电解加工装置以及电解加工方法与流程

本发明涉及电解加工装置以及电解加工方法。

背景技术：

作为电解加工的一种，公知的是电解液喷射加工(参照下述非专利文献1以及专利文献1以及2)。电解液喷射加工从喷嘴喷出电解液，并通过在喷嘴与工作物之间施加电压，选择性地只加工电解液的喷射流正下方的方法。在该情况下，喷嘴作为加工电极发挥作用。在电解加工时，将工作物作为阳极地向电极间施加电压，电流经由电解液流动。该加工方法将化学反应即电解作用作为加工原理，因此只要是导电体，与工作物的硬度无关都能够加工，并且具有不产生加工变质层、残留应力、毛刺、裂缝等优点。另外，通过使喷嘴进行扫描，能够无掩模加工任意形状。

本发明者以前使用sus304作为工作物的材料，通过控制电流密度，在高电流密度下获得表面粗糙度小的镜面，另外，在低电流密度下获得复杂的多孔状的性状(下述非专利文献2)。在这些文献中记载的加工法中，利用扫描，通过低电流密度区域，会使工作物(所谓工件)的表面粗糙度恶化。

在此，本发明者发现，使喷嘴(加工电极)高速并且多次往复扫描，能够对任意形状进行镜面加工(下述非专利文献3)。

然而，通常，在加工复杂形状的情况下，为了使电极高速并多次扫描，需要相当大的装置成本以及使用成本。另外，在进行高速扫描的情况下，会产生电解液由于电极的移动而飞散的问题。

此外，下述非专利文献4通过利用在电极表面上形成双电荷层的的超短脉冲电流的电解加工，谋求加工精度的提高。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：kuniedam,yoshidam,yoshidah,akamatsuy(1993)influenceofmicroindentsformedbyelectro-chemicaljetmachiningonrollingbearingfatiguelife.asmeped64:693-699.

非专利文献2：kawanakat,kuniedam(2014)selectivesurfacetexturingusingelectrolytejetmachining.procediaof2ndcirpconferenceonsurfaceintegrity(csi)(13):345-349.

非专利文献3：natsuw,ikedat,kuniedam(2007)generatingcomplicatedsurfacewithelectrolytejetmachining.precisionengineering31:33-39.

非专利文献4：schusterr,kircherv,allonfuep,etrlf(2000)electochemicalmicromachining.science289(5476):98-101.

专利文献

专利文献1：(日本)特开2006-55933号公报

专利文献2：(日本)特开2011-110641号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

本发明鉴于所述状况。本发明的目的在于，提供一种将加工电极相对于工作物的相对扫描速度抑制为较低，而能够改善加工表面的粗糙度的技术。

用于解决技术课题的技术方案

解决所述课题的技术方案如以下方面所记载。

(方面1)

一种电解加工装置，该电解加工装置是用于通过电解加工对工作物的表面进行加工的电解加工装置，

具有：电源、加工电极、电解液供给部、充电控制机构，

所述电源构成为在所述加工电极与所述工作物之间施加用于使电解加工用的电流流动的电压，

所述加工电极从所述工作物分离配置，并且，能够沿着所述工作物的表面方向相对扫描，

所述电解液供给部能够向所述加工电极与所述工作物之间供给电解加工用的电解液，

所述充电控制机构利用来自所述电源的电压施加消除存储在所述加工电极与所述工作物之间的电荷。

(方面2)

在方面1所述的电解加工装置中，

所述电源使用脉冲电流作为所述电流，

所述充电控制机构基于所述脉冲电流的占空比，消除所述电荷。

(方面3)

在方面2所述的电解加工装置中，

所述脉冲电流的脉冲宽度的绝对值的上限设定为较短，使得足以在所述加工物的表面进行镜面加工，并且，所述电解加工用的电流的电流密度设定为较高，使得足以进行所述镜面加工。

(方面4)

在方面1所述的电解加工装置中，

所述电源使用交流电流作为所述电流，

所述交流电流具有将所述工作物作为阳极的正方向电流成分和将所述工作物作为阴极的反方向电流成分，

所述充电控制机构通过施加所述反方向电流成分，而消除所述电荷。

(方面5)

在方面4所述的电解加工装置中，

所述充电控制机构控制所述电源，以使得所述正方向电流成分的正方向电流密度以其施加时间积分后的值与所述反方向电流成分的反方向电流密度以其施加时间积分后的值大致相等。

(方面6)

在方面5所述的电解加工装置中，

所述充电控制机构将所述反方向电流成分的峰值设定为比所述正方向电流成分的峰值低。

(方面7)

在方面4～6中任一项所述的电解加工装置中，

所述充电控制机构通过将电流停止期间插入所述交流电流的正方向电流成分与反方向电流成分之间，而消除所述电荷。

(方面8)

在方面4～7中任一项所述的电解加工装置中，

所述加工电极由单结晶硅、钛合金、铌合金、石墨或白金构成。

(方面9)

在方面1～8中任一项所述的电解加工装置中，

所述电源是恒压电源或恒流电源。

(方面10)

在方面1～9中任一项所述的电解加工装置中，

所述工作物的表面的至少一部分具有不是0的曲率，所述工作物与所述加工电极的相对面积小到在该相对面积的范围内，所述加工电极与所述工作物的距离的分布与所述曲率无关而可以看做实质一定。

(方面11)

在方面1～10中任一项所述的电解加工装置中，

所述充电控制机构伴随着所述加工电极的相对扫描，而使用于消除所述电荷的控制内容变化。

(方面12)

一种电解加工方法，是使用在方面1～11中任一项所述的电解加工装置的电解加工方法，具有：

利用所述电源，使电解加工用的电流在所述加工电极与所述工作物之间流动的步骤；

使所述加工电极沿着所述工作物的表面方向相对扫描的步骤；

利用所述电解液供给部，向所述加工电极与所述工作物之间供给所述电解液的步骤；

利用所述充电控制机构，消除存储在所述加工电极与所述工作物之间的电荷的步骤。

(方面13)

一种表面粗糙度调整方法，是使用方面1～11中任一项所述的电解加工装置的表面粗糙度调整方法，

利用所述电源，使电解加工用的电流在所述加工电极与所述工作物之间流动的步骤；

使所述加工电极沿着所述工作物的表面方向相对扫描的步骤；

利用所述电解液供给部，向所述加工电极与所述工作物之间供给所述电解液的步骤；

利用所述充电控制机构，通过控制存储在所述加工电极与所述工作物之间的电荷量，来调整所述工作物表面的表面粗糙度的步骤。

(方面14)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，所述电解加工装置的特征在于，

所述反方向电流脉冲的峰值设定为比所述正方向电流脉冲的峰值低，并且所述反方向电流脉冲的脉冲宽度设定为比所述正方向电流脉冲的脉冲宽度宽。

(方面15)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，所述电解加工装置的特征在于，

所述反方向电流脉冲的峰值设定为比所述正方向电流脉冲的峰值高，并且，

所述反方向电流脉冲的脉冲宽度设定为比所述正方向电流脉冲的脉冲宽度窄。

(方面16)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，所述电解加工装置的特征在于，

所述反方向电流脉冲的脉冲宽度设定为所述正方向电流脉冲的脉冲宽度以下，并且，

在从所述反方向电流脉冲向所述正方向电流脉冲切换时，具有停止时间。

(方面17)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，所述电解加工装置的特征在于，

相对于利用所述正方向电流脉冲向所述工作物与所述加工电极之间供给的正方向电荷，

将利用所述反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的反方向电荷设定为较小，并且，

在从所述反方向电流脉冲向所述正方向电流脉冲切换时，具有停止时间。

(方面18)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，所述电解加工装置的特征在于，

所述扫描速度越快，

利用所述正方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的正方向电荷(a)与利用所述反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的反方向电荷(b)的比(a/b)设定为越大。

(方面19)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，所述电解加工装置的特征在于，

所述扫描速度越快，用于施加所述正方向电流脉冲的占空比设定为越大。

(方面20)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，所述电解加工装置的特征在于，

相对于所述正方向电流脉冲宽度，所述扫描速度越快，所述反方向电流脉冲宽度设定为越小。

发明的效果

利用本发明，既能够将加工电极相对于工作物的相对扫描速度抑制为较低，又能够改善加工表面的粗糙度。

附图说明

图1是用于说明本发明第一实施方式的电解加工装置的整体结构的说明图。

图2是图1的主要部分的放大剖视图。

图3是用于说明使用了图1的加工装置的解加工的加工原理的示意性说明图。

图4是表示实施例1中使用的脉冲电流波形的说明图，纵轴是电流[a]，横轴是时间[s]。

图5是表示实施例1的实验结果的图表，纵轴是表面粗糙度rz[μm]，横轴是并进速度[mm/s]。

图6是用于说明使用了实施例2的脉冲电流波形(交流波形)的说明图，纵轴是电流[a]，横轴是时间[s]。

图7是表示实施例2的实验结果的图表，纵轴是表面粗糙度rz[μm]，横轴是并进速度[mm/s]。

图8是表示在实施例2中能够利用的其他脉冲电流波形(交流波形)的说明图，纵轴是电流[a]，横轴是时间[s]。

图9是用于说明本发明第二实施方式的电解加工装置的示意结构的的说明图。

图10是用于说明本发明第三实施方式的电解加工装置的示意结构的的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明第一实施方式的电解加工装置(以下，简称为“加工装置”)。本实施方式的加工装置是利用所谓电解液喷射加工对工作物1(参照图1)从其表面侧进行加工的装置，特别是适用于工作物表面的精加工的装置。

(第一实施方式的构成)

本实施方式的加工装置具有作为基本结构的电源10、加工电极20、电解液供给部30、充电控制机构40(参照图1)。进一步地，该加工装置还具有工作物支承部50、扫描用驱动部60。

(电源)

电源10是在加工电极20与工作物1之间，施加用于使电解加工用的电流流动的的电压的结构。具体而言，电源10的一极与加工电极20电连接，电源10的另一极与工作物1电连接，在两者间能够施加规定的电压。

本实施方式的电源10作为施加的电压，使用脉冲波形的电压(脉冲电压)，由此，能够使脉冲波形的电流(参照后述的实施例1以及2)在电极间流动。此外，作为电源10，在本实施方式中，使用由充电控制机构40指定的电流值在电极间流动的恒流电源，但只要能够获得必要的电流值，也可以使用恒压电源。另外，作为本实施方式的电源10，例如，能够使用所谓高速双极电源。

在本实施方式的电源10中，脉冲电流的脉冲宽度的绝对值的上限越对工作物1的表面进行镜面加工设定为越短。另外，电流密度的下限设定为在加工电极停止时，加工痕加工为镜面的值。关于何种程度的电流密度与脉冲宽度能够达成镜面加工，例如能够实验确定。在此，电流密度通过电流除以加工电极与工作物的相对面积而求得。另外，镜面加工是将表面粗糙度减小的加工，例如，将表面粗糙度rz加工为0.3μm以下。作为脉冲宽度的绝对值的上限，例如150μs～100μs。需要说明的是，这些数值对本发明进行限定。

(加工电极)

加工电极20从工作物1分离配置，并且，能够沿着工作物1的表面方向相对扫描。具体而言，本例的加工电极20具有基部21、前端部22。

基部21形成为中空的筒状，与电解液供给部30的配管32(后述)连接，将电解液向前端部22送出。

前端部22从基部21的前端侧向工作物1的方向(图1中向下方向)延长。前端部22也行成为中空的筒状，能够将喷嘴状的电解液3(后述)向工作物1吹送(参照图2)。此外，在图2中，仅扩大表示前端部22的部分。另外，图2的电解液3的流出状态仅为示意性，并不准确。本实施方式的加工电极20具有所谓电解液喷射加工的喷嘴的功能。

作为加工电极20的材质，具有导电性，并且，只要是有必要机械强度的物质，能够使用各种物质。尤其是，作为加工电极20的材质，在由单结晶硅、钛合金、铌合金、石墨或白金构成的情况下，由于即便施加反方向电压(将工作物作为阴极的电压)情况下也难以电解，因此优选。

在此，在工作物1的表面的至少一部分具有不是0曲率的情况下，工作物1与加工电极20的相对面积优选为，“在该相对面积的范围内，加工电极20与工作物1的距离与所述曲率无关而实质均匀程度地小”。这样，相对于具有不平坦的加工表面的工作物，通过对加工表面进行扫描，能够适当地进行镜面加工。使工作物1与加工电极20之间的距离一定，并且十分狭窄(成为例如1mm以下，更优选0.5mm以下的间隙)适于镜面加工的实现。因此，这样使用小的相对面积的加工电极20，有助于满足如上所述的间隙的条件。

(电解液供给部)

电解液供给部30在加工电极20的前端部22与工作物1的加工表面(图1中上表面)之间，能够供给电解加工用的电解液。更详细而言，本实施方式的电解液供给部30具有储液箱31、配管32、泵33、液槽34。

储液箱31是存储电解加工用的电解液3的部分。在此，作为电解液3，能够使用电解加工中通常使用的各种液体。

配管32连接于储液箱31与加工电极20的基部21之间。泵33安装于配管32的途中，能够以适当的流量将电解液3输送到加工电极20。作为泵33，在该实施方式中，为了获得准确的流量，使用所谓齿轮泵，不限于此。

液槽34是暂时收纳向工作物1供给的电解液的部分。在液槽34中形成有用于排出所供给的电解液3的排出部341。从液槽34排出的电解液3利用未图示的适当方法回收。

(充电控制机构)

充电控制机构40是用于消除利用来自电源10的电压施加而存储在加工电极20与工作物1之间的电荷的功能部件。更具体而言，本实施方式的充电控制机构40作为用于调整来自电源10的电压的电流波形(例如电流脉冲宽度，峰值，脉冲周期等)的控制器(例如风扇函数信号发生器)而被安装。作为实际的设备结构，充电控制机构40也可以是电源10中的功能的一部分。总之，作为充电控制机构，只要能够发挥必要功能，不限于机械结构，例如能够利用计算机与计算机程序的组合安装，不需要作为的要素存在。

本实施方式的充电控制机构40基于脉冲电流的占空比，将存储于电极间的电荷消除。充电控制机构40的具体动作(即电流波形)在实施例1以及2中说明。

(工作物支承部)

工作物支承部50支承作为电解加工的对象的工作物1，在该实施方式中，由加工用台构成。

(扫描用驱动部)

在该实施方式中，扫描用驱动部60由xz方向驱动部61、y方向驱动部62构成。xz方向驱动部61使加工电极20能够向x方向(图1中左右方向)、z方向(图1中上下方向)以规定的速度移动。y方向驱动部62经由液槽34使工作物支承部50向y方向(图1中与纸面垂直的方向)以规定的速度移动。扫描用驱动部60的扫描速度、扫描方向等动作的控制能够利用未图示的控制器实施。利用扫描用驱动部60，在该实施方式中，在xy平面内的任意的方向，能够使加工电极20相对于工作物1相对扫描。

(第一实施方式的加工装置的动作)

以下，对所述第一实施方式的加工装置的动作进行说明。

(加工原理的说明)

作为动作说明的前提，参照图3对本实施方式的电解加工的加工原理进一步说明。

图3表示从作为加工电极的圆筒喷嘴喷出的电解液3中的、喷射流内的电位分布与工作物表面上的电流密度分布。在电解加工中，加工电极与工作物的相对部分的电流密度升高，随着远离，电流密度降低。在图3中，附图标记3a示意表示在工作物1与加工电极20(图3中省略图示)之间存在的电解液3中的电流密度分布的一例。另外，图3中的附图标记3b示意表示等电位面，在此附图标记v0是施加于电极间的电源电压(工作物侧为阳极的情况)。

在使加工电极扫描的加工(扫描加工)中，在电流密度高的喷嘴正下方通过工作物上的一点时，在喷嘴静止时，只要使其电流密度足够高到能够获得镜面的程度，则在喷嘴正下方进行镜面。但是，在此之后，电流密度低的周边部通过该加工部分。在扫描速度慢的情况下，利用电流密度低的周边部的电解加工，工作物表面粗糙，表面粗糙度增大(即，以镜面加工为目的时，镜面劣化)。

但是，在电流密度低的情况下的单位时间的加工量与电流密度高的情况相比显著降低。在扫描速度上升时，一次扫描的电解液喷嘴的滞留时间(即相对电极的进行电解加工的时间)缩短，低电流密度区域的影响减小。因此，如所述非专利文献3所记载那样，伴随扫描速度的上升，表面粗糙度良好。

另一方面，近年来，在电解加工中，为了提高加工精度，进行利用了形成电极表面上的双电荷层的的超短脉冲电流的加工(所述非专利文献4)。在工作物1与加工电极20之间施加电压时，在工作物表面上，如图3所示，以正负的电荷相对的形式形成双电荷层。形成该双电荷层的现象能够利用向电容器cdl的电荷的充电体现，根据电流密度的不同，在双电荷层的充电时间产生差异。此外，图中附图标记r表示电解液喷嘴内的电阻成分。

根据本发明者的了解，如果不充分形成双电荷层就不会产生电解反应。在此，在形成电流密度低的部分的双电荷层前，通过断开脉冲电流(即断开加工电压)，使工作物的析出只限于加工电极的正下方的电流密度高的部分。并且，在脉冲断开后的停止时间中，使双电荷层的电荷放电，施加下一次脉冲。此时，如果停止时间不充足，则双电荷层的电荷未全部放电，因此在低电流密度区域也产生电解反应。因此，通过使加工电流短脉冲化，并使停止时间足够，能够使工作物的析出仅限于高电流密度区域，即便在低速扫描的情况下，也能够获得表面粗糙度良好的加工面。若进一步补充，在加工电极静止时，假如分为不能获得镜面的电流密度，则优选“在扫描电极时，设定为短脉冲宽度的加工电流，以使得工作物暴露在这样的低电流密度区域的时间比在该低电流密度产生加工的时间短”。

以上，是根据本发明者的理解的作为本实施方式的前提的加工原理。

(电解加工动作)

在使用本实施方式的加工装置进行电解加工的情况下，首先，将工作物1配置在工作物支承部50的上表面(参照图1)。接下来，利用电解液供给部30将电解液3供给到加工电极20与工作物1之间。此时，电解液3通过加工电极20的前端部22向加工位置供给(参照图2)。另一方面，利用电源10，以规定的波形向加工电极20与工作物1之间施加电压。由此，在两者间能够流动规定的电解加工用的电流。在此，在加工电极20与工作物1之间流动的电流的波形由充电控制机构40设定(参照后述实施例1以及2)。

进一步地，在本实施方式中，利用扫描用驱动部60，相对于工作物1，使加工电极20在xy平面内相对扫描。由此，对扫描方向上的工作物1的表面进行加工，能够使其表面粗糙度良好。此外，在本实施方式中，加工电极20的z方向位置在加工中一定，根据需要进行调整。

以下，参照具体实施例，进一步具体说明本例的电解加工动作。

(实施例1)

基于所述加工原理，使用第一实施方式的装置结构，在下述表1中的条件(pulse)下进行电解加工。

[表1]

该表所示方面的意思如下所示。此外，为了参照，图4表示基于从电源施加的脉冲电压的电流波形的一例。另外，在表1中，一并记录施加交流波形的情况的条件(ac)，关于交流的情况如后述。

pulseontime[μs]：加工电流施加时间(图4的t1)；

dutyfactor[％]：占空比(图4的t1/t)；

machiningcurrent[a]：在电极间流动的电流；

currentdensity[a/cm²]：在电极间的电流密度；

gapwidth[mm]：加工电极与工作物之间的距离；

flowrate[ml/s]：电解液的流量；

nozzleinnerdiameter[mm]：加工电极的前端部的喷嘴内径；

electrolyte：电解液。

虽然在电极间的电流密度不一样，在所述中，为了简单，将加工电流值除以喷嘴喷出口的内表面积后的值作为电流密度。此外，当然，表1所记载的只不过是一个示例，也可以是其他适当的结构。

在实施例1中，使用脉冲电流。脉冲宽度t1是100μs这样的固定值，一边使脉冲停止时间t2以及扫描速度变化，一边使加工电极20扫描，进行相对于工作物1的槽加工。图4中的附图标记t表示此时的脉冲周期。将工作物1作为阳极，将从工作物1向加工电极20流动的电流的方向作为图4的纵轴正方向。另外，为了比较，在直流电流(dc)，即t2＝0，占空比＝100％的条件下进行相同加工。由此，研究脉冲电流的占空比与扫描速度对表面粗糙度的影响。作为工作物1使用sus304。工作物1的表面粗糙度在加工面内四个不同位置测定最大高度粗糙度rz并取平均值。

图5表示在使扫描速度变化时的表面粗糙度的测定结果。在图5中，表示duty在规定的占空比(％)下的结果。如图5所示，在使用脉冲电流的情况下，即便在使用dc的情况下，通过使扫描速度上升，表面粗糙度下降。另一方面，在扫描速度慢的情况下，在脉冲宽度100μs中，随着使停止时间延长(即占空比下降)，表面粗糙度良好。由此，在脉冲宽度100μs的固定值中，在设置足够的电压停止时间的情况(即占空比1％)下，即便低速扫描的情况也能获得表面粗糙度良好的镜面。这如所考察那样，能够推测为在电解液喷射加工(即电极向任意方向扫描的电解加工)中，由于加工区域仅限于高电流密度区域。

因此，根据实施例1，利用充电控制机构40，能够消除电极间的电荷，由此，既能够将扫描速度抑制为较低，又能够改善加工面的表面粗糙度。另外，通过利用充电控制机构40调整占空比，能够控制加工面的表面粗糙度。

(实施例2)

将施加的电压波形(即在电极间流动的电流波形)变更为图6所示的波形，并且在与实施例1相同的条件下进行电解加工。表1中的ac表示在实施例2中使用的脉冲波形(交流波形)。在实施例2中，在期间t3(参照图6)施加反方向电压，使反方向电流流动。由此，在电极间流动的交流电流具有：将工作物1作为阳极，从工作物1向加工电极20流动的正方向电流成分(时间t1)；将工作物作为阴极，从加工电极20向工作物1流动的反方向电流成分(时间t3)。

在如实施例1那样使用单极性的脉冲电流的情况下，在低速扫描时，为了获得镜面，需要延长停止时间(参照图5)。但是，在占空比下降时，单位时间的除去量与使用直流的情况相比少，因此由延长加工时间的倾向。

在实施例2中，如所述那样通过使用交流电流，在电极间流动的电流的极性反转，存在工作物成为阴极的时间t3存在。在该t3期间，能够使向双电荷层(参照图3的电容器cdl)充电的电荷强制放电。即，实施例2的充电控制机构40通过施加反方向电流成分，使向双电荷层充电的电荷消除。此外，在该说明书中，“电荷的消除”表示所谓电荷的放电(discharge)，不仅表示电荷完全消除，还包含所存储的电荷量的减少。

根据该考察，通过使用交流波形，不将停止时间设置较长，而能够进行镜面加工。在此，在该实施例2中，工作物1为阳极的脉冲宽度t1固定为100μs，使工作物1为阴极的时间t3以及扫描速度变化，来研究交流电流的占空比与扫描速度对表面粗糙度的影响。

图7表示实施例2的实验结果。如图7所示，在使用交流电流的情况下，与使用直流、单极性脉冲电流的情况同样(参照图5)，扫描速度上升，并且表面粗糙度降低。另外，在扫描速度慢得情况下，在脉冲宽度100μs中，随着极性反转时间t3延长(即占空比下降)，能够使表面粗糙度良好。另一方面，在低速扫描加工中使用交流电流的情况与实施例1的使用单极性脉冲电流的情况相比，虽然为高占空比，但也能获得表面粗糙度良好的加工面。即，通过利用充电控制机构40，来施加反方向电流成分，具有能够提高镜面加工的加工速度的优点。

此外，在实施例2中，作为交流电流使用矩形波，但也能够使用三角波、正弦波(图8)那样的其他波形。

另外，在本实施例中，充电控制机构40控制来自电源10的输出，以使得正方向电流根据其施加时间(图6的t1)积分后的值(正方向电荷)与使反方向电流根据其施加时间(图6的t3)积分后的值(反方向电荷)大致相等。这样，由于向双电荷层(参照图3的电容器cdl)充电的电荷能够几乎完全放电，因此利用相同占空比，能够获得更良好的表面粗糙度。

进一步地，在本实施例中，优选充电控制机构40将反方向电流成分的峰值设定为比正方向电流成分的峰值低。这是由于，通常在电流密度低时，在阳极上用于除去材料的电流的比例减少，与此相应地，用于产生氧和氧化反应的比例增加。由此，能够减少在反方向电流流动时的加工电极20的电解量，能够谋求装置的使用成本降低。

在将反方向电流成分的峰值设定为比正方向电流成分的峰值低的情况下，为了使向双电荷层充电的电荷充分放电，优选将反方向电流脉冲宽度设定为比正方向电流脉冲宽度长。由此，能够在使加工电极20不发生不需要的电解的范围内以最大纤度使加工速度提高。当然，如上所述，是以使双电荷层的电荷放电为目的，在双电荷层存储反极性的电荷与本来的目的不相符。因此，优选以反方向电荷不超过正方向电荷的脉冲宽度作为上限值。

在本实施例中，充电控制机构40也可以将电流停止期间插入交流电流的正方向电流成分与反方向电流成分之间。电流停止期间是能够插入例如图6的期间t1之间或者期间t3之间的，电压或电流为0的期间。

反方向电流的脉冲宽度(期间t3)优选设定为反方向电荷不超过正方向电荷的程度，但这些现象根据电极间隙的状态而伴随着偏差。例如，图3的电位分布终究是理想状态，实际上会存在加工屑，或者表面形状存在不少凸凹。因此，可能会局部地使反方向电荷超过正方向电荷。在此，例如作为调整要素能够利用该电流停止期间。

具体而言，在正方向电流施加后施加反方向电流，在设置电流停止期间后，作为下个循环而施加正方向电流。此时，将反方向电流的脉冲宽度(期间t3)设定为例如相对于正方向电荷，反方向电荷为2/3左右，然后，设置电流停止期间。由此，即便考虑局部偏差，反方向电荷也不会超过正方向电荷，能够避免向双电荷层的逆充电。另外，与单纯地仅插入电流停止期间的实施例1相比，在采用施加反方向电流的机构的情况下，由于能够高速地消除双电荷层的电荷，既能够获得镜面又能够高速地进行电解加工。

反方向的电流消耗加工电极，因此希望降低电流峰值，但即便将反方向的电流峰值设定为较高，如果反方向的脉冲宽度足够短，就能够减轻或者消除电极的电解的问题。通过将反方向电流成分的峰值设定为比正方向电流成分的峰值高，能够提前消除存储于双电荷层的电荷，因此能够将反方向电流的脉冲宽度(期间t3)设定为较短。即，既能够防止电极的消耗，又能够提高占空比，因此能够提高加工速度。当然，也可以在施加反方向电流脉冲后，如上所述地设置电流停止期间。

在所述第一实施方式中，工作物1与加工电极20的相对面积能够通过扫描直至细微部分地完全覆盖工作物1的加工表面积，并且，优选在相对面积的范围内，工具电极与工作物的距离小到不因为工作物的曲率而大幅度不均匀。

另外，第一实施方式的充电控制机构40能够伴随着加工电极20的扫描，而使用于消除电荷的控制内容变化。例如，根据电极间距离、加工电极与工作物的相对面积、电解液供给量等加工条件，通过是用于电荷消除的控制内容变化，能够更适当地进行镜面加工。进一步地，通过在镜面加工中使用与适当条件有偏差的条件，能够形成部分非镜面。

在本实施方式中，对加工电极20进行扫描。在反复进行往复运动，或者改变加工方向的情况下，在折返点或者改变了加工方向的位置，加工电极20与工作物1的相对速度降低。即由于图5或图7的横轴的扫描速度变化，因此在该附近容易成为面粗糙度大的不均匀加工。将防止该情况作为目的，能够根据扫描速度改变占空比或者反极性脉冲宽度、反极性电流值。例如，在往复运动的折返点，与其前后的区域相比，使停止时间延长，或者使反极性电流脉冲宽度加宽地使充电控制机构40动作，从而能够获得均匀的面粗糙度。

(第二实施方式)

接着，参照图9说明本发明第二实施方式的电解加工装置。此外，在第二实施方式的说明中，关于与所述第一实施方式基本共通的要素，通过使用同一附图标记，而避免复杂说明。

在所述第一实施方式中，使用所谓电解液喷射加工。与此相对，在第二实施方式中，以不使用喷嘴的、通常的电解加工为前提。

在第二实施方式的加工装置中，代替喷嘴状的加工电极20，而使用棒状的加工电极220(参照图9)。电源10的一极经由规定两个安装件221与加工电极220的两端电连接。电源10的另一极与所述第一实施方式同样，与工作物1电连接。

本实施方式的棒状的加工电极220配置为与工作物1的表面大致平行，能够沿着工作物1的表面扫描。第二实施方式的电解液(未图示)使用适当的电解槽(未图示)，预先填充于加工电极220与工作物1表面之间的空间。

即工作物1以浸渍于电解液的状态被加工。当然，可能由于加工而在工作物1与加工电极220之间产生加工屑，因此也可以利用适当的吹送机构将电解液供给到电极间隙。优选工作物1与加工电极220平行，如果在上下方向，电极间距离发生变化，则难以实现均匀的电解加工。因此为了使加工电极220不容易产生振动、变形，在加工电极的上部与下部，利用安装件221保持加工电极220，并且电连接。然而，并不限定于此，也可以仅利用上部以及下部中的任一方的安装件221来保持加工电极220。

进一步地，作为加工电极220，能够使用在所谓电火花线切割机中使用的线电极。另外，为了谋求与电火花线切割机的兼用性，能够以双方的目的来使用线电极。例如，使用线电极对工作物1进行电火花线切割而对表面进行精加工后，能够利用同一线电极，通过电解加工对放电加工后的加工面进一步进行加工。通过能够在同一装置内切换电火花线切割与电解加工，具有容易进行加工电极220与工作物1的平行定位的作业的优点。

在第二实施方式中，与所述第一实施方式同样，使用充电控制机构40，通过消除双电荷层的电荷，有既能够抑制扫描速度，又能够进行工作物的镜面加工的优点。另外，通过使用交流波形，能够谋求提高电解加工的加工速度。

第二实施方式的其他结构与优点与所述第一实施方式相同，因此省略进一步的说明。

(第三实施方式)

接着，参照图10说明本发明第二实施方式的电解加工装置。此外，在第三实施方式的说明中，对于所述第一实施方式基本相同的要素使用同一附图标记，避免说明的烦杂。

在该第三实施方式中，与所述第二实施方式同样，以不使用喷嘴的通常的电解加工作为前提。

在第三实施方式的加工装置中，代替喷嘴状的加工电极20，而使用缸体状的加工电极320(参照图10)。电源10(图10中省略)的一极与加工电极320电连接。电源10的另一极与所述第一实施方式同样，与工作物1电连接。

本实施方式的加工电极320在使其表面与工作物1相对的状态下，能够沿着工作物1的表面扫描。第三实施方式的电解液利用喷嘴36，向加工电极320与工作物1之间供给。

在第三实施方式中，与所述第一实施方式同样，利用充电控制机构40，使双电荷层的电荷消除，从而既能够将扫描速度抑制为较低，又能够进行工作物的镜面加工。另外，通过使用交流波形，能够谋求电解加工的加工速度的提高。

第三实施方式的其他结构优点与所述第一实施方式相同，因此省略进一步的说明。

此外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。

(附注)

所述各实施方式记载的发明能够记载为以下方面的内容。

(方面a)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工的电解加工装置；

所述反方向电流脉冲的峰值设定为比所述正方向电流脉冲的峰值低，并且所述反方向电流脉冲的脉冲宽度设定为比所述正方向电流脉冲的脉冲宽度宽。(方面b)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，

所述反方向电流脉冲的峰值设定为比所述正方向电流脉冲的峰值高，并且，

所述反方向电流脉冲的脉冲宽度设定为比所述正方向电流脉冲的脉冲宽度窄。

(方面c)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，

所述反方向电流脉冲的脉冲宽度设定为所述正方向电流脉冲的脉冲宽度以下，并且，

在从所述反方向电流脉冲向所述正方向电流脉冲切换时，具有停止时间。

(方面d)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，

相对于利用所述正方向电流脉冲向所述工作物与所述加工电极之间供给的正方向电荷，

将利用所述反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的反方向电荷设定为较小，并且，

在从所述反方向电流脉冲向所述正方向电流脉冲切换时，具有停止时间。

(方面e)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，

所述扫描速度越快，

利用所述正方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的正方向电荷(a)与利用所述反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的反方向电荷(b)的比(a/b)设定为越大。

(方面f)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，

所述扫描速度越快，用于施加所述正方向电流脉冲的占空比设定为越大。

(方面g)

一种电解加工装置，具有：

从所述工作物分离配置的加工电极；

充满所述工作物与所述加工电极之间的电解液；

用于将正方向电流脉冲和反方向电流脉冲供给到所述工作物与所述加工电极之间的电源；

通过使所述加工电极与所述工作物相对扫描来进行电解加工，

相对于所述正方向电流脉冲宽度，所述扫描速度越快，所述反方向电流脉冲宽度设定为越小。

附图标记说明

1工作物

3电解液

10电源

20、220、320加工电极

21基部

22前端部

221安装件

30电解液供给部

31储液箱

32配管

33泵

34液槽

341排出部

36喷嘴

40充电控制机构

50工作物支承部

60扫描用驱动部

61xz方向驱动部

62y方向驱动部

t1脉冲宽度

t2脉冲停止时间

t3极性反转时间

t脉冲的周期

r电解液喷嘴内的电阻成分

cdl与双电荷层对应的电容器成分