JPH08318431A

JPH08318431A - 放電加工方法及び放電加工装置

Info

Publication number: JPH08318431A
Application number: JP12255795A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiko Tateyama; 清彦館山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】様々な加工条件に対応した電極の消耗率を的
確に求め、高精度な放電加工を実現できる放電加工方法
を提供する。【構成】本発明の放電加工方法は、任意の電極送りに
より被加工物２の放電加工を行い、加工後の形状を測定
することにより、加工状態における電極１の消耗率を求
め、求めた加工状態における電極１の消耗率により電極
１の送り量を決定し、決定した送り量による電極送りを
行いつつ加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電加工方法及び放電
加工装置に関し、電極と被加工物（ワーク）を位置決め
し、金型、及び、金属、導電性セラミック等からなる部
品を加工する放電加工方法及び放電加工装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、放電加工においては、放電加工
の進行と共に、必ず電極の消耗が生じる。従って、加工
形状を高精度に仕上げるためには、電極の消耗に応じて
その送り量の補正を行う等の手段が必要である。従来の
このような電極の送り量を補正しつつ加工を行う装置と
して、例えば、特開平２−１９０２１９号公報に開示さ
れた放電加工装置がある。

【０００３】図６を参照して上記公報に開示された放電
加工装置の概要を説明する。この放電加工装置におい
て、被加工物１０２に対する放電加工を開始すると、論
理回路１０７は、電源回路１０６に対し電極１０１と被
加工物１０２との間に電圧を印加する指令を出す。

【０００４】次に、論理回路１０７は、電源回路１０６
に対し電極１０１と被加工物１０２との間に所望の加工
電気条件で加工するための指令を出し、電極１０１の消
耗率のデータを記憶部１０８より読み出す。次に、プロ
グラムされた移動指令により、論理回路１０７は、上記
動作により電極１０１と被加工物１０２との間で放電が
開始された時から、理論回路１０７に接続しているタイ
マ１０９を積算していく。

【０００５】次にタイマ１０９が所定時間を計時したと
き、理論回路１０７は電極１０１の消耗量を計算し、Ｚ
軸モータ１０４に対し消耗した分の移動指令を出すこと
により、電極１０１の消耗量分の送り補正を行い、被加
工物１０２に対する放電加工を行うものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の放電加工装置では、電極消耗分の送り補正を、
記憶部１０８に予め記憶させた既知の消耗率を基準と
し、タイマ１０９の計時を積算することにより消耗量を
求め行っている。

【０００７】しかし、実際の電極１０１の消耗率は、電
極材質、被加工物１０２の材質、加工電気条件、加工状
態等の種々の加工条件で変化するものであり、また、被
加工物１０２の加工状態は時間により変化する。このた
め、様々な加工条件に応じて消耗率を予め定めておくこ
とは困難であり、消耗率の誤差が加工精度に影響するた
め、高精度な加工が難しいという問題があった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、様々な加工条件に対応した電極の消耗率を的確
に求め、高精度な放電加工を実現できる放電加工方法及
び放電加工装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電加工
方法は、任意の電極送りにより被加工物の放電加工を行
い、加工後の形状を測定することにより、加工状態にお
ける電極の消耗率を求め、求めた加工状態における電極
の消耗率により電極の送り量を決定し、決定した送り量
による電極送りを行いつつ加工を行うことを特徴とする
ものである。

【００１０】請求項２記載の放電加工方法は、任意の送
り量Ｚ0の電極送りにより被加工物の放電加工を行い、
この時の加工深さｄ0 を測定し、電極と被加工物との対
向部の電極側面積Ｓｅ、被加工物側面積Ｓｗとし、加工
状態における電極の消耗率ηを、η＝（Ｚ0 −ｄ0 ）・
Ｓｅ／（Ｓｗ・ｄ0 ）の演算により求め、目標とする加
工深さｄの加工を行うための電極の送り量ＺをＺ＝η・
Ｓｗ・ｄ／Ｓｅ＋ｄの演算により決定し、決定した送り
量Ｚによる電極送りを行いつつ加工することを特徴とす
るものである。

【００１１】請求項３記載の発明は、加工工具となる電
極と、前記電極と被加工物との間に放電電力を供給する
電源と、前記電極と前記被加工物を位置決めする駆動手
段とを備えた放電加工装置において、電極側及び被加工
物側の加工形状の測定手段と、測定手段により測定した
電極側及び被加工物側の加工形状を基に加工状態におけ
る電極の消耗率を求めるとともに、電極の送り量を演算
する演算手段と、この演算手段により演算した電極の送
り量に基づき駆動手段を駆動して被加工物の放電加工を
行う制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の請求項１における作用を図１を参照し
て説明する。図１は、被加工物２の加工状態を示す図で
ある。即ち、放電加工においては、図１に示す電極１の
矢印Ｚ方向への送りにより被加工物２を除去加工すると
共に、電極１も溶融除去され消耗する。このときの斜線
部３に示す電極１の消耗量δＶｅは、電極１の消耗率を
η、斜線４部に示す被加工物２の加工量δＶｗとする
と、δＶｅ＝η・δＶｗで表される。

【００１３】ここで、電極１をＺ方向に斜線部５の底面
と斜線部３の底面の差に相当する任意の送り量Ｚ0 だけ
送り加工を行い、このときの被加工物２の加工形状を測
定する。放電加工は、電極形状の転写により行う加工で
あり、電極１の形状は、被加工物２の形状とほぼ同一の
形状であり、電極の送り量Ｚ0 と測定結果から、電極１
の消耗量δＶｅ及び被加工物２の加工量δＶｗが演算さ
れる。従って、電極１の消耗率ηは、η＝δＶｅ／δＶ
ｗの演算により求められる。

【００１４】電極１の消耗率ηより、被加工物２の加工
量Ｖｗである場合の電極１の消耗量Ｖｅが得られ、これ
より、加工量Ｖｗに対する電極１の送り量Ｚが得られ
る。電極１の送り量Ｚは、このときの加工状態における
電極消耗量Ｖｅの補正が行われた値であり、送り量Ｚに
よる電極送りにより高精度な放電加工が可能である。

【００１５】次に本発明の請求項２における作用を説明
する。即ち、電極１と被加工物２との対向部の電極側面
積Ｓｅ、被加工物側面積Ｓｗとし、このときの電極１の
送り量Ｚ0 、被加工物２の加工形状の代表点における加
工深さｄとすると、電極１の消耗量δＶｅは、δＶｅ＝
（Ｚ0−ｄ0）・Ｓｅとして近似でき、また、被加工物２
の加工量δＶｗは、δＶｗ＝ｄ0 ・Ｓｗとして近似でき
る。従って、電極１の消耗率ηは、η＝δＶｅ／δＶｗ
＝（Ｚ0 −ｄ0 ）・Ｓｅ／ｄ0 ・Ｓｗの演算で求めるこ
とができる。

【００１６】即ち、被加工物２の加工形状の代表点にお
ける加工深さｄ0 を測定することで電極１の消耗率ηが
得られる。このとき、目標とする加工深さｄとすると、
加工に要求される電極１の送り量Ｚは、Ｚ＝η・Ｓｗ・
ｄ／Ｓｅ＋ｄの演算により求めることができるため、こ
の送り量Ｚにより電極送りを行いつつ高精度な放電加工
を実現できる。

【００１７】次に本発明の請求項３における作用を説明
する。請求項３の放電加工装置において、測定手段は、
電極側及び被加工物側の加工形状を測定する。演算手段
は、測定手段により測定した電極側及び被加工物側の加
工形状を基に加工状態における電極の消耗率を求めると
ともに、電極の送り量を演算する。制御手段は、演算手
段により演算した電極の送り量に基づき駆動手段を駆動
して被加工物の放電加工を実行させる。これにより、前
記電極の送り量により電極送りを行いつつ高精度な放電
加工を実現できる。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００１９】［第１実施例］本発明の第１実施例を、図
２、図３を参照して説明する。図２は、本発明の第１実
施例に用いた放電加工装置の構成ブロック図であり、図
３は、第１実施例の放電加工装置における加工動作を示
すフローチャートである。

【００２０】（構成）図２に示す放電加工装置は、ベー
ス１１上に位置決めを行う駆動手段を構成するＸステー
ジ１２及びＹステージ１３を配置している。Ｙステージ
１３上には、加工槽１４が配置され、加工槽１４の内部
に被加工物１５が設置され、かつ、この被加工物１５が
浸る程度に加工液１６が注入されている。

【００２１】また、前記ベース１１上には、支柱１７及
び支柱１８が立設されている。支柱１７には、位置決め
を行う駆動手段を構成するとともに、電極設置部１９を
有するＺステージ２０が設けられている。電極設置部１
９には、電極２１が取り付けられ、Ｚステージ２０と一
体的にＺ方向に移動可能となっている。

【００２２】前記支柱１８には、接触プローブ設置部２
２を有するＺステージ２３が設けられている。接触プロ
ーブ設置部２２は、力検出部２４を有し、この力検出部
２４に接触プローブ２５を取り付けている。

【００２３】前記電極２１と被加工物１５とは、放電電
源２６に接続され、この放電電源２６から放電電圧が供
給されるようになっている。また、Ｘステージ１２、Ｙ
ステージ１３、Ｚステージ２０は、制御手段を構成する
ステージコントローラ２７に接続されている。

【００２４】また、加工形状の測定手段は、前記接触プ
ローブ設置部２２、Ｚステージ２３、力検出部２４、接
触プローブ２５、信号受信部２８から構成され、Ｚステ
ージ２３はステージコントローラ２７に接続され、力検
出部２４は信号受信部２８に接続されている。放電電源
２６、ステージコントローラ２７及び信号受信部２８
は、制御手段を構成するコンピュータ２９に接続されて
いる。

【００２５】（作用）次に図３を参照して図２に示す放
電加工装置の作用を説明する。この放電加工装置におい
て、先ず電極２１の電極送りを任意の送り量Ｚ1 として
加工を行う（ＳＴ１）。このときの任意の送り量Ｚ1 の
電極送りによる加工は、実際の加工位置で行っても良い
し、別の場所で行っても良い。また、任意の送り量Ｚ1
は、実際の加工位置で行う場合には、最終的に目標とす
る加工形状を加工するための送り量よりも小さな値とす
る必要があり、本実施例では、目標とする加工形状の深
さ方向の最小値ｄの半分の値とした。

【００２６】この際、電圧、パルス形状、駆動速度等の
加工条件、送り量Ｚ1 の設定等は、コンピュータ２９に
より行う。コンピュータ２９は、放電電源２６、ステー
ジコントローラ２７に指令を出し、電極２１と被加工物
１５とに放電電圧を供給すると共に、ステージコントロ
ーラ２７により、Ｚステージ２０を駆動する。送り量Ｚ
1 による加工が終了すると、コンピュータ２９は、ステ
ージコントローラ２７に指令を出し、Ｘステージ１２、
Ｙステージ１３を駆動し、接触プローブ２５の直下まで
被加工物１５を移動する。

【００２７】次に、Ｚステージ２３を接触プローブ２５
が被加工物１５に接触するまで降下させる。本実施例で
は、接触プローブ２５を用いて形状を測定するため、加
工液１６中での測定が可能である。接触プローブ２５と
被加工物１５との接触は、力検出部２４により検出さ
れ、検出信号は、信号受信部２８を介してコンピュータ
２９に送られる。

【００２８】接触プローブ２５と被加工物１５との接触
が検出されると、コンピュータ２９は、Ｘステージ１
２、Ｙステージ１３を駆動し接触プローブ２５により加
工範囲を走査する。この走査中、Ｚステージ２３は、力
検出部２４の検出信号が一定となるように駆動され、こ
れにより、Ｚ方向の形状情報が得られ、被加工物１５の
加工形状が測定される（ＳＴ２）。

【００２９】測定された加工形状のデータはコンピュー
タ２９により処理され、加工部分の内部を積算すること
で被加工物１５の加工量δＶｗが求められる。

【００３０】また、本実施例装置の作用に従い、送り量
Ｚ1 と形状測定結果の差分により電極２１の消耗量δＶ
ｅを算出し、電極２１の消耗率η1 を得る。このときの
加工状態に応じた電極２１の送り量Ｚ2 は、既述した演
算により消耗率η1 から得られ（ＳＴ３）、送り量Ｚ2
による電極送りで荒加工が行われる（ＳＴ４）。

【００３１】本実施例において、ＳＴ１乃至ＳＴ４まで
の加工においては、加工速度優先の荒加工条件に設定す
る。

【００３２】次に、上述したステップＳＴ２の場合と同
様にして被加工物１５の加工形状が測定され（ＳＴ
５）、次に、加工精度を優先する仕上げ加工条件による
任意の送り量Ｚ3 による電極送りで加工が行われ（ＳＴ
６）、さらに、上述したステップＳＴ２の場合と同様に
して被加工物１５の加工形状が測定される（ＳＴ７）。

【００３３】そして、仕上げ加工による電極２１の消耗
率η2 、送り量Ｚ4 が算出され（ＳＴ８）、送り量Ｚ4
による電極送りで被加工物１５の仕上げ加工が実行され
る（ＳＴ９）。この際、仕上げ加工の要、不要は、測定
形状により判断される。さらに、上述したステップＳＴ
２の場合と同様にして被加工物１５の加工形状が測定さ
れる（ＳＴ１０）。

【００３４】次に、目標とする加工形状の深さ方向の最
小値ｄと測定形状の最小値ｄｍが比較され（ＳＴ１
１）、最小値ｄｍが、形状の許可範囲αとするときｄｍ
＜ｄ−αとなるまでステップＳＴ８乃至ステップＳＴ１
１の動作を繰り返し、ｄｍ＜ｄ−αとなった場合に加工
を終了する。

【００３５】また、目標とする加工形状の深さ方向の最
小値ｄと測定形状の最小値ｄｍの値とにより加工条件を
適切に設定することができる。例えば、ｄｍ−ｄが大き
い場合には、荒加工条件により再度加工を行えば良い。

【００３６】（効果）このような動作により、様々な加
工条件に対応した最適の電極２１の消耗率η2 を速やか
に求め、被加工物１５の放電加工を高精度に実行するこ
とができる。

【００３７】［第２実施例］本発明の第２実施例の放電
加工装置を図４を参照して説明する。尚、図４に示す第
２実施例の放電加工装置において、第１実施例の放電加
工装置と同一の機能を有するものには同一の符号を付
し、第１実施例の放電加工装置と異なる部分を主にして
説明する。

【００３８】（構成）本発明の第２実施例の放電加工装
置においては、前記支柱１８上に、小型に構成された半
導体レーザからなるレーザ測長機３０が上下方向に移動
可能に設けている。

【００３９】レーザ測長機３０は、測長機コントローラ
３１に接続され、測長機コントローラ３１はコンピュー
タ２９に接続され信号の送受信可能となっている。即
ち、本実施例において加工形状の測定手段は、レーザ測
長機３０、測長機コントローラ３１により構成してい
る。

【００４０】（作用）本発明の第２実施例においては、
被加工物１５の形状測定は、レーザ測長機３０により被
加工物１５の加工部分の代表点の加工深さｄを測定する
ことにより行われる。レーザ測長機３０の測定信号は測
長機コントローラ３１に送られ、距離情報としてコンピ
ュータ２９に入力される。コンピュータ２９は、この距
離情報から加工深さｄを求め、本発明の請求項２の作用
の場合と同様に、このときの加工状態における電極２１
の消耗率ηおよび加工に要求される電極２１の送り量Ｚ
を算出する。そして、電極２１を送り量Ｚで送りつつ高
精度な放電加工を行う。

【００４１】（効果）本発明の第２実施例においては、
形状の測定が簡単な構成となり、代表点の加工深さｄを
測定することで、要求される電極２１の送り量Ｚを得る
ため、測定時間が短く速やかに次の工程に移行できるも
のである。

【００４２】［第３実施例］本発明の第３実施例の放電
加工装置を図５を参照して説明する。尚、図５に示す第
３実施例の放電加工装置において、第１実施例の放電加
工装置と同一の機能を有するものには同一の符号を付
し、第１実施例の放電加工装置と異なる部分を主にして
説明する。

【００４３】（構成）本発明の第３実施例の放電加工装
置においては、微小な加工を行うために、電極２１とし
て、先端部が微小なものを用いる。また、加工槽１４内
には被加工物１５を液面上に上昇させたり、沈めたりす
る上下動手段３２を設けている。

【００４４】また、支柱１８上には、Ｚステージ２３が
配置され、Ｚステージ２３には鏡筒３３を配置してい
る。鏡筒３３の下部には、対物レンズ３４が取り付けら
れている。対物レンズ３４は、加工する大きさ、精度等
に応じて交換可能であり、通常の測定時には、５０倍乃
至１００倍のものを用いる。

【００４５】また、鏡筒３３の上部には、ＣＣＤカメラ
３５が配設されており、対物レンズ３４により拡大した
画像を取込み可能である。Ｚステージ２３及びＣＣＤカ
メラ３５は、オートフォーカス装置３６に接続されてお
り、測定箇所のオートフォーカスが可能となっている。
また、画像モニター３７には、オートフォーカス装置３
６を介してＣＣＤカメラ３５により撮像した画像が表示
される。

【００４６】また、オートフォーカス装置３６は、コン
ピュータ２９に接続されて制御され、フォーカス位置の
情報をコンピュータ２９に出力する。即ち、本実施例に
おいて、加工形状の測定手段は、上下動手段３２、鏡筒
３３、対物レンズ３４、ＣＣＤカメラ３５、オートフォ
ーカス装置３６及び画像モニター３７から構成されてい
る。

【００４７】（作用）即ち、本発明の第３実施例では、
加工形状は微小なものを対象とする。これは、電極２１
を先端部の微小なものとし、放電電源２６により供給す
る電力を微小なものとすることで行われる。また、５０
倍乃至１００倍の対物レンズ３４を取り付けた顕微鏡装
置のような手段により、加工形状の測定を行うため、微
小な加工深さｄを１μｍ程度の精度で測定可能である。

【００４８】このとき、被加工物１５は、上下動手段３
２により液面上に出ており、オートフォーカス装置３６
によるオートフォーカスにより測定は自動的に行われ、
複数箇所の加工深さｄを測定することにより加工形状を
得る。この加工形状から、このときの加工状態における
電極２１の消耗率ηを求め、電極２１の送り量Ｚを得
る。また、加工形状を前記電極２１をＸ方向、Ｙ方向に
走査して形成する場合、電極２１の送り量Ｚはこの電極
２１の各走査に対応して決定する。

【００４９】（効果）このように、本発明の第３実施例
においては、対物レンズ３４を用いた加工形状の測定に
より、微小な加工形状に対して、高精度な加工を行うこ
とができる。

【００５０】また、拡大画像は、画像モニター３７に出
力されるので、加工面の観察を行うことができ、また、
対物レンズ３４を低倍率の対物レンズに交換することに
より、被加工物１５の加工形状を目視により確認でき、
異常時には加工条件の変更等速やかに対応できるもので
ある。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、加工状態
における実際の電極の消耗率を基に決定した送り量によ
る電極送りにより高精度な放電加工が可能な放電加工方
法を提供することができる。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、加工状態に
おける実際の電極の消耗率ηを基に決定した送り量Ｚに
よる電極送りを行いつつ高精度な放電加工を実現できる
放電加工方法を提供することができる。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、測定手段に
より測定した電極側及び被加工物側の加工形状を基に加
工状態における電極の消耗率を求め、この消耗率を基に
決定した電極の送り量により駆動手段を駆動して被加工
物の放電加工を高精度に実現できる放電加工方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電加工方法を示す説明図である。

【図２】本発明の第１実施例の放電加工装置の構成ブロ
ック図である。

【図３】本発明の第１実施例の放電加工装置における加
工動作を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第２実施例の放電加工装置の構成ブロ
ック図である。

【図５】本発明の第３実施例の放電加工装置の構成ブロ
ック図である。

【図６】従来の放電加工装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１電極２被加工物３斜線部４斜線部５斜線部１１ベース１２Ｘステージ１３Ｘステージ１４加工槽１５被加工物２０Ｚステージ２１電極２４力検出部２５接触プローブ２６放電電源２７ステージコントローラ２９コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】任意の電極送りにより被加工物の放電加
工を行い、加工後の形状を測定することにより、加工状態における
電極の消耗率を求め、求めた加工状態における電極の消耗率により電極の送り
量を決定し、決定した送り量による電極送りを行いつつ加工を行うこ
と、を特徴とする放電加工方法。
【請求項２】任意の送り量Ｚ0 の電極送りにより被加
工物の放電加工を行い、この時の加工深さｄ0 を測定し、電極と被加工物との対向部の電極側面積Ｓｅ、被加工物
側面積Ｓｗとし、加工状態における電極の消耗率ηを、
η＝（Ｚ0 −ｄ0 ）・Ｓｅ／（Ｓｗ・ｄ0 ）の演算によ
り求め、目標とする加工深さｄの加工を行うための電極の送り量
ＺをＺ＝η・Ｓｗ・ｄ／Ｓｅ＋ｄの演算により決定し、決定した送り量Ｚによる電極送りを行いつつ加工するこ
と、を特徴とする請求項１記載の放電加工方法。
【請求項３】加工工具となる電極と、前記電極と被加
工物との間に放電電力を供給する電源と、前記電極と前
記被加工物を位置決めする駆動手段とを備えた放電加工
装置において、電極側及び被加工物側の加工形状の測定手段と、測定手段により測定した電極側及び被加工物側の加工形
状を基に加工状態における電極の消耗率を求めるととも
に、電極の送り量を演算する演算手段と、この演算手段
により演算した電極の送り量に基づき駆動手段を駆動し
て被加工物の放電加工を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする放電加工装置。