(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミックス系材料の粉末を圧縮成形した圧粉体又はこれらの材料の焼結体又は金属若しくは金属化合物からなる第１の電極を用いた放電加工により、被処理材料である第１の工具の刃先に硬質被膜を形成する工具表面処理方法において、
上記第１の電極を角度の割り出しを行う割り出し装置に固定し、
上記第１の電極表面の修正加工時に、上下方向に駆動される主軸に連結固定された上記第１の工具を、第２の工具あるいは第２の電極に自動工具交換装置により交換し、
上記第２の工具による機械加工あるいは上記第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、
上記主軸に連結固定された上記第２の工具あるいは上記第２の電極を、上記第１の工具に上記自動工具交換装置により交換し、
上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、
上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、
上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成することを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項２】
請求の範囲１において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたことを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項３】
請求の範囲１において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたことを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項４】
請求の範囲１において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したことを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項５】
金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミックス系材料の粉末を圧縮成形した圧粉体又はこれらの材料の焼結体又は金属若しくは金属化合物からなる第１の電極を用いた放電加工により、被処理材料である第１の工具の刃先に硬質被膜を形成する工具表面処理方法において、
上記第１の電極を角度の割り出しを行う割り出し装置に固定し、
上記第１の工具を上下方向に駆動される第１の主軸に連結固定し、
上記第１の電極表面の修正加工時に、上記第１の主軸とは別に設けた上下方向に駆動される第２の主軸に連結固定された、第２の工具による機械加工あるいは第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、
上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、
上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、
上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成することを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項６】
請求の範囲５において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたことを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項７】
請求の範囲５において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたことを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項８】
請求の範囲５において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したことを特徴とする工具表面処理方法。
【請求項９】
金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミックス系材料の粉末を圧縮成形した圧粉体又はこれらの材料の焼結体又は金属若しくは金属化合物からなる第１の電極を用いた放電加工により、被処理材料である第１の工具の刃先に硬質被膜を形成する工具表面処理装置において、
上記第１の電極を支持し、上記第１の電極の角度の割り出しを行う割り出し装置と、
回転駆動装置を支持し、上下方向に駆動される主軸と、
上記回転駆動装置に支持された上記第１の工具と、
修正加工用工具と修正加工用電極の少なくとも一方、及び被処理材料である工具を収納可能な収納手段と、
上記収納手段に収納された修正加工用の第２の工具あるいは第２の電極と、
上記回転駆動装置に支持された工具あるいは電極と上記収納手段内の工具あるいは電極とを自動で交換する自動工具交換装置と、
上記主軸と上記第１の電極とをＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に相対移動させるＸ軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置、及びＺ軸駆動装置とを備え、
上記第１の電極表面の修正加工時に、上記回転駆動装置に支持された上記第１の工具を、上記収納手段内の上記第２の工具あるいは上記第２の電極に上記自動工具交換装置により交換し、
上記第２の工具による機械加工あるいは上記第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、
上記第２の工具あるいは上記第２の電極を、上記第１の工具に上記自動工具交換装置により交換し、
上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、
上記回転駆動装置、上記Ｘ軸駆動装置、上記Ｙ軸駆動装置、及び上記Ｚ軸駆動装置により、上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、
上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成することを特徴とする工具表面処理装置。
【請求項１０】
請求の範囲９において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたことを特徴とする工具表面処理装置。
【請求項１１】
請求の範囲９において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたことを特徴とする工具表面処理装置。
【請求項１２】
請求の範囲９において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したことを特徴とする工具表面処理装置。
【請求項１３】
金属粉末、若しくは金属化合物の粉末、若しくはセラミックス系材料の粉末を圧縮成形した圧粉体、又は金属からなる第１の電極を用いた放電加工により、被処理材料である第１の工具の刃先に硬質被膜を形成する工具表面処理装置において、
上記第１の電極を支持し、上記第１の電極の角度の割り出しを行う割り出し装置と、
回転駆動装置を支持し、上下方向に駆動される第１の主軸と、
上記回転駆動装置に支持された上記第１の工具と、
上記第１の主軸とは別に設けた上下方向に駆動される第２の主軸に連結固定された、第２の工具あるいは第２の電極と、
上記第１の主軸と上記第１の電極とをＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に相対移動させるＸ軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置、及びＺ軸駆動装置とを備え、
上記第１の電極表面の修正加工時に、上記第２の工具による機械加工あるいは上記第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、
上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、
上記回転駆動装置、上記Ｘ軸駆動装置、上記Ｙ軸駆動装置、及び上記Ｚ軸駆動装置により、上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成することを特徴とする工具表面処理装置。
【請求項１４】
請求の範囲１３において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたことを特徴とする工具表面処理装置。
【請求項１５】
請求の範囲１３において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたことを特徴とする工具表面処理装置。
【請求項１６】
請求の範囲１３において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したことを特徴とする工具表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、電極と工具の間に加工液を介在せしめ、放電を発生させ、その放電エネルギにより、工具刃先に硬質被膜を形成する工具表面処理方法及び装置の改良に関するものである。
背景技術
金型を含む一般的な機械加工において、極めて硬く靭性の高い被処理材料が多用される傾向にあり、この場合には工具の寿命低下が激しく生産性の阻害要因になっている。このため、工具が寿命に達した場合には、工具研削盤等により刃先を再研磨して修正し再利用しているが、この再研磨により刃先表面の硬化部分が剥離あるいは除去されるため、刃先の硬度を改善させるための再硬化処理を行う必要がある。
このような工具刃先の表面硬化処理を化学蒸着あるいは物理蒸着で行う場合には、設備費が高いこと及び専門の業者に委託する必要があるため、費用がかかると共に処理時間が長く納期がかかるという問題がある。
また、放電加工を用いた工具表面処理方法及び装置としては、特開平７―１１２３２９号公報に記載された技術があり、以下において、この従来技術である工具表面処理について説明する。第８図はこの工具表面処理装置の全体構成図であり、図において、２０１はエンドミル、ドリル等の表面処理を施す工具、２０２は硬質被膜材料の粉末を成形した圧粉体ブロックであり、硬質被膜材料としてＷ−Ｃ（タングステンカーバイド）にＣｏ（コバルト）の粉末を混入したものを焼結成形したものが使用される。２０３は工具２０１の上下方向（Ｚ方向）の移動を行う主軸、２０４は圧粉体ブロック２０２を固定すると共に加工液２０５を充満する加工槽、２０６は工具２０１と圧粉体ブロック２０２の間に電圧を印加する電源、２０７は工具２０１と圧粉体ブロック２０２の間の極間電圧又は短絡を検出する極間検出装置、２０８は極間検出装置２０７の検出結果から工具２０１と圧粉体ブロック２０２の相対移動速度を制御する制御装置である。２０９は工具２０１と共に主軸２０３をＺ方向に駆動するＺ軸駆動装置、２１０は圧粉体ブロック２０２と共に加工槽２０４をＸ方向に駆動するＸ軸駆動装置、２１１は圧粉体ブロック２０２と共に加工槽２０４をＹ方向に駆動するＹ軸駆動装置で、また、２１２は工具２０１を回転させる回転駆動装置である。
次に、この従来の工具表面処理装置の動作について説明する。主軸２０３に保持された工具２０１は回転駆動装置２１２により回転し、Ｘ軸駆動装置２１０、Ｙ軸駆動装置２１１、Ｚ軸駆動装置２０９により工具２０１と圧粉体ブロック２０２を相対移動させることにより圧粉体ブロック２０２の切削加工が行われる。具体的には、工具２０１がエンドミルの場合は、側面方向（即ち、Ｘ方向、Ｙ方向）の切削加工を、また、工具２０１がドリルの場合は、Ｚ方向の切削加工を行う。その際、電源２０６により工具２０１と圧粉体ブロック２０２の間には放電加工用の電圧が印加されているため、切削加工の進行により工具２０１と圧粉体ブロック２０２の接触が解消されると、その間隙にて放電が発生する。工具２０１と圧粉体ブロック２０２との間隙には圧粉体ブロック２０２の切削加工により硬質被膜材料（Ｗ−Ｃ）が粉体となって浮遊しているため、放電により工具２０１の刃先表面にＷ−Ｃ粉末が混入する。このように、工具２０１の送り速度を適正に制御することにより、切削、放電を繰り返しながら連続的に加工が行われ、工具刃先に均一な硬質被膜が形成される。即ち、上記公報には、硬質被膜材料を含むブロックを工具で切削しながら放電加工し、放電加工により工具の表面処理を行う方法が開示されている。
しかし、この方法では硬質被膜材料を含むブロックと工具刃先が接触状態にある切削加工と、硬質被膜材料を含むブロックと工具刃先が非接触状態にある放電加工といった相反する２つの加工プロセスを複合させているため、安定した加工を行うことが困難であり、工具刃先に対して均一な硬質被膜を形成することも困難となる。また、切削プロセスでは硬質被膜材料を含むブロックとの摩擦で工具刃先が摩耗し、放電プロセスでは放電集中による刃先の鈍りが生じ、硬質被膜が形成された刃先を研磨する工程が必要となる。
発明の開示
この発明は、上記問題の抜本的な解決を図るためになされたものであり、任意の主切刃の角度を持つ工具に対して自動で放電加工による表面処理を行うことができ、硬度が高く密着性の良い均一な硬質被膜を、低コストかつ短時間で安定して得ることができると共に、自動で電極を修正することができ、長時間無人運転が可能になる工具表面処理方法及び装置を得ることを目的とする。
第１の発明に係る工具表面処理方法は、第１の電極を角度の割り出しを行う割り出し装置に固定し、上記第１の電極表面の修正加工時に、上下方向に駆動される主軸に連結固定された第１の工具を、第２の工具あるいは第２の電極に自動工具交換装置により交換し、上記第２の工具による機械加工あるいは上記第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、上記主軸に連結固定された上記第２の工具あるいは第２の電極を、上記第１の工具に上記自動工具交換装置により交換し、上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成するものである。
第２の発明に係る工具表面処理方法は、第１の発明に係る工具表面処理方法において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたものである。
第３の発明に係る工具表面処理方法は、第１の発明に係る工具表面処理方法において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたものである。
第４の発明に係る工具表面処理方法は、第１の発明に係る工具表面処理方法において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したものである。
第５の発明に係る工具表面処理方法は、第１の電極を角度の割り出しを行う割り出し装置に固定し、第１の工具を上下方向に駆動される第１の主軸に連結固定し、上記第１の電極表面の修正加工時に、上記第１の主軸とは別に設けた上下方向に駆動される第２の主軸に連結固定された、第２の工具による機械加工あるいは第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成するものである。
第６の発明に係る工具表面処理方法は、第５の発明に係る工具表面処理方法において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたものである。
第７の発明に係る工具表面処理方法は、第５の発明に係る工具表面処理方法において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたものである。
第８の発明に係る工具表面処理方法は、第５の発明に係る工具表面処理方法において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したものである。
第９の発明に係る工具表面処理装置は、第１の電極を支持し、上記第１の電極の角度の割り出しを行う割り出し装置と、回転駆動装置を支持し、上下方向に駆動される主軸と、上記回転駆動装置に支持された第１の工具と、修正加工用工具と修正加工用電極の少なくとも一方、及び被処理材料である工具を収納可能な収納手段と、上記収納手段に収納された修正加工用の第２の工具あるいは第２の電極と、上記回転駆動装置に支持された工具あるいは電極と上記収納手段内の工具あるいは電極とを自動で交換する自動工具交換装置と、上記主軸と上記第１の電極とをＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に相対移動させるＸ軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置、及びＺ軸駆動装置とを備え、上記第１の電極表面の修正加工時に、上記回転駆動装置に支持された上記第１の工具を、上記収納手段内の上記第２の工具あるいは上記第２の電極に上記自動工具交換装置により交換し、上記第２の工具による機械加工あるいは上記第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、上記第２の工具あるいは上記第２の電極を、上記第１の工具に上記自動工具交換装置により交換し、上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、上記回転駆動装置、上記Ｘ軸駆動装置、上記Ｙ軸駆動装置、及び上記Ｚ軸駆動装置により、上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成するものである。
第１０の発明に係る工具表面処理装置は、第９の発明に係る工具表面処理装置において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたものである。
第１１の発明に係る工具表面処理装置は、第９の発明に係る工具表面処理装置において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたものである。
第１２の発明に係る工具表面処理装置は、第９の発明に係る工具表面処理装置において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したものである。
第１３の発明に係る工具表面処理装置は、第１の電極を支持し、上記第１の電極の角度の割り出しを行う割り出し装置と、回転駆動装置を支持し、上下方向に駆動される第１の主軸と、上記回転駆動装置に支持された第１の工具と、上記第１の主軸とは別に設けた上下方向に駆動される第２の主軸に連結固定された、第２の工具あるいは第２の電極と、上記第１の主軸と上記第１の電極とをＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に相対移動させるＸ軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置、及びＺ軸駆動装置とを備え、上記第１の電極表面の修正加工時に、上記第２の工具による機械加工あるいは上記第２の電極による放電加工により、上記第１の電極を所定の形状に修正加工し、上記割り出し装置により上記第１の電極を所定の回転角度に割り出し、上記回転駆動装置、上記Ｘ軸駆動装置、上記Ｙ軸駆動装置、及び上記Ｚ軸駆動装置により、上記第１の工具の刃先を上記第１の電極の表面に沿って微小間隙をもって対向させ相対移動させながら放電を発生させ、上記第１の工具の刃先に硬質被膜を形成するものである。
第１４の発明に係る工具表面処理装置は、第１３の発明に係る工具表面処理装置において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を多角形状としたものである。
第１５の発明に係る工具表面処理装置は、第１３の発明に係る工具表面処理装置において、上記割り出し装置に固定された上記第１の電極の外形を円弧状としたものである。
第１６の発明に係る工具表面処理装置は、第１３の発明に係る工具表面処理装置において、円弧状電極と多角形状電極を並べて上記割り出し装置に固定したものである。
この発明は上記のように構成されているため、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明に係る工具表面処理方法は、任意の主切刃の角度を持つ工具に対して自動で放電加工による表面処理を行うことができる。また、硬度が高く密着性の良い被膜を低コストかつ短時間で得ることができる。さらに、自動運転で電極を修正することができ、加工を長時間連続して行うと共に無人化を実現することができる。
第２の発明に係る工具表面処理方法は、第１の発明と同様の効果を奏すると共に、多角形状の多数の電極面を使用できるため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。さらに、電極に使う費用を削減できる。
第３の発明に係る工具表面処理方法は、第１の発明と同様の効果を奏すると共に、ボールエンドミル工具等のような自由曲面をもつ刃先の放電加工処理を容易に行うことができる。さらに、電極の製作が容易となる。
第４の発明に係る工具表面処理方法は、第１の発明と同様の効果を奏すると共に、工具の種類が替わっても電極を交換する必要がないため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。
第５の発明に係る工具表面処理方法は、第１の発明と同様の効果を奏すると共に、主軸の構成を割り出し専用にすることができ、工具の交換回数が減少し、生産性を向上することができる。
第６の発明に係る工具表面処理方法は、第５の発明と同様の効果を奏すると共に、多角形状の多数の電極面を使用できるため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。さらに、電極に使う費用を削減できる。
第７の発明に係る工具表面処理方法は、第５の発明と同様の効果を奏すると共に、ボールエンドミル工具等のような自由曲面をもつ刃先の放電加工処理を容易に行うことができる。さらに、電極の製作が容易となる。
第８の発明に係る工具表面処理方法は、第５の発明と同様の効果を奏すると共に、工具の種類が替わっても電極を交換する必要がないため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。
第９の発明に係る工具表面処理装置は、第１の発明と同様の効果を奏する。
第１０の発明に係る工具表面処理装置は、第９の発明と同様の効果を奏すると共に、多角形状の多数の電極面を使用できるため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。さらに、電極に使う費用を削減できる。
第１１の発明に係る工具表面処理装置は、第９の発明と同様の効果を奏すると共に、ボールエンドミル工具等のような自由曲面をもつ刃先の放電加工処理を容易に行うことができる。さらに、電極の製作が容易となる。
第１２の発明に係る工具表面処理装置は、第９の発明と同様の効果を奏すると共に、工具の種類が替わっても電極を交換する必要がないため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。
第１３の発明に係る工具表面処理装置は、第５の発明と同様の効果を奏する。
第１４の発明に係る工具表面処理装置は、第１３の発明と同様の効果を奏すると共に、多角形状の多数の電極面を使用できるため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。さらに、電極に使う費用を削減できる。
第１５の発明に係る工具表面処理装置は、第１３の発明と同様の効果を奏すると共に、ボールエンドミル工具等のような自由曲面をもつ刃先の放電加工処理を容易に行うことができる。さらに、電極の製作が容易となる。
第１６の発明に係る工具表面処理装置は、第１３の発明と同様の効果を奏すると共に、工具の種類が替わっても電極を交換する必要がないため連続加工時間が長くなり、稼働率の向上及び生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の工具表面処理方法及び装置における放電加工による表面処理の概念を示す構成図である。
第２図は、この発明の実施の形態１の工具表面処理装置の構成図である。
第３図は、この発明の実施の形態１の修正加工用工具による電極表面の修正加工及びエンドミル工具の底刃の加工原理を示す説明図である。
第４図は、この発明の実施の形態２の修正加工用電極による電極表面の修正加工及びエンドミル工具の外周刃の加工原理を示す説明図である。
第５図は、この発明の実施の形態３のボールエンドミル工具の加工原理を示す説明図である。
第６図は、この発明の実施の形態４のドリル工具の加工原理を示す説明図である。
第７図は、この発明の実施の形態５の電極の構成図である。
第８図は、従来の工具表面処理装置の全体構成図である。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図はこの発明の工具表面処理方法及び装置における放電加工による表面処理の概念を示す構成図である。図において、１は金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミックス系材料の粉末を圧縮成形した圧粉体又はこれらの材料の焼結体又は金属若しくは金属化合物からなる電極、２は被加工物、３は加工槽、４は加工液、５は電極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は硬質被膜である。電極１と被加工物２との間の放電により、被加工物２に硬質被膜９が形成される。
第２図はこの発明の実施の形態１の工具表面処理装置の構成図であり、１１０は被処理材料である工具、１２０は工具１１０の表面処理用に成形された例えばＴｉＨ2系圧粉体からなる電極であり、その外形は多角形状をなす。１２１はプログラムにより予め設定した任意の回転角度に電極１２０を割り出す割り出し装置、１２１ａは割り出し装置１２１の出力軸であり、割り出し装置１２１の出力軸１２１ａには電極１２０が固定されている。１１１は工具１１０を支持し回転駆動する回転駆動装置であり、Ｃ軸と呼ばれる。１１２は主軸、１１３は駆動用のボールネジ、１１４は主軸１１２を案内支持するガイド、１１５はギヤ、１１６は送り制御用モータである。主軸１１２は、制御用モータ１１６、ギヤ１１５、ボールネジ１１３により、上下方向（Ｚ方向）に駆動される（以下、Ｚ軸駆動装置と呼ぶ）。また、加工槽３は、図示しない駆動装置（以下、Ｘ軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置と呼ぶ）により、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に駆動される。１１７は加工液を供給するポンプ、１１８は加工液タンクである。１１９は主軸１１２を支持するフレームである。
１２２は電極１２０が消耗し表面の修正加工が必要になった場合に使用する修正加工用工具、１２３は回転駆動装置、１２４はシリンダ等の直線駆動装置、１２５は副主軸である。修正加工用工具１２２は回転駆動装置１２３に装着され、回転駆動装置１２３は副主軸１２５に連結されており、直線駆動装置１２４によって、修正加工用工具１２２が上下方向に移動可能な構成となっている。修正加工用工具１２２は電極の修正加工が必要な場合にのみ下方向に移動する。
第３図は、この発明の実施の形態１の電極表面の修正加工及びエンドミル工具の底刃の加工原理を示す説明図であり、第３図の（ａ）において、割り出し装置１２１の出力軸１２１ａに固定された電極１２０は、割り出し装置１２１によって所定の角度に割り出される。次に、修正加工用工具１２２が第２図に示した直線駆動装置１２４により下方向に移動し、第２図に示した回転駆動装置１２３が高速回転し、第３図の（ａ）のように電極１２０の表面を例えば矢印の方向に切削加工する。これによって電極１２０の外形表面が仕上げられる。このように、電極が放電加工により消耗した場合の電極表面の修正加工を行うことができる。
次に、エンドミル工具１３０を第２図のＣ軸１１１に装着し、Ｚ軸駆動装置によりエンドミル工具１３０と電極１２０の表面との距離を適切な間隙（１０〜数１０μｍ）に制御しつつ、エンドミル工具１３０と電極１２０との間にパルス状の放電を発生させ加工を行なう。即ち、第３図の（ｂ）に示すように、エンドミル工具１３０の底刃の刃先１３０ａの第１外周逃げ角の刃面１３０ｂが電極表面１２０ａと平行になるよう電極１２０を割り出し装置１２１により必要な角度だけ傾ける。さらに、エンドミル工具１３０の底刃を第３図の（ｃ）に示すように電極表面１２０ａに片かけし放電加工することにより、放電エネルギにより電極１２０が消耗し、電極１２０の主成分（例えばＴｉ（チタン））が加工液中の炭素と反応して、底刃の刃先には硬質被膜が形成される。
なお、工具交換は一般に使用されている自動工具交換装置を用いることにより自動化可能であり、上記の電極表面の修正加工と合わせて加工を長時間連続して行うと共に無人化を実現することができる。
実施の形態２．
第４図は、この発明の実施の形態２である修正加工用電極による電極表面の修正加工及びエンドミル工具の外周刃の加工原理を示す説明図である。第４図の（ａ）において、１３１は銅等で構成された修正加工用電極であり、電極１２０の表面の修正加工が必要な場合に、電極１２０の表面を放電加工により必要な形状に修正加工する。修正加工された電極１２０の第２電極面１２０ｂ（第４図の（ｂ）参照）を用いて、エンドミル工具の外周刃１３０ｃ（第４図の（ｃ）参照）の第１外周逃げ角の刃面を加工する。割り出し装置１２１により電極１２０の第２電極面１２０ｂが垂直になるように割り出し、エンドミル工具１３０の外周刃面を電極１２０の第２電極面１２０ｂに合わせる。第４図の（ｃ）のように、電極面に平行になるようエンドミル工具１３０の刃面の角度をＣ軸１１１により設定し、その後、Ｚ軸駆動装置、Ｃ軸の同時２軸制御によりスパイラル状にエンドミル工具１３０を電極面に沿って回転移動させながら放電加工を行う。第４図の（ｄ）の例では第２電極面１２０ｂを設けることなく電極の外形表面をそのまま用いて放電加工する例であるが、このような加工方法を採用すれば電極を修正加工する手間が省ける。以上を繰り返し行うことにより、複数の外周刃全体の表面処理を完成することができる。
実施の形態３．
第５図は、この発明の実施の形態３のボールエンドミル工具の加工原理を示す説明図である。第５図の（ａ）において、割り出し装置１２１の出力軸１２１ａに固定された電極固定用の台１３２には円弧状電極１３３が固定されている。１３４は被加工物であるボールエンドミル工具である。ボールエンドミル工具１３４の刃先の第１外周逃げ角の刃面と円弧状電極１３３の表面を合わせるように、ボールエンドミル工具１３４の回転方向位置決めを行った後、円弧状電極１３３の外周面を利用してＺ軸駆動装置、Ｘ軸駆動装置又はＺ軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置の同時２軸制御を基本とした移動制御を行い、ボールエンドミル工具１３４の円弧状刃先の放電加工による表面処理を行う。必要に応じて、工具の回転を追加することもある。
第５図の（ｂ）は、電極表面が消耗した場合に行う修正加工の例を示しており、割り出し装置１２１により円弧状電極１３３を垂直方向に立て、回転駆動装置１２３に装着した修正加工用工具１２２によって新しい電極面１３３ａを形成する。次に再び割り出し装置１２１により円弧状電極１３３を水平方向にまで割り出し、第５図の（ａ）に示したようなボールエンドミル工具１３４の放電加工による表面処理を繰り返す。
第５図の（ｃ）は、割り出し装置１２１の出力軸１２１ａに直接円弧状電極１３５を取り付けたもので、このように構成しても第５図の（ａ）に示したものと同様に、ボールエンドミル工具１３４の表面処理を行うことができる。また、電極１３５が放電加工により消耗した場合に修正加工を行う場合も、割り出し装置１２１により電極１３５を回転させながら、修正加工用工具１２２によって電極１３５の外周加工ができるため、簡単に修正加工を行うことができる。
実施の形態４．
第６図は、この発明の実施の形態４であるドリル工具の加工原理を示す説明図である。割り出し装置１２１により電極１２０をドリル工具１３６の先端角度に応じて一定の角度に割り出し、電極面１２０ａを上面にしてドリル工具１３６をＺ軸駆動装置により上記電極１２０に近づける。一定の間隙以下になれば放電が開始され、ドリル工具１３６の先端部に硬質被膜を形成させることができる。一方の主切刃の放電加工による表面処理が終了した場合、電極１２０を割り出し装置１２１により９０度回転するか、あるいはドリル工具１３６をＣ軸により１８０度回転して、他方の主切刃の放電加工による表面処理を行う。このようにして、両方の主切刃の放電加工による表面処理を行うことができる。
実施の形態５．
第７図は、この発明の実施の形態５の電極の構成図であり、割り出し装置１２１の出力軸１２１ａに多角形状電極１２０と円弧状電極１３５を同時に取り付けている。このように構成することにより、ボールエンドミル、ドリル、エンドミル等の多種類の工具に対して、電極の交換が不要になる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る工具表面処理方法及び装置は、硬度が高く密着性の良い均一な硬質被膜を、低コストかつ短時間で安定して工具刃先に形成することができると共に、自動で電極を修正することができ、長時間無人運転が可能であるため、工具表面処理作業に用いられるのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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