JP3070901B2 - 放電加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電加工方法及びその
装置に係り、特に形彫放電加工において均一な加工面を
確保することができる電極のジャンプ動作を用いた放電
加工方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工具電極と被加工物とを所定の
間隔をおいて対向配置し、工具電極と被加工物の両極端
に放電電圧を印加して前記極間に放電を発生させると共
に工具電極と被加工物とを相対移動させて被加工物に加
工を施し、所望の形状に加工するようにした形彫放電加
工装置が知られている。

【０００３】図９は一般的な形彫放電加工装置を示す概
略構成図であり、容器状の加工槽２は、Ｘ方向及びこれ
に直交するＹ方向に移動可能なＸＹテーブル４上に載置
固定され、水平面内を移動可能としている。この加工槽
２内の底部には被加工物Ｗが固定されると共に加工槽２
内は加工液６に満たされている。上記加工槽２の上方に
は上下方向に昇降可能になされた加工ヘッド８が設けら
れ、この下端に工具電極１０が装着される。

【０００４】そして、この工具電極１０と被加工物Ｗと
を所定の間隔を隔てて保持しつつこれらの間に加工電力
供給源１２よりパルス状の電圧を印加して放電を生ぜし
め、この時の衝撃剥離、溶融等の複合作用によって加工
を行うようになっている。加工の進行に従って、工具電
極１０は徐々に降下されるが、加工に際しては工具電極
はサーボ制御、揺動制御及び加工屑を排除するためのジ
ャンプ制御されるのが一般的である。

【０００５】各制御について説明すると、まず、工具電
極と被加工物が離れ過ぎていると放電が始まらず、逆
に、工具電極と被加工物が接触すると短絡となって加工
できない。サーボ制御は、工具電極と被加工物との間に
微小な間隙を保つようにする制御であり、これにより極
間に放電を生ぜしめる。この場合、極間状態を検出する
ことにより極間距離を一定に保つように制御されるが、
通常は極間電圧値を基準値（サーボ基準電圧）として初
期設定するようになっている。このサーボ制御は、後述
するジャンプ制御（ＡＪＣ：Ａｕｔｏ Ｊｕｍｐ Ｃｏ
ｎｔｒｏｌ）と混同され易いが、サーボ制御は加工中、
常時行われるのに対して、ジャンプ制御は必要な時に行
われる。そして、サーボ制御中は、当然に加工が行われ
ているが、ジャンプ制御の時は、加工は一時的に休止さ
れる。従って、ジャンプは、短く少な過ぎても効果的で
ないのに対して、あまり長過ぎても加工の休止時間が長
くなって全体の加工効率を低下させるので、できるだけ
短く効果的に行うように設定される。

【０００６】工具電極は加工底面方向だけに相対移動さ
せるのではなく、揺動制御により加工側面（左右）にも
移動させるように制御され、これにより側面方向への拡
大加工を行うものである。すなわち工具電極１本により
荒加工、中加工、仕上げ加工を行う場合、仕上げ加工の
加工間隙は中加工より小さく、中加工の間隙は荒加工の
それより小さくなるので、それぞれの加工工程での加工
間隙の差分だけ工具電極を側面方向へ揺動させないと側
面が仕上がらない。

【０００７】揺動加工を行う場合には、工具電極は加工
側面からも開離する必要があるために３次元の開離・接
近の軌跡に従ってサーボやジャンプを行うようにする。

【０００８】ジャンプ制御は、加工間隙に介在する加工
屑等の生成物を排出するために加工電極を基本的には主
軸（Ｚ軸）の方向（上下方向）に往復運動させるもので
ある。すなわち、加工屑が多く間隙に介在するとアーク
やショート等の不良放電を引き起こすが、逆に間隙に全
く加工屑（比較的微細なもの）がなくなると、工具電極
と被加工物が接近し過ぎて接触したりする他、特に大面
積の加工では放電が集中し易くなる。従って、間隙内に
金属粉末が適度に且つ均一に分散しているのが好まし
く、放電も分散して発生することになる。

【０００９】工具電極がジャンプ動作により上下動する
と、工具電極と被加工物とが相互に急速に離れることか
ら両者間に加工液が流れ込み、逆に両者が接近する時に
は、間隙に介在する加工屑（電極の消耗粉、加工により
削られた被加工物の金属粉の他、タールや加工液成分な
ど）を含んだ加工液が圧縮されて間隙の外へ排出され、
いわゆるポンプ作用を呈する。

【００１０】このジャンプ制御は、サーボ制御と同様に
極間電圧を検出することにより極間状態が悪化した時に
動作させるものや、或いは極間状態とは関係なく定期的
に動作させるものがあり、いずれも放電加工を行ってい
る最中に適宜挿入される。前述のようにジャンプ動作の
間においては、加工は一時的に中止される。ジャンプ制
御の条件としては、ジャンプの回数、距離、周期、軌跡
等があり、他の加工条件と同様に加工状態や加工の進行
状況に合わせて設定を変更できるようになっている。

【００１１】図１０（Ａ）は工具電極が上下方向へ相対
移動する動作を示しているが、揺動加工に加えてジャン
プ動作も併せて行なわれる場合もある。加工屑は、前述
のように被加工物の溶融したのが再凝固したものが主で
あり、加工液より比重が重いために沈み易いが、タール
状の粘性の高いものも比較的多く発生し加工側面に付着
し易い。そのため、このタール状加工屑を含めて効果的
に排出するためには、例えば図１０（Ｂ）に示すように
加工底部及び加工側面に対して同時に開離したり接近し
たりするように斜め方向に工具電極１０を相対移動させ
たり、或いは図１０（Ｃ）に示すように、図１０（Ｂ）
に示す斜め方向の移動と図１０（Ａ）に示す上下方向の
移動を組み合わせるようになっている。

【００１２】ここで工具電極の従来の移動態様を説明す
る。工具電極の移動態様としては、例えば、特開昭５３
−８００９８号公報、特開平２−３６０２３号公報、特
公昭５５−１６７７５号公報、特開平１−３１６１３１
号公報、特公昭５４−７９９号公報、特公昭５５−８２
９１号公報及び特開昭５３−８８２９６号公報等に開示
されている移動態様が知られている。前者の４つの公報
に示される工具電極の動きは、加工屑を排出する時に行
われるジャンプ動作ではなく揺動加工時における工具電
極の動きを示しており、例えば特開昭５３−８００９８
号公報においては、工具電極を被加工物に対して図１０
（Ｂ）に示すように４５°の方向に３次元的に相対移動
させて、接近・開離を繰り返し行うようにしている。

【００１３】特開平２−３６０２３号公報は、揺動加工
において例えば短絡した時など、図１０（Ｂ）に示すよ
うに工具電極をＺ軸中心軸線の方向に対して４５°傾め
上方へ開離し、更に工具電極を垂直上昇させるようにな
っており、この軌跡に沿って工具電極を相対的に上下移
動するようになっている。

【００１４】特公昭５５−１６７７５号公報は、揺動加
工において、例えば短絡した時など、工具電極を４５°
斜め上方へ開離し、更に急角度で原点まで上昇させるよ
うにして、３次元的に相対移動させている。すなわち全
体で截頭円錐面に沿った合成並進運動を行わせるように
なっている。

【００１５】特開平１−３１６１３１号公報は、揺動加
工において、工具電極を一定角速度で円運動させつつ揺
動半径方向へサーボ動作し、更に加工深さ方向へも一定
速度で往復運動を繰り返す。すなわち加工側面方向と底
面方向へ同時に３軸方向へ工具電極が往復運動するよう
に相対移動させる。

【００１６】後者の３つの公報に示される工具電極の動
きは加工屑を排出する時に行われるジャンプ動作を主に
示している。例えば特開昭５４−７９９８号公報は、電
極のサーボ送りとは別の上下昇降ジャンプ動作におい
て、加工の状態、例えば加工穴の深さの増大、加工時間
の経過、加工間隙の状態悪化等に対応して往復運動の開
離距離を大きくしたり、或いは近接時の近接時間を短く
したりしている。

【００１７】また、特公昭５５−８２９１号公報は、電
極のサーボ送りとは別のジャンプ（レシプロ）動作にお
いて、加工の状態に応じてジャンプ運動の運動幅や運動
時間幅を多段に変更制御するようになっており、工具電
極は図１に示すような上下方向のジャンプ動作をする。
更に、特開昭５３−８８２９６号公報においては、Ｚ軸
の加工送りや振動と同時に工具電極をレシプロ運動させ
ると共に水平方向も同時に移動させるようにし、加工屑
の排出を効果的に行うようになっている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、工具電
極の揺動操作及びジャンプ動作は種々の軌跡に沿って行
われるが、前述のように揺動操作は加工側面方向への拡
大加工を目的としているために１回の揺動ストロークは
非常に微小であるのに対して、ジャンプ操作はポンピン
グ作用による加工屑等の排出を目的としているので１回
のジャンプストロークは上記揺動ストロークに比較して
非常に大きくなる。そして、工具電極が前述のような種
々の軌跡に沿って相対移動する場合には、加工液から大
きな反力を受け、特に水平方向への移動成分を含む相対
移動の場合或いは加工液がタール状になっている場合に
はかなり大きな力を受ける。

【００１９】この時、揺動操作の場合には、上述のよう
に移動速度は遅く、ストロークは比較的短いことから問
題はほとんど生じないが、移動ストロークが比較的長い
ジャンプ操作で、しかも工具電極が比較的剛性の低い薄
板状の形状をしている場合には、加工屑排出のためのポ
ンピング動作を、水平移動成分を含む図１０（Ｂ）及び
図１０（Ｃ）に示すような軌跡に従って行うと加工液の
反力による押圧で工具電極の先端側が湾曲してしなって
しまう。そのために、特に、電極先端に対応する被加工
物の加工側面側の深部の仕上がりが、劣化してしまうと
いう問題が発生していた。

【００２０】また、図１０（Ａ）に示すように上下方向
のみのジャンプ操作の場合には、被加工物の加工側面に
タール状の加工屑が蓄積されてしまい、このタール状加
工屑が上記電極を側方より押圧してしまって一定の放電
ギャップを保持できなくなり、上述と同様に加工側面の
深部の仕上がり状態が劣化するという問題点があった。

【００２１】本発明は以上のような問題点に着目し、こ
れを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の
目的は、タール状加工屑や金属粉などの生成分を効果的
に除去し、またジャンプ操作時の工具電極のしなりを極
力低減させて良好な加工面の仕上がりを確保することが
できる放電加工方法及びその装置を提供することにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、上記問題
点を解決するために、工具電極と被加工物とをサーボ制
御により相対移動させつつ前記被加工物を放電加工する
と共に前記工具電極と前記被加工物の相対移動による前
記工具電極のジャンプにより前記工具電極と前記被加工
物との間隙に滞留する加工屑等の生成物を排出するよう
にした放電加工方法において、前記工具電極と前記被加
工物とが相対的に離れる際には、前記工具電極を、前記
被加工物の加工底面及び加工側面の相方に対して離れる
ように第１の中間位置まで相対移動させた後に前記被加
工物の加工底面に対して実質的に垂直方向に離れるよう
に最上昇位置まで相対移動させ、前記工具電極と前記被
加工物とが相対的に接近する際には、前記工具電極を、
被加工物の加工底面及び加工側面の相方に対して接近す
るように第２の中間位置まで相対移動させた後に前記被
加工物の加工底面に対して実質的に垂直方向に接近させ
てもとの開離開始位置に復帰するように相対移動させる
ようにしたものである。

【００２３】本発明装置は、上記本発明方法を実施する
ための装置であり、工具電極と被加工物とを相対移動さ
せる相対移動手段と、定期的または必要に応じて前記工
具電極と前記被加工物とを前記工具電極がジャンプする
ように相対移動させるように前記相対移動手段を駆動さ
せる駆動手段とを有する放電加工装置において、前記工
具電極と前記被加工物とが相対的に開離を開始する開離
開始位置と開離開始後に前記工具電極が相対的に停止す
る最上昇位置までの間及びこの最上昇位置から前記開離
開始位置までの前記工具電極の軌跡を決定するパラメー
タを記憶する記憶手段と、前記工具電極を、前記被加工
物の加工底面及び加工側面の相方に対して離れるように
移動して第１の中間位置まで相対移動させた後に前記被
加工物の加工底面に対して実質的に垂直方向に離れるよ
うに移動させて前記最上昇位置まで相対移動させ、次い
で前記工具電極を前記被加工物の加工底面及び加工側面
の相方に対して接近するように移動して第２の中間位置
まで相対移動させた後に前記被加工物に対して実質的に
垂直方向に接近させるように移動させて前記開離開始位
置に復帰するように相対移動させる相対軌跡制御手段と
を備えるようにしたものである。

【００２４】

【作用】本発明装置により、工具電極と被加工物は相対
移動手段により相対移動可能になされており、駆動手段
の制御により工具電極と被加工物は所定の間隙を保持し
つつ揺動されて、放電加工が継続的に行われる。そし
て、この駆動部は必要な場合には、工具電極と被加工物
とを、工具電極がジャンプするように相対移動させて加
工間隙に滞留する加工屑等の生成物を排出させる。工具
電極と被加工物の相対移動の制御は、制御手段によって
行われる。工具電極が相対的に開離を開始する開離開始
位置は記憶手段に記憶され、また、この記憶手段には、
開離開始位置と最上昇位置との間を往復する工具電極の
軌跡を決定するパラメータ、例えば移動速度や移動時間
も記憶されている。

【００２５】そして、制御手段は定期的或いは必要に応
じてジャンプ動作の指示を出す。ジャンプ動作が開始さ
れると工具電極は開離開始位置から加工底面及び加工側
面に対して離れるように、すなわち斜め上方に移動して
第１の中間位置を通り、この位置を通った後、加工底面
に対して略垂直方向へ開離するように相対移動し、工具
電極は最上昇位置にて停止して開離終了する。

【００２６】開離が終了すると次には直ちに接近操作に
入る。まず、工具電極が加工底面及び加工側面に対して
接近するようにこれを斜め下方へ相対移動させて第２の
中間位置を通り、この位置を通過したならば、加工底面
に対して略垂直方向に接近させて加工開始位置に復帰さ
せる。このようなジャンプ操作は、定期的或いは必要に
応じて行われ、加工間隙内の加工屑等を排出する。

【００２７】このようにジャンプ操作を行うことによ
り、工具電極が開離する時には、工具電極を被加工物か
ら離しながら上げるので、特に加工側面に滞留するター
ル状付着物を排除して低減でき、また、工具電極が接近
する時には、工具電極を先に加工側面に接近させた後に
垂直方向に降ろすようにしているので、工具電極が加工
深部に位置した時、すなわち加工直前においては工具電
極のしなりが取れた状態となっている。従って、両者の
相乗作用により加工側面の深部の仕上がり状態を大幅に
改善することが可能となる。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明に係る放電加工方法及びその
装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は
本発明に係る放電加工装置を示す構成図、図２は工具電
極を示す正面図、図３は工具電極を示す側面図、図４は
工具電極と被加工物との関係を示す斜視図である。尚、
図９に示す従来装置と同一部分については同一符号を付
す。

【００２９】図示するようにこの放電加工装置１４は、
例えば断面矩形状になされた容器状の加工槽２を有して
おり、この加工槽２は、相対移動手段の一部を構成する
Ｘ・Ｙ移動テーブル１６上に支持固定されている。Ｘ・
Ｙ移動テーブル１６は、Ｘ方向に移動するＸ移動テーブ
ル１８Ａ上にこれと直交するＹ方向へ移動するＹ移動テ
ーブル１８Ｂを載置して構成されており、各テーブル１
８Ａ、１８Ｂは、それぞれＸ軸駆動モータ２０Ａ及びＹ
軸駆動モータ２０Ｂにより前進後退可能になされてい
る。

【００３０】上記加工槽２内の底部には、放電加工が施
される被加工物Ｗが固定されると共に加工電源の一方の
極に接続され、また、この加工槽２内には例えば油系或
いは油と水の混合物よりなる加工液６が満たされてい
る。

【００３１】この加工槽２の上方には、例えば銅、グラ
ファイト、或いは銅タングステン等により形成された工
具電極１０をその下端部に取り付けた加工ヘッド８が配
置されており、この加工ヘッド８は、相対移動手段の一
部として垂直方向すなわちＺ方向に移動させるＺ軸移動
機構２２に取り付けられている。そして、この移動機構
２２に取り付けたＺ軸駆動モータ２４を駆動することに
より、加工ヘッド８を昇降し得るようになっている。従
って、上記Ｘ・Ｙ移動テーブル１６及びＺ軸移動機構２
２を適宜駆動することにより、工具電極１０と被加工物
Ｗとを相対的に３次元的に移動させることができるよう
になっている。

【００３２】本実施例では図２及び図４に示すように工
具電極１０としては非常に薄い、幅広な構成となってお
り、電極下端部の厚みＬ１及び幅Ｗ１はそれぞれ０．７
００ｍｍ及び２９．５００ｍｍに設定され、実質的な高
さＨ１は４０．０００ｍｍに設定されている。そして、
電極の厚み及び幅はそれぞれ先端に向けて１°のテーパ
角αがつけられている。これにより、非常に幅の薄い加
工溝４４を被加工物Ｗに形成する。

【００３３】上記工具電極１０と被加工物Ｗに対して電
気的に接続された加工槽２との間には、電源部２６が電
気的に接続されており、工具電極１０と被加工物Ｗとの
間に放電加工用のパルス状の電圧を間欠的に印加するよ
うになっている。上記電源部２６からの上記工具電極１
０及び加工槽２への配線途中には、サーボ制御を行なう
ためにそれぞれ電圧を検出する電圧検出線２８、３０が
接続されており、それぞれの検出値は、加工間隙の状態
を検知するための検知手段３２へ入力されて、この間隙
に滞留する加工屑等の生成物の生成状態を間接的に検知
し得るようになっている。そして、この検知結果は、こ
の装置全体の動作を制御する例えばマイクロコンピュー
タ等よりなる相対軌跡制御手段３４へ入力するようにな
っている。また、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各駆動モータ
２０Ａ、２０Ｂ、２４は、駆動手段３６に電気的に接続
されており、各モータに格別の駆動信号を供給するよう
になっている。

【００３４】この駆動手段３６への動作指令は、制御手
段３４からの指令により動作するアップダウン指令部３
８からの指令により行なわれる。上記制御手段３４は、
サーボ制御駆動部３４Ａ、ジャンプ制御駆動部３４Ｂ、
揺動制御駆動部３４Ｃを有しており、前述したサーボ制
御や揺動制御を行なうと同時に、加工屑排出のためのジ
ャンプ制御を行なうようになっている。

【００３５】この装置全体の動作を駆動する制御手段３
４には、ジャンプ動作時の動作軌跡を決定するために例
えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒ
ｙ）等よりなる記憶手段４０が接続されており、この記
憶手段４０には、図６（Ａ）に示すように工具電極１０
と被加工物Ｗとが相対的に開離を開始する開離開始位置
Ｐ１と、開離開始後に上記工具電極が相対的に停止する
最上昇位置Ｐ３までの間及びこの最上昇位置からもとの
開離開始位置まで復帰するまでの、上記工具電極の相対
軌跡を決定するパラメータ、例えば速度や時間を記憶す
るようになっている。

【００３６】具体的には、これらのパラメータは、ジャ
ンプ時の工具電極の水平方向及び垂直方向への相対速度
及びそれぞれの方向への移動時間よりなり、これらの相
対速度及び移動時間により、工具電極の相対軌跡が決定
する。また、揺動加工時の中心軸線も予めパラメータと
して設定しておく。ジャンプ動作時の工具電極１０の被
加工物に対する相対移動軌跡は、図６（Ａ）に示すよう
に断面平行四辺形形状となる。すなわち、予め記憶され
た位置である開離開始位置Ｐ１よりスタートした工具電
極は、開離開始位置Ｐ１の斜め上方に位置する第１の中
間位置Ｐ２を通過した後、そのまま垂直方向上方に移動
して最上昇位置Ｐ３で停止し、その後、工具電極は斜め
下降を開始してこの最上昇位置Ｐ３よりも斜め下方に位
置する第２の中間位置Ｐ４を通過した後、そのまま垂直
方向下方に移動して開離開始位置Ｐ１に復帰するように
動作する。

【００３７】次に、以上のように構成された装置に基づ
いて行なわれる本発明の方法について説明する。まず、
加工する形状のＮＣプログラムを作成し諸条件を設定す
る。この際、プログラムにより水平面上の揺動形状を規
定し、また、本発明のような軌跡でジャンプを行なうこ
とを指定する（図６（Ａ）参照）。ジャンプ操作は予め
定められた所定時間毎に定期的に或いは極度に極間状態
が悪化した場合などに必要に応じて行なうこととする。
この規定された揺動形状の深さ方向への中心軸線もＮＣ
プログラムで規定されることになり、この水平面座標を
本実施例では揺動の中心とする。放電加工を開始すると
工具電極１０と被加工物Ｗとの間は、微小な間隙、例え
ば５μｍ〜１００μｍ程度に保たれて、１秒間に数１０
００乃至数１０万回程度の繰り返し放電により放電加工
が行なわれる。

【００３８】この時の放電のためのパルス電圧は、電源
部２６から供給され、パルス幅は極間電圧や放電電流を
検出する図示しない極間状態検知部の情報に基づいて制
御手段３４が制御する。この時の工具電極１０と被加工
物Ｗの相対移動は、制御手段３４によってコントロール
される各駆動部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃからの指令によ
り、Ｘ軸駆動モータ２０Ａ、Ｙ軸駆動モータ２０Ｂ及び
Ｚ軸駆動モータ２４を駆動させて、Ｘ・Ｙ移動テーブル
１６を水平面内に、加工ヘッド８を上下方向にそれぞれ
同時に移動させることにより３次元的に行なう。

【００３９】サーボ制御駆動部３４Ａは、上述のように
工具電極１０と被加工物Ｗとの間が常時、適正な微小間
隙を保つように放電加工中、常時作動しており、また、
揺動制御駆動部３４Ｃも適宜作動して加工側面方向への
拡大加工が行なわれる。

【００４０】このようにして加工が進行するに従って、
加工間隙には加工屑や各種の生成物が滞留する傾向とな
り、これが短絡現象や不良放電発生の原因となるので、
定期的に或いは検知手段３２が極間状態の極度の悪化を
検知した時にＡＪＣ制御駆動部３４Ｂの指令によりジャ
ンプ操作が行なわれ、ポンプ作用により上記加工屑や生
成物を極間から排除する。

【００４１】ジャンプが発生すると工具電極１０は、図
６（Ａ）に示すように開離開始位置Ｐ１から、第１の中
間位置Ｐ２、最上昇位置Ｐ３及び第２の中間位置Ｐ４を
通り、再度、開離開始位置Ｐ１に復帰するように相対移
動する。この時の工具電極１０の上下方向の速度及び移
動時間は図５（Ａ）に、水平方向の速度は図５（Ｂ）に
それぞれ示されている。

【００４２】すなわち、ジャンプが発生すると工具電極
１０は開離開始位置Ｐ１から深さ方向の中心軸線４６上
の第１の中間位置Ｐ２に向けて斜め上方へ移動する。こ
の場合、工具電極１０は、被加工物Ｗの加工側面４８Ａ
及び加工底面４８Ｂの相方に対して離れるように例えば
斜め４５°上方方向へ移動するので、特に加工側面４８
Ａ側に滞留しているタール状の生成物や加工屑を効果的
に排除することが可能となる。

【００４３】上記中心軸線４６は、前述の通り、水平面
揺動形状の中心を通る線或いはＮＣプログラムで設定さ
れた軸線であり、初期に設定されている。また、ジャン
プの時間が設定される。これは、ジャンプのストローク
を決定するものであるから、時間ではなくそのまま距離
を使用しても、また最上昇位置Ｐ３を指定する構成にし
てもよいものである。

【００４４】更に、垂直方向の移動の最大速度と加減速
時間及び水平方向の移動の最高速度と加減速時間が初期
に設定される。これは、例えば実施例の装置では１６段
階の設定値を有して作業者が選択的に入力して設定でき
るようにされている。この垂直及び水平方向の最大速度
と加減速時間により、上昇または下降する角度やジャン
プの速度が決定されるものであり、水平方向と垂直方向
を同一の値に設定すれば、電極の上昇または下降の角度
が略４５°となる。尚、加減速時間は実際の装置ではほ
とんど無視できる値となるから、電極１０の上昇または
下降の角度は実質的には最高速度で決定されることにな
ろう。

【００４５】従って、本実施例装置の構成では、相対軌
跡制御手段３４からのジャンプの指令に従って、図示し
ないエンコーダ等の位置検出装置の検出値によりジャン
プの発生位置（開離開始位置）Ｐ１を記憶して、先に設
定された移動の最大速度と加減速時間に基づきＺ軸移動
機構２２を介して下降ヘッド８を駆動し、電極１０を垂
直方向に上昇させるとともに、Ｘ・Ｙ移動テーブル１６
を動かして被加工物Ｗを水平方向に移動させる。このた
め、電極１０は、被加工物Ｗに対して３次元方向、すな
わち先に設定された中心軸線４６に向かって斜め上方向
に相対的に上昇することになる。

【００４６】中心軸線４６は、前述の通り予めＮＣプロ
グラムにより規定されるなどして座標値がわかっている
ものであるから、Ｘ・Ｙ移動テーブル１６は設定された
最大速度と加減速時間でこの座標値に向かって駆動さ
れ、その位置で停止するように位置決め制御される。従
って、例えば設定された加減速時間が、水平方向の移動
距離に対して長過ぎた場合であっても、Ｘ・Ｙ移動テー
ブル１６は、中心軸線の座標に位置決め制御するように
移動するものであるから、最大速度に到達する以前に減
速するように制御され、設定値によって中心軸線４６を
行き過ぎることはない。

【００４７】一方、加工ヘッド８は、設定された加減速
時間に従って上昇し、設定された最大速度到達後は相対
軌跡制御手段３４からのジャンプの上昇の指令信号ＵＰ
が出力されている間それを維持して上昇を継続する。こ
のことから、最上昇位置Ｐ３の位置は加減速時間と最大
移動速度及びジャンプの継続時間とにより決定されるこ
とになる。

【００４８】次には、相対軌跡制御手段３４からの下降
の指令信号ＤＮを受けて、加工ヘッド８が設定された加
減速時間に従って減速を開始する。この時は、Ｘ・Ｙ移
動テーブル１６は停止したままである。そして、加減速
時間到達後にＺ軸駆動モータ２４が反転して加工ヘッド
８が下降に転じるとともに、Ｘ・Ｙ移動テーブル１６が
記憶された開離開始位置Ｐ１に向かって駆動される。こ
の時も、Ｘ・Ｙ移動テーブル１６は、設定された最大速
度と加減速時間に従って開離開始位置Ｐ１に向かって移
動し位置決め制御されるので、開離開始位置Ｐ１を行き
過ぎることはない。

【００４９】Ｘ・Ｙ移動テーブルが停止した後も加工ヘ
ッド８は、先に記憶された開離開始位置（Ｚ軸移動機構
の２２における場合は、そのＺ軸座標位置）に向かっ
て、設定された最大移動速度と加減速時間に従ってその
まま下降を継続している。そのため、電極１０は、相対
的に第２の中間位置Ｐ４で経路が変わり、被加工物Ｗの
加工底面４８Ｂに対して略垂直に接近するように移動す
ることになり、再度、開離開始位置Ｐ１に復帰する。

【００５０】この時、開離開始位置Ｐ１へ復帰する直前
で電源装置からの両極への電圧印加が開始されサーボが
再開されるように構成されているので、ジャンプの下降
信号ＤＮは出力されてもサーボの信号が優先され、加工
への復帰が確実且つ速やかに行われる。この点について
は、サーボの再開に合わせてジャンプの下降信号ＤＮの
出力を停止するように回路を構成してもよく、サーボの
再開を開離開始位置Ｐ１に到達後行うように回路を構成
してもよい。しかしながら、開離開始位置Ｐ１に到達後
のサーボの再開は、位置検出誤差や移動誤差、或いは電
極の重量に伴う誤差などの機械的に生ずるずれにより、
特に垂直方向の場合、誤って電極１０と被加工物Ｗが衝
突する恐れが全くないとは言えない。また、前述したよ
うに、相対移動制御手段３４からの下降の指令信号ＤＮ
が出力されたときからジャンプにおける上昇の減速を行
うので、下降の指令信号ＤＮがＵＰと同時間出力される
ように構成されている場合は、開離開始位置Ｐ１到達前
に下降の指令信号ＤＮの出力は終了しているので電極１
０が開離開始位置Ｐ１の手前で止まり加工に復帰しにく
くなる恐れが全くないともいえない。そのため、この実
施例では、開離開始位置Ｐ１の到達前にサーボを再開さ
せるように制御する構成としてある。

【００５１】このように工具電極１０を降下させる場合
には、まずこれを斜め下方へ降下させて加工側面４８Ａ
へ接近させた後、略垂直方向下方へ降下させるようにし
たので、斜め下方に降下させていた時に加工液の圧力に
より屈曲してしなっていた薄い工具電極１０も開離開始
位置Ｐ１に到達した時にはしなりが取れてまっすぐな工
具電極１０となっており、従って、加工直前には電極１
０のしなりが取れた状態となっているので均一な放電を
行なうことが可能となる。

【００５２】工具電極の水平方向及び上下方向の移動速
度は、図５に示すように一定ではなく、それぞれ移動開
始後は一定の加速度で最大移動速度ＭＶ１、ＭＶ２まで
加速される。そして、開離する場合において工具電極１
０が中心軸線４６に到達した時（Ｐ２）、水平方向の移
動は停止するがＺ軸方向へは加速中或いは最大速度で移
動を継続することになる。このように水平方向と垂直方
向の移動が合成されてジャンプ操作が行なわれる。工具
電極１０が最上昇位置Ｐ３に到達すると前述のように移
動方向が逆転し、上昇時と同一の加減速を行なって図６
（Ａ）に示すような軌跡に沿って降下する。

【００５３】図示例では、工具電極１０は４５°方向に
上昇或いは降下しているが、先に触れたようにこの角度
は限定されず、水平方向及び垂直方向の速度で決定され
る。尚、本実施例では、最大移動速度ＭＶ１、ＭＶ２は
それぞれ２０ｍｍ／秒及び２０ｍｍ／秒程度に設定され
る。

【００５４】一般的には、ジャンプ時の速度は２００〜
１２００ｍｍ／分、ジャンプ量は１．４〜２．０ｍｍ程
度、ジャンプ周期は０．４〜０．３秒程度に設定され
る。このように工具電極の上昇時において中心軸線４６
への戻しの時（Ｐ１→Ｐ２）には、工具電極１０は加工
液の圧力を受けて加工側面４８Ａ側に反るがこの時には
放電は中断されるので異常な放電が生じないし、また、
電極を加工側面４８Ａから離すことで間隙に滞留してい
た加工屑やタール状の生成物の排出を良好にでき、異常
放電の発生を抑制することができる。

【００５５】また、工具電極の降下時において、工具電
極１０をサーボ復帰位置に戻す時（Ｐ３→Ｐ４）には、
加工液の圧力を受けて電極は上記したと逆方向に反る
が、第２の中間位置Ｐ４からサーボ復帰位置Ｐ１に戻る
時に電極の反りは元に戻り、結果的に加工深部と浅い部
分は電極に対して平行に保たれ、均一な放電を行なって
加工面の仕上がり程度を向上させることができる。

【００５６】ここで、上記本発明方法の放電加工方法に
より実施した結果と従来の方法により実施した結果を評
価する。この評価においては、図４に示すように被加工
物Ｗとしては２枚のラミネート板Ａ、Ｂを接合してなる
ラミネート被加工物を用いており、これを上下方向に放
電加工した後、図８に示すようにラミネート被加工物を
２枚に分割し、その加工側面の粗さを評価した。加工の
深さは４０．００ｍｍであり、電極形状はリブ形状と
し、仕上げ面粗さを４．０μｍに設定した。この時の加
工条件は、揺動形状は□、使用電極は１本であり、その
材料はグラファイト、またワークである被加工物として
はＳＫＤ−６１を用いた。

【００５７】下記に示す表１は、本発明方法のジャンプ
軌跡（図６（Ａ））の場合の側面粗さ、表２は第１の従
来寸法のジャンプ軌跡（図６（Ｂ））の場合の側面粗
さ、表３は第２の従来寸法のジャンプ軌跡（図６
（Ｃ））の場合の側面粗さをそれぞれ示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】

【表３】

【００６１】図７は上記各表の結果をプロットしたグラ
フである。各表中においては各加工深さにおいてラミネ
ートＡ側及びラミネートＢ側の各加工側面の粗さが示さ
れている。また、被加工物の幅方向を適当な位置で３分
割し、その対応する部分をＹ−、Ｙ、Ｙ＋として表に加
工側面の粗さを示している（図８参照）。

【００６２】図７に示すグラフ及び各表から明らかなよ
うに、第１の従来方法及び第２の従来方法の場合には、
加工深さが１７ｍｍを超えて深くなると共に急激に加工
側面の粗さが大きくなり、この傾向は深くなるほど激し
くなり、加工面が粗くなっている。

【００６３】これに対して本発明方法の場合には、加工
深さ１７ｍｍを超えて大きくなると、僅かに加工側面の
粗さは大きくなるが、上記した従来方法と比較した場合
にその仕上がり状態を遥かに改善することができること
が判明した。このように、本発明方法のジャプ軌跡を採
用することにより加工側面深部の仕上がり状態を大幅に
改善することができる。

【００６４】特に、工具電極の形状が薄くて剛性が比較
的低く、加工液の液圧によりしなり易いような電極を使
用する場合に、本発明方法を採用することによりその作
用効果を一層顕著にすることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電加工
方法及びその装置によれば次のように優れた作用効果を
発揮することができる。工具電極のジャンプ操作を行な
う場合において、工具電極が被加工物から開離する時に
は、先に加工側面及び加工底部の相方から離れるように
工具電極を斜め上方へ上昇させるようにしたので、加工
側面深部に滞留する加工屑や粘性の高いタール状の生成
物等を効果的に排除できる。また、工具電極を被加工物
に接近させる時には、工具電極をまず加工側面と加工底
面の相方へ近づくように斜め下方へ降下させてその後略
垂直方向に降下させるようにしたので、先の開離開始位
置に復帰した時には工具電極のしなりがなくなってお
り、加工側面に対して均一な放電を開始させることがで
きる。従って、上記した理由と相俟って、加工側面深部
の仕上がり状態を大幅に改善することができる。特に、
剛性の低い工具電極の場合には、加工側面深部の仕上が
り状態を一層改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電加工装置を示す構成図であ
る。

【図２】工具電極を示す正面図である。

【図３】工具電極を示す側面図である。

【図４】工具電極と被加工物との関係を示す斜視図であ
る。

【図５】ジャンプ操作の時の工具電極の水平方向及び上
下方向の速度を示すグラフである。

【図６】本発明方法と従来方法のジャンプ軌跡を示す図
である。

【図７】加工深さに対する加工側面の粗さを示すグラフ
である。

【図８】被加工物の一方のラミネートを示す斜視図であ
る。

【図９】一般的な放電加工装置を示す概略構成図であ
る。

【図１０】従来のジャンプ軌跡を示す図である。

【符号の説明】

２ 加工槽 ８ 加工ヘッド １０ 工具電極 １４ 放電加工装置 １６ Ｘ・Ｙ移動テーブル（相対移動手段） １８Ａ Ｘ移動テーブル １８Ｂ Ｙ移動テーブル ２２ Ｚ軸移動機構（相対移動手段） ２６ 電源部 ３２ 検知手段 ３４ 相対軌跡制御手段 ３６ 駆動手段 ４０ 記憶手段 ４８Ａ 加工側面 ４８Ｂ 加工底面 Ｐ１ 開離開始位置 Ｐ２ 最上昇位置 Ｐ３ 第１の中間位置 Ｐ４ 第２の中間位置 Ｗ 被加工物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−177922（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15916（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19325（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 1/00 - 7/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具電極と被加工物とをサーボ制御によ
   り相対移動させつつ前記被加工物を放電加工すると共に
   前記工具電極と前記被加工物の相対移動による前記工具
   電極のジャンプにより前記工具電極と前記被加工物との
   間隙に滞留する加工屑等の生成物を排出するようにした
   放電加工方法において、前記工具電極と前記被加工物と
   が相対的に離れる際には、前記工具電極を、前記被加工
   物の加工底面及び加工側面の相方に対して離れるように
   第１の中間位置まで相対移動させた後に前記被加工物の
   加工底面に対して実質的に垂直方向に離れるように最上
   昇位置まで相対移動させ、前記工具電極と前記被加工物
   とが相対的に接近する際には、前記工具電極を、被加工
   物の加工底面及び加工側面の相方に対して接近するよう
   に第２の中間位置まで相対移動させた後に前記被加工物
   の加工底面に対して実質的に垂直方向に接近させてもと
   の開離開始位置に復帰するように相対移動させることを
   特徴とする放電加工方法。
2. 【請求項２】 工具電極と被加工物とを相対移動させる
   相対移動手段と、定期的または必要に応じて前記工具電
   極と前記被加工物とを前記工具電極がジャンプするよう
   に相対移動させるように前記相対移動手段を駆動させる
   駆動手段とを有する放電加工装置において、前記工具電
   極と前記被加工物とが相対的に開離を開始する開離開始
   位置と開離開始後に前記工具電極が相対的に停止する最
   上昇位置までの間及びこの最上昇位置から前記開離開始
   位置までの前記工具電極の軌跡を決定するパラメータを
   記憶する記憶手段と、前記工具電極を、前記被加工物の
   加工底面及び加工側面の相方に対して離れるように移動
   して第１の中間位置まで相対移動させた後に前記被加工
   物の加工底面に対して実質的に垂直方向に離れるように
   移動させて前記最上昇位置まで相対移動させ、次いで前
   記工具電極を前記被加工物の加工底面及び加工側面の相
   方に対して接近するように移動して第２の中間位置まで
   相対移動させた後に前記被加工物に対して実質的に垂直
   方向に接近させるように移動させて前記開離開始位置に
   復帰するように相対移動させる相対軌跡制御手段とを備
   えたことを特徴とする放電加工装置。