JPH0229451B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放電加工方法、詳しくは、軸方向に
所定の加工送りが制御により与えられる棒状、管
状又は線状の単純軸状電極を用い、この電極を被
加工体と電極軸方向に相対向せしめ、対向間隙に
加工液を介在させた状態で、前記対向方向と直角
方向の水平面内における両者の相対位置を制御し
つつ走査移動して、被加工体を所望の３次元凹又
は凸形状に創成加工する放電加工方法に関する。

放電加工を行なう場合、その加工形状に形状及
び寸法が合致した電極構造を有する型電極を用い
ているが、上記型電極の製作が技術的に難しい上
に多大の費用がかかり、また僅かに寸法の異なる
荒仕上加工用等複数個必要であり、かつ電極交換
時の位置決めの問題等がある。また通常は凹状金
型の加工であるが、加工面積に比して加工深さが
深くなると極端に加工速度が低下するだけでな
く、複雑な電源、送り、加工液、ジヤンプ等の制
御が必要であり、例えば上部開口が狭くて深さが
深い部分やさらに複雑な形状部分の加工がむずか
しく、場合によつては、上記型電極では加工がで
きず、別工程での特殊別電極での加工が必要にな
る等の欠点があつた。

これに対して、１本又は複数本並設された棒
状、管状又は線状で、断面形状が円、正方形、長
方形、又は三角形等のように比較的簡単な形状を
した単純軸状電極を必要に応じて、大小等寸法の
異なるものを複数本用意し、さらには電極交換を
適宜行なうようにして、この電極先端の位置と被
加工体の加工位置との相対位置をシークエンス倣
いや数値制御装置等により順次に、かつ各位置に
於ける加工深さも制御し、被加工体を放電加工を
施すことにより各使用電極の断面積よりも極めて
大きい面積の領域に所望の３次元の凹又は凸形状
を創成加工するものが提案実用化されつつある。
しかしてその種の放電加工方式によると、その電
極構造が例えば断面丸の棒状のように非常に単純
な形状で、所望加工領域の加工面積よりも電極の
加工面積が極めて小さいので、放電加工によつて
発生した加工屑が上述した型電極の場合のように
放電加工部分の周囲に留ることなく、容易に周囲
に放出・拡散・飛散してしまうから、放電加工部
分の周囲の加工屑濃度が常に少ない状態にあり、
このため、加工間隙介在加工液の汚濁、加工屑の
堆積等に基づく異常放電や、放電加工状態の悪化
は生じないものの加工間隙が奇麗にすぎる。即ち
加工間隙介在加工液中の加工屑濃度が常に低い状
態にあるため、かえつて加工送り（間隙制御）が
不安定となつたり、また印加電圧パルスの数に対
応した多い数の放電が充分に行なわれず、加工性
能が低下するという欠点があつた。

即ち、加工液にもよるが、常用のケロシン（白
灯油）を用いて放電加工を行うとすると、加工用
電圧パルスの無負荷電圧が約100Vとすると、加
工液中に全く加工屑が存在しない場合、加工間隙
の長さが約3μｍとなる位置に電極と被加工体が
近接しないと（電極、被加工体の突出等した尖端
部分でも良い）、加工液、加工間隙の絶縁破壊、
即ち放電が発生しない。他方、通常の型電極によ
る放電加工で、加工間隙に次々と供給される電圧
パルス中、例えば約40〜90％が放電しているほぼ
正常な放電加工状態では、前に発生した放電によ
る加工屑が、加工間隙に介在する加工液中に或る
変化する濃度で含まれていて、電極形状や加工条
件にもよるが、電極被加工体間の加工間隙長は約
30μｍ前後程度以上である。従つて、電極又は被
加工体をサーボ制御送りによつて近接させて加工
間隙3μｍで最初の放電が発生し、或いはさらに
続いて数発の放電が電圧パルスによつて発生した
とすると加工間隙は約3μｍで極めて狭ますぎる
から、電極を急激に後退させて間隙を広げる作動
が生じ、このため一般に間隙を送り慣性等によつ
て数10μｍ以上に広げすぎ、従つて、間隙で放電
が発生しなくなり、次いで電極に急速に送りを与
えて間隙を狭めようと作動するが、この時は既に
加工間隙は加工屑濃度が低い奇麗な加工液の介在
状態となつている。

即ち電極は単純形状で加工面積も狭く、加工間
隙の加工液・加工屑の更新・排除に障害となるも
のはなく、かつ上記のごとく加工間隙が一端広く
なつた所から、加工間隙は急速に清浄となつてい
る。そうすると今度は電極に急速に送りを与えて
被加工体に近接させ、加工間隙を約3μｍとして
放電を生じさせなければならない訳で、このよう
な作動状態の繰り返しとなることが多く、所謂ハ
ンチング状態、即ち加工不安定状態となつて加工
がほとんど行なわれないが、少くとも能率又は効
率の良い加工が行なわれにくいと言うことにな
る。従つて、実際の加工に於いては、加工間〓の
加工液中に加工屑が或る程度の濃度で混入して加
工液が一種の汚濁状態に保たれている方が、加工
状態が安定して、例えば定周波数で加えられる加
工電圧パルスの内の無負荷電圧パルス（放電を発
生しなかつた電圧パルス）の割合いを例えば20％
程度に抑え、しかも残りの80％の電圧パルスに良
好な火花放電を発生させるような理想的な放電状
態として能率良く加工を行なうことができ、又、
加工屑濃度が或る程度の濃度に保たれていれば、
加工電圧パルスの発生供給方式の相違（例えば、
定周波電圧パルス発生方式と、特公昭43−13195
号公報記載のごときアイソパルス方式、或いはま
た特公昭46−24678号公報記載のごとき電圧パル
ス間休止幅短縮方式等）による加工状態の差がほ
とんど無くなり、放電繰り返し周波数や各種加工
性能もほとんど差が無くなるのである。然るに、
上記の如く、３次元凹又は凸状面の創成加工に於
て、その加工領域に比較して極めて断面積の小さ
い単純棒状電極等を用い、該電極を倣い又はNC
制御により、電極・被加工体の対向方向と直角方
向の水平面方向に順次に移動させながら加工を行
う場合には、電極先端部と被加工体の当該対向被
加工部分間の加工間隙の加工屑濃度を何等の工夫
もなしには適度に保てない訳である。

本発明の目的は、上記従来の欠点を除去するた
め、棒状、管状又は線状等の単純軸状電極の周囲
にほぼ同軸状に微少隙間をおいて加工屑飛散防止
部材を設け、電極先端と被加工体間の放電加工に
よつて発生した加工屑が両者の相対向する加工間
隙近傍より容易に周囲飛散して拡散するのを防止
し、放電加工部分の周囲の加工屑濃度を適切な状
態に高め、安定な放電加工状態を保つて加工を遂
行し、加工性能を向上した放電加工方法を提供す
るにある。

以下、本発明を図示の実施例により説明する。
第１図は、本発明方法の一実施例を示す放電加工
装置の部分断面説明図であり、棒状の単純軸状電
極３を使用し、この電極３の先端は被加工体２に
対向し、その先端で被加工体を軸方向及び軸方向
と直角な水平面方向に放電加工している。なお、
加工部は加工タンク内の加工液中に浸漬してある
が、加工液等は、図示してない。上記棒状電極３
の基端部は電極制御部５に連結されると共に、繰
出しホルダ１９が設けられ、これにより電極３は
上下方向位置決めを含むサーボ送り制御の移動が
制御されている。電極３は必要に応じ軸の廻りに
回転させても良い。被加工体２は、Ｘ軸およびＹ
軸方向に制御移動する加工テーブル１上に載置さ
れ、この加工テーブル１は、Ｘ軸駆動モータ６お
よびＹ軸駆動モータ７を介して数値制御装置８に
連結され、数値制御装置８からの制御信号によつ
てＸ軸駆動モータ６およびＹ軸駆動モータ７が駆
動制御されて加工テーブル１をＸ軸およびＹ軸方
向に移動し、これによつて被加工体２を電極３の
先端に対して所望のＸ軸およびＹ軸方向に移動し
て放電加工を行つている。更に、上記電極制御部
５は、Ｚ軸駆動モータ９を介して数値制御装置８
に連結され、数値制御装置８からの制御信号によ
つてＺ軸駆動モータ９が駆動制御され上記電極制
御部５を介して電極３をＺ軸方向、即ち上下方向
に移動し、これによつて被加工体２の深さ方向に
対する放電加工を制御している。従つて、上記Ｘ
軸及びＹ軸方向の所定位置に於てモータ９が制御
され、当該部分の加工深さを制御設定することに
より３次元形状の創成加工を可能とする。上記の
創成加工は、通常何回もの走査加工により、順次
に加工深さが深くなつて３次元形状を創成する如
く加工するものである。１１は被加工体１と電極
制御部５を介した電極３との間に、放電加工用直
流電源１０を介して接続されたNPN型トランジ
スタ等からなる所定電流容量のスイツチング素子
で上記スイツチング素子１１は上記数値制御装置
８からの制御信号が供給されるパルス発生回路１
１Ａによつてオン・オフし、上記放電加工用直流
電源１０の直流出力電圧が所定の休止時間を置い
たパルス的に被加工体１と電極３との間に印加さ
れ、間次的に放電を行うようになつている。更
に、棒状電極３の先端周囲には、加工屑飛散防止
部材４が電極３に同軸状にホルダ１９に電極３の
軸方向への移動可能に配設され、この加工屑飛散
防止部材４の下端面は電極３の先端近傍の被加工
体２の上端面を被うように近接して部材４と被加
工体２との対向面積の大きさ、及び荒仕上等の加
工条件にもよるが、約１mm前後又はそれ以下程度
の微少隙間２Ａを形成する如く配設されていて、
電極３の先端と被加工体２とが近接して放電が行
われる放電加工部分から発生する加工屑が放電加
工部分の周辺から、簡単に飛散又は拡散するのを
防止し、放電加工部分の周辺の加工屑濃度を適切
な状態に高め、各電圧パルス印加毎に放電を比較
的容易に又は速やかに発生させるようにしてい
る。そして、これにより加工性能を向上させてい
る。加工屑飛散防止部材４は、その上端部が繰出
しホルダ１９の下端部に電極軸方向に移動可能に
取付けられ、加工屑飛散防止部材用Ｚ軸駆動モー
タ２０に連結され、このモータ２０は数値制御装
置８からの制御信号によつて駆動制御され、これ
により加工屑飛散防止部材４をＺ軸方向、即ち上
下方向に移動させて、加工屑飛散防止部材４の下
端面と被加工体２の上端面間の間隙２Ａを放電加
工状態により増減制御している。この場合、加工
屑飛散防止部材４の上下方向の移動は、数値制御
装置８からの制御信号により加工部の凹凸形状に
より被加工体２に衝突しないように制御されてい
るが、即ち、数値制御装置８においては予め被加
工体２の形状情報等が記憶されており、この情報
やさらに電極位置情報等から上記制御信号が作成
され、これにより放電加工の進行、位置の移動に
合せて加工屑飛散防止部材４の上下方向位置が適
切に制御されているが、電極３、被加工体２間の
加工状態によつても、加工状態が悪化すれば間隙
２Ａを増大する如く制御される。２２は電極繰出
しホルダ１９に連結して設けた加工液供給パイプ
で、図示しない加工液供給装置へ連結され、清浄
加工液が通常液圧１Kg／cm²前後以下で供給され、
ホルダ１９内の空洞１９Ａから電極３とホルダ１
９及び加工屑飛散防止部材４との間の微少隙間３
Ａ（通常その〓間は約１mm前後又はそれ以下）か
ら電極３に沿つて加工間隙部へ供給され、間隙２
Ａを介して排出され、加工タンクから前記加工液
供給装置へと回収循環される。

第２図は、加工屑飛散防止部材１２の上下方向
の位置をばね１４の伸張弾力によつて加工屑飛散
防止部材１２を下方に押動することによつて、そ
の下端面を被加工体２の表面に近接又は接触させ
ているものであり、第３図は同様にばね１４によ
つて加工屑飛散防止部材１５を下方へ押動してい
るも、この場合には管状電極１８を使用し、この
管状電極１８の周囲を大径パイプ状の加工屑飛散
防止部材１５によつて囲むように配設したもので
あつて、その作用効果等は第１図のものと同じで
ある。上記第２，３図の場合、加工屑飛散防止部
材１２，１５はばね１４によつては被加工体２表
面との間に間隙２Ａが形成されないこともある
が、加工間隙の加工状態によつて電極３，１８は
単独またはホルダ１９と共にサーボ送りされ、或
いはさらに軸方向に検出信号又は設定周期信号に
よつてジヤンプ・往復運動されたり、加工液が噴
射されたりし、また加工部近傍の周囲に加工屑を
一部堆積するから、また電極３及び部材４，１
２，１５と被加工体２とは対向方向と直角な水平
面方向にたえず倣い制御又はNC制御送りにより
相対的に移動させられている訳であるから、部材
４，１２，１５と被加工体２表面間には、断続的
になることはあつてもほぼ適度な間隙２Ａが形成
される傾向となり、加工に支障を生ずることは少
ない。図面第４図は、第１図の一部を具体化した
実施例説明図で、リング状の加工屑飛散防止部材
４Ａが案内ロツド２３及び送りロツド２４により
電極３の保持ヘツド１９Ｂに保持されており、ヘ
ツド１９Ｂに設けた制御送り機構２０Ａにより、
プログラムされた数値制御信号及び加工間隙の加
工状態検出信号により、部材４Ａの位置及び間隙
２Ａが制御される。このように構成して、例えば
３次元のキヤビテイ加工に於て、部材４Ａのリン
グ外径より小さい凹部加工等がある場合には、当
該部分の加工の際に、部材４Ａを送り機構２０Ａ
により邪魔にならない位置まで引き上げるとか、
加工部周囲の形状や加工状態によつては、部材４
Ａを被加工体２表面により近接さらには、押し付
ける等制御するのである。勿論、部材４，１２，
１５，４Ａ等はホルダ１９やベツド１９Ｂに着脱
交換自在に構成しておいて予め別に用意した単純
形状の別の電極３との自動交換等の際に同時に交
換することができるように構成しておくものであ
る。また、部材４，１２，１５、及び４Ａは、前
述の説明から明らかなように、短縮防止上全体が
絶縁物で形成されるものか少なくとも被加工体２
に対向する側の両部分が絶縁被覆等されたもので
あることが望ましく、通常は各種の樹脂が、必要
ならば耐熱性、或いはさらに耐加工液性のものを
選定して用いることができる。

第５図は、棒状の電極をその軸方向に加工送り
して被加工体に穿孔加工したときの加工特性を示
した図であり、横軸に時間、縦軸に加工送り込み
深さを取つたものである。点線で示す曲線が従来
方式のものの特性であり、実線が本発明のものの
特性であり、この第５図から次のようなことが分
かる。即ち、加工開始から送り込み深さ（加工深
さ）が２mmまでは、加工屑飛散防止部材を設けて
なる本発明によれば従来方法に比して加工速度が
約２倍向上している。又、送り込み深さが２〜３
mm間の加工を行なうのに従来方法では約10分かか
つているのに対し、本発明によれば約７分で済
み、更に、送り込み深さが３〜４mm間の加工は従
来方法も本発明も共に約７分かかつており、送り
込み深さが３mm以上の加工では従来方法と本発明
との間に加工速度の差が認められない。このこと
から、本発明によれば、加工屑が加工間〓から飛
散して拡散してしまい易い加工深さの浅い状態で
の加工速度を顕著に向上させ得ることが分かる。
又、従来は、加工深さが零の状態で加工を開始す
るとき、電極を被加工体に食付かせて安定した加
工状態にまでもつていくのがなかなか難しかつた
が、この実験結果から、本発明によれば、加工初
期の食付き加工も円滑に容易に行ない得ることが
分かつた。

又、電極３の被加工体２に対する切込み深さを
所定値に維持した状態で、電極３の軸方向と直角
方向（Ｘ−Ｙ平面方向）に加工送りを与えた実験
結果によれば、加工条件が11mmφのCu電極で
S55c鉄材をケロシン加工液中で、電圧（放電）
パルス幅τon：120μs、休止幅τoff：100μs、放電
電流振幅Ip：10Aで、第４図の部材４Ａの内径12
mmφ、外径20mmφ、高さ５mm、間隙2A：１mm弱
として、切込み深さ1.5mmで通常のサーボ送り制
御によりＸ軸方向に加工送りしたとき、放電率
（印加電圧パルス中の放電したものの割合）約70
％、加工速度約1.3ｇ／minであつたのに対し、
部材４Ａを設けない場合は、放電率約30％以下、
加工速度約0.7ｇ／min以下であつた。

このことから、本発明によれば、単純形状の軸
状電極を用い、比較的浅い切込み深さで該電極の
軸方向と直角方向に走査して行なう所望３次元形
状の創成加工を従来よりも約２倍の高速度で能率
良く行ない得ることが分かる。

以上説明したように、本発明によれば、NC制
御等による創成加工の棒状、管状又は線状の単純
軸状電極の周囲に加工屑飛散防止部材を設け、こ
れによつて加工屑が容易に飛散せず、順次に加工
部分が被加工体表面上を移動して行く当該放電加
工部分に留まるようにしているので、放電加工の
安定性が非常によく、加工性能も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す放電加工装
置の部分断面説明図、第２，３，４図は、それぞ
れ本発明の他の実施例を示す放電加工装置の部分
断面図、第５図は、本発明の放電加工方法の特性
を示す図である。 ２……被加工体、３……棒状電極、４，１２，
１５……加工屑飛散防止部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸方向に送りの与えられる棒状、管状、線状
   等の単純軸状電極の先端部と被加工体との対向間
   隙に加工液を介在させた状態で、前記電極と被加
   工体との間に倣い又はNC制御による前記軸方向
   と直角方向の相対的な送りを与えると共に必要に
   応じて前記電極を回転させつつ前記電極と被加工
   体間に間歇的な電圧パルスを印加して被加工体を
   放電加工により所望の３次元形状に創成加工する
   放電加工方法に於て、前記単純軸状電極の周囲に
   所定の隙間をおいて同軸状に且つ被加工体との間
   に約１mm程度以下の微少な隙間を加工中常時若し
   くは断続的に形成するように加工屑飛散防止部材
   を設けることにより、前記電極先端部と被加工体
   間の放電により発生した加工屑が両者の相対向す
   る加工間隙近傍から容易に周囲に飛散して拡散す
   るのを防止して、放電加工部分の加工屑濃度を適
   切な状態に保持するようにしたことを特徴とする
   放電加工方法。