JPH0596423A

JPH0596423A - 放電加工方法と放電加工装置

Info

Publication number: JPH0596423A
Application number: JP17033391A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Sawada; 潔沢田; Shunichi Otaka; 俊一尾高
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1993-04-20

Abstract

(57)【要約】【目的】放電加工装置において、放電で生じる気体の
泡を小さく抑制するとともに速やかにこれらの気体を加
工液中に溶解させ、放電間隙に対する加工液の供給を改
善して加工能率の向上と異常放電現象の低減を図る。【構成】放電加工装置１の放電間隙を密閉してそこに
静水圧、加工液の圧入による圧あるいはスクイズ圧など
を加えて、放電間隙の雰囲気圧を大気圧より高く維持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工液中に放電間隙を
配置して行う放電加工方法およびその装置であって、特
に底付き型彫り放電加工を行なうものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８のように、特に型彫り放電加工で
は、放電によって生じた加工液の蒸気や分解ガスからな
る気体あるいは加工屑を放電間隙から除去する必要があ
る。この除去が不良であると上記の気体が工具電極ａと
被加工物ｂの間の間隙に泡ｃとして存在するので、この
泡が邪魔になり、泡に覆われた部分に加工液ｄを十分供
給することができない。このため、加工屑ｅの除去が不
良となる。また、泡の混入によって加工液の見かけの密
度が不均一となるため、立体的な形状の加工においては
重力によって加工液の流動が不均一となる。この様な事
態はいずれも良好な放電加工の持続を阻害する。

【０００３】これを解決するために従来、工具電極また
は被加工物、あるいはその両方に加工液流路となる穴を
設け、この穴を通じて加工液を放電間隙に供給したり、
逆に間隙内の気体を吸引するなどすることによって気体
の泡を放電間隙外に排除している。また、このような流
路となる穴を設けられない場合は、工具電極と被加工物
の間隙を一旦広げた後再び接近させるジャンプ運動によ
り間隙に加工液を出入りさせることで間隙内の気体を排
除している。さらに、このようなジャンプ運動と併用す
るかまたは単独で、間隙の外部から間隙に向けて加工液
を噴射し、この加工液が間隙に侵入する圧力により気体
を間隙から排除している。

【０００４】しかし、これらはいずれも工具電極と被加
工物の間の狭い間隙に加工液の流動を生じさせることに
よって間隙に生成した加工液蒸気、分解ガスなどの気体
を排除しようとするものであって、次のような難点があ
る。

【０００５】放電加工間隙は数十〜百数十μｍと微小で
あるため、これを通じて加工液を十分流すためには高い
圧力を要し、また均一な液流を得難い。

【０００６】液流の不均一により被加工物の加工形状の
誤差や工具電極の異常な不均一消耗を生じる。加工液供
給の圧力を上げると上記の不均一による異常消耗，不均
一消耗が増長される。

【０００７】特に比較的工具電極面積が大きい場合は、
放電間隙の全域に亘る十分な液流が得難いと同時に、工
具電極と被加工物の間隙を制御する駆動機構に過大な荷
重を生じることがあった。

【０００８】一方で工具電極と被加工物の間の泡によっ
て加工液を十分供給出来なくなり、加工液の供給、循環
がよくない。これらの泡が結合して大きな泡になると、
加工液の表面張力のため狭い間隙を通してこれを排出す
ることが更に困難になる。特に、上方へ凹む凹面のよう
に加工形状によっては泡のたまりやすい部分ができ、加
工液を流動させることでは除去できない場合がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、放電間隙
に対する加工液の供給状態を改善し、加工能率の向上と
異常放電現象の低減を図ることができる、加工液中で放
電を生ぜしめ被加工物を除去加工する方法および装置の
提供を課題とする。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】工具電極と被加工物間
の放電間隙における加工液の圧（雰囲気圧）を高くする
ことによって、放電に際し加工液の蒸気や分解ガスから
生じる気体の泡を縮小し、また、気体を加工液の中に溶
解させて消滅させる。これにより、放電間隙の加工液の
流れを改善する。

【００１１】

【作用】工具電極は被加工物との放電によって被加工物
を加工する。

【００１２】加工液は放電電圧の休止期に工具電極と被
加工物間との絶縁を速やかに回復する。

【００１３】工具電極と被加工物間の放電間隙における
高い雰囲気圧は、放電によって生じる気体の泡が大きく
成長するのを抑制し、また、気体が加工液に溶解するの
を助長する。

【００１４】放電により発生する気体の泡が縮小され、
速やかに溶解することで放電間隙における加工液の流れ
が改善される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の構成を示し、放
電加工装置１における放電加工槽２の内部にテーブル３
が配置され、その上に圧力容器４が開閉可能に配置され
ている。そして、この圧力容器４の内部に工具電極５及
び被加工物６が閉じ込められている。圧力容器４の上部
には電極駆動装置７が電極運動伝達機構８を介して工具
電極５に連結されている。圧力容器４には加工液ポンプ
９によって加圧した加工液が供給されて満ちており、リ
リーフ弁１０によって圧力容器４の圧力が設定した値
（概ね０．２Ｍpa〜２Ｍpa）に保たれている。この値は
圧力計１１によって監視される。電極運動伝達機構８と
圧力容器４の間はオイルシール１２によって気密とさ
れ、機構の運動を妨げることなく加圧された加工液の漏
出が防がれている。なお、工具電極５に運動を伝達する
機構が圧力容器４を貫通する部分の気密は接触シール、
すなわち上記のオイルシール１２、パッキン、メカニカ
ルシール等によって、運動伝達機構の変位をこれらのシ
ール部分の滑り変位または転がり変位で吸収して達成す
ることができる。また、加圧された加工液の漏出はシー
ル部分の接触圧力によって防止される。また、バルブ１
３は放電加工中は閉状態とするが、加工終了後など圧力
容器４を開閉する時に開放され、圧力容器３内の圧力を
大気圧と等しくする。

【００１６】本実施例では、加工液ポンプ９によって放
電加工槽２の加工液が圧力容器４に供給され、圧力容器
４から排出された加工液も放電加工槽２の中に放出され
ているが、これを放電加工槽２とは別の加工液タンクか
ら供給したり、または排出した加工液をその加工液タン
クに直接戻す構造とすることもできる。

【００１７】放電加工は、工具電極５と被加工物６が加
工液で満たされた微小な間隙を隔てて対峙させ、両者の
間に放電電圧を印加して行う。すなわち、放電に伴う熱
によって被加工物の表面を熔融蒸発させるとともに、上
記の間隙を満たした加工液が蒸発、分解して膨張し、こ
の圧力と衝撃によって蒸発熔融した被加工物６の材料が
除去され加工が進行する。また、放電の瞬間に２０００
〜３０００℃に達した温度は、工具電極５と被加工物６
内部への熱の拡散および周辺の加工液による冷却によっ
て低下し、加工液の蒸気の凝縮と分解ガスの加工液中へ
の溶解が起こり、これによって放電間隙が再び加工液で
満たされ、次の放電の際にも加工液の気化圧力によって
放電加工作用が行なわれる。

【００１８】ところで、放電を繰り返して加工を進める
と、工具電極５と被加工物６間の加工液の温度が高くな
り、加工液蒸気の凝縮と分解ガスの溶解が起こりにくく
なる。このため、工具電極５と被加工物６の間が加工液
蒸気と分解ガスからなる気体で満たされ、放電を生じて
も十分に除去作用を生じなくなって加工能率が低下して
くる。

【００１９】しかし、本願発明によるこの実施例では、
工具電極５と被加工物６間の間隙における加工液に、上
記のようにポンプ９によって大気圧より高い静水圧を加
える放電加工方法が採用されているので、放電加工の継
続によって加工液の温度が高くなった状態でも、放電に
よって生じた加工液の蒸気と分解ガスからなる気体の泡
は高い静水圧によって大きく成長するのが抑制され、ま
た、加工液中に積極的に溶解されて消滅する。これによ
り、工具電極５と被加工物６の間の加工液の流れが改善
され、加工屑と残った気体の泡が放電間隙から排除さ
れ、また、清浄な加工液が放電間隙へ容易に供給され
る。さらに、新しく流れ込む加工液によって放電部分は
冷却され、次の放電に対する準備が速やかに整う。

【００２０】したがって、気体が泡となって滞溜し工具
電極５と被加工物６間の加工液循環が阻害されることに
基づく異常放電や加工形状に関する精度の低下、あるい
は工具電極５と被加工物６の冷却が正しく行なわれなく
なることにより生じる異常放電や異常損傷が防止され
る。

【００２１】なお、一般に放電加工では、放電熱によっ
て熔融した加工物材料が加工液の蒸発、分解による気化
の圧力により除去される効果が大きい。したがって過度
の静水圧を加えると、放電の瞬間に加工液の気化が妨げ
られ、加工除去能率が低下する。しかし、放電の瞬間に
温度は上記のように２０００〜３０００℃に達し、発生
する気体の圧力も数十Ｍpa（メガパスカル）に達するた
め、０．２Ｍpa〜２Ｍpa程度の静水圧を加えても加工除
去効率の低下はわずかである。

【００２２】これに対し通常の加工環境は１気圧（０．
１Ｍpa）であるので、放電間隙における雰囲気圧として
１Ｍpa〜２Ｍpaの静水圧力を加えることにより気圧の泡
の大きさを十数分の一に縮小し、気体の溶解速度も圧力
に比例して増加させることが出来る。このため、工具電
極５と被加工物６の間の放電間隙に静水圧力を加えるこ
とにより、個々の放電による被加工物６の加工除去の効
率をさほど低下させずに、加工液の供給、加工屑の除去
といったマクロな加工機構の状態と効率を改善すること
ができ、放電加工の能率を改善することが出来る。

【００２３】図２は、本発明による第２実施例を示し、
上記した第１実施例の構造において、電極運動伝達機構
８と圧力容器４の間をロールソックシール１４によって
気密とし、機構の運動を妨げることなく加圧された加工
液の漏出を防いだ構造となっている。このように、工具
電極５に運動を伝達する機構が圧力容器４を貫通する部
分の気密は上記のロールソックシール１４のように運動
伝達機構の変位をこれらのシール部分の弾性変形で吸収
して達成することができる。また、加圧された加工液の
漏出はシール部分の接触圧力によって防止される。

【００２４】図３は、本発明による第３実施例を示し、
上記した第１実施例の構造において、電極運動伝達機構
８と圧力容器４の間をダイヤフラム１５によって気密と
し、機構の運動を妨げることなく加圧された加工液の漏
出を防いだ構造となっている。このように、工具電極５
と被加工物６に運動を伝達する機構が圧力容器４を貫通
する部分を弾性体、すなわち、ダイヤフラム、ロールソ
ックチューブ、蛇腹などの気密を保った弾性体により気
密に維持することができる。そして、この弾性体の弾性
変形によって運動伝達機構の変位が吸収され、かつ加工
液の漏出が防止される。

【００２５】図４は、本発明による第４実施例を示し、
上記した第１実施例の構造において、電極運動伝達機構
８と圧力容器４の間をラビリンスシール１６によって気
密とし、機構の運動を妨げることなく加圧された加工液
の漏出を防いだ構造となっている。このように、工具電
極５と被加工物６に運動を伝達する機構が圧力容器４を
貫通する部分に非接触シール、すなわちラビリンスシー
ル等を用い、圧力容器４からの加工液の漏出を圧力容器
４への加工液供給量以下に制御しつつ、容器内の圧力を
維持することもできる。

【００２６】図５は、本発明による第５実施例を示す。
工具電極５及び被加工物６、さらに、サーボモータ等の
アクチュエータ１７とボールネジなどの伝動機構１８か
らなる電極駆動機構７も共に圧力容器４の内部に入れ
る。圧力容器４内に設けた放電加工槽２には加工液タン
ク１９から加工液ポンプ９で加工液を供給し、放電加工
槽２から排出された加工液は減圧弁２０を経て加工液タ
ンク１９に戻る。圧力容器６には加圧用バルブ２１と圧
力調整機２２を経て圧縮空気を供給し、容器内の加工液
に静水圧を加える。圧力容器６内の圧力は圧力調整器２
２に設定することで制御されるが、さらにリリーフ弁１
０及び圧力計１１で監視される。放電加工を行なわない
時および加工液に静水圧を加えずに放電加工を行なう場
合は、加圧用バルブ２１を閉じると共に圧力開放バルブ
２３を開き、圧力容器６内の圧力を大気圧と等しくす
る。また、被加工物６のセッティング時には圧力開放バ
ルブ２３を開いて圧力容器４内の圧力を大気圧と等しく
してから、圧力容器６を開閉する。

【００２７】この実施例によれば、圧力容器４からから
外部に突出する可動部分が無いから、実施例２〜４のよ
うなシール構造を必要としない。なお、圧力容器４に納
める範囲は図５において破線で示す範囲であっても良
い。

【００２８】なお、本実施例では加工液タンク１９を圧
力容器の外に設けたが、これも圧力容器４の内部に設け
ることができ、その場合には減圧弁２０が不要となる。

【００２９】図６は、本発明による第６実施例を示す。
工具電極５と被加工物６の間における放電間隙の出口に
絞り２４を設け、加工液ポンプ９によってこの放電間隙
に加工液を加圧して供給する。この時、絞り２４の効果
によって加工液の流量が制限されるため、放電間隙の雰
囲気、すなわち放電間隙を満たす加工液に十分な圧力
（雰囲気圧）が発生する。放電間隙の加工液圧力は圧力
計１１で測定され、その圧力信号２５が圧力制御装置２
６に入力される。加工液圧力は、電極駆動装置７または
電極運動伝達機構８に設けられた荷重検出機２７で工具
電極５に加わる加工液の圧力を検出した信号２８を圧力
制御装置２６に入力しても良い。これらの双方を使用し
ても良い。圧力制御装置２６はこれらの信号と加工液圧
力設定器２９によって設定された圧力の値を比較し、両
者が等しくなるように加工液ポンプ９に運転指令３０を
発する。

【００３０】このように、放電間隙の加工液圧力を直接
測定するか、または工具電極５と被加工物６の駆動機構
にかかる荷重から間接的に測定するかして検出し、これ
に基づいて加工液の圧力速度を制御して加工液の圧入に
よる圧によって放電間隙の雰囲気圧を大気圧より高い設
定した値に制御し維持することができる。

【００３１】この構造によれば、加工液の循環を改善す
るために上記のような絞り２４を設けずに高い圧力で加
工液を供給した場合に発生しがちな、部分的に加工液の
流量が過大になって、工具電極５が異常に消耗するなど
の異常加工が防止される。

【００３２】なお、絞り２４を設けなくても放電間隙か
らの加工液の流出抵抗が十分大きく、また、加工液流量
が過大とならない範囲で必要な加工液圧力を得られる時
は、この絞りを省略することもできる。なお、放電間隙
への加工液の供給は図のように被加工物に開けた穴を通
して行なうほか、工具電極５に開けた穴を通して行なっ
たり、絞り２４の内側に加工液供給用の穴を設けて行な
ってもよい。

【００３３】図７は、本発明による第７実施例を示す。
工具電極５と被加工物６の間における放電間隙の加工液
圧は、これを測定する圧力計１１により圧力信号２５に
変換されて加工液の圧力制御装置２６に入力される。こ
の加工液圧は、電極駆動装置７または電極運動伝達機構
８に設けられた荷重検出機２７により工具電極５に加わ
る加工液の圧力を検出した信号２８を圧力制御装置２６
に入力するようにしても良い。双方の信号２５，２８を
使用することもできる。圧力制御装置２６はこれらの値
と加工液圧設定器２９によって設定された圧力の値を比
較して電極運動制御装置３１に対して電極運動速度指令
３２を発する。具体的には、放電間隙の加工液圧力が設
定値より低い場合には工具電極５と被加工物６の接近速
度を大きく、遠ざかる速度は小さく指令する。逆に加工
液圧力が設定値よりも高い場合には工具電極５と被加工
物６の接近速度を小さく、遠ざかる速度を大きく指令す
る。そして、電極運動制御装置３１は、工具電極５と被
加工物６または放電加工電源装置（図中では省略）から
検出した放電間隙状態信号３３（放電平均電圧など異常
放電信号）と、この電極運動速度指令３２に基づいて電
極運動指令３４を生成し、電極駆動装置７に対して指令
する。

【００３４】このように、放電間隙の加工液圧力を直接
測定するか、または工具電極５と被加工物６の駆動機構
にかかる荷重から間接的に測定して検出し、これに基づ
いて工具電極と被加工物の相対運動速度を制御して加工
間隙の雰囲気圧を大気圧より高い設定した値に制御し維
持することができる。

【００３５】なお、加工間隙からの加工液の流出抵抗が
小さすぎて電極の運動速度を高めても十分なスクイズ圧
が発生しない場合には、第６実施例のような絞り２４を
放電間隙の出口に設けてもよい。また、上記において、
工具電極５と被加工物６との相対運動は、上下運動ばか
りでなく、揺動加工における揺動運動、工具電極として
回転電極を用いた場合における回転運動（加工液を巻き
込むことにより液圧が上昇する）を利用することもでき
る。

【００３６】以上、型彫り放電加工を実施例として説明
したが、本発明は加工液中でワークとワイヤの放電加工
が行われる、浸漬型ワイヤカット放電加工の分野に適用
することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】液中放電による放電加工において、放電
間隙における泡が大きく成長しないので、放電間隙に対
する加工液の供給循環が改善され、加工屑と縮小された
泡の排出が円滑に行われ、異常放電の発生が防止され
る。これにより、放電加工の能率と精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一部断面にて示す第１実施例の正面図。

【図２】一部断面にて模式的に示す第２実施例の正面
図。

【図３】一部断面にて模式的に示す第３実施例の正面
図。

【図４】一部断面にて模式的に示す第４実施例の正面
図。

【図５】一部断面にて模式的に示す第５実施例の正面
図。

【図６】一部断面にて模式的に示す第４実施例の正面
図。

【図７】一部断面にて模式的に示す第７実施例の正面
図。

【図８】放電加工時における放電間隙の状態を示す模式
図。

【符号の説明】

１放電加工装置２放電加工
槽３テーブル４圧力容器５工具電極６被加工物７電極駆動装置８電極運動
伝達機構９加工液ポンプ１０リリーフ
弁１１圧力計１２オイル
シール１３バルブ２４絞り２７荷重検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具電極と被加工物を絶縁性の加工液を
満たした微小な間隙を隔てて対向させ、両者の間に電圧
を印加し、放電を生ぜしめて被加工物を除去加工する放
電加工機において、放電間隙中の加工液に大気圧以上の
雰囲気圧を加えて放電加工を行なうことを特徴とした放
電加工方法。
【請求項２】大気圧以上の雰囲気圧を、加工液の静水
圧を高めることによって達成することを特徴とした請求
項１に記載の放電加工方法。
【請求項３】大気圧以上の雰囲気圧を、工具電極と被
加工物間における加工間隙の加工液流出抵抗を高く保
ち、この加工間隙に加工液を圧入することによって達成
することを特徴とした請求項１に記載の放電加工方法。
【請求項４】大気圧以上の雰囲気圧を、工具電極と被
加工物の相対運動速度を制御することによってこの加工
間隙の加工液にスクイズ圧力を生じさせることで達成す
ることを特徴とした請求項１に記載の放電加工方法。
【請求項５】工具電極と被加工物を容器に封入し容器
の外に設けた機構によりこれらの相対位置を駆動、制御
する機構を設け、工具電極と被加工物を容器内の加工液
中に配置すると共に容器内を大気圧以上の圧力に保って
加工液に静水圧を加えてあることを特徴とした放電加工
装置。
【請求項６】工具電極と被加工物およびこれらの相対
位置を駆動、制御する機構を容器に封入し、容器内を大
気圧以上の圧力に保って工具電極と被加工物が配置され
ている加工液に静水圧を加えてあることを特徴とした放
電加工装置。