JPH02109635A - 超硬金属の電解仕上げ加工方法 - 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、電解仕上げ加工方法に係り、特に超硬金属
からなるワークの三次元形状の加工面を短時間かつ高精
度に仕上げる超硬金属の電解仕上げ加工方法に関する。

［従来の技術］ 従来、金属加工面を仕上げる加工方法としては、例えば
特開昭６２−１８８６２４号公報に開示の電解仕上げ加
工方法が知られている。この電解仕上げ加工方法は、電
極とワークとの間隙に電解液を流動させ、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、連続パル
ス状の電流をワークから電極に流して加工するものであ
るが、電極とワークとの極間に供給するパルス電流の電
流密度はせいぜい２ＯＡ／ｃｍ２以下である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この電解仕上げ加工方法によって、超硬金属
、例えばタングステンカーバイドのワークを仕上げ加工
したところ、ワークの加工面を鏡面状に仕上げることが
困難であるという不都合があった。これは、タングステ
ンカーバイドの結晶組織の結合材として用いられるイオ
ン化傾向の大きいコバルトのみが電解作用によって選択
的に溶出され、タングステンカーバイドの母材金属の結
晶粒が溶出されず、これが表面に露出したままになった
り、また、結合を解かれて脱落した状態になっているこ
とによるものと考えられる。

そこで、この発明の目的は上述の不都合を除去し、超硬
金属のワークを対象に、その三次元形状の加工面を短時
間かつ高精度に仕上げることができる電解仕上げ加工方
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
液を介して所定の間隙で対設した電極と超硬金属からな
るワークとの極間にパルス電流を供給するとともに、前
記電極とワークとの間隙に生成した電解生成物を除去し
ながらワークを仕上げ加工するものにおいて、前記パル
ス電流を、電流密度が１００Ａ／ｃｍ２以上で、オン時
間が１ｍ　ｓ　ｅ　ｃ以下とするとともに、前記パルス
電流の休止時間を５ｓｅｃ以上としたことを特徴とする
。

［作　用］ この発明の構成によれば、電解加工によって超硬金属を
加工する場合、電極とワーク間に、電流密度が１００Ａ
／ｃｍ２以上でオン時間が１ｍ５ｅｃ以下のパルス電流
を、５ｓｅｃ以上の休止時間でもって供給することによ
り、超硬金属の結合材に加えてその母材金属をもイオン
化させ、高精度な仕上げ面を得る。

［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１〜３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、パルス電流を発
生する電源装置８、ヘッド駆動制御部９と加工条件制御
部ＩＯと電解液流制御部１１等からなる制御装置１２、
ワーク４に間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８！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、前記ヘッド駆動制御部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２ａ
と加工面４ａとを所定の間隙１７に設定する。

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タングステンカーバイド等からなる
超硬金属のワーク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、例えば第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ｌＯ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
クホールド回路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からの入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の入力データ等に基づき加工条件
等を演算Φ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Ｓ、仕上げ加工しろ等の
ワーク４に間する各種データ、及び加工条件等を入力す
る。また、前記電解液濾過装置１４は、例えば図示しな
い遠心分離器、液温調整器、フィルタ、電磁弁等を有し
、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、濾過した清浄な電解液を、電解液流制御部１１０
制御信号により、前記間隙１７に指向する如く配設した
噴出ノズル４２（第１図参照）から間隙１７に噴出する
。

次に、この電解仕上げ加工装置ｌ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基づき説明す
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ｌの電源を
投入（５０）　Ｌ／、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、電解液供給装置
１４を作動させて加工槽１５内に電解液を供給（５２）
するとともに、所定の加工間隙を維持する位置に電極２
を設定（５３）する。

そして、前記間隙１７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、ワ一り４の加工
面積Ｓに応じた所定の単一のパルス電流を供給（５４）
する、このパルス電流がオフしたら、電極２を上昇させ
ると同時に、前記噴出ノズル４２から電解液を噴出して
間隙１７に電解液の噴流を供給（５５）　Ｌ／、所定時
間Ｔ２経過後（５６）に電極２を下降させるとともに噴
流の供給を停止（５７）する、そして、所定時間Ｔ３経
過後（５８）に、前記パルス電流の供給が所定回数か否
かを判断（５９）する。

ここでステップ（５４）〜（５８）におけるパルス電流
の供給と電極の上下動及び噴流の供給のタイミングを第
４図に示す０図において、ピーク電流密度１ｐが１００
Ａ／ａｍ２以上で、オン時間Ｔ１が１　ｍ　ｓ　ｅ　ｃ
以下のパルス電流が供給され、これがオフすると略同時
に電極２を上昇させるとともに、噴流を供給する。この
噴流は電極２が上昇してから下端位置に再設定されるま
での１２時間連続して供給される。また、電極２の下降
及び噴流の供給停止後は、所定時間をおいて次のパルス
電流が供給されるが、パルス電流がオフしてから次のパ
ルス電流がオンするまでの時間、即ち、パルス電流の休
止時間Ｔ３は５ｓｅｃ以上に設定される。　前記ステッ
プ（５９）でＮＯの場合は、ステップ（５３）に戻り、
ステップ（５９）でＹＥＳ、即ち、単一のパルス電流が
所定回数供給された時点で仕上げ加工を終了（６０）す
る。

次に、この発明の電解仕上げ加工方法による超硬金属の
仕上げ加工例を第５図のデータに基づき説明する。第５
図は、上記電解仕上げ加工装置１により、 電　　　　極　　　　純銅 ワーク材質　　　タングステンカーバイド電　解　液　
　　硝酸ナトリウム溶液 （濃度４０％） の条件のもとに行ったデータである。

第５図の加工例によれば、ピーク電流密度ｔｐが９０Ａ
／ｃｍ２以下の場合（加工例１．２）、及びオン時間Ｔ
１が３ｍ５ｅｃ以上の場合（加工例１．２．１１）、ま
た、休止時間Ｔ３が３．７ｓｅｃ以下の場合（加工例１
．２．６）は、加工進行度が０かマイナスで加工が進行
していないことがわかる。これは、超硬金属中の成分の
イオン化傾向のみに左右した溶出現象が起こり、ワーク
４表面の凹凸を助長する結果によるものである。

これに対して、図の加工例３〜５及び７〜１０によれば
加工進行度がプラス側で、ワーク４が加工されているこ
とがわかる。これは、ピーク電流密度Ｉｐが１００Ａ　
／　ｃ　ｍ２以上で、オン時間ＴＩが２ｍ　ｓ　ｅ　ｃ
以下のパルス電流を、パルス電流の休止時間を５ｓｅｃ
以上として供給すると、超硬金属中の成分のイオン化傾
向の影響が相対的に減少し、ワーク４表面の凹凸にのみ
依存した溶出現象が起り、表面の白部分を積極的に溶出
させて、仕上げ面粗度を向上させる作用が現われたもの
と考えられる。さらに、この加工例によって得られた加
工表面は、急激なイオン化溶出のために酸化皮膜も生成
されず、金属生地のままの特性の表面となるヶ要するに
、電解加工によって超硬金属の仕上げ加工を行う場合、
電流密度の小さいパルス電流を供給すると、イオン化傾
向に左右した溶出現象が起り、比較的溶出し易い金属成
分のみが溶出し、他の溶出しにくい金属成分が残存して
しまうので、−層大きい溶出能力を有する大電流密度の
パルス電流を供給することで、成分のイオン化傾向の差
異を超越して、面粗度の向上が図られるものである。

このように、この発明に係る超硬金属の電解仕上げ加工
方法にあっては、大電流密度でオン時間が比較的短いパ
ルス電流を比較的長いインターバルをおいて単発的に供
給するため、従来困難であった超硬金属のワークを電解
加工することができ、その加工面の面粗度を向上させる
とともに、金属生地のままの特性を有した高精度な表面
品質が得られる。

なお、上記実施例におけるフローチャート及びタイミン
グチャートは一実施例にすぎず、例えば、噴流の供給と
電極２の上昇開始及び噴流の停止と電極２の下降位置停
止とを同時に行っているが、噴流の供給を電極２の上昇
開始より早くしたり、噴流の供給停止を電極２の下降位
置停止より遅くするなど、適宜に変更し得る。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明の構成によれば、
電流密度が１００Ａ　／　ｃ　ｍ２以上でパルスのオン
時間が１　ｍ　ｓ　ｅ　ｃ以下のパルス電流を、５ｓｅ
ｃ以上の休止時間でもって供給することにより、電解加
工による仕上タデ加工が困難であった超硬金属の加工面
を短時間かつ高精度に仕上げることができ、省力化が遅
れている金型加工分野での品質向上と自動化を達成する
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の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図はタイミングチャー
ト、第５図は加工例を示す図である。 １・・・電解仕上げ加工！ｔｒ置、２・・・電極、４・
・・ワーク、　　８・・・電源装置、９・・・ヘッド駆
動制御部、ｌＯ・・・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令・番間隙、　　
　３９◆・◆ＣＰＵ。 Ｉｐ・・・電流密度、Ｔ１・・・オン時間Ｔ３・・・休
止時間。 特許出願人　　静岡製機株式会社 代表者　鈴　木　重　夫 第７ 図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 イ、静止した電解液を介して所定の間隙で対設した電極
   と超硬金属からなるワークとの極間にパルス電流を供給
   するとともに、前記電極とワークとの間隙に生成した電
   解生成物を除去しながらワークを仕上げ加工するものに
   おいて、 ロ、前記パルス電流を、電流密度が１００Ａ／ｃｍ＾２
   以上で、オン時間が１ｍｓｅｃ以下とするとともに、 ハ、前記パルス電流の休止時間を５ｓｅｃ以上とした ことを特徴とする超硬金属の電解仕上げ加工方法。