KR19990087953A - 방전가공방법및그방법을실시하기위한장치 - Google Patents

Abstract

방청제를 함유하지 않는 탈이온수를 가공액으로서 사용하여도, 피가공물에 있어서의 녹의 발생을 억제할 수 있는 방전가공방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치를 제공한다.

산화환원전위를 저하시킨 탈이온수를 방전가공용의 가공액으로서 사용한다.

탈이온수 중에 접지전극과 한쌍의 인가전극을 침지시키고, 인가전극에 고주파교류전압을 인가시켜서 탈이온수의 산화환원전위를 저하시킨다.

Description

방전가공방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치 {ELECTRICAL DISCHARGE PROCESSING METHOD AND A APPARATUS FOR OPERATING THE SAME METHOD}

본 발명은 방전가공방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이며, 특히 가공액으로서 방청제(녹방지제)를 함유하지 않은 탈이온수를 사용하는 방전가공방법, 및 그 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

방전가공기의 가공액으로서, 근래에는 절연유 대신에 탈이온수가 사용되고 있다.

그러나, 탈이온수에는 피가공물에 대한 방청 능력이 존재하지 않기 때문에, 트리에탄올아민 등의 알칸올아민 또는, 올레인산아미드 등의 지방산아미드가 피가공물의 방청 목적으로 가공액에 첨가되고 있다(예를들면, WO 91/04820 및 일본국 특공평 5 - 75524호 공보).

이와같은 방청제 함유 가공액의 폐유는 산업폐기물에 해당되므로, 전문업자에게 처리를 위탁하지 않으면 안되어, 이것이 방전가공기에 의한 가공비용의 상승을 초래하고 있고, 또 환경오염문제의 관점에서도 바람직하지 않은 것이 실상이다.

따라서, 본 발명이 해결하려고 하는 과제 내지 목적은, 방청제를 함유하지 않은 탈이온수를 사용하여 방전가공을 행하고, 이때에 피가공물에 녹이 발생하는 것을 억제하는 방법, 및 그 방법을 실시하는 장치를 제공하는데 있다.

도 1은, 탈이온수의 산화환원전위를 저하시켜 본 발명에 의한 방전가공방법의 가공액으로 하기 위한 고주파 교류전압인가장치의 일실시형태를 나타내는 회로도

도 2는, 방전가공기에 있어서의 가공탱크의 개요를 나타내는 평면도이며, 고주파 교류전압인가장치의 인가전극 및 접지전극과, 고정판에 체결되는 피가공물과, 와이어가이드의 배치관계의 일예를 나타내는 도면.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10. 고주파 교류전압인가장치 12. 직류전원

14, 16. 고주파 스위치 18. 고주파 발진기

20. 고주파 전환지령회로 24, 26. 인가전극

50. 가공탱크 DIW. 탈이온수

RW. 피가공물 DW. 모조가공물

본 발명의 발명자의 한사람은 피처리수중에 접지전극과 한쌍의 인가전극을 배치하여, 그 인가전극에 고주파의 교류전압을 인가시키므로서 피처리수의 산화환원전위를 저하시키고, 이에 의해 피처리수에 함유되어 있는 유기물의 분해 등을 행하는 피처리수의 정화 방법을 제안하고 있다(특허 제 2623204호 공보).

이 공지의 고주파 교류전압 인가법을 방전가공기에 적용한 바, 의외로 가공액으로서의 탈이온수에 방청제를 첨가하지 않아도, 피가공물의 산화에 의한 녹발생이 억제되는 것, 및 피가공물의 표면에는 얇은 빨간 녹이 형성되지만 그 빨간 녹층의 하층 및 가공면에는 자철광 모양의 경질피막이 형성된다.

따라서, 간단한 산세정에 의한 빨간 녹층의 제거가 가능한 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

따라서, 본 발명에 의한 방전가공방법은 접지전극과 한쌍의 인가전극을 배치하고, 그 인가전극에 고주파의 교류전압을 인가시키므로서, 가공액으로서의 탈이온수의 산화환원전위를 저하시킨 상태에서 방전 가공을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의한 방전 가공방법을 실시하는 경우에, 산화환원전위가 200mV 이하인 탈이온수를 가공액으로서 사용하는 것이 바람직하다.

왜냐하면 산화환원전위가 높으면 피가공물에 대한 방청효과가 저하해 버리기 때문이다.

본 발명에 의한 방전 가공방법을 실시하는 경우에, 가공탱크내의 피가공물을 전기적인 접지상태로 하는 것이 바람직하다.

이것은 직류관계에 있어서, 주지의 음극 부식방지의 원리를 이용하는 것이지만, 본 발명에 의한 방전 가공방법에 있어서도 이 원리가 작용되고 있는 것이라고 생각되기 때문이다.

또한, 접지는 300∼500Ω 정도의 저항을 거쳐서 행하고, 이에 의해 방전가공전류의 혼입을 억제하는 것이 긴요하다.

한편, 본 발명에 의한 방전가공기는, 탈이온수를 가공액으로 하는 방전가공기에 있어서, 접지전극과, 한쌍의 인가전극과, 직류전원과, 그 직류전원에 가변저항을 거쳐서 각각 접속된 제 1 및 제 2고주파스위치 및 이들 고주파스위치에 저항을 거쳐서 접속된 플립플롭회로(flip-flop circuit)로 된 고주파 전환지령회로와, 그 고주파 전환지령회로에 접속된 고주파 발진기를 구비하고 있고, 상기한 한쌍의 인가전극에 고주파교류전압을 인가시키는 장치가 부설되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 방전가공기에 있어서, 고주파 전류전압 인가기구의 접지전극 및 인가전극은 가공탱크내에 배치될 수가 있다.

물론, 가공액 저장탱크를 별도로 설치하여, 수도물 또는 우물물 등의 원수(原水)를 이온교환처리해서 얻어진 탈이온수를 가공액 저장탱크에 도입하고, 이어서 가공탱크내로 도입하는 것도 가능하며, 이 경우에는 고주파 교류전압 인가장치의 접지전극은 가공탱크내에 배치되고, 인가전극은 상기한 가공액 저장탱크내에 설치되게 된다.

본 발명에 의한 방전가공기의 고주파 교류전압 인가기구에 있어서, 전원전압은 100V이지만 실효치는 약 절반 또는 그 이하이며, 전류치는 500mA∼1A이므로 안전성은 높고, 또 고주파 발진기로부터 고주파 전환지령회로에 부여되는 신호는 20∼50KHz이다.

또한, 접지전극의 소재는 철이며, 한편 양 인가전극으로서는 배의 표피의 반점과 같은 가공을 표면에 실시한 티탄재료에 백금 도금을 실시한 것이 사용된다.

(실시예)

다음으로 본 발명에 의한 방전가공방법 및 그 장치에 대해 첨부 도면을 참조해서 설명하고, 그 후 시험예에 의해 구체적으로 설명한다.

도 1은, 본 발명에 의한 방전가공방법에 사용되는 고주파 교류전압 인가장치의 회로도를 나타내는 것이며, 그 접지전극 및 인가전극과 방전가공기의 가공탱크의 관계를 나타내고 있고, 도 2는 방전가공기의 가공탱크의 내부를 나타내는 것으로서, 상기한 접지전극 및 인가전극이 가공탱크내에 배치되는 한형태를 나타내고 있다(방전 가공기 그 자체는 종래의 것과 본질적으로 변경은 없고, 본 발명에 의한 방전가공기는 고주파 교류전압 인가장치가 부설되어 있는 점에 특징이 있으므로, 방전가공기의 전체는 도시되어 있지 않고, 그 가공탱크만이 표시되어 있는 것에 유의하기 바란다).

도 1에 나타내고 있는 고주파 교류전압 인가장치(10)는, 전원(12)과, 가변저항(R1)을 거쳐서 접속된 제 1고주파스위치(14) 및 제 2고주파스위치(16)와, 고주파 발진기(18)와, 플립플롭회로로 구성되어 있고, 상기한 고주파 발진기에 의해 제어되는 고주파 전환지령회로(20)로서 저항(R2)을 거쳐서 상기한 제 1고주파스위치(14)에 접속되며 또한 저항(R3)을 거쳐서 상기한 제 2고주파스위치(16)에 접속되어 있는 고주파 전환지령회로와, 상기한 제 1고주파스위치(14) 및 제 2고주파스위치(16)의 출력측에 있어서 병렬로 접속된 콘덴서(22)와, 상기한 제 1고주파스위치(14)에 접속된 제 1인가전극(24)과, 상기한 제 2고주파스위치(16)에 접속된 제 2인가전극(26)과, 접지전극(28)을 구비하고 있다.

상기한 전원(12)의 전압은 100V이지만, 고주파 교류전압 인가장치(10)로서의 실효전압은 50V 이하이고, 전류치는 500mA∼1A이며, 통상은 200mV정도로서 안전성에 대한 배려가 되어 있다.

상기한 제 1고주파스위치(14) 및 제 2고주파스위치(16)는 각각 2개의 트랜지스터(14A),(14B) 및 (16A),(16B)를 구비하고 있다.

상기한 인가전극(24),(26) 및 접지전극(28)은 본 실시형태의 경우에는, 방전가공기(도시생략)의 가공탱크(50)내에 배치되어 있고, 그 가공탱크(50)내에는 가공액으로서의 탈이온수(DIW)가 도입되어 있다.

이 탈이온수는 수도물, 우물물 등을 원수(原水)로 해서, 이온교환수지 등을 사용하여 전기저항율이 70,000Ωcm 정도로 되어 있는 것이다.

또한, 양 인가전극은 배 표피의 반점 형상의 가공을 표면에 실시한 티탄제의 판재료에 백금 도금을 실시한 것이며, 접지전극은 강판이다.

본 발명에 의한 방전가공방법을 실시하기 전의 준비작업을 도 2를 참조해서 설명한다.

우선, 가공탱크(50)에 부착된 피가공물부착대(52)에 피가공물(RW) 및 필요에 따라 대조(對照)로서의 모조가공물(DW)을 고정시킨다.

이들 피가공물 및 모조가공물의 고정은 체결기구(54)에 형성되어 있는 개방구(도시생략)를 거쳐서, 고정판(52)에 형성되어 있는 나사구멍(56)에 볼트(58)를 통하여 고정판의 상면과 체결기구 사이에 피가공물 및 모조가공물의 단말부를 끼워 상기한 볼트로 체결하므로서 행해진다.

피가공물(RW)은 저항(R4)을 거쳐서 접지되어 있다.

이 저항(R4)은 피가공물의 방전가공시에 가공전류의 혼입을 억제하기 위한 것이며, 그 저항치는 300∼500Ω이다.

또한, 참조 숫자 60으로 표시되어 있는 것은 와이어가이드이며, 62로 표시되어 있는 것은 가공액의 배출구이다.

상기한 가공탱크(50)에는 탈이온수(DIW)(도 1참조)가 도입되며, 도 1에 나타내고 있는 고주파 교류전압 인가장치(10)는 기동되어, 직류전원(12)으로부터의 출력이 가변저항(R1)을 거쳐서 제 1 및 제 2고주파스위치(14) 및 (16)에 부여된다.

이 경우에, 직류전원(12)으로부터의 출력은 고주파 발진기(18) 및 고주파 전환지령회로(20)에 주어지고, 이에 의해 제 1 및 제 2고주파스위치(14) 및 (16)은 제어되어 고주기로 ON·OFF되므로 고주파교류가 형성되며, 이 교류출력은 가공탱크(50)내에 배치된 한쌍의 인가전극(24), (26)에 보내어져, 가공탱크(50)에 있어서의 탈이온수(DIW)의 처리가 개시된다.

가공탱크(50)에 있어서의 탈이온수(DIW)의 산화환원전위가 200mV 이하로 저하하면, 탈이온수가 본 발명에 의한 방전가공방법을 실시할수 있는 가공액으로 되므로, 고주파 교류전압 인가장치(10)를 가동상태로 유지하면서 통상법에 의해 피가공물(RW)의 방전가공을 실시한다.

탈이온수의 산화환원전위의 설정은 전압파형의 파고를 가변저항(R1)에 의해 조정하고, 또 인가전극(24) 및 (26)과 접지전극(28)의 사이에는 미약하지만 단속적으로 전류가 흐르기 때문에, 콘덴서(22)로서 적절한 용량의 것을 선택해서 그 직류전류의 전압파형을 조절하므로서 행해진다.

또한, 피가공물의 방전가공중에 있어서의 가공액의 산화환원전위의 변동은 근소하다.

시험예

도 1에 나타내고 있는 것과 같은 고주파 교류전압 인가장치를 사용하고, 단, 방전가공기로서 미쓰비시덴키 주식회사제의 와이어방전가공기[ DIAX(상표)의 FX10형 ]를 이용하였기 때문에 접지전극 및 양 인가전극은 가공액공급장치의 가공액탱크내에 배치하고, 피가공물로서 탄소강인 S50C의 로터리 조연마생재료(粗硏磨生材料)를 채택하며, 성벽가공을 실시하여, 시간경과적으로 피가공물 및 대조로서의 모조가공물(이것도 S50C의 생재료임)의 표면을 눈으로 관찰하고, 또한 디지털 카메라에 의한 촬영을 행했다.

또한, 도 2에 나타내고 있는 바와 같이, 피가공물은 가공탱크내에 설치된 고정판의 한쪽 구석에 체결되고, 모조가공물은 다른쪽의 구석에 체결되었다.

(a) 가공액으로서 산화환원전위가 100mV정도로 저하하고 있는 탈이온수(전기저항율 : 약 70,000Ωcm)를 가공액으로서 사용한 경우의 결과는 다음의 표1에 나타내고 있는 바와 같다.

(b) 가공액으로서 산화환원전위가 150∼180mV로 저하하고 있는 탈이온수(전기저항율 : 약 70,000Ωcm)를 가공액으로서 사용하고, 또한 피가공물을 전기적으로 접지한 경우의 결과는 다음의 표 2에 나타내는 바와 같았다.

상기한 표 1 및 2에 나타내고 있는 결과로부터 본 발명에 의한 방전가공을 실시하는 경우에도, 피가공물이나 모조가공물의 표면에 빨간 녹의 발생에 의한 변색이 발생하지만, 이 녹은 진행성의 것이 아니고, 간단한 산세정에 의해 제거할 수 있는 것을 알 수 있다.

이와같이 녹이 진행성이 아니고 산세정이 가능한 이유는 빨간 녹층의 하층 및 가공면에는 자철광과 같은 경질피막이 형성되어 있기 때문이며, 이 현상은 본 발명의 경우에 고유한 것이며, 극히 특이적인 것이라고 할 수 있다.

물론, 피가공물로서 로터리 조연마재료가 사용되었기 때문에, 방전 가공후의 후처리로서 산세정이 실시되었지만, 끝마무리 연마재료를 피가공물로서 사용한 경우에는 가공분말의 표면부착이 생기지 않기 때문에 방전 가공후에 산세정을 행할 필요성은 없다.

또한, 이 방전가공방법에 의하면 가공슬러지의 박리가 양호하며, 피가공물의 가공면에는 침지녹이 확인되지 않고, 가공탱크에 가공분말이 고착되지 않고 필터에 의해 포착되며, 또한 가공액이 방청제를 함유하고 있지 않기 때문에, 가공액의 유로를 구성하는 관의 내벽에 경질스케일이 형성될 염려는 없어진다.

또, 탈이온수 조제용의 원수가 수도물이나 우물물로서 유기물 등을 함유하고있어도, 고주파 교류전압 인가장치에 의해 탈이온수의 산화환원전위가 저하되는 단계에서 분해되기 때문에, 본 발명 방법에 의한 방전가공방법에 사용되는 가공액은 부패하지 않는다.

비교대조로서 산화환원전위를 저하시키지 않은 탈이온수를 가공액으로서 사용한 상기와 같은 시험을 실시했다.

결과는 다음의 표 3에 나타내는 바와 같다.

표 1 및 2의 결과가 나타나 있는 본 발명에 의한 방전가공시험과 표 3의 결과가 나타나 있는 비교 방전가공시험은 계속가공하는 처리시간이 다르기 때문에 엄밀한 비교는 되지 않지만, 본 발명에 의한 방전 가공방법에 의하면 피가공물과 모조가공물이 변색에 관해 같은 경위를 이루고, 또 이들 양 가공물의 상면에는 부착물이 거의 퇴적하지 않지만, 비교 방전가공방법의 경우에는 피가공물과 모조가공물에 관한 변색의 경위에 명백한 상이가 확인되고, 또 모조가공물의 상면에는 다량의 부착물이 퇴적하는 점에 있어서 양 방법에 의한 결과는 다르다.

특히, 본 발명에 의한 방전가공방법에 있어서는, 방전가공중에 있어서 피가공물의 표면에 형성된 녹이 진행성이 아니다.

따라서, 이는 방전가공후에 피가공물을 가공액중에 방치해도 상관이 없는 것을 의미하고 있지만, 비교 방전가공방법에 의하면, 방전가공중에 있어서 피가공물의 표면에 형성된 녹은 진행성인 점에 있어서, 양 방법에 의한 결과는 본질적으로 다르다.

이것은 산화환원전위를 저하시킨 탈 이온수는 녹의 발생을 억제할 뿐만 아니라 가공탱크내 전체에 있어서의 가공환경을 양호하게 하고 있는 것이라고 추정된다.

본 발명의 방전가공방법에 의하면, 피가공물의 표면에 발생하는 녹을 억제하면서 가공처리를 장시간에 걸쳐 행할 수가 있어, 따라서, 복수의 면(面)부착가공으로 또한 심야 무인운전에 의한 연속가공이 가능하다.

또, 가공처리중에 경우에 따라 표면에 형성되는 녹도 진행성의 것이 아니기 때문에 산세정에 의해 용이하게 제거할 수가 있고, 또한 가공슬러지의 박리도 양호하다.

가공액은 방청제를 함유하고 있지 않기 때문에 가공액의 유로를 구성하는 관의 내벽에 경질스케일을 형성하는 일이 없고, 따라서 이 점에서 보수가 용이하게 되며, 또한 가공액의 폐액은 산업폐기물이 되지 않는다.

더욱이, 가공액은 부패가 생기지 않기 때문에 장기에 걸친 연속 사용이 가능하다.

Claims (7)

1. 접지전극과 한쌍의 인가전극을 배치하고, 상기 인가전극에 고주파의 교류전압을 인가하는 것에 의해 가공액으로서의 탈이온수의 산화환원전위를 저하시킨 상태에서 방전가공을 행하는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
2. 제 1항에 있어서,

   탈이온수의 산화환원전위가 200mV 이하인 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   피가공물이 저항을 거쳐서 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
4. 탈이온수를 가공액으로 하는 방전가공기에 있어서,

   접지전극과, 한쌍의 인가전극과, 직류전원과, 상기 직류전원에 가변저항을 거쳐서 각각 접속된 제 1 및 제 2고주파스위치 및 이들 고주파스위치에 저항을 거쳐서 접속된 플립플롭회로로 이루어진 고주파 전환지령회로와, 상기 고주파 전환지령회로에 접속된 고주파 발신기를 구비하고 있고, 상기 한쌍의 인가전극에 고주파 교류전압을 인가하는 장치가 부설되어 있는 것을 특징으로 하는 방전가공기.
5. 제 4항에 있어서,

   접지전극 및 인가전극이 가공탱크내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방전가공기.
6. 제 4항에 있어서,

   접지전극이 가공탱크내에, 또한 인가전극이 상기한 가공액의 저장탱크내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방전가공기.
7. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

   가공탱크내에 설치되어 있는 피가공물 부착대에 체결되어야 할 피가공물이 저항을 거쳐서 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 방전가공기.