(57)【要約】【課題】陽極電極が加工の妨げになるとともに陽極電極が水系放電加工液に溶解して比抵抗値を低下させる。【解決手段】ワークスタンド２に取付固定された被加工物３を電気防食回路２０の直流電源２１のマイナス極に接続する。第１の陽極電極２３は、放電加工液１１に浸漬されるように被加工物３よりも高く加工の妨げにならない被加工物３の近傍に配設され、被加工物３の上面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する。第２の炭素陽極電極２４は、シート状の炭素材でなり、ワークスタンド２の支柱に支柱の外形に沿うように変形して配設され、被加工物３の下面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する。第１の炭素陽極電極２３と第２の炭素陽極電極２４を直流電源２１のプラス極に接続する。第１の炭素陽極電極２３および第２の炭素陽極電極２４と被加工物３の上下面全面との間で防食電流が流れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブル上に立設されたワークスタンドと、ワークスタンドに取付固定された被加工物と、前記テーブル上に前記被加工物を包囲するように設けられ放電加工液を貯留する加工槽と、前記放電加工液に浸漬されるように前記被加工物よりも高く加工の妨げにならない位置に配設され前記被加工物の上面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する第１の炭素陽極電極とシート状の炭素材でなり前記被加工物よりも低い位置にある前記ワークスタンドの支柱に前記支柱の外形に沿うように変形して配設され前記被加工物の下面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する第２の炭素陽極電極と前記第１の炭素陽極電極と前記第２の炭素陽極電極にプラス極が接続し前記被加工物にマイナス極が接続され防食電流を供給する直流電源とを有する電気防食回路と、を備えた放電加工装置。
【請求項２】
前記第１の炭素陽極電極と前記第２の炭素陽極電極は、前記被加工物の上面全面との間で防食電流が流れる十分な面積を有する請求項１に記載の放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系放電加工液に被加工物を浸漬して放電加工するときに、被加工物に電気腐食が発生することを防止する電気防食回路を備えた放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水系放電加工液に被加工物を浸漬して放電加工する場合、鉄系や超硬合金の被加工物に電気腐食（電蝕）が生じることが知られている。被加工物における電気腐食は、黄銅のワイヤ電極を負極、鉄や超硬合金の被加工物を正極として、負極と正極の電位差から負極と正極との間に腐食電流が流れて、正極側の被加工物が酸化して発生すると考えられている。
【０００３】
放電加工装置は、加工電源からワイヤ電極と被加工物との間に放電加工のための電圧を加工間隙に印加して放電を発生させ被加工物を放電加工するように構成されているので、加工中は、加工間隙に印加する電圧を両極性のパルス電圧とすることによって平均加工電圧を０Ｖに保持してワイヤ電極と被加工物の電位差をなくすとともに、被加工物を正極性にしないことによって、被加工物の電気腐食が防止されている。しかしながら、放電加工を休止しているときは、加工電源から加工間隙に電圧が印加されないので、被加工物の電気腐食を防止することができない。
【０００４】
一般的に、鉄系の被加工物における錆の発生を防止するために、糖類を含む防錆剤が水系放電加工液に混入されて使用されている。しかしながら、放電加工をした後に行なわれるメッキのような別の製造工程において防錆剤の成分が有害になる場合や純水器のイオン交換樹脂に悪影響を及ぼす場合があるので、防錆剤が使用できない場合がある。また、添加剤を含まず錆の発生の原因である塩化物イオンや硫酸イオンを吸収することで錆の発生を防止するシステムがあるが、水系放電加工液を使用して荒加工をした後に油系放電加工液を使用して仕上げ加工を行なうときに、残留する亜硝酸ナトリウムが触媒となって金属イオンと油系放電加工液中に生成される脂肪酸とが反応すると考えられ、不溶性の金属石鹸が生成されて純水器やフィルタの目詰まりを引き起こす問題がある。なお、防錆剤や防錆システムの使用は、超硬合金のような非鉄金属の被加工物には適用できない。
【０００５】
そこで、電気防食法を用いて被加工物の電気腐食を防止する方法が考えられている。広く知られている鋼材の電気防食法は、流電陽極法（犠牲陽極法）と外部電源法に分類される。流電陽極法は、保護する金属材料よりも自然電位が卑なる金属を犠牲陽極として、犠牲陽極を保護する金属材料よりも優先的に酸化させることによって保護する金属材料を防食する。犠牲陽極として、主に、マグネシウム、亜鉛、アルミニウムが使用される。外部電源法は、保護する金属材料をマイナス極に接続し不溶性電極をプラス極に接続し直流電源から防食電流を供給して分極効果によってマイナス極の電位をプラス極の電位以上にして腐食電流を消滅させるとともに保護する金属材料を負極性にすることで溶解しないようにすることによって金属材料を防食する。
【０００６】
流電陽極法は、水系放電加工液がイオン交換水を主体としているので、犠牲陽極の金属が水系放電加工液に溶解して金属イオンが水系放電加工液中に流入し水系放電加工液の比抵抗値を低下させるとともに、実質的な防食効果が小さいので不適である。外部電源法は、防食効果が高く、外部電極法を応用したものとして、特許文献１ないし特許文献３に開示される放電加工装置がある。
【０００７】
特許文献１または特許文献２の放電加工装置は、陽極電極と陰極電極である被加工物との間に防食電流が流れるときに存在する電気力線が被加工物の上面と下面の全面に対して作用しないので、部分的に電気腐食が発生するおそれがある。また、特許文献１または特許文献２の放電加工装置は、陽極電極の金属が水系放電加工液に溶解して金属イオンが水系放電加工液中に流入し水系放電加工液の比抵抗値を低下させるおそれがある。
【０００８】
特許文献３の放電加工装置は、被加工物を挟んで被加工物の上面と下面側に導電層を設けたプレートでなる陽極電極を配置するので、被加工物の全面に対して防食電流が流れて被加工物の全面にわたって均一の電流密度を得て被加工物の全面を防食することができる。また、特許文献３の放電加工装置は、陽極電極として白金のような不溶性電極を使用するので、陽極電極の金属が水系放電加工液に溶解して金属イオンが水系放電加工液中に流入して水系放電加工液の比抵抗値が低下するおそれがない。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−１３７５２４号公報
【特許文献２】特許第２７０５４２７号公報
【特許文献３】特許第３１３２７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
被加工物の上面と下面側に導電層を設けたプレートを配置するので、実際に加工を行なうときに被加工物と工具電極との相対移動を阻害して、プレートが加工の妨げになる。また、被加工物の上面と下面に合わせて白金のような金属で導電層が設けられたプレートを用意する必要があるが、現実的には、白金のような導電層が設けられたプレートは高価である。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、被加工物の上面と下面の全面で電気腐食を防止することができ、加工の妨げになることがなく、かつ陽極電極が水系放電加工液に溶解して水系放電加工液の比抵抗値を低下させることがない、改良された実用的な電気防食回路を備えた放電加工装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、テーブル（１）上に立設されたワークスタンド（２）と、ワークスタンド（２）に取付固定された被加工物（３）と、テーブル（１）上に被加工物（３）を包囲するように設けられ放電加工液（１１）を貯留する加工槽（１０）と、放電加工液（１１）に浸漬されるように被加工物（３）よりも高く加工の妨げにならない位置に配設され被加工物（３）の上面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する第１の炭素陽極電極（２３）とシート状の炭素材でなり被加工物（３）よりも低い位置にあるワークスタンド（２）の支柱にその支柱の外形に沿うように変形して配設され被加工物（３）の下面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する第２の炭素陽極電極（２４）と第１の炭素陽極電極（２３）と第２の炭素陽極電極（２４）にプラス極が接続し被加工物（３）にマイナス極が接続され防食電流を供給する直流電源（２１）とを有する電気防食回路（２０）と、を備える。
【００１３】
好ましくは、第１の炭素陽極電極（２３）と第２の炭素陽極電極（２４）は、被加工物（３）の上面全面との間で防食電流が流れる十分な面積を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の放電加工装置は、放電加工液に浸漬されるように被加工物よりも高く加工の妨げにならない位置に配設され被加工物の上面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する第１の炭素陽極電極と被加工物よりも低い位置にあるワークスタンドの支柱にその支柱の外形に沿うように変形して配設されるシート状の炭素材でなり被加工物の下面全面との間に電気力線を形成し得る形状を有する第２の炭素陽極電極を配設したので、被加工物の上面と下面の全面に防食電流を流すことができ、むらなく確実に被加工物の電気腐食を防止するとともに、加工の妨げになることがない。したがって、実用に供することができ、電気防食の効果が高い効果を奏する。
【００１５】
また、本発明の放電加工装置は、第１の炭素陽極電極と第２の炭素陽極電極を設けており、炭素は不溶性電極であって水系放電加工液に溶解し難い上に、仮に溶解したとしても炭酸イオンが発生するだけである。そのため、水系放電加工液の比抵抗値を殆んど低下させることがなく、純水器のイオン交換樹脂の寿命を縮めることがない。また、フィルタが不純物の発生によって目詰まりする問題がない。また、その結果、加工に対する影響が殆んどなく、メインテナンス性に優れる効果を奏する。そして、防錆剤のように、放電加工後の次の製造工程において有害な物質が存在しないので、作業効率を向上させる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に、ワイヤカット放電加工装置の本機の要部が示される。ワイヤカット放電加工装置は、テーブル１を備えており、テーブル１上にワークスタンド２が立設されている。ワークスタンド２に被加工物３が取付固定される。また、ワイヤカット放電加工装置は、加工ヘッド４を備えており、加工ヘッド４に上アーム５が取り付けられている。
【００１７】
上アーム５に上側ガイドアッセンブリ６が設けられ、下アーム７に下側ガイドアッセンブリ８が設けられる。ワイヤ電極９は、上側ガイドアッセンブリ６に収納されている上側ワイヤガイドと下側ガイドアッセンブリ８に収納されている下側ワイヤガイドとの間に張架される。上側ガイドアッセンブリ６に図示しない上側通電体が設けられ、下側ガイドアッセンブリ８に図示しない下側通電体が設けられている。
【００１８】
テーブル１上に被加工物３を包囲するように放電加工液を貯留する加工槽１０が設けられる。被加工物３は、加工槽１０内に貯留される放電加工液１１に浸漬される。放電加工液１１は、水系放電加工液が使用されるときと、油系放電加工液が使用されるときがある。上側ガイドアッセンブリ６に設けられたノズルと下側ガイドアッセンブリ８に設けられたノズルとから加工液噴流が供給される。被加工物３とワイヤ電極９は、テーブル１と加工ヘッド４の何れか一方または両方を直接または間接的に移動させることによって相対移動される。
【００１９】
加工用電源回路１２の正極側にステンレス等でなるワークスタンド２の通電部位を通して被加工物３が接続され、負極側に通電体を通してワイヤ電極９が接続される。実施の形態のワークスタンド２の支柱部位は、絶縁性のセラミックスでなる。被加工物３とワイヤ電極９は対向配置され、被加工物３とワイヤ電極９とで形成される加工間隙に加工用電源回路１２から放電電流パルスが供給され、被加工物３が所望の加工形状に放電加工される。また、加工用電源回路１２の中には、接続極性を反転させる図示しない極性切換回路が設けられており、被加工物３とワイヤ電極９の極性を切り換えて両極性パルスを供給することができる。
【００２０】
電気防食回路２０は、直流電源２１と、保護抵抗２２と、第１の炭素陽極電極２３と、第２の炭素陽極電極２４と、被加工物９である陰極電極と、水系放電加工液１１と、を含んでなる。したがって、直流電源２１から供給される防食電流は、第１の炭素陽極電極２３と第２の炭素陽極電極２４から水系放電加工液１１を通って被加工物３に流れる。
【００２１】
直流電源２１は、プラス極が第１の炭素陽極電極２３と第２の炭素陽極電極２４に接続しマイナス極が被加工物３に接続されて、電気防食回路２０に防食電流を供給する。直流電源２１は、被加工物３を負極性に維持して分極効果を得るのに必要十分な防食電流を供給する数Ｖ〜十数Ｖである。
【００２２】
保護抵抗２２は、第１の炭素陽極電極２３または第２の炭素陽極電極２４と陰極電極である被加工物３がショートしたときに、第１の炭素陽極電極２３または第２の炭素陽極電極２４、ないしはリード線のような電気防食回路２０を構成する部材を保護するためのものであり、直流電源２１の電圧に対応して数Ａ（アンペア）以下の防食電流が得られる程度の抵抗値の抵抗器が直流電源２１のマイナス極とワークスタンド２の通電部位との間に設けられる。
【００２３】
第１の炭素陽極電極２３は、直流電源２１のプラス極に接続される。第１の炭素陽極電極２３は、水系放電加工液１１に浸漬されるように、言い換えれば、水系放電加工液１１中に設けられる。また、第１の炭素陽極電極２３は、被加工物３よりも高く加工の妨げにならない位置に配設される。第１の炭素陽極電極２３は、好ましくは、ワークスタンド２に水平に設置された被加工物３に対して垂直に配置される。なお、垂直に配置された第１の炭素陽極電極２３は、接点の腐食を防ぐために、接点部位を水系放電加工液１１中に浸漬しないようにすることが好ましい。
【００２４】
第１の炭素陽極電極２３は、少なくとも被加工物３の上面全面と第１の炭素陽極電極２３との間で防食電流が流れるのに十分な距離以内の被加工物３の近傍に配設される。第１の炭素陽極電極２４が加工槽１０内に被加工物３に対して垂直に配設されているので、第１の炭素陽極電極２４を、加工の妨げにならずに、被加工物３の上面全面と第２の炭素陽極電極２３との間で防食電流を流すことができる十分な距離以内の被加工物３の可能な限り近傍に設定できる。
【００２５】
第１の炭素陽極電極２３は、被加工物３の上面全面との間に電気力線を形成し得る形成し得る形状であり、具体的には、平板形状またはシート形状の炭素材でなり、例えば、シリコンゴムシートに炭素被膜を設けたシート状の素材のように基材に炭素被膜を設けた素材を含む。第１の炭素陽極電極２３は、好ましくは、炭素繊維シート、いわゆるカーボンクロスである。ここで、被加工物３の上面全面との間で電気力線を形成し得る形状は、被加工物３と第１の炭素陽極電極２３との間に流れる電流密度が均一であることが要求されるものではなく、少なくとも被加工物３の上面全面と第１の炭素陽極電極２３との間に防食電流が流れ得る形状であることを示す。そのため、第１の炭素陽極電極２３は、実質的に被加工物３の上面と対向する状態に設けられている。好ましくは、第１の炭素陽極電極２３は、被加工物３の上面との間で防食電流が流れ得る十分な面積を有する。
【００２６】
第２の炭素陽極電極２４は、被加工物３よりも低い位置にあるワークスタンド２の支柱に設けられる。第２の炭素陽極電極２４は、フレキシブルなシート状の炭素材でなり、例えば、シリコンゴムシートに炭素被膜を設けたシート状の素材のように柔軟な基材に炭素被膜を設けた素材を含む。第２の炭素陽極電極２３は、好ましくは、炭素繊維シート、いわゆるカーボンクロスである。そのため、第２の炭素陽極電極２４は、板状または棒状の陽極電極と異なり、変形が可能である。そして、第２の炭素陽極電極２４は、ワークスタンド２の支柱の外形に沿うように変形して配設される。このように、第２の炭素陽極電極２４がワークスタンド２の支柱に配設されているので、第２の炭素陽極電極２４を、加工の妨げにならずに、被加工物３の上面全面と第１の炭素陽極電極２４との間で防食電流を流すことができる十分な距離以内の被加工物３の可能な限り近傍に設置できる。
【００２７】
第２の炭素陽極電極２４は、被加工物３の下面全面との間に電気力線を形成し得る形状である。ここで、電気力線を形成し得る形状は、被加工物３と第１の炭素陽極電極２３との間に流れる電流密度が均一であることが要求されるものではなく、少なくとも被加工物３の上面全面と第２の炭素陽極電極２４との間に防食電流が流れ得る形状であることを示す。そのため、第２の炭素陽極電極２４は、実質的に被加工物３の下面と対向する状態に設けられている。好ましくは、第２の炭素陽極電極２４は、被加工物３の上面との間で防食電流が流れる得る十分な面積を有する。
【００２８】
実施の形態は、第２の炭素陽極電極２４を可能な限り被加工物３に近い位置に配設するために、ワークスタンド２の被加工物３に通電する通電部位にまで及んでワークスタンド２の支柱に設けられているので、通電部位と第２の炭素陽極電極２４との間に電気絶縁材３０を設けて、通電部位と第２の炭素陽極電極２４との間を絶縁している。このように、第２の炭素陽極電極２４をワークスタンド２の上記通電部位までに及んで設けることによって、被加工物３の下面とワークスタンド２の通電部位との間で生じやすい錆の発生を確実に防止することができる。
【００２９】
図２に、第１の炭素陽極電極または第２の炭素陽極電極の好ましい実施の形態が示される。シート状の炭素材でなる炭素陽極電極の本体１００は、十字状に編みこまれたカーボンクロスである。炭素陽極電極の本体１００は、プラスチック製やシリコン製のフレキシブルな絶縁性のシート２００に耐水性および耐油性の接着剤や両面テープなどで貼付されるか合成繊維の糸で縫い付けられる。また、好ましくは、カーボンクロスの表面にプラスチック製の深い網目状のフレキシブルな絶縁性のネット３００が耐水性および耐油性の接着剤や両面テープなどで貼付される。フレキシブルなネット３００は、網目形状であるから、炭素陽極電極の本体１００を遮蔽することがないので、炭素陽極電極の本体１００と被加工物３の表面全面との間に電気力線が形成され、炭素陽極電極の本体１００と被加工物３の表面全体との間に防食電流を流すことができる。そして、絶縁性のシート２００とネット３００は、カーボンクロスである炭素陽極電極の本体１００が解れることを防止する。
【００３０】
第１の炭素陽極電極２３として使用する場合は、加工槽１０が金属製であるときに、絶縁性のシート２００によって、炭素陽極電極の本体１００と加工槽１０との間に漏洩電流が流れることが防止される。また、ネット３００によって、被加工物３と炭素陽極電極の本体１００との間に導電性の物品が挟まってショートすることが防止される。第２の炭素陽極電極２３として使用する場合は、全体がフレキシブルであるので、支柱の外形に沿うように変形して配設することが妨げられない。また、絶縁性のシート２００によって、炭素陽極電極の本体１００とワークスタンド２の通電部位との間が絶縁されるので、絶縁材３０が不要であり、第２の炭素陽極電極を可能な限り被加工物３の近傍に配置することができる。
【００３１】
実施の形態の放電加工装置は、加工槽１０に放電加工液１１として水系放電加工液と油系放電加工液を選択的に供給する図示しない加工液供給装置を備えた放電加工装置に適用できる。電気防食回路２０は、加工液供給装置から加工槽１０に水系放電加工液が供給されたときのみ防食電流を供給する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の放電加工装置は、水系放電加工液を使用する放電加工または水系放電加工液と油系放電加工液を切り換えて使用する放電加工に適用される。本発明の放電加工装置は、放電加工あるいは放電加工液中に放電加工液を供給する加工液回路の各部材に悪影響を与える有害な添加物を放電加工液中に含ませることがなく、むらなく確実に電気腐食を防止して、放電加工の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の放電加工装置の好ましい実施の形態における要部を示す部分的に断面を含む側面図である。
【図２】本発明の放電加工装置における炭素陽極電極の好ましい実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  テーブル
２  ワークスタンド
３  被加工物
４  加工ヘッド
５  上アーム
６  上側ガイドアッセンブリ
７  下アーム
８  下側ガイドアッセンブリ
９  ワイヤ電極
１０  加工槽
１１  放電加工液
１２  加工用電源回路
２０  電気防食回路
２１  直流電源
２２  保護抵抗
２３  第１の炭素陽極電極
２４  第２の炭素陽極電極
３０  絶縁材
【図１】
2009039817.tif 000003
【図２】
2009039817.tif 000004