JPH06146007A - 工具に高耐摩材を被覆する方法 - Google Patents

工具に高耐摩材を被覆する方法

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JPH06146007A
JPH06146007A JP29947792A JP29947792A JPH06146007A JP H06146007 A JPH06146007 A JP H06146007A JP 29947792 A JP29947792 A JP 29947792A JP 29947792 A JP29947792 A JP 29947792A JP H06146007 A JPH06146007 A JP H06146007A
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JP
Japan
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tool
high wear
wear resistance
electrode
resistance material
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JP29947792A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Shikama
博 四釜
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K S P KK
SHINATSUKUSU KK
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K S P KK
SHINATSUKUSU KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具の刃面に高耐摩材を均一な厚さで高精度
に被覆処理し得る方法を提供する。 【構成】 工具(1) の被覆すべき表面に沿って高耐摩材
電極(3) をアーク放電にならないように相対移動させな
がら高耐摩材電極(3) の先端を工具表面に近接させると
共に、高耐摩材電極と工具表面間に電圧パルスを印加し
てパルス放電を発生させ、高耐摩材電極先端の微小溶解
部分を工具表面に繰り返し転移溶着させることにより工
具表面に高耐摩材から成る被覆層(30)を形成する方法に
おいて、工具形状に応じてNC駆動軌跡に従って高耐摩
材電極(3) 或いは工具(1) を移動させて工具表面の放電
の発生する単位面積当りの放電エネルギを工具単位面積
当りに一定に保持しつゝ被覆処理を行なうことを特徴と
する。 【効果】 単位面積当りの放電エネルギを一定に保持す
るよう制御しながら被覆処理を行なうことにより、単位
面積当りの高耐摩材の被着量が一定になるので、被覆層
の厚さが均一な高精度の被覆処理が可能となり、加工性
能の優れた工具が作製できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンドミル、ドリル、メ
タルソー、サイドカッター等の工具の表面にマイクロウ
ェルディングによって所望の高耐摩材料を溶着、被覆す
る方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばドリルその他の工具の刃面
を放電被覆加工によって表面硬化処理するマイクロウェ
ルディング技術は公知である。即ち、具体的には、WC
超硬材等の高耐摩材を電極とし、これを振動とか回転と
かさせて被覆すべき工具の刃面に接触、開離させなが
ら、電極と工具間にパルス放電を発生させることによ
り、高耐摩材電極の放電点の微小溶解部分を工具表面に
繰り返し転移溶着させて工具表面に被覆層を形成し、電
極と工具刃面の接触点を手動とかモータ送りで移動させ
ながら刃面全体に一様な被覆層を形成する方法である。
このようにして工具の刃面に超硬材の被覆層が形成され
ることによって刃面の硬化処理を行なうことができる。
【0003】然しながら、被覆すべき工具の表面は通常
ねじり曲線であり、また刃先部は鋭利に尖っているの
で、工具表面の被覆すべき領域に沿って所定の軌跡で電
極と工具を相対移動させる際、電極先端と工具表面の実
質的な対向面積は様々に変化する。対向面積が広いとき
にはパルス放電は分散して発生し、被覆層の厚さは薄く
なるが、対向面積が狭いときには放電が集中して発生す
るため被覆層の厚さは厚くなり、そのため被覆層の厚さ
が全体的に不均一となり、高精度の被覆処理を行なうこ
とが困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
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、工具の表面に高耐摩材を均一な厚さで高精度に
被覆処理し得る方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、工具表面
の放電の発生する単位面積当りの放電エネルギを一定に
保持しつゝ被覆処理を行なうことによって達成される。
上記単位面積当りの放電エネルギを一定に保持するため
には、工具表面に対する高耐摩材電極の相対的移動速度
を緩急制御したり、工具と高耐摩材電極間に印加する電
圧パルスのデューティファクタを制御したり、或いはま
た、高耐摩材電極の振動周波数を増減制御する手段等々
を採用することができる。なお、被覆層の厚さが5〜15
μmの範囲内となるように上記単位面積当りの放電エネ
ルギを一定に保持することが推奨される。
【0006】
【作用】上記の如く、単位面積当りの放電エネルギを一
定に保持するよう制御しながら被覆処理を行なうことに
より、単位面積当りの高耐摩材の被着量が一定になるの
で、被覆層の厚さが均一な高精度の被覆処理が可能とな
り、加工性能の優れた工具が作製できるものである。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照しつゝ本発明を具体的に説
明する。図1は本発明に係る被覆方法の原理を説明する
図であり、図2は本発明に係る被覆方法を実施するため
のマイクロウェルディング装置の一例を示す説明図であ
る。
【0008】まず、図1を参照しつつ本発明に係る工具
の被覆方法を説明する。図中、1は処理すべき工具の刃
面の拡大図、3は高耐摩材から成る電極の拡大図、30は
マイクロウェルディングによって工具の刃面1の表面に
被着した高耐摩材から成る被覆層である。
【0009】高耐摩材電極3は、工具の被覆すべき刃面
1上を所定の軌跡(矢符方向)に沿ってゆっくりと相対
移動させながら、これを図中上下方向にサーボ駆動させ
てその先端を工具表面に接近させると共に、高耐摩材電
極3と工具1間に電圧パルスを印加してパルス放電を発
生させる。然るときは、放電によって電極先端部が微小
量づつ溶解して、工具表面に接触したときこの溶解部分
が工具表面に転移溶着するので、電極の振動によりこれ
が繰り返され、工具表面に高耐摩材から成る被覆層30が
形成されるものである。
【0010】而して、被覆層30の単位長さをdm、単位
幅をdω、厚さをtとすれば、工具表面に被着した単位
面積(dm・dω)当りの高耐摩材の量は(dm・dω
・t)で表される。そしてこの被着量は放電エネルギ
(放電電力)dWにほぼ比例することが知られている。
従って、dW = k・dm・dω・t(kは定数)と
表される。従って、t = k(dm・dω)/dW
となり、被覆層の厚さtを一定に保つためには、単位面
積(dm・dω)当りの放電エネルギdWを一定に保持
すれば良いことになる。
【0011】上記単位面積(dm・dω)は、工具表面
と対向する電極3の先端が単位時間にトレースした面積
であるが、現実の被覆処理において電極の先端が単位時
間にトレースする工具表面の面積は一定とはならない。
即ち、工具の刃面は、前述の通り、ねじり曲線であり、
場合によってはその曲率半径は徐々に変化し、電極と工
具表面のなす角度θも変化し、また刃先部は鋭利に尖っ
ているので、電極の先端が単位時間にトレースする工具
表面の面積は変化し、従って、放電エネルギdWを一定
に保って処理を行なったのでは被覆層の厚さtが変動
し、均一で高精度な被覆層を得ることはできない。
【0012】そこで、本発明においては、被覆層の厚さ
tを一定に保つために、上記の如く、単位面積(dm・
dω)当りの放電エネルギdWが一定となるように制御
しつゝマイクロウェルディングを行なうものである。即
ち、予めプログラムされた電極の軌跡に従い、予め知ら
れる特定位置での工具表面に対する電極の対向面積、換
言すれば、工具表面上で放電の発生し得る面積に応じ
て、放電エネルギ(放電電力)dWを変化させることに
より、単位面積当りの放電エネルギdWを一定に保つも
のである。
【0013】放電エネルギdWを変化させる手段として
は、工具表面に対する高耐摩材電極の相対的移動速度を
緩急制御したり、工具と高耐摩材電極間に印加する電圧
パルスのデューティファクタを制御する手段を採用する
ことができる。即ち、工具表面と電極間の相対的移動速
度を速くすれば特定位置における放電エネルギは減少
し、遅くすれば増大する。また、電圧パルスのパルス間
隔に対するパルス幅の比率(デューティファクタ)を増
大させれば放電エネルギは増大し、減少させれば放電エ
ネルギは減少する。
【0014】次に、図2に示したマイクロウェルディン
グ装置により本発明に係る被覆方法を実施する場合につ
いて説明する。図2中、1は刃面に高耐摩材被覆硬化処
理を施すべきドリル(工具)で、このドリル1は、X−
Y軸方向に移動可能且つドリル1をその軸中心に回転せ
しめ得る加工テーブル2上に取り付けられている。3は
WC−Co等の超硬質高耐摩材電極で、電極振動装置4
にチャック40によって取り付けられている。電極振動装
置4は、磁歪材41、電磁コイル42、ヨーク43及び上記チ
ャック40を有し、昇降可能なシャンク5の下端に取り付
けられており、シャンク5全体が、図では省略したNC
装置により所定の軌跡に沿って駆動せしめられるように
なっている。6は電磁コイル42に高周波励磁電流を通ず
る電源回路、7は工具1と高耐摩材電極3間に放電用電
圧パルスを印加する電源装置であり、8は加工テーブル
2の駆動や電源回路6及び電源装置7等の作動を制御す
る制御装置である。
【0015】上記装置を用いてドリル1の外周刃部に高
耐摩材の被覆処理を施すに当たっては、図示する如く、
加工テーブル2及びシャンク5をNC駆動してドリル1
の処理すべき刃部に高耐摩材電極3の先端を対向させ
る。次いで電磁コイル42に電源回路6から変調サーボ用
高周波励磁電流を供給すると、その発生する変動磁界に
より磁歪材41が伸縮、移動し、高耐摩材電極3の先端が
ドリル1の刃部に接触、開離する。その状態で電源装置
7から高耐摩材電極3及びドリル1間に電圧パルスを印
加すると、ドリル1の刃面とこれに接触、開離する高耐
摩材電極3の先端間にパルス放電が発生し、高耐摩材電
極先端の放電点の微小部分が溶解し、ドリル1の刃面に
被着する。このようにして高耐摩材電極先端の微小溶解
部分を繰り返しドリル1の刃面表面に転移溶着させて被
覆層を積層すると共に、加工テーブル2及びシャンク5
をNC駆動して高耐摩材電極3とドリル1の刃面の接触
点を連続的に移動させることにより、刃面全体に一様な
被覆層が形成されるものである。これによりドリル1の
刃面に高耐摩材電極の材料である超硬材の被覆層が形成
され、刃面の硬化処理が施される。
【0016】而して、上記被覆層の形成に当たっては、
制御装置8に予め組み込まれた電極と工具の相対的移動
軌跡のプログラムに従い、移動位置に応じて、工具の刃
面に対する高耐摩材電極3の先端の相対的移動速度を緩
急制御したり、工具と高耐摩材電極間に印加する電圧パ
ルスのデューティファクタを変化するよう電源装置7を
制御することにより、単位面積当りの放電エネルギdW
を一定に保ち、これにより均一な厚さの被覆層を形成す
るものである。
【0017】而して、St系材料やTi系材料の高切込
み加工にはハイス系の工具が多く利用される。そこで、
8mmφのHSS材ドリルの切り刃に、上記の如き本発明
の方法に従い、WC−6%Ni材から成る高耐摩材電極
を用いてマイクロウェルディングにより厚さ6μmの高
耐摩性被覆層を形成したものを用いて、厚さ10mmの18−
8St材を穿孔加工したところ、55〜62個の孔加工が可
能であったのに対し、マイクロウェルディング処理を全
く行なわない工具の場合は12〜14個の孔しか加工できな
かった。
【0018】また、エンドミルの刃面に従来の方法によ
り高耐摩材をマイクロウェルディングしたものを用いて
加工を行なったところ加工面に細かな傷があったが、本
発明の方法により均一な厚さの高耐摩材被覆層を形成し
たエンドミルで加工を行なった結果、そのような傷のな
い高品位の加工面を得ることができた。
【0019】更にまた、従来方式により高耐摩材をマイ
クロウェルディングしたドリルにおいては、被覆層の厚
さが不均一なため、加工始めのいわゆる「くいつき」が
悪く、ドリル送りハンドルを4〜8kgのトルクでまわす
必要があったが、本発明の方法により厚さ8μmの均一
な高耐摩材被覆層を形成したドリルの場合、2〜3kgの
トルクで「くいつき」がなされた。
【0020】本発明による高耐摩材の被覆層の厚さは、
一般に5〜15μmとすることが推奨される。5μm以下
であると工具の寿命がそれ程向上せず、15μm以上にな
ると均一な厚さの層を形成するのが困難になるためであ
る。
【0021】図3は、メタルソー11の刃先チップ11c,11
c の刃先面に本発明に係る被覆方法に従ったマイクロウ
ェルディングにより高耐摩材から成る被覆層11d,11d を
形成した例を示している。メタルソー11の中心孔11a か
ら刃の先端近くへ向けて切削液供給孔11b,11b が形成さ
れている。
【0022】図4は、別の形態のメタルソー12の刃先部
12c,12c に本発明に係る被覆方法に従ったマイクロウェ
ルディングにより高耐摩材から成る被覆層12d,12d を形
成した例を示している。メタルソー12の中心孔12a から
刃の先端近くへ向けて切削液供給孔12b,12b が形成され
ている。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明は、単位面積当りの
放電エネルギを一定に保持するよう制御しながら被覆処
理を行なうようにしたので、単位面積当りの高耐摩材の
被着量が一定になり、被覆層の厚さが均一な高精度の被
覆処理が行なわれ、加工性能の優れた工具が作製できる
ものである。
【0024】なお、本発明は叙上の実施例に限定される
ものでなく、例えば、単位面積当りの放電エネルギを一
定に保持する手段としては、電極の振動周波数を増減制
御することにより放電の発生回数を増減制御する方式も
採用し得るものであり、従って、本発明はその目的の範
囲内において上記の説明から当業者が容易に想到し得る
すべての変更実施例を包摂するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る被覆方法の原理を説明する図であ
る。
【図2】本発明に係る被覆方法を実施するためのマイク
ロウェルディング装置の一例を示す説明図である。
【図3】本発明に係る被覆方法によりメタルソーの刃先
チップに高耐摩材被覆層を形成した状態を示す説明図で
ある。
【図4】本発明に係る被覆方法によりメタルソーの刃先
部に高耐摩材被覆層を形成した状態を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 ドリル 2 加工テーブル 3 高耐摩材電極 30 被覆層 4 振動装置 40 チャック 41 磁歪材 42 電磁コイル 43 ヨーク 5 シャンク 6 励磁電流電源回路 7 放電電流電源装置 8 制御装置 11 メタルソー 11c,11c 刃先チップ 11d,11d 高耐摩材被覆層 12 メタルソー 12c,12c 刃先部 12d,12d 高耐摩材被覆層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工具(1) の被覆すべき表面に沿って高耐摩
    材電極(3) をアーク放電にならないように相対移動させ
    ながら高耐摩材電極(3) の先端を工具表面に近接させる
    と共に、高耐摩材電極と工具表面間に電圧パルスを印加
    してパルス放電を発生させ、高耐摩材電極先端の微小溶
    解部分を工具表面に繰り返し転移溶着させることにより
    工具表面に高耐摩材から成る被覆層(30)を形成する方法
    において、工具形状に応じてNC駆動軌跡に従って高耐
    摩材電極(3) 或いは工具(1) を移動させて工具表面の放
    電の発生する単位面積当りの放電エネルギを工具単位面
    積当りに一定に保持しつゝ被覆処理を行なうことを特徴
    とする工具に高耐摩材を被覆する方法。
  2. 【請求項2】工具表面に対する高耐摩材電極の相対的移
    動速度を緩急制御することにより、上記単位面積当りの
    放電エネルギを一定に保持する請求項1に記載の工具に
    高耐摩材を被覆する方法。
  3. 【請求項3】工具と高耐摩材電極間に印加する電圧パル
    スのデューティファクタを制御することにより、上記単
    位面積当りの放電エネルギを一定に保持する請求項1に
    記載の工具に高耐摩材を被覆する方法。
  4. 【請求項4】高耐摩材電極の振動周波数を増減制御する
    ことにより、上記単位面積当りの放電エネルギを一定に
    保持する請求項1に記載の工具に高耐摩材を被覆する方
    法。
  5. 【請求項5】被覆層(30)の厚さが5〜15μmの範囲内と
    なるように上記単位面積当りの放電エネルギを一定に保
    持する請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載の工
    具に高耐摩材を被覆する方法。
JP29947792A 1992-11-10 1992-11-10 工具に高耐摩材を被覆する方法 Pending JPH06146007A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006247761A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 表面処理方法
WO2010038300A1 (ja) * 2008-10-02 2010-04-08 株式会社Ihi 刃物

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