JP6164611B2 - Electrolytic machining method, tool electrode for electrolytic machining, and electrolytic machining apparatus - Google Patents

Electrolytic machining method, tool electrode for electrolytic machining, and electrolytic machining apparatus Download PDF

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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

本発明は、電解加工方法、電解加工用の工具電極および電解加工装置に関する。   The present invention relates to an electrolytic machining method, a tool electrode for electrolytic machining, and an electrolytic machining apparatus.

導電性の工作物と電極との間に電解液を噴射しつつ電解加工する電解加工装置が知られている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2007−069328号公報
There is known an electrolytic processing apparatus that performs electrolytic processing while injecting an electrolytic solution between a conductive workpiece and an electrode.
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-069328

これまでの電解加工装置は、工作物を広範囲に亘って電解液に浸漬させるので、加工対象となる領域以外においても加工が進んでしまい、加工精度の低下を免れなかった。   The conventional electrolytic processing apparatus immerses the workpiece in the electrolyte over a wide range, so that the processing proceeds even in a region other than the region to be processed, and the reduction in processing accuracy is inevitable.

本発明の第1の態様における電解加工方法は、工具電極を工作物へ接近させる接近工程と、工具電極の内部、工具電極の先端部と工作物の表面との間、工具電極の内部の順に電解液を循環させる循環工程と、電解液を介して工具電極と工作物との間に電流を流す通電工程とを有する。   The electrolytic machining method according to the first aspect of the present invention includes an approaching step in which the tool electrode approaches the workpiece, the inside of the tool electrode, the tip of the tool electrode and the surface of the workpiece, and the inside of the tool electrode in this order. A circulation step of circulating the electrolytic solution; and an energization step of passing a current between the tool electrode and the workpiece via the electrolytic solution.

本発明の第2の態様における電解加工用の工具電極は、電解液を流通させて先端部から吐出させる第1内通孔と、電解液を先端部から吸引して流通させる第2内通孔とを備える。   The tool electrode for electrolytic processing according to the second aspect of the present invention includes a first inner through-hole that causes the electrolytic solution to flow and be discharged from the tip portion, and a second inner through-hole that sucks and circulates the electrolytic solution from the tip portion. With.

本発明の第3の態様における電解加工装置は、上記の工具電極が装着される電解加工装置であって、第2内通孔に接続された、電解液を吸引して循環させる吸引用ポンプを備える。   An electrolytic processing apparatus according to a third aspect of the present invention is an electrolytic processing apparatus to which the above-described tool electrode is attached, and includes a suction pump connected to the second internal hole for sucking and circulating the electrolytic solution. Prepare.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係る放電加工機を概念的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows notionally the electric discharge machine which concerns on this embodiment. 放電加工機に装着される工具電極と、加工対象である工作物の断面図である。It is sectional drawing of the tool electrode with which an electric discharge machine is mounted | worn, and the workpiece which is a process target. 穴加工の各段階を示す、工具電極と工作物の断面図である。It is sectional drawing of a tool electrode and a workpiece | work which shows each step of drilling. 穴加工中における極間距離と吸引圧力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance between electrodes during a hole process, and a suction pressure. 送り量と側面ギャップとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a feed amount and a side surface gap. 穴加工の制御フロー図である。It is a control flowchart of hole processing. 平面加工への応用を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the application to plane processing. 印加制御のバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of application control.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、本実施形態に係る電解加工装置10を概念的に示す概念図である。電解加工装置10は、工具電極100が装着されて、電解加工により加工対象である工作物200に穴加工を施す装置である。なお、図示するように、工具電極100の中心軸に沿って工作物200から遠ざかる方向をz軸プラス方向とする。また、z軸に直交する一方向をx軸、z軸およびx軸共に直交する方向をy軸とする。以降のいくつかの図においては、図1の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。   FIG. 1 is a conceptual diagram conceptually showing an electrolytic processing apparatus 10 according to the present embodiment. The electrolytic processing apparatus 10 is an apparatus that is equipped with a tool electrode 100 and performs hole processing on a workpiece 200 to be processed by electrolytic processing. As shown in the figure, the direction away from the workpiece 200 along the central axis of the tool electrode 100 is the z-axis plus direction. One direction orthogonal to the z axis is defined as the x axis, and the direction orthogonal to both the z axis and the x axis is defined as the y axis. In the following several figures, the coordinate axes are displayed so that the orientation of each figure can be understood with reference to the coordinate axes of FIG.

電解加工装置10は、工作物200を載置するステージ300、z軸方向へ進退可能に工具電極100を保持するホルダー400、電解液550を吸引するポンプ500、電解液を介して工具電極100と工作物200の間に電流を流す電源600および電解加工装置10の全体を制御する制御ユニット700を主に備える。制御ユニット700は、CPU710と操作パネル720を含む。CPU710は、操作パネル720を介して入力された加工手順、加工条件等に従って加工制御を実行する。操作パネル720は、タッチパネルなどの入力部を備える表示装置であり、操作者からの入力を受け付けると共に、メニュー項目、加工進捗等の表示を行う。   The electrolytic processing apparatus 10 includes a stage 300 on which the workpiece 200 is placed, a holder 400 that holds the tool electrode 100 so as to be movable back and forth in the z-axis direction, a pump 500 that sucks the electrolytic solution 550, and the tool electrode 100 through the electrolytic solution. A power supply 600 for passing an electric current between the workpieces 200 and a control unit 700 for controlling the entire electrolytic processing apparatus 10 are mainly provided. The control unit 700 includes a CPU 710 and an operation panel 720. The CPU 710 executes processing control in accordance with the processing procedure, processing conditions, and the like input via the operation panel 720. The operation panel 720 is a display device including an input unit such as a touch panel, and accepts input from an operator and displays menu items, processing progress, and the like.

工具電極100は、詳しくは後述するが、電解液550を供給する供給口120と、電解液550を回収する回収口130を備える金属製の工具電極である。電解液550は、工作物200の加工予定位置210に対向する端面である先端部110から加工予定位置210へ向けて吐出され、再び先端部110から回収される。工具電極100は、ホルダー400に交換可能に装着される。具体的には、クランプによりホルダー400に固定される。   The tool electrode 100 is a metal tool electrode including a supply port 120 for supplying the electrolytic solution 550 and a recovery port 130 for collecting the electrolytic solution 550, as will be described in detail later. The electrolytic solution 550 is discharged from the tip portion 110 which is an end surface facing the planned machining position 210 of the workpiece 200 toward the planned machining position 210 and is collected again from the distal end portion 110. The tool electrode 100 is replaceably mounted on the holder 400. Specifically, it is fixed to the holder 400 by a clamp.

ホルダー400は、z軸方向に沿って固定された支柱410に軸支されており、ホルダー400と一体的に設けられた駆動部420の駆動力により、支柱410を上下する。したがって、工具電極100は、ホルダー400の上下移動に伴って、工作物200に対して進退する。特に、穴加工中は駆動部420がCPU710によって制御され、工具電極100は、矢印490方向(z軸マイナス方向)へ段階的に送られる。なお、駆動部420は、例えば、支柱410に噛み合うギア機構を含むモータによって構成される。   The holder 400 is pivotally supported by a support column 410 fixed along the z-axis direction, and moves up and down the support column 410 by a driving force of a drive unit 420 provided integrally with the holder 400. Therefore, the tool electrode 100 advances and retreats with respect to the workpiece 200 as the holder 400 moves up and down. In particular, during drilling, the drive unit 420 is controlled by the CPU 710, and the tool electrode 100 is sent stepwise in the direction of arrow 490 (z-axis minus direction). In addition, the drive part 420 is comprised by the motor containing the gear mechanism which meshes | engages with the support | pillar 410, for example.

ステージ300は、チャック310により工作物200を固定する載置台である。チャック310は、xy平面方向へ移動可能であり、工作物200の表面に設定される加工予定位置210を、工具電極100の先端部110の直下に配置することができる。   The stage 300 is a mounting table on which the workpiece 200 is fixed by the chuck 310. The chuck 310 is movable in the xy plane direction, and a planned machining position 210 set on the surface of the workpiece 200 can be disposed immediately below the tip portion 110 of the tool electrode 100.

ポンプ500は、回収口130に接続された回収チューブ562を介して、電解液550を吸引する吸引ポンプである。回収された電解液550は、濾過装置580へ送られて不純物が濾過される。そして、濾過された電解液550は、濾過装置580に接続された還流チューブ563を介して、タンク520へ送られて貯蔵される。   The pump 500 is a suction pump that sucks the electrolytic solution 550 through a recovery tube 562 connected to the recovery port 130. The collected electrolytic solution 550 is sent to the filtering device 580 to filter impurities. Then, the filtered electrolyte 550 is sent to the tank 520 and stored through the reflux tube 563 connected to the filtering device 580.

ポンプ500は、例えば、ゲージ圧で最大吸引圧力が−53kPa、最大吸引量が0.6L/min程度の能力を有する。また、ポンプ500は、圧力計510を備え、圧力計510は、電解液550の吸引圧力を出力する。CPU710は、加工中においては圧力計510の出力を受け取って、電解液550の吸引圧力を監視する。   The pump 500 has, for example, a gauge pressure with a maximum suction pressure of −53 kPa and a maximum suction amount of about 0.6 L / min. Further, the pump 500 includes a pressure gauge 510, and the pressure gauge 510 outputs a suction pressure of the electrolytic solution 550. During processing, the CPU 710 receives the output of the pressure gauge 510 and monitors the suction pressure of the electrolytic solution 550.

タンク520は、電解液550を貯蔵する容器である。タンク520には供給チューブ561の一端が接続されており、供給チューブ561の他端は供給口120に接続されている。供給チューブ561は、電解加工装置10の停止状態においても電解液550で満たされるように、タンク520と供給口120に接続されている。   The tank 520 is a container that stores the electrolytic solution 550. One end of a supply tube 561 is connected to the tank 520, and the other end of the supply tube 561 is connected to the supply port 120. The supply tube 561 is connected to the tank 520 and the supply port 120 so as to be filled with the electrolytic solution 550 even when the electrolytic processing apparatus 10 is stopped.

このように、電解液550の循環経路は、タンク520→供給チューブ561→工具電極100(供給口120→先端部110→回収口130)→回収チューブ562→ポンプ500→濾過装置580→還流チューブ563→(タンク520)として確立される。ここで、電解液550を循環させるポンプ500は、上述の通り工具電極100の回収口130に接続された吸引ポンプとして設けられており、本実施形態においては、供給口120に電解液550を押し出す送出用のポンプは接続されていない。電解液550が工具電極100の先端部110を経て循環するメカニズムは、他の図を用いて後述する。なお、本実施形態においては、回収した電解液550を濾過してタンク520へ戻す構成であるが、タンク520が加工に必要な量の電解液550を貯蔵できるのであれば、電解液550をタンク520へ戻す構成でなくても良い。   Thus, the circulation path of the electrolytic solution 550 is as follows: tank 520 → supply tube 561 → tool electrode 100 (supply port 120 → tip portion 110 → recovery port 130) → recovery tube 562 → pump 500 → filter device 580 → reflux tube 563. → established as (tank 520). Here, the pump 500 for circulating the electrolytic solution 550 is provided as a suction pump connected to the recovery port 130 of the tool electrode 100 as described above. In the present embodiment, the electrolytic solution 550 is pushed out to the supply port 120. The pump for delivery is not connected. The mechanism by which the electrolytic solution 550 circulates through the tip portion 110 of the tool electrode 100 will be described later with reference to other drawings. In the present embodiment, the collected electrolytic solution 550 is filtered and returned to the tank 520. However, if the tank 520 can store an amount of the electrolytic solution 550 necessary for processing, the electrolytic solution 550 is stored in the tank. The configuration of returning to 520 is not necessary.

電源600は、電力線610を介して工作物200に正電圧を印加し、グランド線620を介して工具電極100を接地電位に保つ。なお、電力線610は、直接的に工作物200に接続されていても、チャック310などを介して工作物200に接続されていても良い。同様に、グランド線620は、直接的に工具電極100に接続されていても、ホルダー400などを介して工具電極100に接続されていても良い。   The power supply 600 applies a positive voltage to the workpiece 200 via the power line 610 and keeps the tool electrode 100 at the ground potential via the ground line 620. The power line 610 may be directly connected to the workpiece 200 or may be connected to the workpiece 200 via the chuck 310 or the like. Similarly, the ground line 620 may be directly connected to the tool electrode 100 or may be connected to the tool electrode 100 via the holder 400 or the like.

電源600の通電のオン、オフおよび通電量はCPU710の制御信号により制御される。CPU710は、例えば加工中のパルス電流の値が一定になる定電流モードにより電源600の通電を制御する。パルス電流は、例えば、ハイレベルの電流値が15A、ローレベルの電流値が0A、パルス幅が5msec、パルス周期が50msecと設定される。   The power supply 600 is turned on / off and the amount of power supply is controlled by a control signal from the CPU 710. The CPU 710 controls energization of the power supply 600 in a constant current mode in which, for example, the value of the pulse current during processing is constant. For example, the pulse current is set such that the high-level current value is 15 A, the low-level current value is 0 A, the pulse width is 5 msec, and the pulse period is 50 msec.

図2は、電解加工装置10に装着される工具電極100と、加工対象である工作物200の断面図である。本実施形態に係る工具電極100は、二重円筒構造であり、その胴部をホルダー400によって保持されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the tool electrode 100 mounted on the electrolytic processing apparatus 10 and the workpiece 200 to be processed. The tool electrode 100 according to the present embodiment has a double cylindrical structure, and its body is held by a holder 400.

より具体的には、外筒140と内筒150の2つの筒がz軸方向を中心軸として同心状に入れ子に嵌め込まれている。外筒140の上部の内径と内筒150の上部の外径とはほぼ等しく、互いに嵌合している。外筒140は、当該上部以外においては、先端部110まで当該上部よりも内径が大きく形成されている。当該上部の下端側の境界部には、Oリング160が嵌め込まれており、外筒140と内筒150を互いに固定している。   More specifically, the two cylinders of the outer cylinder 140 and the inner cylinder 150 are concentrically fitted with the z-axis direction as the central axis. The inner diameter of the upper part of the outer cylinder 140 and the outer diameter of the upper part of the inner cylinder 150 are substantially equal and are fitted to each other. The outer cylinder 140 is formed to have a larger inner diameter than the upper part up to the tip part 110 except for the upper part. An O-ring 160 is fitted in a boundary portion on the lower end side of the upper part, and the outer cylinder 140 and the inner cylinder 150 are fixed to each other.

例えば、外筒140の外径は10mmであり、上記上部以外の内径は8mmである。同様に、内筒150の外径は5mmであり、内径は3mmである。なお、図においては、説明の観点からこの比率とは異なる比率で示している。   For example, the outer diameter of the outer cylinder 140 is 10 mm, and the inner diameter other than the upper part is 8 mm. Similarly, the outer diameter of the inner cylinder 150 is 5 mm, and the inner diameter is 3 mm. In the figure, the ratio is different from this ratio from the viewpoint of explanation.

このように二重円筒構造を採用することにより、外筒140の内面と内筒150の外面との間の空間である第1内通孔121と、内筒150の内面から中心軸側の空間である第2内通孔131とが形成される。第1内通孔121は、工具電極100の上方において、電解液550を導入する供給口120と連通している。第2内通孔131は、工具電極100の上端において、電解液550を排出する回収口130と連通している。   By adopting the double cylindrical structure in this way, the first inner through hole 121 that is a space between the inner surface of the outer cylinder 140 and the outer surface of the inner cylinder 150, and the space on the central axis side from the inner surface of the inner cylinder 150. The second inner through hole 131 is formed. The first inner through hole 121 communicates with the supply port 120 through which the electrolytic solution 550 is introduced above the tool electrode 100. The second inner hole 131 communicates with the recovery port 130 that discharges the electrolytic solution 550 at the upper end of the tool electrode 100.

第1内通孔121は、先端部110側で開口されており、開口部は電解液550を加工予定位置210へ吐出する吐出口171として機能する。第2内通孔131も、先端部110側で開口されており、開口部は電解液550を吸引する吸引口172として機能する。このような構造においては、第1内通孔121の吐出口171は、第2内通孔131の吸引口172よりも、先端部110において周縁側に設けられることになる。   The first inner through hole 121 is opened on the distal end 110 side, and the opening functions as a discharge port 171 that discharges the electrolytic solution 550 to the planned processing position 210. The second inner through-hole 131 is also opened on the distal end portion 110 side, and the opening functions as a suction port 172 that sucks the electrolyte solution 550. In such a structure, the discharge port 171 of the first inner through hole 121 is provided on the peripheral side at the distal end portion 110 than the suction port 172 of the second inner through hole 131.

図示するように、先端部110は、外筒140の先端部である外筒先端部141と、内筒150の先端部である内筒先端部151とから構成される。外筒先端部141は、内径が先端へ向かって徐々に大きくなるような、先細となるテーパを有する。内筒先端部151は、外筒140方向へ伸延する鍔部として形成される。鍔部は、工作物200の表面である加工予定位置210に対向する面においては平面であるが、外筒140方向へ向かって徐々に肉薄となるテーパを有する。本実施形態において、鍔部の外径は9mmである。このような、外筒先端部141のテーパと内筒先端部151のテーパにより、吐出口171は、第1内通孔121の流路断面よりも狭い開口となり、また、鉛直方向よりも若干周縁方向へ傾斜して形成される。   As shown in the drawing, the distal end portion 110 includes an outer cylinder distal end portion 141 that is a distal end portion of the outer cylinder 140 and an inner cylinder distal end portion 151 that is a distal end portion of the inner cylinder 150. The outer cylinder tip 141 has a taper that tapers so that the inner diameter gradually increases toward the tip. The inner cylinder front end 151 is formed as a flange extending in the direction of the outer cylinder 140. The collar portion is a flat surface on the surface of the workpiece 200 that faces the planned machining position 210, but has a taper that gradually becomes thinner toward the outer cylinder 140. In this embodiment, the outer diameter of the collar is 9 mm. Due to the taper of the outer cylinder tip 141 and the taper of the inner cylinder tip 151, the discharge port 171 becomes an opening narrower than the flow path cross section of the first inner through hole 121, and has a slightly peripheral edge in the vertical direction. Inclined in the direction.

内筒先端部151がこのような幅広な鍔部として形成されることにより、内筒先端部151は、加工予定位置210との間で電流を流す実効的な電極として機能する。したがって、少なくとも内筒150が導電体であれば、外筒140が絶縁体であっても穴加工を行うことができる。内筒150には、工作物200の素材に応じて様々な導電体を採用し得るが、例えば工作物200がステンレス鋼で場合、黄銅を用いることができる。なお、本実施形態においては、工作物200は、ステンレス鋼であるSUS304であり、外筒140、内筒150共に黄銅を用いるものとして説明する。また、電解液550は、工具電極100および工作物200の素材に応じて適宜選択される。例えば、本実施形態においては、NaNOの10重量%溶液を用いる。 By forming the inner cylinder front end portion 151 as such a wide flange portion, the inner cylinder front end portion 151 functions as an effective electrode for flowing a current between the planned processing position 210. Therefore, if at least the inner cylinder 150 is a conductor, even if the outer cylinder 140 is an insulator, drilling can be performed. Various conductors can be adopted for the inner cylinder 150 according to the material of the workpiece 200. For example, when the workpiece 200 is stainless steel, brass can be used. In the present embodiment, the workpiece 200 is SUS304, which is stainless steel, and the outer cylinder 140 and the inner cylinder 150 are described using brass. Further, the electrolytic solution 550 is appropriately selected according to the material of the tool electrode 100 and the workpiece 200. For example, in the present embodiment, a 10% by weight solution of NaNO 3 is used.

外筒先端部141は、内筒先端部151よりも、工作物200側へ突出している。電解加工においては、工具電極100と工作物200とを接触させない。加工時において、工作物200の表面に対する外筒先端部141のクリアランスをcとする。また、内筒先端部151と工作物200の表面との距離である極間距離をgとする。すると、外筒先端部141の内筒先端部151に対する突出量は、g−cとなる。本実施形態においては、突出量は50μmである。 The outer cylinder tip 141 protrudes toward the workpiece 200 with respect to the inner cylinder tip 151. In the electrolytic machining, the tool electrode 100 and the workpiece 200 are not brought into contact with each other. At the time of processing, let c be the clearance of the outer cylinder tip 141 with respect to the surface of the workpiece 200. Further, the distance between electrodes is the distance between the inner cylindrical tip 151 and the surface of the workpiece 200 and g w. Then, the projecting amount against the inner cylindrical tip 151 of the barrel tip portion 141, a g w -c. In the present embodiment, the protruding amount is 50 μm.

このような断面構造において、先端部110が工作物200の表面に十分接近し、電解液550がポンプ500により吸引されて循環している状況における流路について説明する。   In such a cross-sectional structure, a flow path in a state where the tip portion 110 is sufficiently close to the surface of the workpiece 200 and the electrolytic solution 550 is sucked and circulated by the pump 500 will be described.

電解液550は、供給口120から第1内通孔121へ導入され、第1内通孔121を通過して吐出口171へ到達する。そして、電解液550は、ポンプ500の吸引力により吐出口171から吐出される。吸引圧力は中心軸方向である吸引口172側から作用し、また、外筒先端部141が工作物200の表面側へ突出して外部に漏れにくい構造であることから、ほぼ全量の電解液550が吸引口172へ向かって流動する。すなわち、電解液550は、内筒先端部151と工作物200の表面との間に形成される極間空間を充填するように吸引口172へ移動する。吸引口172から再び工具電極100の内部に取り込まれた電解液550は、第2内通孔131を通過して回収口130へ到達して外部へ排出される。   The electrolytic solution 550 is introduced from the supply port 120 to the first inner through hole 121, passes through the first inner through hole 121, and reaches the discharge port 171. Then, the electrolytic solution 550 is discharged from the discharge port 171 by the suction force of the pump 500. Since the suction pressure acts from the suction port 172 side which is the central axis direction, and the outer cylinder tip 141 protrudes toward the surface side of the workpiece 200 and hardly leaks to the outside, almost the entire amount of the electrolyte 550 is It flows toward the suction port 172. That is, the electrolytic solution 550 moves to the suction port 172 so as to fill an inter-electrode space formed between the inner cylinder front end portion 151 and the surface of the workpiece 200. The electrolytic solution 550 taken into the tool electrode 100 again from the suction port 172 passes through the second inner through hole 131, reaches the recovery port 130, and is discharged to the outside.

さらに、電解液550が工具電極100の先端部110を経て循環するメカニズムについて、図3を用いて、穴加工の各段階を追いつつ詳述する。図3は、穴加工の各段階を示す、工具電極100と工作物200の断面図である。   Further, the mechanism by which the electrolytic solution 550 circulates through the tip 110 of the tool electrode 100 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the tool electrode 100 and the workpiece 200 showing each stage of drilling.

図3(a)は、工具電極100の先端部110を徐々に工作物200の表面へ近づけている段階の様子を示す図である。この段階では、先端部110が工作物200の表面から大きく離間しているので、ポンプ500が吸引しても吸引口172からは空気が取り込まれるのみであり、したがって、電解液550は第2内通孔131へは導かれない。一方、タンク520と接続されている第1内通孔121は、電解液550で満たされている。ここで、上述のように吐出口171は第1内通孔121の流路断面よりも狭く、また、供給口120には送出用のポンプは接続されていないので、電解液550は、吐出口171における表面張力により第1内通孔121に留まり、吐出口171から滴下しない。なお、本実施形態においては、表面張力により電解液550を第1内通孔に留めるが、電解液550が滴下しない構成はこれに限らない。例えば、圧力差により開閉する弁を吐出口171近傍に設けて滴下を防ぐことができる。また、供給口120の高さとタンク520の液面の高さを調整することによっても、吐出口171の圧力差により滴下を防ぐことができる。   FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which the tip portion 110 of the tool electrode 100 is gradually approaching the surface of the workpiece 200. At this stage, since the tip portion 110 is largely separated from the surface of the workpiece 200, only the air is taken in from the suction port 172 even if the pump 500 sucks, and therefore the electrolyte 550 is contained in the second inner portion. It is not led to the through hole 131. On the other hand, the first inner through hole 121 connected to the tank 520 is filled with the electrolytic solution 550. Here, as described above, the discharge port 171 is narrower than the cross section of the flow path of the first internal hole 121, and the supply port 120 is not connected to a pump for delivery. The surface tension at 171 stays in the first inner through hole 121 and does not drop from the discharge port 171. In the present embodiment, the electrolytic solution 550 is retained in the first inner through hole by surface tension, but the configuration in which the electrolytic solution 550 does not drop is not limited thereto. For example, a valve that opens and closes due to a pressure difference can be provided near the discharge port 171 to prevent dripping. Further, by adjusting the height of the supply port 120 and the height of the liquid level of the tank 520, dripping can be prevented by the pressure difference of the discharge port 171.

図3(b)は、工具電極100の先端部110が工作物200の表面へ十分近づき、電解液550が循環し始めた段階の様子を示す図である。実質的には図2の先端部の様子と同様である。先端部110を徐々に工作物200の表面へ近づけると、内筒先端部151と工作物200の表面によって形成される極間空間である流路の断面積が狭められ、吸引口172から取り込まれる空気の流速が増加する。すると、ベンチェリ効果により極間空間の圧力が低下する。極間空間と第1内通孔121の圧力差が閾値を超えると、それまで第1内通孔に留まっていた電解液550が、吐出口171から吹き出し、極間空間を満たしつつ吸引口172へ向かって流動する。そして、吸引圧力により吸引口172から吸い上げられ、第2内通孔131を遡る。このようにして電解液550の循環が開始され、先端部110と工作物200の表面との間が一定の間隔未満であれば、循環が継続される。   FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which the tip portion 110 of the tool electrode 100 has sufficiently approached the surface of the workpiece 200 and the electrolytic solution 550 has started to circulate. This is substantially the same as the state of the tip portion of FIG. When the tip 110 is gradually brought closer to the surface of the workpiece 200, the cross-sectional area of the flow path, which is the space between the inner cylinder tip 151 and the surface of the workpiece 200, is narrowed and taken in from the suction port 172. The air flow rate increases. Then, the pressure in the interelectrode space decreases due to the Benchery effect. When the pressure difference between the inter-electrode space and the first inner through hole 121 exceeds the threshold value, the electrolyte solution 550 that has remained in the first inner through hole until then blows out from the discharge port 171 and fills the inter-electrode space, and the suction port 172. It flows toward. Then, it is sucked up from the suction port 172 by the suction pressure and goes back through the second inner hole 131. In this way, circulation of the electrolytic solution 550 is started. If the distance between the tip portion 110 and the surface of the workpiece 200 is less than a certain distance, the circulation is continued.

吐出口171は、吸引口172よりも周縁側に設けられているので、電解液550は、工具電極100の中心軸方向へ向かって流れる。したがって、周縁方向へ向かって流すよりも、電解液550が先端部110より外側へ漏れ出すことを大幅に低減できる。すなわち、電解液550を加工領域に限定して循環させることができる。また、極間空間の流路断面gよりも、工作物200の表面に対する外筒先端部141のクリアランスcを小さくしているので、電解液550の漏出を防ぐと共に、電解液550の循環中における空気の流入を低減することもできる。 Since the discharge port 171 is provided on the peripheral side of the suction port 172, the electrolytic solution 550 flows toward the central axis of the tool electrode 100. Therefore, it is possible to significantly reduce the leakage of the electrolyte solution 550 to the outside of the tip portion 110 rather than flowing toward the peripheral direction. That is, the electrolytic solution 550 can be circulated only in the processing region. Moreover, than the flow path cross-sectional g w of interpolar space, since the small clearance c of the outer tube distal end portion 141 to the surface of the workpiece 200, while preventing leakage of the electrolytic solution 550, circulation of the electrolyte 550 It is also possible to reduce the inflow of air.

電解液550の循環が開始された後に、電源600による通電を開始する。通電を開始すると電解反応が進み、先端部110の形状に応じた穴が徐々に形成される。穴が成長すると極間距離gwが広がるので、穴の成長に応じて工具電極100を矢印方向(z軸マイナス方向)へ段階的に送る。   After the circulation of the electrolytic solution 550 is started, energization by the power source 600 is started. When energization is started, the electrolytic reaction proceeds, and a hole corresponding to the shape of the tip 110 is gradually formed. When the hole grows, the inter-electrode distance gw increases, so that the tool electrode 100 is fed stepwise in the direction of the arrow (z-axis minus direction) as the hole grows.

なお、本実施形態においては、供給口120には送出用のポンプを接続しないが、ポンプ500と協調的に動作する送出用ポンプを供給チューブ561に介在させても良い。上述のようにベンチェリ効果は極間空間と第1内通孔121の圧力差が閾値を超えたときに生じるが、送出用ポンプを補助的に作動させ、第1内通孔121の圧力を一時的に高めることにより、電解液550の吹き出しを促すことができる。このような構成を採用すれば、粘度の高い電解液、粒状物が混在する電解液などに対しても有効にベンチェリ効果を生じさせることができる。   In the present embodiment, a delivery pump is not connected to the supply port 120, but a delivery pump that operates in cooperation with the pump 500 may be interposed in the supply tube 561. As described above, the Benchery effect occurs when the pressure difference between the interpolar space and the first inner hole 121 exceeds a threshold value. However, the delivery pump is actuated to temporarily turn the pressure in the first inner hole 121 temporarily. By increasing the efficiency, the blowing out of the electrolyte 550 can be promoted. By adopting such a configuration, the venturi effect can be effectively produced even for an electrolytic solution having a high viscosity, an electrolytic solution in which particulate matter is mixed, and the like.

図3(c)は、穴加工が加工深さfまで進んだ様子を示す図である。本実施形態においては対象とする加工領域に限定的に電解液550を供給することができるので、図示するように、工具電極100の先端形状がほぼ穴形状として転写されるように加工が進行する。すなわち、対象とする加工領域以外では加工が進行することなく、精度の高い加工を実現することができる。換言すると、工具電極100の側面と加工によって形成された穴の内面との間隔である側面ギャップgを小さくすることができる。 FIG. 3C is a diagram illustrating a state in which the drilling has progressed to the machining depth f. In the present embodiment, since the electrolytic solution 550 can be supplied in a limited manner to the target processing region, the processing proceeds so that the tip shape of the tool electrode 100 is transferred as a substantially hole shape as illustrated. . That is, it is possible to realize highly accurate processing without progressing in a region other than the target processing region. In other words, the side gap g s that is the distance between the side surface of the tool electrode 100 and the inner surface of the hole formed by processing can be reduced.

ここで、従来の電解加工装置による加工方法との違いについて説明する。従来の電解加工装置は、電解液槽を満たす電解液に沈められた工作物に対して、少なくとも工具電極先端を電解液に浸して工作物に接近させて、工作物と工具電極の間に電流を流していた。このような構成を採用した場合、電解液中において、工具電極と工作物の加工対象領域(工具電極先端との対向領域)以外の領域との間にも電流経路が生じてしまい、結果的に加工対象領域以外も加工が進んでしまっていた。つまり、電解液が加工領域以外にも存在することが漂流電流を発生させる原因となって、加工精度の低下を招いていた。また、このような構成の場合、大型の電解液槽が必要となるので、大量の電解液を消費し、環境汚染の観点からも好ましくなかった。   Here, the difference with the processing method by the conventional electrolytic processing apparatus is demonstrated. A conventional electrolytic processing apparatus is configured such that at least a tool electrode tip is immersed in an electrolytic solution and approached to the workpiece with respect to a workpiece submerged in an electrolytic solution that fills an electrolytic bath, and a current is passed between the workpiece and the tool electrode. Was flowing. When such a configuration is adopted, a current path is also generated in the electrolyte solution between the tool electrode and a region other than the workpiece target region (the region facing the tip of the tool electrode). Machining has progressed in areas other than the machining target area. That is, the presence of the electrolytic solution outside the processing region causes a drift current to be generated, leading to a decrease in processing accuracy. In addition, in such a configuration, a large electrolytic bath is required, which consumes a large amount of electrolytic solution and is not preferable from the viewpoint of environmental pollution.

また、別の従来の電解加工装置によれば、電解液を工作物に直噴させることにより、生成する不純物の除去を行い、加工速度の向上を実現する。しかし、対象とする加工領域に限定して電解液を供給するのではないので、加工精度の向上はわずかであり、やはり大量の電解液を消費することには変わりがなかった。   In addition, according to another conventional electrolytic processing apparatus, the generated solution is removed by directly injecting the electrolytic solution onto the workpiece, thereby improving the processing speed. However, since the electrolytic solution is not supplied only to the target processing region, the processing accuracy is only slightly improved, and a large amount of electrolytic solution is still consumed.

穴加工ではなく、例えば、鏡面加工を行うような場合は、工具電極の先端部に対向する領域のみが対象加工領域ではなく、平面方向へ電解液が流出しても良いので、電解液を工具電極の中心軸から噴射させるような構成であっても加工精度上の問題は少ない。しかし、精度良く穴加工を実現するためには、対象加工領域に限定して電解液を行き渡らせること、換言すれば、対象加工領域以外の領域は電解液に浸されないことが重要である。この観点において、電解加工機は、電解液を対象加工領域に吐出すると共に、対象加工領域から漏出させること無く確実に回収することが要求される。本実施形態における電解加工装置10は、これらの要求を満たして加工精度が優れると共に、少量の電解液で加工を行えるという利点を有する。   For example, when mirror machining is performed instead of drilling, only the area facing the tip of the tool electrode is not the target machining area, and the electrolyte may flow out in the plane direction. Even if it is the structure which injects from the center axis | shaft of an electrode, there are few problems on processing accuracy. However, in order to realize drilling with high accuracy, it is important that the electrolytic solution is distributed only in the target processing region, in other words, the region other than the target processing region is not immersed in the electrolytic solution. From this point of view, the electrolytic processing machine is required to discharge the electrolytic solution to the target processing area and to reliably recover the liquid without leaking from the target processing area. The electrolytic processing apparatus 10 according to the present embodiment has an advantage that the processing accuracy is excellent by satisfying these requirements, and processing can be performed with a small amount of electrolytic solution.

次に、穴加工中における極間距離と吸引圧力の関係について説明する。図4は、穴加工中における極間距離と吸引圧力の関係を示す図である。図において、横軸は内筒先端部151と工作物200の表面との距離である極間距離(μm)を表し、縦軸は圧力計510が示す吸引圧力(kPa)を表す。各曲線は、凡例で示すように、工作物200の表面に対して先端部110が加工穴方向へどれだけ送られているかを示す送り量ごとの、極間距離に対する吸引圧力の関係を表す。   Next, the relationship between the distance between the electrodes and the suction pressure during drilling will be described. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the distance between the electrodes and the suction pressure during drilling. In the figure, the horizontal axis represents the distance (μm) between the inner cylinder tip 151 and the surface of the workpiece 200, and the vertical axis represents the suction pressure (kPa) indicated by the pressure gauge 510. Each curve represents the relationship of the suction pressure with respect to the distance between the poles for each feed amount indicating how much the tip portion 110 is fed in the direction of the machining hole with respect to the surface of the workpiece 200, as shown in the legend.

図からも明らかなように、一旦加工が進行すると、極間距離と吸引圧力の関係は、送り量の多寡によらず互いにおおよそ一致している。特に送り量が300μmを超えると、互いの一致度が高い。また、極間距離がおよそ100μm未満の領域においては、全体的に極間距離の変化に対する吸引圧力の変化量が大きい。特に送り量が300μmを超えると、この傾向が強いと言える。   As is apparent from the figure, once the processing has progressed, the relationship between the distance between the electrodes and the suction pressure is approximately the same regardless of the amount of feed. In particular, when the feed amount exceeds 300 μm, the degree of coincidence is high. In the region where the distance between the electrodes is less than about 100 μm, the amount of change in the suction pressure with respect to the change in the distance between the electrodes is large as a whole. In particular, it can be said that this tendency is strong when the feed amount exceeds 300 μm.

この実験結果から、吸引圧力を監視すれば、極間距離が推定できることがわかる。そこで、本実施形態において、電解加工装置10は、CPU710が監視する圧力計510の吸引圧力が予め定められた閾値を超えたら工具電極100を一定量送る動作を繰り返して、目標深さの加工穴を形成する。吸引圧力の閾値は、例えば、極間距離の変化に対する吸引圧力の変化量が大きい領域と小さい領域の境界値であるおよそ100μmに対応する−12kPaとする。また、送り量は、極間距離よりも小さい量であれば良いが、安全幅を考慮してここでは10μmとする。   From this experimental result, it can be seen that the distance between the electrodes can be estimated by monitoring the suction pressure. Therefore, in the present embodiment, the electrolytic processing apparatus 10 repeats the operation of feeding the tool electrode 100 by a certain amount when the suction pressure of the pressure gauge 510 monitored by the CPU 710 exceeds a predetermined threshold value, so that the processing hole of the target depth is obtained. Form. The threshold value of the suction pressure is set to, for example, −12 kPa corresponding to about 100 μm, which is a boundary value between a region where the amount of change in suction pressure with respect to a change in the interelectrode distance is large and a region where the suction pressure is small. Further, the feed amount may be an amount smaller than the distance between the electrodes, but is 10 μm here in consideration of the safety width.

工具電極100を送った直後は極間距離が約90μmとなるので、吸引圧力は一旦下がる。そして、しばらくすると加工が進んで再び極間距離が開き、−12kPaよりも大きな吸引圧力となる。そうしたら、再び工具電極100を10μm送る。このような動作を繰り返して穴の深さfを目標値に到達させる。   Immediately after the tool electrode 100 is sent, the distance between the electrodes is about 90 μm, so that the suction pressure is temporarily reduced. Then, after a while, the processing proceeds and the distance between the electrodes opens again, and the suction pressure becomes larger than −12 kPa. Then, the tool electrode 100 is fed again by 10 μm. Such an operation is repeated until the hole depth f reaches the target value.

従来の電解加工装置においては、極間距離の測定が困難であり、多くの場合は経験則に基づいて単位時間当たりの工具電極の送り量を決定していた。しかし、実際の極間距離に基づく送り制御ではないので、加工速度にむらが生じたり、加工形状が安定しなかったりしていた。しかし、本実施形態のように、極間距離と相関を持つ吸引圧力を監視して工具電極を送る制御は、いわゆるフィードバック制御であり、このような制御によれば、最適な加工速度と、安定した加工形状を得ることができる。なお、上述の応用例のように、補助的に送出用ポンプを備える場合であっても、吸引圧力を監視する段階において送出用ポンプを停止させれば、同様にフィードバック制御を実行することができる。また、本実施形態によれば、工具電極100の先端部110で電解液550を循環させるが、このような形態に限らず、例えば電解液槽の電解液に工具電極先端を浸して加工する形態の装置であっても、工具電極先端から吸引する電解液の圧力を監視することにより、極間距離の推定によるフィードバック制御を同様に行うことができる。   In the conventional electrolytic processing apparatus, it is difficult to measure the distance between the electrodes. In many cases, the feed amount of the tool electrode per unit time is determined based on an empirical rule. However, since the feed control is not based on the actual distance between the poles, the processing speed is uneven or the processing shape is not stable. However, as in this embodiment, the control for monitoring the suction pressure having a correlation with the distance between the electrodes and sending the tool electrode is so-called feedback control. According to such control, the optimum machining speed and stable The processed shape can be obtained. Even in the case where the delivery pump is supplementarily provided as in the above-described application example, if the delivery pump is stopped at the stage of monitoring the suction pressure, the feedback control can be executed similarly. . In addition, according to the present embodiment, the electrolyte solution 550 is circulated at the tip portion 110 of the tool electrode 100. However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, the tool electrode tip is immersed in the electrolyte solution in the electrolyte bath and processed. Even in this apparatus, the feedback control based on the estimation of the distance between the electrodes can be similarly performed by monitoring the pressure of the electrolyte sucked from the tip of the tool electrode.

次に、工具電極100の送り量と側面ギャップとの関係を説明する。図5は、送り量と側面ギャップとの関係を示す図である。横軸は工具電極100の送り量(μm)を表し、縦軸は側面ギャップ(μm)を表す。   Next, the relationship between the feed amount of the tool electrode 100 and the side gap will be described. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the feed amount and the side gap. The horizontal axis represents the feed amount (μm) of the tool electrode 100, and the vertical axis represents the side gap (μm).

図示する通り、少なくとも300μm以上の工具電極送りを行えば、その後は工具電極側面で加工が進行しないことが実験により明らかになった。この実験データの場合、側面ギャップは約220μmで安定しており、従来の電解加工装置による側面ギャップに比べて非常に小さい値である。   As shown in the drawing, it has been clarified through experiments that if the tool electrode is fed at least 300 μm or more, then the machining does not proceed on the side of the tool electrode. In the case of this experimental data, the side gap is stable at about 220 μm, which is a very small value compared to the side gap by the conventional electrolytic processing apparatus.

工作物と工具電極を電解液に浸す加工装置であれば、側面ギャップにも電解液が浸入するので、側面方向にも電流が流れ、送り量が大きくなればなるほど側面方向への加工も進む。その結果、穴の内面は先端部側を頂角側とする円錐台形状になってしまう。しかし、本実施形態における電解加工装置10によって加工された穴の内面は、工具電極との側面ギャップが一定値で安定している、すなわち予定した円柱面が実現されている。したがって、本実施形態における電解加工装置10によれば、二次元的のみならず、三次元的にも精度の高い加工を実現することができる。   In the case of a machining apparatus that immerses the workpiece and the tool electrode in the electrolytic solution, the electrolytic solution also penetrates into the side gap, so that current also flows in the lateral direction, and machining in the lateral direction proceeds as the feed amount increases. As a result, the inner surface of the hole has a truncated cone shape with the tip end side as the apex side. However, the inner surface of the hole processed by the electrolytic processing apparatus 10 according to the present embodiment has a stable side gap with the tool electrode at a constant value, that is, a predetermined cylindrical surface is realized. Therefore, according to the electrolytic processing apparatus 10 in the present embodiment, it is possible to realize highly accurate processing not only two-dimensionally but also three-dimensionally.

次に、CPU710の制御について説明する。図6は、穴加工の制御フロー図である。フローは、工具電極100がホルダー400に装着され、電解加工装置10が起動した時点から開始する。   Next, control of the CPU 710 will be described. FIG. 6 is a control flow diagram of drilling. The flow starts when the tool electrode 100 is mounted on the holder 400 and the electrolytic processing apparatus 10 is activated.

CPU710は、ステップS101で、ポンプ500を始動させ、吸引を開始する。この時点では、図3(a)の段階であり、第2内通孔131を介して空気が吸い込まれる。   In step S101, the CPU 710 starts the pump 500 and starts suction. At this time, it is a stage of Fig.3 (a) and air is inhaled through the 2nd internal through-hole 131. FIG.

ステップS102へ進み、CPU710は、駆動部420を駆動して、工具電極100を徐々に工作物200へ接近させる。ステップS103では、CPU710は、圧力計510の出力値を受け取り、当該出力値が電解液550の循環時における圧力範囲に含まれるか否かを判断することにより、電解液550の循環が開始されたか否かを判断する。なお、工具電極100の先端部110が工作物200の加工予定位置210へ接近することにより、電解液550が自ら循環を開始するメカニズムは、図3(b)を用いて説明した通りである。電解液550の循環がまだ開始されていないと判断した場合は、ステップS102へ戻る。   In step S102, the CPU 710 drives the drive unit 420 to gradually bring the tool electrode 100 closer to the workpiece 200. In step S103, the CPU 710 receives the output value of the pressure gauge 510 and determines whether or not the circulation of the electrolyte 550 is started by determining whether or not the output value is included in the pressure range at the time of circulation of the electrolyte 550. Judge whether or not. The mechanism by which the electrolytic solution 550 starts to circulate when the tip 110 of the tool electrode 100 approaches the planned machining position 210 of the workpiece 200 is as described with reference to FIG. If it is determined that the circulation of the electrolytic solution 550 has not yet started, the process returns to step S102.

電解液550の循環が開始されたと判断したら、CPU710は、ステップS104で、電源600に工具電極100と工作物200の間の通電を開始させる。工作物200は、この時点から電解反応が始まり、穴の生成が進行する。   If it is determined that the circulation of the electrolytic solution 550 has started, the CPU 710 causes the power source 600 to start energization between the tool electrode 100 and the workpiece 200 in step S104. In the workpiece 200, the electrolytic reaction starts from this point and the generation of holes proceeds.

CPU710は、圧力計510の出力値Pを継続的に受け取ることにより、穴加工中の吸引圧力を監視する。ステップS105では、CPU710は、吸引圧力としての出力値Pが予め定められた閾値P(図4を用いて説明した例では−12kPa)を超えたか否かを判断する。超えていないと判断した場合には、ステップS105を定期的に繰り返す。 CPU710, by continuously receive the output value P t of the pressure gauge 510 monitors the suction pressure during drilling. In step S105, the CPU 710 determines whether or not the output value P t as the suction pressure has exceeded a predetermined threshold value P 0 (−12 kPa in the example described with reference to FIG. 4). If it is determined that it has not exceeded, step S105 is periodically repeated.

超えたと判断した場合には、CPU710は、ステップS106で、工具電極100のそれまでの送り量を積算して、目標深さに到達したか否かを判断する。目標深さに到達していないと判断した場合には、ステップS107へ進み、工具電極100を予め定められた距離であるD(図4を用いて説明した例では10μm)分だけ送る。そして、ステップS105へ戻る。ステップS105からステップS107を繰り返すことにより、加工穴が深くなる。このように、CPU710と駆動部420は、工具電極100と工作物200の距離を調整する調整部として機能する。 If it is determined that it has been exceeded, the CPU 710 integrates the feed amounts of the tool electrode 100 up to that time to determine whether or not the target depth has been reached in step S106. If it is determined that the target depth has not been reached, the process proceeds to step S107, and the tool electrode 100 is sent by a distance D 0 (10 μm in the example described with reference to FIG. 4) that is a predetermined distance. Then, the process returns to step S105. By repeating Step S105 to Step S107, the machining hole becomes deep. As described above, the CPU 710 and the drive unit 420 function as an adjustment unit that adjusts the distance between the tool electrode 100 and the workpiece 200.

ステップS106で目標深さに到達したと判断したら、ステップS108へ進み、CPU710は、電源600による通電を停止させる。そして、ステップS109へ進み、駆動部420を駆動して、工具電極100を工作物200から退避させる。すると、退避過程において電解液550の循環が自ずと停止するので、その後ステップS110で、ポンプ500の吸引を停止させ、一連の穴加工を終了する。   If it is determined in step S106 that the target depth has been reached, the process proceeds to step S108, and the CPU 710 stops energization by the power source 600. In step S109, the driving unit 420 is driven to retract the tool electrode 100 from the workpiece 200. Then, since the circulation of the electrolytic solution 550 is automatically stopped in the retreating process, the suction of the pump 500 is stopped in step S110, and the series of hole processing is finished.

以上においては穴加工について説明してきたが、電解加工装置を、穴加工以外の加工に応用することもできる。図7は、平面加工への応用を説明する概念図である。   Although the hole processing has been described above, the electrolytic processing apparatus can be applied to processing other than hole processing. FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an application to planar processing.

図7(a)で示すように、工作物220の表面にN字形状の凹部を形成する場合について説明する。電解加工装置は、工具電極100をxy平面方向へ移動させる駆動部を備え、目標深さに応じて工具電極100をN字に沿って何度か掃引させる。このとき、図7(b)に示すように、一度の掃引において進行させる加工深さsは、極間距離gよりも小さく留める。s<gであれば、矢印方向へ工具電極100を移動させることができるので、掃引を繰り返すことにより徐々に深さを大きくすることができ、目標深さのN字形状の凹部を工作物220の表面に形成することができる。 As shown in FIG. 7A, a case where an N-shaped recess is formed on the surface of the workpiece 220 will be described. The electrolytic processing apparatus includes a drive unit that moves the tool electrode 100 in the xy plane direction, and sweeps the tool electrode 100 several times along the N shape according to the target depth. At this time, as shown in FIG. 7 (b), the machining depth s to proceed in a single sweep, keep smaller than inter-electrode distance g w. If s <g w , the tool electrode 100 can be moved in the direction of the arrow, so that the depth can be gradually increased by repeating the sweep, and the N-shaped concave portion of the target depth is formed on the workpiece. 220 can be formed on the surface.

次に、印加電圧のバリエーションについて説明する。上述の各例においては、工具電極を接地電位に保って、工作物に正電位を印加するパルス印加制御を行っていた。しかし、印加制御はこれに限らない。   Next, variations of the applied voltage will be described. In each of the above-described examples, pulse application control for applying a positive potential to the workpiece while maintaining the tool electrode at the ground potential is performed. However, the application control is not limited to this.

パルス印加制御を行えば、加工精度が向上することが知られているが、工作物の電位を0ボルトと+Vボルトの間でオンとオフを繰り返すと、パルスの立ち下がり時のオーバーシュートにより瞬間的に負電位となる場合がある。パルス印加制御にいては、オンとオフが短時間の間に何度も繰り返されるので、負電位となる累積時間が大きくなり、結果的に工具電極の溶解を招く。つまり、0ボルトを基準としてパルス印加制御を行うと、工具が消耗する場合があった。これまでは、工具電極の消耗を回避したい場合には、パルス印加制御では無く、直流印加制御が行われてきた。   It is known that if the pulse application control is performed, the machining accuracy is improved. However, if the workpiece potential is repeatedly turned on and off between 0 and + V volts, it will be instantaneous due to overshoot at the fall of the pulse. Negative potential. In the pulse application control, ON and OFF are repeated many times in a short time, so that the accumulated time for the negative potential is increased, resulting in melting of the tool electrode. That is, when pulse application control is performed with reference to 0 volts, the tool may be consumed. Until now, in order to avoid the consumption of the tool electrode, direct current application control has been performed instead of pulse application control.

本実施形態における、印加制御のバリエーションについて説明する。図8は、印加制御のバリエーションを示す図である。CPU710は、工作物の基準電圧を少し持ち上げて、正電位のオフセット電圧を与えるように制御することができる。つまり、接地された工具電極に対して工作物にオフセット電圧を与えることにより、加工中における工作物の電位を0V以下に降下させない。パルス電圧は、このオフセット電圧を基準としてより高い電圧を設定する。この場合、図示するように、ハイレベル電圧をVHIとし、ローレベル電圧(オフセット電圧)をVLOとし、Xパルスごとに一定の停止時間を設ける。この場合、停止時間もローレベル電圧を与える。具体的には、VHIを10V程度に設定する場合、VLOはVHIの1割から3割程度の範囲である例えば2V程度にすれば良いことが実験的にわかった。このように、同極側にオフセット電圧を設ければ、パルスの立ち下がり時に電位が反転する恐れが軽減され、よって工具電極の消耗を回避できる。 Variations of application control in this embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram showing variations of application control. The CPU 710 can be controlled to give a positive potential offset voltage by slightly raising the reference voltage of the workpiece. That is, by applying an offset voltage to the workpiece with respect to the grounded tool electrode, the potential of the workpiece during machining is not lowered to 0 V or less. The pulse voltage is set to a higher voltage with this offset voltage as a reference. In this case, as shown in the drawing, the high level voltage is V HI , the low level voltage (offset voltage) is V LO, and a fixed stop time is provided for each X p pulse. In this case, a low level voltage is also applied to the stop time. Specifically, when setting the V HI to about 10V, V LO is that may be, for example, about 2V in the range of about 30% from 10% of V HI was found experimentally. In this way, if the offset voltage is provided on the same polarity side, the possibility that the potential is inverted at the fall of the pulse is reduced, and thus the consumption of the tool electrode can be avoided.

また、一定の停止時間の間に工具電極を振動させれば、工具電極に付着する不純物を除去したり、電解液を攪拌したりすることができる。具体的には、工具電極に貼着した圧電素子をCPU710によって制御すれば、工具電極を当該停止時間に同期させて振動させることができる。   Further, if the tool electrode is vibrated during a certain stop time, impurities adhering to the tool electrode can be removed or the electrolytic solution can be stirred. Specifically, when the piezoelectric element attached to the tool electrode is controlled by the CPU 710, the tool electrode can be vibrated in synchronization with the stop time.

以上説明した本実施形態においては、二重円筒構造の工具電極100を説明したが、工具電極の構造は、2つの円筒を組み合わせるものに限らない。金属棒に対して第1内通孔と第2内通孔をドリル加工により形成しても良い。この場合、第1内通孔の吐出口は、第2内通孔の吸引口よりも、先端部において周縁側に設けることが好ましい。また、工具電極は円柱形状に限らず、さまざまな形状を採用し得る。例えば四角柱形状の工具電極を用いれば、丸穴ではなく、角穴を工作物に形成することができる。   In the present embodiment described above, the double-cylindrical tool electrode 100 has been described. However, the tool electrode structure is not limited to a combination of two cylinders. The first inner hole and the second inner hole may be formed in the metal rod by drilling. In this case, it is preferable that the discharge port of the first inner through hole is provided on the peripheral side at the tip portion than the suction port of the second inner through hole. Further, the tool electrode is not limited to a cylindrical shape, and various shapes can be adopted. For example, if a square pole-shaped tool electrode is used, a square hole can be formed in a workpiece instead of a round hole.

また、本実施形態における工具電極100によれば、電解液を対象加工領域に限定して循環させることができるので、従来の電解加工装置とは異なり、容易に三次元加工に応用することができる。例えば、工具電極を保持するホルダーがロボットハンドのように、固定された工作物に対して工具電極の先端部を鉛直方向とは異なるさまざまな方向からも接近させることができる移動機構を備えれば、加工進行方向は鉛直方向に限定されない。すなわち、このような移動機構を備える電解加工装置は、工作物を三次元的に加工することができる。   In addition, according to the tool electrode 100 in the present embodiment, the electrolytic solution can be circulated only in the target machining area, so that unlike the conventional electrolytic machining apparatus, it can be easily applied to three-dimensional machining. . For example, if the holder that holds the tool electrode has a moving mechanism that allows the tip of the tool electrode to approach a fixed workpiece from various directions different from the vertical direction, such as a robot hand The processing progress direction is not limited to the vertical direction. That is, the electrolytic processing apparatus provided with such a moving mechanism can process a workpiece three-dimensionally.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 電解加工装置、100 工具電極、110 先端部、120 供給口、121 第1内通孔、130 回収口、131 第2内通孔、140 外筒、141 外筒先端部、150 内筒、151 内筒先端部、160 Oリング、171 吐出口、172 吸引口、200 工作物、210 加工予定位置、220 工作物、300 ステージ、310 チャック、400 ホルダー、410 支柱、420 駆動部、490 矢印、500 ポンプ、510 圧力計、520 タンク、561 供給チューブ、562 回収チューブ、563 還流チューブ、580 濾過装置、600 電源、610 電力線、620 グランド線、700 制御ユニット、710 CPU、720 操作パネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrolytic processing apparatus, 100 Tool electrode, 110 Tip part, 120 Supply port, 121 1st internal through-hole, 130 Recovery port, 131 2nd internal through-hole, 140 Outer cylinder, 141 Outer cylinder tip, 150 Inner cylinder, 151 Inner cylinder tip, 160 O-ring, 171 discharge port, 172 suction port, 200 workpiece, 210 planned processing position, 220 workpiece, 300 stage, 310 chuck, 400 holder, 410 strut, 420 drive unit, 490 arrow, 500 Pump, 510 pressure gauge, 520 tank, 561 supply tube, 562 recovery tube, 563 reflux tube, 580 filtration device, 600 power supply, 610 power line, 620 ground line, 700 control unit, 710 CPU, 720 operation panel

Claims (12)

工具電極を工作物へ接近させる接近工程と、
前記工具電極の内部、前記工具電極の先端部と前記工作物の表面との間、前記工具電極の内部の順に電解液を吸引力のみを用いて循環させる循環工程と、
前記電解液を介して前記工具電極と前記工作物との間に電流を流す通電工程と
前記電解液を吸引する圧力の変化に基づいて前記工具電極を前記工作物側へ送る送り工程と
を有する電解加工方法。
An approach process for bringing the tool electrode closer to the workpiece;
A circulation step of circulating the electrolyte using only suction force in the order of the inside of the tool electrode, the tip of the tool electrode and the surface of the workpiece, and the inside of the tool electrode;
An energization step of passing a current between the tool electrode and the workpiece via the electrolytic solution ;
A feeding step of feeding the tool electrode to the workpiece side based on a change in pressure for sucking the electrolytic solution .
前記循環工程は、前記電解液を前記先端部において周縁側から中心側へ流動させる請求項1に記載の電解加工方法。   The electrolytic processing method according to claim 1, wherein in the circulation step, the electrolytic solution is caused to flow from a peripheral side to a central side at the tip portion. 前記循環工程は、前記工具電極の前記先端部と前記工作物の表面との間に形成される流路の断面が他の流路の断面よりも小さくなることにより生じるベンチェリ効果を用いて前記電解液を循環させる請求項1または2に記載の電解加工方法。   In the circulation step, the electrolysis is performed using a Benchery effect generated by a cross section of a flow path formed between the tip of the tool electrode and the surface of the workpiece being smaller than a cross section of another flow path. The electrolytic processing method according to claim 1 or 2, wherein the liquid is circulated. 前記循環工程は、前記ベンチェリ効果により前記電解液の循環が開始されるまでは、前記電解液は前記工具電極の内部に留まる請求項3に記載の電解加工方法。   The electrolytic processing method according to claim 3, wherein in the circulation step, the electrolytic solution remains inside the tool electrode until the electrolytic solution is circulated by the Benchery effect. 電解液を流通させて先端部から吐出させる第1内通孔と、前記電解液を前記先端部から吸引して流通させる第2内通孔とを備える電解加工用の工具電極と、
前記第2内通孔に接続された、前記電解液を吸引力のみを用いて循環させる吸引用ポンプと、
前記吸引用ポンプの圧力を検出する圧力検出部と、
前記電解液を吸引する圧力の変化に基づいて前記工具電極を工作物側へ送る駆動部と
を備える電解加工装置
A tool electrode for electrolytic processing comprising a first inner through-hole through which an electrolytic solution is circulated and discharged from the tip portion, and a second inner through-hole through which the electrolytic solution is sucked and circulated from the tip portion ;
A suction pump connected to the second inner through hole for circulating the electrolyte using only suction force;
A pressure detector for detecting the pressure of the suction pump;
A drive unit for sending the tool electrode to the workpiece side based on a change in pressure for sucking the electrolytic solution;
An electrolytic processing apparatus comprising:
前記第1内通孔の吐出口は、前記第2内通孔の吸引口よりも、前記先端部において周縁側に設けられている請求項5に記載の電解加工装置6. The electrolytic processing apparatus according to claim 5 , wherein the discharge port of the first inner through hole is provided closer to the peripheral side at the tip than the suction port of the second inner through hole. 前記先端部において前記吐出口より周縁側は内周側より工作物方向へ突出している請求項6に記載の電解加工装置 The electrolytic processing apparatus according to claim 6 , wherein a peripheral edge side of the distal end portion protrudes toward a workpiece from an inner peripheral side of the discharge port. 前記工具電極は、
前記第2内通孔を形成する内筒と、
前記内筒を挿通して前記内筒との間に前記第1内通孔を形成する外筒と
を備える請求項5から7のいずれか1項に記載の電解加工装置
The tool electrode is
An inner cylinder forming the second inner through hole ;
The electrolytic processing apparatus according to claim 5, further comprising: an outer cylinder that is inserted through the inner cylinder and forms the first inner through hole between the inner cylinder and the inner cylinder.
前記先端部の一部である前記内筒の内筒先端部は、外筒方向へ伸延する鍔部を有する請求項8に記載の電解加工装置The electrolytic processing apparatus according to claim 8, wherein an inner cylinder distal end portion of the inner cylinder, which is a part of the distal end portion, has a flange portion extending in an outer cylinder direction. 鉛直方向とは異なる方向から前記工具電極を工作物へ接近させることができる移動機構を備える請求項5から9のいずれか1項に記載の電解加工装置。 The electrolytic processing apparatus according to any one of claims 5 to 9, further comprising a moving mechanism that allows the tool electrode to approach the workpiece from a direction different from a vertical direction. 正電位のローレベル電圧を基準とするハイレベル電圧を工作物に印加するパルス印加制御を行う制御部を備える請求項5から10のいずれか1項に記載の電解加工装置。 11. The electrolytic processing apparatus according to claim 5, further comprising a control unit that performs pulse application control to apply a high level voltage based on a positive low level voltage to the workpiece. 前記ローレベル電圧は、前記ハイレベル電圧に対して1割以上3割未満の電圧である請求項11に記載の電解加工装置。 The electrolytic processing apparatus according to claim 11, wherein the low level voltage is a voltage that is 10% or more and lower than 30% of the high level voltage.
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