专利名称：放电加工装置以及放电加工方法
技术领域：
本发明涉及一种放电加工装置，其通过对形成于工具电极与导电性工件之间的加 工间隙供给感应性液并对加工间隙施加电压脉冲而加工工件。特别地，涉及防止浸入到以 水为基础的感应性液(以下简称为“加工液”)中的工件的电气腐蚀的放电加工装置。
背景技术：
放电加工装置在多数情况下用于制作由硬质材料构成的金属模。这样的金属模由 以铁为主成分的合金(以下称为“钢铁”)、或者超硬合金构成。超硬合金是对金属炭化物 的粉末进行焙烧而得到的合金。广泛公知对炭化钨(WC)和作为结合剂的钴(Co)进行焙烧 而得到的超硬合金。公知在放电加工中，在由钢铁或者超硬合金构成的工件中产生电气腐蚀。电气腐 蚀的原因被认为是在作为负极的工具电极与作为正极的工件之间因电位差而流过腐蚀电 流、并且工件材料发生偏析。另外，也有时是加工液中的腐蚀性金属离子使工件产生腐蚀。已经提出有防止这样的电气腐蚀的放电加工机。专利文献1公开了工件与外部电 源的阴极侧连接并向工件供给防蚀电流的外部电源法。专利文献2公开了使加工液在阴离 子交换树脂塔中循环的技术，其中阴离子交换树脂塔固定了吸附在腐蚀性离子上的亚硝酸 离子。为了维持加工液的高电阻率，将炭酸离子、炭酸氢离子以及氢氧化物离子中的1种以 上的离子与亚硝酸离子一起固定在阴离子交换树脂塔中。专利文献1 日本特开昭58-137524号公报专利文献2 日本特开2002-301624号公报
发明内容
在专利文献1的防蚀法中，金属离子在加工液中从阳极偏析并附着到工件表面 上。其结果，有时在工件上产生不希望的腐蚀、着色。专利文献2的防蚀法在钢铁那样的钝 态金属的腐蚀防止中是有效的。但是，亚硝酸离子有时促进超硬合金的腐蚀。本发明的目的在于，防止工件材料的偏析，并且抑制金属离子附着到工件表面。本 发明的另一目的在于提供一种能够防止钢铁工件以及超硬合金工件的腐蚀的放电加工装 置以及放电加工方法。根据本发明的一个侧面，提供一种放电加工装置，一边向形成于工件(W)与工具 电极(E)之间的间隙(9)供给加工液，一边进行工件的放电加工，该放电加工装置包括电源装置00)，向间隙(9)施加交流电压脉冲，所述交流电压脉冲由以工件为正 电位且工具电极为负电位即正极性施加的正极性电压脉冲、和以工件为负电位且工具电极 为正电位即逆极性施加的逆极性电压脉冲构成；平均间隙电压设定装置，设定间隙的平均电压(Vmean)；以及腺嘌呤添加装置(70)，向加工液中添加腺嘌呤。平均间隙电压设定装置优选将平均间隙电压(Vmean)向逆极性的一侧设定。这样，防止工件材料的偏析。平均间隙电压设定装置(50)也可以设定正极性电压脉冲的宽度、或者逆极性电 压脉冲的宽度。或者，平均间隙电压设定装置(60)也可以设定正极性电压脉冲的宽度、或 者逆极性电压脉冲的宽度。这样，将平均间隙电压(Vmean)正确地设定为最佳值。平均间隙电压设定装置(60)也可以包括与间隙(9)并联地连接到电源装置00) 的第1分路。第1分路包括仅在对间隙施加了正极性电压脉冲时使电流通过第1分路的 第1 二极管(64)；以及与第1 二极管串联地连接的第1开关(63)。平均间隙电压设定装置(60)也可以包括与间隙(9)并联地连接到电源装置00) 的第2分路。第2分路包括仅在对间隙施加了逆极性电压脉冲时使电流通过第2分路的 第2 二极管(66)；以及与第2 二极管串联地连接的第2开关(65)。平均间隙电压设定装置优选根据WC-Co超硬合金、钢铁那样的工件材质来设定平 均间隙电压(Vmean)。根据本发明的另一侧面，提供一种放电加工方法，一边对形成于工件(W)与工具 电极(E)之间的间隙(9)供给加工液，一边进行工件的放电加工，包括将间隙的平均电压(Vmean)向工件为负电位且工具电极为正电位的逆极性的一 侧设定的步骤；以及向加工液中添加腺嘌呤的步骤。根据本发明，防止起因于工件材料的偏析的腐蚀。抑制金属离子附着到工件表面， 防止工件的腐蚀和着色。钢铁工件以及超硬合金工件这两方的腐蚀都能防止。
图1是示出本发明的放电加工装置的第1实施例的框图。图2是示出图1的放电加工装置的电路图。图3是示出图1的NC装置的动作的时序图。图4是示出图1的加工液循环系统的框图。图5是示出图4的腐蚀防止剂添加装置的图。图6是说明腺嘌呤的防蚀机构的图。图7是示出图1的NC装置的框图。图8是示出本发明的放电加工方法的流程图。图9是示出本发明的放电加工装置的第2实施例的电路图。(符号说明)E 线电极；W 工件；1 线放电加工装置；2 基体；3 圆柱体；4 加工头；5 加工 槽；6 工件平台；7 上引导组体；8 下引导组体；9 间隙；10 第1电源装置；11 直流电 源；12 开关晶体管；20 第2电源装置；21 直流电源；22 桥电路；23 电阻器；24 二极 管；25 开关；26 直流电源；27 电阻器；28 二极管；29 开关；；34、35 电缆；40 加工液供 给系统；42 离子交换树脂；43 加工液温度设定装置；47 污液槽；48 过滤器；49 清水 槽；50 =NC装置；51 输入装置；52 保存装置；53 处理装置；54 腺嘌呤控制模块；55 加 工条件设定模块；56 脉冲控制模块；57 放电检测模块；60 无负荷电压设定电路；61、63、 65 开关；64、66 二极管；67、68 :电阻器；70 腐蚀防止剂添加装置；71 泵；72 溶解槽；73 间隔件；76 包装材料；77 腐蚀防止剂；78 保护包覆膜；82、83、84、85 开关晶体管。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的放电加工机的第1实施例进行说明。本发明的线放电 加工装置1如图1所示。从基体2的后部树立设置有圆柱体3。加工头4安装在圆柱体3 的前面。加工槽5载置于基体2的前部。保持工件W的工件平台6收容在加工槽5中。上 引导组体7安装在加工头4上，下引导组体8安装在圆柱体3的前面。在加工中，作为工具 电极的线电极E在一对引导组体7与8之间垂直地移动，在移动线电极E与工件W之间形 成有微小的间隙9。线放电加工装置1具备向间隙9供给加工液的加工液循环系统40。线放电加工装置1具备向间隙9供给电力脉冲的第1以及第2电源装置10和20。 如图2所示，第1电源装置10具有直流电源11和开关晶体管12。直流电源11的阴极端子 通过收容在上下引导组体7、8中的适当的接触子而连接到线电极E。直流电源11的阳极端 子经由开关晶体管12而连接到工件W。线放电加工装置1具备对加工液循环系统40和第 1以及第2电源装置10和20进行控制的NC装置50。开关晶体管12的动作由NC装置50 控制。第2电源装置20具有80V的直流电源21、和由4个开关晶体管81、82、83以及84 构成的桥电路22。开关晶体管81、82、83以及84在相邻的晶体管之间形成4个连接点A、 B、C、D并且串联地连接。开关晶体管81与82的连接点A连接到直流电源21的阴极端子。 开关晶体管82与83的连接点B经由电缆35连接到工件W。开关晶体管83与84的连接点 C经由电阻器23、二极管M以及开关25连接到直流电源21的阳极端子。开关晶体管84 与81的连接点D经由电缆34连接到线电极E。开关25和开关晶体管81、82、83以及84的 动作由NC装置50控制。工件W为正电位且线电极E为负电位的极性被称为正极性。工件W为负电位且线 电极E为正电位的极性被称为逆极性。参照图3，对NC装置50的动作进行说明。图3示出工件W与线电极E之间的电压 (以下称为“间隙电压”)Vgap。在时刻tl，NC装置50断开开关25、使开关晶体管81和83导通、使开关晶体管82 和84截止。其结果，直流电源21的电压脉冲以正极性施加到间隙9。在从时刻tl经过时 间ND的时刻t2，NC装置50使开关晶体管82和84导通、使开关晶体管81和83截止。这 样，直流电源21的电压脉冲以逆极性施加到间隙9。在从时刻t2经过时间RD的时刻t3，NC装置50再次使开关晶体管81和83导通、 使开关晶体管82和84截止。这样，通过开关晶体管81、82、83以及84的导通/截止开关 动作，第2电源装置20能够重复针对每个脉冲极性变化的电压脉冲(以下称为“交流电压 脉冲”)并施加到间隙9。在间隙9中产生放电的时刻t4，NC装置50使开关25和开关晶体管81、82、83以 及84截止、使开关晶体管12导通。这样，第1电源装置10结束电压施加、第2电源装置20 开始向间隙9供给电流。在从时刻t4经过导通时间ON的时刻t5，NC装置50使开关晶体 管12截止，第2电源装置20结束电流供给。在从时刻t5经过截止时间OFF的时刻t6，第1电源装置10再次开始将电压脉冲施加到间隙9。NC装置50通过使图3中带斜线的一个电压脉冲的累计值与伺服基准电压 SV 一致而将间隙9的尺寸维持为一定值。在NC装置50中设定正极性电压脉冲的宽度ND、逆极性电压脉冲的宽度RD、导通 时间0N、0FF时间以及伺服基准电压SV。图3中的脉冲宽度ND和RD设定为相等，间隙电压 Vgap的平均Vmean大致是0V。图3中的参考符号NV表示正极性电压脉冲的无负荷电压。 参考符号RV表示逆极性电压脉冲的无负荷电压。无负荷电压是虽然对间隙9施加有电压 但没有产生放电时的电压。如果平均间隙电压Vmean向逆极性的一侧(图3中的-侧)移动，则成为向工件 W附着的金属离子增加的倾向，另一方面，成为工件材料的偏析被降低的倾向。如果平均间 隙电压Vmean向正极性的一侧(图3中的+侧)移动，则成为向工件W附着的金属离子减 少的倾向，另一方面，成为工件材料的偏析增加的倾向。通过使脉冲宽度ND、RD中的至少一方变化，能够使间隙电压Vgap的平均值变化。 例如，通过使脉冲宽度ND大于脉冲宽度RD，能够使间隙电压Vgap的平均值偏向正极性侧。 通过使脉冲宽度RD大于脉冲宽度ND，能够使间隙电压Vgap的平均值偏向逆极性侧。第2电源装置20还具备在非加工中对间隙9供给一连串的交流电压脉冲的15V 的直流电源26。直流电源沈与直流电源21并行地连接到间隙9。直流电源沈的阴极端 子连接到桥电路22中的连接点A，直流电源沈的阳极端子经由开关四、二极管观以及电 阻器27连接到桥电路22中的连接点C。直流电源沈的输出电压被设定为在非加工中在间 隙9中不产生放电那样的值，设定为小于直流电源21的输出电压的绝对值。如图4所示，加工液供给系统40将从加工槽5排出的加工液储存到污液槽47中。 污液槽47中的加工由过滤器48清澄化而储存到清水槽49中。加工液供给系统40通过离 子交换树脂42、加工液温度设定装置43，将加工液的pH、温度以及电阻率维持为设定值。进 而，加工液供给系统40通过腐蚀防止剂添加装置70，向加工槽5供给添加了规定量的腐蚀 防止剂的加工液。如图5所示，腐蚀防止剂添加装置70具备泵71以及溶解槽72。在溶解槽72中， 腐蚀防止剂77溶解到加工液中。网状的间隔件73将溶解槽72划分成上部和下部。清水 槽49中的加工液通过泵71供给到溶解槽72的下部。在溶解槽72的上部，收容有由包装材料76包装的粉末状的腐蚀防止剂77。包装 材料76是例如具有通水性的无纺布。加工液中的腐蚀防止剂的浓度可通过调节泵71的吐 出量来控制。腐蚀防止剂添加装置70将化学式1所示的粉末状的腺嘌呤(6-氨基嘌呤)〔 CAS登记编号73-24-5〕作为腐蚀防止剂而添加到加工液中。[化学式1]
权利要求
1.一种放电加工装置，一边对形成于工件与工具电极之间的间隙供给加工液，一边进 行所述工件的放电加工，其特征在于，包括电源装置，向所述间隙施加交流电压脉冲，所述交流电压脉冲由以所述工件为正电位 且所述工具电极为负电位即正极性施加的正极性电压脉冲、和以所述工件为负电位且所述 工具电极为正电位即逆极性施加的逆极性电压脉冲构成；平均间隙电压设定装置，设定间隙的平均电压；以及腺嘌呤添加装置，向所述加工液中添加腺嘌呤。
2.根据权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置将所述间隙的平均电压向所述逆极性的一侧设定。
3.根据权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置设定所述正极性电压脉冲的宽度。
4.根据权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置设定所述逆极性电压脉冲的宽度。
5.根据权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置设定所述正极性电压脉冲的无负荷电压。
6.根据权利要求5所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置包括与所述间隙并联地连接到所述电源装置的第1分路， 所述第1分路包括仅在对所述间隙施加了所述正极性电压脉冲时使电流通过所述第1分 路的第1二极管以及与所述第1二极管串联地连接的第1开关。
7.根据权利要求6所述的放电加工装置，其特征在于，所述第1分路包括与所述第1二极管串联地连接的第1可变电阻器。
8.根据权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置设定所述逆极性电压脉冲的无负荷电压。
9.根据权利要求8所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置包括与所述间隙并联地连接到所述电源装置的第2分路， 所述第2分路包括仅在对所述间隙施加了所述逆极性电压脉冲时使电流通过所述第2分 路的第2 二极管以及与所述第2 二极管串联地连接的第2开关。
10.根据权利要求9所述的放电加工装置，其特征在于，所述第2分路包括与所述第2 二极管串联地连接的第2可变电阻器。
11.根据权利要求1所述的放电加工装置，其特征在于，所述平均间隙电压设定装置根据所述工件的材质设定所述间隙的平均电压。
12.一种放电加工方法，一边对形成于工件与工具电极之间的间隙供给加工液，一边进 行所述工件的放电加工，其特征在于，包括将所述间隙的平均电压向所述工件为负电位且所述工具电极为正电位的逆极性的一 侧设定的步骤；以及向所述加工液中添加腺嘌呤的步骤。
13.根据权利要求12所述的放电加工方法，其特征在于，所述间隙的平均电压是根据所述工件的材质设定的。
全文摘要
本发明涉及一边对形成于工件(W)与工具电极(E)之间的加工间隙(9)供给水加工液一边进行由WC-Co超硬合金或者钢铁构成的工件的放电加工的放电加工装置。放电加工装置包括将交流电压脉冲施加到加工间隙的电源装置(20)；将加工间隙的平均电压(Vmean)设定为对工件的防蚀最佳的值的平均间隙电压设定装置(50)；以及向加工液中添加吸附腐蚀性的金属离子的腺嘌呤的腺嘌呤添加装置(70)。
文档编号B23H7/02GK102046318SQ20098011900
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月3日 优先权日2008年6月3日
发明者原田武则, 和贺井彰, 土肥祐三, 金子雄二, 高桥康德 申请人:株式会社沙迪克