JPH0276636A - 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、流体、気体
用ノズルなど、直径数ミクロンないし数百シフロンの微
細穴の放電加工を行なうために用いる微細径電極、若し
くはマイクロプレス用微小径ポンチ、プラスチック金型
用微細ピンなどのような高精度で、かつ微細直径の軸加
工に適する微細軸放電加工装置に関するものであるＯ従
来の技術 従来、施盤、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不、可能な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　Ｖｏ１８．
Ｎｏ２１Ｊに記載されている構成が知られている。以下
、第４図および第５図（ａｔ。

俣）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４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は電気導電材からなる電極
成形用ブロックであり、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（被加工軸）であり、回転手段１０５により矢印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、また、矢印Ｙｂ方向、すなわち電極成形用ブ
ロック１０３側へ軸と平行移動される。１０７は一端が
電極（被加工軸）１ｏ４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
０４と電極成形用ブロック１０３とのギャップを適正に
保つことにより、第５図（ａ）に示すように放電によっ
て電極（被加工軸）１０４の成形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が直径数十μｍの加工を行なう微小
エネルギー領域では数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１
０６により、電極１０４を矢印Ｙｂ方向へ連続、または
ステップ送りを行なうことにより、電極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課題 しかし、インクジェットプリンタノズルの微細放電加工
用電極１０４、マイクロプレス用微小径ポンチ、プラス
チック金型用微細ピンなど、直径数十μｍの微細軸は、
径寸法および真円度、真直度ともサブミクロンルミクロ
ン精度の高精度加口が必要とされる。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、電極成形用ブロック１０３の電極（被加工軸）１０
４に対向して放電させる面が傾斜面であると、成形され
る電極（被加工軸）１０４はテーパがついてロート状と
なり、穴加工に用いた場合、穴径寸法等のバラツキの少
ない高精度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１
０１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、かつ平面度も１
μｍ以下と高精度加工が要求され、製作が容易でなかっ
た。また、電極成形用ブロック１０３において電極１０
４と対向し、直接放電させる面は、第５図（ｂ）に示す
ように電極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
り、経済的でなく、しかも、電極１０４は、加工前では
振れがあり、外周部より成形を行うので、径の減少量を
制御するのが困難で、必要な直径に成形するためには、
たびたび電極１０４を機械主軸よシ取り外して測定しな
ければならず、測定作業と加工を繰り返し行なわなけれ
ばならず、効率的でなかった。また、電極１０４の成形
直径が小さくなればなる程、その材質強度が小さくなり
、成形加工時に電極１０４の断面方向に反力が加わるた
め、折れ、曲がりが発生して歩留りが低下するばかりで
なく、成形できる直径の限界は約１２μｍ程度となり、
直径１０μｍ以下の穴加工用電極の製作は不可能であっ
た。

更に、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を回転させない状態の成形、つ
まり半月状、角形状などの異形状の成形は、電極１０４
と電極成形用ブロック１０３が放電による熱だより融着
するため、不可能であった。

本発明は、上記従来例の課題を解決するもので、走行す
るワイヤ電極で被加工軸を放電加工することにより、被
加工軸に力が加わらない微小エネルギー放電加工を行な
うことができ、また、走行するワイヤ電極と被加工軸を
高精度で位置決めして放電加工を行なうことができ、し
たがって、各種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、歩留りの向上などによ
り経済性を向上させることができるようにした微細軸放
電加工装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題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
ためのワイヤ電極と、このワイヤ電極を走行させる手段
と、上記容器内に設けられ、上記ワイヤ電極の走行をガ
イドし、このガイド部に上記被加工軸挿通用の切欠きを
有するワイヤ電極の放電加工用ガイドと、上記被加工軸
と放電加工用ガイドのガイド部のワイヤ電極との相対距
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側の少なくとも一方を
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、ワイヤ電極を放電加工用ガイドに沿って振れ
なく安定に走行させ、このガイド部のレイヤ電極と、放
電加工用ガイドの切欠き位置の被加工軸の相対距離が加
工完成形状寸法に対応した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り
回転させ、被加工軸とワイヤ電極との距離を順次調整し
て送ることにより、被加工軸の長手方向と径方向の放電
成形加工を自動的に行なうことができる。

そして、上記のようにワイヤ電極で被加工軸を放電加工
することにより、被加工軸に力が加わらない微小エネル
ギー放電加工を行なうことができ、また、被加工軸を放
電加工用ガイドの切欠きに立置させ、この被加工軸とワ
イヤ電極におけるガイド側の面で位置決めすることによ
り、ワイヤ電極の直径にバラツキがあり、また、ワイヤ
電極が消耗して直径にバラツキを生じても、ワイヤ電極
におけるガイド側の面の位置は変わらないので、両者を
高精度に位置決めして放電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０ 第１図ないし第３図は本発明の一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（ａｌおよび［
有］）はそれぞれワイヤ電極と放電加工用ガイドと被加
工軸の拡大平面図および拡大断面図である。

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に沿って加工ヘッド３が上下動可能となるように構成
されている。微細に放電加工される被加工軸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０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
より移動される０モータ１０，１１、すなわち移動テー
ブル８，９は数値制御（ＮＣ）装置（図示、せず）によ
りプ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ＤＣ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図より明らかなよ
うに容器６内に設けられたガイドポス）１９，２０、補
助ガイド２１、ワイヤ電極１８の放電加工用ガイド２２
、補助ガイド２３、ガイドポスト２４．２５にガイドさ
れて巻き取りリール１５に巻き取られ、供給リール１４
より巻桑出されたワイヤ電極１８はガイドポス）１９．
２０により容器６内の絶縁液７内に導かれ、ガイドポス
）２４．２５により容器６外に導かれる。上記放電加工
用ガイド２２は、特に第３図（ａｌ　、　（ｂ）より明
らかなように円形で、半径方向に被加工軸挿通用の溝状
の切欠き２６が形成され、少なくともこの切欠き２６の
外周部にワイヤ電極１８の直径に適合し、ワイヤ電極１
８の走行をガイドするガイド溝２７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のガイド溝２７にガイ
ドされ、この間、切欠き２６の外周開放部を閉塞するよ
うに通過し、補助ガイド２３にガイドされる。そしてＤ
Ｃモータ１６，１７を駆動して供給リール１４と巻き取
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をガイドボスト１９，２０、補助ガイ
ド２１、放電加工用ガイド２２、補助ガイド２３、ガイ
ドポスト２４゜２５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
りワイヤ電極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図および第３図（ｂｌにおいて、
２８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１
８端がマイナスの極性となっている〇 上記のような構成において、以下、被加工軸４を微細軸
（電極）に加工する動作について説明する。

被加工軸４を円柱状に成形するＫ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
を移動式せ、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４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。この放電開始点は、駆動手段にメモリ
され、被加工軸４はプログラム設定された一定寸法で送
られる。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シモータ１０，１１を駆動し
て移動テーブル８，９を移動させ、第３図（ｂｌ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、被加工軸４の中心位置を固定し、ワイヤ電極
１８の放電加工側の面の位置を放電加工用ガイド２２に
より直径のバラツキ、消耗による直径の変化に関係なく
規制し、上記の距離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、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。

また、上記被加工軸４とワイヤ電極１８との相対距離ａ
を段階的に数値制御装置で変化するように制御すると共
に、上記のようにメモリされている放電開始点を基準と
して制御することにより、各々設定した直径と長さの段
付形状の微細軸加工を行なうことができる。

また、駆動手段による被加工軸４の矢印Ｚ方向の送りと
、上記のａの寸法を同期させ、順次変化させて加工を行
なうことにより、先端をテーパ形状に形成することがで
き、被加工軸４を回転させないで矢印２方向に送って加
工を行なうことにより、半月状など、非円形断面の微細
軸を加工することができる。

なお、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
側の少なくとも一方を上下動させるようにすればよい。

また、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に対して位置調節するようにして
もよく、要するに被加工軸４とワイヤ電極１８の相対距
離を調節するようにすればよい。

〜　発明の効果 以上述べたように本発明によれば、ワイヤ電極を放電加
工用ガイドに沿って振れなく安定に走行させ、このガイ
ド部のワイヤ電極と、放電加工用ガイドの切欠き位置の
被加工軸の相対距離が加工完成形状寸法に対応した位置
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り回転させ、被加工軸とワイヤ電
極との距離を順次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放電成形加工を自動的に行なうこと
ができるようにしている。そして、上記のようにワイヤ
電極で被加工軸を放電加工することにより、被加工軸に
力が加わらない微小エネルギー放電加工を行なうことが
でき、また、被加工軸を放電加工用ガイドの切欠きに立
置させ、この被加工軸とワイヤ電極におけるガイド側の
面で位置決めすることにより、ワイヤ電極の直径にバラ
ツキがあり、また、ワイヤ電極が消耗して直径にバラツ
キを生じても、ワイヤ電極におけるガイド側の立置は変
わらないので、ワイヤ電極直径の変化量および振れを無
視することができ、両者をサブミクロン精度で位置の再
現制御を行なうことができ、したがって、微細穴加工用
電極、プラスチック金型用微細ビン、マイクロプレス用
微小径ポンチなどの各種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る。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図は本発明の一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ｆａ）および（
ｂ）はそれぞれワイヤ電極と放電加工用ガイドと被加工
軸の拡大平面図および拡大断面図、第４図は従来の放電
加工用電極成形装置の概略斜視図、第５図（ａ）　、　
（ｂｌ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・・・供給リール、１５・・・巻き取りリール、１６
．１７・・・ＤＣモータ、１８・・・ワイヤ電極、２２
・・・放電加工用ガイド、２６・・・切欠き、２８・・
・電源。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１
図 ／ｌを−タ 第２図 第３図 年４ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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と、このワイヤ電極を走行させる
   手段と、上記容器内に設けられ、上記ワイヤ電極の走行
   をガイドし、このガイド部に上記被加工軸挿通用の切欠
   きを有するワイヤ電極の放電加工用ガイドと、上記被加
   工軸と放電加工用ガイドのガイド部のワイヤ電極との相
   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側の少なくとも一
   方を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微細軸放電加
   工装置。