JPS63267118A - 電解加工による仕上げ加工方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電解加工による仕上げ加工方法に係り、特
に難削金属等からなる被加工物の三次元形状の被加工面
を短時間かつ高精度に仕上げて鏡面状の光沢面を得るこ
とができる電解加工による仕上げ加工方法に関する。

［従来の技術］ 従来の金属加工方法としては、被加工物と加工電極との
間隙に硝酸ナトリウムや塩化ナトリウム等の電解液を満
たし、この電解液を高速で流すとともに、安定した電解
作用を阻害する電解生成物、すなわち溶出した金属化合
物や金属イオン及び水素ガス等を除去しながら、直流電
流を被加工物から加工電極に流して加工する電解加工方
法（特開昭６１−７１９２１号公報及び特開昭６０−４
４２２８号公報参照）と、被加工物と加工電極とを水、
ケロシン等の加工液中で微小間隙をもって対向させ、か
つこれらを適宜の電源に接続して、前記間隙に瞬発する
火花放電や過渡アーク放電を発生させ、該放電エネルギ
ーにより被加工物を加工する放電加工方法（特公昭６０
−２６６４６号公報及び特開昭６０−１７７８１９号公
報参照）が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前者の電解加工方法にあっては、特に三
次元形状の底付き加工（凹窩状に形成された三次元構造
のものに対する加工をいう）において、被加工物に加工
電極の精密な転写を行うことが困難で、高精度の表面品
質が得られないという不都合があり、また、後者の放電
加工方法にあっては、良好な面粗度を得ることが困難で
、例えば鏡面仕上げ等の表面仕上げに多くの時間と労力
を要するという不都合があった。

そこで、本出願人はこれらの不都合を除去する電解加工
による仕上げ加工方法を出願（特願昭６２−２７６１６
号）したが、この仕上げ加工方法にあっては、１サイク
ルまたは数サイクルの加工後に、被加工物と加工電極の
間隙に生成された電解生成物を除去し、該間隙に新たな
加工液を供給した後、時間麿れを与えずに被加工物と電
極間にパルス電流を供給していた。

したがって、被加工物と加工電極の間隙中の加工液が動
いている状態でパルス電流が供給されるため、被加工物
の加工表面に近いところでの流速斑（渦流）により加工
条件に差異が生じ、前記被加工面に加工液の流れの模様
にそった縞模様が発生し、鏡面を得たい場合など、その
表面品質な損なうという不都合があった。

［発明の目的コ そこでこの発明は、上記不都合を除去し、特に難削金属
等の被加工物の三次元形状の被加工面を短時間かつ高精
度に仕上げて鏡面状の光沢面を得ることができる電解加
工による仕上げ加工方法を実現するにある。

［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、加工液を介して
対設した被加工物と加工電極間にパルス電流を供給し、
前記被加工物と加工電極間に生成した電解生成物を間欠
的に除去しながら仕上げ加工する仕上げ加工方法におい
て、前記電解生成物を除去した後に、前記被加工物と加
工電極間に新たな加工液を供給し、該加工液を供給して
から所定時間後に前記パルス電流を供給することを特徴
とする。

［作用］ この発明の構成によれ′ば、被加工物と加工電極間の加
工液の動き（流れ）が止まった状態、つま静止加工液中
でパルス電流が供給されて加工が行われるため、被加工
物の被加工面全体にわたり加工条件が均一となり、良好
な表面品質が得られる。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１〜４図は、この発明の一実施例を示す。第１〜３図
において、１はこの発明に係る仕上げ加工方法を実施し
得る仕上げ加工装置で、この装置１は、被加工物２を固
定する被加工物固定装置３、電極４を固定する電極固定
装置５、電極駆動部６の回転運動を往復運動に変換する
駆動変換部７、パルス電流を発生する電源装置８、モー
タ駆動制御部９と加工条件制御部ｌＯと加工液流制御部
１１とからなる制御装置１２、加工条件を入力する入力
装置１３、加工液濾過装置１４、加工液飛散防止カバー
１５等からなる。

前記被加工物固定装置３は、絶縁性の高いグラナイトも
しくはセラミックスからなり、例えば水平面上でＸ−Ｙ
方向に移動可能なテーブルで、被加工物２をボルト１６
等により固定する。また、前記電極固定装置５は、その
下部に設けたロッド１７の下端に、例えば純銅もしくは
グラファイトからなる電極４を、その電極面４ａと前記
被加工物２の被加工面２ａとが三次元方向に一様な間隙
１８を保つように固定する。そして、前記電極固定−置
５は、電極駆動手段を構成する前記電極駆動部６と駆動
変換部７とにより前記間隙１８を所定値に設定すべく上
下動する。すなわち、電極駆動部６のロータリーエンコ
ーダ２０とタコジェネレータ２１からの信号により前記
制御装置１２のモータ駆動制御部９から出力される制御
信号により、モータ１９を回転制御し、このモータ１９
の回転運動を駆動変換部７により往復運動に変換して、
前記電極固定装置５を上下動させ、電極面４ａと被加工
面２ａとを所定の間隙１８に設定する。

前記被加工物２と電極４間に電流密度が７０Ａ／ｃｍ２
以下のパルス電流を供給する電流供給手段としての電源
装置８は、加工条件制御部１０からの制御信号により、
被加工物２０表面積に従って計算したパルス幅と電流密
度のパルス電流を発生するもので、直流電源部２２と充
放電部２３とを有し、例えば第４図に示す如く構成する
。第４図において、充放電部２３は、放電部２４と充電
部２５とを有し、放電部２４は、蓄電器２６−１〜２６
−ｎとダイオード２７−１〜２７−ｎと放電スイッチ２
８−１〜２８−ｎ等からなり、充電部２５は、電圧検出
器２９と電圧比較器３１と充電スイッチ３２等からなる
。また直流電源部２２は、変圧器３３と整流器３４とか
らなり、直流電流を前記蓄電器２６−１〜２６−〇に供
給する。

この電源装置８を制御する加工条件制御部１０は、前記
蓄電器２６−１〜２６−〇の充電電圧を設定する充電電
圧設定器３０と、被加工物２と電極４との間隙１８に放
電する電荷の電流波形を設定する電流波形設定器３５と
、放電する電荷の所定時間幅（パルスのオン時間幅及び
オフ時間幅）のパルスを発生するパルス発生器３６と、
モータ駆動制御部ｌＯもしくは加工液流制御部１１から
の入力信号により所定時間、例えば５秒経過後に信号を
出力する計数回路３７と、前記電流波形設定器３５と前
記パルス発生器３６と前記計数回路３７からの入力信号
に基づき放電スイッチ２８−１〜２８−ｎに開閉信号を
出力するゲート回路３８等からなる。

前記人力装置１３は、被加工物の材質と表面積、仕上げ
加工しろと寸法精度の等級、仕上げ面粗度及び初Ｊ（Ｕ
電極間隙等を人力し、これらの各信号を制御装置１２の
モータ駆動制御部９及び加工条件制御部１０に出力する
。

前記加工液濾過装置１４は、加工で生じた電解生成物を
含む加工液４１を濾過するもので、加工液流制御部１１
からの制御信号に基づいて、加工液槽４０へ加工液を一
定の液圧で供給するとともに、加工中に被加工面２ａと
電極面４ａ間に生成した電解生成物等を排除するために
、１パルスまたは数パルス毎に上昇動作する電極４と同
ｓｔｎ　Ｌ、て被加工物２と電極４間に新鮮な加工液を
噴出する如く電磁弁４２等を制御する。

次に、この装置による仕上げ加工方法について説明する
。

仕上げ加工に際しては、電極固定装置δのロッド１７の
下端に電極４を取付け、この電極４を下降してその電極
面４ａを、電解加工あるいは放電加工により所望形状に
加工され被加工物固定装置３に固定された、例えば熱処
理を行った特殊鋼等からなる被加工物２の被加工面２ａ
に対向接触させ、電極４を被加工物２とともに加工液槽
４０の加工液４１内に浸漬する。そしてこの位置を原点
Ａとし、初期電極間隙に深つ位置に電極４を上昇し、加
工液が被加工面２ａと電極面４ａ間に満ちたら、そこを
加工原点として仕上げ加工を開始する。

仕上げ加工前期には、加工条件制御部１０の制御信号に
より、電源装置８から所定のパルス電流、例えば電流密
度が５Ａ／Ｃｍ２〜２０Ａ／Ｃｍ２のパルス電流を被加
工物２と電極４間に供給する。これにより、被加工面２
ａ素材が溶出する。所定のパルス電流を１回ないし数回
供給した後、モータ駆動制御部９の信号によりモータ１
９を駆動して電極４を上昇させ、電極面４ａを被加工面
２ａから離間さぜる。この離間により、被加工面２ａと
電極面４ａ間の電解生成物を加工液とともに後述する加
工液濾過装置１４の電磁弁４２等の動作により排除する
。

電解生成物を排除した後は、電極４が下降し、電極面４
ａが被加工面２ａに接触する。これにより、前記原点Ａ
と現位置とを制御装置１２て比較して加工１回（１パル
スまたは数パルス毎の加工）当りの加工深さを測定する
。その後、前記被加工面２ａと電極面４ａが所定の間隙
Ｉ８を保つように電極４が再び上昇し、加工液ＪＦＡ４
０内の電解生成物を含まない加工液を被加工面２ａと電
極面４ａ間に満たすとともに、前記電極４が所定位置（
電極面４ａが被加工面２ａと所定の間隙１８を保つ位置
）に達してから、１〜５秒後にパルス電流が供給され次
の加工が行われる。なお、加工液層４０には１回ないし
数回の電解加工で生成した電解生成物とともに排除する
加工液を補うように、加工液濾過装置１４のクリーンタ
ンクから新鮮な加工液が供給される。

このように、所定の間隙１８を設けて対向した被加工面
２ａと電極面４ａとの間に加工液を満たし、被加工物２
と電極４との間に所定のパルス電流を供給して、被加工
面２ａ素材を加工液４１内に溶出させた後、被加工面２
ａと電極面４ａ間に生成した電解生成物を排除し、再び
電極面４ａを被加工面２ａに接触させることにより、加
ニー回当りの加工深さを測定し、その値を累積するとと
もに、電極４を再び上昇させ、電極面４ａと被加工面２
ａとを所定の間隙で対向させ、該間隙に新たな加工液を
満たした後、１〜５秒後にパルス電流を供給して次の加
工を行う、という一連の工程を制御装置１２の信号によ
り所定回数繰り返す。

前記加工深さの累積値が、入力装置１３で入力された人
力データに基づいて加工条件制御部１０で計算された加
工深さの設定値と比較し、加工深さ累積値が加工深さ設
定値に対し、所定の差（例えば１μｍ）以内になった時
に、加工条件制御部１００制御信号により電源装置８の
パルス電流をパルスのオンタイムが１０ｍ５ｅｃ以下で
電流密度が３０Ａ／ｃｍ２以上のパルス電流（仕上げ加
工後期のパルス電流）に切換える。そして、このパルス
電流で前述した仕上げ加工初１（Ｉ］と同様の方法によ
り所定回数の加工を行い仕上げ加工を終了する。

次に、この発明に係る電解加工における仕上げ加工方法
による加工例を示す。

電極　　　純銅 被加工物材質　　　　工具鋼（面粗度２０μｍ）電解液
　　　　　　　硝酸すトリウム溶液（）農度４０％） 仕上げ加工初期 パルスオンタイム　５ｍ５ｅｃ 電流密度　１７Ａ／ｃｍ２ 仕上げ加工後期 パルスオンタイム　１０ｍ５ｅｃ 電流密度　４０Ａ／　ｃ　ｍ２ 仕上げ面粗度　　　　Ｒｍａｘ：１μｍ以下仕上げ面　
　　　　　鏡面状の光沢面 なお、電極を被加工面から離間させ、電極面と被加工面
間の電解生成物を排除するサイクルは、１パルス毎に行
うのが被加工面の全面にわたって最も安定しているが、
例えば仕上げ加工前期のパルスのオンオンタイムが１ｍ
５ｅｃという短い場合は、１パルスの加工で発生する電
解生成物が少ないので、数パルス毎に排除することもで
きる。

また、上記実施例においては、計数回路３７の計数開始
を、電極４が上昇し所定位置で停止したことによるモー
タ駆動制御部１０の信号により行ったが、この発明はこ
れに何ら限定されず、例えば、加工液流制御部１１から
電磁弁４２への作動信号を人力して計数を開始してもよ
いし、また電極４と被加工物２が接触した位置、つまり
加工深さの測定信号を入力して計数を開始するようにし
てもよい。

これらの場合、計数回路３７の計数は入力信号の種類に
応じて適宜設定すればよい。さらに、計数回路に限らず
、例えば加工液の流れを検出するセンサを設け、このセ
ンサの信号（加工液の流れが停止した信号）により、パ
ルス電流を供給するようにしてもよい。

このように、この発明に係る電解加工による仕上げ加工
方法にあっては、仕上げ加工装置に、所望形状に加工さ
れた被加工物と電極とを取付け、仕上げ条件等を入力装
置により人力して起動すれば、鏡面状光沢を呈した三次
元金属曲面が無人で短時間に得られ、その表面は、内部
応力の蓄積や金属組織の変化もないし、機械的亀裂の侵
入といった変質も全く見られず、加工前の熱処理品質も
損なわれることがない等、現在の金型加工で最も省力化
が遅れている仕上げ加工分野で、品質向上と機械化に大
ぎな効果が得られる。また、加工液濾過装置により、電
解生成物を多く含んだ加工液を簡単かつ安価に処理する
ことができる。

なお、この発明は、金型加工分野に限らず、半導体生産
のシリコン単結晶やガリウムヒソ基材の仕上げ加工、及
び磁気記憶装置のアルミニュウム・ディスクの単結晶ダ
イヤモンドによる鏡面加工等のように、機械的加工によ
る表面の僅かな内部応力が問題となっている分野での仕
上げ加工にも応用することができる。また、自動搬送装
置と組み合せて、量産されるハイポイド・ギヤー等の熱
処理後の仕上げ加工に用いることも勿論可能である。

［発明の効果コ 以上詳細に説明したように、この発明に係る電解加工に
よる仕上げ加工方法にあっては、加工を夜を介して対設
した被加工物と加工電極間にパルス電流を供給し、前記
被加工物と加工電極間に生成した電解生成物を間欠的に
除去しながら仕上げ加工を行うに際し、前記電解生成物
を除去した後に、前記被加工物と加工電極間に新たな加
工液を供給し、該加工液を供給してから所定時間後に前
記パルス電流を供給するようにしたので、流速斑による
縞模様の発生がなく、高精度かつ微小面粗度の鏡面状光
沢を呈した三次元金属曲面を短時間に得ることができる
。また内部応力の蓄積や金属組織の変化がなく機械的亀
裂の侵入等の変質が全く見られず、加工前の熱処理品質
も損なわない表面を得ることができ、省力化が遅れてい
る金型加工分野での品質向上と機械化を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する仕上げ加工装置を示す正面
図、第２図は同装置の側面図、第３図は同装置の概略構
成図、第４図は電流供給手段を示すブロック図である。 １・・・仕上げ加工装置、２・・・被加工物、２ａ・・
・被加工□面、３・・・被加工物固定装置、４・・・電
極、５・・・電極固定装置、６・・・電極駆動部、７・
・・駆動変換部、８・・・電源装置、９・・・モータ駆
動制御部、ｌＯ・・・加工条件制御部、ｌｌ・・・加工
液流制御部、１２・・・制御装置、１３・・・入力装置
、１４・・・加工液濾過装置、３７・・・計数回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工液を介して対設した被加工物と加工電極間にパルス
   電流を供給し、前記被加工物と加工電極間に生成した電
   解生成物を間欠的に除去しながら仕上げ加工する仕上げ
   加工方法において、前記電解生成物を除去した後に、前
   記被加工物と加工電極間に新たな加工液を供給し、該加
   工液を供給してから所定時間後に前記パルス電流を供給
   することを特徴とする電解加工による仕上げ加工方法。