JPH01103231A - 微細軸放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、インクジェットプリンタノズル、液体、気体
用ノズルなど、直径１０ミクロンから１００ミクロン程
度の微細穴の放電加工を行うために用いる微細電極、若
しくはマイクロプレスに用いる微小径ポンチなどのよう
な高精度で、微細径の軸加工に適する微細軸放電加工装
置に関するものである。

従来の技術 従来、旋盤、研削加工などのようにワークと工具が接触
する機械加工では加工することができない微細径の放電
加工用電極などの微細軸を加工する装置としては、例え
ば特開昭５７−３３９２２号公報や「電気加工技術ＪＶ
ｏ１８、＆２１などに記載されている構成が知られてい
る。以下、第６図および第７図を参照しながら従来の放
電加工用電極の成形装置について説明する。

第６図において、１０１は容器、１０２は容器１０１内
に入れられた絶縁液、１０３は電気導電材料よりなる電
極成形用ブロックで、容器１０１内に設置され、絶縁液
１０２に浸漬されている。１０４は放電加工される電極
で、回転手段１０５によシ矢印Ｘ方向に回転され、駆動
手段１０６により矢印Ｙａ方向に上下動され、若しくは
矢印Ｙｂ方向、即ち電極成形用ブロック１０３側へ軸と
平行移動される。１０７は一端が電極１０４に、他端が
電極成形用ブロック１０３に接続され、放電のための電
力を供給する電源である。

次に上記従来例の動作について説明する。

まず、電源１０７を投入する。これと共に回転手段１０
５により電極１０４を矢印Ｘ方向に回転させる。

この状態で駆動手段１０６により電極１０４の径方向の
加工時には電極１０４をＹｂ方向に移動させ、電極１： １０４と電極成形用ブロック１０３との間隔を適正に保
つことによシ、第７図（、）に示すように放電によって
電極１０４の形成加工を行なうことができる。

この時、電極１０４と電極成形用ブロック１０３との放
電ギャップｄが数μｍで、一定時間放置すると、それ以
上、放電が進行しなくなる。そこで順次、駆動手段１０
６によシ、電極１０４をＹｂ方向へ連続又はステップ送
シを行なうことによシミ極１０４が所定寸法になるまで
加工を行なう。

発明が解決しようとする問題点 しかし、高精度で直径数１０μｍの微小穴加工に用いる
電極１０４、若しくはマイクロプレスに用いるポンチ等
の微細軸は寸法で±１μｍ、長手方向のテーパが１μｍ
以下の高精度に成形加工する必要がある。そして、この
精度は、電極成形用ブロック１０３の形状が転写され、
例えば、第７図（ｂ）に示すごとく電極成形用ブロック
１０３における電極１０４に対向して放電させる面が傾
斜面に形成されていると、成形される電極１０４はテー
パがついて漏斗状となシ、穴径寸法等、バラツキの少な
い高精度な穴加工を行なうことができない。したがって
、この電極成形用ブロック１０３は、容器１０１に設置
した底面に対し、電極１０４に直接対向して放電させる
面の直角度が１μｍ以下で、かつ平行する面の平行度が
２μｍ以下と高精度の加工が要求され、製作が容易でな
かった。また、電極１０４と対向し、直接放電させる面
は、放電により電極１０４の形状にならった形状に消耗
して溝が生じるため、少数限定された数量の加工しか不
可能であシ、しかも、電極１０４にも振れがあり、外周
部よシ成形するので、径の減少量を制御するのが困難で
、高精度の電極１０４を成形するためには、たびたび電
極１０４を機械主軸よシ取り外して測定しながら放電加
工を行なわなければならず、効率的でなかった。また、
電極１０４の成形する直径が小さくなればなるほど、電
極材の強度が小さくなり、曲がり、折れ等の発生によシ
歩留りが低下するばかシでなく、成形できる直径に限界
があシ、強度確保のため、第７図（０）に示す段付状に
加工するには、電極１０４のＺ軸位置を段階的に変えて
ステップ的に行なう必要があり、効率的でなかった。更
Ｋ、電極１０４を回転させた状態で成形することは可能
であるが、電極１０４回転をしない状態では、つまシ半
月状などの異形状の電極１０４の成形は、電極１０４と
電極成形用ブロック１０３とが融着し、不可能であった
。

そこで、本発明は、上記従来例の問題点を解消するもの
で、段付状、異形状の微細軸を効率的に、かつ高精度に
放電加工することができ、また、歩留りを向上させて経
済性を向上させることができるようにした微細軸放電加
工装置を提供しようとするものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するための本発明の技術的手段は、微
細に放電加工するための被加工軸を回転させる手段と、
絶縁液が入れられた容器と、上記被加工軸を放電加工す
るためのワイヤ電極を走行させる手段と、上記容器内に
支持され、上記ワイヤ電極を近接した位置で案内する複
数段のガイド溝を有するワイヤ電極の放電加工用ガイド
およびこの放電加工用ガイドのガイド溝にワイヤ電極を
折り返すためのガイドローラと、上記被加工軸と放電加
工用ガイド部のワイヤ電極の相対距離を調節する移動手
段および、この移動手段の数値制御装置と、上記被加工
軸とワイヤ電極とを相対的に上下動させる手段と、上記
被加工軸とワイヤ電極との間に放電電力を供給する電源
とを備えたものである。

作用 上記技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、走行するワイヤ電極における放電加工用ガイ
ドのガイド溝に支持した部分と被加工軸との距離が加工
形状寸法に対応した所定の位置になるよう数値制御装置
の制御による移動手段の駆動により位置決めし、電源を
投入すると共に、被加工軸を回転手段により必要によシ
回転させ、被加工軸とワイヤ電極とを相対的に調整して
送ることによシ被加工軸の長手方向と径方向の成形加工
を行なうことができる。

実施例 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例における微
細軸放電加工装置を示し、第１図は全体の概略斜視図、
第２図はワイヤ電極走行系の説明図、第３図は加工動作
説明用の要部の拡大断面図である。

第１図に示すように基台１上に支柱２が固定され、支柱
２に加工ヘッド３が上下動可能に構成されている。微細
に放電加工される被加工物４はホルダ５に保持され、ホ
ルダ５は加工ヘッド３に内蔵された回転手段（図示せず
）により矢印Ｘ方向に回転され、駆動手段（図示せず）
により矢印Ｚ方向に上下動される。被加工軸４の下方に
は容器６が設けられ、容器６には絶縁液７が入れられて
いる。容器６は水平面内で直交する２方向の移動手段上
に支持されている。すなわち、移動テーブル８，９が基
台１上で直交方向に移動可能に支持され、移動テーブル
９上に容器６が支持され、移動テーブル８，９はそれぞ
れモータ１０．１１などの駆動手段によ勺移動される。

モータ１０．１１、すなわち移動テーブル８，９は数値
制御（Ｎ　Ｃり装置（図示せず）によシブログラムに従
って高精度に位置決めされるようになっている。基台１
上には支持台１２．１３が取り付けられ、各支持台１２
と１３には供給リール１４と巻き取りリール１５が回転
可能に支持され、これら供給リール１４と巻き取りリー
ル１５はそれぞれ支持台１２と１３に取り付けられたり
。

モータ１６と１７の回転軸に連係されている。供給リー
ル１２にはワイヤ電極１８が巻かれておシ、このワイヤ
電極１８が第１図および第２図よシ明らかなように容器
６内に設けられたガイドボス）１９２０、補助ガイド２
１、ワイヤ電極１８の放電加工用ガイド２２、ガイドロ
ーラ２３、放電加工用ガイド２２、補助ガイド２４、ガ
イドポスト２５．２６にガイドされて巻き取り　ＩＪ−
ル１５に巻き取られ、供給リール１４より巻き出された
ワイヤ電極１８はガイドボス）１９．２０により容器６
内の絶縁液７内に導かれ、ガイドポスト２５．２６によ
シ容器６外に導かれる。上記放電用ガイド２２は特に第
３図より明らかなようにワイヤ電極１８を複数段（図示
例では上下二段）でガイドするガイド部２７．２８を有
し、上位のガイド部２７が下位のガイド部２８より小径
に形成され、各ガイド部２７．２８はワイヤ電極１８の
直径に適合するガイド溝２９．３０が形成されている。

上記のように、補助ガイド２１にガイドされたワイヤ電
極１８は放電加工用ガイド２２の下位のガイド部２８の
ガイド溝３０にガイドされ、ガイドローラ２３により折
り返されて上位のガイド部２７のガイド溝２９にガイド
され、補助ガイド２４にガイドされる。そして、ＤＣモ
ータ１６、１７を駆動して供給リール１４と巻り取りリ
ール１５を回転させることにより回転トルクの変化でワ
イヤ電極１８をガイドポス）１９，２０、補助ガイド２
１、放電加工用ガイド２２の下位のガイド部２８、ガイ
ドローラ２３、放電加工用ガイド２２の上位のガイド部
２７、補助ガイド２４、ガイドポス）２５．２６にガイ
ドさせて走行させ、巻き取りリール１５に巻き取ること
ができる。また、ＤＣモータ１６への印加電流を一定と
するように制御することによシワイヤ電極１８を一定の
張力と一定の速度で走行させることができる。第１図に
おいて、３１は被加工軸４とワイヤ電極１８との間に放
電電力を供給する電源で、被加工軸４端がプラス、ワイ
ヤ電極１８がマイナスの極性となっている。

次に上記実施例による微細軸（電極）加工動作について
説明する。

被加工軸４を円柱状に成形するには、電源３１を投入す
ると共に、回転手段により被加工軸４を矢印Ｘ方向に回
転させる。ここで、被加工軸４の成形には、端面、すな
わち、長手方向と径方向の二方向が必要となる。そこで
、まず、長手方向の成形を行うには数値制御装置の制御
によりモータ１０゜１１を駆動して移動テーブル８，９
を移動させ、上記のように走行しているワイヤ電極１８
が放電加工用ガイド２２にガイドされている位置で、ワ
イヤ電極１８の中心と被加工軸４の中心が一致するよう
に位置決め制御する。この状態で、駆動手段により被加
工軸４を矢印Ｚ方向に下降させる。被加工軸１が下降し
てワイヤ電極１８に対し、所定の放電ギャップの位置に
なった時、放電が開始され、成形加工が行なわれる。ま
た、被加工軸４の径方向の成形を行なうには、数値制御
装置の制御によりモータ１０．　１１を駆動して移動テ
ーブル８，９を移動させ、第３図に示すように放電加工
用ガイド２２部において、走行するワイヤ電極１８の中
心と被加工軸４の中心との距離ａが被加工軸４の成形す
る径に対応するように位置決め制御する。つまり、この
距離ａを変化させることにより被加工軸４を任意の直径
の微細軸（電極）に成形加工することができる。この時
、使用されるワイヤ電極１８の直径のバラツキは小さい
ものが必要とされ、ワイヤ電極１８の直径は消耗により
変化するが、次々と新しい部分が繰り出されるため、問
題とならない。被加工軸４の精度が必要とされる部分は
、通常、先端部のみであり、この部分の成形は下位のガ
イド部２８のガイド溝３０にガイドされるワイヤ電極１
８における未使用で消耗の無い部分で成形し、２段目の
成形加工は、上位のガイド部２７のガイド溝２９にガイ
ドされるワイヤ電極１８における上記先端部の加工によ
シ消耗した部分によシ成形する。したがって、上記のよ
うにワイヤ電極１８の位置決めを行なった状態で、駆動
手段により被加工軸４を矢印方向に下降させる。これに
伴い、まず、被加工軸４とワイヤ電極１８における上位
のガイド部２７のガイド溝２９にガイドされる部分が所
定の放電ギャップになると、放電が開始され、成形加工
が行なわれる。つまり、−段目の成形が行なわれ、続い
て被加工軸４とワイヤ電極１８における下位のガイド部
２９のガイド溝３０にガイドされる部分との間で、放電
が開始され、所望径で段付状の加工が１本のワイヤ電極
１８で自動的に行なわれる。

上記実施例において、ワイヤ電極１８を接触支持する放
電加工用ガイド２２は、２個１組のガイド部２７、２８
が個別に形成されているが、放電加工用ガイド２２とし
ては、その放電が行なわれるワイヤ電極１８の部分を正
確に位置決めし、かつワイヤ電極１８を折り返して複数
段状でガイドできるものであればいかなる形状でもよく
、この他、第４図および第５図に示す第２および第３実
施例のように構成してもよい。

第４図に示す第２の実施例の放電加工用ガイド２２は截
頭円錐状に形成され、上下２個所にガイド溝３２．３３
が形成されたものである。

第５図に示す第３の実施例の放電加工用ガイド２２は上
下のガイド部３４．３５が用いられる。これらガイド部
３４．３５はガイド溝３６．３７を有し、基準となる下
位のガイド部３５がガイド用基準台３８に固定され、上
位のガイド部３４がガイド用基準台３８に支持された移
動手段であるマイクロメータヘッド３９に接続されてい
る。したがって、上位のガイド部３４がマイクロメータ
ヘッド３９の駆動によシ矢印Ｘ方向に移動され、下位の
ガイド部３５との相対位置が調整されるようになってい
る。これにより被加工軸４の段付部の直径を任意に組合
わせて成形加工することができる。

また、被加工軸４を回転させることなく、上記動作を行
なうことによシ異形状に放電加工することができる。

なお、上記実施例では、ワイヤ電極１８の放電加工用ガ
イド２２はワイヤ電極１８を上下二段に支持するように
構成しているが、被加工軸４の直径寸法が必要な部分は
、下部先端部のみであるので、ワイヤ電極１８の放電加
工用ガイド２２はワイヤ電極１８を三段以上に支持し、
被加工軸４を三段以上の段付き知加工するようにしても
よい。また、上記実施例では、被加工軸４を下降させる
ようにしているが、容器６、ワイヤ電極１８等を上昇さ
せるようにしてもよく、要するに被加工軸４とワイヤ電
極１８を相対的に上下動させるようにすればよい。更に
、上記実施例では、容器６、ワイヤ電極１８等を被加工
軸４に対し位置調節するようにしているが、被加工軸４
をワイヤ電極１８に対し位置調節するよう処してもよく
、要するに被加工軸４とワイヤ電極１８を相対的に位置
調節するようにすればよい。

発明の効果 パ以上の説明より明らかなように本発明によれば、走行
するワイヤ電極を放電加工用ガイドで複数段にガイドし
、この放電加工用ガイド部におけるワイヤ電極と被加工
軸との相対距離を数値制御装置で位置決め制御し、電源
を投入すると共に、被加工軸を必要により回転手段で回
転させ、被加工軸とワイヤ電極とを相対的に調整して送
ることにより被加工軸の長手方向と径方向の成形加工を
行なうようにしている。したがって、強度確保に有利な
段付形状、異形状の微細軸を高精度に、かつ効率的に放
電加工することができ、また、歩留りを向上させて経済
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例における微
細軸放電加工装置を示し、第１図は全体概略斜視図、第
２図はワイヤ電極走行系の説明図、第３図は加工動作説
明用の要部の拡大断面図、第４図および第５図はそれぞ
れ本発明の第２と第３の実施例を示し、ワイヤ電極とそ
の放電加工用ガイドの拡大断面図中毒場、第６図は従来
の放電加工用電極成形装置の概略斜視図、第７図＃イ＃
麟。 榊は同装置の加工動作説明図である。 ４・・・被加工軸、６・・・容器、７・・・絶縁液、８
，９・・・移動テーブル、１０．１１・・・モータ、１
４・・・供給ＩＪ−ル、１５・・・ｌ取シリール、１６
．１７・・・Ｄｏモータ、１８・・・ワイヤ電極、２２
・・・放電加工用ガイド、３１・・・電源。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男ほか１名ｊＩｚ
図 第３図 丙 第４図 第５＠ 力°イ…３１５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）微細に放電加工するための被加工軸を回転させる
   手段と、絶縁液が入れられた容器と、上記被加工軸を放
   電加工するためのワイヤ電極を走行させる手段と、上記
   容器内に支持され、上記ワイヤ電極を近接した位置で案
   内する複数段のガイド溝を有するワイヤ電極の放電加工
   用ガイドおよびこの放電加工用ガイドのガイド溝にワイ
   ヤ電極を折り返すためのガイドローラと、上記被加工軸
   と放電加工用ガイド部のワイヤ電極の相対距離を調整す
   る移動手段およびこの移動手段の数値制御装置と、上記
   被加工軸とワイヤ電極とを相対的に上下動させる手段と
   、上記被加工軸とワイヤ電極との間に放電電力を供給す
   る電源とを備えたことを特徴とする微細軸放電加工装置
   。
2. （２）ワイヤ電極の放電加工用ガイドが複数の案内溝ご
   とに分割され、各部の相対距離が移動機構により調整さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の微細軸放電加工装置。