本發(fā)明涉及電解加工裝置以及電解加工方法。

背景技術(shù)：

作為電解加工的一種，公知的是電解液噴射加工(參照下述非專利文獻1以及專利文獻1以及2)。電解液噴射加工從噴嘴噴出電解液，并通過在噴嘴與工作物之間施加電壓，選擇性地只加工電解液的噴射流正下方的方法。在該情況下，噴嘴作為加工電極發(fā)揮作用。在電解加工時，將工作物作為陽極地向電極間施加電壓，電流經(jīng)由電解液流動。該加工方法將化學(xué)反應(yīng)即電解作用作為加工原理，因此只要是導(dǎo)電體，與工作物的硬度無關(guān)都能夠加工，并且具有不產(chǎn)生加工變質(zhì)層、殘留應(yīng)力、毛刺、裂縫等優(yōu)點。另外，通過使噴嘴進行掃描，能夠無掩模加工任意形狀。

本發(fā)明者以前使用sus304作為工作物的材料，通過控制電流密度，在高電流密度下獲得表面粗糙度小的鏡面，另外，在低電流密度下獲得復(fù)雜的多孔狀的性狀(下述非專利文獻2)。在這些文獻中記載的加工法中，利用掃描，通過低電流密度區(qū)域，會使工作物(所謂工件)的表面粗糙度惡化。

在此，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，使噴嘴(加工電極)高速并且多次往復(fù)掃描，能夠?qū)θ我庑螤钸M行鏡面加工(下述非專利文獻3)。

然而，通常，在加工復(fù)雜形狀的情況下，為了使電極高速并多次掃描，需要相當大的裝置成本以及使用成本。另外，在進行高速掃描的情況下，會產(chǎn)生電解液由于電極的移動而飛散的問題。

此外，下述非專利文獻4通過利用在電極表面上形成雙電荷層的的超短脈沖電流的電解加工，謀求加工精度的提高。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

非專利文獻

非專利文獻1：kuniedam,yoshidam,yoshidah,akamatsuy(1993)influenceofmicroindentsformedbyelectro-chemicaljetmachiningonrollingbearingfatiguelife.asmeped64:693-699.

非專利文獻2：kawanakat,kuniedam(2014)selectivesurfacetexturingusingelectrolytejetmachining.procediaof2ndcirpconferenceonsurfaceintegrity(csi)(13):345-349.

非專利文獻3：natsuw,ikedat,kuniedam(2007)generatingcomplicatedsurfacewithelectrolytejetmachining.precisionengineering31:33-39.

非專利文獻4：schusterr,kircherv,allonfuep,etrlf(2000)electochemicalmicromachining.science289(5476):98-101.

專利文獻

專利文獻1：(日本)特開2006-55933號公報

專利文獻2：(日本)特開2011-110641號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

本發(fā)明鑒于所述狀況。本發(fā)明的目的在于，提供一種將加工電極相對于工作物的相對掃描速度抑制為較低，而能夠改善加工表面的粗糙度的技術(shù)。

用于解決技術(shù)課題的技術(shù)方案

解決所述課題的技術(shù)方案如以下方面所記載。

(方面1)

一種電解加工裝置，該電解加工裝置是用于通過電解加工對工作物的表面進行加工的電解加工裝置，

具有：電源、加工電極、電解液供給部、充電控制機構(gòu)，

所述電源構(gòu)成為在所述加工電極與所述工作物之間施加用于使電解加工用的電流流動的電壓，

所述加工電極從所述工作物分離配置，并且，能夠沿著所述工作物的表面方向相對掃描，

所述電解液供給部能夠向所述加工電極與所述工作物之間供給電解加工用的電解液，

所述充電控制機構(gòu)利用來自所述電源的電壓施加消除存儲在所述加工電極與所述工作物之間的電荷。

(方面2)

在方面1所述的電解加工裝置中，

所述電源使用脈沖電流作為所述電流，

所述充電控制機構(gòu)基于所述脈沖電流的占空比，消除所述電荷。

(方面3)

在方面2所述的電解加工裝置中，

所述脈沖電流的脈沖寬度的絕對值的上限設(shè)定為較短，使得足以在所述加工物的表面進行鏡面加工，并且，所述電解加工用的電流的電流密度設(shè)定為較高，使得足以進行所述鏡面加工。

(方面4)

在方面1所述的電解加工裝置中，

所述電源使用交流電流作為所述電流，

所述交流電流具有將所述工作物作為陽極的正方向電流成分和將所述工作物作為陰極的反方向電流成分，

所述充電控制機構(gòu)通過施加所述反方向電流成分，而消除所述電荷。

(方面5)

在方面4所述的電解加工裝置中，

所述充電控制機構(gòu)控制所述電源，以使得所述正方向電流成分的正方向電流密度以其施加時間積分后的值與所述反方向電流成分的反方向電流密度以其施加時間積分后的值大致相等。

(方面6)

在方面5所述的電解加工裝置中，

所述充電控制機構(gòu)將所述反方向電流成分的峰值設(shè)定為比所述正方向電流成分的峰值低。

(方面7)

在方面4～6中任一項所述的電解加工裝置中，

所述充電控制機構(gòu)通過將電流停止期間插入所述交流電流的正方向電流成分與反方向電流成分之間，而消除所述電荷。

(方面8)

在方面4～7中任一項所述的電解加工裝置中，

所述加工電極由單結(jié)晶硅、鈦合金、鈮合金、石墨或白金構(gòu)成。

(方面9)

在方面1～8中任一項所述的電解加工裝置中，

所述電源是恒壓電源或恒流電源。

(方面10)

在方面1～9中任一項所述的電解加工裝置中，

所述工作物的表面的至少一部分具有不是0的曲率，所述工作物與所述加工電極的相對面積小到在該相對面積的范圍內(nèi)，所述加工電極與所述工作物的距離的分布與所述曲率無關(guān)而可以看做實質(zhì)一定。

(方面11)

在方面1～10中任一項所述的電解加工裝置中，

所述充電控制機構(gòu)伴隨著所述加工電極的相對掃描，而使用于消除所述電荷的控制內(nèi)容變化。

(方面12)

一種電解加工方法，是使用在方面1～11中任一項所述的電解加工裝置的電解加工方法，具有：

利用所述電源，使電解加工用的電流在所述加工電極與所述工作物之間流動的步驟；

使所述加工電極沿著所述工作物的表面方向相對掃描的步驟；

利用所述電解液供給部，向所述加工電極與所述工作物之間供給所述電解液的步驟；

利用所述充電控制機構(gòu)，消除存儲在所述加工電極與所述工作物之間的電荷的步驟。

(方面13)

一種表面粗糙度調(diào)整方法，是使用方面1～11中任一項所述的電解加工裝置的表面粗糙度調(diào)整方法，

利用所述電源，使電解加工用的電流在所述加工電極與所述工作物之間流動的步驟；

使所述加工電極沿著所述工作物的表面方向相對掃描的步驟；

利用所述電解液供給部，向所述加工電極與所述工作物之間供給所述電解液的步驟；

利用所述充電控制機構(gòu)，通過控制存儲在所述加工電極與所述工作物之間的電荷量，來調(diào)整所述工作物表面的表面粗糙度的步驟。

(方面14)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，所述電解加工裝置的特征在于，

所述反方向電流脈沖的峰值設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的峰值低，并且所述反方向電流脈沖的脈沖寬度設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的脈沖寬度寬。

(方面15)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，所述電解加工裝置的特征在于，

所述反方向電流脈沖的峰值設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的峰值高，并且，

所述反方向電流脈沖的脈沖寬度設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的脈沖寬度窄。

(方面16)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，所述電解加工裝置的特征在于，

所述反方向電流脈沖的脈沖寬度設(shè)定為所述正方向電流脈沖的脈沖寬度以下，并且，

在從所述反方向電流脈沖向所述正方向電流脈沖切換時，具有停止時間。

(方面17)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，所述電解加工裝置的特征在于，

相對于利用所述正方向電流脈沖向所述工作物與所述加工電極之間供給的正方向電荷，

將利用所述反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的反方向電荷設(shè)定為較小，并且，

在從所述反方向電流脈沖向所述正方向電流脈沖切換時，具有停止時間。

(方面18)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，所述電解加工裝置的特征在于，

所述掃描速度越快，

利用所述正方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的正方向電荷(a)與利用所述反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的反方向電荷(b)的比(a/b)設(shè)定為越大。

(方面19)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，所述電解加工裝置的特征在于，

所述掃描速度越快，用于施加所述正方向電流脈沖的占空比設(shè)定為越大。

(方面20)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，所述電解加工裝置的特征在于，

相對于所述正方向電流脈沖寬度，所述掃描速度越快，所述反方向電流脈沖寬度設(shè)定為越小。

發(fā)明的效果

利用本發(fā)明，既能夠?qū)⒓庸る姌O相對于工作物的相對掃描速度抑制為較低，又能夠改善加工表面的粗糙度。

附圖說明

圖1是用于說明本發(fā)明第一實施方式的電解加工裝置的整體結(jié)構(gòu)的說明圖。

圖2是圖1的主要部分的放大剖視圖。

圖3是用于說明使用了圖1的加工裝置的解加工的加工原理的示意性說明圖。

圖4是表示實施例1中使用的脈沖電流波形的說明圖，縱軸是電流[a]，橫軸是時間[s]。

圖5是表示實施例1的實驗結(jié)果的圖表，縱軸是表面粗糙度rz[μm]，橫軸是并進速度[mm/s]。

圖6是用于說明使用了實施例2的脈沖電流波形(交流波形)的說明圖，縱軸是電流[a]，橫軸是時間[s]。

圖7是表示實施例2的實驗結(jié)果的圖表，縱軸是表面粗糙度rz[μm]，橫軸是并進速度[mm/s]。

圖8是表示在實施例2中能夠利用的其他脈沖電流波形(交流波形)的說明圖，縱軸是電流[a]，橫軸是時間[s]。

圖9是用于說明本發(fā)明第二實施方式的電解加工裝置的示意結(jié)構(gòu)的的說明圖。

圖10是用于說明本發(fā)明第三實施方式的電解加工裝置的示意結(jié)構(gòu)的的說明圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明第一實施方式的電解加工裝置(以下，簡稱為“加工裝置”)。本實施方式的加工裝置是利用所謂電解液噴射加工對工作物1(參照圖1)從其表面?zhèn)冗M行加工的裝置，特別是適用于工作物表面的精加工的裝置。

(第一實施方式的構(gòu)成)

本實施方式的加工裝置具有作為基本結(jié)構(gòu)的電源10、加工電極20、電解液供給部30、充電控制機構(gòu)40(參照圖1)。進一步地，該加工裝置還具有工作物支承部50、掃描用驅(qū)動部60。

(電源)

電源10是在加工電極20與工作物1之間，施加用于使電解加工用的電流流動的的電壓的結(jié)構(gòu)。具體而言，電源10的一極與加工電極20電連接，電源10的另一極與工作物1電連接，在兩者間能夠施加規(guī)定的電壓。

本實施方式的電源10作為施加的電壓，使用脈沖波形的電壓(脈沖電壓)，由此，能夠使脈沖波形的電流(參照后述的實施例1以及2)在電極間流動。此外，作為電源10，在本實施方式中，使用由充電控制機構(gòu)40指定的電流值在電極間流動的恒流電源，但只要能夠獲得必要的電流值，也可以使用恒壓電源。另外，作為本實施方式的電源10，例如，能夠使用所謂高速雙極電源。

在本實施方式的電源10中，脈沖電流的脈沖寬度的絕對值的上限越對工作物1的表面進行鏡面加工設(shè)定為越短。另外，電流密度的下限設(shè)定為在加工電極停止時，加工痕加工為鏡面的值。關(guān)于何種程度的電流密度與脈沖寬度能夠達成鏡面加工，例如能夠?qū)嶒灤_定。在此，電流密度通過電流除以加工電極與工作物的相對面積而求得。另外，鏡面加工是將表面粗糙度減小的加工，例如，將表面粗糙度rz加工為0.3μm以下。作為脈沖寬度的絕對值的上限，例如150μs～100μs。需要說明的是，這些數(shù)值對本發(fā)明進行限定。

(加工電極)

加工電極20從工作物1分離配置，并且，能夠沿著工作物1的表面方向相對掃描。具體而言，本例的加工電極20具有基部21、前端部22。

基部21形成為中空的筒狀，與電解液供給部30的配管32(后述)連接，將電解液向前端部22送出。

前端部22從基部21的前端側(cè)向工作物1的方向(圖1中向下方向)延長。前端部22也行成為中空的筒狀，能夠?qū)娮鞝畹碾娊庖?(后述)向工作物1吹送(參照圖2)。此外，在圖2中，僅擴大表示前端部22的部分。另外，圖2的電解液3的流出狀態(tài)僅為示意性，并不準確。本實施方式的加工電極20具有所謂電解液噴射加工的噴嘴的功能。

作為加工電極20的材質(zhì)，具有導(dǎo)電性，并且，只要是有必要機械強度的物質(zhì)，能夠使用各種物質(zhì)。尤其是，作為加工電極20的材質(zhì)，在由單結(jié)晶硅、鈦合金、鈮合金、石墨或白金構(gòu)成的情況下，由于即便施加反方向電壓(將工作物作為陰極的電壓)情況下也難以電解，因此優(yōu)選。

在此，在工作物1的表面的至少一部分具有不是0曲率的情況下，工作物1與加工電極20的相對面積優(yōu)選為，“在該相對面積的范圍內(nèi)，加工電極20與工作物1的距離與所述曲率無關(guān)而實質(zhì)均勻程度地小”。這樣，相對于具有不平坦的加工表面的工作物，通過對加工表面進行掃描，能夠適當?shù)剡M行鏡面加工。使工作物1與加工電極20之間的距離一定，并且十分狹窄(成為例如1mm以下，更優(yōu)選0.5mm以下的間隙)適于鏡面加工的實現(xiàn)。因此，這樣使用小的相對面積的加工電極20，有助于滿足如上所述的間隙的條件。

(電解液供給部)

電解液供給部30在加工電極20的前端部22與工作物1的加工表面(圖1中上表面)之間，能夠供給電解加工用的電解液。更詳細而言，本實施方式的電解液供給部30具有儲液箱31、配管32、泵33、液槽34。

儲液箱31是存儲電解加工用的電解液3的部分。在此，作為電解液3，能夠使用電解加工中通常使用的各種液體。

配管32連接于儲液箱31與加工電極20的基部21之間。泵33安裝于配管32的途中，能夠以適當?shù)牧髁繉㈦娊庖?輸送到加工電極20。作為泵33，在該實施方式中，為了獲得準確的流量，使用所謂齒輪泵，不限于此。

液槽34是暫時收納向工作物1供給的電解液的部分。在液槽34中形成有用于排出所供給的電解液3的排出部341。從液槽34排出的電解液3利用未圖示的適當方法回收。

(充電控制機構(gòu))

充電控制機構(gòu)40是用于消除利用來自電源10的電壓施加而存儲在加工電極20與工作物1之間的電荷的功能部件。更具體而言，本實施方式的充電控制機構(gòu)40作為用于調(diào)整來自電源10的電壓的電流波形(例如電流脈沖寬度，峰值，脈沖周期等)的控制器(例如風(fēng)扇函數(shù)信號發(fā)生器)而被安裝。作為實際的設(shè)備結(jié)構(gòu)，充電控制機構(gòu)40也可以是電源10中的功能的一部分。總之，作為充電控制機構(gòu)，只要能夠發(fā)揮必要功能，不限于機械結(jié)構(gòu)，例如能夠利用計算機與計算機程序的組合安裝，不需要作為的要素存在。

本實施方式的充電控制機構(gòu)40基于脈沖電流的占空比，將存儲于電極間的電荷消除。充電控制機構(gòu)40的具體動作(即電流波形)在實施例1以及2中說明。

(工作物支承部)

工作物支承部50支承作為電解加工的對象的工作物1，在該實施方式中，由加工用臺構(gòu)成。

(掃描用驅(qū)動部)

在該實施方式中，掃描用驅(qū)動部60由xz方向驅(qū)動部61、y方向驅(qū)動部62構(gòu)成。xz方向驅(qū)動部61使加工電極20能夠向x方向(圖1中左右方向)、z方向(圖1中上下方向)以規(guī)定的速度移動。y方向驅(qū)動部62經(jīng)由液槽34使工作物支承部50向y方向(圖1中與紙面垂直的方向)以規(guī)定的速度移動。掃描用驅(qū)動部60的掃描速度、掃描方向等動作的控制能夠利用未圖示的控制器實施。利用掃描用驅(qū)動部60，在該實施方式中，在xy平面內(nèi)的任意的方向，能夠使加工電極20相對于工作物1相對掃描。

(第一實施方式的加工裝置的動作)

以下，對所述第一實施方式的加工裝置的動作進行說明。

(加工原理的說明)

作為動作說明的前提，參照圖3對本實施方式的電解加工的加工原理進一步說明。

圖3表示從作為加工電極的圓筒噴嘴噴出的電解液3中的、噴射流內(nèi)的電位分布與工作物表面上的電流密度分布。在電解加工中，加工電極與工作物的相對部分的電流密度升高，隨著遠離，電流密度降低。在圖3中，附圖標記3a示意表示在工作物1與加工電極20(圖3中省略圖示)之間存在的電解液3中的電流密度分布的一例。另外，圖3中的附圖標記3b示意表示等電位面，在此附圖標記v0是施加于電極間的電源電壓(工作物側(cè)為陽極的情況)。

在使加工電極掃描的加工(掃描加工)中，在電流密度高的噴嘴正下方通過工作物上的一點時，在噴嘴靜止時，只要使其電流密度足夠高到能夠獲得鏡面的程度，則在噴嘴正下方進行鏡面。但是，在此之后，電流密度低的周邊部通過該加工部分。在掃描速度慢的情況下，利用電流密度低的周邊部的電解加工，工作物表面粗糙，表面粗糙度增大(即，以鏡面加工為目的時，鏡面劣化)。

但是，在電流密度低的情況下的單位時間的加工量與電流密度高的情況相比顯著降低。在掃描速度上升時，一次掃描的電解液噴嘴的滯留時間(即相對電極的進行電解加工的時間)縮短，低電流密度區(qū)域的影響減小。因此，如所述非專利文獻3所記載那樣，伴隨掃描速度的上升，表面粗糙度良好。

另一方面，近年來，在電解加工中，為了提高加工精度，進行利用了形成電極表面上的雙電荷層的的超短脈沖電流的加工(所述非專利文獻4)。在工作物1與加工電極20之間施加電壓時，在工作物表面上，如圖3所示，以正負的電荷相對的形式形成雙電荷層。形成該雙電荷層的現(xiàn)象能夠利用向電容器cdl的電荷的充電體現(xiàn)，根據(jù)電流密度的不同，在雙電荷層的充電時間產(chǎn)生差異。此外，圖中附圖標記r表示電解液噴嘴內(nèi)的電阻成分。

根據(jù)本發(fā)明者的了解，如果不充分形成雙電荷層就不會產(chǎn)生電解反應(yīng)。在此，在形成電流密度低的部分的雙電荷層前，通過斷開脈沖電流(即斷開加工電壓)，使工作物的析出只限于加工電極的正下方的電流密度高的部分。并且，在脈沖斷開后的停止時間中，使雙電荷層的電荷放電，施加下一次脈沖。此時，如果停止時間不充足，則雙電荷層的電荷未全部放電，因此在低電流密度區(qū)域也產(chǎn)生電解反應(yīng)。因此，通過使加工電流短脈沖化，并使停止時間足夠，能夠使工作物的析出僅限于高電流密度區(qū)域，即便在低速掃描的情況下，也能夠獲得表面粗糙度良好的加工面。若進一步補充，在加工電極靜止時，假如分為不能獲得鏡面的電流密度，則優(yōu)選“在掃描電極時，設(shè)定為短脈沖寬度的加工電流，以使得工作物暴露在這樣的低電流密度區(qū)域的時間比在該低電流密度產(chǎn)生加工的時間短”。

以上，是根據(jù)本發(fā)明者的理解的作為本實施方式的前提的加工原理。

(電解加工動作)

在使用本實施方式的加工裝置進行電解加工的情況下，首先，將工作物1配置在工作物支承部50的上表面(參照圖1)。接下來，利用電解液供給部30將電解液3供給到加工電極20與工作物1之間。此時，電解液3通過加工電極20的前端部22向加工位置供給(參照圖2)。另一方面，利用電源10，以規(guī)定的波形向加工電極20與工作物1之間施加電壓。由此，在兩者間能夠流動規(guī)定的電解加工用的電流。在此，在加工電極20與工作物1之間流動的電流的波形由充電控制機構(gòu)40設(shè)定(參照后述實施例1以及2)。

進一步地，在本實施方式中，利用掃描用驅(qū)動部60，相對于工作物1，使加工電極20在xy平面內(nèi)相對掃描。由此，對掃描方向上的工作物1的表面進行加工，能夠使其表面粗糙度良好。此外，在本實施方式中，加工電極20的z方向位置在加工中一定，根據(jù)需要進行調(diào)整。

以下，參照具體實施例，進一步具體說明本例的電解加工動作。

(實施例1)

基于所述加工原理，使用第一實施方式的裝置結(jié)構(gòu)，在下述表1中的條件(pulse)下進行電解加工。

[表1]

該表所示方面的意思如下所示。此外，為了參照，圖4表示基于從電源施加的脈沖電壓的電流波形的一例。另外，在表1中，一并記錄施加交流波形的情況的條件(ac)，關(guān)于交流的情況如后述。

pulseontime[μs]：加工電流施加時間(圖4的t1)；

dutyfactor[％]：占空比(圖4的t1/t)；

machiningcurrent[a]：在電極間流動的電流；

currentdensity[a/cm²]：在電極間的電流密度；

gapwidth[mm]：加工電極與工作物之間的距離；

flowrate[ml/s]：電解液的流量；

nozzleinnerdiameter[mm]：加工電極的前端部的噴嘴內(nèi)徑；

electrolyte：電解液。

雖然在電極間的電流密度不一樣，在所述中，為了簡單，將加工電流值除以噴嘴噴出口的內(nèi)表面積后的值作為電流密度。此外，當然，表1所記載的只不過是一個示例，也可以是其他適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)。

在實施例1中，使用脈沖電流。脈沖寬度t1是100μs這樣的固定值，一邊使脈沖停止時間t2以及掃描速度變化，一邊使加工電極20掃描，進行相對于工作物1的槽加工。圖4中的附圖標記t表示此時的脈沖周期。將工作物1作為陽極，將從工作物1向加工電極20流動的電流的方向作為圖4的縱軸正方向。另外，為了比較，在直流電流(dc)，即t2＝0，占空比＝100％的條件下進行相同加工。由此，研究脈沖電流的占空比與掃描速度對表面粗糙度的影響。作為工作物1使用sus304。工作物1的表面粗糙度在加工面內(nèi)四個不同位置測定最大高度粗糙度rz并取平均值。

圖5表示在使掃描速度變化時的表面粗糙度的測定結(jié)果。在圖5中，表示duty在規(guī)定的占空比(％)下的結(jié)果。如圖5所示，在使用脈沖電流的情況下，即便在使用dc的情況下，通過使掃描速度上升，表面粗糙度下降。另一方面，在掃描速度慢的情況下，在脈沖寬度100μs中，隨著使停止時間延長(即占空比下降)，表面粗糙度良好。由此，在脈沖寬度100μs的固定值中，在設(shè)置足夠的電壓停止時間的情況(即占空比1％)下，即便低速掃描的情況也能獲得表面粗糙度良好的鏡面。這如所考察那樣，能夠推測為在電解液噴射加工(即電極向任意方向掃描的電解加工)中，由于加工區(qū)域僅限于高電流密度區(qū)域。

因此，根據(jù)實施例1，利用充電控制機構(gòu)40，能夠消除電極間的電荷，由此，既能夠?qū)呙杷俣纫种茷檩^低，又能夠改善加工面的表面粗糙度。另外，通過利用充電控制機構(gòu)40調(diào)整占空比，能夠控制加工面的表面粗糙度。

(實施例2)

將施加的電壓波形(即在電極間流動的電流波形)變更為圖6所示的波形，并且在與實施例1相同的條件下進行電解加工。表1中的ac表示在實施例2中使用的脈沖波形(交流波形)。在實施例2中，在期間t3(參照圖6)施加反方向電壓，使反方向電流流動。由此，在電極間流動的交流電流具有：將工作物1作為陽極，從工作物1向加工電極20流動的正方向電流成分(時間t1)；將工作物作為陰極，從加工電極20向工作物1流動的反方向電流成分(時間t3)。

在如實施例1那樣使用單極性的脈沖電流的情況下，在低速掃描時，為了獲得鏡面，需要延長停止時間(參照圖5)。但是，在占空比下降時，單位時間的除去量與使用直流的情況相比少，因此由延長加工時間的傾向。

在實施例2中，如所述那樣通過使用交流電流，在電極間流動的電流的極性反轉(zhuǎn)，存在工作物成為陰極的時間t3存在。在該t3期間，能夠使向雙電荷層(參照圖3的電容器cdl)充電的電荷強制放電。即，實施例2的充電控制機構(gòu)40通過施加反方向電流成分，使向雙電荷層充電的電荷消除。此外，在該說明書中，“電荷的消除”表示所謂電荷的放電(discharge)，不僅表示電荷完全消除，還包含所存儲的電荷量的減少。

根據(jù)該考察，通過使用交流波形，不將停止時間設(shè)置較長，而能夠進行鏡面加工。在此，在該實施例2中，工作物1為陽極的脈沖寬度t1固定為100μs，使工作物1為陰極的時間t3以及掃描速度變化，來研究交流電流的占空比與掃描速度對表面粗糙度的影響。

圖7表示實施例2的實驗結(jié)果。如圖7所示，在使用交流電流的情況下，與使用直流、單極性脈沖電流的情況同樣(參照圖5)，掃描速度上升，并且表面粗糙度降低。另外，在掃描速度慢得情況下，在脈沖寬度100μs中，隨著極性反轉(zhuǎn)時間t3延長(即占空比下降)，能夠使表面粗糙度良好。另一方面，在低速掃描加工中使用交流電流的情況與實施例1的使用單極性脈沖電流的情況相比，雖然為高占空比，但也能獲得表面粗糙度良好的加工面。即，通過利用充電控制機構(gòu)40，來施加反方向電流成分，具有能夠提高鏡面加工的加工速度的優(yōu)點。

此外，在實施例2中，作為交流電流使用矩形波，但也能夠使用三角波、正弦波(圖8)那樣的其他波形。

另外，在本實施例中，充電控制機構(gòu)40控制來自電源10的輸出，以使得正方向電流根據(jù)其施加時間(圖6的t1)積分后的值(正方向電荷)與使反方向電流根據(jù)其施加時間(圖6的t3)積分后的值(反方向電荷)大致相等。這樣，由于向雙電荷層(參照圖3的電容器cdl)充電的電荷能夠幾乎完全放電，因此利用相同占空比，能夠獲得更良好的表面粗糙度。

進一步地，在本實施例中，優(yōu)選充電控制機構(gòu)40將反方向電流成分的峰值設(shè)定為比正方向電流成分的峰值低。這是由于，通常在電流密度低時，在陽極上用于除去材料的電流的比例減少，與此相應(yīng)地，用于產(chǎn)生氧和氧化反應(yīng)的比例增加。由此，能夠減少在反方向電流流動時的加工電極20的電解量，能夠謀求裝置的使用成本降低。

在將反方向電流成分的峰值設(shè)定為比正方向電流成分的峰值低的情況下，為了使向雙電荷層充電的電荷充分放電，優(yōu)選將反方向電流脈沖寬度設(shè)定為比正方向電流脈沖寬度長。由此，能夠在使加工電極20不發(fā)生不需要的電解的范圍內(nèi)以最大纖度使加工速度提高。當然，如上所述，是以使雙電荷層的電荷放電為目的，在雙電荷層存儲反極性的電荷與本來的目的不相符。因此，優(yōu)選以反方向電荷不超過正方向電荷的脈沖寬度作為上限值。

在本實施例中，充電控制機構(gòu)40也可以將電流停止期間插入交流電流的正方向電流成分與反方向電流成分之間。電流停止期間是能夠插入例如圖6的期間t1之間或者期間t3之間的，電壓或電流為0的期間。

反方向電流的脈沖寬度(期間t3)優(yōu)選設(shè)定為反方向電荷不超過正方向電荷的程度，但這些現(xiàn)象根據(jù)電極間隙的狀態(tài)而伴隨著偏差。例如，圖3的電位分布終究是理想狀態(tài)，實際上會存在加工屑，或者表面形狀存在不少凸凹。因此，可能會局部地使反方向電荷超過正方向電荷。在此，例如作為調(diào)整要素能夠利用該電流停止期間。

具體而言，在正方向電流施加后施加反方向電流，在設(shè)置電流停止期間后，作為下個循環(huán)而施加正方向電流。此時，將反方向電流的脈沖寬度(期間t3)設(shè)定為例如相對于正方向電荷，反方向電荷為2/3左右，然后，設(shè)置電流停止期間。由此，即便考慮局部偏差，反方向電荷也不會超過正方向電荷，能夠避免向雙電荷層的逆充電。另外，與單純地僅插入電流停止期間的實施例1相比，在采用施加反方向電流的機構(gòu)的情況下，由于能夠高速地消除雙電荷層的電荷，既能夠獲得鏡面又能夠高速地進行電解加工。

反方向的電流消耗加工電極，因此希望降低電流峰值，但即便將反方向的電流峰值設(shè)定為較高，如果反方向的脈沖寬度足夠短，就能夠減輕或者消除電極的電解的問題。通過將反方向電流成分的峰值設(shè)定為比正方向電流成分的峰值高，能夠提前消除存儲于雙電荷層的電荷，因此能夠?qū)⒎捶较螂娏鞯拿}沖寬度(期間t3)設(shè)定為較短。即，既能夠防止電極的消耗，又能夠提高占空比，因此能夠提高加工速度。當然，也可以在施加反方向電流脈沖后，如上所述地設(shè)置電流停止期間。

在所述第一實施方式中，工作物1與加工電極20的相對面積能夠通過掃描直至細微部分地完全覆蓋工作物1的加工表面積，并且，優(yōu)選在相對面積的范圍內(nèi)，工具電極與工作物的距離小到不因為工作物的曲率而大幅度不均勻。

另外，第一實施方式的充電控制機構(gòu)40能夠伴隨著加工電極20的掃描，而使用于消除電荷的控制內(nèi)容變化。例如，根據(jù)電極間距離、加工電極與工作物的相對面積、電解液供給量等加工條件，通過是用于電荷消除的控制內(nèi)容變化，能夠更適當?shù)剡M行鏡面加工。進一步地，通過在鏡面加工中使用與適當條件有偏差的條件，能夠形成部分非鏡面。

在本實施方式中，對加工電極20進行掃描。在反復(fù)進行往復(fù)運動，或者改變加工方向的情況下，在折返點或者改變了加工方向的位置，加工電極20與工作物1的相對速度降低。即由于圖5或圖7的橫軸的掃描速度變化，因此在該附近容易成為面粗糙度大的不均勻加工。將防止該情況作為目的，能夠根據(jù)掃描速度改變占空比或者反極性脈沖寬度、反極性電流值。例如，在往復(fù)運動的折返點，與其前后的區(qū)域相比，使停止時間延長，或者使反極性電流脈沖寬度加寬地使充電控制機構(gòu)40動作，從而能夠獲得均勻的面粗糙度。

(第二實施方式)

接著，參照圖9說明本發(fā)明第二實施方式的電解加工裝置。此外，在第二實施方式的說明中，關(guān)于與所述第一實施方式基本共通的要素，通過使用同一附圖標記，而避免復(fù)雜說明。

在所述第一實施方式中，使用所謂電解液噴射加工。與此相對，在第二實施方式中，以不使用噴嘴的、通常的電解加工為前提。

在第二實施方式的加工裝置中，代替噴嘴狀的加工電極20，而使用棒狀的加工電極220(參照圖9)。電源10的一極經(jīng)由規(guī)定兩個安裝件221與加工電極220的兩端電連接。電源10的另一極與所述第一實施方式同樣，與工作物1電連接。

本實施方式的棒狀的加工電極220配置為與工作物1的表面大致平行，能夠沿著工作物1的表面掃描。第二實施方式的電解液(未圖示)使用適當?shù)碾娊獠?未圖示)，預(yù)先填充于加工電極220與工作物1表面之間的空間。

即工作物1以浸漬于電解液的狀態(tài)被加工。當然，可能由于加工而在工作物1與加工電極220之間產(chǎn)生加工屑，因此也可以利用適當?shù)拇邓蜋C構(gòu)將電解液供給到電極間隙。優(yōu)選工作物1與加工電極220平行，如果在上下方向，電極間距離發(fā)生變化，則難以實現(xiàn)均勻的電解加工。因此為了使加工電極220不容易產(chǎn)生振動、變形，在加工電極的上部與下部，利用安裝件221保持加工電極220，并且電連接。然而，并不限定于此，也可以僅利用上部以及下部中的任一方的安裝件221來保持加工電極220。

進一步地，作為加工電極220，能夠使用在所謂電火花線切割機中使用的線電極。另外，為了謀求與電火花線切割機的兼用性，能夠以雙方的目的來使用線電極。例如，使用線電極對工作物1進行電火花線切割而對表面進行精加工后，能夠利用同一線電極，通過電解加工對放電加工后的加工面進一步進行加工。通過能夠在同一裝置內(nèi)切換電火花線切割與電解加工，具有容易進行加工電極220與工作物1的平行定位的作業(yè)的優(yōu)點。

在第二實施方式中，與所述第一實施方式同樣，使用充電控制機構(gòu)40，通過消除雙電荷層的電荷，有既能夠抑制掃描速度，又能夠進行工作物的鏡面加工的優(yōu)點。另外，通過使用交流波形，能夠謀求提高電解加工的加工速度。

第二實施方式的其他結(jié)構(gòu)與優(yōu)點與所述第一實施方式相同，因此省略進一步的說明。

(第三實施方式)

接著，參照圖10說明本發(fā)明第二實施方式的電解加工裝置。此外，在第三實施方式的說明中，對于所述第一實施方式基本相同的要素使用同一附圖標記，避免說明的煩雜。

在該第三實施方式中，與所述第二實施方式同樣，以不使用噴嘴的通常的電解加工作為前提。

在第三實施方式的加工裝置中，代替噴嘴狀的加工電極20，而使用缸體狀的加工電極320(參照圖10)。電源10(圖10中省略)的一極與加工電極320電連接。電源10的另一極與所述第一實施方式同樣，與工作物1電連接。

本實施方式的加工電極320在使其表面與工作物1相對的狀態(tài)下，能夠沿著工作物1的表面掃描。第三實施方式的電解液利用噴嘴36，向加工電極320與工作物1之間供給。

在第三實施方式中，與所述第一實施方式同樣，利用充電控制機構(gòu)40，使雙電荷層的電荷消除，從而既能夠?qū)呙杷俣纫种茷檩^低，又能夠進行工作物的鏡面加工。另外，通過使用交流波形，能夠謀求電解加工的加工速度的提高。

第三實施方式的其他結(jié)構(gòu)優(yōu)點與所述第一實施方式相同，因此省略進一步的說明。

此外，本發(fā)明不限于所述實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)能夠進行各種變更。

(附注)

所述各實施方式記載的發(fā)明能夠記載為以下方面的內(nèi)容。

(方面a)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工的電解加工裝置；

所述反方向電流脈沖的峰值設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的峰值低，并且所述反方向電流脈沖的脈沖寬度設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的脈沖寬度寬。(方面b)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，

所述反方向電流脈沖的峰值設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的峰值高，并且，

所述反方向電流脈沖的脈沖寬度設(shè)定為比所述正方向電流脈沖的脈沖寬度窄。

(方面c)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，

所述反方向電流脈沖的脈沖寬度設(shè)定為所述正方向電流脈沖的脈沖寬度以下，并且，

在從所述反方向電流脈沖向所述正方向電流脈沖切換時，具有停止時間。

(方面d)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，

相對于利用所述正方向電流脈沖向所述工作物與所述加工電極之間供給的正方向電荷，

將利用所述反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的反方向電荷設(shè)定為較小，并且，

在從所述反方向電流脈沖向所述正方向電流脈沖切換時，具有停止時間。

(方面e)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，

所述掃描速度越快，

利用所述正方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的正方向電荷(a)與利用所述反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的反方向電荷(b)的比(a/b)設(shè)定為越大。

(方面f)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，

所述掃描速度越快，用于施加所述正方向電流脈沖的占空比設(shè)定為越大。

(方面g)

一種電解加工裝置，具有：

從所述工作物分離配置的加工電極；

充滿所述工作物與所述加工電極之間的電解液；

用于將正方向電流脈沖和反方向電流脈沖供給到所述工作物與所述加工電極之間的電源；

通過使所述加工電極與所述工作物相對掃描來進行電解加工，

相對于所述正方向電流脈沖寬度，所述掃描速度越快，所述反方向電流脈沖寬度設(shè)定為越小。

附圖標記說明

1工作物

3電解液

10電源

20、220、320加工電極

21基部

22前端部

221安裝件

30電解液供給部

31儲液箱

32配管

33泵

34液槽

341排出部

36噴嘴

40充電控制機構(gòu)

50工作物支承部

60掃描用驅(qū)動部

61xz方向驅(qū)動部

62y方向驅(qū)動部

t1脈沖寬度

t2脈沖停止時間

t3極性反轉(zhuǎn)時間

t脈沖的周期

r電解液噴嘴內(nèi)的電阻成分

cdl與雙電荷層對應(yīng)的電容器成分