JP5312696B1 - 放電加工液清浄装置と放電加工液の清浄方法 - Google Patents

Abstract

放電加工で使用され、使用期間や環境、状況によって水分混在や酸化が促進し、劣化した油系放電加工液を清浄化する放電加工液清浄装置と放電加工液の清浄方法を得るために、本発明では、油系の放電加工液（２３）が満たされ、被加工物（２４）と加工用電極（１２）との間にパルス状電圧を印加して被加工物（２４）に加工を施す加工槽（２２）と、加工槽（２２）で使用される放電加工液（２３）を貯留する加工液貯留槽（７１）と、を備える放電加工装置の放電加工液（２３）を清浄化する放電加工液清浄装置において、加工槽（２２）と加工液貯留槽（７１）との間で放電加工液（２３）を流す流路に、放電加工液（２３）の比重以上の比重を有し、粒径が０．０１〜１０ｍｍである粒状の多孔質材からなる清浄材が格納される清浄材格納容器を備える構成とした。

Description

この発明は、放電加工液清浄装置と放電加工液の清浄方法に関するものである。

相対させた加工用電極と被加工物との間（以下、間隙という）に放電を生じさせ、発生した熱エネルギによって被加工物を溶融・除去することで加工が進行する放電加工では、放電発生後の放電点の冷却やイオン消沈・絶縁回復を目的として、水系・油系の加工液が用いられている。

水系加工液、特に純水を使用した放電加工装置では、放電加工液を清浄するために、加工屑を分離するフィルタ装置と、放電加工液の比抵抗を維持するイオン交換樹脂などが設けられている。

油系加工液を使用した放電加工装置でも、加工屑を分離するフィルタ装置が設けられている。たとえば、細粒化した活性白土を加工屑付着剤として用いたフィルタ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。また、油系加工液中の金属加工屑の発生量を低減したり、より小さな粒子としたりして、放電状態を安定させるために、錯化剤を油系加工液に添加して、金属錯体を生成させることが知られているが、この油系加工液での錯化剤と油分の分離を行う水分の除去を目的としてモレキュラーシーブを配して、放電加工性能を向上させる技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。しかし、油系加工液を使用した放電加工装置での放電加工液の比抵抗を維持するような装置については今まで考慮されておらず、そのような装置は提案されていない。

特開昭５１−１３３８６３号公報 特開２００７−１０５８６３号公報

特許文献１は、細粒化した活性白土を加工屑付着剤として用いると、活性白土はゲル化・スラリー化・ヘドロ化してフィルタ装置で目詰まりを起こしてしまうことを解決するためになされたフィルタ装置での保守方法に関する発明である。特に、細粒化した活性白土は交換等の扱いが悪くなるだけでなく、放電加工液の流動性も悪化し、場合によって放電加工中に間隙に進入してしまう虞があることが示唆されている。また、細粒化によってヘドロ化した活性白土は放電加工液と分離してしまい、水分混在や酸化を抑制する機能が得られない。このように特許文献１は、放電加工液が使用期間や環境、状況から水分混在や酸化が進むことに着目しているものではない。

また、特許文献２では、水分を分離するためにモレキュラーシーブを配しているが、この発明の目的は放電加工液の性能向上のために錯化剤を添加することにある。また、錯化剤と放電加工液の分離のために水または水溶液が使用されているので、放電加工液の使用期間や環境、状況から水分混在や酸化が進むことを認識しているものではない。すなわち、放電加工液の清浄化を目的として、モレキュラーシーブを配しているものではない。

一般的に、油脂の脱水や脱酸、脱色においては、活性白土・酸性白土、活性炭、アルミナ、シリカゲル等の多孔質材が使用される。しかし、従来では、放電加工装置の放電加工液、特に、使用期間や環境、状況によって水分混在や酸化が行われた放電加工液の清浄化を目的とした技術は具体的に提案されていなかった。また、油系加工液では加工屑を分離するフィルタ装置は一般的に用いられているが、放電加工液の比抵抗を維持するような装置はなく、放電加工液の長期使用にあたっては、任意期間での加工液の追加か、あるいは任意期間での放電加工液の総量交換が行われていた。そして、いずれの場合でも放電加工液の性能の維持管理が行われず、たとえば、粘性や色相変化といった感覚的な作業者の判断に委ねられていた。特に、油系加工液では成分調整用添加剤を含むと新油状態では無色透明だった放電加工液が、劣化とともに黄色から赤色に変色すること、また水分を含むと乳白色になることを作業者が目視確認して劣化を判断している。

この発明は上記に鑑みてなされたもので、放電加工で使用され、使用期間や環境、状況によって水分混在や酸化が促進し、劣化した油系放電加工液を清浄化する放電加工液清浄装置と放電加工液の清浄方法を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる放電加工液清浄装置は、油系の放電加工液が満たされ、被加工物と加工用電極との間にパルス状電圧を印加して前記被加工物に加工を施す加工槽と、前記加工槽で使用される前記放電加工液を貯留する加工液貯留槽と、を備える放電加工装置の前記放電加工液を清浄化する放電加工液清浄装置であって、前記加工槽と前記加工液貯留槽との間で前記放電加工液を流す流路に、前記放電加工液の比重以上の比重を有し、粒径が０．０１〜１０ｍｍであり、前記油系の放電加工液の脱水・脱酸・脱色を行う粒状の多孔質材からなる清浄材が格納される清浄材格納容器と、前記放電加工液を前記流路を介して流すか否かを切り替える切替手段と、前記切替手段の切替を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、使用によって色相が変化した前記油系の放電加工液に対して、前記放電加工装置で放電加工処理が行われていない所定のタイミングで、前記切替手段を制御して前記流路に前記放電加工液を流し、前記清浄材格納容器で前記放電加工液を清浄化し、前記清浄材は、前記清浄材の粒径と前記放電加工装置で行われる放電加工の種類に応じて発生する加工屑の粒径との間に２倍以上の差を有するように、０．０１〜１０ｍｍの間で粒径が選択されることを特徴とする。

この発明によれば、加工槽と加工液貯留槽との間で放電加工液を流す流路に、放電加工液の比重以上の比重を有し、粒径が０．０１〜１０ｍｍである粒状の多孔質材からなる清浄材が格納される清浄材格納容器を配置したので、放電加工液から油脂の脱水や脱酸が行われ、放電加工液が清浄化される。その結果、放電加工性能の維持・改善を図ることができるという効果を有する。

図１は、実施の形態１による放電加工液清浄装置を含む放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図２は、実施の形態１による放電加工液清浄装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。 図３は、実施の形態２による清浄部の構成の一例を模式的に示す図である。 図４は、実施の形態３による放電加工液清浄装置を有する放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図５は、実施の形態４による放電加工液清浄装置を有する放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図６は、実施の形態５による放電加工液清浄装置を有する放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図７は、実施例で使用した試験条件を示す図である。 図８は、新油と清浄前の加工液と実施例１〜３で清浄処理した後の加工液の特性を示す図である。 図９は、清浄化前と実施例２で清浄化処理した後の加工液を用いた放電加工試験の結果を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる放電加工液清浄装置と放電加工液の清浄方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による放電加工液清浄装置を含む放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図であり、図２は、実施の形態１による放電加工液清浄装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。なお、図１において、被加工物２４が載置される面に互いに直行するＸ軸とＹ軸をとり、Ｘ軸とＹ軸の両方に垂直な方向（高さ方向）をＺ軸方向とする。

この放電加工装置は、Ｚ軸方向に駆動される主軸１１と、ＸＹ方向に駆動されるワークテーブル２１と、ワークテーブル２１上に設置された加工槽２２とを有しており、主軸１１には加工用電極１２が取り付けられている。また、加工槽２２内には、油系の放電加工液（以下、単に加工液ともいう）２３が満たされると共に、被加工物（ワーク）２４が配置され、加工用電極１２と被加工物２４とが、加工液２３中で所定の加工間隙をもって相対向して配置される。被加工物２４と加工用電極１２には、放電加工時に両者間に電圧を印加する電源部３１が接続される。また、主軸１１とワークテーブル２１には制御部３２が接続される。制御部３２は、放電加工プログラムにしたがって、主軸１１とワークテーブル２１の位置を制御し、また電源部３１の電源のオン／オフの制御を行って放電加工処理を行う。

放電加工として、加工用電極１２が被加工物２４に所望の形状を転写する形彫放電加工と、加工用電極１２がワイヤ線であり、被加工物２４を糸鋸のように所望の形状にくり貫くワイヤ放電加工と、があるが、以下の実施の形態は、形彫放電加工、ワイヤ放電加工に関わらず、加工液２３が油系加工液である場合に適用することができる。

加工槽２２には配管４１，４２を介して加工液貯留槽７１が設けられる。この加工液貯留槽７１は、加工液２３を加工槽２２内に供給し、加工槽２２からの加工液２３を貯留する。加工液貯留槽７１には、加工槽２２に加工液２３を供給する配管４１と、加工槽２２からの加工液２３を受け取る配管４２と、を有する。

配管４１には、加工液貯留槽７１中の加工液２３を汲み上げて、加工槽２２へと供給する供給ポンプ６１と、加工液２３中の加工屑を分離するフィルタ部６２と、が設けられている。配管４２には、加工槽２２からの加工液２３の排出の有無を切り替える排出バルブ４３と、加工槽２２から排出される加工液２３を清浄化する放電加工液清浄装置である清浄部５０と、を備える。なお、図１に示されるようにフィルタは供給ポンプ６１を経由する構成と、フィルタ専用のフィルタポンプを採用する構成と、があるが、両者の扱いによって構成が大きく異なることはないため、この実施の形態では前者を例に挙げて説明を行う。

図２に示されるように、清浄部５０は、内部が中空の箱状のハウジング５１と、ハウジング５１内に充填される油系の加工液２３を清浄化する清浄材５３と、を備える。ハウジング５１の配管４２と接続される箇所には、パイプ状の継ぎ手５２が設けられる。このような継ぎ手５２を有する構造によって、ハウジング５１は、配管４２に対して取り外し可能な構成となっている。清浄材５３は、用いる材料の粒径よりも小さいメッシュ状の袋や容器などの清浄材保持容器５４内に入れられ、ハウジング５１の内部空間が充填されるように格納される。

また、この清浄部５０は使用するたびに取外すことも可能であるが、図２に示されるように清浄材保持容器５４の入れ替えを行うための開閉扉５１ａを有することで、清浄部５０自体は配管４２上に配置したままで、清浄材５３のみを入れ替えすることも可能である。

清浄材５３として、加工液２３の脱水・脱酸・脱色等を行うことができ、比重が加工液２３の比重（約２．０）以上であり、０．０１〜１０ｍｍ程度、望ましくは０．２〜５．０ｍｍの粒径を有する粒状の物質の多孔質材を用いることができる。このような多孔質材として、活性白土・酸性白土、活性炭、アルミナ、シリカゲル等を例示することができる。比重が加工液２３の比重未満の場合には、加工液２３と接触してゲル化・スラリー化・ヘドロ化してしまうので望ましくない。また、粒径が０．０１ｍｍ未満の場合には、清浄部５０から清浄材５３が流出してしまう可能性があり、さらに加工屑が吸着してゲル化・スラリー化・ヘドロ化してしまう可能性があるので望ましくない。粒径が１０ｍｍ以上の場合には、粒子と粒子との間の間隙が大きくなり、粒子間を流れる加工液２３の割合が多くなり、加工液２３の清浄化の効率が落ちてしまうので、望ましくない。以上より、上記のように、０．０１〜１０ｍｍ程度の粒径を有する粒状の物質で、加工液２３の比重以上の比重があれば、加工液２３に介在した場合にゲル化・スラリー化・ヘドロ化することがなく、加工液２３の流動性を損なわず、加工液２３内を清浄材５３が浮遊することもないので望ましい。

なお、一般的な使用における放電加工で発生する加工屑の大きさは、仕上加工では数ｎｍ〜０．０３ｍｍ程度、荒加工では０．０３〜０．１ｍｍ程度であり、加工屑と清浄材５３の粒径には２倍以上の差があれば、両者の結合力は小さいと考えられる。その結果、清浄材５３に加工屑が吸着する可能性はあるが、ゲル化・スラリー化・ヘドロ化する可能性は非常に小さい。このことから、清浄材５３としては、放電加工の処理の種類（仕上げ加工や荒加工など）に応じて、粒径などを最適化したものを用いるようにしてもよい。

このように、実施の形態１による清浄材５３は、加工液２３の清浄化を目的とするものであり、より具体的には加工液２３の経年的な変化における水分混在と酸化を抑制することにある。そのため、実施の形態１の清浄材５３は、特許文献１で開示されている加工屑を付着させる加工材付着剤ではなく、また、特許文献２で開示されている意図的に加工液２３に添加された水分を分離するものでもない。これらの点で、実施の形態１による清浄部５０は、特許文献１，２とは異なっている。

つぎに、放電加工方法と加工液２３の清浄方法について説明する。放電加工処理を行う前では、加工槽２２には加工液２３が満たされていない状態にあるものとする。放電加工処理を行う前に、または制御部３２に設定された任意の制御もしくは作業者の任意な操作によって、配管４２に設けられる排出バルブ４３を「閉」状態とし、供給ポンプ６１を作動させて、加工液貯留槽７１内に貯蔵された加工液２３を汲み上げ、加工槽２２へと供給する。このとき、加工液貯留槽７１内の加工液２３中の加工屑がフィルタ部６２で除去される。そして、加工槽２２に所定量の加工液２３が充填されると、供給ポンプ６１を停止する。

その後、放電加工処理が行なわれる。この放電加工では、加工用電極１２と被加工物２４とを加工液２３が満たされた加工槽２２中に浸積した状態で、被加工物２４のＸＹ方向の位置と加工用電極１２のＺ軸方向の位置とをそれぞれワークテーブル２１と主軸１１によって制御し、被加工物２４と加工用電極１２とが所定の間隙となるように配置する。そして、加工用電極１２と被加工物２４との間に、たとえば加工用電極１２がプラス極となり、被加工物２４がマイナス極となるように、マイクロ秒〜ミリ秒オーダのパルス電圧を印加して加工用電極１２と被加工物２４との間に瞬間的なアーク放電を繰り返し発生させ、このときに生じるアーク熱によって被加工物２４の被加工面を溶融、蒸発させて除去加工する。また、これと同時にサーボ機構によって加工用電極１２を降下移動させる。これを連続的に繰り返すことによって、加工用電極１２の加工面の形状が被加工物２４に転写加工される。なお、放電加工が行われているときには、排出バルブ４３を加工液２３が通過することがないため、清浄部５０が加工液２３を清浄化することはない。

放電加工処理の終了後に、または制御部３２に設定された任意の制御もしくは作業者の任意な操作によって、配管４２に設けられる排出バルブ４３が「開」状態となり、加工槽２２から加工液２３が加工液貯留槽７１へと排出される。このとき、加工槽２２内の加工液２３は、清浄部５０で脱水、脱酸、脱色などが行われ、清浄化された状態で、加工液貯留槽７１へと排出される。また、上記したように、清浄材５３の粒径を０．０１〜１０ｍｍとし、比重を加工液２３以上としたので、清浄材５３が加工液２３に介在した場合でも、ゲル化・スラリー化・ヘドロ化することがない。その結果、加工液２３は流動性を損なわず、また清浄材５３が加工液２３内を浮遊することもない。

また、図１の構成では、清浄部５０は排出バルブ４３の後段（下流側）の配管４２に継ぎ手５２を介して配されることで、配管４２に加工液２３が流れていないときに、任意に取外しが可能となっている。

加工液２３は、加工槽２２に供給されたとき、または加工液２３経路の通過や供給ポンプ６１を通過することで、大気中の水分や酸素に触れる。そして、長期の使用によって、継続的に水分や酸素が加工液２３に取り込まれることになり、加工液２３が劣化する。この加工液２３の劣化は、作業者によって加工槽２２に供給された加工液２３の色相変化や触ったときの粘性から判断され、全量交換するか、新品の加工液２３を追加供給していた。

このような状況に対して、実施の形態１では、放電加工装置の加工槽２２と加工液貯留槽７１とを結ぶ配管４２に０．０１〜１０ｍｍ程度の粒径を有し、加工液２３の比重以上の比重を有する多孔質材からなる清浄材５３を配置した清浄部５０を設けた。これによって、流れている加工液２３が積極的に清浄部５０と接触し、加工液２３の脱水、脱酸、脱色などが行われるので、加工液２３を効率的に清浄化できるという効果を有する。また、また、加工液２３に合わせて清浄材５３の比重や粒度を最適化することで、加工液２３を清浄部５０に接触させても、ゲル化・スラリー化・ヘドロ化することがないので、加工液２３は流動性を損なわず、つぎの放電加工の際に使用することができる。さらに、加工液２３内に清浄材５３が浮遊することがないので、放電加工中の加工用電極１２と被加工物２４の間隙に清浄材５３が入り込んでしまうこともない。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２による清浄部の構成の一例を模式的に示す図である。この清浄部５０は、実施の形態１の清浄部５０において、清浄部５０（配管４２）を流れる加工液２３の流量を計測する流量計測部５５と、流量計測部５５で計測された流量を表示する流量表示部５６と、をさらに備える構成となっている。流量計測部５５は、清浄部５０内で加工液２３が流れる方向の上流側または下流側のどちらに配置されてもよい。

清浄材５３の脱水、脱酸、脱色の効果には限度がある。そこで、たとえば清浄材５３の寿命と判断される清浄材５３を流れる加工液２３の通過総量を清浄材交換基準値として予め定義しておき、流量計測部５５が計測した流量を積算した通過総量が清浄材交換基準値に達した場合に寿命と判断するようにする。そのため、流量表示部５６には、清浄部５０に新たな清浄材５３を配置した時点から、清浄部５０を通過した加工液２３の流量を積算して表示する機能が設けられる。そして、作業者が流量表示部５６を確認し、通過総量が基準値を通過していることを確認すると、清浄部５０内の清浄材５３を入れ替える作業が行なわれる。

なお、流量表示部５６は、流量計測部５５で計測された通過総量が清浄材交換基準値を超えた場合に、作業者の注意を引くように、音を鳴らしたり、光を発したりする警報機能を有していてもよい。また、流量計測部５５と流量表示部５６を制御部３２に接続し、流量計測部５５で計測された流量を制御部３２で積算して通過総量を算出し、その値を流量表示部５６に表示させ、さらに清浄材交換基準値を超えた場合に作業者に通知するようにしてもよい。また、清浄材５３の材料の種類や粒径に応じて清浄材交換基準値を予め定義しておき、清浄部５０に格納した清浄材５３の種類に対応した清浄材交換基準値を設定するようにしてもよい。

この実施の形態２によれば、清浄部５０に新たな清浄材５３を充填してから流れた加工液２３の通過総量を計測する流量計測部５５と、通過総量を表示する流量表示部５６と、を設けたので、清浄材５３の交換時期を容易に把握することができるという効果を有する。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３による放電加工液清浄装置を有する放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。なお、図４以降では、放電加工装置側の図示を省略している。この放電加工装置では、加工槽２２と加工液貯留槽７１とを結ぶ排出側の配管４２に加え、加工槽２２と清浄部５０の下流側の配管４２とを結ぶ配管４４がさらに設けられる構成となっている。また、この配管４４には排出バルブ４５が設けられている。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。また、清浄部５０として、実施の形態２の構成のものを設けてもよい。

実施の形態３の放電加工装置は、加工液２３を加工液貯留槽７１へと排出する場合に、常に清浄部５０に加工液２３が流れ込むことを避け、清浄部５０を通る経路と通らない経路とを設け、任意のタイミングで加工液２３の排出経路を切り替える機能を有するものである。この構成では、２つの排出バルブ４３，４５の開閉を制御部３２によって制御し、所望とする場合に、排出バルブ４３を「開」状態とし、且つ排出バルブ４５を「閉」状態とすることで、清浄部５０へ加工液２３を通過させることが可能となる。また、排出バルブ４３を「閉」状態とし、且つ排出バルブ４５を「開」状態とすることで、清浄部５０へ加工液２３を通過させることなく、加工液貯留槽７１へ加工液２３を戻すことができる。このような排出バルブ４３，４５として、たとえば制御部３２で制御可能な電磁弁を用いることができる。

なお、図４では、２つの排出バルブ４３，４５の開閉を制御部３２によって制御する場合の構成を説明したが、配管４２を、清浄部５０の上流側で別の経路に分岐させ、清浄部５０の下流側で再び合流するような構成とし、上流側の分岐部に三方弁を配する構成としてもよい。この場合には、手動または自動で三方弁を操作することによって、加工槽２２から加工液貯留槽７１へ加工液２３を排出する経路を任意に変更することができる。

この実施の形態３では、加工槽２２から加工液２３を加工液貯留槽７１に排出する流路として、清浄部５０を通る配管４２と、清浄部５０を通らない配管４４と、を設け、それぞれの配管４２，４４に排出バルブ４３，４５を設けた。これによって、一度配管４２に配置した清浄部５０は設定された清浄材５３の寿命に至るまで、配管４２に配置したままとすることができる。その結果、実施の形態１の構造では適宜清浄部５０を取外さなければならないなどの作業が、この実施の形態３では不要となる。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４による放電加工液清浄装置を有する放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。上記した実施の形態１〜３では、清浄部５０は、加工槽２２から加工液貯留槽７１に加工液２３を排出する流路（配管４２）上に設けられたが、この実施の形態４では、加工液貯留槽７１から加工槽２２へと加工液２３を供給する流路（配管４１）に清浄部５０が設けられる。そのため、この構成では、加工槽２２に加工液２３が供給ポンプ６１によって供給されるときに、常に加工液２３が清浄部５０を通過することになる。また、清浄部５０は、配管４１上のフィルタ部６２の手前（上流側）に継ぎ手を介して配置するようにして、任意に取外し可能な構成としてもよいし、図２に示されるようにハウジング５１に開閉扉５１ａを設けて、清浄材保持容器５４を任意に取り外し可能な構成としてもよい。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。また、清浄部５０として、実施の形態２の構成のものを設けてもよい。

図１や図４で示したように、加工槽２２からの排出側配管４２に清浄部５０が設けられる放電加工装置では、清浄材５３が清浄部５０から万が一流出した場合に、清浄材５３が供給ポンプ６１内に侵入してしまう。その結果、硬度のある清浄材５３が供給ポンプ６１の構成部品に損傷を与える虞がある。これに対して、実施の形態４では、清浄部５０を加工槽２２への供給配管４１側の供給ポンプ６１とフィルタ部６２との間に配置したので、清浄材５３が流出してしまった場合でも、供給ポンプ６１への清浄材５３の侵入が防止され、供給ポンプ６１の構成部品に損傷を与えることがないという効果を有する。

また、流出してしまった清浄材５３はフィルタ部６２で除去されるので、加工槽２２中に拡散することがない。その結果、放電加工中に加工用電極１２と被加工物２４の間隙に清浄材５３が入ってしまうことを防ぎ、加工品質を劣化させることがない。

実施の形態５．
図６は、実施の形態５による放電加工液清浄装置を有する放電加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。ここでは、供給ポンプ６１とフィルタ部６２との間の流路が２つとなり、一方の流路は、清浄部５０と供給バルブ４６が設けられる配管４１によって構成され、他方の流路は、供給バルブ４８のみが設けられる配管４７によって構成される点が図５の場合と異なっている。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。また、清浄部５０として、実施の形態２の構成のものを設けてもよい。

図６の構成では、２つの供給バルブ４６，４８を制御部３２によって制御し、所望とする場合に、供給バルブ４８を「閉」状態とし、且つ供給バルブ４６を「開」状態とすることで、清浄部５０へ加工液２３を通過させることが可能となる。また、供給バルブ４８を「開」状態とし、且つ供給バルブ４６を「閉」状態とすれば、清浄部５０へ加工液２３を通過させることなく、加工槽２２へ加工液２３を供給できる。このような供給バルブ４６，４８として、たとえば制御部３２で制御可能な電磁弁を用いることができる。

なお、図６では、２つの供給バルブ４６，４８を制御部３２によって制御する場合の構成を説明したが、供給ポンプ６１からの供給経路上の分岐部に三方弁を配し、手動または自動にて三方弁を操作することによって、加工液貯留槽７１から加工槽２２へ加工液２３を供給する流路を任意に変更するようにしてもよい。

実施の形態５によれば、一度配管４１に配置した清浄部５０は設定された清浄材５３の寿命に至るまで、配管４１に配置したままとすることができる。その結果、実施の形態４の構造では適宜清浄部５０を取外さなければならないという作業が、実施の形態５では不要となる。また、供給ポンプ６１が動作すると常に清浄部５０に加工液２３が流れ込んでしまうという状態を避けることができる。

なお、上述した実施の形態１〜５の図１、図４、図５および図６とも供給ポンプ６１によって供給された加工液２３がフィルタ部６２によって濾過され、放電加工中に発生した加工屑が除去される構成を説明した。しかし、たとえば加工液貯留槽７１内を加工槽２２から排出される加工屑を含んだ加工液２３が流入する汚液槽と、その汚液槽からフィルタ部６２へ加工液２３を供給するフィルタポンプを経由し、フィルタ部６２によって加工液２３が濾過されたものが流入される清液槽と、を設けた構造においても清浄部５０を、適宜構成された加工液２３の経路上に配置してもよい。また、実施の形態としては、必ずしも図１、図４、図５および図６の形態である必要はない。たとえば、清浄部５０を設けなくても、清浄材５３は有効に作用するため、清浄材５３を単体として設けてもよい。さらに、実施の形態１〜３では、排出側の配管４２に清浄部５０を設ける場合を示し、実施の形態４，５では、供給側の配管４１に清浄部５０を設ける場合を示したが、供給側の配管４１と排出側の配管４２の両方に清浄部５０を設ける構成としてもよい。

ここで、実施の形態による放電加工液清浄装置で加工液２３を清浄化する実施例について説明する。

図７は、実施例で使用した試験条件を示す図である。清浄材５３として、粒度が０．２〜０．５ｍｍで比重が１．８〜２．５の活性炭と、粒度が０．２〜０．８ｍｍで比重が２．４の活性白土と、を用いる。また、加工液２３の総量は２００ｌ（リットル）であり、清浄材５３の使用量は１０ｋｇである。実施の形態４の図５に示される放電加工液清浄装置（清浄部５０）を用いて、加工液を２４，１２０，３６０，７２０時間通過させて清浄化処理を行う。なお、ここでは、清浄材５３として活性炭を用いて７２０時間処理を行った場合を実施例１として示し、清浄材５３として活性白土を用いて２４時間処理を行った場合を実施例２として示し、清浄材５３として活性白土を用いて１２０時間処理を行った場合を実施例３として示す。

清浄前の加工液２３の色（セーボルト）はＪＩＳ−Ｋ−２５８０による評価で−１６であり、密度はＪＩＳ−Ｋ−２２４９による評価で０．８０６ｇ／ｃｍ³であり、４０℃での粘度はＪＩＳ−Ｋ−２２８３による評価で４．０ｍｍ²／ｓであり、水分はＪＩＳ−Ｋ−２２７５による評価で０．０３ｍａｓｓ％未満であり、酸価はＪＩＳ−Ｋ−２５０１による評価で０．０２ｍｇＫＯＨ／ｇであり、汚染度はＪＩＳ−Ｂ−９９３１による評価で０．２ｍｇ／１００ｍｌである。

図８は、新油と清浄前の加工液と実施例１〜３で清浄処理した後の加工液の特性を示す図である。ここでは、放電加工に使用する前の新油と、清浄処理前の加工液２３と、実施例１で７２０時間清浄処理した後の加工液２３と、実施例２で２４時間清浄処理した後の加工液２３と、実施例３で１２０時間清浄処理した後の加工液２３の特性値が示されている。清浄前の加工液２３は、色、密度、粘度、水分、酸価および汚染度のいずれにおいても新油に比して劣化しているのがわかる。

実施例１のように、清浄前の加工液２３を活性炭で７２０時間清浄化すると、色と水分に変化はないが、密度と酸価と汚染度に若干の改善が見られる。また、実施例２のように、清浄前の加工液２３を活性白土で２４時間清浄化する場合と、実施例３のように、清浄前の加工液２３を活性白土で１２０時間清浄化する場合には、水分に変化はないが、密度と酸価と汚染度に若干の改善が見られ、色でかなり改善される。

図８から、清浄材５３としては、活性炭よりも活性白土の方が優れ、また、活性白土を用いて２００ｌの加工液２３を清浄化するには、１日（２４時間）の処理で、５日間（１２０時間）の処理を行ったときと同等の水準まで清浄化が図れる。言い換えれば、活性白土を用いて２００ｌの加工液２３を清浄化する場合には、１日以上の処理を行っても、加工液２３の特性に大きな改善は見られない。特に、色については、清浄前の加工液２３が赤色を示していたが、活性白土を清浄材５３とする清浄化によって、２４時間でほぼ無色透明にまで改善される。水分については、そもそも含有されていなかったようであるが、酸価と汚染度はともに半減していることから、加工液２３が清浄化されていることが分かる。

さらに、清浄化前と実施例２で処理した後の加工液２３を用いて、銅電極を加工用電極１２として、被加工物２４である鋼材にリブ加工と最良面加工の放電加工試験を行う。ここで、リブ加工は、幅２０ｍｍ×厚さ１ｍｍのリブ電極で２０ｍｍの加工深さの加工を行うものである。また、最良面加工は、１０ｍｍ×１０ｍｍの電極で最良面仕上加工を行うものである。

図９は、清浄化前と実施例２で清浄化処理した後の加工液を用いた放電加工試験の結果を示す図である。この図に示されるように、面粗さ（十点平均粗さ）は清浄化処理の前後で大きな変化はなかった。しかし、油系加工液２３が劣化したときに多く見られる面正常の不均一である、所謂、面ムラが、清浄化後では著しく改善されている。この現象は、油系加工液２３の劣化が進み、放電絶縁回復効果が損なわれ、放電が分散し難くなったときに生じるとされ、部分的に黒いシミやタールの付着が見られるものであるが、清浄化された加工液２３では、その現象が改善されていることが確認される。

また、電極底面積に対して加工深さが深くなるリブ加工では、加工屑の排出が困難となり、油系加工液２３の劣化による絶縁回復効果が損なわれることでの加工速度の低下懸念が、最も顕著であると言われている。実際に、図８に示されるように、清浄化された加工液２３で加工を行うと、清浄化前の加工時間に比して２０％近く改善されることが分かる。

清浄材５３に活性白土を用いる試験においては、図７の実施例３に示される加工液２３を１２０時間清浄化する工程を４回繰返したところで色の変化の改善度合いが低下する。このことから、活性白土１０ｋｇは、２００ｌの油系加工液２３を４８０時間清浄化することが可能な寿命を有することが分かる。

また、図５の構成であれば、加工槽２２や加工液貯留槽７１内に清浄材５３の侵入は見られず、加工液２３の流動性悪化による単位時間あたりの加工液２３の供給不足のようなアラームも発せられず、良好に清浄化が行われる。

以上のように、長期に亘る加工液２３の使用により劣化が進み、放電加工特性が低下した場合において、実施の形態による清浄化を行うことで、加工液２３は新油に近い性質にまで改善し、また、放電加工性能も回復させることができる。その結果、新油の寿命を延ばすことができ、放電加工処理における処理コストを下げることができるという効果を有する。

以上のように、この発明にかかる放電加工液清浄装置は、放電加工処理で使用される油系の放電加工液の清浄化に有用である。

１１ 主軸
１２ 加工用電極
２１ ワークテーブル
２２ 加工槽
２３ 加工液
２４ 被加工物
３１ 電源部
３２ 制御部
４１，４２，４４，４７ 配管
４３，４５ 排出バルブ
４６，４８ 供給バルブ
５０ 清浄部
５１ ハウジング
５１ａ 開閉扉
５２ 継ぎ手
５３ 清浄材
５４ 清浄材保持容器
５５ 流量計測部
５６ 流量表示部
６１ 供給ポンプ
６２ フィルタ部
７１ 加工液貯留槽

Claims (10)

1. 油系の放電加工液が満たされ、被加工物と加工用電極との間にパルス状電圧を印加して前記被加工物に加工を施す加工槽と、前記加工槽で使用される前記放電加工液を貯留する加工液貯留槽と、を備える放電加工装置の前記放電加工液を清浄化する放電加工液清浄装置であって、
   前記加工槽と前記加工液貯留槽との間で前記放電加工液を流す流路に、前記放電加工液の比重以上の比重を有し、粒径が０．０１〜１０ｍｍであり、前記油系の放電加工液の脱水・脱酸・脱色を行う粒状の多孔質材からなる清浄材が格納される清浄材格納容器と、
   前記放電加工液を前記流路を介して流すか否かを切り替える切替手段と、
   前記切替手段の切替を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、使用によって色相が変化した前記油系の放電加工液に対して、前記放電加工装置で放電加工処理が行われていない所定のタイミングで、前記切替手段を制御して前記流路に前記放電加工液を流し、前記清浄材格納容器で前記放電加工液を清浄化し、
   前記清浄材は、前記清浄材の粒径と前記放電加工装置で行われる放電加工の種類に応じて発生する加工屑の粒径との間に２倍以上の差を有するように、０．０１〜１０ｍｍの間で粒径が選択されることを特徴とする放電加工液清浄装置。
2. 前記清浄材格納容器は、前記清浄材の粒径よりも小さい径のメッシュ状の袋または容器によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の放電加工液清浄装置。
3. 前記清浄材格納容器を格納するハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、前記加工槽と前記加工液貯留槽との間を接続する配管に着脱可能なパイプ状の継ぎ手と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工液清浄装置。
4. 前記清浄材格納容器を格納し、前記加工槽と前記加工液貯留槽との間を接続する配管に固定されるハウジングをさらに備え、
   前記ハウジングは、前記清浄材格納容器を出し入れする開閉扉を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の放電加工液清浄装置。
5. 前記配管は、前記ハウジングが配置される第１経路と、前記ハウジングを迂回する第２経路と、を有し、
   前記放電加工液を、前記第１経路と前記第２経路のいずれかに流す切替手段をさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載の放電加工液清浄装置。
6. 新たな前記清浄材を前記清浄材格納容器に配置してから、前記清浄材格納容器を流れる前記放電加工液の総量である通過総量を計測する流量計測手段と、
   前記通過総量を表示する通過総量表示手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の放電加工液清浄装置。
7. 前記通過総量表示手段で表示される値が、前記清浄材の寿命となる前記清浄材を通過する前記放電加工液の流量である清浄材交換基準値を超えた場合に、前記清浄材の交換を促す通知を行う制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の放電加工液清浄装置。
8. 前記清浄材格納容器は、前記加工槽から前記加工液貯留槽に前記放電加工液を排出する排出側配管に設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の放電加工液清浄装置。
9. 前記清浄材格納容器は、前記加工液貯留槽から前記加工槽に前記放電加工液を供給する供給側配管の前記加工液貯留槽中の前記放電加工液をくみ出す供給ポンプと、前記放電加工液中の加工屑を除去するフィルタ手段との間に配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の放電加工液清浄装置。
10. 油系の放電加工液が満たされ、被加工物と加工用電極との間にパルス状電圧を印加して前記被加工物に加工を施す加工槽と、前記加工槽で使用される前記放電加工液を貯留する加工液貯留槽と、を備える放電加工装置の前記放電加工液を清浄化する放電加工液の清浄方法であって、
    前記放電加工装置で放電加工処理が行われていない所定のタイミングで、前記加工槽と前記加工液貯留槽との間で前記放電加工液を流す流路に使用によって色相が変化した前記放電加工液を流し、前記放電加工液の比重以上の比重を有し、粒径が０．０１〜１０ｍｍであり、前記油系の放電加工液の脱水・脱酸・脱色を行う粒状の多孔質材からなり、前記流路上に設けられる清浄材を前記放電加工液に接触させ、
    前記清浄材は、前記清浄材の粒径と前記放電加工装置で行われる放電加工の種類に応じて発生する加工屑の粒径との間に２倍以上の差を有するように、０.０１〜１０ｍｍの間で粒径が選択されることを特徴とする放電加工液の清浄方法。

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