放電加工機による絶縁性材料の任意形状加工

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555517
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 福澤 康 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10126477)
• 研究分担者: 真柄 卓司 三菱電気(株), 開発部, 主事 ; 毛利 尚武 豊田工業大学, 工学部, 教授 (90126186)
• キーワード: 絶縁性セラミックス / 放電現象 / 形状加工 / 補助電極 / 表面改質 / 発光分析

研究概要

本研究は、申請者らが考案した、絶縁体物の任意形状加工を放電加工機で行う方法において、(1)加工原理の解明、(2)加工特性の向上に関する技術開発および(3)本技術の実用化装置およびシステムの改良、を目的として次のような実験を行った。(a)補助電極からセラミックスへと加工が進展する時の加工状態の変化を、工具電極の変位から測定した。また、このための装置を作製した。(b)補助電極材料、工具電極材料による加工特性の変化を調べた。(c)加工電気条件による加工特性の変化を波形解析システムを作製して調べた。(d)放電柱内の化学反応を、発光分光分析により解析した。(e)電源制御方式による加工特性の変化を調べ、市販の放電加工機に改良を加えた、絶縁性材料加工に適した加工機製造のモデルを作製した。
本研究では、被加工物として難加工性セラミックスである窒化珪素(Si_3N_4)を主に用いて行い、以下の成果を得た。1。加工原理について:補助電極から被加工物に加工が遷移する時に、加工は殆ど進展せず被加工物表面に導電性被膜を形成する領域(遷移領域)が存在した。この導電性皮膜は、加工油と被加工物の解離により生じた炭素と導電性を有するα-SiCが認められた。発光分析結果から、放電柱には炭素、珪素、窒素、セラミックスの添加助材成分であるA1、工具電極成分および炭素と窒素が反応して形成したCNが認められた。また、この反応はエリンガム図から推定した平衡状態から、工具電極の成分で変化することが判明した。
2。加工特性の向上に関する技術開発:回転、噴出加工および補助電極にTiN蒸着膜を用いることにより加工特性は、大幅に向上した。3。本技術の実用化装置およびシステムの改良:波形解析から得た結果を基に、電源制御方式を一部改良した、絶縁性材料加工のための放電加工機の初期モデルを制作できた。

研究成果

• [文献書誌] 福澤康、毛利尚武: "放電加工機による絶縁性セラミックスの新加工技術" セラミックス. 31・2. 142-145 (1996)
• [文献書誌] Y.Fukuzawa,T.Tani,E.Iwane,N.Mohri: "A new Machining Method for Insulating Ceramics with an Electrical Discharge Phenomenon" J.the CERAMIC SOCIETY of Japn,International Edition. 103. 987-992 (1996)
• [文献書誌] N.Mohri,Y.Fukuzawa,T.Tani,N.Saito and K.Furutani: "Assisting Electrode Method for Insulating Ceramics Machining" Annals of the CIRP. 45・1. 201-204 (1996)
• [文献書誌] 谷貴幸、福澤康、毛利尚武: "型彫り放電加工機を用いた絶縁性セラミックスの形状加工" 新素材. 7・7. 38-41 (1996)
• [文献書誌] 福澤康、毛利尚武: "放電現象を利用した新しい絶縁性セラミックスの加工法" セラミックスデータブック'96、工業製品技術協会. 131-134 (1996)
• [文献書誌] Y.Fukuzawa,N.Mohri,T.Tani: "Electrical Discharge Machining Phenomena of Insulating Sialon Ceramics with an assisting Electrode" Int.J.Electrical Machining. 2. 25-30 (1997)