(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工液中の放電加工により被加工物表面に硬質被膜を生成する放電表面処理に用いる放電表面処理用圧粉体電極において、
上記放電表面処理用圧粉体電極が、上記放電表面処理用圧粉体電極の材料と上記加工液と同一の液体との混合物質からなることを特徴とする放電表面処理用圧粉体電極。
【請求項２】
請求の範囲１において、上記放電表面処理用圧粉体電極に対する上記加工液と同一の液体の混合比率を５〜10wt％としたことを特徴とする放電表面処理用圧粉体電極。
【請求項３】
放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体との混合物質を圧縮成形して放電表面処理用圧粉体電極を製作することを特徴とする放電表面処理用圧粉体電極製造方法。
【請求項４】
請求の範囲３において、上記放電表面処理用圧粉体電極に対する上記加工液と同一の液体の混合比率を５〜10wt％としたことを特徴とする放電表面処理用圧粉体電極製造方法。
【請求項５】
放電表面処理用圧粉体電極を用いて加工液中の放電加工により被加工物表面に硬質被膜を生成する放電表面処理方法において、
上記放電表面処理用圧粉体電極の材料と上記加工液と同一の液体とからなる混合物質を電極として使用することを特徴とする放電表面処理方法。
【請求項６】
放電表面処理用圧粉体電極を用いて加工液中の放電加工により被加工物表面に硬質被膜を生成する放電表面処理装置において、
上記放電表面処理用圧粉体電極を上記放電表面処理用圧粉体電極の材料と上記加工液と同一の液体とから構成したことを特徴とする放電表面処理装置。
【請求項７】
放電表面処理用圧粉体電極を用いて加工液中の放電加工により被加工物表面に硬質被膜を生成する放電表面処理工程を含む放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル方法において、
上記放電表面処理用圧粉体電極の材料と上記加工液と同一の液体とからなる混合物質を成形する圧縮成形工程と、
上記圧縮成形された電極を使用して放電表面処理を行う放電表面処理工程と、
上記放電表面処理後の上記電極残存部を粉末化する粉砕工程とからなり、
上記粉砕工程の後に上記圧縮成形工程から再度繰り返すことを特徴とする放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、加工液中の放電加工により被加工物表面に硬質被膜を生成する放電表面処理に用いる放電表面処理用圧粉体電極及びその製造方法、並びに放電表面処理方法及び装置、並びに放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル方法の改良に関するものである。
背景技術
特開平９−192937号公報に開示されている放電表面処理の従来技術として、Ti等の硬質炭化物を生成する材料を電極として、被加工物である金属材料との間に放電を発生させ、強固な硬質被膜を被加工物である金属表面に生成する技術がある。このような放電表面処理に用いる電極として、金属粉末等を圧縮成形して圧粉体電極を成形する方法を第５図に示す。図において、51はパンチ、52はダイ、53は粉末状の圧粉体電極材料であり、粉末状の圧粉体電極材料を金型を使用して圧縮成形するものである。
第５図に示す圧粉体電極の成形時には、ダイ52の側面に大きな圧力が発生するために成形後の離型性が悪く、圧縮成形された圧粉体電極を取り出す際に割れやすいという問題点があった。また、圧粉体電極自身が脆いという問題点があった。したがって、圧粉体電極の製作における歩留まりが非常に悪いという問題点があった。さらに、このような脆い圧粉体電極を放電表面処理に使用した場合、放電表面処理された被加工物の硬質被膜が均一に仕上がらないという問題点が生じていた。
上記の問題点に対する対策としては、離型材または硬化材を必要とする。焼結体の離型材として一般的に使用されるオレイン酸等を使用した場合、この離型材が加工液中に飛散、溶融するため、加工液の成分が変化する。したがって、放電表面処理を繰り返すうちに、被加工物表面に所期の質や硬さを持った被膜を生成できないという問題点が生じていた。また、一般に使用される硬化材についても同様の問題点があった。
発明の開示
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、放電表面処理用圧粉体電極の脆性を改善することにあり、この放電表面処理用圧粉体電極を用いた放電表面処理において被加工物に安定した均一な硬質被膜を生成することにある。
また、第２の目的は、圧縮成形時の放電表面処理用圧粉体電極の離型及び硬化性を改善し、放電表面処理用圧粉体電極を効率良く製造することにある。
さらに、第３の目的は、放電表面処理を繰り返しても被加工物への硬質被膜の生成には影響を与えずに、均一かつ電極材料本来の被膜生成性能を発揮できる放電表面処理方法及び装置を得ることにある。
さらにまた、第４の目的は、放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル方法を得ることにある。
第１の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極は、放電表面処理用圧粉体電極の材料に加工液と同一の液体を混合したものである。
第２の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極は、放電表面処理用圧粉体電極に対する加工液と同一の液体の混合比率を５〜10wt％としたものである。
第３の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極製造方法は、放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とからなる混合物質を圧縮成形して放電表面処理用圧粉体電極を製作するものである。
第４の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極製造方法は、放電表面処理用圧粉体電極に対する加工液と同一の液体の混合比率を５〜10wt％とした混合物質を圧縮成形して放電表面処理用圧粉体電極を製作するものである。
第５の発明に係る放電表面処理方法は、放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とからなる混合物質を電極として使用するものである。
第６の発明に係る放電表面処理装置は、放電表面処理用圧粉体電極を放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とから構成するものである。
第７の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル方法は、放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とからなる混合物質を成形する圧縮成形工程、圧縮成形された電極を使用して放電表面処理を行う放電表面処理工程、放電表面処理後の電極残存部を粉末化する粉砕工程とからなり、粉砕工程の後に圧縮成形工程から再度繰り返すものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１の放電表面処理用圧粉体電極の成形後の構造を示す説明図である。
第２図は、この発明の放電表面処理用圧粉体電極の圧縮成形に用いる金型を示す断面図である。
第３図は、放電表面処理装置の概念を示す構成図である。
第４図は、この発明の放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル工程のフローを示すブロック図である。
第５図は、従来の放電表面処理用圧粉体電極の圧縮成形方法の説明図である。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態1.
第１図はこの発明の実施の形態１の放電表面処理用圧粉体電極成形後の構造を示す説明図である。図において、11はＷまたはTi等の金属粉末、12は加工液と同一の液体であり、圧縮成形により固められ、圧粉体電極１が成形されている。第２図は、圧粉体電極１の圧縮成形に用いる金型を示す断面図であり、21はパンチ、22はダイである。
第３図は放電表面処理装置の概念を示す構成図である。図において、１は圧粉体電極、２は被加工物、３は加工槽、４は灯油系の油性加工液、５は圧粉体電極１と被加工物２に印加する電圧及び電流のスイッチングを行なうスイッチング素子、６はスイッチング素子５のオン・オフを制御する制御回路、７は電源、８は抵抗器、９は生成された硬質被膜である。
次に、本実施の形態の放電表面処理について説明する。第１図に示す圧粉体電極１を成形するために、第２図に示すようなダイ22に圧粉体電極材料である金属粉末11と加工液と同一の液体12を混合したものを入れ、パンチ21によって数100MPa程度の圧力を作用させ、任意の形状に電極を圧縮成形する。金属粉末11と加工液と同一の液体12を混合後圧縮成形を行うことによって、離型性及び粉末の結合力が増大する効果が得られる。
以下においては、金属粉末11がTiの場合について説明する。第３図において、圧縮成形された圧粉体電極１と被加工物２を適切な間隙（10μｍ〜数10μｍ）に制御しつつ（位置制御のための駆動系については図示しない）、圧粉体電極１と被加工物２の間にパルス状の放電を発生させると、放電のエネルギにより圧粉体電極１が消耗し、加工液４中の成分である炭素と圧粉体電極１中の成分であるTiが反応して、硬質のTiCとなり、被加工物表面に硬質被膜９が生成される。放電の際、成形時に圧粉体電極１に混合された加工液と同一の液体12は加工液中に飛散、溶融するが、加工液４と同一成分であるため、飛散、溶融後の加工液４の成分及び成分比が変化することはない。したがって、上記圧粉体電極１による放電表面処理においては、圧粉体電極１に混合された加工液と同一の液体12の加工液中への飛散、溶融が被加工物の硬質被膜の生成に悪影響を与えることはない。
また、特に、圧粉体電極１に対する加工液と同一の液体12の混合比率を５〜10wt％とした場合に、圧粉体電極成形後の離型性、脆性が大幅に改善され、型割れが発生しなくなるとともに被加工物に対する硬質被膜の生成に全く影響がないことを実験により確認している。
実施の形態2.
実施の形態１においては、加工液４に灯油系の油性加工液を使用したが、高分子物質の化合物またはその水溶液を加工液とした場合においても同様の効果が得られる。
実施の形態3.
実施の形態１及び２において、被加工物２への硬質被膜９の生成に用いた圧粉体電極１を圧縮成形可能な大きさに均一に粉砕すれば、その粉末化された材料によって圧粉体電極は再生可能である。第４図は圧粉体電極１のリサイクル工程のフローを示すブロック図である。図において41は金属粉末11と加工液と同一の液体12との混合物を圧縮成形して圧粉体電極１を製作する圧縮成形工程、42は圧粉体電極１を用いて被加工物２へ硬質被膜９を生成する放電表面処理工程、43は放電表面処理工程終了後に残存している圧粉体電極を粉砕する粉砕工程である。粉砕工程43で粉末化した材料を、金属粉末11と加工液と同一の液体12との混合比が所定の値となるように調整した後圧縮成形すれば、圧粉体電極１として放電表面処理工程42に再度適用可能になる。ここで、粉砕工程43で粉砕化した材料の成分を分析した結果、放電表面処理前の金属粉末11と加工液４の成分のみが検出され、放電表面処理前の金属粉末11は放電表面処理によって変質しないことが確認された、これは、圧粉体電極１は放電のエネルギにより消耗が大きいため、圧粉体電極１に放電による熱の影響を受けた部分が残存しないといった特徴があるためである。つまり、使用後の圧粉体電極１を粉砕した場合、その粉砕は放電表面処理前の金属粉末11と加工液４の混合体となる。このように、圧粉体電極１はリサイクル可能となる。
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極は、放電表面処理用圧粉体電極の材料に加工液と同一の液体を混合したので、放電表面処理用圧粉体電極の脆性が改善でき、この放電表面処理用圧粉体電極を用いた放電表面処理において被加工物に安定した均一な硬質被膜を生成できるという効果がある。
第２の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極は、放電表面処理用圧粉体電極に対する加工液と同一の液体の混合比率を５〜10wt％としたので、第１の発明と同様の効果を奏する。
第３の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極製造方法は、放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とからなる混合物質を圧縮成形して放電表面処理用圧粉体電極を製作したので、圧縮成形時の放電表面処理用圧粉体電極の離型性及び硬化性が改善でき、放電表面処理用圧粉体電極を効率良く製造できる効果がある。
第４の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極製造方法は、放電表面処理用圧粉体電極に対する加工液と同一の液体の混合比率を５〜10wt％とした混合物質を圧縮成形して放電表面処理用圧粉体電極を製作したので、第３の発明と同様の効果を奏する。
第５の発明に係る放電表面処理方法は、放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とからなる混合物質を電極として使用したので、放電表面処理を繰り返しても被加工物への硬質被膜の生成には影響を与えずに、均一かつ電極材料本来の被膜生成性能を発揮できる効果がある。
第６の発明に係る放電表面処理装置は、放電表面処理用圧粉体電極を放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とから構成したので、放電表面処理を繰り返しても被加工物への硬質被膜の生成には影響を与えずに、均一かつ電極材料本来の被膜生成性能を発揮できる放電表面処理装置が得られる効果がある。
第７の発明に係る放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル方法は、放電表面処理用圧粉体電極の材料と加工液と同一の液体とからなる混合物質を成形する圧縮成形工程、圧縮成形された電極を使用して放電表面処理を行う放電表面処理工程、放電表面処理後の電極残存部を粉末化する粉砕工程とからなり、粉砕工程の後に圧縮成形工程から再度繰り返して処理できるため、放電表面処理用圧粉体電極のリサイクルが可能となる効果がある。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る放電表面処理用圧粉体電極は、加工液中の放電加工により被加工物表面に硬質被膜を生成する放電表面処理作業に用いられるのに適している。また、この発明に係る放電表面処理用圧粉体電極方法は上記放電表面処理用電極の製造に適している。さらに、この発明に係る放電表面処理方法及び装置は上記放電表面処理作業に適している。さらにまた、この発明に係る放電表面処理用圧粉体電極のリサイクル方法は、上記放電表面処理作業に適している。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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