JPH0976125A - 三次元放電加工方法及び三次元放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の三次元形状の加工を容易に、かつ、高
精度に行うことが可能な三次元放電加工方法を提供す
る。 【解決手段】 単純形状の電極２を有し、電極２を被加
工物１に対向し放電電力の供給を行って被加工物１の三
次元形状に沿って走査しながら加工する三次元放電加工
方法において、電極２の電極消耗率若しくは放電パルス
に対する電極消耗量若しくは放電加工時間に対する電極
消耗量若しくは放電パルス数若しくは放電加工時間のい
ずれか１つを係数と、この係数の誤差を伴う値を仮定
し、電極２の消耗長さを求め、電極２の消耗長さから走
査に対応した送り量を想定してこの送り量で被加工物１
を加工し、被加工物１の加工深さを測定し、前記係数と
加工深さとの相関から加工深さに対する係数の正確な値
を求め、正確な値に応じた電極２の送り量を決定し、被
加工物１の三次元形状に沿った走査と決定した送り量と
により被加工物１の放電加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元放電加工方
法及び三次元放電加工装置に関し、より詳しくは、電極
と被加工物とを位置決めし、この被加工物を三次元形状
に加工する三次元放電加工方法及び三次元放電加工装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電極を用いる放電加工において
は、放電加工の進行とともに必ず電極の消耗が生じる。
そして、従来においても、例えば棒状等の単純形状の電
極をＮＣ制御装置によりＸ、Ｙ、Ｚ方向の三次元制御を
行いつつ被加工物を所望の三次元形状に加工するように
した三次元放電加工装置が知られているが、この三次元
放電加工装置により三次元形状の加工を行う際も、電極
の消耗のため加工形状に沿って電極を走査しても所望の
形状通りの加工はできない。

【０００３】このような電極の消耗を考慮し、電極の送
り制御を行うことで、所望の形状の加工を行うようにし
た三次元放電加工装置として、特開平５−３４５２２９
号公報に開示されたものが知られている。

【０００４】図６を参照して上記公報に開示された三次
元放電加工装置の概要について説明する。この三次元放
電加工装置は、加工テーブル１０４を、モータ１０７、
１０８を用いたＮＣ制御装置１０６により駆動制御する
ことでＸ、Ｙ平面の加工送りを与える。

【０００５】また、電極１０１を有する加工ヘッド１０
２をＺ軸方向にサーボ送りするモータ１０９は、加工間
隙の電圧を信号とする制御回路１１０によってサーボ制
御される。

【０００６】さらに、三次元放電加工装置は、前記ＮＣ
制御装置１０６からＸ、Ｙ平面加工位置における所望の
加工形状に従ったＺ軸方向の加工深さ信号が供給され、
その信号を加工電源１０５の設定エネルギーに対応する
パルスの信号に変換する信号変換回路１１１と、パルス
放電を検出して検出放電数を累積する係数回路１１２
と、前記信号変換回路１１１、係数回路１１２からの各
信号を比較して両者が一致したとき、一致制御信号を前
記サーボ制御回路１１０に加えてサーボ送りを停止させ
る一致制御回路１１３とから成る制御装置を備えてい
る。

【０００７】そして、被加工物１０３の加工形状に従っ
た加工深さに対応するパルス放電の数、若しくは、加工
時間を係数して、加工ヘッド１０２の電極１０１の送り
を制御することにより、被加工物１０３の加工形状に従
う所望の加工送りを行い、電極消耗に関わらず所望の三
次元形状加工を行うものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の三次元放電加工装置では、加工深さに対応する
パルス放電の数、若しくは、加工時間を係数して、電極
１０１の送り深さを制御するものである。そして、パル
ス放電の数は加工量に比例し、加工深さに対しては直接
比例するものではないため、電極１０１を水平方向に走
査する場合、走査の速度、距離等により加工深さが異な
り、所望の形状との整合が困難になり、この結果、被加
工物１０３を所望の形状に加工することが難しいという
課題があり、ポケット加工のような２．５次元的な加工
の実施にとどまっている。

【０００９】また、上述した従来の三次元放電加工装置
により精度の高い形状加工を行うためには、加工深さに
対応するパルス放電の数を正確に得る必要がある。この
ため、１発の放電パルスによる放電加工量を正確に得る
必要があるが、実際にはこれが非常に困難であり、この
ため、放電のエネルギー条件、材料等を変更する際、即
座に対応できず、また精度にも劣るという課題を有す
る。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、放電のエネルギー条件、材料等に制約されるこ
となく、所望の三次元形状の加工を容易に、かつ、高精
度に行うことが可能な三次元放電加工方法及び三次元放
電加工装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
線状、棒状、パイプ形状等の単純形状の電極を有し、前
記電極を被加工物に対向し放電電力の供給を行って、被
加工物の三次元形状に沿って走査しながら加工する三次
元放電加工方法において、前記電極の電極消耗率若しく
は放電パルスに対する電極消耗量若しくは放電加工時間
に対する電極消耗量若しくは放電パルス数若しくは放電
加工時間のいずれか１つを係数としてこの係数の誤差を
伴う値を仮定して前記電極の消耗長さを求め、前記電極
の消耗長さから前記電極の走査に対応した送り量を想定
してこの送り量で被加工物の加工を行い、被加工物の加
工深さを測定し、前記係数と加工深さとの相関から目的
とする加工深さに対する前記係数の正確な値を求めてこ
の正確な値に応じた電極の送り量を決定し、被加工物の
三次元形状に沿った走査と決定した送り量とにより被加
工物の放電加工を行うことを特徴とするものである。

【００１２】請求項２記載の発明は、線状、棒状、パイ
プ形状等の単純形状の電極と、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
物とを位置決めする駆動手段とを備えた三次元放電加工
装置において、前記電極の電極消耗率若しくは放電パル
スに対する電極消耗量若しくは放電加工時間に対する電
極消耗量若しくは放電パルス数若しくは放電加工時間の
いずれか１つを係数とし、この係数の誤差を伴う値を仮
定して前記電極の消耗長さを求め、求めた電極の消耗長
さから前記電極の走査に対応した送り量を得る送り量決
定手段と、誤差を伴う前記係数と、この誤差を伴う前記
係数に基づく送り量で加工を行ったときの加工深さの測
定値との相関から、前記係数の正確な値を求める係数計
算手段と、三次元形状に沿った走査と前記係数計算手段
により求めた係数の正確な値に応じた送り量に基づく駆
動手段の駆動制御とにより、前記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。

【００１３】請求項３記載の発明は、線状、棒状、パイ
プ形状等の単純形状の電極と、前記電極と被加工物との
間にパルス放電による放電電力を供給する電源と、前記
電極と前記被加工物とを位置決めする駆動手段とを備え
た三次元放電加工装置において、前記電極に供給する放
電パルス数を計数するするとともに、前記電極の単位長
さの消耗に対する放電パルス数を係数とし、この係数の
誤差を伴う値を仮定して前記放電パルス数の計数結果が
仮定した放電パルス数に一致する毎に一致信号を送出す
る送り量決定手段と、誤差を伴う前記係数と、この誤差
を伴う前記係数に基づく電極の送りで加工を行ったとき
の加工深さの測定値との相関から、前記放電パルス数か
らなる係数の正確な値を求める係数計算手段と、三次元
形状に沿った走査と前記係数計算手段により求めた放電
パルス数からなる係数の正確な値に応じた駆動手段の駆
動制御による前記電極の単位長さ分の送りとにより前記
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。

【００１４】請求項４記載の発明は、線状、棒状、パイ
プ形状等の単純形状の電極と、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
物とを位置決めする駆動手段とを備えた三次元放電加工
装置において、前記電極の電極消耗率若しくは放電パル
スに対する電極消耗量若しくは放電加工時間に対する電
極消耗量若しくは放電パルス数若しくは放電加工時間の
いずれか１つを係数とし、この係数の誤差を伴う値を仮
定して前記電極の消耗長さを求め、求めた電極の消耗長
さから前記電極の走査に対応した送り量を得る送り量決
定手段と、前記被加工物の加工面を拡大撮像する撮像手
段と、この撮像手段により撮像する前記被加工物の加工
面をオートフォーカスにより表示する表示手段を具備
し、前記被加工物のの加工深さを測定する測定手段と、
誤差を伴う前記係数と、この誤差を伴う前記係数に基づ
く送り量で加工を行ったときの前記測定手段により測定
した加工深さとの相関から、前記係数の正確な値を求め
る係数計算手段と、三次元形状に沿った走査と前記係数
計算手段により求めた係数の正確な値に応じた送り量に
基づく駆動手段の駆動制御とにより、前記被加工物の放
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。

【００１５】請求項１の三次元放電加工方法について図
１、図２を参照して詳述する。図１は、被加工物１の加
工状態を示す説明図であり、図２は、三次元放電加工を
行う際の係数と加工深さとの関係を示す図である。

【００１６】すなわち、線状、棒状、パイプ形状等の単
純形状の電極２を走査することにより三次元形状を加工
する三次元放電加工においては、電源４から電極２に放
電電力を供給した状態で、この電極２を工具経路３のよ
うな三次元形状に沿った経路に沿って走査し被加工物１
の加工部５を溶融除去して加工を進める。

【００１７】この際、加工部５の溶融除去とともに電極
２も溶融除去され、電極２における斜線部分で示す電極
消耗部６が消耗し、電極２の長さは加工の進行につれて
短くなる。

【００１８】加工部５における所望の三次元形状は、工
具経路３のような三次元形状に沿った経路とともに、電
極２に対して電極消耗部６の長さに相当する補正を伴う
送り量７を与えることで実現できる。

【００１９】前記加工部５の加工に伴う電極消耗部６の
電極消耗量δＶｅは、電極消耗率η、放電パルス数ｎ、
放電加工時間ｔの値を体積に換算することで得られる。

【００２０】即ち、加工部５の加工量をδＶｗ、放電パ
ルス１回の加工における電極消耗量をｖｎ、単位時間当
たりの電極消耗量をｖｔとするとき、電極消耗量δＶｅ
は、電極消耗率ηからは、δＶｅ＝η・δＶｗの演算で
求めることがでる。また、放電パルス数ｎからは、δＶ
ｅ＝ｎ・ｖｎの演算で求めることがでる。さらに、放電
加工時間ｔからは、δＶｅ＝ｔ・ｖｔの演算で求めるこ
とがでる。

【００２１】また、電極消耗部６の長さＬは、電極消耗
量δＶｅを電極２の断面積Ｓで除すること、即ち、Ｌ＝
δＶｅ／Ｓの演算で得られ、電極２の走査に対して、こ
の長さＬに相当する分を補正した送り量７による電極２
の送りを行うことで所望の三次元形状が得られる。

【００２２】従って、電極消耗率η、若しくは、放電パ
ルス数１回の加工における電極消耗量ｖｎ、若しくは、
単位時間当たりの電極消耗量ｖｔを係数とすることで、
電極消耗量δＶｅが得られ、この電極消耗量δＶｅを基
に長さＬに相当する分の補正を行う送り量７を得ること
ができる。

【００２３】また、電極消耗部６の長さＬは、単位長さ
の消耗に対する放電パルス数Ｎ、単位長さの消耗に対す
る放電加工時間Ｔとすると、δＶｅ＝ｎ・ｖｎ、Ｌ＝δ
Ｖｅ／Ｓの関係から、Ｌ＝ｎ・ｖｎ／Ｓ＝ｎ／Ｎとして
得ることができ、また、δＶｅ＝ｔ・ｖｔ、Ｌ＝δＶｅ
／Ｓの関係から、Ｌ＝ｔ・ｖｔ／Ｓ＝ｔ／Ｔとして得る
ことができる。

【００２４】これより、単位長さの消耗に対する放電パ
ルス数Ｎ、単位長さの消耗に対する放電加工時間Ｔを係
数としても送り量７が得られる。

【００２５】本発明における放電加工方法においては、
上述したように、電極消耗率η、放電パルスに対する電
極消耗量ｖｎ、放電加工時間に対する電極消耗量ｖｔ、
単位長さの消耗に対する放電パルス数Ｎ、単位長さの消
耗に対する放電加工時間Ｔのいずれか１つを係数とする
ことで送り量７を決定し、電極２を三次元形状に沿った
工具経路３に従い走査するとともに、送り量７に従った
送りを行うことで、所望の三次元形状を得るものであ
る。

【００２６】この際、これら各係数の値は、実際の加工
結果から電極消耗量δＶｅ、電極消耗部６の長さＬを測
定することにより得られるが、測定が困難なこと、ま
た、測定値の誤差が係数の値へ与える影響が大きいこと
から、直接電極消耗量δＶｅ、電極消耗部６の長さＬの
測定値から前記係数の値を正確に得ることは困難であ
る。

【００２７】本発明においては、所望の三次元形状の加
工を行う前に、電極径、放電のエネルギー条件等の加工
条件に応じて、加工面の大きさを決め、また、目的とす
る加工深さを決めた加工を行い、前記係数の値を正確に
求める。

【００２８】即ち、まず、前記係数の値を、電極消耗量
δＶｅ、電極消耗部６の長さＬを測定することにより得
た値、若しくは、既知のデーから予測される値等から仮
定し、目的の加工深さに対する送り量７を求め加工を行
う。このときの加工深さは、仮定した係数の値の誤差に
より目的の加工深さに対して誤差を伴う。

【００２９】次に、係数の値として、前記仮定した値の
近傍の値で異なる値に設定し、加工を行う。係数の値と
して異なる値を複数仮定し、それぞれの値に対して同じ
加工深さに対する送り量７を求めて加工を行って加工深
さを測定すると、係数の値と加工深さとは、図２に示す
ように比例する関係を有する。このため、複数回の加工
から得られた係数の値と加工深さとの相関から、目的と
する加工深さに対応した係数の値を求めることにより、
係数の値として正確な値を得ることができる。

【００３０】所望の三次元形状の加工は、上述のように
して得られた係数の値により、電極２の工具経路３に従
った走査に対する送り量７を決定し、電極２に放電電力
を印加した状態で、この電極２の三次元形状に沿う工具
経路３に従った走査及び工具経路３に従った走査に対応
する前記送り量７に従った送りを行うことにより行う。

【００３１】上述のようにして得られた係数の値は、目
的とする加工形状によらずに有効であり、所望の三次元
形状に対して工具経路３に従った走査に対する送り量７
が正確に得られ、電極消耗分の補正が正確に行われる。
このため、任意の三次元形状に対して高精度な加工が可
能となる。

【００３２】次に本発明の請求項２記載の三次元放電加
工装置の作用を説明する。

【００３３】この三次元放電加工装置の送り量決定手段
は、電極消耗率若しくは放電パルスに対する電極消耗量
若しくは放電加工時間に対する電極消耗量若しくは放電
パルス数若しくは放電加工時間のうち、いずれか１つを
係数として、この係数の誤差を伴う値を仮定して前記電
極の消耗長さを求める。

【００３４】さらに送り量決定手段は、求めた電極の消
耗長さから前記電極の走査に対応した送り量を得る。

【００３５】係数計算手段は、誤差を伴う前記係数と、
この誤差を伴う前記係数に基づく送り量で加工を行った
ときの加工深さの測定値との相関から、前記係数の正確
な値を求める、

【００３６】制御手段は、三次元形状に沿った走査と前
記係数計算手段により求めた係数の正確な値に応じた送
り量に基づく駆動手段の駆動制御とにより、前記被加工
物の放電加工を行う。

【００３７】これにより、電極消耗にも関わらず高精度
な三次元放電加工を実現でき、また、放電のエネルギー
条件、材料等の変更時にも、即座に正確な係数を求め、
高精度な三次元放電加工を実現できる。

【００３８】本発明の請求項３記載の三次元放電加工装
置の作用を説明する。この請求項３記載の三次元放電加
工装置によれば、送り量決定手段により、前記電極に供
給する放電パルス数を計数するするとともに、前記電極
の単位長さの消耗に対する放電パルス数を係数とし、こ
の係数の誤差を伴う値を仮定して前記放電パルス数の計
数結果が仮定した放電パルス数に一致する毎に一致信号
を送出し、係数計算手段により、この誤差を伴う前記係
数に基づく電極の送りで加工を行ったときの加工深さの
測定値との相関から、前記放電パルス数からなる係数の
正確な値を求めて、制御手段により三次元形状に沿った
走査と前記係数計算手段により求めた放電パルス数から
なる係数の正確な値に応じた駆動手段の駆動制御による
前記電極の単位長さ分の送りとにより前記被加工物の放
電加工を行うものであるから、放電パルス数を係数とし
て前記被加工物の高精度な三次元放電加工を行うことが
でき、送り量を計算する必要がなくなって、装置構成の
簡略化をも図れる。

【００３９】本発明の請求項４記載の三次元放電加工装
置の作用を説明する。請求項４記載の三次元放電加工装
置によれば、請求項４記載の三次元放電加工装置と同様
な作用を発揮させることができることに加え、前記測定
手段を、前記被加工物の加工面を拡大撮像する撮像手段
と、この撮像手段により撮像する前記被加工物の加工面
をオートフォーカスにより表示する表示手段とにより構
成したので、加工深さを前記電極を被加工物に非接触さ
せること無く、かつ、高精度に測定して目視により確認
しつつ前記被加工物の高精度な三次元放電加工を行うこ
とができ、さらに、前記電極を微細な径とした場合でも
この電極を破損することが無くなる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００４１】［実施の形態１］本発明の実施の形態１を
図３を参照して説明する。図３は、実施の形態１の三次
元放電加工装置の構成ブロック図である。

【００４２】図３に示す三次元放電加工装置は、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１
３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が配置され、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。

【００４３】また、前記ベース１１上には、支柱１７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１８を有するＺステ
ージ１９が設けられている。電極設置部１８には、電極
２０が取り付けられ、Ｚステージ１９と一体的にＺ方向
に移動可能となっている。

【００４４】前記電極２０と被加工物１５とは、ＲＣ回
路からなる放電電源２１に接続され、この放電電源２１
から放電電圧が供給されるようになっている。また、電
極２０と被加工物１５とは、接触検出回路２２にも接続
されており、接触検出回路２２は、微弱な電流により、
電極２０と被加工物１５との接触を検出することにより
測定手段として機能するようになっている。

【００４５】また、前記Ｘステージ１２、Ｙステージ１
３、Ｚステージ１９は、制御手段を構成するステージコ
ントローラ２３に接続されている。また、放電電源２
１、接触検出回路２２及びステージコントローラ２３
は、各々計算機２４に接続され、計算機２４との間で信
号の送受を行うようになっている。

【００４６】計算機２４は、加工送り計算機２５と信号
の送受が可能に接続されている。計算機２４は、電極２
０の送り量を計算する際の電極消耗率を接触検出回路２
２からの信号を基に算出する。加工送り計算機２５は、
図形入力が可能であり、所望する形状を基に電極２０の
走査に対応した送り量を算出する送り量決定手段として
機能するようになっている。

【００４７】次に、本実施の形態１における三次元放電
加工装置の作用を説明する。この三次元放電加工装置に
より、まず、被加工物１５に対する所望の形状を加工す
る前に、電極２０の送り量を計算する際の係数となる電
極消耗率の算出を行うための加工を行う。

【００４８】加工送り計算機２５に、加工深さを任意に
設定した加工形状と、任意に仮定した電極消耗率を入力
し、電極２０の送り量を算出する。算出された送り量
は、加工形状の情報と共に計算機２４に入力され、計算
機２４の指令により、放電電源２１による放電電力の供
給、ステージコントローラ２３による電極２０、Ｘステ
ージ１２、Ｙステージ１３の駆動が行われ、加工が行わ
れる。

【００４９】加工終了後、計算機２４は、接触検出回路
２２を始動するとともに、ステージコントローラ２３に
よるＺステージ１９の駆動により、電極２０を被加工物
１５の上面１５ａ及び加工箇所の底面１５ｂに接触させ
る。接触位置は、接触検出回路２２により検出され、検
出信号が計算機２４に送られて電極２０の加工深さが測
定される。

【００５０】任意に仮定した電極消耗率による加工で
は、電極消耗率の誤差により算出される送り量も誤差を
有し、実際の加工深さは所望の加工深さとは異なる値と
なる。

【００５１】そこで、電極消耗率の値を変更し、上述し
た加工を数回行う。計算機２４は、数回の加工深さを記
録し、最小二乗法により、設定した電極消耗率と加工深
さとの相関を示す近似直線を得るとともに、設定した加
工深さを示す電極消耗率を算出し、この値を所望する三
次元形状の加工を行う際の係数の値とする。この値は、
放電のエネルギー条件、材料等の加工の条件を変更しな
い場合は、そのまま他の加工形状に対しても有効とな
る。

【００５２】本実施の形態１においては、前記電極２０
として直径２００μｍのタングステン線、被加工物１５
としてＳＵＳ４２０を使用し、放電のエネルギー条件
を、コンデンサ容量３３００ｐＦ、電圧１１０Ｖに設定
した。このときの電極消耗率を、０．０８、０．１、
０．１２と仮定して加工を行い、仮定した電極消耗率と
測定した加工深さとの関係から、正確な電極消耗率の値
として０．０９５を得た。また、加工深さの測定は、測
定顕微鏡、形状測定装置等の測定装置を使用しても可能
であり、本実施の形態１において、これらの測定装置を
使用しても良い。

【００５３】次に、被加工物１５に対して所望する三次
元形状の加工を行う。即ち、前記加工送り計算機２５に
目的とする形状を入力することで、電極２０の走査に対
応する送り量が先に求めた電極消耗率の値を係数として
算出される。そして、目的とする三次元形状に沿った電
極２０の走査の経路及びこの走査に対応する送り量が計
算機２４に入力され、計算機２４からの指令により前記
放電電源２１、ステージコントローラ２３が動作して、
被加工物１５に対する所望の三次元形状の加工が実施さ
れる。

【００５４】この場合、上述したように、電極消耗率の
値が正確に求められているため、電極２０の送り量が正
確に得られ、被加工物１５に対する所望の三次元形状の
加工を高精度に行うことができる。

【００５５】［実施の形態２］本発明の実施の形態２の
三次元放電加工装置を、図４を参照して説明する。尚、
図４に示す実施の形態２の三次元放電加工装置におい
て、実施の形態１の三次元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、実施の形態１の三次
元放電加工装置と異なる部分を主にして説明する。

【００５６】本発明の実施の形態２においては、放電電
源２１は、パルス放電可能なトランジスタ回路からな
り、計算機２４の指令により電極２０にパルス放電によ
る電力を供給し電極２０の放電を行うようになってい
る。

【００５７】また、放電電源２１と電極２０の間に接続
した抵抗器３２には、放電パルス計数回路３１の検出端
子が接続されており、放電電源２１による放電パルス数
Ｎを計数するようになっている。

【００５８】さらに、放電パルス計数回路３１は計算機
２４に接続され、パルス放電の計数情報を計算機２４に
送出するようになっている。

【００５９】また、本実施の形態２においても、被加工
物の１５の所望の加工形状の情報を計算機２４に入力す
るようになっている。

【００６０】本発明の実施の形態２においては、本発明
の実施の形態１と同様に、被加工物１５の所望の三次元
形状の加工を行う前に、電極２０の送り量を計算する際
の係数を算出するための加工を行う。本実施の形態２に
おいて、前記係数は電極２０の単位長さの消耗に対する
放電パルス数Ｎである。

【００６１】所望の三次元形状に沿った経路による電極
２０の走査とともに、放電パルス数ｎを係数し、放電パ
ルス数ｎが電極２０の単位長さの消耗に対する放電パル
ス数Ｎの倍数と一致する毎に、電極２０を単位長さだけ
送ることにより、所望の三次元形状が得られる。

【００６２】前記係数を算出するための加工は、任意に
単位長さの消耗に対する放電パルス数Ｎを仮定し行う。
放電パルス計数回路３１は、加工中、放電パルス数ｎを
係数し、放電パルス数ｎが、単位長さの消耗に対する放
電パルス数Ｎと一致した時点で、計算機２４に放電パル
ス数ｎが放電パルス数Ｎと一致したことを示す一致信号
を出力する。計算機２４は、電極２０を単位長さ分送る
指令をステージコントローラ２３に出力し、ステージコ
ントローラ２３は計算機２４からの指令に基づきＺステ
ージ１９を駆動して電極２０を単位長さ分だけ送る。ま
た、このとき、前記放電パルス数ｎはリセットされ、再
び０から計数される。

【００６３】このような被加工物１５に対する放電加工
が終了した後、その加工深さを前記実施の形態１の場合
と同様に測定し、単位長さの消耗に対する放電パルス数
Ｎと加工深さの相関を示す図２に示すような近似直線か
ら、正確な単位長さの消耗に対する放電パルス数Ｎが得
られる。

【００６４】得られた単位長さの消耗に対する放電パル
ス数Ｎを係数とし、所望する三次元形状の加工が高精度
に行われる。この際の電極２０の走査に対応した送り量
は、放電パルス数ｎを放電パルス係数回路３１により計
数し、その値が単位長さの消耗を示す回数となった時点
で電極２０を単位長さ分だけ送ることで得られ、送り量
の計算を省略できるため、三次元放電加工装置の構成を
簡略化できる。

【００６５】また、本実施の形態２においては、単位長
さの消耗に対する放電パルス数Ｎを係数とし、送り量を
決定しているが、加工電源２１から供給する放電パルス
が所定の周波数で繰り返される場合、放電加工時間ｔを
別途設けたタイマーで計測し、単位長さの消耗に対する
放電加工時間Ｔを係数として電極２０の送り量を決定す
るように構成することも可能である。この場合、放電加
工時間ｔが単位長さの消耗に対する放電加工時間Ｔの倍
数となる毎に電極２０を単位長さ分ずつ送ればよい。

【００６６】また、電極２０の送り量の単位長さは、三
次元放電加工装置の構成や求める加工精度により任意に
設定できる。

【００６７】さらに、放電パルスに対する電極消耗量ｖ
ｎ、放電加工時間に対する電極消耗量ｖｔを係数とする
こともできる。即ち、単位放電パルス数毎、若しくは、
単位時間毎に、それぞれ、放電パルスに対する電極消耗
量ｖｎ、放電加工時間に対する電極消耗量ｖｔに応じて
電極２０を単位長さ分ずつ送るように構成すればよい。

【００６８】［実施の形態３］本発明の実施の形態３
を、図５を参照して説明する。尚、図５に示す実施の形
態３の三次元放電加工装置において、実施の形態１の三
次元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、実施の形態１の三次元放電加工装置と異な
る部分を主にして説明する。

【００６９】本発明の実施の形態３の三次元放電加工装
置においては、微小な加工を行うために、電極２０とし
て微細な径のものを用いる。また、加工槽１４内には、
被加工物１５を液面１６ａ上に上昇させたり、液面１６
ａより下方に沈めたりする上下動手段４１を設けてい
る。

【００７０】また、前記ベース１１上には、補助支柱４
２が配設され、この補助支柱４２上に補助Ｚステージ４
３を設けている。この補助Ｚステージ４３には、対物レ
ンズ４５を下部に備えた鏡筒４４と、この鏡筒４４の上
部に配置したＣＣＤカメラ４６とからなる撮像手段を配
置している。

【００７１】前記撮像手段の対物レンズ４５は、加工寸
法、精度等に応じて交換可能となっており、通常の測定
時には５０倍から１００倍の倍率のものを用い、加工結
果の観察時には、数倍から１０倍程度の倍率のものを用
いる。

【００７２】また、前記ＣＣＤカメラ４６は、対物レン
ズ４５により拡大した画像を撮像するようになってい
る。

【００７３】前記補助Ｚステージ４３及びＣＣＤカメラ
４６は、オートフォーカス装置４７に接続されており、
測定箇所のオートフォーカスを可能としている。さら
に、オートフォーカス装置４７に画像モニター４８を接
続し、オートフォーカス装置４７を介してＣＣＤカメラ
４６により撮像した画像を表示するようになっている。

【００７４】また、オートフォーカス装置４７は、計算
機２４に接続されて制御され、フォーカス位置の情報を
計算機２４に出力する。即ち、本実施の形態３におい
て、加工深さの測定手段は、上下動手段４１、補助支柱
４２、補助Ｚステージ４３、鏡筒４４、対物レンズ４
５、ＣＣＤカメラ４６、オートフォーカス装置４７及び
画像モニター４８により構成している。

【００７５】本発明の実施の形態３では、加工形状が微
小なものを対象とする。これは、電極２２として微細径
のものを使用することにより可能である。また、５０倍
から１００倍の倍率を有する対物レンズ４５を取り付け
た顕微鏡装置のような手段により、加工深さの測定を行
うため、１μｍ程度の精度で被加工物１５の加工面を測
定可能である。

【００７６】このとき、被加工物１５は、上下動手段４
１により液面１６ａ上に出ており、オートフォーカス装
置４７によるオートフォーカス動作で被加工物１５の加
工面の測定を自動的に行う。

【００７７】従って、本実施の形態３においては、被加
工物１５の加工深さの測定を電極２０を被加工物１５に
接触させることなく行うことができ、これにより、微細
な径の電極２０を破損させることがなくなる。

【００７８】また、被加工物１５の加工深さの測定を高
精度に行うことで、より正確な値として、係数である電
極消耗率を得ることができ、高精度な加工が可能であ
る。

【００７９】また、被加工物１５の加工面の拡大画像を
画像モニター４８に表示することができるので、被加工
物１５の加工面を画像モニター４８の画面で観察し、加
工形状を目視により確認できるため、加工形状の異常時
には加工条件の変更等の対策を速やかに講じることがで
きる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の発明によれば、電極消耗率若しくは放電パルスに
対する電極消耗量若しくは放電加工時間に対する電極消
耗量若しくは放電パルス数若しくは放電加工時間の値を
係数とし、これを、仮定した係数と測定した加工深さと
の関係から正確に得ることにより、放電のエネルギー条
件、材料等によらず、所望の三次元形状を容易に、か
つ、高精度に加工することが可能な三次元放電加工方法
を提供することができる。

【００８１】本発明の請求項２記載の発明によれば、加
工深さの測定値から係数の値を正確に求め、この係数を
基に送り量決定手段により決定した送り量により、所望
の三次元形状を、容易、かつ、高精度に加工することが
可能な三次元放電加工装置を提供することができる。

【００８２】本発明の請求項３記載の発明によれば、放
電パルス数を係数として前記被加工物の高精度な三次元
放電加工を行うことができるとともに、送り量を計算す
る必要がなくなって、装置構成の簡略化をも図れる三次
元放電加工装置を提供することができる。

【００８３】請求項４記載の前記加工深さを前記電極を
被加工物に接触させること無く、かつ、高精度に測定し
て目視により確認しつつ前記被加工物の高精度な三次元
放電加工を行うことができ、さらに、前記電極を微細な
径とした場合でもこの電極を破損することが無い三次元
放電加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の三次元放電加工方法による加工状態を
示す図である。

【図２】本発明の三次元放電加工方法における係数と加
工深さの関係を示す説明図である。

【図３】実施の形態１の三次元放電加工装置の構成ブロ
ック図である。

【図４】実施の形態２の三次元放電加工装置の構成ブロ
ック図である。

【図５】実施の形態３の三次元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 被加工物 ２ 電極 ３ 工具経路 ４ 放電電源 ５ 加工部 ６ 電極消耗部 ７ 送り量 １１ ベース １２ Ｘステージ １３ Ｙステージ １４ 加工槽 １５ 被加工物 １６ 加工液 １７ 支柱 １８ 電極設置部 １９ Ｚステージ ２０ 電極 ２１ 放電電源 ２２ 接触検出回路 ２３ ステージコントローラ ２４ 計算機 ２５ 加工送り計算機 ３１ 放電パルス計数回路 ４１ 上下動手段 ４２ 補助支柱 ４３ 補助Ｚステージ ４４ 鏡筒 ４５ 対物レンズ ４６ ＣＣＤカメラ ４７ オートフォーカス装置 ４８ 画像モニター

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状、棒状、パイプ形状等の単純形状の
   電極を有し、 前記電極を被加工物に対向し放電電力の供給を行って、
   被加工物の三次元形状に沿って走査しながら加工する三
   次元放電加工方法において、 前記電極の電極消耗率若しくは放電パルスに対する電極
   消耗量若しくは放電加工時間に対する電極消耗量若しく
   は放電パルス数若しくは放電加工時間のいずれか１つを
   係数としてこの係数の誤差を伴う値を仮定して前記電極
   の消耗長さを求め、 前記電極の消耗長さから前記電極の走査に対応した送り
   量を想定してこの送り量で被加工物の加工を行い、 被加工物の加工深さを測定し、 前記係数と加工深さとの相関から目的とする加工深さに
   対する前記係数の正確な値を求めてこの正確な値に応じ
   た電極の送り量を決定し、 被加工物の三次元形状に沿った走査と決定した送り量と
   により被加工物の放電加工を行うこと、 を特徴とする三次元放電加工方法。
2. 【請求項２】 線状、棒状、パイプ形状等の単純形状の
   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とを位置決めする駆動手段と、 を備えた三次元放電加工装置において、 前記電極の電極消耗率若しくは放電パルスに対する電極
   消耗量若しくは放電加工時間に対する電極消耗量若しく
   は放電パルス数若しくは放電加工時間のいずれか１つを
   係数とし、この係数の誤差を伴う値を仮定して前記電極
   の消耗長さを求め、求めた電極の消耗長さから前記電極
   の走査に対応した送り量を得る送り量決定手段と、 誤差を伴う前記係数と、この誤差を伴う前記係数に基づ
   く送り量で加工を行ったときの加工深さの測定値との相
   関から、前記係数の正確な値を求める係数計算手段と、 三次元形状に沿った走査と前記係数計算手段により求め
   た係数の正確な値に応じた送り量に基づく駆動手段の駆
   動制御とにより、前記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三次元放電加工装置。
3. 【請求項３】 線状、棒状、パイプ形状等の単純形状の
   電極と、 前記電極と被加工物との間にパルス放電による放電電力
   を供給する電源と、 前記電極と前記被加工物とを位置決めする駆動手段と、 を備えた三次元放電加工装置において、 前記電極に供給する放電パルス数を計数するするととも
   に、前記電極の単位長さの消耗に対する放電パルス数を
   係数とし、この係数の誤差を伴う値を仮定して前記放電
   パルス数の計数結果が仮定した放電パルス数に一致する
   毎に一致信号を送出する送り量決定手段と、 誤差を伴う前記係数と、この誤差を伴う前記係数に基づ
   く電極の送りで加工を行ったときの加工深さの測定値と
   の相関から、前記放電パルス数からなる係数の正確な値
   を求める係数計算手段と、 三次元形状に沿った走査と前記係数計算手段により求め
   た放電パルス数からなる係数の正確な値に応じた駆動手
   段の駆動制御による前記電極の単位長さ分の送りとによ
   り前記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三次元放電加工装置。
4. 【請求項４】 線状、棒状、パイプ形状等の単純形状の
   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とを位置決めする駆動手段と、 を備えた三次元放電加工装置において、 前記電極の電極消耗率若しくは放電パルスに対する電極
   消耗量若しくは放電加工時間に対する電極消耗量若しく
   は放電パルス数若しくは放電加工時間のいずれか１つを
   係数とし、この係数の誤差を伴う値を仮定して前記電極
   の消耗長さを求め、求めた電極の消耗長さから前記電極
   の走査に対応した送り量を得る送り量決定手段と、 前記被加工物の加工面を拡大撮像する撮像手段と、この
   撮像手段により撮像する前記被加工物の加工面をオート
   フォーカスにより表示する表示手段を具備し、前記被加
   工物のの加工深さを測定する測定手段と、 誤差を伴う前記係数と、この誤差を伴う前記係数に基づ
   く送り量で加工を行ったときの前記測定手段により測定
   した加工深さとの相関から、前記係数の正確な値を求め
   る係数計算手段と、 三次元形状に沿った走査と前記係数計算手段により求め
   た係数の正確な値に応じた送り量に基づく駆動手段の駆
   動制御とにより、前記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三次元放電加工装置。