WO2006126248A1

WO2006126248A1 - 加工液液質制御装置とその方法、および放電加工装置

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Publication number: WO2006126248A1
Application number: PCT/JP2005/009363
Authority: WO
Inventors: Hisakatsu Kawarai; Seiji Sato; Syuichiro Ishihara
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-11-30
Also published as: CN101056734A; DE112005002782T5; JP4828420B2; US7737380B2; CN100537101C; US20070289925A1; DE112005002782B4; JPWO2006126248A1

Abstract

　放電加工処理で使用される加工液としてのイオン交換水のｐＨと導電率を、ｐＨ計を用いずに制御する加工液液質制御装置とその方法を得ること。　加工液を貯留する加工液槽（１２）と、加工液槽（１２）内の加工液から不純物イオンが所定量となるように不純物イオンを除去して純水を生成する純水化部（１４）と、加工液槽（１２）内の加工液中の不純物陽イオンを所定の陽イオンに置換し、不純物陰イオンを防食イオンに置換する防食イオン生成部（１５）と、加工液槽（１２）内の加工液を、純水化部（１４）または防食イオン生成部（１５）のいずれかに切替えて送水する切替部（１６）と、加工液槽（１２）内の加工液の導電率を測定する導電率測定部（１３）と、導電率測定部（１３）によって測定された導電率に基づいて、加工液を純水化部（１４）または防食イオン生成部（１５）のいずれかに送水するように切替部（１６）を制御する切替制御部（１７）とを備える。

Description

明細書

加工液液質制御装置とその方法、および放電加工装置

技術分野

[0001] この発明は、放電加工処理で加工液として使用されるイオン交換水の導電率と _PH を制御する加工液液質制御装置とその方法、および加工液液質制御装置を備える放電加工装置に関するものである。

背景技術

[0002] 被加工物と電極との間に、加工液を介してパルス状の電圧を印加して放電を発生させて、被加工物に加工を行う放電加工処理において、安定した条件で放電を発生させやすくするために加工液の導電率 (比抵抗)を所定の範囲内に収まるように制御する必要がある。また、加工液の導電率を制御する結果、加工液の水素イオン濃度（または水酸化物イオン濃度)の変化が生じ、被加工物が溶解してしまうことを防ぐために、加工液の pHも被カ卩ェ物の材質によって定まる所定の範囲内に収まるように制御する必要がある。そのため、従来、放電加工処理において使用される加工液の導電率と pHをそれぞれ導電率計と pH計で測定し、その結果に基づ、て加工液の液質を制御する技術が提案されている (たとえば、特許文献 1〜3参照)。

[0003] また、放電加工処理において、被加工物が長時間加工液中に浸漬されていると、被加工物を構成する金属の腐食が発生してしまうために、腐食抑制剤を添加すること力ある。しかし、腐食抑制剤の濃度が増加すると、加工液の導電率が上がってしまい、安定した放電を行うことができなくなる。そこで、亜硝酸イオンと炭酸イオン、炭酸水素イオン、水酸ィ匕物イオンのうちの 1種以上を固定した陰イオン交換榭脂を用いて水中の鉄系金属を防食するとともに、安定した放電を行うことができる鉄系金属の防食方法が提案されている（たとえば、特許文献 4参照)。この他に、放電加工処理におけるものではな、が、テトラゾールイ匕合物およびその塩力もなる水溶性金属防食剤を水に添加して、超硬材料や金属材料の腐食を防止する方法も提案されている（たとえば、特許文献 5参照)。

[0004] 特許文献 1：特開昭 63— 191514号公報特許文献 2：特開平 4— 141319号公報

特許文献 3 :特開平 5— 42414号公報

特許文献 4：特開 2002— 301624号公報

特許文献 5 :特開平 7—145491号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、特許文献 1〜3では、上述したように放電カ卩ェ処理の加工液の pHを測定するために pH計を用いている力通常、この pH計にはガラス電極が用いられている。この場合、 pH計を長時間加工液に浸漬しておくと pH計の内部液が汚染されてしまう。そのため、定期的にガラス電極をメンテナンスしなければならないという問題点がめつに。

[0006] また、特許文献 4に記載の亜硝酸イオンと炭酸イオン、炭酸水素イオン、水酸化物イオンのうちの 1種以上を固定した陰イオン交換榭脂を、加工液の腐食抑制剤として用いる場合には、鉄などの不動態化金属には有効である力超硬材料や Cu (銅)などの不動態化しな、金属材料に対しては防食効果を期待することができな、と、う問題点もあった。

[0007] さらに、上述したように、放電加工処理の加工液は、放電加工性能を劣化させないために所定の導電率以下に維持する必要がある。そのために、純水化榭脂 (H+形陽イオン交換榭脂 + OH—形陰イオン交換榭脂）に加工液を通水させるようにしている。しかし、特許文献 5に記載の水溶性金属防食剤を放電加工処理の加工液に添加する場合には、水溶性金属防食剤中のイオン性物質が純水化榭脂に捕捉されるために、加工液中の水溶性金属防食剤濃度が低下し、超硬材料や金属材料に対する防食効果を発揮できなくなってしまうという問題点もあった。

[0008] この発明は、上記に鑑みてなされたもので、放電加工処理で使用される加工液としてのイオン交換水の pHを、 pH計を用いずに pHを測定して、放電加工を安定して行うことができるとともに、被加工物に対して防食効果を有するように、イオン交換水の導電率と pHを制御する加工液液質制御装置とその方法を得ることを目的とする。また、その加工液液質制御装置を備える放電加工装置を得ることも目的とする。課題を解決するための手段

[0009] 上記目的を達成するため、この発明に力かる加工液液質制御装置は、加工液を貯留する加工液槽と、前記加工液槽内の加工液カゝら不純物イオンが所定量となるように不純物イオンを除去して純水を生成する純水化手段と、前記加工液槽内の加工液中の不純物陽イオンを所定の陽イオンに置換し、不純物陰イオンを防食イオン〖こ置換する防食イオン生成手段と、前記加工液槽内の加工液を、前記純水化手段または前記防食イオン生成手段の、ずれかに切替えて送水する切替手段と、前記加工液槽内の加工液の導電率を測定する導電率測定手段と、前記導電率測定手段によつて測定された導電率に基づ!ヽて、前記加工液を前記純水化手段または前記防食イオン生成手段の!/、ずれかに送水するように、前記切替手段を制御する切替制御手段と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

[0010] この発明によれば、加工液をアルカリ性の水溶液とすることで、 pH計を用いずに加工液の導電率力も pHを求めることができるとともに、超硬材料や金属材料などの被加工物の腐食を防止することができるという効果を有する。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]図 1は、この発明による加工液液質制御装置の実施の形態 1の構成を模式的に示す図である。

[図 2]図 2は、この発明による加工液液質制御装置の実施の形態 2の構成を模式的に示す図である。

[図 3]図 3は NaOH水溶液における導電率と pHの関係を示す図である。

[図 4]図 4は、図 2の加工液液質制御装置を備える放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。

[図 5]図 5は、切替制御部による制御動作を示す図である。

[図 6]図 6は、切替制御部による切替処理の手順を示すフローチャートである。

[図 7]図 7は、水道水の注水力の加工液の導電率と pHの時間による変化を示す図である。

[図 8]図 8は、この発明による加工液液質制御装置の実施の形態 3の構成を模式的に示す図である。

[図 9]図 9は、図 8の加工液液質制御装置を備える放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。

[図 10]図 10は、切替制御部による制御動作を示す図である。

[図 11]図 11は、切替制御部による切替処理の手順を示すフローチャートである。

[図 12]図 12は、この発明による加工液液質制御装置の実施の形態 4の構成を模式的に示す図である。

[図 13]図 13は、図 12の加工液液質制御装置を備える放電加工装置の構成の一例を示す図である。

[図 14]図 14は、切替制御部による制御動作を示す図である。

[図 15]図 15は、切替制御部による切替処理の手順を示すフローチャートである。符号の説明

10, 10A〜： L0C 加工液液質制御装置

11 加工原液供給部

11A 水槽

12 加工液槽

13 導電率測定部

14 純水化部

14A, 140 純水化榭脂塔

14B, 141 H+形陽イオン交換榭脂塔

15 防食イオン生成部

15A イオン交換榭脂塔

15B, 151 Na+形陽イオン交換榭脂塔

15C, 152 電解水製造部

16 切替部

16A〜16E, 21 弁

17, 170 切替制御部

18, 180 OH—形陽イオン交換榭脂塔 19 酸性水保管容器

22, 23 ポンプ

100A〜100C 加工液液質制御部

121 汚液榷

122 清液槽

130 導電率計

150 防食榭脂塔

161 純水化榭脂ポンプ

162 防食榭脂ポンプ

163 H+形陽イオン交換榭脂ポンプ

164 Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ

181 OH—形陽イオン交換榭脂ポンプ

231 濾過ポンプ

232 濾過フィルタ

233 加工液ポンプ

300 放電加工部

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下に添付図面を参照して、この発明にかかる加工液液質制御装置とその方法および放電加工装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

[0014] 実施の形態 1.

放電カ卩ェ処理では、 WC— Coなどの超硬材料や Cuなどの金属材料をカ卩工液に浸して処理を行うことが一般的である。そのため、最初にこれらの超硬材料と金属材料を中性水中に浸した場合の反応について説明する。超硬材料としての WC— Coは、中性水中において、下記（1)式に示されるように、 WC— Co中の Coが腐食し、下記（ 2)式に示されるように、（1)式で生じた電子によって水中の溶存酸素が還元される。その結果、（1)式と（2)式力得られる下記（3)式に示されるように、水中の溶存酸素によって結合相である Coが選択的に腐食される。この Coの選択腐食によって、超硬材料 (WC— Co)の表面には Coの腐食に伴う空隙層が生成される。 [0015] Co→Co²⁺ + 2e · · · (1)

1/20 +H 0 + 2e→20H"

2 2 …（2)

Co + 1/20 +H 0→Co²⁺+ 20H"

2 2 …（3)

[0016] 金属材料も超硬材料と同様に中性水中で腐食反応が進行する。以下では、金属材料として Cuを例に挙げ、水中における腐食反応を下記 (4)〜（6)式に示す。

[0017] Cu→Cu²⁺+ 2e · · · (4)

1/20 +H 0 + 2e→20H"

2 2 …（5)

Cu+ l/20 +H O→Cu²⁺+ 20H"

2 2 …（6)

[0018] 金属材料の場合も、（4)式に示されるように、 Cuが腐食し、（5)式に示されるように、（4)式で生じた電子によって水中の溶存酸素が還元される。その結果、水中の Cu では、（6)式に示されるように、水中の溶存酸素によって Cuの腐食が進行する。（4) 〜（6)式では、 Cuを例に挙げたが、 Cu以外の金属材料でも同様の腐食反応が生じる。

[0019] 以上に示したように、一般に中性水中における WC— Coなどの超硬材料や Cuなどの金属材料の腐食要因は溶存酸素である。そこで、（3)式や (6)式を参照すると、溶存酸素が存在する加工液 (水）中において、加工液の pHをアルカリ性に制御することによって、すなわち水酸ィ匕物イオンの濃度を高めることによって、超硬材料や金属材料を防食することが可能となる。種々の実験の結果、アルカリ領域において WC— Coなどの超硬材料や Cu, Fe (鉄)， Zn (亜鉛)などの金属材料の防食効果を発揮させるためには、 pHの下限を 8. 5とすることが望ましい。また、 pHが上昇すると力卩ェ液の導電率が増加して放電カ卩ェ性能を低下させてしまうので、 _PHの上限を 10. 5とすることが望ましい。

[0020] また、放電加工処理にお!、ては、安定した放電カ卩ェ性能を維持するために、加工液の導電率を所定値 (一般的に、 70 SZcm以下）とすることが望ましい。さらに、 p H計を使用せずに加工液の pHを求めるために、加工液を所定量の不純物を含む純水 (イオン交換水）とし、この不純物を強塩基性水溶液を構成するイオンによって置換させる。つまり、不純物陽イオンをたとえばアルカリ金属やアルカリ土類金属などの陽イオンで置換し、不純物陰イオンを水酸ィ匕物イオン (OH—)で置換させる。これにより、純水に含まれる陰イオン量が水酸ィ匕物イオンに置換される量に対応するため、陰イオン量の大小の目安となる導電率力水酸ィ匕物イオンの濃度すなわち pHに対応すること〖こなる。すなわち、アルカリ性の水溶液となった力卩工液 (イオン交換水）の導電率を測定することで、 pHを求めることが可能になる。そして、測定した導電率が、所定の pHの範囲となる導電率と比較し、その比較結果に基づ!/、て加工液に含まれる水酸ィ匕物イオンの量を制御することで、放電加工性能を落とさずに被加工物の防食性を保つことが可能になる。その結果、ガラス電極を用いる pH計を使用しなくても、導電率を測定することで pHを求めることができる。

[0021] つぎに、このような加工液の液質の制御を実現する加工液液質制御装置について説明する。図 1は、この発明にかかる加工液液質制御装置の実施の形態 1の構成を模式的に示す図である。この加工液液質制御装置 10は、加工原液供給部 11と、加工液槽 12と、導電率測定部 13と、純水化部 14と、防食イオン生成部 15と、切替部 1 6と、切替制御部 17と、を備える。

[0022] 加工原液供給部 11は、加工液の源となる加工原液を供給するものであり、具体的には、水道水や工業用水、地下水などの淡水を供給する。また、加工液槽 12は、放電加工装置の放電加工処理で使用された加工液を貯蔵する槽であり、導電率測定部 13は、加工液槽 12中の加工液の導電率を測定するものである。

[0023] 純水化部 14は、加工原液供給部 11から供給される淡水中や、加工液槽 12から供給される加工液中の不純物イオンを除去して、イオン交換水（以下、純水ともいう）を生成する。ただし、完全に不純物を除去するわけではなぐ導電率で数〜数十/ z S Zcmとなるように微量の不純物イオンが純水中に残される。これにより、不純物ィォンが後述する防食イオン生成部 15で生成された防食イオンである水酸化物イオンと置換され、不純物イオンの濃度力 pHの値を求めることができるようにしている。このような純水化部 14として、 H+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂とを混合させたり組み合わせたりしたものなどを使用することができる。

[0024] 防食イオン生成部 15は、防食イオンとしての水酸化物イオンを生成し、イオン交換水（またはカ卩工液）中の不純物イオンを防食イオンに置換する。不純物イオンを含むイオン交換水が防食イオンに置換されたものを、以下では加工液と呼ぶことにする。このような防食イオン生成部 15として、アルカリ金属イオン形またはアルカリ土類金属イオン形の陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂とを混合させたり組み合わせたりしたものや、これと電解水製造装置を組み合わせたものなどを使用することができる。

[0025] 切替部 16は、加工原液供給部 11からの加工原液またはカ卩工液槽 12からの加工液の純水化部 14または防食イオン生成部 15への供給を切替えるものであり、弁などによって構成される。

[0026] 切替制御部 17は、 pHの値 (水酸ィ匕物イオンの濃度）を種々に変えた加工液の導電率から、加工液における導電率と pHとの間の関係を示す導電率 pH情報を予め求めておき、導電率測定部 13によって測定された導電率から、導電率 pH情報を参照してカ卩ェ液の pHを求め、その pHが所定の範囲内に収まるようにカ卩ェ液槽 12からの加工液の送出先を切替えるために切替部 16を制御する。なお、導電率—pH情報として、所定の範囲の pHとなる導電率の範囲を予め求めておき、導電率測定部 1 3で測定された導電率がその導電率の範囲となるように切替部 16を制御するようにしてもよい。この切替制御部 17による具体的な導電率に基づく切替部 16の制御は、 p Hが所定値よりも高ヽ場合には、 pHが低くなるように加工液 (または純水）を純水化部 14に通水するように切替部 16を切替え、 pHが所定値よりも低い場合には、 pHが高くなるように加工液 (または純水）を防食イオン生成部 15に通水するように切替部 1 6を切替える。

[0027] 加工原液供給部 11とカ卩工液槽 12は、それぞれ切替部 16にパイプやホースなどによって接続され、切替部 16の加工原液供給部 11と加工液槽 12との接続側には、加工原液供給部 11からの加工原液とカ卩工液槽 12からの加工液のいずれかを切替部 1 6へと流れるように切替える弁 21が設けられている。また、加工原液供給部 11と弁 21 との間には、加工原液を切替部 16側に送出するための第 1のポンプ 22が設けられ、加工液槽 12と弁 21との間には、加工液を切替部 16側に送出するための第 2のボンプ 23が設けられている。純水化部 14とカ卩工液槽 12との間と、防食イオン生成部 15と加工液槽 12との間は、パイプやホースなどによって接続される。

[0028] ここで、この加工液液質制御装置 10における加工液の液質の制御方法について説明する。まず、装置内の液体が純水化部 14側に流れるように切替部 16を切替え、加工原液供給部 11から力卩工原液である淡水力第 1のポンプ 22によって弁 21、切替部 16を介して純水化部 14に通水される。微量の不純物イオンが残るように淡水中の不純物は純水化部 14で除去されてイオン交換水（純水）にされ、このイオン交換水は加工液槽 12に供給される。その後、液体を防食イオン生成部 15側に流すように切替部 16を切替え、加工液槽 12中のイオン交換水が、第 2のポンプ 23によって、弁 2 1と切替部 16を介して防食イオン生成部 15に通水される。

[0029] 防食イオン生成部 15で、イオン交換水中の不純物陰イオンが防食イオンである水酸ィ匕物イオンに置換され、加工液として加工液槽 12に供給される。また、イオン交換水中の不純物陽イオンはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンに置換される。これにより、加工液は、強塩基の水溶液となり、加工液の導電率と pHとの間に相関関係を持たせることができる。加工液槽 12の導電率測定部 13は、加工液の導電率を測定し、その測定結果を切替制御部 17に出力する。切替制御部 17は、導電率測定部 13で測定された導電率が、所定の pHの値に相当する基準導電率と比較する。導電率が基準導電率よりも大きい場合は、所定の pHよりも加工液の pHが高くなって、るので、 pHを下げるために純水化部 14に加工液を通水するように切替部 1 6を制御する。一方、導電率が基準導電率よりも小さい場合は、所定の pHよりも加工液の pHが低くなつているので、 pHを上げるために防食イオン生成部 15に加工液を通水するように切替部 16を制御する。以上のように、加工液槽 12中の強塩基の水溶液としたカ卩ェ液の導電率を測定することによって、加工液の導電率と pHが制御される。

[0030] この実施の形態 1によれば、所定の量の不純物イオンを含むイオン交換水をアル力リ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンと水酸ィ匕物イオンで置換した強塩基性の水溶液の加工液として、加工液の導電率と pHとの間に相関性を持たせるようにしたので、加工液の導電率を測定するだけで、加工液の pHを制御するのに必要な情報を得ることができるという効果を有する。そのため、加工液の pHを測定するガラス電極を有する pH計が不要となり、 pH計のメンテナンスを行う必要がなくなる。

[0031] 実施の形態 2. 実施の形態 1では、加工液液質制御装置とその方法の概要について説明したが、この実施の形態 2では、純水化部に H+形陽イオン交換樹脂と OH形陰イオン交換榭脂の混合樹脂からなる純水化榭脂塔を用い、防食イオン生成部に Na+形陽イオン交換榭脂と OH一形陰イオン交換樹脂の混合榭脂からなるイオン交換榭脂塔を用いる加工液液質制御装置と、この加工液液質制御装置を備える放電加工装置にっ、て説明する。

[0032] 図 2は、この発明にかかる加工液液質制御装置の実施の形態 2の構成を模式的に示す図である。この加工液液質制御装置 10Aは、上述したように、実施の形態 1の図 1において、純水化部 14が、 H+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂の混合榭脂からなる純水化榭脂塔 14Aで構成され、防食イオン生成部 15が、 Na+形陽ィオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂の混合榭脂からなるイオン交換榭脂塔 15 Aによって構成される。また、図 1の加工原液供給部 11は、淡水を貯留する水槽 11 Aによって構成される。なお、その他の構成要素は実施の形態 1と同一なので、同一の符号を付してその説明を省略している。

[0033] 純水化榭脂塔 14Aに使用される H+形陽イオン交換榭脂として、たとえばスチレンジビュルベンゼン共重合体、フエノールホルマリン榭脂などを基体とし、イオン交換基としてスルホン酸基を持つものが挙げられる。これらは、たとえば H+形のアンバーライ MR120B (ローム ·アンド ·ハース社の商品名 )、 H+形のダイヤイオン SK1B (三菱ィ匕学 (株)の商品名）として市販されているものを用いることができる。また、純水化榭脂塔 14Aに使用される OH—形陰イオン交換榭脂として、たとえばスチレンジビュルべンゼン共重合体などを基体とし、イオン交換基としてトリメチルアンモ -ゥム基、 β—ヒドロキシェチルジメチルアンモ -ゥム基などを持つものが挙げられる。これらは、たとえば ΟΗ—形のアンバーライト IRA400J (ローム 'アンド'ハース社の商品名）、 ΟΗ—形のダイヤイオン SA10A (三菱化学 (株）の商品名）として市販されてヽるものを用いることができる。

[0034] Η+形陽イオン交換樹脂と ΟΗ—形陰イオン交換樹脂の混合物を入れた純水化榭脂塔 14Aに加工液の源となる水道水、工業用水、地下水などの淡水 (加工原液)を通水させることによって、淡水中の不純物イオンが除去される。たとえば、淡水中に不純物陽イオンとして K+が存在し、不純物陰イオンとして C1—が存在すると、 H+形陽イオン交換榭脂では、次式 (7)の反応によって K+が純水化榭脂に捕捉され、 OH形陰ィォン交換樹脂では、次式 (8)の反応によって C1—が純水化榭脂に捕捉される。

[0035] R-SO H⁺+K⁺→R-SO Κ⁺ + Η⁺ · · · (7)

3 3

R≡N— OH— +C1—→R≡N— C1—+OH— · · · (8)

[0036] ここで、 Rはポリスチレン母体榭脂である。なお、後述のように防食性イオン生成部として Na+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂との混合樹脂からなるイオン交換榭脂塔 15Aを使用する場合には、アルカリ性の加工液を生成するために、微量の不純物イオン (導電率で数〜数十 μ S/cm)を残すように調整される。

[0037] イオン交換榭脂塔 15Aの Na+形陽イオン交換榭脂として、たとえばスチレン一ジビ -ルベンゼン共重合体、フエノールホルマリン榭脂などを基体とし、イオン交換基としてスルホン酸基を持つものが挙げられる。これらは、たとえば Na+形のアンバーライト I R120B (ローム ·アンド'ハース社の商品名）、 Na+形のダイヤイオン SK1B (三菱化学 (株）の商品名）として市販されているものを用いることができる。なお、イオン交換榭脂塔 15Aの OH—形陰イオン交換榭脂は、純水化榭脂塔 14Aの OH—形陰イオン交換榭脂と同様のものを用いることができる。この OH—形陰イオン交換榭脂は、イオン交換榭脂塔 15Aに通水される加工液をアルカリィ匕するために必要であり、水中の不純物陰ィ才ンを OH—に置換する。

[0038] Na+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂との混合樹脂からなるイオン交換榭脂塔 15Aに力卩工液を通水させることによって、加工液中の不純物陽イオンが Na +に置換され、不純物陰イオンが水酸ィ匕物イオンに置換される。たとえば、加工液中に不純物陽イオンとして K+が存在し、不純物陰イオンとして SO ²が存在すると、 Na+

4

形陽イオン交換榭脂では、次式 (9)の反応によって K+力 SNa+と置換され、 OH—形陰ィオン交換榭脂では、次式（10)の反応によって SO ²が OH—と置換される。

4

[0039] R— SO Na++K+→R— SO K++Na+ · · · (9)

3 3

R≡N— OH— + SO ²—→R≡N— SO ²— +OH— · · · (10)

4 4

[0040] 上記（9)式によって、 Na+は水のアルカリィ匕には直接関与しないが、水中の不純物陽イオンが Na+に置換され、また上記（10)式によって、水中の不純物陰イオンが OH —に置換されるため、加工液は NaOH水溶液 (アルカリ水）となる。

[0041] NaOH水溶液濃度、導電率および pHの間には相関があり、 NaOH水溶液濃度が決まれば、導電率および pHも決まる。図 3は NaOH水溶液における導電率と pHの関係を示す図である。この図 3で、横軸は、 NaOH水溶液における pHを示し、縦軸は NaOH水溶液の導電率を示している。この図に示されるように、 NaOHの pHが上昇すると導電率も上昇し、両者間には相関関係が存在する。つまり、導電率が決まればその導電率に対応する pHも決まる。したがって、 Na+形陽イオン交換樹脂の役割は導電率と pHとの間に相関性を持たせるために使用されるものである。より具体的には、加工液を強塩基性の水溶液とするために使用されるものである。このような理由により、導電率と _PHとの間に相関性を持たせることができれば、 Na+形陽イオン交換榭脂に限られず、 Ca²⁺形または K+形などの陽イオン交換榭脂を用いてもよい。

[0042] ここで、加工液液質制御装置の加工液の液質の制御手順にっ、て説明する。まず、加工原液を加工液 (所定の導電率を有するイオン交換水（純水））にする手順について説明する。水槽 11Aからの加工原液である淡水を、ポンプ 22によって、弁 21と切替部 16を介して純水化榭脂塔 14Aに通水させて淡水中の不純物イオン (Na+、 C など）を除去し、導電率が数〜数十/ z SZcm程度の不純物イオン量

の少な、イオン交換水（純水）を生成させる。っ、で、イオン交換水を Na+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂との混合榭脂を入れたイオン交換榭脂塔 15A に通水して、イオン交換水中の不純物陽イオンを Na+に置換し、不純物陰イオンを O Hに置換して加工液とする。その結果、イオン交換水は pHと導電率との間に相関性を有するアルカリ性の NaOH水溶液となる。

[0043] つぎに、加工液を制御する手順について説明する。上記の加工原液から生成されたイオン交換水は、放電カ卩ェ装置の加工液として使用される。この加工液は、所定の導電率と pHを有する様に制御する必要がある力イオン交換榭脂塔 15Aに通水する前のイオン交換水中に含まれる陰イオン量が OH—に置換される量に対応するため、陰イオン量の大小の目安となる導電率を制御することで、イオン交換榭脂塔 15Aによって生成される OH—量、すなわち pHを制御することができる。つまり、導電率が所定の pHの値に対応する基準導電率よりも高ヽ場合には、純水化榭脂塔 14Aに通水させて、導電率すなわち pHを下げる。逆に、導電率が所定の pHの値に対応する基準導電率よりも低い場合には、イオン交換榭脂塔 15Aに通水させて、導電率すなわち pHを上げる。

[0044] つぎに、図 2の加工液液質制御装置を備える放電加工装置について説明する。図 4は、図 2の加工液液質制御装置を備える放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。放電加工装置は、被加工物 301に放電加工処理を行う放電加工部 3 00と、放電加工部 300で使用された加工液を循環させて清浄にして再利用する加工液液質制御部 100Aと、から構成される。

[0045] 放電力卩ェ部 300は、加工液を蓄え被力卩ェ物 301の放電カ卩ェ処理を行う加工槽 30 2と、被力卩ェ物 301の上下から力卩工液を噴出させる上部加工液ノズル 303および下部加工液ノズル 304と、被加工物 301に放電加工処理を施すためのワイヤ電極 305 と、ワイヤ電極 305が卷回されるワイヤボビン 306と、ワイヤボビン 306力上部加工液ノズル 303、下部加工液ノズル 304を経由して張架されるワイヤ電極 305を搬送、回収する回収ローラ 307と、加工後のワイヤ電極 305を回収する回収箱 308と、を備える。この放電力卩ェ部 300の加工槽 302内で被力卩ェ物 301とワイヤ電極 305の間に加工液を介して放電を発生させて放電加工処理が行われる。

[0046] 加工液液質制御部 100Aは、加工槽 302からカ卩工液が供給される汚液槽 121と、汚液槽 121から加工液を汲出す濾過ポンプ 231と、濾過ポンプ 231によって汲出されたカ卩ェ液を濾過する濾過フィルタ 232と、濾過フィルタ 232を通過した加工液を蓄える清液槽 122と、清液槽 122の加工液を放電力卩ェ部 300の上部加工液ノズル 303 および下部加工液ノズル 304を介して被力卩ェ物 301とワイヤ電極 305の間に噴出させるための加工液ポンプ 233と、加工液中の不純物イオンを除去する純水化榭脂が収納される純水化榭脂塔 140と、清液槽 122から加工液を吸い上げ純水化榭脂塔 1 40へ供給する純水化榭脂ポンプ 161と、清液槽 122の加工液中の不純物を置換しアルカリ水化する防食榭脂を収容する防食榭脂塔 150と、清液槽 122から加工液を吸い上げ防食榭脂塔 150へ供給する防食榭脂ポンプ 162と、加工液の導電率を測定する導電率計 130と、導電率計 130の計測値を基に純水化榭脂ポンプ 161および Zまたは防食榭脂ポンプ 162を作動させる切替制御部 170と、を備える。 [0047] なお、このような構成の放電加工装置において、純水化榭脂塔 140と防食榭脂塔 1 50を通過した力卩工液は、再び清液槽 122に戻される。また、清液槽 122内の加工液は、加工液ポンプ 233によって上部加工液ノズル 303および下部加工液ノズル 304 力もワイヤ電極 305と被力卩ェ物 301との間の空間に噴出され、加工液槽 12内に一時的に蓄えられる。

[0048] つぎに、図 4に示されるワイヤ放電加工装置の放電加工処理時の動作について説明する。被力卩ェ物 301とワイヤ電極 305との間に電圧を印加し、上部加工液ノズル 3 03と下部加工液ノズル 304より噴出される加工液を介して放電を行わせ、被カロェ物 301を溶融除去することにより加工を進める。このとき、ワイヤ電極 305も放電加工に伴、放電部分が溶融、劣化するので加工の進行とともに新、ワイヤ電極 305が加ェ部に供給されるように、加工中はワイヤボビン 306に卷回されたワイヤ電極 305は、上部加工液ノズル 303、下部加工液ノズル 304、回収ローラ 307を経由して回収箱 308に送り続けられる。上部加工液ノズル 303および下部加工液ノズル 304より噴出した加工液は、加工部に生ずるスラッジを流した後、不純物を多く含有した状態となり、加工槽 302に一時蓄えられる。

[0049] ついで、加工槽 302の加工液は、配管経路により汚液槽 121に導かれ、汚液槽 12 1の加工液は濾過ポンプ 231により濾過フィルタ 232に送られる。不純物を含有した加工液は濾過フィルタ 232を通過することにより不純物が濾過され、濾過後の加工液は清液槽 122に蓄えられる。清液槽 122の加工液は、導電率計 130により導電率が測定され、測定された結果は切替制御部 170に送られる。

[0050] 図 5は、切替制御部による制御動作を示す図であり、図 6は、切替制御部による切替処理の手順を示すフローチャートである。被力卩ェ物 301への防食効果を損なわずに安定な放電加工を行うためには、加工液の導電率 (pH値)を所定の設定値 (基準導電率）に維持することが必要であり、切替制御部 170はそのための制御処理を行う。図 5に示されるように、導電率計 130の測定値が設定値よりも高い場合には、純水化榭脂ポンプ 161を作動させ、防食榭脂ポンプ 162を停止させる。また、導電率計 1 30の測定値が設定値よりも低い場合には、純水化榭脂ポンプ 161を停止させ、防食榭脂ポンプ 162を作動させる。 [0051] つまり、切替制御部 170は、測定された加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値よりも高いか否かを判定し (ステップ S111)、加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より高い場合 (ステップ S111で Yesの場合）には、純水化榭脂ポンプ 161を作動し、防食榭脂ポンプ 162を停止させる (ステップ S112)。これにより、清液槽 122の加工液は配管経路経由で純水化榭脂塔 14Aに送られ、放電加工により生じた金属イオンや大気中の炭酸ガスの溶解による炭酸イオンなどの不純物イオンを取り除き、加工液の導電率 (pH値)を低下させる。

[0052] また、加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より低い場合 (ステップ S 111で No の場合）には、純水化榭脂ポンプ 161を停止し、防食榭脂ポンプ 162を作動させる（ステップ S113)。これにより、 pH値を維持して加工液の防食特性を損なわないようにするため、清液槽 122の加工液は配管経路経由で防食榭脂塔 150に送られ、加工液の導電率 (pH値)を予め設定した設定値付近に保持するようにして、る。以上のようにして、放電加工装置にお!、て放電加工処理が行われる。

[0053] 以下に、この実施の形態 2の装置構成での加工液の液質制御を行った処理結果を示す。純水化榭脂塔 140には H+形のアンバーライト IR120B (ローム 'アンド'ハース社の商品名 )と OH—形のアンバーライト IRA400J (ローム ·アンド ·ハース社の商品名 ) の混合物を用い、防食榭脂塔 150には Na+形のアンバーライト IR120B (ローム'アンド ·ハース社の商品名 )と OH—形のアンバーライト IRA400J (ローム ·アンド ·ハース社の商品名）の混合物を用いた。また、放電加工の初期状態として加工液液質制御部 100Aの清液槽 122に加工原液である水道水（導電率 = 147 /z SZcm、 pH = 7. 2 )を注水し、導電率を制御するための設定値を 14 SZcmとした。最初に、放電カロェに適した導電率と防食作用を有する加工液（14 SZcm、 pH = 9. 5)を生成するまでの過程について説明し、つぎに、生成した力卩工液を用いてカ卩ェ浸漬した結果を説明する。

[0054] 加工原液である水道水の導電率は 147 μ SZcmであるため、上記導電率を制御するための設定値よりも高いことから、上述した図 6のフローチャートにした力^、、清液槽 122内の加工液は純水化榭脂塔 140に通水され、不純物イオンを除去する処理が繰り返される。その結果、導電率が 14 SZcmで、 pHが 6. 2のイオン交換水が生成された。その後、清液槽 122の加工液の導電率が 14 SZcm以下になると、防食榭脂塔 150にカ卩ェ液が通水され、上述した図 6のフローチャートにしたカ^、、 p H値が 9. 5に相当する導電率となるまで、不純物陰イオンを水酸化物イオンに置換する処理が繰り返される。

[0055] 図 7は、水道水の注水力の加工液の導電率と pHの時間による変化を示す図である。この図で、横軸は加工原液を注水した時刻（=t )からの時間を示し、左側の縦軸

0

は加工液の導電率を示し、右側の縦軸はカ卩工液の pH値を示している。加工原液を注水した時刻 tから時刻 tまでの間では、加工原液中の不純物イオンを除去し、所定

0 1

の基準導電率となるまで下げている過程であり、加工液の導電率と _PHとの間には相関が見られない。しかし、時刻 tで導電率が所定の設定値になると不純物陽イオンが

1

Na+に置換され、不純物陰イオンが OH—に置換され、時刻 tで図 4に示す導電率と p

2

Hの関係の線上にある導電率 = 14 SZcm、 pH = 9. 5の条件を満たす。そして、この時刻 tを過ぎると、導電率と pHとの間の関係によい相関関係が得られた。

2

[0056] その後、この導電率 = 14 /z SZcm、 pH = 9. 5のイオン交換水をカ卩ェ液として、この加工液に超硬材料としての WC— Coと、金属材料としての Cu, Feを 4日間加工浸漬した。その結果、 WC-Co, Cu, Feはごく僅かに変色している程度であり、腐食は軽微であった。

[0057] 一方、比較例として、防食榭脂塔 150に通水しないで純水化榭脂塔 140のみに通水した導電率 = 7. e ^ S/cm, pH = 6. 2のイオン交換水をカ卩ェ液として、この加工液に、上記と同様に WC— Co, Cu, Feを 4日間加工浸漬した。その結果、 WC-Co , Cuは変色以上の腐食を呈した。

[0058] この実施の形態 2によれば、 H+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂の混合物からなる純水化榭脂塔 140によって加工液中の不純物イオンを所定の量とし、Na+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂の混合物力もなる防食榭脂ポンプ 162によって、さらにこの所定量の不純物イオンを所定の陽イオンと水酸ィ匕物ィオンで置換して、加工液を強塩基性の水溶液とするようにしたので、加工液と pHとの間に相関関係を持たせることができるという効果を有する。その結果、 pH計を備えなくても、加工液の導電率を測定するだけでカ卩工液の pHを制御することができ、被カロェ物 301の防食を可能にすることができる。

[0059] 実施の形態 3.

この実施の形態 3では、実施の形態 1の純水化部と防食イオン生成部を、 H+形陽ィオン交換榭脂塔、 Na+形陽イオン交換榭脂塔および OH—形陰イオン交換榭脂塔で構成した加工液液質制御装置と、この加工液液質制御装置を備える放電加工装置について説明する。

[0060] 図 8は、この発明に力かる加工液液質制御装置の実施の形態 3の構成を模式的に示す図である。上述したように、この加工液液質制御装置 10Bは、実施の形態 1の図 1において、純水化部 14と防食イオン生成部 15とを、 H+形陽イオン交換榭脂のみによって構成される H+形陽イオン交換榭脂塔 14B、 Na+形陽イオン交換榭脂のみによつて構成される Na+形陽イオン交換榭脂塔 15B、および OH形陰イオン交換樹脂のみによって構成される OH—形陰イオン交換榭脂塔 18Bで構成し、これらのそれぞれの塔 14B, 15B, 18Bの水槽 11Aと加工液槽 12側に設けられた切替部 16に相当する弁 16A〜16Cの開閉を制御することによって、純水化部 14として機能させたり、防食イオン生成部 15として機能させたりする。つまり、 H+形陽イオン交換榭脂塔 14Bと OH—形陰イオン交換榭脂塔 18Bに加工液を通水させることによって、実施の形態 1 の純水化部 14と同等の処理が実行され、 Na+形陽イオン交換榭脂塔 15Bと OH—形陰イオン交換榭脂塔 18Bに加工液を通水させることによって、実施の形態 1の防食ィオン生成部 15と同等の処理が実行される。なお、この実施の形態 3で使用される各ィオン交換榭脂は、実施の形態 2で示したものと同様のものを用いることができる。

[0061] ここで、加工液液質制御装置 10Bの加工液の液質の制御手順について説明する。

まず、水槽 11Aからポンプ 22によって送出される加工原液である淡水を、弁 16A, 1 6Cを開き、弁 16Bを閉じることで、 H+形陽イオン交換榭脂塔 14Bと OH—形陰イオン交換榭脂塔 18Bに通水させる。これによつて、淡水中の不純物イオン (Na+、 Ca CI ―、 SO ²など）を除去し、導電率が数〜数十/ z SZcm程度の不純物イオン量の少な

4

いイオン交換水を生成させる。ついで、弁 16B, 16Cを開き、弁 16Aを閉じることで、イオン交換水を Na+形陽イオン交換榭脂塔 15Bと OH—形陰イオン交換榭脂塔 18Bに通水する。これによつて、イオン交換水中の不純物陽イオンが Na+に置換され、不純物陰イオンが OHに置換される。その結果、イオン交換水は pHと導電率との間に相関性を有するアルカリ性の NaOH水溶液となる。

[0062] ここで、防食イオン生成部 15に対応する Na+形陽イオン交換榭脂塔 15Bと OH—形陰イオン交換榭脂塔 18Bに通水する前のイオン交換水中に含まれる陰イオン量が O Hに置換される量に対応するため、陰イオン量の大小の目安となる導電率を制御することで、 OH—形陰イオン交換榭脂によって生成される OH量、すなわち pHを制御することができる。

[0063] つぎに、図 8の加工液液質制御装置を備える放電加工装置について説明する。図 9は、図 8の加工液液質制御装置を備える放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。この放電カ卩ェ装置は、被加工物 301に放電加工処理を行う放電加工部 300と、放電加工部 300で使用された加工液を循環させて清浄にして再利用する加工液液質制御部 100Bと、カゝら構成される。この実施の形態 3の放電加工装置は、放電力卩ェ部 300は実施の形態 2と同一である力加工液液質制御部 100Bの一部が実施の形態 2のものとは異なる。以下では、実施の形態 2と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分について説明する。

[0064] 加工液液質制御部 100Bの清液槽 122には、 H+形陽イオン交換樹脂が収納される H+形陽イオン交換榭脂塔 141と、清液槽 122から加工液を吸い上げ H+形陽イオン交換榭脂塔 141へ供給する H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163と、 OH—形陰イオン交換榭脂が収納される OH—形陰イオン交換榭脂塔 180と、清液槽 122から加工液を吸い上げ OH—形陰イオン交換榭脂塔 180へ供給する OH—形陰イオン交換榭脂ポンプ 181と、 Na+形陽イオン交換樹脂が収納される Na+形陽イオン交換榭脂塔 151と、清液槽 122から加工液を吸い上げ Na+形陽イオン交換榭脂塔 151へ供給する Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ 164とが、備えられる。また、切替制御部 170は、導電率計 13 0の計測値を基に H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163、 OH—形陰イオン交換榭脂ボンプ 181および Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ 164の作動 Z停止の状態を制御する。なお、 H+形陽イオン交換榭脂塔 141、 OH—形陰イオン交換榭脂塔 180および Na+形陽イオン交換榭脂塔 151を通過した加工液は、再び清液槽 122に戻される。

[0065] つぎに、図 9に示される放電加工装置の放電加工処理時の動作について説明する。ただし、放電加工部 300における処理は、実施の形態 2と同一の処理が行われるので、その説明を省略する。実施の形態 2で説明したように、放電加工処理によってカロ工槽 302に一時的に蓄えられた不純物を含有する加工液は、汚液槽 121に導かれ、さらに不純物が濾過された後に、濾過後の加工液は清液槽 122に蓄えられる。そして、清液槽 122の加工液は、導電率計 130により導電率が測定され、測定された結果は切替制御部 170に送られる。

[0066] 図 10は、切替制御部による制御動作を示す図であり、図 11は、切替制御部による切替処理の手順を示すフローチャートである。被力卩ェ物 301への防食効果を損なわずに安定な放電加工を行うためには、加工液の導電率 (pH値)を所定の設定値 (基準導電率）に維持することが必要であり、切替制御部 170はそのための処理を行う。図 10に示されるように、導電率計 130の測定値が設定値より高い場合には、 H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163と OH—形陰イオン交換榭脂ポンプ 181を作動させ、 Na+ 形陽イオン交換榭脂ポンプ 164は停止させて、清液槽 122の加工液を配管経路経由で H+形陽イオン交換榭脂塔 141と OH—形陰イオン交換榭脂塔 180に送る。また、加工中の加工液の導電率が設定値より低い場合には、 pH値を維持してカ卩工液の防食特性を損なわないようにするため、 OH—形陰イオン交換榭脂ポンプ 181と Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ 164を作動させ、 H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163は停止させて、清液槽 122の加工液を配管経路経由で OH—形陰イオン交換榭脂塔 180と Na +形陽イオン交換榭脂塔 151に送る。

[0067] さらに、非力卩ェ中の加工液の導電率が設定値より低い場合には、非加工中における防食効果を維持するため、 OH—形陰イオン交換榭脂ポンプ 181を作動させ、 H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163と Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ 164は停止させて、清液槽 122の加工液を配管経路経由で OH形陰イオン交換榭脂塔 180に送る。

[0068] つまり、切替制御部 170は、測定された加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より高いか否かを判定し (ステップ S211)、加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より高い場合 (ステップ S211で Yesの場合）には、 H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163 と OH—形陰イオン交換榭脂ポンプ 1181を作動させ、 Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ 164を停止させる (ステップ S212)。これにより、清液槽 122の加工液は配管経路経由で H+形陽イオン交換榭脂塔 141と OH—形陰イオン交換榭脂塔 180に送られ、放電加工により生じた金属イオンや大気中の炭酸ガスの溶解による炭酸イオンなどの不純物イオンを取り除き、加工液の導電率 (pH値)を低下させる。

[0069] また、加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より低、場合 (ステップ S211で No の場合）には、加工中力否かを判定する (ステップ S213)。加工中である場合 (ステツプ S213で Yesの場合）には、 H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163を停止させ、 OH形陰イオン交換榭脂ポンプ 181と Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ 164を作動させる (ステツプ S214)。これにより、 pH値を維持して加工液の防食特性を損なわないようにするため、清液槽 122の加工液は配管経路経由で OH—形陰イオン交換榭脂塔 180と Na+形陽イオン交換榭脂塔 151に送られ、加工液の導電率 (pH値)を予め設定した設定値付近に保持するようにしてヽる。

[0070] 一方、非力卩ェ中である場合 (ステップ S213で Noの場合）には、 H+形陽イオン交換榭脂ポンプ 163と Na+形陽イオン交換榭脂ポンプ 164を停止させ、 OH—形陰イオン交換榭脂ポンプ 181を作動させる (ステップ S215)。これにより、 pH値を維持してカロ工液の防食特性を損なわなヽようにするため、 OH—形陰イオン交換榭脂ポンプ 181 を作動させ、清液槽 122の加工液を配管経路経由で OH—形陰イオン交換榭脂塔 18 0に送り、加工液の導電率 (pH値)を上述の設定値付近に保持するようにする。

[0071] 以下に、この実施の形態 3の装置構成での加工液の制御を行った処理結果を示す。ここで、放電加工の初期状態として放電加工装置の清液槽 122に加工原液である水道水（導電率 = 147 /z SZcm、 pH = 7. 2)を注水し、導電率制御の設定値を 14 μ SZcmとした。最初に、放電加工に適した導電率と防食作用を有する加工液（14 μ S/cm, pH = 9. 5)を生成するまでの過程について説明し、つぎに、生成したカロェ液を用いて加工浸漬した結果を説明する。

[0072] 加工原液である水道水の導電率は 147 μ SZcmであるため、上記導電率を制御するための設定値よりも高いことから、上述した図 11のフローチャートにしたカ^、、清液槽 122内の加工液は H+形陽イオン交換榭脂塔 141と OH—形陰イオン交換榭脂塔 180に通水され、不純物イオンを除去する処理が繰り返される。その結果、導電率が 14 SZcmで、 pHが 6. 2のイオン交換水が生成された。その後、清液槽 122の加ェ液の導電率が SZcm以下になると、非力卩ェ中であるため（まだ、加工が開始されていないため）、 OH形陰イオン交換榭脂塔 180に通水され、 pH値が 9. 5に相当する導電率となるまで、不純物陰イオンを水酸化物イオンに置換する処理が繰り返される。なお、加工中においては OH—形陰イオン交換榭脂塔 180と Na+形陽イオン交換榭脂塔 151に通水され、 pH値が 9. 5になるまで、図 11のフローチャートにした力た処理を繰り返し実行する。このとき、イオン交換水の導電率は 14 SZcmを示しており、導電率 = 14 /z SZcm、 pH = 9. 5は図 1に示す導電率と pHの関係の線上にあり、導電率と pHとの間の関係によい相関関係が得られた。

[0073] その後、この導電率 = 14 /z SZcm、 pH = 9. 5のイオン交換水をカ卩ェ液として、この加工液に超硬材料としての WC— Coと、金属材料としての Cu、 Feを 4日間加工浸漬した。その結果、 WC-Co, Cu, Feはごく僅かに変色している程度であり、腐食は軽微であった。

[0074] 一方、比較例として、 OH—形陰イオン交換榭脂塔 180と Na+形陽イオン交換榭脂塔 151に通水しないで、 H+形陽イオン交換榭脂塔 141と OH—形陰イオン交換榭脂塔 1 80のみに通水したイオン交換水（導電率 = 7. e ^ S/cm, pH = 6. 2)をカ卩ェ液とし、この加工液に WC— Co, Cu, Feを 4日間加工浸漬した。その結果、 WC-Co, Cu , Feは変色以上の腐食を呈した。

[0075] この実施の形態 3によれば、溶存酸素存在下において H+形陽イオン交換榭脂、 Na +形陽イオン交換榭脂、 OH—形陰イオン交換樹脂の 3種類イオン交換榭脂塔 141, 1 51, 180と、導電率計 130を用いて加工液の導電率と pHを制御することで超硬材料 (WC Co)や金属材料 (Cu, Fe)を防食できると!ヽぅ効果を有する。

[0076] 実施の形態 4.

この実施の形態 4では、実施の形態 1の純水化部に H+形陽イオン交換樹脂と OH_ 形陰イオン交換樹脂の混合榭脂からなる純水化榭脂塔を用い、防食イオン生成部に Na+形陽イオン交換樹脂と OH—陰イオン交換樹脂の混合榭脂からなるイオン交換榭脂塔と電解水製造部を用いる加工液液質制御装置と、この加工液液質制御装置を備える放電加工装置について説明する。

[0077] 図 12は、この発明にかかる加工液液質制御装置の実施の形態 4の構成を模式的に示す図である。この加工液液質制御装置 10Cは、上述したように、実施の形態 1の図 1において、純水化部 14が、 H+形陽イオン交換樹脂と OH—形陰イオン交換樹脂の混合樹脂からなる純水化榭脂塔 14Aで構成され、防食イオン生成部 15が、防食ィォン生成部 15に Na+形陽イオン交換樹脂と OH—陰イオン交換樹脂の混合榭脂からなるイオン交換榭脂塔 15Aと、水酸ィ匕物イオンを生成する電解水製造部 15Cとによって構成され、これらの純水化榭脂塔 14A、イオン交換榭脂塔 15Aおよび電解水製造部 15Cの水槽 11Aと加工液槽 12側には、切替部 16に対応する弁 16D〜16Fがそれぞれ設けられている。また、電解水製造部 15Cによって生成された酸性を有する水を貯蔵する酸性水保管部 19をさらに備える。つまり、この実施の形態 4の加工液液質制御装置 10Cは、実施の形態 2の構成に、電解水製造部 15Cと酸性水保管部 19 力 Sさらに付加された構成を有する。なお、この実施の形態 4で使用される各イオン交換榭脂は、実施の形態 2で示したものと同様のものを用いることができる。また、実施の形態 1, 2と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。

[0078] 電解水製造部 15Cは、水を電気分解することによって、陽極側に下記（11)式によつて酸性を有する水（以下、酸性水という）を生成し、陰極側で下記（12)式によってアルカリ性を有する水（以下、アルカリ水という）を生成するものである。そして、このァルカリ水をカ卩工液として使用する。なお、電解水製造部 15Cとして、たとえばアルカリ &酸性イオン生成器 (アクアシステム (株)製)やアルカリイオン整水器 (松下電工 (株 )製)などの市販の電解水製造装置を使用することができる。

[0079] 2H O→0 +4H++4e · · · (11)

2 2

2H 0 + 2e→H + 20H" · · · (12)

2 2

[0080] 酸性水保管部 19は、電解水製造部 15Cの陽極側で発生した酸性水を貯蔵する。

これは、この実施の形態 4の加工液液質制御装置 10Cにおいては、酸性水を使用しないからである。なお、この貯蔵された酸性水は、加工液槽 12内の加工液の入替えなどの際にアルカリ水と混合して中和させる際に使用される。

[0081] ここで、加工液液質制御装置の加工液の液質の制御手順にっ、て説明する。まず、水槽 11Aからの加工原液である淡水を電解水製造部 15Cに導入すると、その陰極部でアルカリ水を生成させる。このアルカリ水は導電率が高いため、純水化榭脂に通水することによって導電率を所定値まで低減させてカ卩ェ水としてのイオン交換水とする。

[0082] その後、放電カ卩ェ装置の稼動によって、ワイヤ電極 305などの腐食生成物（Cu²⁺, Zn²⁺などの金属イオン）および空気中の炭酸ガスの溶解 (H+, CO ")によって力卩工液

3

の導電率が上昇すると、加工液をイオン交換榭脂塔 15Aに通水することによって金属イオンを Na+に置換させて強塩基にした後、純水化榭脂塔 14Aに通水することによって所定の導電率 (pH値）になるように維持させる。この場合の pHの制御は、実施の形態 2で説明した場合と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

[0083] つぎに、図 12の加工液液質制御装置を備える放電加工装置について説明する。

図 13は、図 12の加工液液質制御装置を備える放電加工装置の構成の一例を示す図である。この放電カ卩ェ装置は、被加工物 301に放電加工処理を行う放電加工部 3 00と、放電加工部 300で使用された加工液を循環させて清浄にして再利用する加工液液質制御部 100Cと、力も構成される。この実施の形態 4の放電加工装置は、実施の形態 2の放電加工装置の加工液液質制御部 100Aに、防食イオンである水酸ィ匕物イオンを含むアルカリ水を生成して清液槽 122に供給する電解水製造部 152と、清液槽 122から加工液を吸い上げ電解水製造部 152へ供給する電解水用ポンプ 1 65と、力さらに付加された構成を有する。なお、その他の構成要素は、実施の形態 2 と同一であるので、同一の符号を付してその説明を省略している。また、電解水製造部 152で製造された酸性水は、この放電加工装置では、汚液槽 121に貯蔵するようにしている。

[0084] つぎに、図 13に示される放電カ卩ェ装置の放電カ卩ェ処理時の動作について説明する。ただし、放電加工部 300による処理は、実施の形態 2と同一の処理が行われるので、その説明を省略する。実施の形態 2で説明したように、放電加工処理によってカロ工槽 302に一時的に蓄えられた不純物を含有する加工液は、汚液槽 121に導かれ、さらに不純物が濾過された後に、濾過後の加工液は清液槽 122に蓄えられる。そして、清液槽 122の加工液は、導電率計 130により導電率が測定され、測定された結果は切替制御部 170に送られる。

[0085] 図 14は、切替制御部による制御動作を示す図であり、図 15は、切替制御部による切替処理の手順を示すフローチャートである。被力卩ェ物 301への防食効果を損なわずに安定な放電力卩ェを行うためには、加工液の導電率 (pH値）は所定の設定値に維持することが必要であり、切替制御部 170はそのための処理を行う。図 14に示されるように、導電率計 130の測定値が設定値より高い場合には、純水化榭脂ポンプ 16 1を作動させ、防食榭脂ポンプ 162と電解水用ポンプ 165を停止させて、清液槽 122 の加工液を配管経路経由で純水化榭脂塔 140に送る。また、加工中の導電率計 13 0の測定値が設定値より低い場合には、純水化榭脂ポンプ 161を停止させ、防食榭脂ポンプ 162と電解水用ポンプ 165とを作動させて、清液槽 122の加工液を配管経路経由で防食榭脂塔 150と電解水製造部 152に送る。

[0086] さらに、非加工中の導電率計 130の測定値が設定値より低い場合には、非加工中における防食特性を損なわないようにするため、純水化榭脂ポンプ 161と防食榭脂ポンプ 162を停止させ、電解水用ポンプ 165を作動させて、清液槽 122の加工液を配管経路経由で電解水製造部 152に送る。

[0087] つまり、切替制御部 170は、測定された加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より高いか否かを判定し (ステップ S311)、加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より高い場合 (ステップ S311で Yesの場合）には、純水化榭脂ポンプ 161を作動させ、防食榭脂ポンプ 162と電解水用ポンプ 165とを停止させる（ステップ S312)。これにより、清液槽 122の加工液は、配管経路経由で純水化榭脂塔 140に送られ、放電カロ工により生じた金属イオンや大気中の炭酸ガスによる炭酸イオンなどの不純物イオンを取り除き、加工液の導電率 (pH値)を低下させる。

[0088] また、加工液の導電率 (pH値）が所定の設定値より低、場合 (ステップ S311で No の場合）には、加工中力否かを判定する (ステップ S313)。加工中である場合 (ステツプ S313で Yesの場合）には、純水化榭脂ポンプ 161を停止させ、防食榭脂ポンプ 1 62と電解水用ポンプ 165を作動させる（ステップ S314)。これにより、 pHを維持して加工液の防食特性を損なわなヽようにするため、清液槽 122の加工液は配管経路経由で防食榭脂塔 150と電解水製造部 152に送られ、加工液の導電率 (pH値)を予め設定した設定値付近に保持するようにして、る。

[0089] 一方、非力卩ェ中である場合 (ステップ S313で Noの場合）には、純水化榭脂ポンプ 161と防食榭脂ポンプ 162を停止させ、電解水用ポンプ 165を作動させる (ステップ S315)。このように、電解水用ポンプ 165を作動させ、清液槽 122の加工液を配管経路経由で電解水製造部 152に送ることにより、 pH値を維持して加工液の防食特性を損なわないようにする。つまり、非力卩ェ中は放電カ卩ェによる金属イオンの発生がなく空気中の炭酸ガスの溶け込みによる炭酸イオンの発生が支配的であるため、加ェ液の導電率が上述の設定値より低くなれば、 pH値を維持して加工液の防食特性を損なわないようにするため、加工液の導電率 (pH値)を上述の予め設定した設定値付近に保持するようにしてヽる。

[0090] 以下に、この実施の形態 4の装置構成での加工液の制御を行った処理結果を示す。ここで、放電加工の初期状態として放電加工装置に加工原液である水道水（導電率 = 147 /z SZcm、 pH = 7. 2)を注水し、導電率制御の設定値は 14 SZcmとした。最初に、放電加工に適した導電率と防食作用を有する加工液（14 SZcm、 p H = 9. 5)を生成するまでの過程について説明し、つぎに、生成した力卩ェ液を用いて加工浸潰した結果を説明する。

[0091] 加工原液である水道水の導電率は 147 μ SZcmであるため、上記導電率を制御するための設定値よりも高いことから、図 15のフローチャートにした力^、、清液槽 122 内の加工液は純水化榭脂塔 140に通水され、不純物イオンを除去する処理が繰り返される。その結果、導電率が 14 SZcm、 pHが 6. 2のイオン交換水が生成された。その後、清液槽 122の加工液の導電率が 14 SZcm以下になると、非加工中であるため（まだ、加工が開始されていないため）、加工液は電解水製造部 152に通水され、 pH値が 9. 5に相当する導電率となるまで、不純物イオンを水酸化物イオンに置換する処理が繰り返される。なお、加工中においては電解水製造部 152と防食榭脂塔 150に通水され、 pH値が 9. 5になるまで、図 15のフローチャートにしたがった処理を繰り返し実行する。このとき、イオン交換水の導電率は 14 SZcmを示しており、導電率= 14 37«11、 pH = 9. 5は図 3に示す導電率と pHの関係の線上にあり、導電率と pHとの間の関係によ!/ヽ相関関係が得られた。

[0092] その後、この導電率 = 14 /z SZcm、 pH = 9. 5のイオン交換水をカ卩ェ液として、この加工液に超硬材料としての WC— Coと、金属材料としての Cu, Feを 4日間加工浸漬した。その結果、 WC-Co, Cu, Feはごく僅かに変色している程度であり、腐食は軽微であった。

[0093] 一方、比較例として、防食榭脂塔 150と電解水製造部 152に通水しないで純水化榭脂塔 140のみに通水したイオン交換水（導電率 = 2. e ^ S/cm, pH = 6. 2)を加工液とし、この加工液に WC— Co, Cu, Feを 4日間加工浸漬した。その結果、 WC- Co, Cu, Feは変色以上の腐食を呈した。

[0094] この実施の形態 4によれば、溶存酸素存在下において、導電率計 130、純水化榭脂塔 140、防食榭脂塔 150、電解水製造部 152を用いて、加工液をアルカリ性水溶液とし、その導電率を測定することで、 pH計を用いずに加工液の導電率と pHを制御し、超硬材料 (WC— Co)や金属材料 (Cu, Fe)を防食することができるという効果を有する。

産業上の利用可能性

[0095] 以上のように、この発明に力かる加工液液質制御装置は、加工液中で行われる放電加工処理と加工液中での加工処理終了後の保存処理が長時間にわたる放電カロェ処理方法に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 加工液を貯留する加工液槽と、

前記カ卩工液槽内の加工液力不純物イオンが所定量となるように不純物イオンを除去して純水を生成する純水化手段と、

前記カ卩工液槽内の加工液中の不純物陽イオンを所定の陽イオンに置換し、不純物陰イオンを防食イオンに置換する防食イオン生成手段と、

前記加工液槽内の加工液を、前記純水化手段または前記防食イオン生成手段の

V、ずれかに切替えて送水する切替手段と、

前記加工液槽内の加工液の導電率を測定する導電率測定手段と、

前記導電率測定手段によって測定された導電率に基づ、て、前記加工液を前記純水化手段または前記防食イオン生成手段の、ずれかに送水するように、前記切替手段を制御する切替制御手段と、

を備えることを特徴とする加工液液質制御装置。

[2] 前記切替制御手段は、前記加工液が所定の導電率よりも高、値を示す場合に、前記加工液を前記純水化手段に送水し、前記加工液が所定の導電率よりも低、値を示す場合に、前記加工液を前記防食イオン生成手段に送水することを特徴とする請求項 1に記載の加工液液質制御装置。

[3] 前記所定の導電率は、前記加工液の pHの値が 8. 5〜10. 5に対応する導電率であることを特徴とする請求項 2に記載の加工液液質制御装置。

[4] 前記所定の導電率は、 70 μ SZcm以下であることを特徴とする請求項 2に記載の加工液液質制御装置。

[5] 前記防食イオン生成手段は、不純物陽イオンをアルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンに置換し、前記不純物陰イオンを水酸ィ匕物イオンに置換して、アルカリ性水溶液を生成することを特徴とする請求項 1に記載の加工液液質制御装置。

[6] 前記純水化手段は、 H+形陽イオン交換樹脂と、 OH—形陰イオン交換樹脂とを含んで構成され、

前記防食イオン生成手段は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のイオンをィォン交換基に有する陽イオン交換樹脂と、 OH—形陰イオン交換樹脂とを含んで構成されることを特徴とする請求項 1に記載の加工液液質制御装置。

[7] 前記防食イオン生成手段は、前記加工液を電気分解して得られる水酸化物イオンを含むアルカリ水を製造する電解水製造機能をさらに備えることを特徴とする請求項 1に記載の加工液液質制御装置。

[8] 前記純水化手段と前記防食イオン生成手段は、

H+形陽イオン交換榭脂を含む H+形陽イオン交換榭脂塔と、

OH—形陰イオン交換榭脂を含む OH—形陰イオン交換榭脂塔と、

アルカリ金属またはアルカリ土類金属のイオンをイオン交換基に有する陽イオン交換榭脂を含む陽イオン交換榭脂塔と、

から構成されることを特徴とする請求項 1に記載の加工液液質制御装置。

[9] 請求項 1〜8のいずれか 1つに記載の加工液液質制御装置を備える放電加工装置

[10] 加工液槽内の加工液の pHを、前記カ卩工液の導電率を用いて制御する加工液液質制御方法であって、

加工液中に含まれる不純物イオンの濃度が所定の範囲となるように前記加工液中から不純物を除去する第 1の工程と、

所定の不純物イオン濃度となった前記加工液中の残留した不純物陰イオンを防食イオンで置換する第 2の工程と、

防食イオンを含む前記加工液の導電率に基づ、て、前記加工液中の防食イオン量を制御する第 3の工程と、

を含むことを特徴とする加工液液質制御方法。

[11] 前記防食イオンは、水酸ィ匕物イオンであることを特徴とする請求項 10に記載の加工液液質制御方法。

[12] 前記水酸ィ匕物イオンは、前記加工液の電気分解によって生じる水酸ィ匕物イオンを使用することを特徴とする請求項 11に記載の加工液液質制御方法。

[13] 前記第 2の工程では、前記加工液中の残留した不純物陽イオンをアルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンで置換し、不純物陰イオンを水酸化物イオンで置換して、前記加工液をアルカリ性水溶液にすることを特徴とする請求項 10に記載の加工液液質制御方法。

前記第 4の工程では、前記測定された導電率が所定値よりも高い場合には、前記加工液の不純物イオンを除去し、前記測定された導電率が所定値よりも低！ヽ場合には、前記加工液の不純物イオンを防食イオンに置換する処理を行うことを特徴とする請求項 10に記載の加工液液質制御方法。