JPH04226836A - 硬質金属物体の放電加工方法および装置 - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は硬質金属物体の腐食を阻止する手
段を用いて水溶液における放電加工によって上記物体を
機械加工する方法に関する。また、本発明は作業容器、
および該作業容器を通して導くワイヤ状火花電極を含む
放電加工装置に関する。

【０００２】

【背景技術】放電加工技術を用いることによって、複雑
なまたは簡単な形状を有する硬質金属物体を速やかに、
かつ精密に形成することができる。この目的のために、
ワイヤ状火花金属電極を含む放電加工装置が用いられて
いる。放電加工プロセスにおいて、上記ワイヤ状電極は
、通常、機械加工すべき物体に対して最大で数１００　
ボルトのパルス状の負電圧に保持されている。放電の影
響下で、粒子が硬質金属から除去されるために、上記ワ
イヤ状電極は硬質金属をカットするのに用いることがで
きる。硬質金属物体とは、特に焼結金属炭化物および硼
化物であって、またこれらが数１０重量％の金属をバイ
ンダーとして含んでいるものと理解すべきである。よく
知られており、かつ有利に用いられる１例としては１０
重量％のＣｏを含む焼結ＷＣである。

【０００３】放電加工は作業容器において液体中で行わ
れている。最近、この目的のために、好ましくは、脱イ
オン水が用いられている。この液体は少なくとも５・１
０３　オーム‐センチメートルの所望とする高い電気抵
抗を有している。放電安定化を高めおよび／またはワイ
ヤ状電極の摩耗を低下する有機化合物を上記脱イオン水
に溶解している。水溶液中における硬質金属物体の放電
加工は多くの欠点を有している。欧州特許明細書第１７
６，２２４　号には、放電加工プロセスにおいて物体を
切り込む面が腐食することが示されている。また、欧州
特許明細書第１７６，２２４　号にはワイヤ状火花電極
に特別の双極パルスの電圧の繰り返しを与えることによ
って上述する腐食問題を軽減することが記載されている
。しかし、この手段は満足するものでないことが確かめ
られている。双極パルス周波数を用いることは、硬質金
属物体の腐食に対する完全な保護にならない。

【０００４】

【発明の開示】本発明の目的は、特に殆どまたは全く腐
食を生じさせないで、水溶液において硬質金属物体を放
電加工する方法を提供することである。本発明の他の目
的は硬質金属の腐食を殆どまたは全く生じさせない条件
下で、硬質金属物体を機械加工する放電加工装置を提供
することである。

【０００５】上記目的を達成するために、本発明におい
ては放電加工プロセス中、物体を、溶液に存在し、かつ
外部電源を介して物体に電気的に接続する保護電極によ
って陰極的に保護することを特徴とする。

【０００６】また、本発明は水溶液においての硬質金属
物体の放電加工における腐食プロセスの改良に基づくも
のである。実際上、２つの異なる腐食プロセスが含まれ
ることを確かめた。

【０００７】１つの腐食プロセスはワイヤ状電極に対し
て時間平均された正電位において生ずる。このタイプの
腐食は、しばしば、電触と称されている。物体に切り込
んだ面が侵される。このタイプの腐食は火花電極と機械
加工すべき物体との間にパルス状、火花電位を与えるこ
とによって少なくすることができる。

【０００８】他の腐食プロセスは、硬質金属物体を脱イ
オン水で包囲する場合に、驚くべきほど高い腐食電流に
よって生ずる。Ｃｏをバインダーとして含むＷＣからな
る硬質金属の場合、ＣｏはＣｏ２＋の形態で溶解し、こ
の結果として硬質金属が水溶液に対して負に分極する。 バインダー粒子の溶解は硬質金属の表面を弱め、このた
めに硬質金属が機械負荷を受ける場合に、チッピングが
生じやすくなる。このピッチングは、特に機械加工金属
物体を型押し（ｓｔａｍｐｉｎｇ）または押抜き（ｐｕ
ｎｃｈｉｎｇ）工具として用いる場合に生ずる。

【０００９】前者の腐食プロセスと異なり、後者の腐食
プロセスはカット面において生じないが、しかし水溶液
中に存在するかぎり硬質金属物体の表面全体にわたって
生ずる。水溶液に存在する酸素は腐食プロセスを著しく
加速する。水による必要なフラッシング操作は水溶液中
に比較的に高い酸素含有量をもたらす。後者の腐食プロ
セスはワイヤ状電極の負分極のために加速されることは
確かめれている。この事は、放電加工プロセス中、溶液
に対して低くすべき硬質金属物体の負分極の大きさを与
える。この事は高い腐食電流を引き起こす。

【００１０】上述する認識は本発明の方法を誘導する。 外部電源および保護電極による陰極保護によって、硬質
金属物体の負分極の大きさは放電加工プロセス中、水溶
液に対して増大する。この結果として、腐食電流および
硬質金属の腐食は実質的に低くなる。この腐食減少は硬
質金属の表面全体がわたって生ずる。

【００１１】保護電極を硬質金属物体に対して分極する
際に、保護電流が水溶液中に生じ、この保護電流は腐食
電流に反抗する。腐食に対して十分な保護を得るために
、保護電流は腐食電流に少なくとも等しくする必要があ
る。保護電流は腐食電流より数倍高くするのが好ましい
。

【００１２】更に、外部電源を存在しない標準の電気防
食用陽極、例えばＺｎ‐電極による陰極保護は満足な結
果を得ることができないことを確かめた。腐食に対する
許容されうる保護は、外部電源を介して硬質金属物体に
電気的に接続する標準の棒状Ｐｔ電極を用いることによ
って得ることができる。

【００１３】本発明の方法の好適例においては、保護電
極をプレート状とし、放電加工中、硬質金属物体の保護
すべき表面に実質的に平行に保持し、保護電極を物体に
対して正電圧に保持する。

【００１４】この手段において、腐食に対する好ましい
保護は標準の棒状Ｐｔ‐電極を用いることによって達成
できることを確かめた。このＰｔ‐電極を用いる場合に
は、硬質金属の表面全体にわたる保護電流の均一密度を
得ることができない。このため、水溶液に対する硬質金
属の分極の大きさはいたるところにおいて同じでない。 この事は腐食を高める傾向がある。プレート状保護電極
を用いる場合には、硬質金属物体の保護すべき表面にお
ける均一電流密度を得ることができる。

【００１５】本発明の他の好適例においては、物体を２
個のプレート状保護電極の間に配置し、保護電極を放電
加工中、物体に対して正電圧に保持するようにする。一
般に、硬質物体はプレート状部材から作る。かかるプレ
ート状硬質金属体の２つの表面に平行に保持する２個の
プレート状保護電極を用いることによって、放電加工プ
ロセス中、腐食に対する２側面保護を得ることができる
。

【００１６】本発明の他の例においては、正電圧を１０
〜１００　Ｖにする。この電圧において、脱イオン水に
おける保護電流は約２００　μＡ／ｃｍ２　になる。こ
の事は、２０〜５０μＡ／ｃｍ２　である脱イオン水に
おける硬質金属（Ｃｏバインダーとして含むＷＣ）　の
腐食電流より数倍高い。この条件下で、腐食に対する優
れた保護を得ることができる。

【００１７】また、本発明は作業容器、およびこの作業
容器を通して導くワイヤ状の火花電極を含む放電加工装
置に関する。本発明の放電加工装置は、作業容器に１ま
たは２個の導電性保護電極を設け、および該電極に、外
部電源を介して機械加工すべき硬質金属物体に接続する
ことのできる少なくとも１つの電気接続を設けたことを
特徴とする。

【００１８】放電加工装置の好適な構造においては、電
極の１つの表面を電気的に接続し、他の表面を電気的に
絶縁する。放電加工操作中、電極の絶縁表面を機械加工
すべき物体から離して向かい合わせる。火花発電機の撹
乱、および作業容器における他の導電部品、例えばワイ
ヤ状ガイドおよび締付け具への漏れ電流の発生を防止す
るために、各電極の１つの表面を絶縁するのが望ましい
。導電表面は導電性材料、例えばＡｕまたは黒鉛の層か
ら形成することができる。導電表面はＰｔからなるのが
好ましい。

【００１９】本発明の放電加工装置の他の好ましい構造
においては、電極にワイヤ状火花電極のための通し孔を
設け、この通し孔に絶縁ワイヤ　　エンベロープを設け
る。それ故、放電加工プロセス中、ワイヤ火花電極を通
す上記ワイヤ　　エンベロープ（ｗｉｒｅ　ｅｎｖｅｌ
ｏｐｅ）　を保護電極と機械加工すべき物体との間に存
在させる。上記ワイヤ　　エンベロープには、例えば電
極の通し孔の１端で締付ける合成樹脂スリーブを含める
ことができる。このスリーブの使用によって、放電加工
操作する位置において火花電極を取り巻く著しく改良さ
れた液体流れを生ずる。このために、この操作において
、火花を出さない（ｓｐａｒｋｅｄ−ｏｆｆ）　材料の
改良された放電が得られ、これにより少数の材料粒子が
保護電極と機械加工物体との間に得られるようになる。 これにより、電極と物体との間に均質な電流分布をよく
維持することができ、このために物体の保護すべき表面
上の保護電流密度はあまり小さくならない。ワイヤ　　
エンベロープの存在の他の利点は物体を電触から保護す
ることに関する。物体と電極との間に位置した火花電極
の部分はかかる電触を受ける。火花電極のかかる部分は
物体に対して数１０ボルトの平均負電圧である。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を添付図面により具体例につい
て説明する。図面は放電加工プロセスを実施する本発明
の放電加工装置の１部分を示している。放電加工装置の
１部分は脱イオン水２を満たした作業容器１を含んでい
る。作業容器１は２つの平行な導電性プレート３および
４を収容し、この間に機械加工すべき硬質金属物体５を
配置する。この硬質金属物体はＣｏをバインダーとして
含んでいるＷＣからなる。好ましくは、プレート３およ
び４は合成樹脂製支持体６および７からなり、この支持
体には導電層８および９を機械加工すべき物体に面する
表面に設ける。あるいは、またスチール　　プレートの
支持体６および７を用いることができる。スチール　　
プレートを用いる場合、物体から離れて面するプレート
の表面に絶縁ラッカー層１０および１１を設ける。これ
ら両プレートは硬質金属物体に直流（ｄ．Ｃ．）電圧源
１２を介して導線１３に接続する。放電加工プロセス中
、電圧を１０〜１００　Ｖにした。このため、腐食電流
より数倍高い保護電流が得られた。

【００２１】プレート３および４には通し孔１４および
１５を設ける。スリーブ形態の絶縁ワイヤ　　エンベロ
ープ１９および２０を孔１４および１５に設けることが
でき、ワイヤ状火花電極１６をワイヤ　　エンベロープ
に通し保護電極と物体との間に延在させる。放電加工プ
ロセス中、ゆすぎ水を上記ワイヤ　　エンベロープに流
す。このゆすぎ水は火花を出さない材料を付随している
。機械加工すべき硬質金属に対して２００　〜２２０　
Ｖのパルス状電圧を放電加工プロセス中、プレート３お
よび４に供給する。ワイヤ状火花電極はプーリ　　ガイ
ド部材１７および１８を介して作業容器１内を通す。プ
レート３および４、並びに物体５を作業容器の壁に絶縁
締付け具を介して既知のようにして固定する。放電加工
中、硬質物体を保護電極およびワイヤ状火花電極に対し
て移動する。

【００２２】上述する装置によって、放電加工中、硬質
金属における腐食の形成を効果的に防止することができ
る。この事は次の試験により明らかである。Ｃｏをバイ
ンダーとして含むＷＣ硬質物体を、放電加工プロセスに
より、陰極保護しないで脱イオン水において２４時間に
わたって機械加工した。この場合、プレート３および４
、並びに外部電源１２は存在させなかった。顕微鏡試験
（倍率５００　×）　により、硬質金属の表面が腐食に
より２０〜５０μｍ　の深で侵されていたことを確かめ
た。試験を、上記条件下で陰極保護により繰り返し行っ
た。この場合、図面に示す本発明の放電加工装置を用い
た。可視顕微鏡試験（倍率５００　×）　により、２４
時間にわたる放電加工プロセス後でも、硬質金属物体の
表面に腐食の状態を確認することができなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】放電加工を実施するのに用いる本発明の放電加
工装置の１部を示す説明用線図である。

【符号の説明】

１　　作業容器 ２　　脱イオン水 ３，４　　導電性プレート ５　　硬質金属物体 ６，７　　合成樹脂支持体 ８，９　　導電層 １０，　１１　　絶縁ラッカー層 １２　　直流電圧源（外部電源） １３　　導線 １４，　１５　　通し孔 １６　　ワイヤ状電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　硬質金属物体の腐食を防止する手段を
   用いて、水溶液における放電加工によって前記物体を機
   械加工する方法において、放電加工プロセス中、前記物
   体を、水溶液に存在し、かつ外部電源を介して前記物体
   に電気的に接続する保護電極によって陰極的に保護する
   ことを特徴とする硬質金属物体の放電加工方法。
2. 【請求項２】　　保護電極をプレート状にし、かつ放電
   加工プロセス中、前記硬質金属物体の保護すべき表面に
   実質的に平行に保持し、および保護電極を前記物体に対
   して正電圧に保持する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　前記物体を２個のプレート状保護電極
   の間に配置し、保護電極を前記物体に対して正電圧に保
   持する請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】　　正電圧を１０〜１００　Ｖとする請求
   項２または３記載の方法。
5. 【請求項５】　　作業容器および該作業容器を通して導
   くワイヤ状火花電極を含む放電加工装置において、作業
   容器が１または２個のプレート状導電性保護電極を含み
   、前記電極には外部電源を介して機械加工すべき硬質金
   属物体に接続できる少なくとも１つの電気的接続を設け
   たことを特徴とする放電加工装置。
6. 【請求項６】　　電極にはワイヤ状火花電極についての
   通し孔を設け、該孔に絶縁ワイヤ　　エンベロープを設
   けた請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】　　電極の１つの表面を電気的に接続し、
   他の表面を電気的に絶縁した請求項５または６記載の装
   置。
8. 【請求項８】　　電極の電気的接続表面がＰｔからなる
   請求項７記載の装置。