JP3856159B2 - 放電加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動加工を行なう主に形彫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、放電加工装置は、工具電極と被加工物とを灯油・水等の加工液を介して、加工条件にもよるが、通常数μｍ〜数１０μｍ、水系加工液による加工で１００数十μｍの間隙を置いて対向させ、高い繰り返し数のパルス状の放電電流を発生させることにより形成される放電痕の累積により加工を行なうものである。この場合、工具電極は被加工物に対して付かず離れずの２次元的或いは３次元的な相対移動を繰り返し、また適時加工間隙に貯まる加工屑を排出しながら、徐々に被加工物の加工深さ方向へ相対送りされるのであるが、加工速度をある程度高く維持しつつ加工面の状態もある程度のレベルに維持しなければならないので、工具電極の被加工物に対する相対移動の形態は非常に重要となる。
【０００３】
このような工具電極の相対移動の形態については、例えば特開昭４８−３２２９２号公報や特開平２−２７９２２９号公報等において開示されている。前者の特開昭４８−３２２９２号公報においては、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように工具電極２を一定の半径で回転させつつこれを加工深さ方向に相対移動させることにより円筒螺旋状に移動させ、被加工物４の加工穴の側面を加工しながら工具電極が相対的に加工穴底部を加工可能な位置に到達したときに加工穴底面の加工を行なうようになっている。
【０００４】
この加工方法によれば、工具電極の表面に凹凸状の荒れ６があったり、或いはその荒れ６が加工途中において生じたとしても、工具電極は同一半径で旋回しつつ少しずつ深さ方向へサーボ送りされているので、工具電極２の荒れ６は上記した工具電極２の揺動移動と放電加工とにより掻き消されてしまい、被加工物４の加工側面４Ａにこの荒れ６が転写されにくい。従って、最終的には加工側面４Ａ及び底部４Ｂともに微細な面粗度が得られ、加工側面４Ａに溝或いは横すじ等がほとんど発生しない。図８（Ｂ）は工具電極２の荒れ６によって加工面に横すじ等が発生してもこれが最終的には取り除かれて行く状況を示している。
【０００５】
また、後者の特開平２−２７９２２９号公報等においては、工具電極２を水平面内で旋回させつつこれを少しずつ加工深さ方向に相対移動させる点は、前述の場合と同様であるが、ここでは、加工深さが大きくなるに従って、すなわち、加工が進むに従って工具電極２の旋回半径を少しずつ一定の割合で拡大して、いわば円錐螺旋状の軌跡を描くようにしている。この場合、円錐螺旋状の軌跡の斜面と加工側面とのなす角度θＡは、一般的には４５°程度に設定されている。この加工方法によれば、被加工物の加工穴の側面４Ａと底部４Ｂとを略同時に加工することになるので、上記方法と比較して加工時間を短くすることができるという利点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した２つの加工方法は、相反する利点を有するという問題があった。すなわち、図８に示す加工方法においては、同一半径を維持した状態で工具電極の旋回を行なってこれを少しずつ加工深さ方向へサーボ送りしているので、結果的に加工穴の側面４Ａを加工してから底部４Ｂを加工することとなり、その分、図９に示す加工方法と比較して加工時間が長くなってしまう問題があった。更に、上述のように工具電極２を円筒体状に螺旋運動させるので、工具電極２の側面と加工穴の側面４Ａに発生した加工屑が外部に排出され難くなり、このために、この加工屑が介在する箇所で放電が発生し易くなって、特に、加工深さ中央部における横方向の加工が進み、中膨らみの加工形状となる傾向にある。従って、例えば円柱形状の加工穴を形成したつもりでも、図８（Ａ）に示すように加工穴の中央部が膨らんで太鼓状になってしまう問題があった。以下この現象をその詳細な形状の差異に関わらずうねりと総称する。特に、このうねりの現象は深い加工穴を形成する場合に一層顕著に表れる。
【０００７】
これに対して、図９に示す加工方法においては、工具電極２を円錐状の螺旋軌跡に沿うように相対移動させるために、前述のように加工速度は速くなるが、しかしながら、この加工方法においては特に、加工穴の底部近傍にて略同じ深さ位置で旋回する頻度が多くなるので、その分、工具電極２の凹凸状の荒れ６が加工穴の側面４Ａに転写されてしまい、肉眼でも認識し得るような横すじ８が発生してしまうという問題があった。
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、横すじ等の発生を抑制でき、しかも比較的短い時間で所望の加工の面粗度にすることができる放電加工方法を提供し、好ましくは、容易にそのような加工を実施できる放電加工方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
第１の発明は、工具電極を被加工物に対して螺旋状に相対移動させつつ両者間に放電を生ぜしめて加工穴の側面と底面とを加工する揺動加工を行なう放電加工方法において、少なくとも、揺動拡大角度と、加工深さと、最大揺動振幅と、揺動速度と、サーボ送り速度とを設定するとともに前記加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の範囲で揺動拡大角度を設定する工程と、前記設定された値に基づいて、前記工具電極が、基準位置から加工深さ方向に進み前記設定された揺動拡大角度に従う揺動振幅で前記被加工物に対して前記加工深さ方向及びこの加工深さ方向に対して垂直な方向に相対移動するように移動指令値を演算する工程と、予め設定された加工条件に基づいて前記工具電極と前記被加工物との間に所定の電圧を間欠的に印加して放電を生ぜしめると共に前記移動指令値に基づいて前記工具電極を相対移動させる工程とを備えるように構成したものである。
【０００９】
第２の発明は、工具電極を被加工物に対して対向配置して加工深さ方向及びこれに対して垂直な方向に螺旋状に相対移動させると共に前記工具電極と前記被加工物との間に形成される間隙に所定の電圧パルスを印加して放電を発生させて加工穴の側面と底面とを加工する揺動加工を行なう放電加工方法において、前記加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の所定の角度の方向に、前記工具電極が基準位置から前記加工深さ方向に進み前記所定の角度に従う揺動振幅で前記加工深さ方向に進むに従って徐々に被加工物の加工穴の側面に対して接近するように相対移動させるように構成したものである。
【００１０】
第３の発明は、上記第１及び第２の方法発明を実施するための装置発明であり、工具電極と被加工物とを相対移動をさせつつ両者間に放電を生ぜしめて加工を行なう放電加工装置において、少なくとも、加工深さと、最大揺動振幅と、揺動速度と、サーボ送り速度と、前記加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の揺動拡大角度を設定する入力手段と、予め設定された加工条件に基づいて前記工具電極と前記被加工物との間に所定の電圧を間欠的に印加して放電を生ぜしめる電源手段と、前記工具電極が、基準位置から前記加工深さ方向に向かって進み前記揺動速度と前記サーボ送り速度とに基づいて前記被加工物に対して螺旋形状の軌跡を描きながら且つ前記加工深さ方向に進むに従って揺動振幅が前記加工深さにおいて前記最大揺動振幅を限界として前記設定された揺動拡大角度に従い一定の割合で徐々に大きくなるように相対移動するように移動指令値を演算する拡大揺動経路演算部と、前記演算により求めた移動指令値に基づいて前記被加工物を相対移動させる駆動手段とを備えるように構成したものである。
【００１１】
以上のような構成において、上記入力手段より揺動拡大角度と、加工深さと、最大揺動振幅と、揺動速度と、サーボ送り速度等を入力して設定すると、これらの設定値に基づいて拡大揺動経路演算部は、前記揺動拡大角度に従い工具電極と被加工物とが相対移動するような移動指令値を求める。そして、その移動指令信号に基づき、駆動手段は、所定の揺動運動経路に沿って工具電極と被加工物とが相対移動するように両者またはいずれか一方を制御する。電源手段からは所定の電圧パルスが間欠的に両者間に印加されて放電を生ぜしめ、加工を行なう。ここで揺動速度とは、工具電極の水平方向への移動乃至旋回速度を、サーボ送りとは工具電極の加工深さ方向への送り速度をそれぞれ示す。
【００１２】
工具電極の被加工物に対する相対移動の経路は、工具電極が加工深さ方向に進むに従って、この旋回半径が一定の割合で少しずつ増加して螺旋軌跡、例えば円錐螺旋軌跡を描くようになる。この場合、加工穴の側面と上記円錐螺旋軌跡の斜面とのなす角度を１°以上１０°以下の範囲、好ましくは１°から５°の範囲内の一定値に設定する。すなわち、従来の角度を０°で揺動加工を行なう方式と角度４５°で揺動加工を行なう方式との中間的特性を得るような加工方法となっている。これにより、加工速度をある程度以上に高く維持しつつ、うねりもなく、しかも加工の面粗度もある程度以下に低く維持することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る放電加工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ブロック図構成図、図２は本発明方法により相対移動する工具電極を示す図である。
図示するようにこの放電加工装置１０は、加工ヘッド１２、テーブル１４及びこれを駆動する各モータや駆動制御部１６よりなる駆動手段２０と、各種のパラメータを設定するために設定値を入力する入力手段２２と、工具電極２と被加工物４との間に電圧パルスを印加する電源手段２４と、加工制御手段２８とにより主に構成されている。上記入力手段２２からの入力値に基づいて上記工具電極２が被加工物４に対して所要の相対移動経路に従って相対移動するための指令値を求める加工制御部２６は、上記した機能の他に、放電状態に応じて電圧印加条件等を許容範囲内で適宜変更する機能や装置全体の動作に必要とされる種々の演算処理も行なう。
【００１４】
上記テーブル１４は、水平面内の一方向であるＹ方向へ移動するＹテーブル１４Ｙと、このＹ方向に直交するＸ方向へ移動するＸテーブル１４Ｘとを組み合わせて構成されており、このテーブル１４上に内部に被加工物４を収容して固定した加工槽３０が設けられる。また、上記Ｙテーブル１４Ｙを移動させるためにＹモータＭＹが設けられると共にＸテーブル１４Ｘを移動させるためにＸモータＭＸが設けられ、これらの両モータを適宜駆動させることにより、被加工物４を水平面内の任意の位置に直線的に或いは曲線を描いて移動させ得るようになっている。本発明では、後述するように被加工物は、旋回移動（揺動）されることになる。
【００１５】
また、この加工槽３０の上方に位置される加工ヘッド１２の下端には、工具電極２が取り付けられ、加工ヘッド１２に設けたＺモータＭＺを駆動することにより、工具電極２をＺ方向、すなわち上下方向へ移動し得るようになっている。従って、ＸモータＭＸ、ＹモータＭＹ及びＺモータＭＺを適宜駆動することにより、工具電極２を被加工物４に対して３次元の任意の軌跡で相対的に接近させたり、離間させたりすることができる。
上記電源手段２４は、上記工具電極２と被加工物４との間に放電を生ぜしめる電圧パルスを印加するものであり、少なくとも図示しない直流電源と複数のスイッチング素子を含んでいる。
【００１６】
入力手段２２は、フロッピディスク等の記録媒体ＦＤを読み込むことができる他に、入力スイッチＳＷも接続することができ、ディスクＦＤに各種の加工条件を含めて予め記録したＮＣプログラムを読み込むことができる他、入力スイッチＳＷを介して上記加工条件を設定、及び再設定できるようになっている。
そのため、この入力手段２２は、揺動拡大角度入力部２２Ａ、加工深さ入力部２２Ｂ、最大揺動振幅入力部２２Ｃ、揺動速度入力部２２Ｄ、サーボ送り速度入力部２２Ｅ等の各種のパラメータの入力部を含み、本発明の拡大揺動加工を実施するに必要なパラメータを入力できるようになっている。また、ここでは加工底面の形状もパラメータで入力することができる。
上記ＮＣプログラムには、工具電極２と被加工物４との相対移動条件が移動コードと数値によりプログラム化されているものであるが、上記パラメータである揺動拡大角度、加工深さ、最大揺動振幅、揺動速度、サーボ送り速度、底面の形状（揺動形状）の他、工具電極の減寸値、平均加工電流値（或いはピーク電流値）、サーボ基準電圧値、極間に供給する加工液噴流の有無等の各種のパラメータや加工条件が記録されている。この時、例えば揺動速度やサーボ速度は、それらに関する複数のデータを予め記憶部４６に記憶させておき、電極や被加工物の材質、加工形状、或いは電気条件や各種寸法の各入力値から選択的に設定することができる。このように、パラメータ群の入力乃至設定は、それら全てが作業者によって行われる必要はない。パラメータの一部は、予めデータを記憶部４６に記憶させておくなどして自動的に入力され、或いは固定値として設定され得る。ここで、パラメータの設定動作は、▲１▼作業者が入力する、▲２▼ＮＣプログラムから入力する、▲３▼記憶手段に予め記憶されたデータを入力する、▲４▼演算して自動的に設定する、等の各動作を全て含んでいるものとする。
上記ＮＣプログラムにしたがって最終的に目標とする位置に工具電極が到達するまでに、加工を複数の加工工程、例えば荒加工、仕上げ加工のように大まかに分割し、加工条件を切り変えたり相対移動経路を変化させたりしながら加工が行なわれる。例えば、１種類の強い加工エネルギで加工を行なうと加工時間は短いが仕上がりの形状精度も面粗度も比較的悪く、逆に、１種類の弱い加工エネルギで加工を行なうと形状精度や面粗度が比較的良くなるが、加工時間は長い。そこで、最初は強いエネルギで加工、例えば荒加工を行い、最後は弱いエネルギで加工、例えば仕上げ加工を行なうようにすれば、よりよい加工ができる。どの程度の加工エネルギでどの程度の加工工程に分けて行なうかは、加工面積、例えば加工部の底面面積や底面に投影される加工部水平面積や加工形状、電極の材質、被加工物の材質等の条件と、加工時間及び所望の面粗度、形状精度とに依存するから、その都度判断することになる。
【００１７】
ＮＣプログラム一時記憶部３２は、上記入力手段２２より入力されたＮＣプログラムを一時的に記憶する記憶媒体であり、例えばＲＡＭ等により構成される。
解読部３４は、取り込まれた上記ＮＣプログラムを順次解読するものであり、この解読結果は上記加工制御部２６に出力される。移動指令信号発生部３６は、上記加工制御部２６から出力される移動指令値（経路）とサーボ制御部４４からのサーボ指令信号に基づいて移動指令信号を駆動制御部１６に出力する。加工制御部２６は、拡大揺動経路演算部６０を含み、そこでは入力手段２２から入力されて記憶部４６に保持されている揺動拡大角度を含むパラメータに基づいて規定される相対移動経路にしたがって電極及び被加工物が相対移動するような移動指令値を演算し、移動指令信号発生部３６に出力する。駆動制御部１６は、この移動指令信号に基づいて各モータＭＸ、ＭＹ、ＭＺに対して所定の駆動信号を出力する。相対位置決めの制御は、公知の技術、例えば各モータに併設されるエンコーダ（図示せず）の信号をフィードバックさせることで行える。また、このエンコーダの位置信号は、加工制御部１６に入力される。
【００１８】
パルス制御部３８は、加工制御部２６から出力される放電に関する指令値に基づいて電源手段２４のスイッチング素子（図示せず）をオンオフするゲート信号を出力するものであり、先に設定された条件に基づいたパルス幅（オン時間）と休止幅（オフ時間）の加工パルスを形成させる。
極間検出部４０は、極間の電圧、電流、或いは振動等を検出するものである。
判別部４２は、上記極間検出部４０からの検出データに基づいてギャップの状態を判別するものであり、この判別基準としては、上記極間検出部４０での検出パラメータに対応させて、加工電圧、加工電流、放電待機時間（電圧がギャップに印加されてから放電が発生して印加電圧値が降下するまでの時間、すなわち無負荷時間）に代表される種々のパラメータを用いることができる。
尚、前記加工制御部２６は、上記判別部４２の出力結果に基づいて、設定値を逸脱しないような所定の範囲内で例えば加工パルス幅や平均加工電流値或いはピーク電流値を適宜変更するように指令を出力し、加工状態に対応する。
【００１９】
サーボ制御部４４は、極間の電圧とサーボ基準電圧値とを比較し、その結果を基にしてサーボを適正に行なわせるものである。サーボ制御部４４からはサーボ指令信号が出力され、加工制御部２６からの移動指令値とともに移動指令信号発生部３６に入力され、指令信号が駆動制御部１６へ出力される。従って、工具電極２はサーボ制御が行なわれつつ所定の経路に沿って相対移動する。
記憶部４６は、ＮＣプログラムや入力スイッチＳＷから入力されたパラメータ或いは加工制御部２６の演算途中の結果を一時的に記憶するものであり、例えばＲＡＭ等により構成される。表示部４８は、例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイよりなり、ＮＣプログラムや入力スイッチＳＷから入力された各種パラメータ等或いは相対移動経路を表示して操作者に対して認識させるものである。
【００２０】
次に、以上のように構成された上記装置の動作について説明する。
まず、予め設定された各種のパラメータや加工条件等を記憶したＮＣプログラムを記録媒体ＦＤから読み込んで取り込み、或いは入力スイッチＳＷからパラメータや加工条件を所望の値に設定する。揺動加工の経路を決定するパラメータとしては、図２に示すように、揺動拡大角度θ、加工深さＤ、最大揺動振幅ε、揺動速度ＬＳ、サーボ速度ＳＳ、好ましくは、底面の形状が挙げられる。
【００２１】
ここでは、揺動とは、工具電極２を水平方向へ曲線状或いは直線状を含めて相対的に移動させることを意味し、サーボ送りとは加工深さ方向へ工具電極２を相対移動させることを意味する。揺動拡大角度θとは加工穴の側面と円錐螺旋状に相対移動する工具電極２の円錐螺旋形状の外側斜面とのなす角度を意味する。減寸値Ｌとは、放電加工では工具電極２と被加工物４との間に放電用のギャップＧが存在するために、工具電極２は所望の加工形状に対してそのギャップＧの長さと最大揺動振幅εの和に相当する長さに対して小さく作る必要があり、その小さくすべき長さを意味する。最大揺動振幅εとは、加工深さ方向に工具電極２を最大に送った時における工具電極２の横方向への最大移動距離を意味し、ここでは作業者が一条件として入力するようにしているが、スイッチＳＷ或いはＮＣプログラムで電極の減寸値Ｌと主に電気的な加工条件に依存するギャップＧとから求めて設定することもできる。従って、減寸値ＬとギャップＧは、入力パラメータとして、本発明の実施上は実質的に同義であり、最大揺動振幅εと置換可能である。加工深さＤとは最終的に得るべき加工形状の加工深さ方向の距離を示す。加工深さＤは、ＮＣプログラムの移動指令データを利用できる。本発明の実施上は、加工深さ方向の加工終了位置のデータが必要であるから、この加工終了位置のデータと実質上同義であり、置換可能（容易）である。揺動速度ＬＳとは、工具電極２の水平方向への移動速度を意味し、ここでは螺旋運動をさせることから円弧状の軌跡に沿って水平移動する時の水平方向への速度をいう。また、サーボ送り速度ＳＳとは工具電極２の加工深さ方向への送り速度、言い換えれば、垂直方向への速度を意味する。従って、サーボ送り速度ＳＳが揺動速度よりも相対的に速いと、図３（Ａ）に示すように螺旋数の少ない渦巻軌跡となり、逆にサーボ送り速度ＳＳが相対的に遅いと図３（Ｂ）に示すように螺旋数の多い渦巻軌跡となる。尚、本発明においては前述のように揺動拡大角度θ、すなわち加工穴の側面と円錐螺旋形状の軌跡を横から見た時の傾斜線とのなす角度を入力スイッチＳＷから入力できるようになっている。
【００２２】
さて、入力手段２２から取り込まれたＮＣプログラムは、ＮＣプログラム一時記憶部３２にて一時的記憶された後、解読部３４にてその内容が解析されて加工制御部２６に入力され、ここで放電用に加工パルス幅や平均加工電流値等が指令値として指示される他に、工具電極２と被加工物４がとるべき相対移動の経路が実質的に決定される。
そして、得られた加工パルス幅等の指令値に基づいて、パルス制御部３８は電源手段２４を駆動して工具電極２と被加工物４との間に予め設定された上記パルス幅を加工条件に基づく所定の電圧パルスを印加することにより、両者間に放電を生ぜしめて放電加工を行なう。
【００２３】
これと同時に、移動指令信号発生部３６から移動指令信号として出力され、これを基に駆動制御部１６から駆動信号を各モータＭＸ、ＭＹ、ＭＺにそれぞれ出力する。このようにして、３軸を同時に駆動制御することにより、図２に示すように工具電極２を円錐螺旋状に相対移動させつつ放電加工を行なうことができる。
【００２４】
ここで、拡大揺動経路演算部６０を含む加工制御部２６において、工具電極の相対移動経路が実質的に求められる過程について説明する。先ず、図４において工具電極２の中心の加工深さ方向軌跡上における揺動開始位置５２を、加工深さ方向の加工終了位置データと、揺動拡大角度θと、最大揺動振幅εとを用い、ｔａｎθ＝ε／Ｈの式からＨを算出することにより求める。この開始位置５２より加工深さ方向へ所定の距離だけ進んだ時の距離をｄとすると、その時の揺動振幅ε’はｄ・ｔａｎθとなる。従って、図示例では、揺動開始位置５２から加工深さ方向にｄ進んだ位置では、例えば半径が揺動振幅ε’の大きさとなる円を描くようにＸテーブル１４Ｘ及びＹテーブル１４Ｙの動きを制御することになる。この時、上記進んだ距離ｄは、図示しない駆動モータに付設されたエンコーダの位置検出信号や移動指令信号発生部３６の出力信号等を利用して認知し得る。これにより、工具電極２は、基準位置から加工深さ方向に向かって進み、被加工物に対して螺旋形状の軌跡を描きながら、且つ加工深さ方向に進むに従ってその旋回半径が最大揺動振幅εを限界として一定の割合で徐々に大きくなるように相対移動することになる。この場合、断面円形の加工穴を形成する場合を例にとって説明しているが、円形に限定されず、多角形或いはそれ以外の形状でもよく、その場合には、その断面形状に適合させて工具電極が相対移動する螺旋形状の断面軌跡も変えるのは勿論である。この時、好ましくは形状入力として、底面形状や断面揺動形状等を入力できるようにしておくのがよい。尚、深さ方向の進行に対する揺動の振幅の拡大率が一定であるから、その累積値を所定の割合で各軸方向の移動指令信号が出力され、移動指令値の累積値をカウントさせておくことにより、実質的には、単位時間毎或いは単位深さ毎の水平方向における相対位置を繰り返し演算しないでも、所定の拡大揺動加工経路にしたがって電極と被加工物とを相対移動させることもできる。
【００２５】
ここで、上記揺動拡大角度θは、１°以上１０°以下の範囲と、好ましくは１°〜５°の範囲内の一定値に設定する。これにより、加工速度をある程度高く維持しつつ横すじ等の発生を抑制して面粗度を高く維持することが可能となる。この揺動拡大角度θは、例えば１／１００００度単位で入力可能になされている。また、加工屑の排出操作も、従来の円筒螺旋方式と比較して効率的に行なわれるので、加工穴の側面中央部が過度に削られることもなく、いわゆるうねりの発生も抑制することが可能となる。尚、上記実施例で、揺動振幅は、加工深さ方向に加工が進むに従って連続的に一定の割合で増えるように設定したが、これに限定されず、微小な階段状に増加するように設定してもよい。
【００２６】
次に、本発明の放電加工方法と従来の放電加工方法とを実際に行なった時の結果について比較説明する。
ここでは、図５に示すように被加工物４として、ＳＫＤ−６１よりなる２枚の板材４Ｘ、４Ｙを接合して形成し、工具電極２として１０ｍｍ×１０ｍｍ角の銅製の工具電極を用いた。加工深さは５ｍｍで、工具電極の減寸値は、片側０．２５ｍｍである。放電加工後の被加工物４を再度２つに分割し、一方の板材、例えば４Ａの加工穴の側面を面粗度計５３の測定子５４でスキャンすることにより測定した。揺動拡大角度θは、０°（従来）、４５°（従来）、３０°、１５°、１０°、５°、３°、１°にそれぞれ設定して放電加工を行なった。この時の測定結果を、図７に示す。尚、図７中の各グラフの横に、目視による横すじの観察結果を併せて記す。
【００２７】
図７（Ａ）に示すθ＝０°の場合には、横すじはほとんど観察されずに面粗度は非常に良好であるが、加工穴中央部におけるへこみが大きく、大きなうねりが発生しており、好ましくない。これは従来の技術の欄にて説明した通りである。
これに対して、揺動拡大角度θを付けた場合には、加工穴の中央部におけるへこみの程度は少なくなって上記したうねりの現象は、かなり抑制されている。しかしながら、従来のθ＝４５°を含めて、θが４５°〜１０°程の範囲内までは、目視による横すじがかなり見られ、面粗度がかなり劣化していることが判明する。
【００２８】
これに対して、揺動拡大角度θが１°〜１０°の範囲内の場合には、横すじとうねりがともにほとんど見られず良好な結果を示していることが判明する。特に、この角度θを１°〜５°の範囲内に設定した場合には（図７（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｉ））、横すじは全く見られず、格段に優れた加工特性を示していることが判明する。
尚、角度θを１°に設定した図７（Ｆ）に示すグラフには、突発的に突出した荒れが部分的に見られるが、これは極めて微細な穴と思われる。また、角度θが４５°で成形電極（電極表面を研磨するなどして荒れを取り除いたもの）を用いて同様な実験を行なっても、図７（Ｂ）に示すような横すじが観察された。
尚、一度も放電加工に使用していない工具電極を用いても同様な横すじが発生している。
【００２９】
加工時間を比較するために上記実験とは別の実験を行なって加工実験を行なった。この場合も、工具電極の減寸値は、２５０μｍとし、仕上げ面粗さは０．４μｍとした。そして、角度θが０°の螺旋形状と、５°の螺旋形状で各々放電加工を行なった。加工深さは、それぞれ５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍの３種類で行なった。表１は、角度θが０°の螺旋加工の結果を示し、表２は角度θが５°の結果を示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
尚、表１、表２に示す実験で設定した電気条件はともに同じであり、２０ｍｍの深さまで加工するに１３段階の電気条件を変えている。その電気条件においてピーク電流とオン時間との関係は、１４Ａ（アンペア）の時は２１０μｓ、１０Ａの時は１４０μｓ、８Ａの時は１００μｓ、６Ａの時は９０μｓ、５Ａの時は８０μｓ、４Ａの時は７０μｓ、３Ａの時は６０μｓ、２Ａの時は３０μｓ、１Ａの時は６μｓ、それ以下のアンペアの時は２〜１μｓである。
表１、表２から明らかなように、角度θが５°の場合（表２）の面粗さは、角度θが０°の場合（表１）よりもやや劣るが、これは許容範囲であるのに対し、加工時間は、圧倒的に角度θが５°の場合の方が短くて優れていることが判明する。
特に、加工深さが長くなる程、その差は大きくなり、加工深さが２０ｍｍの時には、略１３時間もの差が発生している。
また、更に別の実験として仕上げ面粗さを６μｍ〜２１μｍまで種々変化させた時の角度θ＝０°による加工と角度θ＝５°による加工を行なってみた。この時の仕上げ加工時間及び両者の比、電気条件を表３に示す。尚、この時の工具電極の材質は、銅であり、その減寸値は３００μｍである。また、加工深さは１０ｍｍで、被加工物の材質は前述と同じＳＫＤ−６１である。
【００３３】
【表３】

【００３４】
この表３によれば仕上げ面粗さが大きい時、すなわち１１〜２１μｍの時は、角度θが０°による加工方法の方が速く、逆に、面粗さが小さいと時、すなわち６〜９μｍの時は、角度θが５°の加工方法の方が速いことが判明する。
従って、本発明は、より微細な加工面粗度の時に特に有効であり、例えば面粗度が１０μｍ程度になる加工工程の中期までは角度θが０°の加工法で行い、加工面粗度が１０μｍ以下の小さい値になったところで角度θが１°〜５°の本発明の加工法を用いて加工を行なうようにすれば、横すじの発生もなく、加工時間も大幅に短縮することができることが判明する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る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。
請求項１に規定する第１の方法発明及び請求項４に規定する装置発明によれば、少なくとも加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の範囲の揺動拡大角度と、減寸値と、最大揺動振幅と、揺動速度と、サーボ送り速度に基づいて得られた加工経路に沿って工具電極を被加工物に対して３次元的に相対移動させつつ放電加工を行なうようにしたので、加工面の荒れを防止することができる。また、更に、本発明の装置によれば、作業者にとって容易にこの種の加工が行なえる効果も奏する。
【００３６】
請求項２に規定する第２の方法発明によれば、工具電極を加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の所定の角度（揺動拡大角度）の傾きを有する円錐螺旋形状の軌跡に沿って相対移動させつつ放電加工を行なうようにしたので、加工穴の側面中央部が過度に削られるといううねり現象を略なくすことができるのみならず、加工時間を大幅に削減することができる。特に、揺動拡大角度θを１°〜５°の範囲内に設定することにより、上記した作用効果を一層顕著なものとすることができる。
【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ブロック図構成図である。
【図２】本発明方法により相対移動する工具電極を示す図である。
【図３】揺動速度とサーボ送り速度との関係を示す図である。
【図４】揺動開始点及び揺動振幅を求める方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実験を行なった時の加工条件を説明するための図である。
【図６】面粗度計の測定子による測定状態を示す図である。
【図７】面粗度計による面粗度の測定結果を示すグラフである。
【図８】従来の揺動拡大角度を０°にした時の螺旋形状の経路で行なう放電加工法を示す図である。
【図９】従来の揺動拡大角度を４５°にした時の螺旋形状の経路で行なう放電加工法を示す図である。
【符号の説明】
２ 工具電極
４ 被加工物
１０ 放電加工装置
１２ 加工ヘッド
１４ テーブル
１４Ｘ Ｘテーブル
１４Ｙ Ｙテーブル
１６ 駆動制御部
２０ 駆動手段
２２ 入力手段
２４ 電源手段
２６ 加工制御部
２８ 加工制御手段
３４ 解読部
３６ 移動指令信号発生部
３８ パルス制御部
４０ 極間検出部
４２ 判別部
４４ サーボ制御部
６０ 拡大揺動経路演算部
Ｇ ギャップ
Ｌ 工具電極の減寸値
Ｄ 加工深さ
ＬＳ 揺動速度
ＳＳ サーボ送り速度
ε 最大揺動振幅
θ 揺動拡大角度

Claims (4)

1. 工具電極を被加工物に対して螺旋状に相対移動させつつ両者間に放電を生ぜしめて加工穴の側面と底面とを加工する揺動加工を行なう放電加工方法において、少なくとも、揺動拡大角度と、加工深さと、最大揺動振幅と、揺動速度と、サーボ送り速度とを設定するとともに前記加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の範囲で揺動拡大角度を設定する工程と、前記設定された値に基づいて、前記工具電極が、基準位置から加工深さ方向に進み前記設定された揺動拡大角度に従う揺動振幅で前記被加工物に対して前記加工深さ方向及びこの加工深さ方向に対して垂直な方向に相対移動するように移動指令値を演算する工程と、予め設定された加工条件に基づいて前記工具電極と前記被加工物との間に所定の電圧を間欠的に印加して放電を生ぜしめると共に前記移動指令値に基づいて前記工具電極を相対移動させる工程とを備えるように構成したことを特徴とする放電加工方法。
2. 工具電極を被加工物に対して対向配置して加工深さ方向及びこれに対して垂直な方向に螺旋状に相対移動させると共に前記工具電極と前記被加工物との間に形成される間隙に所定の電圧パルスを印加して放電を発生させて加工穴の側面と底面とを加工する揺動加工を行なう放電加工方法において、前記加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の所定の角度の方向に、前記工具電極が基準位置から前記加工深さ方向に進み前記所定の角度に従う揺動振幅で前記加工深さ方向に進むに従って徐々に被加工物の加工穴の側面に対して接近するように相対移動させるように構成したことを特徴とする放電加工方法。
3. 前記所定の角度は、１°〜５°の範囲内の一定値であることを特徴とする請求項２記載の放電加工方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の放電加工方法を実施する放電加工装置であって、工具電極と被加工物とを相対移動をさせつつ両者間に放電を生ぜしめて加工を行なう放電加工装置において、少なくとも、加工深さと、最大揺動振幅と、揺動速度と、サーボ送り速度と、前記加工深さ方向に対して１°以上１０°以下の揺動拡大角度を設定する入力手段と、予め設定された加工条件に基づいて前記工具電極と前記被加工物との間に所定の電圧を間欠的に印加して放電を生ぜしめる電源手段と、前記工具電極が、基準位置から前記加工深さ方向に向かって進み前記揺動速度と前記サーボ送り速度とに基づいて前記被加工物に対して螺旋形状の軌跡を描きながら且つ前記加工深さ方向に進むに従って揺動振幅が前記加工深さにおいて前記最大揺動振幅を限界として前記設定された揺動拡大角度に従い一定の割合で徐々に大きくなるように相対移動するように移動指令値を演算する拡大揺動経路演算部と、前記演算により求めた移動指令値に基づいて前記被加工物を相対移動させる駆動手段とを備えるように構成したことを特徴とする放電加工装置。

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