专利名称：放电表面处理方法和装置及放电表面处理用电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及使电极与工件之间发生放电、并利用该放电能量在工件表面形成表面改质层的放电表面处理方法和装置及放电表面处理用电极的改进。
此外，日本发明专利公开公报1997年第192937号公开了一种放电表面处理方法，它使用将TiH2粉末压缩成形而形成的压粉体电极，不经过再熔融加工工序就在钢铁及超硬质合金等表面形成牢固的表面改质层。
将这样的放电表面处理技术应用于例如金属模时，由于耐蚀性及耐磨性提高，故能大幅度提高金属模的寿命。
如上述现有技术那样使用成形电极对工件进行放电表面处理时，例如如图8(a)所示，如果用放电表面处理用电极22对第1工件21进行放电表面处理，则放电表面处理用电极22形成消耗部分22a，而第1工件21形成表面改质层23。接着，如图8(b)所示，如果用已对第1工件21进行过放电表面处理的放电表面处理用电极22，对与第1工件21大小有差异的第2工件24进行放电表面处理，则放电表面处理用电极22形成消耗部分22b、22c，而第2工件24则形成表面改质层25。这样产生的问题是，该表面改质层25的厚度如图8(b)所示有差异，不能形成均匀的表面改质层。
还存在必须准备符合加工形状的多个电极的问题。
为了解决上述问题，也考虑使用表面改质材料或表面改质材料之原材料作为金属丝电极的材料，利用该金属丝电极对工件进行放电表面处理，但是，例如使用Ti、W等作为金属丝电极时，因为放电表面处理速度慢，故不实用，此外，若用压粉体形成金属丝电极，则因为不能保证金属丝电极的抗拉强度，故可以说完全无实用性。
第1发明涉及的放电表面处理方法使用金属丝电极作为放电表面处理用电极，该金属丝电极由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上的放电表面处理材料构成，所述放电表面处理材料由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成。
第2发明涉及的放电表面处理方法是在第1发明涉及的放电表面处理方法中，在所述芯线形成凹部，使所述放电表面处理材料附着在该凹部。
第3发明涉及的放电表面处理方法是在第2发明涉及的放电表面处理方法中，使形成在所述芯线上的凹部呈螺旋状。
第4发明涉及的放电表面处理方法是在第1发明涉及的放电表面处理方法中，作为进行放电表面处理的加工程序，是利用在所述放电表面处理的前道工序加工中使用的金属丝放电加工的加工程序。
第5发明涉及的放电表面处理方法，该方法在利用放电进行切割加工用的第1金属丝电极与进行放电表面处理用的第2金属丝电极之间进行切换，将工件的切割加工与对该切割加工形成的加工面进行表面改质的放电表面处理组合起来进行加工，所述第2金属丝电极由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料构成。
第6发明涉及的放电表面处理装置具有用作放电表面处理用电极的金属丝电极，以及将该金属丝电极相对工件进给的金属丝电极进给装置，所述金属丝电极由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上的放电表面处理材料构成，所述放电表面处理材料由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成。
第7发明涉及的放电表面处理装置是在第6发明涉及的放电表面处理装置中，在所述芯线形成凹部，使所述放电表面处理材料附着在该凹部。
第8发明涉及的放电表面处理装置是在第7发明涉及的放电表面处理装置中，使形成在所述芯线上的凹部呈螺旋状。
第9发明涉及的放电表面处理装置是在第6发明涉及的放电表面处理装置中，作为进行放电表面处理的加工程序，是利用在所述放电表面处理的前道工序加工中使用的金属丝放电加工的加工程序。
第10发明涉及的放电表面处理装置具有通过放电进行切割加工用的第1金属丝电极；由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料构成的、进行放电表面处理用的第2金属丝电极；使所述第1金属丝电极和所述第2金属丝电极相对所述工件进行进给的金属丝电极进给装置；以及可切换所述第1金属丝电极与所述第2金属丝电极的金属丝电极切换手段。
第11发明涉及的放电表面处理用电极，放电表面处理用电极是由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料构成的金属丝电极。
第12发明涉及的放电表面处理用电极是在第11发明涉及的放电表面处理用电极中，在所述芯线形成凹部，使所述放电表面处理材料附着在该凹部。
第13发明涉及的放电表面处理用电极是在第12发明涉及的放电表面处理用电极中，使形成在所述芯线上的凹部呈螺旋状。
本发明因为构成如上所述，所以具有如下效果。
第1发明具有的效果是，利用芯线的强度能保证加工作业必须的放电表面处理用金属丝电极的抗拉强度，并利用附着在芯线上的放电表面处理材料能以有实用性的放电表面处理速度形成规定特性的表面改质层。此外，还可不必准备符合加工形状的多个电极。
第2发明除了能收到与第1发明相同的效果之外，还能提高金属丝进给时放电表面处理材料相对芯线的附着牢固性。
第3发明除了能收到与第2发明相同的效果之外，还能在工件上更均匀且稳定地形成表面改质层。
第4发明除了能收到与第1发明相同的效果之外，还能方便地制成放电表面处理用的电极路径程序，能缩短加工中准备作业所需时间。
第5发明具有的效果是，利用芯线的强度能保证加工作业必须的放电表面处理用金属丝电极的抗拉强度，并利用附着在芯线上的放电表面处理材料能以有实用性的处理速度在工件上形成规定特性的表面改质层。此外，还可不必准备符合加工形状的多个电极。并且，因为能在同一准备阶段进行工件的切割加工和对由该切割加工形成的加工面进行表面改质的放电表面处理，所以，具有能大幅度缩短工件的形状加工及放电表面处理的准备作业所需时间的效果。
第6发明收到与第1发明相同的效果。
第7发明收到与第2发明相同的效果。
第8发明收到与第3发明相同的效果。
第9发明收到与第4发明相同的效果。
第10发明收到与第5发明相同的效果。
第11发明在使用本发明的放电表面处理用电极的放电表面处理中，收到与第1发明相同的效果。
第12发明在使用本发明的放电表面处理用电极的放电表面处理中，收到与第2发明相同的效果。
第13发明在使用本发明的放电表面处理用电极的放电表面处理中，收到与第3发明相同的效果。
附图的简单说明
图1所示为本发明实施形态1中的放电表面处理装置的构成图。
图2所示为本发明实施形态1中的放电表面处理用金属丝电极的构成剖面图。
图3所示为本发明实施形态1中的放电表面处理用金属丝电极的侧视图。
图4所示为本发明实施形态1中在工件的刀刃侧面部分进行放电表面处理的方法说明图。
图5所示为本发明实施形态2中的放电表面处理装置的构成图。
图6所示为本发明实施形态2中的金属丝电极切换手段之一例的说明图。
图7所示为本发明实施形态2中的电极移动路径的说明图。
图8所示为传统放电表面处理方法的说明图。
实施发明的最佳形态实施形态1图1所示为本发明实施形态1的放电表面处理装置的构成图，在图中，1为工件，2为放电表面处理用金属丝电极，3为供给金属丝电极2的供给盘，4为回收金属丝电极的卷取盘，5为固定工件1的平台，6为进行工件1的水平方向(X轴方向)驱动用的X工作台，7为进行工件1的水平方向(Y轴方向)驱动用的Y工作台，8为驱动X工作台6的未图示的X轴驱动电动机用X轴伺服放大器，9为驱动Y工作台7的未图示的Y轴驱动电动机用Y轴伺服放大器，10为加工液，11为喷射加工液10的加工液喷嘴，12为NC控制装置，13为设于NC控制装置12内部、控制放电表面处理用金属丝电极2与工件1的相对移动的轨迹移动控制手段，14为向轨迹移动控制手段13供给利用放电表面处理用金属丝电极2进行加工用的电极路径程序(NC程序)的电极移动轨迹生成用CAM装置。由供给盘3和卷取盘4等构成的金属丝电极进给装置将放电表面处理用金属丝电极2向工件1进给，通过放电表面处理用金属丝电极2与工件1之间进行的放电，在工件上形成表面改质层。
放电表面处理用金属丝电极2如图2的剖面图所示，由芯线2a和放电表面处理材料2b构成，作为芯线2a使用黄铜等的延展性材料，放电表面处理材料2b由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成，通过涂敷、浸渍、镀层、压附等附着在芯线2a上。此外，也可以将放电表面处理材料2b与导电性涂料混和再经涂敷等使其附着在芯线2a上。此时如图2(b)所示，在芯线2a上形成凹部，并使放电表面处理材料2b附着在该凹部，就能提高金属丝进给时放电表面处理材料2b相对芯线2a的附着牢固性。关于该芯线2a上形成的凹部形状，并不限于图2(b)的凹部形状及个数，可以采用能提高放电表面处理材料2b对芯线2a的附着牢固性的各种形状及个数。
此外，图3所示为放电表面处理用金属丝电极2的侧面，图3(a)所示与图2(a)所示剖面对应，图3(b)-(e)所示与图2(b)所示剖面对应。尤其是在如图3(c)所示那样，将芯线2a上形成的凹部做成螺旋状，就能如上所述，提高金属丝进给时放电表面处理材料2b相对芯线2a的附着牢固性，并能更均匀且稳定地在工件1上形成表面改质层。
通过使用这样结构的放电表面处理用金属丝电极2，就能利用芯线2a的强度保证加工作业必需的放电表面处理用金属丝电极2的抗拉强度，同时能利用附着在芯线2a上的放电表面处理材料2b，以有实用性的处理速度，在工件1上形成规定特性的表面改质层。
接着说明工件1进行放电表面处理时的动作。另外，在此对将工件1用作冲裁金属模的情况进行说明。设工件1在进行放电表面处理之前的工序中，利用切削加工或用金属丝放电加工进行了加工，已形成有作为冲裁金属模刀刃的形状。在图1中，将工件1放置并固定在平台5上之后，设置放电表面处理用金属丝电极2，开始进行放电表面处理。对工件1的刀刃侧面进行放电表面处理，在刀刃侧面上形成硬质的表面改质层。为此，必须进行控制，使放电表面处理用金属丝电极2按照工件1的刀刃形状移动。设于NC控制装置12内部的轨迹移动控制手段13根据由电极移动轨迹生成用CAM装置14生成的电极路径信息，驱动控制X工作台6及Y工作台7，使放电表面处理用金属丝电极2与工件1作水平方向的相对移动，使放电表面处理用金属丝电极2的轨迹沿工件1的刀刃形状移动。
图4所示为对工件1的刀刃侧面部分1a进行放电表面处理的方法的说明图。随着放电表面处理的进行，放电表面处理用金属丝电极2虽然被消耗，但因为放电表面处理用金属丝电极2通过图1所示的供给盘3等进给，所以始终能使用放电表面处理用金属丝电极2的未消耗部分进行加工。因此，作为放电表面处理用金属丝电极2的电极移动路径(图4中的P)，也可以与金属丝放电加工的电极移动路径相同。通过如上所述，进行放电表面处理时使放电表面处理用金属丝电极2沿工件1的刀刃形状进行移动，就能在工件1的刀刃侧面部分1a形成硬质的表面改质层15。
用以上方法在冲裁模的刀刃侧面部分经放电表面处理形成硬质的表面改质层，对其进行压力机的冲裁试验，结果是，与未进行放电表面处理时相比较，40万次冲击时冲压加工品的塌边量为1/2以下，能延长金属模的寿命。
勿用赘言，不仅这样的冲裁模，而且对于能用金属丝放电加工进行加工的形状(二维形状、包络线形状)部分，例如挤压模及冲头、钻头的刀刃等，同样也能应用本发明的放电表面处理，有同样的效果。
此外，放电表面处理的电极路径程序，利用工件1前道工序加工使用的金属丝放电加工的加工程序，就能容易地制成放电表面处理用的电极路径程序，就能缩短加工中准备作业所费时间。
实施形态2图5所示为本发明实施形态2的放电表面处理装置构成图，在图中，对与实施形态1的图1相同或相当的部分标上相同的符号。在图5中，16为进行通常的切割加工用的金属丝放电加工用金属丝电极，17为供给盘，18为根据加工内容切换放电表面处理用金属丝电极2与金属丝放电加工用金属丝电极16的金属丝电极切换手段。图6所示为金属丝电极切换手段18的构成之一例的说明图，在图中，19为金属丝固定部，20为金属丝切断装置。如图6(a)所示，用金属丝放电加工用金属丝电极16进行加工之后，如图6(b)所示那样，用金属丝切断装置20将金属丝放电加工用金属丝电极16切断。接着如图6(c)所示，金属丝电极切换手段18通过未图示的驱动装置向图中的A方向移动，将放电表面处理用金属丝电极2向图中的B方向进给并安装好。另外，从放电表面处理用金属丝电极2向金属丝放电加工用金属丝电极16的切换也能通过同样的动作来进行。
接着对工件1的加工进行说明。又，在此对将工件1用作冲裁金属模的情况进行说明。在图5中，将工件1放置固定在平台5上之后，设置金属丝放电加工用金属丝电极16，进行金属丝放电加工。金属丝放电加工通过通常的粗加工、精加工及刀刃精加工等的各步骤加工，在工件1上加工作为冲裁金属模使用的刀刃形状。接着通过金属丝电极切换手段18切换成放电表面处理用金属丝电极2，对通过金属丝放电加工进行加工后的工件1的刀刃侧面进行与实施形态1相同的放电表面处理，在工件1的刀刃侧面形成硬质的表面改质层。
图7所示为本发明实施形态2中的电极移动路径说明图，图7(a)所示为金属丝放电加工，图7(b)所示为放电表面处理。在图7(a)的金属丝放电加工中，设于图5的NC控制装置12内部的轨迹移动控制手段13根据预先由电极移动轨迹生成用CAM装置14生成的电极路径信息，驱动控制X工作台6及Y工作台7，使金属丝放电加工用金属丝电极16与工件1作水平方向的相对移动，将工件1加工成刀刃形状。接着，在图7(b)的放电表面处理中，必须进行控制，使放电表面处理用金属丝电极2沿着工件1的刀刃形状1b作移动。此时，设于NC控制装置12内部的轨迹移动控制手段13以与金属丝放电加工的一般精加工相同的方法，根据预先由电极移动轨迹生成用CAM装置14生成的电极路径信息，驱动控制X工作台6和Y工作台7，使放电表面处理用金属丝电极2与工件1作水平方向的相对移动，使放电表面处理用金属丝电极2的轨迹沿着工件1的刀刃侧面移动。
如上所述，通过金属丝放电加工进行工件1刀刃部分的加工，进行刀刃侧面部分1b的加工之后，沿着刀刃形状进行放电表面处理，在刀刃侧面部分1b形成硬质的表面改质层，就能与实施形态1一样，大幅度提高金属模寿命。还有，因为能经过同一个准备阶段后进行工件1的刀刃加工和放电表面处理，所以能大幅度缩短加工中准备作业所需时间。
以上说明的是利用金属丝电极切换手段18自动切换金属丝放电加工用金属丝电极16与放电表面处理用金属丝电极2的例子，但也可以采用手动切换方式，或者另外分别设置金属丝放电加工用金属丝电极16的行走系统和放电表面处理用金属丝电极2的行走系统，以此进行金属丝放电加工及放电表面处理。
产业上利用可能性如上所述，本发明的放电表面处理方法和装置及放电表面处理用电极适用于在工件表面形成表面改质层的放电表面处理作业。
权利要求
1．一种使放电表面处理用电极与工件之间发生放电，利用该放电能量在所述工件表面形成表面改质层的放电表面处理方法，其特征在于，使用金属丝电极作为所述放电表面处理用电极，该金属丝电极由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上的放电表面处理材料构成，所述放电表面处理材料由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成。
2．根据权利要求1所述的放电表面处理方法，其特征在于，在所述芯线形成凹部，使所述放电表面处理材料附着在该凹部。
3．根据权利要求2所述的放电表面处理方法，其特征在于，使形成在所述芯线上的凹部呈螺旋状。
4．根据权利要求1所述的放电表面处理方法，其特征在于，作为进行所述放电表面处理的加工程序，是利用在所述放电表面处理的前道工序加工中使用的金属丝放电加工的加工程序。
5．一种使放电表面处理用电极与工件之间发生放电，利用该放电能量在所述工件表面形成表面改质层的放电表面处理方法，其特征在于，该方法在利用放电进行切割加工用的第1金属丝电极与进行放电表面处理用的第2金属丝电极之间进行切换，将工件的切割加工与对该切割加工形成的加工面进行表面改质的放电表面处理组合起来进行加工，所述第2金属丝电极由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料构成。
6．一种使放电表面处理用电极与工件之间发生放电，利用该放电能量在所述工件表面形成表面改质层的放电表面处理装置，其特征在于，具有用作所述放电表面处理用电极的金属丝电极，以及将所述金属丝电极相对所述工件进行进给的金属丝电极进给装置，所述金属丝电极由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料构成。
7．根据权利要求6所述的放电表面处理装置，其特征在于，在所述芯线形成凹部，使所述放电表面处理材料附着在该凹部。
8．根据权利要求7所述的放电表面处理装置，其特征在于，使形成在所述芯线上的凹部呈螺旋状。
9．根据权利要求6所述的放电表面处理装置，其特征在于，作为进行所述放电表面处理的加工程序，是利用在所述放电表面处理的前道工序加工中使用的金属丝放电加工的加工程序。
10．一种使放电表面处理用电极与工件之间发生放电，利用该放电能量在所述工件表面形成表面改质层的放电表面处理装置，其特征在于，具有利用放电进行切割加工用的第1金属丝电极；由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料构成的、进行放电表面处理用的第2金属丝电极；使所述第1金属丝电极和所述第2金属丝电极相对所述工件进行进给的金属丝电极进给装置；以及，可切换所述第1金属丝电极与所述第2金属丝电极的金属丝电极切换手段。
11．一种利用放电能量在工件表面形成表面改质层的放电表面处理所使用的放电表面处理用电极，其特征在于，所述放电表面处理用电极是由延展性材料构成的芯线和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料构成的金属丝电极。
12．根据权利要求11所述的放电表面处理用电极，其特征在于，在所述芯线形成凹部，使所述放电表面处理材料附着在该凹部。
13．根据权利要求12所述的放电表面处理用电极，其特征在于，使形成在所述芯线上的凹部为螺旋状。
全文摘要
一种使放电表面处理用电极与工件(1)之间发生放电,利用该放电能量在工件表面形成表面改质层的放电表面处理装置,具有用作所述放电表面处理用电极的放电表面处理用金属丝电极(2),以及将该放电表面处理用金属丝电极(2)相对所述工件(1)进行进给的、由供给盘(3)、卷取盘(4)等构成的金属丝电极进给装置,所述放电表面处理用金属丝电极(2)由延展性材料构成的芯线(2a)和附着在该芯线上并由表面改质材料或表面改质材料之原材料构成的放电表面处理材料(2b)构成。
文档编号C23C26/00GK1320066SQ99811500
公开日2001年10月31日 申请日期1999年5月7日 优先权日1999年5月7日
发明者富士川和延, 后藤昭弘 申请人:三菱电机株式会社