JP4849568B2 - 放電加工装置におけるワークの防食方法および放電加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、放電加工装置におけるワークの防食方法および放電加工装置に関し、特に、非加工中においてワークの腐食を防止する放電加工装置におけるワークの防食方法および放電加工装置に関する。

水系加工液にワークを浸漬して放電加工を行う場合、鉄系や超硬合金（焼結合金）のワークに腐食が生じることが知られている。ワークにおける腐食は、黄銅のワイヤ電極を陰極、鉄系や超硬合金のワークを陽極として、陰極と陽極の電位差から陰極と陽極との間に腐食電流が流れて、陽極側のワークが溶出して生じると考えられており、例えば放電加工中において工具電極とワークとの間に形成される極間に平均電圧を所定に設定した電圧を印加してワークの放電加工を行いつつワークの腐食も防止する防食方法が採用されている。

しかしながら、かかる防食方法においては、放電加工が終了したときには加工電源をＯＦＦとして極間への電圧の印加を停止せざるを得ず、非加工中において防食が施されないままワークが長時間水中放置されてしまい、ワークが溶出して腐食を生じることがある。

そこで、このような非加工中の腐食を防止すべく、従来は例えば特許文献１に開示されるように、加工液中に２次電極を備え、非加工中においてワークが陰極となるようにワークと２次電極との間に電圧を印加しワークの溶出による腐食を防止する防食方法が採用されている。

特許第２７０５４２７号公報

しかしながら、上述の防食方法においては、非加工中のワークの溶出による腐食は防止するものの、陽極の２次電極や加工屑から生ずる金属イオンがワークの表面に付着して着色や腐食を生ずることがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加しつつ、非加工中においてワークが陰極となるようにワークと２次電極との間に電圧を印加することにより、非加工中におけるワークの腐食を低減することができる放電加工装置におけるワークの防食方法および放電加工装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、放電加工装置におけるワークの防食方法に係る請求項１の発明は、加工液を満たす加工槽において加工液にワークを浸漬しつつワークと工具電極との間に形成される極間に電圧を印加して放電を発生させワークの放電加工を行う放電加工装置におけるワークの防食方法であって、加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加し、非加工中においてワークが陰極となるようにワークと加工槽内に備えられる２次電極との間に電圧を印加することを特徴とする。

本発明によれば、加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加し、非加工中においてワークが陰極となるようにワークと加工槽内に備えられる２次電極との間に電圧を印加することとしたので、非加工中においてワークの溶出が低減されるとともに、プリン塩基類からなる腐食防止剤の作用により加工液中の金属イオンが錯体化されワークへの金属イオンの付着も低減され、非加工中におけるワークの腐食を低減することができる。

ここで、プリン塩基類は例えばアデニンとすることができる（請求項２）。なお、プリン塩基類であるアデニンを加工液に添加することにより加工液中の金属イオンが錯体化されワークへの金属イオンの付着を低減することができる。

放電加工装置に係る請求項３の発明は、加工液を満たす加工槽において加工液にワークを浸漬しつつワークと工具電極との間に形成される極間に加工電源により電圧を印加して放電を発生させワークの放電加工を行う放電加工装置であって、加工槽内に備えられる２次電極と、非加工中においてワークが陰極となるようにワークと２次電極との間に電圧を印加する２次電源と、加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加する腐食防止剤添加装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、加工槽内に備えられる２次電極と、非加工中においてワークが陰極となるようにワークと２次電極との間に電圧を印加する２次電源と、加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加する腐食防止剤添加装置と、を備えることとしたので、非加工中においてワークの溶出が低減されるとともに、プリン塩基類からなる腐食防止剤の作用により加工液中の金属イオンが錯体化されワークへの金属イオンの付着も低減され、非加工中におけるワークの腐食を低減することができる。

また、２次電極はカーボン材料で形成されることとすれば、２次電極からの金属イオンの溶出がなくワークへの金属イオンの付着を更に低減させることができる（請求項４）。更に、２次電極はワークを形成する材料よりもイオン化傾向が大きい材料で形成されることとすれば、ワークの溶出を更に低減させることができる（請求項５）。ここで、プリン塩基類は例えばアデニンとすることができる（請求項６）。

本発明によれば、加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加しつつ、非加工中においてワークが陰極となるようにワークと２次電極との間に電圧を印加することにより、非加工中におけるワークの腐食を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態を示すワイヤカット放電加工装置の全体構成の概略を示す図である。同図を参照してワイヤカット放電加工装置１の概要を説明すると、ワイヤカット放電加工装置１は、上側ガイド組体２と下側ガイド組体３との間に工具電極としてのワイヤ電極Ｅを連続的に供給し、加工槽４内に備えるワークスタンド５にワークＷを保持した状態で水系加工液（以下、水系加工液を単に加工液とする）に浸漬し、各軸モータ６によりワイヤ電極ＥとワークＷとの極間の距離を所定に設定しつつ加工電源７により極間に平均電圧を所定に設定した電圧を印加して放電を発生させワークＷの放電加工を行う構成となっている。ワークスタンド５は、上部側がステンレス材料からなる通電部位５ａとなるとともに、下部側がセラミックス材料からなる絶縁部位５ｂとなっており、ワークテーブル８の上面に支持されている。ワークテーブル８は加工槽４の底部をなし絶縁性のセラミックス材料からなる。

加工槽４内には２次電極９が備えられている。すなわち、２次電極９は、フレキシブルで変形可能なシート状のカーボン材料で形成されており、例えば、シリコンゴムシートに炭素繊維シート等の炭素被膜を設けたシート状の素材のように柔軟な基材に炭素被膜を設けた素材からなる。２次電極９は、ワークスタンド５の絶縁部位５ｂおよびワークテーブル８の上面にこれらワークスタンド５等の外形に沿うように所要に変形させつつ貼り付けられている。

この２次電極９とワークＷとは２次電源１０に接続されている。すなわち、２次電極９は２次電源１０の陽極側に、ワークＷはワークスタンド５の通電部位５ａを介して２次電源１０の陰極側に、それぞれ電気的に接続されており、非加工中は２次電源１０により、２次電極９が陽極側、ワークＷ側が陰極側となるように２次電極９とワークＷとの間に電圧が印加され、非加工中におけるワークＷの溶出を低減させることができる。なお、ワークＷと２次電源１０の陰極側との接続間には保護抵抗１０ａが設けられている。

加工液供給系統２０は、図２に示すように、汚液槽２１ａとろ過フィルタ２１ｂと清水槽２１ｃとを備える加工液貯留槽２１、イオン交換樹脂塔２２、加工液温度設定装置２３、腐食防止剤添加装置２４を構成機器として含む。

すなわち、加工液供給系統２０において、加工槽４から排出された汚れた加工液が汚液槽２１ａに貯留されるとともに、ろ過フィルタ２１ｂを介して清澄化された加工液が清水槽２１ｃに貯留され、加工液は加工液温度設定装置２３により所定の温度に、イオン交換樹脂塔２２により所定の比抵抗値に、それぞれ設定され、更に腐食防止剤添加装置２４により腐食防止剤が所定量添加されて加工液供給ポンプ２５により加工槽４に供給される。

腐食防止剤添加装置２４は、図３に示すように、腐食防止剤添加用ポンプ２４ａおよび溶解槽２４ｂを備えている。溶解槽２４ｂは、網状の仕切り２４ｃにより下部側に形成される加工液流入部２４ｄと中間部から上部側にかけて形成される溶解部２４ｅに区画されており、腐食防止剤添加用ポンプ２４ａにより加工液流入部２４ｄを介して清水槽２１ｃからの加工液が溶解部２４ｅに供給される。

溶解部２４ｅには通水性のある包装材により包装された粉末状の腐食防止剤が備えられており、溶解部２４ｅにおいて腐食防止剤を加工液に溶解しながら添加する。腐食防止剤添加用ポンプ２４ａの吐出量を所定に設定することにより加工液中の腐食防止剤の濃度を調整することができる。

本発明においては、プリン塩基類である化１に示す粉末状のアデニン（６−アミノプリン）〔ＣＡＳ登録番号７３−２４−５〕を腐食防止剤として腐食防止剤添加装置２４により加工液に添加する。

図４に示すように、プリン塩基類であるアデニンは、加工液中の金属イオンと反応して金属錯体を形成し、加工液供給系統２０の構成機器や加工槽４、更には加工槽４内に備えられるワークスタンド５、ワークテーブル８、および２次電極９等の加工液に浸漬する機器やワークＷに金属イオンが付着する等して生ずる着色や腐食を低減するとともに、ワークＷの表面や加工液に浸漬する機器の表面に吸着して保護皮膜を形成し、ワークＷや浸漬機器の酸化や溶出も所要に低減することができる。

ワイヤカット放電加工装置１にはＮＣ制御装置３０が併設されており、このＮＣ制御装置３０は上述した２次電極９、２次電源１０、および腐食防止剤としてのアデニンを併用した防食方法を採用する放電加工が実行可能に構成されている。図５に示すように、ＮＣ制御装置３０は、入力部３１、記憶部３２、および処理部３３からなる。

入力部３１は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等で構成されており、この入力部３１から処理部３３における各種処理に必要な情報が入力される。

記憶部３２は、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等で構成されており、上述した防食方法を採用する放電加工を実行するために必要な加工液の温度や比抵抗値等の加工液条件や各種ＮＣプログラムを記憶する機能を有している。なお、ＮＣプログラムには、放電加工中は加工電源７をＯＮとするとともに２次電源１０をＯＦＦとし、放電加工前の加工液の各種調整時や放電加工後の非加工中は２次電源１０をＯＮとするとともに加工電源７をＯＦＦとするように所要の情報が含まれている。

処理部３３は、入力部３１から入力された各種情報と記憶部３２に記憶された加工液条件やＮＣプログラムに基づいて所定の制御信号を出力しイオン交換樹脂塔２２の入口バルブ２２ａ、樹脂通水ポンプ２２ｂ、加工液温度設定装置２３、各軸モータ６、加工電源７、２次電源１０を動作させ放電加工を実行する機能を有している。なお、処理部３３はＣＰＵがその機能を果たす。

次に、上述した防食方法を採用した放電加工方法を図６のフローチャートに基づき図７も参照しつつ説明する。
すなわち、ステップＳ１０において、まずオペレータが加工槽４内のワークスタンド５に鉄系材料あるいはＷＣ−Ｃｏ系超硬合金からなるワークＷを備えるとともに、オペレータが入力部３１から加工液中のアデニン濃度を所定に調整するための腐食防止剤添加用ポンプ２４ａの吐出量、処理部３３が記憶部３２から加工液条件およびＮＣプログラムを読み出すため情報を入力する。

次いで、ステップＳ２０において、放電加工を開始する前に加工液の各種調整を行う。すなわち、処理部３３が記憶部３２から所定の加工液条件を読み出しつつ該読み出した加工液条件に基づいて制御信号を出力し、加工液温度設定装置２３、イオン交換樹脂塔２２の入口バルブ２２ａ、樹脂通水ポンプ２２ｂを動作させて加工液の温度および比抵抗値を調整しつつ加工槽４に加工液を満たし、更に、処理部３３がステップＳ１０で入力された吐出量に基づいて制御信号を出力して腐食防止剤添加ポンプ２４ａを動作させ加工液中のアデニン濃度を調整する。そして、この加工液の各種調整時において、処理部３３が記憶部３２に記憶されているＮＣプログラムを読み出しつつ該ＮＣプログラムに基づいて制御信号を出力し、２次電源１０をＯＮ（加工電源７はＯＦＦとした状態）とし、２次電極９を陽極側、ワークＷが陰極側となるように２次電極９とワークＷとの間に電圧を印加し、放電加工前における非加工中のワークＷの防食を行う。なお、本実施形態にあっては、例えば、加工液の温度は２５℃、比抵抗値は５００００Ω・ｃｍ乃至１０００００Ω・ｃｍ、加工液中のアデニン濃度は１０ｍｇ／L乃至１０００ｍｇ／Lに調整され、２次電極９とワークＷとの間に印加される電圧は数V乃至十数Vに設定される。

続いて、ステップＳ３０において、放電加工を行う。すなわち、処理部３３がＮＣプログラムに基づいて制御信号を出力し２次電源１０をＯＦＦとし、かつ、加工電源７をＯＮとして極間における平均電圧を所定に設定しつつ各軸モータ６を動作させてワークＷの放電加工を行う。

そして、ステップＳ４０において、処理部３３が放電加工の終了を確認すると、ステップＳ５０において、処理部３３が所定の制御信号を出力して加工液の温度、比抵抗値、加工液中のアデニン濃度を上述したステップＳ２０と同等に維持しつつ、処理部３３が更にＮＣプログラムに基づいて制御信号を出力し加工電源７をＯＦＦとし２次電源１０をＯＮとする。これにより２次電極９が陽極側、ワークＷが陰極側となるように２次電極９とワークＷとの間に電圧が印加され、放電加工後における非加工中のワークＷの防食が行なわれる。

このように本実施形態にあっては、非加工中においてワークＷが陰極となるようにワークＷと２次電極９との間に所定の電圧を印加することとしたので、非加工中においてワークＷの溶出を低減することができる。
しかも、２次電極９を変形可能なシート状に形成し加工槽４内に貼り付けて備えることとしたので、放電加工に支障を来たすことなく２次電極９の表面積を大きく設定することができ、非加工中においてワークＷの溶出を更に低減することができる。

更に、加工液にはアデニンが添加されているので、アデニンの作用により加工屑等を介して生ずる加工液中の金属イオンが錯体化される。これにより、非加工中においてワークＷを陰極側に接続してもワークＷへの金属イオンの付着も低減することができる。
また、陽極側に接続される２次電極９はカーボン材料で形成されているので、２次電極９からの金属イオンの溶出がなくワークＷへの金属イオンの付着を更に低減させることができる。

なお、放電加工後の非加工中においては、２次電源１０は、処理部３３から所要の制御信号が出力されることによりＯＦＦとされる。２次電源１０がＯＦＦとされた後は、オペレータが加工槽４からワークＷを取り出して一連の動作を終了する。２次電源１０をＯＦＦとする制御信号は、入力部３１からの所定の情報の入力または加工槽４の水抜き操作により出力される（ステップＳ６０）。

次に本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、ワークＷよりもイオン化傾向の大きい材料で形成した２次電極４０を加工槽４内に備えるべく、図８に示すように、２次電極４０を平板状に形成してワークスタンド５の絶縁部位５ｂおよびワークスタンド５を支持するワークテーブル８に貼り付けている。

そして、加工液にアデニンを添加しつつ、非加工中において、２次電極９を２次電源１０の陽極側に接続するとともに、ワークＷを２次電源１０の陰極側に接続して非加工中のワークＷの防食を行う。

本第２実施形態にあっては、例えば、ワークＷを鉄系材料またはＷＣ−Ｃｏ系超硬合金とし、２次電極９をこれらワークＷよりもイオン化傾向の大きい材料である亜鉛や銅あるいは真鍮として、加工液の温度を２５℃、比抵抗値を５００００Ω・ｃｍ乃至１０００００Ω・ｃｍ、加工液中のアデニン濃度を１０ｍｇ／L乃至１０００ｍｇ／Lに調整しつつ、ワークＷと２次電極９との間の印加電圧を数V乃至十数Vに設定して非加工中のワークＷの防食を行う。

このように本第２実施形態においては、２次電極９をワークＷよりもイオン化傾向の大きい材料で形成することとしたので、ワークＷの溶出を更に低減させることができる。
しかも、２次電極９を平板状に形成し加工槽４内に貼り付けて備えることとしたので、放電加工に支障を来たすことなく２次電極９の表面積を大きく設定することができ、非加工中においてワークＷの溶出を更に一層低減することができる。

ここで、２次電極９をワークＷよりもイオン化傾向の大きい材料で形成することで２次電極９からの溶出量が多くなり加工液中の金属イオンが増加することとなるが、本発明においては加工液に添加したアデニンが作用して加工液中の金属イオンが錯体化され、ワークＷへの金属イオンの付着は緩和される。また、加工液にアデニンを添加することで２次電極９の表面に保護皮膜が形成され２次電極９の溶出も緩和される。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。例えば、上述した第１実施形態にあってはカーボン材料で形成される２次電極９を形状が変形可能なシート状とすることとしているが平板状に形成して加工槽４内に貼り付けることとしてもよい。

また、上述した第２実施形態にあってはワークＷよりもイオン化傾向の大きい材料で形成される２次電極４０を平板状に形成することとしているが形状が変形可能なシート状とすることとしてもよい。

本発明は、放電加工装置において非加工中に生ずる腐食を防止する場合に役立つ。

本発明の第１実施形態に係るワイヤカット放電加工装置の全体概要を示す構成図である。 ワイヤカット放電加工装置における加工液供給系統の構成を示す系統図である。 腐食防止剤添加装置の構成を示す図である。 アデニンの腐食防止機構を説明するための図である。 ＮＣ制御装置の構成を示すブロック図である。 ＮＣ制御装置による非加工中の防食方法を採用した放電加工方法を説明するためのフローチャートである。 ワイヤカット放電加工装置における電源のＯＮ状態およびＯＦＦ状態を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るワイヤカット放電加工装置の全体概要を示す構成図である。

符号の説明

E：ワイヤ電極
Ｗ：ワーク
１：ワイヤカット放電加工装置
２：上側ガイド組体
３：下側ガイド組体
４：加工槽
５：ワークスタンド
５ａ：通電部位
５ｂ：絶縁部位
６：各軸モータ
７：加工電源
８：ワークテーブル
９：２次電極
１０：２次電源
１０ａ：保護抵抗
２０：加工液供給系統
２１ａ：汚液槽
２１ｂ：ろ過フィルタ
２１ｃ：清水槽
２２：イオン交換樹脂塔
２２ａ：入口バルブ
２２ｂ：樹脂通水ポンプ
２３：加工液温度設定装置
２４：腐食防止剤添加装置
２４ａ：腐食防止剤添加用ポンプ
２４ｂ：溶解槽
２４ｃ：仕切り
２４ｄ：加工液流入部
２４ｅ：溶解部
２５：加工液供給ポンプ
３０：ＮＣ制御装置
３１：入力部
３２：記憶部
３３：処理部
４０：２次電源

Claims (6)

1. 加工液を満たす加工槽において前記加工液にワークを浸漬しつつ前記ワークと工具電極との間に形成される極間に電圧を印加して放電を発生させ前記ワークの放電加工を行う放電加工装置におけるワークの防食方法であって、
   前記加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加し、非加工中において前記ワークが陰極となるように前記ワークと前記加工槽内に備えられる２次電極との間に電圧を印加することを特徴とする放電加工装置におけるワークの防食方法。
2. 前記プリン塩基類はアデニンとすることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置におけるワークの防食方法。
3. 加工液を満たす加工槽において前記加工液にワークを浸漬しつつ前記ワークと工具電極との間に形成される極間に加工電源により電圧を印加して放電を発生させ前記ワークの放電加工を行う放電加工装置であって、
   前記加工槽内に備えられる２次電極と、
   非加工中において前記ワークが陰極となるように前記ワークと前記２次電極との間に電圧を印加する２次電源と、
   前記加工液にプリン塩基類からなる腐食防止剤を添加する腐食防止剤添加装置と、
   を備えることを特徴とする放電加工装置。
4. 前記２次電極はカーボン材料で形成されることを特徴とする請求項３に記載の放電加工装置。
5. 前記２次電極は前記ワークを形成する材料よりもイオン化傾向が大きい材料で形成されることを特徴する請求項３に記載の放電加工装置。
6. 前記プリン塩基類はアデニンとすることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の放電加工装置。

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