JPH07251B2 - 三次元形状の鏡面仕上げ電解加工方法 - Google Patents

三次元形状の鏡面仕上げ電解加工方法

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JPH07251B2
JPH07251B2 JP61257071A JP25707186A JPH07251B2 JP H07251 B2 JPH07251 B2 JP H07251B2 JP 61257071 A JP61257071 A JP 61257071A JP 25707186 A JP25707186 A JP 25707186A JP H07251 B2 JPH07251 B2 JP H07251B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は三次元形状の鏡面仕上げ電解加工方法に係
り、特に被加工物の三次元形状の被加工面を短時間で正
確かつ容易に鏡面仕上げすることのできる三次元形状の
鏡面仕上げ電解加工方法に関する。
[従来の技術] 従来、被加工物を加工するに際し、例えば精密金型など
の如く、精度を保持するために非常に精密であらさの小
さい鏡のような仕上げ面を要求されるものがある。そこ
で、被加工物の加工に際して、その被加工面を上仕上
げ、あるいは鏡面仕上げして、非常に精密であらさの小
さい鏡のような仕上げ面を得ている。
[発明が解決しようとする問題点] ところが、被加工物の被加工面の精密仕上げや鏡面仕上
げは、熟練した技術を要するため、熟練技術者の手作業
に頼らざるを得ず、多大な労力と時間とを必要とする不
都合がある。また、電気化学的な方法による加工は、そ
の特長から良好な仕上げ面を得ることが困難なため、あ
まり精度を要求されないラフな加工の分野に応用されて
いる。
さらに、延設方向に送給されるワイヤ電極と被加工物と
の間に放電させつつ相対移動させて加工するワイヤ放電
加工により被加工物から製品を切抜き、切抜いた製品と
この製品を切抜いた後の切抜き残部とをそれぞれ電極と
し、これら製品と切抜き残部との間のワイヤ電極によっ
て形成された均等な間隙に電解液を流し、電解加工によ
り製品の被加工面に良好な仕上げ面を得んとするものが
ある。(電気技術、Vol.1.10、No.29、1986)。
しかし、この加工方法は、製品と切抜き残部との間のワ
イヤ電極の延設方向に直線的な二次元形状の間隙に電解
液を一様に流し、製品の二次元形状の被加工面に対し電
解加工により良好な仕上げ面を得んとするものであり、
三次元形状の被加工面を有する被加工物の鏡面仕上げに
は適用が困難である、という不都合がある。
また、電解加工としては、特開昭52−22535号公報に開
示されるように、被加工物と電極との間に電解液を流過
させつつ、所定の電気量をパルス状に印加して加工する
ものがある。
しかし、この公報に開示される加工方法は、被加工物に
対して電極を固定した状態で、被加工物と電極との間に
電解液を流過させながら電気量をパルス状に印加して加
工するものである。
このため、この公報に開示される加工方法は、この発明
の電極の上下動により電解液を撹拌して被加工面と電極
面との間を溶出した被加工面素材の濃度が一様な新たな
電解液で満たす加工方法と相違するものであり、印加さ
れるパルスの一定の電流密度を確保するという作用効果
を奏し得ないものである。
[発明の目的] そこで、この発明の目的は、被加工物の三次元形状の被
加工面を短時間で正確かつ容易に鏡面仕上げすることの
できる三次元形状の鏡面仕上げ電解加工方法を実現する
ことにある。
[問題点を解決するための手段] この目的を達成するためにこの発明は、先ず電極を下降
させて被加工物の三次元形状の被加工面と前記被加工面
に沿って形成している前記電極の電極面との間に所定間
隙を設け対向させて前記被加工面と電極面との間に新た
な電解液を満たし、次いで前記被加工面と電極面との間
に所定間隙を設け対向させた状態において被加工物と電
極との間に電解液を介して所定値の電気量を単一パルス
状に印加し、しかる後に前記電極を上昇させて前記被加
工面と電極面との間に周囲の電解液を呼び込んで前記被
加工面と電極面との間の前記被加工面素材が溶出した前
記電解液を排除する一連の工程を繰返すことにより一連
の工程毎に前記電極の上下動により電解液を撹拌して前
記被加工面と電極面との間を溶出した被加工面素材の濃
度が一様な新たな電解液によって満たし前記被加工面を
電解加工して鏡面仕上げする際に、前記所定間隙をA、
前記電解液である硝酸ナトリウム溶液の濃度をW、前記
所定の電気量である電流密度をIとし、この所定値の電
気量Iを (ただし、A≦0.1、10≦I≦70、W≦30)の関係を満
足する所定時間tだけ単一パルス状に印加することを特
徴とする。
[作用] この発明の構成によれば、先ず電極を下降させて被加工
物の三次元形状の被加工面と前記被加工面に沿って形成
している前記電極の電極面との間に所定間隙を設け対向
させて前記被加工面と電極面との間に新たな電解液を満
たし、次いで前記被加工面と電極面との間に所定間隙を
設け対向させた状態において被加工物と電極との間に電
解液を介して所定値の電気量を単一パルス状に印加し、
しかる後に前記電極を上昇させて前記被加工面と電極面
との間に周囲の電解液を呼び込んで前記被加工面と電極
面との間の前記被加工面素材が溶出した前記電解液を排
除する、という一連の工程を繰返すことにより一連の工
程毎に前記電極の上下動により電解液を撹拌して前記被
加工面と電極面との間を溶出した被加工面素材の濃度が
一様な新たな電解液によって満たすことによって、印加
されるパルスの一定の電流密度を確保することができ、
また、前記一連の工程を繰返して鏡面仕上げする際に、
前記所定間隙をA、前記電解液である硝酸ナトリウム溶
液の濃度をW、前記所定の電気量である電流密度をIと
し、この所定値の電気量Iを (ただし、A≦0.1、10≦I≦70、W≦30)の関係を満
足する所定時間tだけ単一パルス状に印加することによ
って、所定時間Tを適切に算出でき、一連の工程毎に新
たな電解液に被加工面素材を適切に溶出させ得て、被加
工面の三次元形状の被加工面を電解加工して被加工面を
正確に短時間で鏡面仕上げすることができる。
[実施例] 以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明す
る。
図はこの発明方法を実施するための装置を示すものであ
る。図において、2は被加工物、4は三次元形状の被加
工面、6は電極、8は電極面である。被加工物2は、三
次元形状の被加工面4を有している。電極6の電極面8
は、前記三次元形状の被加工面4に沿って形成してあ
る。
前記被加工面4と前記電極面8との間に所定の間隙10
(Acm)を設け対向させるべく、前記電極6は電極移動
手段12により上下動される。電極移動手段12は、例えば
モータ14とこのモータ14の回転運動を往復運動に変換し
て伝達する運動伝達機構16とからなり、前記被加工面4
と前記電極面8との間に所定の間隙10を設け対向させる
べく運動伝達機構16のロッド18下端に取付けた電極6を
被加工物2に対して往復動させる。
所定の間隙10を設け対向させた被加工面4と電極面8と
の間に満たされる電解液20(硝酸ナトリウム溶液濃度
W、wt%)は、電解液槽22に貯留してある。電解液槽22
には、電解液再生手段24により加工屑を除去して常に新
たな電解液20を供給する。
前記電極移動手段12及び前記電解液再生手段24は、制御
手段26により駆動を制御される。この制御手段26は、ま
た、電源部28を制御して前記被加工物2と前記電極6と
の間に所定値の電気量、例えば所定電流(電流密度I、
A/cm)を所定時間(t sec.)単一パス状に印加する。
なお、符号30は被加工物2の加工を指令する指令部、符
号32は加工に要する情報を演算する演算部である。
次にこの装置による電解加工方法について説明する。
加工に際しては、電極移動手段12の運動伝達機構16のロ
ッド18下端に電極6を取付け、電極面8を被加工物2の
被加工面4に対向接触させて電極6を被加工物2ととも
に電解液槽22の電解液20に浸漬する。
先ず、電極移動手段12のモータ14を駆動して電極6を被
加工物2に対して移動させ、被加工面4と電極面8との
間に所定の間隙10を設け対向させる。これにより、被加
工面4と電極面8との間の所定の間隙10には、電解液槽
22中の新たな電解液20が満たされる。
次いで、制御手段26により電源部28を制御して、前記被
加工物2と前記電極6との間に電解液20を介して所定電
流を所定時間単一パルス状に印加する。これにより、被
加工面4素材が電解液20に溶出する。
所定電流を所定時間単一パルス状に印加した後に、電極
移動手段12のモータ14を駆動して電極6を被加工物2に
対して移動させ、被加工面4と電極面8を離間させる。
この離間により、被加工面4と電極面8との間に周囲の
電解液20を呼び込んで前記被加工面4と電極面8との間
の溶出した前記被加工面4素材の加工屑が含まれる電解
液20を排除する。
被加工面4素材の加工屑と共に電解液20を排除した後
は、前述の如く、電極6を被加工物2に対して移動させ
て被加工面4と電極面8との間に所定の間隙10を設け対
向させ、電解液槽22中の新たな電解液20を被加工面4と
電極面8との間に満たす。なお、電解液槽22には、一回
の電解加工で被加工面4素材の加工屑を含んだ電解液20
を補うように、電解液再生手段24により加工屑を除去し
た新たな電解液20が供給される。
このように、所定の間隙10を設け対向させた被加工面4
と電極面8との間に新たな電解液20を満たし、被加工物
2と電極6との間に電解液20を介して所定電流を所定時
間単一パルス状に印加して被加工面4素材を電解液20に
溶出させ、被加工面4と電極面8との間の被加工面4素
材の加工屑を含んだ電解液20を排除する、という一連の
工程を繰返すことにより、一連の工程毎に前記電極6の
上下動により電解液20を撹拌して前記被加工面4と電極
面8との間を溶出した被加工面4素材の濃度が一様な新
たな電解液20によって満たすことによって、被加工面4
素材の加工屑を含んだ濃度の一様な電解液20により印加
されるパルスの一定の電流密度を確保でき、被加工物2
の三次元形状の被加工面4を全体として一様に電解加工
して鏡面仕上げすることができる。
この加工方法によって、所定の間隙10(Acm)を設け対
向させた被加工面4と前記電極面8との間に電解液20
(硝酸ナトリウム溶液濃度W、wt%)を介して所定電流
(電流密度I、A/cm)を所定時間(t sec.)単一パル
ス状に印可する条件において複数回繰返しパルス印加を
行って、別表1〜4の如き結果を得た。この別表1〜4
において、Yは「鏡面加工が可能であった条件」、Nは
「不可能であった条件」である。この場合に、電解液20
中に存在する加工屑濃度が鏡面仕上げを実現するのに重
要な条件となることが判明し、以下の関係式を得た。
(ただし、A≦0.1、10≦I≦70、W≦30) このとき、電解液20である硝酸ナトリウム溶液濃度Wが
30%の溶液で現状得られている限界から、電流密度Iは
10A/cmが下限、間隙Aは0.1cmである。従って、硝酸
ナトリウム溶液濃度Wが30%を超えるときの上記所定時
間tの値は0.798sec.となるので、t≦0.8を適用する。
このように、電極6を下降させて所定間隙10を設け対向
させた被加工面4と電極面8との間に新たな電解液20を
満たし、被加工物2と電極6との間に所定電流を所定時
間単一パルス状に印可して被加工面4素材を電解液20に
溶出させ、電極6を上昇させて被加工面4と電極面8間
に周囲の電解液を呼び込んで被加工面4素材の加工屑を
含んだ被加工面4と電極面8との間の電解液20を排除す
る、という一連の工程を繰返すことにより、一連の工程
毎に前記電極6の上下動により電解液20を撹拌して前記
被加工面4と電極面8との間を溶出した被加工面4素材
の濃度が一様な新たな電解液20によって満たして被加工
物2の三次元形状の被加工面4を電極加工して鏡面仕上
げする際に、前記所定間隙10をA、前記電解液20である
硝酸ナトリウム溶液の濃度をW、前記所定の電気量であ
る電流密度をIとし、この所定値の電気量Iを (ただし、A≦0.1、10≦I≦70、W≦30)の関係を満
足する所定時間tだけ単一パルス状に印加する。
これにより、被加工物2と電極6との所定間隙A、電解
液の濃度W、電流密度Iからこの電気量を印加すべき所
定時間tを適切に算出することができ、この算出された
所定時間tだけ電流密度Iの電気量を単一パルス状に印
加することによって、被加工物2の三次元形状の面粗度
Rmax.20μmの被加工面4は、面粗度Rmax.0.2μmの鏡
面に仕上げられる。また、通常は、前述の一連の工程を
100回、つまり単一パルス状に印加される所定電流の100
パルス分で充分に良好な仕上げ面に到達するので、短時
間で鏡面仕上げすることができる。
このため、被加工物2の三次元形状の被加工面4を短時
間で正確に鏡面仕上げすることができ、短時間の加工で
あるので、被加工物2の材質による選択的な加工の特異
性が生じにくく、また温度変化や発生ガスの影響も受け
にくい。さらに、加工屑発生量が少ないので、材質がス
テンレス等の被加工物2を加工する際に発生する6価ク
ロムを含有する汚泥処理の費用を低減し得る。
[発明の効果] このように、この発明によれば、先ず電極を下降させて
被加工物の三次元形状の被加工面と前記被加工面に沿っ
て形成している前記電極の電極面との間に所定間隙を設
け対向させて前記被加工面と電極面との間に新たな電解
液を満たし、次いで前記被加工面と電極面との間に所定
間隙を設け対向させた状態において被加工物と電極との
間に電解液を介して所定値の電気量を単一パルス状に印
加し、しかる後に前記電極を上昇させて前記被加工面と
電極面との間に周囲の電極液を呼び込んで前記被加工面
と電極面との間の前記被加工面素材が溶出した前記電解
液を排除する、という一連の工程を繰返すことにより、
一連の工程毎に前記電極の上下動により電解液を撹拌し
て前記被加工面と電極面との間を溶出した被加工面素材
の濃度が一様な新たな電解液によって満たすことによっ
て、被加工面素材の加工屑を含んだ濃度の一様な電解液
により印加されるパルスの一定の電流密度を確保するこ
とができる。
また、前記一連の工程を繰り返して鏡面仕上げする際
に、前記所定間隙をA、前記電解液である硝酸ナトリウ
ム溶液の濃度をW、前記所定の電気量である電流密度を
Iとし、この所定値の電気Iを (ただし、A≦0.1、10≦I≦70、W≦30)の関係を満
足する所定時間tだけ単一パルス状に印加することによ
って、被加工物と電極との所定間隙A、電解液の濃度
W、電流密度Iからこの電気量を印加すべき所定時間t
を適切に算出することができる。
これにより、濃度の一様な電解液を介して一定の電流密
度を確保されたパルスを適切な所定時間tだけ印加する
ことができ、一連の工程毎に新たな電解液に被加工面素
材を適切に溶出させ得て、被加工物の三次元形状の被加
工面を全体として一様に電解加工し得て、正確に短時間
で鏡仕上げすることができる。
このため、三次元形状の電極面を被加工面に転写し得
て、被加工物の三次元形状の被加工面を短時間で正確に
鏡面仕上げすることができ、また短時間の加工であるの
で、被加工物の材質による選択的な加工の特異性が生じ
にくく、温度変化や発生ガスの影響も受けにくい。さら
に、加工屑発生量が少ないので、材質がステンレス等の
被加工物を加工する際に発生する6価クロムを含有する
汚泥処理の費用を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
図はこの発明方法を実施するための装置を示す概略構成
図である。 図において、2は被加工物、4は被加工面、6は電極、
8は電極面、10は間隙、12は電極移動手段、20は電解
液、22は電解液槽、24は電解液再生手段、26は制御手
段、28は電源部、30は指令部、32は演算部である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先ず電極を下降させて被加工物の三次元形
    状の被加工面と前記被加工面に沿って形成している前記
    電極の電極面との間に所定間隙を設け対向させて前記被
    加工面と電極面との間に新たな電解液を満たし、次いで
    前記被加工面と電極面との間に所定間隙を設け対向させ
    た状態において被加工物と電極との間に電解液を介して
    所定値の電気量を単一パルス状に印加し、しかる後に前
    記電極を上昇させて前記被加工面と電極面との間に周囲
    の電解液を呼び込んで前記被加工面と電極面との間の前
    記被加工面素材が溶出した前記電解液を排除する一連の
    工程を繰返すことにより一連の工程毎に前記電極の上下
    動により電解液を撹拌して前記被加工面と電極面との間
    を溶出した被加工面素材の濃度が一様な新たな電解液に
    よって満たし前記被加工面を電解加工して鏡面仕上げす
    る際に、前記所定間隙をA、前記電解液である硝酸ナト
    リウム溶液の濃度をW、前記所定の電気量である電流密
    度をIとし、この所定値の電気量Iを (ただし、A≦0.1、10≦I≦70、W≦30)の関係を満
    足する所定時間tだけ単一パルス状に印加することを特
    徴とする三次元形状の鏡面仕上げ電解加工方法。
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DE8787309502T DE3783013T2 (de) 1986-10-30 1987-10-28 Elektrolytisches fertigbearbeitungsverfahren.
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