放電加工による絶縁性セラミックスの3次元複雑形状加工

本研究では,補助電極を用いた絶縁性セラミックスの放電加工法の加工速度向上と原理解明を目的とした.加工速度については,補助電極材料に着目し,種々の材料を用いて加工を行った.また,原理については絶縁性セラミックスの加工時に発生する電流・電圧波形を観察し,放電状態に伴う加工形態について検討を行った.1.加工特性の向上:本方法は絶縁性セラミックスの上部に金属板を密着させ,金属側からセラミックスへと加工する.セラミックスの加工が開始される時に,セラミックス表面には加工油の熱分解炭素を主成分とした導電性表面層が形成する.本実験では,補助電極にAl,Cu,Mo,W板を用いて加工した結果,この表面層の形成されやすさが補助電極材料の熱伝導率に大きく依存することが明らかとなり,加工速度も向上した.また,熱分解カーボンの効果的な付着をねらいとして,補助電極にメッシュを用いた場合においても加工速度は向上した.2.加工原理の解明:補助電極からセラミックスへと加工が遷移する時の放電状態の変化について調べた結果,非常に多くの短絡の発生が認められた.セラミックス加工の初期段階においては,短絡の発生に伴うピンチ効果により,熱分解カーボンがセラミックス表面に付着したと考えられる.完全にセラミックスのみを加工している段階においては,集中放電の発生が多く見られた.集中放電の発生を抑えるような加工条件では,表面層の厚さが薄く,加工速度も遅くなったことから,集中放電が導電性表面層の生成に大きく寄与していると考えられる.

本研究では,補助電極を用いた絶縁性セラミックスの放電加工法の加工速度向上と原理解明を目的とした.加工速度については,補助電極材料に着目し,種々の材料を用いて加工を行った.また,原理については絶縁性セラミックスの加工時に発生する電流・電圧波形を観察し,放電状態に伴う加工形態について検討を行った.1.加工特性の向上:本方法は絶縁性セラミックスの上部に金属板を密着させ,金属側からセラミックスへと加工する.セラミックスの加工が開始される時に,セラミックス表面には加工油の熱分解炭素を主成分とした導電性表面層が形成する.本実験では,補助電極にAl,Cu,Mo,W板を用いて加工した結果,この表面層の形成されやすさが補助電極材料の熱伝導率に大きく依存することが明らかとなり,加工速度も向上した.また,熱分解カーボンの効果的な付着をねらいとして,補助電極にメッシュを用いた場合においても加工速度は向上した.2.加工原理の解明:補助電極からセラミックスへと加工が遷移する時の放電状態の変化について調べた結果,非常に多くの短絡の発生が認められた.セラミックス加工の初期段階においては,短絡の発生に伴うピンチ効果により,熱分解カーボンがセラミックス表面に付着したと考えられる.完全にセラミックスのみを加工している段階においては,集中放電の発生が多く見られた.集中放電の発生を抑えるような加工条件では,表面層の厚さが薄く,加工速度も遅くなったことから,集中放電が導電性表面層の生成に大きく寄与していると考えられる.