JPH0661655B2 - 放電加工用電極 - Google Patents

放電加工用電極

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JPH0661655B2
JPH0661655B2 JP60021403A JP2140385A JPH0661655B2 JP H0661655 B2 JPH0661655 B2 JP H0661655B2 JP 60021403 A JP60021403 A JP 60021403A JP 2140385 A JP2140385 A JP 2140385A JP H0661655 B2 JPH0661655 B2 JP H0661655B2
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electric discharge
discharge machining
insulating material
film
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善久 太和田
憲治 山本
威久 中山
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Kaneka Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/04Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B23H1/06Electrode material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、穴あけ、溝つけ加工用のごとき用途に用いる
加工特性の改良された放電加工用電極に関する。
[従来の技術] 従来より、穴あけ、溝つけ加工用のごとき用途に用いる
放電加工用電極として、黄銅、銅、銀タングステン、グ
ラファイト、アルミニウム、モリブデン、タングステ
ン、軟鋼、亜鉛合金などから形成された棒状、中空棒状
あるいは他の形状に形成された電極が使用されている。
前記のごとき電極を用いて放電加工を行なうばあい、該
電極と被加工物との間に約0.2〜0.6mmの間隙を
設け、10〜30V、500〜50000Aの直流パル
ス電流を流してアーク放電させ、このときの熱と圧力と
によって被加工物の表面が削られる。とくに穴あけ加工
のばあいには、中空で外径が約0.2〜数mmの放電加
工用電極を用い、必要により加工液を流しながら放電加
工が行なわれる。
[発明が解決しようとする問題点] 穴あけ、溝つけ加工などのために放電加工を行なうと、
第3図に示す放電加工用電極(1)の先端部(2)の部
分のみならず、側面部(3)と被加工物との間でも放電
が生じ、加工時の寸法精度がわるくなったり、放電加工
用電極(1)の側面が消耗し、経時的に均一な放電加工
を行なうことが困難になったりする。とくに穴あけ,溝
つけ加工における穴や溝が深くなるにしたがって、放電
加工用電極の側面と被加工物に設けられた穴や溝の側面
との間の好ましくない放電が増加し、前記のごとき問題
が顕著になる。
前記のごとき放電加工用電極における問題を解決するた
め、SiOやSiCなどの単結晶で電極の一部を被覆
する方法が試みられているが、被膜の厚さに限界(約1
0μm)があったり、熱による歪などによりクラックが
発生したりするため欠陥が多く、側面の放電を充分防止
することができないのが実情である。
本発明は前記のごとき放電加工用電極における問題を解
決するためになされたものである。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、放電加工用電極表面の一部が減圧下、中空に
設置した状態でのグロー放電分解法、マイクロ波放電分
解法、アーク放電法または光CVD法でえられるSi
1-x 、Si1-x 、Six+y1-x1-y 、Si
x+y1-x1-y 、Six+y1-x Ge1-y (前記x、
yはいずれも0.01≦x<1で0.01≦x+y<1
をみたす)を含む材料からなる非単結晶状絶縁材料で被
覆されている加工特性の改良された放電加工用電極(以
下、本発明の電極という)に関するものであり、穴あ
け、溝つけ加工のごとき放電加工時に生ずる放電加工用
電極の、たとえば側面での望ましくない放電を、該電極
のたとえば側面部に非単結晶状絶縁材料の被膜を形成す
ることにより防止しようとするものである。
[実施例] 本発明に用いる放電加工用電極とは、穴あけ、溝つけ加
工のごとき放電加工に用いられている前記のごとき通常
の電極のことであり、このような電極であるかぎりとく
に限定はない。このような放電加工用電極の具体例とし
ては、たとえば銅、黄銅、タングステン、銀タングステ
ン、アルミニウム、モリブデン、軟鋼などの金属や炭素
などから形成された棒状、中空棒状あるいは他の形に成
形されたものなどがあげられるが、銅製のものが多い。
本発明においては、たとえば第1図あるいは第2図に示
すように、放電加工用電極(1)表面の一部が、好まし
くは膜厚約0.5〜50μm、さらに好ましくは1〜1
0μmになるように後述する非単結晶状絶縁材料(4)
で被覆されている。なお第2図の(5)は中空棒状の放
電加工用電極に設けられた中空部分である。
前記膜厚が約0.5μm未満になると、充分な絶縁がで
きず、場所により放電する傾向が生じ、約50μmをこ
えると、剥離したり、内部歪によるクラックが発生する
傾向が生ずる。とくに膜厚が1〜10μmのばあいに
は、完全に絶縁でき、クラックや剥離を生じないため好
ましい。
前記非単結晶状絶縁材料としては、Si1-x 、Si
1-x 、Six+y1-x1-y 、Six+y1-x
1-y 、Six+y1-x Ge1-y (前記x、yはいずれも
0.01≦x<1で0.01≦x+y<1をみたす)な
る組成のものを少なくとも1種含む非晶質あるいは微結
晶を含む非晶質のものや、これらにさらに水素およびハ
ロゲン族元素のうちの少なくとも1種を含むものがあげ
られる。
前記非単結晶状絶縁材料は、非単結晶状であるため、本
質的に熱による歪などによりクラックが発生しにくく、
形成する膜厚の制限も少なく、また、減圧下でのグロー
放電分解法、マイクロ波放電分解法、アーク放電法また
は光CVD法という500℃以下の温度で、大面積に均
一に膜形成を行なうことができ、この結果、歪が少な
く、わずか1μm程度の膜厚の被膜でもピンホールやク
ラックなどの欠陥が少なく、充分均質な被膜が形成され
る。また、SiとCおよび(または)Nとからなり、ば
あいによってはOやGeが含まれる非晶質の膜であるた
め、絶縁性にも優れ、かつ、硬さもビッカース硬度で4
00以上あり、薄くて絶縁性が良好で、しかも放電加工
時にも損傷しにくい。さらに、非晶質であるため構造柔
軟性があり、耐摩耗性も優れているので、熱分布の差に
よるクラックや剥離がおこりにくく、また、加工の際の
傷もつきにくい。
前記のごとき非単結晶状絶縁材料のうちでは、とくに非
晶質あるいは微結晶を含む非晶質の材料であるa−Si
1-x 、a−Si1-x (前記xはいずれも0.1
≦x≦0.9である)や、これらにIII 族およびV族の
元素を合計量で0.001〜2atm%入れたもの、あ
るいはa−Six+y1-x1-y (x、yはいずれも
0.1≦x+y≦0.9をみたす)などが、絶縁性の点
から好ましい。
放電加工時に放電加工用電極の所望しない部分、たとえ
ば第3図の先端部(2)以外の部分で放電をおこさない
ためには、この部分に被覆される非単結晶絶縁材料の厚
さにもよるが、一般に該材料の電気伝導度および耐電圧
がそれぞれ10-10(Ω・cm)-1以下および20V/
μm以上であることが好ましく、10-11(Ω・cm)
-1以下および40V/μm以上であることがさらに好ま
しい。
前記のごとき電気伝導度および耐電圧の非単結晶状絶縁
材料をうるためには、膜中のダングリングボンドを補償
する原子、たとえば水素やハロゲン族元素のうちの1種
以上を被膜中に、好ましくは30atm%以下、さらに
好ましくは0.1〜20atm%含むものが好ましい。
さらにAr、Heなどの希ガスを5atm%以下の範囲
で入れてもよい。
本発明において非単結晶状絶縁材料で被覆される放電加
工用電極表面の一部とは、たとえば第3図における電極
の先端部(2)および該電極が電源に接続される部分を
のぞく部分をいうが、該部分すべてを非単結晶状絶縁材
料で被覆する必要はなく、放電加工時に電極部分と被加
工物との間で生ずる望ましくない放電を防止するように
被覆できればよい。このような非単結晶状絶縁材料で被
覆される部分の具体例としては、たとえば第1図あるい
は第2図において非単結晶状絶縁材料(4)で被覆され
ている放電加工用電極(1)の側面部があげられる。な
お先端部(2)が絶縁されていても最初の放電で絶縁破
壊されるので実用上問題はない。
つぎに本発明の電極の製法を一実施態様にもとづいて説
明する。
放電加工用電極の電源への接続部分および先端部が非単
結晶状絶縁材料で被覆されないようにシールドしたの
ち、通常のRFグロー放電分解法、DCグロー放電分解
法、アーク放電法、マイクロ波放電分解法、赤外光を用
いる光CVD法、紫外光を用いる光CVD法などによ
り、非単結晶状絶縁材料層が形成される。該非単結晶状
絶縁材料層の形成にあたっては、放電加工用電極表面に
均一に成膜されるように、10〜0.001Torr程
度の減圧下で成膜するのが好ましい。また、放電加工用
電極表面に均一に成膜されるように、たとえばタテ型の
平行平板型グロー放電装置のRF装置とヒーターとの間
に、放電加工用電極を絶縁体で支持してつるすなどのよ
うに中空に設置した状態で成膜するのが、成膜される絶
縁膜が均一に形成されるため好ましい。製膜は、通常1
000℃以下の温度で行なわれるが、形成される被膜の
歪を少なくする、結晶層を必要以上に大きくしない、ボ
ンドターミネーターを入れるなどの点から500℃以下
で成膜するのが好ましい。
形成される被膜の硬度を高くしたいばあいには、放電加
工用電極が負の電位になるようにして加速イオンの衝突
エネルギーを利用して、a−SiCなどを形成したり、
また触媒を用いて熱CVD法により形成してもよい。こ
のようにして成膜すると、緻密で絶縁性に優れ、かつ耐
摩耗性の優れた被膜がえられ好ましい。
本発明に用いる非単結晶状絶縁材料の特性として、絶縁
性、電気伝導度、耐電圧などのほかに熱伝導率が大きい
ことなどが好ましいが、熱伝導率の大きい材料として
は、たとえばSiCなどがあげられる。
つぎに本発明の電極を実施例にもとづき説明する。
実施例1〜2 第4図(a)、(b)に示すごときタテ型の平行平板型
グロー放電装置に絶縁体(7)に支持された多数の0.
5φの中空銅棒(8)をRF電極(6)とヒーター
(9)との間につるし、表面温度を真空中で300℃ま
で加熱した。表面を清浄にしたのち密着力を向上させる
ためにArガスでプラズマクリーニングを1〜10分間
行なった。ついでシランとメタン(容量比で1:
2)、シランとアンモニア(容量比で1:1)(それ
ぞれ実施例1〜2に相当)を導入し、圧力0.1〜2T
orrでグロー放電分解して、ではa−SiC、で
はa−SiNを厚さ1〜10μm堆積させた。評価のた
めにさらにAlを蒸着させて絶縁破壊電圧を測定すると
いずれも100V/μm以上あった。
えられた電極を実際の放電加工機につけて加工実験をす
ると、いずれも絶縁膜のついてないばあいの5倍以上の
寿命があり、かつ加工精度も極めて良好であった。
[発明の効果] 本発明の放電加工用電極は、放電加工用電極表面の一部
が、中空に設置した状態でのグロー放電分解法、マイク
ロ波放電分解法、アーク放電法または光CVD法でえら
れる非単結晶状絶縁法で被覆されているため、放電加工
用電極の表面に設けられた非単結晶状絶縁材料被膜は、
放電加工用電極という立体的な表面上に設けられた被膜
であるにもかかわらず極めて均一な被膜となり、被膜が
均一であるという点から、耐摩耗性、耐熱性などが改良
された放電加工用電極がえられる。
また、本発明の放電加工用電極は、その表面の一部が、
グロー放電分解法などによってえられるSi1-x
Si1-x 、Six+y1-x1-y 、Six+y1-x
1-y またはSix+y1-x Ge1-y を含む材料からな
る非単結晶状絶縁材料で被覆されているため、放電加工
用電極の表面に設けられた非単結晶状絶縁材料膜は、材
料面からも耐摩耗性、耐熱性などが良好になる。
そして、前記のごとき特定の方法で製造した特定の材料
からなる被膜を設けた放電加工用電極を放電加工に用い
たばあい、総合的な結果として放電加工における寸法精
度が向上し、電極の長寿命化がはかられる。さらに、わ
ずか1μm程度の膜厚の被膜でもピンホールやクラック
などの欠陥が少なく、充分均質な被膜が形成され、その
上被膜形成温度を500℃以下にすることもできるの
で、歪の少ない被膜がえられ、この面からも電極の長寿
命化がはかられる。
【図面の簡単な説明】
第1〜2図はいずれも本発明の電極のそれぞれ異なった
実施態様に関する説明図、第3図は従来の放電加工用電
極に関する説明図、第4図(a)、(b)はいずれも放
電加工用電極の表面を絶縁材料で被覆するばあいの説明
図である。 (図面の主要符号) (1):放電加工用電極 (4):非単結晶状絶縁材料 (8):中空銅棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭30−6099(JP,B1) 特公 昭51−11320(JP,B1) 実公 昭31−19588(JP,Y1) 特公 昭58−7058(JP,B2)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放電加工用電極表面の一部が減圧下、中空
    に設置した状態でのグロー放電分解法、マイクロ波放電
    分解法、アーク放電法または光CVD法でえられるSi
    1-x 、Si1-x 、Six+y1-x1-y 、Si
    x+y1-x1-y 、Six+y1-x Ge1-y (前記x、
    yはいずれも0.01≦x<1で0.01≦x+y<1
    をみたす)を含む材料からなる非単結晶状絶縁材料で被
    覆されている加工特性の改良された放電加工用電極。
  2. 【請求項2】非単結晶状絶縁材料が、電気伝導度10
    -10(Ω・cm)-1以下で耐電圧20V/μm以上であ
    る特許請求の範囲第1項記載の電極。
  3. 【請求項3】非単結晶状絶縁材料が、Si1-x 、S
    1-x 、Six+y1-x1-y 、Six+y1-x
    1-y 、Six+y1-x Ge1-y (前記x、yはいずれも
    0.01≦x<1で0.01≦x+y<1をみたす)の
    うちの少なくとも1種と、水素およびハロゲン族元素の
    うちの少なくとも1種とを含む材料である特許請求の範
    囲第1項記載の電極。
  4. 【請求項4】放電加工用電極表面の一部を被覆した非単
    結晶状絶縁材料の厚さが1〜10μmである特許請求の
    範囲第1項記載の電極。
JP60021403A 1985-02-06 1985-02-06 放電加工用電極 Expired - Lifetime JPH0661655B2 (ja)

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JP60021403A JPH0661655B2 (ja) 1985-02-06 1985-02-06 放電加工用電極
US06/825,288 US4797527A (en) 1985-02-06 1986-02-03 Electrode for electric discharge machining and method for producing the same
DE8686101393T DE3670781D1 (de) 1985-02-06 1986-02-04 Elektroentladungbearbeitungselektrode und verfahren zu ihrer herstellung.
EP86101393A EP0190710B1 (en) 1985-02-06 1986-02-04 Electric discharge machining electrode and method for producing the same

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