JPH01306127A - 金属の電気加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、金属の電気加工方法に係わり、特に放電加
工と電解加工を一つの加工装置で実施し得る電気加工方
法に関する。

［従来の技術］ 従来の電極を用いて金属を加工する電気加工方法として
は、放電加工（ＥＤＭ）と電解加工（ＥＣＭ）が知られ
ているが、この放電加工と電解加工は電気をエネルギー
とし、電極を加工ツールとして用いながらも、非常に異
なった加工特性を示す。

即ち、放電加工は一定の電極間隙を保って進む加工であ
るので゛、加工条件を制御すれば転写精度に極めて優れ
るが、絶縁環境中で高周波数のパルス状の微少放電エネ
ルギーを供給して、金属ワークを溶融しながら加工を進
めるため、生産性と加工面の粗さとが裏腹の関係にあり
、また、加工表面の金属組織が熱的影響を受けて数十ミ
クロンの深さまで変質したり、電極も放電時の熱的影響
によって加工されて、徐々に変形（消耗）していくとい
う不都合がある。

これに対して電解加工は、通常、電極とワーク間に電解
液を流し、ワークを陽極として電極との極間に電流を作
用させ、ワーク金属を電解液中にイオン化して溶出する
。従って、電流密度を大きく作用させると速い加工速度
を実現できるし、また、加工された表面は、金属原子を
イオン化して溶出する電気化学的加工であるため、機械
的ないし熱的応力を受けずに欠陥がなく、電極も全く消
耗しないという利点がある。

反面、電解加工は電気化学的加工であるがために、ワー
ク表面の加工速度は、各部に流し得る電流密度と加工効
率に依存するが、現実の問題として最も影響を受けるの
は、電極間隙の電解液の速度分布である。複雑な三次元
形状物にいかに数多くの電解液供給孔を設けても、あら
ゆる加工間隙に同じ加工条件で新鮮な電解液を供給する
ことが不可能であり、また、直流電流を作用させると、
ワーク表面の電解液中の電解生成物（水酸化金属分子）
濃度が高まり、これにより、実効電気抵抗が高くなフて
、継続的電解作用を妨げる。従って、電解液供給口に近
い新鮮な電解液流入部と、そこから離れた汚染された電
解液が流れてくる部位とでは加工速度が異なり、電極の
転写精度を損なうという不都合がある。

そして、これらの放電加工及び電解加工は、加工液の性
状が全く異なるため、放電加工は放電加工装置で、また
、電解加工は電解加工装置でそれぞれ加工するのが一般
的であるが、これらの加工を同一の加工装置で行う電気
加工方法としては、例えば特開昭５７−１８９７３３号
公報に開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この電気加工方法にあっては、放電加工
用の加工液を貯留するタンクと、電解加工用の加工液を
貯留す−るタンクと、洗浄液用のタンクとをそれぞれ設
け、これらの３つタンクから加工槽に加工液と洗浄液と
を択一的に供給してワークを加工もしくは洗浄する方法
であるため、液の切り換え時に加工槽内の液を全て各タ
ンクに排出する必要があり、加工液及び洗浄液の切り換
えに時間がかかり、加工時間が長くなるとともに、洗浄
液による洗浄効果が十分でなく、高精度な表面品質が得
られないという不都合があった。

そこで、この発明の第１の目的は、同一の加工装置で放
電加工と電解加工を行うことができ、加工液の切り換え
時間を短くし得て、加工時間を大幅に短縮し得る金属の
電気加工方法を実現するにあり、また、この発明の第２
の目的は、電解加工と放電加工を効率的に組み合わせる
ことにより、加工時間を短縮し得て高精度な表面品質が
得られる金属の電気加工方法を実現するにある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、この出願の第１の発明は、
加工槽内に電極と被加工物を所定間隙で対向配置するス
テップと、前記加工槽に電解加工及び放電加工用の比重
の異なる少なくとも２種類の加工液を供給するステップ
と、前記加工液の境界面を上下動して電極と被加工物を
いずれか一つの加工液中に浸漬、させるステップと、前
記電極とワークとの極間にパルス電流を供給するステッ
プとを具備することを特徴とし、また、第２の発明は、
加工槽内で対向配置した電極とワークとの間隙に電解液
を介在させ、電極とワークとの極間にパルス電流を供給
すや第１のステップと、前記間隙の電解液を排出すると
ともに、該間隙に放電加工液を介在させ、極間にパルス
電流を供給する第２のステップと、前記間隙の放電加工
液を排出するとともに、該間隙に電解液を介在させ、極
間にパルス電流を供給する第３のステップとを具備する
ことを特徴とする。

［作用］ この出願の第１の発明の構成によれば、加工槽内に電解
加工用の第１の加工液を供給した後、この第１の加工液
より比重の軽い放電加工用の第２の加工液を供給する。

そして、電極とワーク間に第１もしくは第２の加工液を
介在させた状態で、所定のパルス電流を供給してワーク
を電解もしくは放電加工し、ワークが所定量加工された
ら、第１の加工液と第２の加工液との境界面を上下動さ
せ、電極とワーク間に第２もしくは第１の加工液を介在
させ、所定のパルス電流を供給してワークを放電もしく
は電解加工する。また、第２の発明の構成によれば、加
工初期の粗加工は生産性の優れた電解加工で、寸法形状
を整える工程は放電加工で加工し、最終の仕上げ工程は
、電解加工により面粗度を向上させつつワーク表面の変
質層を除去し、鏡面状の光沢面を得る。

［実施例］ 以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細かつ具体的
に説明する。

第１〜３図はこの発明の一実施例を示す。第１図におい
て、１は加工槽、２は電極駆動装置３に固定した電極、
４は加工槽１内の定盤５に固定したワーク、６は放電加
工液７０オーバーフロー装置、８は電解液９のオーバー
フロー装置、１０は前記放電加工液７を清浄化する放電
加工液濾過装置、１１は前記電解液９を清浄化する電解
液濾過装置、１２は制御装置、１３は制御装置１２の制
御信号に基づき、電極２とワーク４の極間に所定のパル
ス電流を供給する電源装置、１４は超音波洗浄装置であ
る。

前記電極駆動装置３は、制御装置１２の制御信号によっ
て駆動するモータ１５の回転を上下方向の運動に変換し
て、電極２を上下動させ、ワーク４と所定間隙工６を維
持する如く設定する。

前記オーバーフロー装置６は加工槽１に管１７．１８に
よフて接続した容器１９と、上端が前記ｖ１８より上方
に位置し、下端が容器１９の下面を貫通するオーバーフ
ロー管２０と、放電加工液７と電解液９の種別を検出し
、その信号を制御装置１２に出力する液検出センサ２１
と、制御装置１２の制御信号によりこの液検出センサ２
１を上下動させる駆動装置２２等からなる。このオーバ
ーフロー装置６は放電加工液７の上面が前記オーバーフ
ロー管２０の上端を越えた場合に、線管２０により放電
加工液７をタンク２３に排出する。

また、前記オーバーフロー装置８は、加工槽１の最下面
に配設した管２４によって加工槽１に接続した容器２５
と、下端が容器２５の下面を貫通して容器２５内部で上
下動可能に配設したオーバーフロー管２６と、このオー
バーフロー管２６を制御装置１２の制御信号により上下
動させる駆動装置２７等からなり、電解液９の上面がオ
ーバーフロー管２６の上端を越えた場合に、線管２６を
介して電解液９をタンク２８に排出する。

前記放電加工液濾過装置１０は、タンク２３内の放電加
工液を回収して濾過するとともに、この濾過した清浄な
放電加工液を、制御装置１２０制御信号により開閉され
る開閉バルブ２９及び供給管３０によって加工槽１に供
給し、また、前記電解液濾過装置ｌｌは、タンク２８内
の電解液を回収して濾過するとともに、この濾過した清
浄な電解液を、開閉バルブ３１及び供給管３２を介して
加工槽１に供給する。

なお、電解液濾過装置１１は加工槽１の下面に配設した
排出管３３及び手動操作の排出バルブ３４を介して加工
槽１の電解液９をも回収する。

前記超音波洗浄装置１４は、加工槽１内に固定するため
の取付はベース３５と、上下方向（矢印イ）に移動可能
な駆動棒３６と、水平方向に移動及び回転（矢印口、ハ
）可能な駆動棒３７と、これらの駆動棒３６．３７を駆
動する駆動装置３８と、前記駆動棒３７の先端に固定さ
れた超音波発信器３９等からなる。

この超音波洗浄装置１４は、制御装置１２の制御信号に
より、駆動棒３６．３７を移動及び回転させて、超音波
発信器３９を電極２とワーク４間に位置させ、この状態
で超音波発信器３９から超音波を発信して電極２及びワ
ーク４を洗浄する。なお、第１図中、符号４０は電極２
とワーク４間に前記電解液濾過装置１１を介して清浄な
電解液を供給するための噴出ノズルである。

次にこの発明の作用を第２図及び第３図に基づいて説明
する。

まず、電極２を電極駆動装置３に固定するとともに、ワ
ーク４を定盤５に固定（６０）　シ、ワーク４の大きさ
、加工間隙等の各種データを図示しない入力装置によフ
て入力（６１）する。この入力データに基づき、制御装
置１２は前記液検出センサ２１の設定位置及び前記オー
バーフロー管２６の設定位置を算出し、前記駆動装置２
２．２７を駆動して、液検出センサ２１及びオーバーフ
ロー管２６をこれらの各位置に設定（６２）する。そし
て、制御装置１２の制御信号により、電解液濾過装置１
１から、例えば濃度が２０〜４０％の硝酸ナトリウム（
比重が１．１〜１．３）の電解液９を前記開閉バルブ３
１及び供給管３２を介して加工槽１に供給（６３）する
。なおこの時、前記オーバーフロー管２６は、電解液９
の上面がワーク４の上面より上になる位置に設定されて
いるため、ワーク４は電解液９中に浸漬することになる
。

電解液９が供給されると、制御装置１２０制御信号によ
り、放電加工液濾過装置１０から開閉バルブ２９及び供
給管３０を介して放電加工液７を加工槽１に供給（６４
）する。この放電加工液７は例えば比重が０．８前後の
油性加工液で、電解液９より比重が軽いため、放電加工
液は電解液９上に層になって貯留される。なお、放電加
工液７の上面は、前記オーバーフロー管２０の上端で規
制される。　そして、電極駆動装置３を駆動して電極２
とワーク４を所定間隙δ１に設定（６５）　ｕ、制御装
置１２が前記液検出センサ２１により、間隙δ１に介在
する加工液が電解液９であることを確認（６６・・・第
３図ａの状態）したら、電源装置１３から所定のパルス
電流を極間に供給（６７）　Ｌ／て所定回数の電解加工
を行う（６８）。この電解加工は、電極２とワーク４の
間隙δ１の電解液９が静止した状態で所定のパルス電流
を供給し、パルス電流がオフした後に電極２を上昇させ
るとともに、拡大した間隙に前記ノズル４０から清浄な
電解液を噴出して間隙の電解生成物を排除し、再び電極
２とワーク４を所定間隙δ１に設定して（従って、加工
が進むにしたがって電極２は下方に移動する）加工を行
う。

この電解加工により、三次元形状のワークが短時間に粗
加工される。

電解加工が終了すると、制御装置１２の制御信号により
、前記駆動装置２７を作動させて前記オーバフロー管２
６を下方の所定位置（制御装置１２で入力データに基づ
き算出した位置）まで下降（６９）するとともに、放電
加工液濾過装置１０から放電加工液７を供給（７０）す
る。この場合、オーバーフロー管２６が下がると、加工
槽１の電解液９は原管２６からタンク２８に排出され、
電解液９の上面、即ち境界面Ａが下がり、電解液９が減
少した分だけ放電加工液７が供給される。

電解液９の一部もしくは全部が排出され、放電加工液７
が供給されて、境界面Ａが下降すると、電極駆動装置３
を駆動させて電極２を上昇（７１）させ、電極２とワー
ク４の間隙を拡大させるとともに、制御装置１２の制御
信号により、前記駆動装置３８を作動させて、前記駆動
棒３６及び３７を移動あるいは回転させ、超音波発信器
３９を電極２とワーク４の間隙に位置（７２・・・第３
図すの状態）させる。そして、超音波発信器３９から超
音波を発信して、電極２及びワーク４０表面を洗浄（７
３）　Ｌ／、該表面に付着した電解液及び電解生成物等
を除去する。所定時間洗浄したら、超音波発信器３９を
元の位置に戻すとともに、電極２を下降させて、所定間
隙δｌに設定（７４）する。

そして、電極２とワーク４が放電加工液を介して対設し
、制御装置１２が液検出センサ２１により、間隙δｌに
介在する加工液が放電加工液７であることを確認（７５
・・・第３図Ｃの状態）したら、電源装置１３から極間
に所定のパルス電流を供給（７６）して、所定回数の放
電加工を行う（７７）。この放電加工により、寸法形状
が整えられる。

放電加工が終了したら、前記ステップ（６９）〜（７３
）と同様に、オーバーフロー管２６を最初の位置まで上
昇（７８）させ、電解液９を供給（７９）　シて境界面
Ａを上昇させるとともに、電極２を上昇（８０）させて
電極２とワーク４間に超音波発信器３９を位置（８１・
・・第３図ｄの状態）させ、電極２とワーク４０表面を
洗浄（８２）　シて、該表面に付着した放電加工液及び
加工屑等を除去する。

電極２とワーク４０表面が洗浄されたら、電極２を下降
して所定間隙δ２に設定（８３）するとともに、制御装
置１２が液検出センサ２１によって、間隙δ２の加工液
が電解液であることを確認（８４・・・第３図ｅの状態
）したら、電源装置１３から所定のパルス電流を供給（
８５）　Ｌ／て、所定回数（８６）の電解加工を行い、
一連の加工を終了（８７）する。

この電解加工は、静止した電解液７中で、電極２とワー
ク４間にピーク電流密度が例えば４０Ａ／ｃｍ２の単一
のパルス電流を供給し、このパルス電流がオフしたら電
極２を上昇させるとともに、間隙に前記噴出ノズル４０
から清浄な電解液を噴出して、間隙の電解生成物を排除
し、その後電極２を下降させて、最初に間隙δ２を設定
した位置に再設定するというステップを所定回数繰り返
す（７６）。

従ってこの場合の加工は、前記した電解加工及び放電加
工とは異なり、加工中に電極２は下降せず、常に同じ位
置でパルス電流が供給されて加工され、加工間隙は加工
の進行に従い大きくなる。

この電解加工により、放電加工により形成されたワーク
表面の面粗度を向上させつつ、ワーク表面の変質層を除
去し、鏡面状の光沢面が得られる。

このようにこの実施例においては、三次元形状のワーク
４の粗加工を電解加工によって行うので、放電加工によ
る加工時間の数分の一以下（例えば０．１ｍｍ程度を加
工する場合は微少な電流で行う放電加工の数十分の−）
の時間で加工し得るとともに、同一の加工装置で電解加
工と放電加工を実施するため、段取り時間の短縮、及び
最終仕上げの手磨き時間の削減ないし省略により、全体
としての加工時間を大幅に短縮することができる。また
、段取り工程の削除で、加工品質に大きく影響する電極
２とワーク４の芯出し作業を不要とし、仕上げ表面の面
粗度が優れるばかりか、表面の変質層もなく、高精度な
表面品質が得られる。

さらに、放電加工では電極２の消耗が避けられず、特に
三次元形状の型彫り加工では、最初に加工を始める電極
２下端の局部的な加工点の電流が大きくなって、この部
分の消耗が避けられず、これにより加工形状を損なうば
かりか、一つの型彫り加工をするのに高価な電極２を複
数個必要とするが、加工量の多い粗加工を電極２の消耗
がゼロである電解加工で行い、形状の損なわれない同じ
電極２で、寸法形状を整える放電加工をし、電解加工に
より仕上げ加工を行うため、１本の電極２で加工するこ
とができ、電極製作費用の削減及び電極交換時間の短縮
が図れる。

第４図はこの発明の他の実施例を示す。この実施例の特
徴は、電解液９と放電加工液７の中間に、電解液より比
重が軽く、放電加工液より比重が重い、適宜の洗浄液４
１を介在させた点にある。この実施例においては、上記
実施例におけるオーバーフロー装置６．８の他に、洗浄
液４１用のオーバーフロー装置４２を必要とする。

このオーバーフロー装置４２は、加工槽１に管４３で接
続された容器４４と、この容器４４内に上下動可能に配
設されたオーバーフロー管４５と、この管４５を制御装
置１２の制御信号により上下動させる駆動装置４６等か
らなり、前記オーバーフロー装置８と同様、制御装置１
２の制御信号により、オーバーフロー管４５が上下動し
て、洗浄液４１と放電加工液７の境界面Ｂを上下させる
。そして、このオーバーフロー装置４２は、境界面Ｂが
オーバーフロー管４５の上端を超えた場合に、原管４５
を介してタンク４７に洗浄液４１を排出し、この洗浄液
４１は、洗浄液濾過装置４８によって濾過され、制御装
置１２０制御信号により、開閉バルブ４９及び供給管５
０を介して加工槽１に供給される。

また、この実施例においては、放電加工液７用のオーバ
ーフロー装置６の容器１９と加工槽１間に、前記管１７
と管１８との間に第３の管５１を設け、液検出センサ２
１により、３種類の液を検出するように構成される。こ
の実施例においても、上記実施例と同様の作用効果が得
られるほか、超音波洗浄装置が不要になるという効果が
得られる。

なお、上記実施例における電解加工及び放電加工の加工
方法（具体的なステップ）は、−例にすぎず、例えば、
放電加工時に、電解加工と同様に清浄な放電加工液を噴
出するノズルを設け、パルス電流供給後に間隙に清浄な
放電加工液を噴出するようにしたり、電極２に電解液あ
るいは放電加１液の噴出孔を設けてもよく、また、電解
加工時に、電解液を供給管３２から供給し続け、加工槽
１内の電解液が緩やかに流動する状態（電解液が供給管
３２→加工槽１→管２４→オーバーフロー管２６→タン
ク２８の循環を繰り返す状態）でパルス電流を供給した
り、これを放電加工時に適用（供給管３０→加工槽１→
管１８→オーバーフロー管２０→タンク２３を循環させ
ながらパルス電流を供給）する等、種々の変更が可能で
ある。

また、上記実施例においては、液検出センサ２１をオー
バーフロー装置６に配設したが、加工槽１内に配設して
も、よく、この液検出センサとしては、電導度等の電気
的特性を検出するもの、比重を検出するもの等適宜のセ
ンサを使用すればよい。さらに、上記実施−例において
は、オーバーフロー管２０を固定し、オーバーフロー管
２６を自動的に上下動させるように構成したが、前記管
２０を制御装置によフて自動的に移動させたり、前記管
２０．２６をワークの大きさに応じ、手動で位置設定す
るように構成してもよい。また、各オーバーフロー装置
の容器と加工槽との接続位置を固定せず、ワーク等の大
きさに応じて上下にスライドできる構成としてもよい。

［発明の効果コ この発明は上述の通りに構成したので、次に記載する効
果を奏する。

（第１発明） ■　加工層内に比重の異なる電解加工及び放電加工用の
加工液を供給し、その境界面を上下動させて、電極とワ
ークをいずれかの加工液中に浸漬させて加工を行うため
、一つの加工装置で電解加工と放電加工を実施し得て、
段取り時間等を短くすることができるとともに、加工液
の交換時間を短くすることができて、全体の加工時間を
短縮することができる。

（第２の発明） ■　加工量の多い粗加工を電解加工で行い、放電加工に
よって形状を整え、仕上げ加工を電解加工で行うため、
１本の電極で加工することができ、電極製作費用を削減
し得るとともに、電極交換等の段取り時間を短縮し得る
。、 ■　仕上げ加工を電解加工で行うため、放電加工時の変
質層を除去することができて、鏡面状の光沢面等の高精
度な表面品質が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
はこの発明の一実施例を示すフローチャート、第３図は
作用を説明するための図、第４図はこの発明の他の実施
例を示す概略構成図である。 ｌ・・・加工槽、２・・・電極、４・・・ワーク、　６
．８．４２・・・オーバーフロー装置、７・・・放電加
工液、９・・・電解液、１０・・・放電加工液濾過装置
、１１・・・電解液濾過装置、１２・・・制御装置、１
３・・・電源装置、１４・・・超音波洗浄装置、２１・
・・液検出センサ、２０．２６．４５・・・オーバーフ
ロー管、２２．２７．４６・・φ駆動装置、４１・・・
洗浄液。 特許出願人　　静岡製機株式会社 代表者鈴木重夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）次の構成を具備する金属の電気加工方法。 イ、加工槽内に電極とワークを所定間隙で対向配置する
   ステップ、 ロ、前記加工槽に電解加工及び放電加工用の比重の異な
   る少なくとも２種類の加工液を供給するステップ、 ハ、前記加工液の境界面を上下動させて、電極と被加工
   物をいずれか一つの加工液中に浸漬させるステップ、 ホ、前記電極とワークとの極間にパルス電流を供給する
   ステップ。
2. （２）次の構成を具備する金属の電気加工方法。 ａ、加工槽内で対向配置した電極とワークとの間隙に電
   解液を介在させ、電極とワークとの極間にパルス電流を
   供給する第１のステップ、 ｂ、前記間隙の電解液を排出するとともに、該間隙に放
   電加工液を介在させ、極間にパルス電流を供給する第２
   のステップ、 ｃ、前記間隙の放電加工液を排出するとともに、該間隙
   に電解液を介在させ、極間にパルス電流を供給する第３
   のステップ。