放電加工における放電生成物の状態制御と利用に関する研究
目次
１　序論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１
１．１　放電加工の現状・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１
１．２　放電加工の歴史・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１
１．３　放電加工の加工原理・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　４
１．４　本研究の背景と目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　９
１．４．１　本研究に関する先行研究・・・・・・・・・・・・・・　９
１．４．２　背景と目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　９
１．５　本論文の構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１３
１．５．１　用語の定義・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１３
１．５．２　本論文の構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１６
２　油系加工液を用いた場合の加工屑制御－Ｉ
－　放電状態の制御　－　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１８
２．１　はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　１８
２．２　加工屑状態の把握・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　２０
２．２．１　加工電圧波形と加工状態との関係
（特徴量の定義と実験方法）・・・・・・・・・・・・　２０
２．２．２　実験装置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　２０
２．２．３　加工深さの推移・・・・・・・・・・・・・・・・・・　２３
２．２．４　特徴量の分析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　２６
２．２．５　放電状態が放電状態検出パラメータに及ぼす影響・・・　３７
２．３　仕上げ面への影響・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　４１
２．３．１　放電中の電圧分散値Vsvと高周波成分Vshfの関係 ・・・　４１
２．３．２　高周波成分Vshfの検出回路・・・・・・・・・・・・・　４６
２．３．３　実時間での加工状態検出・・・・・・・・・・・・・・　５２
２．３．４　NGパルスおよびARパルスの作用・・・・・・・・・・・　５６
２．３．５　高周波成分の意味・・・・・・・・・・・・・・・・・　５９
２．４　高周波成分フィードバックによる安定化・・・・・・・・・・・・　６１
２．４．１　不安定状態の検出・・・・・・・・・・・・・・・・・　６１
２．４．２　高速休止制御・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　６１
２．４．３　他の適応制御との併用・・・・・・・・・・・・・・・　６４
２．５　まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　７０
３　油系加工液を用いた場合の加工屑制御－ＩＩ
－　短絡現象の解消　－　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　７１
３．１　はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　７１
３．２　短絡状態の把握・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　７３
３．２．１　短絡時の極間状態・・・・・・・・・・・・・・・・・　７３
３．２．２　加工屑に作用する力・・・・・・・・・・・・・・・・　７５
３．２．３　短絡ブリッジの観察・・・・・・・・・・・・・・・・　７８
３．２．４　加工面品質への影響・・・・・・・・・・・・・・・・　８３
３．２．５　ピーク電流値ieと短絡頻度・・・・・・・・・・・・・　８３
３．３　電流制御による短絡の解消・・・・・・・・・・・・・・・・・・　８６
３．３．１　極間短絡の検出原理・・・・・・・・・・・・・・・・　８６
３．３．２　短絡電流防止回路の効果１
－　グラファイト電極への付着物　－　・・・・・・・・・・　８８
３．３．３　短絡電流防止回路の効果１
－　電極・工作物の傷　－　・・・・・・・・・・・・・・・　９２
３．３．４　短絡電流防止回路のまとめ・・・・・・・・・・・・・　９６
３．４　ブリッジ破壊による短絡の解消・・・・・・・・・・・・・・・・　９６
３．４．１　短絡ブリッジ除去の原理・・・・・・・・・・・・・・　９７
３．４．２　短絡ブリッジ除去回路の構成・・・・・・・・・・・・　９９
３．４．３　短絡ブリッジ除去パルスの最適化・・・・・・・・・・１０２
３．４．４　短絡ブリッジ除去回路の効果１
－　短絡解消率　－　・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０６
３．４．５　短絡ブリッジ除去回路の効果２
－　短絡発生率　－　・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０９
３．４．６　短絡ブリッジ除去回路の効果３
－　仕上加工速度および電極消耗率　－　・・・・・・・・・１１１
３．４．７　短絡ブリッジ除去回路のまとめ・・・・・・・・・・・１１１
３．５　まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１４
４　不燃性加工液を用いた場合の分解生成物制御・・・・・・・・・・・・・・・１１５
４．１　はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１５
４．２　加工状態の解析と分解生成物の同定・・・・・・・・・・・・・・１１６
４．２．１　実験条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１６
４．２．２　不燃性液を用いた放電加工におけるタールの生成・・・１１８
４．２．３　極間短絡の発生・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１８
４．２．４　タールの分析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１８
４．２．５　極間電圧の低下・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２０
４．２．６　不燃性液放電加工におけるタールの発生機構・・・・・１２４
４．２．７　タールの工作物面への付着・・・・・・・・・・・・・１２７
４．３　タール付着の抑制・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３０
４．３．１　両極性加工の原理・・・・・・・・・・・・・・・・・１３０
４．３．２　大面積での加工結果・・・・・・・・・・・・・・・・１３２
４．３．３　短絡の減少と極間電圧低下の防止・・・・・・・・・・１３５
４．４　まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３８
５　放電生成物を利用した硬質被膜の形成・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３９
５．１　はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３９
５．１．１　従来の表面処理技術・・・・・・・・・・・・・・・・１３９
５．１．２　放電現象を利用した表面処理技術の背景・・・・・・・１４０
５．２　工作物表面の硬化現象・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１４１
５．２．１　実験方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１４１
５．２．２　Ti電極による放電表面処理・・・・・・・・・・・・・１４１
５．２．３　被膜形成プロセス・・・・・・・・・・・・・・・・・１４１
５．３　生成被膜の特性分析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１４４
５．３．１　硬質被膜の性質・・・・・・・・・・・・・・・・・・１４４
５．３．２　パルス幅と膜厚の関係・・・・・・・・・・・・・・・１４７
５．３．３　処理時間と膜厚の関係・・・・・・・・・・・・・・・１４７
５．３．４　磨耗試験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１５２
５．３．５　圧粉体電極による処理・・・・・・・・・・・・・・・１５２
５．３．６　処理時間による被膜の推移・・・・・・・・・・・・・１５５
５．３．７　面あらさ改善の方法・・・・・・・・・・・・・・・・１５９
５．３．８　硬質被膜の密着性・・・・・・・・・・・・・・・・・１５９
５．３．９　その他の特長・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１６３
５．４　任意形状の領域表面硬化と工具改質への応用・・・・・・・・・・１６３
５．４．１　単純形状電極による走査法・・・・・・・・・・・・・１６３
５．４．２　被膜生成の例・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１６５
５．４．３　プレス型への適用・・・・・・・・・・・・・・・・・１６５
５．４．４　ドリルへの応用・・・・・・・・・・・・・・・・・・１６９
５．５　まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１７３
６　結論と展望・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１７５
６．１　本研究により得られた成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・１７５
６．１．１　放電状態の解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・１７５
６．１．２　短絡状態の解析結果・・・・・・・・・・・・・・・・１７６
６．１．３　不燃性加工液を使用した場合の放電現象の解析結果・・１７６
６．１．４　放電生成物の硬質被膜形成への利用・・・・・・・・・１７７
６．１．５　まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１７８
６．２　展望・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１７８
謝辞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１８０
参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１８２
本論文に関する公表文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１８９