JP3193475B2 - 放電被覆加工方法及びその実施のために用いる放電被覆加工用電極 - Google Patents

放電被覆加工方法及びその実施のために用いる放電被覆加工用電極

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JP3193475B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放電被覆加工方法及びそ
の実施のために用いる放電被覆加工用電極に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、チップ状の被覆材電極を基材に対
して振動接触、回転接触等の運動を行わせながら両者間
にパルス放電を繰返して電極材を基材に被覆する放電被
覆加工が公知であるが、その場合の被覆作用は、被覆材
電極の微小放電点が溶解して熱容量の大きい基材側に移
転溶着し、パルス放電の繰返しにより微小量ずつ離散的
に基材に溶着し、この溶着の集合により所要とする被覆
層を形成するものであるから、被覆層はスタッド状にな
り、平滑面にならない欠点がある。従って、この放電被
覆加工を刃物等の耐摩性処理に利用すると、刃物の切れ
が悪くなってしまう欠点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、放電被覆加
工による被覆両面粗さを従来より微細に平滑面に加工で
き、且つ、被覆加工速度を向上するように改良すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る放電被覆加工方法は、少なくともその
先端放電部が中空状に形成された中空パイプ電極の先端
を基材に軽接触させた状態で、回転速度が少なくとも1
m/s程度以上の速度で回転させつつ、前記電極と基材
間に平均電流密度が50×103A/cm2 以上のパ
ルス放電を繰返すことにより、電極材を基材側に微小量
ずつ転移溶着被覆することを特徴とする。また、本発明
に係る放電被覆加工用電極は、先端放電部を中空とし、
チャック支持する基部を中実体としたことを特徴とす
る。
【0005】
【作用】本発明は、前記のように、少なくともその先端
放電部が中空状に形成された中空パイプ電極の先端を基
材に軽接触させた状態で回転させるようにしたから、電
極の放電面は全面が常に移動し摺動しており、その速度
を少なくとも1m/s以上としたことにより、電極材の
溶着痕が細長く伸ばされ、しかも摺動摩擦により研磨さ
れ、被覆表面が極めて平滑な表面に仕上げられる。しか
も平均電流密度が50×103A/cm2 以上のパル
ス放電を繰返して加工できるよう前記パイプ電極の放電
断面積を細く形成したことによって被覆加工速度を高め
ることができる。
【0006】
【実施例】以下、図面の一実施例により本発明を説明す
る。図1に於て、1は基材、2は中空パイプ電極で、こ
の電極2は、回転スピンドル3の先端にチャック4によ
り固定される。5はスピンドル回転モータ、6は回転モ
ータ及びスピンドルを支持するラムで上下動自在に支持
され、上端にねじ7を結合し、このねじに回転軸8を係
合させて上下(Z軸方向)送りを与える。9がZ軸駆動
モータ、10は基材1を固定する加工テーブルで、電極
2の中心軸に直交する平面のX軸方向及びY軸方向に駆
動制御される。11及び12がその軸駆動モータ、13
は各軸モータに制御信号を供給するNC制御装置、16
一方の出力端子が通電子14を介して電極2に接続さ
、他方の出力端子が基材1に接続される加工電源、1
5は回転モータ5に設けたトルクセンサである。
【0007】NC制御装置13によりX軸モータ11及
びY軸モータ12を駆動して基材1をこれに対向する
電極2に対して位置出し制御すると共に、Z軸モータ9
を駆動して電極2が基材1の表面に軽接触するよう制御
する。中空パイプ電極2は、その先端面が基材1に接触
状態で回転モータ5の駆動制御により回転せしめら
れる。そこで加工電源16から加工パルスを供給し、パ
ルス放電を繰返すことによって被覆加工を行う。加工は
電極2が回転することによって基材1との間に接触開離
を繰返し、電極2基材1間に加工電源16から印加さ
れる加工パルス電圧によってパルス放電を繰返すと、
放電点の電極材が熱容量の大きい基材1側に微小量ずつ
回転運動に伴って移転溶着する。この放電溶着処理を行
いながら、NC制御装置13によりX軸及び軸Y軸モー
タ11、12を駆動制御して基材1と電極2の対向部分
を移動させ、基材1の所要部分に被覆加工を行う。
【0008】NC制御装置13による各軸モータの駆動
制御は、トルクセンサ15の検出信号により電極2の回
転トルクが一定になるよう制御し、電極2の消耗をZ軸
モータ9の制御により補正して常に軽加圧状態を維持し
て安定加工ができるように制御しつつ、プログラムした
形状に従ってX軸、Y軸モータ11、12を駆動して平
面送りをするから、任意の形状被覆加工が容易にでき
る。又、プログラムした形状送りにより一通りの加工が
済んだら、再度同一形状の送りを与えながら被覆層の上
に再度の重ね被覆をすることもできる。
【0009】被覆材電極2は図2に示すような中空パイ
プ電極が好適に用いられる。(a)図は、チャックする
基部を残して円柱体21中心部に中空21aを形成し
たパイプ電極、(b)図は、全体に貫通した中空22a
のパイプ22のチャック基部に他の円柱材23を挿入嵌
合して固定したパイプ電極を示し、いずれも基材1に接
触する先端放電面は中空であり、回転により全面が移動
する。又、チャック基部は中実であるから強固に固定
チャックでき、高速回転させても加工中に緩んだり外れ
たりする心配がない。このような中空パイプ電極2を用
いることにより、これを回転モータ5により回転させる
と基材1と接触する先端放電面が高速度で移動し、接触
面を摩擦するようになる。従って、放電溶着する電極材
の溶着痕は回転方向に伸ばされ、溶着物は表面を摩擦研
磨され平滑表面に加工される。
【0010】図3は、電極回転速度と被覆表面粗さの関
係の実験グラフ図で、被覆加工はWC材の中空パイプ電
極を用い、S55C材の表面に超硬WC被覆したもので
ある。放電パルス条件は波高値Ip=10A、パルス幅
Ton=2μs、オフパルス幅Toff=50μsとし
たとき、パイプ電極の回転による放電面の移動速度が約
0.1m/s以下では中実電極を用いたときと殆ど変わ
らない面粗さで、基材被覆層の最大面粗さは約15μR
maxであるが、移動速度が1m/s以上の高速回転を
行ったときは最大面粗さ5μRmax以下にすることが
できた。このように、中空電極2により放電面全体が回
転移動するようにし、その移動速度が1m/s以上
るように回転制御することによって被覆表面の面粗さを
著しく小さくすることができる。
【0011】又、パイプ電極は通常外径が1〜5mm
φ、肉厚0.1〜1mm、好ましくは0.3〜0.5m
m程度の細い電極を用いる。これは先端放電面積を細く
することによって高電流密度の放電を行うことができ、
溶解に基づく溶着量を増大させるためである。この点に
つき、図4を参照しつつ説明する。図4は低融点のPb
と高融点のWを用いて溶着被覆速度をテストしたもので
あり、横軸が放電平均電流密度を示す。特徴的なこと
は、W電極の場合、電流密度が50×103A/cm2
以下では殆ど溶着せず、又、電流密度が50×103
A/cm2 程度を越えると急に溶着量が増加し、これ
以上電流密度が増加しても溶着速度は飽和して増大しな
ことであり、これは低融点のPbでも同様で、電流密
度が50×103A/cm2 を越えると溶着速度が飽
和して変化しないことである。勿論、他の金属、合金で
も放電密度が約50×103A/cm2 程度以上では
融点の差による溶着加工量にあまり差がなく、殆ど一定
速度で加工することができる。このような点からパイプ
電極には外径2〜5mmφ、肉厚0.3〜0.5mm程
度の細いパイプを用い、前記の50×103A/cm2
程度以上の電流密度で放電が行えるように構成する。
又、先端を細く形成することによって基材の角部等も
度良く加工でき、又、パイプ状にすることにより細いワ
イヤ棒等の中実体よりも剛性を強くして折損等を防止す
ることができる。
【0012】又、超硬被覆材にはWCの他に、TaC、
TiC、CBN、ダイヤ等の高硬度材を用いることによ
って耐摩耗性被膜を形成することができ、基材と同質材
を用いて基材の形状補正をすることにも利用でき、又、
磁性材、傾斜材等の機能材の製造にも利用することがで
きる。被加工体の基材としては平面状板に限らず、異形
状材、棒状材、槍状材、鋸刃等の任意の基材に被覆加工
することができる。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明は、中空パイプ電極
の先端を基材に軽接触させた状態で回転させるようにし
たから、電極の放電面は全面が常に移動し摺動してお
り、その速度を少くとも1m/s以上としたことによ
り、電極材の放電溶着痕が細長く伸ばされるようにな
り、しかも摺動摩擦により研磨され、被覆表面が極めて
平滑な面粗さの小さい良好な仕上面に被覆加工すること
ができる。又、平均電流密度が50×103A/cm2
以上のパルス放電を繰返して加工できるよう前記パイ
プ電極の放電断面積を細く形成したことによって被覆加
工速度を高めることができ、材質による差異を少なく安
定加工することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施する一実施例装置の構成図で
ある。
【図2】本発明電極の一実施例の軸方向に沿った断面図
である。
【図3】本発明方法の実験結果のグラフ図である。
【図4】本発明方法の実験結果のグラフ図である。
【符号の説明】
1 基材 2 中空パイプ電極 4 チャック 5 回転モータ 9,11,12 モータ 10 加工テーブル 13 NC制御装置 16 加工電源

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともその先端放電部が中空状に形成
    された中空パイプ電極の先端を基材に軽接触させた状態
    で、回転速度が少なくとも1m/s程度以上の速度で回
    転させつつ、前記電極と基材間に平均電流密度が50×
    103A/cm2 以上のパルス放電を繰返すことによ
    、電極材を基材側に微小量ずつ転移溶着被覆すること
    を特徴とする放電被覆加工方法。
  2. 【請求項2】先端放電部を中空とし、チャック支持する
    基部を中実体としたことを特徴とする放電被覆加工用電
    極。
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US9284647B2 (en) 2002-09-24 2016-03-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for coating sliding surface of high-temperature member, high-temperature member and electrode for electro-discharge surface treatment
CA2484285C (en) 2002-09-24 2012-10-02 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Method for coating sliding surface of high temperature member, and high-temperature member and electrode for electric-discharge surface treatment
CA2483528C (en) 2002-10-09 2015-07-21 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Rotating member and method for coating the same

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