JPH0724636A - 放電加工方法 - Google Patents
放電加工方法Info
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- JPH0724636A JPH0724636A JP35713891A JP35713891A JPH0724636A JP H0724636 A JPH0724636 A JP H0724636A JP 35713891 A JP35713891 A JP 35713891A JP 35713891 A JP35713891 A JP 35713891A JP H0724636 A JPH0724636 A JP H0724636A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 加工の安定度や加工能力を維持しつつ、加工
面あらさを大幅に改善するとともに、長時間安定した加
工特性を維持しうる放電加工による表面層の形成方法を
得る。 【構成】 極間に金属または半金属の粉末を混入した加
工液を介在させた後、100Ｖ程度の低電圧を極間に供給
する主回路と、該主回路に高圧を重畳する高圧重畳回路
により放電を行うことによって被加工物の加工を行う放
電加工装置において、100Ｖ〜400Ｖの高圧を重畳すると
ともに100Ω〜300Ωの電流制限抵抗を有する高圧重畳回
路を備えたものである。
面あらさを大幅に改善するとともに、長時間安定した加
工特性を維持しうる放電加工による表面層の形成方法を
得る。 【構成】 極間に金属または半金属の粉末を混入した加
工液を介在させた後、100Ｖ程度の低電圧を極間に供給
する主回路と、該主回路に高圧を重畳する高圧重畳回路
により放電を行うことによって被加工物の加工を行う放
電加工装置において、100Ｖ〜400Ｖの高圧を重畳すると
ともに100Ω〜300Ωの電流制限抵抗を有する高圧重畳回
路を備えたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放電加工による鏡面仕上
げおよび表面層の形成方法に関し、特に導電性を有する
被加工物材料の表面に放電分散を促すことによる微細加
工面の実現、もしくは耐食、耐摩耗性の向上に寄与する
放電加工による表面層の形成方法に関するものである。
げおよび表面層の形成方法に関し、特に導電性を有する
被加工物材料の表面に放電分散を促すことによる微細加
工面の実現、もしくは耐食、耐摩耗性の向上に寄与する
放電加工による表面層の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開昭６２−２４９１６号公報に開示さ
れているように、本発明者はすでにシリコン電極等の半
金属と称される物質からなる電極を用いた放電加工によ
って、王水にも侵されず、数１０％の永久変形を与えて
も剥離や割れなどの損傷の起こりにくい強靭な表面層を
形成する方法を提案している。この従来方法は、通常の
放電加工機を使用して、電極材料にシリコン電極等の半
金属を用い、被加工物としてＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−
８Ｎｉステンレス鋼）や１３Ｃｒ鋼、もしくは高速度鋼
に放電加工を行うものであって、数十分ないし数時間の
加工によってＳＵＳ３０４ないし１３Ｃｒ鋼や、高速度
鋼の表面に強い耐食性の加工面を得るものである。
れているように、本発明者はすでにシリコン電極等の半
金属と称される物質からなる電極を用いた放電加工によ
って、王水にも侵されず、数１０％の永久変形を与えて
も剥離や割れなどの損傷の起こりにくい強靭な表面層を
形成する方法を提案している。この従来方法は、通常の
放電加工機を使用して、電極材料にシリコン電極等の半
金属を用い、被加工物としてＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−
８Ｎｉステンレス鋼）や１３Ｃｒ鋼、もしくは高速度鋼
に放電加工を行うものであって、数十分ないし数時間の
加工によってＳＵＳ３０４ないし１３Ｃｒ鋼や、高速度
鋼の表面に強い耐食性の加工面を得るものである。
【０００３】さらに、加工液中に粒径が約１０〜４０μ
m 程度の粉末状の金属または半金属物質を、混入濃度が
ほぼ２０ｇ／ｌ程度となるよう混入させることにより、
放電の安定度を向上させたり、また、混入物質によって
は電極および被加工物表面の機械的特性、例えば耐食性
や耐摩耗性等を向上させることが知られている。すなわ
ち、いわゆる金属の除去加工以外に、放電加工によって
金属の表面処理を行うことも可能である。この種の粉末
物質には例えば、シリコンのような半導体物質が使用さ
れる。
m 程度の粉末状の金属または半金属物質を、混入濃度が
ほぼ２０ｇ／ｌ程度となるよう混入させることにより、
放電の安定度を向上させたり、また、混入物質によって
は電極および被加工物表面の機械的特性、例えば耐食性
や耐摩耗性等を向上させることが知られている。すなわ
ち、いわゆる金属の除去加工以外に、放電加工によって
金属の表面処理を行うことも可能である。この種の粉末
物質には例えば、シリコンのような半導体物質が使用さ
れる。
【０００４】以下、従来装置の動作を図１２の概略構成
図に基づいて説明する。図１２（ａ）は非加工時、図１
２（ｂ）は加工時を示し、４は電極、５は加工槽６内に
設置された被加工物で、被加工物５と電極４とにより極
間７を形成している。８は加工槽６内の加工液、９は加
工液８中に混入されたシリコン粉末、１０は極間７へ加
工エネルギーを供給する電源装置、１１は空気ポンプ
で、加工槽６内に空気を送り込むことにより、加工液に
攪拌作用を与えるものである。１２は電極４を被加工物
５に対して昇降動作させる油圧シリンダー装置、１３は
そのピストンロッド、１４は油圧シリンダー装置１２の
制御を司るサーボ装置である。
図に基づいて説明する。図１２（ａ）は非加工時、図１
２（ｂ）は加工時を示し、４は電極、５は加工槽６内に
設置された被加工物で、被加工物５と電極４とにより極
間７を形成している。８は加工槽６内の加工液、９は加
工液８中に混入されたシリコン粉末、１０は極間７へ加
工エネルギーを供給する電源装置、１１は空気ポンプ
で、加工槽６内に空気を送り込むことにより、加工液に
攪拌作用を与えるものである。１２は電極４を被加工物
５に対して昇降動作させる油圧シリンダー装置、１３は
そのピストンロッド、１４は油圧シリンダー装置１２の
制御を司るサーボ装置である。
【０００５】一般に加工電源としては高圧重畳回路が用
いられ、この高圧重畳回路の電圧が高いほど加工は安定
であり、被加工物表面のクラックやピットの発生も少な
い。すなわち、シリコン粉末が極間に介在した場合、同
一電圧でも放電は大きな極間距離で発生し易くなるが、
それでもなお、高い電圧を加えた方が加工は安定であ
る。このようにして加工された被加工物は、耐食性、耐
摩耗性が大幅に向上する。
いられ、この高圧重畳回路の電圧が高いほど加工は安定
であり、被加工物表面のクラックやピットの発生も少な
い。すなわち、シリコン粉末が極間に介在した場合、同
一電圧でも放電は大きな極間距離で発生し易くなるが、
それでもなお、高い電圧を加えた方が加工は安定であ
る。このようにして加工された被加工物は、耐食性、耐
摩耗性が大幅に向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、１００〜４００Ｖ程度の高電圧を重畳することによ
り加工が安定となりクラックやピットの発生が抑えら
れ、ひいては耐食性、耐摩耗性が大幅に向上するが、そ
の反面、加工面あらさが低下する問題があった。さらに
は使用する粉末物質も放電により破壊され、通常１００
〜２００時間程度で寿命に達してしまうなどの問題があ
った。
は、１００〜４００Ｖ程度の高電圧を重畳することによ
り加工が安定となりクラックやピットの発生が抑えら
れ、ひいては耐食性、耐摩耗性が大幅に向上するが、そ
の反面、加工面あらさが低下する問題があった。さらに
は使用する粉末物質も放電により破壊され、通常１００
〜２００時間程度で寿命に達してしまうなどの問題があ
った。
【０００７】また従来装置においては、粉末物質を加工
液中に混入することによりクラックやピットの発生が抑
えられ、ひいては耐食性、耐摩耗性が向上するととも
に、面あらさも改善されるが、加工条件によってはその
効果が顕著にあらわれないという問題があった。すなわ
ち、実験によれば、低エネルギー条件の領域では粉末物
質混入の効果が大きいが、あるエネルギー条件以上とな
ると急激に効果が低下してしまい、特に面あらさが悪化
してしまうという問題があった。
液中に混入することによりクラックやピットの発生が抑
えられ、ひいては耐食性、耐摩耗性が向上するととも
に、面あらさも改善されるが、加工条件によってはその
効果が顕著にあらわれないという問題があった。すなわ
ち、実験によれば、低エネルギー条件の領域では粉末物
質混入の効果が大きいが、あるエネルギー条件以上とな
ると急激に効果が低下してしまい、特に面あらさが悪化
してしまうという問題があった。
【０００８】この発明は上記従来装置の問題点を解決す
るためになされたもので、加工の安定度や加工能力を維
持しつつ、加工面あらさを大幅に改善するとともに、長
時間安定した加工特性を維持しうる放電加工方法を得る
ことを目的とする。
るためになされたもので、加工の安定度や加工能力を維
持しつつ、加工面あらさを大幅に改善するとともに、長
時間安定した加工特性を維持しうる放電加工方法を得る
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る放電加
工方法は、電極と被加工物により形成される極間に金属
または半金属の粉末物質を混入した加工液を介在させ、
上記極間に加工電流を供給する電源により上記被加工物
の加工を行う放電加工方法において、上記電源と極間と
の間に電流制限抵抗を接続し、この電流制限抵抗の値
を、上記極間へ供給される電流が、１．０Ａ〜２．０Ａ
を保持する値に設定したものである。
工方法は、電極と被加工物により形成される極間に金属
または半金属の粉末物質を混入した加工液を介在させ、
上記極間に加工電流を供給する電源により上記被加工物
の加工を行う放電加工方法において、上記電源と極間と
の間に電流制限抵抗を接続し、この電流制限抵抗の値
を、上記極間へ供給される電流が、１．０Ａ〜２．０Ａ
を保持する値に設定したものである。
【００１０】また、第２の発明に係る放電加工方法は、
電極と被加工物により形成される極間に金属または半金
属の粉末物質を混入した加工液を介在させ、上記極間に
加工電流を供給する主電源が接続される主回路と、この
主回路に上記主電源より高電圧を発生すると共に、上記
主回路と共に重畳回路を構成する補助電源により放電を
行うことによって上記被加工物の加工を行う放電加工方
法において、上記重畳回路に電流制限抵抗を接続し、こ
の電流制限抵抗の値を、上記極間へ供給される電流が、
１．０Ａ〜２．０Ａを保持する値に設定したものであ
る。
電極と被加工物により形成される極間に金属または半金
属の粉末物質を混入した加工液を介在させ、上記極間に
加工電流を供給する主電源が接続される主回路と、この
主回路に上記主電源より高電圧を発生すると共に、上記
主回路と共に重畳回路を構成する補助電源により放電を
行うことによって上記被加工物の加工を行う放電加工方
法において、上記重畳回路に電流制限抵抗を接続し、こ
の電流制限抵抗の値を、上記極間へ供給される電流が、
１．０Ａ〜２．０Ａを保持する値に設定したものであ
る。
【００１１】
【作用】この発明においては、粉体が極間に浮遊した状
況で通常より大きな加工間隙にて放電を発生させるとと
もに、放電電流を適正な値とすることにより被加工物の
面あらさを向上すると共に、粉末物質の寿命を大幅に延
長する。
況で通常より大きな加工間隙にて放電を発生させるとと
もに、放電電流を適正な値とすることにより被加工物の
面あらさを向上すると共に、粉末物質の寿命を大幅に延
長する。
【００１２】
実施例１．以下、この発明方法の一実施例を図に基づき
説明する。従来例同様の図１２に示す装置において、被
加工物５と電極４とにより形成される極間７にシリコン
粉末９を混入した加工液８を介在させて加工が行われ
る。図１は加工電源として用いる高圧重畳回路であり、
図中、Ｒ１、Ｒ２は電流制限抵抗器でＲ１は約１０〜２
０Ω、Ｒ２は１００〜３００Ωとされる。Ｄはダイオー
ド、ＴＲ１、ＴＲ２はトランジスターである。１０ａは
８０Ｖ程度の電圧を有する主電源、１０ｂは１００〜４
００Ｖ程度の電圧を有する補助電源である。加工中、極
間７には主電源１０ａと補助電源１０ｂの重畳電圧であ
る１８０〜４８０Ｖ程度の高電圧が供給され加工が行わ
れる。即ち、ＴＲ１ がＯＮすることにより補助電源１
０ｂによる高電圧が極間７に供給されて放電が引き起こ
された後、ＴＲ２がＯＮし、主電源１０ａにより数μｓ
ｅｃ程度の放電電流が供給される。この放電電流は制限
抵抗Ｒ１により決定される。高電圧が印加されるため極
間７が広がり、加工は従来例と同様きわめて安定に維持
することができる。高電圧の印加による加工の安定度の
実験結果を図２に示す。
説明する。従来例同様の図１２に示す装置において、被
加工物５と電極４とにより形成される極間７にシリコン
粉末９を混入した加工液８を介在させて加工が行われ
る。図１は加工電源として用いる高圧重畳回路であり、
図中、Ｒ１、Ｒ２は電流制限抵抗器でＲ１は約１０〜２
０Ω、Ｒ２は１００〜３００Ωとされる。Ｄはダイオー
ド、ＴＲ１、ＴＲ２はトランジスターである。１０ａは
８０Ｖ程度の電圧を有する主電源、１０ｂは１００〜４
００Ｖ程度の電圧を有する補助電源である。加工中、極
間７には主電源１０ａと補助電源１０ｂの重畳電圧であ
る１８０〜４８０Ｖ程度の高電圧が供給され加工が行わ
れる。即ち、ＴＲ１ がＯＮすることにより補助電源１
０ｂによる高電圧が極間７に供給されて放電が引き起こ
された後、ＴＲ２がＯＮし、主電源１０ａにより数μｓ
ｅｃ程度の放電電流が供給される。この放電電流は制限
抵抗Ｒ１により決定される。高電圧が印加されるため極
間７が広がり、加工は従来例と同様きわめて安定に維持
することができる。高電圧の印加による加工の安定度の
実験結果を図２に示す。
【００１３】ところで、補助電源１０ｂの電圧を高める
ことにより、加工面あらさは悪化する問題があり、この
ため補助電源１０ｂによる電流を電流制限抵抗Ｒ２ に
より制限する必要がある。図３は粉末物質混入による大
面積仕上げ加工時において、補助電源１０ｂによる電流
値と加工面あらさの関係を示したものであり、電流値が
１．５Ａ以上の領域においては、電流値の増大とともに
加工面あらさは悪化することがわかる。しかしながら一
方では電流値が小さすぎる場合にも加工面あらさが悪化
することが実験により観察された。
ことにより、加工面あらさは悪化する問題があり、この
ため補助電源１０ｂによる電流を電流制限抵抗Ｒ２ に
より制限する必要がある。図３は粉末物質混入による大
面積仕上げ加工時において、補助電源１０ｂによる電流
値と加工面あらさの関係を示したものであり、電流値が
１．５Ａ以上の領域においては、電流値の増大とともに
加工面あらさは悪化することがわかる。しかしながら一
方では電流値が小さすぎる場合にも加工面あらさが悪化
することが実験により観察された。
【００１４】粉末物質を混入した加工においては大面積
の低面あらさ加工が可能であるが、このような大面積加
工時においては、電極４と被加工物５の間に形成される
コンデンサー容量が大きくなるため、極間７における電
圧の立ち上がり時間に影響を与える。図４に示すよう
に、極間７における電圧の立ち上がり時定数ｔは、 ｔ＝ＲＣであり、抵抗値Ｒが大きい場合、すなわち補助
電源１０ｂの電流が小さすぎる場合には電圧立ち上がり
時間が長くなる。このような状態においては粉末物質を
混入した場合においても放電の発生頻度が低下して加工
が不安定となり、結果として加工面あらさが悪化する傾
向にある。
の低面あらさ加工が可能であるが、このような大面積加
工時においては、電極４と被加工物５の間に形成される
コンデンサー容量が大きくなるため、極間７における電
圧の立ち上がり時間に影響を与える。図４に示すよう
に、極間７における電圧の立ち上がり時定数ｔは、 ｔ＝ＲＣであり、抵抗値Ｒが大きい場合、すなわち補助
電源１０ｂの電流が小さすぎる場合には電圧立ち上がり
時間が長くなる。このような状態においては粉末物質を
混入した場合においても放電の発生頻度が低下して加工
が不安定となり、結果として加工面あらさが悪化する傾
向にある。
【００１５】以上の点から、補助電源１０ｂによる電流
値には最適値が存在し、１．０Ａ〜２．０Ａの範囲、特
に、ほぼ１．５Ａ程度の場合にもっとも加工面あらさが
小さな鏡面が得られることが実験により得られた。よっ
て、最適な電流値を得るために補助電源１０ｂの制限抵
抗Ｒ２の値を適正な値とすることが必要となる。
値には最適値が存在し、１．０Ａ〜２．０Ａの範囲、特
に、ほぼ１．５Ａ程度の場合にもっとも加工面あらさが
小さな鏡面が得られることが実験により得られた。よっ
て、最適な電流値を得るために補助電源１０ｂの制限抵
抗Ｒ２の値を適正な値とすることが必要となる。
【００１６】前述のように、安定加工を維持する補助電
源１０ｂの電圧としては１００〜４００Ｖが適当であ
り、この電圧範囲において電流値を１．５Ａとするため
には、制限抵抗値Ｒ２は、 Ｒ２≒７０〜２７０Ω 程度となる。図５に高圧重畳での粉末物質混入加工にお
いて、Ｒ２ が通常（２０Ω）の場合と２００Ωとした
場合での加工面あらさを示しているが、２００Ωとした
場合に加工面あらさが小さな鏡面が得られることが明ら
かである。さらには粉末物質の寿命も、通常の１００〜
２００時間に対し、５００時間程度にまで改善されるこ
とが確認された。
源１０ｂの電圧としては１００〜４００Ｖが適当であ
り、この電圧範囲において電流値を１．５Ａとするため
には、制限抵抗値Ｒ２は、 Ｒ２≒７０〜２７０Ω 程度となる。図５に高圧重畳での粉末物質混入加工にお
いて、Ｒ２ が通常（２０Ω）の場合と２００Ωとした
場合での加工面あらさを示しているが、２００Ωとした
場合に加工面あらさが小さな鏡面が得られることが明ら
かである。さらには粉末物質の寿命も、通常の１００〜
２００時間に対し、５００時間程度にまで改善されるこ
とが確認された。
【００１７】なお、上記実施例においては、主電源１０
ａに補助電源１０ｂを付加することにより高圧を重畳す
る例を示したが、補助電源を設けず、主電源により１８
０〜４８０Ｖの所定の高電圧を発生させ、該主電源１０
ａの電流制限抵抗を１００〜３００Ωの所定のとして電
流を制限することによっても同様の効果を得ることがで
きる。
ａに補助電源１０ｂを付加することにより高圧を重畳す
る例を示したが、補助電源を設けず、主電源により１８
０〜４８０Ｖの所定の高電圧を発生させ、該主電源１０
ａの電流制限抵抗を１００〜３００Ωの所定のとして電
流を制限することによっても同様の効果を得ることがで
きる。
【００１８】実施例２．次に、この発明の第２の実施例
について説明する。まず、実施例の説明に先立ち、単発
放電および連続放電によるクラック発生について説明す
る。高温強度の高い材料（例えばタングステン・カーバ
イト焼結合金ＷＣ−Ｃｏ、導電性セラミックス、あるい
は合金工具鋼ＳＫＤ−１１、ＳＫＤ−５１、ＳＫＨ−５
１など）は、一般に連続放電加工を行う場合にクラック
を生じ易い。このことを考察するために、単発放電加工
（放電一回だけ発生させた加工）による放電痕を観察す
ると、単発放電でクラックを生じさせる電気条件は、図
６（引用：切削加工技術便覧Ｐ．１０２１〜１０２２）
のように一発の放電エネルギーが非常に大きい場合にの
みクラックを生じる。単発放電によるタングステンカー
バイトのクラック発生域を図６のごとくに示しており、
実際加工においてはクラックの発生しないような加工条
件で仕上げておく必要のあることを示している。しかる
に連続放電加工においては、それよりもはるかに小さい
放電エネルギーの条件下でもクラックを生じる。具体例
を図７（ａ），（ｂ）および図８（ａ），（ｂ）に示す
（引用：電気加工学会誌Ｖｏ１．７Ｎｏ．１３、向
山）。図６に示すように、単発放電においては、クラッ
クを生じない範囲であるところの、放電電圧Ｖｃ＝６５
［Ｖ］、コンデンサー容量Ｃ＝０．１μＦにおいても、
連続放電では図７に示したようにクラックが生じている
（図７（ａ），（ｂ））。しかも、充電抵抗が大きく
て、放電発生の頻度が小さい場合にはクラックの深さ、
太さが小さく、充電抵抗が小さくなって、充電抵抗が小
さくなって放電頻度が高くなる条件においてはクラック
の深さ太さも大きくなることがわかる。（図８（ａ），
（ｂ））
について説明する。まず、実施例の説明に先立ち、単発
放電および連続放電によるクラック発生について説明す
る。高温強度の高い材料（例えばタングステン・カーバ
イト焼結合金ＷＣ−Ｃｏ、導電性セラミックス、あるい
は合金工具鋼ＳＫＤ−１１、ＳＫＤ−５１、ＳＫＨ−５
１など）は、一般に連続放電加工を行う場合にクラック
を生じ易い。このことを考察するために、単発放電加工
（放電一回だけ発生させた加工）による放電痕を観察す
ると、単発放電でクラックを生じさせる電気条件は、図
６（引用：切削加工技術便覧Ｐ．１０２１〜１０２２）
のように一発の放電エネルギーが非常に大きい場合にの
みクラックを生じる。単発放電によるタングステンカー
バイトのクラック発生域を図６のごとくに示しており、
実際加工においてはクラックの発生しないような加工条
件で仕上げておく必要のあることを示している。しかる
に連続放電加工においては、それよりもはるかに小さい
放電エネルギーの条件下でもクラックを生じる。具体例
を図７（ａ），（ｂ）および図８（ａ），（ｂ）に示す
（引用：電気加工学会誌Ｖｏ１．７Ｎｏ．１３、向
山）。図６に示すように、単発放電においては、クラッ
クを生じない範囲であるところの、放電電圧Ｖｃ＝６５
［Ｖ］、コンデンサー容量Ｃ＝０．１μＦにおいても、
連続放電では図７に示したようにクラックが生じている
（図７（ａ），（ｂ））。しかも、充電抵抗が大きく
て、放電発生の頻度が小さい場合にはクラックの深さ、
太さが小さく、充電抵抗が小さくなって、充電抵抗が小
さくなって放電頻度が高くなる条件においてはクラック
の深さ太さも大きくなることがわかる。（図８（ａ），
（ｂ））
【００１９】以上の結果より次のことが明らかとなる。 （１）単発放電痕ではクラックが発生しない条件であっ
ても、連続放電加工面にクラックを生じうる。 （２）放電の発生回数が多いほど、クラックを生じやす
く、しかも深く、太くなる。 ［注］図８（ａ），（ｂ）の充電抵抗ＲOと放電発生回
数ｆとの関係は、ｆ＝（ｋ）／（Ｃ・ＲO）（ｋ：係数
で、その値は０．５〜１程度）ＲOが小さいほどｆは大
きくなる。ここで、放電発生回数が多くなるとクラック
が深く、太く生じることに注目する必要がある（図８
（ａ），（ｂ））。放電回数が多くなるとなぜクラック
を生ずるかということであるが、これは次のように考え
られる。
ても、連続放電加工面にクラックを生じうる。 （２）放電の発生回数が多いほど、クラックを生じやす
く、しかも深く、太くなる。 ［注］図８（ａ），（ｂ）の充電抵抗ＲOと放電発生回
数ｆとの関係は、ｆ＝（ｋ）／（Ｃ・ＲO）（ｋ：係数
で、その値は０．５〜１程度）ＲOが小さいほどｆは大
きくなる。ここで、放電発生回数が多くなるとクラック
が深く、太く生じることに注目する必要がある（図８
（ａ），（ｂ））。放電回数が多くなるとなぜクラック
を生ずるかということであるが、これは次のように考え
られる。
【００２０】放電回数が増加してくると、極間のイオン
濃度が増加するため、一旦放電した箇所もしくはその近
傍に連続的な放電が発生し、いわゆる放電の集中をおこ
す。放電集中を起こしてその付近が多数面の放電熱によ
り材質の深いところまで高温状態となるが、しばらくす
ると極間距離の拡大などの理由から、放電発生点は別の
箇所に移動する。放電の集中によって深いところまで加
熱された部分の表面は、加工液により急速に冷却され
る。表面から冷却されるため表面は収縮するが、内部は
高温度のままであるため、表面に引張応力を生じ、クラ
ックを生じる。放電の集中は長いパルス幅を与えるのと
同様の傾向を呈する。すなわち、単発放電の場合におい
て、例えばコンデンサー容量Ｃが小さい場合などのよう
に放電エネルギーが小さくパルス幅の短い範囲では、放
電による熱によって加熱されても熱は材料深部にまでは
伝わっていないために、表面に大きな引張応力が発生し
ない。よって、ごく表面だけの加熱であれば、高温部は
瞬時に冷却され、クラックを生じるまえに温度差を消去
し、応力差がすくないため、クラックは無視できる程度
に小さい。［注］コンデンサー放電によるパルス幅
τＰ、電流ｉＰは、下記に示す数式１
濃度が増加するため、一旦放電した箇所もしくはその近
傍に連続的な放電が発生し、いわゆる放電の集中をおこ
す。放電集中を起こしてその付近が多数面の放電熱によ
り材質の深いところまで高温状態となるが、しばらくす
ると極間距離の拡大などの理由から、放電発生点は別の
箇所に移動する。放電の集中によって深いところまで加
熱された部分の表面は、加工液により急速に冷却され
る。表面から冷却されるため表面は収縮するが、内部は
高温度のままであるため、表面に引張応力を生じ、クラ
ックを生じる。放電の集中は長いパルス幅を与えるのと
同様の傾向を呈する。すなわち、単発放電の場合におい
て、例えばコンデンサー容量Ｃが小さい場合などのよう
に放電エネルギーが小さくパルス幅の短い範囲では、放
電による熱によって加熱されても熱は材料深部にまでは
伝わっていないために、表面に大きな引張応力が発生し
ない。よって、ごく表面だけの加熱であれば、高温部は
瞬時に冷却され、クラックを生じるまえに温度差を消去
し、応力差がすくないため、クラックは無視できる程度
に小さい。［注］コンデンサー放電によるパルス幅
τＰ、電流ｉＰは、下記に示す数式１
【００２１】
【数１】 として、 τＰ≒０．７μｓ ｉＰ≒１５Ａ
【００２２】クラックの発生を防止するためには、単発
放電においてクラックの発生しない程度の放電エネルギ
ーを加工に使用し、放電の集中を起こさないようにすれ
ばよいこととなる。放電の集中を起こさないようにする
ためには、次の２つの対策が有効であることが実験の結
果判明した。 （１）極間距離を広くとること。これによって極間にお
ける加工液の流通が容易となり、放電点を冷却し、消イ
オンし易くする。（絶縁回復により、放電集中を防ぐ） （２）放電を分散し易くするために、極間における電位
傾斜が特定の放電痕盛り上がりなどに偏らないようにす
ることである。これに関してわれわれが発見した方法は
多量の導電性もしくは半導電性（半導体）の粉末を加工
液中に混入する方法である。 （１）に関しては高インピーダンスをもつ高電圧を印加
することも有効であるが、粉末物質を混入しただけでも
極間距離は大きくなる。さらに、高電圧重畳と粉末物質
の混入によって、極間距離を広くすることができる。 （２）に関しては、シリコン粉末（３０μｍ以下）、カ
ーボン粉末（３０μｍ以下）、アルミニウム粉末（３０
μｍ以下、もしくは鱗片状）などの半導体もしくは金属
粉末を加工液中に混入する方法である。 実施例として、通常絶対に単発放電ではクラックを生じ
ることのない中加工程度の電気条件（Ｉｐ＝１０Ａ、τ
ｐ＝１６μｓ、デューティ５０％すなわちτｒ＝１６μ
ｓ）で、高速度工具鋼ＳＫＨ−５１に通常の放電加工を
行った結果を図９に示す。また、上記の電気条件にてシ
リコン粉末を２０ｇ／ｌ加えて同じ電気条件で加工した
結果を図１０に示す。図１０より、通常加工液ではクラ
ックが発生しているのに対し、シリコン粉末を混入した
加工液にて加工を行ったものにはクラックの発生が見ら
れないことがわかる。上記シリコン粉末混入方式がクラ
ックを生じていない証拠は、これを王水などに浸積して
もまったく腐食されないことからも判断される。クラッ
クを生じている場合は容易に腐食される。なお、タング
ステンカーバイトの加工も図６の単発放電安全域内であ
れば、シリコン粉末などの混入によってクラックを生じ
なくなる。
放電においてクラックの発生しない程度の放電エネルギ
ーを加工に使用し、放電の集中を起こさないようにすれ
ばよいこととなる。放電の集中を起こさないようにする
ためには、次の２つの対策が有効であることが実験の結
果判明した。 （１）極間距離を広くとること。これによって極間にお
ける加工液の流通が容易となり、放電点を冷却し、消イ
オンし易くする。（絶縁回復により、放電集中を防ぐ） （２）放電を分散し易くするために、極間における電位
傾斜が特定の放電痕盛り上がりなどに偏らないようにす
ることである。これに関してわれわれが発見した方法は
多量の導電性もしくは半導電性（半導体）の粉末を加工
液中に混入する方法である。 （１）に関しては高インピーダンスをもつ高電圧を印加
することも有効であるが、粉末物質を混入しただけでも
極間距離は大きくなる。さらに、高電圧重畳と粉末物質
の混入によって、極間距離を広くすることができる。 （２）に関しては、シリコン粉末（３０μｍ以下）、カ
ーボン粉末（３０μｍ以下）、アルミニウム粉末（３０
μｍ以下、もしくは鱗片状）などの半導体もしくは金属
粉末を加工液中に混入する方法である。 実施例として、通常絶対に単発放電ではクラックを生じ
ることのない中加工程度の電気条件（Ｉｐ＝１０Ａ、τ
ｐ＝１６μｓ、デューティ５０％すなわちτｒ＝１６μ
ｓ）で、高速度工具鋼ＳＫＨ−５１に通常の放電加工を
行った結果を図９に示す。また、上記の電気条件にてシ
リコン粉末を２０ｇ／ｌ加えて同じ電気条件で加工した
結果を図１０に示す。図１０より、通常加工液ではクラ
ックが発生しているのに対し、シリコン粉末を混入した
加工液にて加工を行ったものにはクラックの発生が見ら
れないことがわかる。上記シリコン粉末混入方式がクラ
ックを生じていない証拠は、これを王水などに浸積して
もまったく腐食されないことからも判断される。クラッ
クを生じている場合は容易に腐食される。なお、タング
ステンカーバイトの加工も図６の単発放電安全域内であ
れば、シリコン粉末などの混入によってクラックを生じ
なくなる。
【００２３】以下、本実施例方法を図に基づき説明す
る。従来例同様、図１２に示す装置において、被加工物
５と電極４とにより形成される極間７にシリコン粉末９
を混入した加工液８を介在させ加工が行われる。図１１
は加工電源として用いる高圧重畳回路であり、図中、Ｒ
１、Ｒ2は電流制限抵抗器、Ｄはダイオード、ＴＲ1、Ｔ
Ｒ２はトランジスター、Ｃ１はコンデンサー、１０ａは
主電源、１０ｂは補助電源で、補助電源１０ｂは加工中
極間７に高電圧を供給し加工が行われる。すなわち、Ｔ
Ｒ1がＯＮすることにより補助電源１０ｂによる高電圧
が極間に供給されて放電が引き起こされた後、ＴＲ1が
ＯＮし、主電源１０ａにより低エネルギーの放電電流が
供給される。
る。従来例同様、図１２に示す装置において、被加工物
５と電極４とにより形成される極間７にシリコン粉末９
を混入した加工液８を介在させ加工が行われる。図１１
は加工電源として用いる高圧重畳回路であり、図中、Ｒ
１、Ｒ2は電流制限抵抗器、Ｄはダイオード、ＴＲ1、Ｔ
Ｒ２はトランジスター、Ｃ１はコンデンサー、１０ａは
主電源、１０ｂは補助電源で、補助電源１０ｂは加工中
極間７に高電圧を供給し加工が行われる。すなわち、Ｔ
Ｒ1がＯＮすることにより補助電源１０ｂによる高電圧
が極間に供給されて放電が引き起こされた後、ＴＲ1が
ＯＮし、主電源１０ａにより低エネルギーの放電電流が
供給される。
【００２４】単発放電加工でクラックの発生しない範囲
は素材の種類によって異なる。基本的には高温強度の高
い、ＷＣ−Ｃｏやファインセラミックスの方が比較的小
さいエネルギーでもクラックを生じるものであり、その
典型は図６に示す通りである。合金工具鋼ＳＫＤ−１
１、ＳＫＤ−５１、ＳＫＨ−５１などに関しては、Ｉｐ
＝２０Ａ以上、τｐ＝４０μｓ以上にて見られる場合が
ある。
は素材の種類によって異なる。基本的には高温強度の高
い、ＷＣ−Ｃｏやファインセラミックスの方が比較的小
さいエネルギーでもクラックを生じるものであり、その
典型は図６に示す通りである。合金工具鋼ＳＫＤ−１
１、ＳＫＤ−５１、ＳＫＨ−５１などに関しては、Ｉｐ
＝２０Ａ以上、τｐ＝４０μｓ以上にて見られる場合が
ある。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、電
極と被加工物により形成される極間に金属または半金属
の粉末物質を混入した加工液を介在させ、上記極間に加
工電流を供給する電源により上記被加工物の加工を行う
放電加工方法において、上記電源と極間との間に電流制
限抵抗を接続し、この電流制限抵抗の値を、上記極間へ
供給される電流が、１．０Ａ〜２．０Ａを保持する値に
設定したため、あるいは、電極と被加工物により形成さ
れる極間に金属または半金属の粉末物質を混入した加工
液を介在させ、上記極間に加工電流を供給する主電源が
接続される主回路と、この主回路に上記主電源より高電
圧を発生すると共に、上記主回路と共に重畳回路を構成
する補助電源により放電を行うことによって上記被加工
物の加工を行う放電加工方法において、上記重畳回路に
電流制限抵抗を接続し、この電流制限抵抗の値を、上記
極間へ供給される電流が、１．０Ａ〜２．０Ａを保持す
る値に設定したため、加工の安定度や加工能力を維持し
つつ、加工面あらさを大幅に改善するとともに、粉末の
長寿命化が図れることから長時間安定した加工特性を維
持しうる放電加工方法が得られる効果がある。
極と被加工物により形成される極間に金属または半金属
の粉末物質を混入した加工液を介在させ、上記極間に加
工電流を供給する電源により上記被加工物の加工を行う
放電加工方法において、上記電源と極間との間に電流制
限抵抗を接続し、この電流制限抵抗の値を、上記極間へ
供給される電流が、１．０Ａ〜２．０Ａを保持する値に
設定したため、あるいは、電極と被加工物により形成さ
れる極間に金属または半金属の粉末物質を混入した加工
液を介在させ、上記極間に加工電流を供給する主電源が
接続される主回路と、この主回路に上記主電源より高電
圧を発生すると共に、上記主回路と共に重畳回路を構成
する補助電源により放電を行うことによって上記被加工
物の加工を行う放電加工方法において、上記重畳回路に
電流制限抵抗を接続し、この電流制限抵抗の値を、上記
極間へ供給される電流が、１．０Ａ〜２．０Ａを保持す
る値に設定したため、加工の安定度や加工能力を維持し
つつ、加工面あらさを大幅に改善するとともに、粉末の
長寿命化が図れることから長時間安定した加工特性を維
持しうる放電加工方法が得られる効果がある。
【図１】この発明の一実施例による加工電源として用い
る高圧重畳回路を示す図である。
る高圧重畳回路を示す図である。
【図２】この発明の一実施例による放電開始電圧に対す
る加工の安定度を示す図である。
る加工の安定度を示す図である。
【図３】この発明の一実施例による補助電源電流値と加
工面あらさの関係を示す図である。
工面あらさの関係を示す図である。
【図４】この発明の一実施例による極間電圧の立ち上が
りを示す図である。
りを示す図である。
【図５】この発明の一実施例による補助電源の電流制限
抵抗と加工面あらさの関係を示す図である。
抵抗と加工面あらさの関係を示す図である。
【図６】この発明の他の実施例による単発放電における
クラック発生の説明図である。
クラック発生の説明図である。
【図７】この発明の他の実施例による連続放電における
クラック発生の説明図である。
クラック発生の説明図である。
【図８】この発明の他の実施例による充電抵抗とクラッ
ク深さ・太さの関係を示す図である。
ク深さ・太さの関係を示す図である。
【図９】この発明の他の実施例による中加工程度の電気
条件で通常の放電加工を行った結果を示す加工面の写真
である。
条件で通常の放電加工を行った結果を示す加工面の写真
である。
【図１０】この発明の他の実施例による粉末混入加工液
による放電加工を行った結果を示す加工面の写真であ
る。
による放電加工を行った結果を示す加工面の写真であ
る。
【図１１】この発明の他の実施例による加工電源として
用いる高圧重畳回路を示す図である。
用いる高圧重畳回路を示す図である。
【図１２】従来の放電加工装置を示す図である。
４ 電極 ５ 被加工物 ７ 極間 ８ 加工液 ９ シリコン粉末 １０ａ 主電源 １０ｂ 補助電源 Ｒ１ 電流制限抵抗器 Ｒ２ 電流制限抵抗器 Ｄ ダイオード ＴＲ１ トランジスター ＴＲ２ トランジスター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 毛利 尚武 名古屋市天白区八事石坂661−51
Claims (2)
- 【請求項１】 電極と被加工物により形成される極間に
金属または半金属の粉末物質を混入した加工液を介在さ
せ、上記極間に加工電流を供給する電源により上記被加
工物の加工を行う放電加工方法において、上記電源と極
間との間に電流制限抵抗を接続し、この電流制限抵抗の
値を、上記極間へ供給される電流が、１．０Ａ〜２．０
Ａを保持する値に設定することを特徴とする放電加工方
法。 - 【請求項２】 電極と被加工物により形成される極間に
金属または半金属の粉末物質を混入した加工液を介在さ
せ、上記極間に加工電流を供給する主電源が接続される
主回路と、この主回路に上記主電源より高電圧を発生す
ると共に、上記主回路と共に重畳回路を構成する補助電
源により放電を行うことによって上記被加工物の加工を
行う放電加工方法において、上記重畳回路に電流制限抵
抗を接続し、この電流制限抵抗の値を、上記極間へ供給
される電流が、１．０Ａ〜２．０Ａを保持する値に設定
することを特徴とする放電加工方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3357138A JP3001314B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 放電加工装置 |
| US07/923,589 US5434380A (en) | 1990-07-16 | 1992-08-03 | Surface layer forming apparatus using electric discharge machining |
| DE1992611308 DE69211308T2 (de) | 1991-12-25 | 1992-12-22 | Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht durch elektrische Entladungen |
| EP19920121827 EP0548932B1 (en) | 1991-12-25 | 1992-12-22 | Surface layer forming process using electric discharge machining |
| US08/360,555 US5693240A (en) | 1990-07-16 | 1994-12-21 | Surface layer forming apparatus using electric discharge machining |
| US08/415,135 US5698114A (en) | 1990-07-16 | 1995-03-30 | Surface layer forming process using electric discharge machining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3357138A JP3001314B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 放電加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0724636A true JPH0724636A (ja) | 1995-01-27 |
| JP3001314B2 JP3001314B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=18452577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3357138A Expired - Fee Related JP3001314B2 (ja) | 1990-07-16 | 1991-12-25 | 放電加工装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0548932B1 (ja) |
| JP (1) | JP3001314B2 (ja) |
| DE (1) | DE69211308T2 (ja) |
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1991
- 1991-12-25 JP JP3357138A patent/JP3001314B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-12-22 DE DE1992611308 patent/DE69211308T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-12-22 EP EP19920121827 patent/EP0548932B1/en not_active Expired - Lifetime
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