JP2812617B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加工液を貯留した加
工槽内において、被加工物を加工する浸漬加工方式の放
電加工装置に関し、特に、加工処理中におけるテーブル
部材の電気化学的腐食を防止する放電加工装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来における放電加工装置を示
すもので、１はワイヤ電極であり、該ワイヤ電極１はボ
ビン２より繰り出され上部プーリー３を通過し、上部ワ
イヤガイド４および下部ワイヤガイド５に案内されて、
下部プーリー６を通過して回収ローラー７にて巻き取ら
れる。８はワイヤ電極１に対抗する被加工物であり、テ
ーブル９に固定される。該テーブル９はベースとなる支
持テーブル１０に支持される。１１は加工槽であり、加
工液１２を貯留し、該加工液１２中にて被加工物８に対
する加工処理を実行する。

【０００３】また、１３は扉であり、昇降式もしくは開
閉式に構成され、該扉１３を下げた状態で被加工物８の
搬入および搬出を行う。加工処理中は加工液を滞留させ
るため閉じられた状態となる。被加工物８はテーブル９
の上面１４にボルトなどで固定される。上記下部プーリ
ー６は、下部ガイド５および下部プーリー６を収納支持
する下部ブロック６Ａで加工槽１１の側面に設けられた
貫通穴１１Ａを貫通係合する下部アーム６Ｂにて支持さ
れている。６Ｃはシール板で下部アーム６Ｂに係合し、
支持テーブル１０がＸＹ軸方向に移動する際の加工液１
２の漏れを防止する。

【０００４】実際の加工処理は、上部ガイド４および下
部ガイド５は一体となって上記支持テーブル１０と相対
的なＸＹ平面上の運動を行う。加工電圧はワイヤ電極１
に接触通電（図示せず）されて加工処理が進行するが、
一般的にはワイヤ電極１はマイナスの電位、被加工物８
にはプラスの電位が作用するように回路を構成するた
め、電気化学的な腐食は被加工物８およびワイヤ電極１
に対抗するプラス側のテーブル９にて発生する。

【０００５】電気化学的な腐食を考察するためには、電
位分布を調べる必要がある。しかしながら、加工槽１１
内の空間的な電位分布は極めて複雑に偏在するため測定
が困難である。そこで、二次元的な見方をすると比較的
検討が容易となるため以降はそれに準拠して説明する。

【０００６】ここで、錆の発生メカニズムを簡単に説明
すると、イオン電流（漏れ電流）はテーブル９表面の加
工液１２と接する近傍において、該テーブル部材のＦｅ
はＦｅ²⁺に、Ｈ₂ ＯはＨ⁺ とＯＨ^- に分解する。さらに
Ｆｅ²⁺はＯＨ^- と反応して水酸化鉄になり、Ｆｅの溶出
を促進する。また、加工液１２中に含有されるＣｌ^-イ
オンはＦｅ²⁺と反応して塩化鉄ＦｅＣｌ₂ を生成し、上
記同様Ｆｅの溶出を促進する。特に、イオン電流による
水酸化鉄の生成よりＣｌ^- イオンとの反応は耐蝕材料に
とって重大な穴蝕（ピッチング）或いは隙間腐食を発生
し、早期的な劣化につながる。Ｃｌ^- イオンを完全に加
工液１２中より除去することは極めて困難であり、数Ｐ
ＰＭ程度はイオン交換樹脂による処理後にあっても残留
する。これは、いわゆるバックグラウンドとして自然界
に存在する値である。

【０００７】一般的に、加工処理に供される電位は、略
１００％加工エネルギーとして消費されるが、加工液１
２が完全な誘電体とは異なり、比抵抗の高い（１万Ωｃ
ｍ以上の）純水を用いるため、加工処理以外の漏れ電流
がイオン化してイオン電流として流れる。該イオン電流
は、ワイヤ電極１と同電位に帯電する下部ブロック６Ａ
とプラス側の電位、すなわち、被加工物８およびテーブ
ル９，１０等との間に流れることになる。該イオン電流
は、加工液１２の比抵抗値により大きく変化し、比抵抗
値が小であれば多く流れ、逆に比抵抗値が大であれば少
なく流れる。また、加工液１２の汚れ具合により大きく
影響を受けることになるため、加工液１２は常時フィル
タリングされ、常に濾過された加工液１２が加工槽１１
に供給されるようなシステムが一般的に採用されてい
る。また、加工処理により発生するスラッジ（加工屑、
酸化鉄、ワイヤ電極の屑等）が堆積すると、そこに集中
してイオン電流が流れることもある。

【０００８】イオン電流の分布は、空間の等電位曲線を
求めると容易に算出することができるが、被加工物８を
除けば下部ブロック６Ａもしくはワイヤ電極１の対抗す
る最も近いテーブル９に集中して流れる。実際のイオン
電流は加工液１２の比抵抗値から求められる電路に対応
した抵抗に逆比例して流れる。すなわち、等電位分布の
密度の高い箇所はイオン電流も多いことになる。

【０００９】なお、従来における加工液１２を吹きかけ
て加工する方式では、上記電路に対応した抵抗値が高い
ため、イオン電流が極めて少なく電気化学的な腐食はほ
とんど問題にはならず、たとえ問題化したとしても極め
て長期間経過した後であり機械自体の寿命として処理さ
れるケースが多かった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記図６に示した加工
液を加工槽に溜めて加工する浸漬加工方式の放電加工装
置にあっては、以上のように構成されているので、テー
ブルの腐食が激しく、特に比抵抗を低い（１万Ωｃｍ程
度の）状態で使用すると頻繁に交換する必要が生じると
いう問題点があった。

【００１１】また、この浸漬加工方式による放電加工装
置にあっては、被加工物を取り付けるテーブルおよび加
工槽の電蝕が激しく定期的な交換が必要となるため、一
部において電蝕対策として、テーブル等を石材或いはセ
ラミックス系の部材で構成する試みも実行されてきてい
るが、全体を石材或いはセラミックス系の部材により構
成すること自体難しく、部分的な使用となり加工上の問
題並びに熱膨脹係数の相違による歪みの発生という多く
の問題点があった。

【００１２】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、浸漬加工方式における加工槽
本体およびテーブル部材などの電蝕を確実に防止する放
電加工装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る放電加工
装置は、被加工物を浸漬するための加工液を貯留する加
工槽と、前記加工槽内で被加工物を安定的に取り付ける
テーブルと、ワイヤ電極を案内する下部ガイドおよび下
部プーリーを収納支持する下部ブロックとを有し、前記
加工槽に加工処理中常に加工液を溜めた状態で前記被加
工物とワイヤ電極間に加工電圧を印加しながら被加工物
を加工する放電加工装置において、前記加工液を前記加
工槽に供給する経路にイオン交換樹脂に加えて加工液の
塩素イオンを除去する塩素イオン除去手段を具備し、前
記テーブルは、前記被加工物を取り付けるための補助テ
ーブルと、前記補助テーブルを保持するテーブル本体と
からなり、前記補助テーブルは、クロム（Ｃｒ）が２０
％以上含有する材質からなるものである。

【００１４】また、前記テーブルの材質が、ＳＣＳ１１
で構成されている。また、前記加工槽の内壁部および底
部に対抗して取り付けられ、加工処理時は加工液中に位
置する前記下部ブロックを絶縁材料にて被覆するもので
ある。

【００１５】さらに、前記塩素イオン除去手段は、マグ
ネットで構成されたノズルを用い、前記ノズル内を加工
液が高速に通過するようにしたものである。

【００１６】

【作用】この発明に係る放電加工装置は、加工処理中常
に加工液を加工槽に溜めて被加工物を加工する放電加工
装置において、テーブルの、少なくとも被加工物と接触
するテーブル上面にクロム（Ｃｒ）を２０％以上含有し
た材料（例えば、ＳＣＳ１１）を用いたので、従来まで
の材質に比べて不働態化領域が大きくなり腐食は生じな
い。また、加工液を加工槽に供給する経路にイオン交換
樹脂に加えて塩素イオン除去装置を具備したので、浸漬
加工における電蝕作用の主原因である加工液中の塩素イ
オンを極力減少させることができる。

【００１７】また、加工槽の内壁部および底部に対抗し
て取り付けられ、加工処理時は加工液中に位置するガイ
ドブロックを絶縁材料にて被覆することにより、下部ガ
イドブロックより加工液を通して流れる漏れ電流を抑制
し、電蝕を防止することができる。

【００１８】また、塩素イオン除去装置は、例えば、磁
気ノズルにより構成し、ノズルに直接水もしくは空気を
通過させ磁気の作用により加工液中の酸素を活性化さ
せ、加工液中の塩素イオンを除去する。

【００１９】

【実施例】実施例１． この発明に係る放電加工装置の実施例１を図について説
明する。図１は、この発明に係る放電加工装置の構成を
示すものであり、１はワイヤ電極であり、該ワイヤ電極
１はボビン２より繰り出され上部プーリー３を通過し、
上部ワイヤガイド４および下部ワイヤガイド５に案内さ
れて、下部プーリー６を通過して回収ローラー７にて巻
き取られる。１１は加工槽であり、加工液１２を貯留
し、該加工液１２中にて被加工物８に対する加工処理を
実行する。なお、１２Ａは加工液タンクである。

【００２０】また、１５はテーブルで、上記図６におい
て示したテーブル９、テーブル１０を機能的に一体構成
としたもので、箱形形状をなし、その上面は開口してお
り、加工液１２を貯留する加工槽１１と接合している。
そのテーブル１５には補助テーブル１６がボルトなどで
固定されている。テーブル１５は、ＦＣ２０などで構成
され内面は電蝕保護のため、塗装にて表面を強化してい
る。また、補助テーブル１６はクロム（Ｃｒ）を２０％
以上含有したステンレス鋳物、例えば、ＳＣＳ１１など
により構成されているため加工液中においては不働態化
し、その表面電位が不働態膜を破壊する電圧以上になる
ことはなく、酸化作用は発生しない。仮に、加工電圧が
高く表面電位が前記不働態電位以上となった場合でも、
不働態化しない材料に比較してその腐食程度は軽微です
む。

【００２１】上記の如く、この発明に係る放電加工装置
は、テーブルの、少なくとも被加工物と接触するテーブ
ル上面にクロム（Ｃｒ）を２０％以上含有した材料（例
えば、ＳＣＳ１１）を用いたので、従来までの材質に比
べて不働態化領域にある場合は腐食は生じない。

【００２２】つぎに、成分元素の異なる各種ステンレス
鋳鋼につきアノード分極特性を測定し、高電位まで不働
態化領域を持つ材料を調査した結果を図５に示す。図５
は、腐食電流と表面電位の関係を示すグラフであり、テ
ーブル１５の表面電位が高くなるほど腐食に寄与する電
流（腐食電流）が多く流れることを示している。従来ま
でのテーブル材質であるステンレス鋳鋼材（ＳＣＳ５）
では約１００ｍＶ程度で不働態膜が破壊され腐食電流が
流れ始めるのに対し、クロム（Ｃｒ）を２５％含有する
ＳＣＳ１の場合は約８００ｍＶ程度まで腐食電流は流れ
ない。すなわち、クロム（Ｃｒ）含有量の多い材料ほど
腐食に対し不働態膜が安定に保持され、耐蝕性が向上す
る。

【００２３】通常放電加工処理時における表面電位は約
４００ｍＶ程度であり、約２０％以上のクロム（Ｃｒ）
含有量を要する。例えば、ＪＩＳに示す材料ではＳＣＳ
１１相当の材料を適用することが電蝕防止に有効であ
る。しかしながら、加工槽１１本体、テーブル１５全体
を高価なステンレス鋳鋼などで製作することは装置自体
のコストアップの要因ともなり、廉価な部材で構成する
ことが望ましい。高価な耐蝕材料の使用は被加工物固定
用として分離独立した補助テーブルなどに限定して、耐
蝕効果を発揮させるのが望ましい。

【００２４】実施例２．図２は、この発明の実施例２に
係る放電加工装置の一部を拡大した説明図であり、加工
液タンク１２Ａからイオン交換樹脂を介して高比抵抗の
純水が加工槽１１に供給されている。１７は加工液供給
口であり、加工処理時に必要な加工液１２はここから加
工槽１１内に供給される。１８は塩素イオン除去装置で
あり、加工液供給口１７に予め取り付けられている。す
なわち、加工液１２はこの塩素イオン除去装置１８を高
速で通過し、加工槽１１内に供給される。塩素イオン除
去装置１８内を通過した加工液１２は活性化され、塩素
濃度の低い液となる。

【００２５】上記の如く、加工液８を加工槽１１に供給
する経路に塩素イオン除去装置１８を具備したので、浸
漬加工処理における電蝕作用の主原因である加工液１２
中の塩素イオンを極力減少させることができる。すなわ
ち、放電加工装置の加工液１２は水道水をイオン交換樹
脂を通して高比抵抗の純水に変換したものを使用する。
一般的に水道水の残留塩素は約０．７ｐｐｍ程度である
が、イオン交換樹脂を通しても塩素イオンを取り去るこ
とはできない。そこで、加工槽１１内に加工液１２を供
給する際、塩素イオン除去装置１８を介して供給するこ
とにより残留塩素を極力減少させ、腐食を抑制する。

【００２６】実施例３． 図３は、図２に示した上記塩素イオン除去装置１８の構
成を示す説明図であり、塩素イオン除去装置１８には、
例えば、磁気ノズルが有効であり、１９はマグネットで
あり、該マグネット１９内に加工液１２とともに酸素を
高速に流すことによりマグネット１９間の磁力線を高速
に通過し、酸素が活性状態になる。活性化された酸素が
加工液１２中の塩素イオンと結合し、加工液１２中から
塩素イオンが除去される。この磁気ノズルにより加工槽
１１内に送られた加工液１２は、塩素イオンが通常の約
１／２まで除去される。従って、加工槽１１内には前述
の如く腐食に悪影響を及ぼす塩素イオンを取り除いた加
工液１２が供給されることになる。すなわち、磁気ノズ
ルに直接水もしくは空気を通過させ磁気の作用により加
工液１２中の酸素を活性化させ、加工液１２中の塩素イ
オンを除去する。この方式により残留塩素を約０．３ｐ
ｐｍまで抑制することができる。

【００２７】その他の方法として、酸素のみを水中に爆
気させる方法も考えられる。この磁気ノズルより加工処
理中において断続的に酸素を加工槽１１内に爆気するこ
とにより、加工液１２を常に循環させ、加工処理時に発
生するスラッジの堆積を防止し、且つ、加工槽１１内の
塩素イオンの増加を抑制することができる。

【００２８】実施例４． 図４は、この発明に係る実施例４を示す説明図であり、
６Ａは下部ガイドブロックで、ワイヤ電極１の位置を正
確に拘束する。加工処理中において、下部ガイドブロッ
ク６Ａとワイヤ電極１は同電位でマイナス電位に帯電し
ている。２０は絶縁被膜、例えば、セラミックスコーテ
ィングであり、下部ガイドブロック６Ａからの漏れ電流
を防止している。

【００２９】上記の如く、加工槽１１の内壁部および底
部に対抗して取り付けられ、加工処理時は加工液１２中
に位置する下部ガイドブロック６Ａを絶縁材料にて被覆
することにより下部ガイドブロック６Ａより加工液１２
を通して流れる漏れ電流を抑制し、電蝕を防止すること
ができる。すなわち、現在では、漏れ電流を抑制する手
段として加工液１２の比抵抗値を十分に高く設定し加工
を実行している。しかし、高比抵抗の加工液１２を供給
するにはランニングコストと時間を大幅に費やさなけれ
ばならない。従って、加工処理中加工液１２中に設定さ
れて、ワイヤ電極１と同電位である下部ガイドブロック
６Ａの加工液１２と接触する表面を全て絶縁被膜２０で
覆うことは非常に効果的である。絶縁被膜としては、セ
ラミックスコーティングの他にゴムライニング等があ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、テー
ブル上面に補助テーブルを固定接合し、この補助テーブ
ルはＣｒを２０％以上含有した材料で構成することによ
り、不働態膜が強化され、加工電圧により供される補助
テーブルの表面電位では不働態膜が破壊されず、テーブ
ル本体の電蝕を防止する効果がある。また、塩素イオン
除去装置により電蝕に対し悪影響を及ぼす加工液中の塩
素イオンを従来の１／２にするため、特別な電蝕対策保
護機能を持つことなく電蝕を防止できる効果がある。更
に、下部ガイドブロックの表面を絶縁被膜することによ
り下部ガイドブロックより発生する漏れ電流を抑制し、
電蝕を防止することができる。その結果、浸漬加工方式
における加工槽本体およびテーブル部材などの電蝕を確
実に防止する放電加工装置を得ることができる。

【００３１】すなわち、この発明により電蝕の防止に著
しい効果が期待できる。さらに、従来にあっては、加工
液の比抵抗値を約１０万Ωｃｍで加工をする必要があっ
たが、塩素イオンを除去できることにより比抵抗値を低
く下げることができ、イオン交換樹脂の寿命を向上させ
ることができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る放電加工装置の概略構成を示
す説明図である。

【図２】 この発明に係る放電加工装置における塩素イ
オン除去装置の配置位置を示す説明図である。

【図３】 図２に示した塩素イオン除去装置の構成を示
す説明図である。

【図４】 この発明に係る放電加工装置の下部ガイドブ
ロックに対する絶縁被膜のコーティング状態を示す説明
図である。

【図５】 表面電位と腐食電流の関係を示すグラフであ
る。

【図６】 従来における放電加工装置の概略構成を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ ワイヤ電極，６Ａ 下部ガイドブロック，８ 被加
工物，１１ 加工槽，１２ 加工液，１５ テーブル，
１６ 補助テーブル，１７ 加工液供給口，１８ 塩素
イオン除去装置，１９ マグネット，２０ 絶縁被膜。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を浸漬するための加工液を貯留
   する加工槽と、前記加工槽内で被加工物を安定的に取り
   付けるテーブルと、ワイヤ電極を案内する下部ガイドお
   よび下部プーリーを収納支持する下部ブロックとを有
   し、前記加工槽に加工処理中常に加工液を溜めた状態で
   前記被加工物とワイヤ電極間に加工電圧を印加しながら
   被加工物を加工する放電加工装置において、 前記加工液を前記加工槽に供給する経路にイオン交換樹
   脂に加えて加工液の塩素イオンを除去する塩素イオン除
   去手段を具備し、 前記テーブルは、前記被加工物を取り付けるための補助
   テーブルと、前記補助テーブルを保持するテーブル本体
   とからなり、前記補助テーブルは、クロム（Ｃｒ）が２
   ０％以上含有する材質からなることを特徴とする放電加
   工装置。
2. 【請求項２】 前記加工槽の内壁部および底部に対抗し
   て取り付けられ、加工処理時は加工液中に位置する前記
   下部ブロックを絶縁材料にて被覆することを特徴とする
   請求項１に記載の放電加工装置。
3. 【請求項３】 前記塩素イオン除去手段は、マグネット
   で構成されたノズルを用い、前記ノズル内を加工液が高
   速に通過するようにしたことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の放電加工装置。