JP4082500B2 - 放電加工装置 - Google Patents
放電加工装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4082500B2 JP4082500B2 JP2002297175A JP2002297175A JP4082500B2 JP 4082500 B2 JP4082500 B2 JP 4082500B2 JP 2002297175 A JP2002297175 A JP 2002297175A JP 2002297175 A JP2002297175 A JP 2002297175A JP 4082500 B2 JP4082500 B2 JP 4082500B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- machining
- workpiece
- power source
- electric discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具電極と被加工材との間の微小な放電ギャップに発生する放電を利用して、主として微細穴や微細なスリットなどを形成する微細加工に用いられる放電加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、マイクロ放電加工技術は、インクジェットプリンタのノズル加工をはじめとして、主に微細穴の加工法として用いられており、近年では、最小5μmまでの穴加工を可能とする超微細放電加工装置が開発されている。
【0003】
このような放電加工装置は、図7の概略構成図に示すような全体構成を備えている(例えば、特許文献1参照。)。すなわち、この種の放電加工装置は、工具電極1を取り付けて上下動する加工ヘッド部2と、被加工材Wを載置固定する試料電極4を移動制御して被加工材Wの工具電極1に対する位置を位置決めする位置決め機構部5と、NC制御部を有する制御ボックス部6とを基本構成として備えている。
【0004】
また、図8は、従来の制御構成図を示したもので、7はDC電源、8は抵抗、9はコンデンサである。このような構成において、DC電源7から抵抗8を介してコンデンサ9を充電する。そして、工具電極1を試料電極4上の被加工材Wに近づけて放電させ、その放電により、被加工材Wに微細穴加工を施す。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−202432号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の構成では次のような問題を有していた。すなわち、図8の構成で加工を行った場合、コンデンサ9の充電および放電時のピーク電流及び放電時間はコンデンサ9の容量および抵抗8により決定されていた。また、加工液に純水などの脱イオン水を用いた場合、常時工具電極1と被加工材Wとの間に放電電圧がかかるため、加工液3がイオン化し、所定の放電電圧がかかる前に通電してしまい、十分な放電電流が流れない場合があり、かつ、被加工材Wおよび工具電極1が反応を起こし、加工表面状態を悪く、かつ、加工精度も十分に得られなかった。
【0007】
また、従来のスイッチング素子の配置では、スイッチング素子自体の反応速度に限界があり、通常、パワーMOSFETの場合、ON時間、OFF時間が数100nsec相当であり、数10nsecの電圧パルスが形成できなかった。数100nsec以上の放電電圧パルス幅の場合、上記イオン化が発生し、加工表面が悪くなる。また、常に流水の状態で、イオン化した加工液を洗い流し、非イオン化状態を継続する必要があった。
【0008】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、加工液として脱イオン水を使用し、かつ加工精度および加工速度を向上させるようにした放電加工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】
この目的を達成するために、本発明の微細穴の放電加工装置は、被加工材が加工液内で載置固定される試料電極と、前記試料電極上に載置された被加工材を位置決めする位置決め機構部と、前記試料電極に対向して配置された工具電極と、前記工具電極を加工送りする加工ヘッド部とを有し、前記工具電極を用いた型彫り放電加工法により被加工材に微細穴を開ける加工装置であって、
直流電源と、前記直流電源の一方の端子に第1の抵抗を介して接続された前記試料電極と、前記直流電源の一方の端子に第2および第3の抵抗を介して接続された前記工具電極と、前記工具電極と前記試料電極との間に接続されたコンデンサと、前記直流電源の他方の端子と前記試料電極との間に接続された第1のスイッチング素子と、前記直流電源の他方の端子と前記第2および第3の抵抗の接続点との間に接続された第2のスイッチング素子と、前記第1および第2のスイッチング素子を制御する制御回路とを備え、
前記第1および第2のスイッチング素子をオン/オフ制御して前記直流電源から供給される電圧により前記コンデンサを充電し、前記加工ヘッド部の加工送りにより前記工具電極と前記試料電極上に載置された被加工材とを近づけて、前記コンデンサに充電された電荷を放電し、被加工材に微細穴をあけることを特徴とする。
【0010】
この構成によれば、加工液に脱イオン水を使用し、加工速度および加工精度の向上を図ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
図7は、本発明の一実施の形態における放電加工装置の概略構成を示したもので、従来例と同様であり、1は工具電極、2は加工ヘッド部、3は加工液、4は被加工材Wを載置固定する試料電極、5は位置決め機構部、6は制御ボックス部である。
【0013】
図1は、本発明の一実施の形態における制御構成図を示したものであり、R1、R2、R3は抵抗、C1はコンデンサ、FET1、FET2はスイッチング素子としてのFET、7はDC電源、10は制御回路である。
【0014】
被加工材Wを載置固定した試料電極4と工具電極1間に抵抗R1、R2、R3を配し、さらに抵抗R1、R2、R3を介して充電されるコンデンサC1を工具電極1と試料電極4間に接続している。DC電源7の一方の端子は、抵抗R1と抵抗R2の接続点に接続され、DC電源7の他方の端子は、FET1を介して抵抗R1と試料電極4の接続点に、また、FET2を介して抵抗R2と抵抗R3の接続点にそれぞれ接続されている。FET1およびFET2の制御端子は制御回路10に接続されている。
【0015】
このような構成において、DC電源7から供給される電圧によりコンデンサC1を充電し、加工送りにより工具電極1と被加工材Wを近づけ、コンデンサC1に充電された電荷を放電して放電電流を流し、被加工材Wを放電加工する。この時、DC電源7から供給される電圧は、FET1、2によりON/OFF制御され、そのタイミングおよびON/OFFの時間は制御回路10によりコントロールされる。
【0016】
図2は、スイッチングの具体的タイミング図である。FET1とFET2がOFFの時は、工具電極1と試料電極4との間には電圧はかからない。次に、FET2のみをONにすることにより、工具電極1と試料電極4との間に、DC電源7による電圧が供給される。この時、コンデンサC1は充電されることになり、工具電極1と試料電極4の間の距離が近接していた場合、放電が発生し、被加工材Wに加工が行われる。
【0017】
加工が行われない場合は、次に、FET1をONにすることにより、再度工具電極1と試料電極4の間には電圧がかからないと同時に、コンデンサC1に充電された電荷が放出される。そして、次に、FET1およびFET2を同時にOFFにし、動作を繰り返す。
【0018】
図3は、図1および図2の効果を示すタイミング図である。図3(a)はFETに代表されるスイッチング素子の動作タイミング図である。スイッチング素子の材料やその構成にも依存するが、一般的にON/OFFの信号に対して、実際の反応速度は遅れる。速いものでOFF→ON時間が数10nsec、ON→OFF時間が数100nsecである。そのため、スイッチング素子1個によるON/OFFでは本実施の形態の放電加工における電圧70V以上を数10nsecの電圧ON時間を構成することは難しい。
【0019】
そこで、図1のように、スイッチング素子2個を並列に構成することにより、図3(b)に示したように、スイッチング素子のOFF→ON時間の速い動作時間を使用し、それぞれ個別に動作させることにより、数10nsecの電圧ON時間を構成できる。
【0020】
図7において、加工液3について絶縁体の油から、無電解水(純水)を使用することにより高速かつ高精度に加工できるが、図8の従来の構成では、常時工具電極1と試料電極4の間に電圧がかかることにより、無電解水がイオン化し、絶縁状態から通電状態となり、放電加工する上での電圧がかかりにくくなると共に、イオンによる工具電極1および被加工材Wの表面の化学反応により加工状態が悪くなる。そこで、図1のような制御構成で、図2および図3のように動作させることにより、数10nsecの電圧ON時間を構成でき、無電解水のイオン化を抑制することができ、高精度の加工が実現できる。
【0021】
図4は、図1の制御構成において、FET1とFET2のON/OFFを制御する制御回路10のアルゴリズムであり、FET1とFET2のON/OFFのタイミングを制御するものであり、t6を変えることにより、放電電流の流れる間隔を変えることができる。これにより、コンデンサ容量が小さい場合、電圧間隔を密にして放電回数を増やし、加工回数を増やすことにより、加工量を増やすことができ、加工速度を上げることができる。
【0022】
また、図5は、図1の制御構成において、FET1とFET2のON/OFFを制御する制御回路10の他のアルゴリズムであり、FET1とFET2のON/OFFのタイミングを制御できるものであり、t1を変えることにより、コンデンサC1への充電時間を変えることができる。従って、充電量を変えることができるため、従来コンデンサ容量を変えることにより規定していた充電量を、充電時間で制御することができる。
【0023】
図6(b)は、数10μm以下の微小穴を多数開ける場合の加工模式図である。従来は、図6(a)のように工具電極1により、1個の穴を被加工材Wに開けられるが、この際、工具電極1と被加工材Wとの間には加工液3が介在している。従来は、この加工液3に無電解水を使用した場合、流水下で加工しないとイオン化が進み、加工精度が得られないという欠点があったが、図1の制御構成と図2のアルゴリズムにより、図6(b)に示したように、例えば微細な円柱状または角柱状の多数ピンからなる電極を配置した工具電極1を用い、かつ、加工液3として無電解水を使用し、かつ、流水である必要がなくなり、同時に多数の微細穴を開けることができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放電加工装置は、被加工材が加工液内で載置固定される試料電極と、前記試料電極上に載置された被加工材を位置決めする位置決め機構部と、前記試料電極に対向して配置された工具電極と、前記工具電極を加工送りする加工ヘッド部とを有し、前記工具電極を用いた型彫り放電加工法により被加工材に微細穴を開ける加工装置であって、DC電源と、前記DC電源の一方の端子に第1の抵抗を介して接続された前記試料電極と、前記DC電源の一方の端子に第2および第3の抵抗を介して接続された前記工具電極と、前記工具電極と前記試料電極との間に接続されたコンデンサと、前記DC電源の他方の端子と前記試料電極との間に接続された第1のスイッチング素子と、前記DC電源の他方の端子と前記第2および第3の抵抗の接続点との間に接続された第2のスイッチング素子と、前記第1および第2のスイッチング素子を制御する制御回路とを備え、前記第1および第2のスイッチング素子をON/OFF制御して前記DC電源から供給される電圧により前記コンデンサを充電し、前記加工ヘッド部の加工送りにより前記工具電極と前記試料電極上に載置された被加工材とを近づけて、前記コンデンサに充電された電荷を放電し、被加工材に微細穴をあけることを特徴とする。これにより、加工液に脱イオン水を使用し、加工速度および加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における放電加工装置の制御構成図
【図2】本発明の放電加工装置におけるFETのスイッチングタイミング図
【図3】本発明の放電加工装置におけるFETのスイッチングタイミング図
【図4】本発明の放電加工装置におけるコンデンサ充電間隔を変える場合のFETのスイッチングタイミング図。
【図5】本発明の放電加工装置におけるコンデンサ充電量を変える場合のFETのスイッチングタイミング図
【図6】本発明の放電加工装置における工具電極図
【図7】従来および本発明における放電加工装置の概略構成図
【図8】従来の放電加工装置の制御構成図
【符号の説明】
1 工具電極
2 加工ヘッド部
3 加工液
4 試料電極
5 位置決め機構部
6 制御ボックス部
7 DC電源
10 制御回路
R1,R2,R3 抵抗
C1 コンデンサ
W 被加工材
Claims (6)
- 被加工材が加工液内で載置固定される試料電極と、前記試料電極上に載置された被加工材を位置決めする位置決め機構部と、前記試料電極に対向して配置された工具電極と、前記工具電極を加工送りする加工ヘッド部とを有し、前記工具電極を用いた型彫り放電加工法により被加工材に微細穴を開ける加工装置であって、
直流電源と、前記直流電源の一方の端子に第1の抵抗を介して接続された前記試料電極と、前記直流電源の一方の端子に第2および第3の抵抗を介して接続された前記工具電極と、前記工具電極と前記試料電極との間に接続されたコンデンサと、前記直流電源の他方の端子と前記試料電極との間に接続された第1のスイッチング素子と、前記直流電源の他方の端子と前記第2および第3の抵抗の接続点との間に接続された第2のスイッチング素子と、前記第1および第2のスイッチング素子を制御する制御回路とを備え、
前記第1および第2のスイッチング素子をオン/オフ制御して前記直流電源から供給される電圧により前記コンデンサを充電し、前記加工ヘッド部の加工送りにより前記工具電極と前記試料電極上に載置された被加工材とを近づけて、前記コンデンサに充電された電荷を放電し、被加工材に微細穴をあけることを特徴とする放電加工装置。 - 制御回路は、第1および第2のスイッチング素子のオン/オフ動作を制御し、直流電源からの電圧を短パルス状に形成することを特徴とする請求項1記載の放電加工装置。
- 制御回路は、第1および第2のスイッチング素子のオン/オフ動作を制御し、電圧パルスの間隔を変えることを特徴とする請求項2記載の放電加工装置。
- 制御回路は、第1および第2のスイッチング素子のオン/オフ動作を制御し、電圧パルスの幅を変えることを特徴とする請求項2記載の放電加工装置。
- 加工液として、脱イオン水を用いることを特徴とする請求項1記載の放電加工装置。
- 工具電極は、微細な円柱状または角柱状の多数ピンからなることを特徴とする請求項1記載の放電加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002297175A JP4082500B2 (ja) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | 放電加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002297175A JP4082500B2 (ja) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | 放電加工装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004130433A JP2004130433A (ja) | 2004-04-30 |
JP4082500B2 true JP4082500B2 (ja) | 2008-04-30 |
Family
ID=32286943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002297175A Expired - Fee Related JP4082500B2 (ja) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | 放電加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4082500B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100564157B1 (ko) * | 2005-01-20 | 2006-03-31 | 임창영 | 방전가공형 드릴장치의 방전펄스 제어장치 및 그 방법 |
CN110293272B (zh) * | 2019-08-08 | 2024-04-26 | 安徽理工大学 | 一种用于半圆孔的电火花电解放电复合加工试验装置 |
-
2002
- 2002-10-10 JP JP2002297175A patent/JP4082500B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004130433A (ja) | 2004-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1806197B1 (en) | Electric discharge machining power supply apparatus, and small-hole drilling electric discharge machining | |
KR920006506B1 (ko) | 방전 가공 장치 | |
CN105121316A (zh) | 电火花加工设备的脉冲和间隙控制 | |
US6809285B2 (en) | Micro electro discharge machining method and apparatus | |
Spieser et al. | Design of a pulse power supply unit for micro-ECM | |
JP4082500B2 (ja) | 放電加工装置 | |
JPH0244648B2 (ja) | ||
US6448529B1 (en) | Electro discharge machining apparatus | |
Yan et al. | Design, analysis and experimental study of a high-frequency power supply for finish cut of wire-EDM | |
JPWO2002034444A1 (ja) | ワイヤ放電加工用電源装置 | |
JP6541287B1 (ja) | 放電加工機 | |
JPH10202432A (ja) | 微細穴放電加工方法とその装置 | |
EP0185101B1 (en) | Power source for discharge machining | |
WO2000073007A1 (fr) | Alimentation pour usinage par decharges electriques et procede d'usinage par decharges electriques | |
JP2696388B2 (ja) | 放電加工用電源装置 | |
JPS60146624A (ja) | 放電加工方法並びにその装置 | |
JP2694147B2 (ja) | 放電加工方法 | |
JP2002059316A (ja) | 微細加工用ワイヤ電極案内装置および微細加工用放電加工装置 | |
CN112912193B (zh) | 放电加工机的电源装置 | |
JPS5973226A (ja) | 放電加工装置の加工用電源 | |
EP0073253A1 (en) | Pulse generator for electric discharge machining apparatus | |
JP2002254251A (ja) | 柱状工具電極作成方法とそれに用いる放電加工装置 | |
JPH01234114A (ja) | 放電加工用電源装置 | |
JP2001001215A (ja) | 放電加工機 | |
JP3662291B2 (ja) | 放電加工方法及び放電加工用電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051004 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070927 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071113 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110222 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110222 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120222 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |