JPH0349827A - プラズマ放電複合研削法 - Google Patents
プラズマ放電複合研削法Info
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Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミックス材の研削加工方法に関するもので
ある。
ある。
セラミックスは一般に硬質材であり、研削加工が容易に
は行なえない。研削砥石にはレジンボンド砥石、メタル
ボンド砥石、鋳鉄ボンド砥石等が利用されるが、砥粒の
脱落、消耗が多く、研削加工量に対する砥石消耗が大き
く研削価格が上昇する欠点がある。このため、従来、電
解作用、放電作用等の電気エネルギーを併用した複合研
削加工法が提案されているが、通常機械研削が主体で、
電気エネルギーは補助的に利用するにすぎない。
は行なえない。研削砥石にはレジンボンド砥石、メタル
ボンド砥石、鋳鉄ボンド砥石等が利用されるが、砥粒の
脱落、消耗が多く、研削加工量に対する砥石消耗が大き
く研削価格が上昇する欠点がある。このため、従来、電
解作用、放電作用等の電気エネルギーを併用した複合研
削加工法が提案されているが、通常機械研削が主体で、
電気エネルギーは補助的に利用するにすぎない。
機械研削を行なうと、切込み聞の増加によって、比例し
て曲げ強度が低下する。それは機械的にクラックやチッ
ピングの発生、歪みが生じるためであると考えられる。
て曲げ強度が低下する。それは機械的にクラックやチッ
ピングの発生、歪みが生じるためであると考えられる。
本発明は、この被研削体セラミックスの強度の低下を防
止した研削法を提案するもので、砥石とセラミックス被
加工体との研削間隙に電解質を混合した水溶液を供給し
、前記研削間隙に供給された液の電解限界電流以上の放
電を発生させる電圧を通電してプラズマ放電を起させて
研削加工する方法に於て、前記研削加工終了後、前記プ
ラズマ放電を継続させてスパークアウト研削を行なうこ
とにより研削面に発生したマイクロクラック等を修復す
る処理をすることを特徴とするものである。
止した研削法を提案するもので、砥石とセラミックス被
加工体との研削間隙に電解質を混合した水溶液を供給し
、前記研削間隙に供給された液の電解限界電流以上の放
電を発生させる電圧を通電してプラズマ放電を起させて
研削加工する方法に於て、前記研削加工終了後、前記プ
ラズマ放電を継続させてスパークアウト研削を行なうこ
とにより研削面に発生したマイクロクラック等を修復す
る処理をすることを特徴とするものである。
本発明は、プラズマ放電と機械研削を複合させた研削加
工終了後に、前記プラズマ放電のみを継続させてスパー
クアウト研削を行なうことにより研削面に発生したマイ
クロクラック等をｒｉ復する処理をするようにしたもの
であるから、機械研削によって発生するクラックやチッ
ピングが放電熱によって容易に修復され元の表面状態に
し、素材の曲げ強さに近いところまで容易に回復させる
ことができる。しかも研削加工は、プラズマ放電の加熱
変質作用と機械研削の複合によるから、研削能を高める
ことができ、研削比の高い研削が容易にでき、機械研削
の切込み最も充分に深く設定して高３１１研削を可能に
し、能率の良い研削加工することができる。
工終了後に、前記プラズマ放電のみを継続させてスパー
クアウト研削を行なうことにより研削面に発生したマイ
クロクラック等をｒｉ復する処理をするようにしたもの
であるから、機械研削によって発生するクラックやチッ
ピングが放電熱によって容易に修復され元の表面状態に
し、素材の曲げ強さに近いところまで容易に回復させる
ことができる。しかも研削加工は、プラズマ放電の加熱
変質作用と機械研削の複合によるから、研削能を高める
ことができ、研削比の高い研削が容易にでき、機械研削
の切込み最も充分に深く設定して高３１１研削を可能に
し、能率の良い研削加工することができる。
以下図面の一実施例により本発明を説明する。
第１図に於て、１はダイヤモンド、ｃＢＮ等の超硬粒を
メタルボンドしたメタルボンド砥石等の通電性砥石、２
は被加工体セラミックスで、Ｔｉ Ｃ。
メタルボンドしたメタルボンド砥石等の通電性砥石、２
は被加工体セラミックスで、Ｔｉ Ｃ。
Ｂ４ Ｃ，Ｓｉ Ｃ等の通電性を有するセラミックス材
を加工するときの実施例で、通電電源４を砥石１と被加
工体２に直接接続して通電する。３は砥石１と被加工体
２との研削間隙に電解質を混合した水溶液を供給するノ
ズルである。被加工体２は加工テーブルに固定され、左
右矢印のように往復運動させ、この被加工体表面に砥石
１を回転しながら所定の切込みをもって接触し機械的摩
擦研削する。ノズル３から研削間隙に供給する液は酸、
アルカリ等の電解質を濃度が１〜３０％程度に水に溶解
させたもので、研削間隙にこの供給液を介在させた状態
で電源４より通電する。その電圧電流特性は、第７図に
示すように、電圧を上昇していくと電流が比例的に増加
し、Ａ点を通り電解作用を行ないながらＢ点まで増大す
る。Ｂ点は電解作用で最大に流し得る電流で、この時の
電流密度を限界電流密度と呼んでいる。更に電圧を上昇
すると、電流はＢ点より減少を始め０点まで低下する。
を加工するときの実施例で、通電電源４を砥石１と被加
工体２に直接接続して通電する。３は砥石１と被加工体
２との研削間隙に電解質を混合した水溶液を供給するノ
ズルである。被加工体２は加工テーブルに固定され、左
右矢印のように往復運動させ、この被加工体表面に砥石
１を回転しながら所定の切込みをもって接触し機械的摩
擦研削する。ノズル３から研削間隙に供給する液は酸、
アルカリ等の電解質を濃度が１〜３０％程度に水に溶解
させたもので、研削間隙にこの供給液を介在させた状態
で電源４より通電する。その電圧電流特性は、第７図に
示すように、電圧を上昇していくと電流が比例的に増加
し、Ａ点を通り電解作用を行ないながらＢ点まで増大す
る。Ｂ点は電解作用で最大に流し得る電流で、この時の
電流密度を限界電流密度と呼んでいる。更に電圧を上昇
すると、電流はＢ点より減少を始め０点まで低下する。
これは電解液中のイオンがｗＡ極と陰極で夫々放電して
ガスを発生し、等価的に抵抗が増大したためである。更
に電圧を上昇すれば発生ガス泡な通して盛んに放電が発
生し、電極全面で放電が発生するようになり、電圧を上
昇させると増々放電が盛んになり電流はＤに向って増大
する。このＣ−Ｄ曲面にしたがう電流はプラズマ放電に
よるものであり、これによる加熱温度は放電エネルギの
制御によって３０００℃以上にも上昇させることができ
、被加工体セラミックスの加工表面はプラズマ放電熱に
よって局部的に高温加熱され、酸化し、熱変質し、脆弱
化等する。この脆弱化した表面反応部分を回転摩擦する
砥石１によって機械的に削剥除去し、このプラズマ放電
の加熱作用と砥石による機械研削作用の複合によってセ
ラミックス表面を所定の切込みを与えながらテーブルの
制御による往復相対移動させながら所定の研削加工する
ことができる。
ガスを発生し、等価的に抵抗が増大したためである。更
に電圧を上昇すれば発生ガス泡な通して盛んに放電が発
生し、電極全面で放電が発生するようになり、電圧を上
昇させると増々放電が盛んになり電流はＤに向って増大
する。このＣ−Ｄ曲面にしたがう電流はプラズマ放電に
よるものであり、これによる加熱温度は放電エネルギの
制御によって３０００℃以上にも上昇させることができ
、被加工体セラミックスの加工表面はプラズマ放電熱に
よって局部的に高温加熱され、酸化し、熱変質し、脆弱
化等する。この脆弱化した表面反応部分を回転摩擦する
砥石１によって機械的に削剥除去し、このプラズマ放電
の加熱作用と砥石による機械研削作用の複合によってセ
ラミックス表面を所定の切込みを与えながらテーブルの
制御による往復相対移動させながら所定の研削加工する
ことができる。
このプラズマｆｉ電複合研削の効果は機械研削のみに比
較して２０〜５０％も向上し、研削比も１１００以上に
達し、機械研削加工に比べて約３５％以上の向上が認め
られている。従って、切込み量を大きくして容易に高速
研削を行なうことができる。
較して２０〜５０％も向上し、研削比も１１００以上に
達し、機械研削加工に比べて約３５％以上の向上が認め
られている。従って、切込み量を大きくして容易に高速
研削を行なうことができる。
しかしながら、被加工体には研削によってクラックやチ
ッピングの発生によって機械的強度が低下する。
ッピングの発生によって機械的強度が低下する。
第４図は切込み団に対するワイブル分布によるｌ値を示
したもので（被加工体５ｉＣ）、従来の機械研削のみに
よる場合、切込み量の増加と共に急激にｍ値が低下する
。これは切込み量を大きくすることによってクラックや
チッピングの影響が大きくなることを示すものである。
したもので（被加工体５ｉＣ）、従来の機械研削のみに
よる場合、切込み量の増加と共に急激にｍ値が低下する
。これは切込み量を大きくすることによってクラックや
チッピングの影響が大きくなることを示すものである。
本発明のプラズマ複合研削による場合は腸値の低下が図
のように小さくなるが、本発明は更にこの影響を無くす
ために、所定の研削加工を完了した後に切込み送りを止
めて砥石１による機械研削を停止した状態にし、プラズ
マ放電のみを継続させたスパークアウト研削を行なうよ
うにする。元来、プラズマ放電の複合研削加工はプラズ
マによる加熱作用が加わるから初期研削時にもクラック
やチッピングの発生は少ないのであるが、機械研削を停
止し状態でプラズマ放電を継続させることによって、プ
ラズマの加熱を作用させることにより発生したクラック
やチッピングが修復され、又内部応力が緩和されたりし
て素材の状態に回復させることができる。
のように小さくなるが、本発明は更にこの影響を無くす
ために、所定の研削加工を完了した後に切込み送りを止
めて砥石１による機械研削を停止した状態にし、プラズ
マ放電のみを継続させたスパークアウト研削を行なうよ
うにする。元来、プラズマ放電の複合研削加工はプラズ
マによる加熱作用が加わるから初期研削時にもクラック
やチッピングの発生は少ないのであるが、機械研削を停
止し状態でプラズマ放電を継続させることによって、プ
ラズマの加熱を作用させることにより発生したクラック
やチッピングが修復され、又内部応力が緩和されたりし
て素材の状態に回復させることができる。
第１図に於て、プラズマ放電の発生電源４にはＤＣ電源
を用いる場合以外に、パルス電源を用いてプラズマを断
続させ、被加工体に断続的な急熱、急冷を繰返し作用さ
せることができる。このパルスプラズマによっては、被
加工体表面に非常に微細なマイクロクラックを発生させ
、材料の強度因子となるクランクの成長を応力分散で防
ぐことができる効果が考えられる。又プラズマによって
発生する衝撃圧力は、加工液の飛散と同時に高圧力によ
る加工部への液の供給も行なわれることになり、被加工
体に対する砥粒の加工を容易にし、且つ潤滑作用を生じ
、研削抵抗を低下した高能率研削加工を行なうことがで
きる。又機械研削のみの場合は、脱落砥粒による影響が
強く、これらが新たに加工表面に応力集中を起しクラッ
クを発生させ、強度低下をまねくが、プラズマにより発
生する衝撃力は、これらの砥粒を飛散させ、定常状態を
生じさせるので、このような脱落砥粒による偶発的損傷
の発生を防止することができる。
を用いる場合以外に、パルス電源を用いてプラズマを断
続させ、被加工体に断続的な急熱、急冷を繰返し作用さ
せることができる。このパルスプラズマによっては、被
加工体表面に非常に微細なマイクロクラックを発生させ
、材料の強度因子となるクランクの成長を応力分散で防
ぐことができる効果が考えられる。又プラズマによって
発生する衝撃圧力は、加工液の飛散と同時に高圧力によ
る加工部への液の供給も行なわれることになり、被加工
体に対する砥粒の加工を容易にし、且つ潤滑作用を生じ
、研削抵抗を低下した高能率研削加工を行なうことがで
きる。又機械研削のみの場合は、脱落砥粒による影響が
強く、これらが新たに加工表面に応力集中を起しクラッ
クを発生させ、強度低下をまねくが、プラズマにより発
生する衝撃力は、これらの砥粒を飛散させ、定常状態を
生じさせるので、このような脱落砥粒による偶発的損傷
の発生を防止することができる。
第５図は、所定の研削加工完了後にスパークアウト研削
したときの回数とワイブルプロットの変化を示すもので
、ＳｉＣ材を切込み量２０μ釦で機械研削したものと、
プラズマ放電複合研削した試料に対して行なったもので
ある。前加工を機械研削したものではスパークアウト研
削を行なっても前記脱落砥粒等による損傷を回復しきれ
ないためスパークアウト研削による効果は表われない。
したときの回数とワイブルプロットの変化を示すもので
、ＳｉＣ材を切込み量２０μ釦で機械研削したものと、
プラズマ放電複合研削した試料に対して行なったもので
ある。前加工を機械研削したものではスパークアウト研
削を行なっても前記脱落砥粒等による損傷を回復しきれ
ないためスパークアウト研削による効果は表われない。
又機械研削の切込みを止めただけでするスパークアウト
研削によってはクラック等の修復ができないことがわか
る。これに対してプラズマ放電複合研削したものでは、
クラックやチッピング等の発生も少なく、研削加工終了
後に切込みを止めてプラズマ放電によるスパークアウト
研削をすることによって表面の改質が行なわれ、スパー
クアウト研削回数（往復数）を繰返し重ねることによっ
て素材の値（ワイブル分布によるｍ値１８）に次第に近
付けることができる。
研削によってはクラック等の修復ができないことがわか
る。これに対してプラズマ放電複合研削したものでは、
クラックやチッピング等の発生も少なく、研削加工終了
後に切込みを止めてプラズマ放電によるスパークアウト
研削をすることによって表面の改質が行なわれ、スパー
クアウト研削回数（往復数）を繰返し重ねることによっ
て素材の値（ワイブル分布によるｍ値１８）に次第に近
付けることができる。
第２図は、被加工体５のセラミックスがＡｌｚ０３、Ｔ
ｉ０ｚ、Ｍｏ０１Ｚｒ ０２ 、Ｓｉ ｓ Ｎ４、Ｍ２
Ｏ−８１０２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２のような絶縁性の高
い材料の加工をする場合の実施例で、砥石１と対向する
被加工体５の研削間隙の近くに通電電極６を設け、この
電極６と砥石１との間に電源４より通電する。通電電圧
の制御によってプラズマ放電を発生し、被加工体５の研
削表面に放電熱を発生作用し複合研削を行なう。
ｉ０ｚ、Ｍｏ０１Ｚｒ ０２ 、Ｓｉ ｓ Ｎ４、Ｍ２
Ｏ−８１０２、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２のような絶縁性の高
い材料の加工をする場合の実施例で、砥石１と対向する
被加工体５の研削間隙の近くに通電電極６を設け、この
電極６と砥石１との間に電源４より通電する。通電電圧
の制御によってプラズマ放電を発生し、被加工体５の研
削表面に放電熱を発生作用し複合研削を行なう。
第３図は、砥石７としてレジンボンド砥石のようにボン
ド材が絶縁物で形成された通電性のない場合の実施例で
、この場合には研削間隙の囲りに研削間隙を挾んで対向
した電極６間に電源４を接続して通電するようにする。
ド材が絶縁物で形成された通電性のない場合の実施例で
、この場合には研削間隙の囲りに研削間隙を挾んで対向
した電極６間に電源４を接続して通電するようにする。
電極間の通電電圧を増大制御することによって研削間隙
に介在する液の気化による放電を発生して被加工体５の
研削面にプラズマ加熱、衝撃波等を作用しながら複合研
削を行なう。樹脂ボンド材砥石の場合も利用することが
できる。
に介在する液の気化による放電を発生して被加工体５の
研削面にプラズマ加熱、衝撃波等を作用しながら複合研
削を行なう。樹脂ボンド材砥石の場合も利用することが
できる。
第６図は、レジンボンド砥石、メタルボンド砥石及び鋳
鉄ボンド砥石の各砥石を用いたときの研削比を機械研削
した場合とプラズマ放電複合研削した場合の比較実施例
である。図に示すように研削比は、レジンボンド砥石、
メタルボンド砥石、鋳鉄砥石の順で増加し、機械研削に
比べてプラズマ放電複合研削の方が約３５％以上も研削
比が増加することがわかる。
鉄ボンド砥石の各砥石を用いたときの研削比を機械研削
した場合とプラズマ放電複合研削した場合の比較実施例
である。図に示すように研削比は、レジンボンド砥石、
メタルボンド砥石、鋳鉄砥石の順で増加し、機械研削に
比べてプラズマ放電複合研削の方が約３５％以上も研削
比が増加することがわかる。
尚、加工液の供給は、貯蔵する加工液中に被加工体及び
砥石を浸漬した状態にして研削加工することもでき、更
に浸漬状態の研削間隙に液中に挿入したノズルから加圧
噴流供給するようにすることができる。
砥石を浸漬した状態にして研削加工することもでき、更
に浸漬状態の研削間隙に液中に挿入したノズルから加圧
噴流供給するようにすることができる。
以上のように本発明は、砥石と被加工体の研削間隙に、
電解質を混合した水溶液を供給し、前記研削間隙に供給
された液の電解限界電流以上の放電を発生させる電圧を
通電してプラズマ放電を起させて研削加工を行ない、所
定の研削加工終了後に前記プラズマ放電を継続させてス
パークアウト研削を行なうことにより研削面に発生した
マイクロクラック等の修復する処理を行なうようにした
ものであるから、機械研削によって発生するクラックや
チッピングが放電熱によって容易に修復でき、素材の抗
折力まで回復することができ、セラミックス材の強度を
低下させずに研削加工することができる。又研削加工は
、プラズマ放電の加熱変質作用と砥石の機械研削の複合
によるから研削能を高めることができ、切込み量も充分
に深クシて高速研削でき、研削比も増加させることがで
き、能率的研削をすることができる。従って、セラミッ
クス材の研削を安価に加工することができる効果がある
。
電解質を混合した水溶液を供給し、前記研削間隙に供給
された液の電解限界電流以上の放電を発生させる電圧を
通電してプラズマ放電を起させて研削加工を行ない、所
定の研削加工終了後に前記プラズマ放電を継続させてス
パークアウト研削を行なうことにより研削面に発生した
マイクロクラック等の修復する処理を行なうようにした
ものであるから、機械研削によって発生するクラックや
チッピングが放電熱によって容易に修復でき、素材の抗
折力まで回復することができ、セラミックス材の強度を
低下させずに研削加工することができる。又研削加工は
、プラズマ放電の加熱変質作用と砥石の機械研削の複合
によるから研削能を高めることができ、切込み量も充分
に深クシて高速研削でき、研削比も増加させることがで
き、能率的研削をすることができる。従って、セラミッ
クス材の研削を安価に加工することができる効果がある
。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図及び第３図
は他の実施例図、第４図乃至第６図は本発明と従来例と
の比較実験グラフ図、 ラズマ放電特性図である。 １・・・・・・・・・・・・砥石 ２・・・・・・・・・・・・被加工体 ３・・・・・・・・・・・・液供給ノズル４・・・・・
・・・・・・・通電電源 ６・・・・・・・・・・・・通電電極 第７図はブ 特 許 出 願 人 株式会社井上ジャパックス研究所 代表者 １）口 光 第１図 第２図 第３図 第６図 ｂＳＰｌｒ−Ａ ＃９＋；チＯ寥芝
は他の実施例図、第４図乃至第６図は本発明と従来例と
の比較実験グラフ図、 ラズマ放電特性図である。 １・・・・・・・・・・・・砥石 ２・・・・・・・・・・・・被加工体 ３・・・・・・・・・・・・液供給ノズル４・・・・・
・・・・・・・通電電源 ６・・・・・・・・・・・・通電電極 第７図はブ 特 許 出 願 人 株式会社井上ジャパックス研究所 代表者 １）口 光 第１図 第２図 第３図 第６図 ｂＳＰｌｒ−Ａ ＃９＋；チＯ寥芝
Claims (1)
- 超硬砥粒をボンドした砥石を用いてセラミックス材を研
削するに当り、研削間隙に電解質を混合した水溶液を供
給し、前記研削間隙に供給された液の電解限界電流以上
の放電を発生させる電圧を通電してプラズマ放電を起さ
せて研削加工する方法に於て、研削加工終了後、前記プ
ラズマ放電を継続させてスパークアウト研削を行なうこ
とにより研削面に発生したマイクロクラック等を修復す
る処理を行なうことを特徴とするプラズマ放電複合研削
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18429589A JPH0349827A (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | プラズマ放電複合研削法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18429589A JPH0349827A (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | プラズマ放電複合研削法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0349827A true JPH0349827A (ja) | 1991-03-04 |
Family
ID=16150832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18429589A Pending JPH0349827A (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | プラズマ放電複合研削法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0349827A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997002917A1 (fr) * | 1995-07-12 | 1997-01-30 | Research Development Corporation Of Japan | Procede de traitement de grande efficacite par reaction radicalaire haute densite avec utilisation d'une electrode rotative, appareil associe et electrode rotative utilisee a cette fin |
| JP2006255836A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Shoichi Shimada | ＶＩＩＩａ族の４周期に属する元素またはＴｉのいずれかを含む材料の加工方法および加工装置 |
| JP2016165764A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | ミクロン精密株式会社 | 高周波振動援用プラズマ放電研削装置及びその方法 |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP18429589A patent/JPH0349827A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997002917A1 (fr) * | 1995-07-12 | 1997-01-30 | Research Development Corporation Of Japan | Procede de traitement de grande efficacite par reaction radicalaire haute densite avec utilisation d'une electrode rotative, appareil associe et electrode rotative utilisee a cette fin |
| US5935460A (en) * | 1995-07-12 | 1999-08-10 | Japan Science And Technology Corporation | Method of performing high-efficiency machining by high-density radical reaction using a rotating electrode, device for performing the method and the rotating electrode used therefor |
| JP2006255836A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Shoichi Shimada | ＶＩＩＩａ族の４周期に属する元素またはＴｉのいずれかを含む材料の加工方法および加工装置 |
| JP2016165764A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | ミクロン精密株式会社 | 高周波振動援用プラズマ放電研削装置及びその方法 |
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