JPH0584613A - 放電加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体ジェット電極を利用する放電加工に関
し、その加工工程及び加工時間を低減すること。 【構成】 対向する電極と被加工物間に放電を発生させ
て加工を行う放電加工方法において、内孔２３ａを有す
る少なくとも１個の固体電極２３と被加工物２との間に
放電を発生せしめて加工開始穴を形成する第１の工程
と、固体電極の内孔２３ａより導電性流体１を噴出して
加工開始穴を貫通させ、導電性流体１と被加工物２との
間に放電を発生せしめて加工を行う第２の工程とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体電極と流体電極を併
用することにより、加工工程、加工時間を著しく低減す
る放電加工方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、電気腐食切断機の実施例とし
て、特表平１−５０３２８７号公報に記載された装置を
示したものである。図において、１は流体ジェット電極
であり、ノズル３を離れた後、被加工物２の加工間隙１
３を通過して収容器５に収容される。ノズル３は液体ま
たは粉体の媒体２０を保有する加圧容器４に接続されて
いる。媒体２０は水銀またはグラファイトの粉、あるい
は液体のポリマーで形成され、そのポリマーは非常に良
好な導電性を要する供役ポリマーと呼ばれている。媒体
２０はまた、例えば、銅、クロム、銀などのような拡散
金属を有する水銀化合物や、タンタルなどのような不溶
解性金属を有する水銀化合物から構成されてもよく、液
体、粉体、ゲル状またはペースト状、あるいはそれらの
組合せの粘性流体を有してもよい。この例では、媒体２
０に水銀を用いている。

【０００３】媒体２０はポンプ１１によって加圧下で加
圧容器４に注入され、遮断装置１８、１９が開になって
いれば、ノズル３を経由して排出される。ノズル３の内
部は、ノズル３から噴出される流体ジェット電極１が、
所望の断面を有するような形状になっている。この断面
は、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形または多角
形であってもよい。遮断装置は、スライダ１８と、スラ
イダ１８をノズル３に対して開閉させる駆動部１９から
成る。流体ジェット電極１は非常な速さでノズル３を離
れるため、加工中の機械力、電気力によって影響される
ことはなく、被加工物２の加工間隙１３を経由してその
形状を通路上で維持したまま、収容器５に達する。この
速度は水銀を用いた場合、約２〜２０ｍ／ｓｅｃの範囲
にある。他の化合物を媒体２０に用いた場合、流体ジェ
ット電極１の速度はより速くなるが、これはこうした化
合物の比重が低いためである。

【０００４】流体ジェット電極１の移動速度は、従来の
ワイヤ状電極の走行速度より約１００倍速く、これは以
下のような利点をもたらす。すなわち、放電電圧は加工
電源１２によりパルス電圧として加工間隙に供給される
が、ノズル３と被加工物２の間の接続は同軸ケーブルに
より行われる。この同軸ケーブルの一方の極は接続端子
１４の電極に接続され、他方は被加工物２の接続端子１
６に接続されている。さらに、収容器５は接続端子１５
を介してこの同軸ケーブルの第１極に接続されている。
流体ジェット電極１は、被加工物２の加工間隙１３を経
由して高速で移動するため、電極１と被加工物２の表面
間のスパークの放電通路が長くなり、その断面が低減す
る。この断面が小さいことにより、放電エネルギーがさ
らに集中し、被加工物２の表面から材料をより多く除去
することができ、放電加工の効率が改善される。

【０００５】収容器５は被加工物２の下に設置されてい
るが、流体ジェット電極１の運動エネルギーが大きいの
で、傾斜領域６により一旦そらされ、収容器５の底に設
置したリザーバー７に集められる。リザーバー７の水銀
は、放電鉛管９を経由して浄化装置８に供給される。こ
の装置は遠心分離器や液体濾過器などで、水銀以外の望
ましくない粒子を濾過・分離するために設置してある。
この浄化過程の後、水銀はポンプ１１によって加圧容器
４にくみ上げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の流体ジェット電
極を用いた放電加工装置は、上記のように構成され、流
体ジェット電極と被加工物の間には、加工間隙を設ける
ことが必要である。すなわち、図９のような底付きの被
加工物については、流体ジェット電極１が被加工物２と
接触してしまうため、短絡状態となって放電加工を行う
ことができない。従って、図１０のように加工開始穴２
１を予め設けておき、この開始穴から加工を開始するこ
とが不可欠であり、加工開始穴２１を別工程にて、先に
加工しておく必要があった。また、加工開始穴２１に
て、流体ジェット電極１が被加工物２と接触しないよ
う、流体ジェット電極１を正確に位置決めする必要があ
り、加工開始穴２１の加工精度についても充分注意する
必要があるなど、加工前の段取り工程が煩雑となる課題
があった。

【０００７】本発明はこうした課題を解決するためにな
されたもので、流体ジェット電極を利用する放電加工に
関し、その加工工程及び加工時間を著しく低減する放電
加工方法及び装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、対向する
電極と被加工物間に放電を発生させて加工を行う放電加
工方法において、内孔を有する少なくとも１個の固体電
極と被加工物との間に放電を発生せしめて加工開始穴を
形成する第１の工程と、該固体電極の内孔より導電性流
体を噴出して前記加工開始穴を貫通させ、該導電性流体
と被加工物との間に放電を発生せしめて加工を行う第２
の工程とを備えたものである。

【０００９】第２の発明は、導電性流体をノズルより噴
出させた流体ジェット電極と被加工物との間に放電を発
生させて加工を行う放電加工装置において、前記ノズル
を導電性材料からなる内孔を有した固体電極として形成
し、該固体電極を往復移動可能に構成したものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、固体電極と被加工物の間に
放電を発生させて加工開始穴を形成し、さらに導電性流
体を固体電極の内孔からこの加工開始穴を貫通するよう
に噴出させ、この導電性流体と被加工物の間に放電を発
生させて、放電加工を進行させて行く。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の放電加工装置の一実施例を示
したものである。図において、１は流体ジェット電極、
２は被加工物、２３は内部に流体ジェット電極１の通路
となる内孔２３ａが設けられた金属電極である。この金
属電極２３は電極消耗の少ない銅−タングステン合金な
どで形成されている。また、この電極は金属に代えてグ
ラファイト、導電性セラミックなどにより形成してもよ
い。

【００１２】４は金属電極２３を固定するとともに導電
性媒体（流体）２０を貯える加圧容器、５は加工間隙１
３を通過後の流体ジェット電極１を収容する収容器、７
はリザーバー、８は加工後の加工粉と導電性媒体２０と
を分離する浄化装置、９はリザーバー７と浄化装置８を
連結する放電鉛管、１０は圧力配管、１１は導電性媒体
２０を加圧するとともに加工間隙１３に供給するポン
プ、１２はパルス電圧を供給する加工電源、１４〜１７
は接続端子で、１４、１５は金属電極２３及び収容器５
に、１６、１７は被加工物２に接続されている。１８、
１９は遮断装置であって、１８はスライダー、１９は導
電性媒体２０の遮断を行うスライダー１８の駆動部であ
る。２５は加圧容器４および金属電極２３を図の上下方
向（Ｚ軸方向）に上下動させるＺ軸スライダー、２６は
Ｚ軸スライダーを駆動する駆動モーターである。

【００１３】次に、上記装置の加工動作を２つの工程に
別けて説明する。第１の工程は図２に示すように、金属
電極２３と被加工物２の間に、イオン交換水などを介在
させて放電を発生させつつ、駆動モーター２６によりＺ
軸スライダー２５を駆動して、金属電極２３をＺ軸方向
に下降させて放電加工を行う。その際、遮断装置１８、
１９により導電性媒体２０は遮断されているため、流体
ジェット電極１は形成されない。この加工中は極間の平
均電圧あるいは無負荷時間に基づいて極間サーボが行わ
れ、常に金属電極２３と被加工物２の間の加工間隙が一
定となるよう、Ｚ軸方向の送りが制御される。加工は図
３のように、加工開始穴２１が被加工物２の裏側まで貫
通するまで行われて第１の工程が終了する。

【００１４】次の第２の工程は、まず、図４に示すよう
に金属電極２３を駆動モーター２６により上方に持ち上
げた後、遮断装置１８、１９を開放し、図５のように流
体ジェット電極１を、金属電極２３の内孔２３ａから噴
出させるとともに、流体ジェット電極１と被加工物２の
間にパルス電圧を供給して放電加工を行う。流体ジェッ
ト電極１と被加工物２の間の加工間隙１３には、通常電
気電導度の低いイオン交換水またはケロシンなどを介在
させるが、比重の違いにより、加工間隙１３における流
体ジェット電極１の直進性は確保される。流体ジェット
電極１は図示されないＸＹ駆動装置により、被加工物２
に対して前後左右方向（ＸＹ方向）に相対移動され、所
望の形状加工がなされる。この流体ジェット電極１によ
る加工中においては、一般的なワイヤ放電加工の場合と
同様、流体ジェット電極１と被加工物２の間の加工間隙
１３が、一定に保たれるよう電極の送り速度が制御さ
れ、流体ジェット電極１と被加工物２が短絡した場合に
は、加工プログラム軌跡を後退させ、短絡が解消するよ
う制御される。このように、第１の工程と第２の工程と
を連続して実施し、被加工物２を所望形状に加工する。

【００１５】また、本発明の別の実施例として、内孔２
３ａを有した金属電極２３を複数設けることにより、複
数箇所に同時に効率よく放電加工を行うことが可能にな
る。図６はこの例を示したものであり、同時に加工開始
穴２１の加工を行う第１の工程を示している。先の実施
例と同様、遮断装置（図示せず）を閉じ、流体ジェット
電極１を形成させない状態で放電加工を行う。すなわ
ち、ここでは複数の金属電極２３と被加工物２の間に放
電を発生させ、複数の加工開始穴２１の同時加工を行
う。

【００１６】次の第２の工程は、図７に示すように、複
数の加工開始穴２１の貫通後、金属電極２３及び加圧容
器（図示せず）を加工開始穴２１の上方に移動させ、先
の実施例と同様、遮断装置を開放するとともにポンプ
（図示せず）を差動させ、内孔２３ａから流体ジェット
電極１を噴出させて、加工開始穴２１の内部に流体ジェ
ット電極１を形成させ加工を行う。複数の流体ジェット
電極１は加圧容器とともに、図示されないＸＹ駆動装置
により、被加工物２に対し相対移動させられて、同時に
複数の加工が実行される。第２の工程中においても、複
数の流体ジェット電極１と被加工物２の間の加工間隙
は、ほぼ一定となるよう電極送り速度が制御される。

【００１７】一般に放電加工の場合、加工面積が大きい
ほど加工効率が上がることが知られており、微小面積の
加工においては、放電が集中し加工効率を上げることが
困難となるが、本実施例のようにすれば、複数の電極に
よる同時加工であるため、トータルの加工面積が大きく
なって放電が適度に分散し、多くの電流を極間に供給す
ることができ、加工速度を大幅に増大することができ
る。特に、化学繊維ノズルなどの加工の場合、１つの製
品に数百ミクロン〜数ミリ程度の微小形状を数十〜数千
個加工する必要があり、従来はワイヤ放電加工により１
つ１つの形状加工を行う必要があったが、本実施例によ
れば、多数の加工開始穴の加工と形状加工が同一機械に
て同時にでき、しかも放電効率が著しく向上することか
ら、加工時間を従来の数十分の１以下に低減することが
可能である。

【００１８】また、従来非常に困難であった微小穴に対
するワイヤ電極の自動結線動作を行う必要がないため、
加工機構造はきわめてシンプルなものとなる。さらに、
加圧容器４に対して金属電極２３を着脱・交換可能な構
成とし、異なった外径、内径を有する金属電極２３を用
意することにより、さまざまな微細形状の多数同時加工
を行うことも可能となる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、固体電極を利用して加工開始穴を形成する第１の工
程と、固体電極の内孔から噴出させた導電性流体を利用
して加工を行う第２の工程とを備えたので、被加工物へ
の加工開始穴の形成から導電性流体を利用した放電加工
までを、連続的な作業の中で実施できることになり、ま
た、加工開始穴に対する位置決めも不用となって、加工
工程、加工時間を著しく減少させることができる。

【００２０】また、第２の発明によれば、ノズルと固体
電極を併用させたので、複雑な機械構成をとることなし
に、一台の放電加工装置で、被加工物への加工開始穴の
形成から導電性流体を利用した放電加工までを行うこと
が可能となる。さらに、複数の固体電極及び流体電極を
備え、同時に複数の加工を行うことにより、一層の加工
工程、加工時間の低減に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す放電加工装置の構成図
である。

【図２】第１の加工工程図である。

【図３】第１の加工工程図である。

【図４】第２の加工工程図である。

【図５】第２の加工工程図である。

【図６】本発明の他の実施例による第１の加工工程図で
ある。

【図７】本発明の他の実施例による第２の加工工程図で
ある。

【図８】流体ジェット電極を利用した従来の放電加工装
置の構成図である。

【図９】流体ジェット電極を利用した従来の放電加工装
置の動作説明図である。

【図１０】流体ジェット電極を利用した従来の放電加工
装置の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 流体ジェット電極 ２ 被加工物 ４ 加圧容器 ５ 収容器 １２ 加工電源 ２１ 加工開始穴 ２３ 金属電極 ２３ａ 金属電極の内孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する電極と被加工物間に放電を発生
   させて加工を行う放電加工方法において、 内孔を有する少なくとも１個の固体電極と被加工物との
   間に放電を発生せしめて加工開始穴を形成する第１の工
   程と、該固体電極の内孔より導電性流体を噴出して前記
   加工開始穴を貫通させ、該導電性流体と被加工物との間
   に放電を発生せしめて加工を行う第２の工程とを備えた
   ことを特徴とする放電加工方法。
2. 【請求項２】 導電性流体をノズルより噴出させた流体
   ジェット電極と被加工物との間に放電を発生させて加工
   を行う放電加工装置において、 前記ノズルを導電性材料からなる内孔を有した固体電極
   として形成し、該固体電極を往復移動可能に構成したこ
   とを特徴とする放電加工装置。