JP4946580B2 - 放電加工方法および燃料噴射ノズルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電加工方法および燃料噴射ノズルの製造方法に関するものであり、複数の微細孔を連続して加工するための放電加工方法に関するものである。

車両用エンジンなどに用いられる燃料噴射ノズルの複数の噴射孔は微細であり、その寸法および方向が高精度であることが要求される。ワークに微細孔を高い精度で加工する方法として放電加工がある（例えば、下記の特許文献１を参照）。図２は、本発明の放電加工方法を実施可能な放電加工装置２０の全体の概略構成を示す模式図であるが、本図を利用して従来の放電加工方法の概要を説明する。

まずは、放電加工装置２０の概略構成を説明する。本放電加工装置２０は、ワーク２として車両エンジン用の燃料噴射ノズルのノズルボディ２に複数の噴射孔を連続して開ける加工を実施している。放電加工装置２０には、加工のための細長い電極２２と、その電極２２を保持して軸周りに回転させながら加工に合せて送り出す電極ヘッド２１とが具備されている。このため、電極ヘッド２１内には、図示しないが、電極２２を下方に送り出すためのサーボモータを用いた電極送り部と、その電極送り部ごと軸周りに回転させる回転部とが内蔵されている。

そして、電極送り部による電極２２の送り量は、図示しない制御装置によって制御される。電極ヘッド２１自体はアプローチ軸２８に支持されており、アプローチ軸２８は駆動部２９によって上下に駆動されるようになっている。また、アプローチ軸２８からは電極２２の先端側をガイドする電極ガイド２３が延出されている。他に、放電加工装置２０には、ワーク２を把持して所定の姿勢に姿勢決めする台座２４と、台座２４ごとワーク２を所定の位置に位置決めするＸ−Ｙテーブル２５とが具備されている。

この台座２４とＸ−Ｙテーブル２５とにより加工対象であるワーク２が所定の位置、姿勢に保持されて、電極２２とワーク２の加工部とが上下方向の同一直線上に配置されるようになっている。放電加工装置２０には更に、電極２２とワーク２との間に電圧を印加する放電電源２６と、加工部に加工液Ｋａを噴射するための加工液ノズル２７とを具備されている。放電電源２６のプラス端子は電極２２に接続され、マイナス端子はワーク２に接続される。

次に、このような構成の放電加工装置２０にて、従来の放電加工方法における微細孔の加工ステップを説明する。図７は、従来の放電加工方法における放電加工装置２０での概略の作動を示すフローチャートであり、図８は、放電加工による微細孔加工の概略を示す模式図である。本装置の作動をスタートさせると、ステップＳ１では、台座２４とＸ−Ｙテーブル２５とによりワーク２（燃料噴射ノズルのノズルボディ）が所定の位置、姿勢に位置決めされる。これは例えば、複数の噴射孔の１孔目を開設する位置、姿勢である。

次のステップＳ２では、アプローチ軸２８を駆動部２９によって駆動させて、電極ガイド２３とワーク２との間が所定のギャップＧａ（例えば、０．３ｍｍ）となる高さまで電極ヘッド２１を下降させる。但し、この時点で電極２２の先端は、電極ガイド２３の底面２３ａより大きくは突出してはいない。次のステップＳ３では、電極ヘッド２１での電極２２の把持を緩め、エアーで電極２２を押し下げることでその先端をワークの外面２ａに当接させ、接触したか否かの確認は電極２２とワーク２との間の電気的な導通で接触検知している。

次のステップＳ４では、その当接位置から所定量だけ電極を掴んで戻すことで電極の先端位置を電極ガイド２３の底面２３ａと同一高さの所定位置としている。次のステップＳ５では、放電電源２６によってワーク２と電極２２との間に電圧を印加するとともに、回転部で電極２２を回転させながら電極送り部により所定位置から微細孔８を開設するのに必要なだけの長さの電極送りを開始する。

次のステップＳ６では、電極２２がワーク２に接近すると両者の間に放電が生じ、この放電によってワーク２に微細孔（噴射孔）８が加工される。なお、放電加工によって発生する削り屑としてのスラッジＳｕは、図８中の矢印のように排出される。そして、微細孔８を開設するのに必要なだけの電極送りが終わったら、次のステップＳ７では、電圧の印加を停止して、定位置に戻すための電極戻しが行われる。

次のステップＳ８では、電極ヘッド２１を待機位置まで上昇させ、次のステップＳ９では、連続する孔加工があるか否かの判断が行われる。連続する孔加工がある場合はステップＳ１に戻り、ワーク２を台座２４とＸ−Ｙテーブル２５とにより２孔目を開設する位置、姿勢に位置決めして、以下上述した作動が繰り返される。そして、ステップＳ９の判断で、連続する孔加工がなくなった場合はステップＳ１０へと進み、ステップＳ１０では、ワーク２の位置、姿勢を原位置に戻して一連の放電加工を終了するものである。
特開２００６−２７２４８４号公報

放電加工を行うことにより、電極先端の放電加工側は消耗する。このため、従来の放電加工方法では、上述したステップＳ３の電極突き当てと、ステップＳ４の定寸戻しとにより、毎孔の加工前に電極の先端位置を所定位置にする作動を行ない、その所定位置から電極が消耗する量（長さ）を見込んだ電極送りをするようにしている。

しかしながらこの方法では、電極先端の所定位置出しに時間が掛かり、その所定位置出しを複数加工する微細孔の各孔毎に行うことより加工時間が長くなるという問題点がある。また、硬い電極や太い電極を使用する場合には良いが、例えばタングステンなどの柔らかい材料で、且つ細い電極を使用する場合には、電極ヘッドと電極ガイドとの間で電極が撓んでしまい、電極ヘッドで電極を送っても、電極先端の放電加工側での送り量が不足して、孔形状が不充分になったり、撓んで曲がった電極が回転しながら孔加工するため、孔径が拡大して微細孔の内径精度が不充分になったりするという問題点がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、所定位置出しに時間を掛けないで加工時間を短くすることのできる放電加工方法を提供することにある。また、他の目的としては、細く柔らかい電極でも撓ませることなく、微細孔の形状、精度を確保することのできる放電加工方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、ワーク（２）と電極（２２）との間に電圧を印加して放電を発生させ、放電にてワーク（２）に微細孔（８）を複数連続して穿設する放電加工において、
電極（２２）を下方に送り出すためのサーボモータを用いた電極送り部を有する電極ヘッド（２１）と、電極ヘッド（２１）を支持するアプローチ軸（２８）と、アプローチ軸（２８）を上下に駆動する駆動部（２９）とを備える放電加工装置（２０）で加工するものであって、
所定の位置、姿勢に保持されたワーク（２）に電極（２２）を送って接近させ、電極（２２）とワーク（２）との間で放電を開始したときの電極（２２）の送り位置（Ｐｄ）を記憶する放電開始位置取込工程と、電極（２２）を放電開始位置から所定の加工送り量（Ｌｋ）だけ送ってワーク（２）に孔加工をする加工工程と、孔加工後に電極（２２）を所定の戻し量（Ｌｍ）だけ送りを戻す戻し工程とを備え、
２孔目以降の孔加工においては、前回の孔加工時の放電開始位置での送り位置（Ｐｄ）と、今回の孔加工時の放電開始位置での送り位置（Ｐｄ）との差を電極（２２）の実際の消耗量（Ｓｏ）として算出する消耗量算出工程を備えるとともに、２孔目以降の孔加工では、消耗量算出工程で算出した消耗量（Ｓｏ）を用いて加工送り量（Ｌｋ）と戻し量（Ｌｍ）とを算出していることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、ワーク（２）と電極（２２）との間で放電が開始する位置は各孔毎で略一定のため、この放電開始位置を基準位置として、そこから所定の加工送り量（Ｌｋ）だけ送ってワーク（２）に孔加工をするようにしたものである。これによれば、加工のための電極送りの途中で所定の基準位置の検知ができて、そのままの電極送りで加工に入れるため、所定の位置検出に時間を掛けることなく、加工時間を短くすることができる。また、この所定の基準位置の検知は、電極（２２）を機械的に突き当てることなく電気的に行うものであるため、細く柔らかい電極（２２）を用いても撓ませることがなく、微細孔の形状、精度を容易に確保することができる。
加工データなどより算出した見込み消耗量（Ｓｍ）だけを用いて加工送り量（Ｌｋ）と戻し量（Ｌｍ）とを算出して複数の孔加工を連続して行った場合、実消耗量（Ｓｏ）と見込み消耗量（Ｓｍ）との差が誤差量（Ｓｅ）として累積してゆき、電極先端位置が徐々に下がって電極ヘッド（２１）がワーク（２）上に下降しただけで電極（２２）がワーク（２）に当たったり、逆に電極先端位置が徐々に上がって電極送り時間が長くなることより加工時間が徐々に長くなったりするという不具合が発生しうる。
しかし、この請求項１に記載の発明によれば、２孔目以降の孔加工では、消耗量算出工程で算出した実消耗量（Ｓｏ）を用いて加工送り量（Ｌｋ）と戻し量（Ｌｍ）とを算出することより、誤差量（Ｓｅ）の発生は一つ目の孔加工時だけとなり、上記のような誤差量（Ｓｅ）が累積することによる不具合の発生を防ぐことができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の放電加工方法において、ワーク（２）と電極（２２）との間の極間電圧を検知するとともに、極間電圧の変化によって放電の開始を検出していることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、ワーク（２）と電極（２２）との間の印加している極間電圧の電圧値が、放電が生じた瞬間にゼロに向かって低下するため、この電圧値の変曲点を検出することによって容易に放電開始位置を検知することができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の放電加工方法において、１孔目の孔加工では、加工データより算出した見込み消耗量（Ｓｍ）を用いて加工送り量（Ｌｋ）と戻し量（Ｌｍ）とを算出していることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、本当の初回の孔加工だけは、加工テストから得た加工データなどより見込み消耗量（Ｓｍ）を算出し、この見込み消耗量（Ｓｍ）を用いて加工送り量（Ｌｋ）と戻し量（Ｌｍ）とを算出して孔加工を行うこととなる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の放電加工方法において、電極（２２）を放電加工装置に装着したときには、電極（２２）の先端をワーク（２）に当接させ、その位置から所定量だけ電極（２２）の送りを戻すことで電極（２２）の先端位置を所定位置としていることを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、電極（２２）を放電加工装置にセットしたときの電極（２２）の先端位置出しだけは、従来と同様の電極（２２）の先端をワーク（２）に当接させ、その位置から所定量だけ電極（２２）の送りを戻すことで電極（２２）の先端位置を所定位置とすることができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のうちいずれか一項に記載の放電加工方法において、電極（２２）は、細線状であることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、本放電加工方法は、上述した特徴より、細く柔らかい細線状の電極（２２）を用いる放電加工に用いて好適である。

また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の放電加工方法において、電極（２２）の直径は、３０μｍ以上、３００μｍ以下であることを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、本放電加工方法は、３０μｍ以上、３００μｍ以下の範囲の細い電極（２２）を用いる放電加工に用いて好適である。

また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のうちいずれか一項に記載の放電加工方法において、電極（２２）は、超硬合金より硬度の低い軟質材料からなることを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、本放電加工方法は、軟質材料の柔らかい電極（２２）を用いる放電加工に用いて好適である。

また、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の放電加工方法において、軟質材料は、タングステンもしくは銅であることを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、本放電加工方法は、タングステンもしくは銅の柔らかい電極（２２）を用いる放電加工に用いて好適である。

また、請求項９に記載の発明は、燃料噴射用ノズルの製造方法であって、請求項１ないし８のうちいずれか一項に記載の放電加工方法を用いて、燃料噴射ノズルのノズルボディ（２）の噴射孔（８）を穿設することを特徴としている。この請求項９に記載の発明によれば、燃料噴射ノズル（１）のノズルボディ（２）に穿設される噴射孔（８）の加工時間を短くすることのできる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態について添付した図１〜６を用いて詳細に説明する。まず図１は、本発明の放電加工方法を適用する直接噴射式ディーゼルエンジン用ホール型燃料噴射ノズル（以下、燃料噴射ノズルと略す）１の先端形状を示す部分断面図である。

本実施例の燃料噴射ノズル１は、直接噴射式ディーゼルエンジン（以下、内燃機関と称す）の図示しない各シリンダヘッドに取り付けられて、図示しない燃料噴射ポンプによって高圧に加圧された燃料をより良い着火、燃焼が得られるように、シリンダヘッドと図示しないピストンとの間に形成される図示しない燃焼室内に噴霧する内燃機関用燃料噴射弁である。

燃料噴射ノズル１は、図示しないノズルホルダーの先端側にリテーニングナットなどの締結部材を用いて締め付け固定されたノズルボディ（本発明で言うワーク）２、およびこのノズルボディ２内に往復移動可能に収容されて、スプリング荷重によって閉弁するノズルニードル３などから構成されている。

ノズルボディ２は、例えばＳＣＭ４１５などのクロムモリブデン鋼やＳＣＲなどのクロムや炭素鋼製で円管形状に形成されている。このノズルボディ２の内部には、ノズルボディ２の中心軸方向に穿設された内孔４、この内孔４の先端に連続して設けられて内部に円錐台形状の中空部を形成する弁座部５、およびこの弁座部５に連通するサックホール６などが設けられている。なお、内孔４、弁座部５およびサックホール６は、実質的に同軸上となっている。

また、ノズルボディ２の、内部にサックホール６が形成されている半球形状の円頂部７には、サックホール６側と内燃機関の燃焼室側とを連通するように複数個（本例では６〜１０個）の噴射孔（本発明で言う微細孔）８が同一円周上に穿設されている。これらの噴射孔８は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴霧する噴射通路であり、例えば、孔径：φ１２０μｍ、孔深さ：１．１ｍｍである。

ノズルニードル３は、例えばＳＣＭ４１５などのクロムモリブデン鋼やＳＣＲなどのクロムや炭素鋼製で丸棒形状に形成されている。ノズルニードル３は、ノズルホルダー内に収容された付勢手段としての図示しないコイルスプリングによって複数個の噴射孔８を閉じる方向に常に付勢されている。このノズルニードル３は、円柱形状の軸方向部９と、この軸方向部９よりも先端側に設けられた略円錐形状のシート部１０とを備え、ノズルボディ２の内孔４と軸方向部９との間に所定のクリアランス（ノズル室）１１を保って往復移動自在に収容されている。

なお、図示を省略しているが、ノズルニードル３の後端部は、ノズルボディ２の摺動部内に摺動自在に支持されている。ここで、周知のように、クリアランス１１は、図示しない燃料供給路にて燃料噴射ポンプから供給される高圧燃料を通過させるための燃料通路として働く。また、ノズルニードル３は、シート部１０がノズルボディ２の弁座部５から離脱（リフト）させた際には、シート部１０の外周面（以下、シート面と呼ぶ）と弁座部５の内周面との間に燃料通路（例えば、クリアランス０．２５〜０．３０ｍｍ）を形成する。

ノズルニードル３のシート部１０は、内燃機関の燃焼室への燃料噴射が終了すると、ノズルボディ２の弁座部５に着座（シート）する略円錐面形状の部分である。また、ノズルニードル３のシート部１０は、軸方向部９側のテーパエッジ部１２から尖端部１３までの間に、３段のシート面を有している。すなわち、シート部１０には、略円錐台形状の第１シート面（シート逃し部）１４、円環状の第１稜線１７、略円錐台形状の第２シート面（シート部）１５、円環状の第２稜線１８、略円錐形状の先端シート逃し部１６が設けられている。

そして、ノズルニードル３のシート部１０は、第１稜線１７よりも各噴射孔８とは逆側の第１シート面１４の傾斜角度（テーパ角度）をθ１とし、第１稜線１７よりも各噴射孔８側で、且つ第２稜線１８よりも各噴射孔８とは逆側の第２シート面１５の傾斜角度（テーパ角度）をθ２とし、第２稜線１８よりも先端シート逃し部１６の傾斜角度（テーパ角度）をθ３としたとき、θ１＜θ２、およびθ２＜θ３の関係を満足するように設けられている。

なお、第１シート面１４のテーパ角度は、第２シート面１５のテーパ角度よりも小さいので、閉弁時でも、第１シート面１４はノズルボディ２の弁座部５に着座（シート）することはない。また、先端シート逃し部１６のテーパ角度は、第２シート面１５のテーパ角度よりも大きいので、閉弁時でも、先端シート逃し部１６はノズルボディ２の弁座部５に着座（シート）することはない。

次に、図２は、本発明の放電加工方法を実施可能な放電加工装置２０の全体の概略構成を示す模式図である。本放電加工装置２０は、ワーク２として車両エンジン用の燃料噴射ノズル１のノズルボディ２に、複数の噴射孔８を連続して開ける加工を実施している。放電加工装置２０には、加工のための電極２２が具備されている。この電極２２は、細長い細線状、例えば、直径：０．１ｍｍ、長さ：３５０ｍｍであり、タングステンや銅などの超硬合金よりも硬度の低い軟質材料から成るものである。

また、この電極２２を保持して軸周りに回転させながら加工に合せて送り出す電極ヘッド２１が具備されている。このため、電極ヘッド２１内には、図示しないが、電極２２を下方に送り出すためのサーボモータを用いた電極送り部と、その電極送り部ごと軸周りに回転させる回転部とが内蔵されている。そして、電極送り部による電極２２の送り量は、図示しない制御装置によって制御される。

電極ヘッド２１自体はアプローチ軸２８に支持されており、アプローチ軸２８は駆動部２９によって上下に駆動されるようになっている。また、アプローチ軸２８からは、先端がセラミックに微細孔を開けたもので、電極２２の先端側をガイドするための電極ガイド２３が延出されている。他に、放電加工装置２０には、ワーク２を把持して所定の姿勢に姿勢決めする台座２４と、台座２４ごとワーク２を所定の位置に位置決めするＸ−Ｙテーブル２５とが具備されている。

この台座２４とＸ−Ｙテーブル２５とにより加工対象であるワーク２が所定の位置、姿勢に保持されて、電極２２とワーク２の加工部とが上下方向の同一直線上に配置されるようになっている。放電加工装置２０には更に、電極２２とワーク２との間に電圧を印加する放電電源２６と、加工部に加工液Ｋａを噴射するための加工液ノズル２７とを具備されている。放電電源２６のプラス端子は電極２２に接続され、マイナス端子はワーク２に接続される。

次に、このような構成の放電加工装置２０にて、本実施形態での放電加工方法における微細孔の加工ステップを説明する。図３は、本発明の放電加工方法における図２の放電加工装置での概略の作動を示すフローチャートであり、図４の（ａ）〜（ｄ）の順で本発明の放電加工方法における電極の動きを示す模式図である。なお、背景技術で説明した図７の従来の放電加工方法における放電加工装置での概略の作動を示すフローチャートと同様のステップは、同じステップＮｏ．を付している。

本装置の作動をスタートさせると、ステップＳ１では、台座２４とＸ−Ｙテーブル２５とによりワーク２（燃料噴射ノズル１のノズルボディ２）が所定の位置、姿勢に位置決めされる。これは例えば、複数の噴射孔の１孔目を開設する位置、姿勢である。次のステップＳ２では、アプローチ軸２８を駆動部２９によって駆動させて、電極ガイド２３とワーク２との間が所定のギャップＧａ（例えば、０．３ｍｍ）となる高さまで電極ヘッド２１を下降させる（図４（ａ）参照）。

このとき、電極２２の先端は、電極ガイド２３の底面２３ａと同一面となるのを原位置として位置出しされている。次のステップＳ１１では、放電電源２６によってワーク２と電極２２との間に電圧を印加（例えば、８Ｖ）するとともに、回転部で電極２２を回転させながら電極送り部により所定位置から微細孔８を開設するのに必要なだけの長さの電極送りを開始する。このときの送り速度は、例えば、２０μｍ／Ｓである。

以下、図４（ａ）に示すように、加工を終了するまでの電極２２の送り量を全送り量Ｌｔ、電極ガイド２３とワーク２との間のギャップＧａ（例えば、０．３ｍｍ）、ワーク２の加工厚さＴｌ（例えば、１．１ｍｍ）、抜け際安定量Ａｎ（例えば、０．２ｍｍ）、電極２２の消耗量Ｓｏとすると、
全送り量Ｌｔ＝ギャップＧａ＋加工厚さＴｌ＋抜け際安定量Ａｎ＋消耗量Ｓｏとなる。

なお、抜け際安定量Ａｎとは、微細孔８の内径を下端まで安定させるために、電極２２がワーク２を突き抜けても突き出さねばならない必要量である。また、消耗量Ｓｏは、本実施形態では２孔目以降の孔加工時に、前の孔加工で実際にどれだけ消耗したのかを計測して置き換えてゆくが、初回（一つ目）の孔加工時は加工テストのデータから導き出した見込み消耗量Ｓｍを使っている。例えば、この見込み消耗量Ｓｍを０．４ｍｍとすると、
初回の全送り量Ｌｔ＝０．３＋１．１＋０．２＋０．４＝２．０ｍｍとなる。

図５は、本発明の放電加工方法における極間電圧の変化と電極送り量の推移とを表すグラフである。次のステップＳ１２では、この電極送りの途中で、電極２２とワーク２との間で放電を開始したときの電極２２の送り位置Ｐｄを、電極送り部のサーボモータの現在値から取り込んで放電開始位置Ｐｄとして記憶する（本発明で言う放電開始位置取込工程、図４（ｂ）参照）。

なお、放電開始の検出は、ワーク２と電極２２との間の印加している極間電圧を検知しており、この極間電圧の電圧値が、放電が生じた瞬間にゼロに向かって低下するため、この電圧値の変曲点（図５中のＡ点）を検出することによって行っている。このときの電極２２とワーク２の表面２ａとの間の放電ギャップＧｄは、約１０μｍで略一定となる。

そして、この放電開始位置Ｐｄを所定の基準位置として、ここから孔加工に必要な電極２２の送り量として加工送り量Ｌｋだけ電極２２を送っている。この加工送り量Ｌｋは、
加工送り量Ｌｋ＝（放電ギャップＧｄ）＋加工厚さＴｌ＋抜け際安定量Ａｎ＋消耗量Ｓｏとなる。但し、放電ギャップＧｄは約１０μｍなので、実際には抜け際安定量Ａｎの０．２ｍｍに含めて考えても支障はない。ここで消耗量Ｓｏは初回のため見込み消耗量Ｓｍの０．４ｍｍとすると、加工送り量Ｌｋ＝１．１＋０．２＋０．４＝１．７ｍｍとなる。

次のステップＳ１３では、電極２２の実消耗量を算出して、上記各数式の消耗量Ｓｏに代入してゆくステップであるが、初回は作動しない。よって、後述の２孔目以降の作動で説明する。次のステップＳ１４では、放電開始位置Ｐｄの検知とともに算出した上記加工送り量Ｌｋだけ電極２２を送って微細孔８の孔加工を行う（本発明で言う加工工程、図４（ｃ）参照）。

図６は、放電加工の概略を示す模式図である。電極２２がワーク２に接近すると両者の間に放電が生じ、この放電によってワーク２の表面が削られてスラッジ（削り屑）Ｓｕが発生する。しかし、電極２２は下方へ送っているため、次の時点では電極２２とワーク２とが接触して短絡し、極間電圧は８Ｖから０Ｖとなる。電極送り部では１Ｖを閾値として、極間電圧がこの閾値１Ｖを下回ったら電極２２を上昇させ、閾値１Ｖを上回っている間は電極２２を下降させるという制御を行っている。

このため、短絡した電極２２とワーク２との間は次の時点で開放され、極間電圧はまた８Ｖに戻る。そしてまた極間電圧が閾値を上回ったことで電極２２が下降され、以下、このように放電、短絡、開放が繰り返されて徐々に微細孔（噴射孔）８が加工されてゆく。このときの極間電圧が８Ｖと０Ｖとを繰り返す周期は略１０ＫＨｚとなる。図４（ｃ）は、孔加工を終了した時点で、初回に設定した見込み消耗量Ｓｍと実際の消耗量Ｓｏとの間に誤差量Ｓｅがあったことを示している。

加工送り量Ｌｋだけ電極２２を送ったら、次のステップＳ７では、電圧の印加を停止して、電極２２を所定位置に戻すための電極戻しを行う（本発明で言う戻し工程、図４（ｄ）参照）。このときの戻し速度は、例えば、２０ｍｍ／Ｓである。またこのときの電極２２の戻し量Ｌｍは、図４（ａ）に示すように、
戻し量Ｌｍ＝ギャップＧａ＋加工厚さＴｌ＋抜け際安定量Ａｎ、つまりは
＝全送り量Ｌｔ−消耗量Ｓｏとなり、初回の今回は、
＝２．０−０．４＝１．６ｍｍとなる。

図４（ｄ）は電極２２を戻した状態を示すが、上記したように、見込み消耗量Ｓｍと実際の消耗量Ｓｏとの間に誤差量Ｓｅがあった場合、電極先端は当初の狙い目であった電極ガイド２３の底面２３ａとは誤差量Ｓｅ分だけずれることとなる。このずれが大きいと、２孔目以降の加工時間が永くなったり短くなったりするので、見込み消耗量Ｓｍは極力正確に見込む必要がある。

次のステップＳ８では、電極ヘッド２１を待機位置まで上昇させ、次のステップＳ９では、連続する孔加工があるか否かの判断が行われる。連続する孔加工がある場合はステップＳ１に戻り、ワーク２を台座２４とＸ−Ｙテーブル２５とにより２孔目を開設する位置、姿勢に位置決めして、以下上述した作動が繰り返される。

次に、２孔目以降の作動で、上述した１孔目の作動と異なる部分を説明する。ステップ１２では１孔目と同様に、２孔目の放電開始位置Ｐｄでの電極送り部のサーボモータの現在値を取り込み、次のステップＳ１３では、記憶している１孔目の放電開始位置Ｐｄでの電極送り部のサーボモータの現在値と比較することで、その送り量の差が１孔目の加工で実際に電極２２が消耗した実消耗量を算出する（本発明で言う消耗量算出工程）。

そして、１孔目では消耗量Ｓｏに見込み消耗量Ｓｍで代入して計算していた加工送り量Ｌｋと戻し量Ｌｍとを、算出した実際の消耗量Ｓｏに置き換えて計算して以降の孔加工を繰り返すものである。なお、本実施例では常に前回加工の実消耗量を次回加工の消耗量Ｓｏに置き換えて連続する孔加工を繰り返すようになっている。そして、ステップＳ９の判断で、連続する孔加工がなくなった場合はステップＳ１０へと進み、ステップＳ１０では、ワーク２の位置、姿勢を原位置に戻して一連の放電加工を終了するものである。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、所定の位置、姿勢に保持されたワーク２に電極２２を送って接近させ、電極２２とワーク２との間で放電を開始したときの電極２２の送り位置Ｐｄを記憶する放電開始位置取込工程と、電極２２を放電開始位置から所定の加工送り量Ｌｋだけ送ってワーク２に孔加工をする加工工程と、孔加工後に電極２２を所定の戻し量Ｌｍだけ送りを戻す戻し工程とを備えている。

これによれば、ワーク２と電極２２との間で放電が開始する位置は各孔毎で略一定のため、この放電開始位置を基準位置として、そこから所定の加工送り量Ｌｋだけ送ってワーク２に孔加工をするようにしたものである。これによれば、加工のための電極送りの途中で所定の基準位置の検知ができて、そのままの電極送りで加工に入れるため、所定の位置検出に時間を掛けることなく、加工時間を短くすることができる。また、この所定の基準位置の検知は、電極２２を機械的に突き当てることなく電気的に行うものであるため、細く柔らかい電極２２を用いても撓ませることがなく、微細孔の形状、精度を容易に確保することができる。

また、ワーク２と電極２２との間の極間電圧を検知するとともに、極間電圧の変化によって放電の開始を検出している。これによれば、ワーク２と電極２２との間の印加している極間電圧の電圧値が、放電が生じた瞬間にゼロに向かって低下するため、この電圧値の変曲点を検出することによって容易に放電開始位置を検知することができる。

また、２孔目以降の孔加工においては、前回の孔加工時の放電開始位置での送り位置Ｐｄと、今回の孔加工時の放電開始位置での送り位置Ｐｄとの差を電極２２の実際の消耗量Ｓｏとして算出する消耗量算出工程を備えるとともに、２孔目以降の孔加工では、消耗量算出工程で算出した消耗量Ｓｏを用いて加工送り量Ｌｋと戻し量Ｌｍとを算出している。

加工データなどより算出した見込み消耗量Ｓｍだけを用いて加工送り量Ｌｋと戻し量Ｌｍとを算出して複数の孔加工を連続して行った場合、実際の消耗量Ｓｏと見込み消耗量Ｓｍとの差が誤差量Ｓｅとして累積してゆき、電極先端位置が徐々に下がって電極ヘッド２１がワーク２上に下降しただけで電極２２がワーク２に当たったり、逆に電極先端位置が徐々に上がって電極送り時間が長くなることより加工時間が徐々に長くなったりするという不具合が発生しうる。

しかし、これによれば、２孔目以降の孔加工では、消耗量算出工程で算出した消耗量Ｓｏを用いて加工送り量Ｌｋと戻し量Ｌｍとを算出することより、誤差量Ｓｅの発生は一つ目の孔加工時だけとなり、上記のような誤差量Ｓｅが累積することによる不具合の発生を防ぐことができる。

また、１孔目の孔加工では、加工データより算出した見込み消耗量Ｓｍを用いて加工送り量Ｌｋと戻し量Ｌｍとを算出している。これによれば、本当の初回の孔加工だけは、加工テストから得た加工データなどより見込み消耗量Ｓｍを算出し、この見込み消耗量Ｓｍを用いて加工送り量Ｌｋと戻し量Ｌｍとを算出して孔加工を行うこととなる。

また、電極２２を放電加工装置に装着したときには、電極２２の先端をワーク２に当接させ、その位置から所定量だけ電極２２の送りを戻すことで電極２２の先端位置を所定位置としている。これによれば、電極２２を放電加工装置にセットしたときの電極２２の先端位置出しだけは、従来と同様の電極２２の先端をワーク２に当接させ、その位置から所定量だけ電極２２の送りを戻すことで電極２２の先端位置を所定位置とすることができる。

また、電極２２は、細線状である。これによれば、本放電加工方法は、上述した特徴より、細く柔らかい細線状の電極２２を用いる放電加工に用いて好適である。また、電極２２の直径は、３０μｍ以上、３００μｍ以下である。これによれば、本放電加工方法は、３０μｍ以上、３００μｍ以下の範囲の細い電極２２を用いる放電加工に用いて好適である。

また、電極２２は、超硬合金より硬度の低い軟質材料からなる。これによれば、本放電加工方法は、軟質材料の柔らかい電極２２を用いる放電加工に用いて好適である。また、軟質材料は、タングステンもしくは銅である。これによれば、本放電加工方法は、タングステンもしくは銅の柔らかい電極２２を用いる放電加工に用いて好適である。

また、ワーク２は、燃料噴射ノズル１のノズルボディ２であり、微細孔８はノズルボディ２に穿設された噴射孔８である。これによれば、本放電加工方法は燃料噴射ノズル１のノズルボディ２に穿設される噴射孔８の微細孔加工に用いて好適であり、噴射孔８の加工時間を短くすることのできる。

（その他の実施形態）
上述した実施形態は本発明の例であり、本発明は上述した実施形態によって制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。例えば、上述の実施形態では、本発明の微細孔を加工する放電加工方法はエンジンの燃料噴射ノズル１の噴射孔８の加工に使用されたが、これとは別の装置の加工に使用されても良い。

また、上述の実施形態において、電極２２のワーク２に対する位置決めは、ワークを保持する台座２４をＸ−Ｙテーブル２５により位置決めすることにより行われたが、電極ヘッド２１側にＸ−Ｙ方向の位置決め機構を具備する構成であっても良い。

本発明の放電加工方法を適用する直接噴射式ディーゼルエンジン用ホール型燃料噴射ノズル１の先端形状を示す部分断面図である。 本発明の放電加工方法を実施可能な放電加工装置２０の全体の概略構成を示す模式図である。 本発明の放電加工方法における図２の放電加工装置での概略の作動を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）の順で本発明の放電加工方法における電極の動きを示す模式図である。 本発明の放電加工方法における極間電圧の変化と電極送り量の推移とを表すグラフである。 放電加工の概略を示す模式図である。 従来の放電加工方法における放電加工装置での概略の作動を示すフローチャートである。 放電加工による微細孔加工の概略を示す模式図である。

符号の説明

１…燃料噴射ノズル
２…ワーク、ノズルボディ
８…微細孔、噴射孔
２２…電極
Ｌｋ…加工送り量
Ｌm…戻し量
Ｐｄ…送り位置、放電開始位置
Ｓｍ…見込み消耗量
Ｓｏ…実消耗量

Claims (9)

1. ワーク（２）と電極（２２）との間に電圧を印加して放電を発生させ、前記放電にて前記ワーク（２）に微細孔（８）を複数連続して穿設する放電加工において、
   前記電極（２２）を下方に送り出すためのサーボモータを用いた電極送り部を有する電極ヘッド（２１）と、該電極ヘッド（２１）を支持するアプローチ軸（２８）と、該アプローチ軸（２８）を上下に駆動する駆動部（２９）とを備える放電加工装置（２０）で加工するものであって、
   所定の位置、姿勢に保持された前記ワーク（２）に前記電極（２２）を送って接近させ、前記電極（２２）と前記ワーク（２）との間で放電を開始したときの前記電極（２２）の送り位置（Ｐｄ）を記憶する放電開始位置取込工程と、
   前記電極（２２）を前記放電開始位置から所定の加工送り量（Ｌｋ）だけ送って前記ワーク（２）に孔加工をする加工工程と、
   前記孔加工後に前記電極（２２）を所定の戻し量（Ｌｍ）だけ送りを戻す戻し工程とを備え、
   ２孔目以降の孔加工においては、前回の孔加工時の前記放電開始位置での前記送り位置（Ｐｄ）と、今回の孔加工時の前記放電開始位置での前記送り位置（Ｐｄ）との差を前記電極（２２）の実際の消耗量（Ｓｏ）として算出する消耗量算出工程を備えるとともに、
   ２孔目以降の孔加工では、前記消耗量算出工程で算出した前記消耗量（Ｓｏ）を用いて前記加工送り量（Ｌｋ）と前記戻し量（Ｌｍ）とを算出していることを特徴とする放電加工方法。
2. 前記ワーク（２）と前記電極（２２）との間の極間電圧を検知するとともに、前記極間電圧の変化によって放電の開始を検出していることを特徴とする請求項１に記載の放電加工方法。
3. １孔目の孔加工では、加工データより算出した見込み消耗量（Ｓｍ）を用いて前記加工送り量（Ｌｋ）と前記戻し量（Ｌｍ）とを算出していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電加工方法。
4. 前記電極（２２）を放電加工装置に装着したときには、前記電極（２２）の先端を前記ワーク（２）に当接させ、その位置から所定量だけ前記電極（２２）の送りを戻すことで前記電極（２２）の先端位置を所定位置としていることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の放電加工方法。
5. 前記電極（２２）は、細線状であることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか一項に記載の放電加工方法。
6. 前記電極（２２）の直径は、３０μｍ以上、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の放電加工方法。
7. 前記電極（２２）は、超硬合金より硬度の低い軟質材料からなることを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか一項に記載の放電加工方法。
8. 前記軟質材料は、タングステンもしくは銅であることを特徴とする請求項７に記載の放電加工方法。
9. 請求項１ないし８のうちいずれか一項に記載の放電加工方法を用いて燃料噴射ノズルのノズルボディ（２）の噴射孔（８）を穿設することを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。

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