JPH0643012B2 - 放電加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は有機物を附着させた導電粒の所定量を水又は
主成分とする加工液に混入して、放電加工間隙に供給す
る放電加工方法に関する。

従来技術 加工用の電極と工作物とによつて形成される加工間隙に
加工液を供給しながら電圧パルスを印加することにより
パルス放電を発生させて加工する放電加工において使用
する加工液の具備すべき性質は、(1)電気エネルギに不
導体であると同時に電圧ストレスに対してある程度の耐
力をもつ所謂液体誘電体であること。(2)粘度はなるべ
く低いこと。(3)比重はなるべく大きいこと。(4)電圧ス
トレスにより分解しやすいこと。(5)放電維持範囲の広
いこと。(6)燃えにくいこと。(7)不活性であること。
(8)人体に無害なこと。(9)安価で入手が容易なこと、等
があげられる。

この条件からするならば純粋な水は充分な絶縁耐力をも
ち、粘度も低く、比重は油より大きく冷却性に富み、不
燃性である上に分解によつてカーボンを遊離せず、その
うえ毒性はまつたくないなど放電加工液として多くのす
ぐれた特性をもつているが、その反面機械や工作物を発
錆させること、無機塩類をよく溶解し絶縁性が低下する
欠点を有するために実用されていない。

又放電加工法がもつている最大の短所は工具である電極
が放電により消耗することと、放電開始の際の電極と工
作物との間隙と放電の際に工作物の溶融蒸発部が機械的
圧力により飛散して拡大される間隙との総量である加工
拡大代とを総合して制御しないと、精度の良い工作物を
得ることができないことである。

加工液の中で電極と工作物との間でパルス放電が行なわ
れると、加工液が分解し、その分解ガスは負に帯電して
いるので陽極側電極面に分解パイログラフアイト，加工
屑が飛散し、その飛散したとき電極面がパイログラフア
イトの反応温度であれば電極面に被覆されて電極の消耗
を防ぐようになることは知られている。従つて電極の消
耗を最も少くする為には加工液の中に有機物を含ませる
ようにすることも知られている。又経験から電極の消耗
は加工液の中に含まれている加工屑（導電性粉粒）の濃
度に深い関係があつて、一定の濃度より薄くても濃くて
も消耗が大きくなることも知られている。そこで電極と
工作物との間の加工間隙にケロシンのような誘電性加工
液を供給しながら電圧パルスを印加することにより放電
を発生させて加工する放電加工において、加工間隙に供
給する加工液中に導電性粉粒を混入せしめて加工用電極
と工作物との間に介在させることにより放電間隙を大き
くして集中放電を防ぐ等その特性を向上させるように
し、更にこの導電性粉粒の分量を制御するようにしたこ
とは、例えば特公昭52-26357号公報記載等より公知であ
る。これは加工液中に導電性粉粒を入れてやることによ
つて、この導電性粉粒を介して放電が発生するため電圧
パルスの印加時点から放電開始までの時間が短縮される
こと及び放電の発生する機会が増加することとなり、集
中放電を防ぐとともに、加工拡大代を少くする傾向に変
化せしめることとなる。通常加工間隙に加工液を供給介
在させて電源から加工パルスを供給して加工を開始する
ときは、間隙に存在する加工液中には加工屑等の微細導
電性粉粒の混入量は少ないが、加工が長時間継続される
ことにより加工液中に混入する加工屑即ち電極や被加工
体が放電により加工屑として飛散する導電性粉粒の量が
次第に増加してきてこの増加した導電性粉粒を介して放
電が発生促進される結果放電間隙が大きくなるように変
化するものである。先の公報では導電性粉粒として加工
中に発生する加工屑だけではその量が不安定なので、加
工屑とは別に導電粉を入れることによつてこの導電性粉
粒の加工液中における含有量を調整可能にし、導電粒を
含む加工液の吸引排出と併せ制御してこれにより加工拡
大代を積極的に制御して加工しようとするものである。

発明が解決しようとする問題点 しかして、加工液にケロシン等の帯電圧の高い加工液を
用いる場合は間隙はひろくならないが、水を加工液とし
て使用する場合はそれ自体抵抗が低く又無機塩類を溶解
することによつて水の導電率が高くなるからアーク放電
になりやすく、加工液ケロシンの場合に比べて間隙が可
成り広い傾向にあり、又加工間隙の絶縁破壊電圧を加工
液ケロシンの場合とほぼ同一に保とうとすると、加工液
を電気分解する電解作用が起り易くなり、このような電
解作用が起らないようにするためには、一つには電圧パ
ルスの印加時から大きく遅れないで放電を開始させるこ
とができれば良いわけで、加工液中に導電性粉粒があつ
た方が、これを介して放電を促進してくれるのでよいこ
とになる。

又、電極と工作物との間に導電粒がなく間隙がひろいと
水が電気分解してしまうこととなる。

しかして水を、又は水を主成分とする水系加工液を使用
する場合には、ケロシンのように放電中炭素を発生して
電気に付着させて電極の消耗を防ぐ炭素成分、即ち有機
物成分がないので放電にあたつて電極のはなはだしい消
耗がさけられない。

このように水を加工液とする放電加工に於ける種々の問
題点を解消するために、従来から水に導電粒を混入する
と共に有機物を混入した加工液を使用することが提案さ
れている。混入する有機物としては例えば加工特性上効
果があると共に微細な導電粒を水中に分散させる作用を
なす表面活性剤が使用され、又、表面活性剤の混入によ
りケロシン等の油脂類の混入も容易に可能となる。

又、導電粒や表面活性剤あるいは更に油脂類を水に個別
に混入して加工液を生成する方法では、導電粒や油脂類
の混入が必ずしも良好に行なわれないので、予め表面活
性剤を含有する水で導電粒を濡らしてから混入して水系
加工液を生成させることも行なわれている。しかし、こ
のように予め導電粒を表面活性剤含有水で単に濡らす方
法では表面活性剤の導電粒への付着が未だ十分とは言え
ない。

本発明は、このような問題点に鑑み、予め十分な表面活
性剤を付着させた導電粒を水に混入して、導電粒あるい
は更に油脂類が水中に均一に分散性良く含有された加工
液を生成し、この水系加工液により加工特性の優れた放
電加工を行ない得るようにすることを目的とする。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するため、本発明は、シリコーンオイル
系又はアルキルエーテル系の表面活性剤を含有する水溶
液と導電粒とを加熱状態で接触させ、上記表面活性剤が
析出付着した上記導電粒の所定量を水に混入してなる加
工液を加工間隙に供給介在させて放電加工を行なうこと
を特徴とする。

作用 導電粒をシリコーンオイル系又はアルキルエーテル系の
表面活性剤を含有する水溶液と加熱状態で接触させる
と、これ等の表面活性剤は不溶性となって導電粒に析出
する。このため導電粒には上記表面活性剤が効率良く十
分に付着し、この導電粒の所定量を水に混入することに
より、導電粒を水中に均一に分散含有し且つ所定量の表
面活性剤を含有する良好な水系の加工液が生成される。
そして、この水系加工液を加工間隙に供給介在させるこ
とにより、加工屑の未だ生成していない放電加工の初期
段階からパルス放電の発生が促進され、能率の良い加工
が行なわれると共に、電圧パルスの無負荷印加時間（電
圧印加から放電発生までの遅れ時間）が減少して電解作
用が抑制される。又、導電粒の介在により加工間隙が広
い状態でパルス放電が繰返されることになり、加工が安
定化する。又、上記表面活性剤が放電により分解して炭
素が生成し、この炭素が加工用電極に付着することによ
り電極の消耗が低減される。又、表面活性剤の存在によ
って耐電圧が向上すると共に放電エネルギの一部が表面
活性剤の分解に適当に消費されることにより、放電状態
が改善され、アーク等の異常放電が防止されて所期の良
好な火花放電により加工が行なわれるようになり、電極
の消耗が低減されると共に加工精度並びに加工速度が向
上する。

実施例 この発明を図の実施例について説明する。

図で１は加工用の電極，２は被加工体であって、両者を
相対向せしめて加工間隙を形成し、この間隙に水を主成
分とする加工液を供給するとともにパルス電源３より電
圧パルスを印加してパルス放電を行なわせて放電加工す
る。４は濾過槽で加工に供した加工液を過し、加工屑
と水とを分離し、その中水のみは槽５に貯めておき、ポ
ンプＰ_１を使つて必要に応じて再使用できるようにす
る。６は水槽で、ポンプＰ_２を使つて水槽６内の水を加
工液としてポンプＰ_１で送られる水槽５内の水と合流し
て加工液供給パイプ１２より加工間隙又は加工タンクに
注入するものである。

導電粒槽９から送られる導電粒を有機物槽１０に於てシ
リコーンオイル系又はアルキルエーテル系の表面活性剤
を含有する水溶液と混合し加熱することにより、導電粒
に上記表面活性剤を析出させ、該表面活性剤が析出付着
した導電粒をホツパ８に収納しておく。又加工に供した
加工液中に含まれる導電粒は、過槽４で過再生され
て後、槽１１に集められ、そこから再び有機物槽１３に
於て上記表面活性剤を析出付着せしめてホツパ８に帰還
供給するようにすることができる。

かくて電極１を図示していない制御装置でサーボ送り等
して被加工体２に近接させ、所定間隙を維持した加工間
隙に加工液を供給介在させて電極３から電極と被加工体
とに加工電圧パルスを供給して放電加工を開始する。こ
の際に水槽６の水を加工液として用いるためポンプＰ_２
により加工してパイプ１２をへて加工間隙又は加工タン
クに送りこむのであるが、この時ホツパ８を開いて上記
表面活性剤を析出付着させた所定量の導電粒を水に混入
せしめることにより、たとえ放電加工の始動にあたつて
未だ加工屑に当る導電粒はなくても最適に制御された量
の導電粒が存在する加工液として、この導電粒を介して
放電を生じやすくしてあるので、各電圧パルスの印加時
に於ける放電始動が容易となり、放電開始の遅れ時間が
短かくて電解作用少なく、又放電加工中も導電粒の存在
により加工間隙は適宜広い状態が保たれ、極めて安定し
て円滑にパルス放電が行われる。そして、上記表面活性
剤から分解生成した炭素の付着により電極の消耗が減少
する。又、良好な火花放電の状態に放電状態が改善され
ることによりアークの発生も防止される。

本発明では表面活性剤としてシリコーンオイル系又はア
ルキルアリルエーテル系の表面活性剤が使用され、例え
ば、これを重量百分比で１〜１０％と、更に必要に応じ
てケロシンやスピンドル油等の油を１〜５％混合した水
を有機物槽１０及び１３に収納しておき、この有機物含
有水に導電粒を混入し、上記表面活性剤と導電粒の接触
状態に於て加熱することにより、導電粒の表面に上記表
面活性剤を析出付着させ、又、油脂類も含有する場合に
は上記表面活性剤と共に油脂類を付着させ、この有機物
の付着した導電粒をホツパ８に収納しておく。上記表面
活性剤と導電粒を接触状態に於て加熱する手段として
は、有機物槽１０及び１３を外部から加熱したり、又は
該槽１０及び１３の上記有機物含有水中で放電させて加
熱したり、あるいは導電粒を加熱した高温の粒として上
記有機物含有水中に混入する手段が採用される。

次に具体的数値例につき説明すると、２０mmφの銅電極
を使用し、電圧パルス及び放電パルスの条件を、無負荷
電圧１００Ｖ，放電パルス幅τ_ON：２００μＳ，休止幅
τ_OFF：１２０μＳ，放電電流振幅Ｉ_Ｐ：２８Ａとする
と、下記の如くであつた。

なお、導電粒としては例えば特公昭52-26357号公報，同
55-27810号公報，同55-43849号公報，特開昭54-159798
号公報，及び特願昭57-202411号に記載の炭素粒を含む
金属，合金が使用され、表面活性剤としては例えば特開
昭52-56492号公報や同58-77414号公報等に記載の各種の
シリコーンオイル系又はアルキルアリルエーテル系の表
面活性剤が使用され、これ等の表面活性剤の使用によ
り、加熱することによって導電粒に表面活性剤を析出さ
せることができる。

発明の効果 このように、本発明によれば、上記表面活性剤を導電粒
に析出させることにより十分な量の表面活性剤が付着し
た所定量の導電粒を水に混入して、導電粒あるいは更に
油脂類を水中に均一に分散性良く含有し且つ所定量の表
面活性剤を含有する加工液を生成することができ、この
良好な水系の加工液を使用することにより、パルス放電
の発生が促進されて加工初期の段階から能率の良い加工
を行なうことができると共に、電圧パルスの無負荷印加
時間を減少させて電解作用を低減させることができる。
又、導電粒が介在して加工間隙が広い状態でパルス放電
が繰返されることにより加工が安定化する。又、上記表
面活性剤の放電による分解生成炭素が加工用電極に付着
することにより電極の消耗が低減される。又、上記表面
活性剤の存在によって加工液の耐電圧が向上すると共に
放電エネルギの一部が表面活性剤の分解に適当に消費さ
れることにより、放電状態が改善され、アーク等の異常
放電が防止されて所期の良好な火花放電により加工が行
なわれるようになり、電極の消耗も低減される。そし
て、これ等の作用により精度の良い加工を高速度で行な
うことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例構成図である。 １は加工電極，２は被加工体，３は電源，４は過槽，
５は排水槽，６は水槽，８はホツパ，９は導電粒槽，１
０は有機物槽。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工用電極と被加工体とを加工間隙を介し
   て対向配置し、加工間隙に水を主成分とする加工液を供
   給介在させた状態で、加工用電極と被加工体間に間歇的
   に電圧パルスを印加して繰返しパルス放電を発生させる
   と共に両者間に相対的な加工送りを与えて加工する放電
   加工に於て、シリコーンオイル系又はアルキルエーテル
   系の表面活性剤を含有する水溶液と導電粒とを加熱状態
   で接触させ、上記表面活性剤が析出付着した上記導電粒
   の所定量を水に混入してなる加工液を加工間隙に供給介
   在させることを特徴とする放電加工方法。