JP3241299B2 - 穴内面の微少量電解加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、対向配置された電
極工具と被加工物との間に高速で流動する電解液を介し
て通電することにより被加工物の穴内面の電解加工を行
うようにした穴内面の微少量電解加工方法及び装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、被加工物に対して貫通穴を高精
度で仕上げる場合には、ドリル加工等の所定の前加工に
よって被加工物に下穴を貫通形成した後、その下穴の内
面に対して種々の精密加工方法が施される。その精密加
工方法としては、１）切削加工方法としてのリーマ加工
・バイト切削加工の他、２）固定砥粒研削加工方法とし
て砥石による内面研削・ホーニング加工、さらには３）
遊離砥粒による加工方法としてラッピング加工方法等が
ある。また、４）放電加工によって穴の内面加工を行う
ことも考えられる。 【０００３】しかしながら、このような一般の穴内面の
高精度加工方法は、加工能率が低く高コストになってし
まう傾向があり、それを解決する手段として、近年、電
解加工方法が注目されている。電解加工は、電解溶出を
被加工物の所要の部位に集中することによって行われる
ものであるが、上述した穴の高精度内面加工には通常用
いられない。その用いられていない理由を以下に説明す
る。 【０００４】従来、例えば図９に示されているような電
解加工装置が知られている。すなわち図９に示されてい
るように、ベース１上に絶縁物２を介して設置された治
具３に被加工物４が載置されるとともに、当該被加工物
４に近接するようにして電極工具５が対向配置される。
そして上記被加工物４が、図示を省略した電解加工用電
源の正極（＋極）側に接続されるとともに、電極工具５
が負極（−）側に接続される。 【０００５】また、外部に蓄えられた電解液６は、電解
液供給手段としてのポンプ７によりフィルター８を介し
て上記電極工具５と被加工物４との隙間に供給され、電
極工具５と被加工物４との間に電解液６を流動させなが
ら両者間に通電が行われる。そしてこれにより、被加工
物４が電気化学的に溶出して被加工物４の電解加工が行
われるようになっている。 【０００６】このとき、上記電極工具５には送り装置１
０が付設されており、被加工物４における加工の進行に
伴い電極工具５が被加工物４側に送り込まれていくこと
によって両者間に所定の加工間隙（平衡間隙）が維持さ
れ、結果的に、電極工具５の形状を反転した形状が被加
工物４に形成されるようになっている。そして、このよ
うな電解加工によって発生した気体は、ファン１１によ
って外部に排気される。またジュール熱により昇温され
た電解液中には種々の電解生成物が含まれることとなる
が、使用済み電解液１２は遠心分離器１３を通して清浄
化された後、再び電極工具５と被加工物４との間に供給
されるようになっている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成を有する従来の電解加工装置では、電極工具５を被
加工物４側に送り込みながら加工を行っているため電極
工具５の送り込み誤差が必ず生じ、そのため平衡間隙を
常時維持することが困難となって、加工量を高精度に制
御することができないという問題がある。また、このよ
うな加工精度の問題は、加工時に生成するジュール熱や
気体等の影響によって電解液の流動方向に加工量が異な
ってしまうことからも生じている。従って、平衡間隙に
基づいて加工量を制御する従来の電解加工では、±３０
μｍ程度の誤差は当然生じるものとして考えられてお
り、そのため電解加工は狭い範囲に限定して適用されて
いるのが現状である。このようなことから、上述した穴
の高精度内面加工に対して電解加工は通常用いられな
い。 【０００８】これに対して本発明は、微小量の加工深さ
においてサブミクロン程度の高精度な穴内面加工を容易
に行うことができるようにした穴内面の微少量電解加工
方法及び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】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明にかかる穴内面の微少量電解加工方
法では、所定の前加工によって被加工物に下穴を貫通形
成した後、当該被加工物及び電極工具に電解加工用電源
の正極及び負極をそれぞれを接続するとともに、上記電
極工具を被加工物の下穴内面に近接して対向配置し、こ
れら電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液を流
動させながら通電することによって上記被加工物を溶出
させつつ穴の内面加工を行い、被加工物の下穴内面を所
定の精度に仕上げるものであって、 上記前加工により
形成された被加工物の下穴の穴径を測定し、その測定寸
法と加工目標寸法との差異から加工すべき量を求め、つ
いで、前記電極工具の外周面と被加工物の下穴内面との
間に所定の加工間隙を形成するように電極工具と被加工
物とを相対的に不動状態に固定し、上記加工間隙を拡大
させながら被加工物の加工を行う方法であって、前記電
極工具と被加工物との間の通電電流値を計測して電流密
度を求め、予め求めておいた電流密度とミクロンオーダ
ーの加工深さとの関係データに基づいて前記電解加工用
電源から与えられた総電気量を算出し、当該総電気量を
制御することによって、前記被加工物の穴内面に対する
微少な電解加工量を制御している。 【００１０】また、請求項２記載の発明にかかる穴内面
の微少量電解加工方法では、所定の前加工によって複数
の被加工物の各々に下穴を貫通形成した後、これらの各
被加工物及び電極工具に電解加工用電源の正極及び負極
をそれぞれ接続するとともに、上記電極工具を被加工物
の下穴内面に近接して対向配置し、これら電極工具と被
加工物の下穴内面との間に電解液を流動させながら通電
することによって上記被加工物を溶出させつつ下穴内面
の加工を行い、当該被加工物の下穴内面を所定の精度に
仕上げるものであって、上記前加工により形成された複
数の被加工物の下穴の穴径をそれぞれ測定し、その測定
寸法と加工目標寸法との差異に基づいて上記複数の被加
工物をグループ化するとともに、それらの各グループ毎
に下穴の測定寸法の代表値（グループ値）を決定して、
その代表値（グループ値）と加工目標寸法との差異から
加工すべき量を求め、前記各グループにおける被加工物
の下穴内面と電極工具の外周面との間に所定の加工間隙
を形成するように電極工具と被加工物とを相対的に不動
状態に固定し、上記加工間隙を拡大させながら被加工物
の加工を行う方法であって、前記電極工具と被加工物と
の間の通電電流値を計測して電流密度を求め、予め求め
ておいた電流密度とミクロンオーダーの加工深さとの関
係データに基づいて前記電解加工用電源から与えられた
総電気量を算出し、当該総電気量を制御することによっ
て、前記被加工物の穴内面に対する微少な電解加工量を
制御している。さらに、請求項３記載の発明にかかる穴
内面の微少量電解加工方法では、所定の前加工によって
被加工物に下穴を貫通形成した後、当該被加工物及び電
極工具に電解加工用電源の正極及び負極をそれぞれ接続
するとともに、上記電極工具を被加工物の下穴内面に近
接して対向配置し、これら電極工具と被加工物の下穴内
面との間に電解液を流動させながら通電することによっ
て上記被加工物を溶出させつつ下穴内面の加工を行い、
当該被加工物の下穴内面を所定の精度に仕上げるもので
あって、上記前加工により形成された被加工物の下穴の
穴径を測定し、その測定寸法と加工目標寸法との差異か
ら加工すべき量を求め、前記電極工具の外周面と被加工
物の下穴内面との間に所定の加工間隙を形成するように
電極工具と被加工物とを相対的に不動状態に固定し、上
記加工間隙を拡大させながら被加工 物の加工を行う方法
であって、前記電解加工用電源から与えられた総電気量
を制御することによって、前記電極工具と被加工物との
間の通電を、目標加工量に対応した総電気量を得るため
の総通電時間経過時に停止して、前記被加工物の穴内面
に対する微少な電解加工量を制御するようにしている。
さらにまた、請求項４記載の発明にかかる穴内面の微少
量電解加工方法では、所定の前加工によって複数の被加
工物の各々に下穴を貫通形成した後、これらの各被加工
物及び電極工具に電解加工用電源の正極及び負極をそれ
ぞれ接続するとともに、上記電極工具を被加工物の下穴
内面に近接して対向配置し、これら電極工具と被加工物
の下穴内面との間に電解液を流動させながら通電するこ
とによって上記被加工物を溶出させつつ下穴内面の加工
を行い、当該被加工物の下穴内面を所定の精度に仕上げ
るものであって、上記前加工により形成された複数の被
加工物の下穴の穴径をそれぞれ測定し、その測定寸法と
加工目標寸法との差異に基づいて上記複数の被加工物を
グループ化するとともに、それらの各グループ毎に下穴
測定寸法の代表値を決定して、その代表値と加工目標寸
法との差異から加工すべき量を求め、前記各グループに
おける被加工物の下穴内面と電極工具の外周面との間に
所定の加工間隙を形成するように電極工具と被加工物と
を相対的に不動状態に固定し、上記加工間隙を拡大させ
ながら被加工物の加工を行う方法であって、前記電解加
工用電源から与えられた総電気量を制御することによっ
て、前記電極工具と被加工物との間の通電を、目標加工
量に対応した総電気量を得るための総通電時間経過時に
停止して、前記被加工物の穴内面に対する微少な電解加
工量を制御するようにしている。 【００１１】さらに、請求項５記載の発明にかかる穴内
面の微少量電解加工装置では、所定の前加工によって下
穴が貫通形成された被加工物と、この被加工物の下穴内
面に近接して対向配置された電極工具と、これら被加工
物及び電極工具に正極及び負極がそれぞれ接続された電
解加工用電源と、上記電極工具と被加工物の下穴内面と
の間に電解液を流動させる電解液供給手段とを有し、上
記電極工具と被加工物との間を通電して被加工物の下穴
内面を電解加工するものであって、前記電極工具と被加
工物とは、当該電極工具の外周面と被加工物の下穴内面
との間に所定の加工間隙を形成するように相対的に不動
状態に固定されているとともに、前記電解加工用電源か
ら与えられた総電気量を制御することによって、前記被
加工物の穴内面に対する微少な電解加工量を制御する加
工制御手段を備え、上記加工制御手段は、電極工具と被
加工物との間の通電電流値を計測して電流密度を求め、
予め求めておいた電流密度とミクロンオーダーの加工深
さとの関係データに基づいて加工に必要な総電気量を算
出する電気量演算手段を備えている。 【００１２】さらにまた、請求項６記載の発明にかかる
穴内面の微少量電解加工装置では、所定の前加工によっ
て下穴が貫通形成された複数の被加工物と、これらの各
被加工物の下穴内面に近接して対向配置された電極工具
と、これら被加工物及び電極工具に正極及び負極がそれ
ぞれ接続された電解加工用電源と、上記電極工具と被加
工物の下穴内面との間に電解液を流動させる電解液供給
手段と、を有し、上記電極工具と被加工物との間を通電
して被加工物の下穴内面を電解加工するものであって、
上記複数の各被加工物に形成された下穴の穴径の測定寸
法と加工目標寸法との差異に基づいてグループ化された
各被加工物と前記電極工具とが、これら電極工具の外周
面と被加工物の下穴内面との間に所定の加工間隙を形成
するように相対的に不動状態に固定されているととも
に、前記電解加工用電源から与えられた総電気量を制御
することによって、前記被加工物の下穴内面に対する微
少な電解加工量を制御する加工制御手段を備え、上記加
工制御手段は、電極工具と被加工物との間の通電電流値
を計測して電流密度を求め、予め求めておいた電流密度
とミクロンオーダーの加工深さとの関係データに基づい
て加工に必要な総電気量を算出する電気量演算手段を備
えている。請求項７記載の発明にかかる穴内面の微少量
電解加工装置では、所定の前加工によって下穴が貫通形
成された被加工物と、この被加工物の下穴内面に近接し
て対向配置された電極工具と、これら被加工物及び電極
工具に正極及び負極がそれぞれ接続された電解加工用電
源と、上記電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解
液を流動させる電解液供給手段と、を有し、上記電極工
具と被加工物との間を通電して被加工物の下穴内面を電
解加工するものであって、前記電極工具と被加工物と
は、当該電極工具の外周面と被加工物の下穴内面との間
に所定の加工間隙を形成するように相対的に不動状態に
固定されているとともに、前記電解加工用電源から与え
られた総電気量を制御することによって、前記被加工物
の下穴内面に対する微少な電解加工量を制御する加工制
御手段を備え、上記加工制御手段は、電極工具と被加工
物との間の通電を、目標加工量に対応した総電気量を得
るための総通電時間経過時に停止して電解加工量を制御
する通電制御手段を備えている。 また、請求項８記載の
発明にかかる穴内面の微少量電解加工装置では、所定の
前加工によって下穴が貫通形成された複数の被加工物
と、これらの各被加工物の下穴内面に近接して対向配置
された電極工具と、これら被加工物及び電極工具に正極
及び負極がそれぞれ接続された電解加工用電源と、上記
電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液を流動さ
せる電解液供給手段と、を有し、上記電極工具と被加工
物との間を通電して被加工物の下穴内面を電解加工する
ものであって、上記複数の各被加工物に形成された下穴
の穴径の測定寸法と加工目標寸法との差異に基づいてグ
ループ化された各被加工物と前記電極工具とが、これら
電極工具の外周面と被加工物の下穴内面との間に所定の
加工間隙を形成するように相対的に不動状態に固定され
ているとともに、前記電解加工用電源から与えられた総
電気量を制御することによって、前記被加工物の下穴内
面に対する微少な電解加工量を制御する加工制御手段を
備え、上記加工制御手段は、電極工具と被加工物との間
の通電を、目標加工量に対応した総電気量を得るための
総通電時間経過時に停止して電解加工量を制御する通電
制御手段を備えている。 【００１３】このような構成を有する請求項１，３及び
請求項５，７記載の発明にかかる穴内面の微少量電解加
工方法及び装置においては、電極工具を動かすことなく
固定したまま加工が行われることから、電極工具の送り
込み誤差による穴内面の加工精度の低下が防止される。
また電解加工量と、その電解加工に要する総電気量との
関係を利用して総電気量の制御が行われることから、穴
内面の加工深さが正確に操作され高精度な電解加工が容
易に行われるようになっている。 【００１４】このとき、請求項２，４及び６，８記載の
発明によれば、複数の被加工物を同時加工するにあたっ
て、上記各被加工物の下穴の加工精度に応じて仕分けさ
れた被加工物の各グループ毎に加工目標寸法がそれぞれ
設定され、その各グループ毎の加工目標寸法に対応して
電解加工の加工量が設定されるため、複数の被加工物の
それぞれが高精度に加工されることとなり、複数の被加
工物が同時に効率的に製造されるとともに、不良品の発
生が極力低減されるようになっている。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、まず本発明の実施の形態に
かかる穴内面の微少量電解加工装置を図面に基づいて説
明する。図１に示されている実施形態において、非導電
性材料で形成された中空状のハウジング２１には電解加
工用のキャビティーが設けられており、そのキャビティ
ー内の軸方向（図示上下方向）略中央部分に、金属材料
からなる中空円筒状の被加工物２２が固定されている。
この中空円筒状被加工物２２の略中心部分には、ドリル
加工等の所定の前加工によって下穴２２ａが軸方向に貫
通形成されている。本実施形態における円筒状被加工物
２２の材質としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）又
は銅が用いられている。 【００１６】また、上記円筒状被加工物２２の下穴２２
ａを軸方向に貫通するようにして中実円筒状の電極工具
２３がハウジング２１に固定されている。上記電極工具
２３の軸方向（図示上下方向）両端部分は、上記ハウジ
ング２１の軸方向両端における閉塞壁２１ａ，２１ｂに
それぞれ固定されており、当該電極工具２３の軸方向略
中央部分に形成された電極露出部２３ａが、上記円筒状
被加工物２２の下穴２２ａの内周壁面に対向するように
配置されている。 【００１７】すなわち、上記電極工具２３の外周表面
は、上述した電極露出部２３ａを除いて非導電性材料２
３ｂで覆われており、当該電極工具２３の電極露出部２
３ａが円筒状被加工物２２の下穴２２ａの内周壁面に対
して全周にわたって均一な加工間隙を備えるように、電
極工具２３と円筒状被加工物２２との同軸度が調整され
ている。そしてこのように電極工具２３の電極露出部２
３ａと円筒状被加工物２２の下穴２２ａの内周壁面とが
所定の加工間隙を介して対向されることによって電解加
工部Ａが形成されている。この電解加工部Ａにおける加
工間隙は、本実施形態においては０．１ｍｍに設定され
ている。 【００１８】さらに、上記円筒状被加工物２２には、電
解加工用パルス電源２４の正極（＋極）から延出する接
片２４ａが接続されており、その延出途中部位に、前記
電極工具２３と円筒状被加工物２２との間の通電電流値
を検出する電流計２５が設けられている。一方、前記電
極工具２３に対しては、上記電解加工用パルス電源２４
の負極（−）から延出する接片２４ｂが接続されてお
り、その延出途中部位に、電解加工用パルス電源２４の
オン・オフを行う通電スイッチ２６が設けられている。
本実施形態における上記電解加工用パルス電源２４の出
力電圧は、電極工具２３と円筒状被加工物２２との間の
工具電極面上の通電電流密度が、例えば４０Ａ／ｃｍ²
となる電圧に設定されている。 【００１９】上記電流計２５で検出された電極工具２３
と円筒状被加工物２２との間の通電電流値は、電極工具
２３と円筒状被加工物２２との対向面積とともに電流密
度を算出するデータとして用いられる。またそれにより
得た電流密度が所定の値となるように、電解加工用パル
ス電源２４の出力電圧が設定されるとともに、この設定
出力電圧から、目標電解加工量を得るための総電気量す
なわち総通電時間が決定される。これらの各手法につい
ては後述する。 【００２０】一方、前述した通電スイッチ２６は、タイ
マー２７からの指令によってオン・オフ動作が行われる
ように構成されている。具体的には、上述した目標電解
加工量を得るための総通電時間がタイマー２７に設定さ
れ、このタイマー２７からの指令信号により、総通電時
間の経過時に通電スイッチ２６がオフ状態になされ遮断
される。そしてこのような総通電時間の制御によって平
板状被加工物２２に浅い平面状の凹部が所定の深さにて
形成される。 【００２１】また、電解液貯蔵タンク３０内には、Ｎa
ＮＯ₃ （硝酸ナトリウム）を３０重量％含有する電解液
３１が所定量蓄えられているとともに、この電解液貯蔵
タンク３０とハウジング２１との間に、電解液供給手段
としての液供給管３２及び液排出管３３が接続されてい
る。このうち液供給管３２は、電解液貯蔵タンク３０か
らポンプ３４を介して前記ハウジング２１の図示上側す
なわち前記円筒状被加工物２２の上部側のキャビティー
内に開口するように接続されているとともに、液排出管
３３は、ハウジング２１の図示下側すなわち前記円筒状
被加工物２２の下部側のキャビティー内から電解液貯蔵
タンク３０に向かって延出しており、上記液供給管３２
からハウジング２１内に供給された電解液３１が、円筒
状被加工物２２の上部側から当該円筒状被加工物２２と
電極工具２３の電極露出部２３ａとの間の電解加工部Ａ
を通って、円筒状被加工物２２の下部側に抜け、そこか
ら液排出管３３を通して電解液貯蔵タンク３０内に回収
されるように構成されている。 【００２２】一方、図２に示されているように、上記電
解加工部Ａの入口部側及び出口部側には、圧力調整用の
リリーフ弁３５，３６がそれぞれ設けられているととも
に、これらの各圧力調整用リリーフ弁３５，３６に対し
て圧力計３７，３８が付設されている。そして、これら
の圧力計３７，３８が所定の値を示すように圧力調整用
リリーフ弁３５，３６が適宜操作され、それに伴って電
解加工部Ａにおける電解液３１の流速が所定の値に設定
されるように構成されている。本実施形態においては、
圧力計３７が１０ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧力計３８が１ｋｇ
ｆ／ｃｍ² となるように設定されており、これによっ
て、加工間隙０．１ｍｍの電解加工部Ａにおける電解液
３１の流速が、１０ｍ／ｓｅｃ前後の値に維持されてい
る。 【００２３】このとき、上述した目標電解加工量を得る
ための総電気量すなわち円筒状被加工物２２に印加すべ
き電圧及び総通電時間は、予め求めておいた関係データ
に基づいて以下のような手法で決定される。 【００２４】まず、前記電極工具２３と円筒状被加工物
２２との間における通電電流の電流密度（Ａ／ｃｍ² ）
と、その電流密度を得るための印加電圧すなわち電解加
工用パルス電源２４の出力電圧（Ｖ）との関係を、円筒
状被加工物２２の材料、例えばステンレス鋼（図３）或
は銅（図４）ごとに各々予め求めておく。これら図３及
び図４に示されたデータ及び以下述べるその他の各デー
タは、加工材料ごとに数μｍ電解加工したときの測定値
の平均値を採用したものである。すなわち電解加工の進
行に伴い加工隙間が次第に拡大してくると、それに従っ
て加工速度が変化することとなるが、上記各データは、
当初の加工隙間（０．１ｍｍ）に対して微小量（１０μ
ｍ弱）だけ加工したときの値を平均して求めたものであ
る。 【００２５】そして、円筒状被加工物２２としてステン
レス鋼（ＳＵＳ３０４）を採用したときには、図３を用
いて、電極工具２３と円筒状被加工物２２との間の通電
電流の電流密度（横軸；Ａ／ｃｍ² ）と、その電流密度
を得るための印加電圧（縦軸；Ｖ）との関係を求める。
すなわち図３から、電極工具２３と円筒状被加工物２２
との間における通電電流の電流密度を４０Ａ／ｃｍ² と
するには、電解加工用パルス電源２４の出力電圧として
６Ｖを要することが解る。 【００２６】なおこの場合、電極工具２３の電極露出部
２３ａと円筒状被加工物２２とが、同心状に内外周に位
置において対向するように配置されているため、これら
両者の各対向面積どうしは、内周側及び周外側の配置関
係分だけ異なっている。従って、この両者の面積差分だ
け電流密度も異なることになるので、上述した予め求め
ておいた関係データに対して、上記両者の面積差に対応
する補正を行う。 【００２７】ついで図５のように、電解加工用パルス電
源２４の出力電圧すなわち円筒状被加工物２２への印加
電圧（横軸；Ｖ）と、単位時間当たりの加工深さ（縦
軸；μｍ／ｓｅｃ）との関係を予め求めておく。この図
５における円筒状被加工物２２への印加電圧と単位時間
当たりの加工深さとの関係から明らかなように、円筒状
被加工物２２への印加電圧を６Ｖに設定したときには、
単位時間当たりの加工深さが約８μｍであることが解
る。 【００２８】このように電流密度を固定して加工時間を
変化させれば、加工時間に対応して加工量すなわち加工
深さが変化することとなるから、本実施形態のように、
予め求めておいた各関係データに基づいて電流密度を管
理すれば、目的の形状精度が得られることとなる。従っ
て、最終の加工量（加工深さ）は、加工に要した総電気
量を厳密に制御することによって数ミクロンの加工量を
サブミクロンオーダーの精度で制御可能となり、高精度
電解加工が容易に得られる。 【００２９】さらに目標とする電解加工量と、この目標
電解加工量を得るための加工時間すなわち総通電時間と
の関係を、例えば図６に示されているように求めてお
く。この図６に示された関係データは、目標電解加工深
さ（縦軸；μｍ）と、加工時間（横軸；ｓｅｃ）との関
係を予め求めておいたものであって、前述した電解加工
用パルス電源２４からの出力電圧のオン・オフ時間、電
解液の種類、電極工具２３と円筒状被加工物２２とのギ
ャップ（加工間隙）量、及び印加電圧のそれぞれをパラ
メータとしている。 【００３０】より具体的には、上記図６は、電解加工用
パルス電源２４からの出力電圧のオン時間を５ｍｓｅ
ｃ、オフ時間を４５ｍｓｅｃとした場合における電解加
工量と総通電時間（加工時間）との関係を示したもので
あって、この図６から、目標加工量（加工深さ）を１０
μｍとしたときに必要な加工時間は１２秒であることが
解る。 【００３１】このようにして求め設定した電解加工用パ
ルス電源２４の出力電圧（６Ｖ）及び加工時間（１２
秒）により、実際に加工を行った結果が図７に示されて
いる。すなわち図７においては、４枚の電極板Ｐ1 ，Ｐ
2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 が、加工域長さ１０ｍｍ（Ｐ1 先端から
Ｐ4 後端まで）にわたり矢印で表した電解液の流れに沿
って並設されており、これら各電極板Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3
，Ｐ4 による実際の加工深さを、目標加工深さ１０μ
ｍに対する誤差として測定してみた。その結果は、電解
液の流動方向上流側から順に、＋０．１μｍ、±０．０
μｍ、−０．２μｍ、０．２μｍであり、サブミクロン
オーダーの極めて小さな加工誤差内に収まる結果となっ
た。 【００３２】次に、上述した電解加工装置を用いた本発
明にかかる電解加工方法の形態を説明する。まず、上述
した電解加工装置のハウジング２１内に、電極工具２３
と円筒状被加工物２２とを同心状に対向するように固定
し、所定の加工間隙（０．１ｍｍ）を有する電解加工部
Ａを形成する。そして通電スイッチ２６のオン動作が行
われて電解加工用パルス電源２４から上記電解加工部Ａ
に対して所定のパルス電圧が与えられる。このようなパ
ルス電圧を用いれば、電解加工で生成するジュール熱や
水素ガス等の気体の蓄積を抑制することができ、流路方
向の加工量の「ばらつき」が直流の場合よりも減少して
加工精度を向上させることができる。 【００３３】ついで、前記電解加工用パルス電源２４か
らの出力電圧及び総通電時間（加工時間）が、前述した
ように予め求めていた各関係データ（図３乃至図６参
照）に基づいて決定され、電解加工用パルス電源２４に
対して例えば出力電圧６Ｖが設定されるとともに、タイ
マー２７に対して例えば総通電時間（加工時間）１２秒
が設定される。そして、電解加工用パルス電源２４から
の電圧の出力開始によって電解加工が開始されるととも
に、加工開始後、上記総通電時間を経過したときにタイ
マー２７からの信号によって通電スイッチ２６がオフさ
れ、これにより加工を終了する。 【００３４】このような実施形態にかかる穴内面の微少
量電解加工方法及び装置においては、電極工具２３を動
かすことなく固定したまま加工が行われることから、電
極工具２３の送り込み誤差による加工精度の低下が防止
される。また電解加工量と、その電解加工に要する総電
気量との関係に基づいて総電気量が制御されるから、加
工深さが正確に操作され高精度な穴内面の電解加工が行
われるようになっている。 【００３５】なお上記実施形態では、電解加工量と、そ
の電解加工に要する総電気量との関係が略直線的な関係
にある範囲を利用して加工深さを制御しているが、必ず
しも直線的な関係を利用しなければならないものではな
く、直線的な関係にない範囲を利用することも可能であ
る。 【００３６】次に、上述した実施形態装置と同一の構成
物を同一の符号で表した図８にかかる実施形態装置で
は、電流計２５で検出された電極工具２３と被加工物２
２との間の通電電流値が、加工制御手段を構成する電気
量演算手段２８に入力されている。この電気量演算手段
２８では、上記電流計２５で検出された電極工具２３と
被加工物２２との間の通電電流値、及び電極工具２３の
電極面の対向面積から、電流密度が算出されるととも
に、この電流密度から、目標電解加工量を得るための総
電気量すなわち総通電時間及び印加電圧が演算されるよ
うになっている。この電気量計測手段２８における演算
手法は、前述したものと同様であるので説明を省略す
る。 【００３７】上記電気量演算手段２８からは、目標電解
加工量を得るための総電気量すなわち総通電時間及び印
加電圧の設定指令信号が出力されることとなるが、総通
電時間の設定時間指令信号は、同じく加工制御手段を構
成する通電制御手段２９に受けられている。加工制御手
段２９には、タイマー２７が設けられており、このタイ
マー２７からの指令によって前述した通電スイッチ２６
のオン・オフ動作が行われるようになっている。具体的
には、上記タイマー２７による通電スイッチ２６のオフ
動作が、上記電気量演算手段２８により設定された総通
電時間の経過時に行われる。また印加電圧の設定指令信
号は、電解加工用パルス電源２４に受けられており、こ
の設定指令信号で指定された印加電圧が、電解加工用パ
ルス電源２４に設定されるように構成されている。 【００３８】このような電解加工装置においては、まず
電解加工用パルス電源２４の出力電圧が、所定の電流密
度を得るように設定され、この電解加工用パルス電源２
４からの通電電流値が、電流計２５で常時検出される。
この電流計２５で検出された電極工具２３と平板状被加
工物２２との間の実際の通電電流値は、加工制御手段を
構成する電気量演算手段２８に入力され、この電気量演
算手段２８において、電流計２５で検出された実際の通
電電流値に基づいて電流密度が算出される。さらにこの
電流密度から、予め求めておいた関係データ（図３乃至
図６参照）に基づいて、加工に必要な総電気量すなわち
総通電時間が演算される。 【００３９】そして、上記電気量演算手段２８から出力
される総通電時間の設定信号により、通電制御手段２９
に設けられたタイマー２７に総通電時間が設定され、こ
れにより通電スイッチ２６は、オン動作後の総通電時間
経過時に上記タイマー２７から発せられる切替信号によ
ってオフされ、これにより加工が終了する。 【００４０】このような実施形態にかかる装置によれ
ば、総通電時間（加工時間）及び印加電圧の制御が、自
動的かつリアルタイムで精度良く行われることとなり、
前述した微細電解加工が一層効率的かつ高精度に実行さ
れる。すなわち、電解加工用パルス電源２４の出力電圧
値や、被加工物２２と工具電極２３との加工間隙（ギャ
ップ）や、電解液３０の電導度等が、何らかの原因で予
定した値からずれてしまった場合には、電流密度が変化
して加工量に誤差を生じることとなるが、上述した実施
形態のような制御系を設けておけば、各設定値が常時自
動的に略一定に維持され、微細電解加工が極めて良好に
行われる。 【００４１】一方、上述した各実施形態は、単一の被加
工物を対象としたものであるが、複数の被加工物を対象
とする場合には、これら複数の被加工物を、次のように
して同時加工することが考えられる。 【００４２】すなわち、まず、前加工により複数の被加
工物の各々に下穴を形成すると、下穴加工の加工精度誤
差によって上記各下穴の穴径には所定のバラツキを生じ
ることとなる。そこで、各被加工物の下穴寸法を測定し
て得た測定寸法のバラツキの程度に基づいて複数の被加
工物を仕分けし、それぞれをグループ化しておく。この
グループ化を行う場合の寸法基準となるバラツキの幅Ｂ
は、下穴加工における穴径の分布を考慮して定めること
となる。そして、このバラツキの幅Ｂによりグループ分
けを行った後に、各グループ毎に加工目標寸法を定め、
上記測定寸法との差異から加工すべき量を求めて電解加
工を行う。 【００４３】このとき、電解加工の加工精度をΔｈとす
ると、最終的な加工精度は、上述したグループ分けの幅
Ｂを考慮して、（Ｂ＋Δｈ）の範囲内の加工誤差に収め
られることとなる。すなわち、このようにして複数の被
加工物の同時加工を行うこととすれば、各被加工物の下
穴加工に精度誤差のバラツキがあっても、その下穴の加
工精度に応じて電解加工の加工量が制御されるため、複
数の被加工物のそれぞれが高精度に加工される。従っ
て、複数の被加工物が同時に効率的に製造されながら、
不良品の発生が極力低減される。 【００４４】以上本発明者によってなされた発明の実施
形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変形可能であるというのはいうまでもない。例えば、上
述した実施形態では、通電スイッチ２６のオン・オフ動
作をタイマー手段（符号２７参照）によって行っている
が、電解加工用パルス電源２４からの出力パルスをカウ
ントし、その総パルス数に基づいて通電スイッチ２６の
オン・オフ動作を行わせるように構成することも可能で
ある。 【００４５】また本発明は、上述したＳＵＳ材や銅以外
の例えばリン青銅等の他の金属材料に対する電解加工に
ついても同様に適用することができる。 【００４６】 【発明の効果】以上述べたように請求項１，３及び５，
７記載の発明にかかる穴内面の微少量電解加工方法及び
装置は、電極工具及び被加工物の穴内面を所定の加工間
隙をもって相対的に不動状態に固定し、電極工具を動か
すことなく加工を行うことによって電極工具の送り込み
誤差による加工精度の低下を防止するとともに、電解加
工用電源から与えられる電気量を計測し、予め求めた加
工に要する総電気量と加工量との関係に基づいて被加工
物の電解加工量を制御することによって最終加工量を正
確に得るように構成したものであるから、被加工物にお
ける穴内面の加工量を精度良く制御してサブミクロン程
度の高精度加工を容易に得ることができ、切削加工等の
ような高コスト加工によらねばならなかった穴内面加工
を電解加工によって低コストで実現することができる。 【００４７】さらに高精度な穴内面加工が可能となるこ
とから、電解条件を適宜制御することによって１μＲｍ
ａｘ以下の穴内面表面の粗さの光沢面或は鏡面を得る等
の穴内面の表面仕上加工としても電解加工を採用するこ
とが可能となり、電解加工の信頼性及び応用性を飛躍的
に向上させることができる。 【００４８】このとき、請求項２，４及び６，８記載の
発明によれば、下穴加工に精度誤差が多少あっても、そ
の下穴の加工精度に応じて被加工物が例えばｎ個にグル
ープ分けされて、それらの各グループ毎に電解加工の加
工量が適宜に設定されることから、最終の加工精度は下
穴加工精度のおよそ１／ｎのように高精度とすることが
でき、複数の被加工物を同時に効率的に製造しつつ不良
品の発生を極力低減することによって上述した本発明の
効果を一層高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態にかかる穴内面の微少量電
解加工装置を表した原理的説明図である。 【図２】図１の装置に用いられている電解液の循環系を
表した系統説明図である。 【図３】加工材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）
を採用した場合についての電流密度と印加電圧との関係
を予め求めたデータ線図である。 【図４】加工材料として銅を採用した場合についての電
流密度と印加電圧との関係を予め求めたデータ線図であ
る。 【図５】加工材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）
を採用した場合についての電圧と単位時間当たりの加工
深さとの関係を予め求めたデータ線図である。 【図６】所定の条件下における加工時間と加工深さとの
関係を表した予め求めたデータ線図である。 【図７】流れ方向の位置による加工量の差異を目標値１
０μｍからの誤差として測定した結果を表した平面説明
図である。 【図８】本発明の他の実施形態にかかる穴内面の微少量
電解加工装置を表した原理的説明図である。 【図９】一般の電解加工装置を表した原理的説明図であ
る。 【符号の説明】 ２２ 円筒状被加工物 ２３ 電極工具 Ａ 電解加工部 ２４ 電解加工用パルス電源 ２５ 電流計 ２６ 通電スイッチ ２７ タイマー ２８ 電気量演算手段（加工制御手段） ２９ 通電制御手段（加工制御手段）

フロントページの続き 審査官 神崎 孝之 (56)参考文献 特開 昭51−64141（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−8424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−101976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 3/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 所定の前加工によって被加工物に下穴を
   貫通形成した後、当該被加工物及び電極工具に電解加工
   用電源の正極及び負極をそれぞれ接続するとともに、上
   記電極工具を被加工物の下穴内面に近接して対向配置
   し、 これら電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液を
   流動させながら通電することによって上記被加工物を溶
   出させつつ下穴内面の加工を行い、当該被加工物の下穴
   内面を所定の精度に仕上げるものであって、 上記前加工により形成された被加工物の下穴の穴径を測
   定し、その測定寸法と加工目標寸法との差異から加工す
   べき量を求め、 前記電極工具の外周面と被加工物の下穴内面との間に所
   定の加工間隙を形成するように電極工具と被加工物とを
   相対的に不動状態に固定し、上記加工間隙を拡大させな
   がら被加工物の加工を行う方法であって、 前記電極工具と被加工物との間の通電電流値を計測して
   電流密度を求め、予め求めておいた電流密度とミクロン
   オーダーの加工深さとの関係データに基づいて 前記電解
   加工用電源から与えられた総電気量を算出し、当該総電
   気量を制御することによって、前記被加工物の穴内面に
   対する微少な電解加工量を制御するようにしたことを特
   徴とする穴内面の微少量電解加工方法。 【請求項２】 所定の前加工によって複数の被加工物の
   各々に下穴を貫通形成した後、これらの各被加工物及び
   電極工具に電解加工用電源の正極及び負極をそれぞれ接
   続するとともに、上記電極工具を被加工物の下穴内面に
   近接して対向配置し、 これら電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液を
   流動させながら通電することによって上記被加工物を溶
   出させつつ下穴内面の加工を行い、当該被加工物の下穴
   内面を所定の精度に仕上げるものであって、 上記前加工により形成された複数の被加工物の下穴の穴
   径をそれぞれ測定し、その測定寸法と加工目標寸法との
   差異に基づいて上記複数の被加工物をグループ化すると
   ともに、 それらの各グループ毎に下穴測定寸法の代表値を決定し
   て、その代表値と加工目標寸法との差異から加工すべき
   量を求め、 前記各グループにおける被加工物の下穴内面と電極工具
   の外周面との間に所定の加工間隙を形成するように電極
   工具と被加工物とを相対的に不動状態に固定し、上記加
   工間隙を拡大させながら被加工物の加工を行う方法であ
   って、 前記電極工具と被加工物との間の通電電流値を計測して
   電流密度を求め、予め求めておいた電流密度とミクロン
   オーダーの加工深さとの関係データに基づいて 前記電解
   加工用電源から与えられた総電気量を算出し、当該総電
   気量を制御することによって、前記被加工物の穴内面に
   対する微少な電解加工量を制御するようにしたことを特
   徴とする穴内面の微少量電解加工方法。 【請求項３】 所定の前加工によって被加工物に下穴を
   貫通形成した後、当該被加工物及び電極工具に電解加工
   用電源の正極及び負極をそれぞれ接続するとともに、上
   記電極工具を被加工物の下穴内面に近接して対向配置
   し、 これら電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液を
   流動させながら通電することによって上記被加工物を溶
   出させつつ下穴内面の加工を行い、当該被加工物の下穴
   内面を所定の精度に仕上げるものであって、 上記前加工により形成された被加工物の下穴の穴径を測
   定し、その測定寸法と加工目標寸法との差異から加工す
   べき量を求め、 前記電極工具の外周面と被加工物の下穴内面との間に所
   定の加工間隙を形成するように電極工具と被加工物とを
   相対的に不動状態に固定し、上記加工間隙を拡大させな
   がら被加工物の加工を行う方法であって、 前記電解加工用電源から与えられた総電気量を制御する
   ことによって、前記 電極工具と被加工物との間の通電
   を、目標加工量に対応した総電気量を得るための総通電
   時間経過時に停止して、前記被加工物の穴内面に対する
   微少な電解加工量を制御するようにしたことを特徴とす
   る穴内面の微少量電解加工方法。 【請求項４】 所定の前加工によって複数の被加工物の
   各々に下穴を貫通形成した後、これらの各被加工物及び
   電極工具に電解加工用電源の正極及び負極をそれぞれ接
   続するとともに、上記電極工具を被加工物の下穴内面に
   近接して対向配置し、 これら電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液を
   流動させながら通電することによって上記被加工物を溶
   出させつつ下穴内面の加工を行い、当該被加工 物の下穴
   内面を所定の精度に仕上げるものであって、 上記前加工により形成された複数の被加工物の下穴の穴
   径をそれぞれ測定し、その測定寸法と加工目標寸法との
   差異に基づいて上記複数の被加工物をグループ化すると
   ともに、 それらの各グループ毎に下穴測定寸法の代表値を決定し
   て、その代表値と加工目標寸法との差異から加工すべき
   量を求め、 前記各グループにおける被加工物の下穴内面と電極工具
   の外周面との間に所定の加工間隙を形成するように電極
   工具と被加工物とを相対的に不動状態に固定し、上記加
   工間隙を拡大させながら被加工物の加工を行う方法であ
   って、 前記電解加工用電源から与えられた総電気量を制御する
   ことによって、前記電極工具と被加工物との間の通電
   を、目標加工量に対応した総電気量を得るための総通電
   時間経過時に停止して、前記被加工物の穴内面に対する
   微少な電解加工量を制御するようにしたことを特徴とす
   る穴内面の微少量電解加工方法。 【請求項５】 所定の前加工によって下穴が貫通形成さ
   れた被加工物と、この被加工物の下穴内面に近接して対
   向配置された電極工具と、これら被加工物及び電極工具
   に正極及び負極がそれぞれ接続された電解加工用電源
   と、上記電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液
   を流動させる電解液供給手段と、を有し、 上記電極工具と被加工物との間を通電して被加工物の下
   穴内面を電解加工するものであって、 前記電極工具と被加工物とは、当該電極工具の外周面と
   被加工物の下穴内面との間に所定の加工間隙を形成する
   ように相対的に不動状態に固定されているとともに、 前記電解加工用電源から与えられた総電気量を制御する
   ことによって、前記被加工物の下穴内面に対する微少な
   電解加工量を制御する加工制御手段を備え、 上記加工制御手段は、電極工具と被加工物との間の通電
   電流値を計測して電流密度を求め、予め求めておいた電
   流密度とミクロンオーダーの加工深さとの関係データに
   基づいて加工に必要な総電気量を算出する電気量演算手
   段を備え ていることを特徴とする穴内面の微少量電解加
   工装置。 【請求項６】 所定の前加工によって下穴が貫通形成さ
   れた複数の被加工物と、これらの各被加工物の下穴内面
   に近接して対向配置された電極工具と、これら被加工物
   及び電極工具に正極及び負極がそれぞれ接続された電解
   加工用電源と、上記電極工具と被加工物の下穴内面との
   間に電解液を流動させる電解液供給手段と、を有し、 上記電極工具と被加工物との間を通電して被加工物の下
   穴内面を電解加工するものであって、 上記複数の各被加工物に形成された下穴の穴径の測定寸
   法と加工目標寸法との差異に基づいてグループ化された
   各被加工物と前記電極工具とが、これら電極工具の外周
   面と被加工物の下穴内面との間に所定の加工間隙を形成
   するように相対的に不動状態に固定されているととも
   に、 前記電解加工用電源から与えられた総電気量を制御する
   ことによって、前記被加工物の下穴内面に対する微少な
   電解加工量を制御する加工制御手段を備え、 上記加工制御手段は、電極工具と被加工物との間の通電
   電流値を計測して電流密度を求め、予め求めておいた電
   流密度とミクロンオーダーの加工深さとの関係データに
   基づいて加工に必要な総電気量を算出する電気量演算手
   段を備え ていることを特徴とする穴内面の微少量電解加
   工装置。 【請求項７】 所定の前加工によって下穴が貫通形成さ
   れた被加工物と、この被加工物の下穴内面に近接して対
   向配置された電極工具と、これら被加工物及び電極工具
   に正極及び負極がそれぞれ接続された電解加工用電源
   と、上記電極工具と被加工物の下穴内面との間に電解液
   を流動させる電解液供給手段と、を有し、 上記電極工具と被加工物との間を通電して被加工物の下
   穴内面を電解加工するものであって、 前記電極工具と被加工物とは、当該電極工具の外周面と
   被加工物の下穴内面との間に所定の加工間隙を形成する
   ように相対的に不動状態に固定されているとともに、 前記電解加工用電源から与えられた総電気量を制御する
   ことによって、前記被加工物の下穴内面に対する微少な
   電解加工量を制御する加工制御手段 を備え、 上記 加工制御手段は、電極工具と被加工物との間の通電
   を、目標加工量に対応した総電気量を得るための総通電
   時間経過時に停止して電解加工量を制御する通電制御手
   段を備えていることを特徴とする穴内面の微少量電解加
   工装置。 【請求項８】 所定の前加工によって下穴が貫通形成さ
   れた複数の被加工物と、これらの各被加工物の下穴内面
   に近接して対向配置された電極工具と、これら被加工物
   及び電極工具に正極及び負極がそれぞれ接続された電解
   加工用電源と、上記電極工具と被加工物の下穴内面との
   間に電解液を流動させる電解液供給手段と、を有し、 上記電極工具と被加工物との間を通電して被加工物の下
   穴内面を電解加工するものであって、 上記複数の各被加工物に形成された下穴の穴径の測定寸
   法と加工目標寸法との差異に基づいてグループ化された
   各被加工物と前記電極工具とが、これら電極工具の外周
   面と被加工物の下穴内面との間に所定の加工間隙を形成
   するように相対的に不動状態に固定されているととも
   に、 前記電解加工用電源から与えられた総電気量を制御する
   ことによって、前記被加工物の下穴内面に対する微少な
   電解加工量を制御する加工制御手段を備え、 上記加工制御手段は、電極工具と被加工物との間の通電
   を、目標加工量に対応した総電気量を得るための総通電
   時間経過時に停止して電解加工量を制御する通電制御手
   段を備えていることを特徴とする穴内面の微少量電解加
   工装置。 【請求項９】 請求項７又は請求項８記載の通電制御手
   段は、電気量演算手段により算出された設定時間経過時
   に通電を停止するタイマー又はカウンター手段を有して
   いることを特徴とする穴内面の微少量電解加工装置。