JP3852583B2

JP3852583B2 - Discharge surface treatment apparatus and discharge surface treatment method

Info

Publication number: JP3852583B2
Application number: JP2002138409A
Authority: JP
Inventors: 雅夫秋吉; 昭弘後藤; 勝久大蔦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: JP2003328152A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パルス放電処理で被加工物の表面に電極材料を堆積せることで、被加工物の表面処理を実施する放電表面処理装置および放電表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、例えば、特開平６−２８００４４号公報に示された従来の放電表面処理装置を示す図である。図において、２は被表面処理材料である被加工物、３は放電加工用電極である電極、９はサーボ機構である。被加工物２と電極３とは加工液中にある。
【０００３】
次に、動作について説明する。パルス放電をすることで被加工物２側に形成される溶融域に電極３の電極材料を堆積させて表面処理加工を施している。放電表面処理では、放電を開始させるために印加する電圧である放電開始電圧を６０Ｖ〜１００Ｖに設定して加工していた。これには理由がある。放電開始電圧は電極３と被加工物２との間の極間の距離との関係で、放電開始電圧をこれ以上大きくすると、極間距離が大きな時点で放電が開始することになる。極間距離が大きくなると、加工液もあるため、電極３が被加工物２の表面に到達する確率が少なくなり、被膜を形成できないと従来考えられていた。
【０００４】
また、放電開始電圧を大きくすると、絶縁破壊が起こり、放電が発生したときに生じる放電による爆発力が大きくなるため、電極３の消耗及び被加工物２の表面の粗さに悪影響を及ぼすとも考えられていた。
【０００５】
さらに、パルス放電を利用する加工という点では類似するが、被加工物２の表面を除去する加工である放電加工の場合でも、放電開始電圧を６０Ｖ〜１００Ｖとするのが通常である。なぜならば、放電開始電圧を高くすることに積極的な意味を見いだせないからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、従来のように放電開始電圧を６０Ｖ〜１００Ｖに設定して、放電表面処理加工をしても被膜は形成される。ところが、従来の放電表面処理装置では、形成される被膜の表面粗さは、十点平均粗さＲzで７μm以上になるという問題点があった。
【０００７】
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あり、従来以上に平滑かつ均一な表面被膜層を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放電表面処理装置は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理装置であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧は、１２０Ｖ以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、放電開始電圧は、１４０Ｖ以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理装置であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧を高低で少なくとも２段階設け、もっとも高い放電開始電圧は１２０Ｖ以上であって、低い放電開始電圧は１００Ｖ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、放電開始電圧は、高い放電開始電圧が主体であって、低い放電開始電圧が従であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、少なくとも２段階設けた放電開始電圧は、所定の周期で組み合わせたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明に係る放電表面処理方法は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理方法であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧は、１２０Ｖ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明に係る放電表面処理方法は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理方法であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧を高低で少なくとも２段階設け、もっとも高い放電開始電圧は１２０Ｖ以上であって、低い放電開始電圧は１００Ｖ以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１による放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図であり、より具体的には放電表面処理装置全体の模式図である。
【００１６】
図において、１０はパルス放電させるための加工パルス電源であり、少なくとも直流１２０Ｖ以上のものである。放電開始電圧が１６０Ｖに設定する場合は、当然、加工パルス電源１０は１６０Ｖ以上のものになる。１４は例えば電気的にマイナスとなる電極、１５は電極１４がマイナスであるときはプラス側となる被加工物である。電極１４と被加工物１５とは、加工漕１６にある加工液１１中でパルス放電される。また、１２は主軸制御装置、１３はサーボ機構であり、放電開始電圧は加工パルス電源１０で制御される。なお、放電開始電圧とは、パルス放電を開始させるために印加する電圧のことである。
【００１７】
次に、動作について説明する。電極１４と被加工物１５との間でパルス放電をさせるによって、被加工物１５側に形成される溶融域に電極１４の電極材料を堆積させて表面処理加工を施すことができる。放電加工とは異なり、被加工物１５の表面は削られるのではなく、電極１４の材料が堆積することになる。この堆積された層が、表面被膜層と呼ばれるものである。
【００１８】
主軸制御装置１２は、電極１４と被加工物１５との間の電圧を監視し、放電が発生できるように主軸にサーボ機構１３を設けている。放電が発生したという情報を加工パルス電源１０から読みとり、放電開始電圧に合わせた位置に電極１４の底面が位置するように主軸制御装置１２により制御する。なお、放電開始電圧を大きくすると、電極１４と被加工物１５との距離である極間距離が大きくても放電できるようになる。
【００１９】
三菱電機製の放電表面処理装置である型番ＥＸ８を使用した場合を例にして、実験結果を以下に示す。放電開始電圧であるＧＡＰをパラメータとして実施している。電極１４としては、φ１８ｍｍのチタンカーバイト（ＴｉＣ）の焼結体を用いている。電極１４をマイナス極、被加工物１５をプラス極に設定している。表面処理加工時間は１５分である。パルス放電電流値は３．８Ａ（アンペア）、パルス幅は８μｓ（マイクロ秒）である。
【００２０】
まず、図２に放電開始電圧が８０Ｖ（ボルト）の場合、図３に放電開始電圧が１６０Ｖの場合、図４に放電開始電圧が２７０Ｖの場合について、それぞれで極間電圧の波形を示す。これらの図において、横軸は一目盛り５μｓ（マイクロ秒）の時間軸であり、縦軸は一目盛り５０Ｖ（ボルト）の電極１４と被加工物１５との極間電圧である。また、横軸方向の矢印で放電中の時間を示し、縦軸方向の矢印で放電開始電圧を示している。
【００２１】
次に、これらの放電電圧波形を用いて単発放電させた放電痕表面形状を示す。図５に放電開始電圧が８０Ｖの場合、図６に放電開始電圧が１６０Ｖの場合、図７に放電開始電圧が２７０Ｖの場合について、それぞれで被加工物表面からの高さを示す。これらの図において、横軸は一目盛り０．０５ｍｍ（５０μｍ）の被加工物表面の位置を示すものであり、縦軸は一目盛り０．００２ｍｍ（２μｍ）の被加工物表面からの高さを示している。放電開始電圧が小さいほど、爆発力の減衰が小さくなり、深い放電痕が形成されている様子を観察できる。単発放電させた放電痕表面形状につてい説明したが、パルス放電が連続していても同様のことはいえる。
【００２２】
また、放電表面処理した被加工物の被膜表面の凹凸を表面粗さ計で測定した結果を示す。図８は、放電開始電圧に対する十点平均粗さＲｚの関係を示すものである。横軸は放電開始電圧で、縦軸は十点平均粗さＲｚ（単位はμｍ）である。図９は、放電開始電圧に対する中心線平均粗さＲａの関係を示すものである。横軸は放電開始電圧で、縦軸は中心線平均粗さＲａ（単位はμｍ）である。測定距離は５ｍｍ、カットオフ値は０．８ｍｍで測定したものである。
【００２３】
図８と図９とのいずれからも、従来使用されているパルス放電を開始する放電開始電圧が１００Ｖ以下では、被加工物１５の表面粗さが、十点平均粗さＲｚで７μｍ以上、中心線平均粗さＲａで１．７μｍ以上となって、平滑かつ均一な表面被膜層とはいうには、十分ではないことが分かる。
【００２４】
また、図８及び図９の変曲点が１２０Ｖ前後に存在していることが分かる。このため、パルス放電を開始する放電開始電圧が１２０Ｖ以上であれば、十点平均粗さＲｚは６μｍ以下、中心線平均粗さＲａは１．２μｍ以下にすることができる。
【００２５】
さらに、図８及び図９から、パルス放電を開始する放電開始電圧が１４０Ｖ以上の領域では安定していることが分かる。特に、１６０Ｖ以上であれば有意差を確認することができない。パルス放電を開始する放電開始電圧が１４０Ｖ以上であれば、十点平均粗さＲｚは４μｍ以下、中心線平均粗さＲａは０．８μｍ以下にすることができる。また、パルス放電を開始する放電開始電圧が１４０Ｖ以上であれば、より確実に十点平均粗さＲｚは４μｍ以下、中心線平均粗さＲａは０．８μｍ以下を得ることができる。
【００２６】
ここでは、電極１４の材料としてチタンカーバイトの焼結体を用いていたものを例としているが、他にもタングステンカーバイト（ＷＣ）など電極１４の材料として適している焼結体を用いれば、同様の効果を得ることができる。また、被加工物１５の材質としては、主として鉄系金属が対象となるが、一部の非鉄系金属でも同様の効果を得ることができる。
【００２７】
放電表面処理の場合、爆発力により電極材料は被加工物の表面に向かって移動する。電極から移動する電極材料は密度が大きいため、慣性力の影響が大きく、放電開始電圧を大きくすることで、極間距離が大きくなっても被加工物表面に到達することができる。一方、放電開始電圧を大きくすると、極間距離が大きくなり、爆発力が被加工物表面に到達する過程で減衰し、被加工物表面での爆発力は小さくなる。電極材料を被加工物表面に到達させ被膜を形成でき、爆発力の減衰が顕著になり、被加工物表面での爆発力を小さし、表面粗さを向上している。
【００２８】
以上のことが成立するには、少なくとも放電開始電圧が１２０Ｖ以上であり、被加工物１５が平滑かつ均一な表面被膜層として安定するには放電開始電圧が１４０Ｖ以上であり、より確実に安定するには放電開始電圧が１６０Ｖ以上となる。
【００２９】
以上のように、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理装置において、パルス放電を開始する放電開始電圧を１２０Ｖ以上にすることで、従来以上に平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる。
【００３０】
なお、明細書全文および図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００３１】
実施の形態２．
パルス放電は連続して発生さて、被加工物１５の表面処理を実施するものである。ここで、パルス放電を開始する放電開始電圧を高低で少なくとも２段階設け、もっとも高い放電開始電圧は１２０Ｖ以上であって、低い放電開始電圧は１００Ｖ以下とする。特に、放電開始電圧は、高い放電開始電圧が主体であって、低い放電開始電圧が従に設定する。
【００３２】
もっとも、高い放電開始電圧として１４０Ｖ以上、さらに望ましくは１６０Ｖ以上に設定すると、より安定して被加工物１５の表面が平滑かつ均一な表面被膜層となるのは、実施の形態１での説明と同様である。
【００３３】
ここでは、パルス放電を開始する放電開始電圧を高低の２段階の例で説明する。例えば、高い放電開始電圧として１４０Ｖの放電開始電圧を主体とする放電中に、低い放電開始電圧である８０Ｖ（１００Ｖ以下）の放電開始電圧の放電を所定の周期である１０Ｈｚの割合で混在させて加工する。他の加工加工条件は、実施の形態1と同じである。その結果、高い放電開始電圧のみで放電表面処理したときの被膜硬さと比較して、低い放電開始電圧を混在させた被加工物１５の表面の被膜の硬さが１０％程度硬くなる。
【００３４】
一方、低い放電開始電圧のみで放電表面処理して、十点平均表面粗さＲｚ、中心線平均粗さＲａは小さい放電を混在させてもほとんど変わらない。少なくとも形成される被膜の表面粗さを十点平均粗さＲzで６μm以下にすることができる。このため、同じ加工時間であれば、小さい放電となる低い放電開始電圧を混在させることによって、硬くて平滑かつ均一な表面被膜を効率的に形成できることになる。
【００３５】
放電開始電圧の高低の区分は、２段階である必要性はなく、複数であっても良い。この場合、もっとも高い放電開始電圧は１２０Ｖ以上であって、低い放電開始電圧は１００Ｖ以下であれば、上記と同様のことがいえる。
【００３６】
また、放電開始電圧の高低の組み合わせは、所定の周期の組み合わせで行うことができる。これによって、表面被膜層の硬さを調整することができる。また、所定の周期で調整するため、放電開始電圧の高低が表面被膜の位置に偏り無く、確実に被加工物１５の表面を平滑かつ均一な表面な被膜層とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明に係る放電表面処理装置は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理装置であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧は、１２０Ｖ以上であるので、平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる放電表面処理装置である。
【００３８】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、放電開始電圧は、１４０Ｖ以上であるので、平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる放電表面処理装置である。
【００３９】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理装置であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧を高低で少なくとも２段階設け、もっとも高い放電開始電圧は１２０Ｖ以上であって、低い放電開始電圧は１００Ｖ以下であるので、平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる放電表面処理装置である。
【００４０】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、放電開始電圧は、高い放電開始電圧が主体であって、低い放電開始電圧が従であるので、平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる放電表面処理装置である。
【００４１】
また、この発明に係る放電表面処理装置は、少なくとも２段階設けた放電開始電圧は、所定の周期で組み合わせたので、平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる放電表面処理装置である。
【００４２】
また、この発明に係る放電表面処理方法は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理方法であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧は、１２０Ｖ以上であるので、平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる放電表面処理方法である。
【００４３】
また、この発明に係る放電表面処理方法は、パルス放電によって電極材料を被加工物の表面に堆積させる放電表面処理方法であって、前記パルス放電を開始させるために印加する放電開始電圧を高低で少なくとも２段階設け、もっとも高い放電開始電圧は１２０Ｖ以上であって、低い放電開始電圧は１００Ｖ以下であるので、平滑かつ均一な表面被膜層を得ることができる放電表面処理方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電表面処理装置全体の模式図である。
【図２】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧が８０Ｖ時の極間電圧の波形を示す図である。
【図３】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧が１６０Ｖ時の極間電圧の波形を示す図である。
【図４】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧が２７０Ｖ時の極間電圧の波形を示す図である。
【図５】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧が８０Ｖ時の放電痕表面形状を示す図である。
【図６】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧が１６０Ｖ時の放電痕表面形状を示す図である。
【図７】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧が２７０Ｖ時の放電痕表面形状を示す図である。
【図８】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧に対する十点平均粗さＲｚの関係を示す図である。
【図９】実施の形態１の放電表面処理装置および放電表面処理方法を説明するための図で、放電開始電圧に対する中心線平均粗さＲａの関係を示す図である。
【図１０】従来の放電表面処理装置を説明するための図である。
【符号の説明】
２被加工物、３電極、９サーボ機構、１０加工パルス電源、１１加工液、１２主軸制御装置、１３サーボ機構、１４電極、１５被加工物、１６加工漕。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge surface treatment apparatus and a discharge surface treatment method for performing surface treatment of a workpiece by depositing an electrode material on the surface of the workpiece by pulse discharge treatment.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a diagram showing a conventional discharge surface treatment apparatus disclosed in, for example, JP-A-6-280044. In the figure, 2 is a workpiece that is a surface treatment material, 3 is an electrode that is an electric discharge machining electrode, and 9 is a servo mechanism. The workpiece 2 and the electrode 3 are in the machining fluid.
[0003]
Next, the operation will be described. The surface treatment is performed by depositing the electrode material of the electrode 3 in the melting region formed on the workpiece 2 side by performing pulse discharge. In the discharge surface treatment, the discharge start voltage, which is a voltage applied to start the discharge, is set to 60V to 100V for processing. There is a reason for this. The discharge start voltage is related to the distance between the electrodes 3 and the workpiece 2, and if the discharge start voltage is further increased, the discharge starts when the distance between the electrodes is large. When the distance between the electrodes is increased, there is also a working fluid, so that the probability that the electrode 3 reaches the surface of the workpiece 2 is reduced, and it has been conventionally considered that a film cannot be formed.
[0004]
Further, when the discharge start voltage is increased, dielectric breakdown occurs, and the explosive force caused by the discharge generated when the discharge is generated increases, which may adversely affect the consumption of the electrode 3 and the surface roughness of the workpiece 2. It was done.
[0005]
Furthermore, although similar in terms of machining utilizing pulsed discharge, even in the case of electrical discharge machining, which is machining that removes the surface of the workpiece 2, the discharge start voltage is usually 60V to 100V. This is because no positive meaning can be found in increasing the discharge start voltage.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
It is true that the coating film is formed even when the discharge surface treatment is performed with the discharge start voltage set to 60 V to 100 V as in the prior art. However, the conventional discharge surface treatment apparatus has a problem that the surface roughness of the formed film is 7 μm or more in terms of the ten-point average roughness Rz.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a surface coating layer that is smoother and more uniform than ever.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is a discharge surface treatment apparatus that deposits an electrode material on a surface of a workpiece by pulse discharge, and a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is 120 V or more. It is characterized by being.
[0009]
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is characterized in that the discharge start voltage is 140 V or more.
[0010]
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is a discharge surface treatment apparatus for depositing an electrode material on the surface of a workpiece by pulse discharge, wherein a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is high or low. At least two stages are provided, and the highest discharge start voltage is 120 V or more, and the low discharge start voltage is 100 V or less.
[0011]
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is characterized in that the discharge start voltage is mainly a high discharge start voltage and a low discharge start voltage is subordinate.
[0012]
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is characterized in that the discharge start voltages provided in at least two stages are combined in a predetermined cycle.
[0013]
The discharge surface treatment method according to the present invention is a discharge surface treatment method in which an electrode material is deposited on the surface of a workpiece by pulse discharge, and a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is 120V. It is the above, It is characterized by the above.
[0014]
The discharge surface treatment method according to the present invention is a discharge surface treatment method in which an electrode material is deposited on the surface of a workpiece by pulse discharge, and a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is high or low. At least two stages are provided, and the highest discharge start voltage is 120 V or more, and the low discharge start voltage is 100 V or less.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a discharge surface treatment apparatus and a discharge surface treatment method according to Embodiment 1 for carrying out the present invention, and more specifically, a schematic diagram of the entire discharge surface treatment apparatus.
[0016]
In the figure, reference numeral 10 denotes a machining pulse power source for pulse discharge, which is at least a direct current of 120 V or more. When the discharge start voltage is set to 160V, the machining pulse power supply 10 is naturally 160V or higher. Reference numeral 14 denotes, for example, an electrically negative electrode, and reference numeral 15 denotes a workpiece on the positive side when the electrode 14 is negative. The electrode 14 and the workpiece 15 are pulse-discharged in the machining liquid 11 in the machining basket 16. Further, 12 is a spindle control device, 13 is a servo mechanism, and the discharge start voltage is controlled by the machining pulse power supply 10. The discharge start voltage is a voltage applied to start pulse discharge.
[0017]
Next, the operation will be described. By performing pulse discharge between the electrode 14 and the workpiece 15, the electrode material of the electrode 14 can be deposited in the melting region formed on the workpiece 15 side to perform surface treatment. Unlike electric discharge machining, the surface of the workpiece 15 is not cut, but the material of the electrode 14 is deposited. This deposited layer is called the surface coating layer.
[0018]
The spindle control device 12 monitors the voltage between the electrode 14 and the workpiece 15 and provides a servo mechanism 13 on the spindle so that electric discharge can be generated. Information that discharge has occurred is read from the machining pulse power supply 10 and controlled by the spindle controller 12 so that the bottom surface of the electrode 14 is positioned at a position that matches the discharge start voltage. When the discharge start voltage is increased, discharge can be performed even when the distance between the electrodes, which is the distance between the electrode 14 and the workpiece 15, is large.
[0019]
The experimental results are shown below by taking as an example the case of using model number EX8, which is a discharge surface treatment apparatus manufactured by Mitsubishi Electric. The discharge starting voltage GAP is used as a parameter. As the electrode 14, a sintered body of titanium carbide (TiC) having a diameter of 18 mm is used. The electrode 14 is set to the negative pole and the workpiece 15 is set to the positive pole. The surface treatment time is 15 minutes. The pulse discharge current value is 3.8 A (ampere), and the pulse width is 8 μs (microseconds).
[0020]
First, when the discharge start voltage is 80 V (volts) in FIG. 2, when the discharge start voltage is 160 V, FIG. 4 shows the waveform of the interelectrode voltage when the discharge start voltage is 270 V, respectively. In these figures, the horizontal axis is a time axis with a scale of 5 μs (microseconds), and the vertical axis is the voltage between the electrode 14 and the workpiece 15 with a scale of 50 V (volts). Further, the horizontal axis arrow indicates the time during discharge, and the vertical axis arrow indicates the discharge start voltage.
[0021]
Next, the shape of the surface of the discharge trace that was discharged once using these discharge voltage waveforms is shown. FIG. 5 shows the height from the surface of the workpiece when the discharge start voltage is 80 V, FIG. 6 shows the case where the discharge start voltage is 160 V, and FIG. 7 shows the case where the discharge start voltage is 270 V. In these drawings, the horizontal axis indicates the position of the workpiece surface with a scale of 0.05 mm (50 μm), and the vertical axis indicates the height from the workpiece surface with a scale of 0.002 mm (2 μm). Show. The smaller the discharge start voltage, the smaller the decay of explosive force, and the deeper discharge traces can be observed. Although the surface shape of the discharge trace after single discharge has been described, the same can be said even if pulse discharge continues.
[0022]
Moreover, the result of having measured the unevenness | corrugation of the film surface of the workpiece which carried out the discharge surface treatment with the surface roughness meter is shown. FIG. 8 shows the relationship of the ten-point average roughness Rz to the discharge start voltage. The horizontal axis is the discharge start voltage, and the vertical axis is the ten-point average roughness Rz (unit: μm). FIG. 9 shows the relationship of the center line average roughness Ra with respect to the discharge start voltage. The horizontal axis is the discharge start voltage, and the vertical axis is the center line average roughness Ra (unit: μm). The measurement distance is 5 mm, and the cut-off value is 0.8 mm.
[0023]
8 and 9, when the discharge start voltage for starting the pulse discharge that is conventionally used is 100 V or less, the surface roughness of the workpiece 15 is 7 μm or more in terms of the ten-point average roughness Rz, and the center. The line average roughness Ra is 1.7 μm or more, and it can be seen that a smooth and uniform surface coating layer is not sufficient.
[0024]
Moreover, it turns out that the inflection point of FIG.8 and FIG.9 exists around 120V. For this reason, if the discharge start voltage for starting pulse discharge is 120 V or more, the ten-point average roughness Rz can be 6 μm or less, and the center line average roughness Ra can be 1.2 μm or less.
[0025]
8 and 9, it can be seen that the discharge start voltage for starting the pulse discharge is stable in the region of 140 V or more. In particular, if it is 160V or more, a significant difference cannot be confirmed. If the discharge start voltage for starting pulse discharge is 140 V or higher, the ten-point average roughness Rz can be 4 μm or less, and the center line average roughness Ra can be 0.8 μm or less. Further, if the discharge start voltage for starting the pulse discharge is 140 V or higher, the ten-point average roughness Rz can be more reliably obtained as 4 μm or less, and the center line average roughness Ra as 0.8 μm or less.
[0026]
Here, an example in which a sintered body of titanium carbide is used as the material of the electrode 14 is used as an example. However, if a sintered body suitable for the material of the electrode 14 such as tungsten carbide (WC) is used, The same effect can be obtained. Moreover, as a material of the workpiece 15, iron-based metals are mainly targeted, but similar effects can be obtained even with some non-ferrous metals.
[0027]
In the case of discharge surface treatment, the electrode material moves toward the surface of the workpiece due to the explosive force. Since the electrode material moving from the electrode has a high density, the influence of inertia force is large, and by increasing the discharge starting voltage, the surface of the workpiece can be reached even when the distance between the electrodes increases. On the other hand, when the discharge start voltage is increased, the distance between the electrodes is increased, the explosive force is attenuated in the process of reaching the workpiece surface, and the explosive force on the workpiece surface is reduced. The electrode material can reach the surface of the work piece to form a film, and the attenuation of the explosive force becomes remarkable, the explosive force on the surface of the work piece is reduced, and the surface roughness is improved.
[0028]
In order to achieve the above, at least the discharge start voltage is 120 V or more, and in order for the workpiece 15 to be stable as a smooth and uniform surface coating layer, the discharge start voltage is 140 V or more, which is more reliably stabilized. The discharge start voltage is 160V or higher.
[0029]
As described above, in a discharge surface treatment apparatus that deposits an electrode material on the surface of a workpiece by pulse discharge, the discharge start voltage for starting pulse discharge is set to 120 V or higher so that the surface coating is smoother and more uniform than before. A layer can be obtained.
[0030]
In the entire specification and drawings, the same reference numerals denote the same or equivalent parts. Further, the description of the constituent elements appearing in the whole specification is merely an example and is not limited to these descriptions.
[0031]
Embodiment 2. FIG.
The pulse discharge is continuously generated to carry out the surface treatment of the workpiece 15. Here, the discharge start voltage for starting the pulse discharge is provided in at least two stages, high and low, and the highest discharge start voltage is 120 V or higher and the low discharge start voltage is 100 V or lower. In particular, the discharge start voltage is mainly set to a high discharge start voltage, and the low discharge start voltage is set to the slave.
[0032]
However, if the high discharge start voltage is set to 140 V or higher, more preferably 160 V or higher, the surface of the workpiece 15 becomes a smooth and uniform surface coating layer more stably as described in the first embodiment. It is the same.
[0033]
Here, the discharge start voltage for starting the pulse discharge will be described with an example of two stages of high and low. For example, during a discharge mainly having a discharge start voltage of 140 V as a high discharge start voltage, discharge of a discharge start voltage of 80 V (100 V or less) which is a low discharge start voltage is mixed at a rate of 10 Hz which is a predetermined cycle. Process. Other processing conditions are the same as those in the first embodiment. As a result, the hardness of the film on the surface of the workpiece 15 mixed with a low discharge start voltage is increased by about 10%, compared with the film hardness when the discharge surface treatment is performed only with a high discharge start voltage.
[0034]
On the other hand, the discharge surface treatment is performed only with a low discharge start voltage, and the ten-point average surface roughness Rz and the center line average roughness Ra are almost the same even when a small discharge is mixed. At least the surface roughness of the coating film to be formed can be 6 μm or less in terms of the ten-point average roughness Rz. For this reason, if it is the same processing time, a hard, smooth, and uniform surface film can be efficiently formed by mixing a low discharge start voltage resulting in a small discharge.
[0035]
The level of the discharge start voltage is not necessarily divided into two stages, and may be plural. In this case, if the highest discharge start voltage is 120V or more and the low discharge start voltage is 100V or less, the same can be said.
[0036]
Moreover, the combination of high and low discharge start voltages can be performed by a combination of predetermined cycles. Thereby, the hardness of the surface coating layer can be adjusted. Further, since the adjustment is performed at a predetermined cycle, the level of the discharge start voltage is not biased to the position of the surface film, and the surface of the workpiece 15 can be surely made a smooth and uniform surface film layer.
[0037]
【The invention's effect】
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is a discharge surface treatment apparatus that deposits an electrode material on a surface of a workpiece by pulse discharge, and a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is 120 V or more. Therefore, the discharge surface treatment apparatus can obtain a smooth and uniform surface coating layer.
[0038]
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is a discharge surface treatment apparatus that can obtain a smooth and uniform surface coating layer because the discharge start voltage is 140 V or more.
[0039]
The discharge surface treatment apparatus according to the present invention is a discharge surface treatment apparatus for depositing an electrode material on the surface of a workpiece by pulse discharge, wherein a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is high or low. At least two stages are provided, and the highest discharge start voltage is 120 V or more, and the low discharge start voltage is 100 V or less. Therefore, the discharge surface treatment apparatus can obtain a smooth and uniform surface coating layer.
[0040]
In the discharge surface treatment apparatus according to the present invention, since the discharge start voltage is mainly a high discharge start voltage and a low discharge start voltage is subordinate, a discharge capable of obtaining a smooth and uniform surface coating layer is obtained. It is a surface treatment apparatus.
[0041]
Moreover, the discharge surface treatment apparatus according to the present invention is a discharge surface treatment apparatus that can obtain a smooth and uniform surface coating layer because the discharge start voltages provided in at least two stages are combined in a predetermined cycle.
[0042]
The discharge surface treatment method according to the present invention is a discharge surface treatment method in which an electrode material is deposited on the surface of a workpiece by pulse discharge, and a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is 120V. Since it is above, it is the discharge surface treatment method which can obtain a smooth and uniform surface coating layer.
[0043]
The discharge surface treatment method according to the present invention is a discharge surface treatment method in which an electrode material is deposited on the surface of a workpiece by pulse discharge, and a discharge start voltage applied to start the pulse discharge is high or low. At least two stages are provided, and the highest discharge start voltage is 120 V or more, and the low discharge start voltage is 100 V or less. Therefore, the discharge surface treatment method can obtain a smooth and uniform surface coating layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a discharge surface treatment apparatus and a discharge surface treatment method according to Embodiment 1, and is a schematic diagram of the entire discharge surface treatment apparatus.
FIG. 2 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method of the first embodiment and is a diagram showing a waveform of an interelectrode voltage when the discharge start voltage is 80V.
FIG. 3 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method of the first embodiment, and is a diagram showing a waveform of an interelectrode voltage when the discharge start voltage is 160V.
4 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method according to Embodiment 1, and is a diagram showing a waveform of an interelectrode voltage when the discharge start voltage is 270V. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method of the first embodiment and is a view showing a surface shape of a discharge mark when a discharge start voltage is 80V.
FIG. 6 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method of the first embodiment, and is a view showing a surface shape of a discharge mark when the discharge start voltage is 160V.
FIG. 7 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method of the first embodiment and is a view showing a surface shape of a discharge mark when a discharge start voltage is 270V.
FIG. 8 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method of the first embodiment and is a diagram showing a relationship of a ten-point average roughness Rz to a discharge start voltage.
FIG. 9 is a diagram for explaining the discharge surface treatment apparatus and the discharge surface treatment method of the first embodiment and is a diagram showing the relationship of the center line average roughness Ra to the discharge start voltage.
FIG. 10 is a view for explaining a conventional discharge surface treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Workpieces, 3 electrodes, 9 servo mechanisms, 10 machining pulse power supplies, 11 machining fluid, 12 spindle control devices, 13 servo mechanisms, 14 electrodes, 15 workpieces, 16 machining rods.

Claims

While applying a predetermined pulse voltage to the gap between the workpiece and the electrode facing the workpiece, the gap voltage is monitored and servo controlled to deposit electrode material on the workpiece surface by pulse discharge. A discharge surface treatment apparatus, comprising: a pulse power supply that supplies 120 V or more as a discharge start voltage applied to start the pulse discharge.

The discharge surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the discharge start voltage is 140 V or more.

While applying a predetermined pulse voltage to the gap between the workpiece and the electrode facing the workpiece, the gap voltage is monitored and servo controlled to deposit electrode material on the workpiece surface by pulse discharge. A discharge surface treatment apparatus comprising: a pulse power supply that supplies at least two stages of discharge start voltages of a pulse voltage of 120 V or more and a pulse voltage of 100 V or less to the gap. .

4. The discharge surface treatment apparatus according to claim 3, wherein the discharge start voltage is mainly a high discharge start voltage and a low discharge start voltage.

The discharge surface treatment apparatus according to claim 3 or 4, wherein the discharge start voltages provided in at least two stages are combined in a predetermined cycle.

While applying a predetermined pulse voltage to the gap between the workpiece and the electrode facing the workpiece, the gap voltage is monitored and servo controlled to deposit electrode material on the workpiece surface by pulse discharge. A discharge surface treatment method, wherein processing is performed by supplying 120 V or more as a discharge start voltage applied to start the pulse discharge.

While applying a predetermined pulse voltage to the gap between the workpiece and the electrode facing the workpiece, the gap voltage is monitored and servo controlled to deposit electrode material on the workpiece surface by pulse discharge. A discharge surface treatment method comprising: processing at least two discharge start voltages of a pulse voltage of 120 V or more and a pulse voltage of 100 V or less and supplying the mixture to the gap for processing.