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Technischer Bereich
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erodiermaschine, die
Metallkorrosion verhindert, die sonst aufgrund der Tatsache auftreten
würde, dass ein Werkstück für eine lange
Zeitdauer in ein dielektrisches Fluid eingetaucht wird.
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Stand der Technik
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Bei
einer Erodiermaschine ist eine Elektroisolierung erforderlich, wenn
Wasser als ein dielektrisches Fluid verwendet wird. Beispielsweise
wird Ionenaustauschwasser aus Ionenaustauschharz gewonnen, das aus
wasserreinigendem Harz hergestellt wird, in dem ein H+-artiges
(ein Wasserstoffion) positives Ionenaustauschharz und ein OH–-artiges (ein Hydridion) Ionenaustauschharz
gemischt sind. Die Bearbeitung erfolgt unter Verwendung des Ionenaustauschwassers.
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Kationen,
die im Betriebswasser enthalten sind, wie beispielsweise Natriumionen
(Na+) und Kalziumionen (Ca2+),
kontaktieren das H+-artige positive Ionenaustauschharz,
woraufhin die positiven Ionen mit H+-Ionen
ausgetauscht werden. Aufgrund von negativen Ionen, wie beispielsweise
Chloridionen (Cl–) und Sulfationen
(SO4 2–),
die das OH–-artige negative Ionenaustauschharz
kontaktieren, werden die negativen Ionen mit den OH–-Ionen
ausgetauscht. Auf diese Weise werden Verunreinigungen, die in dem
Betriebswasser, das als ein dielektrisches Fluid verwendet wird,
enthalten sind, entfernt, und H+-Ionen und OH–-Ionen verbinden sich, um auf diese
Weise Wasser zu erzeugen, so dass ein für die Erodierbearbeitung
erforderliches dielektrisches Fluid erzeugt werden kann.
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Die
Leitfähigkeit eines von Verunreinigungen befreiten dielektrischen
Fluids, das für die Erodierbearbeitung geeignet ist, beträgt
normalerweise 70 μS/cm oder weniger. Ein pH-Wert wird anhand
des Konzentrationsgrades von Wasserstoffionen ermittelt. Die OH–-Ionen, die mit Wasserstoffcarbonationen
(HCO3 –)
ausgetauscht werden, diffundieren jedoch in das dielektrische Fluid,
so dass keine extremen Änderungen in Bezug auf das Konzentrationsmaß von
Wasserstoffionen auftritt. Das dielektrische Fluid weist normalerweise
einen pH-Wert von 7 auf.
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Bei
einer Erodiermaschine, die das auf Wasser basierende dielektrische
Fluid verwendet, wird ein Spannungsimpuls zwischen einem Werkstück und
einer Elektrode angelegt, während das dielektrische Fluid
auf das Werkstück gesprüht wird oder während
das Werkstück in das dielektrische Fluid eingetaucht ist,
um auf diese Weise eine elektrische Entladung und eine Bearbeitung
zu bewirken. Wenn das Werkstück für eine lange
Zeitdauer in das dielektrische Fluid eingetaucht ist, korrodiert
bekanntermaßen ein das Werkstück bildendes Metall,
so dass die Qualität des Werkstückes verschlechtert
wird.
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Aus
diesem Grund wurde ein Verfahren zum Verhindern einer Korrosion
eines Werkstückes vorgeschlagen, bei dem ein Isolationsmaterial
zwischen einem Tisch und dem Werkstück angeordnet wird; wobei
der Tisch als eine Anode und das Werkstück als eine Kathode
dient; und indem eine Spannung an das Werkstück während
der Nicht-Bearbeitungs-Operation angelegt wird (siehe beispielsweise Patentdokument
1).
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Ferner
wurde ein Verfahren zum Verhindern einer Korrosion eines Werkstücks
vorgeschlagen, bei dem der Tisch oder das Werkstück, das
in einen Bearbeitungstank eingesetzt ist, als eine Kathode dient, und
eine zweite Elektrode, die auf dem Tisch oder dem Werkstück
durch das dielektrische Fluid vorgesehen ist, als eine Anode dient;
und bei dem ein sehr geringer elektrischer Strom und eine sehr geringe Spannung
an der Kathode und der Anode angelegt werden (siehe beispielsweise
Patentdokument 2).
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Ferner
wurde eine Technik zum Verhindern einer Metallkorrosion vorgeschlagen,
bei der Wasser dazu gebracht wird, durch ein Ionenaustauschharz zu
strömen, um auf diese Weise den pH-Wert des Wassers zu
steuern (siehe beispielsweise Patentdokument 3).
- Patentdokument
1: JP-A-2004-291206
- Patentdokument 2: JP-A-5-220618
- Patentdokument 3: JP-A-1-164489
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Offenbarung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende
Probleme
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Wenn
eine Korrosion des Werkstücks durch ein solches Verfahren
verhindert wird, wie es in dem Patentdokument 1 beschrieben ist,
wird der Tisch während des Nicht-Bearbeitungs-Betriebs
als Anode verwendet, und das Werkstück wird als Kathode
verwendet. Die Korrosion des Werkstücks kann während
des Nicht-Bearbeitungs-Betriebs verhindert werden. Jedoch weist
das Verfahren ein Problem dahingehend auf, dass eine Korrosion des
Werkstücks während der Bearbeitung nicht verhindert
wird, oder ein Problem dahingehend, dass der Tisch korrodiert, da
der Tisch als Anode verwendet wird.
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Das
Verfahren gemäß Patentdokument 2 hat eine konstante
vorteilhafte Wirkung in Bezug auf die Verhinderung einer Korrosion,
solange das Werkstück für eine kurze Zeitdauer
in ein dielektrisches Fluid eingetaucht wird. Wenn beispielsweise
eine lang andauernde Bearbeitung durchgeführt wird, bei der
die Bearbeitung 100 Stunden oder mehr beträgt, entstehen
jedoch Bedenken in Bezug auf die Korrosion des Werkstücks.
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Selbst
wenn ein pH-Wert unter Verwendung des Verfahrens gemäß Patentdokument
3 gesteuert wird, muss das Werkstück an dem Tisch in der
Erodiermaschine befestigt werden. Wenn der Tisch und das Werkstück
aus verschiedenen Materialarten ausgebildet sind, entsteht eine
Potentialdifferenz. Insbesondere, wenn das Werkstück eine
größere Ionisierungstendenz als der Tisch aufweist,
entsteht ein Problem in Bezug auf die Korrosion des Werkstücks.
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Die
vorliegende Erfindung soll die zuvor beschriebenen Probleme lösen
und eine Erodiermaschine schaffen, die dazu geeignet ist, die Korrosion eines
Werkstücks während der Bearbeitungsperiode und
der Nicht-Bearbeitungs-Betriebsperiode zu verhindern.
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Mittel zum Lösen
der Probleme
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Die
Erodiermaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
verhindert das Auftreten einer elektrischen Korrosion, indem eine
Spannung unter Verwendung eines dielektrischen Fluids angelegt wird, dessen
pH-Wert im Bereich von 8,5 bis 10,5 liegt, während ein
Tisch und ein Werkstück als Kathoden und eine Korrosionsschutzelektrode
in einem Bearbeitungstank als Anode verwendet werden.
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Vorteile der Erfindung
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Wenn
gemäß der vorliegenden Erfindung die Korrosion
eines Werkstücks durch Anlegen einer Spannung verhindert
wird, wird ein dielektrisches Fluid verwendet, dessen pH-Wert im
Bereich von 8,5 bis 10,5 liegt. Auf diese Weise wird ein ausgezeichneter,
noch nie da gewesener Effekt in Bezug auf die Verhinderung einer
Korrosion eines Werkstücks erzielt, der sonst während
einer Periode einer Langzeitbearbeitung bei einer gering angelegten
Spannung oder während einer Nicht-Bearbeitungs-Periode
auftritt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Drahterodiermaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Draufsicht eines Bearbeitungstanks, wenn dieser von oben betrachtet
wird.
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3 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Leitfähigkeit
einer wässrigen NaOH-Lösung und eines pH-Wertes
zeigt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das die Steueroperation gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt.
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5 ist
ein Blockdiagramm einer elektrischen Drahterodiermaschine gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bester Modus zum Ausführen der
Erfindung
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Erste Ausführungsform
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine elektrische Drahterosionsmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die
Bearbeitung in der Drahterodiermaschine erfolgt, indem eine Spannung
zwischen einem Werkstück 1 und einer Drahtelektrode 2 innerhalb
eines Bearbeitungstanks 8 angelegt wird; und indem eine
elektrische Entladung durch ein dielektrisches Fluid, das von einer
oberen Dielektrikum-Fluiddüse 4 aufgesprüht
wird, und ein dielektrisches Fluid, das von einer unteren Dielektrikum-Fluiddüse 5 aufgesprüht wird,
erzeugt wird, um auf diese Weise die Zielbereiche des Werkstücks 1 zu
schmelzen und zu beseitigen.
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Gleichzeitig
wird auch ein elektrischer Entladungsbereich der Drahtelektrode 2 geschmolzen/verschlechtert,
während der Erodierbetrieb fortschreitet. Entsprechend
wird die Drahtelektrode 2, die um eine Drahtrolle 3 gewickelt
ist, kontinuierlich einem Rückgewinnungsbehälter 7 über
die obere Dielektrikum-Fluiddüse 4, die untere
Dielektrikum-Fluiddüse 5 und eine Rückgewinnungswalze 6 zugeführt,
um dem Bearbeitungsabschnitt entsprechend dem Fortgang der Bearbeitung
eine neue Drahtelektrode 2 zuzuführen; so dass
die auf diese Weise zugeführten Drahtelektroden zurück
gewonnen werden.
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Nachdem
aus dem Maschinenabschnitt Schlamm ausgewaschen wurde, enthalten
die dielektrischen Fluide, die von der oberen Dielektrikum-Fluiddüse 4 und
der unteren Dielektrikum-Fluiddüse 5 aufgesprüht
wurden, große Mengen an Verunreinigungen. Die dielektrischen
Fluide werden temporär in dem Bearbeitungstank 8 gespeichert
und anschließend durch eine Leitung in einen Abfallfluidtank 12 abgelassen
und darin gespeichert.
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Das
dielektrische Fluid in dem Abfallfluidtank 12 wird durch
eine Filtrationspumpe 13 einem Filter 14 zugeführt.
Die Verunreinigungen werden gefiltert, und das gefilterte, dielektrische
Fluid wird in einem Reinfluidtank 15 gespeichert.
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Die
Leitfähigkeit des dielektrischen Fluids in dem Reinfluidtank 15 wird
durch einen Leitfähigkeitsmesser 22 gemessen,
der als ein Dielektrikum-Fluidqualitätsmessinstrument dient.
Ein Steuerabschnitt 23 vergleicht ein Messergebnis, das
von dem Leitfähigkeitsmesser 22 ausgegeben wird,
mit einem voreingestellten Wert, und ein Wasserreinigungsharz-Magnetventil 20 oder
ein Korrosionsschutzharz-Magnetventil 21 wird geöffnet
und geschlossen, um auf diese Weise Wasser mit Hilfe einer Pumpe 19 in
eine Wasserreinigungsharzsäule 17 oder in eine Korrosionsschutzharzsäule 18 zu
leiten.
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Das
dielektrische Fluid, das durch die Wasserreinigungsharzsäule 17 und
die Korrosionsschutzharzsäule 18 geleitet wurde,
wird zurück in den Reinfluidtank 15 geleitet,
und wird anschließend mit Hilfe der oberen Dielektrikum-Fluiddüse 4 und
der unteren Dielektrikum-Fluiddüse 5 zwischen
das Werkstück 1 und die Drahtelektrode 2 gesprüht.
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Nachfolgend
wird ein Korrosionsschutz-Energiequellenabschnitt beschrieben.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist eine Korrosionsschutzelektrode 25 aus
einem leitenden Material in einer elektrisch isolierten Art und
Weise mit Hilfe eines Isolators 24 an einer äußeren
Umfangsseitenfläche eines Tisches 9 angeordnet,
die aus rostfreiem Stahl ausgebildet ist.
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Mit
Hilfe einer Korrosionsschutzenergiequelle 26, bei der es
sich um eine Gleichstromquelle oder um eine abgelenkte Wechselstromquelle
handelt, wird eine Spannung angelegt, wobei der Tisch 9 als Kathode
und die Korrosionsschutzelektrode 25 als Anode verwendet
wird.
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Für
die Korrosionsschutzelektrode 25 sind Au (Gold) und Pt
(Platin), die einen sehr guten Korrosionswiderstand aufweisen, ein
Verbundmaterial, das mit diesen plattiert oder bedampft ist, rostfreier Stahl
und dergleichen geeignet.
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Eine
großflächige Korrosionsschutzelektrode 25 wird
bevorzugt, da ihr elektrischer Widerstand geringer wird und eine
an diese angelegte Spannung reduziert werden kann. Wenn die Korrosionsschutzelektrode 25 jedoch
zu großflächig ist, führt dies zu einer
Verschlechterung der Bearbeitbarkeit in dem Bearbeitungstank 8 und
zu einer Reduzierung der Standfläche des Werkstücks 1,
was wiederum die der Erosionsmaschine eigene Funktion verschlechtert. Aus
diesen Gründen verwendet die vorliegende Ausführungsform
die Korrosionsschutzelektrode 25, die den Tisch 9 umgibt
und den gleichen Flächenbereich wie die Seitenfläche
des Tisches einnimmt.
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Die
Fläche auf einer Seite, die nicht der Seitenfläche
des Tisches gegenüberliegt, ist mit Farbe beschichtet,
wodurch die Effizienz des Einströmens eines elektrischen
Stroms in dem Tisch 9 verbessert wird. Die Korrosionsschutzwirkung
und eine Verringerung einer unnützen Energieverschwendung
können auf diese Weise erzielt werden.
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Der
Tisch 9 ist an dem Bearbeitungstank 8 mit Hilfe
einer Befestigungseinrichtung 10 befestigt, die aus einem
Isolator ausgebildet ist, wie beispielsweise aus Keramik oder dergleichen.
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Das
Wasserreinigungsharz ist in die Wasserreinigungsharzsäule 17 gefüllt,
und ein Mischharz bestehend aus einem positiven Na+-Ionenaustauschharz
und einem negativen OH–-Ionenaustauschharz wird
in die Korrosionsschutzharzsäule 18 gefüllt.
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Das
Betriebswasser wird durch die Wasserreinigungsharzsäule 17 geleitet,
um auf diese Weise ein dielektrisches Fluid zu erzeugen (70 μS/cm
oder weniger, ein pH-Wert von 7). Um die Leitfähigkeit
des dielektrischen Fluids zu steuern, wird das Wasser durch die
Korrosionsschutzharzsäule 18 geleitet, so dass
aus dem dielektrischen Fluid eine verdünnte wässrige
NaOH-Lösung wird.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, ist eine Beziehung zwischen der
Leitfähigkeit der wässrigen NaOH-Lösung
und einem pH-Wert proportional. Aufgrund dieser Tatsache wird bei
der vorliegenden Ausführungsform das pH-Niveau des dielektrischen
Fluids gesteuert, indem die Leitfähigkeit des dielektrischen
Fluids gesteuert wird.
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Bei
dem Korrosionsschutzharz muss es sich nicht um eine Mischung aus
dem positiven Ionenaustauschharz und dem negativen Ionenaustauschharz handeln,
sondern es können auch zwei Ionenaustauschharzsäulen
vorgesehen werden, in die das positive Ionenaustauschharz und das
negative Ionenaustauschharz getrennt voneinander gefüllt
sind. Neben dem positiven Na+-Ionenaustauschharz
kann als positives Ionenaustauschharz auch positives K+-Ionenaustauschharz
oder positives Ca2+-Ionenaustauschharz verwendet
werden. Es wird zumindest eine Art des positiven Ionenaustauschharzes
verwendet. Es kann auch ein anderes negatives Ionenaustauschharz
als negatives OH–-Ionenaustauschharz
verwendet werden. Es kann zumindest eine Art des negativen Ionenaustauschharzes
verwendet werden.
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Der
Großteil der positiven Verunreinigungs-Ionen des Wassers,
die in die Wasserreinigungsharzsäule 17 strömen,
sind Na+-Ionen. Obwohl die Genauigkeit der
Korrelation zwischen einer Leitfähigkeit und einem pH-Niveau
verschlechtert wird, kann daher nur das negative OH–-Ionenaustauschharz
als Korrosionsschutzharz verwendet werden.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 4 die Steueroperation
des Dielektrikumfluidqualitäts-Steuerabschnitts beschrieben.
Beispielsweise nimmt der pH- Wert einen Wert von 9.0 an, wenn die Leitfähigkeit,
die für das dielektrische Fluid eingestellt ist, einen
Wert von 6,2 μS/cm aufweist. Entsprechend wird bestimmt,
ob der durch den Leitfähigkeitsmesser 22 gemessene
Wert größer als der voreingestellte Wert ist oder
nicht (ST1). Im Falle hoher Leitfähigkeit (ein pH-Wert)
wird das Wasserreinigungsharz-Magnetventil 20 betätigt,
so dass das dielektrische Fluid in den Reinfluidtank 15 zu
der Wasserreinigungsharzsäule 17 durch eine Leitung
geleitet wird. Metallionen, die durch die Erodierbearbeitung erzeugt
wurden, Carbonationen, die durch das Kohlendioxid in der Atmosphäre
erzeugt wurden, und dergleichen werden entfernt, um die Leitfähigkeit (pH-Wert)
des dielektrischen Fluids zu verringern (ST2).
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Wenn
die Leitfähigkeit (ein pH-Wert) des dielektrischen Fluids
geringer als der voreingestellte Wert ist, wird das Korrosionsschutzharz-Magnetventil 21 betätigt,
um einen pH-Wert beizubehalten und um eine Beeinträchtigung
der Korrosionswiderstandseigenschaften des dielektrischen Fluids
zu verhindern. Das dielektrische Fluid in dem Reinfluidtank 15 wird
zu der Korrosionsschutzharzsäule 18 durch die Leitung
geleitet. Die Leitfähigkeit (pH-Wert) des dielektrischen
Fluids wird eingestellt, so dass sie in der Nähe des voreingestellten
Wertes bleibt (ST3).
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Nachfolgend
werden die Bearbeitungsbedingungen der Ausführungsform
beschrieben.
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Bei
dem von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten
Experiment wurde bei der Bearbeitung des Werkstücks 1,
wie beispielsweise ein sehr hartes Material (WC-Co oder dergleichen), Cu
(Kupfer), ein ionenbasiertes Material (SKD-11), Zink (Zn) oder dergleichen,
das Werkstück in ein dielektrisches Fluid mit einem pH-Wert
von 8,0 für 100 Stunden eingetaucht, wobei das Werkstück
korrodierte. In demjenigen Fall, in dem das dielektrische Fluid
einen pH-Wert von 8,5 aufwies, trat keine Korrosion auf. Somit wurde festgestellt,
dass eine Korrosionsschutzwirkung erzielt werden kann, solange der pH
einen Wert von 8,5 oder mehr annimmt.
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Um
das dielektrische Fluid auf einen pH-Wert von 8,5 oder weniger zu
halten, muss die Leitfähigkeit des dielektrischen Fluids
auf 2,0 μS/cm oder weniger reduziert werden. Die Lebensdauer
des Ionenaustauschharzes nimmt beträchtlich ab, so dass
eine Aufrechterhaltung eines pH-Wertes von 8,5 oder weniger nicht
praktikabel ist. Daher wird das Einstellen einer geringen Grenze
des pH auf einen Wert von 8,5 bevorzugt.
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Wenn
ein pH zunimmt, nimmt die Leitfähigkeit des dielektrischen
Fluids zu, und auch ein Ableitstrom nimmt zu. Entsprechend besteht
eine Schwierigkeit dahingehend, eine Isolationswiederherstellungszeit
sicherzustellen. Somit wird die Erodierbearbeitungsleistung verschlechtert,
weshalb die obere Grenze des pH vorzugsweise auf 10,5 eingestellt wird.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird das Korrosionsschutzharz-Magnetventil 21 unter Verwendung
des Leitfähigkeitsmessers 22 betätigt, so
dass ein voreingestellter pH-Wert von 9,0 erzielt wird, um somit
das indem Reinfluidtank vorhandene dielektrische Fluid in die Korrosionsschutzharzsäule 18 zu
leiten. Die Leitfähigkeit des dielektrischen Fluids wird
gesteuert, um einen pH-Wert von etwa 9,0 anzunehmen. Anschließend
wird die Erodierbearbeitung durchgeführt, während
das dielektrische Fluid einem Spalt zwischen dem Werkstück 1 und
der Drahtelektrode 2 zugeführt wird.
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Eine
angelegte Spannung von etwa 1 bis 20 Volt wird an dem Tisch 9 und
an der Korrosionsschutzelektrode 25 während der
Erodierbearbeitung oder der Nicht-Bearbeitungs-Operation angelegt.
Auf diese Weise kann eine Korrosion des Werkstücks 1 während
der Nicht-Bearbeitungs-Operation sowie während der Bearbeitungsoperation
verhindert werden.
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Wenn
das Werkstück 1 beispielsweise ein superhartes
Material (WC-Co) oder ein eisenbasiertes Material (SKD-11) ist,
wird die Leitfähigkeit des dielektrischen Fluids auf 6,2 μS/cm
gesteuert (entspricht einem pH-Wert von 9,0), und es wird eine Spannung
von 5 Volt zwischen dem Tisch 9 und der Korrosionsschutzelektrode 25 angelegt,
so dass eine Korrosion während einer langen Bearbeitungsoperation
(100 Stunden oder mehr) oder einer Nicht-Bearbeitungs-Operation
verhindert werden kann.
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In
Bezug auf ein Verfahren zum Steuern des pH-Niveaus des dielektrischen
Fluids auf 8,5 bis 10,5 wurde bei der vorliegenden Ausführungsform
ein Fall beschrieben, in dem ein Ionenaustauschharz und ein Korrosionsschutzharz
verwendet wurden. Ein Verfahren zum Beschicken des dielektrischen
Fluids mit einer Chemikalie, und ein Verfahren, das einen elektrolytischen
Wassergenerator verwendet, sind ebenfalls denkbar.
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Wenn
das Verfahren zum Beschicken einer Chemikalie verwendet wird, sind
Chemikalien denkbar, die Erdalkalielemente enthalten, wie beispielsweise
Natriumhydroxid (NAOH), Kalziumhydroxid [Ca(OH)2]
und dergleichen. Es ist besser, ein dielektrisches Fluid (70 μS/cm
oder weniger, ein pH-Wert von 7) mit einer Chemikalie zu beschicken,
das erzielt wird, nachdem das Betriebswasser in das Wasserreinigungsharz
geleitet wurde.
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Wenn
der elektrolytische Wassergenerator verwendet wird, ist es besser,
das dielektrische Fluid (70 μS/cm oder weniger, ein pH-Wert
von 7) der Elektrolyse zu unterziehen, das erzielt wird, nachdem
das Betriebswasser durch das Wasserreinigungsharz geleitet wurde,
um auf diese Weise elektrolytisches Wasser mit einem pH-Wert von
8,5 bis 10,5 zu erzeugen.
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Insbesondere,
wenn eines dieser drei Verfahren verwendet wird, wird das pH-Niveau
gemäß einem Befehl von dem Steuerabschnitt 23 unter
Verwendung wenigstens einer Art von Messinstrument unter Fluidkammermessinstrumenten
eingestellt; beispielsweise ein Leitfähigkeitsmesser, ein
pH-Messer und ein Oxidations-Reduktions-Potentiometer. In Bezug
auf die Steuerbarkeit der Leitfähigkeit, welche die Bearbeitbarkeit
beeinflusst, und auf die pH-Steuerbarkeit, welche die Korrosionsschutzleistung
eines Werkstücks beeinflusst, ist ein Verfahren unter Verwendung
eines Ionenaustauschharzes und eines Korrosionsschutzharzes geeignet.
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Die
Erfinder stellten ferner fest, dass eine angelegte Spannung des
Korrosionsschutz-Energiequellenabschnitts gemäß dem
pH-Wert des dielektrischen Fluids variiert.
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Der
Grund hierfür besteht darin, dass die Lösbarkeit
eines metallischen Elementes (welches das Werkstück bildet),
gemäß einem pH-Wert variiert.
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Wenn
der pH-Wert des dielektrischen Fluids beispielsweise 8,5 oder weniger
beträgt, benötigte die Korrosionsschutzelektrode,
die den gleichen Aufbau wie die in Bezug auf die Ausführungsform
beschriebene Korrosionsschutzelektrode aufweist, eine angelegte
Spannung von 30 Volt oder mehr, obwohl die Spannung durch die Form
der Korrosionsschutzelektrode 25, der des Tisches 9,
eine gegenüberliegenden Fläche der Elektrode und
eines Spaltes beeinflusst war.
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Währenddessen
kann bei der vorliegenden Ausführungsform eine Korrosion
beim Anlegen einer Spannung von 5 Volt verhindert werden, wie es
zuvor beschrieben wurde. Der Aufbau der Korrosionsschutzenergiequelle 26 kann
ebenfalls vereinfacht werden.
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Die
angelegte Spannung wird unter Berücksichtigung der Position
bestimmt, an der die Korrosionsschutzelektrode 25 zu positionieren
ist, ebenso wie unter Berücksichtigung der Fläche
der Korrosionsschutzelektrode, der Form der Korrosionsschutzelektrode
und der Form des Werkstücks. Wird hingegen eine Spannung
von 1 Volt oder weniger angelegt, kann die Korrosion eines Werkstücks 1,
das an dem Tisch 9 befestigt ist, nicht verhindert werden.
Wird eine Spannung von 30 Volt oder mehr angelegt, steigt Wasserstoff
von der Oberfläche des Werkstücks durch die Elektrolyse
des dielektrischen Fluids auf, wodurch die Bearbeitungsleistung
verschlechtert wird. Somit liegt der Bereich der angelegten Spannung, über
den eine Korrosion eines Werkstücks verhindert wird, die
sonst verursacht würde, wenn das Werkstück in
einem dielektrischen Fluid mit einem pH-Wert von 8,5 bis 10,5 für
eine längere Zeitdauer (100 Stunden oder länger)
bearbeitet oder nicht bearbeitet wird, vorzugsweise zwischen 1 Volt
bis 20 Volt.
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Wird
der pH-Wert des dielektrischen Fluids auf einen Bereich von 8,5
bis 10,5 eingestellt, kann die angelegte Spannung des Korrosionsschutz-Energiequellenabschnitts
gesenkt werden.
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Verglichen
mit dem herkömmlichen Fall kann der Spalt zwischen der
Korrosionsschutzelektrode und dem Tisch bei einer geringer angelegten
Spannung vergrößert werden. Entsprechend kann
die Anordnung einer Korrosionsschutzelektrode an der Extremität
einer Düse oder an einer Position in der Nähe
eines Werkstücks verhindert werden, was bislang erforderlich
war. Wie bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Designfreiheit
des Korrosionsschutz-Energiequellenabschnitts größer,
wie beispielsweise in Bezug auf die Anordnung der Korrosionsschutzelektrode
um den Tisch und dergleichen. Eine Erodiermaschine, die nicht durch
den Korrosionsschutz- Energiequellenabschnitt beeinträchtigt wird,
kann ebenfalls entworfen werden.
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Zweite Ausführungsform
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform gewährleistet
der Bearbeitungstank 8 die Funktion der Korrosionsschutzelektrode,
wie es in 5 gezeigt ist.
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Gemäß diesem
Aufbau sind der Bearbeitungstank 8 und der Tisch 9 durch
die Befestigungseinrichtung 10 voneinander isoliert. Das
dielektrische Fluid ist zwischen dem Bearbeitungstank 8 und
dem Tisch 9 vorhanden. Entsprechend kann auf den Isolator 24 verzichtet
werden. Ferner ist die Fläche der Elektrode groß,
so dass der elektrische Widerstand der Elektrode gesenkt wird, was
wiederum eine Reduzierung der Spannung des Stroms ermöglicht.
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Bei
der Drahterodiermaschine, die das Verfahren zum Verhindern einer
Korrosion eines Werkstückes anwendet, die sonst durch das
Anlegen der Spannung verursacht wurde, wurde die Leitfähigkeit des
dielektrischen Fluids auf einen Wert von 6,2 μS/cm (entsprechend
einem pH-Wert von 9,0) gesteuert. Ferner wurde eine Spannung von
3 Volt zwischen dem Tisch 9 und dem Bearbeitungstank 8 angelegt.
Entsprechend wurde eine Korrosion eines superharten Materials (WC-Co)
oder eines eisenbasierten Materials (SKD-11) während einer
lang andauernden (100 Stunden oder mehr) Bearbeitungsoperation oder
einer Nicht-Bearbeitungs-Operation verhindert.
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Insbesondere
die Erodiermaschine, die ein dielektrisches Fluid mit einem pH-Wert
von 8,5 bis 10,5 verwendet, kann in einer einfacheren Art und Weise
mit einem Korrosionsschutz-Energiequellenabschnitt versehen werden,
als dies im Stand der Technik der Fall ist. Ferner kann ein sehr
guter Korrosionswiderstandseffekt erzielt werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist für eine Drahterodiermaschine
geeignet, die eine Bearbeitungsoperation ausführt, während
eine Spannung von einer Korrosionsschutzenergiequelle unter Verwendung
eines wasserbasierten dielektrischen Fluids angelegt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bei
einer Erodiermaschine, die ein Werkstück (1) unter
Verwendung eines auf Wasser basierenden dielektrischen Fluids als
ein dielektrisches Fluid bearbeitet, während eine Spannung
an einen Bearbeitungsspalt zwischen einer Elektrode (2)
und dem Werkstück (1) angelegt wird, umfasst die
Erodiermaschine:
einen Korrosionsschutz-Energiequellenabschnitt (26),
der eine vorbestimmte Spannung anlegt, wobei das Werkstück
(1) als eine Kathode und eine Korrosionsschutzelektrode
(25), die dem Werkstück (1) gegenüber
mit einem dazwischen angeordneten Isolator (24) positioniert
ist, als eine Anode verwendet wird;
ein Dielektrikumfluidqualitätsmessinstrument
(22), das eine Qualität des dielektrischen Fluids
misst; und
ein Dielektrikumfluidqualitätssteuerabschnitt
(16, 17, 18, 19, 20, 21, 23),
das ein pH-Niveau des dielektrischen Fluids basierend auf dem gemessenen
Ergebnis des Dielektrikumfluidqualitätsmessinstruments (22)
derart steuert, dass er in einem Bereich zwischen 8,5 bis 10,5 liegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-291206
A [0008]
- - JP 5-220618 A [0008]
- - JP 1-164489 A [0008]