JPH11320263A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 細溝，スリット状等の微細な加工部を高い加
工効率で安価に作製可能な放電加工装置を提供するこ
と。 【解決手段】 加工電極１０と該加工電極１０と加工部
２０を加工すべきワーク２との間に電圧パルスを印加す
るよう構成された放電電源とよりなる放電加工装置にお
いて，上記加工電極１０は細線状であると共に，上記加
工電極１０の上記ワーク２に対する投影形状は上記加工
部２０と同じである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，各種インジェクタ，ノズルの噴
射穴，オリフィス等の微小な溝部，長穴の加工に用いる
放電加工装置に関する。

【０００２】

【従来技術】放電加工とは，放電電源により加工電極と
加工すべきワークとの間に電圧パルスを印可し，両者の
間に放電を発生させ，加工電極に沿った形状にワークの
不要部分を除去して加工部を形成する加工方法である。
放電加工においては，放電が起こるまで加工電極を前進
させ，加工電極がワークに接触した場合，または加工に
より発生したスラッジ（削り屑）を介して加工電極がワ
ークに接触した場合には，短絡を回避するために加工電
極を後退させる。このような機構により，常に加工電極
とワークとの間の距離を最適な状態に保持して，両者の
間に放電を生じせしめるのである。

【０００３】ところで，放電加工により図１０（ｂ）に
示すごとき溝や細い楕円，長穴形のスリット状の加工部
を作製する場合には，断面が加工部と同じ形状である薄
板状または薄膜状の加工電極を使用することがある。こ
の場合，加工電極とワークとの間に電圧パルスを印加し
つつ加工電極をワークへと前進させることで加工部が作
製される。

【０００４】また，図１０（ａ），（ｂ）に示すごと
く，細線状の加工電極９０を使用して加工部２０をワー
ク２に対し作製することもできる。この場合，加工電極
９０を図１０（ａ）に記載した２つの矢線方向に駆動す
る。つまり，加工電極９０を横方向（ワーク２の表面と
平行方向）に往復運動させつつワーク２の内部へと前進
させる。なお，加工電極９０はワーク２との短絡を防止
するために放電加工中に一旦ワーク２に対して後退させ
ることもある。これにより，加工電極９０の先端は図１
０（ｂ）の矢線に示すごとく揺動し，加工部２０を形成
することができる。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，細線状の加工
電極を用いた場合には，これを揺動させて放電加工を行
うため，横方向において直接またはスラッジを介して加
工電極がワークと接触するおそれがあった。

【０００６】そして，従来の放電加工装置には，横方向
または縦方向において，加工電極とワークとが接触して
いるか否かを検出する手段がないため，加工電極とワー
クとの距離を維持する機構が縦方向のみしか設けられて
いない。このため，加工電極とワークとがしばしば短絡
し，放電加工が停止し，加工時間が長時間化するという
問題が生じていた。

【０００７】また，図１０（ａ）に示すごとく，加工電
極９０の片側が常にオープンな状態となっているため，
加工電極９０に上下動や回転を加えて加工部よりスラッ
ジを排出することが困難である。従って，加工部にスラ
ッジが溜まりやすく，スラッジを介した短絡が発生しや
すい状態にある。

【０００８】なお，軸心方向に加工液注入口を設けたパ
イプ状の加工電極を使用し，上記注入口から加工部に向
けて加工液を圧入し，この加工液の圧力でスラッジを排
出することも考えられる。しかし，パイプ状の加工電極
は微細なものは高価であり（２００μｍ以下），製作困
難である（１００μｍ以下）ため，安価な加工や，微細
な加工部の作製が困難となるおそれがある。

【０００９】また，薄板状または薄膜状である加工電極
を用いた場合であるが，このような加工電極は剛性が低
い。このため，加工によって加工電極がしなる，反る，
変形する等して，加工電極とワークとの間に短絡が多く
発生し，放電加工の作業効率が低くなるという問題があ
った。また，薄い加工電極をワークの所定の位置に配置
することは面倒であった。この問題は微細な加工部を作
製する場合，即ち加工電極とワークとの距離が微小であ
る場合に特に顕著に現れる。

【００１０】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，細溝，スリット状等の微細な加工部を高
い加工効率で安価に作製可能な放電加工装置を提供しよ
うとするものである。

【００１１】

【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，加工電極
と該加工電極と加工部を加工すべきワークとの間に電圧
パルスを印加するよう構成された放電電源とよりなる放
電加工装置において，上記加工電極は細線状であると共
に，上記加工電極の上記ワークに対する投影形状は上記
加工部と同じであることを特徴とする放電加工装置にあ
る。

【００１２】上記加工電極は細線状であるが，ワークに
対する投影形状は加工部と同じである。本発明にかかる
加工電極は，後述する図１，図７〜図９に示すごとく，
所望の加工部と投影形状が同じとなるように細線を加工
することにより得ることができる。

【００１３】このような加工電極の具体例を挙げると，
例えば後述する図１に示すごとき，細線に反りを付与し
て作製した加工電極が挙げられる。この加工電極を用い
ることで同図に示すごとき細長い溝やスリット状の加工
部を作製することができる。また，後述する図７〜図９
に示すごとき，細線を曲折加工することで作製した加工
電極が挙げられる。この加工電極を用いることでコ字
状，円弧状，ハニカム状の溝やスリット状の加工部を作
製することができる。

【００１４】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明において最も注目すべきことは，上記加工電極は細線
状であると共に，上記加工電極の上記ワークに対する投
影形状は上記加工部と同じである。このため，加工電極
を揺動させることなく，ワークに対して前進させるだけ
で，目的の形状の加工部を得ることができる。従って，
加工電極の揺動に伴って発生するワークとの接触が原因
の短絡が生じ難くなり，これに伴う放電加工の停止も生
じ難くなる。従って，高い効率で放電加工を行うことが
できる（後述の図５，図６参照）。

【００１５】更に，加工部と加工電極との間にオープン
な部分が殆ど存在しないため（前述の図１０（ａ），後
述の図１（ａ）参照），加工電極に振動等を付与し，こ
れを上下動させる等すれば，スラッジを加工部より容易
に排出することができる。このため，加工部にスラッジ
が溜まり難く，スラッジを介した短絡が生じ難く，これ
を原因とした放電加工の停止を生じ難くすることができ
る。

【００１６】また，上記加工電極は細線状であるため，
該加工電極の製作コストを安価とすることができる。従
って，放電加工装置のコストダウンを図ることができ
る。更に，後述する図１（ｂ）に示すごとく，本発明に
かかる加工電極において作製される加工部の幅は細線状
の加工電極の径と同程度である。このため，本発明の放
電加工装置は幅が極細である加工部を容易に作製するこ
とができる。

【００１７】以上，本発明によれば，細溝，スリット状
等の微細な加工部を高い加工効率で作製可能な放電加工
装置を提供することができる。

【００１８】なお，「上記加工電極の上記ワークに対す
る投影形状は上記加工部と同じである」と表現したが，
加工電極とワークとの間は放電を行うために，ある程度
の距離が必要である。従って，厳密には加工電極の投影
形状は加工部よりひとまわり程度小さくなることとな
る。両者の差がどの程度の量であるかは，加工電極やワ
ークの材質，加えられる電圧パルスの大きさによって異
なる。本発明における「同じ」という表現は両者のこの
ような差を含めた表現であり，加工電極の投影形状と加
工部との大きさが完全に一致するということを意味する
ものではなく，所望の加工部を加工可能な投影形状を加
工電極が有することを意味している。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる放電加工装置につき，図１
〜図６を用いて説明する。本例にかかる放電加工装置１
は，図１，図２に示すごとく，加工電極１０と該加工電
極１０と加工部２０を加工すべきワーク２との間に電圧
パルスを印加するよう構成された放電電源３３とよりな
る。上記加工電極１０は細線状であると共に，上記加工
電極１０の上記ワーク２に対する投影形状は上記加工部
２０と同じである。

【００２０】以下，詳細に説明する。本例の加工電極１
０は図１（ａ），（ｂ）に示すごとく，径０．０８ｍｍ
のタングステン線を同図に示す形状に反り加工を施した
ものである。また，本例の加工部２０は図１（ｂ）に示
すごとく，長さＬが４００μｍ，幅Ｗが０．１ｍｍのス
リットであり，上記加工電極１０の根元部１０２から先
端部１０１の間の投影形状は上記加工部２０の形状と略
等しい。

【００２１】また，本例の放電加工装置１は，図２に示
すごとく，加工電極１０は電極送りヘッド１３に取付け
られ，また上記電極送りヘッド１３はＮＣ軸１４に取付
けられている。上記電極送りヘッド１３による加工電極
１０の電極送り量はＮＣ軸１４に接続されたＮＣ軸制御
装置３２により制御するよう構成されている。また，上
記加工電極１０のワーク２と対面する部位の近傍は電極
ガイド１１により保護されている。

【００２２】図２に示すごとく，上記加工電極１０の下
方には加工液１５０が満たされた加工槽１５が配置さ
れ，放電加工はこの加工槽１５内で実行される。上記加
工槽１５には加工すべきワーク２と該ワーク２を支承す
る治具２９とが配置されている。また，上記治具２９の
近傍には放電加工により消耗した加工電極１０の形状を
復元するためのドレス板４，上記加工電極１０の反りの
状態を常に一定に保持するための曲げ治具１９が配置さ
れている。

【００２３】また，符号３３は加工電極１０とワーク２
との間に電圧パルスを印可するための放電電源である。
また，ワーク２に対する電圧パルスの印加は加工槽１
５，治具２９を介して行なわれる。

【００２４】本例にかかる放電加工方法について説明す
る。まず，図２に示すごとく，ワーク２を治具２９を用
いて加工槽１５に配置する。続いて，加工液１５０を加
工槽１５の内部に供給する。

【００２５】次に，電極送りヘッド１３を作動させ，加
工電極１０をワーク２に近づけ，放電電源３３を作動さ
せる。これにより，加工電極１０とワーク２との間に電
圧パルスが印加され，放電加工が行われる。そして，上
記電極送りヘッド１３は放電加工によってワーク２が削
られた量に応じて上記加工電極を揺動させることなくワ
ーク２内部へと前進させる。これによりワーク２に対し
所望の加工部２０を得ることができる。なお，加工電極
はワーク２との短絡を防止するために放電加工中に一旦
ワーク２に対して後退させることもある。

【００２６】また，加工電極１０は放電加工によって徐
々に消耗する。よって，一定時間経過毎にワーク２に隣
接配置したドレス板４に，図４（ａ）及び（ｂ）に示す
ごとく，加工電極１０の先端部１０１を当てて，両者の
間に放電電源による電圧パルスを印可する。これによ
り，加工電極１０の先端部１０１にドレス加工を施し，
消耗した加工電極１０を再生する。なお，この放電電源
は上記放電加工において使用したものと同じものを用い
ることができる。

【００２７】また，加工電極１０が消耗し，該加工電極
１０のワーク２に対する投影形状が所望の加工部２０と
一致しなくなった場合には，図３に示すごとく，曲げ治
具１９を使用して，加工電極１０に再加工を施す。ここ
に上記曲げ治具１９は加工槽１５に固定された固定部１
９１と該固定部１９１と加工槽１５の内壁との間に張ら
れたワイヤー部１９２及び加工電極１０の先端部１０１
の状態を監視するセンサ１９３とよりなる。

【００２８】センサ１９３の監視によって，加工電極１
０が消耗したと判断された場合，図示を略した制御装置
は加工電極１０をワーク２より離して，図３（ａ）に示
すごとく，加工電極１０をワイヤー部１９２に近づけ
る。そして，図３（ｂ）に示すごとく，加工電極１０の
先端部１０１をワイヤー部１９２に押し当てて，図３
（ｃ）に示すごとく，加工電極１０の先端部１０１の反
りを復元する。

【００２９】次に，本例の放電加工装置による加工時間
を以下に示す試験１及び試験２によって従来方法と比較
した。試験１では，本例にかかる放電加工装置（図２参
照）及び加工電極（径０．０８ｍｍのタングステン線よ
りなる）を用いて，図１（ｂ）に示すごとく，幅Ｗが
０．１ｍｍ，長さＬが４００μｍのスリット状の加工部
２０をＳＣＭ材（クロム・モリブデン鋼）よりなる厚み
１ｍｍのワーク２に対して設けた。

【００３０】また，従来例にかかる，図１０（ａ），
（ｂ）に示すごとき加工電極（径０．０８ｍｍのタング
ステン線よりなる）を用いて，それぞれ幅０．１ｍｍ，
長さ１５０μｍ，長さ３００μｍ，長さ６００μｍであ
るスリット状の加工部を上述と同様のワークに対して設
けた。

【００３１】この場合，所望のスリット状の加工部を得
るために，揺動速度１５０μｍ／秒で加工電極をワーク
に対し揺動（横方向へ往復運動）させた。揺動させる長
さ，即ち揺動量は所望の加工部の長さに等しく，それぞ
れ１５０μｍ，３００μｍ，６００μｍである。その
他，放電電源の種類や放電加工装置のその他の構成，ま
た加えた電圧パルスの条件等は本例と同様とした。

【００３２】以上，本例と従来例とにかかるそれぞれの
放電加工の結果について図５に記載した。横軸は放電加
工開始から経過した時間（加工時間），縦軸は単位面積
あたりに換算した深さ方向の加工速度である。なお，同
図におけるＡは加工電極がワークを貫通したポイントで
ある。同図より知れるごとく，加工電極を揺動させない
ことで，非常に早い速度で加工ができることが分かっ
た。つまり，加工電極を揺動させないことで加工効率を
高くできることが分かった。

【００３３】次の試験２では，試験１と同様に，本例に
かかる放電加工装置及び加工電極を用いて，図１（ｂ）
に示すごとく，幅Ｗが０．１ｍｍ，長さＬが４００μｍ
のスリット状の加工部２０をＳＣＭ材よりなるワークに
対して設けた。

【００３４】また，従来例にかかる，図１０（ａ），
（ｂ）に示すごとき加工電極を用いて，幅０．１ｍｍ，
長さ３００μｍであるスリット状の加工部を上述と同様
のワークに対して設けた。この場合，所望の加工部を得
るために，加工電極を揺動させるが，その揺動速度をそ
れぞれ５０μｍ／秒，１５０μｍ／秒，５００μｍ／秒
とした。また，揺動量は所望の加工部の長さと等しく３
００μｍである。その他，放電電源の種類や放電加工装
置のその他の構成，また加えた電圧パルスの条件等は同
様とした。

【００３５】以上，本例と従来例とにかかるそれぞれの
放電加工の結果について図６に記載した。横軸は放電加
工開始から経過した時間（加工時間），縦軸は深さ方向
の加工速度である。なお，同図におけるＡは加工電極が
ワークを貫通したポイントである。同図より知れるごと
く，加工電極を揺動させないことで，非常に早い速度で
加工を効率良く行うことができることが分かった。

【００３６】次に，本例の作用について説明する。上述
したごとく，本例の放電加工装置１においては，図１
（ａ），（ｂ）に示すごとく，細線状であると共に，ワ
ーク２に対する投影形状が加工部２０と同じであるよう
な加工電極１０が装備されている。よって，加工電極１
０を揺動させることなく，ワーク２に対して前進させる
だけで，目的の形状の加工部２０を得ることができる。

【００３７】従って，加工電極１０の揺動に伴って発生
するワーク２との接触が原因の短絡が生じ難くなり，こ
れに伴う放電加工の停止も生じ難くなる。従って，高い
効率で放電加工を行うことができる（前述の図５，図６
参照）。

【００３８】また，上記加工電極１０は細線状であるた
め，製作コストを安価とすることができる。従って，放
電加工装置１のコストダウンを図ることができる。更
に，図１（ｂ）に示すごとく，本例の加工電極１０にお
いて作製される加工部２０の幅は細線状の加工電極１０
の径と同程度である。このため，本例の放電加工装置１
は幅が極細である加工部２０を容易に作製することがで
きる。

【００３９】以上，本例によれば，細溝，スリット状等
の微細な加工部を高い加工効率で作製可能な放電加工装
置を提供することができる。

【００４０】なお，本例にかかる放電加工装置におい
て，上記加工電極の電極送りヘッドに対し振動重畳を加
工電極に付与可能な装置を設けることもできる。この装
置は加工電極に対し上下方向の振動を付与するものであ
り，このような振動を加工電極に付与することで，加工
部からのスラッジ排出をより効率よく行うことができ
る。

【００４１】実施形態例２ 本例は，各種形状の加工電極について説明するものであ
る。図７に示すごとく，細線をコ字状に曲折して，コ字
状の加工部２０を得るための加工電極１０とすることが
できる。また，この加工電極１０も根元部１０２から先
端部１０１にかけて図１に示すごとき反りを有してい
る。その他は実施形態例１と同様である。

【００４２】図８に示すごとく，細線を円弧状に曲げ加
工して，円弧状の加工部２０を得るための加工電極１０
とすることができる。また，この加工電極１０も根元部
１０２から先端部１０１にかけて図１に示すごとき反り
を有している。その他は実施形態例１と同様である。

【００４３】また，図９に示すごとく，細線を台形状に
曲折して加工電極１０とすることができる。この加工電
極１０を用いてワーク２の複数ケ所を放電加工すること
で，同図に示すごときハニカム状の加工部２０を得るこ
とができる。また，この加工電極１０も根元部１０２か
ら先端部１０１にかけて図１に示すごとき反りを有して
いる。その他は実施形態例１と同様である。

【００４４】以上に示すごとく，細線をワークの表面と
水平方向に適宜曲折等して作製した加工電極を利用する
ことで，図７〜図９に示すごとき形状の溝やスリットを
作製する放電加工装置を得ることができる。その他は実
施形態例１と同様の作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，放電加工装置における
加工電極の要部説明図。

【図２】実施形態例１における，放電加工装置の構成説
明図。

【図３】実施形態例１における，曲げ治具を用いた消耗
した加工電極の先端部の再加工についての説明図。

【図４】実施形態例１における，ドレス板を用いた消耗
した加工電極の先端部の再生についての説明図。

【図５】実施形態例１における，本発明と従来技術にか
かる放電加工での揺動量と加工時間と単位面積当りの深
さ方向の加工速度との間の関係を示す線図。

【図６】実施形態例１における，本発明と従来技術にか
かる放電加工での揺動速度と加工時間と深さ方向の加工
速度との間の関係を示す線図。

【図７】実施形態例２における，コ字状の加工電極の説
明図。

【図８】実施形態例２における，円弧状の加工電極の説
明図。

【図９】実施形態例２における，ハニカム状の加工部を
作製できる台形状の加工電極の説明図。

【図１０】従来技術にかかる，放電加工装置における加
工電極の要部説明図。

【符号の説明】

１．．．放電加工装置， １０．．．加工電極， ２．．．ワーク， ２０．．．加工部，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工電極と該加工電極と加工部を加工す
   べきワークとの間に電圧パルスを印加するよう構成され
   た放電電源とよりなる放電加工装置において，上記加工
   電極は細線状であると共に，上記加工電極の上記ワーク
   に対する投影形状は上記加工部と同じであることを特徴
   とする放電加工装置。