JPH0593283A

JPH0593283A - 放電被覆方法及び装置

Info

Publication number: JPH0593283A
Application number: JP25366191A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Inoue; 潔井上
Original assignee: INR Kenkyusho KK
Current assignee: INR Kenkyusho KK
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】被覆層の表面粗さを小さく且つ被膜の厚さを
容易に調節でき、被覆加工速度が高く、任意の形状の被
覆面の加工が容易な放電被覆方法及び装置を提供する。【構成】被覆材電極(5) と間接電極(1) とを設け、始
めに被覆材電極(5) と間接電極(1) との間に放電を生じ
させて間接電極(1) の表面に被覆材を被着せしめ、次い
で間接電極(1) と被加工体(3) との間に放電を生じさせ
て間接電極(1) の表面に被着した被覆材を被加工体(3)
の表面に被着せしめることを特徴とする。【効果】従来のチップ状電極を用いる場合と異なり、
上記間接電極を被加工体の加工面に対応した任意の形状
に形成でき、この総型電極で被覆加工することによっ
て、被加工体の全面を同一形状の間接電極で一度に被覆
加工できるものである。そのため、加工速度は従来の３
〜５倍に向上し、従来のチップ状電極で被加工体の表面
を走査しながら被覆する場合に比べて表面粗さも細かく
なり、更には研磨しながら被覆することによって被覆層
表面が極めて平滑に仕上がり、加工時間の増減により被
覆層の膜厚制御も容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電を利用して被覆加
工する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被覆材電極を被加工体に直接対向
させ、回転、振動等を行なわせながら、両者間にパルス
放電を繰り返し、放電点の電極材の微小量を被加工体に
溶着し、この微小量づつの溶着操作を被加工体の加工面
全面に連続して繰り返すことにより、表面に一様な被覆
層を形成する放電被覆加工が知られている。

【０００３】この放電被覆加工は、一般に被覆材として
ｃＢＮ、Ｄｉａ、ＳｉＣ、Ｂ₄Ｃ、ＴｉＢ₂等の超硬材
を用いて摺動面とか鋸刃等の表面硬化、耐摩耗性付与等
に利用されるが、その場合の電極としては上記の如き被
覆材を微小なチップ状に形成したものを用い、その被加
工体への対向部分を加工面に沿って移動走査しながら、
被加工体表面に一様な被覆層を形成するものであるか
ら、被覆層の膜厚は通常10〜30μｍ、面粗さは約10〜30
μＲmax 程度であり、加工速度も遅い。また、被加工体
の加工面を移動走査しながら被覆する場合に、加工面が
凹凸のある複雑な面であると、面に沿った電極の移動制
御も容易ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のこのよ
うな問題点を解決するためなされたものであり、その目
的とするところは、被覆層の面粗さを小さく且つ被膜の
厚さを増加でき、被覆加工速度が高く、任意の被覆面の
加工が容易な放電被覆方法及び装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る放電被覆方法は、被覆材電極と間接電
極とを設け、始めに被覆材電極と間接電極との間に放電
を生じさせて間接電極の表面に被覆材を被着せしめ、次
いで間接電極と被加工体との間に放電を生じさせて間接
電極の表面に被着した被覆材を被加工体の表面に被着せ
しめることを特徴とする。なお、上記間接電極の被覆材
電極に対向する部分と被加工体に対向する部分を周期的
に交代移動せしめ、被覆材の被覆材電極から間接電極へ
の転移被着と、間接電極から被加工体への転移被着とを
連続的に行なうようにすることが推奨される。

【０００６】また、上記方法を実施するため、本発明に
係る放電被覆装置は、被加工体から離れた位置に設けら
れる被覆材電極と、被加工体及び被覆材電極に対して微
小間隔を保ってもしくは軽接触する状態で対向せしめら
れ、その被覆材電極に対向する部分と被加工体に対向す
る部分とが周期的に交代移動せしめられる間接電極と、
上記被覆材電極と間接電極との間及び間接電極と被加工
体との間に放電用電圧パルスを供給するパルス電源と、
を設けたことを特徴とする。

【０００７】上記間接電極としては、円板状回転電極、
棒状回転電極、回転ベルト、或いはまた、回転軸に多数
本の線材をブラシ状もしくは箒状に取り付けたもの等々
が用いられる。また、上記間接電極を被加工体の加工面
に対応する形状に形成することが推奨される。

【０００８】

【作用】以上のように、本発明においては、被覆材電極
のほかに間接電極とを設け、始めに被覆材電極と間接電
極との間に放電を生じさせて間接電極の表面に被覆材を
被着せしめ、次いで間接電極と被加工体との間に放電を
生じさせて間接電極の表面に被着した被覆材を被加工体
の表面に被着せしめるようにしたから、従来のチップ状
電極を用いる場合と異なり、上記間接電極を被加工体の
加工面に対応した任意の形状に形成でき、この総型電極
で被覆加工することによって、全面を同一形状の間接電
極で一度に被覆加工できるものである。そのため、加工
速度は従来の３〜５倍に向上し、従来のチップ状電極で
走査しながら被覆する場合に比べて表面粗さも細かくな
り、更には研磨しながら被覆することによって被覆層表
面が極めて平滑に仕上がる。また、被覆層の膜厚制御も
容易にできる等々、多くの優れた効果が得られる。

【０００９】

【実施例】以下図面に示した実施例を参照しつゝ本発明
を具体的に説明する。図１において、１は円板状の間接
電極で、その周縁に沿って円環状の突出部1aを有し、そ
の中心軸２により回転が与えられるようになっている。
３は被加工体で、回転する間接電極１の突出部1aの一部
に微小間隙もしくは軽接触する状態で対向するよう配置
される。４は被加工体３を固定し、位置制御するテーブ
ル、５は間接電極１の被加工体３から離隔した位置にお
いて突出部1aの一部に対向する被覆材電極で、突出部1a
に沿って配置した複数の電極5a,5b,5c,5d から成り、こ
れらの電極5a,5b,5c,5d はチャック式の固定テーブル６
に固定支持され、加工消耗に応じて対向方向への送り制
御が与えられるようになっている。７は上記各電極間、
例えば5aと5b、5cと5dの間に放電用電圧パルスを加え、
且つ間接電極１を通電電極として被加工体３間に放電用
電圧パルスを供給するパルス電源である。

【００１０】間接電極１は所定の速度で回転せしめら
れ、上記円環状の突出部1aの各部分は被加工体３と被覆
材電極５の間を周期的に反復移動する。この間接電極１
の突出部1aが被覆材電極５と対向したとき電源７からの
パルス電圧によって放電が発生し、被覆材電極５の微小
放電点の溶融物が間接電極の突出部1aに転移溶着する。
この溶着被覆は複数の電極5a,5b,5c,5d のそれぞれによ
って突出部1aの表面に対して行なわれ、且つ間接電極１
の移動速度に対して放電パルスの周波数は充分高周波で
あるから、突出部1aが各電極5a,5b,5c,5d と対向する各
部分で繰り返し溶着が行なわれ、突出部1aに沿って所要
の被覆材の溶着層が形成される。そしてこの溶着層が形
成された突出部1aは回転によって被加工体３との対向部
分に移動してゆき、パルス電源７からのパルス電圧によ
って今度は間接電極１の突出部1aと被加工体３との間に
放電が発生し、突出部1aの表面に溶着肉盛りされた被覆
材が被加工体３に転移溶着する。この間接電極１と被加
工体３間に発生する放電は突出部1aの形状に応じてその
被加工体との対向領域全面で断続的に移動して起こる。
従って、突出部1aの形状を被加工体３の加工面形状に対
応するよう形成しておくことによって、総型電極を用い
て被覆加工を行なうのと同様の被覆加工を行なうことが
できる。これにより被加工体３にはその全面に均一な被
覆材の溶着層が形成され、間接電極１の回転に伴って被
覆材電極５により突出部1a上に肉盛り溶着した被覆材が
被加工体３側に運ばれてきて順次溶着被覆され、間接電
極１の突出部1aの全周全面を使いながら連続的に被加工
体３への被覆加工が行なわれ、被加工体面上に溶着層が
順次積層し、次第に膜厚を増大し、加工時間を適宜増減
することにより所望する厚みの被覆層を形成することが
できる。

【００１１】複数の電極5a,5b,5c,5d から成る被覆材電
極５は消耗に応じてテーブル６を間接電極１へ向けて移
動することにより補正送りが与えられ、常に間接電極１
の突出部1aとの間隙が微小もしくは軽接触する状態に制
御されるから、溶着加工は継続的に安定して行なわれる
が、更に被覆材電極５に振動等を与えることによって被
覆材の溶着量、溶着速度を上げることができる。また、
被加工体３は間接電極１が軽接触状態で回転移動するこ
とにより被覆材の溶着した突出部1aで摺動研磨が行なわ
れ、しかも間接電極１の突出部1aは被加工体３の加工面
に対応する形状に形成されているため一種の総型電極で
加工されることとなり、被加工面の被覆層は表面粗さの
小さい極めて平滑な面に仕上げられる。加工の進行に応
じて加工テーブル４を送り、間接電極１との対向部を移
動させながら被覆加工を続けることにより、広い面への
被覆加工を行なうことができる。勿論、この被加工体３
側にも加工中に振動等を与えて制御することができる。

【００１２】被覆材電極５を形成する被覆材電極5a,5b,
5c,5d には細い棒状、チップ状のものが用いられ、材質
は一般に表面硬化を目的として超硬材を用いる。即ち、
ｃＢＮ、Ｄｉａ等の超砥粒を含ませたり、ＳｉＣ、Ｂ₄
Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ
₂、ＷＢ₂、その他の材料を単独もしくは混合体として
用いる場合がある。また、Ｂ、Ｓｉ、Ｃ等を混合して利
用することもできる。混合物の結合成形には焼結、樹脂
もしくは金属バインダによる接着、または金属パイプに
充填して用いることもできる。勿論、被覆材電極５は１
本のものを利用することもでき、複数本を束ねて用いる
こともでき、材質の異なる電極を組み合わせて用いるこ
ともできる。パルス電源７から供給する放電用電圧パル
スは、通常パルス幅１μs 〜100 μs 、波高値10Ａ〜10
0Ａ程度のものを利用する。

【００１３】図２は間接電極として棒状の回転電極11を
用いた例である。棒状回転電極11の加工面11a は被加工
体31の加工面とほぼ同一形状に形成し、被加工体31の表
面に回転摺接する。被覆材電極51は被加工体と離れた位
置で間接電極11に対向し、パルス電源71からの供給パル
スにより放電を行なって間接電極11に被覆材の肉盛りを
行ない、それを回転移動により被加工体31との対向部に
送って被加工体31へ放電被覆する。この被覆操作を連続
して繰り返すことにより被加工体31に対して所要の被覆
加工をすることができる。

【００１４】図３は間接電極として回転ベルト８を用い
た例である。回転ベルト８を左右の回転ローラ91間に掛
け渡し、被加工体32と被覆材電極52間を移動させる。72
は被覆材電極52と回転ベルト８間に通電するパルス電
源、73は回転ベルト８と被加工体32間に通電するパルス
電源である。パルス電源を独立して２つ設けることによ
って、被覆材電極52と回転ベルト８間には回転ベルト８
に対する被覆材の溶着肉盛り量が多くなるような放電パ
ルス条件を、また回転ベルト８と被加工体32間には微細
な表面で被加工体母材に強く拡散する被覆が得られる放
電パルス条件の選択が任意に独立して設定できる効果が
あり、良好な被覆加工ができる。

【００１５】図４は、間接電極としての回転ベルト81を
被加工体（図示せず）の形状に合わせて成形ガイドする
場合の例で、被加工体に対応した成形形状を有する回転
ローラ92,92 と、これらのローラ間にも成形形状のガイ
ド93を設け、成形した回転ベルト81を一種の総型間接電
極として被覆加工を行なうものである。

【００１６】図５は、間接電極として金属、合金等の線
材を回転軸にブラシ状に集合結合したもので、12a が線
材、12b が中心回転軸で、このブラシ状電極12を回転し
ながら線材12a の先端が被覆材電極53と被加工体33に交
互に接触しつゝ回転移動するようになっている。図５
(a) はその正面図、(b) は側面図で、線材12a の先端が
被加工体33に軽く接触する状態より更に近づけると、線
材12a は弓状に曲がりながら被加工体表面を擦過してこ
れを研磨しながら被覆加工し、表面の酸化物、汚れ等を
除去しながら良好な放電被覆層を形成することができ
る。

【００１７】図６は、間接電極として金属線材13a を回
転軸13b の一端に箒状に植付け固定したもので、回転軸
13b を回転することにより線材13a の側面が被加工体34
の表面を擦過、研磨する。被覆材電極54により被覆材を
肉盛りされた箒状の間接電極13の各線材13a が回転移動
して被加工体34に対向接触し、放電により被加工体の表
面に転移溶着する。この場合、回転速度の増大に伴って
箒状に植え付けられた各線材13a は、それらの先端が遠
心力により拡げられながら被加工体34に弾性的に接触摺
動し、擦過、研削、研磨と放電溶着とを繰り返して被覆
加工が行なわれる。この線材13a の弾性接触によって、
被加工体34の表面が平面でなく凹凸面であっても容易に
全面への加工が安定して行なわれる効果がある。

【００１８】図７は、本発明に係る放電被覆方法を鋸刃
10に適用した例である。間接電極14としては傘形円板状
のものを用い、間接電極14の円周先端14a が鋸刃の刃先
10aに合致して摺動するように設けられる。間接電極14
をその中心軸で回転させることにより被加工体の鋸刃10
と被覆材電極55との間を移動し、被覆材電極55との放電
によって間接電極14の表面に被覆材を肉盛りし、その肉
盛り層を回転移動させて鋸刃10に溶着被覆する。これに
より鋸刃の刃先10a には刃先に対応する形状の総型電極
によって平滑で均一な被覆層が形成され、被覆材電極55
にＷＣ等の硬質被覆材を用いることにより刃先10a を硬
化処理できる。この被加工体と対応形状の間接電極によ
れば、刃先10a の形状を変形させたり摩耗させたりする
ことなく被覆加工できるので、超硬材の被覆によって鋸
刃の切削性や切れ味等を劣化させることなく、被覆硬化
層の形成によって耐摩耗性を向上させることができる。

【００１９】而して、従来の如くチップ状の被覆材電極
により直接被加工体に被覆加工するとき、その加工性能
は表面粗さが約30μＲmax 、加工速度約0.08ｇ／min 、
最大被覆厚さが0.05mm程度であったが、本発明によれ
ば、面粗さは５〜10μＲmax 、加工速度は 0.3〜0.5 ｇ
／min 程度になり、被覆層の厚さは任意に制御でき、最
大厚さは 0.2〜0.3mm 程度に被覆できる。

【００２０】なお、上記の各実施例においては、被覆材
電極から間接電極への放電被着、間接電極から被加工体
への放電被着をすべて自動的に行なう場合について説明
したが、始めに被加工体の形状に応じて形成した間接電
極の表面にチップ状の被覆材電極を用いて被覆材を肉盛
り形成しておき、次いでその間接電極を用いて被加工体
表面に被覆材の放電被覆を行なうことができ、これによ
っても総型電極による能率の良い良好な放電被覆を行な
うことができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、被覆
材電極のほかに間接電極とを設け、始めに被覆材電極と
間接電極との間に放電を生じさせて間接電極の表面に被
覆材を被着せしめ、次いで間接電極と被加工体との間に
放電を生じさせて間接電極の表面に被着した被覆材を被
加工体の表面に被着せしめるようにしたから、従来のチ
ップ状電極を用いる場合と異なり、上記間接電極を被加
工体の加工面に対応した任意の形状に形成でき、この総
型電極で被覆加工することによって、全面を同一形状の
間接電極で一度に被覆加工できるものである。そのた
め、加工速度は従来の３〜５倍に向上し、従来のチップ
状電極で走査しながら被覆する場合に比べて表面粗さも
細かくなり、更には研磨しながら被覆することによって
被覆層表面が極めて平滑に仕上がる。また、被覆層の膜
厚制御も容易にできる等々、多くの優れた効果が得られ
る。

【００２２】また、間接電極を回転体もしくは移動ベル
トにして、この間接電極を被加工体と被覆材電極との間
を移動させながら被覆材電極により間接電極に被覆材の
放電肉盛り被着と、この間接電極の被覆材を被加工体に
放電被着する操作を同時に連続的に繰り返して行なうこ
とにより、所定の膜厚の被覆加工を極めて能率よく行な
うことができ、また、加工面を間接電極の回転接触移動
により研磨しながら被覆することができ、表面粗さを小
さくし極めて平滑な被覆面を形成することができる。ま
た、間接電極として回転ブラシもしくは箒状に束ねたも
のを用いることによって、被加工体の表面が複雑な凹凸
を有する場合にも容易に均一な被覆層を形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電被覆装置の一実施例を示す説
明図である。

【図２】本発明に係る放電被覆装置のもう一つの実施例
を示す説明図である。

【図３】本発明に係る放電被覆装置の更に異なった実施
例を示す説明図である。

【図４】本発明に係る放電被覆装置の更に異なった実施
例の要部を示す説明図である。

【図５】本発明に係る放電被覆装置の更に異なった実施
例の要部を示す説明図である。

【図６】本発明に係る放電被覆装置の更に異なった実施
例の要部を示す説明図である。

【図７】本発明に係る放電被覆装置の更に異なった実施
例の要部を示す説明図である。

【符号の説明】

1 間接電極 2 回転軸 3 被加工体 4 位置制御テーブル 5 被覆材電極 7 パルス電源 8 回転ベルト 10 鋸刃 11 棒状回転電極 12 ブラシ状電極 13 箒状電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被覆材電極(5) の一部を放電により溶融せ
しめ被加工体(3) の表面に転移被着せしめて被覆加工す
る方法において、被覆材電極(5) と間接電極(1) とを設
け、始めに被覆材電極(5) と間接電極(1) との間に放電
を生じさせて間接電極(1) の表面に被覆材を被着せし
め、次いで間接電極(1) と被加工体(3) との間に放電を
生じさせて間接電極(1) の表面に被着した被覆材を被加
工体(3) の表面に被着せしめることを特徴とする放電被
覆方法。
【請求項２】上記間接電極(1) の被覆材電極に対向する
部分(1a)と被加工体に対向する部分(1a)を周期的に交代
移動せしめ、被覆材の被覆材電極(5) から間接電極(1)
への転移被着と、間接電極(1) から被加工体(3) への転
移被着とを連続的に行なうことを特徴とする請求項１に
記載の放電被覆方法。
【請求項３】被覆材電極(5) の一部を放電により溶融せ
しめ被加工体(3) の表面に転移被着せしめて被覆加工す
る装置において、被加工体(3) から離れた位置に設けら
れる被覆材電極(5) と、被加工体(3) 及び被覆材電極
(5) に対して微小間隔を保ってもしくは軽接触する状態
で対向せしめられ、その被覆材電極に対向する部分(1a)
と被加工体に対向する部分(1a)とが周期的に交代移動せ
しめられる間接電極(1)と、上記被覆材電極(5) と間接
電極(1) との間及び間接電極(1) と被加工体(3)との間
に放電用電圧パルスを供給するパルス電源(7) と、を設
けたことを特徴とする放電被覆装置。
【請求項４】上記間接電極が円板状回転電極(1) である
請求項３に記載の放電被覆装置。
【請求項５】上記間接電極が棒状回転電極(11)である請
求項３に記載の放電被覆装置。
【請求項６】上記間接電極が回転ベルト(8,81)である請
求項３に記載の放電被覆装置。
【請求項７】上記間接電極が、回転軸(12b,13b) に多数
本の線材(12a,13a) をブラシ状もしくは箒状に取り付け
たもの(12,13) である請求項３に記載の放電被覆装置。
【請求項８】上記間接電極(11)を被加工体(31)の加工面
に対応する形状に形成した請求項３に記載の放電被覆装
置。
【請求項９】上記パルス電源(7) を被覆材電極(5) と被
加工体(3) との間に接続した請求項３に記載の放電被覆
装置。