JPH01115516A - 電解加工装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、電解加工装置に係り、特に被加工物の三次
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装置に関する。

［従来の技術］ 従来の金属加工装置としては、被加工物と電極との間隙
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
被加工物から電極に流して加工する。電解加工装置（特
開昭６１−７１９２１号公報及び特開昭６０−４４２２
８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コ しかしながら、この電解加工９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った。そこで、本出願人はこの
不都合を除去する電解加工装置として、特願昭６２−２
７６１６号を出願したが、この電解加工装置にあっては
、被加工物と７ＴＬ極との間隙に生成した電解生成物を
排除するために、加工槽の下方に設けた電解液濾過装置
のクリーンタンクからポンプによって電解液を汲み上げ
、この電解液を前記間隙に指向する如く配設した噴射ノ
ズルから噴出して除去していた。

したがって、このような噴射ノズルのみによる噴出では
、被加工面が複雑な形状の場合に、噴射ノズルの反対側
の被加工面まで均一に電解液を噴出させることが困難で
あり、被加工面に電解生成物が除去された部分と除去さ
れない部分とが発生し、これにより、被加工面に加工条
件の差異が生じて縞模様が発生するなど、その表面品質
を著しく損なうという不都合があった。

［発明の目的］ そこでこの発明は、上記不都合を除去し、特に電極に設
けた孔から極間の電解液を吸引排除するとともに、該極
間に噴出した電解液が静止した後にパルス電流を供給す
ることにより、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かで
きる電解加工装置を実現するにある。

［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、加工槽内で電解
液を介して対設した被加工物と電極間にパルス電流を供
給するとともに、前記被加工物と電極との間隙に生成し
た電解生成物を除去しながら被加工物を仕上げ加工する
電解加工装置において、一端が前記間隙に開口する如く
前記電極に配設した孔から前記電解生成物を含む電解液
を吸引、回収して濾過する電解液濾過装置と、該電解液
濾過装置で濾過した電解液を前記間隙に間欠的に噴出す
る電解液供給装置と、該電解液供給装置によって前記間
隙に噴出した電解液が静止した場合に前記被加工物と電
極間にパルス電流を供給する電源装置とを備えたことを
特徴とする。

［作　用コ この発明の構成によれば、電極に設けた孔から電解液濾
過装置によって極間に生成した電解生成物を含む電解液
を吸引回収して濾過するとともに、この濾過した電解液
を電解液供給装置によって間欠的に被加工物と電極との
間隙に噴出する。そして、噴出した電解液が静止した状
態で電源装置からパルス電流を供給するため、前記間隙
に生成した電解生成物を確実に除去するとともに、電解
液の流れによる影響を受けないなど、被加工面全域に亘
って加工条件を均一にし得る。

［実施例コ 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１〜５図は、この発明の一実施例を示す。第１〜３図
において、１はこの発明に係る電解加工装置で、この電
解加工装置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１０と電解液制御部１１とからなる制御装置
１２、被加工物２に関するデータ等を人力する入力装置
１３、電解液濾過装置１４、電解液供給装置１５、加工
槽１６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るテーブルで、例えば放電加
工によって加工した被加工物２をボルト１７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１８の下端に、−端が被加工物２と電極４どの
間隙１９に開口し、他端が前記ロッド１８の孔６５に連
通ずる孔４６を有する、例えば純銅からなり前記放電加
工時に使用した電極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−様な間隙１９を
保つように固定する。そして、前記電極固定装置５は、
前記電極駆動部６と駆動変換部７とにより前記間隙１９
を所定値に維持すべく上下動する。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２
１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２２を回転
制御し、このモータ２２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１９に制
御する。なお、前記電極４の孔４６は、被加工物２の被
加工面２ａに鏡面状の光沢面を必要としない部分の対向
箇所に設けられる。

前記被加工物２と電極４間に電流密度（単位面積当りの
平均電流）が７０Ａ／Ｃｍ２以下のパルスを供給する電
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２の表面積に従って計算した所定の電流密度
のパルスを発生ずるもので、直流電源部２３と充放電部
２４と充放電制御部２５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、直流電源部２３は、変圧器２６と整流
器２７とからなり、変圧器２６により電圧を所定値に降
下させ整流器２７により整流して直流電流を得て、後述
する蓄電器２８−１〜２８−ｎに供給する。

また、充放電部２４は、被加工物２と電極４との間隙１
９に電荷を放電する複数個の蓄電器２８−１〜２８−〇
と、これらの各蓄電器２８−１〜２８−ｎに接続し、直
流電源部２３側への電荷の逆流を阻止するダイオード２
９−１〜２９−ｎと、放電側への電荷を放電させるべく
開閉される放電スイッチ３０−１〜３０−ｎと、前記各
蓄電器２８−１〜２８−ｎを所定に充電すべく前記直流
電源部２３からの電源を給断する充電スイッチ３１とか
らなる。

この充放電部２４を制御する充放電制御部２５は、蓄電
器２８−１〜２８−ｎへ供給する充電電圧値を検出する
電圧検出器３２と、前記加工条件制御部１０の充電電圧
設定部３７て設定した設定充電電圧値と前記電圧検出器
３２て検出した検出充電電圧値とを比較する電圧比較器
３３と、前記被加工物２と電極４との間隙１９に放電さ
れる電荷の電流値を検出する電流検出器３４と、前記加
工条件制御部１０の最小電流設定部４０で設定した最小
電流値と前記電流検出器３４て検出した放電電流値とを
比較する電流比較器３５と、前記加工条件制御部ＩＯの
パルス発生部３８と電流波形設定部３９と前記電流比較
器３５とからの入力により前記検出電流値が前記最小電
流値以上の場合には、前記各蓄電器２８−１〜２８−ｎ
の電荷を放電側に所望に放電させるとともに、前記検出
電流値が前記最小電流値未満の場合には、前記各蓄電器
２８−１〜２８−ｎの電荷の放電を停止させるべく前記
各放電スイッチ３０−１〜３０−ｎに開閉駆動信号を出
力するゲート回路３６とを有している。

また、この充放電制御部２５を制御する制御装置１２の
加工条件制御部ＩＯは、充電電圧設定部３７と、パルス
発生部３８と、電流波形設定部３９と、最小電流設定部
４０と、前記人力装置１３の入力データに基づき加工条
件等を演算・処理するＣ　Ｐ　０４１等からなる。なお
、第４図中符号４２は放電スイッチ３０−１〜３０−ｎ
の開時に逆起電力により各放電スイッチ３０−１〜３０
−ｎが破壊するのを防止するダイオードである。

前記人力装置１３は、被加工物２の材質と表面積、仕上
げ加工しろと寸法精度の等級、仕上げ面粗度及び加工電
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ＩＯに出力する
。

前記電解液濾過装置１４と電解液供給装置１５は、電解
液制御部１１からの制御信号に基づいて、加工で生じた
電解生成物を含む電解液を電解液濾過装置１４て前記電
極４に設けた孔４Ｇから吸引回収して濾過するとともに
、この濾過した新鮮な電解液を電解液供給装置１５によ
り、前記間隙１９に指向する如く配設した噴出ノズル６
４から一定の液圧て噴出するものであり、例えば第５図
に示す如く構成する。

第５図において、電解液濾過装置１４は、電解生成物を
多く含んだ電解液４５を貯留するダーティタンク４８と
、このダーティタンク４８の電解液４５を電磁ポンプ４
９で汲み上げ、フィルタ５０を通してからモータ５１の
回転により遠心分離処理する遠心分離機５２と、この遠
心分離機５２で分前処理した電解生成物を含まない電解
液４４を貯留するクリーンタンク５３と、前記ダーティ
タンク４８の液面を検出する上限フロートスイッチ５４
及び下限フロートスイッチ５５とを有している。

また、前記電解液濾過装置１４は、逆止弁５８９．５９
を介してそれぞれ前記ロッド１８の孔６５とダーティタ
ンク４８とに連結した第１のシリンダ５６と、この第１
のシリンダ５６に直列に連結した第２のシリンダ５７と
、この第２のシリンダ５７に電磁弁６０を介して連結し
たコンプレッサ６１とを有している。なお、４７は電解
液４３０オーバーフロー用の排出管である。

前記電解液供給装置１５は、クリーンタンク５３の電解
液４４を汲み上げる電磁ポンプ６２と、この電磁ポンプ
６２と前記噴出ノズル６４間に接続した電磁弁６３とか
らなる。

そして、この電解液濾過装置１４及び電解液供給装置１
５を制御する電解液制御部１１は、加工条件制御部１０
からの制御信号に基づいて、コンプレッサ６１を作動さ
せて第１及び第２のシリンダ５６．５７を作動さぜ、間
隙１９の電解生成物を含む電解液４３を孔４６及び６５
から吸引してダーティタンク４８へ回収するとともに、
この回収した電解液４５を前記電磁ポンプ４９、モータ
５１等を作動させて濾過し、そして、この濾過した電解
液４４を電磁ポンプ６２を作動させて噴出ノズル６４か
ら間隙１９に噴出する如く制御する。

次に、この電解加工装置の動作を仕上げ加工方法に基づ
いて説明する。

仕上げ加工に際しては、被加工物固定装置３に例えば放
電加工によって所望形状に加工した被加工物２を固定す
るとともに、電極固定装置５のロッド１８の下端に前記
放電加工時に使用した電極４を固定し、この電極４を下
降してその電極面４ａを、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とともに加工槽１６
の電解液４３内に浸漬する。そしてこの位置を原点Ａと
し、入力装置１３によって人力され前記ＣＰ　Ｕ４１に
設定された所定の間隙１９を保つ位置に電極４を上昇し
、電解液４３が被加工面２ａと電極面４ａとの間隙１９
に満ち、電解液４３が静止（電解液４３の流れ・動きが
略停止した状態をいう）したら仕上げ加工を開始する。

仕上げ加工の前期には、加工条件制御部１００制御信号
により、電源装置８から例えばパルス電流のオン時間が
５ｍ５ｅｃ以下で低電流密度の面粗度向上用のパルス電
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２ａ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、所定の間隙１９を維持させた状態
で該間隙１９の電解生成物を含んだ電解液４５を、電解
液濾過装置１４のシリンダ５６．５７等の作動により、
前記孔４６及び６５から吸引してダーティタンク４８に
回収するとともに、この吸引動作と略連動して前記電解
液供給装置１５が作動し、電解液４４を噴出ノズル６４
から前記間隙１９に向けて噴出する。

電解液４４を噴出した後は、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
１９を保つように電極４が再び上昇し、電解液４３が被
加工面２ａと電極面４ａ間に満ち、電解液４３が静止し
たらパルスを供給して次の加工を行う。

ここで、電解液濾過装置１４及び電解液供給装置１５の
動作について説明する。

所定回数の加工が終了すると、電解液制御部１１がコン
プレッサ６１に信号を出力し、シリンダ５７にエアーを
供給してピストン５７ａを図中ア方向に移動させる。こ
れにより、ピストン５７ａと直列に連結されたシリンダ
５６のピストン５６ａが同じくア方向に移動し、この移
動により、前記孔４６及び６５を介して間隙１９の電解
液４５が汲み上げられ、シリンダ５６の室Ａ内に所定量
貯留される。そして所定量の電解液４５が室Ａ内に貯留
されると、電解液制御部１１がコンプレッサ６１に信号
を出力し、電磁弁６０を作動させてシリンダ５７内のエ
アーを排出する。

これにより、ピストン５７ａがイ方向に移動するととも
に、シリンダ５６のピストン５６ａもイ方向に移動して
室Ａ内の電解液４５を逆止弁５９を介してダーティタン
ク４８に排出する。なお、電解液４５は逆止弁５８．５
９により所定方向以外への流入が阻止される。

間隙１９の電解生成物を含んだ電解液４５が孔４６、孔
６５、逆止弁５８、シリンダ５６の室Ａ、逆止弁５９を
介してダーティタンク４８に貯留されると、その液面レ
ベルが、上・下のフロートスイッチ５４．５５で検出さ
れて電解液制御部１１に入力される。電解液制御部１１
は、ダーティタンク４８内の液面レベルが所定値に達し
たら、即ち液面レベルが上・下のフロートスイッチ５４
．５５開にある時、電磁ポンプ４９に駆動信号を出力し
、ダーティタンク４８内の電解液４５を汲み上げ、フィ
ルタ５０を通して遠心分離機５２に送出する。

遠心分離機５２は、電解液制御部１１の制御信号により
モータ５１が回転し、電解液４５を分離処理する。

そして、分離処理された電解生成物を含まない電解液４
４は、クリーンタンク５３に貯留され、このクリーンタ
ンク５３に貯留された電解液４４は、電解液制御部１１
の制御信号により電解液供給装置１５の電磁ポンプ６２
が作動して汲み上げ、電磁弁６３を介して噴出ノズル６
４から一定の液圧て前記間隙１９に噴出する。

このように、この発明によれば間隙１９の電解生成物を
含んだ電解液４５を、電極に設けた一端が間隙Ｉ９に開
口する孔４６から吸引排除するため、加工で生成した電
解生成物を間隙１９外に拡散させることが少なく、加工
槽１６内の電解液の汚濁度を低く押えることができると
ともに、吸引と略同時に新鮮な電解液４４を噴出するた
め、被加工面２ａ及び電極面４ａに付着した電解生成物
等を排除することができ、間隙１９の電解生成物を確実
に除去し得る。

以上のような仕上げ加工を制御装置１２の指令により所
定回数繰り返し、前記加工深さの累積値が、入力装置１
３て人力された人力データに基づいて加工条件制御部ｌ
Ｏで計算し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、ＣＰＵ４１が電流波形設定部３９に
制御信号を出力し、電源装置８のパルスを電流密度が仕
上げ加工前期の電流密度の３／２を越える光沢面形成用
のパルスに切換える。そして、このパルスで前述したと
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。

第６図はこの発明の他の実施例を示し、上記実施例と同
一構成部分については同一符号を付してその説明を省略
する。この実施例の特徴は、間隙Ｉ９の電解液４５の吸
引排除及び間隙１９への新鮮な電解液４４の供給を、電
極４に設けた孔４６（ロッド１８の孔６５も含む）から
交互に行うようにした点にある。

そのため、孔４６と第１のシリンダ５６及び電磁弁６３
との間に切換弁６６を設け、この切換弁６６を電解液制
御部１１０制御信号により切換る。すなわち、間隙Ｉ９
の電解液を吸引排除する場合は、切換弁６６を第１のシ
リンダ５６側に切換え、間隙１９の電解液を孔４６→孔
６５→切換弁６６→逆止弁５８→第１のシリンダ５６の
室Ａ→逆止弁５９を介してダーティタンク４８に回収し
、間隙１９に新鮮な電解液４４を噴出する場合は、切換
弁６６を電解液供給装置１５側に切換え、電解液４４を
電磁ポンプ６２→電磁弁６３→切換弁６６→孔６５→孔
４６を介して間隙１９に噴出する。

なお、上記実施例においては、電極に１個の孔を設けた
場合について説明したが、電極に複数の孔を設けてもよ
く、また、電解液供給装置として一対のシリンダを設け
た場合について説明したが、例えばポンプとタイマーレ
ディー機能を有する電磁開閉器とを組み合わせて構成し
てもよい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明に係る電解加工装
置にあっては、加工槽内で電解液を介して対設した被加
工物と電極間にパルス電流を供給するとともに、前記被
加工物と電極との間隙に生成した電解生成物を除去しな
がら被加工物を仕上げ加工する電解加工装置において、
一端が前記間隙に開口する如く前記電極に配設した孔か
ら前記電解生成物を含む電解液を吸引、回収して濾過す
る電解液濾過装置と、該電解液濾過装置で濾過した電解
液を前記間隙に間欠的に噴出する電解液供給装置と、該
電解液供給装置によって前記間隙に噴出した電解液が静
止した場合に前記被加工物と電極間にパルス電流を供給
する電源装置とて構成したので、被加工物と電極との間
隙に生成される電解生成物を確実に除去し得るとともに
、加工槽内の電解液の汚濁度を低くし得て、被加工面全
域に亘り加工条件が均一となり、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表面を短時間に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電解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図は電源装置を示すブロック図、第５図は電解液濾
過装置及び電解液供給装置を示す概略構成図、第６図は
他の実施例を示す概略構成図である。 １・・・電解加工装置、２・・・被加工物、４・・・電
極、８・・・電源装置、９・・・モータ駆動制御部、１
゜・・・加工条件制御部、１１・・・電解液制御部、１
２・・・制御装置、１４・・・電解液濾過装置、１５・
・・電解液供給装置、１６・・・加工槽、４１・・・Ｃ
ＰＵ、４６．６５・・・孔、５６．５７・・・シリンダ
、６１・・・コンプレッサ、６４・・・噴出ノズル、６
６・・・切換弁。 特許出願人　　静岡製機株式会社 代表者　鈴　木　重　夫

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工槽内で電解液を介して対設した被加工物と電
   極間にパルス電流を供給するとともに、前記被加工物と
   電極との間隙に生成した電解生成物を除去しながら被加
   工物を仕上げ加工する電解加工装置において、 一端が前記間隙に開口する如く前記電極に配設した孔か
   ら前記電解生成物を含む電解液を吸引、回収して濾過す
   る電解液濾過装置と、該電解液濾過装置で濾過した電解
   液を前記間隙に間欠的に噴出する電解液供給装置と、該
   電解液供給装置によって前記間隙に噴出した電解液が静
   止した場合に前記被加工物と電極間にパルス電流を供給
   する電源装置とを備えた電解加工装置。
2. （２）前記電解液供給装置が、前記電解液濾過装置の吸
   引動作と略同時に電解液を噴出することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電解加工装置。
3. （３）前記電解液供給装置が、前記間隙に指向して配設
   した噴出ノズルから電解液を噴出することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の電解加工装置
   。
4. （４）前記電解液供給装置が、前記電極に設けた孔から
   電解液を噴出することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電解加工装置。