DE19983887B3

DE19983887B3 - Funkenbeschichtungsverfahren

Info

Publication number: DE19983887B3
Application number: DE19983887A
Authority: DE
Inventors: Hisayoshi Sekiguchi; Akihiro Goto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2019-11-09
Also published as: JP4333068B2; CH693901A5; CN1121922C; TW469193B; CN1354706A; US6521301B1; WO2001034333A1

Abstract

Funkenbeschichtungsverfahren für eine Funkenbeschichtungsvorrichtung, in der ein X-Achsen-Antrieb (16), ein Y-Achsen-Antrieb (17) und ein Z-Achsen-Antrieb (18) vorgesehen sind, wobei ein zu beschichtendes Material (1) und eine Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung relativ bewegt werden, und Entladungsenergie zugeführt wird zwischen dem zu beschichtenden Material (1) und der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung, um dadurch eine harte Beschichtung (24, 25) auf dem zu beschichtenden Material (1) zu bilden, umfassend:
einen ersten Schritt zur Betätigung des Z-Achsen-Antriebs (18) und zum Erzeugen einer Entladung zwischen einer Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) und der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung, um dadurch mittels der elektrischen Entladungsenergie eine harte Beschichtung (24) auf der Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) und eine Vertiefung (14a) mit einer vorbestimmten Tiefe in der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung zu bilden; und
einen zweiten Schritt zur Betätigung des X-Achsen-Antriebs (16) und des Y-Achsen-Antriebs (17) damit das zu verarbeitende Material (1) und...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung eines Verfahrens zur Entladungs-Oberflächenbearbeitung bzw. Funkenbeschichtung, um die Endfläche und Seitenflächen von zu bearbeitendem Material, wie ein Werkzeug, ein mechanisches Teil usw. der Oberflächenbearbeitung zu unterziehen.
4 ist ein Beispiel einer scherenden Verarbeitung, welche eine Art von Plastizitätsverarbeitung ist. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Stempel, 2 eine Prägeplatte, 3 ein zu verarbeitendes Teil, 4 die Endfläche des Stempels 1, 4a die Schneideabschnitte der Endfläche 4 des Stempels 1, 5 die Seitenflächen des Stempels 1, und 5a die geschnittenen Abschnitte der Seitenflächen 5 des Stempels 1. Wie in den 4(a) bis (c) gezeigt, wird die scherende Verarbeitung auf solche Weise durchgeführt, dass der Stempel 1 gegen das verarbeitete Teil 3 auf der Prägeplatte 2 geschoben wird, um dadurch das verarbeitete Teil 3 zu schneiden und abzutrennen. Dieses Verarbeitungsverfahren wird als Lochstanzen bezeichnet, wenn das gestanzte Teil als Produkt verwendet wird, während es als Bohrverarbeitung bezeichnet wird, wenn der verbleibende Abschnitt außer dem gestanzten Abschnitt als Produkt verwendet wird.
Eine solche scherende Verarbeitung kann selbst Produkte mit komplizierter Kontur in kurzer Zeit in einem einzigen Prozess verarbeiten, so dass die scherende Verarbeitung breite Anwendung gefunden hat als Technik zur Herstellung von verschiedenen Arten von mechanischen Teilen und sekundären Verarbeitungsmaterial.
Der als Werkzeug für eine solche Plastizitätsverarbeitung verwendete Stempel wird einer Oberflächenbearbeitung auf der Endfläche und der Seitenfläche unterzogen, um seine Lebensdauer zu verlängern. Insbesondere sind die PVD-, die CVD- und die Entladungs-Oberflächenbearbeitung bekannt als Oberflächenbearbeitungsverfahren, die in der Lage sind einen harten Beschichtungsfilm auf dem verarbeiteten Material zu bilden. Unter diesen Oberflächenbearbeitungsverfahren haben PVD und CVD das Problem, dass sie aufwendig sind, die Kosten der Oberflächenbehandlung hoch sind, und es einer langen Lieferzeit bedarf. Somit wird die Entladungs-Oberflächenbearbeitung als für die Oberflächenbearbeitung eines Stempels geeignet angesehen.

5 ist ein Erklärungsdiagramm, welches die Konfiguration des Entladungs-Oberflächenverarbeitungsverfahren zeigt, das in der JP 09-192937 offenbart wird. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 6 eine Pulverelektrode, welche als Entladungs-Oberflächenbearbeitungs-Elektrode dient, die durch Pressen von TiH₂ gebildet wird, 7 ein zu verarbeitendes Material, 8 ein Verarbeitungsbad, 9 eine Verarbeitungsflüssigkeit, 10 ein Schaltelement zur Schaltung von Spannung und Strom, die an die Prüferelektrode 6 und das verarbeitete Material 7 angelegt werden, 11 eine Steuerschaltung zur Steuerung der An/Aus-Vorgänge des Schaltelements 10, 12 eine Verarbeitungsenergiequelle und 13 einen harten Beschichtungsfilm, der auf dem bearbeiten Material 7 gebildet wird. Ein harter Beschichtungsfilm mit starker Haftkraft kann auf der Oberfläche von Stahl, einer gesinterten Hartlegierung usw. gebildet werden, unter Verwendung der so konfigurierten Entladungs-Oberflächenbearbeitungsvorrichtung.

In den letzten Jahren sind Präzisionsmaschinenkomponenten, wie Zahnräder, Nocken usw., und elektronische Teile, wie IC-Zuleitungsrahmen durch die scherende Verarbeitung hergestellt worden. Somit wurde es notwendig, dass die Stempel mit komplizierten Konfigurationen für die Herstellung solcher Produkte längere Lebensdauern haben.

Bei einem solchen Stempel ist es erforderlich, die Schneideabschnitte seiner Endfläche (4a der 4) und die Schneideabschnitte seiner Seitenfläche (5a der 4) der Oberflächenbearbeitung zu unterziehen. Es ist jedoch zum Beispiel schwierig die Abschnitte A bis C der Seitenflächen des Stempels, der die komplizierte Konfiguration in der in 6 gezeigten Schnittansicht hat, der Funkenbeschichtung zu unterziehen. Dies wird dadurch bewirkt, dass es schwer ist, die Pulverelektrode herzustellen, welche als Elektrode zur Funkenbeschichtung mit einer besonderen Konfiguration dient. Im Hinblick auf eine solche Tatsache kann die Funkenbeschichtung nicht effektiv durchgeführt werden bei dem verarbeiteten Material, wie ein Stempel mit einer komplizierten Konfiguration, dessen Endfläche und Seitenflächen der Oberflächenbearbeitung unterzogen werden müssen.

Aus JP-11226820 A ist ein Funkenbeschichtungsverfahren für eine Funkenbeschichtungsvorrichtung mit einem X-Achsen-Antrieb, einem Y-Achsen-Antrieb und einem Z-Achsen-Antrieb bekannt, wobei ein zu beschichtendes Material und eine Elektrode zur Funkenbeschichtung relativ bewegt werden, und Entladungsenergie zugeführt wird zwischen dem zu beschichtenden Material und der Elektrode zur Funkenbeschichtung, um dadurch eine harte Beschichtung auf dem zu beschichtenden Material zu bilden. Um die Kante des ruhenden, zu beschichtenden Materials besser zu beschichten, wird die bewegliche Elektrode so geführt, dass sie die Kante um 20 bis 100 Mikrometer überragt. Während der Bewegung kann die im Querschnitt kreisförmige Elektrode gedreht werden.

Aus JP-05261624 A ist eine Funkenbeschichtungsmaschine bekannt, bei welcher ein Schleifrad zusammen mit einer drehbaren Elektrode eingerichtet werden kann, um eine durch die Elektrode aufgebrachte Schicht eventuell wieder zu entfernen.

Die Erfindung wird gemacht, um das zuvor erwähnte Problem des Standes der Technik zu lösen, und Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Funkenbeschichtungsverfahrens, welches effektiv die Funkenbeschichtung durchführen kann bei verarbeiteten Materialien, wie einem Stempel mit einer komplizierten Konfiguration usw., bei dem die Endfläche und Seitenflächen der Funkenbeschichtung unterzogen werden müssen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Mit dem bevorzugten Verfahren nach Anspruch 5 kann verarbeitetes Material mit einer einfachen Modifikation wiederholt verwendet werden, und die Wartungskosten können gesenkt werden.

Da die Erfindung auf die zuvor erwähnte Art und Weise konfiguriert ist, können die folgenden technischen Vorteile erzielt werden.

Das Funkenbeschichtungsverfahren nach der Erfindung kann die Funkenbeschichtung effizient auch bei solchem zu bearbeitenden Material durchführen, wie einem Stempel mit komplizierter Konfiguration usw., dessen Endfläche und Seitenflächen der Oberflächenbearbeitung unterzogen werden müssen.

Ferner kann das Funkenbeschichtungsverfahren nach der Erfindung eine harte Beschichtung mit höherer Genauigkeit bilden.

Ferner kann das Funkenbeschichtungsverfahren nach der Erfindung das zu bearbeitende Material wiederholt verwenden, durch Ausführung einer einfachen Modifikation, so dass die Wartungskosten bzw. Betriebskosten verringert werden können.

1 ist ein Aufbaudiagramm, das das Funkenbeschichtungsverfahren nach der ersten Ausführung der Erfindung zeigt.

2 ist ein Erklärungsdiagramm, das das Funkenbeschichtungsverfahren nach der ersten Ausführung der Erfindung zeigt.

3 ist ein Erklärungsdiagramm, das das Funkenbeschichtungsverfahren nach der zweiten Ausführung der Erfindung zeigt.

4 ist ein Erklärungsdiagramm, das ein Beispiel der scherenden Verarbeitung zeigt.

5 ist ein Erklärungsdiagramm, das die Konfiguration des herkömmlichen Funkenbeschichtungsverfahrens zeigt.

6 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Stempels mit komplizierter Konfiguration zeigt.

1 ist ein Aufbaudiagramm, welches das Entladungs-Oberflächenbearbeitungsverfahren bzw. Funkenbeschichtungsverfahren nach der ersten Ausführung der Erfindung zeigt. In der Figur zeigt die Bezugsziffer 1 einen Stempel, welcher abgebildet ist als ein Beispiel des bearbeiteten Materials, dessen Endfläche und Seitenflächen der Oberflächenbearbeitung unterzogen werden müssen. Eine Bezugsziffer 8 bezeichnet ein Bearbeitungsbad, 9 eine Bearbeitungsflüssigkeit, 14 eine Entladungs-Oberflächenbearbeitungs-Elektrode bzw. Elektrode zur Funkenbeschichtung, 15 eine Einspannvorrichtung zum Tragen des Stempels 1, 16 einen X-Tisch, 17 einen Y-Tisch, 18 eine Hauptwelle bzw. Hauptschaft, der mit der Einspannvorrichtung 15 gekoppelt ist, 19 eine X-Achsen-Antriebsvorrichtung zum Antreiben des X-Tischs 16, 20 eine Y-Achsen-Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Y-Tischs 17, 21 eine Z-Achsen-Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Hauptwelle 18, 22 eine Bearbeitungsenergiequellenvorrichtung bzw. Versorgung zur Lieferung der Bearbeitungsenergie, die gebildet ist aus einer Bearbeitungsenergiequelle und einem Schaltelement usw., und 23 eine Steuervorrichtung. Die Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung ist in dem Bearbeitungsbad 8 auf dem X-Tisch 16 fixiert. Die relative Bewegung zwischen dem Stempel 1 und der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung wird erzielt durch Steuerung der Antriebsoperationen der X-Achsen-Antriebsvorrichtung 19, der Y-Achsen-Antriebsvorrichtung 20 und der Z-Achsen-Antriebsvorrichtung 21 in Übereinstimmung mit der Anweisung aus der Steuervorrichtung 23. Die Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung wird gebildet durch das Material, das einen vorbestimmten harten Beschichtungsfilm bzw. eine harte Beschichtung bildet. Eine harte Beschichtung, die durch das Material der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung oder die Verbindung des Materials der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung und einer Komponente der Bearbeitungsflüssigkeit 9 gebildet wird, kann auf der Oberfläche des Stempels 1 durch Zuführung der Bearbeitungsenergie aus der Bearbeitungsenergiequellenvorrichtung 22 gebildet werden, während der Elektrodenabstand zwischen der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung und dem Stempel 1 gesteuert bzw. geregelt wird.
Nun wird der Betrieb beschrieben. Als erstes wird die Z-Achsen-Antriebsvorrichtung 21 gesteuert, um von der Steuervorrichtung 23 angetrieben zu werden, und die Bearbeitungsenergie wird aus der Bearbeitungsenergiequellenvorrichtung 22 zwischen der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung und dem Stempel 1 zugeführt. Dann, wie in 2(a) gezeigt, wird eine elektrische Entladung erzeugt zwischen der Endfläche 4 des Stempels 1 und der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung, um dadurch eine harte Beschichtung 24 auf der Endfläche 4 des Stempels 1 zu bilden, und auch einen geschnittenen Abschnitt bzw. eine Vertiefung 14a mit einer vorbestimmten Tiefe in der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung zu bilden. Die Tiefe der Vertiefung 14a wird zum Beispiel auf mehrere Millimeter eingestellt. Als nächstes wird die X-Achsen-Antriebsvorrichtung 19 und die Y-Achsen-Antriebsvorrichtung 20 gesteuert, um von der Steuervorrichtung 23 angetrieben zu werden, und die Bearbeitungsenergie wird zugeführt zwischen der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung und dem Stempel 1 aus der Bearbeitungsenergiequellenvorrichtung 22, während der Stempel 1 und die Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung innerhalb der horizontalen Ebene im Kreis gedreht werden. Somit werden, wie in 2(b) gezeigt, harte Beschichtungen 25 auf den Seitenflächen 5 des Stempels 1 gebildet. Auf diese Weise, selbst wenn der Stempel 1, welcher abgebildet ist als ein Beispiel des bearbeiteten Materials, dessen Endfläche und Seitenflächen der Oberflächenbearbeitung unterzogen werden müssen, eine komplizierte Konfiguration hat, kann die Funkenbeschichtung an jedem der Schneideabschnitte 4a der Endfläche und den Schneideabschnitten 5a der Seitenflächen des Stempels 1 ausgeführt werden.
Obwohl in der vorangehenden Beschreibung der Fall beschrieben wurde, bei dem nach dem Schneiden der Entladungs-Oberflächenbearbeitungs-Elektrode 14 auf die vorbestimmte Tiefe, die harten Beschichtungen 25 auf den Seitenflächen 5 des Stempels 1 gebildet werden, während der Stempel 1 und die Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung innerhalb der horizontalen Ebene relativ gedreht werden, können die harten Beschichtungen 25 auf den Seitenflächen 5 des Stempels 1 gebildet werden während die Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung auf die vorbestimmte Tiefe geschnitten wird und der Stempel 1 und die Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung relativ im Kreis gedreht werden.
Das Funkenbeschichtungsverfahren nach der zweiten Ausführung der Erfindung wird nun beschrieben. In der ersten Ausführung wird die Vertiefung 14a an der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung gebildet, und die Funkenbeschichtung wird an den Seitenflächen 5 des Stempels 1 durchgeführt. In diesem Fall tritt die elektrische Entladung jedoch wahrscheinlich konzentrisch an den Eckabschnitten 14b der Vertiefung 14a in 2 auf, so dass die Eckabschnitte 26 des Stempels 1 wahrscheinlich rund werden, wie in 3(a) gezeigt. Somit, wenn ein Produkt eine hohe Genauigkeit haben muss, kann dieser Stempel 1 so wie er ist nicht verwendet werden. In einem solchen Fall wird nach dem Schleifen der harten Beschichtung 24, die auf der Endfläche des Stempels 1 wie in 3(b) gezeigt gebildet ist, die Endfläche 4 des Stempels 1 einer Funkenbeschichtung unterzogen, an dem flachen Oberflächenabschnitt der Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung, außer für die Vertiefung 14a, wie in 3(c) gezeigt, und eine harte Beschichtung 27 wird auf der Endfläche gebildet, wie in 3(d) gezeigt, wobei scharfe Eckabschnitte 28 gebildet werden können. Dementsprechend kann ein Produkt mit höherer Genauigkeit in der Plastizitätsverarbeitung unter Verwendung des auf diese Weise hergestellten Stempels hergestellt werden.
Obwohl in 3(d) die Entladungs-Oberflächenbearbeitungs-Elektrode 14 abgenutzt wird, um einen konkaven Abschnitt an der Entladungs-Oberflächenbearbeitungs-Elektrode 14 zu bilden, ist dieser konkave Abschnitt im vergrößerten Maßstab gezeigt, zum Zweck der besseren Beschreibung. Tatsächlich ist die Tiefe dieses konkaven Abschnitts in der Größenordnung von einige μm bis einigen zehn μm. Somit geschieht die elektrische Entladung nicht konzentrisch, im Gegensatz zum Abschnitt zwischen den Eckabschnitten 14b der Vertiefung 14a (mit einer Tiefe von mehreren mm) der 2 und des Stempels 1, so dass die scharfen Eckabschnitte 28 wie oben beschrieben gebildet werden können.
Wie bei der ersten und zweiten Ausführung gezeigt, da die Seitenflächen 5 des Stempels 1 der Funkenbeschichtung mit einer vorbestimmten Breite von zum Beispiel ungefähr mehreren mm unterzogen werden, wenn die Eckabschnitte 26 oder 28 aufgrund des Gebrauchs abgenutzt sind, kann der Stempel 1 wieder verwendet werden, durch Schleifen der harten Beschichtung 24 oder 27, die auf der Endfläche des Stempels 1 gebildet ist, wie in 3(b) gezeigt (zum Beispiel ungefähr 0.2 mm bis 0.3 mm), und indem die Endfläche 4 der Funkenbeschichtung durch die Elektrode 14 zur Funkenbeschichtung unterzogen wird, wie in 3(c) und (d) gezeigt. Da der Stempel 1 wiederholt verwendet werden kann, durch Ausführung einer einfachen Modifikation, können seine Wartungskosten bzw. Betriebskosten verringert werden.
Wie oben beschrieben ist die Entladungs-Oberflächenbearbeitung nach der Erfindung geeignet für die Verwendung bei der Oberflächenbearbeitung, der ein bearbeitetes Material an der Endfläche oder den Seitenflächen unterzogen wird, um die Beständigkeit zu verbessern.

Claims

Funkenbeschichtungsverfahren für eine Funkenbeschichtungsvorrichtung, in der ein X-Achsen-Antrieb (16), ein Y-Achsen-Antrieb (17) und ein Z-Achsen-Antrieb (18) vorgesehen sind, wobei ein zu beschichtendes Material (1) und eine Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung relativ bewegt werden, und Entladungsenergie zugeführt wird zwischen dem zu beschichtenden Material (1) und der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung, um dadurch eine harte Beschichtung (24, 25) auf dem zu beschichtenden Material (1) zu bilden, umfassend: einen ersten Schritt zur Betätigung des Z-Achsen-Antriebs (18) und zum Erzeugen einer Entladung zwischen einer Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) und der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung, um dadurch mittels der elektrischen Entladungsenergie eine harte Beschichtung (24) auf der Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) und eine Vertiefung (14a) mit einer vorbestimmten Tiefe in der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung zu bilden; und einen zweiten Schritt zur Betätigung des X-Achsen-Antriebs (16) und des Y-Achsen-Antriebs (17) damit das zu verarbeitende Material (1) und die Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung eine Relativbewegung vollziehen, so dass in der Vertiefung (14a) eine Drehung zwischen dem zu verarbeitenden Material (1) und der Vertiefung (14a) stattfindet, und zum Erzeugen einer Entladung zwischen einer Seitenfläche (5) des zu verarbeitenden Materials (1) und einer Seitenfläche der Vertiefung (14a), um dadurch mittels der elektrischen Entladungsenergie eine harte Beschichtung (25) auf der Seitenfläche (5) des zu verarbeitenden Materials (1) zu bilden.
Funkenbeschichtungsverfahren für eine Funkenbeschichtungsvorrichtung, in der ein X-Achsen-Antrieb (16), ein Y-Achsen-Antrieb (17) und ein Z-Achsen-Antrieb (18) vorgesehen sind, wobei ein zu beschichtendes Material (1) und eine Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung relativ bewegt werden, und Entladungsenergie zugeführt wird zwischen dem zu beschichtenden Material (1) und der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung, um dadurch eine harte Beschichtung (24, 25) auf dem zu beschichtenden Material (1) zu bilden, umfassend: einen Schritt zur Betätigung des X-Achsen-Antriebs (16), des Y-Achsen-Antriebs (17) und des Z-Achsen-Antriebs (18), und zum Erzeugen einer Entladung zwischen einer Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) und der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung, um dadurch mittels der elektrischen Entladungsenergie eine harte Beschichtung (24) auf der Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) zu bilden, und während das zu verarbeitende Material (1) und die Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung eine relative Kreisbewegung vollführen, Schaffen einer Vertiefung (14a) in der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung und Erzeugen einer Entladung zwischen einer Seitenfläche (5) des zu verarbeitenden Materials (1) und einer Seitenfläche der Vertiefung (14a), um dadurch mittels der elektrischen Entladungsenergie eine harten Beschichtung (25) auf der Seitenfläche des zu verarbeitenden Materials (1) zu bilden.
Funkenbeschichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Schritt des Schleifens der harten Beschichtung (24), die auf der Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) gebildet ist; und einen anschließenden Schritt zur Betätigung des Z-Achsen-Antriebs (18) und zum Erzeugen einer Entladung zwischen der Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) und einem flachen Oberflächenabschnitt der Elektrode (14) zur Funkenbeschichtung, abseits der Vertiefung (14a), um dadurch mittels der elektrischen Entladungsenergie eine harte Beschichtung (27, 28) auf der Endfläche (4) des zu bearbeitenden Materials (1) zu bilden.
Funkenbeschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verarbeitende Material gebraucht ist, und vor der erneuten Beschichtung der Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) eine vorhandene harte Beschichtung der Endfläche (4) des zu verarbeitenden Materials (1) abgeschliffen wird.