專利名稱：加工液液質(zhì)控制裝置與方法、以及放電加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在放電加工處理中，控制作為加工液使用的離子交換水的導(dǎo)電率和pH值的加工液液質(zhì)控制裝置與方法、以及具有加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置。
背景技術(shù)：
在被加工物與電極之間經(jīng)由加工液施加脈沖狀的電壓而使之產(chǎn)生放電，對被加工物進行加工的放電加工處理中，為了易于在穩(wěn)定的條件下產(chǎn)生放電，需要將加工液的導(dǎo)電率(電阻率)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。另外，控制加工液的導(dǎo)電率的結(jié)果是，使加工液的氫離子濃度(或氫氧化物離子濃度)發(fā)生變化，為了防止被加工物溶解，還必須根據(jù)被加工物的材質(zhì)，將加工液的pH值也控制在規(guī)定范圍內(nèi)。因此，當(dāng)前提出如下技術(shù)分別用導(dǎo)電率計和pH計測定在放電加工處理中使用的加工液的導(dǎo)電率和pH值，根據(jù)其結(jié)果控制加工液的液質(zhì)(例如，參考專利文獻1～3)。
另外，在放電加工處理中，如果被加工物長時間浸泡在加工液中，則構(gòu)成被加工物的金屬會發(fā)生腐蝕，因此要添加腐蝕抑制劑。但是，如果腐蝕抑制劑的濃度增加，則加工液的導(dǎo)電率會上升，無法進行穩(wěn)定的放電。因此，提出一種鐵類金屬的防腐蝕方法，其使用固定了亞硝酸離子和碳酸離子、碳酸氫離子、氫氧化物離子中的一種或一種以上的陰離子交換樹脂，對水中的鐵類金屬進行防腐蝕，同時能夠進行穩(wěn)定的放電(例如，參考專利文獻4)。此外，雖然不是在放電加工處理中，但也提出一種在水中添加由四唑化合物及其鹽構(gòu)成的水溶性金屬防腐劑，來防止超硬材料或金屬材料的腐蝕方法(例如，參考專利文獻5)。
專利文獻1特開昭63-191514號公報專利文獻2特開平4-141319號公報專利文獻3特開平5-42414號公報專利文獻4特開2002-301624號公報專利文獻5特開平7-145491號公報發(fā)明內(nèi)容在專利文獻1～3中，如上所述使用pH計測定放電加工處理的加工液的pH值，但通常，在該pH計上使用玻璃電極。該情況下，如果將pH計長時間浸泡在加工液中，則pH計的內(nèi)部液體會受到污染。因此，存在必須定期維護玻璃電極的問題。
另外，在專利文獻4中記載的將固定了亞硝酸離子、碳酸離子、碳酸氫離子、氫氧化物離子中的一種或一種以上的陰離子的交換樹脂，作為加工液的腐蝕抑制劑使用的情況下，對鐵等鈍化金屬有效，但對于超硬材料或Cu(銅)等的非鈍化金屬材料來說，存在無法實現(xiàn)其防腐蝕效果的問題。
而且，如上所述，為了不使放電加工性能惡化，放電加工處理的加工液必須維持為小于或等于規(guī)定的導(dǎo)電率。因此，要將加工液通入純水化樹脂(H+型陽離子交換樹脂+OH-型陰離子交換樹脂)。但是，在專利文獻5中所述的將水溶性金屬防腐劑加入放電加工處理的加工液中的情況下，因為水溶性金屬防腐劑中的離子物質(zhì)會被純水化樹脂捕捉，所以存在加工液中的水溶性金屬防腐劑濃度降低，無法發(fā)揮針對超硬材料或金屬材料的防腐蝕效果的問題。
本發(fā)明是鑒于上述情況提出的，其目的在于，得到一種加工液液質(zhì)控制裝置及其方法，其不使用pH計測定在放電加工處理中作為加工液使用的離子交換水的pH值，而能夠控制離子交換水的導(dǎo)電率和pH值，使其能夠穩(wěn)定進行放電加工，且對被加工物具有防腐蝕效果。另外，還得到具有該加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的加工液液質(zhì)控制裝置的特征在于，具有加工液槽，其儲存加工液；純水化單元，其從前述加工液槽內(nèi)的加工液中去除雜質(zhì)離子并生成純水，使得雜質(zhì)離子成為規(guī)定量；防腐蝕離子生成單元，其將前述加工液槽內(nèi)的加工液中的雜質(zhì)陽離子置換為規(guī)定的陽離子，將雜質(zhì)陰離子置換為防腐蝕離子；切換單元，其將前述加工液槽內(nèi)的加工液切換為送入前述純水化單元或前述防腐蝕離子生成單元中的某一個；導(dǎo)電率測定單元，其測定前述加工液槽內(nèi)的加工液的導(dǎo)電率；以及切換控制單元，其根據(jù)由前述導(dǎo)電率測定單元測定出的導(dǎo)電率，控制前述切換單元，以將前述加工液送入前述純水化單元或前述防腐蝕離子生成單元中的某一個。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過使加工液成為堿性的水溶液，具有可以不使用pH計而由加工液的導(dǎo)電率求出pH值，同時防止超硬材料或金屬材料等被加工物的腐蝕的效果。


圖1是示意地表示本發(fā)明的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式1的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是示意地表示本發(fā)明的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式2的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示NaOH水溶液中的導(dǎo)電率和pH值的關(guān)系的圖。
圖4是示意地表示具有圖2的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖5是表示切換控制部的控制動作的圖。
圖6是表示切換控制部的切換處理順序的流程圖。
圖7是表示來自自來水注入的加工液的導(dǎo)電率和pH值的隨時間變化的圖。
圖8是示意地表示本發(fā)明的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式3的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是示意地表示具有圖8的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖10是表示切換控制部的控制動作的圖。
圖11是表示切換控制部的切換處理的流程圖。
圖12是示意地表示本發(fā)明的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式4的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是表示具有圖12的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是切換控制部的控制動作的圖。
圖15是表示切換控制部的切換處理順序的流程圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖，詳細說明本發(fā)明涉及的加工液液質(zhì)控制裝置與其方法以及放電加工裝置的優(yōu)選的實施方式。
實施方式1.
在放電加工處理中，通常將WC-Co等超硬材料或Cu等金屬材料浸泡在加工液中進行處理。因此，首先對于將這些超硬材料和金屬材料浸泡在中性水中時的反應(yīng)進行說明。作為超硬材料的WC-Co，在中性水中如下式(1)所示，WC-Co中的Co腐蝕，如下式(2)所示，由在(1)式中產(chǎn)生的電子使水中的溶解氧還原。其結(jié)果，如由(1)式和(2)式得出的下式(3)所示，利用水中的溶解氧，選擇性地使化合態(tài)的Co腐蝕。由于該Co的選擇性腐蝕，在超硬材料(WC-Co)的表面，生成伴隨Co腐蝕的空隙層。
Co→Co2++2e…(1)1/2O2+H2O+2e→2OH-…(2)Co+1/2O2+H2O→Co2++2OH-…(3)金屬材料也與超硬材料相同地，在中性水中進行腐蝕反應(yīng)。下面，作為金屬材料以Cu為例，在下式(4)～(6)中表示水中的腐蝕反應(yīng)。
Cu→Cu2++2e…·(4)1/2O2+H2O+2e→2OH-…(5)Cu+1/2O2+H2O→Cu2++2OH-…(6)在金屬材料的情況下，也如(4)式所示，Cu發(fā)生腐蝕，如(5)式所示，利用在(4)式中產(chǎn)生的電子使水中的溶解氧還原。其結(jié)果，對于水中的Cu來說，如(6)式所示，由于水中的溶解氧而Cu發(fā)生腐蝕。在(4)～(6)式中舉出Cu為例子，但除了Cu以外的金屬材料也會發(fā)生同樣的腐蝕反應(yīng)。
如上所述，通常中性水中的WC-Co等超硬材料以及Cu等金屬材料腐蝕的主要原因是溶解氧。因此，參考(3)式和(6)式，可以通過在有溶解氧存在的加工液(水)中，將加工液的pH值控制為堿性，即通過提高氫氧化物離子的濃度，來防止超硬材料或金屬材料的腐蝕。各種實驗結(jié)果表明，為了在堿性范圍內(nèi)發(fā)揮WC-Co等超硬材料以及Cu、Fe(鐵)、Zn(鋅)等金屬材料的防腐蝕效果，優(yōu)選使pH值的下限為8.5。另外，如果pH值升高，則加工液的導(dǎo)電率增加，使得放電加工性能降低，所以優(yōu)選使pH值的上限為10.5。
另外，在放電加工處理中，為了維持穩(wěn)定的放電加工性能，優(yōu)選使加工液的導(dǎo)電率為規(guī)定值(通常，小于或等于70μS/cm)。而且，為了不使用pH計而求出加工液的pH值，使加工液為含有規(guī)定量雜質(zhì)的純水(離子交換水)，并由構(gòu)成強鹽基性水溶液的離子置換該雜質(zhì)。即，由例如堿金屬或堿土類金屬等的陽離子置換雜質(zhì)陽離子，由氫氧化物離子(OH-)置換雜質(zhì)陰離子。由此，因為純水中含有的陰離子的量與置換為氫氧化物離子的量對應(yīng)，所以作為陰離子的量的標(biāo)準的導(dǎo)電率，與氫氧化物離子的濃度即pH值對應(yīng)。也就是說，通過測定成為堿性水溶液的加工液(離子交換水)的導(dǎo)電率，能夠求得pH值。并且，通過將測定出的導(dǎo)電率，與成為規(guī)定的pH值范圍的導(dǎo)電率比較，根據(jù)其比較結(jié)果，控制加工液中含有的氫氧化物離子的量，能夠不損失放電加工性能而保證被加工物的防腐蝕性。其結(jié)果，即使不使用有玻璃電極的pH計，也能夠通過測定導(dǎo)電率求得pH值。
下面，對這種實現(xiàn)加工液液質(zhì)控制的加工液液質(zhì)控制裝置進行說明。圖1是示意地表示本發(fā)明涉及的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式1的結(jié)構(gòu)的圖。該加工液液質(zhì)控制裝置10具有加工原液供給部11、加工液槽12、導(dǎo)電率測定部13、純水化部14、防腐蝕離子生成部15、切換部16以及切換控制部17。
加工原液供給部11供給作為加工液源的加工原液，具體來說，供給自來水或工業(yè)用水、地下水等淡水。另外，加工液槽12是儲存在放電加工裝置的放電加工處理中使用的加工液的槽，導(dǎo)電率測定部13測定加工液槽12中的加工液的導(dǎo)電率。
純水化部14去除由加工原液供給部11供給的淡水中、或由加工液槽12供給的加工液中的雜質(zhì)離子，生成離子交換水(以下稱為純水)。但是，并不是將雜質(zhì)完全去除，在純水中還要殘留有微量的雜質(zhì)離子，以使其導(dǎo)電率為數(shù)μS/cm～數(shù)十μS/cm。這樣，雜質(zhì)離子被置換為由后述的防腐蝕離子生成部15生成的防腐蝕離子即氫氧化物離子，并可以由雜質(zhì)離子的濃度求出pH值。作為這種純水化部14，可以使用將H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂混合或組合后得到的產(chǎn)品。
防腐蝕離子生成部15生成作為防腐蝕離子的氫氧化物離子，以將離子交換水(或者加工液)中的雜質(zhì)離子置換為防腐蝕離子。以下，將含有雜質(zhì)離子的離子交換水置換為防腐蝕離子后的溶液稱為加工液。作為這種防腐蝕離子生成部15，可以使用將堿金屬離子型或堿土類金屬離子型的陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂混合、組合后的產(chǎn)品，或?qū)⑵渑c電解水制造裝置組合后的產(chǎn)品等。
切換部16用于切換將來自加工原液供給部11的加工原液或來自加工液槽12的加工液，向純水化部14供給或向防腐蝕離子生成部15供給，由閥等構(gòu)成。
切換控制部17預(yù)先根據(jù)使pH值(氫氧化物離子的濃度)變化為各個值的加工液的導(dǎo)電率，求出表示加工液中的導(dǎo)電率與PH值間的關(guān)系的導(dǎo)電率-pH值信息，根據(jù)由導(dǎo)電率測定部13測定出的導(dǎo)電率，參照導(dǎo)電率-pH值信息，求出加工液的pH值，并控制切換部16，以切換來自加工液槽12的加工液的輸送目標(biāo)，使得其pH值處于規(guī)定的范圍內(nèi)。而且，作為導(dǎo)電率-pH值信息，也可以預(yù)先求出成為規(guī)定范圍的pH值的導(dǎo)電率的范圍，并控制切換部16，以使得由導(dǎo)電率測定部13測定出的導(dǎo)電率處于該導(dǎo)電率范圍內(nèi)。由該切換控制部17進行的基于具體導(dǎo)電率的切換部16的控制，是在pH值高于規(guī)定值的情況下，對切換部16進行切換，將加工液(或純水)通入純水化部14以使得pH值降低，在pH值低于規(guī)定值的情況下，對切換部16進行切換，將加工液(或純水)通入防腐蝕離子生成部15以使得pH值升高。
加工原液供給部11和加工液槽12，分別使用管道或軟管等與切換部16連接，在切換部16的與加工原液供給部11和加工液槽12的連接側(cè)，設(shè)有進行切換的閥門21，以使得來自加工原液供給部11的加工原液和來自加工液槽12的加工液中的某一個流向切換部16。另外，在加工原液供給部11和閥門21之間，設(shè)有用于將加工原液輸出到切換部16側(cè)的第1泵22，在加工液槽12和閥門21之間，設(shè)有用于將加工液輸出到切換部16側(cè)的第2泵23。在純水化部14和加工液槽12之間、防腐蝕離子生成部15和加工液槽12之間，通過管道或軟管等連接。
在這里，對該加工液液質(zhì)控制裝置10中的加工液液質(zhì)控制方法進行說明。首先，切換切換部16，使裝置內(nèi)的液體流入純水化部14側(cè)，來自加工原液供給部11的加工原液即淡水，利用第1泵22，經(jīng)由閥門21、切換部16通入純水化部14。淡水中的雜質(zhì)由純水化部14去除而留有少量的雜質(zhì)離子，成為離子交換水(純水)，該離子交換水向加工液槽12供給。然后，切換切換部16，使液體流入防腐蝕離子生成部15側(cè)，加工液槽12中的離子交換水利用第2泵23，經(jīng)由閥門21和切換部16，通入防腐蝕離子生成部15。
在防腐蝕離子生成部15中，離子交換水中的雜質(zhì)陰離子被置換為防腐蝕離子即氫氧化物離子，作為加工液向加工液槽12供給。另外，離子交換水中的雜質(zhì)陽離子被置換為堿金屬或堿土類金屬的陽離子。由此，加工液成為強鹽基的水溶液，使得加工液的導(dǎo)電率和pH值之間可以保持相關(guān)關(guān)系。加工液槽12的導(dǎo)電率測定部13測定加工液的導(dǎo)電率，將其測定結(jié)果輸出到切換控制部17。切換控制部17將由導(dǎo)電率測定部13測定出的導(dǎo)電率，與相當(dāng)于規(guī)定的pH值的基準導(dǎo)電率進行比較。在導(dǎo)電率大于規(guī)定導(dǎo)電率的情況下，因為加工液的pH值也高于規(guī)定的pH值，所以控制切換部16，將加工液通入純水化部14，以降低pH值。另一方面，在導(dǎo)電率小于基準導(dǎo)電率的情況下，因為加工液的pH值也低于規(guī)定的pH值，所以控制切換部16，將加工液通入防腐蝕離子生成部15，以提高pH值。如上所述，通過測定加工液槽12中的成為強鹽基水溶液的加工液的導(dǎo)電率，控制加工液的導(dǎo)電率和pH值。
根據(jù)該實施方式1，使含有規(guī)定量雜質(zhì)離子的交換液，成為由堿金屬或堿土類金屬的陽離子和氫氧化物離子置換得到的強鹽基性水溶液的加工液，以使得加工液的導(dǎo)電率和pH值之間保持相關(guān)性，因此，具有僅通過測定加工液的導(dǎo)電率，就能夠獲得控制加工液的pH值所必需的信息的效果。從而，不需要用于測定加工液pH值的帶有玻璃電極的pH計，不需要進行pH計的保養(yǎng)。
實施方式2.
在實施方式1中，對加工液液質(zhì)控制裝置及其方法的概要進行了說明，在該實施方式2中，對以下的加工液液質(zhì)控制裝置和具有該加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置進行說明，該加工液液質(zhì)控制裝置的純水化部使用由H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的純水化樹脂塔，防腐蝕離子生成部使用由Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的離子交換樹脂塔。
圖2是示意地表示本發(fā)明涉及的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式2的結(jié)構(gòu)的圖。該加工液液質(zhì)控制裝置10A如上所述，是在實施方式1的圖1中，使純水化部14由H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的純水化樹脂塔14A構(gòu)成，使防腐蝕離子生成部15由Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的離子交換樹脂塔15A構(gòu)成。另外，圖1的加工原液供給部11由儲存淡水的水槽11A構(gòu)成。此外，由于其他結(jié)構(gòu)要素與實施方式1相同，所以標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略其說明。
作為在純水化樹脂塔14A中使用的H+型陽離子交換樹脂，可以舉出例如以苯乙烯-二乙烯基苯聚合物、苯酚甲醛樹脂等為基體，具有磺酸基作為離子交換基的物質(zhì)。它們可以采用市售的商品，例如H+型的「アンバ一ライトIR120B」(「ロ一ム·アンド·ハ一ス社」的商品名)、H+型的「ダイヤイオンSK1B」(「三菱化學(xué)(株)」的商品名)。另外，作為在純水化樹脂塔14A中使用的OH-型陰離子交換樹脂，可以舉出例如以苯乙烯-二乙烯基苯聚合物等為基體、以三甲基銨根、β-羥基乙基二甲基銨根等作為離子交換基的物質(zhì)。它們可以采用市售的商品，例如OH-型的「アンバ一ライトIRA400J」(「ロ一ム·アンド·ハ一ス社」的商品名)、OH-型的「ダイヤイオンSA10A」(「三菱化學(xué)(株)」的商品名)。
通過向加入了H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合物的純水化樹脂塔14A中通入作為加工液源的自來水、工業(yè)用水、地下水等淡水(加工原液)，可以去除淡水中的雜質(zhì)離子。例如，如果淡水中存在K+作為雜質(zhì)陽離子，存在Cl-作為雜質(zhì)陰離子，則利用H+型陽離子交換樹脂，通過下式(7)的反應(yīng)，K+被純水化樹脂捕捉，利用OH-型陰離子交換樹脂，通過下式(8)的反應(yīng)，Cl-被純水化樹脂捕捉。
R-SO3H++K+→R-SO3K++H+…(7)R≡N-OH-+Cl-→R≡N-Cl-+OH-…(8)其中，R是聚苯乙烯母體樹脂。而且，如后所述，在使用由Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的離子交換樹脂塔15A作為防腐蝕性離子生成部的情況下，為了生成堿性加工液，調(diào)整使得保留微量的雜質(zhì)離子(導(dǎo)電率為數(shù)μS/cm～數(shù)十μS/cm)。
作為離子交換樹脂塔15A的Na+型陽離子交換樹脂，可以舉出例如以苯乙烯-二乙烯基苯聚合物、苯酚甲醛樹脂等為基體，具有磺酸基作為離子交換基的物質(zhì)。它們可以采用市售的商品，例如Na+型的「アンバ一ライトIR120B」(「ロ一ム·アンド·ハ一ス社」的商品名)、Na+型的「ダイヤイオンSK1B」(「三菱化學(xué)(株)」的商品名)。此外，離子交換樹脂塔15A的OH-型陰離子交換樹脂，可以使用與純水化樹脂塔14A的OH-型陰離子交換樹脂同樣的物質(zhì)。該OH-型陰離子交換樹脂是為了使通入離子交換樹脂塔15A中的加工液堿性化所必需的，將水中的雜質(zhì)陰離子置換為OH-。
通過將加工液通入由Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的離子交換樹脂塔15A中，加工液中的雜質(zhì)陽離子置換為Na+，雜質(zhì)陰離子置換為氫氧化物離子。例如，如果加工液中存在K+作為雜質(zhì)陽離子，存在SO42-作為雜質(zhì)陰離子，則利用Na+型陽離子交換樹脂，通過下式(9)的反應(yīng)，K+被置換為Na+，利用OH-型陰離子交換樹脂，通過下式(10)的反應(yīng)，SO42-被置換為OH-型陰離子。
R-SO3Na++K+→R-SO3K++Na+…(9)R≡N-OH-+SO42-→R≡N-SO42-+OH-…(10)根據(jù)上式(9)，Na+與水的堿性化沒有直接關(guān)系，但由于水中的雜質(zhì)陽離子被置換為Na+，且根據(jù)上式(10)，水中的雜質(zhì)陰離子被置換為OH-，所以加工液成為NaOH水溶液(堿性水)。
NaOH水溶液濃度、導(dǎo)電率及pH值之間相互關(guān)聯(lián)，如果NaOH水溶液濃度確定，則導(dǎo)電率及pH值也確定。圖3是表示NaOH水溶液中的導(dǎo)電率和pH值之間的關(guān)系的圖。在該圖3中，橫軸表示NaOH水溶液中的pH值，縱軸表示NaOH水溶液的導(dǎo)電率。如該圖所示，如果NaOH的pH值上升則導(dǎo)電率也上升，兩者之間存在相關(guān)關(guān)系。也就是說，如果導(dǎo)電率確定，則與該導(dǎo)電率對應(yīng)的pH值也確定。因此，Na+型陽離子交換樹脂的功能是用于維持導(dǎo)電率和pH值之間的關(guān)系。更具體來說，是用于使加工液成為強鹽基性的水溶液。根據(jù)該原理，只要能夠使導(dǎo)電率和pH值之間保持關(guān)聯(lián)性，則不僅限于Na+型陽離子交換樹脂，還可以使用Ca2+或K+型等的陽離子交換樹脂。
在這里，對于加工液液質(zhì)控制裝置的加工液液質(zhì)控制順序進行說明。首先，對于使加工原液成為加工液(具有規(guī)定導(dǎo)電率的離子交換水(純水))的順序進行說明。來自水槽11A的作為加工原液的淡水，利用泵22，經(jīng)由閥門21和切換部16，通入純水化樹脂塔14A，將淡水中的雜質(zhì)離子(Na+、Ca2+、Cl-、SO42-等)去除，生成導(dǎo)電率為數(shù)μS/cm～數(shù)十μS/cm程度的有少量雜質(zhì)離子的離子交換水(純水)。然后，將離子交換水通入加入了Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂的交換樹脂塔15A，將離子交換水中的雜質(zhì)陽離子置換為Na+，將雜質(zhì)陰離子置換為OH-，制成加工液。其結(jié)果，離子交換水成為pH值和導(dǎo)電率間具有相關(guān)性的堿性的NaOH水溶液。
下面，對控制加工液的順序進行說明。由上述加工原液生成的離子交換水，作為放電加工裝置的加工液使用。該加工液必須控制為具有規(guī)定導(dǎo)電率和pH值，但因為通入離子交換樹脂塔15A之前的離子交換水中含有的陰離子量與置換為OH-的量對應(yīng)，所以通過控制成為陰離子量的多少的標(biāo)準的導(dǎo)電率，就能夠控制由離子交換樹脂塔15A生成的OH-的量、即pH值。也就是說，在導(dǎo)電率高于與規(guī)定的pH值對應(yīng)的基準導(dǎo)電率的情況下，通入純水化樹脂塔14A中，降低導(dǎo)電率即pH值。反之，在導(dǎo)電率低于與規(guī)定的pH值對應(yīng)的基準導(dǎo)電率的情況下，通入離子交換樹脂塔15A中，提高導(dǎo)電率即pH值。
下面，對具有圖2的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置進行說明。圖4是示意地表示具有圖2的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。放電加工裝置由對被加工物301進行放電加工處理的放電加工部300、和使放電加工部300中使用的加工液循環(huán)而進行清潔并反復(fù)利用的加工液液質(zhì)控制部100A構(gòu)成。
放電加工部300具有加工槽302，其儲存加工液并進行被加工物301的放電加工處理；上部加工液噴嘴303及下部加工液噴嘴304，其使加工液從被加工物301的上下噴出；線電極305，其用于對被加工物301進行放電加工處理；線軸306，其卷繞線電極305；回收滾筒307，其輸送并回收從線軸306開始經(jīng)由上部加工液噴嘴303、下部加工液噴嘴304而張設(shè)的線電極305；以及回收箱308，其回收加工后的線電極305。在該放電加工部300的加工槽302內(nèi)，經(jīng)由加工液在被加工物301和線電極305之間發(fā)生放電，進行放電加工處理。
加工液液質(zhì)控制部100A具有污液槽121，其由加工槽302供給加工液；過濾泵231，其從污液槽121中吸取加工液；過濾器232，其對由過濾泵231吸取的加工液進行過濾；清液槽122，其儲存通過過濾器232的加工液；加工液泵233，其用于使清液槽122的加工液經(jīng)由放電加工部300的上部加工液噴嘴303以及下部加工液噴嘴304，向被加工物301和線電極305之間噴出；純水化樹脂塔140，其儲存用于去除加工液中的雜質(zhì)的純水化樹脂；純水化樹脂泵161，其從清液槽122中吸取加工液，向純水化樹脂塔140供給；防腐蝕樹脂塔150，其保存用于置換清液槽122的加工液中的雜質(zhì)而堿水化的防腐蝕樹脂；防腐蝕樹脂泵162，其從清液槽122中吸取加工液，向防腐蝕樹脂塔150供給；導(dǎo)電率計130，其測定加工液的導(dǎo)電率；以及切換控制部170，其根據(jù)導(dǎo)電率計130的測定值，使純水化樹脂泵161和/或防腐蝕樹脂泵162動作。
此外，在這種結(jié)構(gòu)的放電加工裝置中，通過了純水化樹脂塔140和防腐蝕樹脂塔150的加工液，再次返回到清液槽122中。另外，清液槽122內(nèi)的加工液，利用加工液泵233，由上部加工液噴嘴303以及下部加工液噴嘴304向線電極305和被加工物301之間的空間噴出，并暫時儲存在加工液槽122內(nèi)。
下面，對圖4所示的電線放電加工裝置的放電加工處理時的動作進行說明。向被加工物301和線電極305之間施加電壓，經(jīng)由從上部加工液噴嘴303和下部加工液噴嘴304噴出的加工液進行放電，熔融去除被加工物301來進行加工。此時，線電極305的放電部分也會隨著放電加工而熔融、惡化，為了在進行加工的同時向加工部供給新的線電極305，在加工中，使卷繞在線軸306上的線電極305經(jīng)由上部加工液噴嘴303、下部加工液噴嘴304、回收滾筒307，連續(xù)送入回收箱308中。由上部加工液噴嘴303及下部加工液噴嘴304噴出的加工液，流過在加工部產(chǎn)生的殘渣后，成為含有大量雜質(zhì)的狀態(tài)，暫時儲存在加工槽302中。
然后，加工槽302的加工液由配管線路導(dǎo)入污液槽121，污液槽121的加工液由過濾泵231送入過濾器232中。含有雜質(zhì)的加工液通過經(jīng)過過濾器232而過濾掉雜質(zhì)，過濾后的加工液儲存在清液槽122中。清液槽122的加工液利用導(dǎo)電率計130測定導(dǎo)電率，測定的結(jié)果送入切換控制部170。
圖5是表示切換控制部的控制動作的圖，圖6是表示切換控制部的切換處理順序的流程圖。為了不損失對被加工物301的防腐蝕效果而進行穩(wěn)定的放電加工，必須將加工液的導(dǎo)電率(pH值)維持為規(guī)定的設(shè)定值(基準導(dǎo)電率)，切換控制部170進行為此的控制處理。如圖5所示，在導(dǎo)電率計130的測定值高于設(shè)定值的情況下，使純水化樹脂泵161動作，使防腐蝕樹脂泵162停止。另外，在導(dǎo)電率計130的測定值低于設(shè)定值的情況下，使純水化樹脂泵161停止，使防腐蝕樹脂泵162動作。
也就是說，切換控制部170判斷測定出的加工液的導(dǎo)電率(pH值)是否高于規(guī)定的設(shè)定值(步驟S111)，在加工液的導(dǎo)電率(pH值)高于規(guī)定的設(shè)定值的情況下(步驟S111為是的情況)，使純水化樹脂泵161動作，使防腐蝕樹脂泵162停止(步驟S112)。由此，清液槽122的加工液經(jīng)由配管線路被送入純水化樹脂塔14A，去除由放電加工產(chǎn)生的金屬離子或由于大氣中的二氧化碳溶解產(chǎn)生的碳酸離子等的雜質(zhì)離子，降低加工液的導(dǎo)電率(pH值)。
另外，在加工液的導(dǎo)電率(pH值)低于規(guī)定的設(shè)定值的情況下(步驟S111中為否的情況)，使純水化樹脂泵161停止，使防腐蝕樹脂泵162動作(步驟S113)。這樣，為了維持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性，清液槽122的加工液經(jīng)由配管線路被送入防腐蝕樹脂塔150，將加工液的導(dǎo)電率(pH值)保持在預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值附近。如上所述，在放電加工裝置中進行放電加工處理。
下面，示出由該實施方式2的裝置結(jié)構(gòu)進行加工液液質(zhì)控制的處理結(jié)果。在純水化樹脂塔140中使用H+型的「アンバ一ライトIR120B」(「ロ一ム·アンド·ハ一ス社」的商品名)、和OH-型的「アンバ一ライトIRA400J」(「ロ一ム·アンド·ハ一ス社」的商品名)的混合物，在防腐蝕樹脂塔150中使用Na+型的「アンバ一ライトIR120B」(「ロ一ム·アンド·ハ一ス社」的商品名)和OH-型的「アンバ一ライトIRA400J」(「ロ一ム·アンド·ハ一ス社」的商品名)的混合物。另外，作為放電加工的初始狀態(tài)，在加工液液質(zhì)控制部100A的清液槽122中注入作為加工原液的自來水(導(dǎo)電率＝147μS/cm、pH值＝7.2)，將用于控制導(dǎo)電率的設(shè)定值設(shè)為14μS/cm。首先，對直到生成具有適合于放電加工的導(dǎo)電率和防腐蝕作用的加工液(14μS/cm、pH值＝9.5)為止的過程進行說明，然后，說明使用生成的加工液進行加工浸泡的結(jié)果。
由于作為加工原液的自來水的導(dǎo)電率為147μS/cm，所以高于用于控制上述導(dǎo)電率的設(shè)定值，因此按照上述圖6的流程，清液槽122內(nèi)的加工液被通入純水化樹脂塔140，反復(fù)進行去除雜質(zhì)離子的處理。其結(jié)果，生成導(dǎo)電率為14μS/cm，pH值為6.2的離子交換水。然后，如果清液槽122的加工液的導(dǎo)電率小于或等于14μS/cm，則加工液通入防腐蝕樹脂塔150中，按照上述圖6的流程，反復(fù)進行將雜質(zhì)陰離子置換為氫氧化物離子的處理，直至達到相當(dāng)于pH值為9.5的導(dǎo)電率。
圖7是表示來自自來水注入的加工液的導(dǎo)電率和pH值隨時間變化的圖。在該圖中，橫軸表示從注入加工原液的時刻(＝t0)開始的時間，左側(cè)的縱軸表示加工液的導(dǎo)電率，右側(cè)的縱軸表示加工液的pH值。從注入加工原液的t0時刻開始到t1時刻的期間，是去除加工原液中的雜質(zhì)離子，降低至成為規(guī)定的基準導(dǎo)電率的過程，看不出加工液的導(dǎo)電率與pH值之間的關(guān)系。但是，如果在t1時刻導(dǎo)電率達到規(guī)定的設(shè)定值，則雜質(zhì)陽離子被置換為Na+、雜質(zhì)陰離子被置換為OH-，在t2時刻，滿足處于圖4所示的導(dǎo)電率和pH值的關(guān)系曲線上的導(dǎo)電率＝14μS/cm、pH值＝9.5的條件。而且，如果過了該時刻t2，則導(dǎo)電率和pH值間的關(guān)系成為優(yōu)良的相關(guān)關(guān)系。
然后，以該導(dǎo)電率＝14μS/cm、pH值＝9.5的離子交換水為加工液，將作為超硬材料的WC-Co、作為金屬材料的Cu、Fe在該加工液中加工浸泡4天。其結(jié)果，WC-Co、Cu、Fe只有輕微程度的變色，腐蝕很輕。
另一方面，作為對比例，將不通入防腐蝕樹脂塔150而只通入純水化樹脂塔140中的導(dǎo)電率＝7.8μS/cm、pH值＝6.2的離子交換水作為加工液，與以上情況相同地，將WC-Co、Cu、Fe在該加工液中加工浸泡4天。其結(jié)果是，WC-Co、Cu呈現(xiàn)大量變色的腐蝕。
根據(jù)該實施方式2，利用由H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合物構(gòu)成的純水化樹脂塔140，使得加工液中的雜質(zhì)離子成為規(guī)定的量，利用由Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂混合物構(gòu)成的防腐蝕樹脂泵162，進一步將該規(guī)定量的雜質(zhì)離子用規(guī)定的陽離子和氫氧化物離子置換，使加工液成為強鹽基性的水溶液，因此，具有可以使加工液和pH值間維持相關(guān)關(guān)系的效果。其結(jié)果，即使不設(shè)置pH計，也能夠僅通過測定加工液的導(dǎo)電率來控制加工液的pH值，進行被加工物301的防腐蝕。
實施方式3.
在該實施方式3中，對以下的加工液液質(zhì)控制裝置以及具有該加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置進行說明，該加工液液質(zhì)控制裝置由H+型陽離子交換樹脂塔、Na+型陽離子交換樹脂塔以及OH-型陰離子交換樹脂塔構(gòu)成實施方式1的純水化部和防腐蝕離子生成部。
圖8是示意地表示本發(fā)明的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式3的結(jié)構(gòu)的圖。如上所述，該加工液液質(zhì)控制裝置10B，由僅由H+型陽離子交換樹脂構(gòu)成的H+型陽離子交換樹脂塔14B、僅由Na+型陽離子交換樹脂構(gòu)成的Na+型陽離子交換樹脂塔15B、以及僅由OH-型陰離子交換樹脂構(gòu)成的OH-型陰離子交換樹脂塔18B構(gòu)成實施方式1中的純水化部14和防腐蝕離子生成部15，通過控制設(shè)置在這各個塔14B、15B、18B的水槽11A和加工液槽12側(cè)的相當(dāng)于切換部16的閥門16A～16C的開閉，使其發(fā)揮作為純水化部14的功能或作為防腐蝕離子生成部15的功能。也就是說，通過將加工液通入H+型陽離子交換樹脂塔14B和OH-型陰離子交換樹脂塔18B中，可以執(zhí)行與實施方式1的純水化部14相同的處理，通過將加工液通入Na+型陽離子交換樹脂塔14B和OH-型陰離子交換樹脂塔18B中，可以執(zhí)行與實施方式1的防腐蝕離子生成部15相同的處理。此外，在該實施方式3中使用的各種離子交換樹脂，可以使用與實施方式2中所示的相同的物質(zhì)。
在這里，對加工液液質(zhì)控制裝置10B的加工液液質(zhì)控制順序進行說明。首先，通過將閥門16A、16C打開、將閥門16B關(guān)閉，將由泵22從水槽11A送出的作為加工原液的淡水，通入H+型陽離子交換樹脂塔14B和OH-型陰離子交換樹脂塔18B中。由此，去除淡水中的雜質(zhì)離子(Na+、Ca2+、Cl-、SO42-等)，生成導(dǎo)電率為數(shù)μS/cm～數(shù)十μS/cm的雜質(zhì)離子量少的離子交換水。然后，通過將閥門16B、16C打開、將閥門16A關(guān)閉，將離子交換水通入Na+型陽離子交換樹脂塔15B和OH-型陰離子交換樹脂塔18B中。由此，離子交換水中的雜質(zhì)陽離子被置換為Na+、雜質(zhì)陰離子被置換為OH-。其結(jié)果，離子交換水成為pH值與導(dǎo)電率間有相關(guān)性的堿性的NaOH水溶液。
在這里，因為在通入與防腐蝕離子生成部15對應(yīng)的Na+型陽離子交換樹脂塔15B和OH-型陰離子交換樹脂塔18B之前的離子交換水中含有的陰離子的量，與置換為OH-的量對應(yīng)，所以通過控制成為陰離子的量多少的標(biāo)準的導(dǎo)電率，能夠控制由OH-型陰離子交換樹脂生成的OH-的量，即pH值。
下面，對具有圖8的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置進行說明。圖9是示意地表示具有圖8的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。該放電加工裝置，由對被加工物301進行放電加工處理的放電加工部300、和使在放電加工部300中使用的加工液循環(huán)而進行清潔并反復(fù)利用的加工液液質(zhì)控制部100B構(gòu)成。該實施方式3的放電加工裝置，放電加工部300與實施方式2相同，但加工液液質(zhì)控制部100B的一部分與實施方式2不同。以下，對與實施方式2相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略其說明，對不同的部分進行說明。
加工液液質(zhì)控制部100B的清液槽122中設(shè)有H+型陽離子交換樹脂塔141，其收容H+型陽離子交換樹脂；H+型陽離子交換樹脂泵163，其從清液槽122中吸出加工液，向H+型陽離子交換樹脂塔141供給；OH-型陰離子交換樹脂塔180，其收容OH-型陰離子交換樹脂；OH-型陰離子交換樹脂泵181，其從清液槽122中吸出加工液，向OH-型陰離子交換樹脂塔供給；Na+型陽離子交換樹脂塔151，其收容Na+型陽離子交換樹脂；以及Na+型陽離子交換樹脂泵164，其從清液槽122中吸出加工液，向Na+型陽離子交換樹脂塔151供給。另外，切換控制部170根據(jù)導(dǎo)電率計130的測定值，控制H+型陽離子交換樹脂泵163、OH-型陰離子交換樹脂泵181以及Na+型陽離子交換樹脂泵164的動作/停止?fàn)顟B(tài)。而且，通過了H+型陽離子交換樹脂塔141、OH-型陰離子交換樹脂塔180以及Na+型陽離子交換樹脂塔151的加工液，重新返回到清液槽122中。
下面，對圖9所示的放電加工裝置的放電加工處理時的動作進行說明。其中放電加工部300中的處理因為進行與實施方式2相同的處理，所以省略其說明。如在實施方式2中所說明的，因放電加工處理而暫時儲存在加工槽302中的含有雜質(zhì)的加工液，被導(dǎo)入污液槽121中，并且雜質(zhì)被過濾后，過濾后的加工液儲存在清液槽122中。并且，清液槽122中的加工液利用導(dǎo)電率計130測定導(dǎo)電率，測定的結(jié)果被送入切換控制部170。
圖10是表示切換控制部進行的控制動作的圖，圖11是表示切換控制部進行的切換處理順序的流程圖。為了不損失對被加工物301的防腐蝕效果而進行穩(wěn)定的放電加工，必須將加工液的導(dǎo)電率(pH值)維持為規(guī)定的設(shè)定值(基準導(dǎo)電率)，切換控制部170進行為此的處理。如圖10所示，在導(dǎo)電率計130的測定值高于設(shè)定值的情況下，使H+型陽離子交換樹脂泵163和OH-型陰離子交換樹脂泵181動作，使Na+型陽離子交換樹脂泵164停止，以將清液槽122的加工液經(jīng)由配管線路送入H+型陽離子交換樹脂塔141和OH-型陰離子交換樹脂塔180。另外，在加工中的加工液的導(dǎo)電率低于規(guī)定值的情況下，為了保持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性，使OH-型陰離子交換樹脂泵181和Na+型陽離子交換樹脂泵164動作，使H+型陽離子交換樹脂泵163停止，以將清液槽122中的加工液經(jīng)由配管線路，送入OH-型陰離子交換樹脂塔180和Na+型陽離子交換樹脂塔151。
并且，在非加工過程中加工液的導(dǎo)電率低于設(shè)定值的情況下，為了維持在非加工過程中的防腐蝕效果，使OH-型陰離子交換樹脂泵181動作，使H+型陽離子交換樹脂泵163和Na+型陽離子交換樹脂泵164停止，以將清液槽122中的加工液經(jīng)由配管線路，送入OH-型陰離子交換樹脂塔180。
也就是說，切換控制部170判斷測定出的加工液的導(dǎo)電率(pH值)是否高于規(guī)定的設(shè)定值(步驟S211)，在加工液的導(dǎo)電率(pH值)高于規(guī)定的設(shè)定值的情況下(步驟S211為是的情況)，使H+型陽離子交換樹脂泵163和OH-型陰離子交換樹脂泵181動作，使Na+型陽離子交換樹脂泵164停止(步驟S212)。由此，清液槽122的加工液經(jīng)由配管線路，被送入H+型陽離子交換樹脂塔141和OH-型陰離子交換樹脂塔180中，去除由放電加工產(chǎn)生的金屬離子或由于大氣中的二氧化碳溶解生成的碳酸離子等雜質(zhì)離子，降低加工液的導(dǎo)電率(pH值)。
另外，在加工液的導(dǎo)電率(pH值)低于規(guī)定的設(shè)定值的情況下(步驟S211為否的情況)，判斷是否為加工過程中(步驟S213)。在為加工過程中的情況下(步驟S213為是的情況)，使H+型陽離子交換樹脂泵163停止，使OH-型陰離子交換樹脂泵181和Na+陽離子交換樹脂泵164動作(步驟S214)。由此，為了保持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性，清液槽122的加工液經(jīng)由配管線路，被送入OH-型陰離子交換樹脂塔180和Na+型陽離子交換樹脂塔151中，將加工液的導(dǎo)電率(pH值)保持為預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值附近。
另一方面，在非加工過程中的情況下(步驟S213中為否的情況)，使H+型陽離子交換樹脂泵163和Na+型陽離子交換樹脂泵164停止，使OH-型陰離子交換樹脂泵181動作(步驟S215)。由此，為了維持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性，使OH-型陰離子交換樹脂泵181動作，將清液槽122中的加工液經(jīng)由配管線路，送入OH-型陰離子交換樹脂塔180中，以將加工液的導(dǎo)電率(pH值)保持為上述設(shè)定值附近。
下面，表示由該實施方式3的裝置結(jié)構(gòu)進行加工液控制的處理結(jié)果。在這里，作為放電加工的初始狀態(tài)，向放電加工裝置的清液槽122中注入作為加工原液的自來水(導(dǎo)電率147μS/cm、pH值＝7.2)，將導(dǎo)電率控制的設(shè)定值設(shè)為14μS/cm。首先，對于直到生成具有適合于放電加工的導(dǎo)電率和防腐蝕作用的加工液(14μS/cm、pH值＝9.5)為止的過程進行說明，然后，說明使用生成的加工液進行加工浸泡的結(jié)果。
由于作為加工原液的自來水的導(dǎo)電率為147μS/cm，所以高于用于控制上述導(dǎo)電率的設(shè)定值，因此按照上述圖11的流程，清液槽122中的加工液被通入H+型陽離子交換樹脂塔141和OH-型陰離子交換樹脂塔180中，反復(fù)進行去除雜質(zhì)離子的處理。其結(jié)果，生成導(dǎo)電率為14μS/cm、pH值為6.2的離子交換水。然后，如果清液槽122的加工液的導(dǎo)電率小于或等于14μS/cm，則因為是非加工過程中(因為還沒有開始加工)，所以通入OH-型陰離子交換樹脂塔180中，反復(fù)進行將雜質(zhì)陰離子置換為氫氧化物離子的處理，直到達到對應(yīng)于pH值為9.5的導(dǎo)電率。另外，如果在加工過程中，則通入OH-型陰離子交換樹脂塔180和Na+型陽離子交換樹脂塔151中，反復(fù)執(zhí)行按照圖11的流程的處理，直到pH值變?yōu)?.5。此時，離子交換水的導(dǎo)電率顯示為14μS/cm，導(dǎo)電率＝14μS/cm、pH值＝9.5位于圖1所示的導(dǎo)電率與pH值間的關(guān)系的曲線上，導(dǎo)電率和pH值間的關(guān)系具有優(yōu)良的相關(guān)關(guān)系。
然后，以該導(dǎo)電率＝14μS/cm、pH值＝9.5的離子交換水為加工液，將作為超硬材料的WC-Co、作為金屬材料的Cu、Fe在該加工液中加工浸泡4天。其結(jié)果，WC-Co、Cu、Fe只有輕微程度的變色，腐蝕很輕。
另一方面，作為對比例，將未通入OH-型陰離子交換樹脂塔180和Na+陽離子交換樹脂塔151中，而僅通入H+型陽離子交換樹脂塔141和OH-型陰離子交換樹脂塔180中的離子交換水(導(dǎo)電率＝7.8μS/cm、pH值＝6.2)作為加工液，將WC-Co、Cu、Fe在該加工液中加工浸泡4天。其結(jié)果是，WC-Co、Cu呈現(xiàn)大量變色的腐蝕。
根據(jù)該實施方式3，在存在溶解氧元素的情況下，通過使用H+型陽離子交換樹脂、Na+型陽離子交換樹脂、OH-型陰離子交換樹脂這3種離子交換樹脂塔141、151、180和導(dǎo)電率計130，控制加工液的導(dǎo)電率和pH值，可以具有防止超硬材料(WC-Co)或金屬材料(Cu、Fe)腐蝕的效果。
實施方式4.
在該實施方式4中，對以下的加工液液質(zhì)控制裝置、和具有該加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置進行說明，該加工液液質(zhì)控制裝置是對實施方式1的純水化部，使用由H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的純水化樹脂塔，對防腐蝕離子生成部，使用由Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的離子交換樹脂塔和電解水制造部。
圖12是示意地表示本發(fā)明涉及的加工液液質(zhì)控制裝置的實施方式4的結(jié)構(gòu)的圖。該加工液液質(zhì)控制裝置10C如上所述，在實施方式1的圖1中，純水化部14由H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的純水化樹脂塔14A構(gòu)成，防腐蝕離子生成部15由Na+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂的混合樹脂構(gòu)成的交換樹脂塔15A、和生成氫氧化物離子的電解水制造部15C構(gòu)成。在這些純水化樹脂塔14A、離子交換塔15A以及電解水制造部15C的水槽11A和加工液槽12側(cè)，設(shè)有對應(yīng)于切換部16的閥門16D～16F。另外，還設(shè)有儲存由電解水制造部15生成的具有酸性的水的酸性水保存部19。也就是說，該實施方式4的加工液液質(zhì)控制裝置10C，是在實施方式2的結(jié)構(gòu)中還增加了電解水制造部15C和酸性水保存部19的結(jié)構(gòu)。而且，在該實施方式4中使用的各種離子交換樹脂，可以使用與實施方式2所示的相同的物質(zhì)。另外，對與實施方式1、2相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略其說明。
電解水制造部15C通過將水電解，在陽極側(cè)按照下式(11)生成具有酸性的水(以下稱為酸性水)，在陰極側(cè)按照下式(12)生成具有堿性的水(以下稱為堿性水)。并且，將該堿性水作為加工液使用。此外，作為電解水制造部15C，可以使用市售的電解水生成裝置，例如「アルカリ&酸性イオン生成器」(「アクアシステム(株)」制)或「アルカリイオンセイ整水器」(「松下電工(株)」制)等。
2H2O→O+4H++4e…(11)2H2O+2e→H2+2OH-…(12)
酸性水保存部19儲存在電解水制造部15C的陽極側(cè)產(chǎn)生的酸性水。這是由于在該實施方式4的加工液液質(zhì)控制裝置10C中，不使用酸性水。而且，該儲存的酸性水在更換加工液槽12中的加工液等時與堿水混合而使其中和時使用。
在這里，對加工液液質(zhì)控制裝置的加工液液質(zhì)控制順序進行說明。首先，如果將來自水槽11A的作為加工原液的淡水導(dǎo)入電解水制造部15C，則在其陰極部生成堿性水。因為該堿性水導(dǎo)電率高，所以通過通入純水化樹脂，使導(dǎo)電率降低到規(guī)定值，成為作為加工液的離子交換水。
然后，如果因放電加工裝置的起動，因線電極305等腐蝕生成物(Cu2+、Zn2+等金屬離子)以及空氣中的二氧化碳溶解(H+、CO32-)而加工液的導(dǎo)電率上升，則通過將加工液通入離子交換樹脂塔15A中而將金屬離子置換為Na+而成為強鹽基之后，通過通入純水化樹脂塔14A中而使其維持為規(guī)定的導(dǎo)電率(pH值)。該情況下的pH值控制，因為與實施方式2中說明的情況相同，所以省略其詳細說明。
下面，對具有圖12的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置進行說明。圖13是示意地表示具有圖12的加工液液質(zhì)控制裝置的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。該放電加工裝置由對被加工物301進行放電加工處理的放電加工部300、和使放電加工部300中使用的加工液循環(huán)而進行清潔并反復(fù)利用的加工液液質(zhì)控制部100C構(gòu)成。該實施方式4的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)為，在實施方式2的放電加工裝置的加工液液質(zhì)控制部100A中，還增加了生成含有作為防腐蝕離子的氫氧化物離子的堿性水并向清液槽122供給的電解水制造部152、和從清液槽122吸取加工液并向電解水制造部152供給的電解水用泵162。并且，因為其他構(gòu)成要素與實施方式2相同，所以標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略其說明。另外，由電解水制造部152生成的酸性水，在該放電裝置中儲存在污液槽121中。
下面，對于圖13所示的放電加工裝置的放電加工處理的動作進行說明。放電加工部300的處理因為進行與實施方式2相同的處理，所以省略其說明。如在實施方式2中所說明的，由放電加工處理而暫時儲存在加工槽302中的含有雜質(zhì)的加工液被導(dǎo)入污液槽，雜質(zhì)被過濾后，過濾后的加工液儲存在清液槽122中。然后，清液槽122中的加工液由導(dǎo)電率計130測定導(dǎo)電率，測定的結(jié)果送入切換控制部170。
圖14是表示切換控制部的控制動作的圖，圖15是表示切換控制部的切換處理順序的流程圖。為了不損失對被加工物301的防腐蝕效果而進行穩(wěn)定的放電加工，加工液的導(dǎo)電率(pH值)必須維持為規(guī)定的設(shè)定值，切換控制部170進行為此的處理。如圖14所示，在導(dǎo)電率計130的測定值高于設(shè)定值的情況下，使純水化樹脂泵161動作，使防腐蝕樹脂泵162和電解水用泵165停止，將清液槽122中的加工液經(jīng)由配管線路送入純水化樹脂塔140。另外，在導(dǎo)電率計130的測定值低于設(shè)定值的情況下，使純水化樹脂泵161停止，使防腐蝕樹脂泵162和電解水用泵165動作，將清液槽122的加工液經(jīng)由配管線路，送入防腐蝕樹脂塔150和電解水制造部152中。
此外，在非加工過程中的導(dǎo)電率計130的測定值低于規(guī)定值的情況下，為了不損失非加工過程中的防腐蝕特性，使純水化樹脂泵161和防腐蝕樹脂泵162停止，使電解水用泵165動作，將清液槽122中的加工液經(jīng)過配管線路送入電解水制造部152。
也就是說，切換控制部170判斷測定出的加工液的導(dǎo)電率(pH值)是否高于規(guī)定的設(shè)定值(步驟S311)，在加工液的導(dǎo)電率(pH值)高于規(guī)定的設(shè)定值的情況下(步驟S311為是的情況)，使純水化樹脂泵161動作，使防腐蝕樹脂泵162和電解水用泵165停止(步驟S312)。由此，為了保持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性，清液槽122的加工液經(jīng)由配管線路，送入純水化樹脂塔140，去除由放電加工產(chǎn)生的金屬離子和由于大氣中的二氧化碳生成的碳酸離子等雜質(zhì)，降低加工液的導(dǎo)電率(pH值)。
另外，在加工液的導(dǎo)電率(pH值)低于規(guī)定值的情況下(步驟S311中為否的情況)，判斷是否為加工過程中(步驟S313)。在為加工過程中的情況下(步驟S313中為是的情況)，使純水化樹脂泵161停止，使防腐蝕樹脂泵162和電解水用泵165動作(步驟S314)。由此，為了維持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性，清液槽122的加工液經(jīng)過由配管線路，送入防腐蝕樹脂塔150和電解水制造部152中，將加工液的導(dǎo)電率(pH值)保持為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值附近。
另一方面，在非加工過程中的情況下(步驟S313中為否的情況)，使純水化樹脂泵161和防腐蝕樹脂泵162停止，使電解水用泵165動作(步驟S315)。這樣，使電解水用泵165動作，將清液槽122中的加工液經(jīng)由配管線路送入電解水制造部152，從而維持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性。也就是說，因為在非加工過程中不會因放電加工產(chǎn)生金屬離子，而因空氣中的二氧化碳溶解造成的碳酸離子的產(chǎn)生是主要的，所以如果加工液的導(dǎo)電率低于上述設(shè)定值，則為了維持pH值而不損失加工液的防腐蝕特性，將加工液的導(dǎo)電率(pH值)保持在預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值附近。
下面，表示由該實施方式4的裝置結(jié)構(gòu)進行加工液液質(zhì)控制的處理結(jié)果。在這里，作為放電加工的初始狀態(tài)，向放電加工裝置注入作為加工原液的自來水(導(dǎo)電率＝147μS/cm、pH值＝7.2)，導(dǎo)電率控制的設(shè)定值設(shè)為14μS/cm。首先，對直到生成具有適于放電加工的導(dǎo)電率和防腐蝕作用的加工液(14μS/cm、pH值＝9.5)為止的過程進行說明，然后，說明使用生成的加工液進行加工浸泡的結(jié)果。
由于作為加工原液的自來水的導(dǎo)電率為147μS/cm，所以高于用于控制上述導(dǎo)電率的設(shè)定值，因此按照上述圖15的流程，清液槽122中的加工液被通入純水化樹脂塔140，反復(fù)進行去除雜質(zhì)離子的處理。其結(jié)果，生成導(dǎo)電率為14μS/cm、pH值為6.2的離子交換水。然后，如果清液槽122的加工液的導(dǎo)電率小于或等于14μS/cm，則因為是非加工過程中(因為還沒有開始加工)，所以加工液被通入電解水制造部152，反復(fù)進行將雜質(zhì)離子置換為氫氧化物離子的處理，直到達到對應(yīng)于pH值為9.5的導(dǎo)電率。另外，在加工過程中，通入電解水制造部152和防腐蝕樹脂塔150中，反復(fù)進行按照上述圖15的流程的處理，直到pH值為9.5。這時，離子交換水的導(dǎo)電率顯示為14μS/cm，導(dǎo)電率＝14μS/cm、pH值＝9.5處于圖3所示的導(dǎo)電率與pH值關(guān)系的曲線上，導(dǎo)電率和pH值之間的關(guān)系為優(yōu)良的相關(guān)關(guān)系。
然后，以該導(dǎo)電率＝14μS/cm、pH值＝9.5的離子交換水為加工液，將作為超硬材料的WC-Co、作為金屬材料的Cu、Fe在該加工液中加工浸泡4天。其結(jié)果是，WC-Co、Cu、Fe只有輕微程度的變色，腐蝕很輕。
另一方面，作為對比例，將未通入防腐蝕樹脂塔150和電解水制造部152中，而僅通入純水化樹脂塔140中的離子交換水(導(dǎo)電率＝2.6μS/cm、pH值＝6.2)作為加工液，將WC-Co、Cu、Fe在該加工液中加工浸泡4天。其結(jié)果是，WC-Co、Cu呈現(xiàn)大量變色的腐蝕。
根據(jù)該實施方式4，在存在溶解氧元素時，通過使用導(dǎo)電率計130、純水化樹脂塔140、防腐蝕樹脂塔150、電解水制造部152，使加工液成為堿性水溶液，測定其導(dǎo)電率，具有不使用pH計來控制加工液的導(dǎo)電率和pH值，防止超硬材料(CW-Co)或金屬材料(Cu、Fe)的腐蝕的效果。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明涉及的加工液液質(zhì)控制裝置，可以用于在加工液中進行的放電加工處理、和在加工液中的加工處理結(jié)束后的保存處理經(jīng)歷較長時間的放電加工處理方法。
權(quán)利要求
1.一種加工液液質(zhì)控制裝置，其特征在于，具有加工液槽，其儲存加工液；純水化單元，其從前述加工液槽內(nèi)的加工液中去除雜質(zhì)離子并生成純水，使得雜質(zhì)離子成為規(guī)定量；防腐蝕離子生成單元，其將前述加工液槽內(nèi)的加工液中的雜質(zhì)陽離子置換為規(guī)定的陽離子，將雜質(zhì)陰離子置換為防腐蝕離子；切換單元，其將前述加工液槽內(nèi)的加工液切換為送入前述純水化單元或前述防腐蝕離子生成單元中的某一個；導(dǎo)電率測定單元，其測定前述加工液槽內(nèi)的加工液的導(dǎo)電率；以及切換控制單元，其根據(jù)由前述導(dǎo)電率測定單元測定出的導(dǎo)電率，控制前述切換單元，以將前述加工液送入前述純水化單元或前述防腐蝕離子生成單元中的某一個。
2.如權(quán)利要求1所述的加工液液質(zhì)控制裝置，其特征在于，前述切換控制單元，在前述加工液顯示高于規(guī)定的導(dǎo)電率的值的情況下，將前述加工液送入前述純水化單元，在前述加工液顯示低于規(guī)定導(dǎo)電率的值的情況下，將前述加工液送入前述防腐蝕離子生成單元。
3.如權(quán)利要求2所述的加工液液質(zhì)控制單元，其特征在于，前述規(guī)定的導(dǎo)電率，是與前述加工液的pH值為8.5～10.5相對應(yīng)的導(dǎo)電率。
4.如權(quán)利要求2所述的加工液液質(zhì)控制單元，其特征在于，前述規(guī)定的導(dǎo)電率小于或等于70μS/cm。
5.如權(quán)利要求1所述的加工液液質(zhì)控制裝置，其特征在于，前述防腐蝕離子生成單元將雜質(zhì)陽離子置換為堿金屬或堿土類金屬的陽離子，將前述雜質(zhì)陰離子置換為氫氧化物離子，以生成堿性水溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的加工液液質(zhì)控制裝置，其特征在于，前述純水化單元構(gòu)成為，含有H+型陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂，前述防腐蝕離子生成單元構(gòu)成為，含有在離子交換基上具有堿金屬或堿土類金屬離子的陽離子交換樹脂和OH-型陰離子交換樹脂。
7.如權(quán)利要求1所述的加工液液質(zhì)控制裝置，其特征在于，前述防腐蝕離子生成單元還具有電解水制造功能，該功能是制造含有將前述加工液電解所得到的氫氧化物離子的堿性水。
8.如權(quán)利要求1所述的加工液液質(zhì)控制裝置，其特征在于，前述純水化單元和前述防腐蝕離子生成單元由以下部分構(gòu)成H+型陽離子交換樹脂塔，其含有H+型陽離子交換樹脂；OH-型陰離子交換樹脂塔，其含有OH-型陰離子交換樹脂；以及陽離子交換樹脂塔，其含有在離子交換基上具有堿金屬或堿土類金屬離子的陽離子交換樹脂。
9.一種放電加工裝置，其具有如權(quán)利要求1～8中的任意一項所述的加工液液質(zhì)控制裝置。
10.一種加工液液質(zhì)控制方法，其使用前述加工液的導(dǎo)電率，控制加工液槽內(nèi)的加工液的pH值，其特征在于，包含以下工序；第1工序，其從加工液中去除雜質(zhì)，使得前述加工液中含有的雜質(zhì)離子的濃度成為規(guī)定的范圍；第2工序，其由防腐蝕離子置換前述加工液中殘留的、規(guī)定雜質(zhì)離子濃度的雜質(zhì)陰離子；以及第3工序，其根據(jù)含有防腐蝕離子的前述加工液的導(dǎo)電率，控制前述加工液中的防腐蝕離子量。
11.如權(quán)利要求10所述的加工液液質(zhì)控制方法，其特征在于，前述防腐蝕離子為氫氧化物離子。
12.如權(quán)利要求11所述的加工液液質(zhì)控制方法，其特征在于，前述氫氧化物離子使用由前述加工液的電解產(chǎn)生的氫氧化物離子。
13.如權(quán)利要求10所述的加工液液質(zhì)控制方法，其特征在于，在前述第2工序中，由堿金屬或堿土類金屬的陽離子置換前述加工液中殘留的雜質(zhì)陽離子，由氫氧化物離子置換雜質(zhì)陰離子，以使前述加工液成為堿性水溶液。
14.如權(quán)利要求10所述的加工液液質(zhì)控制方法，其特征在于，在前述第4工序中，在前述測定出的導(dǎo)電率高于規(guī)定值的情況下，去除前述加工液的雜質(zhì)離子，在前述測定出的導(dǎo)電率低于規(guī)定值的情況下，進行將前述加工液中的雜質(zhì)離子置換為防腐蝕離子的處理。
全文摘要
本發(fā)明獲得一種不使用pH計而控制作為在放電加工處理中使用的加工液的離子交換水的pH值和導(dǎo)電率的加工液液質(zhì)控制裝置及其方法。其具有加工液槽，其儲存加工液；純水化部，其從加工液槽的加工液中去除雜質(zhì)離子并生成純水，以使得雜質(zhì)離子達到規(guī)定量；防腐蝕離子生成部，其將加工液槽內(nèi)的加工液中的雜質(zhì)陽離子置換為規(guī)定的陽離子，將雜質(zhì)陰離子置換為防腐蝕離子；切換部，其將加工液槽中的加工液切換為送入純水化部或防腐蝕離子生成部中的某一個；導(dǎo)電率測定部，其測定加工液槽內(nèi)的加工液的導(dǎo)電率；以及切換控制部，其根據(jù)由導(dǎo)電率測定部測定出的導(dǎo)電率，控制切換部，以將加工液送入純水化部或防腐蝕離子生成部中的某一個。
文檔編號B01J47/02GK101056734SQ20058003814
公開日2007年10月17日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者瓦井久勝, 佐藤清侍, 石原秀一郎 申請人:三菱電機株式會社