JP4684973B2 - 放電加工用電極及びその製法 - Google Patents
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Description
図11は、放電加工機の要部を示し、被加工物31と電極32との間にパルス電圧を加えて、被加工物31の一部を溶融して、例えば図11のような凹窪部33を形成する。なお、放電加工液34が電極32と被加工物31との加工ギャップを満たしている(例えば、特許文献1参照)。
つまり、図10に基づいて従来の電極32の加工方法を説明すると、同図(A)に示すタングステン粉末36と銅粉末37の混合物を、短円柱(又は短角柱)状の中間品───電極素材38───として同図(B)の如く焼結形成する。次に、同図(C)のようにエンドミル39等にて切削加工して、同図(C)の破線と同図(D)に示すような形状に電極32を製作していた。
図11に示すように、放電加工時に電極32の外表面と、被加工物31の凹窪部33との間に、放電カス(スラッジ)が滞留し易く、そのような滞留箇所で異常スパーク35(図11中に星印にて示した)を、発生するという問題があった。
このような異常スパーク35の発生があれば、電極32が早期に消耗し、また、放電加工面が不良となったり、加工時間が長く掛かる等の問題が起こる。
元々の素材が粉末であり、多種多様な形状・寸法の電極に対して、同一の素材が使用されるので、在庫が容易でコスト低減に貢献できる。しかも、切削又は研削による切削屑は少なくて済み、省資源に貢献する。さらに、切削屑をその後粉砕して、再利用することも可能となって、材料コストの大幅な改善も可能である。
図1と図2と図3は、本発明に係る放電加工用電極2の製造方法を順次簡略図示したものであって、図7はその粉末素材3を拡大して示す模式的図面である。まず、高融点の耐熱性粉末Zと、この耐熱性粉末Zよりも融点の低い導電性粉末4とを、混合して、粉末素材3を作る。
耐熱性粉末Zとしては、タングステン(以下元素記号のWにて示す場合がある)、又は、その合金が好適であり、粒径は、5μm〜30μmとする。また、導電性粉末4としては、銅(以下元素記号のCuにて示す場合がある)、又は、Cu合金が好適であり、粒径は、5μm〜30μmとする。図7に於ては、導電性粉末4としてCuを用いた場合を例示している。そして、耐熱性粉末ZとしてWを用い、導電性粉末4としてCuを用いた場合の混合割合は、(65:35)〜(75:25)が望ましい(但し、重量比にて示す)。言い換えると、Wの割合は65〜75重量%とする。
このような粉末素材3を、図1(B)に示すように、光造形テーブル5に0.05mm〜 0.3mm程度の薄い層状に敷き詰めて、レーザービーム6を照射して、図1(C)に例示するような殻形状(殻構造)に焼結し、電極中間品(電極素材)7を作製する。
特に、この電極中間品7及び(それから次工程を経て得られる)電極2は、内部空洞部10を有する殻形状(殻構造)とする。
図1〜図4に於て、レーザービーム6の照射は、電極の輪郭帯形状を描くように走査する。かつ、溶融時の酸化防止のため、不活性ガスの雰囲気(密封質内)にて、行う。
機械加工用としては、MC加工機や研削盤が用いられ、削り代H13は 0.8mm〜5mm程度、好ましくは、1mm〜3mm程度とする。図2では点線で示した位置が機械切削面(仕上げ面)14を示し、図2(A)では、右半分は機械加工前の状態を、左半分は機械加工後の状態を、示している。このようにして、図3に示すような放電加工用電極(工具電極)2が得られる。当然に機械切削面(仕上げ面)14は密組織部11から成り、十分な強度・硬度・表面粗さの平滑面となっている。
なお、外表面13を 0.8mm〜5mmの削り代H13をもって機械加工するために、電極中間品7の外形寸法は、最終の電極2よりも僅かに大きくレーザービーム6の走査にて形成される。なお、本発明に於て、「切削」とは、切削の他に研削を含むものと定義する。従って、本発明に於て、機械切削面14としては機械研削面をも包含するものと定義する。
さらに、図5に示した5個の流路20の一部はその横断面積が異なっている。具体的には、2個の大面積のものと、1個の中面積のものと2個の小面積のものとの3種類とした場合を示す。そして、図5では、電極2の外面形状はシンプルな形状に描いているが、実際の電極では複雑な凹凸形状の場合も多く、そのようなとき、前記放電カス(スラッジ)が蓄積され易い部位とそうでない部位が存在することとなるので、放電カス(スラッジ)が蓄積し易い部位には、大きな横断面積の流路20を対応させて、集中的に噴出流を当てて、放電カス(スラッジ)を排出させるようにしている。
また、内部に空洞部10を有する形状として、粉末素材3の使用量を減らすことができ、Wやその合金等の高騰する原料の節減効果は著大であるといえる。
レーザービーム6によって僅かな削り代H13分だけの大き目(厚目)の中空薄肉電極中間品7を製造し、これから微小な削り代H13分を切削又は研削すれば、密組織部11の仕上げ面14が得られて、放電加工に好適な電極2が安価に得られる。
そして、内部空洞部10内に内リブ壁19を形成すれば、外殻部の薄肉化を一層図ることが可能で、強度アップを図り得るのみならず、放電カスの発生し易い部位に、放電加工液34を重点的に電極2の開口孔部15から噴出させ、又は、逆に吸引して、放電カスの発生とそれに伴う異常スパーク35(従来の図11参照)を防止できて、電極消耗を低減でき、放電加工時間の短縮を図ることができる。
3 粉末素材
4 導電性粉末
5 光造形テーブル
6 レーザービーム
7 電極中間品
10 (内部)空洞部
13 外表面
14 機械切削面(仕上げ面)
15 開口孔部
18 間隙
19 内リブ壁
20 流路
21 金属被覆層
22 連結用金属粉末
31 被加工物
33 凹窪部
34 放電加工液
Z 耐熱性粉末
H13 削り代
Claims (4)
- タングステン又はその合金から成る高融点の耐熱性粉末(Z)と、該耐熱性粉末(Z)よりも融点の低い銅又はその合金から成る導電性粉末(4)とを、混合して、光造形テーブル(5)に敷き詰めて、レーザービーム(6)を照射して、積層状に下から上に順次焼結して、被加工物(31)に凹窪部(33)を放電加工するための放電加工用電極を製造する方法であって、
上記放電加工する際に上記凹窪部(33)に微小な間隙(18)をもって対応する凸状外表面における頂部を開口状として、放電加工液(34)の噴出又は吸引用の開口孔部(15)を上記凹窪部(33)の深奥部に対応して形成し、かつ、該開口孔部(15)に連通すると共に上記放電加工液(34)を供給する内部空洞部(10)を有し、上記空洞部(10)を上記開口孔部(15)の区画壁と連続一体状に形成される内リブ壁(19)によって、一部乃至全部が異なる横断面積を有すると共に夫々が上記開口孔部(15)に上記横断面積を減少しつつ連通する複数の流路(20)に、区画形成された殻形状に、焼結にて造形し、
さらに、上記殻形状に造形した後に、外表面(13)を 0.8mm〜5mmの削り代(H 13 )をもって機械加工にて切削又は研削することを特徴とする放電加工用電極の製法。 - タングステン又はその合金から成る高融点の耐熱性粉末(Z)の各粉体の外表面にニッケル又はクローム若しくは銅又はその合金から成る低融点の金属被覆層(21)を被覆形成し、次に、上記耐熱性粉末(Z)よりも融点の低い銅又はその合金から成る導電性粉末(4)と、上記金属被覆層(21)を被覆形成した耐熱性粉末(Z)とを、混合して、光造形テーブル(5)に敷き詰めて、レーザービーム(6)を照射して、積層状に下から上に順次焼結して、被加工物(31)に凹窪部(33)を放電加工するための放電加工用電極を製造する方法であって、
上記放電加工する際に上記凹窪部(33)に微小な間隙(18)をもって対応する凸状外表面における頂部を開口状として、放電加工液(34)の噴出又は吸引用の開口孔部(15)を上記凹窪部(33)の深奥部に対応して形成し、かつ、該開口孔部(15)に連通すると共に上記放電加工液(34)を供給する内部空洞部(10)を有し、上記空洞部(10)を上記開口孔部(15)の区画壁と連続一体状に形成される内リブ壁(19)によって、一部乃至全部が異なる横断面積を有すると共に夫々が上記開口孔部(15)に上記横断面積を減少しつつ連通する複数の流路(20)に、区画形成された殻形状に、焼結にて造形し、
さらに、上記殻形状に造形した後に、外表面(13)を 0.8mm〜5mmの削り代(H 13 )をもって機械加工にて切削又は研削することを特徴とする放電加工用電極の製法。 - タングステン又はその合金から成る高融点の耐熱性粉末(Z)と、該耐熱性粉末(Z)よりも融点の低い銅又はその合金から成る導電性粉末(4)と、低融点の連結用金属粉末(22)とを、混合して、光造形テーブル(5)に敷き詰めて、レーザービーム(6)を照射して、積層状に下から上に順次焼結して、被加工物(31)に凹窪部(33)を放電加工するための放電加工用電極を製造する方法であって、
上記放電加工する際に上記凹窪部(33)に微小な間隙(18)をもって対応する凸状外表面における頂部を開口状として、放電加工液(34)の噴出又は吸引用の開口孔部(15)を上記凹窪部(33)の深奥部に対応して形成し、かつ、該開口孔部(15)に連通すると共に上記放電加工液(34)を供給する内部空洞部(10)を有し、上記空洞部(10)を上記開口孔部(15)の区画壁と連続一体状に形成される内リブ壁(19)によって、一部乃至全部が異なる横断面積を有すると共に夫々が上記開口孔部(15)に上記横断面積を減少しつつ連通する複数の流路(20)に、区画形成された殻形状に、焼結にて造形し、
さらに、上記殻形状に造形した後に、外表面(13)を 0.8mm〜5mmの削り代(H 13 )をもって機械加工にて切削又は研削することを特徴とする放電加工用電極の製法。 - タングステン又はその合金から成る高融点の耐熱性粉末(Z)と、該耐熱性粉末(Z)よりも融点の低い銅又はその合金から成る導電性粉末(4)の混合物から成る粉末素材(3)に、レーザービーム(6)を照射しながら積層する光造形法にて形成され、被加工物(31)に凹窪部(33)を放電加工するための放電加工用電極であって、
上記放電加工作業時に上記凹窪部(33)に微小な間隙(18)をもって対応する凸状外表面を有し、該凸状外表面の頂部を開口状として、放電加工液(34)の噴出又は吸引用の開口孔部(15)を形成し、該開口孔部(15)を上記凹窪部(33)の深奥部に対応させ、かつ、該開口孔部(15)に連通すると共に上記放電加工液(34)を供給する空洞部(10)を有し、全体が殻形状であって、上記空洞部(10)は上記開口孔部(15)の区画壁と連続一体状に形成される内リブ壁(19)によって複数の流路(20)に区画されると共に複数の該流路(20)の一部乃至全部はその横断面積が異なるように設定され、かつ、各上記流路(20)が夫々上記開口孔部(15)に上記横断面積を減少しつつ連通して、形成され、
さらに、上記凸状外表面は、機械加工にて切削又は研削された機械切削面(14)をもって形成されていることを特徴とする放電加工用電極。
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