JP6171139B2 - Coating method - Google Patents
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Description
本発明は、コーティング方法に係わり、特に、エネルギーロスの改善を図ることができ、良質の処理表面性を良好な作業性のもとに実施することができるコーティング方法に関する。 The present invention relates to a coating method, and more particularly, to a coating method capable of improving energy loss and implementing a high-quality surface treatment with good workability.
従来、図１２及び図１３に示すように、被加工物１’と放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回転電極１２’との間に放電を発生させることにより発生した熱により放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回転電極１２’の材料を被加工物１’に移行堆積するコーティング方法がある。 Conventionally, as shown in FIGS. 12 and 13, due to heat generated by generating an electric discharge between a workpiece 1 ′ and a rotating electrode 12 ′ for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining). There is a coating method in which the material of the rotating electrode 12 'for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining) is transferred and deposited on the workpiece 1'.
しかしながら、上記コーティング方法にあっては、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回転電極１２’の一方向のみの回転の場合、図１３に示すように、回転電極１２’の電極外周全てが高温領域になるため、エネルギーロスが生じるという問題点が生じた。 However, in the above coating method, in the case of rotating only in one direction of the rotating electrode 12 ′ for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification processing), as shown in FIG. Since the entire outer periphery is in a high temperature region, there is a problem that energy loss occurs.
本発明は、上記の問題点を考慮してなされたもので、エネルギーロスの改善および改
質面性状の向上を図ることができるコーティング方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a coating method capable of improving energy loss and improving modified surface properties.
請求項１記載のコーティング方法は、被加工物と放電加工用の回動電極との間に放電を発生させることにより発生した熱により前記放電加工用の回転電極の材料を前記被加工物に移行堆積するコーティング方法であって、前記放電加工用の回動電極に正方向および逆方向の回転運動を交互に与える回動運動を行わせることにより、前記放電加工用の回動電極の材料を前記被加工物に移行堆積するものである。 The coating method according to claim 1, wherein the material of the rotating electrode for electric discharge machining is transferred to the workpiece by heat generated by generating electric discharge between the workpiece and the rotating electrode for electric discharge machining. In the coating method for depositing, the rotating electrode for electric discharge machining is made to have the material for the rotating electrode for electric discharge machining by causing the rotating electrode for electric discharge machining to perform a rotating motion that alternately gives a rotating motion in the forward direction and the reverse direction. It is transferred and deposited on the work piece.
また、請求項２記載のコーティング方法は、請求項１記載のコーティング方法におい
て、回動電極の正方向の回転角と前記回動電極の逆方向の回転角を異ならせるものである
。
The coating method according to claim 2 is the coating method according to claim 1, wherein the rotation angle of the rotating electrode in the forward direction is different from the rotation angle of the rotating electrode in the reverse direction.
また、請求項３記載のコーティング方法は、請求項１記載のコーティング方法におい
て、放電加工用の回動電極は、パルスモータにより回転し、前記パルスモータを回転駆動源として、当該パルスモータに入力するパルス周波数および正逆入力パルス数を設定することにより、電極のステップ応答速度および平均回転速度を制御するものである。
The coating method according to claim 3 is the coating method according to claim 1, wherein the rotating electrode for electric discharge machining is rotated by a pulse motor, and the pulse motor is input to the pulse motor as a rotational drive source. The step response speed and average rotation speed of the electrode are controlled by setting the pulse frequency and the number of forward and reverse input pulses.
また、請求項４記載のコーティング方法は、請求項１記載のコーティング方法におい
て、放電加工用の回動電極の正方向回転から逆方向回転の切換え時、又は、前記切換え時の前、又は、前記切換え時の後において、前記放電加工用の回動電極の放電電源を遮断するか、又は、被加工物の極性と放電加工用の回動電極の極性とを切替えるものである。
また、請求項５記載のコーティング方法は、請求項１、請求項３、請求項４のいずれか１項に記載のコーティング方法において、放電加工用を放電表面改質加工用としたものである。
Further, the coating method according to claim 4 is the coating method according to claim 1, when switching from forward rotation to reverse rotation of the rotating electrode for electric discharge machining, before the switching, or After the switching, the discharge power supply of the rotating electrode for electric discharge machining is cut off, or the polarity of the workpiece and the polarity of the rotating electrode for electric discharge machining are switched.
The coating method according to claim 5 is the coating method according to any one of claims 1, 3, and 4, wherein the electrical discharge machining is used for electrical discharge surface modification.
請求項１記載のコーティング方法によれば、前記放電加工用の電極に正方向および逆方向の回転運動を交互に与える回動運動を行わせることにより、放電加工用の電極に対向する被加工物の加工面と向き合う電極の領域を限定することができ、つまり、放電加工用の回動電極の放電領域を制限して回動電極の表面の高温領域を従来の全周より狭くすることができ、エネルギーロスの改善を図ることができる。 According to the coating method of claim 1, the workpiece facing the electrode for electric discharge machining is caused by causing the electrode for electric discharge machining to perform a rotational motion that alternately gives a rotational motion in the forward direction and the reverse direction. The area of the electrode facing the machining surface can be limited, that is, the discharge area of the rotating electrode for electric discharge machining can be limited to make the high temperature area on the surface of the rotating electrode narrower than the entire circumference. , Energy loss can be improved.
また、請求項２記載のコーティング方法によれば、請求項１記載の発明の効果に加え
、回動電極の正方向の回転角と前記回動電極の逆方向の回転角を異ならせる、例えば、放
電加工用の回動電極の回転運動を交互に与える回動運動正方向回転角および逆方向回転角
を独立に制御し、両回転角の差に相当する回転角で放電加工用の回動電極全体が平均として一方向に回転して、被加工物と放電加工用の回動電極とが相対移動をするため、熟練をそれ程要しないでも、平坦化したコーティング層を形成することができる。
Further, according to the coating method of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, the rotation angle in the forward direction of the rotating electrode and the rotation angle in the reverse direction of the rotating electrode are made different, for example, Rotating motion that alternately gives rotational motion of the rotating electrode for electric discharge machining The forward and reverse rotational angles are controlled independently, and the rotating electrode for electric discharge machining at a rotational angle corresponding to the difference between the rotational angles. Since the whole rotates in one direction on average and the workpiece and the rotating electrode for electric discharge machining move relative to each other, a flattened coating layer can be formed without requiring much skill.
また、請求項３記載のコーティング方法によれば、請求項１記載の発明の効果に加え
、パルスモータを回転駆動源として、当該パルスモータに入力するパルス周波数および正
逆入力パルス数を設定することにより、電極のステップ応答速度および平均回転速度を制
御することにより、被加工物のコーティング層のニーズに対応する最適条件を選択するこ
とができる。
According to the coating method of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 1, setting the pulse frequency and the number of forward / reverse input pulses input to the pulse motor using the pulse motor as a rotational drive source. Thus, by controlling the step response speed and average rotation speed of the electrode, it is possible to select the optimum conditions corresponding to the needs of the coating layer of the workpiece.
また、請求項４記載のコーティング方法によれば、請求項１記載の発明の効果に加え
、被加工物の極性と放電加工用の回動電極の極性とを切替える、あるいは放電電源を遮断することにより、堆積と除去を制御することができる。つまり、被加工物（−）、放電加工用の回動電極（＋）の場合、放電加工用の回動電極の材料を被加工物に移行堆積させ、逆に、被加工物（＋）、放電加工用の回動電極（−）の場合、あるいは電流値を下げるか放電電源を遮断した場合、被加工物上の移行堆積物を除去・平滑化し、コーティング層の微調整をすることができる。
According to the coating method of claim 4, in addition to the effect of the invention of claim 1, the polarity of the workpiece and the polarity of the rotating electrode for electric discharge machining are switched, or the discharge power supply is shut off. Thus, deposition and removal can be controlled. That is, in the case of the workpiece (−) and the rotating electrode (+) for electric discharge machining, the material of the rotating electrode for electric discharge machining is transferred and deposited on the workpiece, and conversely, the workpiece (+), In the case of a rotating electrode (-) for electric discharge machining, or when the current value is lowered or the discharge power supply is cut off, the migration deposit on the workpiece can be removed and smoothed, and the coating layer can be finely adjusted. .
本発明の一実施例のコーティング方法を図面（図１〜図１１）を参照して説明する。
本発明の一実施例のコーティング方法は、コンデンサ放電やトランジスタ放電電源を
用いた気中放電加工法によって電極材料を被加工物表面に移行堆積する表面処理法に関す
る分野である。
本発明の一実施例のコーティング方法を説明する前に、放電表面処理加工の現状と問
題点を挙げれば、パルスアーク放電を用いた表面改質加工においては、放電点近傍の電極
材料を溶融し、対向する被加工面に移行堆積する現象を利用している。
このため、多量の電極材料を溶融する必要があり、気中放電の場合には、極間のエネ
ルギー配分の違いを利用して通常は電極側を正極として負極側に移行させる。
また、電極材料の見かけの融点および熱伝導率を低下させる目的で当該材料の粉末か
らなる圧粉体あるいは仮焼結体が用いられる場合もある。これらいずれの場合も放電点近
傍の温度上昇を早めて融点あるいは沸点に近い状態に至らしめる効果が大きい。
しかし、所望とする電極材料を上記のような圧粉体や仮焼結体として常に提供できる
とは限らない。
一方、直流アーク放電のような連続過熱方式を用いるならば、電極全体が急速に加熱
され容易に高温状態に至るが、放電点が固定されるために全体として温度の制御は不能に
なる。
したがって通常は放電の集中を防ぐために、パルス放電が用いられ、しかも電極を回
転させる。この場合の制御変数は放電パルス幅と放電電流値、放電休止時間および電極回
転速度（表面速度）である。
しかし、タングステンやモリブデンなどの高融点材料を電極材料とした場合は上記の
変数を実用の範囲内で変化させて最適条件を求めたとしても加工速度と表面粗さとを同時
に制御することは困難であり、極めて高い熟練を要する。
気中放電堆積加工を行う場合は、予め電極先端部を数百度以上に加熱し、しかも、常
にこの高温状態を維持することが必要である。このことは作業者に、さらに熟練を強いる
こととなり、また、直径数mm程度以上の電極を用いた場合、明らかにエネルギーの無駄遣いである。
なぜならば、放電改質加工の場合は必要とする高温部は放電点近傍の限られた領域で
十分であるからである。
しかも、回転電極を加工物表面上で走査して皮膜処理を行おうとすると加工初期に生
じた小さな凹凸が成長し一様な加工物表面を得ることが難しくなる。このことは電極先端
部の周方向全域にわたって高温になっているために、電極の回転に伴って常に被加工物側
の突起部近傍に、放電が集中する傾向があるためである。
The coating method of one Example of this invention is demonstrated with reference to drawings (FIGS. 1-11).
The coating method according to an embodiment of the present invention is a field related to a surface treatment method in which an electrode material is transferred and deposited on the surface of a workpiece by an air discharge machining method using a capacitor discharge or a transistor discharge power source.
Before explaining the coating method of one embodiment of the present invention, the current state and problems of discharge surface treatment are listed. In surface modification using pulse arc discharge, the electrode material in the vicinity of the discharge point is melted. The phenomenon of migration and deposition on the opposite work surface is utilized.
For this reason, it is necessary to melt a large amount of electrode material, and in the case of air discharge, normally, the electrode side is shifted to the negative electrode side using the difference in energy distribution between the electrodes as a positive electrode.
In some cases, a green compact or a pre-sintered body made of a powder of the material is used for the purpose of lowering the apparent melting point and thermal conductivity of the electrode material. In either case, the effect of accelerating the temperature rise near the discharge point and reaching a state close to the melting point or boiling point is great.
However, a desired electrode material cannot always be provided as a green compact or a pre-sintered body as described above.
On the other hand, if a continuous heating method such as DC arc discharge is used, the entire electrode is rapidly heated and easily reaches a high temperature state, but since the discharge point is fixed, the temperature cannot be controlled as a whole.
Therefore, in order to prevent concentration of discharge, pulse discharge is usually used and the electrode is rotated. The control variables in this case are the discharge pulse width, discharge current value, discharge pause time, and electrode rotation speed (surface speed).
However, when a high melting point material such as tungsten or molybdenum is used as the electrode material, it is difficult to control the processing speed and the surface roughness at the same time even if the above variables are changed within the practical range and the optimum conditions are obtained. Yes, very high skill is required.
When performing an air discharge deposition process, it is necessary to heat the tip of the electrode to several hundred degrees or more in advance and always maintain this high temperature state. This forces the operator to become more skilled, and clearly uses energy when using electrodes with a diameter of several millimeters or more.
This is because, in the case of electric discharge reforming, the necessary high temperature part is sufficient in a limited region near the discharge point.
In addition, when a coating process is performed by scanning the rotating electrode on the surface of the workpiece, small irregularities generated in the initial stage of the processing grow and it is difficult to obtain a uniform workpiece surface. This is because the discharge tends to be concentrated in the vicinity of the protrusion on the workpiece side as the electrode rotates because the temperature is high throughout the circumferential direction of the electrode tip.
本実施例のコーティング方法は、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２を往復回転（回動）させる機構を採用する。
しかも、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の回転の往路と復路の回転角（回動電極１２の回転の往路と復路の回転角は、同じでも良いが、望ましくは、回動電極１２の正方向の回転角と回動電極１２の逆方向の回転角を異ならせるのが良い。）を独立に設定することにより、電極は平均としていずれか一方向に回転する機構とする。
The coating method of this embodiment employs a mechanism that reciprocally rotates (rotates) the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining).
Moreover, the rotation angle of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification) and the rotation angle of the return path (the rotation angle of the rotation electrode 12 and the rotation angle of the return path may be the same, Desirably, the rotation angle in the forward direction of the rotation electrode 12 and the rotation angle in the reverse direction of the rotation electrode 12 may be set differently.) By independently setting, the electrode rotates in any one direction as an average. Mechanism.
この機能を実現するために、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の駆動源は、例えば、ステッピングモータ３であり、ステッピングモータ３は、往路と復路とに与えるパルス数を制御する。この機構をデジタル回転回動と称する。 In order to realize this function, the drive source of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining) is, for example, a stepping motor 3, and the stepping motor 3 provides the forward path and the backward path. Control the number of pulses. This mechanism is called digital rotation.
回動電極１２と被加工物（ワーク）１との実質的な対向面は回動角度振幅と電極半径
との積に対応し、加熱領域はこの範囲に限定される。この領域が往復振幅の差（＝（正方
向回転角と負方向回転角の差）に比例して回転移動する。
これにより被加工物（ワーク）１の表面に対向する電極表面領域を任意に限定し所望
の温度状態に保つことが容易になる。しかも、回動電極１２表面の低温領域に回転移動す
ることにより、被加工物（ワーク）１の高温突起部位を電極の高硬度部位によって擦過し
、したがって平坦化することが可能になる。
上記回転回動において正方向回転から負方向回転に切り替わる時点においては、回動
電極１２の回転は停止する。回転方向が切替わる前後の時間において放電条件を変更し、
この間の放電集中などの異常放電を回避する。あるいは正方向または負方向の回転におい
て放電電気条件を変更することにより堆積と除去とを制御する。このように加工電気条件
の切換えを回転角パルス制御と同期して実行できる点が本発明の特徴である。
すなわち、本実施例のコーティング方法は電極材料の溶融移行堆積と、同一電極によ
る平坦化効果とを同時に実現制御するものである。左官による壁塗り作業のイメージに近
い。
The substantially opposing surface of the rotating electrode 12 and the workpiece (workpiece) 1 corresponds to the product of the rotating angle amplitude and the electrode radius, and the heating area is limited to this range. This region rotates in proportion to the difference in reciprocal amplitude (= (difference between positive direction rotation angle and negative direction rotation angle)).
Thereby, it becomes easy to arbitrarily limit the electrode surface region facing the surface of the workpiece (workpiece) 1 and keep it in a desired temperature state. Moreover, by rotating and moving to the low temperature region on the surface of the rotating electrode 12, the high temperature protrusion portion of the workpiece (workpiece) 1 can be rubbed by the high hardness portion of the electrode, and can be flattened.
At the time of switching from positive rotation to negative rotation in the rotation, the rotation of the rotation electrode 12 is stopped. Change the discharge conditions in the time before and after the rotation direction is switched,
Abnormal discharge such as discharge concentration during this period is avoided. Alternatively, deposition and removal are controlled by changing the electrical discharge conditions in the positive or negative rotation. As described above, the feature of the present invention is that the machining electric condition can be switched in synchronism with the rotation angle pulse control.
That is, the coating method of the present embodiment simultaneously realizes and controls the melt transfer deposition of the electrode material and the planarization effect by the same electrode. Close to the image of plastering wall work.
図１において、１０は、放電加工に用いるデジタルアプリケータ先端の工具本体であ
る。工具本体１０は、シールドパイプ１１内に回動電極１２を有し、回動電極１２と被加
工物（ワーク）２にプラズマアークを発生させ、被加工物（ワーク）１に対して回動電極
１２の電極材料を堆積またはコーティングする。
このコーティング方法は、被加工物１と放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２との間に放電を発生させることにより発生した熱により放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回転電極１２の材料を被加工物１に移行堆積するものである。なお、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の先端が被加工物１に接触しながら回転するため、回動電極１２の先端が被加工物１から離間する毎に、回動電極１２の先端から−側の被加工物１と＋側の回動電極１２との間に放電が生じ、該放電の熱により、回転電極１２の材料が溶融し、被加工物１に移行堆積していく。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a tool body at the tip of a digital applicator used for electric discharge machining. The tool body 10 includes a rotating electrode 12 in a shield pipe 11, generates a plasma arc on the rotating electrode 12 and the workpiece (workpiece) 2, and rotates the rotating electrode with respect to the workpiece (workpiece) 1. Twelve electrode materials are deposited or coated.
This coating method is used for electric discharge machining (for example, an electric discharge surface) by heat generated by generating electric discharge between the workpiece 1 and a rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification processing). The material of the rotating electrode 12 (for modification processing) is transferred and deposited on the workpiece 1. Since the tip of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification machining) rotates while being in contact with the workpiece 1, the tip of the rotating electrode 12 is separated from the workpiece 1 each time. In addition, a discharge is generated between the negative workpiece 1 and the positive rotary electrode 12 from the tip of the rotary electrode 12, and the material of the rotary electrode 12 is melted by the heat of the discharge. 1 is deposited.
図１において、回動電極１２とは、アプリケータに把持された棒状工具である。また
、電極材料は，ニッケル合金などの表面改質用材料、タングステンカーバイトなどのコー
ティング用の高硬度材料等である。
また，シールドガスは同軸シールドパイプ１１を通してアプリケータ本体（図示せず
）から噴射している（例えば，アルゴンガスである。）。
回動電極１２の回動幅に応じた領域に被加工物（ワーク）１間にプラズマアークが発
生する箇所の事である。また、被加工物（ワーク）１の表面層下側には拡散層２が形成さ
れている。
In FIG. 1, the rotating electrode 12 is a rod-shaped tool held by an applicator. The electrode material is a surface modifying material such as a nickel alloy, a high hardness material for coating such as tungsten carbide, or the like.
The shield gas is injected from the applicator main body (not shown) through the coaxial shield pipe 11 (for example, argon gas).
This is a place where a plasma arc is generated between the workpieces (workpieces) 1 in a region corresponding to the rotation width of the rotation electrode 12. A diffusion layer 2 is formed below the surface layer of the workpiece (workpiece) 1.
図１２及び図１３に示す従来の回転電極１２’の正回転のみによるコーティング方法
では，回転電極１２’外周全てが高温領域になる（図１３参照）。このため、コーティン
グのための条件を高く設定する必要がある。
一方、図１及び図２に示す本実施例の回動電極１２を用いるコーディング方法では、
高温領域を小さくすることが可能となり、コーティング条件を低く設定することができる
（図２参照）。
In the conventional coating method using only the forward rotation of the rotating electrode 12 ′ shown in FIGS. 12 and 13, the entire outer periphery of the rotating electrode 12 ′ becomes a high temperature region (see FIG. 13). For this reason, it is necessary to set the conditions for coating high.
On the other hand, in the coding method using the rotating electrode 12 of the present embodiment shown in FIGS.
The high temperature region can be reduced, and the coating conditions can be set low (see FIG. 2).
回動電極１２における回動とは、電極が正・負方向に回転振動することである。回転
回動は、正・負方向の回転角度が同じでも良いが、望ましくは、回転回動は、正・負方向
の回転角度が異なっており、正・負方向の回転角度の差によって回動中心が回転すること
である（図３参照）。例えば、正方向の回転角度３０°、負方向の回転角度２９°とした
場合、その差１°が一回の回動によって負方向へ移動することとなる。
The rotation of the rotating electrode 12 means that the electrode rotates and vibrates in the positive and negative directions. The rotation rotation may be the same in the positive and negative rotation angles, but preferably the rotation rotation is different in the positive and negative rotation angles, and the rotation depends on the difference between the positive and negative rotation angles. The center is rotating (see FIG. 3). For example, when the rotation angle in the positive direction is 30 ° and the rotation angle in the negative direction is 29 °, the difference of 1 ° is moved in the negative direction by one rotation.
回動電極１２の回転回動運動の概念は、図５に示すように、横軸に時間、縦軸に角度
をとり、その角度差を表したものである。図５において、正回転が右肩上がりで、負回転
が左肩下がりである。この時，入力角を拡大すると、図５（b）に示したようになる。ま
た、回動中心は右肩上がりに上昇する。これは，回動の中心が移動していることである。
なお、図５におけるFｍｖ回動振動数(Hz)は、Fｍｖ＝ ｆ/（nｒ ＋ nｌ）で示される。
ｆはステッピングモータ３の駆動（パルス）周波数で、例えば、５kHzである。また、 nｒ は、回動電極１２の負方向の回転数（ｒｐｍ）であり、nｌは、回動電極１２の正方向の回転数（ｒｐｍ）である。
As shown in FIG. 5, the concept of the rotational movement of the rotational electrode 12 represents time difference on the horizontal axis and angle difference on the vertical axis. In FIG. 5, the positive rotation is a right shoulder increase, and the negative rotation is a left shoulder decrease. At this time, when the input angle is enlarged, it becomes as shown in FIG. The center of rotation rises to the right. This is because the center of rotation is moving.
The Fmv rotation frequency (Hz) in FIG. 5 is represented by Fmv = f / (nr + nl).
f is a drive (pulse) frequency of the stepping motor 3, and is, for example, 5 kHz. Further, nr is the rotational speed (rpm) of the rotating electrode 12 in the negative direction, and nl is the rotational speed (rpm) of the rotating electrode 12 in the positive direction.
回動電極１２の正回転・負回転の差によって回動電極１２の回動中心が移動（回転）
する。例えば、図６に示すように、ステッピングモータ３の正方向のパルスを９９パルス
、ステッピングモータ３の負方向のパルスを１００パルスとすれば、回動電極１２の１回
動で１パルス進むこととなる。
また、図５（ｂ）のステップ入力の周波数をfとし、回動電極１２の半径をr、回動電極１２の1回転あたりのパルス数をnとした場合，正負方向の回転周速度vは，
となる。
The rotation center of the rotation electrode 12 moves (rotates) due to the difference between the positive rotation and the negative rotation of the rotation electrode 12.
To do. For example, as shown in FIG. 6, if the positive pulse of the stepping motor 3 is 99 pulses and the negative pulse of the stepping motor 3 is 100 pulses, the rotation of the rotary electrode 12 advances one pulse. Become.
5B, when the step input frequency is f, the radius of the rotating electrode 12 is r, and the number of pulses per rotation of the rotating electrode 12 is n, the rotational peripheral speed v in the positive and negative directions is ,
It becomes.
一方，回動電極１２の回転回動における、加熱領域とは、正・負方向へ回転させた領
域のことであり，正のパルス数nｒ≒負のパルス数nｌとし、
・・・・・・・・・（２）
となる。
On the other hand, the heating region in the rotation of the rotating electrode 12 is a region rotated in the positive / negative direction, and the positive pulse number nr≈the negative pulse number nl.
(2)
It becomes.
加熱領域とは、回動電極１２と被加工物（ワーク）１が接触する領域であり、温度が
上昇する領域である。また，デジタルアプリケータの電極の回動幅である（図７参照）。
A heating area | region is an area | region where the rotating electrode 12 and the workpiece (workpiece) 1 contact, and is an area | region where temperature rises. Moreover, it is the rotation width of the electrode of a digital applicator (refer FIG. 7).
一方、回動電極１２を回転回動させた場合の回動電極１２の正方向をnｌ、回動電極
１２の負方向をnｒとした場合、平均回転数はFａｖ(rpm)、
・・・・・・（３）
となる。回動振動数は，
・・・・・・（４）
となる。（図８参照）
On the other hand, when the rotation electrode 12 is rotated and rotated, when the positive direction of the rotation electrode 12 is nl and the negative direction of the rotation electrode 12 is nr, the average rotation number is Fav (rpm),
(3)
It becomes. The rotational frequency is
(4)
It becomes. (See Figure 8)
次に、デジタルアプリケータを用いたコーティング・肉盛について、同一条件で、従
来の回動電極１２’の正方向の回転と本実施例の回動電極１２の回転回動の比較を行った
場合、コーティング・肉盛の様子を図９に示す。図９の左側が従来の回動電極１２’の正
回転のみの結果、右側が本実施例の回動電極１２の回転回動［正方向に１００パルス、負
方向に９９パルス、一回の往復によって加工される円弧長は、２．５mm（全周１２．５mm）］を用いた結果である。
また、この時の放電条件は、電源電圧100V、コンデンサ容量100μF、電極直径φ3.2、振動周波数10kHz、アルゴンガス雰囲気中である。また、回動電極１２（回動電極１２’）の電極棒（直径４mm 1200rpm）にNi合金、被加工物（ワーク）１にSUS304を用いた。
回動電極１２（回動電極１２’）の１回転回動の正方向、負方向のパルス数は、100パル
ス，99パルスである。
Next, with respect to coating and overlaying using a digital applicator, when the rotation in the positive direction of the conventional rotating electrode 12 'is compared with the rotating rotation of the rotating electrode 12 of this embodiment under the same conditions FIG. 9 shows the state of coating and overlaying. The left side of FIG. 9 is the result of only the positive rotation of the conventional rotating electrode 12 ', and the right side is the rotational rotation of the rotating electrode 12 of this embodiment [100 pulses in the positive direction, 99 pulses in the negative direction, one reciprocation. Is the result of using 2.5 mm (total circumference: 12.5 mm)].
The discharge conditions at this time are a power supply voltage of 100 V, a capacitor capacity of 100 μF, an electrode diameter of φ3.2, a vibration frequency of 10 kHz, and an argon gas atmosphere. Further, Ni alloy was used for the electrode rod (diameter 4 mm, 1200 rpm) of the rotating electrode 12 (rotating electrode 12 '), and SUS304 was used for the workpiece (workpiece) 1.
The number of pulses in the positive and negative directions for one rotation of the rotation electrode 12 (rotation electrode 12 ′) is 100 pulses and 99 pulses.
本実施例のコーティング方法の利点について、列記すれば、
１、操作性
コーティング・肉盛の際にできた筋などを容易に補正ができる。これは、回動電極
１２の一方向のみの回転では、電極工具の回動電極１２が被加工物（ワーク）１に接
触した時に、弾かれてしまうためである。回動電極１２の回転回動は肉盛りを塗って
いるといったイメージである。
熟練を要しなくても容易に肉盛りが可能となる。また、回動電極１２の回転回動の
方が特定箇所への肉盛りが容易である。
２、面性状
表面の状態を比較した結果、本実施例の回動電極１２の回転回動の方が従来の回動
電極１２’の正方向のみの回転に比べて凹凸が小さく、面性状が良い（図９参照）。
３、研磨後の面性状
コーティング・肉盛後の表面を研磨し、堆積したNiの状態を観察した。肉盛り状 態に関して巣の多さ・大きさなどを評価する。回動電極１２’の正方向のみの表面 は，巣の大きさも大きく、また、放電痕の形に沿って巣の形成がみられた（図１０ 参照）。
一方、本実施例の回動電極１２の回転回動の表面は、従来の回動電極１２’の正方
向のみの表面に比べて巣が小さい（図１０及び図１１参照）。また，巣の数も少なく
観察された（図１０及び図１１参照）。
Regarding the advantages of the coating method of this example,
1. Operability Easily correct streaks, etc. created during coating and overlaying. This is because rotation of the rotating electrode 12 in only one direction is repelled when the rotating electrode 12 of the electrode tool contacts the workpiece (workpiece) 1. The rotation of the rotating electrode 12 is an image that the padding is applied.
Easily build up without requiring skill. In addition, the rotation and rotation of the rotation electrode 12 makes it easier to build up a specific location.
2. Surface property As a result of comparing the surface conditions, the rotation of the rotating electrode 12 of this embodiment has less unevenness and surface properties than the rotation of the conventional rotating electrode 12 'only in the positive direction. Good (see FIG. 9).
3. Surface properties after polishing The surface after coating and overlaying was polished and the state of deposited Ni was observed. Evaluate the number and size of nests in relation to the buildup. On the surface of the rotating electrode 12 ′ only in the positive direction, the size of the nest was large, and nest formation was observed along the shape of the discharge mark (see FIG. 10).
On the other hand, the rotational surface of the rotational electrode 12 of this embodiment has a smaller nest than the surface of the conventional rotational electrode 12 ′ only in the forward direction (see FIGS. 10 and 11). A small number of nests were observed (see Fig. 10 and Fig. 11).
本実施例のコーティング方法は、上述したように、被加工物１と放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２との間に放電を発生させることにより発生した熱により放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回転電極１２の材料を被加工物１に移行堆積するコーティング方法であって、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２に正方向および逆方向の回転運動を交互に与える回動運動を行わせることにより、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の材料を被加工物１に移行堆積するものである。
このコーティング方法によれば、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の電極１２に正方向および逆方向の回転運動を交互に与える回動運動を行わせることにより、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の電極１２に対向する被加工物１の加工面と向き合う電極１２の領域を限定することができ、つまり、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の放電領域を制限して回動電極１２の表面の高温領域を従来の全周より狭くすることができ、エネルギーロスの改善を図ることができる。
As described above, the coating method of this embodiment is based on the heat generated by generating electric discharge between the workpiece 1 and the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining). A coating method in which the material of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification) is transferred and deposited on the workpiece 1, and the rotation for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification processing) is performed. The material of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification processing) is applied to the workpiece 1 by causing the electrode 12 to perform rotational movement that alternately applies forward and reverse rotational movements. It is a thing that is transferred and deposited.
According to this coating method, by causing the electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining) to perform a rotational motion that alternately gives a rotational motion in the forward direction and the reverse direction, the electrode 12 for electric discharge machining (for example, The region of the electrode 12 facing the processing surface of the workpiece 1 facing the electrode 12 for electric discharge surface modification processing) can be limited, that is, for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification processing). The discharge region of the rotating electrode 12 can be limited, and the high temperature region on the surface of the rotating electrode 12 can be made narrower than the conventional entire circumference, so that energy loss can be improved.
また、回動電極１２の正方向の回転角と回動電極１２の逆方向の回転角を異ならせる
、例えば、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の回転運動を交互に与える回動運動正方向回転角および逆方向回転角を独立に制御し、両回転角の差に相当する回転角で放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２全体が平均として一方向に回転して、被加工物１と放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２とが相対移動をするため、熟練を必要としなくとも、平坦化したコーティング層４を形成することができる。
Further, for example, the rotational movement of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification processing), in which the rotation angle in the forward direction of the rotating electrode 12 is different from the rotation angle in the reverse direction of the rotating electrode 12. Rotating electrode for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification machining) at a rotation angle corresponding to the difference between the rotation angles, independently controlling the forward rotation angle and the reverse rotation angle. 12 as a whole rotates in one direction on average, and the workpiece 1 and the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification machining) move relative to each other. A flattened coating layer 4 can be formed.
また、被加工物１の極性と放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の極性とを切替えることにより、堆積と除去を行うことができる。つまり、被加工物１（−）、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２（＋）の場合、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の材料を被加工物１に移行堆積させ、逆に、被加工物１（＋）、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２（−）の場合、被加工物１に移行堆積させしたものを放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の側へ移行させ、コーティング層４の微調整をすることができる。 Further, deposition and removal can be performed by switching the polarity of the workpiece 1 and the polarity of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining). That is, in the case of the workpiece 1 (−) and the rotating electrode 12 (+) for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification), rotation for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification processing). The material of the electrode 12 is transferred and deposited on the workpiece 1. Conversely, in the case of the workpiece 1 (+) and the rotating electrode 12 (−) for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining), The material transferred and deposited on the workpiece 1 is transferred to the rotating electrode 12 side for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification processing), and the coating layer 4 can be finely adjusted.
これは、例えば、図４に示すブロック図に記載されたもので、実施することができる
。１００は給電回路、１０１は、回動電極１の極と被加工物（ワーク）１の極に印加する
電圧の極性を反転させる極性反転回路、１０２は、モータ３を制御するモータ制御手段、
１０３は出力電圧手段である。
即ち、回動電極１２の極と被加工物（ワーク）１の極の間には、出力電圧手段１０３
により高電圧が印加されている。
極性反転制御手段１０１は、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の正方向回転から逆方向回転の切換えを検知し、極性反転手段１０１により、回動電極１２の極と被加工物（ワーク）１の極に印加する電圧の極性を反転させる。
つまり、回動電極１２の極が＋、被加工物（ワーク）の極が−で、放電表面改質加工用の回動電極１２が正方向回転から逆方向回転に切り替わると、回動電極１２の極が−、被加工物（ワーク）１の極が＋へと反転することとなる。
回動電極１２は、モータ制御手段１０２により、コントロールされたモータ３（望ま
しくは、ステッピングモータ）の回転方向、回転速度によって制御されるようになってい
る。
なお、上述した実施例においては、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の正方向回転から逆方向回転の切換え時に被加工物１の極性と放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の極性とを切替えるようにしたが、
本願発明にあっては、これに限らず、前記切換え時の前、又は、前記切換え時の後に
おいて、放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の放電電源を遮断するか、又は、被加工物１の極性と放電加工用（例えば、放電表面改質加工用）の回動電極１２の極性とを切替えるようにしても良い。
This can be implemented, for example, as described in the block diagram shown in FIG. 100 is a power feeding circuit, 101 is a polarity reversing circuit for reversing the polarity of the voltage applied to the pole of the rotating electrode 1 and the pole of the workpiece (work) 1, 102 is a motor control means for controlling the motor 3,
Reference numeral 103 denotes output voltage means.
That is, the output voltage means 103 is provided between the pole of the rotating electrode 12 and the pole of the workpiece (workpiece) 1.
A high voltage is applied.
The polarity inversion control means 101 detects the switching from the forward direction rotation to the reverse direction rotation of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, for electric discharge surface modification processing). The polarity of the voltage applied to the pole and the pole of the workpiece (workpiece) 1 is reversed.
In other words, when the pole of the rotating electrode 12 is +, the pole of the workpiece (work) is-, and the rotating electrode 12 for discharge surface modification is switched from forward rotation to reverse rotation, the rotating electrode 12 is turned on. The pole of the workpiece (work) 1 is inverted to +.
The rotation electrode 12 is controlled by the motor control means 102 according to the rotation direction and rotation speed of the motor 3 (preferably a stepping motor) controlled.
In the above-described embodiment, the polarity of the workpiece 1 and the electric discharge machining (for example, electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining) when the rotating electrode 12 is switched from the forward rotation to the reverse rotation are used. , For switching the polarity of the rotating electrode 12 of the discharge surface modification process)
In the present invention, the invention is not limited to this, and the discharge power supply of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining) is cut off before or after the switching. Alternatively, the polarity of the workpiece 1 and the polarity of the rotating electrode 12 for electric discharge machining (for example, electric discharge surface modification machining) may be switched.
また、パルスモータ３を回転駆動源として、当該パルスモータに入力するパルス周波
数および正逆入力パルス数を設定することにより、（１）式の従う電極の回動速度および
（3）式に従う平均回転速度を制御する。また特に微細加工においては１ステップ角毎の
ステップ応答速度が放電分散をもたらし精細加工に寄与する。
このコーティング方法によれば、パルスモータを回転駆動源として、当該パルスモー
タに入力するパルス周波数および正逆入力パルス数を設定することにより、電極のステッ
プ応答速度、回動速度および平均回転速度を制御し、これによって被加工物に対するコー
ティング層のさまざまなニーズに対応することができる。
なお、一般にパルス放電加工では、極短時間の放電が概ね周期的に発生する。この入熱は個々の放電による加工効果と周辺領域への拡散効果との和になる。拡散効果は多数の放電によって重畳蓄積される。
すなわち、放電点近傍の温度はパルス放電によって急激に上昇して融点を超えるに至り溶融離脱し加工効果となる。これにより当該点の温度は低下に転ずる。一方、入力エネルギーの一部は熱伝導によって周囲に拡散しその温度を上昇させる。
従来の一方向回転の場合は、放電点は電極の回転に伴って電極表面を移動するので拡散域の冷却が速い。
これに対して回動電極の場合は、加工物表面との対向面が狭いために拡散域が狭まり熱はこの狭い領域に限定される。したがって当該域表面は個々の放電入熱の拡散が重畳した結果他の領域に比べて高温を保ち、個々の放電によって容易に溶融に至る。他の領域は低温度故に表面硬度を維持し、回転回動によって擦過効果をもたらす。
In addition, by setting the pulse frequency and the number of forward and reverse input pulses input to the pulse motor using the pulse motor 3 as a rotational drive source, the rotation speed of the electrode according to the equation (1) and the average rotation according to the equation (3) Control the speed. Particularly in fine processing, the step response speed for each step angle causes discharge dispersion and contributes to fine processing.
According to this coating method, the step response speed, rotation speed, and average rotation speed of the electrode are controlled by setting the pulse frequency and the number of forward / reverse input pulses input to the pulse motor using the pulse motor as the rotational drive source. In this way, it is possible to meet various needs of the coating layer for the workpiece.
In general, in pulsed electric discharge machining, discharge in an extremely short time occurs approximately periodically. This heat input is the sum of the processing effect of each electric discharge and the diffusion effect to the surrounding area. The diffusion effect is accumulated by multiple discharges.
That is, the temperature in the vicinity of the discharge point rapidly increases due to pulse discharge, exceeds the melting point, and is melted away to provide a processing effect. As a result, the temperature at that point starts to decrease. On the other hand, part of the input energy diffuses to the surroundings due to heat conduction and raises its temperature.
In the case of conventional unidirectional rotation, the discharge point moves on the electrode surface as the electrode rotates, so that the diffusion region is cooled quickly.
On the other hand, in the case of the rotating electrode, since the surface facing the workpiece surface is narrow, the diffusion region is narrowed and the heat is limited to this narrow region. Accordingly, the surface of the region is kept at a higher temperature than other regions as a result of the overlap of the individual discharge heat input, and easily melts by the individual discharge. Other regions maintain the surface hardness due to the low temperature, and provide a rubbing effect by rotational rotation.
１ 被加工物
１２ 回動電極
1 Workpiece 12 Rotating electrode
Claims (5)
前記放電加工用の回動電極に正方向および逆方向の回転運動を交互に与える回動運動を行わせることにより、前記放電加工用の回動電極の材料を前記被加工物に移行堆積する
ことを特徴とするコーティング方法。 A coating method for transferring and depositing the material of the rotating electrode for electric discharge machining on the workpiece by heat generated by generating electric discharge between the workpiece and the rotating electrode for electric discharge machining,
The material of the rotating electrode for electric discharge machining is transferred and deposited on the workpiece by causing the rotating electrode for electric discharge machining to perform a rotating motion that alternately gives a rotating motion in the forward direction and the reverse direction. A coating method characterized by
ことを特徴とする請求項１記載のコーティング方法。 The coating method according to claim 1, wherein a rotation angle in the forward direction of the rotating electrode is different from a rotation angle in the reverse direction of the rotating electrode.
前記パルスモータを回転駆動源として、当該パルスモータに入力するパルス周波数お
よび正逆入力パルス数を設定することにより、電極のステップ応答速度および平均回転速
度を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のコーティング方法。 The rotating electrode for electric discharge machining is rotated by a pulse motor,
The step response speed and average rotation speed of an electrode are controlled by setting the pulse frequency and the number of forward and reverse input pulses input to the pulse motor using the pulse motor as a rotational drive source. Coating method.
ことを特徴とする請求項１記載のコーティング方法。 The discharge power source of the rotating electrode for electric discharge machining is cut off at the time of switching from forward rotation to reverse rotation of the rotating electrode for electric discharge machining, before or after the switching. Alternatively, the polarity of the workpiece and the polarity of the rotating electrode for electric discharge machining are switched. The coating method according to claim 1.
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