專利名稱：放電加工裝置以及放電加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放電加工裝置，其通過對(duì)形成于工具電極與導(dǎo)電性工件之間的加 工間隙供給感應(yīng)性液并對(duì)加工間隙施加電壓脈沖而加工工件。特別地，涉及防止浸入到以 水為基礎(chǔ)的感應(yīng)性液(以下簡稱為“加工液”)中的工件的電氣腐蝕的放電加工裝置。
背景技術(shù)：
放電加工裝置在多數(shù)情況下用于制作由硬質(zhì)材料構(gòu)成的金屬模。這樣的金屬模由 以鐵為主成分的合金(以下稱為“鋼鐵”)、或者超硬合金構(gòu)成。超硬合金是對(duì)金屬炭化物 的粉末進(jìn)行焙燒而得到的合金。廣泛公知對(duì)炭化鎢(WC)和作為結(jié)合劑的鈷(Co)進(jìn)行焙燒 而得到的超硬合金。公知在放電加工中，在由鋼鐵或者超硬合金構(gòu)成的工件中產(chǎn)生電氣腐蝕。電氣腐 蝕的原因被認(rèn)為是在作為負(fù)極的工具電極與作為正極的工件之間因電位差而流過腐蝕電 流、并且工件材料發(fā)生偏析。另外，也有時(shí)是加工液中的腐蝕性金屬離子使工件產(chǎn)生腐蝕。已經(jīng)提出有防止這樣的電氣腐蝕的放電加工機(jī)。專利文獻(xiàn)1公開了工件與外部電 源的陰極側(cè)連接并向工件供給防蝕電流的外部電源法。專利文獻(xiàn)2公開了使加工液在陰離 子交換樹脂塔中循環(huán)的技術(shù)，其中陰離子交換樹脂塔固定了吸附在腐蝕性離子上的亞硝酸 離子。為了維持加工液的高電阻率，將炭酸離子、炭酸氫離子以及氫氧化物離子中的1種以 上的離子與亞硝酸離子一起固定在陰離子交換樹脂塔中。專利文獻(xiàn)1 日本特開昭58-137524號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2002-301624號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻(xiàn)1的防蝕法中，金屬離子在加工液中從陽極偏析并附著到工件表面 上。其結(jié)果，有時(shí)在工件上產(chǎn)生不希望的腐蝕、著色。專利文獻(xiàn)2的防蝕法在鋼鐵那樣的鈍 態(tài)金屬的腐蝕防止中是有效的。但是，亞硝酸離子有時(shí)促進(jìn)超硬合金的腐蝕。本發(fā)明的目的在于，防止工件材料的偏析，并且抑制金屬離子附著到工件表面。本 發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠防止鋼鐵工件以及超硬合金工件的腐蝕的放電加工裝 置以及放電加工方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面，提供一種放電加工裝置，一邊向形成于工件(W)與工具 電極(E)之間的間隙(9)供給加工液，一邊進(jìn)行工件的放電加工，該放電加工裝置包括電源裝置00)，向間隙(9)施加交流電壓脈沖，所述交流電壓脈沖由以工件為正 電位且工具電極為負(fù)電位即正極性施加的正極性電壓脈沖、和以工件為負(fù)電位且工具電極 為正電位即逆極性施加的逆極性電壓脈沖構(gòu)成；平均間隙電壓設(shè)定裝置，設(shè)定間隙的平均電壓(Vmean)；以及腺嘌呤添加裝置(70)，向加工液中添加腺嘌呤。平均間隙電壓設(shè)定裝置優(yōu)選將平均間隙電壓(Vmean)向逆極性的一側(cè)設(shè)定。這樣，防止工件材料的偏析。平均間隙電壓設(shè)定裝置(50)也可以設(shè)定正極性電壓脈沖的寬度、或者逆極性電 壓脈沖的寬度?；蛘?，平均間隙電壓設(shè)定裝置(60)也可以設(shè)定正極性電壓脈沖的寬度、或 者逆極性電壓脈沖的寬度。這樣，將平均間隙電壓(Vmean)正確地設(shè)定為最佳值。平均間隙電壓設(shè)定裝置(60)也可以包括與間隙(9)并聯(lián)地連接到電源裝置00) 的第1分路。第1分路包括僅在對(duì)間隙施加了正極性電壓脈沖時(shí)使電流通過第1分路的 第1 二極管(64)；以及與第1 二極管串聯(lián)地連接的第1開關(guān)(63)。平均間隙電壓設(shè)定裝置(60)也可以包括與間隙(9)并聯(lián)地連接到電源裝置00) 的第2分路。第2分路包括僅在對(duì)間隙施加了逆極性電壓脈沖時(shí)使電流通過第2分路的 第2 二極管(66)；以及與第2 二極管串聯(lián)地連接的第2開關(guān)(65)。平均間隙電壓設(shè)定裝置優(yōu)選根據(jù)WC-Co超硬合金、鋼鐵那樣的工件材質(zhì)來設(shè)定平 均間隙電壓(Vmean)。根據(jù)本發(fā)明的另一側(cè)面，提供一種放電加工方法，一邊對(duì)形成于工件(W)與工具 電極(E)之間的間隙(9)供給加工液，一邊進(jìn)行工件的放電加工，包括將間隙的平均電壓(Vmean)向工件為負(fù)電位且工具電極為正電位的逆極性的一 側(cè)設(shè)定的步驟；以及向加工液中添加腺嘌呤的步驟。根據(jù)本發(fā)明，防止起因于工件材料的偏析的腐蝕。抑制金屬離子附著到工件表面， 防止工件的腐蝕和著色。鋼鐵工件以及超硬合金工件這兩方的腐蝕都能防止。


圖1是示出本發(fā)明的放電加工裝置的第1實(shí)施例的框圖。圖2是示出圖1的放電加工裝置的電路圖。圖3是示出圖1的NC裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖4是示出圖1的加工液循環(huán)系統(tǒng)的框圖。圖5是示出圖4的腐蝕防止劑添加裝置的圖。圖6是說明腺嘌呤的防蝕機(jī)構(gòu)的圖。圖7是示出圖1的NC裝置的框圖。圖8是示出本發(fā)明的放電加工方法的流程圖。圖9是示出本發(fā)明的放電加工裝置的第2實(shí)施例的電路圖。(符號(hào)說明)E 線電極；W 工件；1 線放電加工裝置；2 基體；3 圓柱體；4 加工頭；5 加工 槽；6 工件平臺(tái)；7 上引導(dǎo)組體；8 下引導(dǎo)組體；9 間隙；10 第1電源裝置；11 直流電 源；12 開關(guān)晶體管；20 第2電源裝置；21 直流電源；22 橋電路；23 電阻器；24 二極 管；25 開關(guān)；26 直流電源；27 電阻器；28 二極管；29 開關(guān)；；34、35 電纜；40 加工液供 給系統(tǒng)；42 離子交換樹脂；43 加工液溫度設(shè)定裝置；47 污液槽；48 過濾器；49 清水 槽；50 =NC裝置；51 輸入裝置；52 保存裝置；53 處理裝置；54 腺嘌呤控制模塊；55 加 工條件設(shè)定模塊；56 脈沖控制模塊；57 放電檢測模塊；60 無負(fù)荷電壓設(shè)定電路；61、63、 65 開關(guān)；64、66 二極管；67、68 :電阻器；70 腐蝕防止劑添加裝置；71 泵；72 溶解槽；73 間隔件；76 包裝材料；77 腐蝕防止劑；78 保護(hù)包覆膜；82、83、84、85 開關(guān)晶體管。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的放電加工機(jī)的第1實(shí)施例進(jìn)行說明。本發(fā)明的線放電 加工裝置1如圖1所示。從基體2的后部樹立設(shè)置有圓柱體3。加工頭4安裝在圓柱體3 的前面。加工槽5載置于基體2的前部。保持工件W的工件平臺(tái)6收容在加工槽5中。上 引導(dǎo)組體7安裝在加工頭4上，下引導(dǎo)組體8安裝在圓柱體3的前面。在加工中，作為工具 電極的線電極E在一對(duì)引導(dǎo)組體7與8之間垂直地移動(dòng)，在移動(dòng)線電極E與工件W之間形 成有微小的間隙9。線放電加工裝置1具備向間隙9供給加工液的加工液循環(huán)系統(tǒng)40。線放電加工裝置1具備向間隙9供給電力脈沖的第1以及第2電源裝置10和20。 如圖2所示，第1電源裝置10具有直流電源11和開關(guān)晶體管12。直流電源11的陰極端子 通過收容在上下引導(dǎo)組體7、8中的適當(dāng)?shù)慕佑|子而連接到線電極E。直流電源11的陽極端 子經(jīng)由開關(guān)晶體管12而連接到工件W。線放電加工裝置1具備對(duì)加工液循環(huán)系統(tǒng)40和第 1以及第2電源裝置10和20進(jìn)行控制的NC裝置50。開關(guān)晶體管12的動(dòng)作由NC裝置50 控制。第2電源裝置20具有80V的直流電源21、和由4個(gè)開關(guān)晶體管81、82、83以及84 構(gòu)成的橋電路22。開關(guān)晶體管81、82、83以及84在相鄰的晶體管之間形成4個(gè)連接點(diǎn)A、 B、C、D并且串聯(lián)地連接。開關(guān)晶體管81與82的連接點(diǎn)A連接到直流電源21的陰極端子。 開關(guān)晶體管82與83的連接點(diǎn)B經(jīng)由電纜35連接到工件W。開關(guān)晶體管83與84的連接點(diǎn) C經(jīng)由電阻器23、二極管M以及開關(guān)25連接到直流電源21的陽極端子。開關(guān)晶體管84 與81的連接點(diǎn)D經(jīng)由電纜34連接到線電極E。開關(guān)25和開關(guān)晶體管81、82、83以及84的 動(dòng)作由NC裝置50控制。工件W為正電位且線電極E為負(fù)電位的極性被稱為正極性。工件W為負(fù)電位且線 電極E為正電位的極性被稱為逆極性。參照?qǐng)D3，對(duì)NC裝置50的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖3示出工件W與線電極E之間的電壓 (以下稱為“間隙電壓”)Vgap。在時(shí)刻tl，NC裝置50斷開開關(guān)25、使開關(guān)晶體管81和83導(dǎo)通、使開關(guān)晶體管82 和84截止。其結(jié)果，直流電源21的電壓脈沖以正極性施加到間隙9。在從時(shí)刻tl經(jīng)過時(shí) 間ND的時(shí)刻t2，NC裝置50使開關(guān)晶體管82和84導(dǎo)通、使開關(guān)晶體管81和83截止。這 樣，直流電源21的電壓脈沖以逆極性施加到間隙9。在從時(shí)刻t2經(jīng)過時(shí)間RD的時(shí)刻t3，NC裝置50再次使開關(guān)晶體管81和83導(dǎo)通、 使開關(guān)晶體管82和84截止。這樣，通過開關(guān)晶體管81、82、83以及84的導(dǎo)通/截止開關(guān) 動(dòng)作，第2電源裝置20能夠重復(fù)針對(duì)每個(gè)脈沖極性變化的電壓脈沖(以下稱為“交流電壓 脈沖”)并施加到間隙9。在間隙9中產(chǎn)生放電的時(shí)刻t4，NC裝置50使開關(guān)25和開關(guān)晶體管81、82、83以 及84截止、使開關(guān)晶體管12導(dǎo)通。這樣，第1電源裝置10結(jié)束電壓施加、第2電源裝置20 開始向間隙9供給電流。在從時(shí)刻t4經(jīng)過導(dǎo)通時(shí)間ON的時(shí)刻t5，NC裝置50使開關(guān)晶體 管12截止，第2電源裝置20結(jié)束電流供給。在從時(shí)刻t5經(jīng)過截止時(shí)間OFF的時(shí)刻t6，第1電源裝置10再次開始將電壓脈沖施加到間隙9。NC裝置50通過使圖3中帶斜線的一個(gè)電壓脈沖的累計(jì)值與伺服基準(zhǔn)電壓 SV 一致而將間隙9的尺寸維持為一定值。在NC裝置50中設(shè)定正極性電壓脈沖的寬度ND、逆極性電壓脈沖的寬度RD、導(dǎo)通 時(shí)間0N、0FF時(shí)間以及伺服基準(zhǔn)電壓SV。圖3中的脈沖寬度ND和RD設(shè)定為相等，間隙電壓 Vgap的平均Vmean大致是0V。圖3中的參考符號(hào)NV表示正極性電壓脈沖的無負(fù)荷電壓。 參考符號(hào)RV表示逆極性電壓脈沖的無負(fù)荷電壓。無負(fù)荷電壓是雖然對(duì)間隙9施加有電壓 但沒有產(chǎn)生放電時(shí)的電壓。如果平均間隙電壓Vmean向逆極性的一側(cè)(圖3中的-側(cè))移動(dòng)，則成為向工件 W附著的金屬離子增加的傾向，另一方面，成為工件材料的偏析被降低的傾向。如果平均間 隙電壓Vmean向正極性的一側(cè)(圖3中的+側(cè))移動(dòng)，則成為向工件W附著的金屬離子減 少的傾向，另一方面，成為工件材料的偏析增加的傾向。通過使脈沖寬度ND、RD中的至少一方變化，能夠使間隙電壓Vgap的平均值變化。 例如，通過使脈沖寬度ND大于脈沖寬度RD，能夠使間隙電壓Vgap的平均值偏向正極性側(cè)。 通過使脈沖寬度RD大于脈沖寬度ND，能夠使間隙電壓Vgap的平均值偏向逆極性側(cè)。第2電源裝置20還具備在非加工中對(duì)間隙9供給一連串的交流電壓脈沖的15V 的直流電源26。直流電源沈與直流電源21并行地連接到間隙9。直流電源沈的陰極端 子連接到橋電路22中的連接點(diǎn)A，直流電源沈的陽極端子經(jīng)由開關(guān)四、二極管觀以及電 阻器27連接到橋電路22中的連接點(diǎn)C。直流電源沈的輸出電壓被設(shè)定為在非加工中在間 隙9中不產(chǎn)生放電那樣的值，設(shè)定為小于直流電源21的輸出電壓的絕對(duì)值。如圖4所示，加工液供給系統(tǒng)40將從加工槽5排出的加工液儲(chǔ)存到污液槽47中。 污液槽47中的加工由過濾器48清澄化而儲(chǔ)存到清水槽49中。加工液供給系統(tǒng)40通過離 子交換樹脂42、加工液溫度設(shè)定裝置43，將加工液的pH、溫度以及電阻率維持為設(shè)定值。進(jìn) 而，加工液供給系統(tǒng)40通過腐蝕防止劑添加裝置70，向加工槽5供給添加了規(guī)定量的腐蝕 防止劑的加工液。如圖5所示，腐蝕防止劑添加裝置70具備泵71以及溶解槽72。在溶解槽72中， 腐蝕防止劑77溶解到加工液中。網(wǎng)狀的間隔件73將溶解槽72劃分成上部和下部。清水 槽49中的加工液通過泵71供給到溶解槽72的下部。在溶解槽72的上部，收容有由包裝材料76包裝的粉末狀的腐蝕防止劑77。包裝 材料76是例如具有通水性的無紡布。加工液中的腐蝕防止劑的濃度可通過調(diào)節(jié)泵71的吐 出量來控制。腐蝕防止劑添加裝置70將化學(xué)式1所示的粉末狀的腺嘌呤(6-氨基嘌呤)〔 CAS登記編號(hào)73-24-5〕作為腐蝕防止劑而添加到加工液中。[化學(xué)式1]
權(quán)利要求
1.一種放電加工裝置，一邊對(duì)形成于工件與工具電極之間的間隙供給加工液，一邊進(jìn) 行所述工件的放電加工，其特征在于，包括電源裝置，向所述間隙施加交流電壓脈沖，所述交流電壓脈沖由以所述工件為正電位 且所述工具電極為負(fù)電位即正極性施加的正極性電壓脈沖、和以所述工件為負(fù)電位且所述 工具電極為正電位即逆極性施加的逆極性電壓脈沖構(gòu)成；平均間隙電壓設(shè)定裝置，設(shè)定間隙的平均電壓；以及腺嘌呤添加裝置，向所述加工液中添加腺嘌呤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置將所述間隙的平均電壓向所述逆極性的一側(cè)設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置設(shè)定所述正極性電壓脈沖的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置設(shè)定所述逆極性電壓脈沖的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置設(shè)定所述正極性電壓脈沖的無負(fù)荷電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置包括與所述間隙并聯(lián)地連接到所述電源裝置的第1分路， 所述第1分路包括僅在對(duì)所述間隙施加了所述正極性電壓脈沖時(shí)使電流通過所述第1分 路的第1二極管以及與所述第1二極管串聯(lián)地連接的第1開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放電加工裝置，其特征在于，所述第1分路包括與所述第1二極管串聯(lián)地連接的第1可變電阻器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置設(shè)定所述逆極性電壓脈沖的無負(fù)荷電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置包括與所述間隙并聯(lián)地連接到所述電源裝置的第2分路， 所述第2分路包括僅在對(duì)所述間隙施加了所述逆極性電壓脈沖時(shí)使電流通過所述第2分 路的第2 二極管以及與所述第2 二極管串聯(lián)地連接的第2開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放電加工裝置，其特征在于，所述第2分路包括與所述第2 二極管串聯(lián)地連接的第2可變電阻器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述平均間隙電壓設(shè)定裝置根據(jù)所述工件的材質(zhì)設(shè)定所述間隙的平均電壓。
12.一種放電加工方法，一邊對(duì)形成于工件與工具電極之間的間隙供給加工液，一邊進(jìn) 行所述工件的放電加工，其特征在于，包括將所述間隙的平均電壓向所述工件為負(fù)電位且所述工具電極為正電位的逆極性的一 側(cè)設(shè)定的步驟；以及向所述加工液中添加腺嘌呤的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放電加工方法，其特征在于，所述間隙的平均電壓是根據(jù)所述工件的材質(zhì)設(shè)定的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一邊對(duì)形成于工件(W)與工具電極(E)之間的加工間隙(9)供給水加工液一邊進(jìn)行由WC-Co超硬合金或者鋼鐵構(gòu)成的工件的放電加工的放電加工裝置。放電加工裝置包括將交流電壓脈沖施加到加工間隙的電源裝置(20)；將加工間隙的平均電壓(Vmean)設(shè)定為對(duì)工件的防蝕最佳的值的平均間隙電壓設(shè)定裝置(50)；以及向加工液中添加吸附腐蝕性的金屬離子的腺嘌呤的腺嘌呤添加裝置(70)。
文檔編號(hào)B23H7/02GK102046318SQ20098011900
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者原田武則, 和賀井彰, 土肥祐三, 金子雄二, 高橋康德 申請(qǐng)人:株式會(huì)社沙迪克