JPS58137525A - 超精密電解複合砥粒加工法 - Google Patents

超精密電解複合砥粒加工法

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JPS58137525A
JPS58137525A JP1940782A JP1940782A JPS58137525A JP S58137525 A JPS58137525 A JP S58137525A JP 1940782 A JP1940782 A JP 1940782A JP 1940782 A JP1940782 A JP 1940782A JP S58137525 A JPS58137525 A JP S58137525A
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JP
Japan
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workpiece
electrolytic
electrolytic processing
negative electrode
grinding grains
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Pending
Application number
JP1940782A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Kimoto
木本　康雄
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Individual
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Publication date
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Publication of JPS58137525A publication Critical patent/JPS58137525A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING 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
    • B23H5/00—Combined machining
    • B23H5/06—Electrochemical machining combined with mechanical working, e.g. grinding or honing
    • B23H5/08—Electrolytic grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電解作用による陽極反応で生じる陽極表面の
不働態化と溶解に砥粒切刃の微小切削作用を複合させて
超精密加工を実現し、光学的鏡面ないしは物理的鏡面に
近い加工精度すなわち最大あらさで数〜数十ｎｍ、形状
精度が１μｍ以下を得るための手段を提供するものであ
る。
上記の超精密加工を行うためには、電子単位の除去作用
を制御することが必要で、電解液中の電気分解による陽
極溶解を応用することが得策である。しかし電解作用の
みでは、工作物表面の凹凸のうち凸部のみを選択的に除
去して高精度な超精密加工を行うことはできない。たと
えば第１図で、工作物（１）の表面にある数百ｎｍの凸
部（１１）、（１２）、（１３）に不働態化膜２を介し
て電解電流（３）のように集中することはできない。
このような超精密加工の手段として機械的な砥粒切刃の
微小切削のみに依存すると、静剛性、動剛性および熱剛
性の高度な機構機械が必要で高価なシステムとなるうえ
に、生産性が低いきらいがある。そこで電解作用を複合
するわけであるが、電解作用による陽極溶解で溶出する
工作物除去両は、第２図で示す特性（１）にならないよ
うに不働態化型の電解液（酸素酸塩水溶液）を用いて特
性（２）のようにし、不働態化を伴うような第２図（２
）のａｂ領域の一点を用いなければならない。
次に理論的計算によると、電解液の電導率を■として電
流密度は ｉ＝しかく（ｄＶ／ｄｘ） 但し、ｉ：電流密度、Ｖ：電以、ｘ： 陰極表面から陽極へ向う距離 で表わされ、陽極表面（ｘ＝ｘ０）では、■（ｄｖ／ｄ
ｘ）ｘ＝ｘ０ となって、陽極表面つまり工作物表面の微小凸部に電解
電流が集中するためには （ｄｖ／ｄｘ）ｘ＝ｘ０≫Ｖ０／ｘ０ ただし、Ｖ０：電解ギャップ電圧 であることが必要である。
第３図は、陽・陰極管の電解ギャップｘ０：１〔ｍｍ〕
，Ｖ０：１０（ｖ）に対する工作物表面の凸部の鋭さを
パラメータとした電位分布の計算による理論値である。
第３図は工作物表面の凸部の形状を回転双曲体と仮定し
、 ｘ２／（ｆ２ｃ０ｓ２ａ）−ｙ２／（ｆ２ｓｉｎ２ａ）
＝１ただし、ｆ：回転粗曲体の焦点距離 としてａ：０．５°，１０°，３０°，および９０°（
完全鏡面）としたものが第３図におけるＡ１，Ａ２，Ａ
３，Ａ４およびＡ０である。高さ：０．１μｍ（最大あ
らさ１００ｎｍに相当）としてＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４
の（ｄＶ／ｄｘ）ｘ＝ｘ０／（Ｖ０／ｘ０）の値は、２
０，４，２，および１．６６である。この値をもっと大
きくするためには、ｘ０を大きくするのが便法である。
また数十年Ａ程度の電気抵抗性不働態化膜の存在も必要
で、それにはギャップに印化される電圧が高精度に一定
でなければならない。
そこで第４図に示すような加工の態様が必要となり、１
：工作物、２：工作物表面に、電解によって生じる不働
態化膜、４：通水性のある粘弾性体、５：砥粒、６：陰
極、７：電解液の流れを示し、電解電流３（図示せず）
は４、５を介して１から６へ流れ、６と４、５は一体と
なって回転しながら矢印８の方向へ定速で送られる。す
なわち電解ギャップを砥粒粒径よりもかなり大きくする
ために、粘弾性をもって可撓・圧縮性のある研磨布（た
とえば不織布または多孔性ウレタン・ゴム）に砥粒を付
着したものが適当で、電圧の変動、変化は５×１０−３
以下が望ましい。
最後に超精密過去の手順（条件選定）は以下のとおりで
ある。
（１）切削速度の選定（第５図） 電解条件は適宜決めてよい。切削速度は１〜２ｍ／ｓで
、小さいほうが望ましい。
（２）押付圧とギャップの関係（第６図）押付圧は０．
１〜０．４ｋｇｆ／ｃｍ２で、小さいほうが望ましい。
（３）ギャップ電圧の選定（第７図） 評価関数は最大あらさで、パラメータはギャップ（ある
いは押付圧）となる。
（４）除去速度とギャップ電圧の関係（第８図）。あく
まで参考データである。
（５）砥粒粒度と最大あらさの関係（第９図）。
なお、第２図で記した超精密加工に必要なａｂの領域は
、工作物材料によって異なり、鉄系で５Ａ／ｃｍ２以下
、どう：３Ａ／ｃｍ２以下、アルミニウムで１Ａ／ｃｍ
２以下、などである。また押付圧を大きくしても（他の
条件：不変）、加工面最大あらさは減少して精細になる
が、押付圧の増大は自動化・無人化と精度制御の観点か
ら好ましくない。
具体的な例は、ＳＵＳ３０４にたいしてＷＡ（＃４，０
００〜＃５，０００）・・・１０ｎｍＲｍａｘＷＡ（＃
２，０００〜＃４，０００）・・・３０ｎｍＲｍａｘＷ
Ａ（＃１，０００）・・・・・・・・・１００ｎｍＲｍ
ａｘで、加工速度は３〜１０ｍｍ／ｍｍ．の工具電極送
り速度×（工具電極面積）となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は工作物である陽極表面の凹凸と電解電流の集中
の様子を示す概念図である。第２図は超精密加工に必要
な電解溶出特許の説明図でａｂが不働態可型電解液によ
る利用範囲を示す。 第３図は工作物（陽極表面）の凸部の鋭さと電位分布の
理論的解析例である。 第４図は超精密電解複合砥粒加工の実施原理図である。 第５〜９図は加工条件最適化の手順の説明図で、第５図
は切削速度つまり工具電極の回転速度の影響を示し、第
６図は押付圧と粘弾性体圧縮によるギャップの関係を示
し、第７，８図は加工特性に及ぼすギャップ電圧（＝電
流密度）の影響を示している。第９図は最大あらさと砥
粒粒度の関係を示す概念図である。 特許出願人　大本康雄

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電解液中の電解作用の陽極反応によって工作物である陽
    極表面に不働態化膜を生成しやすい酸素酸塩水溶液（た
    とえば２〜２０％硝酸ナトリウム水溶液）を用い、陰極
    との間に定値制御された直流電圧を印加し、所要の表面
    精度に応じて陰・陽極間に介在させる通水性のある粘弾
    性体に適当な押付圧を加えて電解ギャップを調節すると
    同時に、粘弾性体に保持されている砥粒の軽切削により
    工作物表面の凸部に電解電流を集中させて超精密加工を
    行う方法。
JP1940782A 1982-02-09 1982-02-09 超精密電解複合砥粒加工法 Pending JPS58137525A (ja)

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