JPS6254628A

JPS6254628A - 放電細孔加工装置

Info

Publication number: JPS6254628A
Application number: JP6380386A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Inoue; 潔井上
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1987-03-10
Also published as: JPH0457455B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、加工用電極と電極被加工物とを相対向させた
放電間隙に加工液を噴流介在させた状態で、両者間に間
歇的な電圧パルスを印加して発生する放電により加工を
行なう放電加工装置、持に細深孔の加工を行なう放電細
孔加工装置の改良に関するもので、任意断面形状の棒状
、特に細径状の電極による細穴彫り、又は細孔明は加工
を、従来の加工方法及び装置に比較すれば、格段の高速
度で、且つ短時間で加工が行なわれるようにした放電細
孔加工装置を提供するにある。

放電加工による１１１１１φ前後又はそれ以下の、形状
比しく深さ）／Ｄφ（穴径）の大きい細孔側■は、例え
ば引抜きダイス、ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル
、化繊ノズル、或いはワイヤカット放電加工の被加工物
下孔等多種多様な方面に広く使用されている所であるが
、放電加工に於ては所謂難しい加工の１つで（例えば、
飯塚芳弘「放電加工による細孔加工」放電加工技術Ｖｏ
ｌ　４．Ｎｏ、１　　（１９６１）　）あるが、電極と
して銅バイブ又は注射針等のパイプ状素材を用い電極側
より加工液を噴流する（吸引する場合もある。又、電極
被加工物へのより細径の下孔加工は困難であるから、被
加工物側下孔から噴流、吸引すると言うことは殆んどな
い。）と加工速度は非常に増し、３〜５倍の加工速度が
得られる（例えば、放電加工技術研究会編「放電加工技
術便覧」第３２３頁、日刊工業新聞社、昭和３８年１２
月２０日）と言われているが、場合に応じた種々の工夫
を要する難加工であって、加工の規模に比して加工時間
がかかりすぎることが常に問題となる加工であることは
間違いがない。

従って、本発明は上記のような細孔加工の難点を克服し
て、細穴彫り又は細孔明は加工を格段の高速度で、且つ
各種の技巧等を要することなく行ない得る放電細孔加工
装置を提案するにある。

しかして、断種放電加工に於ける加工液は、放電間隙に
於ける絶縁維持、放電の発生及び消弧のため、電極・被
加工物及び間隙の冷却のため、放電間隙に於ける爆発力
の発生維持のため、並びに加工屑及びガスの放電間隙か
らの排出のため等のために必要なもので、穿孔、型彫加
工の領域に於ては鉱物油系のもの、主として所謂ケロシ
ン（白灯油、第４類第３石油類）が、ワイヤカット放電
加工に於ては、水又は水を主成分とする水系のものが、
又放電切断加工に於ては通常無ｉｔ解質を添加した水ガ
ラス又は水の如き電解性溶液が従来用いられて来ている
が、近時加工液として、電気比抵抗的１０３〜１０５Ω
ｃ１前後、特に１０４ΩＣ１ｌオーダ以上程度の水（純
水、界面活性剤等、その地温加物がある場合がある）等
、水を主成分とする水系加工液を用いる上記ワイヤカッ
ト放電加工機が普及してくるにつれ、上記穿孔、型彫加
工の分野に於ても、取扱上、環境衛生上、及び防災上等
の観点より、上記水を主成分とする液を加工液として用
いる加工機の出現が要請されている所である。

このため、従来より水系加工液に関し種々の提案、例え
ば、加工液への添加物に関する特公昭４１−１６，４８
０号公報外、加工用パルス電源や電源条件の設定に関す
るもの（例えば、木本外２名「水中電極低消耗放電加工
の検討」：電気加工学会誌、Ｖ　ｏｌ、１−　Ｎ　ｏ、
２．　Ｐ　４３〜５０、外）等があるが汎用的な実用機
として出現するに至っていない。

他方、上記穿孔、型彫加工形の放電加工機に於ける、加
工液の供給介在には、噴流、吸引、及び電極の往復運動
又はこれ等の組合せ客種々の方法があるが、加工屑の排
除及び加工液の更新等のために放電間隙へ新たに供給さ
れる加工液の液圧は、通常高くても数に９／　ｃｍ　２
前後以下（例えば、前出「放電加工技術便覧」第３６１
〜３６２頁、電気加工学会関西支部編［放電加工の理論
と技術］第１３１〜１３２頁、株式会社養賢堂、昭和４
７年１１月１５日）の低いもので、電気加工の技術の分
野に於ける電解型彫加工の高圧加工液噴流方式と好対称
をなしていたものである。

もつとも、高速放電加工の研究、特に「高速液流による
放電加工の加工速度向上」　（須田外２名電気加工学会
誌Ｖ　ｏｆ、４．　Ｎ　ｏ、７．第１〜１０頁）によれ
ば、加工液が導体粉（＃４００グラフフィト）を１／ノ
混入した水道水からなる水系加工液で、加工電源が単相
商用交流を全波整流した無負荷電圧４３Ｖで、平均加工
電流が１３０〜４００Ａという大電流加工（電流密度約
１０〜３２Ａ／ｃｍ２　）で、電極の加工送りが手送り
という特殊なものであるが、加工液の放電間隙流速が約
５〜２０ｍ　／ｓｅａ　　（約５〜２５）／ｆｆ１ｉｎ
　）という大ぎなものであり、その後、上記導体粉を混
入しない、電極自動送りの「放電高速加工機の試作」　
（頃日外２名、昭和４６年度精機学会春季大会学術講演
前刷、第３５７〜３５８頁）も行なわれているが、この
ような高速荒加工が電極径が約１ｍｍφ前後又はそれ以
下というような細孔加工に、又、形状比Ｌ／Ｄ中１０前
後又はそれ以上というような細孔加工に適用できるか否
か未だ明らかでない。

又、これ等に記載されている電極の寸法、形状、族Ｎ間
隙の大きさ、及び上記加工液の流量、流速によれば、ポ
ンプによって送られた加工液（水道水×１０３ΩＣｌオ
ーダ）の放電間隙入口部に於ける液圧は１０ｋｇ／ｃｍ
２よりも低く、ポンプ圧がほぼ１０’９　／　ｃｍ２と
推定される。

又、放電加工の高速加工としては、所謂電解加工で放電
加工を同時に行なわせる電解放電加工法も研究されつつ
あり、例えば、久保田外１名「電解放電加工の研究」昭
和４１年年度様学会秋季大会学術−演前刷、第４３７〜
４３８頁、同［Ｎ解放電加工による鋼の高速穴あけ」昭
和４８年度精機学会春季大会学術講演前刷、第４１５〜
４１６真に記載されており、そして約１０１１１１／１
ｌｌｉｎ乃至４（１＋＋＋ｍ／　ｗｉｎという高速の加
工を約１０ｋｔ／ｃｍ２という高い圧力の加工液手段を
用いるものであるが、加工液は約２０％食塩水で、電源
は商用交流を半波整流した約５０■の電圧で、電流密度
約３００〜８００Ａ　／　ｃｍ　２であり、かかる高速
荒加工の方法が微細加工に適用できるか否か未だ明らか
でない。

従って、本発明者は種々の実験、研究を行なった結果、
本発明を為すに至ったもので、前記形状比Ｌ／Ｄが約５
前後以上、或いは更に特にＬ／Ｄ中１０前後以上の細孔
放電加工に於て、加工液として水、特に好ましくは水を
主成分とする比抵抗が前記１０４ΩＣ１オーダの水系加
工液を、又加工用電源として電圧パルスを間歇的に加え
るパルス電源を用い、電極又は被加工物を加工の進行に
応じて加工送りするようにし、そして前記水系加工液を
少なくとも２０ｋｇ／ｃｍ２、好ましくは２５ｋｔ／Ｃ
Ｉ２以上の高圧力で加工間隙に供給噴流させた状態で、
加工面粗さ２０μ１ＩＲＩｌａｘ以下、好ましくは１０
μ履Ｒｗａｘ以下で、少なくとも５ｍｍ　／＋＋＋ｉｎ
程度以上、好ましくは１０ｍｍ／ｓｉｎ以上の加工送り
込み速度で放電加工を行なうことを特徴とするものであ
る。

そして、その実施の態様としては、電極の径を１ｍｌφ
以下、好ましくは０，５〜０．６＋ｎφの領域に於て使
用すること、該電極として管を用い管内通路から水系加
工液を加工ｍｉへ供給噴流すること、加工液の圧力をよ
り高い４０’ｔ／ｃｍ２　、又、は好ましくは５０ｋｇ
　／　ｃｍ　２以上−とすること、又は加工液の圧力を
加工の進行に応ずる加工穴の深さに応じて連続又は段階
的に増加させること、前記電極の内径を該内径に対応ず
る被加工体の加工残り凸部の高さく〕Ｍ）が、加工穴の
加工深さくノＨ）に対し、！Ｍ／７Ｈ中１／３中下／３
以下くはノＭ＃’　Ｈ：１１５以下となるよう加工条件
（加工液、電気的加工条件）との関係で設定形成するこ
と、加工液の液温を所定の一定に保持して加工の安定を
計ること、又、水系加工液を所定値に加熱して所定温度
に保ち、加熱により加工液の粘性を低減させて所定聞の
水系加工液を加工間隙に供給するようにすること、そし
て加工間隙に噴流介在する水系加工液は単にその流量を
確保するだけでなく、流速も１５〜２０ｍ／ＳｅＣ以上
好ましくは２０〜３０ＩＩｌ／ＳｅＣ以上とすること、
又加工時に加工液からガスが発生するが（水系加工液の
場合、被加工物（Ｆｅ　）１ｇを加工すると約３３０ｃ
ｍ３のガスが発生する）、該ガス発生ｆ！１（（１）を
１とした場合加工間隙に供給噴流する加工液のｆｆｉ　
（Ｑｅ　）が２、即ち、Ｑ’）：Ｑｅ中１：　２となる
ように水系加工液を供給すること（勿論正常な放電加工
状態に於て）、加工用電極が、例えば４００〜５００ａ
＋ｉ又はそれ以上の長尺状電極であるとき加工液供給液
圧損失を防止するため、電極の廻りに同軸に囲繞して電
極を軸方向に送り出し可能に設けた管体との間から水系
加工液を供給噴流すること、前記電極管内通路から加工
間隙に噴流する加工液噴流方法を電解加工に於て正流法
と称しているが、加工液の噴流を同じく電解加工に於け
る逆流法とする等の実施態様を有するものである。

又、前記本発明の改良として加工性能向上のために、電
極又は被加工物に超音波振動を付与しながら、前記の高
圧加工液噴流の下に放電加工することも有用なものであ
り、この場合、前記超音波の周波数を通常の２０〜３０
Ｋ　ＨＺとすること、好ましくは約５０Ｋ　Ｈ７以上約
１００Ｋ　ＨＺオーダとすること、又特殊な場合には１
〜１０Ｍ　＠　ｚ程度のＭＨｚオーダの超音波とするこ
と、前記の超音波の付与エネルギを加工状態の正常時に
は零又は小さくしておいて加工状態の悪化に応じて増大
させること、前記の超音波を電極の保持側軸、端部から
ホーン等を介して付与すること、又電極の保持部保護の
ために被加工物の上面から間隔を置いた所定の固定位置
に電極と接触して電極を軸方向に案内する案内を設け、
該案内より好ましくは電極軸方向と直角方向に前記の超
音波振動を与えるように構成すること、又、本発明の実
施に使用する加工液供給装置としては、前述所望の加工
液圧に応ずるプランジャ型、その他の高圧ポンプを備え
、必要に応じ増圧装置を、又加工液供給系に液圧変動を
防止するアキュムレータを設けるものであり、又電極に
加工液流通路を形成した電極により加工を行なう場合に
は、被加工物の加工穴内に前記加工液流通路に対応ずる
同軸の加工残余突起（通常ヘソ等という）が形成され、
この突起が加工の進行に応じである程度以上長く残るよ
うになると倒れや曲り、或いは折損等により加工を不安
定更には不能とするから、上記突起がその径に応じ成る
程度以上長くならない加工条件、特に前記加工液流通路
の径と、電圧パルス等の電気的加工条件、或いは更に加
工送り（穿孔又は電極送り込み）速度を設定する必要が
あるものである。

以下本発明を図面及び実施例により説明する。

第１図は、本発明加工装置の加工部を模型的に示した実
施例側面図で、１は例えば外径が０．５ＩＩＩｌφで、
内径が約０．２７５＋ｕ＋φ、長さ約４００１の銅パイ
プからなる加工用電極で、超音波電歪振動子２の振動拡
大用ホーン３の尖端に設けられたチャック部４によりそ
の一端が支持取り付けられている。

上記ホーン３には内部に軸方向の空洞３ａが削り貫かれ
ており、第２図Ａに上記ホーン尖端部及びチャック部の
実施例を断面図で示すように、電極１は上記空洞部３ａ
まで一端が挿設された状態でＯリングバッキング３ｂに
より水密に、チャックナツト４ａにより締付固定される
。前記空洞部３ａは電極１に加工液を供給する通路とな
っており、他端が後述加工液供給装置の高圧力加工液吐
出口に接続された可撓性耐圧配管（図示せず）に連結さ
れる加工液供給プラグ５がホーン３の側部に開口してい
る。６は上記電極部を保持する電極ヘッドで、ベッドに
立てられたコラム（図示せず）に上下移動及び固定自在
に支持され、且つ上記電極部は、該ヘッド６に対し、加
工送り制御装置を含むサーボ送り装置７により上下方向
の送りが与えられるように構成されている。８は前記ベ
ッド上に上記ヘッド６と対向するように設けられた基台
で、ｘ、ｙ２軸のサーボ送り機構９ｘ、９ｙを有するク
ロステーブル１０を載置し、該テーブル１０上に被加工
物１１を固定具１２により固定する。１３は例えば、第
２図Ｂ及びＣに示すような電極１の尖端側固定ガイドで
、Ｌ字状腕１３ａにより基台８に固定され、電極１の加
工側尖端の位置精度を保持するもので電極１の尖端の加
工間隙に於ては少なくとも２０ｋｔ　／　Ｃｍ　２以上
の加工液が噴流しているのであるから、被加工物１１の
表面により近い位置で固定ガイドすることが重要となる
ものである。

その他用１図中２８は、例えば２０〜３０ＫＨ２の超音
波励振電源、１４は間歇的な電圧パルスを発生する加工
用電源で、当該細孔加工の場合は、通常電圧（放電）パ
ルスの幅が約３０μｓ以下、通常５μｓ前後の所謂中仕
上乃至仕上加工条件となるから、電極１と被加工物１１
間に１〜０．１μＦ前後又はそれ以下の所謂極間コンデ
ンサを接続することが少なくない。又、１５は例えば位
置決め用の数値制御装置で、パルスモータ、エンコーダ
及びタコジェネレータ付き直流モータ等サーボ送り機構
９ｘ、９ｙを駆動制御する。

第２図Ｂ及びＣは前記ガイド１３の実施例正面図及び縦
断面図で外部円筒１３ｂ内に内部円筒１３ｃが同軸状に
挿設され、該内部円筒１３ｃは前記外部円筒１３ｂの軸
方向に間隔を置いた位置に設けられた夫々３本以上の、
且つ夫々求芯的にねじにより前後進するボルト１３ｄに
より軸芯が調整自在に保持され、且つ該内部円筒１３Ｃ
内に軸方向に間隔を置いた位置夫々に、３個の小円柱１
３ｅをその各中心が正三角形を形成する如く挿設してあ
り、該３個の円柱１３ｅが形成する隙間に電極１が摺接
案内される。

従って、電極１が筒状で、尖端から２０に９　／　ＣＩ
２以上の高圧の加工液を加工間隙に吐出噴流させても、
電極１尖端の位置は大きく偏倚したり、振動したりする
ことが少なくなく、真直な細深孔を加工することができ
るようになる。

又、第３図は、前記プラグ５を介して電極１に加工液、
即ち、水を主成分とする水径加工液を供給し、電極１と
被加工物１１間の放電加工間隙に加工液を加圧噴流せし
める本発明装置の一部である加工液供給、特に加工液を
循環供給する装置の一実施例構成図を示すもので、１６
は加工液貯留タンクで、加工部よりの加工液回収タンク
１６ｂと清浄液タンク１６ａとに分けられ、回収タンク
１６ｂ内の加工液は、加工屑の適宜沈澱等の後、ポンプ
１７により精密濾過器１８を介して清浄液タンク１６ａ
に送られ貯留される。貯留加工液は、電気伝導度検出器
１９によって伝導度を検出し、該伝導度が増大して、例
えば固有抵抗が１０４Ωｃｍより小さくなるような場合
には、ポンプ２０を駆動して加工液を汲み上げ、イオン
交換樹脂２１と接触させて帰還させ、所定の１０４ΩＣ
１オーダの固有抵抗となるよう伝導度を制御する。２２
は温度検出器２３を有する清浄タンク１６ａ内加工液の
ｍ度制御装置で、前記加工液を冷却又は、加熱して所定
のほぼ一定値に保持させる。水系加工液は温度が上昇す
ると粘性が低下し、より低い供給圧力で加工間隙に所望
量以上の加工液を供給し得、流量が増大するが、温度が
上昇すると水系加工液の電気伝導度が増し、温度が低下
すると上記は逆の状態となり、又、水系加工液を流通抵
抗に抗して高圧力で供給すると、使用加圧供給ポンプの
構造、型式にもよるが一般的に加工液温度は上昇傾向に
あり、又放電加工間隙に於ても加工液は加熱されるから
、前記温度制御装置１２２としてはこれらのことを考慮
し、又、電極、被加工物の材質、組合せ、及び加工の目
的、或いは更に加工条件を考慮して、加熱又は冷却制御
を行なえるものを選定するか、加熱及び冷却の両方の制
御が行なえるものを使用する。２４はプランジャタイプ
又はその他の形式の高圧力加工液供給ポンプで、清浄加
工液を直接汲み上げ供給するか、又は図示の如く精密濾
過器２５を介して上記ポンプ２４に加工液を汲み上げ供
給ポンプ２６を必要に応じて設ける。２７は逆止弁、２
８は必要に応じて設けられる＾圧液留めタンク、及び２
９は高圧のアキュムレータ、３０は清浄タンク帰還路に
設けたレリーフバルブで、更にプラグ５とポンプ２４吐
出口又は高圧液留めタンク２８間は耐圧配管により連結
され、これ等により前記プラグ５を介し高圧力の水系加
工液が安定して供給され、所望の流量で放電加工間隙に
供給噴流せしめられる。この図示実施例構成の加工液供
給装置の場合、供給加工液の圧力は、上記レリーフパル
プ３０に於ける圧力の調整設定により決定される。

尚、３１は圧力計で、必要に応じ流量計が設けられる。

本発明放電細孔加工装置は、この第３図に示したような
加工液を高圧力で安定して供給することができる加工液
供給装置を第１図の加工装置と加工液供給の耐圧配管、
その他で結合して構成されるものであるが、該第１図に
於て、加工用電極１に超音波振動を与える構成及び関連
装置は、本発明の特定発明に於ては必須要件ではない。

即ち、本発明の特定発明の放電細孔加工装置の特徴的構
成要件としては、加工用電極として形状比Ｌ／Ｄが少な
くとも約５以上、通常Ｌ　／　Ｄ　：１０前後以上で、
且つ、径が約１ｉｍφ前後以下の細棒状の前記電極の一
端を加工ヘッドに対して保持し得るチャック部を備える
こと１、加工液として所謂水や、水に界面活性剤、（の
他の添加物がある水系加工液を用い、そして安定した加
工性能の変らない加工を行なうには管理制御された該水
系加工液、好ましくはほぼ一定温度の固有抵抗１０４Ω
Ｃｍオーダに制御された加工液として用い、そして該水
系加工液を少なくとも２０ｋｇ　／　ｏ＋　２を下まわ
らない、好ましくは２５ｋｇ　／　ｃｗ　２以上の高圧
力で供給し得る高圧力はポンプを有する加工液供給装置
を備えること、そしてこの加工液供給装置の高圧力加工
液吐出口と前記放電加工間隙とを接続する耐圧配管とを
備え、他方加工間隙に間歇的な電圧パルスを供給して放
電加工を行なうものである。

以下実施例により説明する。

外径０　、３ｍｌφ、内径約０．１５ｍｍφ、長さ１５
０ｍｍのＣＯ電極を用いて、ステンレススティール５Ｕ
３−３０４．２ｉｍ厚を被加工物として穿孔加工する。

加工用パルス電源は、電圧パルスの幅（τ０ｎ）６μｓ
、電圧パルス間休止幅（τｏＨ）２μｓ、電圧パルスの
無負荷電圧（Ｖｏ　）　　１００Ｖ、放電電流の振幅（
［ｐ）１０Ａ、但し、間隙に０．１μＦのコンデンサを
接続し、平均加工電流（ＩＭ）が約２Ａ前後で加工する
。加工液は固有抵抗的３．５ｘ　１０４ΩＩＪの水で液
温は約２４℃で、加工液の供給圧力（ｋｔ／Ｃ１１２）
を種々変更し、加工速度（上記電極によって加工孔が掘
削されて行く速度（ｍｍ／１ｎ　）を測定した所、第４
図のＡの特性曲線の結果が得られた。

即ち、第４図は横軸に前記加工液の液圧を、又縦軸に前
記加工速度を共に常用対数目盛でプロットしたもので、
又、上記へ曲線に対応して加工液の供給液圧に対する流
量（ｃｃ／１ｎ　）が縦軸に対数目盛でプロットされ、
曲線Ｃとして示してあり、又、同じく加工間隙に於ける
加工液の流速（ｍ／８１計算推定値）が縦軸に対数目盛
でプロットされ、曲線りとして示しである。

この曲線Ａの加工速度は、加工液の供給圧力及び流ｆｉ
（従って流速）が変化する外は、加工条件は上記した一
定値であって、上記加工液の変数にのみ依存しているも
のということができ、該Ａ曲線によれば、加工速度は液
圧が１０ｋｇ　／　ｃｍ　２を越える付近から急速に立
ち上り、約６０〜８０ｋｇ　／　Ｃ１１２で最大に達し
た後、減少する特性となっており、最大加工速度は平均
的２８ｍｍ／　ｗｉｎに達していることが判る。この場
合液圧が約７０〜８０ｋｇ　／　ｃｍ　２を越えると、
加工速度がかえって減少するのは未だ判然とはしないが
、後に説明するように加工液の流量及び流速に対して加
工間隙に於ける放電加工のエネルギ密度が足りないこと
、及び供給される又は、放電加工のエネルギ密度をより
大きくするのには加工液の流量及び流速が不足している
ためと思惟される。即ち、上記の場合加工電圧パルスの
τＯｎ、τｏｆｆ又はＩｐの１つ又はそれ以上の値、或
いは更にコンデンサの値を変え、又は除去して、放電エ
ネルギ密度を増すと、通常の場合平均加工電流（ＩＭ）
を増すと加工速度の曲線Ａの飽和特性が加工液の高圧力
側に移動し、最大加工速度は増すが、加工間隙に於ける
放電加工のエネルギ密度としては限界があるようで、更
にＩＭを増大しても、又加工液の液圧を高（しても、加
工間隙がアーク状態となるのか、へ曲線と同様加工速度
が、かえって減少する傾向となるのは同一である。

しかしながら、加工液を加熱して約６０℃とすると加工
液の粘性の低下により同−供給液圧時に於ける加工液の
流量及び流速が増し、曲線ＣとＤが、共に第３図グラフ
上で上方に移動する所から、加工速度の飽和する液圧が
より高圧側に移動し、その際ｒｏｎ＝　６μｓ　、　ｒ
ｏｆｆ　＝　２μｓ　、　　Ｉ　Ｏ＝１６Ａ。

コンデンサ０．１μＦで、平均加工電流的４Ａとなり、
約１００ｋｇ　／　ｃｍ　２の液圧で、加工速度的４０
ｍｍ／ｍｉｎ強に達した。尚、平均加工電流は、液圧１
０鳴／Ｃ１２前後以下では２Ａよりも少なくなっていっ
て加工速度は大きく低下し、液圧１５〜５０ｋＳ　／　
Ｃ１１２の間前記電流は大きく変化はしないものの、加
工速度は液圧にはほぼ比例する傾向があり、液圧的７０
に９／　ｃｍ　２の加工速度最大時には約２．５Ａに達
する。そして、上記の場合の加工孔側面の加工面粗さは
約５μＩＩＩＲｍａｘ前後、又、加工拡大代は片側約０
．０２５ｍｍ前後で約０．３５　ｎｕｎφの孔が加工さ
れ、電極消耗（Ｅ／ＷＸ　１００％）は、上記平均加工
電流値ににほぼ比例していて、約１００〜１２０％前後
であるが、加工が安定で順調であるか否かが可成り大き
く影響する。

又、ここで、上記形状比Ｌ／Ｄについて検討しておくと
、上記実験例の場合Ｌ／Ｄ中７弱であるが、種々の実験
によれば、上記加工速度は加工開始時を１とすると、形
状比約７〜８位の加工深さまでで、加工速度は０．５〜
０．６倍にまで低下するものの、上記形状比が１０以上
の加工深さの領域でも、加工液の高圧力供給による所望
の流量が保たれている限りに於ては加工速度が０．５倍
以下に低□・下することはないようであった。

そして、上記加工液の所望の流量とは、水系加工液の場
合被加工物の加工量１７当たり加工液からの発生ガスは
約３３０〜３５０ｃ■３となる（この値は使用加工液に
のみ依−存し、電極、被加工物の材質、組合せ、及び電
気的加工条件等には殆んど関係のないほぼ一定値である
。）ことが必要であって、これを上記加工速度が最も早
く効率の高い時の加工液の流量及びガス発生量を実測測
定した結果によれば、加工量１３当たり加工液供給間約
６６０〜１００ｃ１１３（流量とすると約１５ｃｍ３　
／ｍｉｎ強）となり、発生ガス量の約２倍（体積で）の
加工液を供給する必要があるものである。

又、形状比（Ｌ／Ｄ）が大きな加工に際して、加工用電
極１の加工液噴出口に対応ずる部分の加工残余突起が細
長く成長すれば、電極と被加工物とは前記突起を介して
短絡することになるから安定な加工が行なえないのであ
り、前記突起が成る程度以上に成長しない加工条件、例
えば、加工用電極の内径、加工液の電気伝導率（クリア
ランス）、及び加工電圧パルス又は重畳高電圧の電圧等
を選定する必要があるが、上記伝導率及び電圧の条件は
使用する装置によって一定とすると、上記筒状加工用電
極の内径の選定が重要となるものである。又、上記突起
は成長すると加工液の供給をも阻害するから、細孔加工
である限りその成長は防止しなければならない。

しかして、前述の如き加工条件の場合、加工用電極は外
径ｐ、３ｍｍφに対した内径約０．１５ｍｎ＋φ前後、
又外径０．５＋ｎｌｌ１φに対して内径約０．３ｍｍφ
前後であって、何れにしても、加工孔の最大深さくノ；
被加工物表面から加工孔最深部迄の深さ）と、突起頂部
の高さくノ′　；加工孔最深部から突起頂部迄の高さ）
との比がノ′／ノ：１１５前後又はそれ以下になるよう
に選定することが必要である。

上記第４図に於て、前記曲線Ａに対応して記載された曲
線Ｂは、上述の曲線Ａの加工特性の場合に加工用電極１
に周波数的２８Ｋ　ＨＺ出力約２０Ｗの超音波振動を付
与した場合の加工速度に関する特性曲線で、曲線Ａとほ
ぼ相似形に近いが、かかる超音波振動を付与することに
より、加工速度は約２倍から数倍又はそれ以上に向上す
る。そしてこの超音波振動付与の効果は、加工液の供給
液圧が低くて加工性能が低い従来の加工条件の領域に近
づく程顕著で、加工速度が５〜１０倍に達する領域もあ
るが、供給加工液のより高い、例えば曲線ＡとＢの最高
加工速度の領域に於ては、約２倍前後と低減し、加工液
の圧力、流量、及び流速等に対する依存の割合が高いこ
とを示している。

ところで、超音波振動の付与は前述の如く極めて有効で
あるが、前述第１図及び第２図Ａに示す如く、振動子ホ
ーン３の先端部にチャック部４を設けて図示の如く同軸
状に電極（１）を支持固定するように構成すると、１本
の電極を使って１個以上の細孔加工をしているうちに、
電極１がチャック部４の固定部に於て疲労するためか折
損事故を生ずることが少なくない。

従ってかかる事故防止のためには、付与する超音波振動
のエネルギを必要最小限度とすることが考えられるが、
それでも繰り返し使用すれば上記折損事故に至ることは
避けられず、このため常時は上記必要最小限度又はそれ
以下、又は零としておいて加工状態の悪化等加工の不調
時にのみ付与する超音波振動のエネルギを増大強化する
制御等が行なわれるが、このようにすれば上記の如き超
音波振動付与の効果は常時は享受できない訳であるから
、折角超音波振動子やその励擾電源等を設ける意味が減
殺され、設備利用効率も減少するものであるから避けな
ければならない。

しかして、本発明者が、種々実験した所によれば、電極
１に対する超音波振動の付与を、ガイド１３の電極保持
チャック部側又は被加工物１１側で、電極１軸に対して
角度を有する如く、例えば９０゜の方から振動子を当接
した状態で行なえば、前述チャック部４に於ける電極１
の折損等の事故は殆んどなく、且つ細孔放電加工に於て
上述の如き超音波振動付与の効果を充分享受できること
が判った。

以下図面によりこれを説明すると、第５図に於て、１３
ｆは電極１を僅かな隙間を介し同軸状に挿通して案内す
るガイドパイプで、固定腕１３ａの端部に溶接、締付等
の適宜の手段で固定され、このガイド１３によって案内
される電極１に振動子ホーン３の尖端部に設けた当接チ
ップ３ａを軽く当接するようになっている。

この当接部分の構成例は、第６図Ａ、Ｂに示す通りで、
Ａ図の場合はホーン３の軸方向のチップ３ａ端面に形成
した直線又は電極１軸方向に円弧状のＶ溝３ｂに電極１
を位置せしめ、又、Ｂ図の場合はホーン３の軸方向と直
角方向の外周面に形成した円形■溝３ｂに電極１を軸方
向と直角方向から係合させて、超音波振動を付与するよ
うにしたもので、何れの場合も電極１は−１その加工の
際に於ける電極消耗により、軸方向長さが短くなって、
交換を要するようになるまで、又複数回の使用に於ても
、保持チャック部に於ける折損は殆んどなくなり、他方
超音波振動付与による放電加工上の作用効果は、前述第
１図の場合と殆んど変らなかった。

この場合、加工の寸法精度、及び加工拡大代（クリアラ
ンス）にも大きな変化はな（、振動を電極１軸と前記直
角以外の角度を有する方向から付与するように構成して
もよく、又ガイド１３よりも保持チャック部側に於て、
場合によってはガイド１３に振動を与えるように構成し
ても良い。

そして、かかる構成によれば、断面円形の筒状電極で、
加工液や加工屑の排出促進及び、加工孔の真円度保持の
ために電極１を軸の廻りに回転させながら加工する場合
にも、第１図の場合のように振動子等を回転させる必要
がなく有用である。

ここで、上記した加工条件に於て、被加工体の材質及び
板厚として種々のものを使用した場合の実施例を挙げて
おくと次の表の通りである。

尚、加工液は前記固有抵抗が約３，５ｘ　１０４Ωｌの
水系加工液で、その供給圧力は約５０ｋＳ／ｃｍ２一定
、又超音波振動２８Ｋ　ＨＺ　、　２０Ｗで、加工速度
は平均的な値である。

板　　厚　　電極径　　加工速度　　電極消耗比材　質
　　　（閤）　　（閤φ）　（閣／■１ｎ）（％）ＳＣ
Ｍ　　　　　　２　　　　０．３　　　　　１６Ｂｓ　
　　　　　　　９　　　　０．３　　　　　２０　　　
　　４０ＳＫ−５６０，３１５ＷＣ６０，３１０ＳＫＤ−１１３００，３１７１２０３００，５８１２０ＳＫＤ−６１１４０，３１２１２０コンデンサなしＳＵ
Ｓ　　　　　　１４　　　　０゜３　　　　　２０　　
　　　８０ＳＫＤ−６１９０，５１９１２０コンデンサ
なしＳＵＳ　　　　　　２　　　　０，１９　　　　１
５　　　　　４０付与する超音波振動の周波数について
調べたところでは、未だ判然としないが、通常の場合に
は、周波数約３０ＫＨｚ以下の通常の周波数領域でほぼ
所望の付与効果かえられるようである。しかし、加工性
能に影響を与えるものとしては、電極の材質（例えば上
記Ｃｕの外にＣｕ−Ｚｎ合金、Ｗ、又はＭＯ等が使用さ
れる）、電極の内外径等の寸法、全体の長さ、ガイド上
下部分の長さ、及び加工液噴流速度や平均加工電流密度
等積々の因子もあるようであるが、前記付与超音波振動
の周波数としては、約５０Ｋ　Ｈ２以上１００Ｋ　ＨＺ
オーダの周波数、及び１〜１０Ｍ　ＨｚのＭ　ｌ−Ｉ　
Ｚオーダの周波数、例えば１．６ＭＨ７，５Ｗｒも、２
８ＫＨ２、１０Ｗよりも有効な場合があった。

そしてこの超音波振動は、所謂前述の如き電歪及び磁歪
振動子による発生付与の代りに、電流と磁界との一方を
変化させて与えるようにしても良く、電極には加工条件
にもよるが数１００Ｋ　ＨＺの間歇的な放電電流が流れ
る所から、例えば電極に対して軸方向と直角方向に作用
する一方又は交番磁界中で加工することにより、電極に
振動を付与させることができる。

以上のように本発明の放電細孔加工装置によれば、従来
難加工とされていた１ｍｌφ前後以下で形状比Ｌ／Ｄ中
５〜１０以上の細深孔放電加工を高速度及び高能率で行
なうことができるようになったもので、有用な発明であ
る。

尚、本発明は、前述特許請求の範囲に記載する本発明の
精神を逸脱しない範囲で、各種の変更実施が可能なこと
勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は、本発明放電細孔加工装置の加工部を模型
的に示した実施例側面図、第２図Ａは、電極チャック部
の実施例断面図、第２図、Ｂ及びＣは電極ガイドの実施
例の正面図と側断面図、第３図は本発明装置の一部であ
る加工液供給装置の実施例構成線図、第４図は本発明加
工装置による加工性能の一実施例を示す特性曲線図、第
５図は電極ガイド及び振動付与手段の変更実施例を示す
部分の側面図、第６図Ａ及びＢは電極に振動を付与する
部分の変更実施例の構成を示す各正面図である。１・・・・・・・・・電極３・・・・・・・・・超音波振動ホーン７・・・・・・
・・・送り装置第３図／１′５図　　　　第６図ォ。図　　　パ− 手続補正口（龍）１、事件の表示昭和６１年　特許願第６３．８０３号２、発明の名称放電細孔加工装置３、補正をする者事件との関係　　　　特許出願人住　所　神奈川県横浜市緑区長津田町字道正５２８９番
地４、補正命令の日付昭和６１年６月２４日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極と被加工物とを相対向せしめて形成される放
電加工間隙に、加工液を噴流介在させた状態で両者間に
間歇的な電圧パルスを印加し、発生する放電により加工
を行ない、加工の進行に応ずる送り又は一定速度の送り
を前記両者間に相対的に与えて放電加工するものに於て
、形状比Ｌ／Ｄ（但し、Ｌ：加工孔の深さ、Ｄ：加工孔
の径）が少なくとも５以上の細孔を加工する電極であつ
て、径が１ｍｍφ前後以下の細棒状の前記電極の一端を
加工ヘッドに対して保持し得るチャック部と、吐出圧力
が２０ｋｇ／ｃｍ＾２以上の高圧力加工液供給ポンプを
有する水系加工液の加工液供給装置と、更に、該加工液
供給装置の高圧力加工液吐出口と前記放電加工間隙とを
接続する耐圧配管とを備えてなる放電加工装置
（２）前記電極が筒状電極で、耐圧配管の加工液吐出端
側が前記電極の一端側に接続されてものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電細孔加工装置
。
（３）前記電極が、軸方向の軸の廻りに回転が付与され
た回転電極であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第２項の何れか一に記載の放電加工方法。
（４）前記加工液供給装置が供給する加工液が、温度及
び比抵抗の両方又は一方が制御されたものであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか一
に記載の放電細孔加工装置。
（５）前記高圧力加工液供給ポンプが、プランジャ型ポ
ンプであることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第４項の何れか一に記載の放電細孔加工装置。
（６）前記加工液供給装置が供給水系加工液の圧力調整
手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第５項記載の放電細孔加工装置。
（７）電極と被加工物とを相対向せしめて形成される放
電加工間隙に、加工液を噴流介在させた状態で両者間に
間歇的な電圧パルスを印加し、発生する放電により加工
を行ない、加工の進行に応ずる送り又は一定速度の送り
を前記電極に与えて放電加工するものに於て、形状比Ｌ
／Ｄ（但し、Ｌ：加工孔の深さ、Ｄ：加工孔の径）少な
くとも５以上の細孔を加工する電極であつて、径が１ｍ
ｍφ前後以下の細棒状の前記電極の一端を加工送りヘッ
ドに対して保持せしめるチャック部と、前記電極の他端
側被加工物近接位置に於て軸方向に加工送りされる前記
電極を位置決め案内する固定ガイドと、吐出圧力が２０
ｋｇ／ｃｍ＾２以上の高圧力加工液供給ポンプを有する
水系加工液の加工液供給装置と、更に該加工液供給装置
の高圧力加工液吐出口と前記放電加工間隙とを接続する
耐圧配管とを備えて成る放電加工装置。