背景技术
在包含模具的一般性机械加工中，往往多使用极硬而高韧性的被处理材
料，在这种情况下，工具寿命的下降厉害而成为妨碍生产率的要因。因此，
工具达到寿命的情况下，利用工具磨床等对切削刃再研磨修正，再使用，但
由于利用再次研磨来剥离或除去切削刃表面的硬化部分，故必需进行改善切
削刃硬度用的再硬化处理。
在用化学真空镀或物理真空真空镀对这种工具切削刃进行表面硬化处理
的情况下，设备费用较高，且必需委托专门行业来加工，因此，费用升高，
处理时间延长，交货期也相应延长。
作为使用放电加工的工具表面处理方法及装置，有一种在日本发明专利
公开1995年第112329号公报上揭示的技术，下面，就这种现有技术的工具
表面处理进行说明。图8是该工具表面处理装置的整体结构图，在图中，201
是对铣刀、钻头等实施表面处理的工具，202是对硬质被膜材料的粉末予以
成形后的压粉体，即在W-C(碳化钨)中混入Co(钴)后进行烧结成形来用作
为硬质被膜材料。203是工具201向上下方向(Z方向)移动的主轴，204是
在固定压粉体202的同时将加工液体205充满的加工槽，206是在工具201
与压粉体202之间施加电压的电源，207是对工具201与压粉体202之间的
极问电压或短路进行检测的极间检测装置，208是由极间检测装置207的检
测结果对工具201与压粉体202的相对移动速度进行控制的控制装置。209
是与工具201一起地将主轴203向Z方向进行驱动的Z轴驱动装置，210是
与压粉体202一起地将加工槽204向X方向进行驱动的X轴驱动装置，211
是与压粉体202一起地将加工槽204向Y方向进行驱动的Y轴驱动装置，另
外，212是使工具201旋转的旋转驱动装置。
下面，就这种现有的工具表面处理装置的动作进行说明。保持在主轴203
上的工具201靠旋转驱动装置212旋转，通过利用X轴驱动装置210、Y轴
驱动装置211、Z轴驱动装置209使工具201和压粉体202相对移动，来对
压粉体202进行切削加工。具体地说，在工具201是铣刀的情况下，进行侧
面方向(即X方向、Y方向)的切削加工，而在工具201是钻头的情况下，进
行Z方向的切削加工。此时，由于在工具201与压粉体202之间用电源206
施加有放电加工用的电压，故当工具201与压粉体202的接触因切削加工的
进行而被消除时，在该间隙产生放电。工具201与压粉体202之间，由于对
压粉体202进行切削加工而使硬质被膜材料(W-C)成为粉末并产生漂浮，故
利用放电而在工具201的切削刃表面上混入W-C粉末。如此，通过适当控制
工具201的进给速度，一边反复进行切削、放电一边就可连续进行加工，从
而在工具切削刃上形成均匀的硬质被膜。即，在上述公报上，揭示了一种方
法：用工具一边切削包含硬质被膜材料的压粉体一边进行放电加工，利用放
电加工进行工具的表面处理。
但是，在该方法中，由于使切削加工和放电加工这种相反的2个加工过
程复合，而切削加工是包含硬质被膜材料的压粉体与工具切削刃处于接触的
状态；放电加工是包含硬质被膜材料的压粉体与工具切削刃处于非接触状
态；所以，难以进行稳定的加工，在工具切削刃上也很难形成均匀的硬质被
膜。另外，在切削过程中，因与包含硬质被膜材料的压粉体之间的摩擦而使
工具切削刃产生磨损，在放电过程中，因放电集中而导致切削刃钝化，所以，
需要对形成硬质被膜的切削刃进行研磨的工序。
发明的公开
为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种工具表面处理方法及装
置，其可对于具有任意的主切削刃角度的工具利用自动放电加工进行表面处
理，可低成本且在短时间内稳定地获得硬度高而紧密性良好的均匀的硬质被
膜，同时可自动修正电极，可长时间无人地运转。
第1发明的工具表面处理方法是，将第1电极固定在对角度进行分度的
分度装置上，在对所述第1电极表面进行修正加工时，将与在上下方向被驱
动的主轴连接固定的第1工具通过自动工具调换装置而与第2工具或第2电
极进行调换，利用所述第2工具所进行的机械加工或所述第2电极所进行的
放电加工，将所述第1电极修正加工成规定的形状，将与所述主轴连接固定
的所述第2工具或所述第2电极通过所述自动工具调换装置而与所述第1工
具进行调换，利用所述分度装置将所述第1电极分度成规定的旋转角度，沿
所述第1电极的表面并以微小的间隙而使所述第1工具的切削刃相对，一边
进行相对移动一边产生放电，在所述第1工具的切削刃上形成硬质被膜。
第2发明的工具表面处理方法是，在第1发明的工具表面处理方法中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形做成多边形。
第3发明的工具表面处理方法是，在第1发明的工具表面处理方法中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形做成圆弧状。
第4发明的工具表面处理方法是，在第1发明的工具表面处理方法中，
将圆弧状电极与多边形电极并排而固定在所述分度装置上。
第5发明的工具表面处理方法是，将第1电极固定在对角度进行分度的
分度装置上，将第1工具与在上下方向被驱动的第1主轴连接固定，在对所
述第1电极表面进行修正加工时，利用与所述第1主轴分开设置的在上下方
向被驱动的第2主轴连接固定的第2工具所进行的机械加工或第2电极所进
行的放电加工，将所述第1电极修正加工成规定的形状，利用所述分度装置
将所述第1电极分度成规定的旋转角度，沿所述第1电极的表面并以微小的
间隙而使所述第1工具的切削刃相对，一边进行相对移动一边产生放电，在
所述第1工具的切削刃上形成硬质被膜。
第6发明的工具表面处理方法是，在第5发明的工具表面处理方法中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形做成多边形。
第7发明的工具表面处理方法是，在第5发明的工具表面处理方法中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形做成圆弧状。
第8发明的工具表面处理方法是，在第5发明的工具表面处理方法中，
将圆弧状电极与多边形电极并排而固定在所述分度装置上。
第9发明的工具表面处理装置是，其具有：对第1电极进行支承、对所
述第1电极的角度进行分度的分度装置；对旋转驱动装置进行支承、在上下
方向被驱动的主轴；支承在所述旋转驱动装置上的第1工具；可将修正加工
用工具和修正加工用电极的至少一方以及作为被处理材料的工具予以容纳的
容纳装置；由所述容纳装置容纳的修正加工用的第2工具或第2电极；自动
对支承在所述旋转驱动装置上的工具或电极与所述容纳装置内的工具或电极
自动进行调换的自动工具调换装置；使所述主轴和所述第1电极向X方向、
Y方向以及Z方向相对移动的X轴驱动装置、Y轴驱动装置以及Z轴驱动装
置，在对所述第1电极表面进行修正加工时，将支承在所述旋转驱动装置上
的所述第1工具通过所述自动工具调换装置而与所述容纳装置内的所述第2
工具或所述第2电极进行调换，利用所述第2工具所进行的机械加工或所述
第2电极所进行的放电加工，将所述第1电极修正加工成规定的形状，将所
述第2工具或所述第2电极通过所述自动工具调换装置而与所述第1工具进
行调换，利用所述分度装置将所述第1电极分度成规定的旋转角度，利用所
述旋转驱动装置、所述X轴驱动装置、所述Y轴驱动装置以及所述Z轴驱动
装置，沿所述第1电极的表面并以微小的间隙而使所述第1工具的切削刃相
对，一边进行相对移动一边产生放电，在所述第1工具的切削刃上形成硬质
被膜。
第10发明的工具表面处理装置是，在第9发明的工具表面处理装置中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形设成多边形。
第11发明的工具表面处理装置是，在第9发明的工具表面处理装置中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形设成圆弧状。
第12发明的工具表面处理装置是，在第9发明的工具表面处理装置中，
将圆弧状电极与多边形电极并排而固定在所述分度装置上。
第13发明的工具表面处理装置是，其具有：对第1电极进行支承、对
所述第1电极的角度进行分度的分度装置；对旋转驱动装置进行支承、在上
下方向被驱动的第1主轴；支承在所述旋转驱动装置上的第1工具；与所述
第1主轴分开设置的在上下方向被驱动的第2主轴连接固定的第2工具或第
2电极；使所述第1主轴和所述第1电极向X方向、Y方向以及Z方向相对
移动的X轴驱动装置、Y轴驱动装置以及Z轴驱动装置，在对所述第1电极
表面进行修正加工时，利用所述第2工具所进行的机械加工或所述第2电极
所进行的放电加工，将所述第1电极修正加工成规定的形状，利用所述分度
装置将所述第1电极分度成规定的旋转角度，利用所述旋转驱动装置、所述
X轴驱动装置、所述Y轴驱动装置以及所述Z轴驱动装置，沿所述第1电极
的表面并以微小的间隙而使所述第1工具的切削刃相对，一边进行相对移动
一边产生放电，在所述第1工具的切削刃上形成硬质被膜。
第14发明的工具表面处理装置是，在第13发明的工具表面处理装置中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形设成多边形。
第15发明的工具表面处理装置是，在第13发明的工具表面处理装置中，
将固定在所述分度装置上的所述第1电极的外形设成圆弧状。
第16发明的工具表面处理装置是，在第13发明的工具表面处理装置中，
将圆弧状电极与多边形电极并排而固定在所述分度装置上。
由于本发明如上述构成，故可达到如下的效果。
第1发明的工具表面处理方法，可对于具有任意的主切削刃角度的工具
利用自动放电加工进行表面处理。另外，可低成本且在短时间内获得硬度高
而紧密性良好的被膜。此外，可在自动运转的状态下修正电极，在长时间连
续加工的同时可实现无人化加工。
第2发明的工具表面处理方法，可获得与第1发明同样的效果，且由于
可使用多边形的许多电极面，故连续加工时间延长，可提高工作效率及生产
率。还可减少用于电极的费用。
第3发明的工具表面处理方法，可获得与第1发明同样的效果，且可容
易地对具有圆头铣刀工具等那样的自由曲面的切削刃进行放电加工处理。此
外，容易制作电极。
第4发明的工具表面处理方法，可获得与第1发明同样的效果，且即使
工具种类被替换，也无需调换电极，故连续加工时间延长，可提高工作效率
及生产率。
第5发明的工具表面处理方法，可获得与第1发明同样的效果，且可将
主轴的结构设成分度专用，减少工具调换的次数，可提高生产率。
第6发明的工具表面处理方法，可获得与第5发明同样的效果，且可使
用多边形的许多电极面，故连续加工时间延长，可提高工作效率及生产率。
此外，可减少用于电极的费用。
第7发明的工具表面处理方法，可获得与第5发明同样的效果，且可容
易地对具有圆头铣刀工具等那样的自由曲面的切削刃进行放电加工处理。此
外，容易制作电极。
第8发明的工具表面处理方法，可获得与第5发明同样的效果，且即使
工具种类被替换，也无需调换电极，故连续加工时间延长，可提高工作效率
及生产率。
第9发明的工具表面处理装置，可获得与第1发明同样的效果。
第10发明的工具表面处理装置，可获得与第9发明同样的效果，且可
使用多边形的许多电极面，故连续加工时间延长，可提高工作效率及生产率。
此外，可减少用于电极的费用。
第11发明的工具表面处理装置，可获得与第9发明同样的效果，且可
容易地对具有圆头铣刀工具等那样的自由曲面的切削刃进行放电加工处理。
此外，容易制作电极。
第12发明的工具表面处理装置，可获得与第9发明同样的效果，且即
使工具种类被替换，也无需调换电极，故连续加工时间延长，可提高工作效
率及生产率。
第13发明的工具表面处理装置，可获得与第5发明同样的效果。
第14发明的工具表面处理装置，可获得与第13发明同样的效果，且可
使用多边形的许多电极面，故连续加工时间延长，可提高工作效率及生产率。
此外，可减少用于电极的费用。
第15发明的工具表面处理装置，可获得与第13发明同样的效果，且可
容易地对具有圆头铣刀工具等那样的自由曲面的切削刃进行放电加工处理。
此外，容易制作电极。
第16发明的工具表面处理装置，可获得与第13发明同样的效果，且即
使工具种类被替换，也无需调换电极，故连续加工时间延长，可提高工作效
率及生产率。
实施发明的最佳形态
实施形态1
图1是表示利用本发明的工具表面处理方法及装置的放电加工进行表面
处理的概念的结构图。在图中，1是由对金属粉末或金属化合物的粉末或陶
瓷类材料的粉末予以压缩成形后的压粉体或这些材料的烧结体或金属或金属
化合物所构成的电极，2是被加工物，3是加工槽，4是加工液体，5是对施
加在电极1与被加工物2上的电压及电流进行开关的开关元件，6是对开关
元件5的接通、断开进行控制的控制电路，7是电源，8是电阻器，9是硬
质被膜。通过电极1与被加工物2之间的放电，在被加工物2上形成硬质被
膜9。
图2是本发明实施形态1的工具表面处理装置的结构图，110是作为被
处理材料的工具，120是由形成工具110表面处理用材料的例如TiH2类压粉
体所构成的电极，其外形呈多边形。121是将电极120分度成由程序预先设
定的任意的旋转角度的分度装置，121a是分度装置121的输出轴，在分度
装置121的输出轴121a上固定有电极120。111是对工具110支承并进行旋
转驱动的旋转驱动装置，称作C轴。112是主轴，113是驱动用的滚珠丝杆，
114是对主轴112进行导向支承的导向体，115是齿轮，116是进给控制用
电动机。主轴112，通过控制用电动机116、齿轮115、滚珠丝杆113而在
上下方向(Z方向)被驱动(以下称作Z轴驱动装置)。另外，加工槽3通过未
图示的驱动装置(以下称作X轴驱动装置、Y轴驱动装置)而在水平方向(X方
向、Y方向)被驱动。117是供给加工液体的泵，118是加工液体罐。119是
支承主轴112的框体。
122是在电极120消耗而需要表面修正加工时所使用的修正加工用工
具，123是旋转驱动装置，124是工作缸等的直线驱动装置，125是副主轴。
修正加工用工具122被安装在旋转驱动装置123上，旋转驱动装置123与副
主轴125连接，利用直线驱动装置124，修正加工用工具122可在上下方向
移动。修正加工用工具122仅在需要对电极进行修正加工时向下方向移动。
图3是表示本发明实施形态1的电极表面的修正加工及铣刀工具的底刃
加工原理的说明图，在图3(a)中，固定在分度装置121的输出轴121a上的
电极120由分度装置121分度成规定的角度。接着，修正加工用工具122通
过图2所示的直线驱动装置124而向下方向移动，图2所示的旋转驱动装置
123产生高速旋转，如图3(a)所示，向例如箭头方向对电极120的表面进行
切削加工。由此，完成电极120外形表面的修正加工。如此，可对因放电加
工而使电极消耗时的电极表面进行修正加工。
然后，将铣刀工具130安装在图2的C轴111上，利用Z轴驱动装置将
铣刀工具130与电极120表面之间的距离控制成适当的间隙(10～数10μm)，
并在铣刀工具130与电极120之间产生脉冲状的放电，进行加工。即，如图
3(b)所示，利用分度装置121将电极120倾斜必要的角度，使铣刀工具130
的底刃的切削刃130a的第1外周退让角的刃面130b与电极表面120a平行。
此外，通过将铣刀工具130的底刃如图3(c)那样单边搁在电极表面120a上
进行放电加工，电极120因放电能量而消耗，电极120的主成分(例如Ti(钛))
与加工液体中的碳反应，从而在底刃的切削刃上形成硬质被膜。
另外，通过使用工具调换一般所使用的自动工具调换装置，就可自动化，
可与所述电极表面的修正加工相一致地长时间连续加工，并可实现无人化加
工。
实施形态2
图4是表示利用本发明实施形态2的修正加工用电极进行电极表面的修
正加工及铣刀工具的外周刃的加工原理的说明图。在图4(a)中，131是由铜
等形成的修正加工用电极，在需要对电极120的表面进行修正加工的情况
下，利用放电加工将电极120的表面修正加工成需要的形状。使用修正加工
后的电极120的第2电极面120b(参照图4(b))，来加工铣刀工具外周刃
130c(参照图4(c))的第1外周退让角的刃面。利用分度装置121将电极120
的第2电极面120b分度成垂直，使铣刀工具130外周刃面与电极120的第
2电极面120b一致。如图4(c)所示，利用C轴111将铣刀工具130的刃面
的角度设定成与电极面平行，然后，利用Z轴驱动装置、C轴的同时双轴控
制使铣刀工具130螺旋状地沿电极面旋转移动并进行放电加工。图4(d)的
例子是，不设置第2电极面120b而原样使用电极的外形表面进行放电加工
的例子，若采用这种加工方法，可省却修正加工电极的工夫。通过反复进行
如上过程，就可完成多个外周刃整体的表面处理。
实施形态3
图5是表示本发明实施形态3的圆头铣刀工具的加工原理的说明图。在
图5(a)中，在固定于分度装置121的输出轴121a上的电极固定用的座132
上固定有圆弧状电极133。134是作为被加工物的圆头铣刀工具。为使圆头
铣刀工具134的切削刃的第1外周退让角的刃面与圆弧状电极133的表面一
致，在对圆头铣刀工具134进行旋转方向定位后，利用圆弧状电极133的外
周面来进行以Z轴驱动装置、X轴驱动装置或Z轴驱动装置、Y轴驱动装置
的同时双轴控制为基本的移动控制，利用圆头铣刀工具134的圆弧状切削刃
的放电加工进行表面处理。根据需要，有时还附加使工具的旋转。
图5(b)表示在电极表面消耗后进行的修正加工的例子，利用分度装置
121将圆弧状电极133向垂直方向竖起，由安装在旋转驱动装置123上的修
正加工用工具122来形成新的电极面133a。接着，再利用分度装置121将
圆弧状电极133在水平方向分度，利用如图5(a)所示那样的圆头铣刀工具134
的放电加工来反复进行表面处理。
图5(c)是在分度装置121的输出轴121a上直接安装圆弧状电极135的
结构，即使如此构成，也可与图5(a)所示结构同样地对圆头铣刀工具134
进行表面处理。另外，在因放电加工而使电极135消耗了的情况下，当进行
修正加工时，也可利用分度装置121使电极135旋转，并可通过修正加工用
工具122对电极135进行外周加工，故可简单地进行修正加工。
实施形态4
图6是表示本发明实施形态4的钻头工具的加工原理的说明图。根据钻
头工具136的顶端角度，利用分度装置121将电极120分度成一定的角度，
以电极面120a作为上面，利用Z轴驱动装置将钻头工具136靠近所述电极
120。若处于一定的间隙以下就开始放电，可在钻头工具136的顶端部形成
硬质被膜。在利用一方主切削刃的放电加工进行的表面处理结束的情况下，
利用分度装置121将电极120旋转90度，或利用C轴将钻头工具136旋转
180度，利用另一方主切削刃的放电加工进行表面处理。如此，可利用两方
主切削刃的放电加工来进行表面处理。
实施形态5
图7是本发明实施形态5的电极的结构图，在分度装置121的输出轴121a
上同时安装多边形电极120与圆弧状电极135。通过如此构成，对于圆头铣
刀、钻头、铣刀等多种类的工具，无需进行电极调换。