透明体電極を用いた放電加工現象の解明

本研究では，放電加工の電極材料に，透明で放電加工を行う上で十分な導電性を有する単結晶SiC材料を用いることで，従来困難であった放電加工の極間現象の直接観察を可能にした．高速度ビデオカメラを用いて観察することで，単発放電現象の解明を行い，また従来未解明であった油と水加工液における加工速度の違いの要因として，有力である原因を示した．本研究の成果は，放電加工の極間の直接観察により，正しい加工現象の理解を可能にしており，工業的にも大きな意義をもっていると思われる．従来，放電加工のアーク柱は極間距離に比べて細く，加工くずは放電終了後に放電点から一挙に除去されると考えられてきた．しかし，本研究による極間の直接観察と分光分析によるプラズマの温度測定によって，アーク柱は絶縁破壊直後に急激に膨張し，極間距離や放電痕直径と比べて太く，また加工くずは絶縁破壊直後から放電中に発生していることがわかった．これは，従来の定説を覆すものであり，アーク柱の直径とその膨張過程，また加工くず飛散と放電痕の形成過程との関係が明らかとなった．これにより熱流体解析による放電痕の形成シミュレーションを行う上で最も重要となる熱源直径の境界条件を得ることができた．また，放電加工の加工液として用いられる放電加工油と脱イオン水について，両者の加工速度が異なる要因は，加工液の粘度の違いで説明できることが本研究によってわかった．これは，加工液の粘性の高低が，極間を伝わる圧力波の伝播の減衰量に影響を及ぼし，またそれが放電点の冷却性能に影響を及ぼすためである．極間を伝わる圧力波の伝播の減衰には，極間に存在する気泡の大きさや，極間を占める気泡割合等も影響していることが推測される．従って今後，これらが極間における圧力波の伝播に及ぼす影響が明らかとなれば，加工液開発に関してさらなる加工速度向上のための指針が得られるものと考えられる．

本研究では，放電加工の電極材料に，透明で放電加工を行う上で十分な導電性を有する単結晶SiC材料を用いることで，従来困難であった放電加工の極間現象の直接観察を可能にした．高速度ビデオカメラを用いて観察することで，単発放電現象の解明を行い，また従来未解明であった油と水加工液における加工速度の違いの要因として，有力である原因を示した．本研究の成果は，放電加工の極間の直接観察により，正しい加工現象の理解を可能にしており，工業的にも大きな意義をもっていると思われる．従来，放電加工のアーク柱は極間距離に比べて細く，加工くずは放電終了後に放電点から一挙に除去されると考えられてきた．しかし，本研究による極間の直接観察と分光分析によるプラズマの温度測定によって，アーク柱は絶縁破壊直後に急激に膨張し，極間距離や放電痕直径と比べて太く，また加工くずは絶縁破壊直後から放電中に発生していることがわかった．これは，従来の定説を覆すものであり，アーク柱の直径とその膨張過程，また加工くず飛散と放電痕の形成過程との関係が明らかとなった．これにより熱流体解析による放電痕の形成シミュレーションを行う上で最も重要となる熱源直径の境界条件を得ることができた．また，放電加工の加工液として用いられる放電加工油と脱イオン水について，両者の加工速度が異なる要因は，加工液の粘度の違いで説明できることが本研究によってわかった．これは，加工液の粘性の高低が，極間を伝わる圧力波の伝播の減衰量に影響を及ぼし，またそれが放電点の冷却性能に影響を及ぼすためである．極間を伝わる圧力波の伝播の減衰には，極間に存在する気泡の大きさや，極間を占める気泡割合等も影響していることが推測される．従って今後，これらが極間における圧力波の伝播に及ぼす影響が明らかとなれば，加工液開発に関してさらなる加工速度向上のための指針が得られるものと考えられる．