JPS591124A - 放電加工装置 - 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】 本発明は、水を主成分とする放電加工液を用いる放電加
工装置に関する。

放電加工の分野に於ける棒状や総型形状電極を使用する
穿孔、型彫加工の分野に於ては、加二［液として通常ケ
ロシン（白灯油）やトランス油等の炭化水素油系のもの
が常用されており、他方ワイヤ電極を使用する所謂ワイ
ヤカット放電加工の分野に於ては、加工液として通常水
、特に純水系のものが常用されて来ている。

前者に於てケロシンが用いられるのは、機械の防錆上等
に好都合なこともあるが、一般的に加」二速度は遅いが
加工面粗さが小さくて寸法精度の高い仕上げ加］二の加
工条件領域から、加工面粗さは荒いがツノ１１工速度が
早い荒加工の加工条件領域迄の全加工条件領域にわたっ
て各種の加工性能が、一般に他より優れていて、かつ設
定加工条件にはソ比例的に安定して得られること、及び
比較的安価で入手し易く、また比較的長寿命で加工中及
び廃棄等の後処理に当り、格別公害等の問題が生じない
か、処理が比較的容易なこと等によるものと思惟される
。

しかして、斯種ケロシンやトランス油等の炭化水素油系
加工液の最大の欠点としては、該加工液が可燃性である
と言うことであって、放電加工等の電気加工は該加工液
中で、又は該加工液を介して一対の電極（一方が加工用
電極で、他方が被加工物）を微小間隙を隔て＼相対向さ
せ該間隙に通電して放電や放電々解等を継続的に発生維
持させて加工を行なうものであり、他方斯種電気加工装
置はその稼動運転中に、運転作業者が機械装置に常時付
いていることなく自動運転加工を行なう類のものである
所から、上記加工液としてはケロシンに各種添加物を添
加等して発火温度を上昇させたものが使用されているも
の＼、まだ近時火災検知の自動消火装置が一台一台の各
放電加工装置付設される状況にあるもの＼依然として発
火火災を生ずる危険性があシ、このため上述の如く自動
運転加工の機械装置でありながら、例えば無人では、及
び又は終夜運転には供し難いものであった。後者の加工
液水は、火災等の危険は全くなく、又防錆剤等の各種添
加剤等が仮りに必要としても極めて安価であり、処理も
容易、まだ炭化水素油のように人の皮膚等に障害を与え
ることもない等炭化水素油系加工液に比較して種々の優
れた点があり、まだ加工性能の点でも、例えば電圧パル
スの持続時間が約数１ＯＩＩＳ前後以下で、加工面粗さ
約数１０μＲｍａ点下の所謂仕上げ加工条件領域に於て
は炭化水素油系加工液に充分比肩し得るもの５、」１記
以上程度の加工面粗さの中加工乃至荒加工に近い加工条
件領域になると種々の加工性能中、加に速度が極端に低
下するとか、加工が困離になったり、また電極消耗が増
大して電極低消耗の加工ができないとかの欠点があり、
このため上記の加工液水は、加工条件が所謂仕上げ加工
の加工条件領域に限られるワイヤカット放電加工（通常
数値制御方式）に於て使用されるに止っている。

しかしながら、例えば５×１０１Ωｃｍ以上の所謂純水
を加工液とする限りに於ては（勿論数−前後以下の防錆
剤等を添加したものを含む）、加工電圧パルス（又は放
電電流パルス）の幅（τ。。又はτ。）が約３０〜２０
μＲｍａｘ前後程度またはそれ以上の加工条件領域、即
ち中加工条件以上になると、例えば電圧パルス（τＯｎ
）の無負荷電圧を格別に大きくするとか、又は放電々流
パルス（τＤ）の放電々流振幅（Ｉｐ）を格別に大きく
した場合等の格別特殊な加工条件、即ち従来通常の電圧
パルス（τ。ｎ）又は放電パルス（τＤ）、また必要な
らば電圧パルス（τＯｎ）間体止時間（τ。ｆｆ）の各
条件、又はそれらに比較的容易に可能な程度の工夫を凝
らした限りでは、前述の如く加工速度の急減、電極消耗
の増大等のため実用に供し得ないのが現状である。

そこで本発明者らは既に水を主成分とし、表面活性剤を
１０数チ以下、数チ前後程度混合した、へいはさらに、
同時に炭化水素油系の所謂従来の加工液成分を数チ前後
程度混合した放電加工液を開発している。表面活性剤、
域いはさらに炭化水素油を夫々微険混合した放電加工液
を用いれば、加工速度の低下や電極消耗の度合が少なく
なる上、火災発生の危険性がないため例えば数値制御方
式の終夜無人運転にλ７る加圧が可能となる。しかしな
がら、斯種表面活ヒＬ剤・は一般に高価であるという欠
点がある。

このため、例えば特願昭５６−１７６．１２８号や特願
昭５６−１８１，５６７号等の先願発明に於ては、前記
の如き表面活性剤の入った加工液を殆んど無駄なく消費
し尽すような新規な放電加工方法等を提案した。即ち、
例えばｒ７Ｉｌｉ王用電極と被加工物電極とを微小間隔
を隔て＼相対向させて形成され、かつ加工液が供給介在
せしめられる前記対向微小加工間隙に休止時間を置きな
がら間欠的な電圧パルスを印加して発生する放電により
、前記被加工物電極の加工用電極対向部分の除去加工を
行ない、かつ前記加工の進行に伴う前記カ＋トＣ間隙の
維持制御送りを行なうようにした電気加工方法に於て、
前記加工液として水を主成分とする実質上非可燃性の水
系加工液を用いると共に、前記加工用電極として数ｃＡ
前後以上の加工面積を有する穿孔又は型彫等の総型電極
を用い、該加工用電極と被加工物電極とを少くとも前記
加工間隙が貯溜加工液外の気中に於て形成保持されるよ
うに気中に配置した状態で加工間隙に前記加工液を連続
的又は間匁的に注入しつ＼前記教室により加工を行なう
に当り、前記加工間隙の外周縁部より放電加工屑、火花
、加工液及びその分解生成物等の加［間隙介在物及び生
成物が周囲の気中に放射噴出、飛散する状態を前記放電
により保ちつ＼前記加工が進行するように、前記加工液
の加工間隙への供給注入を制限制御することを特徴とす
る電気加工方法Ｕと言った類のもので、前記加工液の加
［間隙への供給圧入の制限制御は、加工間隙に供給され
た加工液の殆んど全部が、気化、蒸気化、分解、及び燃
焼等して使い尽される状態を理想とするものであるが、
加工面積、加工形状、加工電極形状、加工液供給ノズル
の設は方、加工液供給路及び開［］の電極又は被加工物
への形成又は設は方、加工の進行に応する加工形状、加
工条件、又は加工状態等によっては、上記の加工液を上
記の如く加工間隙で消費し尽す、例えば数倍の供給量で
加工間隙に噴出供給するか、結果としてそのような加工
液供給路 る場合には、上記先願発明にも記載されているように、
過剰供給の加工液を一部以」−の加工１ｔ’？及び廃棄
処分をしても良い加工液滓（例は、表面活ｆト剤等の有
効成分を含まない加工屑や有効成分の燃焼滓等を含む水
）と共に混合状態で回収し７、固形屑分の分離その他の
処理をして再循環供給を行なう訳であるが、前記処理が
仲々難しいものであったＯ 即ち、通常高価な表面活性剤以外の水（純水であったも
の）及び必要に応じて微計添加されたスピンドル油等の
炭化水素油系、及び防錆剤等必要に応じて添加されたそ
の他の添加物等は比較的安価であるから必ずしも回収す
る必要はないが、上記表面活性剤を水に溶解したま＼回
収しようとすると、放電加−［に際して生成した種々の
不純物等が分離除去できないだけでなく、加工液の比抵
抗の向上回復ができず、上記加工液の再生処理は難しい
ものであった。

即ち、上記の如き加工液の処理には、表面活性剤と炭化
水素油等の有機物系のものと、水その他の無機物系のも
のとに分離して、後者のものを脱イオン処理するか、該
後者のものを廃棄して新しい純水等を使用するようにす
る以外には加工液の再生、表面活性剤の回収再使用は難
しかった。

本発明は、火災等の発生の心配がなく、無人の終夜運転
等も可能になり、しかも経済的に実現できるという利点
を有する表面活性剤、以いはさらに炭化水素油を夫々微
量含む水が主成分の放電加工液を用いた放電加工装置を
提供することを目的とする。

本発明は高価な表面活性剤を使用後は回収して再使用し
ようとするもので、表面活性剤として、その水溶液が温
度の変化によって溶解度が大巾に変わる（すなわち曇点
を持つ）ものを用い、水に表面活性剤を混合して放電加
工部に供給する放電加工液供給装置と、放電加工後の放
電加工液を加熱して水から固形分として分離するように
した表面活性剤回収装置とを備えたことを特徴とする。

そして、このようにすることによシ、上記特願昭５６−
１７６．１２８号等の先願発明記４ａ！の如き水系加工
液を用いる放電加工を加工液の点から見る限りに於て経
済的に実用可能にすると共に、上記先願発明に記載した
特殊な放電加工方法以外の従来慣用の放電加工方法にも
、上記水系加工液を使用することを可能としたもので、
まだ、所謂ワイヤカット放電加工に用いても、加工性能
が水（純水）と同等程度以上で、電極消耗が少ない所か
ら有用と思惟されるものである。

以下本発明・を図面により説明する。第１図は本発明の
一実施例であシ、１は電極２とワ−り３とをセットし放
電加工槽であり、放電加工液は、電極２とワーク３間の
加工間隙に制限的に、必要な量宛噴出供給され、加工屑
、分解生成物等を含む使用済放電υロエ液４は、後述の
ように回収され、少くともその内の表面活性剤を再生回
収して再使用に供せられる。

本発明においては、該放電加工液４として、水を主成分
とし、少なくとも表面活性剤を混合して曇点を持たせた
水溶液を用いる。放電加工槽１にて使用後の放電加工液
は沈澱槽５に導き、加工屑１０その他生成固形分を沈澱
させる一方、該沈澱槽５の上澄液をポンプ６により表面
活性剤でなる固形分を生成させる粉末状又は網状等接触
面積の大きい適宜の寸法、形状をした被付着物を供給等
により収納した加熱槽７に導き、ヒータ８で放電加工液
を該溶液の趣意以上に加熱して撹伴装置９で攪伴しなが
ら表面活性剤を介在被付着物に対する付着沈澱物１１と
して生成させる。

このような沈澱生成は、放電加工液中に加工屑程度、又
はそれよりも微粒の磁性材でなる粉（鉄粉等）を加えて
直流又は交流電流を流す電磁石１４によシ磁場を作用さ
せることにより助長される。このような分離はバッチ式
で行い、纜伴後に沈澱物１１を生成した後は、上澄液で
ある水（無へ゛溶解物の添加がある場合には、それ等を
溶解物として含有している丈でなく、炭化水素油の添加
がある場合には、前記表面活性剤の分離により炭化水素
油が分離浮上し、またその他放電による分解生成物等が
一部溶解等含まれている。）はポンプ１２を有する放流
管１３により放流、又は図示しない回収若しくは分離回
収をし、沈澱物層はフィルタ１５に導ひき充分冷却して
、所定の温度、比抵抗等を有する水（純水）１７を所定
量順次に５辺なく流下させることにより、加工屑や鉄粉
等の破細着物に伺着していた表面活性剤は流下水中に溶
は込み該表面活性剤を含んだ水を槽１６に流下貯溜させ
、残渣である鉄粉等の破細着物は、適宜の手段で槽７に
返送される。

これらの槽１６に蓄えられた表面活性剤を含む加工液は
、その表面活性剤の溶解濃度にもよるがポンプ１８を有
する送給管２０により、放電加工液槽２２に送り、ここ
で必要に応じて新だな純水２３と表面活性剤１９との供
給の下に随伴装置２４を用いて混合させることにより、
表面活性剤を所定量含む、寸だ、その他の添加物を適宜
添加した所定の放電加工液を造る。この放電加工液はポ
ンプ２５により放電加工部に供給される０なお、前記表
面活性剤としては、ポリエチレングリコール型非イオン
表面活性剤、エチレンオキサイドを付加したラウリルア
ルコールやノニルフェノール系のもの、あるいは前記先
願の特願昭５６−１７６．１２８号に記載したシリコン
油系のものやアルキルフェノール系のものが用いられ９
、これらの混合量としては、重量百分比で０１〜１５チ
程度、特に０．１〜５％程度が好ましい。

また、電極の消耗量増大防止、加工速度等加工性能推持
の安定化のために、例えばスピンドル油やケロシン油等
の炭化水素油を約１０％程度以下、好ましくは４〜５％
以下の数−前後程度を添／Ｊｌｌ　Ｌ混合するのが好ま
しい。そしてこのような炭化水素油は上述の如き表面活
性剤が添加されていることにより、主成分の水中に微小
油滴状となって均一に分散する。また被付着物であると
共に高速分離のだめである磁界分離のために加える鉄粉
はほぼ０１μ〜２０μ程度のサイズで、混合量としては
重量百分比は０１〜１０％程度であることが望ましい。

なお、磁界分離をしない場合は、上記鉄粉に代えて、水
に溶解しない砂、その他のセラミック粉末や非磁金属粉
末その他を用いることができる。また、磁界を加えて分
離する以外に、鉄粉に代えて合成樹脂粉等誘電体性物の
粉を用い直流または交流電界を加えて静電又は誘電分離
するようにしたり、また放電加工液中には、必要に応じ
グラファイト、鉄、銅、ニッケル、亜鉛の微細粉末等を
加えて放電加工するような水主成分の放電加工液であっ
てもよい。

前記の磁界、電界による分離効果を実験結果により説明
すると、１０５Ωｃｍの比抵抗の水に非イオン系のシリ
コーン油系表面活性剤１％とスピンドル油１チを添加し
た加工液で放電力１０ニ後、１％のノニフェノールにエ
チレンオキサイドを１２モル付加したものを混入し、さ
らに５μφの鉄粉を１５チ混合して撹伴しつつ６５′ｃ
に迄加熱した所、鉄粉と加工屑に活性剤が付着し、水ス
ピンドル油、及びその他の水溶解物と分離して別に存在
し、約３時間の自然沈澱で沈降物を回収し、冷却して水
に溶解したところ、約９６％の表面活性剤が回収できた
。また、上記の攪伴後５０１１Ｚでｌ１００Ｇ（ガラス
）の磁場を加えたとき、３５分で９９５係の加工屑と表
面活性剤が回収できた。直流磁界を加えたときは９８％
の回収ができた。

捷た、２．５Ｘ１０’Ωｃｍの比抵抗の水に１％のシリ
コン系表面活性剤とケロシン１チとＩ５μφ鉄粉１％と
を混合したとき、はぼ２．　ＯＸ　１０５Ωｃｍの比抵
抗となり、これを順次に加工間隙に供給して放電加工し
、加工間隙から流れ出だ余分の加工液を回収して比抵抗
を測定した所約５　Ｘ　１０’Ωｃ７ｎとなった。これ
は放電加工に伴う分解物が加工液中に溶解して比抵抗を
低下させたものと考えられるが、この回収加工液のま＼
では加工液の再生処理ができない。従って回収加工液を
加熱して色点以上（８０’ｃ　）の温度とし、鉄粉を加
わえて混合滑伴し、活性剤を鉄粉に付着させ、２０００
Ｇの磁界を加えると、鉄粉と活性剤に対し水及び水溶解
物が分離され、汲み出しだ水を冷却して抵抗測定した所
比抵抗約４　Ｘ　１０’Ωｃｔｎであった。

第１図の実施例では、分離後の水は放流するようにした
が、再使用するようにしてもよい。第２図は分離後の水
を再使用するようにした実施例であり、使用後の放電加
工液は加熱槽７にて色点以上に加熱した後、ポンプ２６
でコンベア式の濾過装置２７でＥ過し、ｐ水とその中に
含寸れる微細鉄粉等を固形分の分離装置２８に導き、分
離された微細鉄粉等は槽２９に導入し、該微細鉄粉等を
除去した水はポンプ３０によってイオン交換樹脂３１に
導入してイオン分を除去し、放電加［液槽２２に導入し
て再使用に供する。一方濾過装置２７で表面活性剤が付
着して粒径の増大した鉄粉及び加工屑は、これが磁性相
である場合には磁石３２で吸着して除去し、槽３３に回
収し、冷却し、量が一定範囲内に納まるようにポンプ３
０．　３４゜３５を作動させ、これらを放電加工液槽２
２に回収導入する。なお、槽２９の固形分や、槽３３の
鉄粉等固形分は、さらなる分離、分別等をして、不要物
を廃棄するととが望ましい。

また、第１図及び第２図の実施例に於て、槽７内に於て
、放電加工済の加工液を攪伴しながら色点以上に加熱し
、表面活性剤を鉄粉等に付着沈降させるか、沈積させた
網に付着させ、この状態で液状物（大部分は水）を汲み
出し、次いで冷い純水を槽７に充填して付着表面活性剤
を水に溶かし出し、該表面活性剤が溶けた水を汲み出し
て放電加工液貯槽等に回収帰還させて再使用に供するよ
うに、表面活性剤が付着する鉄粉等を槽７から外に取り
出すことなく処理することができる。

このようなイオン交換樹脂を用いれば、４×１０４Ωα
程度の比抵抗を有する使用後の放電加工液を４　Ｘ　１
０’Ωｃｍ程度の比抵抗を有するものとすることができ
、これに１％のシリコン系表面活性剤と１チのケロシン
と１％の鉄粉を混合した場合、３、５　Ｘ　１０’Ωｃ
ｍ程度の比抵抗を有する放電加工液が得られる。従って
、本実施例によれば、水が節約されると共に、放電加工
液放流による公害問題の発生がなくなる。

なお、放電加工液として、ポリエーテル変性シリコンオ
イルを表面活性剤に用いたものに例をとおく。実験にお
いては、加工用電極として約３０■φの銅電極を用い、
８５５Ｃ鉄利を被加工物とし、電圧パルスの持続時間（
τＯｎ）約６０μｓ、休止時間（τ。ｆｆ）約２０μｓ
１及び放電電流の振幅（Ｉｐ）約４５Ａとし、種々の加
工液を用いて加工した所、次の第１表の結果が得られた
。

第１表 上記表に於て、Ａは、比抵抗約０．５　Ｘ　１０’Ωｃ
ｍの純水を加工液として用いた場合、Ｂは、ポリエチレ
ングリコール８０チ残部上記Ａの水からなるタンド等で
放電加工液として購入できる加工液で、添加物により発
火点を上昇させであるが所謂実質上ケロシンから成る炭
火水素油を加工液として用いた場合、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは
本発明の実験結果で、信越化学工業株式会社が品名ＫＦ
−３５２として販売している粘度約１，６００Ｃ８（２
５′Ｃ）、比重約１．０３（２５℃）、屈折率約１．４
４６（２５℃）のポリエーテル変性シリコーンオイルを
上記Ａの水に、Ｄは約０２係、Ｅは約０５係、Ｆは約１
０％、Ｇは約２．０係夫々溶解させて加工液とした場合
で、括弧がない数値は、Ａ、Ｂ、Ｃ加工液の場合と同様
従来通常の加工態様で放電加工した場合の結果であるの
に対し、括弧を付した数値は、前述しだ先願記載の新規
な放電加工方法に適用した場合である。

以上は、本発明を電気加工の所甜放電加工用加工液及び
その加工液を使用する放電加工方法について説明を加わ
えてきたが、上記発明に於て使用される加工液に、さら
にＮａ（Ｊ　、　ＮａＮＯ３，ＮａＮＯ２゜ＫＮＯ：ｌ
、　　ＫＮＯ２ＨＮａ２　ＣＯ３ＨＮａＯＨ等の電解質
の１種又は２ｆｆ８以上加わえて電解放電υ０丁又は放
電電解加工の加工液として使用することができる。

以上述べたように、本発明においては、放電ｊＪＩＩＴ
液として、色点を持った表面活性剤を含んだ水を主成分
とするものを用いたので、例えば数値制御方式の終夜無
人運転の放電加工が可能になることは言うに及ばず、さ
らに主成分の水に添ＪＪＩされた高価な表面活性剤を廃
棄等浪費することなく、該表面活性剤が放電加工作用に
よって分解等消費尽される迄回収して使用できるので、
従来のケロシンを用いる場合に比べて経済的に放電加工
を行うことができるという利益を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の実施例を示す系
統図である。 １・・・放電加工槽、７・・・加熱槽、２２・・・放電
加工液槽 特許出願人　株式会社　井上ジャパックス研究所代理人
　弁理士　若　１）勝　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水を主成分とし表面活性剤を含む曇点を持つ放電加
   工液を造り、これを放電加工部に送給する放電加工液供
   給装置と、放電加工部から出る放電加工液を回収して前
   記曇点以上に加熱して前記表面活性剤を固形分として水
   から分離する表面活性剤回収装置とを備えだことを特徴
   とする放電加工装置。 ２　前記表面活性剤回収装置により表面活性剤を分離し
   た水の中のイオン分を除去するイオン交換樹脂をイＭＪ
   え、イオン分除去後の水を前記放電加工液供給装置に戻
   すように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の放電加工装置。 ３、　前記表面活性剤分離装置は、沈澱加速手段として
   磁界と電界の少なくともいずれかを被処理液に加えるよ
   うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の放電加工装置。