JP5465627B2 - 放電加工方法および放電加工装置 - Google Patents

Description

この発明は、放電加工の加工速度を大幅に向上させる放電加工方法および放電加工装置に関するものである。

放電加工は、電極とワークとの間に加工液を介在させ、電極への電圧の印加により発生する放電現象を利用するワークの加工方法である。その加工精度は非常に高く、金型加工など様々な分野において適用されている。
放電加工に用いられる加工液は、加工に使用された使用済みの加工液を繰り返し使用するのが一般的であるが、放電加工に伴って加工液にワークの加工屑などが蓄積すると、加工精度および加工速度が低下したり、加工が不安定になる。さらに、加工液が水系加工液の場合には、ワークに錆が発生する。そのため、通常は、使用済みの加工液にフィルター等による濾過処理やイオン交換処理を施すことにより、加工液に含まれる加工屑等の不純物を除去して加工液を再利用している。
このような放電加工は、研究開発が進められた結果、結線の自動化、加工精度、ＮＣ制御および放電加工機の操作性等に関しては、著しく技術が向上した。

しかしながら、放電加工の加工速度については、従来に比べあまり向上していないという問題があった。また、これに関連して放電加工の加工速度を上げると、電極が破損したり加工精度が低下するという問題もあった。

ワイヤー放電加工の加工工程のうち、ファーストカットの工程は、トータルの加工時間に占める割合が大きい工程である。従って、加工の安定性および加工精度を維持しつつ、ファーストカットの加工速度を向上させることができれば、作業時間が短縮され、生産性が向上する。

なお、特許文献１には、ワイヤー放電加工のファーストカットにおいて真直精度を向上させつつ、加工速度の低下を防ぐワイヤー放電加工方法が記載されているが、加工速度を大幅に向上させるものではない。

特開２００９−２３３８４２号公報

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、加工の安定性と加工精度を維持しつつ、放電加工の加工速度を大幅に向上させることができる放電加工方法および放電加工装置を提供すること目的とする。

本発明者は、放電加工の加工速度を向上させることを目的として鋭意研究を行った。そして、使用済みの加工液を再利用する従来の放電加工において、加工液から加工屑などの不純物を除去するために、濾過処理およびイオン交換処理が行われていることに着目した結果、濾過処理を施した加工液には濾過処理で除去できない小さな不純物が含まれ、この不純物のうち水に溶ける微細な不純物はイオン交換処理で除去することができるが、水に溶けない微小な不純物はイオン交換処理で除去することができないことが判明した。また、この微小な不純物を含んだ加工液を用いて放電加工を行うと、図７に示すように、放電加工時にリーク放電（電食）が多発して放電電圧および放電電流が低下し、放電加工の加工速度が低下することを突き止めた。さらに、このような従来の濾過処理およびイオン交換処理では処理できない微小な不純物を加工液から除去すると、リーク放電が減少して放電時の電圧および電流が大きくなり、放電加工速度が大幅に向上することを見出した。

かかる研究結果を踏まえてなされた第1の発明の放電加工方法は、不純物が含まれる加工液に回転渦運動を与えて、前記不純物を凝集させて粗大化し、これを濾過処理により除去した後に、前記濾過処理が施された加工液を、電極とワークとの間隙に介在させて放電加工を行うことを特徴とする。
ここで、加工液は、水系加工液であってもよいし、油系加工液であってもよい。放電加工は、ワイヤー放電加工であってもよいし、型彫放電加工または細穴放電加工であってもよい。また、放電加工には、既存の放電加工機を用いることができる。

この方法によると、不純物が含まれる加工液に回転渦運動を与えて、不純物を凝集させて粗大化し、これを濾過処理により除去することで、従来の濾過処理で除去することができる不純物は勿論、従来の濾過処理では除去できなかった微小な不純物も加工液から除去することができる。
そして、処理が施された加工液を電極とワークとの間隙に介在させて放電加工を行うと、放電加工速度が大幅に上昇する。

上記濾過処理は、特に限定されるものではないが、第２の発明のように、粗大化した不純物を磁化した磁性体で捕捉すると、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用することなく、加工液に含まれる磁性不純物を確実に除去できる。さらに、相互摩擦により静電的に荷電した加工液に磁気が作用するので、加工液の回転渦運動が促進される。

また、本発明に係る放電加工方法は、第３の発明のように、濾過処理の後、加工液にイオン不純物を除去するイオン交換処理を施すこともできる。
これによると、上記濾過処理では処理できない微細なイオン不純物を加工液から除去することができる。

本発明に係る放電加工方法は、濾過処理の前に、前処理としてさらに濾過処理を行うことも可能であり、第４の発明のように、前記濾過処理の前に、遠心分離により加工液の不純物を除去することもできる。
これによると、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用することなく、不純物を含む加工液の前処理を行うことができる。

加工液は、未使用のものであってもかまわないが、第５の発明のように、加工液を放電加工に使用した使用済みの加工液とすると、加工液を再利用して放電加工を行うことができる。

また、放電加工は、一つの電極で放電加工を行うものであってもよいが、第６の発明のように、各処理が施された加工液を複数の電極に分配し、複数の放電加工を並行して行うものであってもよい。

本発明に係る放電加工装置は、第７の発明のように、電極とワークとの間隙に加工液を介在させ電極に電圧を印加してワークを加工する放電加工機と、加工液が移流する移流通路と、放電加工機の上流側の移流通路に設けられ、加工液に含まれる不純物を除去する浄化手段と、を備え、浄化手段は、加工液に回転渦運動を与えて、不純物を凝集させて粗大化し、これを濾過処理により除去することを特徴とする。
ここで、加工液は、水系加工液であってもよいし、油系加工液であってもよい。また、放電加工機は、既存の放電加工機を用いることができ、ワイヤー放電加工機であってもよいし、型彫放電加工機または細穴放電加工機であってもよい。

これによると、不純物が含まれる加工液に回転渦運動を与えて、不純物を凝集させて粗大化し、これを濾過処理により除去することができる。そのため、従来の濾過処理で除去することができる不純物は勿論、従来の濾過処理では除去できなかった微小な不純物も加工液から除去することができる。
そして、処理が施された加工液を電極とワークとの間隙に介在させて放電加工を行うと、放電加工速度が大幅に上昇する。特に、ファーストカットの放電加工速度が大幅に上昇することとなる。

本発明に係る放電加工装置は、第８の発明のように、浄化手段が、磁性体と、磁性体を磁化する磁気発生手段とを備え、磁気発生手段により磁性体を磁化し、粗大化した不純物を磁化した磁性体に捕捉して濾過処理を行う構成とすることができる。

これによると、浄化手段は、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用することなく、加工液に含まれる磁性不純物を確実に捕捉する。さらに、相互摩擦などによって静電的に荷電した加工液に磁気が作用するので、加工液の回転渦運動が促進される。

また、本発明に係る放電加工装置は、第９の発明のように、浄化手段が、加工液の不純物を除去する処理室と、処理室の内周面に沿って同軸的に配置される磁化可能な振動子と、処理室の外周側で同軸的に配置され、前記振動子を磁化する磁気発生手段と、を備え、処理室の入口は、複数の捻れた内歯を有する歯付座金で構成され、前記振動子は、金属製のスプリングと、前記スプリングに巻きつけられるサブスプリングと、により構成され、前記磁気発生手段は、複数の円盤状の永久磁石で構成され、前記振動子を磁化することができる第一位置と、磁化しなくなる第二位置との間を、処理室の同軸方向に沿って移動可能である構成とすることもできる。

これによると、浄化手段において、加工液が歯付座金を通過すること、振動子が加工液の圧力により振動すること及び磁気発生手段により磁化された振動子の磁気が静電的に荷電した加工液に作用することにより、処理室内において、加工液に回転渦運動が与えられ、加工液に含まれる微小な磁性不純物が凝集して粗大化する。また、粗大化した磁性不純物は、第一位置に配置された磁気発生手段により磁化した振動子に捕捉される。また、磁気発生手段を第二位置に移動させると、振動子の磁化が解除され、振動子に捕捉された不純物が流体と共に処理室から排出される。

さらに、本発明に係る放電加工装置は、第１０の発明のように、浄化手段の下流側の移流通路に、加工液にイオン交換処理を施すイオン交換手段を備える構成とすることもできる。
これによると、浄化手段では処理できない微細なイオン不純物を加工液から除去することができる。

本発明に係る放電加工装置は、浄化手段による加工液の処理の前に、前処理として濾過処理を行うことも可能であり、例えば、第１１の発明のように、浄化手段の上流側の移流通路に、遠心分離により加工液に含まれる不純物を除去する前処理手段を備える構成とすることができる。
これによると、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用することなく、不純物を含む加工液の前処理を行うことができる。

また、本発明に係る放電加工装置は、第１２の発明のように、放電加工機で使用した使用済みの加工液を移流通路に排出し、加工液を循環させて再利用することもできる。

さらに、本発明に係る放電加工装置は、第１３の発明のように、放電加工機を複数台備え、それぞれの放電加工機に移流通路を介して加工液を送ると、複数の放電加工を並行して行うこともできる。

第１の発明の放電加工方法および第７の発明の放電加工装置によると、従来の濾過処理では除去できなかった微小な不純物も加工液から除去することができるので、放電加工の加工速度が大幅に向上する。特に、ファーストカットの加工速度が大幅に上昇することとなる。しかも、加工速度が上昇するにもかかわらず、安定的に放電加工を行うことができ、ワークの加工精度も維持される。さらに、密着加工のみならず、片浮きまたは両浮き加工においても加工速度を上昇させることができる。
また、放電加工には、既存の放電加工機を用いることができるので、多大なコストを掛けずに本発明に係る放電加工方法および放電加工装置を実施することができる。
さらに、上記放電加工方法および放電加工装置において、水系の加工液を使用する場合にあっては、ワークの腐食を低減させることができるので、製品の品質が向上する。また、イオン樹脂等により加工液のイオン交換処理を行う場合には、イオン交換樹脂の寿命が延び、イオン交換樹脂の交換回数が減少するので、ランニングコストを抑えることができる。

第２の発明の放電加工方法および第８または第９の発明の放電加工装置によると、濾過処理および浄化手段において、加工液への磁気の作用により加工液の回転渦運動が促進し、加工液に含まれる不純物が凝集してより粗大化しやすくなるので、より一層不純物を補足しやすくなる。また、磁性体を磁化することにより、磁性不純物を加工液から確実に除去することができる。また、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用しないので、ランニングコストを抑えることができ、定期的に浄化手段のメンテナンスを行う手間も省ける。

第３の発明の放電加工方法および第１０の発明の放電加工装置によると、濾過処理または浄化手段では除去不可能である加工液に含まれる微細なイオン不純物が除去されるので、放電加工の加工速度がより一層向上する。

第４の発明の放電加工方法および第１１の発明の放電加工装置によると、濾過処理または浄化手段による加工液の処理の前に、遠心分離により加工液の不純物を除去するので、加工液に含まれる不純物がより一層除去され、放電加工の加工速度がさらに向上することとなる。また、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用しないので、ランニングコストが抑えられ、メンテナンスの手間を省くことができる。また、浄化手段においてもフィルターエレメントなどの消耗部材を使用しない場合にあっては、浄化手段等のメンテナンスを長期間行う必要が無いので、放電加工を長時間、連続的に行うことができる。

第５の発明の放電加工方法および第１２の発明の放電加工装置によると、放電加工に使用した使用済みの加工液を再利用するので、ランニングコストを抑えることができる。また、加工液の廃棄による環境負荷を低減させることができる。

第６の発明の放電加工方法および第１３の発明の放電加工装置によると、不純物を除去した加工液を複数台の放電加工機に分配することにより、放電加工を並行して行うことができる。しかも、放電加工機の台数の増加に応じて浄化手段を備える必要が無いので、放電加工機が増加しても前処理手段や浄化手段などに関する設備費用が発生しない。

本発明の実施形態に係る放電加工装置の構成を示す説明図。 本発明の実施形態に係る前処理手段を示す断面図。 本発明の実施形態に係る浄化手段を示す断面図。 本発明の実施形態に係る浄化手段の歯付座金を示す正面図。 テスト加工における金属の加工形状を示す平面図。 テスト加工における金属の加工形状を示す平面図。 従来の方式と本発明における放電加工時の加工部分の状況を示す説明図。

本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る放電加工装置の構成を表す。本発明の実施形態に係る放電加工装置は、放電加工機１と、加工液６と、加工液６が移流する移流通路２と、放電加工機１から排出される使用済みの加工液６を貯留する汚水槽１５と、加工液６を移流させるポンプ１１と、加工液６の移流および流量を制御するバルブ１８と、前処理として加工液６に含まれる不純物を除去する前処理手段３と、前処理後の加工液６に含まれる不純物を除去する二つの浄化手段４，４と、浄化された加工液６を貯留する清水槽１６と、により構成されている。各構成は、加工液６を放電加工装置において循環して再利用できるように、移流通路２で接続されている。

放電加工機１は、ワイヤー放電加工機であって、ワイヤーからなる電極７と、電極７を送り出して上下動させる送り機構８と、ケーブル１０，１０を介して電極７およびワークＷに電圧を印加する電源９と、加工液６にイオン交換処理を施すイオン交換手段５と、加工液６を移流させるポンプ１２と、加工液６を貯留する加工槽１３と、を備えている。なお、イオン交換手段５は、放電加工機１に外付けされるものであってもよい。

イオン交換手段５は、イオン交換樹脂を収容体に充填したものであり、清水槽１６および加工槽１３と移流通路２で接続されている。清水槽１６に貯留されている加工液６は、ポンプ１２により移流通路２を介してイオン交換手段５および加工槽１３に送られる。加工液６は、水系加工液または油系加工液のいずれを使用してもかまわないが、油系加工液を使用する場合は、図１の点線で示すように、清水槽１６の加工液６を、イオン交換手段５を介さないで直接加工槽１３に送ることもできる。

加工槽１３内には、ワークＷが固定されるテーブルであって、ＮＣ制御により平面的な移動が制御されるクロステーブル１４が配置されており、放電加工は、クロステーブル１４にワークＷを固定しワークＷを加工液６に浸たした状態で、クロステーブル１４を移動させながら行われる。また、加工槽１３には、加工液６を排出する移流通路２が接続されており、使用済みの加工液６が汚水槽１５に送られる。

なお、放電加工機１は、上記構成に特に限定されるものではなく、既存の種々の放電加工機を使用することができる。例えば、放電加工機１は、上記の加工液６にワークＷを浸す浸漬方式のものに代えて、吹き掛け方式のものであってもよく、また、クロステーブル１４を移動させる方式のものに代えて、電極ガイドを移動させる方式のものであってもよい。また、放電加工機１は、型彫放電加工機または細穴放電加工機であってもよい。

汚水槽１５は、加工槽１３の下流側に配置され、加工槽１３から排出される使用済みの加工液６を貯留する。汚水槽１５の構成は、流体を貯留できる構成であればよい。なお、汚水槽１５に未使用の加工液６を貯留して放電加工装置を使用してもよい。

前処理手段３は、汚水槽１５の下流側に設置され、図２に示すように、加工液６が流入する流入口２１および加工液６が流出する流出口２２を備える遠心分離部２３と、遠心分離部２３の下方に連結する沈降部２４とによって構成されている。
遠心分離部２３は、流体から不純物を分離するための遠心分離装置（図示略）をその室内に備えている。遠心分離装置としては、例えば、ポンプで流体を回転させ、不純物を遠心分離する装置などを用いることができる。
沈降部２４は、遠心分離部２３の室内と連続する空間を有し、その下方には、沈降した不純物を流体（加工液６）と共に排出するための排出口２６と、流体の排出を制御するドレインバルブ２５と、を備えている。

前処理手段３によると、流入口２１より加工液６が流入し、遠心分離部２３の室内において遠心分離装置により加工液６と磁性体・非磁性体の不純物が分離され、加工液６は流出口２２より流出し、不純物は沈降部２４の空間に沈降していく。また、ドレインバルブ２５を開放すると、沈降部２４に堆積した不純物が流体（加工液６）と共に排出口２６より排出される。

以上に示した前処理手段３は、上記構成により、従来の放電加工において使用されているフィルターに比べ、より微小な不純物を除去することができる。また、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用しないので、ランニングコストを抑えることができ、前処理手段３を定期的にメンテナンスするといった手間も省ける。

なお、前処理手段３は、上記構成に特に限定されるものではなく、従来の放電加工において使用されているフィルターであってもよい。

浄化手段４、４は、図３に示すように、パイプ３１、振動子３２、磁気発生手段３３及び歯付座金３４などにより構成され、前処理手段３の下流側において直列的に設置される。

パイプ３１は、加工液６が流入する流入口３５と、加工液６が流出する流出口３６とを備える断面円形の直管であり、金属で形成されている。パイプ３１の金属としては、オーステナイト系ステンレスが適している。

パイプ３１の内部の一区間には処理室３７が設けられ、処理室３７の上流側には処理前室３８が設けられている。パイプ３１の内径は、処理前室３８においては下流に向って小さくなり、処理室３７においては一定となっている。これにより、処理前室３８において、加工液６の流速は下流に向って加速する。

処理室３７の入口には、図４に表される複数の捻れた内歯３９を有する歯付座金３４が配置されている。これにより、処理室３７において、加工液６に回転渦巻運動を与えられる。しかも、上記の処理前室３８における流速の加速とあいまって、加工液６に強い回転渦巻運動が生じることとなる。

処理室３７内には、金属製のスプリング４０と、当該スプリング４０に巻きつけられる金属製のサブスプリング４１とからなる振動子３２が備えられている。スプリング４０は、その一端が歯付座金３４に支持され、パイプ３１の内面に沿ってパイプ３１と同軸的に配置される。このように配置すると、処理室３７の軸方向断面の中心部に障害物が存在しないので、加工液６に回転渦運動が生じやすくなる。また、スプリング４０およびサブスプリング４１をパイプ３１の内周面に接触させることができる。

ここで、スプリング４０は、磁化しやすいマルテンサイト系ステンレスで、サブスプリング４１は、ステンレス等で形成するのが好ましい。また、スプリング４０を加工液６の圧力で確実に振動させるため、スプリング４０のばね定数は比較的に小さいほうが好ましい。

このように振動子３２を構成することで、振動子３２は、以下に示す磁気発生手段３３により磁化可能となり、また、移流する加工液６の圧力により振動する。振動子３２が振動すると、加工液６が直接攪拌されると共に、振動子３２とパイプ３１の内周面との間で摩擦が生じ、加工液６が静電的に荷電しやすくなる。
さらに、スプリング４０にサブスプリング４１を巻きつけて振動子３２を構成しているので、振動子３２とパイプ３１の内周面との接触面積が増加し、加工液６がより一層静電的に荷電しやすくなる。また、振動子３２の表面形状が複雑化するので、加工液６に含まれる磁性不純物が補足され易くなっている。

パイプ３１の外周面には、振動子３２を磁化する磁気発生手段３３がパイプ３１と同軸的に配置されている。磁気発生手段３３は、同じ磁極同士を対向させた状態で積層される複数枚の円盤状の永久磁石４２と、円盤状の永久磁石４２が収容される金属製のケース４３とにより構成されている。円盤状の永久磁石４２としては、磁力の強いネオジム磁石等が適している。このように磁気発生手段３３を構成すると、処理室３７内で強磁場の領域を複数発生させると共に、振動子３２を確実に磁化することができる。

磁気発生手段３３の長さは、処理室３７の区間長と同程度の長さとなっている。また、磁気発生手段３３は、処理室３７に近接して振動子３２を磁化することができる第一位置Ｐ１と、処理室３７から離れて振動子３２が磁化しなくなる第二位置Ｐ２との間を、パイプ３１の外周面に沿って軸方向に移動可能となっている。これにより、加工液６の浄化作業と浄化手段４のクリーニング作業との切り替えを容易に行うことができる。具体的には、加工液６の浄化作業を行う場合、磁気発生手段３３を第一位置Ｐ１に配置すると、振動子３２が磁化され、加工液６に含まれる磁性不純物が振動子３２に捕捉される。また、浄化手段４のクリーニング作業を行う場合、磁気発生手段３３を第二位置Ｐ２に配置すると、振動子３２に捕捉された磁性不純物が流体（加工液６）と共に浄化手段４の流出口３６から排出される。なお、磁気発生手段３３の移動は、シリンダ機構などを備えた駆動装置により自動的に行われるものであってもよい。

以上に示した浄化手段４によると、加工液６が歯付座金３４を通過すること、振動子３２が加工液６の圧力により振動すること、及び磁気発生手段３３によって磁化した振動子３２の磁気が静電的に荷電した加工液６に作用することにより、処理室３７内で加工液６が回転渦運動し、加工液６に含まれる微小な磁性不純物が凝集して粗大化する。また、粗大化した磁性不純物は、磁気発生手段３３により磁化された振動子３２に捕捉される。

なお、浄化手段４、４の数は、二つでなくてもよく、使用状況に応じて好適な数とすることができる。

清水槽１６は、浄化手段４，４の下流側に配置され、前処理手段３および浄化手段４，４により浄化された加工液６が貯留される。清水槽１６の構成は、特に限定されるものではなく、流体を貯留できる構成であればよい。

以上に示した本発明に係る放電加工装置には、上記前処理手段３および浄化手段４，４の下流に、上記前処理手段３および浄化手段４，４をクリーニングする際に排出される流体（加工液６）を浄化して貯留する不純物分離槽１７を備えることもできる。
不純物分離槽１７は、前処理手段３とは、前処理手段３の排出口２６と移流通路２で接続され、浄化手段４，４とは、下流側の浄化手段４と清水槽１６との間の移流通路２を分岐して接続される。浄化手段４，４から清水槽１６または不純物分離槽１７に流体（加工液６）を送る経路は、バルブ１８，１８により制御される。
不純物分離槽１７には、加工液の不純物を浄化するためのフィルター（図示略）が備えられている。
なお、この浄化された流体（加工液６）を再利用するため、不純物分離槽１７と清水槽１６を移流通路２で接続し、浄化した流体（加工液６）を清水槽１６に送る構成とすることもできる。

本発明に係る放電加工装置は、放電加工機１を複数台備えるものであってもよく、清水槽１６と複数の放電加工機１をそれぞれ移流通路２で接続する構成とすることもできる。これによると、複数台の放電加工機１により放電加工を並行して行うことができる。また、放電加工機１の台数に応じて前処理手段３や浄化手段４などを備える必要が無いので、放電加工機１が増加しても前処理手段３および浄化手段４などに関する設備費用が発生しない。

本発明に係る放電加工装置の使用方法について、説明する。
汚水槽１５に貯留される使用済みの加工液６は、ポンプ１１により移流通路２を介して前処理手段３と浄化手段４，４を経て清水槽１６に送られる。ここで、加工液６は、前処理手段３により、μレベルの比較的に大きな不純物が除去される。さらに、浄化手段４，４により、前処理手段３で除去できないμレベル以下であってナノμレベル以上の大きさである微小な不純物が除去される。この際、浄化手段４，４の磁気発生手段３３は振動子３２を磁化できる第一位置Ｐ１に配置しておく。浄化手段４，４により浄化された加工液６は、清水槽１６に送られて貯留される。
清水槽１６に貯留された加工液６は、ポンプ１２により移流通路２を介してイオン交換手段５を経て加工槽１３に送られる。ここで、加工液６は、イオン交換手段５によりイオン交換処理が施され、前処理手段３および浄化手段４，４で除去できないナノμレベル以下の微細なイオン不純物が除去される。
さらに、加工槽１３内のクロステーブル１４にワークＷを固定し、ワークＷを加工液６に浸漬させる。そして、クロステーブル１４を制御すると共に送り機構８により電極７を送りながら、電極７に電圧を印加して放電加工が行われる。
加工に使用された使用済みの加工液６は、加工槽１３から移流通路２を介して汚水槽１５に送られ、使用済みの加工液６は循環して再利用される。

なお、放電加工中は、加工液６にワークＷの加工屑が蓄積するので、放電加工機１の運転と共に、加工液６を循環して浄化させることが好ましい。また、放電加工の前に、あらかじめ前処理手段３および浄化手段４，４により繰り返し加工液６の浄化処理を行っておくと、より一層加工液６を浄化することができる。

以上に示した、本発明に係る放電加工装置によると以下の効果が得られる。
本発明に係る放電加工装置によると、前処理手段３およびイオン交換手段５により加工液６に含まれる不純物を除去すると共に、従来これらの処理によっては処理できなかった微小な不純物を浄化手段４，４で除去することにより、放電加工の加工速度を著しく向上させることができる。ファーストカットの工程においては、従来に比べ、加工速度が約１．２〜２．０倍上昇する。しかも、このように加工速度が著しく向上するにもかかわらず、放電加工を安定的に行うことができ、ワークＷの加工精度も維持される。また、電極ガイドを移動させる方式の放電加工機を用いる場合には、密着加工のみならず、片浮きまたは両浮き加工においても加工速度が上昇する。

さらに、本発明に係る放電加工装置の放電加工機１は、既存の放電加工機を用いることができるので、放電加工装置のコストを抑えることができる。また、放電加工に使用した使用済みの加工液６を再利用するので、ランニングコストを抑えられ、加工液６の廃棄による環境負荷も低減させることができる。

また、上記放電加工装置において、水系の加工液６を使用する場合にあっては、従来と比べ、ワークＷの腐食が低減し、ワークＷの品質が向上する。また、イオン交換手段５に用いられるイオン交換樹脂の寿命が延び、イオン交換樹脂の交換回数が減少するので、ランニングコストを抑えることができる。

また、本発明に係る放電加工装置によると、前処理手段３および浄化手段４，４は、フィルターエレメントなどの消耗部材を使用しないので、ランニングコストを抑えられる。しかも、前処理手段３および浄化手段４，４のメンテナンスを長期間行う必要が無いので、放電加工装置を長時間、連続的に運転させることができる。

本発明に係る放電加工装置の効果を検証するため、機種の異なる放電加工機１を用いて、上記本発明の実施形態と従来の方式とにより放電加工のテスト加工を行った。なお、従来の方式による放電加工においては、従来のフィルターとイオン交換樹脂を備えるイオン交換手段５とにより加工液６の浄化を行っている。

テスト加工の条件については、電極７であるワイヤーの径をφ＝０．２０ｍｍまたは０．２５ｍｍとした。また、ワークＷは、厚さＴ＝２０ｍｍの冷間ダイス鋼ＳＫＤ１１または厚さＴ＝４０ｍｍの銅を用いた。ワークＷの加工形状は、図５に示す第一形状５１または図６に示す第二形状５２とした。

表１ないし表４にファーストカットのテスト結果を示す。表１はソディック社製のワイヤー放電加工機ＡＱ３２５Ｌを使用して放電加工を行った場合、表２はファナック社製のワイヤー放電加工機ＲＯＢＯＣＵＴα−１ｉｃを使用して放電加工を行った場合、表３は西部電機社製のワイヤー放電加工機Ｍ５００Ｓを使用して放電加工を行った場合、表４は三菱電機社製のワイヤー放電加工機ＤＷＣ１１０ＳＺを使用して放電加工を行った場合、のテスト結果を示す。表中の電圧、電流および加工速度は、検出器で計測された実測の放電電圧、放電電流および放電加工速度を表す。

テスト加工の結果によると、全てのケースにおいて、本発明は、従来の方式より、約１．２倍から２．０倍の範囲内で加工速度が速くなっている。しかも、本発明は、従来の方式より加工速度が速くなっているにもかかわらず、加工が不安定になることはなく、精度良く所定の加工形状に加工された。また、表１によると、本発明は、従来の方式に比べ、放電電圧および放電電流が大きくなることが確認された。
以上の結果より、本発明によると、従来の方式に比べ、放電加工の加工速度が大幅に向上し、しかも、放電加工を安定的に精度よく行うことができることが証明された。

本発明の別の実施形態としては、上記実施形態において、上記汚水槽１５を清水槽１６に変更し、清水槽１６に貯留された未使用の加工液６を前処理手段３および浄化手段４，４により浄化し、これを清水槽１６に貯留する形態や、上記清水槽１６を汚水槽１５に変更し、汚水槽１５に貯留された使用済みの加工液６を前処理手段３および浄化手段４，４により浄化し、これを汚水槽１５に貯留する形態が挙げられる。

以上に示した本発明の実施形態は本発明の例示であり、本発明は上記の実施形態の構成に限定されるものではない。

１ 放電加工機
２ 移流通路
３ 前処理手段
４ 浄化手段
５ イオン交換手段
６ 加工液
７ 電極
８ 送り機構
９ 電源
１０ ケーブル
１１、１２ ポンプ
１３ 加工槽
１４ クロステーブル
１５ 汚水槽
１６ 清水槽
１７ 不純物分離槽
１８ バルブ
２１ 流入口
２２ 流出口
２３ 遠心分離部
２４ 沈降部
２５ ドレインバルブ
２６ 排出口
３１ パイプ
３２ 振動子
３３ 磁気発生手段
３４ 歯付座金
３５ 流入口
３６ 流出口
３７ 処理室
３８ 処理前室
３９ 内歯
４０ スプリング
４１ サブスプリング
４２ 永久磁石
４３ ケース
５１ 第一形状
５２ 第二形状
Ｐ１ 第一位置
Ｐ２ 第二位置
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 電極（７）とワーク（Ｗ）との間隙に加工液（６）を介在させ電極（７）に電圧を印加してワーク（Ｗ）を加工する放電加工機（１）と、加工液（６）が移流する移流通路（２）と、放電加工機（１）の上流側の移流通路（２）に設けられ、加工液（６）に含まれる不純物を除去する浄化手段（４）と、を備え、
   前記浄化手段（４）は、加工液（６）の不純物を除去する処理室（３７）と、処理室（３７）の内周面に沿って同軸的に配置される磁化可能な振動子（３２）と、処理室（３７）の外周側で同軸的に配置され、前記振動子（３２）を磁化する磁気発生手段（３３）と、を備え、
   処理室（３７）の入口は、複数の捻れた内歯（３９）を有する歯付座金（３４）で構成され、前記振動子（３２）は、金属製のスプリング（４０）と、前記スプリング（４０）に巻きつけられるサブスプリング（４１）と、により構成され、前記磁気発生手段（３３）は、複数の円盤状の永久磁石（４２）で構成され、前記振動子（３２）を磁化することができる第一位置（Ｐ１）と、磁化しなくなる第二位置（Ｐ２）との間を、処理室（３７）の同軸方向に沿って移動可能であることを特徴とする放電加工装置。
2. 浄化手段（４）の下流側の移流通路（２）に、加工液（６）にイオン交換処理を施すイオン交換手段（５）を備えることを特徴とする請求項１記載の放電加工装置。
3. 浄化手段（４）の上流側の移流通路（２）に、遠心分離により加工液（６）に含まれる不純物を除去する前処理手段（３）を備えることを特徴とする請求項１または２記載の放電加工装置。
4. 放電加工機（１）で使用した使用済みの加工液（６）を移流通路（２）に排出し、加工液（６）を循環させて使用することを特徴とする請求項１、２または３記載の放電加工装置。
5. 放電加工機（１）をさらに複数台備え、それぞれの放電加工機（１）に移流通路（２）を介して加工液（６）を送ることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の放電加工装置。
   

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