JP2565692B2 - 放電加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水系加工液を用いた放電加工方法に関す
る。

（従来の技術） 放電加工においては、従来よりケロシンが加工液とし
て用いられて来たが、ケロシンは容易に着火する性質が
あるため、加工中に火災が発生する事故が発生してい
る。水系加工液を用いれば火災発生の危険がないため、
従来から水系加工液を用いた加工方法が種々提案されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、水系加工液を用いた放電加工において
は、加工の進行および加工面積の増大に伴なってリーク
電流が増大し、電極と被加工物の間の加工間隙の電圧に
よって両者の間隔を調整しつつ加工を行なうという追従
送り制御（サーボ制御）を行なう場合、制御に対する正
確な判断が鈍化する傾向となり、加工間隙が開き気味の
状態で加工が行なわれ、良好な放電パルスが発生し難く
なって加工能率が低下すると共に、被加工物の内側面等
の既加工済部分が電解作用により加工されて加工精度の
低下を招くという問題がある。この問題に対処するため
に、加工を中断して加工電極と被加工物とを一旦所定距
離引き離しその後再接近させる所定ストロークのレシプ
ロ運動を行なわせ、このレシプロ運動に伴うポンプ作用
によって加工間隙の加工屑等を加工液と共に排除して洗
浄することにより、比較的狭い加工間隔で良好な放電パ
ルスを発生させてリーク電流による電解作用を抑えるこ
とできるが、良好な加工状態を維持するためには前記レ
シプロ運動を頻繁に行なわなければならず、加工能率が
極めて悪くて特に仕上加工は実際上行なうことが困難で
あった。

本発明は、このような問題点に鑑み、水系加工液を用
いた放電加工に於て、比較的狭い加工間隙で放電パルス
を発生させて電解作用による加工精度の悪化を防止する
と共に能率良く加工を行なうことができる放電加工方法
の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明の放電加工方法は、
対向配置した加工電極と被加工物間の加工間隙に水系加
工液を介在させた状態で両者間に間歇的な加工電圧パル
スを印加し繰返し放電パルスを発生させて加工を行なう
放電加工に於て、加工電極と被加工物とを接触短絡させ
た状態から所定距離開離させ再び接触短絡させる往復運
動を所定の周期で繰返し、前記往復運動期間中の加工電
極と被加工物の開離を検出した後の所定の期間にのみ加
工電極と被加工物間に間歇的な加工電圧パルスを印加し
て加工することを特徴とする。

尚、本発明に於て加工電極と被加工物との接触とは、
両者の直接接触だけではなく、後述する加工液中に含有
される導電粒を介しての接触も意味する。

（作 用） 加工電極と被加工物を接触させて短絡させたのち所定
距離開離させる運動が所定周期で繰返し行なわれるか
ら、加工間隙が常時十分に洗浄浄化された状態に保た
れ、このような浄化状態で加工電極と被加工物との短絡
状態から開離を検出した後の所定期間にのみ加工電圧パ
ルスが印加されるから、短絡時に加工電流が流れること
がなく、又、常に加工電極が加工目的に合った適正距離
被加工物から開離した位置で加工電圧パルスの印加を開
始することが可能となり、比較的狭い加工間隙に於て安
定した均一な加工状態で良好に放電パルスを発生させ電
解作用を抑えて精度の良い加工を行なうことができ、
又、常時十分な浄化状態に保たれるから加工間隙浄化の
ための加工中断時間が少なくて済む。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面により説明する。第１図
は本発明の方法を実施する装置の一例であり、加工電極
１と被加工物２とを加工槽３内の水系加工液４に浸漬
し、加工電源５により加工電圧パルスを印加すると共
に、電極１の送りモータ６を、NC指令値７に基づいて、
駆動ユニット８により駆動制御して電極１と被加工物２
間に接触短絡・開離動作を所定周期で繰返しながら加工
を行なう。また、この短絡状態であるか、あるいは開離
状態にあるかの判別は、電極１と被加工物２間の間隙の
抵抗を検出器９により検出し、その検出抵抗値が所定値
以下であるかを判別器10にて判別することにより行なえ
る。又、その場合、発振器12により例えば500KHz〜10MH
zの高周波を加工間隙印加し、ブリッジ回路によって抵
抗を検出することができる。

送り信号発生装置11は、判別器10により短絡が検出さ
れた時点から所定時間Cob経過後、駆動ユニット８に対
し、第２図a,bおよびｃに示すように、電極１を所定高
さＨだけ上昇させる信号＋C1を所定時間加えた後、所定
時間Coaを置いて短絡位置Ｌ迄下降させる信号−C1を加
え、判別器10による短絡検出信号により電極１の下降を
停止し、さらに所定時間Cob置いて次の上昇および下降
信号＋C2および−C2を加えて上昇、下降を順次繰返させ
る如く作動させる。又、駆動ユニット８は、加工送り込
み位置がNC装置からの指令値７の位置に達したらモータ
６に対する電極上昇信号の供給を停止する。また、送り
信号発生装置11は、前記所定時間Cobの経過後、前記電
極１の上昇によって電極１と被加工物２との開離を検出
した検出信号により、電源制御装置13に対し、タイマに
より設定された時間T1（＝20〜500ms）にわたり、加工
電圧パルス列を印加させる信号ｂを発生し、この信号に
基づいて、加工電源５は、前記T1の時間の間、所定の休
止時間を置いた所定持続時間を有する電圧パルスの列
（例えば特公昭44−13196号公報参照）を発生し、間歇
放電による放電加工を行なう。その後、所定上昇位置Ｈ
に達してから所定時間Coa後、電極１が下降に転じて、
再び電極１を下降させて短絡が検出されたら所定時間Co
b後、送り信号発生装置11が再び上昇信号＋C2を発生さ
れ、該信号＋C2により所定高さＨに達して所定時間Coa
後、下降信号−C2を発生させるという動作を繰返す。

前記第２図ｂの場合の加工電圧パルス列が加工間隙に
印加される期間は、電極１と被加工物２の短絡状態か
ら、電極１の上昇開始により両者の開離が検出された時
点から最大開離位置Ｈに達してある時間経過するまでの
時間T1となっているが、第２図b1のように、開離がある
距離（図示の場合は最大開離距離Ｈの1/2）に達する時
間T2遅延させて加工電圧パルス列の加工間隙への印加を
開始させ、時間T3（＝T1−T2）の期間放電加工を行なわ
せるような加工モードとしても良く、またさらに第２図
b2のように、最大開離位置Ｈの1/2の位置に加工してく
る迄の時間T4の期間加工電圧パルス列による加工を行な
う加工モードに設定することができる。

この第２図b1およびb2の加工モードによると、ｂの加
工モードの場合のように、電極１と被加工物２間の加工
間隙が好ましい放電パルスの発生に適した間隙長にまで
必ずしも十分に広がらないうちに加工電圧パルス列が印
加される虞がないから、異常放電の発生が少なく、良好
な加工を安定して繰返えさせることができる。但し、こ
の場合の最大開離位置Ｈにおける加工間隙長が、加工間
隙に印加される電圧パルスによって放電が開始されて放
電加工が行なわれる間隙長であることが必要である。

また、第２図ａの電極運動モードでは、最大開離位置
Ｈにある時間Coa止まるようになっているが、この時間C
oaは、加工時間T1,T3およびT4に対して所望に選択設定
できるだけでなく、この時間Coaを実質上零にすること
もできるものであり、また、加工時間T1,T3およびT4に
対して、短絡状態から最大開離状態に移行する時間長さ
を所望に設定し組合わせることもできる。

また、短絡状態に止まる時間Cobも同様に、例えば第
２図b1およびb2の加工モードでは、Cob＝０であっても
よいように、目的や加工状態により設定および制御する
ことができる。電解蝕刻等の異常を生じることなく、正
常で性能性のよい加工を行なうためには、加工電圧パル
ス列を加工間隙に印加したら、できるだけ速やかに各電
圧パルス毎に放電を発生して加工が行なわれるように、
そしてその各放電は、短絡、アーク等の異常放電のない
放電となるように、電極の運動モードと加工電圧パルス
列の印加時間モードとを組合わせることが好ましい。

第３図は、そのような電極運動モード（ａ）と、パル
ス列印加モード（ｂ）の一例を示したもので、この例で
は、短絡および最大開離位置停止期が零かほとんどな
く、Hoは設定された加工条件、特に加工電圧パルスの電
気条件と使用加工液を含む加工間隙長および面積等の加
工間隙状態とから最も好ましいと推定される間隙長、Hu
は放電が発生し難くなる等の開き過ぎとなる間隙長、Hd
は電圧パルスによって２個以上続けて放電すると２個目
の放電から異常放電となる確率が高くなる狭くなり過ぎ
の間隙長を示したもので、間隙長Hd→HuおよびHu→Hdの
電極開離上昇中および近接降下中の期間T5に加工電圧パ
ルス列を加工間隙に印加するようにしてあり、またこの
期間T5の電極の移動速度が、その前および後の上昇およ
び下降時の移動速度より遅く設定されている場合を示し
ている。上昇時のHdから下降時のHd迄の期間を短かく設
定できれば、加工電圧パルス列をこの上昇時Hdから下降
時Hdの期間連続して印加しておくようにしても良く、ま
た加工状態や加工目的等によっては、期間T5を増または
減設定または制御するだけでなく、印加開始時および印
加終了時を、間隙長HdおよびHuに対して比較的短い時間
先行または遅延させる設定または制御をする構成とする
こともできる。

また、水系加工液としては、特開昭52−56492号、特
開昭57−71732号、特開昭58−77414号、特開昭59−9323
9号等にて提案されているように、好ましくは10³Ωcm以
上の比抵抗を有する水が用いられるが、10Ωcm〜10²Ωc
m程度の比抵抗を有するものを用いることもできる。ま
た、これらの水に５μφ以下の炭素や金属粒等の導電粒
を0.05〜10重量％混入したものを用いることにより、放
電点の分散が行なえ、放電加工効率が向上する。具体例
を紹介すると、加工液として、５×10³Ωcm以上の比抵
抗を有する水に５μφ以下の炭素や金属粒等の導電粒を
0.05〜10重量％混入したものを用い、加工電極１にグラ
ファイトで正極性、被加工物２を鉄材とし、第２図に示
した電極上昇時間C1を50ms、上昇幅を最大約0.15mmと
し、上昇後直く下降に転じせしめ、間隙短絡後約10msで
上昇を開始させるようにし、他方加工電圧パルス列印加
時間T3を50ms、印加遅延時間T2を20ms、加工電圧パルス
の時間幅τonが50μｓ、休止時間幅τoffが40μｓ（平
均）、ピーク電流値Ipを40Aとして加工した場合には、
加工速度は0.3〜0.4g/minとなった。

一方、前記と同じ水系加工液を用い、上昇時間を70ms
とし、下降時にも加工電圧パルス列を40msの期間印加す
るようにしてレシプロ運動をさせながら、τon、τof
f、Ipを前記同様に設定して加工を行なった場合、加工
速度は0.6〜0.7g/minとなった。比較のために加工液を
従来のケロシンとして、上昇時間を50msとし、加工電圧
パルス印加遅延時間を20msとし、かつ加工間隙短絡前
（約20ms）に電圧パルス列の印加を中断させるようにし
てレシプロ運動をさせながら、τon、τoff、Ipを前記
同様に設定して加工を行なった場合、加工速度は1.2〜
1.3g/minとなった。

また、水系加工液を使用する場合でも、導電粒以外
に、界面活性剤を0.05〜3.0重量％、または（および）
炭化水素あるいは油脂を0.1〜5.0重量％混入することに
より、加工速度、電極消耗比および加工面粗さをケロシ
ンを使用した場合と同等近くまで向上させることができ
る。

また本発明は、モータ14により電極１を旋回させなが
ら加工を行なう場合にも適用できる。また、ケロシンを
加工液に用いた場合には、火災を防止するために火花放
電を発生する加工間隙を加工液中に浸漬した状態で加工
をなう必要があったが、本発明では火災発生の虞がない
ため、加工間隙を大気中に曝した状態で加工を行なう気
中放電加工を行なうことができる。気中加工によれば、
加工液の供給量が少なくてすむと共に、電極１と被加工
物２を比較的高温に保持して加工することができ、ま
た、リーク電流がより少なくなり、加工速度（加工能
率）を上げることができ、加工精度もより向上する。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、水系加工液を使
用した放電加工に於て、加工間隙を常時十分に洗浄浄化
された比抵抗の高い状態に保つことができ、この浄化状
態で加工電極と被加工物との接触短絡状態からの開離を
検出した後の所定期間にのみ加工電圧パルスが印加され
ることにより、接触短絡状態時に加工電流が流れこの短
絡電流によって加工面を傷付けたり所期の面粗さ加工を
損ねたりすることがなく、また常に加工電極が加工目的
に合った適正位置まで被加工物から開離したときに加工
電圧パルスの印加を開始することが可能となり、比較的
狭い加工間隙に於て安定した均一な加工状態で良好に放
電パルスを発生させて電解作用も抑えることができるた
め、精度の良い加工を能率良く仕上加工も良好に行なう
ことができ、火災発生の虞がないだけでなく、加工液と
してケロシンを用いた場合と略匹敵する加工性能の放電
加工を行なうことができる。又、加工間隙が常時十分に
洗浄浄化された状態に保たれ、従来のように加工間隙浄
化のために加工を中断して前記レシプロ運動を行なう必
要がなく、あるいはその運動を行なう頻度が顕著に低減
されることからも能率の良い加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施した装置の一例を示す構成
図、第２図は本発明の方法を説明する波形図、第３図は
他の波形図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向配置した加工電極と被加工物間の加工
   間隙に水系加工液を介在させた状態で両者間に間歇的な
   加工電圧パルスを印加し繰返し放電パルスを発生させて
   加工を行なう放電加工に於て、加工電極と被加工物とを
   接触短絡させた状態から所定距離開離させ再び接触短絡
   させる往復運動を所定の周期で繰返し、前記往復運動期
   間中の加工電極と被加工物との開離を検出した後の所定
   の期間にのみ加工電極と被加工物間に間歇的な加工電圧
   パルスを印加して加工することを特徴とする放電加工方
   法。