JPH0735004B2

JPH0735004B2 - 超硬金属の電解仕上げ加工方法

Info

Publication number: JPH0735004B2
Application number: JP26498688A
Authority: JP
Inventors: 陽平桑原; 康宏岩崎
Original assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH02109635A

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20A/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ト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
テンカーバイト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トの母材金属の
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1mse
c以下とするとともに、前記パルス電流の休止時間を5se
c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1msec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り。
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10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の加工面4aとが三次元方向
に一様な間隙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ト等からなる
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、このピークホード回路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37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1
3の入力データ等に基づき加工条件等を演算・処理するC
PU39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に関する各種データ、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11の制御
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１の電源を投
入（50）し、電極２とワーク４の芯出し（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、ワーク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）し、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。図において、ピーク電流密度Ipが100A/cm²以上
で、オン時間T1が1msec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T2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（5
3）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（6
0）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ト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Ipが90A/cm²
以下の場合（加工例１、２）、及びオン時間T1が3msec
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/cm²以上
で、オン時間T1が2msec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、表面の凸
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。

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、一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/cm²以上でパルスのオン時間が1msec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、電解加工による仕上げ加工が困難であっ
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……電解仕上げ加工装置、２……電極、４……ワーク、８……電源装置、９……ヘッド駆動制御部、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……CPU、 Ip……電流密度、T1……オン時間 T3……休止時間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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/cm²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。