(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工体に対し加工電極を微小間隙を介して相対向させ、前記間隙に固体粉末を混入した加工液を介在させた状態で両者間に休止時間を置いた間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向に相対的に加工送りを与えて加工する放電加工用加工液に於て、前記加工液が炭化水素系の鉱物油から成ると共に、前記混入固体粉末がケイ化物から成ることを特徴とする粉末混入放電加工用加工液。
【請求項２】
Ｍを金属元素、Ｓｉを珪素元素とすると、前記ケイ化物がＭＳｉ２型の化合物であることを特徴とする請求項１に記載の粉末混入放電加工用加工液。
【請求項３】
被加工体に対し加工電極を微小間隙を介して相対向させ、前記間隙に固体粉末を混入した加工液を介在させた状態で両者間に休止時間を置いた間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向に相対的に加工送りを与えて加工する放電加工方法に於て、
前記加工液が炭化水素系の鉱物油系放電加工液から成ると共に、前記混入固体粉末が平均粒径が０．５〜１５μｍφの、Ｍが金属元素Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｗ、又はＮｉから成るＭＳｉ２型のケイ化物の粉末で、３〜５０ｇ／ｌの割合で前記鉱物油に添加混合されて成り、放電加工工程が、前記粉末混入加工液、又は粉末非混入油系放電加工液を使用する加工面粗度と寸法・形状精度を所望に仕上げる前記電圧パルス等の電気的加工条件が荒加工、中加工、及び仕上げ加工の如く順次に切換えられる２工程以上の放電加工の段階と、前記電気的加工条件が前記所望の加工面粗度及び寸法形状精度に仕上げられた加工面に対する光沢面仕上げの粉末混入加工液使用の放電加工の段階とから成ることを特徴とする粉末混入加工液を使用する放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被加工体に対し加工電極を微小間隙を介して相対向させ、前記間隙に加工液を介在させた状態で両者間に休止時間を置いた間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向に相対的に加工送りを与えて加工する放電加工方法、そして、上記放電加工方法としては、被加工体に対し棒状・総型等の型状加工電極を加工槽内の加工液中に於て微小間隙を介して相対向させ、両者間に間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向の相対的な加工送りと共に、必要に応じ前記対向方向と直角方向の並進運動送りを与えながら穿孔若しくは型彫り放電加工をするもの、及び前記加工電極としてワイヤ電極を用い、一対の間隔を置いて配置した位置決めガイド間に張架したワイヤ電極を軸方向に更新送りしながら前記軸方向と略直角方向から被加工体を微小間隔を隔てて相対向させた放電間隙を加工槽内の加工液中に形成せしめた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加して放電させ、前記直角方向に所望輪郭形状の相対的加工送りを与えて切断加工するワイヤ放電加工をするものを包含し、特に前記放電間隙に流通介在等供給せしめられる加工液として炭化水素系の鉱物油を主成分とする所謂油系放電加工液に導電性乃至半導電性の固体粉末を混入した粉末混入加工液を使用する放電加工方法、及び前記固体粉末として新規、有用な粉末を混入した粉末混入放電加工用加工液に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前述の固体粉末を混入した加工液を用いる粉末混入放電加工は基本的には周知、例えば特公昭５５−４３，８４９号公報、同５２−２６，３５７号公報、及び特開昭５４−１５９，７９８号公報等であり、又、該粉末混入放電加工を被加工体の加工面の表面層処理又は一種の表面被覆等として使用することも、例えば特公昭５９−２，７４６号公報、特開平２−８３，１１９号公報及び特開平３−２７７，４２１号公報等に記載の如く良く知られている所である。
【０００３】
そして、上記後者の粉末混入放電加工が前述穿孔若しくは型彫り放電加工の分野での高速での小面積から大面積に及び被加工体加工面の鏡面仕上げ加工技術（上記特開平３−２７７，４２１号公報等）として利用される状況にあると共に、近時前述ワイヤ放電加工の分野に於ても利用される趨勢にある（例えば、特開平６−２０６，１２１号公報、同６−３２０，３４２号公報等）ようである。
【０００４】
そして、上述した各種の先行技術によれば、前記粉末混入放電加工用の前記粉末として各種各様のものが、例えば、上記特開平３−２７７，４２１号公報によれば、粉末の種類として、シリコン、ゲルマニウム、アルミニウム等、或いはさらに、タングステンやモリブデン等の金属又はタングステンカーバイトや硼化ジルコニウム等の化合物、又は各種の半導体の粉体、粉末の大きさとして粒径分布の平均値が５〜１０μｍの範囲内のもの、そしてケロシン油系又は水溶性加工液に対する添加混合量が濃度２０ｇ／ｌと記載され、又例えば、ワイヤ放電加工に係る上記特開平６−３２０，３４２号公報によれば、粉末の種類として硅素、炭素、鉄、アルミニウム、銅、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタン、酸化硅素等の粉末、その大きさとして０．１〜５μｍφ、又その添加混合量として０．５〜５％等と記載されているものである。
【０００５】
しかしながら、上記何れの文献を見ても、その具体的な実験例や実験結果としては、粉末の種類として炭素（グラファイト、黒鉛、Ｃ）とシリコン（硅素、Ｓｉ）が主であって、その他の各種粉末については具体的な実証に欠けるものであり、そして上記粉末中鏡面仕上げ加工ができる実験例等があるのは、上記後者のシリコン粉末を炭化水素系の油系放電加工液に添加混合した場合に実質上限られているものである。また、該添加混合するシリコン粉末の量については、大凡重量比で約０．５〜３％（約５〜３０ｇ／ｌ）程度で、ほぼ共通しているが、その粉末の大きさ寸法については、上述のものの外３〜３０μｍ、１０〜４０μｍ、及び２０〜４０μｍ等可成りのばらつきがあったものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そして、上記シリコン（Ｓｉ）粉末混入加工液を使用する粉末混入放電加工によれば、ＳＵＳ３０４や１３Ｃｒ鋼、もしくは高速度鋼の、被加工面が緻密なシリコン薄膜又は金属との合金膜によって隙間なく覆われた王水にも耐える高耐食性の、かつ耐高温酸化性のある、耐摩耗性の強い鏡面層の被覆が形成される（特開昭６２−２４，９１６号公報、及び前出特開平２−８３，１１９号公報）と紹介されているもので、被加工面の面性状乃至は面特性等については、今一つ判然とせず、利用用途の開発が遅れていたものである。
【０００７】
例えば被加工体としてＳＫＤ６１等の金型用鋼材をＳｉ粉末混入加工液を用いる放電加工により、必要に応じ荒加工条件から中加工、及び中仕上げ加工と順を追って加工し、加工面を例えば４〜６μｍＲｍａｘ程度の面粗さ及び所望の形状精度に面付け加工をした後、粉末混入放電加工処理すると、加工面が大凡０．５μｍＲｍａｘの面粗度に仕上った約５〜６μｍ前後厚の被覆変質層が形成されることが良く知られているが、該被加工体の加工面の断面を表面側から性状、特に硬度（２度測定の平均）を調べて行くと、下記表１のように被覆変質層の表面部分は大幅に硬度が大きく、母材に近づくに従って母材硬度に近い値迄低下し、そして特に母材の浅い部分で一旦母材硬度よりも大幅に低下した後母材硬度に迄回復して行くと言う、一種の弱点部分が形成されており、前記被覆変質層の厚さが用途によっては薄い所から、場合によっては研磨仕上げされる金型面、さらにはその強度等の点で問題があるものである。
【０００８】
【表１】
【０００９】
表１に於て、Ｎｏ．９は被加工体母材部分の硬度であり、Ｎｏ．４は前記被覆変質層直下の母材の上記弱点部分である。
【００１０】
このため本発明者等は、粉末混入加工液を使用する放電加工に付き、種々の実験・研究を行なった結果、被加工体の被加工面に、緻密な高硬度の耐摩耗性の鏡面状の被覆変質層を前述シリコン粉末混入加工液を使用する放電加工の場合よりも厚く、そして上記被覆変質層直下の母材部分に前述Ｎｏ．４の如き大幅に硬度の低下した弱点部分に当るものが形成されない粉末混入放電加工用加工液及びその粉末混入加工液を使用する放電加工法を見出したことにより本発明が提案されるものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の課題は、（１）被加工体に対し加工電極を微小間隙を介して相対向させ、前記間隙に固体粉末を混入した加工液を介在させた状態で両者間に休止時間を置いた間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向に相対的に加工送りを与えて加工する放電加工用加工液に於て、前記加工液が炭化水素系の鉱物油から成ると共に、前記混入固体粉末がケイ化物から成る粉末混入放電加工用加工液とすることにより、（２）又前述の課題は、Ｍを金属元素、Ｓｉを珪素元素とすると、前記ケイ化物がＭＳｉ２型の化合物である前記（１）に記載の粉末混入放電加工用加工液とすることにより、（３）又前述の課題は、前記ケイ化物を構成する金属元素Ｍがクローム元素（Ｃｒ）である前記（１）又は（２）に記載の粉末混入放電加工用加工液とすることにより（４）又前述の課題は、前記ケイ化物粉末の大きさが０．５〜１５μｍφ、好ましくは１〜１０μｍφ、更に好ましくは１．５〜８μｍφである前記（１）、（２）、又は（３）に記載の粉末混入放電加工用加工液とすることにより、（５）又前述の課題は、前記ケイ化物の加工液に対する添加混合量が３〜５０ｇ／ｌ、好ましくは４〜３５ｇ／ｌ、更に好ましくは５〜２５ｇ／ｌである前記（１）、（２）、（３）又は（４）に記載の粉末混入放電加工用加工液とすることにより、より良く達成されるものである。
【００１２】
（６）又前述の課題は、被加工体に対し加工電極を微小間隙を介して相対向させ、前記間隙に固体粉末を混入した加工液を介在させた状態で両者間に休止時間を置いた間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向に相対的に加工送りを与えて加工する放電加工方法に於て、前記加工液が炭化水素系の鉱物油系放電加工液から成ると共に、前記混入固体粉末が平均粒径が０．５〜１５μｍφ、好ましくは１〜１０μｍφの、Ｍが金属元素Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｗ、又はＮｉから成るＭＳｉ２型のケイ化物の粉末で、３〜５０ｇ／ｌ、好ましくは４〜３５ｇ／ｌの割合で前記鉱物に添加混合されて成り、放電加工工程が、前記粉末混入加工液、又は粉末非混入油系放電加工液を使用する加工面粗度と寸法・形状精度を所望に仕上げる前記電圧パルス等の電気的加工条件が荒加工、中加工、及び仕上げ加工の如く順次に切換えられる２工程以上の放電加工の段階と、前記電気的加工条件が前記所望の加工面粗度及び寸法形状精度に仕上げられた加工面に対する光沢面仕上げの粉末混入加工液使用の放電加工の段階とから成る粉末混入加工液を使用する放電加工方法とすることにより、（７）又前述の課題は、前記の放電加工が被加工体に対し棒状・総型等の型状加工電極を加工槽内の加工液中に於て微小間隙を介して相対向させ、両者間に間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向の相対的な加工送りと共に、必要に応じ前記対向方向と直角方向の並進運動送りを与えながら穿孔若しくは型彫り放電加工をする前記（６）に記載の粉末混入加工液を使用する放電加工方法とすることにより、（８）又前述の課題は、前記被加工体を所望の加工面粗度及び寸法・形状精度に仕上げる電圧パルス等の電気的加工条件が荒加工、中加工、及び仕上げ加工の如く順次に切換えられる２工程以上の放電加工の段階が、前記加工条件が加工電極低消耗、好ましくは無消耗の条件に設定された前記（６）、又は（７）に記載の粉末混入加工液を使用する放電加工方法とすることにより、（９）又前述の課題は、前記被加工体を所望の加工面粗度及び寸法・形状精度に仕上げる電圧パルス等の電気的加工条件が順次に切換えられる２工程以上の放電加工の段階における電圧印加極性が逆極性で、該面粗度及び寸法・形状精度が所望に仕上げられた加工面に対する光沢面仕上げの粉末混入放電加工の段階に於ける電圧印加極性が正極性である前記（６）、（７）、又は（８）に記載の粉末混入加工液を使用する放電加工方法とすることにより、（１０）又前述の課題は、前記所望の加工面粗度及び寸法・形状精度に仕上げられた被加工体加工面に対する光沢面仕上げの粉末混入放電加工の段階の電気的加工条件が、加工電圧パルス源と放電間隙間の給電線が低キャパシタンス給電線に選定されると共に直列にインダクタンス線輪と抵抗体との並列回路が挿入され、２〜５μｓのパルス幅で、振幅２〜８Ａの放電パルスが供給されるように設定された前記（６）、（７）、（８）又は（９）に記載の粉末混入加工液を使用する放電加工方法とすることにより、より良く達成される。
【００１３】
（１１）又前述の課題は、前記の放電加工が、前記加工電極としてワイヤ電極を用いる、一対の間隔を置いて配置した位置決めガイド間に張架したワイヤ電極を軸方向に更新送りしながら前記軸方向と略直角方向から被加工体を微小間隔を隔てて相対向させた放電間隙を加工槽内の加工液中に形成せしめた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記直角方向に所望輪郭形状の相対的加工送りを与えて切断加工するワイヤ放電加工である前記（６）に記載の粉末混入加工液を使用する放電加工方法に於ても達成されるものである。
【００１４】
【作用】
本発明の粉末混入放電加工用加工液は前述のような構成を有することにより、狭い加工面積から広い加工面積の加工迄、１μｍＲｍａｘ以下の微細加工面粗度で光沢のある鏡面状の被覆変質層を従来のシリコン粉末混入加工液を使用する放電加工の場合に比べて充分厚く、かつ該被覆変質層を直下母材部分に母材硬度低下等の弱点部分を生ぜしめない状態で形成させることができ、かつ前記の厚い被覆変質層が高い硬度で耐磨、耐食性を有する所から各種の金型や部品等の放電加工成形仕上げの際の粉末混入放電加工用加工液として有用なものである。
【００１５】
又、本発明の粉末混入加工液を使用する放電加工方法によれば、上記粉末混入放電加工用加工液を使用した放電加工に於て、被加工体の被加工面に目的とする高硬度の厚い、光沢ある鏡面状の被覆変質層を確実、かつ所望に形成させることができる。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明の放電加工方法を穿孔若しくは型彫り放電加工法に於て実施する場合の穿孔若しくは型彫り放電加工用の主として仕上げ加工を主とした加工用電源回路の実施例説明図で、１は銅又はグラファイト等の穿孔若しくは型彫用型電極、３は加工槽２０内の加工液中に浸漬状態に配置されたワークスタンド４に取付けられた被加工体、２１は前記加工液で、後述する粉末混入加工液が加工槽２０と加工液循環供給装置２２との間で循環供給され、混入粉末が沈澱堆積等して混入粉末濃度が変化することがないように加工槽２０及び加工液供給装置２２に夫々撹拌装置２３、２２Ａが設けられると共に、加工液中の加工屑を分離除去するフィルタが適宜の循環経路中、又は主として被加工体３の加工屑で通常強磁性体である前記加工屑を選択的に磁気吸着分離する磁気吸着体２２Ｂが適宜の位置に設けられるものである。
【００１７】
而して、電極１は被加工体３に対し加工槽２０内の粉末混入放電加工液中に於て微小間隙を介して相対向せしめられ、両者間に休止時間を置いた間歇的な電圧パルスを印加して放電を発生させ、前記対向方向の相対的な通常サーボ制御による加工送りが与えられると共に、必要に応じ、加工中に電極又は被加工体に前記サーボ制御加工送りとは別の相対的な近接開離の往復運動を間歇的に行なわせ、及び／又は更に前記対向方向とはほぼ直角方向の並進運動を与えながら穿孔又は型彫り放電加工をするものである。
【００１８】
５は前記間歇的な電圧パルス供給回路で、通常加工の間歇的な電圧パルス供給回路６と、前記通常加工の電圧パルスよりも高い電圧で小電流容量の電圧パルスを供給する間歇的な第２の電圧パルス供給回路８とが並設されており、前述通常所謂荒加工条件の加工や、中加工工程等に於て使用する、特に加工電流増加用回路の類は省略して示していない。
【００１９】
而して、前記通常加工の電圧パルス供給回路６は、約６０〜２６０Ｖと可変であるが、例えば通常は約８０Ｖ程度のほぼ一定電圧として使用される直流電圧源６Ａと、電流容量に応じて複数個が並列に接続されうＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ等の電子スイッチ素子６Ｂと、例えば約１００Ω等の切換え可能な電流制限抵抗６Ｃと、および逆電圧防止整流器６Ｄとの直列回路から成る、従来最も通常の間歇的な電圧パルスの生成供給回路６であって、前記荒加工工程や中加工工程においては、好ましくは切換スイッチ９と、その接点９Ａ、９Ｂにより、単線や燃線等の低キャパシタンス給電線１０Ｂから同軸ケーブル等の低インダクタンス給電線１０Ａを選択切換えて電極１と被加工体３間の放電間隙へ接続され、前記間歇的な電圧パルスは、パルス制御装置７によるスイッチ素子６Ｂの制御により所望に生成される。
【００２０】
即ち、制御装置７の前記スイッチ素子６Ｂの制御装置部分としては、スイッチ素子６Ｂを放電間隙の放電状態検出信号による変更制御をする場合を除き、あらかじめ選択設定した一定のオン時間信号τＯＮとオフ時間信号τＯＦＦとを規則的に交互に繰り返して電圧パルスを生成供給する場合と、スイッチ素子６Ｂのオン時間信号を放電間隙に電圧パルスの印加開始後放電間隙で放電が開始するまでの該放電開始遅延期間の関数とし増大する、即ち各放電パルスの放電持続時間を設定の一定値とするよう電圧パルス印加開始後放電間隙での放電開始時より前記オン時間信号の計測を開始し、計測完了によりスイッチ素子６Ｂをオフとしてオフ時間に移行させる制御をするもの等があり、以下の説明では、主として前記後者の場合について説明を加えるが、本発明は何等これに限定されるものではない。又、前記給電線１０Ａと１０Ｂを切換える切換えスイッチ９の接点９Ａ、９Ｂを正負の両給電回路の一方の側にのみ設け、他方の側の給電線１０Ｂを低インダクタンス給電線１０Ａの一方に常時兼用させた接続構成とすることもできる。
【００２１】
又、前記第２の電圧パルス供給回路８は、可変直流電圧源８Ａとスイッチ素子８Ｂと電流制限抵抗８Ｃ及び逆電圧防止整流器８Ｄとの直列回路からなるもう一つの電圧パルス供給回路であって、該第２の電圧パルス供給回路８は、開閉スイッチ８Ｅにより所望に応じて使用されるものであるが、例えば、直流電圧源８Ａは、通常出力電圧が一定の直流電圧源６Ａの約８０〜２６０Ｖに対し、可変で電圧値は同等以上の約１００〜３５０Ｖ、例えば約１５０Ｖ、又は２８０〜３００Ｖであり、電流制限抵抗８Ｃは、抵抗６Ｃに対し大きな設定、例えば約１ｋΩで、回路８の電流容量を小さなものとし、スイッチ素子８Ｂをパルス制御装置７により、例えばスイッチ素子６Ｂとオン・オフ同期印加、又は遮断等と称して前記電圧パルス印加に先だって電圧印加を開始し、放電間隙での放電開始及びスイッチ素子６Ｂオンを検出してスイッチ素子８をオフとすることにより電圧印加を遮断するなどの制御をする等して、間隙の平均加工電圧を高めることにより放電開始を促進させると共に、間隙電圧検出によるサーボ制御作動をやり易くして安定加工を維持させるなどの作用をする副電源であって、本発明の実施に必須のものではない。
【００２２】
以上の如き間歇的な電圧パルス供給回路５は、本発明の、光沢面形成の仕上げ加工を行なうに際しては、好ましくは切換えスイッチ９、９Ａ、９Ｂにより前記の低インダクタンス給電線１０Ａから撚線や単線等の低キャパシタンス給電線１０Ｂ、１０Ｂに切換えられて放電間隙に接続されるが、本発明は更にその接続放電回路中に前記電圧パルス供給回路５からの供給放電パルス放電電流の波形成形を行なうインダクタンス線輪１１と抵抗体１２との並列回路が開閉スイッチ１３の接点１３Ａ開により直列に挿入されている。１４は電圧パルス供給回路５の出力端に前記開閉スイッチ１３の接点１３Ｂ閉により並列に接続される還流回路で、整流器１４Ａと抵抗体１４Ｂとの直列回路から成り、光沢面形成の仕上げ加工を行なうために電圧パルス供給回路５に設定された放電電流パルスの加工条件、例えば前記放電電流パルスを供給するためのスイッチ６Ｂ、８Ｂに電流が流れているオン時間が１〜５μｓで、設定電流振幅が２〜８Ａのパルス電流を、抵抗体１２により電流振幅を低減させると共に、インダクタンス線輪１１により電流立ち上りを押さえて滑らかにし、かつその際に線輪１１に放電電流のエネルギーの一部を電磁エネルギーとして蓄積し、そしてスイッチ６Ｂ、８Ｂがオフになって放電電力の供給が停止した後、当該放電を停止することなくインダクタンス線輪１１蓄積エネルギーを、加工間隙及び前記還流回路１４を介して放電回路に放出して放電パルスを伸長させ、前記電圧パルス供給回路５に於ける設定放電電流パルス条件に対し、放電回路、即ち加工間隙を実際に流れる放電電流パルスのパルス幅が前記設定条件１〜５μｓの２倍以上と長く、かつ放電電流振幅が立ち上り部分を除き設定条件２〜８Ａの１／２以下と低い値の放電電流パルスとするものである（なお、この加工条件等に付いては、例えば特公昭６０−３９３２号公報等に詳しい）。
【００２３】
そして、上述の実質上最終仕上げ加工工程である粉末混入加工液使用による光沢面形成の仕上げ加工は、被加工体３を正極、電極１を負極とする所謂正極性加工で行なわれるが、該仕上げ加工工程より前の荒加工、中加工、及び中仕上げ加工等の加工工程に於ては、加工液としては最終仕上げ加工工程の粉末混入加工液をそのまま用いても良いが、穿孔若しくは型彫等の型電極１を用いる加工に於ては、型電極１の消耗変形を避けるために、電極低消耗乃至は無消耗の加工条件設定に必要な極性切換器２４を電圧パルス供給回路５出力と加工部放電間隙間に設け、前記荒加工等の加工工程に於ては前記極性切換器２４により、電極１を正極、被加工体３を負極とする逆極性の切換え設定をするものである。
【００２４】
本発明は、前記粉末混入加工液２１に混入されている粉末の種類の点にも重要な要旨とする点が存するもので本発明は前記粉末としてケイ化物粉末を使用するものであり、そしてそのケイ化物粉末としては、好ましくはＭが金属元素Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗ、又はＮｉ等から成るＭＳｉ２型のケイ化物の粉末で、平均粒径が０．５〜１５μｍφ、好ましくは１〜１０μｍφで、３〜５０ｇ／ｌ、好ましくは４〜３５ｇ／ｌの割合で炭化水素系の所謂油系放電加工液に添加混合するものである。
【００２５】
而して上記ケイ化物は、珪素とそれよりも電気的に陽性な元素との化合物で、通常金属との二元化合物のことを言い、多くは炭化物と類似して金属間化合物に近い組成及び性質を有し、そして組成は必ずしも原子価を満足せず、Ｌｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、又はＮｉ等との化合物であるＭ３Ｓｉ型、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｏ、又はＮｉ等との化合物であるＭ３Ｓｉ２型、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、又はＮｉ等との化合物であるＭ２Ｓｉ３型、又はＣｏ等の化合物であるＭＳｉ３型等もあるが、通常的には前述ＭｉＳｉ２型、及びこのＭＳｉ２型と同様な金属と化合物を造るＭＳｉ型とＭ２Ｓｉ型が入手し易いものである。そして之等のケイ化物は、一般的に堅くて脆く、容易に粉砕が可能なものであり、リチウムとアルカリ土金属珪化物丈が水と作用し、稀酸に対して加水分解してシラン、水素等を発生する外は化学薬品に対する抵抗力が強く、カルシウム珪化物が塩酸の作用によりシロキサン（Ｓｉ６Ｏ３Ｈ３）を生ずる外は酸化し難く、低ケイ化物は耐熱性にも富むものである。
【００２６】
このため一部の金属珪化物粉末は、耐熱、耐酸化性セラミックス材として使用され、又耐酸化性の高いＭｏＳｉ２は大気中の高温ヒータとして使用されており、又比較的融点が低い前記ＭＳｉ２型のものは、減圧プラズマ溶射などにより耐酸化性のある表面コーティング等に用いられている丈でなく、焼結用や粒子分散複合材用等としても用いられている。
【００２７】
これ等のケイ化物中本発明の粉末混入放電加工用の加工液構成体として有用な添加混合用粉末としては、比較的により入手が容易なＭＳｉ２型のケイ化物、特にＴｉＳｉ２、ＺｒＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２、ＣｒＳｉ２、ＭｏＳｉ２、又はＷＳｉ２等であって、之等のケイ化物の一部の物理定数等の大凡の値を示すと下記表２の通りである。
【００２８】
なお、之等のケイ化物は、成分元素の直接化合によるか、二酸化珪素を過剰の金属で還元するか、または二酸化珪素と各金属酸化物とを高温で炭素によって還元する等して得ることができ、粒径が大凡６〜１２μｍφの粗粒と大凡２〜５μｍφの微粒に篩分けしたものが市販されている。
【００２９】
【表２】
【００３０】
次に本発明を具体的な実験例により説明する。
被加工体     材質 ＳＫＤ６１
電極         材質 電気銅
寸法         ４０ｍｍφ
加工液
種類     炭化水素油（第３類第４石油類）
粘度     １．８８５ｃＳｔ／４０℃
引火点   １００℃
全酸化   ０．０１
比重 ０．７６２９ｇ／ｃｍ３
加工液混合粉末
粒度及び不純物組成
【００３１】
【表３】
【００３２】
上記表３中、ＴｉＳｉ２、ＣｒＳｉ２、ＭｏＳｉ２、及びＷＳｉ２の各約５μｍφの粉末を上記加工液に種々の割合で添加混合し、種々の放電加工の加工条件で加工した所、選択設定した加工条件と整合した組合せとなったと思われる上記ＣｒＳｉ２粉末使用の際に最も良い加工結果が得られ、次いで上記ＷＳｉ２粉末、そしてＭｏＳｉ２粉末の順であった。下記表４は、粉末として上記ＣｒＳｉ２粉末を用いて、上記電極、被加工体の組合せにより加工処理した場合の上記以外の各種の加工条件及びデータである。
【００３３】
【表４】
【００３４】
表４中に於て、電圧パルス源（６）は図１の前述電圧パルス供給回路６に、又電圧パルス源（８）は電圧パルス供給回路８に夫々符合し、加工工程の１乃至２は、電極減寸値が−０．４（片側）の電極で、電極ジャンプと前記並進運動（オービット型）を併用し、加工時間が１５０分に及び、電極低消耗乃至無消耗の荒加工（１）及び（２）で、荒加工（２）の終了後、電極減寸値−０．１５（片側）の電極に交換し、加工工程３乃至５は加工時間が約１００分で電極低又は無消耗、又電極ジャンプと並進運動を併用し、そして各加工工程毎の加工送り長さが各記載値の中仕上げ加工（３）及び仕上げ加工（４）及び（５）でこの第５加工工程迄で被加工体の加工面は、鏡面状の光沢付け加工処理を可能とする乃至は実現するための面付け加工の処理工程であり、前記加工面は約１０μｍＲｍａｘの面粗度に仕上げられているものである。そして、通常この第５加工工程迄の加工で上述加工面粗度の面付けと、目的とする形状及び寸法精度に仕上げておいて、次の光沢付け加工に移行するものである。又この加工工程迄は各放電パルスの放電エネルギ及び密度が大きい所から、混入粉末材等の加工面に対する付着残置現象等が生ずることなく加工堀り進みが進行するから、加工液交換等の面倒を避けるための荒加工（１）から粉末混入加工液を使用しても良いが、仕上げ加工（５）迄通常の油系放電加工液により加工するようにしても良い。
【００３５】
そして、上記加工工程（５）の後加工液をケイ化クローム（ＣｒＳｉ２）の約５μｍφサイズの粉末を６ｇ／ｌ混入した油系放電加工液とし、加工電圧極性を極性切換器２４により正極性に切換えると共に、電圧パルス供給回路５からの給電線をスイッチ９、９Ａ、９Ｂにより低インダクタンス給電線１０Ａから低キャパシタンス給電線１０Ｂに切換え、供給放電パルスのエネルギーをパルス幅約２〜５μｓ、電流振幅約２〜８Ａとし、開閉スイッチ１３の接点１３Ａ及び１３Ｂを夫々開及び閉して波形成形回路１１、１２及び還流回路１４を機能するようにして光沢付けの仕上げ加工（６）及び（７）を表４記載の条件で夫々１５分ずつのタイマ加工（加工送り込みの設定がないので、加工処理時間の設定による加工）により加工面粗度約０．７μｍＲｍａｘの鏡面に仕上がり、加工面に約６〜８μｍ強の厚さの被覆変質層が形成されていた。
【００３６】
表５は、前記ケイ化クローム（ＣｒＳｉ２）粉末混入加工液を使用する放電加工により、上述被加工体加工面に形成された被覆変質層及び該形成部分近傍の被加工体母材の性状、特に硬度を、前述シリコン粉末混入加工の結果の表１と同様にして示したものて、被覆変質層と母材との接合部よりも更に母材内部側のＮｏ．６及びＮｏ．７の約１２〜１５μｍ前後の部分に母材自体よりも僅かに硬度が低下した部分があるが、弱点部分と言う程のものではなく、そして上記の厚く形成さた被覆変質層部分全体にわたって高い硬度を維持しており、放電加工金型や部品等として有望なものである。
【００３７】
即ち、本発明のような放電加工面、更には斯種粉末混入加工液を使用する放電加工により加工面に形成される鏡面状の面は、変質層の存在により、機械加工面等に対し耐腐食性に勝るものであるが、塩水噴射試験によれば、粉末混入加工液を使用した加工面の赤錆は、綿棒による軽摩擦により除去されて元の光沢を取り戻したが、ケイ化クロム（ＣｒＳｉ２）混入の上記試験例のものに格別優位性は認められなかった。
【００３８】
しかし、電極銅２０ｍｍφによる小面積加工では、被加工体の加工面を或る一定の加工面粗さ、例えば約７μｍＲｍａｘに仕上げた後、粉末混入加工液により約１０〜１５分間の光沢付け加工処理をした時の電極先端の加工送り方向の消耗長さは、シリコン粉末の場合の約１０μｍに対し、上記実験例に従うものは約３μｍであり、炭化チタンは（ＴｉＣ）及び炭化クロム（Ｃｒ２Ｃ３）粉末使用の場合の約４μｍより少ない傾向にあり、炭化タングステン（ＷＣ）粉末使用の場合の約３μｍと同等であった。そして、この電極消耗が少ないことより、寸法精度出し加工が正確に行なわれ、その後に加工面の面付け加工ができるから、良好な形状精度が得易いと言う利点もある。
【００３９】
又、加工面粗度に付いてみると、未だ適合加工条件の探求不足の問題はあるが、ケイ化クロム（ＣｒＳｉ２）は、シリコン（Ｓｉ）及び炭化クロム（ＣｒＣ３）とほぼ同等であるが、炭化チタン（ＴｉＣ）や炭化タングステン（ＷＣ）より優れている傾向がみられ、又表５の硬度の点に於ても表面の最高値をみると、通常の加工液：８２４ＨＶ、シリコン（Ｓｉ）：８８５ＨＶ、炭化チタン（ＴｉＣ）：９１４ＨＶ、炭化タングステン（ＷＣ）：９４６ＨＶ、炭化クロム（Ｃｒ２Ｃ３）：９８２ＨＶ、そしてケイ化クロム（ＣｒＳｉ２）：１０１８ＨＶと言う値も得られており有望なものである。
【００４０】
【表５】
【００４１】
加工液に混合するケイ化クローム（ＣｒＳｉ２）のサイズとしては、加工工程の１放電パルス当りの放電エネルギーの大きさや、その波形特性等によって大小或る程度変更選定する必要があるようであるが、鏡面状の光沢付け加工を前述表５記載のような加工条件設定により行なう限りに於ては、被覆変質層が所望に形成されるようになる０．５μｍφ以上で、加工状態に疑似短絡状等の障害を与えない１５μｍφ以下で、好ましくは１〜１０μｍφ、更に好ましくは１．５〜８μｍφに選定するのが良く、又油系放電加工液に対する添加混合量は粉末粒子の大きさにも少し影響されるが被覆変質層が所望に形成されるようになる少なくとも３ｇ／ｌ以上とすることが必要で、他方最大添加量は加工状態に不良放電状態が現われ始める５０ｇ／ｌ以下とすることが必要で、好ましくは４〜３５ｇ／ｌ、更に好ましくは５〜２５ｇ／ｌ添加混合し撹拌しながら加工をするものである。なお、上記添加混合する粉末の種類によっては、例えば、ケイ化タンタル（ＴａＳｉ２）とかケイ化タングステン（ウオルフラム、ＷＳｉ２）のような高比重粉末の場合には、少なくとも粉末の微細化か、上述よりも増量添加が必要なようである。
【００４２】
表６は、加工電極として１００ｍｍ×１００ｍｍの大加工面銅電極を用いて、同じくＳＫＤ６１被加工体を加工した場合の詳細な加工条件及び加工データを示すもので、之以外の加工条件は、前述表４に係る加工条件と同様のものである。
【００４３】
表６に於て、加工工程（１）及び（２）は約１５０分の荒加工、加工工程（３）、（４）及び（５）は中仕上げ乃至仕上げ加工で、累計約２４０分間の加工により加工面を約１５μｍＲｍａｘの加工面粗度に仕上げ面付けし、加工工程（６）に於て前述表４の加工工程（５）及び（６）の場合と同様に、粉末混入加工液、加工電圧極性、波形成形回路等を切換選定すると共に加工条件を切換え、タイマ加工により約６０分間光沢付け加工処理を行ない、加工面粗度約０．９μｍＲｍａｘの鏡面状とすることができ、前記加工面の被覆変質層は、前述表４の実験の場合とほぼ同様に形成されていて、その面性状等も前述表５とほぼ同様であった。
【００４４】
【表６】
【００４５】
なお、本発明者等は、粉末混入加工液を使用する放電加工の粉末粒子として、炭化物粉末、特に炭化チタン（ＴｉＣ）の微粉末をワイヤ放電加工の際に使用することを提案しているが、該炭化チタン粉末の場合には、被覆変質層の最表層部の硬度は一段と高いものと、電気伝導度が高いためか、形成される被覆変質層はＳｉ粉末の場合よりも一般的に薄く、表面層から内部母材にかけての硬度特性は、前述表１のＳｉ粉末混入加工液の場合とほぼ同一の特性傾向にあり、即ち、位置Ｎｏ．４〜５の部分に、母材硬度の１／２前後の低硬度部分があって、用途等に制限があったのであるが、本発明は上記の如き欠点を克服したものである。
【００４６】
又上述のような本発明の粉末混入放電加工用加工液は、加工用電極として軸方向に更新案内されるワイヤ電極を用いる所謂ワイヤ放電加工の場合にも適用可能であって、その場合には本発明者等が、前記粉末として炭化チタン（ＴｉＣ）微粉末を添加混合した加工液及び該加工液を用いるワイヤ放電加工方法として先に提案した下記の特許出願
整理番号     Ｐ９５−００４
出願日       平成７年（１９９５年）２月２日
出願番号     平成７年特許願第５１６７３号
発明の名称   粉末混入加工液を使用する放電加工方法及び粉末混入放電加工用加工液
の図１に示した本発明の図１と類似の放電加工用電源回路、及び図２、図３に示した回路を用いることが推奨されるものであるが、放電パルスの電流特性をパルス幅が２〜５μｓで、振幅が２〜４Ａの立ち上りの滑らかな放電を持続させるように制御すれば良く、上述ＭＳｉ２の粉末として、ケイ化クローム（ＣｒＳｉ２）を用いた場合には、先に提案の炭化チタン（ＴｉＣ）程に微細粒とする必要はなく、平均粒径約１μｍφ前後の粉末混入加工液で、光沢付け加工が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の粉末混入放電加工用加工液は前述のような構成を有することにより、狭い加工面積から広い加工面積の加工迄、１μｍＲｍａｘ以下の微細加工面粗度で光沢のある鏡面状の被覆変質層を従来のシリコン粉末混入加工液を使用する放電加工の場合に比べて充分厚く、かつ該被覆変質層を直下母材部分に母材硬度低下等の弱点部分を生ぜしめない状態で形成させることができ、かつ前記の厚い被覆変質層が高い硬度で耐磨性を有する所から、各種の金型や部品等の放電加工成形仕上げの際の粉末混入放電加工用加工液として有用なものである。
【００４８】
又、本発明の粉末混入加工液を使用する放電加工方法によれば、上記粉末混入放電加工用加工液を使用した放電加工に於て、被加工体の被加工面に目的とする高硬度の厚い、光沢ある鏡面状の被覆変質層を確実、かつ所望に形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電加工方法を実施する主として仕上げ加工用の電源回路の実施例説明図。
【符号の説明】
１ 型電極
３ 被加工体
４ ワークスタンド
５ 電圧パルス供給回路
６、８ 第１及び第２の電圧パルス供給回路
６Ａ、８Ａ 直流電圧源
６Ｂ、８Ｂ 電子スイッチ素子
６Ｃ、８Ｃ 電流制限抵抗
６Ｄ、８Ｄ 逆電圧防止整流器
７ 制御装置
８Ｅ 開閉スイッチ
９、９Ａ、９Ｂ 切換スイッチ、及び開閉接点
１０Ａ 低インダクタンス給電線
１０Ｂ 低キャパシタンス給電線
１１ インダクタンス線輪（波形成形回路）
１２ 抵抗体
１３、１３Ａ、１３Ｂ 開閉スイッチ、及び開閉接点
１４ 還流回路
１４Ａ 整流器
１４Ｂ 抵抗体
２０ 加工槽
２１ 粉末混入加工液
２２ 加工液循環供給装置
２２Ａ、２３ 撹拌装置
２２Ｂ 磁気吸着体
２４ 極性切換器
【図１】
0003668519.tif 000002