JP4925473B2 - 放電加工装置における腐食防止剤の回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電加工装置における腐食防止剤の回収方法に関し、特に、加工液のイオン交換処理を行うイオン交換樹脂に吸着された腐食防止剤の回収方法に関する。

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負極、鉄系や超硬合金のワークを正極として、負極と正極の電位差から負極と正極との間に腐食電流が流れて、正極側のワークが溶出して生じると考えられている。

そこで、このような腐食を防止すべく、従来は例えば特許文献１または特許文献２に示すように、加工液に腐食防止剤を添加して放電加工を行いワークの腐食を防止する方法が広く採用されている。

特開昭６２−２５１０１３号公報 特開平４−２５０９２１号公報

ところで、放電加工においては加工液の比抵抗値を所定に設定するためイオン交換樹脂への通水が適宜行われるが、この通水により腐食防止剤がイオン交換樹脂に吸着されることがある。
そこで、加工液への腐食防止剤の補給が適宜行われるが、腐食防止剤の補給量が多くなるとランニングコストの増大を招くこととなる。

近年は高い加工精度の要求から加工液の比抵抗値を高く設定するためイオン交換樹脂の通水量は多くなる傾向となっているが、このように通水量が多くなると腐食防止剤の吸着量も多くなってしまい、ランニングコストの増大が一層大きな問題として指摘されていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、イオン交換樹脂に吸着した腐食防止剤を回収してランニングコストを低減させることができる放電加工装置における腐食防止剤の回収方法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腐食防止剤の回収方法に係る請求項１の発明は、加工液に添加された腐食防止剤が加工液を循環供給する加工液循環系統に備えられたイオン交換樹脂に吸着するとともに、吸着した腐食防止剤をイオン交換樹脂から回収する放電加工装置における腐食防止剤の回収方法であって、イオン交換樹脂を加工液循環系統に複数備えるとともに、複数のイオン交換樹脂において腐食防止剤の吸着量の少ないイオン交換樹脂から腐食防止剤の吸着量の多いイオン交換樹脂に順次通水して腐食防止剤の吸着量の多いイオン交換樹脂から吸着した腐食防止剤を脱離させ回収することを特徴とする放電加工装置における腐食防止剤の回収方法。

本発明によれば、イオン交換樹脂を加工液循環系統に複数備えるとともに、複数のイオン交換樹脂において腐食防止剤の吸着量の少ないイオン交換樹脂から腐食防止剤の吸着量の多いイオン交換樹脂に順次通水して腐食防止剤の吸着量の多いイオン交換樹脂から吸着した腐食防止剤を脱離させ回収することによりランニングコストを低減させることができる。
ここで、腐食防止剤はプリン塩基類からなり（請求項２）、該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３）。

本発明によれば、イオン交換樹脂に吸着した腐食防止剤を回収することによりランニングコストを低減させることができる。

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、ワークＷを加工槽４内のワークスタンド５に載置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電源装置７により極間に所定の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おり、加工槽４には加工液循環系統１０により加工液が連続的に循環供給される。

すなわち、図２に示すように、加工液循環系統１０は、汚液槽１１ａとろ過フィルタ１１ｂと清水槽１１ｃとを備える加工液貯留槽１１、加工液温度設定装置１２、腐食防止剤添加装置１３、第１のイオン交換樹脂塔１４、第２のイオン交換樹脂塔１５を構成機器として含み、加工槽４から排出された汚れた加工液が汚液槽１１ａに貯留されるとともに、ろ過フィルタ１１ｂを介して清澄化された加工液が清水槽１１ｃに貯留され、加工液は加工液温度設定装置１２により所定の温度に、第１のイオン交換樹脂塔１４または第２のイオン交換樹脂塔１５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１３によりワークＷ等の腐食を防止する腐食防止剤が所定量添加されて加工槽４に循環供給される。

腐食防止剤添加装置１３においては通水性のある包装材に包装された粉末状の腐食防止剤が溶解槽１３ａに備えられており、腐食防止剤添加用ポンプ１３ｂにより溶解槽１３ａに加工液を供給することによって腐食防止剤を加工液に溶解しながら添加する。

本発明においては、腐食防止剤はプリン塩基類からなる薬剤、より詳しくは化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〕としている。

すなわち、プリン塩基類であるアデニンは、加工液に添加することによりワークＷ等の防食に大きな効果を発揮することが本発明者により明らかとされている。アデニンはイオン交換樹脂に吸着されることも本発明者により明らかとされており、イオン交換樹脂への吸着により加工液中のアデニンの濃度が低下する。

第１のイオン交換樹脂塔１４および第２のイオン交換樹脂塔１５は相互に並列に配置されており、本実施形態にあっては、一方の樹脂塔に加工液が通水されるときは他方の樹脂塔は非通水状態となるように入口バルブ１４ａ，１５ａおよび出口バルブ１４ｂ，１５ｂを所要に操作しつつ、樹脂通水ポンプ１６を動作させて加工液のイオン交換処理を行う。また、本実施形態にあっては、通水時間が所定の時間に到達したときに、通水状態にあるイオン交換樹脂塔に相当量のアデニンが吸着されたものと見做してバルブ操作を行いイオン交換樹脂塔の切り換えを行う。

ワイヤカット放電加工装置１には更にイオン交換樹脂に吸着したアデニンを回収すべく腐食防止剤回収系統２０が備えられている。腐食防止剤回収系統２０は水源２０ａを有し、水源２０ａは第１のイオン交換樹脂塔１４および第２のイオン交換樹脂塔１５を介して加工液循環系統１０の清水槽１１ｃに接続されている。

より詳しくは、図２に示すように、腐食防止剤回収系統２０は、第１のイオン交換樹脂塔１４と第１のイオン交換樹脂塔１４の入口バルブ１４ａ間の配管に接続される第１の回収系統２１および第２のイオン交換樹脂塔１５と第２のイオン交換樹脂塔１５の入口バルブ１５ａ間の配管に接続される第２の回収系統２２を含み、第１の回収系統２１には第１の回収用バルブ２１ａが、第２の回収系統２２には第２の回収用バルブ２２ａが、それぞれ備られている。

図３に示すように、第１のイオン交換樹脂塔１４に吸着したアデニンを回収する場合は、第１のイオン交換樹脂塔１４の入口バルブ１４ａを閉塞し、かつ、第１のイオン交換樹脂塔１４の出口バルブ１４ｂを開放しつつ、腐食防止剤回収系統２０の第１の回収用バルブ２１ａを開放し、第１のイオン交換樹脂塔１４に所定の液、より詳しくは水道水を通水する。

また、図４に示すように、第２のイオン交換樹脂塔１５に吸着したアデニンを回収する場合は、第２のイオン交換樹脂塔１５の入口バルブ１５ａを閉塞し、かつ、第２のイオン交換樹脂塔１５の出口バルブ１５ｂを開放しつつ、腐食防止剤回収系統２０の第２の回収用バルブ２２ａを開放し、第２のイオン交換樹脂塔１５に水道水を通水する。

ここで、本発明者により、プリン塩基類であるアデニンが吸着したイオン交換樹脂塔に水道水を通水することにより吸着したアデニンがイオン交換樹脂塔から脱離し、かつ、脱離したアデニンはワーク等の腐食防止効果を引き続き発揮することが明らかとされている。また、本発明者により、水道水による腐食防止剤の脱離量は比抵抗値を所定に設定した加工液よりも多くなることも明らかとされている。通常、水道水の比抵抗値は１００００Ω・ｃｍ以下であり、加工液の比抵抗値は５００００Ω・ｃｍ乃至１０００００Ω・ｃｍ程度である。

なお、腐食防止剤回収系統２０によるイオン交換樹脂に吸着したアデニンの回収は、加工液の蒸発時や加工液の交換時、更にはワイヤカット放電加工装置１の最初の稼動時に加工液循環系統１０への加工液の補給や供給を兼ねて行われる。

ワイヤカット放電加工装置１には上述したアデニンの回収方法を行うべくＮＣ制御装置３０が併設されている。このＮＣ制御装置３０は、図５に示すように、入力部３１、記憶部３２、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、放電加工を実行するために必要な各種ＮＣプログラム等を記憶する機能を有している。
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ＮＣプログラムに基づいて所定の制御信号を出力し放電加工を実行しつつ上述したアデニンの回収方法を実行する機能を有している。処理部３３はＣＰＵがその機能を果たす。

次にＮＣ制御装置３０による上述したアデニンの回収方法を図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下においては第１のイオン交換樹脂塔１４により加工液のイオン交換処理を所要に行った後に第２のイオン交換樹脂塔１５に切り換えて、第１のイオン交換樹脂塔１４に吸着されたアデニンを回収する場合について説明するものとする。

すなわち、ステップＳ１０において、まず入力部３１からオペレータが所定の情報を入力するとともに、処理部３３が入力された情報に基づいて制御信号を出力し第１のイオン交換樹脂塔１４の入口バルブ１４ａおよび出口バルブ１４ｂを開放して第１のイオン交換樹脂塔１４を通水可能な状態とし、第２のイオン交換樹脂塔１５の入口バルブ１５ａおよび出口バルブ１５ｂを閉塞して第２のイオン交換樹脂塔１５を通水されない状態とする。なお、腐食防止剤回収系統２０の各バルブ２１ａ，２２ａは閉塞した状態とする。

次いで、ステップＳ２０において、処理部３３がステップＳ１０で入力された情報に基づいて制御信号を出力し加工液温度設定装置１２、腐食防止剤添加用ポンプ１３ａ、および樹脂通水ポンプ１６を動作させて、加工液の温度、加工液中のアデニンの濃度、比抵抗値を所定に調整する。そして、更に処理部３３が記憶部３２から所定のＮＣプログラムを読み出しつつ制御信号を出力し、各軸モータ６および電源装置７を動作させてワークＷの放電加工を実行する。放電加工においては加工屑を介して加工液中に金属イオンが発生し比抵抗値が減少するので第１のイオン交換樹脂塔１４に適宜通水し比抵抗値の調整を行う。この通水により第１のイオン交換樹脂塔１４にアデニンが吸着する。

次に、ステップＳ３０において、オペレータが第１のイオン交換樹脂塔１４の通水時間が所定の時間に到達したことを確認すると、オペレータは第１のイオン交換樹脂塔１４に相当量のアデニンが吸着されたと見做す。
そして、ステップＳ４０において、オペレータが入力部３１からイオン交換樹脂塔を切り換えるための情報を入力し、該入力された情報に基づいて処理部３３が制御信号を出力して第１のイオン交換樹脂塔１４の入口バルブ１４ａを閉塞し、かつ、第２のイオン交換樹脂塔１５の入口バルブ１５ａおよび出口バルブ１５ｂを開放してイオン交換樹脂の切り換えを行う。これにより以後加工液のイオン交換処理は第２のイオン交換樹脂塔１５が行う。

続いて、ステップＳ５０において、オペレータが入力部３１から腐食防止剤回収系統２０による第１のイオン交換樹脂塔１４に吸着されたアデニンの回収操作を開始するための情報を入力する。そして、処理部３３が入力された情報に基づいて制御信号を出力して腐食防止剤回収系統２０の第１の入口バルブ２１ａと第１のイオン交換樹脂塔１４の出口バルブ１４ｂを開放するとともに、水源２０ａから水道水を供給して第１のイオン交換樹脂塔１４に吸着されたアデニンを脱離させ該脱離させたアデニンを水道水とともに加工液循環系統１０に補給する（図３）。これにより、第１のイオン交換樹脂塔１４に吸着したアデニンが回収されランニングコストの低減を図ることができる。

次に本発明の第２実施形態について図７に基づいて説明する。すなわち、本発明の第２実施形態は、吸着量の少ないイオン交換樹脂塔４０（未だアデニンが吸着されていない場合を含む）を上流側に、吸着量の多いイオン交換樹脂塔５０を下流側に、それぞれ配置し、イオン交換樹脂塔４０からイオン交換樹脂塔５０に加工液を順次通水することにより、アデニンの吸着量の多いイオン交換樹脂塔５０から吸着したアデニンを所要に脱離させ回収する構成を示している。

この場合においては、例えば吸着量が平衡に到達したイオン交換樹脂塔を下流側に配置し、未だアデニンが吸着されていないイオン交換樹脂塔を上流側に配置する等する。

次いで本発明の第３実施形態について図８および図９に基づいて説明する。本発明の第３実施形態は上述した第１実施形態に対し第１のイオン交換樹脂塔１４の出口側と第２のイオン交換樹脂塔１５の入口側とを接続する第１の直列系統６０および第２のイオン交換樹脂塔１５の出口側と第１のイオン交換樹脂塔１４の入口側とを接続する第２の直列系統７０を加工液循環系統１０に更に備えるとともに、各直列系統６０，７０にバルブ６０ａ，７０ａを備える。

すなわち、図８に示すように、第１の直列系統６０に備えるバルブ６０ａを開放し、かつ、第２の直列系統７０に備えるバルブ７０ａを閉塞することにより、第１のイオン交換樹脂塔１４から第２のイオン交換樹脂塔１５に加工液が通水される。また、図９に示すように、第１の直列系統６０に備えるバルブ６０ａを閉塞し、かつ、第２の直列系統７０に備えるバルブ７０ａを開放することにより、第２のイオン交換樹脂塔１５から第１のイオン交換樹脂塔１４に加工液が通水される。

第１のイオン交換樹脂塔１４と第２のイオン交換樹脂塔１５との間でアデニンの吸着量に差が生じている場合には、各直列系統６０，７０の各バルブ６０ａ，７０ａの開閉操作を所要に行うことにより、アデニンの吸着量の少ないイオン交換樹脂塔からアデニンの吸着量の多いイオン交換樹脂塔に通水順序を適宜変更し、アデニンの吸着量の多いイオン交換樹脂塔から吸着したアデニンを脱離させて回収する。

なお、腐食防止剤回収系統２０により水道水をいずれか一方のイオン交換樹脂塔に通水して吸着したアデニンを所要に脱離させアデニンの吸着量が相対的に少ない状態とし、アデニンを脱離させたイオン交換樹脂塔から他方のイオン交換樹脂塔に順次通水されるように通水順序を適宜変更することとしてもよい。上述した第１実施形態に対し腐食防止剤回収系統２０によるアデニンの回収操作を少なくすることができるので加工液の補給回数が制限される場合に特に有効となる。

本発明は、放電加工において腐食防止剤を回収する場合に役立つ。

本発明の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循環系統の構成を示す系統図である。 腐食防止剤回収系統による第１のイオン交換樹脂塔に吸着した腐食防止剤の回収方法を説明するための系統図である。 腐食防止剤回収系統による第２のイオン交換樹脂塔に吸着した腐食防止剤の回収方法を説明するための系統図である。 NC制御装置の構成を示すブロック図である。 腐食防止剤の回収方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るイオン交換樹脂塔に吸着した腐食防止剤の回収方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係るイオン交換樹脂塔に吸着した腐食防止剤の回収方法を説明するための第１の図である。 本発明の第３実施形態に係るイオン交換樹脂塔に吸着した腐食防止剤の回収方法を説明するための第２の図である。

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
６：各軸モータ
７：電源装置
１０：加工液循環系統
１１ａ：汚液槽
１１ｂ：ろ過フィルタ
１１ｃ：清水槽
１２：加工液温度設定装置
１３：腐食防止剤添加装置
１４：第１のイオン交換樹脂塔
１４ａ：入口バルブ
１４ｂ：出口バルブ
１５：第２のイオン交換樹脂塔
１５ａ：入口バルブ
１５ｂ：出口バルブ
１６：樹脂通水ポンプ
２０：腐食防止剤回収系統
２０ａ：水源
２１：第１の回収系統
２１ａ：第１の回収用バルブ
２２：第２の回収系統
２２ａ：第２の回収用バルブ
３０：ＮＣ制御装置
３１：入力部
３２：記憶部
３３：処理部
４０：アデニンの吸着量の少ないイオン交換樹脂塔
５０：アデニンの吸着量の多いイオン交換樹脂塔
６０：第１の直列系統
６０ａ：バルブ
７０：第２の直列系統
７０ａ：バルブ

Claims (3)

1. 加工液に添加された腐食防止剤が前記加工液を循環供給する加工液循環系統に備えられたイオン交換樹脂に吸着するとともに、該吸着した腐食防止剤を前記イオン交換樹脂から回収する放電加工装置における腐食防止剤の回収方法であって、
   前記イオン交換樹脂を前記加工液循環系統に複数備えるとともに、前記複数のイオン交換樹脂において前記腐食防止剤の吸着量の少ないイオン交換樹脂から前記腐食防止剤の吸着量の多いイオン交換樹脂に順次通水して前記腐食防止剤の吸着量の多いイオン交換樹脂から前記吸着した腐食防止剤を脱離させ回収することを特徴とする放電加工装置における腐食防止剤の回収方法。
2. 前記腐食防止剤はプリン塩基類からな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腐食防止剤の回収方法。
3. 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２に記載の放電加工装置における腐食防止剤の回収方法。

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