JP3846027B2 - 放電加工方法及び放電加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，各種ノズルの噴射穴，オリフィス，プレス金型ダイ，ハニカム構造体成形金型等の貫通穴や溝の製作であって，特に高い精度が要求される場合に利用される放電加工方法及びこれに使用される放電加工装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
各種ノズルの噴射穴，オリフィス，プレス金型ダイ，ハニカム構造体成形金型等の貫通穴や溝の製作に放電加工が利用されることがある。
この放電加工とは，放電電源により加工電極と加工すべきワークとの間に電圧パルスを印加し，両者の間に放電を発生させ，電極に沿った形状にワークの不要部分を除去して行なう加工方法である。
【０００３】
放電加工においては得ようとする貫通穴や溝等の加工部の形状が小さくなればなる程，それに応じて細い加工電極を使用する必要がある。特に径や幅が５０μｍ程度の極微細の加工部を作製する場合には，加工電極として極細の針金状の加工電極を使用する必要がある。
このような加工電極は剛性が低く，機械的強度に劣る。従って，放電加工中の損傷等を防ぐため，上記加工電極は電極ガイドに挿通されて使用される。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，電極ガイドが加工電極に装着されることで，電極ガイドがスラッジの排出を妨げるおそれがある。
つまり，加工電極がワークを放電加工することによりスラッジ（削り屑）が発生するが，このスラッジは放電加工中の加工部から自然と排出される。
【０００５】
ところが，図５（ａ），（ｂ）に示すごとく，上記電極ガイド１１を設けることで電極ガイド１１の底面１１０とワーク２とが対面し，電極ガイド１１の底面１１０が加工部２０に対する蓋のような役割を果たしてしまい，両者の間隙２３において矢線Ａに示すごとくスラッジが滞留してしまう。このため，スラッジは加工部２０の内部に戻ってしまい，加工部２０より外部に排出され難くなる。
なお，図５（ａ）は加工部が溝である場合，図５（ｂ）は加工部が穴である場合である。
【０００６】
この結果，加工部からのスラッジの排出が滞り，スラッジが加工電極と加工部との間に滞留する，加工部に付着する等して，両者の間を短絡，集中放電させてしまう。これにより，加工電極と加工部との間の放電が停止してしまうため，放電加工の継続が不可能となってしまう。
この場合には，一旦加工電極を加工部より取出して，付着したスラッジ除去を行なわなくてはならない。これは放電加工の作業工数の増大や作業工程が長時間化する原因となっていた。
【０００７】
ところで，スラッジの滞留防止方法として，加工電極を回転または振動させる方法，パイプ状の加工電極を使用する方法等が従来提案されている。しかし，極微細の加工部作製用の加工電極は非常に細いため，そもそも回転によるスラッジの吹飛ばし効果が低く，充分なスラッジの排出作用を得ることができない。
また，加工電極の振動は加工精度の低下を招くため，極微細の加工部の作製には適していない。
【０００８】
また，パイプ状の加工電極を使用する方法とは，加工電極に設けた注入路から加工液を注入し，注入された加工液の勢いで電極ガイドとワークとの間からスラッジを排出するという方法である。
しかしながら，注入路を設ける分，加工電極を太く構成せねばならないため，極微細な加工部の作製には適していない。
【０００９】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，加工精度を高く維持しつつ，スラッジの滞留による作業工数及び作業時間の長時間化を防止することができる放電加工方法，及びこの放電加工において使用できる放電加工装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，電極ガイドに挿通した加工電極と加工部を設けるべきワークとの間に電圧パルスを印加して加工液中において放電加工により加工部を作製するに当り，
上記電極ガイドの外周に該電極ガイドに対して回転可能となるよう撹拌部を取付けると共に，該撹拌部の底面には，らせん状の溝，突起あるいは三角形の切り欠き溝を設けておき，上記放電加工中には，この撹拌部を電極ガイドに対して回転させることを特徴とする放電加工方法にある。
【００１１】
本発明において最も注目すべきことは，電極ガイドの外周に該電極ガイドに対して回転可能となるよう撹拌部を取付け，上記放電加工中には，この撹拌部を電極ガイドに対して回転させることである。
上記電極ガイドとしては種々の形状のものを利用できるが，例えば後述する図２に示すごとく，側面や底面にらせん状の溝を設けた撹拌部が挙げられる。このものは回転することで周辺の加工液と共にスラッジを吸上げることができ，より電極ガイドの外方へとスラッジを効率良く吹飛ばすことができる。
【００１２】
また，後述する図２に示すごとく底面に多くの突起を設けた撹拌部が挙げられる。このものは回転することで撹拌部の下方に位置する加工液をかき出すことができ，撹拌部の回転作用による遠心力と相まって効率良くスラッジを吹飛ばすことができる。
また，本発明によって形成される加工部の形状としては，各種貫通穴，溝等が挙げられる。
【００１３】
また，上記撹拌部は電極ガイドに対して同一の方向に回転させることもできるし，左右双方向に交互に回転させることもできる。
また，撹拌部の回転は放電加工中に常時行なうこともできるが，間欠的に回転させることもできる。
【００１４】
更に，加工電極だけを電極ガイドから引上げて放電加工を中断し，一時的に撹拌部の回転数を早め，その後，回転数を元に戻して加工電極を元どおりにワークに接触させ，中断した放電加工を再開することができる。
この場合，回転数が早くなり，撹拌力が高まることでスラッジが非常に効率良く排出されるため，より効率の良い加工を行なうことができる。
【００１５】
次に，本発明の作用につき説明する。
電極ガイドの外周に取付けた撹拌部が回転することで，撹拌部周囲の加工液に撹拌部や加工電極から遠ざかるような流れが発生する。
加工部から自然と出てきたスラッジはこの加工液の流れに乗って，加工電極から遠ざかるように移動する。つまり，撹拌部の回転によりスラッジは吹飛ばされ，電極ガイドとワークとの間での滞留が防止される。
このようにスラッジの滞留が防止されるため，加工電極と加工部との間で放電を継続して発生させることができ，効率良く放電加工を行なうことができる。よって，作業工程を短時間化することができ，作業の効率化を図ることができる。
【００１６】
また，本発明においては電極ガイドに取付けられた撹拌部が電極ガイドに対して回転する。このため，加工電極自身は回転も振動もすることがないため，加工精度の低下も生じ難い。よって，極微細な加工部の加工を高い精度で行なうことができる。
【００１７】
以上，本発明によれば，加工精度を高く維持しつつ，スラッジの滞留による作業工数及び作業時間の長時間化を防止することができる放電加工方法を提供することができる。
【００１８】
次に，請求項２に記載の発明のように，上記電極ガイドの外周と上記撹拌部との間に加工液注入路を設け，加工部に対し上記注入路より加工液を注入するが好ましい。
これにより，加工部において加工液がなくなることを防止できる。
【００１９】
次に，請求項３に記載の発明は，電極ガイドに挿通した加工電極と，該加工電極と加工すべきワークとの間に電圧パルスを印加して加工部を作製するよう構成された放電電源とよりなり，上記電極ガイドの外周には該電極ガイドに対し回転可能となるよう構成された撹拌部が設け，該撹拌部の底面には，らせん状の溝，突起あるいは三角形の切り欠き溝を設けることを特徴とする放電加工装置にある。
【００２０】
本発明にかかる放電加工装置では，前述したごとく，電極ガイドの外周に取付けた撹拌部が回転することで，撹拌部周囲の加工液に撹拌部や加工電極から遠ざかるような流れが発生する。
加工部から自然と出てきたスラッジはこの加工液の流れに乗って，加工電極から遠ざかるように移動する。つまり，撹拌部の回転によりスラッジは吹飛ばされ，電極ガイドとワークとの間での滞留が防止される。
【００２１】
このようにスラッジの滞留が防止されるため，加工電極と貫通穴との間で放電を継続して発生させることができ，本発明にかかる放電加工装置は効率良い放電加工を行なうことができる。よって，作業工程を短時間化することができ，作業の効率化を図ることができる放電加工装置を得ることができる。
【００２２】
また，本発明においては電極ガイドに取付けられた撹拌部が電極ガイドに対して回転する。このため，加工電極自身は回転も振動もすることがないため，加工精度の低下も生じ難い。よって，本発明によれば，極微細な加工部の加工を高い精度で実行できる放電加工装置を得ることができる。
【００２３】
以上，本発明によれば，加工精度を高く維持しつつ，スラッジの滞留による作業工数及び作業時間の長時間化を防止することができる放電加工装置を提供することができる。
【００２４】
次に，請求項４に記載の発明のように，上記電極ガイドの外周と上記撹拌部との間に加工液注入路を設けてあることが好ましい。
これにより，加工部において加工液がなくなることを防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる放電加工方法，これに使用した放電加工装置につき，図１〜図５を用いて説明する。
図１に示すごとく，本例では，電極ガイド１１に挿通した加工電極１０と加工すべきワーク２との間に電圧パルスを印加して加工液１５０中において放電加工して加工部２０を作製する。
上記電極ガイド１１の外周１１９に該電極ガイド１１に対して回転可能となるよう撹拌部１２を取付け，上記放電加工中には上記撹拌部１２を電極ガイド１１に対して回転させる。
【００２６】
また，図４に示すごとく，本例で使用した放電加工装置１は電極ガイド１１に挿通した加工電極１０と，該加工電極１０と加工すべきワーク２との間に電圧パルスを印加するよう構成された放電電源３３とよりなり，上記電極ガイド１１の外周１１９には該電極ガイド１１に対し回転可能となるよう構成された撹拌部１２が設けてある。
【００２７】
上記放電加工装置１の詳細について説明する。
図１，図４に示すごとく，加工電極１０には電極ガイド１１が挿通されると共に電極送りヘッド１３に取付けられている。電極送りヘッド１３はＮＣ軸１４に取付けられている。
上記電極送りヘッド１３による加工電極１０の電極送り量はＮＣ軸制御装置３２により制御され，また後述するモータ１３は制御装置３１により制御されるよう構成されている。
【００２８】
また，上記加工電極１０の下方には加工液１５０が満たされた加工槽１５が配置され，放電加工はこの加工槽１５内で実行される。上記加工槽１５には加工すべきワーク２と該ワーク２を支承する治具２９とが配置されている。
また，符号３３は加工電極１０とワーク２との間に電圧パルスを印加するための放電電源である。
【００２９】
図３に示すごとく，上記撹拌部１２は電極ガイド１１の外周１１９に該電極ガイド１１に対して回動可能に配置されている。
上記撹拌部１２はモータ１３に取付けられたモータ側プーリ１３１，ベルト１３２，撹拌部１２に取付けられたプーリ１３３から伝達された動力により電極ガイド１１に対して回転する。
【００３０】
また，本例にかかる撹拌部１２として，図２（ａ）〜（ｄ）に示すごとき各種の形状のものを使用することができる。
図２（ａ）は側面にらせん状の溝部１２２を設けた撹拌部１２である。横断面は円形，縦断面は台形状の円錐状で，軸心には電極ガイド１１を挿通するための挿通部１２１が設けてある。図２（ｂ）は底面に縦断面が三角形の切欠き溝１２３を底面に設けた撹拌部１２である。
このような形状であると，回転することで周辺の加工液１５０と共にスラッジを吸上げることができ，より電極ガイド１１の外方へとスラッジを効率良く吹飛ばすことができる。
【００３１】
図２（ｃ）は底面に多くの突起１２４を設けた撹拌部１２である。このような形状であると，回転することで撹拌部１２の下方に位置する加工液１５０を強くかき出すことができ，撹拌部１２の回転作用による遠心力と相まって効率良くスラッジを吹飛ばすことができる。
以上，図２（ａ）〜（ｃ）のいずれについても本例の放電加工装置１において使用することができる。
なお，図２（ｄ）に記載した撹拌部１２は後述する。
【００３２】
次に，本例の放電加工方法によるワーク２の加工について説明する。
本例はワーク２に対し極微細な幅の溝よりなる加工部２０を設ける。
まず，図１，図４に示すごとく，ワーク２を治具２９を用いて加工槽１５に配置する。続いて，加工液１５０を加工槽１５の内部に供給する。
次に，電極送りヘッド１３を作動させ，加工電極１０の先端をワーク２の表面に配置する。次に，放電電源３３を作動させ，加工電極１０とワーク２との間に電圧パルスを印加し，図１に示すごとく放電加工を行ない，加工部２０を形成する。
【００３３】
この放電加工の最中に，モータ１３を作動させ，上記撹拌部１２を電極ガイド１１に対して回転させる。これにより，周囲の加工液１５０は撹拌部１２によって吸上げられ，加工液１５０に撹拌部１２や加工電極１０から遠ざかるような流れが発生する。加工部２０から自然と出てきたスラッジはこの加工液１５０の流れに乗って，加工電極１０，電極ガイド１１とワーク２との間の間隙２３で滞留することなくより外方へと移動する。つまり，撹拌部１２の回転によりスラッジは吹飛ばされ，排出されることとなる。
【００３４】
放電加工終了後，電極送りヘッド１３を作動させ，加工電極１０を加工部２０より抜いて，ワーク２より上方に退避させる。
その後，加工部２０である溝が形成されたワーク２を未加工のワークと交換し，更に放電加工を継続する。
【００３５】
このように本例にかかる放電加工装置１を使用した放電加工方法では，スラッジの滞留が防止されるため，加工電極１１と加工部２０との間で放電を継続して発生させることができ，効率良く放電加工を行なうことができる。よって，作業工程を短時間化することができ，作業の効率化を図ることができる。
【００３６】
また，本例の方法では電極ガイド１１に取付けられた撹拌部１２が電極ガイド１１に対して回転する。このため，加工電極１０自身は回転も振動もすることがないため，加工精度の低下も生じない。よって，本例にかかる方法によれば，極微細な加工部の加工を高い精度で行なうことができる。
【００３７】
また，本例にかかる撹拌部１２の形状は図１及び図２（ａ）に示すごとく，横断面が円形，縦断面が台形状の円錐台である。このような形状とすることで，スラッジを吸い上げる力をより大きくすることができる。
【００３８】
以上，本例によれば，加工精度を高く維持しつつ，スラッジの滞留による作業工数及び作業時間の長時間化を防止することができる放電加工方法や放電加工装置を提供することができる。
【００３９】
なお，撹拌部１２として，図２（ｄ）に示すごときものを利用することもできる。
図２（ｄ）は電極ガイド１１の挿通部１２１に２箇所の凹部１２９を設けた撹拌部１２である。上記撹拌部１２に電極ガイド１１を挿通することによって，該電極ガイド１１の外周１１９と上記凹部１２９とによって加工液注入路が形成される。また，撹拌部１２の底部にはらせん状の溝部１２５が設けてある。
【００４０】
このような撹拌部１２を取付けた放電加工装置１では，加工電極１０とワーク２との間に電圧パルスを印加し放電加工を行なうが，この時，前述した場合と同様に，上記撹拌部１２を電極ガイド１１に対して回転させる。これと同時に上記加工液注入路から加工液を加工部２０に向けて注入する。これにより，加工部２０で加工液がなくなることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例における，放電加工方法の説明図。
【図２】実施形態例における，様々な撹拌部の形状を示す説明図。
【図３】実施形態例における，電極ガイドに対して撹拌部を回転させる機構についての説明図。
【図４】実施形態例における，放電加工装置の説明図。
【図５】従来技術にかかる，電極ガイドを設けた加工電極による放電加工の問題を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．放電加工装置，
１０．．．加工電極，
１１．．．電極ガイド，
１２．．．撹拌部，
２．．．ワーク，
２０．．．加工部，

Claims (5)

1. 電極ガイドに挿通した加工電極と加工部を設けるべきワークとの間に電圧パルスを印加して加工液中において放電加工により加工部を作製するに当り，
   上記電極ガイドの外周に該電極ガイドに対して回転可能となるよう撹拌部を取付けると共に，該撹拌部の底面には，らせん状の溝，突起あるいは三角形の切り欠き溝を設けておき，上記放電加工中には，この撹拌部を電極ガイドに対して回転させることを特徴とする放電加工方法。
2. 請求項１において，上記電極ガイドの外周と上記撹拌部との間に加工液注入路を設け，加工部に対し上記注入路より加工液を注入することを特徴とする放電加工方法。
3. 電極ガイドに挿通した加工電極と，該加工電極と加工すべきワークとの間に電圧パルスを印加して加工部を作製するよう構成された放電電源とよりなり，上記電極ガイドの外周には該電極ガイドに対し回転可能となるよう構成された撹拌部が設け，該撹拌部の底面には，らせん状の溝，突起あるいは三角形の切り欠き溝を設けることを特徴とする放電加工装置。
4. 請求項３において，上記電極ガイドの外周と上記撹拌部との間に加工液注入路を設けてあることを特徴とする放電加工装置。
5. 請求項１又は２において，上記加工電極だけを上記電極ガイドから引上げて放電加工を中断し，一時的に上記撹拌部の回転数を早め，その後，回転数を元に戻して上記加工電極を元どおりにワークに接触させ，中断した放電加工を再開することを特徴とする放電加工方法。

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