放電加工の研究
加工電極回転方式による孔明け加工
北御門良夫
向山芳世
Study on the Electro-Discharge Machining (1st Report)
-On the electro-discharge Perforation by Rotational
electrode-YoshioKitamikado YoshituguMukoyama
Synopsis
In this report， The relations between working current， Circumferential speed， contact pressure， working liquid， and perforative speed s electrode−wear for rotational electrode discharge machine are studied． Namely， we trial produetion the rotat三〇nal electroele ischarge machine to increase perforative speed and to decrease electrode−wear instead of the fine feed electrode discharge machine and discussed various factors by using above equipment．1 緒 言
放電加工法は最近非常に多く実用化きれ、従来困難 とされていた金属の加工に又非金属の加工に利用され その進歩は著しく、放電加工機の専用メーカも数社を 数えるに至つている。然しながら実用化の進歩は放電 加工機構の究明と言う根本的な問題の解決をとびこえ て進んでいる状態であり、他の加工法に比較して加工 速度がまだまだ遅く加工電極の消耗が大である等の多 くの問題を残している。そこで加工速度の向上を電極 消耗度を少くする目的で現在一般的に使用きれている 電極微動送り方式に変えて放電切断方式にヒントを得 た電極を回転させ被加工物を油圧機構によつて送る放 電加工機を試作し実験した結果について報告する。2 実験装置及び実験方法
第1図は実験装置を示す。主要部は日立の卓上ボ・一 ル盤を改造してそのスピンドノレ先端のチヤツクにホノレ ダーにセツトシタ加工電極を取付けた。スピンドノレは 1 ｝1）のモーターとVベルトにて直結しスピンドルの回 転数はモ・一タ”一及びスピンドノレ側のVプーリーを変え る事によつて変化させた。直流電源はベルトーロ（出 力75V、66・5A）を使用し電流電圧は抵抗器にて加減 し加工電極は適当な寸法の縦方向の切込みをつけた外 径29．5mmφ、内径24．5mmφ、長き40mmの中空円筒 の軟鋼電極を使用した。被加工物は60×80×6tmmの 磨き鋼板を使用し、加工電極と被加工場の接触圧力は 被加工物を取付けた加工液タンクの］0部に油圧ラムシ リンダーを取付けそのラムシリンダ・’一より小径の他方 のラムシリンダーをビニーノレ管にて連結し小径のラム シリンダt−一上のweightによつて接触圧力を加減し従 来の放電切断方式に多く使用されている重力に接触圧 力調整の欠点である加工部の振動を少くし接触圧力の 変動を無くし適正なる圧力の調整を容易ならしめるよA
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1 Fig．1 Experimenial apParatus昭和36年12月
山梨大学工学部研究報告
第12号
うにした。加工液は比重1．00∼1．65の水ガラスを使 用し加工量及び加工電極の消耗量は上皿天秤で秤量し た。3 実験結果及び考察
3．1加工電の影響 スピンドノレ回転数3750rpm、加工電極の周速度88 m／sec、加工液比重1．50、接触圧力85kg／cm2を一定 に保ち加工時間は3分とし回路に挿入した抵抗によつ て加工電流を8．0∼40．0迄変化させた時の加工速度、 加工電極消耗量及び単位電力当りの消耗量は第2図の 如くである。加工電流を増すと被加工物と加工電極間 の電圧も増加し加工電流の増加につれて加工量及び加 工電極の消耗量は双曲線に増加する。被加工物と加工 電極の消耗比は電流の増加につれて減少する傾向にあ る。単位電力当りの消耗量は電流15A附近迄は急激に 増加しているが15A以上では順次ゆるやかに増加して いるのが認められる。！稗
P。。ψ4岬 o 20 40 ω・γ興“晒ぷ（⑭） Fig．2 Effect of the working current contact pressure＝1．85kg／cm2 circumferential speed＝5．88m／sec working medium＝wath−glass （s．g＝1．50） ime of working up＝3minutes． ら0 25 0ふ
加工面を工具顕微鏡で観察すると加工電流の増加に っれて加工面粗さは大になるのがみられる。電流が増 すにつれて加工速度が大となり消耗比が減少する事は 加工面粗さを問題にせぬ場合即ち荒加工の場合等は出 来る限り加工電流を大にして加工すべきである事を示 している。40
3．2 加工電極の周速度の影響 加工電極の周速度を3．55m／sec∼7．84m／secの範囲 で他の加工条件を3．1の条件と同じにして加工を行つ た結果を第3図に示す。この範囲の周速度においては ム ム ムー惜蹴揃
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《％） Fig．3 Effect of the circumferential speed contact Pressure＝1．85kg／cm2 working皿edium＝watergless（s．g＝1．50） time of workingup＝3minutes 周速度の増加につれて加工速度も大になる傾向があり 6m／sec以上においては増加の割合いが極めてゆるや かになつていく。従つこの範囲以上の周速度において は周速度が増加するにつれて加工速度は一定になるか 下降すると言う事が推察される（1》。これは本実験装置 においては実1験困難であつた7・84m／sec以上の周速度 においては被加工物と加工電極間の加工液の新陳代謝 が困難となり加工屑の排除、発生ガスの排除、加工電 極の冷却、放電繰返しを最良ならしめる絶縁膜の形成 等の働きが充分行われなくなる事に原因するものと思 われる。これはオシロスコープによつて放電々圧波形 を観察してみると粘性の大きな加工液で加工せる場合 と同様な波形がみられる事からも推察出来る。 3．3 接触圧力の影響 放電切断方式においては被加工物と加工電極との接 触圧力は加工速度に重要な影響をもつているが（2）この 加工法においても大きな影響をもつものと思われるの で接触圧力を0．3kg／cm2∼4．5kg／M2の範囲でその影 響を調べた。接触圧力が1kg／cm2附近迄は加工速度 は急激に増加し以后はゆるやかに増加して3．5kg／cm2 附近よりゆるやかに減少し5・5kg／cm2で被加工物と加 工電極が短絡して加工不加能の状態になる。接触圧力 の影響をオシロスコープで観察すると接触圧力が小さ い時は短絡時間は小で接触圧力が大きい時は短絡時間 が長くなるのがみられる。この接触圧力の影響は加工o ゆ剛恥
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o t・0 20 30 5’O dWM pvabua（叫） Fig・4 Effect of the contact pressure． circumferent三al speed＝5．88m／sec working medium＝waterglass（s．g＝1．50） time of working up＝3minute． ：1：tl’s，vE寝＼
1蜘胸ω・・k’9 Fig．5 Effect of the continuous working （By indential workeag medium） contact pressure＝1．85kg／cm2 circumferential speed＝5．88m／sec working medium＝water glass（s．9＝1．50） time of working up＝4minute． 電流、加工極の周速度、加工液の状態によつて影響さ れる事は勿論考慮する必要があるが2．5∼3．5kg／cm2 位が加工速度が最大であるg 3．4 加工液の影響 比重1・60の水ガラスで連続加工した場合の影響は加 工回数即ち加工液が汚染し又加工液の温度が上昇する につれて加工速度が減少する給果が得られた。この加 工液を24時間放置し液温を下げて連続加工した場合の 加工速度は新しい加工液で連続加工した場合と同様な 結果が得られた。一方毎回新しい液と或る程度汚染 （3600cc申に5．0∼7．O gの加工屑が混入）せる液とを加 工温度を一定にして加工すると第6図のようにこの範 Fig．6 Effect of the dust working medium contact preesure＝1．85kg／cm2 circum ferential．speed＝5．88m／sec working medium＝water glass（s．g＝1．50） time of worktng up＝4minute 囲汚染せる加工液では汚染の影響はほとんどないもの と考えられる。又加工液の比重の影響は加工液の比重 を1．00∼1．60の範囲に変えてみると加工電流が20∼24 Ampの時は比重が増加するにつれて加工速度は直線的 に上昇していくが加工電流が24∼35Ampの時は比重 1．50を最大としてその両端で下降して居り単位電力当 りの加工速度は加工電流が20∼24Ampの時は比重1． 55で最大で加工電流24∼35Ampの時は比重1．50で最 大である。 これから加工電流が大になると単位電力当りの加工 速度は加工液の比重が小さい側に移動することが解 る。これをオシロスコープで観察すると加工液の比重 の小さい時はほとんど短絡に近い状態であり比重を増 すと被加工物と加工電極が離れている時間が長くな る。これは被加工物と加工電極間の絶縁膜が比重の小昭和36年12月
山梨大学工学部研究報告
第12号
さい加工液の場合は充分固着せず比重が増すと充分固 着し短絡せず良好な放電現象を持続するものと考えら れる。／∧蹴
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Fig・7 Effect of the Specific grav三ty of working medium contact pressure：＝1．85kg／cm2 circum ferential speed＝5．88 m／sec working current ・20・v24ampere tine of working up＝2minute 吻 加工電流が大なる場合は放電熱による加工液の温度 上昇にともなう影響で加工速度が減少するもと思われ る。こXで温度変化による加工液の粘性の変化が加工 速度に影響するものと推察した。 即ち加工液の温度が上昇して粘性が小となり被加工 物と加工電極間の絶縁膜が不安定になる事に原因虜る 千 3 へ窒
1， 0 25 0 Fig．8 Effect of the Specific二gravity三〇f working medium contact pressure＝1．85kg／cm2 circum ferential speed＝5．88m／sec working current＝24∼35ampere time of working up・＝2minute 一〇− 1・55 ￨X− 6・50 鼬ﾈ戸 145 ￨◆−1405岡己〔・｝解
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ものと考えられる。この為レツドウツド粘度計（2号） に近せる粘度測定器の内槽に水ガラスを入れ外の恒温 槽に水を循環させ内槽をバーナーで加熱し内槽の水ガ ラスの温度が測定しようとする温度になつた時流出管 の栓を抜きメスシ＝ンダ・−100ccに流出する時間をス トツプウオツチにて測定しその時流出時間をもつてそ の水ガラスの液温の粘度と定めた。 このようにして種々の比重の水ガラ ス及び液温について粘性を同一にし た加工液で加工速度を調べると第1 表の如き結果になる。即ち粘度を 一定にすれば加工速度はほとんど温 度に影響されないことが解つた。然 し同じ粘度の加工液でも比重が大き い時は比重が小さい時に較べて加工 電流が小さく電圧が大となり加工面 の粗さは極めて大になる事に注意を 要する。 Fig．9 Relation between the watir glass visceusness and the temperature4 結
言 以上の実験及び検討結果より次の 結論が得られた。 1 電極回転方式による放電孔明け42
Table l Effect of the Specific gravity of water glass．（Constant Viuceusness） Contact pressure＝1．85kg／cm2 Circum ferential speed＝＝5．88m／sec working medium＝water glass time of working uf＝2minute
