JPH08290331A - 放電加工用電極の製造方法 - Google Patents

放電加工用電極の製造方法

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JPH08290331A
JPH08290331A JP8046144A JP4614496A JPH08290331A JP H08290331 A JPH08290331 A JP H08290331A JP 8046144 A JP8046144 A JP 8046144A JP 4614496 A JP4614496 A JP 4614496A JP H08290331 A JPH08290331 A JP H08290331A
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electrode
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carbon
cavity
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JP8046144A
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David Gerard Hlavaty
デイヴィッド・ジェラルド・フラヴァティ
Mansour Ashtiani-Zarandi
マンソアー・アシュティアニ−ザランディ
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General Motors Corp
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    • B29C33/44Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂モデルを用いて放電加工用の電極を製造
する新規な方法を提供する。 【解決手段】 ステレオリソグラフィー法により作成さ
れた樹脂モデル(22)は空洞(28)を形成するネッ
トワーク構造の支持部材(26)を有する。この樹脂モ
デルの空洞内にグラファイト/樹脂混合物(32)を導
入し、これを硬化させて樹脂モデルを含む構造体を導電
化することにより、放電加工用の電極を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオリソグラ
フィー樹脂モデルを使用して、放電加工のための電極を
迅速に製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ステレオリソグラフィーとして知られる
方法を使用して原型部品の如き三次元物体を製造するこ
とは既知である。ステレオリソグラフィー法において
は、液体樹脂を収容した桶内でエレベータを吊るす。コ
ンピュータ制御によりレーザー光線を操作して樹脂を硬
化させる。桶を横切って横断方向にレーザー光線を走査
し、桶内でエレベータを順次下降させ、所望の原型部品
の形状を得るように樹脂層を段階的に形成する。所望の
三次元形状が得られた後、エレベータにより原型部品を
桶外へ上昇させる。
【0003】このステレオリソグラフィー法は周知で、
自動車、船舶及び電子産業における構成部品のプラスチ
ックモデルを作成するために幅広く使用されている。
【0004】ステレオリソグラフィー法により作成され
た樹脂プラスチックモデルはインベストメント鋳造法に
より構成部品を製造するために使用できることも分かっ
ている。この方法においては、樹脂モデルはインベスト
メント鋳造法のためのパターンとなる。ゲート(湯口)
及び通気穴用のワックスを樹脂モデルに取り付け、イン
ベストメントパターンを形成する。次いで、このパター
ンをセラミックスラリー内に漬け、硬化させる。次い
で、オートクレーブその他の高温装置を使用してワック
スを溶融し、樹脂モデルを焼失させ、セラミックモール
ドを作る。次に、アルミニウムの如き溶融金属をセラミ
ックモールド内に注入し、大きな強度を有する機能構成
部品を製造する。
【0005】放電加工においては、誘電流体を収容した
槽内に加工片を配置し、電極を加工片内へ押し進める。
電極と加工片とは互いに逆極性に帯電されており、電極
を加工片内へ押し進めるに従って、電極の形状が加工片
内に形成される。放電加工中、電極は消耗する。従っ
て、放電加工産業においては、電極を迅速かつ安価に製
造できるようにするのが望ましい。
【0006】ステレオリソグラフィー法は放電加工に用
いる電極を製造するために使用できる。特に、ステレオ
リソグラフィー法は電極のための樹脂モデルを作成する
ために使用できる。この樹脂モデルはインベストメント
鋳造用のモールドを作るためのパターンとなる。このよ
うにして作ったインベストメント鋳造用モールドに、
銅、グラファイトその他の適当な電極材料を注入して、
電極を作る。
【0007】樹脂モデルから電極をインベストメント鋳
造する必要性を排除することにより、電極工程を更に改
善することが望ましい。
【0008】
【発明の構成並びに作用効果】本発明は、放電加工に用
いる電極を迅速に製造するための改善した方法を提供す
る。本発明によれば、ステレオリソグラフィー法を用い
て電極のための硬化樹脂モデルを作成する。この樹脂モ
デルは電極の形状を画定する相互連結された支持部材の
ネットワークを有し、これらの支持部材間には、未硬化
樹脂を排出させる空洞が形成される。モデルを完全に硬
化させ、未硬化樹脂をモデルから排出した後、グラファ
イトと樹脂とのスラリー混合物をモデルの空洞内に導入
し、これを硬化させる。これにより、大半が炭素で構成
されその中に樹脂モデルが埋設された電極を得ることが
できる。必要なら、樹脂を焼失させ、炭素だけの電極と
することもできる。樹脂モデルの焼失により残ったチャ
ンネルをグラファイト及び樹脂で充填し、電極の密度を
高めることができる。代わりに、グラファイトと樹脂と
の混合物を硬化させた後、その外表面に導電性金属コー
ティングを施すこともできる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、ステレオリソグラフィー
法により樹脂モデルを作成するための従来の装置を示
す。この装置は適当な液体プラスチック樹脂で満たされ
た桶10を有する。エレベータ14は樹脂桶10内で昇
降できるプラットフォーム16を担持する。適当な装着
により桶10の上方で支持されたレーザー18は、桶1
0を横切って前後方向にレーザー光線を走査させる。コ
ンピュータ制御装置20は放電加工に用いる電極のため
の樹脂モデル22の所望の最終形状を記憶している。こ
のコンピュータ制御装置20はレーザー光線及びエレベ
ータ14を制御する。エレベータ14は樹脂の表面(液
体樹脂の液面)から出発し、レーザー光線で前後方向の
走査を行っている間に、エレベータを漸進的に下降させ
て樹脂の小さな層を硬化させ、段階的な積層形成により
所望の電極の形状を形成する。図1に示すような最終形
状のモデルを形成した後、エレベータ14を上昇させ
て、樹脂モデル22を桶の液面より上方へ持ち上げる。
【0010】従来のステレオリソグラフィー法において
は、電極モデル22は中実樹脂モデルとなる。しかし、
ステレオリソグラフィー分野における最近の発展に伴
い、図2に示すように、円滑で連続する外壁24と、こ
の外壁を支持し、この外壁24を支持するための剛直な
卵保存枠型式(egg crate type)の構造体を提供するよう
に相互に重なり相互に交差する薄い支持壁26のネット
ワークとで構成された電極モデル22を作成することに
より、改善したモデルを一層迅速に作成できるアイディ
ア(技術)が導入されている。相互連結された空洞(ボ
イド)28のネットワークが薄い支持壁26間に形成さ
れる。硬化すべき樹脂材料の量が一層少ないので、この
構造体を一層迅速に形成できる。
【0011】図2に示すように、電極モデル22の上表
面30には外層が形成されておらず、支持層26間の空
洞28は上方に露出したままである。
【0012】図1を参照すると、ステレオリソグラフィ
ー工程中、電極モデル22の開いた面30は下を向いて
いる。従って、エレベータ14を桶10の液面の上方へ
上昇させた直後に、硬化した外壁24及び支持壁26以
外の未硬化樹脂は電極モデル22から容易に流出(排
出)できる。未硬化樹脂の排出を一層促進させるため、
電極モデル22の適当な位置(好ましくは、開いた面3
0における空洞28の開端から最も離れた位置)に通気
穴31、33を設けることができる。
【0013】図3は図2の一部の拡大斜視図で、外壁2
4、上表面30、薄い支持壁26及び空洞28を示す。
図3において、薄い支持壁26は三角形形状に配置さ
れ、空洞28が樹脂モデル22の全高にわたって連通す
る程度の片寄り(オフセット)をもって積層されてい
る。従って、空洞28間の相互連通が電極モデル22か
らの未硬化樹脂の完全排出を促進し、保証する。このモ
デル22を図7Aに略示する。
【0014】図4は、粉末グラファイトと樹脂との混合
物の如き適当な硬化可能な材料32で満たされた樹脂モ
デルを示す。図4に示すように、この硬化可能な材料3
2は各空洞28内へ流入し、硬化したときには、大きな
強度を有する相互連結構造体を形成し、この構造体は樹
脂モデル22の強度を実質的に増大させる。モデルに対
するグラファイトと樹脂との混合物の充填は図7A、7
B、7Cに略示する。グラファイトは導電性なので、樹
脂モデルを電極として使用できる。
【0015】図5は、電極樹脂モデル22を溶融又は焼
失させるような温度で炉内にて加熱されたモデル22を
示す。この場合、外壁24及び支持壁26は焼失し、支
持壁26の焼失により生じた位置に形成された比較的狭
いチャンネル34を備えたグラファイトの硬化樹脂材料
32が残る。好ましくは、モデルはアルゴンガス環境の
オーブン内で加熱され、樹脂の焼失により、炭素だけで
構成された電極が得られ、これを放電加工に使用でき
る。外壁24が焼失しているため、外壁の厚さに等しい
量だけ樹脂モデル22の寸法を増大させる必要があるか
もしれない。
【0016】樹脂の外表面が焼失し、樹脂が除去された
(焼失した)箇所にチャンネル34が残り、これが外表
面に開口(露出)するので、外表面は円滑ではなくな
る。しかし、外表面が円滑でなく開口チャンネルが存在
していても、電極の寿命は別として、電極の性能を損な
うことはない。
【0017】図6を参照すると、グラファイト/樹脂混
合物でチャンネル34を満たし、これを硬化させること
により、電極モデル22を更に補強でき、一層緻密にで
きることが分かる。
【0018】適当なグラファイト材料は米国テキサス州
デカター(Decatur) 所在のポコ・グラファイツ・インコ
ーポレーテッド、ユノカール・カンパニー(Poco Graphi
tes,Inc., a Unocal Company)により販売されているE
DM−2(商品番号)として知られているものである。
グラファイトを結合するに適した樹脂は米国ミシガン州
イースト・ランシング(East Lancing)所在のチバ・ガイ
ギー・コーポレーション、フォーミュレーテッド・シス
テムズ・グループ(Ciba Geigy Corporation, Formulate
d Systems Group)により販売されているTDT177−
114エポキシバインダー(商品名)である。この樹脂
は、上記チバ・ガイギー社の硬化剤RP3209−2と
RR3209−1とを2.2:1の割合で混合した混合
物を使用することにより、硬化される。グラファイト材
料とエポキシ樹脂とで構成されたこの混合物は樹脂モデ
ルの空洞及びチャンネル内へ注入できるように混合され
たものであり、室温で硬化できる。
【0019】第2の発明の実施の形態 図7Dに示す本発明に係る第2の発明の実施の形態によ
れば、銅その他の金属のインゴット52を樹脂モデルの
上面に配置し、これを炉内で加熱して、銅を溶かし、モ
デル22内へ導入する。従って、モデルは導電性とな
り、電極として使用できる。
【0020】第3の発明の実施の形態 本発明に係る第3の発明の実施の形態によれば、ステレ
オリソグラフィー法を用いて樹脂モデル22を作成し、
次いで、メッキ、スパッタリングその他の蒸着法により
導電性金属のコーティング56をモデルの外表面に施す
(図7E)。コーティングはグラファイト及び樹脂を充
填したモデルに施してもよいし、グラファイト及び樹脂
を充填していないモデルに施してもよい。しかし、モデ
ルにグラファイトを充填し、モデル22を焼失させ、そ
の後に金属コーティングを施すことにより、電極の寿命
を最大にすることができる。図7Eに示す電極は放電加
工機に使用できる。
【0021】以上の説明の通り、本発明は放電加工に使
用するのに適した電極を製造するための新規で簡単な方
法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステレオリソグラフィー法を用いて三次元物体
を作成する従来の装置を示す概略図である。
【図2】図1の装置により作成された電極用の樹脂モデ
ルの斜視図で、モデルの内部構造を示すために一部を破
断して示す図である。
【図3】図2の樹脂モデルの部分拡大図である。
【図4】図3と同様の図であるが、空洞をグラファイト
及び樹脂で満たした状態を示す図である。
【図5】図4のモデルの樹脂を焼失させた後に得られる
チャンネル付きの炭素電極の部分斜視図である。
【図6】図5と同様の図であるが、図5のチャンネルを
グラファイト及び樹脂で満たした状態を示す図である。
【図7】図7Aは図2の樹脂モデルの断面図、図7Bは
図4の構造体を形成する工程を示す断面図、図7Cは図
5の電極の断面図、図7Dは第2の発明の実施の形態を
示す図、図7Eは第3の発明の実施の形態を示す図であ
る。
【符号の説明】
22 樹脂モデル 24 外壁 26 支持壁 28 空洞 30 開いた上面 34 チャンネル 32 グラファイト/樹脂混合物 52 インゴット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンソアー・アシュティアニ−ザランディ アメリカ合衆国ミシガン州48084,ロチェ スター,ティンバーティ・ドライブ 415, アパートメント 226

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電加工用の電極を製造する方法におい
    て、 (イ)電極の形状を画定し、かつ、未硬化樹脂を排出さ
    せる空洞を間に形成する相互連結された支持部材のネッ
    トワークを有する、電極を作るための硬化樹脂モデルを
    作成する工程と; (ロ)炭素と樹脂との混合物を上記空洞内へ導入する工
    程と; (ハ)炭素と樹脂との混合物を硬化させて導電性炭素電
    極を形成する工程と;を有することを特徴とする電極製
    造方法。
  2. 【請求項2】 上記硬化樹脂モデルを加熱して焼失さ
    せ、残った樹脂結合炭素により導電性炭素電極を形成す
    ることを特徴とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 樹脂を焼失させ、この樹脂の焼失により
    生じるチャンネルのネットワークを形成し、これらのチ
    ャンネルに樹脂結合炭素を充填して電極の密度を増大さ
    せることを特徴とする請求項2の方法。
  4. 【請求項4】 放電加工用の電極を製造する方法におい
    て、 (イ)電極の形状を画定し、かつ、未硬化樹脂を排出さ
    せる空洞を間に形成する相互連結された支持部材のネッ
    トワークを有する、電極を作るための硬化樹脂モデルを
    作成する工程と; (ロ)炭素と樹脂との混合物を上記空洞内へ導入する工
    程と; (ハ)炭素と樹脂との混合物を硬化させる工程と; (ニ)上記樹脂モデルの外表面を導電性金属でコーティ
    ングする工程と;を有することを特徴とする電極製造方
    法。
  5. 【請求項5】 炭素と樹脂との混合物を硬化させた後、
    外表面を導電性金属でコーティングする前に、上記樹脂
    モデルを焼失させることを特徴とする請求項4の方法。
  6. 【請求項6】 外表面を導電性金属でコーティングする
    前に、上記樹脂モデルの焼失後に残ったチャンネルを炭
    素と樹脂との混合物で充填することを特徴とする請求項
    5の方法。
  7. 【請求項7】 放電加工用の電極を製造する方法におい
    て、 (イ)電極の形状を画定し、かつ、未硬化樹脂を排出さ
    せる空洞を間に形成する相互連結された支持部材のネッ
    トワークを有する、電極を作るための硬化樹脂モデルを
    作成する工程と; (ロ)上記樹脂モデル上に金属インゴットを配置し、当
    該インゴットを溶融して上記空洞内へ流入させることに
    より、当該空洞を導電性金属で充填する工程と;を有す
    ることを特徴とする電極製造方法。
JP8046144A 1995-03-03 1996-03-04 放電加工用電極の製造方法 Pending JPH08290331A (ja)

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US08/399,352 US5728345A (en) 1995-03-03 1995-03-03 Method for making an electrode for electrical discharge machining by use of a stereolithography model
US399352 1995-03-03

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