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JP7407451B2 - Processing equipment and processing method - Google Patents
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JP7407451B2 - Processing equipment and processing method - Google Patents

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Description

本発明は、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物に対して電解作用を利用し、機械的除去加工するための加工装置及び加工方法に関するものである。 The present invention relates to a processing device and a processing method for mechanically removing a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder using electrolytic action.

超硬合金を研削加工するための加工装置として、従来、電解加工と研削加工を組み合わせた複合加工装置が提案されている(例えば、非特許文献1、非特許文献2及び非特許文献3参照)。このような加工は、電解研削と称されることがあり、1960年台から1970年代にかけて、主に米国で開発され、一時期世界的な注目を浴びた技術とされている。このような従来の加工装置によれば、電解作用と研削作用を併用することで、効率的に研削加工を行うことができる。 As a processing device for grinding cemented carbide, a composite processing device that combines electrolytic processing and grinding has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3). . This type of processing is sometimes referred to as electrolytic grinding, and was developed primarily in the United States from the 1960s to the 1970s, and is said to be a technology that attracted worldwide attention for a period of time. According to such a conventional processing device, grinding can be efficiently performed by using both the electrolytic action and the grinding action.

著者:西本廉、記事「電解研削について」、「金属表面技術」誌、14巻、1号(P.12~20)、発行元:一般社団法人 表面技術協会、1963年発行Author: Ren Nishimoto, article "About electrolytic grinding", "Metal Surface Technology" magazine, Volume 14, No. 1 (P. 12-20), Publisher: Surface Technology Association, 1963. 著者:古野知祐、内平俊夫、宇宿徹、記事「超硬合金の電解研削に関する研究」、「金属表面技術」誌、17巻、2号(P.46~52)、発行元:一般社団法人 表面技術協会、1966年発行Authors: Chisuke Furuno, Toshio Uchihira, Toru Usuku, Article "Research on electrolytic grinding of cemented carbide", "Metal Surface Technology" magazine, Volume 17, No. 2 (P. 46-52), Publisher: General Incorporated Association Published by Surface Technology Association, 1966 著者:田村祐二、久保田譲、記事「超硬合金の電解研削における複合効果について」、「茨城大学工学部研究集報」誌、第20巻(P.81~86)、1972年公開Authors: Yuji Tamura, Yuzuru Kubota, Article "About the combined effect in electrolytic grinding of cemented carbide", "Research Bulletin of the Faculty of Engineering, Ibaraki University", Vol. 20 (P. 81-86), published in 1972.

しかしながら、上記従来技術においては、電解作用を利用して研削加工して表面仕上げを行うことができるものの、電解作用を利用し、機械的除去加工して所望形状の工作物を得るものではない。そこで、本出願人は、特に難加工材料である、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物を電解作用を利用して機械的除去加工することにより、効率よく、高精度且つ高品位な工作物を得る加工装置を開発するに至った。 However, in the above-mentioned conventional technology, although it is possible to perform surface finishing by grinding using electrolytic action, it is not possible to obtain a workpiece of a desired shape by mechanical removal using electrolytic action. Therefore, the present applicant has developed a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder, which is a particularly difficult-to-process material, by mechanically removing it using electrolytic action, thereby producing an efficient, high-precision, and high-performance workpiece. We have developed a processing device that can produce high-quality workpieces.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物を効率よく、高精度且つ高品位に加工することができる加工装置及び加工方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a processing device and a processing method that can efficiently process a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder with high precision and high quality. Our goal is to provide the following.

請求項1記載の発明は、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物を所定位置に固定する固定手段と、前記工作物を機械的除去可能な回転工具と、前記回転工具を軸周りに回転させるための回転手段と、前記工作物に対して前記回転工具を相対的に移動させ得る移動手段と、前記回転工具と工作物との間に電圧を印加し、電解液を介して当該回転工具と工作物との間に電流を流し得る電源装置と、前記炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物から、前記電源装置により前記金属バインダを除去する金属バインダ除去機能とを有し、前記電源装置で電圧を印加して電解作用を利用し、前記回転工具によって所望の形状に機械的除去加工するための加工装置であって、前記回転工具は、前記電源装置により印加される電圧によって前記電解液を介して前記工作物との間で電流を流し得る本体部と、前記本体部に取り付けられた絶縁材料から成り、前期工作物を機械的除去加工可能な加工部と、を具備したことを特徴とする。
The invention according to claim 1 provides a fixing means for fixing a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder in a predetermined position, a rotary tool capable of mechanically removing the workpiece, and a rotary tool that rotates the rotary tool as a shaft. a rotating means for rotating the rotary tool around the workpiece; a moving means capable of moving the rotary tool relative to the workpiece; and applying a voltage between the rotary tool and the workpiece, A power supply device capable of passing an electric current between the rotary tool and the workpiece; and a metal binder removal function that uses the power supply device to remove the metal binder from a workpiece made of a sintered alloy in which the carbide is hardened with a metal binder. A processing device for performing mechanical removal processing into a desired shape with the rotary tool by applying a voltage with the power supply device and utilizing electrolytic action, the rotary tool applying voltage with the power supply device. a main body part that can flow an electric current between the workpiece through the electrolytic solution according to a voltage applied to the workpiece; and a processing part that is capable of mechanically removing the workpiece. It is characterized by having the following.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の加工装置において、前記電解液は、前記工作物に含有される金属バインダの材料と同一材料の金属イオン、又は当該金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンが添加されて成ることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the processing apparatus according to claim 1, in which the electrolyte is made of metal ions of the same material as the metal binder contained in the workpiece, or has a greater ionization tendency than the metal binder. It is characterized by the addition of metal ions.

請求項3記載の発明は、請求項2記載の加工装置において、前記電源装置は、前記回転工具と工作物との間に印加される電圧の極性を逆に切り替え可能とされ、前記電解液に添加された材料を前記工作物の表面に析出させ得ることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the processing apparatus according to claim 2, wherein the power supply device is capable of reversing the polarity of the voltage applied between the rotary tool and the workpiece, and It is characterized in that the added material can be deposited on the surface of the workpiece.

請求項4記載の発明は、請求項1~3の何れか1つに記載の加工装置において、前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CBN)の粒を前記本体部に固定した電着工具から成ることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotary tool is configured to move diamond or cubic boron nitride (CBN) grains as the processing portion to the main body portion. It is characterized in that it consists of an electrodeposition tool fixed to.

請求項5記載の発明は、請求項1~3の何れか1つに記載の加工装置において、前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を前記本体部に固定した工具から成ることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotary tool is a diamond sintered body or a cubic boron nitride sintered (CBN) body as the processing section. The tool is characterized in that it consists of a tool fixed to the main body.

請求項6記載の発明は、導電性材料から成る本体部と絶縁材料から成る加工部とを有する回転工具を軸周りに回転させつつ炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物に対して相対的に移動させ、前記回転工具と工作物との間隙に電解液を供給し、その電解液を介して前記回転工具と工作物との間に電圧を印加して電流を流し、電解作用を利用して前記工作物の金属バインダを前記電解液に溶出させると同時に、前記加工部を工作物に接触させて所望形状に機械的除去加工することを特徴とする。

The invention as claimed in claim 6 is directed to a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder while rotating a rotary tool having a main body made of a conductive material and a processing part made of an insulating material around an axis. The rotary tool is moved relative to the workpiece, an electrolyte is supplied to the gap between the rotary tool and the workpiece, and a voltage is applied between the rotary tool and the workpiece through the electrolyte to flow a current, thereby causing an electrolytic action. The method is characterized in that the metal binder of the workpiece is eluted into the electrolytic solution using the same method, and at the same time, the processing portion is brought into contact with the workpiece to mechanically remove it into a desired shape .

請求項7記載の発明は、請求項6記載の加工方法において、前記電解液は、前記工作物に含有される金属バインダの材料と同一材料の金属イオン、又は当該金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンが添加されて成ることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the processing method according to claim 6, in which the electrolytic solution is made of metal ions of the same material as the metal binder contained in the workpiece, or has a greater ionization tendency than the metal binder. It is characterized by the addition of metal ions.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の加工方法において、前記回転工具と工作物との間に印加される電圧の極性を逆に切り替え、前記電解液に添加された材料を前記工作物の表面に析出させることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the processing method according to claim 7, in which the polarity of the voltage applied between the rotary tool and the workpiece is reversed, and the material added to the electrolyte is transferred to the workpiece. It is characterized by being deposited on the surface of.

請求項9記載の発明は、請求項6~8の何れか1つに記載の加工方法において、前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CBN)の粒を前記本体部に固定した電着工具から成ることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the processing method according to any one of claims 6 to 8, in which the rotary tool moves diamond or cubic boron nitride (CBN) grains as the processing part to the main body part. It is characterized in that it consists of an electrodeposition tool fixed to.

請求項10記載の発明は、請求項6~8の何れか1つに記載の加工方法において、前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を前記本体部に固定した工具から成ることを特徴とする。 The invention according to claim 10 is the processing method according to any one of claims 6 to 8, wherein the rotary tool is a diamond sintered body or a cubic boron nitride sintered (CBN) body as the processing part. The tool is characterized in that it consists of a tool fixed to the main body.

請求項11記載の発明は、請求項6~10の何れか1つに記載の加工方法において、荒加工においては、電解作用を利用して前記回転工具による機械的除去加工を行わせるとともに、仕上げ加工では、電解作用を利用せず前記回転工具による機械的除去加工を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 11 is the processing method according to any one of claims 6 to 10, in which in the rough machining, electrolytic action is used to perform mechanical removal by the rotary tool, and the finishing The processing is characterized in that mechanical removal processing is performed using the rotary tool without using electrolytic action.

請求項1、6の発明によれば、電解作用を利用して機械的除去加工することができるので、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物を効率よく、高精度且つ高品位に加工することができる。 According to the inventions of claims 1 and 6, since mechanical removal processing can be performed using electrolytic action, a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder can be efficiently processed with high precision and high quality. It can be processed into

請求項2、7の発明によれば、電解液は、工作物に含有される金属バインダの材料と同一材料の金属イオン、又は当該金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンが添加されて成るので、回転工具による加工部位以外における金属バインダの溶出を抑制することができ、工作物全体の強度の低下を防止することができる。 According to the invention of claims 2 and 7, the electrolytic solution contains metal ions of the same material as the material of the metal binder contained in the workpiece, or metal ions of a metal having a greater ionization tendency than the metal binder. Therefore, it is possible to suppress the elution of the metal binder in areas other than those processed by the rotary tool, and it is possible to prevent the strength of the entire workpiece from decreasing.

請求項3、8の発明によれば、回転工具と工作物との間に印加される電圧の極性を逆に切り替えて、電解液に添加された材料を工作物の表面に析出させるので、工作物全体の強度の低下をより確実に防止することができる。 According to the invention of claims 3 and 8, the polarity of the voltage applied between the rotary tool and the workpiece is reversed to deposit the material added to the electrolyte on the surface of the workpiece, so that the workpiece can be easily processed. It is possible to more reliably prevent a decrease in the strength of the entire object.

請求項4、9の発明によれば、回転工具は、加工部としてのダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CBN)の粒を本体部に固定した電着工具から成るので、汎用的な回転工具にて電解作用を利用して機械的除去加工を行わせることができる。 According to the inventions of claims 4 and 9, the rotary tool is composed of an electroplated tool in which diamond or cubic boron nitride (CBN) grains are fixed to the main body as a machining part. Mechanical removal processing can be performed using electrolytic action.

請求項5、10の発明によれば、回転工具は、加工部としてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を本体部に固定した工具から成るので、汎用的且つ安価な回転工具にて電解作用を利用して機械的除去加工を行わせることができる。 According to the inventions of claims 5 and 10, the rotary tool is a tool in which a diamond sintered body or a cubic boron nitride sintered (CBN) body is fixed to the main body as a machining part, so it is a versatile and inexpensive tool. Mechanical removal processing can be performed using a rotating tool using electrolytic action.

請求項11の発明によれば、荒加工においては、電解作用を利用して回転工具による機械的除去加工を行わせるとともに、仕上げ加工では、電解作用を利用せず回転工具による機械的除去加工を行うので、仕上げ加工時の加工時間を短縮することができる。 According to the invention of claim 11, in rough machining, mechanical removal is performed using a rotating tool using electrolytic action, and in finishing machining, mechanical removal is performed using a rotating tool without using electrolytic action. Therefore, the machining time during finishing machining can be shortened.

本発明の第1の実施形態に係る加工装置を示す全体模式図An overall schematic diagram showing a processing device according to a first embodiment of the present invention 同加工装置に適用される回転工具を示す模式図Schematic diagram showing a rotary tool applied to the processing equipment 同加工装置に適用される他の回転工具を示す模式図Schematic diagram showing other rotary tools applied to the same processing equipment 同加工装置に適用されるさらに他の回転工具を示す模式図Schematic diagram showing other rotary tools applied to the same processing equipment 本発明の第2の実施形態に係る加工装置を示す全体模式図An overall schematic diagram showing a processing device according to a second embodiment of the present invention 同加工装置に適用される添加手段を示す模式図Schematic diagram showing the addition means applied to the processing equipment 同加工装置における電源装置による電圧印加タイミングを説明するタイミングチャートTiming chart explaining voltage application timing by the power supply device in the processing equipment

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第1の実施形態に係る加工装置は、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物に対して電解作用を利用し、機械的除去加工するためのもので、図1に示すように、工作物Wを所定位置に固定する固定手段1と、工作物Wを機械的除去加工するための回転工具Kと、回転工具Kを軸周りに回転させるための回転手段M1と、工作物Wに対して回転工具Kを相対的に移動させ得る移動手段M2と、電気回路A1及び電気回路A2にて構成された電源装置Aと、電解液Dを収容する電解液タンク6とを具備して構成されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
The processing device according to the first embodiment is for mechanically removing a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder using electrolytic action, as shown in FIG. , a fixing means 1 for fixing the workpiece W in a predetermined position, a rotary tool K for mechanically removing the workpiece W, a rotating means M1 for rotating the rotary tool K around an axis, and the workpiece W. A moving means M2 capable of moving the rotary tool K relatively to the rotary tool K, a power supply device A constituted by an electric circuit A1 and an electric circuit A2, and an electrolyte tank 6 containing an electrolyte D. It is configured.

工作物Wは、炭化タングステン(WC)を金属バインダとしてのコバルト(CO)で固めた焼結合金(超硬合金)から成るもので、位置決めされて固定手段1に固定される。なお、適用される工作物Wは、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成るものであれば、他の焼結合金であってもよく、炭化物として炭化チタン(TiC)や炭化タンタル(TaC)等を含むものでもよく、金属バインダとしてクロム(Cr)やニッケル(Ni)等を含むものでもよい。しかるに、例えば主成分が炭化チタン(TiC)で金属バインダがニッケル(Ni)を主成分とするサーメットと呼ばれる焼結合金であってもよい。The workpiece W is made of a sintered alloy (cemented carbide) made of tungsten carbide (WC) hardened with cobalt (C O 2 ) as a metal binder, and is positioned and fixed to the fixing means 1 . Note that the workpiece W to be applied may be any other sintered alloy as long as it is made of a sintered alloy made by hardening carbide with a metal binder, and titanium carbide (TiC) or tantalum carbide (TaC ), etc., or may contain chromium (Cr), nickel (Ni), etc. as a metal binder. However, for example, it may be a sintered alloy called cermet whose main component is titanium carbide (TiC) and whose metal binder is nickel (Ni).

固定手段1は、工作物Wを所定位置に位置決めして固定させる固定治具から成るもので、電解液Dを受け得る加工槽E内に配設されている。加工槽Eは、電解液タンク6から供給されて回転工具Kと工作物Wとの極間に向かって噴出された電解液Dを受けるもので、その受けた電解液Dを電解液タンク6に戻すことができるよう構成されている。回転工具Kに電解液Dを流通させ得る流通孔を形成し、そこから工作物Wに向かって電解液Dを噴出させるようにしてもよい。なお、本実施形態においては、電解液Dを回転工具Kと工作物Wとの極間に向かって噴出させているが、加工槽E内に電解液Dを所定容量収容させ、収容された電解液Dにて工作物Wを浸漬し、電解作用を利用して機械的除去加工するようにしてもよい。 The fixing means 1 consists of a fixing jig for positioning and fixing the workpiece W at a predetermined position, and is arranged in a processing tank E that can receive the electrolyte D. The machining tank E receives the electrolyte D supplied from the electrolyte tank 6 and spouted toward the gap between the rotary tool K and the workpiece W, and transfers the received electrolyte D to the electrolyte tank 6. It is configured so that it can be returned. A flow hole through which the electrolytic solution D can flow may be formed in the rotary tool K, and the electrolytic solution D may be spouted toward the workpiece W from there. In this embodiment, the electrolytic solution D is spouted toward the gap between the rotary tool K and the workpiece W, but a predetermined volume of the electrolytic solution D is stored in the machining tank E, and the electrolytic solution D is The workpiece W may be immersed in the liquid D and mechanically removed using electrolytic action.

回転手段M1は、回転工具Kを軸周りに回転させるモータ等のアクチュエータから成る。かかる回転手段M1によって、回転工具Kを回転させ、加工部(砥粒Kb或いは切り刃K’b)を工作物Wに接触させて機械的除去加工し得るようになっている。移動手段M2は、工作物Wに対して回転工具Kを相対的に移動させ得るアクチュエータから成るもので、本実施形態においては、回転する回転工具KをX軸、Y軸及びZ軸方向に移動させ、工作物Wを所望形状に機械的除去加工し得るよう構成されている。 The rotating means M1 includes an actuator such as a motor that rotates the rotating tool K around an axis. The rotating means M1 rotates the rotary tool K so that the processing portion (abrasive grains Kb or cutting blade K'b) can be brought into contact with the workpiece W to perform mechanical removal processing. The moving means M2 is composed of an actuator that can move the rotary tool K relative to the workpiece W, and in this embodiment, moves the rotating rotary tool K in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. It is configured so that the workpiece W can be mechanically removed into a desired shape.

回転工具Kは、固定手段1で固定された工作物Wを機械的除去加工可能な工具から成り、既述のように、回転手段M1によって軸周りに回転可能とされるとともに、図示しない制御手段によって駆動が制御された移動手段M2によって移動し、工作物Wを所望形状に機械的除去加工し得るよう構成されている。このように、回転工具KがX軸、Y軸及びZ軸方向に移動しつつ機械的除去加工することにより、例えば3次元形状の金型を機械的除去加工することができる。 The rotary tool K is a tool capable of mechanically removing the workpiece W fixed by the fixing means 1, and as described above, is rotatable around the axis by the rotating means M1, and is controlled by a control means (not shown). The workpiece W is moved by a moving means M2 whose drive is controlled by the following, and is configured to mechanically remove the workpiece W into a desired shape. In this way, by mechanically removing the rotary tool K while moving in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, it is possible to mechanically remove, for example, a three-dimensional mold.

電源装置Aは、抵抗器2、スイッチS1及び電源4が接続された電気回路A1と、抵抗器3、スイッチS2及び電源5が接続された電気回路A2とを有する電気回路で構成されている。電気回路A1によって工作物Wにプラス、回転工具Kに対してマイナスの電圧を印加し、電気回路A2によって工作物Wにマイナス、回転工具Kにプラスの電圧を印加し得るようになっている。 The power supply device A is composed of an electric circuit including an electric circuit A1 to which a resistor 2, a switch S1, and a power source 4 are connected, and an electric circuit A2 to which a resistor 3, a switch S2, and a power source 5 are connected. The electric circuit A1 can apply a positive voltage to the workpiece W and the rotary tool K a negative voltage, and the electric circuit A2 can apply a negative voltage to the workpiece W and a positive voltage to the rotary tool K.

すなわち、電源装置Aは、回転工具Kと工作物Wとの間に電圧を印加することにより、電解液を介して当該回転工具Kと工作物Wとの間に電流を流し得るよう構成されており、工作物Wに対して電解作用を利用することができるのである。このような電解作用を利用することによって、工作物Wにおける金属バインダとしてのコバルト(CO)を電解液に溶出させるとともに、炭化タングステン(WC)を酸化させることができる。That is, the power supply device A is configured to apply a voltage between the rotary tool K and the workpiece W, thereby allowing current to flow between the rotary tool K and the workpiece W via the electrolyte. Therefore, it is possible to utilize electrolytic action on the workpiece W. By utilizing such electrolytic action, cobalt (C O 2 ) as a metal binder in the workpiece W can be eluted into the electrolytic solution, and tungsten carbide (WC) can be oxidized.

電解液タンク6は、電解液Dを所定量収容し得るとともに、電解液Dを固定手段1に供給し得る供給流路L1と、固定手段1の電解液Dを回収し得る回収流路L2と接続されている。また、供給流路L1には、ポンプP1が取り付けられており、電解液タンク6内の電解液を固定手段1内に送液し得るようになっている。なお、電解液Dは、塩化ナトリウム(NaCl)や硝酸ナトリウム(NaNO3)等の電解質を溶かした水溶液が用いられる。The electrolytic solution tank 6 can contain a predetermined amount of the electrolytic solution D, and has a supply channel L1 that can supply the electrolytic solution D to the fixing means 1, and a recovery channel L2 that can collect the electrolytic solution D from the fixing means 1. It is connected. Further, a pump P1 is attached to the supply flow path L1 so that the electrolyte in the electrolyte tank 6 can be fed into the fixing means 1. As the electrolytic solution D, an aqueous solution containing an electrolyte such as sodium chloride (NaCl) or sodium nitrate (NaNO 3 ) is used.

ここで、本実施形態に係る回転工具Kは、図2に示すように、回転手段M1によって軸周りに回転可能とされた導電性材料から成り、電源装置Aにより印加される電圧によって電解液Dを介して工作物Wとの間で電流を流し得る本体部Kaと、本体部Kaに取り付けられた絶縁材料(高抵抗材料)から成り、工作物Wを機械的除去加工可能な加工部Kbとを具備している。より具体的には、回転工具Kは、加工部Kbとしてのダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CBN)の粒(砥粒)を本体部Kaに固定した電着工具から成る。 Here, as shown in FIG. 2, the rotary tool K according to the present embodiment is made of a conductive material that is rotatable around an axis by a rotating means M1, and the electrolytic solution D is A main body part Ka that allows current to flow between the workpiece W and the workpiece W, and a processing part Kb that is made of an insulating material (high resistance material) attached to the main body part Ka and that can mechanically remove the workpiece W. Equipped with: More specifically, the rotary tool K is an electrodeposition tool in which diamond or cubic boron nitride (CBN) grains (abrasive grains) serving as the processing portion Kb are fixed to the main body portion Ka.

本実施形態に係る回転工具Kは、加工部Kb(砥粒)が機械的除去加工の切れ刃として機能するとともに、本体部Kaが工作物Wに対して電気的に接触するのを防止する機能を兼ね備えている。そして、回転した回転工具KがX軸、Y軸及びZ軸方向に移動して工作物Wに対して相対的に移動し、加工部Kbが工作物Wに接触し干渉した部分を削り取ることにより機械的除去加工が行われるようになっている。 The rotary tool K according to the present embodiment has a function in which the processing portion Kb (abrasive grains) functions as a cutting edge for mechanical removal processing, and also prevents the main body portion Ka from electrically contacting the workpiece W. It has the following. Then, the rotated rotary tool K moves in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions and moves relative to the workpiece W, and the machining part Kb contacts the workpiece W and scrapes off the interfered part. Mechanical removal processing is now being performed.

また、回転工具Kに代えて、図3に示すように、加工部K’bとしてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を本体部K’に固定した工具から成る回転工具K’としてもよい。かかる回転工具K’は、本体部K’aが、例えば超硬合金或いは高速度工具鋼から成る導電性の材料から成るとともに、硬質且つ高抵抗の材料から成る切り刃としての加工部K’bを当該本体部K’aに対してロウ付け(若しくは他の固定方法)により固定されている。 In addition, instead of the rotating tool K, as shown in FIG. It may also be used as tool K'. Such a rotary tool K' has a main body K'a made of a conductive material such as cemented carbide or high-speed tool steel, and a processing part K'b as a cutting blade made of a hard and high-resistance material. is fixed to the main body part K'a by brazing (or other fixing method).

特に、回転工具K’は、荒加工に用いた場合、切れ刃としての加工部K’bが大きいので、電着工具から成る回転工具Kよりも効率よく機械的除去加工を行うことができる。さらに、かかる回転工具K’を用いることにより、電解作用を利用するために電圧を印加して機械的除去加工を行ったときの放電を防止することができる。すなわち、回転工具Kを用いる場合、硬質の粒子を付着させた電着工具を用いて電圧を印加させながら機械的除去加工するので、電解作用を利用することができるが、通常、放電も発生してしまう。放電が発生してしまうと、回転工具Kにダメージを与えるだけでなく、工作物Wにも熱影響を残してしまうとともに、電解作用の効率も低下させることになってしまうのである。 In particular, when the rotary tool K' is used for rough machining, since the machining portion K'b as a cutting edge is large, the rotary tool K' can perform mechanical removal machining more efficiently than the rotary tool K consisting of an electrodeposition tool. Furthermore, by using such a rotary tool K', it is possible to prevent electrical discharge when performing mechanical removal machining by applying a voltage to utilize electrolytic action. That is, when using the rotary tool K, mechanical removal is performed while applying a voltage using an electrodeposition tool to which hard particles are attached, so electrolytic action can be used, but usually electric discharge also occurs. I end up. If discharge occurs, it not only damages the rotary tool K, but also leaves a thermal effect on the workpiece W, and also reduces the efficiency of the electrolytic action.

これに対し、図3で示すような回転工具K’を用いるようにすれば、本体部K’aである導電性材料と工作物Wとの離間寸法をある程度以上に保持するように設計すれば、放電の発生を防ぐことが容易にできる。例えば、本体部K’aである導電性材料よりも加工部K’bとしての切れ刃を100μm程度以上外側に突出させれば、放電の発生をほぼ防ぐことができる。したがって、回転工具K’を用いることにより、より高い電圧を印加することができることとなり、より効率的に加工部分である工作物Wのコバルト(Co)を溶出させることができ、効率のよい機械的除去加工を行うことができる。 On the other hand, if a rotary tool K' as shown in FIG. 3 is used, the distance between the conductive material that is the main body part K'a and the workpiece W can be maintained at a certain level or more. , it is possible to easily prevent the occurrence of discharge. For example, if the cutting edge as the processed portion K'b is made to protrude outward by about 100 μm or more beyond the conductive material that is the main body portion K'a, the generation of electric discharge can be almost prevented. Therefore, by using the rotary tool K', a higher voltage can be applied, and cobalt (Co) from the workpiece W, which is the machined part, can be eluted more efficiently. Removal processing can be performed.

また、回転工具Kに代えて、図4に示すように、加工部K’bとしてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を本体部K’aに固定するとともに、本体部K’における先端以外を絶縁材料(高抵抗材料)でコーティングしたコーティング部K’cを有した工具から成る回転工具K”としてもよい。かかる回転工具K”によれば、電解作用を回転工具K”の先端部分に限定することができ、加工部分以外のコバルト(Co)の溶出を抑制し、工作物Wの品質劣化を防止することができる。 In addition, instead of the rotary tool K, as shown in FIG. The rotary tool K'' may be a tool having a coating part K'c coated with an insulating material (high resistance material) except for the tip of the part K'. It is possible to limit cobalt (Co) to the tip portion of the workpiece W, suppress elution of cobalt (Co) other than the processed portion, and prevent quality deterioration of the workpiece W.

しかるに、印加する電圧が低いほど、酸化コバルト(CoO)が生成しやすく、印加する電圧が高い場合にはコバルト(Co)がCo2+イオンになって溶出する反応、炭化タングステン(WC)が酸化タングステン(WO3)となる反応が進みやすいことがわかっている。印加する電圧が15V以下では、酸化コバルト(CoO)が生成しやすいため、印加する電圧は15V以上とすることが好ましい。特に荒加工では、コバルト(Co)を多く溶出させることが有利であるので、回転工具(K’、K”)を用いる場合、本体部(K’a、K”a)に対する加工部(K’b、K”b)の突出量を大きめに設定し、比較的高めの電圧(例えば30V以上)を印加しつつ機械的除去加工するのが好ましい。However, the lower the applied voltage, the more cobalt oxide (CoO) is generated, and when the applied voltage is higher, cobalt (Co) becomes Co 2+ ions and elutes, and tungsten carbide (WC) is oxidized. It is known that the reaction to form tungsten (WO 3 ) progresses easily. If the applied voltage is 15 V or less, cobalt oxide (CoO) is likely to be generated, so the applied voltage is preferably 15 V or more. Particularly in rough machining, it is advantageous to elute a large amount of cobalt (Co), so when using a rotary tool (K', K''), the machined part (K' It is preferable to set the protrusion amount of b, K''b) to a large value and perform mechanical removal while applying a relatively high voltage (for example, 30 V or more).

次に、本実施形態に係る加工装置による動作及び作用について説明する。
スイッチS1をオン(スイッチS2をオフ)すると、回転工具Kにマイナス、工作物Wにプラスの電圧が印加され、電解液Dを介して回転工具Kと工作物Wとの間に電流が流れる。このとき、工作物Wは、炭化タングステン(WC)を金属バインダとしてのコバルト(CO)で固めた焼結合金(超硬合金)から成るので、以下の反応が起きる。
Next, the operation and effect of the processing apparatus according to this embodiment will be explained.
When switch S1 is turned on (switch S2 is turned off), a negative voltage is applied to the rotary tool K and a positive voltage is applied to the workpiece W, and a current flows between the rotary tool K and the workpiece W via the electrolytic solution D. At this time, since the workpiece W is made of a sintered alloy (cemented carbide) made of tungsten carbide (WC) hardened with cobalt (C O ) as a metal binder, the following reaction occurs.

Co - 2e- → Co2-
2OH--2e- → H2O+[O]
WC+4 1/2[0] → WO3+1/2CO+1/2CO2
Co- 2e-Co2-
2OH - -2e - → H 2 O+[O]
WC+4 1/2[0] → WO 3 +1/2CO+1/2CO 2

すなわち、コバルト(Co)は電子を放出してイオンとなり電解液D中に溶出するとともに、炭化タングステン(WC)は酸化するという反応が起きる。なお、コバルト(Co)のイオン化も広義の酸化反応である。実際には、これらの反応に加えて、Co + [O] → CoOの反応も起きる。酸化タングステン(WO3)と酸化コバルト(CoO)は絶縁性の物質であり、超硬合金の表面がこれらの物質に覆われると導通がなくなり、表面の酸化現象(電解溶出も含めた広義の酸化現象)は進行しなくなる。酸化タングステン(WO3)は炭化タングステン(WC)と比べると脆弱な物質であり機械的に除去するのは容易である。That is, a reaction occurs in which cobalt (Co) emits electrons and becomes ions and is eluted into electrolytic solution D, and tungsten carbide (WC) is oxidized. Note that the ionization of cobalt (Co) is also an oxidation reaction in a broad sense. In reality, in addition to these reactions, the reaction Co + [O] → CoO also occurs. Tungsten oxide (WO 3 ) and cobalt oxide (CoO) are insulating substances, and if the surface of the cemented carbide is covered with these substances, conduction will be lost, resulting in surface oxidation (oxidation in a broad sense including electrolytic elution). phenomenon) will stop progressing. Tungsten oxide (WO 3 ) is a weaker substance than tungsten carbide (WC) and is easier to remove mechanically.

以上のように、回転工具Kと工作物Wの間に電解液Dを介して電圧を印加すると、工作物Wの表面に電気化学的反応、すなわち電解作用(広義には、金属バインダの溶出、金属バインダの酸化、炭化物の酸化を含む)が起きる。なお、これまで述べてきたように、金属バインダを溶出させて脆弱化した工作物Wを機械的除去加工することが最も効率のよい加工方法であるが、金属バインダの酸化と炭化物の酸化が起きた場合でも、炭化物が脆弱化しているので、機械的除去加工は容易になる。 As described above, when a voltage is applied between the rotary tool K and the workpiece W via the electrolyte D, an electrochemical reaction occurs on the surface of the workpiece W, that is, electrolytic action (in a broad sense, elution of the metal binder, (including metal binder oxidation and carbide oxidation). As mentioned above, the most efficient processing method is to mechanically remove the weakened workpiece W by eluting the metal binder, but oxidation of the metal binder and carbide may occur. Even in this case, mechanical removal becomes easy because the carbide is weakened.

このように、回転工具Kにマイナス、工作物Wにプラスの電圧を印加すると、工作物Wの表面のコバルト(Co)が溶出するので、焼結合金(超硬合金)は硬質の材料であるが、強度が著しく低下する。よって、回転工具Kの加工部Kb(砥粒)によって、電源装置Aにて生じた電解作用(電気化学的作用)を利用することにより強度が低下した工作物Wの表面を低負荷の状態で高効率的に機械的除去加工することができる。 In this way, when a negative voltage is applied to the rotating tool K and a positive voltage is applied to the workpiece W, cobalt (Co) on the surface of the workpiece W is eluted, so the sintered alloy (cemented carbide) is a hard material. However, the strength is significantly reduced. Therefore, by using the electrolytic action (electrochemical action) generated in the power supply A by the machining part Kb (abrasive grains) of the rotary tool K, the surface of the workpiece W whose strength has been reduced can be improved under a low load state. Mechanical removal processing can be performed with high efficiency.

なお、電気化学的反応により、超硬合金表面の材料は、Coイオン、酸化コバルト(CoO)、酸化タングステン(WO3)が生成し得るが、回転工具Kにより機械的除去加工を行う場合には、Coイオンとなってコバルト(Co)が溶出し、表面の強度を低下させる反応が好ましい。特に、酸化タングステン(WO3)が生成する反応においては、酸化タングステン(WO3)も脆弱な物質であるので、機械的除去加工を容易とすることができる。このように、本実施形態においては、電解作用を利用して、工作物Wの加工部分の強度を低下させた上で、機械的除去加工を行うことで、焼結合金(超硬合金)を極めて容易に機械的除去加工することができる。Note that Co ions, cobalt oxide (CoO), and tungsten oxide (WO 3 ) may be generated on the surface of the cemented carbide due to electrochemical reactions, but when mechanical removal is performed using the rotary tool K, , a reaction in which cobalt (Co) is eluted as Co ions and reduces the strength of the surface is preferred. Particularly in the reaction that produces tungsten oxide (WO 3 ), since tungsten oxide (WO 3 ) is also a brittle substance, mechanical removal can be facilitated. As described above, in this embodiment, the strength of the machined portion of the workpiece W is reduced by using electrolytic action, and then mechanical removal processing is performed to remove the sintered alloy (cemented carbide). It can be mechanically removed very easily.

ここまでの説明では、本実施例では、電源4、5によって直流電流を流す場合について説明したが、パルス状の電流を流すようにしてもよい。パルス状の電流、特に、数10ms程度以下のパルス状の電流を流すようにすれば、電解作用の及ぶ範囲が電極である回転工具Kの直下付近に限定されるため、加工精度を向上させることができる。また、本実施例では、単極性の電圧を印加し、電流を流す方法について説明したが、パルス状の電流を流し、両極性とすることで、工作物Wがプラスの極性のときに工作物Wの表面にWO3が生成されても、そのWO3を工作物Wがマイナスの極性のときに溶かすことができるので、両極性にて動作させるようにしてもよい。In the explanation so far, in this embodiment, a case has been described in which a direct current is caused to flow by the power sources 4 and 5, but a pulsed current may be caused to flow. If a pulsed current, especially a pulsed current of several tens of milliseconds or less, is applied, the range of electrolytic action is limited to the area immediately below the rotating tool K, which is the electrode, so that machining accuracy can be improved. Can be done. In addition, in this embodiment, a method was explained in which a unipolar voltage is applied and a current is caused to flow, but by applying a pulsed current and making it bipolar, when the workpiece W has a positive polarity, the workpiece Even if WO 3 is generated on the surface of W, the WO 3 can be melted when the workpiece W has negative polarity, so the operation may be performed in both polarities.

ところで、焼結合金(超硬合金)の工作物Wの機械的除去加工においては、荒加工に長時間を要し、仕上げ加工は、比較的短時間で可能である。よって、仕上げ加工でスイッチS1をオフして電解作用を停止すれば、汎用的な機械的除去加工(ミーリング加工)の技術をそのまま仕上げ加工で利用することができる。また、最終の仕上げ加工において、電解作用を停止させることで、金属バインダの溶出による工作物Wのダメージを抑制することができる。 By the way, in mechanical removal machining of a workpiece W made of sintered alloy (cemented carbide), rough machining takes a long time, and finishing machining can be done in a relatively short time. Therefore, if the switch S1 is turned off during finishing to stop the electrolytic action, general-purpose mechanical removal (milling) technology can be used as is in finishing. Further, in the final finishing process, by stopping the electrolytic action, damage to the workpiece W due to elution of the metal binder can be suppressed.

次に、本発明の第2の実施形態に係る加工装置について説明する。
本実施形態に係る加工装置は、第1の実施形態と同様、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物に対して電解作用を利用し、機械的除去加工するためのもので、図5に示すように、工作物Wを所定位置に固定する固定手段1と、工作物Wを機械的除去加工するための回転工具Kと、回転工具Kを軸周りに回転させるための回転手段M1と、工作物Wに対して回転工具Kを相対的に移動させ得る移動手段M2と、電気回路A1及び電気回路A2にて構成された電源装置Aと、電解液Dを収容する電解液タンク6と、添加手段7とを具備して構成されている。なお、第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
Next, a processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
Similar to the first embodiment, the processing apparatus according to the present embodiment is for mechanically removing a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder using electrolytic action. As shown in FIG. 5, a fixing means 1 for fixing a workpiece W in a predetermined position, a rotary tool K for mechanically removing the workpiece W, and a rotating means for rotating the rotary tool K around an axis. M1, a moving means M2 capable of moving the rotary tool K relative to the workpiece W, a power supply device A constituted by an electric circuit A1 and an electric circuit A2, and an electrolyte tank containing an electrolyte D. 6 and addition means 7. Note that the same components as in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第1の実施形態においては、難加工材料である炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物Wを効率的に加工することができるが、2つの技術的課題がある。そのうちの1つ目の課題は、電解液Dに触れる部分の工作物Wの品質劣化の問題である。電解加工に用いる電解液Dは、塩化ナトリウム(NaCl)や硝酸ナトリウム(NaNO3)等の水溶液が用いられるので、このような導電性の電解液Dに超硬合金等の工作物Wが触れると、コバルトCoが溶出し、工作物Wの強度を著しく低下させてしまう虞がある。他の課題は、工作物Wに対して電気化学的な加工を行う場合、炭化タングステン(WC)よりもコバルト(Co)の方が優先的に溶出し、工作物Wの強度を低下させてしまう虞がある。したがって、工作物Wを電解作用を利用して加工する場合には、これらの技術的課題の解決が不可欠である。In the first embodiment, it is possible to efficiently process a workpiece W made of a sintered alloy made by hardening carbide, which is a difficult-to-process material, with a metal binder, but there are two technical problems. The first problem is the quality deterioration of the part of the workpiece W that comes into contact with the electrolyte D. The electrolyte D used in electrolytic machining is an aqueous solution of sodium chloride (NaCl), sodium nitrate (NaNO 3 ), etc., so if a workpiece W such as cemented carbide comes into contact with such a conductive electrolyte D, , cobalt Co may be eluted and the strength of the workpiece W may be significantly reduced. Another problem is that when electrochemical processing is performed on the workpiece W, cobalt (Co) is preferentially eluted over tungsten carbide (WC), reducing the strength of the workpiece W. There is a possibility. Therefore, when processing the workpiece W using electrolytic action, it is essential to solve these technical problems.

1つ目の課題、すなわち、電解液Dに触れる部分の工作物Wのコバルト(Co)の溶出の問題の対策として、電解液D中にCo2+イオンを添加することが有効である。これは、コバルト(Co)の溶出が Co → Co2+ + 2 e- の反応であるため、電解液D中のCo2+濃度を増加することで、この反応を抑えることができるからである。電解液Dとして、塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を使用する場合には、塩化コバルト(CoCl2)を添加することで電解液D中のCo2+を増すことができ、硝酸ナトリウム(NaNO3)水溶液を使用する場合には、硝酸コバルト(Co(NO3)2)を添加することでCo2+を増すことができる。As a countermeasure for the first problem, that is, the elution of cobalt (Co) from the portion of the workpiece W that comes into contact with the electrolytic solution D, it is effective to add Co 2+ ions to the electrolytic solution D. This is because the elution of cobalt (Co) is a reaction of Co → Co 2+ + 2 e - , and this reaction can be suppressed by increasing the Co 2+ concentration in electrolyte D. . When using a sodium chloride (NaCl) aqueous solution as the electrolyte D, Co 2+ in the electrolyte D can be increased by adding cobalt chloride (CoCl 2 ), and a sodium nitrate (NaNO 3 ) aqueous solution can be added. When using , Co 2+ can be increased by adding cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ).

しかし、実験を重ねるうちに、この方法には問題があることもわかってきた。塩化ナトリウム(NaCl)電解液の場合には、塩化コバルト(CoCl2)を添加することで、電解液Dに触れる部分のコバルト(Co)の溶出をほぼ抑えることができたが、時間が経過するにしたがい(例えば、数日)その効果が弱くなった。これは、Co2+イオンが、電解液D中のOH-イオンと反応し、水酸化コバルトCo(OH)2となり、沈殿したためであることがわかった。However, through repeated experiments, it became clear that there were problems with this method. In the case of a sodium chloride (NaCl) electrolyte, by adding cobalt chloride (CoCl 2 ), it was possible to almost suppress the elution of cobalt (Co) from the parts that come into contact with electrolyte D, but over time The effect weakens over time (eg, several days). It was found that this was because Co 2+ ions reacted with OH - ions in electrolytic solution D to form cobalt hydroxide Co(OH) 2 and precipitate.

一方、硝酸ナトリウム(NaNO3)電解液の場合には、Co溶出を抑える効果はあるものの、初めから完全に抑えることはできなかった。この原因は、電解液に硝酸コバルト(Co(NO3)2)を添加すると電解液が酸性になることであると考えられる。硝酸コバルト(Co(NO3)2)を添加することで、電解液中のCo2+イオン濃度は高くなるが、酸性も強くなるため、コバルト(Co)の溶出を防ぐには至らないということである。塩化コバルト(CoCl2)の場合も、電解液Dに添加すると酸性を示すので、コバルト(Co)の溶出を完全には防止できていない可能性もある。On the other hand, in the case of a sodium nitrate (NaNO 3 ) electrolyte, although it had the effect of suppressing Co elution, it was not possible to completely suppress it from the beginning. The reason for this is thought to be that when cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ) is added to the electrolyte, the electrolyte becomes acidic. Adding cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ) increases the Co 2+ ion concentration in the electrolyte, but it also makes it more acidic, so it does not prevent the elution of cobalt (Co). It is. In the case of cobalt chloride (CoCl 2 ), it also exhibits acidity when added to electrolytic solution D, so there is a possibility that elution of cobalt (Co) cannot be completely prevented.

そこで、塩化コバルト(CoCl2)や硝酸コバルト(Co(NO3)2)を大量に電解液Dに添加して工作物Wのコバルト(Co)の溶出を防止するという考えから、電解液D中のCo2+イオン濃度を飽和状態にするという考えに改めた。すなわち、第2の実施形態においては、固定手段1に供給される電解質Dに対して、工作物Wに含有される金属バインダ(本実施形態においてはコバルト(Co))の材料と同一材料の金属イオン(Co2+イオン)を添加するための添加手段7を具備したことを特徴とする。Therefore, with the idea of adding a large amount of cobalt chloride (CoCl 2 ) or cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ) to electrolytic solution D to prevent the elution of cobalt (Co) from workpiece W, The idea was changed to bring the Co 2+ ion concentration to a saturated state. That is, in the second embodiment, a metal of the same material as the metal binder (cobalt (Co) in this embodiment) contained in the workpiece W is added to the electrolyte D supplied to the fixing means 1. It is characterized by comprising an addition means 7 for adding ions (Co 2+ ions).

かかる添加手段7は、図6に示すように、円筒状のケース7aと、糸巻フィルタなどのフィルタ7bとを具備するとともに、ケース7aとフィルタ7bとの間の収容空間fには、コバルト(Co)の切粉或いはコバルト(Co)の粗めの粒が収容されている。また、収容空間fには、入口ポート7cが形成されるとともに、フィルタ7bの内部空間には出口ポート7dが形成されており、入口ポート7cから収容空間f内に導入された電解液Dがコバルト(Co)の切粉或いはコバルト(Co)の粗めの粒に触れて流れ、フィルタ7bを通過した後、出口ポート7dから導出されるよう構成されている。 As shown in FIG. 6, the addition means 7 includes a cylindrical case 7a and a filter 7b such as a thread-wound filter. ) or coarse grains of cobalt (Co) are accommodated. Further, an inlet port 7c is formed in the housing space f, and an outlet port 7d is formed in the internal space of the filter 7b, so that the electrolytic solution D introduced into the housing space f from the inlet port 7c is cobalt. The cobalt (Co) chips or coarse grains of cobalt (Co) flow, and after passing through the filter 7b, the cobalt (Co) is led out from the outlet port 7d.

本実施形態においては、電解液Dを収容する電解液タンク6に循環ラインL3及びL4が形成されており、このうち循環ラインL3に循環ポンプP2が取り付けられている。また、循環ラインL3には、添加手段7の入口ポート7cが接続されるとともに、循環ラインL4には、添加手段7の出口ポート7dが接続されており、循環ポンプP2を駆動させることにより、電解液タンク6内の電解液Dが循環ラインL3を介して添加手段7内に至り、循環ラインL4を介して電解液タンク6に戻るようになっている。 In this embodiment, circulation lines L3 and L4 are formed in the electrolyte tank 6 that accommodates the electrolyte D, and a circulation pump P2 is attached to the circulation line L3. Further, an inlet port 7c of the addition means 7 is connected to the circulation line L3, and an outlet port 7d of the addition means 7 is connected to the circulation line L4. The electrolytic solution D in the liquid tank 6 reaches the addition means 7 via a circulation line L3, and returns to the electrolytic solution tank 6 via a circulation line L4.

これにより、電解液タンク6内の電解液Dは、循環ポンプP2の駆動によって循環ラインL3を流れ、入口ポート7cを介して収容空間fに至り、そこでコバルト(Co)の切粉或いはコバルト(Co)の粗めの粒に触れてCo2+イオンが添加された後、フィルタ7bを通過し、出口ポート7dを介して循環ラインL4を流れて電解液タンク6に戻るようになっている。すなわち、電解液タンク6内の電解液Dは、添加手段7との間で循環し、その循環過程でCo2+イオンが添加されて飽和状態としているのである。As a result, the electrolytic solution D in the electrolytic solution tank 6 flows through the circulation line L3 by driving the circulation pump P2, and reaches the accommodation space f via the inlet port 7c, where it collects cobalt (Co) chips or cobalt (Co). ) After the Co 2+ ions are added by contacting the coarse particles of the electrolyte, it passes through the filter 7b, flows through the circulation line L4 via the outlet port 7d, and returns to the electrolyte tank 6. That is, the electrolytic solution D in the electrolytic solution tank 6 is circulated between the electrolytic solution D and the addition means 7, and during the circulation process, Co 2+ ions are added to bring it into a saturated state.

以上のように、Co2+イオンを飽和状態にした電解液Dを用いて加工を行うことにより、工作物Wの加工部分以外のコバルト(Co)の溶出を抑制できる。なお、電解液D中の初期のCo2+イオンを供給するために、予め、塩化コバルトCoCl2や硝酸コバルトCo(NO3)2等、Co2+イオンを供給し得る物質を添加してもよい。As described above, by performing processing using the electrolytic solution D saturated with Co 2+ ions, elution of cobalt (Co) from areas other than the processed portion of the workpiece W can be suppressed. In addition, in order to supply the initial Co 2+ ions in the electrolytic solution D, a substance capable of supplying Co 2+ ions, such as cobalt chloride CoCl 2 or cobalt nitrate Co(NO 3 ) 2 , may be added in advance. good.

一方、電解液Dを開放状態で循環すると、大気に触れる環境で、泡立てながら攪拌することとなり、電解液D中に酸素が溶け込み、加工する工作物Wにダメージを与えることがある。すなわち、溶存酸素により、H2O + 1/2O2 + 2e- → 2OH- 、Co → Co2++2e-の反応で、工作物W中のコバルト(Co)を溶出させてしまうのである。On the other hand, if the electrolytic solution D is circulated in an open state, it will be stirred while being bubbled in an environment in which it is exposed to the atmosphere, and oxygen will dissolve into the electrolytic solution D, which may damage the workpiece W to be machined. That is, the dissolved oxygen causes cobalt (Co) in the workpiece W to be eluted through the reactions H 2 O + 1/2O 2 + 2e - → 2OH - and Co → Co 2+ + 2e - .

したがって、電解液Dの循環中は、できるだけ電解液Dをカバーで覆い、泡立てないように静かに循環させるのが好ましい。また、その場合、電解液Dと電解液Dを覆うカバー等との間に窒素やアルゴンなどの不活性なガスを供給するのが好ましい。このように電解液Dを循環させることで、電解液D中にCo2+イオンが供給されるが、Co2+イオンは少しずつCo2+ + 2OH- → Co(OH)2となり、沈殿物が生成される。Therefore, while the electrolytic solution D is being circulated, it is preferable to cover the electrolytic solution D with a cover as much as possible and circulate it quietly so as not to create bubbles. Moreover, in that case, it is preferable to supply an inert gas such as nitrogen or argon between the electrolytic solution D and a cover that covers the electrolytic solution D. By circulating the electrolyte D in this way, Co 2+ ions are supplied into the electrolyte D, but the Co 2+ ions gradually change to Co 2+ + 2OH - → Co(OH) 2 and form a precipitate. is generated.

この沈殿物は循環の過程で、フィルタ7bに捕捉されるとともに、不足したCo2+イオンは収容空間f内のコバルト(Co)の切粉或いはコバルト(Co)の粗めの粒にて供給され、電解液Dは常にその条件でのCo2+イオンの飽和状態に保持されることとなる。なお、本明細書でいう「飽和」は厳密な意味での飽和現象ではなく、電解液Dに触れた金属からイオンが溶出する現象が均衡状態にあることを指すものとする。すなわち、その金属に電解液が触れ続けても、それ以上イオン濃度が上昇しない状態を「飽和」と呼んでいる。During the circulation process, this precipitate is captured by the filter 7b, and the insufficient Co 2+ ions are supplied by cobalt (Co) chips or coarse cobalt (Co) particles in the accommodation space f. , the electrolytic solution D is always kept saturated with Co 2+ ions under those conditions. Note that "saturation" as used herein does not refer to a saturation phenomenon in the strict sense, but refers to a phenomenon in which ions are eluted from a metal that has come into contact with the electrolytic solution D in an equilibrium state. In other words, the state in which the ion concentration does not increase any further even if the electrolyte continues to touch the metal is called "saturation."

この状態で、工作物Wに対してプラスの極性の電圧のみを印加した場合には、部分的にコバルト(Co)の溶出が深くまで進んでしまうこともあり、機械的除去加工で除去してもダメージが残存する場合がある。そこで、特に中加工、仕上げ加工では、逆の極性の電圧を印加する必要がある。すなわち、スイッチS1をオフにし、スイッチS2をオンにして、回転工具Kと工作物Wとの間に印加される電圧の極性を逆に切り替える(工作物Wにマイナスの電圧及び回転工具Kにプラスの電圧を印加する)のである。 If only a positive polarity voltage is applied to the workpiece W in this state, the elution of cobalt (Co) may partially progress to a deep level, and it must be removed by mechanical removal. There may also be some residual damage. Therefore, especially in semi-machining and finishing machining, it is necessary to apply voltages of opposite polarity. That is, switch S1 is turned off, switch S2 is turned on, and the polarity of the voltage applied between the rotary tool K and the workpiece W is reversed (a negative voltage is applied to the workpiece W and a positive voltage is applied to the rotary tool K). voltage applied).

このとき、電解液D中のCo2+イオン(電解液Dに添加された材料)は、Co2+ + 2 e- → Coの反応により、工作物Wの表面に析出する。極性の切り替えは通常、数10ms程度以下の時間で行うため、ミクロな現象としては、コバルト(Co)の溶出と析出の繰り返しとなるが、マクロな現象としては、工作物Wのプラスの極性とマイナスの極性の割合により、コバルト(Co)の溶出速度を調整することができる。At this time, Co 2+ ions in the electrolyte D (material added to the electrolyte D) are deposited on the surface of the workpiece W by a reaction of Co 2+ + 2 e - → Co. Since the polarity is normally switched in a time of several tens of milliseconds or less, the microscopic phenomenon is the repeated elution and precipitation of cobalt (Co), but the macroscopic phenomenon is that the positive polarity of the workpiece W and The elution rate of cobalt (Co) can be adjusted by adjusting the ratio of negative polarity.

回転工具Kと工作物Wとの間に印加する電圧、電流の概略の波形を図7に示す。極性の切り替えの周期は前述のように数10ms程度以下である。ここで、工作物Wにプラスの電圧を印加する時間をT1、工作物Wにマイナスの電圧を印加する時間をT2とし、工作物Wのプラスの時間の割合T1/(T1+T2)をDutyと呼ぶことにすると、電解作用のみの場合には、加工速度が最高になるDutyが存在する。 FIG. 7 shows schematic waveforms of the voltage and current applied between the rotary tool K and the workpiece W. As mentioned above, the period of polarity switching is about several tens of milliseconds or less. Here, the time for applying a positive voltage to the workpiece W is T1, the time for applying a negative voltage to the workpiece W is T2, and the ratio of the positive time for the workpiece W is T1/(T1+T2) as Duty. In the case of only electrolytic action, there is a duty at which the machining speed is the highest.

電解液Dが塩化ナトリウム(NaCl)水溶液の場合には、Dutyが70%程度で加工速度がピークになり、電解液Dが硝酸ナトリウム(NaNO3)水溶液の場合にはDutyが50%程度で加工速度がピークになる。この数値は、加工物W(超硬合金)の成分であるWCを溶融させるときの加工速度のピークの場合であるので、炭化タングステン(WC)を機械的に除去する作用を加えることができる本発明の場合には、この数値よりも高いDutyがよい条件になる。すなわち、塩化ナトリウム(NaCl)電解液を使用する場合にはDutyが70%以上、硝酸ナトリウム(NaNO3)電解液を使用する場合にはDutyが50%以上の条件とするのが好ましい。なお、他の成分の電解液とした場合であっても、Dutyが50%以上とするのが好ましい。When electrolyte D is a sodium chloride (NaCl) aqueous solution, the machining speed reaches its peak when the duty is around 70%, and when electrolyte D is a sodium nitrate (NaNO 3 ) aqueous solution, the machining speed reaches a peak when the duty is around 50%. speed reaches its peak. This value is for the peak processing speed when melting WC, which is a component of the workpiece W (cemented carbide). In the case of inventions, a duty higher than this value is a good condition. That is, when using a sodium chloride (NaCl) electrolyte, the duty is preferably 70% or more, and when using a sodium nitrate (NaNO 3 ) electrolyte, the duty is preferably 50% or more. Note that even in the case of using an electrolytic solution of other components, it is preferable that the duty is 50% or more.

また、本実施形態に係る添加手段7は、既述のように、工作物Wに含有される金属バインダの材料と同一材料の金属イオン(すなわち、Co2+イオン)を電解液Dに添加しているが、これに代えて或いはこれと共に、工作物Wに含有される金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンを添加するようにしてもよい。例えば、工作物Wに含有される金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンとしてFe2+イオンを電解液Dに添加すると、Fe → Fe2+ + 2e-の反応により、電子を十分に電解液D中に供給するため、Co→ Co2+ + 2 e-となる反応を抑制することができる。Further, the addition means 7 according to the present embodiment adds metal ions (i.e., Co 2+ ions) of the same material as the material of the metal binder contained in the workpiece W to the electrolytic solution D. However, instead of or in addition to this, metal ions of a metal having a greater ionization tendency than the metal binder contained in the workpiece W may be added. For example, when Fe 2+ ions are added to the electrolytic solution D as metal ions of a metal that has a greater ionization tendency than the metal binder contained in the workpiece W, the reaction of Fe → Fe 2+ + 2e - generates enough electrons. Since it is supplied into the electrolytic solution D, the reaction of Co→Co 2+ + 2 e can be suppressed.

また、加工部分においても、スイッチS2をオンしつつスイッチS1をオフすることにより、工作物Wにマイナスの電圧、回転工具Kにプラスの電圧が印加されると、Fe2+ → Feの反応により、工作物Wの表面に鉄Feが析出するとともに、スイッチS2をオフしつつスイッチS1をオンすることにより、工作物Wにプラスの電圧、回転工具Kにマイナスの電圧が印加され、コバルト(Co)よりもイオン化傾向の高いFeが優先的に溶出し、工作物Wの表面のコバルト(Co)を保護する効果がある。Also, in the machining part, by turning on switch S2 and turning off switch S1, when a negative voltage is applied to the workpiece W and a positive voltage to the rotary tool K, a reaction of Fe 2+ → Fe occurs. , iron Fe is deposited on the surface of the workpiece W, and by turning on the switch S1 while turning off the switch S2, a positive voltage is applied to the workpiece W and a negative voltage is applied to the rotary tool K, and cobalt (Co) is deposited on the surface of the workpiece W. ) is preferentially eluted, which has the effect of protecting cobalt (Co) on the surface of the workpiece W.

ただし、Fe2+イオンは、放置すると容易にFe3+イオンに変化してしまい、工作物Wの表面のコバルト(Co)を保護する効果がほとんどなくなってしまう。その理由は、工作物Wがマイナスの極性の場合でも、標準電極電位Fe2+ + 2 e- = Fe -0.440V(2H+ + 2 e- = H2 0.000V)、Fe3+ + e- = Fe2+ +0.771Vの関係から、Fe2+ → Feよりも、Fe3+ → Fe2+の方が、反応が進みやすいため、Fe3+ → Fe2+となるだけで、工作物Wの表面にFeが析出しなくなるためである。However, Fe 2+ ions easily change to Fe 3+ ions if left unattended, and the effect of protecting cobalt (Co) on the surface of the workpiece W is almost eliminated. The reason is that even if the workpiece W has negative polarity, the standard electrode potential Fe 2+ + 2 e - = Fe -0.440V (2H + + 2 e - = H 2 0.000V), Fe 3+ + e - = Fe 2+ +0.771V, the reaction progresses more easily from Fe 3+ → Fe 2+ than from Fe 2+ → Fe, so just by changing Fe 3+ → Fe 2+ , the workpiece This is because Fe is no longer precipitated on the surface of W.

そこで、Feイオンを利用して、工作物を保護するためには、FeイオンをFe2+の状態に保つ必要がある。そのため、図6で示す添加手段7において、収容空間fに鉄(Feが主成分の鉄鋼材料)の切粉、或いは鉄の粗めの粒を収容するようにしてもよい。この場合、電解液タンク6内の電解液Dは、循環ポンプP2の駆動によって循環ラインL3を流れ、入口ポート7cを介して収容空間fに至り、そこで鉄の切粉或いは鉄の粗めの粒に触れてFeイオンが添加された後、フィルタ7bを通過し、出口ポート7dを介して循環ラインL4を流れて電解液タンク6に戻るようになっている。すなわち、電解液タンク6内の電解液Dは、添加手段7との間で循環し、その循環過程でFeイオンが添加されて飽和状態としているのである。Therefore, in order to protect the workpiece using Fe ions, it is necessary to keep the Fe ions in the Fe 2+ state. Therefore, in the addition means 7 shown in FIG. 6, chips of iron (a steel material whose main component is Fe) or coarse grains of iron may be accommodated in the accommodation space f. In this case, the electrolytic solution D in the electrolytic solution tank 6 flows through the circulation line L3 by driving the circulation pump P2, and reaches the accommodation space f via the inlet port 7c, where it collects iron chips or coarse particles of iron. After Fe ions are added thereto, it passes through the filter 7b, flows through the circulation line L4 through the outlet port 7d, and returns to the electrolyte tank 6. That is, the electrolytic solution D in the electrolytic solution tank 6 is circulated between the electrolytic solution D and the addition means 7, and Fe ions are added during the circulation process to bring it into a saturated state.

すなわち、電解液Dが収容空間f内の鉄の切粉或いは鉄の粗めの粒に触れて流れることにより、Fe2+が、Fe → Fe2+と供給される。Fe2+は放置すると、Fe2+ → Fe3+と変化するが、前述の標準電極電位の関係から、Fe2+ → Fe3+の反応よりも、Fe → Fe2+の反応の方が進みやすいため、Fe2+イオンを供給するとともに、Fe2+イオンのFe3+イオンへの変化を抑制することができるのである。That is, as the electrolytic solution D flows in contact with iron chips or coarse grains of iron in the accommodation space f, Fe 2+ is supplied in the order of Fe → Fe 2+ . When Fe 2+ is left alone, it changes as Fe 2+ → Fe 3+ , but due to the relationship of the standard electrode potential mentioned above, the reaction of Fe → Fe 2+ is faster than the reaction of Fe 2+ → Fe 3+ . Since it is easy to proceed, it is possible to supply Fe 2+ ions and to suppress the change of Fe 2+ ions to Fe 3+ ions.

これにより、添加手段7を通過する電解液Dは無色透明の状態のまま保つことができる。因みに、循環させる電解液Dを少量取り出して放置すると、数時間で黄色→濃い黄色→褐色と色が変化することからも、電解液D中にFe2+イオンが存在していることが確認できる。このように、電解液Dは無色に保たれるが、配管部分や電解液タンク6の壁面等は茶色に変色することから、Fe2+がFe3+になる現象もわずかではあるが起きていることもわかる。Fe3+になった鉄イオンは、Fe(OH)3となり、添加手段7のフィルタ7bで捕捉される。Thereby, the electrolytic solution D passing through the addition means 7 can be maintained in a colorless and transparent state. Incidentally, when a small amount of electrolyte D is taken out and left for circulation, the color changes from yellow to dark yellow to brown in a few hours, which confirms the presence of Fe 2+ ions in electrolyte D. . In this way, the electrolyte D is kept colorless, but the piping parts and the walls of the electrolyte tank 6 turn brown, so the phenomenon of Fe 2+ turning into Fe 3+ is occurring, albeit slightly. I know that there are. The iron ions that have become Fe 3+ become Fe(OH) 3 and are captured by the filter 7b of the addition means 7.

なお、本実施形態においても、第1の実施形態と同様、回転工具Kの他、回転工具K’又は回転工具K”を使用することができる。また、第1の実施形態と同様、仕上げ加工でスイッチS1をオフして電解作用を停止させることにより、金属バインダの溶出による工作物Wのダメージを抑制するようにしてもよい。さらに、直流電流を流す電源4、5に代えて、パルス状の電流を流すようにしてもよい。 In addition, in this embodiment as well, in addition to the rotary tool K, a rotary tool K' or a rotary tool K'' can be used as in the first embodiment. Also, as in the first embodiment, finishing machining Damage to the workpiece W due to elution of the metal binder may be suppressed by turning off the switch S1 and stopping the electrolytic action.Furthermore, instead of the power supplies 4 and 5 that flow a direct current, a pulsed It is also possible to cause a current to flow.

第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、電解作用を利用して機械的除去加工することができるので、炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物Wを効率よく、高精度且つ高品位に加工することができる。また、本実施形態に適用される電解液Dは、工作物Wに含有される金属バインダの材料と同一材料の金属イオン、又は当該金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンが添加されて成るので、回転工具Kによる加工部位以外における金属バインダの溶出を抑制することができ、工作物全体の強度の低下を防止することができる。 According to the first embodiment and the second embodiment, since the mechanical removal process can be performed using electrolytic action, the workpiece W made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder can be efficiently removed. It can be processed with high precision and high quality. Further, the electrolytic solution D applied to this embodiment has metal ions of the same material as the material of the metal binder contained in the workpiece W, or metal ions of a metal having a larger ionization tendency than the metal binder. Therefore, it is possible to suppress elution of the metal binder in areas other than the area to be machined by the rotary tool K, and it is possible to prevent a decrease in the strength of the entire workpiece.

さらに、使用される回転工具Kは、加工部Kbとしてのダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CBN)の粒を本体部Kaに固定した電着工具から成るので、汎用的な回転工具にて電解作用を利用して機械的除去加工を行わせることができる。またさらに、使用される回転工具(K’、K”)は、加工部K’bとしてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を本体部K’aに固定した工具から成るので、汎用的且つ安価な回転工具にて電解作用を利用して機械的除去加工を行わせることができる。 Furthermore, the rotary tool K used is an electroplated tool with diamond or cubic boron nitride (CBN) grains fixed to the main body Ka as the machining part Kb. It can be used to perform mechanical removal processing. Furthermore, the rotary tools (K', K'') used are those in which a diamond sintered body or a cubic boron nitride sintered (CBN) body is fixed to the main body part K'a as the machining part K'b. Therefore, mechanical removal can be performed using electrolytic action using a general-purpose and inexpensive rotary tool.

また、第2の実施形態によれば、回転工具Kと工作物Wとの間に印加される電圧の極性を逆に切り替えて、電解液Dに添加された材料を工作物Wの表面に析出させるので、工作物W全体の強度の低下をより確実に防止することができる。さらに、荒加工においては、電解作用を利用して回転工具Kによる機械的除去加工を行わせるとともに、仕上げ加工では、電解作用を利用せず(電解作用を停止させて)回転工具Kによる機械的除去加工を行うようにすれば、仕上げ加工時の加工時間を短縮することができる。 Further, according to the second embodiment, the polarity of the voltage applied between the rotary tool K and the workpiece W is reversed to deposit the material added to the electrolytic solution D on the surface of the workpiece W. Therefore, a decrease in the strength of the entire workpiece W can be more reliably prevented. Furthermore, in rough machining, the rotary tool K performs mechanical removal using electrolytic action, and in finishing machining, the rotary tool K performs mechanical removal without using electrolytic action (stopping the electrolytic action). By performing removal machining, the machining time during finishing machining can be shortened.

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、回転工具(K、K’、K”)は、回転手段M1によって軸周りに回転可能とされた導電性材料から成り、電源装置Aにより印加される電圧によって電解液Dを介して工作物Wとの間で電流を流し得る本体部(Ka、Ka’)と、本体部(Ka、Ka’)に取り付けられた絶縁材料から成り、工作物Wを機械的除去加工可能な加工部(Kb、Kb’)とを具備した加工装置であれば、他の形態の加工装置であってもよい。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited thereto, and the rotating tools (K, K', K'') are made of a conductive material that is rotatable around the axis by the rotating means M1, A main body (Ka, Ka') through which a current can flow between the workpiece W and the workpiece W via the electrolytic solution D by a voltage applied by the power supply A, and an insulating material attached to the main body (Ka, Ka'). Any other type of processing apparatus may be used as long as it is equipped with a processing section (Kb, Kb') capable of mechanically removing the workpiece W.

また、導電性材料から成る本体部(Ka、Ka’)と絶縁材料から成る加工部(Kb、Kb’)とを有する回転工具(K、K’、K”)を軸周りに回転させつつ炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物Wに対して相対的に移動させ、回転工具(K、K’、K”)と工作物Wとの間隙に電解液Dを供給し、その電解液Dを介して回転工具(K、K’、K”)と工作物Wとの間に電圧を印加して電流を流し、電解作用を利用して工作物Wの金属バインダを電解液Wに溶出させると同時に、加工部(Kb、Kb’)を工作物Wに接触させて機械的除去加工する加工方法であれば、他の形態の加工方法であってもよい。 In addition, while rotating a rotary tool (K, K', K") having a main body part (Ka, Ka') made of a conductive material and a processing part (Kb, Kb') made of an insulating material around its axis, is moved relative to the workpiece W made of a sintered alloy hardened with a metal binder, and an electrolytic solution D is supplied to the gap between the rotating tool (K, K', K'') and the workpiece W. A voltage is applied between the rotary tool (K, K', K'') and the workpiece W through the electrolytic solution D to flow a current, and the metal binder of the workpiece W is transferred to the electrolytic solution W using electrolytic action. Any other form of processing method may be used as long as it is a processing method in which the processed portions (Kb, Kb') are brought into contact with the workpiece W and mechanically removed at the same time as being eluted.

回転工具は、回転手段によって軸周りに回転可能とされた導電性材料から成り、電源装置により印加される電圧によって電解液を介して前記工作物との間で電流を流し得る本体部と、本体部に取り付けられた絶縁材料から成り、工作物を機械的除去加工可能な加工部とを具備した加工装置、及び導電性材料から成る本体部と絶縁材料から成る加工部とを有する回転工具を軸周りに回転させつつ炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物に対して相対的に移動させ、回転工具と工作物との間隙に電解液を供給し、その電解液を介して回転工具と工作物との間に電圧を印加して電流を流し、電解作用を利用して工作物の金属バインダを電解液に溶出させると同時に、加工部を工作物に接触させて機械的除去加工する加工方法であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。 The rotary tool is made of an electrically conductive material that is rotatable around an axis by a rotating means, and includes a main body that can flow an electric current between the workpiece and the workpiece via an electrolyte by a voltage applied by a power supply device; A processing device comprising a processing section made of an insulating material attached to a section and capable of mechanically removing a workpiece; and a rotating tool having a main body section made of a conductive material and a processing section made of an insulating material. While rotating the carbide, the carbide is moved relative to a workpiece made of a sintered alloy hardened with a metal binder, an electrolytic solution is supplied to the gap between the rotating tool and the workpiece, and the carbide is rotated through the electrolyte. A voltage is applied between the tool and the workpiece to flow a current, and the metal binder from the workpiece is eluted into the electrolytic solution using electrolytic action, while at the same time the processing section is brought into contact with the workpiece for mechanical removal. This processing method can also be applied to items with different external shapes or items with other functions added.

1:固定手段 2、3:抵抗器 4、5:電源 6:電解液タンク
7:添加手段 7a:ケース 7b:フィルタ K:回転工具
M1:回転手段 M2:移動手段 A:電源装置 D:電解液
W:工作物 S1、S2:スイッチ L1:供給流路 L2:回収流路
L3、L4:循環ライン
1: Fixing means 2, 3: Resistor 4, 5: Power supply 6: Electrolyte tank 7: Addition means 7a: Case 7b: Filter K: Rotating tool M1: Rotating means M2: Moving means A: Power supply device D: Electrolyte W: Workpiece S1, S2: Switch L1: Supply channel L2: Recovery channel L3, L4: Circulation line

Claims (11)

炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物を所定位置に固定する固定手段と、
前記工作物を機械的除去可能な回転工具と、
前記回転工具を軸周りに回転させるための回転手段と、
前記工作物に対して前記回転工具を相対的に移動させ得る移動手段と、
前記回転工具と工作物との間に電圧を印加し、電解液を介して当該回転工具と工作物との間に電流を流し得る電源装置と、
前記炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物から、前記電源装置により前記金属バインダを除去する金属バインダ除去機能と
を有し、前記電源装置で電圧を印加して電解作用を利用し、前記回転工具によって所望形状に機械的除去加工するための加工装置であって、
前記回転工具は、
前記電源装置により印加される電圧によって前記電解液を介して前記工作物との間で電流を流し得る本体部と、
前記本体部に取り付けられた絶縁材料から成り、前記工作物を機械的除去加工可能な加工部と、
を具備したことを特徴とする加工装置。
fixing means for fixing in place a workpiece made of a sintered alloy made of carbide hardened with a metal binder;
a rotary tool capable of mechanically removing the workpiece;
a rotation means for rotating the rotary tool around an axis;
a moving means capable of moving the rotary tool relative to the workpiece;
a power supply device that can apply a voltage between the rotating tool and the workpiece and flow a current between the rotating tool and the workpiece via an electrolytic solution;
a metal binder removal function that uses the power supply device to remove the metal binder from a workpiece made of a sintered alloy in which the carbide is hardened with a metal binder;
A processing device for applying a voltage with the power supply device to utilize electrolytic action to perform mechanical removal processing into a desired shape with the rotary tool,
The rotary tool is
a main body portion capable of passing a current between the electrolyte and the workpiece according to a voltage applied by the power supply device;
a processing section made of an insulating material attached to the main body and capable of mechanically removing the workpiece;
A processing device characterized by comprising:
前記電解液は、前記工作物に含有される金属バインダの材料と同一材料の金属イオン、又は当該金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンが添加されて成ることを特徴とする請求項1記載の加工装置。 1. The electrolytic solution is formed by adding metal ions of the same material as the material of the metal binder contained in the workpiece, or metal ions of a metal having a greater ionization tendency than the metal binder. Processing equipment described. 前記電源装置は、前記回転工具と工作物との間に印加される電圧の極性を逆に切り替え 可能とされ、前記電解液に添加された材料を前記工作物の表面に析出させ得ることを特徴とする請求項2記載の加工装置。 The power supply device is capable of reversing the polarity of the voltage applied between the rotary tool and the workpiece, and is capable of depositing the material added to the electrolyte on the surface of the workpiece. 3. The processing apparatus according to claim 2. 前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CBN)の 粒を前記本体部に固定した電着工具から成ることを特徴とする請求項1~3の何れか1つに記載の加工装置。 According to any one of claims 1 to 3, the rotary tool is an electrodeposition tool in which diamond or cubic boron nitride (CBN) grains are fixed to the main body as the processing part. processing equipment. 前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を前記本体部に固定した工具から成ることを特徴とする請求項1~3の何れか1つに記載の加工装置。 Any one of claims 1 to 3, wherein the rotary tool is a tool in which a diamond sintered body or a cubic boron nitride sintered (CBN) body is fixed to the main body as the processing part. The processing equipment described in . 導電性材料から成る本体部と絶縁材料から成る加工部とを有する回転工具を軸周りに回転させつつ炭化物を金属バインダで固めた焼結合金から成る工作物に対して相対的に移動させ、前記回転工具と工作物との間隙に電解液を供給し、その電解液を介して前記回転工具と工作物との間に電圧を印加して電流を流し、電解作用を利用して前記工作物の金属バインダを前記電解液に溶出させると同時に、前記加工部を工作物に接触させて所望形状に機械的除去加工することを特徴とする加工方法。 A rotary tool having a main body made of a conductive material and a processing part made of an insulating material is rotated around its axis while moving the carbide relative to a workpiece made of a sintered alloy hardened with a metal binder, and An electrolytic solution is supplied to the gap between the rotating tool and the workpiece, a voltage is applied between the rotating tool and the workpiece through the electrolytic solution, and a current is caused to flow between the rotating tool and the workpiece. A processing method characterized by dissolving the metal binder into the electrolytic solution and at the same time bringing the processing section into contact with the workpiece to mechanically remove it into a desired shape . 前記電解液は、前記工作物に含有される金属バインダの材料と同一材料の金属イオン、又は当該金属バインダよりもイオン化傾向が大きい金属の金属イオンが添加されて成ることを特徴とする請求項6記載の加工方法。 6. The electrolytic solution is characterized in that metal ions of the same material as the metal binder contained in the workpiece or metal ions of a metal having a greater ionization tendency than the metal binder are added. Processing method described. 前記回転工具と工作物との間に印加される電圧の極性を逆に切り替え、前記電解液に添加された材料を前記工作物の表面に析出させることを特徴とする請求項7記載の加工方法 。 The processing method according to claim 7, characterized in that the polarity of the voltage applied between the rotary tool and the workpiece is reversed, and the material added to the electrolyte is deposited on the surface of the workpiece. . 前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素(CBN)の粒を前記本体部に固定した電着工具から成ることを特徴とする請求項6~8の何れか1つに記載の加工方法。 According to any one of claims 6 to 8, the rotary tool is an electrodeposition tool in which diamond or cubic boron nitride (CBN) grains are fixed to the main body as the processing part. processing method. 前記回転工具は、前記加工部としてのダイヤモンド焼結体又は立方晶窒化ホウ素焼(CBN)結体を前記本体部に固定した工具から成ることを特徴とする請求項6~8の何れか1つに記載の加工方法。 Any one of claims 6 to 8, wherein the rotary tool is a tool in which a diamond sintered body or a cubic boron nitride sintered (CBN) body is fixed to the main body as the processing part. Processing method described in. 荒加工においては、電解作用を利用して前記回転工具による機械的除去加工を行わせるとともに、仕上げ加工では、電解作用を利用せず前記回転工具による機械的除去加工を行うことを特徴とする請求項6~10の何れか1つに記載の加工方法。 In rough machining, the rotary tool performs mechanical removal using electrolytic action, and in finishing, the rotary tool performs mechanical removal without using electrolytic action. The processing method according to any one of items 6 to 10.
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