WO1991012918A1

WO1991012918A1 - Procede de finissage electrolytique

Info

Publication number: WO1991012918A1
Application number: PCT/JP1991/000264
Authority: WO
Inventors: Youhei Kuwabara
Original assignee: Shizuoka Seiki Co., Ltd.
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1991-09-05
Also published as: EP0471086A1; EP0471086A4; KR940002875B1; KR920700828A; CA2053905A1; JPH03251315A

Description

Bfl 細書電解仕上げ加工方法技術分野

この発明は、電解仕上げ加工方法に係り、特に被加工面を高精度に仕上げて簏面状の光沢面を得ることができる鷺解仕上げ加工方法に関する。

従来のこの種の電解仕上げ加工方法としては、特開平 1一 2 5 2 3 1 7号公報に開示されたものがある。即ち、間隙をもって対殺した雷極とワークとを接触させてその位置を検出するステップと、鸳筷とワークとの接触を検出した後に電極を所定位置まで上昇させるとともにその位置を上限位置として記憶するステップと、前記間睐に介在する電解液が静止した後に前記電極とワークとの檁間に加工パルスを供耠するステップと、前記極 Mに供耠した加工パルスがオフした後に電極を上限位置までヒ昇するス千ップと、少なくとも電極がヒ昇している間に前記 M隊に新鮮な鷲解液の噴流を供給するステップと、前記上限位置から所定の間隙まで電極を下降するステップとを有するものである。

このものにおいては、電極として放電加工において使用したものをそのまま利用している。ところが、放電加工では、雷極とワークとの最も近接した位置でのアークを発生させているから、電極の表面が時に数十 μ ιηに達する凹凸を生じている。そして、この凹凸が 2 0 tf mを超える場合においては、電極表面の凹凸が 0. 】 m m以下の波打ちピッチであれば、 0. 1 m m内外の加工 W隊をもって加ェした場合には、鼋極全表面から理論的に得られる等電位面は Φ坦となり加工後の仕上げ面に電極表面の影響は現れない。しかし、その波打ちのピッチが 0 . 3 m m以上の場合には、その電極表面の凹凸が、同じ 0 . 1 m m程度の加工間隙をもってしても. 約： 1 Z 3程度の凹凸となって転写されてしまうという不都合が生じた。

この不都合を解決しょうとして調べると、特公昭 5 9— 1 2 4 1 2号公報 i a ) . 特開眧 5 4 - 1 4 9 5号公報（b ) . 特開昭 5 3 - 8 8 2 9 6号公報（c ) を挙げることができる，これらの従来枝術では、いずれも電極と被加工物とを相対的に移動させながら放電もしくは電解加工を行えば、罨極が有する線状の凹凸によって生ずる被加工物の線状の凹凸を解消できるとしている。

前記 f a ) においては、被加工物に対して電極を、偏心運動または摇動運動させるために電極と被加工物との電源への接続極性を交互に切換えることが必要となっているために、陽極側のみが一方的に加工される電解加工では電極に金属材を使用できないし、また大電流を使用する電解加工機にあっては適切なスィッチ機構を構成することが困難で装置が髙価になるなどの不都合がある

また、前記 ( b ) においては、電極と被加工物との相対的移動を円弧を描くように行うことが開示され、しかも有限段数の移動では不都合であるとも指摘している。しかるに、供給する電流はパルス電流であるので、どのようなやり方で無段に移動させた加工が行われるのか不明である。

さらに（c ) においては、雷極と被加工物とを対向させ、かっこの両者が相対的に、振動またはレシプロ運動をするように制御することが、開示されている。相対的な移動という点では、（b ) と同じ内容であるが、レシプロ制镩のスト口 —クを通常 0. l〜l m m程度の微小範囲に設定するとしている。

そこで、従来の罨解仕上げ加工方法において、上記従来公知の方法を調べてみると、電解加工の場合には効果が ¾められない場合が生じた。つまり、放鷺加工においては、被加工物ゃ罨極の表面に凸都があると、そこが最も極間難が小さくなるために、その部分に鼋流が集中してアークを発生し，アークの熟で凸部のみを溶融させ、他の部分には何ら変化を生じないので表面の凹凸を小さくすることができる。この工程を順次 Φ面展開すれば、ローラをかけたように一様に表面状態を改善できる。

これに対して、電解加工では、放電加工のように絶縁液中ではなく、通電可能な電解液中であるから、パルス電流を供給した場合に鷺極と被加工物とが対向している面では被加工物の表面は、電極表面との間隙の大きさに逆比例する形で全体に溶融を生じる。したがって、鷺極の表面の凹凸が決まったピッチであつたとき、前記振動やレシプロ運動のピッチが電極表面の凹凸のピッチと一教したような場合には、表面の凹凸は無くならないという不都合が判明した。

そこでこの発明は、上記不都合を解消すべく電解仕上げ加工において、電極の表面が荒れている場合に速用して著効のある電解加工方法を提供することを目的とする。発明の開

この目的を達成するためにこの発明は、電極を入力された設定値に基づいて水平面内で移動させて罨極を被加工物の加工面に接近させる工程、加工槽内で雷解液を介して対駿した被加工物と鴛極間に高密度パルス電流を供給して電解加工する工程、前記被加工物と電極との閉に生成した電解生成物を除去する工程、前記鴛極を上昇及び下降させて 1:記工程を操返す工程よりなることを特擻とする。図面の簡巣な説明

図はこの出願の発明の一実施例を示すもので、図 1はこの発明を実施し得る鴛解仕上げ加工装置の概念説明図、図 2は同じく制御装置の構成説明図、図 3は電極の動作を示す説明図で、（a ) は加工面の位置閼係を示す説明図、（b ) ， ( o ) ， ( d ) はそれぞれ電極と被加工物との位置関係を示す説明図、図 4は被加ェ物の表面を示す説明図で、（a ) は放雷加工に使用した電極の表面、（b ) は放電加工したままの被加工物の表面、（o ) は鼋解加工で 1 0 0 mの加工を行つた後の被加工物の表面、 i d ) はこの発明を実施した場合の被加工物の表面を示す説明図である。発明を実旌するための最良の形態

次に、この発明を図示した実施例に基づいて詳細に説明する。

図 1〜囡 4は、この発明の一実施例を示すものである。図 1において、この発明を実飽し得る電解仕上げ加工装置 1は. 電極 2を固定する電極固定装置 3 , 被加工物 4を固定する被加工物固定装置 5 . パルスモ一タ 6の回転運動を往復運動に変換する駆動変換都 7，エア.一供給装置 8からのエアーの供耠により前記電極固定装置 3を上下動するピックュニット 9，直流電源部 1 0と充放電部 1 1からなり加工パルスを発生する電源装置] 2，モータ駆動制御部 1 3と加工条件制御都 1 4と電解液流制御部 1 5等からなる制御装置 1 6 . 被加工物 4に闋する各種チ'一タ等を入力する入力装置 1 7 . 電解液を¾過するとともに、この濾過した雷解液を噴出ノズル] 8を介して噴出することにより、電極 2と被加工物 4の間隙 1 9に電解液の噴流を供給する鴛解液 ¾過装置 2 0 , 加工槽 2】等からなる。前記電極固定装置 3は、その下部に設けたロッド 2 2の下端に、例えば純阑もしくはグラフアイトからなる電極 2を、その雷極面 2 aと被加工物 4の被加工面 4 aとが三次元方询に一様な間隙 1 9を保つように固定する。この鸯極固定装置 3は、前記モータ躯動制御部 1 3の制御信号によりパルスモータ 6が回転し、この回転が能動変換都 7によって上下方向の運動に変換されて上下動するとともに、モータ駆動制御部] 3の制御信号によりエア一供給装置 8が作動して、ピツクユニット 9内にエアーが供給されて上下動する。なお、電極固定装置 3の能動方法は、加工条件等に応じて、パルスモータ 6及びエアー供耠装置 8の一方もしくはこれらの両者を同時に使用して行う。

前記被加工物固定装置 5は、絶緣性の高いグラフアイトもしくはセラミックス製のテーブルで、その上面には例えば型彫放雷加工された被加工物 4を図示しないセット治具，ネジ等により固定する。

なお、前記電極 2を支持する電梃固定装置 3，パルスモータ 6，及び躯動変換部 7等は、図示しないが電解仕上げ加工装置 1を構成する架台上に X— Yテープルを介して設備しているもので、これも図示しない X軸モータ， Y ¾モータをモータ駆動制御部 1 3の指令によって被加工物 4が X— Υ平面上、即ち水平面上を移動制御できる構成とする。

また、前記制御装置 1 6を別の形で表現すれば、図 2に示すようになる。即ち演算装置 2 3は、入力装置 1 7から入力された被加工物 4に関する諸条伴等のギ —タを受けてこれを記憶装置 2 4に記憶するとともに、表示警告装置 2 5に表示させる。また、演算装置 2 3は、制御プログラムまたはセンサ 2 6からの信号により、前記記憶装置 2 4から必要なータを読み出して所要の演箕処珲を行って、前記パルスモータ 6や X— Υ千一ブルを移動させる各モータ. エアー供給装置 8. 及び電解液瀵過装置 2 0等の出力機群 2 7を所定とおり制御する。

？欠に、この電解仕上げ加工装置: Iによる仕上げ加工動作の一例について図 3により説明する。仕上げ加工に際しては、電極固定装置 3のロッド 2 2の下端に、例えば被加工物 4を型彫放電加工する際に使用した電極 2を固定するとともに、被加工物固定装置 5に被加工物 4を固定し、電解仕上げ加工装置】の電源を投入し、電極 2と被加工物 4との芯出しを行う。

この芯出しは次の要領で行う。例えば自動位置をオンするとパルスモータ 6が回転して、雷極 2が下降して被加工物 4に接触し、この接触を前記センサ 2 6が検知して、その位置を加工原点（Z軸）として記憶装置 2 4に記憶する。次に、この加工原点（Z軸）から電極 2を若干上昇させて電極 2を： X軸 + (プラス）方向に移動させて被加工物 4との接触を検知したら、そこから X軸一（"マイナス）方向に鼋極 2を移動させて再び接触を検知したときその間の移勐茈雜を算出し、その中間位置を加工原点（X軸）とする。同様にして、 Y軸に関しても、加工原点（Y軸）を算出して、これらの値を記憶装置 2 4に記憶させて芯出しが終了する。

そして、前記電解液 ¾過装置 2 0の図示しないポンプ等を作動させて、加工槽 2 1内に電解液を供給し、この電解液が所定の深さに達したら、加工槽 2 1に配殺した液面レベル計（図示せず）が作動して液面レベル検知信号を演算装置 2 3 に出力する。演算装置 2 3は、この信号又は作業者が入力装置 1 7の停止ボタンを押した信^が入力されたら、自動運 ¾をー中止し、手動による電極 2の上下動を可能にする。このとき作業者が上昇ボタンを押して、電極 2を所定の位置、即ち間隊 1 9に供給される電解液の噴流が鼋極 2に邪廠されずに間隙 1 9の隅々に行き渡る位置まで上昇させる。

そして、作業者が再スタートボタン（図示せず）を柙すと、演算装置 2 3が電極 2の現在位置、即ち上限位置を記憶するとともに、罨極 2が自動的に下降して入力装置 1 7によって入力された所定の間隙 1 9を前記被加工物 4の被加工面 4 aとの間に維持する位置に電極 2を設定する。電極 2が設定されると加工槽 2 1内の電解液が^定の液面であるかを確認し、所定以上の液面である場合は、罨極 2を単に上昇させて間隙 1 9に新鮮な電解液を噴出するクリーニングを実施する。このクリ一ユンゲにより閉隙 1 9の加工屑等を排除した後に、被加工物 4の被加工面 4 aの加工面積に.応じた面粗度向上用の所定のピーク電流密度（例えば 5〜7 0 AZ c m² の髙密度）の虽一の加工パルスを前記電極 2と被加工物 4との極間に供給する

極間にパルス電流が供耠され、これがオフすると演算装置 2 3は、鴛極 2を記憶した上限位置まで上昇させるとともに、電極 2の上昇と略同時に前記噴出ノズル】 8を作動させて、間隙 1 9に電解液の噴流を供給する。なお、電極 2の上昇は、前記パルモータ 6の回 15とエア一供給装置 8によるエアーの供給により同時に行う。これによつて、雷極 2と被加工物 4間の間隙】 9に生成した罨解生成物等の加工屑を間隙 1 9から排除する。そして演箕装置 2 3は、子め入力装置 1 7 によって入力された加工回数に達するまで、前 ¾パルスモータ 6及びエアー供耠装置 8に制御信号を出力し、例えばパルスモータ 6の逆回 ¾及びピックュニット 9のエア一抜きによって、電極 2を下降及び上昇させる。

なお、このとき被加工物 2は、通常は加工原点（X軸， Y軸）において Z軸方向（上下方向）の移勖のみを反復するだけでよい（図 3 ( b ) ) が、電極 2の表面が荒れている場合には却って被加工物 4の被加工面 4 aに、荒れた表面形状がそのまま転写してしまう不都合がある。

そこでこの発明では、次のように電極位置を制御する。即ち図 3に示すように、鷺極 2を一旦加工原点（X軸， Y軸）において下降させた後、 Z軸と直交する方向（X— Y平面）、例えば X軸 + (プラス）方向に移動させて、被加工物 4の A 面寄りに位置させてパルスを供給し、次いで雷極 2を上昇させて電解液の噴出を行った後、今度は竃極 2を加工原点（X軸， Y軸）から; X軸一 fマイナス）方向寄りに位置させてパルス供耠を行う。即ち電極 2は、

①設定位置（上限位置） →所定間隙 1 9となる Z軸上の位置へ下睡 Χ軸 + (プラス）方向へ計算移動童だけ移動—パルス供給→Χ軸一（"マイナス）方向へ計算移動童だけ移動→設定位置へ上昇→雷解液を噴出して生成物排除→

②所定間隙] 9となる位置へ下降→Χ軸一〖マイナス）方向へ計算移動童だけ移動→パルス供給→Χ軸 + (プラス）方向へ計算移動童だけ移動→設定位置へ上昇→電解液噴出→

⑤所定間隙 1 9となる位置へ下 ¾→Υ軸 + (プラス）方向へ計算移動童だけ移動 →パルス供耠 Υ軸一（マイナス）方向へ計算移動量だけ移動→設定位置へ上 ^ · · ·

となる如く移動し、かつパルス電流の供給及び電解液の噴出とを同期させている。そして次には- Y軸一（マイナス）方向， X軸 + (プラス）方向と順次傷倚させる方向を切換えるように制御する

そうすることにより、例えば図 3 ( c) の場合、 A及び Bの面は強く加工されて光沢を増し、 C面は加工童が少なくて加工屑が付着し易くなり、また、 D及び E面はその中間の平均的な加工 ¾となる。さらに、図 3 (d ) の場合、 B， C面が強く、 A面が少なく、 D， E面が中間となる。これを図 3 ( a) に示す I， I I， I I T， I Vの順に電極を移動する方向を切換えれば（①→ →③ . ·）、各部均等に加工が行われる。この場合、電極 2と被加工面 4 aとの闞咩】 9が. どの部分（面）においても 0. 05 mmを下回らないように、予め設定した加工原点（X軸， Y軸）からの移動 Sを演算装置 23で算出し、これを記億装置 24 に記憶させて制御する。図 3においては便宜上立方形状の電極としたので、 Z軸方向の移動を必要とするが、その場合もまったく同様である。

そして、さらに重要なことは、この移動童は前述の鼋極表面の荒さとも関係している。即ち鼋極表面の凹凸が、例えば 0. 5mmピッチの波状になっているとすれば、これより小さいピッチで電極を被加工物に対して相対移動させれば、凹凸の影響は千渉によって減殺される。そこで、 X軸方向と Y軸方向の移動茈難は 0. 1〜0. 3 mmの範囲でしかも «極 2の表面荒さを加味して制御することによって、表面荒れをそのまま転写することなく仕上げることができる。つまり、前記入力装置 1 7から電極 2の表面荒さ（面粗度： Rm a x及び凹凸のピッチ）を測定した値を入力すれば、演算装置 23は凹凸のピッチの 1ノ 2に相当する電極 2の移動钜離と面粗度に応じた反復加工回数（加工 S) を算出し、これに基づいてモータ鹿動制御を行い、きわめて平滑な被加工表面を得ることができる。即ち図 4に示すように、放電加工によって得られた被加工物の表面が Rm a x ： 60 y¾ m ( b ) で、同じくその電極が Rm a x : 44 μτη ( a) の電極表面であった場合に、通常の電解加工では 1 00 mの加工しろ（加工童を加工してもやの表面は Rm a X： 2 8 " mであった i c) 。しかし、この発明による鷺極を移動させて加工した場合には、 Rm a x : 3 TO程度以下に仕上げることがでさた（ d ) _c

上記の説明において、電解加ェにおける雷流値制御の群硎な内容駢明は省いたが、この発明は電流値制御の如何にかかわらず相応の効果を示すものである。また、この発明と他の電流値制御あるいは被加工面の形状及び電極表面の H凸の方向性をも考慮して、電極の移動量を X軸方向と方向とでは異なる如く制御すれば、精度の高い仕上げ加工面を得ることができる。産業上の利用可能性

この発明は、上述の通りの構成によって次の効果を奏する。

①電気接続の極性を切換える煩わしさもなくて電極位置を制御し得て、電極表面の荒れた状態を被加工物表面に転写するという不都合を確実に回避し、電極表面の面粗度や凹凸ピッチに関係なく、 Rm a x : 3ミクロン程度以下の面粗度の加工表面を得ることができる。

②①の効果に伴い、荒れた電極をそのまま使用できるので、電極製作コストを低減できる。

③電極表面の荒れ状況を一度測定するだけでその髦極を使用する限り、同じ入力指令で橾返し仕上げの電解加工を行うことができるので、操作奢の負担がきわめて少なく、作業も能率的になる。

Claims

請求の範囲

( 1 ) 電極を入力された設定値に基づいて水平面内で移動させて鴛極を被加工物の加工面に接近させる工程、加工槽内で電解液を介して対設した被加工物と電極間に髙密度パルス電流を供給して電解加工する工程、前記被加工物と電極との Mに生成した電解生成物を除去する工程、前記電極を上昇及び下降させて上記工程を繰返す工程よりなることを特擞とする雷解仕上げ加工方法。

( 2 ) 前記電解加工は、 X軸方向に対向する加工面の加工をそれぞれ行った後、 Y軸方向対向面を加工することを特擞とする請求項 1による加工方法。