JP3708087B2

JP3708087B2 - 放電加工機

Info

Publication number: JP3708087B2
Application number: JP2003090559A
Authority: JP
Inventors: 治樹小原; 正生村井; 章義川原
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004291206A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電加工機に関し、特に電食防止を図った放電加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工は加工液中で被加工物と工具電極間にパルス状に電圧を印加して放電加工を行うものであるが、水を主成分とした電解性の水系加工液を用いた場合、陽極酸化などの電気化学作用によって被加工物が電食（電気化学腐食）を起こすことが知られている。例えば、被加工物が鉄系材料では、鉄のイオンＦｅ^２＋，Ｆｅ^３＋が析出され、これが加工液内の陰イオンＯＨ⁻と結合し赤錆を発生させる。又、超硬材などでは、結合材であるコバルトなどが溶出し、被加工物の断面、表面が腐食し、材質欠陥が生じることが知られている。
【０００３】
この電食を防止する方法として、被加工物と工具電極間の間隙に印加する正極性電圧パルス間の休止時間内に、正極性とは逆極性の電圧パルスを印加し、加工中の平均加工電圧が零以下となるようにすることによって、電食を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上述した電食防止方法は加工中における電食を防止するものであり、加工後の電食を防止するものではない。被加工物を放電加工により加工する場合、長時間の加工となることから、無人で自動運転により昼夜加工が連続的に行われる場合が多い。この場合で、夜間に加工が終了したとき、被加工物は加工液中に翌朝まで放置されることになる。放電加工終了後、被加工物が長時間加工液中に浸されていると、電食が発生する場合がある。この非加工中における電食防止対策として、ワイヤ電極又は上下ノズル近傍に配置した防食電極と被加工物間に防食電源より電圧を印加し、電食を防止したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−１９２４１５号公報
【特許文献２】
特開平１１−７０４１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
非加工中における電食防止としては上述したように特許文献２に記載されたような方法があるが、この方法は、上下のノズル近傍に配置した防食電極又はワイヤ電極を使用する必要があり、これら電極近傍の電食を防止することしかできず、大型の被加工物などでこれら電極部と離れた箇所については電食を防止することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点を改善し、非加工中において被加工物全体に亘って電食を防止する放電加工機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係わる発明は、被加工物と工具電極を水系加工液を介して対向させ、間欠的に電圧を印加して加工を行う放電加工機において、被加工物をテーブルに絶縁して取り付ける取付手段と、非加工中に被加工物とテーブルの間に接続した防食電源を備えたことを特徴とするもので、この防食電源によって印加した電圧により電食を防止するようにしたものである。又、請求項２に係わる発明は、非加工中に工具電極とテーブルとを電気的に接続するスイッチ手段を備えるようにして、工具電極と被加工物間で発生する電食をも防止するようにした。さらに、請求項３に係わる発明は、加工中のみ被加工物とテーブルとを電気的に接続するスイッチ手段を備えるようにした。また、請求項４に係わる発明は、前記防食電源を直流電源で構成するか又は平均電圧を偏向された交流電源で構成するものとした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
水を主成分とする電解性の加工液を介して放電加工を行う放電加工機において、加工終了後に被加工物を加工液内に放置しておくと、上述したように電食が生じる。一方、異種金属との接触は電池を構成し電流が流れることが知られている。そこで、図２に示すように、水を主成分とした水系加工液１０中に被加工物２としての超硬材料のＷＣ−Ｃｏ合金を吊り下げ、該被加工物２をマイナス側に、被加工物を取り付けるテーブル（ＳＵＳ３０４）４をプラス側に接続して直流電圧を印加し、流れる電流を測定した。又、電圧を印加せず、テーブル４と被加工物２を加工液１０中で接触させることなく、テーブル４と被加工物２を導線で接続しその導線に流れる電流を測定した。電圧を印可しない状態では７０μＡ程度の電流が流れていた。これは、テーブル４と被加工物２の金属間で電池が形成され電流が流れているものと判断され、この電流が腐食を加速する原因と想定される。又、テーブル４は被加工物２との対向面積が大きく、被加工物全体に電食を発生させる要因と考えられる。
【００１０】
被加工物２とテーブル４間に電圧を印加して、この印加電圧を上昇させて流れる電流を測定した。０．４Ｖ以上まで印加電圧を上げると流れる電流の向きが逆転し、印加電圧の上昇と共に流れる電流も増加することが検出された。そこで、テーブル４と被加工物２に電圧を印加しない場合と、２Ｖの電圧を印加して７０時間放置した場合の２つの実験を行ったところ、電圧を印加しない場合にはＷＣ−Ｃｏ合金の被加工物２には電食による腐食が生じていたが、電圧を印加したＷＣ−Ｃｏ合金の被加工物２にはほとんど腐食が発生していないことが分かった。本発明は、この現象を利用して、被加工物の電食を防止する放電加工機を構成するようにしたものである。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態のワイヤ放電加工機の要部構成図である。
被加工物２は、金属製（例えばステンレス）のテーブル４に載置され取付手段９で絶縁体３を介して取付られる。被加工物２はスイッチ手段５を介して防食電源７のマイナス側又はテーブル４側に切替接続されるように構成されている。又、テーブル４は防食電源７のプラス側に接続され、さらに、工具電極としてのワイヤ電極１が通電子８及びスイッチ手段６を介して防食電源７のプラス側に接続されている。
防食電源７は、前述したように２Ｖ程度の直流電源又は交流電源としている。交流電源とする場合、中心電圧を＋２Ｖ程度シフトして、テーブル４に接続する側を高くし、平均電圧が＋２Ｖ程度偏向した交流電源としている。
又、被加工物２はテーブル４に対して絶縁体３により電気的に絶縁され、スイッチ手段５がテーブル側端子に接続されたとき、この被加工物２とテーブル４は短絡される構成となっている。
なお、ワイヤ電極１によって被加工物２に対して放電加工を行うための加工電源、及び該加工電源とワイヤ電極１，被加工物２の接続は従来と同様のものであり、図１では省略している。
【００１２】
放電加工を行うに際しては、スイッチ手段５、６を図１の状態とは逆の状態にする。すなわち、スイッチ手段６をオフとして、防食電源７とワイヤ電極の接続を断つ。又、スイッチ手段５を被加工物２との接続側に接続し、被加工物２とテーブル４を短絡する。そして、図示しない加工用電源からワイヤ電極１と被加工物２間にパルス状電圧を印加して加工を行う。この放電加工は従来行われている方法と同一である。
【００１３】
放電加工が終了したときには、スイッチ手段５，６を図１に示す状態にする。すなわち、スイッチ手段５を防食電源７側に接続し、且つスイッチ手段６をオンとすることによって、ワイヤ電極１と防食電源７を接続する。その結果、被加工物２は、ワイヤ電極１及びテーブル４に対して負の電位で保持され、前述したように電食が防止される。
【００１４】
なお、スイッチ手段５，６の切替は手動切替でもよいが、夜間等の無人運転による加工をも考慮すると、スイッチ手段５，６をリレースイッチ等の放電加工機の制御装置によって制御されるスイッチ手段で構成し、加工終了時には自動的に図１の状態に切替るようにする。
【００１５】
なお、上述した実施形態では、ワイヤ電極１と被加工物２間にも防食電源７より電圧を印加したが、ワイヤ電極１は放電加工終了後、自動的に切断される場合もあること、又、被加工物２との対向面積も小さいこと、逆に、テーブル４は被加工物２との対向面積の大きく、且つ近接した位置に配置されるものであるから、電食の影響はワイヤ電極１よりテーブル４の方が大きいことから、テーブル４のみを防食電極としこのテーブル４と被加工物２間にのみ防食電源７から電圧を印加するようにしてもよい。この場合、スイッチ手段６を設ける必要はない。又、ワイヤ電極１と防食電源７を接続するスイッチ手段６を設ける場合、この防食電源７を被加工物２とワイヤ電極の短絡検知用電源として利用してもよい。
【００１６】
なお、上述した実施形態ではワイヤ放電加工機の例を説明したが、加工液として水を主成分とする電解性の水系加工液を用いて加工する型彫放電加工機においても本発明は適用できるものである。
【００１７】
【発明の効果】
被加工物を長時間加工液内に放置しても、電食による腐食が防止され、被加工物の品質が保持される。そのため、夜間無人加工において、夜間に加工が終了しても、被加工物は電食による腐食が少なく、被加工物の品質が保持される。又、被加工物と接近し、対向面積が大きいテーブルを防食電極として利用することから、大型の被加工物に対しても防食効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の要部構成図である。
【図２】電食防止のための実験例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ワイヤ電極
２被加工物
３絶縁体
４テーブル
５，６スイッチ手段
７防食電源
１０加工液

Claims

被加工物と工具電極を水系加工液を介して対向させ、間欠的に電圧を印加して加工を行う放電加工機において、被加工物をテーブルに絶縁して取り付ける取付手段と、非加工中に被加工物とテーブルの間に接続した防食電源を備えたことを特徴とする放電加工機。
非加工中に工具電極とテーブルとを電気的に接続するスイッチ手段を備える請求項１に記載の放電加工機。
加工中のみ被加工物とテーブルとを電気的に接続するスイッチ手段を備える請求項１又は請求項２に記載の放電加工機。
前記防食電源は、直流電源又は平均電圧を偏向された交流電源で構成されている請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の放電加工機。