JPH0717941B2 - 電子ビームによる焼入方法 - Google Patents
電子ビームによる焼入方法Info
- Publication number
- JPH0717941B2 JPH0717941B2 JP62258342A JP25834287A JPH0717941B2 JP H0717941 B2 JPH0717941 B2 JP H0717941B2 JP 62258342 A JP62258342 A JP 62258342A JP 25834287 A JP25834287 A JP 25834287A JP H0717941 B2 JPH0717941 B2 JP H0717941B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quenching
- workpiece
- deflection
- electron beam
- workpieces
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子ビームを照射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。
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。
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）、集束電磁レンズ（２）、偏向用
電磁コイル（３）が互いに同軸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ーブル（５）上に置か
れ、ワークテーブル（５）はサーブモータ（６）で駆動
される。（７）はサーボ駆動源である。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。真空チヤンバ（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
その排気系である。（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。
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）、集束電磁レンズ（２）、偏向用
電磁コイル（３）が互いに同軸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ーブル（５）上に置か
れ、ワークテーブル（５）はサーブモータ（６）で駆動
される。（７）はサーボ駆動源である。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。真空チヤンバ（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
その排気系である。（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図に示すように、
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５〜50μsec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（4c）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、ビーム電流、ビームフオーカス
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。
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図に示すように、
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５〜50μsec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（4c）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、ビーム電流、ビームフオーカス
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図に示すように、ワークテーブル
（５）上にセツテイング治具（４）を載せ、定められた
ピツチでワークセツトし、NCテーブルで割出し移動させ
るながら順次加工して行く方法がとられる。
は、第７図，第８図に示すように、ワークテーブル
（５）上にセツテイング治具（４）を載せ、定められた
ピツチでワークセツトし、NCテーブルで割出し移動させ
るながら順次加工して行く方法がとられる。
このとき、電子銃（１）のビーム軸心と加工パターンの
基準点が一致する位置に被加工物（4a）が置かれ、１つ
の被加工物に対する加工が終了すると、一旦ビームはOF
F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。
基準点が一致する位置に被加工物（4a）が置かれ、１つ
の被加工物に対する加工が終了すると、一旦ビームはOF
F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。
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、被加工物ごとの加工
パターンの基準点と電子銃のビーム軸心を合せた後、ビ
ームONし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して、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つた。
複数個の被加工物を処理する場合、被加工物ごとの加工
パターンの基準点と電子銃のビーム軸心を合せた後、ビ
ームONし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して、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つた。
したがつて、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
間、ビーム出力、フオーカスポイント、ビーム照射位置
が不安定となり、被加工物への入熱が不均一となる等の
問題点があつた。
必要であることと、ビームがONされて定常状態に達する
間、ビーム出力、フオーカスポイント、ビーム照射位置
が不安定となり、被加工物への入熱が不均一となる等の
問題点があつた。
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、連続的に短時間
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。
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、連続的に短時間
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。
この発明に係る電子ビームによる焼入方法は、被加工物
をセッィングする治具の取付座を偏向用電磁コイル偏向
角中心を半径の中心とする球内面で形成し、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、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。
をセッィングする治具の取付座を偏向用電磁コイル偏向
角中心を半径の中心とする球内面で形成し、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、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。さらに、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。
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。さらに、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。
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）が同心円上にセツトされている取付治具（４）
は、ビーム偏向角の中心（Ａ）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。
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）が同心円上にセツトされている取付治具（４）
は、ビーム偏向角の中心（Ａ）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。
説明を省略する。
以上の装置による焼入方法いついて説明する。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）に載せた治具
（４）に複数個の被加工物（4a）をセツトし、治具
（４）の中心と電子銃の軸心が一致するようにワークテ
ーブル（５）を移動させる。
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）に載せた治具
（４）に複数個の被加工物（4a）をセツトし、治具
（４）の中心と電子銃の軸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し、
ビーム特性が安定になる時間（通常、1sec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つて異なるが、通常、
ビームの１ドツト当りの滞留時間は５〜50μsecでドツ
トとドットのピッチは0.2〜1mm程度であり、ビーム照射
時間は１〜5sec程度である。ビーム照射時間の間隔第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。
ビーム特性が安定になる時間（通常、1sec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つて異なるが、通常、
ビームの１ドツト当りの滞留時間は５〜50μsecでドツ
トとドットのピッチは0.2〜1mm程度であり、ビーム照射
時間は１〜5sec程度である。ビーム照射時間の間隔第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、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。加工プログラムは平面的な
周方向のベクトル制御（θ1,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
件で点群にドットビーム照射される。全ての被加工物
（4a）の加工が完了するとビームはビームコレクタ（1
3）の位置に戻され、OFFされる。
的には同心円上に配置され、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。加工プログラムは平面的な
周方向のベクトル制御（θ1,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
件で点群にドットビーム照射される。全ての被加工物
（4a）の加工が完了するとビームはビームコレクタ（1
3）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されたまゝであり、
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１μsecも要しないので実質上皆無に等しく、ワ
ークテーブル移動方法に比べてきわめて効率的である。
る焼入が完了するまで、ビームはONされたまゝであり、
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１μsecも要しないので実質上皆無に等しく、ワ
ークテーブル移動方法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）の差によつて加工距離（WD）、照射角
（r1,r2）に差を生じることとなるので、偏向中心点
（Ａ）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。
向角（α，β）の差によつて加工距離（WD）、照射角
（r1,r2）に差を生じることとなるので、偏向中心点
（Ａ）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11種類でなくとも
よく、また、焼入条件も被加工物ごとくそれぞれ異なつ
た条件で行うこともできる。
する場合について説明したが必ずしも11種類でなくとも
よく、また、焼入条件も被加工物ごとくそれぞれ異なつ
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、
ビームコレクタ位置に戻さずに最終の被加工物上でOFF
しても差しつかえない。
ムコレクタの位置に戻してOFFする方法で説明したが、
ビームコレクタ位置に戻さずに最終の被加工物上でOFF
しても差しつかえない。
以上のように、この発明によれば、複数個の被加工物を
１チヤンバで加工する際、ワークテブールを被加工物ご
とく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。
１チヤンバで加工する際、ワークテブールを被加工物ご
とく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。
さらに、複数個の被加工物を、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つて焼入
条件に差が生じない効果がある。
けるようにしたので、ビーム偏向角の相違によつて焼入
条件に差が生じない効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を説明するための装置の正
断面図、第２図は第１図のII−II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VIII−VIII線に沿う平面での断面図である。 （１）……電子銃、（２）……集束電磁レンズ、（３）
……偏向電磁コイル、（４）……取付治具、（4a）……
被加工物、（41）……球内面でなる取付座。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
断面図、第２図は第１図のII−II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VIII−VIII線に沿う平面での断面図である。 （１）……電子銃、（２）……集束電磁レンズ、（３）
……偏向電磁コイル、（４）……取付治具、（4a）……
被加工物、（41）……球内面でなる取付座。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258342A JPH0717941B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 電子ビームによる焼入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258342A JPH0717941B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 電子ビームによる焼入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01104714A JPH01104714A (ja) | 1989-04-21 |
| JPH0717941B2 true JPH0717941B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=17318910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62258342A Expired - Lifetime JPH0717941B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 電子ビームによる焼入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717941B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4179316A (en) * | 1977-10-17 | 1979-12-18 | Sciaky Bros., Inc. | Method and apparatus for heat treating |
| FR2479560A1 (fr) * | 1980-03-31 | 1981-10-02 | Sciaky Intertechnique | Machine pour le travail de metaux par faisceau d'electrons |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62258342A patent/JPH0717941B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01104714A (ja) | 1989-04-21 |
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