JP2688136B2 - 放電加工装置 - Google Patents

放電加工装置

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JP2688136B2
JP2688136B2 JP3319091A JP31909191A JP2688136B2 JP 2688136 B2 JP2688136 B2 JP 2688136B2 JP 3319091 A JP3319091 A JP 3319091A JP 31909191 A JP31909191 A JP 31909191A JP 2688136 B2 JP2688136 B2 JP 2688136B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被加工体に対して所
定の放電間隙を保ちながら送給される加工電極と前記被
加工体との間に放電を生じさせ、該放電のエネルギーに
より前記被加工体を放電加工する放電加工装置に関し、
特に通常加工と仕上げ加工を自動的に実行できる放電加
工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に、ワイヤ放電加工装置では、良
面祖度を得るためには放電エネルギーを小さくして加工
を行うようにする。ここで、放電エネルギーは放電電流
Ipと放電時間τpとの積に比例し、コンデンサ放電の
場合における放電電流Ipと放電時間τpは次式で求め
られる。
【0003】
【数1】
【0004】上記のようにワイヤ放電加工装置では、加
工機本体が浮遊静電容量を持つため、放電エネルギーは
ある値より小さくは抑制できず、加工面の面粗さの向上
には限界があるという問題点があった。
【0005】従来において、このような問題点を解決す
るため、特開昭61−197128号公報及び特開昭6
1−270022号公報に開示されているように、仕上
げ加工時には面粗さを向上させるために加工機本体と被
加工体を電気的に絶縁し、仕上げ加工までの一般加工
(荒加工、中仕上げ加工)では上記加工機本体と上記被
加工体とを短絡するといった動作を電磁開閉器を用いて
自動的に行う装置が提案されていた。
【0006】図12は、従来におけるワイヤ放電加工装
置を示す説明図であり、図において1は加工機本体、1
aはコラム、1bはベッド、2,3はベッド1b上に設
けられたX方向及びY方向に移動するクロステーブル、
4はクロステーブル3上に取り付けられた金属性の定
盤、5はワイヤ電極、6はワイヤ電極5を供給する供給
ボビン、7はワイヤ電極5にテンションを加えるための
パウダーブレーキ、8aはワイヤ電極5を極間に導く上
部ガイド、8bは下部ガイド、9は使用済みのワイヤ電
極5を巻取るための巻取りローラ、10は使用済みワイ
ヤ電極、11は加工用電源、12は制御装置、13は被
加工体、14aは加工用電源11からワイヤ電極5にエ
ネルギーを供給するフィーダー線、14bは被加工物に
エネルギーを供給するフィーダー線である。
【0007】また、15は仕上げ加工用電源、16a,
16bは仕上げ加工用電源15からエネルギーを供給す
るフィーダー線、17は電磁開閉器である。図13は、
電磁開閉器17周囲の拡大図であり、18は電磁開閉器
17を加工液から水密にするケース、19a,19bは
定盤4と被加工体13を短絡する短絡線、20は電磁開
閉器17の入り切りを制御する制御装置12からの信号
線、21は電気絶縁材料によって形成された絶縁治具
で、定盤4にねじ等で固定され、被加工体13を絶縁治
具上に載置させ、仕上げ加工用電源15からのフィーダ
ー線16と被加工体13とを接続することによって、
仕上げ加工用電源15と定盤4、即ち、加工機本体1と
電気的に絶縁されるように構成されている。また、制御
装置12によって電磁開閉器17をONにすると、定盤
4と被加工体13間は短絡線19a,19bを介して導
通状態となる。
【0008】従来の装置は上記のように構成されている
ので、通常加工(荒加工、中仕上げ加工)では、電磁開
閉器17を導通状態として、加工用電源11の一方の極
がフィーダー線14aを介してワイヤ電極5に、他方の
極がフィーダー線14b,短絡線19a、電磁開閉器1
7,短絡線19bを介して被加工体13に接続され、加
工エネルギーが供給されて加工が行われる。また、仕上
げ加工では電磁開閉器17電気的に絶縁された状態と
して、仕上げ加工用電源15の一方の極がフィーダー線
16aを介してワイヤ電極5に、他方の極がフィーダー
線16bを介して被加工体13に接続され、また、短絡
線19aと19bは絶縁されるため、ワイヤ電極5と定
盤4、即ち、加工機本体1との浮遊容量が切り放され、
浮遊容量の非常に小さな加工が可能となる。上記のよう
、加工用電源11或いは仕上げ加工用電源15を選択
することによって自動的に電磁開閉器17をON/OF
Fするように構成すれば、仕上げ加工時の面粗さは向上
し、また、加工電源によってフィーダー線を加工途中で
付け替える必要がなくなる。
【0009】上記のようなワイヤ放電加工装置では、仕
上げ加工用電源15より加工エネルギーを供給して、面
粗さを向上させる加工を行う場合には効果があるが、逆
に加工用電源11により加工エネルギーを供給して通常
加工を行う場合には、加工用電源11から被加工体13
への接続はフィーダー線14b→定盤4→短絡線19a
→電磁開閉器17→短絡線19b→被加工体13といっ
た経路となる。一般に定盤4の断面積はフィーダー線に
比較して非常に大きく、フィーダー線14bの定盤4へ
の取付位置から被加工体13の取付位置までのインダク
タンスの値は定盤4上で略一定と考えられる。従って、
絶縁治具21を使用した場合、加工用電源11から被加
工体13までのフィーダー線が電磁開閉器17を経由し
たために、フィーダー線の増加分及び回路がループ状に
なったことによりインダクタンスが大きく増加する。
【0010】その他、この発明に関連する参考技術文献
としては、特開昭62−188625号公報に開示され
ている「ワイヤ放電加工装置」がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ放電加工
装置は以上のように構成されているので、インダクタン
スの増大によって、加工電流値は小さくなり、加工速度
が減少するばかりかワイヤ電極の電極材料の被加工体へ
の付着も増加し、加工処理に支障をきたすという問題点
があった。また、フィーダー線の長さにより加工電流の
値が異なってくるので、一定の加工精度を得るためには
フィーダー線の長さは一定でなければならないという制
約(問題点)があった。
【0012】そこで、従来のワイヤ放電加工装置にあっ
ては、フィーダー線のインダクタンスを減少させるため
電磁開閉器の取付位置と絶縁治具の取付位置をできる限
り近づけてフィーダー線を短くするといった対策が必要
であるが、電磁開閉器の取付位置は、特に加工部を加工
液中に浸漬させる方式のワイヤ放電加工装置にあっては
電磁開閉器17を加工液中に取り付けるのは実用的でな
いため、定盤から離して取り付ける必要性が発生する。
また、絶縁治具の取付位置、即ち、被加工体の取付位置
はフィーダー線の届く位置でなければならず、取付位置
が制約されるという問題点があった。
【0013】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、仕上げ加工時にワイヤ電極と被
加工体との間の浮遊容量を自動的に低減できると共に、
通常加工時にはワイヤ電極と被加工体との間のインダク
タンスを低減し、更に、被加工体の定盤上の取付位置に
よるインダクタンスの変化がなく、被加工体の取付位置
の制約がない放電加工装置を得ることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る放電加工
装置は、被加工体に対して所定の放電間隙を保ちながら
送給される加工電極と前記被加工体との間に放電を生じ
させ、該放電のエネルギーにより前記被加工体を放電加
工する放電加工装置において、前記放電加工装置の本体
と電気的に接続された前記被加工体を載置する定盤と、
前記被加工体と前記定盤とを電気的に絶縁する絶縁手段
と、前記放電加工装置の本体と前記被加工体との電気的
な解放/短絡を選択的に切り換える切換手段と、前記定
盤に前記切換手段を固定する固定手段とを備え、前記切
換手段により前記定盤上で前記被加工体と前記定盤との
電気的な絶縁/短絡を切り換えるものである。
【0015】また、被加工体に対して所定の放電間隙を
保ちながら送給される加工電極と前記被加工体との間に
放電を生じさせ、該放電のエネルギーにより前記被加工
体を放電加工する放電加工装置において、前記放電加工
装置の本体と電気的に接続された前記被加工体を載置す
る定盤と、前記被加工体と前記定盤とを電気的に絶縁す
る絶縁手段と、前記放電加工装置の本体と前記被加工体
との電気的な解放/短絡を選択的に切り換える切換手段
と、前記被加工体に前記切換手段を固定する固定手段
備え、前記切換手段により前記被加工体上で前記被加工
体と前記定盤との電気的な絶縁/短絡を切り換えるもの
である。
【0016】また、被加工体に対して所定の放電間隙を
保ちながら送給される加工電極と前記被加工体との間に
放電を生じさせ、該放電のエネルギーにより前記被加工
体を放電加工する放電加工装置において、前記放電加工
装置の本体と電気的に接続された前記被加工体を載置す
る定盤と、前記被加工体と前記定盤とを電気的に絶縁す
る絶縁手段と、前記放電加工装置の本体と前記被加工体
との電気的な開放/短絡を選択的に切り換える切換手段
と、中心導体と外部導体とを有し、前記被加工体及び前
記定盤に前記切換手段を電気的に接続する1本の同軸線
とを備え、前記1本の同軸線は、その一端で前記中心導
体,前記外部導体にそれぞれ前記被加工体,前記定盤を
接続し、かつ、その他端で前記中心導体及び前記外部導
体に前記切換手段を接続したものである。
【0017】
【作用】この発明による放電加工装置は、被加工体を絶
縁手段で電気的に絶縁された状態で被加工体と定盤、即
ち、放電加工装置本体とを切換手段により自動的に電気
的に解放/短絡し、且つ、切換手段により被加工体と定
盤を短絡させる際には、被加工体と定盤のイクダクタン
スが低い接続にする。
【0018】
【実施例】図1は、この発明の一実施例によるワイヤ放
電加工装置であり、図において、1〜16及び21は従
来例で示した同符号と同一或いは相当部分であり、22
は空気圧等で作動する開閉器、23は開閉器22と被加
工体13を接続するフィーダー線である。また、図2
は、被加工体13及び開閉器22の固定部分に関する詳
細図で、24は開閉器22を作動させる空気圧等を供給
するホースであり、開閉器22は直接定盤4にネジ等で
固定されている。図中、25はネジ穴、27はホース2
4の継手である。
【0019】図3は、図1に示した開閉器22の外観図
であり、図4は、開閉器22の上面の断面図である。図
4(a)において、31は金属性ベローズ、32は金属
性キャップであり、金属性キャップ32は金属性ベロー
ズ31の上端に溶接等によって密着され、下端からの空
気圧によって伸び縮みする構造になっている。35は金
属板であり接点33,34を有し、キャップ32に溶接
等で固定されている。36は端子であり接点37を有
し、端子36はボルト等で直接定盤4に固定されてい
る。また、38は端子であり接点39を有し、被加工体
13へのフィーダー線23により接続される。
【0020】また、40はコイルバネであり、金属製ベ
ローズ31により大きなバネ力を有する。41及び42
はケースで、コイルバネ40はケース41の内面で案内
され伸び縮みし、下端部はキャップ32に接している。
ケース41及び42は樹脂等の絶縁材料で構成されてお
り、端子36及び38を絶縁状態で固定している。43
はフランジであり、金属性ベローズ31の下端部に溶接
等で接合され、フランジ43はケース42にボルト等で
固定され、端子36及び38とは電気的に絶縁されてい
る。
【0021】図4に示した開閉器22の動作について説
明する。図4(a)は、開閉器22がOFFの状態であ
り、図4(b)はONの状態を示している。図4(a)
に示すように、空気圧をかけていない状態ではコイルバ
ネ40のバネ圧よって金属製ベローズ31が押し縮めら
れ、それによって接点33及び34が各々接点37及び
39から離れた状態にあり、端子36及び38は絶縁状
態になり、即ち、被加工体13と定盤14は絶縁状態と
なる。また、図4(b)に示すように、ホース24から
金属ベローズ31内部に空気圧をかけると、内部の圧力
が上がり、コイルバネ41を押し上げながら全長が伸び
て、最終的に接点33及び34が各々接点37,39に
接触して静止する。この状態にあっては、端子36,3
8は導通状態となり、即ち、被加工体13と定盤4は導
通状態となる。
【0022】次に、動作を説明する。ワイヤ放電加工で
は、通常、エネルギーの大きな荒加工、中仕上げ加工を
行った後、最終的にエネルギーの非常に小さな加工を行
って被加工体13の加工面を細かい面に仕上げる仕上げ
加工を行う。通常加工(荒加工、中仕上げ加工)では、
外部入力或いはNCプログラム等により制御装置12に
命令を与えることにより、加工電源11を選択し、更に
ホース24に圧縮空気を送り込むといった指令が出力さ
れ、開閉器22を導通状態とする。上記の状態におい
て、加工を開始すると加工用電源11の一方の極がフィ
ーダー線14aを介してワイヤ電極5に、他方の極がフ
ィーダー線14b、定盤4、開閉器17、フィーダー線
23を介して被加工体13に接続され、給電回路に加工
用電源11から加工エネルギーが供給され、被加工体1
3とワイヤ電極5との間に発生する放電により加工処理
が行われる。
【0023】ここで、前記給電回路中における定盤4の
インダクタンスはフィーダー線に比較して非常に小さい
ため、開閉器22とフィーダー線14bの定盤4への固
定位置との距離に関わらずインダクタンスは略一定とみ
なすことができる。従って、開閉器22の固定位置が定
盤4上の任意の位置で同等の加工エネルギーで加工が可
能となる。次に、仕上げ加工では、制御装置12から加
工電源15が選択され、ホース24に送り込まれる圧縮
空気を遮断することにより、開閉器22を電気的に絶縁
された状態とする。上記状態において加工を開始する
と、加工用電源15の一方の極がフィーダー線16aを
介してワイヤ電極5に、他方の極がフィーダー線16b
を介して被加工体13に接続され、また、フィーダー線
23と定盤4は絶縁されるため、浮遊容量の非常に小さ
い加工が可能となる。
【0024】図5は、図1に示した開閉器22の他の実
施例による外観図であり、図6は、該開閉器22におけ
る上面からの断面図である。図6において、図4に示し
た実施例のケース42の一部分を金属等の導電性材料
(導電性ケース44)とし、フランジ43をこの導電性
ケース44に固定し、更に、該導電性ケース44を定盤
4に固定すれば、金属ベローズ31自身が定盤4と同電
位となるため、空気圧により金属ベローズ31が伸びて
接点34と39が接触した際には金属ベローズ31を経
由して被加工体13と定盤4が導通状態となる。
【0025】図7は、図1に示した開閉器22の更に別
の実施例による上面からの断面図であり、図7におい
て、上記実施例と同一或いは相当部分は同一符号で示
し、その説明は省略する。45はバネ付単動シリンダ、
46はシリンダ内を上下するピストンロッド、47はバ
ネであり、ピストンロッド46上端には金属板35が固
定され、空気圧とバネ圧によって、ピストンロッド46
が上下するように構成されている。41及び42はケー
スであり、ケース41、42は樹脂等の絶縁材料で構成
され、端子36と端子38及びシリンダ45を電気的に
絶縁した状態で固定している。
【0026】次に、動作について説明する。図7(a)
は開閉器22のOFFの状態を示し、(b)はONの状
態を示している。図7(a)に示すように、空気圧のか
かっていない状態ではピストンロッド46はバネ47に
よって押し下げられ、接点33,34は各々接点37,
39から切り放されており、端子36と端子38は絶縁
された状態にある。図7(b)に示すように、シリンダ
45内に空気圧がかかるとピストンロッド46が上昇
し、接点33,34は各々接点37,39に接すること
で端子36と端子38が導通状態となる。
【0027】なお、上記の各実施例では、開閉器22本
体をネジ等で定盤4に固定したが、図8に示すようにマ
グネット48に開閉器22本体を固定した場合、マグネ
ットは導電性であるのでボルト等で直接固定した場合と
同等な効果が得られ、更に定盤4上における任意の位置
に固定することが可能となる効果がある。
【0028】更に、図9に示すように、開閉器22の一
方の端子は直接被加工体13にマグネット48により固
着され、他方の端子はフィーダー線23を介して定盤4
に接続するように構成することもできる。このように構
成し、上記実施例と同様な動作によって、同等の効果を
得ることができる。この実施例によれば、被加工体13
が比較的大きな場合に開閉器22を加工部近傍に固定で
きるという効果がある。
【0029】また、図10に示すように、継手27を定
盤4の任意の位置に複数個設けることにより、開閉器2
2の設置位置近傍の継手27を選択可能であり、継手2
7の位置から開閉器22の位置が離れた場合にホース2
4を長くする必要がなく加工処理に支障をきたさない。
また、複数個の被加工体13を一度に固定するとき、複
数個の開閉器22を使用することが可能となり、1個の
場合と全く同等の加工特性が得られる。
【0030】図11は、この発明による他の実施例を示
し、図中、49は同軸ケーブルであり、中心導体或いは
外部導体の一端のどちらか一方を被加工体13、他方を
定盤4に固定させた構成となっている。また、同軸ケー
ブル49のもう一端は各々電磁開閉器17の端子に接続
されている。
【0031】次に、動作について説明する。通常加工
(荒加工、中仕上げ加工)では、加工用電源11の一方
の極がフィーダー線14aを介してワイヤ電極5に、他
方の極がフィーダー線14bに給電される。更に、電磁
開閉器17を導通状態として、同軸ケーブル49を介し
て電磁開閉器17、同軸ケーブル49を介して被加工体
13に接続され、ワイヤ電極5と被加工体13に加工エ
ネルギーが供給されて加工が実行される。
【0032】また、仕上げ加工では電磁開閉器17を電
気的に絶縁された状態として、仕上げ加工用電源15の
一方の極がフィーダー線16aを介してワイヤ電極5
に、他方の極がフィーダー線16bを介して被加工体1
3に接続される。上記のように動作するので、通常加工
時の被加工体13への給電経路中の同軸ケーブル49に
おいてはインダクタンスはキャンセルされることにな
り、全給電経路のインダクタンスが低減され、更に、同
軸ケーブル49の長さによらず一定のインダクタンスと
なるため、電磁開閉器17の取付位置と被加工体13の
取付位置に制約を与えない。
【0033】なお、この実施例では、被加工体13と定
盤4の解放/短絡の切り換えに電磁開閉器17を使用し
たが、他の実施例にて示した空気圧等で作動する開閉器
22を使用しても効果は同等のものとなる。
【0034】なお、上記各実施例における開閉器22の
作動に空気圧を使用したが、油圧等他の流体を使用して
も同様の効果が得られる。
【0035】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被加
工体と定盤とを電気的に絶縁する絶縁手段と、前記装置
の本体と前記被加工体との電気的な解放/短絡を選択的
に切り換える切換手段により、前記定盤上或いは前記被
加工体上で切り換えを行うようにしたので、仕上げ加工
時にはワイヤ電極と被加工体との間の浮遊容量を自動的
に低減できると共に、通常加工時にはワイヤ電極と被加
工体との間のインダクタンスを低減し、更に、被加工体
の定盤上の取付位置によるインダクタンスの変化をなく
し、被加工体の取付位置に制約を与えないという効果が
ある。
【0036】また、前記切換手段をマグネットにより前
記定盤上に設置するようにしたので、前記切換手段を定
盤上の任意の箇所に取付けることが可能になるという効
果がある。
【0037】また、前記被加工体と前記定盤とを電気的
に絶縁する絶縁手段と、前記装置の本体と前記被加工体
との電気的な開放/短絡を選択的に切り換える切換手段
と、中心導体と外部導体とを有し、前記被加工体及び前
記定盤に前記切換手段を電気的に接続する1本の同軸線
を備え、前記1本の同軸線を、その一端で前記中心導
体,前記外部導体にそれぞれ前記被加工体,前記定盤を
接続させ、かつ、その他端で前記中心導体及び前記外部
導体に前記切換手段を接続させたので、仕上げ加工時に
はワイヤ電極と被加工体との間の浮遊容量を自動的に低
減できると共に、通常加工時にはワイヤ電極と被加工体
との間のインダクタンスを低減し、更に、1本の同軸線
の長さを調整するだけで電気的な接続が得られること、
及びその同軸線の長さによらず一定のインダクタンスが
得られることから、被加工体の定盤上の取付位置による
インダクタンスの変化をなくし、被加工体の取付位置に
制約を与えないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による放電加工装置の概略構成を示す
説明図である。
【図2】この発明による放電加工装置の絶縁/短絡切換
手段を示す斜視図である。
【図3】図1に示した開閉器の外観を示す斜視図であ
る。
【図4】図3に示した開閉器の構成/動作を示す断面図
である。
【図5】図1に示した開閉器の他の実施例による外観を
示す斜視図である。
【図6】図5に示した開閉器の構成を示す断面図であ
る。
【図7】図1に示した開閉器の他の実施例による構成/
動作を示す断面図である。
【図8】図1に示した開閉器の他の実施例による外観を
示す斜視図である。
【図9】図8に示した開閉器の他の設置例を示す全体斜
視図である。
【図10】この発明による開閉器を複数個使用した場合
における使用例を示す説明図である。
【図11】この発明による放電加工装置の他の実施例に
よる絶縁/短絡切換手段を示す説明図である。
【図12】従来における放電加工装置の全体構成を示す
説明図である。
【図13】従来における放電加工装置の絶縁/短絡切換
手段を示す説明図である。
【符号の説明】
1 加工機本体 4 定盤 5 ワイヤ電極 13 被加工体 21 絶縁治具 22 開閉器 48 マグネット 49 同軸ケーブル

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工体に対して所定の放電間隙を保ち
    ながら送給される加工電極と前記被加工体との間に放電
    を生じさせ、該放電のエネルギーにより前記被加工体を
    放電加工する放電加工装置において、前記放電加工装置
    の本体と電気的に接続された前記被加工体を載置する定
    盤と、前記被加工体と前記定盤とを電気的に絶縁する絶
    縁手段と、前記放電加工装置の本体と前記被加工体との
    電気的な解放/短絡を選択的に切り換える切換手段と
    前記定盤に前記切換手段を固定する固定手段とを備え、
    前記切換手段により前記定盤上で前記被加工体と前記定
    盤との電気的な絶縁/短絡を切り換えることを特徴とす
    る放電加工装置。
  2. 【請求項2】 被加工体に対して所定の放電間隙を保ち
    ながら送給される加工電極と前記被加工体との間に放電
    を生じさせ、該放電のエネルギーにより前記被加工体を
    放電加工する放電加工装置において、前記放電加工装置
    の本体と電気的に接続された前記被加工体を載置する定
    盤と、前記被加工体と前記定盤とを電気的に絶縁する絶
    縁手段と、前記放電加工装置の本体と前記被加工体との
    電気的な解放/短絡を選択的に切り換える切換手段と、
    前記被加工体に前記切換手段を固定する固定手段とを備
    え、前記切換手段により前記被加工体上で前記被加工体
    と前記定盤との電気的な絶縁/短絡を切り換えることを
    特徴とする放電加工装置。
  3. 【請求項3】 被加工体に対して所定の放電間隙を保ち
    ながら送給される加工電極と前記被加工体との間に放電
    を生じさせ、該放電のエネルギーにより前記被加工体を
    放電加工する放電加工装置において、前記放電加工装置
    の本体と電気的に接続された前記被加工体を載置する定
    盤と、前記被加工体と前記定盤とを電気的に絶縁する絶
    縁手段と、前記放電加工装置の本体と前記被加工体との
    電気的な開放/短絡を選択的に切り換える切換手段と、
    中心導体と外部導体とを有し、前記被加工体及び前記定
    盤に前記切換手段を電気的に接続する1本の同軸線とを
    備え、前記1本の同軸線は、その一端で前記中心導体,
    前記外部導体にそれぞれ前記被加工体,前記定盤を接続
    し、かつ、その他端で前記中心導体及び前記外部導体に
    前記切換手段を接続したことを特徴とする放電加工装
    置。
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