WO2020110980A1 - 電気加工方法及び電気加工装置 - Google Patents

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WO2020110980A1
WO2020110980A1 PCT/JP2019/045926 JP2019045926W WO2020110980A1 WO 2020110980 A1 WO2020110980 A1 WO 2020110980A1 JP 2019045926 W JP2019045926 W JP 2019045926W WO 2020110980 A1 WO2020110980 A1 WO 2020110980A1
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WO
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workpiece
machining
tool electrode
processing
gap
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PCT/JP2019/045926
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English (en)
French (fr)
Inventor
国枝　正典
倖 中村
Original Assignee
国立大学法人東京大学
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING 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
    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING 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
    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/10—Supply or regeneration of working media
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING 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
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26—Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • B23H7/30—Moving electrode in the feed direction

Definitions

  • the present invention relates to a technique for performing electric machining such as electrolytic machining and electric discharge machining.
  • Electrolytic machining has features such as fast machining speed, no machining alteration layer, no tool electrode consumption, and good finished surface roughness.
  • electrolytic processing a method is used in which the electrolytic solution is poured between the electrodes (that is, between the workpiece and the tool electrode), and the electrolytic solution removes bubbles and sludge generated between the electrodes.
  • Non-Patent Document 1 by applying a pulse that is short enough so that the gap between the electrodes is not filled with bubbles, and by electrode jump (after moving the tool electrode in the direction of separating from the workpiece, returning it to the original position).
  • a means for repeating bubble removal is proposed. According to this, even in electrolytic processing in a stationary liquid, it is expected that the processing accuracy will be improved to some extent.
  • Non-Patent Document 2 proposes a technique of removing electrolytic products by causing an electrode to jump and spraying an electrolytic solution onto a processed surface.
  • flushing takes a long time, and the processing speed becomes very slow.
  • Non-Patent Document 3 proposes a technique of removing electrolytic products by applying ultrasonic vibration to the tool electrode.
  • ultrasonic vibration is applied to the tool electrode, there is a problem that it is necessary to search for a different attachment method for different tool electrodes because the vibration node must be clamped.
  • a main object of the present invention is to provide a technique capable of effectively removing the unwanted matter generated between the workpiece and the tool electrode.
  • a machining step of machining the workpiece by applying a voltage between the workpiece and the tool electrode in the presence of a machining liquid in a gap formed between the workpiece and the tool electrode, The machining liquid is caused to flow by narrowing the gap between the workpiece and the tool electrode as compared with that during machining of the workpiece, thereby removing unnecessary substances existing between the workpiece and the tool electrode. And a discharging step for removing or reducing the same.
  • Item 5 The electrical machining method according to Item 4, wherein during rough machining of the workpiece, the ratio of the number of jump steps to the ejection step is set lower than that during finish machining of the workpiece.
  • the processing is electrolytic processing for the workpiece, 7.
  • the electromachining method according to any one of Items 1 to 6, wherein the machining fluid is an electrolyte solution used in the electrolytic machining.
  • the machining is electrical discharge machining for the workpiece, 7.
  • the electrical machining method according to any one of Items 1 to 6, wherein the electrical conductivity of the machining fluid is low enough to allow the electric discharge machining.
  • a tool electrode arranged opposite the workpiece, A power supply for applying a voltage for machining the workpiece between the workpiece and the tool electrode, A drive unit that changes the relative positional relationship of the tool electrode with respect to the workpiece, The drive unit narrows the gap between the workpiece and the tool electrode as compared with that during machining of the workpiece, thereby causing the machining liquid existing between the workpiece and the tool electrode to flow.
  • An electromachining apparatus configured to remove or reduce unnecessary substances existing between the workpiece and the tool electrode.
  • FIG. 1A shows command values for moving the workpiece 1 in the apparatus of FIG. 1, where the horizontal axis is time and the vertical axis is gap width.
  • FIG. 2B shows the waveform of the current pulse in the device of FIG. 1, where the horizontal axis is the time and the vertical axis is the current value.
  • FIG. 6A is an explanatory diagram for explaining the processing result in the first embodiment.
  • FIG. 6B is an explanatory diagram for explaining the processing result in the second embodiment.
  • FIG. 6C is an explanatory diagram for explaining the processing result in Comparative Example 1.
  • FIG. 6D is an explanatory diagram for explaining the processing result in Comparative Example 2.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a processing result in the third embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a processing result in the third embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a processing result in the third embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a processing result in the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a processing result in the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a processing result in the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a processing result in Example 7.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining a processing result in Example 8.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a processing method in a ninth embodiment.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining a processing result in Example 9.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a processing method in the tenth embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a processing method in the eleventh embodiment. It is a schematic explanatory drawing which shows the processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • 20A to 20C are graphs showing pulse waveforms generated by the function generator in the processing method according to the second embodiment of the present invention.
  • 20D is a graph showing the actual displacement of the piezo stage when the waveform of FIG. 20C is input. It is a table which shows the processing conditions in 2nd Embodiment of this invention. It is a graph which shows the result of Example 12 of 2nd Embodiment, a horizontal axis
  • 20A and 20B are photographs showing the surface of a workpiece as a result of Example 13 of the second embodiment, where OFF is no flushing and (a) to (c) are processing conditions of FIGS. 20(a) to (c). The processed product is shown.
  • machining apparatus an electromachining apparatus according to the first embodiment of the present invention (hereinafter may be simply referred to as “machining apparatus”) will be described with reference to the accompanying drawings.
  • machining apparatus a processing device for electrolytic processing will be described as an example.
  • the processing apparatus of the present embodiment is an example configured as an experimental apparatus for examining the basic characteristics of the processing method of the present invention.
  • this machining apparatus is for machining the workpiece 1 between the tool electrode 10 arranged facing the workpiece 1 and the workpiece 1 and the tool electrode 10.
  • a power source 20 for applying the voltage and a drive unit 30 for changing the relative positional relationship of the tool electrode 10 with respect to the workpiece 1 are provided as basic elements.
  • the processing apparatus includes an electrolytic solution tank 40 that holds an electrolytic solution 41, which is an example of a processing solution, inside.
  • Tool electrode As the material of the tool electrode 10, various materials that can be used for electrolytic processing, such as carbon steel and tungsten, can be used.
  • the shape of the tool electrode 10 in this embodiment is a columnar shape. However, it is not limited to this shape.
  • Power supply As the power source 20, various types of power sources that can apply a predetermined voltage between the workpiece 1 and the tool electrode 10 can be used. As the power supply 20 of this embodiment, a power supply capable of applying a pulsed power supply is used. The pulse waveform will be described later. Further, as the power supply 20, a constant current source or a constant voltage source can be used. The following description will be made on the assumption that a constant current source is used, unless otherwise specified.
  • the drive unit 30 of this embodiment includes an X-direction stage 31 and a Y-direction stage 32.
  • the X-direction stage 31 supports the workpiece 1 and changes the gap (gap) between the workpiece 1 and the tool electrode 10 according to a command value from a control unit (not shown).
  • a control unit not shown
  • the direction in which the workpiece 1 and the tool electrode 10 separate and approach each other is defined as the X direction
  • the direction orthogonal to and horizontal to the Y direction is defined as the Y direction.
  • the direction in which the workpiece 1 approaches the tool electrode 10 is the positive direction in the X direction.
  • the Y-direction stage 32 supports the tool electrode 10, and the Y-direction position of the tool electrode 10 can be adjusted according to a command value from a control unit (not shown).
  • the drive unit 30 of the present embodiment causes the electrolytic solution 41 to flow by narrowing the gap between the workpiece 1 and the tool electrode 10 by the X-direction stage 31 as compared with that during machining of the workpiece 1, and thus the workpiece 1 is configured to remove or reduce unnecessary substances existing between the tool electrode 10 and the tool electrode 10.
  • the X-direction stage 31 of the drive unit 30 in the present embodiment is also configured to perform an operation (so-called feeding operation) of sequentially bringing the workpiece 1 and the tool electrode 10 closer to each other in association with machining.
  • feeding operation it is possible to perform the feeding operation by another mechanism.
  • the electrolytic solution tank 40 can hold the electrolytic solution 41 in a substantially stationary state by containing the electrolytic solution 41 therein. As a result, in the device of the present embodiment, the electrolytic solution 41 is filled between the workpiece 1 in the processed state and the tool electrode 10. Further, the electrolytic solution tank 40 is provided with an electrolytic solution supply mechanism and an electrolytic solution recovery mechanism, which are not shown, so that the liquid level of the electrolytic solution 41 can be adjusted.
  • electrolytic solution 41 various types that can be used for electrolytic processing can be used.
  • an aqueous solution of any one of NaNO 3 , NaCl, KCl, KNO 2 , KNO 3 , NaClO 3 , and Na 2 CO 3 or an electrolytic solution using an organic solvent such as ethylene glycol is used.
  • the material of the workpiece 1 of this example may be any material that is electrically conductive and can be electrolyzed. In this example, it is assumed that the workpiece 1 is made of the same material as the tool electrode 10, but different materials may be used. As the workpiece 1, a metal such as electrically conductive steel is generally used. It is also possible to use cemented carbide, stainless steel, titanium, niobium or the like as the workpiece 1. Further, the workpiece 1 may be an alloy or a simple metal (pure metal).
  • a current is periodically passed between the workpiece 1 and the tool electrode 10. (See FIG. 3(b)).
  • the current waveform also has a pulse shape.
  • the pulse width T 2 in the current waveform of this embodiment is set to 600 ⁇ s, but is not limited to this.
  • the pulsed current shown in FIG. 3B is applied periodically, that is, repeatedly. In this example, the application period of the pulsed current is constant, but it may be variable according to the conditions.
  • a drive signal (command value) having a waveform shown in FIG. 3A is sent from the control unit (not shown) to the X-direction stage 31 of the drive unit 30.
  • the horizontal axis of this waveform matches that of FIG. It is assumed that a predetermined gap width (distance between the workpiece and the tool electrode) is maintained at a time point before time t 1 in FIG.
  • a pulse current having the workpiece 1 as an anode is applied between the workpiece 1 and the tool electrode 10 to perform machining on the workpiece 1 (see FIG. 4A).
  • the pulse width is set to a narrow value, the amount of bubbles or sludge generated between the electrodes can be suppressed.
  • the X-direction stage 31 rapidly moves the workpiece 1 in a direction away from the tool electrode 10 (see FIG. 4B).
  • This movement may be referred to as a "jump" in this specification. That is, the jump operation is an operation to widen the gap between the workpiece 1 and the tool electrode 10 as compared with the machining of the workpiece 1.
  • the jump operation is an operation to widen the gap between the workpiece 1 and the tool electrode 10 as compared with the machining of the workpiece 1.
  • the electrolytic solution 41 can be caught between the electrodes, and the generated bubbles and sludge can be removed or reduced by the flow (stirring action) of the caught electrolytic solution 41. it can.
  • the workpiece 1 is moved by the X-direction stage 31, but for ease of understanding, in FIG. 4, the tool electrode 10 is described as moving.
  • the gap between the electrodes is quickly returned to the initial state (see FIG. 4C).
  • the time width T 1 (that is, t 2 ⁇ t 1 ) from the start of the jump operation to the end of the return operation is set to 180 ms in the present embodiment, but is not limited to this.
  • bubbles and sludge between the electrodes can be removed or reduced.
  • overshoot is suppressed by reducing the relative movement speed of the workpiece 1 (that is, the relative movement speed of the tool electrode 10) during the returning operation.
  • the workpiece 1 is moved quickly relative to the direction toward the tool electrode 10 (FIG. 5 (a) and (b)).
  • the movement in the approaching direction from the initial position (processing position) is referred to as "stamp" in this specification.
  • the tool electrode 10 is described as moving.
  • the moving speed v 1 (that is, the stamp speed) at this time is set to 33.3 m/s in this example, but is not limited to this.
  • the movement amount L 2 (command value) from the initial position in the stamp operation described above is 100 ⁇ m, but the present invention is not limited to this. Further, in the present embodiment, since the movement amount L 2 (command value) is larger than the gap width during machining, it is estimated that the workpiece 1 and the tool electrode 10 come into contact with each other. However, a configuration is also possible in which the command value is set so that the workpiece 1 and the tool electrode 10 come close to each other so that they do not come into contact with each other.
  • the electrolyte 41 is made to flow by narrowing the gap between the workpiece 1 and the tool electrode 10 as compared with the time of machining the workpiece 1, thereby causing the gap between the workpiece 1 and the tool electrode 10.
  • Undesired substances such as existing sludge can be removed or reduced.
  • a “shear flow” (flow in the direction along the processing surface) can be generated in the electrolytic solution 41 by narrowing the gap. It is considered that this shear flow can effectively remove the sludge accumulated on the surface of the workpiece 1.
  • the pulse current electrode The voltage is applied between them (see FIG. 3(b) and FIG. 5(c)).
  • the pause time has an advantage that a pulse current can be applied when the distance between the electrodes is stable.
  • the stamp operation in the present embodiment is an example of the step of discharging unnecessary substances in the present invention.
  • Example 1 An example in which electrolytic processing is performed using the apparatus and method of the present embodiment described above will be described as Example 1.
  • the processing conditions are as follows.
  • the tool electrode 10 is relatively sent toward the workpiece 1 by the X-direction stage 31 of the drive unit 30 in steps of 1 ⁇ m each time 60 pulses shown in FIG. 3B are applied. ..
  • the moving speed of the tool electrode 10 at the time of jump was 90 mm/s.
  • the workpiece 1 moves with respect to the tool electrode 10, but for convenience of description, the tool electrode 10 will be described below as moving with respect to the workpiece 1. In short, both need only have a relationship in which the other moves relative to the other.
  • Example 1 The result of Example 1 is shown in FIG. In this figure, the position of the tool electrode 10 and the machined surface (the surface of the workpiece 1) after the completion of machining are shown by the chain double-dashed line, and these states before machining are shown by the solid line. Further, reference numeral 101 is attached to the processing surface of the work piece 1.
  • the processed surface was flat and smooth.
  • the flatness is defined as the flatness by taking the highest point and the lowest point in a region having a diameter of 3 mm near the center of a machined surface having a diameter of 5 mm. The distance from the surface before processing to the midpoint between the highest point and the lowest point was defined as the amount of processing.
  • Example 2 Electrolytic machining was performed under the same conditions as in Example 1 except that the jump operation was omitted. The results are shown in FIG. 6B as Example 2.
  • the normal gap is maintained during the jump operation period in the command value shown in FIG. 3A, and only the stamp operation after that is performed.
  • the processing accuracy is slightly lowered, but the processing itself is progressing. That is, according to the second embodiment, the flushing property to the extent that continuous processing is possible can be exhibited.
  • FIG. 6C shows the result of omitting the stamp operation and performing only the jump operation. That is, in Comparative Example 1, the stamp operation part in the command value shown in FIG. In Comparative Example 1, the processing amount and the processing accuracy drastically decreased.
  • Comparative example 2 As Comparative Example 2, the result of omitting both the stamp operation and the jump operation is shown in FIG. That is, the stamp operation part and the jump operation part in the command value shown in FIG. 3A are omitted, and only the normal feeding operation is performed. In Comparative Example 2, the processing hardly progressed.
  • Example 3 As a third embodiment, the results of examining the relationship between the presence/absence of the stamp operation and the processing characteristics will be shown. The processing conditions of Example 3 are shown below.
  • Example 1 Conditions other than the above were the same as in Example 1.
  • the tool corresponds to the tool electrode and the work corresponds to the workpiece.
  • any one of the processing amount, flatness, and surface roughness Rz is used here. Since the surface after machining is generally not flat, measure the pre-machined surface and the machined surface in the central 4 mm diameter area of the machined surface of 5 mm in diameter, and calculate the machining amount from the midpoint between the highest point and the lowest point of the machined surface The distance to the processed surface was used. The flatness is the difference in height between the highest point and the lowest point.
  • FIGS. 7 to 9 The results of feed rate, processing rate per unit time ( ⁇ m/s), flatness, and surface roughness are shown in FIGS. 7 to 9, respectively.
  • x indicates that a short circuit was detected and the processing was completed.
  • ⁇ indicates that a short circuit was not detected, but considering the relationship between the initial gap, the machining amount, and the total feed amount, the surface of the workpiece 1 (machined surface) and the machining electrode 10 were in contact with each other. Show what is estimated.
  • Example 4 a result of examining the relationship between the stamp depth and the processing characteristic in the stamp operation will be shown as Example 4.
  • Basic processing conditions common to Examples 4 to 11 described later are shown below.
  • the movement amount and movement speed are both command values.
  • the stamp depth was changed to 0, 30, 70, 100 ⁇ m.
  • the stamp depth of 0 indicates that the stamp operation is not performed. The results are shown in Fig. 10.
  • the stamp depth is 30, 70, 100 ⁇ m
  • a high processing amount and good flatness can be obtained in all cases compared to when the stamp operation is not performed.
  • the stamp depth is 70 and 100 ⁇ m
  • a higher processing amount and good flatness can be obtained. It is presumed that this is because the sludge discharge effect is high.
  • the stamp depth is 30 ⁇ m
  • the machining amount is higher than that when the stamping operation is not performed. Good flatness can be obtained. Therefore, the present invention can be applied even when the tool electrode 10 and the workpiece 1 are brittle materials or have low rigidity.
  • Example 5 the jump height was changed to 0.3, 0.5, 1, 2, 3 mm.
  • the conditions other than the above were the same as in Table 3.
  • the jump height of 0 indicates that the jump operation is not performed.
  • the results are shown in Fig. 11.
  • Example 6 Next, the result of examining the relationship between the jump frequency and the processing characteristics will be shown as Example 6.
  • the processing conditions of Example 6 were basically the same as those in Table 3 described above, but the pulse number per jump was set to Pulse/Jump, and this value was changed. That is, the smaller this value, the higher the frequency of jumps.
  • the minimum Pulse/Jump is 1, and in this case, one jump is performed between two pulses. That is, one jump is performed for each cycle of pulse application.
  • Example 7 the result of examining the relationship between the stamp speed and the processing characteristics is shown as Example 7.
  • the processing conditions of Example 7 were basically the same as those in Table 3 above, but the stamp speed was changed to 5 mm/s, 20 mm/s, 26.3 mm/s, 33.3 mms.
  • Example 8 an example in which the order of the stamp and the jump is exchanged is shown as Example 8.
  • the processing conditions of Example 8 are basically the same as those in Table 3 described above, but differ from the previous example in that the stamping operation was performed first and then the jumping operation was performed. Also, the jump height was changed to 0, 0.3, 0.5, 1, 2, 3 mm.
  • Example 9 an example in which the stamp direction is inclined with respect to the processed surface will be described as Example 9 with reference to FIG.
  • the initial gap L 3 between the surface of the workpiece 1 and the tool electrode 10 was 50 ⁇ m
  • the stamp depth L 2 was 100 ⁇ m.
  • the tool electrode 10 is displaced in parallel with the surface of the workpiece 1 by the dimension y f from the initial position (arrow q 1 in FIG. 15). Then, the tool electrode 10 is obliquely lowered toward the position immediately below the tool electrode 10 in the initial position (arrow q 2 in FIG. 15).
  • the command value a solid line trajectory is drawn, but in reality, since it is assumed that the tool electrode 10 collides with the workpiece 1, it is expected that a dashed line trajectory will be drawn.
  • the tool electrode 10 is returned to the initial position (arrow q 3 in FIG. 15). After returning, a pulse current for machining is applied. After that, the same operation is performed.
  • the initial position is updated according to the feed amount of the tool electrode 10. Further, in this example, the velocity in the normal direction in the stamping operation (the velocity component in the vertical direction in FIG. 15) is constant regardless of the value of the dimension y f .
  • the jump operation is omitted in the ninth embodiment.
  • the other conditions were the same as in Table 3. However, as the workpiece 1, a larger workpiece is used.
  • Example 10 In the above-mentioned Example 9, as shown in FIG. 15, first, the position of the tool electrode 10 was shifted, and then the stamp was performed diagonally.
  • the amount of deviation of the tool electrode 10 (the amount of scanning in the direction along the machined surface) is indicated by y f in the figure.
  • Other conditions are the same as in Example 9.
  • Example 11 In Example 10 described above, as shown in FIG. 17, the tool electrode 10 was moved so as to draw a saw-tooth-shaped trajectory. On the other hand, in the eleventh embodiment, the tool electrode 10 is moved so as to draw a rotating locus, as shown by the chain double-dashed line in FIG. That is, the tool electrode 10 makes a rotary motion.
  • the amount of movement of the movement trajectory in the direction along the machining surface (here, the bottom surface of the workpiece) is such that the tool electrode 10 can sufficiently approach or collide with the side surface of the machining hole formed in the workpiece 1. Is set.
  • the amount of movement of the movement trajectory in the direction perpendicular to the machining surface is set to a value that allows the tool electrode 10 to sufficiently approach or collide with the machining surface.
  • the stamping action can be exerted on the side surface and the bottom surface of the processed hole, which is advantageous in that it can be easily applied to deep hole processing.
  • the eleventh embodiment by moving the tool electrode 10 so as to draw a rotation locus, it is possible to agitate the sludge and the electrolytic solution inside the processing hole and discharge the sludge to the outside. is there.
  • the rotation locus in the eleventh embodiment is not limited to the rectangular shape, and may be an oval shape, an elliptical shape, a circular shape, or a curved locus. Also, the rotation locus can be triangular or trapezoidal.
  • FIG. 19 shows a schematic configuration of the processing apparatus of the second embodiment.
  • the drive unit 300 of this processing apparatus includes a main shaft 301, a piezo stage 302 attached to the tip thereof, a function generator 303 that generates a voltage waveform for driving the piezo stage, and a piezo stage that applies a voltage to the piezo stage 302. And a driver 304 for deforming 302.
  • the drive unit 300 can position the spindle 301 in the feed direction (X direction) by a drive mechanism (not shown). Further, the driving unit 300 is configured to perform the feeding operation of the tool electrode 10 according to the progress of processing.
  • the tool electrode 10 of this embodiment is attached to the lower end side of the piezo stage 302 via a conductive support plate 305.
  • the positive electrode of the power source 20 is electrically connected to the tool electrode 10 via the support plate 305.
  • the negative electrode of the power supply 20 is electrically connected to the ground potential.
  • the polarity of the power source 20 can be changed according to the processing conditions, and therefore the tool electrode 10 can be the negative electrode and the workpiece 1 can be the positive electrode.
  • the power supply 20 is adapted to apply a pulse voltage for electric discharge machining between the tool electrode 10 and the workpiece 1. Further, in the present embodiment, a machining fluid (not shown) is filled between the tool electrode 10 and the workpiece 1.
  • the work 1 is held by the holder 50 by the pressing force from the screw 51.
  • the material of the workpiece 1 in the present embodiment may be steel, for example, but is not particularly limited as long as it is a target of electrical discharge machining.
  • the tool electrode 10 is arranged at a predetermined position (machining position) by the spindle 301. Then, any of the pulse waveforms shown in FIGS. 20A to 20C is generated by the function generator 303, and a voltage is applied to the piezo stage 302 via the driver 304. Thereby, the piezo stage 302 can be deformed, and the distance between the tool electrode 10 and the workpiece 1 can be changed in a short time.
  • the direction and timing of deformation can be controlled by the polarity of applied voltage, pulse timing, pulse width, and the like.
  • all the pulse voltages for driving the piezo stage 302 have a 100 ms cycle.
  • (a) is a pulse for reducing the distance (so-called gap) between the tool electrode 10 and the workpiece 1 by 10 ms
  • (b) is a pulse for widening the gap by 10 ms
  • (c) is.
  • the pulse is a pulse that shortens the gap by 10 ms, pauses for 40 ms, and then widens the gap by 10 ms.
  • 20D shows the displacement of the piezo stage 302 when the pulse waveform of FIG.
  • the driving unit 300 performs the feeding operation of the tool electrode 10 according to a preset condition (for example, feeding speed).
  • the applied voltage values of the function generator 303 were set to +6.0 V and -5.2 V in order to align the positive and negative displacements of the piezo stage.
  • the driver 304 for the piezo stage amplifies the applied voltage 15 times and applies it to the piezo stage 302.
  • the waveforms shown in FIGS. 20(a) to 20(c) used this time all account for a large proportion of 80% to 90% of the rest time during which no voltage is applied during the machining time. Therefore, the drive unit 300 of the present embodiment performs the feed control of the spindle 301 so that the standard gap distance is maintained during the rest time. Therefore, when the waveform (a) is input in the present embodiment, it is considered that the piezo stage 302 realizes the stamp operation by performing an operation of extending for a short time. On the contrary, when the waveform (b) is input, the piezo stage 302 is considered to realize the jump operation by performing the operation of contracting for a short time. Further, when the waveform of (c) is used, it is considered that the flushing in which the stamp and the jump are alternately performed is realized.
  • “swing” means the XY axes of the electric discharge machine (machining apparatus) in order to prevent burrs from being generated on the outer periphery of the workpiece 1 due to wear of the corners of the tool electrode 10. This means an operation of constantly drawing a circular locus having a radius of about 0.5 mm in the horizontal direction with the center axis of the workpiece 1 as the center. This is an operation performed in order to prevent a change in the discharge of the unwanted matter due to the occurrence of burrs, and the effect of the present invention is not lost even without this.
  • Example 12 Effect of stamp/jump flushing on processing amount
  • the amounts of machining were compared in order to examine the effect of ejecting machining scraps and bubbles by applying the jump motion and the stamp motion, and both of them. That is, after acclimatizing for 30 seconds under each of the conditions shown in FIGS. 20A to 20C and confirming that discharge marks are generated on the entire machining surface 101 of the workpiece 1, 27 minutes Continuous processing was performed. The change in the mass of the workpiece 1 before and after processing was taken as the processing amount.
  • FIG. 22 shows the result of comparing the processing amounts for each condition.
  • Example 13 Effect of stamp/jump flushing on processing accuracy
  • the contour shape of the machined surface 101 of the four workpieces 1 machined in Example 12 was measured using a surface texture measuring machine (Mitutoyo SV-C3200).
  • FIG. 23 shows a photograph after cleaning the processing surface 101
  • FIG. 24 shows a measurement result of the contour shape thereof.
  • the tool electrodes 10 used in the four machining experiments are the same, and the surfaces to be machined are sufficiently cleaned before machining, so they have the same shape.
  • FIG. 25 shows the relationship between the displacement amount of the piezo stage 302 and the processing amount when the stamp+jump operation is applied.
  • the amount of displacement when the pulse waveform of FIG. 20(c) used so far was applied was maximized, and the amount of processing for 10 minutes when the displacement of the piezo stage 302 was gradually changed was plotted.
  • the flushing method targeted in the present embodiment is a study aimed at investigating the influence of ultrasonic vibration on the machining characteristics of electric discharge machining (see: D. Kremer, C. Lhiaubet, A. Moisan: “A Study of of the Synchronizing Ultrasonic Vibrations withPulses in EDM,” CIRP Annals, Vol. 40, No. It can be seen that it is different from the flushing method in the case of.
  • the stamp flushing method can be applied to a die-sinking electric discharge machine by attaching the piezo stage 302 to the spindle 301 of the machining apparatus.
  • -Stamping has a flushing function even in electrical discharge machining.
  • the flushing function by the stamp + jump operation is the best compared to the case where the stamp operation or jump operation is applied independently.
  • -In flushing by stamp + jump operation it is desirable to vibrate the tool electrode with a large amplitude equivalent to the distance between the electrodes.
  • the tip of the tool electrode 10 approaches or collides with the processing surface 101 of the workpiece 1 by the stamping operation.
  • the third embodiment has a detection step of detecting a collision between the tool electrode 10 and the workpiece 1.
  • This detection can be performed by an appropriate detection unit that can detect the actual movement amount of the tool electrode 10. For example, when the actual movement amount of the tool electrode 10 is smaller than the movement amount (instruction value) that the tool electrode 10 should move from the drive unit 30/300, it is determined that the tool electrode 10 and the workpiece 1 collide. it can. Alternatively, it is also possible to detect a collision by detecting electrical contact by utilizing the fact that the resistance between the electrodes becomes zero. This determination can be made by a controller (not shown) (for example, a personal computer or a microcomputer).
  • the user can sequentially know the actual shape of the processing surface 101 of the workpiece 1 during the processing. That is, in general, the position of the tool electrode 10 (for example, the position on the three-dimensional coordinate with respect to the device) is known in the drive unit 30/300, and therefore, the stop position of the tool electrode 10 or electrical contact (short circuit).
  • the shape of the machined surface 101 can be known based on information such as coordinate values at the moment when) is detected.
  • the third embodiment based on the position of the tool electrode 10 at the time when a collision is detected (that is, stop position information), the number of times the machining is performed on the workpiece 1 by the tool electrode 10, the direction, the voltage application timing, etc.
  • the adjustment step for adjusting the condition of is performed.
  • the tool electrode 10 while the electric machining is performed, the tool electrode 10 is intended to be formed on the machining surface 101 of the workpiece 1 between the machining pulses as shown in FIG. 20, for example. Can be collided with each other. Thereby, the actual shape of the machined surface 101 of the workpiece 1 can be detected in real time. By changing conditions such as the number of times of processing and the direction based on the obtained actual shape, a more precise processed surface 101 can be obtained.
  • the collision direction of the tool electrode 10 can be changed to the X direction and the Y direction by setting the driving units 30 and 300. In this way, it is possible to know the shape of the machined surface 101 in a specific direction.
  • a machining direction is set according to the obtained shape (for example, machining in a direction in which the machining amount is smaller than the instruction value). can do.
  • the tool electrode 10 is made to collide with the machining surface 10 of the workpiece 1 while performing the stamping operation, machining scraps or the like may intervene between the tool electrode 10 and the workpiece 1. It is possible to keep the sex low. Therefore, there is an advantage that the shape of the processed surface 101 can be accurately known.
  • electrolytic machining is illustrated as the electric machining, but instead of this, electric discharge machining can be used as shown in the second embodiment.
  • the machining liquid and the power source those suitable for electric discharge machining are used.
  • a processing liquid having a low conductivity it is preferable to use.
  • the unnecessary material generated between the workpiece and the tool electrode becomes minute metal scraps when the workpiece is metal.
  • the shape of the tool electrode 10 is a cylindrical shape, but the shape is not limited to this, and may be an appropriate shape. It is also possible to use a wire-shaped tool electrode. For example, the electrode life can be extended by performing electromachining using a wire-shaped tool electrode that travels in the length direction.
  • the working fluid eg electrolytic solution
  • the working fluid can be sprayed between the electrodes.
  • the stamping operation can efficiently discharge the unwanted matter between the electrodes.
  • the X-direction stage 31 of the drive unit 30 is configured to perform both the feeding operation associated with processing, the stamp operation, and the jump operation, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this.

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Abstract

本発明は、工作物と工具電極の間に生成される不要物を効果的に除去できる技術に関するものである。この発明は、工作物１と工具電極１０との間に形成されたギャップに加工液４１が存在する状態で、工作物１と工具電極１０との間に電圧を印加することによって、工作物１を加工する加工ステップと、工作物１と工具電極１０との間のギャップを工作物１の加工時よりも狭めることにより加工液４１を流動させ、これによって、工作物１と工具電極１０との間に存在する不要物を除去又は減少させる排出ステップとを備える。

Description

電気加工方法及び電気加工装置
　本発明は、電解加工や放電加工などの電気加工を行うための技術に関するものである。
　電解加工は、加工速度が速い、加工変質層を生じない、工具電極消耗がない、仕上げ面粗さが良好であるなどの特徴を持つ。
　しかしながら、電解加工では、工具電極と工作物との間に気泡やスラッジが生成され、これらが加工電流の流れを阻害することがある。このような状態になると、加工精度が劣化することが知られている。
　そこで、電解加工においては、極間（すなわち工作物と工具電極との間）に電解液を流し込み、この電解液によって、極間に発生する気泡やスラッジを除去する手段が採用されている。
　しかし、この手段においては、
1) 電解液の流れが気泡や熱の偏りを引き起こして精度を低下させる、
2) ギャップ内での均一な電解液流れ場をつくるための電極設計におけるトライアンドエラーが必要となる、
3) 電解液の噴流口を治具または電極に設ける必要があり、そのことによって、加工可能な形状が制限される
といった問題が存在する。
　そこで下記非特許文献１では、極間が気泡で満たされない程度の十分短いパルスの印加と、電極ジャンプ（工具電極を工作物から離間させる方向に移動させた後に、元の位置に戻すこと）による気泡除去を繰り返す手段を提案している。これによれば、静止液中での電解加工においても、ある程度の加工精度の向上が期待できる。
　しかしながら、この手法を形彫り加工に適用する場合、スラッジや気泡のフラッシングが十分でなくなり、精度が低下することが懸念される。
　また、下記非特許文献２では、電極をジャンプさせるとともに加工面へ電解液を吹きかけることで電解生成物を除去する技術を提案している。しかしこの手法ではフラッシングに長い時間がかかり、加工速度は非常に遅いものとなる。
　また、下記非特許文献３では、工具電極に超音波振動を付与することにより電解生成物を除去する技術を提案している。しかし、工具電極に超音波振動を付与する場合、振動の節をクランプしなければならないため、異なる工具電極に対しては異なる取付け方を探索する必要が出てくるという問題がある。
中村倖、国枝正典、「電極ジャンプによる静止液中精密電解加工の研究」、2018年、2018年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、pp323-324 酒井茂紀、増沢隆久、伊藤伸、「対電極法による形彫り放電加工面の電解仕上げ」、1988年、電気加工学会誌、vol.22、pp 8-28 中山尚志、夏恒、「工具電極の超音波振動による電解加工特性の向上」、2012年、2011年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、pp39-40
　本発明者らは、前記した問題について研究を進めた結果、工作物と工具電極との間の加工時のギャップを狭めることにより、工作物と工具電極との間の不要物を効果的に除去することができるという知見を得た。
　本発明は、この知見に基づいてなされたものである。本発明の主な目的は、工作物と工具電極の間に生成される不要物を効果的に除去できる技術を提供することである。
　前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。
　（項目１）
　工作物と工具電極との間に形成されたギャップに加工液が存在する状態で、前記工作物と前記工具電極との間に電圧を印加することによって、前記工作物を加工する加工ステップと、
　前記工作物と前記工具電極との間のギャップを前記工作物の加工時よりも狭めることにより前記加工液を流動させ、これによって、前記工作物と前記工具電極との間に存在する不要物を除去又は減少させる排出ステップと
　を備えることを特徴とする電気加工方法。
　（項目２）
　前記加工ステップにおける前記電圧の印加による前記工作物の加工は周期的に行われており、
　前記排出ステップは、前記工作物の加工が行われていないタイミングで行われるようになっている
　項目１に記載の電気加工方法。
　（項目３）
　前記排出ステップにおいて、前記工作物と前記工具電極との間の前記ギャップの大きさは、実質的に０になるように減少させられるようになっている
　項目１又は２に記載の電気加工方法。
　（項目４）
　前記排出ステップの前又は後には、前記工作物と前記工具電極との間のギャップを、前記工作物の加工時よりも広げることにより前記加工液を流動させるジャンプステップをさらに備えている
　項目１～３のいずれか１項に記載の電気加工方法。
　（項目５）
　前記工作物の荒加工時には、前記排出ステップに対する、前記ジャンプステップの回数の比率が、前記工作物の仕上げ加工時よりも低く設定されている
　項目４に記載の電気加工方法。
　（項目６）
　前記排出ステップにおいては、前記工作物の加工面に対して傾斜した方向で、前記工作物と前記工具電極を相対移動させることにより、前記ギャップを狭めるようにされている
　項目１～５のいずれか１項に記載の電気加工方法。
　（項目７）
　前記加工とは、前記工作物に対する電解加工であり、
　前記加工液とは、前記電解加工に用いられる電解液である
　項目１～６のいずれか１項に記載の電気加工方法。
　（項目８）
　前記加工とは、前記工作物に対する放電加工であり、
　前記加工液の導電率は、前記放電加工が可能な程度に低いものとされている
　項目１～６のいずれか１項に記載の電気加工方法。
　（項目９）
　前記排出ステップにおける前記工具電極と前記工作物との衝突を検出する検出ステップと、
　前記衝突を検出した時点での前記工具電極の位置に基づいて、前記加工ステップにおける前記工具電極による前記工作物への加工の回数、方向、電圧印加タイミングその他の条件を調整する調整ステップと
　を備える項目１～８のいずれか１項に記載の電気加工方法。
　（項目１０）
　工作物に対向して配置される工具電極と、
　前記工作物と前記工具電極との間に、前記工作物を加工するための電圧を印加する電源と、
　前記工作物に対する前記工具電極の相対的位置関係を変化させる駆動部とを備えており、
　前記駆動部は、前記工作物と前記工具電極との間のギャップを、前記工作物の加工時よりも狭めることにより、前記工作物と前記工具電極との間に存在する加工液を流動させて、前記工作物と前記工具電極との間に存在する不要物を除去又は減少させる構成となっている
　電気加工装置。
　本発明によれば、工作物と工具電極の間に生成される不要物を効果的に除去することができる。
本発明の第１実施形態に係る電気加工装置の概略的な説明図である。 図１を上方から見た状態での概略的な説明図である。 図（ａ）は図１の装置において工作物１を移動させるための指令値を示しており、横軸は時間、縦軸はギャップ幅である。図（ｂ）は、図１の装置における電流パルスの波形を示しており、横軸は時間、縦軸は電流値である。 ジャンプ動作を説明するための模式的な説明図である。 スタンプ動作を説明するための模式的な説明図である。 図（ａ）は実施例１における加工結果を説明するための説明図である。図（ｂ）は実施例２における加工結果を説明するための説明図である。図（ｃ）は比較例１における加工結果を説明するための説明図である。図（ｄ）は比較例２における加工結果を説明するための説明図である。 実施例３における加工結果を説明するための説明図である。 実施例３における加工結果を説明するための説明図である。 実施例３における加工結果を説明するための説明図である。 実施例４における加工結果を説明するための説明図である。 実施例５における加工結果を説明するための説明図である。 実施例６における加工結果を説明するための説明図である。 実施例７における加工結果を説明するための説明図である。 実施例８における加工結果を説明するための説明図である。 実施例９における加工方法を説明するための説明図である。 実施例９における加工結果を説明するための説明図である。 実施例１０における加工方法を説明するための説明図である。 実施例１１における加工方法を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係る加工装置を示す概略的な説明図である。 図２０（ａ）～（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る加工方法においてファンクションジェネレータで生成されるパルス波形を示すグラフである。 図２０（ｄ）は、図２０（ｃ）の波形を入力した際のピエゾステージの実際の変位を示すグラフである。 本発明の第２実施形態における加工条件を示す表である。 第２実施形態の実施例１２の結果を示すグラフであって、横軸は加工条件、縦軸は加工量（ｍｇ）を示す。 第２実施形態の実施例１３の結果としての、工作物の表面を示す写真であって、ＯＦＦはフラッシングなし、（ａ）～（ｃ）は図２０（ａ）～（ｃ）の加工条件で加工したものを示す。 第２実施形態の実施例１３の結果としての、工作物の加工面の断面形状を示すグラフであって、Piezo offはフラッシングなし、Stampは図２０（ａ）、Jumpは図２０（ｂ）、Stamp+Jumpは図２０（ｃ）の加工条件で加工したものを示す。これらのグラフにおける横軸は加工面の径方向での距離、縦軸は加工深さである。 第２実施形態の実施例１４の結果を示すグラフであって、横軸は、ピエゾステージの変位における片側方向での変位量（μｍ）、縦軸は加工量（ｍｇ）である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る電気加工装置（以下単に「加工装置」と略称することがある）について説明する。以下の説明においては、電解加工用の加工装置を例として説明する。本実施形態の加工装置は、本発明の加工方法の基本的特性を調べるための実験装置として構成された例である。
　（加工装置の構成）
　この加工装置は、図１及び図２に示されるように、工作物１に対向して配置される工具電極１０と、工作物１と工具電極１０との間に、工作物１を加工するための電圧を印加する電源２０と、工作物１に対する工具電極１０の相対的位置関係を変化させる駆動部３０とを基本的な要素として備えている。また、この加工装置は、内部に加工液の一例である電解液４１を保持する電解液槽４０を備えている。
　（工具電極）
　工具電極１０の材質としては、電解加工に使用可能な様々なもの、例えば炭素鋼やタングステンなどを用いることができる。また、本実施形態における工具電極１０の形状は、円柱形状とされている。ただしこの形状に制約されるものではない。
　（電源）
　電源２０としては、工作物１と工具電極１０との間に所定の電圧を印加できる各種のものを使用可能である。本実施形態の電源２０としては、パルス状電源を印加できるものが用いられている。バルス波形については後述する。また、電源２０としては、定電流源を用いることもできるし、定電圧源を用いることもできる。以下では、特に説明のない限り、定電流源を用いることを前提として説明する。
　（駆動部）
　本実施形態の駆動部３０は、Ｘ方向ステージ３１と、Ｙ方向ステージ３２とを備えている。
　Ｘ方向ステージ３１は、工作物１を支持しており、工作物１と工具電極１０との間隔（ギャップ）を、制御部（図示せず）からの指令値に従って変化させるようになっている。なお、この明細書では、工作物１と工具電極１０とが離間接近する方向をＸ方向、それに直交しかつ水平な方向をＹ方向とする。また、工作物１が工具電極１０に近づく方向をＸ方向における正方向とする。
　Ｙ方向ステージ３２は、工具電極１０を支持しており、制御部（図示せず）からの指令値に従って、工具電極１０のＹ方向位置を調整できるようになっている。
　本実施形態の駆動部３０は、Ｘ方向ステージ３１によって、工作物１と工具電極１０との間のギャップを工作物１の加工時よりも狭めることにより、電解液４１を流動させて、工作物１と工具電極１０との間に存在する不要物を除去又は減少させる構成となっている。駆動部３０の詳しい動作については後述する。また、本実施形態における駆動部３０のＸ方向ステージ３１は、加工に伴って工作物１と工具電極１０とを順次接近させる動作（いわゆる送り動作）も行うようになっている。ただし、送り動作を別の機構により行うことは可能である。
　（電解液槽）
　電解液槽４０は、電解液４１を内部に収容することによって、電解液４１を実質的に静止状態で保持できるものである。これにより、本実施形態の装置では、電解液４１が、加工状態の工作物１と工具電極１０との間に充填される。また、この電解液槽４０は、図示しない電解液供給機構及び電解液回収機構を備えており、電解液４１の液面高さを調整できるようになっている。
　電解液４１としては、電解加工に使用可能な種々のものを用いることができる。例えば、電解液４１としては、ＮａＮＯ３，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＫＮＯ２，ＫＮＯ３，ＮａＣｌＯ３，Ｎａ２ＣＯ３のいずれかの水溶液またはエチレングリコールなどの有機系の溶媒を使用した電解液を用いることができる。
　（工作物）
　本例の工作物１の材質としては、導電性があり、かつ電気分解可能な材質であればよい。本例では、工作物１として、工具電極１０と同じ材質であることを想定して説明するが、異なる材料であってもよい。工作物１としては、一般には、導電性のある鋼などの金属が用いられる。工作物１として超硬合金、ステンレス、チタン、ニオブなどを用いることも可能である。また、工作物１としては合金であっても単体金属（純金属）であってもよい。
　（本実施形態の動作）
　前記した加工装置を用いた、電気加工方法の一例である電解加工方法について、以下において説明する。
　まず、電源２０により電極間に流れる電流波形と工具電極１０の移動量との関係を図３に基づいて説明する。
　電源２０から工作物１と工具電極１０との間に、工作物１を陽極とするパルス状の電圧を印加することにより、これら工作物１と工具電極１０との間に周期的に電流を流す（図３（ｂ）参照）。このとき電流波形もパルス状となる。本実施形態の電流波形におけるパルス幅Ｔ２は６００μｓに設定されているが、これには制約されない。図３（ｂ）に示すパルス状電流は、周期的に、つまり繰り返して印加される。本例ではパルス状電流の印加周期は一定としているが、条件に応じて可変とすることもできる。
　また、駆動部３０のＸ方向ステージ３１に対しては、図３（ａ）に示す波形の駆動信号（指令値）を制御部（図示せず）から送る。この波形の横軸は図３（ｂ）と整合している。図３（ａ）における時間ｔ１より前の時点では、所定のギャップ幅（工作物と工具電極との距離）が維持されているものとする。
　時間ｔ１の直前に、工作物１と工具電極１０との間に、工作物１を陽極とするパルス電流が印加され、工作物１への加工が行われる（図４（ａ）参照）。この加工により、電極間に気泡やスラッジが生成される。本実施形態では、パルス幅を狭い値に設定したので、電極間において生成される気泡やスラッジの量を抑制することができる。
　ついで、時間ｔ１においては、Ｘ方向ステージ３１により、工作物１が工具電極１０から離間する方向に素早く相対移動させられる（図４（ｂ）参照）。この移動をこの明細書では「ジャンプ」と称することがある。つまり、ジャンプ動作とは、工作物１と工具電極１０との間のギャップを、工作物１の加工時よりも広げる動作である。このジャンプ動作を素早く行うことにより、電極間に電解液４１を巻き込むことができ、巻き込まれた電解液４１の流れ（撹拌作用）により、生成された気泡やスラッジを除去し、又は減少させることができる。なお、本実施形態では、工作物１をＸ方向ステージ３１により移動させているが、理解の容易のため、図４では、工具電極１０が移動するものとして記載している。
　さらに、本実施形態では、ジャンプ動作により所定のギャップ幅Ｌ１に達した後、極間のギャップを、初期状態に素早く復帰させる（図４（ｃ）参照）。ジャンプ動作開始から復帰動作終了までの時間幅Ｔ１（すなわちｔ２－ｔ１）は、本実施形態では１８０ｍｓに設定されているが、これには制約されない。本実施形態では、この復帰動作によっても、電極間の気泡やスラッジを除去し、又は減少させることができる。なお、本実施形態では、復帰動作の途中で工作物１の相対的移動速度（すなわち工具電極１０の相対的移動速度）を減速させることにより、オーバーシュートの抑制を図っている。
　続いて、時間ｔ２においては、工作物１が工具電極１０に接近する方向に素早く相対移動させられる（図５（ａ）及び（ｂ））。初期位置（加工位置）からの接近方向の移動を、この明細書では「スタンプ」と称する。図５においても、図４と同様に、工具電極１０が移動するものとして記載している。このときの移動速度ｖ１（つまりスタンプ速度）は、この例では３３．３ｍ／ｓに設定されているが、これには制約されない。なお、図５（ａ）では電極間に不要物（気泡やスラッジなど）が記載されているが、この図は図４（ｃ）と実質的に同じものである。
　また、本実施形態では、前記したスタンプ動作における初期位置からの移動量Ｌ２（指令値）を１００μｍとしているが、これには制約されない。また、本実施形態では、移動量Ｌ２（指令値）が加工時のギャップ幅より大きいので、工作物１と工具電極１０とが接触することが推定される。ただし、工作物１と工具電極１０とが接触しない程度に両者を接近させるように指令値を設定する構成も可能である。
　本実施形態では、工作物１と工具電極１０との間のギャップを工作物１の加工時よりも狭めることにより電解液４１を流動させ、これによって、工作物１と工具電極１０との間に存在するスラッジ等の不要物を除去又は減少させることができる。
　ここで、本実施形態では、ギャップを狭めることで、電解液４１に「せん断流」（加工面に沿う方向の流れ）を生じさせることができる。このせん断流により、工作物１の表面に堆積したスラッジを効果的に除去できると考えられる。
　ついで、本実施形態では、時間ｔ３までに工具電極１０を所期位置に復帰させ、所定の休止時間（工具電極１０の振動が停止するまでの見込み時間）が経過した後、パルス電流を電極間に印加する（図３（ｂ）及び図５（ｃ）参照）。休止時間を置くことで、電極間距離が安定したときにパルス電流を印加することができるという利点がある。なお、本実施形態におけるスタンプ動作は、本発明における不要物の排出ステップの一例である。
　（実施例１）
　以下、前記した本実施形態の装置及び方法を用いて電解加工を行った例を実施例１として説明する。加工条件は以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、この実施例１では、図３に示す各パラメータを以下の通りとした：
Ｌ１：３ｍｍ
Ｔ１：１８０ｍｓ
Ｌ２：１００μｍ
ｖ１：３３．３ｍｍ／ｓ
　ここで工作物１と工具電極１０の相対的な移動量についてはいずれも指令値である。
　工具電極１０は、図３（ｂ）に示すパルスを６０発印加するごとに１μｍずつステップ状に、駆動部３０のＸ方向ステージ３１により、工作物１に向けて相対的に送られるものとした。また、ジャンプ時の工具電極１０の移動速度は９０ｍｍ／ｓとした。なお、図１の装置では、工作物１が工具電極１０に対して移動するが、説明の便宜上、以下では、工具電極１０が工作物１に対して移動するものとして説明する。要するに、両者は、一方に対して他方が相対的に移動する関係であればよい。
　実施例１の結果を図６（ａ）に示す。この図では、加工完了後の工具電極１０の位置及び加工面（工作物１の表面）を二点鎖線で示し、加工前のこれらの状態を実線で示した。また、工作物１の加工面に符号１０１を付した。
　実施例１によれば、ジャンプ動作とスタンプ動作（図３（ａ）参照）とを併用することにより、高いフラッシング性を発揮することができ、加工面の平面度５μｍ程度と優れた精度を得ることができた。また、ＳＥＭ画像を評価したところ、その加工面は平坦かつ滑らかであった。なお、ここで平面度とは、直径５ｍｍの加工面のうち中央近傍の直径３ｍｍの領域について、最高点と最低点をとり、その差を平面度として定義したものである。また、最高点と最低点の中間点までの、加工前の面からの距離を加工量とした。
　（実施例２）
　ジャンプ動作を省略した以外は実施例１と同じ条件で電解加工を行った。その結果を実施例２として図６（ｂ）に示す。
　実施例２では、図３（ａ）に示す指令値においてジャンプ動作期間は通常のギャップを保っており、その後のスタンプ動作のみを行っている。実施例２では、加工精度が若干低下しているものの、加工自体は進行している。つまり、この実施例２によれば、連続加工が可能な程度のフラッシング性を発揮できている。
　（比較例１）
　比較例１として、スタンプ動作を省略し、ジャンプ動作のみを行った結果を図６（ｃ）に示す。つまり、比較例１では、図３（ａ）に示す指令値におけるスタンプ動作部分を省略した。比較例１では、加工量及び加工精度が急激に低下した。
　（比較例２）
　比較例２として、スタンプ動作及びジャンプ動作のいずれも省略した結果を図６（ｄ）に示す。つまり、図３（ａ）に示す指令値におけるスタンプ動作部分及びジャンプ動作部分を省略し、通常の送り動作のみを行った。比較例２では、ほとんど加工が進行しなかった。
　なお、比較例１及び２では、加工後の工具電極１０が工作物１の加工面と接触しているが、加工中に短絡は検出されなかった。加工直後の加工面には黒色のスラッジが厚く付着しており、これを挟んで接触していたために短絡が発生しなかったと推定される。また、図示した工具電極１０の位置は指令値を基準にしているので、治具の弾性変形などにより、実際の位置とはずれていることがありうる。特に、図６（ｄ）の状態では、工具電極１０の実際の位置は指令値から大きくずれていると推定される。
　以上より、スタンプ動作を行うことが、フラッシング手法として高い効果を持つこと、及び、それはジャンプ動作との併用によって一層高まることがわかる。
　（実施例３）
　つぎに、スタンプ動作の有無と加工特性との関係を調べた結果を実施例３として示す。実施例３の加工条件を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　前記以外の条件は実施例１と同様とした。ここで、ツールは工具電極、ワークは工作物に対応する。
　加工結果の評価パラメータとしてここでは加工量、平面度、及び表面粗さRzのうちどれかを用いている。加工後の面は一般に平坦ではないため、直径５ｍｍの加工面のうち中央の直径４ｍｍ領域について前加工面と加工面を測定し、加工量は加工面の最高点と最低点の中間点から前加工面までの距離とした。平面度は最高点と最低点の高さの差とした。
　送り量と、単位時間当たりの加工量（μｍ／ｓ）、平面度、表面粗さとの結果をそれぞれ図７～図９に示す。図中×は、短絡が検出されて加工を終了したものを示す。また、図中△は、短絡は検出されなかったが、初期ギャップ、加工量及び総送り量との関係から考えて、工作物１の表面（加工面）と加工電極１０とが接触していたと推定されるものを示す。
　また、これらの図において「With stamp」とは、ジャンプ動作とスタンプ動作を行ったもの（図３（ａ）参照）、「Without stamp」とは、スタンプ動作を省略してジャンプ動作のみを行ったものを示す。
　図７及び図８からは、スタンプ動作を行うことにより、高い加工速度においても高い加工量及び平面度を確保できることが分かる。また、図９からは、スタンプ動作を行うことにより、低い送り速度であっても低い表面粗さを得られることもわかる。一般に、送り速度が低すぎると表面粗さは劣化する（図９の「Without stamp」を参照）ので、この特性もスタンプ動作の利点を示すといえる。
　（実施例４）
　つぎに、スタンプ動作におけるスタンプ深さと加工特性との関係を調べた結果を実施例４として示す。後述する実施例４～１１に共通する基本的な加工条件を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　ここで移動量や移動速度はいずれも指令値である。実施例４では、スタンプ深さを0, 30, 70, 100μｍのように変化させた。ここでスタンプ深さが０とは、スタンプ動作を行わないことを示す。結果を図１０に示す。
　スタンプ深さが30, 70, 100μｍのときは、いずれも、スタンプ動作を行わない場合に比べて、高い加工量と良好な平面度を得ることができている。ここで、スタンプ深さが70, 100μｍのときは、加工条件及び加工状態から推測して、工作物１の加工面と工具電極１０とが接触していたと考えられる。このように接触する条件とすることによって、より高い加工量及び良好な平面度を得ることができる。これは、スラッジの排出効果が高いためであると推測される。スタンプ深さが30μｍのときは、工作物１の加工面と工具電極１０とが接触していないと推測されるが、この場合も、スタンプ動作を行わない場合に比較して、高い加工量と良好な平面度を得ることができる。したがって、工具電極１０や工作物１がもろい材料であったり、低剛性である場合であっても、本発明の適用が可能である。
　（実施例５）
　つぎに、ジャンプ動作におけるジャンプ高さと加工特性との関係を調べた結果を実施例５として示す。
　実施例５では、ジャンプ高さを0.3, 0.5, 1, 2, 3mmのように変化させた。前記以外の条件は表３と同様とした。ここでジャンプ高さが０とは、ジャンプ動作を行わないことを示す。結果を図１１に示す。
　ジャンプ高さによる加工量の変化は小さいことが分かる。ジャンプを省略したときでも加工量を確保できている。ただし、平面度はジャンプ高さが低いときは劣化することもわかる。したがって、荒加工時にはジャンプ動作を省略して、加工全体に要する時間を短縮可能であると想定できる。
　（実施例６）
　つぎに、ジャンプ頻度と加工特性との関係を調べた結果を実施例６として示す。実施例６の加工条件は前記した表３と基本的に同様であるが、ジャンプ回数当たりのパルス数をPulse/Jumpとし、この値を変化させた。つまり、この値が小さいほどジャンプの頻度が高いことを示す。なお、最小のPulse/Jumpは１としており、この場合、二つのパルスの間に１回のジャンプが行われる。つまり、パルス印加の１サイクルごとに１度のジャンプが行われる。
　結果を図１２に示す。ジャンプ頻度をパルス印加１０サイクル毎に１度にまで減らしても、１サイクル毎にジャンプする場合とほぼ同等の加工特性を得ることができた。よって、ジャンプの頻度を低下させることで、加工速度を増大させうることがわかる。Pulse/Jumpが１００であっても、平面度は劣化するものの、加工深さは確保できることも分かる。
　したがって、工作物１の荒加工時には、スタンプ動作（排出ステップ）に対する、ジャンプステップの回数の比率を、工作物１の仕上げ加工時よりも低く設定することにより、加工効率を向上させることができるという利点がある。仕上げ加工時には、スタンプ動作（排出ステップ）に対する、ジャンプステップの回数の比率を荒加工時より高くすることにより高い平面度を実現することができる。
　（実施例７）
　つぎに、スタンプ速度と加工特性との関係を調べた結果を実施例７として示す。実施例７の加工条件は前記した表３と基本的に同様であるが、スタンプ速度を5mm/s, 20mm/s, 26.3mm/s, 33.3mmsと変化させた。
　結果を図１３に示す。スタンプ速度が遅くなるにつれ、加工面の平面度が劣化することが分かる。これは、スタンプ速度が遅くなると、加工面の中央付近における電解液の流速が低下し、フラッシング性が不足するためであると考えられる。実際、スタンプ速度を20mm/sとしたとき、加工面の中央付近に微小な突起が観察された。加工に最適なスタンプ速度は、用いる加工装置や加工条件によって変動すると想定されるが、例えば実験的に決定可能である。
　（実施例８）
　つぎに、スタンプとジャンプの順番を入れ替えた例を実施例８として示す。実施例８の加工条件は前記した表３と基本的に同様であるが、スタンプ動作を先に行ってからジャンプ動作を行うこととした点で先の実施例とは異なる。また、ジャンプ高さを0, 0.3, 0.5, 1, 2, 3mmと変化させた。
　結果を図１４に示す。スタンプとジャンプの順番以外はほぼ同じ条件である図１１の結果と比較する。すると、ジャンプ高さが2mm以上の場合の加工特性はいずれも大差ない。よって、ジャンプ高さが十分高い場合には有意差はないと考えられる。一方でジャンプ高さが0.5mm, 1mmと低い場合、スタンプを先に行った場合の方が良好な平面度を得られた。よって、スタンプを先に行う方が高いフラッシング性を得られると考えられる。その理由としては、先行するスタンプ動作により加工面からはがされたスラッジをジャンプによって撹拌することができるためと推測される。
　（実施例９）
　つぎに、スタンプ方向を加工面に対して傾斜させた例を実施例９として図１５に基づいて説明する。この例では、工作物１の表面と工具電極１０との初期のギャップＬ３を５０μm、スタンプ深さＬ２を１００μmとした。
　実施例９の動作としては、工具電極１０を、工作物１の表面と平行に、初期位置から寸法ｙｆだけずらす（図１５において矢印ｑ１）。ついで、初期位置における工具電極１０の直下の位置に向けて、工具電極１０を斜めに下降させる（図１５において矢印ｑ２）。ここで、指令値としては実線の軌跡を描くが、実際は、工具電極１０が工作物１に衝突すると想定されるため、破線の軌跡を描くと予想される。ついで、工具電極１０を初期位置に復帰させる（図１５において矢印ｑ３）。復帰の後に加工用のパルス電流を印加する。以降同様の動作を行う。ただし、初期位置は、工具電極１０の送り量に応じて更新される。また、この例では、寸法ｙｆの値にかかわらず、スタンプ動作における法線方向速度（図１５における上下方向での速度成分）は一定とした。なお、実施例９においてはジャンプ動作は省略した。それ以外の条件は表３と同様とした。ただし、工作物１としては、より大型のものを用いている。
　結果を図１６に示す。ｙｆの値が大きい場合、加工面の平面度が大幅に改善し、優れた加工特性を発揮した。よって、ワークに対する接線方向の速度成分をもったスタンプがフラッシングに強力な効果を持つことがわかる。また、本例によれば、ジャンプなしのスタンプ動作によって高いフラッシング性を得ることができる。ジャンプ動作を省略することにより、加工時間の短縮が期待できるという利点がある。
　（実施例１０）
　前記した実施例９では、図１５に示したように、まず工具電極１０の位置をずらしてから斜めへのスタンプを行った。実施例１０は、図１７に示すように、実施例９における矢印ｑ１の動作を省略し、鋸刃状の移動軌跡を描くように（すなわちｑ２→ｑ３→ｑ２→…）工具電極１０を移動させるものである。工具電極１０のずれ量（加工面に沿う方向での走査量）を図中ｙｆで示している。他の条件は実施例９と同様としている。
　実施例１０によれば、工具電極１０を走査させることによる大面積加工を実現させることができるという利点がある。
　（実施例１１）
　前記した実施例１０では、図１７に示したように、鋸刃状の軌跡を描くように工具電極１０を移動させた。これに対して、この実施例１１では、図１８中二点鎖線で示すように、回転する軌跡を描くように工具電極１０を移動させる。つまり、工具電極１０はロータリー運動を行う。移動軌跡における、加工面（ここでは加工物の底面）に沿う方向への移動量は、工作物１に形成された加工穴の側面に工具電極１０を十分接近させあるいは衝突させることができる値に設定される。また、移動軌跡における、加工面に垂直な方向への移動量は、加工面に工具電極１０を十分接近させあるいは衝突させることができる値に設定される。これにより、スタンプ作用を、加工穴の側面と底面に対して発揮することができるので、深穴加工への適用が容易になるという利点がある。
　また、この実施例１１によれば、回転軌跡を描くように工具電極１０を移動させることにより、加工穴の内部におけるスラッジや電解液を撹拌してスラッジを外部に排出することができるという利点もある。
　なお、実施例１１における回転軌跡は、矩形状のみならず、長円形状、楕円形状、円形状など、曲線で構成される軌跡であってもよい。また、回転軌跡を三角形状や台形状とすることも可能である。
　実施例１１における他の条件は実施例１０と同様とすることができる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る電気加工装置について説明する。なお、この第２実施形態の説明においては、前記した第１実施形態の加工装置と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の重複を避ける。この第２実施形態の加工装置は、本発明を放電加工に適用した例である。
　（加工装置）
　第２実施形態の加工装置の概略的構成を図１９に示す。この加工装置の駆動部３００は、主軸３０１と、その先端に取り付けられたピエゾステージ３０２と、ピエゾステージ駆動用の電圧波形を生成するファンクションジェネレータ３０３と、ピエゾステージ３０２に電圧を印加してピエゾステージ３０２を変形させるドライバ３０４とを有している。
　駆動部３００は、図示しない駆動機構により、送り方向（Ｘ方向）における主軸３０１の位置決めを行うことができるようになっている。また、駆動部３００は、加工の進行に応じて工具電極１０の送り動作を行うようになっている。
　本実施形態の工具電極１０は、ピエゾステージ３０２の下端側に、導電性の支持板３０５を介して取り付けられている。電源２０の正極は支持板３０５を介して工具電極１０に電気的に接続されている。電源２０の負極は接地電位に電気的に接続されている。ただし、電源２０の極性を加工条件に応じて変更することは可能であり、したがって、工具電極１０を負極、工作物１を正極にすることもできる。電源２０は、放電加工用のパルス電圧を、工具電極１０と工作物１との間に印加するようになっている。また、本実施形態では、図示しない加工液が工具電極１０と工作物１との間に充填されている。
　工作物１は、ねじ５１からの押圧力によってホルダ５０に保持されている。本実施形態における工作物１の材質としては、例えば鋼材とすることができるが、放電加工の対象となるものであれば特に制約されない。
　（加工方法）
　前記した加工装置を用いた加工方法を、図２０～図２４をさらに参照しながら説明する。
　本実施形態では、主軸３０１により、工具電極１０を、所定の位置（加工位置）に配置する。ついで、図２０（ａ）～（ｃ）に示すいずれかのパルス波形をファンクションジェネレータ３０３で生成し、ドライバ３０４を介してピエゾステージ３０２に電圧を印加する。これにより、ピエゾステージ３０２を変形させて、工具電極１０と工作物１との距離を、短時間の間に変化させることができる。変形の方向やタイミングは、印加電圧の極性、パルスのタイミング、パルス幅などにより制御できる。
　ここで、ピエゾステージ３０２を駆動するパルス電圧はすべて１００ｍｓ周期とした。図２０において（ａ）は、工具電極１０と工作物１との間の距離（いわゆる極間）を１０ｍｓ縮めるパルスであり、（ｂ）は、極間を１０ｍｓ広げるパルスであり、（ｃ）は、極間を１０ｍｓ縮め、４０ｍｓ休止した後、極間を１０ｍｓ広げるパルスである。また、（ｃ）のパルス波形を入力した際のピエゾステージ３０２の変位を図２０（ｄ）に示す。一方、駆動部３００は、予め設定された条件（例えば送り速度）に従い、工具電極１０の送り動作を行う。
　ピエゾステージの正負方向の変位を揃えるため，ファンクションジェネレータ３０３の印加電圧値は＋６．０Ｖ，－５．２Ｖとした。ピエゾステージ用のドライバ３０４は、印加された電圧を１５倍に増幅してピエゾステージ３０２に印加する。
　今回用いた図２０（ａ）～（ｃ）の波形は、いずれも、電圧を印加していない休止時間が加工時間中の８０％～９０％と大きな割合を占めている。このため、本実施形態の駆動部３００は、この休止時間の間に、標準的な極間距離をとるよう、主軸３０１の送り制御を行う。したがって、本実施形態において（ａ）の波形を入力した場合、ピエゾステージ３０２は、わずかな時間だけ伸びる動作をすることにより、スタンプ動作を実現していると考えられる。逆に、（ｂ）の波形を入力した場合、ピエゾステージ３０２は、わずかな時間だけ縮む動作をすることでジャンプ動作を実現していると考えられる。また、（ｃ）の波形を用いた場合、スタンプとジャンプを交互に行うフラッシングを実現すると考えられる。
　その他の条件は、図２１に示す加工条件の通りに設定し、同じ径の工具電極１０と工作物１を用いて突き合わせ加工を行った。具体的な実験内容とその結果を実施例１２～１４として以下に示す。なお、図２１において「揺動」とは、ここでは、工具電極１０の角部の消耗によって工作物１の外周にバリが生成することを防ぐために、放電加工機（加工装置）のＸＹ軸を用いて、工作物１の中心軸を中心として水平方向に半径０．５ｍｍ程度の円状の軌跡を常時描かせる動作を意味している。これはバリの発生によって不要物の排出のされ方が変化することを防ぐために行った動作であり、これがなくても本発明の効果がなくなるわけではない。
　（実施例１２：スタンプ／ジャンプフラッシングが加工量に与える影響）
　ジャンプ動作及びスタンプ動作、並びにその両方の印加による加工くずや気泡の排出効果を調べるため、まず加工量の比較を行った。すなわち、図２０（ａ）～（ｃ）に示す各条件下で３０秒間の慣らし加工を行い、工作物１の加工面１０１の全域に放電痕が生じていることを確認した後、２７分間の連続加工を行った．加工前後における工作物１の質量の変化を加工量とした。図２２に、条件ごとに加工量を比較した結果を示す。
　スタンプ動作を印加した場合（図２０（ａ）の場合）は、フラッシングを行わない場合（すなわち「駆動なし」）よりも加工量が大きくなったことがわかる。これから、スタンプは放電加工においてもフラッシング機能を持つことが示された。
　一方で、スタンプ動作印加時には、ジャンプ動作印加時（図２０（ｂ）の場合）の加工量を上回ることはなかったが、スタンプ＋ジャンプ動作印加時（図２０（ｃ）の場合）の加工量が特に大きい値をとっている。このことから、ジャンプ動作とスタンプ動作を組み合わせることによって効率的なフラッシングが行われていることが示された。
　（実施例１３：スタンプ／ジャンプフラッシングが加工精度に与える影響）
　各フラッシング動作が加工精度に与える影響を調べるため、実施例１２において加工した四つの工作物１の加工面１０１の輪郭形状を表面性状測定機(ミツトヨ SV-C3200)を用いて計測した。
　加工面１０１を清掃した後の写真を図２３に、またその輪郭形状の計測結果を図２４に示す。四つの加工実験で用いた工具電極１０は同一のものであり、加工を行う面を加工前に十分に清掃しているため、それらはすべて同じ形状である。
　図２３及び図２４より，フラッシングを行わない場合には工作物１の中心部に円状の突起と溝が生じている様子が観察される。またこれらの凹凸の径は、スタンプ動作印加時やジャンプ動作印加時に小さくなっていることがわかる。さらに、スタンプ＋ジャンプ動作印加時にはこの凹凸が観察されず、また加工面の平面度が最も小さくなっていることがわかる。
　これらの結果から，スタンプ動作，ジャンプ動作，スタンプ＋ジャンプ動作の印加によるフラッシングを行うことで加工形状の精度が向上し，スタンプ＋ジャンプ動作印加時に特に良好な加工面が得られることが示された。
　（実施例１４：電極変位量とフラッシング効果の関係）
　次に、スタンプ＋ジャンプ動作を印加した際のピエゾステージ３０２の変位の大きさと加工量の関係を図２５に示す．これまで用いてきた図２０（ｃ）のパルス波形を印加した際の変位量を最大とし、ピエゾステージ３０２の変位を徐々に小さく変化させた際の１０分間での加工量をプロットした。
　工具電極１０の変位量が小さくなるにしたがって加工量が減少していることから、極間距離と同等程度の変位を持つスタンプ＋ジャンプ動作のフラッシング効果が特に優れていると言える。この結果が示すように、本実施形態の対象とするフラッシング法は、超音波振動が放電加工の加工特性に与える影響の調査を目的とする研究（参照：D.Kremer, C.Lhiaubet, A.Moisan: "A Study of the Synchronizing Ultrasonic Vibrations with Pulses in EDM," CIRP Annals, Vol. 40, No. 1, pp. 211-214, 1991.）のような、振幅が極間距離の数分の一である場合のフラッシング法とは異なることがわかる。
　この第２実施形態では、ピエゾステージ３０２を加工装置の主軸３０１に取り付けることにより、スタンプフラッシング法を形彫り放電加工機に適用することができる。以上の実施例１２～１４の結果から得られる知見をまとめると以下のようになる。
・スタンプ動作は放電加工においてもフラッシング機能を持つ。
・スタンプ動作やジャンプ動作を単独で印加する場合に比べて、スタンプ＋ジャンプ動作によるフラッシング機能が最も優れている．
・スタンプ＋ジャンプ動作によるフラッシングにおいては、極間距離と同等程度の大きな振幅で工具電極を振動させることが望ましい。
　第２実施形態における前記以外の構成及び利点は、第１実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態に係る電気加工装置及び電気加工方法について説明する。なお、この第３実施形態の説明においては、前記した第１及び第２実施形態の加工装置及び加工方法と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の重複を避ける。また、第３実施形態の加工方法は、放電加工にも電解加工にも適用できるものである。
　前記した第１及び第２実施形態では、スタンプ動作により工具電極１０の先端を工作物１の加工面１０１に接近又は衝突させていた。
　第３実施形態においては、工具電極１０と工作物１との衝突を検出する検出ステップを有する。この検出は、工具電極１０の実際の移動量を検出できる適宜な検出手段により行うことができる。例えば、駆動部３０・３００より工具電極１０が移動すべき移動量（指示値）よりも、工具電極１０の実際の移動量が少ないときは、工具電極１０と工作物１とが衝突したと判定できる。あるいは、極間の抵抗がゼロになることを利用して、電気的な接触感知により衝突を検出することも可能である。この判定は、図示しないコントローラ（例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ）により行うことができる。この衝突検知により、ユーザ（あるいはシステム）は、工作物１の加工面１０１の実際の形状を、加工途中において逐次知ることができる。すなわち、一般に、工具電極１０の位置（例えば装置を基準にした三次元座標上の位置）は、駆動部３０・３００においてわかっているので、工具電極１０の停止位置、あるいは電気的な接触（ショート）が検出された瞬間の座標値などの情報に基づいて、加工面１０１の形状を知ることができる。
　ついで、第３実施形態においては、衝突を検出した時点での工具電極１０の位置（つまり停止位置情報）に基づいて、工具電極１０による工作物１への加工の回数、方向、電圧印加タイミングその他の条件を調整する調整ステップを行う。
　従来の電気加工（すなわち放電加工や電解加工）においては、加工途中での加工面１０１の形状をリアルタイムで正確に把握することが困難であり、通常は、過去の経験則に基づいた加工条件で加工を行っている。例えば放電加工では、放電電圧に基づいて極間距離を推定して、加工送り量などを調整している。ところが、電気加工、特に放電加工においては、加工に伴って生じる加工屑や、加工液中の気泡などの影響により、電極間の実際の導電率が局所的に変動することがあり、所望の精度での加工が難しい場合があった。
　これに対して、第３実施形態の加工方法によれば、電気加工を行いながら、例えば図２０に示すような加工用のパルスの合間に、工具電極１０を工作物１の加工面１０１に意図的に衝突させることができる。これにより、工作物１の加工面１０１の実際の形状を、リアルタイムで検出することができる。得られた実際の形状に基づいて加工の回数、方向などの条件を変更することにより、より精密な加工面１０１を得ることができる。本実施形態では、駆動部３０・３００の設定により、工具電極１０の衝突方向をＸ方向、Ｙ方向のように変更することも可能である。このようにすると、特定の方向での加工面１０１の形状を知ることができるので、得られた形状に応じて、例えば加工方向を設定する（例えば指示値に対して加工量が少ない方向に加工する）ことができる。ここで、本実施形態においては、スタンプ動作を行いながら工具電極１０を工作物１の加工面１０に衝突させているので、工具電極１０と工作物１との間に加工屑等が介在する可能性を低く抑えることができる。このため、加工面１０１の形状を正確に知ることができるという利点がある。
　第３実施形態における前記以外の構成及び利点は、第１又は第２実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
　なお、本発明の内容は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載された範囲内において、具体的な構成に対して種々の変更を加えうるものである。
　例えば、前記した第１実施形態の説明では、電気加工として電解加工を例示したが、これに代えて、第２実施形態に示すように、放電加工とすることもできる。この場合、加工液や電源としては、放電加工に適したものが用いられる。例えば加工液としては、低導電率のものを用いることが好ましい。また、放電加工の場合は、工作物と工具電極との間に生じる不要物は、工作物が金属の場合、微小な金属屑となる。
　また、前記の説明では、工具電極１０の形状を円柱形状としたが、それに限らず、適宜な形状とすることができる。また、ワイヤ状の工具電極を用いることも可能である。例えば、長さ方向に走行するワイヤ状の工具電極を用いて電気加工を行うことにより、電極寿命を延ばすことができる。
　前記の説明では、加工液（例えば電解液）が静止していることを前提としたが、加工液を極間に吹付ける構成とすることもできる。この場合も、スタンプ動作により、極間の不要物の排出を効率化することが可能である。
　また、前記した第１実施形態の説明では、駆動部３０のＸ方向ステージ３１により、加工に伴う送り動作と、スタンプ動作及びジャンプ動作との両者を行う構成としたが、これに限るものではなく、例えば、第２実施形態に示すように、送り動作と、スタンプ及びジャンプ動作とを異なる機構により実行することも可能である。
　１　工作物
　１０　工具電極
　２０　電源
　３０・３００　駆動部
　３０１　主軸
　３０２　ピエゾステージ
　３０３　ファンクションジェネレータ
　３０４　ドライバ
　３０５　支持板
　３１　Ｘ方向ステージ
　３２　Ｙ方向ステージ
　４０　電解液槽
　４１　電解液（加工液）
　５０　ホルダ
　５１　ねじ

Claims (10)

  1. 　工作物と工具電極との間に形成されたギャップに加工液が存在する状態で、前記工作物と前記工具電極との間に電圧を印加することによって、前記工作物を加工する加工ステップと、
    　前記工作物と前記工具電極との間のギャップを前記工作物の加工時よりも狭めることにより前記加工液を流動させ、これによって、前記工作物と前記工具電極との間に存在する不要物を除去又は減少させる排出ステップと
    　を備えることを特徴とする電気加工方法。
  2. 　前記加工ステップにおける前記電圧の印加による前記工作物の加工は周期的に行われており、
    　前記排出ステップは、前記工作物の加工が行われていないタイミングで行われるようになっている
    　請求項１に記載の電気加工方法。
  3. 　前記排出ステップにおいて、前記工作物と前記工具電極との間の前記ギャップの大きさは、実質的に０になるように減少させられるようになっている
    　請求項１又は２に記載の電気加工方法。
  4. 　前記排出ステップの前又は後には、前記工作物と前記工具電極との間のギャップを、前記工作物の加工時よりも広げることにより前記加工液を流動させるジャンプステップをさらに備えている
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の電気加工方法。
  5. 　前記工作物の荒加工時には、前記排出ステップに対する、前記ジャンプステップの回数の比率が、前記工作物の仕上げ加工時よりも低く設定されている
    　請求項４に記載の電気加工方法。
  6. 　前記排出ステップにおいては、前記工作物の加工面に対して傾斜した方向で、前記工作物と前記工具電極を相対移動させることにより、前記ギャップを狭めるようにされている
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の電気加工方法。
  7. 　前記加工とは、前記工作物に対する電解加工であり、
    　前記加工液とは、前記電解加工に用いられる電解液である
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の電気加工方法。
  8. 　前記加工とは、前記工作物に対する放電加工であり、
    　前記加工液の導電率は、前記放電加工が可能な程度に低いものとされている
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の電気加工方法。
  9. 　前記排出ステップにおける前記工具電極と前記工作物との衝突を検出する検出ステップと、
    　前記衝突を検出した時点での前記工具電極の位置に基づいて、前記加工ステップにおける前記工具電極による前記工作物への加工の回数、方向、電圧印加タイミングその他の条件を調整する調整ステップと
    　を備える請求項１～８のいずれか１項に記載の電気加工方法。
  10. 　工作物に対向して配置される工具電極と、
    　前記工作物と前記工具電極との間に、前記工作物を加工するための電圧を印加する電源と、
    　前記工作物に対する前記工具電極の相対的位置関係を変化させる駆動部とを備えており、
    　前記駆動部は、前記工作物と前記工具電極との間のギャップを、前記工作物の加工時よりも狭めることにより、前記工作物と前記工具電極との間に存在する加工液を流動させて、前記工作物と前記工具電極との間に存在する不要物を除去又は減少させる構成となっている
    　電気加工装置。
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