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三菱电机新型电火花线切割机 可提高超硬模具表面品质、降低后期加工研磨成本 |
三菱电机日前开发出了有助于提高超硬模具生产效率的电火花线切割机“PA05S AquaSurface”，并在2006年4月12日在“Index大阪”开幕的“模具加工技术展（INTERMOLD 2006）”上进行了展示（图1）。通过调节溶入加工液中的离子平衡度，可抑制电火花加工时对超硬模具表面的腐蚀。可提高超硬模具的表面品质，减轻后期加工即研磨工序的作业量，削减模具生产成本。
这种电火花线切割机作为选配功能在现有机型“PA05S”中追加了该公司称为高品质超硬加工系统的“AquaSurface”。这种功能可防止电火花加工时对超硬模具表面的腐蚀。
通常情况下，电火花线切割加工的加工液使用的是水。但在对超硬模具进行电火花加工时使用水的话，超硬合金的表面容易腐蚀。超硬模具采用的结构是利用钴类粘合剂附着碳化钨（WC）微粒，就像下列化学方程式所表示的那样，钴具有作为二价钴离子而易溶于水的性质。
Co ─→ Co2＋ ＋ 2e-（WC-Co中的选择性腐蚀）……（1）
1/2O2 ＋ H2O ＋ 2e- ─→ 2OH-（溶解氧的还原）……（2）
Co ＋ 1/2O2 ＋ H2O ─→ CO2＋ ＋2OH-（（1）和（2）的总反应）
也就是说，表面部分的钴溶于水之后，超硬合金就会推动粘合剂成分，表面就会变得粗糙。这种表面变粗糙的部分就称为腐蚀。
AquaSurface可控制水中离子的平衡度，避免粘合剂成分钴从超硬合金中溶出（图2）。为此，在加工液的部分循环线路中加入了“AquaSurface树脂”。
其工作原理是：在加工槽中使用的水流入污水槽后，利用泵将污水通过净化过滤器移至清液槽中。在这里利用一种名为“离子控制传感器”的传感器判断离子平衡是否处于促使钴溶出的状态。如若达到了可使钴溶出的离子平衡度，就会注入水，使之从AquaSurface树脂中通过，变成不会使钴溶出的离子平衡度之后，再重新将水流入加工槽一侧。
利用这种原理，新型电火花加工机床可防止超硬模具的表面腐蚀，还可减轻作为后期加工所需的修光等研磨工序的作业量。另一个优点是，电火花加工时间也比为了防止钴的溶出而使用油作为加工液的传统方法短。
三菱电机作为工件样品，还展出了制作芯片电容器的超硬模具（图3）。表面粗糙度为Rz0.5μm，Ra0.07μm。加工精度为±2μm，加工时间为62小时。
AquaSurface的选配价为130万日元。（记者：近冈 裕）
■日文原文
【INTERMOLD速報】三菱電機，超硬金型の表面品位を高めるワイヤ放電加工機を開発---後加工の磨きコストを軽減
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