研究内容  Reserch Interest

   　 微細電解加工（「電解を利用した複合加工技術の研究」のサブテーマ）  

Electrochemical Micromachining (ECMM)  

　金属の微細加工手段として微細放電加工法が開発され、機械加工では不可能な硬い材料や微細な形状の加工手段として大いに期待されている。しかし放電加工においては工具電極が消耗し、それが微細加工ではとくに顕著になるので、三次元総形加工においては大きな問題となる。電解加工は工具電極の消耗が無いので三次元総形加工に向いているが、従来の電解加工では加工間隙が 0.1?0.7mm と大きいため、微細加工への適用は疑問視されてきた。もし、電解加工の加工間隙を放電加工なみに小さくすることができれば、加工形状の分解能を上げることができ、それによって微細加工に利用できる可能性が大きくなる。生産システム部複合加工研究室では電解加工における加工間隙の微小化に取り組み、加工間隙の制御法を工夫することにより、加工電圧の低電圧化と使用電解液の低濃度化に成功し、それによって放電加工なみの 10μm以下の加工間隙での加工を可能にした。これを基に三次元総形加工が可能な微細電解加工法の開発に取り組んでいる。

 So called silicon process, which is widely used in manufacturing semiconductor devices, is an established process.  However, it is difficult to apply the process to other materials.  For the progress of micro machine technology, metals are also required to be micromachined.  For this, electrodischarge machining (EDM) seems a superior machining method.  It, however, has  weaknesses of leaving heat affected layer on the machined surface and of tool wear.  The latter becomes especially troublesome when three dimensional shape is to be micromachined.  Electrochemical machining (ECM) has advantages of leaving no heat affected layer and of no tool wear.   Electrochemical machining, however, is hardly applicable in micromachining because of the expected difficulty in controlling machined shape. The electrode gap in ECM is considerably larger than that in EDM and the resulted resolution of the machined shape is inferior to EDM.  However, if its electrode gap is kept at very small value, the resolution of machined shape will become better and the possibility of applying ECM to micromachining will increase. Our preliminary experiment showed that the machining voltage and electrolyte concentration can be lowered with the use of specially designed electrode gap control system and as a result the electrode gap can be decreased down to several μm.  The electrochemical dissolution at microscopic electrode gap is hardly known but seems to be a prospective phenomenon.  We are going to study the feasibility of developing a new process for high quality three dimensional micromachining of metals.
 
    微細電解加工予備実験装置のブロック図 Block diagram of the experimental setup  

工作物 0.2t　Ni板 工具電極 Pt90% / Ir10%  φ 約170μm 電解液 14g / dm3  NaClO3 水溶液 パルス幅 160 ms 周期 200 ms 加工電圧 3.8 V 工具電極上下動の振幅 50μm Work 0.2 t Ni plate Tool electrode Pt90% / Ir10%φ170μm wire Electrolyte 14 g/dm3 NaClO3 Pulse on-time 160 ms Period 200 ms Machining voltage 3.8 V Tool electrode up and down movement 50μm

 穴加工の一例 Example of machined hole  
 
    関連文献 References  

    その他 etc. 　 放電加工、電解加工等の電気加工に関する最近の研究情報を知りたい方に （社）電気加工学会(JSEME) のホームページ 　  Link to "The Japan Society of Electrical-Machineing Engineers"  
 
  連絡先 Contact 　 微細電解加工に関する技術相談等は下記にご連絡下さい。 Technical consultation concerning electrochemical micromachining is acceptable.