JPH025527B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、加工用電極と電極被加工物とを相対
向させた放電間隙に加工液を噴流介在させた状態
で、両者間に間歇的な電圧パルスを印加して発生
する放電により加工を行なう放電加工方法及びそ
の実施装置の改良に関するもので、任意断面形状
の棒状、特に細径状の電極による細穴彫り、又は
細孔明け加工を、従来の加工方法及び装置に比較
すれば、格段の高速度で、且つ短時間で加工が行
なわれるようにした放電加工方法及び該加工方法
の実施に使用する加工液供給装置である。 放電加工による１mmφ前後又はそれ以下、0.1
mmφ程度以上の、形状比Ｌ（深さ）／Dφ（穴径）
の大きい細孔加工は、例えば引抜きダイス、デイ
ーゼルエンジンの燃料噴射ノズル、化繊ノズル、
或いはワイヤカツト放電加工の被加工物下孔等多
種多様な方面に広く使用されている所であるが、
放電加工に於ては所謂難しい加工の１つで（例え
ば、飯塚芳弘「放電加工による細孔加工」放電加
工技術Vol4.No.１（1961））あるが、電極として銅
パイプ又は注射針等のパイプ状素材を用い電極側
より加工液を噴流する（吸引する場合もある。
又、電極被加工物へのより細径の下孔加工は困難
であるから、被加工物側下孔から噴流、吸引する
と言うことは少ないが、加工の目的や都合によつ
てはあり得ること当然である。）と加工速度は非
常に増し、３〜５倍の加工速度が得られる（例え
ば、放電加工技術研究会編「放電加工技術便覧」
第323頁、日刊工業新聞社、昭和38年12月20日）
と言われているが、場合に応じた種々の工夫を要
する難加工であつて、加工の規模に比して加工時
間がかかりすぎることが常に問題となる加工であ
ることは間違いがない。 従つて、本発明は上記のような細孔加工の難点
を克服して、細穴彫り又は細孔明け加工を格段の
高速度で、且つ各種の技巧等を要することなく行
ない得る細孔の放電加工方法及びその方法の実施
に使用する装置を提案するにある。 しかして、斯種放電加工に於ける加工液は、放
電間隙に於ける絶縁維持、放電の発生及び消弧の
ため、電極・被加工物及び間隙の冷却のため、放
電間隙に於ける爆発力の発生維持のため、並びに
加工屑及びガスの放電間隙からの排出のため等の
ために必要なもので、穿孔、型彫加工の領域に於
ては鉱物油系のもの、主として所謂ケロシン（白
灯油、第４類第３石油類）が、ワイヤカツト放電
加工に於ては、水又は水を主成分とする水系のも
のが、又放電切断加工に於ては通常無機電解質を
添加した水ガラス又は水の如き電解性溶液が従来
用いられて来ているが、近時加工液として、電気
比抵抗約10³〜10⁵Ωcm前後、特に10⁴Ωcmオーダ
以上程度の水（純水、界面活性剤等、その他添加
物がある場合がある）等、水を主成分とする水系
加工液を用いる上記ワイヤカツト放電加工機が普
及してくるにつれ、上記穿孔、型彫加工の分野に
於ても、取扱上、環境衛生上、及び防災上等の観
点より、上記水を主成分とする液を加工液として
用いる加工機の出現が要請されている所である。 このため、従来より水系加工液に関し種々の提
案、例えば、加工液への添加物に関する特公昭41
−16480号公報外、加工用パルス電源や電源条件
の設定に関するもの（例えば、木本外２名「水中
電極低消耗放電加工の検討」：電気加工学会誌、
Vol.1−No.2.P43〜50、外）等があるが汎用的な実
用機として出現するに至つていない。 他方、上記穿孔、型彫加工形の放電加工機に於
ける、加工液の供給介在には、噴流、吸引、及び
電極の往復運動又はこれ等の組合せ等種々の方法
があるが、加工屑の排除及び加工液の更新等のた
めに放電間隙へ新たに供給される加工液の液圧
は、通常高くても数Kg／cm²前後以下（例えば、前
出「放電加工技術便覧」第361〜362頁、電気加工
学会関西支部編「放電加工の理論と技術」第131
〜132頁、株式会社養賢堂、昭和47年11月15日）
の低いもので、電気加工の技術の分野に於ける電
解型彫加工の高圧加工液噴流方式と好対称をなし
ていたものである。 もつとも、高速放電加工の研究、特に「高速液
流による放電加工の加工速度向上」（須田外２名
電気加工学会誌Vol.4.No.7.第１〜10頁）によれば、
加工液が加工液が導体粉（＃400グラフアイト）
を２ｇ／混入した水道水からなる水系加工液
で、加工電源が単相商用交流を全波整流した無負
荷電圧43Vで、平均加工電流が130〜400Aという
大電流加工（電流密度約10〜32A／cm²）で、電極
の加工送りが手送りという特殊なものであるが、
加工液の放電間隙流速が約５〜20m／sec（約５〜
25／min）という大きなものであり、その後、
上記導体粉を混入しない、電極自動送りの「放電
高速加工機の試作」（須田外２名、昭和46年精機
学会春季大会学術講演前刷、第357〜358頁）も行
なわれているが、このような高速荒加工が電極径
が約１mmφ前後又はそれ以下、0.1mmφ程度以上
というような細孔加工に、又、形状比Ｌ／Ｄ≒10
前後又はそれ以上というような細孔加工に適用で
きるか否か未だ明らかでない。 又、これ等に記載されている電極の寸法、形
状、放電間隙の大きさ、及び上記加工液の流量、
流速によれば、ポンプによつて送られた加工液
（水道水×10³Ωcmオーダ）の放電間隙入口部に於
ける液圧は10Kg／cm²よりも低く、ポンプ圧がほぼ
10Kg／cm²と推定される。 又、放電加工の高速加工としては、所謂電解加
工で放電加工を同時に行なわせる電解放電加工法
も研究されつつあり、例えば、久保田外１名「電
解放電加工の研究」昭和47年度精機学会秋季大会
学術講演前刷、第437〜438頁、同「電解放電加工
による鋼の高速穴なけ」昭和48年度精機学会春季
大会学術講演前刷、第415〜416頁に記載されてお
り、そして約10mm／min乃至40mm／minという高
速の加工を約10Kg／cm²という高い圧力の加工液手
段を用いるものであるが、加工液は約20％食塩水
で、電源は商用交流を半波整流した約50Vの電圧
で、電流密度約300〜800A／cm²であり、かかる高
速荒加工の方法が微細加工に適用できるか否か未
だ明らかでない。しかして、本発明の後述する細
孔の放電加工は、一部前述したように電極径が１
mmφ前後以下、0.1mmφ程度以上と小さく又は細
く、そして形状比Ｌ／Ｄが５〜10又はそれ以上と
大きく、即ち径に対して長さが長く所謂細棒状体
で、加工部への加工液の供給が困難であると共に
加工部からの加工屑、加工発生ガスの排除も困難
な難加工であるところ、そこに、より高速加工の
ために放電エネルギをより高密度で供給注入する
と言うものであるから、使用する加工液として
は、冷却性能がより高く加工に際して発生ガスの
より少ない液が好ましく、又高エネルギ密度下で
の防災等も考慮する必要があり、この特性により
合つた純水系等水系加工液用いることが必要とな
るものである。 従つて、本発明者は種々の実験、研究を行なつ
た結果、本発明を為すに至つたもので、前記形状
比Ｌ／Ｄが約５前後以上、或いは更に特にＬ／Ｄ
≒10前後以上の細孔の放電加工に於て、加工液と
して水、特に好ましくは水を主成分とする比抵抗
が前記10⁴Ωmmオーダの水系加工液を、又加工用
電源として電圧パルスを間歇的に加えるパルス電
源を用い、電極又は被加工物を加工の進行に応じ
て加工送りするようにし、そして前記水系加工液
を少なくとも20Kg／cm²、好ましくは25Kg／cm²以上
の高圧力で加工間隙に供給噴流させた状態で、加
工面粗さ20μmRmax以下、好ましくは
10μmRmax以下で、少なくとも５mm／min程度
以上、好ましくは10mm／min以上の加工送り込み
速度で放電加工を行なうことを特徴とするもので
ある。 そして、その実施の態様としては、電極の径を
１mmφ以下、好ましくは0.5〜0.6mmφの領域に於
て使用すること、該電極として管を用い管内通路
から水系加工液を加工間隙へ供給噴流すること、
加工液の圧力をより高い40Kg／cm²、又は好ましく
は50Kg／cm²以上とすること、又は加工液の圧力を
加工の進行に応ずる加工穴の深さに応じて連続又
は段階的に増加させること、前記電極の内径を該
内径に対応する被加工体の加工残り凸部の高さ
（lM）が、加工穴の加工深さ（lH）に対し、
lM／lH≒１／３以下、好ましくはlM／lH≒
１／５以下となるよう加工条件（加工液、電気的
加工条件）との関係で設定形成すること、加工液
の液晶を所定の一定に保持して加工の安定を計る
こと、又、水系加工液を所定値に加熱して所定温
度に保ち、加熱により加工液の粘性を低減させて
所定量の水系加工液を加工間隙に供給するように
すること、そして加工間隙に噴流介在する水系加
工液は単にその流量を確保するだけでなく、流速
も15〜20m／sec以上好ましくは20〜30m／sec以
上とすること、又加工時に加工液からガスが発生
するが（水系加工液の場合、被加工物（Fe）１
ｇを加工すると約330cm³のガスが発生する）、該ガ
ス発生量（Qg）を１とした場合加工間隙に供給
噴流する加工液の量（Qe）が２、即ち、Qg：Qe
≒１：２となるように水系加工液を供給すること
（勿論正常な放電加工状態に於て）、加工用電極
が、例えば400〜500mm又はそれ以上の長尺状電極
であるとき加工液供給液圧損失を防止するため、
電極の廻りに同軸に囲繞して電極を軸方向に送り
出し可能に設けた管体との間から水系加工液を供
給噴流すること、前記電極管内通路から加工間隙
に噴流する加工液噴流方法を電解加工に於て正流
法と称しているが、加工液の噴流を同じく電解加
工に於ける逆流法とする等の実施態様を有するも
のである。 又、前記本発明の改良として加工性能向上のた
めに、電極又は被加工物に超音波振動を付与しな
がら、前記の高圧加工液噴流の下に放電加工する
ことを特徴とするものであり、この場合の実施の
態様としては、前記超音波の周波数を通常の20〜
30KHzとすること、好ましくは約50KHz以上約
100KHzオーダとすること、又特殊な場合には１
〜10MHz程度のＭHzオーダの超音波とすること、
前記の超音波の付与エネルギを加工状態の正常時
には零又は小さくしておいて加工状態の悪化に応
じて増大させること、前記の超音波を電極の保持
側軸、端部からホーン等を介して付与すること、
又電極の保持部保護のために被加工物の上面から
間隔を置いた所定の固定位置に電極と接触して電
極を軸方向に案内する案内を設け、該案内より好
ましくは電極軸方向と直角方向に前記の超音波振
動を与えるように構成すること、又、本発明の実
施装置、特に加工液供給装置としては、前述所望
の加工液圧に応ずるプランジヤ型、その他の高圧
ポンプを備え、必要に応じ増圧装置を、又加工液
供給系に液圧変動を防止するアキユムレータを設
けるものであり、又電極に加工液流通路を形成し
た電極により加工を行なう場合には、被加工物の
加工穴内に前記加工液流通路に対応する同軸の加
工残余突起（通常ヘソ等という）が形成され、こ
の突起が加工の進行に応じてある程度以上長く残
るようになると倒れや曲り、或いは折損等により
加工を不安定更には不能とするから、上記突起が
その径に応じ或る程度以上長くならない加工条
件、特に前記加工液流通路の径と、電圧パルス等
の電気的加工条件、或いは更に加工送り（穿孔又
は電極送り込み）速度を設定する必要があるもの
である。 以下本発明を図面及び実施例により説明する。 第１図は、本発明加工方法を実施する加工部を
模型的に示した実施例側面図で、１は例えば外径
が0.5mmφで、内径が約0.275mmφ、長さ約400mm
の銅パイプからなり、形状比（Ｌ／Ｄ）800（加工
拡大代及び電極消耗を考慮すると約700前後）を
有する加工用電極で、超音波電歪振動子２の振動
拡大用ホーン３の尖端に設けられたチヤツク部４
によりその一端が支持取り付けられている。上記
ホーン３には内部に軸方向の空洞３ａが刳り貫か
れており、第２図Ａに上記ホーン尖端部及びチヤ
ツク部の実施例を断面図で示すように、電極１は
上記空洞部３ａまで一端が挿設された状態でＯリ
ングパツキング３ｂにより水密に、チヤツクナツ
ト４ａにより締付固定される。前記空洞部３ａは
電極１に加工液を供給する通路となつており、ホ
ーン３の側部に可撓性耐圧配管（図示せず）に連
結される加工液供給プラグ５が開口している。６
は上記電極部を保持する電極ヘツドで、ベツドに
立てられたコラム（図示せず）に上下移動及び固
定自在に支持され、且つ上記電極部は、該ヘツド
６に対し、加工送り制御装置を含むサーボ送り装
置７により上下方向の送りが与えられるように構
成されている。８は前記ベツド上に上記ヘツド６
と対向するように設けられた基台で、ｘ，y2軸
のサーボ送り機構９ｘ，９ｙを有するクロステー
ブル１０を載置し、該テーブル１０上に被加工物
１１を固定具１２により固定する。１３は例え
ば、第２図Ｂ及びＣに示すような電極１の尖端側
固定ガイドで、Ｌ字状腕１３ａにより基台８に固
定され、電極１の加工側尖端の位置精度を保持す
るものである。 その他第１図中２ａは、例えば20〜30KHzの超
音波励振電源、１４は間歇的な電圧パルスを発生
する加工用電源で、当該細孔加工の場合は、通常
電圧（放電）パルスの幅が約30φs以下、通常5μs
前後の所謂中仕上乃至仕上加工条件となるから、
電極１と被加工物１１間に１〜0.1μF前後又はそ
れ以下の所謂極間コンデンサを接続することが少
なくない。又、１５は例えば位置決め用の数値制
御装置で、パルスモータ、エンコーダ及びタコジ
エネレータ付き直流モータ等サーボ送り機構９
ｘ，９ｙを駆動制御する。 第２図Ｂ及びＣは前記ガイド１３の実施例正面
図及び縦断面図で外部円筒１３ｂ内に内部円筒１
３ｃが同軸状に挿設され、該内部円筒１３ｃは前
記外部円筒１３ｂの軸方向に間隔を置いた位置に
設けられた夫々３本以上の、且つ夫々求芯的にね
じにより前後進するボルト１３ｄにより軸芯が調
整自在に保持され、且つ該内部円筒１３ｃ内に軸
方向に間隔を置いた位置夫々に、３個の小円柱１
３ｅをその各中心が正三角形を形成する如く挿設
してあり、該３個の円柱１３ｅが形成する隙間に
電極１が摺接案内される。 又、第３図は、前記プラグ５を介して電極１に
加工液、即ち、水を主成分とする水系加工液（以
下に説明する実施例の場合は所謂純水系の水系加
工液）を供給し、電極１と被加工物１１間の放電
加工間隙に加工液を加圧噴流せしめる加工液供
給、特に加工液を循環供給する装置の一実施例構
成図を示すもので、１６は加工液貯留タンクで、
加工部よりの加工液回収タンク１６ｂと清浄液タ
ンク１６ａに分けられ、回収タンク１６ｂ内の加
工液は、加工屑の適宜沈澱等の後、ポンプ１７に
より精密濾過器１８を介して清浄液タンク１６ａ
に送られ貯留される。貯留加工液は、電気伝導検
出器１９によつて伝導度を検出し、該伝導度が増
大して、例えば比抵抗が10⁴Ωcmより小さくなる
ような場合には、ポンプ２０を駆動して加工液を
汲み上げ、イオン交換樹脂２１と接触させて帰還
させ、所定の10⁴Ωcmオーダの比抵抗となるよう
伝導度を制御する。２２は温度検出器２３を有す
る清浄タンク１６ａ内加工液の温度制御装置で、
前記加工液を冷却又は、加熱して所定のほぼ一定
値に保持させる。水系加工液は温度が上昇すると
粘性が低下し、より低い供給圧力で加工間隙に所
望量以上の加工液を供給し得、流量が増大する
が、温度が上昇すると水系加工液の電気伝導度が
増し、温度が低下すると上記は逆の状態となり、
又、水系加工液を流通抵抗に抗して高圧力で供給
すると、使用加圧供給ポンプの構造、型式にもよ
るが一般的に加工液温度は上昇傾向にあり、又放
電加工間隙に於ても加工液は加熱されるから、前
記温度制御装置２２としてはこれらのことを考慮
し、又、電極、被加工物の材質、組合せ、及び加
工の目的、或いは更に加工条件を考慮して、加熱
又は冷却制御を行なえるものを選定するか、加熱
及び冷却の両方の制御が行なえるものを使用す
る。２４はプランジヤタイプ又はその他の形式の
高圧力加工液供給ポンプで、清浄加工液を直接汲
み上げ供給するか、又は図示の如く精密濾過器２
５を介して上記ポンプ２４に加工液を汲み上げ供
給するポンプ２６を必要に応じて設ける。２７は
逆止弁、２８は必要に応じて設けられる高圧液留
めタンク、及び２９は高圧のアキユムレータ、３
０は清浄タンク帰還路に設けたレリーフバルブ
で、これ等により前記プラグ５を介し高圧力の水
系加工液が安定して供給され、所望の流量で、放
電加工間隙に噴出噴流せしめられる。この図示実
施例構成の加工液供給装置の場合、供給加工液の
圧力は、上記レリーフバルブ３０に於ける圧力の
調整設定により決定される。 尚、３１は圧力計で、必要に応じ流量計が設け
られる。 本発明加工方法は、この第３図に示したような
加工液を高圧力で安定して供給することができる
加工液供給装置を第１図の加工装置と結合して実
施されるものであるが、該第１図に於て、加工用
電極１に超音波振動を与える構成及び関連装置
は、本発明の特定発明に於ては必須要件ではな
い。 即ち、本発明の特定発明の放電加工方法の特徴
的構成要件としては、加工用電極として形状比
Ｌ／Ｄが少なくとも約５以上、通常Ｌ／Ｄ≒10前
後以上、1000程度以下で、且つ、細孔の放電加工
と言われるもの、通常電極の径が約１mmφ前後以
下、0.1mmφ程度以上の細深孔加工の際に、加工
液として所謂水や、水に界面活性剤、その他の添
加物がある水系加工液を用い、そして安定した加
工性能の変らない加工を行なうには管理制御され
た該水系加工液、好ましくはほぼ一定温度の比抵
抗10⁴Ωcmオーダに制御された加工液として用い、
そして該水系加工液を少なくとも20Kg／cm²を下ま
わらない、好ましくは25Kg／cm²以上の高圧力で加
工間隙に供給して噴流させながら間歇的な電圧パ
ルスを供給して放電加工を行なうものである。 以下実施例により説明する。 外径0.3mmφ、内径約0.15mmφ、長さ150mmのCu
電極（形状比が最大500）を用いて、ステンレス
ステイールSUS−304、２mm厚を被加工物として
穿孔加工する。加工用パルス電源は、電圧パルス
の幅（τon）6μs、電圧パルス間休止幅（τoff）
2μs、電圧パルスの無負荷電圧（V₀）100V、放
電電流の振幅（Ip）10A、但し、間隙に0.1μFの
コンデンサを接続し、平均加工電流（IM）が約
2A前後で加工する。加工液は比抵抗約3.5×10⁴Ω
cmの水で液温は約24℃で、加工液の供給圧力
（Kg／cm²）を種々変更し、加工速度（上記電極に
よつて加工孔が掘削されて行く速度（mm／min）
を測定した所、第４図のＡの特性曲線の結果が得
られた。 即ち、第４図は横軸に前記加工液の液圧を、又
縦軸に前記加工速度を共に常用対数目盛でプロツ
トしたもので、又、上記Ａ曲線に対応して加工液
の供給液圧に対する流量（c.c.／min）が縦軸に対
数目盛でプロツトされ、曲線Ｃとして示してあ
り、又、同じく加工間隙に於ける加工液の流速
（ｍ／ｓ、計算推定値）が縦軸に対数目盛でプロ
ツトされ、曲線Ｄとして示してある。 この曲線Ａの加工速度は、加工液の供給圧力及
び流量（従つて流速）及び平均加工電流が変化す
る外は、加工条件は上記した一定値であつて、上
記加工液の変数にのみ依存しているものというこ
とができ、該Ａ曲線によれば、加工速度は液圧が
10Kg／cm²を越える付近から急速に立ち上り、約60
〜80Kg／cm²で最大に達した後、減少する特性とな
つており、最大加工速度は平均約28mm／minに達
していることが判る。この場合液圧が約70〜80
Kg／cm²を越えると、加工速度がかえつて減少する
のは未だ判然とはしないが、後に説明するように
加工液の流量及び流速に対して加工間隙に於ける
放電加工のエネルギ密度が足りないこと、及び供
給される又は、放電加工のエネルギ密度をより大
きくするのには加工液の流量及び流速が不足して
いるためと思惟される。即ち、上記の場合加工電
圧パルスのτon、τoff又はIpの１つ又はそれ以上
の値、或いは更にコンデンサの値を変え、又は除
去して、放電エネルギ密度を増すと、通常の場合
平均加工電流（IM）を増すと加工速度の曲線Ａ
の飽和特性が加工液の高圧力側に移動し、最大加
工速度は増すが、加工間隙に於ける放電加工のエ
ネルギ密度としては限界があるようで、更にIM
を増大しても、又加工液の液圧を高くしても、加
工間隙がアーク状態となるのか、Ａ曲線と同様加
工速度が、かえつて減少する傾向となるのは同一
である。 しかしながら、加工液を加熱して約60℃とする
と加工液の粘性の低下により同一供給液圧時に於
ける加工液の流量及び流速が増し、曲線ＣとＤ
が、共に第３図グラフ上で上方に移動する所か
ら、加工速度の飽和する液圧がより高圧側に移動
し、その際τon＝6μs、τoff＝2μs、Ip＝16A、コ
ンデンサ0.1μFで、平均加工電流約4Aとなり、約
100Kg／cm²の液圧で、加工速度約40mm／min強に
達した。尚、平均加工電流は、液圧10Kg／cm²前後
以下では2Aよりも少なくなつていてて加工速度
は大きく低下し、液圧15〜50Kg／cm²の間前記電流
は大きく変化はしないものの、加工速度は液圧に
はほぼ比例する傾向があり、液圧約70Kg／cm²の加
工速度最大時には約2.5Aに達する。そして、上
記の場合の加工孔側面の加工面粗さは約
5μmRmax前後、又、加工拡大代は片側約0.025
mm前後で約0.35mmφの孔が加工され、電極消耗
（Ｅ／Ｗ×100％）は、上記平均加工電流値にほぼ
比例していて、約100〜120％前後であるが、加工
が安定で順調であるか否かが可成り大きく影響す
る。 又、ここで、上記形状比Ｌ／Ｄについて検討し
ておくと、上記実験例の場合Ｌ／Ｄ≒７弱である
が、種々の実験によれば、上記加工速度は加工開
始時を１とすると、形状比約７〜８位の加工深さ
までで、加工速度は0.5〜0.6倍にまで低下するも
のの、上記形状比が10以上の加工深さの領域で
も、加工液の高圧力供給による所望の流量が保た
れている限りに於ては加工速度が0.5倍以下に低
下することはないようであつた。 そして、上記加工液の所望の流量とは、水系加
工液の場合被加工物の加工量１ｇ当たり加工液か
らの発生ガスは約330〜350cm³となる（この値は使
用加工液にのみ依存し、電極、被加工物の材質、
組合せ、及び電気的加工条件等には殆んど関係の
ないほぼ一定値である。）ことが必要であつて、
これを上記加工速度が最も早く効率の高い時の加
工液の流量及びガス発生量を実測測定した結果に
よれば、加工量１ｇ当たり加工液供給量約660〜
700cm³（流量とすると約15cm³／min強）となり、
発生ガス量の約２倍（体積で）の加工液を供給す
る必要があるものである。 又、形状比（Ｌ／Ｄ）が大きな加工に際して、
加工用電極１の加工液噴出口に対応する部分の加
工残余突起が細長く成長すれば、電極と被加工物
とは前記突起を介して短絡することになるから安
定な加工が行なえないのであり、前記突起が或る
程度以上に成長しない加工条件、例えば、加工用
電極の内径、加工液の電気伝導率（クリアラン
ス）、及び加工電圧パルス又は重畳高電圧の電圧
等を選定する必要があるが、上記伝導率及び電圧
の条件は使用する装置によつて一定とすると、上
記筒状加工用電極の内径の選定が重要となるもの
である。又、上記突起は成長すると加工液の供給
をも阻害するから、細孔加工である限りその成長
は防止しなければならない。 しかして、前述の如き加工条件の場合、加工用
電極は外径0.3mmφに対して内径約0.15mmφ前後、
又外径0.5mmφに対して内径約0.3mmφ前後であつ
て、何れにしても、加工孔の最大深さ（ｌ；被加
工物表面から加工孔最深部迄の深さ）と、突起頂
部の高さ（l′；加工孔最深部から突起頂部迄の高
さ）との比がl′／ｌ≒１／５前後又はそれ以下に
なるように選定することが必要である。 上記第４図に於て、前記曲線Ａに対応して記載
された曲線Ｂは、上述の曲線Ａの加工特性の場合
に加工用電極１に周波数約28KHz出力約20Wの超
音波振動を付与した場合の加工速度に関する特性
曲線で、曲線Ａとほぼ相似形に近いが、かかる超
音波振動を付与することにより、加工速度は約２
倍から数倍又はそれ以上に向上する。そしてこの
超音波振動付与の効果は、加工液の供給液圧が低
くて加工性能が低い従来の加工条件の領域に近づ
く程顕著で、加工速度が５〜10倍に達する領域も
あるが、供給加工液のより高い、例えば曲線Ａと
Ｂの最高加工速度の領域に於ては、約２倍前後と
低減し、本発明の細孔の放電加工方法の加工速度
は、加工液の圧力、流量、及び流速等に対する依
存の割合が高いことを示している。 ところで、超音波振動の付与は前述の如く極め
て有効であるが、前述第１図及び第２図Ａに示す
如く、振動子ホーン３の先端部にチヤツク部４を
設けて図示の如く同軸状に電極１を支持固定する
ように構成すると、１本の電極を使つて１個以上
の細孔加工をしているうちに、電極１がチヤツク
部４の固定部に於て疲労するためか折損事故を生
ずることが少なくない。 従つてかかる事故防止のためには、付与する超
音波振動のエネルギを必要最小限度とすることが
考えられるが、それでも繰り返し使用すれば上記
折損事故に至ることは避けられず、このため常時
は上記必要最小限度又はそれ以下、又は零として
おいて加工状態の悪化等加工の不調時にのみ付与
する超音波振動のエネルギを増大強化する制御等
が行なわれるが、このようにすれば上記の如き超
音波振動付与の効果は常時は享受できない訳であ
るから、折角超音波振動子やその励振電源等を設
ける意味が減殺され、設備利用効率も減少するも
のであるから避けなければならない。 しかして、本発明者が、種々実験した所によれ
ば、電極１に対する超音波振動の付与を、ガイド
１３の電極保持チヤツク部側又は被加工物１１側
で、電極１軸に対して角度を有する如く、例えば
90゜の方から振動子を当接した状態で行なえば、
前述チヤツク部４に於ける電極１の折損等の事故
は殆んどなく、且つ細孔放電加工に於て上述の如
き超音波振動付与の効果を充分享受できることが
判つた。 以下図面によりこれを説明すると、第５図に於
て、１３ｆは電極１を僅かな隙間を介し同軸状に
挿通して案内するガイドパイプで、固定腕１３ａ
の端部に溶接、締付等の適宜の手段で固定され、
このガイド１３によつて案内される電極１に振動
子ホーン３の尖端部に設けた当接チツプ３ａを軽
く当接するようになつている。 この当接部分の構成例は、第６図Ａ，Ｂに示す
通りで、Ａ図の場合はホーン３の軸方向のチツプ
３ａ端面に形成した直線又は電極１軸方向に円弧
状のＶ溝３ｂに電極１を位置せしめ、又、Ｂ図の
場合はホーン３の軸方向と直角方向の外周面に形
成した円形Ｖ溝３ｂに電極１を軸方向と直角方向
から係合させて、超音波振動を付与するようにし
たもので、何れの場合も電極１は、その加工の際
に於ける電極消耗により、軸方向長さが短くなつ
て、交換を要するようになるまで、又複数回の使
用に於ても、保持チヤツク部に於ける折損は殆ん
どなくなり、他方超音波振動付与による放電加工
上の作用効果は、前述第１図実施例の場合と殆ん
ど変らなかつた。 この場合、加工の寸法精度、及び加工拡大代
（クリアランス）にも大きな変化はなく、振動を
電極１軸と前記直角以外の角度を有する方向から
付与するように構成してもよく、又ガイド１３よ
りも保持チヤツク部側に於て、場合によつてはガ
イド１３に振動を与えるように構成しても良い。 そして、かかる構成によれば、断面円形の筒状
電極で、加工液や加工屑の排出促進及び、加工孔
の真円度保持のために電極１を軸の廻りに回転さ
せながら加工する場合にも、第１図の場合のよう
に振動子等を回転させる必要がなく有用である。 ここで、上記した加工条件に於て、被加工体の
材質及び板厚として種々のものを使用した場合の
実施例を挙げておくと次の表の通りである。 尚、加工液は前記固有抵抗が約3.5×10⁴Ωcmの
所謂純水系の水系加工液で、その供給圧力は約50
Kg／cm²一定、又超音波振動28KHz、20Wで、加工
速度は平均的な値である。

【表】 付与する超音波振動の周波数について調べたと
ころでは、未だ判然としないが、通常の場合に
は、周波数約30KHz以下の通常の周波数領域でほ
ぼ所望の作用効果がえられるようである。しか
し、加工性能に影響を与えるものとしては、電極
の材質（例えば上記Cuの外にCu−Zn合金、Ｗ、
又はM₀等が使用される）、電極の内外径等の寸
法、全体の長さ、ガイド上下部分の長さ、及び加
工液噴流速度や平均加工電流密度等種々の因子も
あるようであるが、前記付与超音波振動の周波数
としては、約50KHz以上100KHzオーダの周波数、
及び１〜10MHzのオーダの周波数、例えば1.6M
Hz、5Wでも、28KHz、10Wよりも有効な場合が
あつた。 そしてこの超音波振動は、所謂前述の如き電歪
及び磁歪振動子による発生付与の代りに、電流と
磁界との一方を変化させて与えるようにしても良
く、電極には加工条件にもよるが数100KHzの間
歇的な放電電流が流れるから、例えば電極に対し
て軸方向と直角方向に作用する一方又は交番磁界
中で加工することにより、電極に振動を付与させ
ることができる。以上は、本発明の細孔の放電加
工方法を、加工液の供給方式として、電極に筒状
電極を用い、加工液を筒状電極の一端からその内
部を通り、他端被加工体との間の加工間隙に噴出
噴流させる所謂正流法の場合について説明を加え
たものであるが、本発明の細孔の放電加工方法は
加工液の供給方式として、所謂逆流法を用いる場
合にも同様に適用可能なこと明らかであり、又電
極として棒状電極を用いることも、被加工体に加
工液噴流用の下孔を予め設け得る場合等には可能
である。例えば放電加工の加工負荷に少なくする
と共に加工液の供給噴流が円滑に行なわれるよう
に、焼入れ処理前の被加工体に機械加工で棒状電
極の径より少し小さい径の下孔を明け、次いで所
定の焼入れ処理をし、棒状電極に下孔を正確に位
置決めすると共に下孔の他方から加工液を噴流液
壷、その他を用いて本発明による高圧力の噴流供
給をするようにする如くである。 又、前述実施例に於ける水系加工液としては、
何れも所謂純水系のものを使用した場合を示した
が、これは例えば、特公昭41−16480号公報、同
44−17120号公報、特開昭51−128098号公報、同
52−56492号公報、同53−101197号公報、及び同
54−35499号公報等によつて広く知られている所
謂水系加工液が、上述の如き純水系の水系加工液
に、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、グリセリン、ヂエチレングリコール、ポリエ
チレングリコール、砂糖、ポリアルキルエーテ
ル、高級アルコール、シリコーンオイル、ケロシ
ン等の有機物、界面活性剤、防錆剤、電解質、導
電性及び絶縁性粒子、及びその他を適宜の量（通
常防災を阻害しない範囲で）添加混合し、加工速
度の向上、加工速度の低下防止、電極消耗の低
減、過冷却防止、防錆性の向上、易放電発生性の
付与、電解作用の減少等々加工性能の向上改善や
加工液の特性を調整するものであるからで、即ち
これ等の水系加工液は、特別な場合以外は、本発
明の水系加工液として使用し得ることが当業者に
明らかであるからである。 尚、本発明は前述の如く形状比（Ｌ／Ｄ）が少
なくとも５以上の細棒状体の電極による細孔の放
電加工に適用して威力を発揮するものであり、前
記形状比（Ｌ／Ｄ）の上限としては、前述の電極
の径についての最小値の記載（0.1〜0.2mmφ）及
び電極の長さについての最大値の記載（400〜500
mm又はそれ以上）等より決まるものであるが、通
常約1000程度とするのが適当である。又、細棒状
体の電極の外径について１mmφ前後以下と規定し
ているが、0.1mmφより小さい外径の場合に本発
明が有効に機能し得るかどうか、未だ明らかでな
い。 以上のように本発明によれば、細深孔と言われ
る１mmφ前後以下で形状比Ｌ／Ｄ≒５〜10以上の
細深孔放電加工を高速度及び高能率で行なうこと
ができるようになつたもので、有用な発明であ
る。 尚、本発明は、前述特許請求の範囲に記載する
本発明の精神を逸脱しない範囲で、各種の変更実
施が可能なこと勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は、本発明放電加工方法を実施する
装置の加工部を模型的に示した実施例側面図、第
２図Ａは電極チヤツク部の実施例断面図、第２
図、Ｂ及びＣは電極ガイドの実施例の正面図と側
断面図、第３図は本発明加工方法の実施に直接使
用する加工液供給装置の実施例構成線図、第４図
は本発明加工方法の加工性能の一実施例を示す特
性曲線図、第５図は電極ガイド及び振動付与手段
の変更実施例を示す部分の側面図、第６図Ａ及び
Ｂは電極に振動を付与する部分の変更実施例の構
成を示す各正面図である。 １……電極、３……超音波振動ホーン、７……
送り装置、１１……被加工物、１３……電極ガイ
ド、１４……加工用電源、５ａ……加工液供給プ
ラグ、１６……加工液貯留タンク、２２……温度
制御装置、２４……高圧力加工液供給ポンプ、２
９……アキユムレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 棒又は筒状電極と被加工物とを相対向せしめ
   て形成される放電加工間隙に、加工液を噴流介在
   させた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加
   し、発生する放電により加工を行ない、加工の進
   行に応ずる送り又は一定速度の送りを前記両者間
   に相対的に与えて放電加工するものに於て、前記
   電極が細孔加工用の細棒状体であつて、且つ形状
   比Ｌ／Ｄ（但し、Ｌ；加工孔の深さ、Ｄ；加工孔
   の径）が少なくとも５以上の細孔を加工し得る前
   記電極に用いる加工に際し、前記加工液として水
   を主成分とする水系加工液を用いると共に、該水
   系加工液を前記加工間隙に少なくとも20Kg／cm²以
   上の高圧力で供給噴出せしめた状態で前記の放電
   加工を行なうことを特徴とする細孔の放電加工方
   法。 ２ 前記水系加工液の供給噴出圧力が、40Kg／cm²
   以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の細孔の放電加工方法。 ３ 前記細棒状体から成る電極の径が、１mmφ以
   下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項の何れか一に記載の細孔の放電加工方
   法。 ４ 前記細棒状体から成る棒又は筒状の電極が、
   軸方向の軸の廻りに回転が付与された回転電極で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第３項の何れか一に記載の細孔の放電加工方法。 ５ 棒又は筒状電極と被加工物とを相対向せしめ
   て形成される放電加工間隙に、加工液を噴流介在
   させた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加
   し、発生する放電により加工を行ない、加工の進
   行に応ずる送り又は一定速度の送りを前記両者間
   に相対的に与えて放電加工するものに於て、前記
   電極が細孔加工用の細棒状体であつて、且つ形状
   比Ｌ／Ｄ（但し、Ｌ；加工孔の深さ、Ｄ；加工孔
   の径）が少なくとも５以上の細孔を加工し得る前
   記電極を用いる加工に際し、前記加工液として水
   を主成分とする水系加工液を用いると共に、該水
   系加工液を前記加工間隙に少なくとも20Kg／cm²以
   上の高圧力で供給噴出せしめ、更に前記電極に超
   音波振動を付与せしめた状態で前記の放電加工を
   行なうことを特徴とする細孔の放電加工方法。 ６ 前記付与超音波振動の周波数が30KHz以下の
   常用の超音波振動であることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の細孔の放電加工方法。 ７ 前記付与超音波の周波数が100KHz以上の超
   音波振動であることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の細孔の放電加工方法。 ８ 棒又は筒状電極と被加工物とを相対向せしめ
   て形成される放電加工間隙に、加工液を噴流介在
   させた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加
   し、発生する放電により加工を行ない、加工の進
   行に応ずる送り又は一定速度の送りを前記両者間
   に相対的に与えて放電加工するものであつて、前
   記電極が細孔加工用の細棒状体であつて、且つ形
   状比Ｌ／Ｄ（但し、Ｌ；加工孔の深さ、Ｄ；加工
   孔の径）が少なくとも５以上の細孔を加工し得る
   電極に用いる細孔の放電加工に使用する加工液供
   給装置に於て、吐出圧力が20Kg／cm²以上の高圧力
   加工液供給ポンプと、該ポンプ出力を電極及び被
   加工物からなる加工間隙に供給噴出せしめる耐圧
   配管と、前記ポンプ出力と前記加工間隙との間の
   配管に対して連結された高圧力のアキユムレータ
   とを備えて成ることを特徴とする上記の加工液供
   給装置。