JPH01240218A - 電解加工による仕上げ加工方法 - 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］ この発明は、電解加工による仕上げ加工方法に係り、特
に三次元形状の被加工面を短時間かつ高精度に仕上ける
電解加工による仕上げ加工方法に関する。

［従来の技術］ 従来の金属加工方法として電解加工方法が知られている
。この電解加工方法は、電極とワークとの間隙に硝酸ナ
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、即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、直流電流をワークから電
極に流して加工するものである。（特開昭６１−７１９
２１号公報及び特開昭６０−４４２２８号公報参照）［
発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この電解加工方法にあっては、機械加工
手段として致命的な欠陥がある。即ち、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、電極とワークとの間隙が
仮に一定であったとしても、電解液の流入口の位置、流
入口からの距離あるいはワークの被加工面の屈曲度等に
より間隙の流路抵抗が変化し、電解液を間隙に−様な流
速で流すのが不可能である。

したがって、間隙に生成される電解生成物の排除効果が
位置によって異なり、間隙の電解液を新鮮な電解液に入
れ替えることが難しく、ワークに電極の精密な転写を行
うことが困難で、光沢面等の高精度な表面品質を得たい
場合、別の回層工程を必要とするなど、ワークの仕上げ
ここ多くの時間と労力がかかるという不都合があった。

そこで、この発明の目的は、電極とワークとの間隙の電
解生成物を確実に排除し得て、間隙の電解液を新鮮な電
解液に入れ替えることができ、光沢面等の高精度な表面
品質を短時間に得ることができる電解加工による仕上げ
加工方法を実現するにある。

［課題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、静止した電解
液を介して所定間隙で対設した電極とワークとの極間に
単一のパルスを供給するステップと、パルスを供給した
後に前記電極及びワークの少なくとも一方を移動して前
記間隙を拡大するステップと、この拡大した間隙を縮小
し前記所定間隙に再設定するステップと、前記パルスを
供給した後で少なくとも前記間隙の拡大開始時点から所
定間隙に再設定するまでの間、前記間隙に電解液を噴出
するステップと、を有することを特徴とする。

［作　用］ この発明の構成によれは、パルス供給後の間隙への電解
液の噴出を、例えは電極の上昇による間隙の拡大と同時
に開始し、電極の下降による所定間隙の再設定と同時に
停止させるため、電極上昇時の被加工面の電解液の流速
が高まり、被加工面に付着した加工屑等を除去し得ると
ともに、電解液の噴流及び電極下降時の間隙の容積減少
に伴う圧力により電解生成物を間隙外に排除することが
でき、該間隙の電解液を悉く新鮮な電解液に入れ替える
ことができる。

［実施例］ 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１〜４図は、この発明の一実施例を示すものである。

第１図において、この発明を実施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、ワーク４
を固定するワーク固定装置５、サーボモータ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１
０と電解液流制御部１１等からなる制御装置１２、ワー
ク４に関する各種データ等を入力する入力装置１３、電
解液を濾過する電解液濾過装置１４、加工槽１５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１６の
下端に、例えば純銅もしくはグラファイトからなる電極
２を、その電極面２ａとワーク４の被加工面４ａとが三
次元方向に−様な間隙１７を保つように固定する。この
電極固定装置３は、前記モータ駆動制御部９の制御信号
によるサーボモータ６の回転により上下動し、電極面２
ａと被加工面４ａとを所定の間隙１７ζこ設定する。

前記ワーク固定装置５は、絶縁性の高いグラナイトもし
くはセラミックス製のテーブルで、その上面には例えば
型彫放電加工されたワーク４を図示しないセット治具、
ネジ等により固定する。

前記電極２とワーク４との極間に、所定のパルス電流を
供給する電源装置８と、この電源装置８を制御する前記
加工条件制御部１０は、例えは第２図に示す如く構成す
る。

即ち、電源装置８は直流電源部１８と充放電部１９とで
構成され、直流電源部１８は、変圧器２０と整流器２１
とからなり、変圧器２０により電圧を所定値に降下させ
整流器２１により整流して直流電流を得て、後述する蓄
電器２２−１〜２２−ｎに供給する。

また、充放電部１９は、極間に電荷を放電する複数個の
蓄電器２２−１〜２２−ｎと、これ′らの各蓄電器２２
−１〜２２−ｎに接続し直流電源部１８側への電荷の逆
流を阻止するダイオード２３−１〜２３−ｎと、放電側
へ電荷を放電させるべく開閉される放電スイッチ２４−
１〜２４−ｎと、前記各蓄電器２２−１〜２２−ｎを所
定に充電すべく前記直流電源部１８からの電源を給断す
る充電スイッチ２５とからなる。

前記加工条件制御部１０は、蓄電器２２−１〜２２−ｎ
の充電電圧値を検出する電圧検出器２６と、この電圧検
出器２６で検出した充電電圧値とＤ／Ａ変換器２７から
の出力値とを比較する電圧比較器２８と、この電圧比較
器２８からの出力信号により前記蓄電器２２−１〜２２
−ｎの充電の完了及び開始を検出する充電検出器２９と
、極間に放電される電荷の電流値を検出する電流検出器
３０と、この電流検出器３０で検出した電流値のピーク
値をホールドするピークホールド回路３１と、このピー
クボールド回路３１でホールドしたピーク電流値とＤ／
Ａ変換器３２の出力値とを比較する電流比較器３３と、
所定時間幅のパルスを発生するパルス発生器３６と極間
に放電する電荷の電流波形を設定する電流波形設定器３
７からの人力信号により前記各放電スイッチ２４−１〜
２４−ｎに開閉駆動信号を出力するゲート回路３４と、
前記各蓄電器２２−１〜２２−ｎへ供給する充電電圧値
を設定しその信号を前記Ｄ／Ａ変換器２７に出力する充
電電圧設定器３５と、極間に流れる電流値を設定しその
信号を前記Ｄ／Ａ変換器３２に出力する電流設定器３８
と、前記入力装置１３の人力データ等に基づき加工条件
等を演算・処理するＣＰＵ３９と、電極２とワーク４の
接触を検知する接触検知器４０等からなる。

なお、図中符号４１は逆起電力によって各放電スイッチ
２４−１〜２４−ｎが破壊するのを防止するダイオード
である。

前記入力装置１３は、加工面積、仕上げ加工しろ、加工
間隙等のワーク４に関する各種データ、及び加工回数等
の加工条件等を入力する。また、前記電解液濾過装置１
４は、例えば図示しない遠心分離器、液温調整器、フィ
ルタ、電磁ポンプ等を有し、加工で生じた電解生成物を
含む電解液を濾過するとともに、濾過した新鮮な電解液
を、電解液流制御部１１の制御信号により、前記間隙１
７に指向する如く配設した複数の噴出ノズル４２（第１
図参照）から、後述するタイミングで間隙１７に噴出す
る。

次に、この電解仕上げ加工装置１による仕上げ加工動作
の一例について第３図のフローチャートにより説明する
。

仕上げ加工に際しては、電極固定装置３０ロツド１６の
下端に、例えばワーク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、ワーク固定装置５にワー
ク４をそれぞれ固定し、電解仕上げ加工装置１の電源を
投入（５０）シ、電極２とワーク４の芯出しく５１）を
行う。

芯出し作業の終了後に加工が開始され１．電極２が下降
してワーク４に接触（５２）　シ、この接触を前記接触
検知器４０が検知すると、ＣＰ　Ｕ３９は、この点を原
点Ａとして記憶する。そして、電極２を上昇させて、入
力装置１３で人力した加工間隙を維持する位置に電極を
設定（５３）　ｂ、電解液流制御部１１の制御信号によ
り前記電解液濾過装置１４の電磁ポンプ等を作動させて
、加工槽１５内に電解液を所定の深さになるまで供給（
５４）する。

前記電極２とワーク４の間隙の電解液が静止（電解液の
流れ・動きが略停止した状態をいう）したら、ワーク４
の加工面積に応じた所定の、例えはピーク電流密度か３
０〜５０Ａ／ｃｍ２でパルスオン時間が２〜１０ｍ５ｅ
ｃの面粗度向上用の単一のパルス電流を供給（５５）す
る。このパルス電流がオフした後、所定の待ち時間（５
６）をおいて、電極２を上昇（５７）させると同時に前
記電解液濾過装置１４を作動させて噴出ノズル４２から
間隙に電解液を噴出（５８）する。そして、電極２を所
定の時間上端位置に維持した後、電極２を下降（５９）
させ、前記ステップ（５３）で設定した位置に電極を再
設定（’６０）　Ｌ、、、所定の加工回数か否かを判断
（６１）する。

このステップ（５５）〜（６０）における電極２の動き
と電解液の噴出のタイミングを第４図に基づき説明する
。単一のパルス電流を時間Ｔ１供給し、このパルス電流
がオフしたら、時間Ｔ２（例えば０．１〜０．３秒）の
待ち時間をおいて、電極２の上昇を開始するとともに、
電極２の上昇と同時に電解液の噴出を開始する。電極２
は時間Ｔ３で上端位置に達し、この位置に時間Ｔ４維持
（移動停止）され、その後、時間Ｔ５で下降して下端位
置（最初の加工間隙を設定した位置）で停止する。電解
液は電極２が下端位置で停止するまでの時間（例えばＴ
３＋Ｔ４＋Ｔ５＝２〜３秒）連続して噴出される。なお
、時間Ｔ６は電極２が下端位置に達してから次のパルス
電流が供給されるまでの時間であり、この間に前記ステ
ップ（６１）が処理される。

前記ステップ（６１）で加工回数が判断され、加工回数
が前記入力装置１３て入力した加工回数に達していない
時は、ステップ（５５）に戻る。この場合、ステップ（
６０）　、で設定する電極２の位置はステップ（５３）
で最初に設定した位置に設定するため、加工の進行によ
り加工間隙は大きくなる。ステップ（６１）でＹＥＳに
なると、制御装置１２の制御信号により、電源装置８か
ら供給されるパルス電流を光沢面形成用のパルス電流、
例えばピーク電流密度が３０〜５０Ａ／ｃｍ２てパルス
のオン時間が２０〜６０ｍ５ｅｃの単一のパルス電流に
切換（６２）え、前記ステップ（５５）〜（６０）と同
様の加工（６３）〜（６８）を所定回数繰り返しく６９
）　、光沢面を得て全ての加工を終了（７０）する。

このように、この発明に係る電解加工による仕上げ加工
方法にあっては、極間にパルス電流を供給し、このパル
ス電流がオフした後、所定の待ち時間をおいて、電極２
を上昇させて間隙を拡大す１す るとともに、電極２の上昇、即ち間隙の拡大と同時に間
隙に電解液を噴出するため、電極２上昇時のワーク４の
被加工面４ａでの電解液の流速が速くなり、この流速に
より被加工面４ａに付着したの加工屑等を除去すること
ができる。そして、この除去した加工屑等の電解生成物
を、電極２が上端位置に維持されいる間に供給される電
解液の噴流、及び電極２下降時の間隙の容積減少に伴う
圧力により、間隙外に排除することができ、間隙の電解
液を悉く新鮮な電解液に入れ替えることができる。した
がって、この発明にあっては、前記三次元形状の底付き
加工のものにおけるのはもちろん、その中心部が抜けて
いる形状のワーク４に、下部に配置した噴流ボックスか
ら電解液の噴流を加える場合に一層顕著な効果を発揮す
る。即ち、上向きに噴出される電解液の噴流に抗して電
極２が下降する時、ワーク４の壁面部の流速が相乗効果
をもって隅々まで増進しながら及ぶからである。

なお、上記実施例においては、電解液の噴出を電極２の
上昇開始と同時に開始し、電極２の下端位置での停止と
同時に停止させるように構成したが、この発明はこれに
何ら限定されず、例えば第５図に示すように、電極２が
上昇を開始するＴ７時間前から噴出を開始し、電極２が
下端位置に停止してからＴ８時間経過後に噴出を停止す
るようにしてもよい。このように構成しても上記実施例
と同様の作用効果が得られることは明らかである。

また、上記実施例においては、電極２とワーク４の間隙
の拡大を、電極２の上昇によって行ったが、ワーク４の
下降によって行ってもよいし、あるいは電極２とワーク
４を同時に移動して行うこともできる。

［発明の効果］ この発明は上述したとおりに構成したので、次に記載す
る効果を奏する。

■　間隙拡大時のワーク表面の電解液の流速を高めるこ
とができ、ワーク表面の加工屑等を除去し得て、この加
工屑等の電解生成物を電解液の噴流及び間隙縮小時の間
隙の容積減少に伴う圧力によって間隙外へ確実に排除す
ることができる。

■　間隙の電解液を新鮮な電解液に入れ替えることがで
きて、ワークの被加工面全域に亘り加工条件を均一にし
得て、光沢面等の高精度な表面品質が短時間に得られる
。

■　省力化が遅れている金型加工分野での品質向上と機
械化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施し得る電解仕上げ加工装置のブ
ロック図、第２図は要部のブロック図、第３図は仕上げ
加工動作の一例を示すフローチャート、第４図は電極の
移動と電解液噴出のタイミングを示す図、第５図は電極
の移動と電解液噴出のタイミングの他の実施例を示す図
である。 １・・・電解仕上げ加工装置、２・・・電極、４・・・
ワーク、８・・・電源装置、９・・・モータ駆動制御部
、１０・・・加工条件制御部　１１・・・電解液流制御
部、１２・・・制御装置、１３・・・入力装置、１４・
・・電解液濾過装置、１７・・・間隙、３９◆・・ＣＰ
Ｕ。 特許出願人　　静岡製機株式会社 代表者鈴木重夫 ベ　　　１）　　邪 Δ ／　　　　−穿 ＼　　　ｇ３　　　　（Ｊ 、　　　句　　　θ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）静止した電解液を介して所定間隙で対設した電極
   とワークとの極間に単一のパルスを供給するステップと
   、パルスを供給した後に前記電極及びワークの少なくと
   も一方を移動して前記間隙を拡大するステップと、この
   拡大した間隙を縮小し前記所定間隙に再設定するステッ
   プと、前記パルスを供給した後で少なくとも前記間隙の
   拡大開始時点から所定間隙に再設定するまでの間、前記
   間隙に電解液を噴出するステップと、を有する電解加工
   による仕上げ加工方法。