(57)【要約】【課題】簡易な構造・制御で工作物の穴の出口側のような加工が困難な部位のバリ取りや面取り加工を実現する。【解決手段】中心線Ｃｔに沿って延びる軸状の工具電極１１を工作物１５に形成された貫通穴１５ａに挿入し、貫通穴１５ａの出口側の縁部に工具電極１１の先端部３２を配置する。中心線Ｃｔを回転中心として工具電極１１を回転させて工具電極１１をふれまわりさせる。工作物１５と工具電極１１との間に電源電圧を印加する。ふれまわりにより工具電極１１の先端部３２が貫通穴１５ａの縁部に接近するので、工具電極１１の先端部３２と貫通穴１５ａの縁部との間の放電隙間が狭まる。その結果、工具電極１１の先端部３２と貫通穴１５ａの縁部との間に電源電圧による放電が生じ、貫通穴１５ａの縁部が放電加工される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線に沿って延びる軸状であって先端側が工作物の加工部位近傍に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電源電圧を印加する放電加工電源と、
前記工具電極の基端側を把持すると共に、前記中心線を回転中心として前記工具電極を回転させる回転駆動手段と
を備え、
前記回転駆動手段で回転された前記工具電極がふれまわりすることによって前記工具電極の先端側が前記加工部位に接近し、前記工具電極の先端側と前記加工部位との間の放電隙間が狭まり、それによって前記工具電極の前記先端側と前記加工部位との間に前記電源電圧による放電が生じる、放電加工装置。
【請求項２】
前記加工部位は前記工作物に形成された貫通穴の出口側の縁部であり、
前記工具電極の前記先端側は貫通穴に入口側から挿入されて前記貫通穴の前記縁部近傍に配置される、請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
前記回転駆動手段による前記工具電極の回転の回転速度で前記ふれまわりの振幅を制御することにより前記放電隙間を制御する放電隙間制御手段を備える、請求項１又は請求項２に記載の放電加工装置。
【請求項４】
前記工具電極と前記工作物との間の電圧である極間電圧を検出する極間電圧検出手段と、
前記極間電圧検出手段によって検出される前記極間電圧を積分処理し、積分処理した前記極間電圧と閾値との比較に基づいて前記工具電極の前記先端側と前記工作物の加工部位の接触を検出する演算手段と
をさらに備え、
前記放電隙間制御手段は、前記演算手段が工具電極の前記先端側と前記工作物の加工部位の接触を検出していなければ前記回転駆動手段にオン信号を出力し、前記演算手段が工具電極の前記先端側と前記工作物の加工部位の接触を検出すると前記回転駆動手段にオフ信号を出力する、請求項３に記載の放電加工装置。
【請求項５】
前記工具電極と前記工作物との間の電圧である極間電圧を検出する極間電圧検出手段と、
前記極間電圧検出手段によって検出される前記極間電圧を積分処理する演算手段と
をさらに備え、
前記放電隙間制御手段は、前記演算手段が積分処理した前記極間電圧に応じた回転数の信号を前記回転手段に出力する、請求項３に記載の放電加工装置。
【請求項６】
前記工具電極の前記先端側の前記加工物に対する前記中心線方向の位置を制御することにより前記放電隙間を制御する放電隙間制御手段を備える、請求項１又は請求項２に記載の放電加工装置。
【請求項７】
前記工具電極を前記加工部位に沿って前記中心線に対して直交する面内で移動するように前記工作物に対して相対移動させる工具電極移動手段をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放電加工装置。
【請求項８】
前記工具電極は前記基端側から前記先端側に向けて延びる軸部と、この軸部の先端側に設けられて少なくとも円錐部を有する先端部とを備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放電加工装置。
【請求項９】
前記工具電極の前記先端部が、軸部と別の材料からなる、あるいは導電性を有する硬質材料又は導電性を有する焼結材料からなる、請求項８項に記載の放電加工装置。
【請求項１０】
前記工具電極は前記基端側から前記先端側に向けて延びる軸部と、この軸部の先端側を屈曲して形成した先端部とを備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放電加工装置。
【請求項１１】
中心線に沿って延びる軸状の工具電極の先端側を工作物の加工部位近傍に配置し、
前記工具電極の基端側を把持すると共に、前記中心線を回転中心として前記工具電極を回転させて前記工具電極をふれまわりさせ、
前記工作物と前記工具電極との間に電源電圧を印加し、
前記ふれまわりにより前記工具電極の先端側を前記加工部位に接近させて前記工具電極の先端側と前記加工部位との間の放電隙間を狭め、それによって前記工具電極の前記先端側と前記加工部位との間に前記電源電圧による放電が生じさせる、放電加工方法。
【請求項１２】
前記加工部位は前記工作物に形成された貫通穴の出口側の縁部であり、
前記工具電極の前記先端側を前記貫通穴に入口側から挿入して前記貫通穴の前記縁部近傍に配置する、請求項１１に記載の放電加工方法。
【請求項１３】
前記貫通穴は傾斜穴であり、前記工具電極を前記中心線が前記傾斜穴の穴中心線に対して前記中心線と直交する方向のずれを有するように前記傾斜穴に挿入する、請求項１２に記載の放電加工方法。
【請求項１４】
前記工具電極の回転の回転速度で前記ふれまわりの振幅を制御することにより前記放電隙間を制御する、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の放電加工方法。
【請求項１５】
前記工具電極の前記先端側の前記加工物に対する前記中心線方向の位置を制御することにより前記放電隙間を制御する、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の放電加工方法。
【請求項１６】
前記工具電極を前記加工部位に沿って前記中心線に対して直交する面内で移動するように前記工作物に対して相対移動させる、請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の放電加工方法。
【請求項１７】
部品に貫通穴を形成し、
中心線に沿って延びる軸状の工具電極の先端側を前記部品の加工部位近傍に配置し、
前記工具電極の基端側を把持すると共に、前記中心線を回転中心として前記工具電極を回転させて前記工具電極をふれまわりさせ、
前記部品と前記工具電極との間に電源電圧を印加し、
前記ふれまわりにより前記工具電極の先端側を前記加工部位に接近させて前記工具電極の先端側と前記加工部位との間の放電隙間を狭め、それによって前記工具電極の前記先端側と前記加工部位との間に前記電源電圧による放電を生じさせて放電加工する、部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工装置及び放電加工方法に関する。詳細には、本発明は、工作物の穴の出口側のような加工が困難な部位のバリ取りや面取り加工を放電加工により行う方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作物の穴の出口側のバリ取りや面取り加工を行う方法としては、バリ取り工具を用いて手作業で行う方法、特殊形状の切削回転工具や研削回転工具を用いる方法、及び粘弾性流体砥粒等を用いる方法があった。手作業による方法では、加工能率が低く、自動化が困難である。また、回転工具を用いる方法では、穴径より小さな直径の工具を穴の入口側から挿入し、出口側近傍で工具切れ刃を拡大する特殊な機構が必要である。さらに、粘弾性流体砥粒等を用いる方法では，砥粒の研磨力が小さいため、加工能率が低い。
【０００３】
これに対して、特許文献１には，バリを除去する方法及び装置が開示されている。すなわち、特許文献１には、長尺な棒状部材の先端に研削刃又は切削刃を有するバリ取り工具を被加工物の穴部に挿入し、その後バリ取り工具の先端側を偏心回転させて穴部内のバリを研削又は切削除去することが開示されている．
【０００４】
また、特許文献２には，砥粒によりバリを除去する工具が開示されている。すなわち、特許文献２には、表面にダイヤモンド砥粒のような高硬度砥粒を被着させた三次元的多角形状の塊状体を一端又は両端に固着させた毛材を備え、この毛材を保持具に対して垂直、水平、直角、あるいは放射状に植毛した研磨用回転ブラシが開示されている。
【０００５】
さらに特許文献３には，放電加工によりバリを除去する方法及び装置が開示されている。すなわち、特許文献３には、導電性を有する対象物に開設された加工穴のバリ取りを行う際に、バリに近接した位置に維持した電極と対象物との間に電圧を印加し、電極と対象物の間に放電を生じさせることでバリ取りを行うことが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１７７８７号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９１３０号公報
【特許文献３】特開平９−２９５２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置は、クラッチ手段等が組み込まれ複雑な構造で高価である。また、バリ取り工具は長尺な棒状部材の先端に切削刃等を設けたものであるので切削抵抗に対する強度が低くならざるを得ない。そのため、高能率の加工は困難であり、高硬度な被削材は加工できない。
【０００８】
また、特許文献２の工具を使用するバリ取りは、砥粒を弾性支持体（毛材）により支持する砥粒加工であるため、単位時間当りの除去量が少なく加工能率が低く、高硬度な被削材に対しての加工能率も低い。
【０００９】
さらに、特許文献３の方法では，対象物に対する電極の位置をバリ取り加工の進行に追従させる制御が複雑であり、装置が高価になる。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、簡易な構造・制御で工作物の穴の出口側のような加工が困難な部位のバリ取りや面取り加工を実現することを目的とする。また、本発明は、このようなバリ取りや面取り加工を高硬度な被削材についても容易とし、高い加工能率を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、中心線に沿って延びる軸状であって先端側が工作物の加工部位近傍に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電源電圧を印加する放電加工電源と、前記工具電極の基端側を把持すると共に、前記中心線を回転中心として前記工具電極を回転させる回転駆動手段とを備え、前記回転駆動手段で回転された前記工具電極がふれまわりすることによって前記工具電極の先端側が前記加工部位に接近し、前記工具電極の先端側と前記加工部位との間の放電隙間が狭まり、それによって前記工具電極の前記先端側と前記加工部位との間に前記電源電圧による放電が生じる、放電加工装置を提供する。
【００１２】
本発明の第２の態様は、中心線に沿って延びる軸状の工具電極の先端側を工作物の加工部位近傍に配置し、前記工具電極の基端側を把持すると共に、前記中心線を回転中心として前記工具電極を回転させて前記工具電極をふれまわりさせ、前記工作物と前記工具電極との間に電源電圧を印加し、前記ふれまわりにより前記工具電極の先端側を前記加工部位に接近させて前記工具電極の先端側と前記加工部位との間の放電隙間を狭め、それによって前記工具電極の前記先端側と前記加工部位との間に前記電源電圧による放電が生じさせる、放電加工方法を提供する。
【００１３】
本発明の第３の態様は、部品に貫通穴を形成し、中心線に沿って延びる軸状の工具電極の先端側を前記部品の加工部位近傍に配置し、前記工具電極の基端側を把持すると共に、前記中心線を回転中心として前記工具電極を回転させて前記工具電極をふれまわりさせ、前記部品と前記工具電極との間に電源電圧を印加し、前記ふれまわりにより前記工具電極の先端側を前記加工部位に接近させて前記工具電極の先端側と前記加工部位との間の放電隙間を狭め、それによって前記工具電極の前記先端側と前記加工部位との間に前記電源電圧による放電が生じさせて放電加工する、部品の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の放電加工装置及びその方法は、工具電極のふれまわり現象を用いて放電加工を行い、放電隙間を工具電極の回転速度や工具電極の工作物に対する相対位置によって制御するものであるため、簡易な構造・制御で工作物の穴の出口側のような加工が困難な部位のバリ取りや面取り加工を実現できる。また、放電加工によるため、工作物に対する機械的な力の影響がほとんどなく、導電性材料であれば材料の硬さに関係なく容易に加工を行うことができ、加工能率も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る放電加工装置１を示す。この放電加工装置１はベース２から上方に延びるフレーム３を備える。フレーム３には出力軸４ａが鉛直方向下向きに延びる姿勢で直流モータ４が固定されている。直流モータ４の出力軸４ａの下端には、鉛直方向に延びるストレートシャンク５の上端側が絶縁体６を含むカップリング７を介して連結されている。ストレートシャンク５はフレーム３に固定された軸受８Ａ，８Ｂによって回転自在に支持されている。ストレートシャンク５の下端側にはコレットチャック等であるチャック９があり、このチャック９に工具電極１１の上端側が着脱可能に把持される。直流モータ４の出力軸４ａ、ストレートシャンク５、及び後述する工具電極１１の中心線Ｃｔは同一鉛直線上に配置されている。ベース２上にはＸＹＺテーブル１２が搭載されており、このＸＹＺテーブル１２には絶縁板１３を介して放電槽１４が固定されている。放電槽１４内には工作物（部品）１５の保持機構１６が配置されている。放電槽１４内には加工液が蓄液される。
【００１７】
放電加工装置１は、工作物１５と工具電極１１との間に電源電圧を印加するための放電加工電源２１を備える。また、放電加工時の工具電極１１と工作物１５との間の電圧である極間電圧Ｖgapを検出する極間電圧検出器２２が設けられている。この極間電圧検出器２２で検出された極間電圧Ｖgapは極間電圧波形演算処理器２３に出力される。極間電圧波形演算処理器２３は極間電圧Ｖgapに対して積分処理等の演算処理を行い、この演算処理の結果に基づいてモータON/OFF制御器２４が直流モータ４に対して通電を指示する信号（オン信号）と通電停止を指示する信号（オフ信号）のいずれかを出力する。また、ＸＹＺテーブル１２の動作を制御するＸＹＺテーブル制御器２５が設けられている。極間電圧検出器２２、極間電圧波形演算処理器２３、モータON/OFF制御器２４、ＸＹＺテーブル制御器２５の機能及び動作の詳細は後に詳述する。
【００１８】
工作物１５は金属材料等の導電性材料からなり、予めドリル加工によって貫通穴１５ａ（図２（Ａ）等参照）が形成されている。図２（Ａ）は工作物１５の具体的な一例を示す。図２（Ａ）の工作物１５では貫通穴１５ａは他の大径貫通穴１５ｂと交差するように形成された断面円形の交差穴であり、工作物１５の表面から大径貫通穴１５ｂまでドリル等（図示せず）を送って形成している。貫通穴（交差穴）１５ａの大径貫通穴１５ｂの開口している部分の縁部にはバリ１５ｃが生じている。本実施形態では放電加工装置１によって、このバリ１５ｃを除去するバリ取り加工を実行する共に、バリ１５ｃが除去された後も貫通穴１５ａの縁部をさらに除去してテーパ状に面取する面取加工を実行する。以下の説明では、貫通穴１５ａのドリル加工時に最初にドリルが工作物１５と接触する側を入口側１５ｄと呼び、ドリルが工作物１５を貫通する側を出口側１５ｅと呼ぶ。バリ１５ｃは貫通穴１５ａの出口側１５ｅに発生している。図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、貫通穴１５ａが段付穴あるいはテーパ穴等の入口側１５ｄより出口側１５ｅで穴径が大きいものであっても、本実施形態の放電加工装置１による加工が可能である。図２（Ａ）〜（Ｃ）以外の図面では、理解を容易にするために工作物１５は単なる板状体として模式的に示している。
【００１９】
図３を併せて参照すると、工具電極１１は全体として細長く長尺な軸状であり、軸部３１と先端部３２を備える。軸部３１は、真直な中心線Ｃｔに沿って延びる細長い円柱であり、例えばベリリウム銅のような導電性を有するばね材からなる。軸部３１の上端側がチャック９に把持される。軸部３１の下端側には先端部３２が設けられている。先端部３２は頂端側が軸部３１の下端に接続した円錐部３３と、この円錐部３３の下側の円柱部３４とを備える。軸部３１と先端部３２及び円錐部３３とは別の材料を接合して形成してもよい。例えば、先端部３２及び円錐部３３の材料として銅タングステンを採用できる。さらに、円錐部３３の材料として、ダイヤモンド焼結体などの硬質材料又は導電性を有する焼結材料を円錐部３３の全体部あるいは表面等の一部に採用できる。
【００２０】
工具電極１１は貫通穴１５ａに挿入される（図４（Ａ））。より具体的には、後述する先端部３２の円錐部３３が貫通穴１５ａの出口側１５ｅのバリ１５ｃと対向する位置まで、工具電極１１が貫通穴１５ａに挿入される。この状態で、直流モータ４によって回転駆動された工具電極１１が中心線Ｃｔを回転中心として回転する。回転速度が上昇してある速度（危険速度）付近となる大きく工具電極１１がふれまわり現象を起こす（図４（Ｂ））。ふれまわりの振幅Ａの増大に伴って工具電極１１の先端部３２がバリ１５ｃに接近し、先端部３２とバリ１５ｃとの間の放電隙間Ｇが狭まる。その結果、工具電極１１と工作物１５との間に放電加工電源２１からの電源電圧により放電が生じ、放電加工によってバリ１５ｃの部分の工作物材料が除去される。
【００２１】
再度図３を参照すると、工具電極１１の軸部３１の長さ（チャック９で把持された部分から先端部３２の上端）Ｌ１は所望の危険速度に応じて設定される。軸部３１の長さＬ１が長い程危険速度は低くなる。先端部３２の直径Ｄ２は軸部３１の直径Ｄ１よりも大きい。また、先端部３２を貫通穴１５ａに挿入可能とするために直径Ｄ２は貫通穴１５ａの直径Ｄｂよりも小さく設定される。例えば、貫通穴１５ａの直径Ｄｂが３．０mmの場合、先端部３２の直径Ｄ２は２．８mm程度に設定される。円錐部３３のテーパ角θｔは先端部３２におけるふれまわりのたわみ角α（図４（Ｂ））と共に放電加工によって貫通穴１５ａの出口側１５ｅに形成されるテーパ面１５ｆのテーパ角θｗ（図５（Ｄ））を決める要因となる。具体的には、テーパ面１５ｆのテーパ角θｗは、概ねテーパ角θｔとたわみ角αの和に相当する角度となる。円柱部３４は先端部３２の質量調整により危険速度を任意に決定するために設けられている。先端部３２の質量が大きいほど危険速度は低速となる。例えば、先端部３２の全長Ｌ２は３〜６mm程度で、円錐部３３の長さＬ３は１〜３mm程度、円柱部３４の長さＬ４は２〜３mm程度に設定される。工具電極１１の構造については種々の態様があるが、それらについては後に詳述する。
【００２２】
次に、図１、図４（Ａ），（Ｂ）、及び図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本実施形態の放電加工装置１により実行される放電加工方法を説明する。放電加工の前工程として、工作物１５にはドリル加工により貫通穴１５ａ（本実施形態では断面円形の穴）が形成される。
【００２３】
まず、ＸＹＺテーブル１２が放電槽１４をＸＹ方向に移動させることにより、工具電極１１が工作物１５に対してＸＹ方向に相対移動し、この相対移動により工具電極１１は貫通穴１５ａに対して位置合わせされる。本実施形態では、工具電極１１の中心線Ｃｔが貫通穴１５ａの穴中心線Ｃｂと一致するように位置合わせされる（図４（Ａ））。位置合わせ完了後、ＸＹＺテーブル１２が放電槽１４をＺ方向（鉛直方向上向き）に移動させることにより、工具電極１１が工作物１５に対して相対的に降下する。この降下により工具電極１１の下端側は入口側１５ｄから出口側１５ｅに向かって下向きに貫通穴１５ａへ挿入される（図４（Ａ），図５（Ａ））。先端部３２が備える円錐部３３が加工部位であるバリ１５ｃと対向する位置まで、工具電極１１が降下する。次に、モータON/OFF制御器２４が直流モータ４にオン信号出力して工具電極１１を回転させる（図５（Ｂ））。また、放電加工電源２１が工作物１５と工具電極１１に対する電源電圧の印加を開始する。工具電極１１がふれまわりすることにより先端部３２とバリ１５ｃとの間の放電隙間Ｇが狭まり（図４（Ｂ），図５（Ｃ））、工具電極１１の先端部３２との間に放電加工電源２１からの電源電圧により放電が生じる。本実施形態では、放電中の工具電極１１の工作物１５の対する水平方向（ＸＹ方向）及び鉛直方向（Ｚ方向）の位置は一定に保持される。本実施形態では、バリ１５ｃが除去されて貫通穴１５ａの出口側１５ｅにテーパ面１５ｆが形成されるまで放電加工が継続される。なお、バリ１５ｃの除去が完了した時点で放電加工を終了してもよいし、バリ１５ｃが生じていない貫通穴１５ａの縁部にテーパ面１５ｆを形成してもよい。
【００２４】
以下、本実施形態における放電加工中の放電隙間Ｇの制御について説明する。本実施形態では、モータON/OFF制御器２４から直流モータ４に対して出力するオン信号とオフ信号の切り換えにより工具電極１１の回転速度を制御することでふれまわりの振幅Ａ（図４（Ｂ）参照）を制御し、振幅Ａを制御することにより放電隙間Ｇを制御する。モータON/OFF制御器２４から直流モータ４に対してオフ信号が出力されると直流モータ４に対する通電が停止されるが、慣性により直流モータ４の出力軸４ａは回転を継続する。そのため、オフ信号とオン信号の切り換えによって直流モータ４の回転速度、つまり工具電極１１の回転速度を制御できる。
【００２５】
図１及び図６を参照して放電隙間Ｇの制御をより詳細に説明する。放電加工電源２１が工具電極１１と工作物１５に印加する電源電圧は矩形パルス波状である。例えば、極間電圧検出器２２で検出される極間電圧Ｖgapは放電隙間Ｇが広いために放電が生じていない状態（極間状態が開放状態（図６の符号（１）））では電源電圧となり、放電隙間Ｇが適切に設定されて放電が発生している状態（正常放電状態（図６の符号（２））では放電電圧となり、放電隙間Ｇがなく工具電極１１と工作物１５が短絡状態（図６の符号（３））ではほぼ０Ｖとなる。極間電圧波形演算処理器２３は極間電圧検出器２２が検出した極間電圧Ｖgapを積分処理し、積分処理した電圧を閾値ＴＨと比較する。この閾値ＴＨは放電隙間Ｇが狭くなり工具電極１１が工作物１５に接触しつつある状態（短絡が生じつつある状態）に相当する値（０Ｖに近い値）である。極間電圧波形演算処理器２３が積分処理後の極間電圧Ｖgapが閾値ＴＨ以上であることを検出している間は、モータON/OFF制御器２４はオン信号を直流モータ４に出力する。オン信号が入力されているときには、直流モータ４の回転速度は上昇し、工具電極１１のふれまわりの振幅Ａが増大して放電隙間Ｇは狭まる。一方、極間電圧波形演算処理器２３が積分処理後の極間電圧Ｖgapが閾値ＴＨを下回ることを検出している間は、モータON/OFF制御器２４はオフ信号を直流モータ４に出力する。オフ信号が入力されているときには、直流モータ４の回転速度が降下し、工具電極１１のふれまわりの振幅Ａが減少して放電隙間Ｇが拡がる。以上のように、極間電圧Ｖgapに応じたオン信号とオフ信号の切り換えによって直流モータ４の回転速度を制御することで、放電隙間Ｇは適切な距離で維持され、最適な条件で放電加工が進行する。
【００２６】
本実施形態の放電加工装置１には、特に以下の利点がある。まず、工具電極１１のふれまわり現象を用いて放電加工を行い、放電隙間Ｇを工具電極１１の回転速度によって制御するものであるため、簡易な構造・制御で加工が困難な工作物１５の貫通穴１５ａの出口側１５ｅのバリ取りや面取り加工を実現できる。具体的には、工具電極１１を回転させるための直流モータ４等の比較的簡単な機構と、極間電圧Ｖgapに基づいて直流モータ４の回転速度を制御する機構とによりバリ取りや面取り加工を実現でき、工具電極１１を偏心回転させる必要も、高速制御を行う必要もない。また、放電加工によるため、工作物１５に対する機械的な力の影響がほとんどなく、導電性材料であれば材料の硬さに関係なく容易に加工を行うことができ、加工能率も高い。
【００２７】
（第２実施形態）
図７に示す本発明の第２実施形態に係る放電加工装置１は、第１実施形態のモータON/OFF制御器２４（図１）に代えて、モータ回転数制御器３５を備える。また、極間電圧波形演算処理器２３の機能が第１実施形態と異なる。図８を参照すると、極間電圧波形演算処理器２３は極間電圧検出器２２が検出した極間電圧Ｖgapを積分処理し、モータ回転数制御器３５は積分処理された極間電圧Ｖgapに対応して回転数を指示する電圧信号を直流モータ４に出力する。積分処理された極間電圧Ｖgapが０Ｖ（短絡状態）に向けて降下すると、それに対応して電圧信号の電圧も０Ｖに向けて降下する。電圧信号の電圧が降下すると直流モータ４の回転数が低下し、その結果工具電極１１のふれまわりの振幅Ａが減少して放電隙間Ｇが拡がる。逆に、積分処理された極間電圧Ｖgapが上昇すると、それに対応して電圧信号の電圧も上昇する。電圧信号の電圧が上昇すると直流モータ４の回転数が上昇し、その結果工具電極１１のふれまわりの振幅Ａが増加して放電隙間Ｇが狭まる。
【００２８】
本実施形態の放電加工装置１は、工具電極１１のふれまわり現象を用いて放電加工を行い、放電隙間Ｇを工具電極１１の回転速度によって制御するものであるため、簡易な構造・制御で加工が困難な工作物１５の貫通穴１５ａの出口側１５ｅのバリ取りや面取り加工を実現できる。特に、極間電圧Ｖgapに対応して直流モータ４に回転数を指示するので、ふれまわりによって生じる放電隙間Ｇをより適切に制御できる。また、放電加工によるため、工作物１５に対する機械的な力の影響がほとんどなく、導電性材料であれば材料の硬さに関係なく容易に加工を行うことができ、加工能率も高い。
【００２９】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
（第３実施形態）
第１及び第２実施形態では、モータON/OFF制御器２４（図１）やモータ回転数制御器３５（図７）により直流モータ４による工具電極１１の回転速度を制御してふれまわりの振幅Ａを制御することで、放電隙間Ｇを制御している。これに対して、図９に示す本発明の第３実施形態に係る放電加工装置１では、直流モータ４の回転速度は一定速度（危険速度付近の速度）に保持し、工具電極１１のふれまわりの振幅Ａを一定値に保持している。そして、放電隙間Ｇの制御は工具電極１１を工作物１５に対して鉛直方向（Ｚ方向）に昇降させることにより昇降している。具体的には、放電加工中にＸＹＺテーブル制御器２５がＸＹＺテーブル１２を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降させることにより、工具電極１１を工作物１５に対して相対的に昇降させている。図１１を参照すると、工具電極１１が工作物１５に対して上昇すると放電隙間Ｇが狭まる一方、工具電極１１が工作物１５に対して降下する放電隙間Ｇが拡がる。
【００３１】
図１０を併せて参照すると、極間電圧波形演算処理器２３は極間電圧検出器２２が検出した極間電圧Ｖgapを積分処理し、積分処理した電圧を閾値ＴＨと比較する。この閾値ＴＨは放電隙間Ｇが狭くなり工具電極１１が工作物１５に接触しつつある状態（短絡が生じつつある状態）に相当する値（０Ｖに近い値）である。極間電圧波形演算処理器２３が積分処理後の電圧が閾値ＴＨ以上であることを検出している間は、ＸＹＺテーブル制御器２５は降下を指示する信号をＸＹＺテーブル１２に出力する。ＸＹＺテーブル１２により放電槽１４と共に工作物１５が降下すると、工具電極１１は工作物１５に対して上昇することになるので、放電隙間Ｇは狭まる。一方、極間電圧波形演算処理器２３が積分処理後の極間電圧Ｖgapが閾値ＴＨを下回ることを検出している間は、ＸＹＺテーブル制御器２５は上昇を指示する信号をＸＹＺテーブル１２に出力する。ＸＹＺテーブル１２により加工槽１４と共に工作物１５が上昇すると、工具電極１１は工作物１５に対して降下することになるので、放電隙間Ｇは拡がる。以上のように、極間電圧Ｖgapに応じて工具電極１１の工作物１５に対する昇降を制御することで、放電隙間Ｇは適切な距離で維持され、最適な条件で放電加工が進行する。本実施形態では、工具電極１１と工作物１５のＺ方向の相対位置制御をＸＹＺテーブル制御器２５により行っているが,Ｚ方向制御を工具電極側、例えばフレーム３にＺ方向の制御軸を設ける等によっても行うことができる。
【００３２】
本実施形態の放電加工装置１は、工具電極１１のふれまわり現象を用いて放電加工を行い、工具電極１１の工作物１５に対する相対高さの昇降制御によって放電隙間Ｇをするものであるため、簡易な構造・制御で加工が困難な工作物１５の貫通穴１５ａの出口側１５ｅのバリ取りや面取り加工を実現できる。また、放電加工によるため、工作物１５に対する機械的な力の影響がほとんどなく、導電性材料であれば材料の硬さに関係なく容易に加工を行うことができ、加工能率も高い。
【００３３】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、工具電極１１の種々の態様を示す。図１２（Ａ）の工具電極１１は軸部３１と先端部３２が一体構造である。図１２（Ｂ）の工具電極１１では先端部３２は軸部３１と別体であり先端部３２に形成した穴３２ａに軸部３１の挿通した状態で両者を固定している。図１２（Ｃ）の工具電極１１の先端部３２は、円錐部３３のみを備えており円柱部３４は備えていない。前述のように円柱部３４は質量調整により危険速度の設定のために設けられているので、適切な危険速度が得られる場合には円柱部３４を設ける必要はない。加工対象となる貫通穴１５ａの直径が小さい場合、円錐部３３の加工が容易でない場合もある。この場合には、図１２（Ｄ）の工具電極１１のように、軸部３１の先端側を屈曲してすることで先端部３２を形成してもよい。この場合、軸部３１の先端の屈曲角度θｂは円錐部３３のテーパ角θｔに相当する。
【００３５】
図１３に示す貫通穴１５ａが穴中心線Ｃｔが出口側１５ｅの工作物１５の表面に対して傾斜している穴（傾斜穴）である場合にも、第１から第３実施形態の放電加工装置１によりバリ取りや放電加工を施すことができる。この場合、貫通穴（傾斜穴）１５ａの穴中心線Ｃｂが鉛直方向に延びる姿勢となるように工作物１５傾けて保持し、中心線Ｃｔが穴中心線Ｃｂに対して水平方向にずれ量δだけずれた状態となるように工具電極１１を貫通穴１５ａに挿入する。仮に、貫通穴（傾斜穴）１５ａの穴中心線Ｃｂに対して中心線Ｃｔが一致する状態で工具電極１１を貫通穴１５ａに挿入した場合、貫通穴１５ａの縁部の位置毎の放電隙間Ｇが不均一となる（縁部の位置によって放電隙間Ｇが狭い個所と広い個所が生じる）。ずれ量δを適切に設定することで貫通穴１５ａの縁部全周で放電隙間Ｇを均一化でき（図１３において放電隙間Ｇ１，Ｇ２が同じなる。）。その結果、貫通穴１５ａの縁部全周に対して均一に放電加工を施すことができる。
【００３６】
第１から第３実施形態では、放電加工中には工具電極１１を工作物１５に対する水平面（ＸＹ平面）上の位置を固定しているが、貫通穴１５ａの形状に応じて放電加工中には工具電極１１を工作物１５に対して水平面上で移動させてもよい。例えば、図１４に示すように貫通穴１５ａが断面円形ではなく工具電極１１の先端部３２の直径Ｄ２（図３）に近い狭い溝幅を有する長溝穴である場合、工具電極１１をふれまわりさせつつ水平方向に直線状の移動経路で移動させることにより、貫通穴１５ａの縁部全周に対してバリ取りや放電加工を施すことができる。また、図１５に示すように貫通穴１５ａが断面円形ではなく工具電極１１の先端部３２の直径Ｄ２よりも大幅に広い溝幅を有する長溝穴である場合、工具電極１１をふれまわりさせつつ貫通穴（長溝穴）の縁部に沿った無端状の移動経路で移動させることにより、貫通穴１５ａの縁部全周に対してバリ取りや放電加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放電加工装置を示す模式図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は工作物の一例を示す断面図。
【図３】工具電極を示す模式図。
【図４】（Ａ）は工具電極が穴に挿入される状態を示す模式図、（Ｂ）は工具電極のふれまわり状態を示す模式図。
【図５】（Ａ）は工具電極が穴に挿入される状態を示す模式図、（Ｂ）は工具電極の回転開始時を示す模式図、（Ｃ）はふれまわり状態を示す模式図、（Ｄ）はバリ取り完了時を示す模式図。
【図６】第１実施形態における放電加工電源の出力波形、極間電圧検出器の検出波形、極間電圧波形演算処理器の出力波形、及びモータON/OFF制御器の出力波形を示す線図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る放電加工装置を示す模式図。
【図８】第２実施形態における放電加工電源の出力波形、極間電圧検出器の検出波形、極間電圧波形演算処理器の出力波形、及びモータ回転数制御器の出力波形を示す線図。
【図９】本発明の第３実施形態に係る放電加工装置を示す模式図。
【図１０】第３実施形態における放電加工電源の出力波形、極間電圧検出器の検出波形、極間電圧波形演算処理器の出力波形、及びＸＹＺテーブル制御器の出力波形を示す線図。
【図１１】工具電極の昇降による放電隙間の調整を説明するための概念図。
【図１２】（Ａ）は軸部と先端部が一体の工具電極を示す模式図、（Ｂ）は軸部と先端部が別体の工具電極を示す模式図、（Ｃ）は先端部が円錐部のみを備え円柱部を備えない工具電極を示す模式図、（Ｄ）は軸部の下端を屈曲して形成した先端部を備える工具電極を示す模式図。
【図１３】傾斜穴の場合の工具電極の挿入位置を示す模式図。
【図１４】狭幅の長溝穴の場合の工具電極の水平面上の移動経路を示す模式的な平面図。
【図１５】広幅の長溝穴の場合の工具電極の水平面上の移動経路を示す模式的な平面図。
【符号の説明】
【００３８】
１  放電加工装置
２  ベース
３  フレーム
４  直流モータ
４ａ  出力軸
５  ストレートシャンク
６  絶縁体
７  カップリング
８Ａ，８Ｂ  軸受
９  チャック
１１  工具電極
１２  ＸＹＺテーブル
１３  絶縁板
１４  放電槽
１５  工作物
１５ａ  貫通穴
１５ｂ  大径貫通穴
１５ｃ  バリ
１５ｄ  入口側
１５ｅ  出口側
１５ｆ  テーパ面
１６  保持機構
２１  放電加工電源
２２  極間電圧検出器
２３  極間電圧波形演算処理器
２４  モータON/OFF制御器
２５  ＸＹＺテーブル制御器
３１  軸部
３２  先端部
３３  円錐部
３４  円柱部
３５  モータ回転数制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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