JPS641256B2 - - Google Patents

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JPS641256B2
JPS641256B2 JP9826680A JP9826680A JPS641256B2 JP S641256 B2 JPS641256 B2 JP S641256B2 JP 9826680 A JP9826680 A JP 9826680A JP 9826680 A JP9826680 A JP 9826680A JP S641256 B2 JPS641256 B2 JP S641256B2
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electrical discharge
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Inoue Japax Research Inc
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Priority to US06/182,423 priority patent/US4393292A/en
Priority to GB8028067A priority patent/GB2060459B/en
Priority to IT49588/80A priority patent/IT1127549B/it
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Priority to SG313/85A priority patent/SG31385G/en
Priority to HK535/85A priority patent/HK53585A/xx
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/38Influencing metal working by using specially adapted means not directly involved in the removal of metal, e.g. ultrasonic waves, magnetic fields or laser irradiation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一端が自由端状態で他端がヘツドに
保持される軸状体からなる加工用電極と被加工物
電極とを加工液中または加工液介在のもとに於て
相対向せしめ、両者間に電圧パルスを印加して間
歇的な放電を発生させて穿孔、型彫、または凹所
内局部等の加工を行なう放電加工装置、特に加工
中に加工用電極または被加工物電極に振動(通常
超音波振動)を与えながら行なう振動付与放電加
工装置の改良に関する。
しかして、(電極)振動式の放電加工は、例え
ば昭和36年4月15日に株式会社コロナ社から発行
された鳳誠三郎及び倉藤尚雄共著「改訂放電加
工」の第77〜81頁に「D.電極振動」として記載
されているように周知であるが、実際の放電加工
機として実用化されているのは極めて稀れであ
り、また電極振動器や振動回路が付設されている
放電加工機に於ても、振動放電加工を行なうこと
が殆んどないのが実状である。
一方、最近著しく急速度に発展普及して来たワ
イヤカツト放電加工機に於ては、ワイヤ電極に振
動(超音波振動)を付与しながら加工を行なう方
式が採用されて成功を納めており、特に加工の態
様や機種等によらず一般的に安定加工ができ、ワ
イヤ電極の断線事故が少なく、かつ加工速度が例
えば2倍前後に向上する所から広く多用されて来
ている所である。
上記型彫、穿孔加工の分野に於て、上記の如く
超音波振動放電加工が採用されないのは、例えば
加工速度等の加工性能の点に於て、上記ワイヤカ
ツト放電加工に於ける場合のように格別顕著な作
用効果が奏せられないこと、特に或る目的物の加
工に於て、加工開始初期には調子良く良好な加工
が行なわれているようであつても長続きせず、加
工の途中から超音波振動付与の作用効果が視られ
ず、目的の加工を終了して加工性能を調べると、
加工速度等がせいぜい数%前後向上している位
で、格別の効果が認められない場合が多いこと、
及び装置が構成複雑かつ高価であり、また操作、
稼動及び保守上も種々問題があること等によるも
のと思惟される。
即ち、例えば、細深孔加工、細深孔若しくはス
リツト内の底、角、若しくは隅部加工等の所謂放
電加工の難加工の分野に於て、その加工を可能と
するためまたその加工性能を少しでも向上させる
ために、上記超音波振動加工が徐々に採用され、
実用機が市場に現われて来つゝある。
しかしながら、従来斯種の装置に於ては、磁歪
又は電歪等の振動子及び該振動子に密着して設け
た振動拡大用ホーンから成る超音波振動器を放電
加工機の電極取り付け及び送りヘツドに取り付
け、放電加工用電極の着脱取付チヤツクを前記ホ
ーン尖端部に取り付ける構成か、電極を直接容着
またはろう付等固着する構成が採られているよう
である。
即ち、例えばこのことは、上記文献第80頁の図
4.24等、特公昭36−13598号公報、特公昭44
−24479号、または特公昭53−33800号公報等の記
載から明らかで、加工用電極の加工尖端部側と反
対側の端部、または加工電極を取り付けたシヤン
ク若しくは主軸の端部を振動器のホーン端部に固
着または取付保持するように一体に構成されてい
るのが常である。
このため、従来の斯種装置によれば、加工用電
極の材質、寸法、形状がほゞ一定のかつ一種のも
のに限られるのが普通である。
即ち斯種装置の超音波振動は、ホーン尖端に取
り付けられる物の材質、寸法、形状、重量等が一
定であることが望しく、之らが変化すると共振周
波数が変化する如く振動共振点にずれを生じ、振
動の入出力効率が著しく低減する丈でなく、発
熱、損壊等の危険も大きいものである。
然るに、放電加工に於ては、電極低消耗または
無消耗の加工条件もあるが、一般的に加工面粗さ
が数10μRmax以上の粗い領域で、電極消耗は避
け難いものであり、また加工抵抗(切削負荷)が
小さいと言つても、加工面積によつて相違するこ
とは事実であり、また格別の専用機でない以上、
加工用電極としては寸法、形状、重量等に機械に
応じた制限があるにしても、各種の材質、寸法、
形状、及び重量のものが用いられるので、電極に
放電加工上に有効な超音波振動を与えることがで
きにくいだけでなく、1つの加工用電極による加
工中に於ても電極の寸法形状、重量、及び加工抵
抗等が順次変化して行くだけでなく、温度も変化
する所かるかゝる場合には超音波振動励振電源の
発振周波数を上記変化に応じて調整変更すること
が必要となるが、そのような発振周波数の自動制
御には、何等かの方法により振動子の振動速度に
比例する電圧を検出する等のことが必要で、構成
が複雑で高価となるだけでなく、振動周波数の変
化により振動状態が変化して放電加工性能に不定
の予期しない変化を来たすことがある。
また、上記種々の変化によつてもなお振動速
度、出力が変化しないようにするためには上記振
動励振電源を定電流特性の電源としなければなら
ないが、該定電流特性電源は電力効率が悪く、高
電力を扱う場合には電力損失が著しく、トランジ
スタ或いはシリコン制御整流素子などの能動素子
を余裕をもつて設けねばならないため経済的効率
が非常に悪いだけでなく、或る程度以上の負荷の
変動があれば、著しいインピーダンスのミスマツ
チングによつて結局負荷には機械的エネルギが伝
達されないことになるから、加工の進行により電
極消耗や加工面積の変化、及び電極・被加工物電
極の嵌合状態の変化によつて振動負荷が順次変化
する放電加工に於ては、上記振動励振電源を仮に
定電流特性のものとしても、放電加工性能上の充
分な効果は期待し得ないのである。
本発明はこのような問題を生ずることなく、超
音波振動放電加工が有効に行なわれるようにした
もので、穿孔、型彫等の放電加工装置に於て、加
工用電極または被加工物電極、通常加工用電極に
超音波振動を付与するように構成されるもので、
超音波振動子の機械的振動出力ホーンの尖端部を
前記加工用電極に、該電極の加工送り軸と交叉す
る軸方向より前記加工送り作動を阻害しないよう
に当接保持させて、前記加工用電極に超音波振動
を与えるように構成されるものであり、さらに加
工の進行やその他の何等かの原因によつて振動負
荷が変化した際、その変化量が所定値以上に達す
ると前記振動負荷が所定の設定値、または一定値
となるよう前記加工用電極に対する振動子の当接
状態を制御するもので、その当接状態の制御に
は、前記超音波振動子をクロステーブル等のx−
y2軸制御装置、該クロステーブルにz軸を加わ
えた3軸制御装置、または廻転割り出しを付加し
た3軸若しくは4軸制御装置、或いはx軸とy軸
の一方または両方の軸の周りの廻転割り出しを付
加した3〜6軸、好ましくは歳差運動及び位置制
御装置等を使用するもので、超音波振動子尖端部
の当接部の位置、角度、方向、圧力等が変更設定
されるものである。
なお、本発明に於ける付与振動は、その振動付
与により加工用電極と被加工物電極とが直接また
は加工屑等を介して間接に接触開離することがあ
り、またそれが安定加工等に寄与することがある
かも知れないが、そのような接触開離させるこ
と、特にそのような接触開離によつて、パルス電
源を用いなくて放電加工のための断続放電を発生
させることを狙つているものではなく、加工用電
源としては電圧パルスを間歇的に印加するパルス
電源を用いるもので、加工部の加工液の撹拌更
新、加工屑の排除、濃度、撹拌、堆積状態等の調
整制御、まれにはアーク放電の切断や加工屑等に
よる等価抵抗短絡状態の解消等により、安定で高
速度の、従つて高能率の加工を可能ならしめんと
するものである。
以下図面の実施例により本発明を説明する。1
は、棒状、線(ワイヤ)状、帯状、または筒状の
加工用電極で、チヤツク2を介して主軸3に連結
吊持保持される。前記主軸3は基台ベツド4上ま
たは側面に立てられた図示しないカラムの電極ヘ
ツドに保持され、油圧モータ、電気モータ、また
は電磁モータ等の送り駆動装置により所定定速送
り、該定速送りと近接停止及び短絡後退の組合
せ、或いは放電加工間隙の状態に従うサーボ制御
送りまたは送り速度変調送り等の適宜の加工送り
手段及び制御装置10により矢符の如くz軸方向
に直線に送られるもので、必要に応じ被加工物電
極5に対して送りが与えられるよう構成する場合
及びチヤツク2に電極1に代えて被加工物電極5
が取り付けられる場合がある。なお、円弧状の矢
符は、加工の目的や態様により、電極1に軸中心
の廻りに、または軸中心から所定微小長さ変位し
た点を軸中心として廻転を与えながら加工が行な
われることがあることを示したもので後述電源1
に与えられる振動による振動変位を防止してより
真円度の高い加工を行なう場合等に用いられるも
ので、電極1が断面円形以外の場合には、必要に
応じ公転運動付与手段等が設けられる。
6は被加工物電極5を載置して設ける基台ベツ
ド4上の加工テーブルで、x軸方向の駆動サーボ
モータ7、及びy軸方向駆動サーボモータ8が付
設され、さらに該各サーボモータ7,8を駆動制
御する位置決め及び/又は輪郭制御数値制御装
置、または倣いその他のシークエンス制御装置等
の制御装置9が設けられ、該制御装置9はさらに
必要に応じ前記z軸送り制御装置10にも加工深
さ制御信号等を供給制御する。11は電極1の尖
端位置出しガイドで、電極1のz軸方向の移動を
円滑に案内し得るものであれば良く、該ガイド1
1はL字型スタンド12により基台ベツド4にし
つかりと固定保持される。13は電極・被加工物
間に加工の目的等に応じた所定の電圧パルスを供
給する放電加工用パルス電源で、直流電圧をトラ
ンジスタ等のスイツチング素子でオン・オフする
もの、または更にコンデンサを組合せたもの等が
用いられ、短絡過電流防止やアーク遮断等の制御
機能を適宜備えているものとする。14aは磁歪
または電歪超音波振動子で、励振電源15により
所定の周波数及び電力の高周波で励振され、励振
振動をエクスポネンシヤル段部を有するステツプ
ホーン16で拡大して後述振動伝達当接具17を
介し、電極1に所望の振動を伝達するもので、上
記振動子14a、ホーン16及び当接具17で超
音波振動装置14が構成される。また、前記励振
電源15は、或る程度迄の振動負荷の変動に対し
ては、自己帰還制御によつて振動変化が生ずるこ
とがないように、例えば振動子の振動速度を検出
し、その検出信号により発振出力回路の電圧を制
御する等の適宜の振動速度制御手段が講ぜられる
ものであり、さらにまた上記検出信号により制御
装置22を制御して当接状態を変更調整するもの
である。ここで当接状態とは、当接具17が電極
1に当接する位置、方向、圧力を意味するもので
ある。
しかして前記超音波振動装置14は、基台ベツ
ド4に固定して設けられた電極1の送り軸と平行
なz軸方向の位置調整装置18、該調整装置18
の駆動調整モータ18aによつて位置制御される
L字型スタンド台19、該スタンド台19に載置
されたx−yクロステーブルから成るx−y平面
位置調整装置20、及び該平面位置調整装置20
の各軸駆動調整モータ20x,20yによつて
x、y、zの各位置が制御されるように保持され
た歳差運動制御装置21に支持されており、該歳
差運動制御装置21は、振動装置14をx軸及び
y軸を各回転中心軸として回転させて、電極1に
対する当接具17の当接方向を調整するための駆
動モータ21x,21yを有しており、前記振動
伝達当接具17と電極1との当接位置、当接方
向、当接圧力が、z軸方向、x軸方向、y軸方
向、x軸を軸芯とする回転の回転角度及びy軸を
軸芯とする回転角度の全ての方向及び角度に於て
調整設定及び変更制御が可能なように構成されて
いる。
しかしながら、本発明の目的を最低限達するに
は、振動装置14の支持装置としてx−y平面位
置調整装置20があれば足り、この平面位置調整
装置20により、振動装置14を移動させて電極
1と当接具17の当接圧力を調整することによつ
て本発明の目的を達成することができる。そして
好ましくは、当接位置を調整するためのZ軸位置
調整装置18が、或いは更に当接方向を調整する
ための歳差運動制御装置21が設けられるもので
ある。そして22は前記各モータ18a,20
x,20y,21x,21yの回動制御装置で、
当接具17の電極1当接位置、当接方向及び当接
圧力を調整設定するもので、またそのような当接
状態等は加工間隙に於ける放電加工状態の要否
等、振動装置14の機械的振動出力の所定設定値
からの変化の状態、程度、或いは更に予め加工の
目的や加工位置、形状等により設定されたプログ
ラム等により変更設定、制御等が行なわれるもの
である。23は前記加工間隙に於ける放電加工状
態の良否を検出判別して各種の制御信号を出力す
る判別制御装置で、前記制御装置9、送り制御装
置10、超音波振動子振励電源15、及び前記回
動制御装置22に常時または必要に応じ、例えば
制御作動のオン・オフその他の制御信号を出力す
るものである。なお、上記超音波振動装置14の
各軸方向の位置調整及び歳差運動調整を行なう装
置としては、各種の機械的構成の装置が、目的に
応じ構成使用されるが、その一例としては、例え
ば本発明者等が先に提案した特公昭55−16782号
公報や特開昭48−2383号公報等に記載の軸状体の
保持移動制御装置を使用することができるもので
ある。
しかして、前述当接具17の電極1に対する当
接位置、当接方向、及び当接圧力の調整設定及び
制御の態様につき、更に詳しく、且つ具体的に述
べると、前記判別制御装置23としては公知の
種々のものを使用し得るが、放電加工状態の良否
は、例えば加工間隙から検出される平均的な間隙
電圧が、正常放電加工状態に於ける間隙電圧に対
してどのように増減等偏倚しているかによつて検
出判別するのが最も普通で、且つ簡便であつて、
検出間隙電圧に前記の増大が検出された場合に
は、通常間隙は開き気味で、加工間隙に印加され
る電圧パルスの周波数に対して放電パルスの周波
数がより減少して乖離する傾向にある訳で、かか
る場合には、従来通常電極又は被加工体に近接加
工送りを与え、又はその加工送りの速度を増大し
て加工間隙を狭める対応制御をするものである
が、本発明によれば、先ず上記間隙電圧の増大検
出に応じ電極1に対する当接具17の当接位置や
方向を所定期間若しくは一時的に微小変化させる
か、又は当接圧力を、例えば1段階又はそれ以上
増大して間隙電圧の変化の状態を検知するように
し、上記間隙電圧の増大が当接位置や方向の不具
合とか、又は当接圧力の不足、減少、又は異常等
による電極1の異常振動等に基づいたものであつ
たとすれば、この当接位置や方向の微小変化又は
当接圧力の増大調整作動により、その異常振動等
を先ず解消して正常状態に速やかに復帰させよう
とするものであり、従つてかかる当接圧力等の当
接状態の調整作動によつても、上記間隙電圧の増
大状態が解消されないときには、上述の加工送り
制御の作動に速やかに移行するものである。
又、上述とは逆に、検出間隙電圧が正常な間隙
電圧よりも低下した場合(はつきりした短絡とか
連続アーク放電への移行の場合を除く)には、通
常間隙は狭まり気味であるから、電極1に対する
振動付与状態等を調整制御等することなく、上述
の加工送りの速度を減速するとか停止したり、或
いは間隙を開くような送り制御に移行するのが普
通であるが、本発明によれば、上述の如く当接具
17の電極1に対する当接圧力等の当接状態の制
御により電極1の振動状態を制御することが可能
であることから、当接位置や方向を所定期間若し
くは一時的に微小変化させるか、又は当接圧力を
1段階又はそれ以上一時的に増大及び減少の両方
を順次に又は何れか一方を行なつて間隙電圧の変
化の状態を検知するようにし、当接位置や方向の
変化又は当接圧力の増大による電極1の振動状態
の変化又は振動の増大により、例えば部分的等堆
積傾向にあつた加工屑を飛散させるとか、或いは
逆に当接位置や方向の変化又は当接圧力の減少に
より電極1の振動が減少又は正常に復して被加工
体との接触短絡等が減少等し、これにより間隙状
態が正常に復して正常間隙電圧状態となるようで
あれば、そのまま又は当接圧力等の当接状態を元
に戻して再び正常加工を継続することができるも
のであり、このようにすることにより間隙電圧の
低下を検出する毎に必ず加工送り制御作動に移行
するものに比較して、迅速に対応制御を行なうこ
とができ加工性能を向上させることができる。
又当接具17の電極1に対する当接状態の制御
を、前述振動装置14の機械的振動出力の所定値
からの変動の状態、程度に応じて行なうというの
は、例えば当接具17が当接している電極1の消
耗による長さ及び重量の変化とか、加工の進行に
応ずる加工深さ、加工部の、特に加工の進行方向
に対する形状変化等による振動負荷の変動等によ
る出力変化の如きものに対応しようとするもの
で、一般的な対応としては、振動出力の大小変化
を圧力センサーとか振動消費電力等により検出判
別し、当接位置や方向を微小変化させたり、又は
当接圧力を増大若しくは減少変化させる如くする
ものである。
又、当接具17の電極1に対する当接状態を予
め加工の目的や加工位置、形状等により設定され
たプログラム等によつて変更設定、制御等をする
というのは、例えば適宜の板厚の被加工体に比較
的細い孔の穿孔加工を行なう場合、加工の始めの
食い付き時には、振動が所定の小さな値となるよ
うに当接位置や方向を設定すると共に当接圧力を
常時より充分減少させた状態として、位置や寸法
精度を低下させるとか、電極先端の損傷が生じな
いようにし、そして加工が開始されて電極1の先
端が加工孔の中へ入つて行くにしたがつて当接圧
力を漸増させ、電極1の振動を増加させつつ加工
を行ない、加工孔の深さが形状比L/D(但し、
L:加工孔の深さ、D:加工孔の径)で約1程度
に達した所で、当接圧力等の当接状態を予め予定
した値に増大して達するように調整制御し、以後
この状態を保つて穿孔加工を進行させるが、加工
孔の深さが形状比L/Dで約5程度以上になる場
合には、好ましくは電極1への振動付与力を増大
させ得る限度まで当接圧力を増大等当接状態を変
更調整しつつ加工を行ない、そして加工孔の抜け
際に於ては短絡や異常放電が生じないように電極
1の振動状態が設定値程度又はそれ以下となるよ
うに当接圧力を減少等当接状態を変更調整しつつ
抜け際加工を行ない、そして貫通後から加工終了
までの加工に際しては、通常格別には加工困難状
態等はないので、異常振動等による加工精度低下
を防止するため当接圧力の減少等振動を減少乃至
は停止させる当接状態の変更調整を行ないつつ加
工行ない加工終了に至らせるようにする。
そしてこのような細孔の穿孔加工を、同一又は
別異の被加工体に対して多数行なう場合等に、放
電パルス等の加工条件や穿孔加工位置等の切換制
御等と共に上述当接具17の電極1に対する当接
状態の変更制御又は調整設定がシークエンス制御
や数値制御によるプログラム制御が行なえるよう
に予め設定しておくようにするものである。又、
上述したのは細孔の穿孔加工の場合であるが、例
えば電極1の断面形状及び寸法に対して充分大き
い寸法形状を有する被加工体キヤビテイ内をほぼ
水平面内の走査移動電極によつて加工を行なう場
合に、角部の加工、角部へ進入する場合と角部か
ら出る場合の加工、角部や小さい曲率で加工方向
が変化する部分の加工、又角部や稜線状部分の加
工でも部分的に加工く拡大代を大きくしたいと
か、小さくしたい等の場合にも、当接具17の電
極1に対する当接位置や方向、及び当接圧力を目
的にしたがつて、又は検出信号により調整設定、
又は制御することにより、上述穿孔加工の場合と
同様に良好な加工性能での加工を合目的的に行な
うことができるようになるもので、上記被加工体
の被加工形状としては凸状3次元の表面加工等で
あつても良い。
第2図乃至第5図の各A,Bは、前記振動伝達
当接具17及び該当接具17と電極1との当接係
合状態の各種変更例を示す部分の拡大正面(上
面)図、及び側断面図で、電極1は第1図実施例
の如き、例えば約1mmφ前後またはそれ以下の細
深孔加工電極の場合には、図示の如く電極1の位
置出しガイド11が被加工物電極5の表面に比較
的近接して設けられるが、前記当接具17はその
ような場合にも必要に応じて前記ガイド11と被
加工体電極5の表面部分との間の電極1に対し、
該電極1の軸と交叉する側面方向の振動を伝達付
与するように配設されるものである。
第2図A,Bに於て、当接具17には、電極1
の軸方向に円弧状の充分に磨き上げられたV溝1
7aが形成してあり、このV溝17aと嵌合する
状態で電極1と当接しており、加工送りや電極ジ
ヤンプ作動等軸方向に移動する電極1に対し、該
電極1の移動軸とほゞ直角方向から振動が付与さ
れるようになつており、従つて電極1の軸方向の
移動は殆んど何等阻害されず、逆にガイド11の
構成等にもよるが、ガイド11による摺接ガイド
摩擦を低減し、円滑な軸方向移動を可能にして、
加工性能をかえつて向上でき、また従来のように
振動ホーンの先端に設けたチヤツクによつて電極
端部を固定保持している場合のように、電極1の
チヤツク2保持部に於ける折損が生ずることなく
加工を長時間継続させることができる。
第3図ABに於ては、当接具17の凹溝当接面
17bが、電極1の半径方向に該半径よりも大き
い曲率の円弧面で、かつ電極1軸の方向にも凸状
の大きな円弧状を為しており、電極1と当接面1
7bとの接触面の面積が小さくなるように考慮さ
れている。
第4図A,Bの場合は、上記当接具17が、電
極1に対し一種の線引きダイス形状で、当接面1
7cは円筒内壁面状で、中心軸に対し全周方向か
ら円弧凸状に構成され、電極1と同軸状に当接案
内する。
第5図A,Bは、当接面17dが、振動ホーン
16の軸方向と直角方向の円周面状に形成されて
おり、前記第2図及び第3図の場合の当接方向の
軸をx軸とすれば、該x軸と直角なy軸方向の当
接となつているが付与振動それ自体は変らない。
当接具17、特にその当接面の形状、構造は、
上記した外の各種の摺接、転接案内、またはガイ
ド状に構成されるもので、また振動が付与さるべ
き電極1の形状等にも依存するものであり、電極
1がチヤツク2にチヤンクを介して取り付け保持
される或る程度以上の大きさの棒状等の軸状の電
極の場合には、当接具17の当接面を任意又は所
定の曲率の円弧状凸曲面として、加工用電極の側
面の一部等に直接当接させるような構成を採り得
るものである。
また上記当接具17は、少くともその当接面が
高耐摩性で、さらには耐熱性であることが必要で
あつて、このため該当接具17、またはその当接
面部分は、タングステカーバイト等カーバイト
系、窒化物系その他の超硬合金、ルビー、サフア
イアその他のセラミツク、或いはダイヤモンド等
が用いられるものである。
第6図A,Bは複数本の細線電極に対する当接
具17の例を示したもので、A図は3本の電極1
が正三角形の各頂点の位置にある前記第4図の当
接面17cと同一の円筒状当接面に夫々挿設され
ている場合、またB図は7本の電極1が正六角形
の各頂点及び中心の各位置に形成された前記円筒
状当接面に夫々挿設されている場合を示したもの
で、複数の電極が、例えば1つのシヤンクから複
数に分岐した各シヤンクの先端チヤツクに夫々取
り付けられる構成となつている場合には、振動装
置14の当接具17を上記1つのシヤンクに当接
するとか、或いはまた前記の如く保持された電極
を各電極の軸方向任意の途中位置に於て順次相互
に棒または板状体で結合させ、その結合部の1箇
所に当接具17を当接して振動を付与する等の構
成を採り得るものである。
しかして、上記第2図乃至第5図の当接具17
の実施例に於ける当接面17a,17b,17
c、及び17dは超硬合金の磨き上げ面の如き鏡
面状剛体面である場合として説明を加わえたが、
本発明に於ては放電加工の状態、振動または振動
付与の状態、或いは加工の目的等により上記当接
面と電極1との接触圧や当接方向等が変更設定、
制御等が可能となるように構成されているもので
あり、従つて上記当接面は上記の如き鏡面状剛体
に限らず、剛体の表面に弾性変形可能な硬質ゴム
等各種のゴムやパツドを設けたもの、金属、セラ
ミツクの細線や微小ホイスカを当接面に直角に多
数密植設置したもの、或いは剛体から成る当接具
17がホーン先端に微小な弾性変位可能に取り付
けられる等の構成も採り得るものである。
以上説明して来た本発明の装置は、放電加工に
於ける穿孔、型彫加工、或いは凹所内の角や隅
部、特に細深孔加工や狭溢な奥隅部の加工等に於
て、超音波放電加工の作用効果を加工開始時より
所定目的の加工を終了する迄変化少なく維持して
加工が行なわれるようになるもので、上記超音波
放電加工の真の実用化への途を拓くものである。
本発明者は、先に特願昭54−144117号(特開昭
56−69033号公報参照)「放電加工方法」として、
電極1の径が1mmφ前後、またはそれ以下の細棒
または筒状で、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前後以
上の細孔または細深孔加工に於て、加工間隙に加
工液を少くとも約20Kg/cm2以上の高圧力として所
定流量以上噴出供給するようにすると、放電加工
に於ける難加工の1つの細深孔加工の問題が解消
され、しかも従来あまり例のない高速加工が行な
えること、そしてそのような加工特性または性能
は加工液として水または水系の液を用いた場合に
も保持され、新しい高速細孔加工と言う技術分野
が拓かれるようになること、そしてさらにその際
加工用電極または被加工体電極に超音波振動を付
与する超音波振動加工の形態とすると、さらに一
段と高速の細孔加工が可能になることを開示提案
したが、その後さらに種々研究した所によれば、
加工液の高圧供給噴流がより好ましい、かつ有効
な技術手段であることは事実であり、従つてこれ
を本発明に適用するには、加工用電極1として筒
状電極を用い、この筒状電極に慣用手段によりチ
ヤツク2部から所定圧力の加工液を供給し、電極
先端から加工間隙に噴出させつつ加工するように
構成するものであるが、超音波の振動付与による
超音波放電加工自体も、前述公知例にみられる如
く極めて有効な技術手段であつて、たゞその有効
性を発揮持続させるためには、従来例に視られる
如く、超音波振動子またはその振動拡大用ホーン
の尖端等端部に電極を保持固定させるように構成
したのでは、加工開始時から僅かな期間しか効力
を発揮させることができないばかりか、電極を損
傷するとか、かえつて加工性能が低下したり等弊
害を生ずることがあるのであるが、本発明はその
ような欠点を排除して、全放電加工期間中超音波
放電加工の有効な効力を持続発揮させ得るように
したものである。
即ち、本発明は前述の如く超音波振動子の振動
出力端に振動伝達用当接具を設け、該当接具を電
極間の相対的な対向方向の送り方向と交叉する側
方より電極に当接させて振動を付与するものであ
り、そして前記当接具と電極間の当接状態、例え
ば当接圧力や当接方向が調整設定、さらには変更
設定等の制御も可能に構成されるものである。
そして、かく構成することにより、インピーダ
ンスのミスマツチンがなく、またはそれを解消し
て、振動負荷電極に有効に機械的エネルギを伝達
して超音波振動させ得るものであり、超音波励振
高周波電源の容量が小さくて目的を達することが
できる。
そして、かゝる本発明の装置は、被加工物電極
に加工用電極の寸法、形状に応じた穿孔、型彫加
工をする場合に限らず、例えば数値制御装置9に
予めプログラムされた制御信号により電極のz軸
送り制御装置10、被加工物電極のx−y平面内
位置制御モータ7,8を駆動制御して3次元形状
の総型キヤビテイを加工する場合等にもその威力
を発揮するものであり、また超音波振動装置14
の当接状態調節設定または制御手段の、例えばモ
ータ20x及び20yを制御して電極1に振動を
付与すると共に微小半径の公転運動をさせながら
加工する運動付与制御手段として兼用させること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
図面第1図は、本発明実施装置の全体説明図、
第2図乃至第5図の各A,Bは、夫々部分の異な
る実施例構成の拡大正面図及び側断面図、第6図
A,Bは部分の異なる変更構成の説明図である。 1は加工用電極、5は被加工物電極、14は超
音波振動装置、17は振動伝達当接具、20は振
動装置の支持装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一端が自由端状態で他端がヘツドに保持され
    る軸状体からなる加工用電極の前記自由端部を被
    加工物電極に微小間隙を介し対向配置して放電加
    工間隙を形成させ、前記加工用電極と被加工物電
    極間に電圧パルスを印加することにより前記加工
    間隙で加工液介在の下に間歇的な放電を繰返し発
    生させ、両者間に前記加工用電極の軸方向の相対
    的な加工送りを与えて穿孔或いは型彫加工を行な
    う放電加工装置に於て、所定の高周波電力によつ
    て励振される超音波振動子と該超音波振動子によ
    る機械的振動出力部に設けられる振動伝達当接具
    を有する振動装置と、該振動装置を前記加工送り
    方向と直交する平面上に支持すると共に該平面上
    の移動が可能に構成され、前記振動装置を前記平
    面上に於て移動させることにより前記当接具によ
    る前記加工用電極に対する当接圧力が調整可能に
    構成される前記振動装置の支持装置と、前記振動
    装置の振動負荷の変動に応じて前記支持装置を移
    動制御する制御装置とを具備してなることを特徴
    とする放電加工装置。 2 軸状体からなる前記加工用電極が、棒状又は
    線状電極であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の放電加工装置。 3 軸状体からなる前記加工用電極が、筒状体か
    らなり、加工液が該筒状電極内部の通路を介して
    加工間隙に噴出供給可能に構成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の放電加
    工装置。 4 前記加工間隙に介在する加工液が、少なくと
    も20Kg/cm2の圧力で加工間隙に噴出供給されるも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第3項
    に記載の放電加工装置。 5 前記支持装置が、x−yクロステーブルであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の放電加工装置。
JP9826680A 1979-07-17 1980-07-17 Electric discharge processing device Granted JPS5727622A (en)

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FR8018831A FR2464120B1 (fr) 1979-08-30 1980-08-29 Procede et appareil pour realiser un petit trou profond par usinage par decharges electriques
DE19803032604 DE3032604A1 (de) 1979-08-30 1980-08-29 Verfahren und vorrichtung zum elektroerosiven bearbeiten
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IT49588/80A IT1127549B (it) 1979-08-30 1980-09-01 Metodo ed apparecchiatura per la lavorazione ad elettroerosione di fori piccoli e profondi in o attraverso un pezzo
SG313/85A SG31385G (en) 1979-08-30 1985-04-27 Electrical discharge machining of small deep holes
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