JPH0230424A - 放電加工機 - 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−にの利用分野］ 本発明は粉末物質を混入した加工液を介在させて放電加
工を行う放電加工機の改良に関するものである。

導電性の金属等の被加工物を、放電時に発生する高温エ
ネルキーを利用して溶融加工、或いは表面処理を行う放
電加工技術は周知である。

この技術を応用した放電加工機においては、放電に必要
な電気的絶縁を得るために、−船釣には放電間隙か電気
的絶縁性を備えた加工液で充満されている。加工液はこ
の′電気的絶縁を得ることの外、加工粉のυ１出や加工
熱の冷却等の機能を果たしており、安定な放電加］二を
持続させるための重要な要素になっている。

とこイ）で、加工液中に成る種の物質を粒径か約１０〜
４０μｍ程度の粉末で、混入濃度かほぼ２０ｇ／ρ混入
さぜることにより、放電の安定度を向上させたり、粉末
物質によっては電極間に新たな化合物か生成され、電極
及び被加工物表面の機械的特性、例えば耐蝕性や耐摩耗
性等を向上させることが知られている。即ち、いわゆる
金属の除去加用−以外に、放電加工によって金属の表面
処理を行うこともできる。この種の粉末物質には例えば
、シリコンのような高価な半導体物質か使用される。

この加工液中に上記のような物質を粉末状態にして混入
することにより、被加工物の表面層を形成させる技術は
周知である。この技術は放電加工の応用範囲を飛躍的に
拡大させるものであり、その実用上の制約の解決か今後
の大きな課題となっている。

［従来の技術］ 第４図は、通常の放電加工機の構成説明図である。

一般に、この種の加工液処理装置を備えた放電加工機は
、加圧槽（３）、貯液槽（］１）、ポンプ（７）、フィ
ルタ（８）、冷却用ランエタ（９）等からなっている。

加圧槽（３）内には被加工物（１）、定盤（２）かあり
、加工液（４）によって満たされており、加工液（４）
の供給バイブ（１４）、１ノ１出パイプ（１３）か配管
されている。図中に示されていない駆動装置により上１
・動てきるヘット（１２）に取付（）られた電極（５）
か配置されている。

貯液ｂ’Ｖ（１，１）は通常、加工粉（１５）を沈澱さ
せる沈澱槽（６）かあり、沈澱により大部分の加工粉（
１５）を除去したのちの加工液（４）は清液槽（１６）
に入り、ポンプ（７）によって吸引されてフィルタ（８
）に入り、小さな加工粉（１５）まで除去される。その
後、加工液処理装置（９）を通して余熱かυ１除され、
再び加圧槽（３）へ送られる。放電加工か行れている間
は、このような経路で加工液（４）か循環されている。

つまり、加工粉（］５）のような固体物質は、沈澱ｔｏ
（６）或いはフィルタ（８）で除去される。

［発明か解決しようとする課題］ 」二連し７た放電加Ｚｌ−の技術により、高速度な仕上
げ加］−もしくは特別な表面処理を行なうことか可能で
あるか、荒加工においては粉末物質を含まない従来の加
工液（４）のみを用いた放電加工を行なう必要かある。

即ち、荒加工と仕上げ加工とては、異なる加工液（４）
を用いる必要がある。

荒加工から仕上げ加工に移行する場合は、通常の放電加
工用の加工液（４）に混入すべき粉末物質を添加すれば
よい。これに対して、仕上げ加工から再び別の荒加工を
行うとするときは、添加した粉末物質を除去しなければ
ならない。これは非常に困難な作業であると同時に、多
くの時１ｉｊｊを要し作業効率の低下を招いており実使
用の点で大きな障害となっている。

また、加工液（４）中に粉末物質を混入させ、表面処理
を行なおうとする場合を考えてみる。このとき粉末物質
か放電間隔、つまり電極（５）と被加工物（１）との大
変狭い極間に入り込ませる必要かある。ところか一般に
物質を混合した場合は、その比重の大きいものか下に沈
み、自然に均一に分布するようなことはない。

いま、混入しようとする物質は通常固体であるため、液
体である加工液（４）に対し大きな比重を持っている。

例ノば、粉末物質として主に使用されるシリコンは、比
重２．３ｇ／ｃｍ”であるのに対して、ケロシンを主成
分とする放電加工の加工液（４）は約０．９ｇ／ｃｍ３
である。このため、粉末物質は加工ｌｌＩ！Ｉ（３）の
底に沈澱して、加工槽（３）の底から距離のある放電極
間には、存在できない。

これを防止するために加圧槽（３）内の加工液（・１）
を攪脇・シて粉末物質を浮遊させる方法かとられること
か多いか、加工粉（１５）を−緒に舞いあげるため、加
工特性に悪影響を及はず二次放電を誘発し、好ましくな
い。加工粉（１５）は前記第４図のように沈澱＋ｅ（６
）、或いはフィルタ（８）によって除去されるのか普通
であるか、加］二液（４）中に混入した表面処理用の粉
末物質をも除去されてしまい再ｆｌＩ用は不可能となる
。混入される粉末物質か高価な場合でも、加工粉（］５
）とともに廃棄するしかないのか現状であった。

加えて、粉末物質か加工粉（１５）と共に排除された場
合、加工液（４）中における粉末物質の濃度が下がるた
め、目的とする表面処理加工が行なλ−なくなって新た
に加えなけれはならず、濃度の管理と維持か困難である
。

本発明は粉末物質と加工粉〈１５）の比重の相違を利用
して、加工液（４）と加工粉（１５）を正確に分離でき
る加工液処理装置を実現した。また、制御された回転数
で回転する攪拌機を備え、この攪拌機を加工槽（３）に
取り付けて比重の軽い粉末物質のみを加工極間に介在さ
せるように構成した。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、沈澱槽に比重が粉末物質吉加工粉の
間にある沈澱液を入れ、この沈澱槽に加工槽内の加工液
を導入した。そして、加工液と沈澱液との境界層の（１
近に、粉末物質取出し用のベルトを配置した加工液処理
装置を備えた放電加工機を構成したものである。

また、加］−液内の粉末物質を浮遊させる攪拌機を設け
、この攪拌機を加」−檜に取り付けた。

［作　　用］ 沈澱液を溜めた沈澱槽に加工液を導くと、沈澱液より軽
い粉末物質は２つの液の境界層のイζｊ近に沈澱する。

他方、沈澱液より重い加工粉は、最下層に沈澱する。上
の方に溜まった粉末物質は境界層のイ＼ｊ近を移動する
ヘルドによって取り出されてから、再び加工液に混入さ
れて表面加工に使用される。また、最下層の沈澱液の下
に沈澱した加工粉は、濾過されて排出され、残った沈澱
液は沈澱槽に戻されて再利用される。

また、加工槽内では沈澱しようとする比重の小さい粉末
物質か攪拌機で舞い」二かって、加工極間に介在される
。

［発明の実施例］ 第１図に本発明の一実施例を示し、これに基づいて本発
明の詳細な説明する。

（２（１）は、本発明装置の中心となる加工粉（１５）
と粉末物質（３５）とを分離するための沈澱槽である。

この中に加工槽（３）より汚濁した加工液（４）を導く
か、沈澱槽（２（１）には予め別の溶液からなる沈澱液
（２３）か溜められている。この沈澱液（２３）は、そ
の比重か加工液（４）の主成分であるケロシンと、加工
粉（１５）との中間的な値を持つものでなければならな
い。ケロシン、即ち加工液（４）の比重は約０．９　ｇ
　／　ａｍ３、加］−粉（１５）の比重は被加工物を鉄
と看做すと約７．８ｇ／ｃｍ３である。沈澱液（２３）
の比重は、この中間値を持つものとして本発明において
は例えばショ糖の水溶液を用いた。

ショ糖は第２図に示すように、有機性の水に対して著し
く大きな溶解度を持つ。例えば２０°Ｃの水１００ｇに
は２０３．９　ｇ、　４０°Ｃの水に対して２３ｇ、１
．　ｇという大きな溶解度を持っているため、比重３０
ｇ／ｃｍ３以上の沈澱液（２３）を容易に作成すること
かできる。放電加工時の加工液（４）の液温は放電エネ
ルギにより加熱されて、通常３０°Ｃ位あるため３．０
ｇ／Ｃｍ３以上の比重を維持することは容易である。ま
た、液温の低下によって、再結晶も起こり難い。しかし
なから本装置においては、沈澱槽（２（１）の底部にヒ
ータ（４２）を設けることにより、再結晶を防止する共
に、液温を上げることによって溶解度を向上させる工夫
か施しである。

加工槽（３）内の加工液（４）か沈澱槽（２（１）に導
かれると、導入部付近は加］−液（４）の注入によって
沈澱７ｆ＆（２３）の表層部が攪拌されるか、離れた位
置では両液か上下に分離・沈澱してほぼ水平な境界層を
形成する。そして、加工に伴って混入した加工粉（ｊ５
）と粉末物質（３５）は沈澱を開始する。しかしながら
、沈澱液（２３）より比重の小さい粉末物質（３５）は
、沈澱槽（２（１）の上部に溜まった加工液（４）と沈
澱液（２３）との境界層（２２）において沈澱か停什し
て堆積する。沈澱液（２３）よりも比重の大きな加工粉
（１５）は境界層（２２）を越えて更に沈下し、沈澱槽
（２（１）の底部に達して粉末物質（３５）と完全に分
離される。境界層（２２）に集まった粉末物質（３５）
は、新たに注き込まれる加工液（４）による液流と拡散
により、沈澱槽（２（１）の右側の部分にある引き上げ
ヘルド（２５）に達する。

この引き上げベルト（２５）は、沈澱槽（２（１）の境
界ｊＺ（２２）に斜めに挿入されており、ベルト（２５
）か徐々に移動することにより、加工液（４）および沈
澱液（２３）の表面張力により粉末物質（３５）を引き
上げていく。この場合当然のことながら、挿入されてい
るベルト（２５）の引き上げ角度が問題となるが、この
角度は沈澱液（２３）の表面張力とベルＩ−（２５）に
用いている材料の給水能力に影響され、どぢらも大きい
ほと、粉末物質（３５）は」二り易くなる。図示されて
ない駆動装置に駆動される３つのローラ（２７）や（２
８）　、　（２，８）等を介して、ベルト（２５）上に
載せられた粉末物質（３５）は隣の液槽（３１）の」１
方に送られる。ここで、ベルト（２５）上の粉末物質（
３５）を落とすために、沈澱槽（２ｏ）がらポンプ（２
４）で汲み上げた加工液（４）をヘルド（２５）上に流
す。そして、図示のように、ベルト（２５）上にイマ］
若した粉末物質（３５）を液槽（３１）に洗い落とす。

この場合、ポンプ（２４）、パイプ（２９）等による粉
末物質（３５）の洗い落し手段は必ずしも必要ではなく
、ベルト（２５）の一部を液槽（３１）内に浸漬させる
ことにより、液槽（３１）の加工液（４）により自然に
流・れ落とすことも可能である。しがしながら、ベルト
（２５）による引き上げ昌さと洗い落とし品さは、普通
の場合相反するものであるため、第１図のように１川Ｔ
液（４）により洗い落とす方法を取る方か、ベルｈ（２
５）に細かい工夫をすることなく本発明の装置を実現し
易い。

なお、液槽（３１）は沈澱槽（２（１）と液面部におい
て連通されており、沈澱槽（２（１）の加工粉（１５）
を含まない加工液（４）の」１澄かベルＩ−（２５）を
経由することなく液槽（３１）へ自動的に移送される。

液ｍ　（３１）に移動した粉末物質（３５）は底部に沈
澱するか、加工液り４）と共にポンプ（３３）により加
工槽（３）内へ戻され、再び加工の安定化或いは表面処
理に寄与することになる。

加」二液（４）に含まれる粉末物質（３５）の濃度は、
例えば供給パイプ（３７）内で常時検出されて、設定値
より低−ドしたときは容器（３４）からバルブ（３６）
を開放して直接極間または図示のように加重「槽（３）
に供給される。加工柘（３）内に供給された加工液（４
）は、回転翼（５５）とモータ（５６）よりなる攪拌機
によって攪拌される。この場合、モータ（５６）の回転
数は、前述のように比重の相違する加工粉（１５）と粉
末物質（３５）に対応して制御される。この結果、重い
加工粉（］５）は加工槽（３）の底に沈澱し、軽い粉末
物質（３５）か舞い上かって、その一部か加工極間に介
在することになる。

第３図は粉末物質（３５）を境界層（２２）により効率
的に収集するために、沈澱槽（２（１）の形状に工夫を
施したものである。境界層（２２）の粉末物質（３５）
の引上げ能率は、上記のようにベルト（２５）の引き上
げ角度とその材質に負うところが大きい。また、境界層
（２２）における粉末物質（３５）の沈澱量にも、大き
く依存している。当然のことなから、沈澱量か多いはと
引上げ量は多くなるが、沈澱量は粉末物質（３５）の量
のほかに境界層（２２）の面積にも依存し、境界層（２
２）の面積が小さいはと沈澱量は大きくなるため、回収
し安くなる。第３図の液ｍ　（３１）の実施例において
は、この境界層（２２）の面積を小さくするために、境
界層（２２）に対応する位置のイζｊ近において断面形
状を絞った絞り部（５１）か設けられている。境界層（
２２）より下の層を形成する沈澱液（２３）をこの絞り
部（５Ｊ）の高さまで入れ、その上に加工槽（３）から
の加工液（４）を注くようにする。

］　２ 粉末物質（３５）と加工粉（１５）はともに、沈降しな
から絞り部（５１）に集まり、加工粉（１５）は更に境
界層（２２）を越えて沈澱ＩＩ　（２（１）の下部まで
沈降し、粉末物質（３５）は小さな面積に絞られた境界
層（２２）に積層される。積層量か増えた粉末物質（３
５）は、容易にベルｌ−’（２５）により引き上げるこ
とかできる。

なお、」１記のように境界層（２２）の面積を小さくし
た場合に、ベル１−（２５）やそれに関連するローラ（
２６）　、　（２７）　、　（２ｇ）等を沈澱槽（２３
）の中に置くことは困難になる場合かある。この場合は
ベルト（２５）の幅を小さくして、極端な場合紐の様な
形状にすると小さな沈澱槽（２３）内にも容易に付設で
き、なおかつ粉末物質（３５）を引き上げる能力に同等
重大な影響を勾えるものではない。

このように、加工液（４）を加工槽（３）から沈澱槽（
２（１）、ベル１−（２５）、液槽（３Ｊ）、ポンプ（
３３）と循環させなから粉末物質（３５）を加工液（４
）内に残し、加工粉（］５）のろを除去することかでき
る。

なお、沈澱槽（２（１）の底部に沈澱した加工粉（１５
）は、沈澱液（２３）と共にフィルタ（３９）或いは別
の沈澱十〇等の装置に導き、除去することかできる。

加工粉除去後、ポンプ（４（１）で沈澱［（２（１）内
に戻せば、比重の差により、ショ糖液は沈澱槽（２（１
）の下部に分離させることかでき、沈澱液（２３）の液
状態を清浄に保っておくことかできる。このため、沈澱
液（２３）は蒸発する水分を補給してやる以外、ショ糖
の管理は一切必要がない。

粉末物質（３５）はこの様に有効に利用することかでき
るが、加工による減少分は上記のように容器（３４）に
より補充する。しかし一般に粉末物質（３５）の消費量
は極めて少ないため、−度添加すれば、通常は一回の加
工に充分である。

なお、上述の実施例では沈澱槽に１個のベルトを設けた
ものを例示したか、複数個配置するようにしても良い。

また、加工槽の攪拌機についても、全く同様である。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、被加工物に対して表面処
理を行うため粉末物質を加工液中に混入して放電加工を
行なう場合、加工粉に対して粉末物質を分離処理するこ
とかできるため、小量の混入物質を有効に使用して加工
を行なうことかできる。また、加工液中の粉末物質の濃
度を制御して定に保つことかできるため、荒加工時、仕
上げ加工時の加工液の交換か短時間に行える。さらに、
高価な粉末物質を有効に使用することができると共に、
濃度か一定なため良好な放電状態を維持することかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成説明図、第２図は本発明
実施例の沈澱液の説明図、第３図は本発明実施例の沈澱
槽の構成説明図、第４図は一般的な加工液処理装置の構
成説明図である。 図において、（１）は被加工物、（２）は定盤、（３）
は加工槽、（４）は加工液、（５）は電極、（６）は沈
澱槽、（７）はポンプ、（８）はフィルタ、（９）は加
工液冷却装置、（１（１）は冷却用ファン、（」１）は
貯液槽、（１２）は本体のヘッド、（１３）、　（１４
）、（２９）（３７）、（４１，）はパイプ、（１５）
は加工粉、（１６）は清液槽、（２［］）は沈澱槽、（
２２）は境界層、（２３）は沈澱液、］　６ （２４）はポンプ、（２５）はベルト、（２６）　、　
（２７）　、　（２ｇ）はローラ、（３１）は液槽、（
３３）はポンプ、（３４）は容器、（３５）は粉末物質
、（３６）はバルブ、（３９）はフィルタ、（４（１）
はポンプ、（４２）は再結晶化を防止するためのヒータ
、（４３）はその電源、（４６）はベルトの移動方向、
（５（１）は沈澱槽、（５１）は絞り部、（５５）は回
転翼、（５６）はモータである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工槽内の電極と被加工物で形成する加工極間に
   加工液を供給して被加工物の荒加工を行うと共に、粉末
   物質を混入した加工液を供給して被加工物の仕上げ加工
   を行ってから前記加工槽の加工液を沈澱槽に導いて加工
   粉を沈澱させる放電加工機において、 前記沈澱槽に比重が粉末物質と加工粉の間にある沈澱液
   を溜めて前記仕上げ加工後の加工液を導き、これら加工
   液と沈澱液とを上下に分離して沈澱させてほぼ水平な境
   界層を形成させ、前記粉末物質を加工液層に沈澱させる
   と共に、前記加工粉を沈澱液層に沈澱させることを特徴
   とする放電加工機。
2. （２）加工槽内の電極と被加工物で形成する加工極間に
   粉末物質を混入した加工液を供給して被加工物の仕上げ
   加工を行う放電加工機において、前記加工槽に攪拌機を
   配置して該攪拌機で加工液を攪拌して加工液に混入され
   た粉末物質を加工槽内に浮遊させ前記加工極間に粉末物
   質を介在させることを特徴とする放電加工機。