專利名稱：放電表面處理方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使得在電極與被加工物之間產(chǎn)生放電并且利用該放電能量在被加工物表面形成硬質(zhì)膜的放電表面處理方法以及裝置的改良。
背景技術(shù)：
以往，作為在被加工物的表面進(jìn)行涂層而使得被加工物具有抗蝕性、耐磨性的技術(shù)，例如，特開(kāi)平5—148615號(hào)公報(bào)中所揭示的放電表面處理方法。該技術(shù)是由下述二個(gè)工序組成的金屬材料的表面處理方法，即使用由WC粉末與Co粉末等形成的粉末電極進(jìn)行一次加工(堆積加工)，然后換成銅電極等的電極消耗較少的電極并進(jìn)行第二次加工(再熔融加工)。該以往的技術(shù)對(duì)于在鋼材上形成數(shù)10μm左右厚度的硬質(zhì)膜是一種很好的方法，但著難于在超硬合金等的燒結(jié)材料的表面上形成具有強(qiáng)大粘著力的硬質(zhì)膜上等的某些問(wèn)題。
其次，對(duì)于特開(kāi)平9—192937號(hào)公報(bào)所揭示的在超硬合金上也能夠形成具有高粘著力的硬質(zhì)膜的放電表面處理方法參照?qǐng)D7進(jìn)行說(shuō)明。在圖7中，1是將TiH2壓縮成形而形成的粉末電極，2是被加工物，3是加工槽，4是加工液，5是控制在粉末電極1與被加工物2之間施加電壓以及電極的開(kāi)關(guān)元件，6是控制開(kāi)關(guān)元件5的連接·斷開(kāi)的控制電路，7是電源，8是電阻，9是所形成的硬質(zhì)膜。通過(guò)利用該構(gòu)造進(jìn)行放電表面處理，能夠在鋼鐵、超硬合金等的表面形成數(shù)μm～數(shù)10μm厚度的硬質(zhì)膜。
又，在特開(kāi)平10—225824號(hào)公報(bào)中提出了一種方法，它是使用生成Ti、V、Nb、Ta等的高硬度碳化物的材料作為電極而使得產(chǎn)生放電，并且使得被加工物的表面脫碳，使得表面較光滑后(前處理)再利用TiH2系的粉末電極使得產(chǎn)生放電而來(lái)進(jìn)行被加工物的表面處理。該前處理的目的是在本處理中使得涂層的材料更緊密地粘著在被加工物表面。又，還揭示了本處理的方法，即為了同樣的目的，TiH2系粉末電極先在負(fù)極性的、放電能量較小的條件下進(jìn)行前處理隨后使得放電能量增大并利用該TiH2粉末電極進(jìn)行本處理。
在上述的以往的技術(shù)中，其特點(diǎn)在于都采用了粉末電極。因?yàn)橄率?個(gè)原因而在實(shí)用化方面存在問(wèn)題。
第1個(gè)原因是很難形成實(shí)用大小的電極。即，對(duì)于形成用于金屬模等的表面處理中實(shí)用大小的電極，必須大大提高壓力機(jī)能力并且由于在粉狀材料壓縮成形時(shí)壓力在材料內(nèi)部不均勻傳遞而使得密度更加不均一、產(chǎn)生裂紋等的缺陷。而且，成形后的粉狀電極其形狀很容易毀壞很難進(jìn)行二次加工并且形成在被加工物上的硬質(zhì)膜會(huì)產(chǎn)生偏差、質(zhì)量下降。
第2個(gè)理由是電極用材料的處理困難。即，Ti以及TiH2等的粉末容易氧化，特別地TiH2即使在空氣中也會(huì)發(fā)生加水分解等的隨時(shí)間的變化，很難進(jìn)行處理。而且，由于一旦投入到水中會(huì)激烈地發(fā)生氫氣，因此，在廢棄電極的處理上也存在問(wèn)題。
第3個(gè)理由是很難形成厚膜。即，在以往的方法中，最多形成數(shù)μm～數(shù)十μm的厚度，不能構(gòu)形成工業(yè)中要求的此厚度以上的硬質(zhì)膜。
以下，對(duì)于相關(guān)于第3個(gè)理由進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。對(duì)于形成薄膜通常是采用干燥過(guò)程的物理蒸鍍以及化學(xué)鍍蒸的方法，而以這些方法很難形成厚膜，在現(xiàn)狀中必須依賴溶射法。溶射法能夠在被加工物上將各種材料進(jìn)行加厚，而其組織粗糙并且不能適用于金屬模等的覆膜那樣的必須精密并且耐久性的用途中，對(duì)于使用的材料也許多限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述以往技術(shù)的問(wèn)題，提供一種能夠有效地在被加工物形成硬質(zhì)膜并且在容易地形成電極的同時(shí)能夠在任意的面積范圍中形成硬質(zhì)膜的厚膜而能夠適用于金屬模、工具、機(jī)械部件等的各種各樣機(jī)械部件的放電表面處理方法以及裝置。
本發(fā)明第1方面的放電表面處理方法是將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺氲綄⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電氣條件以及對(duì)形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電氣條件。
本發(fā)明第2方面的放電表面處理方法是將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電氣條件。
本發(fā)明第3方面的放電表面處理方法是將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電氣條件以及形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件，并且根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于所述形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件。
本發(fā)明第4方面的放電表面處理方法是在第1方面的放電表面處理方法中使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體。
本發(fā)明第5方面的放電表面處理方法是在第2方面的放電表面處理方法中使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體。
本發(fā)明第6方面的放電表面處理方法是在本發(fā)明第3方面的放電表面處理方法中使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體。
本發(fā)明第7方面的放電表面處理方法是在第1方面的放電表面處理方法中對(duì)于所述被加工物使得所述燒結(jié)電極進(jìn)行掃描，在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第8方面的放電表面處理方法是在第2方面的放電表面處理方法中對(duì)于所述被加工物使得所述燒結(jié)電極進(jìn)行掃描，在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第9方面的放電表面處理方法是在第3方面的放電表面處理方法中對(duì)于所述被加工物使得所述燒結(jié)電極進(jìn)行掃描，在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第10方面的放電表面處理裝置是將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，并且具備根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件以及形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的切換手段。
本發(fā)明第11方面的放電表面處理裝置是將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，并且具備根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的切換手段。
本發(fā)明第12方面的放電表面處理裝置是將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，并且具備根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件以及形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的第1切換手段，并且具備根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于所述形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的第2切換手段。
本發(fā)明第13方面的放電表面處理裝置是在第10方面的放電表面處理裝置中具備使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體的惰性氣體供給手段。
本發(fā)明第14方面的放電表面處理裝置是在第11方面的放電表面處理裝置中具備使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體的惰性氣體供給手段。
本發(fā)明第15方面的放電表面處理裝置是在第12方面的放電表面處理裝置中具備使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體的惰性供給氣體手段。
本發(fā)明第16方面的放電表面處理裝置是在第10方面的放電表面處理裝置中具備使得所述燒結(jié)電極與所述被加工物在X方向、Y方向以及Z方向上相對(duì)移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，利用所述X軸驅(qū)動(dòng)裝置、所述Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及所述Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得所述燒結(jié)電極對(duì)于所述被加工物進(jìn)行掃描并且在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第17方面的放電表面處理裝置是在第11方面的放電表面處理裝置中具備使得所述燒結(jié)電極與所述被加工物在X方向、Y方向以及Z方向上相對(duì)移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，利用所述X軸驅(qū)動(dòng)裝置、所述Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及所述Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得所述燒結(jié)電極對(duì)于所述被加工物進(jìn)行掃描并且在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第18方面的放電表面處理裝置是在第12方面的放電表面處理裝置中具備使得所述燒結(jié)電極與所述被加工物在X方向、Y方向以及Z方向上相對(duì)移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，利用所述X軸驅(qū)動(dòng)裝置、所述Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及所述Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得所述燒結(jié)電極對(duì)于所述被加工物進(jìn)行掃描并且在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
由于本發(fā)明具有如上述這樣的構(gòu)造，因此，具有下述的效果。
第1～第3方面的放電表面處理方法能夠獲得這樣的效果，即能容易地形成電極同時(shí)能高效地在被加工物上形成高粘著性的硬質(zhì)膜并且能夠適用于金屬模、工具、機(jī)械部件等的各種各樣的機(jī)械部件的放電表面處理。又，由于能夠在被加工物上以同電極面積幾乎相等的面積堆積硬質(zhì)膜，則不需要掩蔽處理。
本發(fā)明第4方面的放電表面處理方法在第1方面效果的基礎(chǔ)上具有使得構(gòu)造更為簡(jiǎn)單的效果。
本發(fā)明第5方面的放電表面處理方法在第2方面效果的基礎(chǔ)上具有使得構(gòu)造更為簡(jiǎn)單的效果。
本發(fā)明第6方面的放電表面處理方法在第3方面效果的基礎(chǔ)上具有使得構(gòu)造更為簡(jiǎn)單的效果。
本發(fā)明第7方面的放電表面處理方法在第1方面效果的基礎(chǔ)上還具有下述效果，即能夠用小形燒結(jié)電極進(jìn)行掃描進(jìn)行進(jìn)行加工而不必使用大型特定形狀的燒結(jié)電極，并且能夠使得上述小形燒結(jié)電極掃描能覆蓋金屬模等具有三維任意曲面的被加工物的全部曲面，能在全部面積上相等地或者根據(jù)必要改變膜厚而形成硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第8方面的放電表面處理方法在第2方面效果的基礎(chǔ)上還具有下述效果，即能夠用小形燒結(jié)電極進(jìn)行掃描進(jìn)行進(jìn)行加工而不必使用大型特定形狀的燒結(jié)電極，并且能夠使得上述小形燒結(jié)電極掃描能覆蓋金屬模等具有三維任意曲面的被加工物的全部曲面，能在全部面積上相等地或者根據(jù)必要改變膜厚而形成硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第9方面的放電表面處理方法在第3方面效果的基礎(chǔ)上還具有下述效果，即能夠用小形燒結(jié)電極進(jìn)行掃描進(jìn)行進(jìn)行加工而不必使用大型特定形狀的燒結(jié)電極，并且能夠使得上述小形燒結(jié)電極掃描能覆蓋金屬模等具有三維任意曲面的被加工物的全部曲面，能在全部面積上相等地或者根據(jù)必要改變膜厚而形成硬質(zhì)膜。
第10～第12方面的放電表面處理方法能夠獲得這樣的效果，即能容易地形成電極，同時(shí)能高效地在被加工物上形成高粘著性的硬質(zhì)膜并且能夠適用于金屬模、工具、機(jī)械部件等的各種各樣的機(jī)械部件的放電表面處理。又，由于能夠在被加工物上以同電極面積幾乎相等的面積堆積硬質(zhì)膜，則不需要掩蔽處理。
本發(fā)明第13方面的放電表面處理方法在第10方面效果的基礎(chǔ)上具有使得構(gòu)造更為簡(jiǎn)單的效果。
本發(fā)明第14方面的放電表面處理方法在第11方面效果的基礎(chǔ)上具有使得構(gòu)造更為簡(jiǎn)單的效果。
本發(fā)明第15方面的放電表面處理方法在第12方面效果的基礎(chǔ)上具有使得構(gòu)造更為簡(jiǎn)單的效果。
本發(fā)明第16方面的放電表面處理方法在第10方面效果的基礎(chǔ)上還具有下述效果，即能夠使用小形燒結(jié)電極使得進(jìn)行掃描進(jìn)行加工而不必使用大形的特定形狀的燒結(jié)電極，并且能夠使得上述小形燒結(jié)電極掃描能覆蓋金屬模等具有三維任意曲面的被加工物的全部曲面，能在全部面積上相等地或者根據(jù)必要改變膜厚形成硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第17方面的放電表面處理方法在第11方面效果的基礎(chǔ)上還具有下述效果，即能夠使用小形燒結(jié)電極使得進(jìn)行掃描進(jìn)行加工而不必使用大形的特定形狀的燒結(jié)電極，并且能夠使得上述小形燒結(jié)電極掃描能覆蓋金屬模等具有三維任意曲面的被加工物的全部曲面，能在全部面積上相等地或者根據(jù)必要改變膜厚形成硬質(zhì)膜。
本發(fā)明第18方面的放電表面處理方法在第12方面效果的基礎(chǔ)上還具有下述效果，即能夠使用小形燒結(jié)電極使得進(jìn)行掃描進(jìn)行加工而不必使用大形的特定形狀的燒結(jié)電極，并且能夠使得上述小形燒結(jié)電極掃描能覆蓋金屬模等具有三維任意曲面的被加工物的全部曲面，能在全部面積上相等地或者根據(jù)必要改變膜厚形成硬質(zhì)膜。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的放電表面處理方法以及裝置。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的放電表面處理方法以及裝置在連續(xù)放電中產(chǎn)生的硬質(zhì)膜的堆積狀況。
圖3表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的放電表面處理方法以及裝置形成厚膜的情況以及此時(shí)的放電電流。
圖4表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的放電表面處理方法以及裝置中改變電性條件的手段。
圖5是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的放電表面處理方法以及裝置的構(gòu)造圖。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的放電表面處理方法以及裝置的構(gòu)造圖。
圖7是表示以往放電表面處理方法的構(gòu)造圖。
最佳實(shí)施形態(tài)實(shí)施形態(tài)1圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的放電表面處理方法以及裝置的構(gòu)造圖。在圖1中，2是被加工物，3是加工槽，4是以絕緣性油或水為主體的加工液，10是傳送用電動(dòng)機(jī)，11是螺栓，12是燒結(jié)電極，13是形成在被加工物2上的硬質(zhì)膜，14是具備電源并且控制電流、電壓的控制裝置。這里，轉(zhuǎn)送用電動(dòng)機(jī)10具有這樣的構(gòu)造，即利用沒(méi)有進(jìn)行圖示的控制系統(tǒng)，經(jīng)傳送螺栓11通過(guò)向服傳送、定速傳送等必要的控制模式能夠?qū)Y(jié)電極12傳送到被加工物2的對(duì)向。
上述加工液4是以絕緣性油或水為主體，當(dāng)采用絕緣性油作為加工液4的情況下具有能夠原封不動(dòng)地應(yīng)用已經(jīng)廣泛普及的放電加工裝置的技術(shù)，以及構(gòu)造較為簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。又，當(dāng)采用水作為加工液，則有時(shí)會(huì)在反應(yīng)的同時(shí)產(chǎn)生氫氧化物，對(duì)于要求高質(zhì)量膜的情況下可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。然而，若采用當(dāng)前廣泛普及的線放電加工裝置的無(wú)電解電源時(shí)，則能夠?qū)⑸鲜霾蛔阒幰种圃谧钚∠薅?，即使將水作為加工液，?shí)用上也能夠形成與使用絕緣性的油作為加工液的情況下相同性狀的硬質(zhì)膜。
其次，對(duì)于燒結(jié)電極12的制作方法進(jìn)行說(shuō)明。將Fe、Co、Ni等的鐵族金屬粉末或者與被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末(例如，Al合金粉末等)單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胫芷诒淼贗va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物(例如，WC、TiC、TaC等)單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，通過(guò)壓縮成形制作成一定形狀的粉末電極。然后，采用真空爐等并且促使?fàn)t內(nèi)溫度逐漸上升，使得粉末電極具有耐機(jī)械加工的強(qiáng)度，但不要過(guò)分硬化使得硬化到例如白墨程度(該工序稱為預(yù)燒結(jié)工序)。在該狀態(tài)時(shí)，Co等的鐵族金屬開(kāi)始熔融并填充在碳化物的間隙，即作成了碳化物的固溶體。又，另一方面在碳化物間的接觸部分，相互逐漸結(jié)合而燒結(jié)溫度較低，因沒(méi)有達(dá)到本燒結(jié)溫度，而結(jié)合較弱。取出經(jīng)過(guò)了這樣預(yù)燒結(jié)工序的燒結(jié)電極，通過(guò)機(jī)械加工為必要形狀以及形成一定的尺寸，并將它作為燒結(jié)電極12使用。
上述的的預(yù)燒結(jié)工序的條件隨電極材料而有所不同，而能夠通過(guò)預(yù)先的試驗(yàn)來(lái)決定。例如，燒結(jié)溫度為約400℃～1100℃的范圍。
在這種情況下，主要要防止預(yù)燒結(jié)溫度超過(guò)約1100℃。當(dāng)超過(guò)該溫度時(shí)，電極會(huì)過(guò)度硬化并且在此后進(jìn)行的放電加工中因電弧放電引起的熱沖擊，電極材料會(huì)不均勻脫落而產(chǎn)生不能正常地在電極間進(jìn)行供給的不良情況，會(huì)大大影響形成在被加工物上的膜的質(zhì)量。
其次，對(duì)于硬質(zhì)膜13的形成方法進(jìn)行說(shuō)明。使得在燒結(jié)電極12與被加工物2之間斷續(xù)或者連續(xù)地產(chǎn)生電弧放電，則由于電弧熱量電極間局部變?yōu)楦邷貭顟B(tài)。首先，當(dāng)產(chǎn)生一次電弧放電時(shí)，則由于該熱沖擊能量在向著預(yù)燒結(jié)后的燒結(jié)電極12其被加工物2的部分上，一部分的電極材料在電極間發(fā)生脫落的同時(shí)形成粉末狀而釋放出來(lái)。電極間瞬間為數(shù)千℃以上的高溫等離子狀態(tài)，電極材料大部分為完全熔融的狀態(tài)。對(duì)于向著電極的被加工物的表面，在產(chǎn)生電弧放電的位置上也進(jìn)行瞬間加熱，該表面也與電極材料一樣地成為熔融狀態(tài)。在該高溫狀態(tài)下，熔融后的電極材料以及被加工物相互混雜，在被加工物表面形成電極材料與被加工物的基料的合金相。然后，由于存在于電極間及其周圍的加工液迅速冷卻，在從高溫狀態(tài)到冷卻的過(guò)程中，瞬間地發(fā)生鐵族金屬的液相以及作為碳化物的固相間的界面反應(yīng)或者碳化物相互之間的固相間的固溶體化反應(yīng)，在極其短暫的瞬間內(nèi)進(jìn)行本燒結(jié)。如此，在被加工物2上形成硬質(zhì)膜。反復(fù)進(jìn)行該工序，則隨著時(shí)間的推移膜逐漸堆積而能夠形成厚膜。
圖2表示由于連續(xù)放電所產(chǎn)生的硬質(zhì)膜的堆積狀況，能夠明顯地觀察到通過(guò)各自的單獨(dú)放電硬質(zhì)膜折疊重疊而進(jìn)行堆積的情況。
圖3表示厚膜形成的情況以及此時(shí)的放電電流，表示了使用Wc-Co作為燒結(jié)電極12、使用鋼材作為被加工物2的情況。又，圖3(a)表示在被加工物2的基料上使得直接進(jìn)行放電的情況，圖3(b)表示在形成硬質(zhì)膜13之后再使得進(jìn)行放電的情況。根據(jù)使得在被加工物2的基料上直接進(jìn)行放電的情況以及形成硬質(zhì)膜13后再使得進(jìn)行放電的情況中的被處理材料的特性，改變作為電性條件的放電電流值Ip、放電電流脈沖寬度τp以及停止時(shí)間τr。又，根據(jù)情況也可改變電極極性。這是由于對(duì)于基料與所形成的硬質(zhì)膜材料、硬度有所不同，根據(jù)使其直接在基料上極性放電將以及在形成硬質(zhì)膜之后再使之進(jìn)行放電將被處理材料的特性而改變的電性條件，通過(guò)采用適合于被處理材料的電性條件，而能夠在更短時(shí)間的處理中形成高粘著性的硬質(zhì)膜。對(duì)于這樣的按被處理材料特性的適當(dāng)?shù)碾娦詶l件，可以預(yù)先通過(guò)試驗(yàn)等來(lái)決定，能夠利用控制裝置14根據(jù)被處理材料特性進(jìn)行改變。例如，能夠通過(guò)圖4所示的控制電路的開(kāi)關(guān)15、16的切換以及轉(zhuǎn)換控制來(lái)改變放電電流值Ip、放電電流脈沖寬度τp、停止時(shí)間τr。
在上述中，說(shuō)明了在使其直接在基料上進(jìn)行放電的時(shí)以及形成硬質(zhì)膜后再使其進(jìn)行放電時(shí)改變電性條件的情況，而即使在形成硬質(zhì)膜的厚膜的過(guò)程中，也可以根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變電性條件。
又，在圖4中，表示了切換2個(gè)開(kāi)關(guān)的情況，也可以是3個(gè)以上的開(kāi)關(guān)。又，也可以利用可變電阻來(lái)改變電流等能夠改變電流的手段。
而且，在圖3中，表示了被加工物的基料為鋼材的情況，而當(dāng)被加工物的基料為超硬合金情況下，對(duì)于電極可以使用Ti系材料。根據(jù)這樣被處理材料與電極的各種組合，而改變電流波形。
實(shí)施形態(tài)2圖5是表示該本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的放電表面處理方法以及裝置的構(gòu)造圖，在圖5中，2是被加工物、12是燒結(jié)電極、13是形成在被加工物2上的硬質(zhì)膜、14是具備電源并且控制電流、電壓的控制裝置。通過(guò)沒(méi)有進(jìn)行圖示的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得燒結(jié)電極12與被加工物2在X方向、Y方向以及Z方向上相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)在被加工物2的表面上形成硬質(zhì)膜13。例如，當(dāng)研究被加工物2為金屬模時(shí)，則其表面并非為平面而是具有三維復(fù)雜的任意曲面，而通過(guò)上述的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得燒結(jié)電極12沿著金屬模的任意曲面并在維持間隙恒定或者伺服電壓恒定的同時(shí)進(jìn)行掃描。此時(shí)，由于電極消耗速度非常快，需要相對(duì)于消耗的補(bǔ)充傳送，必須正確且快速地控制支持電極的主軸的Z方向的運(yùn)動(dòng)。重復(fù)上述動(dòng)作，使得電極在構(gòu)成金屬模的全部曲面上進(jìn)行掃描，在整個(gè)面積上，能夠相等地或者根據(jù)需要改變膜厚并且同時(shí)使得堆積硬質(zhì)膜。
又，使得在被加工物的基料上直接放電將與形成硬質(zhì)膜之后再使之進(jìn)行放電時(shí)或者在形成硬質(zhì)膜的厚膜的構(gòu)成過(guò)程中，根據(jù)被處理材料的特性改變電性條件，通過(guò)采用適合于被處理材料的電性條件，能夠在更短的處理時(shí)間內(nèi)形成高粘著的硬質(zhì)膜。
實(shí)施形態(tài)3圖6是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的放電表面處理方法以及裝置的構(gòu)造圖，表示了氣體中放電的情況。在圖6中，2是被加工物、10是傳送用電動(dòng)機(jī)、11是傳送螺栓、12是燒結(jié)電極、13是形成在被加工物2上的硬質(zhì)膜、14是具備電源并且控制電流、電壓的控制裝置、17是氣體源、18是通路、19是導(dǎo)管。氣體源17通過(guò)配管與設(shè)置在燒結(jié)電極12內(nèi)部的通路18連接。在利用控制裝置14的電源進(jìn)行通電時(shí)，由氣體源17僅供給必要的空氣量或者氮?dú)獾榷栊詺怏w量。這里，表示了當(dāng)供給導(dǎo)管19在電極內(nèi)部沒(méi)有設(shè)置通路時(shí)由電極外部供給氣體的示例，向電極間噴出氣體。供給氣體的目的是為了冷卻電極之間以及將剩余的電極材料移出電極系統(tǒng)之外，與上述加工液的作用相同。若不供給該氣體，則很難穩(wěn)定地形成被加工物上的硬質(zhì)膜。對(duì)于使用的氣體種類，需要考慮環(huán)境方面，空氣或者氮?dú)馐呛线m的。
即使在這樣的空氣中進(jìn)行放電情況下，當(dāng)使得直接在被加工物的基料上進(jìn)行放電時(shí)以及形成硬質(zhì)膜后在使得進(jìn)行再放電時(shí)或者在形成硬質(zhì)膜的厚膜的過(guò)程中，通過(guò)根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變電性條件并且對(duì)于被處理材料采用適當(dāng)?shù)碾娦詶l件，從而能夠在更短的時(shí)間內(nèi)形成高粘著性的硬質(zhì)膜。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，本發(fā)明的放電表面處理方法以及裝置適用于在被加工物表面形成硬質(zhì)膜。
權(quán)利要求
1.一種放電表面處理方法，使得在放電加工用電極與被加工物之間產(chǎn)生放電并且利用所述放電能量在所述被加工物表面形成硬質(zhì)膜，其特征在于，將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合制成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電氣條件以及對(duì)形成的所述硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電氣條件。
2.一種放電表面處理方法，使得在放電加工用電極與被加工物之間產(chǎn)生放電并且利用所述放電能量在所述被加工物表面形成硬質(zhì)膜，其特征在于，將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件。
3.一種放電表面處理方法，使得在放電加工用電極與被加工物之間產(chǎn)生放電并且利用所述放電能量在所述被加工物表面形成硬質(zhì)膜，其特征在于，將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件以及對(duì)所述形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件，并且根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于形成的所述硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件。
4.如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于，使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體。
5.如權(quán)利要求2所述的放電表面處理方法，其特征在于，使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體。
6.如權(quán)利要求3所述的放電表面處理方法，其特征在于，使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體。
7.如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于，對(duì)于所述被加工物使得所述燒結(jié)電極進(jìn)行掃描，在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
8.如權(quán)利要求2所述的放電表面處理方法，其特征在于，對(duì)于所述被加工物使得所述燒結(jié)電極進(jìn)行掃描，在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
9.如權(quán)利要求2所述的放電表面處理方法，其特征在于，對(duì)于所述被加工物使得所述燒結(jié)電極進(jìn)行掃描，在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
10.一種放電表面處理裝置，使得在放電加工用電極與被加工物之間產(chǎn)生放電并且利用所述放電能量在所述被加工物表面形成硬質(zhì)膜，其特征在于，將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺雽⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，具備根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件以及對(duì)形成的所述硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的切換手段。
11.一種放電表面處理裝置，使得在放電加工用電極與被加工物之間產(chǎn)生放電并且利用所述放電能量在所述被加工物表面形成硬質(zhì)膜，其特征在于，將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺雽⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，具備根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于形成的所述硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的切換手段。
12.一種放電表面處理裝置，使得在放電加工用電極與被加工物之間產(chǎn)生放電并且利用所述放電能量在所述被加工物表面形成硬質(zhì)膜，其特征在于，將鐵族金屬粉末或者與所述被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼贗Va、Va、VIa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中，在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)之后的燒結(jié)電極作為所述放電加工用電極，具備根據(jù)被處理材料的特性來(lái)改變對(duì)所述被加工物的基料直接進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件以及對(duì)所述形成的硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的第1切換手段，并且具備根據(jù)被處理材料的特性至少一次改變對(duì)于形成的所述硬質(zhì)膜進(jìn)行放電表面處理時(shí)的電性條件的第2切換手段。
13.如權(quán)利要求10所述的放電表面處理裝置，其特征在于，具備使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體的惰性氣體供給手段。
14.如權(quán)利要求11所述的放電表面處理裝置，其特征在于，具備使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體的惰性氣體供給手段。
15.如權(quán)利要求12所述的放電表面處理裝置，其特征在于，具備使得在所述燒結(jié)電極與所述被加工物之間充有惰性氣體的惰性氣體供給手段。
16.如權(quán)利要求10所述的放電表面處理裝置，其特征在于，具備使得所述燒結(jié)電極與所述被加工物在X方向、Y方向以及Z方向上相對(duì)移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，利用所述X軸驅(qū)動(dòng)裝置、所述Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及所述Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得所述燒結(jié)電極對(duì)于所述被加工物進(jìn)行掃描并且在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
17.如權(quán)利要求11所述的放電表面處理裝置，其特征在于，具備使得所述燒結(jié)電極與所述被加工物在X方向、Y方向以及Z方向上相對(duì)移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，利用所述X軸驅(qū)動(dòng)裝置、所述Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及所述Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得所述燒結(jié)電極對(duì)于所述被加工物進(jìn)行掃描并且在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
18.如權(quán)利要求12所述的放電表面處理裝置，其特征在于，具備使得所述燒結(jié)電極與所述被加工物在X方向、Y方向以及Z方向上相對(duì)移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，利用所述X軸驅(qū)動(dòng)裝置、所述Y軸驅(qū)動(dòng)裝置以及所述Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得所述燒結(jié)電極對(duì)于所述被加工物進(jìn)行掃描并且在所述被加工物表面形成所述硬質(zhì)膜。
全文摘要
將鐵族金屬粉末或者與被加工物同樣成分的非鐵族金屬粉末單獨(dú)或多種組合地?fù)饺胗趯⒅芷诒淼冖鬭、Ⅴa、Ⅵa族所屬的金屬碳化物單獨(dú)或多種組合形成的粉末中,在壓縮成形后將預(yù)燒結(jié)后的燒結(jié)電極作為放電加工用電極,具備切換手段而能夠使得燒結(jié)電極與被加工物之間連續(xù)地發(fā)生放電并且利用該放電能量在被加工物表面連續(xù)堆積硬質(zhì)膜而形成厚膜。
文檔編號(hào)C23C24/00GK1329531SQ99814043
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期1999年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月24日
發(fā)明者毛利尚武, 吉田學(xué), 后藤昭弘 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社, 毛利尚武