JP3270416B2 - Processing electrode manufacturing method and processing electrode manufacturing apparatus - Google Patents
Processing electrode manufacturing method and processing electrode manufacturing apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、機械工業、電子工
業分野において、電解加工法、放電加工法による微細加
工において使用する加工電極の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a machined electrode used in micromachining by an electrolytic machining method or an electric discharge machining method in the machine industry and the electronics industry.
【０００２】[0002]
【従来の技術】導電性を有する加工電極を加工対象物に
近接させ、加工電極と加工対象物の間に電圧を印加する
ことにより、加工対象物上の加工電極近傍で選択的に除
去加工あるいは付加加工を行わせる電解加工法および放
電加工法では、加工分解能、精度および加工形状は、加
工電極先端の形状や面積に著しく依存する。加工分解能
を向上させるためには、加工現象の生ずる領域を限定す
るために、加工電極先端径をできるだけ小さくする必要
があり、また、アスペクト比の高い加工を行うために
は、加工電極先端が加工部位に近接できるように加工電
極先端部の形状が頂点の角度が非常に小さい円錐形状、
もしくは、直径が小さな円筒形状にする必要がある。こ
のように、電解加工や放電加工では目的とする加工形状
に合わせて、加工電極先端の形状・大きさを加工する必
要がある。従来、このような加工電極の加工を行う場合
には、 １．金属線を素材として、これをエッチング液中に浸漬
し、金属線のエッチング液中に浸漬した部分がすべて溶
解するまでエッチングを行う方法。この中には、エッチ
ング液中に別の電極を浸漬し、金属線とこの電極との間
に電圧を印加してエッチングを行う電解エッチング法も
含まれる。この方法の場合は、金属線とエッチング液が
接するメニスカスにより、エッチング終了時には金属線
の先端が円錐状になり、かつその最先端部分の直径が非
常に小さくなる。2. Description of the Related Art A processing electrode having conductivity is brought close to a processing object, and a voltage is applied between the processing electrode and the processing object to selectively remove or process the processing electrode on the processing object in the vicinity of the processing electrode. In the electrolytic machining method and the electric discharge machining method for performing additional machining, machining resolution, accuracy, and machining shape significantly depend on the shape and area of the tip of the machining electrode. In order to improve the processing resolution, it is necessary to reduce the processing electrode tip diameter as much as possible in order to limit the region where the processing phenomenon occurs, and to perform processing with a high aspect ratio, the processing electrode tip must be processed. The tip of the machining electrode has a conical shape with a very small vertex angle so that it can approach the part,
Alternatively, it is necessary to have a small diameter cylindrical shape. As described above, in electrolytic machining and electric discharge machining, it is necessary to machine the shape and size of the tip of the machining electrode in accordance with the intended machining shape. Conventionally, when processing such a processing electrode, A method in which a metal wire is used as a raw material and immersed in an etching solution, and etching is performed until all parts of the metal wire immersed in the etching solution are dissolved. This includes an electrolytic etching method in which another electrode is immersed in an etching solution and a voltage is applied between the metal wire and the electrode to perform etching. In the case of this method, the tip of the metal wire becomes conical at the end of etching due to the meniscus where the metal wire and the etching solution come into contact with each other, and the diameter of the tip end portion is very small.
【０００３】２．金属線を素材として、これを機械的に
切削することにより、先端を必要な大きさまで尖鋭化す
る機械加工法。 ３．金属線を素材として、これをワイヤー放電加工機に
より先端を必要な大きさまで尖鋭化するワイヤー放電加
工法。 のいずれかの方法が一般的に用いられてきた。[0003] 2. A machining method in which a metal wire is used as a material and the tip is sharpened to a required size by mechanically cutting the material. 3. A wire electric discharge machining method in which a metal wire is used as a material and the tip is sharpened to a required size using a wire electric discharge machine. Has been commonly used.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
加工電極製作法では、いずれも次のような課題があっ
た。まず、金属線を素材として、エッチングにより加工
電極を製作する場合、従来は金属線をエッチング溶液に
浸漬した部分が溶液中にすべて溶解するまでエッチング
を行うことにより加工電極先端の尖鋭化を行っていた。
このような方法では、金属線とエッチング液のメニスカ
ス部分でエッチングが終了するため、先端部分の形状は
円錐状となり、その最先端部の面積は非常に小さくする
ことが可能であった。しかし、先端部分の形状は金属線
と溶液のメニスカス部分における接触角で規定されるた
め、電極形状の自由度が少なく、また円錐形状における
頂点の角度は図５に示すように、ほとんどの場合20°程
度の角度になってしまう。このような先端形状をもつ加
工電極では、加工深さが深くなるにつれて、加工電極の
テーパー部分が加工部位のエッジ部分と接触をしてしま
うため、高いアスペクト比をもつ加工を行うことが困難
である。よって、高いアスペクト比を得るための加工に
は、頂点の角度が非常に小さい円錐形状をもつ加工電極
か、あるいは先端部分が直径の小さな円筒状の形状をも
つ加工電極のいずれかが必要であるが、従来のエッチン
グによる加工方法では、これらの先端形状をもつ加工電
極を製作することは困難であるという課題があった。However, all of the above-mentioned methods for manufacturing a machined electrode have the following problems. First, when a processing electrode is manufactured by etching using a metal wire as a material, conventionally, the tip of the processing electrode is sharpened by etching until a portion of the metal wire immersed in the etching solution is completely dissolved in the solution. Was.
In such a method, since the etching is completed at the meniscus portion of the metal wire and the etching solution, the shape of the tip portion becomes conical, and the area of the tip portion can be made very small. However, since the shape of the tip portion is determined by the contact angle between the metal wire and the meniscus portion of the solution, the degree of freedom of the electrode shape is small, and the angle of the vertex in the conical shape is almost always 20 as shown in FIG. The angle is about °. With a machining electrode having such a tip shape, as the machining depth becomes deeper, the tapered portion of the machining electrode comes into contact with the edge portion of the machining portion, so it is difficult to perform machining with a high aspect ratio. is there. Therefore, machining to obtain a high aspect ratio requires either a machining electrode having a conical shape with a very small apex angle or a machining electrode having a cylindrical shape with a small end portion. However, there is a problem that it is difficult to manufacture a processed electrode having such a tip shape by a conventional processing method using etching.
【０００５】次に機械的に旋削して加工する方法では、
加工電極材料と加工具が物理的に接触することにより加
工を行うので、加工電極材料の直径が小さくなると、材
料の変形により加工精度が低下してしまい、やはり加工
電極先端部分の形状を必要とする形状に加工することは
困難であるという課題があった。一方、ワイヤー放電加
工で加工する場合には、エッチングで加工を行う方法に
比較して、装置が複雑で大かりになってしまうという課
題がある。[0005] Next, in the method of machining by turning mechanically,
Since the processing is performed by the physical contact between the processing electrode material and the processing tool, if the diameter of the processing electrode material is reduced, the processing accuracy is reduced due to the deformation of the material, and the shape of the processing electrode tip part is also required. However, there is a problem that it is difficult to process the shape. On the other hand, in the case of processing by wire electric discharge machining, there is a problem that the apparatus is complicated and large in size as compared with the method of processing by etching.
【０００６】また、機械加工法やワイヤー放電加工法で
は、一本一本ずつ加工を行う必要があるため、多数個を
加工する際に長時間を要し、加工電極の製造コストが高
くなってしまうという課題を有していた。Further, in the machining method or the wire electric discharge machining method, since it is necessary to perform the machining one by one, it takes a long time to machine a large number of pieces, and the manufacturing cost of the machining electrode increases. Had the problem of getting lost.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の加工電
極製作方法では、加工電極となる材料をエッチング液に
浸漬して、電解エッチングを行う工程を複数回に分割し
て実施する方法によりこれらの課題を解決した。その
際、各々の工程においては、エッチング液の種類、ある
いは加工電極材料をエッチング液に浸漬する長さ、ある
いはエッチングする際に印加する電圧、あるいは電圧を
印加する時間が異なるということを特徴としている。単
一の電解エッチング工程では、加工電極先端の形状が、
加工条件により規定されてしまうのに対し、本発明で
は、加工条件を変更してエッチング工程を複数回行うこ
とにより、加工電極の先端形状の自由度が向上してい
る。Therefore, in the method for manufacturing a working electrode according to the present invention, a method of immersing a material to be a working electrode in an etching solution and performing electrolytic etching in a plurality of times is performed. Solved the problem. At that time, in each step, the type of the etchant, or the length of immersion of the processed electrode material in the etchant, or the voltage applied during etching, or the time for applying the voltage is different. . In a single electrolytic etching process, the shape of the processing electrode tip
On the other hand, in the present invention, the degree of freedom of the tip shape of the processing electrode is improved by changing the processing condition and performing the etching step a plurality of times.
【０００８】例えば金属線に正弦波の波形をもつ電圧を
印加してエッチングする場合は、印加する正弦波の周波
数が高い場合には、先端に向かってテーパーが大きくな
るようにエッチングされ、逆に周波数が低い場合には、
テーパーは小さく、エッチング液中に浸漬された部分が
均一に細径化される特徴がある。この現象を利用して、
条件の異なる電解エッチングを組み合わせることによ
り、加工電極の最先端部を高アスペクト比加工に適した
鋭角に尖鋭化した形状にすることや、円錐状ではなく円
筒状にエッチングすることも可能となる。For example, when etching is performed by applying a voltage having a sinusoidal waveform to a metal wire, when the frequency of the applied sine wave is high, the etching is performed so that the taper increases toward the tip, and conversely. If the frequency is low,
The taper is small, and the portion immersed in the etching solution is characterized in that the diameter is uniformly reduced. Using this phenomenon,
By combining electrolytic etching under different conditions, it becomes possible to make the foremost end of the processing electrode sharpened at an acute angle suitable for high aspect ratio processing, or to etch it in a cylindrical shape instead of a conical shape.
【０００９】さらに本方法の場合、加工具と非接触で加
工が行われるため、機械的旋削による場合のように、加
工電極材料の変形は生じない。また、加工電極となる材
料がエッチング液中に浸漬する長さを調節して電圧を印
加するだけですむため、ワイヤー放電加工のように複雑
な装置を使用する必要がなく、また、加工電極製作装置
を電解槽中に複数の金属細線を浸漬させる構成とすれ
ば、単一の装置で多数の加工電極を一括して製作するこ
とが可能であり、加工電極の製造コストを低減すること
ができる。Further, in the case of the present method, since the working is performed without contact with the working tool, there is no deformation of the working electrode material as in the case of mechanical turning. In addition, since it is only necessary to adjust the length of the material to be processed electrode immersed in the etching solution and apply a voltage, there is no need to use a complicated device such as wire electric discharge machining, If the apparatus is configured to immerse a plurality of fine metal wires in the electrolytic cell, it is possible to manufacture a large number of processing electrodes collectively with a single apparatus, and it is possible to reduce the manufacturing cost of the processing electrodes. .
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面に基づいて説明する。 ［実施の形態１］図１は、本発明のうち加工電極製作装
置の一例を模式的に示したものである。加工電極材料と
なる金属線101は、電極材料支持機構102に支持されてお
り、さらに電極材料支持機構102はZ軸方向に移動可能な
ステージ103上に固定されている。ステージ103には、ス
ケールが内蔵されておりステージ103の現在位置および
移動距離が測定できるようになっている。一方、エッチ
ング液104は、エッチング液容器105内に保持され、その
中に対極106が金属線101と対向して配置されている。ま
た、金属線101と対極106は、電圧および波形を任意に選
択できるプログラマブル電源107に電流計108を介して電
気的に接続されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 schematically shows an example of a machined electrode manufacturing apparatus of the present invention. A metal wire 101 serving as a processing electrode material is supported by an electrode material support mechanism 102, and the electrode material support mechanism 102 is fixed on a stage 103 movable in the Z-axis direction. The stage 103 has a built-in scale so that the current position and the moving distance of the stage 103 can be measured. On the other hand, the etching solution 104 is held in an etching solution container 105, in which a counter electrode 106 is arranged so as to face the metal wire 101. Further, the metal wire 101 and the counter electrode 106 are electrically connected via a current meter 108 to a programmable power supply 107 capable of arbitrarily selecting a voltage and a waveform.
【００１１】本実施例の構成では、金属線101がステー
ジ103により上下に移動することができる構成となって
おり、金属線101がエッチング液104中に浸漬する長さを
任意に調節することが可能である。本発明の加工電極製
作装置において、金属線101がエッチング液104中に浸漬
する長さを制御する手順は、以下の通りである。In the configuration of this embodiment, the metal wire 101 can be moved up and down by the stage 103, and the length of the metal wire 101 immersed in the etching solution 104 can be arbitrarily adjusted. It is possible. The procedure for controlling the length of immersion of the metal wire 101 in the etching solution 104 in the machined electrode manufacturing apparatus of the present invention is as follows.
【００１２】まず、プログラマブル電源107を金属線101
がエッチングされない電圧に設定する。波形は直流でも
交流でもよい。次に電流計108をモニタしながら、ステ
ージ103を操作して、金属線101の先端をエッチング液10
4の液面に近づけていく。電流計108の電流値が所定の値
を越えたら、金属線101の先端がエッチング液104の液面
と接触したと判断し、ステージ103による移動を停止
し、ステージ103に内蔵されているスケールからステー
ジ103の現在位置を読みとる。さらに、ステージ103のス
ケールを読みとりながら、ステージ103を操作して金属
線101をエッチング液104中に浸漬させていき、接触位置
のスケールの読みと現在位置のスケールの読みの差が所
望の値になったところでステージ103による移動を停止
する。これらの手順により、金属線101がエッチング液1
04中に浸漬する長さを所望の値にすることができる。First, the programmable power supply 107 is connected to the metal wire 101.
Is set to a voltage that does not cause etching. The waveform may be DC or AC. Next, while monitoring the ammeter 108, the stage 103 is operated to attach the tip of the metal wire 101 to the etching solution 10
Bring to the liquid level of 4. When the current value of the ammeter 108 exceeds a predetermined value, it is determined that the tip of the metal wire 101 has come into contact with the liquid surface of the etching solution 104, the movement by the stage 103 is stopped, and the scale built into the stage 103 is stopped. The current position of the stage 103 is read. Further, while reading the scale of the stage 103, the stage 103 is operated to immerse the metal wire 101 in the etchant 104, and the difference between the scale reading at the contact position and the scale reading at the current position becomes a desired value. At this point, the movement by the stage 103 is stopped. By these procedures, the metal wire 101 is
The length of immersion in 04 can be set to a desired value.
【００１３】［実施の形態2］本実施の形態では、実施
の形態１で説明した加工電極製作装置を使用した場合
の、本発明の加工電極製作方法の手順の一例について説
明する。図２は、本発明のうち加工電極製作方法の手順
の一例をフローチャートで示したものである。[Embodiment 2] In the present embodiment, an example of a procedure of a working electrode manufacturing method of the present invention when the working electrode manufacturing apparatus described in Embodiment 1 is used will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the procedure of the method for manufacturing a working electrode according to the present invention.
【００１４】まず、材料となる金属線101を必要な長さ
に切断し、金属線101を支持する電極材料支持機構102に
設置する(図２−１)。次に実施の形態１中に記載した手
順により、金属線101を所望の長さAだけエッチング液10
4中に浸漬する(図２−２)。プログラマブル電源107で、
所定の波形・大きさの電圧aを金属線101と対極106間に
印加する(図２−３)。所定の時間が経過したら、電圧の
印加を停止する(図２−４)。次に金属線101をエッチン
グ液104から一旦引き上げ(図２−５)、再び実施の形態
１中に記載した手順により、金属線101を所定の長さBだ
けエッチング液104中に浸漬する(図２−６)。その際、
浸漬する長さＢは以前のエッチング時の浸漬長さＡとは
異なる長さとする。同様にプログラマブル電源107で、
所定の波形・大きさの電圧bを金属線101と対極106間に
印加する(図２−７)。この時も、電圧ｂは電圧ａとは波
形もしくは大きさが異なる。所定の時間が経過したら、
電圧の印加を停止する(図２−８)。最後に金属線101を
エッチング液104中から引き上げ(図２−９)、加工電極
の製作を完了する。First, a metal wire 101 serving as a material is cut to a required length, and is set on an electrode material supporting mechanism 102 that supports the metal wire 101 (FIG. 2-1). Next, according to the procedure described in the first embodiment, the metal wire 101 is moved to the desired length A by the etching solution 10.
4 immersed (Fig. 2-2). With the programmable power supply 107,
A voltage a having a predetermined waveform and magnitude is applied between the metal wire 101 and the counter electrode 106 (FIG. 2-3). When the predetermined time has elapsed, the application of the voltage is stopped (FIG. 2-4). Next, the metal wire 101 is once pulled up from the etching solution 104 (FIG. 2-5), and the metal wire 101 is immersed in the etching solution 104 by a predetermined length B again according to the procedure described in the first embodiment (FIG. 2-6). that time,
The immersion length B is different from the immersion length A in the previous etching. Similarly, with the programmable power supply 107,
A voltage b having a predetermined waveform and magnitude is applied between the metal wire 101 and the counter electrode 106 (FIG. 2-7). Also at this time, the voltage b has a different waveform or magnitude from the voltage a. After a predetermined time,
The application of the voltage is stopped (FIG. 2-8). Finally, the metal wire 101 is pulled up from the etching solution 104 (FIG. 2-9), and the fabrication of the processing electrode is completed.
【００１５】なお、本実施の形態においては、金属線10
1をエッチング液104中へ浸漬する長さ、および、金属線
101と対極106間に印加する電圧の条件を変更して電解エ
ッチングを２回実施したが、必要に応じてさらに繰り返
し電解エッチングを行うことも可能である。また、本実
施の形態では、２回の工程で同一のエッチング液を使用
したが、必要に応じて各工程でエッチング液の種類を変
更することも可能である。In this embodiment, the metal wire 10
Length of immersing 1 in etchant 104, and metal wire
The electrolytic etching was performed twice while changing the condition of the voltage applied between 101 and the counter electrode 106. However, it is also possible to repeatedly perform the electrolytic etching as necessary. Further, in the present embodiment, the same etching liquid is used in two steps, but the type of the etching liquid can be changed in each step as needed.
【００１６】［実施の形態３］本実施の形態では、実施
の形態１を変更して、金属線とエッチング液の接触を光
学的に検出する手段を利用した場合の加工電極製作装置
の一例について説明する。図３は、本発明の加工電極製
作装置の一例を模式的に示したものである。実施の形態
１と同様に、加工電極材料となる金属線101は、電極材
料支持機構102に支持されており、さらに電極材料支持
機構102はZ軸方向に移動可能なステージ103上に固定さ
れている。ステージ103には、スケールが内蔵されてお
りステージ103の現在位置および移動距離が測定できる
ようになっている。一方、エッチング液104は、エッチ
ング液容器105内に保持され、その中に対極106が金属線
101と対向して配置されている。また、金属線101と対極
106は、電圧および波形を任意に選択できるプログラマ
ブル電源107に電気的に接続されている。エッチング液
容器105の上方には、エッチング液104の液面で金属線10
1が接触すると予測される位置を拡大して観察可能なCCD
カメラ301が設置されており、さらにCCDカメラ301はモ
ニタ302に接続されている。[Embodiment 3] In the present embodiment, an example of a machined electrode manufacturing apparatus in a case where a means for optically detecting contact between a metal wire and an etching solution is used by changing Embodiment 1 is described. explain. FIG. 3 schematically shows an example of the machined electrode manufacturing apparatus of the present invention. As in the first embodiment, a metal wire 101 serving as a processing electrode material is supported by an electrode material support mechanism 102, and the electrode material support mechanism 102 is fixed on a stage 103 movable in the Z-axis direction. I have. The stage 103 has a built-in scale so that the current position and the moving distance of the stage 103 can be measured. On the other hand, the etching solution 104 is held in an etching solution container 105, in which a counter electrode 106 has a metal wire.
It is arranged to face 101. Also, opposite to metal wire 101
Reference numeral 106 is electrically connected to a programmable power supply 107 that can arbitrarily select a voltage and a waveform. Above the etching solution container 105, a metal wire 10
CCD that can be observed by enlarging the position where 1 is expected to touch
A camera 301 is installed, and the CCD camera 301 is connected to a monitor 302.
【００１７】本装置を用いて、金属線101がエッチング
液104に浸漬する長さを制御するには、モニタ302を見な
がらステージ103を操作して、金属線101の先端をエッチ
ング液104の液面に近接させていく。金属線101がエッチ
ング液104と接触すると液面にメニスカスが生じるの
で、モニタ302でメニスカスの発生が確認できたら、ス
テージ103を停止しさせ、その時のステージ103のスケー
ルを読む。以後は実施の形態１の場合と同様に、ステー
ジ103のスケールを読みとりながら、ステージ103を操作
して金属線101をエッチング液104中に浸漬させていき、
接触位置のスケールの読みと現在位置のスケールの読み
の差が所望の値になったところでステージ103による移
動を停止する。これらの手順によっても、金属線101が
エッチング液104中に浸漬する長さを所望の値にするこ
とができる。In order to control the length of the metal wire 101 immersed in the etchant 104 using the present apparatus, the user operates the stage 103 while watching the monitor 302 to move the tip of the metal wire 101 to the etchant 104. Move closer to the surface. When the metal wire 101 comes into contact with the etching liquid 104, a meniscus is generated on the liquid surface. Therefore, if the generation of the meniscus can be confirmed on the monitor 302, the stage 103 is stopped and the scale of the stage 103 at that time is read. Thereafter, as in the case of Embodiment 1, while reading the scale of the stage 103, the stage 103 is operated to immerse the metal wire 101 in the etching solution 104,
When the difference between the reading of the scale at the contact position and the reading of the scale at the current position reaches a desired value, the movement by the stage 103 is stopped. Also according to these procedures, the length of the metal wire 101 immersed in the etching solution 104 can be set to a desired value.
【００１８】なお、本実施例においては、金属線101が
エッチング液104と接触した際に生成するメニスカスをC
CDカメラ301により検出したが、金属線101の直径が大き
い場合には、液面を直接目視することによってもメニス
カスの生成を検出することが可能である。また、モニタ
302の代わりにCCDカメラ301の出力を画像認識装置と接
続し、メニスカスの生成を自動検出する方法も利用可能
である。この他にも、液面でのメニスカスの生成により
液面での光の反射状態が変化することを検出する手段が
あれば同様に利用することが可能である。In this embodiment, the meniscus generated when the metal wire 101 comes into contact with the etching solution 104 is C
Although the detection is performed by the CD camera 301, when the diameter of the metal wire 101 is large, it is possible to detect the generation of the meniscus by directly observing the liquid surface. Also monitor
Instead of 302, a method of connecting the output of the CCD camera 301 to an image recognition device and automatically detecting the generation of a meniscus can also be used. In addition, if there is a means for detecting a change in the light reflection state on the liquid surface due to the generation of a meniscus on the liquid surface, it can be similarly used.
【００１９】［実施の形態４］本実施の形態では、実施
の形態１で説明した本発明の加工電極製作装置を使用し
て、実施の形態２で説明した本発明の加工電極製作方法
により、具体的な加工電極の製作例について説明する。
直径0.3 mmのタングステン線を長さ2 cmに切断し、図1
中の電極材料支持機構102に設置した。対極106には白金
板、エッチング液104には1 mol/lの水酸化カリウム水溶
液に微量の界面活性剤添加したものを使用した。まず、
プログラマブル電源107で+0.3 Vの直流電圧をタングス
テン線と白金板の間に印加し、電流計108をモニタしな
がらステージ103を操作して、タングステン線の先端を
エッチング液104の液面に近接させていった。電流計108
が0.05 mAを越えたところで、ステージ103を停止しその
時のスケールを読みとった。その位置からさらにステー
ジ103を移動させ、タングステン線の先端2 mmをエッチ
ング液104中に浸漬させた。この状態で、プログラマブ
ル電源107によりタングステン線と白金板との間に、500
Hz, 5 Vの正弦波を10分間印加した。次に、一旦タング
ステン線をエッチング液104中から引き上げ、先ほどと
同一の手順で、タングステン線の先端0.7 mmをエッチン
グ液104中に浸漬し、タングステン線と白金板との間
に、1 Hz, 5 Vの正弦波を3分間印加した。加工が終了し
たタングステン線の先端部の顕微鏡写真を図４に示す。
頂点の角度が非常に小さい円錐形状をもつ加工電極を製
作することができた。この加工電極を平面基板上に微小
な穴を加工する電解加工に利用したところ、図５に示す
従来技術で製作した加工電極ではアスペクト比0.5の微
細穴を加工することが限界であったものが、アスペクト
比3の形状を有する微細穴の加工を行うことが可能とな
った。[Embodiment 4] In this embodiment, using the machined electrode manufacturing apparatus of the present invention described in Embodiment 2 by using the machined electrode manufacturing apparatus of the present invention described in Embodiment 1. A specific example of fabrication of a processing electrode will be described.
Cut a 0.3 mm diameter tungsten wire to a length of 2 cm,
It was installed on the inner electrode material support mechanism 102. A platinum plate was used for the counter electrode 106, and a 1 mol / l potassium hydroxide aqueous solution to which a trace amount of a surfactant was added was used for the etching solution 104. First,
A +0.3 V DC voltage is applied between the tungsten wire and the platinum plate by the programmable power supply 107, and the stage 103 is operated while monitoring the ammeter 108 so that the tip of the tungsten wire is brought close to the level of the etching solution 104. Was. Ammeter 108
When the value exceeded 0.05 mA, the stage 103 was stopped and the scale at that time was read. The stage 103 was further moved from that position, and the tip 2 mm of the tungsten wire was immersed in the etching solution 104. In this state, the programmable power supply 107 places 500 tungsten between the tungsten wire and the platinum plate.
A sine wave of 5 Hz at 5 Hz was applied for 10 minutes. Next, once the tungsten wire is pulled out of the etching solution 104, the tip 0.7 mm of the tungsten wire is immersed in the etching solution 104 by the same procedure as above, and a 1 Hz, 5 Hz is applied between the tungsten wire and the platinum plate. A sine wave of V was applied for 3 minutes. FIG. 4 shows a micrograph of the tip of the processed tungsten wire.
A machining electrode having a conical shape with a very small apex angle could be manufactured. When this processed electrode was used for electrolytic processing for processing a fine hole on a flat substrate, the processing electrode manufactured by the conventional technique shown in FIG. 5 was limited to processing a fine hole having an aspect ratio of 0.5. Thus, it became possible to process a fine hole having a shape with an aspect ratio of 3.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明の加工電極製作方法および加工電
極製作装置では、加工電極となる材料をエッチング液に
浸漬して、電解エッチングを行う工程を複数回に分割し
て実施する。その際、各々の工程においては、エッチン
グ液の種類、あるいは加工電極材料をエッチング液に浸
漬する長さ、あるいはエッチングする際に印加する電
圧、あるいは電圧を印加する時間が異なるということを
特徴としている。このため、本発明によれば、従来のエ
ッチングによる加工電極製作方法と比較して、加工電極
の先端形状の自由度が向上し、高アスペクト比を有する
形状の加工に適した先端形状をもつ加工電極が可能とな
った。また、機械的旋削による製作方法とは異なり、非
接触で加工が行われるため、加工中に材料の変形により
加工精度が低下することはなく、また、加工に必要な装
置も簡便であり、電解槽中に複数の金属細線を浸漬させ
る構成とすれば、単一の装置で多数の加工電極を一括し
て製作することが可能で、加工電極の製造コストを低減
することができる。In the method and apparatus for manufacturing a working electrode according to the present invention, the step of immersing a material to be a working electrode in an etchant and performing electrolytic etching is performed in a plurality of steps. At that time, in each step, the type of the etchant, or the length of immersion of the processed electrode material in the etchant, or the voltage applied during etching, or the time for applying the voltage is different. . For this reason, according to the present invention, the degree of freedom of the tip shape of the machining electrode is improved as compared with the conventional method of manufacturing the machining electrode by etching, and the machining having the tip shape suitable for machining a shape having a high aspect ratio. Electrodes are now possible. Also, unlike the manufacturing method by mechanical turning, since the processing is performed in a non-contact manner, the processing accuracy does not decrease due to the deformation of the material during the processing, and the equipment required for the processing is simple, and the electrolytic processing is simple. With a configuration in which a plurality of fine metal wires are immersed in the tank, a large number of processing electrodes can be manufactured at once by a single device, and the manufacturing cost of the processing electrodes can be reduced.
【図１】本発明の加工電極製作装置の実施の形態１の説
明図である。FIG. 1 is an explanatory view of a working electrode manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の加工電極製作方法の実施の形態２の手
順を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a working electrode manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の加工電極製作装置の実施の形態３の説
明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a working electrode manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の加工電極製作方法および加工電極製作
装置の実施の形態４により製作した加工電極の先端部分
の形状を示す図である。FIG. 4 is a view showing a shape of a tip portion of a working electrode manufactured according to a fourth embodiment of the working electrode manufacturing method and the working electrode manufacturing apparatus of the present invention.
【図５】従来技術により製作した加工電極の先端部分の
形状を示す図である。FIG. 5 is a view showing a shape of a tip portion of a processing electrode manufactured by a conventional technique.
１０１ 金属線 １０２ 電極材料支持機構 １０３ ステージ １０４ エッチング液 １０５ エッチング液容器 １０６ 対極 １０７ プログラマブル電源 １０８ 電流計 ３０１ ＣＣＤカメラ ３０２ モニタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Metal wire 102 Electrode material support mechanism 103 Stage 104 Etching liquid 105 Etching liquid container 106 Counter electrode 107 Programmable power supply 108 Ammeter 301 CCD camera 302 Monitor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−236439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25F 3/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-236439 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C25F 3/14
Claims (4)
て加工対象物に近接させ、両者の間に電圧を印加するこ
とにより、前記加工対象物上の前記加工電極を近接させ
た部位が選択的に除去、あるいは前記加工電極を近接さ
せた部位に他の物質が選択的に付加される加工方法にお
いて使用する前記加工電極の製作工程において、 円筒形状あるいは線状の加工電極材料をエッチング液中
に所望の長さ浸漬させる加工電極材料浸漬工程と、 前記エッチング液中に前記加工電極材料と対向して配置
された対極と前記加工電極材料との間に交流電圧を印加
する電解エッチング工程を複数回実施し、かつ、 各々の前記加工電極材料浸漬工程および前記電解エッチ
ング工程において使用するエッチング液の種類、あるい
は各々の前記電解エッチング工程において加工電極材料
と対極との間に印加する電圧の周波数または振幅が異な
ることを特徴とする加工電極製作方法。An electric conductor having a sharpened tip is brought close to a processing object as a processing electrode, and a voltage is applied between the two to select a portion of the processing object on which the processing electrode is brought close. In the processing step of the processing electrode used in a processing method in which another substance is selectively added to a portion where the processing electrode is brought close to the processing electrode, a cylindrical or linear processing electrode material is placed in an etching solution. A working electrode material immersing step of immersing the working electrode material in a desired length, and an electrolytic etching step of applying an AC voltage between the counter electrode arranged in the etching solution to face the working electrode material and the working electrode material. And the type of etchant used in each of the processing electrode material immersion step and the electrolytic etching step, or in each of the electrolytic etching steps. Wherein the frequency or amplitude of the voltage applied between the working electrode material and the counter electrode is different.
て加工対象物に近接させ、両者の間に電圧を印加するこ
とにより、前記加工対象物上の前記加工電極を近接させ
た部位が選択的に除去、あるいは前記加工電極を近接さ
せた部位に他の物質が付加される加工方法において使用
する前記加工電極の製作する装置において、 円筒形上あるいは線状の加工電極材料を支持する加工電
極材料支持手段と、 前記加工電極材料を電気化学的に溶解可能なエッチング
液を一定量保持するエッチング液容器と、 前記加工電極材料支持手段を一軸方向に任意の距離を移
動させ、前記加工電極材料が前記エッチング液に浸漬さ
せる部分の長さを任意に調節する加工電極材料移動手段
と、 前記加工電極材料が前記エッチング液中に浸漬される長
さを調節する浸漬距離制御手段と、 前記エッチング液中に前記加工電極材料と対向して設置
される対極と、 前記加工電極材料および前記対極と電気的に接続され、
両者の間に交流電圧を印加する電源を備え、 前記エッチング液中に前記加工電極材料を所望の長さ浸
漬し、前記対極との間に交流電圧を印加することによ
り、前記加工電極材料を電気化学的に溶解することを特
徴とする加工電極製作装置。 2. A conductor having a sharpened tip is used as a machining electrode.
Close to the workpiece and apply a voltage between them.
With this, the processing electrode on the processing object is brought close to
Part is selectively removed or the processing electrode is
Used in a processing method in which another substance is added to the affected part
A machining electrode for supporting a cylindrical or linear machining electrode material.
Electrode material support means, and etching capable of electrochemically dissolving the processed electrode material
The etching liquid container holding a fixed amount of the liquid and the processing electrode material supporting means are moved at an arbitrary distance in the uniaxial direction.
The working electrode material is immersed in the etching solution.
Material electrode moving means for arbitrarily adjusting the length of the part to be processed
And a length at which the processed electrode material is immersed in the etching solution.
Immersion distance control means for adjusting the height, and installed in the etching solution so as to face the processing electrode material
The counter electrode is electrically connected to the processing electrode material and the counter electrode,
A power supply for applying an AC voltage between the two is provided, and the processing electrode material is immersed in a desired length in the etching solution.
By applying an AC voltage between the
And dissolving the processed electrode material electrochemically.
Processing electrode manufacturing equipment.
電圧の大きさおよび周波数を任意に選択できる請求項２
記載の加工電極製作装置。3. The power supply is capable of applying an AC voltage, and
The voltage and the frequency of the voltage can be arbitrarily selected.
The machined electrode manufacturing apparatus described in the above .
材料と前記エッチング液との接触を検出する接触検出機
構と、前記加工電極材料移動機構の移動距離を測定する
移動距離測定機構を含むことを特徴とする請求項３記載
の加工電極製作装置。 4. The processing electrode according to claim 1 , wherein
Contact detector for detecting contact between a material and the etching solution
And measuring the moving distance of the working electrode material moving mechanism.
The apparatus according to claim 3 , further comprising a moving distance measuring mechanism .
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|---|---|---|---|
| JP07092899A JP3270416B2 (en) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Processing electrode manufacturing method and processing electrode manufacturing apparatus |
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| JP07092899A JP3270416B2 (en) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Processing electrode manufacturing method and processing electrode manufacturing apparatus |
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|---|---|
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