JPH0919829A - 放電加工による表面処理方法および装置 - Google Patents
放電加工による表面処理方法および装置Info
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- JPH0919829A JPH0919829A JP7168636A JP16863695A JPH0919829A JP H0919829 A JPH0919829 A JP H0919829A JP 7168636 A JP7168636 A JP 7168636A JP 16863695 A JP16863695 A JP 16863695A JP H0919829 A JPH0919829 A JP H0919829A
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Abstract
(57)【要約】
電極としてＷ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ
（バナジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）な
ど、耐磨耗性の高い炭化物を作りやすい金属電極を用い
るとともに、Ｃ（炭素）を多く含有する加工液を用い、
１次加工のみで表面処理を行う。 【目的】 工作物表面に耐磨耗性の高い強固な金属炭化
物の表面処理膜を形成し、工作物の耐磨耗性、耐食性を
大幅に向上させる。 【構成】 Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ
（バナジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）な
ど、耐磨耗性の高い炭化物を作りやすい金属電極と、Ｃ
（炭素）を多く含有する、放電加工油、高分子化合物系
加工液、高分子化合物を混合した水系加工液などの加工
液と、前記加工液を極間に供給する加工液供給手段と、
前記電極金属物質と加工液中の炭素との間に化学反応を
発生させる放電電流パルスを供給する放電パルス供給手
段を備えた。
（バナジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）な
ど、耐磨耗性の高い炭化物を作りやすい金属電極を用い
るとともに、Ｃ（炭素）を多く含有する加工液を用い、
１次加工のみで表面処理を行う。 【目的】 工作物表面に耐磨耗性の高い強固な金属炭化
物の表面処理膜を形成し、工作物の耐磨耗性、耐食性を
大幅に向上させる。 【構成】 Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ
（バナジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）な
ど、耐磨耗性の高い炭化物を作りやすい金属電極と、Ｃ
（炭素）を多く含有する、放電加工油、高分子化合物系
加工液、高分子化合物を混合した水系加工液などの加工
液と、前記加工液を極間に供給する加工液供給手段と、
前記電極金属物質と加工液中の炭素との間に化学反応を
発生させる放電電流パルスを供給する放電パルス供給手
段を備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、放電加工を利用した
表面処理方法および装置に係わるものであり、被加工物
表面に耐磨耗性の高い表面処理膜を形成するものであ
る。
表面処理方法および装置に係わるものであり、被加工物
表面に耐磨耗性の高い表面処理膜を形成するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、例えば増井他による専門誌
電気加工技術、Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．５３（１９９３）３
８の放電加工による表面加工への展開に示される従来の
放電表面改質方法および装置を示した図である（参考文
献１）。図において、１は表面改質を行う工作物、２は
電極、３は改質材料粉末を混入した加工液、５は電極２
を保持する主軸であり、図示されない駆動装置により上
下方向に可動とされる。１０は加工槽、１５は加工用電
源である。
電気加工技術、Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．５３（１９９３）３
８の放電加工による表面加工への展開に示される従来の
放電表面改質方法および装置を示した図である（参考文
献１）。図において、１は表面改質を行う工作物、２は
電極、３は改質材料粉末を混入した加工液、５は電極２
を保持する主軸であり、図示されない駆動装置により上
下方向に可動とされる。１０は加工槽、１５は加工用電
源である。
【０００３】次に動作について説明する。図中、被加工
物たる工作物１と電極２の間には加工用電源１５により
パルス電圧が印加され、放電が発生する。電極２は主軸
５とともに図示されない駆動装置により上下方向（Ｚ軸
方向）にサーボ駆動され、加工が進行する。加工液３に
はタングステンの微粉末が混入されているため、工作物
１の表面においては放電により工作物１の母材が溶融さ
れるとともに、加工液中のタングステン粉末が混入し、
工作物１表面に改質層すなわちタングステン合金層が形
成される。文献によれば、正極性放電（電極−、工作物
＋）において特に均一な改質層が得られることが報告さ
れている。また、その他シリコン、クロムなどの粉末を
加工液に混入して放電加工を行うことにより、金属表面
に同様な改質層が形成され、高い耐食性や耐磨耗性が得
られることが知られている。
物たる工作物１と電極２の間には加工用電源１５により
パルス電圧が印加され、放電が発生する。電極２は主軸
５とともに図示されない駆動装置により上下方向（Ｚ軸
方向）にサーボ駆動され、加工が進行する。加工液３に
はタングステンの微粉末が混入されているため、工作物
１の表面においては放電により工作物１の母材が溶融さ
れるとともに、加工液中のタングステン粉末が混入し、
工作物１表面に改質層すなわちタングステン合金層が形
成される。文献によれば、正極性放電（電極−、工作物
＋）において特に均一な改質層が得られることが報告さ
れている。また、その他シリコン、クロムなどの粉末を
加工液に混入して放電加工を行うことにより、金属表面
に同様な改質層が形成され、高い耐食性や耐磨耗性が得
られることが知られている。
【０００４】また、金属表面に改質層を形成する別の方
法として、齋藤他、電気加工学会全国大会講演論文集
（１９９３）７９の“液中放電の表面加工への展開”に
示す方法がある。この方法はタングステンカーバイトな
どの粉末を圧縮することにより形成した電極により、工
作物表面に１次表面処理層を形成したのち、銅電極によ
り２次加工を行って緻密な表面処理層を形成する方法で
あり、先の方法と比較してより緻密な表面処理層が得ら
れる。
法として、齋藤他、電気加工学会全国大会講演論文集
（１９９３）７９の“液中放電の表面加工への展開”に
示す方法がある。この方法はタングステンカーバイトな
どの粉末を圧縮することにより形成した電極により、工
作物表面に１次表面処理層を形成したのち、銅電極によ
り２次加工を行って緻密な表面処理層を形成する方法で
あり、先の方法と比較してより緻密な表面処理層が得ら
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の放電加工による
表面処理装置は、上記のように構成されており、タング
ステンなどの粉末を加工液に混入して加工を行うが、加
工液に混入された粉末に吸収されるエネルギーはきわめ
て小さく、放電の熱エネルギーによる化学反応が進行し
ないため、炭化物が形成されない。よって、工作物表面
には、工作物表面の溶融により、粉末物質であるタング
ステンが工作物の金属にとけ込んだ合金層となり、耐磨
耗性が高い金属炭化物の表面処理層は得られず、機械特
性や高温特性に優れたセラミックス系膜の成膜ができな
いという問題があった。また、電極としてタングステン
カーバイトなどの炭化物の粉体を圧縮したものについて
は、粉体の結合が弱く電極がもろいことから、放電加工
における電極の消耗を大きくすることができるため、数
十μｍ程度の厚い堆積層が容易に形成できる。反面、電
極がもろいために十分な工作物表面の再溶融が行なわれ
にくく、その結果表面処理層も脆弱なものしか形成され
ない。このため、圧粉体電極による１次加工を行ったの
ちに、銅電極による再溶融加工（２次加工）を行う必要
があり、電極製作や加工工程の面でかなり負荷が増大す
るなどの問題があった。
表面処理装置は、上記のように構成されており、タング
ステンなどの粉末を加工液に混入して加工を行うが、加
工液に混入された粉末に吸収されるエネルギーはきわめ
て小さく、放電の熱エネルギーによる化学反応が進行し
ないため、炭化物が形成されない。よって、工作物表面
には、工作物表面の溶融により、粉末物質であるタング
ステンが工作物の金属にとけ込んだ合金層となり、耐磨
耗性が高い金属炭化物の表面処理層は得られず、機械特
性や高温特性に優れたセラミックス系膜の成膜ができな
いという問題があった。また、電極としてタングステン
カーバイトなどの炭化物の粉体を圧縮したものについて
は、粉体の結合が弱く電極がもろいことから、放電加工
における電極の消耗を大きくすることができるため、数
十μｍ程度の厚い堆積層が容易に形成できる。反面、電
極がもろいために十分な工作物表面の再溶融が行なわれ
にくく、その結果表面処理層も脆弱なものしか形成され
ない。このため、圧粉体電極による１次加工を行ったの
ちに、銅電極による再溶融加工（２次加工）を行う必要
があり、電極製作や加工工程の面でかなり負荷が増大す
るなどの問題があった。
【０００６】この発明は上記のような従来のものの課題
を解消するためになされたもので、電極としてＷ（タン
グステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｔａ
（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）など、耐磨耗性の高い炭
化物を作りやすい金属電極を用いるとともに、Ｃ（炭
素）を所定量含有する加工液、または前記加工液に耐磨
耗性の高いセラミックスを混入した加工液を用いること
により被加工物表面に耐磨耗性の高い強固な表面処理膜
を形成し、被加工物の耐磨耗性、耐食性を大幅に向上さ
せることを目的としている。
を解消するためになされたもので、電極としてＷ（タン
グステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｔａ
（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）など、耐磨耗性の高い炭
化物を作りやすい金属電極を用いるとともに、Ｃ（炭
素）を所定量含有する加工液、または前記加工液に耐磨
耗性の高いセラミックスを混入した加工液を用いること
により被加工物表面に耐磨耗性の高い強固な表面処理膜
を形成し、被加工物の耐磨耗性、耐食性を大幅に向上さ
せることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる放電加
工による表面処理方法は、液中で被加工物表面に改質層
を形成する放電加工による表面処理方法において、炭素
と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属を電極
として用い、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有
する液体を加工液として用い、所定の立ち上がり時間を
有する電流波形を放電パルス波形として用いることによ
り、放電加工の熱作用によって前記金属電極物質と前記
加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、前記被
加工物表面に金属炭化物の改質層を形成するものであ
る。
工による表面処理方法は、液中で被加工物表面に改質層
を形成する放電加工による表面処理方法において、炭素
と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属を電極
として用い、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有
する液体を加工液として用い、所定の立ち上がり時間を
有する電流波形を放電パルス波形として用いることによ
り、放電加工の熱作用によって前記金属電極物質と前記
加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、前記被
加工物表面に金属炭化物の改質層を形成するものであ
る。
【０００８】また、液中で被加工物表面に改質層を形成
する放電加工による表面処理方法において、所定の絶縁
耐力を有し、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を含有す
る液体を加工液として用い、前記放電加工の熱作用によ
って前記被加工物表面を溶融させ前記被加工物表面に前
記セラミックスの改質層を形成するものである。
する放電加工による表面処理方法において、所定の絶縁
耐力を有し、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を含有す
る液体を加工液として用い、前記放電加工の熱作用によ
って前記被加工物表面を溶融させ前記被加工物表面に前
記セラミックスの改質層を形成するものである。
【０００９】また、液中で被加工物表面に改質層を形成
する放電加工による表面処理方法において、炭素と結合
して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属を電極として
用い、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する液
体を加工液として用い、前記加工液に耐磨耗性の高いセ
ラミックス粉末を混入し、放電加工の熱作用によって前
記被加工物表面を溶融せしめるとともに、前記金属電極
物質と前記加工液中の炭素との間に化学反応を発生せし
め、前記被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成す
るものである。
する放電加工による表面処理方法において、炭素と結合
して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属を電極として
用い、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する液
体を加工液として用い、前記加工液に耐磨耗性の高いセ
ラミックス粉末を混入し、放電加工の熱作用によって前
記被加工物表面を溶融せしめるとともに、前記金属電極
物質と前記加工液中の炭素との間に化学反応を発生せし
め、前記被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成す
るものである。
【００１０】また、放電加工の電気条件として、電極有
消耗条件で放電加工を行うものである。
消耗条件で放電加工を行うものである。
【００１１】また、放電加工の極性を電極（−）、被加
工物（＋）の極性で放電加工を行うものである。
工物（＋）の極性で放電加工を行うものである。
【００１２】また、放電加工における放電パルス電流と
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いるものである。
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いるものである。
【００１３】また、放電加工による表面処理を行い形成
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
とき、被加工物の除去の進行が開始する以前に加工を終
了するかまたは加工位置を変更することにより、あらか
じめ形成された被加工物形状を損ねることなく、被加工
物表面に改質層を形成するものである。
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
とき、被加工物の除去の進行が開始する以前に加工を終
了するかまたは加工位置を変更することにより、あらか
じめ形成された被加工物形状を損ねることなく、被加工
物表面に改質層を形成するものである。
【００１４】この発明に係わる放電加工による表面装置
は、液中で被加工物表面に改質層を形成する放電加工に
よる表面処理装置において、炭素と結合して耐磨耗性の
高い炭化物を形成する金属からなる電極と、所定の絶縁
耐力を有し、炭素を所定量含有する加工液を貯溜する加
工槽と、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流
を極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加
工の熱作用によって前記金属電極物質と加工液中の炭素
との間に化学反応を発生させることにより、被加工物表
面に金属炭化物の改質層を形成するものである。
は、液中で被加工物表面に改質層を形成する放電加工に
よる表面処理装置において、炭素と結合して耐磨耗性の
高い炭化物を形成する金属からなる電極と、所定の絶縁
耐力を有し、炭素を所定量含有する加工液を貯溜する加
工槽と、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流
を極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加
工の熱作用によって前記金属電極物質と加工液中の炭素
との間に化学反応を発生させることにより、被加工物表
面に金属炭化物の改質層を形成するものである。
【００１５】また、液中で放電加工により被加工物表面
に改質層を形成する放電表面処理装置において、所定の
絶縁耐力を有し、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を含
有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極
間に供給する放電パルス供給手段とを備え、前記放電加
工の熱作用によって前記被加工物表面を溶融させ前記被
加工物表面に前記セラミックスの改質層を形成するもの
である。
に改質層を形成する放電表面処理装置において、所定の
絶縁耐力を有し、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を含
有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極
間に供給する放電パルス供給手段とを備え、前記放電加
工の熱作用によって前記被加工物表面を溶融させ前記被
加工物表面に前記セラミックスの改質層を形成するもの
である。
【００１６】また、液中で被加工物表面に改質層を形成
する放電加工による表面処理装置において、炭素と結合
して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からなる電極
と、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する液体
に耐磨耗性の高いセラミックス粉末を混入した加工液を
貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に供給する放
電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作用によって
前記被加工物表面を溶融せしめるとともに、前記金属電
極物質と前記加工液中の炭素との間に化学反応を発生せ
しめ、前記被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成
するものである。
する放電加工による表面処理装置において、炭素と結合
して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からなる電極
と、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する液体
に耐磨耗性の高いセラミックス粉末を混入した加工液を
貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に供給する放
電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作用によって
前記被加工物表面を溶融せしめるとともに、前記金属電
極物質と前記加工液中の炭素との間に化学反応を発生せ
しめ、前記被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成
するものである。
【００１７】また、液中で被加工物表面に改質層を形成
する放電加工による表面処理装置において、炭素と結合
して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からなるワイ
ヤ状電極と、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有
する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間
に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱
作用によって前記金属電極物質と加工液中の炭素との間
に化学反応を発生させることにより前記被加工物表面に
金属炭化物の改質層を形成するものである。
する放電加工による表面処理装置において、炭素と結合
して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からなるワイ
ヤ状電極と、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有
する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間
に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱
作用によって前記金属電極物質と加工液中の炭素との間
に化学反応を発生させることにより前記被加工物表面に
金属炭化物の改質層を形成するものである。
【００１８】また、放電加工の電気条件として、電極有
消耗条件にて放電加工を行うものである。
消耗条件にて放電加工を行うものである。
【００１９】また、放電加工の極性を電極（−）、被加
工物（＋）の極性で放電加工を行うものである。
工物（＋）の極性で放電加工を行うものである。
【００２０】また、放電加工における放電パルス電流と
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いるものである。
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いるものである。
【００２１】また、電極を単純形状電極とし、この単純
電極形状電極を被加工物表面に対して平行方向に移動さ
せるよう制御を行う軌跡移動制御手段を備え、前記単純
形状電極により被加工物表面をスキャニングしながら放
電加工を行うものである。
電極形状電極を被加工物表面に対して平行方向に移動さ
せるよう制御を行う軌跡移動制御手段を備え、前記単純
形状電極により被加工物表面をスキャニングしながら放
電加工を行うものである。
【００２２】また、電極の被加工物表面に対する平行方
向移動量に応じて発生する電極の長手方向の消耗に対し
て電極の垂直方向の位置を補正する電極消耗補正手段を
備えたものである。
向移動量に応じて発生する電極の長手方向の消耗に対し
て電極の垂直方向の位置を補正する電極消耗補正手段を
備えたものである。
【００２３】また、放電加工による表面処理を行い形成
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
場合、被加工物の除去の進行が開始するまでの時間を記
憶する記憶手段を備え、被加工物の除去の進行が開始す
る以前に放電加工を終了することにより、あらかじめ形
成された被加工物形状を損ねることなく、被加工物表面
に改質層を形成するものである。
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
場合、被加工物の除去の進行が開始するまでの時間を記
憶する記憶手段を備え、被加工物の除去の進行が開始す
る以前に放電加工を終了することにより、あらかじめ形
成された被加工物形状を損ねることなく、被加工物表面
に改質層を形成するものである。
【００２４】また、被加工物の除去の進行しないような
スキャニング速度を決定するパラメータを記憶する記憶
手段を備え、被加工物の除去の進行が開始する以前に放
電位置を移動することにより、あらかじめ形成された被
加工物形状を損ねることなく、被加工物表面に改質層を
形成するものである。
スキャニング速度を決定するパラメータを記憶する記憶
手段を備え、被加工物の除去の進行が開始する以前に放
電位置を移動することにより、あらかじめ形成された被
加工物形状を損ねることなく、被加工物表面に改質層を
形成するものである。
【００２５】また、被加工物表面への表面処理と仕上加
工を同時に行うものである。
工を同時に行うものである。
【００２６】
【作用】この発明における放電加工による表面処理方法
は、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金
属を電極として用い、炭素を所定量含有する液体を加工
液として用い、所定の立ち上がり時間を有する電流波形
を放電パルス波形として用いることにより、放電加工の
熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との間に
化学反応を発生せしめ、被加工物表面に金属炭化物の改
質層を形成する。
は、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金
属を電極として用い、炭素を所定量含有する液体を加工
液として用い、所定の立ち上がり時間を有する電流波形
を放電パルス波形として用いることにより、放電加工の
熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との間に
化学反応を発生せしめ、被加工物表面に金属炭化物の改
質層を形成する。
【００２７】また、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を
含有する液体を加工液として用い、放電加工の熱作用に
よって被加工物表面を溶融させ被加工物表面にセラミッ
クスの改質層を形成する。
含有する液体を加工液として用い、放電加工の熱作用に
よって被加工物表面を溶融させ被加工物表面にセラミッ
クスの改質層を形成する。
【００２８】また、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化
物を形成する金属を電極として用い、炭素を所定量含有
する液体を加工液として用い、加工液に耐磨耗性の高い
セラミックス粉末を混入し、放電加工の熱作用によって
被加工物表面を溶融せしめるとともに、金属電極物質と
加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、被加工
物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成する。
物を形成する金属を電極として用い、炭素を所定量含有
する液体を加工液として用い、加工液に耐磨耗性の高い
セラミックス粉末を混入し、放電加工の熱作用によって
被加工物表面を溶融せしめるとともに、金属電極物質と
加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、被加工
物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成する。
【００２９】また、放電加工の電気条件として、電極有
消耗条件で放電加工を行うことにより、被加工物表面に
改質層を形成する。
消耗条件で放電加工を行うことにより、被加工物表面に
改質層を形成する。
【００３０】また、放電加工の極性を電極（−）、被加
工物（＋）の極性で放電加工を行うことにより、被加工
物表面に改質層を形成する。
工物（＋）の極性で放電加工を行うことにより、被加工
物表面に改質層を形成する。
【００３１】また、放電加工における放電パルス電流と
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いることにより、被加工物表面に改質層を形成する。
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いることにより、被加工物表面に改質層を形成する。
【００３２】また、放電加工による表面処理を行い形成
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
とき、被加工物の除去の進行が開始する以前に加工を終
了するかまたは加工位置を変更することにより、あらか
じめ形成された被加工物形状を損ねることなく、被加工
物表面に改質層を形成する。
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
とき、被加工物の除去の進行が開始する以前に加工を終
了するかまたは加工位置を変更することにより、あらか
じめ形成された被加工物形状を損ねることなく、被加工
物表面に改質層を形成する。
【００３３】この発明における放電加工による表面処理
装置は、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成す
る金属からなる電極と、炭素を所定量含有する加工液を
貯溜する加工槽と、所定の立ち上がり時間を有する放電
パルス電流を極間に供給する放電パルス供給手段とを備
え、放電加工の熱作用によって金属電極物質と加工液中
の炭素との間に化学反応を発生させることにより、被加
工物表面に金属炭化物の改質層を形成する。
装置は、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成す
る金属からなる電極と、炭素を所定量含有する加工液を
貯溜する加工槽と、所定の立ち上がり時間を有する放電
パルス電流を極間に供給する放電パルス供給手段とを備
え、放電加工の熱作用によって金属電極物質と加工液中
の炭素との間に化学反応を発生させることにより、被加
工物表面に金属炭化物の改質層を形成する。
【００３４】また、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を
含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を
極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工
の熱作用によって被加工物表面を溶融させ被加工物表面
にセラミックスの改質層を形成する。
含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を
極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工
の熱作用によって被加工物表面を溶融させ被加工物表面
にセラミックスの改質層を形成する。
【００３５】また、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化
物を形成する金属からなる電極と、炭素を所定量含有す
る液体に耐磨耗性の高いセラミックス粉末を混入した加
工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に供給
する放電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作用に
よって被加工物表面を溶融せしめるとともに、金属電極
物質と加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、
被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成する。
物を形成する金属からなる電極と、炭素を所定量含有す
る液体に耐磨耗性の高いセラミックス粉末を混入した加
工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に供給
する放電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作用に
よって被加工物表面を溶融せしめるとともに、金属電極
物質と加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、
被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成する。
【００３６】また、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化
物を形成する金属からなるワイヤ状電極と、炭素を所定
量含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流
を極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加
工の熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との
間に化学反応を発生させることにより被加工物表面に金
属炭化物の改質層を形成する。
物を形成する金属からなるワイヤ状電極と、炭素を所定
量含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流
を極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加
工の熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との
間に化学反応を発生させることにより被加工物表面に金
属炭化物の改質層を形成する。
【００３７】また、放電加工の電気条件として、電極有
消耗条件にて放電加工を行うことにより、被加工物表面
に改質層を形成する。
消耗条件にて放電加工を行うことにより、被加工物表面
に改質層を形成する。
【００３８】また、放電加工の極性を電極（−）、被加
工物（＋）の極性で放電加工を行うことにより、被加工
物表面に改質層を形成する。
工物（＋）の極性で放電加工を行うことにより、被加工
物表面に改質層を形成する。
【００３９】また、放電加工における放電パルス電流と
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いることにより、被加工物表面に改質層を形成する。
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いることにより、被加工物表面に改質層を形成する。
【００４０】また、電極を単純形状電極とし、この単純
電極形状電極を被加工物表面に対して平行方向に移動さ
せるよう制御を行う軌跡移動制御手段を備え、単純形状
電極により被加工物表面をスキャニングしながら放電加
工を行うことにより、被加工物表面に改質層を形成す
る。
電極形状電極を被加工物表面に対して平行方向に移動さ
せるよう制御を行う軌跡移動制御手段を備え、単純形状
電極により被加工物表面をスキャニングしながら放電加
工を行うことにより、被加工物表面に改質層を形成す
る。
【００４１】また、電極の被加工物表面に対する平行移
動量に応じて発生する電極の長手方向の消耗に対して電
極の垂直方向の位置を補正する電極消耗補正手段を備え
たことにより、被加工物表面に改質層を形成する。
動量に応じて発生する電極の長手方向の消耗に対して電
極の垂直方向の位置を補正する電極消耗補正手段を備え
たことにより、被加工物表面に改質層を形成する。
【００４２】また、放電加工による表面処理を行い形成
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
場合、被加工物の除去の進行が開始するまでの時間を記
憶する記憶手段を備え、被加工物の除去の進行が開始す
る以前に放電加工を終了することにより、あらかじめ形
成された被加工物形状を損ねることなく、被加工物表面
に改質層を形成する。
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
場合、被加工物の除去の進行が開始するまでの時間を記
憶する記憶手段を備え、被加工物の除去の進行が開始す
る以前に放電加工を終了することにより、あらかじめ形
成された被加工物形状を損ねることなく、被加工物表面
に改質層を形成する。
【００４３】また、被加工物の除去の進行しないような
スキャニング速度を決定するパラメータを記憶する記憶
手段を備え、被加工物の除去の進行が開始する以前に放
電位置を移動することにより、あらかじめ形成された被
加工物形状を損ねることなく、被加工物表面に改質層を
形成する。
スキャニング速度を決定するパラメータを記憶する記憶
手段を備え、被加工物の除去の進行が開始する以前に放
電位置を移動することにより、あらかじめ形成された被
加工物形状を損ねることなく、被加工物表面に改質層を
形成する。
【００４４】また、被加工物表面への表面処理と仕上加
工を同時に行うことにより、被加工物表面に改質層を形
成する。
工を同時に行うことにより、被加工物表面に改質層を形
成する。
【００４５】
実施例１．以下、この発明の実施例１を図に基づき説明
する。図１はこの発明の実施例１の放電加工による表面
処理装置を示す構成図であり、１は加工および表面処理
を行う被加工物たる工作物、２は例えばＴｉ（チタン）
により形成された表面処理用電極、３はＣ（炭素）を多
く含有する灯油系放電加工油、４は通常の放電用電極と
表面処理用電極２を交換する電極交換装置、５は電極の
垂直方向の駆動を行うＺ軸駆動装置、６は工作物の水平
方向（Ｘ方向）駆動を行うためのＸテーブル、７は工作
物の水平方向（Ｙ方向）駆動を行うためのＹテーブル、
８はＸテーブル６用の図示されない駆動モーターを制御
するＸ軸サーボアンプ、９はＹテーブル７用の図示され
ない駆動モーターを制御するＹ軸サーボアンプ、１０は
加工槽、１１はＣＮＣ制御装置、１２はＣＮＣ制御装置
１１内部に設けられ、表面処理用電極２による加工時に
おける電極の動きを制御する軌跡移動制御装置、１３は
表面処理用電極２による加工のための電極パスプログラ
ム（ＮＣプログラム）を軌跡移動制御装置１２に供給す
る電極軌跡生成用ＣＡＭ、１４は加工液３を極間に供給
する加工液供給装置、１５は前記電極金属物質と加工液
中の炭素との間に化学反応を発生させるようなスロープ
状で所定の立ち上がり時間を有する電極パルスを供給す
る放電パルス供給電源である。
する。図１はこの発明の実施例１の放電加工による表面
処理装置を示す構成図であり、１は加工および表面処理
を行う被加工物たる工作物、２は例えばＴｉ（チタン）
により形成された表面処理用電極、３はＣ（炭素）を多
く含有する灯油系放電加工油、４は通常の放電用電極と
表面処理用電極２を交換する電極交換装置、５は電極の
垂直方向の駆動を行うＺ軸駆動装置、６は工作物の水平
方向（Ｘ方向）駆動を行うためのＸテーブル、７は工作
物の水平方向（Ｙ方向）駆動を行うためのＹテーブル、
８はＸテーブル６用の図示されない駆動モーターを制御
するＸ軸サーボアンプ、９はＹテーブル７用の図示され
ない駆動モーターを制御するＹ軸サーボアンプ、１０は
加工槽、１１はＣＮＣ制御装置、１２はＣＮＣ制御装置
１１内部に設けられ、表面処理用電極２による加工時に
おける電極の動きを制御する軌跡移動制御装置、１３は
表面処理用電極２による加工のための電極パスプログラ
ム（ＮＣプログラム）を軌跡移動制御装置１２に供給す
る電極軌跡生成用ＣＡＭ、１４は加工液３を極間に供給
する加工液供給装置、１５は前記電極金属物質と加工液
中の炭素との間に化学反応を発生させるようなスロープ
状で所定の立ち上がり時間を有する電極パルスを供給す
る放電パルス供給電源である。
【００４６】次に、動作について説明する。工作物１は
放電加工を行う前工程にて、切削加工、放電加工などに
よりあらかじめ加工がなされ、形状はすでに形成されて
いる。この状態の工作物１を加工槽１０内にセットす
る。工作物１のセッティングを行った後、電極交換装置
４により表面処理用電極２をＺ軸駆動装置５に取付け、
加工を開始する。加工中、加工槽１０にはＴｉの炭化物
を工作物表面に形成するのに十分の量のＣ（炭素）を含
有する灯油系放電加工油３が常時供給され、単純形状の
表面処理用電極２によって前荒加工工程による加工表面
を横方向になぞるように加工を行う。すなわち、ＣＮＣ
制御装置１１内部に設けられた軌跡移動制御装置１２は
あらかじめ電極移動軌跡生成用ＣＡＭ１３によって作成
された電極パス情報（ＮＣプログラム）に基づき、表面
処理用電極２の横方向の移動の制御を行う。
放電加工を行う前工程にて、切削加工、放電加工などに
よりあらかじめ加工がなされ、形状はすでに形成されて
いる。この状態の工作物１を加工槽１０内にセットす
る。工作物１のセッティングを行った後、電極交換装置
４により表面処理用電極２をＺ軸駆動装置５に取付け、
加工を開始する。加工中、加工槽１０にはＴｉの炭化物
を工作物表面に形成するのに十分の量のＣ（炭素）を含
有する灯油系放電加工油３が常時供給され、単純形状の
表面処理用電極２によって前荒加工工程による加工表面
を横方向になぞるように加工を行う。すなわち、ＣＮＣ
制御装置１１内部に設けられた軌跡移動制御装置１２は
あらかじめ電極移動軌跡生成用ＣＡＭ１３によって作成
された電極パス情報（ＮＣプログラム）に基づき、表面
処理用電極２の横方向の移動の制御を行う。
【００４７】加工中、放電により発生した熱エネルギー
により、電極材料であるＴｉ（チタン）が加工部分の加
工液中に浮遊するとともに、工作物表面に付着する。ま
た、同時に加工液３の中のＣ（炭素）が放電の熱エネル
ギーにより分解し、加工液から離脱する。この分解した
炭素と前記加工液中および工作物表面に付着したＴｉ
（チタン）との間の化学反応により、Ｔｉの炭化物（Ｔ
ｉＣ）が形成され、工作物表面に硬質被膜が形成され
る。
により、電極材料であるＴｉ（チタン）が加工部分の加
工液中に浮遊するとともに、工作物表面に付着する。ま
た、同時に加工液３の中のＣ（炭素）が放電の熱エネル
ギーにより分解し、加工液から離脱する。この分解した
炭素と前記加工液中および工作物表面に付着したＴｉ
（チタン）との間の化学反応により、Ｔｉの炭化物（Ｔ
ｉＣ）が形成され、工作物表面に硬質被膜が形成され
る。
【００４８】また、電極として、Ｔｉ（チタン）の粉体
を加圧成形したものを用いた場合、１次加工だけでは処
理用粉体自体の溶融が不十分であるため、再溶融加工を
行い、表面処理層を緻密にする必要がある。その際に
は、銅電極などにより、２次加工（再溶融加工）を実施
するのが一般的である。一方、本実施例のように、電極
としてＴｉ金属を用いた場合、圧粉体電極の場合と比較
して、工作物表面に厚い堆積層を形成することは困難で
あるが、加工が安定であるので１次加工のみで再溶融が
可能であり、２次加工を行うことなく硬質な表面処理層
が得られる。
を加圧成形したものを用いた場合、１次加工だけでは処
理用粉体自体の溶融が不十分であるため、再溶融加工を
行い、表面処理層を緻密にする必要がある。その際に
は、銅電極などにより、２次加工（再溶融加工）を実施
するのが一般的である。一方、本実施例のように、電極
としてＴｉ金属を用いた場合、圧粉体電極の場合と比較
して、工作物表面に厚い堆積層を形成することは困難で
あるが、加工が安定であるので１次加工のみで再溶融が
可能であり、２次加工を行うことなく硬質な表面処理層
が得られる。
【００４９】なお、上記実施例では、単純形状のＴｉ電
極を用い、工作物表面を横方向にスキャンしながら加工
を行う例を示したが、Ｔｉ金属により表面処理形状にあ
わせて形成された総型電極を作成し、表面処理を行うよ
うにしても良い。
極を用い、工作物表面を横方向にスキャンしながら加工
を行う例を示したが、Ｔｉ金属により表面処理形状にあ
わせて形成された総型電極を作成し、表面処理を行うよ
うにしても良い。
【００５０】また、電極に使用する金属としては、Ｔｉ
（チタン）以外に、Ｖ（バナジウム）、Ｔａ（タンタ
ル）、Ｗ（タングステン）、Ｎｂ（ニオブ）など、耐磨
耗性の高い炭化物を作りやすい他の金属電極を用いても
良い。特に、ＴｉにＮｂを混合した成分の電極で加工を
行うことにより、表面処理層と母材の密着表面処理層の
靱性が向上する。また、Ｖを混合することによりＴＤプ
ロセスと同様、耐熱性の高い被膜を形成することがで
き、耐熱部品の処理に適した表面被覆を行うことができ
る。鉄系工作物の表面処理についてはＷ電極により安定
した処理層を形成することができる。また、Ｔａは表面
処理層の耐食性を向上させる効果がある。これらの材料
を混合した電極を用いることにより、工作物表面にＴｉ
Ｃ、ＶＣ、ＴａＣ、ＷＣなどのセラミックス系膜を形成
することが可能となる。また、電極成分の比率を変化さ
せることにより、用途、工作物材料に応じた様々な特性
の表面処理層を容易に得ることができる。
（チタン）以外に、Ｖ（バナジウム）、Ｔａ（タンタ
ル）、Ｗ（タングステン）、Ｎｂ（ニオブ）など、耐磨
耗性の高い炭化物を作りやすい他の金属電極を用いても
良い。特に、ＴｉにＮｂを混合した成分の電極で加工を
行うことにより、表面処理層と母材の密着表面処理層の
靱性が向上する。また、Ｖを混合することによりＴＤプ
ロセスと同様、耐熱性の高い被膜を形成することがで
き、耐熱部品の処理に適した表面被覆を行うことができ
る。鉄系工作物の表面処理についてはＷ電極により安定
した処理層を形成することができる。また、Ｔａは表面
処理層の耐食性を向上させる効果がある。これらの材料
を混合した電極を用いることにより、工作物表面にＴｉ
Ｃ、ＶＣ、ＴａＣ、ＷＣなどのセラミックス系膜を形成
することが可能となる。また、電極成分の比率を変化さ
せることにより、用途、工作物材料に応じた様々な特性
の表面処理層を容易に得ることができる。
【００５１】また、前記実施例においては、加工液とし
て放電加工油を用いたが、グリセリンなどの高分子化合
物系加工液、ポリエチレングリコールなどの高分子化合
物を混合した水系加工液、など、Ｃ（炭素）を多く含有
する他の加工液を用いても、同様な効果が得られる。特
にこれらの加工液を用いることにより、火災の危険のな
い、不燃性加工を行うことができる。
て放電加工油を用いたが、グリセリンなどの高分子化合
物系加工液、ポリエチレングリコールなどの高分子化合
物を混合した水系加工液、など、Ｃ（炭素）を多く含有
する他の加工液を用いても、同様な効果が得られる。特
にこれらの加工液を用いることにより、火災の危険のな
い、不燃性加工を行うことができる。
【００５２】こうした、金属炭化物を形成するための放
電電流の波形としては、電流ピーク、およびパルス幅が
きわめて重要である。さらに、表面処理を行うに当って
は良好な加工面あらさを維持しつつ良質な表面処理層を
得ることが必要である。図２、図３はパルス幅および電
流ピークに対する表面処理層（ＴｉＣ系）の耐磨耗性お
よび表面あらさを示したものである。耐磨耗性は工作物
１として例えば工具に表面処理を実施した場合の切削可
能距離で示す。図より、パルス幅については、ある程度
の幅以上でないと耐磨耗性の高い表面処理層が得られ
ず、５μｓ以上のパルス幅が必要である。これは金属と
炭素との化学反応が進行するために、ある程度の時間が
必要なためと考えられる。一方、パルス幅が大きくなる
と面あらさ２０μｍＲｍａｘ以下の領域においては耐磨
耗性の向上が見られるものの、パルス幅が５００μｓｅ
ｃ以上の場合には加工面あらさが大幅に悪化するととも
に、表面が非常に脆くなり、耐磨耗性も低下する。よっ
てパルス幅としては５〜５００μｓｅｃの範囲を用いる
必要がある。また、電流ピークについても１〜２０Ａ程
度が望ましい。これらの範囲の電流パルスを用いること
により、加工面特性の良い表面処理層が得られる。
電電流の波形としては、電流ピーク、およびパルス幅が
きわめて重要である。さらに、表面処理を行うに当って
は良好な加工面あらさを維持しつつ良質な表面処理層を
得ることが必要である。図２、図３はパルス幅および電
流ピークに対する表面処理層（ＴｉＣ系）の耐磨耗性お
よび表面あらさを示したものである。耐磨耗性は工作物
１として例えば工具に表面処理を実施した場合の切削可
能距離で示す。図より、パルス幅については、ある程度
の幅以上でないと耐磨耗性の高い表面処理層が得られ
ず、５μｓ以上のパルス幅が必要である。これは金属と
炭素との化学反応が進行するために、ある程度の時間が
必要なためと考えられる。一方、パルス幅が大きくなる
と面あらさ２０μｍＲｍａｘ以下の領域においては耐磨
耗性の向上が見られるものの、パルス幅が５００μｓｅ
ｃ以上の場合には加工面あらさが大幅に悪化するととも
に、表面が非常に脆くなり、耐磨耗性も低下する。よっ
てパルス幅としては５〜５００μｓｅｃの範囲を用いる
必要がある。また、電流ピークについても１〜２０Ａ程
度が望ましい。これらの範囲の電流パルスを用いること
により、加工面特性の良い表面処理層が得られる。
【００５３】こうした、表面処理に関しては、電極をあ
る程度消耗させ、工作物表面に多く電極材料が付着する
ような状況にて加工を行うようにすると安定した表面処
理層が得られる。具体的には電極消耗が１０％以上の有
消耗領域を用いると良い。
る程度消耗させ、工作物表面に多く電極材料が付着する
ような状況にて加工を行うようにすると安定した表面処
理層が得られる。具体的には電極消耗が１０％以上の有
消耗領域を用いると良い。
【００５４】また、電流波形の立ち上がり時間も処理特
性に大きく影響を与える。電流立ち上がり時間が急峻な
場合には電極の消耗が増大するため、工作物への付着量
が増大する。このため厚い被膜を短時間で形成する場合
には、電流立ち上がり速度が早い波形が望ましい。こう
した波形による処理では厚い堆積層が形成される反面、
溶融が十分ではなく処理層は比較的もろい層となる。一
方、電流立ち上がりが緩やかな波形の場合、堆積速度は
低下するが、溶融が十分に行なわれ易いため、形成され
る処理層はきわめて硬度の高い緻密な層となる。このた
め、処理の初期においては電流立ち上がりの速い波形を
用い、金属の付着（堆積層形成）の後は立ち上がりの遅
い波形を用いると良い。図４に電流立ち上がりスロープ
率と堆積速度、硬度の関係を示す。このように電流立ち
上がりスロープ率（電流立ち上がり勾配）を加工中に変
更できる加工電源を用いることにより、きわめて効率よ
く良質な表面処理層が得られる。特に、ＴｉＣなどの粉
末物質を混入せず、Ｔｉ電極で加工を行う場合について
は、もともと厚い堆積層を形成するのは困難であるた
め、はじめから電流立ち上がりが緩やかなスロープ状の
波形を用いるのが一般的である。硬度の高い緻密な溶融
層を得るためには、電流の立ち上がりスロープ率（電流
立ち上がり勾配）としては、１Ａ／μｓｅｃ以下の緩や
かなスロープを用いる必要がある。なお、こうしたスロ
ープ状の電流波形は、スイッチング素子によるスケープ
コントロールを行うのが望ましいが、インダクタンス素
子などを用いて電流の立ち上がりをなまらした波形を用
いても、ある程度の効果が得られる。また、処理の後半
においては、極力ギャップの狭い加工を行うことによ
り、より緻密な表面処理層を得ることができる。
性に大きく影響を与える。電流立ち上がり時間が急峻な
場合には電極の消耗が増大するため、工作物への付着量
が増大する。このため厚い被膜を短時間で形成する場合
には、電流立ち上がり速度が早い波形が望ましい。こう
した波形による処理では厚い堆積層が形成される反面、
溶融が十分ではなく処理層は比較的もろい層となる。一
方、電流立ち上がりが緩やかな波形の場合、堆積速度は
低下するが、溶融が十分に行なわれ易いため、形成され
る処理層はきわめて硬度の高い緻密な層となる。このた
め、処理の初期においては電流立ち上がりの速い波形を
用い、金属の付着（堆積層形成）の後は立ち上がりの遅
い波形を用いると良い。図４に電流立ち上がりスロープ
率と堆積速度、硬度の関係を示す。このように電流立ち
上がりスロープ率（電流立ち上がり勾配）を加工中に変
更できる加工電源を用いることにより、きわめて効率よ
く良質な表面処理層が得られる。特に、ＴｉＣなどの粉
末物質を混入せず、Ｔｉ電極で加工を行う場合について
は、もともと厚い堆積層を形成するのは困難であるた
め、はじめから電流立ち上がりが緩やかなスロープ状の
波形を用いるのが一般的である。硬度の高い緻密な溶融
層を得るためには、電流の立ち上がりスロープ率（電流
立ち上がり勾配）としては、１Ａ／μｓｅｃ以下の緩や
かなスロープを用いる必要がある。なお、こうしたスロ
ープ状の電流波形は、スイッチング素子によるスケープ
コントロールを行うのが望ましいが、インダクタンス素
子などを用いて電流の立ち上がりをなまらした波形を用
いても、ある程度の効果が得られる。また、処理の後半
においては、極力ギャップの狭い加工を行うことによ
り、より緻密な表面処理層を得ることができる。
【００５５】また、図５は電極極性による表面処理面の
硬度の違いを示したものである。図より、電極極性
（−）にて処理を行ったものの方が表面の硬度が明らか
に高い。また、ヒートサイクル試験を行った結果も、電
極極性（−）での処理の方が剥離もなく、クラックの発
生も少なかった。さらに、両極性（交流）パルスにて処
理を行ったものも比較的高い硬度が得られている。加工
液として油系の加工液を用いる場合は電解作用による影
響はないが、加工液として水系の加工液に高分子化合物
を混合したものを用いる場合、電極極性（−）では工作
物側に電解腐食が発生し処理面にダメージを与える。両
極性（交流）のパルスを用いることにより、こうした電
解腐食を防止することができる。
硬度の違いを示したものである。図より、電極極性
（−）にて処理を行ったものの方が表面の硬度が明らか
に高い。また、ヒートサイクル試験を行った結果も、電
極極性（−）での処理の方が剥離もなく、クラックの発
生も少なかった。さらに、両極性（交流）パルスにて処
理を行ったものも比較的高い硬度が得られている。加工
液として油系の加工液を用いる場合は電解作用による影
響はないが、加工液として水系の加工液に高分子化合物
を混合したものを用いる場合、電極極性（−）では工作
物側に電解腐食が発生し処理面にダメージを与える。両
極性（交流）のパルスを用いることにより、こうした電
解腐食を防止することができる。
【００５６】上記電極の形状としては、円筒形状、角柱
状、パイプ状の電極が用いられる。こうした単純形状の
電極を工作物表面に対して水平方向にスキャニングしな
がら加工を行うことにより、複雑形状、曲面形状への表
面処理が可能である。一方、前記Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、
Ｎｂなどの金属により、総型電極を製作し、総型電極に
よって表面処理を行うこともできる。その場合は、荒加
工、中仕上用に銅電極を、仕上加工、表面処理用に前記
表面処理用金属電極を用いると良い。
状、パイプ状の電極が用いられる。こうした単純形状の
電極を工作物表面に対して水平方向にスキャニングしな
がら加工を行うことにより、複雑形状、曲面形状への表
面処理が可能である。一方、前記Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、
Ｎｂなどの金属により、総型電極を製作し、総型電極に
よって表面処理を行うこともできる。その場合は、荒加
工、中仕上用に銅電極を、仕上加工、表面処理用に前記
表面処理用金属電極を用いると良い。
【００５７】本加工方法は一般に電極有消耗領域を用い
て加工を行うため、特に単純形状電極による表面処理を
行う場合については、電極の消耗を補正しながら加工を
行う必要がある。すなわち、加工面に平行な方向（ＸＹ
方向）にスキャニング加工を行うと、電極が長手方向に
消耗し、処理不能となるため、図６に示すように所定距
離ＸＹ方向に進行するごとに所定分だけ電極長手方向
（Ｚ軸方向）に電極送りを行うことにより、広い面積の
複雑形状の表面処理が可能となる。このほか、ＸＹ方向
に一定速度で電極を送りつつ、Ｚ軸方向に電極サーボを
行うようにして加工を行うことにより、電極の長さ方向
の消耗を見かけ上補正しながら加工を行うこともでき
る。
て加工を行うため、特に単純形状電極による表面処理を
行う場合については、電極の消耗を補正しながら加工を
行う必要がある。すなわち、加工面に平行な方向（ＸＹ
方向）にスキャニング加工を行うと、電極が長手方向に
消耗し、処理不能となるため、図６に示すように所定距
離ＸＹ方向に進行するごとに所定分だけ電極長手方向
（Ｚ軸方向）に電極送りを行うことにより、広い面積の
複雑形状の表面処理が可能となる。このほか、ＸＹ方向
に一定速度で電極を送りつつ、Ｚ軸方向に電極サーボを
行うようにして加工を行うことにより、電極の長さ方向
の消耗を見かけ上補正しながら加工を行うこともでき
る。
【００５８】また、本実施例での加工の特徴として、処
理前半は表面に堆積が行われるが、長時間加工を行うと
逆に工作物の加工が進行してしまい、工作物の形状を崩
してしまうという特性がある。図７に処理時間に対する
堆積量を示す。図において堆積量（−）は加工面が彫ら
れてしまったことを示している。以上のことから、本方
法においては、処理を適正な時間で終了するようにあら
かじめ設定しておく必要がある。通常は工作物の除去の
進行が開始するまでの時間をあらかじめ入力、記憶させ
ておき、その時間で処理を完了するようにする。
理前半は表面に堆積が行われるが、長時間加工を行うと
逆に工作物の加工が進行してしまい、工作物の形状を崩
してしまうという特性がある。図７に処理時間に対する
堆積量を示す。図において堆積量（−）は加工面が彫ら
れてしまったことを示している。以上のことから、本方
法においては、処理を適正な時間で終了するようにあら
かじめ設定しておく必要がある。通常は工作物の除去の
進行が開始するまでの時間をあらかじめ入力、記憶させ
ておき、その時間で処理を完了するようにする。
【００５９】また、横方向にスキャニング処理を行う場
合には、横方向の移動速度が遅すぎると加工が進行して
しまうため、適正な速度で横方向に移動するよう、横方
向速度を決定するパラメータをセットし、加工を行う。
これにより、工作物表面の加工が進行することなく表面
処理を行うことができる。
合には、横方向の移動速度が遅すぎると加工が進行して
しまうため、適正な速度で横方向に移動するよう、横方
向速度を決定するパラメータをセットし、加工を行う。
これにより、工作物表面の加工が進行することなく表面
処理を行うことができる。
【００６０】また、前述のように、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、
Ｖ、Ｎｂなどの金属により総型電極を製作し、総型電極
によって表面処理を行う場合、工作物表面への表面処理
と仕上加工を同時に行うことにより、トータルの加工時
間を短縮できるとともに、加工面全体に均一かつ良質な
表面処理層を形成することができる。
Ｖ、Ｎｂなどの金属により総型電極を製作し、総型電極
によって表面処理を行う場合、工作物表面への表面処理
と仕上加工を同時に行うことにより、トータルの加工時
間を短縮できるとともに、加工面全体に均一かつ良質な
表面処理層を形成することができる。
【００６１】さらに、上記金属（Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、
Ｎｂ）に、これらの金属の炭化物（ＴｉＣ、ＷＣ、Ｖ
Ｃ、ＴａＣ、ＮｂＣ）、窒化物（ＴｉＮなど）を混合し
ても良い。また、Ｃｏ、Ｎｉなどのバインダとなる物質
を混ぜることにより、処理層の靱性を高めることができ
る。
Ｎｂ）に、これらの金属の炭化物（ＴｉＣ、ＷＣ、Ｖ
Ｃ、ＴａＣ、ＮｂＣ）、窒化物（ＴｉＮなど）を混合し
ても良い。また、Ｃｏ、Ｎｉなどのバインダとなる物質
を混ぜることにより、処理層の靱性を高めることができ
る。
【００６２】実施例２．以下、この発明の実施例２を図
に基づき説明する。図８はこの発明の実施例２の放電加
工による表面処理装置を示す構成図であり、１は加工お
よび表面処理を行う工作物、２は総型銅電極、１０３は
灯油系放電加工油にＴｉＣ粉末を混入した加工液、４は
前記総型電極２を交換する電極交換装置、５は電極の垂
直方向の駆動を行うＺ軸駆動装置、６は工作物の水平方
向（Ｘ方向）駆動を行うためのＸテーブル、７は工作物
の水平方向（Ｙ方向）駆動を行うためのＹテーブル、８
はＸテーブル６用の図示されない駆動モーターを制御す
るＸ軸サーボアンプ、９はＹテーブル７用の図示されな
い駆動モーターを制御するＹ軸サーボアンプ、１０は加
工槽、１１はＣＮＣ制御装置、１４は加工液１０３を極
間に供給する加工液供給装置、１５は放電パルス供給電
源である。
に基づき説明する。図８はこの発明の実施例２の放電加
工による表面処理装置を示す構成図であり、１は加工お
よび表面処理を行う工作物、２は総型銅電極、１０３は
灯油系放電加工油にＴｉＣ粉末を混入した加工液、４は
前記総型電極２を交換する電極交換装置、５は電極の垂
直方向の駆動を行うＺ軸駆動装置、６は工作物の水平方
向（Ｘ方向）駆動を行うためのＸテーブル、７は工作物
の水平方向（Ｙ方向）駆動を行うためのＹテーブル、８
はＸテーブル６用の図示されない駆動モーターを制御す
るＸ軸サーボアンプ、９はＹテーブル７用の図示されな
い駆動モーターを制御するＹ軸サーボアンプ、１０は加
工槽、１１はＣＮＣ制御装置、１４は加工液１０３を極
間に供給する加工液供給装置、１５は放電パルス供給電
源である。
【００６３】次に、動作について説明する。工作物１の
セッティングを行った後、実施例１とは異なり、電極交
換装置４により総型銅電極２をＺ軸駆動装置５に取付
け、加工を開始する。加工中、加工槽１０には灯油系放
電加工油にＴｉＣ粉末を混入した加工液１０３が常時供
給され、総型銅電極２によって加工を行う。
セッティングを行った後、実施例１とは異なり、電極交
換装置４により総型銅電極２をＺ軸駆動装置５に取付
け、加工を開始する。加工中、加工槽１０には灯油系放
電加工油にＴｉＣ粉末を混入した加工液１０３が常時供
給され、総型銅電極２によって加工を行う。
【００６４】加工中、放電により発生した熱エネルギー
により、加工液中のＴｉＣが工作物表面に付着するとと
もに放電の熱エネルギーにより工作物表面が溶融し、工
作物表面にＴｉＣの硬質被膜が形成される。加工液中の
ＴｉＣ粉末の一部は放電の熱エネルギーにより分解され
るが、加工液中のＣ（炭素）成分と分解されたＴｉとの
間の化学反応により、工作物表面において再度結合し、
被膜を形成する。実施例１の場合と異なる点はあらかじ
め処理材料としてＴｉＣなどを加工液に混入している点
である。これにより、実施例１の場合には炭化物を形成
する化学反応を起こすことができなかったパルス幅の短
い条件や、電流ピークの低い条件においても、比較的強
固な表面処理層を形成することができる。一般に表面処
理層は母材となる組成となるため、引張応力が残留しや
すく、表面にクラックなどが発生しやすい。特に、放電
がある領域に集中した場合、クラックの発生が顕著とな
り、加工面の品質が著しく低下する。こうした点に対し
て、粉末混入加工は放電の分散性を高める効果があるた
め、表面処理層のクラックの発生を大幅に低減でき、そ
の結果きわめて良質に表面処理層が得られる。また、粉
末を混入した加工液を用いる方法であるため、通常の放
電加工と同様な総型電極を用いて表面処理を行うことが
可能となる。
により、加工液中のＴｉＣが工作物表面に付着するとと
もに放電の熱エネルギーにより工作物表面が溶融し、工
作物表面にＴｉＣの硬質被膜が形成される。加工液中の
ＴｉＣ粉末の一部は放電の熱エネルギーにより分解され
るが、加工液中のＣ（炭素）成分と分解されたＴｉとの
間の化学反応により、工作物表面において再度結合し、
被膜を形成する。実施例１の場合と異なる点はあらかじ
め処理材料としてＴｉＣなどを加工液に混入している点
である。これにより、実施例１の場合には炭化物を形成
する化学反応を起こすことができなかったパルス幅の短
い条件や、電流ピークの低い条件においても、比較的強
固な表面処理層を形成することができる。一般に表面処
理層は母材となる組成となるため、引張応力が残留しや
すく、表面にクラックなどが発生しやすい。特に、放電
がある領域に集中した場合、クラックの発生が顕著とな
り、加工面の品質が著しく低下する。こうした点に対し
て、粉末混入加工は放電の分散性を高める効果があるた
め、表面処理層のクラックの発生を大幅に低減でき、そ
の結果きわめて良質に表面処理層が得られる。また、粉
末を混入した加工液を用いる方法であるため、通常の放
電加工と同様な総型電極を用いて表面処理を行うことが
可能となる。
【００６５】加工液に混入する粉末としては、上記Ｔｉ
Ｃとセラミックスの他必要とする処理面の特性に応じ
て、ＶＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＷＣなど炭化物セラミック
スを用いても良い。また、ＴｉＮ、ＴｉＢなどの窒化
物、硼化物セラミックスの粉末を用いても良い。これら
の材料は、ＴｉＣなどの炭化物に比べて熱により分解し
易く、実際に形成される被膜としては、ＴｉＣＮなどの
組成になる場合が多い。
Ｃとセラミックスの他必要とする処理面の特性に応じ
て、ＶＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＷＣなど炭化物セラミック
スを用いても良い。また、ＴｉＮ、ＴｉＢなどの窒化
物、硼化物セラミックスの粉末を用いても良い。これら
の材料は、ＴｉＣなどの炭化物に比べて熱により分解し
易く、実際に形成される被膜としては、ＴｉＣＮなどの
組成になる場合が多い。
【００６６】実施例３．以下、この発明の実施例３を図
に基づき説明する。図９はこの発明の実施例３の放電加
工による表面処理装置を示す構成図であり、１は加工お
よび表面処理を行う工作物、２は金属Ｔｉ（チタン）に
より形成された表面処理用電極、１０３はＣ（炭素）を
多く含有する灯油系放電加工油にＴｉＣ粉末を混入した
加工液、４は通常の放電用電極および表面処理用電極２
を交換する電極交換装置、５は電極の垂直方向の駆動を
行うＺ軸駆動装置、６は工作物の水平方向（Ｘ方向）駆
動を行うためのＸテーブル、７は工作物の水平方向（Ｙ
方向）駆動を行うためのＹテーブル、８はＸテーブル６
用の図示されない駆動モーターを制御するＸ軸サーボア
ンプ、９はＹテーブル７用の図示されない駆動モーター
を制御するＹ軸サーボアンプ、１０は加工槽、１１はＣ
ＮＣ制御装置、１２はＣＮＣ制御装置１１内部に設けら
れ、表面処理用電極２による加工時における電極の動き
を制御する軌跡移動制御装置、１３は表面処理用電極２
による加工のための電極パスプログラム（ＮＣプログラ
ム）を軌跡移動制御装置１２に供給する電極軌跡生成用
ＣＡＭ、１４は加工液１０３を極間に供給する加工液供
給装置、１５は前記電極金属物質と加工液中の炭素との
間に化学反応を発生させる放電電流パルスを供給する放
電パルス供給電源である。
に基づき説明する。図９はこの発明の実施例３の放電加
工による表面処理装置を示す構成図であり、１は加工お
よび表面処理を行う工作物、２は金属Ｔｉ（チタン）に
より形成された表面処理用電極、１０３はＣ（炭素）を
多く含有する灯油系放電加工油にＴｉＣ粉末を混入した
加工液、４は通常の放電用電極および表面処理用電極２
を交換する電極交換装置、５は電極の垂直方向の駆動を
行うＺ軸駆動装置、６は工作物の水平方向（Ｘ方向）駆
動を行うためのＸテーブル、７は工作物の水平方向（Ｙ
方向）駆動を行うためのＹテーブル、８はＸテーブル６
用の図示されない駆動モーターを制御するＸ軸サーボア
ンプ、９はＹテーブル７用の図示されない駆動モーター
を制御するＹ軸サーボアンプ、１０は加工槽、１１はＣ
ＮＣ制御装置、１２はＣＮＣ制御装置１１内部に設けら
れ、表面処理用電極２による加工時における電極の動き
を制御する軌跡移動制御装置、１３は表面処理用電極２
による加工のための電極パスプログラム（ＮＣプログラ
ム）を軌跡移動制御装置１２に供給する電極軌跡生成用
ＣＡＭ、１４は加工液１０３を極間に供給する加工液供
給装置、１５は前記電極金属物質と加工液中の炭素との
間に化学反応を発生させる放電電流パルスを供給する放
電パルス供給電源である。
【００６７】次に、動作について説明する。実施例１と
同様、工作物は放電加工を行う前工程にて、切削加工、
放電加工などによりあらかじめ加工がなされ、形状はす
でに形成されている。この状態の工作物１を加工槽１０
にセットする。工作物１のセッティングを行った後、電
極交換装置４により表面処理用電極２をＺ軸駆動装置５
に取付け、加工を開始する。加工中、加工槽１０にはＣ
（炭素）を多く含有する灯油系放電加工油にＴｉＣ粉末
を混入した加工液１０３が常時供給され、単純形状の表
面処理用電極２によって前荒加工工程による加工表面を
横方向になぞるように加工を行う。ＣＮＣ制御装置１１
内部に設けられた軌跡移動制御装置１２はあらかじめ電
極移動軌跡生成用ＣＡＭ１３によって作成された電極パ
ス情報（ＮＣプログラム）に基づき、表面処理用電極２
の横方向の移動の制御を行う。
同様、工作物は放電加工を行う前工程にて、切削加工、
放電加工などによりあらかじめ加工がなされ、形状はす
でに形成されている。この状態の工作物１を加工槽１０
にセットする。工作物１のセッティングを行った後、電
極交換装置４により表面処理用電極２をＺ軸駆動装置５
に取付け、加工を開始する。加工中、加工槽１０にはＣ
（炭素）を多く含有する灯油系放電加工油にＴｉＣ粉末
を混入した加工液１０３が常時供給され、単純形状の表
面処理用電極２によって前荒加工工程による加工表面を
横方向になぞるように加工を行う。ＣＮＣ制御装置１１
内部に設けられた軌跡移動制御装置１２はあらかじめ電
極移動軌跡生成用ＣＡＭ１３によって作成された電極パ
ス情報（ＮＣプログラム）に基づき、表面処理用電極２
の横方向の移動の制御を行う。
【００６８】加工中、放電により発生した熱エネルギー
により、加工液中のＴｉＣが工作物表面に付着するとと
もに放電の熱エネルギーにより工作物表面が溶融し、硬
質被膜が形成される。また、電極材料であるＴｉ（チタ
ン）も放電のエネルギーにより溶融し、工作物表面に付
着する。その際、ＴｉはＴｉＣより融点が低いため、容
易に溶融して工作物表面に付着し、加工液中のＴｉＣを
取り込んだ形で被膜を形成する。加工表面に付着したＴ
ｉは加工液中の分解炭素との化学反応により、再溶融の
過程でＴｉの炭化物（ＴｉＣ）が形成され、工作物表面
に硬質被膜が形成される。通常、電極としてはＴｉ金属
を主体とした電極を、また加工液中に混入する粉末とし
てはＴｉＣ粉末を用いると加工がより安定となり、良質
の表面処理層が短時間で得られる。電極としてＴｉにＴ
ｉＣを含んだ電極を用いることもできるが、ＴｉＣの比
率が高くなると電極の導電度が低下し、加工が不安定と
なるとともに、電極消耗が著しく増大する場合がある。
これに対し、上記のように電極に金属Ｔｉを主体とした
電極を用いることにより、加工の安定度を維持すること
ができる。本実施例においては、加工液中にＴｉＣが含
まれているため、実施例１の場合には炭化物を形成する
化学反応を起こすことができなかったパルス幅の短い条
件や、電流ピークの低い条件においても、比較的強固な
表面処理層を形成することができる。また、加工液中の
ＴｉＣ粉末に替えて実施例２において記載した他のセラ
ミックスでも良く、さらに、電極全量がＣ（炭素）と化
学反応して工作物表面に形成されるセラミックス膜と加
工液中のセラミックスが溶融した工作物表面に付着して
形成されるセラミックス膜は異なる場合でも良く、その
場合セラミックスの複合相が表面処理層として形成され
る。
により、加工液中のＴｉＣが工作物表面に付着するとと
もに放電の熱エネルギーにより工作物表面が溶融し、硬
質被膜が形成される。また、電極材料であるＴｉ（チタ
ン）も放電のエネルギーにより溶融し、工作物表面に付
着する。その際、ＴｉはＴｉＣより融点が低いため、容
易に溶融して工作物表面に付着し、加工液中のＴｉＣを
取り込んだ形で被膜を形成する。加工表面に付着したＴ
ｉは加工液中の分解炭素との化学反応により、再溶融の
過程でＴｉの炭化物（ＴｉＣ）が形成され、工作物表面
に硬質被膜が形成される。通常、電極としてはＴｉ金属
を主体とした電極を、また加工液中に混入する粉末とし
てはＴｉＣ粉末を用いると加工がより安定となり、良質
の表面処理層が短時間で得られる。電極としてＴｉにＴ
ｉＣを含んだ電極を用いることもできるが、ＴｉＣの比
率が高くなると電極の導電度が低下し、加工が不安定と
なるとともに、電極消耗が著しく増大する場合がある。
これに対し、上記のように電極に金属Ｔｉを主体とした
電極を用いることにより、加工の安定度を維持すること
ができる。本実施例においては、加工液中にＴｉＣが含
まれているため、実施例１の場合には炭化物を形成する
化学反応を起こすことができなかったパルス幅の短い条
件や、電流ピークの低い条件においても、比較的強固な
表面処理層を形成することができる。また、加工液中の
ＴｉＣ粉末に替えて実施例２において記載した他のセラ
ミックスでも良く、さらに、電極全量がＣ（炭素）と化
学反応して工作物表面に形成されるセラミックス膜と加
工液中のセラミックスが溶融した工作物表面に付着して
形成されるセラミックス膜は異なる場合でも良く、その
場合セラミックスの複合相が表面処理層として形成され
る。
【００６９】実施例４．以下、この発明の実施例４を図
に基づき説明する。図１０はこの発明の実施例４の放電
加工による表面処理装置を示す構成図であり、１は加工
および表面処理を行う工作物、１６はＴｉ（チタン）を
ワイヤ状にした表面処理用ワイヤ電極、１７は通常の加
工を行う黄銅ワイヤ電極、３はＣ（炭素）を多く含有す
る灯油系放電加工油、１７は黄銅ワイヤ電極１７と表面
処理用ワイヤ電極１６を交換する電極自動交換装置、６
は工作物の水平方向（Ｘ方向）駆動を行うためのＸテー
ブル、７は工作物の水平方向（Ｙ方向）駆動を行うため
のＹテーブル、８はＸテーブル６用の図示されない駆動
モーターを制御するＸ軸サーボアンプ、９はＹテーブル
７用の図示されない駆動モーターを制御するＹ軸サーボ
アンプ、１０は加工槽、１１はＣＮＣ制御装置、１４は
加工液３を極間に供給する加工液供給装置、１５は前記
電極金属物質と加工液中の炭素との間に化学反応を発生
させる放電電流パルスを供給する放電パルス供給電源で
ある。
に基づき説明する。図１０はこの発明の実施例４の放電
加工による表面処理装置を示す構成図であり、１は加工
および表面処理を行う工作物、１６はＴｉ（チタン）を
ワイヤ状にした表面処理用ワイヤ電極、１７は通常の加
工を行う黄銅ワイヤ電極、３はＣ（炭素）を多く含有す
る灯油系放電加工油、１７は黄銅ワイヤ電極１７と表面
処理用ワイヤ電極１６を交換する電極自動交換装置、６
は工作物の水平方向（Ｘ方向）駆動を行うためのＸテー
ブル、７は工作物の水平方向（Ｙ方向）駆動を行うため
のＹテーブル、８はＸテーブル６用の図示されない駆動
モーターを制御するＸ軸サーボアンプ、９はＹテーブル
７用の図示されない駆動モーターを制御するＹ軸サーボ
アンプ、１０は加工槽、１１はＣＮＣ制御装置、１４は
加工液３を極間に供給する加工液供給装置、１５は前記
電極金属物質と加工液中の炭素との間に化学反応を発生
させる放電電流パルスを供給する放電パルス供給電源で
ある。
【００７０】次に、動作について説明する。まず、電極
自動交換装置１８により黄銅電極１７がセットされ、工
作物の荒加工が行われる。ついで電極自動交換装置１８
により、ワイヤ電極を表面処理用ワイヤ電極１６に交換
し、表面処理を行う。加工中、加工槽１０にはＣ（炭
素）を多く含有する灯油系放電加工油３が常時供給さ
れ、表面処理用ワイヤ電極１６によって仕上加工が行わ
れる。ＣＮＣ制御装置１１内部に設けられた軌跡移動制
御装置１２はあらかじめ電極移動軌跡生成用ＣＡＭ１３
によって作成された電極パス情報（ＮＣプログラム）に
基づき、表面処理用ワイヤ電極１７の横方向の移動、す
なわち、Ｘテーブル、Ｙテーブル駆動の制御を行う。
自動交換装置１８により黄銅電極１７がセットされ、工
作物の荒加工が行われる。ついで電極自動交換装置１８
により、ワイヤ電極を表面処理用ワイヤ電極１６に交換
し、表面処理を行う。加工中、加工槽１０にはＣ（炭
素）を多く含有する灯油系放電加工油３が常時供給さ
れ、表面処理用ワイヤ電極１６によって仕上加工が行わ
れる。ＣＮＣ制御装置１１内部に設けられた軌跡移動制
御装置１２はあらかじめ電極移動軌跡生成用ＣＡＭ１３
によって作成された電極パス情報（ＮＣプログラム）に
基づき、表面処理用ワイヤ電極１７の横方向の移動、す
なわち、Ｘテーブル、Ｙテーブル駆動の制御を行う。
【００７１】加工中、放電により発生した熱エネルギー
により、ワイヤ電極材料であるＴｉ（チタン）が加工部
分の加工液中に浮遊するとともに、工作物表面に付着す
る。また、同時に加工液３の中のＣ（炭素）が放電の熱
エネルギーにより分解し、加工液から離脱する。この分
解した炭素と前記加工液中および工作物表面に付着した
Ｔｉ（チタン）との間の化学反応により、Ｔｉの炭化物
（ＴｉＣ）が形成され、工作物表面に硬質被膜が形成さ
れる。本方法により、通常のワイヤ放電加工面の全域に
おいて、表面処理を行うことが可能である。
により、ワイヤ電極材料であるＴｉ（チタン）が加工部
分の加工液中に浮遊するとともに、工作物表面に付着す
る。また、同時に加工液３の中のＣ（炭素）が放電の熱
エネルギーにより分解し、加工液から離脱する。この分
解した炭素と前記加工液中および工作物表面に付着した
Ｔｉ（チタン）との間の化学反応により、Ｔｉの炭化物
（ＴｉＣ）が形成され、工作物表面に硬質被膜が形成さ
れる。本方法により、通常のワイヤ放電加工面の全域に
おいて、表面処理を行うことが可能である。
【００７２】また、本実施例においては、黄銅ワイヤ電
極と表面処理用ワイヤ電極を交換して加工を行う例を示
したが、加工形状やワイヤ電極径が小さい場合には、荒
加工から仕上・表面処理まですべてをＴｉなどの表面処
理用電極で行っても良い。
極と表面処理用ワイヤ電極を交換して加工を行う例を示
したが、加工形状やワイヤ電極径が小さい場合には、荒
加工から仕上・表面処理まですべてをＴｉなどの表面処
理用電極で行っても良い。
【００７３】また、本実施例においては、表面処理用電
極としてＴｉ電極を用いた例を示したが、黄銅などの表
面にＴｉなどの表面処理材をコーティングした電極を用
いても良い。
極としてＴｉ電極を用いた例を示したが、黄銅などの表
面にＴｉなどの表面処理材をコーティングした電極を用
いても良い。
【００７４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、炭素
と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からな
る電極と、炭素を所定量含有する加工液を貯溜する加工
槽と、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工
の熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との間
に化学反応を発生させることにより、被加工物表面に金
属炭化物の改質層を形成するようにしたため、１次加工
のみで再溶融が可能であり２次加工を行うことなく、容
易に硬質かつ緻密な表面処理層が得られる効果がある。
と結合して耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からな
る電極と、炭素を所定量含有する加工液を貯溜する加工
槽と、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工
の熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との間
に化学反応を発生させることにより、被加工物表面に金
属炭化物の改質層を形成するようにしたため、１次加工
のみで再溶融が可能であり２次加工を行うことなく、容
易に硬質かつ緻密な表面処理層が得られる効果がある。
【００７５】また、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を
含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を
極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工
の熱作用によって被加工物表面を溶融させ被加工物表面
にセラミックスの改質層を形成するようにしたため、放
電パルス電流の条件の制限を受けることなく硬質の表面
処理層が得られるとともに、表面処理層のクラックの発
生を防止することができ、その結果良好な表面処理層が
得られる。また、セラミックス粉末を混入した加工液を
用いるので、通常の放電加工と同様な総型電極で表面処
理を行える効果がある。
含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を
極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工
の熱作用によって被加工物表面を溶融させ被加工物表面
にセラミックスの改質層を形成するようにしたため、放
電パルス電流の条件の制限を受けることなく硬質の表面
処理層が得られるとともに、表面処理層のクラックの発
生を防止することができ、その結果良好な表面処理層が
得られる。また、セラミックス粉末を混入した加工液を
用いるので、通常の放電加工と同様な総型電極で表面処
理を行える効果がある。
【００７６】また、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化
物を形成する金属からなる電極と、炭素を所定量含有す
る液体に耐磨耗性の高いセラミックス粉末を混入した加
工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に供給
する放電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作用に
よって被加工物表面を溶融せしめるとともに、金属電極
物質と加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、
被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成するように
したため、放電パルス電流の条件の制限を受けることな
く硬質の表面処理層が安定かつ短時間で得られるととも
に、表面処理層のクラックの発生を低減することがで
き、その結果良好な表面処理層が得られる。また、耐磨
耗性の高いセラミックス粉末を混入した加工液を用いて
いるため、電極金属の炭化物と異なるセラミックスを選
択すれば複合相からなる表面処理層が得られる効果があ
る。
物を形成する金属からなる電極と、炭素を所定量含有す
る液体に耐磨耗性の高いセラミックス粉末を混入した加
工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に供給
する放電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作用に
よって被加工物表面を溶融せしめるとともに、金属電極
物質と加工液中の炭素との間に化学反応を発生せしめ、
被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成するように
したため、放電パルス電流の条件の制限を受けることな
く硬質の表面処理層が安定かつ短時間で得られるととも
に、表面処理層のクラックの発生を低減することがで
き、その結果良好な表面処理層が得られる。また、耐磨
耗性の高いセラミックス粉末を混入した加工液を用いて
いるため、電極金属の炭化物と異なるセラミックスを選
択すれば複合相からなる表面処理層が得られる効果があ
る。
【００７７】また、炭素と結合して耐磨耗性の高い炭化
物を形成する金属からなるワイヤ状電極と、炭素を所定
量含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流
を極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加
工の熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との
間に化学反応を発生させることにより被加工物表面に金
属炭化物の改質層を形成するようにしたため、通常のワ
イヤ放電加工面全域において、表面処理を行うことが可
能となり、複雑・微細な形状の表面処理を容易に行える
効果がある。
物を形成する金属からなるワイヤ状電極と、炭素を所定
量含有する加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流
を極間に供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加
工の熱作用によって金属電極物質と加工液中の炭素との
間に化学反応を発生させることにより被加工物表面に金
属炭化物の改質層を形成するようにしたため、通常のワ
イヤ放電加工面全域において、表面処理を行うことが可
能となり、複雑・微細な形状の表面処理を容易に行える
効果がある。
【００７８】また、放電加工の電気条件として、電極有
消耗条件にて放電加工を行うことにより、被加工物表面
に改質層を形成するようにしたため、加工面特性の良い
表面処理層が安定かつ効率よく得られる効果がある。
消耗条件にて放電加工を行うことにより、被加工物表面
に改質層を形成するようにしたため、加工面特性の良い
表面処理層が安定かつ効率よく得られる効果がある。
【００７９】また、放電加工の極性を電極（−）、被加
工物（＋）の極性で放電加工を行うことにより、被加工
物表面に改質層を形成するようにしたため、被膜硬度を
高めることができ、ヒートサイクルにおいてもクラック
の発生の少ない加工面特性の良い表面処理層が安定して
得られる効果がある。
工物（＋）の極性で放電加工を行うことにより、被加工
物表面に改質層を形成するようにしたため、被膜硬度を
高めることができ、ヒートサイクルにおいてもクラック
の発生の少ない加工面特性の良い表面処理層が安定して
得られる効果がある。
【００８０】また、放電加工における放電パルス電流と
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いることにより、処理材料の溶融が十分行なわれ、硬
度の高い緻密な表面処理層が得られる効果がある。
して、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を
用いることにより、処理材料の溶融が十分行なわれ、硬
度の高い緻密な表面処理層が得られる効果がある。
【００８１】また、電極を単純形状電極とし、この単純
電極形状電極を被加工物表面に対して平行方向に移動さ
せるよう制御を行う軌跡移動制御手段を備え、単純形状
電極により被加工物表面をスキャニングしながら放電加
工を行うことにより、被加工物表面に改質層を形成する
ようにしたため、特別の形状の電極を製造することな
く、複雑形状、曲面形状への表面処理を容易に行える効
果がある。
電極形状電極を被加工物表面に対して平行方向に移動さ
せるよう制御を行う軌跡移動制御手段を備え、単純形状
電極により被加工物表面をスキャニングしながら放電加
工を行うことにより、被加工物表面に改質層を形成する
ようにしたため、特別の形状の電極を製造することな
く、複雑形状、曲面形状への表面処理を容易に行える効
果がある。
【００８２】また、電極の被加工物表面に対する平行移
動量に応じて発生する電極の長手方向の消耗に対して電
極の垂直方向の位置を補正する電極消耗補正手段を備え
たことにより、被加工物表面に改質層を形成するように
したため、広い面積の複雑形状の表面処理を高精度に行
える効果がある。
動量に応じて発生する電極の長手方向の消耗に対して電
極の垂直方向の位置を補正する電極消耗補正手段を備え
たことにより、被加工物表面に改質層を形成するように
したため、広い面積の複雑形状の表面処理を高精度に行
える効果がある。
【００８３】また、放電加工による表面処理を行い形成
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
場合、被加工物の除去の進行が開始するまでの時間を記
憶する記憶手段を備え、被加工物の除去の進行が開始す
る以前に放電加工を終了することにより、あらかじめ形
成された被加工物形状を損ねることなく、被加工物表面
に改質層を形成するようにしたため、前加工における被
加工物の形状を損なうことなく表面処理を行える効果が
ある。
された改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する
場合、被加工物の除去の進行が開始するまでの時間を記
憶する記憶手段を備え、被加工物の除去の進行が開始す
る以前に放電加工を終了することにより、あらかじめ形
成された被加工物形状を損ねることなく、被加工物表面
に改質層を形成するようにしたため、前加工における被
加工物の形状を損なうことなく表面処理を行える効果が
ある。
【００８４】また、被加工物の除去の進行しないような
スキャニング速度を決定するパラメータを記憶する記憶
手段を備え、被加工物の除去の進行が開始する以前に放
電位置を移動することにより、あらかじめ形成された被
加工物形状を損ねることなく、被加工物表面に改質層を
形成するようにしたため、被加工物表面の侵食が行われ
ることなく表面処理を行える効果がある。
スキャニング速度を決定するパラメータを記憶する記憶
手段を備え、被加工物の除去の進行が開始する以前に放
電位置を移動することにより、あらかじめ形成された被
加工物形状を損ねることなく、被加工物表面に改質層を
形成するようにしたため、被加工物表面の侵食が行われ
ることなく表面処理を行える効果がある。
【００８５】また、被加工物表面への表面処理と仕上加
工を同時に行うことにより、トータルの加工時間を短縮
できるとともに、加工面全体に均一かつ良質な表面処理
層が得られる効果がある。
工を同時に行うことにより、トータルの加工時間を短縮
できるとともに、加工面全体に均一かつ良質な表面処理
層が得られる効果がある。
【図１】 この発明の実施例１の放電加工による表面処
理装置を示す構成図である。
理装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施例１の放電加工による表面処
理装置の電流パルスのパルス幅に対する表面処理層の耐
磨耗性および面あらさを示す図である。
理装置の電流パルスのパルス幅に対する表面処理層の耐
磨耗性および面あらさを示す図である。
【図３】 この発明の実施例１の放電加工による表面処
理装置の電流パスの電流ピークに対する表面処理層の耐
磨耗性および面あらさを示す図である。
理装置の電流パスの電流ピークに対する表面処理層の耐
磨耗性および面あらさを示す図である。
【図４】 この発明の実施例１の放電加工による表面処
理装置の電流パルスの電流立ち上がり時間と堆積速度、
硬度の関係を示す図である。
理装置の電流パルスの電流立ち上がり時間と堆積速度、
硬度の関係を示す図である。
【図５】 この発明の実施例１の放電加工による表面処
理装置の電流パルスのパルス幅と各電極極性による表面
処理面の硬度の違いを示す図である。
理装置の電流パルスのパルス幅と各電極極性による表面
処理面の硬度の違いを示す図である。
【図６】 電極の消耗を補正方法を示す図である。
【図７】 処理時間に対する表面処理堆積量の関係を示
す図である。
す図である。
【図８】 この発明の実施例２の放電加工による表面処
理装置を示す構成図である。
理装置を示す構成図である。
【図９】 この発明の実施例３の放電加工による表面処
理装置を示す構成図である。
理装置を示す構成図である。
【図１０】 この発明の実施例４の放電加工による表面
処理装置を示す構成図である。
処理装置を示す構成図である。
【図１１】 従来の放電加工による表面処理装置を示す
構成図である。
構成図である。
１ 工作物、２ 表面処理用電極、３ 灯油系放電加工
油、４ 電極交換装置、５ Ｚ軸駆動装置、６ Ｘテー
ブル、７ Ｙテーブル、８ Ｘ軸サーボアンプ、９ Ｙ
軸サーボアンプ、１０ 加工槽、１１ ＣＮＣ制御装
置、１２ 軌跡移動制御装置、１３ 電極軌跡生成用Ｃ
ＡＭ、１４ 加工液供給装置、１５ 放電パルス供給電
源、１６ 表面処理用ワイヤ電極、１７ 黄銅ワイヤ電
極、１８ワイヤ電極自動交換装置、１０３ 粉末混入加
工液。
油、４ 電極交換装置、５ Ｚ軸駆動装置、６ Ｘテー
ブル、７ Ｙテーブル、８ Ｘ軸サーボアンプ、９ Ｙ
軸サーボアンプ、１０ 加工槽、１１ ＣＮＣ制御装
置、１２ 軌跡移動制御装置、１３ 電極軌跡生成用Ｃ
ＡＭ、１４ 加工液供給装置、１５ 放電パルス供給電
源、１６ 表面処理用ワイヤ電極、１７ 黄銅ワイヤ電
極、１８ワイヤ電極自動交換装置、１０３ 粉末混入加
工液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 長男 愛知県春日井市岩成台９丁目12番地12 (72)発明者 毛利 尚武 名古屋市天白区八事石坂661 (72)発明者 真柄 卓司 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 (72)発明者 後藤 昭弘 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内
Claims (19)
- 【請求項１】 液中で被加工物表面に改質層を形成する
放電加工による表面処理方法において、炭素と結合して
耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属を電極として用
い、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する液体
を加工液として用い、所定の立ち上がり時間を有する電
流波形を放電パルス波形として用いることにより、放電
加工の熱作用によって前記金属電極物質と前記加工液中
の炭素との間に化学反応を発生せしめ、前記被加工物表
面に金属炭化物の改質層を形成することを特徴とする放
電加工による表面処理方法。 - 【請求項２】 液中で被加工物表面に改質層を形成する
放電加工による表面処理方法において、所定の絶縁耐力
を有し、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を含有する液
体を加工液として用い、前記放電加工の熱作用によって
前記被加工物表面を溶融させ前記被加工物表面に前記セ
ラミックスの改質層を形成することを特徴とする放電加
工による表面処理方法。 - 【請求項３】 液中で被加工物表面に改質層を形成する
放電加工による表面処理方法において、炭素と結合して
耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属を電極として用
い、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する液体
を加工液として用い、前記加工液に耐磨耗性の高いセラ
ミックス粉末を混入し、放電加工の熱作用によって前記
被加工物表面を溶融せしめるとともに、前記金属電極物
質と前記加工液中の炭素との間に化学反応を発生せし
め、前記被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成す
ることを特徴とする放電加工による表面処理方法。 - 【請求項４】 放電加工の電気条件として、電極有消耗
条件で放電加工を行うことを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の放電加工による表面処理方法。 - 【請求項５】 放電加工の極性を電極（−）、被加工物
（＋）の極性で放電加工を行うことを特徴とする請求項
４記載の放電加工による表面処理方法。 - 【請求項６】 放電加工における放電パルス電流とし
て、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を用
いることを特徴とする請求項２または３に記載の放電加
工による表面処理方法。 - 【請求項７】 放電加工による表面処理を行い形成され
た改質層の堆積量が加工時間の経過により減少すると
き、被加工物の除去の進行が開始する以前に加工を終了
するかまたは加工位置を変更することにより、あらかじ
め形成された被加工物形状を損ねることなく、被加工物
表面に改質層を形成することを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の放電加工による表面処理方法。 - 【請求項８】 液中で被加工物表面に改質層を形成する
放電加工による表面処理装置において、炭素と結合して
耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からなる電極と、
所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する加工液を
貯溜する加工槽と、所定の立ち上がり時間を有する放電
パルス電流を極間に供給する放電パルス供給手段とを備
え、放電加工の熱作用によって前記金属電極物質と加工
液中の炭素との間に化学反応を発生させることにより、
被加工物表面に金属炭化物の改質層を形成することを特
徴とする放電加工による表面処理装置。 - 【請求項９】 液中で放電加工により被加工物表面に改
質層を形成する放電表面処理装置において、所定の絶縁
耐力を有し、耐磨耗性の高いセラミックス粉末を含有す
る加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に
供給する放電パルス供給手段とを備え、前記放電加工の
熱作用によって前記被加工物表面を溶融させ前記被加工
物表面に前記セラミックスの改質層を形成することを特
徴とする放電加工による表面処理装置。 - 【請求項１０】 液中で被加工物表面に改質層を形成す
る放電加工による表面処理装置において、炭素と結合し
て耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からなる電極
と、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有する液体
に耐磨耗性の高いセラミックス粉末を混入した加工液を
貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に供給する放
電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作用によって
前記被加工物表面を溶融せしめるとともに、前記金属電
極物質と前記加工液中の炭素との間に化学反応を発生せ
しめ、前記被加工物表面に耐磨耗性の高い改質層を形成
することを特徴とする放電加工による表面処理装置。 - 【請求項１１】 液中で被加工物表面に改質層を形成す
る放電加工による表面処理装置において、炭素と結合し
て耐磨耗性の高い炭化物を形成する金属からなるワイヤ
状電極と、所定の絶縁耐力を有し、炭素を所定量含有す
る加工液を貯溜する加工槽と、放電パルス電流を極間に
供給する放電パルス供給手段とを備え、放電加工の熱作
用によって前記金属電極物質と加工液中の炭素との間に
化学反応を発生させることにより前記被加工物表面に金
属炭化物の改質層を形成することを特徴とする放電加工
による表面処理装置。 - 【請求項１２】 放電加工の電気条件として、電極有消
耗条件にて放電加工を行うことを特徴とする請求項８〜
１１のいずれかに記載の放電加工による表面処理装置。 - 【請求項１３】 放電加工の極性を電極（−）、被加工
物（＋）の極性で放電加工を行うことを特徴とする請求
項１２記載の放電加工による表面処理装置。 - 【請求項１４】 放電加工における放電パルス電流とし
て、所定の立ち上がり時間を有する放電パルス電流を用
いることを特徴とする請求項９〜１１記載の放電加工に
よる表面処理装置。 - 【請求項１５】 電極を単純形状電極とし、この単純電
極形状電極を被加工物表面に対して平行方向に移動させ
るよう制御を行う軌跡移動制御手段を備え、前記単純形
状電極により被加工物表面をスキャニングしながら放電
加工を行うことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか
に記載の放電加工による表面処理装置。 - 【請求項１６】 電極の被加工物表面に対する平行方向
移動量に応じて発生する電極の長手方向の消耗に対して
電極の垂直方向の位置を補正する電極消耗補正手段を備
えたことを特徴とする請求項１５記載の放電加工による
表面処理装置。 - 【請求項１７】 放電加工による表面処理を行い形成さ
れた改質層の堆積量が加工時間の経過により減少する場
合、被加工物の除去の進行が開始するまでの時間を記憶
する記憶手段を備え、被加工物の除去の進行が開始する
以前に放電加工を終了することにより、あらかじめ形成
された被加工物形状を損ねることなく、被加工物表面に
改質層を形成することを特徴とする請求項８〜１０のい
ずれかに記載の放電加工による表面処理装置。 - 【請求項１８】 被加工物の除去の進行しないようなス
キャニング速度を決定するパラメータを記憶する記憶手
段を備え、被加工物の除去の進行が開始する以前に放電
位置を移動することにより、あらかじめ形成された被加
工物形状を損ねることなく、被加工物表面に改質層を形
成することを特徴とする請求項１５記載の放電加工によ
る表面処理装置。 - 【請求項１９】 被加工物表面への表面処理と仕上加工
を同時に行うことを特徴とする請求項８〜１１のいずれ
かに記載の放電加工による表面処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16863695A JP3376174B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 放電加工による表面処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16863695A JP3376174B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 放電加工による表面処理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0919829A true JPH0919829A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3376174B2 JP3376174B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=15871720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16863695A Expired - Fee Related JP3376174B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 放電加工による表面処理方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376174B2 (ja) |
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