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放電加工油組合物的制作方法

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放電加工油組合物的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及放電加工油組合物。



背景技術(shù):

放電加工是通過(guò)由放電產(chǎn)生的放電凹痕的累積來(lái)加工被加工物的方法。具體而言,將導(dǎo)電性的被加工物和電極載置在加工油(絕緣性溶劑)中并以規(guī)定的間隔(~數(shù)十μm)對(duì)向放置,通過(guò)電弧放電使被加工物呈現(xiàn)高溫狀態(tài)而溶解。溶解的被加工物因加熱氣化的加工油的氣化爆炸而被去除(參照?qǐng)D1)。根據(jù)這種放電加工,能夠進(jìn)行復(fù)雜形狀的加工,但加工速度比切削加工低,要求提高加工速度。

因而,以提高加工速度作為目的而開(kāi)發(fā)了各種放電加工用電極。例如提出了一種放電加工用電極材料,其特征在于,不含0.05重量%以上的Ni、Cu、W以外的元素或其硼化物或氧化物,包含W濃度為40重量%以上的Cu-W合金,該合金中的全部W顆粒的30%以上的粒徑為1μm以下(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

另外,能夠應(yīng)用放電加工的材料通常僅為金屬材料。針對(duì)絕緣性材料(金剛石、紅寶石、玻璃、陶瓷和超高純度的硅等),無(wú)法進(jìn)行通常的放電加工,通過(guò)使用所謂的輔助電極法,還能夠加工絕緣性材料。圖2示出使用了輔助電極法的放電加工的一例。若使用輔助電極法,還能夠自由地對(duì)硬度非常高且難以切削加工的陶瓷等進(jìn)行加工。輔助電極法中,通過(guò)通常的放電加工對(duì)金屬材料進(jìn)行加工的速度也低,因此,進(jìn)一步要求加工速度的提高。

例如提出了如下方法:使包含網(wǎng)狀導(dǎo)電材料等的復(fù)合物密合于絕緣材料的表面,通過(guò)絕緣材料與加工電極之間產(chǎn)生的放電,使包含網(wǎng)狀導(dǎo)電材料等的復(fù)合物中分離出的加工粉覆蓋于絕緣材料而形成導(dǎo)電層,通過(guò)該導(dǎo)電層與加工電極之間產(chǎn)生的放電而對(duì)絕緣材料進(jìn)行加工(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2004-130485號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利第3241936號(hào)公報(bào)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

發(fā)明要解決的課題

僅利用專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的電極材料的改良時(shí),加工速度的改善不充分,還需要對(duì)加工油自身進(jìn)行改良。另外,對(duì)于專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的對(duì)絕緣性材料進(jìn)行的放電加工(輔助電極法)而言,要求進(jìn)一步改善加工速度。

本發(fā)明的目的在于,提供在放電加工中的加工速度充分高的放電加工油組合物。

用于解決問(wèn)題的手段

為了解決前述課題,本發(fā)明提供如下那樣的放電加工油組合物。

放電加工油組合物,其特征在于,其為在基礎(chǔ)油中配合有有機(jī)酸金屬鹽的放電加工油組合物,前述有機(jī)酸金屬鹽是鮑林電負(fù)性為2以下的金屬的有機(jī)酸鹽,該組合物的80℃下的體積電阻率為2×10-5TΩ·m以上,40℃運(yùn)動(dòng)粘度為0.5mm2/s以上且10mm2/s以下。

根據(jù)本發(fā)明的放電加工油組合物,能夠充分提高加工速度,因此,生產(chǎn)率提高。另外,通過(guò)使用輔助電極法,對(duì)于非常難以切削的陶瓷、高純度硅等脆性材料也能夠自由地加工。

附圖說(shuō)明

圖1是放電加工的一個(gè)方式的示意圖。

圖2是使用了輔助電極法的放電加工的一個(gè)方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的放電加工油組合物(以下也簡(jiǎn)稱(chēng)為“本組合物”」。)的特征在于,在基礎(chǔ)油中配合有有機(jī)酸金屬鹽,前述有機(jī)酸金屬鹽是鮑林電負(fù)性為2以下的金屬的有機(jī)酸鹽,該組合物的80℃下的體積電阻率為2×10-5TΩ·m以上,40℃運(yùn)動(dòng)粘度為0.5mm2/s以上且10mm2/s以下。以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

〔基礎(chǔ)油〕

本組合物中使用的基礎(chǔ)油(以下也稱(chēng)為“本基礎(chǔ)油”。)只要是絕緣性,則可以是礦物油也可以是合成油。作為礦物油,可以使用現(xiàn)有公知的各種礦物油,可列舉出例如鏈烷烴基系礦物油、中間基系礦物油和環(huán)烷烴基系礦物油等。具體而言,可列舉出基于溶劑精制或加氫精制的輕質(zhì)中性油、中間中性油、重質(zhì)中性油和光亮油料等。另外,作為合成油,也可以使用現(xiàn)有公知的各種合成油,可以應(yīng)用例如α-烯烴、聚α-烯烴(包括α-烯烴共聚物)、聚丁烯等。

本基礎(chǔ)油可以單獨(dú)使用,或者任意地組合2種以上使用,還可以將礦物油與合成油組合使用。

本基礎(chǔ)油的40℃運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為0.4mm2/s以上且9.9mm2/s以下、更優(yōu)選為1mm2/s以上且8mm2/s以下、進(jìn)一步優(yōu)選為1.5mm2/s以上且5mm2/s以下。處于上述粘度范圍時(shí),容易將后述的本組合物的運(yùn)動(dòng)粘度控制在優(yōu)選范圍內(nèi)。

〔有機(jī)酸金屬鹽〕

本組合物中使用的有機(jī)酸金屬鹽是鮑林電負(fù)性(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“電負(fù)性”。)為2以下、優(yōu)選為1.7以下、更優(yōu)選為1.6以下的金屬的有機(jī)酸鹽。通過(guò)配合電負(fù)性為1.7以下的金屬的有機(jī)酸鹽,使用本組合物時(shí)的加工速度顯著提高。

作為前述有機(jī)酸金屬鹽中使用的金屬,從加工速度的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選為Zn、Ba、Ca、Na和K中的至少任一者,特別優(yōu)選為Zn。

被用作有機(jī)酸鹽的有機(jī)酸可列舉出有機(jī)磺酸、羧酸等,從溶解性的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選為羧酸、更優(yōu)選為單羧酸。

作為單羧酸,可優(yōu)選地應(yīng)用己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、山崳酸、蜂花酸、異壬酸、新癸酸和異硬脂酸等。

前述有機(jī)酸金屬鹽的配合量以本組合物總量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以上且15質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為1質(zhì)量%以上且10質(zhì)量%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為2質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%以下。有機(jī)酸金屬鹽的配合量為0.5質(zhì)量%以上時(shí),能夠進(jìn)一步提高加工速度,另外,有機(jī)酸金屬鹽的配合量為15質(zhì)量%以下時(shí),能夠使本組合物的運(yùn)動(dòng)粘度更適合,絕緣性也高,能夠進(jìn)一步提高加工速度。

〔本組合物〕

本組合物是向基礎(chǔ)油中配合前述有機(jī)酸金屬鹽而得到的,80℃下的體積電阻率為2×10-5TΩ·m以上。體積電阻率為2×10-5TΩ·m以上時(shí),絕緣性充分高,因此,能夠進(jìn)一步提高加工速度。本組合物中的體積電阻率優(yōu)選為1×10-4TΩ·m以上,體積電阻率更優(yōu)選為1×10-3TΩ·m以上。需要說(shuō)明的是,體積電阻率根據(jù)JISC 2101測(cè)定即可。

另外,本組合物的40℃運(yùn)動(dòng)粘度為0.5mm2/s以上且10mm2/s以下,優(yōu)選為1mm2/s以上且8mm2/s,更優(yōu)選為1.5mm2/s以上且5mm2/s以下。

本組合物的40℃運(yùn)動(dòng)粘度為0.5mm2/s以上,因此能夠提高加工速度,另外,起火的風(fēng)險(xiǎn)性也小。進(jìn)而,本組合物的40℃運(yùn)動(dòng)粘度為10mm2/s以下,因此,運(yùn)動(dòng)粘度不會(huì)過(guò)高,能夠充分提高加工速度。即,本組合物的40℃運(yùn)動(dòng)粘度處于上述范圍內(nèi)對(duì)于提高加工速度而言是重要的因素。

本組合物通過(guò)在基礎(chǔ)油中含有上述特定的金屬元素,能夠降低放電加工時(shí)的功函數(shù)、能夠形成寬闊的加工間隙。因此,在放電加工中產(chǎn)生的加工屑、氣體容易排出,難以產(chǎn)生短路、異常放電,加工速度提高,并且能夠進(jìn)行穩(wěn)定的加工。

因此,本組合物可適合地應(yīng)用于刻模放電加工、線(xiàn)切割放電加工等所謂的被稱(chēng)為放電體系的電加工。進(jìn)而,本組合物的加工速度非常快,還可適合地用于基于輔助電極法的絕緣性脆性材料(金剛石、紅寶石、玻璃、陶瓷和超高純度的硅等)的加工。

〔增稠劑〕

本組合物中,出于進(jìn)一步提高加工性的目的,優(yōu)選配合增稠劑。作為增稠劑,從提高加工性的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),100℃運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為100mm2/s以上且10000mm2/s以下、更優(yōu)選為100mm2/s以上且8000mm2/s以下、進(jìn)一步優(yōu)選為1000mm2/s以上且6000mm2/s以下。另外,作為增稠劑,從溶解性的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選在30℃下為液體。

作為上述增稠劑,可列舉出礦物油、聚α烯烴(PAO)、聚丁烯、聚異丁烯、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸烷基酯、乙烯-丙烯共聚物和聚亞烷基二醇(PAG)衍生物等。這些增稠劑可以單獨(dú)使用,也可以以任意的組合進(jìn)行混合使用。

增稠劑的配合量以本組合物總量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以上且15質(zhì)量%、更優(yōu)選為1質(zhì)量%以上且10質(zhì)量%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為2質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%。增稠劑的配合量為0.5質(zhì)量%以上時(shí),能夠充分提高加工速度。增稠劑的配合量為15質(zhì)量%以下時(shí),增稠效果也變得適當(dāng),能夠?qū)⒓庸に俣染S持得充分高。

〔油溶性樹(shù)脂〕

本組合物中,出于進(jìn)一步提高加工速度的目的,優(yōu)選配合油溶性樹(shù)脂。

作為油溶性樹(shù)脂,從加工速度的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為300以上且2000以下。另外,從提高加工速度的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選在30℃下為固體。

作為上述油溶性樹(shù)脂,可列舉出二戊烯、四萜烯和聚萜烯等聚合物、或者它們的加氫物;環(huán)戊二烯-二環(huán)戊二烯共聚系石油樹(shù)脂或它們的加氫物;松香的酯;香豆酮樹(shù)脂;香豆酮·茚樹(shù)脂等。這些油溶性樹(shù)脂可以單獨(dú)使用,也可以以任意的組合來(lái)混合使用。

油溶性樹(shù)脂的配合量以本組合物總量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以上且15質(zhì)量%、更優(yōu)選為1質(zhì)量%以上且10質(zhì)量%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為2質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%以下。油溶性樹(shù)脂的配合量為0.5質(zhì)量%以上時(shí),能夠使加工速度充分高。油溶性樹(shù)脂的配合量為15質(zhì)量%以下時(shí),本組合物的粘度也變得適度、能夠?qū)⒓庸に俣染S持得充分高。

〔其它添加劑〕

進(jìn)而,本組合物中,在不損害發(fā)明效果的范圍內(nèi),還可以配合防銹劑、消泡劑、抗氧化劑和金屬鈍化劑等。

作為防銹劑,可列舉出苯磺酸烷基酯、萘磺酸二壬基酯、烯基琥珀酸酯、多元醇酯等。作為配合量,以放電加工油總量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為0.01質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%以下左右。

作為消泡劑,可列舉出硅油、氟代硅油和氟代烷基醚等。作為配合量,以組合物總量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為0.01質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%以下左右。

作為抗氧化劑,可列舉出酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑。作為酚系抗氧化劑,可列舉出例如4,4'-亞甲基雙(2,6-二叔丁基苯酚)(DBPC);4,4'-雙(2,6-二叔丁基苯酚);4,4'-雙(2-甲基-6-叔丁基苯酚);2,2'-亞甲基雙(4-乙基-6-叔丁基苯酚);2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚);4,4'-丁叉基雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚);4,4'-異丙叉基雙(2,6-二叔丁基苯酚);2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-壬基苯酚);2,2'-異丁叉基雙(4,6-二甲基苯酚);2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-環(huán)己基苯酚);2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚;2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚等。

另外,作為胺系抗氧化劑,可列舉出例如單辛基二苯基胺;單壬基二苯基胺等單烷基二苯基胺系;4,4'-二丁基二苯基胺;4,4'-二戊基二苯基胺;4,4'-二己基二苯基胺;4,4'-二庚基二苯基胺;4,4'-二辛基二苯基胺;4,4'-二壬基二苯基胺等二烷基二苯基胺系;四丁基二苯基胺;四己基二苯基胺;四辛基二苯基胺;四壬基二苯基胺等聚烷基二苯基胺系;以及萘胺系的抗氧化劑。

本發(fā)明中,前述酚系、胺系的抗氧化劑可以單獨(dú)使用1種,也可以組合使用2種以上。另外,從抗氧化效果和經(jīng)濟(jì)性的平衡等方面出發(fā),其配合量以組合物總量基準(zhǔn)計(jì)為0.01質(zhì)量%以上且5質(zhì)量%以下左右。

金屬鈍化劑主要被用作抗銅腐蝕劑,可列舉出例如苯并三唑、咪唑啉、嘧啶衍生物、噻二唑和噻二唑等??梢詥为?dú)使用這些中的1種,也可以組合使用2種以上。配合量以組合物總量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為0.01質(zhì)量%以上且1質(zhì)量%以下左右。作為放電加工機(jī)的電極,通常使用銅,因此,通過(guò)配合上述范圍的金屬鈍化劑,能夠抑制放電加工油中微量混入的銅等起到金屬氧化物的氧化催化劑的作用。

此處,本發(fā)明中,例如被規(guī)定為“配合有(A)成分和(B)成分的組合物”的組合物不僅包括“包含(A)成分和(B)成分的組合物”,還包括“包含用于代替(A)成分和(B)成分中的至少一種成分而將該成分改性得到的改性物的組合物”、“包含使(A)成分與(B)成分反應(yīng)得到的反應(yīng)產(chǎn)物的組合物”。

實(shí)施例

接著,通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,但本發(fā)明完全不限定于這些例子。

〔制造例1~2、比較制造例1~4〕

使用表1所示的基礎(chǔ)油和添加劑,制備放電加工油組合物(試樣油),并進(jìn)行以下的評(píng)價(jià)。

1)合成油1:碳原子數(shù)12的α-烯烴(40℃運(yùn)動(dòng)粘度:1.2mm2/s)

2)合成油2:異鏈烷烴(40℃運(yùn)動(dòng)粘度:11.0mm2/s)

3)增稠劑:聚丁烯(100℃運(yùn)動(dòng)粘度:4550mm2/s)

4)金屬酸鹽1:新癸酸鋅

5)金屬酸鹽2:磺酸鈣(Crompton公司制 Bryton C-500)

6)金屬酸鹽3:磺酸鈉(日本ルブリゾール公司制 LUBRIZOL 5318A)。

(評(píng)價(jià)方法)

(1)運(yùn)動(dòng)粘度

按照J(rèn)IS K 2283以規(guī)定的溫度進(jìn)行測(cè)定。

(2)體積電阻率

按照J(rèn)IS C2101所述的方法,在測(cè)定溫度80℃、施加電壓250V、測(cè)定時(shí)間1分鐘的試驗(yàn)條件下,測(cè)定試樣油的體積電阻率。

(3)放電加工速度

使用表1所示的配合組成的試樣油,按照以下的2種方法測(cè)定放電加工速度。將評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1。

(3-1)對(duì)陶瓷進(jìn)行刻模放電加工(輔助電極法)。

實(shí)施例1-1、2-1、比較例1-1、2~4

<加工材料(工作件)>

陶瓷:ZrO2(導(dǎo)電化處理:Cu覆膜0.1mm厚)

<加工條件>

工具電極:Cu(φ5.0mm)

無(wú)負(fù)荷電壓(V):100

設(shè)定電流(A):4.2

設(shè)定放電時(shí)間(μs):4

停止時(shí)間(μs):40

伺服基準(zhǔn)電壓(SV):60

放電檢測(cè)電壓(V):70

電極跳步間隔(Electrode Jump Gap)(ms):3000

跳步時(shí)間(ms):800

電極轉(zhuǎn)速(min-1):60

<評(píng)價(jià)項(xiàng)目>

通過(guò)單位時(shí)間的去除體積來(lái)評(píng)價(jià)放電加工速度。具體而言,通過(guò)下式由加工前的工作件質(zhì)量和加工后的工作件質(zhì)量之差來(lái)求出。工作件質(zhì)量的測(cè)定使用了電子式上皿天平。

V=(W1-W2)/t/ρ

V:加工速度(mm3/min)

W1:加工前的工作件質(zhì)量(g)

W2:加工后的工作件質(zhì)量(g)

t:加工時(shí)間(min)

ρ:密度(g/mm3)。

(3-2)對(duì)鋼進(jìn)行的線(xiàn)放電加工。

實(shí)施例1-2、2-2、比較例1-2

<加工材料(工作件)>

SKD11

<加工條件>

無(wú)負(fù)荷電圧(V):100

設(shè)定電流(A):5.4

設(shè)定放電時(shí)間(μs):2

停止時(shí)間(μs):20

伺服基準(zhǔn)電壓(V):60

伺服速度(mm/min):5

<評(píng)價(jià)項(xiàng)目>

加工速度(mm2/s)。

〔評(píng)價(jià)結(jié)果〕

根據(jù)表1的結(jié)果可理解:對(duì)于利用輔助電極法進(jìn)行的陶瓷放電加工和針對(duì)鋼的通常線(xiàn)放電加工中的任一者而言,使用本發(fā)明的放電加工油組合物時(shí),加工速度優(yōu)異。尤其是,配合有規(guī)定增稠劑的制造例1的試樣油對(duì)于通常的利用放電加工和輔助電極法的放電加工均顯示出極高的加工速度。

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