DE10084316B4

DE10084316B4 - Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung

Info

Publication number: DE10084316B4
Application number: DE10084316T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Goto; Toshio Moro
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: WO2001055481A1; CH695567A5; CN1344333A; DE10084316T1; CN1210128C; TW483948B

Abstract

Verfahren zur Elektroentladungsoberflächenbehandlung, um eine harte Dünnschicht auf einer Oberfläche eines Werkstücks zu bilden, durch elektrische Entladung zwischen einer Elektrode und dem Werkstück, so dass die harte Dünnschicht auf der Oberfläche des Werkstücks durch die Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, umfassend die Schritte:
Teilen des elektrischen Entladungsstromimpulses in n Impulslängen Tn mit jeweils zugehörigem Spitzenwert Ipn, wobei n eine ganze Zahl größer 1 ist;
Einstellen der ersten Impulslänge T1 und des ersten Spitzenwerts Ip1, so dass die elektrische Stromdichte zwischen der Elektrode und dem Werkstück in einem vorbestimmten Bereich liegt, um die Freisetzung von Elektrodenmaterial zu unterdrücken; und
Einstellen der k-ten Impulslänge Tk und des k-ten Spitzenwerts Ipk, wobei 2 ≤ k ≤ n, und k eine ganze Zahl ist, so dass die Zufuhrmenge von Material der harten Dünnschicht durch die Freisetzung von Elektrodenmaterial einem vorbestimmten Wert entspricht, der durch eine vorbestimmte Bearbeitungsbedingung bestimmt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in einem Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung, durch welches eine harte Dünnschicht auf einer Oberfläche eines Werkstücks durch Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, wenn die elektrische Entladung zwischen der Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung und dem Werkstück erzeugt wird.

Hinsichtlich des Stands der Technik, durch die eine harte Dünnschicht auf einer Oberfläche eines Werkstücks gebildet wird, um das Werkstück mit Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit auszustatten, legt beispielsweise das offengelegte japanische Patent Nr. 148615/1993 ein Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung offen. Gemäß der Patentveröffentlichung wird ein Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung von Metall vorgesehen, welches die Schritte umfasst: Durchführen einer primären Bearbeitung (Akkumulationsbearbeitung), in der eine Presspulverelektrode verwendet wird, welche eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung ist, gebildet durch Pressen von Pulver von WC-(Wolframkarbid) und Co (Kobalt); und Durchführen einer sekundären Bearbeitung (Umschmelzbearbeitung), in der die Elektrode durch eine Elektrode aus Kupfer ersetzt wird, deren Elektrodenverbrauch relativ klein ist. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, eine harte Dünnschicht mit einer starken Adhäsionskraft hinsichtlich von Stahl zu bilden, es ist jedoch unmöglich, eine harte Dünnschicht mit einer starken Adhäsionskraft hinsichtlich von Sinterwerkstoff wie z.B. Sinterkarbid zu bilden.

Gemäß den durch die jetzigen Erfinder durchgeführten Untersuchungen wurde jedoch folgendes Wissen herausgefunden. Wenn eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, hergestellt aus einem Material wie z.B. Ti (Titan), verwendet wird, welches fähig ist, ein hartes Karbid zu bilden, und elektrische Entladung zwischen der Elektrode und dem Metall eines Werkstücks erzeugt wird, ist es möglich, eine starke harte Dünnschicht auf der Metalloberfläche des Werkstücks zu bilden, ohne dem Prozess des Umschmelzens ausgesetzt zu sein. Der Grund für die Bildung der starken harten Dünnschicht auf der Metalloberfläche ist, dass das Elektrodenmaterial, welches durch elektrische Entladung verbraucht wird, mit C (Kohlenstoff) reagiert, welcher eine Komponente der Bearbeitungslösung ist, so dass TiC (Titaniumkarbid) erzeugt werden kann. Es wurde auch folgendes Wissen herausgefunden. Wenn eine Presspulverelektrode, welche eine aus Metallhydrid wie z.B. TiH₂ (hydriertes Titanium) hergestellte Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung ist, verwendet wird und eine elektrische Entladung zwischen der Presspulverelektrode und dem Metall eines Werkstücks generiert wird, ist es möglich, eine harte Dünnschicht schneller zu bilden, deren Adhäsionseigenschaft höher ist als die für den Fall, in dem Ti verwendet wird. Weiter wurde folgendes Wissen herausgefunden. Wenn eine Presspulverelektrode als eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, in der eine Wasserstoffverbindung wie z.B. TiH₂ mit anderem Metall oder Keramik gemischt wird, verwendet wird und eine elektrische Entladung zwischen der Presspulverelektrode und dem Metall eines Werkstücks generiert wird, ist es möglich, schnell eine harte Dünnschicht mit verschiedener Härte- und Verschleißfestigkeitseigenschaft zu bilden.

Das obige Verfahren wird beispielsweise im offengelegten japanischen Patent Nr. 192937/1997 offengelegt. 4 ist eine Ansicht der Anordnung, die ein Beispiel der Vorrichtung zeigt, die für die oben beschriebene Elektroentladungsoberflächenbehandlung verwendet wird. In 4 sind Referenzziffer 1 eine Presspulverelektrode als eine Elektrode für die Elektroentladungsoberflächenbehandlung, zusammengesetzt aus gepresstem Pulver von TiH₂, Referenzziffer 2 ein Werkstück, Referenzziffer 3 ein Bearbeitungsbehälter, Referenzziffer 4 eine Bearbeitungslösung, Referenzziffer 5 ein Schaltelement zum Schalten einer Spannung und eines Stroms, übertragen zwischen der Presspulverelektrode 1 und dem Werkstück 2, Referenzziffer 6 ein Steuermittel zur Steuerung durch Ein- und Ausschalten des Schaltelements 5, Referenzziffer 7 eine Stromversorgungseinheit, Referenzziffer 8 ein Widerstand und Referenzziffer 9 eine harte Dünnschicht, die gebildet wurde. Gemäß dem obigen Aufbau kann, wenn eine elektrische Entladung zwischen der Presspulverelektrode 1 und dem Werkstück 2 generiert wird, die harte Dünnschicht 9 auf einer Oberfläche des Werkstücks 2, hergestellt aus Stahl oder Sinterkarbid, durch die Elektroentladungsenergie gebildet werden. In diesem Aufbau entsprechen das Schaltelement 5, die Steuerschaltung 6, die Stromversorgungseinheit 7 und der Widerstand 8 einer Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, um eine Impulswellenform eines elektrischen Entladungsstroms festzulegen, wenn die Elektroentladungsoberflächenbehandlung durchgeführt wird.

In der obigen konventionellen Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung wird im Grunde ein Elektroentladungsstromimpuls mit rechteckiger Wellenform verwendet. Wie in 5 gezeigt, wird, wenn der Spitzenwert Ip des Elektroentladungsstroms und die Impulslänge T geändert werden, die Dicke einer auf einem Werkstück gebildeten Dünnschicht justiert.

6A und 6B sind schematische Illustrationen zur Erläuterung eines Elektrodenmaterials, welches einem Werkstück anhaftet. 7 ist eine Ansicht, die Änderungen in der elektrischen Stromdichte und dem Durchmesser des elektrischen säulenförmigen Entladungslichtbogens für die seit dem Start der elektrischen Entladung vergangene Zeit zeigt. In den 6A und 6B sind Referenzziffer 1 eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, Referenzziffer 2 ein Werkstück, Referenzziffer 10 ein elektrischer säulenförmiger Entladungslichtbogen, Referenzziffer 11 eine Elektrodenkomponente, freigesetzt durch Verdampfung und Explosion, wenn sie schnell erhitzt wird und Referenzziffer 12 eine Elektrodenkomponente, die dem Werkstück 2 anhaftet. Wie in den 6A und 7 gezeigt, sind unmittelbar nach Erzeugung der elektrischen Entladung der Durchmesser des säulenförmigen Lichtbogens 10 klein und die elektrische Stromdichte sehr hoch. Im Unterschied zu einer normalen Elektrode für Elektroentladungsbehandlung werden für die Durchführung einer Entfernungsbearbeitung Wärmeleitung und mechanische Festigkeit der Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung absichtlich gesenkt, um die Produktivität der Oberflächenbehandlungsarbeit zu steigern. Entsprechend wird, wie in 6A gezeigt, wenn die elektrische Stromdichte hoch ist, ein Abschnitt der Elektrode 1 für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, der dem elektrischen säulenförmigen Entladungslichtbogen 10 nahe ist, schnell erhitzt und der Abschnitt der Elektrode 1 für Elektroentladungsoberflächenbehandlung wird verdampft und zur Detonation gebracht und auf die Peripherie verstreut (in die Bearbeitungslösung). In diesem Fall wird die Elektrodenkomponente 11, die schnell erhitzt, verdampft und zur Detonation gebracht wird, schnell durch die Bearbeitungslösung abgekühlt. Deshalb kann sie keine harte Dünnschicht des Werkstücks 2 werden. Wenn andererseits die elektrische Stromdichte geeignet ist, wie in 6B gezeigt, wird der Durchmesser des elektrischen säulenförmigen Entladungslichtbogens 10 vergrößert. Deshalb wird ein ausgedehnter Bereich der Elektrode 1 für Elektroentladungsoberflächenbehandlung erhitzt, so dass eine Menge der Elektrodenkomponente 12, die dem Werkstück 2 anhaftet, angehoben wird.

Wie oben beschrieben ist entsprechend dem elektrischen Entladestrom mit rechteckiger Wellenform (gezeigt in 5), der durch die konventionelle Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung erzeugt wird, sogar wenn der Spitzenwert Ip des elektrischen Entladungsstromimpulses zur Steigerung der Produktivität der Oberflächenbehandlung erhöht wird, ein Verhältnis der Verbundwirkung des Elektrodenmaterials zum Werkstück niedrig. Folglich ist das Verhältnis der Verbundwirkung des Elektrodenmaterials zum Werkstück ca. 10 Gew% bis 50 Gew%.

Das heißt, das Elektrodenmaterial wird verschwendet, so dass die Kosten für Oberflächenbehandlung erhöht werden.

Gemäß dem Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung wird das Elektrodenmaterial durch die Wärme der elektrischen Entladung freigesetzt und ein Teil des so freigesetzten Elektrodenmaterials schmilzt und haftet der Oberfläche des Werkstücks an, so dass eine harte Dünnschicht gebildet werden kann. Entsprechend hat die elektrische Entladungsenergie zwei Funktionen. Eine Funktion besteht im Freisetzen des Elektrodenmaterials, und die andere Funktion besteht im Freisetzen des Elektrodenmaterials und im Aneinanderschmelzen des Werkstücks miteinander. 8A und 8B sind Fotografien, die eine Oberfläche eines Werkstücks für den Fall zeigen, in dem Elektroentladungsoberflächenbehandlung auf einem Werkstück aus Stahl durch einen elektrischen Entladungsstromeinzelimpuls durchgeführt wird. Die in 8A gezeigte Fotografie zeigt einen Fall, in dem eine Menge von freigesetztem Elektrodenmaterial zu groß ist, und 8B zeigt einen Fall, in dem eine Menge von freigesetztem Elektrodenmaterial zu gering ist. In dem Fall, in dem wie in 8A gezeigt die Menge des freigesetzten Materials zu groß ist, kann das Elektrodenmaterial, das durch die elektrische Entladungsenergie freigesetzt wurde, nicht ausreichend geschmolzen werden und es ist unmöglich, eine enganliegende harte Dünnschicht auf dem Werkstück zu bilden. In dem Fall, in dem wie in 8B gezeigt die Menge des freigesetzten Materials zu gering ist, wird das Werkstück übermäßig geschmolzen und eine übermäßig große Menge des Werkstücks wird entfernt, welche eine Menge des Werkstücks übersteigt, die für die Verbundwirkung einer harten Dünnschicht angemessen ist. Entsprechend der rechteckigen Impulswellenform (beispielsweise in 5 gezeigt) der konventionellen Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung wird das Elektrodenmaterial freigesetzt und zur gleichen Zeit werden das Elektrodenmaterial und das Werkstück durch eine elektrische Einzelentladung verschmolzen. Deshalb ist es schwierig sicherzustellen, dass eine passende Menge von Elektrodenmaterial zugeführt wird. Entsprechend gibt es Probleme, wie z.B. ein Entfernen des Werkstücks, was durch die fehlende Zuführung von Elektrodenmaterial verursacht wird, und ein unzureichendes Schmelzen der harten Dünnschicht, was durch die übermäßige Zuführung von Elektrodenmaterial verursacht wird.

Aus DE 30 05 073 C2 ist eine Strom- bzw. Spannungsversorgungsschaltung zum funkenerosiven Bearbeiten bekannt, bei der ein Speicherkondensator vorgesehen ist, welcher aus einer Gleichspannungsquelle über einen steuerbaren Schalter geladen wird. Die Entladung des Kondensators wird über einen anderen Schalter gesteuert. Aufgabe der Schaltung ist es eine beliebige Signalform aus einer Aufeinanderfolge extrem kurzer Bearbeitungsimpulse vorgegebener Amplitude zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die obigen Probleme zu lösen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung bereitzustellen, wodurch Oberflächenbehandlungskosten reduziert werden können und eine enganliegende harte Dünnschicht auf einem Werkstück gebildet werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe durch das Verfahren des Anspruchs 1.

Da die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben verfasst wurde, können die folgenden Wirkungen bereitgestellt werden.

Entsprechend dem Verfahren für Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, effizient das Haften von Elektrodenmaterial auf einer Oberfläche eines Werkstücks herzustellen. Deshalb können die Kosten der Oberflächenbehandlung reduziert werden.

Ferner ist es möglich, eine passende Zufuhrmenge des Elektrodenmaterials sicherzustellen. Deshalb ist es möglich, eine enganliegende harte Dünnschicht auf dem Werkstück zu bilden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1A bis 1C sind Ansichten, die eine Anordnung einer Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen und die auch eine zwischen den Elektroden angelegte Spannung und einen elektrischen Entladungsstrom zeigen;

2A bis 2C sind schematische Illustrationen, die die Umstände der Bildung einer harten Dünnschicht auf einem Werkstück durch Elektroentladungsoberflächenbehandlung zeigen, in welcher eine Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

3 ist eine Ansicht, die einen Vergleich der Länge des Verbrauchs einer Elektrode zeigt zwischen einem Fall, in dem Elektroentladungsbehandlung durch eine konventionelle Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung durchgeführt wird, und einem Fall, in dem Elektroentladungsbehandlung durch eine Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;

4 ist eine Anordnungsansicht, die ein Beispiel einer Vorrichtung zeigt, die für Elektroentladungsoberflächenbehandlung verwendet wird;

5 ist eine Ansicht, die eine Spannung zwischen Elektroden zeigt und die ebenfalls einen elektrischen Entladungsstromimpuls in einer konventionellen Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung zeigt;

6A und 6B sind schematische Illustrationen der Verbundwirkung von Elektrodenmaterial mit einem Werkstück;

7 ist eine Ansicht, die eine Änderung in der elektrischen Stromdichte zeigt und die auch eine Änderung im Durchmesser eines elektrischen säulenförmigen Entladungslichtbogens für den Zeitraum seit dem Beginn der elektrischen Entladung zeigt; und

8A und 8B sind Fotografien einer Oberfläche eines Werkstücks aus Stahl, wo Elektroentladungsoberflächenbehandlung durch einen elektrischen Entladungsstromeinzelimpuls durchgeführt wird.

Bester Modus zum Durchführen der Erfindung
1A bis 1C sind Ansichten, die eine Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 1A eine Ansicht der Anordnung, 1B eine Ansicht, die eine Spannung zwischen Elektroden und auch einen elektrischen Entladungsstrom zeigt und 1C eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des elektrischen Entladungsstroms zeigt, sind. In den 1A bis 1C sind Referenzziffer 1 eine Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, Referenzziffer 2 ein Werkstück, Referenzziffer 3 ein Bearbeitungstank, Referenzziffer 4 eine Bearbeitungslösung, Referenzziffer 13 eine Gruppe von Schaltelementen, Referenzziffer 14 ein Steuermittel zum Steuern durch Ein- und Ausschalten der Gruppe von Schaltelementen 13, Referenzziffer 15 eine Stromversorgungseinheit, Referenzziffer 16 eine Gruppe von Widerständen, T1 eine erste Impulslänge, T2 eine zweite Impulslänge, Tr eine Pausenzeit, IP1 ein erster Spitzenwert und Ip2 ein zweiter Spitzenwert. Die Gruppe von Schaltelementen 13, das Steuermittel 14, die Stromversorgungseinheit 15 und die Gruppe von Widerständen 16 entsprechen einer Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, um eine Wellenform des elektrischen Entladungsstromimpulses im Prozess der Elektroentladungsoberflächenbehandlung festzulegen.
Als nächstes wird nachstehend der Betrieb erklärt. Die Elektrode 1 für Elektroentladungsoberflächenbehandlung und das Werkstück 2 befinden sich einander entgegengesetzt in der Bearbeitungslösung 4 und es wird ein vorbestimmter Abstand wird zwischen ihnen durch eine Antriebseinheit eingehalten, die in der Zeichnung nicht gezeigt wird. Der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstroms ist eine Funktion der Spannung der Stromversorgungseinheit 15 und des Widerstandswerts eines Widerstands in der Gruppe von Widerständen 16, der in Reihe mit einem Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen 13 verbunden ist, welches eingeschaltet wird. Wenn das Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen 13, das in Reihe mit einem Widerstand mit hohem Widerstandswert in der Gruppe von Widerständen 16 verbunden ist, durch das Steuermittel 14 eingeschaltet wird, kann eine Spannung zwischen der Elektrode 1 für Elektroentladungsoberflächenbehandlung und dem Werkstück 2 angelegt werden. Nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne vergangen ist, wird elektrische Entladung erzeugt (der erste Spitzenwert Ip1). Nachdem die Erzeugung einer elektrischen Entladung erkannt wurde und die erste Impulslänge T1 vergangen ist, wird das Schaltelement, das zuvor eingeschaltet wurde, durch das Steuermittel 14 ausgeschaltet, und das Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen 13, das in Reihe mit einem Widerstand von geringem Widerstandswert in der Gruppe von Widerständen 16 geschaltet ist, wird eingeschaltet, so dass der elektrische Entladungsstrom erhöht werden kann (der zweite Spitzenwert Ip2). Nachdem dann die zweite Impulslänge T2 vergangen ist, werden alle Schaltelemente in der Gruppe der Schaltelemente 13 durch das Steuermittel 14 abgeschaltet. Weiter wird, nachdem die Pausenzeit Tr vergangen ist, das Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen 13 durch das Steuermittel 14 selektiv wiederum eingeschaltet. Wenn die obige Operation wiederholt wird, wird Elektroentladungsoberflächenbehandlung durchgeführt. Wie oben beschrieben kann der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstroms durch selektives Ein- und Ausschalten des Schaltelements in der Gruppe von Schaltelementen 13 durch das Steuermittel 14 gesteuert werden.
Der elektrische Entladungsstromimpuls kann einer Stufe ähnlich sein, wie in 1B gezeigt. Alternativ kann der elektrische Entladungsstromimpuls einen Anstiegsverlauf haben, wie in 1C gezeigt. Der elektrische Entladungsstromimpuls kann anstiegsverlaufförmig erhöht werden durch das Verfahren, in dem Induktivität in Reihe in den Stromversorgungskreis der Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung eingefügt wird.
2A bis 2B sind schematische Illustrationen, die die Umstände der Bildung einer harten Dünnschicht auf einem Werkstück durch Elektroentladungsoberflächenbehandlung zeigen, in welcher eine Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In der Zeichnung sind Referenzziffer 1 eine Elektrode, Referenzziffer 2 ein Werkstück, Referenzziffer 10 ein elektrischer säulenförmiger Entladungslichtbogen und Referenzziffer 17 eine harte Dünnschicht, gebildet auf dem Werkstück 2 durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung. 2A zeigt einen Zustand entsprechend dem ersten Abschnitt der ersten Impulslänge T1, gezeigt in 1B oder 1C. 2B zeigt einen Zustand entsprechend dem letzten Abschnitt der ersten Impulslänge T1, gezeigt in 1B oder 1C. 2C zeigt einen Zustand entsprechend dem Abschnitt der zweiten Impulslänge T2, gezeigt in 1B oder 1C.
In 1B oder 1C sind die erste Impulslänge T1 und der erste Spitzenwert Ip1 derart eingestellt, dass die elektrische Stromdichte in einem vorbestimmten Bereich sein kann, um die Freisetzung von Elektrodenmaterial zu unterdrücken (2A) und der Durchmesser des elektrischen säulenförmigen Entladungslichtbogens 10 ist im Bereich der ersten Impulslänge T1 ausreichend ausgedehnt (2B). Als nächstes wird unter der Bedingung, dass der Durchmesser des elektrischen säulenförmigen Entladungslichtbogens 10 ausgedehnt ist, die Gruppe der Schaltelemente 13 durch das Steuermittel 14 derart gesteuert, dass eine Zufuhrmenge von Material der harten Dünnschicht durch die Freisetzung von Elektrodenmaterial ein vorbestimmter Wert gemäß einer vorbestimmten Bearbeitungsbedingung in der zweiten Impulslänge T2 sein kann, und der elektrische Entladungsstrom wird auf einen vorbestimmten zweiten Spitzenwert Ip2 erhöht. Auf diesem Wege kann, wie in 2C gezeigt, die harte Dünnschicht 17 auf dem Werkstück 2 effizient gebildet werden.
Hinsichtlich der Einstellwerte der ersten Impulslänge T1 und des ersten Spitzenwertes Ip1, durch welche sich die elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vorbestimmten Bereich befinden kann, um die Freisetzung von Elektrodenmaterial zu unterdrücken, und auch hinsichtlich der Einstellwerte der zweiten Impulslänge T2 und des zweiten Spitzenwertes Ip2, durch welche eine Zufuhrmenge von Material der harten Dünnschicht zum Werkstück ein vorbestimmter Wert sein kann, so wurden die Einstellwerte vorher experimentell gefunden. Deshalb können jene Werte gemäß einer vorbestimmten Bearbeitungsgeschwindigkeit, einem Zustand der Oberfläche der harten Dünnschicht und einer Bearbeitungsbedingung, wie etwa einer Verbrauchsmenge der Elektrode, eingestellt werden.
Beispielsweise werden Daten, wie z.B. eine Verbrauchsmenge der Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, ein Zustand der Oberfläche der auf dem Werkstück gebildeten harten Dünnschicht und eine Produktivität der Oberflächenbehandlungsarbeit vorher experimentell gesammelt in dem Fall, wo die Parameter der Elektrode wie z.B. Material der Elektrode für Elektroentladungsoberflächenbehandlung, Zusammensetzung des Elektrodenmaterials und Härte des Elektrodenmaterials und die Parameter vom Material des Werkstücks geändert werden, und auch in dem Fall, wo die Parameter wie z.B. erste Impulslänge T1, zweite Impulslänge T2, erster Spitzenwert Ip1 und zweiter Spitzenwert Ip2 geändert werden. Unter Verwendung der obigen Daten können gemäß den Bearbeitungsbedingungen, wie z.B. eine vorbestimmte Bearbeitungsgeschwindigkeit, ein Oberflächenzustand der harten Dünnschicht und ein Elektrodenverbrauch, die erste Impulslänge T1 und der erste Spitzenwert Ip1, durch welche die elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vorbestimmten Bereich zum Unterdrücken der Freisetzung von Elektrodenmaterial festgesetzt werden kann, eingestellt werden, und es können auch die zweite Impulslänge T2 und der zweite Spitzenwert Ip2, durch welche eine Zufuhrmenge von Material der harten Dünnschicht zum Werkstück ein vorbestimmter Wert sein kann, eingestellt werden.
3 ist eine Ansicht, die einen Vergleich der Länge des Verbrauchs einer Elektrode zeigt zwischen einem Fall, in dem Elektroentladungsbehandlung durch eine konventionelle Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung durchgeführt wird, und einem Fall, in dem Elektroentladungsbehandlung durch eine Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wobei der Vergleich unter der Bedingung durchgeführt wird, dass die Dicke der auf dem Werkstück gebildeten harten Dünnschicht gleich eingestellt ist. In diesem Fall ist der elektrische Entladungsstromimpuls, der durch die konventionelle Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung erzeugt wird, eine Rechteckwelle, deren Spitzenwert Ip 8A und deren Impulslänge T 8 μs sind. Hinsichtlich des elektrischen Entladungsstromimpulses, der durch die Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung erzeugt wird, sind die erste Impulslänge T1 8 μs, der erste Spitzenwert Ip1 2A, die zweite Impulslänge T2 8 μs und der zweite Spitzenwert Ip2 8A. In 3 ist im Fall des konventionellen elektrischen Entladungsstromimpulses die Länge des Verbrauchs der Elektrode ungefähr 500 μs, und im Fall des elektrischen Entladungsstromimpulses der vorliegenden Erfindung ist die Länge des Verbrauchs der Elektrode ungefähr 200 μs. Das heißt, es kann verstanden werden, dass der Verbrauch der Elektrode im Fall der Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung viel kleiner ist als der Verbrauch der Elektrode im Fall der konventionellen Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung.
Entsprechend der Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, effizient zu bewerkstelligen, das Elektrodenmaterial an eine Oberfläche eines Werkstücks anzuhaften. Deshalb können die Kosten von Oberflächenbehandlung verringert werden. Ferner ist es möglich, eine passende Zufuhrmenge des Elektrodenmaterials sicherzustellen. Deshalb ist es möglich, eine enganliegende harte Dünnschicht auf dem Werkstück zu bilden.
In der obigen Erläuterung entspricht der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstrom zwei Stufen, es sollte jedoch beachtet werden, dass der elektrische Entladungsstrom drei oder mehr Stufen entspricht. In jedem Abschnitt der Impulslänge kann es sein, dass der elektrische Strom des elektrischen Entladungsstromimpulses nicht konstant ist oder nicht anstiegsverlaufsförmig ist, sondern der elektrische Strom kann eine vorbestimmte Zeitfunktion sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben erläutert, sind die Stromversorgungseinheit für Elektroentladungsoberflächenbehandlung und das Verfahren der Elektroentladungsoberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung geeignet für das Oberflächenbehandlungsgewerbe, in dem eine harte Dünnschicht auf einem Werkstück gebildet wird.