JPH01321121A

JPH01321121A - 金属の電気加工方法

Info

Publication number: JPH01321121A
Application number: JP15312088A
Authority: JP
Inventors: Yohei Kuwabara; 桑原　陽平; Masayoshi Moriya; 森谷　政好; Yasuhiro Iwasaki; 康宏岩崎
Original assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1989-12-27

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】［産業上の利用分野コこの発明は、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金属の電気
加工方法に間する。

［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って
、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
及び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２つの加工液タン
クから加工液を選定して供給するとともに、放電もしく
は電解加工後に洗浄液を供給して電極及びワークを洗浄
する方法であるため、例えば油性の加工液で放電加工を
行い、その後、硝酸ナトリュウム等の電解加工液で電解
加工を行う場合等、洗浄液による洗浄のみでは、放電加
工によってクレータ状に形成されたワーク表面の油性の
加工液を除去することができず、洗浄効果が不十分で、
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るとともに、加工液の切り
換え時にワーク表面等に付着した加工液を確実に除去す
ることができ、鏡面状の光沢面等の高精度な表面品質が
短時間に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放電加工用の加工液
を介在させ、所定の電流を供給してワークを加工するス
テップと、前記間隙の加工液を排出した後に、該間隙に
前記加工液とは異なる液を介在させるとともに、間隙に
超音波振動子を位置させてワーク等を洗浄するステップ
と、前記間隙に電解液を介在させ、この電解液が静止し
た状態で所定のパルス電流を供給してワークを仕上げ加
工するステップとを具備することを特徴とする。

［作用］この発−の構成によれば、加工槽内で対向配置した電極
とワークとの間隙に放電加工用の加工液を介在させ、所
定の電流を供給して放電加工によりワークを加工し、ワ
ークが所定量加工されたら、間隙の加工液を−′出する
とともに、該間隙に、例えば洗浄液等の前記加工液とは
異なる液を介在させるとともに、間隙に超音波振動子を
位置させ、この超音波振動子からの超音波により、クレ
ータ状に形成されたワーク表面に付着した加工液等を除
去する。そして、前記洗浄液を排出するとともに、間隙
に電解液を供給し、この電解液が静止した状態で所定の
パルス電流を供給して電解による仕上げ加工を行い、こ
れにより、面粗度を向上させつつ放電加工により形成さ
れた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１〜２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の定盤５に固定したワーク、６は超音波洗
浄装置、７は制御装置、８は電極２とワーク４との極間
に所定の電流を供給する電源装置、９は加工液等の液処
理装置、１０は加工液等の液供給装置、１１は主に間隙
に加工液等を噴出して間隙から加工屑等を排除する噴出
ノズルである。

前記電極駆動装置３は、制御装置７０制御信号によって
駆動するモータ１２０回転を上下方向の運動に変換して
、電極２を上下動させてワーク４と所定間隙１３に設定
する。

前記超音波洗浄装置６は、加工槽１に固定するための取
付はベース１４と、上下方向（矢印イ）に移動可能な駆
動棒１５と、水平方向に移動及び回転（矢印口、ハ）可
能な駆動棒１６と、これらの駆動棒１５．１６を駆動す
る駆動装置１７と、前記駆動棒１６の先端に固定した超
音波振動子１８等からなる。この超音波洗浄装置６は、
制御装置７０制御信号により、駆動棒１５．１６を移動
及び回転させて、超音波振動子１８を電極２とワーク４
との間隙に位置させ、この状態で超音波振動子１８から
超音波を発信して電極２及びワーク４を洗浄し、その表
面に付着した加工液、加工屑等を除去する。

前記液処理装置９は、加工槽ｌの排出管（図示　゛　−
せず）にそれぞれ′並列に接続した、４個の電磁弁１９
〜２２と、電磁弁１９．２０に接続した加工液濾過装置
２３．２４とからなり、制御装置７の制御信号により各
電磁弁１９〜２２を択一的に開き、加工槽１内の液を回
収・処理する。即ち、加工槽１の液が、放電加工用の加
工液への場合は、電磁弁１９を開いて加工液濾過装置２
３に排出し、電解液Ｂの場合は、電磁弁２０を問いて加
工液濾過装置２４に排出し、洗浄液Ｃの場合は、電磁弁
２１を開いて後述する液供給装置１０のタンク３３に排
出し、水道水りの場合は、電磁弁２２を開いてそのまま
外部に排出する。

また、前記液供給装置１０は、４個の電磁弁２５〜２８
と、この電磁弁２５〜２８にそれぞれ接続したボン１２
９〜３２と、洗浄液Ｃ用のタンク３３と、水道水り用の
タンク３４等からなり、制御装置７の制御信号により電
磁弁２５〜２８を択一的に開き、加工液Ａ、電解液Ｂ、
洗浄液Ｃ１水道水りを前記噴出ノズル１１から間隙１３
に供給する。なお、前記ポンプ２９及び３０は、前記加
工液濾過装置２３．２４に接続され、各濾過装置２３．
２４のクリーンタンク（図示せず）から清浄な加工液Ａ
及び電解液Ｂを汲み上げる。

次に、この実施例の作用について説明する。

まず、電極２とワーク４を所定間隙で対向配置し、加工
槽１に例えば灯油系の放電加工用の加工液Ａを、前記加
工液濾過装置２３から前記噴出ノズル１１もしくは図示
しない供給管を介して供給する。

加工液Ａが所定量供給されたら、電極２を所定の速度で
送りつつ、極間に交流、直流、パルス電流等の所定の電
流を供給しながら、放電加工によりワーク４を所定の形
状寸法に加工する（第２図ａの状態）。

そして、所定量の放電加工が終了したら、制御装置７０
制御信号により電磁弁１９を開き、加工槽１の加工液Ａ
を加工液濾過装置２３に排出する。この排出が完了した
ら電磁弁１９を閉じるとともに、電磁弁２７を開いて前
記タンク３３から例えば水に洗剤を混入した洗浄液士を
、前記噴出ノズル１１から加工槽ｌ′ｉこ供給する。な
お、この場合、洗浄液Ｃはタンク３３から図示しない供
給管を介して供給することもできる。

加工槽１に洗浄液Ｃが所定量供給されたら、電磁弁２７
を閉じ、電極２を上昇させてワーク４との間隙を拡大す
るとともに、制御装置７０制御信号により°、前記超音
波洗浄装置６の駆動装置１７を駆動して、前記駆動棒１
５を上下動させるともに、駆動棒１６を水平方向に移動
及び回転させて、超音波振動子１８を拡大した間隙に位
置させる（第２図すの状態）。この状態で超音波振動子
１８から超音波を発信して、電極２及びワーク４の表面
に付着した加工液Ａ及び加工屑等を除去し、洗浄液とと
もに排出する。

電極２及びワーク４が洗浄されたら、電磁弁２１を開い
て加工槽ｌの洗浄液Ｃをタンク３３に排出すし、この洗
浄液Ｃの排出が完了したら、電磁弁２１を閉じるととも
に、電磁弁２８を問いてタンク３４内の水道水りを噴出
ノズル１１から間隙に噴出する（第２図Ｃの状態）。こ
れにより、電極２及びワーク４の表面に付着した洗浄液
Ｃを洗い流す。この時、電極２とワーク４０間隙はあま
り大きくしない方が好ましい。洗浄液Ｃを洗い流した水
道水りは電磁弁２８と同時に開いた電磁弁２２により、
外部に排出される。なお、この水道水りによる洗浄は、
洗浄液Ｃの選定により、省略することもできる。

水道水りによる洗浄が完了したら、電磁弁２２を閉じる
とともに、電磁弁シロを開いて、加工液濾過装置２４か
ら電解液Ｂを図示しない供給管を介して加工槽１に供給
する。そして、この電解液を介して対設した電極２とワ
ーク４にパルス電流を供給して電解による仕上げ加工を
行う（第２図ｄの状態）。

この電解加工は、例えばピーク電流密度が３０〜５０Ａ
／ｃｍ２程度でパルス幅が２〜１０ｍ５ｅｃの単一のパ
ルス電流を間隙の電解液が静止した状態で供給し、この
パルス電流がオフした後に電極２を上昇させて間隙を拡
大するとともに、間隙に前記噴出ノズル１１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を下降させて最初の位置に設定する（電極２の設定位
置は常に一定であるため、加工の進行により加工間隙は
大きくなる）という゛工程を繰り返して行う。この電解
加工により、面粗度を向上させつつ放電加工によりワー
ク４の表面に形成された変質層が除去される。なお、こ
の電解加工の方法は、前記放電加工にも適用できること
はいうまでもない。

以上の各ステップ、即ち、放電加工→超音波洗浄→水洗
い→電解加工の各ステップを所定回数繰り返して、ワー
ク４の加工を終了する。

このようにこの実施例にあっては、洗浄液Ｃ中で、超音
波洗浄装置６の超音波振動子１８を電極２とワーク４と
の間隙、即ちワーク４表面の上方に位置させるため、ク
レータ状の凹凸を有する放電加工後のワーク４表面、特
にひだ部に付着した加工液Ａ等を除去することができる
とともに、水道水りによりワーク４等に付着した洗浄液
Ｃをも洗い流すため、電解による仕上げ加工開始時のワ
ーク４表面の洗浄効果が十分得られ、高精度な三次元型
彫加工を容易に行うことができる。また、一つの加工装
置で放電加工による粗加工と、電解加工による仕上げ加
工が実施できるため、電極２とワーク４の芯だし作業が
不要になるとともに、電極２の消耗も少なく、段取り時
間の削減等、全体の加工時間が大幅に短縮できる。

なお、上記実施例においては、加工槽１への液の供給・
排出を、各法に対応して設けた電磁弁１９〜２２．２５
〜２８をを択一的に制御することによって、加工槽１に
は常に一種類の液が供給されるように構成したが、例え
ば第３図に示すように、加工槽１に比重の異なる放電加
工用の加工液Ａと、電解液Ｂとを供給し、これらの加工
液Ａ、Ｂの境界面Ｅを上下動させることにより、電極２
とワーク４０間隙に介在する加工液を切り換えるように
してもよい。

即ち、この実施例は、加工槽１に例えば比重が１．２程
度の硝酸ナトリュウム溶液（濃度３０％）の電解液Ｂを
供給して、その上面（境界面Ｅ）をオーバーフロー装置
３５で規制するとともに、この電解液Ｂ上に、例えば比
重が０．８程度の油性の加工液Ａを供給する。そして、
放電加工時には、制御装置７の制御信号により、オーバ
ーフロー装置３５の駆動装置３６を駆′勤させて、オー
バーフロー管３７を下方に移動させて、加工液Ａ、・Ｂ
の境界面Ｅを下げ、間隙に加工液Ａが介在するようにし
て、放電加工“による粗、加工を行う。そして、電解に
よる仕上げ加工を行う場合は、前記駆動装置３６を駆動
してオーバーフロー管３７を上昇させ、境界面Ｅを上昇
させることにより、間隙の加工液を放電加工用の加工液
Ａから電解液Ｂに切り換えて加工を行うものである。

なお、超音波洗浄装置６は、上記実施例と同様に構成さ
れ、例えば、放電加工終了後、間隙の加工液を切り換え
、間隙に電解液Ｂが介在した状態で間隙を拡大させ、こ
の間隙に超音波振動子１８を位置させて電極２及びワー
ク４を洗浄する。図中符号３８は加工液Ａのオーバーフ
ロー装置、３９は加二液Ａ、Ｂの導電度等を検出して液
の種類を判別するためのセンサである。この実施例にお
いては、上記実施例と同様の効果が得られるとともに、
加工液Ａ、Ｂの切り換え時間を短縮することができる。

なお、この発明における放電加工と電解加工における加
工液の切り換え方法は、上記各実施例に何ら限定されず
、種々の変更が可能であることはいうまでもない。また
、超音波洗浄装置の構成も上記実施例に限定されず、超
音波振動子を電極とワークの間隙に位置させる適宜の構
成を採用し得る。

［発明の効果］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。

■　電極とワークとの間隙に超音波振動子を位置させて
洗浄するとともに、仕上げ加工を電解加工で行うため、
ワーク表面の洗浄効果が十分に得られ、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
度な表面品質が得ろれる。

■　−２の加工装置で電解加工と放電加工を行うことが
できるため、段取り時間等を削減することができて、全
体の加工時間を短縮することができる。

【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
はその作用を説明するための図、第３図はこの発明の他
の実施例を示す概略構成図である。１・・・加工槽、２・・・電極、４・・・ワーク、　６
・・・超音波洗浄装置、７・・・制御装置、９・・・液
処理装置、１０・・・液供給装置、１１・・・噴出ノズ
ル、１８・・・超音波振動子、Ａ・・・放電加工用加工
液、Ｂ・・・電解液、Ｃ・・・洗浄液、Ｄ・・・水道水
特許出願人　　静岡製機株式会社代表者鈴木重夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）次の構成を具備する金属の電気加工方法。イ、加工槽内で対向配置した電極とワークとの間隙に放
電加工用の加工液を介在させ、所定の電流を供給してワ
ークを加工するステップ、ロ、前記間隙の加工液を排出した後に、該間隙に前記加
工液とは異なる液を介在させるとともに、間隙に超音波
振動子を位置させてワーク等を洗浄するステップ、ハ、前記間隙に電解液を介在させ、この電解液が静止し
た状態で所定のパルス電流を供給してワークを仕上げ加
工するステップ。