JPH01104714A

JPH01104714A - 電子ビームによる焼入方法

Info

Publication number: JPH01104714A
Application number: JP25834287A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Uchiumi; 内海　晴之
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-10-15
Filing date: 1987-10-15
Publication date: 1989-04-21
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0717941B2

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、電子ビームを照前して炭素鋼などの表面に
焼入を施すための電子ビームによる焼入方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば特開昭５４−９５９０８号公報に示さ
れた従来の電子ビームの点群照射による焼入方法のため
の装置を示し、電子銃（１）、集束電磁Ｖｙ、（（２）
、偏向病電磁。イ２（３）が互、、蹟同、上に配設され
ている。被加工物または複数個の被加工物を載せた治具
（４）は、被加工物を移動させるワークテ−ブル（５）
上にｉかれ、ワークテーブル（５）はサーダモータｉ６
）で駆動される。（７）はサーゲ駆動源である。集束電
磁レンズ（２）および偏向用電磁コイル（３）にはビー
ム集束および偏向増幅器（８）が接続されている。（９
）は高圧電源である。真空チャンバ（１０）は、ワーク
テーブル（５）および被加工物を収納し、加工を行う。

（１１）はその排気系宅ある。

（１２）はビーム偏向プログラムのほか加速電圧、ビー
ム電流、集束電磁レンズの制御電流などの電子銃に関す
るパラメータの制御および真空チャンバの排気系、ワー
クテーブル駆動系の制御指令等、電子ビーム装置に必要
な全ての制御装置で、通常、ビーム偏向プログラム用コ
ンピュータを含む数値制御（ＮＣ）、シーケンサ等で構
成されている。

以上の装置による従来の電子ビームによる焼入方法につ
いて説明する。例えば第４図、第５図に示すようなコイ
ン状の被加工物（４ａ）の斜線で示すドーナツ状の部分
（４ｂ）に表面焼入れする場合は、第６図に示すようＫ
、ビームをドーナツ状パターンに照射させる、照射の方
法としては、ビームを１ケ所に５〜５０μ（８）滞留し
た後、ビームを高速で次の点まで移動し、また滞留する
ことによりドーナツ状の全面に多数のドツト状熱源（４
Ｃ）を打ち込む。もちろん、電子ビーム焼入れに必要な
条件として、ビームの加速電圧、ビームＴ！Ｌ流、ビー
ムフォーカスポイント、ビーム照射時間等のパラメータ
を制御し、被加工物（４ａ）の表面が溶融しないで焼入
可能な温度に昇温する。

また、１チヤンバで多数の被加工物を処理する場合には
、第７図、第８図に示すようＫ、ワークテーブル（５）
上にセツティング治具（４）を載せ、定められたピッチ
でワークセットし、ＮＣテーブルで割出し移動させるな
から順次加工して行（方法がとられる。

このとき、電子銃（１）のビーム軸心と加エバターンの
基準点が一致する位置に被加工物（４ａ）が１ｔかれ、
１つの被加工物に対する加工が終了すると、−旦ビーム
はＯＦＦされ、次の被加工物位置へ移動した後、再びビ
ームＯＮされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電子ビームによる焼入方法では、１チヤンバ内・
で複数個の被加工物を処理する場合、被加工物ごとの加
エバターンの基準点ヒ電子銃のビーム軸心を合せた後、
ビームＯＮＬ、て所定の偏向パターンで焼入れをし、加
工が完了すると一旦ビームＯＦＦ　Ｌ、て、次の加工位
置までワークテーブル（５）を機械的に移動させ、また
ビームＯＮして次の被加工物に対する加工をする必要が
あった。

したがって、焼入加″工時間以外に被加工物の移動時間
が必要であることと、ビームがＯＮされて定常状態に達
する関、ビーム出力、フォーカスポイント、ビーム照射
位置が不安定とな、す、被加工物への入熱が不均一とな
る等の一問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ビームをＯＮ、ＯＦＦさせることなく、また
被加工物対応でテーブル移動させることなく、連貌的に
短詩ｒｔ）で焼入処理を行うことができる電子ビームに
よる焼入方法を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電子ビームによる焼入方法は、ビームの
ベクトル偏向と点群パターン偏向とを重畳してビーム照
射し、かつ、複数個の被加工物に対し、被加工物を機械
的に動かさないでビームのベクトル偏向で連続的に焼入
加工を続ける。

この発明の別の発明に係る電子ビームによる焼入方法は
、偏向角度が変わっても加工距離とワーク表面に対する
ビーム照射角に差を生じないよう、治具の球内面でなる
ワークセツティング座に被加工物を配列してビーム照射
を行う。

〔作　用〕

この発明においては、機械的割出しによるロスタイムを
なくすることと、ビームのＯＮ、ＯＦＦによる過渡期に
おける焼入条件の不均一性を排除できる。

この発明の別の発明においては、ビームの偏向角の大小
による焼入条件の差が極小となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図、第２図を参照しな
がら説明する。図において、陰極（１ａ）と陽極（１ｂ
）で電子ビーム発生部が形成されている。複数個の被加
工物（４ａ）が同心円上にセットされている取付治具（
４）は、ビーム偏向角の中心（Ｎを中心とした半径（Ｒ
）の球内面を取付座（４１）としている。取付治具（４
）の球内面には、熱容量の大きい銅ブロックなどでなる
ビームコレクタ（１３）が埋込まれている。

その他、第３図におけると同一符号は同一部分であり、
説明を省略する。

以上の装置による焼入方法について説明する。

いま、例えば従来方法で説明したものと同じ第４図、第
５図に示したようなコイン状の被加工物（／４ａ）の斜
線部分（４ｂ）に焼入を施す場合、ワークテーブル（５
）Ｋ載せた治具（４）に複数個の被加工物（４ａ）をセ
ットし、治具（４）の中心と電子銃の細心が一致するよ
うにワークテーブル（５）を移動させる。

次に、電子ビームをビームコレクタ（１３）の上でＯＮ
Ｌ、ビーム特性が安定になる時間（通常、１％以内）を
経過してから被加工物（４ａ）上へビーム偏向し、あら
かじめ設定された加工条件でビームを点群照射する。被
加工物（４ａ）の大きさや焼入深さ等によって異なるが
、通常、ビームの１ドツト当りの滞留時間は５〜５０μ
方でドツトとドツトのピッチは０．２〜１龍程度であり
、ビーム照射時間は１〜５を程度である。ビーム照射時
間の間第６図に示すような必要なパターンにビームエネ
ルギーが順次移動しながら照射し続けられるので、結果
的にパターン全体がゾーン加熱された状態となる。

ここで複数個の被加工物は、第２図に示すように、平面
的には同心円上に配置され、側断面から見ると第１図の
ように偏向中心点（Ａ）を中心とし、半径（Ｒ）の球内
面（４１）上に配置されている。加ニブログラムは平面
的な周方向のベクトル制御（θｌ、θ２）と側面的な偏
向角制御（α、β）がなされて、それぞれの被加工物（
４ａ）の中心にビーム軸が順次ベクトル偏向されて行く
と同時に、被加工物（４ａ）ごとにあらかじめ設定され
た加工条件で点群にドツトビーム照射される。全ての被
刀ロ工物（４ａ）の加工が完了するとビームはビームコ
レクタ（１３）の位置に戻され、ＯＦＦされる。

以上一連の工程、すなわち全ての被加工物（４ａ）に対
する焼入が完了するまで、ビームはＯＮされたま−であ
り、かつ、その間、ワークテーブル（５）は移動される
ことなく、ビームの高速偏向のみで照射位置移動がなさ
れるので、１つの被加工物から次の被加工物へ移るロス
タイムは１μ（５）も要シないので実質上皆無に等しく
、ワークテーブル移動方式に比べてきわめて効率的であ
る。

次にワークセット治具（４）が平面であれば、ビーム偏
向角（α、β）の差によって加工距離（ＷＤ）。

照射角（γｌ、γ２）に差を生じることとなるので、偏
向中心点（蜀を中心とする半径（Ｒ）の向心球内面の接
線上に被加工物（４ａ）の取付座（４１）を設けること
により、偏向角のいかんにかかわらず焼入条件が同一と
なる。

なお、上記実施例では、１種類の被加工物を複数個焼入
する場合について説明したが必ずしも１稽類でなくとも
よく、また、焼入条件も被加工物ごとにそれぞれ異なっ
た条件で行うこともできる。

また、全ての被加工物の加工が完了したらビームをビー
ムコレクタの位置に戻してＯＦＦする方法で説明したが
、ピームコンフタ位置に戻さずに最終の被加工物上でＯ
ＦＦ　Ｌ、ても差しつかえない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によりば、複数個の被加工物を
１チヤンバで加工する際、ワークテーブルを被加工物ご
とに移動させることなく複数個の被加工物に焼入を行う
ので、ビームをＯＮ、ＯＦＦさせることによる加工条件
の不安定さを排除し、テーブル移動によるロスタイム時
間を削除でき、高効率で高精度な焼入加工が実現できる
。

また、この発明の別の発明によれば、複数蘭の被加工物
を、取付治具の球内面に取付けるようにしたので、ビー
ム偏向角の相違によって焼入条件に差が生じない効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するだめの装置の正
断面図、第２図は第１図のｎ　−ｕ線に沿う平面での断
面図である。第３図〜第８図は従来の電子ビームによる焼入方法を説
明するためのもので、第３図は装置の回路図、第４図は
被加工物の焼入態様を示す平面図、第５図は第４図のＶ
−Ｖ線に沿う平面での断面図第６図はドーナツ状にドツ
トを照射する場合の点群パターン、第７図は治具上に被
加工物を取付けた態様を示す平面図、第８図は第７図の
ｖｍ　−ｖｍ線に沿う平面での断面図である。（１）―−電子銃、（２）・拳集束電磁レンズ、（３）
・・偏向電磁コイル、（４）・・取付治具、（４ａ）φ
・被加工物、（４１）・・球内面でなる取付座。なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。６１図ｆｓ　ａ　図１１４　図ｔｓＧ図ｆｓＩ図慎　８５５手続補正書１　事件の表示　　特願昭６２−２５８３４２号２、発
明の名称電子ビームによる焼入方法３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉４、代理人住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目４番１号
丸の内ビルディング４階５、補正の対象図　　　面゛（

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子ビームを集束および偏向する手段を持つ電子
銃を含む電子ビーム装置を用い、複数個の被加工物に焼
入れする方法において、前記電子ビームを所定の位置に
ベクトル偏向させ、かつ、所定の焼入パターンに相当す
る点群に高速偏向することにより、前記被加工物を機械
的に割出し移動させることなく、ビーム偏向のみで、か
つ、ビームＯＦＦしないで順次焼入を行うことを特徴と
する電子ビームによる焼入方法。
（２）電子ビームを集束および偏向する手段を持つ電子
銃を含む電子ビーム装置を用い、複数個の被加工物に焼
入れする方法において、前記被加工物をセッティングす
る治具の取付座を偏向用電磁コイルの偏向角中心を半径
の中心とする球内面で形成し、前記電子ビームを所定の
位置にベクトル偏向させ、かつ、所定の焼入パターンに
相当する点群に高速偏向することにより、前記被加工物
を機械的に割出し移動させることなく、ビーム偏向のみ
で、かつ、ビームＯＦＦしないで順次焼入を行うことを
特徴とする電子ビームによる焼入方法。