JP2002001617A - 放電加工方法および放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極と被加工物の間に電圧を印加してスパー
クにより被加工物の表面に凹部を形成する放電加工方法
において、被加工物を傾けることなく被加工物に斜め方
向の孔を形成することである。 【解決手段】 電極１を鉛直方向に移動せしめて被加工
物７に孔を形成する時に、電極１の鉛直方向移動量に比
例した量で可動台３１を水平面内で移動せしめて、可動
台３１に載置された被加工物７に対する電極１の相対運
動が鉛直方向に対して傾斜角度をもつようにし、さらに
この傾斜角度の方向に電極１を向けることで、この傾斜
角度の方向すなわち斜め方向に前記孔が形成されるよう
にし、予め被加工物を傾ける作業を不要とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放電加工方法および
放電加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電加工方法は、金属製の被加工物の表
面に電極を数μｍから数十μｍ程度に近接した状態で被
加工物と電極の間に電圧を印加して被加工物の表面と電
極の間隙にスパークを発生せしめることで被加工物の表
面に電極の形状に対応した凹部を形成するもので、複雑
な形状の金型の製造等に適用されている。被加工物は絶
縁油が満たされた加工液槽に浸漬され、この状態で、例
えば被加工物の上方に設けられた電極を放電加工をしな
がら鉛直方向に移動していくと移動量に応じた深さの凹
部が形成される。電極の移動は一時的に後退するジャン
プ運動を伴いながらなされ、電極と被加工物の短絡を回
避している。

【０００３】通常、被加工物が容れられる加工液槽は水
平方向に移動可能な可動台に載置されており、加工位置
の位置決めを容易にしている。また、可動台のＮＣ制御
により、プログラムされた平面形状を再現するように被
加工物を加工送りし、電極の断面積よりも広い範囲で前
記プログラムされた平面形状をもった凹部を形成するこ
ともできる。

【０００４】また、被加工物に鉛直方向ではなく斜めに
深孔を形成する場合には、被加工物と加工液槽の間に治
具を挿入することで被加工物を加工液槽に対して傾けて
セットし、電極の移動方向はそのままに、被加工物に斜
めの孔を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被加工
物を傾けて加工液槽にセットするのは、被加工物の重量
等によっては作業者に過度の作業負担を強いることにな
る。また、同一の被加工物でも複数の形成しようとする
孔の角度がそれぞれ異なれば、その都度、被加工物の傾
斜角度を変えざるを得ず、作業効率の低下を余儀なくさ
れる。

【０００６】その上、加工液槽が底の浅いものでは被加
工物を傾けることで被加工物の加工部位が絶縁油の液面
から上に出てしまい加工液槽に大型のものが必要にな
り、また、傾斜させるための治具を挿入することで、被
加工物の周囲は嵩張り重量が増大する。このため、可動
台には相当大型で重量のあるものを載置し移動可能なも
のが必要になる。したがって、放電加工装置を低廉に構
成することが困難であった。

【０００７】また、被加工物を傾けるべく、治具に代え
て傾斜角可変に構成された被加工物の支持台を用いるこ
とも考えられるが、結局、大型の被加工物の場合には作
業者に過度の作業負担を強いることになり、治具を用い
る場合以上に大型化し重量が増大する。

【０００８】本発明は前記実情に鑑みなされたもので、
被加工物のセットに手間取らずに所望の方向に凹部を形
成することができ、放電加工装置を低廉に構成すること
のできる放電加工方法および放電加工装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、水平方向に移動可能な可動台に被加工物を載置し、
前記被加工物と電極との間に電圧を印加して前記被加工
物の表面にスパークを発生せしめるとともに前記電極を
電極移動機構により鉛直方向に移動して電極の移動量に
応じた深さで前記被加工物の表面に凹部を形成する放電
加工方法において、前記電極の移動時に、該電極の移動
速度に比例した移動速度で前記可動台を移動せしめ、前
記電極が前記被加工物に対して相対的に、鉛直方向に対
して傾斜角度をなす方向に直線経路をとって前記被加工
物に凹部を形成する。

【００１０】電極が鉛直方向に移動する時に被加工物は
上記のごとく電極の移動量に比例して水平面内方向に移
動し、電極は放電加工時に被加工物に対して鉛直方向の
運動成分とともに水平方向の運動成分をもつので、被加
工物を傾けずとも、放電加工により得られる孔等の凹部
の形成方向は、被加工物に対して斜め方向となる。深孔
状の凹部を形成する場合は、電極の長さ方向を前記直線
経路の方向と平行に設定しておけば、凹部は被加工物を
傾けた場合と同じ仕上がりとなる。しかして、被加工物
のセットに手間取らずに所望の方向に凹部を形成するこ
とができ、放電加工装置を低廉に構成することができ
る。

【００１１】請求項２記載の発明では、被加工物との間
に電圧が印加される電極と、前記被加工物を載置すると
ともに水平方向に移動可能に構成された可動台と、前記
電極を保持し該電極を鉛直方向に移動可能に構成された
電極移動機構と、前記可動台および前記電極移動機構を
駆動して前記被加工物の水平面内移動運動および前記電
極の鉛直方向移動運動を制御する制御手段とを具備す
る。該制御手段を、前記被加工物と前記電極の間の電圧
印加により前記被加工物の表面にスパークを発生せしめ
て前記被加工物の表面に凹部を形成する時に、形成しよ
うとする前記凹部の深さ方向と、前記電極の前記被加工
物に対する相対的な運動方向とが一致するように、前記
可動台の移動速度を前記電極の移動速度に比例した移動
速度に設定する構成とする。

【００１２】被加工物の水平面内の移動速度が電極の移
動速度に比例した量に設定されるので、電極が鉛直方向
に移動する時に被加工物は上記のごとく電極の移動量に
比例して水平面内方向に移動し、電極は放電加工時に被
加工物に対して鉛直方向の運動成分とともに水平方向の
運動成分をもつので、被加工物を傾けずとも、放電加工
により得られる孔等の凹部の形成方向は、被加工物に対
して斜め方向となる。深孔状の凹部を形成する場合は、
電極の長さ方向を前記直線経路の方向と平行に設定して
おけば、凹部は被加工物を傾けた場合と同じ仕上がりと
なる。しかして、被加工物のセットに手間取らずに所望
の方向に凹部を形成することができ、放電加工装置を低
廉に構成することができる。しかも、実質的に従来の放
電加工装置の構成をそのままに制御手段を加えるだけで
よいので、装置の製造が容易である。

【００１３】請求項３記載の発明では、請求項２の発明
の構成において、前記電極移動機構には、電極を鉛直方
向に対する傾斜角度自在に保持し所定の傾斜角度位置で
ロック可能な関節機構を具備せしめる。

【００１４】形成しようとする凹部の方向に応じて電極
の向きを調整できるので、要求される深孔状の凹部の形
成方向によらず、汎用的に対応することができ、製品の
試作を行う部署や少量多品種のラインに好適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の放電加工装置の
構成を示す。放電加工装置は、被加工物７の上方にサー
ボヘッド２１が吊設され、サーボヘッド２１の下端の関
節機構２２に電極１が保持されている。サーボヘッド２
１および関節機構２２は、サーボヘッド２１を駆動する
Ｚ軸モータ２３とともに電極移動機構２を構成してお
り、電極１はＺ軸モータ２３の回転作動により鉛直方向
に移動可能である。

【００１６】電極１を保持する関節機構２２は、図２に
示すように、サーボヘッド２１の下端に鉛直方向に固定
される軸部２２１と、電極１が固定される回動部２２２
とを備えている。回動部２２２には電極取り付け用の孔
２２２ａが設けられ、電極１を保持するようになってい
る。軸部２２１、回動部２２２は略正方形断面のステン
レススティール等の金属製部材で、それぞれの平板状の
端部をネジ２２３が水平方向に軸部２２１側より貫通し
て回動部２２２と螺結し、軸部２２１、回動部２２２お
よびネジ２２３の三者が一体化している。ネジ２２３を
緩めれば回動部２２２はネジ２２３周りに回動自在であ
り、回動部２２２の軸部２２１に対する回動角度位置を
調整することができる。回動角度位置は、ネジ２２３を
締めることで調整された回動角度位置にネジ２２３を再
び締めることでロックすることができる。

【００１７】また、サーボヘッド２１は前記関節機構２
２を構成する軸部２２１を鉛直方向周りに回転するモー
タを内蔵しており、電極１の水平面内方位が調整自在と
なっている。

【００１８】電極１は、取り付け孔２２２ａと直交する
方向に回動部２２２を貫通し取り付け孔２２２ａに達す
る図示しない電極取り付けネジを緩めることで前記回動
部２２２に脱着自在である。図例では最も一般的な丸棒
型が示してあるが、従来の放電加工装置と同様に線型、
パイプ型等の種々のものが用いられ得る。また、断面形
状も円形だけではなく四角形等、特に限定されない。

【００１９】電極１は加工電源５により電極１と被加工
物７の間にパルス電圧を所定周期で印加するようになっ
ている。パルス電圧の電圧値は被加工物７の材質や、放
電加工により得られる凹部の要求される仕上がり等に応
じて作業者によって設定可能である。電圧値は通常、数
Ｖから数十Ｖ程度が用いられる。

【００２０】被加工物７は、絶縁油を満たした図示しな
い加工液槽とともに可動台である加工テーブル３１に載
置され、加工テーブル３１は、水平面内を互いに直交す
る方向に加工テーブル３１を移動せしめるＸ軸モータ３
２およびＹ軸モータ３３により水平面内を移動可能とし
てある。

【００２１】Ｘ軸モータ３２、Ｙ軸モータ３３はＮＣ制
御装置４２により駆動制御され、被加工物の加工送りが
なされるようになっている。また、Ｚ軸モータ２３は制
御回路４１を介してＮＣ制御装置４２により駆動制御さ
れ、サーボヘッド２１のサーボ送りをする。これらＸ軸
モータ３２、Ｙ軸モータ３３およびＺ軸モータ２３には
例えばステッピングモータが用いられ得る。

【００２２】ＮＣ制御装置４２は、作業者が任意の始点
と終点を入力装置４３から与えると、放電加工中の期間
において、始点と終点を結ぶ直線経路に沿って電極１が
被加工物に対して相対的に移動するように各軸モータ３
２、３３、２３を駆動制御する。すなわち、加工テーブ
ル３１のＸ方向移動速度およびＹ方向移動速度が、電極
１の鉛直方向の移動速度に比例した量で与えられるよう
になっており、その比例量は前記直線経路に応じて演算
される。移動速度は、各軸モータ３２、３３、２３にス
テッピングモータを用いる場合には、各軸モータ３２、
３３、２３への単位時間当たりの駆動パルス数で与えら
れる。

【００２３】ここで、直線経路に沿った電極１の相対移
動は、電極と被加工物の短絡を回避するジャンプ運動を
ともないながらなされるが、ジャンプ運動時において
も、加工テーブル３１のＸ方向移動速度およびＹ方向移
動速度が電極１の鉛直方向の移動速度に対して同じ比例
量で与えられるようになっており、前記直線経路に沿う
後退運動として行われる。このように、電極１の被加工
物７に対する相対的な移動経路は鉛直方向に対して傾斜
角度をもっている。

【００２４】なお、電極にパイプ電極が用いられる場合
には電極中を通りポンプ６１によりタンク６２から汲み
上げられた絶縁油をパイプ電極の先端から噴出し、放電
により生じた加工屑を効率的に加工部位の近傍から飛散
せしめ、以後の電圧印加において短絡等の放電異常を抑
制する。

【００２５】本放電加工装置の作動とともに放電加工方
法を説明する。ここで、電極１は丸棒型で、被加工物７
の上面から被加工物に斜め孔を形成するものとして説明
する。先ず、被加工物７を加工液槽内に所定の姿勢で固
定する。この固定は、被加工物７を傾けずに、被加工物
７の上面を鉛直上方に向けて行えばよい。

【００２６】一方、関節機構２２のネジ２２３を少し緩
め、電極１の鉛直方向に対する傾斜角度が、被加工物７
に形成しようとする孔の鉛直方向に対する角度と一致す
るように、回動部２２２の回動角度を調整しネジを締め
る。回動角度の調整は、電極１の長さ方向に離れた電極
１上の２点間の、鉛直方向距離および水平距離を計測し
て回動角度を算出し、その結果に基づいて容易に調整し
得る。

【００２７】なお、電極１の形状によっては、前記のご
とく電極１までの鉛直方向距離および水平距離の計測が
困難な場合があるが、図例の電極１のような単純な丸棒
状の調整用のマスター電極を用意し、これを、電極１を
回動部取り付け孔２２２ａに嵌入するに先立ち回動部取
り付け孔２２２ａに嵌入して、回動部２２２の角度出し
のみ行っておき、その後、加工用の電極１に交換するの
もよい。

【００２８】次いで、サーボヘッド２１の内蔵モータに
より関節機構２２を水平面内で回動して、電極１の水平
面内の方位を、被加工物７の形成しようとする孔の水平
面内方位と一致せしめる。

【００２９】一方、被加工物７の水平面内位置と、電極
１先端の鉛直方向位置を調整して、電極１の先端位置
が、加工開始位置すなわち形成しようとする孔の開口端
となる位置に調整する。そして、入力装置４３に電極１
の先端が被加工物に対してとるべき直線経路をセットす
る。直線経路は始点座標と終点座標により特定する。始
点座標は前記孔の開口端となる位置すなわち現在位置で
あり、終点座標は、前記孔の底となる位置である。な
お、終点座標は、現在位置を原点としてプリセットすれ
ば、被加工物の設計図面から知られる、孔の開口端位置
を原点とする孔の底部の相対座標位置でよい。

【００３０】これらの準備が整ったら放電加工を開始す
る。

【００３１】加工電源５から電極１と被加工物７の間へ
のパルス電圧印加により、電極１の先端と対向する被加
工物７の表面に凹部が形成されはじめる。そして、電極
１の被加工物７に対する相対的な運動は、電極１の鉛直
方向運動時に同時に加工テーブル３１が水平面内に運動
することで、鉛直方向成分とともに水平面内成分を有
し、鉛直方向に対して傾斜角度をもつ。しかして、ＮＣ
制御装置４２による制御で電極１の先端が、セットした
直線経路に沿って被加工物７に対してジャンプ運動を伴
いながら移動すると、被加工物７の凹部は前記直線経路
に沿って深くなっていき、所期の孔が形成される。

【００３２】次いで、別の位置に同じ孔を形成するに
は、電極１の初期位置をセットしなおして同様の手順を
実行すればよい。また、別の形状の放電加工を行う場合
には、電極１を交換して行う。ここで、放電加工方向が
異なれば、再び関節機能２２のネジ２２３を少し緩め
て、形成しようとする孔の鉛直方向に対する傾斜角度と
電極１の長さ方向とが一致するように前記マスター電極
を用いる等により回動部２２２の角度を調整すれば、電
極１に比して遙に重量のある被加工物７について加工液
槽への固定のし直しを行うことなく、次の放電加工を行
うことができる。したがって、優れた作業効率を得るこ
とができる。

【００３３】しかも、加工液槽が大型化することはな
く、被加工物７を傾けるための治具や支持台が不要であ
るから、加工テーブル３１、Ｘ軸モータ３２、Ｙ軸モー
タ３３等は小型化が可能であり、装置は低廉に構成でき
る。また、従来の放電加工装置と基本的なハード構成は
同じであるから、より低廉に構成できる。

【００３４】なお、本実施形態では電極１の鉛直方向に
対する傾斜角度が調整自在としたが、凹部の形状や深さ
方向の種類があまり多くない場合には、電極１の鉛直方
向に対する傾斜角度が固定された、関節機構２２のない
構成、例えばサーボヘッド２１と連結する軸部に、形成
しようとする凹部の形成方向に一致した取り付け孔を形
成してこれに電極を嵌入する構成とすることもでき、こ
れを電極の種類若しくは傾斜角度の種類だけ用意する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電加工装置の構成図である。

【図２】前記放電加工装置の電極取り付け部分の斜視図
である。

【符号の説明】

１ 電極 ２ 電極移動機構 ２１ サーボヘッド ２２ 関節機構 ２３ Ｚ軸モータ ２３１ 軸部 ２３２ 回動部 ２３３ ネジ ３１ 加工テーブル（可動台） ３２ Ｘ軸モータ ３３ Ｙ軸モータ ４１ 制御回路 ４２ ＮＣ制御装置（制御手段） ４３ 入力装置 ５ 加工電源 ６１ タンク ６２ ポンプ ７ 被加工物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向に移動可能な可動台に被加工物
   を載置し、前記被加工物と電極との間に電圧を印加して
   前記被加工物の表面にスパークを発生せしめるとともに
   前記電極を電極移動機構により鉛直方向に移動して電極
   の移動量に応じた深さで前記被加工物の表面に凹部を形
   成する放電加工方法において、 前記電極の移動時に、該電極の移動速度に比例した移動
   速度で前記可動台を移動せしめ、前記電極が前記被加工
   物に対して相対的に、鉛直方向に対して傾斜角度をなす
   方向に直線経路をとって前記被加工物に凹部を形成する
   ことを特徴とする放電加工方法。
2. 【請求項２】 被加工物との間に電圧が印加される電極
   と、 前記被加工物を載置するとともに水平方向に移動可能に
   構成された可動台と、 前記電極を保持し該電極を鉛直方向に移動可能に構成さ
   れた電極移動機構と、 前記可動台および前記電極移動機構を駆動して前記被加
   工物の水平面内移動運動および前記電極の鉛直方向移動
   運動を制御する制御手段とを具備し、 該制御手段を、前記被加工物と前記電極の間の電圧印加
   により前記被加工物の表面にスパークを発生せしめて前
   記被加工物の表面に凹部を形成する時に、形成しようと
   する前記凹部の深さ方向と、前記電極の前記被加工物に
   対する相対的な運動方向とが一致するように、前記可動
   台の移動速度を前記電極の移動速度に比例した移動速度
   に設定する構成としたことを特徴とする放電加工装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の放電加工装置において、
   前記電極移動機構には、前記電極を鉛直方向に対する傾
   斜角度自在に保持し所定の傾斜角度位置でロック可能な
   関節機構を具備せしめた放電加工装置。