サーボさせられる。サーボは間隙の電圧、電
流等を信号として送る。９は被加工体でガイド３と対向
して配置され、該ガイド３部分の線状電極１の突端部側
面と被加工体９とが軽接触状態の微小間隙を形成する位
置にヘッド７がモータ８の駆動制御により移動される。
又、被加工体９にはガイド３と対向する方向と直角のX,
Y二軸方向の加工送りが与えられる。10は線電極１と被
加工体９間にパルス放電を行なわせる加工電源である。 線電極１を構成する被覆材は、被覆目的によって異な
るが、各種金属、合金、Ｗ、Mo、Cr、Si、Zr、WC、Ti
C、TiN、グラファイト、その他が用いられ、又結合剤を
同時に被覆するときとか純金属から合金をつくるとき等
には２本以上の線を複合してガイドすることができる。
尚、WC、TiC、TiN等の細線化が困難なときには芯線に被
覆した状態で用いる。又複合させようとする金属の場合
も被覆して用いる。線電極１はリール２から連続的に供
給され、ブレーキ４及び引取装置５によりローラガイド
３部分を所定の張力で移動され、リール６に巻取られ
る。巻取移動速度は１〜60m/min程度の高速度で移動さ
せる。ガイド３の外周を移動する線電極側面が被加工体
９に軽接触する程度の微小間隙で対向する。そしてその
対向間隙はモータ８によるヘッド７のサーボ送りにより
一定の微小間隙に維持され、加工用電源10から加工パル
スを供給して微小パルス放電を行なわせる。放電によっ
て電極放電点の溶解部分は熱容量の大きい被加工体側に
微少量づつ移転溶着し、放電点が移動し、又被加工体９
との間に相対移動して対向部を移動させることによって
電極材の被加工体への溶着を膜状に形成することができ
る 前記被覆材の線状電極１は放電被覆加工によって消耗
するが、ガイド３をリール２から供給され他のリール６
に巻取られるように移動することによって常に新しい部
分が供給され断線することもなく、被加工体９との間隙
を常に一定に保って加工することができ、安定した放電
被覆加工を続けることがきる。又、間隙はサーボ送りさ
れ、放電電圧が高ければ狭められ、アーク放電になれば
広げられるよう制御され、安定した微小放電が行なわれ
る。線状電極１の線径は1mmφ程度以下、通常0.1mmφ程
度の可撓性の細線、勿論テープ状も利用でき、これを線
径に応じて1m/min〜60m/min程度の速度で移動させる。
この移動速度は必ずしも連続でなくともよく、断続的に
移動させることもできる。又、加工用電源10から供給す
るパルスは、電圧が約50〜500V、パルス幅τonが0.5μ
ｓ〜1ms程度の範囲で通電する。被加工体９は通常NC駆
動のXY移動テーブルに固定され、被覆形状、被覆面の移
動制御をする、被覆加工する間隙の媒体は空気中、減圧
中、不活性ガス中、反応ガス中、液中等を任意に利用で
きる。 例えば0.3mmφのＷ線を1m/minの速度で移動させ、ス
ケール母材との間にCO₂ガス雰囲気200V、τon＝10μｓ
の放電を行ないNC制御により相対移動させながら被覆加
工したとき母材に厚さ0.09mmのWC層が形成できた。表面
粗さ約５μR maxであった。 第２図は他の実施例で、ガイド３と被加工体９との対
向方向を中心軸とする回転をヘッド７に与えるようにし
たもので、線電極１をガイドし供給移動させる支持ヘッ
ド７の構成は第１図のものと同様で、同符合は同一部分
を示す。11はヘッド７を回転するモータである。 ローラガイド３にガイドされる線電極１は自身の移動
とヘッド７の回転によって縦横に移動しながら被加工体
９と対向し、そこに加工用電源10からパルスが供給され
て放電し、電極材の放電溶解部分を被加工体９に微少量
づつ溶着し被覆する。加工中、被加工体９をガイド３と
の対向方向と直角のX,Y二軸方向に加工送りして、被加
工体９の線状電極１側面と対向する部位を所定形状に相
対移動制御することにより所定加工面の全面に被覆加工
して所要厚さの被覆層を形成することができる。 第３図は、二個のローラガイド31,32により線状電極
１を幅広Ｕ字の凸形状にガイドして両ガイド31,32間の
線電極１を被加工体９の表面に平行にガイドしたもので
ある。線電極１と被加工体９との間には加工用電源10か
らパルス通電し、又ガイド31の手前の線電極部分に通電
子12を設け、これとガイド31間の線電極１に補助電源13
により通電し加熱した状態でガイド31,32間に移動させ
る。これにより線電極１は巻癖等が容易に除去され予め
加熱状態になりガイド31,32間を移動中に被加工体９と
の間に行なわれる放電被覆加工の加工効率を高めること
ができる。特に被覆材としてＷ、Mo等の高抗張力材を用
いるときに有効である。又被加工体９との間に相対的に
与える加工送りは紙面に垂直に移動することによってガ
イド31,32間の線電極の幅で帯状に被覆加工することが
でき、広い面積に高能率に被覆処理を行なうことができ
有効である。 尚、線状電極を凸形状に張架する経路は、前述図示実
施例のようなＵ字状の他、被加工体の表面形状に応じて
任意の凸形状に形成することができ、ガイドは前記ロー
ラガイドに限らず固定ガイド、固定ガイドとローラガイ
ドの組合せガイドを用いることができる。又間隙制御の
サーボ送りは先端ガイド3,31,32に与えることができ
る。 又被覆加工処理は、被加工体母材によって直接には被
覆加工し難い材質の被覆層を形成したい場合には、前も
って接着性良好なバインダ金属の放電被覆を行なって後
に所要被覆材の放電被覆処理を行なうとか、被覆材の線
電極の表面にバインダを被せた複合線とか、撚合せた複
合線として利用することもでき、又この複合線により放
電被覆時に合金化した被覆層を形成することができる。 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、被覆材電極として丸、
角、テープ状等の線状電極を用い、これを所定の凸形状
経路に張架して引取装置により更新送りするようにした
から、被覆加工による消耗を補正し線状電極の断線を防
止して安定した被覆加工を長時間継続することができ
る。又、従来のように被覆材電極と被加工体間に接触開
離の振動を付与せず、凸形状経路突端部の線状電極側面
を被加工体に軽接触状態の微小間隙で対向させた状態で
被覆加工を行なうよにしたから、電圧又は電流を検出信
号とするサーボ送り制御によっ前記対向微小間隙を容易
に一定の軽接触状態の微小間隙に維持することができ
る。そしてこの状態で加工送りが与えられることによ
り、線状電極側面が所定の軽接触状態を維持して被加工
体表面を摺動移動しながら被覆加工が行なわれることに
なるから、安定した微小放電が繰返されて電極材が一定
の微少量づつ被加工体に溶着被覆され、面粗さが小さく
平滑且つ緻密微細で均一な被覆層を形成することができ
る。又、凸形状に張架された線状電極の側面と被加工体
との対向面積は小さいから、軽接触状態で被覆加工を行
なっても過熱により被加工体を損傷したり変質させる虞
がなく良好に被覆層を形成することができ、また小さい
対向面積で微少放電を繰返して被覆するから大電力の電
源を必要としない。又、被加工体に対向する部位の線状
電極は、凸形状経路突端部に位置決めされていて、例え
ば線状電極の先端を被加工体に対向させる場合のように
自由端状態ではないから、被加工体表面を軽接触状態で
摺動移動しても所定の面形状に精度良く被覆層を形成す
ることができる。又、軽接触状態の微小間隙がサーボ制
御により一定に維持されるから、被加工体表面に凹凸起
伏がある場合にも該凹凸形状に追従して良好に被覆層を
形成することができる。 又線状電極は２種以上の被覆材を被せ、添せ、撚合せ
等によって複合線を作り易く、これによって同時に２種
以上の被覆材の放電被覆をすることができ、被覆と同時
に合金化する被覆加工を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例構成図、第２図及び第３図は
他の実施例図である。 １……線状電極 2,6……リール 3,4,5……ガイド ７……ヘッド ８……サーボモータ ９……被加工体 10……加工用電源

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．被覆材電極として線状の電極を用い、該線状電極を
   張架する経路の一部を凸形状に形成し、前記経路に張架
   した線状電極の前記凸形状経路突端部の線状電極側面を
   被加工体に軽接触状態の微小間隙を介して対向させ、線
   状電極を軸方向に移動させる引取装置により前記対向部
   位の線状電極を更新送りし、線状電極と被加工体間に間
   歇的な加工パルスを印加して放電を発生させると共に、
   前記微小間隙の電圧又は電流を検出信号とする前記対向
   方向のサーボ送りを前記凸形状経路突端部の線状電極に
   付与して前記微小間隙を一定に維持し、前記凸形状経路
   突端部の線状電極と被加工体間に前記対向方向と直角方
   向の相対的な加工送りを与えて被加工体表面に前記電極
   材の被覆層を形成する放電被覆方法。